JP3759057B2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流れ方向の前段（吸気口側）に軸流段部、後段（排気口側）にねじ溝段部を有するターボ分子ポンプに係り、特に、ガス分圧が高くなると固化を生じるガスを吸引する場合にも、内部への固化物の付着を防ぐことのできるターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ分子ポンプは、半導体製造装置を真空引きする場合などに広く使用されている。この用途においては、塩化アルミガスのような、ガス分圧が高くなると固化を生じるガスを吸引することがある。ターボ分子ポンプでは、吸気口側が高真空（分圧が低い）、排気口側が低真空（分圧が高い）となるため、分圧が高くなるねじ溝段部において固化物の付着が発生しやすいという問題がある。
【０００３】
そこで、固化物の付着防止のために、ねじ溝段部の温度を上昇する手段を設けることが一般的には行われている。
【０００４】
ねじ溝段部の温度を上昇させる方法として、従来では、ケーシングの外部よりヒータで加熱する方法、ケーシングの内部に伝熱部材を配置し、その部材を外部から加熱する方法、ケーシングの内部にヒータを組み込んで加熱する方法などが知られている（特開平９−７２２９３号公報、特開２００２−２１７７５号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法を採用したターボ分子ポンプは、いずれも専用のヒータもしくは加熱部材を必要とするため、部品点数が増え、装置の大型化を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、特別な部品の追加をせずに既存部品の素材の変更と僅かな配線を行うだけで、有効な固化物付着防止効果を得ることのできるターボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ガスの吸気口と排気口を有するケーシング内に、前記吸気口側から排気口側に向けて順番に、ロータ翼とステータ翼よりなる軸流段部と、ねじ溝ロータ部とそれに対向するシールリングよりなるねじ溝段部と、が設けられたターボ分子ポンプにおいて、前記シールリングを、抵抗を持つ導電材料で構成すると共に、その円周方向の一部に縦割部を設け、その縦割部に絶縁材を挿入することで、シールリングを円周方向の一部で絶縁し、前記絶縁材を挟んで対向するシールリングの円周方向両端に電極を設け、この電極に、当該シールリングに電流を流すことで直接ジュール熱を発生させるための電源を接続したことを特徴とする。
【０００８】
このターボ分子ポンプでは、シールリングに直接電流を流して発熱させるようにしているので、特に部品点数を増やすことなく、既存部品のシールリングの素材を変更し、電源線を接続するだけで、反応生成物の付着防止を図ることができる。また、シールリングに電流を流して直接発熱させるため、熱効率を向上させることができ、省エネ効果も得られる。また、部品点数が増えずに構成が簡単であるから、小型化、低コスト化も可能である。
【００１０】
また、このターボ分子ポンプでは、シールリングの円周長相当の距離だけ電流を流してシールリングを発熱させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、温度センサを前記シールリング自体あるいはその近傍に設置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記シールリングの素材として導電性セラミックを用いたことを特徴とする。
【００１６】
このターボ分子ポンプでは、シールリングの素材に導電性セラミックを使用しているので、通電により効率良く発熱させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はターボ分子ポンプの全体構成図であり、ターボ分子ポンプＰは、ケーシング１内部に各種部品が備えられた構成となっている。このケーシング１においては、その上半部１ａに吸気口１ｃ、下半部１ｂに排気口１ｄがそれぞれ形成されている。ケーシング１内部においては、上部に軸流段部ＰＡ、下部にねじ溝段部ＰＢが設けられている。軸流段部ＰＡは主として後述する多段に設けられた動翼（ロータ翼）５および静翼（ステータ翼）３とにより構成され、ねじ溝段部ＰＢは、ロータ４に螺旋状のねじ溝１３を形成したねじ溝ロータ部１４及びケーシング１内部に固定されたシールリング１５とにより構成されている。
【００１８】
より具体的に説明すると、ロータ室２にはロータ４が配設されている。ロータ４は、鉛直に立設されたロータシャフト４ａと、当該ロータシャフト４ａの周囲に放射状に配置された動翼５とを備えた構成となっている。また、ケーシング上半部１ａの内周には静翼３が固定されている。
【００１９】
ロータ４には、動翼５の下方にねじ溝１３が形成されたねじ溝ロータ部１４が形成されている。ねじ溝ロータ部１４には、ケーシング１内周に固定されたシールリング１５と対向する面にねじ溝１３が形成されており、ねじ溝１３の山部とシールリング１５内周との間にわずかな隙間が形成されている。
【００２０】
ロータシャフト４ａの下端部には、スラストディスク６が設けられている。このスラストディスク６の上下面には、これに対向した形でスラスト磁気軸受８が設けられている。また、ロータシャフト４ａとケーシング１との対向面における上方及び下方には、ロータ駆動用モータ１１の上下に位置させて、それぞれラジアル磁気軸受７ａ、７ｂが設けられている。さらに、ロータシャフト４ａ上端部にはラジアル用上部保護軸受としてボールベアリング９が設けられ、同下端ネック部にはラジアル及びスラスト用下部保護軸受としてボールベアリング１０が設けられている。
【００２１】
そして、真空排気の際には、モータ１１を駆動してロータ４を回転させると、ロータ４の回転により動翼５と静翼３との間で第１の圧縮が行われたあと、ねじ溝段部ＰＢのねじ溝１３によって第２の圧縮が行われ、排気口１ｄ方向へ流れて真空排気されるようになっている。
【００２２】
このような構成のターボ分子ポンプにおいて、前記シールリング１５は、ある程度の抵抗を持った導電性セラミックで構成されており、このシールリング１５に設けた電極（図１には電極は図示せず）に、当該シールリング１５に電流を流すことで直接ジュール熱を発生させるための電源２０が電源線２１を介して接続されている。
【００２３】
シールリング１５に電流を流すための構造については種々の案が考えられるので、以下、第１実施形態について図２を参照しながら述べる。
【００２４】
図２の第１実施形態では、シールリング１５Ａの円周方向の一部に縦割部２４を設け、その縦割部２４に絶縁材２５を挿入することで、シールリング１５Ａを円周方向の一部で絶縁している。そして、絶縁材２５を挟んで対向するシールリング１５Ａの円周方向の両端に帯板状の電極２６、２７を設けて、それら電極２６、２７に電源線２１を介して電源２０を接続している。
【００２５】
このようにすることで、シールリング１５Ａの円周長相当の距離だけ円周方向に沿って、矢印Ａのように電流を流し、シールリング１をジュール熱により発熱させることができる。
【００２６】
図３では、シールリング１５Ｂの円周方向に互いに一番離れた位置に、つまり１８０°対向する位置に、軸方向に延在する電極２６、２７を配置し、それら電極２６、２７に電源線２１を介して電源２０を接続している。
【００２７】
このようにすることで、円周方向に互いに一番離れた位置間、つまり、シールリング１５Ｂの半周長相当の距離だけ、円周方向に沿って矢印Ｂのように電流を流し、シールリング１５Ｂを発熱させることができる。
【００２８】
図４では、シールリング１５Ｃの軸方向の両端にリング状の電極２６Ｃ、２７Ｃを配置し、それら電極２６Ｃ、２７Ｃに電源線２１を介して電源２０を接続している。
【００２９】
このようにすることで、シールリング１５Ｃの軸方向（縦方向）に矢印Ｃのように電流を流し、シールリング１５Ｃを発熱させることができる。
【００３０】
なお、電源２０には交流電源を用いても直流電源を用いてもよい。また、シールリング１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの素材としては、耐食性を持つものであれば、導電性セラミック以外のものを採用してもよい。
【００３１】
また、シールリング１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと他の部品との間は、温度的に、また電気的に絶縁を確保しておく必要がある。また、真空放電を発生しないように、シールリング１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの印加電圧を決めると共に、絶縁部材を適当箇所に配置して、沿面距離を確保する必要がある。
【００３２】
また、シールリング１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの温度管理のために、温度センサをシールリング自体あるいはその近傍に設置してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、部品点数を増やすことなく、既存部品（シールリング）の素材を変更して、それに電源線を接続するだけで、有効な反応生成物の付着防止効果を得ることができる。特に、シールリングに電流を流して直接発熱させるため、熱効率を向上させることができて、省エネ効果も得られる。また、部品点数が増えずに構成が簡単であるから、小型化、低コスト化に寄与することができる。
【００３４】
また、シールリングの円周長相当の距離だけ電流を流してシールリングを発熱させることができる。さらに、シールリングの素材として導電性セラミックを用いた場合は、一層の耐食性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の各実施形態のターボ分子ポンプの全体構成を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の要部構成を示す斜視図である。
【図３】 他の態様の要部構成を示す斜視図である。
【図４】 さらに他の態様の要部構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｐ ターボ分子ポンプ
ＰＡ 軸流段部
ＰＢ ねじ溝段部
１ ケーシング
１ｃ 吸気口
１ｄ 排気口
３ 静翼（ステータ翼）
５ 動翼（ロータ翼）
１４ ねじ溝ロータ部
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ シールリング
２０ 電源
２４ 縦割部
２５ 絶縁材
２６，２７，２６Ｃ，２７Ｃ 電極

Claims (3)

1. ガスの吸気口と排気口を有するケーシング内に、前記吸気口側から排気口側に向けて順番に、ロータ翼とステータ翼よりなる軸流段部と、ねじ溝ロータ部とそれに対向するシールリングよりなるねじ溝段部と、が設けられたターボ分子ポンプにおいて、
   前記シールリングを、抵抗を持つ導電材料で構成すると共に、その円周方向の一部に縦割部を設け、その縦割部に絶縁材を挿入することで、シールリングを円周方向の一部で絶縁し、前記絶縁材を挟んで対向するシールリングの円周方向両端に電極を設け、この電極に、当該シールリングに電流を流すことで直接ジュール熱を発生させるための電源を接続したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 温度センサを前記シールリング自体あるいはその近傍に設置したことを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
3. 前記シールリングの素材として導電性セラミックを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のターボ分子ポンプ。

Images