JP3013083B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ分子ポンプ
に係り、詳細には、ステータ翼を改良したターボ分子ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置などの真空装置としてタ
ーボ分子ポンプが広く使用されている。このターボ分子
ポンプは、ステータ部とロータ部にステータ翼とロータ
翼を軸方向に多段配置し、モータによりロータ部を高速
回転することで、真空（排気）処理を行うものである。
図１１は、このようなターボ分子ポンプのロータ翼とス
テータ翼の構成を表したものである。図１１（ａ）は、
ロータ翼とステータ翼の配置関係を表した断面図で、
（ｂ）は、ロータをロータ翼の上下面に沿って切断した
場合の断面斜視図で、（ｃ）はステータ翼の一部を表し
た斜視図である。

【０００３】この図１１に示されるように、ターボ分子
ポンプは、高速回転するロータ軸に固定配置されたロー
タ６０とステータ７０とで構成されている。ロータ６０
は、モータや磁気軸受を内側に収容するロータ本体６１
と、このロータ本体６１の外周に配設されたロータ円環
部６４と、このロータ円環部６４に径方向放射状に回転
軸に対して所定角度傾斜して設けられた複数のロータブ
レード６３とから構成されてる。

【０００４】一方、ステータ７０は、スペーサ７１と、
このスペーサ７１、７１間に外周側が支持されることで
ロータ翼６２の各段の間に配置されるステータ翼７２と
から構成される。スペーサ７１は段部を有する円筒状で
あり、内側に位置する段部の軸方向の長さはロータ翼６
２における各段の間隔に応じた長さになっている。

【０００５】ステータ翼７２は、外周側の一部がスペー
サ７１によって周方向に挟持される外側円環部７３と、
内側円環部７４と、外側円環部７３と内側円環部７４と
により両端が放射状に所定角度で支持された複数のステ
ータブレード７５とから構成されている。内側円環部７
４の内径は、ロータ本体６１の外径よりも大きく形成さ
れ、内側円環部７４の内周面７７とロータ本体６１の外
周面６５とが接触しないようになっている。このステー
タ翼７２は、各段のロータ翼６２間に配置するために、
円周２分割されている。ステータ翼７２は、この２分割
された例えばステンレス製鋼又はアルミニウム製の薄肉
の板から、エッチング法等により半円環状の外形部分と
ステータブレード７５の部分を切り出し、ステータブレ
ード７５の部分をプレス加工により所定角度に曲げるこ
とで図１１（ｃ）に示す形状に形成される。

【０００６】このように形成されたターボ分子ポンプに
おいて、ロータ６０がモータにより数万ｒｐｍで回転駆
動されると、図面上側から下側に向かって排気作用が行
われるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のター
ボ分子ポンプでは、スペーサ７１による支持が片持ち構
造であり、かつ、ステータ翼７２が円周２つ割であるた
め、ステータ翼７２に過大な負荷がかかったときに大き
なたわみを生ずる場合があった。特に、プレス成形によ
るステータ翼７２の成形品では、板厚が薄いために開放
端となっている中心側が２つ割部分で大きくたわむ場合
があった。このため、真空チャンバーに取り付けられた
バルブの誤動作などにより、大きなガス負荷の変動があ
った場合に、ステータ翼が大きくたわみ、最悪の場合、
ロータブレード６３に、ステータブレード７５が接触し
て破損する場合があった。また、ロータ軸を磁気軸受装
置で軸受する構成の場合、磁気軸受装置の故障や停電時
等において保護ベアリングにタッチダウンした際に発生
する振動などによっても、ステータ翼７２がロータ翼６
２と接触し破損する場合があった。

【０００８】そこで、本発明はこのような従来の課題を
解決するためになされたもので、強い振動等によっても
比較的たわみにくい構造のステータ翼を有するターボ分
子ポンプを提供することを第１の目的とする。また、本
発明はたわみによってロータ翼に接触したとしても破損
しにくい構造のステータ翼を有するターボ分子ポンプを
提供ずることを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明では、前記ステータ翼の、内
周側円環部の少なくとも一部に周方向に沿った補強部を
配設する。更に、請求項２記載の発明では、各段のステ
ータ翼を、複数対のステータ翼を重ね合わせた複数層構
成とし、各層における２分割位置の位相をずらす。ま
た、請求項３記載の発明では、前記ステータ翼の、内側
円環部の分割端部に、この分割端部と対向する他の内側
円環部の分割端部が係止される係止手段を配設する。

【００１０】第２の目的を達成するために、請求項４記
載の発明では、各段におけるロータ翼部の各ブレード
を、当該段に対応してロータに設けられたロータ円環部
に設け、ステータブレードの内径側端部をロータ円環部
の外周面よりも内側に配置する。また、請求項５記載の
発明では、各段におけるロータ翼部の各ブレードを、当
該段に対応してロータに設けられたロータ円環部に設
け、ステータ翼がたわんだ場合にロータ円環部に接触す
る当接部材を内側円環部に配設する。また、請求項６に
記載の発明では、ロータブレードがたわんだ場合に外側
円環部に接触するように、外側円環部に段差を設ける。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
について、図１から図１０を参照して詳細に説明する。 （１）実施形態の概要 まず第１の実施形態では、ステータ翼７２の内側円環部
７４にリブ構造を採用する。具体的なリブ構造として
は、径方向断面を半円形状、半長円形状、コ字形状、又
は逆Ｖ字形状等の各種形状とし、プレス加工により形成
し、又は溶接等により取り付ける。また、第２の実施形
態では、２分割されているステータ翼７２の接合部に、
互いに噛み合うようなツメを折り曲げ加工や溶接等によ
り設けることで、ステータ翼７２が互いに対向する２分
割部分での剛性が向上し、たわみにくくなる。第３の実
施形態では、各段に対して、２対のステータ翼７２を重
ね合わせて２層構成とする。そして、各層における２分
割位置の位相を９０度ずらすようにする。

【００１２】第４の実施形態では、ステータ翼７２とロ
ータ翼６２とが接触した場合であっても、不連続面であ
り構造的に弱も弱いステータブレード７５とロータブレ
ード６３とが接触しない構造とする。具体的には、ステ
ータブレード７５の径方向の長さを内側方向に伸ばす
（延長する）ことで、ステータ翼７２がたわんだ場合に
中心側上端部７６がロータ翼６２の連続面であるロータ
円環部６４と接触し、ロータブレード６３に接触しない
ようにする。また、ステータ翼７２の内側円環部７４に
当接部（脚部）を配設することで、ステータ翼７２が大
きくたわんだ場合であっても、脚部がロータ円環部６４
に接触する構成とする。このような構成とすることで、
不連続面同士（ステータブレード７５とロータブレード
６３）が直接接触することが防止され、ステータ翼７２
およびロータ翼６２が破損しにくくなる。

【００１３】（２）実施形態の詳細 以下、本発明に好適な実施の形態について、図１から図
１０を参照して詳細に説明する。なお、図１１で示した
従来のターボ分子ポンプの構成と同一構成部分には同一
の符号を付して適宜その説明を省略すると共に、従来の
構成に相当する本実施形態の構成部分には同一の符号を
付し相違する箇所について説明することとする。

【００１４】図１は、ターボ分子ポンプの全体構成の断
面を表わしたものである。このターボ分子ポンプ１は、
例えば半導体製造装置内等に設置され、チャンバ等から
プロセスガスの排出を行うものである。この例では、円
筒状に形成された外装体１０の上端部にフランジ１１が
形成され、ボルト等によって半導体製造装置等に接続さ
れるようになっている。

【００１５】図１に示すように、ターボ分子ポンプ１
は、略円筒形状の外装体１０の中心部に配置される略円
柱形状のロータ軸１８を備えており、このロータ軸１８
の外周には断面略逆Ｕ字状のロータ本体６１が配置され
てロータ軸１８の上部にボルト１９で取り付けられてい
る。このロータ本体６１の外周には、ロータ円環部６４
が多段に配設され、各ロータ円環部６４にはロータ翼６
２が配設されている。各段のロータ翼６２はその外側が
開放された複数のロータブレード（羽根）６３を有して
いる。

【００１６】また、ターボ分子ポンプ１は、ロータ６０
とステータ７０を備えている。ステータ７０は、複数の
ステータ翼７２と、段部を有する円筒状のスペーサ７１
とから構成されている。各段のステータ翼７２は後述す
るように２分割されており、各段のロータ翼６２間に外
側から挿入して組み立てるようになっている。各段のス
テータ翼７２は、それぞれスペーサ７１とスペーサ７１
との段部により、外側円環部７３が周方向に挟持される
ことで、ロータ翼６２間に保持される。このステータ７
０は、外装体１０の内周に固定配置されている。

【００１７】本実施形態のロータ翼６２とステータ翼７
２とは、上流側から、排気段、中間段、圧縮段を形成し
ている。なお、本発明では排気、中間、圧縮の３段構成
に制限されるものではなく、排気段、圧縮段の２段構成
としたり、各段が他の機能分担をする２段構成とした
り、各段を特に区別しない構成とすることが可能であ
る。

【００１８】ターボ分子ポンプ１は、更に、ロータ軸１
８を磁力により支持する磁気軸受２０と、ロータ軸１８
にトルクを発生させるモータ３０とを備えている。磁気
軸受２０は、ロータ軸１８に対して半径方向の磁力を発
生させる半径方向電磁石２１、２４と、ロータ軸１８の
半径方向の位置を検出する半径方向センサ２２、２６
と、ロータ軸１８に対して軸方向の磁力を発生させる軸
方向電磁石３２、３４と、軸方向電磁石３２、３４によ
る軸方向の力が作用する金属ディスク３１、ロータ軸１
８の軸方向の位置を検出する軸方向センサ３６とを備え
ている。

【００１９】半径方向電磁石２１は、互いに直交するよ
うに配置された２対の電磁石で構成されている。各対の
電磁石は、ロータ軸１８のモータ３０よりも上部の位置
に、ロータ軸１８を挟んで対向配置されている。この半
径方向電磁石２１とモータ３０との間には、半径方向電
磁石２１側に隣接し、ロータ軸１８を挟んで対向する半
径方向センサ２２が２対設けられている。２対の半径方
向センサ２２は、２対の半径方向電磁石２１に対応し
て、互いに直交するように配置されている。さらに、ロ
ータ軸１８のモータ３０よりも下部の位置には、同様に
２対の半径方向電磁石２４が互いに直交するように配置
されている。この半径方向電磁石２４とモータ３０との
間にも、同様に半径方向電磁石２４に隣接して半径方向
センサ２６が２対設けられている。

【００２０】これら半径方向電磁石２１、２４に励磁電
流が供給されることによって、ロータ軸１８が磁気浮上
される。この励磁電流は、磁気浮上時に、半径方向セン
サ２２、２６からの位置検知信号に応じて制御され、こ
れによってロータ軸１８が半径方向の所定位置に保持さ
れるようになっている。

【００２１】ロータ軸１８の下部には、磁性体で形成さ
れた円盤状の金属ディスク３１が固定されており、この
金属ディスク３１を挟み、且つ対向した一対ずつの軸方
向電磁石３２、３４が配置されている。さらにロータ軸
１８の下端部に対向して軸方向センサ３６が配置されて
いる。この軸方向電磁石３２、３４の励磁電流は、軸方
向センサ３６からの位置検知信号に応じて制御され、こ
れによりロータ軸１８が軸方向の所定位置に保持される
ようになっている

【００２２】磁気軸受２０は、これら半径方向センサ２
２、２６、および軸方向センサ３６の検出信号を基に、
半径方向電磁石２１、２４および軸方向電磁石３２、３
４などの励磁電流をそれぞれフィードバック制御するこ
とでロータ軸１８を磁気浮上させる磁気軸受制御部を制
御系４５内に備えている。

【００２３】ロータ軸１８の上部及び下部側には保護用
ベアリング３８、３９が配置されている。通常、ロータ
軸１８及びこれに取り付けられている各部からなるロー
タ部は、モータ３０により回転している間、磁気軸受２
０により非接触状態で軸支される。保護用ベアリング３
８、３９は、タッチダウンが発生した場合に磁気軸受２
０に代わってロータ部を軸支することで装置全体を保護
するためのベアリングである。従って保護ベアリング３
８、３９は、内輪がロータ軸１８には非接触状態になる
ように配置されている。

【００２４】モータ３０は、外装体１０の内側の半径方
向センサ２２と半径方向センサ２６との間で、ロータ軸
１８の軸方向ほぼ中心位置に配置されている。このモー
タ３０に通電することによって、ロータ軸１８および、
これに固定されたロータ６０、ロータ翼６２が回転する
ようになっている。

【００２５】ターボ分子ポンプ１の外装体１０の下部に
は、半導体製造装置からのプロセスガス等を排出する排
気口５２が配置されている。また、ターボ分子ポンプ
は、コネクタ４４およびケーブルを介して制御系４５に
接続されている。

【００２６】図２は、第１の実施形態におけるステータ
翼７２の構成を表したものである。この図２に示される
ように、ステータ翼７２は、外周側の一部がスペーサ７
１によって周方向に挟持される外側円環部７３と、内側
円環部７４と、外側円環部７３と内側円環部７４とによ
り両端が放射状に所定角度で支持された複数のステータ
ブレード７５とから構成されている。内側円環部７４の
内径は、ロータ本体６１の外径よりも大きく形成され、
内側円環部７４の内周面７７とロータ本体６１の外周面
６５（図１１参照）とが接触しないようになっている。

【００２７】内側円環部７４には、補強部材として機能
するリブ構造部８０が形成されている。このリブ構造部
８０は、円周２分割された内側円環部７４の２分割端面
７８から他方の２分割端面７８まで周方向に形成されて
いる。このリブ構造部８０を設けることにより、内側円
環部７４のたわみに対する剛性を向上させることができ
る。このステータ翼７２は、例えばステンレス製鋼又は
アルミニウム製の薄肉の板から、エッチング法等により
半円環状の外形部分とステータブレード７５の部分を切
り出し、ステータブレード７５の部分をプレス加工によ
り所定角度に曲げる。そしてリブ構造部８０をプレス加
工することで、図２（ａ）に示す形状のステータ翼７２
を形成する。

【００２８】リブ構造部８０の具体的な形状（径方向の
断面形状）としては、任意であるが、例えば、半径Ｒの
半円形状（図２（ｂ））、径方向に長さｂの平面部を有
し半径Ｒの面取りをした半長円形状（ｃ）、径方向の長
さｂで高さｈのコ字形状（ｄ）、高さｈで幅ｂの逆Ｖ字
形状（ｅ）などの各種形状を採用することが可能であ
る。また、図２（ｂ）〜（ｅ）では、リブ構造部８０と
して、図面上方向に凸出するようにプレス加工した形状
について示したが、図面下方向に凸出するようにプレス
加工するようにしてもよい。

【００２９】この第１の実施形態におけるステータ翼７
２では、軸方向のたわみ量を少なくするために補強部と
してリブ構造８０を内側円環部７４にプレス形成した場
合について説明したが、補強部としては他の構成を採用
することも可能である。例えば、円周２分割された内側
円環部７４の２分割端面７８から他方の２分割端面７８
まで補強部材を周方向に溶接等により固着するようにし
てもよい。補強部材の長手方向と直交する方向の断面形
状としては、四角形状、三角形状、半円形状、半楕円形
状、半長円形状等の各種形状とすることが可能である。

【００３０】図３は、第２の実施形態のステータ翼７２
における、内側円環部同士が対向する両端部を表したも
のである。この図３において、円周２分割された１対の
内側円環部７４のうちの一方を符号７４ａで表し、他方
を符号７４ｂで表している。そして、両内側円環部７４
ａ、７４ｂをロータ軸１８側からみた右側端部を一端部
とし、左側端部を他端部とした場合、内側円環部７４ａ
の一端部、他端部の形状と、内側円環部７４ｂの一端
部、他端部の形状と同一に形成されている。図３（ａ）
には、内側円環部７４ａの一端部と、内側円環部７４ｂ
の他端部が表示されている。なお、以上の内側円環部７
４ａ、７４ｂにおける一端部、他端部の関係は図４、図
５に示す変形例においても同様である。

【００３１】この図３に示されるように、第２の実施形
態では、２分割されたステータ翼７２の剛性を向上させ
るために、内側円環部７４の一方の２分割端面７８ａに
２つの係止部材としての係止ツメ８１ａと８１ｂとが配
設されている。また、内側円環部他方の２分割端面７８
ｂには係止部材としての係止ツメ８１ｃが配設されてい
る。各係止ツメ８１ａ、８１ｂ、８１ｃの径方向の幅ｂ
１、ｂ３、ｂ２は任意であるが、その合計値（ｂ１＋ｂ
２＋ｂ３）は内側円環部７４の径方向の幅以下であるこ
とが必要である。また、係止ツメ８１ａと係止ツメ８１
ｂとの間は、係止ツメ８１ｃの幅ｂ２以上であることが
必要である。また、係止ツメ８１ａと８１ｂの長さｌ
１、および、係止ツメ８１ｃの長さｌ２も任意である。
以上の関係は、図４、図５に示す各変形例においても同
様である。

【００３２】係止ツメ８１ａ、８１ｂは、図３（ａ）に
示されるように、内側円環部７４ａとの接合部が内側円
環部７４の厚さ分だけ上方に屈曲している。同様に係止
ツメ８１ｃは、内側円環部７４ｂとの接合部が内側円環
部７４の厚さ分だけ上方に屈曲している。本実施形態に
おける係止ツメ８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、一体形成し
た係止ツメ部分を折り曲げ加工するが、屈曲した各係止
ツメ８１を内側円環部７４に溶接等により固着するよう
にしてもよい。なお、係止ツメ８１を溶接等する場合に
は、係止ツメ８１を屈曲させることなく、内側円環部７
４上に重ね合わせた状態で溶接等するようにしてもよ
い。以上の係止ツメの配設方法については、図４、図５
に示す各変形例においても同様である。

【００３３】図３（ｂ）は、２分割されたステータ翼７
２の一対を組み合わせた場合の内側円環部７４ａと７４
ｂの係合状態を表したものである。この図に示されるよ
うに、２分割された一対の内側円環７４ａと７４ｂとが
係止ツメ８１によって係止され、図面上側から下側方向
のたわみに対する剛性が向上する。なお、係止ツメが内
側円環７４の下側にくるように配置することで、図面下
側から上側方向へのたわみに対する剛性を向上させるこ
とができる。

【００３４】図４は第２の実施形態の第１変形例におけ
る、内側円環部の当接部分を表したものである。この変
形例では、図４（ａ）に示されるように、内側円環部７
４ａの一端部に、接合部が内側円環部７４の厚さ分だけ
下方に屈曲した係止ツメ８２ａ、８２ｃが配設され、こ
れらの間に接合部が内側円環部７４の厚さ分だけ上方に
屈曲した係止ツメ８２ｂが配設されている。そして、内
側円環部７４ｂの他端部は係止ツメが配設されていない
平板状で、図４（ｂ）に示すように、内側円環部７４ｂ
の下側に係止ツメ８２ａ、８２ｃが係止され、上側に係
止ツメ８２ｂが係止される。

【００３５】この第１変形例によれば、一対の内側円環
部７４ａと７４ｂの一端部が、係止ツメ８２ａ、８２
ｂ、８２ｃにより他端部の上下両面に係止されているの
で、図面上方向からのたわみ、及び、下方向からのたわ
みの両者に対する剛性を向上させることができる。

【００３６】図５は第２の実施形態の第２変形例におけ
る、内側円環部の当接部分を表したものである。この変
形例では、図５に示されるように、内側円環部７４ａの
一端部に挟持ツメ８３ａが配設され、内側円環部７４ｂ
の他端部に接合部が内側円環部７４の厚さ分だけ上方に
屈曲した係止ツメ８３ｂが配設されている。挟持ツメ８
３ａは、断面Ｌ字状の部材で形成されており、そのＬ字
の下横棒部の開放端側が内側円環部７４ａのロータ対向
面に７７ａに取り付けられ、下横棒が軸方向上方に内側
円環部７４の厚さ分だけ延び、更に、Ｌ字の縦棒部が半
径方向に延びるように構成されている。この変形例で
は、内側円環部７４ａと挟持ツメ８３ａとにより、係止
ツメ８３ｂが挟持されることで、図面上方向からのたわ
み、及び、下方向からのたわみの両者に対する剛性を向
上させることができる。

【００３７】挟持ツメ８３ａは、軸心方向に延びる長方
形部分を内側円環部７４ａと一体に切り出し、この長方
形部分を軸方向及び軸心と反対方向にプレス加工により
曲げることで形成する。なお、挟持ツメ８３ａの断面形
状としては、Ｌ字状以外に断面コ字状であってもよい。
この場合の挟持ツメは、図５の挟持ツメ８３ａにおける
Ｌ字縦棒部の長さｌ１を係止ツメ８３ｂの幅ｂ２よりも
長くし、その先端を更に内側円環部７４ａに向かって曲
げた形状となる。また、挟持ツメ８３ａは内側円環部７
４ａとは別体として形成し、溶接等により内側円環部７
４ａに固着するようにしてもよい。挟持ツメを内側円環
部７４ａに溶接等する場合には、ロータ対向面７７ａで
はなく、ロータ翼６２に対向した面上に溶接するように
してもよい。この場合挟持ツメ８３の溶接位置に応じ
て、係止ツメ８３ｂの径方向の配設位置を調節する。こ
のように挟持ツメ８３をロータ翼対向面上に配設するこ
とでロータ本体６１の外周面との間隔が狭くなることが
防止される。

【００３８】図６は、第３の実施形態におけるステータ
翼７２の配置構成を概念的に表したものである。第３の
実施形態では、２分割されたステータ翼７２ａ、７２ｂ
とステータ翼７２ｃ、７２ｄの２対を重ね合わせて格段
のステータ翼７２を構成する。そして、図６（ａ）に示
されるように、１対のステータ翼７２ａ、７２ｂによる
２分割位置と、他の一対のステータ翼７２ｃ、７２ｄに
よる２分割位置との位相を９０度ずらして重ね合わせる
ようにする。なお、各対の分割位置の位相が一致しなけ
れば、位相のずれを９０度にする必要はなく、例えば３
０度、４５度、６０度等の任意角度だけ位相をずらすよ
うにしてもよい。

【００３９】図６（ｂ）から（ｄ）は、第３の実施形態
における、２対のステータ翼７２の重ね合わせ方を例示
したものである。第１の方法としては、図６（ｂ）に示
されるように、上側のステータ翼７２ａ、７２ｂと下側
のステータ翼７２ｃ、７２ｄの外側円環部７３同士、内
側円環部７４同士を当接させ、ステータブレード７５
ａ、７５ｂが上側に、ステータブレード７５ｃ、７５ｄ
が下側に配置されるようにする。第２の方法としては、
図６（ｃ）に示されるように、上側のステータ翼７２
ａ、７２ｂと、下側のステータ翼７２ｃ、７２ｄとを、
所定間隔をおいて配置し、ステータブレード７５ａ、７
５ｂとステータブレード７５ｃ、７５ｄとが対向配置さ
れるようにする。上下両ステータ翼７２間の所定間隔
は、上下いずれか一方のステータ翼７２の外側円環部７
３と内側円環部７４にスペーサを配置することによる。
第３の方法としては、図６（ｄ）に示されるように、上
側のステータ翼７２ａ、７２ｂとして図１１（ｃ）に示
した従来のステータ翼を使用する。そして、下側ステー
タ翼７２ｃ、７２ｄには、ステータブレード７５がな
く、ステータブレード７５の部分を打ち抜くことで形成
した通気孔が設けられている。なお、図６（ｂ）、
（ｃ）に示した第１、第２の方法による場合のステータ
ブレード７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄの長さは、従
来の１／２の長さが採用され、上下２層分の長さが従来
の長さと同一になるようにする。

【００４０】以上説明したように、第１から第３の実施
形態及びその変形例によれば、ステータ翼の剛性を向上
させることができる。このため、ステータ翼７２とロー
タ翼６２間の間隔を従来よりも狭くすることができ、装
置の小型化、及び排気性能の向上が図られる。

【００４１】図７は、第４の実施形態におけるターボ分
子ポンプのロータ翼とステータ翼を表した断面図であ
る。この第４の実施形態では、不連続面であり構造的に
弱も弱い、ステータブレード７５とロータブレード６３
とが接触しない構造とすることで、ステータ翼７２、ロ
ータ翼６２の破損を防止するようにしたものである。具
体的には、ステータブレード７５の中心側上端７６がロ
ータ円環部６４、６４間に配置されるようにロータブレ
ード６３の径方向の長さを軸心方向に延長する。このよ
うにステータブレード７５の中心側上端７６がロータ円
環部６４、６４間に配置されることで、ステータ翼７２
が大きくたわんだ場合に中心側上端部７６がロータ円環
部６４に接触するが、このロータ円環部６４は回転方向
に連続面を形成しているので、ステータブレード７５の
破損が抑止される。

【００４２】図８は、第４の実施形態の第１変形例にお
ける、ロータ翼とステータ翼を表した断面図である。こ
の変形例では、ステータ翼７２の内側円環部７４に、ロ
ータ円環部６４と当接する当接部材８５を配設すること
で、ステータブレード７５がロータブレード６３に接触
することを防止するようにしたものである。この当接部
材８５は、図８に示されるように、断面略Ｕ字状であ
り、軸心と反対方向に折り返した構造となっている。そ
して、当接部８５は、その軸方向の最上端面８５ａとそ
の上部に対向するロータ円環部６４との間隔をδ２と
し、ステータブレード７５の上側端面とロータブレード
６３の下側端面との間隔をδ１とした場合、δ１≦δ２
＜Ｘの関係を満足するようにする。ここでＸは、ステー
タ翼７２がたわんだときに、当接部８５の軸方向の最上
端面８５ａとステータブレード７５の中心側上端部７６
とが同時にロータ翼６２に接する場合の当接部８５の軸
方向の最上端面８５ａとその上部に対向するロータ円環
部６４との間隔である。この図８に示す第１の変形例で
は、当接部８５に軸心と反対方向に折り返した断面Ｕ字
状としたので、当接部８５がバネとして機能して最上端
面８５がロータ円環部６４に接触した際の衝撃を吸収す
ることが可能になる。

【００４３】図９は、第４実施形態の第２変形例におけ
る、ロータ翼とステータ翼を表したものである。この変
形例では第１変形例と同様にステータ翼７２の内側円環
部７４に、ロータ円環部６４と当接する当接部材を配設
するが、この第２変形例では断面矩形の当接部材８６を
配置するようにしている。この当接部材８６の上端面８
６ａとその上部に対向するロータ円環部６４との間隔δ
２に関する条件は、第１の変形例と同様である。

【００４４】図１０は、第４実施形態の第３変形例にお
ける、ロータ翼とステータ翼を表したものである。この
第３変形例では、内側円環部７４に第２変形例による当
接部材８６が配置されている。ステータブレード７５の
径方向スペーサ側７１端部とスペーサ７１との間隔が、
ロータブレード６３の先端側端部とスペーサとの間隔よ
りも広くすることで、ステータブレード７５の径方向の
長さをロータブレード６３ａの長さよりも短くする。そ
して、外側円環部７３を、スペーサ７１に挟持される側
の第１円環部８７ａとステータブレード７５を支持する
第２円環部８７ｂとで段差を設けた形状とし、この段差
を周方向全体にわたって設ける。第１円環部８７ａの軸
方向長さは、その上側面がロータブレード６３ａ、６３
ｂ間にも位置する長さとする。なお、スペーサ７１によ
る第１円環部８７ａの軸方向位置が、従来よりも上方に
移動するため、スペーサ７１の軸方向長さ等も外側円環
部７３の形状に合わせて調整する。

【００４５】この外側円環部７３では、第１円環部８７
ａの上面とロータブレード６３との間隔をδ３とした場
合、０＜δ３＜Ｐとする。ここでＰの値は、ロータ６２
が下方向にたわんだときに、ロータブレード６３が第１
円環部８７ａとステータブレード７５とに同時に接触場
合の、第１円環部８７ａとロータブレード６３との間隔
の値である。

【００４６】以上のように構成された第３変形例では、
ステータ翼７３がたわんだ場合には当接部８６がロータ
円環部６４に接触してステータブレード７５の破損が防
止される。一方、ロータ翼６２が下方向に大きくたわん
だ場合にはステータ翼７３の上側に位置するロータブレ
ード６３ａが外側円環部７３の第１円環部８７ａに接触
し、ロータブレード６２が上方向に大きくたわんだ場合
にはステータ翼７３の下側に位置するロータブレード６
３が第２円環部８７ｂに接触する。第１、第２円環部８
７ａ、８７ｂは周方向に連続面を形成しているため、ロ
ータブレード６３が接触した場合であってもロータブレ
ード６３の破損が防止される。

【００４７】なお、以上説明した第４実施形態における
第１変形例、第２変形例、第３変形例における当接部材
８５、８６については、内側円環部７４の一端部から他
端部までの周方向全体に配設する。または、所定幅の当
接部材８５、８６を内側円環部７４の一端部と他端部の
双方に配設するようにしてもよい。後者の場合、さらに
一端部と他端部との間に更に１つ以上の当接部材８５、
８６を配設してもよい。

【００４８】以上本発明における各実施形態及びその変
形例について説明したが、本発明では、これらの実施形
態、変形例に限定されるものではなく、各請求項に記載
された範囲において種々の変形が可能である。例えば、
第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態
で説明した各ロータ翼７２のうち、少なくとも２つの組
み合わせによりロータ翼を構成するようにしてもよい。
例えば、第１及び第２の実施形態を組み合わせること
で、内側円環部７４には、周方向に沿ったリブ構造（補
強部）を配設すると共に、一端部と他端部係止ツメを配
設する。

【００４９】また、第２の実施形態における他の変形と
して、内側円環部７４ａの一端部の２分割端面７８ａに
径方向の凹部を設け、この凹部と係合する凸部を内側円
環部７４ｂの他端部の２分割端面７８ｂに設けるように
してもよい。

【００５０】以上説明したように、第１から第３の本実
施形態によれば、誤動作などにより、大きなガス負荷の
変動があった場合にも、ステータ翼７２の剛性が向上さ
れているので、ステータ翼７２のたわみが抑制され、ス
テータ翼７２とロータ翼６２同士が接触しにくくなる。
さらに、第４の実施形態によれば、ステータ翼７２とロ
ータ翼６２同士が接触した場合にも、構造的に弱い部分
同士（ステータブレード７５とロータブレード７３）が
接触する前に、他の部分が接触することにより致命的な
破壊に至ることを防ぐことができる。磁気軸受２０が保
護ベアリングにタッチダウンした場合も同様に、第１か
ら第３実施形態の場合にたわみが抑制され、第４実施形
態の場合にブレード同士の接触が防止される。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、請求項
２、および、請求項３に記載した発明によれば、強い振
動等によっても比較的たわみにくい構造のステータ翼を
有したターボ分子ポンプを提供することができる。ステ
ータ翼がたわみにくいため、ステータ翼とロータ翼との
間隔を狭くすることが可能になり、この間隔を狭くした
場合にはターボ分子ポンプを小型化することができると
共に、排気性能を向上させることができる。請求項４か
ら請求項６に記載した発明によれば、ステータ翼がたわ
んだ場合であっても、ステータブレードとロータブレー
ドとの接触が避けられるため、破損しにくいステータ翼
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるターボ分子ポンプ
の全体構成の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態におけるステータ翼の
構成を表した斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態のステータ翼におけ
る、内側円環部同士が対向する両端部を表した斜視図で
ある。

【図４】同上、第２の実施形態の第１変形例における、
内側円環部の当接部分を表し斜視図である。

【図５】同上、第２の実施形態の第２変形例における、
内側円環部の当接部分を表した斜視図である。

【図６】本発明の３の実施形態におけるステータ翼の配
置構成を表した概念図である。

【図７】本発明の第４の実施形態におけるターボ分子ポ
ンプのロータ翼とステータ翼を表した断面図である。

【図８】同上、第４の実施形態の第１変形例における、
ロータ翼とステータ翼を表した断面図である。

【図９】同上、第４実施形態の第２変形例における、ロ
ータ翼とステータ翼を表したものである。

【図１０】同上、第４実施形態の第３変形例における、
ロータ翼とステータ翼を表したものである。

【図１１】従来のターボ分子ポンプにおけるタービン部
分の構成を表した説明図である。

【符号の説明】

１ ターボ分子ポンプ １８ ロータ軸 ２０ 磁気軸受 ３０ モータ ４５ 制御系 ６０ ロータ ６１ ロータ本体 ６２ ロータ翼 ６３ ロータブレード ６４ ロータ円環部 ７０ ステータ ７１ スペーサ ７２ ステータ翼 ７３ 外側円環部 ７４ 内側円環部 ７５ ステータブレード ７６ 中心側上端部 ８０ リブ構造部 ８１、８２ 係止ツメ ８３ 挟持ツメ ８５、８６ 当接部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−106588（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−14185（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−157090（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54067（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150894（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−173594（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−59393（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 19/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより回転されるロータ本体と、 このロータ本体の回転軸方向に複数段配設され、前記ロ
   ータ本体の回転軸に対して所定角度で傾斜させて放射状
   に複数のロータブレードが設けられたロータ翼と、 この複数段のロータ翼の間に配置され、外周部が固定保
   持される少なくとも２分割された外側円環部と、内径が
   前記ロータ本体の外径よりも大きく、前記外側円環部の
   分割に対応して分割された内側円環部と、前記外側円環
   部と前記内側円環部とにより両端が放射状に支持された
   複数のステータブレードからなる、複数段のステータ翼
   と、 を備えたターボ分子ポンプであって、 前記ステータ翼の、内側円環部の少なくとも一部に周方
   向に沿った補強部を配設したことを特徴とするターボ分
   子ポンプ。
2. 【請求項２】 モータにより回転されるロータ本体と、 このロータ本体の回転軸方向に複数段配設され、前記ロ
   ータ本体の回転軸に対して所定角度で傾斜させて放射状
   に複数のロータブレードが設けられたロータ翼と、 この複数段のロータ翼の間に配置され、外周部が固定保
   持される少なくとも２分割された外側円環部と、内径が
   前記ロータ本体の外径よりも大きく、前記外側円環部の
   分割に対応して分割された内側円環部と、前記外側円環
   部と前記内側円環部とにより両端が放射状に支持された
   複数のステータブレードからなる、複数段のステータ翼
   と、 を備えたターボ分子ポンプであって、 前記各段のステータ翼を、複数対のステータ翼を重ね合
   わせた複数層構成とし、各層における２分割位置の位相
   をずらしたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ステータ翼の、内側円環部の分割端
   部に、この分割端部と対向する他の内側円環部の分割端
   部が係止される係止手段を配設したことを特徴とする請
   求項１、又は請求項２に記載のターボ分子ポンプ。
4. 【請求項４】 前記各段におけるロータ翼部の前記各ブ
   レードは、当該段に対応して前記ロータに設けられたロ
   ータ円環部に設けられ、 前記ステータブレードは、その内径側端部が前記ロータ
   円環部の外周面よりも内側に配置されていることを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載のターボ分子ポン
   プ。
5. 【請求項５】 前記各段におけるロータ翼部の前記各ブ
   レードは、当該段に対応して前記ロータに設けられたロ
   ータ円環部に設けられ、 前記ステータ翼は、たわんだ場合に前記ロータ円環部に
   接触する当接部材を前記内側円環部に配設することを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載のターボ分子ポン
   プ。
6. 【請求項６】 前記ステータ翼は、前記ロータブレード
   がたわんだ場合に前記外側円環部に接触するように、前
   記外側円環部に段差を設けたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載のターボ分子ポンプ。