CN105987012A - 涡轮分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮分子泵，能够抑制生成物对间隔件内周面的堆积。涡轮分子泵(1)包括：隔着环状的间隔件(29B)而积层的多个固定翼(21)，以及相对于多个固定翼(21)旋转的多个旋转翼(12)，并且，在间隔件(29B)设置着抑制从间隔件(29B)的内周部(291)向外周部(292)的热移动的热阻部(290)。

Description

涡轮分子泵

技术领域

本发明涉及一种适合于容易产生生成物堆积的气体的排出的涡轮分子泵。

背景技术

以前，半导体制造装置或液晶制造装置等的腔室排气中使用涡轮分子泵等真空泵。近年来，半导体制造装置或液晶制造装置的蚀刻工艺中，会产生如下问题：产生生成物对真空泵的堆积，而导致真空泵的转子与生成物接触这样的麻烦的增加，或装置运转后短期内需要彻底检修(Overhaul)等。

生成物的凝固及堆积依存于其蒸气压，有在更低的压力、更高温的环境中凝固及堆积得到抑制的倾向。因此，在包括包含固定翼及旋转翼的涡轮翼泵部、及具有圆筒状的转子及定子的螺纹槽泵部的涡轮分子泵中，有在泵内压力相对高的螺纹槽泵部或泵排气口等处堆积量增多的倾向。因此，作为抑制该部分的堆积的对策，而提出有如下结构，即，在设置着螺纹槽泵部的定子及排气口的基底的周围或排气口安装加热器的结构，或利用加热器直接对螺纹槽泵部的定子进行加热的结构(例如参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2011-80407号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在比螺纹槽泵部设置得靠排气上游侧的涡轮翼泵部，例如，在与旋转翼相向的间隔件内周面，也会产生生成物的附着及堆积。当生成物堆积在间隔件内周面时，有该生成物与旋转翼前端接触的担心。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选的实施方式的涡轮分子泵包括：隔着环状的间隔件而积层的多个固定翼，及相对于所述多个固定翼旋转的多个旋转翼，在所述间隔件设置着抑制从该间隔件的内周侧向外周侧的热移动的热阻部。

更优选的实施方式中，在所述热阻部形成着贯通槽或非贯通槽。

更优选的实施方式中，所述热阻部具有直径不同的环状的非贯通槽交替地形成于所述间隔件的表背面而成的迷宫(labyrinth)结构。

更优选的实施方式中，所述间隔件由铝系材料形成，所述热阻部为形成于所述间隔件的内周面的防蚀铝(alumite)处理层。

更优选的实施方式中，所述间隔件包括：环状的外周部；以及环状的所述热阻部，固定于所述外周部的内周侧，由导热率小于所述外周部的材料形成。

[发明的效果]

根据本发明，能够抑制生成物对间隔件内周面的堆积。

附图说明

图1是表示本发明的涡轮分子泵的第一实施方式的图；

图2(a)、图2(b)是表示间隔件的一例的图；

图3(a)、图3(b)是表示积层状态的固定翼及间隔件的图；

图4(a)、图4(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第二实施方式的图；

图5(a)、图5(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第三实施方式的图；

图6(a)、图6(b)是表示积层状态的固定翼及间隔件的图；

图7(a)、图7(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第四实施方式的图；

图8是说明本发明的涡轮分子泵的第五实施方式的图；

图9(a)、图9(b)是表示间隔件的变形例的图；

图10是表示第五实施方式的另一例的图。

【主要组件符号说明】

1：涡轮分子泵 10：转子

11：转子轴 12：旋转翼

13：转子圆筒部 20：壳体

21：固定翼 22：定子

23：泵壳 26：排气管

29、29A、29B、29C：间隔件 30：基底

32：径向磁轴承 33：轴向磁轴承

34：电动机 35a、35b：机械轴承

200：加热器 210：涡轮翼

211：肋部 222：螺栓

223：冷却液管 230：吸气口

290、390、490：热阻部 290a：贯通槽

290b、390b：连结部 291、691：内周部

292、692：外周部 293：卡合部

294：卡合槽 295：表面

295a、296a：凹部 296：背面

390a、490a、490b、490c：非贯通槽

590：防蚀铝处理层 691a：内周部的上表面

691b：内周部的底面 692a：外周部的上表面

692b：外周部的底面 693：螺栓

695a、695b：间隙 790：填充材

890：遮蔽材 Q：辐射热

r1、r2：半径 SP：螺纹槽泵部

TP：涡轮翼泵部

具体实施方式

以下，参照图对用以实施本发明的结构进行说明。

-第一实施方式-

图1是表示本发明的涡轮分子泵的第一实施方式的剖面图。涡轮分子泵1包括形成着多级旋转翼12及转子圆筒部13的转子10。转子10上固定着转子轴11。转子轴11由径向磁轴承32及轴向磁轴承33支撑，且由电动机34旋转驱动。

在磁轴承32、磁轴承33非动作时，转子轴11由机械轴承35a、机械轴承35b支撑。径向磁轴承32、轴向磁轴承33、电动机34及机械轴承35b收纳于固定在壳体20的基底30。另外，本实施方式中，壳体20与基底30分体，但也可为壳体20与基底30一体形成的构成。

在泵壳23的内侧，与多级旋转翼12对应地在泵轴方向上配置着多级固定翼21。在各级旋转翼12及固定翼21，设置着配置于周向上的多个涡轮翼。多级固定翼21隔着环状的间隔件29而分别积层。该积层体配置于壳体20上。涡轮分子泵1中，多级旋转翼12及固定翼21构成涡轮翼泵部TP。图1所示的例中，从图示下侧开始数为第1级到第4级的间隔件29上，设置着抑制从间隔件29的内周侧向外周侧的热移动的热阻部290。其中，热阻部290可设置于所有的间隔件29，也可选择性地设置于任意的间隔件29。

另外，本实施方式中，由符号29B表示设置着热阻部290的从下开始为第1级～第4级的间隔件，由符号29A表示未设置热阻部290的第5级～第7级的间隔件。

在转子圆筒部13的外周侧，隔着间隙配置着圆筒形状的定子22。定子22利用螺栓222固定于壳体20。在转子圆筒部13的外周面或定子22的内周面的任一者上形成着螺纹槽，由转子圆筒部13与定子22构成螺纹槽泵部SP。另外，图1所示的例中，定子22上形成着螺纹槽。

当转子10高速旋转时，从泵壳23的吸气口230流入的气体利用涡轮翼泵部TP(旋转翼12及固定翼21)排出后，利用螺纹槽泵部SP(转子圆筒部13及定子22)进一步压缩。而且，最终，从设置于壳体20的排气管26排出。排气管26上连接着后泵(back pump)(图中未显示)。

在进行使用容易堆积生成物的气体的工艺的排气的情况下，泵内的螺纹槽泵部SP容易堆积生成物。因此，在壳体20上设置加热用的加热器200及冷却液管223，对加热器的接通断开与冷却液的接通断开进行控制，而将定子22维持为规定温度。

热阻部的说明

图2(a)、图2(b)是表示间隔件29B的一例的图。图2(a)是间隔件29B的平面图，图2(b)是A1-A1剖面图。而且，图3(a)是积层的固定翼21及间隔件29B的放大图。图3(a)、图3(b)中，图示上侧为吸气口侧。

如图2(a)、图2(b)所示，间隔件29B的半径r1到半径r2的环状区域为热阻部290。热阻部290上，设置着形成于周向的圆弧状的贯通槽290a，及该贯通槽290a与邻接的贯通槽290a之间的连结部290b。卡合部293向间隔件29B的表面295侧(图示上表面侧)突出，背面296侧形成着卡合槽294。如图3(a)所示，当固定翼21与间隔件29B交替积层时，下侧的间隔件29B的卡合部293卡合于上侧的间隔件29B的卡合槽294。

如图3(a)所示，在固定翼21上，形成圆弧状板的肋部211设置于外周侧。设置于固定翼21的多个涡轮翼210利用肋部211支撑。肋部211夹持于下侧的间隔件29B的表面295与上侧的间隔件29B的背面296之间。

当利用涡轮分子泵排出气体时，利用伴随气体排出的泵发热而使转子温度上升。其结果，旋转翼12的温度变得高于固定翼21的温度，作为辐射热Q的热从旋转翼12流入到固定翼21。在如间隔件29A那样未设置热阻部的情况下，从间隔件29A的内周面入射的热向间隔件29A的外侧移动，进而沿积层体向下侧移动而散放到壳体20。

如所述那样，本实施方式中，在容易堆积生成物的排气下游侧的间隔件29(具体来说从下开始第1级到第4级的间隔件29B)上设置了热阻部290。热阻部290插入在间隔件29B的内周部291与外周部292之间。因此，从间隔件29B的内周侧向外周侧的热移动得到抑制，内周部291与外周部292之间的温差大于未设置热阻部290的情况(热阻部290的区域未形成贯通槽290a的情况)。其结果，间隔件29B的内周面的温度高于以前，从而抑制生成物对间隔件内周面的堆积。

例如，在将内周部291的热阻设为Rth1(℃/W)，热阻部290的热阻设为Rth0，热流量设为Q(W)的情况下，热阻部290与外周部292的边界的温度和间隔件内周面的温度之差ΔT1为ΔT1＝(Rth1+Rth0)×Q。另一方面，未形成贯通槽290a的以前的间隔件的情况下的温差ΔT2为ΔT2＝(Rth1+Rth2)×Q。Rth2为未设置贯通槽290a的情况下的同位置的热阻。ΔT1＝ΔT2+(Rth0-Rth2)×Q，因而在设置了热阻部290的情况下，间隔件内周面的温度高出(Rth0-Rth2)×Q。

在图2(a)、图2(b)所示的间隔件29B的情况下，作为空隙的贯通槽290a被设为热阻部290，经由热阻部290的从内周部291向外周部292的热传递主要通过剖面积小的连结部290b而进行。其结果，从半径r1到半径r2的热阻大于未设置贯通槽290a的以前的构成，间隔件内周面(内周部291的内周面)的温度高于以前。

图3(b)是表示间隔件29B的变形例的图。变形例中，在内周部291的表面295及背面296形成了凹部295a、凹部296a。其他形状与图3(a)所示的间隔件29B相同。另外，凹部295a、凹部296a与贯通槽290a及连结部290b的一部分相连。

在图3(a)所示的结构的情况下，内周部291的表背面与肋部211接触。因此，无法避免经由肋部211、如“内周部291→肋部211→外周部292”那样的虚线箭头所示的热移动。另一方面，在图3(b)所示的间隔件29B的情况下，设为形成凹部295a、凹部296a，而使内周部291的表背面不与肋部211接触的构成，因而能够防止“内周部291→肋部211→外周部292”的热移动。

另外，所述第一实施方式中，如图3(a)所示，间隔件29B设为仅夹持固定翼21的肋部211的构成。然而，如图9(a)所示的间隔件29C那样，在为背面296的一部分与固定翼21的涡轮翼210相向的构成的情况下，若在该相向部分形成贯通槽290a，则担心对泵排气性能的影响。

因此，如图9(a)所示的例那样，通过向贯通槽290a内填充填充材(例如树脂填充材)790，能够使气体在贯通槽290a流通而防止泵排气性能劣化。该情况下，填充材790的材料中选择导热率小于构成间隔件29B的材料的材料。如此，能够使半径r1～半径r2的区域作为热阻部发挥功能，能够将间隔件29C的内周面的温度保持得比以前高。

而且，也可代替向贯通槽290a填充填充材790，而如图9(b)所示，使环状的遮蔽材890插入在间隔件29C与固定翼21之间。该情况下，优选将遮蔽材890的导热率设定得小于间隔件29C的导热率。

-第二实施方式-

图4(a)、图4(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第二实施方式的图。图4(a)、图4(b)为与第一实施方式的图2(a)、图2(b)对应的图，图4(a)为间隔件29B的平面图，图4(b)为A2-A2剖面图。第二实施方式中，间隔件29B的从半径r1到半径r2的环状区域为热阻部390。热阻部390包括环状的非贯通槽390a及构成槽底面的连结部390b。间隔件29B的表面295及背面296，以内周部291与固定翼21的肋部211非接触的方式形成着凹部295a、凹部296a。

第二实施方式中，通过设置非贯通槽390a作为热阻部390，而使内周部291与外周部292仅由剖面积小的连结部390b连结。其结果，经由热阻部290的从内周部291向外周部292的热传递主要通过剖面积小的连结部390b而进行。其结果，能够将内周部291的内周面的温度保持得比以前高，从而抑制生成物的堆积。

另外，图4(a)、图4(b)所示的例中，与图3(b)的情况同样地在表面295、背面296形成凹部295a、凹部296a，因而内周部291的表背面不与肋部211接触。其结果，能够防止经由肋部211的“内周部291→肋部211→外周部292”的热移动。当然，即便与图3(a)的情况同样地为内周部291的表背面与肋部211接触的结构，也能够将内周部291的内周面的温度保持得比以前高，从而能够抑制生成物的堆积。

-第三实施方式-

图5(a)、图5(b)、图6(a)、图6(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第三实施方式的图。图5(a)、图5(b)是与第一实施方式的图2(a)、图2(b)对应的图，图5(a)是间隔件29B的平面图，图5(b)是A3-A3剖面图。间隔件29B的从半径r1到半径r2的环状区域为热阻部490。热阻部490具有迷宫(labyrinth)结构，所述迷宫结构具备半径不同的三个环状的非贯通槽490a～非贯通槽490c的。非贯通槽490a及非贯通槽490c设置于表面295侧，非贯通槽490b设置于背面296侧。其他构成与图2(a)、图2(b)所示的间隔件29B相同。另外，非贯通槽的数量不限定于三个。

图6(a)是表示由间隔件29B夹持固定翼21的状态的剖面的图。固定翼21的肋部211夹持于上下配置的间隔件29B的背面296及表面295之间。将间隔件29B的内周部291与外周部292连接的热阻部490为迷宫结构，因而比起如第二实施方式(参照图4(a)、图4(b))那样将非贯通槽390a设置一处的情况，热传递路径的路径长更长。因此，夹持着热阻部490的内周部291与外周部292的温差更大，比起图4(a)、图4(b)的情况，能够使间隔件内周面的温度更高。其结果，抑制生成物对间隔件内周面的堆积的效果更高。

图6(b)是表示在间隔件29B的表面295、背面296设置了凹部295a、凹部296a的情况的图。通过设置凹部295a、凹部296a，而使内周部291及热阻部490与肋部211为非接触状态，因而能够防止经由肋部211的“内周部291→肋部211→外周部292”的热移动。其结果，比起图6(a)的情况，能够进一步增高间隔件内周面的温度。

-第四实施方式-

图7(a)、图7(b)是说明本发明的涡轮分子泵的第四实施方式的图。图7(a)是表示由间隔件29B夹持固定翼21的状态的剖面的图。间隔件29一般来说使用铝合金，第四实施方式中，对由铝合金形成的间隔件29B的内周面实施了防蚀铝处理。由符号590表示的部分表示防蚀铝处理层。防蚀铝处理层590因导热率小于铝合金的部分，所以作为热阻部发挥功能。即，通过设置防蚀铝处理层590，间隔件内周面的温度高于不设置防蚀铝处理层590的情况。其结果，能够抑制生成物对间隔件内周面的堆积。

图7(b)表示在间隔件29B的表面295、背面296设置凹部295a、凹部296a的情况。通过设置凹部295a、凹部296a，而使防蚀铝处理层590与肋部211为非接触状态。其结果，能够防止经由肋部211的“防蚀铝处理层590→肋部211→间隔件外周部(铝合金部分)”的热移动。其结果，比起图7(a)的情况，能够进一步增高间隔件内周面的温度，从而抑制生成物的堆积的效果提高。

-第五实施方式-

图8、图10是说明本发明的涡轮分子泵的第五实施方式的图。第五实施方式中，设为将间隔件29B的内周部691与外周部692分开形成，而形成热阻部的构成。图8中，内周部691由导热率小于外周部692的材料形成。例如，在外周部692为铝合金的情况下，将内周部691设为不锈钢。当然，也可使用金属以外的材料。内周部691由螺栓693固定于外周部692。

该情况下，与旋转翼12相向的内周部691由导热率小于外周部692的材料形成，因而内周部691作为热阻部发挥功能。其结果，比起内周部691与外周部692一体形成的以前的情况，能够进一步增高间隔件内周面(即，内周部691的内周面)的温度，从而能够抑制生成物对间隔件内周面的堆积。

另外，图8所示的例中，内周部691的厚度尺寸设定为：内周部691的上表面691a成为比外周部692的上表面692a凹陷的状态，内周部691的底面691b成为比外周部692的底面692b凹陷的状态。肋部211由上侧的间隔件29B的外周部692与下侧的间隔件29B的外周部692夹持。因此，内周部691的上表面691a及底面691b未与肋部211接触，能够防止如虚线箭头所示那样的“内周部691→肋部211→外周部692”的热移动。其结果，比起上表面691a及底面691b与肋部211接触的构成的情况，能够将间隔件内周面的温度保持得更高。当然，内周部691的上表面691a及底面691b也可与肋部211接触。

图10是表示由同一材料(例如铝合金)形成内周部691及外周部692的情况的例。图10所示的构成中，通过对内周部691与外周部692之间的连接结构进行设计，而增大内周部691与外周部692之间的热阻。具体来说，在内周部691与外周部692之间形成间隙695a、间隙695b，减小了内周部691与外周部692之间的接触面积。通过将这些间隙695a、间隙695b作为热阻部发挥功能，而内周部691与外周部692之间的热阻增大。其结果，能够使内周部691的内周面的温度高于以前。

如以上说明那样，涡轮分子泵1例如图3(a)、图3(b)所示，包括:隔着环状的间隔件29B积层的多个固定翼21，及相对于多个固定翼21旋转的多个旋转翼12，间隔件29B中，如图2(a)、图2(b)所示，设置着抑制从间隔件29B的内周侧(内周部291)向外周侧(外周部292)的热移动的热阻部290(贯通槽290a及连结部290b)。其结果，比起未设置热阻部290的构成的间隔件，间隔件内周面的温度增高，能够抑制生成物对间隔件内周面的堆积。

作为热阻部，也可为如图2(a)、图2(b)所示形成着贯通槽290a的热阻部290，还可为如图4(a)、图4(b)所示形成着非贯通槽390a的热阻部390。而且，也可如图5(a)、图5(b)所示，具备如下迷宫(l abyr i nth)结构作为热阻部490，所述迷宫结构由直径不同的环状的非贯通槽490a～非贯通槽490c交替地形成于间隔件29B的表背面而成。

进而，也可如图7(a)、图7(b)所示，由铝系(例如铝合金)材料形成间隔件29B，在间隔件29B的内周面形成防蚀铝处理层590而作为热阻部。

而且，也可为如图8所示，间隔件29B包括：环状的外周部692；及环状的内周部691，固定于外周部692的内周侧且由导热率小于外周部692的材料形成，且使该内周部691作为热阻部发挥功能的构成。

另外，所述各实施方式也可分别单独地或者组合地加以使用。而且，只要不破坏本发明的特征，则本发明不受所述实施方式任何限定。例如，所述实施方式中，以具备涡轮翼泵部TP与螺纹槽泵部SP的涡轮分子泵为例进行了说明，但也可应用于仅具备涡轮翼泵部TP的涡轮分子泵。

Claims (5)

1.一种涡轮分子泵，其特征在于包括：

多个固定翼，隔着环状的间隔件而积层；以及

多个旋转翼，相对于所述多个固定翼旋转，并且

在所述间隔件设置着抑制从所述间隔件的内周侧向外周侧的热移动的热阻部。

2.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于：

在所述热阻部形成着贯通槽或非贯通槽。

3.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于：

所述热阻部具有直径不同的环状的非贯通槽交替地形成于所述间隔件的表背面而成的迷宫结构。

4.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于：

所述间隔件由铝系材料形成，

所述热阻部为形成于所述间隔件的内周面的防蚀铝处理层。

5.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于：

所述间隔件包括：

环状的外周部；以及

环状的所述热阻部，固定于所述外周部的内周侧，由导热率小于所述外周部的材料形成。