JPS62282192A - タ−ボ分子ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体製造装置などの高真空装置を
実現するだめのターボ分子ポンプ（真空分子ポンプ）装
置に関するものである０〔従来の技術〕 従来のターボ分子ポンプ装置として、雑誌（Ａｍｅｒｉ
ｃａｎ　Ｖａｃｕｕｎ　５ｏｃｉｅｔｙ　（１９８３年
）第２２４頁〜第２２７、”Ａｔｘｅｖ　ｔｙｐＬ９　
ｏｆ　ｔｕｒｌ）ＯｍＯ１θＣｕ１ａｒ　Ｖａｃｕｕｍ
ｐｕｍｐ　ｂθａｒｉｎｇ”　）に掲載されているもの
がおった。

さらに、その回転体を支承する軸受をこの発明者により
改良したものが実Ｂ　Ｐ　１５０−７８３９５号明細書
である。第４図はそのターボ分子ポンプ装置を示す断面
的構成図である。図において、（１）は流体を゛吸引す
るロータ翼であシ、回転軸（至）で回転する回転体の外
周に設けられている。（２）はロータ翼（１）と対向し
て配置されたステータ翼であシ、装置の筒状ケーシング
（３）の内窒に取付けられている。（４）はロータ翼（
１）と回転軸（ＩＱで構成される回転体を駆動する電動
機の回転子であシ、例えば、回転軸θりに焼ばめ等で取
シ付けられている。（５）は電動機のステータであシ、
フレーム０＠に固定されている。（６）。

０→は回転体の回転軸■を回転自在に支持する軸受で、
例えば回転軸ｑ９をその下部と上部で支持しておシ、通
常（２）は球面型スパイラルみぞ軸受、α→はタッチダ
ウン軸受となっている。（力は装置内部の流体（ｌｌａ
）、（Ｌｌｂ）　、例えば多くの場合は空気を装置外、
排気する排気口である。（９）は装置全体を支えるベー
スである。ｑ峰は回転体の下部軸受である球面型スパイ
ラルみぞ軸受（６）に必要な潤滑油であり、通常は飽和
蒸気圧が例えば常温で１０　　ＴＯｒｒ以下の非常に低
い油が訣用される。αＧはターボ分子ポンプ装置を取シ
付けるためのフランジであり、例えば、半導体製造装置
などの高真空を必要とされる装置本体に取シ付けられる
。ｔｔ７）は回転子（４）への入カケープルを接続する
ための真空端子、（７）は電動機の回転子（４）の駆動
電源である。

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ装置にお
ける動作について説明する。

高真空を必要とする装置に取り付けられｔターボ分子ポ
ンプ装置を駆動電源（至）によって電動機（４）。

（５）を介して、通常は敵方ｒｐＤｌ程度で高速回転さ
せると、クリえば半導体製造装置などの高真空を必要と
てれる装置不体内の流体（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）がロー
タ翼（１）とステータ虞（２）の間隔を通して外気へ排
気され、しだいに装置内部の圧力が下がり高真空が達成
さ力、ることになる。通常、ロータ翼（１）とステータ
翼（２）は、形状に工夫がなされ、一方向の流れを形成
する。ターボ分子ポンプ装置内においても、圧力は高真
空を必要とする装置の７ランジαＱの方が圧力が低く、
排気口側（７）Ｋ近づくにつれて圧力は高くなる。

通常、ロータ翼（１）の数、即ち段数が多い程、高真空
を達成することが可能となる。また、回転数は高いほど
性能および装置の小形、軽量化の面で優れることになる
。

回転性能について述べる。回転体は、回転前、即ち停止
時において、上部に配置したタッチダウン軸受α→と、
下部の軸受である球面型スパイラルみぞ軸受（６）で支
承されている。このようにして支承された回転体を電動
機（４）　、　（５）によって駆動すると回転数の低い
領域では、両方の軸受（イ）、　（１４）で支持され回
転される。しかし、回転数が上昇し、ある回転数、通常
は数千ｒｐｌｆｉ程度以上に達すると、回転体のジャイ
ロ効果により、回転体は上部のタッチダウン軸受へ４）
から自動的にはずれ、非接触で回転することになる。

また、下部軸受（イ）は、停止時はメタル接触となって
いるが、回転体が回転させられると、潤滑油（至）を球
面型スパイラルみぞ軸受（２）のみそに引き込み、流体
軸受、即ちすべり軸受状態で回転する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のターボ分子ポンプ装置は以上のように構成されて
いるので、回転軸α＄が傾斜して設置されたり、運転時
に大きな振動力が作用すると、回転軸α句が歳差運動し
てタッチダウン軸受α蜀に接触し、軸受α噛が焼付いた
り、発熱に二り回転軸αＱが変形して損傷を受けるなど
の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、回転軸が傾斜して設置されたシ、運転時に大
きな振動力などの外部擾乱が作用しても、回転軸の歳差
運動を防止して回転軸の損傷を防ぐことのできるターボ
分子ポンプ装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係るターボ分子ポンプ装置は、ステータ翼を
有するケーシング、ステータ翼と対向シて配置され、回
転時に流体を吸引するロータ翼を有する回転体、この回
転体を支承する上部軸受及び下部軸受、回転体の回転軸
の変位を検出する変位計、並びに変位計の出力によって
回転体の駆動電源を制御する信号処理装置を備えたもの
である。

〔作用〕

この発明における変位計は回転軸の変位（振れ）を検出
し、この変位に応じて信号処理装置によって回転体の駆
動電源を制御するので、回転軸の歳差運動を検出するこ
とができ、この時点で駆動電源を例えば遮断するように
制御すれば、回転軸の損傷を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、ぐわは回転軸（へ）の変位を検出する変位
計で、例えばタッチダウン軸受α４のケースに取付けら
れた渦電流式変位計である。＠は変位計（２）からの出
力信号により回転体の１駆動電源（ト）を制御する信号
処理装置でおる〇 このように構成されたターボ分子ポンプ装置において、
正常時の動作は従来装置と同様であるが、回転軸α０が
垂直よシ傾斜して設置されたシ、運転時に大きな振動力
が作用すると、回転軸（至）が歳差運動する。この回転
軸（ハ）の変位（振れ）をタッチダウン軸受α→に取付
られた変位計Ｑ１）で測定する。

信号処理装置（イ）は変位計？ηからの出力信号によう
回転軸αＱの変位を計算する。さらに測定された変位が
、所定の許容変位量よシ大きいか否かを判別し、許容変
位量より大きければ回転体の駆動電源（至）を遮断する
ための信号が出力される。このようにして、回転Ｑｌ］
（至）の歳差運動は防止され、損傷を防ぐことができる
。

なお、上記実施例では信号処理装置（イ）は回転体の駆
動電源（至）を遮断するようにして、その回転を停止す
るように制御しでいるが、これに限るものではなり、°
回転体の回転数を低下させるようにし、変位（振れ）が
ある程度安定した後、再び回転数を高くするように制御
することもできる０また、変位計Ｑのは渦電流式変位計
に限るものではなく、静電容量型変位計などでも実現で
きる。

ざらにこの発明の他の実施例を第２図に示す。

図において、（１９ａ　’）　、　（１９ｂ）は、上部
軸受に設けられた磁気軸受であり、例えば反撥型半径方
向軸受で、永久磁石などから構成される反撥タイプの非
接触軸受である。このような構造にすることＫよシ、軸
受（１９＆　）　、　（１ｐｂ）が回転体の半径方向の
振れを防止するため、回転しているロータ翼（１）を常
に回転中心に保持しようとする機能が負荷される。

従って上記一実施例による構造のものよシさらに回転性
能の優れたターボ分子ポンプ装置となう得る０ この発明のさらに他の実施例を第３図に示す。

図において、（１）はロータ翼でちゃ、回転胴（イ）及
び回転軸（イ）と接続されてお勺、ステータス（イ）は
ケーシング（３）に取付けられている。（ホ）はロータ
翼（１）を含む回転体と、駆動する電動機ステータであ
）、例えば内筒＠に焼きばめ等で締結されている。（ハ
）は回転体の回転胴囲に内蔵された、例えば永久磁石等
で構成される電動機の回転子でちゃ、通常電動機として
は同期電動機が用いられる。（１７ａ）　、　（１７″
Ｏ）はそれぞれ真空端子、（財）は変位計で例えばタッ
チダウン珀受α→部に取り付けられている。このような
構成のターボ分子ポンプ装置においても、上記実施例と
同様の効果を奏し、さらに電動機の回転子（イ）は大き
な遠心力に討える構成であるため、回転性能の良い装置
が得られる。

また、上部軸受はタッチダウン軸受に限らず、磁気軸受
などで構成される場合にも上記実施例と同様の効果を奏
する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ステータスを有するケ
ーシング、ステータスと対向して配置され、回転時に流
体を吸引するロータ翼を有する回転体、この回転体を支
承する上部軸受及び下部軸受、回転体の回転軸の変位を
検出する変位計、並びに変位計の出力によって回転体の
Ｖ動電源を制御する信号処理装置を備えるとと：Ｆ−よ
シ、ターボ分子ポンプ装置の設置不良、あるいは外部擾
乱によって回転軸の振れが大きいまま回転したシ、また
回転軸と上部軸受が接触して上部軸受及び回転軸を損傷
させたシするのを防止することのできるターボ分子ポン
プ装置を得ることができ、信頼性の高い装置を提供でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例だよるターボ分子ポンプ装
置を示す断面的構成図、第２図、第３図はそれぞれこの
発明の他の実施例を示すＶｆｒ面的構成図、第４図は従
来のターボ分子装置を示すリテ面的構成図である。 （１）・・・口ｐ　Ｍ　、（２）・・・ステータス、（
３）・ケーシング、０２・・・下部軸受、（ｔ４）・・
上部軸受、■・・・回転軸、（至）・・駆′＃Ｉ電源、
０１）・・・変位計、曽・・・信号処理装置っな２、図
中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータ翼を有するケーシング、上記ステータ翼
   と対向して配置され、回転時に流体を吸引するロータ翼
   を有する回転体、この回転体を支承する上部軸受及び下
   部軸受、上記回転体の回転軸の変位を検出する変位計、
   並びに上記変位計の出力によって上記回転体の駆動電源
   を制御する信号処理装置を備えたターボ分子ポンプ装置
   。
2. （２）上部軸受はタッチダウン軸受を有し、下部軸受は
   球面型スパイラルみぞ軸受で形成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のターボ分子ポンプ装置。