JP2022114559A - 真空ポンプ及びスペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】加熱源からの熱による固定翼の温度上昇を、部品を増やすことなく抑制することができる真空ポンプ、及びこのような真空ポンプに用いられるスペーサを提案する。【解決手段】本発明は、回転軸１０３、１１３とともに回転する複数の回転翼１０２と、回転翼１０２の間に多段に配置される複数の固定翼１２３と、ケーシング１１４、１２９の内部に多段に設けられ、固定翼１２３を所定の位置に保持する複数のスペーサ１２５と、を備える真空ポンプであって、固定翼１２３を保持する複数のスペーサ１２５のうち少なくとも１つのスペーサ１２５ｄ、１２５ｅは、固定翼１２３と接触する接触面１２５ｄ３、１２５ｅ３に凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、真空ポンプ、及び真空ポンプに用いられるスペーサに関する。

半導体製造装置に設けられた真空チャンバ内の排気処理には、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプが使用される。半導体の製造工程では、半導体の基板に様々なプロセスガスを作用させる工程があり、真空ポンプは、半導体装置のチャンバ内を真空にする際に使用されるのみならず、チャンバ内からプロセスガスを排気する際にも使用される。

プロセスガスが真空ポンプ内の流路を流れる際、蒸気圧曲線で示される圧力と温度の関係が気相から固相に移る箇所において、プロセスガスは固体化して流路の内壁面に堆積する。例えば、固定翼及び回転翼で構成されるターボ分子ポンプ機構部を吸気側に有し、回転体の円筒部とネジ付きスペーサのネジ溝で構成されるネジ溝ポンプ機構部を排気側に有する真空ポンプにおいては、ネジ溝ポンプ機構部でプロセスガスの圧力が高くなる。このため、特に排気側の流路の壁面に固体化した生成物が堆積し、ポンプの性能が低下することがある。

このような問題に対し、従前より、ヒータ等の加熱源を用いて真空ポンプの排気側周辺部を加熱して排気側流路でのプロセスガスの温度を高めることによって、生成物の堆積を抑制することが行われている。

ところで上記加熱源からの熱は、排気側周辺部に隣接する固定翼や固定翼を所定の位置に保持する固定翼スペーサ（以下、スペーサと称することもある）にも伝わるため、プロセスガスを加熱するためのエネルギーが余分に必要になる。

また回転翼は、接触する気体との摩擦熱等によって温度が上昇すると、クリープ現象によって耐久性が損なわれるおそれがあるため、輻射等によって固定翼に熱を逃がして温度上昇を抑えることが肝要である。しかし、加熱源からの熱によって固定翼や固定翼スペーサの温度が高くなると、回転翼から固定翼へ効率よく放熱させることができず、回転翼の温度が上がりすぎるおそれがある。

従来、このような不具合を解消することを目的として、特許文献１の真空ポンプが提案されている。この真空ポンプは、ターボ分子ポンプ機構部の外周を覆う上部ケーシングと、ヒータが設けられて上部ケーシングに連設する中間ケーシングとの接続部に、複数個の断熱部材を周方向に断続的に配置していて、これによりヒータの熱が上部ケーシングを介して固定翼へ伝達されるのを抑制して固定翼の温度を抑えている。

特開２００６－３７９５１号公報

一方、特許文献１の真空ポンプでは断熱部材が別途必要になるため、部品コストが増えることになる。また、部品点数の増加に伴って組み立て工数も増えるため、製造コストも嵩むことになる。

このような点に鑑み、本発明は、加熱源からの熱による固定翼の温度上昇を、部品を増やすことなく抑制することができる真空ポンプ、及びこのような真空ポンプに用いられるスペーサを提供することを目的とする。

本発明は、ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の外周に多段に設けられ、前記回転軸とともに回転する複数の回転翼と、前記回転翼の間に多段に配置される複数の固定翼と、前記ケーシングの内部に多段に設けられ、前記固定翼を所定の位置に保持する複数のスペーサと、を備える真空ポンプであって、前記固定翼を保持する複数の前記スペーサのうち少なくとも１つのスペーサは、前記固定翼と接触する接触面に凹面を有することを特徴とする。

このような真空ポンプにおいて、前記凹面は、排気側に位置する前記接触面に設けられることが好ましい。

また、複数の前記スペーサのうち最も排気側に位置するスペーサは、前記凹面を有することが好ましい。

そして前記凹面を有する前記スペーサは、展伸材から切削加工で作られることが好ましい。

ここで前記展伸材は、アルミニウム合金であることが好ましい。

また本発明は、ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の外周に多段に設けられ、前記回転軸とともに回転する複数の回転翼と、前記回転翼の間に多段に配置される複数の固定翼と、を備える真空ポンプに用いられ、前記ケーシングの内部に多段に設けられ、前記固定翼を所定の位置に保持するスペーサであって、前記固定翼を保持する複数の前記スペーサのうち少なくとも１つのスペーサは、前記固定翼と接触する接触面に凹面を有することを特徴とするものでもある。

本発明の真空ポンプにおいて、固定翼を所定の位置に保持するスペーサは、固定翼と接触する接触面に凹面を有していて、これにより固定翼との接触面積が少なくなって接触面での熱抵抗が大きくなるため、スペーサと固定翼との間での熱の伝達が抑えられて固定翼の温度上昇を抑制することができる。また凹面を設けることによってスペーサの熱経路が狭まり、熱の移動が妨げられるため、ネジ溝ポンプ機構部のように温度を維持したい部位の温度低下を抑えることができる。

本発明に係る真空ポンプの一実施形態を概略的に示した縦断面図である。 図１に示した真空ポンプのアンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。 図１に示すＡ部の部分拡大図とスペーサの部分拡大図である。 スペーサの変形例について示した図である。 図６に示したスペーサの製造方法に関する図である。 図５に示したスペーサの製造方法に関する図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る真空ポンプの一実施形態であるターボ分子ポンプ１００について説明する。まず、図１～図４を参照しながらターボ分子ポンプ１００の全体的な構成について説明する。なお、上述した本発明に係る「ケーシング」は、本実施形態のターボ分子ポンプ１００では、外筒１２７を備える本体ケーシング部１１４とベース部１２９で構成される。また本発明に係る「回転軸」は、本実施形態では下記に説明する回転体１０３とロータ軸１１３で構成される。

このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００には、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が備えられている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１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などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３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１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを本体ケーシング部１１４へと伝達する。本実施形態では、本体ケーシング部１１４へ伝達された熱を効率よく逃がすため、外筒１２７の上部における外周面に環状の水冷管１１５を巻着させている。

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、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る場合もある。

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

この場合には、ベース部１２９に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。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００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（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００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流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

そのため、この問題を解決するために、従来は本体ケーシング部１１４やベース部１２９等の外周にヒータ１１６を配置するとともに環状の水冷管１１５や水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９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１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

次に、上述した固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）について、図１と図５を参照しながら詳細に説明する。本実施形態のターボ分子ポンプ１００は、固定翼スペーサ１２５として、第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅとを備えている。

第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、図１、図５に示すように、中心軸ＣＡを中心としてリング状になる部材である。第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、水平方向に延在する平坦状の上面１２５ａ１、１２５ｂ１、１２５ｃ１を備えている。上面１２５ａ１、１２５ｂ１、１２５ｃ１の外縁部には、下方に向けて凹む形状となる第一位置決め部１２５ａ２、１２５ｂ２、１２５ｃ２が設けられている。また第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、上面１２５ａ１、１２５ｂ１、１２５ｃ１に対して平行に延在する平坦状の下面１２５ａ３、１２５ｂ３、１２５ｃ３を備えている。下面１２５ａ３、１２５ｂ３、１２５ｃ３の外縁部には、下方に向けて突出する形状となる第二位置決め部１２５ａ５、１２５ｂ５、１２５ｃ５が設けられている。

第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅも、図１、図５に示すように、中心軸ＣＡを中心としてリング状になる部材であって、水平方向に延在する平坦状の上面１２５ｄ１、１２５ｅ１と、上面１２５ｄ１、１２５ｅ１の外縁部に設けられ、下方に向けて凹む形状となる第一位置決め部１２５ｄ２、１２５ｅ２とを備えている。また第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅは、上面１２５ｄ１、１２５ｅ１に対して平行に延在する下面１２５ｄ３、１２５ｅ３を有していて、下面１２５ｄ３、１２５ｅ３には、下面１２５ｄ３、１２５ｅ３を上方に向けて凹ませた凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４が設けられている。下面１２５ｄ３、１２５ｅ３の外縁部には、下方に向けて突出する形状となる第二位置決め部１２５ｄ５、１２５ｅ５が設けられている。

このような形態になる第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅは、図１、図５に示すように外筒１２７の内部において、本体ケーシング部１１４の上部に設けられた張出し部１１４ａとネジ付スペーサ１３１との間に、上方から下方に向けて（吸気口１０１側から排気口１３３側に向けて）第一固定翼スペーサ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅの順で多段に配置される。このとき、段積みされた各固定翼スペーサ１２５の間には、固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）の外周端が嵌挿される。ここで、固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）の外周端上面には、第一固定翼スペーサ１２５ａ等の下面１２５ａ３、１２５ｂ３、１２５ｃ３、１２５ｄ３、１２５ｅ３が接触し、固定翼１２３の外周端下面には、第一固定翼スペーサ１２５ｂ等の上面１２５ｂ１、１２５ｃ１、１２５ｄ１、１２５ｅ１、又はネジ付スペーサ１３１の上面が接触していて、固定翼１２３は挟持されている。すなわち固定翼１２３は、第一固定翼スペーサ１２５ａ等によって上下方向の所定の位置に保持される。また固定翼１２３の外周面は、第一固定翼スペーサ１２５ａ等の第二位置決め部１２５ａ５、１２５ｂ５、１２５ｃ５、１２５ｄ５、１２５ｅ５の内周面に接触している。ここで第二位置決め部１２５ａ５、１２５ｂ５、１２５ｃ５、１２５ｄ５、１２５ｅ５の内周面は、第一位置決め部１２５ａ２、１２５ｂ２、１２５ｃ２、１２５ｄ２、１２５ｅ２の内周面にも接触している。すなわち固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、第一固定翼スペーサ１２５ａ等によって径方向の所定の位置に保持される。

ところで、本実施形態では、ネジ付スペーサ１３１への析出物の堆積を抑制するため、ネジ付スペーサ１３１にヒータ１１６が設けられていて、ネジ付スペーサ１３１が加熱されている。そして、この熱は、ネジ付スペーサ１３１に接触する最下段の固定翼１２３ｅにも伝わることになる。なお、ネジ付スペーサ１３１を加熱する構造としては、上述したようにベース部１２９に、ヒータ１１６を設けても良い。
一方、最下段の固定翼１２３ｅに接触する第二固定翼スペーサ１２５ｅの下面１２５ｅ３には、凹面１２５ｅ４が設けられている。すなわち、固定翼１２３と第二固定翼スペーサ１２５ｅとの接触面積が少なくなって接触面での熱抵抗が大きくなるため、最下段の固定翼１２３ｅから第二固定翼スペーサ１２５ｅへの熱の伝達を抑制することができ、最下段より上の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）の温度上昇を抑えることができる。また、凹面１２５ｅ４を設けることによって第二固定翼スペーサ１２５ｅの熱経路が狭まるため、ネジ付スペーサ１３１からの熱の移動が妨げられ、ネジ付スペーサ１３１の温度低下を抑えることができる。

本実施形態においては、第二固定翼スペーサ１２５ｅの一段上に位置する第二固定翼スペーサ１２５ｄも、その下面１２５ｄ３に凹面１２５ｄ４を備えている。従って、固定翼１２３の温度上昇とネジ付スペーサ１３１の温度低下を更に効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅは２つであったが、１つでもよいし３つ以上でもよい。また第二固定翼スペーサ１２５ｄ・・・を配置する位置は図示例に限られず、例えば下から２段目、３段目・・・に配置してもよい。なお、本実施形態の第二固定翼スペーサ１２５ｅのように最下段に配置すると、温度上昇を抑えることができる固定翼１２３が増えて回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）の温度上昇を効果的に抑えることができるため、より好ましい。

上述した第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅは、下面１２５ｄ３、１２５ｅ３に凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を設けていたが、図６に示す第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅのように、上面１２５ｄ１、１２５ｅ１に凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を設けてもよい。

なお、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅは、鋳造で形成することも、展伸材から切削加工で形成することも可能であるが、展伸材から切削加工で形成する場合、凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４は、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅの下面１２５ｄ３、１２５ｅ３に設けることが好ましい。この点について図７と図８を参照しながら説明する。

図７は、展伸材から切削加工で第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅを形成するにあたり、凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を上面１２５ｄ１、１２５ｅ１に設ける場合について示している。ここで展伸材は、円筒状になるパイプ材Ｐを使用するものとする。展伸材の材質に特段の限定はないが、展伸材を円筒状にする際の加工のしやすさやその後の切削加工の行いやすさを考慮すると、アルミニウム合金を使用することが好ましい。このようなパイプ材Ｐから第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅを形成するにあたっては、図示したようにパイプ材Ｐの一端部をチャックＣ等で保持し、他端部におけるハッチングを付したｈ１部とｈ２部を切削工具Ｔで切削する。そしてラインＬに沿ってパイプ材Ｐの他端部を切削工具Ｔで切り離し、更に切り離した部分からｈ３部を切削工具Ｔで切削する。すなわち、ｈ３部を切削するにあたっては、切り離した部分を、チャックＣ等で再び保持する必要がある。

一方、凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅの下面１２５ｄ３、１２５ｅ３に設けるにあたっては、図８に示すように、パイプ材Ｐの一端部をチャックＣ等で保持した後、他端部におけるハッチングを付したｈ４部とｈ５部を切削工具Ｔで切削する。その後は、ラインＬに沿ってパイプ材Ｐの他端部を切り離すことにより、第二固定翼スペーサ１２５ｄ、１２５ｅが形作られる。すなわち、凹面１２５ｄ４、１２５ｅ４を下面１２５ｄ３、１２５ｅ３に設ける場合は、チャックＣ等による再保持が不要となって製造工程が簡素化できるため、加工時間の短縮とコスト削減を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

１００：ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０２：回転翼
１０３：回転体（回転軸）
１１３：ロータ軸（回転軸）
１１４：本体ケーシング部（ケーシング）
１２３：固定翼
１２５：固定翼スペーサ（スペーサ）
１２５ｄ１、１２５ｅ１：上面（接触面）
１２５ｄ３、１２５ｅ３：下面（接触面）
１２５ｄ４、１２５ｅ４：凹面
１２９：ベース部（ケーシング）

Claims (6)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、
   前記回転軸の外周に多段に設けられ、前記回転軸とともに回転する複数の回転翼と、
   前記回転翼の間に多段に配置される複数の固定翼と、
   前記ケーシングの内部に多段に設けられ、前記固定翼を所定の位置に保持する複数のスペーサと、を備える真空ポンプであって、
   前記固定翼を保持する複数の前記スペーサのうち少なくとも１つのスペーサは、前記固定翼と接触する接触面に凹面を有することを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記凹面は、排気側に位置する前記接触面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 複数の前記スペーサのうち最も排気側に位置するスペーサは、前記凹面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記凹面を有する前記スペーサは、展伸材から切削加工で作られたことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の真空ポンプ。
5. 前記展伸材は、アルミニウム合金であることを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
6. ケーシングと、
   前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、
   前記回転軸の外周に多段に設けられ、前記回転軸とともに回転する複数の回転翼と、
   前記回転翼の間に多段に配置される複数の固定翼と、を備える真空ポンプに用いられ、前記ケーシングの内部に多段に設けられ、前記固定翼を所定の位置に保持するスペーサであって、
   前記固定翼を保持する複数の前記スペーサのうち少なくとも１つのスペーサは、前記固定翼と接触する接触面に凹面を有することを特徴とするスペーサ。

Images