JP6331491B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプに関する。

ターボ分子ポンプに代表される真空ポンプは、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの真空チャンバに取り付けられる。ターボ分子ポンプは、ロータ翼とロータ円筒部とを有するロータと、ロータ翼と対向配置されるステータ翼と、ロータ円筒部と径方向に対向配置されるネジステータとを備えている。ロータは毎分数万回転で高速回転する。このロータの回転により、ロータ翼とステータ翼とが協働し、また、ロータ円筒部とネジステータが協働して、真空チャンバ内の気体が排気され、真空チャンバ内に高真空状態が作り出される。

ロータ円筒部とネジステータによって排気された気体は主に排気口に向かうが、一部の気体は、ロータの内周側に向かうことがある。排気された気体には、真空チャンバからの腐食性のプロセスガスが含まれており、このプロセスガスが、ロータ内周側に設けられたハウジング（以下、モータハウジングと呼ぶ。）内に入り、磁気軸受装置やモータなどの電気系統を腐食させる問題がある。それを防止するために、モータハウジングの外周面にネジ溝排気部が設けられることがある。

しかし、ロータ円筒部とネジステータによって排気された気体には、各種反応生成物が含まれており、この各種反応生成物が、上述のモータハウジングの外周面に設けられたネジ溝排気部に堆積することがある。ポンプ運転中はロータが遠心力により膨張するので、ロータ円筒部とモータハウジング間のクリアランスは停止時よりも運転中のほうが大きくなっている。そのため、運転中に反応生成物が堆積し、その後、ポンプ停止してロータ膨張が元に戻った時に、ロータ円筒部の内周面とモータハウジングの外周面とが反応生成物により固着する虞があった。

特許文献１には、ベース底面のロータ円筒部と対向する位置に、ベース底面と一体的にネジ溝を形成することで、ロータ円筒部とネジステータによって排気された気体がロータの内周側に向かうことを防止する考案が開示されている。

実開平５−６１９５号公報

しかし、特許文献１に記載の考案では、排気経路にネジ溝排気部が設けられており、排気性能を悪化させる可能性がある。

（１）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、前記ベースの内部底面のうち、前記ロータ円筒部の前記下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部と、を備え、前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向の全周にわたって交互に連続的に配置されており、前記溝の形成を阻害する貫通孔が形成されておらず、前記溝排気部の外径が、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の外径以下で、かつ、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の内径よりも大きく設定されていることにより、前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置する。
（２）さらに好ましい実施形態では、前記溝排気部を形成したリング状部材が別部材として設けられ、前記対向領域に固定されている。
（３）さらに好ましい実施形態では、前記溝排気部の外径は、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の外径とほぼ等しく、前記溝排気部の内径は、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の内径とほぼ等しい、又は、小さい。
（４）さらに好ましい実施形態では、前記ベースの内部底面のうち、前記対向領域よりも外周側には、環状溝が設けられている。
（５）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、前記ロータ円筒部の下流側端面、または、前記ベースの内部底面であって前記ロータ円筒部の前記下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部とを備え、前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向に交互に配置されており、前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置し、前記溝排気部を形成したリング状部材が別部材として設けられ、前記ロータ円筒部の前記下流側端面、または、前記対向領域に固定されている。
（６）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、前記ロータ円筒部の下流側端面、または、前記ベースの内部底面であって前記ロータ円筒部の前記下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部とを備え、前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向に交互に配置されており、前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置し、前記ベースの内部底面のうち、前記対向領域よりも外周側には、環状溝が設けられている。

本発明によれば、ネジ溝排気部がロータと固着することを防止し、かつ、ネジ溝排気部が排気性能を悪化させない真空ポンプを提供できる。

ターボ分子ポンプの断面図。 ネジ溝排気部を示した図。 ベースの内部底面の変形例を示した図。 排気口の位置の変形例を示した図。 ネジ溝排気部の変形例を示した図。 特許文献１に記載の発明について示した図。 全翼タイプのターボ分子ポンプを示した図。

本発明の真空ポンプを説明するにあたり、ターボポンプ部とドラッグポンプ部を真空排気部として有するターボ分子ポンプを例に説明する。

―実施形態―
図１は、ターボ分子ポンプ１００の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１００は、真空排気部として、ターボポンプ部８０と、ターボポンプ部８０よりも真空排気下流側に位置するドラッグポンプ部８１とを有する。ターボ分子ポンプ１００のケーシング５２内にはロータ組立体１０が回転自在に設けられている。ロータ組立体１０は、ポンプロータ４と、シャフト５と、ロータディスク６を備えている。ターボ分子ポンプ１００は磁気軸受式のポンプであり、ロータ組立体１０は、上部ラジアル電磁石６２、下部ラジアル電磁石６４、スラスト電磁石６６によって非接触支持される。

モータハウジング４８はベース５０に立設されている。モータハウジング４８内には、シャフト５、上部ラジアル電磁石６２、下部ラジアル電磁石６４、および、後述するモータ４０などが設けられている。

ポンプロータ４は、釣鐘形状をしており、モータハウジング４８を内包するように配置されている。ポンプロータ４には、複数段のロータ翼２０とロータ円筒部８とが設けられている。複数段のロータ翼２０の各段の間には、それぞれステータ翼４４が設けられ、これらロータ翼２０とステータ翼４４とによりターボポンプ部８０が構成される。ロータ円筒部８の外周側にはネジステータ１１が設けられ、これらの部材によりドラッグポンプ部８１が構成される。ネジステータ１１はアルミ合金などで形成されている。ネジステータ１１は、フランジ部１１ａにおいてベース５０にボルト１５で固定されている。ネジステータ１１の内周面には、ねじ溝が設けられている。一方、ロータ円筒部８の外周面には、ねじ溝が設けられていない。

各ステータ翼４４は、スペーサ５８を介してベース５０上に配設されている。ケーシング５２がベース５０に固定されると、積層されたスペーサ５８がベース５０とケーシング５２との間に挟持され、各ステータ翼４４が位置決めされる。

ベース５０には排気口５６が設けられている。本実施形態の排気口５６およびその開口部５６ａは、ベース５０の内部底面５０ａよりも吸気口３１側に設けられている。そして、真空排気部に開口した、すなわち、ポンプ内部に面した排気口５６の開口部５６ａは、ロータ円筒部８よりも外周側に位置している。この排気口５６にバックポンプ（不図示）が接続される。ロータ組立体１０が上部ラジアル電磁石６２、下部ラジアル電磁石６４、スラスト電磁石６６によって磁気浮上されつつモータ４０により高速回転駆動される。これにより、吸気口３１から吸気した気体は、ターボポンプ部８０であるロータ翼２０とステータ翼４４とが協働する排気動作により、また、ドラッグポンプ部８１であるロータ円筒部８とネジステータ１１とが協働する排気動作によりポンプ排気側空間へと移送される。ポンプ排気側空間に移送された気体は、ポンプ排気側空間に連通する排気口５６に接続されたバックポンプ（不図示）により排気される。なお、ポンプ排気側空間については、図５（ａ）でさらに説明する。

ベース５０の内部底面５０ａ上には、定常回転時のロータ円筒部８の回転軸方向真空排気下流側端面（以下、単に、下流側端面という。）８ａに対向する位置に、リング形状のネジ溝排気部７０（図２参照）が、ネジ溝排気部７０の中心をポンプロータ４の回転軸の中心に合わせるように、ネジ（不図示）で固定されている。ここで、図２（ａ）、（ｂ）を用いて、ネジ溝排気部７０の構造と作用について述べる。図２（ａ）は、ネジ溝排気部７０を吸気口３１側から見た図である。図２（ａ）には、２点鎖線でロータ円筒部８も示されている。さらに、符号８Ｒで示した矢印は、ロータ円筒部８の回転の向きを示している。なお、ロータ円筒部８の外周側輪郭とネジ溝排気部の外周側輪郭は対向し、ロータ円筒部８の内周側輪郭とネジ溝排気部の内周側輪郭は対向するが、見易さのため、図では、ずらして示している。ネジ溝排気部７０には、複数のネジ溝７１が設けられている。ネジ溝７１が設けられることに伴い、凸部７２も設けられる。図２（ｂ）は、図２（ａ）でのＡ−Ａ断面図である。図２（ｂ）に示すように、凹部であるネジ溝７１と、凸部７２が周方向に交互に設けられている。ネジ溝排気部の中心から伸びる半直線７８を基準にして、複数のネジ溝７１のうちの一つであるネジ溝７１ａの傾斜について説明する。他のネジ溝７１の傾斜もネジ溝７１ａと同様である。ネジ溝７１ａの外周側端部７１ａ１は、半直線７８よりもロータ円筒部８の回転の向き８Ｒ側に位置する。一方、ネジ溝７１ａの内周側端部７１ａ２は半直線７８よりもロータ円筒部８の回転の向き８Ｒと逆向きに位置している。ネジ溝７１ａは、外周側端部７１ａ１と内周側端部７１ａ２を接続する凹部である。図では、直線状に接続しているが、曲線状に接続してもよい。ネジ溝７１の上をロータ円筒部８の下流側端面８ａが、吸気口側から見て時計回り、すなわち、回転の向き８Ｒに回転することで、ポンプロータ４の外周側に気体を排気する。その結果、ポンプロータ４の内周側に気体が向かうのを防止できる。なお、このような排気機構は、シーグバーンポンプ機構と呼ばれている。

図１に戻る。ネジ溝排気部７０は、ベース５０の内部底面５０ａに設けられている。ロータ円筒部８の回転時、ロータ円筒部８は、遠心力によって主に径方向に膨張する。しかし、この膨張は、回転軸方向にはほとんど影響がない。すなわち、ロータ円筒部８の回転軸方向における寸法は、ロータ円筒部８の回転時と静止時とでほとんど変化がない。よって、ロータ円筒部８の下流側端面８ａとネジ溝排気部７０のクリアランスは、ロータ円筒部８の回転時と静止時とで、ほとんど変化しない。そのため、たとえ、ネジ溝排気部７０に反応生成物が堆積したとしても静止時のポンプロータ４（ロータ円筒部８）とネジ溝排気部７０との固着は起こらない。

図５（ａ）を用いてさらに述べる。図５（ａ）は、ポンプロータ４の定常回転時におけるロータ円筒部８に対する本実施形態のネジ溝排気部７０の位置を示している。なお、図５において、図示左方が外周側を示す。図５（ａ）に示すように、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、定常回転時のロータ円筒部８の外径Ｄ８ａとほぼ等しく設定されている。
以上のようにネジ溝排気部７０を設けると、ネジ溝排気部７０は定常回転時のロータ円筒部８の外周側に位置しない。そして、上述したように、ポンプ内部に面した排気口５６の開口部５６ａは、ロータ円筒部８よりも外周側に設けられている。
これによって、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでに通過する空間であるポンプ排気側空間にネジ溝排気部７０が位置することがない。そのため、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体がポンプ排気側空間に流入し、排気口５６に排気されるまでの排気経路Ｐ１にネジ溝排気部７０が位置することがない。その結果、ネジ溝排気部７０がターボ分子ポンプ１００の排気性能を悪化させることがない。

さらに、ネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂは、定常回転時のロータ円筒部８の内径Ｄ８ｂと等しい。すなわち、定常回転時のロータ円筒部８の下流側端面８ａとネジ溝排気部７０は、正対している。これによって、ネジ溝排気部７０とロータ円筒部８の下流側端面８ａとで構成されるシーグバーンポンプ機構の排気性能を最大に引き出すことができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本発明によるターボ分子ポンプ１００は、モータ４０を有するモータハウジング４８が立設されたベース５０と、モータ４０により回転駆動され、モータハウジング４８を内包するように配置される釣鐘形状のポンプロータ４と、ポンプロータ４と協働して気体を排気するポンプステータであるステータ翼４４およびネジステータ１１と、を備える。ベース５０は、ポンプロータ４、および、ポンプステータ（ステータ翼４４およびネジステータ１１）により排気された気体が流入するポンプ排気側空間と、ポンプ排気側空間に連通する排気口５６と、を有する。ターボ分子ポンプ１００は、釣鐘形状のポンプロータ４の回転軸方向真空排気下流側端面であるロータ円筒部８の下流側端面８ａに対向するベースの内部底面５０ａに、回転軸を中心とするリング形状に設けられ、モータハウジング４８が設けられた領域からポンプ排気側空間へ気体を排気するネジ溝７１を有するネジ溝排気部７０をさらに備える。ネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８とネジステータ１１によって排気された気体がポンプ排気側空間に流入し、排気口５６に排気されるまでの排気経路Ｐ１外に位置している。
これによって、ネジ溝排気部７０が、排気の阻害要因とならず、ターボ分子ポンプ１００の排気性能を悪化させることがない。

（２）ネジ溝排気部７０は、ベース５０の内部底面５０ａ上における、定常回転時のロータ円筒部８の下流側端面８ａに対向する位置に、設けられている。ロータ円筒部８がネジ溝排気部７０のネジ溝７１の上面を回転することで、モータハウジング４８側の気体が外周側に排気される排気機構が働く。
これによって、ロータ円筒部８とネジステータ１１によって排気された腐食性のプロセスガスを含む気体がポンプロータ４（ロータ円筒部８）の内周側に向かわないようにすることができる。その結果、ポンプロータ４の内周側に設けられたモータハウジング４８内のモータ４０や磁気軸受などの腐食を防止することができる。

（３）ネジ溝排気部７０は、ベース５０の内部底面５０ａに設けられている。ロータ円筒部８の回転時、ロータ円筒部８は、遠心力によって主に径方向に膨張する。しかし、この膨張は、回転軸方向にはほとんど影響がない。すなわち、ロータ円筒部８の回転軸方向における寸法は、ロータ円筒部８の回転時と静止時とでほとんど変化がない。よって、ロータ円筒部８の下流側端面８ａとネジ溝排気部７０のクリアランスは、ロータ円筒部８の回転時と静止時とで、ほとんど変化しない。
そのため、たとえ、ネジ溝排気部７０に反応生成物が堆積したとしても静止時のポンプロータ４（ロータ円筒部８）とネジ溝排気部７０との固着は起こらない。
これによって、ターボ分子ポンプ１００の再起動時に、ポンプロータ４が回転できないという事態を避けることができる。

（４）真空排気部に開口した排気口５６の開口部５６ａは、ロータ円筒部８よりも外周側に設けられている。さらに、ポンプロータ４の定常回転時において、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ロータ円筒部８の外径Ｄ８ａと等しいのが好ましい。すなわち、ネジ溝排気部７０は定常回転時のロータ円筒部８の外周側に位置しない。
これによって、ネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路の外に、位置することになり、ネジ溝排気部７０がターボ分子ポンプ１００の排気性能を悪化させることがない。
本発明と、図６に示す特許文献１に記載の発明とを対比する。図６（ａ）は、特許文献１の図２に相当し、図６（ｂ）は、特許文献１の図３に相当する。符号Ｐ＿ｒｅｆで示された経路は、気体の排気経路を示している。
特許文献１に記載の発明では、ネジ溝排気部２７０（特許文献１に記載の補助ネジ溝１８に相当）に、貫通孔２１６（特許文献１に記載の排気通路１６に相当）が形成されている。これによって、ネジ溝２７１を形成する領域が狭められてしまうので、ネジ溝排気部２７０の排気性能が悪化する可能性がある。
一方、本発明のターボ分子ポンプ１００に設けられているネジ溝排気部７０には、貫通孔２１６のような、ネジ溝７１の形成を阻害する構成を備えない。つまり、本発明では、ネジ溝排気部７０は、周方向の全周に亘って連続的にネジ溝７１と凸部７２とが交互に配置されている。
また、特許文献１に記載の発明では、ステータ２１１とロータ２０８によって排気された気体が排気口２５６に至るには、ネジ溝排気部２７０に設けられた貫通孔２１６を通過せねばならない。貫通孔２１６の近傍では、ロータ２０８（特許文献１に記載のロータ４に相当）が回転しており、ネジ溝排気部２７０と協働して外周側へ気体を排気している。すなわち、貫通孔２１６の近傍で、外周側へ気体を排気する排気機構が働いているため、貫通孔２１６を気体が通過するのを阻害する可能性がある。貫通孔２１６の外周側にはネジ溝２７１は形成されていないものの、内周側に形成されているネジ溝２７１が外周側への排気をすることは明らかであり、これが、貫通孔２１６を気体が通過するのを阻害する可能性がある。また、排気機構を働かせるには、ネジ溝２７１とロータ２０８が接近していなければならない。そのため、貫通孔２１６周辺のコンダクタンスが低下することも考えられる。
一方、本発明のターボ分子ポンプ１００に設けられているネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体がポンプ排気側空間に流入し排気口５６に排気されるまでの排気経路外に位置している。その結果、外周側へ排気する排気機構が排気の阻害要因となることも、ロータ円筒部８とネジ溝排気部７０とが接近していることが排気経路のコンダクタンスの低下を招くこともない。

（５）ポンプロータ４の定常回転時において、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ロータ円筒部８の外径Ｄ８ａと等しいのが好ましく、ネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂは、定常回転時のロータ円筒部８の内径Ｄ８ｂと等しいことが好ましい。すなわち、定常回転時のロータ円筒部８の下流側端面８ａとネジ溝排気部７０は、正対しているのが好ましい。
これによって、ネジ溝排気部７０とロータ円筒部８とで構成されるシーグバーンポンプ機構の排気性能を最大に引き出すことができる。

（６）リング形状のネジ溝排気部７０は、ネジでベース５０の内部底面５０ａに固定されている。すなわち、ネジ溝排気部７０は、ベース５０とは別の部材である。
これによって、以下に示すように、ネジ溝の加工が容易になる。
ベース５０の内部底面５０ａは、ベース５０の内部領域に位置するため、ベース５０の内部底面５０ａに一体的にネジ溝を形成するのは、困難である。
本実施形態では、ベース５０と別の部材であるネジ溝排気部７０にネジ溝７１を形成するので、ベース５０に一体的にネジ溝を形成するよりネジ溝の加工が容易になる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。なお、以上に示した実施形態と同様の箇所については、説明を省略する。

―変形例１―
図３を用いて、ベース５０の内部底面５０ａの変形例について説明する。本変形例では、ロータ円筒部８の外周側に位置するベース５０の内部底面５０ａに環状溝５０ｂが形成されている。すなわち、ベース５０の内部底面５０ａのうち、ロータ円筒部８とベース５０の内部底面５０ａの対向領域よりも外周側に環状溝５０ｂが形成されている。環状溝５０ｂを設けることで、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路を拡張することになるため、コンダクタンスが向上し、ターボ分子ポンプ１００の排気性能を向上することができる。

―変形例２―
図４を用いて、排気口５６の位置の変形例について説明する。以上の実施形態では、排気口５６がベース５０の内部底面５０ａよりも吸気口３１側に設けられているが、本変形例では、排気口５６がベース５０の内部底面５０ａよりもポンプ下面１００ａ側（図示下方側）に設けられている。しかし、以上の実施形態と同様に、ポンプ内部に面した排気口５６の開口部５６ａは、ロータ円筒部８よりも外周側に設けられている。そして、実施形態と同様に、ネジ溝排気部７０は、定常回転時のロータ円筒部８の外周側に位置しない。
そのため、ネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路Ｐ２に位置することがなく、ネジ溝排気部７０が排気性能を悪化させることがない。
よって、本変形例でも、以上の実施形態と同様の作用効果を奏する。

以下に示す、変形例３と変形例４は、ネジ溝排気部７０の変形例である。図５を用いて、変形例３と変形例４におけるネジ溝排気部７０を、以上に示した実施形態のネジ溝排気部７０と対比しながら説明する。なお、図５において、図示左方が外周側を示す。また、図５は、ポンプロータ４（ロータ円筒部８）が定常回転している時の様子を示している。

―変形例３―
図５（ｂ）に示す本変形例のネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、図５（ａ）に示すネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａと等しい。これは、すなわち、ネジ溝排気部の外周側端部がロータ円筒部８の外周側に位置しないことを意味する。よって、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路Ｐ１に、ネジ溝排気部７０が位置することがなく、ネジ溝排気部７０がターボ分子ポンプ１００の排気性能を悪化させることがない。

さらに、図５（ｂ）に示す本変形例のネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂは、図５（ａ）に示すネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂよりも小さい。そのため、ポンプロータ４の定常回転時において、ネジ溝排気部７０の内周側端部は、ロータ円筒部８の下流側端面８ａの内周側端部よりも内周側に位置する。

ロータ円筒部８とネジ溝排気部７０が対向しない領域は、排気する作用を有しないため、図５（ｂ）に示すネジ溝排気部７０とロータ円筒部８との排気性能は、図５（ａ）に示すネジ溝排気部７０とロータ円筒部８との排気性能と等しくなる。

―変形例４―
図５（ｃ）に示す本変形例のネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、図５（ａ）に示すネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａよりも小さい。そのため、ポンプロータ４の定常回転時において、ネジ溝排気部７０の外周側端部は、ロータ円筒部８の下流側端面８ａの外周側端部よりも内周側に位置する。これは、すなわち、ネジ溝排気部７０の外周側端部がロータ円筒部８の外周側に位置しないことを意味する。よって、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路Ｐ１にネジ溝排気部７０が位置することがなく、ネジ溝排気部７０がターボ分子ポンプ１００の排気性能を悪化させることがない。

さらに、図５（ｃ）に示す本変形例のネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂは、図５（ａ）に示すネジ溝排気部７０の内径Ｄ７０ｂよりも大きい。そのため、ポンプロータ４の定常回転時において、ネジ溝排気部７０の内周側端部は、ロータ円筒部８の下流側端面８ａの内周側端部よりも外周側に位置する。

以上より、図５（ｃ）に示すネジ溝排気部７０とロータ円筒部８とが対向する面積は、図５（ａ）に示す対向する面積よりも小さくなるため、図５（ｃ）に示すネジ溝排気部７０とロータ円筒部８との排気性能は、図５（ａ）に示す以上の実施形態に示したネジ溝排気部７０とロータ円筒部８との排気性能よりも低くなる。しかし、ポンプロータ４の内周側に気体が向かうことを防止できるのであれば、図５（ｃ）に示すようなネジ溝排気部７０でも問題ない。

以上の実施形態および変形例３、４より、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａについて、以下のような条件（Ｉ）、（ＩＩ）が課せられていることが理解できる。
（Ｉ）ポンプロータ４の内周側に気体が向かうのを防ぐためのネジ溝排気部７０とロータ円筒部８とで排気機構を構成するには、ネジ溝排気部７０とロータ円筒部８とが対向する領域が必要である。ポンプロータ４の定常回転時でネジ溝排気部７０とロータ円筒部８とが対向するためには、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ポンプロータ４の定常回転時のロータ円筒部８の内径Ｄ８ｂよりも大きいことが好ましい。
（ＩＩ）排気口５６の開口部５６ａがロータ円筒部８の外周側に開口されている。そのため、ポンプロータ４の定常回転時にネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路の外に位置するためには、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ポンプロータ４の定常回転時のロータ円筒部８の外径Ｄ８ａ以下であることが好ましい。

ネジ溝排気部７０は、ベース５０の内部底面５０ａに設けるようにしたが、ロータ円筒部８の下流側端面８ａに設けるようにしてもよい。その場合、ネジ溝排気部７０は、ロータ円筒部８と一体的に設けることも、ロータ円筒部８と別部材で設けることもできる。ロータ円筒部８の回転軸方向真空排気下流側端面にネジ溝排気部７０を設ける場合には、以下の条件（ＩＩＩ）、（ＩＶ）が課せられていることが理解できる。なお、これらの条件（ＩＩＩ）、（ＩＶ）は、ポンプロータ４の定常回転時を想定している。ロータ円筒部８の下流側端面８ａに設ける場合で、ポンプロータ４の定常回転時を想定するのは、ネジ溝排気部７０とロータ円筒部８の膨張率の違いを考慮してのことである。
（ＩＩＩ）ロータ円筒部８の回転軸方向真空排気下流側端面にネジ溝排気部７０を設けるためには、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ロータ円筒部８の内径Ｄ８ｂよりも大きく外径Ｄ８ａ以下であることが好ましい。
（ＩＶ）ロータ円筒部８とネジステータ１１が協働して排気された気体が排気口５６に至るまでの排気経路の外に位置するためには、ロータ円筒部８の下流側端面８ａの外周側端部からネジ溝排気部７０が突出しないようにする必要がある。すなわち、上記の（ＩＩ）での結論と同様に、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａは、ポンプロータ４の定常回転時のロータ円筒部８の外径Ｄ８ａ以下であることが好ましい。

以上で示したように、ネジ溝排気部７０をベース５０の内部底面５０ａに設ける場合でも、ロータ円筒部８の下流側端面８ａに設ける場合でも、ネジ溝排気部７０には、ネジ溝排気部７０の外径Ｄ７０ａを、ポンプロータ４の定常回転時のロータ円筒部８の内径Ｄ８ｂよりも大きく、かつ、外径Ｄ８ａ以下にするのが好ましいという条件が課せられる。

ネジ溝排気部７０を、ベース５０の内部底面５０ａ、および、ロータ円筒部８の下流側端面８ａの両方に設けるようにしてもよい。

本実施形態では、ネジ溝排気部７０がベース５０の内部底面５０ａにネジで固定されているとしたが、接着剤で固定されるようにしてもよい。

本実施形態では、ネジ溝排気部７０は、ベース５０と別部材としたが、ベース５０と一体的に設けることも可能である。

以上では、ターボポンプ部およびドラッグポンプ部を有する真空ポンプに本発明を適用したが、本発明は、以下のような真空ポンプにも適用できる。
・ターボポンプ部を有さず、ドラッグポンプ部のみを真空排気部として有する真空ポンプ、すなわち、モレキュラドラッグポンプ。
モレキュラドラッグポンプにおいては、図１に示すターボ分子ポンプ１００と同様に、ネジ溝排気部を設けることができる。すなわち、ベースの内部底面のうち、ロータ円筒部の回転軸方向真空排気下流側端面に対向する領域に、ネジ溝排気部を設ければよい。
・ドラッグポンプ部を有さず、ターボポンプ部のみを真空排気部として有する真空ポンプ、すなわち、全翼タイプのターボ分子ポンプ。
図７は、全翼タイプのターボ分子ポンプ１００の一部を示している。全翼タイプのターボ分子ポンプ１００は、真空排気部として、複数段のロータ翼２０が形成されたポンプロータ４とロータ翼２０の間に配設されるステータ翼４４を備えている。全翼タイプのターボ分子ポンプ１００においては、ベース５０の内部底面５０ａのうち、ポンプロータ４の回転軸方向真空排気下流側端面４ａに対向する領域に、ネジ溝排気部７０を設ければよい。

以上では、ロータ組立体を支えるための軸受として磁気軸受を備える真空ポンプに本発明を適用したが、本発明は、磁気軸受以外の軸受、例えば、転がり軸受を備える真空ポンプに適用することも可能である。

本発明の真空ポンプにおいては、ステータの内周面、および、ロータ円筒部の外周面のいずれか一方に、ねじ溝を設ければよい。よって、以上では、ねじ溝が内周面に設けられたステータ、すなわち、ネジステータを用いたが、ステータの内周面にねじ溝を設ける代わりに、ロータ円筒部の外周面にねじ溝を設けることもできる。

以上では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

４：ポンプロータ、 ５：シャフト、 ６：ロータディスク、 ８：ロータ円筒部、
１０：ロータ組立体、 １１：ネジステータ、 １１ａ：フランジ部、
２０：ロータ翼、 ３１：吸気口、 ４０：モータ、 ４４：ステータ翼、
４８：モータハウジング、
５０：ベース、 ５０ａ：内部底面、 ５０ｂ：環状溝、
５２：ケーシング、 ５６：排気口、 ５６ａ：開口部、
５８：スペーサ、 ６２：上部ラジアル電磁石、
６４：下部ラジアル電磁石、 ６６：スラスト電磁石、 ７０：ネジ溝排気部、
７１：ネジ溝、 ８０：ターボポンプ部、 ８１：ドラッグポンプ部、
１００：ターボ分子ポンプ、
８Ｒ：回転の向き、
Ｄ８ａ：外径、 Ｄ８ｂ：内径、 Ｄ７０ａ：外径、 Ｄ７０ｂ：内径、
Ｐ１、Ｐ２：排気経路

Claims (6)

1. 複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、
   前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、
   前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、
   前記ベースの内部底面のうち、前記ロータ円筒部の下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部とを備え、
   前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向の全周にわたって交互に連続的に配置されており、前記溝の形成を阻害する貫通孔が形成されておらず、
   前記溝排気部の外径が、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の外径以下で、かつ、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の内径よりも大きく設定されていることにより、前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置する真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記溝排気部を形成したリング状部材が別部材として設けられ、前記対向領域に固定されている真空ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記溝排気部の外径は、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の外径とほぼ等しく、
   前記溝排気部の内径は、前記ポンプロータの定常回転時における前記ロータ円筒部の内径とほぼ等しい、又は、小さい真空ポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ベースの内部底面のうち、前記対向領域よりも外周側には、環状溝が設けられている真空ポンプ。
5. 複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、
   前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、
   前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、
   前記ロータ円筒部の下流側端面、または、前記ベースの内部底面であって前記ロータ円筒部の前記下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部とを備え、
   前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向に交互に配置されており、
   前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置し、
   前記溝排気部を形成したリング状部材が別部材として設けられ、前記ロータ円筒部の前記下流側端面、または、前記対向領域に固定されている、真空ポンプ。
6. 複数段設けられたロータ翼と、前記ロータ翼よりも下流側に設けられたロータ円筒部とを有し、回転駆動されるポンプロータと、
   前記複数段のロータ翼と交互に配置される複数段のステータ翼と、前記ロータ円筒部の外周側に所定隙間を介して囲むように設けられたステータとを有し、前記ポンプロータと協働して気体を排気するポンプステータと、
   前記ポンプロータおよび前記ポンプステータにより排気された気体が流入する排気側空間と、前記排気側空間に連通する排気口とが形成されたベースと、
   前記ロータ円筒部の下流側端面、または、前記ベースの内部底面であって前記ロータ円筒部の前記下流側端面が対向する対向領域に、前記ポンプロータの回転軸を中心とするリング形状に設けられ、前記ポンプロータの内周側から前記排気側空間へ気体を排気する溝排気部とを備え、
   前記溝排気部は、凹部である溝と凸部とが周方向に交互に配置されており、
   前記溝排気部は、気体が前記排気側空間に流入し前記排気口に排気されるまでの排気経路外に位置し、
   前記ベースの内部底面のうち、前記対向領域よりも外周側には、環状溝が設けられている、真空ポンプ。

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