WO2022124239A1 - 真空ポンプ、真空ポンプの固定部品、及び真空ポンプの支持部品 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を低減でき、構造を簡素化できる真空ポンプを提供する。 【解決手段】ケーシング（１２７）と、ケーシングに収容される回転体（１０３）と、回転体の回転によりケーシング内に吸気したガスをケーシング外に排気させるためのガス流路（１３１ａ，２５０）を構成する固定部品（１３１，２２０）と、固定部品を加熱する加熱手段（２１０）と、固定部品を支持する支持部品（１２９）と、を備えた真空ポンプにおいて、固定部品と支持部品とのうち少なくとも一方に、突起部（２２１）が設けられ、支持部品は、突起部を介して固定部品を径方向および軸方向のうち少なくとも一方の方向に支持することを特徴としている。

Description

真空ポンプ、真空ポンプの固定部品、及び真空ポンプの支持部品

　本発明は、真空ポンプ、真空ポンプの固定部品、及び真空ポンプの支持部品に関する。

　半導体製造装置のチャンバ内のガスを排気するために、真空ポンプが用いられる。チャンバ内のガスは、真空ポンプの吸気口から吸気され、真空ポンプ内で圧縮された後に排気口から排気される。半導体製造装置で使用されるガスは、温度の低下により生成物が生成される可能性がある。そのため、真空ポンプは、ガスの温度低下を防止するために加熱手段を備える必要がある。その一方で、真空ポンプには電装部品等が設けられているため、加熱手段による熱が電装部品等に伝達されるのを防止しなければならない。

　そこで、例えば、特許文献１には、「真空ポンプは、ベースに回転可能に支持されたロータと、ネジ溝部を有するステータと、ステータを加熱する加熱構造と、を備えている。加熱構造は、ステータを除く固定部品からステータを断熱するスペーサと、ステータを加熱するカートリッジヒータと、を備えている。ロータ円筒部とステータとの吸気口側の離間距離は、ロータ円筒部とステータとの排気口側の離間距離と同じかそれ以上になるように設定されている。」ことが記載されている（要約参照）。

特開２０１７－０８９５８２号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の加熱構造は、ステータを除く固定部品からステータを断熱するスペーサと、ステータを加熱するカートリッジヒータと、を備えた構成であるため、部品点数が多く、構造が複雑であるといった課題がある。

　そこで、本発明の主な目的は、部品点数を低減でき、構造を簡素化できる真空ポンプを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の一態様は、ケーシングと、前記ケーシングに収容される回転体と、前記回転体の回転により前記ケーシング内に吸気したガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する固定部品と、前記固定部品を加熱する加熱手段と、前記固定部品を支持する支持部品と、を備えた真空ポンプにおいて、前記固定部品と前記支持部品とのうち少なくとも一方に、突起部が設けられ、前記支持部品は、前記突起部を介して前記固定部品を径方向および軸方向のうち少なくとも一方の方向に支持することを特徴とする。

　上記構成において、少なくとも３つの前記突起部が、前記真空ポンプの中心軸から見て、互いに周方向に間隔を空けて設けられているのが好ましい。

　上記構成において、前記固定部品の肉厚は、前記支持部品と前記突起部を介して接触する部分の方が、それ以外の部分より厚いことが好ましい。

　上記構成において、前記突起部は先細形状から成ることが好ましい。

　上記構成において、前記突起部は軸方向又は径方向に突出していることが好ましい。

　上記構成において、前記突起部と前記加熱手段とは、前記真空ポンプの中心軸から見て、互いに周方向においてずれた位置に設けられることが好ましい。

　上記構成において、前記加熱手段は、カートリッジ型ヒータから成ると共に、その数が複数であって、前記突起部の数の約数または整数倍を満し、前記複数の加熱手段は、前記真空ポンプの中心軸から見て、周方向に均等に配置されることが好ましい。

　上記構成において、前記加熱手段は、カートリッジ型ヒータから成ると共に、その数が複数で構成され、前記複数の加熱手段は、前記真空ポンプの中心軸から見て、隣り合う前記突起部の周方向における中間位置にそれぞれ設けられることが好ましい。

　上記構成において、前記加熱手段は、前記突起部と同数であることが好ましい。

　また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様は、ケーシングと、前記ケーシングに収容される回転体と、を備えた真空ポンプに設けられ、前記回転体の回転により前記ケーシング内にガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する真空ポンプの固定部品であって、前記固定部品は、加熱手段が取り付けられると共に、前記真空ポンプに備えられた支持部品によって支持され、前記固定部品は、前記支持部品によって径方向および軸方向の少なくとも一方の方向に支持されるための突起部を有することを特徴とする。

　また、上記目的を達成するために、本発明のさらに別の態様は、ケーシングと、前記ケーシングに収容される回転体と、前記回転体の回転により前記ケーシング内に吸気したガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する固定部品と、前記固定部品を加熱する加熱手段と、を備えた真空ポンプに設けられ、前記固定部品を支持する真空ポンプの支持部品であって、前記支持部品は、前記固定部品を径方向および軸方向の少なくとも一方の方向に支持するための突起部を有することを特徴とする。

　本発明によれば、真空ポンプの部品点数を低減でき、構造を簡素化できる。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

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図である。 図１に示すターボ分子ポンプのアンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係るターボ分子ポンプの要部を拡大して示す部分拡大図であって、図１のＡ部に相当する構成を示す図である。 第１実施形態における突起部とヒータの取付位置の関係を示す図である。 第２実施形態に係るターボ分子ポンプの要部を拡大して示す部分拡大図であって、図１のＡ部に相当する構成を示す図である。 第２実施形態における突起部とヒータの取付位置の関係を示す図である。 第３実施形態に係るターボ分子ポンプの昇温リングの横断面図である。

　以下、本発明に係る真空ポンプの実施形態について、ターボ分子ポンプを例に挙げて、図面を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１においてターボ分子ポンプの構成のうちＡ部の図示を一部省略あるいは簡略化し、それらの詳細については、他の図（例えば図５、図７）にて示している。

（第１実施形態）
　このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。

　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４の近接に、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応されて４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

　この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

　そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

　さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

　そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

　このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

　一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

　さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

　回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

　また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

　固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

　さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が
移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

　ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

　かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

　固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

　なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

　また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

　この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。

　ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

　ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

　例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

　そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

　次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

　図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

　このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

　一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

　以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

　さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

　アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

　なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

　かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

　また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

　すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

　一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

　そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

　次に、第１実施形態に係るターボ分子ポンプ１００の特徴部分について、詳しく説明する。図５は第１実施形態に係るターボ分子ポンプの要部を拡大して示す部分拡大図であって、図１のＡ部に相当する構成を示す図である。図５は、主に、ネジ付スペーサ１３１、昇温リング２２０、及びベース部１２９の構造について示している。図５に示すように、ネジ付スペーサ（固定部品）１３１の径方向の外側には円筒状の昇温リング（固定部品）２２０が、ネジ付スペーサ１３１と別体で設けられている。勿論、昇温リング２２０はネジ付スペーサ１３１と一体で構成されても良い。

　昇温リング２２０とネジ付スペーサ１３１とは、図示しない凹凸嵌合により軸方向及び径方向に互いに位置決めがされており、両者の間に環状空間２５０が形成されている。即ち、環状空間２５０は、ロータ軸１１３を中心にして周方向に形成された空間である。そして、外筒（ケーシング）１２７内に吸気され、ネジ付スペーサ１３１のネジ溝１３１ａに移送された排気ガスは、図中の矢印Ｆに沿って環状空間２５０内を流れて、排気口１３３から排出される。

　昇温リング２２０には、例えばカートリッジ型のヒータ（加熱手段）２１０が複数取り付けられており、これらヒータ２１０により、昇温リング２２０は所定の温度に加熱されている。そのため、環状空間２５０を流れる排気ガスの温度低下が防止される。なお、符号２３０はＯリングであり、昇温リング２２０とベース部１２９とはＯリング２３０によりシールされている。

　昇温リング２２０の下部の側面部には、径方向の外側（図５では右側）に突出する突起部２２１が複数設けられる。これら突起部２２１は、昇温リング２２０の下方に配置されたベース部（支持部品）１２９と径方向において当接している。これにより、昇温リング２２０とベース部１２９との径方向の位置決めがされる。即ち、ベース部１２９は、突起部２２１を介して、昇温リング２２０を径方向に支持している。そして、昇温リング２２０とベース部１２９との間には、径方向において突起部２２１の高さ（突出長さ）と同じ距離の隙間２５５が環状に形成されている。なお、図示していないが、昇温リング２２０は、ボルト等の固定手段によって、軸方向に固定されている。つまり、ベース部１２９と昇温リング２２０の接触部は、上記のＯリング２３０のシール部を除いては、突起部２２１のみとなっている。

　図６は突起部２２１とヒータ２１０の取付位置の関係を示す図である。図６に示すように、第１実施形態では、突起部２２１とヒータ２１０とは、同数でそれぞれ３つ設けられている。そして、突起部２２１とヒータ２１０とは、ターボ分子ポンプ１００の中心軸Ｃから見て、互いにずれた位置であって、周方向に交互に等間隔で配置されている。即ち、３つの突起部２２１が１２０度ずつ周方向に間隔を空けて設けられ、３つのヒータ２１０が３つの突起部２２１と位相をずらして１２０度ずつ周方向に間隔を空けて設けられている。そして、隣り合う突起部２２１の周方向の中間位置にヒータ２１０が設けられている。さらに、図６に示すように、突起部２２１は、先端側（径方向の外側）が先細形状になっている。

　このように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

　昇温リング２２０は、３つの突起部２２１を介してベース部１２９に支持されている。よって、昇温リング２２０は、３つの突起部２２１のみがベース部１２９と接触し、昇温リング２２０とベース部１２９との間には、僅かの隙間２５５が形成されている。これにより、ヒータ２１０によって加熱された昇温リング２２０の熱は、主として、接触部である３つの突起部２２１を介してのみベース部１２９に伝達される。そのため、昇温リング２２０の熱はベース部１２９に伝達されにくい。これにより、昇温リング２２０は、ネジ付スペーサ１３１およびネジ溝１３１ａを効率よく加熱することが出来る。

　環状空間２５０を流れる排気ガスの温度低下を防止するために、昇温リング２２０は所定の温度に加熱される必要がある一方で、ベース部１２９は電装部品等が取り付けられるため、低温に保たれなければならない。上記した従来技術では、昇温リング２２０とベース部１２９との間に断熱用のスペーサを設けているため、部品点数が多くなってしまう。この点、第１実施形態では、複数の突起部２２１を介してベース部１２９が昇温リング２２０を径方向に支持する構成であるため、昇温リング２２０とベース部１２９との間の熱の伝達を防ぐために断熱用のスペーサ等の部品を別途設ける必要がない。よって、部品点数の削減及び構造の簡素化を実現できる。しかも、突起部２２１を設けるだけの構成であるため、低コスト化を見込める。

　また、３つの突起部２２１を周方向に等間隔で配置したので、昇温リング２２０のベース部１２９に対する径方向の位置決めが確実に行える。さらに、３つの突起部２２１が周方向に等間隔で配置されているので、温度ムラが原因で発生する昇温リング２２０の内部応力を打ち消し合うことができる。その結果、昇温リング２２０の歪みを防止できる。また、隣り合う突起部２２１の中間位置にヒータ２１０を設けているので、ヒータ２１０が突起部２２１と近い位置に設けられている場合と比べて、突起部２２１までの熱経路が長くなることにより、突起部２２１付近の温度が下がる。そして、ヒータ２１０の熱が突起部２２１を介してベース部１２９に伝達しにくくなる。そのため、ネジ付スペーサ１３１を加熱するためのヒータ２１０からの熱が、ベース部１２９に移動するのを低減でき、ベース部１２９においても良好な冷却状態が維持される。

　また、突起部２２１の先端が先細形状となっているため、突起部２２１のベース部１２９への接触面積が少なくなり、熱抵抗が向上する為、より一層、ベース部１２９へ熱が伝達しにくくなる。そのため、ベース部１２９の良好な冷却状態が、より一層維持される。

　なお、３つの突起部２２１を１２０度ずつ周方向に間隔を空けて設け、３つのヒータ２１０が３つの突起部２２１と位相をずらして１２０度ずつ周方向に間隔を空けて設けているが、この角度に限定されず、ヒータ２１０の位相と突起部２２１の位相をずらしておくことで、熱の伝達を低減させることができる。

（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係るターボ分子ポンプについて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図７は、第２実施形態に係るターボ分子ポンプの要部を拡大して示す部分拡大図であって、図１のＡ部に相当する構成を示している。第２実施形態は、第１実施形態と突起部の構成が主に相違する。

　具体的には、図７に示すように、昇温リング２２０－１の下部の底面部には、軸方向の下側（図７では下方向）に突出する突起部２２２が複数設けられる。これら突起部２２２は、昇温リング２２０－１の下方に配置されたベース部（支持部品）１２９と軸方向において当接している。これにより、昇温リング２２０－１とベース部１２９との軸方向の位置決めがされる。即ち、ベース部１２９は、突起部２２２を介して、昇温リング２２０－１を軸方向に支持している。そして、昇温リング２２０－１とベース部１２９との間には、軸方向において突起部２２２の高さ（突出長さ）と同じ距離の隙間２５６が環状に形成されている。なお、図示していないが、昇温リング２２０－１は、ボルト等の固定手段によって、径方向に固定されている。つまり、ベース部１２９と昇温リング２２０－１の接触部は、上記のＯリング２３０のシール部を除いては、突起部２２２のみとなっている。

　図８は突起部２２２とヒータ２１０の取付位置の関係を示す図である。図８に示すように、第２実施形態では、突起部２２２は３つ設けられ、ヒータ２１０は突起部２２２の２倍の数である６つ設けられている。そして、３つの突起部２２１と６つのヒータ２１０とが、ターボ分子ポンプの中心軸Ｃから見て４０度ずつ周方向に間隔を空けて設けられている。より詳細には、隣り合う突起部２２２の間に、２つのヒータ２１０が周方向に等間隔で配置されている。なお、図示しないが、突起部２２２は、先端側（軸方向の下方）が先細形状になっている。

　このように構成された第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。具体的には、昇温リング２２０－１は、３つの突起部２２２のみがベース部１２９と接触しているため、昇温リング２２０－１の熱はベース部１２９に伝達されにくい。これにより、昇温リング２２０－１は、ネジ付スペーサ１３１およびネジ溝１３１ａを効率よく加熱することが出来る。よって、第２実施形態によれば、断熱用のスペーサ等の部品を別途設ける必要がなく、部品点数の削減及び構造の簡素化を実現できる。しかも、突起部２２２を設けるだけの構成であるため、低コスト化を見込める。

　また、３つの突起部２２２を周方向に等間隔で配置したので、昇温リング２２０－１のベース部１２９に対する位置決めが確実に行える。また、突起部２２２の先端が先細形状であるうえ、隣り合う突起部２２２の間に等間隔で２つのヒータ２１０を設けているので、ヒータ２１０の熱が突起部２２２を介してベース部１２９に伝達しにくい。そのため、ベース部１２９の良好な冷却状態が維持される。

（第３実施形態）
　次に、第３実施形態に係るターボ分子ポンプについて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図９は第３実施形態に係るターボ分子ポンプの昇温リングの横断面図である。なお、図９は、第３実施形態に係る昇温リングを、図５のＤ線に沿って切断した横断面図である。

　第３実施形態では、昇温リング２２０－２が厚肉部２２４を有している点で第１実施形態と相違する。図９に示すように、第３実施形態における昇温リング２２０－２は、３つの突起部２２１がそれぞれ径方向の外側に突出している。そして、昇温リング２２０－２は、各突起部２２１が設けられている部分の径方向の内側に、厚肉部２２４が設けられている。よって、昇温リング２２０－２の肉厚は、突起部２２１が設けられている部分が、それ以外の部分より厚い（肉厚Ｔ１＞肉厚Ｔ２）。

　この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも、厚肉部２２４が設けられているため、ベース部１２９の温度（低温）が環状空間２５０を流れる排気ガスに伝わりにくい。よって、第１実施形態と比べて、排気ガスの温度低下をより一層、防止できる。即ち、排気ガスの温度低下に伴う生成物の生成を、さらに抑止できる。さらに、３つの突起部２２１付近の厚肉部２２４により、昇温リング２２０－２の剛性が高まるため、温度ムラが原因で昇温リング２２０－２に内部応力が発生しても、昇温リング２２０－２を歪みにくくできる。

　なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

　例えば、上記した実施形態例では突起部２２１，２２２の数が３つの場合を例に挙げて説明したが、突起部２２１，２２２の数は３つに限定されない。突起部２２１，２２２は１つであっても構わない。また、昇温リング２２０，２２０－１，２２０－２の外面に突起部２２１，２２２を設けず、ベース部１２９の内面に突起部２２１，２２２を設けても良い。また、突起部２２１，２２２を昇温リング２２０，２２０－１，２２０－２とベース部１２９とに周方向に交互に設ける構成としても良い。即ち、突起部２２１，２２２の一部を昇温リング２２０，２２０－１，２２０－２に設け、突起部２２１，２２２の残り
をベース部１２９に設ける構成としても良い。

　また、加熱手段として、カートリッジ型のヒータ２１０を例示したが、その他の形式のヒータを用いても良い。また、ヒータ２１０の数は、突起部２２１，２２２の数の約数または整数倍であれば、その数は上記実施形態の例に限定されない。また、ヒータ２１０の配置は、周方向に均等に配置されていなくても良い。即ち、複数のヒータ２１０を周方向に偏って配置しても良い。

　また、上記した実施形態では、ヒータ２１０と突起部２２１，２２２との位相をずらした例を挙げて説明したが、ヒータ２１０と突起部２２１，２２２が近づくように配置することもできる。さらに言えば、ヒータ２１０を突起部２２１，２２２と位相が一致するように配置することもできる。これらの場合、突起部２２１，２２２付近の温度が下がりにくくなるため、昇温リング２２０，２２０－１，２２０－２の周方向の温度ムラを低減できる。

　１００　ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
　１０１　吸気口
　１０３　回転体
　１２７　外筒（ケーシング）
　１２９　ベース部（支持部品）
　１３１　ネジ付スペーサ（固定部品）
　１３１ａ　ネジ溝（ガス流路）
　１３３　排気口
　２１０　ヒータ
　２２０，２２０－１，２２０－２　昇温リング（固定部品）
　２２１，２２２　突起部
　２２４　厚肉部
　２５０　環状空間（ガス流路）
　２５５，２５６　隙間

Claims (11)

1. 　ケーシングと、
   　前記ケーシングに収容される回転体と、
   　前記回転体の回転により前記ケーシング内に吸気したガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する固定部品と、
   　前記固定部品を加熱する加熱手段と、
   　前記固定部品を支持する支持部品と、を備えた真空ポンプにおいて、
   　前記固定部品と前記支持部品とのうち少なくとも一方に、突起部が設けられ、
   　前記支持部品は、前記突起部を介して前記固定部品を径方向および軸方向のうち少なくとも一方の方向に支持することを特徴とする真空ポンプ。
2. 　請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   　少なくとも３つの前記突起部が、前記真空ポンプの中心軸から見て、互いに周方向に間隔を空けて設けられていることを特徴とする真空ポンプ。
3. 　請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記固定部品の肉厚は、前記支持部品と前記突起部を介して接触する部分の方が、それ以外の部分より厚いことを特徴とする真空ポンプ。
4. 　請求項１～３の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記突起部は先細形状から成ることを特徴とする真空ポンプ。
5. 　請求項１～４の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記突起部は軸方向又は径方向に突出していることを特徴とする真空ポンプ。
6. 　請求項１～５の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記突起部と前記加熱手段とは、前記真空ポンプの中心軸から見て、互いに周方向においてずれた位置に設けられることを特徴とする真空ポンプ。
7. 　請求項１～６の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記加熱手段は、カートリッジ型ヒータから成ると共に、その数が複数であって、前記突起部の数の約数または整数倍を満し、
   　前記複数の加熱手段は、前記真空ポンプの中心軸から見て、周方向に均等に配置されることを特徴とする真空ポンプ。
8. 　請求項１～６の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記加熱手段は、カートリッジ型ヒータから成ると共に、その数が複数で構成され、
   　前記複数の加熱手段は、前記真空ポンプの中心軸から見て、隣り合う前記突起部の周方向における中間位置にそれぞれ設けられることを特徴とする真空ポンプ。
9. 　請求項８に記載の真空ポンプにおいて、
   　前記加熱手段は、前記突起部と同数であることを特徴とする真空ポンプ。
10. 　ケーシングと、前記ケーシングに収容される回転体と、を備えた真空ポンプに設けられ、
    　前記回転体の回転により前記ケーシング内にガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する真空ポンプの固定部品であって、
    　前記固定部品は、加熱手段が取り付けられると共に、前記真空ポンプに備えられた支持部品によって支持され、
    　前記固定部品は、前記支持部品によって径方向および軸方向の少なくとも一方の方向に支持されるための突起部を有することを特徴とする真空ポンプの固定部品。
11. 　ケーシングと、前記ケーシングに収容される回転体と、前記回転体の回転により前記ケーシング内に吸気したガスを前記ケーシング外に排気させるためのガス流路を構成する固定部品と、前記固定部品を加熱する加熱手段と、を備えた真空ポンプに設けられ、
    　前記固定部品を支持する真空ポンプの支持部品であって、
    　前記支持部品は、前記固定部品を径方向および軸方向の少なくとも一方の方向に支持するための突起部を有することを特徴とする真空ポンプの支持部品。
     

Images