JP7463324B2 - Vacuum pump and heat transfer suppressing member for vacuum pump - Google Patents

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Description

本発明は、真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材に関する。 The present invention relates to a vacuum pump and a heat transfer suppression member for the vacuum pump.

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献1には、円筒状ステータの反応生成物の堆積を防止し、かつ、円筒状ステータから円筒状ステータの周辺の部材への放射による熱の移動を抑止できるターボ分子ポンプが記載されている。 As background art in this technical field, for example, Patent Document 1 describes a turbomolecular pump that can prevent the accumulation of reaction products on a cylindrical stator and suppress the transfer of heat by radiation from the cylindrical stator to members surrounding the cylindrical stator.

具体的には、特許文献1に記載のターボ分子ポンプは、動翼およびロータ円筒部を有するポンプロータと、動翼と対向する静翼と、ロータ円筒部と対向する円筒状ステータと、円筒状ステータを収容するベースと、円筒状ステータを加熱するステータ加熱部と、を備えている。そして、円筒状ステータの外表面の放射率、及び、円筒状ステータに対向する周辺部材であるロータ円筒部、ベース、動翼、及び、静翼の外表面であって円筒状ステータと対向する外表面の放射率は、動翼の外表面であって静翼と対向する外表面の放射率より小さい構成となっている。 Specifically, the turbomolecular pump described in Patent Document 1 includes a pump rotor having rotor blades and a rotor cylindrical portion, a stationary vane facing the rotor blades, a cylindrical stator facing the rotor cylindrical portion, a base that houses the cylindrical stator, and a stator heating portion that heats the cylindrical stator. The emissivity of the outer surface of the cylindrical stator and the emissivity of the outer surfaces of the rotor cylindrical portion, base, rotor blades, and stationary vanes that face the cylindrical stator, which are peripheral members that face the cylindrical stator, are smaller than the emissivity of the outer surface of the rotor blades that faces the stationary vanes.

特開2015-229949号公報JP 2015-229949 A

しかしながら、特許文献1では、円筒状ステータの周辺部材そのものを低放射率の材料にしたり、当該周辺部材の外表面に所定の表面処理を施して放射率を低くしたりしている。そのため、特許文献1では、円筒状ステータの周辺部材を専用部品として設計する必要があり、設計の自由度が低く、汎用性がないという課題がある。 However, in Patent Document 1, the peripheral components of the cylindrical stator themselves are made of a low-emissivity material, and the external surfaces of the peripheral components are subjected to a specified surface treatment to reduce the emissivity. Therefore, in Patent Document 1, the peripheral components of the cylindrical stator must be designed as dedicated parts, which results in low freedom of design and a lack of versatility.

また、放射による伝熱だけでなく、円筒状ステータの周辺部材の周囲を流れるガスを通じて、円筒状ステータの周辺部材へ熱が伝わる場合があり、特許文献1の対策では十分とは言えないことがあった。特に円筒状ステータと円筒状ステータの周辺部材とのギャップが狭い個所では、その課題が顕著であった。 In addition to heat transfer by radiation, heat can also be transferred to the peripheral components of the cylindrical stator through gas flowing around the peripheral components of the cylindrical stator, and the countermeasures in Patent Document 1 were not sufficient in some cases. This problem was particularly noticeable in areas where the gap between the cylindrical stator and the peripheral components of the cylindrical stator was narrow.

そこで、本発明の主な目的は、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供することにある。 Therefore, the main objective of the present invention is to provide a vacuum pump that increases the degree of freedom in the design of the peripheral components of the stator, is highly versatile, and can further suppress heat transfer.

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータ形成される特定領域と所定の隙間を空けて対向する対向領域を有し、前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を、前記特定領域と物理的に非接触な状態で抑制する熱移動抑制部材が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, one aspect of the present invention is a vacuum pump comprising a base, a stator column erected at a central position of the base, a rotor held rotatably relative to the stator column, a stator portion arranged on the outer periphery of the rotor, a heating means for heating the stator portion, and a partition portion arranged between the base and the stator portion and forming a flow path through which exhaust gas flows together with the stator portion, wherein at least a portion of the partition portion has an opposing region that faces a specific region formed on the base, the stator column, and the rotor with a predetermined gap therebetween, and the opposing region is provided with a heat transfer suppression member that suppresses the transfer of heat from the opposing region to the specific region while not being in physical contact with the specific region.

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the heat transfer suppression member is made of a material with a lower thermal conductivity than the partition wall.

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されていることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the heat transfer suppression member is surface-treated so that it has a lower emissivity than the partition wall.

また、上記構成において、前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable to provide a cooling means for cooling the base and the stator column.

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that the heat transfer suppression member has a cylindrical body portion and a flange portion extending radially outward from one end side of the body portion.

また、上記構成において、前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the axial length of the body portion is greater than the radial length of the flange portion.

また、上記構成において、前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることが好ましい。 In addition, in the above configuration, it is preferable that the partition has a step portion that abuts against the flange portion, and that the flange portion and the partition portion are flush with each other when the flange portion abuts against the step portion.

また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様は、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータ対して、物理的に非接触な状態で熱の移動を抑制することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, another aspect of the present invention is a heat transfer suppression member for a vacuum pump which is used in a vacuum pump including a base, a stator column erected at a central position of the base, a rotor held rotatably relative to the stator column, a stator portion arranged on the outer periphery of the rotor, heating means for heating the stator portion, and a partition portion arranged between the base and the stator portion and which, together with the stator portion, forms a flow path through which exhaust gas flows, and which is attached separately to the partition portion, wherein the heat transfer suppression member, when attached to the partition portion, suppresses heat transfer from the partition portion to the base, the stator column, and the rotor in a state of physical non-contact.

本発明によれば、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供できる。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 The present invention provides a vacuum pump that increases the degree of freedom in designing the peripheral components of the stator, is highly versatile, and can further suppress heat transfer. Problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the description of the embodiments below.

本発明の第1実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。1 is a vertical sectional view of a turbomolecular pump according to a first embodiment of the present invention; 図1に示すターボ分子ポンプのアンプ回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an amplifier circuit of the turbomolecular pump shown in FIG. 1 . 電流指令値が検出値より大きい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing the control of the amplifier control circuit when a current command value is larger than a detection value. 電流指令値が検出値より小さい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing the control of the amplifier control circuit when a current command value is smaller than a detection value. 図1のA部を拡大して示す要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of part A in FIG. 1 . 本発明の第2実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of a turbomolecular pump according to a second embodiment of the present invention. 図6のB部を拡大して示す要部拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a main part of part B in FIG. 6 . 本発明の第3実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。FIG. 11 is a vertical sectional view of a turbomolecular pump according to a third embodiment of the present invention. 図8のC部を拡大して示す要部拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of a main part of part C in FIG. 8 .

以下、本発明に係る真空ポンプの実施形態について、ターボ分子ポンプを例に挙げて、図面を参照しながら説明する。 Below, an embodiment of a vacuum pump according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a turbomolecular pump as an example.

(第1実施形態)
このターボ分子ポンプ100の縦断面図を図1に示す。図1において、ターボ分子ポンプ100は、円筒状の外筒127の上端に吸気口101が形成されている。そして、外筒127の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼102(102a、102b、102c・・・)を周部に放射状かつ多段に形成した回転体103が備えられている。この回転体103の中心にはロータ軸113が取り付けられており、このロータ軸113は、例えば5軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体103は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。なお、図1に示すように、本実施形態において、外筒127は上下に2分割された構成であるが、本発明はこの構成に限定されない。一体型の外筒であっても良い。
First Embodiment
A longitudinal cross-sectional view of this turbomolecular pump 100 is shown in FIG. 1. In FIG. 1, the turbomolecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127. Inside the outer cylinder 127, a rotor 103 is provided with a plurality of rotors 102 (102a, 102b, 102c, ...) which are turbine blades for sucking and exhausting gas, formed radially on the periphery in multiple stages. A rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated and supported in the air and positionally controlled by, for example, a five-axis controlled magnetic bearing. The rotor 103 is generally made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the outer cylinder 127 is configured to be divided into two parts, upper and lower, but the present invention is not limited to this configuration. An integrated outer cylinder may also be used.

上側径方向電磁石104は、4個の電磁石がX軸とY軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石104に近接して、かつ上側径方向電磁石104のそれぞれに対応して4個の上側径方向センサ107が備えられている。上側径方向センサ107は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸113の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸113の位置を検出する。この上側径方向センサ107はロータ軸113、すなわちそれに固定された回転体103の径方向変位を検出し、制御装置200に送るように構成されている。 The upper radial electromagnets 104 are arranged in pairs on the X-axis and Y-axis. Four upper radial sensors 107 are provided in close proximity to the upper radial electromagnets 104 and corresponding to each of the upper radial electromagnets 104. The upper radial sensors 107 are, for example, inductance sensors or eddy current sensors having conductive windings, and detect the position of the rotor shaft 113 based on the change in inductance of the conductive windings, which changes according to the position of the rotor shaft 113. The upper radial sensors 107 are configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113, i.e., the rotating body 103 fixed thereto, and send it to the control device 200.

この制御装置200においては、例えばPID調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ107によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石104の励磁制御指令信号を生成し、図2に示すアンプ回路150(後述する)が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石104を励磁制御することで、ロータ軸113の上側の径方向位置が調整される。 In this control device 200, for example, a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, and the amplifier circuit 150 (described later) shown in FIG. 2 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on this excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113.

そして、このロータ軸113は、高透磁率材(鉄、ステンレスなど)などにより形成され、上側径方向電磁石104の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石105及び下側径方向センサ108が、上側径方向電磁石104及び上側径方向センサ107と同様に配置され、ロータ軸113の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。 The rotor shaft 113 is made of a material with high magnetic permeability (iron, stainless steel, etc.) and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104. Such adjustment is performed independently in the X-axis direction and the Y-axis direction. The lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107, and adjust the lower radial position of the rotor shaft 113 in the same manner as the upper radial position.

さらに、軸方向電磁石106A、106Bが、ロータ軸113の下部に備えた円板状の金属ディスク111を上下に挟んで配置されている。金属ディスク111は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸113の軸方向変位を検出するために軸方向センサ109が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置200に送られるように構成されている。 Furthermore, axial electromagnets 106A and 106B are arranged above and below a circular metal disk 111 provided at the bottom of rotor shaft 113. Metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron. An axial sensor 109 is provided to detect the axial displacement of rotor shaft 113, and the axial position signal is sent to control device 200.

そして、制御装置200において、例えばPID調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ109によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石106Aと軸方向電磁石106Bのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路150が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石106Aと軸方向電磁石106Bをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石106Aが磁力により金属ディスク111を上方に吸引し、軸方向電磁石106Bが金属ディスク111を下方に吸引し、ロータ軸113の軸方向位置が調整される。 In the control device 200, a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates excitation control command signals for the axial electromagnet 106A and the axial electromagnet 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109, and the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnet 106A and the axial electromagnet 106B based on these excitation control command signals, so that the axial electromagnet 106A attracts the metal disk 111 upward by magnetic force, and the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, thereby adjusting the axial position of the rotor shaft 113.

このように、制御装置200は、この軸方向電磁石106A、106Bが金属ディスク111に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸113を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石104、下側径方向電磁石105及び軸方向電磁石106A、106Bを励磁制御するアンプ回路150については、後述する。 In this way, the control device 200 appropriately adjusts the magnetic force that the axial electromagnets 106A and 106B exert on the metal disk 111, magnetically levitating the rotor shaft 113 in the axial direction and holding it in space without contact. The amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.

一方、モータ121は、ロータ軸113を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸113との間に作用する電磁力を介してロータ軸113を回転駆動するように、制御装置200によって制御されている。また、モータ121には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸113の回転速度が検出されるようになっている。 On the other hand, the motor 121 has multiple magnetic poles arranged circumferentially to surround the rotor shaft 113. Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotate the rotor shaft 113 via electromagnetic forces acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113. In addition, the motor 121 incorporates a rotational speed sensor, such as a Hall element, resolver, or encoder (not shown), and the rotational speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotational speed sensor.

さらに、例えば下側径方向センサ108近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸113の回転の位相を検出するようになっている。制御装置200では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。 Furthermore, for example, a phase sensor (not shown) is attached near the lower radial sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113. The control device 200 uses the detection signals of both this phase sensor and the rotation speed sensor to detect the position of the magnetic pole.

回転翼102(102a、102b、102c・・・)とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼123(123a、123b、123c・・・)が配設されている。回転翼102(102a、102b、102c・・・)は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼123(123a、123b、123c・・・)は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。 Multiple fixed blades 123 (123a, 123b, 123c...) are arranged with a small gap between the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c...). The rotor blades 102 (102a, 102b, 102c...) are formed at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to transport exhaust gas molecules downward by collision. The fixed blades 123 (123a, 123b, 123c...) are made of metals such as aluminum, iron, stainless steel, copper, etc., or alloys containing these metals as components.

また、固定翼123も、同様にロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒127の内方に向けて回転翼102の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼123の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ125(125a、125b、125c・・・)の間に嵌挿された状態で支持されている。 The fixed blades 123 are also formed at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged in a staggered manner with the rotor blades 102 toward the inside of the outer cylinder 127. The outer peripheral end of the fixed blades 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed blade spacers 125 (125a, 125b, 125c, etc.).

固定翼スペーサ125はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ125の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒127が固定されている。外筒127の底部にはベース部129が配設されている。ベース部129の上方には排気口133が形成され、外部に連通されている。チャンバ(真空チャンバ)側から吸気口101に入ってベース部129に向かって移送されてきた排気ガスは、排気口133へと送られる。 The fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metals such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or alloys containing these metals as components. An outer cylinder 127 is fixed to the outer periphery of the fixed wing spacer 125 with a small gap between them. A base portion 129 is disposed at the bottom of the outer cylinder 127. An exhaust port 133 is formed above the base portion 129 and is connected to the outside. Exhaust gas that enters the intake port 101 from the chamber (vacuum chamber) side and is transported toward the base portion 129 is sent to the exhaust port 133.

さらに、ターボ分子ポンプ100の用途によって、固定翼スペーサ125の下部とベース部129の間には、ネジ付スペーサ131が配設される。ネジ付スペーサ131は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝131aが複数条刻設されている。ネジ溝131aの螺旋の方向は、回転体103の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口133の方へ移送される方向である。回転体103の回転翼102(102a、102b、102c・・・)に続く最下部には円筒部102dが垂下されている。この円筒部102dの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ131の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ131の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼102および固定翼123によってネジ溝131aに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝131aに案内されつつベース部129へと送られる。 Depending on the application of the turbomolecular pump 100, a threaded spacer 131 is disposed between the lower part of the fixed vane spacer 125 and the base part 129. The threaded spacer 131 is a cylindrical member made of metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a engraved on its inner peripheral surface. The helical direction of the thread groove 131a is the direction in which the molecules of the exhaust gas are transported toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103. A cylindrical part 102d hangs down from the lowest part of the rotor 103, which is connected to the rotor vanes 102 (102a, 102b, 102c, ...). The outer peripheral surface of the cylindrical part 102d is cylindrical and protrudes toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is adjacent to the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 with a predetermined gap therebetween. The exhaust gas transferred to the thread groove 131a by the rotor 102 and the fixed blade 123 is guided by the thread groove 131a and sent to the base portion 129.

より詳細には、ネジ溝131aに案内された排気ガスは、ベース部129の上方に形成された環状空間160へと送られ、環状空間160を周回しながら排気口133を介して外部に排出される。この環状空間160は、回転体(ロータ)103の円筒部102d、ネジ付スペーサ(ステータ部)131、ヒータスペーサ153、及びインシュレータウォール(隔壁部)152とで仕切られた環状の空間である。 More specifically, the exhaust gas guided by the thread groove 131a is sent to an annular space 160 formed above the base portion 129, and is discharged to the outside through the exhaust port 133 while circulating around the annular space 160. This annular space 160 is an annular space partitioned by the cylindrical portion 102d of the rotating body (rotor) 103, the threaded spacer (stator portion) 131, the heater spacer 153, and the insulator wall (partition portion) 152.

ここで、ヒータスペーサ153は、円筒状に形成され、ネジ付スペーサ131とインシュレータウォール152との間に介装される。ヒータスペーサ153は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属により構成される。このヒータスペーサ153によって、ネジ付スペーサ131とインシュレータウォール152とが軸方向に位置決めされる。ヒータスペーサ153には加熱手段としてのヒータ195が差し込まれており、ヒータ195が発熱することで、ヒータスペーサ153を介してネジ付スペーサ131が加熱される。また、ヒータ195により、環状空間160を流れる排気ガスも加熱される。これにより、排気ガスの温度低下による堆積物の生成が抑制される。 Here, the heater spacer 153 is formed in a cylindrical shape and is interposed between the threaded spacer 131 and the insulator wall 152. The heater spacer 153 is made of a metal such as aluminum or stainless steel. The heater spacer 153 positions the threaded spacer 131 and the insulator wall 152 in the axial direction. A heater 195 is inserted into the heater spacer 153 as a heating means, and the heater 195 generates heat to heat the threaded spacer 131 via the heater spacer 153. The heater 195 also heats the exhaust gas flowing through the annular space 160. This suppresses the generation of deposits due to a drop in the temperature of the exhaust gas.

インシュレータウォール152は、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属で構成された円盤状の部材である。インシュレータウォール152は、ベース部129の上方かつネジ付スペーサ131の下方、即ち、ターボ分子ポンプ100の軸方向におけるベース部129とネジ付スペーサ131との間に配置されており、ベース部129との間に所定の隙間が設けられている。この隙間により、インシュレータウォール152からベース部129へ熱が伝わるのを防止している。また、インシュレータウォール152の内周面には、熱移動抑制部材155が取り付けられている。この熱移動抑制部材155は、インシュレータウォール152に伝わった熱が、後述するステータコラム122及びベース部129に移動(熱伝導及び/または放熱)するのを抑制するためのものである。なお、インシュレータウォール152周辺の構成については、後ほど詳しく説明する。 The insulator wall 152 is a disk-shaped member made of metal such as aluminum or stainless steel. The insulator wall 152 is disposed above the base portion 129 and below the threaded spacer 131, i.e., between the base portion 129 and the threaded spacer 131 in the axial direction of the turbo molecular pump 100, and a predetermined gap is provided between the insulator wall 152 and the base portion 129. This gap prevents heat from being transferred from the insulator wall 152 to the base portion 129. A heat transfer suppressing member 155 is attached to the inner peripheral surface of the insulator wall 152. This heat transfer suppressing member 155 is intended to suppress the transfer (thermal conduction and/or heat radiation) of heat transferred to the insulator wall 152 to the stator column 122 and the base portion 129, which will be described later. The configuration around the insulator wall 152 will be described in detail later.

ベース部129は、ターボ分子ポンプ100の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部129はターボ分子ポンプ100を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。 The base portion 129 is a disk-shaped member that forms the base of the turbomolecular pump 100, and is generally made of a metal such as iron, aluminum, or stainless steel. The base portion 129 not only physically holds the turbomolecular pump 100, but also functions as a heat conduction path, so it is desirable to use a metal that is rigid and has high thermal conductivity, such as iron, aluminum, or copper.

かかる構成において、回転翼102がロータ軸113と共にモータ121により回転駆動されると、回転翼102と固定翼123の作用により、吸気口101を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼102の回転速度は通常20000rpm~90000rpmであり、回転翼102の先端での周速度は200m/s~400m/sに達する。吸気口101から吸気された排気ガスは、回転翼102と固定翼123の間を通り、ベース部129へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼102に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ121で発生した熱の伝導などにより、回転翼102の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼123側に伝達される。 In this configuration, when the rotor 102 is rotated together with the rotor shaft 113 by the motor 121, the rotor 102 and the fixed blades 123 act to draw exhaust gas from the chamber through the intake port 101. The rotation speed of the rotor 102 is usually 20,000 rpm to 90,000 rpm, and the peripheral speed at the tip of the rotor 102 reaches 200 m/s to 400 m/s. The exhaust gas drawn in from the intake port 101 passes between the rotor 102 and the fixed blades 123 and is transferred to the base part 129. At this time, the temperature of the rotor 102 rises due to frictional heat generated when the exhaust gas comes into contact with the rotor 102 and conduction of heat generated by the motor 121, but this heat is transferred to the fixed blades 123 side by radiation or conduction by gas molecules of the exhaust gas.

固定翼スペーサ125は、外周部で互いに接合しており、固定翼123が回転翼102から受け取った熱や排気ガスが固定翼123に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。 The fixed blade spacers 125 are joined together at their outer periphery and transmit to the outside heat received by the fixed blades 123 from the rotor blades 102 and frictional heat generated when exhaust gas comes into contact with the fixed blades 123.

なお、上記では、ネジ付スペーサ131は回転体103の円筒部102dの外周に配設し、ネジ付スペーサ131の内周面にネジ溝131aが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部102dの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。 In the above description, the threaded spacer 131 is disposed on the outer periphery of the cylindrical portion 102d of the rotor 103, and the thread groove 131a is engraved on the inner periphery of the threaded spacer 131. However, there are also cases where the opposite is true, that is, a thread groove is engraved on the outer periphery of the cylindrical portion 102d, and a spacer having a cylindrical inner periphery is disposed around it.

また、ターボ分子ポンプ100の用途によっては、吸気口101から吸引されたガスが上側径方向電磁石104、上側径方向センサ107、モータ121、下側径方向電磁石105、下側径方向センサ108、軸方向電磁石106A、106B、軸方向センサ109などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム122で覆われ、このステータコラム122内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。 Depending on the application of the turbomolecular pump 100, the electrical equipment section, which is composed of the upper radial electromagnet 104, upper radial sensor 107, motor 121, lower radial electromagnet 105, lower radial sensor 108, axial electromagnets 106A and 106B, and axial sensor 109, may be covered with a stator column 122 and a predetermined pressure may be maintained inside the stator column 122 with purge gas to prevent the gas sucked in from the intake port 101 from entering the electrical equipment section.

この場合には、ベース部129には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング120とロータ軸113間、モータ121のロータとステータ間、ステータコラム122と回転翼102の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口133へ送出される。なお、図1に示す通り、ステータコラム122は、ベース部129の中心位置に立設している。また、後述するように、本実施形態では、ベース部129に冷却手段としての水冷管149が設けられている。この水冷管149に冷却水が供給されることで、ベース部129及びステータコラム122は好適な温度に保たれている。 In this case, piping (not shown) is provided in the base portion 129, and purge gas is introduced through this piping. The introduced purge gas is sent to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113, between the rotor and stator of the motor 121, and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blades 102. As shown in FIG. 1, the stator column 122 is erected at the center position of the base portion 129. In addition, as will be described later, in this embodiment, the base portion 129 is provided with a water-cooled pipe 149 as a cooling means. By supplying cooling water to this water-cooled pipe 149, the base portion 129 and the stator column 122 are kept at a suitable temperature.

ここに、ターボ分子ポンプ100は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ(例えば、機種に対応する諸特性)に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ100は、その本体内に電子回路部141を備えている。電子回路部141は、EEP-ROM等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板143等から構成される。この電子回路部141は、ターボ分子ポンプ100の下部を構成するベース部129の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋145によって閉じられている。 The turbomolecular pump 100 requires control based on the model identification and individually adjusted unique parameters (for example, various characteristics corresponding to the model). To store these control parameters, the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its main body. The electronic circuit section 141 is composed of a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the memory, and a substrate 143 for mounting these components. The electronic circuit section 141 is housed below a rotational speed sensor (not shown), for example near the center of the base section 129 that constitutes the lower part of the turbomolecular pump 100, and is closed by an airtight bottom cover 145.

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ100内部では、排気ガスの圧力は、吸気口101で最も低く排気口133で最も高い。プロセスガスが吸気口101から排気口133へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ100内部に付着して堆積する。 In the semiconductor manufacturing process, some process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. Inside the turbomolecular pump 100, the pressure of the exhaust gas is lowest at the intake port 101 and highest at the exhaust port 133. If the pressure of the process gas becomes higher than a predetermined value or the temperature falls below a predetermined value while the process gas is being transferred from the intake port 101 to the exhaust port 133, the process gas becomes solid and adheres to and accumulates inside the turbomolecular pump 100.

例えば、Alエッチング装置にプロセスガスとしてSiCl4が使用された場合、低真空(760[torr]~10-2[torr])かつ、低温(約20[℃])のとき、固体生成物(例えばAlCl3)が析出し、ターボ分子ポンプ100内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ100内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ100の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口133付近やネジ付スペーサ131付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。 For example, when SiCl4 is used as the process gas in an Al etching device, the vapor pressure curve shows that at low vacuum (760 torr to 10-2 torr) and low temperature (approximately 20°C), solid products (e.g. AlCl3) precipitate and deposit inside the turbomolecular pump 100. As a result, when process gas deposits accumulate inside the turbomolecular pump 100, the deposits narrow the pump flow path, causing a decrease in the performance of the turbomolecular pump 100. The aforementioned products are prone to solidification and adhesion in areas of high pressure near the exhaust port 133 and near the threaded spacer 131.

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部129等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管149を巻着させ、かつ例えばベース部129に図示しない温度センサ(例えばサーミスタ)を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部129の温度を一定の高い温度(設定温度)に保つようにヒータの加熱や水冷管149による冷却の制御(以下TMSという。TMS;Temperature Management System)が行われている。 Therefore, in order to solve this problem, conventionally, a heater (not shown) or a circular water-cooled tube 149 is wrapped around the outer periphery of the base portion 129, etc., and a temperature sensor (e.g., a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129, and the heating of the heater and the cooling by the water-cooled tube 149 are controlled based on the signal from this temperature sensor to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature) (hereinafter referred to as TMS; TMS; Temperature Management System).

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ100に関して、その上側径方向電磁石104、下側径方向電磁石105及び軸方向電磁石106A、106Bを励磁制御するアンプ回路150について説明する。このアンプ回路150の回路図を図2に示す。 Next, regarding the turbomolecular pump 100 configured in this manner, we will explain the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B. A circuit diagram of this amplifier circuit 150 is shown in Figure 2.

図2において、上側径方向電磁石104等を構成する電磁石巻線151は、その一端がトランジスタ161を介して電源171の正極171aに接続されており、また、その他端が電流検出回路181及びトランジスタ162を介して電源171の負極171bに接続されている。そして、トランジスタ161、162は、いわゆるパワーMOSFETとなっており、そのソース-ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。 In FIG. 2, one end of the electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 etc. is connected to the positive pole 171a of the power supply 171 via the transistor 161, and the other end is connected to the negative pole 171b of the power supply 171 via the current detection circuit 181 and the transistor 162. The transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs, and have a structure in which a diode is connected between the source and drain.

このとき、トランジスタ161は、そのダイオードのカソード端子161aが正極171aに接続されるとともに、アノード端子161bが電磁石巻線151の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ162は、そのダイオードのカソード端子162aが電流検出回路181に接続されるとともに、アノード端子162bが負極171bと接続されるようになっている。 At this time, the transistor 161 has its diode cathode terminal 161a connected to the positive electrode 171a, and its anode terminal 161b connected to one end of the electromagnet winding 151. The transistor 162 has its diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181, and its anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.

一方、電流回生用のダイオード165は、そのカソード端子165aが電磁石巻線151の一端に接続されるとともに、そのアノード端子165bが負極171bに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード166は、そのカソード端子166aが正極171aに接続されるとともに、そのアノード端子166bが電流検出回路181を介して電磁石巻線151の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路181は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。 On the other hand, the current regeneration diode 165 has its cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and its anode terminal 165b connected to the negative pole 171b. Similarly, the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive pole 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via a current detection circuit 181. The current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electrical resistance element.

以上のように構成されるアンプ回路150は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が5軸制御で、電磁石104、105、106A、106Bが合計10個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路150が構成され、電源171に対して10個のアンプ回路150が並列に接続されるようになっている。 The amplifier circuit 150 configured as above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled on five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each electromagnet, and the ten amplifier circuits 150 are connected in parallel to the power supply 171.

さらに、アンプ制御回路191は、例えば、制御装置200の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部(以下、DSP部という)によって構成され、このアンプ制御回路191は、トランジスタ161、162のon/offを切り替えるようになっている。 Furthermore, the amplifier control circuit 191 is configured, for example, by a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) (not shown) of the control device 200, and this amplifier control circuit 191 is configured to switch the transistors 161 and 162 on and off.

アンプ制御回路191は、電流検出回路181が検出した電流値(この電流値を反映した信号を電流検出信号191cという)と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、PWM制御による1周期である制御サイクルTs内に発生させるパルス幅の大きさ(パルス幅時間Tp1、Tp2)を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号191a、191bを、アンプ制御回路191からトランジスタ161、162のゲート端子に出力するようになっている。 The amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) with a predetermined current command value. Then, based on the result of this comparison, it determines the size of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within a control cycle Ts, which is one period of PWM control. As a result, gate drive signals 191a, 191b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of transistors 161, 162.

なお、回転体103の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体103の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線151に流れる電流の急激な増加(あるいは減少)ができるように、電源171としては、例えば50V程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源171の正極171aと負極171bとの間には、電源171の安定化のために、通常コンデンサが接続されている(図示略)。 When the rotor 103 passes through a resonance point during accelerated operation or when a disturbance occurs during constant speed operation, it is necessary to control the position of the rotor 103 at high speed and with strong force. For this reason, a high voltage of, for example, about 50 V is used as the power supply 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased). In addition, a capacitor (not shown) is usually connected between the positive pole 171a and the negative pole 171b of the power supply 171 to stabilize the power supply 171.

かかる構成において、トランジスタ161、162の両方をonにすると、電磁石巻線151に流れる電流(以下、電磁石電流iLという)が増加し、両方をoffにすると、電磁石電流iLが減少する。 In this configuration, when both transistors 161 and 162 are turned on, the current flowing through the electromagnet winding 151 (hereafter referred to as electromagnet current iL) increases, and when both are turned off, the electromagnet current iL decreases.

また、トランジスタ161、162の一方をonにし他方をoffにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路150にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路150におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ161、162を制御することにより、ターボ分子ポンプ100に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路181で測定することで電磁石巻線151を流れる電磁石電流iLが検出可能となる。 Furthermore, when one of the transistors 161, 162 is turned on and the other is turned off, a so-called flywheel current is maintained. By passing a flywheel current through the amplifier circuit 150 in this manner, the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be kept low. Furthermore, by controlling the transistors 161, 162 in this manner, high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo molecular pump 100 can be reduced. Furthermore, by measuring this flywheel current with the current detection circuit 181, the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図3に示すように制御サイクルTs(例えば100μs)中で1回だけ、パルス幅時間Tp1に相当する時間分だけトランジスタ161、162の両方をonにする。そのため、この期間中の電磁石電流iLは、正極171aから負極171bへ、トランジスタ161、162を介して流し得る電流値iLmax(図示せず)に向かって増加する。 In other words, when the detected current value is smaller than the current command value, both transistors 161 and 162 are turned on for a time period equivalent to pulse width time Tp1 only once during control cycle Ts (e.g., 100 μs) as shown in FIG. 3. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases toward the current value iLmax (not shown) that can flow from positive pole 171a to negative pole 171b via transistors 161 and 162.

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図4に示すように制御サイクルTs中で1回だけパルス幅時間Tp2に相当する時間分だけトランジスタ161、162の両方をoffにする。そのため、この期間中の電磁石電流iLは、負極171bから正極171aへ、ダイオード165、166を介して回生し得る電流値iLmin(図示せず)に向かって減少する。 On the other hand, if the detected current value is greater than the current command value, both transistors 161 and 162 are turned off for a time period equivalent to pulse width time Tp2 only once during control cycle Ts, as shown in FIG. 4. Therefore, during this period, the electromagnet current iL decreases from negative pole 171b to positive pole 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via diodes 165 and 166.

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Tp1、Tp2の経過後は、トランジスタ161、162のどちらか1個をonにする。そのため、この期間中は、アンプ回路150にフライホイール電流が保持される。 In either case, after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed, one of the transistors 161 and 162 is turned on. Therefore, during this period, a flywheel current is maintained in the amplifier circuit 150.

次に、第1実施形態に係るターボ分子ポンプ100の特徴部分について、詳しく説明する。図5は図1のA部を拡大して示す要部拡大図である。図5に示すように、ネジ付スペーサ131とインシュレータウォール152とは軸方向に間隔を空けて配置され、両者の間にヒータスペーサ153が介装されている。吸気口101から取り込まれた排気ガスは、図5中の矢印Fのように、ネジ溝131aと円筒部102dの間を通過して、環状空間160に入り込む。そして、排気ガスは、この環状空間160を流れて排気口133から外部に排出される。 Next, the characteristic parts of the turbomolecular pump 100 according to the first embodiment will be described in detail. FIG. 5 is an enlarged view of the main part of the A part in FIG. 1. As shown in FIG. 5, the threaded spacer 131 and the insulator wall 152 are arranged with a gap in the axial direction, and a heater spacer 153 is interposed between them. The exhaust gas taken in from the intake port 101 passes between the thread groove 131a and the cylindrical part 102d as indicated by the arrow F in FIG. 5, and enters the annular space 160. The exhaust gas then flows through this annular space 160 and is discharged to the outside from the exhaust port 133.

インシュレータウォール152は、円盤状の基部152aと、基部152aの内周側に立設する円筒部152bと、円筒部152bから径方向の外方(図5における右側)に延在する係止部152cと、段差部152dと、を備える。 The insulator wall 152 has a disk-shaped base 152a, a cylindrical portion 152b standing on the inner periphery of the base 152a, a locking portion 152c extending radially outward (to the right in FIG. 5) from the cylindrical portion 152b, and a step portion 152d.

回転体103の円筒部102dの下端面、ステータコラム122の下部、及びベース部129の中心部には、それぞれ特定領域Rが形成されている。これら特定領域Rは、インシュレータウォール152と対向する領域である。そして、インシュレータウォール152の表面のうち特定領域Rと対向する領域には、インシュレータウォール152と別体から成る熱移動抑制部材155が取り付けられている。要するに、インシュレータウォール152の内周面に熱移動抑制部材155が着脱自在に設けられている。 Specific regions R are formed on the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotor 103, the lower portion of the stator column 122, and the center of the base portion 129. These specific regions R are regions that face the insulator wall 152. A heat transfer suppression member 155 that is separate from the insulator wall 152 is attached to the region of the surface of the insulator wall 152 that faces the specific region R. In other words, the heat transfer suppression member 155 is detachably provided on the inner peripheral surface of the insulator wall 152.

熱移動抑制部材155は、円筒状の胴体部155bと、胴体部155bの上端部から径方向の外方に延在する上フランジ部155aと、胴体部155bの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部155cと、を備えている。そして、上フランジ部155aの上面と円筒部102dの下端面との間には、シール構造としての僅かな隙間CLが形成されている。この隙間CLにより、ネジ溝131aからの排気ガスがステータコラム122側に流れ込むことを防止している。 The heat transfer suppression member 155 includes a cylindrical body portion 155b, an upper flange portion 155a extending radially outward from the upper end of the body portion 155b, and a lower flange portion 155c extending radially outward from the lower end of the body portion 155b. A small gap CL is formed as a seal structure between the upper surface of the upper flange portion 155a and the lower end surface of the cylindrical portion 102d. This gap CL prevents exhaust gas from the screw groove 131a from flowing into the stator column 122.

ここで、上フランジ部155aの径方向の長さ(幅)aと、下フランジ部155cの径方向の長さ(幅)cとの関係は、長さa<長さcである。これは、インシュレータウォール152の基部152aからベース部129に形成された特定領域Rへの熱の移動を効果的に抑制するためである。また、長さaは、上記したシール構造の性能(シール性能)やモータ121の負荷を考慮して好適な長さにしてある。また、胴体部155bの軸方向の長さ(高さ)bと、上フランジ部155aの長さaと、下フランジ部155cの長さcとの関係は、長さa<長さc<長さbである。これは、インシュレータウォール152の円筒部152bからステータコラム122の特定領域Rへの熱の移動を効果的に抑制するためである。 Here, the relationship between the radial length (width) a of the upper flange portion 155a and the radial length (width) c of the lower flange portion 155c is length a < length c. This is to effectively suppress the transfer of heat from the base portion 152a of the insulator wall 152 to the specific region R formed in the base portion 129. In addition, the length a is set to an appropriate length in consideration of the performance (sealing performance) of the above-mentioned seal structure and the load of the motor 121. In addition, the relationship between the axial length (height) b of the body portion 155b, the length a of the upper flange portion 155a, and the length c of the lower flange portion 155c is length a < length c < length b. This is to effectively suppress the transfer of heat from the cylindrical portion 152b of the insulator wall 152 to the specific region R of the stator column 122.

熱移動抑制部材155をインシュレータウォール152の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材155の上フランジ部155aがインシュレータウォール52の係止部152cに係止され、下フランジ部155cが段差部152dと当接する。ここで、段差部152dの高さは、下フランジ部155cの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部155cの表面とインシュレータウォール152の基部152aの表面とが面一となる。 When the heat transfer suppression member 155 is attached to the inner peripheral surface of the insulator wall 152, the upper flange portion 155a of the heat transfer suppression member 155 is engaged with the engagement portion 152c of the insulator wall 52, and the lower flange portion 155c abuts against the step portion 152d. Here, the height of the step portion 152d is the same dimension as the thickness of the lower flange portion 155c, so that the surface of the lower flange portion 155c and the surface of the base portion 152a of the insulator wall 152 are flush with each other.

熱移動抑制部材155は、インシュレータウォール152より熱伝導率が低い材料で構成されている。例えば本実施形態では、熱移動抑制部材155はステンレスで構成されている。上述の対策により、熱移動抑制部材155は、インシュレータウォール152に蓄えられた熱が特定領域Rに向かって移動するのを抑止できる。具体的には、インシュレータウォール152はヒータ195や排気ガスにより温度が上昇するが、熱移動抑制部材155は熱伝導率がインシュレータウォール152より低いため、熱移動抑制部材155から特定領域Rに向かって熱伝達が抑えられることとなる。 The heat transfer suppression member 155 is made of a material with a lower thermal conductivity than the insulator wall 152. For example, in this embodiment, the heat transfer suppression member 155 is made of stainless steel. By taking the above measures, the heat transfer suppression member 155 can suppress the transfer of heat stored in the insulator wall 152 toward the specific region R. Specifically, the temperature of the insulator wall 152 rises due to the heater 195 and exhaust gas, but since the heat transfer suppression member 155 has a lower thermal conductivity than the insulator wall 152, heat transfer from the heat transfer suppression member 155 toward the specific region R is suppressed.

このように構成された第1実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 The first embodiment configured in this way provides the following effects:

熱移動抑制部材155がインシュレータウォール152と別体で構成されているため、インシュレータウォール152の設計を変更することなく、取り扱いガスの条件に応じて熱移動抑制部材155を適宜、設計変更すれば、あらゆる使用環境に対応できる。よって、本実施形態によれば、設計の自由度が高く、汎用性が高い。また、熱移動抑制部材155のみを好適な材料にすれば良いので、インシュレータウォール152自体の材料を変更する必要がない。よって、本実施形態は、コスト削減にも貢献する。 Since the heat transfer suppression member 155 is configured separately from the insulator wall 152, the design of the heat transfer suppression member 155 can be changed appropriately according to the conditions of the gas being handled without changing the design of the insulator wall 152, allowing it to be adapted to any usage environment. Therefore, this embodiment offers high design freedom and versatility. In addition, since only the heat transfer suppression member 155 needs to be made of a suitable material, there is no need to change the material of the insulator wall 152 itself. Therefore, this embodiment also contributes to cost reduction.

熱移動抑制部材155がインシュレータウォール152と別体で構成されているため、熱移動抑制部材155への伝熱は、固体同士の伝熱形態の熱伝導となり熱の移動を抑制できる。また、熱移動抑制部材155が熱伝導率の低い部材でできているため、より熱移動抑制部材155の温度が上がり難い。熱移動抑制部材155によって、インシュレータウォール152からステータコラム122、回転体103の円筒部102d、及びベース部129(即ち、特定領域R)への熱の移動が抑制される。よって、ステータコラム122内の電装部品が熱により故障することを未然に防ぐことができる。また、ベース部129内の水冷管149を流れる水の温度の上昇も抑えることができる。 Because the heat transfer suppression member 155 is configured separately from the insulator wall 152, heat transfer to the heat transfer suppression member 155 is a form of heat transfer between solids, and heat transfer can be suppressed. In addition, because the heat transfer suppression member 155 is made of a material with low thermal conductivity, the temperature of the heat transfer suppression member 155 is less likely to rise. The heat transfer suppression member 155 suppresses the transfer of heat from the insulator wall 152 to the stator column 122, the cylindrical portion 102d of the rotor 103, and the base portion 129 (i.e., the specific region R). Therefore, it is possible to prevent the electrical components in the stator column 122 from breaking down due to heat. In addition, it is possible to suppress the rise in temperature of the water flowing through the water-cooled pipe 149 in the base portion 129.

また、熱移動抑制部材155が胴体部155bと、上下のフランジ部155a,155cとで構成されているため、上フランジ部155aをインシュレータウォール152の係止部152cに係止させ、下フランジ部155cをインシュレータウォール152の段差部152dに当接させるだけで、簡単に熱移動抑制部材155をインシュレータウォール152に取り付けることができる。そして、段差部152dによって、熱移動抑制部材155の下端面とインシュレータウォール152の下端面とが面一になるよう構成されているため、インシュレータウォール152とベース部129との間の隙間が均一となる。よって、例えば、パージガスを流す場合において、パージガスの流路が絞られないから、パージガスの流れがスムーズである。 In addition, since the heat transfer suppression member 155 is composed of the body portion 155b and the upper and lower flange portions 155a and 155c, the heat transfer suppression member 155 can be easily attached to the insulator wall 152 by simply engaging the upper flange portion 155a with the engaging portion 152c of the insulator wall 152 and abutting the lower flange portion 155c against the step portion 152d of the insulator wall 152. Furthermore, since the step portion 152d is configured so that the lower end surface of the heat transfer suppression member 155 and the lower end surface of the insulator wall 152 are flush with each other, the gap between the insulator wall 152 and the base portion 129 is uniform. Therefore, for example, when a purge gas is flowed, the flow path of the purge gas is not narrowed, so the flow of the purge gas is smooth.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るターボ分子ポンプ100-1について説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図6は本発明の第2実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図7は図6のB部を拡大して示す要部拡大図である。
Second Embodiment
Next, a turbomolecular pump 100-1 according to a second embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described. Fig. 6 is a vertical cross-sectional view of a turbomolecular pump according to a second embodiment of the present invention, and Fig. 7 is an enlarged view of a main part of part B in Fig. 6.

第2実施形態は、回転体103の円筒部102dとインシュレータウォール252との間のシール性能を、第1実施形態に比べてさらに向上させた構造となっている点に特徴がある。図6及び図7に示すように、第2実施形態では、回転体103の円筒部102dの下端面に凹部102eが設けられており、この凹部102eにインシュレータウォール252及び熱移動抑制部材255の先端部が、僅かの隙間CLを存して入り込んだ構成となっている。 The second embodiment is characterized in that it has a structure that further improves the sealing performance between the cylindrical portion 102d of the rotor 103 and the insulator wall 252 compared to the first embodiment. As shown in Figures 6 and 7, in the second embodiment, a recess 102e is provided on the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotor 103, and the tip portions of the insulator wall 252 and the heat transfer suppression member 255 are inserted into this recess 102e with a small gap CL remaining.

そして、図7に示すように、インシュレータウォール(隔壁部)252は、円盤状の基部252aと、基部252aの内周側に立設する円筒部252bと、段差部252dと、を備える。 As shown in FIG. 7, the insulator wall (partition) 252 has a disk-shaped base 252a, a cylindrical portion 252b standing on the inner periphery of the base 252a, and a step portion 252d.

回転体103の円筒部102dの下端面に形成された凹部102e、ステータコラム122の下部、及びベース部129の中心部には、それぞれ特定領域Rが形成されている。これら特定領域Rは、インシュレータウォール252と対向する領域である。そして、インシュレータウォール252の表面のうち特定領域Rと対向する領域には、インシュレータウォール252と別体から成る熱移動抑制部材255が、インシュレータウォール252に対して着脱自在に取り付けられている。 Specific regions R are formed in the recess 102e formed in the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotor 103, the lower portion of the stator column 122, and the center of the base portion 129. These specific regions R are regions that face the insulator wall 252. A heat transfer suppression member 255, which is separate from the insulator wall 252, is detachably attached to the insulator wall 252 in a region of the surface of the insulator wall 252 that faces the specific region R.

熱移動抑制部材255は、円筒状の胴体部255bと、胴体部255bの上端部からヘアピン状に折れ曲がった屈曲部255aと、胴体部155bの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部255cと、を備えている。 The heat transfer suppression member 255 has a cylindrical body portion 255b, a bent portion 255a that is bent in a hairpin shape from the upper end of the body portion 255b, and a lower flange portion 255c that extends radially outward from the lower end of the body portion 155b.

ここで、屈曲部255aの隙間dは、インシュレータウォール252の円筒部252bの厚みと略等しい。また、胴体部255bの軸方向の長さ(高さ)eと下フランジ部255cの長さfとの関係は、長さf<長さeである。これは、インシュレータウォール252の円筒部252bからステータコラム122の特定領域Rへの熱の移動を効果的に抑制するためである。 The gap d of the bent portion 255a is approximately equal to the thickness of the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252. The relationship between the axial length (height) e of the body portion 255b and the length f of the lower flange portion 255c is length f < length e. This is to effectively suppress the transfer of heat from the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252 to the specific region R of the stator column 122.

熱移動抑制部材255をインシュレータウォール252の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材255の屈曲部255aがインシュレータウォール252の円筒部252bの先端に被さるようにして係止され、下フランジ部255cが段差部252dと当接する。この状態で、熱移動抑制部材255の屈曲部255a及びインシュレータウォール252の円筒部252bの先端部が、凹部102eに入り込んでいる。また、段差部252dの高さは、下フランジ部255cの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部255cの表面とインシュレータウォール252の基部252aの表面とが面一となる。 When the heat transfer suppression member 255 is attached to the inner peripheral surface of the insulator wall 252, the bent portion 255a of the heat transfer suppression member 255 is engaged so as to cover the tip of the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252, and the lower flange portion 255c abuts against the step portion 252d. In this state, the bent portion 255a of the heat transfer suppression member 255 and the tip of the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252 are inserted into the recess 102e. In addition, since the height of the step portion 252d is the same dimension as the thickness of the lower flange portion 255c, the surface of the lower flange portion 255c and the surface of the base portion 252a of the insulator wall 252 are flush with each other.

熱移動抑制部材255は、第1実施形態と同様に、インシュレータウォール252より熱伝導率が低い材料で構成されている。さらに、熱移動抑制部材255は、その表面が鏡面仕上げされていて、放射率がインシュレータウォール252より低い。 As in the first embodiment, the heat transfer suppression member 255 is made of a material having a lower thermal conductivity than the insulator wall 252. Furthermore, the surface of the heat transfer suppression member 255 is mirror-finished, and the emissivity is lower than that of the insulator wall 252.

このように構成された第2実施形態によれば、熱移動抑制部材255がインシュレータウォール252に蓄えられた熱が特定領域Rに向かって移動するのを抑止できるなど、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、凹部102eにインシュレータウォール252及び熱移動抑制部材255の一部(先端部)が僅かの隙間CLを存して入り込んでいるため、排気ガスが環状空間160からインシュレータウォール252とステータコラム122の間の隙間に流出するのを防止できる(即ち、シール性能が向上する)といった利点もある。 The second embodiment configured in this manner can achieve the same effect as the first embodiment, such as the heat transfer suppression member 255 being able to suppress the heat stored in the insulator wall 252 from moving toward the specific region R. Furthermore, because the insulator wall 252 and a part (tip) of the heat transfer suppression member 255 are inserted into the recess 102e with a small gap CL remaining, there is also the advantage that exhaust gas can be prevented from flowing out of the annular space 160 into the gap between the insulator wall 252 and the stator column 122 (i.e., sealing performance is improved).

(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係るターボ分子ポンプ100-2について説明する。なお、第1,2実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図8は本発明の第3実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図9は図8のC部を拡大して示す要部拡大図である。
Third Embodiment
Next, a turbomolecular pump 100-2 according to a third embodiment will be described. The same components as those in the first and second embodiments will be denoted by the same reference numerals and will not be described. Fig. 8 is a vertical cross-sectional view of a turbomolecular pump according to a third embodiment of the present invention, and Fig. 9 is an enlarged view of a main part of part C in Fig. 8.

図8及び図9に示すように、第3実施形態では、ネジ付スペーサとヒータスペーサとが一体化された構成となっている点に特徴がある。 As shown in Figures 8 and 9, the third embodiment is characterized in that the threaded spacer and the heater spacer are integrated into one structure.

具体的には、図8に示すように、インシュレータウォール152はネジ付スペーサ331の下端面に当接するように設けられており、インシュレータウォール152とネジ付スペーサ331との間に排気ガスが流れる環状空間160が形成されている。そして、ネジ付スペーサ331にヒータ195が挿入されている。この構成であっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ヒータスペーサ153が不要な構成であるため、部品点数が少ない点において第1実施形態よりも優れる。 Specifically, as shown in FIG. 8, the insulator wall 152 is provided so as to abut against the lower end surface of the threaded spacer 331, and an annular space 160 through which exhaust gas flows is formed between the insulator wall 152 and the threaded spacer 331. A heater 195 is inserted into the threaded spacer 331. Even with this configuration, it is possible to achieve the same effects as the first embodiment. In addition, since the heater spacer 153 is not required, this configuration is superior to the first embodiment in that the number of parts is reduced.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例や組合せ例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. All technical matters included in the technical ideas described in the claims are the subject of the present invention. The above-described embodiment shows a preferred example, but a person skilled in the art can realize various alternatives, modifications, variations, combinations, or improvements from the contents disclosed in this specification, and these are included in the technical scope described in the attached claims.

例えば、熱移動抑制部材155,255の材料として、ステンレスを例示したが、本発明はこれに限定されない。熱移動抑制部材155,255は、インシュレータウォール152,252より熱伝導率が低い材料であれば良い。更に、熱の移動を抑制する方法として、熱移動抑制部材155,255は、インシュレータウォール152,252より放射率が低い材料であると良い。また、材料の選定以外に放射率を下げる方法として、熱移動抑制部材155,255のうち少なくとも特定領域Rに対向する表面を鏡面仕上げし、その表面の放射率を熱移動抑制部材155,255の母材より低くしても良い。また、熱移動抑制部材155,255の表面処理も鏡面加工に限定されない。放射率が低い表面処理であれば良い。 For example, stainless steel has been exemplified as the material of the heat transfer suppression member 155, 255, but the present invention is not limited to this. The heat transfer suppression member 155, 255 may be made of a material with a lower thermal conductivity than the insulator wall 152, 252. Furthermore, as a method of suppressing heat transfer, the heat transfer suppression member 155, 255 may be made of a material with a lower emissivity than the insulator wall 152, 252. In addition to selecting a material, as a method of lowering the emissivity, at least the surface of the heat transfer suppression member 155, 255 facing the specific region R may be mirror-finished, so that the emissivity of the surface is lower than that of the base material of the heat transfer suppression member 155, 255. Furthermore, the surface treatment of the heat transfer suppression member 155, 255 is not limited to mirror finishing. Any surface treatment with low emissivity may be used.

また、熱移動抑制部材155,255の軸方向の長さが、インシュレータウォール152,252の円筒部152b,252bの高さと等しい構成を例示したが、熱移動抑制部材155,255の長さは円筒部152b,252bより小さくても良い。 In addition, although the axial length of the heat transfer suppression member 155, 255 is equal to the height of the cylindrical portion 152b, 252b of the insulator wall 152, 252, the length of the heat transfer suppression member 155, 255 may be smaller than the cylindrical portion 152b, 252b.

また、加熱手段として、カートリッジ型のヒータ195を例示したが、その他の形式のヒータを用いても良い。 In addition, although a cartridge-type heater 195 is shown as an example of the heating means, other types of heaters may also be used.

100,100-1,100-2 ターボ分子ポンプ(真空ポンプ)
101 吸気口
102d 円筒部
102e 凹部
103 回転体(ロータ)
122 ステータコラム
127 外筒
129 ベース部(ベース)
131,331 ネジ付スペーサ(ステータ部)
131a,331a ネジ溝
133 排気口
149 冷却管(冷却手段)
152,252 インシュレータウォール(隔壁部)
152a,252a 基部
152b,252b 円筒部
152c 係止部
152d,252d 段差部
153 ヒータスペーサ
155,255 熱移動抑制部材
155a 上フランジ部
155b,255b 胴体部
155c,255c 下フランジ部
160 環状空間(流路)
195 ヒータ(加熱手段)
255a 屈曲部
R 特定領域

100, 100-1, 100-2 Turbo molecular pump (vacuum pump)
101: Intake port 102d: Cylindrical portion 102e: Recess 103: Rotor
122 stator column 127 outer cylinder 129 base portion (base)
131, 331 Threaded spacer (stator part)
131a, 331a Thread groove 133 Exhaust port 149 Cooling pipe (cooling means)
152, 252 Insulator wall (partition)
152a, 252a Base portion 152b, 252b Cylindrical portion 152c Locking portion 152d, 252d Step portion 153 Heater spacer 155, 255 Heat transfer suppressing member 155a Upper flange portion 155b, 255b Body portion 155c, 255c Lower flange portion 160 Annular space (flow path)
195 Heater (heating means)
255a Bending portion R Specific region

Claims (8)

ベースと、
前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、
前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、
前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、
前記ステータ部を加熱する加熱手段と、
前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、
前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータ形成される特定領域と所定の隙間を空けて対向する対向領域を有し、
前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を、前記特定領域と物理的に非接触な状態で抑制する熱移動抑制部材が設けられていることを特徴とする真空ポンプ。
With the base,
a stator column provided upright at a central position of the base;
a rotor rotatably supported by the stator column;
A stator portion disposed on an outer circumferential side of the rotor;
A heating means for heating the stator portion;
a partition wall portion disposed between the base and the stator portion and forming a flow path through which an exhaust gas flows together with the stator portion,
at least a portion of the partition wall has an opposing region that faces specific regions formed on the base, the stator column, and the rotor with a predetermined gap therebetween;
A vacuum pump characterized in that the opposing region is provided with a heat transfer suppressing member that suppresses heat transfer from the opposing region to the specific region without being in physical contact with the specific region.
請求項1に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることを特徴とする真空ポンプ。
2. The vacuum pump according to claim 1,
The vacuum pump according to claim 1, wherein the heat transfer suppressing member is made of a material having a lower thermal conductivity than the partition wall.
請求項1または2に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されていることを特徴とする真空ポンプ。
3. The vacuum pump according to claim 1,
The vacuum pump according to claim 1, wherein the heat transfer suppressing member is surface-treated so as to have a lower emissivity than the partition wall.
請求項1~3の何れか1項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
The vacuum pump according to any one of claims 1 to 3,
A vacuum pump comprising a cooling means for cooling the base and the stator column.
請求項1~4の何れか1項に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることを特徴とする真空ポンプ。
The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4,
A vacuum pump, characterized in that the heat transfer suppression member comprises a cylindrical body portion and a flange portion extending radially outward from one end side of the body portion.
請求項5に記載の真空ポンプにおいて、
前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることを特徴とする真空ポンプ。
6. The vacuum pump according to claim 5,
A vacuum pump, wherein an axial length of the body portion is greater than a radial length of the flange portion.
請求項5または6に記載の真空ポンプにおいて、
前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、
前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることを特徴とする真空ポンプ。
7. The vacuum pump according to claim 5,
the partition wall has a step portion that comes into contact with the flange portion,
a partition wall portion and a flange portion, the partition wall portion being flush with each other when the flange portion and the partition wall are in contact with each other;
ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータ対して、物理的に非接触な状態で熱の移動を抑制することを特徴とする真空ポンプの熱移動抑制部材。
A heat transfer suppressing member for a vacuum pump, the heat transfer suppressing member being used in a vacuum pump including a base, a stator column erected at a central position of the base, a rotor rotatably held relative to the stator column, a stator portion disposed on an outer periphery of the rotor, a heating means for heating the stator portion, and a partition portion disposed between the base and the stator portion and forming, together with the stator portion, a flow passage through which exhaust gas flows, the heat transfer suppressing member being attached to the partition portion as a separate body,
The heat transfer suppression member of a vacuum pump is characterized in that, when attached to the partition, the heat transfer suppression member suppresses the transfer of heat from the partition to the base, the stator column, and the rotor in a non-physical contact state.
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