KR20150053747A - 고정측 부재 및 진공 펌프 - Google Patents

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KR20150053747A
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아키히로 이토
요시노부 오타치
야스시 마에지마
츠토무 다카아다
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에드워즈 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 진공 펌프에 있어서, 압력이 높고 생성물(퇴적물)이 퇴적되기 쉬운 부분인 나사홈식 펌프부의 하측에, 단열재를 설치하지 않고 생성물의 퇴적을 방지하는 진공 펌프에 설치되는 고정측 부재, 및, 상기 고정측 부재를 구비하는 진공 펌프를 제공한다.
(해결 수단) 나사홈식 펌프부를 구비한 진공 펌프에, 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작아지도록 구성된 나사홈 스페이서를 설치한다. (1) 나사홈 스페이서를, 나사홈 스페이서와 대향 또는 접촉하는 부재보다도 열전도율의 값이 작은 재료로 제조한다. 구체적으로는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금보다도 열전도율의 값이 작은 재료이며, 스테인리스 스틸, 강화 섬유 플라스틱, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤?중 어느 하나인 것이 바람직하다. (2) 나사홈 스페이서를, 적어도 2개 이상의 복수의 부품군으로 구성하여 설치한다.

Description

고정측 부재 및 진공 펌프{FIXED-SIDE MEMBER AND VACUUM PUMP}
본 발명은 고정측 부재 및 상기 고정측 부재를 구비하는 진공 펌프에 관한 것이다. 상세하게는, 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작은 고정측 부재 및 상기 고정측 부재를 구비하는 진공 펌프에 관한 것이다.
각종 진공 펌프 중, 고진공의 환경을 실현하기 위해서 다용되는 것에 터보 분자 펌프나 나사홈식 펌프가 있다.
터보 분자 펌프나 나사홈식 펌프 등의 진공 펌프를 이용하여 배기 처리를 행함으로써 내부가 진공으로 유지되는 진공 장치에는, 반도체 제조 장치용 챔버, 전자현미경의 측정실, 표면 분석 장치, 미세 가공 장치 등이 있다.
이 고진공의 환경을 실현하는 진공 펌프는, 흡기구 및 배기구를 구비한 외장체를 형성하는 케이싱을 구비하고 있다. 그리고 이 케이싱의 내부에는, 상기 진공 펌프에 배기 기능을 발휘시키는 구조물이 수납되어 있다. 이 배기 기능을 발휘시키는 구조물은, 크게 나누어, 회전 가능하게 축지지된 회전부(로터부)와 케이싱에 대해 고정된 고정부(스테이터부)로 구성되어 있다.
터보 분자 펌프의 경우, 회전부는, 회전축 및 이 회전축에 고정되어 있는 회전체로 이루어지고, 회전체에는, 방사상으로 설치된 로터 날개(동익)가 다단으로 설치되어 있다. 또, 고정부에는, 로터 날개에 대해 엇갈리게 스테이터 날개(정익)가 다단으로 설치되어 있다.
또, 회전축을 고속 회전시키기 위한 모터가 설치되어 있고, 이 모터의 작동에 의해 회전축이 고속 회전하면, 로터 날개와 스테이터 날개의 상호작용에 의해 기체가 흡기구로부터 흡인되어 배기구로부터 배출되도록 되어 있다.
그런데 이러한 터보 분자 펌프나 나사홈식 펌프 등의 진공 펌프에는, 예를 들면 반도체 제조 장치용 챔버에 있어서 발생한 반응 생성물로 이루어지는 미립자 등, 진공 용기 내에서 발생한 파티클(예를 들면, 수 μ~수백μm 사이즈의 입자)을 포함하는 배기가스도 흡기구로부터 도입된다.
진공 펌프에 설치되는 진공 장치의 프로세스에 의해서는, 이 파티클로 불리는 부유물이 진공 펌프의 내부에 생성물(퇴적물)로서 부착되어버리는 것이 불가피하게 발생했었다. 또, 이와 같이 배출되는 배기가스도, 승화 곡선(증기압 곡선)에 따라 고화하여 생성물로 되는 경우가 있다. 특히, 가스의 압력이 높은 배기구 근방에, 이러한 생성물이 퇴적되어 고체화되어버리는 경우가 많았다.
진공 펌프가 한창 회전하고 있는 중에는 문제가 없더라도, 회전을 멈춘 타이밍에서 진공 펌프 내에 잔류한 가스가 차가워져 생성물이 성장하여, 진공 펌프의 회전체와 생성물이 고착되어 버리는 경우도 있었다.
이러한 배기구 부근으로의 생성물의 퇴적이 진행되면, 가스 유로가 좁아져 배압이 높아진다. 그 결과, 진공 펌프의 배기 성능은 현저하게 저하되어 버린다.
또, 진공 펌프의 회전체는, 일반적으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속재료로 제조되고 있으며, 그 회전수는 통상 20000rpm~90000rpm이고, 회전날개의 선단에서의 원주 속도는 200m/s~400m/s에 달한다. 그 때문에, 진공 펌프의 로터부(특히 로터 날개)가 열팽창하거나, 사용 시간의 경과에 따라 반경 방향으로 변형이 발생하는 크리프 현상이 일어나는 경우가 있다. 이러한 진공 펌프의 열팽창이나 크리프 현상은, 회전체에 있어서의 상측(흡기구측)보다도 하측(배기구측)에서, 팽창이나 변형의 정도가 보다 크기 때문에, 팽창된 회전체와, 퇴적된 생성물이, 특히 배기구측에서 접촉해 버리는 경우가 있었다.
또, 예를 들면, 진공 펌프에 설치되는 장치가 반도체 제조 장치용 챔버인 경우, 반도체 제조용 웨이퍼의 주원료는 규소라는 점에서, 퇴적된 생성물은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 회전체보다도 딱딱해지는 경우가 있다. 그리고 그러한 생성물이, 상술한 바와 같이 고속 회전하는 회전체와 접촉하면, 경도가 작은 쪽의 회전체가 파손되어, 최악의 경우에는 진공 펌프의 기능이 정지될 우려가 있었다.
이와 같이, 진공 펌프 내에 있어서, 가스의 압력이나 온도가 높은 배기구 근방에 퇴적된 생성물에, 진공 펌프의 일부가 접촉함으로써, 진공 펌프에, 성능의 저하나 회전날개의 파손과 같은 문제가 발생한다. 그 때문에, 부착된 생성물을 제거하는 목적으로, 장치를 일단 분해하여 꼼꼼히 세정하는 오버홀을 정기적으로 행하는 것이 필요했다.
일본국 특허 공개 평 09-310696호 공보 상술한 바와 같이 가스가 응축되어 생성물이 퇴적되는 것을 방지하는 목적으로, 종래, 케이싱 외부나 정지 벽(스테이터 부분)에 히터를 감는 등 하여 가열함으로써, 생성물이 굳지 않는 온도를 유지하는 기술이 제안되어 있다. 특허 문헌 1에는, 배기 내측관의 주위에 가열용 히터를 설치하여 배기 내측관을 120도로 가열함으로써, 프로세스 가스가 배기 내측관의 배기 통로 내에 응축·퇴적되는 것을 방지하는 분자 펌프가 개시되어 있다. 또, 단열재를 설치함으로써 스테이터를 단열적으로 고정하는 기술도 개시되어 있다.
그러나 특허 문헌 1에서는, 배기 내측관의 주위에 가열용 히터를 설치하는 구성으로 되어 있기 때문에, 진공을 유지해야 하는 진공 펌프에서는 가열용 히터의 배선에 관한 문제가 부상한다. 또, 이 구성에서는, 본래 가열하고자 하는 기체 그 자체를 직접 가열하고 있지 않기 때문에, 효율적으로 가열할 수 없다고 하는 문제도 있다.
또, 단열재를 이용하는 기술에 대해서 이하에 설명한다.
도 7은, 단열재(90)를 이용하는 종래의 진공 펌프(500)의 일례를 설명하기 위한 전체도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 이 종래 기술에서는, 진공 펌프(500)에 있어서의 열이 빠져나가는 부분과의 접촉면(예를 들면, 내측 나사부(67)와 베이스(3)의 접촉면)에 단열재(90)를 설치함으로써 단열 효과를 갖게 해, 진공 펌프 자신의 내부 온도의 상승(자기 승온)을 이용하여 소정의 온도로까지 온도를 올림으로써, 진공 펌프(500) 내에서 생성물이 굳지 않는 온도를 유지했다.
그러나 단열재(90)를 이용하는 종래 기술에서는 다음과 같은 문제가 있었다. 진공 펌프에 있어서 단열재(90)를 설치하는 장소의 일례인 내측 나사부(67)와 베이스(3)가 접촉하는 면 부근은, 진공 펌프(500) 중에서도 엄격한 클리어런스(갭)로 설계되어 있는 장소이다. 그 때문에, 설치하는 단열재(90)의 치수 차분만큼 공차(치수 공차)는 커져, 조립시의 치수의 편차가 증가한다. 즉, 단열재(90)를 이용한 경우, 단열재(90)를 이용하지 않는 경우에 비해, 진공 펌프(500)를 조립했을 때에 설계상의 편차가 발생하기 쉽다고 하는 문제가 부상한다. 또, 단열재(90)를 이용함으로써 진공 펌프(500)의 부품 점수가 증가해 버려, 작업 공정 및 조립 공정이 증가한다는 문제도 부상한다.
그래서, 본 발명은, 진공 펌프에 있어서, 생성물이 퇴적되기 쉬운 부분(즉, 나사홈식 펌프부의 하측에서, 압력이 높고 퇴적물이 모이기 쉬운 범위)에, 조립시의 치수의 편차에 대한 영향이 적으며, 작업 공정을 늘리지 않고, 생성물의 퇴적을 방지하는 진공 펌프에 설치되는 고정측 부재, 및, 상기 고정측 부재를 구비하는 진공 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 본원 발명에서는, 흡기구와 배기구가 형성된 외장체와, 상기 외장체의 내측에 설치되는 고정부와, 상기 외장체에 내포되어 회전 가능하게 축지지된 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 회전체를 구비한 진공 펌프의 제1 기체 이송 기구에 사용되는 고정측 부재로서, 상기 고정측 부재는, 상기 외장체 및 상기 고정부 중 상기 고정측 부재와 접촉하는 제2의 부재보다도 열전도율의 값이 작은 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 고정측 부재를 제공한다.
청구항 2에 기재된 본원 발명에서는, 상기 제1의 부재는, 상기 회전체 중 상기 고정측 부재와 대향하는 제3의 부재보다도 열전도율의 값이 작은 부재인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 3에 기재된 본원 발명에서는, 상기 제3의 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 4에 기재된 본원 발명에서는, 상기 제1의 부재는, 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 5에 기재된 본원 발명에서는, 상기 제1의 부재는, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 6에 기재된 본원 발명에서는, 상기 제1의 부재는, 강화 섬유 플라스틱인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 7에 기재된 본원 발명에서는, 상기 고정측 부재는, 적어도 2개의 부품군으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 8에 기재된 본원 발명에서는, 상기 부품군 중 상기 제2의 부재에 접촉하는 부품이, 상기 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 7에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 9에 기재된 본원 발명에서는, 상기 부품군 중 상기 제3의 부재에 대향하는 부품이, 상기 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 고정측 부재를 제공한다.
청구항 10에 기재된 본원 발명에서는, 상기 외장체와, 상기 고정부와, 상기 회전축과, 상기 회전체와, 상기 고정측 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 9에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
청구항 11 기재된 본원 발명에서는, 상기 진공 펌프는, 상기 회전체의 외주면으로부터 방사상으로 설치된 회전날개, 및, 상기 고정부의 내측 측면으로부터 상기 회전축을 향해 돌출하여 설치된 고정날개를 갖고, 상기 회전날개와 상기 고정날개의 상호작용에 의해 상기 흡기구로부터 흡기한 기체를 상기 배기구로 이송하는 제2 기체 이송 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 청구항 10에 기재된 진공 펌프를 제공한다.
본 발명에 의하면, 단열재를 설치하지 않고 생성물의 퇴적을 방지하는 진공 펌프에 설치되는 고정측 부재, 및, 상기 고정측 부재를 구비하는 진공 펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 각 실시형태의 변형예 1에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 각 실시형태의 변형예 2에 따른 터보 분자 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 나사홈식 진공 펌프의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래 기술을 설명하기 위한 전체도이다.
(i) 실시형태의 개요
본 발명의 실시형태의 진공 펌프는, 나사홈식 펌프부를 구비한 진공 펌프이며, 진공 펌프에 설치되는 나사홈 스페이서(나사홈식 펌프부의 고정측 부재)의 열전도율의 값이, 소정의 값보다도 작아지도록 구성되어 있다.
(ii) 실시형태의 상세
이하, 본 발명의 적절한 실시형태에 대해서, 도 1~도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
또한, 본 제1 실시형태에서는, 진공 펌프의 일례로서, 터보 분자 펌프부(제2 기체 이송 기구)와 나사홈식 펌프부(제1 기체 이송 기구)를 구비한, 소위 복합형의 터보 분자 펌프를 이용하여 설명한다.
(ii-1) 제1 실시형태
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(1)의 개략 구성예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 1은, 터보 분자 펌프(1)의 축선방향의 단면도를 나타내고 있다.
터보 분자 펌프(1)의 외장체를 형성하는 케이싱(2)은, 대략 원통형의 형상을 하고 있고, 케이싱(2)의 하부(배기구(6)측)에 설치된 베이스(3)와 함께 터보 분자 펌프(1)의 하우징을 구성하고 있다. 그리고, 이 하우징의 내부에는, 터보 분자 펌프(1)에 배기 기능을 발휘시키는 구조물인 기체 이송 기구가 수납되어 있다.
이 기체 이송 기구는, 크게 나뉘어, 회전 가능하게 축지지된 회전부와 하우징에 대해 고정된 고정부로 구성되어 있다.
케이싱(2)의 단부에는, 상기 터보 분자 펌프(1)로 기체를 도입하기 위한 흡기구(4)가 형성되어 있다. 또, 케이싱(2)의 흡기구(4)측의 단면에는, 외주측으로 돌출한 플랜지부(5)가 형성되어 있다.
또, 베이스(3)에는, 상기 터보 분자 펌프(1)로부터 기체를 배기하기 위한 배기구(6)가 형성되어 있다.
회전부는, 회전축인 샤프트(7), 이 샤프트(7)에 설치된 로터(8), 로터(8)에 설치된 복수 장의 회전날개(9), 배기구(6)측(나사홈식 펌프부)에 설치된 통형 회전 부재(10) 등으로 구성되어 있다. 또한, 샤프트(7) 및 로터(8)에 의해서 로터부가 구성되어 있다.
각 회전날개(9)는, 샤프트(7)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사져 샤프트(7)로부터 방사상으로 신장된 블레이드로 이루어진다.
또, 통형 회전 부재(10)는, 로터(8)의 회전축선과 동심의 원통 형상을 한 원통 부재로 이루어진다.
샤프트(7)의 축선 방향 중간 정도에는, 샤프트(7)를 고속 회전시키기 위한 모터부(20)가 설치되어 있다.
또한, 샤프트(7)의 모터부(20)에 대해 흡기구(4)측, 및 배기구(6)측에는, 샤프트(7)를 래디얼 방향(반경 방향)으로 비접촉으로 축지지하기 위한 반경 방향 자기 베어링 장치(30, 31), 샤프트(7)의 하단에는, 샤프트(7)를 축선 방향(액시얼 방향)으로 비접촉으로 축지지하기 위한 축방향 자기 베어링 장치(40)가 설치되어 있다.
하우징의 내주측에는, 고정부가 형성되어 있다. 이 고정부는, 흡기구(4)측(터보 분자 펌프부)에 설치된 복수 장의 고정날개(50)와, 케이싱(2)의 내주면에 설치된 나사홈 스페이서(60) 등으로 구성되어 있다.
각 고정날개(50)는, 샤프트(7)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사져 하우징의 내주면으로부터 샤프트(7)를 향해 신장된 블레이드로 구성되어 있다.
각 단의 고정날개(50)는, 원통 형상을 한 스페이서(70)에 의해 서로 떨어져 고정되어 있다.
터보 분자 펌프부에서는, 고정날개(50)와, 회전날개(9)가 엇갈리게 배치되고, 축선 방향으로 복수단 형성되어 있다.
나사홈 스페이서(60)에는, 각각의 통형 회전 부재(10)의 대향면에 나선홈이 형성되어 있다. 그리고 나사홈 스페이서(60)는 소정의 클리어런스를 두고 통형 회전 부재(10)의 외주면에 대면하고 있고, 통형 회전 부재(10)가 고속 회전하면, 터보 분자 펌프(1)에서 압축된 가스가 통형 회전 부재(10)의 회전에 수반하여 나사홈(나선홈)으로 가이드되면서 배기구(6)측으로 송출되게 되어 있다. 즉, 나사홈은, 가스를 수송하는 유로로 되어 있다. 나사홈 스페이서(60)와 통형 회전 부재(10)가 소정의 클리어런스를 두고 대향함으로써, 나사홈으로 가스를 이송하는 기체 이송 기구(제1 기체 이송 기구)를 구성하고 있다.
또한, 가스가 흡기구(4)측으로 역류하는 힘을 저감시키기 위해서, 이 클리어런스는 작으면 작을수록 좋다.
나사홈 스페이서(60)에 형성된 나선홈의 방향은, 나선홈 내를 로터(8)의 회전 방향으로 가스가 수송된 경우, 배기구(6)를 향하는 방향이다.
또, 나선홈의 깊이는, 배기구(6)에 가까워짐에 따라 얕아지도록 되어 있고, 나선홈이 수송되는 가스는 배기구(6)에 가까워짐에 따라 압축되게 되어 있다. 이와 같이, 흡기구(4)로부터 흡인된 가스는, 터보 분자 펌프부(제2 기체 이송 기구)에서 압축된 후, 나사홈식 펌프부(제1 기체 이송 기구)에서 더욱 압축되어 배기구(6)로부터 배출된다.
또, 상술한 바와 같이, 터보 분자 펌프(1)가 반도체 제조용에 사용되는 경우 등은, 반도체의 제조 공정에서 다양한 프로세스 가스를 반도체의 기판에 작용시키는 공정이 많이 있으며, 터보 분자 펌프(1)는 챔버 내를 진공으로 하는 것뿐만 아니라, 이들 프로세스 가스를 챔버 내로부터 배기하는데에도 사용된다.
이들 프로세스 가스는, 배기될 때에 압력이 높은 경우뿐만 아니라, 냉각되어 어느 온도가 되면 고체가 되어, 배기계에 생성물을 석출하는 경우가 있다.
그리고 이런 종류의 프로세스 가스가 터보 분자 펌프(1) 내에서 저온이 되어 고체형상으로 되어, 터보 분자 펌프(1) 내부에 부착되어 퇴적되면, 이 퇴적물이 펌프 유로를 좁게 해, 터보 분자 펌프(1)의 성능을 저하시키는 원인이 된다.
이 상태를 방지하기 위해서, 베이스(3)에 서미스터 등의 온도 센서(도시하지 않음)를 매입하여, 이 온도 센서의 신호에 의거해 베이스(3)의 온도를 일정한 높은 온도(설정 온도)로 유지하도록, 히터(도시하지 않음)에 의한 가열이나 수랭관(80)에 의한 냉각의 제어(TMS: Temperature Management System)를 하고 있다.
여기서, 수랭관(80)은, 고속 회전에 의해서 발열하는 부재를 냉각시키기 위해서, 일례로서 베이스(3)의 하부 부근에 설치된다.
이와 같이 구성된 터보 분자 펌프(1)에 의해, 터보 분자 펌프(1)에 설치되는 진공실(도시하지 않음) 내의 진공 배기 처리를 행하게 되어 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(1)는, 나사홈식 펌프부에 있어서, 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작은 나사홈 스페이서(60)를 갖는다. 또한, 소정의 값에 대해서는 후술한다.
여기서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 나사홈 스페이서(60)의 하측 부근에는 베이스(3)를 통해 수랭관(80)이 설치되어 있으므로, 나사홈 스페이서(60)에 있어서의 하측 부근은 특히 베이스(3)쪽으로 열이 빠져나가 버린다. 그래서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 일례로서, 터보 분자 펌프(1)의 나사홈 스페이서(60)는, 상기 나사홈 스페이서(60)와 접촉하는 베이스(3)보다도 열전도율의 값이 작은 재료로 제조되어 설치된다.
또한, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 터보 분자 펌프(1)의 나사홈 스페이서(60)는, 상기 나사홈 스페이서(60)와 대향하는 통형 회전 부재(10)보다도 열전도율의 값이 작은 재료로 제조되어 설치된다.
여기서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 일례로서, 터보 분자 펌프(1)의 통형 회전 부재(10)는 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조되고 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 통형 회전 부재(10)에 대면하여 설치되는 나사홈 스페이서(60)는, 통형 회전 부재(10)의 재료인 알루미늄이나 알루미늄 합금이 갖는 열전도율의 값보다도 수치가 작은 열전도율을 갖는 재료로 제조되고 있다. 구체적으로는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 나사홈 스페이서(60)는, 일반적으로 236W/(m·K)(와트 퍼 미터 켈빈)으로 되어 있는 알루미늄의 열전도율의 수치보다도 수치가 작은 재료로 제조되고 있다. 더욱 구체적으로는, 예를 들면, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 나사홈 스페이서(60)의 재료에는, 일반적인 열전도율의 값이 16.7~20.9W/(m·K) 정도가 되는 스테인리스 스틸이나, 강화 섬유 플라스틱(섬유강화 플라스틱)이나, 일반적인 열전도율의 값이 0.22W/(m·K) 정도가 되는 폴리에테르이미드(PEI)나, 일반적인 열전도율의 값이 0.25W/(m·K) 정도가 되는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 수지 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 강화 섬유 플라스틱에 대해서는, 모체(매트릭스)와 혼입시키는 섬유와의 조합에 따라 완성되는 강화 섬유 플라스틱의 열전도율의 값이 변동하기 때문에 일률적으로 구체적인 열전도율의 수치를 기재하지 않지만, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 열전도율의 값이 알루미늄의 열전도율의 값인 236W/(m·K)보다도 작은 수치가 되도록 형성된 강화 섬유 플라스틱이 나사홈 스페이서(60)의 재료로서 이용된다.
또한, 터보 분자 펌프(1)에 설치되는 구성부품의 재료는, 진공 중에 방출되는 기체 성분인 방출 가스가 적은 성질인 것이 요망되므로, 나사홈 스페이서(60)는, 상술한 열전도율의 값이 작다고 하는 성질에 추가해, 방출 가스가 적고 또한 내식성이 뛰어난 성질도 겸비하고 있는 재료인 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(1)에서는, 나사홈 스페이서(60)를, 상기 나사홈 스페이서(60)와 접촉하는 베이스(3)보다도 열전도율의 값이 작은 재료로 제조한다. 또, 나사홈 스페이서(60)를, 상기 나사홈 스페이서(60)와 대향하는 통형 회전 부재(10)보다도 열전도율의 값이 작은 재료로 제조한다.
이 구성에 의해, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(1)는, 나사홈 스페이서(60)로부터 베이스(3)로 열이 전도되는 것을 방지한다. 그 결과, 나사홈 스페이서(60)의 온도 저하를 막고, 또한, 나사홈 스페이서(60)의 자기 승온을 촉진하여 생성물이 퇴적되어 고착되는 것을 막을 수 있다.
또, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(1)에서는 단열재와 같은 별부품을 설치하지 않기 때문에, 부품 점수가 증가하는 것에 따른 터보 분자 펌프(1)의 조립성 및 작업성의 저하를 방지할 수 있다.
(ii-2) 제2 실시형태
다음에, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)의 개략 구성예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 2는, 터보 분자 펌프(100)의 축선 방향의 단면도를 나타내고 있고, 상술한 본 발명의 제1 실시형태와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시형태에서는, 터보 분자 펌프(100)에 설치되는 나사홈 스페이서가 복수의 부품군으로 구성된다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)는, 나사홈 스페이서가 복수의 부품군으로 구성되는 일례로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상술한 본 발명의 제1 실시형태의 나사홈 스페이서(60)를 반경 방향(즉, 샤프트(7)와 대략 수평인 방향)으로 분할하고, 나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62)의 2부품이 설치되는 구성으로 한다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)를 나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62)의 2개의 부품이 설치되는 구성으로 하면, 나사홈 스페이서(61)와 나사홈 스페이서(62)가 접촉하는 면이 형성된다. 그 결과, 나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62)에 의해서 형성된 분할면(접촉면) 부근에서는 열이 원활하게 전도되기 어려워진다. 즉, 단일 부품으로 나사홈 스페이서를 구성한 경우에 비해 열전도의 효율이 저하되므로, 통형 회전 부재(10)로부터 열방사에 의해 전달되는 열이 나사홈 스페이서(61)로부터 나사홈 스페이서(62)로 전달되기 어려워져, 열이 빠져나가기 어려워진다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)에서는, 나사홈 스페이서가 2개의 부품(나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62))으로 구성된다.
이에 의해, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)에서는, 1개의 나사홈 스페이서로서의 열전도의 효율이 저하되므로, 나사홈 스페이서(나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62))의 온도 저하를 막음과 더불어, 나사홈 스페이서(나사홈 스페이서(61) 및 나사홈 스페이서(62))의 자기 승온을 촉진하여, 그 결과, 생성물이 퇴적되어 고착되는 것을 막을 수 있다.
또, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 오버홀시에는, 나사홈 스페이서(62)만을 바꾸면 되므로, 효율적으로 오버홀을 행할 수 있다.
또한, 나사홈 스페이서를 구성하는 복수의 부품군 중, 베이스(3)에 접촉하는 부품(도 2에서는 나사홈 스페이서(62))을, 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작은 재료로 제조된 부품을 설치하는 구성으로 해도 된다.
또한, 소정의 값에 대해서는 상술한 제1 실시형태와 같다.
또한, 나사홈 스페이서를 구성하는 부품군의 수는 상술한 2개라고는 할 수 없고, 3개 이상의 부품군으로 구성되어도 된다(도시하지 않음). 또, 그 경우에는, 나사홈 스페이서를 구성하는 상기 3개 이상의 부품군 중, 예를 들면 베이스(3)쪽의 임의의 수의 부품군의 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작은 재료로 제조되어 부품으로 하는 구성으로 해도 된다. 혹은, 3개 이상의 부품군 중 베이스(3)에 접촉하여 설치되는 부품이, 가장 작은 열전도율의 값을 갖는 재료로 제조된 부품이 되도록 구성해도 된다.
또한, 소정의 값에 대해서는, 상술한 제1 실시형태와 같다.
이에 의해, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 터보 분자 펌프(100)에서는, 1개의 나사홈 스페이서로서의 열전도의 효율이 저하되므로, 나사홈 스페이서의 온도 저하를 막음과 더불어 자기 승온을 촉진하여, 그 결과, 생성물이 퇴적되어 고착되는 것을 막을 수 있다.
또, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 오버홀시에는, 복수의 부품군 중 베이스(3)와 접촉하여 설치된 부품만을 바꾸면 되므로, 효율적으로 오버홀을 행할 수 있다.
(ii-2-1) 제2 실시형태의 변형예
다음에, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 대해서 설명한다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 제2 실시형태의 변형예에서는, 나사홈 스페이서가 복수의 부품군으로 구성되는 일례로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)(즉, 나사홈이 형성되어 있는 부분)와 나사홈 스페이서 외주부(64)(즉, 나사홈이 형성되어 있지 않은 부분)의 2개의 부품이 설치된다.
구체적으로는, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에서는, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 판형상으로 형성된 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)가, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 원통 형상으로 형성되고, 그리고, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이 나사홈 스페이서 외주부(64)의 내부에 밀착 고정되어, 이 2개의 부품으로 이루어지는 부품군(나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63) 및 나사홈 스페이서 외주부(64))이 터보 분자 펌프(100)에 설치된다.
또한, 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)와 나사홈 스페이서 외주부(64)는 상이한 재료로 제조되어도 되고, 그 경우에는, 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)를 열전도율의 값이 소정의 값보다도 작은 재료(수지재 등)로 제조되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에서는, 나사홈 스페이서의 나사홈 배기부를 열전도율의 값이 작은 재료로 제조한다.
이 구성에 의해, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 따른 터보 분자 펌프(100)에서는, 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)로부터 나사홈 스페이서 외주부(64)로 열이 전달되기 어려워진다. 그 결과, 나사홈 스페이서(나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63) 및 나사홈 스페이서 외주부(64))의 온도 저하를 막고, 또한, 자기 승온을 촉진해 생성물이 퇴적되어 고착되는 것을 막을 수 있다.
또, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에서는, 오버홀시에는 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(63)만을 바꾸면 되므로, 효율적으로 오버홀을 행할 수 있다.
상기와 같이 설명한 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태는, 이하와 같이 다양하게 변형하는 것이 가능하다.
(ii-3-1) 각 실시형태의 변형예 1
다음에, 도 4를 참조하여, 진공 펌프에 있어서의 나사홈식 펌프부가, 꺾임형의 내측 나사부(꺾임형의 나사홈식 펌프부의 고정측 부재)를 갖는 경우에 대해서 설명한다.
도 4는, 본 발명의 각 실시형태의 변형예 1에 따른 터보 분자 펌프(101)의 개략 구성예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는, 터보 분자 펌프(101)의 축선 방향의 단면도를 나타내고 있고, 상술한 본 발명의 제1 실시형태와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명의 각 실시형태의 변형예 1에 따른 터보 분자 펌프(101)는, 통형 회전 부재(10)의 내측에, 소정의 클리어런스를 두고 통형 회전 부재(10)의 내주면에 대면하고, 베이스(3)와 접촉하는 부분은 꺾여 설치되는 내측 나사부(65)가 설치된다.
이와 같이 구성된 터보 분자 펌프(101)에, 상술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태를 적용할 수 있다. 또한, 내측 나사부(65)를 분할하는 구성으로 해도 된다.
(ii-3-2) 각 실시형태의 변형예 2
다음에, 도 5를 참조하여, 진공 펌프에 있어서의 나사홈식 펌프부가 병행류의 구성을 갖는 경우에 대해서 설명한다.
도 5는, 본 발명의 각 실시형태의 변형예 2에 따른 터보 분자 펌프(102)의 개략 구성예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는, 터보 분자 펌프(102)의 축선 방향의 단면도를 나타내고 있고, 상술한 본 발명의 제1 실시형태와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
본 발명의 각 실시형태의 변형예 2에 따른 터보 분자 펌프(102)는, 통형 회전 부재(10)에 있어서의 최하단의 회전날개(9)와 대향하는 부분에 간극(G)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 터보 분자 펌프(102)에, 상술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태를 적용할 수 있다.
(ii-4) 제3 실시형태
다음에, 도 6을 참조하여, 진공 펌프가 나사홈식 진공 펌프인 경우(즉, 터보 분자 펌프부가 설치되어 있지 않고, 흡기구로부터 배기구에 걸쳐 나사홈이 형성되어 있는 경우)에 대해서 설명한다.
도 6은, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 나사홈식 진공 펌프(103)의 개략 구성예를 나타낸 도면이며, 축선 방향의 단면도를 나타내고 있다. 또한, 도 6은, 나사홈식 진공 펌프(103)의 축선 방향의 단면도를 나타내고 있으며, 상술한 본 발명의 제1 실시형태와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
상술한 각 실시형태 및 각 변형예는, 진공 펌프의 일례로서 복합형의 터보 분자 펌프를 이용하여 설명했는데, 도 6에 나타낸 바와 같은 나사홈 스페이서(66)를 갖는 나사홈식 진공 펌프(103)에 적용하는 것도 가능하다.
이 구성에 의해, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 나사홈식 진공 펌프(103)는, 나사홈 스페이서(66)로부터 베이스(3)로 열이 전도되는 것을 방지하므로, 그 결과, 나사홈 스페이서(66)의 온도 저하를 막고, 또한, 나사홈 스페이서(66)의 자기 승온을 촉진하여, 생성물이 퇴적되어 고착되는 것을 막을 수 있다.
상술한 실시형태 및 각 변형예는, 다양하게 조합할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 진공 펌프에 설치되는 나사홈 스페이서의 열전도율의 값이, 소정의 값보다도 작아지도록 구성함으로써, 나사홈식 펌프부의 하측에서, 압력이 높고 퇴적물이 모이기 쉬운 범위에, 단열재를 설치하지 않고, 생성물의 퇴적을 방지하여 안정된 성능을 갖는 진공 펌프를 제공할 수 있다.
1: 터보 분자 펌프 100: 터보 분자 펌프
101: 터보 분자 펌프 102: 터보 분자 펌프
103: 나사홈식 진공 펌프 2: 케이싱
3: 베이스 4: 흡기구
5: 플랜지부 6: 배기구
7: 샤프트 8: 로터
9: 회전날개 10: 통형 회전 부재
20: 모터부 30: 반경 방향 자기 베어링 장치
31: 반경 방향 자기 베어링 장치 40: 축방향 자기 베어링 장치
50: 고정날개 60: 나사홈 스페이서
61: 나사홈 스페이서(분할) 62: 나사홈 스페이서(분할)
63: 나사홈 스페이서 나사홈 배기부(분할)
64: 나사홈 스페이서 외주부(분할) 65: 내측 나사부
66: 나사홈 스페이서 67: 내측 나사부(종래)
70: 스페이서 80: 수랭관
90: 단열재 500: 진공 펌프(종래)

Claims (11)

  1. 흡기구와 배기구가 형성된 외장체와, 상기 외장체의 내측에 설치되는 고정부와, 상기 외장체에 내포되어 회전 가능하게 축지지된 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 회전체를 구비한 진공 펌프의 제1 기체 이송 기구에 사용되는 고정측 부재로서,
    상기 고정측 부재는, 상기 외장체 및 상기 고정부 중 상기 고정측 부재와 접촉하는 제2의 부재보다도 열전도율의 값이 작은 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1의 부재는, 상기 회전체 중 상기 고정측 부재와 대향하는 제3의 부재보다도 열전도율의 값이 작은 부재인 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3의 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1의 부재는, 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1의 부재는, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1의 부재는, 강화 섬유 플라스틱인 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정측 부재는, 적어도 2개의 부품군으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 부품군 중 상기 제2의 부재에 접촉하는 부품이, 상기 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 부품군 중 상기 제3의 부재에 대향하는 부품이, 상기 제1의 부재로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 고정측 부재.
  10. 상기 외장체와,
    상기 고정부와,
    상기 회전축과,
    상기 회전체와,
    상기 고정측 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 진공 펌프는, 상기 회전체의 외주면으로부터 방사상으로 설치된 회전날개, 및 상기 고정부의 내측 측면으로부터 상기 회전축을 향해 돌출하여 설치된 고정날개를 갖고, 상기 회전날개와 상기 고정날개의 상호작용에 의해 상기 흡기구로부터 흡기한 기체를 상기 배기구로 이송하는 제2 기체 이송 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
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상술한 바와 같이 가스가 응축되어 생성물이 퇴적되는 것을 방지하는 목적으로, 종래, 케이싱 외부나 정지 벽(스테이터 부분)에 히터를 감는 등 하여 가열함으로써, 생성물이 굳지 않는 온도를 유지하는 기술이 제안되어 있다.
특허 문헌 1에는, 배기 내측관의 주위에 가열용 히터를 설치하여 배기 내측관을 120도로 가열함으로써, 프로세스 가스가 배기 내측관의 배기 통로 내에 응축·퇴적되는 것을 방지하는 분자 펌프가 개시되어 있다. 또, 단열재를 설치함으로써 스테이터를 단열적으로 고정하는 기술도 개시되어 있다.

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