JPS6045792A - タ−ボ分子ポンプ - 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】 本発明は核物理研究用の粒子加速器、核融合研究実験装
置、電子顕微鏡、表面分析装置、半導体製造装置として
のイオン注入装置やスパッタリング装置等種々の装置に
おいて高真空を得るだめのターボ分子ポンプに関する。

従来この種のターボ分子ポンプとして、第１図示の如く
ハウジン゛グ（ａ）内の中心に固定！１１１１（ｂ）を
立設し、該固定軸（ｂ）にラジアル磁気軸受（ｃ）’（
ｄ）及びスラスト磁気軸受（ｅ）を介して釣鐘形のロー
タ（ｆ）を支承し、該ロータ（ｆ）内に設けた電動機（
ｇ）の駆動により該ロータ（ｆ）を回転させ、該ロータ
（ｆ）の外周に固定の動翼（ｈ）と前記ハウジング（ａ
）の内周に設けた静Ｒ（１）により前記固定軸（ｂ）と
／＼ウジング（ａ）間の流路゛（ｊ）を介してガスを吸
引排気しているものが知られているが（特公昭５７−３
０９９８号公報）、この従来のポンプにおいて、吸引排
気されるガスが有害カスであるとき１該有害ガスがロー
タ（ｆ）の内周下端部と固定軸（ｂ）の外周下端部との
間隙（ｋ）を介してロータ（ｆ）内に侵入し、該ロータ
（ｆ、）内の磁気軸受（Ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び電動
機（ｇ）関係の線輪やリード線が有害ガスにより腐食し
ていきポンプの作動を不能にする欠点があった。

本発明はこのような欠点を排除し、磁気軸受や電動機関
係の線輪やリード線を有害ガスから保護し、長期に亘っ
て安定した運転を可能にしたターボ分子ポンプを提供す
ることを目的とし、その特徴とするところはキャンプ状
の外部ハウジング内に突入する内部ハウジングをその側
面において該外部ハウジングの下端部に固着し、該外部
ハウジングの内面と前記内部ハウジングの外面とにより
形成のポンプ室内に収容したロータの回転軸が該内部ハ
ウジングの壁に形成の孔を貫通し、該回転軸を支承する
磁気軸受及び該回転軸を駆動する電動機を前記内部ハウ
ジング内に設けると共に該内部ハウジングにガス導入孔
を設けて該内部ハウジング内をガスパーンしたことにあ
る。

以下本発明の１実施例を第２図及び第３図に従って説明
する。

（１）はキャンプ状の外部ハウジング、（２）は内部ハ
ウジングを示し、該内部ハウジング（２）は上半部ハウ
ジング（２ａ）と下半部ハウジング（２ｂ）とからなり
、該上半部ハウジング（２ａ）が前記外部ハウジング（
１）内に突入するように、又、該下半部ハウジング（２
ｂ）が該外部ハウジング（１）から突出するようにそれ
ぞれの側面の端部において該外部ハウジング（１）の下
端部に固着されている。

（３）は前記外部ハウジング（１）の内面と前記上半部
ハウジング（２ａ）の外面とにより形成されるポンプ室
、（４）は該ポンプ室（３）内に収容のロータ、（５）
は該ロータ（４）の回転軸を示し、該回転軸（５）は前
記上半部ハウジング（２ａ）の頂面壁の孔を貫通して中
間部及び下端部が前記内部ハウジング（２）内に突入し
ている。

（６）、（７）はラジアル磁気軸受、 （８）はスラスト磁気軸受を示し、該ラジアル磁気軸受
（６）は前記内部ハウジング（２）内の上方部に、ラジ
アル磁気軸受（７）は該内部ハウジング（２）内の中間
部に、スラスト磁気軸受（８）は該内部ハウジング（２
）内でこれら磁気軸受（６）（７）の中間にそれぞれ設
けられており、又前記ラジアル磁気軸受（６）及び（７
）にはそれぞれＶいに直角方向の位置のずれを検出する
センサー（６ａ）及び（７ａ）を−組ずつ備え、前記ス
ラスト磁気軸受（８）には軸方向の位置のずれを検出す
るセンサー（８ａ）を備えており、これらセンサー（６
ａ）、（７ａ）、（８ａ）からの出力はコネクター（９
）を経て制御回路（図示せず）に入力し、該制御回路か
らの制御出力によりそれぞれの磁気軸受（６）、（７）
、（８）が制御され、かくてポンプの姿勢の如何に拘わ
−らず回転軸（５）が常に正しい位置に支承されるよう
にした。

（１０）は前記内部ハウジング（２）内の下端部に設け
られた電動機を示し、該電動機（１０）は永久磁石ロー
タ（ｌｏａ）の回転位相を検出するセンサー（ｉｏｂ）
を有するブラシレス直流電動機からなり、回転軸（５）
及びロータ（４）等の回転体全体を真空中において停止
時から数分間以内にポンプの定常回転数（例えば３０．
００Ｏｒ、ｐ、ｍ、）まで加速することができ、又、該
ポンプを停止させる蒔或いは停電時に比較的小官ｊｌｌ
−の蓄電池によって磁気軸受（６）、（７）及び（８）
が正常に回転軸（５）を支承している時間（例えば２０
分間）以内に十分に減速する制動発電機の機能を有して
いる。

（ｉｌａ）及び（ｌｌｂ）は内部ハウジング（２）の中
間部或いは下端部に設けたガスパーン用のガス導入孔、
（１２）は前記ロータ（４）の外周面の高真空側に４〜
１０段一体化して設けたポンプ部の動翼、（１３）は前
記外部ハウジング（１）の内周面に設けた静翼、（１４
）は前記ロータ（４）の外周面の低真空側に設けたねし
溝ポンプ部のねじ溝、（１５）は該ねじ溝（１４）に対
向する位置の前記外部ハウジング（１）の内周面に設け
たシリンダー、（１６）は前記ロータ（４）と回転軸（
５）との嵌合部からの漏れを防ぐキャップ、（１７）は
吸気口、 （１８）は排気口を示す。

かくて、ポンプの運転により例えば有害ガスを吸引排気
しているときに、該有害ガスがロータ（４）の内周面の
下端部と内部フランジ（２）の中間脚山部の外周との間
のねじシール部（１９）と内部フランジ（２）の頂面壁
の孔を経て該内部フランジ（２）内に侵入しようとして
も、不活性ガスがガス導入孔（ｌｌａ）或いは（ｌｌｂ
）から内部フランジ（２）内に導入Ｓれて磁気軸受（６
）、（７）、（８）等の存在する内部フランジ（２）内
を流れ、該内部フランジ（２）の頂面壁の孔、ロータ（
４）の内側及びねじシール部（１９）を経て排気口（１
８）からこれに接続の補助真空ポンプによって排気され
るので、磁気軸受（６）、（７）、（８）や電〃Ｊ機（
１０）関係の線輪やリード線が有害ガスに接触すること
がなくて腐食しない。ここでパージガスである不活性ガ
スはポンプの吸入ガスに加わって補助ポンプの負荷とな
るか、ポンプが必要とする補助真空を得るために選定さ
れる標準的な補助真空ポンプによって保持される分子ポ
ンプの背圧が１」立って高くなる程の流量を必要としな
い。そして通常のターボ分子ポンプでは正常な運転のた
めに１３Ｐａ以下の圧力の背圧が必要であるが、本発明
の如くねじ溝ポンプを組合せたハイブリッド分子ポンプ
では例えば背圧が２６０　Ｐａ以下であれば十分である
。従って同じ排気速度の通常のターボ分子ポンプに対し
て選定される容量の補助ポンプと同程度の補助ポンプを
ハイブリッド分子ポンプに用いた場合は、パージガスの
影響が一層少ないことになる。

つまり排気速度が１桁以上小さい小容量の補助ポンプを
用いて十分である。

尚、（２０）及び（２１）はポンプの停止時及び非常用
のタッチダウン軸受を示し、これらタッチダウン軸受（
２０）及び（２１）は潤滑剤として油やグリースを用い
ず固体潤滑剤或いはソフトメタルの皮膜を備えた球軸受
からなり、磁気軸受（６）、（７）、（８）による回転
軸（５）の支承が不能となったとき等に前者の軸受（２
０）はラジアル軸受として、又、後者の軸受（２１）は
スラスト荷重も受けられるラジアル軸受として機能し、
回転軸（５）が磁気軸受（６）、（７）、（８）によっ
て正しい位置に、支承されているときは、いずれのタッ
チダウン軸受（２０）或いは（２１）も回転１１１＋　
（，５）との間に僅かな間隙を有しており、この間隙の
幅はポンプが起動加速中及び足常回転中に少々の振動や
外部からの衝撃によって接触することがなく、又、動翼
（１２）と静翼（１３）との間、ねじｉＭポンプ部の外
周とシリンダー（１５）との間、磁気軸受（６）、（７
）、（８）の磁極の間、電動機（ｉ　ｏ）のロータ（１
０ａ）とステータとの間などよりも狭い幅にしである。

（２２）・・・（２２）はガスケンＩ・を示し、これら
ガスケット（２２）・・・（２２）はパイトン０リング
を用いているが、有害ガス特に放射性ガスを吸入する場
合には金属ガスケットを用いることが好ましい。又、前
記実施例のポンプではスラスト軸受（６）、（７）の外
にラジアル軸受（８）にも制御型磁気軸受を用いている
。これは大きなラジアル荷重を受けて回転軸（５）の端
部にロータ（４）を組込んだ分子ポンプな取伺姿勢自在
にて運転できるために有利であるが、このために軸受制
御回路は複雑となってスペースをとると共に高価になり
、更に軸受部にて発熱を避けられない欠点がある。そこ
で比較的小形の分子ポンプでは、ラジアル軸受として、
大きさの割に強力な、例えば稀土類コバルト磁石を用い
た永久磁石による反発型ラジアル軸受を用い、スラスト
軸受のみ制御型磁気軸受とする磁気軸受系により回転軸
（５）を支承し、その他の構造は前記実施例のポンプと
同様にすることもできる。このような変形構造のポンプ
は特に比較的小形のター　ボ分子或いはハイプリント型
分子ポンプとして機能上からも経済的にも極めて有用で
ある。

このように本発明によると外部ハウジング内に内部ハウ
ジングを設けて該内部ハウジング内に磁気軸受や電動機
を設け、該内部ハウシング内に不活性ガスによるガスパ
ーンをするようにしたので、ポンプによる有害ガスを吸
引排気しているときでも前記磁気軸受や電動機の線輪や
リード線がパージガスにより有害ガスから保護され、か
くてこれら線輪やリード線の腐食によるトラブルがなく
長期に亘って安定した運転が得られる等の効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

ｅｇ　１図は従来のターボ分子ポンプの縦断面図、第２
図は本発明のターボ分子ポンプの１実施例の縦断面図、
第３図はカスパーン用ガス導入孔の個所の断面図である
。 （１）・・・外部ハウジング （２）・・・内部ハウジング　（３）・・・ポンプ室（
４）・・・ロータ　（５）・・・回転軸（６）、（７）
、（８）・・・磁気軸受（１１ａ）、（ｌｌｂ）−・・
ガス樽人孔特許出願人　株式会社大阪真空機器製作所ニ
ス・チー・エヌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャップ状の外部ハウジング内に突入する内部ハ
   ウジングをその側面において該外部ハウジングの下端部
   に固着し、該外部ハウジングの内面と前記内部ハウジン
   グの外１ｍとにより形成のポンプ室内に収容したロータ
   の回転軸が該内部ハウジングの壁に形成の孔を貫通し、
   該回転軸を支承する磁気軸受及び該回転軸を駆動する電
   動機を前記内部ハウジング内に設けると共に該内部ハウ
   ジングにガス導入孔を設けて該内部ハウジング内をカス
   パーンして成るターボ分子ポンプ。
2. （２）前記電動機はブラシレス直流電動機からなる特許
   請求の範囲第１項記載のターボ分子ポンプ。