JP2022522883A - Turbo molecular vacuum pump and its purging method - Google Patents

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Abstract

本発明の主題は、ステータ（２）に設けられ、ロータ（３）とステータ（２）との間に開口する少なくとも１つの細孔（２０）を含む、パージガス注入装置（２１）を含むターボ分子真空ポンプ（１）に関するものである。前記ロータ（３）の少なくとも１つのブレードステージ（９）の下流において、ポンプ搬送されるガスの経路内にパージガスを注入するために、パージガス注入装置（２１）を備えている。このパージガス注入装置（２１）は、注入されるパージガスの流量が決定された閾値を下回るように構成されており、前記パージガスを注入しない場合と前記パージガスを注入する場合の吸入側（６）における圧力差は、０．０６６Ｐａ未満である。本発明はまた、ターボ分子真空ポンプ（１）のパージ方法にも関係する。【選択図】図２The subject of the present invention is a turbo molecule comprising a purge gas injection device (21) provided in the stator (2) and comprising at least one pore (20) that opens between the rotor (3) and the stator (2). It relates to a vacuum pump (1). Downstream of at least one blade stage (9) of the rotor (3), a purge gas injection device (21) is provided to inject the purge gas into the path of the gas to be pumped. The purge gas injection device (21) is configured so that the flow rate of the purge gas to be injected is below a determined threshold value, and the pressure on the suction side (6) when the purge gas is not injected and when the purge gas is injected. The difference is less than 0.066 Pa. The present invention is also related to the purging method of the turbo molecular vacuum pump (1). [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、ターボ分子真空ポンプ、およびこのターボ分子真空ポンプをパージする方法に関する。 The present invention relates to a turbomolecular vacuum pump and a method of purging the turbomolecular vacuum pump.

真空チャンバー内で高真空を生成するには、ステータ内でロータが高速回転、例えば毎分２万回転を超える回転速度で駆動されるように構成された、ターボ分子真空ポンプを使用する必要がある。 To create a high vacuum in the vacuum chamber, it is necessary to use a turbo molecular vacuum pump configured in the stator to drive the rotor at high speeds, eg, at speeds above 20,000 rpm. ..

半導体やＬＥＤの製造方法等、ターボ分子真空ポンプが使用される特定の製造方法では、真空ポンプ内に堆積物の層が形成されることがある。この堆積物は、ステータとロータの間のクリアランスを狭くし、それによりロータが停止する可能性がある。この堆積物の層との摩擦によってロータが加熱され、これによりロータがクリープし、このロータに亀裂が生じる可能性がある。 Certain manufacturing methods in which a turbomolecular vacuum pump is used, such as manufacturing methods for semiconductors and LEDs, may form a layer of deposits within the vacuum pump. This deposit narrows the clearance between the stator and the rotor, which can cause the rotor to stop. Friction with this layer of deposits heats the rotor, which can cause the rotor to creep and crack the rotor.

反応生成物が真空ポンプ内に凝縮するのを防ぐために、ステータを加熱することはよく知られている。しかし、ロータの機械的な完全性を維持するために、ステータを加熱する温度は、一般に９０℃、さらには１２０℃を超えることはできない。ステータをこれらの温度に加熱すると、真空ポンプ内の堆積物の生成を効果的に減らすことはできる。しかし、特にＡｌＣｌ３等の、特定の化学物質を伴う場合、これを完全に回避することはできない。従って、真空ポンプを頻繁に清掃するために、定期的なメンテナンスの作業を計画する必要がある。 It is well known to heat the stator to prevent the reaction product from condensing into the vacuum pump. However, in order to maintain the mechanical integrity of the rotor, the temperature at which the stator is heated can generally not exceed 90 ° C and even 120 ° C. Heating the stator to these temperatures can effectively reduce the formation of deposits in the vacuum pump. However, this cannot be completely avoided, especially when accompanied by certain chemicals such as AlCl 3 . Therefore, it is necessary to plan regular maintenance work in order to clean the vacuum pump frequently.

本発明の目的の１つは、上記先行技術の少なくとも１つの欠点に対して少なくとも部分的に対処できる、ターボ分子真空ポンプを提案することである。 One of the objects of the present invention is to propose a turbo molecular vacuum pump that can at least partially address at least one of the drawbacks of the prior art.

この目的のために、本発明の１つの主題は、吸入側から吐出側にポンプ搬送されるガスを駆動するように構成されたターボ分子真空ポンプにおいて、このターボ分子真空ポンプが、１つのステータと、１つのロータと、１つのホルウェックスリーブとを備え、
前記ステータは、少なくとも１つのベーンステージと、螺旋状溝が形成された１つのホルウェックステータとを有しており、
前記ロータは、少なくとも２段のブレードステージを有しており、前記ターボ分子真空ポンプのターボ分子ステージにおいて、前記ブレードステージと前記ベーンステージとが、前記ロータの回転軸に沿って軸方向に交互に連続して設けられており、
前記ホルウェックスリーブは、前記ターボ分子真空ポンプの分子ステージのステータにおいて、前記ステータの前記螺旋状溝を通過して回転するように構成され、前記分子ステージは、前記ポンプで搬送されるガスの循環方向において前記ターボ分子ステージの下流に位置しており、
前記ターボ分子真空ポンプは、さらに、前記ステータに設けられ、少なくとも１つの穴を介して前記ロータと前記ステータとの間に開口する少なくとも１つの細孔を含むパージガス注入装置を備えており、
前記パージガス注入装置は、前記ロータの少なくとも１つの前記ブレードステージの下流において、前記ポンプで搬送されるガスが流れる経路にパージガスを注入し、注入される前記パージガスの流量は決定された閾値を下回り、前記パージガスを注入しない場合と前記パージガスを注入した場合の前記吸入側における圧力差が、０．０６６Ｐａ未満になるように構成されていることを特徴とする。 For this purpose, one subject of the present invention is a turbomolecular vacuum pump configured to drive a gas pumped from the suction side to the discharge side, wherein the turbomolecular vacuum pump comprises one stator. With one rotor and one Holweck sleeve,
The stator has at least one vane stage and one Holweck stator in which a spiral groove is formed.
The rotor has at least two stages of blade stages, and in the turbo molecular stage of the turbo molecular vacuum pump, the blade stages and the vane stages alternate in the axial direction along the rotation axis of the rotor. It is provided continuously,
The Holweck sleeve is configured to rotate through the spiral groove of the stator in the stator of the molecular stage of the turbo molecular vacuum pump, wherein the molecular stage is a gas carried by the pump. It is located downstream of the turbomolecular stage in the circulation direction.
The turbo molecular vacuum pump further comprises a purge gas injection device provided in the stator and comprising at least one pore that opens between the rotor and the stator through at least one hole.
The purge gas injection device injects the purge gas into the path through which the gas conveyed by the pump flows downstream of at least one of the blade stages of the rotor, and the flow rate of the injected purge gas falls below a determined threshold value. The pressure difference between the case where the purge gas is not injected and the case where the purge gas is injected on the suction side is configured to be less than 0.066 Pa.

前記ポンプ搬送されるガスは、前記ターボ分子真空ポンプの前記吸入側でのポンプ搬送性能に変化がないか殆ど変化することなく、希釈される。
また、凝縮性ガスの分圧を下げて、前記凝縮性ガスの分圧を凝縮値未満に保つことができる。これにより、ターボ分子真空ポンプ内の堆積物の生成のリスクを制限し、２回のメンテナンス操作間の時間を長くすることができる。
また、少なくとも１つのブレードステージの下流にパージガスを注入することにより、排気されるチャンバへのパージガスの逆流を回避することも可能になる。 The gas to be pumped is diluted with little or no change in the pumping performance of the turbomolecular vacuum pump on the suction side.
Further, the partial pressure of the condensable gas can be lowered to keep the partial pressure of the condensable gas below the condensed value. This can limit the risk of deposit formation in the turbomolecular vacuum pump and increase the time between two maintenance operations.
It is also possible to avoid backflow of the purge gas into the exhausted chamber by injecting the purge gas downstream of at least one blade stage.

本発明の別の重要な利点は、ターボ分子真空ポンプに堆積しやすいガスの分圧を下げることにより、同じ設定値のステータ加熱温度で、ポンプ搬送されるガスの流量を増やすことができることである。ガスの分圧を下げることにより、さらなる堆積物の生成のリスクなしに、またロータの機械的リスクなしに、ポンプ搬送されるガスの流量を増加させることが可能になる。 Another important advantage of the present invention is that by reducing the partial pressure of the gas that tends to accumulate in the turbomolecular vacuum pump, it is possible to increase the flow rate of the gas transported by the pump at the same set value of the stator heating temperature. .. Reducing the partial pressure of the gas makes it possible to increase the flow rate of the pumped gas without the risk of additional deposit formation and without the mechanical risk of the rotor.

本発明の前記ターボ分子真空ポンプは、単独でまたは組み合わせて、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含んでいてもよい。
前記少なくとも１つの細孔が、例えば、前記分子ステージにおいて、例えば、少なくとも１つの穴を介して開口している。
例えば、前記分子ステージの入口で、前記細孔がホルウェックステータの上部に開口するように構成されている。前記細孔の軸は、例えば、前記ターボ分子ステージから、例えば前記ホルウェックステータの高さの４分の１よりも短い距離において、前記ホルウェックステータで開口している。従って、前記分子ステージは、ほぼ完全にパージされる。
前記細孔はまた、前記分子ステージの出口において、例えば、ホルウェックステータの高さの半分よりも長く前記ターボ分子ステージから離れた距離において、前記ホルウェックステータの下部に開口していてもよい。これは、特に、前記ホルウェックステータの下半分に堆積物の生成が見られる用途に適している。
注入されるパージガスの流量は、例えば０．１６８９Ｐａ．ｍ３／ｓ（または１００ｓｃｃｍ）以上である。 The turbomolecular vacuum pump of the present invention may include one or more of the following features alone or in combination.
The at least one pore is opened, for example, through at least one hole in the molecular stage.
For example, at the entrance of the molecular stage, the pores are configured to open above the Holweck stator. The axis of the pores is opened in the Holweck stator, for example, from the turbo molecular stage at a distance less than a quarter of the height of the Holweck stator, for example. Therefore, the molecular stage is almost completely purged.
The pores may also be open to the bottom of the Holweck stator at the exit of the molecular stage, eg, at a distance greater than half the height of the Holweck stator and away from the turbo molecular stage. good. This is particularly suitable for applications where deposit formation is found in the lower half of the Holweck stator.
The flow rate of the injected purge gas is, for example, 0.1689 Pa. It is m 3 / s (or 100 sccm) or more.

本発明の前記ターボ分子真空ポンプは、さらに、ホルウェックスリーブの下に位置するターボ分子真空ポンプの軸受に、追加のパージガスを注入するように構成された追加のパージガス注入装置を備えていてもよい。この追加のパージガス注入装置により、モータを冷却し、かつ、ターボ分子真空ポンプのピボット要素、特に軸受、電気コネクタ、溶接部、およびバックアップ転がり軸受において、ガスを掃引することができる。これらの要素上で追加のパージガスを掃引することで、攻撃的なガスがポンプ搬送される可能性を防ぐことができる。 The turbomolecular vacuum pump of the present invention may further include an additional purge gas injection device configured to inject additional purge gas into the bearings of the turbomolecular vacuum pump located under the Holweck sleeve. good. This additional purge gas injection device cools the motor and allows gas to be swept in the pivot elements of the turbomolecular vacuum pump, especially bearings, electrical connectors, welds, and backup rolling bearings. Sweeping additional purge gas over these elements can prevent the possibility of aggressive gas being pumped.

例えば、追加のパージガス注入装置は、ロータの回転を駆動する軸の一端を収容する空洞内に追加のパージガスを注入するように構成された１つまたは複数の入口を備えていてもよい。
この追加のパージガス流量は、例えば、前記パージガス注入装置による前記パージガス流量よりも少なく、例えば、０．０８４４６Ｐａ．ｍ３／ｓ（または５０ｓｃｃｍ）以下である。 For example, the additional purge gas injection device may include one or more inlets configured to inject additional purge gas into a cavity that houses one end of a shaft that drives the rotation of the rotor.
This additional purge gas flow rate is, for example, less than the purge gas flow rate by the purge gas injection device, for example, 0.08446 Pa. It is m 3 / s (or 50 sccm) or less.

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、前記ターボ分子真空ポンプは、追加のパージガス注入装置の入口と前記パージガス注入装置の細孔との共通のパイプを備えている。これにより、ターボ分子真空ポンプのパージガス源への接続数を制限することができる。
前記ロータは、例えば４～８段のように、４段以上のブレードステージを有している。
少なくとも１つの細孔が、例えば、少なくとも１つの穴を介して、ターボ分子ステージに通じている。
前記細孔は、例えば、ポンプ搬送されるガスの循環方向にある最後の３段のブレードステージの１つに通じている。これにより、ターボ分子ステージの最後の圧縮段において堆積物が発生する可能性が回避される。 According to one exemplary embodiment of the invention, the turbomolecular vacuum pump comprises a common pipe between the inlet of an additional purge gas injection device and the pores of the purge gas injection device. This makes it possible to limit the number of connections of the turbo molecular vacuum pump to the purge gas source.
The rotor has four or more blade stages, for example, 4 to 8 stages.
At least one pore leads to the turbo molecular stage, eg, through at least one hole.
The pores lead, for example, to one of the last three blade stages in the circulating direction of the pumped gas. This avoids the possibility of deposits in the final compression stage of the turbomolecular stage.

本発明の他の主題は、前記ターボ分子真空ポンプをパージするための方法であって、前記ロータの少なくとも１つのブレードステージの下流で、ポンプ搬送されるガスの経路内に注入されるパージガスの流量が、決定された閾値未満であり、これにより、パージガスを注入しない場合とパージガスを注入する場合の吸入側における圧力差は０．０６６Ｐａ（約０．５ｍＴｏｒｒ）未満になることを特徴とする。
前記パージガスは、例えば、窒素である。
注入されるパージガスの流量に対して決定された前記閾値は、例えば、０．７６Ｐａ．ｍ３／ｓ（つまり約４５０ｓｃｃｍ）である。 Another subject of the invention is a method for purging the turbomolecular vacuum pump, the flow rate of the purge gas injected into the path of the pumped gas downstream of at least one blade stage of the rotor. However, the pressure difference between the case where the purge gas is not injected and the case where the purge gas is injected is less than 0.066 Pa (about 0.5 mTorr) on the suction side.
The purge gas is, for example, nitrogen.
The threshold value determined for the flow rate of the injected purge gas is, for example, 0.76 Pa. It is m 3 / s (that is, about 450 sccm).

本発明の第１の実施例によるターボ分子真空ポンプの概略図である。It is a schematic diagram of the turbo molecular vacuum pump by 1st Embodiment of this invention. 図１のターボ分子真空ポンプの軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the turbo molecular vacuum pump of FIG. 図２のターボ分子真空ポンプの、ホルウェックステータの部分を示す図である。It is a figure which shows the part of the Holweck stator of the turbo molecular vacuum pump of FIG. 本発明の第２の実施例によるターボ分子真空ポンプの、図２と同様の断面図である。2 is a cross-sectional view of the turbomolecular vacuum pump according to the second embodiment of the present invention, similar to FIG. 2.

本発明のさらなる利点および特徴は、本発明の１つの特定の、しかし非限定的な実施形態についての以下の説明を読み、および以下の図面を検討することで明らかになると思う。これらの図面では、同一の要素に同じ符号と名称が付してある。
この実施形態は例である。説明は１つまたは複数の実施形態についてのみ言及しているが、それは必ずしも各符号が同じ実施形態に関連すること、または特徴が単一の実施形態にのみに適用されることを意味するわけではない。様々な実施形態の個々の特徴は、他の実施形態を形成するために等しく組み合わせたり、または交換することもできる。
本発明において、「上流」とは、ポンプ搬送されるガスの循環する方向に関して、他の要素の前方に配置された要素を意味する。対照的に、「下流」とは、ガスの循環方向に関して、後方に位置する要素であり、上流に位置する要素は、下流に位置する要素よりも圧力が低い。 Further advantages and features of the invention will become apparent by reading the following description of one particular but non-limiting embodiment of the invention and reviewing the drawings below. In these drawings, the same elements have the same reference numerals and names.
This embodiment is an example. Although the description refers only to one or more embodiments, it does not necessarily mean that each reference numeral is associated with the same embodiment or that the feature applies only to a single embodiment. not. The individual features of the various embodiments can also be equally combined or interchanged to form other embodiments.
In the present invention, "upstream" means an element located in front of the other elements in the direction of circulation of the pumped gas. In contrast, "downstream" is an element located posteriorly in the direction of gas circulation, with elements located upstream having lower pressure than elements located downstream.

図１および図２は、本発明のターボ分子真空ポンプ１の、第１の実施形態の例を示している。
このターボ分子真空ポンプ１は、ステータ２を備えており、このステータ内でロータ３が軸の回転により高速で、例えば毎分２万回転以上で、回転するように構成されている。
ターボ分子真空ポンプ１は、ターボ分子ステージ４と、分子ステージ５とを備えている。この分子ステージ５は、ターボ分子真空ポンプ１の吸入側６から流入しポンプ搬送されるガスの循環方向（図２に矢印Ｆ１で表示）に沿って、ターボ分子ステージ４の下流側に位置している。吸入側６から流入しポンプ搬送されるガスは、最初にターボ分子ステージ４を通過し、次に分子ステージ５を通過し、さらにターボ分子真空ポンプ１の吐出側８から排出される。この吐出側８は、一次ポンプに接続されている。 1 and 2 show an example of a first embodiment of the turbo molecular vacuum pump 1 of the present invention.
The turbo molecular vacuum pump 1 includes a stator 2, and the rotor 3 is configured to rotate at a high speed by the rotation of a shaft, for example, at a speed of 20,000 rotations or more per minute.
The turbo molecular vacuum pump 1 includes a turbo molecular stage 4 and a molecular stage 5. The molecular stage 5 is located on the downstream side of the turbo molecular stage 4 along the circulation direction of the gas flowing in from the suction side 6 of the turbo molecular vacuum pump 1 and being pumped (indicated by the arrow F1 in FIG. 2). There is. The gas flowing in from the suction side 6 and being pumped first passes through the turbo molecular stage 4, then passes through the molecular stage 5, and is further discharged from the discharge side 8 of the turbo molecular vacuum pump 1. The discharge side 8 is connected to the primary pump.

真空ポンプ１を減圧する必要のある１つのチャンバに接続するために、環状入口フランジ７が、吸入側６を取り囲んで設けられている。
ターボ分子ステージ４において、ロータ３は少なくとも２段のブレードステージ９を備え、ステータ２は少なくとも１段のベーンステージ１０を備えている。ブレードステージ９およびベーンステージ１０は、ターボ分子ステージ４のロータ３の回転軸Ｉ－Ｉに沿って軸方向に互いに連続して設けられている。
ロータ３は、例えば、４段以上のブレードステージ９、例えば、４～８段（図２に示した例では６段）のブレードステージ９を備えている。 An annular inlet flange 7 is provided surrounding the suction side 6 to connect the vacuum pump 1 to one chamber that needs to be depressurized.
In the turbo molecular stage 4, the rotor 3 has at least two stages of blade stages 9, and the stator 2 has at least one stage of vane stages 10. The blade stage 9 and the vane stage 10 are provided continuously in the axial direction along the rotation axes I-I of the rotor 3 of the turbo molecular stage 4.
The rotor 3 includes, for example, a blade stage 9 having four or more stages, for example, a blade stage 9 having four to eight stages (six stages in the example shown in FIG. 2).

ロータ３の各ブレードステージ９は、それぞれ、ターボ分子真空ポンプ１の軸１２に固定されたロータ３のハブ１１から実質的に半径方向へ伸びる複数の傾斜ブレードを備えている。これら複数のブレードは、ハブ１１の周囲に均一に配置されている。
ステータ２の各ベーンステージ１０は、それぞれ１つのリングを備え、このリングの内周の周りに均等に分布して配置され、実質的に半径方向に伸びる、複数の傾斜ベーンを備えている。ステータ２のベーンステージ１０の１つの段の複数のベーンは、各々、ロータ３のブレードステージ９の連続する２つの段のブレード間に位置している。ロータ３のブレードおよびステータ２のベーンは、ポンプ搬送されるガス分子を分子ステージ５に向けてガイドするために、傾斜している。 Each of the blade stages 9 of the rotor 3 includes a plurality of inclined blades extending substantially radially from the hub 11 of the rotor 3 fixed to the shaft 12 of the turbo molecular vacuum pump 1. These plurality of blades are uniformly arranged around the hub 11.
Each vane stage 10 of the stator 2 comprises one ring, which is evenly distributed around the inner circumference of the ring and comprises a plurality of inclined vanes extending substantially in the radial direction. The vanes in one stage of the vane stage 10 of the stator 2 are each located between the blades of the two consecutive stages of the blade stage 9 of the rotor 3. The blades of the rotor 3 and the vanes of the stator 2 are tilted to guide the pumped gas molecules towards the molecular stage 5.

分子ステージ５において、ロータ３は、滑らかなシリンダーで形成されたホルウェックスリーブ１３を有しており、このホルウェックスリーブは、ステータ２のホルウェックステータ１５の螺旋状溝１４（図３参照）を通過して回転する。ステータ２の螺旋状溝１４は、移送されるガスが圧縮され、吐出側８に向かって導かれることを可能にする（図２参照）。
ロータ３は、単一の部品（モノブロック）として製造されてもよく、または複数の部品の集合体であってもよい。ロータは例えばアルミニウム製であり、ターボ分子真空ポンプ１の内部のモータ１６によってステータ２内で回転駆動される軸１２に固定されている。モータ１６は、例えば、ステータ２のベルハウジング１７の下に配置され、このベルハウジング自体は、ロータ３のホルウェックスリーブ１３の下に配置されている。ロータ３は、磁気的軸受または機械的軸受１８によって横方向および軸方向に案内される。真空ポンプ１はまた、バックアップ転動軸受１９を備えている。 In the molecular stage 5, the rotor 3 has a Holweck sleeve 13 formed of a smooth cylinder, which is the spiral groove 14 of the Holweck stator 15 of the stator 2 (FIG. 3). See) to rotate. The spiral groove 14 of the stator 2 allows the transferred gas to be compressed and guided towards the discharge side 8 (see FIG. 2).
The rotor 3 may be manufactured as a single component (monoblock), or may be an assembly of a plurality of components. The rotor is made of, for example, aluminum, and is fixed to a shaft 12 that is rotationally driven in the stator 2 by a motor 16 inside the turbo molecular vacuum pump 1. The motor 16 is arranged, for example, under the bell housing 17 of the stator 2, and the bell housing itself is arranged under the Holweck sleeve 13 of the rotor 3. The rotor 3 is laterally and axially guided by a magnetic or mechanical bearing 18. The vacuum pump 1 also includes a backup rolling bearing 19.

ステータ２は、例えばアルミニウム製であり、複数の部品を組み立てることによって製造されている。
ターボ分子真空ポンプ１はまた、ステータ２を設定点温度、特に１２０℃未満（９０℃等）に加熱するために、ステータ２の温度を制御する手段を備えている。 The stator 2 is made of, for example, aluminum, and is manufactured by assembling a plurality of parts.
The turbo molecular vacuum pump 1 also includes means for controlling the temperature of the stator 2 in order to heat the stator 2 to a set point temperature, particularly less than 120 ° C. (90 ° C., etc.).

ターボ分子真空ポンプ１は、さらに、パージガス注入装置２１を備えている。このパージガス注入装置はステータ２に設けられ、ロータ３とステータ２との間に開口する少なくとも１つの細孔２０を有しており、少なくとも１つのブレードステージ９の下流において、吸入側６からのポンプ搬送されるガスの経路内にパージガスを注入する（図２、図３参照）。
従って、凝縮性ガスの分圧を下げることより、この凝縮性ガスの分圧を凝縮値未満に保つことができる。これにより、ターボ分子真空ポンプ１における堆積物の発生のリスクを制限し、２回のメンテナンス操作間の時間間隔を長くすることができる。
また、少なくとも１つのブレードステージ９の下流にパージガスを注入することにより、排気されるチャンバへのパージガスの逆流を回避することができる。 The turbo molecular vacuum pump 1 further includes a purge gas injection device 21. This purge gas injection device is provided in the stator 2 and has at least one pore 20 that opens between the rotor 3 and the stator 2, and is a pump from the suction side 6 downstream of at least one blade stage 9. Purge gas is injected into the path of the conveyed gas (see FIGS. 2 and 3).
Therefore, by lowering the partial pressure of the condensable gas, the partial pressure of the condensable gas can be kept below the condensed value. This limits the risk of deposits in the turbomolecular vacuum pump 1 and lengthens the time interval between the two maintenance operations.
Further, by injecting the purge gas downstream of at least one blade stage 9, it is possible to avoid the backflow of the purge gas into the exhausted chamber.

別の重要な利点は、ターボ分子真空ポンプ１に堆積しやすい前記ガスの分圧を下げることにより、ステータ２が加熱されるのと同じ設定値温度で、ポンプ搬送されるガスの流量を増加させることが可能になることである。ガスの分圧の低下の結果として、堆積物の発生のリスクなしに、またロータ３の機械的リスクなしに、ポンプ搬送されるガスの流量を増加させることが可能である。 Another important advantage is to reduce the partial pressure of the gas that tends to deposit in the turbomolecular vacuum pump 1 to increase the flow rate of the pumped gas at the same set temperature at which the stator 2 is heated. Is to be possible. As a result of the reduced partial pressure of the gas, it is possible to increase the flow rate of the pumped gas without the risk of deposit formation and without the mechanical risk of the rotor 3.

パージガスは、例えば、空気または窒素である。注入されるパージガスの流量は、例えば、０．１６８９Ｐａ．ｍ３／ｓ（または１００ｓｃｃｍ）以上である。
パージガス注入装置２１は、注入されるパージガスの流量が決定された閾値を下回り、その結果、動作中、パージガスを注入しない場合とパージガスを注入した場合の、ターボ分子真空ポンプ１の吸入側６における圧力の差が、０．０６６Ｐａ（約０．５ｍＴｏｒｒ）未満となるように構成されている。従って、ポンプ搬送されるガスの経路内にパージガスを注入することは、ターボ分子真空ポンプ１の吸入側６のポンプ性能に全くまたは殆ど変化をもたらさない。 The purge gas is, for example, air or nitrogen. The flow rate of the injected purge gas is, for example, 0.1689 Pa. It is m 3 / s (or 100 sccm) or more.
The purge gas injection device 21 lowers the flow rate of the injected purge gas below a determined threshold value, and as a result, the pressure at the suction side 6 of the turbo molecular vacuum pump 1 when the purge gas is not injected and when the purge gas is injected during operation. The difference between the two is less than 0.066 Pa (about 0.5 mTorr). Therefore, injecting purge gas into the path of the pumped gas causes no or little change in the pump performance of the suction side 6 of the turbomolecular vacuum pump 1.

窒素等の中間重量のポンプガスの場合、注入されるパージガスの流量の決定された閾値は、例えば０．７６ Ｐａ．ｍ３ｓ（つまり約４５０ｓｃｃｍ）である。
アルゴン等のより重いガスをポンプ搬送する場合、注入されるパージガスの流量の決定された閾値は、例えば１．３５１２ Ｐａ．ｍ３／ｓ（つまり約８００ｓｃｃｍ）である。
ヘリウム等の軽いガスをポンプ搬送する場合、注入されるパージガスの流量の決定された閾値は、例えば０．０６７５６ Ｐａ．ｍ３／ｓ（つまり約４０ｓｃｃｍ）である。
従って、注入されるパージガスの流量についての決定された閾値は、ターボ分子真空ポンプ１の吸入側６のポンプ性能を変更しないことを可能にする。 In the case of medium weight pump gas such as nitrogen, the determined threshold of the flow rate of the injected purge gas is, for example, 0.76 Pa. It is m 3 s (that is, about 450 sccm).
When pumping a heavier gas such as argon, the determined threshold of the flow rate of the injected purge gas is, for example, 1.3512 Pa. It is m 3 / s (that is, about 800 sccm).
When pumping a light gas such as helium, the determined threshold of the flow rate of the injected purge gas is, for example, 0.06756 Pa. It is m 3 / s (that is, about 40 sccm).
Therefore, the determined threshold value for the flow rate of the injected purge gas makes it possible to keep the pump performance of the suction side 6 of the turbomolecular vacuum pump 1 unchanged.

ステータ２には、１つまたは複数の穴、例えば円形の穴を介してロータ３の周りに開口する、複数の細孔２０が設けられている。
パージガス注入装置２１は、少なくとも１つの細孔２０を外部パージガス源に接続するために、さらに、少なくとも細孔２０の入口およびステータ２の外側に設けられた、少なくとも１つのコネクタ２５を備えていてもよい。また、パージガス注入装置２１は、パージガスの流量を調整するためのノズル（または較正されたオリフィス）、または流量調整器を備えていてもよい。 The stator 2 is provided with a plurality of pores 20 that open around the rotor 3 through one or more holes, eg, circular holes.
The purge gas injection device 21 may further include at least one connector 25 provided at least at the inlet of the pores 20 and outside the stator 2 to connect the at least one pore 20 to an external purge gas source. good. Further, the purge gas injection device 21 may include a nozzle (or a calibrated orifice) for adjusting the flow rate of the purge gas, or a flow rate regulator.

図１～図３に示される第１の実施形態によれば、細孔２０は、分子ステージ５に開口している。
例えば、細孔２０が分子ステージ５の入口でホルウェックステータ１５の上部に開口するように構成されている（図３参照）。例えば、細孔２０の軸が、ホルウェックステータ１５の高さの４分の１未満、すなわち、ターボ分子ステージ４から距離ｄの位置で、細孔はホルウェックステータ１５に開口している（図２参照）。
従って、分子ステージ５は、ほぼ完全にパージできる。 According to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the pores 20 are open to the molecular stage 5.
For example, the pores 20 are configured to open above the Holweck stator 15 at the entrance of the molecular stage 5 (see FIG. 3). For example, the pores are open in the Holweck stator 15 at a position where the axis of the pores 20 is less than a quarter of the height of the Holweck stator 15, i.e., at a distance d from the turbomolecular stage 4. (See FIG. 2).
Therefore, molecular stage 5 can be almost completely purged.

また、ターボ分子真空ポンプ１は、ホルウェックスリーブ１３の下に位置するターボ分子真空ポンプ１の軸受１８に、追加のパージガスを注入するように構成された追加のパージガス注入装置２２を備えていてもよい。
１つの実施形態の例によれば、この追加のパージガス注入装置２２は、ロータ３の回転を駆動する軸１２の一端を収容する空洞２４に追加のパージガスを注入するように構成された、１つまたは複数の入口２３を備えている。パージガスは、軸１２に沿って流れ、必要に応じてバックアップ転動軸受１９、軸受１８、モータ１６を通過し、ステータ２のベルハウジング１７から出て、ベルハウジング１７とホルウェックスリーブ１３との間を経て、ホルウェックスリーブ１３の下の吐出側８まで循環する（図２の矢印Ｆ２参照）。 Further, the turbo molecular vacuum pump 1 is provided with an additional purge gas injection device 22 configured to inject additional purge gas into the bearing 18 of the turbo molecular vacuum pump 1 located under the Holweck sleeve 13. May be good.
According to an example of one embodiment, the additional purge gas injection device 22 is configured to inject additional purge gas into a cavity 24 that houses one end of a shaft 12 that drives the rotation of the rotor 3. Alternatively, it is provided with a plurality of entrances 23. The purge gas flows along the shaft 12, passes through the backup rolling bearing 19, the bearing 18, and the motor 16 as necessary, exits from the bell housing 17 of the stator 2, and joins the bell housing 17 and the Holweck sleeve 13. After a while, it circulates to the discharge side 8 under the Holweck sleeve 13 (see arrow F2 in FIG. 2).

追加のパージガス注入装置２２は、モータを冷却し、ターボ分子真空ポンプ１のピボット要素、特に軸受１８、電気コネクタ、溶接部、およびバックアップ転動軸受１９を、ガスで掃引することを可能にする。追加のパージガスでこれらの要素を掃引することにより、攻撃的なガスがポンプ搬送される可能性を無くし、これらの要素を保護することができる。追加のパージガスの流量は少ない。
追加のパージガスの流量は、パージガス注入装置２１のパージガスの流量以下であり、例えば、０．０８４４８ Ｐａ．ｍ３／ｓ（または５０ｓｃｃｍ）である。この追加のパージガス注入装置２２は、さらに、パージガスの流量を調整するためのノズルまたは流量調整器を備えていてもよい。 An additional purge gas injection device 22 cools the motor and allows the pivot element of the turbomolecular vacuum pump 1, in particular the bearing 18, the electrical connector, the weld, and the backup rolling bearing 19 to be swept with gas. Sweeping these elements with additional purge gas eliminates the possibility of pumping aggressive gas and protects these elements. The flow rate of additional purge gas is low.
The flow rate of the additional purge gas is equal to or less than the flow rate of the purge gas of the purge gas injection device 21, for example, 0.08448 Pa. It is m 3 / s (or 50 sccm). The additional purge gas injection device 22 may further include a nozzle or a flow rate adjuster for adjusting the flow rate of the purge gas.

１つの実施形態によれば、ターボ分子真空ポンプ１は、追加のパージガス注入装置２２の入口２３、およびパージガス注入装置２１の細孔２０のための、共通のパイプを備えている。これにより、ターボ分子真空ポンプ１のパージガスへ源の接続の数を制限できる。入口２３および／または細孔２０に配置された、１つまたは複数のノズルおよび／または１つまたは複数の弁は、パージ流量を追加のパージ流量から区別することを可能にする。
動作中、パージガスは、ポンプ搬送されるガスの経路内および軸受１８において、連続的に注入することができる。
それらは独立して注入することもできる。具体的には、パージガス注入装置２１は、パージガスの注入を停止／許容するための弁を備えていてもよい。例えば、ポンプ搬送されるガスがターボ分子真空ポンプ１に対してリスクを伴わない場合、ポンプ搬送されるガスの経路内へのパージガスの注入を遮断すると同時に、追加のパージガス注入装置２２による軸受１８へのパージガスの注入を可能にして、軸受を保護することもできる。 According to one embodiment, the turbomolecular vacuum pump 1 comprises a common pipe for the inlet 23 of the additional purge gas injection device 22 and the pores 20 of the purge gas injection device 21. This makes it possible to limit the number of sources connected to the purge gas of the turbo molecular vacuum pump 1. One or more nozzles and / or one or more valves arranged at the inlet 23 and / or the pore 20 allow the purge flow rate to be distinguished from the additional purge flow rate.
During operation, the purge gas can be continuously injected in the path of the pumped gas and in the bearing 18.
They can also be injected independently. Specifically, the purge gas injection device 21 may include a valve for stopping / allowing the injection of the purge gas. For example, if the gas pumped does not pose a risk to the turbomolecular vacuum pump 1, the injection of the purge gas into the path of the pumped gas is blocked and at the same time to the bearing 18 by the additional purge gas injection device 22. It can also protect the bearings by allowing the infusion of purge gas.

図４は、本発明の第２の実施形態の例を示している。
この例では、細孔２０は、少なくとも１つのブレードステージ９の下流のターボ分子ステージ４で開口している。
ロータ３が４段を超えるブレードステージ９を有している場合、細孔２０は、例えば、ポンプ搬送されるガスの循環方向Ｆ１における最後の３段のブレードステージ９のうちの１つに開口している。例えば、図４に示したように、細孔２０は、ターボ分子ステージ４のロータ３の５段目のブレードステージ９に面するステータ２、すなわち、６段のブレードステージ９の最後から２段目のブレードステージ９の領域に開口している。
この構成により、ターボ分子ステージ４の最後の圧縮段における堆積物の発生の可能性も回避される。
FIG. 4 shows an example of a second embodiment of the present invention.
In this example, the pores 20 are open at the turbomolecular stage 4 downstream of at least one blade stage 9.
When the rotor 3 has more than four stages of blade stages 9, the pores 20 open into, for example, one of the last three stages of blade stages 9 in the circulation direction F1 of the pumped gas. ing. For example, as shown in FIG. 4, the pore 20 is the stator 2 facing the fifth stage blade stage 9 of the rotor 3 of the turbo molecular stage 4, that is, the second stage from the end of the sixth stage blade stage 9. It is open to the area of the blade stage 9 of the above.
This configuration also avoids the possibility of deposits in the final compression stage of the turbomolecular stage 4.

１ ターボ分子真空ポンプ
２ ステータ
３ ロータ
４ ターボ分子ステージ
５ 分子ステージ
６ ターボ分子真空ポンプの吸入側
７ 環状入口フランジ
８ ターボ分子真空ポンプの吐出側
９ ブレードステージ
１０ ベーンステージ
１１ ロータのハブ
１２ ターボ分子真空ポンプの軸
１３ ホルウェックスリーブ
１４ ステータの螺旋状溝
１５ ホルウェックステータ
１６ モータ
１７ ベルハウジング
１８ 軸受
１９ バックアップ転動軸受
２０ 細孔
２１ パージガス注入装置
２２ 追加のパージガス注入装置
２３ 入口
２４ 空洞
２５ コネクタ
ｄ 距離
Ｆ１ ポンプ搬送されるガスの循環方向
Ｆ２ パージガスの循環方向 1 Turbo molecular vacuum pump 2 Stator 3 Rotor 4 Turbo molecular stage 5 Molecular stage 6 Turbo molecular vacuum pump suction side 7 Circular inlet flange 8 Turbo molecular vacuum pump discharge side 9 Blade stage 10 Vane stage 11 Rotor hub 12 Turbo molecular vacuum Pump shaft 13 Holweck sleeve 14 Stator spiral groove 15 Holweck stator 16 Motor 17 Bell housing 18 Bearing 19 Backup rolling bearing 20 Pore 21 Purge gas injection device 22 Additional purge gas injection device 23 Inlet 24 Cavity 25 Connector d Distance F1 Circulation direction of the gas transported by the pump F2 Circulation direction of the purge gas

Claims (14)

吸入側（６）から吐出側（８）にポンプ搬送されるガスを駆動するように構成されたターボ分子真空ポンプ（１）であって、
１つのステータ（２）と、１つのロータ（３）と、１つのホルウェックスリーブ（１３）とを備え、
前記ステータ（２）は、少なくとも１段のベーンステージ（１０）と螺旋状溝（１４）が設けられた１つのホルウェックステータ（１５）を有し、
前記ロータ（３）は、少なくとも２段のブレードステージ（９）を有しており、前記ターボ分子真空ポンプ（１）のターボ分子ステージ（４）において前記ブレードステージ（９）と前記ベーンステージ（１０）は、前記ロータ（３）の回転軸（Ｉ－Ｉ）に沿って軸方向に連続して交互に設けられており、
前記ホルウェックスリーブ（１３）は、前記ターボ分子真空ポンプ（１）の分子ステージ（５）で、前記ステータ（２）の前記螺旋状溝（１４）を通過して回転するように構成され、前記分子ステージ（５）は、前記ポンプで搬送されるガスの循環方向（Ｆ１）において前記ターボ分子ステージ（４）の下流に位置しており、
前記ターボ分子真空ポンプ（１）は、さらに
前記ステータ（２）に設けられたパージガス注入装置（２１）を備え、前記パージガス注入装置は、前記ロータ（３）と前記ステータ（２）との間に開口する少なくとも１つの細孔（２０）を有し、前記ロータ（３）の少なくとも１つの前記ブレードステージ（９）の下流において、前記ポンプで搬送されるガスが流れる経路にパージガスを注入するものであり、注入される前記パージガスの流量は決定された閾値を下回り、前記パージガスを注入しない場合と前記パージガスを注入した場合の前記吸入側（６）における圧力差が、０．０６６Ｐａ未満になるように構成されていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 A turbo molecular vacuum pump (1) configured to drive a gas pumped from the suction side (6) to the discharge side (8).
With one stator (2), one rotor (3) and one Holweck sleeve (13),
The stator (2) has at least one vane stage (10) and one Holweck stator (15) provided with a spiral groove (14).
The rotor (3) has at least two stages of blade stages (9), and in the turbo molecular stage (4) of the turbo molecular vacuum pump (1), the blade stage (9) and the vane stage (10). ) Are continuously and alternately provided in the axial direction along the rotation axis (I-I) of the rotor (3).
The Holweck sleeve (13) is configured to rotate through the spiral groove (14) of the stator (2) in the molecular stage (5) of the turbo molecular vacuum pump (1). The molecular stage (5) is located downstream of the turbo molecular stage (4) in the circulation direction (F1) of the gas conveyed by the pump.
The turbo molecular vacuum pump (1) further includes a purge gas injection device (21) provided in the stator (2), and the purge gas injection device is provided between the rotor (3) and the stator (2). It has at least one pore (20) to open, and injects purge gas into the path through which the gas conveyed by the pump flows downstream of at least one blade stage (9) of the rotor (3). Yes, the flow rate of the injected purge gas is below the determined threshold value, and the pressure difference between the case where the purge gas is not injected and the case where the purge gas is injected is less than 0.066 Pa on the suction side (6). A turbo molecular vacuum pump (1) characterized by being configured. 請求項１において、
前記少なくとも１つの細孔（２０）が、前記分子ステージ（５）で開口していることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In claim 1,
A turbo molecular vacuum pump (1) characterized in that at least one pore (20) is opened in the molecular stage (5). 請求項１または２のいずれかにおいて、
前記細孔（２０）の軸は、前記ターボ分子ステージ（４）から前記ホルウェックステータ（１５）の高さの４分の１よりも短い距離（ｄ）において、前記ホルウェックステータ（１５）で開口していることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In either claim 1 or 2,
The axis of the pores (20) is at a distance (d) shorter than a quarter of the height of the Holweck stator (15) from the turbo molecular stage (4), the Holweck stator (15). ) Is a turbo molecular vacuum pump (1). 請求項１～３のいずれか１項において、
注入される前記パージガスの流量は、０．１６８９ Ｐａ．ｍ３／ｓ以上であることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 1 to 3,
The flow rate of the purge gas to be injected is 0.1689 Pa. A turbo molecular vacuum pump (1) characterized by having m 3 / s or more. 請求項１～４のいずれか１項において、
前記ホルウェックスリーブ（１３）の下に位置する前記ターボ分子真空ポンプ（１）の軸受（１８）に、追加のパージガスを注入するように構成された追加のパージガス注入装置（２２）を備えていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 1 to 4,
The bearing (18) of the turbomolecular vacuum pump (1) located under the Holweck sleeve (13) is provided with an additional purge gas injection device (22) configured to inject additional purge gas. A turbo molecular vacuum pump (1) characterized by being present. 請求項５において、
前記追加のパージガス注入装置（２２）は、前記ロータ（３）の回転を駆動する軸（１２）の一端を収容する空洞（２４）内に前記追加のパージガスを注入するように構成された１つまたは複数の入口（２３）を備えていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In claim 5,
The additional purge gas injection device (22) is configured to inject the additional purge gas into a cavity (24) accommodating one end of a shaft (12) that drives the rotation of the rotor (3). Alternatively, a turbo molecular vacuum pump (1) comprising a plurality of inlets (23). 請求項５または６のいずれか１項において、
前記追加のパージガスの流量は、前記パージガス注入装置（２１）の前記パージガスの流量以下であることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 5 or 6,
A turbo molecular vacuum pump (1), characterized in that the flow rate of the additional purge gas is equal to or less than the flow rate of the purge gas of the purge gas injection device (21). 請求項６または７のいずれか１項において、
前記入口（２３）と前記細孔（２０）との共通パイプを備えていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 6 or 7,
A turbo molecular vacuum pump (1) comprising a common pipe between the inlet (23) and the pores (20). 請求項１～８のいずれか１項において、
前記ロータ（３）は、４段以上の前記ブレードステージ（９）で構成されていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 1 to 8,
The turbo molecular vacuum pump (1) is characterized in that the rotor (3) is composed of four or more stages of the blade stages (9). 請求項１～９のいずれか１項において、
前記少なくとも１つの細孔（２０）が前記ターボ分子ステージ（４）に開口していることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 1 to 9,
A turbo molecular vacuum pump (1) characterized in that at least one pore (20) is open to the turbo molecular stage (4). 請求項９または１０のいずれか１項において、
前記細孔（２０）は、前記ポンプで搬送される前記ガスの循環方向（Ｆ１）にある最後の３段の前記ブレードステージ（９）の１つに開口していることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）。 In any one of claims 9 or 10,
The turbo molecule is characterized in that the pores (20) are open to one of the last three stages of the blade stages (9) in the circulation direction (F1) of the gas conveyed by the pump. Vacuum pump (1). 請求項１～１１のいずれか１項に記載のターボ分子真空ポンプ（１）をパージするためのパージ方法であって、
前記ロータ（３）の前記少なくとも１つのブレードステージ（９）の下流の前記ポンプ搬送されるガスの経路内に、決定された閾値未満の流量の、前記パージガスを注入し、
前記パージガスを注入しない場合と前記パージガスを注入する場合の前記吸入側（６）における圧力差が０．０６６Ｐａ未満になることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）のパージ方法。 A purging method for purging the turbo molecular vacuum pump (1) according to any one of claims 1 to 11.
Injecting the purge gas at a flow rate below a determined threshold into the path of the pumped gas downstream of the at least one blade stage (9) of the rotor (3).
A method for purging a turbo molecular vacuum pump (1), wherein the pressure difference between the case where the purge gas is not injected and the case where the purge gas is injected is less than 0.066 Pa on the suction side (6). 請求項１２において、
前記パージガスは窒素であることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）のパージ方法。 In claim 12,
A method for purging a turbo molecular vacuum pump (1), wherein the purge gas is nitrogen. 請求項１２または１３において、
注入される前記パージガスの流量の前記決定された閾値は０．７６Ｐａ．ｍ３／ｓであることを特徴とするターボ分子真空ポンプ（１）のパージ方法。 In claim 12 or 13,
The determined threshold value of the flow rate of the injected purge gas is 0.76 Pa. A method for purging a turbo molecular vacuum pump (1), which is characterized by m 3 / s.
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