(57)【要約】【課題】ねじ溝排気要素および排気口を高温化し、且つ、一定温度以上に保つことが可能な真空ポンプ、および真空ポンプに備わる昇温ステータ、排気口部材、加熱手段を提供する。【解決手段】本発明に係る真空ポンプでは、ねじ溝排気要素であるねじ溝ステータとステータベースとの間に、熱伝導率が低く、かつ、高温でも強度が落ちにくいステンレス材で形成された円筒形状（リング状）の昇温ステータが配設される。さらに、この昇温ステータに、複数の発熱体が昇温ステータの周方向に等間隔に配設される。また、排気口部材を昇温ステータに接触させて配設する。  この構成により、ねじ溝排気要素および排気口を従来よりも高温化し、且つ、一定温度以上に保つことができる。【選択図】図１
2019090384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口が形成された外装体と、
排気口と、
ベース部と、
前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、
前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、
前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくともいずれか一方に刻設されたねじ溝と、
を備え、
前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプであって、
前記ねじ溝ステータの外周に配置され、ステンレス材で形成された円筒形状の昇温ステータを更に備え、
前記昇温ステータには、複数の加熱手段が当該昇温ステータの周方向に等間隔となるように配設されることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記昇温ステータは、前記ベース部と断熱されており、
前記排気口を構成する排気口部材は、前記昇温ステータに接触して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記加熱手段は、少なくとも３つ以上配設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記加熱手段はカートリッジヒータであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記カートリッジヒータは、
前記ベース部の外周面に沿って９０度に曲げられた設置導線部を有し、
前記設置導線部を固定用プレートで押さえ、当該固定用プレートと前記ベース部とをボルトで締結することで、前記ベース部に固定されることを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ねじ溝ステータが、非調質処理のアルミニウム材からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
吸気口が形成された外装体と、
排気口と、
ベース部と、
前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、
前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、
を備え、
前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、
前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる昇温ステータであって、
前記昇温ステータは、ステンレス材で形成され、
前記ねじ溝ステータの外周に配置され、
更に、加熱手段を設置するための複数の加熱手段設置部が当該昇温ステータの周方向に等間隔に配設されることを特徴とする昇温ステータ。
【請求項８】
吸気口が形成された外装体と、
排気口と、
ベース部と、
前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、
前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、
を備え、
前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、
前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる排気口部材であって、
前記排気口部材は、前記排気口を構成する部材であり、
更に、前記ベース部と断熱された昇温ステータに接触して配設されることを特徴とする排気口部材。
【請求項９】
吸気口が形成された外装体と、
排気口と、
ベース部と、
前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、
前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、
を備え、
前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、
前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる加熱手段であって、
前記加熱手段は、複数であり、周方向に等間隔となることを特徴とする加熱手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ、および真空ポンプに備わる昇温ステータ、排気口部材、加熱手段に関する。
詳しくは、内部の適所を高温化し一定以上の温度に保つ真空ポンプ、および真空ポンプに備わる昇温ステータ、排気口部材、加熱手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
配設される真空室内の真空排気処理を行うための真空ポンプには、回転体とねじ溝排気要素（ねじ溝型排気機構／ねじ溝ポンプ部）を備えているものがある。当該ねじ溝排気要素を備えた真空ポンプは、回転体における回転翼が配設された下側に、回転翼のない回転円筒体（回転翼円筒部）を設け、回転翼外側のねじ溝排気要素内のガスを圧縮する構成になっている。こうした構成において、ねじ溝排気要素は、回転する回転翼円筒部から熱を受け取って一様な温度となり、一様に膨張する。
また、真空ポンプが半導体製造用に使用される場合などは、半導体の製造工程で様々なプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、真空ポンプはチャンバ（反応装置）内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。これらのプロセスガスは、排気される際に圧力が高い場合だけではなく、冷却されてある温度になると固体になり、排気系に生成物を析出する場合がある。
この種のプロセスガスが真空ポンプ内で低温となって固体状になり、真空ポンプ内部に付着して堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、真空ポンプの性能を低下させる原因になる虞がある。
この状態を防ぐために、アルミニウム材で形成されたベース部に温度制御加熱装置（ヒータ）と温度センサを埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つように、加熱手段であるヒータによる加熱制御（ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
また、真空ポンプの排気口においては、排気されるガスが固化して形成されてしまう反応生成物対策として、ラバーヒータなどの配管専用ヒータを排気口部材（排気口円筒部／排気口の配管部）に巻きつけて高温化している。
なお、一般的に、ヒータは発熱体２個で構成され、当該ベース部に対称に配置される。
【０００３】
図１０は、従来の真空ポンプ１０００を説明するための図である。
図１０（ａ）に示したように、従来、アルミニウム材で形成されたベース部（ベーススペーサ６０）を一定温度に保温する目的で、２個の発熱体で構成されるヒータ１１００（ＴＭＳヒータ）をベース部に配設していた。なお、従来の構成においては、アルミニウム材であるベース部を保温する目的であれば、ヒータ１１００は２個で充分であった。
なお、従来の構成における制御温度は最大１００℃程度である。この場合、ねじ溝排気要素２０は、回転体（回転翼円筒部１０など）から熱を受け取るため、温度は一様に保たれていた。そのため、熱変形も一様を呈していた。
【０００４】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＸ部（排気口６付近）の拡大図である。
図１０（ｂ）に示したように、従来、排気口６付近では、排気口６は低温となるステータベース３との接触はなく、断熱スペーサ１２００を介してベース部に締結していた。この場合、シールは、ベーススペーサ６０と断熱スペーサ１２００、および、断熱スペーサ１２００と排気口部材１６００のフランジ部分の２箇所において、それぞれＯリング１０７０、１０７５を用いて行われていた。
【０００５】
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）におけるＹ部（ヒータ１１００の取付部）を側面から見た拡大図である。
図１０（ｃ）に示したように、ヒータ１１００（内蔵されているため不図示）としてカートリッジヒータ（インサート型のヒータ）を用いた場合、設置部と固定部は同一部品であった。より詳しくは、従来のヒータ１１００の固定方法は、ベーススペーサ６０の外周面にヒータ１１００に対して挿込軸方向と直角となる平面を設け、かつ、ヒータ１１００には溶接結合したフランジ部（カートリッジヒータフランジ１１２０）を設けて、当該フランジ部を先述したベーススペーサ６０の平面に、締結ボルト１１３０で固定していた。そこからヒータリードピン部１１１０が出ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−８９５８２号
【特許文献２】特開平９−７２２９３号
【特許文献３】ＷＯ２０１１／０２１４２８号
【特許文献４】特開２０１５−１５１９３２号
【特許文献５】特開２０１５−１９４１１６号
【０００７】
特許文献１には、真空ポンプにおいて、正常に運転させながらガスの固化を抑制することを目的として、断熱手段としてのスペーサと、当該スペーサに収容される加熱手段としてのカートリッジヒータとを備える技術について記載されている。
なお、特許文献１では、カートリッジヒータの個数については限定されていない。
特許文献２には、ターボ分子ポンプにおいて、ねじ溝ポンプ段のガス流路をガスの昇華温度以上に加熱可能にすることを目的として、ねじ溝ポンプ段のガス流路に放熱板を設け、当該放熱板と加熱部（ターボ分子ポンプの外部）とを熱の良導体で連結する技術について記載されている。
特許文献３には、真空ポンプにおいて、配設される温度センサの数よりも少ない数の加熱装置もしくは冷却装置を用いて温度制御を可能にすること目的として、ベース部の外周に加熱装置を配設する技術について記載されている。
なお、特許文献２および特許文献３では、ベース部の外周に加熱装置を設置する構成であるため、外部に熱が逃げやすく、高温化が難しい。
特許文献４には、真空ポンプにおいて、ねじ溝部内でのガスの固化を抑制することを目的として、ステンレス製の断熱スペーサを配設する技術について記載されている。なお、断熱スペーサはベース部と部分的に接触している。
なお、特許文献４では、ベース部には加熱装置のみならず、電装部品を冷却するための水冷管も配設されている。したがって、加熱したいねじ部品や排気口だけのためにベース部の温度を高温化することは難しい。
特許文献５には、真空ポンプにおいて、排気口全体の温度を効率よく上げることを目的として、排気口部品の外周面に断熱スペーサを配設する技術について記載されている。
なお、特許文献５では、ベース部は水冷管によって一定温度に管理されているため、排気口内部の温度が下がってしまう虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、ねじ溝排気要素（ねじ溝ステータ）をロータ部（回転部）の温度以上の温度に維持するためには、外気に放熱されて温度が下がりやすい傾向があるベース部と当該ねじ溝排気要素との間を断熱する必要があった（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
また、排気口に堆積する反応生成物対策として、排気口を高温化する目的で、排気口部品（排気口円筒部）に排気口専用ヒータを取り付けたり、断熱スペーサを配設することが一般的である（特許文献４、特許文献５）が、排気口専用ヒータや断熱スペーサを取り付けても、低温となるベース部に排気口を締結すると、熱はベース部へ逃げてしまうため、効率よく排気口を高温化することができなかった。
また、排気口専用ヒータは高額であるため、取り付けることで真空ポンプの製作コストが増大してしまっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、ねじ溝排気要素および排気口を従来よりも高温化し、且つ、一定温度以上に保つことが可能な真空ポンプ、および真空ポンプに備わる昇温ステータ、排気口部材、加熱手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、排気口と、ベース部と、前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくともいずれか一方に刻設されたねじ溝と、を備え、前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプであって、前記ねじ溝ステータの外周に配置され、ステンレス材で形成された円筒形状の昇温ステータを更に備え、前記昇温ステータには、複数の加熱手段が当該昇温ステータの周方向に等間隔となるように配設されることを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項２記載の本願発明では、前記昇温ステータは、前記ベース部と断熱されており、前記排気口を構成する排気口部材は、前記昇温ステータに接触して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項３記載の本願発明では、前記加熱手段は、少なくとも３つ以上配設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空ポンプを提供する。
請求項４記載の本願発明では、前記加熱手段はカートリッジヒータであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項５記載の本願発明では、前記カートリッジヒータは、前記ベース部の外周面に沿って９０度に曲げられた設置導線部を有し、前記設置導線部を固定用プレートで押さえ、当該固定用プレートと前記ベース部とをボルトで締結することで、前記ベース部に固定されることを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプを提供する。
請求項６記載の本願発明では、前記ねじ溝ステータが、非調質処理のアルミニウム材からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項７記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、排気口と、ベース部と、前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、を備え、前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる昇温ステータであって、前記昇温ステータは、ステンレス材で形成され、前記ねじ溝ステータの外周に配置され、更に、加熱手段を設置するための複数の加熱手段設置部が当該昇温ステータの周方向に等間隔に配設されることを特徴とする昇温ステータを提供する。
請求項８記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、排気口と、ベース部と、前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、を備え、前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる排気口部材であって、前記排気口部材は、前記排気口を構成する部材であり、更に、前記ベース部と断熱された昇温ステータに接触して配設されることを特徴とする排気口部材を提供する。
請求項９記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、排気口と、ベース部と、前記外装体および前記ベース部に内包され、回転自在に支持された回転部と、前記ベース部と前記回転部との間に配置された略円筒状のねじ溝ステータと、を備え、前記回転部の外周面または前記ねじ溝ステータの内周面の少なくとも何れか一方にねじ溝が刻設され、前記回転部を高速回転させることにより、前記吸気口側から吸気した気体を前記排気口側へ移送する真空ポンプに用いられる加熱手段であって、前記加熱手段は、複数であり、周方向に等間隔となることを特徴とする加熱手段を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、昇温ステータを配設して当該昇温ステータに複数の発熱体を均等に（すなわち、等間隔で）配置する。
これにより、ねじ溝排気要素および排気口を従来よりも高温化し、且つ、一定温度以上に保つことができる。
その結果、反応生成物の対策が可能になる。また、ねじ溝排気要素の熱変形の位相差を最小限にすることができるので、ねじ溝排気要素とロータ部（回転部）との接触リスクを回避し、排気性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る真空ポンプの概略構成例を示した図である。
【図２】アルミ材の各温度における耐力の比較を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る昇温ステータを説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る昇温ステータに配設する発熱体について説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る昇温ステータに配設する発熱体の個数の違いに関する設計検証（解析値）について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る昇温ステータおよび排気口部材を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る昇温ステータを配設した排気口付近の温度変化に関する設計検証（実機評価結果）を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係るヒータの取付部を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態に係るヒータコネクタの位置を説明するための図である。
【図１０】従来の真空ポンプを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（ｉ）実施形態の概要
本発明の実施形態に係る真空ポンプでは、ねじ溝排気要素とステータベースとの間に、熱伝導率が低く、高温でも強度が落ちにくいステンレス材で形成された円筒形状（リング状）の昇温ステータが配設される。さらに、この昇温ステータに、複数の発熱体が昇温ステータの周方向に等間隔に配設される。
また、排気口部材を昇温ステータに接触させて配設する。
この構成により、ねじ溝排気要素および排気口を従来よりも高温化し、且つ、一定温度以上に保つことができる。
【００１４】
（ｉｉ）実施形態の詳細
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図９を参照して詳細に説明する。
（真空ポンプ１の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る真空ポンプ１の概略構成例を示した図であり、真空ポンプ１の軸線方向の断面図を示している。
なお、本発明の実施形態では、便宜上、回転翼の直径方向を「径（直径・半径）方向」、回転翼の直径方向と垂直な方向を「軸線方向（または軸方向）」として説明する。
真空ポンプ１の外装体を形成するケーシング（外筒／筐体）２は、略円筒状の形状をしており、ケーシング２の下部（排気口６側）に設けられたベース部（ベーススペーサ６０、ステータベース３など）と共に真空ポンプ１の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、真空ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物である気体移送機構が収納されている。
本実施形態では、この気体移送機構は、回転自在に支持された回転体（回転翼９／回転翼円筒部１０など）と、筐体に対して固定された固定部（固定翼３０／ねじ溝排気要素２０など）から構成されている。
また、図示しないが、真空ポンプ１の外装体の外部には、真空ポンプ１の動作を制御する制御装置が専用線を介して接続されている。
【００１５】
ケーシング２の端部には、当該真空ポンプ１へ気体を導入するための吸気口４が形成されている。また、ケーシング２の吸気口４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５が形成されている。
また、真空ポンプ１の下流側には、当該真空ポンプ１から気体を排気するための排気口６が形成されている。
【００１６】
回転体は、回転軸であるシャフト７、このシャフト７に配設されたロータ８、ロータ８に設けられた複数枚の回転翼９、排気口６側に設けられた回転翼円筒部（スカート部）１０を備える。
各回転翼９は、シャフト７の軸線に対して垂直に放射状に伸びた円板形状の円板部材により構成される。
また、回転翼円筒部１０は、ロータ８の回転軸線と同心の円筒形状をした円筒部材により構成される。
【００１７】
ステータコラム内には、詳細は図示しないが、シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を高速回転させるためのモータ部が設けられている。また、当該モータ部に対して吸気口４側と排気口６側には、シャフト７をラジアル方向（径方向）に非接触で支持するための径方向磁気軸受装置が設けられている。さらに、シャフト７の下端には、シャフト７を軸線方向（アキシャル方向）に非接触で支持するための軸方向磁気軸受装置が設けられている。
【００１８】
筐体（ケーシング２）の内周側には、固定翼３０が形成されている。そして、固定翼３０は円筒形状をした固定翼スペーサ３５により互いに隔てられて固定されている。
なお、回転翼９と固定翼３０は互い違いに配置され、軸線方向に複数段形成されるが、真空ポンプ１に要求される排出性能を満たすために、必要に応じて任意の数のロータ部品およびステータ部品を設けることができる。
そして、本実施形態では、高速回転によって発熱する部材を冷却させるために、固定翼３０下部に水冷管４０、４５が配置された水冷スペーサ５０を設けてある。水冷スペーサ５０には温度センサ（不図示）を配設し、水冷水流路に設けた電磁バルブの開閉制御により水冷スペーサ５０を所定の温度に保つように構成されている。これにより、回転翼９は冷却されて排気性能を向上させることができる。
【００１９】
本実施形態に係る真空ポンプ１では、排気口６側にねじ溝排気要素２０（ねじ溝型排気機構）が配設される。ねじ溝排気要素２０の回転翼円筒部１０との対向面には、ねじ溝（らせん溝）が形成されている。あるいは、回転翼円筒部１０のねじ溝排気要素２０との対向面にねじ溝が形成される構成であってもよい。
ねじ溝排気要素２０における回転翼円筒部１０との対向面側（すなわち、真空ポンプ１の軸線に平行な内周面）は、所定のクリアランスを隔てて回転翼円筒部１０の外周面と対面しており、回転翼円筒部１０が高速回転すると、真空ポンプ１で圧縮されたガスが回転翼円筒部１０の回転に伴ってねじ溝にガイドされながら排気口６側へ送出されるようになっている。すなわち、ねじ溝は、ガスを輸送する流路となっている。
このように、ねじ溝排気要素２０における回転翼円筒部１０との対向面と、回転翼円筒部１０とが、所定のクリアランスを隔てて対向することにより、ねじ溝排気要素２０の軸線方向側内周面に形成されたねじ溝でガスを移送する気体移送機構を構成している。
なお、ガスが吸気口４側へ逆流する力を低減させるために、このクリアランスは小さければ小さいほど好ましい。
また、ねじ溝排気要素２０に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をロータ８の回転方向にガスが輸送された場合、排気口６に向かう方向である。
そして、らせん溝の深さは、排気口６に近づくにつれて次第に浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは排気口６に近づくにつれて徐々に圧縮されるようになっている。
本実施形態では、このねじ溝排気要素２０とベーススペーサ６０の間に昇温ステータ８０、高温ステータ９０が設けられている。昇温ステータ８０の、吸気口４側は水冷スペーサ５０と上側Ｏリング７０でシールされ、排気口６側はベーススペーサ６０と下側Ｏリング７５でシールされる。さらに、本実施形態では、この昇温ステータ８０にヒータ１００が埋め込まれて配置される。なお、本実施形態では、ヒータ１００はカートリッジヒータを使用する。
なお、昇温ステータ８０については後述する。
また、図１に点線で記載したＺ部についても後述する。
上述した構成により、真空ポンプ１は、当該真空ポンプ１に配設される真空室（図示しない）内の真空排気処理を行うことができる。
【００２０】
（昇温ステータ８０の構成）
上述した真空ポンプ１に備わる昇温ステータ８０について、図３を用いて詳細に説明する。
図３は、本実施形態の昇温ステータ８０を説明するための図である。
図３に示したように、本実施形態の真空ポンプ１は、ねじ溝排気要素２０とベーススペーサ６０との間に昇温ステータ８０が配設されている。なお、昇温ステータ８０は、熱伝導率が低い、高温でも強度が落ちにくいステンレス材で形成された円筒形状（リング状）のステータである。この昇温ステータ８０は、ねじ溝排気要素２０を取り囲む形で配設されている。さらに、本実施形態では、この昇温ステータ８０にヒータ１００が埋め込まれて配設されている。
つまり、本実施形態では、ねじ溝排気要素２０は、ステータベース３と接しているため低温になりやすいベーススペーサ６０ではなく、ヒータ１００が配設されて温度が高温に保たれる昇温ステータ８０に配設される構成となる。
この構成により、本実施形態では、水冷されて低温となっている水冷スペーサ５０やステータベース３からねじ溝排気要素２０を断熱することが可能になる。また、ヒータ１００により昇温ステータ８０の温度は高温で一定に保たれるので、ねじ溝排気要素２０も一定温度以上（約１５５℃）の高温に保つことができる。
【００２１】
本実施形態では、ねじ溝排気要素２０と高温ステータ９０を構成するアルミニウム材は、熱処理などの調質処理を施さずに使用する。
本実施形態では、発熱体をより高温で制御するため、発熱体の設置部となる昇温スペーサ８０には、ステンレス材を用いる必要がある。一方、ねじ溝排気要素２０は、加工性、熱伝導性が優れたアルミ材が望ましい。
しかしながら、熱処理、加工硬化により強度を上げたアルミ材は高温度下で強度低下、変形によるリスクが存在する。
そのため、強度を上げる調質処理がなされていないアルミ材を使用する。以下、その理由を説明する。
まず、アルミニウム合金の特徴について説明する。
アルミニウム合金を熱処理した場合、残留応力は、材料の収縮などで発生した応力が冷却後もそのまま残る。また、加工硬化による残留応力は、加工によって材料内部にひずみエネルギーとして蓄積される。
そして、残留応力は調質処理により大方が取り除かれた状態となるが、素材から加工して使用する際に、調質処理で均一化していた応力の釣り合いは部分的に崩れる。そこに熱が加わると、残った残留応力が開放され、部品が変形してしまう可能性がある。
そのため、硬化処理されたアルミ材は、高温化でその効果は徐々に失われ、強度が低下してしまう。さらに、アルミ材は温度が上昇するに従って、耐力が低下する。
図２は、アルミ材の各温度における耐力の比較を示した図である。
この図２に示されているように、熱処理・加工硬化により強度を上げたアルミ材（（ｂ）は、熱処理材、（ｄ）は、加工硬化処理材）の耐力は、強度をあげる調質処理はなされていないアルミ材（ａ）、（ｃ）に比べて、１５０℃以上で急激に低下する。
よって、部品変形や締結ボルトの緩みが懸念されるので、本実施形態では、強度を上げる調質処理がなされていないアルミ材を使用する。
この構成により、アルミニウム材を熱伝導率が高い方が良いねじ溝排気要素２０と高温ステータ９０に使うことができる。
【００２２】
ここで、本実施形態では、ねじ溝排気要素２０は昇温スペーサ８０に配設されるため、ねじ溝排気要素２０は昇温スペーサ８０を介してヒータ１００の発熱体から熱を受け取る。そのため、ねじ溝排気要素２０の温度および熱変形量は、ヒータ１００に配設される発熱体の位相が基準となり、この位相による温度差を小さくする必要が生じる。
【００２３】
上述した昇温ステータ８０に配設する発熱体（ヒータ１００を構成する発熱体）の配置と、その配置方法によって異なる位相による温度差について、図４を用いて詳細に説明する。
図４は、図１に示した本実施形態に係る真空ポンプ１のＡ−Ａ’断面図（軸方向断面図）であり、昇温ステータ８０に配設する発熱体１０１〜１０８および位相差による温度差を説明するための図である。
なお、発熱体１０１〜１０８を特に区別しない場合は、単に発熱体（ヒータ１００）と称して説明する。
図４（ａ）には、昇温ステータ８０に８個の発熱体１０１〜１０８が配設された状態が示されている。
図４（ａ）に示したように、本実施形態では、ヒータ１００を構成する発熱体の位相による温度変化を小さくするために、昇温ステータ８０に、当該昇温ステータ８０の周方向に対して等間隔に複数の発熱体を配設する構成にしている。なお、本実施形態では、一例として、８個の発熱体を配設している。好ましくは、２個より多い発熱体を昇温ステータ８０の周方向に均等配置させると良い。
さらに、温度センサ２００を、各発熱体（１０１〜１０８）のうちいずれか２つの発熱体の中央の位相に配置させる。この温度センサ２００により、ヒータ１００の温度制御装置（不図示）が一定値になるように各発熱体を温度制御する。
【００２４】
このように、昇温ステータ８０に発熱体を周方向に等間隔に配置させることで、ねじ溝排気要素２０の温度をほぼ一定の高温（本実施形態では１５５℃以上）に保つことができる。すなわち、ねじ溝排気要素２０の温度ムラをなくすことができる。
そのため、ねじ溝排気要素２０は周方向に一様に膨張するので、ねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０とのクリアランス（隙間）はほぼ均等に保たれる。
その結果、本実施形態では、ねじ溝排気要素２０に歪みが生じる可能性を少なくすることができ、ねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０とが接触してしまうリスクを低減させることができるため、安定した性能を保つことができる。
また、ねじ溝排気要素２０を１５５℃以上の高温に保つので、流れてくるガスが固化しにくくなり、反応生成物を生じにくくすることができる。
【００２５】
次に、２個の発熱体（１０１、１０２）を昇温ステータ８０に対称配置させる場合について説明する。
図４（ｂ）には、昇温ステータ８０に２個の発熱体１０１、１０２が配設された状態が示されている。
図４（ｂ）に示したように、発熱体が２個の場合、発熱体の配設付近と温度センサ２００の配設付近において、温度差による熱膨張量の差が生じ、ねじ溝排気要素２０に歪みが生じやすくなる。
ねじ溝排気要素２０に歪みが生じると、回転翼円筒部１０とのクリアランスが減少する場所（各発熱体の配設場所から最も離れた場所付近；ａ点）が生じ、ねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０とが接触してしまうリスクが高まる。
あるいは、ねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０とのクリアランスが拡大する場所（発熱体の配設付近；ｂ点）が生じ、適正なクリアランス（ガスの流路）を保てなくなり、排気性能が低下してしまうリスクが高まる。
【００２６】
なお、本実施形態では、昇温ステータ８０に配設する発熱体の数は８個としたが、この構成に限られることはない。
本実施形態に係る真空ポンプ１は直径２５０ｍｍ〜３００ｍｍを想定しており、その場合、多くて８個ほどが好ましい。しかしながら、真空ポンプ１の直径やヒータ１００（カートリッジヒータ）にかかるコストを鑑み、適宜、配設する発熱体の個数は変更可能である。
【００２７】
図５は、昇温ステータ８０に配設する発熱体の個数の違いに関する設計検証（解析値）について説明するための図である。
図５（ａ）には、昇温ステータ８０に８個の発熱体（１０１〜１０８）を配設した場合と、比較のために２個の発熱体（１０１、１０２）を配設した場合の、ねじ溝排気要素２０の温度の平均値が示されている。
図５（ｂ）には、縦軸にねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０とのクリアランス量（Ｌ）をとり、横軸にガスの流量をとって、クリアランスＬの変化を示した図である。
図５（ａ）に示したように、８個の発熱体を昇温ステータ８０に等間隔に配設した場合、発熱体が配置された場所（発熱体位相：ｄ点）の温度は、温度センサ２００が配置された場所（センサ位相：ｃ点）の温度に比べ、１℃（１５５℃→１５６℃）しか温度変化（温度上昇）がみられない結果となった。つまり、ほぼ均一の温度分布となっている。
一方、２個の発熱体を昇温ステータ８０に対称配設した場合、発熱体が配置された場所（発熱体位相：ｄ点）の温度は、温度センサ２００が配置された場所（センサ位相：ｃ点）の温度に比べ、２５℃（１５５℃→１８０℃）も温度変化がみられた結果となった。
つまり、温度センサ２００が配置された場所の温度を、所定の温度（本実施形態では１５５℃以上）とする為に、発熱体付近の温度が高くなっていることが分かる。
【００２８】
このように、昇温ステータ８０を備え、かつ、当該昇温ステータ８０に複数の発熱体（１０１〜１０８）を等間隔に配置させたヒータ１００を備えた真空ポンプ１は、ねじ溝排気要素２０を均一な温度分布で、一定温度以上に保つことができるので、ガス流路における反応生成物の対策が可能になる。
また、ねじ溝排気要素２０の熱変形の位相差を最小限にすることができるので、ねじ溝排気要素２０と回転翼円筒部１０との接触リスクを回避することが可能になる。
その結果、真空ポンプ１の排気性能を安定させることができる。
なお、複数の発熱体を周方向に等間隔に配置するとしたが、厳密な等間隔を意味するのではなく、温度分布がほぼ一定となる程度の間隔となっていれば良い。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態に係る昇温ステータ８０および排気口部材６００を説明するための図である。
本実施形態では、図６に示したように、排気口部材６００は昇温ステータ８０に接触させて配設する。好ましくは、排気口部材６００は昇温ステータ８０にのみ熱的に接触させて配設する。かつ、排気口部材６００の取付部６１０は、ベーススペーサ６０よりも真空ポンプ１の内側に入り込むように配設する。
つまり、発熱体（ヒータ１００）が配設された昇温ステータ８０は、ベーススペーサ６０とは断熱され、高温が保たれている。その昇温ステータ８０に排気口部材６００の一部（すなわち、排気口６側ではない方の取付部６１０）を接触させ、排気口部材６００から排気口６にかけて熱が伝わる構成にする。
より具体的には、ベーススペーサ６０に排気口部材６００を挿入可能な貫通孔を開け、当該貫通孔に排気口部材６００を嵌入し、嵌入した先に配設されている昇温ステータ８０に排気口部材６００の取付部６１０を接触させて固定（締結）する。なお、この構成の場合、昇温ステータ８０は、軸方向の高さとして、排気口部材６００の締結面（すなわち、取付部６１０の断面）以上の高さが必要となる。
このように、本実施形態では、排気口部材６００の締結は、排気口部材６００のフランジ部分を含む取付部６１０を昇温ステータ８０と接触させて締結する。
【００３０】
図７は、本発明の実施形態に係る昇温ステータ８０を配設した排気口６付近の温度変化に関する設計検証（実機評価結果）を説明するための図である。
なお、比較のために、昇温ステータ８０が配置されていない構成（従来の構成）の結果も併記している（図７（ｂ））。
図７中のｅは、ベーススペーサ６０付近の温度を示している。
図７中のｆは、昇温ステータ８０付近の温度を示している。
図７中のｇ１は、排気口６（排気口部材６００取付部６１０）付近の、排気口ヒータ３００が配設されていない温度を示している。
図７中のｇ２は、排気口６（排気口部材６００取付部６１０）付近の、排気口ヒータ３００が配設されている場合の温度を示している。
図７の（ａ）に示したように、本実施形態では、ベーススペーサ６０の温度が７０℃と低温であるのに対し、排気口６の特に取付部６１０付近の温度は１３０℃と高い温度を保つという結果が得られた（ｇ１）。これは、昇温ステータ８０が配置されていない構成（（ｂ）従来）と比較すると、４５℃程度温度を高く保つことができることを示している。
さらに、排気口ヒータ３００を用いれば、排気口６の特に取付部６１０付近の温度は１４５℃と、さらに高い温度を保つという結果が得られた（ｇ２）。これは、昇温ステータ８０が配置されていない構成（（ｂ）従来）と比較すると、４０℃程度温度を高く保つことができることを示している。
また、昇温ステータ８０に接触させれば、排気口ヒータ３００が無くても、排気口６の温度を充分高温に保てることがわかる。
ちなみに、本実施形態では、排気口ヒータ３００は１５０℃に制御されているものとする。
【００３１】
この排気口部材６００の取付部６１０を昇温ステータ８０に接触させて配設する構成により、排気口部材６００は、低温となるステータベース３と断熱することができる。
その結果、排気口部材６００から逃げてしまう熱を少量化することができるので、例えば排気口ヒータ３００を取り付けなくても、効率よく排気口６を高温化することができる。
さらに、本実施形態では、昇温ステータ８０と接触させて高温化した高温ステータ９０をステータベース３との間に配設させるので（図７（ａ））、排気口６の低温下をより効率よく防止することができる。
【００３２】
図８は、本発明の実施形態に係るヒータ１００の取付部を説明するための図である。
なお、図８は、図１に示した真空ポンプ１におけるＺ部を側面から見た拡大図である。
図８に示したように、本実施形態では、カートリッジヒータであるヒータ１００の設置部（加熱手段設置部）と固定部は、異なる部品で構成される。つまり、ヒータ１００には締結ボルト１３０を通すためのフランジ部（図１０（ｃ）、カートリッジヒータフランジ１１２０）は設けられていない。
より詳しくは、本実施形態では、ベーススペーサ６０外周面に、ヒータ１００（内蔵されているため、不図示）が挿入される挿入軸方向と直角となる平面を設ける。
そして、ヒータ１００には、導線として、ベーススペーサ６０の外周面に沿って９０度に曲げられたリードピン部１１０（設置部）を設ける。なお、本実施形態では、リードピン部１１０として、耐久性に優れたニッケル合金を使用する。
そのリードピン部１１０を固定用のプレート（固定部）であるヒータ固定プレート１２０で押さえ、ベーススペーサ６０の平面に締結ボルト１３０で固定する。
このようにして、ヒータ１００は昇温ステータ８０を挟んでベーススペーサ６０に固定される。
【００３３】
この構成により、リードピン部１１０の曲げには多少の柔軟性があるため、リードピン部１１０を固定することでヒータ１００自体に大きな軸力がかかるのを防止することができる。
【００３４】
図９は、本発明の実施形態に係る真空ポンプ１のヒータコネクタ１５０の位置を説明するための図である。
なお、図９（ａ）は、本発明の実施形態に係る真空ポンプ１の外周面を示した図であり、図９（ｂ）は、以下に説明する内部結線を説明するための図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）と比較するために示した従来の真空ポンプ１０００の外周面を示した図である。
従来は、図９（ｃ）に示したように、真空ポンプ１０００の外周部から出たヒータケーブル１１５０の先にコネクタ（プラグ１１４０）を設けていた。
本実施形態では、図９（ａ）に示したように、従来のヒータケーブル１１５０に相当する構成はなく、真空ポンプ１の外周部にヒータコネクタ１５０を設ける。
より詳しくは、図９（ｂ）に示したように、複数のヒータ１００（カートリッジヒータ）は最小限のリード線１６０で結線し、リード線端部に安価なコネクタ１５５を配設する。このコネクタ１５５は、たとえば、ファストン端子などが好ましい。
そして、真空ポンプ１の外周部にヒータコネクタ１５０（レセプタクルコネクタ）を配設する。ヒータコネクタ１５０には、端部にヒータ１００と接続するコネクタを設けたリード線（ヒータコネクタケーブル；不図示）を結線する。
さらに、ヒータ１００とヒータコネクタケーブルは真空ポンプ１の外周部に設けたヒータカバー１４０の内側で接続する構成にする。
【００３５】
このヒータコネクタ１５０を、真空ポンプ１本体付けにする構成により、真空ポンプ１を真空装置に取り付ける際や、真空ポンプ１をメンテナンスする際に、ケーブルがないことで作業性をよくすることができる。
また、ヒータコネクタケーブルは電材専門のメーカで製作することで、コストダウンに繋げることができる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態および各変形例は、必要に応じて各々を組み合わせる構成にしてもよい。
【００３７】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができる。そして、本発明が当該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００３８】
１  真空ポンプ
２  ケーシング（外筒）
３  ステータベース
４  吸気口
５  フランジ部
６  排気口
７  シャフト
８  ロータ
９  回転翼
１０  回転翼円筒部
２０  ねじ溝排気要素（ねじ溝ステータ）
３０  固定翼
３５  固定翼スペーサ
４０  水冷管
４５  水冷管
５０  水冷スペーサ
６０  ベーススペーサ
７０  上側Ｏリング
７５  下側Ｏリング
８０  昇温ステータ
９０  高温ステータ
１００  ヒータ
１０１  発熱体
１０２  発熱体
１０３  発熱体
１０４  発熱体
１０５  発熱体
１０６  発熱体
１０７  発熱体
１０８  発熱体
１１０  リードピン部
１２０  ヒータ固定プレート
１３０  締結ボルト
１４０  ヒータカバー
１５０  ヒータコネクタ
１５５  コネクタ（リード線端部）
１６０  リード線
２００  温度センサ
３００  排気口ヒータ
６００  排気口部材
６１０  取付部
７００  ステータコラム
１０００  従来の真空ポンプ
１０７０  従来のＯリング
１０７５  従来のＯリング
１１００  従来のヒータ
１１１０  ヒータリードピン部（従来）
１１２０  カートリッジヒータフランジ（従来）
１１３０  締結ボルト（従来）
１１４０  プラグ（従来）
１１５０  ヒータケーブル（従来）
１２００  断熱スペーサ（従来）
１６００  排気口部材（従来）
【図１】
2019090384.tif 000003
【図２】
2019090384.tif 000004
【図３】
2019090384.tif 000005
【図４】
2019090384.tif 000006
【図５】
2019090384.tif 000007
【図６】
2019090384.tif 000008
【図７】
2019090384.tif 000009
【図８】
2019090384.tif 000010
【図９】
2019090384.tif 000011
【図１０】
2019090384.tif 000012