JP2002180988A

JP2002180988A - 真空ポンプ

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Publication number: JP2002180988A
Application number: JP2001306490A
Authority: JP
Inventors: Matsutaro Miyamoto; 松太郎宮本
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2002-06-26
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Also published as: JP4222747B2

Abstract

(57)【要約】【課題】排気するガスに起因する反応生成物のポンプ
内部で析出を防止しつつ、ポンプの各部を許容温度領域
内に保持することができ、これによって、ポンプの運転
可能範囲を広く設定できるとともに、ポンプの耐久性を
向上させた真空ポンプを提供する。【解決手段】吸気口１ａと排気口２０を有し、ポンプ
ケーシング１内部に、ロータＲとステータＳにより翼排
気部Ｌ_１及び／又は溝排気部Ｌ_２からなる排気部が構成
された真空ポンプにおいて、排気口２０側の排気部Ｌ_２
のステータ側部材１９を加熱する加熱手段３０を、該排
気口２０側のステータ側部材１９の少なくとも一部に接
触させて運転時に真空領域となるポンプ内部に配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータとステータ
の相互作用により真空排気を行う排気部を有する真空ポ
ンプに関し、より詳しくは、排気口側の高い圧力領域で
プロセスガスによる反応生成物がポンプ内部に析出しな
いようにして、ポンプの運転可能範囲を広く設定できる
ようにした真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）
の一例を図７に示す。このターボ分子ポンプは、筒状の
ポンプケーシング１の内部に、ロータ（回転部）Ｒとス
テータ（固定部）Ｓにより翼排気部Ｌ_１及び溝排気部Ｌ
_２からなる排気部が構成されている。ポンプケーシング
１の下部はポンプ基部２によって覆われ、このポンプ基
部２には溝排気部Ｌ_２の排気側に連通する排気口２０を
有する排気口構成部材２１が連結されている。吸気口１
ａを有するポンプケーシング１の上部には排気すべき装
置や配管に接続するためのフランジ１ｂが設けられてい
る。ステータＳは、ポンプ基部２の中央に立設された固
定筒状部３と、翼排気部Ｌ_１及び溝排気部Ｌ_２の固定側
部分とから主に構成されている。

【０００３】ロータＲは、固定筒状部３の内部に挿入さ
れた主軸４と、それに取り付けられた回転筒状部５とか
ら構成されている。主軸４と固定筒状部３の間には駆動
用モータ６と、その上下に上部ラジアル軸受７及び下部
ラジアル軸受８が設けられている。そして、主軸４の下
部には、主軸４の下端のターゲットディスク９と、ステ
ータＳ側の上下の電磁石１０ａ，１０ｂを有するアキシ
ャル軸受１１が配置されている。このような構成によっ
て、ロータＲが５軸の能動制御を受けながら高速回転す
るようになっている。

【０００４】回転筒状部５の上部外周には、回転翼１２
が一体に設けられて羽根車を構成し、ポンプケーシング
１の内面には、回転翼１２と交互に配置される固定翼１
３が設けられ、これらが、高速回転する回転翼１２と静
止している固定翼１３との相互作用によって排気を行う
翼排気部Ｌ_１を構成している。固定翼１３は、その周縁
部を固定翼スペーサ１４により上下から押さえられて固
定されている。

【０００５】さらに、翼排気部Ｌ_１の下方には溝排気部
Ｌ_２が設けられている。すなわち、回転筒状部５には、
外周面にねじ溝１８ａが形成されたロータが固定筒状部
３を囲むように設けられ、一方、ステータＳには、この
ロータの外周を囲むねじ溝部スペーサ１９が配置されて
いる。溝排気部Ｌ_２は、高速回転するロータのねじ溝１
８ａのドラッグ作用によって排気を行う。

【０００６】このように翼排気部Ｌ_１の下流側にねじ溝
排気部Ｌ_２を有することで、広い流量範囲に対応可能な
広域型ターボ分子ポンプが構成されている。この例で
は、ねじ溝排気部Ｌ_２のねじ溝をロータＲ側に形成した
例を示しているが、ねじ溝をステータＳ側に形成するこ
とも行われている。

【０００７】このような構造のターボ分子ポンプを半導
体製造装置等に使用し、プロセスガスを吸気口１ａより
吸気して排気口２０から排気する場合、プロセスガスを
起因とする反応生成物が圧力の高い排気口２０側の排気
流路に析出し、ロータＲとステータＳの隙間を閉塞した
り、ロータＲに付着してロータＲのアンバランスを生じ
させたりして、ロータＲの安定な回転を阻害し、最悪の
場合にロータＲがロックして運転不能になることがあ
る。また排気流路に反応生成物が堆積し該通路を閉塞す
ると、ポンプ内の圧力が上昇し、ポンプの十分な排気能
力を確保できない上に、ロータの駆動モータが過負荷と
なって運転不能となることもある。

【０００８】反応生成物は、プロセスガスにより種々あ
るが、代表的な例としてアルミニウムをエッチングした
際に生ずる塩化アルミニウムＡｌＣｌ_３が挙げられる。
図８は、このＡｌＣｌ_３の蒸気圧曲線を示し、これによ
り、温度の低いＡｌＣｌ_３が分圧が高い領域で固相とな
り固形化しやすくなることが判る。このような性質によ
って、上記構造のターボ分子ポンプにおいては、翼排気
部Ｌ_１、溝排気部Ｌ_２の順に排気されるガスが固形化し
やすくなる。

【０００９】このため、図７に示すように、ポンプケー
シング１の外部にヒータ１５を設け、このヒータ１５の
熱をねじ溝部スペーサ１９に伝熱してねじ溝排気部Ｌ_２
を加熱昇温させたり、排気口構成部材２１の外周にヒー
タ１７を設け、このヒータ１７で排気口構成部材２１を
加熱昇温させることが行われている。

【００１０】なお、ヒータ１５及びヒータ１７による加
熱での昇温の程度を検知し、各ヒータ１５，１７のＯＮ
／ＯＦＦ制御をするために、それぞれのヒータ１５，１
７の近傍、すなわちポンプケーシング１のヒータ取付部
や排気口構成部材２１のヒータ取付部の近傍に温度検出
手段（サーミスタや熱電対等）が設けられ、同部（大気
圧側）の温度を検出して、温度制御のフィードバック信
号に用いている。

【００１１】また、ロータＲを支承している軸受７，
８，１１やロータＲを回転駆動している駆動用モータ
６、並びにロータ全体をポンプ全体の昇温による高温か
ら保護するため、図７に示すように、ポンプ基部２と蓋
体２２との間に水冷配管２３を通して、この水冷配管２
３の内部に冷媒を流してこれらを冷却することも広く行
われている。特に、比強度の高いアルミニウム合金を材
料とするロータ（羽根車）は、高温強度が低く、長時間
高温、高応力条件下で変形が進む、いわゆるクリープ現
象を起こすため、その温度を許容温度内に保つ必要があ
る。一般的に前述のヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御と、水冷
配管２３に接続された電磁弁（図示せず）の開閉制御に
よりポンプ内部の温度制御を行うことが行われていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空ポンプにあっては、排気流路の比較的高い圧力領域
でのプロセスガスに起因する反応生成物の析出を阻止す
るため、ポンプの外部にヒータ等の加熱手段を設けると
ともに、加熱による高温の弊害を阻止するため、冷却手
段による冷却を同様に外部から行っていたため、次のよ
うな課題があった。

【００１３】すなわち、反応生成物の析出を阻止又は低
減させてポンプの運転寿命を長くし、耐久性を高めると
いう目的からは、ポンプ内部の高い圧力領域、すなわち
排気口側を高温に保持すればよい。一方、反応生成物の
析出の問題を無視した場合、ある許容応力と許容温度領
域で使用しなければならないロータ（羽根車）材料、ロ
ータを支承する軸受の構成部品やその材料、ロータを回
転駆動させる駆動モータの構成部品やその材料等を真空
ポンプ内での発熱や高温部から保護し耐久性を保つため
には、これらの温度を隔離するか、またはそれが十分で
ない場合には冷却する必要がある。

【００１４】このように真空ポンプの構成部の耐久性を
確保しつつ、反応生成物の析出を低減又は阻止するに
は、析出しやすい領域を高温保持しつつ、許容温度範囲
に保たなければならない領域は、高温部との隔離または
冷却手段による冷却を的確に実現しなければならない。

【００１５】しかし、真空ポンプの内部は、通常運転
中、大気圧力よりも低い圧力の低圧状態（真空）とな
り、真空中では、熱の伝達が断隔され、いわゆる真空断
熱状態となる。このような状態で、ポンプの外部に加熱
手段を設け、ポンプ部品の伝熱によりポンプ内部の排気
流路を昇温させると、熱、つまりエネルギの損失が大き
い。特に大気（外気）に曝されているポンプ外部（ケー
シングやハウジング）での放熱量は多く、加熱の観点か
ら効率が悪いばかりでなく、ポンプ内部でも各部品同士
の伝熱作用があり、加熱させたくない領域（例えば、軸
受やモータ及び翼排気部）までも昇温させてしまう可能
性が高い。更に、加熱手段に用いるヒータ等の熱エネル
ギ量の点からも、外部からの伝達では消費エネルギが多
くなり、省エネルギが図れないばかりか、加熱手段が大
型になりポンプ全体のコンパクト化を図る上でも障害と
なる。

【００１６】一方、昇温させたい領域の温度を検出する
場合にも、加熱手段の場合と同様に、ポンプ外部に温度
検出手段を設け伝熱により温度を検出すると、温度検出
の応答性及び正確性の性能が低下する。

【００１７】本発明は上記の課題に鑑み、排気するガス
に起因する反応生成物のポンプ内部での析出を防止しつ
つ、ポンプの各部を許容温度領域内に保持することがで
き、これによって、ポンプの運転可能範囲を広く設定で
きるとともに、ポンプの耐久性を向上させた真空ポンプ
を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、吸気口と排気口を有し、ポンプケーシング内部に、
ロータとステータにより翼排気部及び／又は溝排気部か
らなる排気部が構成された真空ポンプにおいて、前記排
気口側の排気部のステータ側部材を加熱する加熱手段
を、該排気口側のステータ側部材の少なくとも一部に接
触させて運転時に真空領域となるポンプ内部に配置した
ことを特徴とする真空ポンプである。

【００１９】このように、ポンプ内部の加熱したい箇所
の少なくとも一部に加熱手段を接触させて設けること
で、高温保持したい箇所を直接加熱し、しかも、真空断
熱状態により外部との熱の出入りがない理想的な状態で
加熱を行うことで、非常に少ないエネルギ量で加熱を行
うことができる。また、伝達等により加熱目的以外の領
域に逃げていく熱量（特にポンプ外部）が少なくなるた
め、省エネルギの他に加熱に対する反応性がよくなる。

【００２０】請求項２に記載の発明は、前記排気口側の
ステータ側部材の温度を測定する温度測定手段を、この
温度検知部を前記排気口側のステータ側部材に接触させ
て配置したことを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ
である。これにより、加熱する領域から直接温度を検出
することで、検出の正確度が高く、良好な温度制御の基
になる検出値が得られる。

【００２１】請求項３に記載の発明は、前記翼排気部の
ステータ側部材、前記ロータ、該ロータを支承する軸受
及び該ロータを回転させるモータの少なくとも一つを冷
却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１又は
２記載の真空ポンプである。

【００２２】これにより、各部を効率的に冷却すること
で、軸受やモータの性能・機能を確保することができ
る。特に、ロータ（羽根車）に対しては、一般的に軸受
やモータの設置箇所に近接し、熱伝達の効果が大きいた
め、軸受やモータの冷却によりロータの冷却も効率的に
行え、ロータの温度を許容温度範囲に保つことができ、
結果的にポンプの運転可能範囲を広く設定することがで
きる。

【００２３】なお、冷却手段は、各部に極力近接するよ
うにして冷却効果を高めるのがよく、ポンプの排気口側
の排気流路には冷却効果が極力及ばないように、熱絶縁
や伝達経路の熱容量を大きくとることが望ましい。

【００２４】請求項４に記載の発明は、前記加熱手段及
び／又は温度検出手段の端子取出し部をシールする真空
シール手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の真空ポンプである。

【００２５】これにより、加熱手段及び／又は温度検出
手段をポンプ内部に配置することによって、真空ポンプ
内の低圧部（真空領域）の真空が破壊されてしまうこと
を防止することができ、加熱や温度検出の応答性が高ま
り、加熱手段に要するエネルギも少なくて済む。なお、
真空シールの手段としては、Ｏリング等の弾性体の使
用、樹脂等による接着または構成部品同士の溶接等が挙
げられる。また、Ｏリングシール等を用いる場合の溝形
状は、四角形の断面形状は勿論、省スペースの観点から
三角溝形であっても良い。

【００２６】請求項５に記載の発明は、前記排気部のス
テータ側部材を吸気口側と排気口側に熱的に断絶する断
熱手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいず
れかに記載の真空ポンプである。

【００２７】これにより、圧力が高くなり反応生成物が
析出しやすい排気口側のステータ温度を高く保持しつ
つ、ロータの回転による排気ガスの攪拌熱が発生しやす
い吸気口側のステータの温度を低く保ち、それによりロ
ータからステータ側への熱伝達を良くしてロータの温度
を低く保ち、最終的に反応生成物の析出を阻止しつつ、
ポンプの運転可能範囲を広く設定できる。また、前記排
気部のステータ側部材を軸受やモータが組み込まれてい
る基部と熱伝導的に断絶する手段（隙間等の空間も含
む）を備えることで、ステータ側部材の高温状態が軸受
やモータ、更に基部に近傍のロータやシャフトに影響を
与えないようにして、高温による弊害を防止するように
してもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６を参照して説明する。なお、図７に示す従来例と
同一部材または相当部材には同一符号を付してその説明
を省略する。

【００２９】図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態
の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）を示すもので、これ
は、排気口２０側の排気部である溝排気部Ｌ_２のステー
タ側部材であるねじ溝部スペーサ１９の下部に、パイプ
で形成されるリング状のヒータ（加熱手段）３０を横断
面鈎状のヒータ押え３１を介して取付けたものである。
このヒータ３０は、そのリング状部のほぼ全周に亘って
ねじ溝部スペーサ１９の下面に接触して、ねじ溝部スペ
ーサ１９に対する伝熱効率を向上させるようになってい
るが、その一部で接触するようにしても良い。なお、ヒ
ータ３０の形状は一例であり、生産性や性能を考慮した
任意の形状に形成しても良いことは勿論である。

【００３０】ヒータ３０の両端部には、下方に直角に屈
曲して平行に垂下する一対の下方垂下部３０ａが形成さ
れ、この下方垂下部３０ａの下端部に楕円形状のフラン
ジ３２が取付けられている。更に、この一対の下方垂下
部３０ａ，３０ａ間に位置して、温度センサ（温度検出
手段）３３がその下部をフランジ３２を貫通して配置さ
れ、この温度センサ３３の先端部の温度検知部は、ねじ
溝部スペーサ１９に直接接触するようになっている。

【００３１】フランジ３２は、ポンプ基部２に設けた貫
通穴２ａと配線用内部配管３４に設けた貫通穴３４ａの
内形に沿った形状に形成され、更にポンプ基部２と配線
用内部配管３４との間に形成した段部（真空シール部）
内に真空シール部材３５が配置されている。これによ
り、ポンプ基部２と配線用内部配管３４で真空シール部
材３５を上下から挟持すると、真空シール部材３５が水
平方向に膨出するよう変形し、この内周端面がフランジ
３２の外周面に圧接することで、ここで真空が破壊され
ないようになっている。つまり、ポンプ運転中は、フラ
ンジ３２を挟んでその上方がポンプの内部の圧力（真空
状態）となり、その下部が大気圧になるようになってい
る。

【００３２】なお、真空シール部の溝形状は、断面形状
が四角形のみならず、省スペース及びシールの信頼性向
上の観点から横断面三角形でもよく、その他生産性、組
立性を考慮した任意の形状のものに設定しても良い。ま
た、Ｏリングシールのみならず、接着や溶接等によっ
て、真空と大気圧の断絶を行うようにしても良い。

【００３３】なお、ヒータ３０の発熱体や温度センサ３
３の温度検出部である素子やヘッド部は、ポンプ内部で
排気ガスと直接接することがないようパイプ形状の中に
埋め込まれ、パイプの内部で大気圧の環境におかれてい
るので、腐食や絶縁不良等による動作不良を起こすこと
がないばかりでなく、真空放電や真空中での溶融等を考
慮する必要がない。従って、簡単で廉価な仕様で加熱手
段や温度検出手段を実現できる。

【００３４】ヒータ３０のパイプの材質としては、熱伝
導性が高く耐食性があり、延性に富んで加工しやすいス
テンレス鋼等の金属系材料が挙げられる。また、耐食性
の低い材料であっても、ニッケルめっき等の耐食性のあ
る表面処理を実施することで使用が可能となる。

【００３５】ヒータ３０及び温度センサ３３から延びる
配線は、配線用内部配管３４内を延びて大気圧側でコネ
クタ３６に結線され、検出温度に基づいてヒータ３０の
ＯＮ／ＯＦＦ制御を行うコントローラに接続される。

【００３６】このように、ポンプ運転中に低圧（真空領
域）となるポンプ内部にヒータ３０を配置し、このヒー
タ３０を直接加熱させたいねじ溝部スペーサ１９に直接
接触させることで、ねじ溝部スペーサ１９を直接加熱す
ることができる。また、温度センサ３３の温度検出部を
ねじ溝部スペーサ１９に接触させることで、加熱してい
るねじ溝部スペーサ１９の温度を直接検出することがで
きる。しかも、ヒータ３０及び温度センサ３３の端子取
出し部を真空シール部材３５でシールすることで、ヒー
タ３０及び温度センサ３３を低圧部（真空領域）のポン
プ内部に配置することによって、真空ポンプ内の低圧部
（真空領域）の真空が破壊されてしまうことを防止する
ことができる。

【００３７】なお、ヒータ３０及び温度センサ３３は、
ロータＲが破壊した時に損傷を受けないような取付方法
及び構造を採用することが望ましい。この対策として
は、ねじ溝部スペーサ１９が回転しても共廻りしないよ
うに、ねじ溝部スペーサ１９への取付け部の強度を意図
的に低くしたり、廻り止めのピンを設ける等の対策が挙
げられる。また損傷防止の観点から、これらの部品をロ
ータ外径より中心側に設けるようにしてもよいし、ねじ
溝部スペーサ１９にヒータ３０や温度センサ３３を取り
付ける箇所は、ねじ溝部スペーサのロータと対向してい
る部分を避けるようにするとよい。

【００３８】また、この実施の形態にあっては、溝部ス
ペーサ１９の外周面とポンプケーシング１の内周面との
間に隙間Ｔが設けられている。これによって、ねじ溝部
スペーサ１９の熱がポンプケーシング１に直接伝熱され
て、大気に晒されているポンプケーシング１から大量の
熱が放熱されるのを防止することができる。

【００３９】更に、この例にあっては、ポンプケーシン
グ１は、翼排気部Ｌ_１を囲繞する上ケーシング４０と、
溝排気部Ｌ_２を囲繞する下ケーシング４１とから構成さ
れ、この上ケーシング４０の下部外周に水冷配管４２が
パイプ押え４３を介して取付けられ、この水冷配管４２
の内部に冷媒を流すことで、翼排気部Ｌ_１の固定翼１３
及び固定翼スペーサ１４を強制的に冷却するようになっ
ている。

【００４０】一般に、ターボ分子ポンプの翼排気部は、
気体分子どうしの衝突が無視できる、いわゆる分子流領
域の圧力範囲で排気能力が十分に発揮されるようになっ
ている。従って、真空ポンプの吸気口側から流れてくる
ガス量が多くなり、分子流領域から気体の粘性の性質が
無視できなくなる、いわゆる粘性流領域になると翼排気
部のロータによるガスの攪拌によって発熱量が急激に増
加し、ロータ（羽根車）の温度が上昇する。羽根車は、
一般にアルミニウム合金を材料として形成されているた
め、高温強度が低く、クリープが起こりやすい問題があ
るため、許容温度範囲に保たなければならない。そのた
め、排気できるガス量または運転できる圧力範囲を広く
設定するためには、翼排気部のステータ側の温度を低く
するとともに、その状態によって促進される翼排気部で
のロータからステータ側への熱の輻射により、ロータの
温度を低く保つことが重要となる。

【００４１】このため、前述のように、翼排気部Ｌ_１の
固定翼１３及び固定翼スペーサ１４を選択的に強制的に
冷却し、圧力が高くなり反応生成物が析出しやすい溝排
気部Ｌ_２に後述する熱断絶スペーサ４４を設けることに
より、冷却の影響を与えにくくすることで、ポンプの運
転可能範囲を広く保ちつつ、反応生成物の析出を阻止す
ることができる。

【００４２】また、ポンプ基部２と蓋体２２との間に水
冷配管２３を通し、この水冷配管２３の内部に冷媒を流
すことで、ねじ溝部スペーサ１９と熱的に絶縁されてい
るポンプ基部２を強制的に冷却するようにしている。な
お、ねじ溝部スペーサ１９とポンプ基部２を熱的に絶縁
する方法としては、互いの接触部を極少化したり、断絶
物を設けるようにする方法が挙げられる。また、更に図
６に示すように、ねじ溝部スペーサ１９の上端部を翼排
気部Ｌ_１と溝排気部Ｌ_２との間のみで挟持して吊り下げ
固定し、他の部分は隙間を有するように構成してもよ
い。このようにポンプ基部２を強制的に冷却すること
で、駆動用モータ６や軸受７，８，１１の冷却の効果だ
けでなく、ロータＲの内側と固定筒状部３の外側でのロ
ータＲからステータＳへの輻射熱も増大してロータＲの
温度を降下させる効果もあり、結果的にロータ温度に制
約されるポンプの運転可能範囲を広くできる。なお、モ
ータや軸受を冷却させる手段は、極力モータや軸受が組
み込まれている固定筒状部に近づけるのが望ましい。

【００４３】更に、この例では、翼排気部Ｌ_１の最下段
に位置する固定翼１３及び固定翼スペーサ１４と、ねじ
溝部スペーサ１９との間に、例えばセラッミクス等の熱
伝導性の低い材料からなる熱断絶スペーサ４４が設けら
れている。これによって、翼排気部Ｌ_１の固定翼１３及
び固定翼スペーサ１４とねじ溝部スペーサ１９との間で
温度勾配を高く設定して、翼排気部Ｌ_１でのロータＲか
らの輻射熱によるロータＲの温度降下の効果を阻害する
ことなく、結果的にロータ温度に制約されるポンプの運
転可能範囲を広くできるようになっている。

【００４４】つまり、溝排気部Ｌ_２でのねじ溝部１８と
ねじ溝部スペーサ１９の隙間は、性能確保の必要上、約
１ｍｍ以下の微少寸法に設定されており、この隙間に反
応生成物が析出すると、即座にロータがロックもしくは
回転不良になる可能性がある。このため、この領域は、
反応生成物の析出防止のため、高温に保持する必要があ
る。一方、翼排気部Ｌ_１は、排気のガス量が多い時に攪
拌によるロータの発熱が激しく、ロータからステータ側
への熱輻射による熱伝達によってロータの温度を下げる
必要がある。

【００４５】しかしながら、排気側、すなわち溝排気部
Ｌ_２のステータ側部材である溝部スペーサ１９は、前述
の反応生成物の析出防止のため高温になっているため、
熱輻射による熱伝達は、同部を除くロータとステータの
近接部分が有効な領域となる。具体的な領域としては、
ロータの内側の、ロータとステータの近接領域または排
気部の吸気口側領域、より詳しくは翼排気部Ｌ_１とな
る。

【００４６】従って、この翼排気部Ｌ_１のステータ側と
溝排気部Ｌ_２のステータ側とを熱的に断絶させて翼排気
部Ｌ_１のステータ側の温度を下げてやれば、ロータから
の熱輻射量は増加し、ロータの温度を低くすることがで
き、ロータの温度で制約されるポンプの運転可能範囲を
広く設定することができるようになる。

【００４７】なお、この例では、ねじ溝部スペーサをロ
ータの外側にのみ形成しているが、ねじ溝排気部の流路
を長くとり性能を向上させるという観点から、図６に示
すように、ロータの内側にも延長して形成してもよく、
その場合にはロータの外側から下端部及びロータの内側
に対向するねじ溝部スペーサを形成し、同部を前述した
のと同様に加熱及び温度検出を行う領域としてもよい。
このような構成にすることにより、排気性能を向上させ
つつ、圧力の高くなるロータの内側に対向するねじ溝部
スペーサも的確に高温に保つことができる。

【００４８】図５は、本発明の第２の実施の形態の真空
ポンプ（ターボ分子ポンプ）を示すもので、これは、ロ
ータが破壊した場合に発生する回転トルクを低減させる
ためのトルク低減機構を設けたものである。

【００４９】すなわち、上ケーシング４０の内部には、
これと所定の隙間を置いて内部上ケーシング５０が配置
され、この内部上ケーシング５０と固定翼スペーサ１４
との間に衝撃吸収部材５１が配置されている。下ケーシ
ング４１の内部には、これと所定の隙間を置いて内部下
ケーシング５２が配置され、この内部下ケーシング５２
とねじ溝部スペーサ１９との間に衝撃吸収部材５３が配
置されている。内部下ケーシング５２はその外周の上下
２ヶ所において、メカニカルベアリング５４，５５によ
って支持されている。更に、上ケーシング４０の内面に
突出する張り出し部４０ａと翼排気部Ｌ_１の最上段に位
置する固定翼スペーサ１４との間に、例えばフッ素ゴム
製のＯリング状またはシート状のシール部材５７が設け
られている。更に、この例では、冷却水のための水冷配
管４２が下ケーシング４１の上部に設けられている。そ
の他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様である。

【００５０】これによって、何らかの理由でロータＲの
回転に異常が起き、あるいはロータＲが破損すると、こ
のロータＲの回転トルクが衝撃緩衝部材５１，５３に伝
えられて衝撃が吸収軽減される。そして、更に衝撃が伝
達されると、メカニカルベアリング５４，５５及びシー
ル部材５７で囲まれた部分がロータＲと一体となって回
転して更に衝撃が吸収される。

【００５１】このように構成することにより、ポンプの
ロータが破壊した時の回転トルクを低減させ、安全なポ
ンプにすると共に、反応生成物の析出を阻止し、ロータ
温度に制約されるポンプの運転可能範囲を広くした真空
ポンプを実現できる。

【００５２】図６は、本発明の第３の実施の形態の真空
ポンプ（ターボ分子ポンプ）を示すもので、この実施の
形態では、ねじ溝部スペーサ１９が二重円筒形状になっ
ており、ねじ溝部１８と対向する面、もしくははねじ溝
部１８にねじ溝が形成されている。つまり、この例で
は、ねじ溝部１８の外側の面にねじ溝１８ａが設けら
れ、更に、ねじ溝部スペーサ１９の内側円筒部１９ａの
外側の面にねじ溝１９ｂが形成されている。この例は一
例であり、ねじ溝部１８とねじ溝部スペーサ１９が対向
する面どちらか一方、もしくは両面にねじ溝を形成して
も良い。このような構成では、翼排気部Ｌ_１から流れて
きたガスは、ねじ溝部スペーサ１９の外側円筒部１９ｃ
の内径部とねじ溝部１８の外径部の排気路で排気された
後にねじ溝部１８の下端部で折り返し、ねじ溝部スペー
サ１９の内側円筒部１９ａの外径部とねじ溝部１８の内
径部の排気路で更に排気され、最後に内側円筒部１９ａ
に設けられた軸方向の穴１９ｄおよび周方向の穴１９ｅ
により、ポンプの排気口へと流れていく。

【００５３】このように、ねじ溝排気部を長く構成した
ものでも、ねじ溝部スペーサを直接加熱し、他のステー
タ部と熱的に断絶することにより排気性能を向上させる
とともに排気口側排気部を高温に保つことができる。更
に、ねじ溝部スペーサ１９本体をセラミックヒータ等の
部品自身が発熱体である部品で構成しても良い。こうす
れば、ヒータ等を取付ける取付具が不要になるととも
に、ねじ溝部スペーサ１９自身の場所による温度のバラ
ツキも少なくなり、均一な高温状態が可能となる。

【００５４】なお、ヒータ等のリード線の大気側への取
付口は、ポンプ基部だけではなく、ケーシングとポンプ
基部との接続部や上ケーシングと下ケーシングとの接続
部等の設定しやすい箇所に設けてもよい。また、ねじ溝
部スペーサ１９は、ポンプケーシングの中で他のステー
タ部材との熱的接触を極力絶っているため、ねじ溝部ス
ペーサを固定している箇所を前述のリード線の取出部に
設定するようにしてもよい。

【００５５】上記では、本発明の種々の構成を翼排気部
Ｌ_１と溝排気部Ｌ_２を有する広域型ターボ分子ポンプに
適用したが、それぞれの趣旨に従い、本発明の構成を翼
排気部Ｌ_１のみあるいは溝排気部Ｌ_２のみを有するポン
プに採用してもよく、また、溝排気部においてロータ、
ステータをそれぞれ円盤状に軸方向に交互に配置するよ
うにし、ロータ又はステータどちらか一方、若しくは両
方に溝を設けた排気流路系等、任意の形状の排気方式の
真空ポンプに採用しても良いことは勿論である。また、
上述したいくつかの実施の形態の構成を適宜組み合わせ
て用いてもよいことは、言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気するガスに起因する反応生成物のポンプ内部で析出
を防止しつつ、ポンプの各部を許容温度領域内に保持す
ることができ、これによって、ポンプの運転可能範囲を
広く設定できるとともに、ポンプの耐久性を向上させた
真空ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の真空ポンプ（ター
ボ分子ポンプ）を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ先矢視図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の真空ポンプ（ター
ボ分子ポンプ）を示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の真空ポンプ（ター
ボ分子ポンプ）を示す断面図である。

【図７】従来の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）を示す
断面図である。

【図８】塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の蒸気圧曲線
である。

【符号の説明】

１ポンプケーシング１ａ吸気口１ｂフランジ２ポンプ基部２ａ貫通穴３固定筒状部４主軸５回転筒状部６駆動用モータ７上部ラジアル軸受８下部ラジアル軸受９ターゲットディスク１０ａ上電磁石１０ｂ下電磁石１１アキシャル軸受１２回転翼１３固定翼１４固定翼スペーサ１５，１７ヒータ１８ねじ溝部１８ａねじ溝１９ねじ溝部スペーサ（排気口側排気部のステータ部
材）２０排気口２１排気口構成部材２２蓋体２３水冷配管３０ヒータ（加熱手段）３０ａ下方垂下部３２フランジ３３温度センサ（温度検出手段）３４配線用内部配管３４ａ貫通穴３５真空シール部材３６コネクタ４０上ケーシング４０ａ張り出し部４１下ケーシング４２水冷配管４３パイプ押え４４熱断絶スペーサ５０内部上ケーシング５１衝撃吸収部材５２内部下ケーシング５３衝撃吸収部材５４，５５メカニカルベアリング５７シール部材Ｌ_１翼排気部Ｌ_２溝排気部ＲロータＳステータＴ隙間

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｄ 29/56 Ｆ０４Ｄ 29/56 ＥＦターム(参考） 3H022 AA03 BA01 BA07 CA21 CA48 CA50 CA51 DA01 DA02 DA04 3H031 DA01 DA02 DA07 EA01 EA02 EA03 EA12 EA15 FA01 FA31 FA35 3H034 AA01 AA02 AA12 BB01 BB08 BB11 BB16 BB17 CC03 CC07 DD01 DD24 DD28 EE02 EE03 EE04 EE15 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気口と排気口を有し、ポンプケーシン
グ内部に、ロータとステータにより翼排気部及び／又は
溝排気部からなる排気部が構成された真空ポンプにおい
て、前記排気口側の排気部のステータ側部材を加熱する加熱
手段を、該排気口側のステータ側部材の少なくとも一部
に接触させて運転時に真空領域となるポンプ内部に配置
したことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】前記排気口側のステータ側部材の温度を
測定する温度測定手段を、その温度検知部を前記排気口
側のステータ側部材に接触させて配置したことを特徴と
する請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】前記翼排気部のステータ側部材、前記ロ
ータ、該ロータを支承する軸受及び該ロータを回転させ
るモータの少なくとも一つを冷却する冷却手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の真空ポンプ。
【請求項４】前記加熱手段及び／又は温度検出手段の
端子取出し部をシールする真空シール手段を有すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポ
ンプ。
【請求項５】前記排気部のステータ側部材を吸気口側
と排気口側に熱的に断絶する断熱手段を有することを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空ポン
プ。