JP4925781B2 - 真空ポンプとその振動吸収ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置、質量分析装置、粒子加速器または核融合実験装置等に用いられる真空ポンプとその振動吸収ダンパに関する。

ポンプケースの内側に収容されたロータの回転により吸気口から気体を吸気する形式の真空ポンプにおいては、ロータの回転により生じる振動を吸収するために、振動吸収ダンパを内蔵したものが知られている（例えば、特許文献１）。

前記特許文献１に開示された振動吸収ダンパは、真空ポンプのケーシング本体（４）側に取り付けられた筒状のケーシング分離部（３）と、これに弾性部材（１１）を介して連接された筒状の吸気口部（１）とで、外筒部としてのダンパケースを構成し、このダンパケースの内側に筒状のベローズ（１０）を収容した構成になっている。尚、前記カッコ内の符号は特許文献１で用いられているものである。この欄において以下も同様とする。

しかしながら、前記特許文献１に開示された振動吸収ダンパによると、前記の通り、ダンパケースが筒状のケーシング分離部（３）と筒状の吸気口部（１）の２部品で構成されるため、コストが高く、２部品の組立てという手間もかかる。その２部品を締結するためのボルトも必要となり、これもコスト高の要因となっている。

しかも、前記特許文献１に開示された振動吸収ダンパにあっては、上述の通り、ダンパケースが２部品で構成され、その間をＯリングの弾性体を介しているため、金属同士のはめあいを行うことができないので、その２部品の軸心を高精度に一致させるという手間のかかる面倒な作業が必要となり、振動吸収ダンパの組立て作業に時間がかかり、組立て作業性がよくない。真空ポンプが振動したときに、前記２部品の軸心が一致していないと、電気的絶縁が取れなくなったり、真空ポンプの振動が増大するおそれがあるため、２部品の軸心合わせ作業を省略することはできない。

特開２００３−３９８８号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、部品数とコストの低減、および組立て作業性の向上を図るのに好適な真空ポンプとその振動吸収ダンパを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る真空ポンプは、上端に吸気口を有する筒状のポンプケースと、前記ポンプケースの内側に収容され、前記吸気口から気体を吸気する回転ポンプ部と、前記吸気口の上部に設けた振動吸収ダンパとを有し、前記振動吸収ダンパは、前記吸気口に連通する筒状のベローズと、前記ベローズを収容する筒状のダンパケースと、前記ダンパケースの下端と前記ポンプケースの上端とを連結する弾性部材からなる振動吸収体とを備え、前記ベローズの上端を前記ダンパケースの内側フランジ部に固定し、同ベローズの下端を前記ポンプケースの上端に直接取り付けてなり、前記回転ポンプ部は、
前記ポンプケースの下端に配置されたポンプベースと、前記ポンプベースから前記ポンプケース内に向かって突出したステータコラムと、前記ステータコラムに装着され、軸受とモータで支持されながら回転するロータと、前記ロータの外周面に多段に設けた複数のロータ翼と、前記複数のロータ翼と交互に重ねて配置された複数のステータ翼と、前記ポンプベース上に多段に積層され、前記ステータ翼を挟んで位置決め固定する複数のスペーサと、前記ポンプケースの内面に設けられ、前記スペーサの中で最上段の前記スペーサを前記ポンプベース方向へ押し付けるスペーサ押えとを備え、前記スペーサを経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、当該スペーサに絶縁性を付与し、前記ポンプケースと前記ポンプベースとを締結する締結ボルトを経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、前記締結ボルトに絶縁性を付与し、前記ポンプケース下端の内周面と前記ポンプベースの外周面との間には、その間を経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、ゴム製部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によると、上記の如く、振動吸収ダンパの構造として、ベローズの下端をポンプケースの上端に直接取り付けることで、ダンパケースを一部品に集約する構成を採用したため、部品点数の削減とコスト低減を図ることができる。また、ダンパケースが一部品で構成されることから、振動吸収ダンパの組立て過程において従来の振動吸収ダンパのようなダンパケースについての２部品の軸心合わせといった手間のかかる面倒な作業は不要となり、組立て作業時間の短縮と組立作業性の向上を図れるという作用効果が奏しえられる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である真空ポンプの断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は図１のＢ部拡大分解図である。

本実施形態の真空ポンプＰは、図１に示したように、上端に吸気口１を有する筒状のポンプケース２と、その吸気口１の上部に設けた振動吸収ダンパ３と、ポンプケース２の内側に収容された回転ポンプ部４とを備えて構成される。

振動吸収ダンパ３は、真空ポンプＰの運転により生じる振動を吸収する手段として設けたものであって、具体的には、吸気口１に連通する筒状のベローズ５と、ベローズ５を収容する筒状のダンパケース６と、ダンパケース６の下端とポンプケース２の上端との間に介在する振動吸収体７とを備えて構成される。

ダンパケース６の上端内周面にはベローズ取付用のフランジ部（以下、「内側フランジ部８」という）が設けられ、この内側フランジ部８の下面に前記ベローズ５の上端が溶接などで固定されている。また、同ベローズ５の下端はポンプケース２の上端に溶接などで直接取り付けられている。

ダンパケース６の下端外周面とポンプケース２の上端外周面にはフランジ部９、１０がそれぞれ設けられており、これらのフランジ部９、１０は互いに対向するように配置される。また、ダンパケース６上端外周面にもフランジ部１１が形成されており、このフランジ部１１が電子顕微鏡等の精密機器を構成する真空チャンバ（図示省略）の開口部に取り付けられることで、真空チャンバの内側空間がベローズ５の内側空間を介してポンプケース２の吸気口１に連通するようになっている。

振動吸収体７は、ゴムなどの弾性部材で形成され、前記ダンパケース６下端のフランジ部９とポンプケース２上端のフランジ部１０とを連結し、真空ポンプＰの運転によるポンプケース２の振動を吸収する。

本実施形態の真空ポンプＰでは、振動吸収ダンパ３からのポンプケース２の離間量を所定範囲内に規制するために、移動規制手段１２を設けている。移動規制手段１２は、図２に示したように、ダンパケース６下端のフランジ部９に設けた貫通孔１３と、貫通孔１３に挿入された筒状のスリーブ１４と、ポンプケース２上端のフランジ部１０に設けたねじ孔１５と、前記ダンパケース６下端のフランジ部９側から前記スリーブ１４を通して前記ねじ孔１５にねじ込んだ移動規制ボルト１６とを備えて構成される。真空チャンバ側に固定された振動吸収ダンパ３の位置を基準として、矢印Ｍで示すようにポンプケース２が当該振動吸収ダンパ３から離れようとすると、例えばポンプケース内を大気開放した場合などで移動規制ボルト１６のボルト頭部１６Ａがスリーブ１４の上端を介してダンパケース６下端のフランジ部９に当たり、それ以上、ポンプケース２が振動吸収ダンパ３が離れることを防止している。

前記回転ポンプ部４は、ポンプケース２下端に配置されたポンプベース１７と、ポンプベース１７からポンプケース２内に向かって突出したコラム１８と、コラム１８に装着され、磁気軸受１９とモータ２０で支持されながら回転するロータ２１とを備えて構成される。また、ロータ２１の外周面には複数のロータ翼２２が多段に設けられ、この複数のロータ翼２２と交互に重ねて複数のステータ翼２３が多段に配置されている。

各ロータ翼２２は、ロータ２１の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成されたブレード状の切削加工品であって、気体分子の排気に最適な角度で傾斜している。前記各ステータ翼２３は、パンチングプレス加工などにより打ち抜き形成され、上下のスペーサ２４で挟まれて位置決め固定されている。この各ステータ翼２３も、気体分子の排気に最適な角度で傾斜している。

また、前記スペーサ２４は、ポンプケース２の内面との間に所定の隙間を有してポンプベース１７上に多段に積層され、その最上段のスペーサ２４Ａがポンプケース２の内面に形成されているスペーサ押え２４Ｂで上からポンプベース１７方向へ押し付けられることにより、すべてのスペーサ２４とステータ翼２３が一体的に安定に連結されるように構成している。

以上の構造からなる回転ポンプ部４は、ロータ２１の回転により、その回転中心軸線周りにロータ翼２２が旋回し、この旋回するロータ翼２２と固定のステータ翼２３とで、吸気口１付近からポンプベース２の排気口Ｅへ向かって気体分子を順次移送し排気する。

ところで、ポンプケース２内には前述のようにモータ２０等の電装部品があり、電装部品から電気的ノイズが発生する可能性があるため、そのノイズが電子顕微鏡等の精密機器側へ入るルートを遮断する必要がある。この種のノイズの伝達ルートとしては、移動規制ボルト１６を経由する第１のルート、スペーサ２４を経由する第２のルート、および、ポンプベース１７とポンプケース２を締結する締結ボルト２５を経由する第３のルートが考えられる。

前記第１のルートは、「モータ２０等のノイズ源→ポンプベース１７→ポンプケース２→移動規制ボルト１６→スリーブ１４→ダンパケース６→精密機器」の順にノイズが伝わるものである。

前記第２のルートは、「モータ２０等のノイズ源→ポンプベース１７→スペーサ２４→ホンプケース２→振動吸収ダンパ３→精密機器」の順にノイズが伝わるものである。

前記第３のルートは、「モータ２０等のノイズ源→ポンプベース１７→締結ボルト２５→ポンプケース２→振動吸収ダンパ３→精密機器」の順にノイズが伝わるものである。

以上説明したノイズとの関係から、本実施形態の真空ポンプにおいては、前述した振動吸収ダンパ３の採用に合わせて、さらに最上段のスペーサ２４Ａ、締結ボルト２５に絶縁性を付与することで、前述したノイズの伝達ルートを遮断し、精密機器側へのノイズの伝達を防止するものとした。

絶縁性を付与する手法としては、例えば、スペーサ２４Ａであれば、スペーサ２４Ａ全体を樹脂やセラミック等の絶縁部材で構成する、あるいは、スペーサ２４Ａの外面を絶縁部材でコーティングする等の手法が考えられる。前記締結ボルト２５についても同様である。

図１の例では、スペーサ２４Ａはアルミの材料にアルマイトの表面処理を行い外面を電気絶縁しているものを採用したが、例えばセラミック製のものを採用してもよい。締結ボルト２５については、図３に示したように、そのボルト頭部２５Ａ側のねじ部を削って凹凸のないフラットな曲面とし、このフラット曲面２５Ｓに対して絶縁性の熱収縮チューブ２６を加熱装着し、装着した熱収縮チューブ２６がポンプケース２側に当接する構成と、ボルト頭部２５Ａの下に樹脂製ワッシャ２７を配置する構成とを採用した。この構成によると、熱収縮チューブ２６の装着面がフラット曲面２５Ｓであることから、ねじ部のような凹凸で熱収縮チューブ２６が損傷することはなく、熱収縮チューブ２６の損傷による絶縁破壊を効果的に防止できる。

尚、ポンプケース下端２Ｂの内周面とポンプベース１７の外周面との間は、その間に設けたゴム製のＯリング２８によって電気的に絶縁されているため、その間を経由して前記ノイズが精密機器側へ達することはない。

上記の如く構成された本実施形態の真空ポンプＰは、例えば、電子顕微鏡等の精密機器を構成する真空チャンバの真空引きに用いられる。この使用例では、ダンパケース上端６Ａのフランジ部１１を前記真空チャンバ側に取り付け、ベローズ５の内側空間を介して前記真空チャンバの内側空間とポンプケース上端２Ａの吸気口１とを連通させた上で、モータ２０を起動し、真空ポンプＰの運転を開始する。

真空ポンプＰの運転開始により、ロータ２１が高速で回転し、その回転中心軸線周りに旋回するロータ翼２２と固定のステータ翼２３とで、吸気口１付近からポンプベース１７の排気口Ｅへ向かって気体分子を順次移送し排気する動作が行われ、真空チャンバ内に高真空の状態が形成される。ロータ２１の回転により真空ポンプＰが振動する可能性があるが、その振動は、前記精密機器側へ伝わる前に、振動吸収ダンパ３の振動吸収体７で吸収される。

以上説明した本実施形態の真空ポンプＰによると、振動吸収ダンパ３の具体的な構造として、ベローズ５の下端をポンプケース２の上端に直接取り付けることにより、ダンパケース６を一部品に集約する構成を採用したため、部品点数の削減とコスト低減を図ることができる。また、ダンパケース６が一部品で構成されることから、振動吸収ダンパ３の組立て過程において従来の振動吸収ダンパのようなダンパケース６についての２部品の軸心合わせといった手間のかかる面倒な作業は不要となり、組立て作業時間の短縮と組立作業性の向上を図れる。

本発明を適用した真空ポンプの一実施形態の断面図。 図１のＡ部拡大図。 図１のＢ部の拡大分解図。

符号の説明

１ 吸気口
２ ポンプケース
３ 振動吸収ダンパ
４ 回転ポンプ部
５ ベローズ
６ ダンパケース
７ 振動吸収体
８ ベローズ取付用のフランジ部（内側フランジ部）
９、１０、１１ フランジ部
１２ 移動規制手段
１３ 貫通孔
１４ スリーブ
１５ ねじ孔
１６ 移動規制ボルト
１７ ポンプベース
１８ コラム
１９ 磁気軸受（軸受）
２０ モータ
２１ ロータ
２２ ロータ翼
２３ ステータ翼
２４ スペーサ
２４Ａ 最上段のスペーサ
２４Ｂ スペーサ押え
２５ 締結ボルト
２５Ａ ボルト頭部
２５Ｓ フラット曲面
２６ 熱収縮チューブ
２７ 樹脂製ワッシャ
２８ Ｏリング
Ｅ 排気口
Ｐ 真空ポンプ

Claims (1)

1. 上端に吸気口を有する筒状のポンプケースと、
   前記ポンプケースの内側に収容され、前記吸気口から気体を吸気する回転ポンプ部と、
   前記吸気口の上部に設けた振動吸収ダンパとを有し、
   前記振動吸収ダンパは、
   前記吸気口に連通する筒状のベローズと、
   前記ベローズを収容する筒状のダンパケースと、
   前記ダンパケースの下端と前記ポンプケースの上端とを連結する弾性部材からなる振動吸収体とを備え、
   前記ベローズの上端を前記ダンパケースの内側フランジ部に固定し、同ベローズの下端を前記ポンプケースの上端に直接取り付けてなり、
   前記回転ポンプ部は、
   前記ポンプケースの下端に配置されたポンプベースと、
   前記ポンプベースから前記ポンプケース内に向かって突出したステータコラムと、
   前記ステータコラムに装着され、軸受とモータで支持されながら回転するロータと、
   前記ロータの外周面に多段に設けた複数のロータ翼と、
   前記複数のロータ翼と交互に重ねて配置された複数のステータ翼と、
   前記ポンプベース上に多段に積層され、前記ステータ翼を挟んで位置決め固定する複数のスペーサと、
   前記ポンプケースの内面に設けられ、前記スペーサの中で最上段の前記スペーサを前記ポンプベース方向へ押し付けるスペーサ押えとを備え、
   前記スペーサを経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、当該スペーサに絶縁性を付与し、
   前記ポンプケースと前記ポンプベースとを締結する締結ボルトを経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、前記締結ボルトに絶縁性を付与し、
   前記ポンプケース下端の内周面と前記ポンプベースの外周面との間には、その間を経由した電気的ノイズの伝達を遮断する手段として、ゴム製部材が設けられていること
   を特徴とする真空ポンプ。

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