WO2020031927A1

WO2020031927A1 - 真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部

Info

Publication number: WO2020031927A1
Application number: PCT/JP2019/030617
Authority: WO
Inventors: 好伸大立; 靖前島; 勉高阿田
Original assignee: エドワーズ株式会社
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-02-13
Also published as: KR20210040040A; EP3835588A1; EP3835588A4; US11480182B2; JP2020023949A; CN112469902B; CN112469902A; US20210293244A1

Abstract

【課題】製造時の寸法公差を幾分緩くしても、スペーサの一定の位置決め精度を確保でき、かつ真空ポンプの製造コストを下げることができる構造にした真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部を提供する。【解決手段】外部から気体を吸入するガス吸気口と吸入された気体を外部に排気するガス排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼を有する気体移送機構を備える真空ポンプであって、段積みされて固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、段積みされた複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部と円筒部の下部に取り付けられるベースとを有するケーシングと、円筒部内の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされたスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に保持している上部径方向位置決め部及び下部径方向位置決め部とを備える。

Description

真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部

　本発明は、真空ポンプ、及び該真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部に関するものであり、特に、半導体製造装置や分析装置等に使用される真空ポンプ及び該真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部に関するものである。

　メモリや集積回路等の半導体装置の製造において、絶縁膜、金属膜、半導体膜等の、成膜を行う処理やエッチングを行う処理は、空気中の塵等による影響を避けるために高真空状態のプロセスチャンバ内で行っている。そのプロセスチャンバ内の排気には、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプが使用されている。

　このような真空ポンプとしては、外部から気体を吸入する吸気口と吸入された気体を外部に排気する排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列した回転翼及び固定翼を有する気体移送機構（ターボ分子機構）を備える真空ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　図７～図９は、ケーシング内に、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼を設けた気体移送機構を備える従来の真空ポンプの概略構造を説明する図で、図７は真空ポンプの垂直断面図、図８は図７のＨ部の拡大図、図９はケーシング内で固定翼を所定の間隔で上下方向に位置決めしている環状をしたスペーサを説明する断面図である。

　まず、図７及び図８に示した従来の真空ポンプ１００において、真空ポンプ１００の外装体を形成するケーシング１０１は、円筒部１０２と、この円筒部１０２の下部に設けられたベース１０３と共に真空ポンプ１００の筐体を形成している。ケーシング１０１の内部には、真空ポンプ１００に排気機能を発揮させる構造物である気体移送機構１０４が収納されている。

　この気体移送機構１０４は、大きく分けて、回転自在に支持された回転部（ロータ部）１０５と、ケーシング１０１に対して固定された固定部（ステータ部）１０６から構成されている。

　気体移送機構１０４のうち回転部１０５は、回転軸であるシャフト１０７と、このシャフト１０７に配設されたロータ１０８と、ロータ１０８に設けられた複数枚の回転翼１０９を備える。

　シャフト１０７の軸線方向中程には、モータ部１１０が設けられ、ステータコラム１１１に内包されている。さらに、ステータコラム１１１内には、シャフト１０７のモータ部１１０に対して吸気口１１２側と排気口１１３側にそれぞれ、シャフト１０７をラジアル方向（径方向）に非接触で支持するための径方向磁気軸受装置１１４、１１５が設けられている。また、シャフト１０７の下端には、シャフト１０７を軸線方向（アキシャル方向）に非接触で支持するための軸方向磁気軸受装置１１６が設けられている。

　気体移送機構１０４のうち固定部１０６は、ケーシング１０１の内周側に形成されている。この固定部１０６には、円筒形状をしたスペーサ１１７と、このスペーサ１１７により軸線方向の間隔が互いに保たれている複数の固定翼１１８が配設されている。固定翼１１８は、シャフト１０７の軸線Ｏ２に対して直角に放射状に伸びた円板形状の板状部材である。　

　スペーサ１１７は、略円筒形状をした固定部材であり、ケーシング１０１の軸方向に沿って延伸されているとともに、固定翼１１８の外周面と周回対向し、かつ円筒部１０２の内周面に当接する第１の径方向支持部１１７ａと、回転翼１０９の外周面と周回対向し、かつ第１の径方向支持部１１７ａの内周面に当接する第２の径方向支持部１１７ｂとを備えている。

　そして、この真空ポンプ１００の固定翼１１８とスペーサ１１７の組立は、ベース１０３上に回転部１０５を固定した後、まずベース１０３の上に最下段となる固定翼１１８を載せ、次いでスペーサ１１７と固定翼１１８を交互に順に積み重ねる。この積み重ねでは、スペーサ１１７は、第１の径方向支持部１１７ａの内周面に固定翼１１８を収容する状態で、かつ、第２の径方向支持部１１７ｂの背面（外周面）に段部を形成している小径部１１７ｃの外周面に、第１の径方向支持部１１７ａの内周面を嵌合連結させて積み重ねる。また、同時に固定翼１１８と固定翼１１８との間に回転翼１０９を介在させるようにして、この作業を繰り返すと、回転翼１０９及び固定翼１１８を軸方向に交互に多段配列した回転部１０５及び筒状の固定部１０６を有する気体移送機構１０４が組立形成される。

　固定部１０６の組立後は、ケーシング１０１内に回転部１０５及び固定部１０６を収納するために、最上段のスペーサ１１７側の上方からケーシング１０１を被せる。これにより、ケーシング１０１内に気体移送機構１０４が収納される。また、気体移送機構１０４を収納したケーシング１０１は、円筒部１０２内の上部内周面の一部に段状に形成した位置決め部１０２ａが、最上部のスペーサ１１７の上面及び外周面に当接されて、ケーシング１０１と気体移送機構１０４との軸方向Ｍの位置決め及び幅方向（スラスト方向）Ｒの位置決めがなされる。

　一方、ケーシング１０１の下部は、ベース１０３の外周に形成された環状凹溝１０３ａ内に配設されたシール用のＯリング１１９を挟み、円筒部１０２の内周面とベース１０３の外周面との間に隙間Ｓ１を設けて当接される。その後、円筒部１０２とベース１０３の間をボルト１２０で固定すると、ケーシング１０１と気体移送機構１０４が一体化される。

　ところで、図７及び図８に示した真空ポンプ１００のように、スペーサ１１７と固定翼１１８を順に積み重ねて多段にした固定部１０６の構造では、図９に示したスペーサ１１７の各種の寸法Ａ、寸法Ｂ、寸法Ｃの加工精度が高くないと、積み重ねたときに、上側に進むに従って気体移送機構１０４の軸線Ｏ２に対する傾き、すなわち径方向Ｒの移動（同軸度のズレ）が大きく発生する。したがって、加工時には、寸法Ａ、寸法Ｂ、寸法Ｃの精度を各々高く（厳しく）する必要がある。なお、ここでの寸法Ａは第１の径方向支持部１１４ａの内周寸法であり、寸法Ｂはスペーサ１１７の外周寸法、寸法Ｃは小径部（段部）１１４ｃの外周寸法である。

特開２００８－６６３２７号公報

　上述したように、図７及び図８に示した真空ポンプ１００では、ケーシング１０１における円筒部１０２には、円筒部１０２に収容した気体移送機構１０４の固定部１０６を位置決めする位置決め部１０２ａは、上部一箇所にだけ設けている。そのため、スペーサ１１７の積み重ねられる段数が増加すると、段数に比例して固定部１０６側の径方向Ｒの移動（同軸度のズレ）が大きくなり、固定部１０６にケーシング１０１を装着する作業が難しくなる。したがって、スペーサ１１７の加工時における寸法公差を厳しくする必要があるので、加工が難しく、製造コストが高くなっている問題点があった。

　そこで、製造時の寸法公差を緩くしても、スペーサの一定の位置決め精度を確保でき、かつ真空ポンプの製造コストを下げることができる構造にした真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベースを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

　本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼を有するターボ分子機構を備える真空ポンプであって、段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、少なくとも段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部と前記円筒部の下部に取り付けられるベース部の、２部品で構成された前記ケーシングと、前記円筒部内の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされた前記複数のスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に保持している径方向位置決め部と、を備える真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した複数のスペーサに、該スペーサの外周を囲ってケーシングの円筒部を被せると、少なくとも吸気口側となる最上段のスペーサと排気口側となる最下段のスペーサが共に、円筒部内の位置決め部により、軸方向と径方向（スラスト方向）が位置決めされる。すなわち、多段配列された上下二つのスペーサが位置決めされることにより、多段配列されたスペーサの全体が径方向に移動したり傾いたりすることが抑制される。これにより、ケーシング及びスペーサの製造時における加工精度（公差）を幾分緩くしても、径方向の移動や傾きを抑制（軽減）して一定の位置決め精度を確保できるので、ケーシング及びスペーサの製作等が簡単になり、製造コストを下げることができる。

　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記円筒部内周面の上側の径方向位置決め部は、前記複数のスペーサの外周面に対応して設けられ、前記円筒部内の下側の径方向位置決め部は、前記ベース部の側面に対応して設けられている、真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した複数のスペーサに、該スペーサの外周を囲ってケーシングの円筒部を被せると、上側となる吸気口側に設けられた円筒部内内の上側の位置決め部によって、多段配列されているスペーサの軸方向と径方向の位置決めがなされる。一方、下側となる排気口側のスペーサは、円筒部内の下側の位置決め部がベースの側面に当接することによって、そのベースと共に軸方向と径方向の位置決めがなされる。したがって、この場合も、上下二つのスペーサが軸方向と径方向に位置決めされることにより、多段配列されたスペーサの全体が径方向に移動したり傾いたりすることが抑制（軽減）される。これにより、ケーシング及びスペーサの製造時における加工精度（公差）を幾分緩くしても、一定の位置決め精度を確保できるので、ケーシング及びスペーサの製作等が簡単になり、製造コストを下げることができる。

　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成において、前記上側の径方向位置決め部は、前記最上段のスペーサの外周面に対応して設けられている、真空ポンプを提供する。　

　この構成によれば、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した複数のスペーサは、そのスペーサの吸込口側から該スペーサの外周を囲ってケーシングを被せると、吸気口側である最上段におけるスペーサと下側となる排気口側のスペーサが共に、ケーシング内に設けられた上側の径方向位置決め部により、軸方向と径方向の位置決めがなされる。これにより、ケーシング及びスペーサの製造時における加工精度（公差）を更に緩くすることが可能になる。

　請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記複数のスペーサは、前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される径方向支持部と、前記回転翼の外周側に対向して設けられ、積みされた隣り合う前記複数のスペーサの前記径方向支持部の内周面に嵌合連結するスペーサ部と、を備えている真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、円筒部の内周面に当接する下段側のスペーサの上に固定翼と回転翼を順に配置し、さらに上段側のスペーサを配置することにより、固定翼とスペーサと回転翼を交互に多段配列することができる。

　請求項５に記載の発明は、請求項１、２、３又は４に記載の構成において、前記最上段のスペーサは、最上段の前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される上部径方向支持部と、最上段の前記固定翼の下側に配設された前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される下部径方向支持部と、最上段より二段目の前記回転翼の外周側に設けられ、前記上部径方向支持部と前記下部径方向支持部を接続するスペーサ部を備える、真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、最上段の前記スペーサは、最上段の固定翼と最上段の固定翼の下側に配設された固定翼の、上下で隣り合う二つの固定翼を位置決めする構造を兼ねているので、スペーサの全体の個数を減らすことができ、更にコストダウンが可能になる。

　請求項６に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の構成において、前記最上段のスペーサは、最上段の前記固定翼であって、更に、最上段の前記回転翼の外周側に対向して設けられた前記径方向位置決め部を有する、真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、最上段のスペーサは、最上段の固定翼と回転翼の外周側に対向して設けられた径方向位置決め部を一体に設けているので、最上段の固定翼を別途形成しなくてもよく、更にコストダウンが可能になる。

　請求項７に記載の発明は、請求項２又は３に記載の構成において、前記ベース部は、前記ケーシングの軸方向上側に延び、外周面が前記下側の径方向位置決め部の内面に当接する円筒ベース部と、前記円筒ベース部の下部外周から外側に向かって鍔状に延設され、前記円筒部の下面に当接する水平ベース部と、を備え、前記水平ベース部と前記円筒部の下面との間に、前記ベース部と前記円筒部との間をシールするＯリングを配設している、真空ポンプを提供する。

　この構成によれば、シール用のＯリングを水平ベース部と円筒部の下面との間に配設することにより、下側の径方向位置決め部を円筒ベース部の周面に当接させ易くなり、位置決め精度を向上させることができる。

　請求項８に記載の発明は、外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口と、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼と、段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、を有するターボ分子機構を備える真空ポンプの円筒部であって、前記円筒部は、段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置され、前記円筒部内周面の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされた前記複数のスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に保持している径方向位置決め部と、を備える円筒部を提供することにある。

　この構成によれば、真空ポンプの仕様変更に応じて、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した、複数のスペーサを支持可能にケーシングの形状を変更することができる。これにより、スペーサ等の設計・清掃、管理在庫に要する手間を軽減することができる。

　請求項９に記載の発明は、外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口と、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼と、段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、を有するターボ分子機構を備える真空ポンプのベース部であって、前記ベース部は、段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部の下部に取り付けられ、前記円筒部と径方向の位置決めがされている、ベース部を提供することにある。

　この構成によれば、真空ポンプの仕様変更に応じて、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した複数のスペーサを支持可能にベース部の形状を変更することができる。これにより、スペーサ等の設計・清掃、管理在庫に要する手間を軽減することができる。

　発明によれば、固定翼と回転翼を交互に積み重ねて多段配列した複数のスペーサに、該スペーサの外周を囲ってケーシングを被せると、上側となる吸気口側のスペーサと下側となる排気口側のスペーサが共に、ケーシング内に設けられた位置決め部によって軸方向と径方向が位置決めされるので、多段配列されたスペーサの全体が径方向に移動したり傾いたりする量が抑制（軽減）される。したがって、ケーシング及びスペーサの製造時における加工精度（公差）を幾分緩くしても、一定の位置決め精度を確保することができるので、ケーシング及びスペーサの製作等が簡単になり、製造コストを下げることができる。

本発明の一実施例として示す真空ポンプの垂直断面図である。図１の拡大図であり、（ａ）は図１のＤ部拡大図、（ｂ）は図１のＥ部拡大図である。図１示した真空ポンプにおけるスペーサの断面図である。本発明の第１変形例として示す真空ポンプの垂直断面図である。図４のＦ部拡大図である。本発明の第２変形例として示す真空ポンプの垂直断面図である。従来の真空ポンプを示す垂直断面図である。図７のＨ部拡大図である。図７に示した従来の真空ポンプにおけるスペーサの拡大断面図である。

　本発明は、製造時の寸法公差を幾分緩くしても、スペーサの一定の位置決め精度を確保でき、かつ真空ポンプの製造コストを下げることができる構造にした真空ポンプ、及びこの真空ポンプに用いられる円筒部、並びにベース部を提供するという目的を達成するために、外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼を有するターボ分子機構を備える真空ポンプであって、段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、少なくとも段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部と前記円筒部の下部に取り付けられるベース部の、２部品で構成された前記ケーシングと、前記円筒部内の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされた前記複数のスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に位置決め保持している径方向位置決め部と、を備える構成にしたことにより実現した。

　以下、本発明を実施するための形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。また、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の真空ポンプの各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

　図１は、本発明の一実施例として示す真空ポンプ１０の垂直断面図である。図２は図１の部分拡大図で、（ａ）は図１のＤ部拡大図、（ｂ）は図１のＥ部拡大図である。

　図１において、真空ポンプ１０は、真空ポンプ１０の外装体を形成するケーシング１１と、ケーシング１１内に回転可能に支持されたロータシャフト１２を有するロータ１３と、ロータシャフト１２を回転させる駆動モータ１４と、ロータシャフト１２の一部及び駆動モータ１４を収容するステータコラム１５とを備えている。

　ケーシング１１は、円筒部１１Ａと、この円筒部１１Ａの下部に設けられたベース１１Ｂを有して、真空ポンプ１０の筐体を形成している。

　ケーシング１１の円筒部１１Ａは、上下が開口された筒状体として形成されており、上部開口をガス吸気口１６としている。また、上部開口の外周には、上方フランジ部１７が一体に形成され、下部開口の外周には下方フランジ部１８が一体に形成されている。また、下方フランジ部１８の下面には、シール用のＯリング１９を位置決めして配置するための環状を有したＯリング用凹部１８ａが形成されている。一方、円筒部１１Ａの内周面側には、円筒部１１Ａの上部に上部径方向位置決め部（「上側の位置決め部」とも言う）２０が設けられ、円筒部１１Ａの下部に下部径方向位置決め部（「下側の位置決め部」とも言う）２１が設けられている。

　上部径方向位置決め部２０は、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣから内側に水平に張り出している第１の環状壁部２０ａと、この第１の環状壁部２０ａの内面から上方に向かって垂直に凹み、その凹んだ位置から内側に水平に張り出している第２の環状壁部２０ｂとでなる。

　下部径方向位置決め部２１は、円筒部１１Ａにおける内周面１１ＡＣの一部、すなわち下部内周面を使用している。

　ケーシング１１のベース１１Ｂは、ケーシング１１の軸方向上側に延伸して、外周面２２ａが円筒部１１Ａの下部径方向位置決め部２１の内面（内周面１１ＡC）と嵌合連結される円筒ベース部２２と、円筒ベース部２２の下部外周から外側に向かって水平に鍔状に延設され、円筒部１１Ａにおける下方フランジ部１８の下面に当接する環状をした水平ベース部２３を一体に有している。なお、円筒ベース部２２の上部には、後述する環状をしたスペーサ３９の第１の径方向支持部３９ａの下部が装着される小径部２２ｂが設けられている。

　そして、ケーシング１１は、円筒部１１Ａの下端から円筒ベース部２２と円筒部１１Ａを嵌合すると、図１に示すように円筒部１１Ａがベース１１Ｂ上に載置された状態でベース１１Ｂと連結される。また、この連結では、下方フランジ部１８と水平ベース部２３との間にシール用のＯリング１９が介装され、さらに下方フランジ部１８と水平ベース部２３との間がボルト２５で固定されることにより、円筒部１１Ａとベース１１Ｂが一体化されるようになっている。

　ロータ１３は、ロータシャフト１２と、ロータシャフト１２の上部に固定されてロータシャフト１２の軸線Ｏ１に対して同心円状に並設された回転翼２６と、を備えている。本実施例では、１０段の回転翼２６が設けられている。

　回転翼２６は、所定の角度で傾斜したブレードからなり、ロータ１３の上部外周面に一体に形成されている。また、回転翼２６は、ロータ１３の軸線Ｏ１の回りに放射状に複数設置されている。

　ロータシャフト１２は、磁気軸受２７により非接触支持されている。磁気軸受２７は、ラジアル電磁石２８と、アキシャル電磁石２９と、を備えている。ラジアル電磁石２８及びアキシャル電磁石２９は、図示しない制御ユニットに接続されている。

　制御ユニットは、ラジアル方向変位センサ２８ａ及びアキシャル方向変位センサ２９ａの検出値に基づいて、ラジアル電磁石２８、アキシャル電磁石２９の励磁電流を制御することにより、ロータシャフト１２が所定の位置に浮上した状態で支持されるようになっている。

　ロータシャフト１２の上部及び下部は、タッチダウン軸受３０内に挿通されている。ロータシャフト１２が制御不能になった場合には、高速で回転するロータシャフト１２がタッチダウン軸受３０に接触することで、真空ポンプ１０内の過度の損傷を防止するようになっている。

　ロータ１３は、ボス孔３１にロータシャフト１２の上部を挿通した状態で、ボルト３２をロータフランジ３３に挿通すると共にシャフトフランジ３４に螺着することで、ロータシャフト１２に一体に取り付けられている。以下、ロータシャフト１２の軸線方向を「軸方向Ｍ」と称し、ロータシャフト１２の径方向を「径方向Ｒ」と称す。

　駆動モータ１４は、ロータシャフト１２の外周に取り付けられた回転子３５と、回転子３５を取り囲むように配置された固定子３６と、を備えている。固定子３６は、上述した図示しない制御ユニットに接続されており、制御ユニットによってロータ１３の回転が制御されている。

　ステータコラム１５は、ベース１１Ｂ上に載置された状態で、ボルト３７を介してベース１１Ｂに固定されている。

　回転翼２６、２６の軸方向近傍には、固定翼３８が設けられている。すなわち、回転翼２６と固定翼３８とは、軸方向Ｍに沿って交互にかつ多段に配列されている。本実施例では、１０段の固定翼３８が設けられている。

　固定翼３８は、環状に形成されており、回転翼２６とは反対方向に傾斜したブレードと該ブレードの両端に連結されたリングとを備え、ケーシング１１の円筒部１１Ａの内周面に段積み設置されているスペーサ３９に挟持されて軸方向Mと径方向Rに位置決めされている。また、固定翼３８のブレードも、ロータ１３の軸線Ｏ１の回りに放射状に複数設置されている。

　また、ベース１１Ｂの円筒ベース部２２の外周面には、外部へ通じているガス排気口２４が設けられている。ガス排気口２４は、図示しない補助ポンプに連通するように接続される。真空ポンプ１０は、回転翼２６と固定翼３８の相互作用により、ガス吸気口１６から吸入されたガス（気体）Ｇを軸方向Ｍの上方から下方に移送し、ガス排気口２４から外部に排気するようになっている。

　最下段の固定翼３８は、ベース１１Ｂにおける円筒ベース部２２の小径部２２ｂ上に載置されている。具体的には、固定翼３８の基端部は、円筒ベース部２２と小径部２２ｂの上面とスペーサ３９とで挟持されることにより、軸方向Ｍと径方向Rに支持されている。

　スペーサ３９は、略円筒形状をした固定部材であり、ケーシング１１の軸方向に沿って延伸されているとともに、固定翼３８の外周面と周回対向し、かつ円筒部１１Ａの内周面１１ＡCと僅かな隙間を空けて対向する第１の径方向支持部３９ａと、回転翼２６の外周面と周回対向し、第１の径方向支持部３９ａの内周面に当接する第２の径方向支持部３９ｂとを備えている。また、第２の径方向支持部３９ｂの外周には、順に上側に積み重ねられるスペーサ３９の第１の径方向支持部３９ａの下部が装着される小径部（段部）３９ｃが形成されている。

　なお、スペーサ３９における小径部３９ｃの径方向における凹み量は、第１の径方向支持部３９ａの径方向の厚みと略等しく、上側に積み重ねられたスペーサ３９の第１の径方向支持部３９ａの下部が装着されると、上側に積み重ねられたスペーサ３９の外周面と下側のスペーサ３９の外周面が互いに面一となるように設定されている。一方、スペーサ３９における第１の径方向支持部３９ａの内周面側の径方向における凹み量は、第２の径方向支持部３９ｂの径方向の厚みと略等しく、積み重ねられた下側のスペーサ３９の第２の径方向支持部３９ｂの上部が装着されると、上側に積み重ねられたスペーサ３９の内周面と下側のスペーサ３９の内周面が互いに面一となるように設定されている。また、各スペーサ３９の軸方向の高さは、回転翼２６及び固定翼３８のブレードの高さ（厚み）に比例をして任意に設定される。

　そして、この真空ポンプ１０の固定翼３８とスペーサ３９の組立は、ベース１１Ｂ上に回転部であるロータ１３を設置した後、まずベース１１Ｂにおける円筒ベース部２２の小径部２２ｂの上に最下段となる固定翼３８を載せ、次いで最下段となるスペーサ３９を積み重ねる。このとき、最下段となるスペーサ３９は、第１の径方向支持部３９ａ内に最下段となる固定翼３８及び小径部２２ｂを内包する状態にして装着され、小径部２２ｂと第１の径方向支持部３９ａを嵌合連結させて、最下段となるスペーサ３９をベース１１Ｂに対して位置決めする。また、最下段となるスペーサ３９の配置により、最下段の回転翼２６が、このスペーサ３９に非接触の状態で内包される。

　次いで、最終段となるスペーサ３９の第２の径方向支持部３９ｂの上に二段目の固定翼３８を載せ、次いで二段目となるスペーサ３９を積み重ねる。このとき、二段目となるスペーサ３９は、第１の径方向支持部３９ａ内に、最下段となる固定翼３８及び最下段となるスペーサ３９の第２の径方向支持部３９ｂを内包する状態にして、最下段となるスペーサ３９の第２の径方向支持部３９ｂと二段目となるスペーサ３９の第１の径方向支持部３９ａを各々嵌合連結させて、二段目となるスペーサ３９を最下段となるスペーサ３９に対して位置決めする。そして、二段目となるスペーサ３９の配置により、最下段の回転翼２６が、このスペーサ３９に非接触の状態で内包される。以下、この作業を順に繰り返すことにより、回転翼２６及び固定翼３８を軸方向に交互に多段配列した回転部及び筒状の固定部を有する気体移送機構４０が組立形成される。

　固定翼３８及びスペーサ３９の組立後は、気体移送機構４０をケーシング１１内に収納するために、最上段のスペーサ３９側の上方からケーシング１１を被せると、ケーシング１１内に気体移送機構４０が収納される。なお、ケーシング１１への収納作業は、円筒部１１Ａの下部開口から最上段のスペーサ３９を差し込む状態にして、気体移送機構４０をガイドにしてケーシング１１を落とし込む。このとき、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣがスペーサ３９の外周面に摺接された状態で落とし込まれる。そして、最終位置の直前まで差し込まれると、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣに設けている下部径方向位置決め部２１が円筒ベース部２２の外周面２２ａに当接されて、気体移送機構４０の下部側がベース１１Ｂに対して位置決められる。また、ケーシング１１が略最終位置まで落とし込まれると、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣに設けている上部径方向位置決め部２０が最上段のスペーサ３９と対応し、第１の環状壁部２０ａと第２の環状壁部２０ｂに最上段のスペーサ３９の上部が嵌合連結されて、気体移送機構４０の上部側がケーシング１１に対して位置決めされる。すなわち、気体移送機構４０の上下二つの位置が、上部径方向位置決め部２０と下部径方向位置決め部２１で位置決めされ、多段配列されたスペーサ３９の全体が径方向Ｒに移動したり傾いたりすることが制（軽減）される。

　このように構成された真空ポンプ１０は、上述したようにガス吸気口１６を設けているケーシング１１の上方フランジ部１７が、図示しないチャンバ等の真空容器に取り付けられ、ベース１１Ｂに設けているガス排気口２４に図示しない補助ポンプが取り付けられる。この状態で、真空ポンプ１０の駆動モータ１４が駆動されると、ロータ１３と共に回転翼２６が高速に回転する。これにより、ガス吸気口１６からの気体Ｇが真空ポンプ１０内に流入され、その気体Ｇが気体移送機構４０内を順に移送されて、ベース１１Ｂのガス排気口２４から排気される。すなわち、真空容器内の真空引きがされる。

　したがって、この実施例における真空ポンプ１０では、気体移送機構４０の上下二つの位置が、上部径方向位置決め部２０と下部径方向位置決め部２１で位置決めされた構造をなし、多段配列されたスペーサ３９の全体が径方向に移動したり傾いたりすることを抑制する構造にしているので、多段配列されたスペーサ３９の全体が径方向Ｒに移動したり傾いたりすることが抑制（軽減）される。これにより、ケーシング１１及びスペーサ３９の製造時における加工精度（公差）を幾分緩くしても、一定の位置決め精度を確保できるので、ケーシング１１及びスペーサ３９の製作等が簡単になり、製造コストを下げることができる。なお、気体移送機構の上側位置だけを位置決めしている従来構造では、第１の径方向支持部の内周寸法Ａ、スペーサの外周寸法Ｂ、小径部（段部）の外周寸法Ｃの各公差を小さく厳しく要求されていたが、本発明の場合では従来構造と比べて約３割程度緩くすることができ、加工が簡略化され、製造コストを向上させることができる。

　図４は、図１に示した真空ポンプの第１変形例として示す真空ポンプ１０の垂直断面図である。図４に示す第１変形例は、最上段のスペーサ１３９を変形したものであり、他の構成は図１及び図２に示した真空ポンプ１０と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。

　図４に示す環状をした最上段のスペーサ１３９は、最上段の固定翼３８（３８ａ）の外周面と該最上段の固定翼３８ａの直ぐ下側の固定翼、すなわち上から二番目の固定翼３８（３８ｂ）の外周面と二番目の回転翼２６ａの外周面との間に配置されている。その最上段のスペーサ１３９は、最上段の固定翼３８（３８ａ）と上から二番目の固定翼３８（３８ｂ）の軸方向の間隔を保持するスペーサ部１３９ｄと、スペーサ部１３９ｄの下面外周縁から軸方向下側に垂直に延びる下部径方向支持部としての第１の径方向支持部１３９ａと、スペーサ部１３９ｄの上面外周縁から軸方向上側に垂直に延びる上部径方向支持部としての第２の径方向支持部１３９ｂとよりなる。

　そして、最上段のスペーサ１３９は、第１の径方向支持部１３９ａが上から二番目の固定翼３８ｂを内包し、同じく上から二番目の回転翼２６をスペーサ部１３９ｄが内包する状態にして、上から二番目のスペーサ３９の小径部（段部）１３９ｃに嵌合連結させ、最上段のスペーサ１３９を上から二番目のスペーサ３９に積み重ねて位置決めする。次いで、最上段のスペーサ１３９のスペーサ部１３９ｄの上面に最終段の固定翼３８ａを載せ、その後、ケーシング１１の円筒部１１Ａを被せるようにしている。

　また、円筒部１１Ａを被せた状態では、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣに設けている上部径方向位置決め部２０が最上段のスペーサ１３９と対応し、第１の環状壁部２０ａに最上段のスペーサ１３９の上部が当接嵌合されるとともに、第２の環状壁部２０ｂに最終段のスペーサ１３９の上面が当接されて、気体移送機構４０の上部側がケーシング１１に対して位置決めされる。一方、ケーシング１１の下部径方向位置決め部２１は、円筒ベース部２２の外周面２２ａに当接されて、気体移送機構４０の下部側をベース１１Ｂに対して位置決めする。

　したがって、この第１の変形例として示した真空ポンプ１０も、気体移送機構４０の上下二つの位置が、上部径方向位置決め部２０と下部径方向位置決め部２１で位置決めされ、多段配列されたスペーサ３９の全体が径方向に移動したり傾いたりすることが抑制される。これにより、この変形例の構造では、最上段の回転翼２６に周回対向するスペースを省くことが可能になり、図１に示した真空ポンプ１０と比べて部品点数が少なくなり、製造コストの軽減が可能になる。

　図６は、図１及び図２示した真空ポンプの第２変形例として示す真空ポンプ１０の垂直断面図である。図６に示す第２変形例は、最上段のスペーサ２３９と最上段の固定翼２３８を一体化したものであり、他の構成は図１及び図２と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。

　図６に示す環状をした最上段のスペーサ２３９は、環状をした部材であり、該最上段のスペーサ２３９の内周面から軸線Ｏ１に向かって略水平に延びる状態にして、最上段の固定翼２３８が一体に設けられている。また、スペーサ２３９の下部には、上から二番目のスペーサ３９の第２の径方向支持部３９ｂと嵌合連結する第１の径方向支持部２３９ａが設けられ、上部には上部径方向位置決め部２０の第１の環状壁部２０ａ及び第２の環状壁部２０ｂと当接して位置決め係合される径方向位置決め部としての第２の径方向支持部２３９ｂが設けられている。

　そして、最上段のスペーサ２３９は、第２の径方向支持部２３９ｂが最上段の回転翼２６を内包する状態にして、第１の径方向支持部２３９ａを上から二番目のスペーサ３９の小径部（段部）３９ｃに嵌合連結させ、該最上段のスペーサ２３９を上から二番目のスペーサ３９に積み重ねて位置決めする。その後、ケーシング１１の円筒部１１Ａを被せるようにしている。

　また、ケーシング１１の円筒部１１Ａを被せた状態では、円筒部１１Ａの内周面１１ＡＣに設けている上部径方向位置決め部２０が最上段のスペーサ２３９と対応し、第１の環状壁部２０ａに最上段のスペーサ２３９の上部が嵌合連結されるとともに、第２の環状壁部２０ｂに第２の径方向支持部２３９ｂの上面が当接されて、気体移送機構４０の上部側がケーシング１１に対して位置決めされる。一方、ケーシング１１の下部径方向位置決め部２１は、円筒ベース部２２の外周面２２ａに当接されて、気体移送機構４０の下部側をベース１１Ｂに対して位置決めする。

　したがって、この第２の変形例として示した真空ポンプ１０も、気体移送機構４０の上下二つの位置が、上部径方向位置決め部２０と下部径方向位置決め部２１で位置決めされ、多段配列されたスペーサ３９の全体が径方向に移動したり傾いたりすることが抑制される。また、この第２の変形例の構造では、最上段のスペーサ２３９と最上段の固定翼２３８を一体化しているので、図１に示した真空ポンプ１０の場合と比べて部品点数が少なくなり、製造コストの軽減が可能になる。

　なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１０　　　　真空ポンプ
１１　　　　ケーシング（筐体）
１１Ａ　　　円筒部
１１ＡＣ　　内周面
１１Ｂ　　　ベース
１２　　　　ロータシャフト
１３　　　　ロータ
１４　　　　駆動モータ
１５　　　　ステータコラム
１６　　　　ガス吸気口
１７　　　　上方フランジ部
１８　　　　下方フランジ部
１８ａ　　　Ｏリング用凹部
１９　　　　Ｏリング
２０　　　　上部径方向位置決め部
２０ａ　　　第１の環状壁部
２０ｂ　　　第２の環状壁部
２１　　　　下部径方向位置決め部
２２　　　　円筒ベース部
２２ａ　　　外周面
２２ｂ　　　小径部
２３　　　　水平ベース部
２４　　　　ガス排気口
２５　　　　ボルト
２６　　　　回転翼
２７　　　　磁気軸受
２８　　　　ラジアル電磁石
２８ａ　　　ラジアル方向偏倚センサ
２９　　　　アキシャル電磁石
２９ａ　　　アキシャル方向変位センサ
３０　　　　タッチダウン軸受
３１　　　　ボス孔
３２　　　　ボルト
３３　　　　ロータフランジ
３４　　　　シャフトフランジ
３５　　　　回転子
３６　　　　固定子
３７　　　　ボルト
３８　　　　固定翼
３８ａ　　　最上段の固定翼
３８ｂ　　　上から二番目の固定翼
３９　　　　スペーサ
３９ａ　　　第１の径方向支持部
３９ｂ　　　第２の径方向支持部
３９ｃ　　　小径部（段部）
１３９　　　スペーサ
１３９ａ　　第１の径方向支持部（下部径方向支持部）
１３９ｂ　　第２の径方向支持部（上部径方向支持部）
１３９ｄ　　スペーサ部
２３８　　　最上段の固定翼
２３９　　　最上段のスペーサ
２３９ａ　　第１の径方向支持部（下部径方向支持部）
２３９ｂ　　第２の径方向支持部（上部径方向支持部かつ径方向位置決め部）
４０　　　　気体移送機構
Ｍ　　　　　軸方向
Ｒ　　　　　径方向
Ｇ　　　　　気体
Ｏ１　　　　軸線

Claims

　外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口を有するケーシング内に、軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼を有するターボ分子機構を備える真空ポンプであって、
　段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、
　少なくとも段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部と前記円筒部の下部に取り付けられるベース部の、２部品で構成された前記ケーシングと、
　前記円筒部内の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされた前記複数のスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に保持している径方向位置決め部と、
　を備えることを特徴とする真空ポンプ。
　前記円筒部内周面の上側の径方向位置決め部は、前記複数のスペーサの外周面に対応して設けられ、
　前記円筒部内周面の下側の径方向位置決め部は、前記ベース部の側面に対応して設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
　前記上側の径方向位置決め部は、前記最上段のスペーサの外周面に対応して設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
　前記複数のスペーサは、
　前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される径方向支持部と、
　前記回転翼の外周側に対向して設けられ、段積みされた隣り合う前記複数のスペーサの前記径方向支持部の内周面に嵌合連結するスペーサ部と、
　を備えていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の真空ポンプ。
　前記最上段のスペーサは、
　最上段の前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される上部径方向支持部と、
　最上段の前記固定翼の下側に配設された前記固定翼の外周面と前記円筒部の内周面との間に配設される下部径方向支持部と、
　最上段より二段目の前記回転翼の外周側に設けられ、前記上部径方向支持部と前記下部径方向支持部を接続するスペーサ部を備える、
　ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の真空ポンプ。
　前記最上段のスペーサは、最上段の前記固定翼であって、更に、最上段の前記回転翼の外周側に対向して設けられた前記径方向位置決め部を有する、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の真空ポンプ。
　前記ベース部は、
　前記ケーシングの軸方向上側に延び、外周面が前記下側の径方向位置決め部の内面に当接する円筒ベース部と、
　前記円筒ベース部の下部外周から外側に向かって鍔状に延設され、前記円筒部の下面に当接する水平ベース部と、
を備え、
　前記水平ベース部と前記円筒部の下面との間に、前記ベース部と前記円筒部との間をシールするＯリングを配設している、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の真空ポンプ。
　外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口と、
　軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼と、
段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、を有するターボ分子機構を備える真空ポンプの円筒部であって、
　前記円筒部は、段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置され、
　前記円筒部内周面の上下二つの位置に各々設けられて、段積みされた前記複数のスペーサの少なくとも最上段のスペーサと最下段のスペーサを同軸的に保持している径方向位置決め部と、
　を備えることを特徴とする円筒部。
　外部から気体を吸入するための吸気口と吸入された前記気体を外部に排気するための排気口と、
　軸方向に交互に多段配列された回転翼及び固定翼と、
　段積みされて前記固定翼を軸方向に位置決めしている環状をした複数のスペーサと、を有するターボ分子機構を備える真空ポンプのベース部であって、
　前記ベース部は、段積みされた前記複数のスペーサの外周を囲って配置される円筒部の下部に取り付けられ、
　前記円筒部と径方向の位置決めがされていること
を特徴とするベース部。