JP6147988B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他の密閉チャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプに関し、特に、真空ポンプ内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する手段として加熱手段を採用する上で、被加熱部の仕上げ加工性の向上、加熱効率の向上、及び、組立作業効率の向上などを図れるようにしたものである。

例えば半導体製造装置におけるエッチング等のプロセス装置では、プロセスチャンバで使用されたガスを排気する手段として、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを使用しており、プロセスチャンバ内で使用されたガスは、真空ポンプとその排気系のガス流路を通じてプロセスチャンバの外部へ排出される。真空ポンプは、ポンプ外装ケース内にロータを有し、該ロータの回転によりガスを排気する。

ところで、前記のようにプロセスチャンバ内から排出されるガスの中には、反応性ガスだけでなく、プロセスで副次的に生成されるガス状物質（副生成物）も含まれている。この種の反応性ガスやガス状物質は、温度が低くなると、排気系のガス流路内や真空ポンプ内で凝固し、真空ポンプ内のステータに付着し堆積することがある。そして、そのような凝固物の堆積量が多くなると、凝固物とロータとが接触し、真空ポンプにダメージを与えるおそれがある。特に、真空ポンプ内では下流側ほど圧力が高くなるため、反応性ガスやガス状物質の凝固が生じやすい。

そこで、従来の真空ポンプでは、前記のような凝固物とロータとの接触を防止する手段として、下記《Ａ》《Ｂ》《Ｃ》の方式でヒータを真空ポンプに設置し、ヒータによる加熱でポンプ内温度を上昇させることにより、反応性ガスやガス状生成物の凝固を防止するようにしている。

《Ａ》 ポンプ外装ケースの外周面にヒータを巻付ける。
《Ｂ》 ポンプ外装ケースにヒータを埋設する。
《Ｃ》 ポンプ外装ケース内の固定部材にヒータを埋設する。

しかしながら、前記《Ａ》のヒータ巻付け方式では、被加熱部だけでなく、その周囲への放熱も大きく、効率的に被加熱部を加熱することができない。また、このヒータの巻付け方式によると、ヒータやポンプ外装ケースの加工精度やヒータの取付け固定具合によって、ポンプ外装ケースとヒータとの密着性にバラツキが生じ、加熱のバラツキやヒータ自体の異常加熱が発生するという問題点もある。

前記《Ｂ》のヒータ埋設方式は、例えば、特許文献１の図１に開示されている。同文献１の図１では、真空ポンプ（１）のポンプ外装ケース（１１、１３）を構成するポンプベース（１３）にヒータ（５１）を埋設している。その埋設の具体例として、同文献１では下記《Ｂ１》《Ｂ２》の方式を開示している。

《Ｂ１》 ポンプベース（１３）の上端面にリング状の溝（図示省略）を形成し、形成したリング状の溝内にヒータ（５１）を充填材で埋設する（同文献１の段落００１５を参照）。
《Ｂ２》 ポンプベース（１３）を鋳造で形成する際に、ヒータ（５１）を鋳込み工法によりポンプベース（１３）に埋設する（同文献１の段落００１５を参照）。

しかしながら、前記《Ｂ１》のようにポンプベース（１３）上端面のリング状の溝内にヒータ（５１）を充填材で埋設する方式では、埋設したヒータ（５１）とポンプベース（１３）との間に充填材が介在し、ヒータ（５１）とポンプベース（１３）との密着性が悪くなり、加熱効率が低下する可能性が高い。

また、前記《Ｂ１》の方式において、前記ヒータ（５１）が予めリング状に曲げられて作製したものである場合は、その曲げのバラツキやポンプベース（１３）上面のリング状の溝の寸法バラツキなどのため、特許文献１の図３のように、ヒータ（５１）の先端部をポンプベース（１３）上面のリング状の溝の先端部に精度よくぴったり埋め込むことは難しく、そのようなリング状の溝の先端部にヒータ（５１）の無い空白部が発生することによって、加熱効率の更なる低下を招く可能性が高い。ヒータ（５１）が直線棒状である場合は、ポンプベース（１３）上端面のリング状の溝に合わせて、その直線棒状のヒータ（５１）をリング状に曲げる必要があるため、柔軟性のある材料でヒータ（５１）を作製しなければならず、ヒータ（５１）材料の制約やヒータ（５１）自体のコストが高くなってしまうなどの問題もある。

前記《Ｂ２》のようにポンプベース（１３）の鋳造時に鋳込み工法でヒータ（５１）をポンプベース（１３）に埋設する、あるいは、ネジ溝排気部ステータ（８）の鋳造時に鋳込み工法でヒータ（５１）をネジ溝排気部ステータ（８）に埋設する方式では、被加熱部であるポンプベース（１３）またはネジ溝排気部ステータ（８）の仕上げ加工性が悪いという問題点がある。

すなわち、ネジ溝排気部ステータ（８）やポンプベース（１３）は、いずれも鋳造で作製され、寸法精度が要求されるため、鋳造後に仕上げ加工が必要になる。そのため、例えば前記《Ｂ２》のようにポンプベース（１３）の鋳造時に鋳込み工法でヒータ（５１）をポンプベース（１３）に直接埋設したり、ネジ溝排気部ステータ（８）の鋳造時に鋳込み工法でヒータ（５１）をネジ溝排気部ステータ（８）に直接埋設したりする方式では、鋳造後の仕上げ加工の段階で、ポンプベース（１３）やネジ溝排気部ステータ（８）からヒータ（５１）のリード線が露出した状態になる。このことから、ポンプベース（１３）やネジ溝排気部ステータ（８）の仕上げ加工時には、露出したヒータ（５１）のリード線を仕上げ加工用の切削バイトなどで切断したり、仕上げ加工時に使用される切削油や仕上げ加工後の洗浄液がヒータ（５１）のリード線にかかったりしないよう、細心の注意を払わなければならず、ポンプベース（１３）やネジ溝排気部ステータ（８）といった被加熱部の仕上げ加工性は悪い。また、前記のように露出したヒータ（５１）のリード線がポンプ組立て時に邪魔になり、ポンプ組立作業効率が低下するという問題点もある。

前記《Ｃ》のヒータ埋設方式は、例えば、特許文献１の図４に開示されている。同文献１の図４では、真空ポンプ（１）のポンプ外装ケース（１１、１３）内に固定部材として設けられているネジ溝排気部ステータ（８）にヒータ（５１）を埋設するものであり、具体的には、予めヒータ（５１）を埋設した部材（５５）を作成し、その部材（５５）をボルトなどでネジ溝排気部ステータ（８）に取付け固定するというものである（同文献１の段落００２１を参照）。

しかしながら、前記のようにヒータ（５１）を埋設した部材（５５）もまた、鋳造で作製され、寸法精度が要求されるため、鋳造後に仕上げ加工が必要になり、部材（５５）の仕上げ加工の段階において、部材（５５）からヒータ（５１）のリード線が露出した状態になるから、先に説明したネジ溝排気部ステータ（８）などにヒータ（５１）を直接埋設した場合と同じく、仕上げ加工性が悪い、及び、ポンプ組立作業効率が低下するという問題点がある。

なお、以上の説明において、カッコ（）内の符号は、特許文献１で用いられている符号である。

特開２０１２−０１７６７２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あり、その目的は、真空ポンプ内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する手段として加熱手段を採用する上で、被加熱部の仕上げ加工性の向上、加熱効率の向上、及び、組立作業効率の向上などを図るのに好適な真空ポンプを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、ポンプ外装ケース内でのロータの回転によりガスを排気する真空ポンプにおいて、前記真空ポンプは、前記真空ポンプ内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する手段として加熱手段を有し、前記加熱手段は、被加熱部に埋設された管状部材と、該管状部材内に設置された線状ヒータと、を備えていることを特徴とする。

前記本発明において、前記管状部材は、少なくとも２ヶ所に開口しており、前記線状ヒータは、少なくともリード線が前記管状部材の一方の開口部から前記管状部材内に入って該管状部材の他方の開口部より前記管状部材外に出るように設置されるように構成してもよい。

前記本発明における真空ポンプは、さらに、前記線状ヒータを前記管状部材の内面に密着させるために、当該線状ヒータに張力を付与する張力付与手段を備えてもよい。

前記本発明において、前記管状部材の前記開口部の少なくとも１ヶ所は、前記真空ポンプのガス排気口付近に開口してもよい。

前記本発明において、前記管状部材は、少なくとも１本のパイプからなり、前記線状ヒータは、前記各パイプ内に個別に通して設置してもよい。

前記本発明においては、前記管状部材を位置決め支持する支持部材を備えてもよい。

前記本発明において、前記管状部材は、前記被加熱部と同じ材料又は前記被加熱部より熱伝導率の良い材料で形成されてもよい。

前記本発明において、前記管状部材は、前記被加熱部と同じ材料又は前記被加熱部とほぼ同じ線膨張係数の材料で形成されてもよい。

本発明にあっては、ポンプ外装ケース内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する加熱手段の具体的な構成として、前記の通り、かかる加熱手段は、被加熱部に管状部材を埋設し、該管状部材内に線状ヒータを通して設置する構造を採用した。このため、被加熱部が例えば鋳造で作製され、その寸法精度が要求されるため、鋳造後に被加熱部の仕上げ加工が行われる場合には、最初に、被加熱部の鋳造時に鋳込み工法で管状部材を被加熱部に埋設し、被加熱部の仕上げ加工終了後に、前記のように埋設された管状部材に線状ヒータを通して設置する方式（ヒータ後付け方式）を採用することができる。従って、仕上げ加工の際にヒータのリード線が従来のように被加熱部から露出するようなことはなく、よって、露出したヒータのリード線を仕上げ加工用の切削バイトなどで切断したり、仕上げ加工時に使用される切削油や仕上げ加工後の洗浄液がヒータのリード線にかかったりしないよう、細心の注意を払う必要もなく、被加熱部の仕上げ加工性が向上する。また、真空ポンプ組立て完了後に、管状部材内に線状ヒータを通すことによって被加熱部に線状ヒータをセットすることもでき、これにより、真空ポンプ組立て時には被加熱部から線状ヒータのリード線が露出しないので、そのように露出したリード線が真空ポンプ組立ての邪魔になることもなく、真空ポンプ組立作業効率の向上も図れる。

特に、前記のように被加熱部に埋設された管状部材の具体的な構成として、当該管状部材は少なくとも２ヶ所に開口する構成を採用した場合は、２ヶ所の開口部から線状ヒータの両端を引き出して、当該線状ヒータに所定の張力を付与することができ、管状部材への組立作業性も向上する。また、これにより、線状ヒータと管状部材との密着性を高めることができるため、ヒータによる加熱効率の向上を図るのにも好適である。

本発明を適用した真空ポンプ（加熱手段をポンプベースに設けた実施例）の断面図。 図１に示すＡ−Ａ線で切断した加熱手段の第１の実施例の断面図。 （ａ）（ｂ）は図２に示した管状部材の開口部と真空ポンプのガス排気口との位置関係の一例の説明図。 図１に示すＡ−Ａ線で切断した加熱手段の第２の実施例の断面図。 図５（ａ）及び（ｂ）は、図１、図２、図４、図７に示した加熱手段において、線状ヒータに張力を付与する張力付与手段の説明図。 図６（ａ）は図１、図２、図３、図７に示した加熱手段の管状部材、または図４に示した加熱手段のパイプを支持する支持部材の説明図、同図（ｂ）はその支持部材の具体例の説明図。 本発明を適用した真空ポンプ（加熱手段をネジ溝排気部ステータに設けた実施例）の断面図。

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。

なお、本実施形態の説明では真空ポンプの一例としてターボ分子ポンプについて説明するが、本発明はターボ分子ポンプに限定されず、ネジ溝ポンプ段を有するポンプ、例えばドラッグポンプなどにも適用できる。また、後述の各実施形態、実施例及び変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

図１は、本発明を適用した真空ポンプ（加熱手段をポンプベースに設けた実施例）の断面図である。同図の真空ポンプＰは、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他の密閉チャンバのガス排気手段等として利用される。同真空ポンプＰは、外装ケース１内に、回転翼ブレード１３と固定翼ブレード１４により気体を排気する翼排気部Ｐｔと、ネジ溝１６を利用して気体を排気するネジ溝排気部Ｐｓと、これらの駆動系とを有している。

外装ケース１は、筒状のポンプケース１Ａと有底筒状のポンプベース１Ｂとをその筒軸方向にボルトで一体に連結した有底円筒形になっている。ポンプケース１Ａの上端部側はガス吸気口２として開口しており、ポンプベース１Ｂの下端部側面にはガス排気口３を設けてある。

ガス吸気口２は、ポンプケース１Ａ上縁のフランジ１Ｃに設けた図示しないボルトにより、例えば半導体製造装置のプロセスチャンバ等、高真空となる図示しない密閉チャンバに接続される。ガス排気口３は、図示しない補助ポンプに連通するように接続される。

ポンプケース１Ａ内の中央部には各種電装品を内蔵する円筒状のステータコラム４が設けられており、ステータコラム４はその下端側がポンプベース１Ｂ上にネジ止め固定される形態で立設してある。

ステータコラム４の内側にはロータ軸５が設けられており、ロータ軸５は、その上端部がガス吸気口２の方向を向き、その下端部がポンプベース１Ｂの方向を向くように配置してある。また、ロータ軸５の上端部はステータコラム４の円筒上端面から上方に突出するように設けてある。

ロータ軸５は、ラジアル磁気軸受１０とアキシャル磁気軸受１１の磁力で径方向と軸方向が回転可能に浮上支持され、駆動モータ１２により回転駆動される。また、このロータ軸５の上下端側には保護ベアリングＢ１、Ｂ２を設けている。

ステータコラム４の外側にはロータ６が設けられている。ロータ６は、ステータコラム４の外周を囲む円筒形状であって、ロータ軸５に一体化されていて、かつ、そのロータ軸５を回転軸心としてポンプケース１Ａ内で回転するように構成してある。

従って、図１の真空ポンプＰでは、ロータ軸５、ラジアル磁気軸受１０、１０及びアキシャル磁気軸受１１が、ロータ６をその軸心周りに回転可能に支持する支持手段として機能する。また、このロータ６はロータ軸５と一体に回転するので、ロータ軸５を回転駆動する駆動モータ１２がロータ６を回転駆動する駆動手段として機能する。

駆動モータ１２、保護ベアリングＢ１とＢ２、ラジアル磁気軸受１０及びアキシャル磁気軸受１１の詳細構成については業界周知の内容のため、説明を省略する。

《翼排気部Ｐｔの詳細構成》
図１の真空ポンプＰでは、ロータ６の略中間より上流（ロータ６の略中間からロータ６のガス吸気口２側端部までの範囲）が翼排気部Ｐｔとして機能する。以下、この翼排気部Ｐｔの詳細構成を説明する。

ロータ６の略中間より上流側のロータ６外周面には回転翼ブレード１３が一体に複数設けられている。これら複数の回転翼ブレード１３は、ロータ６外周面からロータ径方向に突出した形態になっていて、かつ、ロータ６の回転軸心（ロータ軸５）若しくは外装ケース１の軸心（以下「ポンプ軸心」という）を中心として放射状に配置してある。また、回転翼ブレード１３は、ロータ６の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成した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。

ポンプケース１Ａの内周面側には固定翼ブレード１４が複数設けられており、これらの固定翼ブレード１４は、ポンプケース１Ａ内周面からロータ６外周面に向って突出した形態になっていて、かつ、ポンプ軸心を中心として放射状に配置してある。これらの固定翼ブレード１４もまた、回転翼ブレード１３と同じく、気体分子の排気に最適な角度で傾斜している。

そして、図１の真空ポンプＰにおいては、前記のような複数の回転翼ブレード１３と固定翼ブレード１４とがポンプ軸心に沿って交互に多段に配置されることによって多段の翼排気部Ｐｔを形成している。

《翼排気部Ｐｔによる排気動作説明》
以上の構成からなる翼排気部Ｐｔでは、駆動モータ１２の起動により、ロータ軸５、ロータ６および複数の回転翼ブレード１３が一体に高速回転し、最上段の回転翼ブレード１３がガス吸気口２から入射した気体分子に下向き方向の運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有する気体分子が固定翼１４によって次段の回転翼ブレード１３側へ送り込まれる。このような気体分子への運動量の付与と送り込み動作とが繰り返し多段に行われることにより、ガス吸気口２側の気体分子はロータ６の下流に向かって順次移行するように排気される。

《ネジ溝排気部Ｐｓの詳細構成》
図１の真空ポンプＰでは、ロータ６の略中間より下流（ロータ６の略中間からロータ６のガス排気口３側端部までの範囲）がネジ溝排気部Ｐｓとして機能する。以下、このネジ溝排気部Ｐｓの詳細構成を説明する。

ロータ６の略中間より下流側のロータ６は、ネジ溝排気部Ｐｓの回転部材として回転する部分であり、ネジ溝排気部ステータ１５の内側に配置されている。

ネジ溝排気部ステータ１５は、筒形の固定部材であって、ロータ６の外周（ロータ６の略中間より下流）を囲むように配置されている。また、このネジ溝排気部ステータ１５はその下端部がポンプベース１Ｂで支持されるように設置してある。

ネジ溝排気部ステータ１５の内周部には、深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化するネジ溝１６を形成してある。このネジ溝１６は、ネジ溝排気部ステータ１５の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してあり、かかるネジ溝１６により、ロータ６とネジ溝排気部ステータ１５との間には、螺旋状のネジ溝排気通路Ｓが設けられる構成になっている。なお、図示は省略するが、先に説明したネジ溝１６をロータ６の外周面に形成することで、ネジ溝排気通路Ｓが設けられる構成も採用し得る。

ネジ溝排気部Ｐｓでは、ネジ溝１６とロータ６の外周面でのドラッグ効果により気体を圧縮しながら移送するため、ネジ溝１６の深さは、ネジ溝排気通路Ｓの上流入口側（ガス吸気口２に近い方の通路開口端）で最も深く、その下流出口側（ガス排気口３に近い方の通路開口端）で最も浅くなるように設定してある。

ネジ溝排気通路Ｓの上流入口は、前述のように多段に配置されている回転翼ブレード１３と固定翼ブレード１４のうち、最下段の翼（図１の例では、最下段の固定翼ブレード１４）の下流に形成される隙間Ｇに連通しており、また、そのネジ溝排気通路Ｓの下流出口は、ガス排気口３側に連通するように構成してある。

《ネジ溝排気部Ｐｓにおける排気動作説明》
先に説明した翼排気部Ｐｔの排気動作による移送で最下段の翼（図１の例では、固定翼ブレード１４）に到達した気体分子は、ネジ溝排気通路Ｓの上流入口から同ネジ溝排気通路Ｓに移行する。移行した気体分子は、ロータ６の回転によって生じる効果、すなわちロータ６の外周面とネジ溝１６でのドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらガス排気口３に向って移行し、最終的に図示しない補助ポンプを通じて外部へ排気される。

《加熱手段の構成説明》
図１の真空ポンプＰは、真空ポンプＰ内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する手段として、加熱手段１７を有している。加熱手段１７は、被加熱部（図１の例では、ポンプベース１Ｂ）にパイプからなる管状部材１８を埋設し、該管状部材１８内に線状ヒータ１９を通して設置した構造になっている。

図２は、図１に示すＡ−Ａ線で切断した加熱手段の第１の実施例の断面図である。

この第１の実施例において、加熱手段１７の管状部材１８は、被加熱部であるポンプベース１Ｂの断面形状に合わせてＣ字形状に形成されるとともに、少なくとも２ヶ所に開口した構造になっている。図２では、管状部材１８の両端が開口部ＯＰ１、ＯＰ２として２箇所（具体的には、図１に示すポンプベース１Ｂの外面）に開口する例を示したが、この例に限定されることはない。管状部材１８の開口する箇所やその開口の数は、必要に応じて適宜変更することができる。例えば、管状部材１８の途中に穴が開いて開口している構成も採用しうる。さらに、管状部材１８としてはパイプ以外の他の管体を採用してもよい。

そして、この第１の実施例では、線状ヒータ１９は、前記管状部材１８の一方の開口部ＯＰ１から該管状部材１８内に入って、該管状部材１８の他方の開口部ＯＰ２より該管状部材１８外に出るように設置してある。

図３（ａ）（ｂ）は、図２に示した管状部材の開口部と真空ポンプのガス排気口との位置関係の一例の説明図である。

図３（ａ）は、ガス排気口３の径方向左右両側またはガス排気口３のポンプ軸心方向上部に、前記管状部材１８の開口部ＯＰ１、ＯＰ２が位置する例であり、図３（ｂ）は、ガス排気口３のポンプ軸心方向上部に、前記管状部材１８の開口部ＯＰ１、ＯＰ２が位置する例である。

図３（ａ）の例では、管状部材１８の開口部ＯＰ１、ＯＰ２間にガス排気口３が介在する構成になるので、その開口部ＯＰ１、ＯＰ２間の幅はガス排気口３の直径よりやや長くなるが、図３（ｂ）の例では、管状部材１８の開口部ＯＰ１、ＯＰ２間にガス排気口３が介在しないので、その開口部ＯＰ１、ＯＰ２間の幅はガス排気口３の直径より短くすることができる。

前記管状部材１８の開口部ＯＰ１、ＯＰ２は、先に説明した図３（ａ）（ｂ）のように真空ポンプＰのガス排気口３付近に開口するのが好ましい。そのように開口した場合は、ガス排気口３への配管の接続作業と、線状ヒータ１９のリード線１９Ａの配線作業とを一箇所で集中的に行えるためである。

図４は、図１に示すＡ−Ａ線で切断した加熱手段の第２の実施例の断面図である。

この第２の実施例において、加熱手段１７の管状部材１８は、先に説明した第１の実施例の管状部材１８（図２参照）を２本のパイプ１８Ａ、１８Ｂで構成している。このような構成例において、それぞれのパイプ１８Ａ、１８Ｂは、少なくとも２ヶ所に開口している。図３では、各パイプ１８Ａ、１８Ｂの両端が開口部ＯＰ１、ＯＰ２として２箇所（具体的には、図１に示すポンプベース１Ｂの外面）に開口する例を示したが、この例に限定されることはない。各パイプ１８Ａ、１８Ｂの開口する箇所やその開口の数は、必要に応じて適宜変更することができる。例えば、パイプ１８Ａ、１８Ｂの途中に穴が開いて開口している構成も採用しうる。

そして、この第２の実施例では、前記各パイプ１８Ａ、１８Ｂ内に線状ヒータ１９を個別に通して設置してある。具体的には、一方のパイプ１８Ａ内の線状ヒータ１９は、そのパイプ１８の一方の開口部ＯＰ１から該パイプ１８Ａ内に入って、該パイプの他方の開口部ＯＰ２より該パイプ１８Ａ外に出るように設置してある。もう一つのパイプ１８Ｂ内の線状ヒータ１９も同様である。

前記第２の実施例では、第１の実施例の管状部材１８（図２参照）を２本のパイプ１８Ａ、１８Ｂで構成したが、これに限定されることはなく、例えば３本又は４本のパイプなど、パイプの数は必要に応じて適宜変更することができる。

この第２の実施例のように管状部材１８として２本のパイプ１８Ａ、１８Ｂを採用するなど、複数本のパイプを採用した例では、ヒータ１個あたりの加熱容量を小さくすることができ、部分加熱も可能になる。例えば、２本のパイプ１８Ａ、１８Ｂを採用した例の場合、一方のパイプ１８Ａ付近のみを加熱したい場合は、一方のパイプ１８Ａ内に設置されている線状ヒータ１９を動作させ、他方のパイプ１８Ｂ内に設置してある線状ヒータ１９の動作を休止にすることで、加熱したい部分（一方のパイプ１８Ａ付近）のみを部分的に加熱することができ、無駄な加熱がなくなるという利点がある。

なお、この第２の実施例で説明したパイプ１８Ａ、１８Ｂの開口部ＯＰ１、ＯＰ２もまた、第１の実施例で説明した管状部材１８と同様に、真空ポンプＰのガス排気口３付近に開口するのが好ましい。

前記第１、第２の実施例では、加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂをポンプベース１Ｂに埋設したが、かかる管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂは、その埋設場所に関する変形例として、例えば図７に示すように、ネジ溝排気通路Ｓの下流部を形成しているネジ溝排気部ステータ１５の下部に埋設することもできる。

ネジ溝排気部ステータ１５やポンプベース１Ｂは鋳物で形成されるので、前記第１及び第２の実施例において、管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂは鋳込み工法により、ネジ溝排気部ステータ１５やポンプベース１Ｂに埋設することができる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、図１、図２、図４、図７に示した加熱手段において、線状ヒータに張力を付与する張力付与手段の説明図である。

この図５（ａ）及び（ｂ）の張力付与手段２１Ａ、２１Ｂは、いずれも、例えば図２の管状部材１８や図４のパイプ１８Ａ、１８Ｂ内に設置してある線状ヒータ１９に対して所定の張力を付与することにより、線状ヒータ１９を管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂの内面に密着させるための手段として機能する。これより、線状ヒータ１９と管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂとの間での密着性が向上し、効率よく加熱することが可能になる。

図５（ａ）の張力付与手段２１Ａは、管状部材１８又はパイプ１８Ａ、１８Ｂの開口部ＯＰ１、ＯＰ２において、線状ヒータ１９の両端を剛性のある連結部材２３で連結した構造になっている。この連結部材２３の中央部付近には調節ボルト２４が設けられており、調節ボルト２４を回すことにより、連結部材２３はその長さＬを任意の長さに変更することができる。

例えば、連結部材２３の長さが図５（ａ）に示す長さＬであるとき、線状ヒータ１９には張力が付与されない。このとき、特に図２（ａ）の破線で囲んだ部分において、ヒータ１９の密着性低下が生じる可能性が高い。ここで、連結部材２３の長さＬを短く変更すると、短くなった連結部材２３で線状ヒータ１９の両端が引っ張られ、線状ヒータ１９に所定の張力が付与されることにより、図２（ａ）の破線で囲んだ部分でもヒータ１９の密着性が高まるようになる。なお、連結部材２３の長さが短くなるほど、線状ヒータ１９に付与される張力は大きくなる。

図５（ｂ）の張力付与手段２１Ｂは、管状部材１８又はパイプ１８Ａ、１８Ｂの開口部ＯＰ１、ＯＰ２において、線状ヒータ１９の両端を引張バネ２５で連結し、その引張バネ２５のバネ力で線状ヒータ１９の両端を引っ張ることにより、線状ヒータ１９に張力を付与する構成になっている。

この図５（ｂ）に示す引張バネ２５よりもバネ力の大きい引張バネを採用した場合、線状ヒータ１９に付与される張力は大となり、逆に、小さなバネ力を採用した場合、その張力は小さくなる。

図６（ａ）は、図１、図２、図３、図７に示した加熱手段の管状部材、または図４に示した加熱手段のパイプを支持する支持部材の説明図、図６（ｂ）は、その支持部材の具体例の説明図である。

図１の加熱手段１７のように管状部材１８をポンプベース１Ｂに鋳込み工法で埋設する時や、図７の加熱手段１７のように管状部材１８をネジ溝排気部ステータ１５に同工法で埋設する時は、当該管状部材１８を位置決め支持する手段として、図６（ａ）の支持部材２６を用いる。鋳型に流し込んだ溶融金属の流動による管状部材１８の位置ずれを防止するためである。このことは、図４に示した加熱手段１７のパイプ１８Ａ、１８Ｂを鋳込み工法でポンプベース１Ｂまたはネジ溝排気部ステータ１５に埋設する場合も、同様である。

図６（ａ）の支持部材２６は例えば同図（ｂ）のようなＵ字状の線材からなり、この線材のＵ字部を管状部材１８の外周面に引っ掛けて当該管状部材１８をその径方向外向きに引っ張ることにより、当該管状部材１８は所定位置に精度よく位置決め支持される。

以上説明した加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂは、加熱効率の向上などを図る観点より、被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５と同じ材料か、又は、そのような被加熱部より熱伝導率の良い材料で形成することが好ましい。

更に、以上説明した加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂは、加熱時の線膨張係数の差で生じる変形・破損などの発生を低減する為に、被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５と同じ材料か、又は、そのような被加熱部とほぼ同じ線膨張係数の材料で形成することが好ましい。

例えば、加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂの線膨張係数が、被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５の線膨張係数よりも大きい場合は、加熱によって管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂの外径が被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５の内径よりも大きくなり、加熱手段を被加熱部に押し付けるような変形が発生する。

逆に、加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂの線膨張係数が、被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５の線膨張係数よりも小さい場合は、加熱によって管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂの外径が被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５の内径よりも小さくなり、隙間が発生するような変形をする。

加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂと被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５とにおいて、それぞれの線膨張係数に大きな差があると、加熱手段１７には異常な力が掛かり、故障に繋がる為、加熱手段１７の管状部材１８やパイプ１８Ａ、１８Ｂは、被加熱部であるポンプベース１Ｂあるいはネジ溝排気部ステータ１５と同じ材料か、又は、そのような被加熱部とほぼ同じ線膨張係数の材料で形成することが好ましい。

以上説明した実施形態の真空ポンプＰにあっては、ポンプ外装ケース１内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する加熱手段１７の具体的な構成として、前記の通り、かかる加熱手段１７は、被加熱部（ポンプベース１Ｂ、ネジ溝排気部ステータ１５）に管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂを埋設し、該管状部材１８又はパイプ１８Ａ、１８Ｂ内に線状ヒータ１９を通して設置する構造を採用した。このため、被加熱部が鋳造で作製され、その寸法精度が要求されるため、鋳造後に被加熱部の仕上げ加工が行われる場合には、最初に、被加熱部の鋳造時に鋳込み工法で管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂを被加熱部に埋設し、被加熱部の仕上げ加工終了後に、前記のように埋設された管状部材１８またはパイプ１８Ａ，１８Ｂに線状ヒータ１９を通して設置する方式（ヒータ後付け方式）を採用することができる。従って、被加熱部の仕上げ加工の際にヒータ１９のリード線１９Ａが従来のように被加熱部から露出することはなく、よって、露出したヒータのリード線を仕上げ加工用の切削バイトなどで切断したり、仕上げ加工時に使用される切削油や仕上げ加工後の洗浄液がヒータのリード線にかかったりしないよう、細心の注意を払う必要もなく、被加熱部の仕上げ加工性が良い。また、真空ポンプ組立て完了後に、管状部材１８内に線状ヒータ１９を通すことによって被加熱部に線状ヒータ１９をセットすることもでき、これにより、真空ポンプ組立て時には被加熱部から線状ヒータ１９のリード線１９Ａが露出しないので、そのように露出したリード線が真空ポンプ組立ての邪魔になることもなく、真空ポンプ組立作業効率も向上する。

さらに、前記実施形態の真空ポンプＰでは、前記のように被加熱部に埋設された管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂの具体的な構成として、当該管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂは少なくとも２箇所に開口する構成を採用した。このため、その２ヶ所の開口部ＯＰ１、ＯＰ２から線状ヒータ１９の両端を引き出して、当該線状ヒータ１９に所定の張力を付与することができ、管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂへの組立作業性も向上する。また、これにより、線状ヒータ１９と管状部材１８またはパイプ１８Ａ、１８Ｂとの密着性を高めることができるため、線状ヒータ１９による加熱効率の向上を図れる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１ ポンプ外装ケース
１Ａ ポンプケース
１Ｂ ポンプベース（被加熱部）
１Ｃ フランジ
２ ガス吸気口
３ ガス排気口
４ ステータコラム
５ ロータ軸
６ ロータ
１０ ラジアル磁気軸受
１１ アキシャル磁気軸受
１２ 駆動モータ
１３ 回転翼ブレード
１４ 固定翼ブレード
１５ ネジ溝排気部ステータ（被加熱部）
１６ ネジ溝
１７ 加熱手段
１８ 管状部材
１８Ａ、１８Ｂ パイプ
１９ 線状ヒータ
１９Ａ リード線
２１Ａ、２１Ｂ 張力付与手段
２３ 連結部材
２４ 調節ボルト
２５ 引張バネ
２６ 支持部材
ＯＰ１、ＯＰ２ 開口部
Ｂ１、Ｂ２ 保護ベアリング
Ｐ 真空ポンプ
Ｐｔ 翼排気部
Ｐｓ ネジ溝排気部
Ｓ ネジ溝排気通路

Claims (8)

1. ポンプ外装ケース内でのロータの回転によりガスを排気する真空ポンプにおいて、
   前記真空ポンプは、前記真空ポンプ内でのガスの凝固による堆積を加熱により低減する手段として加熱手段を有し、
   前記加熱手段は、被加熱部に埋設された管状部材と、該管状部材内に設置された線状ヒータと、を備えていること
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 前記管状部材は、少なくとも２ヶ所に開口しており、
   前記線状ヒータは、少なくともリード線が前記管状部材の一方の開口部から前記管状部材内に入って該管状部材の他方の開口部より前記管状部材外に出るように設置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記真空ポンプは、さらに、前記線状ヒータを前記管状部材の内面に密着させるために、当該線状ヒータに張力を付与する張力付与手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記管状部材の前記開口部の少なくとも１ヶ所は、前記真空ポンプのガス排気口付近に開口していることを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
5. 前記管状部材は、少なくとも１本のパイプからなり、
   前記線状ヒータは、前記各パイプ内に個別に通して設置してあること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 前記管状部材を位置決め支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空ポンプ。
7. 前記管状部材は、前記被加熱部と同じ材料又は前記被加熱部より熱伝導率の良い材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の真空ポンプ。
8. 前記管状部材は、前記被加熱部と同じ材料又は前記被加熱部とほぼ同じ線膨張係数の材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の真空ポンプ。

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