特許 7463324 真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材

(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】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20240401BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 D

F04D19/04 E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021147664

(22)【出願日】2021-09-10

(65)【公開番号】P2023040580

(43)【公開日】2023-03-23

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】508275939

【氏名又は名称】エドワーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高井 慶行

(72)【発明者】

【氏名】坂口 祐幸

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０９３６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０７６０２５（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】

ベースと、
前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、
前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、
前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、
前記ステータ部を加熱する加熱手段と、
前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、
前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータに形成される特定領域と所定の隙間を空けて対向する対向領域を有し、
前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を、前記特定領域と物理的に非接触な状態で抑制する熱移動抑制部材が設けられていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されていることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする真空ポンプ。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の真空ポンプにおいて、
前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項6】

請求項５に記載の真空ポンプにおいて、
前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項7】

請求項５または６に記載の真空ポンプにおいて、
前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、
前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項8】

ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、
前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータに対して、物理的に非接触な状態で熱の移動を抑制することを特徴とする真空ポンプの熱移動抑制部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ及び真空ポンプの熱移動抑制部材に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、円筒状ステータの反応生成物の堆積を防止し、かつ、円筒状ステータから円筒状ステータの周辺の部材への放射による熱の移動を抑止できるターボ分子ポンプが記載されている。

【0003】

具体的には、特許文献１に記載のターボ分子ポンプは、動翼およびロータ円筒部を有するポンプロータと、動翼と対向する静翼と、ロータ円筒部と対向する円筒状ステータと、円筒状ステータを収容するベースと、円筒状ステータを加熱するステータ加熱部と、を備えている。そして、円筒状ステータの外表面の放射率、及び、円筒状ステータに対向する周辺部材であるロータ円筒部、ベース、動翼、及び、静翼の外表面であって円筒状ステータと対向する外表面の放射率は、動翼の外表面であって静翼と対向する外表面の放射率より小さい構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２２９９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、円筒状ステータの周辺部材そのものを低放射率の材料にしたり、当該周辺部材の外表面に所定の表面処理を施して放射率を低くしたりしている。そのため、特許文献１では、円筒状ステータの周辺部材を専用部品として設計する必要があり、設計の自由度が低く、汎用性がないという課題がある。

【0006】

また、放射による伝熱だけでなく、円筒状ステータの周辺部材の周囲を流れるガスを通じて、円筒状ステータの周辺部材へ熱が伝わる場合があり、特許文献１の対策では十分とは言えないことがあった。特に円筒状ステータと円筒状ステータの周辺部材とのギャップが狭い個所では、その課題が顕著であった。

【0007】

そこで、本発明の主な目的は、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプであって、前記隔壁部のうち少なくとも一部は、前記ベース、前記ステータコラム、及び前記ロータに形成される特定領域と所定の隙間を空けて対向する対向領域を有し、前記対向領域には、当該対向領域から前記特定領域に対する熱の移動を、前記特定領域と物理的に非接触な状態で抑制する熱移動抑制部材が設けられていることを特徴とする。

【0009】

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも熱伝導率の低い材料で構成されていることが好ましい。

【0010】

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部よりも放射率が低くなるよう表面処理が施されていることが好ましい。

【0011】

また、上記構成において、前記ベースおよび前記ステータコラムを冷却する冷却手段を備えることが好ましい。

【0012】

また、上記構成において、前記熱移動抑制部材は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の一端側から径方向の外側に延在するフランジ部と、を備えることが好ましい。

【0013】

また、上記構成において、前記胴体部の軸方向の長さは、前記フランジ部の径方向の長さより大であることが好ましい。

【0014】

また、上記構成において、前記隔壁部は、前記フランジ部と当接する段差部を有し、前記フランジ部が前記段差部と当接した状態で、前記フランジ部と前記隔壁部とが面一になることが好ましい。

【0015】

また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様は、ベースと、前記ベースの中心位置に立設したステータコラムと、前記ステータコラムに対し回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータ部と、前記ステータ部を加熱する加熱手段と、前記ベースと前記ステータ部との間に配置され、前記ステータ部と共に排気ガスが流れる流路を形成する隔壁部と、を備えた真空ポンプに使用され、前記隔壁部に別体で取り付けられる真空ポンプの熱移動抑制部材であって、前記熱移動抑制部材は、前記隔壁部に取り付けられた状態で、前記隔壁部から前記ベース、前記ステータコラム、および前記ロータに対して、物理的に非接触な状態で熱の移動を抑制することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ステータの周辺部材の設計の自由度を高め、汎用性が高く、より伝熱を抑制することが可能な真空ポンプを提供できる。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。

【図2】図１に示すターボ分子ポンプのアンプ回路の回路図である。

【図3】電流指令値が検出値より大きい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。

【図4】電流指令値が検出値より小さい場合におけるアンプ制御回路の制御を示すタイムチャートである。

【図5】図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。

【図7】図６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。

【図9】図８のＣ部を拡大して示す要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る真空ポンプの実施形態について、ターボ分子ポンプを例に挙げて、図面を参照しながら説明する。

【0019】

（第１実施形態）
このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。回転体１０３は、一般的に、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属によって構成されている。なお、図１に示すように、本実施形態において、外筒１２７は上下に２分割された構成であるが、本発明はこの構成に限定されない。一体型の外筒であっても良い。

【0020】

上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４に近接して、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応して４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。

【0021】

この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。

【0022】

そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。

【0023】

さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。

【0024】

そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。

【0025】

このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。

【0026】

一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。

【0027】

さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。

【0028】

回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。

【0029】

また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。

【0030】

固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９の上方には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に向かって移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。

【0031】

さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）に続く最下部には円筒部１０２ｄが垂下されている。この円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。

【0032】

より詳細には、ネジ溝１３１ａに案内された排気ガスは、ベース部１２９の上方に形成された環状空間１６０へと送られ、環状空間１６０を周回しながら排気口１３３を介して外部に排出される。この環状空間１６０は、回転体（ロータ）１０３の円筒部１０２ｄ、ネジ付スペーサ（ステータ部）１３１、ヒータスペーサ１５３、及びインシュレータウォール（隔壁部）１５２とで仕切られた環状の空間である。

【0033】

ここで、ヒータスペーサ１５３は、円筒状に形成され、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２との間に介装される。ヒータスペーサ１５３は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属により構成される。このヒータスペーサ１５３によって、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２とが軸方向に位置決めされる。ヒータスペーサ１５３には加熱手段としてのヒータ１９５が差し込まれており、ヒータ１９５が発熱することで、ヒータスペーサ１５３を介してネジ付スペーサ１３１が加熱される。また、ヒータ１９５により、環状空間１６０を流れる排気ガスも加熱される。これにより、排気ガスの温度低下による堆積物の生成が抑制される。

【0034】

インシュレータウォール１５２は、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属で構成された円盤状の部材である。インシュレータウォール１５２は、ベース部１２９の上方かつネジ付スペーサ１３１の下方、即ち、ターボ分子ポンプ１００の軸方向におけるベース部１２９とネジ付スペーサ１３１との間に配置されており、ベース部１２９との間に所定の隙間が設けられている。この隙間により、インシュレータウォール１５２からベース部１２９へ熱が伝わるのを防止している。また、インシュレータウォール１５２の内周面には、熱移動抑制部材１５５が取り付けられている。この熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２に伝わった熱が、後述するステータコラム１２２及びベース部１２９に移動（熱伝導及び／または放熱）するのを抑制するためのものである。なお、インシュレータウォール１５２周辺の構成については、後ほど詳しく説明する。

【0035】

ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。

【0036】

かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。回転翼１０２の回転速度は通常２００００ｒｐｍ～９００００ｒｐｍであり、回転翼１０２の先端での周速度は２００ｍ／ｓ～４００ｍ／ｓに達する。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。

【0037】

固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。

【0038】

なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。

【0039】

また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。

【0040】

この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。なお、図１に示す通り、ステータコラム１２２は、ベース部１２９の中心位置に立設している。また、後述するように、本実施形態では、ベース部１２９に冷却手段としての水冷管１４９が設けられている。この水冷管１４９に冷却水が供給されることで、ベース部１２９及びステータコラム１２２は好適な温度に保たれている。

【0041】

ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。

【0042】

ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。

【0043】

例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ４が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０－２［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ３）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口１３３付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。

【0044】

そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。

【0045】

次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路１５０の回路図を図２に示す。

【0046】

図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。

【0047】

このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。

【0048】

一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。

【0049】

以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。

【0050】

さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。

【0051】

アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。

【0052】

なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。

【0053】

かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。

【0054】

また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。

【0055】

すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。

【0056】

一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。

【0057】

そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。

【0058】

次に、第１実施形態に係るターボ分子ポンプ１００の特徴部分について、詳しく説明する。図５は図１のＡ部を拡大して示す要部拡大図である。図５に示すように、ネジ付スペーサ１３１とインシュレータウォール１５２とは軸方向に間隔を空けて配置され、両者の間にヒータスペーサ１５３が介装されている。吸気口１０１から取り込まれた排気ガスは、図５中の矢印Ｆのように、ネジ溝１３１ａと円筒部１０２ｄの間を通過して、環状空間１６０に入り込む。そして、排気ガスは、この環状空間１６０を流れて排気口１３３から外部に排出される。

【0059】

インシュレータウォール１５２は、円盤状の基部１５２ａと、基部１５２ａの内周側に立設する円筒部１５２ｂと、円筒部１５２ｂから径方向の外方（図５における右側）に延在する係止部１５２ｃと、段差部１５２ｄと、を備える。

【0060】

回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面、ステータコラム１２２の下部、及びベース部１２９の中心部には、それぞれ特定領域Ｒが形成されている。これら特定領域Ｒは、インシュレータウォール１５２と対向する領域である。そして、インシュレータウォール１５２の表面のうち特定領域Ｒと対向する領域には、インシュレータウォール１５２と別体から成る熱移動抑制部材１５５が取り付けられている。要するに、インシュレータウォール１５２の内周面に熱移動抑制部材１５５が着脱自在に設けられている。

【0061】

熱移動抑制部材１５５は、円筒状の胴体部１５５ｂと、胴体部１５５ｂの上端部から径方向の外方に延在する上フランジ部１５５ａと、胴体部１５５ｂの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部１５５ｃと、を備えている。そして、上フランジ部１５５ａの上面と円筒部１０２ｄの下端面との間には、シール構造としての僅かな隙間ＣＬが形成されている。この隙間ＣＬにより、ネジ溝１３１ａからの排気ガスがステータコラム１２２側に流れ込むことを防止している。

【0062】

ここで、上フランジ部１５５ａの径方向の長さ（幅）ａと、下フランジ部１５５ｃの径方向の長さ（幅）ｃとの関係は、長さａ＜長さｃである。これは、インシュレータウォール１５２の基部１５２ａからベース部１２９に形成された特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。また、長さａは、上記したシール構造の性能（シール性能）やモータ１２１の負荷を考慮して好適な長さにしてある。また、胴体部１５５ｂの軸方向の長さ（高さ）ｂと、上フランジ部１５５ａの長さａと、下フランジ部１５５ｃの長さｃとの関係は、長さａ＜長さｃ＜長さｂである。これは、インシュレータウォール１５２の円筒部１５２ｂからステータコラム１２２の特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。

【0063】

熱移動抑制部材１５５をインシュレータウォール１５２の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材１５５の上フランジ部１５５ａがインシュレータウォール５２の係止部１５２ｃに係止され、下フランジ部１５５ｃが段差部１５２ｄと当接する。ここで、段差部１５２ｄの高さは、下フランジ部１５５ｃの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部１５５ｃの表面とインシュレータウォール１５２の基部１５２ａの表面とが面一となる。

【0064】

熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２より熱伝導率が低い材料で構成されている。例えば本実施形態では、熱移動抑制部材１５５はステンレスで構成されている。上述の対策により、熱移動抑制部材１５５は、インシュレータウォール１５２に蓄えられた熱が特定領域Ｒに向かって移動するのを抑止できる。具体的には、インシュレータウォール１５２はヒータ１９５や排気ガスにより温度が上昇するが、熱移動抑制部材１５５は熱伝導率がインシュレータウォール１５２より低いため、熱移動抑制部材１５５から特定領域Ｒに向かって熱伝達が抑えられることとなる。

【0065】

このように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

【0066】

熱移動抑制部材１５５がインシュレータウォール１５２と別体で構成されているため、インシュレータウォール１５２の設計を変更することなく、取り扱いガスの条件に応じて熱移動抑制部材１５５を適宜、設計変更すれば、あらゆる使用環境に対応できる。よって、本実施形態によれば、設計の自由度が高く、汎用性が高い。また、熱移動抑制部材１５５のみを好適な材料にすれば良いので、インシュレータウォール１５２自体の材料を変更する必要がない。よって、本実施形態は、コスト削減にも貢献する。

【0067】

熱移動抑制部材１５５がインシュレータウォール１５２と別体で構成されているため、熱移動抑制部材１５５への伝熱は、固体同士の伝熱形態の熱伝導となり熱の移動を抑制できる。また、熱移動抑制部材１５５が熱伝導率の低い部材でできているため、より熱移動抑制部材１５５の温度が上がり難い。熱移動抑制部材１５５によって、インシュレータウォール１５２からステータコラム１２２、回転体１０３の円筒部１０２ｄ、及びベース部１２９（即ち、特定領域Ｒ）への熱の移動が抑制される。よって、ステータコラム１２２内の電装部品が熱により故障することを未然に防ぐことができる。また、ベース部１２９内の水冷管１４９を流れる水の温度の上昇も抑えることができる。

【0068】

また、熱移動抑制部材１５５が胴体部１５５ｂと、上下のフランジ部１５５ａ，１５５ｃとで構成されているため、上フランジ部１５５ａをインシュレータウォール１５２の係止部１５２ｃに係止させ、下フランジ部１５５ｃをインシュレータウォール１５２の段差部１５２ｄに当接させるだけで、簡単に熱移動抑制部材１５５をインシュレータウォール１５２に取り付けることができる。そして、段差部１５２ｄによって、熱移動抑制部材１５５の下端面とインシュレータウォール１５２の下端面とが面一になるよう構成されているため、インシュレータウォール１５２とベース部１２９との間の隙間が均一となる。よって、例えば、パージガスを流す場合において、パージガスの流路が絞られないから、パージガスの流れがスムーズである。

【0069】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るターボ分子ポンプ１００－１について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図６は本発明の第２実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図７は図６のＢ部を拡大して示す要部拡大図である。

【0070】

第２実施形態は、回転体１０３の円筒部１０２ｄとインシュレータウォール２５２との間のシール性能を、第１実施形態に比べてさらに向上させた構造となっている点に特徴がある。図６及び図７に示すように、第２実施形態では、回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面に凹部１０２ｅが設けられており、この凹部１０２ｅにインシュレータウォール２５２及び熱移動抑制部材２５５の先端部が、僅かの隙間ＣＬを存して入り込んだ構成となっている。

【0071】

そして、図７に示すように、インシュレータウォール（隔壁部）２５２は、円盤状の基部２５２ａと、基部２５２ａの内周側に立設する円筒部２５２ｂと、段差部２５２ｄと、を備える。

【0072】

回転体１０３の円筒部１０２ｄの下端面に形成された凹部１０２ｅ、ステータコラム１２２の下部、及びベース部１２９の中心部には、それぞれ特定領域Ｒが形成されている。これら特定領域Ｒは、インシュレータウォール２５２と対向する領域である。そして、インシュレータウォール２５２の表面のうち特定領域Ｒと対向する領域には、インシュレータウォール２５２と別体から成る熱移動抑制部材２５５が、インシュレータウォール２５２に対して着脱自在に取り付けられている。

【0073】

熱移動抑制部材２５５は、円筒状の胴体部２５５ｂと、胴体部２５５ｂの上端部からヘアピン状に折れ曲がった屈曲部２５５ａと、胴体部１５５ｂの下端部から径方向の外方に延在する下フランジ部２５５ｃと、を備えている。

【0074】

ここで、屈曲部２５５ａの隙間ｄは、インシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの厚みと略等しい。また、胴体部２５５ｂの軸方向の長さ（高さ）ｅと下フランジ部２５５ｃの長さｆとの関係は、長さｆ＜長さｅである。これは、インシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂからステータコラム１２２の特定領域Ｒへの熱の移動を効果的に抑制するためである。

【0075】

熱移動抑制部材２５５をインシュレータウォール２５２の内周面に取り付けると、熱移動抑制部材２５５の屈曲部２５５ａがインシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの先端に被さるようにして係止され、下フランジ部２５５ｃが段差部２５２ｄと当接する。この状態で、熱移動抑制部材２５５の屈曲部２５５ａ及びインシュレータウォール２５２の円筒部２５２ｂの先端部が、凹部１０２ｅに入り込んでいる。また、段差部２５２ｄの高さは、下フランジ部２５５ｃの厚さと同じ寸法になっているため、下フランジ部２５５ｃの表面とインシュレータウォール２５２の基部２５２ａの表面とが面一となる。

【0076】

熱移動抑制部材２５５は、第１実施形態と同様に、インシュレータウォール２５２より熱伝導率が低い材料で構成されている。さらに、熱移動抑制部材２５５は、その表面が鏡面仕上げされていて、放射率がインシュレータウォール２５２より低い。

【0077】

このように構成された第２実施形態によれば、熱移動抑制部材２５５がインシュレータウォール２５２に蓄えられた熱が特定領域Ｒに向かって移動するのを抑止できるなど、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、凹部１０２ｅにインシュレータウォール２５２及び熱移動抑制部材２５５の一部（先端部）が僅かの隙間ＣＬを存して入り込んでいるため、排気ガスが環状空間１６０からインシュレータウォール２５２とステータコラム１２２の間の隙間に流出するのを防止できる（即ち、シール性能が向上する）といった利点もある。

【0078】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るターボ分子ポンプ１００－２について説明する。なお、第１，２実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。図８は本発明の第３実施形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図、図９は図８のＣ部を拡大して示す要部拡大図である。

【0079】

図８及び図９に示すように、第３実施形態では、ネジ付スペーサとヒータスペーサとが一体化された構成となっている点に特徴がある。

【0080】

具体的には、図８に示すように、インシュレータウォール１５２はネジ付スペーサ３３１の下端面に当接するように設けられており、インシュレータウォール１５２とネジ付スペーサ３３１との間に排気ガスが流れる環状空間１６０が形成されている。そして、ネジ付スペーサ３３１にヒータ１９５が挿入されている。この構成であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ヒータスペーサ１５３が不要な構成であるため、部品点数が少ない点において第１実施形態よりも優れる。

【0081】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例や組合せ例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【0082】

例えば、熱移動抑制部材１５５，２５５の材料として、ステンレスを例示したが、本発明はこれに限定されない。熱移動抑制部材１５５，２５５は、インシュレータウォール１５２，２５２より熱伝導率が低い材料であれば良い。更に、熱の移動を抑制する方法として、熱移動抑制部材１５５，２５５は、インシュレータウォール１５２，２５２より放射率が低い材料であると良い。また、材料の選定以外に放射率を下げる方法として、熱移動抑制部材１５５，２５５のうち少なくとも特定領域Ｒに対向する表面を鏡面仕上げし、その表面の放射率を熱移動抑制部材１５５，２５５の母材より低くしても良い。また、熱移動抑制部材１５５，２５５の表面処理も鏡面加工に限定されない。放射率が低い表面処理であれば良い。

【0083】

また、熱移動抑制部材１５５，２５５の軸方向の長さが、インシュレータウォール１５２，２５２の円筒部１５２ｂ，２５２ｂの高さと等しい構成を例示したが、熱移動抑制部材１５５，２５５の長さは円筒部１５２ｂ，２５２ｂより小さくても良い。

【0084】

また、加熱手段として、カートリッジ型のヒータ１９５を例示したが、その他の形式のヒータを用いても良い。

【符号の説明】

【0085】

１００，１００－１，１００－２ ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０１ 吸気口
１０２ｄ 円筒部
１０２ｅ 凹部
１０３ 回転体（ロータ）
１２２ ステータコラム
１２７ 外筒
１２９ ベース部（ベース）
１３１，３３１ ネジ付スペーサ（ステータ部）
１３１ａ，３３１ａ ネジ溝
１３３ 排気口
１４９ 冷却管（冷却手段）
１５２，２５２ インシュレータウォール（隔壁部）
１５２ａ，２５２ａ 基部
１５２ｂ，２５２ｂ 円筒部
１５２ｃ 係止部
１５２ｄ，２５２ｄ 段差部
１５３ ヒータスペーサ
１５５，２５５ 熱移動抑制部材
１５５ａ 上フランジ部
１５５ｂ，２５５ｂ 胴体部
１５５ｃ，２５５ｃ 下フランジ部
１６０ 環状空間（流路）
１９５ ヒータ（加熱手段）
２５５ａ 屈曲部
Ｒ 特定領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】