JP2003155997A

JP2003155997A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JP2003155997A
Application number: JP2001353744A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kawanishi; 伸治川西; Yuko Sakaguchi; 祐幸坂口; Yasushi Maejima; 靖前島
Original assignee: BOC Edwards Technologies Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】回転しているロータがケーシング内壁に衝突
したときに生じる破壊トルクが、真空チャンバに伝わっ
て真空チャンバを破壊することのない真空ポンプを提供
する。【解決手段】ポンプケース４０をポンプ軸線方向に複
数の部分ポンプケース４１、４２に分割し、それぞれを
ボルト３１で結合する。このボルト３１を挿入するボル
ト穴５１ｂの径は、挿入したボルトの胴部３１ｄの径よ
り２０％以上大きくしてあって、その間に充分な隙間を
もたせ、破壊トルクがロータ６の破壊個所に近い部分ポ
ンプケース４２に伝わると、その部分ポンプケース４２
だけがボルト３１とボルト穴５１ｂの隙間分すべって回
動し、次に隣の部分ポンプケース４１にボルト３１、ボ
ルト穴５１ｂ、５１ａを介して破壊トルクが伝わってこ
れを回動する、というように順次破壊トルクが伝達さ
れ、その間、破壊トルクのエネルギーは隣り合う部分ポ
ンプケース間のすべり摩擦、部分ポンプケースの回動に
より吸収され減衰していって、真空チャンバ２００に破
壊トルクが伝わるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装
置、電子顕微鏡、表面分析装置、質量分析装置、粒子加
速器、核融合実験装置等に用いられるターボ分子ポンプ
等ロータの回転によりポンプ作用をなす真空ポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造工程におけるドライ
エッチングやＣＶＤ等のプロセスは、真空中で行う必要
があり、この真空を得るのにターボ分子ポンプのような
高速回転ロータを有する真空ポンプが使用される。

【０００３】従来のこの種の真空ポンプにおいては、図
６に示すように、真空ポンプ１００のポンプケース１上
部のガス吸気口２側が真空チャンバ２００の排気口２１
に連通接続されるようになっている。この接続構造に
は、ポンプケース１上縁部に設けたフランジ部１ａを真
空チャンバ２００にポンプ・チャンバ結合用ボルト３０
で取り付け固定する構造を採用している。

【０００４】すなわち、真空チャンバ２００の排気口２
１の周囲に数本のポンプ結合用ネジ穴２２が等間隔に設
けられ、真空ポンプ１００のフランジ部１ａはガス吸気
口２を囲み、このフランジ部１ａには、真空チャンバ２
００の上記の数本のポンプ結合用ネジ穴２２に対応させ
て等間隔に配設されたボルト穴３が設けられていて、ポ
ンプ・チャンバ結合用ボルト３０をフランジ部１ａの下
側から各ボルト穴３に通して、真空チャンバ２００のポ
ンプ結合用ネジ穴２２にねじ込んで締め付け、真空チャ
ンバ２００に真空ポンプ１００を取り付け固定してい
る。ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴外径面とボ
ルト穴３内壁面との隙間は、通常の規格に合わせ、例え
ば、胴径１０ｍｍに対して１１ｍｍの穴径のように、設
定されている。

【０００５】また、上記ポンプケース１の下側には、ポ
ンプケース１とは別体のベース４があって、真空ポンプ
内部の下半分を覆っている。ベース４とポンプケース１
との接続構造も、上記の真空ポンプ１００と真空チャン
バ２００との接続構造同様、ポンプケース１下縁部に設
けたフランジ状のベース結合部１ｂとベース４とを図示
省略のボルトで締め付けて固定している。

【０００６】上記真空チャンバ２００に取り付け固定さ
れた真空ポンプ１００は、その運転動作中、ロータシャ
フト５と一体にロータ６およびロータ翼７が高速で回転
する。そして、この高速回転するロータ翼７とポンプケ
ース１側に固定されたステータ翼８との相互作用、およ
び高速回転するロータ６とネジ溝１０ａを有する固定の
ネジステータ１０との相互作用により、真空チャンバ２
００内のガス分子は、ポンプケース１上部のガス吸気口
２からポンプケース１内を通ってベース４のガス排気口
１１側へ排気される。

【０００７】ところで、図６に示した真空ポンプ１００
を構成しているロータ６、ロータ翼７、ポンプケース
１、ベース４およびステータ翼８等の構造材としては、
通常、軽合金、中でもアルミ合金が多用されている。ア
ルミ合金は機械加工性が良好で精密に加工しやすいから
である。しかし、アルミ合金は他の金属材料に比し強度
が比較的低く、使用条件によってはクリープ破壊を起こ
すことがある。また、主にロータ下部の応力集中を起点
とした脆性破壊が発生することがある。

【０００８】上記のような真空ポンプ１００にあって
は、高速回転しているロータ６が例えば脆性破壊を起こ
し、ロータ６の一部がネジステータ１０に衝突した場合
に、この衝突の衝撃力に対してネジステータ１０の剛性
が十分でなく、衝突の衝撃力を十分に吸収することがで
きず、ネジステータ１０が径方向に移動してポンプケー
ス１やベース４に衝突することから、この真空ポンプ１
００全体を回転させようとする大きな回転トルクが生じ
るとともに、このような回転トルク（以下、破壊トルク
という。）によりポンプケース１がねじれたり、真空ポ
ンプ１００と真空チャンバ２００を固定している結合用
ボルト３０が破損し、さらに、真空チャンバ２００に伝
達される大きな破壊トルクにより真空チャンバ２００を
破壊する等の問題点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、高速回転しているロータがポンプケース側
のネジステータ等と衝突したときに生じる破壊トルクを
低減でき、外部への破壊トルク伝達を防止して、外部に
伝達される破壊トルクによる真空チャンバ等の破壊を防
止するようにした真空ポンプを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ロータと、積層されて上記ロータを囲
う複数の環状の部分ポンプケースと、上記複数の部分ポ
ンプケースのうちの最下層の部分ポンプケースの下側に
配設されたベースと、上記部分ポンプケース同士および
最下層の部分ポンプケースとベースを、ボルトの締結に
より結合するボルト結合部と、を有し、上記ボルト結合
部のボルト穴のポンプ円周方向の径が、そこに挿入され
るボルトの胴部の径よりも２０％以上大きくなっている
ようにする。

【００１１】また、この発明は、ロータと、積層されて
上記ロータを囲う複数の環状の部分ポンプケースと、上
記複数の部分ポンプケースのうちの最下層の部分ポンプ
ケースの下側に配設されたベースと、上記部分ポンプケ
ース同士および最下層の部分ポンプケースとベースを、
ボルトの締結により結合するボルト結合部と、を有し、
上記ボルト結合部のボルトの胴部とボルト穴のポンプ円
周方向の隙間が、そこに挿入されるボルトの胴部の径よ
りも１０％以上大きくなっているようにする。

【００１２】上記の発明においては、破壊トルクがロー
タの破壊個所に近い部分ポンプケースに伝わると、その
部分ポンプケースだけがボルト結合部のボルトとボルト
穴の隙間分すべって回動し、次に隣の部分ポンプケース
にボルト、ボルト穴を介して破壊トルクが伝わってこれ
を回動する、というように順次破壊トルクが伝達され、
その間、破壊トルクのエネルギーは、隣り合う部分ポン
プケース間のすべり摩擦、部分ポンプケースの回動によ
り吸収され、また、破壊トルク伝達過程でのボルト結合
部のボルトの変形にも消費され、減衰していく。

【００１３】また、この発明は、ロータと、積層されて
上記ロータを囲う複数の環状の部分ポンプケースと、上
記複数の部分ポンプケースのうちの最下層の部分ポンプ
ケースの下側に配設されたベースと、上記部分ポンプケ
ース同士および最下層の部分ポンプケースとベースを、
ボルトの締結により結合するボルト結合部と、を有し、
上記ボルト結合部において、ポンプケースが破壊トルク
を受けて回動するときにボルトの胴部とボルト穴が相対
的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を
含んだ範囲でばらつかせてある。

【００１４】この発明においては、破壊トルクにより真
空ポンプ全体が回動しようとするとき、破壊トルクを最
も強く受けた部分ポンプケースが最初に回動して、この
回動トルクにより、部分ポンプケース同士、あるいは部
分ポンプケースとベースとが、ボルト結合部のボルトと
ボルト穴との充分な隙間分だけすべり、ボルトとボルト
穴が当たるとボルトを変形する。この部分ポンプケース
の回動、すべりとボルトの変形により、破壊トルクのエ
ネルギーを吸収してこれを減衰させ、破壊トルクのピー
ク値を低下させる。

【００１５】また、これらの発明において、上記少なく
ともひとつのボルト結合部のボルトの胴部とボルト穴と
の隙間に緩衝材を挿入すれば、緩衝材が破壊トルク吸収
に寄与する。

【００１６】また、これらの発明において、ボルトを伸
びボルトとすれば、伸びボルトの伸びやすく、破断しや
すい特性が破壊トルク吸収に寄与する。

【００１７】この発明における「（ボルトの）胴径」と
は、ボルトの頭部とネジ部の間のネジ山のない胴部分の
径、胴部分がなく、ボルトの頭部に続いてネジが形成さ
れたボルトの場合は、ネジ山の径を意味する。伸びボル
トでは、くびれ部の径がボルトの胴径となる。なお、
「ボルト」には、狭義のボルト以外の棒状のネジ類、例
えば、子ネジを含むことはいうまでもない。

【００１８】この発明における「ボルト穴のポンプ円周
方向の径」とは、ボルトが挿入されるボルト穴の、真空
ポンプロータ回転中心回りの円周方向に沿った方向での
径の長さを意味し、円形ボルト穴の場合は、近似的にそ
の直径であり、ロータ回転中心回りの円周方向に円弧状
に長い長穴の場合は、その長穴の円弧に沿った長さとな
る。

【００１９】また、この発明における「ボルトとボルト
穴のポンプ円周方向の隙間」とは、ボルトとボルト穴
の、真空ポンプロータ回転中心回りの円周方向に沿った
方向での隙間を意味する。例えば、ボルト穴が円形で、
ボルトとボルト穴が同心に組み付けられている場合は、
近似的に、（ボルト穴径−ボルト径）／２であり、ポン
プ円周方向にｅだけ位相をずらしてあれば、近似的に、
（ボルト穴径−ボルト径）／２＋ｅまたは（ボルト穴径
−ボルト径）／２−ｅである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る真空ポンプ
の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

【００２１】図１は、この発明に係る真空ポンプの一実
施形態を示す縦断面図である。図１に示した真空ポンプ
１００は、円筒状のポンプケース４０内に回転可能に設
置された筒型のロータ６を有し、このロータ６はその上
端がポンプケース４０上部のガス吸気口２側を向くよう
に配置されている。

【００２２】ロータ６の上部側外周面とポンプケース４
０の上部側内壁との間には、ブレード状のロータ翼７と
ステータ翼８とが、ロータ６の回転中心軸線に沿って交
互に複数配置されている。

【００２３】ロータ翼７は、ロータ６との一体加工によ
りロータ６の上部側外周面に一体に設けられ、かつ、ロ
ータ６と一体的に回転することができる。一方、ステー
タ翼８は、ポンプケース４０の上部側内壁に位置するス
ペーサ１２、１２により上下段のロータ翼７、７間に位
置決め配置され、かつ、スペーサ１２、１２を介してポ
ンプケース４０の内壁側に取り付け固定されている。

【００２４】ロータ６の下部外周面６ａと対向する位置
にはネジステータ１０が配置されており、このネジステ
ータ１０は、その全体形状がロータ６の下部外周面６ａ
を囲む筒型の形状に形成され、かつ、ポンプケース４０
の下側のベース４に一体的に取り付け固定されている。

【００２５】ネジステータ１０にはネジ溝１０ａが形成
されており、このネジ溝１０ａはネジステータ１０のロ
ータ６の下部外周面６ａに対向させて設けられている。

【００２６】ロータ６の内側には、その回転中心軸線上
にロータシャフト５が一体に取り付けられている。この
ロータシャフト５の軸受手段には、磁気軸受、空気軸受
等各種の軸受を用いることができる。図面では、磁気軸
受１３、１３によりロータシャフト５を軸受け支持する
構成を示している。なお、１４、１４はボールベアリン
グで、これらのボールベアリングは磁気軸受１３、１３
が不安定になった場合に一時的にロータシャフト５を支
持する補助軸受である。また、１５は、ロータシャフト
５を回転駆動する駆動モータである。

【００２７】上記駆動モータ１５のステータ、磁気軸受
１３のステータは、ロータ６の内側に、ベース４上に立
設固定されたステータコラム１６に取り付けられてい
る。

【００２８】上記ポンプケース１のガス吸気口２は、高
真空となる真空チャンバ２００の排気口２１に接続さ
れ、ベース４に設けた図示省略のガス排気口は低圧側に
連通接続される。

【００２９】次に、この発明の特徴であるポンプケース
４０の詳細を具体的に説明する。

【００３０】ポンプケース４０は、複数の環状の部分ポ
ンプケース、図１の場合は、ふたつの部分ポンプケース
４１、４２が積層されてなっている。

【００３１】上部部分ポンプケース４１は、上記ロータ
翼７、ステータ翼８、スペーサ１２のターボ分子ポンプ
機能部の周囲を囲い、この上部部分ポンプケース４１の
上縁、ガス吸気口２の周囲には、真空チャンバ２００と
の結合面となるチャンバ結合用フランジ部４１ａが形成
され、下縁には、下部部分ポンプケース４２との結合面
となる積層用フランジ部４１ｂが形成されている。

【００３２】下部部分ポンプケース４２は、上記ロータ
６の下部外周面６ａとネジステータ１０からなるネジポ
ンプ機能部の周囲を囲い、この下部部分ポンプケース４
２の上縁には、上記上部部分ポンプケース４１との結合
面となる積層用段部４２ａが形成され、下縁には、上記
ベース４との結合面となるベース結合用段部４２ｂが形
成されている。

【００３３】上記チャンバ結合用フランジ部４１ａに
は、真空ポンプ１００のロータ中心回りのピッチ円上に
等間隔に複数のボルト穴５０ａ、５０ａ、‥‥が、積層
用フランジ部４１ｂには、同様に真空ポンプ１００のロ
ータ中心回りの１ピッチ円上に等間隔に複数のボルト穴
５１ａ、５１ａ、‥‥が、また、下部部分ポンプケース
４２には、上部部分ポンプケース４１の複数のボルト穴
５１ａ、５１ａ、‥‥に対応させて、複数のボルト穴５
１ｂ、５１ｂがそれぞれ穿設されている。

【００３４】また、真空チャンバ２００の排気口２１周
縁側には、上記チャンバ結合用フランジ部４１ａの複数
のボルト穴５０ａ、５０ａ、‥‥に対応して複数のネジ
穴５０ｂ、５０ｂ、‥‥が設けられ、ベース４の上縁段
部４ａには、上記ベース結合用段部４２ｂの複数のボル
ト穴５１ｂ、５１ｂ、‥‥に対応して複数のネジ穴５１
ｃ、５１ｃ、‥‥が設けられている。

【００３５】真空ポンプ１００と真空チャンバ２００と
は、チャンバ結合用フランジ部４１ａを排気口２１周縁
に、ボルト穴とネジ穴を合わせて当接させ、チャンバ結
合用フランジ部４１ａの各ボルト穴５０ａを通して真空
チャンバ２００の各ネジ穴５０ｂにボルト３０、３０を
ねじ込み固定することにより結合される。なお、８１、
８２は、シール用のＯリングである。

【００３６】上部部分ポンプケース４１、下部部分ポン
プケース４２およびベース４は、ボルト３１による共締
めにより結合される。すなわち、上部部分ポンプケース
４１、下部部分ポンプケース４２およびベース４の三者
を、ベース４の上縁段部４ａに下部部分ポンプケース４
２のベース結合用段部４２ｂをネジ穴とボルト穴を合わ
せて嵌め込み、下部部分ポンプケース４２の積層用段部
４２ａに上部部分ポンプケース４１の積層用フランジ部
４１ｂをボルト穴とボルト穴を合わせて嵌め込んで、部
分ポンプケース４１、４２の各ボルト穴５１ａ、５１ｂ
を通してベース４の各ネジ穴５１ｃにボルト３１、３１
をねじ込み固定することにより結合される。なお、８
３、８４は、シール用のＯリングである。

【００３７】言い換えると、図１の実施形態では、上部
部分ポンプケース４１、下部部分ポンプケース４２およ
びベース４とは、ボルト穴５１ａ、５１ｂ、ネジ穴５１
ｃ、ボルト３１からなるボルト結合部により結合され
る。なお、ひとつの「ボルト結合部」は、部分ポンプケ
ース同士あるいは部分ポンプケースとベース、真空チャ
ンバとの円環状の結合面に設けられる複数のボルト・ボ
ルト穴の組を指している。

【００３８】上記ボルト穴５１ａ、５１ｂは断面円形
で、その径は、ボルト３１の胴部の径よりも２０％以上
大きく、ボルトの胴部とボルト穴の隙間は、ボルトの胴
部の径よりも１０％以上大きくしてある。例えば、胴部
３１ｄの径が８ｍｍの場合ボルト穴径１０ｍｍのように
充分大きくしてある。なお、ボルト穴５１ａの径とボル
ト３０の径との比、隙間も同様の寸法に設定してある。

【００３９】また、上記ボルト３１には、必ずしもこれ
に限定するものではないが、伸びボルトを使用してい
る。伸びボルトは、周知のように、ボルト頭部３１ｂと
ネジ部３１ｃとの間の胴部がくびれたくびれ径部３１ｄ
となったボルトで、くびれ径部３１ｄの径はネジ部３１
ｃの谷径よりも細く形成され、ボルトに異常荷重が加わ
ったとき、くびれ径部３１ｄが伸びて周辺の部品の損傷
等を回避するのに用いられるものである。

【００４０】くびれ径部３１ｄとネジ部３１ｃとの境界
部分は、図に示すように、ベース４のネジ穴５１ｃ側
に、１〜２ネジピッチ分入り込んだ位置になるような伸
びボルトを使用している。

【００４１】また、真空ポンプ１００と真空チャンバ２
００の結合にも、伸びボルトを使用している。

【００４２】なお、図１の実施形態の変形として、ネジ
穴を上部部分ポンプケース４１側に、ボルト穴を下部部
分ポンプケース４２とベース４側に設けたり、三者全て
をボルト穴にして、ボルト・ナットにより締結したりす
ることもできる。

【００４３】また、このような共締めの場合、少なくと
もひとつの部分ポンプケース４１または４２のボルト穴
の径が、ボルトの胴部の径より２０％以上大きくすれ
ば、この発明の破壊トルク吸収作用を得ることができ
る。

【００４４】また、ボルト穴の断面形状は、円形に限ら
ず、ロータ回転中心回りの円周方向に円弧状に長い長穴
として、その長穴の円弧に沿った長さがボルトの胴部の
径より２０％以上大きくしたり、ボルトの胴部と長穴の
ボルト穴のポンプ円周方向の隙間が、ボルトの胴部の径
よりも１０％以上大きくなるようにしてもよい。

【００４５】次に、このように構成された図１の実施形
態における、破壊トルクのエネルギー吸収作用を説明す
る。ポンプ運転中に高速回転しているロータ６等がなん
らかの原因で破壊すると、真空ポンプ１００全体を回動
させようとする強い破壊トルクが発生し、この破壊トル
クがポンプケース４０やベース４に加わる。

【００４６】実験によれば、この種の破壊は、ほとんど
の場合、ロータ６下部から発生し、ロータ全体に波及す
るとともに、最初に破壊したロータ６下部が遠心力でま
ずネジステータ１０に衝突して、ネジステータ１０にこ
れを回動する強い破壊トルクが加わる。ネジステータ１
０とその上側のスペーサ１２とは、ボルト３１、３１の
締結力により上部部分ポンプケース４１とベース４との
間に挟み込まれた状態で、比較的結合力が弱いから、上
側のスペーサ１２には破壊トルクがあまり伝わらず、ロ
ータ６を囲っているネジステータ１０に破壊したロータ
６が当たって、ネジステータ１０、その外側の下部部分
ポンプケース４２へと破壊トルクが伝わって、この下部
部分ポンプケース４２を回動する。

【００４７】この際、下部部分ポンプケース４２のボル
ト穴５１ｂとボルト３１の胴部との間には充分な隙間が
あるから、初めは下部部分ポンプケース４２だけがボル
トとボルト穴の隙間分すべって回動し、次に、隣の上部
部分ポンプケース４１とベース４に、ボルト３１、ボル
ト穴５１ａ、ネジ穴５１ｃを介して破壊トルクが伝わっ
て上部部分ポンプケース４１とベース４を回動する、そ
の間、破壊トルクのエネルギーは隣り合う部分ポンプケ
ース４１、４２間および下部部分ポンプケース４２、ベ
ース４間のすべり摩擦と、部分ポンプケース、ベースの
回動により吸収され減衰していく。

【００４８】上部部分ポンプケース４１から真空チャン
バ２００に破壊トルクが伝わろうとする段階では、更
に、そのボルト結合部のボルト３０とボルト穴５０ａの
径差による破壊トルク吸収、減衰作用が加わり、破壊ト
ルクは非常に弱まって、真空チャンバ２００に破壊トル
クが伝わるのを防ぐ。

【００４９】破壊トルクを受けるボルトとボルト穴もま
た、破壊トルクにより変形する。この変形状況を、更に
詳細に説明すると、以下のようになる。

【００５０】破壊トルクで下部部分ポンプケース４２が
上部部分ポンプケース４１、ベース４に対してすべっ
て、あるいは、上部部分ポンプケース４１が真空チャン
バ２００に対してすべって、ボルト穴５１ｂあるいは５
０ａの内壁面が、ボルト３１あるいは３０の胴部に当た
った後は、上記ボルトは、未だ残存する破壊トルクによ
り剪断力を受ける。

【００５１】これにより、各ボルト３０、３１に使用し
ている伸びボルトは、そのくびれ径部がボルト穴５１
ｂ、５０ａとの隙間内で伸びかつ曲がり、場合によって
はくびれ径部で剪断するが、このくびれ径部の変形が破
壊トルクを集中して吸収する。それ故、周辺の他の部
分、特に、ネジ穴５１ｃ、５０ｂのネジ部入口等は変形
を免れ、ネジを回転して外せる状態が維持されるので、
後の修理作業の際の結合部の分解が容易になる。なお、
このネジ変形状況は、真空チャンバ２００と真空ポンプ
１００とのボルト結合部のボルト３０、ボルト穴５０ａ
でも同様である。

【００５２】上記のように、ボルト・ボルト穴間の隙間
内のすべり、ボルトの変形というボルト結合部の減衰作
用により、強い破壊トルクが真空チャンバ２００まで伝
わってこれを破壊するという事態は回避される。

【００５３】なお、上述のように、伸びボルトの使用は
必ずしも必須ではなく、通常のボルトを使用しても、設
計によっては、同様の作用効果は得られる。もちろん、
部分ポンプケース同士を結合するボルト結合部だけに伸
びボルトを使用して、真空ポンプ１００内での破壊トル
ク減衰能を強くしたり、真空チャンバ２００と真空ポン
プ１００との結合手段だけに伸びボルトを使用して、真
空チャンバ２００への破壊トルク伝達を弱めるようにす
る等、部分的に伸びボルトを使用してもよい。

【００５４】図２は、この発明の他の実施形態を示す。
図２の真空ポンプ１００は、下部部分ポンプケースをネ
ジスペーサとを一体にしてネジスペーサ付き下部部分ポ
ンプケース４２２とし、部品点数を減らしたものであ
る。この実施形態では、ボルト３１は下側から上部部分
ポンプケース４１２のネジ穴５１２ａにねじ込んで、上
部部分ポンプケース４１２、下部部分ポンプケース４２
２、ベース４４を共締めしている。また、ベース４４の
ボルト穴５１２ｃの径はボルト胴径に対し特別大きくす
ることなく、通常の規格の寸法としてある。他の各ボル
ト穴の径はその中のボルトの胴径より２０％以上大きく
してある。つまり、下部部分ポンプケース４２２とベー
ス４４とのすべり量は、ボルト３１胴部と下部部分ポン
プケース４２２のボルト穴５１２ｂとの隙間分だけとな
るが、これでもその分だけの破壊トルク吸収は行われ
る。

【００５５】なお、４１２ａはチャンバ結合用フランジ
部、４１２ｂは積層用フランジ部、８５および８６は、
シール用のＯリングである。その他の構成と作用は、図
１の実施形態と同様である。

【００５６】図３は、この発明の更に他の実施形態を示
す。図３の真空ポンプ１００のポンプケース４０は、上
部部分ポンプケース４１３、中間部分ポンプケース４２
３および下部部分ポンプケース４３３の３層で構成さ
れ、隣り合う部分ポンプケース同士を個別のボルト接続
手段で結合したものである。

【００５７】上記上部部分ポンプケース４１３には、上
縁にチャンバ結合用フランジ部４１３ａ、下縁に積層用
フランジ部４１３ｂが、中間部分ポンプケース４２３に
は、上縁および下縁に積層用フランジ部４２３ａおよび
４２３ｂが、また、下部部分ポンプケース４３３には、
上縁および下縁に積層用フランジ部４３３ａおよび４３
３ｂがそれぞれ設けられ、ベース４４３には、上縁にポ
ンプケース結合用フランジ部４４３ａが設けられてい
て、図に示すように、中間部分ポンプケースの上下のボ
ルト結合部では、個別の複数本のボルト３１３、３１
２、３３３により締め付け固定して、部分ポンプケース
４１３、４２３、４３３およびベース４４３を結合して
いる。

【００５８】上記各ボルト穴の径はその中のボルトの胴
径より２０％以上大きくしてある。なお、８７は、シー
ル用のＯリングである。その他の構成と作用は、図１の
実施形態と同様である。

【００５９】図３の実施形態では、最初に破壊トルクが
伝わる下部部分ポンプケース４３３から真空チャンバ２
００までのトルク伝達経路が多段となっているから、真
空チャンバ２００に到達する破壊トルクは非常に減衰さ
れる。

【００６０】図４は、この発明における、ボルト結合部
のボルト穴のポンプ円周方向の径Ｄ、そこに挿入される
ボルトの胴部の径ｄ、および、ボルトの胴部とボルト穴
のポンプ円周方向の隙間ｇの具体例を、図１のボルト３
１とボルト穴５１ｂの場合について、示したものであ
る。図４（ａ）〜（ｄ）では、いずれも紙面の横方向が
ポンプ円周方向、ボルト穴５１ｂが紙面の左方向にすべ
ってボルトの胴部３１ｄに接近するものとして示してあ
る。

【００６１】図４（ａ）は、ボルト３１ｄと同心にボル
ト穴５１ｂを取り付けた場合である。図４（ｂ）は、ボ
ルト３１ｄをボルト穴５１ｂと偏心させて取り付けた場
合で、このボルト穴では、図４（ａ）よりもボルト穴径
を小さくできる。図４（ｃ）は、長穴のボルト３１ｄを
ボルト穴５１ｂの中心に位置させて取り付けた場合で、
このボルト穴では、ロータ半径方向のスペースが少なく
て済む。また、図４（ｄ）は、長穴のボルト３１ｄをボ
ルト穴５１ｂに偏心させて取り付けた場合である。

【００６２】上述の実施形態の説明で理解されるよう
に、ボルトとボルト穴との隙間は、破壊トルクのエネル
ギー吸収に重要な役割を担っている。そこで、この隙間
を更に改良すると、破壊トルクのエネルギー吸収が一層
効率よく行うことができる。以下、その改良を順次説明
する。

【００６３】先ず、ボルト胴部とボルト穴内壁面との間
の、ポンプケースが破壊トルクを受けて回動するときに
ボルトの胴部とボルト穴が相対的に接近していく側の隙
間を積極的にばらつかせて、部分ポンプケースのすべり
回転時、ひとつのボルト結合部で全部のボルト穴壁面が
一斉にその中のボルトに当たるのではなく、時間差をも
って順次当たるようにして、ボルト結合部での破壊トル
クエネルギー吸収を分散させ、時間をかけて吸収するよ
うにすると、破壊トルクのピーク値が下がり、大きなシ
ョックが加わりにくくなる。

【００６４】発明者の実験の結果では、ポンプケースが
破壊トルクを受けて回動するときにボルトの胴部とボル
ト穴が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径
の１０％を含んだ範囲でばらつかせると、破壊トルクの
エネルギー吸収が効率よくなる。

【００６５】ボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間
を積極的にばらつかせる例を、図５に示す。

【００６６】図５は、この発明における、ポンプケース
が破壊トルクを受けて回動するときにボルトの胴部とボ
ルト穴が相対的に接近していく側の隙間ｇをばらつかせ
る具体例を、図１のボルト３１とボルト穴５１ｂの場合
について、示したものである。

【００６７】図５（ａ）は、ひとつのボルト結合部に、
ボルト３１ｄと同心に径の異なるボルト穴５１ｂを設け
て、隙間をｇ１、ｇ２（ｇ１＞ｇ２）とばらつかせたも
のである。また、図５（ｂ）は、ひとつのボルト結合部
に、ボルト胴部３１ｄと同心の円形断面のボルト穴５１
ｂと片寄せた長穴のボルト穴５１ｂとを設けて、隙間を
ｇ１、ｇ３（ｇ１＜ｇ３）とばらつかせたものである。
隙間の大きさは２種類に限るものではなく、例えば、ひ
とつのボルト結合部に８本のボルトを使用する場合、２
本を大隙間、４本を中隙間、２本を小隙間のように、適
宜選択する。

【００６８】ボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間
を積極的にばらつかせる他の例としては、ボルト穴をボ
ルトに対して位相（ポンプの円周方向角度）を適宜ずら
すことである。このように位相をずらしても、隙間がば
らついて、部分ポンプケースのすべり回転時、ボルト結
合部での破壊トルクエネルギー吸収を分散させ、時間を
かけて吸収するようにすると、破壊トルクのピーク値が
下がり、大きなショックが加わりにくくなる。

【００６９】なお、このボルト胴部とボルト穴内壁面と
の間の隙間を積極的にばらつかせる手法は、真空ポンプ
と真空チャンバの結合部に適用しても、破壊トルク減
衰、真空チャンバ破損防止に有効であることはいうまで
もない。

【００７０】次に、ボルトとボルト穴との隙間のもうひ
とつの改良を説明する。この改良は、ボルトとボルト穴
との隙間に、Ｏリングと同様なゴム材などからなる緩衝
材を挿入することである。緩衝材が挿入されていると、
破壊トルクを受けて、部分ポンプケース同士が相対的に
すべり、ボルト穴の中でボルトが横方向に移動すると、
緩衝材が弾性変形し、この弾性変形により、破壊トルク
の減衰作用が一層顕著になる。この場合も、ひとつのボ
ルト結合部の全てのボルトとボルト穴との隙間に緩衝材
を挿入せず、例えば、半数の隙間に緩衝材を挿入する
と、時間差のより大きい破壊トルクエネルギー吸収作用
が得られる。

【００７１】この発明において、上記のボルト穴径をボ
ルトの胴部の径より２０％以上大きくし、あるいは、ボ
ルトとボルト穴との隙間ボルトの胴部の径よりも１０％
以上大きくすると、破壊トルク吸収作用が著しくなるこ
と、更に、ポンプケースが破壊トルクを受けて回動する
ときにボルトの胴部とボルト穴が相対的に接近していく
側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばら
つかせると、破壊トルク吸収作用が更に強力になること
は、発明者の度重なる実験の結果から経験的に得られた
結論である。

【００７２】

【発明の効果】この発明においては、上述のように、ボ
ルト結合部のボルト穴のポンプ円周方向の径を、そこに
挿入されるボルトの胴部の径よりも２０％以上大きくし
たり、ボルト穴のポンプ円周方向の隙間を、そこに挿入
されるボルトの胴部の径よりも１０％以上大きくした
り、あるいは、ポンプケースが破壊トルクを受けて回動
するときにボルトとボルト穴が相対的に接近していく側
の隙間を、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつ
かせたりしたから、高速回転しているロータが脆性破壊
等を起こして、真空ポンプ全体を回動させようとする破
壊トルクが発生したとき、この破壊トルクを直接受ける
間近の部分ポンプケースが、他の部分ポンプケースやベ
ースに対して、ボルトとボルト穴の隙間分まずすべって
回転し、破壊トルクを吸収して減衰させ、順次隣の部分
ポンプケースが同様にすべっていって、更に破壊トルク
を吸収して一層減衰させ、真空チャンバ等に破壊トルク
が伝わるのを防止する。

【００７３】上記隙間に緩衝材を挿入してあれば、緩衝
材の弾性変形により、破壊トルクの減衰作用が一層顕著
になる。

【００７４】上記ボルトとして伸びボルトを用いれば、
破壊トルクエネルギーが伸びボルトの変形に使われて、
破壊トルクの減衰作用が一層顕著になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る真空ポンプの一実施形態を示す
縦断面図。

【図２】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示
す縦断面図。

【図３】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示
す部分縦断面図。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれこの発明における
ボルト結合部の例を模式的に示す横断面図。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれこの発明にお
けるボルト結合部の更に別の例を模式的に示す横断面
図。

【図６】従来の真空ポンプの取り付け状態を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１ポンプケース１ａフランジ部１ｂベース結合部２ガス吸気口３真空チャンバ結合用ボルト穴（真空チャンバ結合用
穴）４ベース４ａ上縁段部５ロータシャフト６ロータ６ａ下部外周面７ロータ翼８ステータ翼１０ネジステータ１０ａネジ溝１１ガス排気口１２スペーサ１３磁気軸受１４ボールベアリング１５駆動モータ１６ステータコラム２１排気口２２ポンプ結合用ネジ穴（ポンプ結合用穴）３０ボルト（伸びボルト）３１ボルト（伸びボルト）３１ｂボルト頭部３１ｃネジ部３１ｄくびれ径部４０ポンプケース４１上部部分ポンプケース４１ａチャンバ結合用フランジ部４１ｂ積層用フランジ部４２下部部分ポンプケース４２ａ積層用段部４２ｂベース結合用段部４４ベース５０ａボルト穴５０ｂネジ穴５１ａボルト穴５１ｂボルト穴５１ｃネジ穴８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７Ｏリング１００真空ポンプ２００真空チャンバ３１３、３１２、３３３ボルト４１２上部部分ポンプケース４１２ａチャンバ結合用フランジ部４１２ｂ積層用フランジ部４１３上部部分ポンプケース４１３ａチャンバ結合用フランジ部４１３ｂ積層用フランジ部４２２ネジスペーサ付き下部部分ポンプケース４２３中間部分ポンプケース４２３ａ、４２３ｂ積層用フランジ部４３３下部部分ポンプケース４３３ａ、４３３ｂ積層用フランジ部４４３ベース５１２ａネジ穴５１２ｂボルト穴５１２ｃボルト穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前島靖千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内Ｆターム(参考） 3H031 DA02 EA09 FA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータと、積層されて上記ロータを囲う複数の環状の部分ポンプケ
ースと、上記複数の部分ポンプケースのうちの最下層の部分ポン
プケースの下側に配設されたベースと、上記部分ポンプケース同士および最下層の部分ポンプケ
ースとベースを、ボルトの締結により結合するボルト結
合部と、を有し、上記ボルト結合部のボルト穴のポンプ円周方向の径が、
そこに挿入されるボルトの胴部の径よりも２０％以上大
きくなっている真空ポンプ。
【請求項２】ロータと、積層されて上記ロータを囲う複数の環状の部分ポンプケ
ースと、上記複数の部分ポンプケースのうちの最下層の部分ポン
プケースの下側に配設されたベースと、上記部分ポンプケース同士および最下層の部分ポンプケ
ースとベースを、ボルトの締結により結合するボルト結
合部と、を有し、上記ボルト結合部のボルトの胴部とボルト穴のポンプ円
周方向の隙間が、そこに挿入されるボルトの胴部の径よ
りも１０％以上大きくなっている真空ポンプ。
【請求項３】ロータと、積層されて上記ロータを囲う複数の環状の部分ポンプケ
ースと、上記複数の部分ポンプケースのうちの最下層の部分ポン
プケースの下側に配設されたベースと、上記部分ポンプケース同士および最下層の部分ポンプケ
ースとベースを、ボルトの締結により結合するボルト結
合部と、を有し、上記ボルト結合部において、ポンプケースが破壊トルク
を受けて回動するときにボルトの胴部とボルト穴が相対
的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を
含んだ範囲でばらつかせてある真空ポンプ。
【請求項４】上記少なくともひとつのボルト結合部の
ボルトの胴部とボルト穴との隙間に緩衝材が挿入されて
いる請求項１、２または３記載の真空ポンプ。
【請求項５】ボルトが伸びボルトである請求項１、２
または３記載の真空ポンプ。