ターボ分子ポンプ
【課題】 ポンプ本体の大型化を招くことなくポンプ本体と制御部とを一体化することができるターボ分子ポンプの提供。
【解決手段】 モータ８や磁気軸受を構成する電磁石６１〜６３等が設けられたベース２に電源収納部２１を形成し、その電源収納部２１に電源制御部を構成するＤＣ電源部やインバータ部や軸受駆動回路等をそれぞれ収納するようにした。電源収納部２１は、従来利用されていなかったベース２の電磁石６３を含むアキシャル磁気軸受部分を囲む領域に形成されているため、ポンプ本体を大型化することなくポンプ本体と電源部とを一体化することができる。
【解決手段】 モータ８や磁気軸受を構成する電磁石６１〜６３等が設けられたベース２に電源収納部２１を形成し、その電源収納部２１に電源制御部を構成するＤＣ電源部やインバータ部や軸受駆動回路等をそれぞれ収納するようにした。電源収納部２１は、従来利用されていなかったベース２の電磁石６３を含むアキシャル磁気軸受部分を囲む領域に形成されているため、ポンプ本体を大型化することなくポンプ本体と電源部とを一体化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受式のターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子ポンプにおいて、ポンプ本体とその制御装置とを一体化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７３２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のターボ分子ポンプでは、単にポンプ本体の下側にさらに制御装置を配置する構成としているため、従来のポンプ本体だけの場合に比べて大型化してしまうという欠点が合った。そのため、より広いポンプ設置スペースが必要となり、ターボ分子ポンプが装着される装置の大型化を招いてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、回転体を軸支する磁気軸受をベースにより保持して成るポンプ本体と、そのポンプ本体を制御する制御部とを備えた磁気軸受式のターボ分子ポンプに適用され、回転体の軸方向下端面とポンプ本体の下端面との間の領域および回転体の外周面と磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、制御部を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ベースのドーナツ形状領域に、制御部を収納する制御部収容スペースを形成したものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、ベースを磁気軸受が設けられた第１のベース部と制御部収容スペースが形成された第２のベース部とに分割し、第１のベース部と第２のベース部との間に断熱部を設けたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、回転体の軸方向下端面とポンプ本体の下端面との間の領域および回転体の外周面と磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、制御部を設けたので、ポンプ本体の大型化を招くことなくポンプ本体と制御部とを一体化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるターボ分子ポンプの実施の形態を示す図である。図１に示すポンプは磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ロータ５が固定されているシャフト７は、ラジアル磁気軸受を構成する電磁石６１，６２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石６３とで非接触支持され、モータ８によって回転駆動される。電磁石６１，６２，６３やモータ８が設けられているベース２には、電源・制御回路が設けられる電源収納部２１が形成されている。ケーシング４に形成された吸気口フランジ４ａを装置１００のチャンバに固定することにより、ターボ分子ポンプ１が装置１００に取り付けられる。
【０００８】
ターボ分子ポンプ１のポンプ部は、回転翼９１と固定翼９２とで構成されるターボポンプ部９Ａと、ターボポンプ部９Ａの下流側（図示下側）に設けられた筒状のドラッグポンプ部９Ｂとによって構成される。磁気浮上状態のロータ５をモータ８により高速回転すると、吸気口フランジ４ａの吸気口から吸入されたガスはターボポンプ部９Ａおよびラッグポンプ部９Ｂにより図示下方に排気され、さらに、排気孔２４を介してポンプ外へと排出される。排気孔２４に設けられた排気口フランジ１１にはバックポンプが接続される。
【０００９】
ベース２に形成された電源収納部２１は、電磁石６３を含むアキシャル磁気軸受部分を囲むようにリング状に形成されている。すなわち、電源収納部２１は、符号Ｔ１で示したロータ５の下端面とポンプ本体の下端面との間の領域であって、かつ、アキシャル軸受の外径Ｔ２とロータ５の外径Ｔ３との間の領域であるハッチングを施したドーナツ形状領域Ｒに形成されている。
【００１０】
ケーシング４と同程度の外径を有するベース２において、アキシャル磁気軸受部分はベース２の中央に配置され、アキシャル磁気軸受部分の外径はベース２の外径に比べてほぼ半分程度である。従来のターボ分子ポンプでは、ベース２のこの部分には排気口フランジ１１が設けられる排気孔２４が形成される程度で、有効利用されていなかった。そして、従来の一体型ターボ分子ポンプでは、ポンプ本体のベースの下方に制御部を一体化していたので、ポンプ本体の高さ方向寸法が大きくなるという欠点を有していた。
【００１１】
一方、本実施の形態のターボ分子ポンプ１では、有効利用されていなかったベース２のアキシャル磁気軸受部分の周囲に電源収容部２１を形成し、その電源収容部２１に電源制御部を構成するＤＣ電源部やインバータ部や軸受駆動回路等をそれぞれ収納するようにした。ＤＣ電源部にはコネクタ２２を介して交流電力が外部から供給される。ベース２の外表面には、電源用のコネクタ２２の他にＩ／Ｏ用のコネクタなども設けられている。
【００１２】
電源部とポンプ本体とが別々のターボ分子ポンプでは、電源部とポンプ本体とが中継用のケーブルを用いて接続されるが、本実施の形態では、電源収納部２１内の回路部とベース２に設けられた電磁石６１，６２，６３やモータ８とが中継ケーブルを用いずに直に接続される。また、電源収納部２１に収納されるプリント基板２３をリング形状やリング形の一部を欠いた形状とすることにより、基板１枚あたりの面積を大きくすることができる。そのため、プリント基板２３の枚数を少なくすることができ、電源収納部２１の容積をより小さくすることができる。
【００１３】
なお、図１に示すターボ分子ポンプ１では、冷却水配管１２ａ，１２ｂが、ベース２のドラッグポンプ部９Ｂの近辺および電源収納部２１の外周面にそれぞれ設けられている。これは、冷却水配管１２ａによりベース２のポンプ本体側を主に冷却し、冷却水配管１２ｂによりベース２の電源収容部２１が設けられた部分を主に冷却するようにしたものであるが、いずれか一方だけを設けて、それでベース２のポンプ本体側と電源収容部２１が設けられた部分との両方を冷却するようにしても良い。
【００１４】
ターボ分子ポンプを半導体製造装置等で使用する場合、プロセスガスの一部がポンプ内部に析出して堆積するのを防止するために、ポンプ本体を加熱して使用することがある。例えば、図１に示したターボ分子ポンプの場合であれば、ドラッグポンプ部９Ｂが設けられているベース２の外周やケーシング４の外周にヒータを取り付けて加熱することになる。冷却水配管１２ｂはそのような使用を想定して設けられたものであり、冷却水配管１２ｂで冷却することにより高温となっているポンプ本体側から電源部への熱伝達を阻止し、電源部が高温となるのを防止している。
【００１５】
図２は上述したターボ分子ポンプ１の変形例を示す図である。図１に示したターボ分子ポンプ１では、モータ８や電磁石６１〜６３やドラッグポンプ部９Ｂの固定側が設けられているベース２の部材が、電源収納部２１の壁部を直接形成していた。一方、図２に示すターボ分子ポンプ１’では、電源収納部２１とモータ８等が設けられているベース２の部分との間に断熱領域を設けた。具体的には、ベース２を、電磁石６１〜６３やモータ８等が設けられたポンプベース部２Ａと電源収納部２１が形成された電源収納ベース部２Ｂとに分離し、電源用回路部品を電源収納ベース部２Ｂに収納した。電源収納ベース部２Ｂはボルト３０によりポンプベース部２Ａに接続されるが、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとの間には断熱材からなるスペーサ３１が設けられている。
【００１６】
ただし、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとは電気的接触が図られ、同電位に保たれる。例えば、プラズマ装置などにポンプ本体を取り付けた場合にはポンプ本体に放電するおそれがあるが、そのような場合であっても、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとが同電位となっているので、放電の影響を受け難くなるという利点がある。
【００１７】
このように、断熱性のスペーサ３１を設けて隙間を形成したことにより、ターボ分子ポンプ１’のポンプ本体を加熱して使用する場合に、ポンプベース部２Ａから電源収納ベース部２Ｂへの熱伝達を非常に低減することができる。さらに、電源収納ベース部２Ｂは冷却水配管１２ｂを流れる冷却水により冷却されるため、図１に示したターボ分子ポンプと比べ温度上昇を効果的に防止することができる。なお、電源収納ベース部２Ｂ内の回路部とベース２に設けられた電磁石６１，６２，６３やモータ８とは、図１の場合と同様に仲介ケーブルを介さず直に接続されている。
【００１８】
上述したように、本実施の形態のターボ分子ポンプでは、ポンプ本体のベース部分に電源収容スペースを形成してそこに電源部品を収容するようにしたので、従来の一体型ターボ分子ポンプのようにポンプ本体の幅方向寸法や高さ方向寸法を大きくすることなく、ポンプ本体と電源との一体化をすることができる。また、ベースの電源部分と本体側部分との間に断熱領域を設けて本体側からの熱伝達を低減することで、電源部分の温度上昇を低減することができる。
【００１９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ロータ５およびシャフト７は回転体を、電源収納部２１は制御部収容スペースを、ポンプベース部２Ａは第１のベース部を、電源収納ベース部２Ｂは第２のベース部を、スペーサ３１およびそれにより形成される隙間は断熱部をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプ１を示す図である。
【図２】変形例のターボ分子ポンプ１’を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，１’ ターボ分子ポンプ
２ ベース
４ ケーシング
５ ロータ
７ シャフト
８ モータ
２１ 電源収納部
２３ プリント基板
６１〜６３ 電磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受式のターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子ポンプにおいて、ポンプ本体とその制御装置とを一体化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７３２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のターボ分子ポンプでは、単にポンプ本体の下側にさらに制御装置を配置する構成としているため、従来のポンプ本体だけの場合に比べて大型化してしまうという欠点が合った。そのため、より広いポンプ設置スペースが必要となり、ターボ分子ポンプが装着される装置の大型化を招いてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、回転体を軸支する磁気軸受をベースにより保持して成るポンプ本体と、そのポンプ本体を制御する制御部とを備えた磁気軸受式のターボ分子ポンプに適用され、回転体の軸方向下端面とポンプ本体の下端面との間の領域および回転体の外周面と磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、制御部を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ベースのドーナツ形状領域に、制御部を収納する制御部収容スペースを形成したものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、ベースを磁気軸受が設けられた第１のベース部と制御部収容スペースが形成された第２のベース部とに分割し、第１のベース部と第２のベース部との間に断熱部を設けたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、回転体の軸方向下端面とポンプ本体の下端面との間の領域および回転体の外周面と磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、制御部を設けたので、ポンプ本体の大型化を招くことなくポンプ本体と制御部とを一体化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるターボ分子ポンプの実施の形態を示す図である。図１に示すポンプは磁気軸受式のターボ分子ポンプであり、ロータ５が固定されているシャフト７は、ラジアル磁気軸受を構成する電磁石６１，６２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石６３とで非接触支持され、モータ８によって回転駆動される。電磁石６１，６２，６３やモータ８が設けられているベース２には、電源・制御回路が設けられる電源収納部２１が形成されている。ケーシング４に形成された吸気口フランジ４ａを装置１００のチャンバに固定することにより、ターボ分子ポンプ１が装置１００に取り付けられる。
【０００８】
ターボ分子ポンプ１のポンプ部は、回転翼９１と固定翼９２とで構成されるターボポンプ部９Ａと、ターボポンプ部９Ａの下流側（図示下側）に設けられた筒状のドラッグポンプ部９Ｂとによって構成される。磁気浮上状態のロータ５をモータ８により高速回転すると、吸気口フランジ４ａの吸気口から吸入されたガスはターボポンプ部９Ａおよびラッグポンプ部９Ｂにより図示下方に排気され、さらに、排気孔２４を介してポンプ外へと排出される。排気孔２４に設けられた排気口フランジ１１にはバックポンプが接続される。
【０００９】
ベース２に形成された電源収納部２１は、電磁石６３を含むアキシャル磁気軸受部分を囲むようにリング状に形成されている。すなわち、電源収納部２１は、符号Ｔ１で示したロータ５の下端面とポンプ本体の下端面との間の領域であって、かつ、アキシャル軸受の外径Ｔ２とロータ５の外径Ｔ３との間の領域であるハッチングを施したドーナツ形状領域Ｒに形成されている。
【００１０】
ケーシング４と同程度の外径を有するベース２において、アキシャル磁気軸受部分はベース２の中央に配置され、アキシャル磁気軸受部分の外径はベース２の外径に比べてほぼ半分程度である。従来のターボ分子ポンプでは、ベース２のこの部分には排気口フランジ１１が設けられる排気孔２４が形成される程度で、有効利用されていなかった。そして、従来の一体型ターボ分子ポンプでは、ポンプ本体のベースの下方に制御部を一体化していたので、ポンプ本体の高さ方向寸法が大きくなるという欠点を有していた。
【００１１】
一方、本実施の形態のターボ分子ポンプ１では、有効利用されていなかったベース２のアキシャル磁気軸受部分の周囲に電源収容部２１を形成し、その電源収容部２１に電源制御部を構成するＤＣ電源部やインバータ部や軸受駆動回路等をそれぞれ収納するようにした。ＤＣ電源部にはコネクタ２２を介して交流電力が外部から供給される。ベース２の外表面には、電源用のコネクタ２２の他にＩ／Ｏ用のコネクタなども設けられている。
【００１２】
電源部とポンプ本体とが別々のターボ分子ポンプでは、電源部とポンプ本体とが中継用のケーブルを用いて接続されるが、本実施の形態では、電源収納部２１内の回路部とベース２に設けられた電磁石６１，６２，６３やモータ８とが中継ケーブルを用いずに直に接続される。また、電源収納部２１に収納されるプリント基板２３をリング形状やリング形の一部を欠いた形状とすることにより、基板１枚あたりの面積を大きくすることができる。そのため、プリント基板２３の枚数を少なくすることができ、電源収納部２１の容積をより小さくすることができる。
【００１３】
なお、図１に示すターボ分子ポンプ１では、冷却水配管１２ａ，１２ｂが、ベース２のドラッグポンプ部９Ｂの近辺および電源収納部２１の外周面にそれぞれ設けられている。これは、冷却水配管１２ａによりベース２のポンプ本体側を主に冷却し、冷却水配管１２ｂによりベース２の電源収容部２１が設けられた部分を主に冷却するようにしたものであるが、いずれか一方だけを設けて、それでベース２のポンプ本体側と電源収容部２１が設けられた部分との両方を冷却するようにしても良い。
【００１４】
ターボ分子ポンプを半導体製造装置等で使用する場合、プロセスガスの一部がポンプ内部に析出して堆積するのを防止するために、ポンプ本体を加熱して使用することがある。例えば、図１に示したターボ分子ポンプの場合であれば、ドラッグポンプ部９Ｂが設けられているベース２の外周やケーシング４の外周にヒータを取り付けて加熱することになる。冷却水配管１２ｂはそのような使用を想定して設けられたものであり、冷却水配管１２ｂで冷却することにより高温となっているポンプ本体側から電源部への熱伝達を阻止し、電源部が高温となるのを防止している。
【００１５】
図２は上述したターボ分子ポンプ１の変形例を示す図である。図１に示したターボ分子ポンプ１では、モータ８や電磁石６１〜６３やドラッグポンプ部９Ｂの固定側が設けられているベース２の部材が、電源収納部２１の壁部を直接形成していた。一方、図２に示すターボ分子ポンプ１’では、電源収納部２１とモータ８等が設けられているベース２の部分との間に断熱領域を設けた。具体的には、ベース２を、電磁石６１〜６３やモータ８等が設けられたポンプベース部２Ａと電源収納部２１が形成された電源収納ベース部２Ｂとに分離し、電源用回路部品を電源収納ベース部２Ｂに収納した。電源収納ベース部２Ｂはボルト３０によりポンプベース部２Ａに接続されるが、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとの間には断熱材からなるスペーサ３１が設けられている。
【００１６】
ただし、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとは電気的接触が図られ、同電位に保たれる。例えば、プラズマ装置などにポンプ本体を取り付けた場合にはポンプ本体に放電するおそれがあるが、そのような場合であっても、ポンプベース部２Ａと電源収納ベース部２Ｂとが同電位となっているので、放電の影響を受け難くなるという利点がある。
【００１７】
このように、断熱性のスペーサ３１を設けて隙間を形成したことにより、ターボ分子ポンプ１’のポンプ本体を加熱して使用する場合に、ポンプベース部２Ａから電源収納ベース部２Ｂへの熱伝達を非常に低減することができる。さらに、電源収納ベース部２Ｂは冷却水配管１２ｂを流れる冷却水により冷却されるため、図１に示したターボ分子ポンプと比べ温度上昇を効果的に防止することができる。なお、電源収納ベース部２Ｂ内の回路部とベース２に設けられた電磁石６１，６２，６３やモータ８とは、図１の場合と同様に仲介ケーブルを介さず直に接続されている。
【００１８】
上述したように、本実施の形態のターボ分子ポンプでは、ポンプ本体のベース部分に電源収容スペースを形成してそこに電源部品を収容するようにしたので、従来の一体型ターボ分子ポンプのようにポンプ本体の幅方向寸法や高さ方向寸法を大きくすることなく、ポンプ本体と電源との一体化をすることができる。また、ベースの電源部分と本体側部分との間に断熱領域を設けて本体側からの熱伝達を低減することで、電源部分の温度上昇を低減することができる。
【００１９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ロータ５およびシャフト７は回転体を、電源収納部２１は制御部収容スペースを、ポンプベース部２Ａは第１のベース部を、電源収納ベース部２Ｂは第２のベース部を、スペーサ３１およびそれにより形成される隙間は断熱部をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプ１を示す図である。
【図２】変形例のターボ分子ポンプ１’を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，１’ ターボ分子ポンプ
２ ベース
４ ケーシング
５ ロータ
７ シャフト
８ モータ
２１ 電源収納部
２３ プリント基板
６１〜６３ 電磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を軸支する磁気軸受をベースにより保持して成るポンプ本体と、そのポンプ本体を制御する制御部とを備えた磁気軸受式のターボ分子ポンプにおいて、
前記回転体の軸方向下端面と前記ポンプ本体の下端面との間の領域および前記回転体の外周面と前記磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、前記制御部を設けたことを特徴とす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、
前記ベースの前記ドーナツ形状領域に、前記制御部を収納する制御部収容スペースを形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ベースを前記磁気軸受が設けられた第１のベース部と前記制御部収容スペースが形成された第２のベース部とに分割し、前記第１のベース部と前記第２のベース部との間に断熱部を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項１】
回転体を軸支する磁気軸受をベースにより保持して成るポンプ本体と、そのポンプ本体を制御する制御部とを備えた磁気軸受式のターボ分子ポンプにおいて、
前記回転体の軸方向下端面と前記ポンプ本体の下端面との間の領域および前記回転体の外周面と前記磁気軸受の外周面との間の領域を満たすドーナツ形状領域に、前記制御部を設けたことを特徴とす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、
前記ベースの前記ドーナツ形状領域に、前記制御部を収納する制御部収容スペースを形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記ベースを前記磁気軸受が設けられた第１のベース部と前記制御部収容スペースが形成された第２のベース部とに分割し、前記第１のベース部と前記第２のベース部との間に断熱部を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２４２０６９（Ｐ２００６−２４２０６９Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５７６２４（Ｐ２００５−５７６２４）
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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