(57)【要約】【課題】ロータ翼の冷却効率を向上させて、ロータ翼の温度上昇を抑制すること。【解決手段】最上段に設けられたロータ翼より下流において、ロータ部と対向し、かつ、ガスの流路と面する領域に気体分子を吸着のための板状の部材またはメッシュ状の部材を形成する。例えば、ステータブレード３２の表面に、ガスの流路に向けて張り出した板状のフィン５１を形成する。このようなフィン５１を形成してステータブレード３２の表面積を広げることにより、ステータ翼２２を通過してしまう気体分子の数を低減し、ステータブレード３２に衝突する気体分子の数を増加させることができる。従って、ステータ翼２２で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。【選択図】  図４
2004278500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状のケーシング、および、前記ケーシングに設けられたベースからなり、吸気口と排気口が形成された筐体と、
前記筐体に内包されたロータ軸と、
前記ロータ軸を回転させるモータと、
前記ロータ軸に配設された回転部材と、
を備えた分子ポンプにおいて、
前記回転部材と対向し、前記吸気口と前記排気口の間に形成される気体の流路に面する領域に、第１の板状部材が形成されていることを特徴とする分子ポンプ。
【請求項２】
前記回転部材は、ロータ本体と、前記ロータ本体に配設され、放射状に複数のロータブレードが設けられた複数段のロータ翼と、を有するロータ部であり、
前記ロータ翼の間に配置され、放射状に複数のステータブレードが設けられた複数段のステータ翼を備え、
前記第１の板状部材は、前記ロータ部と対向する前記領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の分子ポンプ。
【請求項３】
前記第１の板状部材は、前記ステータ翼の少なくとも一部の段に形成されていることを特徴とする請求項２記載の分子ポンプ。
【請求項４】
前記ステータブレードは、円環状部材に配設され、
前記第１の板状部材は、前記円環状部材の少なくとも一部の段に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の分子ポンプ。
【請求項５】
隣接する前記ステータ翼の間に配置された円筒状のスぺーサを備え、
前記第１の板状部材は、前記スぺーサの少なくとも一部の段における前記領域に形成されていることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の分子ポンプ。
【請求項６】
前記ロータ部および前記ステータ翼の前記排気口側に、ねじ溝が形成されたねじ溝スぺーサを有するねじ溝ポンプ機構を備え、
前記第１の板状部材は、前記ねじ溝スぺーサにおける前記領域に形成されていることを特徴とする請求項２から請求項５のうちの１の請求項に記載の分子ポンプ。
【請求項７】
前記第１の板状部材は、前記ステータ翼の少なくとも一部の段における隣接する前記ステータブレードの間に、網目状に形成されていることを特徴とする請求項２から請求項６のうちの１の請求項に記載の分子ポンプ。
【請求項８】
略円筒形状のケーシング、および、前記ケーシングに設けられたベースからなり、吸気口と排気口が形成された筐体と、
前記筐体に内包されたロータ軸と、
前記ロータ軸を回転させるモータと、
前記ロータ軸に配設されるロータ本体、および、前記ロータ本体に配設され、放射状に複数のロータブレードが設けられた複数段のロータ翼からなるロータ部と、
前記ロータ翼の間に配置され、放射状に複数のステータブレードが設けられた複数段のステータ翼と、
を備えた分子ポンプにおいて、
前記ロータ本体に第２の板状部材が形成されていることを特徴とする分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、液晶製造装置、電子顕微鏡などの排気をするために使用される分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
半導体は、半導体製造装置において、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりして製造される。
これらの作業は高真空状態の真空チャンバ内で行われ、これらの真空チャンバの排気には、一般に分子ポンプが多用されている。
この分子ポンプは、翼角度をもったタービンを高速で回転させて、気体分子に運動エネルギーを与えることにより気体の圧縮を行い、吸気したガスを排気口へ放出している。
このような分子ポンプは、タービンを高速回転させることにより、タービンを形成しているロータ翼が、気体分子の衝突熱などにより加熱されて高温状態になってしまう。
【０００３】
このような高温状態において遠心力による高い応力が掛けられると、通常アルミニウム合金で形成されているロータ翼は、クリープにより変形が進行してアンバランス状態となり、分子ポンプの振動を引き起こすおそれがある。
ロータ翼の温度上昇を抑制するために、ロータ翼のブレードの段数を減らして気体分子の衝突による発熱を低減させるようにすることも可能であるが、排気作用の性能低下が顕著になり、排気するガスによっては、逆効果となってしまう場合がある。
この他、分子ポンプのロータ翼の冷却効率を向上させる技術が、下記の特許文献に開示されている。
【特許文献１】
特開平１０−２４６１９６号公報
特許文献１には、ターボ分子ポンプの内部に冷却流路を形成し、この冷却流路に冷却流体を流すことにより、ロータ部分の冷却を行う技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような冷却流体を用いてロータ翼の冷却効率を向上させるためには、この冷却流体の供給および制御を行う装置を設ける必要がある。
そこで、本発明は、外部装置を設けることなく、ロータ翼の冷却効率を向上させ、ロータ翼の温度上昇を抑制することが可能な分子ポンプを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、略円筒形状のケーシング、および、前記ケーシングに設けられたベースからなり、吸気口と排気口が形成された筐体と、前記筐体に内包されたロータ軸と、前記ロータ軸を回転させるモータと、前記ロータ軸に配設された回転部材と、を備えた分子ポンプにおいて、前記回転部材と対向し、前記吸気口と前記排気口の間に形成される気体の流路に面する領域に、第１の板状部材を形成することにより前記目的を達成する。
【０００６】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記回転部材は、ロータ本体と、前記ロータ本体に配設され、放射状に複数のロータブレードが設けられた複数段のロータ翼と、を有するロータ部であり、前記ロータ翼の間に配置され、放射状に複数のステータブレードが設けられた複数段のステータ翼と、を備え、前記ロータ部と対向し、前記吸気口と前記排気口の間に形成される気体の流路に面する領域に、第１の板状部材を形成することにより前記目的を達成する。
ここでは、例えば、モータを内包するように円筒形状のステータコラムを有し、ロータ本体が、このステータコラムを内包するように断面Ｕ字形状に形成された分子ポンプでは、ステータコラムの外周面と、ロータ本体の内周面とによって形成される領域を、吸気口と排気口の間に形成される気体の流路としてもよい。
【０００７】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記第１の板状部材を前記ステータ翼の少なくとも一部の段に形成することにより前記目的を達成する。
なお、前記第１の板状部材は、例えば、片側の平面が、ロータ軸に面して形成されていることが好ましい。
この場合、前記第１の板状部材は、例えば、ロータ軸に投影される面よりも、吸気口側に投影される面が小さくなるように形成されていることが好ましい。
【０００８】
請求項４記載の発明では、請求項２または請求項３記載の発明において、前記第１の板状部材を、前記ステータブレードが配設された円環状部材の少なくとも一部の段に形成することにより前記目的を達成する。
なお、前記第１の板状部材は、例えば、円環状部材の外周側面部や平面部に形成する。
また、前記第１の板状部材は、例えば、気体の排気方向と沿うように形成されていることが好ましい。
前記第１の板状部材は、例えば、円環状部材の平面部では、半径方向に沿うように形成されていることが好ましい。。
【０００９】
請求項５記載の発明では、請求項２、請求項３または請求項４記載の発明において、前記第１の板状部材を、隣接する前記ステータ翼の間に配置された円筒状スぺーサの少なくとも一部の段における前記領域に形成することにより前記目的を達成する。
なお、前記第１の板状部材は、例えば、円筒状スぺーサの内周の側面に形成する。
また、前記第１の板状部材は、例えば、気体の排気方向に沿った向きに形成されていることが好ましい。
【００１０】
請求項６記載の発明では、請求項２から請求項５のうちの１の請求項に記載の発明において、前記ロータ部および前記ステータ翼の前記排気口側に、ねじ溝が形成されたねじ溝スぺーサを有するねじ溝ポンプ機構を備え、前記第１の板状部材を、前記ねじ溝スぺーサにおける前記領域に形成することにより前記目的を達成する。
なお、前記第１の板状部材は、例えば、ねじ溝スぺーサに形成されたねじ溝の表面や、ねじ溝スぺーサの吸気口側の端面に形成する。
【００１１】
請求項７記載の発明では、請求項２から請求項６のうちの１の請求項に記載の発明において、前記第１の板状部材を、前記ステータ翼の少なくとも一部の段における隣接する前記ステータブレードの間に、網目状に形成することにより前記目的を達成する。
前記第１の板状部材を隣接する前記ステータブレードの間に網目状に形成する代わりに、例えば、網目状の金属部材を前記ステータ翼の少なくとも一部の段における隣接する前記ステータブレードの間に形成するようにしてもよい。
また、前記第１の板状部材を隣接する前記ステータブレードの間に網目状に形成する代わりに、例えば、前記ステータ翼の少なくとも一部の段における隣接する前記ステータブレードの間に、ロータ軸方向に厚みを有する円筒状の部材を円周方向に形成するようにしてもよい。
【００１２】
請求項８記載の発明では、略円筒形状のケーシング、および、前記ケーシングに設けられたベースからなり、吸気口と排気口が形成された筐体と、前記筐体に内包されたロータ軸と、前記ロータ軸を回転させるモータと、前記ロータ軸に配設されるロータ本体、および、前記ロータ本体に配設され、放射状に複数のロータブレードが設けられた複数段のロータ翼からなるロータ部と、前記ロータ翼の間に配置され、放射状に複数のステータブレードが設けられた複数段のステータ翼と、を備えた分子ポンプにおいて、前記ロータ本体に第２の板状部材を形成することにより前記目的を達成する。
ここで前記第２の板状部材は、例えば、ロータ本体に設けられた、ロータブレードが配設された円環状部材の少なくとも一部の段に形成する。
なお、前記第２の板状部材は、例えば、ロータブレードが配設された円環状部材の外周側面部や平面部に形成する。
また、前記第２の板状部材は、例えば、気体の排気方向と沿うように形成されていることが好ましい。
前記第２の板状部材は、例えば、円環状部材の平面部では、半径方向に沿うように形成されていることが好ましい。。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の分子ポンプにおける好適な実施の形態について、図１から図１０を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る分子ポンプ１の軸線方向の断面図を示した図である。
本実施の形態では、分子ポンプの一例としてターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えた、いわゆる複合翼タイプの分子ポンプを例に説明する。
分子ポンプ１の外装体を形成するケーシング１６は、略円筒状の形状をしており、ケーシング１６の底部に設けられた円盤状のベース２７と共に分子ポンプ１の筐体を構成している。そして、ケーシング１６の内部には、分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物が収納されている。
これら排気機能を発揮する構造物は、大きく分けて回転自在に軸支されたロータ部２４とケーシング１６に対して固定されたステータ部から構成されている。また、ポンプの種類から見た場合、吸気口６側がターボ分子ポンプ部により構成され、排気口１９側がねじ溝式ポンプ部から構成されている。
【００１４】
ロータ部２４は、モータによって回転されるシャフト１１に配設された回転部材であり、吸気口６側（ターボ分子ポンプ部）に設けられたロータ翼２１と、排気口１９側（ねじ溝式ポンプ部）に設けられた円筒部材２９、およびシャフト１１などから構成されている。ロータ翼２１は、シャフト１１の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト１１から放射状に伸びたロータブレード３０とフランジ状に形成された円環状部材であるロータリム部３３と、から構成されており、ターボ分子ポンプ部では、これらロータ翼２１が軸線方向に複数段形成されている。
円筒部材２９は、外周面が円筒形状をした部材であり、ねじ溝式ポンプ部のロータ部２４を構成している。
シャフト１１は、ロータ軸、つまり、ロータ部２４の軸を構成する円柱部材であって、その上端部にはロータ翼２１と円筒部材２９からなる部材がボルト２５によりねじ止めされている。
【００１５】
シャフト１１の軸線方向中程には、外周面に永久磁石が固着してあり、モータ部１０のロータを構成している。この永久磁石がシャフト１１の外周に形成する磁極は、外周面の半周に渡ってＮ極となり、残り半周に渡ってＳ極となるようになっている。
さらに、シャフト１１のモータ部１０に対して吸気口６側、および排気口１９側には、シャフト１１をラジアル方向に軸支するための磁気軸受部８、１２のロータ部２４側の部分が形成されており、シャフト１１の下端には、シャフト１１を軸線方向（スラスト方向）に軸支する磁気軸受部２０のロータ部２４側の部分が形成されている。
【００１６】
また、磁気軸受部８、１２の近傍には、それぞれ変位センサ９、１３のロータ側の部分が形成されており、シャフト１１のラジアル方向の変位が検出できるようになっている。さらに、シャフト１１の下端には変位センサ１７のロータ側の部分が形成されており、シャフト１１の軸線方向の変位が検出できるようになっている。
これら、磁気軸受部８、１２および変位センサ９、１３のロータ側の部分は、ロータ部２４の回転軸線方向に鋼板を積層した積層鋼板により構成されている。これは、磁気軸受部８、１２、変位センサ９、１３のステータ側の部分を構成するコイルが発生する磁界によって、シャフト１１に渦電流が発生するのを防ぐためである。
以上に説明したロータ部２４は、ステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されている。
【００１７】
ケーシング１６の内周側には、ステータ部が形成されている。このステータ部は、吸気口６側（ターボ分子ポンプ部）に設けられたステータ翼２２と、排気口１９側（ねじ溝式ポンプ）に設けられたねじ溝スペーサ５などから構成されている。
ステータ翼２２は、シャフト１１の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してケーシング１６の内周面からシャフト１１に向かって伸びたステータブレード３２と、このステータブレード３２を支持するフランジ状の円環状部材であるステータリム部３１と、から構成されており、ターボ分子ポンプ部では、これらステータ翼２２が軸線方向に、ロータ翼２１と互い違いに複数段形成されている。
各段のステータ翼２２は、円筒形状をしたスぺーサ２３により互いに隔てられている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、ステータブレード３２の内周側にステータリム部３１が設けられているが、このステータリム部３１は、ステータブレード３２の外周側に設けるようにしてもよい。また、ステータブレード３２の内周側および外周側の両方に設けるようにしてもよい。
ステータリム部３１をステータブレード３２の内周側にのみ設けた場合、ステータ翼は、ステータブレード３２をスぺーサ２３で挟むことによって固定されるようになっている。
また、ステータリム部３１をステータブレード３２の外周側に設けた場合、ステータ翼は、ステータリム部３１をスぺーサ２３で挟むことによって固定されるようになっている。
【００１９】
ねじ溝スペーサ５は、内周面にらせん溝７が形成された円柱部材である。ねじ溝スペーサの内周面は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材２９の外周面に対面するようになっている。ねじ溝スペーサ５に形成されたらせん溝７の方向は、らせん溝７内をロータ部２４の回転方向にガスが輸送された場合、排気口１９に向かう方向である。
らせん溝７の深さは、排気口１９に近づくにつれ浅くなるようになっており、らせん溝７を輸送されるガスは排気口１９に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
これらステータ部は、ステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されている。
【００２０】
ベース２７は、円盤形状を有した部材であって、ラジアル方向中央には、ロータの回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム１８が、吸気口６方向に取り付けられている。
ステータコラム１８は、モータ部１０、磁気軸受部８、１２、および変位センサ９、１３のステータ側（固定側）の部分を支持している。
モータ部１０では、所定の極数のステータコイルがステータコイルの内周側に等間隔で配設され、シャフト１１に形成された磁極の周囲に回転磁界を発生できるようになっている。また、ステータコイルの外周には、ステンレスなどの金属で構成された円筒部材であるカラー４９が配設されており、モータ部１０を保護している。
【００２１】
磁気軸受部８、１２は、回転軸線の回りの９０度ごとに配設されたコイルから構成されている。そして、磁気軸受部８、１２は、これらコイルの発生する磁界でシャフト１１を吸引することにより、シャフト１１をラジアル方向に磁気浮上させている。
ステータコラム１８の底部には、磁気軸受部２０が形成されている。磁気軸受部２０は、シャフト１１から張り出した円板と、この円板の上下に配設されたコイルから構成されている。これらコイルが発生する磁界がこの円板を吸引することにより、シャフト１１が軸線方向に磁気浮上する。
【００２２】
以上のように構成された分子ポンプ１は、以下のように動作しガスを排出する。
まず、磁気軸受部８、１２、２０がシャフト１１を磁気浮上させることにより、ロータ部２４を非接触で空間中に軸支する。
次に、モータ部１０が作動し、シャフト１１を回転させることにより、ロータを所定の方向に回転させる。回転速度は例えば毎分３万回転程度である。本実施の形態では、ロータ部２４の回転方向を図１のガスの吸引方向に見て時計回り方向とする。なお、反時計回り方向に回転するように分子ポンプ１を構成することも可能である。
ロータ部２４が回転すると、ロータ翼２１とステータ翼２２の作用により、吸気口６からガスが吸引され、下段に行くほど圧縮される。
ターボ分子ポンプ部で圧縮されたガスは、さらにねじ溝ポンプ部で圧縮され、排気口１９から排出される。
【００２３】
ところで、分子ポンプ１の排気作用が行われる間に、ロータ翼２１は、気体分子の衝突熱などにより加熱されて高温状態になってしまう。
このように高温状態になったロータ翼２１を冷却させる方法には、放射による方法、伝導による方法、および、ガスを通じた熱伝導による方法が挙げられる。しかし、分子ポンプ１のロータ翼２１は、熱放射率の低いアルミニウム合金などで形成されているため、放射によるロータ翼の冷却効果は低い。
【００２４】
また、本実施例のように、磁気軸受を用いた分子ポンプ１では、ロータ翼２１は非接触で支持されているため、伝導によりロータ翼２１の冷却をすることは困難である。なお、転がり軸受を用いた場合であっても、軸受の部分しか接触していないため、この接触部分からの伝導によるロータ翼２１の冷却効果は低い。
従って、ガスの排気流量が多い場合はもちろんのことであるが、ガスを通じた熱伝導により、ロータ翼２１の冷却効率が支配されている。
特に、熱伝導率の低いＡｒ（アルゴン）、Ｎｅ（ネオン）、Ｘｅ（キセノン）、Ｋｒ（クリプトン）などの希ガス類のガスを排気する場合には、ロータ翼２１が加熱されやすい状態にあるため、ロータ翼２１の冷却効率をさらに向上させなければならない。
【００２５】
ここで、分子ポンプ１におけるロータ翼２１の放熱のメカニズムについて説明する。
図２は、ロータブレード３０およびステータブレード３２の側断面図である。なお、図２では、複数段設けられているロータ翼２１およびステータ翼２２中の１段に注目して示している。
ロータブレード３０は、気体分子の衝突熱などにより加熱されて１５０℃を超える高温状態になっている。分子ポンプ１では、この高温状態であるロータブレード３０の熱の伝達を、排気するガス、具体的にはガスの気体分子によって行われている。その原理は、以下のようである。
【００２６】
高温状態であるロータブレード３０に衝突した気体分子は、ロータブレード３０との接触面からロータブレード３０の熱を吸収する（吸熱）。
ロータブレード３０の熱を吸収した気体分子は、ロータブレード３０の偏向角およびロータ翼２１の回転作用によりロータ翼２１の下段に設けられているステータ翼２２の方向に送出される。
そして、外気や分子ポンプ１に外付けされた空冷ユニットなどの作用により７０℃程度の低温状態に保持されているステータブレード３２に衝突すると、気体分子は、ステータブレード３２との接触面から熱をステータブレード３２へ放出する（放熱）。
【００２７】
ロータブレード３０の表面に衝突して拡散されるガス分子は、その表面の温度に応じた熱運動量になる。すなわち、ロータブレード３０の表面温度がステータブレード３２の表面温度よりも高い場合には、ロータブレード３０から熱を奪いステータブレード３２に放出するようになっている。
つまり、ロータ翼２１に衝突して吸熱した気体分子は、外気や分子ポンプ１に外付けされた空冷ユニットなどの作用により低温状態となっているステータ翼２２、ねじ溝スペーサ５、ステータコラム１８、スぺーサ２３、ベース２７などの部分に衝突しない限り熱を放熱することが困難となっている。
【００２８】
従って、ロータ翼２１に衝突して吸熱した気体分子が、ステータ翼２２などの低温状態である部分に衝突することなく、再びロータ翼２１に衝突してしまうような場合、ロータ翼２１は、この気体分子により加熱されるため、上述したような気体分子によるロータ翼２１の放熱作用を妨げてしまう。
本実施の形態では、このようにステータ翼２２などの低温状態となっている部分に衝突することなく、再びロータ翼２１に衝突してしまう気体分子の数を低減させるために、外気や分子ポンプ１に外付けされた空冷ユニットなどの作用により低温状態となっている、ステータ翼２２、ねじ溝スペーサ５、ステータコラム１８、スぺーサ２３などの部分に気体分子吸着のためのトラップを設けるようにしている。
【００２９】
図３は、本実施の形態に係る分子ポンプにおける気体分子吸着のためのトラップの配置箇所を示した図である。
本実施の形態では、トラップを、図３に示すように、最上段に設けられたロータ翼２１より下流において、ロータ部と対向し、かつ、ガスの流路と面する領域に設けている。
以下に、気体分子を吸着させるためのトラップの実施例について説明する。
（トラップ実施例１）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＡ部に示す、ステータブレード３２の表面に、図４に示すようなガスの流路に向けて張り出した板状の部材であるフィン５１を形成する。
このようなフィン５１を形成してステータ翼２２の表面積を広げることにより、ステータ翼２２に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ステータ翼２２で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００３０】
詳しくは、図４に示すように、接合部６１ａと接合部６１ｂを有するステータ翼２２を構成しているステータブレード３２の表面に、ステータブレード３２の吸気口６側の面に形成されたフィン５１ａ部、ステータブレード３２の排気口側の面に形成されたフィン５１ｃ部、ステータブレード３２の両サイド面に形成されたフィン５１ｂ部およびフィン５１ｄ部とからなるフィン５１を、ステータブレード３２の長手方向に面するように（例えば、半径方向と垂直になる向き）、に形成する。
フィン５１をステータブレード３２の幅方向に面するように形成することも可能であるが、この向きにフィン５１を形成してしまうと、フィン５１に衝突した気体分子が吸気口６側のロータ翼２１方向に跳ね返る気体分子の逆流の生じる率が高くなるおそれがあるため好ましくない。
【００３１】
さらに、気体分子の逆流の生じる率を抑制するために、フィン５１を形成する面のうち、吸気口６側のロータ翼２１に対向するＡ面の面積を、ステータブレード３２と交わるＢ面より小さくするようにする。
Ａ面の面積をＢ面の面積より小さくすることにより、このＡ面と衝突する気体分子の数をＢ面と衝突する気体分子の数よりも減少させることができるため、フィン５１に衝突する気体分子のうちの吸気口６方向に逆流する気体分子の比率を抑制することができる。
なお、このトラップは、複数段備えられているステータ翼２２のいずれの段のステータ翼２２に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００３２】
さらに、ステータブレード３２に形成するフィン５１について説明すると、フィン５１は、このフィン５１のシャフト１１に投影される面よりも、吸気口６側、つまり、ロータ翼２１側に投影される面の面積が小さくなるように形成することが好ましい。
そのためには、図４に示す、ステータブレード３２の長手方向の中心線αと、フィン５１とステータブレード３２の接合部βとがなす角が、９０°となるようにフィン５１を形成することが好ましい。
また、フィン５１とステータブレード３２の接合部βとがなす角を９０°でない場合には、中心線αと接合部βとが形成する角のうち鋭角である角θが、限りなく９０°に近くなるようにフィン５１を形成することが好ましいが、角θは、４５°より大きい角度を形成していればよく、例えば、５０°、６０°、７０°、８０°であってもよい。
このように角θが形成されるように、フィン５１を配置することにより、フィン５１に衝突する気体分子のうちの吸気口６方向に逆流する気体分子の比率を抑制することができる。
【００３３】
（トラップ実施例２）
ステータ翼２２の表面積を広げる方法として、このステータブレード３２の表面にフィン５１を形成する他に、図５に示すようなメッシュ構造５２を形成するようにしてもよく、また、図６に示すような円周方向に円筒状部材５４を形成するようにしてもよい。
このメッシュ構造５４とは、ステータ翼２２における隣接するブレード間に形成されている空間に、ステータ翼２２のブレードの厚みより薄い網目状の金属部材（例えば、アルミニウム合金や銅など）を形成したものである。このメッシュ構造５２は、直接ステータ翼２２のブレードに形成されている。
また、このメッシュ構造５２は、板状の金属部材を網目状に形成して、軸方向に幅をもたせるように形成してもよい。
このようなメッシュ構造５２または円筒状部材５４を形成して、ステータ翼２２の表面積を広げることにより、ステータ翼２２に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ステータ翼２２で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００３４】
このメッシュ構造５２においても、トラップ実施例１と同様に、気体分子の逆流の生じる率を抑制するために、メッシュ構造５２を形成する面のうち、吸気口６側のロータ翼２１に対向するＣ面の面積を、吸気口６側のロータ翼２１方向に面していない気体分子の逆流に影響しない面（例えばＤ面）より小さくするようにする。
Ｃ面の面積を気体分子の逆流に影響しない面（例えばＤ面）の面積より小さくすることにより、このＣ面と衝突する気体分子の数を気体分子の逆流に影響しない面（例えばＤ面）と衝突する気体分子の数よりも減少させることができるため、メッシュ構造５２に衝突する気体分子のうちの吸気口６方向に逆流する気体分子の比率を抑制することができる。
【００３５】
また、円筒状部材５４においても、気体分子の逆流の生じる率を抑制するために、円筒状部材５４を形成する面のうち、吸気口６側のロータ翼２１に対向するＥ面の面積を、吸気口６側のロータ翼２１方向に面していない気体分子の逆流に影響しないＦ面より小さくするようにする。
Ｅ面の面積を気体分子の逆流に影響しないＦ面の面積より小さくすることにより、このＥ面と衝突する気体分子の数を気体分子の逆流に影響しないＦと衝突する気体分子の数よりも減少させることができるため、円筒状部材５４に衝突する気体分子のうちの吸気口６方向に逆流する気体分子の比率を抑制することができる。
【００３６】
このメッシュ構造５２は、図１０に示すように、ステータ翼２２をステータ翼２２ａとステータ翼ｂに分割し、これらの間に接合部６２ａおよび接合部６２ｂを有する環形円盤状に形成された網目状の金属部材であるメッシュ５３を、ステータ翼２２ａのステータリム部３１ａとステータ翼ｂのステータリム部３１ｂとを接合させて挟み込むように形成してもよい。
なお、このトラップは、複数段備えられているステータ翼２２のいずれの段のステータ翼２２に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００３７】
（トラップ実施例３）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＢ部に示す、ステータリム部３１のフランジ状に形成された面のうちの吸気口６側の表面に、図７に示すようなガスの流路に向けて張り出した板状の部材であるフィン５５を放射状（半径方向）に形成する。
また、図７に示すステータリム部３１の側面部３４の表面にガスの流路に向けて張り出した板状のフィンを、気体の排気方向に沿った向き（例えば、軸方向）に形成するようにしてもよい。
このようなフィン５５をステータリム部３１に形成してステータ翼２２の表面積を広げることにより、トラップ実施例１と同様に、ステータ翼２２に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ステータ翼２２で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
なお、このトラップは、複数段備えられているステータ翼２２のいずれの段のステータ翼に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００３８】
（トラップ実施例４）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＣ部に示す、スぺーサ２３の内側のガスの流路を形成する領域に、図８に示すようなガスの流路に向けて張り出したフィン５６を軸方向に形成する。
このようなフィン５６をスぺーサ２３の内側の側面部の表面に形成してスぺーサ２３の表面積を広げることにより、スぺーサ２３に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、スぺーサ２３で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００３９】
また、フィン５６においても、気体分子の逆流の生じる率を抑制するために、フィン５６を形成する面のうち、吸気口６側のロータ翼２１に対向するＧ面の面積を、吸気口６側のロータ翼２１方向に面していない気体分子の逆流に影響しない面（例えばＨ面）より小さくするようにする。
Ｇ面の面積を気体分子の逆流に影響しない面（例えばＨ面）の面積より小さくすることにより、このＥ面と衝突する気体分子の数を気体分子の逆流に影響しない面（例えばＨ面）と衝突する気体分子の数よりも減少させることができるため、フィン５６に衝突する気体分子のうちの吸気口６方向に逆流する気体分子の比率を抑制することができる。
なお、このトラップは、複数段備えられているスぺーサ２３のいずれの段のスぺーサ２３に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００４０】
（トラップ実施例５）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＤ部に示す、ねじ溝スペーサ５の吸気口６側端部の表面にガスの流路に向けて張り出した板状のフィンを放射状（半径方向）に形成する。
このねじ溝スペーサ５に形成されるフィンは、トラップ実施例３で示したステータリム部３１の表面に形成されたフィン５５（図７に示す）と同様の複数の羽根状の部材により形成する。
このようなフィンをねじ溝スペーサ５に形成して、ねじ溝スペーサ５の表面積を広げることにより、ねじ溝スペーサ５に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ねじ溝スペーサ５で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ部２４の円筒部材２９に衝突する気体分子の温度を低下させることができる。そして、円筒部材２９の温度上昇を抑制することができるため、この円筒部材２９と一体形成されているロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００４１】
（トラップ実施例６）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＥ部に示す、ステータコラム１８の外側表面にロータ翼２１に向けて張り出した板状のフィンを、軸方向に形成する。
このステータコラム１８に形成されるフィンは、トラップ実施例４で示したスぺーサ２３の内側の側面部の表面に形成されたフィン５６（図８に示す）と同様の複数の羽根状の部材を外側（ガスの流路側）に向けて形成する。
このようなフィンをステータコラム１８に形成して、ステータコラム１８の表面積を広げることにより、ステータコラム１８に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ステータコラム１８で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ部２４の円筒部材２９に衝突する気体分子の温度を低下させることができる。そして、円筒部材２９の温度上昇を抑制することができるため、この円筒部材２９と一体形成されているロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００４２】
（トラップ実施例７）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＦ部に示す、ベース２７のガスの流路面の表面に張り出した板状のフィンを放射状（半径方向）に形成する。
このベース２７に形成されるフィンは、トラップ実施例３で示したステータリム部３１の表面に形成されたフィン５５（図７に示す）と同様の複数の羽根状の部材により形成する。
このようなフィンをベース２７に形成して、ベース２７の吸気口６側端部の表面積を広げることにより、ベース２７に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ベース２７で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ部２４の円筒部材２９に衝突する気体分子の温度を低下させることができる。そして、円筒部材２９の温度上昇を抑制することができるため、この円筒部材２９と一体形成されているロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００４３】
（トラップ実施例８）
また、気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＧ部に示すねじ溝スペーサ５の内周面のらせん溝７のガスの流路面の表面に、張り出したフィンを放射状（半径方向）に形成するようにしてもよい。
このようなフィンをせん溝７に形成して、ねじ溝スペーサ５の表面積を広げることにより、ねじ溝スペーサ５に衝突する気体分子の数を増加させることができるため、ねじ溝スペーサ５で放熱する気体分子の頻度が高くなり、ロータ部２４の円筒部材２９に衝突する気体分子の温度を低下させることができる。そして、円筒部材２９の温度上昇を抑制することができるため、この円筒部材２９と一体形成されているロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
【００４４】
上述したトラップ実施例１〜８では、ステータ翼２２、ねじ溝スペーサ５、ステータコラム１８、スぺーサ２３、ベース２７などの外気や分子ポンプ１に外付けされた空冷ユニットなどの作用により低温状態に保たれている部分にトラップを設けて表面積を広げることにより、これらの低温状態の部分に衝突することなく、再びロータ翼２１に衝突してしまう気体分子の数を低減させてロータ翼２１の冷却効率を改善する方法について説明した。
この他のロータ翼２１の冷却効率を改善する方法として、高温状態であるロータ翼２１にトラップを設けて表面積を広げて、ロータ翼２１に衝突して熱を吸収する気体分子の数を増加させることにより、ロータ翼２１の冷却効率を改善する方法について説明する。
【００４５】
（トラップ実施例９）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＨ部に示す、ロータ翼２１のロータリム部３３のフランジ状に形成された面のうちの吸気口６側の表面に、図９に示すようなガスの流路に向けて張り出した板状の部材であるフィン５７を放射状（半径方向）に形成する。
また、図９に示すロータリム部３３の側面部３５の表面にガスの流路に向けて張り出した板状のフィンを、気体の排気方向に沿った向き（例えば、軸方向）に形成するようにしてもよい。
このようなフィン５７を形成してロータ翼２１の表面積を広げることにより、ロータ翼２１に衝突して熱を吸収する気体分子の数を増加させることができるため、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
なお、このトラップは、複数段備えられているロータ翼２１のいずれの段のロータ翼２１に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００４６】
（トラップ実施例１０）
気体分子を吸着するためのトラップとして、図３のＩ部に示す、隣接するロータ翼２１間に形成されたロータ部２４の軸方向のガスの流路を形成する壁面に、ロータ翼２１に向けて張り出した板状のフィンを軸方向に形成する。
このロータ部２４に形成されるフィンは、トラップ実施例４で示したスぺーサ２３の内側の側面部の表面に形成されたフィン（図８に示す）と同様の複数の羽根状の部材を外側（ガスの流路側）に向けて形成する。
【００４７】
このようなフィンを形成してロータ部２４の表面積を広げることにより、ロータ部２４に衝突して熱を吸収する気体分子の数を増加させることができるため、ロータ翼２１の冷却効率を向上させることができる。
なお、このトラップは、複数段備えられているロータ部２４の軸方向の壁面のいずれの段に形成することができ、このトラップを複数の任意の段に形成しても、また、全ての段に形成してもよい。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トラップ実施例１〜１０で説明したトラップを分子ポンプ１に形成することにより、気体分子の熱伝導によるロータ翼２１の放熱効率を向上させることができるため、ロータ翼２１の温度上昇を抑制することができる。
図３のトラップの配置箇所を示した図には、トラップ実施例１〜１０の全てのトラップが設けられているように記載されているが、気体分子の熱伝導によるロータ翼２１の放熱効率を向上させるために、トラップ実施例１〜１０に示したトラップの全てを用いるようにしても、いずれか１つのトラップのみを用いるようにしても、また、複数のトラップを組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００４９】
例えば、分子ポンプにおいて、トラップ実施例１で示したフィン５１をステータブレード３２の表面に形成するトラップのみを採用するようにしてもよいし、また、トラップ実施例１で示したフィン５１をステータブレード３２の表面に形成するトラップと、トラップ実施例３で示したフィン５５をステータリム部３１の表面に形成するトラップとを組み合わせて採用するようにしてもよい。
また、上述したトラップとして形成されるフィンの形状は、概ね高さ２ｍｍ〜１０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ〜０．５ｍｍとし、分子ポンプ１における排気作用を妨げないような範囲で調整することが可能であるとする。
【００５０】
本実施の形態では、複合翼タイプの分子ポンプを例に示しているが、例えば、ターボ分子ポンプ部、および、ねじ溝ポンプ部のいずれかを備えた分子ポンプであってもよい。
このようなターボ分子ポンプ部、および、ねじ溝ポンプ部のいずれかを備えた分子ポンプにおいても、本実施の形態で示したトラップ実施例１〜１０を該当する部分に設けることができる。
なお、この場合においても、気体分子の熱伝導によるロータ翼２１の放熱効率を向上させるために、トラップ実施例１〜１０に示したトラップの全てを用いるようにしても、いずれか１つのトラップのみを用いるようにしても、また、複数のトラップを組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、気体の流路の回転部材と対向する領域に、板状部材を形成することにより、気体分子がこの気体の流路の回転部材と対向する領域と接触する頻度が高まり、気体分子の熱伝導による回転部材の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る分子ポンプの軸線方向の断面図を示した図である。
【図２】ロータ翼およびステータ翼のブレードの側断面図である。
【図３】本実施の形態に係る分子ポンプにおける気体分子吸着のためのトラップの配置箇所を示した図である。
【図４】ステータブレードの表面にフィンを形成したステータ翼を示した図である。
【図５】ステータブレードの表面にメッシュ構造を形成したステータ翼を示した図である。
【図６】ステータブレード間に円筒状の壁を形成したステータ翼を示した図である。
【図７】円環状部材部の表面にフィンを形成したステータ翼を示した図である。
【図８】内側の側面部の表面にフィンを形成したスぺーサを示した図である。
【図９】ロータブレードの表面フィンを形成したロータ翼を示した図である。
【図１０】メッシュ構造を形成したステータ翼の構造を示した図である。
【符号の説明】
１  分子ポンプ
５  ねじ溝スペーサ
６  吸気口
７  らせん溝
８  磁気軸受部
９  変位センサ
１０  モータ部
１１  シャフト
１２  磁気軸受部
１３  変位センサ
１６  ケーシング
１７  変位センサ
１８  ステータコラム
１９  排気口
２０  磁気軸受部
２１  ロータ翼
２２  ステータ翼
２３  スペーサ
２４  ロータ部
２５  ボルト
２７  ベース
２９  円筒部材
３０  ロータブレード
３１  ステータリム部
３２  ステータブレード
３３  ロータリム部
４９  カラー
【図１】
2004278500.tif 000003
【図２】
2004278500.tif 000004
【図３】
2004278500.tif 000005
【図４】
2004278500.tif 000006
【図５】
2004278500.tif 000007
【図６】
2004278500.tif 000008
【図７】
2004278500.tif 000009
【図８】
2004278500.tif 000010
【図９】
2004278500.tif 000011
【図１０】
2004278500.tif 000012