JP3452468B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JP3452468B2 JP23543897A JP23543897A JP3452468B2 JP 3452468 B2 JP3452468 B2 JP 3452468B2 JP 23543897 A JP23543897 A JP 23543897A JP 23543897 A JP23543897 A JP 23543897A JP 3452468 B2 JP3452468 B2 JP 3452468B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転する回転
翼及び／又はねじ溝ロータにより気体の排気を行うよう
にしたターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ分子ポンプの従来の一般的な構造
を図６に示す。これは、主軸１０及びこれと一体に回転
する回転筒状部１２とを有するロータＲと、主軸１０を
取り囲む固定筒状部１４を有するステータＳと、回転筒
状部１２を取り囲む筒状のケーシング１６とがベースＢ
上に組み上げられて構成されている。このような構成の
ターボ分子ポンプの上流側には、排気すべき装置との間
にコンダクタンス調整弁１００と、開閉弁（ゲートバル
ブ）１１０とが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、それぞれの弁装置の駆動機
構が弁に近接して設けられており、そのために各弁装置
が肥大化して、これらの弁を含むターボ分子ポンプの全
体の構造が大きくなってしまうという課題があった。一
方、弁装置をターボ分子ポンプと一体化することも考え
られるが、弁の駆動機構が粒子による汚染を招く可能性
がある。
【０００４】本発明は、上記課題に鑑み、弁装置を含め
た全体をコンパクトに構成することができ、しかも弁の
駆動機構による汚染を防止することができるターボ分子
ポンプを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ケーシング内にロータとステータが収容され、これ
らのロータ及びステータの間に排気流路が構成されたタ
ーボ分子ポンプにおいて、前記ケーシングに設けられた
吸気口を開閉自在に覆う弁体と、前記ロータ及び／又は
ステータに形成された貫通孔を挿通する弁体支持部材を
介して前記弁体を駆動する弁駆動機構と、該弁体支持部
材を非接触で支持する磁気軸受装置を有することを特徴
とするターボ分子ポンプである。これにより、弁装置を
含めた全体をコンパクトに構成することができるととも
に、弁体を安定に支持しつつ、しかも支持機構からの粒
子発生による汚染が防止される。
【０００６】請求項２に記載の発明は、前記ロータはロ
ータ磁気軸受により非接触で支持され、前記ロータと前
記ステータの間には前記排気流路と前記ロータ磁気軸受
との間のガスの流通を抑制するねじ溝シール機構が設け
られていることを特徴とする請求項１に記載のターボ分
子ポンプである。これにより、腐食性のある排気ガスが
ロータ磁気軸受に流入しにくいので、これらの部材を腐
食することが防止され、耐用性の高いターボ分子ポンプ
が提供される。
【０００７】請求項３に記載の発明は、前記ロータと前
記ステータの間の所定位置に、不活性ガスを供給するガ
ス供給路が設けられていることを特徴とする請求項１に
記載のターボ分子ポンプである。これにより、ロータ磁
気軸受側の不活性雰囲気を維持して、腐食性のある排気
ガスがロータ磁気軸受へ流入するのを防止し、耐用性の
高いターボ分子ポンプを提供する。
【０００８】請求項４に記載の発明は、前記吸気口及び
／又は前記弁体を加熱して吸気口と前記弁体の接触部分
におけるガス成分の析出を防止する析出防止手段が設け
られていることを特徴とする請求項１に記載のターボ分
子ポンプである。これにより、弁体の密閉機能が維持さ
れ、安定な動作が確保される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１の実施の形態のターボ分子ポ
ンプは、主軸１０及びこれと一体に回転する回転筒状部
１２とを有するロータＲと、主軸１０を取り囲む固定筒
状部１４を有するステータＳと、回転筒状部１２を取り
囲む筒状のケーシング１６と、ベースＢ上に組み上げら
れて構成されている。そして、ケーシング１６の吸気口
１８を開閉自在に覆う弁体２０が設けられている。
【００１０】主軸１０と固定筒状部１４の間には駆動用
モータ２２が配置され、この駆動用モータ２２の上下に
は磁気軸受（上部ラジアル軸受）２４及び磁気軸受（下
部ラジアル軸受）２６が設けられている。そして、主軸
１０の下部には、主軸１０の下端のターゲットディスク
２８と、ステータＳ側の上下のコイル３０からなる磁気
軸受（アキシャル軸受）３２がそれぞれ配置されてい
る。これによって、駆動用モータ２２の駆動に伴ってロ
ータＲが５軸の能動制御を受けながら高速回転するよう
になっている。
【００１１】回転筒状部１２の上部外周には回転翼３４
が一体に設けられ、一方、ケーシング１６の内面には、
回転翼３４と交互に配置される固定翼３８が設けられて
いる。これによって、高速回転する回転翼３４と静止し
ている固定翼３８との相互作用によって排気を行う翼排
気部４０が形成されている。
【００１２】更に、回転筒状部１２には、固定筒状部１
４の外周に沿って下方に延出するねじ溝部４２が一体に
設けられ、このねじ溝部４２の外周面にねじ溝４４が設
けられている。一方、ステータＳには、このねじ溝部４
２の外周を囲繞するねじ溝部スペーサ４６が配置されて
いる。これによって、高速回転するねじ溝部４２のねじ
溝４４のドラッグ作用によって排気を行うねじ溝排気部
４８が翼排気部４０と排気口４９の間に形成されてい
る。
【００１３】主軸１０、回転筒状部１２及びベースＢに
は、弁体２０を開閉させる弁棒５０を挿通させるための
貫通孔５２が形成されている。ケーシング１６の下部に
は、弁体２０を弁棒５０を介して軸方向に駆動するアク
チュエータ５４が設けられている。吸気口１８には弁体
２０に接する位置に吸気口１８を気密に閉鎖するＯ−リ
ング５６が設けられている。ケーシング１６とアクチュ
エータ５４の連結部にも所定のシール機構が設けられて
いる。
【００１４】この弁棒５０は、吸気口１８の内側及びベ
ースＢに設置された上下の磁気軸受７０，７２によって
摺動可能に支持されている。上部磁気軸受７０は、吸気
口１８の内側中央部に向けてケーシング１６から延びる
複数のアーム７４の先に設けられた支持部材７６により
支持されている。この吸気口直下の中央部には、ロータ
Ｒの回転筒状部１２に凹所７８が形成されており、支持
部材７６はこの凹所７８の中に収容されている。
【００１５】この実施の形態では、上下の磁気軸受７
０，７２により弁棒５０が安定に支持されて弁体２０が
位置ずれすることなく、開閉が円滑に行われる。また、
磁気軸受７０，７２は非接触で弁棒５０を支持するの
で、摩耗による粒子の生成が起こりにくく、従って、被
排気側が汚染されることもない。
【００１６】アクチュエータ５４の作動により弁体２０
の開閉が行われ、また、弁体２０を所定位置に開くこと
により、コンダクタンスを調整することもできる。この
ターボ分子ポンプは、排気対象である装置のダクト５８
等に図４に示すような弁装置を介することなく、直接に
取り付けることができる。また、アクチュエータ５４は
弁体をロータの主軸の方向に沿って開閉駆動させるの
で、弁装置の構造や駆動機構が大幅に簡単になる。従っ
て、全体としてコンパクトなターボ分子ポンプを提供す
ることができ、クリーンルームのような狭いスペースを
有効に利用することができる。
【００１７】図２は、この発明の第２の実施の形態を示
すもので、支持部材７６の外面と回転筒状部の上側の凹
所７８の内面、及び回転筒状部１２のねじ溝部４２の内
側面と固定筒状部１４の外面の間に、それぞれねじ溝シ
ール部８０，８２が形成されているものである。これら
のねじ溝シール部８０，８２では、ロータＲが回転する
と中央の貫通孔５２へガスが侵入しないように作用す
る。
【００１８】すなわち、上側のねじ溝シール部８０で
は、ロータＲが回転すると、図において下から上へガス
を排気するように、この例では支持部材７６の外面にね
じ溝８４が形成されている。これにより、吸気口１８か
らのガスが貫通孔５２、ロータＲの下端部を経由してロ
ータＲとステータＳの間に到達することを防止する。従
って、腐食性のガスを排気する場合でもここに構成され
た磁気軸受７０，７２や駆動用モータ２２の腐食を防止
することができる。
【００１９】同様に、下側のねじ溝シール部８２では、
ロータＲが回転すると、図において上から下へガスを排
気するように、この例では固定筒状部１４の外面にねじ
溝８４が形成されているので、排気口４９からのガスが
回転筒状部１２のねじ溝部４２の内側面と固定筒状部１
４の外面の間を経由してロータＲとステータＳの間に到
達することを防止する。なお、この実施の形態では、２
つのねじ溝シール部８２，８４が構成されているが、場
合に応じて一方のみとしてもよい。
【００２０】図３は、この発明の第３の実施の形態を示
すもので、ここでは、図２の実施の形態に加えて、貫通
孔５２を経由して腐食性のガスがターボ分子ポンプの磁
気軸受２６，２４，３２や駆動用モータ２２を腐食する
のを防止するためのパージガス供給路８６，８８が形成
されている。すなわち、第１の供給路８６は、図４に示
すように、吸気口１８の近傍のケーシング１６からアー
ム７４の内部を支持部材７６に向かって延び、下降して
支持部材７６の下面に開口している。また、第２の供給
路８８は、ステータＳの下部側面から内側に向かい、固
定筒状部１４を上昇してねじ溝排気部８４の上部で開口
する。この開口は実施例では、ねじ溝排気部８４の上部
に設けたが、ねじ溝排気部８４の中部でも下部でもかま
わない。またロータ軸受部を直接パージするようにして
もよい。さらにこの開口は、１箇所でも複数箇所に設け
てもかまわない。これらの供給路８６，８８の外側の開
口に窒素ガス等の不活性ガス配管が接続される。
【００２１】このような構成により、吸気口１８又は排
気口４９からターボ分子ポンプの磁気軸受２６，２４，
３２や駆動用モータ２２に連通する経路にパージガスを
供給することにより、前記のねじ溝シール部８０，８２
の作用と相俟って、これらの領域に腐食性の排気ガスが
流入することが防止される。この例では、パージガス供
給路８６，８８とねじ溝シール部８０，８２の双方を設
けているが、勿論パージガス供給路を単独で設けてもよ
く、また、吸気側、排気側の一方側にのみパージガス供
給路を設けてもよい。
【００２２】図５に示すのは、この発明の第４の実施の
形態であり、弁体２０が吸気口１８に接触する部分にお
けるガス成分の析出を防止して、弁体２０が吸気口１８
を確実に密閉することができるようにしたものである。
すなわち、吸気口１８の近傍のケーシング１６には、こ
の部分を加熱するヒータ９０が設けられている。この例
では、電熱ヒータであるが、適宜のものを用いることが
できる。この実施の形態では、ヒータ９０を作動させる
とケーシング１６及びフランジ部１７が加熱され、従っ
て、排気ガス中の成分がこの部分に析出するのを防止
し、あるいは抑制する。
【００２３】この実施の形態では、さらに弁駆動装置５
４のアクチュエータの所定箇所に、弁棒を加熱するヒー
タ９２が設けられている。これにより、ヒータ９２の熱
が弁棒５０を介して弁体２０に伝わり、さらに弁体２０
の中央から縁部に伝わり、弁体２０とフランジ部１７の
接触部分を所定温度に保つ。従って、この部分において
排気ガス中の成分が析出するのを防止して、安定な開閉
動作を維持する。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弁装置とターボ分子ポンプを一体化して、弁装置を含め
た全体をコンパクトに構成することができるとともに、
弁体を安定に支持しつつ、しかも支持機構からの粒子発
生による汚染が防止され、クリーンルーム等の狭い空間
を有効に利用することができる実用性の高いターボ分子
ポンプを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図４】図３のターボ分子ポンプの要部を拡大して示す
断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図６】従来のターボ分子ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１６ ケーシング １８ 吸気口 ２０ 弁体 ５０ 弁体支持部材 ５２ 貫通孔 ５４ 弁駆動機構 ７０，７２ 磁気軸受装置 ８０，８２ ねじ溝シール機構 Ｒ ロータ Ｓ ステータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中澤 敏治 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株式会社 荏原電産内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 19/04 H02K 7/09

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシング内にロータとステータが収容
    され、これらのロータ及びステータの間に排気流路が構
    成されたターボ分子ポンプにおいて、 前記ケーシングに設けられた吸気口を開閉自在に覆う弁
    体と、前記ロータ及び／又はステータに形成された貫通
    孔を挿通する弁体支持部材を介して前記弁体を駆動する
    弁駆動機構と、該弁体支持部材を非接触で支持する磁気
    軸受装置を有することを特徴とするターボ分子ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記ロータはロータ磁気軸受により非接
    触で支持され、前記ロータと前記ステータの間には前記
    排気流路と前記ロータ磁気軸受との間のガスの流通を抑
    制するねじ溝シール機構が設けられていることを特徴と
    する請求項１に記載のターボ分子ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記ロータと前記ステータの間の所定位
    置に、不活性ガスを供給するガス供給路が設けられてい
    ることを特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポン
    プ。
  4. 【請求項４】 前記吸気口及び／又は前記弁体を加熱し
    て吸気口と前記弁体の接触部分におけるガス成分の析出
    を防止する析出防止手段が設けられていることを特徴と
    する請求項１に記載のターボ分子ポンプ。
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