JPWO2007004542A1 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

排気性能を低下させることなく、固定翼のスリットからの気体の逆流を適切に抑制することを目的とする。固定翼３０をスペーサリング３１で挟持した際に、スペーサリング３１の当接部と外側スリット５４ａとが重なり合わないように構成する。これにより、固定翼ブレード５３を支持する外側支持部などの脆弱な部位に過剰な負荷が掛けられることを抑制することができ、適切に固定翼３０の強度を向上させることができる。さらに、固定翼３０をスペーサリング３１で挟持した際に、スペーサリング３１の座面と外側スリット５４ａとが重なり合うように構成する。このように、フランジ部３１ｂを外側スリット５４ａよりも十分に内側へ張り出すように形成することにより、外側スリット５４ａを下方から塞ぐことができ、外側スリット５４ａを介して気体が逆流してしまうことを適切に抑制することができる。

Description

本発明は、高速回転する回転翼および回転翼の上流や下流に組み合わせて用いられる固定翼の作用により気体の排気を行うターボ分子ポンプに関する。

真空ポンプを用いて排気処理を行い、内部が真空に保たれるような真空装置を用いる装置には、例えば、半導体製造装置、液晶製造装置、電子顕微鏡、表面分析装置、微細加工装置等がある。
また、各種ある真空ポンプのうち高度の真空状態を実現する際に多用されるものにターボ分子ポンプがある。
ターボ分子ポンプは、ケーシングに対して固定された固定部とモータの働きにより回転する回転部を備えている。そして、固定部および回転部にそれぞれ固定翼および回転翼が多段に配置され、回転部が高速回転するとこれらの翼の作用により吸気口から導入された気体が排気口から排気されるように構成されている。

従来、ターボ分子ポンプに設けられている固定翼は、下記の特許文献において提案されているように、薄板円板にプレスの切り起こし加工を行って形成されている。
特公平１−１９０８０号公報

詳しくは、特許文献１には、アルミニウム製薄板円環の内周から半径方向外方へＩ字状の切断スリットを複数等間隔に設け、スリット間に残された部分を捩り曲げることにより形成された固定翼が開示されている。
また、特許文献１には、固定翼の周方向に形成された外側のスリットからの気体の逆流を防止するために、円環状の邪魔板を固定翼の半径方向外側の部分を覆うようにスペーサに挟持させて配設する技術が提案されている。

ところで、上述したような外側スリットからの気体の逆流を抑制する手法としては、外側スリットの幅を小さくすることも考えられる。しかし、外側スリットの幅を狭めてしまうと、固定翼の加工性が低下するおそれがあった。
また、特許文献１で提案されているような邪魔板を設けた場合には、気体の逆流を抑制すると同時に、吸気口側での反射によって気体の通過を妨げるおそれがあった。
そこで本発明は、排気性能を低下させることなく、固定翼ブレードの形成領域の外周部からの気体の逆流を適切に抑制する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。

請求項１記載の発明では、吸気口と排気口を有する筐体と、前記筐体に内包され、複数段の回転翼を有する回転体と、前記回転体を軸支する回転軸と、前記回転軸を回転させるモータと、内周側円環部と、外周側円環部と、前記内周側円環部と前記外周側円環部との間に形成され、傾斜角を有する固定翼ブレードと、を有し、前記筐体に対して固定され、前記回転翼間に配置された固定翼と、前記固定翼間に配置され、前記固定翼を所定間隔に保持するスペーサリングと、を有し、前記固定翼ブレードの外径が前記スペーサリングの内径より大きく形成することにより前記目的を達成する。
なお、請求項１記載の発明における固定翼ブレードは、例えば、前記内周側円環部と前記外周側円環部との間に形成され、その円周等分複数個所に形成される半径方向に延びるスリットと、隣接する前記スリット間の部位からなり傾斜角を有することが好ましい。
また、請求項１記載の発明におけるスペーサリングは、例えば、円筒状の本体部と、前記本体部の内周壁の吸気口側端部から半径方向内側へ張り出し、かつ、内周壁が前記回転翼の外周壁と対向し、前記固定翼ブレードの外径より小さい内径を有するフランジ部と、を有し、前記固定翼間に配置され、前記固定翼を所定間隔に保持することが好ましい。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記固定翼の外周側円環部のみが前記スペーサリングにより挟持される。
なお、請求項２記載の発明における前記固定翼は、例えば、スペーサリングの本体部における排気口側端面と前記固定翼における前記外周側円環部の範囲内で接触することが好ましい。
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、前記固定翼および前記スペーサリングは、下流側の高圧縮領域に設けられている。
請求項４記載の発明では、請求項１、請求項２または請求項３記載の発明において、前記固定翼ブレードは、前記固定翼の前記吸気口側の領域にのみ形成されている。

請求項１記載の発明によれば、スペーサリングの内径を固定翼ブレードの外径より小さくすることにより、固定翼ブレードの形成領域の外周部をスペーサリングにより塞ぐことができるため、気体の逆流を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、固定翼の外周側円環部のみをスペーサリングにより挟持することにより、脆弱な部位に過剰な負荷を掛けることなく固定翼を固定することができる。

請求項３記載の発明によれば、気体の逆流を防止する機能を有する固定翼およびスペーサリングを下流側の高圧縮領域に設けることにより、より高い気体の逆流防止効果を得ることができる。
請求項４記載の発明によれば、固定翼ブレードを固定翼の吸気口側の領域にのみ形成することにより、固定翼の排気口側の面が平らに形成されるため、スペーサリングと固定翼との接触面の安定性（座り）を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、ターボ分子ポンプの一例としてターボ分子ポンプ部Ｔとねじ溝ポンプ部Ｓを有する複合型ターボ分子ポンプを用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１の概略構成を示した図である。なお、図１は、ターボ分子ポンプ１における軸線方向の断面を示している。このターボ分子ポンプは、例えば半導体製造装置内に設置され、真空チャンバからプロセスガスの排出を行う際に用いられる。
ターボ分子ポンプ１の外装体を構成するケーシング２は略円筒状の形状をしており、ケーシング２の下部（排気口６側）に設けられたねじ溝スペーサ３、ベース２４と共にターボ分子ポンプ１の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、ターボ分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物、即ち気体移送機構が配設されている。

この気体移送機構は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部と、筐体に対して固定された固定部から構成されている。
ケーシング２の端部には、ターボ分子ポンプ１へ気体を導入するための吸気口４が形成されている。また、ケーシング２の吸気口４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５が形成されている。
また、ねじ溝スペーサ３の端部には、ターボ分子ポンプ１から気体を排気するための、即ち半導体製造装置からのプロセスガス等を排出する排気口６が形成されている。

回転部は、回転軸であるシャフト７、このシャフト７に配設された断面略逆Ｕ字状のロータ本体８、ロータ本体８に設けられた回転翼９、排気口６側（ねじ溝ポンプ部Ｓ）に設けられた円筒部材１０などから構成されている。ロータ本体８は、シャフト７の上部にボルト２３で固定されている。また、円筒部材１０は、ロータ本体８の延長上に形成され、ロータ本体８の回転軸線と同心の円筒形状をした部材からなる。
ロータ本体８の外周には、回転翼９が配設され、この回転翼９は、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト７から放射状に伸びたブレード（羽根）からなる。

シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を高速回転させるためのモータ部１１が設けられている。ここでは、モータ部１１は以下のように構成されたＤＣブラシレスモータであるとする。
モータ部１１は、シャフト７の周囲に固着された永久磁石を備えている。この永久磁石は、例えば、シャフト７の周りにＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固定されている。また、モータ部１１は、この永久磁石の周囲にシャフト７から所定のクリアランスを経て配設された電磁石を備えている。ここでは、６個の電磁石が６０°ごとにシャフト７の軸線に対して対称的に対向するように配置されている。

ターボ分子ポンプは、コネクタおよびケーブルを介して図示しない制御装置に接続されている。そして、この制御装置によってシャフト７の回転が持続するように電磁石の電流を次々に切り替える。即ち、制御装置は、６個の電磁石の励磁電流を切り替えることによりシャフト７に固定された永久磁石の周りに回転磁界を生成し、永久磁石をこの回転磁界に追従させることによりシャフト７を回転させる。

シャフト７のモータ部１１に対して吸気口４側、および排気口６側には、シャフト７をラジアル方向（径方向）に軸支するための磁気軸受部１２、１３が設けられている。また、シャフト７の下端（排気口側端）には、シャフト７をスラスト方向（軸線方向）に軸支するための磁気軸受部１４が設けられている。
これらの磁気軸受部１２〜１４は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成している。
シャフト７は、磁気軸受部１２、１３によってラジアル方向（シャフト７の径方向）に非接触で支持され、磁気軸受部１４によってスラスト方向（シャフト７の軸方向）に非接触で支持されている。
また、磁気軸受部１２〜１４の近傍には、それぞれシャフト７の変位を検出する変位センサ１５〜１７が設けられている。

磁気軸受部１２には、４個の電磁石がシャフト７の周囲に９０°ごとに対向するように配置されている。シャフト７は、高透磁率材（鉄など）により形成され、これらの電磁石の磁力により吸引されるようになっている。
変位センサ１５は、シャフト７のラジアル方向の変位を所定の時間間隔でサンプリングして検出する。

そして図示しない制御装置は、変位センサ１５からの変位信号によってシャフト７がラジアル方向に所定の位置から変位したことを検出すると、各電磁石の磁力を調節してシャフト７を所定の位置に戻すように動作する。この電磁石の磁力の調節は、各電磁石の励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。
制御装置は、変位センサ１５の信号に基づいて磁気軸受部１２をフィードバック制御し、これによってシャフト７は、磁気軸受部１２において電磁石から所定のクリアランスを隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。

磁気軸受部１３の構成と作用は、磁気軸受部１２と同様である。制御装置は、変位センサ１６の信号に基づいて磁気軸受部１３をフィードバック制御し、これによってシャフト７は、磁気軸受部１３でラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
このように、シャフト７は、磁気軸受部１２、１３の作用により、ラジアル方向に所定の位置で保持される。

また、磁気軸受部１４は、円板状の金属ディスク１８、電磁石１９、２０を備え、シャフト７をスラスト方向に保持する。
金属ディスク１８は、鉄などの高透磁率材で構成されており、その中心においてシャフト７に垂直に固定されている。この金属ディスク１８を挟み、かつ対向するように電磁石１９、２０が配置されている。電磁石１９は、磁力により金属ディスク１８を上方に吸引し、電磁石２０は、金属ディスク１８を下方に吸引する。
制御装置は、この電磁石１９、２０が金属ディスク１８に及ぼす磁力を適当に調節し、シャフト７をスラスト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。

さらにシャフト７の下端部に対向して変位センサ１７が配設されている。この変位センサ１７は、シャフト７のスラスト方向の変位をサンプリングして検出し、これを制御装置に送信する。制御装置は、変位センサ１７から受信した変位検出信号によりシャフト７のスラスト方向の変位を検出する。
シャフト７がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置から変位した場合、制御装置は、この変位を修正するように電磁石１９、２０の励磁電流をフィードバック制御して磁力を調節し、シャフト７を所定の位置に戻すように動作する。制御装置は、このフィードバック制御を連続的に行う。これにより、シャフト７はスラスト方向に所定の位置で磁気浮上し、保持される。
以上に説明したように、シャフト７は、磁気軸受部１２、１３によりラジアル方向に保持され、磁気軸受部１４によりスラスト方向に保持されるため、シャフト７の軸線周りに回転するようになっている。

また、シャフト７の上部および下部側には、保護用ベアリング２１、２２が配置されている。通常、シャフト７およびこれに取り付けられている回転部は、モータ部１１により回転している間、磁気軸受部１２、１３により非接触状態で軸支される。保護用ベアリング２１、２２は、タッチダウンが発生した場合に磁気軸受部１２、１３に代わって回転部を軸支することで装置全体を保護するためのベアリングである。従って、保護用ベアリング２１、２２は、内輪がシャフト７に対して非接触状態となるように配置されている。
筐体の内周側には、固定部が形成されている。この固定部は、吸気口４側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられた固定翼３０、また、ねじ溝スペーサ３などから構成されている。ねじ溝スペーサ３の内壁面には、ねじ溝部４０が形成されている。

固定翼３０は、シャフト７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して筐体の内周面からシャフト７に向かって伸びたブレードを有している。
ターボ分子ポンプ部Ｔでは、固定翼３０が軸線方向に、回転翼９と互い違いに複数段形成されている。
各段の固定翼３０は、円筒形状をしたスペーサリング３１により互いに隔てられ、所定の位置に保持されている。
スペーサリング３１は段部を有するリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄またはステンレスなどの金属によって構成されている。
なお、スペーサリング３１の内側に位置する段部の軸方向の長さは回転翼９における各段の間隔に応じた長さとなっている。

ここで、固定翼３０について詳細に説明する。
図２（ａ）は、プレス加工前における固定翼３０を示した平面図であり、図２（ｂ）は、プレス加工後における、図２（ａ）の破線領域（Ａ部分）の状態を示した図であり、図２（ｃ）は、固定翼３０の一部を側面から示した図である。
固定翼３０は、外周側の一部がスペーサリング３１によって周方向に挟持される外側円環部５１と、内側円環部５２と、外側円環部５１と内側円環部５２とにより両端が放射状に所定角度で支持された複数の固定翼ブレード５３とから構成されている。
固定翼ブレード５３は、まず、図２（ａ）に示すように、例えばステンレス鋼製またはアルミニウム製の薄肉の板から、エッチング法や型抜き法、またレーザやプラズマなどの切断法を用いて切り出す。

詳しくは、図２（ａ）に示すように、放射状に形成されたＩ字状のスリット５４を等間隔に複数形成することによって固定翼ブレード５３を切り出す。
スリット５４は、外側スリット５４ａ、中央スリット５４ｂ、内側スリット５４ｃから構成される。
外側スリット５４ａは、外側円環部５１の内側に沿って等間隔に設けられた、周方向に延びる切り込みであり、隣接する外側スリット５４ａとの間に外側支持部５５ａが形成される。
一方、内側スリット５４ｃは、内側円環部５２の外側に沿って等間隔に設けられた、周方向に延びる切り込みであり、隣接する内側スリット５４ｃとの間に内側支持部５５ｂが形成される。

中央スリット５４ｂは、外側スリット５４ａの中心と内側スリット５４ｃの中心とを結び、放射方向に延びる切り込みであり、隣接する中央スリット５４ｂとの間に固定翼ブレード５３が形成される。
固定翼ブレード５３は、外側支持部５５ａおよび内側支持部５５ｂによって、それぞれ外側円環部５１、内側円環部５２に支持されている。
スリット５４により切り出された固定翼ブレード５３を、プレス加工により所定角度に曲げることにより、図２（ｂ）に示すような形状の固定翼３０が形成される。
なお、プレス加工時における固定翼ブレード５３の捩り曲げの中心位置は、任意に設定することが可能である。例えば、固定翼ブレード５３の捩り曲げの中心位置を、固定翼ブレード５３の中心に設定するようにしてもよく、また、固定翼ブレード５３の中心位置からずらした位置に設定するようにしてもよい。
また、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、Ｉ字状のスリット５４を等間隔に複数形成することによって固定翼ブレード５３を切り出すように構成されているが、固定翼ブレード５３の切り出し方法は、これに限定されるものではない。例えば、コの字状のスリットを形成することによって固定翼ブレード５３を切り出すようにしてもよい。

さらに、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、固定翼３０を挟持するスペーサリング３１と、固定翼ブレード５３との干渉を抑制するために、プレス加工後の固定翼ブレード５３にカッティング加工を施す。
詳しくは、図２（ｃ）の斜線で示す領域αおよび領域β、即ち、固定翼ブレード５３における内側円環部５２（または外側円環部５１）の形成面から下方（排気口６方向）にはみ出した部分（領域α）と、固定翼ブレード５３における上方（吸気口４方向）の先端部分（領域β）とをカットする。
領域αのカット部は、カット面と内側円環部５２（および外側円環部５１）の下面（排気口６側の面）とが一致するようにカット処理を施す。
一方、領域βのカット部は、カット面と内側円環部５２（および外側円環部５１）の形成面とが平行になるように固定翼ブレード５３の縁部にカット処理を施す。

図１の説明に戻り、各段の固定翼３０の内径は、それと対向する部位におけるロータ本体８の外径よりも大きく形成され、固定翼３０の内周面とロータ本体８の外周面とが接触しないように構成されている。
また、各段の固定翼３０は、各段の回転翼９間に配置するために、円周方向に２分割されている。
このように形成された固定翼３０は、各段の回転翼９間に外側から挿入して組み立てる。固定翼３０は、外周側の一部がスペーサリング３１によって周方向に挟持された状態で回転翼９間に保持（固定）される。

ねじ溝部４０は、円筒部材１０との対向面に沿って形成されたらせん溝により構成されている。ねじ溝部４０は、所定のクリアランス（隙間）を隔てて円筒部材１０の外周面と対面するように設けられている。ねじ溝部４０に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をシャフト７の回転方向にガス（気体）が輸送された場合、排気口６の方向である。
また、らせん溝の深さは、排気口６に近づくにつれ浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは、排気口６に近づくにつれて圧縮されるように構成されている。

また、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、固定翼３０における固定翼ブレード５３を形成する際に設けられるスリット５４のうちの外側スリット５４ａからの気体の逆流を防止する機構（以下、逆流防止機構とする）が設けられている。
なお、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、この逆流防止機構は、ターボ分子ポンプ部Ｔの下流領域に設けるように構成されている。しかしながら、逆流防止機構の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば、ターボ分子ポンプ部Ｔの全領域に渡って設けるようにしてもよい。

本実施の形態に係る逆流防止機構について、図３を参照しながら説明する。
図３は、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１におけるターボ分子ポンプ部Ｔの下流領域の構造を示した図である。
図３に示すように、スペーサリング３１により上下方向から挟持される状態で支持された固定翼３０は、複数段に渡って設けられた回転翼９の間に配設されている。
ここで、ターボ分子ポンプ部Ｔの下流領域に配設されるスペーサリング３１の構造について説明する。
図３に示すように、ターボ分子ポンプ部Ｔの下流領域に配設されるスペーサリング３１は、本体部３１ａとフランジ部３１ｂから構成されている。

本体部３１ａは、隣接するスペーサリング３１の本体部３１ａと係合することによって、スペーサリング３１および固定翼３０をケーシング２に対して固定する突起部と段差部を有している。この突起部と段差部は、ターボ分子ポンプ部Ｔの上流領域に配設されるスペーサリング３１にも設けられている。
フランジ部３１ｂは、本体部３１ａの内周壁面から中心軸（シャフト７）方向へ張り出す（突出する）ように形成された部位である。
本体部３１ａの上面（吸気口４側の面）およびフランジ部３１ｂの上面（吸気口４側の面）、即ち、固定翼３０と接触する座面（以下、スペーサリング３１の座面とする）は、同一面上に形成されるように段差なく平らに形成されている。

スペーサリング３１は、本体部３１ａの下面（排気口６側の面）とフランジ部３１ｂの下面（排気口６側の面）の境界部に、ちょうど段差が設けられるように形成されている。この段差を設けることにより、固定翼３０をスペーサリング３１で挟持した際に、固定翼３０とフランジ部３１ｂとの間に空間３１ｃが形成されるように構成されている。そして、この空間３１ｃの領域に外側支持部５５ａと固定翼ブレード５３の一部が配設されるようになっている。
なお、図３の斜線で示す、スペーサリング３１の座面上に配設された固定翼３０を上方（吸気口４側）から押し付けて固定する面、即ち、本体部３１ａの下面（排気口６側の面）と固定翼３０との接触面を、スペーサリング３１の当接部とする。

本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、固定翼３０をスペーサリング３１で挟持した際に、スペーサリング３１の当接部と外側スリット５４ａとが重なり合わない（重複しない）ように構成されている。即ち、スペーサリング３１の当接部は、固定翼３０の外側円環部５１上で接触するように構成されている。
このように、外側スリット５４ａを避けた位置において固定翼３０を固定することにより、図２（ａ）に示す外側支持部５５ａなどの脆弱な部位に過剰な負荷が掛けられることを抑制することができるため、適切に固定翼３０の強度を向上させることができる。

さらに、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、固定翼３０をスペーサリング３１で挟持した際に、スペーサリング３１の座面と外側スリット５４ａとが重なり合う（重複する）ように構成されている。即ち、固定翼３０の外側スリット５４ａをスペーサリング３１の座面で下方（排気口６方向）から覆い被せて塞ぐように構成されている。
このように、スペーサリング３１のフランジ部３１ｂを外側スリット５４ａの形成されている部位よりも十分に内側へ張り出す（突出する）ように形成することにより、外側スリット５４ａを下方（排気口６方向）から塞ぐことができる。従って、外側スリット５４ａの幅を広く設けた場合であっても、外側スリット５４ａを介して気体が逆流してしまうことを適切に抑制することができる。

また、ターボ分子ポンプ部Ｔの下流領域において回転翼９の外径は、固定翼３０の固定翼ブレード５３の外径よりも小さくなるように形成されている。そして、回転翼９の外周は、スペーサリング３１のフランジ部３１ｂの内周壁面と、僅かな隙間を介して対向するように構成されている。
そのため、回転翼９の回転作用により気体分子は、いずれの部材にも邪魔されず速やかに、排気口６方向に送り出される。
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１には、従来技術で示したターボ分子ポンプのように、回転翼９により送られる気体の通過を妨げる要因が存在しない。
従って、本実施の形態によれば、排気性能を低下させることなく、気体の逆流を抑制させることができる。即ち、排気性能を低下させることなく、ターボ分子ポンプ１の圧縮性能を向上させることができる。

本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１によれば、図２（ｃ）に示すように、固定翼ブレード５３における領域αをカットすることにより、スペーサリング３１の座面と固定翼ブレード５３との干渉をなくすことができる。
また、図２（ｃ）に示すように、固定翼ブレード５３における領域β、即ち、気体の排気性能に影響を与えない部位をカットすることにより、固定翼３０（固定翼ブレード５３）の厚みを縮小することができる。これにより、固定翼ブレード５３の一部を配設可能に形成される、固定翼３０とフランジ部３１ｂとの間の空間３１ｃにおける軸方向（高さ方向）の長さ（設定値）を縮小することができるため、この空間３１ｃに回り込む気体分子を低減させることができる。

また、本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１では、スペーサリング３１の座面と当接部により固定翼３０を挟持するとともに、スペーサリング３１におけるフランジ部３１ｂにより固定翼ブレード５３の捩り曲げ部分、即ち外側支持部５５ａを挟み込む構造を有している。
このようなフランジ部３１ｂを設けることにより、図４に示す固定翼３０に対して、吸気口４方向（上矢印方向）に反る（撓む）変形が生じた場合、固定翼ブレード５３とスペーサリング３１とは、スペーサリング３１のフランジ部３１ｂの頂点Ｐｂにおいて干渉する。即ち、このフランジ部３１ｂの頂点Ｐｂが支点となり、固定翼３０の内側円環部５２に働く力が、固定されている外側円環部５１に作用する。

同様に、図４に示す固定翼３０に対して、排気口６方向（下矢印方向）に反る（撓む）変形が生じた場合、固定翼３０とスペーサリング３１とは、スペーサリング３１の座面上のフランジ部３１ｂの頂点Ｐｃにおいて干渉する。即ち、このフランジ部３１ｂの頂点Ｐｃが支点となり、固定翼３０の内側円環部５２に働く力が、固定されている外側円環部５１に作用する。

ここで、スペーサリング３１にフランジ部３１ｂが設けられていない場合、即ち、スペーサリング３１が本体部３１ａのみによって構成される場合について考える。
このような場合において、図４に示す固定翼３０に対して、吸気口４方向（上矢印方向）に反る（撓む）変形が生じた際には、フランジ部３１ｂが設けられていないため、本体部３１ａの頂点Ｐａが支点となり、固定翼３０の内側円環部５２に働く力が、固定されている外側円環部５１に作用する。

ここで、図５を参照して、固定翼３０の撓みと回転翼９の接触関係を説明する。
まず、スペーサリング３１のフランジ部３１ｂの本体部３１ａの内周壁面（支点Ｐａ）から中心軸方向へ張り出す長さに対応した位置Ｐｃまでの距離をＬ₁、支点Ｐａから固定翼３０のブレード５３の端部（Ｐｄ）までの距離をＬ₂、とし、Ｐｃ、Ｐｄそれぞれの位置での固定翼３０の撓み量をそれぞれＷ₁、Ｗ₂とする。
そして、Ｐｃにおける固定翼３０とスペーサリング３１のフランジ部３１ｂの隙間をＨ₁、Ｐｄにおける回転翼９と固定翼３０のブレード５３の隙間をＨ₂とすると、Ｐｄの位置における固定翼３０のブレード５３と回転翼９が接触しない条件は、
Ｗ₂／Ｌ₂＝Ｗ₁／Ｌ₁（固定翼の変形量の関係式）…（式１）
Ｗ₂＜Ｈ₂ かつ Ｗ₁≧Ｈ₁ （非接触条件）…（式２）となり、
そして、（式１）、（式２）より
Ｗ₂＝Ｗ₁×Ｌ₂／Ｌ₁＜Ｈ₂
かつ、Ｗ₁≧Ｈ₁となる。
よって、
Ｈ₁×Ｌ₂／Ｌ₁＜Ｈ₂を満たせば、固定翼３０（ブレード５３）が回転翼９に接触することを回避できる。

本実施の形態によれば、スペーサリング３１にフランジ部３１ｂを設けることにより、固定翼３０の内側円環部５２に力が働いた場合における支点の位置（頂点Ｐｂ、Ｐｃ）を頂点Ｐａよりも内側へずらすことができる。
このように、支点の位置を中心方向へずらすことにより、固定翼３０の内周端から支点までの距離の短縮化を図ることができる。これにより、固定翼３０の外側円環部５１に作用する負荷力を低減させることができるため、固定翼３０の強度を向上させることができる。

上述したように、本実施の形態によれば、ターボ分子ポンプ１の従来構造を大きく変えることなく固定翼３０における外側スリット５４ａの幅に依存する加工性を向上させ、また、圧縮性能を低下させることなく外側スリット５４ａからの気体の逆流を防止し、さらに固定翼３０の強度を向上させることができる。
なお、上述した逆流防止機構は、水素分子のような分子量の小さな気体分子の排気処理をする場合においてより高い効果を得ることができる。
また、逆流防止機構は、ターボ分子ポンプ１の下流における高圧縮側に設けるほどより高い効果を得ることができる。

本実施の形態に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。 （ａ）は、プレス加工前における固定翼を示した平面図であり、（ｂ）は、プレス加工後における、（ａ）の破線領域（Ａ部分）の状態を示した図であり、（ｃ）は、固定翼の一部を側面から示した図である。 逆流防止機構の説明図である。 固定翼における内側円環部に力が作用した場合における支点の位置を示した図である。 固定翼の撓みと回転翼の接触関係を説明する図である。

符号の説明

１ ターボ分子ポンプ
２ ケーシング
３ ねじ溝スペーサ
４ 吸気口
５ フランジ部
６ 排気口
７ シャフト
８ ロータ本体
９ 回転翼
１０ 円筒部材
１１ モータ部
１２ 磁気軸受部
１３ 磁気軸受部
１４ 磁気軸受部
１５ 変位センサ
１６ 変位センサ
１７ 変位センサ
１８ 金属ディスク
１９ 電磁石
２０ 電磁石
２１ 保護用ベアリング
２２ 保護用ベアリング
２３ ボルト
２４ ベース
３０ 固定翼
３１ スペーサリング
３１ａ 本体部
３１ｂ フランジ部
３１ｃ 空間
４０ ねじ溝部
５１ 外側円環部
５２ 内側円環部
５３ 固定翼ブレード
５４ スリット
５４ａ 外側スリット
５４ｂ 中央スリット
５４ｃ 内側スリット
５５ａ 外側支持部
５５ｂ 内側支持部

【０００２】
側スリットの幅を小さくすることも考えられる。しかし、外側スリットの幅を狭めてしまうと、固定翼の加工性が低下するおそれがあった。
また、特許文献１で提案されているような邪魔板を設けた場合には、気体の逆流を抑制すると同時に、吸気口側での反射によって気体の通過を妨げるおそれがあった。
そこで本発明は、排気性能を低下させることなく、固定翼ブレードの形成領域の外周部からの気体の逆流を適切に抑制する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。
課題を解決するための手段
［０００６］
請求項１記載の発明では、吸気口と排気口を有する筐体と、前記筐体に内包され、複数段の回転翼を有する回転体と、前記回転体を軸支する回転軸と、前記回転軸を回転させるモータと、内周側円環部と、外周側円環部と、前記内周側円環部と前記外周側円環部との間に形成され、傾斜角を有し、放射状に配置された固定翼ブレードと、を有し、前記筐体に対して固定され、前記回転翼間に配置された固定翼と、前記固定翼間に配置される環状の本体部と、前記本体部から回転軸方向へ張り出したフランジ部と、を有し、前記固定翼を所定間隔に保持するスペーサリングと、を備え、前記固定翼ブレードの外径が前記スペーサリングの内径より大きく、前記スペーサリングの張り出し長Ｌ_１は、前記本体部の内径と前記固定翼ブレード内径との差Ｌ_２と、前記固定翼ブレードと前記フランジ部との隙間Ｈ_１と、前記固定翼ブレードと前記回転翼との隙間Ｈ_２との間に以下の関係
Ｌ_１＞Ｌ_２・Ｈ_１／Ｈ_２
にあることにより、前記目的を達成する。
なお、請求項１記載の発明における固定翼ブレードは、例えば、前記内周側円環部と前記外周側円環部との間に形成され、その円周等分複数個所に形成される半径方向に延びるスリットと、隣接する前記スリット間の部位からなり傾斜角を有することが好ましい。
また、請求項１記載の発明におけるスペーサリングは、例えば、円筒状の本体部と、前記本体部の内周壁の吸気口側端部から半径方向内側へ張り出し、かつ、内周壁が前記回転翼の外周壁と対向し、前記固定翼ブレードの外径より小さい内径を有するフランジ部と、を有し、前記固定翼間に配置され、前記固定翼を所定間隔に保持することが好ましい。
［０００７］
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記固定翼の外周側円環部のみが前記スペーサリングにより挟持される。

Claims (4)

1. 吸気口と排気口を有する筐体と、
   前記筐体に内包され、複数段の回転翼を有する回転体と、
   前記回転体を軸支する回転軸と、
   前記回転軸を回転させるモータと、
   内周側円環部と、外周側円環部と、前記内周側円環部と前記外周側円環部との間に形成され、傾斜角を有する固定翼ブレードと、を有し、前記筐体に対して固定され、前記回転翼間に配置された固定翼と、
   前記固定翼間に配置され、前記固定翼を所定間隔に保持するスペーサリングと、を有し、
   前記固定翼ブレードの外径が前記スペーサリングの内径より大きいことを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 前記固定翼の外周側円環部のみが前記スペーサリングにより挟持されることを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
3. 前記固定翼および前記スペーサリングは、下流側の高圧縮領域に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のターボ分子ポンプ。
4. 前記固定翼ブレードは、前記固定翼の前記吸気口側の領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のターボ分子ポンプ。
   

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