JP2011127483A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】固定翼や回転翼を冷却または加熱する際の効率を向上させることができるターボ分子ポンプの提供。
【解決手段】ターボ分子ポンプは、回転可能に支持されたロータと、ロータの外周に、回転軸方向に多段に設けられた回転翼３２と、多段の回転翼３２に対して回転軸方向に交互に配設された多段の固定翼２２と、多段の固定翼２２の間に配置され、固定翼２２の外周部を軸方向から挟持して位置決めする複数のスペーサリング２３ａ，２３ｂと、を備える。そして、冷却用または加熱用の流体が流れる管状の流路４２ｃを固定翼２２に形成し、軸方向上下に配置された一対の固定翼２２の流路４２ｃ同士を連通する流路４２ｄをスペーサリング２３ｂに形成したことにより、固定翼２２が流体により直接冷却または加熱され、固定翼２２や回転翼３２を冷却または加熱する際の効率を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ターボ分子ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは、例えばドライエッチングやＣＶＤ等を行うプロセスチャンバ内のガスを排気して所定の高真空を形成する手段として用いられる。このようなターボ分子ポンプでは、ロータのクリープ変形を低減するために、ベース外周面に密着するように冷却水パイプを設けて熱伝導により固定翼を冷却し、ロータの熱を放射熱として固定翼に逃がすような構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４８７６５号公報

しかしながら、固定翼はスペーサリングに挟持されるような形態で複数段に積層され、ベース上に載置されている。そのため、上段になるほど固定翼と冷却水パイプとの間に介在する部材が多くなり、熱伝導性能が低下して充分な冷却性能が得られないという問題がある。

請求項１の発明によるターボ分子ポンプは、回転可能に支持されたロータと、ロータの外周に、回転軸方向に多段に設けられた回転翼と、多段の回転翼に対して回転軸方向に交互に配設された多段の固定翼と、多段の固定翼の間に配置され、固定翼の外周部を軸方向から挟持して位置決めする複数のスペーサリングと、固定翼に形成され、冷却用または加熱用の流体が流れる管状の第１の流路と、スペーサリングに形成され、該スペーサリングの軸方向上下に配置された一対の固定翼の第１の流路同士を連通する第２の流路と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、固定翼は、溝が形成された第１の板材と、前記第１の流路が形成されるように前記溝を覆う第２の板材とを積層したものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、第１の板材と第２の板材とを拡散接合により接合して積層したものである。

本発明によれば、固定翼や回転翼を冷却または加熱する際の効率を向上させることができる。

本発明に係るターボ分子ポンプのポンプ本体１の断面図である。 図１の符号Ａで示した部分の拡大図である。 分割固定翼２２ａ，２２ｂを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。 三層構造の分割固定翼２２ａを説明する図であり、（ａ）は上層（表面側の層）を成す金属板２２ａ−３の平面図、（ｂ）は中層を成す金属板２２ａ−２の平面図、（ｃ）は下層を成す金属板２２ａ−１の平面図である。 冷媒の流れを説明する図であり、（ａ）は１段目の分割固定翼２２ａ，２２ｂを示し、（ｂ）１段目のスペーサリング２３ａの平面図である。 冷媒の流れを説明する図であり、（ａ）は２段目の分割固定翼２２ａ，２２ｂを示し、（ｂ）は２段目のスペーサリング２３ｂを示す。 図６（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。 冷媒の流れを説明する図であり、（ａ）は最上段の分割固定翼２２ｃを示し、（ｂ）分割固定翼２２ｃ下側に配置されるスペーサリング２３ｃを示す。 図８（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す図である。 分割固定翼２２ａ，２２ｂの変形例を示す図であり、（ａ）は第１の変形例を示し、（ｂ）は第２の変形例を示す。 固定翼の第３の変形例を示す図である。 従来のターボ分子ポンプにおける冷却方法の一例を示す図である。

以下、図を参照して本発明の実施するための形態について説明する。図１は本発明に係るターボ分子ポンプを構成するポンプ本体１の断面図である。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプ本体１と不図示のコントロールユニットとで構成される。

図１に示したターボ分子ポンプは磁気浮上式のターボ分子ポンプであって、ロータ３０は、ラジアル方向の磁気軸受３７およびスラスト方向の磁気軸受３８によって非接触支持される。ロータ３０の浮上位置は、ラジアル変位センサ２７およびアキシャル変位センサ２８によって検出される。磁気軸受によって回転自在に磁気浮上されたロータ３０は、モータ３６により高速回転駆動される。２６，２９は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはメカニカルベアリング２６，２９によりロータ３０は支持される。

ロータ３０には、複数段の回転翼３２と円筒状のネジロータ３１とが形成されている。一方、固定側には、軸方向に対して回転翼３２と交互に配置された複数段の固定翼２２と、ネジロータ３１の外周側に設けられたネジステータ２４とが設けられている。各固定翼２２は、スペーサリング２３を介してベース２０上に載置される。ポンプケーシング２１をベース２０に固定すると、積層されたスペーサリング２３がベース２０とポンプケーシング２１との間に挟持され、固定翼２２が位置決めされる。

ベース２０には排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプが接続される。ロータ３０を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転駆動することにより、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。

後述するように、本実施の形態のターボ分子ポンプでは、液体や気体（例えば、窒素ガス）などの流体を用いて固定翼３２を直接に冷却または加熱することができる構成となっている。以下では、この流体を冷媒と称することにする。冷媒は、ベース２０に設けられたポート４０ａから供給され、ポート４０ｂから排出される。

図２は、図１の符号Ａで示した部分の拡大図である。上述したように、固定翼２２はスペーサリング２３を用いてベース２１上に積層されている。図２に示す例では、最下段のスペーサリング２３ａは、それよりも上段のスペーサリング２３ｂと形状が異なっている。ベース２１上にスペーサリング２３ａを載置し、その上に１段目の（最下段の）固定翼２２を載置する。なお、各段の固定翼２２は後述するように半円形状の２つの分割固定翼（分割固定翼２２ａ，２２ｂまたは一対の分割固定翼２２ｃ）に分割されており、それらの分割固定翼をポンプ側方から差し込むようにスペーサリング２３ａ上に載置する。

その後、固定翼２２（２２ａ，２２ｂ）の上に２段目のスペーサリング２３ｂを載置し、そのスペーサリング２３ｂの上に２段目の固定翼２２（すなわち、一対の分割固定翼２２ａ，２２ｂ）を載置する。同様に、３段目、４段目、・・・、の順にスペーサリング２３ｂと固定翼２２とを積層する。

ベース２１には冷媒を流すための流路４２ａが形成されており、ポート４０ａを介して供給された冷媒はこの流路４２ａに流れ込む。ベース２１上に載置されたスペーサリング２３ａには、上下に貫通する流路４２ｂが形成されている。この流路４２ｂは、ベース２１の流路４２ａと固定翼２２に形成された流路４２ｃとを連通する。

図３は一対の分割固定翼２２ａ，２２ｂの内の一方（分割固定翼２２ａ）を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。なお、他方の分割固定翼２２ｂは、冷媒の導入口および排出口の位置が異なる以外は、分割固定翼２２ａと同一の形状となっている。図３（ａ）に示すように、分割固定翼２２ａは、内側リブ部２２１と、外側リブ部２２３と、複数のブレード部２２２と、ブレード部２２２を内側リブ部２２１および外側リブ部２２３に連結する連結部２２４とを備えている。ブレード部２２２は、リブ部２２１，２２３に対して所定の翼角度で設けられている。符号２２５で示す領域は抜き溝である。また、外側リブ部２２３の端部には、組み付け時の位置決めに用いられる半円形状の切り欠き部２２７が形成されている。

流路４２ｃは、破線で示すように分割固定翼２２ａの内部に形成された管状の通路である。流路４２ｃはジグザグ形状を有しており、外側リブ部２２３に形成された円弧状の流路４２１と、内側リブ部２２１に形成された円弧状の流路４２３と、ブレード部２２２および連結部２２４に形成され、流路４２１と流路４２３とを繋ぐ直線状の流路４２２とから成る。外側リブ部２２３の図示左側の裏面側には、裏面側に配置されるスペーサリングの流路に連通する穴２２６ａが形成されている。一方、外側リブ部２２３の図示右側の表面側には、表面側に配置されるスペーサリングの流路に連通する穴２２６ｂが形成されている。なお、分割固定翼２２ｂの場合には穴位置が逆になっていて、外側リブ部２２３の図示右側の裏面側に穴２２６ａが形成され、図示左側の表面側に穴２２６ｂが形成される。

本実施の形態では、分割固定翼２２ａ，２２ｂを、金属板を３枚重ねた三層構造とすることにより、図３に示すような流路４２ｃを形成するようにした。すなわち、図４に示すような金属板を重ねるように接合し、ブレード部２２２に翼角度を付与するように連結部を曲げ加工することで、図３に示すような分割固定翼２２ａを形成する。

図４は、三層構造の各層を構成する金属板の形状を示す図であり、（ａ）は割固定翼２２ａの上層（表面側の層）を構成する金属板２２ａ-3の平面図、（ｂ）は分割固定翼２２ａの中層を構成する金属板２２ａ-2の平面図、（ｃ）は分割固定翼２２ａの下層を構成する金属板２２ａ-1の平面図である。いずれの金属板に関しても、図３の各部を構成する部分には、同一の符号を付した。例えば、各金属板２２ａ-1〜２２ａ-3において、図３のブレード部２２２を構成する部分は同一の符号２２２を付し、ブレード部２２２と称することにする。

図４（ａ）に示す上層の金属板２２ａ-3には、プレス加工やエッチング加工等により抜き溝２２５を形成することで、内側リブ部２２１、ブレード部２２２、外側リブ部２２３および連結部２２４が形成されている。外側リブ部２２３の図示右側には穴２２６ｂが形成されている。また、外側リブ部２２３の端部には、組み付け時の位置決めに用いられる半円形状の切り欠き部２２７が形成されている。

図４（ｂ）に示す中層の金属板２２ａ-2には、上層の金属板２２ａ-3と同様の抜き溝２２が形成されるとともに、流路を形成するための抜き溝４２０（ハッチングを施した領域）がさらに形成されている。抜き溝４２０もプレス加工やエッチング加工等により形成される。抜き溝４２０は、図３（ａ）の流路４２１に対応する抜き溝４２０ａと、流路４２２に対応する抜き溝４２０ｂ、および流路４２３に対応する抜き溝４２０ｃから構成される。金属板２２ａ-3の場合と同様に、外側リブ部２２３の端部には、半円形状の切り欠き部２２７が形成されている。

図４（ｃ）に示す下層の金属板２２ａ-1は、外側リブ部２２３に形成されている穴の位置が異なっている点が、図４（ａ）に示した金属板２２ａ-3と異なる。すなわち、金属板２２ａ-1では穴２２６ｂが外側リブ部２２３の右側に形成されているが、金属板２２ａ-1の場合には、外側リブ部２２３の図示左側に穴２２６ａが形成されている。その他の形状については、金属板２２ａ-3と同様の形状を有している。

図４では分割固定翼２２ａを構成する３枚の金属板について示したが、穴２２６ａ，２２６ｂの位置が異なっている点を除いて分割固定翼２２ｂも同様の構成となっている。分割固定翼２２ｂの場合には、上層の金属板２２ａ-3の外側リブ部２２３の図示左側に穴２２６ｂが形成され、下層の金属板２２ａ-1の外側リブ部２２３の図示右側に穴２２６ａが形成されている。

図４に示した３枚の金属板２２ａ-1〜２２ａ-3は積層され、周知の接合技術である拡散接合等により互いに接合されて一体とされる。その後、曲げ加工を施して、ブレード部２２２に所定の翼角度を付与する。接合の方法としては拡散接合に限らず、接着や溶接や様々な方法が適用できるが、金属板２２ａ-1〜２２ａ-3の全面が均一かつ確実に接合され、冷媒の漏れを確実に防止することができるという点で、拡散接合が好ましい。

拡散接合とは、母材を密着させて母材の融点以下の温度条件で加圧し、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。拡散接合では、材料間の原子の拡散により接合界面が再結晶化され、原子レベルで接合するため密着力が良く、１枚の板材で形成した場合と同等の強度を得ることができる。また、接合した金属板２２ａ-1〜２２ａ-3が剥がれるようなこともない。

次に、図５〜図９および図２を参照して、冷媒の流れ方について説明する。冷媒供給源から送られてきた冷媒は、供給用のポート４０ａから供給されて１段目の固定翼２２から最上段の固定翼２２まで上昇するように流れる。その後、冷媒は、最上段の固定翼２２から１段目の固定翼２２まで降下するように流れて、排出用のポート４０ｂから冷媒供給源へと戻る。

先ず、１段目の固定翼２２から最上段の固定翼２２まで上昇する流れについて説明する。図５は１段目の固定翼２２（分割固定翼２２ａ，２２ｂ）およびスペーサリング２３ａを示す図である。図５（ａ）は、１段目の固定翼２２を構成する一対の分割固定翼２２ａ，２２ｂを示したものであり、冷媒の流れが分かりやすいように、分割固定翼２２ａ，２２ｂの流路４２ｃと穴２２６ａ，２２６ｂのみを模式的に示した。図５（ｂ）は、スペーサリング２３ａの上面側（分割固定翼２２ａ，２２ｂが載置される側）を示す平面図である。

図２に示すように、ポンプ本体１に供給された冷媒は、ベース２１の流路４２ａを通って第１段目のスペーサリング２３ａの流路４２ｂに流入し、さらに、流路４２ｂから第１段目の固定翼２２の流路４２ｃに流入する。流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃの接続部分は、Ｏリングシール４１によってシールされているので、冷媒がポンプ内の排気動作領域に漏れ出すことはない。

図５（ｂ）に示すように、スペーサリング２３ａには流路４２ｂが２つ形成されており、図示上側の流路４２ｂが図２に示す供給側の流路であって、ポート４０ａに連通するものである。一方、図示下側の流路４２ｂは排出側の流路であって、図１に示す排出用のポート４０ｂに連通するものである。いずれの流路４２ｂに対してもＯリング溝２３２が形成され、それらのＯリング溝２３２内にはＯリングシール４１が配置されている。

また、図５（ａ）の分割固定翼２２ａ，２２ｂが載置される載置面２３０には、分割固定翼２２ａ，２２ｂを位置決めするための位置決めピン２３１が２つ設けられている。各分割固定翼２２ａ，２２ｂをスペーサリング２３ａの上に載置する際には、分割固定翼２２ａ，２２ｂに形成された切り欠き部２２７が係合するように載置する。その結果、分割固定翼２２ａの裏面に形成された穴２２６ａが供給側の流路４２ｂ上に位置決めされ、分割固定翼２２ｂの裏面に形成された穴２２６ａが排出側の流路４２ｂ上に位置決めされる。

図５（ａ）の矢印は冷媒の流れを示しており、分割固定翼２２ａの穴２２６ａを介して流路４２ｃに流入した冷媒は、流路４２ｃに沿ってジグザグ状に分割固定翼２２ａの右側端面方向に流れる。そして、流路４２ｃの右側の端部に達した冷媒は、分割固定翼２２ａの表面側に形成された穴２２６ｂ（図３（ａ）および図４（ａ）参照）から、２段目のスペーサリング２３ｂに形成された流路４２ｄに流入する。なお、冷媒が分割固定翼２２ａから２段目のスペーサリング２３ｂに流入する部分の断面構造は、図２の２段目の固定翼２２および３段目のスペーサリング２３ｂの部分の断面構造と同一となっている。

なお、図５（ａ）において、図示下側に記載した分割固定翼２２ｂの矢印は、固定翼最上段から１段目へと降下する冷媒の流れを示したものであり、詳細は後述する。

図６は、２段目の固定翼２２（分割固定翼２２ａ，２２ｂ）およびスペーサリング２３ｂに関して、図５（ａ），（ｂ）と同様の図を示したものである。図６において、（ａ）は分割固定翼２２ａ，２２ｂを示し、（ｂ）はスペーサリング２３ｂを示す。２段目の固定翼２２においては、図６（ａ）に示すように、図示上側に分割固定翼２２ｂが配置され、図示下側に分割固定翼２２ａが配置される。すなわち、１段目の分割固定翼２２ａの上方に２段目の分割固定翼２２ｂが配置され、１段目の分割固定翼２２ｂの上方に２段目の分割固定翼２２ａが配置される。

そのため、図５（ａ）に示す分割固定翼２２ａの流路４２ｃの右端から表面側穴２２６ｂを介して流出した冷媒は、図６（ｂ）に示す２段目のスペーサリング２３ｂの図示下側の流路４２ｄに流入し、さらに、図６（ａ）に示す分割固定翼２２ｂの裏面側に形成された穴２２６ａから流路４２ｃに流入する。分割固定翼２２ｂの流路４２ｃに流入した冷媒は、ジグザグ状の流路４２ｃに沿って分割固定翼２２ｂの左側へと流れ、流路４２ｃの左端に達する。

流路４２ｃの左端に達した冷媒は、分割固定翼２２ｂの表面側に形成された穴２２６ｂ、および３段目のスペーサリング２３ｂの流路４２ｄを介して、３段目の固定翼２２の流路４２ｃに流入する（図２参照）。図７は図６（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示したものである。スペーサリング２３ｂの流路４２ｄの部分には、表裏両面にＯリング溝２３２がそれぞれ形成され、Ｏリングシール４１がそれぞれ配置されている。

３段目のスペーサリング２３ｂおよび固定翼２２（分割固定翼２２１，２２ｂ）は、図６に示す２段目のスペーサリング２３ｂおよび固定翼２２（分割固定翼２２１，２２ｂ）を、それらの中心軸の回りに１８０度だけ回転した状態で配置される。すなわち、見かけ上は図５に示すものと同じになっている。同様に、４段目、５段目、・・・、も順に１８０度だけ角度をずらして配置され、奇数段目同士、偶数段目同士はそれぞれ同一配置となっている。

図８は最上段の固定翼２２を構成する一対の分割固定翼２２ｃと、それらの下側に配置されるスペーサリング２３ｃを示す図である。図８では、最上段が奇数段の場合を例に示した。図８（ａ）に示す分割固定翼２２ｃは、図３に示した固定翼２２ａと比較した場合、穴２２６ａ，２２６ｂの構成のみが異なっている。具体的には、分割固定翼２２ｃにおいては、流路４２ｃの左端および右端の位置に裏面側の穴２２６ａがそれぞれ形成されている。図８（ａ）では、それらを区別するために２２６ａ-1，２２６ａ-2，２２６ａ-3、２２６ａ-4のように符号を変えている。また、分割固定翼２２ｃには、表面側の穴２２６ｂは形成されていない。

スペーサリング２３ｃの図示左側に形成された２つの流路４２ｄは、図６に記載した流路４２ｄを１８０度回転した位置に配置したものであり、そのＣ−Ｃ断面は図７に示したものと同一である。一方、図示右側に形成された流路４２ｅは、図９に示すＤ−Ｄ断面図のように、スペーサリング２３ｃの内部で連通している。最上段が偶数段の場合には、流路４２ｄおよび流路４２ｅの配置を１８０度回転したものになる。

図示上側の分割固定翼２２ｃの穴２２６ａ-1から流路４２ｃに流入した冷媒は、ジグザグ形状の流路４２ｃに沿って流れ、流路４２ｃの他方の端部に達する。そして、図９に示すように、穴２２６ａ-2からスペーサリング２３ｃの流路４２ｅに流れ込み、この流路４２ｅを介して穴２２６ａ-3から下側の分割固定翼２２ｃの流路４２ｃに流入する。冷媒は、分割固定翼２２ｃの流路４２ｃに沿ってジグザグ状に左側へと流れ、流路４２ｃの左側の端部に達する。流路４２ｃの左側の端部に達した冷媒は、穴２２６ａ-4から、スペーサリング２３ｃの流路４２ｄへと排出される。

最上段の固定翼２２から排出された冷媒は、スペーサリング２３ｃの流路４２ｄから一つ下の段に配置された固定翼２２の流路４２ｃに流れ込む。図８では最上段は奇数段であると仮定したので、一つ下の段の一対の分割固定翼２２ａ，２２ｂは、図６（ａ）に示すものと同様の配置となっている。すなわち、冷媒は、図６（ａ）の下側の分割固定翼２２ａの表面左側に形成されている穴２２６ｂ（不図示）から流路４２ｃに流れ込む。その後、冷媒はジグザグ状に流れて流路４２ｃの右端部で連通している裏面側の穴２２６ａから、図６（ｂ）に示すスペーサリング２３ｂの流路４２ｄを介して、下の段の固定翼２２（分割固定翼２２ｂ）に流れ込む。

このようにして、図８（ａ）に示す最上段の分割固定翼２２ｃから１段目の分割固定翼２２ｂ（図５（ａ）参照）まで降下した冷媒は、分割固定翼２２ｂの裏面側に形成された穴２２６ａから排出され、ベース２１の流路４２ａおよびポート４０ｂ（図１参照）を介してポンプ外へと排出される。

（変形例）
図１０は、図４に示した分割固定翼２２ａ，２２ｂの変形例を示す図であり、（ａ）は第１の変形例を示し、（ｂ）は第２の変形例を示す。いずれも分割固定翼２２ａ，２２ｂの中層に用いられる金属板２２ａ-2を示しており、上層の金属板２２ａ-3および下層の金属板２２ａ-1は、図４（ａ）および図４（ｃ）に示したものと同一構成となっている。

図１０（ａ）に示す第１の変形例では、流路４２ｃを形成するための抜き溝４２０を、外側リブ部２２３に形成された円弧状の抜き溝のみとした。抜き溝４２０は、左端が金属板２２ａ-1に形成された穴２２６ａに連通し、右端が金属板２２ａ-3に形成された穴２２６ｂに連通している。図３、４に示した固定翼２２では、幅の狭い連結部２２４にも流路４２ｃが形成されている。そのため、ブレード部２２２に翼角度を付与する際の曲げ加工によって連結部２２４が捻られると、流路４２ｃの断面積が減少するおそれがある。一方、図１０（ａ）に記載の固定翼２２では、連結部２２４に流路４２ｃが形成されていないので、そのような問題の発生を防止できる。

図１０（ｂ）に示す第２の変形例では、抜き溝４２０は、外側リブ部２２３に形成された円弧状の抜き溝４２０ａと、内側リブ部２２１に形成された円弧状の抜き溝４２０ｃと、ブレード部２２２および連結部２２４に形成された抜き溝４２０ｂとから構成されている。この場合も、抜き溝４２０ａの左端が金属板２２ａ-1に形成された穴２２６ａに連通し、抜き溝４２０ａの右端が金属板２２ａ-3に形成された穴２２６ｂに連通している。

第２の変形例では、抜き溝４２０ｂは両端部のブレード部２２２だけに形成されており、ブレード部２２２の曲げ加工を行う際に、この２つのブレード部２２２だけは、曲げ加工を施さないようにする。そうすることで、抜き溝４２０ｂの部分の流路４２ｃの断面積が曲げ加工で減少するのを防止することができる。

図１１は第３の変形例を示す図である。上述した実施形態では固定翼２２を三層構造としたが、第３の変形例では二層構造とした。図１１（ａ）に示す上層の金属板２２ａ-3は、図４（ａ）に示したものと同一構造である。図１１（ｂ）は下層を構成する金属板２２ａ-4であって、抜き溝４２０の代わりに凹溝１４２０が形成されている点、および、穴２２６ａが形成されている点が図４（ｂ）に示す金属板２２ａ-2と異なる。

凹溝１４２０は、外側リブ部２２３に形成された溝１４２０ａと、連結部２２４に形成された溝１２４０ｂと、内側リブ部２２１に形成された溝１４２０ｃとから成る。凹溝１４２０は、例えば、エッチング加工等により形成する。凹溝１４２０の左側の端部には、穴２２６ａが凹溝１４２０と連通するように形成されている。図１１（ｃ）はＥ−Ｅ断面図である。金属板２２ａ-3および２２ａ-4は拡散接合等により接合されることにより、一体の固定翼２２となる。なお、凹溝１４２０の形状を、図１０（ａ），（ｂ）に示す抜き溝４２０と同様の形状としても良い。

図１２は、従来のターボ分子ポンプにおける冷却方法の一例を示したものである。従来は、ベース２１の外表面に冷却水を流すための金属パイプ４００を装着し、熱伝導により固定翼２２の熱を冷却水まで伝えることで、冷却を行っていた。回転翼３２の熱は輻射熱として固定翼２２に伝達される。固定翼２２に伝達された熱は、破線の矢印で示すように、より下側のスペーサリング２３ａ，２３ｂ、固定翼２２およびベース２１を介して金属パイプ４００まで伝えられ、さらに金属パイプ４００を介して冷却水へと排熱される。このように、従来の冷却方法では、冷却水までの伝熱経路が長く、また、各部材の接触部での熱抵抗があるため、効率的な冷却が難しかった。

一方、上述した本実施の形態のターボ分子ポンプでは、冷媒を固定翼２２の内部に流すようにしたので、固定翼２２から直接冷媒に排熱され、冷却効率を著しく向上させることができる。その結果、ロータ温度を従来よりも低減させることができる。また、図４や図１１に示すように、固定翼２２を複数の金属板から成る層構造とすることで、冷媒用の流路４２ｃを容易に形成することが可能となる。

ターボ分子ポンプは、ガス負荷が増加した場合や、装置側からの熱負荷があった場合にロータ温度が上昇するため、冷却によってロータ温度を下げる必要がある。本実施の形態では、冷媒で直接固定翼を冷やすことでロータの回転翼３２から固定翼２２への熱移動を向上させ、ロータ冷却の効率化を図るようにした。

一方、エッチング処理などのように反応生成物の付着が著しいプロセスに使用する場合には、従来、ヒータ等によりポンプ本体の温度を上昇させるようにしている。このような用途においては、冷媒に代えて加熱された高温の流体を流すことにより、ポンプ本体のヒートアップが容易となる。従来のようにヒータでポンプ外周面を加熱する方法では、ヒータから離れた位置に設けられている固定翼２２が充分加熱しようとすると、ヒータ付近の温度が高くなりやすい。そのため、ヒータ装着部の近傍に設けられる部品に熱的ダメージを与えてしまうおそれがある。一方、本実施の形態では、内部の固定翼２２を高温の流体により直接加熱することができるので、流体温度をヒータ温度ほど高温にする必要がなく、ヒータを用いた場合のように過度に高温となるような部分がない。

なお、上述した実施形態では、全段の固定翼２２に冷媒を流すように構成したが、冷却や加熱を必要とする一部の段の固定翼２２に冷媒を流すようにしても良い。また、ベース部を冷却するために、従来と同様の冷却水パイプをベース部に設けても構わない。固定翼２２を構成する金属板には、ステンレス板やアルミ板などが用いられる。上述した実施形態では、固定翼２２を積層構造として流路４２ｃを形成するようにしたが、厚さに余裕のある固定翼であって、穴加工等により流路の形成が可能な場合には、必ずしも積層構造を採用する必要はない。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１：ポンプ本体、２１：ベース、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：固定翼、２２ａ-1〜２２ａ-4：金属板、２３，２３ａ，２３ｂ：スペーサリング、３０：ロータ、３２：回転翼、４１：Ｏリングシール、４２ａ〜４２ｅ：流路、２２１：内側リブ部、２２２：ブレード部、２２３：外側リブ部、４２０：抜き溝、１４２０：凹溝

Claims (3)

1. 回転可能に支持されたロータと、
   前記ロータの外周に、回転軸方向に多段に設けられた回転翼と、
   前記多段の回転翼に対して回転軸方向に交互に配設された多段の固定翼と、
   前記多段の固定翼の間に配置され、前記固定翼の外周部を軸方向から挟持して位置決めする複数のスペーサリングと、
   前記固定翼に形成され、冷却用または加熱用の流体が流れる管状の第１の流路と、
   前記スペーサリングに形成され、該スペーサリングの軸方向上下に配置された一対の前記固定翼の第１の流路同士を連通する第２の流路と、を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
   前記固定翼は、溝が形成された第１の板材と、前記第１の流路が形成されるように前記溝を覆う第２の板材とを積層して成ることを特徴とするターボ分子ポンプ。
3. 請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
   前記第１の板材と前記第２の板材とを拡散接合により接合して積層したことを特徴とするターボ分子ポンプ。

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