WO2011024528A1 - 真空ポンプ及び真空ポンプに使用される部材 - Google Patents

真空ポンプ及び真空ポンプに使用される部材 Download PDF

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gas
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好伸 大立
靖 前島
勉 高阿田
三輪田 透
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エドワーズ株式会社
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    • F04D29/60Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/601Mounting; Assembling; Disassembling specially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump such as a turbo molecular pump that performs exhaust processing of a vacuum vessel such as a process chamber used in a semiconductor manufacturing apparatus, and more specifically, improves exhaust performance that deteriorates depending on an installation position of an exhaust port or a connector, or a vacuum
  • the present invention relates to a technology for downsizing a pump.
  • FIG. 9 shows an example of such a composite airfoil pump.
  • the composite airfoil pump 200 includes a cylindrical casing 20 having a suction port 10 for sucking gas from a chamber (not shown) formed in the upper portion thereof, and a plurality of rotating blades provided in a rotating body 30 inside the casing 20.
  • the base 70 the exhaust port 90 for exhausting the gas exhausted from the upstream side with the intake port to the outside on the downstream side, and the connector 100 which is externally connected to the controller for controlling this pump And a back cover 110 covering the bottom.
  • the rotating body 30 is supported in a non-contact manner and controlled in position by being magnetically levitated by radial bearings 34 and 36 and a thrust bearing 38.
  • the rotating body 30 is rotationally driven at a high speed by a driving motor 60.
  • the turbo molecular pump has a back pressure dependency in which the pump performance is affected by the pressure on the back pressure side (exhaust port side). Therefore, in the composite airfoil pump, by increasing the diameter of the thread groove 80 or increasing the axial length of the thread groove 80, the back pressure is increased while maintaining the pressure on the inlet side at a low pressure. As a result, the performance of the pump has been improved.
  • the composite airfoil pump needs to be designed within the constraints on installation.
  • Patent Document 1 discloses a technique for preventing a reduction in exhaust performance due to a reduction in the opening area inside the pump of the exhaust port due to a longer thread groove. That is, if the rotary part of the pump closes a part of the opening inside the pump at the exhaust port from the inside, the exhaust performance is lowered. This is because when the opening is reduced, the conductance is lowered and the flow to the exhaust port is hindered.
  • the process gas of dry etching equipment is generally highly corrosive, so the presence or absence of corrosion on the gas flow path surface of the screw stator and housing, and the removal of surface coatings such as plating applied to prevent corrosion It is necessary to visually check for the presence or absence of any defects and repair them if any. If there is an invisible part on the gas flow path surface, the reaction product remains or corrodes in this part, and the use of the vacuum pump is resumed in an unrepaired state. When corrosion progresses and the strength of the screw stator and the housing deteriorates, and the rotor breaks as described above, these may be broken and gas leakage may occur. Even in the U-shaped groove as in the prior art, by reducing the depth of the groove, it is possible to reduce the portion that cannot be seen, but in this case, sufficient opening area to make the groove shallower There was a problem that it could not be secured.
  • the turbo molecular pump is provided with a connector that functions to connect to the controller for supplying power to the motor and the magnetic bearing and inputting / outputting signals.
  • the hole through which the connector wiring passes is completely isolated from the exhaust passage. This is connected to the exhaust flow path with a hole, and if gas flows to the connector side, it may cause deterioration of exhaust performance and corrosion of the connector part, possibly causing failure and causing serious problems to the pump. Because there is. If the height position of the lower end of the thread groove is lower than the height position of the connector wiring through hole, the opening area of the connector wiring through hole must be reduced, and the motor or magnetic The wiring work from the bearing to the connector becomes difficult. Therefore, lengthening the thread groove has a problem that the height of the vacuum pump has to be increased in the connector as well as the exhaust port. In the above conventional technology, such a problem related to the connector has not been considered.
  • the first object of the present invention is to reduce the deterioration of the exhaust performance that accompanies when the thread groove is extended or disposed further downward in the pump for the purpose of reducing the height of the vacuum pump or the like. It is to provide a vacuum pump that can.
  • the second object of the present invention is to facilitate the work of the connector wiring, which is lowered when the thread groove is made longer or disposed downward in the pump for the purpose of reducing the height of the vacuum pump or the like. It is to provide a vacuum pump with improved performance.
  • the air intake, the motor, the rotating body that is rotationally driven by the motor, the stator that is arranged to face the rotating body, and the gas sucked through the air intake are discharged.
  • a gas discharge passage communicating with the space downstream of the rotating body and the exhaust port in the gas flow path, the rotating body being in the radial direction of the rotating body of the gas discharging passage A vacuum pump extending to an inner peripheral side, wherein a gas discharge passage forming member that forms the gas discharge passage is formed at an upper edge and an obliquely upper side at an opening edge on the downstream space side of the gas discharge passage. Or at least one of the lower side and the diagonally lower side, there is no invisible part.
  • the gas discharge passage forming member is the stator.
  • a casing is provided that covers an outer peripheral side of the rotating body and / or the stator, and the gas discharge passage forming member is the casing.
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1, further comprising a housing or a base member that supports the stator, wherein the gas discharge passage forming member is the housing or the base member.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 1, further comprising an exhaust port member that forms the exhaust port and extends into the vacuum pump, wherein the gas discharge passage forming member is the exhaust port member. It is characterized by being.
  • the invention according to claim 6 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 5, the smear portion of the opening edge portion has a sumi R shape for reducing stress concentration. .
  • an air inlet, a motor, a rotating body that is rotationally driven by the motor, a stator that is disposed to face the rotating body, and a gas sucked through the air inlet are discharged.
  • a gas discharge passage communicating with the space downstream of the rotating body and the exhaust port in the gas flow path, the rotating body being in the radial direction of the rotating body of the gas discharging passage
  • It is a vacuum pump extending to the inner peripheral side, characterized in that the smear portion of the opening edge portion on the downstream space side of the gas discharge passage has a sumi-R shape that reduces stress concentration. Even if the R dimension of the Sumi R shape is only 0.1 mm, the effect of reducing stress concentration can be obtained. If this R dimension is further increased, a greater reduction effect can be obtained.
  • the invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, further comprising a connector to which a controller for controlling the rotation of the rotating body is connected, and the housing or the base member is provided.
  • a substantially coaxial hole that is substantially coaxial with the rotation center axis of the rotating body, a conductive wire insertion hole through which a conductive wire connecting the connector and the motor is inserted, and the substantially coaxial hole and the conductive wire insertion hole. It is characterized in that a groove is provided for communicating.
  • the controller may be connected directly to the connector or may be connected via a cable.
  • an air inlet a motor, a rotating body that is rotationally driven by the motor, a stator that is disposed to face the rotating body, a housing or a base member that supports the stator,
  • a vacuum pump comprising a connector to which a controller for controlling the rotation of the rotating body is connected, the housing or the base member having a substantially coaxial hole that is substantially coaxial with a rotation center axis of the rotating body;
  • a conductive wire insertion hole through which a conductive wire connecting the connector and the motor is inserted, and a groove communicating the substantially coaxial hole and the conductive wire insertion hole are provided.
  • the invention according to the eighth or ninth aspect at least one of the substantially coaxial hole, the conductive wire insertion hole, and the edge of the groove has a quad-R shape, and the conductive wire is Damage caused by contact with the edge is reduced.
  • the invention according to claim 11 is the invention according to any one of claims 8 to 10, wherein the outer peripheral side end of the groove is the inner periphery of the conductive wire insertion hole in the radial direction of the rotating body. It exists in the outer peripheral side from the side end.
  • an air inlet, a motor, a rotating body that is rotationally driven by the motor, a stator that is disposed to face the rotating body, and a gas that is sucked through the air inlet are discharged.
  • a gas exhaust passage that communicates the space downstream of the rotating body and the exhaust port in the gas flow path, the gas exhaust passage.
  • the screw groove portion of the vacuum pump when extended or disposed further downward in the pump, it is possible to reduce the deterioration of the pump exhaust performance that accompanies it. Moreover, in this invention, when a thread groove part is long or arrange
  • FIGS. 1 to 8. 1 and 2 are longitudinal sectional views showing the structure of a composite airfoil pump to which the present invention is applied.
  • FIG. 1 shows an example in which an exhaust port is provided in a threaded spacer 45 as a stator
  • FIG. 2 shows an example in which an exhaust port is provided in a base 70 as a base member.
  • the same members as those in FIG. 1 to FIG. 8 the same members as those in FIG.
  • the rotary blade cylindrical portion 50 or the threaded spacer 45 as a rotating body has a cylindrical hole 45a or 70a as a gas discharge passage communicating with the space S downstream of the rotary blade cylindrical portion 50 and the exhaust port 90.
  • the present invention relates to a technique for improving the exhaust performance of a vacuum pump that has been lowered by closing an opening on the space S side of the vacuum pump.
  • a threaded spacer 45 in FIG. 1 and a base 70 in FIG. 2 have a cylindrical hole 45a or 70a. Forming.
  • the threaded spacer 45 has an invisible portion when the opening edge 130 on the space S side of the cylindrical hole 45a is viewed from at least one of the lower side and the diagonally lower side. Form so that there is no.
  • the base 70 does not have an invisible portion when the opening edge 130 on the space S side of the cylindrical hole 70a is viewed from at least one of the upper side and the diagonally upper side. To form.
  • FIG. 5 is a view for explaining an invisible portion, taking as an example a case where a cylindrical hole 45a is formed in the threaded spacer 45 as a gas discharge passage.
  • a cylindrical hole 45a is formed in the threaded spacer 45 as a gas discharge passage.
  • the opening edge 130 is formed at the opening edge 130, and the threaded spacer 45 is disposed at least one of the lower side and the diagonally lower side. It is formed so that there is no invisible part when viewed from above.
  • the threaded spacer 45 When the threaded spacer 45 is viewed from at least one of the lower side and the diagonally lower side, there is nothing that obstructs the field of view as in the cross-hatched portion of FIG. 5, so that the entire portion of the opening edge 130 can be seen. . Such a state is defined as having no invisible portion in the present invention.
  • the opening edge 130 does not have an invisible portion when the base 70 is viewed from at least one of the upper side and the diagonally upper side. To form. Also in this case, when the base 70 is viewed from at least one of the upper side and the diagonally upper side, there is nothing that obstructs the field of view like the cross-hatched portion in FIG. be able to.
  • FIG. 6 shows the threaded spacer 45
  • FIG. 7 shows the base 70, respectively.
  • the intake port side when these are incorporated into the composite airfoil pump is the upper side
  • the bottom side of the pump is the lower side.
  • the C side of the center line CC ′ is the upper side
  • the C ′ side is the lower side.
  • the C side of the straight line forming an angle ⁇ of less than 90 degrees with the center line CC ′ is defined as an obliquely upward side
  • the C ′ side is defined as an obliquely downward side.
  • the opening edge 130 does not have an invisible portion when the threaded spacer 45 is viewed from at least one of the lower side and the oblique lower side. It means that it is included in at least one of the visible portion of the opening edge portion 130 when viewed from the obliquely lower side and the visible portion of the opening edge portion 130 when viewed from the obliquely lower side.
  • the fact that there is no invisible portion when the base 70 is viewed from at least one of the sides means that any portion of the opening edge 130 is obliquely above the visible portion of the opening edge 130 when viewed from the upper side. It means that it is included in at least one of the visible portions of the opening edge portion 130 when viewed from the side.
  • the outside of the exhaust port 90 is connected to an auxiliary pump having a normal suction force via a pipe.
  • FIGS. 3A and 4A show an example in which this conventional U-shaped groove is formed.
  • the smear portion of the opening edge 130 is not formed into a sumi-R shape as shown in these drawings.
  • the cylindrical shape and its hollow part are usually machined by lathe.
  • a cutting tool bite
  • the shape of the opening edge portion 130 according to this embodiment it is only necessary to cut so as to dig a hole coaxial with the outer peripheral surface of the cylinder in the direction of the center axis of the cylinder.
  • the smear portion of the opening edge portion 130 on the space S side of the cylindrical hole 45a is formed in an R shape to reduce stress concentration.
  • a vacuum pump particularly a turbo molecular pump
  • the rotating blade 32 and the rotating blade cylindrical portion 50 rotate at high speed during operation, and a large centrifugal force acts on itself.
  • the material strength is increased due to temperature rise and corrosion due to friction with gas and the like. When it drops, it cannot withstand the centrifugal force and breaks down.
  • the rotor blade cylindrical portion 50 breaks during high-speed rotation, it is often divided into three or four parts, and the divided cylindrical portion collides with the threaded spacer 45, and the threaded spacer 45 or this threaded A force acts on the base 70 via the spacer 45.
  • the rotating blade 32 and the rotating blade cylindrical portion 50 are normally rotated at a rotational speed of 10,000 rpm or more, and when broken, the rotational energy is released, so that the force acting on the threaded spacer 45 and the base 70 is extremely low. It will be big. In response to this force, a large stress is generated in the threaded spacer 45 and the base 70.
  • the U-shaped groove of the prior art has two smear parts, but there is only one smear part and there are few stress concentration points, so there is a possibility that more gas leakage will occur. Can be reduced.
  • Fig.3 (a) and Fig.4 (a) it is good also considering the S-shaped part of the U-shaped groove
  • FIG. 8 is a view of the base 70 as seen from the back cover 110 side.
  • a hole for connector wiring 120 as a conductive wire insertion hole is drilled in the base 70 from the outer peripheral side, a blind hole is processed to the outer peripheral side in the radial direction of the rotor blade cylindrical portion 50.
  • a groove 102 is provided from the bottom so that the connector wiring hole 120 and the hole 101 that is substantially coaxial with the rotation center axis of the rotor blade cylindrical portion 50 communicate with each other.
  • FIG. 8 is a view of the base 70 as seen from the back cover 110 side.
  • the connector wiring hole 120 was not a straight through-hole processing up to the hole 101, but a blind hole processing up to the outer peripheral side of the rotary blade cylindrical portion 50. This is to avoid interference between the connector wiring hole 120 and the rotor blade cylindrical portion 50 or the space S for the gas flow path below it.
  • the connector wiring hole 120 interferes with and communicates with the gas flow space S, gas flows into the connector wiring hole 120 and corrodes the connector.
  • the CAD formed in the connector wiring hole 120 and the groove 102 has a CAD-R shape, so that the conductive wire connecting the connector 100 and the motor or magnetic bearing is not easily damaged. can do.
  • the pump outer peripheral side o of the groove 102 is outside the pump inner peripheral end i of the connector wiring hole 120. This is because a larger penetration area from the groove 102 to the connector 100 can be secured by increasing the distance L between the two ends o and i. According to this embodiment, if the depth of the groove 102 is reduced within a range in which the minimum penetration area necessary for the wiring of the conductive wire can be ensured, the rotor blade cylindrical portion 50 and the space S for the gas flow path below the rotor blade cylindrical portion 50 are further lowered. It becomes possible to arrange in.
  • the wiring of the conductive wire to the connector 100 is also a groove having a shape in which the lower wall of the inner peripheral side portion of the connector wiring hole 120 is deleted, so that the wiring is easy, and as a result, the pump manufacturing time is shortened. Can contribute. Accordingly, the rotor blade cylindrical portion 50 and the space S for the gas flow path below the rotor blade cylindrical portion 50 can be extended or arranged further downward without interfering with the connector wiring hole 120. Become. Further, the height position of the connector 100 can be provided at a position higher than that of the conventional pump. As a result of these, the height dimension of the vacuum pump can be further reduced. Further, according to this embodiment, the processing shape of the base 70 can be simplified and the manufacturing cost can be reduced without greatly changing the structure from the conventional pump.

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Abstract

 真空ポンプの高さ寸法を小さくするなどの目的で、回転部が排気口の内側開口部を塞ぐ場合に、排気性能の低下や、回転体破壊時のガス漏れの可能性を低減し、さらにコネクタのリード線の配線を容易にした真空ポンプを提供することを目的とする。 回転体の下流空間と排気口を連通するガス排出通路の内側開口縁部を、この開口縁部にガス排出通路形成部材を上方側及び斜め上方側、又は下方側及び斜め下方側から見たときの不可視部がない形状にする。さらに、この開口縁部のスミ部をR形状とし、応力集中を低減する。また、ベースにリード線配線穴と中央部の穴を連通する溝を設け、さらに、これらのカドをR形状とする。

Description

真空ポンプ及び真空ポンプに使用される部材
 本発明は、半導体製造装置で用いるプロセスチャンバーなどの真空容器の排気処理を行うターボ分子ポンプなどの真空ポンプに係り、詳しくは排気口やコネクタの設置位置により低下する排気性能を改善し、あるいは真空ポンプを小型化する技術に関する。
 ターボ分子ポンプの大流量型ポンプとして、回転翼部と円筒ネジ部を組み合わせた複合翼型ポンプが広く普及している。
 図9には、このような複合翼型ポンプの一例を示してある。この複合翼型ポンプ200は、図示しないチャンバーからガスを吸引する吸気口10が上部に形成された筒状のケーシング20と、このケーシング20の内部に、回転体30に複数枚設けられた回転翼32と、これらの回転翼32と交互に設けられた固定翼40と、ドラッグ作用により排気を行うネジ溝部80を構成するネジ付きスペーサ45と回転翼円筒部50、ケーシング20の下部を覆う円盤状のベース70と、吸気口のある上流側から排気されたガスを下流側の外部に排気を行う排気口90と、外部に存在しこのポンプを制御するためのコントローラと電気的に接続するコネクタ100と、底部を覆う裏蓋110と、から構成されている。
 回転体30は、ラジアル軸受34、36及びスラスト軸受38により、磁気浮上することで、非接触で支持され、且つ位置制御されるようになっている。この回転体30は、駆動用モータ60により、高速で回転駆動されるようになっている。この回転体30が高速回転することで、この回転体30に設けられた回転翼32を同時に高速回転し、交互に配置された固定翼40との相互作用により、排気を行うようになっている。
 一般に、ターボ分子ポンプでは、背圧側(排気口側)の圧力により、ポンプの性能が影響を受ける背圧依存性がある。そこで、複合翼型ポンプでは、ネジ溝部80の直径を拡大したり、ネジ溝部80の軸方向の長さを長く取ることで、吸気口側の圧力を低圧に維持した上で背圧を高くし、結果としてポンプの性能を向上させることが行われてきた。
 しかし、複合翼型ポンプは、設置に関する制約条件の中で設計する必要があり、特にネジ溝部80の長さを長くしてしまうとポンプ自体の軸方向長さが長くなってしまい、設置上の問題が生じることがあった。
 特許文献1には、ネジ溝部を長くしたことにより排気口のポンプ内側の開口面積が縮小し、排気性能が低下することを防止するための技術が開示されている。即ち、ポンプの回転部が、排気口のポンプ内側の開口部の一部を内側から塞ぐと、排気性能が低下する。それは、開口部が減少すると、コンダクタンスが低下し、排気口への流れを妨げるからである。
 そこで、この技術では、ネジ溝部からベース又はネジ付きスペーサに設けられた排気口へ繋がる円筒孔に対し、内側から半径方向を深さ方向とするコの字型の溝を設けることで、排気口の開口面積の縮小を防止し、結果としてポンプの排気性能を向上させている。
 ところで、特許文献1記載の技術である排気口への円筒孔に対し、内側からコの字溝を設けることは、旋盤加工する際に特殊な切削工具やセッティングが必要となり、加工が困難である。また、加工ができたとしても作業に手間と時間がかかり、製造コストが上昇してしまうことは否定できない。
 さらに、ハウジングを鋳造しようとすると、内側に凹溝があるため、型からの取り出しが困難になり、型の構造が複雑化し鋳造のコストが高騰するなどの問題があった。
 加えて、ネジロータ部が回転中に破壊すると、その破片がネジステータ部に衝突し、このネジステータ部やこれを介してハウジングに力が作用すると、形成された溝部の隅で応力集中が発生し、そこが、ポンプの強度上のウィークポイントとなり、ポンプ自体の強度を低下させてしまう恐れがあった。
 また、半導体製造装置の中でもドライエッチング装置においては、チャンバー内で反応したプロセスガスは、圧力が上昇すると、常温より高い温度でなければ、気体から固体に状態変化する。この性質により、複合翼型ポンプをドライエッチング装置の排気に使用する場合には、ガスの圧力が高くなるネジ溝部に、このプロセスガスが固化した反応生成物が堆積し、ポンプの排気性能が低下してしまう。このため、ポンプ内部に堆積した反応生成物を定期的に除去する必要があるが、コの字溝の内部は、洗浄剤や除去用の道具が入り難いため、除去作業が煩雑になるという問題もあった。
 さらに、反応生成物を除去するときには、全て除去したことを目視確認する必要がある。そして、除去後は、一般にドライエッチング装置のプロセスガスは腐食性が強いため、ネジステータ部やハウジングのガス流路面の腐食の有無と、腐食対策のために施されているめっきなどの表面被膜の剥離の有無などを目視確認し、これらがある場合には補修をする必要がある。ガス流路面に目視できない部分があると、この部分の反応生成物の残留や腐食が見逃され、未補修の状態で真空ポンプの使用が再開されることとなる。そして、腐食が進行して、ネジステータやハウジングの強度が劣化し、上記のようなロータ破壊が発生した場合には、これらが断裂しガス漏れが生じる恐れがあった。従来技術のようなコの字溝であっても、溝の深さを浅くすることで、目視できない部分を低減することができるが、この場合には、溝を浅くするために十分な開口面積を確保できないという問題が生じていた。
 一方、別な問題として、コネクタに関する問題がある。ターボ分子ポンプには、モータや磁気軸受への電力供給や信号の入出力のために、コントローラと接続する働きをするコネクタが設けられている。このコネクタの配線を通す穴は、排気流路と完全な隔離構造となっている。これは排気流路と穴で繋がり、コネクタ側にガスが流れてしまうと、排気性能の劣化やコネクタ部の腐食を生じさせ、場合によっては故障の原因となり、ポンプに重大な問題を引き起こす可能性があるからである。
 また、ネジ溝部の下端の高さ位置が、コネクタ配線用の通し穴の高さ位置より低くなってしまった場合、コネクタ配線用の通し穴の開口面積を減少させなければならず、モータや磁気軸受からコネクタへ繋ぐ配線の通し作業が難しくなる。よって、ネジ溝部を長くすることは、コネクタ部でも、排気口と同様に、真空ポンプの高さ寸法を大きくしなければならないという問題があった。
 上記従来の技術では、このようなコネクタに関する問題は考慮されていなかった。
特開2008-163857号公報
 本発明の第1の目的は、真空ポンプの高さ寸法を小さくするなどの目的で、ネジ溝部をポンプ内のより下方へ長くもしくは配置したときに、それに伴って生じる排気性能の低下を低減することができる真空ポンプを提供することである。
 本発明の第2の目的は、真空ポンプの高さ寸法を小さくするなどの目的で、ネジ溝部をポンプ内のより下方へ長くもしくは配置したときに、それに伴って低下するコネクタの配線の作業容易性を改善した真空ポンプを提供することである。
 請求項1記載の発明では、吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備え、前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記回転体が前記ガス排出通路の前記回転体の径方向内周側に延在する真空ポンプであって、前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部に、前記ガス排出通路を形成するガス排出通路形成部材を上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方、又は、下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないことを特徴とする。
 請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記ガス排出通路形成部材が、前記ステータであることを特徴とする。
 請求項3記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記回転体及び/又は前記ステータの外周側を覆うケーシングを備え、前記ガス排出通路形成部材が、前記ケーシングであることを特徴とする。
 請求項4記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記ステータを支持するハウジング又はベース部材を備え、前記ガス排出通路形成部材が、前記ハウジング又は前記ベース部材であることを特徴とする。
 請求項5記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記排気口を形成し、前記真空ポンプ内部へ延在する排気口部材を備え、前記ガス排出通路形成部材が、前記排気口部材であることを特徴とする。
 請求項6記載の発明では、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の発明において、前記開口縁部のスミ部が、応力集中を低減するスミR形状であることを特徴とする。
 請求項7記載の発明では、吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備え、前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記回転体が前記ガス排出通路の前記回転体の径方向内周側に延在する真空ポンプであって、前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部のスミ部が、応力集中を低減するスミR形状であることを特徴とする。
 スミR形状のR寸法は、0.1mmとするだけでも、応力集中の低減効果を得ることができる。このR寸法をさらに大きくすれば、より大きな低減効果を得ることできる。
 請求項8記載の発明では、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の発明において、前記回転体の回転を制御するコントローラが接続されるコネクタを備え、前記ハウジング又は前記ベース部材に、前記回転体の回転中心軸線と略同軸状になる略同軸状穴と、前記コネクタと前記モータを繋ぐ導電線が挿通される導電線挿通穴と、前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴を連通する溝が設けられたことを特徴とする。
 コントローラは、コネクタに直接接続されても良いし、ケーブルを介して接続されても良い。
 請求項9記載の発明では、吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記ステータを支持するハウジング又はベース部材と、前記回転体の回転を制御するコントローラが接続されるコネクタとを備えた真空ポンプであって、前記ハウジング又は前記ベース部材に、前記回転体の回転中心軸線と略同軸状になる略同軸状穴と、前記コネクタと前記モータを繋ぐ導電線が挿通される導電線挿通穴と、前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴を連通する溝が設けられたことを特徴とする。
 請求項10記載の発明では、請求項8又は請求項9記載の発明において、前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴と前記溝の縁の少なくとも一つをカドR形状とし、前記導電線が前記縁との接触により受ける損傷を低減したことを特徴とする。
 請求項11記載の発明では、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の発明において、前記回転体の径方向において、前記溝の外周側端が、前記導電線挿通穴の内周側端より外周側にあることを特徴とする。
 請求項12記載の発明では、吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備えた真空ポンプに使用される部材であって、前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部に、前記部材の上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方、又は、下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないことを特徴とする。
 前記部材の例としては、真空ポンプを構成するステータ、ケーシング、ハウジング、ベース部材、真空ポンプ内部へ延在する排気口部材などがあげられる。
 本発明では、真空ポンプのネジ溝部をポンプ内のより下方へ長くもしくは配置したときに、それに伴って生じるポンプの排気性能の低下を低減することができる。
 また、本発明では、ネジ溝部をポンプ内のより下方へ長くもしくは配置したときに、それに伴って生じる配線作業性の悪化を低減することができる。
第1の実施例に係るネジ付きスペーサに排気口が設けられている複合翼型ポンプの縦断面図である。 第1の実施例に係るベースに排気口が設けられている複合翼型ポンプの縦断面図である。 ネジ付きスペーサに排気口が設けられている場合の第1の実施例を説明する図である。 ベースに排気口が設けられている場合の第1の実施例を説明する図である。 ネジ付きスペーサにガス排出通路として円筒孔が形成された場合を例に、不可視部を説明するための図である。 ネジ付きスペーサの下方側と斜め下方側を説明するための図である。 ベースの上方側と斜め上方側を説明するための図である。 第2の実施例を説明する図である。 従来の複合翼型ポンプの一例を示した縦断面図である。
 以下、本発明の真空ポンプにおける好適な実施の形態について、図1から図8を参照して詳細に説明する。
 図1及び図2は本発明が適用される複合翼型ポンプの構成を示した縦断面図である。
 図1は、ステータとしてのネジ付きスペーサ45に排気口が設けられている例を示しており、図2は、ベース部材としてのベース70に排気口が設けられている例を示している。なお、図1から図8の説明では、従来例を説明した図9と同一の部材に対しては、同一の符号を付して説明する。
 第1の実施例は、回転体としての回転翼円筒部50又はネジ付きスペーサ45が、回転翼円筒部50の下流の空間Sと排気口90に連通するガス排出通路としての円筒孔45a又は70aの空間S側の開口部を塞ぐことで低下した真空ポンプの排気性能を改善する技術に関する。
 この実施例は、図3(b)及び図4(b)に示すように、ガス排出通路形成部材として、図1ではネジ付きスペーサ45が、図2ではベース70が、円筒孔45a又は70aを形成している。ネジ付きスペーサ45は、円筒孔45aの空間S側の開口縁部130を、この開口縁部130に、ネジ付きスペーサ45を下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないように形成する。
 また、ベース70は、円筒孔70aの空間S側の開口縁部130を、この開口縁部130に、ベース70を上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないように形成する。
 図5は、ネジ付きスペーサ45にガス排出通路として円筒孔45aが形成された場合を例に、不可視部を説明するための図である。図5にはクロスハッチングを施した部分が存在するために、開口縁部130に、ネジ付きスペーサ45を下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部が存在する。これに対し、この実施例では、ネジ付きスペーサ45が形成する円筒孔45aでは、開口縁部130を、この開口縁部130に、ネジ付きスペーサ45を下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部が存在しないように形成する。ネジ付きスペーサ45を下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たとき、図5のクロスハッチング部のような視界を遮るものが無いので、開口縁部130の全部分を見ることができる。このような状態を、本発明では、不可視部がないとしている。
 一方、ベース70が形成する円筒孔70aでは、開口縁部130を、この開口縁部130に、ベース70を上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部が存在しないように形成する。この場合にも、上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方からベース70を見たとき、図5のクロスハッチング部のような視界を遮るものがないので、開口縁部130の全部分を見ることができる。
 次に、上方側と斜め上方側、下方側と斜め下方側の定義について説明する。図6はネジ付きスペーサ45を、図7はベース70をそれぞれ示している。図6と図7に示すように、これらが複合翼型ポンプに組み込まれたときの吸気口側を上方側、ポンプの底部側を下方側とする。すなわち、中心線C-C’のC側を上方側としC’側を下方側とする。さらに、この中心線C-C’と90度未満の角度αをなす直線のC側を斜め上方側としC’側を斜め下方側とする。
 なお、開口縁部130に、ネジ付きスペーサ45を下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないということは、開口縁部130の任意の部分が、下方側から見たときの開口縁部130の可視部と、斜め下方側から見たときの開口縁部130の可視部の少なくとも一方に含まれることを意味し、開口縁部130に、上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方からベース70を見たときの不可視部がないということは、開口縁部130の任意の部分が、上方側から見たときの開口縁部130の可視部と、斜め上方側から見たときの開口縁部130の可視部の少なくとも一方に含まれることを意味する。
 そして、排気口90の外側は、通常吸引力のある補助ポンプと配管を介して接続されている。
 上記した従来技術では、回転翼円筒部50の下流の空間Sと排気口90を連通する円筒孔の空間S側の開口縁部130に、コの字溝を形成していた。図3(a)、図4(a)は、この従来のコの字溝を形成した例を示している。但し、従来技術では、開口縁部130のスミ部をこれらの図に示すようなスミR形状にはしていない。
 円筒形状やその中空部の加工は、通常、旋盤加工によって行われるが、中空部の内壁に円筒の中心軸線に対して垂直な方向に溝を掘る場合には、切削工具(バイト)の加工可能範囲などの制約から、必要とする深さまで切削できなかったり、切削工程が複雑化し製造コストが上昇したりする。しかし、この実施例に係る開口縁部130の形状では、円筒の中心軸線方向に、円筒外周面と同軸状になる穴を掘るように切削すれば良いので、旋盤での加工も容易となる。
 さらに、ネジ付きスペーサ45やベース70を鋳造する場合には、中空部内壁に凹溝がないため、型の構造が複雑化しないばかりか、鋳物の型からの取り出しが容易となり、結果として鋳造のコストを低減することもできる。
 また、この実施例によれば、堆積した反応生成物の除去や、ネジ付きスペーサ45あるいはベース70の腐食の有無の確認、腐食の補修といった作業が煩雑になるという問題も生じない。このため、反応生成物の残留や、腐食の補修漏れを低減することができる。
 また、図3(a)、図4(a)のクロスハッチングを施した部分が存在しないので、回転翼円筒部50をさらに下方へ移動したり、あるいは真空ポンプの高さをより小さくしたりすることが可能になる。
 次に、第1の実施例の変形例として、図3(b)に示すように、円筒孔45aの空間S側の開口縁部130のスミ部をR形状とし、応力集中を低減した構造とする。真空ポンプ、特にターボ分子ポンプでは、運転中、回転翼32と回転翼円筒部50は高速回転し、自らに大きな遠心力が作用しており、ガスとの摩擦などによる温度上昇や腐食により材料強度が低下すると、その遠心力に耐えられなくなり破壊する。回転翼円筒部50は、高速回転中に破壊すると、3~4つに分割して割れることが多く、分割した円筒部が、ネジ付きスペーサ45に衝突し、ネジ付きスペーサ45や、このネジ付きスペーサ45を介してベース70に力が作用する。回転翼32と回転翼円筒部50は、通常1万rpm以上の回転速度で回転しており、破壊するとその回転エネルギーが放出されるために、ネジ付きスペーサ45やベース70に作用する力は非常に大きなものとなる。そして、この力を受けて、ネジ付きスペーサ45やベース70には大きな応力が発生する。従来技術のコの字溝の場合には、溝のスミ部に応力集中が発生し、そこを起点として亀裂が生じる恐れがあった。この亀裂は、ネジ付きスペーサ45やベース70の分断破壊を引き起こし、ガスがポンプ外部へ漏れる恐れがあった。このガス漏れは、周囲の環境に影響を及ぼすことになる。この実施例のように、円筒孔45aあるいは70aの空間S側の開口縁部130のスミ部をR形状に加工することで、応力集中を低減でき、結果としてポンプ自体の強度を増し、ガス漏れが発生する可能性を低減することができる。さらに、この実施例では、従来技術のコの字溝にはスミ部が二つあるに対して、スミ部が一つしかなく、応力集中箇所が少ないので、よりガス漏れが発生する可能性を低減することができる。
 なお、図3(a)、図4(a)に示すように、従来技術のコの字溝のスミ部をR形状としても良い。
 続いて、コネクタ側の課題を解決する第2の実施例を説明する。
 図8は、ベース70を裏蓋110側から見た図である。この図に示すように、ベース70に導電線挿通穴としてのコネクタ配線用穴120を外周側から穴加工するときに、回転翼円筒部50の径方向外周側までの止まり穴加工にし、ベース70に、コネクタ配線用穴120と、回転翼円筒部50の回転中心軸線と略同軸状になる穴101を連通するように、底面から溝102を設けた構造とする。
 この実施例で、図8に示すように、コネクタ配線用穴120を、穴101までの直線状の通し穴加工ではなく、回転翼円筒部50の外周側までの止まり穴加工にしたのは、コネクタ配線用穴120と回転翼円筒部50又はその下方のガス流路用の空間Sとの干渉を避けるためである。コネクタ配線用穴120がガス流路用の空間Sと干渉し連通すると、コネクタ配線用穴120にガスが流入しコネクタを腐食させてしまう。
 また、図8に示すように、コネクタ配線用穴120と溝102に形成されるカドは、カドR形状とすることで、コネクタ100とモータや磁気軸受を繋ぐ導電線に損傷を与えにくい構造とすることができる。
 また、溝102のポンプ外周側端oは、コネクタ配線用穴120のポンプ内周側端iよりも外側にする。この二つの端oとiの間の距離Lをより増やすことで、溝102からコネクタ100までの貫通面積をより大きく確保することができるからである。
 この実施例により、導電線の配線に必要な最小貫通面積を確保できる範囲で溝102の深さを浅くすれば、回転翼円筒部50及びその下方のガス流路用の空間Sをより下側に配置することが可能となる。導電線のコネクタ100への配線も、コネクタ配線用穴120の内周側部分の下側の壁が削除された形の溝になるので、配線がし易くなり、結果として、ポンプの製造時間短縮に寄与することができる。
 これによって、回転翼円筒部50及びその下方のガス流路用の空間Sは、コネクタ配線用穴120と干渉することなく、より下方へ長さを伸ばしたり、あるいは配置したりすることが可能となる。また、コネクタ100の高さ位置を従来のポンプよりも高い位置に設けることも可能となる。これらの結果として、真空ポンプの高さ寸法をより小さくすることができる。
 また、この実施例によれば、従来のポンプから大きく構造を変えることなく、ベース70の加工形状が単純化し、製造コストの低減を図ることもできる。
 10 吸気口
 20 ケーシング
 30 回転体
 32 回転翼
 34、36 ラジアル軸受
 38 スラスト軸受
 40 固定翼
 45 ネジ付きスペーサ
 45a 円筒孔
 50 回転翼円筒部
 60 モータ
 70 ベース
 70a 円筒孔
 80 ネジ溝部
 90 排気口
100 コネクタ
110 裏蓋
120 コネクタ配線用ドリル穴
130 開口縁部

Claims (12)

  1.  吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備え、前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記回転体が前記ガス排出通路の前記回転体の径方向内周側に延在する真空ポンプであって、
    前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部に、前記ガス排出通路を形成するガス排出通路形成部材を上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方、又は、下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないことを特徴とする真空ポンプ。
  2.  前記ガス排出通路形成部材が、前記ステータであることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。
  3.  前記回転体及び/又は前記ステータの外周側を覆うケーシングを備え、
    前記ガス排出通路形成部材が、前記ケーシングであることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。
  4.  前記ステータを支持するハウジング又はベース部材を備え、
    前記ガス排出通路形成部材が、前記ハウジング又は前記ベース部材であることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。
  5.  前記排気口を形成し、前記真空ポンプ内部へ延在する排気口部材を備え、
    前記ガス排出通路形成部材が、前記排気口部材であることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。
  6.  前記開口縁部のスミ部が、応力集中を低減するスミR形状であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  7.  吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備え、前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記回転体が前記ガス排出通路の前記回転体の径方向内周側に延在する真空ポンプであって、
    前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部のスミ部が、応力集中を低減するスミR形状であることを特徴とする真空ポンプ。
  8.  前記回転体の回転を制御するコントローラが接続されるコネクタを備え、
    前記ハウジング又は前記ベース部材に、前記回転体の回転中心軸線と略同軸状になる略同軸状穴と、前記コネクタと前記モータを繋ぐ導電線が挿通される導電線挿通穴と、前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴を連通する溝が設けられたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  9.  吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記ステータを支持するハウジング又はベース部材と、前記回転体の回転を制御するコントローラが接続されるコネクタとを備えた真空ポンプであって、
    前記ハウジング又は前記ベース部材に、前記回転体の回転中心軸線と略同軸状になる略同軸状穴と、前記コネクタと前記モータを繋ぐ導電線が挿通される導電線挿通穴と、前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴を連通する溝が設けられたことを特徴とする真空ポンプ。
  10.  前記略同軸状穴と前記導電線挿通穴と前記溝の縁の少なくとも一つをカドR形状とし、前記導電線が前記縁との接触により受ける損傷を低減したことを特徴とする請求項8又は請求項9記載の真空ポンプ。
  11.  前記回転体の径方向において、前記溝の外周側端が、前記導電線挿通穴の内周側端より外周側にあることを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
  12.  吸気口と、モータと、前記モータによって回転駆動される回転体と、前記回転体に対峙して配置されたステータと、前記吸気口を通して吸引したガスを排出するための排気口とを備えた真空ポンプに使用される部材であって、
    前記ガスの流路において、前記回転体の下流の空間と前記排気口を連通するガス排出通路を形成し、前記ガス排出通路の前記下流の空間側の開口縁部に、前記部材の上方側と斜め上方側のうちの少なくとも一方、又は、下方側と斜め下方側のうちの少なくとも一方から見たときの不可視部がないことを特徴とする真空ポンプに使用される部材。
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