特開 2023-32614 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023032614

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20230302BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021138855

(22)【出願日】2021-08-27

(71)【出願人】

【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】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100221372

【弁理士】

【氏名又は名称】岡崎 信治

(72)【発明者】

【氏名】木村 裕章

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131BA02

3H131CA01

3H131CA31

3H131CA34

3H131CA35

3H131CA36

(57)【要約】

【課題】ロータの温度上昇を抑制する。
【解決手段】真空ポンプ１は、ステータ５と、ロータ４と、ベース３と、を備える。ロータ４は、ステータ５の内周側に配置されて回転駆動されることにより、排気対象気体を排気空間Ｓ３から真空ポンプ１の外部に導く。ベース３は、ロータ４の内周側のロータ内壁面と対向して配置される。ベース３とロータ内壁面との間には第２内部空間Ｓ２が形成され、第２内部空間Ｓ２の気体は排気空間Ｓ３を経由して真空ポンプ１の外部に排出される。真空ポンプ１は、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分ＳＴ１を生じさせる気体流調整部７を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータと、
前記ステータの内周側に配置されて回転駆動されることにより、排気対象気体を排気空間から真空ポンプの外部に導くロータと、
前記ロータの内周側のロータ内壁面と対向して配置されるベースと、を備え、
前記ベースと前記ロータ内壁面との間には内部空間が形成され、前記内部空間内の気体は、前記排気空間を経由して前記真空ポンプの外部に排出され、
前記内部空間から前記排気空間に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分を生じさせる気体流調整部をさらに備える、
真空ポンプ。

【請求項2】

前記気体流調整部は、前記ロータの回転により前記第１気体流成分を生じさせる溝を有する、
請求項１に記載の真空ポンプ。

【請求項3】

前記気体流調整部は、
前記内部空間に近い側において前記第１気体流成分を発生させる第１部分と、
前記排気空間に近い側において前記排気空間に向かう方向の第２気体流成分を発生させる第２部分と、を有する、
請求項１に記載の真空ポンプ。

【請求項4】

前記第１部分には、前記ロータの回転により前記第１気体流成分を生じさせる第１溝が形成され、
前記第２部分には、前記ロータの回転により前記第２気体流成分を生じさせる第２溝が形成される、
請求項３に記載の真空ポンプ。

【請求項5】

前記第１溝と前記第２溝は、前記第１部分と前記第２部分の境界部分で互いに隙間を空けて配置される、
請求項４に記載の真空ポンプ。

【請求項6】

前記第１溝と前記第２溝は、前記第１部分と前記第２部分の境界部分で対向しない状態で配置される、
請求項４又は５に記載の真空ポンプ。

【請求項7】

前記気体流調整部は、前記ロータの前記排気空間に近い側の下流側端面、又は、前記下流側端面に対向する位置に配置される、
請求項１から６のいずれかに記載の真空ポンプ。

【請求項8】

前記気体流調整部は、前記ロータ内壁面と対向する前記ベースの側壁面に配置される、
請求項１から６のいずれかに記載の真空ポンプ。

【請求項9】

前記ロータ及び前記ベースには、高い輻射率を有する層が形成される、請求項１から８のいずれかに記載の真空ポンプ。

【請求項10】

前記ロータ及び前記ベースには、大きい表面積を有する層が形成される、請求項１から９のいずれかに記載の真空ポンプ。

【請求項11】

前記内部空間にパージガスを導入するパージガス供給装置をさらに備える、
請求項１から１０のいずれかに記載の真空ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

真空ポンプには、回転駆動されるロータと、ロータと協働して気体を排気するステータと、備えるものがある。また、ロータの内周側から気体の排気空間へ気体を排気する溝排気部を設けて、気体がロータの内周側に流入することを抑制できるものがある（例えば、特許文献１を参照）。この真空ポンプは、例えば、ドライエッチング、又は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）などのプロセスを実行するプロセスチャンバ内を高真空とする手段として用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１４３５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、上記の真空ポンプを用いて大流量の気体を排気したいとのニーズがある。しかしながら、大流量の気体を排気するに際して、ロータの加熱が問題となる。なぜなら、排気する気体の流量が大きくなると気体とロータとの間の摩擦が大きくなり、また、モータの負荷が増大してモータからの発熱量が大きくなるからである。その結果、大流量の気体を排気する場合には、加熱が促進されてロータが高温となるからである。ロータが高温になると、ロータが膨張し他の部品と接触しやすくなり、真空ポンプの寿命が短くなる。本発明の目的は、上記の真空ポンプにおいて、ロータの温度上昇を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る真空ポンプは、ステータと、ロータと、ベースと、を備える。ロータは、ステータの内周側に配置されて回転駆動されることにより、排気対象気体を排気空間から真空ポンプの外側に導く。ベースは、ロータの内周側のロータ内壁面と対向して配置される。この真空ポンプにおいて、ベースとロータ内壁面との間には内部空間が形成され、内部空間内の気体は、排気空間を経由して真空ポンプの外部に排出される。この真空ポンプは、内部空間から排気空間に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分を生じさせる気体流調整部をさらに備える。

【発明の効果】

【0006】

上述した本発明の一態様に係る真空ポンプでは、気体流調整部が、ロータの内壁面とベースとの間に形成される内部空間から、排気対象気体が導かれる排気空間に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分を生じさせている。これにより、内部空間から排気空間への方向のコンダクタンスが減少し、内部空間の圧力が大きくなる。内部空間の圧力が大きいことは、内部空間に、熱伝導の媒体となる気体が多く存在することを意味する。すなわち、内部空間の圧力が大きくなることで内部空間の熱伝導がよくなる。この結果、内部空間を介したロータからベースへの熱伝導効率が向上し、ロータの熱がベースに効率よく伝達され、ロータの温度上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る真空ポンプの断面図である。

【図2】ロータの排気下流側の拡大図である。

【図3】気体流調整部の溝形状の構成を示す図である。

【図4】気体流調整部の溝形状の他の例を示す図である。

【図5】気体流調整部の溝形状のさらに他の例を示す図である。

【図6】気体流調整部の配置位置の他の例を示す図である。

【図7】気体流調整部の他の例を示す図である。

【図8】第１気体流成分のみを生じさせる気体流調整部の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して一実施形態に係る真空ポンプについて説明する。図１は、実施形態に係る真空ポンプ１の断面図である。図１に示すように、真空ポンプ１は、ハウジング２と、ベース３と、ロータ４と、ステータ５と、を含む。

【0009】

ハウジング２は、第１端部１１と、第２端部１２と、第１内部空間Ｓ１とを含む。第１端部１１には吸気口１３が設けられている。第１端部１１は、排気対象装置（図示せず）に取り付けられる。排気対象装置は、例えば、半導体製造装置のプロセスチャンバである。第１内部空間Ｓ１は、吸気口１３に連通している。第２端部１２は、ロータ４の軸線方向（以下、単に「軸線方向Ａ１」と呼ぶ）において、第１端部１１の反対に位置している。第２端部１２は、ベース３に接続される。ベース３は、ベース端部１４を含む。ベース端部１４は、ハウジング２の第２端部１２に接続される。

【0010】

ロータ４は、シャフト２１を含む。シャフト２１は、軸線方向Ａ１に延びている。シャフト２１は、ベース３に回転可能に収納されている。シャフト２１とベース３との間には第１ギャップＧ１が形成されている。また、ロータの内周側のロータ内壁面とベース３の表面とは所定の間隔を空けて対向している。ロータ内壁面とベース３との間には第２内部空間Ｓ２が形成されている。

【0011】

ロータ４は、複数段のロータ翼２２と、ロータ円筒部２３と、を含む。複数段のロータ翼２２は、それぞれシャフト２１に接続されている。複数のロータ翼２２は、軸線方向Ａ１に互いに間隔をおいて配置されている。図示を省略するが、複数段のロータ翼２２は、それぞれシャフト２１を中心として放射状に延びている。なお、図面においては、複数段のロータ翼２２の１つのみに符号が付されており、他のロータ翼２２の符号は省略されている。ロータ円筒部２３は、複数段のロータ翼２２の下方に配置されている。ロータ円筒部２３は、軸線方向Ａ１に延びている。

【0012】

ステータ５は、ロータ４の外周側に配置されている。ステータ５は、複数段のステータ翼３１と、ステータ円筒部３２と、を含む。複数段のステータ翼３１は、ハウジング２の内面に接続されている。複数段のステータ翼３１は、軸線方向Ａ１において、互いに間隔をおいて配置されている。複数段のステータ翼３１は、それぞれ複数段のロータ翼２２の間に配置されている。図示を省略するが、複数段のステータ翼３１は、それぞれシャフト２１を中心として放射状に延びている。なお、図面においては、複数段のステータ翼３１の２つのみに符号が付されており、他のステータ翼３１の符号は省略されている。ステータ円筒部３２は、ベース３に熱的に接触した状態で固定されている。ステータ円筒部３２は、ロータ円筒部２３の径方向において、わずかな隙間を空けてロータ円筒部２３の外周面と向かい合って配置されている。ロータ円筒部２３と向かい合うステータ円筒部３２の内周面には、らせん状溝が設けられている。

【0013】

図１に示すように、ロータ円筒部２３とステータ円筒部３２の排気下流側の端部のさらに下流側には、排気空間Ｓ３が形成されている。排気空間Ｓ３には、排気対象装置から排気された排気対象気体が導かれる。排気空間Ｓ３は、排気口１５に連通している。排気口１５は、ベース３に設けられる。排気口１５には、他の真空ポンプ（図示せず）が接続される。なお、排気下流側とは、軸線方向Ａ１において、排気空間Ｓ３により近い側をいう。また、排気下流方向とは、排気空間Ｓ３に向かう方向をいう。

【0014】

真空ポンプ１は、複数の軸受４１Ａ－４１Ｄと、モータ４２と、を含む。複数の軸受４１Ａ－４１Ｄは、ベース３のシャフト２１を収納した位置に取り付けられている。複数の軸受４１Ａ－４１Ｄは、ロータ４を回転可能に支持する。軸受４１Ａは、例えば、ボールベアリングである。一方、他の軸受４１Ｂ－４１Ｄは、例えば、磁気軸受である。ただし、複数の軸受４１Ｂ－４１Ｄは、ボールベアリングなどの他の種類の軸受であってもよい。

【0015】

モータ４２は、ロータ４を回転駆動する。モータ４２は、モータロータ４２Ａとモータステータ４２Ｂとを含む。モータロータ４２Ａは、シャフト２１に取り付けられている。モータステータ４２Ｂは、ベース３に取り付けられている。モータステータ４２Ｂは、モータロータ４２Ａと向かい合って配置されている。

【0016】

真空ポンプ１では、複数段のロータ翼２２と複数段のステータ翼３１とは、ターボ分子ポンプ部を構成する。また、ロータ円筒部２３とステータ円筒部３２とは、ネジ溝ポンプ部を構成する。真空ポンプ１では、モータ４２によってロータ４が回転することで、吸気口１３から第１内部空間Ｓ１へ排気対象気体が流入する。第１内部空間Ｓ１の排気対象気体は、ターボ分子ポンプ部とネジ溝ポンプ部を通過して、排気空間Ｓ３に導かれる。排気空間Ｓ３の排気対象気体は、排気口１５から排気される。この結果、吸気口１３に取り付けられた排気対象装置の内部が、高真空状態となる。

【0017】

真空ポンプ１は、パージガス供給装置６を含む。パージガス供給装置６は、パージポート６１と、ガス流路６２と、を含む。パージポート６１は、パージガスの供給源（図示せず）に接続される。パージポート６１は、ガス流路６２に接続される。ガス流路６２は、ベース３とシャフト２１との間の第１ギャップＧ１と連通する。第１ギャップＧ１は、第２内部空間Ｓ２と連通する。パージガスは、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスである。

【0018】

パージガスの供給源からパージポート６１に導入されたパージガスは、ガス流路６２と第１ギャップＧ１を通り、第２内部空間Ｓ２に導入される。第２内部空間Ｓ２に導入されたパージガスは、ロータ４（ロータ円筒部２３）の排気下流側の端部とベース３との隙間から排気空間Ｓ３へと流れる。排気空間Ｓ３のパージガスは、排気口１５から外部に排気される。つまり、第２内部空間Ｓ２内のパージガスは、排気空間Ｓ３を経由して、真空ポンプ１の外部に排出される。

【0019】

パージガスが、第２内部空間Ｓ２に導入されることにより、第２内部空間Ｓ２に排気対象気体が流入することを防止できる。これにより、ロータ内壁面及びベース３の表面に、排気対象気体から生成される反応生成物が堆積することを防止できる。また、第２内部空間Ｓ２に導入されたパージガスは、ロータ４の熱をベース３に伝達する媒体として機能する。また、パージガスが熱伝導の媒体となってロータ４の熱をベース３に伝達して逃すことで、ロータ４の加熱を抑制できる。

【0020】

上記の構成を有する真空ポンプ１においては、ロータ４を回転駆動するモータ４２からの発熱、高速回転するロータ４と排気対象気体との間の摩擦熱などにより、ロータ４が加熱される。例えば、排気対象装置がＣＶＤ装置などの半導体製造装置である場合、排気対象装置に大流量のプロセスガス（排気対象気体の一例）を導入したいとのニーズがある。その一方で、真空ポンプ１にて大流量の排気対象気体を排気すると、モータ４２の負荷の増大によりモータ４２からの発熱量が増大し、ロータ４と排気対象気体との間の摩擦熱が増大する。その結果、ロータ４がより加熱されやすくなる。

【0021】

そこで、本実施形態に係る真空ポンプ１では、ロータ４が加熱されても、ロータ４の熱をベース３に効率よく逃がすことで、ロータ４の温度上昇を抑制するようにした。具体的には、ロータ内壁面からベース３への熱伝導効率を向上させるべく、第２内部空間Ｓ２に熱伝導の媒体となるパージガスをできうる限り滞留させるようにする。つまり、第２内部空間Ｓ２にできうる限りパージガスを滞留させて、第２内部空間Ｓ２の圧力をできうる限り大きくするようにする。

【0022】

具体的には、図１及び図２に示すように、第２内部空間Ｓ２と排気空間Ｓ３との連結部分、すなわち、ロータ円筒部２３の排気下流側の端面（下流側端面と呼ぶ）とベース３との隙間部分に、気体流調整部７を設ける。図２は、ロータ４の排気下流側の拡大図である。

【0023】

図２及び図３に示すように、気体流調整部７は、第１部分７ａと、第２部分７ｂと、を有する。第１部分７ａは、気体流調整部７のうち第２内部空間Ｓ２に近い部分である。第２部分７ｂは、排気空間Ｓ３に近い部分である。図３は、気体流調整部７の構成を示す図である。

【0024】

気体流調整部７は、第２内部空間Ｓ２に近い第１部分７ａにおいて、パージガスの排気方向、すなわち、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう方向（図２の破線矢印にて示す方向）とは逆方向の第１気体流成分ＳＴ１を生じさせる。

【0025】

なお、気体流調整部７は、ロータ円筒部２３の下流側端面の円周に対応するリング形状を有している。これにより、ロータ円筒部２３の下流側端面側の円周全体にわたって、第１気体流成分ＳＴ１を発生できる。

【0026】

図１及び図２に示す例では、気体流調整部７は、ロータ円筒部２３の下流側端面と対向するベース３の表面に配置されている。これに限られず、気体流調整部７をベース３側に配置する代わりに、ベース３と対向するロータ円筒部２３の下流側端面に気体流調整部７を配置してもよい。

【0027】

第２内部空間Ｓ２に導入されたパージガスは、排気口１５から排気されるために、排気空間Ｓ３に導かれる。第１気体流成分ＳＴ１は、このパージガスの流れとは逆方向の気体流であるので、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かうパージガスの流れに対しては、コンダクタンスを低下させる働きをする。

【0028】

第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かうパージガスの流れに対するコンダクタンスが低下することにより、パージガスが第２内部空間Ｓ２から排気されにくくなるので、第２内部空間Ｓ２の圧力が増大する。第２内部空間Ｓ２の圧力が大きくなることは、第２内部空間Ｓ２により多くのパージガスが存在すること、すなわち、ロータ４からベース３への熱伝導の媒体が第２内部空間Ｓ２に多く存在することを意味する。ロータ４からベース３への熱伝導の媒体となるパージガスが第２内部空間Ｓ２に多く存在することで、ロータ４からベース３への熱伝導効率が向上する。この結果、ロータ４の熱がベース３に効率よく伝達されてロータ４の温度上昇を抑制できる。ロータ４の温度上昇を抑制できれば、真空ポンプ１を用いて、排気対象装置から大流量の排気対象気体を排気できる。

【0029】

また、気体流調整部７は、上記の第１気体流成分ＳＴ１に加えて、排気空間Ｓ３に近い第２部分７ｂにおいて、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう方向の第２気体流成分ＳＴ２を生じさせる。気体流調整部７の第２部分７ｂにおいて第２気体流成分ＳＴ２を生じさせることにより、排気空間Ｓ３から第２内部空間Ｓ２への排気対象気体の流入を抑制できる。排気対象気体が反応生成物を生成するプロセスガスである場合には、排気空間Ｓ３から第２内部空間Ｓ２への排気対象気体の流入を抑制できれば、ロータ４のロータ内壁面及びベース３の表面に反応生成物が堆積することを抑制できる。

【0030】

本実施形態において、気体流調整部７は、シーグバーンポンプの原理を用いて、第１気体流成分ＳＴ１と第２気体流成分ＳＴ２とを生じさせる。具体的には、気体流調整部７は、ロータ円筒部２３の下流側端面（気体流調整部７がベース３に設けられる場合）、又は、ベース３の表面（気体流調整部７がロータ円筒部２３の下流側端面に設けられる場合）に対向する面に、図３に示すような溝（凹凸）を有している。なお、図３においては、簡略化ために、気体流調整部７を直線として表している。また、以下の説明では、気体流調整部７の第２内部空間Ｓ２に近い側を第１部分７ａ、排気空間Ｓ３に近い側を第２部分７ｂとする。さらに、図３に示す溝形状は、ロータ４の回転方向が紙面の右側から左側に向かう方向の場合における溝形状である。

【0031】

気体流調整部７の第１部分７ａには、第１凸部７１ａと第１溝７３ａとが設けられる。第１凸部７１ａは、第１溝７３ａに対して突出した部分である。第１凸部７１ａは、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界（図３においては破線で示した境界）から第２内部空間Ｓ２に向けて、ロータ４の回転方向と同じ方向に傾斜して延びる辺を有する平行四辺形を有する。第１凸部７１ａは、気体流調整部７の全周にわたり、所定の間隔を空けて複数設けられる。第１溝７３ａは、２つの第１凸部７１ａにより挟まれた部分に形成される。第１溝７３ａは、第１凸部７１ａと同様、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界から第２内部空間Ｓ２に向けて、ロータ４の回転方向と同じ方向に傾斜して伸びる辺を有する。

【0032】

一方、気体流調整部７の第２部分７ｂには、第２凸部７１ｂと第２溝７３ｂとが設けられる。第２凸部７１ｂは、第２溝７３ｂに対して突出している。第２凸部７１ｂは、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界から排気空間Ｓ３に向けて、ロータ４の回転方向と同じ方向に傾斜して伸びる辺を有する平行四辺形を有する。第２凸部７１ｂは、気体流調整部７の全周にわたり、所定の間隔を空けて複数設けられる。第２溝７３ｂは、２つの第２凸部７１ｂにより挟まれた部分に形成される。第２溝７３ｂは、第２凸部７１ｂと同様、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界から排気空間Ｓ３に向けて、ロータ４の回転方向と同じ方向に傾斜して伸びる辺を有する。

【0033】

上記の構成を有する気体流調整部７においては、ロータ４が図３の紙面の右側から左側の方向に回転すると、第２内部空間Ｓ２に近い側の第１部分７ａに形成された第１溝７３ａにて、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界から第２内部空間Ｓ２に向かう第１気体流成分ＳＴ１が生じる。一方、排気空間Ｓ３に近い側の第２部分７ｂに形成された第２溝７３ｂにて、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界から排気空間Ｓ３に向かう第２気体流成分ＳＴ２が生じる。

【0034】

気体流調整部７に上記の第１溝７３ａを設けることにより、ロータ４の回転により、気体流調整部７の第２内部空間Ｓ２に近い側で、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分ＳＴ１を効率よく発生できる。この結果、第２内部空間Ｓ２の圧力をより大きくできる。

【0035】

また、気体流調整部７に上記の第２溝７３ｂを設けることにより、ロータ４の回転により、気体流調整部７の排気空間Ｓ３に近い側で、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう第２気体流成分ＳＴ２を効率よく発生できる。この結果、排気空間Ｓ３の排気対象気体が第２内部空間Ｓ２に流入しにくくなる。

【0036】

図３に示す例においては、第１溝７３ａの第２内部空間Ｓ２に向かう辺は、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分からではなく、当該境界部分から離れた位置から始まっている。また、第２溝７３ｂの排気空間Ｓ３に向かう辺は、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分からではなく、当該境界部分から離れた位置から始まっている。つまり、第１溝７３ａと第２溝７３ｂは、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分において、互いに隙間を空けて配置されている。第１凸部７１ａ及び第２凸部７１ｂを基準としてこれを言い換えると、第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂは、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分において繋がっていない。第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂを境界部分において繋がっていない形状とすることで、気体流調整部７に凸部及び溝を形成する加工が容易となる。

【0037】

また、図３に示す例においては、第１溝７３ａと第２溝７３ｂが、気体流調整部７の周方向に沿って、互い違いに千鳥状配置されている。第１溝７３ａと第２溝７３ｂを千鳥状配置とすることで、第１溝７３ａと第２溝７３ｂは、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分で互いに対向しない状態で配置される。これにより、第１部分７ａと第２部分７ｂの境界部分において、第１溝７３ａと第２溝７３ｂとが直接連結されなくなるので、第２溝７３ｂに流入した排気対象気体が第１溝７３ａに流入することを抑制できる。この結果、排気対象気体が第２内部空間Ｓ２により流入しにくくなる。

【0038】

なお、図３に示す気体流調整部７の溝形状は一例であり、第１部分７ａにおいて第２内部空間Ｓ２に向かう方向の第１気体流成分ＳＴ１が生じ、第２部分７ｂにおいて排気空間Ｓ３に向かう方向の第２気体流成分ＳＴ２が生じる形状であれば、気体流調整部７に形成する凸部及び溝は任意の形状とできる。

【0039】

例えば、図４に示すように、第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂとが、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界部分で連結され、第１溝７３ａと第２溝７３ｂとが当該境界部分で対向し且つ連結されていてもよい。また、図５に示すように、第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂとが、第１部分７ａと第２部分７ｂとの境界部分で連結されておらず、第１溝７３ａと第２溝７３ｂとが当該境界部分で対向するが連結されていなくてもよい。図４及び図５は、気体流調整部７の溝形状の他の例を示す図である。

【0040】

また、気体流調整部７の配置位置は、第２内部空間Ｓ２と排気空間Ｓ３との連結部分、すなわち、ロータ円筒部２３の下流側端面、又は、ベース３のロータ円筒部２３の下流側端面と対向する位置に限られない。例えば、図６に示すように、気体流調整部７を、第２内部空間Ｓ２と排気空間Ｓ３との連結部分よりも第２内部空間Ｓ２側に設けてもよい。具体的には、気体流調整部７を、ロータ内壁面と対向するベース３の側壁面に配置してもよい。図６は、気体流調整部７の配置位置の他の例を示す図である。

【0041】

具体的には、図７に示すようなリング状の気体流調整部７を、第１凸部７１ａ、第１溝７３ａ、第２凸部７１ｂ、第２溝７３ｂが設けられた側を排気下流側に向けて、ロータ内壁面と対向するベース３の側壁面に取り付けてもよい。図７は、気体流調整部７の他の例を示す図である。なお、図６に示す気体流調整部７は、ロータ４の回転方向が時計回りである場合に用いられる部材である。

【0042】

図７に示すような気体流調整部７をベース３の側壁面に設けることで、ロータ内壁面とベース３の側壁面との間において、ホルベックポンプの原理を用いて、気体流調整部７の第２内部空間Ｓ２に近い側において第２内部空間Ｓ２に向かう第１気体流成分ＳＴ１を生じさせることができる。また、気体流調整部７の排気空間Ｓ３に近い側において、排気空間Ｓ３に向かう第２気体流成分ＳＴ２を生じさせることができる。

【0043】

本実施形態に係る真空ポンプ１においては、上記の気体流調整部７を設けることに加えて、真空ポンプ１を構成する部品に所定の表面層を形成して、真空ポンプ１の加熱を抑制している。具体的には、少なくとも、ロータ４のロータ内壁面と、ロータ内壁面に対向するベース３の表面に、高い輻射率を有する高輻射率層が形成される。高輻射率層は、例えば、黒ニッケルメッキ処理、アルマイト処理などの表面処理により形成できる。ロータ内壁面、ベース３の表面に高輻射率層を形成することで、ロータ内壁面からの熱放射を促進させる一方、ベース３の表面の熱吸収を促進させて、ロータ４の温度上昇を抑制できる。

【0044】

なお、高輻射率層を設ける箇所は、ロータ内壁面とベース３の表面のみに限られず、真空ポンプ１において熱の輻射を向上させたい部分にも高輻射率層を形成してもよい。例えば、気体流調整部７の表面に高輻射率層を形成できる。

【0045】

また、少なくとも、ロータ４のロータ内壁面と、ロータ内壁面に対向するベース３の表面には、表面積を大きくする大表面積層が形成されている。大表面積層は、例えば、アルマイト処理などの表面を粗くする処理を施すことにより形成できる。ロータ内壁面、ベース３の表面に大表面積層を形成することで、第２内部空間Ｓ２と触れるロータ内壁面の表面積、及び、第２内部空間Ｓ２と触れるベース３の表面積が大きくなるので、ロータ４から第２内部空間Ｓ２への熱の伝動量、及び、第２内部空間Ｓ２からベース３への熱の伝導量が増加する。その結果、ロータ４の温度上昇を抑制できる。

【0046】

なお、大表面積層を設ける箇所は、ロータ内壁面とベース３の表面のみに限られず、真空ポンプ１の他の箇所に大表面積層を形成してもよい。例えば、気体流調整部７の表面に大表面積層を形成することができる。

【0047】

また、図６に示すように、真空ポンプ１の排気空間Ｓ３にカバー部材８が設けられてもよい。カバー部材８は、排気空間Ｓ３を形成するベース３の壁面を覆う部材である。カバー部材８を設けることにより、ベース３に反応生成物が堆積することを防止できる。また、排気空間Ｓ３に存在する気体が、ロータ円筒部２３とベース３との間の第２内部空間Ｓ２へ入り込むことを抑制できる。

【0048】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0049】

上記の実施形態では、気体流調整部７は、第１気体流成分ＳＴ１と第２気体流成分ＳＴ２とを両方生じさせていた。しかし、これに限られず、気体流調整部７は、第１気体流成分ＳＴ１のみを生じさせてもよい。この場合の気体流調整部７は、図８に示すように、排気空間Ｓ３側から第２内部空間Ｓ２側に向けて、ロータ４の回転方向に傾斜して延びる辺を有する平行四辺形を有する複数の第３凸部７１ｃと、２つの第３凸部７１ｃの間に形成される第３溝７３ｃと、により構成される。図８は、第１気体流成分のみを生じさせる気体流調整部７の例を示す図である。

【0050】

図８に示すような気体流調整部７によっても、第２内部空間Ｓ２から排気空間Ｓ３に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分ＳＴ１を生じさせて、第２内部空間Ｓ２の圧力を大きくできる。その結果、ロータ４からベース３への熱伝導効率が向上し、ロータ４の熱がベース３に効率よく伝達されて、ロータ４の温度上昇を抑制できる。

【0051】

上記の実施形態では、気体流調整部７をベース３及びロータ４とは別体の部材としていた。しかし、これに限られず、例えば、ベース３のロータ円筒部２３の下流側端面と対向する位置、ロータ円筒部２３の下流側端面、ベース３のロータ内壁面と対向する位置、又は、ロータ内壁面に図３～図５に示すような凸部と溝とを設けて気体流調整部７としてもよい。

【0052】

上記の実施形態に係る真空ポンプ１は、複数段のロータ翼２２と複数段のステータ翼３１とにより構成されるターボ分子ポンプと、ロータ円筒部２３とステータ円筒部３２とにより構成されるネジ溝ポンプとが一体化されたポンプである。しかし、ネジ溝ポンプは省略されてもよい。すなわち、真空ポンプ１は、ターボ分子ポンプであってもよい。或いは、ターボ分子ポンプは省略されてもよい。すなわち、真空ポンプ１は、ネジ溝ポンプであってもよい。

【0053】

上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0054】

（第１態様）真空ポンプは、ステータと、ロータと、ベースと、を備える。ロータは、ステータの内周側に配置されて回転駆動されることにより、排気対象気体を排気空間から真空ポンプの外部に導く。ベースは、ロータの内周側のロータ内壁面と対向して配置される。この真空ポンプにおいて、ベースとロータ内壁面との間には内部空間が形成され、内部空間内の気体は、排気空間を経由して真空ポンプの外部に排出される。この真空ポンプは、内部空間から排気空間に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分を生じさせる気体流調整部をさらに備える。

【0055】

第１態様に係る真空ポンプでは、気体流調整部が、ロータの内壁面とベースとの間に形成される内部空間から、排気対象気体が導かれる排気空間に向かう方向とは逆方向の第１気体流成分を生じさせている。これにより、内部空間から排気空間への方向のコンダクタンスが減少し、内部空間の圧力が大きくなる。内部空間の圧力が大きいことは、内部空間に、熱伝導の媒体となる気体が多く存在することを意味する。すなわち、内部空間の圧力が大きくなることで、内部空間の熱伝導がよくなる。この結果、内部空間を介したロータからベースへの熱伝導効率が向上し、ロータの熱がベースに効率よく伝達され、ロータの温度上昇を抑制できる。

【0056】

（第２態様）第１態様に係る真空ポンプにおいて、気体流調整部は、ロータの回転により第１気体流成分を生じさせる溝を有してもよい。第２態様に係る真空ポンプでは、気体流調整部により内部空間から排気空間への方向とは逆方向の第１気体流成分を効率よく発生できるので、内部空間の圧力をより大きくできる。

【0057】

（第３態様）第１態様に係る真空ポンプにおいて、気体流調整部は、内部空間に近い側において第１気体流成分を発生させる第１部分と、排気空間に近い側において排気空間に向かう方向の第２気体流成分を発生させる第２部分と、を有してもよい。第３態様に係る真空ポンプでは、内部空間の圧力を大きくしつつ、内部空間に排気空間内の気体が流入することを防止できる。

【0058】

（第４態様）第３態様に係る真空ポンプにおいて、第１部分には、ロータの回転により第１気体流成分を生じさせる第１溝が形成され、第２部分には、ロータの回転により第２気体流成分を生じさせる第２溝が形成されてもよい。第４態様に係る真空ポンプでは、気体流調整部の第１部分（内部空間に近い側）において第１気体流成分を効率よく発生できるので、内部空間の圧力をより大きくできる。これとともに、気体流調整部の第２部分（排気空間に近い側）において第２気体流成分を効率よく発生できるので、内部空間に排気空間内の気体をより流入しにくくできる。つまり、第４態様に係る真空ポンプでは、内部空間の圧力をより大きくできるとともに、内部空間に排気空間内の気体をより流入しにくくできる。

【0059】

（第５態様）第４態様に係る真空ポンプでは、第１溝と第２溝は、第１部分と第２部分の境界部分で互いに隙間を空けて配置されてもよい。第５態様に係る真空ポンプでは、気体流調整部に第１溝と第２溝とを形成する加工が容易になる。

【0060】

（第６態様）第４態様又は第５態様の真空ポンプにおいて、第１溝と第２溝は、第１部分と第２部分の境界部分で対向しない状態で配置される、第６態様に係る真空ポンプでは、第１部分と第２部分の境界部分において、第１溝と第２溝とが直接連結されなくなるので、第２溝に流入した気体が第１溝に流入することをさらに抑制できる。

【0061】

（第７態様）第１態様～第６態様のいずれかに係る真空ポンプにおいて、気体流調整部は、ロータの排気空間に近い側の下流側端面、又は、当該下流側端面に対向する位置に配置されてもよい。第７態様に係る真空ポンプでは、内部空間と排気空間との連結部分において、第１気体流成分、第２気体流成分を発生できる。

【0062】

（第８態様）第１態様～第６態様のいずれかに係る真空ポンプにおいて、気体流調整部は、ロータ内壁面と対向するベースの側壁面に配置されてもよい。第７態様に係る真空ポンプでは、内部空間と排気空間との連結部分よりも内部空間側において、第１気体流成分、第２気体流成分を発生できる。

【0063】

（第９態様）第１態様～第８態様のいずれかに係る真空ポンプにおいて、ロータ及びベースには、高い輻射率を有する層が形成されてもよい。第９態様に係る真空ポンプでは、ロータからの熱放射を促進させる一方、ベースの熱吸収を促進させて、ロータの温度上昇を抑制できる。

【0064】

（第１０態様）第１態様～第９態様のいずれかに係る真空ポンプにおいて、ロータ及びベースには、大きい表面積を有する層が形成されてもよい。第１０態様に係る真空ポンプでは、内部空間と触れるロータ内壁面の表面積、及び、内部空間と触れるベースの表面積が大きくなるので、ロータから内部空間への熱の伝動量、及び、内部空間からベースへの熱の伝導量が増加する。その結果、ロータの温度上昇を抑制できる。

【0065】

（第１１態様）第１態様～第１０態様のいずれかに係る真空ポンプは、内部空間にパージガスを導入するパージガス供給装置をさらに備えてもよい。第１１態様に係る真空ポンプでは、内部空間に排気空間内のガスが流入することを防止できる。また、パージガスが熱伝導の媒体となって、ロータの熱をベースに伝達することで、ロータの温度上昇を抑制できる

【符号の説明】

【0066】

１ 真空ポンプ
２ ハウジング
３ ベース
４ ロータ
５ ステータ
６ パージガス供給装置
７ 気体流調整部
７ａ 第１部分
７ｂ 第２部分
８ カバー部材
１１ 第１端部
１２ 第２端部
１３ 吸気口
１４ ベース端部
１５ 排気口
２１ シャフト
２２ ロータ翼
２３ ロータ円筒部
３１ ステータ翼
３２ ステータ円筒部
４１Ａ～４１Ｄ 軸受
４２ モータ
４２Ａ モータロータ
４２Ｂ モータステータ
６１ パージポート
６２ ガス流路
７１ａ 第１凸部
７１ｂ 第２凸部
７１ｃ 第３凸部
７３ａ 第１溝
７３ｂ 第２溝
７３ｃ 第３溝
Ａ１ 軸線方向
Ｇ１ 第１ギャップ
Ｓ１ 第１内部空間
Ｓ２ 第２内部空間
Ｓ３ 排気空間
ＳＴ１ 第１気体流成分
ＳＴ２ 第２気体流成分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】