JP3135312U

JP3135312U - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JP3135312U
Application number: JP2007004972U
Authority: JP
Inventors: 俊樹山口
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2017-06-29

Abstract

【課題】気体分子の逆流を低減して排気性能の向上を図ることができるターボ分子ポンプの提供。
【解決手段】ターボ分子ポンプでは、一の固定翼１１ｂの分割部１１２ｂの位置がその上下にある固定翼１１ａ、１１ｃの分割部１１２ａ、１１２ｃと異なる位置に配設されている。したがって、固定翼１１ｃの分割部１１２ｃを通って逆流しようとする気体分子の流れは、固定翼１１ｂによって止められるため、結果として、気体分子が固定翼の分割部を通って逆流するのを低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体製造装置等の真空排気に用いられるターボ分子ポンプに関する。

高真空排気に用いられるターボ分子ポンプは、交互に配置された複数段の回転翼と複数段の固定翼とを備えており、固定翼に対して回転翼を高速回転させて真空排気を行うものである。各回転翼および固定翼は複数の翼部から成り、回転翼はモータにより回転駆動されるロータに形成されており、固定翼はスペーサを介して積層され、ポンプのベースに固定されている。

また、ターボ分子ポンプの組み立てを容易にするため、一般的に各段の固定翼は、半円状の分割固定翼に２分割されている。(例えば、特許文献１参照)

特開２００５−３３７０２８号公報

しかしながら、固定翼は、回転翼の回転軸方向にから見たときに、任意の状態に配設して組み立てられるため、各段の分割固定翼の分割部が回転翼の回転軸方向から見た場合に一直線上に配設するように組み立てられた場合には、当該分割部から気体分子が逆流し、ターボ分子ポンプの排気性能を低下させる。

また、同様に、各段の固定翼の翼間隙間が回転翼の回転軸方向から見た場合に一致するように組み立てられた場合にも、回転翼の回転軸方向から見た固定翼間の投影隙間面積が大きくなり、気体分子が逆流しやすくなり、ターボ分子ポンプの排気性能を低下させる。

また、従来は、ターボ分子ポンプの組み立て時において、分割固定翼の分割部の位置や固定翼の翼間隙間の状態を考慮して固定翼を配設しておらず、したがって、各段の分割固定翼の分割部の配設位置や各段の固定翼の翼間隙間の状態が、機体毎に異なる場合があり、このような状態で組み立てられたターボ分子ポンプは機体ごとに気体分子の逆流の程度が異なるため、ターボ分子ポンプの排気性能がばらつく原因となる。

したがって、本考案は上記課題を解決し、気体分子の逆流によるターボ分子ポンプの排気性能低下を抑制するとともに、気体分子の逆流の程度が異なることに起因するターボ分子ポンプの排気性能のばらつきを少なくして性能の均質化を図ることを目的とする。

第１の考案によるターボ分子ポンプは、複数段の回転翼と複数段の固定翼とが前記回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプにおいて、前記複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、前記分割固定翼のうち、一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置に配設されていることを特徴とする。本特徴によって、排気する気体分子が、分割固定翼の分割部を通って逆流するのを低減することができる。

また、第２の考案によるターボ分子ポンプは、複数段の回転翼と複数段の固定翼とが前記回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプにおいて、前期回転軸方向から見たときに、前記複数段の固定翼のうち、一の固定翼の翼部間の隙間を、他の固定翼の翼部で覆うように配設されていることを特徴とする。本特徴によって、回転翼の回転軸方向から見た固定翼間の投影隙間面積を小さくすることができ、気体分子の逆流を低減することができる。

また、第３の考案によるターボ分子ポンプは、第１の考案によるターボ分子ポンプにおいて、前記複数段の固定翼を載置する複数のスペーサの各々に、前記分割固定翼の分割部と前記スペーサの位置関係を一意に定める部位を設け、当該部位が一意の関係に配設されるように各スペーサを積層したことを特徴とする。本特徴によって、排気する気体分子が、分割固定翼の分割部を通って逆流するのを低減する複数段の固定翼の配設状態を一意に定めることができる。

また、第４の考案によるターボ分子ポンプは、第２の考案によるターボ分子ポンプにおいて、前記複数段の固定翼を載置する複数のスペーサの各々に、前記固定翼の翼部間の隙間と前記スペーサとの位置関係を一意に定める部位を設け、当該部位が一意の関係に配設されるように各スペーサを積層したことを特徴とする。本特徴によって、回転翼の回転軸方向から見た固定翼間の投影隙間面積を小さくする複数段の固定翼の配設状態を一意に定めることができる。

本考案によれば、気体分子の逆流を低減することで、排気速度、到達真空度といったターボ分子ポンプ排気性能の向上を図ることができる。また、固定翼の各段の配設位置を本考案の条件を満足するように一意に定めることによって、気体分子の逆流の程度が異なることに起因するターボ分子ポンプの排気性能のばらつきを少なくして性能の均質化を図ることができる。

以下、図を参照して本考案を実施するための最良の形態について説明する。図１は本考案に係るターボ分子ポンプの一実施の形態を示す図であり、ポンプ本体１の断面図である。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプ本体１と、ポンプ本体１に電源を供給し回転駆動を制御するコントローラ（不図示）とから成る。

ポンプ本体１のケーシング３の内部には、互いにボルト締結されたロータ２０とシャフト７とから成る回転体が設けられている。ロータ２０が固定されたシャフト７は、ベース１０のステータコラム１０ａに設けられた上下一対のラジアル磁気軸受３１，３２およびスラスト磁気軸受３３によって非接触式に支持され、モータ６により回転駆動される。ポンプ停止時（磁気浮上停止時）や停電時には、シャフト７は保護用のタッチダウンベアリング２６，２７によって支持される。

ロータ２０には、複数段の回転翼２１および回転円筒部２２が形成されている。一方、ベース１０側には、ケーシング３の内周面に沿ってリング状のスペーサ１３が積層され、そのスペーサ１３によって上下に挟まれるように複数段の固定翼１１が設けられている。さらに、複数段の固定翼１１の下部には、内周面に螺旋溝が形成された固定円筒部１２が設けられている。本実施の形態のターボ分子ポンプでは、軸方向に交互に配置された複数段の回転翼２１と複数段の固定翼１１とによりタービン翼部が構成され、次に、回転円筒部２２と固定円筒部１２とによりモレキュラードラッグポンプ部が構成される。回転円筒部２２は固定円筒部１２の内周面に近接して設けられており、固定円筒部１２の内周面には螺旋溝が形成されている。モレキュラードラッグポンプ部では、固定円筒部１２の螺旋溝と高速回転する回転円筒部２２とにより、粘性流による排気機能が行われる。

図１に示すタービン翼部とモレキュラードラッグポンプ部とを結合させたターボ分子ポンプは、広域型ターボ分子ポンプと称されている。吸気口１４から流入したガス分子はタービン翼部によって図示下方へと叩き飛ばされ、下流側に向かって圧縮排気される。その圧縮されたガス分子は、さらにモレキュラードラッグポンプ部によってさらに圧縮され、排気ポート１５から排出される。

図２は、図１に示した固定翼１１の構造を示す図である。固定翼１１は２分割された半円状の分割固定翼１１０ａ、１１０ｂで構成され、各分割固定翼が対向する位置が分割部１１２となる。また、各々の分割固定翼は、複数の翼部１１３を備え、各翼部の間が隙間１１４となる。分割固定翼１１０ａ、１１０ｂはステンレス鋼やアルミニウム合金等の材料からなり、厚板材や鋳物の切削加工、薄板材や鋳物の切削加工、薄い板材エッチング加工した後に曲げ加工を施す等の方法で翼部１１３を形成する。

図３は、第１の考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の配設状態を表した図である。図３(ａ)は固定翼を回転翼の回転軸方向から見た図であり、図３(ｂ)は固定翼を回転翼の回転軸と直交する方向から見た図である。なお、説明のため、図３は回転翼２１及び固定翼１１の一部分(３段)のみを表しており、ロータ２０や固定翼を挟持するスペーサ１３等の記載は省略している。また、固定翼１１の翼部および翼間隙間については、同じ形状が連続していることから、一部のみを記載し残りの部分を省略して記載している。

図３（ｂ）に示すように本考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の第１の配設状態では、固定翼１１ｂの分割部１１２ｂの位置がその上下にある固定翼１１ａ、１１ｃの分割部１１２ａ、１１２ｃと異なる位置に配設されている。したがって、固定翼１１ｃの分割部１１２ｃを通って逆流しようとする気体分子の流れ（図３(ｂ)の矢印）は、固定翼１１ｂによって止められる。したがって、結果として、気体分子が固定翼の分割部を通って逆流するのを低減することができる。

図４は、第２の考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の配設状態を表した図である。図４(ａ)は固定翼を回転翼の回転軸方向から見た図であり、図４(ｂ)は固定翼を回転翼の回転軸と直交する方向から見た図である。なお、説明のため、図４も回転翼２１及び固定翼１１の一部分(３段)のみを表しており、ロータ２０や固定翼を挟持するスペーサ１３等の記載は省略している。また、固定翼１１の翼部および翼間隙間については、同じ形状が連続していることから、一部のみを記載し残りの部分を省略して記載している。

図４に示すように本考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の第２の配設状態では、回転翼の回転軸方向から見たときに、固定翼１１ｃの隙間１１４ｃがその上にある固定翼１１ａ、１１ｂの翼部１１３a、１１３ｂで覆うように配設されている。固定翼１１ｃの隙間１１４ｃを通って逆流しようとする気体分子の流れ（図４(ｂ)の矢印）は、その上にある固定翼１１ａ、１１ｂの翼部１１３ａ、１１３ｂによって止められる。したがって、結果として、気体分子が固定翼の翼部間の隙間を通って逆流するのを低減することができる。

次に、本考案に係るターボ分子ポンプの組み立て時における固定翼の配設方法の例について以下に説明する。本考案に係るターボ分子ポンプ１では、シャフト７、ロータ２０、回転翼２１および、回転円筒部２２で構成された回転部を、ベース１０に取り付け、その後、スペーサ１３を下側（排気ポート１５側）から順番に積層するとともに、スペーサの間に固定翼１１を配設して、スペーサ１３で狭持する。この組み立て時において、第１の考案もしくは第２の考案の状態に固定翼を配設するために、固定翼を狭持するスペーサ１３に固定翼１１を形成する分割固定翼１１０ａ、１１０ｂの分割部１１２もしくは、固定翼１１の翼部間の隙間１１４の位置とスペーサ１３との位置関係を一意に定める部位を設け、その部位を目印としてスペーサを積層する。

図５は、図１に示したスペーサ１３の構造を示す図である。スペーサ１３はその円周部の両端に段付部１３０ａ、１３０ｂ（１３０ｂは図面上に現れていない。）が形成されており、上下方向に積層するスペーサはこの段付部を係合することによって固定される。なお、スペーサの厚みｈ１はすべてのスペーサ１３で同一ではなく、固定翼の配置間隔等によって異なる。また、スペーサ１３の円周部の上端２箇所（Ａ部）には図６に示すように突起１３１ａ、１３１ｂが設けられている。

図７は、スペーサ１３の上に固定翼１１を載置した図である。図７に示すように、スペーサの突起１３１ａ、１３１ｂを分割固定翼１１０ａ、１１０ｂの翼部の先端に当接してして載置することにより、分割固定翼の分割部もしくは、固定翼の翼部間の隙間の位置とスペーサとの位置関係を一意に定めることができる。

したがって、回転翼の間に固定翼を配設する際に、この突起部を目印とすることにより、ターボ分子ポンプの組み立て時において、一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置に配設したり、一の固定翼の翼部間の隙間を、他の固定翼の翼部で覆うように配設することを容易に行うことができる。

また、一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置に配設する、もしくは、一の固定翼の翼部間の隙間を他の固定翼の翼部で覆うように配設する、といった条件を満足する各スペーサの突起部の位置関係を一意に定め、その位置関係にしたがって、スペーサを積層してターボ分子ポンプを組み立てることによって、回転翼の翼間に配設される各段の固定翼の位置を所定の位置に定めることができる。

一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置に配設する場合の具体的な配設方法としては、最下段（排気ポート１５に最も近い場所）の固定翼から順次積層する際に、回転翼の回転軸方向から見た場合の分割部の位置が９０度ずつ異なるように配設する方法があげられる。また、他の配設方法としては、固定翼の段数がＮ段（Ｎは整数）である場合に、最下段（排気ポート１５に最も近い場所）の固定翼から順次積層する際に、回転翼の回転軸方向から見た場合の分割部がの位置が「３６０／Ｎ」度ずつ異なるような配設方法があげられる。

次に、前期回転軸方向から見たときに、一の固定翼の翼部間の隙間を、他の固定翼の翼部で覆うように配設する場合の具体的な配設方法の例としては、固定翼の段数がＮ段（Ｎは整数）であり、各固定翼の翼部の枚数がＭ枚（Ｍは整数）である場合に、最下段（排気ポート１５に最も近い場所）の固定翼から順次積層する際に、回転翼の回転軸方向から見た場合の固定翼の位相が「３６０／（Ｍ×Ｎ）」度ずつ異なるように配設する方法があげられる。また、回転翼の回転軸方向から固定翼を見た場合の翼部の幅が、固定翼の翼間隙間よりも広い場合には、固定翼を順次積層する際に、が回転翼の回転軸方向から見た場合の固定翼の位相が「１８０／Ｍ」度ずつ異なるように配設しても良い。

その他、一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置となるとともに、一の固定翼の翼部間の隙間を、他の固定翼の翼部で覆うように各段の固定翼を配設することによって、気体分子の逆流を更に低減することができる。

なお、スペーサ１３に設けられる分割固定翼の分割部もしくは、固定翼の翼部間の隙間の位置とスペーサとの位置関係を一意に定める部位は図５の突起１３１ａ、１３１ｂの構成に限定されない。すなわち、突起の代替としてスペーサ１３の固定翼を載置する面に穴を穿設し、位置決めピンを挿入するという構成もしくは、スペーサ１３の側面に分割固定翼の分割部もしくは、固定翼の翼部間の隙間の位置とスペーサとの位置関係を一意に定めるケガキ線を設けるという構成にしてもよい、

また、上記実施例はいずれも本考案の一例であって、本考案の主旨の範囲で適宜変更や修正を加えることができるのは明らかである。

本考案に係るターボ分子ポンプの一実施の形態を示す断面図である。本考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の構造を示す図である。本考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の第１の配設状態を示す図である。本考案に係るターボ分子ポンプの固定翼１１の第２の配設状態を示す図である。本発明に係るターボ分子ポンプのスペーサ１３の構造を示す図である。図５の突起部の拡大図である。スペーサ１３の突起１３１ａ、１３１ｂを分割固定翼１１０ａ、１１０ｂの翼部の先端に当接してして載置した図である。

符号の説明

１：ポンプ本体、１０：ベース、１１：固定翼、１２：固定円筒部、１３：スペーサ、２０：ロータ、２１：回転翼、２２：回転円筒部、１１０ａ，１１０ｂ：分割固定翼、１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ：分割部、１１３，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ：翼部、１１４，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ：翼間隙間、１３０ａ，１３０ｂ：段付部１３１ａ，１３１ｂ：突起部

Claims

複数段の回転翼と複数段の固定翼とが前記回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプにおいて、
前記複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、
前記分割固定翼のうち、一の分割固定翼の分割部が、前期回転軸方向から見たときに、その前後の分割固定翼の分割部と異なる位置に配設されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
複数段の回転翼と複数段の固定翼とが前記回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプにおいて、
前期回転軸方向から見たときに、前記複数段の固定翼のうち、一の固定翼の翼部間の隙間を、他の固定翼の翼部で覆うように配設されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
前記複数段の固定翼を載置する複数のスペーサの各々に、前記分割固定翼の分割部と前記スペーサの位置関係を一意に定める部位を設け、当該部位が一意の関係に配設されるように各スペーサを積層したことを特徴とする、請求項１に記載のターボ分子ポンプ
前記複数段の固定翼を載置する複数のスペーサの各々に、前記固定翼の翼部間の隙間と前記スペーサとの位置関係を一意に定める部位を設け、当該部位が一意の関係に配設されるように各スペーサを積層したことを特徴とする、請求項２に記載のターボ分子ポンプ