JP2022156223A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプのコスト低減と温度制御の簡素化を図るのに好適な真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプ１００は、ベース部１２９と、ベース部上に配置されたロータ１０３と、ロータをその軸心周りに回転可能に支持する支持手段（磁気軸受）と、ロータをその軸心周りに回転駆動する駆動手段（モータ１２１）と、ロータの回転により吸気したガスを排出口１３３に導くガス流路と、多機能固定部品３０１と、断熱手段３０５とを具備する。多機能固定部品３０１は、ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成する機能、および、温度センサＳ、加熱手段Ｈ、第１の冷却手段Ｃ１を備える構成の下で作動可能な温度調整機能を有し、その温度調整機能によって温度が調節される。断熱手段３０５は多機能固定部品をそれ以外の部品から断熱する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバその他のチャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプに関し、特に、真空ポンプのコスト低減と温度制御の簡素化を図るのに好適なものである。

従来、この種の真空ポンプとしては、例えば特許文献１に記載された真空ポンプが知られている。同文献の例えば図２を参照すると、同文献の真空ポンプ（以下「従来の真空ポンプ」という）は、ロータ（４）の回転により吸気したガスを排出口（２）に導くガス流路（Ｒ）として、ロータ（３）の下流側外周面とこれに対向する固定部品（８）内周部のネジ溝（８Ａ）とで形成される排気側ガス流路（Ｒ２）を有している。
また、従来の真空ポンプでは、固定部品（８）を断熱手段（１０）で断熱し、かつ断熱された固定部品（８）に加熱手段（１１）を設けることで、排気側ガス流路（Ｒ２）における生成物の堆積を防止している。更に、従来の真空ポンプでは、ポンプベース（Ｂ）に冷却手段（１８）設けることで、固定翼（７）などから熱伝導でポンプベース（Ｂ）に伝わる熱を冷却手段（１８）で吸収している。

しかしながら、従来の真空ポンプ（Ｐ１）では、固定部品（８）のように加熱される部分（以下「加熱部」という）と、ポンプベース（Ｂ）のように冷却される部分（以下「冷却部」という）のそれぞれに温度センサ（Ｓ１、Ｓ２）を個別に設置し、それぞれの温度センサ（Ｓ１、Ｓ２）で加熱部と冷却部の温度を個別に検出する構成、および、その加熱部の温度センサ（Ｓ１）で検出した値に基づいて加熱部の温度を制御し、冷却部の温度センサ（Ｓ１）で検出した値に基づいて冷却部（Ｂ１、Ｂ２）の温度を制御する構成を採用しているため、少なくとも２つの温度センサが必要になること、および、真空ポンプの温度制御系が２系統、すなわち、加熱部の温度制御系と冷却部の温度制御系が必要になることから、真空ポンプのコストが高くならざるを得ず、また、真空ポンプの温度制御が複雑になるという問題点を有している。

特開２０１５－３１１５３号

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、真空ポンプのコスト低減と温度制御の簡素化を図るのに好適な真空ポンプを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、ベース部と、前記ベース部上に配置されたロータと、前記ロータをその軸心周りに回転可能に支持する支持手段と、前記ロータをその軸心周りに回転駆動する駆動手段と、前記ロータの回転により吸気したガスを排出口に導くガス流路と、を具備した真空ポンプにおいて、前記ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成する機能、および、温度センサ、加熱手段、第１の冷却手段を備える構成の下で作動可能な温度調整機能を有し、その温度調整機能によって温度が調節される多機能固定部品と、前記多機能固定部品をそれ以外の部品から断熱する断熱手段と、を備えたことを特徴とする。

前記本発明において、前記多機能固定部品は、前記断熱手段によって、前記ベース部と断熱されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記多機能固定部品は、更に、真空ポンプの外装の一部として機能していることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記ガス流路は、前記ロータの外周面とこれに対向するネジ付ステータとにより形成されるネジ溝状の流路であり、前記多機能固定部品は、前記ネジ付ステータと該ネジ付ステータを支持する支持部品と、を含むことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記ネジ付ステータまたは前記支持部品に、前記温度センサ、前記加熱手段、前記第１の冷却手段が設けられていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記ベース部は、第２の冷却手段で冷却されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記第１の冷却手段と前記第２の冷却手段は、冷却液の流通によって行われ、前記第１の冷却手段の第１の流路と前記第２の冷却手段の第２の流路は、各々独立していることを特徴としてもよい。

本発明では、真空ポンプの具体的な構成として、前述の通り、ポンプ内部の温度の調節に必要な部品（具体的には、温度センサ、加熱手段、第１の冷却手段）を多機能固定部品が備える構成。および、かかる構成の下で作動する温度調整機能よって多機能固定部品の温度を調節することで、排気側ガス流路の温度を制御できる構成を採用した。このため、例えば、従来のように、２種類のセンサ（具体的には、冷却部の温度を検出するセンサと、加熱部の温度を検出するセンサ）を個別に設ける必要がなく、１種類の前記温度センサで多機能固定部品の温度を検出するだけで足り、真空ポンプ構成部品としての温度センサの個数を減らすことができる。これに加えて更に、従来のように、冷却部の温度を調節したり加熱部の温度を調節したりする等、煩雑な温度の調節処理は不要となり、多機能固定部品の温度を調節するだけで済むことから、真空ポンプのコスト低減と温度制御の簡素化を図るのに好適な真空ポンプを提供し得る。

本発明を適用した真空ポンプ（第１の実施形態）の縦断面図。 アンプ回路の回路図。 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。 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。 （ａ）は第１及び第２の冷却手段の一実施形態の説明図、（ｂ）は第１及び第２の冷却手段の他の実施形態の説明図。 本発明を適用した真空ポンプ（第２の実施形態）の縦断面図。 本発明を適用した真空ポンプ（第３の実施形態）の縦断面図。 本発明を適用した真空ポンプ（第４の実施形態）の縦断面図。

図１は、本発明を適用した真空ポンプ（第１の実施形態）の縦断面図、図２は、アンプ回路の回路図、図３は、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図、図４は、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図である。

図１を参照すると、同図の真空ポンプ１００において、円筒状の外筒１２７の上端には、吸気口１０１が形成されている。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ロータ１０３（以下「回転体１０３」という）が備えられている。この回転体１０３の具体的な構成例として、図１の真空ポンプ１００では、かかる回転体１０３は第１の円筒部１０２ｅの外周部に回転翼１０２を形成した形状になっている。

回転体１０３の中心には締結部ＣＮを介してロータ軸１１３が取り付けられており、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。

磁気軸受の具体的な構成例として、図１の真空ポンプ１００では、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。

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、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。

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、磁気軸受の具体的な構成例として、図１の真空ポンプ１００では、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。

以上のように、制御装置２００は、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。

図１の真空ポンプ１００において、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、真空ポンプ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・・・）に続く最下部には第２の円筒部１０２ｄが第１の円筒部１０２ｅに繋がって垂下されている。第２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、真空ポンプ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は真空ポンプ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外部へと伝達する。

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、真空ポンプ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、真空ポンプ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、上記真空ポンプ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、真空ポンプ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。真空ポンプ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、真空ポンプ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ＳｉＣｌ_４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ＡｌＣｌ_３）が析出し、真空ポンプ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、真空ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物が真空ポンプのガス流路を狭め、真空ポンプ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、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管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真空ポンプ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（図示省略）。

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、真空ポンプ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。

図１を参照すると、同図の真空ポンプ１００は、ロータ１０３の回転により吸気口１０１から吸気したガスを排出口１３３に導くガス流路を有し、そのガス流路全体のうち、排気側ガス流路は、ロータ１０３の外周面（具体的には、第２の円筒部１０２ｄの外周面）とこれに対向するネジ付ステータ１３１とにより形成されるネジ溝状の流路である。要するに、ネジ付スペーサ１３１は排気側ガス流路を構成する機能を有している。

また、図１の真空ポンプ１００では、ネジ付スペーサ１３１の外周部に環形状の支持部品３００を図示しないボルトで締結し、かかる支持部品３００でネジ付スペーサ１３１を支持する構造、および、支持部品３００が温度センサＳ、加熱手段Ｈ、第1の冷却手段Ｃ１を備える構造、このような支持部品３００とネジ付スペーサ１３１を一つの多機能固定部品３０１として備える構造を採用している。

《多機能固定部品３０１の説明》
前述の説明から分かるように、図１の真空ポンプ１００における多機能固定部品３０１は、その機能として、ネジ付スペーサ１３１本来の機能、すなわち排気側ガス流路を構成する機能、ネジ付スペーサ１３１を支持し、温度センサＳや加熱手段Ｈ、および第１の冷却手段Ｃ１を備えることで温度調整をする機能を備える。多機能固定部品３０１の別の機能については後述する。

支持部品３００はアルミニウム合金で形成したが、これに限定されることはない。ステンレスで支持部品３００を形成することにより、アルミニウム合金製の支持部品３００よりも多機能固定部品３０１全体の温度の高温化を図ってもよい。

多機能固定部品３０１を径方向に位置決めするための具体的な構造例として、図１の真空ポンプ１００では、多機能固定部品３０１の一部（具体的には、支持部品３００の内周部）に段部３０２を形成する一方、その段部３０２に対応する突起３０３をベース部１２９に形成し、段部３０２の当接面が突起３０３の位置決め基準面に当接することで、多機能固定部品３０１全体が径方向に位置決めされる構成を採用している。

多機能固定部品３０１を軸方向に位置決めするための具体的な構造例として、図１の真空ポンプ１００では、後述の断熱隙間Ｇ１を介して多機能固定部品３０１をベース部１２９にボルトＢＴで締結固定する方式を採用している。

多機能固定部品３０１の外周部（具体的には、支持部品３０１の外面付近）は、先に説明した外筒１２７と同様に機能する、すなわち真空ポンプ１００の外装の一部として機能している。

多機能固定部品３０１は、前述の通り、温度センサＳ、加熱手段Ｈ、および、第1の冷却手段Ｃ１を備え、かかる構成の下で作動可能な温度調整機能を有している。この温度調整機能によって多機能固定部品３０１の温度調節が行なわれる。

多機能固定部品３０１の温度調節は、例えば、温度センサＳの信号に基づいて、多機能固定部品３０１の温度を一定の温度（設定温度）に保つように、加熱手段Ｈによる加熱や第1の冷却手段Ｃ１による冷却の制御が行われるように構成してもよい。

《加熱手段Ｈの詳細》
加熱手段Ｈの具体的な実施形態として、図１の真空ポンプ１００では、カートリッジ式のヒータを採用するとともに、多機能固定部品３０１全体を均一な温度となるように調整するために、多機能固定部品３０１の中心から見て放射状に一定間隔（例えば、９０度間隔）で当該ヒータが支持部品３００に配置される構成を採用したが、これに限定されることはない。ヒータの配置場所や配置間隔、個数等は必要に応じて適宜変更することができる。

また、加熱手段Ｈの他の実施形態として、図示は省略するが、多機能固定部品３０１の外周部（具体的には、支持部品３００の外周面）にバンド式のヒータ（バンドヒータ）を巻着する構成を採用してもよい。

温度センサＳの具体的な実施形態として、図１の真空ポンプ１００では、多機能固定部品３０１の一部（具体的には、支持部品３００）に温度センサＳを１つ設置したが、これに限定されることはない。温度センサＳの個数や設置場所は必要に応じて適宜変更することができる。

多機能固定部品３０１に対する温度センサＳの設置方式としては、図１のように支持部品３００に設けたセンサ装着孔に嵌込み装着する方式のほか、図示は省略するが、支持部品を鋳物で成形する場合は鋳込み時に支持部品３００の内部に温度センサＳを埋設する方式、あるいは、支持部品３００の外周部に温度センサＳを取付ける方式等を採用してもよい。

温度センサＳはヒータＨの近くに配置する構成も考えられるが、その構成では、温度センサＳがヒータＨそのものの温度を検出してしまい、正確に多機能固定部品３０１の温度を検出することができない。このため、図１の真空ポンプ１００では、ヒータＨの影響が極力小さい位置、具体的には、前述の通り放射状に複数配置されているヒータＨとヒータＨの中間位置に温度センサＳを設置した。

《第１の冷却手段Ｃ１などの詳細》
第1の冷却手段Ｃ１の具体的な実施形態として、図１の真空ポンプ１００では、先に説明したベース部１２９用の水冷管１４９とは別の水冷管３０４（以下「第１の冷却管３０４」という）を採用するとともに、その第１の水冷管３０４が支持部品３００の環形状に沿って該支持部品３００の内部に設けられる構成を採用した。

第1の冷却手段Ｃ１の他の実施形態として、例えば、図示は省略するが、支持部品３００の外周部に溝を形成し、その溝に第１の水冷管３０４を設置することも可能である。

以上の説明から分かるように、多機能固定部品３０１は、第1の冷却手段Ｃ１で冷却され、ベース部１２９は、水冷管１４９（以下「第２の水冷管１４９」という）を備えた第２の冷却手段Ｃ２で冷却される。

図５（ａ）を参照すると、第１の冷却手段Ｃ１や第２の冷却手段Ｃ２での冷却は、それぞれの水冷管３０４、１４９内への冷却液の流通によって行われる。また、図１の真空ポンプ１００においては、図５（ａ）のように第１の冷却手段Ｃ１の流路（以下「第１の冷却流路ＣＲ１」という）と第２の冷却手段Ｃ１の流路（以下「第２の冷却流路ＣＲ２」という）は、各々独立している。

すなわち、第１の冷却流路ＣＲ１は、多機能固定部品３０１より上流に位置する部分（以下「第１の供給系」という）と、その下流に位置する部分（以下「第１の戻り系」という）とで構成される。また、第２の冷却流路ＣＲ２は、ベース部１２９より上流に位置する部分（以下「第２の供給系」という）と、その下流に位置する部分（以下「第２の戻り系」という）とで構成される。そして、このような構成において、前述の『各々独立』とは、図５（ａ）のように第１の供給系と第２の供給系が独立し、かつ、第１の戻り系と第２の戻り系も独立であることを意味している。

前記のような独立系の採用により、第１の冷却手段Ｃ１に対する第２の冷却手段Ｃ２の影響、あるいは第２の冷却手段Ｃ２に対する第１の冷却手段Ｃ１の影響はなくなり、多機能固定部品３０１やベース部１２９の温度調節を精度よくかつきめ細かく行うことが可能になる。なお、他の実施形態として、図５（ｂ）に示したように、第１の供給系と第２の供給系を共通化した方式も採用し得る。

《断熱手段の説明》
図１を参照すると、同図の真空ポンプ１００は、多機能固定部品３０１をそれ以外の部品から断熱する断熱手段３０５を有し、この断熱手段３０５によって、多機能固定部品３０１はベース部１２９と断熱されている。

断熱手段３０５の具体的な実施形態として、図１の真空ポンプ１００では、ステンレス製の断熱リング部品を採用し、かかる断熱リング部品をベース部１２９と多機能固定部品３０１との間に介在させる構成、および、その断熱リング部品の介在によって多機能固定部品３０１とベース部１２９との間に所定の軸方向隙間Ｇ１（以下「断熱隙間Ｇ１」という）が形成される構成を採用している。

《本発明の他の実施形態の説明》
図６は、本発明を適用した真空ポンプ（第２の実施形態）の縦断面図である。図１の真空ポンプ１００では、支持部品３００とネジ付スペーサ１３１の連結によって多機能固定部品３０１を構成したが、この図６の真空ポンプ１００では、多機能固定部品３０１の他の実施形態として、そのような支持部品３００とネジ付スペーサ１３１を一体形成することで、前記のような連結のない多機能固定部品３０１を採用したものであり、この点以外は図１の真空ポンプ１００と同様であるため、その詳細説明は相違する。

図７は、本発明を適用した真空ポンプ（第３の実施形態）の縦断面図である。図１の真空ポンプ１００では、第１の水冷管３０４を温度センサＳや加熱手段Ｈと同じ部品、すなわち支持部品３００に設けたが、この図６の真空ポンプ１００では、その第１の水冷管３０４を支持部品３００とは別部品（具体的には、固定翼１２３に隣接する部品３０６）に設けることで、固定翼１２３等の冷却強化を図っている。この点以外は図１の真空ポンプ１００と同様であるため、その詳細説明は相違する。

図８は、本発明を適用した真空ポンプ（第４の実施形態）の縦断面図である。図１、図６の真空ポンプ１００では、ベース部１２９に排気口１３３を設けたが、この図８の真空ポンプ１００では、多機能固定部品３０１の一部（具体的には、支持部品３００）に排気口１３３を設けることで、排気口１３３付近の温度を多機能固定部品３０１で調節できるように構成している。この点以外は図１、図６の真空ポンプ１００と同様であるため、その詳細説明は相違する。

以上説明した実施形態の真空ポンプ１００では、その具体的な構成として、ポンプ内部の温度の調節に必要な部品（具体的には、温度センサＳ、加熱手段Ｈ、第１の冷却手段Ｃ１）をまとめて一箇所、すなわち多機能固定部品３０１が備える構成、および、かかる構成の下で作動する温度調整機能よって多機能固定部品３０１の温度を調節することで、排気側ガス流路の温度等を制御する構成を採用した。このため、例えば、従来のように、２種類のセンサ（具体的には、前述した冷却部の温度を検出するセンサと、加熱部の温度を検出するセンサ）を個別に設ける必要がなく、１種類の前記温度センサＳで多機能固定部品３０１の温度を検出するだけで足り、真空ポンプ構成部品としての温度センサの個数を減らすことができ、真空ポンプ全体のコスト低減を図れる。これに加えて更に、従来のように、冷却部の温度を調節したり加熱部の温度を調節したりする等、煩雑な温度の調節処理は不要となり、多機能固定部品３０１の温度を調節するだけで済み、真空ポンプ１００の温度制御の簡素化も図れる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内であれば、当業者の通常の創作能力によって多くの変形が可能である。

１ 第１の領域
１Ａ 第１の表面処理層
２ 第２の領域
２Ａ 第２の表面処理層
３ 境界部
３Ａ 第１の境界部
３Ｂ 第２の境界部
３Ｃ 第３の境界部
４ 凹部
５ 嵌合穴（回転体側の第１の穴）
６ 通し穴
７ フランジ
８ ボルト
９ 座金部材
１００ 真空ポンプ
１０１ 吸気口
１０２ 回転翼
１０２ｄ 第２の円筒部
１０２ｅ 第１の円筒部
１０３ 回転体（ロータ）
１０４ 上側径方向電磁石
１０５ 下側径方向電磁石
１０６Ａ、１０６Ｂ 軸方向電磁石
１０７ 上側径方向センサ
１０８ 下側径方向センサ
１０９ 軸方向センサ
１１１ 金属ディスク
１１３ ロータ軸
１２０ 保護ベアリング
１２１ モータ
１２２ ステータコラム
１２３ 固定翼
１２５ 固定翼スペーサ
１２７ 外筒
１２９ ベース部
１３１ ネジ付スペーサ
１３１ａ ネジ溝
１３３ 排気口
１４１ 電子回路部
１４９ 水冷管（第２の水冷管）
１４３ 基板
１４５ 底蓋
１５０ アンプ回路
１７１ 電源
１８１ 電流検出回路
１９１ アンプ制御回路
２００ 制御装置
３００ 支持部品
３０１ 多機能固定部品
３０２ 段部
３０３ 突起
３０４ 第１の水冷管
３０５ 断熱手段
３０６ 固定翼に隣接する部品
ＢＴ ボルト
ＣＲ１ 第１の冷却流路
ＣＲ２ 第２の冷却流路
Ｇ１ 断熱隙間
ＣＮ 締結部
Ｓ 温度センサ
Ｈ 加熱手段
Ｃ１ 第1の冷却手段
Ｃ２ 第２の冷却手段

Claims (7)

1. ベース部と、
   前記ベース部上に配置されたロータと、
   前記ロータをその軸心周りに回転可能に支持する支持手段と、
   前記ロータをその軸心周りに回転駆動する駆動手段と、
   前記ロータの回転により吸気したガスを排出口に導くガス流路と、
   を具備した真空ポンプにおいて、
   前記ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成する機能、および、温度センサ、加熱手段、第１の冷却手段を備える構成の下で作動可能な温度調整機能を有し、その温度調整機能によって温度が調節される多機能固定部品と、
   前記多機能固定部品をそれ以外の部品から断熱する断熱手段と、
   を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記多機能固定部品は、前記断熱手段によって、前記ベース部と断熱されていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記多機能固定部品は、更に、真空ポンプの外装の一部として機能していること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記排気側ガス流路は、前記ロータの外周面とこれに対向するネジ付ステータとにより形成されるネジ溝状の流路であり、
   前記多機能固定部品は、前記ネジ付ステータと該ネジ付ステータを支持する支持部品と、を含むこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
5. 前記ネジ付ステータまたは前記支持部品に、前記温度センサ、前記加熱手段、前記第１の冷却手段が設けられていること
   を特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
6. 前記ベース部は、第２の冷却手段で冷却されていること
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
7. 前記第１の冷却手段と前記第２の冷却手段は、冷却液の流通によって行われ、前記第１の冷却手段の第１の流路と前記第２の冷却手段の第２の流路は、各々独立していることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ。

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