JP6735058B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプベース上に回転可能に配置されたロータと、このロータの回転により吸気したガスを排気するガス流路と、を具備した真空ポンプに関する。

従来、この種の真空ポンプとしては、例えば、特許文献１に記載の複合分子ポンプが知られている。同文献１の複合分子ポンプは、ロータ（６、３ａ）の回転により吸気口（１ａ）からガスを吸気し、吸気したガスを排気口（１ｂ）から排気するように構成されている（同文献１の段落００２４の記載を参照）。

また、同文献１の図１と図２を参照すると、同文献１に記載の複合分子ポンプでは、前記のように吸気したガスを排気するガス流路のうち、上流側ガス流路は複数の回転翼（２ａ）と固定翼（２ｂ）とにより形成され、下流側ガス流路はロータ（３ａ）とステータ（７ａ）とによりネジ溝形状の流路として形成されている。

ところで、同文献１に記載の複合分子ポンプでは、前記のようにステータ（７ａ）を固定部品として形成される下流側ガス流路での生成物の堆積を防止する手段として、ステータ（７ａ）を断熱材（支持体９ａ、９ｂ、９ｃ）で断熱し、かつ、ロータ（３ａ）からの放射による熱と、下流側ガス流路を流れるガスの摩擦による熱で、ステータ（７ａ）を加熱している（同文献１の段落００２５及び００２６の記載を参照）。

しかしながら、前記方式によるステータ（７ａ）の加熱では、ロータ（３ａ）からの放射による熱と、下流側ガス流路を流れるガスの摩擦による熱を利用しているため、下流側ガス流路を通じて排気するガスの流量によって、加熱量が変化し、ステータ（７ａ）の温度が変動することは避けられない。特に、そのガスの流量が小さいときは、ステータ（７ａ）の温度を所定の温度まで昇温することができず、下流側ガス流路での生成物の堆積を効果的に抑制することができないという問題点がある。

特許第３０９８１４０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、排気するガスの流量の影響を受けることなく、生成物堆積防止の観点から高温化が必要な排気側ガス流路の固定部品だけを集中的に効率よく安定に加熱すること、その加熱により排気側ガス流路での生成物の堆積を防止すること、及び、ポンプ排気性能の向上を図ることを可能とした真空ポンプを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、上ベース部と下ベース部からなるポンプベースと、前記下ベース部上に配置されたロータと、前記ロータの外周面に配設された回転翼と、前記回転翼と交互に配置された固定翼と、前記固定翼を位置決めする固定翼スペーサと、前記ロータをその軸心周りに回転可能に支持する支持手段と、前記ロータをその軸心周りに回転駆動する駆動手段と、少なくとも前記回転翼と前記固定翼と前記固定翼スペーサとによって形成され、前記ロータの回転により吸気したガスを排出口に導くガス流路と、を具備した真空ポンプにおいて、前記ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成し、前記上ベース部及び前記下ベース部と所定の隙間を介して組み付けられる取付け部を外周に備えた固定部品と、前記取付け部を前記上ベース部及び前記下ベース部から断熱する、前記所定の隙間からなる断熱空間と、前記上ベース部と前記取付け部の間及び前記下ベース部と前記取付け部の間に設けられ、前記断熱空間と前記ガス流路とをシールするシール手段と、前記上ベース部と前記取付け部、又は前記下ベース部と前記取付け部を締結する締結手段と、前記上ベース部に配置された温度センサと、前記固定部品を加熱する加熱手段と、前記固定翼に伝わる熱を前記上ベース部を介して冷却する冷却手段と、前記温度センサの信号に基づき、前記冷却手段への冷却媒体の供給量を調節するバルブと、を備え、前記上ベース部は、前記固定翼又は前記固定翼スペーサを支持し、前記加熱手段は、前記固定部品に設けられた前記取付け部にヒータを埋設することにより、前記固定部品を加熱し、前記断熱空間は、大気中に開放されていることを特徴とする。

前記本発明において、前記排気側ガス流路は、前記ロータの外周面と、これに対向するネジ溝ポンプステータと、により形成されるネジ溝状の流路であり、前記固定部品は、前記ネジ溝ポンプステータであることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記排気側ガス流路は、最下段の前記回転翼と、最下段の前記固定翼と、により形成される流路であり、前記最下段の固定翼が、前記固定部品であることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記固定部品と前記下ベース部との間に介在され、かつ、前記締結手段で前記取付け部と前記下ベース部とを締結することにより、前記固定部品を支持する断熱スペーサをさらに備えたことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記上ベース部と前記下ベース部とが熱伝導のある構造となっていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記上ベース部と前記下ベース部の双方、又は、いずれか一方に、前記冷却手段が設けられていることを特徴としてもよい。

本発明にあっては、前記の通り、真空ポンプの具体的な構成として、前記ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成する固定部品をそれ以外の部品から断熱する断熱手段と、前記断熱手段により断熱された前記固定部品を熱伝導で直接加熱する加熱手段と、を具備したため、以下の作用効果（１）（２）を奏する。

作用効果（１）
本発明によると、加熱手段は固定部品を加熱するから、そのような加熱が排気するガスの流量の影響を受けることはない。また、加熱手段での加熱対象となる固定部品は断熱手段によって断熱されるから、生成物堆積防止の観点から高温化が必要な排気側ガス流路の固定部品だけを集中的に効率よく安定に加熱すること、及び、その加熱により排気側ガス流路での生成物の堆積を防止することが可能である。

作用効果（２）
本発明にあっては、前記の通り、加熱手段で加熱される固定部品は断熱手段で断熱されるから、その固定部品以外の部品が当該加熱手段で加熱されることはない。従って、加熱手段での加熱による高温化やそれによる強度低下を防止したい部品、例えば、ガス流路全体のうち吸気側ガス流路が回転翼と固定翼でガスを排気する流路として構成される場合には、その回転翼や固定翼などの部品の高温化と、それによる当該部品の強度低下を効果的に防止することができ、ポンプ排気性能の向上を図ることが可能である。

本発明の第１の実施形態である真空ポンプの一部を示したポンプ断面図。 本発明の第１の実施形態である真空ポンプで発生した熱の伝わり方と冷却管の設置場所等に関する説明図。 図２の真空ポンプＰ１における温度制御例の説明図。 図２の真空ポンプＰ１における温度制御例の説明図。 図２の真空ポンプＰ１における温度制御例の説明図。 図３の温度制御例による実験結果の説明図。 図４の温度制御例による実験結果の説明図。 図５の温度制御例による実験結果の説明図。 本発明の第２の実施形態である真空ポンプの一部を示したポンプ断面図。 本発明の第３の実施形態である真空ポンプの一部を示したポンプ断面図。

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。

《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態である真空ポンプの一部を示したポンプ断面図であり、この真空ポンプＰ１は、例えば、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。

図１の真空ポンプＰ１において、外装ケース１は、筒状のポンプケースＣとポンプベースＢとをその筒軸方向に締結手段Ｄ１で一体に連結することで、有底の円筒形状になっている。

ポンプケースＣの上端部側（図１において紙面上方）はガス吸気口（図示省略）として開口しており、また、ポンプベースＢにはガス排気口２を設けてある。ガス吸気口は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、ガス排気口２は図示しない補助ポンプに連通接続される。

ポンプケースＣ内の中央部には円筒状のステータコラム３が設けられている。このステータコラム３はポンプベースＢ上に立設されており、ステータコラム３の外側にはロータ４が設けられ、ステータコラム３の内側には、ロータ４を支持する手段としての磁気軸受や、該ロータ４を回転駆動する手段としての駆動モータなど、図示しない各種電装部品が内蔵されている。磁気軸受や駆動モータは公知であるため、その具体的な詳細説明は省略する。

ポンプベースＢの上端部（具体的には、後述する上ベースＢ１の上端部）には固定翼位置決め部５が設けられており、この固定翼位置決め部５は、その上に後述する最下段の固定翼７Ａを載置することで、該固定翼７Ａをポンプ軸心方向に位置決めする機能を有している。

ロータ４は、ポンプベースＢ上に回転可能に配置され、ポンプベースＢとポンプケースＣとに内包されている。また、このロータ４は、ステータコラム３の外周を囲む円筒形状であって、環状板体の連結部４Ａで直径の異なる２つの筒体（第１の筒体４Ｂと第２の筒体４Ｃ）をその筒軸方向に連結し、かつ、その第１の筒体４Ｂの上端面側（図１において紙面上方）を図示しない端部材で塞いだ構造になっている。

ロータ４の内側には回転軸（図示省略）が取り付けられており、かかる回転軸を前記ステータコラム３に内蔵の磁気軸受で支持すること、及び、かかる回転軸を前記ステータコラム３に内蔵の駆動モータで回転駆動することにより、ロータ４は、その軸心（前記回転軸）回りに回転可能に支持されるとともに、その軸心周りに回転駆動される構成になっている。この構成の場合、前記回転軸、ステータコラム３に内蔵の前記磁気軸受及び駆動モータがロータ４の支持及び駆動手段として機能する。これとは別の構成によりロータ４をその軸心周りに回転可能に支持し回転駆動してもよい。

ロータ４の外周面側にはガス流路Ｒが設けられており、このガス流路Ｒはロータ４の回転により吸気したガスを排出口２に導く。なお、かかるガスの吸気は前記ガス吸気口（図示省略）から行われる。

図１の真空ポンプＰ１では、前記ガス流路Ｒの一実施形態として、そのガス流路Ｒ全体のうち、前半の吸気側ガス流路Ｒ１（ロータ４の連結部４Ａより上流側）は、ロータ４の外周面に配設された回転翼６と、該回転翼６によってガス流路Ｒの下流側へ向かう運動量が付与されたガス分子をガス流路Ｒの下流側へ導く固定翼７と、によって形成してあり、後半の排気側ガス流路Ｒ２（ロータ４の連結部４Ａより下流側）は、ロータ４の外周面とこれに対向するネジ溝ポンプステータ８とにより形成されるネジ溝状のガス流路として形成してある。

前記吸気側ガス流路Ｒ１の構成を更に詳細に説明すると、図１の真空ポンプＰ１において、吸気側ガス流路Ｒ１を構成する回転翼６は、ロータ４回転中心等のポンプ軸心を中心として放射状に並んで複数配置されている。一方、吸気側ガス流路Ｒ１を構成する固定翼７は、固定翼位置決めスペーサ９を介してポンプ径方向及びポンプ軸方向に位置決めされる形式でポンプケースＣの内周側に配置固定されるとともに、ポンプ軸心を中心として放射状に並んで複数配置されている。

そして、図１の真空ポンプＰ１では、前記のように放射状に配置された回転翼６と固定翼７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り、吸気側ガス流路Ｒ１が形成される構成を採用している。

以上の構成からなる吸気側ガス流路Ｒ１では、駆動モータの起動によりロータ４および複数の回転翼６が一体に高速回転することにより、回転翼６がガス吸気口から入射したガス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ガス分子が固定翼７によって次段の回転翼側へ送り込まれる。以上のようなガス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で、ガス吸気口側のガス分子は、吸気側ガス流路Ｒ１を通じて、排気側ガス流路Ｒ２の方向に順次移行するように排気される。

次に、前記排気側ガス流路Ｒ２の構成を更に詳細に説明すると、図１の真空ポンプＰ１において、排気側ガス流路Ｒ２を構成するネジ溝ポンプステータ８は、ロータ４の下流側外周面（具体的には第２の筒体４Ｃの外周面。以下も同様）を囲む円筒形状の固定部品であって、かつ、その内周面側が所定隙間を隔ててロータ４の下流側外周面と対向するように配置してある。

また、このネジ溝ポンプステータ８の内周部にはネジ溝８Ａを形成してあり、かかるネジ溝８Ａは、その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し、ネジ溝ポンプステータ８の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。

図１の真空ポンプＰ１では、ロータ４の下流側外周面と前記ネジ溝８Ａを備えたネジ溝ポンプステータとが対向することで、前記排気側ガス流路Ｒ２がネジ溝状のガス流路として形成される構成を採用している。これとは別の実施形態として、図示は省略するが、例えば、かかるネジ溝８Ａをロータ４の下流側外周面に設けることにより、前記のような排気側ガス流路Ｒ２が形成される構成を採用することも可能である。

以上の構成からなる排気側ガス流路Ｒ２では、駆動モータの起動によりロータ４が回転すると、吸気側ガス流路Ｒ１からガスが流入し、ネジ溝８Ａとロータ４の下流側外周面でのドラッグ効果により、その流入したガスを遷移流から粘性流に圧縮しながら移送する形式で排気する。

《断熱手段と加熱手段の説明》
図１の真空ポンプＰ１において、排気側ガス流路Ｒ２を構成する固定部品、すなわちネジ溝ポンプステータ８は、それ以外の部品から断熱手段１０により断熱されており、そのように断熱されたネジ溝ポンプステータ８は、加熱手段１１により、熱伝導で直接加熱されるように構成してある。

前記断熱手段１０と前記加熱手段１１の具体的な構成例として、図１の真空ポンプＰ１では、加熱手段１１は、ネジ溝ポンプステータ８の外周面に取付け部１２を設け、この取付け部１２内にヒータ１３を埋設することで、当該ヒータ１３がネジ溝ポンプステータ８を熱伝導で直接加熱する構造とし、断熱手段１０は、前記取付け部１２の周囲に、ポンプベースＢとネジ溝ポンプステータ８（固定部品）の間の隙間からなる断熱空間１４を設定し、かつ、取付け部１２を含むネジ溝ポンプステータ８全体を断熱スペーサ１５で支持する構造としている。

また、前記取付け部１２にはヒータ制御用の温度センサＳ１も埋設されており、この温度センサＳ１からの検出信号に基づいてヒータ１３の温度制御が行われる。

また、図１の真空ポンプＰ１では、前記断熱空間１４、断熱スペーサ１５を採用する上で、下記《構成１》から《構成４》を採用している。

《構成１》
ポンプベースＢは少なくとも上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２に分割され、分割された上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２が締結手段Ｄ２で接合されることにより、上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２とが熱伝導のある構造となっている。

《構成２》
前記《構成１》の接合により、ロータ４の下流側外周面と対向する凹部１６がポンプベースＢの内面に形成され、該凹部１６に所定の隙間を介してネジ溝ポンプステータ８の取付け部１２が組み付けられるとともに、その所定の隙間を前記断熱空間１４として利用する構成。
この構成では、ネジ溝ポンプステータ８をポンプ径方向に位置決めするために、前記凹部１６の縁部でポンプベースＢとネジ溝ポンプステータ８を接触させているが、この接触部には外力（例えば、締結ボルトによる締結力など）が何も作用していないため、そのような接触部を介する熱伝導は殆ど生じない。

《構成３》
前記断熱スペーサ１５は、ネジ溝ポンプステータ８とその下部に位置するポンプベースＢ（具体的には、下ベースＢ２）との間に介在され、かつ、ネジ溝ポンプステータ８とポンプベースＢとを締結する（具体的には、ネジ溝ポンプステータ８の取付け部１２と下ベースＢ２とを締結手段Ｄ３で締結する）ことにより、ネジ溝ポンプステータ８を支持する構成。

《構成４》
前記ヒータ１３の電線は、ネジ溝ポンプステータ８の取付け部１２から外部に引き出されるが、このような取付け部１２が高真空に曝されることにより、ヒータ１３やその電線に絶縁破壊が生じるおそれがある。そこで、図１の真空ポンプＰ１では、取付け部１２の外周面にＯリングなどのシール手段１７を設けることで、取付け部１２を大気側に配設している。

《冷却手段としての冷却管の説明》
図２は、本発明の第１の実施形態である真空ポンプで発生した熱の伝わり方と冷却管の設置場所等に関する説明図である。

図２において、Ｑ１は、固定翼７から熱伝導で上ベース部Ｂ１に伝わる熱、Ｑ２は、ロータ４からネジ溝ポンプステータ８への放射による熱とその伝わり方、Ｑ３は、ステータコラム３から熱伝導で下ベース部Ｂ２に伝わる熱、Ｑ４は、ヒータ１３での加熱による熱とその伝わり方をそれぞれ示している。

図１の真空ポンプＰ１においては、図２に示したように、上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２の双方に、冷却手段として冷却管１８を設けることができるし、いずれか一方の冷却管１８のみを採用してもよい。

上ベース部Ｂ１の冷却管１８は、前記Ｑ２やＱ４の熱のように、ネジ溝ポンプステータ８から断熱スペーサ１５又はシール手段１７を介して上ベース部Ｂ１や下ベース部Ｂ２に伝わる熱、及び、前記Ｑ１の熱のように固定翼７から熱伝導で上ベース部Ｂ１に伝わる熱を主に冷却する手段として機能する。

この一方、下ベース部Ｂ２の冷却管１８は、主にステータコラム３から熱伝導で下ベース部Ｂ２に伝わる熱Ｑ３を冷却する手段として機能する。

図示は省略するが、図１の真空ポンプＰ１では、それぞれの冷却管１８に操作バルブが設けられており、それぞれの操作バルブを調整することで、それぞれの冷却管１８の中を流れる冷却媒体の流量を個別に調整できるように構成してある。

冷却管１８の図示しない操作バルブの制御に用いられる温度センサ（以下「水冷管バルブ制御用の温度センサＳ２」という）は、上ベース部Ｂ１に設置した冷却管１８の近傍に設ける構成、又は、下ベース部Ｂ２に設置した冷却管１８の近傍に設ける構成、若しくは双方の冷却管１８の近傍に設ける構成を採用することができる。

以上説明した図１の真空ポンプＰ１にあっては、ガス流路全体Ｒのうち排気側ガス流路Ｒ２を構成する固定部品としてのネジ溝ポンプステータ８をそれ以外の部品から断熱手段１０で断熱し、かつ、そのように断熱されたネジ溝ポンプステータ８を加熱手段１１により熱伝導で直接加熱する構成を採用したため、下記《第１−１の作用効果》及び《第２−１の作用効果》が得られる。

《第１−１の作用効果》
図１の真空ポンプＰ１では、前記の通り、加熱手段１１は熱伝導によりネジ溝ポンプステータ８を直接加熱するから、かかる加熱が排気するガスの流量の影響を受けることはない。また、その加熱対象となるネジ溝ポンプステータ８は断熱手段１０によって断熱されるから、生成物堆積防止の観点から高温化が必要なネジ溝ポンプステータ８だけを集中的に効率よく加熱すること、及び、その加熱により排気側ガス流路Ｒ２での生成物の堆積を防止することが可能である。

《第２−１の作用効果》
さらに、この図１の真空ポンプＰ１によると、前記の通り、加熱手段１１で加熱されるネジ溝ポンプステータ８は断熱手段１０で断熱されるから、ネジ溝ポンプステータ８以外の部品が当該加熱手段１１で加熱されることはない。従って、加熱手段１１での加熱による高温化やそれによる強度低下を防止したい部品、例えば回転翼６や固定翼７などの部品の高温化と、それによる当該部品の強度低下を効果的に防止することができ、ポンプ排気性能の向上を図ることが可能である。

《加熱手段（ヒータ）と冷却手段（冷却管）を用いた真空ポンプの温度制御》
図３から図５は、図２の真空ポンプＰ１における温度制御例の説明図である。

図３から図５の温度制御例では、ヒータ１３の温度制御と水冷管１８の温度制御とを独立の制御とし、ヒータ１３の温度制御は、ネジ溝ポンプステータ８に設置したヒータ制御用の温度センサＳ１からの検出信号に基づいてヒータ１３の温度を制御するものとし、水冷管１８の温度制御は、水冷管バルブ制御用の温度センサＳ２からの検出信号に基づいて水冷管１８の操作バルブを制御するものとした。この点ではいずれの温度制御例も共通する。

図３から図５の温度制御例が異なる点は水冷管１８の設置箇所であり、図３の温度制御例では上ベース部１Ａと下ベース部１Ｂの双方に水冷管１８を設置しており、図４の温度制御例では上ベース部Ｂ１のみに水冷管１８を設置し、図５の温度制御例では下ベース部Ｂ２のみに水冷管１８を設置している。

図６は、図３の温度制御例による実験結果の説明図、図７は、図４の温度制御例による実験結果の説明図、図８は、図５の温度制御例による実験結果の説明図である。

図６から図８において「ヒータ制御温度」とは、ヒータ制御用の温度センサＳ１からの検出信号に基づいて制御されたヒータ１３の温度であり、「水冷管制御温度」とは、水冷管バルブ制御用の温度センサＳ２からの検出信号に基づいて制御された水冷管１８の温度である。これらの温度はその差が３０℃から４０℃となるように設定してある。

図３のように上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２の双方に水冷管１８を設置した温度制御例では、図６の実験結果に示したように、ヒータ制御温度は、水冷管制御温度より３０℃から４０℃高い高温状態で安定に維持することができた。

また、これと同時に、下ベース部Ｂ１、ガス排気口２、ステータコラム３の温度は、水冷管制御温度より１０℃以下の低温状態で安定に維持することができた。

以上の安定な維持は、ヒータ１３を設置しているネジ溝ポンプステータ８が断熱空間１４や断熱スペーサ１５からなる断熱手段１０で断熱されていること、及び、上ベース部Ｂ１に設置した水冷管１８の冷却作用によって、図２に示した主にＱ１、Ｑ２、Ｑ４の熱による温度上昇が抑制され、これと同時に、下ベース部Ｂ２に設置した水冷管１８の冷却作用によって、図２に示した主にＱ３の熱による温度上昇が抑制されことが要因であると考えられる。

この一方、図４のように上ベース部Ｂ１のみに水冷管を設置した温度制御例では、図７の実験結果に示したように、ガス流路Ｒを流れるガスの流量（ポンプの負荷）が変動しても、ヒータ制御温度は、水冷管バルブ制御温度より３０℃から４０℃の温度差をもって安定に維持することができた。しかし、ステータコラム３の温度はヒータ制御温度より高くなってしまう現象、および、ガス排気口２と下ベース部Ｂ２の温度が水冷管制御温度を超えてしまう現象が生じた。これは、図４のように上ベース部Ｂ１に設置した水冷管１８だけでは図２に示した主にＱ３の熱の影響による温度上昇の抑制が困難であったことが要因と考えられる。

また、図５のように下ベース部Ｂ２のみに水冷管１８を設置した温度制御例では、図８の実験結果に示したように、ガス流路Ｒを流れるガスの流量（ポンプの負荷）が変動しても、ヒータ制御温度は、水冷管バルブ制御温度より３０℃から４０℃の温度差をもって安定に維持することができた。しかし、ステータコラム３、ガス排気口２、上ベース部Ｂ１の温度がいずれも水冷管制御温度を超えてしまう現象が生じた。これは、図５のように下ベース部Ｂ２に設置した水冷管１８だけでは図２に示した主にＱ１、Ｑ２、Ｑ４の熱の影響による温度上昇の抑制が困難であったことが要因と考えられる。

《第２の実施形態》
次に、図９は、本発明の第２の実施形態である真空ポンプの一部を示したポンプ断面図である。この図９の真空ポンプＰ２が図１の真空ポンプＰ１と異なる点はガス流路Ｒの具体的な構成であり、それ以外の構成は図１の真空ポンプＰ１と同様であるため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

図９の真空ポンプＰ２では、ガス流路Ｒの具体的な構成として、排気側ガス流路Ｒ２についても先に説明した図１の真空ポンプＰ１における吸気側ガス流路Ｒ１と同様の構成を採用している。

すなわち、図９の真空ポンプＰ２における排気側ガス流路Ｒ２は、ロータ４の外周面に一体に設けた回転翼６と、該回転翼６によってガス流路Ｒ下流側へ向かう運動量が付与されたガス分子をガス流路Ｒ下流側へ導く固定翼７と、により形成される流路である。

そして、この図９の真空ポンプＰ２においては、ガス流路Ｒ全体のうち排気側ガス流路Ｒ２を構成する固定部品として、複数の固定翼７を備えており、これら複数の固定翼７のうち、特に最下段の固定翼７Ａをそれ以外の部品から断熱手段１０で断熱し、かつ、断熱された最下段の固定翼７Ａを加熱手段１１により熱伝導で直接加熱するように構成してある。

ところで、この図９の真空ポンプＰ２における加熱手段１１は、その具体的な構成として、最下段の固定翼７Ａの基部（外周部）側に取付け部１２を一体形成し、この取付け部１２にヒータ１３を埋設することにより、当該ヒータ１２が最下段の固定翼７Ａを熱伝導で直接加熱する構造を採用している。

また、図９の真空ポンプＰ２における断熱手段１０は、その具体的な構成として、固定翼７Ａの前記取付け部１２の周囲に断熱空間１４を設定し、かつ、その取付け部１２を含む最下段の固定翼７Ａ全体を断熱スペーサ１５で支持する構成、及び、かかる断熱スペーサ１５によって最下段の固定翼７Ａと取付け部１２をポンプ軸心方向に位置決めする構造を採用している。

さらに、この図９の真空ポンプＰ２でも、ポンプベースＢは上ベース部Ｂ１と下ベース部Ｂ２に分割されていて、ロータ４の下流側外周面と対向する凹部１６がポンプベースＢの内面に形成されるが、そのような凹部１６に所定の隙間を介して組み付けられる部品は最下段の固定翼７Ａの取付け部１２であり、かかる所定の隙間が前述の断熱空間１４として利用されている。

なお、この図９の真空ポンプＰ２では、最下段の固定翼７Ａとその取付け部１２をポンプ径方向に位置決めするために、前記凹部１６の縁部でポンプベースＢと最下段の固定翼７Ａとを接触させているが、この接触部には外力（例えば、締結ボルトによる締結力）が何も作用していないため、かかる接触部を介する熱伝導は殆ど生じない。

以上説明した図９の真空ポンプＰ２によると、前記の通り、ガス流路全体Ｒのうち排気側ガス流路Ｒ２を構成する固定部品としての最下段の固定翼７Ａをそれ以外の部品から断熱手段１０で断熱し、かつ、そのように断熱された最下段の固定翼７Ａを加熱手段１１により熱伝導で直接加熱する構成を採用したため、下記《第１−２の作用効果》及び《第２−２の作用効果》が得られる。

《第１−２の作用効果》
図９の真空ポンプＰ２では、加熱手段１１は熱伝導で最下段の固定翼７Ａを直接加熱するから、かかる加熱が排気するガスの流量の影響を受けることはない。また、その加熱対象となる最下段の固定翼７Ａは断熱手段１０によって断熱されるから、生成物堆積防止の観点から高温化が必要な最下段の固定翼７Ａだけを集中的に効率よく加熱すること、及びその加熱により排気側ガス流路Ｒ２での生成物の堆積を防止することが可能である。

《第２−２の作用効果》
さらに、この図９の真空ポンプＰ２によると、加熱手段１１で加熱される最下段の固定翼７Ａは断熱手段１０で断熱されるから、最下段の固定翼７Ａ以外の部品が当該加熱手段１０で加熱されることはない。従って、加熱手段１０での加熱による高温化やそれによる強度低下を防止したい部品、例えば最下段の固定翼７Ａより上段に位置する回転翼６や固定翼７などの部品の高温化と、それによる当該部品の強度低下を効果的に防止することができ、回転翼７の回転数を従来以上に高めて、ポンプ排気性能の向上を図ることが可能である。

以上説明した図９の真空ポンプＰ２では、固定部品である最下段の固定翼７Ａのみを断熱手段１０で断熱し、かつ、最下段の固定翼７Ａを加熱手段１１によって熱伝導で直接加熱したが、これとは別の実施形態として、最下段の固定翼７Ａより上段の固定翼についても、断熱空間１４と断熱スペーサ１５とからなる断熱手段１０で断熱し、かつ、そのように断熱された複数の固定翼をヒータ１３からなる加熱手段１１によって熱伝導で直接加熱する構成を採用することもできる。

《第３の実施形態》
図１０は、本発明の第３の実施形態である真空ポンプの一部を示した断面図であり、同図の真空ポンプの基本的な構成、例えば、ガス流路Ｒの具体的な構成等は図９の真空ポンプと同様であるため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

この図１０の真空ポンプＰ３では、下記の《構成Ａ》と《構成Ｂ》の採用により、複数の固定翼（具体的には、最下段の固定翼７Ａとそれより数えて２段目の固定翼７Ｂ）を断熱空間１４と断熱スペーサ１５とからなる断熱手段１０により断熱し、かつ、これら複数の固定翼７Ａ、７Ｂをヒータ１３からなる加熱手段１１により熱伝導で直接加熱する構成を採用している。

《構成Ａ》
ポンプベースＢ上端部の固定翼位置決め部５は、最下段の回転翼７Ａから数えて３段目の固定翼７Ｃの下部まで延長され、その固定翼位置決め部５上に前記３段目の固定翼７Ｃが載置されるとともに、かかる固定翼位置決め部５と最下段の回転翼７Ａから数えて２段目の固定翼７Ｂとの間に、断熱スペーサ１５が介在する構成。

《構成Ｂ》
取付け部１２はその下部側から上部側の上ベース部Ｂ１に締結手段Ｄ４で締め付け、これにより、取付け部１２からポンプベースＢ上端部の固定翼位置決め部５までの間に積み上げられて介在する全ての部品、すなわち、取付け部１２上に載置してある最下段の固定翼７Ａ、最下段の固定翼７Ａから数えて２段目の固定翼７Ｂ、これらの固定翼７Ａ、７Ｂ間に介在する固定翼位置決めスペーサ９、及び、断熱スペーサ１５が一体化されるとともに、最下段の固定翼７Ａ、固定翼位置決めスペーサ９、及び、最下段の固定翼７Ａから数えて２段目の固定翼７Ｂが、熱伝導で熱的に繋がる構成。

以上説明した図３の真空ポンプＰ３によると、ガス流路全体Ｒのうち排気側ガス流路Ｒ２を構成する固定部品としての複数の固定翼７Ａ、７Ｂをそれ以外の部品から断熱手段１０で断熱し、かつ、そのように断熱された複数の固定翼７Ａ、７Ｂを加熱手段１１により熱伝導で直接加熱する構成を採用したため、先に説明した図２の真空ポンプＰ２と同様の作用効果（前記《第１−２の作用効果》及び《第２−２の作用効果》を参照）が奏し得られる。

２ ガス排気口
３ ステータコラム
４ ロータ
４Ａ 連結部
４Ｂ 第１の筒体
４Ｃ 第２の筒体
５ 固定翼位置決め部
６ 回転翼
７ 固定翼
７Ａ 最下段の固定翼
７Ｂ 最下段の固定翼から数えて２段目の固定翼
７Ｃ 最下段の固定翼から数えて３段目の固定翼
８ ネジ溝ポンプステータ
８Ａ ネジ溝
９ 固定翼位置決めスペーサ
１０ 断熱手段
１１ 加熱手段
１２ 取付け部
１３ ヒータ
１４ 断熱空間
１５ 断熱スペーサ
１６ 凹部
１７ シール手段
１８ 冷却管
Ｃ ポンプケース
Ｂ ポンプベース
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 締結手段
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 真空ポンプ
Ｒ ガス流路
Ｒ１ 吸気側ガス流路
Ｒ２ 排気側ガス流路
Ｓ１ ヒータ制御用の温度センサ
Ｓ２ 水冷管バルブ制御用の温度センサ

Claims (6)

1. 上ベース部と下ベース部からなるポンプベースと、
   前記下ベース部上に配置されたロータと、
   前記ロータの外周面に配設された回転翼と、
   前記回転翼と交互に配置された固定翼と、
   前記固定翼を位置決めする固定翼スペーサと、
   前記ロータをその軸心周りに回転可能に支持する支持手段と、
   前記ロータをその軸心周りに回転駆動する駆動手段と、
   少なくとも前記回転翼と前記固定翼と前記固定翼スペーサとによって形成され、前記ロータの回転により吸気したガスを排出口に導くガス流路と、
   を具備した真空ポンプにおいて、
   前記ガス流路全体のうち排気側ガス流路を構成し、前記上ベース部及び前記下ベース部と所定の隙間を介して組み付けられる取付け部を外周に備えた固定部品と、
   前記取付け部を前記上ベース部及び前記下ベース部から断熱する、前記所定の隙間からなる断熱空間と、
   前記上ベース部と前記取付け部の間及び前記下ベース部と前記取付け部の間に設けられ、前記断熱空間と前記ガス流路とをシールするシール手段と、
   前記上ベース部と前記取付け部、又は前記下ベース部と前記取付け部を締結する締結手段と、
   前記上ベース部に配置された温度センサと、
   前記固定部品を加熱する加熱手段と、
   前記固定翼に伝わる熱を前記上ベース部を介して冷却する冷却手段と、
   前記温度センサの信号に基づき、前記冷却手段への冷却媒体の供給量を調節するバルブと、を備え、
   前記上ベース部は、前記固定翼又は前記固定翼スペーサを支持し、
   前記加熱手段は、前記固定部品に設けられた前記取付け部にヒータを埋設することにより、前記固定部品を加熱し、
   前記断熱空間は、大気中に開放されていること
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 前記排気側ガス流路は、前記ロータの外周面と、これに対向するネジ溝ポンプステータと、により形成されるネジ溝状の流路であり、
   前記固定部品は、前記ネジ溝ポンプステータであること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記排気側ガス流路は、最下段の前記回転翼と、最下段の前記固定翼と、により形成される流路であり、
   前記最下段の固定翼が、前記固定部品であること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 前記固定部品と前記下ベース部との間に介在され、かつ、前記締結手段で前記取付け部と前記下ベース部とを締結することにより、前記固定部品を支持する断熱スペーサをさらに備えたこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空ポンプ。
5. 前記上ベース部と前記下ベース部とが熱伝導のある構造となっていること
   を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 前記上ベース部と前記下ベース部の双方、又は、いずれか一方に、前記冷却手段が設けられていること
   を特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
   

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