JP4661378B2 - Turbo molecular pump - Google Patents

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Description

本発明は、半導体製造装置や分析装置などの中真空から超高真空にわたる圧力範囲で真空排気に使用されるターボ分子ポンプに関する。   The present invention relates to a turbo molecular pump used for evacuation in a pressure range from a medium vacuum to an ultra-high vacuum such as a semiconductor manufacturing apparatus and an analysis apparatus.

ターボ分子ポンプは、例えばドライエッチングやＣＶＤ等を行うプロセスチャンバ内のガスを排気して所定の高真空を形成する手段として用いられる。ターボ分子ポンプのロータ翼は高速回転するため、ロータ翼の温度が高いまま回転させるとクリープ変形などを生じる恐れがあるので、ステータ翼とスペーサとを互いに潰し合うように組み付け、熱伝導性を高めて熱を逃がし易くすることでロータ翼温度の低下を図っている（例えば、特許文献１参照）。   The turbo molecular pump is used as means for evacuating a gas in a process chamber for performing, for example, dry etching or CVD to form a predetermined high vacuum. Since the rotor blades of the turbo molecular pump rotate at high speed, if the rotor blades are rotated at a high temperature, there is a risk of creep deformation, etc. In this way, the rotor blade temperature is lowered by facilitating heat release (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−０６４９８６号公報（第３頁、図１）Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-064986 (page 3, FIG. 1)

半導体製造工程では、塩素や硫化フッ素等の反応生成物が堆積するのを防止するために、ターボ分子ポンプの吸気口フランジが接続されるチャンバ側フランジを加熱している。特許文献１の技術は、ステータ翼とスペーサとを互いに潰し合う程に強固に密着させて熱伝導性を高めてロータ翼温度の低下を図っているが、逆に、チャンバ側フランジからの熱がスペーサ、ステータ翼を介してロータ翼へ伝わり易くなるので、ロータ翼の温度を低減する効果が低くなり、クリープ変形などを招く恐れがある。   In the semiconductor manufacturing process, the chamber side flange to which the inlet flange of the turbo molecular pump is connected is heated in order to prevent the deposition of reaction products such as chlorine and fluorine sulfide. In the technique of Patent Document 1, the stator blades and the spacers are firmly adhered to each other so as to be crushed to increase the thermal conductivity to lower the rotor blade temperature. Since it is easy to be transmitted to the rotor blades via the spacers and the stator blades, the effect of reducing the temperature of the rotor blades is reduced, which may cause creep deformation.

（１）請求項１によるターボ分子ポンプは、回転軸方向に多段に配設される複数のロータ翼と、複数のロータ翼と交互に配設され、外周部に環状リブを有しない複数のステータ翼と、複数のステータ翼の各々を、その外周縁で回転軸方向にそれぞれ挟み込んで位置決めする部材であって、上下面が互いに当接する複数の環状のスペーサと、複数のスペーサの外周側を囲むように設けられたケーシングと、を備え、吸気口から吸入した気体を排気口から排出するターボ分子ポンプにおいて、複数のスペーサは、吸気口側に配設される吸気口側スペーサ群と、排気口側に配設される排気口側スペーサ群とから成り、吸気口側から排気口側へ伝熱する際の温度勾配が前記吸気口側でより大きくなり、かつ、吸気口側スペーサ群とケーシングとの間に隙間が形成されるように、吸気口側スペーサ群の外径を排気口側スペーサ群の外径よりも小さくして、吸気口側スペーサ群における接触面積を排気口側スペーサ群における接触面積よりも小さくしたことを特徴とする。
（２）請求項２によるターボ分子ポンプは、回転軸方向に多段に配設される複数のロータ翼と、複数のロータ翼と交互に配設される複数のステータ翼と、複数のステータ翼の各々を、回転軸方向に挟み込んで位置決めする複数の環状のスペーサと、複数のスペーサの外周側を囲むように設けられたケーシングと、を備え、吸気口から吸入した気体を排気口から排出するターボ分子ポンプにおいて、複数のステータ翼は、吸気口側に配設され外周環状リブを有しない複数の第１ステータ翼と、排気口側に配設され外周環状リブを有する複数の第２ステータ翼とを有し、複数のスペーサは、複数の第２ステータ翼の前記外周環状リブの上下面を回転軸方向に挟み込んで位置決めし、位置決め時にスペーサの上下面が互いに非接触状態となる排気口側スペーサ群と、複数の第１ステータ翼の外周縁を回転軸方向に挟み込んで位置決めし、位置決め時にスペーサの上下面が互いに接触状態となる吸気口側スペーサ群とを有し、吸気口側スペーサ群における接触面積が排気口側スペーサ群における外周環状リブとスペーサとの接触面積よりも小さくなり、かつ、吸気口側スペーサ群とケーシングとの間に隙間が形成されるように、吸気口側スペーサ群の外径を設定したことを特徴とする。 (1) A turbo molecular pump according to claim 1 is provided with a plurality of rotor blades arranged in multiple stages in the rotation axis direction and a plurality of stator blades alternately arranged with the plurality of rotor blades and having no annular rib on the outer peripheral portion. A member for positioning each of the blades and the plurality of stator blades by sandwiching each of the stator blades in the direction of the rotation axis at the outer peripheral edge thereof, and surrounding a plurality of annular spacers whose upper and lower surfaces are in contact with each other, and an outer peripheral side of the plurality of spacers A plurality of spacers, an air inlet side spacer group disposed on the air inlet side, an air outlet , and a turbo molecular pump that discharges gas sucked from the air inlet through the air outlet. An exhaust port side spacer group arranged on the side, the temperature gradient when transferring heat from the intake port side to the exhaust port side becomes larger on the intake port side, and the intake port side spacer group and the casing Between So that the outer diameter of the inlet side spacer group is smaller than the outer diameter of the outlet side spacer group, so that the contact area in the inlet side spacer group is larger than the contact area in the exhaust side spacer group. Characterized by being made smaller .
(2) A turbo-molecular pump according to claim 2 includes a plurality of rotor blades arranged in multiple stages in the rotation axis direction, a plurality of stator blades arranged alternately with the plurality of rotor blades, and a plurality of stator blades. A turbocharger comprising: a plurality of annular spacers that are sandwiched and positioned in the direction of the rotation axis; and a casing that is provided so as to surround the outer peripheral side of the plurality of spacers; In the molecular pump, the plurality of stator blades are disposed on the intake port side and do not have an outer peripheral annular rib, and the plurality of second stator blades are disposed on the exhaust port side and have an outer peripheral annular rib. The plurality of spacers are positioned by sandwiching the upper and lower surfaces of the outer peripheral annular ribs of the plurality of second stator blades in the rotation axis direction, and the upper and lower surfaces of the spacers are in a non-contact state at the time of positioning. A spacer group, and an inlet side spacer group in which the outer peripheral edges of the plurality of first stator blades are sandwiched and positioned in the direction of the rotation axis, and the upper and lower surfaces of the spacer are in contact with each other at the time of positioning. Inlet port side spacer group so that the contact area at the exhaust port side spacer group is smaller than the contact area between the outer peripheral annular rib and the spacer, and a gap is formed between the inlet port side spacer group and the casing. The outer diameter is set .

本発明によれば、ターボ分子ポンプの排気口側のスペーサ同士の接触面積、もしくはスペーサとステータ翼との接触面積を、吸気口側よりも大きく設定することによって、吸気口側から排気口側へ伝熱する際の温度勾配が吸気口側でより大きくなるようにしたので、各ロータ翼の温度上昇を抑制できる。   According to the present invention, the contact area between the spacers on the exhaust port side of the turbo molecular pump or the contact area between the spacer and the stator blade is set larger than that on the intake port side, so that the intake port side to the exhaust port side. Since the temperature gradient at the time of heat transfer is made larger on the inlet side, the temperature rise of each rotor blade can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態によるターボ分子ポンプについて、図１〜６を参照しながら説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態によるターボ分子ポンプの概略構成を模式的に示す縦断面図である。 Hereinafter, a turbo molecular pump according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a schematic configuration of the turbo molecular pump according to the first embodiment.

ターボ分子ポンプ１００は、ターボ分子ポンプ部１とねじ溝ポンプ部２と吸気側フランジ３と排気側フランジ４とを備える。吸気側フランジ３は、不図示のプロセスチャンバに配設されたチャンバ側フランジ５０にボルト３ａによって取り付けられており、ターボ分子ポンプ１００は、プロセスチャンバからのガスを吸気口３Ａから取り入れ、排気側フランジ４の排気口４Ａから外部へ排気し、プロセスチャンバ内を所定の高真空とする。ターボ分子ポンプ部１のケーシング７には、ロータ本体５ａ、回転軸５ｂおよび複数段に形成されたロータ翼（回転翼）５ｃを有するロータ５と、複数段に形成されたステータ翼（固定翼）６とが配置されている。ロータ５は、ラジアルセンサ８ａおよびラジアル電磁石８ｂを有するラジアル磁気軸受８と、スラストセンサ９ａおよびスラスト電磁石９ｂを有するスラスト磁気軸受９とによって非接触で支持されている。ロータ翼５ｃとステータ翼６とは、スペーサ１０によって交互に数ｍｍの隙間を保って配置されている。   The turbo molecular pump 100 includes a turbo molecular pump portion 1, a thread groove pump portion 2, an intake side flange 3, and an exhaust side flange 4. The intake-side flange 3 is attached to a chamber-side flange 50 disposed in a process chamber (not shown) by a bolt 3a. The turbo molecular pump 100 takes in gas from the process chamber from the intake port 3A, and exhaust-side flange. 4 is exhausted to the outside from the exhaust port 4A, and the inside of the process chamber is set to a predetermined high vacuum. The casing 7 of the turbo molecular pump unit 1 includes a rotor 5 having a rotor body 5a, a rotating shaft 5b, and rotor blades (rotary blades) 5c formed in a plurality of stages, and stator blades (fixed blades) formed in a plurality of stages. 6 are arranged. The rotor 5 is supported in a non-contact manner by a radial magnetic bearing 8 having a radial sensor 8a and a radial electromagnet 8b, and a thrust magnetic bearing 9 having a thrust sensor 9a and a thrust electromagnet 9b. The rotor blades 5c and the stator blades 6 are arranged with a gap of several mm alternately by spacers 10.

ねじ溝ポンプ部２のベース筺体２ａには、回転軸５ｂを回転させるモータ８ｃと、吸気したガスを圧縮して排気口４Ａ側へ送出するねじステータ２ｂと、ターボ分子ポンプ１００を冷却する冷却管２ｃとが配置されている。ターボ分子ポンプ部１のケーシング７とねじ溝ポンプ部２のベース筺体２ａとは、ボルト２ｄによって気密を保って接続されている。ねじステータ２ｂは、ロータ５の下部に近接して設けられ、ロータ５の下部、ねじステータ２ｂのいずれか一方にはらせん溝が形成されている。ロータ５が数万ｒｐｍの回転数で高速回転することにより、吸気口３Ａから取り入れられたガスは、多段に形成されたロータ翼５ｃとステータ翼６との隙間を通り、この隙間と連通しているらせん溝が形成された隙間を通って排気口４Ａからポンプ外部へ排出される。   The base housing 2a of the thread groove pump section 2 includes a motor 8c that rotates the rotating shaft 5b, a screw stator 2b that compresses the sucked gas and sends it to the exhaust port 4A side, and a cooling pipe that cools the turbo molecular pump 100 2c is arranged. The casing 7 of the turbo molecular pump unit 1 and the base housing 2a of the thread groove pump unit 2 are connected to each other by a bolt 2d while maintaining airtightness. The screw stator 2b is provided close to the lower portion of the rotor 5, and a helical groove is formed in one of the lower portion of the rotor 5 and the screw stator 2b. When the rotor 5 rotates at a high speed of tens of thousands of rpm, the gas taken in from the intake port 3A passes through the gap between the rotor blade 5c and the stator blade 6 formed in multiple stages, and communicates with this gap. The gas is discharged from the exhaust port 4A to the outside of the pump through the gap in which the spiral groove is formed.

ところで、例えば半導体製造工程では、塩素や硫化フッ素等の反応生成物が装置内壁に堆積するのを防止するために、チャンバ側フランジ５０を９０〜１２０℃程度に加熱している。この熱は、チャンバ側フランジ５０から吸気側フランジ３、ケーシング７、スペーサリング１０、ステータ翼６を順次経由してロータ翼５ｃへ伝達される。ロータ翼５ｃに伝熱されると、ロータ５の寿命を短くするという問題がある。本実施の形態は、上記の熱伝達経路において、スペーサリング１０の配設位置によりスペーサリング１０同士の伝熱量をコントロールすることにより、ロータ翼５ｃの温度をその許容値以下に抑制するものであり、以下、図２および図３を用いて詳しく説明する。   By the way, in the semiconductor manufacturing process, for example, the chamber side flange 50 is heated to about 90 to 120 ° C. in order to prevent reaction products such as chlorine and fluorine sulfide from being deposited on the inner wall of the apparatus. This heat is transmitted from the chamber side flange 50 to the rotor blade 5c via the intake side flange 3, the casing 7, the spacer ring 10, and the stator blade 6 in this order. When heat is transferred to the rotor blade 5c, there is a problem that the life of the rotor 5 is shortened. In the present embodiment, the temperature of the rotor blade 5c is suppressed to the allowable value or less by controlling the amount of heat transfer between the spacer rings 10 by the arrangement position of the spacer ring 10 in the heat transfer path. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS.

図２は、第１の実施の形態によるターボ分子ポンプの構造を模式的に示す部分縦断面図である。図３は、第１の実施の形態によるターボ分子ポンプのステータ翼の構造を模式的に示す部分斜視図である。
図２を参照すると、ケーシング７内には、吸気口３Ａから排気口４Ａへ向かって、多段のロータ翼５ｃ、多段のステータ翼６および複数のスペーサリング１１〜１９（代表符号を１０で表す）が配置されている。複数のスペーサリング１０は、上下に隣接するもの同士が端面の一部分を当接させて積み上げられており、全体として筒状を呈している。隣接するスペーサリング１０の当接部分は円環状を呈している。また、隣接するスペーサリング１０により形成される段差に、ステータ翼６の外周部を挟み込むことによりステータ翼６の位置決めと固定が同時に行われる。 FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view schematically showing the structure of the turbo molecular pump according to the first embodiment. FIG. 3 is a partial perspective view schematically showing the structure of the stator blades of the turbo molecular pump according to the first embodiment.
Referring to FIG. 2, a multistage rotor blade 5 c, a multistage stator blade 6, and a plurality of spacer rings 11 to 19 (representative symbol is represented by 10) in the casing 7 from the intake port 3 </ b> A to the exhaust port 4 </ b> A. Is arranged. The plurality of spacer rings 10 that are vertically adjacent to each other are stacked with a part of their end faces in contact with each other, and have a cylindrical shape as a whole. The contact portion of the adjacent spacer ring 10 has an annular shape. Further, the stator blade 6 is positioned and fixed at the same time by sandwiching the outer peripheral portion of the stator blade 6 between the steps formed by the adjacent spacer rings 10.

ステータ翼６は、図３に示されるような半円環形状の部品と、これと対称形状の半円環形状の部品とを組み合わせた円環形をなしている。すなわち、ステータ翼６は、半円環状の内周リブ６１と、内周リブ６１から放射状に突設された複数のブレード６２とを有し、全体が半円環形状の部品を２つ組み合わせた円環形状の構造を有する。各ブレード６２のハッチングで示す接触面６２ａ、換言すればステータ翼６の外周縁の部分が、上下に隣接するスペーサリング１０により形成される段差に挟み込まれる。スペーサリング１０は、各接触面６２ａと周方向に断続的に接触するだけであり、接触面積は小さいので、スペーサリング１０とステータ翼６との接触部分を通して伝わる熱量は、スペーサリング１０同士を伝わる熱量よりも小さい。   The stator blade 6 has an annular shape in which a semi-annular part as shown in FIG. 3 and a symmetrical semi-annular part are combined. That is, the stator blade 6 has a semi-circular inner peripheral rib 61 and a plurality of blades 62 projecting radially from the inner peripheral rib 61, and is a combination of two semi-annular parts as a whole. It has an annular structure. The contact surface 62a indicated by hatching of each blade 62, in other words, the outer peripheral edge portion of the stator blade 6 is sandwiched between steps formed by the spacer rings 10 adjacent to each other vertically. Since the spacer ring 10 only intermittently contacts each contact surface 62a in the circumferential direction and the contact area is small, the amount of heat transmitted through the contact portion between the spacer ring 10 and the stator blade 6 is transmitted between the spacer rings 10. Less than the amount of heat.

スペーサリング１０を２つの群に分けると、４個のスペーサリング１１〜１４が吸気口３Ａ側の前段スペーサリング群１０Ａに属し、５個のスペーサリング１５〜１９が排気口４Ａ側の後段スペーサリング群１０Ｂに属する。本実施の形態では、スペーサリング１１〜１４の各下面の接触面積をＳ１、スペーサリング１５〜１９の各下面の接触面積をＳ２（＞Ｓ１）とし、高温の吸気口３Ａ側から低温の排気口４Ａ側への伝熱過程をスペーサリング１０の熱伝導機能により説明する。なお、この実施の形態においては、接触面積Ｓ２を接触面積Ｓ１の１．５倍以上に設定している。   When the spacer ring 10 is divided into two groups, the four spacer rings 11 to 14 belong to the front spacer ring group 10A on the intake port 3A side, and the five spacer rings 15 to 19 belong to the rear spacer ring on the exhaust port 4A side. It belongs to group 10B. In the present embodiment, the contact area of each lower surface of the spacer rings 11 to 14 is S1, the contact area of each lower surface of the spacer rings 15 to 19 is S2 (> S1), and the low temperature exhaust port from the high temperature intake port 3A side. The heat transfer process to the 4A side will be described by the heat conduction function of the spacer ring 10. In this embodiment, the contact area S2 is set to 1.5 times or more of the contact area S1.

一般に、固体の熱伝導に関してはフーリエの法則として式１が成り立つ。
Ｑ＝λ×Ｓ／Ｌ×（Ｔ１−Ｔ２） ・・・・（１）
但し、Ｑは熱量［Ｗ］、λは熱伝導率［Ｗ／ｍ℃］、Ｓは伝熱断面積［ｍ２］、Ｌは伝熱長さ［ｍ］、Ｔ１，Ｔ２は温度［℃］（Ｔ１＞Ｔ２）である。
式１を（Ｔ１−Ｔ２）について解くと、式２となる。
Ｔ１−Ｔ２＝（Ｑ×Ｌ）／（λ×Ｓ） ・・・・（２）
式２では、熱量Ｑ、熱伝導率λ、伝熱長さＬを一定としたとき、伝熱断面積Ｓを小さくするほど伝熱長さＬに対する温度勾配（Ｔ１−Ｔ２）が大きくなり、逆に、伝熱断面積Ｓを大きくするほど伝熱長さＬに対する温度勾配（Ｔ１−Ｔ２）が小さくなることが示されている。 In general, Formula 1 is established as Fourier's law for heat conduction of a solid.
Q = λ × S / L × (T1-T2) (1)
Where Q is the heat quantity [W], λ is the thermal conductivity [W / m ° C.], S is the heat transfer cross section [m 2 ], L is the heat transfer length [m], and T1 and T2 are the temperature [° C.]. (T1> T2).
When Formula 1 is solved for (T1-T2), Formula 2 is obtained.
T1-T2 = (Q × L) / (λ × S) (2)
In Equation 2, when the heat quantity Q, the thermal conductivity λ, and the heat transfer length L are constant, the temperature gradient (T1-T2) with respect to the heat transfer length L increases as the heat transfer cross-sectional area S decreases. It is shown that the temperature gradient (T1-T2) with respect to the heat transfer length L decreases as the heat transfer cross-sectional area S increases.

したがって、高温側、つまり吸気口３Ａ側のスペーサリング１１〜１４の接触面積Ｓ１を狭く設定して熱伝導を抑制する、言い換えれば温度勾配（Ｔ１−Ｔ２）を急峻とすることにより、高温側のスペーサリング１１〜１４の温度上昇が抑制される。一方、低温側、つまり排気口４Ａ側のスペーサリング１５〜１９の接触面積Ｓ２を広く設定して伝熱を促進する、言い換えれば温度勾配（Ｔ１−Ｔ２）を緩やかとすることにより、スペーサリング１５〜１９の温度が均一化に向かう。以上により、各ロータ翼５ｃの温度をその許容値以下に抑制することが可能となる。   Therefore, by setting the contact area S1 of the spacer rings 11 to 14 on the high temperature side, that is, the inlet 3A side, to be narrow, the heat conduction is suppressed, in other words, by making the temperature gradient (T1-T2) steep, The temperature rise of the spacer rings 11 to 14 is suppressed. On the other hand, by increasing the contact area S2 of the spacer rings 15 to 19 on the low temperature side, that is, the exhaust port 4A side, to promote heat transfer, in other words, by making the temperature gradient (T1-T2) gentle, the spacer ring 15 The temperature of ˜19 goes to homogenization. As described above, the temperature of each rotor blade 5c can be suppressed below its allowable value.

具体的には、図４を参照しながら、伝熱過程をスペーサリング１１〜１９の温度変化として説明する。
図４は、第１の実施の形態によるターボ分子ポンプの各スペーサリングの温度をプロットしたグラフである。このグラフでは、横軸にスペーサリング１１〜１９の段数をとり、縦軸に各スペーサリングの下面（次段のスペーサリングとの接触面）の温度をとったものである。スペーサリングの段数０に相当する箇所は、スペーサリング１１と吸気側フランジ３とが接触する箇所であり、その温度は１２０℃である。スペーサリングの段数９に相当する箇所は、スペーサリング１９とベース筐体２ａとが接触する箇所であり、その温度は４０℃である。後段スペーサリング群１０Ｂのスペーサリング１５〜１９の接触面積Ｓ２は、前段スペーサリング群１０Ａのスペーサリング１１〜１４の接触面積Ｓ１の１．５倍に設定されている。また、参考例として挙げる破線の曲線Ｂは、スペーサリングの段数はスペーサリング１１〜１９と同じ９段であるが、スペーサリング同士の接触面積を一律とした場合、すなわちＳ１＝Ｓ２とした場合の温度をプロットしたものである。 Specifically, the heat transfer process will be described as a temperature change of the spacer rings 11 to 19 with reference to FIG.
FIG. 4 is a graph plotting the temperature of each spacer ring of the turbo molecular pump according to the first embodiment. In this graph, the horizontal axis represents the number of stages of the spacer rings 11 to 19, and the vertical axis represents the temperature of the lower surface of each spacer ring (contact surface with the spacer ring of the next stage). A portion corresponding to the number of steps 0 of the spacer ring is a portion where the spacer ring 11 and the intake side flange 3 are in contact with each other, and the temperature thereof is 120 ° C. A portion corresponding to the number of steps 9 of the spacer ring is a portion where the spacer ring 19 and the base housing 2a are in contact with each other, and the temperature is 40 ° C. The contact area S2 of the spacer rings 15 to 19 of the rear spacer ring group 10B is set to 1.5 times the contact area S1 of the spacer rings 11 to 14 of the front spacer ring group 10A. In addition, a broken line curve B given as a reference example has the same number of spacer ring steps as the spacer rings 11 to 19, but the contact area between the spacer rings is uniform, that is, when S1 = S2. It is a plot of temperature.

図４に示されるように、曲線Ａは、スペーサリングの段数０と９に相当する箇所では、曲線Ｂと同じ温度であるが、スペーサリングの段数０と９に相当する箇所の間で、曲線Ｂを下回っている。曲線Ａの前段スペーサリング群１０Ａの温度変化は、曲線Ｂより急勾配であり、スペーサリングの段数４に相当する箇所では温度が９℃低下している。反対に、曲線Ａの後段スペーサリング群１０Ｂの温度変化は、曲線Ｂより緩やかな勾配である。つまり、本実施の形態では、高温側のスペーサリング１１〜１４の温度上昇を抑制し、低温側のスペーサリング１５〜１９の温度の均一化を図っている。したがって、ステータ翼６、ロータ翼５ｃも低温に保持され、結果として、ロータ翼５ｃのクリープ変形、ロータ５の寿命短縮などの問題を起こすことがなくなる。   As shown in FIG. 4, the curve A has the same temperature as that of the curve B at the positions corresponding to the spacer ring stages 0 and 9, but between the positions corresponding to the spacer ring stages 0 and 9 Below B. The temperature change of the preceding-stage spacer ring group 10A of the curve A is steeper than that of the curve B, and the temperature is reduced by 9 ° C. at a position corresponding to the number of stages 4 of the spacer ring. On the other hand, the temperature change of the rear stage spacer ring group 10B of the curve A is a gentler gradient than the curve B. That is, in the present embodiment, the temperature rise of the high temperature side spacer rings 11 to 14 is suppressed, and the temperature of the low temperature side spacer rings 15 to 19 is made uniform. Therefore, the stator blades 6 and the rotor blades 5c are also kept at a low temperature, and as a result, problems such as creep deformation of the rotor blades 5c and shortening of the life of the rotor 5 do not occur.

〈第２の実施の形態〉
図５は、第２の実施の形態によるターボ分子ポンプの構造を模式的に示す部分縦断面図である。図６は、第２の実施の形態によるターボ分子ポンプのステータ翼の構造を模式的に示す部分斜視図である。この第２の実施の形態のターボ分子ポンプ２００が第１の実施の形態のターボ分子ポンプ１００と異なる点は下記の２つであり、その他の構成は同じであるので、主として相違点を説明する。 <Second Embodiment>
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view schematically showing the structure of the turbo molecular pump according to the second embodiment. FIG. 6 is a partial perspective view schematically showing the structure of the stator blades of the turbo molecular pump according to the second embodiment. The turbo molecular pump 200 according to the second embodiment is different from the turbo molecular pump 100 according to the first embodiment in the following two points, and the other configurations are the same. Therefore, the differences are mainly described. .

相違点の一つは、第１の実施の形態のターボ分子ポンプ１００では、スペーサリング１０同士を接触させ、その接触部分を通して伝わる熱量をコントロールしたが、第２の実施の形態では、スペーサリング１０同士は必ずしも接触させず、スペーサリング２０とステータ翼６とを広い面積で接触させ、その接触部分を通して伝わる熱量をコントロールする。他の相違点は、第１の実施の形態のステータ翼６は、外周部が開放された構造であったが（図３参照）、第２の実施の形態のステータ翼６Ａは、図６に示されるように、外周リブ６３を有する閉鎖構造であることである。スペーサリング２０はスペーサリング２１〜２９の代表符号である。   One of the differences is that in the turbo molecular pump 100 of the first embodiment, the spacer rings 10 are brought into contact with each other and the amount of heat transmitted through the contact portion is controlled. In the second embodiment, the spacer ring 10 is controlled. The spacer ring 20 and the stator blade 6 are brought into contact with each other over a wide area, and the amount of heat transmitted through the contact portion is controlled. Another difference is that the stator blade 6 of the first embodiment has a structure in which the outer peripheral portion is opened (see FIG. 3), but the stator blade 6A of the second embodiment is similar to FIG. As shown, it is a closed structure having an outer peripheral rib 63. The spacer ring 20 is a representative symbol of the spacer rings 21 to 29.

図５に示されるように、前段スペーサリング群２０Ａでは、スペーサリング２１〜２４と各ステータ翼６Ａとの接触面積をＳ１、後段スペーサリング群２０Ｂでは、スペーサリング２５〜２９と各ステータ翼６Ａとの接触面積をＳ２とすると、外周リブ６３の接触面６３ａ（図６のハッチング部分）の面積は、隣接するスペーサリング２０との接触面積Ｓ１あるいはＳ２に等しく設定されている。接触面積の大小関係はＳ２＞Ｓ１に設定されている。このように、ターボ分子ポンプ２００では、ステータ翼６Ａがスペーサリング２０に対して外周リブ６３の接触面６３ａで全周接触となっているため、スペーサリング２０とステータ翼６Ａとの接触部分を通して熱の大部分が伝達される。   As shown in FIG. 5, in the front stage spacer ring group 20A, the contact area between the spacer rings 21-24 and each stator blade 6A is S1, and in the rear stage spacer ring group 20B, the spacer rings 25-29 and each stator blade 6A If the contact area is S2, the area of the contact surface 63a (hatched portion in FIG. 6) of the outer peripheral rib 63 is set equal to the contact area S1 or S2 with the adjacent spacer ring 20. The contact area size relationship is set to S2> S1. In this way, in the turbo molecular pump 200, the stator blade 6A is in full contact with the spacer ring 20 at the contact surface 63a of the outer peripheral rib 63, so that heat is transmitted through the contact portion between the spacer ring 20 and the stator blade 6A. Most of it is transmitted.

このターボ分子ポンプ２００においても、第１の実施の形態で説明した理論が適用でき、高温側のスペーサリング２１〜２４の温度上昇を抑制し、低温側のスペーサリング２５〜２９の温度の均一化を図っている。したがって、ステータ翼６Ａ、ロータ翼５ｃも低温に保持され、結果として、ロータ翼５ｃのクリープ変形、ロータ５の寿命短縮などの問題を起こすことがなくなる。   The turbo molecular pump 200 can also apply the theory described in the first embodiment, suppress the temperature rise of the high temperature side spacer rings 21 to 24, and make the temperature of the low temperature side spacer rings 25 to 29 uniform. I am trying. Therefore, the stator blades 6A and the rotor blades 5c are also kept at a low temperature, and as a result, problems such as creep deformation of the rotor blades 5c and shortening of the life of the rotor 5 do not occur.

次に、図７、図８を参照しながら、第１、第２の実施の形態の変形例について説明する。図７は、ターボ分子ポンプの第１の変形例を模式的に示す部分縦断面図である。この第１変形例のターボ分子ポンプ３００のスペーサリング３０は、第１の実施形態のターボ分子ポンプ１００に用いられる前段スペーサリング群１０Ａ（図２参照）と、第２の実施の形態のターボ分子ポンプ２００に用いられる後段スペーサリング群２０Ｂ（図５参照）との複合型である。すなわち、前段スペーサリング群１０Ａのスペーサリング１１〜１４の各下面の接触面積をＳ１、後段スペーサリング群２０Ｂのスペーサリング２５〜２９と各ステータ翼６Ａとの接触面積をＳ２とすると、接触面積の大小関係はＳ２＞Ｓ１に設定される。このターボ分子ポンプ３００においても、第１の実施の形態で説明した理論が適用でき、第１、第２の実施の形態によるターボ分子ポンプ１００，２００と同様の作用効果を奏する。   Next, modifications of the first and second embodiments will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view schematically showing a first modification of the turbo molecular pump. The spacer ring 30 of the turbo molecular pump 300 of the first modified example includes a front-stage spacer ring group 10A (see FIG. 2) used in the turbo molecular pump 100 of the first embodiment and the turbo molecule of the second embodiment. It is a composite type with a rear spacer ring group 20B (see FIG. 5) used for the pump 200. That is, when the contact area of each lower surface of the spacer rings 11 to 14 of the front spacer ring group 10A is S1, and the contact area of the spacer rings 25 to 29 of the rear spacer ring group 20B and each stator blade 6A is S2, the contact area of The magnitude relationship is set to S2> S1. Also in this turbo molecular pump 300, the theory explained in the first embodiment can be applied, and the same effects as the turbo molecular pumps 100 and 200 according to the first and second embodiments can be obtained.

図８は、ターボ分子ポンプの第２の変形例を模式的に示す部分縦断面図である。この第２変形例のターボ分子ポンプ４００のスペーサリング４０は、前段スペーサリング群４０Ａと、第２の実施の形態のターボ分子ポンプ２００に用いられる後段スペーサリング群２０Ｂ（図５参照）との複合型である。前段スペーサリング群４０Ａのスペーサリング４１〜４４は、ターボ分子ポンプ１００に用いられる前段スペーサリング群１０Ａのスペーサリング１１〜１４（図２参照）をそれぞれ厚肉化した断面形状を呈している。前段スペーサリング群４０Ａのスペーサリング４１〜４４の各下面の接触面積をＳ１、後段スペーサリング群２０Ｂのスペーサリング２５〜２９と各ステータ翼６Ａとの接触面積をＳ２とすると、接触面積の大小関係はＳ２＞Ｓ１に設定される。このターボ分子ポンプ４００においても、第１の実施の形態で説明した理論が適用でき、第１、第２の実施の形態によるターボ分子ポンプ１００，２００と同様の作用効果を奏する。さらに、スペーサリング４１〜４４の肉厚を増したことにより、仮にロータ５ｃが遠心破壊を起こしてその破断片が飛散した場合でもケーシング７を保護する効果が大きい。   FIG. 8 is a partial longitudinal sectional view schematically showing a second modification of the turbo molecular pump. The spacer ring 40 of the turbo molecular pump 400 of the second modified example is a composite of a front spacer ring group 40A and a rear spacer ring group 20B (see FIG. 5) used in the turbo molecular pump 200 of the second embodiment. It is a type. The spacer rings 41 to 44 of the front spacer ring group 40 </ b> A have a cross-sectional shape in which the spacer rings 11 to 14 (see FIG. 2) of the front spacer ring group 10 </ b> A used in the turbo molecular pump 100 are thickened. When the contact area of each lower surface of the spacer rings 41 to 44 of the front spacer ring group 40A is S1, and the contact area between the spacer rings 25 to 29 of the rear spacer ring group 20B and each stator blade 6A is S2, the contact area size relationship Is set to S2> S1. The turbo molecular pump 400 can also apply the theory described in the first embodiment, and has the same effects as the turbo molecular pumps 100 and 200 according to the first and second embodiments. Furthermore, by increasing the thickness of the spacer rings 41 to 44, the effect of protecting the casing 7 is great even if the rotor 5c is centrifugally broken and the broken pieces are scattered.

本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。第１および第２の実施の形態では、スペーサリング１０，２０を９段構成とし、ステータ翼６，６Ａも９段構成としたが、９段以外の多段構成にも本発明が適用でき、同様の作用効果を奏する。また、第１および第２の実施の形態では、前段スペーサリング群１０Ａ，２０Ａが４つのスペーサリング、後段スペーサリング群１０Ｂ，２０Ｂが５つのスペーサリングで構成されたが、各群の構成数は変えてもよい。さらに、接触面積の大小関係がＳ２＞Ｓ１を満たしていれば、外周リブを有するステータ翼６Ａと有しないステータ翼６の配置を任意としてもよい。さらにまた、吸気口３Ａ側の温度勾配が排気口４Ａ側の温度勾配よりも大きいならば、スペーサリング群の構成は、前段と後段の２段階に限らず、３段階以上としてもよい。   The present invention is not limited to the embodiments described above as long as the characteristics are not impaired. In the first and second embodiments, the spacer rings 10 and 20 have a nine-stage configuration, and the stator blades 6 and 6A also have a nine-stage configuration. However, the present invention can also be applied to multistage configurations other than the nine-stage configuration. Has the effect of. Further, in the first and second embodiments, the front spacer ring groups 10A and 20A are configured with four spacer rings, and the rear spacer ring groups 10B and 20B are configured with five spacer rings. You may change it. Furthermore, the arrangement of the stator blades 6A having the outer peripheral ribs and the stator blades 6 not having the outer peripheral ribs may be arbitrary as long as the contact area size relationship satisfies S2> S1. Furthermore, if the temperature gradient on the intake port 3A side is larger than the temperature gradient on the exhaust port 4A side, the configuration of the spacer ring group is not limited to the two stages of the front stage and the rear stage, and may be three stages or more.

本発明の第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプの概略構成を模式的に示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view schematically showing a schematic configuration of a turbo molecular pump according to a first embodiment of the present invention. 第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプの構造を模式的に示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which shows typically the structure of the turbo-molecular pump which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプのステータ翼の構造を模式的に示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows typically the structure of the stator blade | wing of the turbo-molecular pump which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプの各スペーサリングの温度をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the temperature of each spacer ring of the turbo-molecular pump which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプの構造を模式的に示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which shows typically the structure of the turbo-molecular pump which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施の形態に係るターボ分子ポンプのステータ翼の構造を模式的に示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows typically the structure of the stator blade | wing of the turbo-molecular pump which concerns on 2nd Embodiment. 実施の形態によるターボ分子ポンプの第１の変形例を模式的に示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which shows typically the 1st modification of the turbo-molecular pump by embodiment. 実施の形態によるターボ分子ポンプの第２の変形例を模式的に示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view which shows typically the 2nd modification of the turbo-molecular pump by embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１：ターボ分子ポンプ部 ２：ねじ溝ポンプ部
３：吸気側フランジ ４：排気側フランジ
５：ロータ ５ｃ：ロータ翼
６，６Ａ：ステータ翼 ７：ケーシング
１０，２０，３０，４０：スペーサリング
１１〜１９，２１〜２９，４１〜４４：スペーサリング
１０Ａ，２０Ａ，４０Ａ：前段スペーサリング群
１０Ｂ，２０Ｂ：後段スペーサリング群
６１：内周リブ ６２：ブレード
６３：外周リブ ６２ａ，６３ａ：接触面
１００，２００，３００，４００：ターボ分子ポンプ
Ｓ１，Ｓ２：接触面積 1: turbo molecular pump unit 2: thread groove pump unit 3: intake side flange 4: exhaust side flange 5: rotor 5c: rotor blade 6, 6A: stator blade 7: casing 10, 20, 30, 40: spacer ring 11- 19, 21-29, 41-44: Spacer ring 10A, 20A, 40A: Front spacer ring group 10B, 20B: Rear spacer ring group 61: Inner peripheral rib 62: Blade 63: Outer peripheral rib 62a, 63a: Contact surface 100, 200, 300, 400: turbo molecular pump S1, S2: contact area

Claims (2)

回転軸方向に多段に配設される複数のロータ翼と、
前記複数のロータ翼と交互に配設され、外周部に環状リブを有しない複数のステータ翼と、
前記複数のステータ翼の各々を、その外周縁で回転軸方向にそれぞれ挟み込んで位置決めする部材であって、上下面が互いに当接する複数の環状のスペーサと、
前記複数のスペーサの外周側を囲むように設けられたケーシングと、を備え、
吸気口から吸入した気体を排気口から排出するターボ分子ポンプにおいて、
前記複数のスペーサは、前記吸気口側に配設される吸気口側スペーサ群と、前記排気口側に配設される排気口側スペーサ群とから成り、
前記吸気口側から前記排気口側へ伝熱する際の温度勾配が前記吸気口側でより大きくなり、かつ、前記吸気口側スペーサ群と前記ケーシングとの間に隙間が形成されるように、前記吸気口側スペーサ群の外径を前記排気口側スペーサ群の外径よりも小さくして、前記吸気口側スペーサ群における接触面積を前記排気口側スペーサ群における接触面積よりも小さくしたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 A plurality of rotor blades arranged in multiple stages in the rotation axis direction;
A plurality of stator blades alternately disposed with the plurality of rotor blades and having no annular rib on the outer periphery; and
Each of the plurality of stator blades is a member that sandwiches and positions each of the stator blades in the rotation axis direction at the outer peripheral edge thereof, and a plurality of annular spacers whose upper and lower surfaces abut each other;
A casing provided so as to surround the outer peripheral side of the plurality of spacers,
In the turbo molecular pump that discharges the gas sucked from the intake port from the exhaust port,
The plurality of spacers comprises an inlet side spacer group disposed on the inlet side and an exhaust side spacer group disposed on the exhaust side,
The temperature gradient when transferring heat from the intake port side to the exhaust port side becomes larger on the intake port side, and a gap is formed between the intake port side spacer group and the casing, The outside diameter of the air inlet side spacer group is made smaller than the outside diameter of the air outlet side spacer group, and the contact area in the air inlet side spacer group is made smaller than the contact area in the exhaust side spacer group. A turbo-molecular pump that is characterized. 回転軸方向に多段に配設される複数のロータ翼と、
前記複数のロータ翼と交互に配設される複数のステータ翼と、
前記複数のステータ翼の各々を、回転軸方向に挟み込んで位置決めする複数の環状のスペーサと、
前記複数のスペーサの外周側を囲むように設けられたケーシングと、を備え、
吸気口から吸入した気体を排気口から排出するターボ分子ポンプにおいて、
前記複数のステータ翼は、前記吸気口側に配設され外周環状リブを有しない複数の第１ステータ翼と、前記排気口側に配設され外周環状リブを有する複数の第２ステータ翼とを有し、
前記複数のスペーサは、前記複数の第２ステータ翼の前記外周環状リブの上下面を回転軸方向に挟み込んで位置決めし、位置決め時にスペーサの上下面が互いに非接触状態となる排気口側スペーサ群と、前記複数の第１ステータ翼の外周縁を回転軸方向に挟み込んで位置決めし、位置決め時にスペーサの上下面が互いに接触状態となる吸気口側スペーサ群とを有し、
前記吸気口側スペーサ群における接触面積が前記排気口側スペーサ群における前記外周環状リブとスペーサとの接触面積よりも小さくなり、かつ、前記吸気口側スペーサ群と前記ケーシングとの間に隙間が形成されるように、前記吸気口側スペーサ群の外径を設定したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 A plurality of rotor blades arranged in multiple stages in the rotation axis direction;
A plurality of stator blades arranged alternately with the plurality of rotor blades;
A plurality of annular spacers for positioning each of the plurality of stator blades sandwiched in the rotation axis direction;
A casing provided so as to surround the outer peripheral side of the plurality of spacers,
In the turbo molecular pump that discharges the gas sucked from the intake port from the exhaust port,
The plurality of stator blades includes a plurality of first stator blades disposed on the intake port side and having no outer peripheral rib, and a plurality of second stator blades disposed on the exhaust port side and having an outer peripheral annular rib. Have
The plurality of spacers are positioned by sandwiching the upper and lower surfaces of the outer peripheral annular ribs of the plurality of second stator blades in the direction of the rotation axis, and the upper and lower surfaces of the spacers are not in contact with each other during positioning And positioning the outer peripheral edges of the plurality of first stator blades in the direction of the rotation axis, and the inlet side spacer group in which the upper and lower surfaces of the spacers are in contact with each other at the time of positioning,
The contact area in the inlet side spacer group is smaller than the contact area between the outer peripheral annular rib and the spacer in the exhaust side spacer group, and a gap is formed between the inlet side spacer group and the casing. As described above , a turbo molecular pump characterized in that an outer diameter of the inlet side spacer group is set .
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