JPH10169594A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JPH10169594A
JPH10169594A JP8352293A JP35229396A JPH10169594A JP H10169594 A JPH10169594 A JP H10169594A JP 8352293 A JP8352293 A JP 8352293A JP 35229396 A JP35229396 A JP 35229396A JP H10169594 A JPH10169594 A JP H10169594A
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JP
Japan
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exhaust
port side
casing
pump casing
thread groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP8352293A
Other languages
English (en)
Inventor
Matsutaro Miyamoto
松太郎 宮本
Yutaka Hirakawa
豊 平川
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Publication of JPH10169594A publication Critical patent/JPH10169594A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータの所定箇所において、状況に応じて
必要となる温度制御を効率的に行うことができるターボ
分子ポンプを提供する。 【解決手段】 ポンプケーシング64内に、ロータR側
の回転翼30とステータS側の固定翼32が交互に配置
された翼排気部L1と、該翼排気部の下流の前記ステー
タ側またはロータ側の少なくとも一方にねじ溝34aを
有するねじ溝排気部L2とが設けられ、前記ポンプケー
シングは、前記翼排気部の周囲を覆う吸気口側ポンプケ
ーシング60と、前記ねじ溝排気部の周囲を覆う排気口
側ポンプケーシング62とを接続して構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転する回転
翼により気体の排気を行うようにしたターボ分子ポンプ
に係わり、特に、低流量から高流量まで広い流量域で排
気が可能な、いわゆる広域型ターボ分子ポンプに関す
る。
【0002】
【従来の技術】広域型ターボ分子ポンプの従来の一般的
な構造を図3に示す。これは、主軸10及びこれと一体
に回転する回転筒状部12とを有するロータRと、該回
転筒状部12を取り囲む筒状のケーシング14と、主軸
10を取り囲む固定筒状部16を有するステータ本体1
7とが、ベースB上に組み上げられて構成されている。
これらケーシング14とステータ本体17がステータS
を構成している。
【0003】そして、主軸10と固定筒状部16の間に
駆動用モータ18が設置され、この駆動用モータ18の
上下には上部ラジアル軸受20及び下部ラジアル軸受2
2が設けられている。そして、主軸10の下部には、主
軸10の下端のターゲットディスク24aと、ステータ
S側の上下のコイル24bからなるアキシャル軸受24
がそれぞれ配置されている。これによって、駆動用モー
タ18の駆動に伴ってロータ14が5軸の能動制御を受
けながら高速回転するようになっている。
【0004】回転筒状部12の上部外周には回転翼30
が一体に設けられて羽根車を構成し、一方、ケーシング
14の内面には、回転翼30と交互に配置される固定翼
32が設けられている。これによって、高速回転する回
転翼30と静止している固定翼32との相互作用によっ
て排気を行う翼排気部L1 が形成されている。
【0005】更に、回転筒状部12には、固定筒状部1
6の外周に沿って下方に延出するねじ溝部34が一体に
設けられているとともに、このねじ溝部34の外周面に
ねじ溝34aが設けられている。一方、ステータSに
は、このねじ溝部34の外周を囲繞するねじ溝部スペー
サ36が配置されている。これによって、高速回転する
ねじ溝部34のねじ溝34aのドラッグ作用によって排
気を行うねじ溝排気部L2 が翼排気部L1 の下流側に形
成されている。
【0006】このようなターボ分子ポンプを組み立てる
には、固定筒状部16を有するステータ本体17上にね
じ溝部スペーサ36を取り付ける。そして、ロータRを
仮固定し、ねじ溝部スペーサ36の上面に固定翼32と
固定翼スペーサ38を交互に積み上げて固定し、ポンプ
ケーシング14を被せて固定する。ステータ本体17に
は排気を排出する排気口40が設けられ、この排気口4
0の反対側にはコネクタ42が装着されている。
【0007】このようなターボ分子ポンプでは、稼働に
伴う発熱を吸収して内部の部品等を保護するために、ス
テータ本体17の下部に水冷配管46を設けて冷却水を
導入してポンプ内部を強制的に冷却する場合がある。
【0008】一方、排気ガス中の成分には、例えば、図
4にその昇華線図を示すように、AlCl3 のような昇
華温度が低いものがある。このような成分は、特に、圧
力が高く温度が低いターボ分子ポンプの下流側部分で固
相になり易く、これにより詰まりや摺動部の損傷を生じ
る。これを防止するために、図5に示すように、ねじ溝
排気部L2 及びその下流側のポンプケーシング14及び
ステータ本体17の排気口近傍の外周面にヒータ48,
50を配置する場合がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の技術においては、底部側から強制冷却を行ってお
り、ステータSの冷却効率は良いが、これと非接触ある
いは接触の少ないロータRの冷却が不充分であるという
問題があった。ロータRに近接する翼排気部L1 やねじ
溝排気部L2 の周囲に外部ジャケットを設けることも考
えられるが、構造の複雑化とポンプの大径化を招いて好
ましくない。
【0010】ポンプケーシング14からの放熱による冷
却もあるが、吸気口側の回転翼の外径寸法(図3中φA
寸法)より、ねじ溝部34のロータ外径寸法(図3中φ
B寸法)の方が小さく、前記のようにこの部分にねじ溝
スペーサ36が配置されているから、放射による熱伝達
も少なくなり、ねじ溝部34の冷却効率が低くなる。
【0011】このような問題は、図5に示すねじ溝部3
4をヒータで加熱する場合にも同様に存在する。この場
合は、放射による加熱効率が低いだけではなく、ケーシ
ング14が一体であるために本来加熱する必要がない翼
排気部L1 まで熱が伝達されてしまい、ヒータ48,5
0のエネルギー効率が低い、又は精度のよい制御が難し
いという問題があった。
【0012】本発明は、上記に鑑み、ステータの所定箇
所において、状況に応じて必要となる温度制御を効率的
に行うことができるターボ分子ポンプを提供することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ポンプケーシング内に、ロータ側の回転翼とステー
タ側の固定翼が交互に配置された翼排気部と、該翼排気
部の下流の前記ステータ側またはロータ側の少なくとも
一方にねじ溝を有するねじ溝排気部とが設けられ、前記
ポンプケーシングは、前記翼排気部の周囲を覆う吸気口
側ポンプケーシングと、前記ねじ溝排気部の周囲を覆う
排気口側ポンプケーシングとを接続して構成されている
ことを特徴とするターボ分子ポンプである。
【0014】このように構成した本発明では、ターボ分
子ポンプを組み立てるには、ステータに排気口側ポンプ
ケーシングを取り付けた後、ロータを仮固定し、さらに
固定翼を組み付け、吸気側ポンプケーシングを被せる工
程が採用できる。これにより、組立工程に支障を与える
ことなく、排気口側ポンプケーシングの内径を自由に設
定することができる。
【0015】従って、排気口側ポンプケーシングの内径
をロータ外径より小さく設定することができ、これによ
って、ねじ溝排気部におけるロータと排気口側ポンプケ
ーシングとの距離を小さくして、排気口側ポンプケーシ
ングからポンプ内部への熱伝導を良くすることができ
る。
【0016】請求項2に記載の発明は、前記排気口側ポ
ンプケーシングの内部に冷却媒体用流路を形成したこと
を特徴とする請求項1記載のターボ分子ポンプである。
すなわち、排気口側ポンプケーシングの内径を小さく設
定することができるので、これを利用してねじ溝排気部
の外側に排気口側ポンプケーシングと一体の冷却媒体用
流路を設け、ロータから近接した位置に冷却媒体を流す
ことでポンプ内部を効率的に冷却することができる。
【0017】請求項3に記載の発明は、前記排気口側ポ
ンプケーシングの外周面に前記ねじ溝排気部を加熱する
ための加熱手段を設けたことを特徴とする請求項1に記
載のターボ分子ポンプである。すなわち、排気口側ポン
プケーシングの外径を小さく設定し、ねじ溝排気部の外
側の位置に加熱手段を設け、ロータにより近接した位置
からねじ溝排気部を効率良く加熱する。
【0018】請求項4に記載の発明は、前記吸気口側ポ
ンプケーシングと前記排気口側ポンプケーシングとを断
熱的に接合したことを特徴とする請求項3に記載のター
ボ分子ポンプである。これにより、加熱が必要な箇所だ
け加熱するのでエネルギー効率が良くなるとともに、熱
容量が小さいので温度制御を迅速に行うことができる。
【0019】なお、温度制御が必要な箇所に温度センシ
ングのための手段を設けて、冷却又は加熱手段へのエネ
ルギー入力を制御し、より精密な温度制御を行うように
しても良い。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
及び図2を参照して説明する。なお、図3ないし図5で
説明した従来例と同一の部材には同一符号を付してその
説明を省略する。図1は、ポンプ内部、特にロータを効
率良く冷却できるようにした実施の形態を示すもので、
以下、従来例と異なる点について説明する。
【0021】ケーシング64は、吸気口側ケーシング6
0と排気口側ケーシング62の上下に分割されている。
すなわち、吸気口側ケーシング60は、高速回転する回
転翼30と固定翼32の相互作用により排気を行う翼排
気部L1 の周囲を覆う円筒状に形成され、上端に吸気口
60aが設けられている。排気口側ケーシング62は、
回転筒状部12のねじ溝部34の外周面に設けたねじ溝
34aのドラッグ作用により排気を行うねじ溝排気部L
2 を覆っている。
【0022】吸気口側ポンプケーシング60の胴部の内
径d1 は、固定翼30及び固定翼スペーサ38の外径と
ほぼ等しく、また排気口側ポンプケーシング62の内径
2は、回転筒状部12のねじ溝部34の外径より僅か
に大きい。従って、排気口側ポンプケーシング62の胴
部の内径d2 は、吸気口側ポンプケーシング60の胴部
内径d1 より小さい(d2 <d1 )。さらに、排気口側
ポンプケーシング62の内径d2 は、回転翼30の外径
rより小さい(d2 <r )。
【0023】排気口側ポンプケーシング62は二重壁と
なっており、これとステータ本体17とが液密に接合さ
れて、内部に円筒状の空間である冷却水流路66が構成
されている。また、この冷却水流路66の内部に冷却水
を導入する冷却水配管(図示略)が設けられている。
【0024】この実施の形態のターボ分子ポンプを組み
立てるには、ステータ本体17上に排気口側ポンプケー
シング62を接合した後、間に冷却水流路66を形成す
る。次に、ロータRを仮固定し、排気口側ポンプケーシ
ング62の上面に固定翼32と固定翼スペーサ38を交
互に積み上げて固定し、吸気側ポンプケーシング60を
被せて固定する。このように、上下分割型のケーシング
であるので、排気側ポンプケーシング62の内径d2
ロータの外径rより小さくても、組立に支障がない。
【0025】そして、このように排気口側ポンプケーシ
ング62の内径を小さくすることができるので、ねじ溝
排気部L2 の周囲に、従来例のようなねじ溝部スペーサ
36(図3及び図5参照)を設ける必要がなく、ねじ溝
排気部L2 が排気口側ポンプケーシング62と直接に、
しかも近接して配置され、排気口側ポンプケーシング6
2とねじ溝部34との間の放射による熱伝導を良くする
ことができる。
【0026】また、ねじ溝部スペーサ36が存在した空
間を利用して、排気口側ポンプケーシング62の内面に
一体に冷却水流路66を形成することができ、これによ
って、簡単でコンパクトな構成を維持しながら、ロータ
Rを近接した位置からより効率的に冷却することができ
る。
【0027】図2は、この発明の他の実施の形態を示す
もので、ねじ溝排気部L2 を加熱してこの部分での排気
ガス中の低蒸気圧成分の析出を防止するようにしたもの
である。この実施の形態においても、図1の場合と同様
に、ケーシング14は、吸気口側ケーシング60と排気
口側ケーシング62の上下に分割されている。
【0028】この実施の形態では、図1に示すような排
気側ポンプケーシング62の内部の冷却水用流路66は
設けられておらず、図1に比較して排気口側ポンプケー
シング62はその外径がその分小径になっている。また
図1と同様に、その内面とねじ溝部34との距離が近接
している。そして、この排気側ポンプケーシング62の
外周面には、円筒状のヒータ68が配置されている。ヒ
ータ68としては、電気抵抗加熱によるもの、あるいは
ジャケット形式のものなど適宜に採用可能である。ま
た、吸気口側ケーシング60と排気口側ケーシング62
の間の接合面には、両者を気密に接合する断熱性パッキ
ン70が挟み込まれている。
【0029】この実施の形態では、ヒータ68の加熱に
よりまず排気口側ポンプケーシング62が加熱される。
この熱は断熱性パッキン70により吸気口側ケーシング
60には伝達されにくくなっており、従って、主に排気
口側ポンプケーシング62から放射によりねじ溝部34
に伝達され、両者の間のねじ溝排気部L2 を流れるガス
を効率的に昇温させる。そして、このように、ヒータ6
8で加熱される部分の熱容量が小さいので、これらの部
分の温度制御も遅れがなく、精度良く行うことができ
る。
【0030】なお、上述した実施の形態において、必要
な箇所に温度センサを設けて、このセンサの測定値に基
づいてヒータへ供給する電力や冷却媒体流路の熱媒体の
温度・流量を制御して、安定な稼働状態を得るようにし
てもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、排気口側ポンプケーシ
ングの内径をロータ外径にとらわれず任意に設定するこ
とができ、従って、排気口側ポンプケーシングの内部に
温度調整用のジャケットを形成したり、排気口側ポンプ
ケーシングの外径を小さく設定してケーシングへの熱移
動を容易にすることにより、状況に応じて必要となる温
度制御を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態のターボ分子ポンプ
を示す断面図である。
【図3】従来のターボ分子ポンプを示す断面図である。
【図4】半導体製造工程における排ガス中に含まれるA
lCl3 の昇華曲線を示すグラフである。
【図5】他の従来のターボ分子ポンプを示す断面図であ
る。
【符号の説明】
10 主軸 12 回転筒状部 14 ケーシング 17 ステータ本体 18 駆動用モータ 30 回転翼 32 固定翼 34 ねじ溝部 34a ねじ溝 60 吸気口側ポンプケーシング 62 排気口側ポンプケーシング 64 ポンプケーシング 66 冷却水用流路 68 ヒータ 70 断熱性パッキン B ベース R ロータ S ステータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプケーシング内に、ロータ側の回転
    翼とステータ側の固定翼が交互に配置された翼排気部
    と、該翼排気部の下流の前記ステータ側またはロータ側
    の少なくとも一方にねじ溝を有するねじ溝排気部とが設
    けられ、 前記ポンプケーシングは、前記翼排気部の周囲を覆う吸
    気口側ポンプケーシングと、前記ねじ溝排気部の周囲を
    覆う排気口側ポンプケーシングとを接続して構成されて
    いることを特徴とするターボ分子ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記排気口側ポンプケーシングの内部に
    冷却媒体用流路を形成したことを特徴とする請求項1記
    載のターボ分子ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記排気口側ポンプケーシングの外周面
    に前記ねじ溝排気部を加熱するための加熱手段を設けた
    ことを特徴とする請求項1記載のターボ分子ポンプ。
  4. 【請求項4】 前記吸気口側ポンプケーシングと前記排
    気口側ポンプケーシングとを断熱的に接合したことを特
    徴とする請求項3に記載のターボ分子ポンプ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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