JP5897005B2 - 真空ポンプとそのロータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他の密閉チャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプとそのロータに関する。

従来、この種の真空ポンプとしては、例えば、特許文献１のネジ溝式真空ポンプや、特許文献２の真空ポンプが知られている。これらの真空ポンプは、いずれも、円柱あるいは円筒状の回転部材とこの回転部材の外周を囲む固定部材とを有している。

そして、特許文献１のネジ溝式真空ポンプにおいては、回転部材の外周面にネジ溝を形成することにより、また特許文献２の真空ポンプにおいては、固定部材の内周面にネジ溝を形成することにより、回転部材と固定部材との間にネジ溝ポンプ流路が形成される構成、及び、回転部材の回転により、そのネジ溝ポンプ流路を通じてガスを排気する構成を採用している。

ところで、先に説明した特許文献１や特許文献２のような構造の真空ポンプでは、回転部材と固定部材との間の隙間が大きいと、ポンプ性能が著しく低下するという現象が分かっている。

そのため、前記構造の真空ポンプにおいては、回転に伴う遠心力、熱膨張、クリープ現象などによる回転部材の形状変形や、回転部材と固定部材の部品製造上のバラツキなどを考慮し、回転部材と固定部材との間に設けられる隙間はその両部材が接触しないで安全に運転できる最小限の隙間となるように設定することにより、ポンプ性能の低下を防止している。

特に、前記のような最小限の隙間を設定する手段として、特許文献１では、固定部材の内周を軟質材で形成し、この軟質材からなる固定部材の内周を最初のポンプ運転時に回転部材と接触させて干渉部分を削り取ることにより、最小限の隙間を作っている。また、特許文献２では、回転部材の外周面と固定部材の内周面とをテーパ形状とし、異常時には固定部材をポンプ軸方向に移動させることにより、回転部材と固定部材との接触を防止できるようにしている。

しかしながら、特許文献１のような方式で最小限の隙間を設定する場合は、最初の運転時に固定部材の内周を回転部材との接触で削り取るので、固定部材の内周や回転部材の外周に施した耐食コーティングを破壊してしまい、ポンプ内部の耐食性が悪化するという問題点がある。また、特許文献２のような方式で最小限の隙間を設定する場合は、固定部材をポンプ軸方向に移動させるための移動機構が必要となるので、真空ポンプの構造が複雑になるという問題点がある。

特開昭６３−７５３８９号公報

実開平５−３６０９４号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ポンプ内部の耐食性の悪化やポンプ構造の複雑化を招くことなく、回転する円筒部材とその外周を囲む固定部材との間に設けられる隙間を最小限に設定することができ、当該隙間の最小限化によるポンプ性能の向上を図るのに好適な真空ポンプとそのロータを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係る真空ポンプは、円形部材と、前記円形部材をその中心周りに回転駆動する駆動手段と、前記円形部材の外周に接合した円筒部材と、前記円筒部材の外周を囲む固定部材と、前記円筒部材と前記固定部材との間に形成されるネジ溝ポンプ流路と、を具備し、前記円形部材及び前記円筒部材の回転により前記ネジ溝ポンプ流路を通じてガスを排気する真空ポンプにおいて、前記円筒部材は、前記円形部材より熱膨張が小さい材料、又は、前記円形部材よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成され、前記円筒部材における接合部と前記固定部材との間に設けられる第１領域の隙間より、前記円筒部材における非接合部と前記固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を小さく設定してあることを特徴とする。

前記本発明に係る真空ポンプにおいて、前記第１領域の隙間と前記第２領域の隙間との境界の隙間は、前記接合部から前記非接合部の方向に向けて離れるのに連れて徐々に小さくなるテーパ形状になっている構成を採用してもよい。このことは後述の本発明に係る真空ポンプのロータでも同様とする。

前記本発明に係る真空ポンプにおいて、前記円筒部材の軸線に沿った長さを前記テーパ形状の軸方向長さとした場合に、前記境界の隙間の前記テーパ形状の前記軸方向長さは、前記円筒部材の肉厚の３倍以上になっている構成を採用してもよい。このことは後述の本発明に係る真空ポンプのロータでも同様とする。

前記本発明に係る真空ポンプおいて、前記円筒部材における前記接合部は、前記ネジ溝ポンプ流路の上流側に設けられている構成を採用してもよい。このことは後述の本発明に係る真空ポンプのロータでも同様とする。

本発明に係る真空ポンプのロータは、回転駆動される円形部材とその外周に接合した円筒部材とを備え、かつ、前記円筒部材とその外周を囲む固定部材との間にネジ溝ポンプ流路を形成する真空ポンプのロータであって、前記円筒部材は、前記円形部材より熱膨張が小さい材料、又は、前記円形部材よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成され、前記円筒部材における接合部と前記固定部材との間に設けられる第１領域の隙間より、前記円筒部材における非接合部と前記固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を小さく設定してあることを特徴とする。

本発明にあっては、真空ポンプやそのロータの具体的な構成として、前記のように、円筒部材は、円形部材より熱膨張が小さい材料、又は、前記円形部材よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成される構成、及び、円筒部材における接合部と固定部材との間に設けられる第１領域の隙間より、円筒部材における非接合部と固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を小さく設定する構成を採用した。このため、従来のようにポンプ内部の耐食性の悪化やポンプ構造の複雑化を招くことなく、下記（Ｂ）のように回転する円筒部材とその外周を囲む固定部材との接触を回避しつつ、下記（Ａ）のように円筒部材と固定部材との間に設けられる隙間を最小限に設定することができ、当該隙間の最小限化によるポンプ性能の向上を図るのに好適な真空ポンプとそのロータを提供し得る。

（Ａ）回転する円筒部材と固定部材との間に設けられる隙間の最小限化
円筒部材は、円形部材に比べて、熱膨張やクリープ現象による径方向への拡張変形が生じ難いので、円筒部材とその外周を囲む固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を最小限に設定することができ、当該隙間の最小限化によるポンプ性能の向上を図ることができる。

（Ｂ）回転する円筒部材と固定部材との接触の回避
円筒部材における接合部近傍において熱膨張やクリープ現象による形状変形が生じても、その接合部と固定部材との間に設けられる第１領域の隙間は非接合部と固定部材との間に設けられる第２領域の隙間より大きいので、形状変形した円筒部材と固定部材との接触は効果的に防止される。

本発明に係る真空ポンプを適用した複合ポンプの断面図。 図１の接合部Ｊ付近の拡大図（クリープ現象や熱膨張により円形部材における接合部近傍が形状変形する前の状態）。 図１の接合部Ｊ付近の拡大図（クリープ現象や熱膨張により円形部材における接合部近傍が形状変形した状態）。 図１の接合部Ｊ付近の拡大図（図３の第２の円筒部材より肉厚の薄い円筒部材を採用した場合において、その円形部材における接合部近傍がクリープ現象や熱膨張により形状変形した状態）。 図１の接合部Ｊ付近の拡大図（第１領域の隙間δ１と第２領域の隙間δ２との境界の隙間δ３〜δ５（図２参照）をテーパ形状とした場合において、そのテーパ形状の始端付近及び終端付近を円弧形状とした例）。 本発明に係る真空ポンプを適用したネジ溝ポンプの断面図。

以下、本発明の実施形態について、願書に添付した図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る真空ポンプを適用した複合ポンプの断面図、図２は、図１の接合部Ｊ付近の拡大図（クリープ現象や熱膨張により円形部材における接合部近傍が形状変形する前の状態）である。

図１の複合ポンプＰ１は、例えば半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他の密閉チャンバのガス排気手段として利用される。

図１の複合ポンプＰ１は、外装ケース１内に、回転翼１３と固定翼１４によりガスを排気する翼排気部Ｐｔと、ネジ溝１９を利用してガスを排気するネジ溝ポンプ部Ｐｓと、を有している。

外装ケース１は、筒状のポンプケース１Ａと有底筒状のポンプベース１Ｂとをその筒軸方向にボルトで一体に連結した有底円筒形になっている。ポンプケース１Ａの上端部はガス吸気口２として開口しており、ポンプベース１Ｂの下端部側面にはガス排気口３を設けてある。

ガス吸気口２は、ポンプケース１Ａ上縁のフランジ１Ｃに設けた図示しないボルトにより、例えば半導体製造装置のプロセスチャンバ等、高真空となる図示しない密閉チャンバに接続される。ガス排気口３は、図示しない補助ポンプに連通するように接続される。

ポンプケース１Ａ内の中央部には各種電装品を内蔵する円筒状のステータコラム４が設けられており、ステータコラム４はその下端側がポンプベース１Ｂ上にネジ止め固定される形態で立設してある。

ステータコラム４の内側にはロータ軸５が設けられており、ロータ軸５は、その上端部がガス吸気口２の方向を向き、その下端部がポンプベース１Ｂの方向を向くように配置してある。また、ロータ軸５の上端部はステータコラム４の円筒上端面から上方に突出するように設けてある。

ロータ軸５は、ラジアル磁気軸受１０とアキシャル磁気軸受１１により径方向と軸方向が回転可能に支持され、この状態で駆動モータ１２により回転駆動される。

駆動モータ１２は、固定子１２Ａと回転子１２Ｂとからなる構造であって、ロータ軸５の略中央付近に設けられている。かかる駆動モータ１２の固定子１２Ａはステータコラム４の内側に設置しており、同駆動モータ１２の回転子１２Ｂはロータ軸５の外周面側に一体に装着してある。

ラジアル磁気軸受１０は、駆動モータ１２の上下に１組ずつ合計２組配置され、アキシャル磁気軸受１１はロータ軸５の下端部側に１組配置されている。

２組のラジアル磁気軸受１０、１０は、それぞれ、ロータ軸５の外周面に取り付けたラジアル電磁石ターゲット１０Ａ、これに対向するステータコラム４内側面に設置した複数のラジアル電磁石１０Ｂ、およびラジアル方向変位センサ１０Ｃを備えて構成される。ラジアル電磁石ターゲット１０Ａは高透磁率材料の鋼板を積層した積層鋼板からなり、ラジアル電磁石１０Ｂはラジアル電磁石ターゲット１０Ａを通じてロータ軸５を径方向に磁力で吸引する。ラジアル方向変位センサ１０Ｃはロータ軸５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１０Ｃでの検出値（ロータ軸５の径方向変位）に基づきラジアル電磁石１０Ｂの励磁電流を制御することによって、ロータ軸５は径方向所定位置に磁力で浮上支持される。

アキシャル磁気軸受１１は、ロータ軸５の下端部外周に取り付けた円盤形状のアーマチュアディスク１１Ａと、アーマチュアディスク１１Ａを挟んで上下に対向するアキシャル電磁石１１Ｂと、ロータ軸５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１１Ｃとを備えて構成される。アーマチュアディスク１１Ａは透磁率の高い材料からなり、上下のアキシャル電磁石１１Ｂはアーマチュアディスク１１Ａをその上下方向から磁力で吸引するようになっている。アキシャル方向変位センサ１１Ｃはロータ軸５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１１Ｃでの検出値（ロータ軸５の軸方向変位）に基づき上下のアキシャル電磁石１１Ｂの励磁電流を制御することによって、ロータ軸５は軸方向所定位置に磁力で浮上支持される。

前記ステータコラム４の外側には複合ポンプＰ１の回転体としてロータ６が設けられている。ロータ６は、ステータコラム４の外周を囲む円筒形状であって、その略中間位置にアルミニウム又はその合金製の円形部材６０を有するとともに、この円形部材６０を介して直径の異なる２つの円筒部材（第１の円筒部材６１と第２の円筒部材６２）をその軸方向に接合した構造になっている。

前記第１の円筒部材６１は、円形部材６０と同じ材料（例えばアルミニウム又はその合金）で形成されている。この一方、前記第２の円筒部材６２は、第１の円筒部材６１や円形部材６０より熱膨張が小さい材料、又は、第１の円筒部材６１や円形部材６０よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成してある。このような材料としては、例えばチタン合金、析出硬化系ステンレスなどの金属材料や、アラミド繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、あるいはポリエチレン繊維等の高強度繊維によって強化した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を採用することができるが、これらの例に限定されることはない。

また、前記第１の円筒部材６１は、アルミニウム塊又はその合金塊から切削加工等によって切り出したものである。図１の複合ポンプＰ１では、前記円形部材６０は、第１の円筒部材６１の端部外周に設けられるフランジのような形態になっていて、第１の円筒部材６１と一緒に前記アルミニウム塊又はその合金塊から切り出したものである。一方、前記第２の円筒部材６２は、円形部材６０や第１の円筒部材６１とは別体に形成した後、円形部材６０の外周に圧入で嵌め込み接合したものである。なお、第２の円筒部材６２を円形部材６０の外周に接着で接合してもよい。

第１の円筒部材６１の上端には端部材６３が設けられており、この端部材６３を介してロータ６とロータ軸５は一体化している。このような一体化の構造一例として、図１の複合ポンプＰ１では、端部材６３の中心にボス孔７を設けるとともに、ロータ軸５の上端部外周に段状の肩部（以下「ロータ軸肩部９」という）を形成している。そして、ロータ６とロータ軸５の一体化は、そのロータ軸肩部９より上のロータ軸５先端部を端部材６３のボス孔７に嵌め込み、かつ、端部材６３とロータ軸肩部９とをボルトで締め付け固定するものとした。

前記第１及び第２の円筒部材６１、６２並びに円形部材６０からなるロータ６は、ロータ軸５を介して、ラジアル磁気軸受１０、１０及びアキシャル磁気軸受１１により、その軸心（ロータ軸５）周りに回転可能に支持される。支持されたロータ６は、駆動モータ１２によるロータ軸５の回転によって、そのロータ軸５周りに回転駆動される。従って、図１の複合ポンプＰ１においては、ロータ軸５、ラジアル磁気軸受１０、１０及びアキシャル磁気軸受１１、駆動モータ１２からなるポンプ支持系・回転駆動系が、前記円形部材６０や第１及び第２の円筒部材６１、６２をその中心周りに回転駆動する駆動手段として機能する。

《翼排気部Ｐｔの詳細構成》
図１の複合ポンプＰ１では、ロータ６の略中間位置（具体的には円形部材６０の位置。以下でも同様）より上流（ロータ６の略中間位置からロータ６のガス吸気口２側端部までの範囲。以下でも同様）が翼排気部Ｐｔとして機能する。翼排気部Ｐｔの詳細構成は以下の通りである。

ロータ６の略中間位置より上流側のロータ６構成部分、すなわち第１の円筒部材６１は翼排気部Ｐｔの回転体として回転する部分であり、第１の円筒部材６１の外周面には、回転翼１３が一体に複数設けられている。これら複数の回転翼１３は、ロータ６の回転軸心であるロータ軸５又は外装ケース１の軸心（以下「ポンプ軸心」という）を中心として放射状に並んでいる。この一方、ポンプケース１Ａの内周面側には固定翼１４が複数設けられており、これらの固定翼１４も、ポンプ軸心を中心として放射状に並んで配置されている。そして、前記のような回転翼１３と固定翼１４とがポンプ軸心に沿って交互に多段に配置されることにより、翼排気部Ｐｔが形成される。

いずれの回転翼１３も、第１の円筒部材６１の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成したブレード状の切削加工品であって、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。いずれの固定翼１４もまた、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。

《翼排気部Ｐｔの動作説明》
以上の構成からなる翼排気部Ｐｔでは、駆動モータ１２の起動により、ロータ軸５、ロータ６および複数の回転翼１３が一体に高速回転し、最上段の回転翼１３が、ガス吸気口２から入射したガス分子に対し、ガス吸気口２からガス排気口３側に向かう方向の運動量を付与する。この排気方向の運動量を有するガス分子が固定翼１４によって次段の回転翼１３側へ送り込まれる。以上のようなガス分子への運動量の付与と送り込み動作とが繰り返し多段に行われることで、ガス吸気口２側のガス分子は、ロータ６の下流に向かって順次移行し、ネジ溝ポンプ部Ｐｓの上流側に到達する。

《ネジ溝ポンプ部Ｐｓの詳細構成》
図１の複合ポンプＰ１では、ロータ６の略中間位置より下流（ロータ６の略中間位置からロータ６のガス排気口３側端部までの範囲。以下でも同様）がネジ溝ポンプ部Ｐｓとして機能する。ネジ溝ポンプ部Ｐｓの詳細構成は以下の通りである。

ロータ６の略中間より下流側のロータ６構成部分、すなわち第２の円筒部材６２はネジ溝ポンプ部Ｐｓの回転部材として回転する部分であり、その第２の円筒部材６２の外周にはネジ溝ポンプ部ステータとして筒状の固定部材１８が設けられており、この筒状の固定部材（ネジ溝ポンプ部ステータ）１８は第２の円筒部材６２の外周を囲む構造になっている。なお、前記固定部材１８はその下端部がポンプベース１Ｂで支持されている。

固定部材１８と第２の円筒部材６２との間には、螺旋状のネジ溝ポンプ流路Ｓが設けられている。図１の例では、第２の円筒部材６２の外周面を凹凸のない曲面とし、かつ固定部材１８の内面側に螺旋状のネジ溝１９を形成することで、第２の円筒部材６２と固定部材１８との間にネジ溝ポンプ流路Ｓが形成される構成を採用している。これに代えて、そのようなネジ溝１９を第２の円筒部材６２の外周面に形成し、かつ固定部材１８の内面を凹凸のない曲面とすることで、第２の円筒部材６２と固定部材１８との間にネジ溝ポンプ流路Ｓが形成されるように構成してもよい。

前記ネジ溝１９は、その深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化するように形成してある。また、前記ネジ溝１９は、固定部材１８の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。

このネジ溝ポンプ部Ｐｓでは、ネジ溝１９と第２の円筒部材６２外周面でのドラッグ効果によりガスを圧縮しながら移送するため、ネジ溝１９の深さは、ネジ溝ポンプ流路Ｓの上流入口側（ガス吸気口２に近い方の流路開口端）で最も深く、その下流出口側（ガス排気口３に近い方の流路開口端）で最も浅くなるように設定してある。

先に説明したように第２の円筒部材６２は円形部材６０の外周に嵌め込み接合されており、そのような接合部（以下「第２の円筒部材６２における接合部Ｊ」という）と固定部材１８との間に設けられる第１領域の隙間δ１は、図２に示したように、その接合部Ｊ以外の部分（以下「第２の円筒部材６２における非接合部Ｎ」という）と固定部材１８との間に設けられる第２領域の隙間δ２〜δ５より大きく設定してある（δ１＞δ２、δ１＞δ３、δ１＞δ４、δ１＞δ５）。つまり、図２の例では、第１領域の隙間δ１より第２領域の隙間δ２〜δ５を小さく設定してある。

ところで、円形部材６０は前述の通りアルミニウム又はその合金等の金属材料からなるため、熱膨張やクリープ現象によって径方向に多少拡張変形するが、円形部材６０に接合してある第２の円筒部材６２は、前述の通り円形部材６０より熱膨張が小さく、かつ、クリープ速度が低い材料で形成してあるため、円形部材６０に比べて、熱膨張やクリープ現象による径方向への拡張変形は生じ難い。

このため、図１の複合ポンプＰ１では、その長期間連続運転時の熱と遠心力等によるクリープ現象や熱膨張により、円形部材６０における接合部Ｊ近傍のみが図３のような形状に変形するだけであり、円形部材６０における非接合部Ｎの大部分は複合ポンプＰ１の長期間連続運転後でも殆ど変形しない。

従って、図１の複合ポンプＰ１によると、第２の円筒部材６２における非接合部Ｎと固定部材１８との間に設けられる第２領域の隙間δ２は、図２のように極限まで狭く最小限に設定することができ、これによりポンプ性能の向上を図ることができる。また、第２の円筒部材６２における接合部Ｊと固定部材１８との間に設けられる第１領域の隙間δ１については、先に説明した接合部Ｊ近傍の形状変形を考慮して図２のように第２領域の隙間δ２より大きく設定することで、接合部Ｊ近傍の形状変形によって生じる第２の円筒部材６２と固定部材１８の接触を防止することができる。

第２の円筒部材６２における接合部Ｊは、図１のようにネジ溝ポンプ流路Ｓの上流側に位置する。ネジ溝ポンプ流路Ｓの上流側では、その流路内圧力が低いので、接合部Ｊと固定部材１８との間に設けられる第１領域の隙間δ１を前記のように大きく設定しても、第１領域の隙間δ１を抜けるガスの逆流は微小であり、ガスの逆流がポンプ性能に与える影響は無視できるほど小さい。

図２に示したように、前記第１領域の隙間δ１と第２領域の隙間δ２との境界の隙間δ３〜δ５は、固定部材１８の内周面をテーパ形状に形成することで、接合部Ｊから非接合部Ｎの方向に向けて離れるのに連れて徐々に小さくなるテーパ形状となるように形成してある。このテーパ形状の始端付近及び終端付近は、図５に示したように円弧形状Ｒとなるように形成してもよい。

先に説明した第２の円筒部材６２における接合部Ｊ近傍の形状変形（クリープ現象や熱膨張によるもの。以下も同様）は、接合部Ｊから非接合部Ｎの方向に向けて離れるのに連れて徐々に小さくなるテーパ形状になる。図１の複合ポンプＰ１では、前記の通り、第１領域の隙間δ１と第２領域の隙間δ２との境界の隙間δ３〜δ５を接合部Ｊ近傍の形状変形に対応させてテーパ形状とする構成を採用したので、無駄な隙間が少なくなり、ポンプ性能の更なる向上を図れる。

図２に示したように、第２の円筒部材６２の円筒軸線に沿った長さを前記テーパ形状の軸方向長さＬとした場合において、前記境界の隙間δ３〜δ５のテーパ形状の軸方向長さＬは、第２の円筒部材６２の肉厚ｔの３倍以上となるように設定してある。

第２の円筒部材６２の肉厚ｔは、例えば図２や図３のように厚くしたり図４のように薄くしたりすることもできるが、その肉厚ｔが厚い場合と薄い場合とでは、図３と図４の比較からも分かるように、肉厚ｔに対応して、第２の円筒部材６２における接合部Ｊ近傍の形状変形の形態が異なる。

例えば、図３のように、第２の円筒部材６２の肉厚ｔが厚い場合、接合部Ｊ近傍の形状変形によるテーパ形状の傾斜勾配は緩やかになる。この一方、図４のように、その肉厚ｔが薄い場合、接合部Ｊ近傍の形状変形によるテーパ形状の傾斜勾配は急になる。図１の複合ポンプＰ１では、前述の通り、第１領域の隙間δ１と第２領域の隙間δ２との境界の隙間δ３〜δ５のテーパ形状の軸方向長さＬを第２の円筒部材６２の肉厚ｔの３倍以上となるように設定することで、第２の円筒部材６２の肉厚ｔを考慮して前記境界の隙間δ３〜δ５のテーパ形状の軸方向長さＬを設定しているので、無駄な隙間が少なくなり、ポンプ性能の更なる向上を図れる。

《ネジ溝ポンプ部Ｐｓの動作説明》
先の《翼排気部Ｐｔの動作説明》の欄で説明したようにネジ溝ポンプ部Ｐｓの上流側に到達したガス分子は、更にネジ溝ポンプ流路Ｓへ移行する。移行したガス分子は、第２の円筒部材６２の回転によって生じる効果、すなわち、第２の円筒部材６２外周面とネジ溝１９でのドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらガス排気口３に向って移行し、最終的に図示しない補助ポンプを通じて外部へ排気される。

図６は、本発明に係る真空ポンプを適用したネジ溝ポンプの断面図である。同図のネジ溝ポンプＰ２は、図１の複合ポンプＰ１における翼排気部Ｐｔを省略した形式であり、その基本的な構成として、円形部材６０と、円形部材６０をその中心周りに回転駆動する駆動手段（具体的には、ロータ軸５、ラジアル磁気軸受１０、１０及びアキシャル磁気軸受１１、駆動モータ１２からなるポンプ支持系・回転駆動系）と、円形部材６０の外周に接合した円筒部材６２と、円筒部材６２の外周を囲むネジ溝ポンプ部ステータとしての固定部材１８と、円筒部材６２と固定部材１８との間に形成されるネジ溝ポンプ流路Ｓと、を具備すること、並びに、円形部材６０及び円筒部材６２の回転によりネジ溝ポンプ流路Ｓを通じてガスを排気することは、図１の複合ポンプＰ１と同様であるので、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。なお、円形部材６０と円筒部材６２とからなるロータ６は、図１のロータ６と同様の構造でロータ軸５に一体化している。

ところで、図６のネジ溝ポンプＰ２においても、図１の複合ポンプＰ１と同様に、円筒部材６２は、円形部材６０より熱膨張が小さく、かつ、クリープ速度が低い材料で形成される構成、及び、円筒部材６２における接合部Ｊと固定部材１８との間に設けられる第１領域の隙間δ１は、円筒部材６２における非接合部Ｎと固定部材１８との間に設けられる第２領域の隙間δ２より大きく設定される構成を採用したので、図１の複合ポンプＰ１と同じく、ポンプ性能の向上、及び、円筒部材６２と固定部材１８の接触防止を同時に図ることができる。

図６のネジ溝ポンプＰ２においても、円筒部材６２における接合部Ｊは、同図に示したように、ネジ溝ポンプ流路Ｓの上流側に位置する。ネジ溝ポンプ流路Ｓの上流側では、その流路内圧力が低いので、接合部Ｊと固定部材１８との間に設けられる第１領域の隙間δ１を前記のように大きく設定しても、第１領域の隙間δ１を抜けるガスの逆流は微小であり、ガスの逆流がポンプ性能に与える影響は無視できるほど小さい。

また、この図６のネジ溝ポンプＰ２においても、第１領域の隙間δ１と第２領域の隙間δ２との境界の隙間（図２のδ３〜δ５を参照）は、前記接合部Ｊから前記非接合部Ｎの方向に向けて離れるのに連れて徐々に小さくなるテーパ形状になる構成を採用しているので、図１の複合ポンプＰ１と同じく、ポンプ性能の更なる向上が図られている。

さらに、この図６のネジ溝ポンプＰ２においても、前記境界の隙間のテーパ形状の軸方向長さは円筒部材６２の肉厚の３倍以上となるように設定することが好ましい。このことは先に説明した図１の複合ポンプＰ１と同様である。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

１ 外装ケース
１Ａ ポンプケース
１Ｂ ポンプベース
１Ｃ フランジ
２ ガス吸気口
３ ガス排気口
４ ステータコラム
５ ロータ軸
６ ロータ
６０ 円形部材
６１ 第１の円筒部材
６２ 第２の円筒部材
６３ 端部材
７ ボス孔
９ ロータ軸肩部
１０ ラジアル磁気軸受
１０Ａ ラジアル電磁石ターゲット
１０Ｂ ラジアル電磁石
１０Ｃ ラジアル方向変位センサ
１１ アキシャル磁気軸受
１１Ａ アーマチュアディスク
１１Ｂ アキシャル電磁石
１１Ｃ アキシャル方向変位センサ
１２ 駆動モータ
１２Ａ 固定子
１２Ｂ 回転子
１３ 回転翼
１４ 固定翼
１８ 固定部材
１９ ネジ溝
Ｌ テーパ形状の軸方向長さ
Ｐ１ 複合ポンプ（真空ポンプ）
Ｐ２ ネジ溝ポンプ（真空ポンプ）
Ｐｔ 翼排気部
Ｐｓ ネジ溝ポンプ部
Ｓ ネジ溝ポンプ流路
ｔ 円筒部材の肉厚
δ１ 第１の領域の隙間
δ２ 第２の領域の隙間
δ３、δ４、δ５ 第１の領域と第２の領域の境界の隙間

Claims (5)

1. 円形部材と、
   前記円形部材をその中心周りに回転駆動する駆動手段と、
   前記円形部材の外周に接合した円筒部材と、
   前記円筒部材の外周を囲む固定部材と、
   前記円筒部材と前記固定部材との間に形成されるネジ溝ポンプ流路と、を具備し、前記円形部材及び前記円筒部材の回転により前記ネジ溝ポンプ流路を通じてガスを排気する真空ポンプにおいて、
   前記円筒部材は、前記円形部材より熱膨張が小さい材料、又は、前記円形部材よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成され、
   前記円筒部材における接合部と前記固定部材との間に設けられる第１領域の隙間より、前記円筒部材における非接合部と前記固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を小さく設定してあること
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 前記第１領域の隙間と前記第２領域の隙間との境界の隙間は、前記接合部から前記非接合部の方向に向けて離れるのに連れて徐々に小さくなるテーパ形状になっていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記円筒部材の軸線に沿った長さを前記テーパ形状の軸方向長さとした場合に、前記境界の隙間の前記テーパ形状の前記軸方向長さは、前記円筒部材の肉厚の３倍以上になっていること
   を特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
4. 前記円筒部材における前記接合部は、前記ネジ溝ポンプ流路の上流側に設けられていること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
5. 回転駆動される円形部材とその外周に接合した円筒部材とを備えた、真空ポンプに使用されるロータであって、
   前記円筒部材は、前記円形部材より熱膨張が小さい材料、又は、前記円形部材よりクリープ速度が低い材料、の少なくとも一方の特徴をもつ材料で形成され、
   前記ロータは、前記真空ポンプ内に組み込まれることにより、前記ロータの前記円筒部材とその外周を囲む固定部材との間にネジ溝ポンプ流路を形成し、前記円筒部材における接合部と前記固定部材との間に設けられる第１領域の隙間より、前記円筒部材における非接合部と前記固定部材との間に設けられる第２領域の隙間を小さくすること
   を特徴とする真空ポンプに使用されるロータ。

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