JPH10299689A - 排気ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱手段を用いることなくロータ裏面での生
成物付着を防ぐ。 【解決手段】 シール環３８は、ロータ２７の先端部に
対向するモータハウジング２３の箇所に断熱Ｏリング４
０,４０を介して巻着される。このシール環３８は、ロ
ータ２７からの輻射熱を吸収し易いように表面が黒色に
着色されている。こうして、加熱手段を用いることなく
ロータ２７からの輻射熱をシール環３８に蓄積してシー
ル環３８を高温に保つことによって、ロータ２７の裏面
側に回り込んだプロセスガスの昇華を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、排気ポンプの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】チャンバ内を高真空にする排気ポンプと
してターボ分子ポンプとドラッグポンプとで構成された
複合ポンプがある。この複合ポンプは、図４に示すよう
に、筒状のケーシング１と、このケーシング１を支持す
るベース２と、ケーシング１内に在ってベース２上に設
けられたモータハウジング３と、このモータハウジング
３内に設けられたベアリング４,５によって支承された
回転軸６と、この回転軸６に取り付けられたロータ７で
概略構成されている。そして、ロータ７の外周には、ロ
ータ翼８が多段に設けられている。また、ケーシング１
の内周面にはステータ翼９が多段に設けられて各ロータ
翼８,８,…間に配置されている。このロータ翼８とステ
ータ翼９とでターボ分子ポンプ１０を構成する。さら
に、上記ロータ７におけるロータ翼８,８,…より下側で
構成されて、モータハウジング３を収納する裾部７aの
外周面には、ねじ溝１１を設けてドラッグポンプ１２を
構成している。

【０００３】そして、上記ケーシング１のフランジ１３
に接続されたチャンバ(図示せず)から吸気口１４を通っ
て吸い込まれたガスを、ターボ分子ポンプ１０によって
圧縮してドラッグポンプ１２側に送り出す。さらに、ド
ラッグポンプ１２のねじ溝１１によって排気口１５に向
かって強制排気を行う。尚、１６は、上記ベース２の底
部内に設けられたオイルタンクである。また、１７は高
周波モータである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気ポンプには、以下のような問題がある。上記チ
ャンバ内のプロセスガスを排気する場合に、吸気口１４
から吸い込まれたガスが高圧下で昇華して生成物とな
り、排気ポンプ内に堆積する場合がある。こうした生成
物は高圧側であるロータ７の裾部７aに堆積し易い。そ
の場合に、ドラッグポンプ１２においては、ねじ溝１１
の間で構成されるねじによって堆積した生成物は掻き取
られるのであまり問題にはならない。

【０００５】ところが、上記ドラッグポンプ１２におけ
るロータ７の裏面に回り込んだプロセスガスは、ロータ
７とモータハウジング３との間で昇華する。このロータ
７とモータハウジング３との隙間は、ターボ分子ポンプ
１０から送られてくるプロセスガスが高周波モータ１７
やベアリング４,５側に回り込むのを防止するためのシ
ール機能を持たせるために非常に小さくなっている。そ
のために、プロセスガスの昇華によって簡単に生成物１
８が付着し、目詰まりを起こしてロータ７の回転不良あ
るいは回転停止が発生するのである。したがって、上記
排気口１５が生成物で目詰まりを起こした場合等の定期
的なメンテナンス時期よりかなり前にロータ７の裏面に
対するメンテナンスが必要となり、メンテナンスインタ
ーバルが非常に短くなってしまうという問題がある。

【０００６】そこで、加熱手段を有し、この加熱手段か
らの熱を熱の良導体でガス通路を形成する隔壁に伝える
等、積極的にプロセスガスを加熱して昇華を防止するタ
ーボ分子ポンプが提案されている。しかしながら、この
ような積極的な加熱では、加熱のための構成が複雑であ
りコストアップの要因となることや、高周波モータ１７
やベアリング４,５はなるべく低温に保つことが必要で
あること等から、余り望ましくはない。特に、軸受とし
て磁気軸受を使用している場合には、磁気軸受制御用の
センサや電子部品が在るために８０℃以下に押さえる必
要があり好ましくない。

【０００７】そこで、この発明の目的は、加熱手段を用
いることなくロータ裏面での生成物付着を防ぎ、メンテ
ナンスインターバルを延ばすことができる排気ポンプを
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、ケーシングと,このケーシ
ングに内嵌されると共に,外周にねじ溝が設けられた中
空のねじロータと,このねじロータに内嵌されると共に
上記ねじロータの回転軸を回転可能に支承するスピンド
ルベースを有する排気ポンプにおいて、上記スピンドル
ベースの外周面に断熱部材を介して取り付けられて、上
記ねじロータの排気側の端部の内周面と上記スピンドル
ベースの外周面との間を非接触シールするシール環を備
えたことを特徴としている。

【０００９】上記構成によれば、ねじ溝によるガスの圧
縮動作によってねじロータが高温になる。そうすると、
スピンドルベースの外周面に取り付けられているシール
環に向かって、上記ねじロータの内周面から輻射熱が放
射される。そして、上記スピンドルベースに対して断熱
部材によって断熱されているシール環によって上記ねじ
ロータからの輻射熱が受けられて蓄積され、上記シール
環は高温状態に保たれる。その結果、上記ねじロータの
ねじ溝側から裏面側に回り込んだガスが、シール環によ
って加熱されて昇華することがない。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、内周に固定
翼が設けられたケーシングと,このケーシングに内嵌さ
れると共に,外周に回転翼が設けられた中空のロータと,
このロータに内嵌されると共に,上記ロータの回転軸を
回転可能に支承するスピンドルベースを有する排気ポン
プにおいて、上記スピンドルベースの外周面に断熱部材
を介して取り付けられて、上記ロータの排気側の端部の
内周面と上記スピンドルベースの外周面との間を非接触
シールするシール環を備えたことを特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、固定翼と回転翼とによ
るガスの圧縮動作によってロータが高温になる。そうす
ると、スピンドルベースの外周面に取り付けられている
シール環に向かって上記ロータの内周面から輻射熱が放
射される。そして、上記スピンドルベースに対して断熱
部材によって断熱されているシール環によって上記ロー
タからの輻射熱が受けられて蓄積され、上記シール環は
高温状態に保たれる。その結果、上記ロータの回転翼側
から裏面側に回り込んだガスが、シール環によって加熱
されて昇華することがない。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、内周に固定
翼が設けられたケーシングと,このケーシングに内嵌さ
れると共に,外周に回転翼およびねじ溝が設けられた中
空のロータと,このロータに内嵌されると共に,上記ロー
タの回転軸を回転可能に支承するスピンドルベースを有
する排気ポンプにおいて、上記スピンドルベースの外周
面に断熱部材を介して取り付けられて、上記ロータの排
気側の端部の内周面と上記スピンドルベースの外周面と
の間を非接触シールするシール環を備えたことを特徴と
している。

【００１３】上記構成によれば、固定翼と回転翼および
ねじ溝によるガスの圧縮動作によってロータが高温にな
る。そうすると、スピンドルベースの外周面に取り付け
られているシール環に向かって、上記ロータの内周面か
ら輻射熱が放射される。そして、上記スピンドルベース
に対して断熱部材によって断熱されているシール環によ
って上記ロータからの輻射熱が受けられて蓄積され、上
記シール環は高温状態に保たれる。その結果、上記ロー
タの回転翼側から裏面側に回り込んだガスが、シール環
によって加熱されて昇華することがない。

【００１４】また、請求項４に係る発明は、請求項１乃
至請求項３の何れか一つに係る発明の排気ポンプにおい
て、上記シール環の表面は、黒色に着色されていること
を特徴としている。

【００１５】上記構成によれば、ロータからの輻射熱が
シール環によって効率よく吸収されて多くの熱が蓄積さ
れる。こうして、上記ロータの裏面側に回り込んだガス
の昇華が更によく防止される。

【００１６】また、請求項５に係る発明は、請求項１乃
至請求項３の何れか一つに係る発明の排気ポンプにおい
て、上記スピンドルベースの表面は、鏡面仕上げされて
いることを特徴としている。

【００１７】上記構成によれば、スピンドルベースによ
るロータからの輻射熱の吸収率が低下される。こうし
て、スピンドルベースの温度上昇が抑制されて、上記ロ
ータの回転軸やこの回転軸を駆動するモータや軸受等の
温度上昇が抑制される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の排気
ポンプにおける概略断面図である。本実施の形態の排気
ポンプは、ターボ分子ポンプ３０とドラッグポンプ３２
とで構成された複合ポンプである。

【００１９】ケーシング２１,ベース２２,ベアリング２
４,２５,回転軸２６,ロータ２７,ロータ翼２８,ステー
タ翼２９,ねじ溝３１,フランジ３３,吸気口３４,排気口
３５,オイルタンク３６および高周波モータ３７は、図
４に示す複合ポンプにおけるケーシング１,ベース２,ベ
アリング４,５,回転軸６,ロータ７,ロータ翼８,ステー
タ翼９,ねじ溝１１,フランジ１３,吸気口１４,排気口１
５,オイルタンク１６および高周波モータ１７と同じ構
成を有して、同様に機能する。

【００２０】モータハウジング２３は、上記ロータ２７
の裾部２７aに対して、図４に示す複合ポンプの場合よ
りも大きな間隙を有している。そして、モータハウジン
グ２３の外周面に、略矩形断面を有するシール環３８を
設ける。図２に示すように、このシール環３８の内周面
には２つの溝３９,３９が形成されている。そして、モ
ータハウジング２３の外周面に巻着された断熱性を有す
る断熱Ｏリング４０,４０を溝３９,３９内に嵌装するこ
とによって、断熱Ｏリング４０,４０とモータハウジン
グ２３との摩擦力でシール環３８をモータハウジング２
３の外周面に固定するのである。すなわち、本実施の形
態においては、上記モータハウジング２３で上記スピン
ドルベースを構成し、断熱Ｏリング４０,４０で上記断
熱部材を構成するのである。

【００２１】上記構成の複合ポンプは、以下のように機
能する。上記吸気口３４から吸い込まれたプロセスガス
が、ターボ分子ポンプ３０によって圧縮されてドラッグ
ポンプ３２側に送り出される。そして更に、ドラッグポ
ンプ３２のねじ溝３１によって排気口３５に向かって強
制排気される。その場合に、ドラッグポンプ３２の圧縮
仕事によってロータ２７の裾部２７aの温度が上昇し、
高温となった裾部２７aからの輻射熱がモータハウジン
グ２３に向かって放射される。

【００２２】そうすると、上記裾部２７aからの輻射熱
を受けたシール環３８は、断熱Ｏリング４０,４０によ
って断熱されており、熱容量が小さいために、蓄熱して
高温になる。そのために、ドラッグポンプ３２側からロ
ータ２７の裏面側に回り込んだプロセスガスは、シール
環３８によって加熱されて昇華することがない。したが
って、ロータ２７の裾部２７aとモータハウジング２３
との間がプロセスガスの昇華による生成物によって目詰
まりすることがなく、メンテナンスインターバルを長く
できる。また、上記シール環３８のシール機能によっ
て、ロータ２７の裏面側に回り込もうとするプロセスガ
スの高周波モータ３７やベアリング２４側への侵入が抑
制される。

【００２３】ここで、上記シール環３８の表面は、ロー
タ２７の裾部２７aからの輻射熱を効率よく吸収できる
ように、黒色に着色されている。これに対して、モータ
ハウジング２３の表面は、裾部２７aからの輻射熱の吸
収率を低めるようにクロームメッキ等の鏡面仕上げが施
されている。

【００２４】このように、上記実施の形態においては、
上記ロータ２７の先端部からの輻射熱を受けるモータハ
ウジング２３の箇所に、表面が黒色に着色されたシール
環３８を断熱Ｏリング４０,４０を介して巻着してい
る。したがって、プロセスガスを積極的に加熱する加熱
手段を用いることなく、ロータ２７からの輻射熱をシー
ル環３８に蓄積してシール環３８を高温に保つことがで
きる。そのために、ドラッグポンプ３２側からロータ２
７の裏面側に回り込んだプロセスガスが加熱されて昇華
することがなく、ロータ２７とモータハウジング２３と
の間の目詰まりがなくなる。すなわち、メンテナンスイ
ンターバルを長くできる。その場合に、上記モータハウ
ジング２３の表面はクロームメッキ等によって鏡面仕上
げが施されており、シール環３８とは断熱されており、
且つ、冷却水等によって冷却されているために、モータ
ハウジング２３の温度は約８０℃以下に保たれる。

【００２５】図３は、軸受として磁気軸受を用いた複合
ポンプの概略断面図である。ケーシング５１,ロータ５
７,ターボ分子ポンプ６０,ドラッグポンプ６２,フラン
ジ６３,吸気口６４,排気口６５,高周波モータ６７およ
びシール環６８は、図１に示す複合ポンプにおけるケー
シング２１,ロータ２７,ターボ分子ポンプ３０,ドラッ
グポンプ３２,フランジ３３,吸気口３４,排気口３５,高
周波モータ３７およびシール環３８と同じ構成を有し
て、同様に機能する。

【００２６】本実施の形態におけるベース５２にはオイ
ルタンクは形成されておらず、磁気軸受収納用のピット
７１が設けられている。そして、このピット７１内に、
回転軸５６の下端に取り付けられた磁気軸受７２が収納
されている。また、ベース５２上にはモータハウジング
５３が設けられており、このモータハウジング５３内に
は、回転軸５６駆動用の高周波モータ６７が取り付けら
れている。尚、７３は回転軸５６のラジアル変位を検出
するラジアルセンサであり、７４は回転軸５６のアキシ
ャル変位を検出するアキシャルセンサである。この両セ
ンサ７３,７４からの出力に応じて磁気軸受７２が制御
される。また、５４,５５は保護軸受である。

【００２７】上記構成において、上記シール環６８は、
ロータ５７の裾部５７aからの輻射熱によって高温にな
って、ロータ５７の裏面側に回り込んだプロセスガスの
昇華を防止する。また、プロセスガスの高周波モータ６
７側への侵入を抑制する。さらに、上述したように、モ
ータハウジング５３の温度は約８０℃以下に保たれるの
で、磁気軸受７２,ラジアルセンサ７３およびアキシャ
ルセンサ７４等には何の支障も起きない。

【００２８】尚、上記各実施の形態においては、上記シ
ール環３８,６８は、上記断熱部材としての断熱Ｏリン
グによってモータハウジング２３,５３に取り付けられ
ている。しかしながら、シール環３８,６８とモータハ
ウジング２３,５３との間に介在される断熱部材の形状
は、上記Ｏリングの形状に限定されるものではない。要
は、樹脂等で形成されて、モータハウジング２３,５３
とシール環３８,６８との間に介在できる形状であれば
よい。また、上記各実施の形態においては、上記ターボ
分子ポンプ３０,６０とドラッグポンプ３２,６２とで構
成された複合ポンプを例に説明している。しかしなが
ら、この発明は上記複合ポンプに限定されるものではな
く、ターボ分子ポンプのみ又はドラッグポンプのみの排
気ポンプにも適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の排気ポンプは、スピンドルベースの外周面に断
熱部材を介してシール環を取り付けて、ねじロータの排
気側端部の内周面と上記スピンドルベースの外周面との
間を非接触シールするので、上記スピンドルベースに対
して断熱されているシール環によって、ねじ溝のガス圧
縮動作による発熱に基づく上記ねじロータからの輻射熱
が蓄積される。したがって、上記シール環は加熱手段を
用いることなく高温状態に保たれる。

【００３０】すなわち、この発明によれば、上記ねじロ
ータの裏面側に回り込んだガスが、シール環によって加
熱されて昇華することがない。したがって、上記ねじロ
ータとスピンドルベースとの間の生成物付着による目詰
まりがなくなり、メンテナンスインターバルを延ばすこ
とができる。

【００３１】また、請求項２に係る発明の排気ポンプ
は、スピンドルベースの外周面に断熱部材を介してシー
ル環を取り付けて、ロータの排気側端部の内周面と上記
スピンドルベースの外周面との間を非接触シールするの
で、上記スピンドルベースに対して断熱されているシー
ル環によって、固定翼と回転翼とのガス圧縮動作による
発熱に基づく上記ロータからの輻射熱が蓄積される。し
たがって、上記シール環は加熱手段を用いることなく高
温状態に保たれる。すなわち、この発明によれば、上記
ロータの裏面側に回り込んだガスがシール環によって加
熱されて昇華することがない。したがって、上記ロータ
とスピンドルベースとの間の生成物付着による目詰まり
がなくなり、メンテナンスインターバルを延ばすことが
できる。

【００３２】また、請求項３に係る発明の排気ポンプ
は、スピンドルベースの外周面に断熱部材を介してシー
ル環を取り付けて、ロータの排気側端部の内周面と上記
スピンドルベースの外周面との間を非接触シールするの
で、上記スピンドルベースに対して断熱されているシー
ル環によって、固定翼と回転翼およびねじ溝のガス圧縮
動作による発熱に基づく上記ロータからの輻射熱が蓄積
される。したがって、上記シール環は、加熱手段を用い
ることなく高温状態に保たれる。すなわち、この発明に
よれば、上記ロータの裏面側に回り込んだガスがシール
環によって加熱されて昇華することがない。したがっ
て、上記ロータとスピンドルベースとの間の生成物付着
による目詰まりがなくなり、メンテナンスインターバル
を延ばすことができる。

【００３３】また、請求項４に係る発明の排気ポンプに
おける上記シール環の表面は黒色に着色されているの
で、上記シール環は、上記ロータからの輻射熱を効率よ
く吸収でき、より多くの熱を蓄積できる。すなわち、こ
の発明によれば、上記ロータの裏面側に回り込んだガス
の昇華をさらによく防止できる。

【００３４】また、請求項５に係る発明の排気ポンプに
おける上記スピンドルベースの表面は鏡面仕上げされて
いるので、上記スピンドルベースの上記ロータからの輻
射熱の吸収率を低下でき、上記スピンドルベースの温度
上昇を抑制できる。すなわち、この発明によれば、上記
ロータの回転軸やこの回転軸を駆動するモータや軸受等
の温度上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の排気ポンプとしての複合ポンプの断
面図である。

【図２】図１におけるシール環の拡大断面図である。

【図３】図１とは異なる複合ポンプの断面図である。

【図４】従来の複合ポンプの断面図である。

【符号の説明】

２１,５１…ケーシング、 ２２,５２…ベ
ース、２３,５３…モータハウジング、 ２６,５
６…回転軸、２７,５７…ロータ、 ２
８…ロータ翼、２９…ステータ翼、
３０,６０…ターボ分子ポンプ、３１…ねじ溝、
３２,６２…ドラッグポンプ、３５,６
５…排気口、 ３７,６７…高周波モー
タ、３８,６８…シール環、 ４０…断熱
Ｏリング、７２…磁気軸受、 ７３
…ラジアルセンサ、７４…アキシャルセンサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング(２１,５１)と、このケーシ
   ング(２１,５１)に内嵌されると共に、外周にねじ溝(３
   １)が設けられた中空のねじロータ（２７,５７)と、こ
   のねじロータ(２７,５７)に内嵌されると共に、上記ね
   じロータ(２７,５７)の回転軸(２６,５６)を回転可能に
   支承するスピンドルベース(２３,５３)を有する排気ポ
   ンプにおいて、 上記スピンドルベース(２３,５３)の外周面に断熱部材
   (４０)を介して取り付けられて、上記ねじロータ(２７,
   ５７)の排気側の端部の内周面と上記スピンドルベース
   (２３,５３)の外周面との間を非接触シールするシール
   環(３８,６８)を備えたことを特徴とする排気ポンプ。
2. 【請求項２】 内周に固定翼（２９）が設けられたケー
   シング(２１,５１)と、このケーシング(２１,５１)に内
   嵌されると共に、外周に回転翼(２８)が設けられた中空
   のロータ(２７,５７)と、このロータ(２７,５７)に内嵌
   されると共に、上記ロータ(２７,５７)の回転軸(２６,
   ５６)を回転可能に支承するスピンドルベース(２３,５
   ３)を有する排気ポンプにおいて、 上記スピンドルベース(２３,５３)の外周面に断熱部材
   (４０)を介して取り付けられて、上記ロータ(２７,５
   ７)の排気側の端部の内周面と上記スピンドルベース(２
   ３,５３)の外周面との間を非接触シールするシール環
   (３８,６８)を備えたことを特徴とする排気ポンプ。
3. 【請求項３】 内周に固定翼（２９）が設けられたケー
   シング(２１,５１)と、このケーシング(２１,５１)に内
   嵌されると共に、外周に回転翼(２８)およびねじ溝(３
   １)が設けられた中空のロータ(２７,５７)と、このロー
   タ(２７,５７)に内嵌されると共に、上記ロータ(２７,
   ５７)の回転軸(２６,５６)を回転可能に支承するスピン
   ドルベース(２３,５３)を有する排気ポンプにおいて、 上記スピンドルベース(２３,５３)の外周面に断熱部材
   (４０)を介して取り付けられて、上記ロータ(２７,５
   ７)の排気側の端部の内周面と上記スピンドルベース(２
   ３,５３)の外周面との間を非接触シールするシール環
   (３８,６８)を備えたことを特徴とする排気ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
   載の排気ポンプにおいて、 上記シール環(３８,６８)の表面は、黒色に着色されて
   いることを特徴とする排気ポンプ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
   載の排気ポンプにおいて、 上記スピンドルベース(２３,５３)の表面は、鏡面仕上
   げされていることを特徴とする排気ポンプ。