JP4126212B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置、質量分析装置、粒子加速器、核融合実験装置等に用いられるターボ分子ポンプ等ロータの回転によりポンプ作用をなす真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工程におけるドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスは、真空中で行う必要があり、この真空を得るのにターボ分子ポンプのような高速回転ロータを有する真空ポンプが使用される。
【０００３】
【特許文献１】
実願平４−５２６４４号（実開平６−１４４９１号） （段落番号０００３、図３）
【０００４】
従来のこの種の真空ポンプ（例えば、特許文献１参照。）においては、図９に示すように、真空ポンプ１００のポンプケース１上部のガス吸気口２側が真空チャンバ２００の排気口２１に連通接続されるようになっている。この接続構造には、ポンプケース１上縁部に設けたフランジ部１ａを真空チャンバ２００にポンプ・チャンバ結合用ボルト３０で取り付け固定する構造を採用している。
【０００５】
すなわち、真空チャンバ２００の排気口２１の周囲に数本のポンプ結合用ネジ穴２２が等間隔に設けられ、真空ポンプ１００のフランジ部１ａはガス吸気口２を囲み、このフランジ部１ａには、真空チャンバ２００の上記の数本のポンプ結合用ネジ穴２２に対応させて等間隔に配設されたボルト穴３が設けられていて、ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０をフランジ部１ａの下側から各ボルト穴３に通して、真空チャンバ２００のポンプ結合用ネジ穴２２にねじ込んで締め付け、真空チャンバ２００に真空ポンプ１００を取り付け固定している。ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴外径面とボルト穴３内壁面との隙間は、通常の規格に合わせ、例えば、胴径１０ｍｍに対して１１ｍｍの穴径のように、設定されている。
【０００６】
また、上記ポンプケース１の下側には、ポンプケース１とは別体のベース４があって、真空ポンプ内部の下半分を覆っている。ベース４とポンプケース１との接続構造も、上記の真空ポンプ１００と真空チャンバ２００との接続構造同様、ポンプケース１下縁部に設けたフランジ状のベース結合部１ｂとベース４とを図示省略のボルトで締め付けて固定している。
【０００７】
上記真空チャンバ２００に取り付け固定された真空ポンプ１００は、その運転動作中、ロータシャフト５と一体にロータ６およびロータ翼７が高速で回転する。そして、この高速回転するロータ翼７とポンプケース１側に固定されたステータ翼８との相互作用、および高速回転するロータ６とネジ溝１０ａを有する固定のネジステータ１０との相互作用により、真空チャンバ２００内のガス分子は、ポンプケース１上部のガス吸気口２からポンプケース１内を通ってベース４のガス排気口１１側へ排気される。
【０００８】
ところで、図９に示した真空ポンプ１００を構成しているロータ６、ロータ翼７およびステータ翼８等の構造材としては、通常、軽合金、中でもアルミ合金が多用されている。アルミ合金は機械加工性が良好で精密に加工しやすいからである。しかし、アルミ合金は他の金属材料に比し強度が比較的低く、使用条件によってはクリープ破壊を起こすことがある。また、主にロータ下部の応力集中を起点とした脆性破壊が発生することがある。
【０００９】
上記のような真空ポンプ１００にあっては、高速回転しているロータ６が例えば脆性破壊を起こし、ロータ６の一部がネジステータ１０に衝突した場合に、この衝突の衝撃力に対してネジステータ１０の剛性が充分でなく、衝突の衝撃力を充分に吸収することができず、ネジステータ１０が径方向に移動してポンプケース１やベース４に衝突することから、この真空ポンプ１００全体を回転させようとする大きな回転トルクが生じるとともに、このような回転トルク（以下、破壊トルクという）によりポンプケース１がねじれたり、真空ポンプ１００と真空チャンバ２００を固定している結合用ボルト３０が破損し、さらに、真空チャンバ２００に伝達される大きな破壊トルクにより真空チャンバ２００を破壊する等の問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速回転しているロータがポンプケース側のネジステータ等と衝突したときに生じる破壊トルクを低減でき、外部への破壊トルク伝達を防止して、外部に伝達される破壊トルクによる真空チャンバ等の破壊を防止するようにした真空ポンプを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の真空ポンプは、ロータ（６）と、このロータを囲うポンプケース（１）と、このポンプケースの上縁に形成されたフランジ部（１ａ）と、このフランジ部の上面に接する真空チャンバ（２００）の排気口（２１）周縁側に設けられた複数のポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）に対応配置させて、上記フランジ部（１ａ）に穿設され、ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）を貫通するための複数の真空チャンバ結合用ボルト穴（３、３、‥‥）と、上記ポンプケース（１）の下縁に形成されたベース結合部（１ｂ）と、このベース結合部（１ｂ）の下面に接して上記ロータ（６）の下側を覆うベース（４）と、上記ベース結合部（１ｂ）およびベース（４）のそれぞれに互いに対応して配設された複数のポンプケース・ベース結合用穴（１７、１７、‥‥、１８、１８、‥‥）と、これらのポンプケース・ベース結合用穴（１７、１７、‥‥、１８、１８、‥‥）に挿入しネジ締めすることによりポンプケース（１）とベース（４）を結合する複数のポンプケース・ベース結合用ボルト（１９、１９、‥‥）とを有し、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）又は上記ポンプケース・ベース結合用ボルト（１９、１９、‥‥）は、破壊トルクによってそのボルトの径方向に変形するくびれ径部（３０ｄ）を備えたボルトからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明の真空ポンプは、ロータ（６）と、このロータを囲うポンプケース（１）と、このポンプケースの上縁に形成されたフランジ部（１ａ）と、このフランジ部の上面に接する真空チャンバ（２００）の排気口（２１）周縁側に設けられた複数のポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）に対応配置させて、上記フランジ部（１ａ）に穿設され、ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）を貫通するための複数の真空チャンバ結合用ボルト穴（３、３、‥‥）と、このロータを囲うポンプケース（１）と、このポンプケースの下縁に形成されたベース結合部（１ｂ）と、このベース結合部の下面に接して上記ロータ（６）の下側を覆うベース（４）と、上記ベース結合部（１ｂ）およびベース（４）のそれぞれに互いに対応して配設された複数のポンプケース・ベース結合用穴（１７、１７、‥‥、１８、１８、‥‥）と、これらのポンプケース・ベース結合用穴（１７、１７、‥‥、１８、１８、‥‥）に挿入しネジ締めすることによりポンプケース（１）とベース（４）を結合する複数のポンプケース・ベース結合用ボルト（１９、１９、‥‥）と有し、結合用ボルトとボルト穴との位置関係が、以下の（ａ）、（ｂ）のいずれかであるか、（ａ）および（ｂ）であるようにする。
【００１５】
（ａ）ポンプケース（１）が破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０）と真空チャンバ結合用ボルト穴（３）が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある。
【００１６】
（ｂ）ポンプケース（１）が破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプケース・ベース結合用ボルト（１９）とポンプケース・ベース結合用穴（１７、１８）が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、結合用ボルトとボルト穴との隙間が以下の（ａ）、（ｂ）のいずれかであるか、（ａ）および（ｂ）であるようにする。
【００１８】
（ａ）ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０）と真空チャンバ結合用ボルト穴（３）との隙間に緩衝材（５０）が挿入されている。
【００１９】
（ｂ）ポンプケース・ベース結合用ボルト（１９）とポンプケース・ベース結合用ボルト穴（１７または１８）との隙間に緩衝材（５０）が挿入されている。
【００２０】
このようにすると、緩衝材（５０）が破壊トルク吸収に寄与する。
【００２５】
請求項４の発明の真空ポンプの取り付け構造は、真空チャンバ（２００）の排気口（２１）周縁に設けられた複数のポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）と、真空ポンプのロータ（６）を囲う真空ポンプのポンプケース（１）の上縁に形成されたフランジ部（１ａ）に設けられ、上記ポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）に対応して配置された複数の真空チャンバ結合用穴（３、３、‥‥）と、上記ポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）および真空チャンバ結合用穴（３、３、‥‥）に挿入しネジ締めすることにより、真空チャンバ排気口（２１）周縁とフランジ部（１ａ）を固定する複数のポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）とを有し、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）は、破壊トルクによってそのボルトの径方向に変形するくびれ径部（３０ｄ）を備えたボルトからなることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の真空ポンプの取り付け構造の発明は、真空チャンバ（２００）の排気口（２１）周縁に設けられた複数のポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）と、真空ポンプのロータ（６）を囲う真空ポンプのポンプケース（１）の上縁に形成されたフランジ部（１ａ）に設けられ、上記ポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）に対応して配置された複数の真空チャンバ結合用穴（３、３、‥‥）と、上記ポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）および真空チャンバ結合用穴（３、３、‥‥）に挿入しネジ締めすることにより、真空チャンバ排気口（２１）周縁とフランジ部（１ａ）を固定する複数のポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）とを有し、ポンプケース（１）が破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）と真空チャンバ結合用ボルト穴（３、３、‥‥）が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある。
【００２７】
請求項６の発明の真空ポンプの取り付け構造は、請求項４または５に記載の発明において、ポンプ・チャンバ結合用ボルト（３０、３０、‥‥）と、ポンプ結合用穴（２２、２２、‥‥）および真空チャンバ結合用穴（３、３、‥‥）のうちボルト穴となっている穴（２２または３）との隙間に緩衝材（５０）が挿入されているようにする。このようにすると、緩衝材（５０）が破壊トルク吸収に寄与する。
【００２９】
この発明における「（真空チャンバ結合用）穴」、「（ポンプ結合用）穴」および「（ポンプケース・ベース結合用）穴」等の「穴」は、ボルトのネジ部と螺合するネジ穴、あるいは、ボルトの胴部を挿通する胴部よりも大きいボルト穴、を意味する。また、「結合用穴」は、次の２つの組み合わせで使用される。
【００３０】
（１）ボルト穴／ネジ穴の組み合わせ
「ボルト穴」にボルトを挿通して、ボルト穴を貫通したボルトのネジ部を「ネジ穴」に螺合して締め付け、結合する。
【００３１】
（２）ボルト穴／ボルト穴／ナットの組み合わせ
１対の「ボルト穴」にボルトを挿通して、この一対のボルト穴を貫通したボルトのネジ部をナットに螺合して締め付け、結合する。
【００３２】
この発明における「（ボルトの）胴径」とは、ボルトの頭部とネジ部の間のネジ山のない胴部分の径、胴部分がなく、ボルトの頭部に続いてネジが形成されたボルトの場合は、ネジ山の径を意味する。伸びボルトでは、くびれ部の径がボルトの胴径となる。なお、「ボルト」には、狭義のボルト以外の棒状のネジ類、例えば、子ネジを含むことはいうまでもない。
【００３３】
この発明においては、破壊トルクにより真空ポンプ全体が回動しようとするとき、ポンプ・チャンバ結合用ボルトの外周面に最も接近しているボルト穴の内壁面が、最初にその中のポンプ・チャンバ結合用ボルトの外周面に当たってボルトを変形、破壊しはじめ、順次ボルト穴の内壁面とポンプ・チャンバ結合用ボルトの外周面が離れているボルト穴の壁がその中のポンプ・チャンバ結合用ボルトに当たってボルトを破壊していって、このボルト変形、破壊過程で破壊トルクを吸収していき、破壊トルクのピーク値を低下させる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る真空ポンプの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、この発明に係る真空ポンプの一実施形態を示す縦断面図である。図１に示した真空ポンプ１００は、円筒状のポンプケース１内に回転可能に設置された筒型のロータ６を有し、このロータ６はその上端がポンプケース１上部のガス吸気口２側を向くように配置されている。
【００３６】
ロータ６の上部側外周面とポンプケース１の上部側内壁との間には、ブレード状のロータ翼７とステータ翼８とが、ロータ６の回転中心軸線に沿って交互に複数配置されている。
【００３７】
ロータ翼７は、ロータ６との一体加工によりロータ６の上部側外周面に一体に設けられ、かつ、ロータ６と一体的に回転することができる。一方、ステータ翼８は、ポンプケース１の上部側内壁に位置するスペーサ１２、１２により上下段のロータ翼７、７間に位置決め配置され、かつ、スペーサ１２、１２を介してポンプケース１の内壁側に取り付け固定されている。
【００３８】
ロータ６の下部外周面６ａと対向する位置にはネジステータ１０が配置されており、このネジステータ１０は、その全体形状がロータ６の下部外周面６ａを囲む筒型の形状に形成され、かつ、ポンプケース１の下側のベース４に一体的に取り付け固定されている。
【００３９】
ネジステータ１０にはネジ溝１０ａが形成されており、このネジ溝１０ａはネジステータ１０のロータ６の下部外周面６ａに対向させて設けられている。
【００４０】
ロータ６の内側には、その回転中心軸線上にロータシャフト５が一体に取り付けられている。このロータシャフト５の軸受手段には、磁気軸受、空気軸受等各種の軸受を用いることができる。図面では、磁気軸受１３、１３によりロータシャフト５を軸受け支持する構成を示している。なお、１４、１４はボールベアリングで、これらのボールベアリングは磁気軸受１３、１３が不安定になった場合に一時的にロータシャフト５を支持する補助軸受である。また、１５は、ロータシャフト５を回転駆動する駆動モータである。
【００４１】
上記駆動モータ１５のステータ、磁気軸受１３のステータは、ロータ６の内側に、ベース４上に立設固定されたステータコラム１６に取り付けられている。
【００４２】
この実施の形態では、上記ベース４、ロータ６、ロータ翼７、ステータ翼８、スペーサ１２の材料は、アルミ合金を、また、ポンプケース１、ロータシャフト５、ボルト１９、３０の材料は、鋼を使用している。
【００４３】
上記ポンプケース１のガス吸気口２は、高真空となる真空チャンバ２００の排気口２１に接続され、ベース４に設けた図示省略のガス排気口は低圧側に連通接続される。
【００４４】
次に、この発明の特徴である真空チャンバ・真空ポンプ結合構造とポンプケース・ベース結合について詳細に説明する。
【００４５】
上記ポンプケース１の上縁に形成されたガス吸気口２の周囲のフランジ部１ａには、複数の真空チャンバ結合用ボルト穴（真空チャンバ結合用穴）３、３が設けられている。これらの真空チャンバ結合用ボルト穴３、３は、ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０を貫通するためのものであって、上記フランジ部１ａの上面に接する真空チャンバ２００の排気口２１周縁側に設けられた複数のポンプ結合用穴２２に対応配置させてフランジ部１ａに穿設されている。この実施形態では、真空チャンバ２００のポンプ結合用穴２２は、ネジ穴となっていて、ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０を下側から真空ポンプ１００の真空チャンバ結合用ボルト穴３に挿入し、真空チャンバ２００のポンプ結合用ネジ穴２２にねじ込んで、締め付け、真空ポンプと真空チャンバを結合している。
【００４６】
上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０には、伸びボルトを使用している。伸びボルトは、周知のように、ボルト頭部３０ｂとネジ部３０ｃとの間の胴部がくびれたくびれ径部３０ｄとなったボルトで、くびれ径部３０ｄの径はネジ部３０ｃの谷径よりも細く形成され、ボルトに異常荷重が加わったとき、くびれ径部３０ｄが伸びて周辺の部品の損傷等を回避するのに用いられるものである。
【００４７】
くびれ径部３０ｄとネジ部３０ｃとの境界部分は、図に示すように、ポンプ結合用ネジ穴２２側に、１〜２ネジピッチ分入り込んだ位置になるような伸びボルトを使用している。また、真空チャンバ結合用ボルト穴３の径が、該ボルト穴に挿入されるポンプ・チャンバ結合用ボルト３０のくびれ径部３０ｄの径よりも２０％以上と充分大きく選定してある。
【００４８】
また、ポンプケース１とベース４の結合にも、上記の真空チャンバ２００と真空ポンプ１００との結合構造と類似の結合構造を採用している。
【００４９】
すなわち、ポンプケース１の下縁にはフランジ状のベース結合部１ｂが形成され、ベース４は、このベース結合部１ｂの下面に接してロータ６等の回転部分の下側を囲っている。
【００５０】
上記ベース結合部１ｂおよびベース４のそれぞれには、互いに対応して配設された複数のポンプケース・ベース結合用穴１７、１７および１８、１８とが設けられ、このポンプケース・ベース結合用穴１７、１７および１８、１８にポンプケース・ベース結合用ボルト（伸びボルト）１９、１９を挿入して、ネジ締めすることによりポンプケース１とベース４を結合するようになっている。この実施形態では、ベース結合部１ｂのポンプケース・ベース結合用穴１７はボルト穴となっており、ベース４のポンプケース・ベース結合用穴１８はネジ穴となっている。このように、ベース結合部１ｂ側をボルト、ベース４側をネジ穴とすると、真空ポンプがコンパクトになり、しかも、組み付け作業性がよくなる。
【００５１】
なお、上記両結合用穴１７と１８、３と２２は、図６（ａ）に示すように、ボルト穴とネジ穴を逆にしてもよいし、図６（ｂ）に示すように、両方の結合用穴１７、１８あるいは３、２２をボルト穴にして、ポンプ結合用ボルト１９あるいは３０の先を外側に突き出してナット３１で締めるナット締め構造とすることもできることは、もちろんである。このナット締め構造の場合は、いずれか一方のボルト穴は特別大きくすることなく、通常の径のボルト穴とすることもできる。
【００５２】
また、この発明においては、ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０やポンプケース・ベース結合用ボルト１９として伸びボルトを使用しない場合、すなわち、ネジ山径にほぼ等しい胴径の通常のボルトを使用する場合でも、結合用ボルト３０（１９）の胴部３０ｄの径よりも２０％以上大きくする。
【００５３】
次に、このように構成された図１の実施形態における、破壊トルク吸収作用を説明する。ポンプ運転中に高速回転しているロータ６等がなんらかの原因で破壊すると、真空ポンプ１００全体を回動させようとする強い破壊トルクが発生し、この破壊トルクがポンプケース１やベース４に加わる。
【００５４】
ポンプケース１は大きい真空チャンバ２００に結合されているから、破壊トルクを受けたポンプケース１と真空チャンバ２００とを結合しているポンプ・チャンバ結合用ボルト３０部分には大きな剪断力が加わる。また、ベース４はポンプケース１に結合されてぶら下がっている状態であるが、ポンプケース１よりも破壊したロータ６等がぶつかりにくいので、直接受ける破壊トルクは弱く、ポンプケース１から大きい破壊トルクが伝えられる。すなわち、ポンプケース１とベース４とを結合しているポンプケース・ベース結合用ボルト１９部分にも大きな剪断力が加わる。
【００５５】
破壊トルクによる剪断力を受けるこれらのポンプ・チャンバ結合用ボルト３０部分およびポンプケース・ベース結合用ボルト１９部分では、次のような現象が起こる。
【００５６】
上述のように、ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０とポンプケース・ベース結合用ボルト１９の胴径（くびれ部の径）よりも、それぞれのボルトが挿入しているボルト穴３、１７の径が２０％以上大きく、充分な隙間が存在するので、その隙間分だけ、フランジ部１ａが真空チャンバ２００に対して、また、ベース結合部１ｂがベース４に対してすべって、破壊トルクを吸収しこれを減衰させる。
【００５７】
減衰した破壊トルクがなお残存しているときは、ボルト３０、１９の胴部がボルト穴３、１７の壁面に当たる。これにより、各ボルト３０、１９に使用している伸びボルトは、そのくびれ径部３０ｄがボルト穴３、１７との隙間内で伸びかつ曲がり、場合によってはくびれ径部３０ｄで剪断するが、このくびれ径部３０ｄの変形が破壊トルクを集中して吸収するので、周辺の他の部分、特に、ネジ穴２２、１８のネジ部等は変形を免れ、ネジを回転して外せる状態が維持されるので、後の修理作業の際の結合部の分解が容易になる。
【００５８】
上記のような、ボルト・ボルト穴間の隙間内のすべり、ボルトの変形という結合部の減衰作用により、強い破壊トルクが真空チャンバ２００まで伝わってこれを破壊するという事態は回避される。
【００５９】
なお、この発明において、伸びボルトの使用は必ずしも必須ではなく、通常のボルトを使用しても、設計によっては、同様の作用効果は得られる。もちろん、真空チャンバ２００と真空ポンプ１００との結合部だけに伸びボルトを使用して、真空チャンバ２００への破壊トルク伝達を弱めるようにしたり、ポンプケース１とベース４との結合部だけに伸びボルトを使用して、伸びボルトの変形により破壊トルクを吸収することでベース４のみでなく真空チャンバ２００への破壊トルク伝達も弱めるようにしたりして、部分的に伸びボルトを使用してもよい。
【００６０】
図２は、この発明の他の実施形態を示す。図２の真空ポンプ１００は、ベース４の下側をポンプ下部支持体６０に下部支持ボルト６１で固定され、ポンプ下部支持体６０により支持されたものである。その他の構成は、図１の実施形態と同様である。
【００６１】
図２においては、ベース４がポンプ下部支持体６０に固定されていて、破壊トルクがベース４に加わったとき、下部支持ボルト６１を曲げたり、切断するおそれがあるもので、下部支持ボルト６１やその周辺部が損傷すると、その後の分解交換が困難になるものである。しかし、この発明では、図１の実施形態で説明したように、ポンプケース・ベース結合用ボルト１９の変形により破壊トルクを吸収するから、下部支持ボルト６１やその周辺部の損傷は起こらない。
【００６２】
上述の実施形態の説明で理解されるように、ボルトとボルト穴との隙間は、破壊トルクの吸収に重要な役割を担っている。そこで、この隙間を更に改良すると、破壊トルク吸収が一層効率よく行うことができる。以下、その改良を順次説明する。
【００６３】
図３は、図１あるいは図２におけるボルトとボルト穴との隙間に、Ｏリングと同様なゴム材などからなる緩衝材を挿入した構造を示す。図３においては、真空チャンバ２００と真空ポンプ１００との結合部を示しており、５０が緩衝材で、この緩衝材５０は、フランジ部１ａのボルト穴３とポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴部の間の隙間に挿入されている。なお、４０はボルト３０の胴部に嵌め込まれた座金である。
【００６４】
破壊トルクを受けて、真空チャンバ２００とフランジ部１ａが相対的にすべり、ボルト穴の中でボルトが横方向に移動すると、緩衝材５０が弾性変形し、この弾性変形により、破壊トルクの減衰作用が一層顕著になる。
【００６５】
この緩衝材（５０）による破壊トルクの吸収は、真空チャンバ２００と真空ポンプ１００との結合部だけでなく、ポンプケース１とベース４との結合部にも勿論適用することができる。
【００６６】
図４は、この発明に係る真空ポンプのフランジ部の他の実施形態を示す部分正面図で、真空チャンバ・真空ポンプ結合部に適用した場合を示してある。
【００６７】
図４のフランジ部１ａには、ガス吸気口２の周囲に等間隔に８個のボルト穴３、３、‥‥が配設されている。これらのボルト穴３、３、‥‥は、その径は互いに同一であるが、その位相、すなわち、対応するポンプ結合用ネジ穴２２（ポンプ・チャンバ結合用ボルト３０）に対して位相（ポンプの円周方向角度）を適宜ずらしてある。この実施形態では、第１のボルト位置Ｐ１、Ｐ１、‥‥４か所では、ボルト穴３とボルト３０が同心になっていてボルト・ボルト穴間の（円周方向）距離が中距離ｄ４、第２のボルト位置Ｐ２、Ｐ２では、ボルト穴３がポンプ・チャンバ結合用ボルト３０よりも矢印方向にやや位相が進んでいて、ボルト・ボルト穴間の距離が小距離ｄ５、第３のボルト位置Ｐ３、Ｐ３では、ボルト穴３がボルト３０よりもやや位相が遅れていて、ボルト・ボルト穴間の距離が大距離ｄ６となっている。
【００６８】
破壊トルクによるすべりによって、ボルトとボルト穴が相対的に接近していく側の隙間、すなわち、上記距離ｄ４、ｄ５、ｄ６は、図４の場合、それぞれボルトの胴径の１０％、５％、１５％としてある。なお、上記距離は隙間なのであるから、距離ｄ４の１０％は、図１の実施形態のボルト穴３あるいは１７の径がボルト３０あるいは１９の胴径よりも２０％大きい場合に相当する値である。
【００６９】
この距離（隙間）のばらつき程度は適宜であり、図４のような３種類に限るものではない。また、最小の距離は、標準のボルト・ボルト穴の隙間、例えば、１０ｍｍのボルトに対し１１ｍｍのボルト穴で生じる平均隙間０．５ｍｍ程度が実用的である。最大の距離は、円周に沿った長穴にする等により、かなり大きく取ることが可能である。いずれの場合も、距離（隙間）のばらつき範囲が、ボルトの胴径の１０％を含んでいることが、良好な破壊トルク吸収に好適である。
【００７０】
図４の実施形態では、破壊トルクによりボルト穴とボルトがずれていくとき縮まっていく側の隙間、すなわち、上記ボルト・ボルト穴間の距離ｄ４、ｄ５、ｄ６が異なっている。それ故、ボルトがボルト穴の壁面に当たって、ボルトが変形を始めるタイミングが、上記距離ｄ４、ｄ５、ｄ６の差だけずれることになる。
【００７１】
図５を参照して、図４の実施形態における上記タイミングのずれを説明する。図５（ａ）は、正常の組み付け状態を示す。
【００７２】
図５（ｂ）は、破壊トルクが矢印の向きに働き、真空ポンプのフランジ部１ａが図の右側にすべり、Ｐ２でのポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴部が真空チャンバ結合用ボルト穴３の内壁にｃ１で当たった状態を示す。この間に、真空チャンバ２００とフランジ部１ａとのすべりによって、破壊トルクは吸収されていく。
【００７３】
図５（ｃ）は、更に、残存する破壊トルクによりＰ２でのボルト３０が変形し、Ｐ１でのポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴部が真空チャンバ結合用ボルト穴３の内壁にｃ２で当たった状態を示す。この間は、真空チャンバ２００とフランジ部１ａとのすべりと第２のボルト位置Ｐ２でのボルト３０の変形によって、破壊トルクはより多く吸収されていく。
【００７４】
更に破壊トルクを吸収しきれない場合は、Ｐ１でのボルト３０も変形を始め、Ｐ３でのポンプ・チャンバ結合用ボルト３０の胴部が真空チャンバ結合用ボルト穴３の内壁に当たり、この間、真空チャンバ２００とフランジ部１ａとのすべりと第１、第２のボルト位置Ｐ１、Ｐ２でのボルト３０の変形によって、破壊トルクは一層多く吸収されていく。
【００７５】
このように、図４および図５で説明した実施形態では、ボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間を積極的にばらつかせて、ポンプケース１のすべり回転時、ボルト結合部での破壊トルク吸収を分散させ、時間をかけて吸収するようにしたので、破壊トルクのピーク値が下がり、大きなショックが加わりにくくなる。
【００７６】
ボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間を積極的にばらつかせるには、図４および図５に限らず、例えば、ボルト穴の径を複数種にして隙間をばらつかせる、ボルト穴の形状を複数種にして隙間をばらつかせる等、種々の手法がある。
【００７７】
また、このボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間を積極的にばらつかせる手法を、ポンプケース・ベース結合部にも適用したり、ポンプケース・ベース結合部のみ適用したりしても有効である。
【００７８】
ボルト胴部とボルト穴内壁面との間の隙間を積極的にばらつかせる手法と、上述の緩衝材挿入とを組み合わせたり、伸びボルトを使用する手法を組み合わせたりしても、もちろん、この発明を実施することができ、また、これらを真空ポンプ・真空チャンバ結合部、ポンプケース・ベース結合部の両方もしくはいずれか一方に適用することもできる。
【００７９】
図７は、真空ポンプ・真空チャンバ結合部（３、２２、３０）に、ボルト穴がボルト胴径より２０％以上大きく、伸びボルトを使用し、ポンプケース・ベース結合部（１７〜１９）には、通常のボルト・ボルト穴の結合構造を使用した例を示す。図７の他の構成は、図１と同じである。
【００８０】
真空ポンプ・真空チャンバ結合部にのみ、（１）ボルト穴がボルト胴径より２０％以上大きい構造、（２）ボルトに対してボルト穴位置がばらついている構造、（３）上記（１）に緩衝材挿入を組み合わせた構造、（４）上記（２）に緩衝材挿入を組み合わせた構造、（５）上記（１）に伸びボルトを使用する構造、（６）上記（２）に伸びボルトを使用する構造等を採用するだけでも、結合部の変形や部分的破壊で破壊トルクが吸収され、真空チャンバ２００への破壊トルク伝達や真空ポンプの脱落が防止される。
【００８１】
図８は、ポンプケース・ベース結合部（１７〜１９）に、ボルト穴がボルト胴径より２０％以上大きく、伸びボルトを使用し、真空ポンプ・真空チャンバ結合部（３、２２、３０）には、通常のボルト・ボルト穴の結合構造を使用した例を示す。図８の他の構成は、図２と同じである。
【００８２】
ポンプケース・ベース結合部にのみ、上記（１）〜（６）等を採用するだけでも、ポンプケース１の破壊が先に進んで破壊してベースが残る傾向が出て、ここの結合部の変形や部分的破壊で破壊トルクが吸収され、真空チャンバ２００への破壊トルク伝達や真空ポンプの脱落が防止される作用効果が出ることが確認できた。
【００８３】
【発明の効果】
この発明においては、上述のように、真空チャンバ結合用ボルト穴とそこに挿入されるポンプ・チャンバ結合用ボルトの隙間、あるいは、ポンプケース・ベース結合用ボルト穴とそこに挿入されるポンプケース・ベース結合用ボルトの隙間をボルト胴径よりも２０％以上大きくしたり、ポンプケースが破壊トルクを受けて回動するとき、ボルトとボルト穴が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせたりしたから、高速回転しているロータが脆性破壊等を起こして、真空ポンプ全体を回動させようとする破壊トルクが発生したとき、この破壊トルクを直接受ける真空ポンプのポンプケースが、真空チャンバおよびベースに対して、ボルトとボルト穴の隙間分すべって、破壊トルクを吸収して減衰させ、真空チャンバ等に破壊トルクが伝わるのを防止する。
【００８４】
上記隙間に緩衝材を挿入してあれば、緩衝材の弾性変形により、破壊トルクの減衰作用が一層顕著になる。
【００８５】
上記ボルトとして伸びボルトを用いれば、破壊トルクが伸びボルトの変形に使われて、破壊トルクの減衰作用が一層顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る真空ポンプの一実施形態を示す縦断面図。
【図２】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示す部分縦断面図。
【図３】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示す部分縦断面図。
【図４】この発明に係る真空ポンプのフランジ部の他の実施形態を示す部分正面図。
【図５】図４のフランジ部の部分縦断面図で、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、破壊トルクが加わった場合の真空ポンプのフランジ部と真空チャンバとがずれる状態を順に示す。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、結合用ボルト、ボルト穴の他の実施の形態をそれぞれ示す断面図。
【図７】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示す部分縦断面図。
【図８】この発明に係る真空ポンプの他の実施形態を示す部分縦断面図。
【図９】従来の真空ポンプの取り付け状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ ポンプケース
１ａ フランジ部
１ｂ ベース結合部
２ ガス吸気口
３ 真空チャンバ結合用ボルト穴（真空チャンバ結合用穴）
４ ベース（真空ポンプベース）
５ ロータシャフト
６ ロータ
６ａ 下部外周面
７ ロータ翼
８ ステータ翼
１０ ネジステータ
１０ａ ネジ溝
１１ ガス排気口
１２ スペーサ
１３ 磁気軸受
１４ ボールベアリング
１５ 駆動モータ
１６ ステータコラム
１７ ポンプケース・ベース結合用ボルト穴（ポンプケース・ベース結合用穴）
１８ ポンプケース・ベース結合用ネジ穴（ポンプケース・ベース結合用穴）
１９ ポンプケース・ベース結合用ボルト
２１ 排気口
２２ ポンプ結合用ネジ穴（ポンプ結合用穴）
３０ ポンプ・チャンバ結合用ボルト（伸びボルト）
３０ｂ ボルト頭部
３０ｃ ネジ部
３０ｄ くびれ径部
４０ 座金
５０ 緩衝材
６０ ポンプ下部支持体
６１ 下部支持ボルト
１００ 真空ポンプ
２００ 真空チャンバ

Claims (6)

1. ロータと、
   このロータを囲うポンプケースと、
   このポンプケースの上縁に形成されたフランジ部と、
   このフランジ部の上面に接する真空チャンバの排気口周縁側に設けられた複数のポンプ結合用穴に対応配置させて、上記フランジ部に穿設され、ポンプ・チャンバ結合用ボルトを貫通するための複数の真空チャンバ結合用ボルト穴と、
   上記ポンプケースの下縁に形成されたベース結合部と、
   このベース結合部の下面に接して上記ロータの下側を覆うベースと、
   上記ベース結合部およびベースのそれぞれに互いに対応して配設された複数のポンプケース・ベース結合用穴と、
   これらのポンプケース・ベース結合用穴に挿入しネジ締めすることによりポンプケースとベースを結合する複数のポンプケース・ベース結合用ボルトと、
   を有し、
   上記ポンプ・チャンバ結合用ボルト又は上記ポンプケース・ベース結合用ボルトは、破壊トルクによってそのボルトの径方向に変形するくびれ径部を備えたボルトからなること
   を特徴とする真空ポンプ。
2. ロータと、
   このロータを囲うポンプケースと、
   このポンプケースの上縁に形成されたフランジ部と、
   このフランジ部の上面に接する真空チャンバの排気口周縁側に設けられた複数のポンプ結合用穴に対応配置させて、上記フランジ部に穿設され、ポンプ・チャンバ結合用ボルトを貫通するための複数の真空チャンバ結合用ボルト穴と、
   このロータを囲うポンプケースと、
   このポンプケースの下縁に形成されたベース結合部と、
   このベース結合部の下面に接して上記ロータの下側を覆うベースと、
   上記ベース結合部およびベースのそれぞれに互いに対応して配設された複数のポンプケース・ベース結合用穴と、
   これらのポンプケース・ベース結合用穴に挿入しネジ締めすることによりポンプケースとベースを結合する複数のポンプケース・ベース結合用ボルトと、
   を有し、
   結合用ボルトとボルト穴との位置関係が、以下の（ａ）、（ｂ）のいずれかであるか、（ａ）および（ｂ）である真空ポンプ。
   （ａ）ポンプケースが破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルトと真空チャンバ結合用ボルト穴が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある。
   （ｂ）ポンプケースが破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプケース・ベース結合用ボルトとポンプケース・ベース結合用穴が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある。
3. 請求項１または２に記載の真空ポンプであって、結合用ボルトとボルト穴との隙間が以下の（ａ）、（ｂ）のいずれかであるか、（ａ）および（ｂ）である真空ポンプ。
   （ａ）ポンプ・チャンバ結合用ボルトと真空チャンバ結合用ボルト穴との隙間に緩衝材が挿入されている。
   （ｂ）ポンプケース・ベース結合用ボルトとポンプケース・ベース結合用ボルト穴との隙間に緩衝材が挿入されている。
4. 真空チャンバの排気口周縁に設けられた複数のポンプ結合用穴と、
   真空ポンプのロータを囲う真空ポンプのポンプケースの上縁に形成されたフランジ部に設けられ、上記ポンプ結合用穴に対応して配置された複数の真空チャンバ結合用穴と、
   上記ポンプ結合用穴および真空チャンバ結合用穴に挿入しネジ締めすることにより、真空チャンバ排気口周縁とフランジ部を固定する複数のポンプ・チャンバ結合用ボルトと、
   を有し、
   上記ポンプ・チャンバ結合用ボルトは、破壊トルクによってそのボルトの径方向に変形するくびれ径部を備えたボルトからなること
   を特徴とする真空ポンプの取り付け構造。
5. 真空チャンバの排気口周縁に設けられた複数のポンプ結合用穴と、
   真空ポンプのロータを囲う真空ポンプのポンプケースの上縁に形成されたフランジ部に設けられ、上記ポンプ結合用穴に対応して配置された複数の真空チャンバ結合用穴と、
   上記ポンプ結合用穴および真空チャンバ結合用穴に挿入しネジ締めすることにより、真空チャンバ排気口周縁とフランジ部を固定する複数のポンプ・チャンバ結合用ボルトと、
   を有し、
   ポンプケースが破壊トルクを受けて回動するとき、上記ポンプ・チャンバ結合用ボルトと真空チャンバ結合用ボルト穴が相対的に接近していく側の隙間が、ボルトの胴径の１０％を含んだ範囲でばらつかせてある
   真空ポンプの取り付け構造。
6. ポンプ・チャンバ結合用ボルトと、ポンプ結合用穴および真空チャンバ結合用穴のうちボルト穴となっている穴との隙間に緩衝材が挿入されている請求項４または５に記載の真空ポンプの取り付け構造。

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