JPH01393A - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空ポンプ装置に係り、特に半導体製造装置
、核融合装置などのクリーンな超高真空を得るのに好適
な真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来の真空ポンプ装置は、第８図に示すようにターボ分
子ポンプ３０と、該ターボ分子ポンプ３０の吐出側に接
続されるロータリポンプ等の粗引ポンプ３１とから構成
されている。ターボ分子ポンプ３０は、一方に超高真空
容器に接続する吸込口２２を、他方に吐出口２３を有す
るケーシング２１と、そのケーシング２１内に配設され
るロータ２７と、そのロータ２７の外周に設けられる動
翼２８と、ケーシング２１内面に設けられる動翼２９と
、ロータ１ｌｉｌｌｌ　２１　Ａを回転させる駆動モー
タ３４とを備え、＃ＪＪ’ｔ２８と動翼２９とを交互に
配置させた構成となっていて、ロータ２７および動ｆｆ
Ｅ　２８の回転により吸込口２２から低真空側の吐出口
２３に気体分子を運ぶことによって、超高真空が得られ
るようになっている。またターボ分子ポンプ３０の吐出
口２３にはクイックカップリングＩＯＡを介してフレキ
シブルチューブ１１の一端が接続され、そのフレキシブ
ルチューブ１１の他端に前記粗引ポンプ３１がクイック
カップリングＩＯＢを介して接続されている。また粗引
ポンプ３１からの油の逆流によりターボ分子ポンプ３０
、あるいは超高真空容器が汚染されるのを防ぐため、粗
引ポンプ３１とフレキシブルチューブ１１との間にトラ
ップ１２を介在させている。なお、この種の装置として
は、特開昭６０−２０４９９７号に記載されているよう
に、らせん溝ポンプ部と遠心式ポンプ部を形成し、これ
らポンプ部のロータを共通の回転軸に装着して一つのポ
ンプで大気圧から超高真空の領域まで排気可能にした複
合真空ポンプがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ターボ分子ポンプとは別に粗引ポンプ
を備える必要があるために設置スペースが大きくなる。

また油を使用する粗引ポンプを用いるのでクリーンな超
高真空を得がたい。またターボ分子ポンプおよび粗引ポ
ンプをそれぞれ駆動する駆動源が必要となるとともに電
源系統もそれぞれ必要となる。さらに、ロータリポンプ
等の粗引ポンプは振動を発生するのでターボ分子ポンプ
を半導体製造装置など振動をきらうものに使用する場合
には、ターボ分子ポンプに振動が伝わらないようにしな
ければならず、丘述したようなターボ分子ポンプ部と粗
引ポンプ部を一体化して一軸にした場合には、粗引ポン
プ部の粘性流領域ではロータに発熱がありターボ分子ポ
ンプ部の分子流領域のロータに熱が伝わり冷却しないと
２００℃程度の温度となり強度的及び排気性能上に問題
が生じていた。またターボ分子ポンプ部ではケーシング
を冷却しても輻射による熱伝達であり冷却効果が少なく
ロータが高温になり性能的にも悪いものになってしまう
という間頌があった。

本発明の目的は、設置ａスペースを減少し、振動領域が
図れ超高真空が得られる夏空ポンプ装置を提供すること
をある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、一方に吸込口、他方に吐出口を有するケー
シング内に第一のポンプと第二のポンプを備えた真空ポ
ンプ装置において、第一のポンプのロータの回転軸を第
二のポンプのロータの回転軸を磁気カップリングを介し
て連結することによって達成される。

〔作用〕

第一及び第二のポンプは、一つのケーシング内に分子流
領域、中間流領域、粘性流領域の真空排気を行うポンプ
要素を備えているため設置スペースの減少が図れる。ま
た磁気軸受によって二つロータの駆動軸を非抵触で連結
されていることから振動低減、さらに駆動モータを有す
る第二のポンプ部の発熱を第一のポンプ部に伝えないよ
うにして強度信頼性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明による真空ポンプ装置の断面図を示し、一
方に吸込口２２を他方に吐出口２３を有するケーシング
で、このケーシング２を内に軸流翼２４．遠心翼２５．
渦流翼２６が設けられている。ＩＩＪＩ流′に２４は、
ロータ２７の外周に設けた複数の動翼２８とケーシング
２１の内周に設けた複数の動翼２９とを交互に配置して
なるターボ分子ポンプ３０で構成されている。ターボ粗
引ポンプ３１には、遠心翼２５および渦流翼２６を軸流
翼２４のターボ分子ポンプ３０の吐出側に順次配設して
いる。これらのロータ２７は、ケーシング２１の内側に
設けたラジアル磁気軸受３２とスラスト磁気軸受３３に
より支持されている。

ターボ粗引ポンプ３１には、駆動モータ３４が設けられ
高速回転させられるようになっている。ターボ分子ポン
プ３０とターボ粗引ポンプ３１の連結には、永久磁石の
円筒状の磁気カップリング３５Ａ、３５Ｂが各ロータの
端部に設けられ、ターボ粗引ポンプ３１の回転をターボ
分子ポンプ３０に伝えている。ここで、ターボ粗引ポン
プ３１は粘性流領域で使用されるために発熱を生じるが
ケーシング２１を冷却することによりロータは高温にな
らない。しかしターボ分子ポンプ３０は分子流領域であ
り、ケーシングを冷却しても輻射による熱伝達のために
ロータの冷却効果が少なく高温になってしまい強度的に
も問題となってしまう。そこでターボ粗引ポンプ部から
の熱伝導をさえぎる必要が生じるが、ターボ分子ポンプ
ロータ軸端とターボ粗引ポンプロータ軸端部に永久磁石
の磁気カップリングを設けることにより−っの駆動モー
タにより各ロータは回転することになるため、ターボ粗
引ポンプ３１による発熱をターボ分子ポンプ３０に伝え
ないようにしているため。

強度信頼性の向上を図ることができる。さらに、ターボ
粗引ポンプ３１は大気圧から１０−δＴｏｒｒ稈度のた
め駆動トルクが必要で３〜５ｋｗのモータが必要である
がターボ分子ポンプは分子流領域であり３０〜５０Ｗ程
度ですむために、駆動時は、ターボ分子ポンプ部が大気
圧であり駆動トルクが必要でターボ粗引ポンプが回転し
てもターボ分子ポンプ部は回転しないがターボ粗引ポン
プが回転し真空度が上がってくるとターボ分子ポンプも
回転して粗引ポンプと同回転となる。それにより、大気
圧から超高真空までの超ワイド真空ポンプが得られる。

第２図は、磁気カップリング３５部の拡大図を示す。駆
動側ロータシャフト２７Ｂの内側に永久磁石３５Ｂが複
数個配置され、反駆動側ロータシャフト２７Ａの外側に
永久磁石３５Ａが複数個配置され遠心力により飛散しな
いようにカバーリング４０が永久磁石３５Ａの外周に設
けられている。

これらにより駆動軸の回転を反駆動軸に伝達するように
なっている。第３図は、第２図のＹ−Ｙ断面図を示す。

また、永久磁石３５Ａの代わりにマルエージング鋼のよ
うなヒステリシス材の円筒リングを設ける方法も考えら
れる。マルエージング鋼は、高強度であり遠心力にも強
く高速回転が可能となる。

第４図は、本発明の他の実施例を示す、粗引ポンプ３１
段の上流にターボ分子ポンプ３０段が配置され、ケーシ
ング２１内の内円筒ケーシング３８内にラジアル軸受３
２Ａとスラスト軸受３３Ａによりターボ分子ポンプ３０
段が支持されている。

ターボ粗引ポンプ３１段の上部とターボ分子ポンプ３０
段の下部に永久磁石を放射状に複数個配置しても第１図
に示した実施例と同様の効果を得られる。第５図、第６
図は、磁気カップリング部を示す。駆動側ロータシャフ
ト２７Ｂと反駆動側ロータシャフト２７Ａの端部に永久
磁石３５Ａ。

３５Ｂが第６図に示すように放射状に複数個配置するこ
とにより同様の効果をもたせることができる。

第７図は、本発明の他の実施例を示す。小形。

軽量化し、高速回転を行なうためには、軸方向の長さを
短かくすることが有効で、短かくすることによりロータ
シャフトの危険速度が上がり高速回転が可能になる。第
７図のようにマルエージング鋼のような高強度のヒステ
リシス材の円板３９を永久磁石の代わりに設けることに
より軸方向の長さ及び重量を低減できる。これによりマ
ルエージング鋼は、高強度の材料であり高速回転が可能
となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一つのケーシング内にターボ分子ポン
プ部とターボ粗引きポンプ部の真空排気を行うポンプ要
素を配設して超高真空から大気圧までの排気を行えるの
で設置スペースの減少、クリーンな超亮真空を得ること
ができる６また各ポンプ要素のロータ駆動軸を磁気カッ
プリングで連結することで一つの駆動源で済む効果があ
る。そして磁気カップリングで各ポンプ部が非接触で連
結されているため熱の伝導がなくターボ分子ポンプ部の
高温化を防ぐことで強度信頼性の向上が図れる効果があ
る。さらに、ターボ粗引ポンプの駆動モータは３〜５ｋ
ｗに比べ、ターボ分子ポンプの１ψ動は３０〜５０Ｗで
すむためにマグネットカップリングのような低トルクの
カップリングですむので磁気カップリングが好都合とな
る６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す真空ポンプ装置の断面
図、第２図は、磁気カップリング部の拡大図、第３図は
、第２図のＹ−Ｙ断面図、第４図は他の実施例を示す。 第５図は、その磁気カップリング部の拡大図、第６図は
、Ｙ−Ｙ断面図、第７図は、他の実施例の磁気カップリ
ング部の拡大断面図である。第８図は、従来の真空ポン
プ装置を示す断面図である。 ２１・・・ケーシング、２２・・・吸込口、２３・・・
吐出口、２４・・・軸流翼、２５・・・遠心翼、２６・
・・渦流翼、２７・・・ロータ、２８・・・動翼、２９
・・・静翼、３０・・・ターボ分子ポンプ、３１・・・
ターボ粗引ポンプ。 ３２・・・ラジアル磁気軸受、３３・・・スラスト磁気
軸受、３４・・・駆動モータ、３５・・・磁気カップリ
ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方に吸込口、他方に吐出口を有するケーシング内
   に第一のポンプと第二のポンプを備えた真空ポンプ装置
   において、前記第一のポンプのロータの回転軸と前記第
   二のポンプのロータの回転軸を磁気カップリングを介し
   て連結したことを特徴とする真空ポンプ装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記第一のポンプ
   はロータの外周に設けた動翼とケーシングに設けた静翼
   とを交互に配置して成る軸流翼を備えたターボ分子ポン
   プであることを特徴とする真空ポンプ装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記第二のポンプ
   は遠心翼と渦流量を備えたターボ粗引ポンプであること
   を特徴とする真空ポンプ装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記ターボ粗引ポ
   ンプには駆動モータが設けられていることを特徴とする
   真空ポンプ装置。 ５、一方に吸込口、他方に吐出口を有するケーシング内
   に第一のポンプと第二のポンプを備えた真空ポンプ装置
   において、前記第一のポンプはロータの回転軸の外側に
   永久磁石を有し、前記第二のポンプは駆動モータを備え
   、ロータの転軸の内側に永久磁石を有していることを特
   徴とする真空ポンプ装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記第一のポンプ
   に設けられている永久磁石の外周にカバーリングを設け
   たことを特徴とする真空ポンプ装置。 ７、特許請求の範囲第５項において、前記第一及び第二
   のポンプに設けられている永久磁石は放射状に複数個配
   置されていることを特徴とする真空ポンプ装置。