JP2002048088A

JP2002048088A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JP2002048088A
Application number: JP2000231768A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamauchi; 明山内
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15
Also published as: KR20020010880A; US6629824B2; EP1178217A2; EP1178217A3; US20020018727A1

Abstract

(57)【要約】【課題】小さな電力で効率よく気体の流路を加温でき
る真空ポンプを提供すること。【解決手段】外筒体１６、外筒体１６の中空部内に収
納されるステータ１８、外筒体１６の中空部内に回転可
能に収納されステータ１８とともに気体の流路１７を形
成するロータ１４と、外筒体１６及びステータ１８が固
定支持されるベース１９とを備え、ベース１９内に、通
電によって発熱するとともに磁界を形成する加熱用電磁
石６０と、加熱用電磁石６０による磁力の磁路を形成す
る磁性部材６５と、磁性部材６５に固定されたアルミニ
ウム製の放熱板６７とを備える真空ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小さな電力で効率
よく気体の排気路を加温して気体分子成分の析出を回避
でき、低コストで、取り扱い性及び安全性に優れた真空
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ターボ分子ポンプやねじ溝式
ポンプ等の真空ポンプはよく知られている。このような
真空ポンプは、半導体製造装置や液晶製造装置によりド
ライエッチングやＣＶＤ等、チャンバ内のプロセスガス
を排気して真空処理を行う場合や、電子線を利用した分
析、測定等に広く使用されている。

【０００３】このような真空ポンプにおいては、中空部
を有する外筒部に、ステータ部及びロータ部が収納され
ており、ステータ部とロータ部によって気体の流路が形
成されている。そして、モータによってロータ部が回転
されることにより、流路の気体が移送され、外部の気体
を吸入口から吸引するようになっている。このような真
空ポンプとしては、ステータ部に、ロータ部と同軸に複
数のスペーサが配設され、これらのスペーサ間に、ロー
タ部ヘ向けて張り出すステータ翼が配設され、ロータ部
には、ステータ翼間に張り出すロータ翼が配設されたタ
ーボ分子ポンプがある。このターボ分子ポンプは、ロー
タ翼を回転することにより、気体分子を叩いて移送す
る。また、ロータ部とステータ部の互いに対向する周面
のうち一方にねじ溝が形成されており、ロータを回転す
ることにより、気体の粘性を利用して気体を移送するね
じ溝式の真空ポンプをターボ分子ポンプに組み合わせた
ものがあり、半導体製造装置等に一般的に用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述のような真
空ポンプでは、気体吸引時には、吸入口側において圧力
が低く、排出口側において圧力が高い状態となってい
る。また、中心部に配置されるモータ等の電装品による
過熱を防止するため、真空ポンプ内は、水流を循環させ
る等の冷却手段により所定温度以下に保持されている。
そのため、半導体製造装置に使用した場合のエッチング
工程におけるプロセスガスであるＡｌＣｌ３等の反応性
ガスを吸引する場合には、排出口近傍においては、移送
される気体が昇華により析出し、流路表面に付着する場
合がある。そして、この付着物により、気体の流れが妨
げられ、真空ポンプによる気体の移送効率が低下した
り、最悪の場合、ロータ部とステータ部に付着した析出
物が接触し部材が損傷する等の原因となる可能性があ
る。

【０００５】真空ポンプにおいて、気体の流路を加熱し
反応性ガスの昇華による析出を回避するための技術とし
ては、従来より、ニクロム線を用いたヒータを、真空ポ
ンプの下部の周囲に配置する技術がある。

【０００６】図９は、このような技術を採用した真空ポ
ンプの全体構成を表した概略図である。図９に示す従来
技術の真空ポンプは、複合ポンプであって、中空部を有
する外筒部１１６に、ステータ部１１８とロータ部１１
４が収納されている。外筒部１１６とステータ部１１８
は、ベース１１９上に固定支持されている。ロータ部１
１４は、ベース１１９上に、ステータ部１１８と同軸に
回転可能に支持されている。ロータ部１１４は、軸線方
向の一端側に回転のラジアル方向に張り出すロータ翼１
１４１を、回転の軸線方向に多段に備えている。ステー
タ部１１８は、ロータ部１１４の外方からロータ翼１１
４１の間に張り出すステータ翼１１８１を備え、また、
軸線方向の他端側においてはロータ部１１４の外周面を
近接位置でとり囲むねじ溝付きスペーサ１１８０を備え
ている。また、ベース１１９近傍には気体の流路近傍の
温度を検出する温度センサ１５１が設けられており、ま
たベース１１９の底面には水冷管１７１が接触されてい
る。水冷管１７１は電磁バルブ１７２によって開閉され
るようになっている。更に、ベース１１９の外周面に
は、ニクロム線ヒータ１６０が巻回されている。

【０００７】そして、真空ポンプの略中央に配設される
モータによって、ロータ部１１４がステータ部１１８に
対して回転し、前記一端側においてロータ翼１１４１と
ステータ翼１１８１とによって気体分子を排出口側へた
たき落とし、他端側においては、たたき落とされてきた
気体分子による粘性流をねじ溝付きスペーサ１１８０内
に形成し、粘性によって気体分子を排出口へ移送する。
これにより外筒部１１６の一端側の開口部（吸入口）か
らの気体はロータ部１１４とステータ部１１８との間に
形成された気体の流路を通ってベース１１９に形成され
る排出口から排出される。この真空ポンプは、図１０に
示すように、温度センサ１５１からの出力に基づいて、
制御部１８０で、温度センサ１５１から検知される温度
Ｔｒと予め設定された設定温度Ｔｄとに基づいて判別器
１８５によってヒータ１６０及び電磁バルブ１７２のＯ
Ｎ／ＯＦＦが判断される。即ち、Ｔｒ＜Ｔｄならば、ヒ
ータ１６０はＯＮされて気体流路が加温され、電磁バル
ブ１７２はＯＦＦされて水冷管１７１の流水は停止され
る。また、Ｔｒ≧Ｔｄの場合には、電磁バルブ１７２が
ＯＮされて水冷管１７１の水流が循環され、ヒータ１６
０はＯＦＦされ、気体流路は冷却される。そして、ヒー
タ１６０による加温と水冷管１７１の流水による冷却に
よって、気体の流路が所定の温度範囲に維持され、反応
性ガスの昇華による析出が抑制される。

【０００８】また、排出口付近における気体成分の析出
を回避するための技術としては、従来より、磁性材料を
コアとしたコイルに交流電流を供給して気体の流路を加
温する技術が提案されている（実用新案登録第２５７０
５７５号公報）。この技術では、磁性材料をコアとした
コイルを外筒を支持し排気口を有するベースに埋め込
み、このコイルに交流電流を供給することにより、磁気
ヒステリシスによる発熱と、渦電流によるコア内での発
熱によって、気体の流路を加温する。

【０００９】しかし、図９に示すようなヒータを利用す
る真空ポンプにおいては、排出口付近の加温がニクロム
線ヒータ１６０のみによって行われているので、ヒータ
１６０として、３００Ｗ程度の、大きな電力によるのも
のを使用する必要がある。そのため、コントローラ電源
に大きな負担がかかったり、また、ケーブルに太いもの
を用いる必要があるため取り扱い難かったり、製造コス
ト及びランニングコストが高いという問題点がある。ま
た、真空ポンプの表面にヒータ１６０を設置し外部から
気体の流路を加温するため、熱が外部へ逃げやすい等、
ジュール熱を、加熱したい部分に効率良く与えることが
できず、一層大きな電力を必要とするという問題点があ
る。尚、安全保持のためには、ヒータ１６０をシリコン
ゴム等でカバーをする手法が採用されるが、製造コスト
が一層高くなってしまったり、サーモスタット等の保護
機能を設ける必要からサイズが大きくなったり、更なる
製造コストのアップを招く等の問題点が生じる。更に、
図５に示すようなヒータを利用する真空ポンプにおい
は、ヒータ１６０を停止させてからニクロム線が冷える
までに時間がかかり、温度制御に対する追従性がよくな
い問題点もある。

【００１０】また、磁性材料をコアとしたコイルに交流
電流を供給して気体の流路を加温する技術においては、
磁気ヒステリシスによる発熱と、渦電流によるコア内で
の発熱を利用して真空ポンプ内部から気体の流路を加温
するので、図５に示すようなヒータを利用する真空ポン
プに比して、発熱を効率よく利用することが可能とな
り、安全である。しかし、コイルがポンプのベース内部
に埋め込まれた構成となっており、励起された熱がベー
スに吸収され流路部の温度だけを上昇させるのは難し
い。また、強力な交流磁場が真空ポンプ内部に発生する
ため、例えば微弱な磁場の変化をコイルのインダクタン
ス変化として捉える位置センサ等を用いる場合に、交流
磁場がノイズとして悪影響を及ぼすおそれがあり、特に
磁気軸受式の真空ポンプにおいては影響が大きくなる可
能性がある。

【００１１】本発明は、上述の問題点を解決するために
提案されたもので、小さな電力で効率よく気体の流路を
加温して気体の流路における気体分子成分の析出を回避
でき、低コストな真空ポンプを提供することを第１の目
的とする。また、本発明は、第１の目的に加えて更に、
取り扱い性及び安全性に優れた真空ポンプを提供するこ
とを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明は、外筒部と、前記外筒部の中空部内
に収納されるステータ部と、前記外筒部の前記中空部内
に、前記ステータ部に対して回転可能に収納され、前記
ステータ部とともに気体の流路を形成するロータ部と、
前記ロータ部を回転させて前記流路内の気体を移送する
モータと、前記ステータ部を固定支持し、前記流路から
の気体を外部へ排出する排気路を有するベース部と、前
記排気路近傍に配設された加熱用電磁石と、前記排気路
近傍に配置され前記加熱用電磁石に密着し磁力の磁路を
形成する磁性部材と、前記加熱用電磁石への通電を制御
する制御手段と、を備える真空ポンプ（第１の構成）を
提供する。

【００１３】本発明の第１の構成の真空ポンプにおいて
は、制御手段によって加熱用電磁石への通電が行われる
と、加熱用電磁石のコイルが発熱する。また加熱用電磁
石による磁力の磁路が磁性部材を通って形成されるた
め、加熱用電磁石による磁気的影響は発生しない。そし
て、磁性部材が加熱用電磁石に密着していることから、
加熱用電磁石のコイル内で発生した熱は、速やかに磁性
部材に伝達される。磁性部材は、ガスの流路内に設けて
あるため、速やかにガスを加熱することができる。この
ように、本発明の第１の構成の真空ポンプにおいては、
気体の排気路の近傍に、加熱用電磁石を配設し更に磁性
部材をこの加熱用電磁石の磁力の磁路を形成するように
加熱用電磁石に密着させ、加熱用電磁石に通電すると、
電磁石のコイルで発生したジュール熱が、効率良く磁性
部材へ伝達される。この結果、小さな電力で効率良く、
排気路を加温し反応性ガスの昇華による析出を抑えるこ
とができる。ここで、磁性部材は、加熱用電磁石と一体
成形されていても構わない。そして、電力を小さく抑え
ることができるので、コントローラ電源の負担が少な
く、太いケーブルを使用せずにすみ、取り扱い易く、製
造コストやランニングコストを低く抑えることが可能と
なる。前記加熱用電磁石は、排気路近傍に配置される。
この排気路近傍とは、ロータ部とステータ部により形成
される気体の流路とベースに形成される排気路の連設
部、ベースに形成される排気路のうちロータ部とステー
タ部の近傍等を意味する。排気路近傍は、圧力が相対的
に高くなり、反応性ガスの昇華による析出が起こりやす
いが、本構成によって、この部分の反応性ガスの昇華に
よる析出を確実に防止することができる。そしてこれに
より、気体の流れが妨げられることによる排気機能の低
下や、ロータ部と析出物との接触を防止できる。また、
加熱用電磁石にに供給する電流は直流電流とすることが
でき、これにより交流磁界に起因するノイズの発生を回
避できる。前記ステータ部と前記ベース、前記外筒部と
ベースは、別体であったものが互いに固定されても、一
体成形されたものであってもよい。

【００１４】また本発明は、第１の構成の真空ポンプに
おいて、加熱用電磁石と磁性部材とが、間隙を介して対
向している真空ポンプ（第２の構成）を提供する。この
ように加熱用電磁石と磁性部材との間に間隙を設けるこ
とにより、加熱用電磁石コイルが発生するジュール熱を
高い反応性でガス流路の温度コントロールをすることが
可能となる。

【００１５】更に本発明は、前記第１または第２の構成
の真空ポンプにおいて、加熱用電磁石は、ベース部及び
ステータ部のうちの一方に、加熱用電磁石と前記一方と
の熱伝導を低減する熱絶縁性部を介して固定されている
真空ポンプ（第３の構成）を提供する。第３の構成の真
空ポンプでは、通電時に銅損により発熱するコイルを内
包する加熱用電磁石が、熱絶縁性部によって熱容量の大
きなポンプ本体から熱的に絶縁されるので、コイルによ
る発熱が排気路以外に逃げることが防止され、一層効率
よく排気路を加熱することができる。前記熱絶縁性部と
しては、前記加熱用電磁石と前記一方との間に配設され
る断熱性材料よりなる部材や、前記加熱用電磁石と前記
一方との間のうち一部のみに熱容量の小さな柱状部材を
介在させ他の部分にエアギャップを形成させたもの等が
挙げられる。本発明は、第１の構成、第２の構成、及び
第３の構成の真空ポンプにおいて、磁性部材に対して固
定配置され、前記加熱用電磁石からの発熱を前記排気路
へ伝達する熱伝達手段を備える真空ポンプ（第４の構
成）を提供する。前記熱伝達手段により発熱が伝達され
る箇所は、排気路近傍であり、ロータ部とステータ部に
より形成される気体の流路とベースに形成される気体の
流路の連設部、ベースに形成される気体の流路のうちロ
ータ部とステータ部の近傍等が挙げられる。排気路近傍
は、真空ポンプの性能に影響しやすく、また流路が狭く
なっている。本発明は、この部分における気体分子の昇
華を確実に防止することができるので、真空ポンプの性
能低下を抑えるとともに振動の発生や部材の損傷を回避
することができる。この場合、熱伝達手段は、気体の排
気路内に配設されることが好ましい。前記ステータ部と
前記ベース、前記外筒部とベースは、別体であったもの
が互いに固定されても、一体成形されたものであっても
よい。

【００１６】前記第１の構成から第４の構成の真空ポン
プにおいて、前記加熱用電磁石、前記磁性部材、及び前
記熱伝達手段のうちの少なくとも１つを、真空ポンプの
内部に配設することができる。これにより、気体が直接
加熱され、発熱を良好な効率で利用することができる。
上記第２の目的を達成するために、本発明は、第１の構
成から第４の構成の真空ポンプにおいて、前記加熱用電
磁石、前記磁性部材、及び前記熱伝達手段が、前記真空
ポンプの内部に配設されている真空ポンプ（第５の構
成）を提供する。加熱用電磁石、磁性部材、及び熱伝達
手段が真空ポンプの内部に配設されると、安全保持のた
めの対策を特に講じる必要がなくなり、また、発熱が外
部に漏洩し難く、前記発熱を良好な効率で利用すること
ができる。真空ポンプの内部としては、外筒部の中空部
内、外筒部の内部、ステータ部の表面、ステータ部の内
部、ロータ部の内部、ロータ部の表面、ベースの表面、
及びベースの内部が挙げられる。前記加熱用電磁石及び
前記磁性部材、前記熱伝達手段を真空ポンプの内部に配
設する場合、真空ポンプの内部として、前記気体の流路
や排気路を構成する部材の表面または内部に、配置され
たものとすることができる。これにより、流路や排気路
の気体が直接加熱され、発熱を一層良好な効率で利用す
ることができる。加熱用電磁石や磁性部材、熱伝達手段
を、気体の流路や排気路を構成する部材の表面または内
部に配置する場合としては、例えば、ロータ部としてロ
ータ翼と該ロータ翼を支持するロータ支持体（ロータ本
体）を備え、ステータ部としてステータ翼を支持するス
テータ支持体（スペーサ等）とを備えるターボ分子ポン
プにおいて、加熱用電磁石や磁性部材、熱伝達手段を、
ロータ支持体のスペーサ対向面や、ステータ支持体のロ
ータ対向面に配置する場合が挙げられる。また、ロータ
部のステータ対向面やステータ部のロータ対向面にねじ
溝が形成されているねじ溝式ポンプにおいて、加熱用電
磁石や磁性部材、熱伝達手段を、ロータ及びステータの
うちねじ溝の形成されている面や、このねじ溝の形成さ
れている面の対向面に配置することができる。更に、ベ
ースにおいて排気路を構成する流路面や、ベースの内部
に配置する場合が挙げられる。

【００１７】本発明は、第１の構成から第５の構成のう
ちのいずれか１の構成の真空ポンプにおいて、前記加熱
用電磁石は、その抵抗値が２５Ω以上である真空ポンプ
（第６の構成）を提供する。加熱用電磁石の抵抗値が２
５Ω以上であると、１００Ｗの電力を加熱用電磁石に供
給した場合にその電流値Ｉ≦２（Ａ）となる。したがっ
て、磁気軸受式の真空ポンプの電磁石駆動用ケーブルの
コネクタ端子に空ピンがある場合にこの空ピンを利用す
ることができる。尚、磁気軸受式の真空ポンプの電磁石
駆動用ケーブルは、通常大電流を流す必要がないため、
最大でも４（Ａ）となっており、保証値も考慮すると、
Ｉ＝２（Ａ）以下であることが好ましく、加熱用電磁石
の抵抗値が２５Ω以上であることによって、コネクタ端
子の空ピンを利用できる。本発明は、第１の構成から第
６の構成のうちのいずれか１の構成の真空ポンプにおい
て、前記排気路の温度を検出するための温度センサを備
え、前記制御手段は、前記温度センサからの出力に応じ
て前記加熱用電磁石への通電を制御する真空ポンプ（第
７の構成）を提供する。本発明は、前記第１の構成から
第７の構成のうちのいずれか１の構成の真空ポンプにお
いて、前記加熱用電磁石は、スイッチを介して外部電源
と電気的に接続され、前記スイッチは、前記排気路内の
温度を感知し該温度が所定以上において熱膨張により前
記加熱用電磁石と前記外部電源との接続を遮断する真空
ポンプ（第８の構成）を提供する。このようなスイッチ
を配設することにより、このスイッチが制御手段として
機能し、簡易な構成で、加熱用電磁石の駆動のＯＮ／Ｏ
ＦＦを自動的に行い排気路を適切な環境温度内に保持す
ることが可能となる。本発明は、第１の構成から第８の
構成のうちのいずれか１の構成の真空ポンプにおいて、
前記熱伝達手段は、前記磁性部材をフィン状に形成して
なる放熱部、または、熱良導性材料により形成され前記
磁性部材に固定された放熱部材である真空ポンプ（第９
の構成）を提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
について、図１から図４を参照して詳細に説明する。図
１は、本発明の真空ポンプの一実施形態としての複合ポ
ンプの全体構成を示す断面図である。尚、本図１および
他の図において、真空ポンプは、外筒体およびその内側
については軸線を中心として対照であるため、その片側
は省略して示されている。図１に示すように、本実施形
態の真空ポンプ（複合ポンプ）は、気体の吸入口１６ａ
を有する外筒部としての外筒体１６と、外筒体１６の中
空部内に収納されるステータ１８と、外筒体１６の中空
部内に、ステータ１８に対して回転可能に収納され、ス
テータ１８とともに吸入口１６ａからの気体の流路１７
を形成するロータ１４と、ロータ１４を回転させて流路
１７の気体を移送するモータ（図示せず）と、外筒体１
６及びステータ１８を支持し、外筒体１６からの気体が
外部へ排出される排出口４９を有するベース１９とを備
えている。

【００１９】外筒体１６は、中空部が略円筒状に形成さ
れており、一方の周縁部に外部の容器に固定されるフラ
ンジ１６１を有している。他方の周縁部はベース１９上
に固定される。そして、フランジ１６１が外部の容器の
排気口周囲と連結されることにより、外部の容器の内部
と外筒体１６の中空部とが連通されるようになってい
る。

【００２０】ステータ１８は、外筒体１６の中空部内に
同軸に固定されるステータ軸（図示せず）と、スペーサ
１８０と、このスペーサ１８０，１８０間に外周側が支
持されるステータ翼１８１とを備えている。

【００２１】ステータ軸は円筒状であり、内周面にモー
タのコイルが固定され、通電によってステータ軸の軸線
回り方向に回転する回転磁界が形成されるようになって
いる。スペーサ１８０は段部を有する円筒状であり、外
筒体１６の内側に積み重ねられている。外筒体１６の排
出口４９側のスペーサ１８０には、ねじ溝１８０ａが形
成されており（ねじ溝付きスペーサ）、また、ねじ溝１
８０ａ近傍の温度を検出するための温度センサ５１が固
定されている。ステータ翼１８１は、外周縁部がスペー
サ１８０間に挟持され、外筒体１６内に軸線方向に多段
に複数固定されている。このステータ翼１８１には、外
周縁部から外筒体１６の軸線へ向けて放射状に張り出す
複数のステータブレードを有している。このステータブ
レードは、周回り方向に対して所定角度傾斜して支持さ
れている。

【００２２】ロータ１４は、ステータ軸の内方において
磁気軸受によって外筒体１６と同軸に回転可能に支承さ
れるロータ軸（図示せず）と、ロータ軸からステータ軸
の上方（吸入口１６ａ側外方）に張り出す支持部（図示
せず）と、支持部によりステータ軸の外方にロータ軸と
ともに回転可能に支持されるロータ本体１４ａとを備え
ている。ロータ軸の外周面には、モータのマグネット
が、ステータ１８のステータ軸内周面に固定されるコイ
ルに対向可能に固定されており、このマグネットがコイ
ルによる回転磁界で付勢され、ロータ軸が回転するよう
になっている。

【００２３】ロータ本体１４ａは、ステータ軸を包囲す
るように配置された筒状部１４ｂと、この筒状部１４ｂ
の外周面から径方向外方へ向けてステータ翼１８１間に
張り出すロータ翼１４１とを備えている。筒状部１４ｂ
は、吸入口１６ａ側の外径が小さく排出口４９側の外径
が大きくなっており、ロータ翼１４１は、筒状部１４ｂ
の吸入口１６ａ側の外径の小さい部分の外周面から張出
して設けられている。筒状部１４ｂのうち排出口４９側
の外径径が大きくなっている部分は、外周面がねじ溝付
きのスペーサ１８０と近接して対向している。そして、
吸入口１６ａ側においてはロータ翼１４１によって気体
分子を排出口４９側に叩き落とし、排出口４９側におい
てねじ溝１８０ａによって気体分子を排出口４９側へ移
送し、ベース１９の排出口４９から排出するようになっ
ている。

【００２４】ベース１９には、ロータ本体１４ａとねじ
溝付きのスペーサ１８０との間からの気体が排出口４９
へ移送される流路（排気路１９ａ）が形成されており、
また、ステータ内部等に設けられた電装品からの配線を
結線するための基板を収納する基板収納部４０が底部中
央に形成されている。

【００２５】図２は、本実施形態のベース内を表す要部
拡大断面図である。ベース１９は、図２にも示すよう
に、排気路１９ａ近傍に配設された加熱用電磁石６０
と、排気路１９ａ近傍に配置され加熱用電磁石６０によ
る磁力の磁路を形成する磁性部材６５と、磁性部材６５
に固定されて加熱用電磁石６０からの発熱を排気路１９
ａへ伝達する熱伝達手段としての放熱板６７とを備えて
いる。

【００２６】加熱用電磁石６０は、基板収納部４０の回
りを複数回周回するように巻回されたコイル６１を備え
ており、このコイル６１が通電されることによって、コ
イル６１の周囲に、複合ポンプの径方向外方側から内方
側へ向かう磁界が形成されるようになっている。コイル
６１は、ステータ１８側の面が開放された断面略コ字形
のコア６２によって三方を覆われており、コイル６１に
よる磁力がコア６２内に収束し、コア６２のステータ１
８側の２つの縁部に磁極が形成されるようになってい
る。コイル６１とコア６２との間には高熱伝導性のモー
ルド材６３が満たされており、コア６２の開放された面
からこのモールド材６３が排気路１９ａに露出されてい
る。本実施形態においては、モールド材６３は、その耐
熱温度が、コイル６１による発熱の温度よりも十分に高
い、２００°Ｃ以上のものが使用されている。コア６２
のうちステータ側の面以外の外周面は、熱絶縁材料より
なる熱絶縁性部としての断熱層６８によって、被覆され
ており、加熱用電磁石６０はこの断熱層６８を介してベ
ース１９に固定されている。尚、断熱層６８に代えて、
熱伝導性の高くない材料で細い支柱を形成し、この支柱
によってコア６２をベース１９に支持するようにしても
よい。磁性部材６７は、コア６２の開放面を覆うように
コア６２に固定されており、この磁性部材６７のコア６
２と逆側には板状の放熱板６７が固定され排気路１９ａ
内に配置されている。

【００２７】ベース１９の基板収納部４０の外方には、
水冷用のジャケット７０が固定されており、水冷管７
１，７１によって冷水が循環されるようになっている。
この水冷管７１，７１は、電磁バルブ７２によって開閉
されるようになっている。また、本実施形態の複合ポン
プは、図１に示すように、ベース１９の排出口４９にバ
ックポンプＢが接続されている。ターボ分子ポンプ等
は、大気圧からの動作が不可能であるため、予め一定の
圧力以下まで、主ポンプの排気口圧力を下げるためのバ
ックポンプは不可欠である。

【００２８】図３は、本実施形態の複合ポンプが具備す
る制御部を表すブロック図である。本実施形態の複合ポ
ンプは、外筒体１６の外部に、図３に示すような加熱用
電磁石６０のコイル６１への通電を制御する制御手段と
しての制御部８０を備えている。そして、温度センサ５
１からの温度検知信号が制御部８０へ出力され、温度セ
ンサ５１からの温度検知信号に基づいて、この制御部８
０において、加熱用電磁石６０のコイル６１への電流の
供給、電磁バルブ７２への電流の供給が制御されるよう
になっている。

【００２９】この図３に示すように、制御部８０は、電
磁バルブ７２の電源（バルブ電源）８６と、バルブ電源
８６を断続するバルブスイッチ８１と、加熱用電磁石６
０のコイル６１への通電を断続するコイルスイッチ８２
及びアンプ８３を含む電流調整器８４と、温度センサ５
１からの温度検知信号が入力されこの温度検知信号に基
づいてバルブスイッチ８１のＯＮ／ＯＦＦ、及び電流調
整器８４のＯＮ／ＯＦＦと電流の大きさとを判別する判
別手段（判別器）８５とを備えている。そして、この制
御部８０では、判別器８５において、温度センサ５１か
らの温度検知信号に基づき検出温度Ｔｒが求められ、予
め設定されている設定温度Ｔｅと検出温度Ｔｒとに基づ
いて、バルブスイッチ８１及びコイルスイッチ８２のＯ
Ｎ／ＯＦＦ、コイルスイッチ８２を介して供給されるコ
イル６１への電流が制御される。

【００３０】以上のように構成された本実施形態の複合
ポンプでは、モータによりロータ軸が回転されるとこの
回転がロータ本体１４ａに伝達され、ロータ本体１４ａ
が定格値（２万〜５万ｒｐｍ）で高速回転される。そし
てロータ本体１４ａの回転に伴って、吸入口１６ａから
の気体がロータ１４とステータ１８との間の流路１７を
移送され、排出口４９から排出される。ロータ１４の回
転中には、温度センサ５１からの温度検出信号が、制御
部８０に出力されている。そして、制御部８０では、判
別器８５による判別結果に基づいて、検出温度Ｔｒが設
定温度Ｔｄよりも高い場合（Ｔｒ＞Ｔｄ）には、バルブ
スイッチ８１がＯＮ状態とされ、電磁バルブ７２の電源
からの電磁バルブ７２へ電流が供給され、電磁バルブ７
２が開放される。その結果、水冷管７１からジャケット
７０に水冷が流れ込み循環し、ベース１９中央部の基板
収納部４０や、その上方のステータ軸の周囲が冷却され
る。コイルスイッチ８２はＯＦＦ状態とされ、コイル６
１には電流は供給されない。

【００３１】図４は、本実施形態の複合ポンプの、検出
温度Ｔｒが設定温度Ｔｄ以下である場合の状態を示す図
である。上述のような構成の本実施形態の複合ポンプに
おいては、検出温度Ｔｒが設定温度Ｔｄ以下（Ｔｒ≦Ｔ
ｄ）である場合には、バルブスイッチ８１がＯＦＦ状態
とされて電磁バルブ７２へは電流が供給されず、電磁バ
ルブ７２は閉鎖された状態となる。また、コイルスイッ
チ８２はＯＮ状態にされ、加熱用電磁石６０への通電が
行われる。コイルスイッチ８２がＯＮ状態のときの加熱
用電磁石６０への電流は、設定温度Ｔｄと検出温度Ｔｒ
の差Ｔｅ（Ｔｅ＝Ｔｄ−Ｔｒ）に応じて決定される。本
実施形態においては、設定温度Ｔｄと検出温度Ｔｒの差
Ｔｅに応じた電流信号が判別器８５から出力されアンプ
８３により増幅され、差Ｔｅに比例した大きさの電流が
コイル６１に供給されるようになっている。なお、アン
プ８３によるゲインの度合いを差Ｔｅに応じて変えるよ
うにしてもよい。また、コイル６１に供給される電流の
リミッタを設けておくことにより、起動時のポンプが冷
えた状態において過電流によりコイルの寿命が短くなる
ことを防止してもよい。

【００３２】そして、加熱用電磁石６０のコイル６１
が、差Ｔｅの大きさに応じた熱量で発熱する。加熱用電
磁石６０の発熱はモールド材６３及び磁性部材６５を介
して放熱板６７に高い効率で伝達され、放熱板６７から
排気路１９ａに放熱され、排気路１９ａが直ちに加温さ
れる。また、図４に示すように、コイル６１による磁力
でコア６２に磁極が形成される。本実施形態においては
複合ポンプの外方側の縁部にＮ極が形成され内方側の縁
部にＳ極が形成される。そして、コイル６１からの磁力
は磁性部材６５に収束してコイル６１に入る状態とな
る。その結果、加熱用電磁石の磁場が周囲に回り込むこ
とがなく、磁気的ノイズを招く恐れがない。

【００３３】この様に、本実施形態の複合ポンプでは、
排気路１９ａを加温するために、加熱用電磁石６０をベ
ース１９内にこのベース１９とは熱絶縁した状態で配設
しており、通電時に加熱用電磁石６０から磁性部材６５
を介して放熱板６７によって効率よく排気路１９ａへ伝
達される。従って、本実施形態の複合ポンプによれば、
加熱源（加熱用電磁石６０）による発熱が外部へ漏れる
ことがなく且つ排気路１９ａへ効率よく伝達されるの
で、熱効率が高く、小さな電力に抑えることができる。
そして、電力を小さく抑えることができるので、コント
ローラ電源の負担が少なく、太いケーブルを使用せずに
すみ、例えば、磁気軸受用のピンケーブル等を流用する
ことができ、コストを容易に低減することができる。ま
た、ランニングコストも低く抑えることが可能となる。
また、加熱源（加熱用電磁石６０）が外部に露出してい
ないので、安全であり、安全保持のための対策を特に講
じる必要がなくこの点で更にコスト低減が期待できる。

【００３４】本実施形態の複合ポンプでは、気体の流路
１７の温度を検出する温度センサ５１を備えており、温
度センサ５１により検出される排気路１９ａの温度に応
じて加熱用電磁石６０のコイル６１への電流が制御され
るので、必要に応じて適切に排気路１９ａ及び流路１７
が加熱され、一層、省電力、低コストである。本実施形
態の複合ポンプでは、放熱板６７により、ねじ溝付きの
スペーサ１８０近傍が加温されるので、複合ポンプの性
能に影響しやすく、また気体の流路が狭くなっているね
じ溝１８０ａにおける反応性ガスの昇華による析出を確
実に防止でき、効果的に、複合ポンプの性能低下を抑え
るとともにロータ１４とステータ１８との接触を回避す
ることができる。

【００３５】本実施形態の複合ポンプでは、温度センサ
５１が、ねじ溝付きのスペーサ１８０に配設されており
ねじ溝付きのスペーサ１８０の近傍の温度を検出するの
で、複合ポンプの性能に影響しやすく、また流路１７が
狭くなっているねじ溝１８０ａの近傍温度を確実に所定
温度に保持でき、ねじ溝１８０ａ近傍における気体分子
の昇華を確実に防止でき、効果的に、複合ポンプの性能
低下を抑え、ロータ１４とステータ１８との接触を回避
することができる。

【００３６】尚、本発明のターボ分子ポンプは、上述の
実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない限りにおいて適宜変更可能である。例えば、上
述の実施形態においては、加熱用電磁石及び磁性部材
は、ステータ１８やベース４９に位置を固定して支持さ
れているが、前記加熱用電磁石及び前記磁性部材のうち
の一方を、他方から後退する方向に付勢支持する支持手
段を設けてもよい。例えば、図５に示すように、加熱用
電磁石６０をベース４９に固定し、磁性部材６５と放熱
板６７とを引っ張りばね６６等の支持手段によって加熱
用電磁石６０に対して進退可能に支持したり、磁性部材
６５と放熱板６７をステータ１８やベース４９に対して
固定して配設し、加熱用電磁石を磁性部材６５及び放熱
板６７等の熱伝達手段に対して進退可能に支持してもよ
い。この場合、加熱用電磁石の駆動が停止されると速や
かに熱の伝達が低下し応答性のよい制御が可能となる。
尚、磁性部材はねじ溝付きのスペーサ１８０に埋め込ん
だ状態に固定し、ねじ溝付きのスペーサ１８０を熱伝達
手段として機能させるようにしてもよい。従来より、ス
ペーサ１８０はアルミニウム等の熱良導性の材料により
形成されている場合が多いので、このような場合には、
スペーサ１８０を熱伝達手段として利用することが可能
である。そして、スペーサ１８０を熱伝達手段とするこ
とによって、スペーサ１８０を加熱用電磁石によって直
接加熱することができる。

【００３７】上述の実施形態及び各変形例においては、
熱伝達手段として、熱良導性材料により形成された放熱
板６７が磁性部材６５に固定されているが、熱伝達手段
はこれに限られるものではなく、磁性部材６５に対して
固定配置され、加熱用電磁石６０からの発熱を気体の移
送方向における下流側の気体の流路１７へ伝達するもの
であればよく、磁性部材６５をフィン状に形成してなる
放熱部を熱伝達手段とすることもできる。上述の実施形
態及び各変形例において、加熱用電磁石６０と磁性部材
６５とは、接触するように配設されているが、加熱用電
磁石６０と磁性部材６５とは、間隙を介して対向してい
るようにしてもよい。この場合には、加熱用電磁石６０
と磁性部材６５とは例えばベース４９等の同じ部材に支
持されていても、また一方はベース４９に支持され他方
はステータ１８に支持されるなど、別の部材に支持され
ていてもよい。上述の実施形態及び各変形例において
は、熱伝達手段として熱良導性材料を板状に形成した放
熱部材が用いられているが、フィン状等の良好に放熱可
能な形状に形成したものとしてこれを排気路１９ａ内に
配置し、排気路１９ａへの放熱効率を高めて一層効率よ
く排気路１９ａを加温できるようにしてもよい。加熱用
電磁石６０と磁性部材６５とを間隙を介して対向させか
つ放熱部材をフィン状とした例を図６に示す。

【００３８】上述の実施形態及び各変形例においては、
温度センサ５１で検出されるによる排気路１９ａの温度
に応じて制御部８０によって加熱用電磁石６０のコイル
６１への電流が制御されるが、図７に一例を示すよう
に、加熱用電磁石６０と外部電源との間にスイッチを介
在配置し、このスイッチが、排気路１９ａ内の温度を感
知し温度が所定以上において熱膨張により加熱用電磁石
６０と外部電源との接続を遮断するようにしてもよい。
このスイッチは、バイメタルで形成したものを採用する
ことができる。尚、図７に示す変形例においては板状バ
イメタルが使用されているが、らせん形、うずまき形、
円弧形等のバイメタルとすることもできる。上述の実施
形態及び各変形例においては、熱絶縁性部を、熱絶縁材
料よりなる断熱層６８をコア６２に被覆して設けている
が、図８に示すように、熱絶縁性部は、熱伝導性の高く
ない材料で形成した支柱９５によってコア６２をベース
４９の部材４９ａに支持し支柱９５以外の部分でコア６
２とベースと４９の間に間隙を設けて熱絶縁性部６９と
してもよい。

【００３９】上述の実施形態及び各変形例においては、
ロータ翼１４１は筒状部１４ｂの外周面から外方へ向け
て張り出しているが、筒状部１４ｂの内周面から内方へ
向けて張り出したロータ翼を備え、ステータ１８のスペ
ーサ１８０およびステータ翼１８１を筒状部１４ｂの内
方に配設してもよい。上述の実施形態及び各変形例にお
いては、ねじ溝１８０ａがステータ１８（スペーサ１８
０）のロータ１４対向面側に形成されているが、筒状部
１４ｂ等のロータ１４のステータ対向面側にもねじ溝が
形成されている真空ポンプにおいては、こちら側にも本
発明を適用して同様に機構を設けることもでき、有効で
ある。上述の実施形態及び各変形例においては、真空ポ
ンプは、ロータ翼１４１とステータ翼１８１が配設され
てターボ分子ポンプ部と、ロータ本体１４ａまたはステ
ータ１８にねじ溝１８０ａを配設し、ロータ１４部を回
転して気体の粘性を利用して気体を移送するねじ溝式ポ
ンプ部の両方を備えた複合型ターボ分子ポンプとなって
いるが、ターボ分子ポンプ部のみにより気体を吸引する
ターボ分子ポンプや、ねじ溝式ポンプ部のみにより気体
を吸引するねじ溝式ポンプとすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さな電力で効率よく気体の流路を加温して気体の流路
における気体分子成分の析出を回避でき、低コストで、
取り扱い性及び安全性に優れた真空ポンプを提供するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの一実施形態としての複合
ポンプの全体構成を示す断面図である。

【図２】図１の真空ポンプベース内を表す要部拡大断面
図である。

【図３】図１の複合ポンプが具備する制御部を表すブロ
ック図である。

【図４】図１の複合ポンプの、検出温度が設定温度以下
である場合の動作を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態の要部構成断面図であ
る。

【図６】本発明の他の実施形態の要部構成断面図であ
る。

【図７】本発明の他の実施形態の要部構成断面図であ
る。

【図８】本発明の他の実施形態の要部構成断面図であ
る。

【図９】従来技術の真空ポンプの全体構成を示す断面図
である。

【図１０】従来技術の真空ポンプが具備する制御部を表
すブロック図である。

【符号の説明】

１４ロータ１４ａロータ本体１４ｂ筒状部１４１ロータ翼１６外筒体１６ａ吸入口１６１フランジ１７流路１８ステータ１８０スペーサ１８０ａねじ溝１８１ステータ翼１９ベース１９ａ排気路４０基板収納部４９排出口５１温度センサ６０加熱用電磁石６１コイル６２コア６３モールド材６５磁性部材６６引っ張りばね６７放熱板６８断熱層６９熱絶縁性部７０ジャケット７１水冷管７２電磁バルブ８０制御部８１バルブスイッチ８２コイルスイッチ８３アンプ８４電流調整器８５判別器８６バルブ電源９５支柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外筒部と、前記外筒部の中空部内に収納されるステータ部と、前記外筒部の前記中空部内に、前記ステータ部に対して
回転可能に収納され、前記ステータ部とともに気体の流
路を形成するロータ部と、前記ロータ部を回転させて前記流路内の気体を移送する
モータと、前記ステータ部を固定支持し、前記流路からの気体を外
部へ排出する排気路を有するベース部と、前記排気路近傍に配設された加熱用電磁石と、前記排気路近傍に配置され前記加熱用電磁石による磁力
の磁路を形成する磁性部材と、前記加熱用電磁石への通電を制御する制御手段と、を備
えることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】前記加熱用電磁石と前記磁性部材と、間
隙を介して対向していることを特徴とする請求項１に記
載の真空ポンプ。
【請求項３】前記加熱用電磁石は、前記ベース部及び
前記ステータ部のうちの一方に、前記加熱用電磁石と前
記一方との熱伝導を低減する熱絶縁性部を介して固定さ
れていることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の真空ポンプ。
【請求項４】前記磁性部材に対して固定配置され、前
記加熱用電磁石からの発熱を前記排気路へ伝達する熱伝
達手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３
のうちのいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】前記加熱用電磁石、前記磁性部材、及び
前記熱伝達手段が、前記真空ポンプの内部に配設されて
いることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのい
ずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】前記加熱用電磁石は、その抵抗値が２５
Ω以上であることを特徴とする請求項１から請求項５の
うちのいずれか１の請求項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】前記排気路の流路の温度を検出するため
の温度センサを備え、前記制御手段は、前記温度センサからの出力に応じて前
記加熱用電磁石への通電を制御することを特徴とする請
求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載
の真空ポンプ。
【請求項８】前記加熱用電磁石は、スイッチを介して
外部電源と電気的に接続され、前記スイッチは、前記排気路内の温度を感知し該温度が
所定以上において熱膨張により前記加熱用電磁石と前記
外部電源との接続を遮断することを特徴とする請求項１
から請求項７のうちのいずれか１の請求項に記載の真空
ポンプ。
【請求項９】前記熱伝達手段は、前記磁性部材をフィ
ン状に形成してなる放熱部、または、熱良導性材料によ
り形成され前記磁性部材に固定された放熱部材であるこ
とを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか
１の請求項に記載の真空ポンプ。