WO2020090632A1 - 真空ポンプ、及び、真空ポンプ構成部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスを効率よく冷却できるとともにメンテナンス頻度が少ない真空ポンプを提供する。 【解決手段】ガスの吸気部１２と排気部１３を有する本体ケーシング１４と、ステータ翼１９やロータ翼２０が形成されたターボ分子ポンプ機構部１７と、ターボ分子ポンプ機構部１７の下流側に設けられたネジ溝ポンプ機構部１８と、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスを冷却してネジ溝ポンプ機構部１８の側へ流出させる冷却トラップ部８１と、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスを冷却トラップ部８１に誘導する隔壁２９と、を備えた。

Description

真空ポンプ、及び、真空ポンプ構成部品

　本発明は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプやその構成部品に関する。

　一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電によりロータ翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガスの気体分子を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。また、このようなターボ分子ポンプには、冷却トラップ部（「冷却部」や「トラップ部」などともいう）を備え、冷却トラップ部でガス中の堆積成分を積極的に昇華（ここでは固体化の意味である）させるタイプものがある。

　そして、このタイプのターボ分子ポンプとしては、冷却トラップ部を、排気流路の途中に配置したもの（特許文献１）や、排気流路の外に配置して一部のガスを分流させるもの（特許文献２、特許文献３）などがある。ここで、特許文献２や特許文献３では、排気流路を流れるガスが符号Ｇで示され、冷却トラップ部に分流するガスが符号ｇにより示されている。

特開２００３－２５４２８４号公報 特許第４２１１３２０号公報 特許第４９１６６５５号公報

　ところで、上述のような各種のターボ分子ポンプのうち、特許文献１に示されたタイプのものにおいては、冷却トラップ部が排気流路の途中に設置され、冷却トラップ部が排気流路に面している。このため、特許文献１に示されたタイプのターボ分子ポンプは、特許文献２や特許文献３に示されたタイプのものと比べて、多量のガスを冷却トラップ部に接触させることができ、ガス中の堆積成分を効率よく昇華させることが可能である。

　しかし、排気流路中に堆積物が析出するため、堆積物が増えるにつれて、徐々に排気流路が閉塞され、排気性能が低下してしまう。そして、冷却トラップをケーシング内に設置したままで堆積物を除去することは困難であり、堆積物を除去して排気流路の大きさ（流路面積）を元に戻すためには、冷却トラップを取り外し、冷却トラップに対して、オーバーホールによるメンテナンスを行う必要がある。

　これに対して、特許文献２や特許文献３に示されているように、ガスの一部を排気流路から冷却トラップ部の側へ分流させるタイプのものにおいては、冷却トラップ部を排気流路から分離することができ、排気経路に堆積物が生じ難い。しかし、排気流路のガスの一部を導くための流路（符号ｇのガス流路）を、排気流路に連通させて両者を空間的に繋げるだけでは、期待するようなガスの分流が生じるとは限らない。このため、特許文献２や特許文献３に示されたタイプのターボ分子ポンプは、冷却トラップ部を有効に活用することが困難である。

　特に、冷却トラップ部の前段で圧縮されたガスに関しては、分子の平均自由行程が０．５ｍｍ程度になると考えられ、理論上、ガス中の分子を排気流路から外れた位置へ移動させることは難しい。したがって、特許文献２や特許文献３に示されているようにガスを分流させるタイプのものにおいては、冷却トラップ部によって、ガス中の堆積成分を効率よく昇華させることは困難である。

　本発明の目的とするところは、ガスを効率よく冷却できるとともにメンテナンス頻度が少ない真空ポンプ、及び、真空ポンプの構成部品を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために本発明は、ガスの吸気部と排気部を有するケーシングと、
　静翼や回転翼が形成されたポンプ機構部と、
　前記ポンプ機構部の下流側に設けられたネジ溝排気機構部と、
　前記ポンプ機構部から導出された前記ガスを冷却して前記ネジ溝排気機構部の側へ流出させる冷却トラップ部と、
　前記ポンプ機構部から導出された前記ガスを前記冷却トラップ部に誘導する隔壁部と、を備えたことを特徴とする真空ポンプにある。
（２）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記隔壁部が、前記ケーシング内に設置された円板状部材であることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（３）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記隔壁部が、前記回転翼と一体に設けられていることを特徴とする（２）に記載の真空ポンプにある。
（４）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記隔壁部の下流に前記ネジ溝排気機構部を備えることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（５）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記隔壁部の上流に前記ネジ溝排気機構部を備えることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（６）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップ部におけるトラップ温度が、ガス成分の少なくとも１つの昇華温度を下回ることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（７）また、上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップ部の取付部が断熱構造となっていることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（８）上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップ部における堆積物の除去機能を備えることを特徴する（１）に記載の真空ポンプにある。
（９）上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップ部に、前記ガスの流入出口である第１流入出口とは異なる第２流入出口を備えることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（１０）上記目的を達成するために他の本発明は、前記冷却トラップ部における内面の少なくとも一部に非粘着コーティングが施されていることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプにある。
（１１）上記目的を達成するために他の本発明は、前記ケーシングが、前記冷却トラップ部と、所定のケーシング部材を組み合せて構成されており、これらのうちの前記冷却トラップ部のみを着脱可能としていることを特徴とする（１）に記載の真空ポンプ。
（１２）上記目的を達成するために他の本発明は、真空ポンプのケーシング内にてガスを遠心方向に誘導するための上流側ガス誘導面と、前記ガスを求心方向に誘導するための下流側ガス誘導面と、を有する真空ポンプ構成部品にある。

　上記発明によれば、ガスを効率よく冷却できるとともにメンテナンス頻度が少ない真空ポンプ、及び、真空ポンプの構成部品を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 （ａ）は第１実施形態に係るターボ分子ポンプの一部を拡大して示す縦断面、（ｂ）は第２実施形態に係るターボ分子ポンプの一部を拡大して示す縦断面である。 （ａ）は冷却トラップ部を設けない場合のガスの状態変化を蒸気圧線図上に示すグラフ、（ｂ）は冷却トラップ部を設けた場合のガスの状態変化を蒸気圧線図上に示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第３実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第４実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第５実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第６実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第７実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。 本発明の第８実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面である。

　以下、本発明の各実施形態に係る真空ポンプについて、図面に基づき説明する。
　本発明の第１実施形態に係るターボ分子ポンプ１０について、図１及び図２に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ１０を縦断して概略的に示している。このターボ分子ポンプ１０は、例えば、半導体製造装置、電子顕微鏡、質量分析装置などといった対象機器の真空チャンバ（図示略）に接続されるようになっている。

　ターボ分子ポンプ１０は、円筒状のポンプ本体１１と、箱状の電装ケース（図示略）とを一体に備えている。これらのうちのポンプ本体１１は、図１中の上側が対象機器の側に繋がる吸気部１２となっており、下側が補助ポンプ等に繋がる排気部１３となっている。そして、ターボ分子ポンプ１０は、図１に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。

　電装ケース（図示略）には、ポンプ本体１１に電力供給を行うための電源回路部や、ポンプ本体１１を制御するための制御回路部が収容されているが、ここでは、これらについての詳しい説明は省略する。

　ポンプ本体１１は、略円筒状の本体ケーシング１４を備えている。本体ケーシング１４内には、排気機構部１５と回転駆動部（以下では「モータ」と称する）１６とが設けられている。これらのうち、排気機構部１５は、ポンプ機構部としてのターボ分子ポンプ機構部１７と、ネジ溝排気機構部としてのネジ溝ポンプ機構部１８とにより構成された複合型のものとなっている。

　ターボ分子ポンプ機構部１７とネジ溝ポンプ機構部１８は、ポンプ本体１１の軸方向に連続するよう配置されており、図１においては、図１中の上側にターボ分子ポンプ機構部１７が配置され、図１中の下側にネジ溝ポンプ機構部１８が配置されている。以下に、ターボ分子ポンプ機構部１７やネジ溝ポンプ機構部１８の基本構造について概略的に説明する。

　図１中の上側に配置されたターボ分子ポンプ機構部１７は、多数のタービンブレードによりガスの移送を行うものであり、所定の傾斜や曲面を有し放射状に形成された固定翼（以下では「ステータ翼」と称する）１９と回転翼（以下では「ロータ翼」と称する）２０とを備えている。ターボ分子ポンプ機構部１７において、ステータ翼１９とロータ翼２０は十段程度に亘って交互に並ぶよう配置されている。

　ステータ翼１９は、本体ケーシング１４に一体的に設けられており、上下のステータ翼１９の間に、ロータ翼２０が入り込んでいる。ロータ翼２０は、真空ポンプ構成部品としての、筒状のロータ２８に一体化されており、ロータ２８はロータ軸２１に、ロータ軸２１の外側を覆うよう同心的に固定されている。ロータ軸２１の回転に伴い、ロータ軸２１及びロータ２８と同じ方向に回転する。

　ここで、ポンプ本体１１は、主だった部品の材質としてアルミニウムが採用されているものであり、後述する排気側ケーシング１４ｂ、ステータ翼１９、ロータ２８などの材質もアルミニウムである。また、図１では、図面が煩雑になるのを避けるため、ポンプ本体１１における部品の断面を示すハッチングの記載を省略している。

　ロータ２８のロータ円筒部２３には、隔壁部としての隔壁２９が環状に形成されている。この隔壁２９は、ロータ２８における軸方向の途中の部位に一体に形成されており、図１中におけるロータ翼２０の下部において、径方向に突出している。そして、隔壁２９の、ロータ２８からの突出量は、全周に亘り均一となるよう設定されている。

　さらに、隔壁２９は、後述する冷却トラップ部４１へガスを誘導するようになっている。また、隔壁２９の材質もロータ２８等と同じくアルミニウムである。そして、隔壁２９は、ロータ２８の回転に伴い、ロータ２８と一体に回転し、回転円板として機能しながら、径方向外側（遠心方向）へのガスの誘導を行うようになっている。

　ロータ軸２１は、段付きの円柱状に加工されており、ターボ分子ポンプ機構部１７から下側のネジ溝ポンプ機構部１８に達している。さらに、ロータ軸２１における軸方向の中央部には、モータ１６が配置されている。このモータ１６については後述する。

　ネジ溝ポンプ機構部１８は、ロータ円筒部２３とネジステータ２４を備えている。　ロータ円筒部２３やネジステータ２４の詳細については後述する。ネジ溝ポンプ機構部１８の後段には排気パイプに接続する為の排気口２５が配置されており、排気口２５の内部とネジ溝ポンプ機構部１８が空間的に繋がっている。

　さらに、ネジ溝ポンプ機構部１８の外周部には、冷却トラップ部４１（後述する）が設けられている。ネジ溝ポンプ機構部１８のロータ円筒部２３は、ロータ２８に一体に形成されている。さらに、ロータ円筒部２３は、図１中におけるロータ２８の下端部から、径方向に同心的に拡がって形成されている。

　図２（ａ）に拡大した断面を示すが、ネジステータ２４は、筒状に形成され、ロータ円筒部２３の外側を全周に亘り覆っている。ネジステータ２４の内周面には、曲がり歯状の複数のスパイラル壁部２６が、軸方向へ（図１の上側から下側へ）、所定のねじれ角度で形成されている。さらに、各スパイラル壁部２６の間には、各スパイラル壁部２６により区切られたネジ溝部２７が形成されている。

　ネジステータ２４においては、スパイラル壁部２６の間隔が、図１および図２（ａ）中の上方から下方へいくにつれて、徐々に狭くなるように変化している。このため、ネジ溝部２７の幅も、図１中の上方から下方へいくにつれて、徐々に狭くなるように変化している。ネジステータ２４は、スパイラル壁部２６の先端やネジ溝部２７をロータ円筒部２３に向けた状態で、スパイラル壁部２６をロータ円筒部２３に接触させないよう、排気側ケーシング１４ｂに固定されている。

　ここで、ネジステータ２４としては、ホルベックとして知られる一般的なものを採用可能である。また、図２（ａ）では、スパイラル壁部２６については、図示が煩雑にならないよう、ハッチングを省略して断面を示している。また、ネジステータ２４の材質として、アルミニウムが採用されている。

　前述のモータ１６は、ロータ軸２１の外周に固定された回転子（符号省略）と、回転子を取り囲むように配置された固定子（符号省略）とを有している。モータ１６を作動させるための電力の供給は、前述の電装ケース（図示略）に収容された電源回路部や制御回路部により行われる。

　ロータ軸２１の支持には、磁気浮上による非接触式の軸受である磁気軸受が用いられている。磁気軸受としては、モータ１６の上下に配置された２組のラジアル磁気軸受（径方向磁気軸受）３０と、ロータ軸２１の下部に配置された１組のアキシャル磁気軸受（軸方向磁気軸受）３１とが用いられている。

  これらのうち各ラジアル磁気軸受３０は、ロータ軸２１に形成されたラジアル電磁石ターゲット３０Ａ、これに対向する複数（例えば２つ）のラジアル電磁石３０Ｂ、およびラジアル方向変位センサ３０Ｃなどにより構成されている。ラジアル方向変位センサ３０Ｃはロータ軸２１の径方向変位を検出する。そして、ラジアル方向変位センサ３０Ｃの出力に基づいて、ラジアル電磁石３０Ｂの励磁電流が制御され、ロータ軸２１が、径方向の所定位置で軸心周りに回転できるよう浮上支持される。

  アキシャル磁気軸受３１は、ロータ軸２１の下端側の部位に取り付けられた円盤形状のアーマチュアディスク３１Ａと、アーマチュアディスク３１Ａを挟んで上下に対向するアキシャル電磁石３１Ｂと、ロータ軸２１の下端面から少し離れた位置に設置したアキシャル方向変位センサ３１Ｃなどにより構成されている。アキシャル方向変位センサ３１Ｃはロータ軸２１の軸方向変位を検出する。そして、アキシャル方向変位センサ３１Ｃの出力に基づいて、上下のアキシャル電磁石３１Ｂの励磁電流が制御され、ロータ軸２１が、軸方向の所定位置で軸心周りに回転できるよう浮上支持される。

  そして、これらのラジアル磁気軸受３０やアキシャル磁気軸受３１を用いることにより、ロータ軸２１（及びロータ翼２０）が高速回転を行うにあたって摩耗がなく、寿命が長く、且つ、潤滑油を不要とした環境が実現されている。また、本実施形態においては、ラジアル方向変位センサ３０Ｃやアキシャル方向変位センサ３１Ｃを用いることにより、ロータ軸２１について、軸方向（Ｚ方向）周りの回転の方向（θz）のみ自由とし、その他の５軸方向であるＸ、Ｙ、Ｚ、θx、θyの方向についての位置制御が行われている。

　さらに、ロータ軸２１の上部及び下部の周囲には、所定間隔をおいて半径方向の保護ベアリング（「保護軸受」、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などともいう）３２、３３が配置されている。これらの保護ベアリング３２、３３により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータ軸２１の位置や姿勢を大きく変化させず、ロータ翼２０やその周辺部が損傷しないようになっている。

　次に、前述の冷却トラップ部４１について説明する。冷却トラップ部４１は、外胴部４２、内胴部４３、及び、冷却板４４などを組み合わせ、ネジ溝ポンプ機構部１８の外周を覆うよう環状に形成されている。これらの外胴部４２、内胴部４３、及び、冷却板４４の材質として、アルミニウムが採用されている。

　外胴部４２は、本体ケーシング１４の一部（軸方向の中間部分）を構成しており、内胴部４３は、ネジ溝ポンプ機構部１８のネジステータ２４の外周に面している。つまり、本実施形態においては、本体ケーシング１４は、図１中の上部に位置する吸気側ケーシング１４ａ、冷却トラップ部４１の外胴部４２、及び、図１中の下側に位置する排気側ケーシング１４ｂを直列的に並べて構成されている。さらに、冷却トラップ部４１は、後述するように本体ケーシング１４の内部で、ガスの冷却を行うようになっている。

　さらに、外胴部４２の内部には、冷却水を循環させるための冷却水流路４６が環状に形成されており、冷却水流路４６には、冷却水配管４７を介して冷却水（図示略）が導入される。そして、冷却水流路４６に導入された冷却水により、外胴部４２や、外胴部４２に熱伝達可能に接触した各部品（内胴部４３、冷却板４４など）の熱が奪われ、冷却トラップ部４１が冷却される。ここで、図１では、冷却水を導出する冷却水配管（図示略）は、本体ケーシング１４の背後に隠れている。

　冷却板４４は、その板面を本体ケーシング１４の径方向における外側と内側に向けた状態で、立てて設けられている。冷却板４４の基端部（図１及び図２（ａ）中の下方の部位）は、断面Ｌ字状に加工されており、外胴部４２と内胴部４３に挟まれた状態で固定されている。冷却板４４の上端部（図１及び図２（ａ）中の上方の部位）は、前述の隔壁２９と同程度の位置に達しており、隔壁２９に接触せず、且つ、ガス漏れが防止される程度の僅かな隙間を介して隔壁２９に面している。

　冷却板４４の基端側においては、流通孔部４５が冷却板４４を厚み方向に貫通するよう設けられており、冷却板４４の外側と内側の空間は、ガスが流通できるよう繋がっている。そして、冷却トラップ部４１の内部には、隔壁２９の上面側の空間から、冷却板４４の外側、流通孔部４５、及び、冷却板４４の内側を経て、隔壁２９の下面側の空間に至るトラップ流路５１が形成されている。

　トラップ流路５１において、隔壁２９の上面側の部位は、トラップ流路５１の、環状に形成されたトラップ流入口５２（第１流入出口のうちの第１流入口）となっている。また、隔壁２９の下面側の部位は、トラップ流路５１の、同じく環状に形成されたトラップ流出口５３（第１流入出口のうちの第１流出口）となっている。そして、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスが、隔壁２９により誘導されてトラップ流入口５２へ流入する。

　さらに、トラップ流入口５２へ流入したガスは、トラップ流路５１において冷却板４４の外側と内側を通り、トラップ流入口５２からネジ溝ポンプ機構部１８へ向って流出する。ここで、トラップ流入口５２やトラップ流出口５３は、全周に亘り連続して開口しているものであってもよく、或いは、断続的に開口しているものであってもよい。

　冷却トラップ部４１には、図１中の左側に示すように（図２（ａ）に拡大した断面を示す）、洗浄液流入管５５（第２流入出口のうちの第２流入口）を構成する部材と洗浄液流出管５６（第２流入出口のうちの第２流出口）が接続されている。洗浄液流入管５５と洗浄液流出管５６は、通常は洗浄液の流通がないよう、バルブ等を介して閉じられている。しかし、冷却トラップ部４１内を洗浄する場合には、ターボ分子ポンプ１０の運転を停止した状態において、洗浄液流入管５５を介して、トラップ流路５１内に洗浄液（図示略）が導入される。

　洗浄液流入管５５と洗浄液流出管５６の配置は、ターボ分子ポンプ１０を図１に示す状態（吸気部１２上にして垂直）に設置した場合に、洗浄液流入管５５の位置が、洗浄液流出管５６よりも低くなるように設定されている。また、洗浄液流入管５５と洗浄液流出管５６には、規格化された配管や継手が用いられている。

　洗浄液流出管５６の配置は、図１に示すように、洗浄液流出管５６の位置が隔壁２９よりも低くなるよう設定されている。そして、洗浄液流入管５５を介して冷却トラップ部４１に供給され、トラップ流路５１内で流通する洗浄液は、トラップ流路５１内に溜り、洗浄液流出管５６を介して、ターボ分子ポンプ１０の外部に排出される。そして、洗浄液は、トラップ流路５１とターボ分子ポンプ１０の外部との間で循環する。

　このように、洗浄液をトラップ流路５１内に供給し循環させることで、洗浄液流入管５５や洗浄液流出管５６、及び、これらに繋がる洗浄液流路が洗浄部（堆積物の除去機能を発揮する堆積物除去部）として機能する。そして、冷却トラップ部４１を、本体ケーシング１４から取り外すことなく、洗浄することが可能となる。さらに、冷却トラップ部４１の内部には、冷却板４４が設けられており、ガスと冷却トラップ部４１との接触面積が大きく確保されているが、洗浄液による洗浄を行うことで、冷却トラップ部４１内の広い面積（堆積物付着可能面積）に対して効率よく洗浄を行うことができる。

　また、洗浄液流入管５５と洗浄液流出管５６のうち、上方に位置する洗浄液流出管５６を隔壁２９よりも低く配置しているので、洗浄液の液面が、隔壁２９やその上部に到達するのを防止できる。そして、洗浄液の液面が隔壁２９よりも上に達し、洗浄液が隔壁２９よりも上に溢れるのを防止できる。

　冷却トラップ部４１において、接続されている前述の冷却水配管４７、洗浄液流入管５５、及び、洗浄液流出管５６は、いずれも本体ケーシング１４の径方向外側（遠心方向）を向いて突出している。また、冷却トラップ部４１の下方には、排気口２５やパージポート５７が設けられており、これらも本体ケーシング１４の径方向外側（遠心方向）を向いて突出している。

　パージポート５７は、パージガス（ここではＮ２ガス）の流路を構成している。パージポート５７を介して導入されたパージガスは、ラジアル電磁石ターゲット３０Ａと、ラジアル電磁石３０Ｂの間の空間に、上向き流れを形成している。そして、パージガスの流れによって、堆積成分を含むガスが排出され、留まろうとする堆積成分が押し流されるようになっている。

　冷却トラップ部４１の、隣接する部品（ここでは吸気側ケーシング１４ａ及び排気側ケーシング１４ｂ）に対する固定は、六角穴付きボルト５８、５９を用いて行われている。つまり、図１及び図２（ａ）中に示すように、相対的に大径な六角穴付きボルト５８により、吸気側ケーシング１４ａのフランジ部６１と冷却トラップ部４１（外胴部４２）との連結が行われている。また、相対的に小径な六角穴付きボルト５９により、排気側ケーシング１４ｂのフランジ部６２と冷却トラップ部４１（同じく外胴部４２）との連結が行われている。

　また、大径な六角穴付きボルト５８を緩めて冷却トラップ部４１から離脱させることにより、吸気側ケーシング１４ａと冷却トラップ部４１の分離が可能となる。さらに、小径な六角穴付きボルト５９を緩めて冷却トラップ部４１から離脱させることにより、排気側ケーシング１４ｂと冷却トラップ部４１の分離が可能となる。

　そして、洗浄液による洗浄では足りない程、冷却トラップ部４１内に堆積物が蓄積していることが想定される場合などに、冷却トラップ部４１を取り外し、冷却トラップ部４１の分解や洗浄を行えるようになっている。また、冷却トラップ部４１を取り外すことで、冷却トラップ部４１により覆い隠されていたネジ溝ポンプ機構部１８が露出する。このため、ネジ溝ポンプ機構部１８のネジステータ２４に堆積物が付着している場合には、この堆積物を除去する作業が可能となる。

　このような構造のターボ分子ポンプ１０の運転時には、前述のモータ１６が駆動され、ロータ翼２０が回転する。そして、ロータ翼２０の回転に伴い、図１中の上側に示す吸気部１２からガスが吸引され、ステータ翼１９とロータ翼２０とに気体分子を衝突させながら、ネジ溝ポンプ機構部１８の側へガスの移送が行われる。

　ターボ分子ポンプ機構部１７からネジ溝ポンプ機構部１８の側へ導出されたガスは、図１における隔壁２９の上面２９ａ（上流側ガス誘導面）により水平方向の外側（回転中心側から遠心方向側）へ誘導される。そして、回転する隔壁２９の上面２９ａにより誘導されたガスは、トラップ流入口５２に導かれ、冷却トラップ部４１のトラップ流路５１に流入する。

　このようなガスの移送は連続的に行われており、トラップ流路５１に流入したガスは、冷却板４４の外周面４４ａの側や、流通孔部４５を経て、内周面４４ｂの側に到達する。そして、トラップ流路５１内のガスは、冷却トラップ部４１の各壁面との間の熱伝達により冷却され、トラップ流路５１からトラップ流出口５３を経て、隔壁２９に向かって流出する。そして、冷却されたガスは、隔壁２９の下面２９ｂ（下流側ガス誘導面）に沿って流れ、前述のネジ溝部２７に吸い込まれ、ネジ溝ポンプ機構部１８により圧縮される。

　ネジ溝部２７内のガスは、排気部１３から排気口２５へ進入し、排気口２５を介してポンプ本体１１から排出される。なお、ロータ軸２１や、ロータ軸２１と一体的に回転するロータ翼２０、ロータ円筒部２３、及び、モータ１６の回転子（符号省略）等を、例えば「ロータ部」、或は「回転部」等と総称することが可能である。

　次に、冷却トラップ部４１の機能について、図３（ａ）、（ｂ）の蒸気圧曲線を用いて説明する。これらのうち、図３（ａ）は、ターボ分子ポンプ機構部（図１の符号１７参照）と、ネジ溝ポンプ機構部（図１の符号１８参照）との間に冷却トラップ部４１を設けない場合の状態変化を例示しており、図３（ｂ）は、冷却トラップ部４１を設けた場合の状態変化を例示している。

　さらに、各図中の縦軸はガス中における堆積成分の分圧Ｐを表しており、横軸はガスの温度Ｔを表している。ここでは、部品の表面に接したガスは、部品の温度まで冷却されるので、流路を構成する部品の温度を、便宜上「ガスの温度」として扱っている。また、各図中において蒸気圧曲線Ｌは、ガスの温度Ｔが上昇するにつれて堆積成分の分圧Ｐが、上方に凸な形状で滑らかに上昇するものとなっている。そして、蒸気圧曲線Ｌの上側の領域は、図中に文字表記により示すように、堆積成分が固体である領域（固体領域）となっている。さらに、蒸気圧曲線Ｌの下側の領域は、同じく図中に文字表記により示すように、堆積成分が気体である領域（気体領域）となっている。

　図３（ａ）において、点Ｓ１～Ｓ３は、ターボ分子ポンプ内で移送されるガスや、ガス中における堆積成分の状態を示している。これらのうちＳ１（Ｔ＝Ｔ１、Ｐ＝Ｐ１）は、ターボ分子ポンプ機構部の入口（以下、「タービン入口」と称する）におけるガスの状態に対応している。このＳ１は、蒸気圧曲線Ｌよりも下側に位置しており、タービン入口における堆積成分の状態は気体領域にある。

　続いて、Ｓ２（Ｔ２、Ｐ２）は、ターボ分子ポンプ機構部の出口（以下では「タービン出口」と称する）におけるガスの状態に対応している。ターボ分子ポンプ機構部では、ガスが移送に伴い圧縮される。このため、タービン出口では、タービン入口（Ｓ１）と比べて、ガスの温度と堆積成分の分圧とが、ともに上昇している。

　図３（ａ）の例では、タービン出口のガスに対して冷却トラップ（図１における符号４１が該当）が用いられていないことから、タービン出口から、ネジ溝部（図２（ａ）中の符号２７が該当）の入口（以下では「ネジ溝入口」と称する）におけるガスの温度は同じになると考えることができる。つまり、タービン出口とネジ溝入口との間に冷却トラップを設けない場合には、ガスの温度、及び、堆積成分の分圧に関して、タービン出口＝ネジ溝入口の関係が成立すると考えることができる。

　そして、ガスがネジ溝部内で移送されると、ガスの温度と堆積成分の圧力が上昇し、ガスの状態はＳ３となる場合がある。このＳ３は、ネジ溝部の出口（以下では「ネジ溝出口」と称する）におけるガスの状態に対応している。さらに、Ｓ３（Ｔ２、Ｐ２）は、蒸気圧曲線Ｌよりも上側に位置しており、タービン出口では、堆積成分の状態は固体領域に属している。このため、ネジ溝部出口や、ネジ溝出口よりも下流側の部位では、堆積成分の体積（析出）があると考えられる。そして、堆積物が多く溜まったと想定される場合には、ターボ分子ポンプを分解し、堆積物の除去のためのクリーニングを行うことが必要となる。

　一方、図３（ｂ）に示すように冷却トラップ（図１における符号４１が該当）を用いた場合には、タービン出口に達したガス（Ｓ２）を冷却トラップに導くことで、ガスの温度を下げることができる。そして、Ｓ４（Ｔ４、Ｐ４）やＳ５（Ｔ５、Ｐ５）で示すように、ガスの状態を蒸気圧曲線Ｌよりも低温側の固体領域に移行させ、堆積成分を析出させて、ネジ溝入口（Ｓ６）に送られるガスについて、堆積成分の分圧を下げておくことができる。

　つまり、図３（ｂ）中のＳ４は、冷却トラップの入口（以下では「トラップ入口」と称する）におけるガスの状態に対応しており、Ｓ５は、冷却トラップの出口（以下では「トラップ出口」と称する）におけるガスの状態に対応している。また、Ｓ６は、ネジ溝入口におけるガスの状態に対応しており、Ｓ７は、ネジ溝出口におけるガスの状態に対応している。

　タービン出口のガスを冷却トラップに導くことにより、ガスの温度が低下し、ガスの状態はＳ３からＳ４へ移行する。さらに、ガスが冷却トラップ内のトラップ流路（図１における符号５１が該当）を流通する間に、冷却トラップ内で堆積成分の析出が生じ、堆積成分の分圧がＰ４からＰ５へ下がる。ここで、図３（ｂ）では、説明が煩雑にならないよう、ガスの温度がトラップ入口でＴ４に下がり、Ｔ４＝Ｔ５になるものとしている。前述したように部品の表面に接したガスは、部品の温度まで冷却されるので、流路を構成する部品の温度を、便宜上「ガスの温度」としているが、更に、冷却トラップ入口Ｓ４と冷却トラップ出口Ｓ５が同じ温度である為、Ｔ４＝Ｔ５としている。なお、ガスの温度低下の態様は、図３（ｂ）の例に限られるものではない。

　冷却トラップ出口に達したガスは、冷却トラップ部から流出し、ネジ溝入口に導かれる。そして、ガスの温度は、Ｔ５からＴ６へ上昇する。このとき堆積成分は、冷却トラップ部で固体化しており、堆積成分の分圧Ｐ６は、図３（ａ）に示す場合（冷却トラップ部を設けない場合）のネジ溝入口における分圧（Ｐ２）に比べて低くなっている。

　このため、ガスが、図３（ａ）に示す場合と同じようにネジ溝ポンプ機構部（図１における符号１８が該当）で圧縮されても、ネジ溝出口では、堆積成分の分圧Ｐ７は、Ｐ３よりも低くなる。この結果、ネジ溝出口や、その下流の部位に堆積物が発生するのを防止できる。そして、堆積物の除去のためのクリーニングを不要としたり、クリーニングの頻度を低下させたりすることが可能となる。

　さらに、冷却トラップ部の温度（トラップ温度）を、ガス中の少なくとも１つの堆積成分の昇華温度よりも低くすることによって、より冷却トラップ部以外の部分に堆積物が析出するのを防止できる。ここで、ガスとしては、例えば、塩化アルミニウムが析出するものや、相対的に昇華温度が高い塩化インジウムが析出するようなもの等を例示することができる。

　以上説明したような第１実施形態のターボ分子ポンプ１０（図１）によれば、冷却トラップ部４１の前段に隔壁２９を設けていることから、隔壁２９によってガスを冷却トラップ部４１へ積極的に誘導することができる。そして、隔壁２９により、ガスをトラップ流入口５２に誘導し、更に冷却トラップ部４１を経由してトラップ流出口５３から流出したガスを下流側へ案内することができる。このため、例えば前述の特許文献２や特許文献３に示されたタイプのものと比べて、ガスを分流させることなく、ガスの全体を、隔壁２９と冷却トラップ部４１との相互作用によって、効率よく冷却することができる。

　また、隔壁２９によってガスを冷却トラップ部４１へ誘導していることから、排気流路を、一直線の態様ではなく、一旦折れ曲がる方向（逸れる方向）へ進み、冷却トラップ部４１を経由して、ネジ溝ポンプ機構部１８の上流へ戻る態様で形成することができる。そして、トラップ流入口５２、トラップ流出口５３、冷却トラップ部４１、冷却トラップ部４１内のトラップ流路５１といった、ネジ溝ポンプ機構部１８の前段のガス流路は、圧縮の機能を求められる部位ではないことから、大きさの制約を受け難いものとなっている。このため、ネジ溝ポンプ機構部１８の前段のガス流路を十分な大きさとすることにより、前述の特許文献１に示されたタイプのものと比べて、排気流路が堆積物により閉塞されるのを防止できる。そして、冷却トラップ部４１のメンテナンス頻度を少なくすることが可能となる。

　また、トラップ流入口５２とトラップ流出口５３が、隔壁２９の上下に位置しており、トラップ流入口５２とトラップ流出口５３が、隔壁２９によって仕切られている。このため、流入するガスと流出するガスとの衝突を防止でき、ガスを円滑に流通させることができる。そして、冷却トラップ部４１にガスを確実に供給することが可能となる。

　さらに、ターボ分子ポンプ機構部１７とネジ溝ポンプ機構部１８との間に隔壁２９を設けていることから、例えば、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガス中に何らかのゴミが含まれていたとしても、このゴミがネジ溝ポンプ機構部１８の側へ侵入するのを隔壁２９によって防ぐことが可能である。

　また、冷却トラップ部４１に冷却板４４を設けていることから、ガスと冷却トラップ部４１との接触面積を大きく確保することができる。そして、このことによっても効率よくガスの冷却を行うことが可能である。

　また、一般的に、ターボ分子ポンプ１０内のガスの温度は、大気温度より高くなっているが、冷却トラップ部４１の外胴部４２が大気側に面していることで、外胴部４２を通じて大気側に放熱が行われる。このため、効率よくガスの冷却を行うことが可能である。

　また、冷却トラップ部４１が、ネジ溝ポンプ機構部１８のネジステータ２４の外周に面するよう延びており、前述の特許文献１に示されたタイプのものと比べて、ポンプ内部からの熱の影響を受け難い位置に配されている。このため、効率よくガスの冷却を行うことが可能である。そして、例えば、冷却トラップ部４１中の冷やされたガスが、ポンプ内部から熱の影響を受けて再度温められるようなことが起こり難い。

　より具体的には、第１実施形態の冷却トラップ部４１によれば、冷却トラップ部４１自体を効率よく低温化することができる。これは、水冷される冷却トラップ部４１におけるケーシング（外胴部４２など）でより多くの放熱を行うことができたり、冷却トラップ部４１が取付けられるポンプケーシング（吸気側ケーシング１４ａや排気側ケーシングなど）が高温になりにくく、これらのポンプケーシングからの伝熱が少なかったりするためである。

　また、第１実施形態の冷却トラップ部４１によれば、ガスを効率よく冷やすことができる。これは、ポンプ内部の高温部（モータ１６など発熱部材や、ネジ溝ポンプ機構部１８などの高温側部材など）から離れている為、熱の影響を受け難くなっているためである。

　さらに、この第１実施形態のターボ分子ポンプ１０によれば、図３（ｂ）に示したように、冷却トラップ部４１において、ガスの状態を固体領域に導き、ガスの温度を迅速に堆積成分の昇華温度（固体化温度）以下に下げることが可能となる。そして、ガス中の堆積成分（堆積物）を、冷却トラップ部４１で捕捉し、ガスの分圧を低下させることができる。

　このため、図３（ｂ）に示すように、トラップ出口から流出したガスの温度が上昇しても（Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７）、ネジ溝出口でのガスの状態（Ｓ４）を、気体領域内に止めることが可能となる。そして、ネジ溝出口や、その下流の部位に堆積物の発生及び増えるのを抑制できる。そして、このことによっても、冷却トラップ部４１のメンテナンス頻度を少なくすることが可能となる。

　次に、本発明の第２実施形態に係るターボ分子ポンプ８０について、図４及び図２（ｂ）に基づき説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。図４（及び図２（ｂ））に例示する第２実施形態においては、ネジ溝ポンプ機構部１８の外側を排気側ケーシング８４ｂが覆っており、冷却トラップ部８１が、本体ケーシング８４（吸気側ケーシング８４ａ及び排気側ケーシング８４ｂ）の外側に突出している。

　冷却トラップ部８１は、いずれもアルミニウム製の外胴部８２と内胴部８３とを組み合わせて結合し、環状に形成されている。さらに、冷却トラップ部８１はユニット化されており、隣接する部品（ここでは吸気側ケーシング８４ａ及び排気側ケーシング８４ｂ）に対する固定は、複数（２つのみ図示）の六角穴付きボルト８９を用いて行われている。

　これらの六角穴付きボルト８９は、吸気側ケーシング８４ａのフランジ部８７に差し込まれるとともに、冷却トラップ部８１にねじ込まれている。各六角穴付きボルト８９を締め付けることによって、冷却トラップ部８１が引き上げられる。冷却トラップ部８１は、排気側ケーシング８４ｂに面した状態で、吸気側ケーシング８４ａ及び排気側ケーシング８４ｂに固定されている。さらに、冷却トラップ部８１は、内胴部８３の内側に形成された凸部８３ａ（図２（ｂ））を排気側ケーシング８４ｂに接し、排気側ケーシング８４ｂとの間に、空気層となる僅かな隙間８８を介在させている。

　冷却トラップ部８１と排気側ケーシング８４ｂとの間では、例えば六角穴付きボルトのようなねじ止め具による連結は行われていない。このため、吸気側ケーシング８４ａと冷却トラップ部８１を連結している六角穴付きボルト８９を全て緩めることのみにより、冷却トラップ部８１を、ユニットごと、本体ケーシング８４から単体で取り外すことが可能となっている。そして、吸気側ケーシング８４ａや排気側ケーシング８４ｂの取り外しを伴うことなく、冷却トラップ部８１の着脱が可能となっている。

　また、内胴部８３には、冷却水を循環させるための冷却水流路４６が環状に形成されており、この冷却水流路４６に、冷却水配管４７を介して冷却水が導入される。そして、冷却水により、内胴部８３、及び、内胴部８３に熱伝達可能に接触した各部品の熱が奪われ、冷却トラップ部８１が冷却される。ここで、図１では、冷却水を導出する冷却水配管は、本体ケーシング８４の背後に隠れている。

　冷却トラップ部８１には、アルミニウム製の冷却板８５が、その板面を本体ケーシング８４の径方向における外側と内側に向け、下向きに吊り下げた状態で設けられている。冷却板８５の上端部は、冷却トラップ部８１内で区画部９０に固定されている。冷却板８５の下端部と、内胴部８３の底部との間には、ガスの流路となる流通部８６が形成されている。

　図４中における区画部９０の上下の部位には、トラップ流入口９２（第１流入出口のうちの第１流入口）と、トラップ流出口９３（第１流入出口のうちの第１流出口）が開口している。さらに、区画部９０と隔壁２９は、図１における同じ高さの位置に配置されている。トラップ流入口９２とトラップ流出口９３は、排気側ケーシング８４ｂの壁部と、冷却トラップ部８１の内胴部８３とに跨って貫通している。そして、冷却トラップ部８１の内部には、トラップ流入口９２から、冷却板８５の外側、流通部８６、及び、冷却板８５の内側を経て、トラップ流出口９３に至るトラップ流路９６が形成されている。

　上述のトラップ流入口９２は、図４における隔壁２９の上面側の部位に面しており、トラップ流出口９３は、隔壁２９の下面側の部位に面している。そして、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスが、隔壁２９により誘導され、トラップ流入口９２から冷却トラップ部８１内に進入する。そして、冷却トラップ部８１内のガスは、トラップ流出口９３から本体ケーシング８４内に戻るようになっている。

　図４及び図２（ｂ）における隔壁２９の下部には、ネジステータ９４が設けられている。この第２実施形態のネジステータ９４は、第１実施形態のネジステータ２４（図１）と同様に、筒状に形成され、ロータ円筒部２３の外側を全周に亘り覆っている。そして、ネジステータ９４の内周面には、曲がり歯状の複数のスパイラル壁部２６が、周方向へ、所定のねじれ角度で形成されている。さらに、各スパイラル壁部２６の間には、各スパイラル壁部２６により区切られたネジ溝部２７が形成されている。

　ネジステータ２４は、図４中の上部が、前述のトラップ流出口９３に面するよう配置されている。そして、ネジステータ２４は、トラップ流出口９３から流出した冷却後のガスをネジ溝部２７（図２（ｂ））内に取り込み、ロータ円筒部２３の回転に伴い圧縮しながら下方に導くようになっている。ロータ円筒部２３とネジステータ２４の圧縮作用は、第１実施形態と同様である。

　また、この第２実施形態においては、排気口２５やパージポート５７が、軸方向（図４中の下側）を向いて本体ケーシング８４の、排気側ケーシング８４ｂから下向きに突出している。そして、ネジ溝部２７内のガスは、排気部１３から排気口２５へ進入し、排気口２５を介してポンプ本体１１から排出される。

　以上説明したような第２実施形態のターボ分子ポンプ８０によれば、冷却トラップ部８１が本体ケーシング８４の外側に装着されており、冷却トラップ部８１が、排気側ケーシング８４ｂの外側に位置している。さらに、冷却トラップ部８１は、吸気側ケーシング８４ａとの連結を行っている六角穴付きボルト８９を緩めるだけで、吸気側ケーシング８４ａ及び排気側ケーシング８４ｂの両方との分離を行えるようになっている。さらに、吸気側ケーシング８４ａや排気側ケーシング８４ｂの取り外しを行うことなく、冷却トラップ部８１の取り外しを行えるようになっている。

　したがって、冷却トラップ部８１の取り外しや取り付けが容易である。また、ネジ溝ポンプ機構部１８の外側を排気側ケーシング８４ｂが覆っており、冷却トラップ部８１を取り外しても、ネジ溝ポンプ機構部１８が第１実施形態のような形態のものと比べて大きく露出するのを防止できる。そして、これらのことから、ターボ分子ポンプ８０の以下のような運用が可能となる。

　例えば、冷却トラップ部８１の洗浄を行う際に、ターボ分子ポンプ８０の運転停止し、ターボ分子ポンプ機構部１７が静止した状態とする。さらに、冷却トラップ部８１を、新たな冷却トラップ部８１と交換する。そして、ターボ分子ポンプ８０の運転を再開し、その一方で、取り外された冷却トラップ部８１を洗浄して、次回の冷却トラップ部８１の交換に備える。

　また、本体ケーシング８４の排気側ケーシング８４ｂと、冷却トラップ部８１の内胴部８３とを対向させており、冷却トラップ部８１との接続部分の大きさは、概ねトラップ流入口９２とトラップ流出口９３を足し合わせた程度の面積に抑えられる。このため、第１実施形態のように、吸気側ケーシング１４ａ、冷却トラップ部４１の外胴部４２、排気側ケーシング１４ｂを軸方向に直列的に並べたものに比べて、冷却トラップ部８１を取り外した際の開口部の大きさを小さくすることができる。そして、本体ケーシング８４を大きく開放することなく、冷却トラップ部８１の取り外しを行うことができる。

　また、第２実施形態のターボ分子ポンプ８０によれば、冷却トラップ部８１と排気側ケーシング８４ｂとの間に隙間８８（図２（ｂ））を形成しているので、冷却トラップ部８１と排気側ケーシング８４ｂとの接触面積が過度に多くなるのを防止できる。そして、ネジ溝ポンプ機構部１８や冷却トラップ部８１の温度を良好に保つことが可能となる。そして、ネジ溝ポンプ機構部１８で堆積物が析出したり、冷却トラップ部８１における冷却が不足したりすることを防止できる。

　また、冷却トラップ部８１を排気側ケーシング８４ｂの外側に配置している為、外胴部８２などの部品から、大気側へより多くの放熱が行われ、かつ、ターボ分子ポンプ８０から（周辺の部分から）の熱の影響を受け難く、これらのことから効率よくガスの冷却を行うことができる。

　さらに、第２実施形態のターボ分子ポンプ８０によれば、排気口２５やパージポート５７が、本体ケーシング８４の軸方向（図１中の下側）を向いていることから、環状の冷却トラップ部８１を本体ケーシング８４から取り外す際や、本体ケーシング８４に取り付ける際に、排気口２５やパージポート５７が、冷却トラップ部８１に干渉するのを防止できる。そして、冷却トラップ部８１の着脱の作業を、容易に行うことが可能である。

　次に、本発明の第３実施形態に係るターボ分子ポンプ１００～第８実施形態に係るターボ分子ポンプ１５０について、図５～図１０に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態や第２実施形態と同様の部分については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

　先ず、第１実施形態や第２実施形態においては、隔壁２９（図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図４）が、ロータ円筒部２３に一体加工されていた。これに対し、図５に例示する第３実施形態においては、隔壁部（及び真空ポンプ構成部品）としての隔壁１０９が、ロータ円筒部２３とは別な部品として環状に加工され、排気側ケーシング８４ｂに対して、ねじ止め（ボルト止め）等の手段（図示略）によって、同心状に固定されている。

　そして、隔壁１０９の内周縁部とロータ円筒部２３との間には、ガスのショートカットを可能な限り防止できる程度の僅かな隙間１０１が存在している。隔壁１０９は、回転せず、静止したまま固定円板として機能し、冷却トラップ部８１へのガスの誘導を行う。このようにすることで、ロータ円筒部２３の加工が容易になる。なお、冷却トラップ部８１としては、第２実施形態と同様のものが採用されている。

　図６は、本発明の第４実施形態に係るターボ分子ポンプ１１０を示している。この第４実施形態のターボ分子ポンプ１１０においては、隔壁２９が、第２実施形態（図４、図２（ｂ））と同様に、ロータ円筒部２３に一体加工されている。さらに、この第４実施形態においては、ロータ円筒部２３が、軸方向に関して、第２実施形態よりも短く形成されている。

　また、この第４実施形態では、第２実施形態のネジステータ２４に代えて、円板状のネジステータ１１１（「シグバーン」、「ジグバーン」、「シーグバーン」、或いは「ジーグバーン」などと呼ばれるタイプのもの）が採用されている。このネジステータ１１１においては、スパイラル壁部１１２や、スパイラル壁部１１２に仕切られたネジ溝部１１３が、円周方向に複数形成されている。

　図６において、ネジステータ１１１は、排気側ケーシング８４ｂに固定されている。さらに、ネジステータ１１１は、隔壁２９の下方に配置されており、スパイラル壁部１１２やネジ溝部１１３を、隔壁２９の側（図６中の上方）に向けている。そして、ネジステータ１１１は、冷却トラップ部８１のトラップ流出口９３に、外周端側を接近させた状態で（図１における略同じ高さの位置で）対向させている。

　ネジステータ１１１は、トラップ流出口９３から流出した冷却後のガスをネジ溝部１１３内に取り込み、回転する隔壁２９との間で圧縮しながら、求心方向（回転中心の方向）へ導くようになっている。そして、ネジ溝部１１３の出口（ネジ溝出口）は、ネジステータ１１１の内周部に位置しており、ネジ溝ポンプ機構部１１４で圧縮されたガスが、ロータ円筒部２３の側へ導出される。ここで、ネジステータ１１１としては、シグバーン（又はジーグバーン）として知られる一般的なものを採用可能である。

　このような第４実施形態のターボ分子ポンプ１１０によれば、ネジステータ１１１とトラップ流出口９３の高さを合わせることや、ネジ溝部１１３の入口（ネジ溝入口）とトラップ流出口９３を接近させることが容易である。さらに、トラップ流出口９３からのガスの流出方向と、ネジステータ１１１によるガスの圧縮方向（移送方向）とを一致させること（ともに求心方向とすること）が可能である。このため、トラップ流出口９３からネジステータ１１１へのガスの供給を、方向を変えず、少ない排気抵抗で、円滑に行うことができる。

　図７は、本発明の第５実施形態に係るターボ分子ポンプ１２０を示している。この第５実施形態のターボ分子ポンプ１２０においては、ネジステータ１２１以外の構成は、第２実施形態（図４、図２（ｂ））と同様としている。ネジステータ１２１は、軸方向にスパイラル壁部２６とネジ溝部２７を形成したホルベックと、径方向にスパイラル壁部１１２とネジ溝部１１３を形成したシグバーンとの両方の構造を併せ持ったタイプのものとなっている。

　そして、ネジステータ１２１は、冷却トラップ部８１のトラップ流出口９３から流出したガスを、隔壁２９の側を向いたネジ溝部１０３に取り込み、求心方向へ圧縮しながら移送する。さらに、ネジステータ１２１は、内周部に達したガスを、ロータ円筒部２３の側を向いたネジ溝部２７に取り込み、図７における軸方向の下向きに圧縮しながら移送する。

　このようなタイプのネジステータ１２１を備えることにより、トラップ流出口９３から流出したガスを、ネジ溝部１１３に円滑に取り込むとともに、多段階（ここでは求心方向と軸方向下側の２段階）で圧縮することが可能となる。

　図８は、本発明の第６実施形態に係るターボ分子ポンプ１３０を示している。この第６実施形態のターボ分子ポンプ１３０においては、第４実施形態（図６）に係るターボ分子ポンプ１１０と同様のネジステータ１１１（シグバーン）を備えるとともに、隔壁２９の上部に他のネジステータ１３１を備えている。以下では、第４実施形態と同様のネジステータを第１ネジステータ１１１と称し、他方のネジステータを第２ネジステータ１３１と称し、両者を区別する。

　これらのうち、第２ネジステータ１３１は、第１ネジステータ１１１と同様のシグバーンであり、スパイラル壁部１３２や、スパイラル壁部１３２に仕切られたネジ溝部１３３が、円周方向に複数形成されている。図８において、第２ネジステータ１３１は、隔壁２９の上方に配置されており、スパイラル壁部１３２やネジ溝部１３３を、隔壁２９の側（図８中の下方）に向けて、吸気側ケーシング８４ａに固定されている。さらに、第２ネジステータ１３１は、冷却トラップ部８１のトラップ流入口９２に、外周端側を接近した状態で対向させている。

　第２ネジステータ１３１は、ターボ分子ポンプ機構部１７の出口（タービン出口）から導出されたガスを、回転中心側、且つ、隔壁２９の側へガスを導けるよう傾斜した案内部１３４を有している。さらに、第２ネジステータ１３１は、案内部１３４により案内されたガスを、回転中心側においてネジ溝部１３３内に取り込み、回転する隔壁２９との間で圧縮しながら、遠心方向へ導くようになっている。そして、ネジ溝部１３３の出口は、トラップ流入口９２に面しており、第２ネジステータ１３１は、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスを、更に圧縮して冷却トラップ部８１に送り込む。

　このような第６実施形態のターボ分子ポンプ１３０によれば、１つの隔壁２９を回転させることで、第１ネジステータ１１１によるガスの圧縮のみでなく、第２ネジステータ１３１によるガスの圧縮を行うことができる。そして、ターボ分子ポンプ機構部１７から導出されたガスを、スムーズにトラップ流入口９２に送り込むとともに、多段階（ここでは２段階）で圧縮することができる。

　図９は、本発明の第７実施形態に係るターボ分子ポンプ１４０を示している。この第７実施形態のターボ分子ポンプ１４０においては、第４実施形態に係るターボ分子ポンプ１１０と同様の構成が採用されているとともに、冷却トラップ部８１と、吸気側ケーシング８４ａのフランジ部８７との間に、冷却トラップ部８１の取付部において断熱構造を構成する複数の断熱環１４１が挟み込まれている。

　この断熱環１４１は、例えばステンレス製のワッシャ（座金）を利用することが可能なものであり、断熱環１４１には、冷却トラップ部８１を固定する六角穴付きボルト８９のボルト軸が差し込まれている。そして、断熱環１４１は、冷却トラップ部８１とフランジ部８７との間に、空気層となる空間部１４２を形成している。

　このような第７実施形態のターボ分子ポンプ１４０によれば、冷却トラップ部８１との上面と、吸気側ケーシング８４ａのフランジ部８７との間で、空間部１４２による断熱を行うことが可能である。このため、冷却トラップ部８１と吸気側ケーシング８４ａとの接触面積が過度に多くなるのを防止できる。そして、ターボ分子ポンプ機構部１７の出口（タービン出口）における温度を適度に保つことが可能となる。さらに、冷却トラップ部８１の中に集約的に堆積物を発生させることができ、冷却トラップ部８１以外の部分（ターボ分子ポンプ機構部１７など）で堆積物が析出するのを防止できるようになる。

　また、前述した冷却トラップ部８１と排気側ケーシング８４ｂとの間の隙間８８（ここでは第２実施形態と同様であるため図２（ｂ）を援用する）と、上述の空間部１４２とを併せて断熱を行うことができ、冷却トラップ部８１や、その周辺部の温度を適度に保つことが容易となる。さらに、断熱環１４１の材質として、アルミニウムに比べて熱伝導性が劣るステンレスを採用していることから、断熱環１４１を挟む吸気側ケーシング８４ａと冷却トラップ部８１の間の断熱性を、断熱環１４１自体によっても高めることができる。

　図１０は、本発明の第８実施形態に係るターボ分子ポンプ１５０を示している。この第８実施形態のターボ分子ポンプ１５０においては、第１実施形態（図１、図２（ａ））に係るターボ分子ポンプ１０と同様の構成が採用されているとともに、冷却トラップ部４１と、排気側ケーシング１４ｂのフランジ部６２との間に、複数の断熱環１４１が挟み込まれている。

　この断熱環１４１は、第７実施形態の断熱環１４１と同様に、例えばステンレス製のワッシャ（座金）を利用することが可能なものである。そして、断熱環１４１には、冷却トラップ部４１を固定する六角穴付きボルト５９のボルト軸が差し込まれている。そして、断熱環１４１は、冷却トラップ部４１とフランジ部６２との間に、空気層となる空間部１４２を形成している。

　このような第８実施形態のターボ分子ポンプ１５０によれば、冷却トラップ部４１における外胴部４２の下面と、排気側ケーシング１４ｂのフランジ部６２との間で、空間部１４２による断熱を行うことが可能である。このため、冷却トラップ部４１と排気側ケーシング１４ｂとの接触面積が過度に多くなるのを防止できる。そして、ネジ溝ポンプ機構部１８の温度を適度に保つことが可能となる。さらに、ネジ溝ポンプ機構部１８で堆積物が析出したり、冷却トラップ部８１における冷却が不足したりすることを防止できる。

　なお、図示は省略するが、冷却トラップ部４１における外胴部４２の上面と、吸気側ケーシング１４ａのフランジ部６１との間に断熱環を挟み込み、形成された空間部による断熱を行うことも可能である。さらに、これらの断熱を併用し、冷却トラップ部４１における外胴部４２の上下で断熱を行うことも可能である。

　なお、冷却については、水冷式とすること（例えば第１実施形態～第８実施形態）、冷凍機を設置すること、及び、ペルチェ式とすること（ペルチェ素子を用いること）が考えられる。また、表面積の確保については、冷却トラップ部内にフィン（冷却板）を設置すること（例えば第１実施形態～第８実施形態）が考えられる。

　続いて、堆積物を除去する機能に関しては、水洗いによること（例えば第１実施形態～第８実施形態）や、振動で落とすこと、物理的に掻き出すこと、及び、冷却トラップ部毎交換すること（例えば第１実施形態～第８実施形態）が考えられる。これらのうち、水洗いは、超音波（振動）を加えながら行うことなどが考えられる。また、この水洗いについては、洗浄液の出入口を設置し、洗浄液の出口をガスの出口より下に向けること（例えば第１実施形態～第８実施形態）が考えられる。

　また、振動で落とすことについては、堆積成分が析出し得る箇所に非粘着コーティングを施し、堆積物と部品との結合力を弱めて、振動や衝撃により堆積物をふるい落とし易くすることが考えられる。非粘着コーティングとしては、テフロン（登録商標）加工により形成した膜によるコーティング等を例示できる。

　続いて、配管抵抗を削減する機能に関しては、回転円板で送り込むこと（例えば第３実施形態以外の実施形態）や、シグバーンの入り口と繋ぐこと（例えば図６～図９に示す第４実施形態～第７実施形態）が考えられる。

　なお、本発明の実施形態および各変形例は、必要に応じて各々を組み合わせる構成にしてもよい。また、本発明は、上述の実施形態や各変形例に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能なものである。

　１０　ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
　１１　ポンプ本体
　１２　吸気部
　１３　排気部
　１４　ケーシング本体（ケーシング）
　１４ａ　吸気側ケーシング（所定のケーシング部材）
　１４ｂ　排気側ケーシング（所定のケーシング部材）
　１７　ターボ分子ポンプ機構部（ポンプ機構部）
　１８　ネジ溝ポンプ機構部（ネジ溝排気機構部）
　１９　ステータ翼（静翼）
　２０　ロータ翼（回転翼）
　２４　ネジステータ（隔壁部の下流に備えられたネジ溝排気機構部の一部）
　２８　ロータ（真空ポンプ構成部品）
　２９　隔壁（隔壁部）
　２９ａ　隔壁の上面（上流側ガス誘導面）
　２９ｂ　隔壁の下面（下流側ガス誘導面）
　４１、８１　冷却トラップ部
　５２　トラップ流入口（第１流入出口のうちの第１流入口）
　５３　トラップ流出口（第１流入出口のうちの第１流出口）
　５５　洗浄液流入管（堆積物の除去機能を発揮する部分の一部、第２流入出口のうちの第２入口を構成する部材）
　５６　洗浄液流出管（堆積物の除去機能を発揮する部分の一部、第２流入出口のうちの第２出口を構成する部材）
　８７　吸気側ケーシングのフランジ部（冷却トラップ部の取付部）
　９２　トラップ流入口（第１入出口のうちの第１入口）
　９３　トラップ流出口（第１入出口のうちの第１出口）
　９４　ネジステータ（隔壁部の下流に備えられたネジ溝排気機構部の一部）
　１０９　隔壁（隔壁部、円板状部材、真空ポンプ構成部品）
　１１１　第１ネジステータ（隔壁部の下流に備えられたネジ溝排気機構部の一部）
　１３１　第２ネジステータ（隔壁部の上流に備えられたネジ溝排気機構部）
　１４１　断熱環（冷却トラップ部の取付部を断熱構造とする部材）
　８０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０　ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）

Claims (12)

1. 　ガスの吸気部と排気部を有するケーシングと、
   　静翼や回転翼が形成されたポンプ機構部と、
   　前記ポンプ機構部の下流側に設けられたネジ溝排気機構部と、
   　前記ポンプ機構部から導出された前記ガスを冷却して前記ネジ溝排気機構部の側へ流出させる冷却トラップ部と、
   　前記ポンプ機構部から導出された前記ガスを前記冷却トラップ部に誘導する隔壁部と、を備えたことを特徴とする真空ポンプ。
2. 　前記隔壁部が、前記ケーシング内に設置された円板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 　前記隔壁部が、前記回転翼と一体に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。
4. 　前記隔壁部の下流に前記ネジ溝排気機構部を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
5. 　前記隔壁部の上流に前記ネジ溝排気機構部を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
6. 　前記冷却トラップ部におけるトラップ温度が、ガス成分の少なくとも１つの昇華温度を下回ることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
7. 　前記冷却トラップ部の取付部が断熱構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
8. 　前記冷却トラップ部における堆積物の除去機能を備えることを特徴する請求項１に記載の真空ポンプ。
9. 　前記冷却トラップ部に、前記ガスの流入出口である第１流入出口とは異なる第２流入出口を備えることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
10. 　前記冷却トラップ部における内面の少なくとも一部に非粘着コーティングが施さ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。
11. 　前記ケーシングが、前記冷却トラップ部と、所定のケーシング部材を組み合せて構成されており、これらのうちの前記冷却トラップ部のみを着脱可能としていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
12. 　真空ポンプのケーシング内にてガスを遠心方向に誘導するための上流側ガス誘導面と、前記ガスを求心方向に誘導するための下流側ガス誘導面と、を有する真空ポンプ構成部品。

Images