特許 6484919 ターボ分子ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6484919

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】ターボ分子ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20190311BHJP

【ＦＩ】

   F04D19/04 E

   F04D19/04 H

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-41527(P2014-41527)

(22)【出願日】2014年3月4日

(65)【公開番号】特開2015-86856(P2015-86856A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年12月2日

(31)【優先権主張番号】特願2013-196996(P2013-196996)

(32)【優先日】2013年9月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(74)【代理人】

【識別番号】100202854

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 卓行

(72)【発明者】

【氏名】筒井 慎吾

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５４２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８８９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０３２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７２２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３７８０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、
前記複数段の回転翼に対して交互に配置された複数段の固定翼と、
前記円筒部に対して隙間を介して配置され、前記円筒部との間でネジ溝ポンプ部を構成するステータと、
前記ステータが固定されるベース上に積層され、冷却部を有する冷却スペーサを少なくとも１つ含む複数のスペーサと、
前記ステータを昇温するヒータと、
前記ヒータを制御し、前記ステータの温度が反応生成物の堆積防止温度となるように調整する温度調整部と、
前記複数のスペーサのうち、前記複数段の回転翼の内の最下段の前記回転翼が対峙するスペーサと、前記最下段の回転翼との間の空隙に少なくとも一部が設けられた反応生成物堆積防止用の補助リングとを備える、ターボ分子ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記補助リングは、前記ベースと別体に形成され、前記ベースの熱が伝達されるように前記ベースに接触している、あるいは、前記補助リングは、前記ベースまたは前記ステータと一体に形成されている、ターボ分子ポンプ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記補助リングは、前記スペーサとは離間して設けられている、ターボ分子ポンプ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記補助リングは、前記回転翼に対向する面に熱吸収率を高くする層を有する、ターボ分子ポンプ。

【請求項5】

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記補助リングを加熱する加熱源と、
前記補助リングを前記ベースから断熱する断熱部材と、
前記加熱源を前記ヒータとは独立して制御する制御部とをさらに備える、ターボ分子ポンプ。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記冷却スペーサの前記冷却部に設けられたスペーサ冷却流路と、ベースを冷却するベース冷却流路とをさらに備え、冷却媒体を前記スペーサ冷却流路に供給し、前記スペーサ冷却流路を経由した冷却媒体が前記ベース冷却流路に流れる、ターボ分子ポンプ。

【請求項7】

複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、
前記複数段の回転翼に対して交互に配置された複数段の固定翼と、
前記円筒部に対して隙間を介して配置され、前記円筒部との間でネジ溝ポンプ部を構成するステータと、
前記ステータが固定されるベース上に積層され、冷却部を有する最下段の冷却スペーサを含む、複数のスペーサと、を備え、
前記冷却スペーサにより挟持される最下段固定翼の前記冷却スペーサとの接触面、および前記冷却スペーサの前記最下段固定翼との接触面の少なくとも一方に、前記最下段固定翼から前記冷却スペーサへの熱移動を抑制する熱抵抗部を設けた、ターボ分子ポンプ。

【請求項8】

請求項７に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記最下段固定翼はアルミニウム合金で形成され、
前記最下段固定翼の少なくとも前記接触面を含む表面にアルマイト処理を施して、前記熱抵抗部を形成する、及び／又は、
前記冷却スペーサはアルミニウム合金で形成され、
前記冷却スペーサの少なくとも前記接触面を含む表面にアルマイト処理を施して、前記熱抵抗部を形成したターボ分子ポンプ。

【請求項9】

請求項７に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記最下段固定翼または前記冷却スペーサの前記接触面に、樹脂材により形成された前記熱抵抗部を設けたターボ分子ポンプ。

【請求項10】

請求項７乃至９のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ステータを昇温するヒータと、
前記ヒータを制御し、前記ステータの温度が反応生成物の堆積防止温度となるように調整する温度調整部と、
前記冷却スペーサの前記冷却部に設けられたスペーサ冷却流路と、
前記ベースを冷却するベース冷却流路とをさらに備え、
冷却媒体を前記ベース冷却流路に供給し、前記ベース冷却流路を経由した冷却媒体が前記スペーサ冷却流路に流れる、ターボ分子ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転翼を有するロータを冷却する冷却流路および温調装置を備えるターボ分子ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体製造工程におけるドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスでは、プロセスを高速で行うために大量のガスを供給しながら処理が行われる。一般に、ドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスにおけるプロセスチャンバの真空排気には、タービン翼部とネジ溝ポンプ部とをポンプケーシング内に備えたターボ分子ポンプが用いられる。ターボ分子ポンプで大量のガスを排気した際、動翼（回転翼）で発生する摩擦熱は、動翼、静翼（固定翼）、スペーサ、ベースの順に伝達され、ベースに設けられた冷却パイプの冷却水へと放熱される。

【0003】

しかしながら、大量のガスを排気する場合には、動翼を含むロータの温度が許容温度を超えてしまうおそれがある。ロータ温度が許容温度を超えると、クリープによる膨張の速度が大きくなり、タービン翼部とネジ溝ポンプ部のいずれの箇所においても、設計寿命よりも短い期間で動翼が静翼と接触したり、ロータとネジステータが接触したりするおそれがある。

【0004】

また、この種の半導体製造装置ではエッチングやＣＶＤにおいて反応生成物が発生し、ネジ溝ポンプ部のネジステータに反応生成物が堆積しやすい。ネジステータとロータとの隙間は非常に小さいので、ネジステータに反応生成物が堆積するとネジステータとロータとが固着して、ロータを回転始動できない場合が生じる。

【0005】

そのため、特許文献１に記載の発明では、ポンプケーシングを冷却することにより回転翼を冷却する第１の冷却水路と、ネジステータの温度を調整するための装置（ヒータ及び第２の冷却水路）とを備えている。第１の冷却水路はポンプケーシングの外周面に設けられ、ポンプケーシングを冷却することで、ポンプケーシング内に収納された固定翼を冷却するようにしている。このように、第１の冷却水路と温調装置とを備えることで、ロータ温度の低減、および、ネジステータへの反応生成物堆積の抑制を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３９３０２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、処理するウェハの大型化に伴って、ターボ分子ポンプで排気すべきガスの流量も増大し、ガス排気に伴う発熱も増大する。そのため、特許文献１に記載のように、ポンプケーシングを冷却する方法では、固定翼に対する冷却能力が十分ではない。また、ポンプケーシングが固定されているベースは温調により高温となるので、ベースからポンプケーシングに流入する熱が固定翼冷却の阻害要因となっている。このため、固定翼に対して十分な冷却能力を有し、かつ、反応生成物堆積防止温度となるように温度調整が可能なターボ分子ポンプが求められている。一方、固定翼に対して十分な冷却能力を有するようにした場合、反応生成物の昇華温度が冷却温度より高温である場合には、最下段の動翼に対応するスペーサの内側に反応生成物が堆積し、最下段の動翼が反応生成物に接触する恐れが生じるという課題もある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の好ましい実施形態によるターボ分子ポンプは、複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、複数段の回転翼に対して交互に配置された複数段の固定翼と、円筒部との間でネジ溝ポンプ部を構成するステータと、ステータが固定されるベース上に積層され、冷却部を有する冷却スペーサを少なくとも１つ含む複数のスペーサと、ステータを昇温するヒータと、ヒータを制御し、ステータの温度が反応生成物の堆積防止温度となるように調整する温度調整部とを備える。そして、複数段の回転翼の内の最下段の回転翼と、この最下段の回転翼とスペーサとの間の空隙に少なくともその一部が設けられた補助リングとを備える。
補助リングは、ベースの熱が伝達されるようにベースに接触している、あるいは、補助リングは、ベースまたはステータと一体に形成されているのが好ましい。
補助リングは、回転翼に対向する面に熱吸収率を高くする層を有するのが好ましい。
補助リングを加熱する加熱源と、補助リングをベースから断熱する断熱部材と、加熱源をヒータとは独立して制御する制御部とをさらに備えるのが好ましい。
冷却スペーサの冷却部に設けられたスペーサ冷却流路と、ベースを冷却するベース冷却流路とをさらに備え、冷却媒体をスペーサ冷却流路に供給し、スペーサ冷却流路を経由した冷却媒体がベース冷却流路に流れるのが好ましい。
本発明の好ましい他の実施形態によるターボ分子ポンプは、複数段の回転翼と円筒部とが形成されたロータと、複数段の回転翼に対して交互に配置された複数段の固定翼と、円筒部に対して隙間を介して配置され、円筒部との間でネジ溝ポンプ部を構成するステータと、ステータが固定されるベース上に積層され、冷却部を有する最下段の冷却スペーサを含む、複数のスペーサと、を備え、冷却スペーサにより挟持される最下段固定翼の冷却スペーサとの接触面、および冷却スペーサの最下段固定翼との接触面の少なくとも一方に、最下段固定翼から冷却スペーサへの熱移動を抑制する熱抵抗部を設けたものである。
最下段固定翼をアルミニウム合金で形成し、最下段固定翼の少なくとも接触面を含む表面にアルマイト処理を施して熱抵抗部を形成しても良いし、及び／又は、冷却スペーサをアルミニウム合金で形成し、冷却スペーサの少なくとも接触面を含む表面にアルマイト処理を施して熱抵抗部を形成するようにしても良い。
また、最下段固定翼または冷却スペーサの接触面に、樹脂材により形成された熱抵抗部を設けるようにしても良い。
また、ステータを昇温するヒータと、ヒータを制御し、ステータの温度が反応生成物の堆積防止温度となるように調整する温度調整部と、冷却スペーサの冷却部に設けられたスペーサ冷却流路と、ベースを冷却するベース冷却流路とをさらに備え、冷却媒体をベース冷却流路に供給し、ベース冷却流路を経由した冷却媒体がスペーサ冷却流路に流れるようにしても良い。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、スペーサの冷却とネジ溝ポンプ部のステータの温調を効率よく行って排気流量の向上を図りつつ、回転翼が堆積反応生成物と衝突しないようにしたターボ分子ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るターボ分子ポンプの実施形態１を示す断面図である。

【図2】図１の冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。

【図3】冷却スペーサ近傍を図２におけるＩＩＩ方向から見た図である。

【図4】温調動作を説明する図である。

【図5】本発明の実施形態２における冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。

【図6】本発明の実施形態３における冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。

【図7】本発明の実施形態４における冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。

【図8】本発明の実施形態５における冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。

【図9】塩化アルミニウムの蒸気圧曲線Ｌ１を示す図である。

【図10】冷却スペーサ２３ｂを設けない場合の固定翼２２の温度と、冷却スペーサ２３ｂを設けた場合の固定翼２２の温度とを示す図である。

【図11】第６実施形態における最下段の固定翼２２と冷却スペーサ２３ｂの構成を示す図である。

【図12】熱抵抗部２２０，２３０の効果を説明する図である。

【図13】冷却系の他の構成を示す図である。

【図14】図１３の冷却系とした場合の各固定翼２２の温度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

−実施形態１−
以下、図面を参照して本発明のターボ分子ポンプの一実施の形態を説明する。ターボ分子ポンプは、タービン翼部とネジ溝ポンプ部とをポンプケーシング内に備えたものである。図１は、本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す図である。ターボ分子ポンプは、ポンプ本体１と、ポンプ本体１を駆動制御する不図示のコントロールユニット（後述する）とで構成される。コントロールユニットには、ポンプ本体１全体の制御を行う主制御部と、モータ３６を駆動するモータ制御部と、ポンプ本体１に設けられた磁気軸受を制御する軸受制御部と、後述する温調制御部５１１（図４参照）等が設けられている。

【0012】

なお、以下では能動型磁気軸受式ターボ分子ポンプを例に説明するが、本発明は、永久磁石を使った受動型磁気軸受によるターボ分子ポンプや、メカニカルベアリングを用いたターボ分子ポンプ等にも適用することができる。

【0013】

ロータ３０には、複数段の回転翼３０ａと、回転翼３０ａよりも排気下流側に設けられた円筒部３０ｂとが形成されている。ロータ３０は、回転軸であるシャフト３１に締結されている。ロータ３０とシャフト３１とによってポンプ回転体が構成される。シャフト３１は、ベース２０に設けられた磁気軸受３７、３８、３９によって非接触支持される。軸方向の磁気軸受３９を構成する電磁石は、シャフト３１の下端に設けられたロータディスク３５を軸方向に挟むように配置されている。

【0014】

磁気軸受３７〜３９によって回転自在に磁気浮上されたポンプ回転体（ロータ３０およびシャフト３１）は、モータ３６により高速回転駆動される。モータ３６には、例えば３相ブラシレスモータが用いられる。モータ３６のモータステータ３６ａはベース２０に設けられ、永久磁石を備えるモータロータ３６ｂはシャフト３１に連結されている。非常用のメカニカルベアリング２６ａ、２６ｂは、磁気軸受が作動していない時に、シャフト３１を支持する。

【0015】

上下に隣接する複数段の回転翼３０ａそれぞれの段の間には、固定翼２２が配置されている。複数段の固定翼２２は、複数のスペーサ２３ａに挟持され、冷却スペーサ２３ｂによってベース２０上に位置決めされている。この実施形態１のターボ分子ポンプでは、固定翼２２をベース２０上で位置決めする複数のスペーサは、円筒形状の複数のスペーサ２３ａと、これらスペーサ２３ａを支承するフランジ付き円筒形状の冷却スペーサ２３ｂとにより構成される。なお、後述する図５に示すように、冷却スペーサ２３ｂとその上段に配置される最下段のスペーサ２３ａとを一体化して、冷却スペーサ２３ｃとしてもよい。

【0016】

ボルト４０によりケーシング２１をベース２０に固定すると、固定翼２２、スペーサ２３ａおよび冷却スペーサ２３ｂの積層体は、ケーシング２１の上端係止部２１ｂとベース２０との間に挟持されるように、ベース２０に固定される。その結果、複数段の固定翼２２の軸方向（図示上下方向）の位置決めが行われる。

【0017】

図１に示すターボ分子ポンプは、回転翼３０ａと固定翼２２とで構成されるタービン翼部ＴＰと、円筒部３０ｂとネジステータ２４とで構成されるネジ溝ポンプ部ＳＰとを備えている。ここでは、ネジ溝をネジステータ２４側に設けた構造として例示されているが、ネジ溝は円筒部３０ｂ側に設けてもよい。ベース２０の排気口２０ａには排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプ（図示せず）が接続される。ロータ３０を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転させることで、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。

【0018】

ベース２０には、ネジステータ２４の温度を制御するためのベース冷却パイプ４６、ヒータ４２および温度センサ４３が設けられている。ベース冷却パイプ４６内には冷却水などの冷却媒体が流れ、これによりベース冷却流路が形成される。ネジステータ２４は、反応生成物の堆積を防止するよう温度調整（温調）されるが、この温調については後述する。ベース２０の側面には、バンドヒータで構成されるヒータ４２が巻きつけられている。この構造に替えて、シーズヒータをベース２０内に埋め込む構造としても良いし、ネジステータ２４に設けても良い。温度センサ４３には、例えば、サーミスタや熱電対が用いられる。

【0019】

冷却スペーサ２３ｂのフランジ部２３２にはスペーサ冷却パイプ４５が設けられている。この実施形態のターボ分子ポンプでは、冷却スペーサ２３ｂの内側のベース２０の上面に伝熱リング６０が設置されている。伝熱リング６０の先端は最下段のスペーサ２３ａと最下段の回転翼３０ａ1との間まで延在している。伝熱リング６０は図２および図３により後で詳細に説明する。

【0020】

図２は、図１の冷却スペーサ２３ｂと伝熱リング６０の配置領域の拡大図であり、図３は、冷却スペーサ２３ｂの近傍を図２のＩＩＩ方向から見た図である。上述したように、複数段の固定翼２２と複数のスペーサ２３ａとを交互に積層した積層体は、冷却スペーサ２３ｂ上に載置されている。冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ冷却パイプ４５が設けられているフランジ部２３２と、最下段のスペーサ２３ａを支承するリング状のスペーサ部２３１とを備えている。

【0021】

スペーサ部２３１は、スペーサ２３ａと同様のリング状の部材である。スペーサ部２３１から大気側に延出されているフランジ部２３２には、図３に図示されるように平面視で環状の溝２３４が形成されている。溝２３４は、円弧状底面を有しており、この底面に接触して上述のスペーサ冷却パイプ４５が取り付けられている。スペーサ冷却パイプ４５内には冷却水などの冷却媒体が流れ、これによりスペーサ冷却流路が形成される。溝２３４の外周側には、ボルト締結用の貫通孔２３０が円周方向に沿って複数形成されている。スペーサ冷却パイプ４５と溝２３４との隙間には、熱伝導性グリース、良熱伝導性の樹脂、半田等が充填される。グリース、樹脂等は熱伝導率が１W/mK程度、一方、半田は５０W/mKであり熱を良く伝えることができる。

【0022】

スペーサ冷却パイプ４５は両端で曲げ加工され、冷媒供給部４５ａおよび冷媒排出部４５ｂが、冷却スペーサ２３ｂの側方に引き出されている。冷媒供給部４５ａおよび冷媒排出部４５ｂには、配管用継手５０が装着されている。冷媒供給部４５ａからスペーサ冷却パイプ４５内に流入した冷却媒体は、スペーサ冷却パイプ４５に沿って円形状に流れ、冷媒排出部４５ｂから排出される。

【0023】

ケーシング２１は、フランジ２１ｃが冷却スペーサ２３ｂのフランジ部２３２に対向するように装着され、ボルト４０によってベース２０に固定される。各ボルト４０には断熱部材として機能する断熱用座金４４が各々設けられている。断熱用座金４４は、ベース２０と冷却スペーサ２３ｂとの間に配置され、ベース２０と冷却スペーサ２３ｂとを断熱している。断熱用座金４４に用いられる材料としては、スペーサ２３ａや冷却スペーサ２３ｂに用いられる材料（例えば、アルミニウム合金）よりも熱伝導率の低い材料が用いられる。例えば、金属の場合はステンレス合金などが望ましく、非金属の場合は耐熱温度１２０℃以上の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が望ましい。

【0024】

冷却スペーサ２３ｂのフランジ部２３２とベース２０との間には真空用シール４８が設けられ、フランジ部２３２とフランジ２１ｃとの間にも真空用シール４７が設けられている。ネジステータ２４は、ボルト４９によってベース２０に固定されている。ベース２０はヒータ４２によって加熱されるとともに、冷却媒体が流れるベース冷却パイプ４６によって冷却される。温度センサ４３は、ベース２０の、ネジステータ２４が固定されている部分の近辺に配置されている。

【0025】

冷却スペーサ２３ｂの真空側内面側におけるベース２０の上面には、ロータ軸心と同軸状態で上述した伝熱リング６０が設けられている。この伝熱リング６０は、リング状のリング本体６１と、リング本体６１の下部に屈曲して設けられたフランジ状の取付部６２とを有し、断面がほぼＬ字形状に形成されている。伝熱リング６０は、ボルト６６により周方向の複数個所でベース上面に固定されている。伝熱リング６０の取付部６２はベース２０の上面に当接しており、伝熱リング６０にベース２０の熱が伝達される。伝熱リング６０のリング本体６１は、最下段のスペーサ２３ａの内面および冷却スペーサ２３ｂの内面を覆うようにそれらに対向している。リング本体６１は、最下段のスペーサ２３ａの内面および冷却スペーサ２３ｂの内面と離間している。

【0026】

伝熱リング６０のリング本体６１の先端は、冷却スペーサ２３ｂの真空側の先端部よりも上方まで延出されている。より詳細には、最下段の回転翼３０ａ1の翼長は、他の回転
翼３０ａよりも短く形成されており、伝熱リング６０のリング本体６１の先端は、最下段の回転翼３０ａ1の先端と最下段のスペーサ２３ａと対峙する空間を超えて延出している。

【0027】

冷却スペーサ２３ｂを冷却する冷却媒体が水の場合、冷却スペーサ２３ｂの真空側表面温度は２０℃〜３０℃となる。反応生成物の昇華温度が冷却スペーサ２３ｂの真空側表面温度よりも高温である場合、冷却スペーサ２３ｂの内側に反応生成物が堆積するおそれがある。同様に、最下段のスペーサ２３ａの真空側表面温度が反応生成物の昇華温度以下まで冷却される場合には、スペーサ２３ａの内側に反応生成物が堆積するおそれがある。したがって、最下段の回転翼３０ａ1は、対峙するスペーサ２３ａや冷却スペーサ２３ｂの真空側表面に堆積した反応生成物と接触する恐れがある。

【0028】

そこで本発明では、最下段の回転翼３０ａ1とスペーサ２３ａや冷却スペーサ２３ｂとの間に伝熱リング６０を介在させる。伝熱リング６０は、ベース２０から伝熱される熱により、反応生成物の昇華温度以上まで加熱される。その結果、伝熱リング６０の内周面に反応生成物が堆積することが防止される。最下段のスペーサ２３ａおよび冷却スペーサ２３ｂの内周面は伝熱リング６０で加熱されるので、その内周面に反応生成物が堆積するおそれが少ない。最下段のスペーサ２３ａが昇華温度まで十分に加熱されずに内周面に反応生成物が堆積する場合でも、最下段のスペーサ２３ａの内周面は伝熱リング６０により最下段の回転翼３０ａ1と直接対峙しないので、回転翼３０ａ1が堆積した反応生成物と衝突することもない。このように伝熱リング６０は反応生成物の堆積防止を目的として補助的に設置されるものであり、反応生成物堆積防止用の補助リングと呼ぶこともできる。

【0029】

伝熱リング６０は、アルミニウム合金またはＳＵＳ（ステンレス合金）により形成することができる。伝熱リング６０は、また、ベース２０から伝達される熱に加えて、回転翼３０ａの輻射熱を利用して加熱することができる。これには、伝熱リング６０のリング本体６１の回転翼３０ａ1側の面にアルマイト、黒ニッケルメッキ層等の熱吸収率の高い層を形成するとよい。

【0030】

冷却スペーサ２３ｂは、固定翼２２を冷却するためのものである。冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ冷却パイプ４５内を流れる冷却媒体によって冷却される。そのため、固定翼２２の熱は、破線矢印で示すようにスペーサ２３ａ、冷却スペーサ２３ｂの順に伝達され、スペーサ冷却パイプ４５内の冷却媒体に放熱される。一方、反応生成物が堆積しやすいガスを排気する場合には、ヒータ４２による加熱およびベース冷却パイプ４６による冷却を制御して、ネジステータ２４の温度を反応生成物が堆積しない温度以上とする。ここで、反応生成物が堆積しない温度としては、反応生成物の昇華温度以上の温度が採用される

【0031】

そのため、高温状態のベース２０から固定翼２２側に熱が流入しないように、冷却スペーサ２３ｂとベース２０との間には、上述した断熱用座金４４が配置されている。また、図２からも分かるように、冷却スペーサ２３ｂとフランジ２１ｃとの間には隙間が形成されているので、ケーシング２１側から冷却スペーサ２３ｂに熱が流入することはない。

【0032】

図４は、冷却配管系と温調動作を説明する図である。三方弁５２には、スペーサ冷却パイプ４５の冷媒排出部４５ｂ、ベース冷却パイプ４６の冷媒供給部４６ａおよびバイパス配管５３が接続されている。バイパス配管５３の他端は、ベース冷却パイプ４６の冷媒排出部４６ｂに接続されている。三方弁５２の切り替えは、ポンプ本体１を駆動制御するコントロールユニット５１の温調制御部５１１によって制御される。温調制御部５１１は、温度センサ４３の検出温度に基づいて、三方弁５２の切り替えおよびヒータ４２のオンオフを制御する。

【0033】

温度センサ４３の検出温度が所定温度未満の場合には、温調制御部５１１は、三方弁５２の流出側をバイパス配管５３に切り替えて、冷却媒体を三方弁５２から冷媒排出部４６ｂにバイパスさせる。また、ヒータ４２はオンとされる。その結果、ベース２０がヒータ４２により加熱されて、ベース２０およびネジステータ２４の温度が上昇する。ベース２０の温度の上昇と共に、ベース２０の熱が伝達される伝熱リング６０の温度も上昇し、ベース２０と同じ温度に維持される。

【0034】

なお、所定温度とは、上述した反応生成物の昇華温度以上の温度であって、温調制御部５１１の記憶部（不図示）に予め記憶されている。図２に示す例では、温度センサ４３はベース２０に設けられているので、温度センサ４３が設けられている部分とネジステータ２４との温度差を考慮して、所定温度が設定される。

【0035】

温度センサ４３の検出温度が所定温度以上の場合には、温調制御部５１１は、ヒータ４２をオフするとともに、三方弁５２の流出側をベース冷却パイプ４６の冷媒供給部４６ａに切り替えて、冷却媒体をベース冷却パイプ４６に供給する。温調制御部５１１によるこのような温調制御を行うことにより、ネジステータ２４の温度が反応生成物の昇華温度以上に維持され、反応生成物の堆積を防止することができる。

【0036】

一方、スペーサ冷却パイプ４５には冷却媒体が常時供給されているので、冷却スペーサ２３ｂにより固定翼２２が低温に保たれる。その結果、輻射による回転翼３０ａから固定翼２２への放熱が促進されて、ロータ３０の温度を従来よりも低温に維持することが可能となり、排気流量の増大を図ることが可能となる。

【0037】

本実施の形態では、ロータ温度低減を優先して、冷媒供給源をスペーサ冷却パイプ４５の冷媒供給部４５ａに接続し、スペーサ冷却パイプ４５の冷媒排出部４５ｂにベース冷却パイプ４６を接続する構成としている。例えば、スペーサ冷却パイプ４５をベース冷却パイプ４６の下流側に配置した場合、ベース冷却により暖められた冷却媒体がスペーサ冷却パイプ４５に供給されることになる。スペーサ冷却パイプ４５により固定翼を冷却してロータ冷却を行う場合、スペーサ冷却パイプ４５を流れる冷却媒体の温度は低いほど良い。そのため、ロータ温度低減の効果を高めるためには、スペーサ冷却パイプ４５の下流側にベース冷却パイプ４６を設けるのが良い。ロータ温度低減効果を高めることで、より大きなガス流量に対応することができる。

【0038】

以上説明したように、本実施の形態のターボ分子ポンプによれば下記の作用効果を奏する。
（１）固定翼２２を位置決めする複数のスペーサの内の一つ、すなわち冷却スペーサ２３ｂには、スペーサ冷却パイプ４５が設けられ、冷却スペーサ２３ｂは、スペーサ冷却パイプ４５内を流れる冷却媒体によって冷却される。そして、ベース２０上に配置される冷却スペーサ２３ｂとベース２０との間に断熱用座金４４を配置することで、温調により高温状態となっているベース２０から冷却スペーサ２３ｂに熱が流入するのを防止している。このため、固定翼２２の冷却と、温調によるネジステータ２４の加熱とを効果的に行うことができ、排気流量アップが図れるとともに、ネジステータ２４への反応生成物の堆積を防止することができる。

【0039】

（２）温調されるベース２０に伝熱リング６０を設置した。伝熱リング６０は、そのリング外周面が最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｂの真空側内面との間に所定の間隙をあけて対峙するように設けられる。伝熱リング６０はベース２０から伝熱され、その内周面は反応生成物の昇華温度以上に加熱され、反応生成物が堆積するおそれがない。また、最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｂの真空側内面に反応生成物が堆積するのを防ぐことが可能である。

【0040】

（３）伝熱リング６０を、ベース２０の上部にボルト６６により固定し、ベース２０の熱が伝達される構造とした。このため、伝熱リング６０を昇温する熱源を必要とせず、安価にすることができる。

【0041】

（４）伝熱リング６０の先端側が、冷却スペーサ２３ｂの先端よりも高い位置にある最下段の回転翼３０ａ1の先端と最下段のスペーサ２３ａとの間隙に延出されている。つまり、伝熱リング６０は、最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｂの真空側内面全領域を覆っている。伝熱リング６０はベース２０から伝達される熱で加熱され、表面に反応生成物が堆積されることがない。このため、最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｂが反応生成物の昇華温度以下まで冷却された場合でも、従来のように、最下段の回転翼３０ａ1の先端がスペーサ２３ａや冷却スペーサ２３ｂに堆積した反応生成部と衝突することが防止される。

【0042】

（５）伝熱リング６０のリング本体６１の回転翼３０ａ1側の面にアルマイト、黒ニッケルメッキ層等の熱吸収率の高い層を設けた場合は、ベース２０から伝熱される熱エネルギに加えて、回転翼３０ａ1の輻射熱を利用して伝熱リング６０を加熱することができ、より効果的に伝熱リング６０を昇温することができる。

【0043】

図５〜図８を参照して実施形態２〜５を説明するが、実施形態２〜５では、冷却スペーサの冷却パイプ４５を埋込型として示している。
−実施形態２−
図５は、本発明の実施形態２としての冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。
図５に示す実施形態２では、下記の構造において、実施形態１と相違する。
（ａ１）冷却スペーサ２３ｃが、図２に示した冷却スペーサ２３ｂと、その上段に配置される最下段のスペーサ２３ａとを一体化された構造を有する。換言すれば、最下段のスペーサ２３ａを、冷却スペーサ２３ｃとしたものである。
この実施形態２のターボ分子ポンプでは、固定翼２２をベース２０上で位置決めする複数のスペーサは、複数のスペーサ２３ａと、最下段の固定翼２２を挟持しつつ複数のスペーサ２３ａを支承する冷却スペーサ２３ｃとにより構成される。
（ａ２）伝熱リング６０Ａは、ベース２０に一体化して形成されている。従って、この構造では、伝熱リングを別部材として作製する必要はない。伝熱リング６０Ａとベース２０とを、ＳＵＳ等の同一材料により形成してもよいし、伝熱リング６０Ａをアルミニウム合金、ベース２０をＳＵＳ等の異種金属とするクラッド材により形成してもよい。また、図示はしないが、ＳＵＳ等の金属製のベース２０の上端における伝熱リング６０Ａの内側にリング状に突起を一体に形成し、この突起に、アルミニウム合金等により別部材として作製した伝熱リング６０Ａを焼嵌めにより一体化してもよい。

【0044】

実施形態１と同様に、伝熱リング６０Ａにおける回転翼３０ａ1側の面にアルマイト、黒ニッケルメッキ層等の熱吸収率の高い層を形成してもよい。実施形態２における他の構成は実施形態１と同様であるので、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

【0045】

実施形態２においても、実施形態１と同様な効果を奏する。なお、実施形態２においては、伝熱リング６０Ａの先端は、冷却スペーサ２３ｃの真空側の先端より低いが、回転翼３０ａ1の先端が伝熱リング６０Ａの内周面と対向し、伝熱リング６０Ａは生成ガスの昇華温度以上に加熱されるので、その表面に反応生成物が堆積せず、回転翼３０ａ1が堆積生成物と衝突するおそれはない。冷却スペーサ２３ｃが最下段のスペーサ２３ａと一体化されるので、部材の削減に伴うコスト低減が期待できる。

【0046】

−実施形態３−
図６は、本発明の実施形態３としての冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。図６に示す実施形態３では、下記の構造において、実施形態２と相違する。
（ｂ１）伝熱リング６０Ｂは、ネジステータ２４と一体化して形成されている。
ネジステータ２４は、ベース２０への取付部が外周側に延出され、先端部で上方に屈曲されて伝熱リング６０Ｂが形成されている。ネジステータ２４は、実施形態１と同様に、ボルト４９によりベース２０に固定されており、これにより、伝熱リング６０Ｂにはベース２０の熱が伝達される。
なお、この実施形態３のターボ分子ポンプでは、固定翼２２をベース２０上で位置決めする複数のスペーサは、複数のスペーサ２３ａと、最下段の固定翼２２を挟持しつつ複数のスペーサ２３ａを支承する冷却スペーサ２３ｃとにより構成される。

【0047】

実施形態１と同様に、伝熱リング６０における回転翼３０ａ1側の面にアルマイト、黒ニッケルメッキ層等の熱吸収率の高い層を形成してもよい。実施形態３における他の構成は実施形態２と同様であるので、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

【0048】

−実施形態４−
図７は、本発明の実施形態４としての冷却スペーサと補助リングの配置領域の拡大図である。図７に示す実施形態４では、下記の構造において、実施形態１と相違する。
（ｃ１）ベース２０から数えて２番目のスペーサを冷却スペーサ２３ｄとした構造としている。冷却スペーサ２３ｄは、スペーサとして機能するスペーサ部２３１と、スペーサ冷却パイプ４５が設けられるフランジ部２３２と、スペーサ部２３１とフランジ部２３２とを連結する円筒状の連結部２３３とで構成されている。
この実施形態４のターボ分子ポンプでは、固定翼２２をベース２０上で位置決めする複数のスペーサは、複数のスペーサ２３ａと、最下段の固定翼２２およびその上の固定翼２２を挟持しつつ、最下段のスペーサ２３ａを除いた複数のスペーサ２３ａを支承する冷却スペーサ２３ｄとにより構成される。

【0049】

複数段の固定翼２２は、複数のスペーサ２３ａおよびスペーサ部２３１によって位置決めされている。そのため、ベース２０側の１番目のスペーサ２３ａとベース２０との間に、リング形状の断熱部材４４ｃが配置されている。そして、フランジ部２３２とベース２０との間には断熱部材は設けられず、隙間が形成されている。すなわち、フランジ部２３２とベース２０との間には空気の断熱層が設けられている。固定翼２２およびスペーサ２３ａの熱は、破線矢印で示すように冷却スペーサ２３ｄのスペーサ部２３１に伝達され、連結部２３３およびフランジ部２３２を介してスペーサ冷却パイプ４５の冷却媒体へと放熱される。なお、実施形態４では、冷却スペーサ２３ｄの内周面は回転翼３０ａ1と直接対向しない構造である。

【0050】

（ｃ２）伝熱リング６０Ｂは、ネジステータ２４と一体化して形成されている。
ネジステータ２４は、ベース２０への取付部が外周側に延出され、先端部で上方に屈曲されて伝熱リング６０Ｂが形成されている。ネジステータ２４は、実施形態１と同様に、ボルト４９によりベース２０に固定されており、これにより、伝熱リング６０Ｂにはベース２０の熱が伝達される。

【0051】

実施形態１と同様に、伝熱リング６０Ｂにおける回転翼３０ａ1側の面にアルマイト、黒ニッケルメッキ層等の熱吸収率の高い層を形成してもよい。実施形態４における他の構成は実施形態１と同様であるので、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。

【0052】

実施形態４においても、実施形態１と同様な効果を奏する。なお、実施形態４においては、ネジステータ２４と伝熱リング６０Ｂとをベース２０に固定するボルト４９を１本で兼用するので、組付け工数を低減することができる。

【0053】

−実施形態５−
図８は、本発明の実施形態５としての冷却スペーサと伝熱リングの配置領域の拡大図である。実施形態１〜４における伝熱リング６０、６０Ａ、６０Ｂは、ベース２０の熱が伝達される構造であった。実施形態５では、シーズヒータ等の加熱源により加熱される加熱リング（補助リング）６０Ｃを用いたものである。この実施形態５のターボ分子ポンプでは、固定翼２２をベース２０上で位置決めする複数のスペーサは、実施形態２と同様に、複数のスペーサ２３ａと、最下段の固定翼２２を挟持しつつ複数のスペーサ２３ａを支承する冷却スペーサ２３ｃとにより構成される。ベース２０の上面には、断熱部材７２を介して加熱リング６０Ｃが設けられ、加熱リング６０Ｃの内側に環状のヒータ、例えばシーズヒータ７３が設けられている。断熱部材７２は、樹脂などの熱伝導率が小さい材料で形成されている。

【0054】

シーズヒータ７３は、コントロールユニット５１により、ネジステータ２４の温度を制御するヒータ４２とは別に温度制御される。図示はしないが、補助リング６０Ｃの温度を検出する温度センサを設けてシーズヒータ７３の温度制御を行うようにすることが好ましい。あるいは、温度センサを設けずに、ベース加熱時に、常時、シーズヒータ７３に一定電流を流し、所定の温度に維持するようにしてもよい。また、この場合、ネジステータ２４の温度を検出する温度センサ４３の温度に対応して、シーズヒータ７３に供給する一定電流の値を変えるようにしてもよい。

【0055】

実施形態５における他の構成は実施形態２と同様であるので、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。実施形態５のターボ分子ポンプは、加熱リング６０Ｃを加熱する加熱源であるシーズヒータ７３と、加熱リング６０Ｃをベース２０から断熱する断熱部材７２と、シーズヒータ７３をベース２０に設けられたヒータ４２とは独立して制御する制御部とをさらに備える。したがって、実施形態１と同様な効果を奏するとともに、加熱リング６０Ｃの温度とネジステータ２４の温度とを独立して制御することが可能であるので、反応生成物の堆積防止のための温度制御の自由度を大きくすることができる。

【0056】

なお、上記実施形態１〜５では、スペーサ冷却パイプ４５とベース冷却パイプ４６との接続に三方弁５２を用いた冷却配管系として例示した。しかし、スペーサ冷却パイプ４５とベース冷却パイプ４６とを開閉弁により接続するようにしてもよい。開閉弁は、スペーサ冷却パイプ４５の冷媒供給部４５ａとベース冷却パイプ４６の流入口との間に介挿して、温調制御部５１１により開閉を制御する。また、スペーサ冷却パイプ４５の冷媒排出部４５ｂを、ベース冷却パイプ４６の排出口にバイパス接続する。

【0057】

温度センサ４３の検出温度が所定温度未満の場合には、温調制御部５１１により、開閉弁を閉じ、ヒータ４２をオンにする。冷却媒体はスペーサ冷却パイプ４５を流れ、回転翼３０ａを冷却するが、ベース冷却パイプ４６には流れずベース冷却パイプ４６の排出口にバイパスされる。このため、ベース冷却パイプ４６がヒータ４２により加熱されてネジステータ２４は昇温する。

【0058】

温度センサ４３の検出温度が所定温度以上の場合には、温調制御部５１１は、ヒータ４２をオフするとともに、開閉弁を開く。冷却媒体は、スペーサ冷却パイプ４５に供給されるとともにベース冷却パイプ４６に供給される。従って、回転翼３０ａが冷却されるとともにネジステータ２４が冷却される。

【0059】

上記実施形態では、ベース２０に最も近いスペーサ、すなわち最下段のスペーサ２３ａ、またはベース２０から数えて２番目のスペーサ２３ａを、冷却スペーサ２３ｂ〜２３ｄとした構造として例示した。しかし、複数段のいずれのスペーサを冷却スペーサ２３ｂ〜２３ｄとしてもよい。但し、反応生成物が堆積し易い、最下部の回転翼３０ａ1を冷却スペーサ２３ｂ〜２３ｄにより冷却する必要がある。冷却スペーサ２３ｂ〜２３ｄのスペーサ部がベース２０から離れるに比例してこの付近を冷却する能力は低下するので、冷却スペーサ２３ｂ〜２３ｄの位置はベース２０に近い方が好ましく、スペーサ２３ａの段数の半分より下方側にすることが推奨される。例えば、スペーサ２３ａが１０段のターボ分子ポンプでは、ベース２０から５番目より下方、スペーサ２３ａが９段のターボ分子ポンプでは、ベース２０から４番目より下方のスペーサを冷却スペーサとすることが好ましい。

【0060】

−第６実施形態−
ところで、図２に示した構成の場合、最下段の固定翼２２は、他の固定翼２２に比べて熱経路上において冷却スペーサ２３ｂに最も近いため、最も温度が低下しやすく、反応生成物が最も堆積しやすい。塩素系や硫化フッ素系の反応生成物は、真空度が低くなるほど（すなわち、圧力が高くなる程）昇華温度が高くなり、堆積しやすくなる。例えば、反応生成物の蒸気圧曲線の一例を示すと、塩化アルミニウムの場合には図９に示すような蒸気圧曲線Ｌ１となっている。

【0061】

図９において縦軸は昇華温度（℃）で、横軸は圧力（Ｐａ）である。曲線Ｌ１の上側では塩化アルミニウムは気体であるが、曲線Ｌ１の下側では固体となる。図９から分かるように、圧力が高くなるほど昇華温度が高くなるので、ポンプの下流側ほど反応生成物が堆積しやすい。上述した実施形態では、ヒータ４２による加熱およびベース冷却パイプ４６の冷却水による冷却を用いた温調制御を行うことにより、ネジステータ２４への反応生成物堆積を抑制するようにしている。

【0062】

一般的に、ロータ３０はアルミニウム合金により形成されるが、アルミニウムはクリープ現象が発生する温度が他の金属に比べて低い。そのため、ロータ３０が高速回転するターボ分子ポンプでは、ロータ温度をクリープ温度領域よりも低く抑える必要がある。このようなことから、ターボ分子ポンプで排気できるガス流量がロータ温度によって制限を受けることになり、図９に示す温度状況では、ガス流量をさらに増加させることができない。

【0063】

そこで、冷却スペーサ２３ｂを設けてスペーサ２３ａおよび固定翼２２を冷却することにより、回転翼３０ａから固定翼２２への放熱性能を向上させ、回転翼３０ａの温度を低下させるようにした。その結果、ガス排気時の発熱に対する回転翼温度の余裕が大きくなり、排気可能なガス流量の増加を図ることができる。

【0064】

図１０は、冷却スペーサ２３ｂを設けない場合の固定翼２２の温度（ラインＬ２）と、冷却スペーサ２３ｂを設けた場合の固定翼２２の温度（ラインＬ３）とを示したものである。なお、図９に示した曲線Ｌ（塩化アルミニウムの蒸気圧曲線）を合わせて示した。なお、ネジステータ２４、固定翼２２における圧力はガス排気中の圧力である。ラインＬ２は、符号Ａ，Ｂ，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２で示す各点を結ぶラインである。一方、ラインＬ３は、符号Ａ，Ｂ，Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３で示す各点を結ぶラインである。

【0065】

点Ａはネジステータ出口のデータ（圧力、温度）を示し、点Ｂはネジステータ入口のデータを示す。ネジステータ２４は温調制御により所定温度に維持されているので、ネジステータ出口およびネジステータ入口の温度は、冷却スペーサ２３ｂがある場合も無い場合も同一温度となる。なお、ガス排気の熱により、ネジステータ入口（Ｂ）温度よりもネジステータ出口（Ａ）温度の方が若干高くなっている。

【0066】

一方、点Ｃ２，Ｃ３は最下段の固定翼２２のデータ、点Ｄ２，Ｄ３は中間段の固定翼２２のデータ、点Ｅ２，Ｅ３は最上段の固定翼２２のデータである。ラインＬ２，Ｌ３のいずれの場合も、回転翼側から熱が流入しネジステータ方向に熱が流れるので、固定翼温度はネジステータ２４から遠くなるほど高く、最上段（Ｅ２，Ｅ３）、中段（Ｄ２，Ｄ３）、最下段（Ｃ２，Ｃ３）の順に温度が低くなる。

【0067】

冷却スペーサ２３ｂを設けた場合（ラインＬ３）、冷却スペーサ２３ｂを設けない場合に比べて固定翼２２の温度が全体的に低下する。図１０に示す例では、最上段の固定翼の温度を比較すると、ラインＬ２の場合には１１０℃であるが、冷却スペーサ２３ｂを設けたラインＬ３では６０℃に低下している。その結果、最下段の固定翼温度（Ｃ３）は、同一圧力における蒸気圧温度（Ｌ１）を下回ってしまうことになる。その結果、上述したように最下段のスペーサ２３ａだけでなく、最下段の固定翼２２にも反応生成物が堆積することになる。

【0068】

そこで、第６実施形態では、図１１（ａ）の最下段の固定翼２２と冷却スペーサ２３ｅとの接触領域Ｒに、最下段の固定翼２２から冷却スペーサ２３ｅへの熱流入を抑制する熱抵抗部を設けるようにした。図１１（ａ）は、冷却スペーサ２３ｅが設けられている部分の拡大図である。本実施形態においても、冷却スペーサ２３ｅの内周側に伝熱リング６０Ａが設けられている。伝熱リング６０Ａはベース２０の一部を成している。しかし、これに限定されず、伝熱リング６０Ａを設けなくてもよい。図１１に示す構成では、最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｅとの間に、最下段の固定翼２２が挟持されている。なお、図２に示す構成では最下段のスペーサ２３ａと冷却スペーサ２３ｂとの間に固定翼２２が挟持されていないが、冷却スペーサ２３ｅは、図２の冷却スペーサ２３ｂと最下段のスペーサ２３ａとを一体にしたものに相当する。

【0069】

図１１（ｂ）は固定翼側に熱抵抗部を設けた場合を示す図であり、最下段の固定翼２２の接触領域、具体的には、冷却スペーサ２３ｅとスペーサ２３ａとにより挟持される外リブ部２２ａの下面（冷却スペーサ２３ｅと接触する面）に熱抵抗部２２０を設けた。または、固定翼２２側の熱抵抗部２２０に代えて、図１１（ｃ）に示すように、冷却スペーサ２３ｅ側に熱抵抗部２３０を設けるようにしても良い。熱抵抗部２３０は、冷却スペーサ２３ｅにおいて、固定翼２２の外リブ部２２ａと接触する面に設けられる。なお、熱抵抗部２２０，２３０の両方を設けるようにしても構わない。

【0070】

熱抵抗部２２０，２３０としては、以下のようなものが考えられる。例えば、固定翼２２や冷却スペーサ２３ｅの素材がアルミニウム合金の場合には、素材表面にアルマイト処理を施し、そのアルマイト層を熱抵抗部２２０，２３０として用いる。アルマイト層はアルミニウム合金に比べて熱伝導率が低いので熱抵抗部として機能する。また、アルマイト処理の代わりに、エポキシ樹脂等の樹脂を接触面に塗布し、その樹脂層を熱抵抗部２２０，２３０として用いるようにしても良い。

【0071】

また、最下段の固定翼２２または冷却スペーサ２３ｅの素材としてステンレス合金を用いることで、固定翼２２から冷却スペーサ２３ｅへの熱流入を抑制するようにしても良い。最下段を除く他の固定翼２２についてはアルミニウム合金の金属材で形成されるが、最下段のみを熱伝導率のより低いステンレス合金で形成することで、最下段の固定翼２２から冷却スペーサ２３ｅへの熱流入を低く抑えることができる。冷却スペーサ２３ｅをステンレス合金で形成する場合も同様である。なお、最下段の固定翼２２または冷却スペーサ２３ｅをステンレス合金で形成し、さらに、接触面にエポキシ樹脂等の樹脂を塗布するようにしても良い。

【0072】

図１１に示すように、接触領域Ｒに熱抵抗部２２０または熱抵抗部２３０を設けることにより、最下段の固定翼２２から冷却スペーサ２３ｅへの熱流入が抑制され、固定翼温度は図１２のラインＬ４で示すように上昇する。温調制御によりネジステータ２４の温度はラインＬ１，Ｌ２の場合と同様であるが、熱抵抗部２２０または２３０を設けたことにより、固定翼２２から冷却スペーサ２３ｅへ流入する熱量が減少する。そのため、各固定翼２２の温度は、熱抵抗部を設けない場合（ラインＬ３）に比べて上昇し、最下段の固定翼２２の温度（Ｃ４）は蒸気圧曲線Ｌ１の同一圧力における温度よりも高くなる。その結果、最下段の固定翼２２への反応生成物の堆積を抑制することができる。

【0073】

なお、上述した例では固定翼２２の外リブ部２２ａの下面のみにアルマイト処理を施したが、固定翼２２の全表面にアルマイト処理を施すようにしても良く、下面のみにアルマイト処理を施した場合と同様の効果を奏する。さらに、固定翼２２の全表面にアルマイト処理を施すと固定翼表面の輻射率が大きくなるので、回転翼３０ａから固定翼２２への輻射による熱移動が向上し、回転翼温度（すなわち、ロータ温度）の低減を図ることができる。逆に、最下段の固定翼２２の温度は、図１２に示す場合よりも上昇することになる。

【0074】

さらに、冷却系の構成を図１３に示すような構成とすることで、各固定翼２２の温度を図１２の場合（図４の冷却系を採用した場合）と比べてさらに高めることができる。図１３は、図４に示した温調系および冷却系の他の例を示すブロック図である。図４の構成と比較した場合、三方弁５２の配置および冷却系の接続が異なっている。図４に示した例では、冷却媒体の流れの上流側にスペーサ冷却パイプ４５を配置すると共に、三方弁５２をスペーサ冷却パイプ４５とベース冷却パイプ４６との間に配置し、ベース冷却パイプ４６に対するバイパス配管５３を設けた。

【0075】

一方、図１３に示す例では、冷却媒体の流れの上流側にベース冷却パイプ４６を配置すると共に、三方弁５２をベース冷却パイプ４６の上流側に配置し、ベース冷却パイプ４６およびスペーサ冷却パイプ４５をバイパスするようにバイパス配管５３を設けた。すなわち、バイパス配管５３は、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６に対して並列接続されている。

【0076】

三方弁５２を切り替えることによって、直列接続されたスペーサ冷却パイプ４５およびベース冷却パイプ４６の経路、またはバイパス配管５３のいずれか一方に冷却媒体が供給される。温調時における三方弁５２の制御は、上述した図４の場合と同様である。図１３に示す構成の場合、ベース冷却パイプ４６によって暖められた冷却媒体がスペーサ冷却パイプ４５に供給される。そのため、冷却スペーサ２３ｅに供給される冷却媒体の温度は、図４に示す構成の場合と比べて高くなる。その結果、図１４に示すラインＬ５のように各固定翼２２の温度がさらに上昇する。このように、固定翼２２の温度をラインＬ１に対してより高めに維持すると、流せるガスの流量は低くなるが反応生成物の固定翼２２（特に最下段）への堆積をより抑制することができ、メンテナンスのインターバルをより長くすることができる。

【0077】

なお、上述した実施形態では、温調制御中にベース冷却パイプ４６およびスペーサ冷却パイプ４５の冷却媒体の流通を停止した場合に、三方弁５２を用いて冷却媒体をバイパス配管５３に迂回させるようにしたので、装置全体の冷却系における冷却媒体流通停止を避けることができる。一般に、冷却媒体による冷却系を備える真空装置の場合、冷却媒体の流通が停止した場合にアラームを発生するような構成としている。しかしながら、本実施の形態のターボ分子ポンプを使用した場合には、温調時にアラームが発生することがない。もちろん、三方弁の代わりに二方弁を用いて、冷却媒体の流通および停止を行うようにしても構わない。また、上述した実施形態では、ヒータ４２による加熱およびベース冷却パイプ４６の冷却水による冷却を用いた温調制御を行う構成のターボ分子ポンプに冷却スペーサ２３ｅと熱抵抗部とを設ける構成としたが、温調系を備えないターボ分子ポンプに冷却スペーサ２３ｅと熱抵抗部とを設けるようにしても良い。

【0078】

上記各実施形態を、適宜、組み合わせたターボ分子ポンプとしてもよい。

【0079】

なお、以上の実施形態では、最下段の回転翼と冷却スペーサやスペーサとの間に伝熱リングを介在させた。しかし、伝熱リングを省略し、以下のように、冷却スペーサやスペーサの真空側表面に反応生成物堆積防止層を設けてもよい。実施形態２の図５を参照して説明すると、伝熱リング６０Ａの真空側表面に、樹脂などによる断熱層と、この断熱層を覆う金属層を設ける。金属層に使用される金属は、スペーサの素材であるアルミニウム合金に比べて熱伝導率の小さいＳＵＳなどが好ましい。伝熱リング６０Ａの本体部は冷却パイプ４５を流通する冷却媒体で冷却される。真空側表面は断熱層によりスペーサ本体部よりも高い温度、すなわち、反応性ガスの昇華温度以上に保たれる。したがって、反応性ガスの昇華温度以上に真空側表面温度が保たれるように断熱層や金属層の素材や厚さを設定する。

【符号の説明】

【0080】

１…ポンプ本体、２０…ベース、２２…固定翼、２３ａ…スペーサ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ，２３ｅ…冷却スペーサ、２４…ネジステータ、３０…ロータ、３０ａ…回転翼、３０ａ1…最下段の回転翼、４２…ヒータ、４３…温度センサ、４４…断熱用座金(断熱部材)、４４ｃ…断熱部材、４５…スペーサ冷却パイプ、４５ａ…冷媒供給部、４５ｂ…冷媒排出部、４６…ベース冷却パイプ、５１…コントロールユニット、５１１…温調制御部、６０、６０Ａ、６０Ｂ…伝熱リング（補助リング）、６０Ｃ…加熱リング（補助リング）、６１…リング本体、６２…取付部、７２…断熱部材、７３…シーズヒータ、２２０，２３０…熱抵抗部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】