JP2021161917A - 真空ポンプおよび真空ポンプの配管構造部 - Google Patents
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Abstract
【課題】真空ポンプの損傷によって真空ポンプに回転方向のずれが生じても、外部配管に接続する部品の損傷を抑制でき、ガス漏れを抑制できる真空ポンプおよび真空ポンプの配管構造部を提供する。【解決手段】ロータの回転によりガスを吸気口から吸引する真空ポンプ１であって、ロータ３を回転可能に収容するケーシング４と、ケーシング４に配置された配管構造部１００と、を有し、配管構造部１００の少なくとも一部は、弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備えている。【選択図】図１
Description
本発明は、真空ポンプおよび真空ポンプの配管構造部に関する。
半導体製造装置、液晶製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置または微細加工装置等は、装置内の環境を高度の真空状態にすることが必要である。これらの装置の内部を高度の真空状態とするために、真空ポンプが用いられている。真空ポンプは、ロータ翼をステータ翼に対して相対的に回転させることで気体を外部へ排気して、上述した装置内を高真空に保持することができる。
ところで、真空ポンプの運転中にトラブルが発生して高速回転するロータがステータ等の回転していない固定部材に衝突する場合がある。この場合、ロータの運動量が固定部材に伝達し、真空ポンプの全体をロータの回転方向へ回転させるトルクが瞬間的に発生する。瞬間的に発生する過大なトルクは、フランジを通じて真空容器にも大きな応力を及ぼす。このため、特許文献１には、吸引口が形成されるフランジに薄肉部を設け、薄肉部を塑性変形させることにより、過大なトルクのエネルギーの一部を吸収する真空ポンプが開示されている。
特許文献１に記載の真空ポンプは、吸気口側の変位を吸収できるが、吸気口以外の配管においては、変位を吸収できない。例えば、排気口、パージポートおよびベントポートを形成する配管は、真空ポンプの回転方向のずれによって、外部配管に対する位置づれを生じ、内部のガスの漏れを生じさせる可能性がある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、真空ポンプの損傷によって真空ポンプに回転方向のずれが生じても、外部配管に接続する部品の損傷を抑制でき、ガス漏れを抑制できる真空ポンプおよび真空ポンプの配管構造部を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明に係る真空ポンプは、ロータの回転によりガスを吸気口から吸引する真空ポンプであって、前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、前記ケーシングに配置された配管構造部と、を有し、前記配管構造部の少なくとも一部は、弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備えることを特徴とする。
上記のように構成した真空ポンプは、運転時における損傷によって位置ずれが生じると、弾性部が弾性的に変形し、配管構造部の外部配管に接続される部位の位置ずれを抑制できる。このため、配管構造部と外部配管を接続する部品の損傷を抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを抑制できる。
前記配管構造部の前記ケーシングからの突出方向は、前記ロータの半径方向の方向成分を有してもよい。これにより配管構造部に弾性部が設けられない場合、真空ポンプの回転方向のずれによって、配管構造部の外部配管との接続部位は位置ずれを生じやすいが、配管構造部に弾性部が設けられることで、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制できる。
前記配管構造部の前記ケーシングからの突出方向は、前記ロータの軸方向の方向成分を有し、前記配管構造部の軸中心は、前記ロータの軸中心から径方向にずれた位置に配置されてもよい。これにより配管構造部に弾性部が設けられない場合、真空ポンプの回転方向のずれによって、配管構造部の外部配管との接続部位は位置ずれを生じやすいが、配管構造部に弾性部が設けられることで、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制できる。
前記配管構造部は、ベローズ構造を有してもよい。これにより、ベローズ構造によって、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
前記弾性部は、弾性部材からなる弾性部品によって構成され、前記配管構造部に設けられた配管と前記ケーシングの間に挟まれて配置されてもよい。これにより、弾性部品によって、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
前記配管構造部は、排気口であってもよい。これにより、排気口である配管構造部を流れる排気ガスの漏れを、弾性的に変形可能な配管構造部によって効果的に抑制できる。
前記配管構造部は、パージポートであってもよい。これにより、パージポートである配管構造部を流れるパージガスの漏れを、弾性的に変形可能な配管構造部によって効果的に抑制できる。
上記目的を達成する本発明に係る真空ポンプの配管構造部は、外部配管と接続するために真空ポンプのケーシングに配置可能な、真空ポンプの配管構造部であって、少なくとも一部は弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備えることを特徴とする。
上記のように構成した配管構造部は、接続される真空ポンプの損傷によって回転方向のずれが生じても、弾性部が変形し、配管構造部の外部配管に接続される部位の位置ずれを抑制できる。このため、配管構造部と外部配管を接続する部品の損傷を抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを抑制できる。
前記配管構造部は、ベローズ構造を有してもよい。これにより、ベローズ構造によって、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
前記配管構造部は、配管と、前記配管の流路方向の一端側に配置可能な弾性部材からなる弾性部品と、を有してもよい。これにより、弾性部品によって、配管構造部の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法は、説明の都合上、誇張されて実際の寸法とは異なる場合がある。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る真空ポンプ１は、図１に示すように、ロータ翼３２を備えたロータ３が高速回転することで、気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するターボ分子ポンプである。真空ポンプ１は、ガスを吸引して排気するための真空ポンプ本体２と、真空ポンプ本体２を制御する制御装置５とを有している。真空ポンプ１は、例えば半導体製造装置等のチャンバからガスを吸引して排気するために使用される。
真空ポンプ本体２は、回転可能なロータ３と、ロータ３を回転可能に囲むケーシング４と、ケーシング４に配置されて排気口となる配管構造部１００とを有している。真空ポンプ本体２は、さらに、ロータ３を回転可能に支持する軸受と、ロータ３の変位を検出する変位センサと、ロータ３を回転駆動するモータ８０（駆動部）とを有している。
ケーシング４は、吸気口１１が形成される円筒状の第１ケーシング１０と、排気口となる配管構造部１００が接続される第２ケーシング２０と、第２ケーシング２０に固定されるステータコラム２２と、静翼部４０と、ネジ付きスペーサ９０とを有している。
第１ケーシング１０は、真空ポンプ本体２の上部に位置し、上端に吸気口１１が形成されている。第１ケーシング１０は、その底部に配設された第２ケーシング２０に対して、ボルト１２により固定されている。
ロータ３は、第１ケーシング１０の内方に回転可能に配置されている。ロータ３は、シャフト３５と、軸方向に多段のロータ翼３２と、ロータ翼３２よりも下流に配置される円筒部３３とを有している。ロータ翼３２は、ターボ分子ポンプを構成し、ガスを吸引排気するためのブレードである。各段の複数のロータ翼３２は、周方向に放射状に並んでいる。
ロータ３は、略円筒形状であり、内側にシャフト３５が貫通固定されている。各々のロータ翼３２は、排気ガスの分子を衝突によって下方向へ移送するために、シャフト３５の軸方向に垂直な平面から所定の角度で傾斜して形成されている。ロータ翼３２は、ロータ３の外周面に一体で形成されている。または、ロータ翼３２は、ロータ３の外周面に固定されていてもよい。
円筒部３３は、ロータ翼３２よりも下流に配置されて、円筒状に形成されている。この円筒部３３は、ネジ付きスペーサ９０の内周面に向かって張り出して形成されている。円筒部３３は、ネジ付きスペーサ９０の内周面と所定の隙間を隔てて近接している。
シャフト３５は、ロータ３の回転中心に配置される。シャフト３５は、円柱状の主軸部３６と、主軸部３６の下部に配置される円板状のディスク３７とを有している。主軸部３６およびディスク３７は、磁気によって吸引可能な高透磁率材（鉄等）により形成されている。主軸部３６は、後述する上流側径方向電磁石６１および下流側径方向電磁石６２の磁力により、吸引されて位置を制御される。
軸受は、例えば、いわゆる５軸制御の磁気軸受であり、シャフト３５を浮上支持かつ位置制御する。軸受は、主軸部３６の上流側を吸引する上流側径方向電磁石６１と、主軸部３６の下流側を吸引する下流側径方向電磁石６２と、ディスク３７を吸引する軸方向電磁石６３Ａ、６３Ｂと、補助軸受６５とを有している。補助軸受６５は、ロータ３の軸振れが大きくなった際に主軸部３６と接触して、ロータ３が固定子側に直接接触して破損することを抑制する。
上流側径方向電磁石６１は、回転軸と垂直な面で直交する２軸の各々において対をなして配置される４個の電磁石を有している。下流側径方向電磁石６２は、回転軸と垂直な面で直交する２軸の各々において対をなして配置される４個の電磁石を有している。軸方向電磁石６３Ａ、６３Ｂは、ディスク３７を上下に挟んで配置されている。
変位センサは、ロータ３の変位を検出するために、ステータコラム２２に配置されている。変位センサは、上流側径方向センサ７１と、下流側径方向センサ７２と、軸方向センサ７３とを有している。上流側径方向センサ７１は、４個の上流側径方向電磁石６１に近接かつ対応して配置される４個の非接触型のセンサである。上流側径方向センサ７１は、シャフト３５の主軸部３６の上部の径方向変位を検出し、その変位信号を制御装置５に送信するように構成されている。上流側径方向センサ７１として用いられるセンサの例としては、インダクタンス式センサや渦電流式センサなどがある。
下流側径方向センサ７２は、４個の下流側径方向電磁石６２に近接かつ対応して配置される４個の非接触型のセンサである。下流側径方向センサ７２は、主軸部３６の下部の径方向変位を検出し、その変位信号を制御装置５に送信するように構成されている。下流側径方向センサ７２として用いられるセンサの例としては、インダクタンス式センサや渦電流式センサなどがある。
軸方向センサ７３は、ディスク３７の下方に配置される。軸方向センサ７３は、シャフト３５の軸方向変位を検出し、その変位信号を制御装置５に送信するように構成されている。
制御装置５は、上流側径方向センサ７１が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して上流側径方向電磁石６１を励磁制御し、主軸部３６の上流側の径方向位置を調整する。この調整は、回転軸と垂直な面で直交する２軸の各々において独立して行われる。
また、制御装置５は、下流側径方向センサ７２が検出した変位信号に基づき、ＰＩＤ調節機能を有する補償回路を介して下流側径方向電磁石６２を励磁制御し、主軸部３６の下流側の径方向位置を調整する。この調整は、回転軸と垂直な面で直交する２軸の各々において独立して行われる。
さらに、制御装置５では、軸方向センサ７３が検出した変位信号に基づき、軸方向電磁石６３Ａ、６３Ｂを励磁制御する。このとき、軸方向電磁石６３Ａは、磁力によりディスク３７を上方に吸引し、軸方向電磁石６３Ｂは、ディスク３７を下方に吸引する。このように、磁気軸受は、シャフト３５に及ぼす磁力を適当に調節することで、シャフト３５を磁気浮上させ、非接触で回転可能に支持することができる。
モータ８０は、回転子側に配置される複数の永久磁石である磁極８１と、固定子側に配置されるモータ電磁石８２とを有している。磁極８１は、モータ電磁石８２から、シャフト３５を回転させるトルク成分を加えられる。これにより、ロータ３が回転駆動される。
また、モータ８０は、図示しない回転数センサ及びモータ温度センサが取り付けられている。回転数センサ及びモータ温度センサは、検出した結果を、検出信号として制御装置５へ送信する。制御装置５は、回転数センサ及びモータ温度センサから受信した信号を、シャフト３５の回転の制御に利用する。
静翼部４０は、多段のステータ４１と、各段のステータ４１が挟持されるように段積みされた複数のステータ用スペーサ４２とを有している。各々のステータ４１は、複数のステータ翼４３を有している。
ステータ翼４３は、ロータ翼３２と同様に、シャフト３５の軸方向に垂直な平面から所定の角度で傾斜して形成されている。ステータ翼４３は、第１ケーシング１０の内方に向けて、ロータ翼３２の段と互い違いに配設されている。ステータ翼４３の外周側の端部は、複数の段積みされたリング状のステータ用スペーサ４２の間に挟まれて支持されている。ステータ用スペーサ４２は、第１ケーシング１０の内側に段積みされて配置される。ステータ用スペーサ４２は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅等の金属、又はこれらの金属を成分として含む合金等の金属によって構成されている。
ネジ付きスペーサ９０は、ステータ用スペーサ４２の下部と第２ケーシング２０の間に配置されている。ネジ付きスペーサ９０は、ロータ３の円筒状に配置される円筒部３３と所定の隙間を隔てて近接している。ネジ付きスペーサ９０の内周面には、螺旋状のネジ溝９１が複数条形成されている。このネジ溝９１の螺旋の方向は、ロータ３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口の方へ移送される方向である。ネジ付きスペーサ９０および円筒部３３は、ネジ溝ポンプを構成する。ネジ付きスペーサ９０は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金等の金属によって構成される。
第２ケーシング２０は、真空ポンプ本体２の底部を構成する円盤状の部材である。第２ケーシング２０は、ネジ付きスペーサ９０の下部に、配管構造部１００が接続されている。第２ケーシング２０は、一般には鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属によって構成されている。第２ケーシング２０は、真空ポンプ本体２を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も備えることが好ましい。したがって、第２ケーシング２０の構成材料は、剛性があり、かつ熱伝導率が高い金属が好ましく、例えば鉄、アルミニウム、銅等を好適に使用できる。
配管構造部１００は、図２に示すように、排気ガスを外部配管２００へ排気する排気口である。配管構造部１００は、排気ガスが流通する流路が形成されて、全体として略筒状に形成されている。配管構造部１００は、ケーシング４の第２ケーシング２０の側壁面に接続され、第２ケーシング２０からロータ３の半径方向に沿って突出している。配管構造部１００は、ケーシング４に接続される本体フランジ１０１と、外部配管２００に接続される外部フランジ１０２と、本体フランジ１０１と外部フランジ１０２の間に設けられる管状部１０３と、筒状部１０８とを有している。
本体フランジ１０１は、Ｏリング１０４を挟んでケーシング４に固定される。本体フランジ１０１は、例えばボルト１０５によりケーシング４に固定されるが、固定方法は特に限定されない。Ｏリング１０４は、配管構造部１００の内部の真空を保持する役割を果たしている。
外部フランジ１０２は、本体フランジ１０１の反対側に位置し、例えば公知のセンターリング付Ｏリング１０６を挟んで外部配管２００のフランジに固定される。外部フランジ１０２と外部配管２００のフランジは、例えば公知のクランプ１０７により締結されて固定される。なお、外部フランジ１０２と外部配管２００のフランジの固定方法は、特に限定されず、例えばボルト等によって固定されてもよい。
管状部１０３は、ベローズ構造を有し、柔軟に変形可能な弾性部で構成される。管状部１０３は、ベローズ構造であることで、配管構造部１００の流路方向（ロータ３の半径方向）へ弾性的に伸縮可能であるとともに、あらゆる方向へ弾性的に曲がることができる。
配管構造部１００の構成材料は、ベローズ構造が弾性的に変形でき、本体フランジ１０１および外部フランジ１０２が取り付け対象へ適切に取り付けできれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼等の金属材料、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の高分子材料を好適に利用できる。配管構造部１００の少なくとも内面をＰＴＦＥにより形成する場合には、配管構造部１００の耐腐食性を向上できる。
筒状部１０８は、本体フランジ１０１よりもケーシング４側へ突出する筒状の部位である。筒状部１０８は、ケーシング４に設けられた流路の穴部２４に入り込んで配置される。
上述した真空ポンプ本体２は、シャフト３５がモータ８０により駆動されると、ロータ翼３２および円筒部３３が回転する。これにより、ロータ翼３２とステータ翼４３の作用により、吸気口１１を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
吸気口１１から吸気された排気ガスは、ロータ翼３２とステータ翼４３によって、第２ケーシング２０へ移送される。このとき、排気ガスがロータ翼３２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ８０で発生した熱の伝導等により、ロータ翼３２の温度は上昇する。しかしながら、この熱は輻射または排気ガスの気体分子等による伝導により、ステータ翼４３側に伝達される。さらに、ステータ用スペーサ４２は、外周部で互いに接合されている。このため、ステータ翼４３がロータ翼３２から受け取った熱や、排気ガスがステータ翼４３に接触する際に生ずる摩擦熱等は、ステータ用スペーサ４２を介して外部へ伝達される。
また、第２ケーシング２０に移送されてきた排気ガスは、ネジ付きスペーサ９０のネジ溝９１に案内された後、排気口である配管構造部１００へ移送される。なお、本実施形態では、ネジ付きスペーサ９０は円筒部３３の外周に配置され、ネジ付きスペーサ９０の内周面にネジ溝９１が形成されている。しかしながら、これとは逆に、円筒部３３の外周面にネジ溝が形成され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置されてもよい。
また、吸気口１１から吸引されたガスが、モータ８０、下流側径方向電磁石６２、下流側径方向センサ７２、上流側径方向電磁石６１、上流側径方向センサ７１等で構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部の外周囲は、ステータコラム２２で覆われている。電装部を囲むステータコラム２２内は、パージガスによって所定圧に保たれている。第２ケーシング２０は、図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。この導入されたパージガスは、補助軸受６５とシャフト３５の間、モータ８０の間、ステータコラム２２とロータ翼３２の間の隙間を通じて排気口である配管構造部１００へ送出される。
第２ケーシング２０等の外周には、図示しないヒータや環状の水冷管２３が巻着されている。また、第２ケーシング２０には、図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）が埋め込まれている。そして、この温度センサの信号に基づき、第２ケーシング２０の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つように、ヒータの加熱や水冷管２３による冷却の制御が行われている。これにより、真空ポンプ本体２の内部に、プロセスガスが付着して堆積することを抑制する。
プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入されることがある。これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり、排気系に生成物を析出する場合がある。そして、この種のプロセスガスが真空ポンプ本体２内で低温となって固体状となり、真空ポンプ本体２の内部に付着して堆積する。
例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（１×１０５［Ｐａ］〜１［Ｐａ］）かつ低温（約２０［℃］）において、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、真空ポンプ本体２の内部に堆積する。真空ポンプ本体２の内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプの流路を狭め、真空ポンプ本体２の性能を低下させる原因となる。例えば、前述した生成物は、排気口付近の温度が低い部分、特に円筒部３３及びネジ付きスペーサ９０付近で凝固して付着しやすい。したがって、制御装置５は、温度センサの信号に基づき、第２ケーシング２０の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つように、ヒータの加熱や水冷管２３による冷却の制御を行う。これにより、真空ポンプ本体２の内部に、プロセスガスが付着して堆積することを抑制できる。
真空ポンプ１の運転中にトラブルが発生して、高速回転するロータ３がステータ４１等の回転していない固定部材に衝突する場合がある。この場合、ロータ３の運動量が固定部材に伝達し、真空ポンプ１の全体が、ロータ３の回転方向へ瞬間的に回転する。このとき、配管構造部１００は、弾性的に変形なベローズ構造を有するため、回転による位置ずれを吸収する。このため、外部配管２００に接続される外部フランジ１０２の位置は、移動せず、または移動が低減される。その結果、外部フランジ１０２と外部配管２００のフランジを接続するクランプ１０７の破損を抑制し、配管構造部１００の内部の排気ガスが漏れることを抑制できる。また、配管構造部１００は、ロータ３の回転方向以外の方向の変位も吸収できるため、クランプ１０７の破損をさらに効果的に抑制し、配管構造部１００の内部の排気ガスが漏れることをさらに効果的に抑制できる。
以上のように、第１実施形態に係る真空ポンプ１は、ロータの回転によりガスを吸気口から吸引する真空ポンプ１であって、ロータ３を回転可能に収容するケーシング４と、ケーシング４に配置された配管構造部１００と、を有し、配管構造部１００の少なくとも一部は、弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備える。
上記のように構成した真空ポンプ１は、運転時における損傷によって位置ずれ（主に、回転方向のずれ）が生じると、ベローズ構造（弾性部）が弾性的に変形し、配管構造部１００の外部配管２００に接続される部位の位置ずれを抑制できる。このため、配管構造部１００と外部配管２００を接続する部品の損傷を抑制でき、配管構造部１００を流れるガスの漏れを抑制できる。
また、配管構造部１００のケーシング４からの突出方向は、ロータ３の半径方向の方向成分を有する。これにより配管構造部１００に弾性部が設けられない場合、真空ポンプ１の回転方向のずれによって、配管構造部１００の外部配管２００との接続部位は、ロータ３の半径方向の外側に位置しやすく、位置ずれが生じやすい。しかしながら、配管構造部１００に弾性部が設けられることで、配管構造部１００の外部配管２００との接続部位の位置ずれを効果的に抑制できる。なお、配管構造部１００のケーシング４からの突出方向は、ロータ３の半径方向と平行であっても、ロータ３の半径方向に対して傾いてもよい。
また、配管構造部１００は、ベローズ構造を有する。これにより、ベローズ構造によって、配管構造部１００の外部配管２００との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部１００を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
また、配管構造部１００は、排気口である。これにより、排気口である配管構造部１００を流れる排気ガスの漏れを、弾性的に変形可能な配管構造部１００によって効果的に抑制できる。
なお、第１実施形態の第１の変形例として、配管構造部１００は、図３に示すように、本体フランジ１０１および外部フランジ１０２を剛性の高い材料により形成し、ベローズ構造を有して弾性的に変形させたい管状部１０３を柔軟な高分子材料により形成してもよい。剛性の高い材料は、例えばステンレス鋼等の金属材料である。柔軟な高分子材料は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコンゴム等である。また、柔軟であって真空に耐えられる材料として、例えば、柔軟な材料を線材等により補強した複合材料が使用されてもよい。配管構造部１００の少なくとも内面をＰＴＦＥにより形成する場合には、配管構造部１００の耐腐食性を向上できる。本体フランジ１０１および外部フランジ１０２と、管状部１０３との間の接合方法は、特に限定されないが、例えば接着したり、管状部１０３の外側を囲むリング状のカシメ部材１０９によって管状部１０３を本体フランジ１０１や外部フランジ１０２に押し付けてもよい。このような構造の配管構造部１００であっても、真空ポンプ１の回転方向のずれを、弾性的に変形可能な管状部１０３によって効果的に吸収できる。このような構造の配管構造部１００は、剛性の高い本体フランジ１０１および外部フランジ１０２によって、ケーシング４および外部配管２００に対して良好に接続できるとともに、ベローズ構造を有する管状部１０３の柔軟性を向上できる。
また、第１実施形態の第２の変形例として、配管構造部１００は、図４に示すように、本体フランジ１０１および外部フランジ１０２を剛性の高い材料により形成し、弾性的に変形させたい管状部１０３を、円管状の柔軟な材料により形成してもよい。すなわち、配管構造部１００は、ベローズ構造を有していない。なお、本体フランジ１０１、外部フランジ１０２および管状部１０３の材料は、第１の変形例に記載した材料を適用できる。このような構造の配管構造部１００であっても、真空ポンプ１の回転方向のずれを、弾性的に変形可能な管状部１０３によって効果的に吸収できる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る真空ポンプ１は、配管構造部１１０の構造のみが、第１実施形態と異なる。第１実施形態における配管構造部１００は、配管自体に弾性部が含まれているのに対し、第２実施形態における配管構造部１１０は、配管１２０とは別の構造として、弾性部を有している。
第２実施形態における配管構造部１１０は、図５および６（Ａ）に示すように、配管１２０と、弾性部材からなる弾性部品１３０（弾性部）と、配管１２０のケーシング４に対する離間量を所定の範囲に規制する移動規制部１４０と、第１Ｏリング１５０と、第２Ｏリング１５１とを有している。
配管１２０は、ケーシング４に接続される本体フランジ１２１と、外部配管２００に接続される外部フランジ１２２と、本体フランジ１２１と外部フランジ１２２の間に設けられる管状部１２３と、筒状部１２５とを有している。
本体フランジ１２１は、第１Ｏリング１５０を挟んで弾性部品１３０に接触する。本体フランジ１２１は、移動規制部１４０が貫通する複数の貫通孔１２４が形成されている。外部フランジ１２２は、本体フランジ１２１の反対側に位置し、センターリング付Ｏリング１０６を挟んで外部配管２００のフランジに固定される。外部フランジ１２２と外部配管２００のフランジは、例えばクランプ１０７により締結されて固定される。なお、外部フランジ１２２と外部配管２００のフランジの固定方法は、特に限定されない。管状部１２３は、円管状であり、本体フランジ１２１および外部フランジ１２２と一体的に形成されている。配管１２０の構成材料は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼等の金属材料である。筒状部１２５は、本体フランジ１２１よりもケーシング４側へ突出する筒状の部位である。筒状部１２５は、ケーシング４に設けられた流路の穴部２４に入り込んで配置される。
弾性部品１３０は、ケーシング４の外面と、本体フランジ１２１のケーシング４を向く面の間に挟まれて配置される弾性材料からなる部材である。弾性部品１３０は、第２Ｏリング１５１を挟んでケーシング４の外面に接触する。弾性部品１３０は、ケーシング４と本体フランジ１２１の間で略一定の厚さで形成され、移動規制部１４０が貫通する貫通孔１３１が形成されている。弾性部品１３０を構成する弾性材料は、特に限定されないが、耐腐食性や耐熱性が要求されることから、例えばシリコン樹脂が挙げられる。弾性部品１３０を構成する弾性材料は、第１Ｏリング１５０および第２Ｏリング１５１よりも若干柔らかいことが好ましい。弾性材料は、柔らかすぎると、第１Ｏリング１５０および第２Ｏリング１５１を潰せず、配管構造部１１０の内部の負圧を保持することが困難となる。第１Ｏリング１５０および第２Ｏリング１５１の構成材料は、特に限定されないが、例えばフッ素樹脂である。弾性部品１３０を構成する弾性部材の特性として、排気口の長手方向への縦弾性係数が大きく、それに直交する方向への横弾性係数が小さい特性であると、排気口に生じる曲げの変位、すなわち配管１２０を傾ける変位を吸収しやすくなる。なお、弾性部品１３０が、配管構造部１１０の内部の負圧を保持することができれば、第１Ｏリング１５０および第２Ｏリング１５１は、設けられなくてもよい。
移動規制部１４０は、筒状の移動規制スリーブ１４１と、移動規制ボルト１４２とを有している。移動規制スリーブ１４１は、弾性部品１３０の貫通孔１３１および本体フランジ１２１の貫通孔１２４を貫通している。移動規制スリーブ１４１の外周面は、貫通孔１３１および貫通孔１２４とクリアランスを有している。移動規制スリーブ１４１の一端側は、ケーシング４の外面に突き当たり、その反対側は、外径が広がる規制用当接部１４３を有している。規制用当接部１４３は、本体フランジ１２１のケーシング４から離れている側の面に当接し、配管１２０のケーシング４に対する離間量を所定の範囲に規制する。
移動規制ボルト１４２は、移動規制スリーブ１４１の内部を、ケーシング４から離れている側から貫通し、ケーシング４の外面に形成されるねじ孔１４４に固定される。これにより、移動規制ボルト１４２は、移動規制スリーブ１４１を、ケーシング４に対して固定する。
第１Ｏリング１５０および第２Ｏリング１５１は、配管構造部１１０の内部の負圧を保持する役割を果たしている。
真空ポンプ１が作動すると、配管構造部１１０の内部が負圧となる。これにより、図６（Ｂ）に示すように、配管１２０は、弾性部品１３０を変形させつつ、ケーシング４の外面に近づく。これにより、本体フランジ１２１は、規制用当接部１４３から離れる。このとき、移動規制スリーブ１４１は、クリアランスを有して貫通孔１３１および貫通孔１２４を貫通しているため、配管１２０は、弾性部品１３０により柔軟に支持された状態となり、ケーシング４に対して近接および離間する移動が許容されている。また、配管１２０のケーシング４側の筒状部１２５は、ケーシング４に設けられた流路の穴部２４の内周面とは若干の隙間を有している。この状態で、真空ポンプ１のトラブルにより、真空ポンプ１の全体がロータ３の回転方向へ瞬間的に回転すると、各々の移動規制部１４０によって移動可能に支持されている配管１２０は、弾性部品１３０を変形させつつ所定の範囲内でケーシング４に対して近接および離間することができ、かつ回転方向の移動を吸収するように傾くことができる。このため、配管構造部１１０と外部配管２００を接続する部品の損傷を抑制でき、配管構造部１１０を流れるガスの漏れを抑制できる。
以上のように、第２実施形態において、弾性部は、弾性部材からなる弾性部品１３０によって構成され、配管構造部１１０に設けられた配管１２０とケーシング４の間に挟まれて配置される。これにより、弾性部品１３０によって、配管構造部１１０の外部配管２００との接続部位の位置ずれを効果的に抑制でき、配管構造部１１０を流れるガスの漏れを効果的に抑制できる。
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、図７に示すように、弾性部を有する配管構造部１００は、ロータ３の回転軸と平行な方向Ｘの成分を有して突出してもよい。なお、配管構造部１００の突出方向は、方向Ｘに対して平行であっても、傾いていてもよい。配管構造部１００の軸中心は、ロータ３の軸中心の延長線上から、ロータ３の半径方向へ離れている。この場合、配管構造部に弾性部が設けられないと、真空ポンプ１の回転方向のずれによって、配管構造部の外部配管との接続部位は位置ずれが生じやすいが、配管構造部１００に弾性部が設けられることで、配管構造部１００の外部配管との接続部位の位置ずれを効果的に抑制できる。なお、図７にて一点鎖線で示す配管構造部１００Ａのように、配管構造部１００Ａの中心軸は、ロータ３の回転軸の延長線上に位置してもよい。
また、配管構造部は、真空ポンプ１へパージガスを供給するパージポート１６０に適用されても、同様の効果を奏する。また、配管構造部は、真空ポンプ１の内部の圧力を抜くためのベントポートに適用されても、同様の効果を奏する。
１ 真空ポンプ
３ ロータ
４ ケーシング
１００、１１０ 配管構造部
１０１、１２１ 本体フランジ
１０２、１２２ 外部フランジ
１０３、１２３ 管状部
１３０ 弾性部品（弾性部）
２００ 外部配管
３ ロータ
４ ケーシング
１００、１１０ 配管構造部
１０１、１２１ 本体フランジ
１０２、１２２ 外部フランジ
１０３、１２３ 管状部
１３０ 弾性部品（弾性部）
２００ 外部配管
Claims (10)
- ロータの回転によりガスを吸気口から吸引する真空ポンプであって、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングに配置された配管構造部と、を有し、
前記配管構造部の少なくとも一部は、弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備えることを特徴とする真空ポンプ。 - 前記配管構造部の前記ケーシングからの突出方向は、前記ロータの半径方向の方向成分を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
- 前記配管構造部の前記ケーシングからの突出方向は、前記ロータの軸方向の方向成分を有し、
前記配管構造部の軸中心は、前記ロータの軸中心から径方向にずれた位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。 - 前記配管構造部は、ベローズ構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
- 前記弾性部は、弾性部材からなる弾性部品によって構成され、前記配管構造部に設けられる配管と前記ケーシングの間に挟まれて配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
- 前記配管構造部は、排気口であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
- 前記配管構造部は、パージポートであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
- 外部配管と接続するために真空ポンプのケーシングに配置可能な、真空ポンプの配管構造部であって、少なくとも一部は弾性的な変形で変位を吸収できる弾性部を備えることを特徴とする真空ポンプの配管構造部。
- 前記配管構造部は、ベローズ構造を有することを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプの配管構造部。
- 前記配管構造部は、配管と、前記配管の流路方向の一端側に配置可能な弾性部材からなる弾性部品と、を有することを特徴とする請求項８または９に記載の真空ポンプの配管構造部。
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