KR20160119758A

KR20160119758A - 진공 펌프, 및 이 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서

Info

Publication number: KR20160119758A
Application number: KR1020167017844A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 사카구치; 노리히로 구로카와
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-10-14
Also published as: EP3106669A1; WO2015122215A1; KR102214001B1; JP2015151932A; CN105940224A; JP6289148B2; CN105940224B; US20160348695A1; EP3106669B1; US10495109B2; EP3106669A4

Abstract

[과제] 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제하는 진공 펌프 및 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서를 제공한다.
[해결 수단] 진공 펌프(1)는, 케이싱(10)과 나사 홈부(71)를 가지는 외주측 스테이터(70) 사이에 끼워 설치되고, 케이싱(10)과 외주측 스테이터(70) 사이에 간극을 둔 상태로 외주측 스테이터(70)를 로터(20)와 동축 상에서 로터 경방향으로 지지하며, 케이싱(10) 및 외주측 스테이터(70)보다 저열전도율의 단열 스페이서(90)를 구비하고 있다.

Description

진공 펌프, 및 이 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서{VACUUM PUMP AND HEAT INSULATING SPACER USED FOR SAID VACUUM PUMP}

본 발명은, 진공 펌프 및 상기 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서에 관한 것이며, 특히, 저진공으로부터 초고진공에 걸친 압력 범위에서 이용 가능한 진공 펌프 및 상기 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서에 관한 것이다.

메모리나 집적 회로 등의 반도체 장치를 제조할 때, 공기 중의 먼지 등에 의한 영향을 피하기 위해 고진공 상태의 챔버 내에서 고순도의 반도체 기판(웨이퍼)에 도핑이나 에칭을 행할 필요가 있으며, 챔버 내의 배기에는, 예를 들어, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 사용되고 있다.

이러한 진공 펌프로서, 원통형상의 케이싱과, 케이싱 내에 상자로 고정됨과 더불어 나사 홈부가 배치된 원통형상의 스테이터와, 스테이터 내에서 고속 회전 가능하게 지지된 로터와, 케이싱의 온도를 소정량 이상으로 유지하는 가열 수단을 구비하고 있는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이 진공 펌프에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 진공 펌프(100)의 운전 중에 있어서, 로터(101)의 열 및 상기 로터(101)를 회전시키는 도시하지 않은 구동 모터의 열에 의해, 로터(101) 및 로터(101)를 위요하는 스테이터(102)가 승온됨과 더불어, 도시하지 않은 가열 수단으로 외부로부터 강제적으로 케이싱(103)을 가열함으로써, 나사 홈부(104) 내에서 압축되면서 이송되는 가스가, 나사 홈부(104) 내에서 고체화하여 퇴적되는 것을 억제하고 있다.

일본국 특허 공개 2003-278692호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 진공 펌프에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 스테이터(102)가 로터(101)와 동축에 위치 결정되도록, 스테이터(102)가 로터(101)의 회전축에 대해 수직인 로터 경방향(R)으로 케이싱(103)에 지지됨으로써, 스테이터(102)의 열이 스테이터(102)와 케이싱(103)의 접촉 부분(C)을 통해 스테이터(102)보다 저온의 케이싱(103)으로 도열(逃熱)하기 쉽기 때문에, 스테이터(102)의 온도를 원하는 값 이상으로 유지하기 어렵다고 하는 문제가 있었다.

또, 스테이터(102)의 온도가 상승함에 따라, 스테이터(102)가 열팽창하여 도 4 중의 화살표의 방향으로 확경함으로써, 스테이터(102)와 케이싱(103)이 높은 접촉 면압으로 접촉해, 스테이터(102)와 케이싱(103) 사이의 접촉면에 있어서의 열저항이 현저하게 저하하기 때문에, 스테이터(102)로부터 케이싱(103)으로 더욱 도열하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

이와 같이, 스테이터(102)의 열이 케이싱(103)으로 도열함으로써, 스테이터(102)의 온도가 가스의 승화점을 밑돌아, 나사 홈 펌프부(104) 내에서 이송되는 고압으로 압축된 가스가 고체화하여 퇴적되며, 가스의 유로를 좁혀, 진공 펌프(100)의 압축 성능, 배기 성능이 저하한다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제하기 위해 해결해야 할 기술적 과제가 발생되어 오는 것이며, 본 발명은, 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 제안하는 것이며, 청구항 1에 기재된 발명은, 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전 가능하게 축지지되고 로터 원통부를 가지는 로터와, 상기 케이싱과 상기 로터 원통부 사이에 상기 로터와 동축 상에 배치된 대략 원통형상의 스테이터와, 상기 로터 원통부의 외주면 또는 상기 스테이터의 내주면 중 어느 한쪽에 형성된 나사 홈부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 케이싱과 상기 스테이터 사이에 끼워 설치되고, 상기 케이싱과 상기 스테이터 사이에 간극을 둔 상태로 상기 스테이터를 로터 경방향으로 지지하며, 상기 케이싱 또는 상기 스테이터 중 적어도 한쪽보다 저열전도율의 단열 스페이서를 구비하고 있는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 스테이터가 저열전도율의 단열 스페이서를 통해 로터 경방향으로 지지되어 있음으로써, 스테이터가 로터 경방향으로 케이싱에 간접적으로 지지되기 때문에, 스테이터의 열이 케이싱으로 도열하는 것을 억제할 수 있다.

또, 단열 스페이서가 스테이터와 케이싱 사이에 간극을 확보한 상태로 스테이터를 로터 경방향으로 지지하기 때문에, 스테이터가 열팽창하여 확경하는 경우여도, 스테이터가 케이싱을 강하게 가압하는 것을 회피하고, 스테이터와 케이싱 사이의 접촉 저항이 현저하게 저하하는 것에 기인하는 스테이터의 도열을 억제할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 진공 펌프의 구성에 추가하여, 상기 단열 스페이서는, 상기 스테이터를 로터 축방향으로도 지지하고 있는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 스테이터가 저열전도율의 단열 스페이서를 통해 케이싱에 로터 경방향 및 로터 축방향으로 각각 지지됨으로써, 스테이터가 로터 경방향 및 로터 축방향으로 케이싱에 직접 접촉하는 일 없이 수용되기 때문에, 스테이터의 도열을 더욱 억제할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 진공 펌프의 구성에 추가하여, 상기 케이싱은, 원통부와, 상기 원통부의 하부에 설치된 베이스를 구비하고, 상기 단열 스페이서는, 로터 축방향을 따라 연신되며, 상기 베이스와 상기 스테이터의 외주면에 형성된 플랜지 사이에 끼워 설치되는 대략 원통형상의 축방향 지지부와, 상기 축방향 지지부의 외주면에 설치되며, 상기 케이싱의 내주면에 맞닿는 제1 경방향 지지부와, 상기 축방향 지지부의 내주면에 설치되며, 상기 스테이터의 외주면에 맞닿는 제2 경방향 지지부를 구비하고 있는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 축방향 지지부가 스테이터를 로터 축방향으로 지지함과 더불어, 제1 경방향 지지부와 제2 경방향 지지부가 스테이터를 로터 경방향으로 지지함으로써, 스테이터가 저열전도율의 단열 스페이서를 통해 케이싱에 직접 접촉하는 일 없이 수용되기 때문에, 스테이터의 도열을 억제할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 진공 펌프의 구성에 추가하여, 상기 제1 경방향 지지부는, 상기 축방향 지지부의 한쪽단측에 배치되고, 상기 제2 경방향 지지부는, 상기 축방향 지지부의 다른쪽단측에 배치되어 있는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 단열 스페이서 내의 전열 경로가 길어지기 때문에, 스테이터의 도열을 더욱 억제할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 3 또는 4에 기재된 진공 펌프의 구성에 추가하여, 상기 축방향 지지부는, 상기 제1 경방향 지지부보다 저강성으로 형성되고, 상기 스테이터의 열팽창에 따라 상기 로터 경방향으로 휘는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 축방향 지지부가 스테이터의 열팽창에 따라 로터 경방향의 외측으로 휠 수 있기 때문에, 스테이터가 열팽창하여 확경하는 경우여도, 스테이터와 제2 경방향 지지부가 과도하게 밀착해 스테이터와 단열 스페이서 사이의 접촉 저항이 현저하게 저하하는 것에 기인하는 스테이터의 도열을 억제할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프의 구성에 추가하여, 상기 축방향 지지부의 한쪽단은, 상기 제1 경방향 지지부보다 상기 로터 축방향의 하방으로 연신되어, 상기 베이스에 맞닿아 있는 진공 펌프를 제공한다.

이 구성에 의하면, 축방향 지지부가 제1 경방향 지지부보다 로터 축방향의 하방으로 연신되어 있음으로써, 베이스와 제1 경방향 지지부 사이에 간극이 확보됨으로써, 제1 경방향 지지부와 베이스가 적은 면적으로 접촉하기 때문에, 스테이터의 도열을 더욱 억제할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서를 제공한다.

이 구성에 의하면, 스테이터 및 케이싱보다 저열전도율의 단열 스페이서가, 스테이터로부터 케이싱으로의 도열을 억제함과 더불어 스테이터와 케이싱 사이에 간극을 확보하면서 스테이터를 로터 경방향으로 지지 가능하기 때문에, 스테이터의 열이 케이싱으로 도열하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 진공 펌프는, 스테이터로부터 케이싱으로의 도열이 억제됨으로써, 스테이터의 온도가 나사 홈부 내에서 이송되는 가스의 승화점 이하로 저하하는 것이 억제되기 때문에, 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 단열 스페이서는, 스테이터로부터 케이싱으로의 도열이 억제됨으로써, 스테이터의 온도가 나사 홈부 내에서 이송되는 가스의 승화점 이하로 저하하는 것이 억제되기 때문에, 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 단열 스페이서의 도이고, (a)는 평면도, (b)는 (a) 중의 IIB선 단면도, (c)는 (b)의 단면 주요부 확대도.
도 3은 도 1에 도시하는 진공 펌프의 단열 스페이서의 작용을 설명하는 모식도이며, (a)는, 외주측 스테이터가 열팽창하기 전의 상태를 도시하는 도, (b)는, 외주측 스테이터가 열팽창한 후의 상태를 도시하는 도.
도 4는 종래의 진공 펌프에 적용되는 케이싱과 스테이터의 장착 상태를 도시하는 모식도.

본 발명은, 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제한다고 하는 목적을 달성하기 위해, 케이싱과, 케이싱 내에서 회전 가능하게 축지지되고 로터 원통부를 가지는 로터와, 케이싱과 로터 원통부 사이에 로터와 동축 상에 배치된 대략 원통형상의 스테이터와, 로터 원통부의 외주면 또는 스테이터의 내주면 중 어느 한쪽에 형성된 나사 홈부를 구비한 진공 펌프로서, 케이싱과 스테이터 사이에 끼워 설치되고, 케이싱과 스테이터 사이에 간극을 둔 상태로 스테이터를 로터 경방향으로 지지하며, 케이싱 또는 스테이터 중 적어도 한쪽보다 저열전도율의 단열 스페이서를 구비하고 있음으로써 실현되었다.

또, 본 발명은, 나사 홈부 내에서의 가스의 고체화를 억제한다고 하는 목적을 달성하기 위해, 케이싱과, 케이싱 내에서 회전 가능하게 축지지되고 로터 원통부를 가지는 로터와, 케이싱과 로터 원통부 사이에 로터와 동축 상에 배치된 대략 원통형상의 스테이터와, 로터 원통부의 외주면 또는 스테이터의 내주면 중 어느 한쪽에 형성된 나사 홈부를 구비한 진공 펌프에 이용되는 단열 스페이서로서, 단열 스페이서는, 케이싱과 스테이터 사이에 끼워 설치되고, 케이싱과 스테이터 사이에 간극을 둔 상태로 스테이터를 로터 경방향으로 지지하며, 케이싱 및 스테이터보다 저열전도율로 설정되어 있음으로써 실현되었다.

실시예

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프에 대해, 도 1 내지 도 3에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 「위」, 「아래」의 단어는, 상하 방향에 있어서의 상방, 하방에 대응하는 것이다.

진공 펌프(1)는, 대략 원통형상의 케이싱(10) 내에 수용된 터보 분자 펌프 기구(PA)와 나사 홈 펌프 기구(PB)로 이루어지는 복합 펌프이다.

진공 펌프(1)는, 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내에 회전 가능하게 지지된 로터 샤프트(21)를 가지는 로터(20)와, 로터 샤프트(21)를 회전시키는 구동 모터(30)와, 로터 샤프트(21)의 일부 및 구동 모터(30)를 수용하는 스테이터 칼럼(40)을 구비하고 있다.

케이싱(10)은, 유저 원통형상으로 형성되어 있다. 케이싱(10)은, 가스 배기구(11a)가 하부 측방에 형성된 베이스(11)와, 가스 흡기구(12a)가 상부에 형성됨과 더불어 베이스(11) 상에 올려놓여진 상태로 볼트(13)를 통해 고정된 원통부(12)로 구성되어 있다. 또한, 도 1 중의 부호 14는, 뒷마개이다.

베이스(11)는, 베이스(11) 내에 매설된 도시하지 않은 히터를 구비하고 있다. 히터는, 도시하지 않은 온도 조정 수단에 의해 베이스(11)의 온도를 소정의 온도(예를 들어, 80℃)로 유지하도록 되어 있다.

원통부(12)는, 플랜지(12b)를 통해 도시하지 않은 챔버 등의 진공 용기에 장착된다. 가스 흡기구(12a)는, 진공 용기에 접속되고, 가스 배기구(11a)는, 도시하지 않은 보조 펌프에 연통하도록 접속된다.

로터(20)는, 로터 샤프트(21)와, 로터 샤프트(21)의 상부에 고정되고 로터 샤프트(21)의 축심에 대해 동심원형상으로 병렬 설치된 회전 날개(22)를 구비하고 있다.

로터 샤프트(21)는, 자기베어링(50)에 의해 비접촉 지지되어 있다. 자기베어링(50)은, 래디얼 전자석(51)과, 액시얼 전자석(52)을 구비하고 있다. 래디얼 전자석(51) 및 액시얼 전자석(52)은, 도시하지 않은 제어 유닛에 접속되어 있다.

제어 유닛은, 래디얼 방향 변위 센서(51a) 및 액시얼 방향 변위 센서(52a)의 검출값에 의거하여, 래디얼 전자석(51), 액시얼 전자석(52)의 여자 전류를 제어함으로써, 로터 샤프트(21)가 소정의 위치에 부상한 상태로 지지되도록 되어 있다.

로터 샤프트(21)의 상부 및 하부는, 터치다운 베어링(23) 내에 삽입 통과되어 있다. 로터 샤프트(21)가 제어 불능이 된 경우에는, 고속으로 회전하는 로터 샤프트(21)가 터치다운 베어링(23)에 접촉하여 진공 펌프(1)의 손상을 방지하도록 되어 있다.

회전 날개(22)는, 보스 구멍(24)에 로터 샤프트(21)의 상부를 삽입 통과한 상태로, 볼트(25)를 로터 플랜지(26)에 삽입 통과함과 더불어 샤프트 플랜지(27)에 나착함으로써, 로터 샤프트(21)에 일체로 장착되어 있다. 이하, 로터 샤프트(21)의 축선 방향을 로터(20)의 로터 축방향(A)이라고 칭하고, 로터 샤프트(21)의 경방향을 로터(20)의 로터 경방향(R)이라고 칭한다.

구동 모터(30)는, 로터 샤프트(21)의 외주에 장착된 회전자(31)와, 회전자(31)를 둘러싸도록 배치된 고정자(32)로 구성되어 있다. 고정자(32)는, 상술한 도시하지 않은 제어 유닛에 접속되어 있으며, 제어 유닛에 의해 로터(20)의 회전이 제어되고 있다.

스테이터 칼럼(40)은, 베이스(11) 상에 올려놓여진 상태로, 하단부가 볼트(41)를 통해 베이스(11)에 고정되어 있다.

다음에, 진공 펌프(1)의 대략 상반분에 배치된 터보 분자 펌프 기구(PA)에 대해 설명한다.

터보 분자 펌프 기구(PA)는, 로터(20)의 회전 날개(22)와, 회전 날개(22) 사이에 간극을 두고 배치된 고정 날개(60)로 구성되어 있다. 회전 날개(22)와 고정 날개(60)는, 상하 방향(H)을 따라 교호로 또한 다단으로 배열되어 있으며, 본 실시예에서는, 회전 날개(22)가 5단, 고정 날개(60)가 4단씩 배열되어 있다.

회전 날개(22)는, 소정의 각도로 경사진 브레이드로 이루어지고, 로터(20)의 상부 외주면에 일체로 형성되어 있다. 또, 회전 날개(22)는, 로터(20)의 축선 둘레로 방사형상으로 복수 설치되어 있다.

고정 날개(60)는, 회전 날개(22)와는 반대 방향으로 경사진 브레이드로 이루어지고, 원통부(12)의 내벽면에 단쌓기로 설치되어 있는 스페이서(61)에 의해 상하 방향(H)으로 협지되어 위치 결정되어 있다. 또, 고정 날개(60)도, 로터(20)의 축선 둘레로 방사형상으로 복수 설치되어 있다.

회전 날개(22)와 고정 날개(60) 사이의 간극은, 상하 방향(H)의 상방으로부터 하방을 향해 서서히 좁아지도록 설정되어 있다. 또, 회전 날개(22) 및 고정 날개(60)의 길이는, 상하 방향(H)의 상방으로부터 하방을 향해 서서히 짧아지도록 설정되어 있다.

상술한 바와 같은 터보 분자 펌프 기구(PA)는, 회전 날개(22)의 회전에 의해, 가스 흡기구(12a)로부터 흡입된 가스를 상하 방향(H)의 상방으로부터 하방으로 이송하도록 되어 있다.

다음에, 진공 펌프(1)의 대략 하반분에 배치된 나사 홈 펌프 기구(PB)에 대해 설명한다.

나사 홈 펌프 기구(PB)는, 로터(20)의 하부에 설치되어 상하 방향(H)을 따라 연장된 로터 원통부(28)와, 로터 원통부(28)의 외주면(28a)을 둘러싸고 배치된 대략 원통형상의 외주측 스테이터(70)와, 로터 원통부(28) 내에 배치된 대략 원통형상의 내주측 스테이터(80)를 구비하고 있다.

로터 원통부(28)의 외주면(28a) 및 내주면(28b)은, 평면인 원통면에 형성되어 있다. 로터 원통부(28)의 외주면(28a)은, 외주측 스테이터(70)의 로터 원통부(28)의 외주면(28a)에 대향하는 대향면인 내주면(70a)과 소정의 간극을 통해 대향하고 있다. 또, 로터 원통부(28)의 내주면(28b)은, 내주측 스테이터(80)의 로터 원통부(28)의 내주면(28b)에 대향하는 대향면인 외주면(80a)와 소정의 간극을 통해 대향하고 있다.

외주측 스테이터(70)는, 후술하는 단열 스페이서(90)를 통해 베이스(11) 상에 올려놓여지고, 도시하지 않은 볼트를 통해 베이스(11)에 고정되어 있다. 외주측 스테이터(70)는, 내주면(70a)에 설치된 외주측 나사 홈부(71)를 구비하고 있다. 또, 외주측 스테이터(70)는, 베이스(11) 내에 상자로 수용되는 소경 원통부(72)와, 원통부(12) 내에 상자로 수용되는 대경 원통부(73)를 구비하고 있다.

내주측 스테이터(80)는, 볼트(15)를 통해 베이스(11)에 고정되어 있다. 내주측 스테이터(80)는, 외주면(80a)에 설치된 내주측 나사 홈부(81)를 구비하고 있다.

상술한 바와 같은 나사 홈 펌프 기구(PB)는, 가스 흡기구(12a)로부터 상하 방향(H)의 하방으로 이송된 가스를, 로터 원통부(28)의 고속 회전에 의한 드래그 효과에 의해 압축하여, 가스 배기구(11a)를 향해 이송한다.

구체적으로는, 가스는, 로터 원통부(28)와 외주측 스테이터(70)의 간극으로 이송된 후에 외주측 나사 홈부(71) 내에서 압축되어 가스 배기구(11a)로 이송되거나, 또는, 연통 구멍(29)을 통해 로터 원통부(28)와 내주측 스테이터(80)의 간극으로 이송된 후에 내주측 나사 홈부(81)로 압축되어 가스 배기구(11a)로 이송된다.

다음에, 단열 스페이서(90)의 구체적 구성에 대해, 도 2(a), (b), (c)에 의거하여 설명한다.

단열 스페이서(90)는, 스테인리스제이며, 알루미늄제의 케이싱(10) 및 외주측 스테이터(70)보다 낮은 열전도율을 나타낸다. 또한, 단열 스페이서(90)의 구체적인 재질은, 외주측 스테이터(70) 또는 베이스(11) 중 어느 한쪽보다 낮은 열전도율을 나타내는 것이면, 어떤 것이어도 되고, 바람직하게는, 외주측 스테이터(70) 및 베이스(11)보다 낮은 열전도율을 나타내는 것이 바람직하다.

단열 스페이서(90)는, 대략 원통형상의 축방향 지지부(91)와, 축방향 지지부(91)의 외주면(91a)에 설치된 제1 경방향 지지부(92)와, 축방향 지지부(91)의 내주면(91b)에 설치된 제2 경방향 지지부(93)를 구비하고 있다.

축방향 지지부(91)는, 로터 축방향(A)과 일치하는 축방향을 따라 연신되어 있다. 축방향 지지부(91)는, 제1 경방향 지지부(92)보다 두껍게 형성되어 있으며, 제1 경방향 지지부(92)보다 강성이 낮게 설정되어 있다.

제1 경방향 지지부(92)는, 축방향 지지부(91)의 하단측에 배치되고, 외주면(91a)으로부터 플랜지형상으로 연장 돌출되어 있다. 또한, 제1 경방향 지지부(92)는, 축방향 지지부(91)의 하단(91c)으로부터 아주 약간 간극을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 단열 스페이서(90)와 베이스(11)가 적은 면적으로 접촉하여, 즉, 제1 경방향 지지부(92)가 부분적으로 베이스(11)에 접촉하여 제1 경방향 지지부(92)와 베이스(11)의 접촉 면적이 적기 때문에, 단열 스페이서(90)로부터 베이스(11)로의 도열을 억제할 수 있다.

제2 경방향 지지부(93)는, 축방향 지지부(91)의 상단측에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제2 경방향 지지부(93)는, 축방향 지지부(91)의 상단에서 내주면(91b)으로부터 세워 설치되어 있다. 제2 경방향 지지부(93)의 길이 치수는, 후술하는 베이스(11)와 소경 원통부(72)의 간극(G)을 확보 가능한 범위에서 설정된다.

다음에, 외주측 스테이터(70)가 열팽창에 의해 확경할 때의 단열 스페이서(90)의 작용에 대해, 도 3(a), (b)에 의거하여 설명한다. 또한, 도 3(a), (b)에서는, 본원의 특징을 이해하기 쉽게 나타내기 위해, 제2 경방향 지지부(93)의 길이를 과장하여 나타내고 있다.

도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 케이싱(10)의 베이스(11)와 외주측 스테이터(70)의 소경 원통부(72) 사이에 간극(G)을 둔 상태로, 제1 경방향 지지부(92)가, 케이싱(10)의 내주면(10a)에 맞닿고, 제2 경방향 지지부(93)가, 소경 원통부(72)의 외주면(72a)에 맞닿아 있다. 이것에 의해, 외주측 스테이터(70)는, 로터(20)와 동축에 위치 결정된 상태로, 케이싱(10) 내에 상자로 수납되어 있다.

또, 축방향 지지부(91)는, 외주측 스테이터(70)의 피지지부로서의 대경 원통부(73)의 바닥면(73a)과 베이스(11)의 꼭대기면(11b) 사이에 끼워 설치되고, 외주측 스테이터(70)를 로터 축방향(A)으로 지지하고 있다. 또한, 축방향 지지부(91)는, 진공 펌프(1)의 운전 전에 있어서, 로터 축방향(A)을 따라 직선 형상으로 형성되어 있다.

진공 펌프(1)가 운전하기 시작하면, 로터(20)나 구동 모터(30)의 발열에 의해 로터 원통부(28)가 고온(예를 들어, 130℃)에 이른다. 이것에 의해, 외주측 스테이터(70)는, 로터 원통부(28)의 열을 복사 가열하여 서서히 승온되고, 로터 경방향(R)의 외측을 향해 열팽창하기 시작한다.

외주측 스테이터(70)가 열팽창에 의해 확경하면, 제2 경방향 지지부(93)가 로터 경방향(R)의 외측의 가압력을 받아, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 축방향 지지부(91)가 제1 경방향 지지부(92)를 지점으로 하여 로터 경방향(R)의 외측으로 휜다. 또한, 외주측 스테이터(70)의 열팽창의 전후에 걸쳐, 제2 경방향 지지부(93)가, 외주측 스테이터(70)를 로터 경방향(R)으로 계속 지지하기 때문에, 외주측 스테이터(70)는, 로터(20)에 동축 상에 배치된 상태가 유지된다.

제2 경방향 지지부(93)가 로터 경방향(R)의 외측으로 휠 때, 베이스(11)와 외주측 스테이터(70) 사이에 간극(G)을 둠으로써, 외주측 스테이터(70)가 베이스(11)에 높은 접촉 면압으로 밀착하여 케이싱(10)과 외주측 스테이터(70) 사이의 접촉면에 있어서의 열저항이 과도하게 낮아지는 것이 억제된다. 이것에 의해, 외주측 스테이터(70)의 열이 단열 스페이서(90)를 통해 케이싱(10)으로 달아나는 것이 억제된다.

또, 단열 스페이서(90)가 케이싱(10) 및 외주측 스테이터(70)보다 저열전도율로 설정되어 있음으로써, 외주측 스테이터(70)로부터 단열 스페이서(90)로의 입열은 적기 때문에, 외주측 스테이터(70)의 도열이 억제된다.

또한, 단열 스페이서(90)가 단면 대략 L자 형상으로 형성되어 있음으로써, 단열 스페이서(90) 내의 전열 경로가 길어져, 외주측 스테이터(70)로부터 케이싱(10)으로의 도열을 더욱 억제할 수 있다.

이것에 의해, 예를 들어, 베이스(11)가 80℃로 온도 제어됨과 더불어 로터(20)가 적어도 130℃로 승온되는 진공 펌프에 있어서, 종래와 같이 외주측 스테이터가 케이싱에 직접 접촉하여 수용되는 경우에는, 외주측 스테이터의 온도가 100℃까지 저하하여 가스의 승화점을 밑돌 우려가 있는 것에 비해, 외주측 스테이터(70)가 단열 스페이서(90)를 통해 케이싱(10) 내에 수용되는 경우에는, 외주측 스테이터(70)의 온도는, 약 110℃ 이상으로 안정되어 가스의 승화점 이상으로 유지된다.

이와 같이 하여, 본 실시예에 따른 단열 스페이서(90)는, 외주측 스테이터(70)를 케이싱(10) 내에서 로터 경방향(R)으로 지지하면서, 외주측 스테이터(70)로부터 케이싱(10)으로의 도열을 억제함으로써, 외주측 스테이터(70)의 온도가 외주측 나사 홈부(71) 내에서 이송되는 가스의 승화점 이상으로 유지되기 쉬워지고, 외주측 나사 홈부(71) 내에서의 가스의 고체화나 퇴적을 억제할 수 있다.

상술한 실시예에서는, 외주측 나사 홈부를 외주측 스테이터의 내주면에 설치하고 있는데, 외주측 나사 홈부를 로터 원통부의 외주면에 설치해도 상관없다.

또, 본 발명은, 나사 홈 펌프 기구를 구비하는 것이면 적용 가능하고, 복합 펌프 외, 나사 홈식 펌프에 적용해도 상관없다.

또한, 본 발명은, 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 한 여러 가지의 개변을 이룰 수 있고, 그리고, 본 발명이 상기 개변된 것에도 이르는 것은 당연하다.

1: 진공 펌프 10: 케이싱
10a: 내주면 11: 베이스
11a: 가스 배기구 11b: 꼭대기면
12: 원통부 12a: 가스 흡기구
12b: 플랜지 13: 볼트
20: 로터 21: 로터 샤프트
22: 회전 날개 23: 터치다운 베어링
28: 로터 원통부 28a: 외주면
28b: 내주면 30: 구동 모터
31: 회전자 32: 고정자
40: 스테이터 칼럼 50: 자기베어링
51: 래디얼 전자석 52: 액시얼 전자석
60: 고정 날개 61: 스페이서
70: 외주측 스테이터 70a: (외주측 스테이터의) 내주면
71: 외주측 나사 홈부 72: 소경 원통부
72a: (소경 원통부의) 외주면 73: 대경 원통부
73a: (대경 원통부의) 바닥면 80: 내주측 스테이터
80a: (내주측 스테이터의) 외주면 81: 내주측 나사 홈부
90: 단열 스페이서 91: 축방향 지지부
91a: 외주면 91b: 내주면
92: 제1 경방향 지지부 93: 제2 경방향 지지부
A: 로터 축방향 R: 로터 경방향
PA: 터보 분자 펌프 기구 PB: 나사 홈 펌프 기구

Claims

케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전 가능하게 축지지되고 로터 원통부를 가지는 로터와, 상기 케이싱과 상기 로터 원통부 사이에 상기 로터와 동축 상에 배치된 대략 원통형상의 스테이터와, 상기 로터 원통부의 외주면 또는 상기 스테이터의 내주면 중 어느 한쪽에 형성된 나사 홈부를 구비한 진공 펌프로서,
상기 케이싱과 상기 스테이터 사이에 끼워 설치되고, 상기 케이싱과 상기 스테이터 사이에 간극을 둔 상태로 상기 스테이터를 로터 경방향으로 지지하며, 상기 케이싱 또는 상기 스테이터 중 적어도 한쪽보다 저열전도율의 단열 스페이서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 단열 스페이서는 상기 스테이터를 로터 축방향으로도 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 케이싱은,
원통부와,
상기 원통부의 하부에 설치된 베이스를 구비하고,
상기 단열 스페이서는,
로터 축방향을 따라 연신되며, 상기 베이스와 상기 스테이터의 외주면에 형성된 피지지부 사이에 끼워 설치되는 대략 원통형상의 축방향 지지부와,
상기 축방향 지지부의 외주면에 설치되며, 상기 케이싱의 내주면에 맞닿는 제1 경방향 지지부와,
상기 축방향 지지부의 내주면에 설치되며, 상기 스테이터의 외주면에 맞닿는 제2 경방향 지지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 경방향 지지부는, 상기 축방향 지지부의 한쪽단측에 배치되고,
상기 제2 경방향 지지부는, 상기 축방향 지지부의 다른쪽단측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 축방향 지지부는, 상기 제1 경방향 지지부보다 저강성으로 형성되고, 상기 스테이터의 열팽창에 따라 상기 로터 경방향으로 휘는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축방향 지지부의 한쪽단은, 상기 제1 경방향 지지부보다 상기 로터 축방향의 하방으로 연신되어, 상기 베이스에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 이용되는 것을 특징으로 하는 단열 스페이서.