CN105940224A - 真空泵及在该真空泵中使用的隔热间隔件 - Google Patents

Abstract

提供一种抑制螺纹槽部内的气体的固化的真空泵及在真空泵中使用的隔热间隔件。真空泵（1）具备隔热间隔件（90），该隔热间隔件（90）夹装在壳体（10）与具有螺纹槽部（71）的外周侧定子（70）之间，以在壳体（10）与外周侧定子（70）之间隔开间隙的状态将外周侧定子（70）在转子径向上与转子（20）同轴地支承，且比壳体（10）及外周侧定子（70）热传导率低。

Description

真空泵及在该真空泵中使用的隔热间隔件

技术领域

本发明涉及真空泵及在该真空泵中使用的隔热间隔件，特别涉及能够在跨低真空到超高真空的压力范围中利用的真空泵及在该真空泵中使用的隔热间隔件。

背景技术

在制造存储器或集成电路等半导体装置时，为了避免因空气中的灰尘等带来的影响，需要在高真空状态的腔室内对高纯度的半导体基板（晶片）进行掺杂或蚀刻，在腔室内的排气例如使用涡轮分子泵等真空泵。

作为这样的真空泵，已知有下述这样的真空泵，该真空泵具备圆筒状的壳体、嵌套固定到壳体内并且配设有螺纹槽部的圆筒状的定子、在定子内能够高速旋转地被支承的转子、和将壳体的温度维持为既定量以上的加热机构（例如参照专利文献1）。

在该真空泵中，如图4所示，在真空泵100的运转中，借助转子101的热及使该转子101旋转的未图示的驱动马达的热，将转子101及围绕转子101的定子102升温，用未图示的加热机构从外部强制地将壳体103加热，由此抑制在螺纹槽部104内一边被压缩一边被移送的气体在螺纹槽部104内固化而堆积。

专利文献1：日本特开2003－278692号公报。

但是，在上述那样的真空泵中，如图4所示，定子102在相对于转子101的旋转轴垂直的转子径向R上被壳体103支承，使得定子102与转子101同轴地定位，由此，定子102的热可能经由定子102与壳体103的接触部分C向比定子102低温的壳体103散热，所以有难以将定子102的温度维持为希望的值以上的问题。

此外，随着定子102的温度上升，定子102热膨胀而以图4中的箭头的朝向扩径，由此，定子102与壳体103以较高的接触面压接触，定子102与壳体103之间的接触面处的热阻显著地下降，所以有更容易从定子102向壳体103散热的问题。

这样，定子102的热向壳体103散热，由此，定子102的温度低于气体的升华点，在螺纹槽泵部104内被移送的被高压压缩的气体固化而堆积，使气体的流路变窄，有真空泵100的压缩性能、排气性能下降的问题。

发明内容

所以，为了抑制螺纹槽部内的气体的固化，产生了要解决的技术问题，本发明的目的是解决该问题。

本发明是为了达到上述目的而提出的发明，技术方案1所述的发明提供一种真空泵，该真空泵具备壳体、在该壳体内能够旋转地被轴支承且具有转子圆筒部的转子、在前述壳体与前述转子圆筒部之间与前述转子同轴地配置的大致圆筒状的定子、和刻设在前述转子圆筒部的外周面或前述定子的内周面的某一个上的螺纹槽部；该真空泵具备隔热间隔件，该隔热间隔件夹装在前述壳体与前述定子之间，以在前述壳体与前述定子之间隔开间隙的状态将前述定子在转子径向上支承，且比前述壳体或前述定子的至少一个热传导率低。

根据该技术方案，定子经由低热传导率的隔热间隔件在转子径向上被支承，由此，定子在转子径向上被壳体间接地支承，所以能够抑制定子的热向壳体散热。

此外，隔热间隔件以在定子与壳体之间确保了间隙的状态将定子在转子径向上支承，所以即使是定子热膨胀而扩径的情况，也能够避免定子强力地推压壳体，能够抑制由定子与壳体之间的接触阻力显著下降所引起的定子的散热。

技术方案2所述的发明提供一种真空泵，除了技术方案1所述的真空泵的结构以外，前述隔热间隔件还将前述定子在转子轴向上支承。

根据该技术方案，定子经由低热传导率的隔热间隔件被壳体在转子径向及转子轴向上分别支承，由此，定子在转子径向及转子轴向上不与壳体直接接触地容纳，所以能够进一步抑制定子的散热。

技术方案3所述的发明提供一种真空泵，除了技术方案1或2所述的真空泵的结构以外，前述壳体具备：圆筒部；基座，该基座设在该圆筒部的下部；前述隔热间隔件具备：大致圆筒状的轴向支承部，该大致圆筒状的轴向支承部沿着转子轴向延伸，夹装在前述基座与环设于前述定子的外周面上的凸缘之间；第1径向支承部，该第1径向支承部环设在该轴向支承部的外周面上，抵接于前述壳体的内周面；第2径向支承部，该第2径向支承部环设在前述轴向支承部的内周面上，抵接于前述定子的外周面。

根据该技术方案，轴向支承部将定子在转子轴向上支承，并且第1径向支承部和第2径向支承部将定子在转子径向上支承，由此，定子经由低热传导率的隔热间隔件在不与壳体直接接触的情况下被容纳，所以能够抑制定子的散热。

技术方案4所述的发明提供一种真空泵，除了技术方案3所述的真空泵的结构以外，前述第1径向支承部配置在前述轴向支承部的一端侧；前述第2径向支承部配置在前述轴向支承部的另一端侧。

根据该技术方案，隔热间隔件内的传热路径变长，所以能够进一步抑制定子的散热。

技术方案5所述的发明提供一种真空泵，除了技术方案3或4所述的真空泵的结构以外，前述轴向支承部形成为比前述第1径向支承部刚性低，对应于前述定子的热膨胀而在前述转子径向上挠曲。

根据该技术方案，轴向支承部能够对应于定子的热膨胀而向转子径向的外侧挠曲，所以即使是定子热膨胀而扩径的情况，也能够抑制由定子与第2径向支承部过度地密接而定子与隔热间隔件之间的接触阻力显著下降所引起的定子的散热。

技术方案6所述的发明提供一种真空泵，除了技术方案3～5中任一项所述的真空泵的结构以外，前述轴向支承部的一端比前述第1径向支承部更向前述转子轴向的下方延伸，并抵接于前述基座。

根据该技术方案，轴向支承部比第1径向支承部更向转子轴向的下方延伸，由此在基座与第1径向支承部之间确保间隙，由此第1径向支承部与基座以较小面积接触，所以能够进一步抑制定子的散热。

技术方案7所述的发明提供一种在技术方案1～6中任一项所述的真空泵中使用的隔热间隔件。

根据该技术方案，比定子及壳体热传导率低的隔热间隔件抑制从定子向壳体的散热，并且能够在定子与壳体之间确保间隙的同时将定子在转子径向上支承，所以能够抑制定子的热向壳体散热。

涉及本发明的真空泵抑制从定子向壳体的散热，由此抑制定子的温度下降到在螺纹槽部内被移送的气体的升华点以下，所以能够抑制螺纹槽部内的气体的固化。

涉及本发明的隔热间隔件抑制从定子向壳体的散热，由此抑制定子的温度下降到在螺纹槽部内被移送的气体的升华点以下，所以能够抑制螺纹槽部内的气体的固化。

附图说明

图1是表示涉及本发明的一实施例的真空泵的剖视图。

图2是图1所示的隔热间隔件的图，图2（a）是俯视图，图2（b）是图2（a）中的IIB线剖视图，图2（c）是图2（b）的截面要部放大图。

图3是说明图1所示的真空泵的隔热间隔件的作用的示意图，图3（a）是表示外周侧定子热膨胀前的状态的图，图3（b）是表示外周侧定子热膨胀后的状态的图。

图4是表示在以往的真空泵中应用的壳体和定子的组装状态的示意图。

具体实施方式

本发明为了达到抑制螺纹槽部内的气体的固化的目的，通过提供以下这样的真空泵实现：该真空泵具备壳体、在壳体内能够旋转地被轴支承且具有转子圆筒部的转子、在壳体与转子圆筒部之间与转子同轴地配置的大致圆筒状的定子、和刻设在转子圆筒部的外周面或定子的内周面的某一个上的螺纹槽部；该真空泵具备隔热间隔件，该隔热间隔件夹装在壳体与定子之间，以在壳体与定子之间隔开间隙的状态将定子在转子径向上支承，且比壳体或定子的至少一个热传导率低。

此外，本发明为了达到抑制螺纹槽部内的气体的固化的目的，通过提供以下这样的隔热间隔件实现：该隔热间隔件在具备壳体、在壳体内能够旋转地被轴支承且具有转子圆筒部的转子、在壳体与转子圆筒部之间与转子同轴地配置的大致圆筒状的定子、和刻设在转子圆筒部的外周面或定子的内周面的某一个上的螺纹槽部的真空泵中使用；隔热间隔件夹装在壳体与定子之间，以在壳体与定子之间隔开间隙的状态将定子在转子径向上支承，被设定为比壳体及定子热传导率低。

实施例

以下，基于图1至图3对涉及本发明的第1实施例的真空泵进行说明。另外，在以下，“上”、“下”的术语对应于上下方向中的上方、下方。

真空泵1是由容纳在大致圆筒状的壳体10内的涡轮分子泵机构PA和螺纹槽泵机构PB构成的复合泵。

真空泵1具备壳体10、在壳体10内能够旋转地被支承的具有转子轴21的转子20、使转子轴21旋转的驱动马达30、和容纳转子轴21的一部分及驱动马达30的定子柱40。

壳体10形成为有底圆筒状。壳体10由在下部侧方形成有气体排气口11a的基座11、和在上部形成有气体吸气口12a并且以载置于基座11上的状态经由螺栓13被固定的圆筒部12构成。另外，图1中的附图标记14是内盖。

基座11具备埋设在基座11内的未图示的加热器。加热器借助未图示的温度调整机构将基座11的温度维持为既定的温度（例如80℃）。

圆筒部12经由凸缘12b安装在未图示的腔室等真空容器上。气体吸气口12a连接于真空容器，气体排气口11a以连通的方式连接于未图示的辅助泵。

转子20具备转子轴21和旋转翼22，该旋转翼22固定在转子轴21的上部且相对于转子轴21的轴心同心圆状地并列设置。

转子轴21被磁力轴承50非接触支承。磁力轴承50具备径向电磁铁51和轴向电磁铁52。径向电磁铁51及轴向电磁铁52连接于未图示的控制单元。

控制单元基于径向方向位移传感器51a及轴向方向位移传感器52a的检测值控制径向电磁铁51、轴向电磁铁52的励磁电流，由此将转子轴21在浮起到既定的位置的状态下支承。

转子轴21的上部及下部插通在触底轴承23内。在转子轴21为不能控制的情况下，高速旋转的转子轴21接触在触底轴承23上而防止真空泵1的损伤。

旋转翼22通过在将转子轴21的上部插通在凸台孔24中的状态下将螺栓25插通到转子凸缘26中并螺纹接合于轴凸缘27，一体地安装在转子轴21上。以下，将转子轴21的轴线方向称作转子20的转子轴向A，将转子轴21的径向称作转子20的转子径向R。

驱动马达30由安装在转子轴21的外周上的旋转件31和以将旋转件31包围的方式配置的固定件32构成。固定件31连接于上述未图示的控制单元，由控制单元控制转子20的旋转。

定子柱40在载置于基座11的状态下，将下端部经由螺栓41固定在基座11上。

接着，对配置于真空泵1的大致上半部分的涡轮分子泵机构PA进行说明。

涡轮分子泵机构PA由转子20的旋转翼22、和在旋转翼22之间隔开间隙地配置的固定翼60构成。旋转翼22和固定翼60沿着上下方向H交替地且多级地排列，在本实施例中，旋转翼22排列有5级，固定翼60排列有4级。

旋转翼22由以既定的角度倾斜的叶片构成，一体地形成在转子20的上部外周面上。此外，旋转翼22绕转子20的轴线放射状地设置有多个。

固定翼60由向与旋转翼22相反的方向倾斜的叶片构成，被层叠设置在圆筒部12的内壁面上的间隔件61在上下方向H上夹持而定位。此外，固定翼60也绕转子20的轴线放射状地设置有多个。

旋转翼22与固定翼60之间的间隙设定为，从上下方向H的上方朝向下方逐渐变窄。此外，旋转翼22及固定翼60的长度设定为，从上下方向H的上方朝向下方逐渐变短。

上述那样的涡轮分子泵机构PA借助旋转翼22的旋转，将从气体吸气口12a吸入的气体从上下方向H的上方向下方移送。

接着，对配置于真空泵1的大致下半部分的螺纹槽泵机构PB进行说明。

螺纹槽泵机构PB具备设在转子20的下部并沿着上下方向H延伸的转子圆筒部28、将转子圆筒部28的外周面28a包围而配置的大致圆筒状的外周侧定子70和配置在转子圆筒部28内的大致圆筒状的内周侧定子80。

转子圆筒部28的外周面28a及内周面28b形成为平面的圆筒面。转子圆筒部28的外周面28a经由既定的间隙与外周侧定子70的作为与转子圆筒部28的外周面28a对置的对置面的内周面70a对置。此外，转子圆筒部28的内周面28b经由既定的间隙与内周侧定子80的作为与转子圆筒部28的内周面28b对置的对置面的外周面80a对置。

外周侧定子70经由后述的隔热间隔件90而载置在基座11上，经由未图示的螺栓固定在基座11上。外周侧定子70具备刻设在内周面70a上的外周侧螺纹槽部71。此外，外周侧定子70具备嵌套容纳在基座11内的小径圆筒部72和嵌套容纳在圆筒部12内的大径圆筒部73。

内周侧定子80经由螺栓15固定在基座11上。内周侧定子80具备刻设在外周面80a上的内周侧螺纹槽部81。

上述那样的螺纹槽泵机构PB借助由转子圆筒部28的高速旋转带来的拖拽效应将从气体吸气口12a移送到上下方向H的下方的气体压缩，朝向气体排气口11a移送。

具体而言，气体在被移送到转子圆筒部28与外周侧定子70的间隙中之后在外周侧螺纹槽部71内被压缩并被向气体排气口11a移送，或在经由连通孔29被移送到转子圆筒部28与内周侧定子80的间隙中之后在内周侧螺纹槽部81中被压缩并被向气体排气口11a移送。

接着，基于图2（a）、图2（b）、图2（c）对隔热间隔件90的具体的结构进行说明。

隔热间隔件90是不锈钢制，呈现比铝制的壳体10及外周侧定子70低的热传导率。另外，隔热间隔件90的具体的材质只要是呈现比外周侧定子70或基座11的某一个低的热传导率的材质，是怎样的材质都可以，希望是呈现比外周侧定子70及基座11低的热传导率的材质。

隔热间隔件90具备大致圆筒状的轴向支承部91、环设在轴向支承部91的外周面91a上的第1径向支承部92、和环设在轴向支承部91的内周面91b上的第2径向支承部93。

轴向支承部91沿着与转子轴向A一致的轴向延伸。轴向支承部91的厚度形成得比第1径向支承部92薄，刚性设定得比第1径向支承部92低。

第1径向支承部92配置在轴向支承部91的下端侧，从外周面91a以凸缘状伸出。另外，第1径向支承部92优选的是从轴向支承部91的下端91c稍稍隔开间隙地配置。由此，隔热间隔件90与基座11以较少面积接触，即第1径向支承部92部分地与基座11接触，第1径向支承部92与基座11的接触面积较少，所以能够抑制从隔热间隔件90向基座11的散热。

第2径向支承部93配置在轴向支承部91的上端侧。在本实施例中，第2径向支承部93在轴向支承部91的上端从内周面91b立设。第2径向支承部93的长度尺寸在能够确保后述的基座11与小径圆筒部72的间隙G的范围内设定。

接着，基于图3（a）、图3（b）对隔热间隔件90在外周侧定子70因热膨胀而扩径时的作用进行说明。另外，在图3（a）、图3（b）中，为了使本申请的特征变得容易理解，将第2径向支承部93的长度夸张表示。

如图3（a）所示，在壳体10的基座11与外周侧定子70的小径圆筒部72之间设有间隙G的状态下，第1径向支承部92抵接在壳体10的内周面10a上，第2径向支承部93抵接在小径圆筒部72的外周面72a上。由此，外周侧定子70在与转子20同轴地定位的状态下被嵌套收纳在壳体10内。

此外，轴向支承部91被夹装在作为外周侧定子70的被支承部的大径圆筒部73的底面73a与基座11的顶面11b之间，将外周侧定子70在转子轴向A上支承。另外，轴向支承部91在真空泵1的运转前，沿着转子轴向A形成为直线状。

如果真空泵1开始运转，则因转子20及驱动马达30的发热，转子圆筒部28达到高温（例如130℃）。由此，外周侧定子70受到转子圆筒部28的热辐射而逐渐升温，开始朝向转子径向R的外侧热膨胀。

如果外周侧定子70因热膨胀而扩径，则第2径向支承部93受到转子径向R的外侧的推压力，如图3（b）所示，轴向支承部91以第1径向支承部92为支点向转子径向R的外侧挠曲。另外，跨越外周侧定子70的热膨胀的前后，第2径向支承部93将外周侧定子70在转子径向R上持续支承，所以外周侧定子70被维持为与转子20同轴地配置的状态。

当第2径向支承部93向转子径向R的外侧挠曲时，在基座11与外周侧定子70之间设置有间隙G，由此外周侧定子70以较高的接触面压密接在基座11上，抑制壳体10与外周侧定子70之间的接触面处的热阻过度地变低。由此，抑制外周侧定子70的热经由隔热间隔件90向壳体10散逸。

此外，隔热间隔件90被设定为比壳体10及外周侧定子70的热传导率低，由此，从外周侧定子70向隔热间隔件90的传热较少，所以外周侧定子70的散热被抑制。

进而，隔热间隔件90形成为截面大致L字状，由此隔热间隔件90内的传热路径变长，能够进一步抑制从外周侧定子70向壳体10的散热。

由此，例如在基座11被温度控制为80℃并且转子20被至少升温到130℃的真空泵中，在如以往那样外周侧定子直接接触于壳体而容纳的情况下，有外周侧定子的温度下降到100℃而低于气体的升华点的可能，相对于此，在外周侧定子70经由隔热间隔件90容纳在壳体10内的情况下，外周侧定子70的温度稳定在约110℃以上而维持为气体的升华点以上。

这样，涉及本实施例的隔热间隔件90在将外周侧定子70在壳体10内在转子径向R上支承的同时，抑制从外周侧定子70向壳体10的散热，由此，外周侧定子70的温度容易被维持为在外周侧螺纹槽部71内被移送的气体的升华点以上，能够抑制外周侧螺纹槽部71内的气体的固化及堆积。

在上述实施例中，将外周侧螺纹槽部设在外周侧定子的内周面上，但也可以将外周侧螺纹槽部设在转子圆筒部的外周面上。

此外，本发明只要是具备螺纹槽泵机构的真空泵就能够应用，除了复合泵以外，还可以应用于螺纹槽式泵。

另外，只要不脱离本发明的主旨，本发明能够做出各种各样的改变，并且，当然本发明也包含该改变的方案。

附图标记说明

1真空泵；10壳体；10a内周面；11基座；11a气体排气口；11b顶面；12圆筒部；12a气体吸气口；12b凸缘；13螺栓；20转子；21转子轴；22旋转翼；23磁悬浮轴承；28转子圆筒部；28a外周面；28b内周面；30驱动马达；31旋转件；32固定件；40定子柱；50磁力轴承；51径向电磁铁；52轴向电磁铁；60固定翼；61间隔件；70外周侧定子；70a（外周侧定子的）内周面；71外周侧螺纹槽部；72小径圆筒部；72a（小径圆筒部的）外周面；73大径圆筒部；73a（大径圆筒部的）底面；80内周侧定子；80a（内周侧定子的）外周面；81内周侧螺纹槽部；90隔热间隔件；91轴向支承部；91a外周面；91b内周面；92第1径向支承部；93第2径向支承部；A转子轴向；R转子径向；PA涡轮分子泵机构；PB螺纹槽泵机构。

Claims (7)

1.一种真空泵，具备：壳体、在该壳体内能够旋转地被轴支承且具有转子圆筒部的转子、在前述壳体与前述转子圆筒部之间与前述转子同轴地配置的大致圆筒状的定子、和刻设在前述转子圆筒部的外周面或前述定子的内周面的某一个上的螺纹槽部，其特征在于，

具备隔热间隔件，该隔热间隔件夹装在前述壳体与前述定子之间，以在前述壳体与前述定子之间隔开间隙的状态将前述定子在转子径向上支承，且比前述壳体或前述定子的至少一个热传导率低。

2.如权利要求1所述的真空泵，其特征在于，

前述隔热间隔件还将前述定子在转子轴向上支承。

3.如权利要求1或2所述的真空泵，其特征在于，

前述壳体具备：

圆筒部；

基座，该基座设在该圆筒部的下部；

前述隔热间隔件具备：

大致圆筒状的轴向支承部，该大致圆筒状的轴向支承部沿着转子轴向延伸，夹装在前述基座与环设在前述定子的外周面上的被支承之间；

第1径向支部，该第1径向支部环设在该轴向支承部的外周面上，抵接于前述壳体的内周面；

第2径向支部，该第2径向支部环设在前述轴向支承部的内周面上，抵接于前述定子的外周面。

4.如权利要求3所述的真空泵，其特征在于，

前述第1径向支承部配置在前述轴向支承部的一端侧；

前述第2径向支承部配置在前述轴向支承部的另一端侧。

5.如权利要求3或4所述的真空泵，其特征在于，

前述轴向支承部以比前述第1径向支承部刚性低的方式形成，对应于前述定子的热膨胀而在前述转子径向上挠曲。

6.如权利要求3～5中任一项所述的真空泵，其特征在于，

前述轴向支承部的一端比前述第1径向支承部更向前述转子轴向的下方延伸，并抵接于前述基座。

7.在权利要求1～6中任一项所述的真空泵中使用的隔热间隔件。