JPH0536093U - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、保護軸受の耐久性を向上させて真
空ポンプの保守性を向上させる。 【構成】 本考案の真空ポンプは、ステータ１５に対し
て相対回転するロータ４のロータ軸８と、このロータ軸
８を磁気浮上させて回転自在に支持する磁気軸受１０、
１１と、この磁気軸受１０、１１が正常に作動しないと
きにロータ軸８に接触してこれを回転自在に支持する保
護軸受２１、２２と、ポンプ内部にガスを導入するため
のガス導入口２０とを備え、そのガス導入口２０の近傍
に、ロータ軸８と一体回転し、導入したガスの負荷によ
りロータ軸８の回転を制動するような回転抑制手段１２
ｂを設けた構成としたものである。 【効果】 本考案によれば、保護軸受の耐久性を向上さ
せることができ、これらを交換する頻度が減ることによ
り真空ポンプの保守性を向上させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空チャンバ等を真空にする真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えばＩＣ製品等を製造する場合に、各工程を各作業室内において行っ ており、一作業室内で一工程が完了すると、被作業物を次の作業室へ搬送してい る。ここで例えば、一作業室においてはこの室内を真空にする必要がある場合が あり（真空チャンバ）、この場合には真空ポンプを使用していた。

【０００３】 このような真空ポンプとしては、例えば図１０に示すような複合型ターボ分子 ポンプがある。同図において、符号１０１はケーシングであり、このケーシング １０１には吸込口部１０２及び排出口部１０３が形成されている。ケーシング１ ０１内にはロータ１０４が収装され、このロータ１０４にはケーシング１０１内 周壁面に向かうロータ翼１０５と、らせん状のネジ溝を有するネジ溝部１０８が 形成されている。このロータ翼１０５及びネジ溝部１０８に対向して、ステータ 翼１０６及びステータ１０９がケーシング１０１の内周壁面に取り付けられてい る。ロータ１０４はケーシング１０１内に収装されたモータ１０７によって回転 され、ロータ翼１０５及びネジ溝部１０８が、ステータ翼１０６及びステータ１ ０９に対して相対的に高速回転する。

【０００４】 また、ロータ１０４にはロータ軸１１２が固設され、ロータ軸１１２は軸方向 電磁石１１３及び半径方向電磁石１１４によって磁気浮上させられて、回転自在 に支持される。また磁気浮上させられているロータ軸１１２が、電磁石１１３、 １１４によって正常に回転支持されず倒れた場合に、ロータ軸１１２に接触して これを回転自在に支持する保護軸受１１５、１１６が固定部材側に設けられてい て、この保護軸受１１５、１１６はロータ軸１１２の定常回転時にはロータ軸１ １２とは非接触になるよう設けられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のターボ分子ポンプにあっては、半径方向電磁 石１１４及び軸方向電磁石１１３によって磁気浮上させられて回転するロータ軸 １１２は、異常事態が発生して、例えば急激な大気突入などの外力の影響によっ て、前記電磁石１１３、１１４により正常に回転支持されずに倒れ、保護軸受１ １５、１１６に接触することがある。このロータ軸１１２は、磁気浮上された状 態でモータ１０７によって通常約20,000〜90,000 r.p.m. で高速回転させられて いる。また、保護軸受１１５、１１６の摺動部には通常、固体潤滑材（例えば鉛 、二硫化モリブデン等）をコーティングしている。このため、上記高速回転して いるロータ軸１１２が保護軸受１１５、１１６に急に接触するようなことが何度 もあると、この保護軸受１１５、１１６にコーティングされた上記固体潤滑材が 摩耗、または剥離して焼き付きを生じたりし、保護軸受１１５、１１６の耐久性 が低下する。また、このことにより保護軸受１１５、１１６を交換する頻度が増 加して真空ポンプの保守性を悪化させるという問題があった。

【０００６】 このため、ターボ分子ポンプのベース１１０の側部にガス導入口１１１（パー ジポート）を設け、そこからポンプ内に空気等を送り込み、モータ１０７、電磁 石１１４、保護軸受１１５等のある内筒１１８内、それから内筒１１８の外側を 通って、ネジ溝部１０８の下端部からステータ１０９との間を上昇して、ロータ 翼１０５やステータ翼１０６のある翼部に供給することにより、翼部に回転抵抗 を付与してロータ軸１１２を迅速に停止させるようになっている。しかしながら 、このような従来のターボ分子ポンプにあっては、ガス導入口１１１から上記翼 部までは上述のような経路を辿るため、経路が長く複雑でそこまで到達するのに 時間がかかり、それだけ回転停止までにかかる時間の長さが長引いてしまう。特 に複合型ターボ分子ポンプにあっては翼部は図中上部にあるために余計時間がか かる。そこで本考案は、このような問題点を解決することを課題とするものであ る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案は、ステータに対して相対回転するロータの ロータ軸と、このロータ軸を磁気浮上させて回転自在に支持する磁気軸受と、前 記ロータ軸が前記磁気軸受により正常に回転支持されないときにこのロータ軸に 接触して回転自在に支持する保護軸受と、ポンプ内部にガスを導入するためのガ ス導入口とを備えた真空ポンプにおいて、前記ガス導入口の近傍に、前記ロータ 軸と一体回転し、前記ガス導入口から導入したガスの負荷によりロータ軸の回転 を制動するような回転抑制手段を設けた構成としたものである。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本考案によ る真空ポンプの第１実施例に係る複合型ターボ分子ポンプを示す図である。 まず構成を説明する。同図において、符号１は複合型ターボ分子ポンプのケー シングであり、このケーシング１は全体が略円筒状となっており、このケーシン グ１の上方には真空チャンバとしての作業室（図示せず）の開口部と接続する吸 込口部２が形成され、ケーシング１の下側のベース１３には排出口部３が形成さ れている。ケーシング１内の軸線方向にはロータ４が収装されており、このロー タ４の図中略上半部には、ケーシング１の内壁面に向かって伸びる複数のロータ 翼５が形成されていて、このロータ翼５はロータ４の軸線方向に多段に複数形成 されている。ケーシング１の内周壁面には、ロータ翼５と同じように複数形成さ れたステータ翼６がロータ翼５と交互に重なるように配設され、このようなステ ータ翼６はケーシング１の略上半部に取り付けられている。

【０００９】 また、ロータ４の略下半部の外周壁にはらせん状のネジ溝を有するネジ溝部１ ４が形成され、このネジ溝部１４と対向して略円筒状のステータ１５がケーシン グ１の内周壁の略下半部に取り付けられている。ロータ４に設けられたロータ翼 ５及びネジ溝部１４が、静止しているステータ翼６及びステータ１５に対して相 対的に高速回転すると、前記作業室内のガスや水分等の分子が吸込口部２に飛び 込んだ場合、ロータ翼５、ステータ翼６、ネジ溝部１４で圧縮され排出口部３か ら排出される。

【００１０】 一方、ロータ４の半径内方には円筒状の固定筒７が設けられ、この固定筒７の 軸線部分にはロータ軸８がロータ４と一体的に回転するように配設されている。 固定筒７の内側には、ロータ軸８を約20,000〜90,000 r.p.m. の高速で回転駆動 して、ロータ翼５及びネジ溝部１４をステータ翼６及びステータ１５に対して相 対回転させるモータ９と、ロータ軸８を半径方向に磁気浮上させて無接触で回転 支持する半径方向電磁石１０（磁気軸受）と、ロータ軸８をアマーチャディスク １２を介して軸線方向に磁気浮上させて無接触で回転支持する軸方向電磁石１１ （磁気軸受）とが設けられている。ベース１３の側部にはガス導入口２０が設け られており、このガス導入口２０はアマーチャディスク１２のある部屋に連通し ている。

【００１１】 また、固定筒７の上・下端部のそれぞれには、高速回転するロータ軸８が電磁 石１０、１１によって正常に回転支持されず倒れた場合に、固定筒７等に直接触 れるのを防止して、ロータ軸８に接触してこれを回転自在に支持する第１、第２ 保護軸受２１、２２が設けられている。これらの第１、第２保護軸受２１、２２ の摺動部には、鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑材がコーティングされている 。ところで前記アマーチャディスク１２は、図２及び図３に示すように、電磁石 １１により磁気作用を受ける中心部１２ａと、この中心部１２ａの周部に半径外 方に伸びる複数の、傾きをもった翼部１２ｂとから構成されている。

【００１２】 次に作用を説明する。複合型ターボ分子ポンプによって作業室（真空チャンバ ）を真空にしたい場合は、まずモータ９を起動させてロータ４を回転駆動させ、 ロータ翼５及びネジ溝部１４を、静止しているステータ翼６及びステータ１５に 対して相対的に高速回転させる。このようにロータ翼５及びネジ溝部１４がステ ータ翼６及びステータ１５に対して相対回転すると、作業室内のガスや水分等の 分子が吸込口部２に飛び込んだ場合、ロータ、ステータ翼群５、６を通り、ステ ータ１５とネジ溝部１４の間からさらに排気通路１６を通って排出口部３から排 除される。

【００１３】 ここで、半径方向電磁石１０及び軸方向電磁石１１によって磁気浮上させられ ているロータ軸８は、異常事態が発生して、例えば急激な大気突入などの外力の 影響によって、電磁石１０、１１により正常に回転支持されずに倒れ、第１、第 ２保護軸受２１、２２に接触することがある。ところがこのようにロータ軸８が 倒れて保護軸受２１、２２に接触すると、ガス導入口２０から外部へのガス（空 気等）が供給されて、ガス通路を通ってベース１３内のアマーチャディスク１２ のある部屋に入る。ガスは、それまで真空度の高いところで回転していたアマー チャディスク１２の翼部１２ｂに負荷となって回転抵抗を付与するため、ロータ 軸８の回転を迅速に停止させて保護軸受２１、２２の回転時間を短縮し、保護軸 受２１、２２の耐久性を向上させることができる。そしてこのことにより、保護 軸受２１、２２を交換する頻度が減ることにより真空ポンプの保守性を向上させ ることができる。

【００１４】 図４及び図５は、本考案による真空ポンプの第２実施例を示すアマーチャディ スク３２の図である。同図に示すように、この実施例のアマーチャディスク３２ は、その中心部３２ａの周部から半径外方に伸びる複数の翼部３２ｂが、前記第 １実施例のようにその断面が直線的に伸びるのと異なり、曲線的に曲がりくねっ て傾いて形成されている（図５参照）。この第２実施例においても前記第１実施 例と同様の効果を得ることができる。

【００１５】 図６及び図７は、本考案による真空ポンプの第３実施例を示すアマーチャディ スク４２の図である。同図に示すように、この実施例のアマーチャディスク４２ は、その中心部４２ａの周部から半径外方に伸びる複数の翼部４２ｂが、前記第 １、第２実施例のように傾くことなく設けられている。このため、この第３実施 例においては、供給されるガスによる回転抵抗は前記第１、第２実施例よりも大 きくなって、さらに迅速にロータ軸８の回転を停止させることができる。

【００１６】 図８及び図９は、本考案による真空ポンプの第４実施例を示すアマーチャディ スク５２の図である。同図に示すように、この実施例のアマーチャディスク５２ は、その中心部５２ａの周部から半径外方に伸びる複数の翼部５２ｂが、前記第 ３実施例のように均一の肉厚を有するのと異なり、中間部の肉厚が薄くなるよう な凹部５２ｃが形成されている。このため、供給されるガスが凹部５２ｃに入り 込んで逃げにくくなり、ガスによる回転抵抗が前記第３実施例よりもさらに大き くなって、さらに迅速にロータ軸８の回転を停止させることができる。

【００１７】 なお、上記実施例においては回転抑制手段として、アマーチャディスクの周部 に翼部を設けたものについて説明したが、ロータ軸の回転を制動できるものであ れば、回転抑制手段として他の構造を用いてもよい。また、上記実施例において は複合式の真空ポンプについて説明したが、翼部材だけから構成される真空ポン プ、あるいはネジ溝部のみの真空ポンプにも本考案を適用することが可能である 。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ロータ軸は異常事態の発生により倒れて 保護軸受に接触しても、回転抑制手段によりロータ軸の回転を迅速に停止させる ことにより、保護軸受の耐久性を向上させることができるとともに、それらを交 換する頻度が減ることにより真空ポンプの保守性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による真空ポンプの第１実施例を示す全
体断面図である。

【図２】図１のアマーチャディスクの平面図である。

【図３】図１のアマーチャディスクの側面図である。

【図４】本考案による真空ポンプの第２実施例を示すア
マーチャディスクの平面図である。

【図５】図４のアマーチャディスクの側面図である。

【図６】本考案による真空ポンプの第３実施例を示すア
マーチャディスクの平面図である。

【図７】図６のアマーチャディスクの側面図である。

【図８】本考案による真空ポンプの第４実施例を示すア
マーチャディスクの平面図である。

【図９】図８のアマーチャディスクの側面図である。

【図１０】従来の真空ポンプを示す全体断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ ロータ ８ ロータ軸 １０ 半径方向電磁石（磁気軸受） １１ 軸方向電磁石（磁気軸受） １２、３２、４２、５２ アマーチャディスク １２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ 翼部（回転抑制手
段） １５ ステータ ２０ ガス導入口 ２１、２２ 第１、第２保護軸受

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータに対して相対回転するロータの
   ロータ軸と、このロータ軸を磁気浮上させて回転自在に
   支持する磁気軸受と、前記ロータ軸が前記磁気軸受によ
   り正常に回転支持されないときにこのロータ軸に接触し
   て回転自在に支持する保護軸受と、ポンプ内部にガスを
   導入するためのガス導入口とを備えた真空ポンプにおい
   て、前記ガス導入口の近傍に、前記ロータ軸と一体回転
   し、前記ガス導入口から導入したガスの負荷によりロー
   タ軸の回転を制動するような回転抑制手段を設けたこと
   を特徴とする真空ポンプ。