WO2023037985A1 - 真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材 - Google Patents

真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材 Download PDF

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WO2023037985A1
WO2023037985A1 PCT/JP2022/033169 JP2022033169W WO2023037985A1 WO 2023037985 A1 WO2023037985 A1 WO 2023037985A1 JP 2022033169 W JP2022033169 W JP 2022033169W WO 2023037985 A1 WO2023037985 A1 WO 2023037985A1
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stator
vacuum pump
heat transfer
base
suppressing member
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PCT/JP2022/033169
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慶行 高井
祐幸 坂口
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エドワーズ株式会社
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    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5024—Heat conductivity

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump and a heat transfer suppressing member for the vacuum pump.
  • Patent Document 1 discloses a technique for preventing accumulation of reaction products in a cylindrical stator and suppressing heat transfer by radiation from the cylindrical stator to members around the cylindrical stator. A turbomolecular pump is described.
  • the turbomolecular pump described in Patent Document 1 includes a pump rotor having moving blades and a rotor cylindrical portion, stationary blades facing the moving blades, a cylindrical stator facing the rotor cylindrical portion, and a cylindrical It has a base that houses the stator and a stator heating section that heats the cylindrical stator. Then, the emissivity of the outer surface of the cylindrical stator, and the outer surfaces of the rotor cylindrical portion, the base, the moving blades, and the stationary blades, which are peripheral members facing the cylindrical stator and facing the cylindrical stator. The emissivity of the surface is smaller than the emissivity of the outer surface of the moving blade that faces the stationary blade.
  • Patent Document 1 the peripheral member itself of the cylindrical stator is made of a low-emissivity material, or the outer surface of the peripheral member is subjected to a predetermined surface treatment to reduce the emissivity. Therefore, in Patent Literature 1, it is necessary to design the peripheral members of the cylindrical stator as exclusive parts, and there is a problem that the degree of freedom in design is low and there is no versatility.
  • heat may be transferred to the peripheral members of the cylindrical stator through gas flowing around the peripheral members of the cylindrical stator. there were.
  • the problem is conspicuous at a portion where the gap between the cylindrical stator and the peripheral member of the cylindrical stator is narrow.
  • the main object of the present invention is to provide a vacuum pump that increases the degree of freedom in designing peripheral members of the stator, has high versatility, and is capable of further suppressing heat transfer.
  • one aspect of the present invention provides a base, a stator column erected at a center position of the base, a rotor rotatably held with respect to the stator column, and an outer peripheral side of the rotor.
  • heating means for heating the stator portion and a partition wall portion disposed between the base and the stator portion and forming a flow path through which exhaust gas flows together with the stator portion.
  • at least a part of the partition has a facing region facing a specific region formed on at least one of the base, the stator column, and the rotor, and the facing region is provided with a heat transfer suppressing member that suppresses transfer of heat from the opposing area to the specific area.
  • the heat transfer suppressing member is made of a material having a lower thermal conductivity than that of the partition wall.
  • the heat transfer suppressing member is preferably surface-treated so that the emissivity is lower than that of the partition wall.
  • the heat transfer suppressing member includes a cylindrical body portion and a flange portion extending radially outward from one end side of the body portion.
  • the length of the body portion in the axial direction is greater than the length of the flange portion in the radial direction.
  • the partition wall portion has a stepped portion that contacts the flange portion, and the flange portion and the partition wall portion are flush with each other when the flange portion is in contact with the stepped portion. is preferred.
  • another aspect of the present invention provides a base, a stator column erected at a center position of the base, a rotor rotatably held with respect to the stator column, and the rotor a stator portion disposed on the outer peripheral side of the stator portion; a heating means for heating the stator portion; and a heat transfer suppressing member for a vacuum pump separately attached to the partition wall, wherein the heat transfer suppressing member is attached to the partition wall and is attached to the partition wall to at least one of the base, the stator column, and the rotor.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbo-molecular pump according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an amplifier circuit of the turbomolecular pump shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a time chart showing control of the amplifier control circuit when the current command value is greater than the detected value
  • 5 is a time chart showing control of the amplifier control circuit when the current command value is smaller than the detected value
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main portion showing an enlarged portion A of FIG. 1
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a turbo-molecular pump according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main portion showing an enlarged portion B of FIG. 6
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a turbo-molecular pump according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 9 is an enlarged view of a main portion showing an enlarged portion C of FIG. 8;
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of this turbomolecular pump 100 is shown in FIG.
  • a turbo-molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127 .
  • a rotating body 103 having a plurality of rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . is provided inside the outer cylinder 127.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated in the air and position-controlled by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the rotor 103 is generally made of metal such as aluminum or aluminum alloy.
  • the outer cylinder 127 is divided into upper and lower parts, but the present invention is not limited to this structure. It may be an integral outer cylinder.
  • the upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X-axis and the Y-axis.
  • Four upper radial sensors 107 are provided adjacent to the upper radial electromagnets 104 and corresponding to the upper radial electromagnets 104, respectively.
  • the upper radial sensor 107 is, for example, an inductance sensor or an eddy current sensor having a conductive winding, and detects the position of the rotor shaft 113 based on the change in the inductance of this conductive winding, which changes according to the position of the rotor shaft 113 .
  • This upper radial sensor 107 is configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113 , ie the rotor 103 fixed thereto, and send it to the controller 200 .
  • a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, as shown in FIG.
  • An amplifier circuit 150 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on the excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113 .
  • the rotor shaft 113 is made of a high magnetic permeability material (iron, stainless steel, etc.) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104 . Such adjustments are made independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107 so that the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. adjusted in the same way.
  • the axial electromagnets 106A and 106B are arranged so as to vertically sandwich a disk-shaped metal disk 111 provided below the rotor shaft 113 .
  • the metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect axial displacement of the rotor shaft 113 and is configured to transmit its axial position signal to the controller 200 .
  • a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates an excitation control command signal for each of the axial electromagnets 106A and 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109.
  • the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B, respectively.
  • the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, and the axial position of the rotor shaft 113 is adjusted.
  • control device 200 appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, magnetically levitates the rotor shaft 113 in the axial direction, and holds the rotor shaft 113 in the space without contact. ing.
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.
  • the motor 121 has a plurality of magnetic poles circumferentially arranged to surround the rotor shaft 113 .
  • Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113 .
  • the motor 121 incorporates a rotation speed sensor (not shown) such as a Hall element, resolver, encoder, etc., and the rotation speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotation speed sensor.
  • phase sensor (not shown) is attached, for example, near the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113 .
  • the control device 200 detects the position of the magnetic pole using both the detection signals from the phase sensor and the rotational speed sensor.
  • a plurality of fixed wings 123 (123a, 123b, 123c%) are arranged with a slight gap from the rotary wings 102 (102a, 102b, 102c).
  • the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) are inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to move molecules of the exhaust gas downward by collision.
  • the fixed wings 123 (123a, 123b, 123c, . . . ) are made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, or copper, or metal such as an alloy containing these metals as components.
  • the fixed blades 123 are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged inwardly of the outer cylinder 127 in a staggered manner with the stages of the rotary blades 102. ing.
  • the outer peripheral end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 125 (125a, 125b, 125c, . . . ).
  • the fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • An outer cylinder 127 is fixed to the outer circumference of the stationary blade spacer 125 with a small gap therebetween.
  • a base portion 129 is provided at the bottom of the outer cylinder 127 .
  • An exhaust port 133 is formed above the base portion 129 and communicates with the outside. Exhaust gas that enters the intake port 101 from the chamber (vacuum chamber) side and is transferred toward the base portion 129 is sent to the exhaust port 133 .
  • a threaded spacer 131 is provided between the lower portion of the stationary blade spacer 125 and the base portion 129 depending on the application of the turbomolecular pump 100 .
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a on its inner peripheral surface. It is stipulated.
  • the spiral direction of the thread groove 131 a is the direction in which the molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103 .
  • a cylindrical portion 102d is suspended from the lowermost portion of the rotor 103 following the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ).
  • the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d is cylindrical and protrudes toward the inner peripheral surface of the threaded spacer 131, and is adjacent to the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 with a predetermined gap therebetween.
  • the exhaust gas transferred to the screw groove 131a by the rotary blade 102 and the fixed blade 123 is sent to the base portion 129 while being guided by the screw groove 131a.
  • the exhaust gas guided to the screw groove 131a is sent to an annular space 160 formed above the base portion 129, and exhausted to the outside through an exhaust port 133 while circulating in the annular space 160.
  • This annular space 160 is an annular space partitioned by the cylindrical portion 102 d of the rotating body (rotor) 103 , the threaded spacer (stator portion) 131 , the heater spacer 153 and the insulator wall (partition wall portion) 152 .
  • the heater spacer 153 is formed in a cylindrical shape and interposed between the threaded spacer 131 and the insulator wall 152 .
  • the heater spacer 153 is made of metal such as aluminum or stainless steel.
  • the heater spacer 153 axially positions the threaded spacer 131 and the insulator wall 152 .
  • a heater 195 as a heating means is inserted into the heater spacer 153 , and the threaded spacer 131 is heated via the heater spacer 153 when the heater 195 generates heat.
  • the heater 195 also heats the exhaust gas flowing through the annular space 160 . This suppresses the formation of deposits due to the temperature drop of the exhaust gas.
  • the insulator wall 152 is, for example, a disk-shaped member made of metal such as aluminum or stainless steel.
  • the insulator wall 152 is arranged above the base portion 129 and below the threaded spacer 131 , that is, between the base portion 129 and the threaded spacer 131 in the axial direction of the turbo-molecular pump 100 .
  • a predetermined gap is provided between them. This gap prevents heat from being transferred from the insulator wall 152 to the base portion 129 .
  • a heat transfer suppression member 155 is attached to the inner peripheral surface of the insulator wall 152 .
  • the heat transfer suppressing member 155 is for suppressing transfer (heat conduction and/or heat dissipation) of the heat transferred to the insulator wall 152 to the stator column 122 and the base portion 129 which will be described later.
  • the configuration around insulator wall 152 will be described later in detail.
  • the base portion 129 is a disk-shaped member that constitutes the base portion of the turbomolecular pump 100, and is generally made of metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base portion 129 physically holds the turbo-molecular pump 100 and also functions as a heat conduction path. Therefore, a metal having high rigidity and high thermal conductivity such as iron, aluminum, or copper is used. is desirable.
  • the temperature of the rotor blades 102 rises due to frictional heat generated when the exhaust gas contacts the rotor blades 102, conduction of heat generated by the motor 121, and the like. It is transmitted to the stationary blade 123 side by conduction by molecules or the like.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed blades 123 from the rotary blades 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas contacts the fixed blades 123 to the outside.
  • the threaded spacer 131 is arranged on the outer circumference of the cylindrical portion 102d of the rotating body 103, and the inner peripheral surface of the threaded spacer 131 is provided with the thread groove 131a.
  • a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 102d, and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface is arranged around it.
  • the gas sucked from the intake port 101 may move the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the shaft
  • the electrical section is surrounded by a stator column 122 so as not to intrude into the electrical section composed of the directional electromagnets 106A and 106B, the axial direction sensor 109, etc., and the interior of the stator column 122 is maintained at a predetermined pressure with purge gas. It may drip.
  • a pipe (not shown) is arranged in the base portion 129, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is delivered to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113 , between the rotor and stator of the motor 121 , and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blade 102 .
  • the stator column 122 is erected at the center position of the base portion 129 as shown in FIG.
  • the base portion 129 is provided with a water cooling pipe 149 as a cooling means. By supplying cooling water to the water cooling pipe 149, the base portion 129 and the stator column 122 are kept at a suitable temperature.
  • the turbo-molecular pump 100 requires model identification and control based on individually adjusted unique parameters (eg, various characteristics corresponding to the model).
  • the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its body.
  • the electronic circuit section 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the same, a board 143 for mounting them, and the like.
  • the electronic circuit section 141 is accommodated, for example, below a rotational speed sensor (not shown) near the center of a base section 129 that constitutes the lower portion of the turbo-molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145 .
  • some of the process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. be.
  • the pressure of the exhaust gas is lowest at the inlet 101 and highest at the outlet 133 .
  • the process gas becomes solid and turbo molecules are formed. It adheres and deposits inside the pump 100 .
  • a solid product eg, AlCl3
  • the deposits narrow the pump flow path and cause the performance of the turbo-molecular pump 100 to deteriorate.
  • the above-described product is likely to solidify and adhere to portions near the exhaust port 133 and near the threaded spacer 131 where the pressure is high.
  • a heater (not shown) or an annular water-cooling pipe 149 is wound around the outer circumference of the base portion 129 or the like, and a temperature sensor (for example, a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129, for example. Based on the signal from the temperature sensor, the heating of the heater and the cooling control by the water cooling pipe 149 are controlled (hereinafter referred to as TMS: Temperature Management System) so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). It is
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described.
  • a circuit diagram of this amplifier circuit 150 is shown in FIG.
  • an electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 and the like has one end connected to a positive electrode 171a of a power source 171 via a transistor 161, and the other end connected to a current detection circuit 181 and a transistor 162. is connected to the negative electrode 171b of the power source 171 via the .
  • the transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs and have a structure in which a diode is connected between their source and drain.
  • the transistor 161 has its diode cathode terminal 161 a connected to the positive electrode 171 a and anode terminal 161 b connected to one end of the electromagnet winding 151 .
  • the transistor 162 has a diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181 and an anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.
  • the diode 165 for current regeneration has a cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and an anode terminal 165b connected to the negative electrode 171b.
  • the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive electrode 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via the current detection circuit 181. It has become so.
  • the current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electric resistance element.
  • the amplifier circuit 150 configured as described above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled by five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each of the electromagnets, and ten amplifier circuits are provided for the power supply 171. 150 are connected in parallel.
  • the amplifier control circuit 191 is configured by, for example, a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) (not shown) of the control device 200, and this amplifier control circuit 191 switches the transistors 161 and 162 on/off. It's like
  • the amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) and a predetermined current command value. Then, based on this comparison result, the magnitude of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within the control cycle Ts, which is one cycle of PWM control, is determined. As a result, the gate drive signals 191 a and 191 b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of the transistors 161 and 162 .
  • a high voltage of about 50 V is used as the power source 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased).
  • a capacitor is usually connected between the positive electrode 171a and the negative electrode 171b of the power source 171 for stabilizing the power source 171 (not shown).
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • flywheel current is held.
  • the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be suppressed.
  • high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo-molecular pump 100 can be reduced.
  • the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.
  • the transistors 161 and 162 are turned off only once during the control cycle Ts (for example, 100 ⁇ s) for the time corresponding to the pulse width time Tp1. turn on both. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases from the positive electrode 171a to the negative electrode 171b toward a current value iLmax (not shown) that can flow through the transistors 161,162.
  • both the transistors 161 and 162 are turned off only once in the control cycle Ts for the time corresponding to the pulse width time Tp2 as shown in FIG. . Therefore, the electromagnet current iL during this period decreases from the negative electrode 171b to the positive electrode 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via the diodes 165,166.
  • either one of the transistors 161 and 162 is turned on after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed. Therefore, the flywheel current is held in the amplifier circuit 150 during this period.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main portion showing an enlarged portion A of FIG. 1.
  • FIG. 5 the threaded spacer 131 and the insulator wall 152 are spaced apart in the axial direction, and the heater spacer 153 is interposed therebetween.
  • Exhaust gas taken in from the intake port 101 passes between the screw groove 131a and the cylindrical portion 102d and enters the annular space 160 as indicated by the arrow F in FIG. Exhaust gas flows through the annular space 160 and is discharged to the outside from the exhaust port 133 .
  • the insulator wall 152 includes a disk-shaped base portion 152a, a cylindrical portion 152b standing on the inner peripheral side of the base portion 152a, and a locking portion 152c extending radially outward (to the right in FIG. 5) from the cylindrical portion 152b. and a step portion 152d.
  • Specific regions R are formed in the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotating body 103, the lower portion of the stator column 122, and the central portion of the base portion 129, respectively. These specific regions R are regions facing the insulator wall 152 .
  • a heat transfer suppressing member 155 that is separate from the insulator wall 152 is attached to a region of the surface of the insulator wall 152 that faces the specific region R. As shown in FIG. In short, the heat transfer suppression member 155 is detachably provided on the inner peripheral surface of the insulator wall 152 .
  • the heat transfer suppressing member 155 includes a cylindrical body portion 155b, an upper flange portion 155a extending radially outward from the upper end portion of the body portion 155b, and an upper flange portion 155a extending radially outward from the lower end portion of the body portion 155b. and an extending lower flange portion 155c.
  • a small gap CL is formed between the upper surface of the upper flange portion 155a and the lower end surface of the cylindrical portion 102d as a sealing structure. This gap CL prevents the exhaust gas from flowing into the stator column 122 from the screw groove 131a.
  • the relationship between the radial length (width) a of the upper flange portion 155a and the radial length (width) c of the lower flange portion 155c is length a ⁇ length c. This is to effectively suppress heat transfer from the base portion 152 a of the insulator wall 152 to the specific region R formed in the base portion 129 . Also, the length a is set to a suitable length in consideration of the performance (sealing performance) of the seal structure and the load of the motor 121 described above.
  • the relationship between the axial length (height) b of the body portion 155b, the length a of the upper flange portion 155a, and the length c of the lower flange portion 155c is such that length a ⁇ length c ⁇ length It is a b. This is to effectively suppress heat transfer from the cylindrical portion 152 b of the insulator wall 152 to the specific region R of the stator column 122 .
  • the heat transfer suppressing member 155 When the heat transfer suppressing member 155 is attached to the inner peripheral surface of the insulator wall 152, the upper flange portion 155a of the heat transfer suppressing member 155 is engaged with the engaging portion 152c of the insulator wall 52, and the lower flange portion 155c is engaged with the stepped portion 152d. abut.
  • the height of the step portion 152d is the same dimension as the thickness of the lower flange portion 155c, the surface of the lower flange portion 155c and the surface of the base portion 152a of the insulator wall 152 are flush with each other.
  • the heat transfer suppressing member 155 is made of a material with a lower thermal conductivity than the insulator wall 152.
  • the heat transfer suppressing member 155 is made of stainless steel. With the measures described above, the heat transfer suppressing member 155 can suppress the heat accumulated in the insulator wall 152 from moving toward the specific region R. Specifically, the temperature of the insulator wall 152 rises due to the heater 195 and the exhaust gas, but since the thermal conductivity of the heat transfer suppressing member 155 is lower than that of the insulator wall 152, the heat transfer from the heat transfer suppressing member 155 toward the specific region R Heat transfer is suppressed.
  • the heat transfer suppressing member 155 is configured separately from the insulator wall 152, if the design of the heat transfer suppressing member 155 is appropriately changed according to the conditions of the gas to be handled without changing the design of the insulator wall 152, Can be used in any environment. Therefore, according to this embodiment, the degree of freedom in design is high, and versatility is high. Moreover, since only the heat transfer suppressing member 155 needs to be made of a suitable material, there is no need to change the material of the insulator wall 152 itself. Therefore, this embodiment also contributes to cost reduction.
  • the heat transfer suppressing member 155 Since the heat transfer suppressing member 155 is configured separately from the insulator wall 152, the heat transfer to the heat transfer suppressing member 155 becomes heat conduction in the form of heat transfer between solids, and heat transfer can be suppressed. In addition, since the heat transfer suppressing member 155 is made of a material with low thermal conductivity, the temperature of the heat transfer suppressing member 155 is less likely to rise. The heat transfer suppressing member 155 suppresses transfer of heat from the insulator wall 152 to the stator column 122, the cylindrical portion 102d of the rotor 103, and the base portion 129 (that is, the specific region R). Therefore, it is possible to prevent electrical components in the stator column 122 from being damaged by heat. Also, the temperature rise of the water flowing through the water-cooled pipe 149 in the base portion 129 can be suppressed.
  • the heat transfer suppressing member 155 is composed of the body portion 155b and the upper and lower flange portions 155a and 155c, the upper flange portion 155a is engaged with the engaging portion 152c of the insulator wall 152, and the lower flange portion 155c is engaged. is brought into contact with the stepped portion 152 d of the insulator wall 152 , the heat transfer suppressing member 155 can be easily attached to the insulator wall 152 . Since the lower end surface of the heat transfer suppressing member 155 and the lower end surface of the insulator wall 152 are flush with each other due to the step portion 152d, the gap between the insulator wall 152 and the base portion 129 is uniform. Become. Therefore, for example, when the purge gas is allowed to flow, the flow of the purge gas is smooth because the passage of the purge gas is not constricted.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a turbo-molecular pump according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a portion B in FIG.
  • the second embodiment is characterized in that the sealing performance between the cylindrical portion 102d of the rotating body 103 and the insulator wall 252 is further improved compared to the first embodiment.
  • a recess 102e is provided in the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotor 103, and the tip of the insulator wall 252 and the heat transfer suppressing member 255 is provided in this recess 102e.
  • a portion is inserted with a slight clearance CL.
  • the insulator wall (partition wall) 252 includes a disc-shaped base 252a, a cylindrical portion 252b erected on the inner peripheral side of the base 252a, and a stepped portion 252d.
  • a specific region R is formed in each of the concave portion 102e formed in the lower end surface of the cylindrical portion 102d of the rotating body 103, the lower portion of the stator column 122, and the central portion of the base portion 129. These specific regions R are regions facing the insulator wall 252 .
  • a heat transfer suppressing member 255 which is separate from the insulator wall 252 , is detachably attached to the insulator wall 252 in a region facing the specific region R on the surface of the insulator wall 252 .
  • the heat transfer suppressing member 255 includes a cylindrical body portion 255b, a bent portion 255a bent like a hairpin from the upper end of the body portion 255b, and a lower flange extending radially outward from the lower end of the body portion 155b. and a portion 255c.
  • the gap d of the bent portion 255 a is substantially equal to the thickness of the cylindrical portion 252 b of the insulator wall 252 .
  • the relationship between the axial length (height) e of the body portion 255b and the length f of the lower flange portion 255c is length f ⁇ length e. This is to effectively suppress heat transfer from the cylindrical portion 252 b of the insulator wall 252 to the specific region R of the stator column 122 .
  • the bent portion 255a of the heat transfer suppressing member 255 is engaged so as to cover the tip of the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252, and the lower flange portion 255c is engaged. It abuts on the stepped portion 252d. In this state, the bent portion 255a of the heat transfer suppressing member 255 and the tip portion of the cylindrical portion 252b of the insulator wall 252 enter the recess 102e.
  • the height of the step portion 252d is the same as the thickness of the lower flange portion 255c, the surface of the lower flange portion 255c and the surface of the base portion 252a of the insulator wall 252 are flush with each other.
  • the heat transfer suppressing member 255 is made of a material having a lower thermal conductivity than the insulator wall 252, as in the first embodiment. Furthermore, the heat transfer suppressing member 255 has a mirror-finished surface and an emissivity lower than that of the insulator wall 252 .
  • the heat transfer suppressing member 255 can suppress the heat accumulated in the insulator wall 252 from moving toward the specific region R, and the like in the first embodiment. Operation and effects can be achieved. Furthermore, since the insulator wall 252 and part (tip) of the heat transfer suppressing member 255 enter the concave portion 102e with a slight gap CL, the exhaust gas flows from the annular space 160 into the insulator wall 252 and the stator column 122. There is also the advantage that it is possible to prevent the liquid from flowing into the gap between them (that is, the sealing performance is improved).
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a turbo-molecular pump according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an enlarged view of a main part showing a C portion of FIG.
  • the third embodiment is characterized in that the threaded spacer and the heater spacer are integrated.
  • the insulator wall 152 is provided so as to abut on the lower end surface of the threaded spacer 331, and between the insulator wall 152 and the threaded spacer 331, there is an annular gap through which the exhaust gas flows.
  • a space 160 is formed.
  • a heater 195 is inserted into the threaded spacer 331 .
  • the heat transfer suppression members 155 and 255 may be made of a material having a lower thermal conductivity than the insulator walls 152 and 252 .
  • the heat transfer suppressing members 155 and 255 are preferably made of a material having a lower emissivity than the insulator walls 152 and 252 .
  • At least the surface of the heat transfer suppressing members 155 and 255 facing the specific region R is mirror-finished, and the emissivity of the surface is reduced to that of the heat transfer suppressing members 155 and 255. It may be lower than the base material. Also, the surface treatment of the heat transfer suppressing members 155 and 255 is not limited to mirror finishing. Any surface treatment with low emissivity may be used.
  • the axial length of the heat transfer suppressing members 155, 255 is equal to the height of the cylindrical portions 152b, 252b of the insulator walls 152, 252, the length of the heat transfer suppressing members 155, 255 is cylindrical. It may be smaller than the portions 152b and 252b.
  • the cartridge-type heater 195 is exemplified, but other types of heaters may be used.

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Abstract

【課題】ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供する。 【解決手段】ベース（１２９）と、ベースの中心位置に立設したステータコラム（１２２）と、ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータ（１０３）と、ロータの外周側に配置されたステータ部（１３１）と、ステータ部を加熱する加熱手段（１９５）と、ベースとステータ部との間に配置され、ステータ部と共に排気ガスが流れる流路（１６０）を形成する隔壁部（１５２）と、を備えた真空ポンプであって、隔壁部のうち少なくとも一部は、ベース、ステータコラム、及びロータのうち少なくとも何れかに形成される特定領域（Ｒ）と対向する対向領域を有し、対向領域には、当該対向領域から記特定領域に対する熱の移動を抑制する熱移動抑制部材（１５５）が設けられている。

Description

真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材
　本発明は、真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材に関する。
　本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、円筒状ステータの反応生成物の堆積を防止し、かつ、円筒状ステータから円筒状ステータの周辺の部材への放射による熱の移動を抑止できるターボ分子ポンプが記載されている。
　具体的には、特許文献１に記載のターボ分子ポンプは、動翼およびロータ円筒部を有するポンプロータと、動翼と対向する静翼と、ロータ円筒部と対向する円筒状ステータと、円筒状ステータを収容するベースと、円筒状ステータを加熱するステータ加熱部と、を備えている。そして、円筒状ステータの外表面の放射率、及び、円筒状ステータに対向する周辺部材であるロータ円筒部、ベース、動翼、及び、静翼の外表面であって円筒状ステータと対向する外表面の放射率は、動翼の外表面であって静翼と対向する外表面の放射率より小さい構成となっている。
特開２０１５－２２９９４９号公報
　しかしながら、特許文献１では、円筒状ステータの周辺部材そのものを低放射率の材料にしたり、当該周辺部材の外表面に所定の表面処理を施して放射率を低くしたりしている。そのため、特許文献１では、円筒状ステータの周辺部材を専用部品として設計する必要があり、設計の自由度が低く、汎用性がないという課題がある。
　また、放射による伝熱だけでなく、円筒状ステータの周辺部材の周囲を流れるガスを通じて、円筒状ステータの周辺部材へ熱が伝わる場合があり、特許文献１の対策では十分とは言えないことがあった。特に円筒状ステータと円筒状ステータの周辺部材とのギャップが狭い個所では、その課題が顕著であった。
　そこで、本発明の主な目的は、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な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、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータのうち少なくとも何れかに形成される特定領域と対向する対向領域を有し、前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を抑制する熱移動抑制部材が設けられていることを特徴とする。
　また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることが好ましい。
　また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されていることが好ましい。
　また、上記構成において、前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えることが好ましい。
　また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることが好ましい。
　また、上記構成において、前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることが好ましい。
　また、上記構成において、前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることが好ましい。
　また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様は、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータのうち少なくとも何れかに対する熱の移動を抑制することを特徴とする。
　本発明によれば、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供できる。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。 図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。 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図である。 図６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。 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図である。 図８のＣ部を拡大して示す要部拡大図である。
　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。
（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。なお、図１に示すように、本実施形態において、外筒１２７は上下に２分割された構成であるが、本発明はこの構成に限定されない。一体型の外筒であっても良い。
　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に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して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の上方には排気口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に向かって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。
　より詳細には、ネジ溝１３１ａに案内された排気ガスは、ベース部１２９の上方に形成された環状空間１６０へと送られ、環状空間１６０を周回しながら排気口１３３を介して外部に排出される。この環状空間１６０は、回転体（ロータ）１０３の円筒部１０２ｄ、ネジ付スペーサ（ステータ部）１３１、ヒータスペーサ１５３、及びインシュレータウォール（隔壁部）１５２とで仕切られた環状の空間である。
　ここで、ヒータスペーサ１５３は、円筒状に形成され、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２との間に介装される。ヒータスペーサ１５３は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属により構成される。このヒータスペーサ１５３によって、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２とが軸方向に位置決めされる。ヒータスペーサ１５３には加熱手段としてのヒータ１９５が差し込まれており、ヒータ１９５が発熱することで、ヒータスペーサ１５３を介してネジ付スペーサ１３１が加熱される。また、ヒータ１９５により、環状空間１６０を流れる排気ガスも加熱される。これにより、排気ガスの温度低下による堆積物の生成が抑制される。
　インシュレータウォール１５２は、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属で構成された円盤状の部材である。インシュレータウォール１５２は、ベース部１２９の上方かつネジ付スペーサ１３１の下方、即ち、ターボ分子ポンプ１００の軸方向におけるベース部１２９とネジ付スペーサ１３１との間に配置されており、ベース部１２９との間に所定の隙間が設けられている。この隙間により、インシュレータウォール１５２からベース部１２９へ熱が伝わるのを防止している。また、インシュレータウォール１５２の内周面には、熱移動抑制部材１５５が取り付けられている。この熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２に伝わった熱が、後述するステータコラム１２２及びベース部１２９に移動（熱伝導及び／または放熱）するのを抑制するためのものである。なお、インシュレータウォール１５２周辺の構成については、後ほど詳しく説明する。
　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。なお、図１に示す通り、ステータコラム１２２は、ベース部１２９の中心位置に立設している。また、後述するように、本実施形態では、ベース部１２９に冷却手段としての水冷管１４９が設けられている。この水冷管１４９に冷却水が供給されることで、ベース部１２９及びステータコラム１２２は好適な温度に保たれている。
　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は図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。図５に示すように、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２とは軸方向に間隔を空けて配置され、両者の間にヒータスペーサ１５３が介装されている。吸気口１０１から取り込まれた排気ガスは、図５中の矢印Ｆのように、ネジ溝１３１ａと円筒部１０２ｄの間を通過して、環状空間１６０に入り込む。そして、排気ガスは、この環状空間１６０を流れて排気口１３３から外部に排出される。
　インシュレータウォール１５２は、円盤状の基部１５２ａと、基部１５２ａの内周側に立設する円筒部１５２ｂと、円筒部１５２ｂから径方向の外方（図５における右側）に延在する係止部１５２ｃと、段差部１５２ｄと、を備える。
　回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面、ステータコラム１２２の下部、及びベース部１２９の中心部には、それぞれ特定領域Ｒが形成されている。これら特定領域Ｒは、インシュレータウォール１５２と対向する領域である。そして、インシュレータウォール１５２の表面のうち特定領域Ｒと対向する領域には、インシュレータウォール１５２と別体から成る熱移動抑制部材１５５が取り付けられている。要するに、インシュレータウォール１５２の内周面に熱移動抑制部材１５５が着脱自在に設けられている。
　熱移動抑制部材１５５は、円筒状の胴体部１５５ｂと、胴体部１５５ｂの上端部から径方向の外方に延在する上フランジ部１５５ａと、胴体部１５５ｂの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部１５５ｃと、を備えている。そして、上フランジ部１５５ａの上面と円筒部１０２ｄの下端面との間には、シール構造としての僅かな隙間ＣＬが形成されている。この隙間ＣＬにより、ネジ溝１３１ａからの排気ガスがステータコラム１２２側に流れ込むことを防止している。
　ここで、上フランジ部１５５ａの径方向の長さ（幅）ａと、下フランジ部１５５ｃの径方向の長さ（幅）ｃとの関係は、長さａ＜長さｃである。これは、インシュレータウォール１５２の基部１５２ａからベース部１２９に形成された特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。また、長さａは、上記したシール構造の性能（シール性能）やモータ１２１の負荷を考慮して好適な長さにしてある。また、胴体部１５５ｂの軸方向の長さ（高さ）ｂと、上フランジ部１５５ａの長さａと、下フランジ部１５５ｃの長さｃとの関係は、長さａ＜長さｃ＜長さｂである。これは、インシュレータウォール１５２の円筒部１５２ｂからステータコラム１２２の特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。
　熱移動抑制部材１５５をインシュレータウォール１５２の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材１５５の上フランジ部１５５ａがインシュレータウォール５２の係止部１５２ｃに係止され、下フランジ部１５５ｃが段差部１５２ｄと当接する。ここで、段差部１５２ｄの高さは、下フランジ部１５５ｃの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部１５５ｃの表面とインシュレータウォール１５２の基部１５２ａの表面とが面一となる。
　熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２より熱伝導率が低い材料で構成されている。例えば本実施形態では、熱移動抑制部材１５５はステンレスで構成されている。上述の対策により、熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２に蓄えられた熱が特定領域Ｒに向かって移動するのを抑止できる。具体的には、インシュレータウォール１５２はヒータ１９５や排気ガスにより温度が上昇するが、熱移動抑制部材１５５は熱伝導率がインシュレータウォール１５２より低いため、熱移動抑制部材１５５から特定領域Ｒに向かって熱伝達が抑えられることとなる。
　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。
　熱移動抑制部材１５５がインシュレータウォール１５２と別体で構成されているため、インシュレータウォール１５２の設計を変更することなく、取り扱いガスの条件に応じて熱移動抑制部材１５５を適宜、設計変更すれば、あらゆる使用環境に対応できる。よって、本実施形態によれば、設計の自由度が高く、汎用性が高い。また、熱移動抑制部材１５５のみを好適な材料にすれば良いので、インシュレータウォール１５２自体の材料を変更する必要がない。よって、本実施形態は、コスト削減にも貢献する。
　熱移動抑制部材１５５がインシュレータウォール１５２と別体で構成されているため、熱移動抑制部材１５５への伝熱は、固体同士の伝熱形態の熱伝導となり熱の移動を抑制できる。また、熱移動抑制部材１５５が熱伝導率の低い部材でできているため、より熱移動抑制部材１５５の温度が上がり難い。熱移動抑制部材１５５によって、インシュレータウォール１５２からステータコラム１２２、回転体１０３の円筒部１０２ｄ、及びベース部１２９（即ち、特定領域Ｒ）への熱の移動が抑制される。よって、ステータコラム１２２内の電装部品が熱により故障することを未然に防ぐことができる。また、ベース部１２９内の水冷管１４９を流れる水の温度の上昇も抑えることができる。
　また、熱移動抑制部材１５５が胴体部１５５ｂと、上下のフランジ部１５５ａ，１５５ｃとで構成されているため、上フランジ部１５５ａをインシュレータウォール１５２の係止部１５２ｃに係止させ、下フランジ部１５５ｃをインシュレータウォール１５２の段差部１５２ｄに当接させるだけで、簡単に熱移動抑制部材１５５をインシュレータウォール１５２に取り付けることができる。そして、段差部１５２ｄによって、熱移動抑制部材１５５の下端面とインシュレータウォール１５２の下端面とが面一になるよう構成されているため、インシュレータウォール１５２とベース部１２９との間の隙間が均一となる。よって、例えば、パージガスを流す場合において、パージガスの流路が絞られないから、パージガスの流れがスムーズである。
（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１００－１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６は本発明の第２実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図７は図６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。
　第２実施形態は、回転体１０３の円筒部１０２ｄとインシュレータウォール２５２との間のシール性能を、第１実施形態に比べてさらに向上させた構造となっている点に特徴がある。図６及び図７に示すように、第２実施形態では、回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面に凹部１０２ｅが設けられており、この凹部１０２ｅにインシュレータウォール２５２及び熱移動抑制部材２５５の先端部が、僅かの隙間ＣＬを存して入り込んだ構成となっている。
　そして、図７に示すように、インシュレータウォール（隔壁部）２５２は、円盤状の基部２５２ａと、基部２５２ａの内周側に立設する円筒部２５２ｂと、段差部２５２ｄと、を備える。
　回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面に形成された凹部１０２ｅ、ステータコラム１２２の下部、及びベース部１２９の中心部には、それぞれ特定領域Ｒが形成されている。これら特定領域Ｒは、インシュレータウォール２５２と対向する領域である。そして、インシュレータウォール２５２の表面のうち特定領域Ｒと対向する領域には、インシュレータウォール２５２と別体から成る熱移動抑制部材２５５が、インシュレータウォール２５２に対して着脱自在に取り付けられている。
　熱移動抑制部材２５５は、円筒状の胴体部２５５ｂと、胴体部２５５ｂの上端部からヘアピン状に折れ曲がった屈曲部２５５ａと、胴体部１５５ｂの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部２５５ｃと、を備えている。
　ここで、屈曲部２５５ａの隙間ｄは、インシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの厚みと略等しい。また、胴体部２５５ｂの軸方向の長さ（高さ）ｅと下フランジ部２５５ｃの長さｆとの関係は、長さｆ＜長さｅである。これは、インシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂからステータコラム１２２の特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。
　熱移動抑制部材２５５をインシュレータウォール２５２の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材２５５の屈曲部２５５ａがインシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの先端に被さるようにして係止され、下フランジ部２５５ｃが段差部２５２ｄと当接する。この状態で、熱移動抑制部材２５５の屈曲部２５５ａ及びインシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの先端部が、凹部１０２ｅに入り込んでいる。また、段差部２５２ｄの高さは、下フランジ部２５５ｃの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部２５５ｃの表面とインシュレータウォール２５２の基部２５２ａの表面とが面一となる。
　熱移動抑制部材２５５は、第１実施形態と同様に、インシュレータウォール２５２より熱伝導率が低い材料で構成されている。さらに、熱移動抑制部材２５５は、その表面が鏡面仕上げされていて、放射率がインシュレータウォール２５２より低い。
　このように構成された第２実施形態によれば、熱移動抑制部材２５５がインシュレータウォール２５２に蓄えられた熱が特定領域Ｒに向かって移動するのを抑止できるなど、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、凹部１０２ｅにインシュレータウォール２５２及び熱移動抑制部材２５５の一部（先端部）が僅かの隙間ＣＬを存して入り込んでいるため、排気ガスが環状空間１６０からインシュレータウォール２５２とステータコラム１２２の間の隙間に流出するのを防止できる（即ち、シール性能が向上する）といった利点もある。
（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１００－２について説明する。なお、第１，２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８は本発明の第３実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図９は図８のＣ部を拡大して示す要部拡大図である。
　図８及び図９に示すように、第３実施形態では、ネジ付スペーサとヒータスペーサとが一体化された構成となっている点に特徴がある。
　具体的には、図８に示すように、インシュレータウォール１５２はネジ付スペーサ３３１の下端面に当接するように設けられており、インシュレータウォール１５２とネジ付スペーサ３３１との間に排気ガスが流れる環状空間１６０が形成されている。そして、ネジ付スペーサ３３１にヒータ１９５が挿入されている。この構成であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ヒータスペーサ１５３が不要な構成であるため、部品点数が少ない点において第１実施形態よりも優れる。
　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、変形例や組合せ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、熱移動抑制部材１５５，２５５の材料として、ステンレスを例示したが、本発明はこれに限定されない。熱移動抑制部材１５５，２５５は、インシュレータウォール１５２，２５２より熱伝導率が低い材料であれば良い。更に、熱の移動を抑制する方法として、熱移動抑制部材１５５，２５５は、インシュレータウォール１５２，２５２より放射率が低い材料であると良い。また、材料の選定以外に放射率を下げる方法として、熱移動抑制部材１５５，２５５のうち少なくとも特定領域Ｒに対向する表面を鏡面仕上げし、その表面の放射率を熱移動抑制部材１５５，２５５の母材より低くしても良い。また、熱移動抑制部材１５５，２５５の表面処理も鏡面加工に限定されない。放射率が低い表面処理であれば良い。
　また、熱移動抑制部材１５５，２５５の軸方向の長さが、インシュレータウォール１５２，２５２の円筒部１５２ｂ，２５２ｂの高さと等しい構成を例示したが、熱移動抑制部材１５５，２５５の長さは円筒部１５２ｂ，２５２ｂより小さくても良い。
　また、加熱手段として、カートリッジ型のヒータ１９５を例示したが、その他の形式のヒータを用いても良い。
　１００，１００－１，１００－２　ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
　１０１　吸気口
　１０２ｄ　円筒部
　１０２ｅ　凹部
　１０３　回転体（ロータ）
　１２２　ステータコラム
　１２７　外筒
　１２９　ベース部（ベース）
　１３１，３３１　ネジ付スペーサ（ステータ部）
　１３１ａ，３３１ａ　ネジ溝
　１３３　排気口
　１４９　冷却管（冷却手段）
　１５２，２５２　インシュレータウォール（隔壁部）
　１５２ａ，２５２ａ　基部
　１５２ｂ，２５２ｂ　円筒部
　１５２ｃ　係止部
　１５２ｄ，２５２ｄ　段差部
　１５３　ヒータスペーサ
　１５５，２５５　熱移動抑制部材
　１５５ａ　上フランジ部
　１５５ｂ，２５５ｂ　胴体部
　１５５ｃ，２５５ｃ　下フランジ部
　１６０　環状空間（流路）
　１９５　ヒータ（加熱手段）
　２５５ａ　屈曲部
　Ｒ　特定領域
　

Claims (8)

  1. 　ベースと、
    　前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、
    　前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、
    　前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、
    　前記ステータ部を加熱する加熱手段と、
    　前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、
    　前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータのうち少なくとも何れかに形成される特定領域と対向する対向領域を有し、
    　前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を抑制する熱移動抑制部材が設けられてい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、
    　前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成さ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、
    　前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されている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、
    　前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えた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、
    　前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることを特徴とする真空ポンプ。
  6. 　請求項５に記載の真空ポンプにおいて、
    　前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることを特徴とする真空ポンプ。
  7. 　請求項５または６に記載の真空ポンプにおいて、
    　前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、
    　前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることを特徴とする真空ポンプ。
  8. 　ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、
    　前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータのうち少なくとも何れかに対する熱の移動を抑制することを特徴とする真空ポンプの熱移動抑制部材。
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