JPH10259793A - 分子ポンプ - Google Patents

分子ポンプ

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JPH10259793A
JPH10259793A JP9085662A JP8566297A JPH10259793A JP H10259793 A JPH10259793 A JP H10259793A JP 9085662 A JP9085662 A JP 9085662A JP 8566297 A JP8566297 A JP 8566297A JP H10259793 A JPH10259793 A JP H10259793A
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molecular pump
heat
rotor
gas
heat receiving
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Masashi Iguchi
昌司 井口
Mitsuru Sakurai
充 桜井
Masatomo Okamoto
正智 岡本
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OSAKA SHINKU KIKI SEISAKUSHO KK
Original Assignee
OSAKA SHINKU KIKI SEISAKUSHO KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine

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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮性を有する気体を分子ポンプにて排気す
る場合に、分子ポンプの静止部をヒータ等で加熱して該
気体が分子ポンプ内に凝着するのを防止しているが、こ
の加熱によってもロータの寿命が短くならないような分
子ポンプを提供する。 【解決手段】 ロータ4に設置した放熱部4aと内部ハ
ウジング7に接続した受熱体6の受熱部6aとの間にヘ
リウムのパージガスを導入するようにし、更にロータ4
と内部ハウジング7との間にねじシール部9を設けて前
記パージガスの圧力を高く保つようにして、これらによ
りロータ4の冷却機構を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエッチング装置やC
VD装置等において凝縮性を有する気体を排気するのに
好適なターボ分子ポンプ又は複合分子ポンプ等の分子ポ
ンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の凝縮性を有する気体の排
気に用いられている複合分子ポンプの例を図3に示す。
【0003】即ち、複合分子ポンプは吸気口aと排気口
bとを有するハウジングc内に、吸気口a側からターボ
分子ポンプ部d及びねじ溝真空ポンプ部eを順次配置し
ている。
【0004】尚、fはロータ、gはステータを示す。
又、hは内部ハウジングでシャフトk、磁気軸受装置m
等を内蔵している。nはパージガス導入口で、凝縮性を
有する排気が内部ハウジングh内に浸入してくるのを防
ぐために、窒素ガス等のパージガスを該パージガス導入
口nを経由して内部ハウジングh内に供給している。
【0005】又、分子ポンプ内部で排気が凝着するのを
防止するため、分子ポンプの静止部をヒータ等で加熱し
て、分子ポンプ各部を排気が凝縮しない温度に昇温させ
るようにした例が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に分子ポンプを運
転すると、排気の負荷によってロータの温度が上昇する
が、これに分子ポンプの静止部への加熱が加わると、ロ
ータの温度が更に上昇する。
【0007】ロータは高速度で運転されているため高い
応力が発生しているが、一般のロータはアルミ合金で製
作されているため、ロータの温度が120℃を越える
と、ロータが破損したりロータの寿命が短くなるという
問題があった。
【0008】本発明はこれらの問題点を解消し、分子ポ
ンプの静止部をヒータ等で加熱した場合にも、ロータの
寿命が短くならないような分子ポンプを提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目標を達
成するべく、分子ポンプのロータ側に設置した放熱部
と、該放熱部より受けた熱を分子ポンプの冷却されてい
る内部ハウジングに伝達するための受熱部とを有し、こ
れら放熱部と受熱部との間にガスを導入して両者間の熱
伝達を促進するように形成したことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の1実施の形態を図1及び
図2により説明する。
【0011】本発明を適用した複合分子ポンプAにおい
て、1はハウジング、2はターボ分子ポンプ部、3はね
じ溝真空ポンプ部である。
【0012】4はロータで、該ロータ4の上方部にはタ
ーボ分子ポンプ部2の動翼2aが係着されており、又、
その下方部にはねじ溝真空ポンプ部3のロータ部が形成
されている。尚、このねじ溝真空ポンプ部3では、円筒
状のステータ3a、3bの各々にねじ溝が形成されてい
る。
【0013】7は内部ハウジングで、前記ハウジング1
内に位置していて、その底板部に固定されている。
【0014】前記ロータ4はシャフト5に締着されてお
り、又、該ロータ4の内側頂部には多重の円筒状体から
なる放熱部4aがロータ中心と同心に形成されている。
【0015】6は受熱体で、多重の円筒状体からなる受
熱部6aを有する。該受熱部6aは前記放熱部4aと同
心に、互いに入れ込んだ構造に形成されており、又、こ
れら入れ込んだ円筒状体の相互間の隙間は1mm程度と僅
少である。
【0016】前記受熱体6はブラケット7aを介して前
記内部ハウジング7の頂面に設けられており、受熱部6
aが受けた熱は該ブラケット7aを介して内部ハウジン
グ7に伝達される。
【0017】9はねじシール部で、内部ハウジングの外
周に設けられたねじ山が回転するロータ4の内周面に僅
少の隙間を持って相対しており、そのねじの方向は、該
ねじシール部9内の気体が上方即ち前記放熱部4a及び
受熱部6a側に送られるように形成されている。
【0018】又、8はパージガス導入口で、パージガス
としてヘリウムガスを導入している。該パージガス導入
口8から導入されたヘリウムガスは内部ハウジング7内
に入り、磁気軸受装置10等の周辺を通って上方の放熱
部4a及び受熱部6aの間へと通じ、前記ねじシール部
9より内側の領域の圧力を高く保っている。
【0019】尚、前記内部ハウジング7は、図示してい
ない冷却系によって冷却される構造となっている。
【0020】次に本実施の形態の作用及び効果について
説明する。
【0021】複合分子ポンプAによって凝縮し易いガス
を排気する場合、ステータ3a等の静止部をヒータで加
熱して、分子ポンプ内に排気ガスが凝着しないようにし
ているが、この加熱によってロータ4も加熱される。
【0022】しかし、該ロータ4の放熱部4aと受熱体
6の受熱部6aの間で、パージガスを媒介とする熱伝達
が行われ、ロータ4から受熱体6へ伝達された熱は、冷
却されている内部ハウジング7を経て前記冷却系へと伝
えられる。即ち、これらの冷却機構によってロータ4の
温度上昇を抑制することができる。
【0023】尚、この放熱部4aから受熱部6aへ伝達
される熱量QRは数1式により計算される。
【0024】
【数1】
【0025】 但し、TR:ロータ4の温度 T2:内部ハウジング7の温度 M:パージガスの分子量 PO:放熱部4aと受熱部6aとの間におけるパージガ
スの圧力 λ:1Torrにおけるパージガスの平均自由行程 S:放熱部4aと受熱部6aの対向面積 D:放熱部4aと受熱部6aの対向面間の間隙
【0026】即ち、該熱伝達熱量QRは、パージガスの
分子量が小さく、その平均自由行程が長く、その圧力が
高い程、増大する。
【0027】更にQRは、放熱部4aと受熱部6aの対
向面積Sが広い程、又、両者間の間隙Dが小さい程、増
大する。
【0028】この放熱部4a、受熱部6a及びパージガ
スからなる本発明のロータ冷却機構を持った分子ポンプ
と、これらを持たない従来の分子ポンプとについて、両
者のロータ温度の比較を行ったものが図2に示すグラフ
である。
【0029】但し、この比較例において、パージガスに
用いたヘリウムの圧力を266Pa、1Torrにおける平
均自由行程を0.1472mmとし、又、放熱部と受熱部
の対向面積を0.03156m2、対向面間の間隙を1m
mとした。
【0029】このように本発明のロータ冷却機構付きの
分子ポンプは、ロータの温度をアルミ合金の許容温度1
20℃以下に保って、ロータの寿命が短くならないよう
にすることができる。
【0030】尚、本実施の形態では、パージガスをヘリ
ウムとしたが、これは水素又はその他の分子量が小さく
平均自由行程の大きな気体でもよい。
【0031】又、パージガス導入口より内部ハウジング
7内に導入するパージガスの圧力を制御して、ロータ4
の放熱部4aから受熱部6aへの熱伝達量を調節するよ
うにしてもよい。
【0032】更に又、本実施の形態では複合分子ポンプ
に本発明のロータ冷却機構を適用した例を示したが、こ
れは複合分子ポンプの代りにターボ分子ポンプ、又はね
じ溝真空ポンプに適用してもよい。
【0033】
【発明の効果】このように本発明によれば、凝縮性を有
する気体を排気するために分子ポンプの静止部をヒータ
等で加熱しても、分子ポンプのロータの温度上昇が抑え
られるので、分子ポンプのロータの寿命が短縮するのを
防止できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態の複合分子ポンプの縦断
面図である。
【図2】本発明の分子ポンプと従来の分子ポンプのロー
タ温度の比較グラフである。
【図3】従来の複合分子ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
4 ロータ 4a 放熱部 6a 受熱部 7 内部ハウジング 8 パージガス導入口 9 ねじシール部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子ポンプのロータ側に設置した放熱部
    と、該放熱部より受けた熱を分子ポンプの冷却されてい
    る内部ハウジングに伝達するための受熱部とを有し、こ
    れら放熱部と受熱部との間にガスを導入して両者間の熱
    伝達を促進するように形成したことを特徴とする分子ポ
    ンプ。
  2. 【請求項2】 前記放熱部及び受熱部を各々多重の円筒
    状体に形成すると共に、これら円筒状体はロータ中心に
    対して同心に互いに入れ込んだ状態に配置されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の分子ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記ガスは水素又はヘリウム等の分子量
    が小さく平均自由行程の長いガスとしたことを特徴とす
    る請求項1に記載の分子ポンプ。
  4. 【請求項4】 ロータと内部ハウジングの間にねじシー
    ル部を設けて前記放熱部と受熱部の間に導入したガスが
    所定の圧力を保持するように形成すると共に、該ガスを
    パージガスに兼用するように形成したことを特徴とする
    請求項1に記載の分子ポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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