JPH04112996A

JPH04112996A - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JPH04112996A
Application number: JP22986090A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ashida; 修芦田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-14

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、凝縮性ガスを排気する場合に特に好適に使用
されるターボ分子ポンプに関するものである。

［従来の技術］第８図に従来のターボ分子ポンプの一例を示す。

このポンプは、ケーシング１内に高速回転可能にロータ
２を配設するとともに、ロータ２外周に突設した回転翼
２ａとケーシング１内周であって積層形ステータスペー
サ１ｂ間から突設した固定翼１ａとの間にタービンＴを
形成し、吸気口３から吸入したガス分子をこのタービン
Ｔで叩き飛ばし、排気口４に向かって圧縮排気し得るよ
うになっている。また、このロータ２にはタービンＴの
下端外周に螺旋ねじ２ｂが刻設してあり、ロータ２とス
テータスペーサ１ｂとの間に閉じ込められるガスをその
粘性を利用して排気口４にまで強制連行し得るようにな
っている。なお、ロータ２は、高速回転に耐えるため、
アルミニウム合金などの金属でつ（られているのが通例
である。また、ロータ２を固着したシャフト５は、上下
一対のラジアル磁気軸受６．７および軸端部のスラスト
磁気軸受８によって完全非接触に支持されている。Ｍは
モータである。

［発明が解決しようとする課題］ところが、このような従来のターボ分子ポンプでは、凝
縮性ガスを排気する場合に反応生成物がポンプ内に付着
、堆積し易いという問題を生じる。

すなわち、特に図示ターボ分子ポンプでは、軸受に非接
触軸受を採用しているため稼動中にそれらの摩擦抵抗が
なく、各磁気軸受６．７．８においても珪素鋼板製のコ
アを採用することによって渦電流損の低減化を図ってお
り、排気抵抗に関しては１０　’−３〜１０−２Ｔｏｒ
ｒ程度の吸気ガスを０．０５〜０　、　５　Ｔｏｒｒ程
度に圧縮する過程で、ガスとタービンＴとの摩擦抵抗は
僅かなものとなる。このように、図示ポンプにおいては
、全体として発熱の要因が少なく、常温から僅かに昇温
した状態で運転されるのが通例である。しかし、このポ
ンプを例えば半導体デバイスのアルミニウムドライエツ
チング等を行う半導体製造装置に適用し、エツチング後
の反応生成物である塩化アルミニウムＡｌＩＣ１１３等
の排気を行わせると、この種のガスは蒸気圧特性上、液
相または固相となる析出温度が常温近傍（例えば５０〜
６０°Ｃ）にあるため、このガスが常温近傍のポンプ内
に取り込まれることにより、析出温度以下に冷却され、
反応生成物の形で流路に臨む各部位に析出することにな
る。このような反応生成物のポンプ内への付着、堆積は
、一定の使用期間内に多いときで３〜４ｍｍに達するこ
ともある。

このため、このターボ分子ポンプをかかるＡ、ＱＣ（１
３やそれと同等の現象を生じるガスの排気に用いると、
通常の場合に比べてより頻繁な分解清掃作業が必要とな
り、メンテナンスと稼動効率上とにおいて極めて大きな
不都合を強いられる問題を生じる。また、特にロータ２
外周とケーシング１内周との間（すなわち、ねじ溝２ｂ
とステータスペーサ１ｂの間、および回転翼２ａと固定
翼１ａの間）では、この部位が１關前後の極少隙間に保
たれていることもあって、堆積した反応生成物により両
者が固体接触する可能性が大きく、ポンプ自体の損傷又
は破損ともなりかねない。

一方、このような不具合を解決するために、ヒータを用
いて所要箇所を加熱することも考えられるが、ヒータの
設置のため、あるいは配線の引回しのために、内部を改
造する必要が生じ、時間、労力、コスト面での負担が増
大する。

本発明は、以上のような課題に着目してなされたもので
あって、簡略な構成により、凝縮性ガスを排気してもポ
ンプ内にそれが付着・堆積することを防止できるように
したターボ分子ポンプを提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。

すなわち、本発明に係るターボ分子ポンプは、金属製ロ
ータの近傍であって該ロータに磁場を及ぼし得る位置に
、複数の磁極を周回配置し、これらの磁極の極性を、ロ
ータの回転方向に沿って交互に反転させてなることを特
徴とする。

［作用コ一般に、金属片が移動するにつれてその金属片に加わる
磁場が変化するときは、金属片の内部に渦電流が生じ、
ジュール熱を発生する。すなわち、高速回転するロータ
が、ＮＳＳ交互に反転配置された磁極の形成する磁場の
中を連続して通過することにより、内部に磁束の変化を
打ち消すような渦電流が発生する。この結果、この渦電
流により、ロータがジュール熱によって発熱するととも
に、その熱が伝動や輻射によって回転翼や固定翼を始め
とする排気流路に臨む部位に伝えられ、凝縮性ガスが冷
えて析出するのを防止または軽減することになる。

［実施例コ以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。なお、第８図と共通する部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

このターボ分子ポンプは、アルミニウム合金製ロータ２
の下端面２ｃに臨んで、対向するベース１０上に複数の
永久磁石１１を固設してなる。すなわち、これらの永久
磁石１１は、第２図に示すように、ロータ２の回転方向
に磁極Ｎ、Ｓが同じ向きで分極させてあり、それらの永
久磁石１１を間欠的に周回配置することによって、磁極
Ｎ、　Ｓを交互に反転配置した状態をつくっている。そ
して、第３図に示すように、それらの永久磁石１１がつ
くる磁場Ａが、ロータ２の下端面２ｃを貫通して内部に
磁路を結ぶようにしている。

このような構成のものであると、高速回転するロータ２
がそれらの永久磁石１１による磁場Ａの中を連続して通
過することにより、回転につれて内部に反転生起する磁
束の変化を打ち消すような渦電流が発生する。この渦電
流による単位時間当りの発熱量Ｗは、ロータ２にかかる
磁束密度をＢ１永久磁石の数をｎ、ロータの回転速度を
ｆとしたとき、ＷＯＣ（ｎｆＢ）２として表わすことができる。この結果、この渦電流によ
り、ロータ２がジュール熱によって発熱するとともに、
その熱が熱伝動によってねじ溝２ｂ。

回転翼２ａに伝わり、さらに熱輻射によってステータス
ペーサ１ｂ、固定翼１ａ、ケーシング１、ベース１０に
伝わって、ポンプ全体の昇温に寄与する。このようにし
て、このターボ分子ポンプは従来に比べて高温（例えば
６０℃以上）で運転されることになる。

しかして、このようなターボ分子ポンプであれば、アル
ミニウムドライエツチング装置等に搭載してその処理室
から出るガスを排気させても、排気流路に臨む部位に凝
縮性ガスが析出温度以下に冷えて付着・堆積することを
有効に防止または軽減することが可能になる。しかも、
このものは従来のターボ分子ポンプに永久磁石１１を取
り付けるだけで構成できるので、時間、労力、コスト面
での負担は僅かで済み、極めて簡単に採用できるメリッ
トを有する。

また、このような構造は同時に停電対策としても有効な
ものとなる。すなわち、従来のターボ分子ポンプでは、
運転中に停電に襲われた場合の対策として、磁気軸受６
．７．８の機能を継続させるためにバッテリを使用する
と共に、そのバッテリが完全に放電してしまう前にロー
タ２の回転を止めるべく、モータＭを用いて回生制動を
かける機能を電源装置に付加する必要があった。しかし
、このターボ分子ポンプは回転エネルギの一部を発熱に
利用するものであり、ロータ２が回転しているうちは常
に渦電流による制動効果があるので、電源装置には磁気
軸受６．７．８の機能を継続させるために十分な容量の
バッテリを備えれば、停電時にモータＭを用いて回生制
動をかける機能は必要でなくなる。この結果、コスト低
減化に資するものとなる。

なお、本発明は図示構造のものに限定されるものではな
い。例えば、第４図〜第６図に示すものは、各永久磁石
１２の磁極ＮＳＳがラジアル方向に分極させてあり、こ
れらの永久磁石１２を間欠的に周回配置することによっ
て、外周側と内周側とでそれぞれロータ２の回転方向に
磁極ＮＳＳが交互に反転する状態をつくり出しており、
磁極Ｎ１Ｓにそれぞれ固設したヨーク１３．１４の間に
ロータ２の下端を挿入するようにしている。これによる
と、ヨーク１３．１４間に前記実施例よりも効果的に磁
場Ｃが形成され、この磁場Ｃの中をロタ２が通過するこ
とになり、該ロータ２の内部で生じるより大きな磁束変
化を利用して渦電流を効率よく発生させることが可能に
なる。また、第７図に示すように、ねじ溝を有さず回転
翼２ａのみを有したロータ２０を用いることもできる。

さらに、このターボ分子ポンプは磁気軸受方式以外のも
のであっても適用可能であり、その他、ロータにアルミ
ニウム合金以外の素材を採用する等、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果コ本発明のターボ分子ポンプは、以上説明したように、高
速回転するロータ内に渦電流を生じさせてそのジュール
熱でポンプ全体を内部から加熱することができるので、
凝縮性ガスを排気する際に、反応生成物が析出温度以下
に冷却されてポンプ内に付着、堆積するの−を有効に防
止または軽減できる効果が得られる。また、採用にあた
って従来のターボ分子ポンプを若干改造するだけでよい
ので、時間、労力、コスト面での負担も小さくて済む。

さらに、磁気軸受方式のターボ分子ポンプの場合、停電
時等に回生制動を掛けるための機能を電源装置に設ける
必要がなくなるので、コスト低減化に資するものともな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は全
体縦断面図、第２図は要部拡大斜視図、第３図は作用説
明図である。第４図〜第６図は本発明の他の実施例を示
し、第４図は第１図相当の断面図、第５図は第２図相当
の斜視図、第６図は第３図相当の作用説明図である。第
７図は本発明のさらに他の実施例を示す第１図相当の断
面図である。第８図は従来例を示す第１図相当の断面図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

金属製ロータの近傍であって該ロータに磁場を及ぼし得
る位置に、複数の磁極を周回配置し、これらの磁極の極
性を、ロータの回転方向に沿って交互に反転させてなる
ことを特徴とするターボ分子ポンプ。