(57)【要約】【課題】ターボ分子ポンプにおける各被制御機器と電源装置に装填された制御回路間のケーブルを短くして線太をなくしインピーダンスの高騰を防ぐターボ分子ポンプを提供する。【解決手段】ケーシング５のフランジ５Ｆに支持盤ＳＰを架設し、この上方でケーシング５の外周面に沿って円筒状の枠体ＦＫを設置する。この枠体ＦＫの材質としては、鋼材が利用される。そして、この枠体ＦＫの内周面に制御回路ＳＫが配設される。この制御回路ＳＫは樹脂でモールドしてもよい。また、円筒状の枠体ＦＫを円弧状の枠体や枠体自体をケース形に形成することもできる。したがって、これら制御回路ＳＫと被制御機器との間隔は小さくなり、電気エネルギーを供給するケーブルＶ１、Ｖ２、Ｖ３は短くなり、太さも細くなるとともに、電源装置が小型化または省略できる。【選択図】          図１
2004183619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシング内に軸受を介して回転体を軸着するとともに、この回転体の外周部でかつ軸芯方向に取り付けられた複数段の回転翼車群と、この複数個の回転翼車群に対応して前記ケーシング内に配置された複数個の固定翼車と、この複数個の固定翼車間にて前記ケーシング内周面部に介設され各固定翼車を所定間隔で保持する複数段のスペーサとを有し、前記ケーシングの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮して他端側の排気口に排出するターボ分子ポンプにおいて、前記ケーシングの外周に沿って円筒形状の枠体を設置し、この枠体にターボ分子ポンプの作動を制御する制御回路を配設したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
円筒状のケーシング内に磁気軸受を介して回転体を軸着するとともに、この回転体の外周部でかつ軸芯方向に取り付けられた複数段の回転翼車群と、この複数個の回転翼車群に対応して前記ケーシング内に配置された複数個の固定翼車と、この複数個の固定翼車間にて前記ケーシング内周面部に介設され各固定翼車を所定間隔で保持する複数段のスペーサとを有し、前記ケーシングの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮して他端側の排気口に排出するターボ分子ポンプにおいて、前記ケーシングの外周に沿って円筒形状の枠体を設置し、この枠体に前記磁気軸受の作動を制御する制御回路を配設したことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項３】
円筒形状の枠体が円弧の枠体で形成されたことを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
【請求項４】
円筒形状の枠体が円弧の枠体で形成されたことを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項５】
円筒形状の枠体がケースの形に形成され、このケース内に制御回路が収納されたことを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
【請求項６】
円筒形状の枠体がケースの形に形成され、このケース内に制御回路が収納されたことを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
【請求項７】
制御回路が樹脂でモールドされたことを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。
【請求項８】
制御回路が樹脂でモールドされたことを特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置や分析装置などにおける中真空から高真空領域を形成するために使用されるターボ分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるターボ分子ポンプは、図４に示すように、ターボ機構ＴＫの原理を利用して分子、ガス等の排気を行ない得るよう構成されている。すなわち、図４において、１はポンプ機台部で中央部上方には固定枠３が垂設され、この固定枠３に電気エネルギーで作動するモータ２が収容されるとともに下方左側面には排気口７が設けられている。ポンプ機台部１の上方にはターボ分子ポンプＴＭの主体であるポンプ機構を収容するケーシング５が垂設され、このポンプ機台部１とケーシング５とはそれぞれのフランジ１Ｆ、５Ｆにて気密に接合され一体となっている。
【０００３】
モータ２から突出している回転軸４Ｓに回転体４が固設されている。この回転体４は略円筒体状を呈し、モータ２にて高速回転されるが、その上方部にターボ機構ＴＫが設けられ、下方には円筒部４Ｔが形成されている。すなわち、回転体４の上方にはその円周部に回転翼Ｂが一体的に複数段、具体的には上段より下方へ５枚一定の間隔を有して形成され、この回転翼Ｂに対して、外方のケーシング５の内周面からは、固定翼Ｔが内方に突出する形で配設されている。
Ｓはスペーサで、前記固定翼Ｔを所定間隔で保持しケーシング５内に固定されている。これら回転翼Ｂと固定翼Ｔの組み合わせによってターボ機構ＴＫが構成される。
【０００４】
他方、この回転体４の下方における円筒部４Ｔの外周はポンプ機台部１側に固定された固定翼Ｔの固定支持体であるステータリング９の内周面に近接し、この両者の組み合わせによりねじ溝ポンプＮＰが構成されている。このねじ溝ポンプＮＰはドラッグポンプとして機能する。すなわち、ステータリング９には、ねじ溝Ｎが形成されている。しかも、このねじ溝Ｎは図示のとおり、下方になるにつれてその深さが浅くなる円錐状をなし、粘性流にて分子を引き込み排気する。こうしてターボ機構ＴＫとねじ溝ポンプＮＰの協働によって吸気口６からのガス分子が圧縮され下方の排気口７より排出される。Ｆは吸気口６側のフランジで、ケーシング５と気密状態で一体化されており、被排気側の機器たとえば半導体製造装置における反応室（図示せず）などに接合される。あるいはダクト（図示せず）を介して被排気室と接続される。
【０００５】
図４に示すターボ分子ポンプＴＭは、ターボ機構ＴＫによるポンプ機構とねじ溝Ｎによるポンプ機構を有機的に結合したもので、通常ハイブリッド形ターボ分子ポンプと称されている。もちろんこのようなハイブリッド形でない、すなわちターボ機構ＴＫのみからなるターボ分子ポンプも提供されている。
【０００６】
回転体４および回転翼Ｂは分子を排気するためにモータ２にて通常数万ｒｐｍの回転数で回転駆動される。したがって、軸受機構としては耐久性を高めるため非接触形の軸受、具体的には磁気軸受８が採用される。この磁気軸受８は電磁石方式の磁気軸受が組み合わされ、電力供給とその供給量の制御が行なわれる。また固定翼Ｔを積層状に固定保持する各スペーサＳの幅は、図示のとおり吸気口６側は大きく、排気口７側になるにつれて幅が小さく設定されている。このようにターボ分子ポンプＴＭにおいては、ターボ機構が軸芯方向に一定距離を有して配設され、またハイブリッド形の場合は、さらにねじ溝ポンプ機構を配設する関係で円筒部を有し軸長が大きく構成されている。
【０００７】
ターボ分子ポンプＴＭの内部構成は以上詳述したとおりであるが、ターボ機構ＴＫを回転駆動させて作動させるモータ２や上記した電磁石等が備えられており、これらモータ２ならびに磁気軸受８への電力供給を行なう電源装置が、ターボ分子ポンプＴＭの外部装置として組み合わせられている。また、磁気軸受方式を採用しない機械式の軸受すなわちボールベアリング形の軸受を使用するターボ分子ポンプＴＭでは、軸受の潤滑手段を必要とするが、この場合は潤滑手段とともに上記電源装置をターボ分子ポンプＴＭの本体に結合させた一体型が適用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
ところで、ターボ分子ポンプＴＭに対しては、モータ２への電力供給や、特に上記した磁気軸受方式においては、回転体４を５軸磁気浮上の制御を行うために、電源装置とケーブルが配設されている。すなわちこの関係を具体的に示すと図５に示すとおりで、ターボ分子ポンプＴＭへの電力供給は電源装置ＥＳよりモータケーブルＤ１を介して行なわれるようになっている。すなわちＣ１はモータケーブルＤ１の一端に接続され、ターボ分子ポンプＴＭの接続器ＣＰに電気的に接続させるためのプラグであり、Ｃ２はモータケーブルＤ１の他端側に接続され電源装置ＥＳに接続するためのプラグである。またケーブルＤ２は電源部（図示せず）からの電力を電源装置ＥＳに供給するもので、一端には電源装置ＥＳに電気的接続を行ない得るプラグＣ３が取り付けられ、他端には電源部に接続される接続器Ｃ４が取り付けられている。
【０００９】
なお、図５におけるターボ分子ポンプＴＭの外観は図４と異なる形状をしているが、内部機構、構成は図４と同一である。またターボ分子ポンプＴＭが上述したように磁気軸受方式の場合、回転体４を軸磁気浮上させる制御を行なわせるために各制御軸ごとに検出器が設けられ、各制御軸ごとの電磁石用の磁気軸受ケーブルＤ３が配置設される。図面ではこの磁気軸受ケーブルＤ３は１本で示されている。なお、Ｃ５、Ｃ６はプラグであり、またＣＰはプラグＣ１を接続するターボ分子ポンプＴＭ側の接続器である。
【００１０】
この場合、ターボ分子ポンプＴＭは上記したように、たとえば半導体製造装置（図示せず）など被排気装置の内部に組み込まれ、このような半導体製造装置から遠く離れた位置に設置される電源装置ＥＳには、制御回路ＳＫが組み込まれる場合が多い。そのためにモータケーブルＤ１や磁気軸受ケーブルＤ３はそれだけの離れた距離を確保する長さに設定されている。
またターボ分子ポンプＴＭが上述したように磁気軸受型の場合、回転体４を磁気浮上させる制御を行なわせるために各制御軸ごとに検出器があり、また各制御軸ごとの電磁石用の信号線が必要である。この制御は通常５軸方式が行なわれている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１７３２９３号公報（図１、図３、第２頁、第３頁）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情から、これらのターボ分子ポンプＴＭにおける各被制御機器と電源装置ＥＳに装填された制御回路とを接続する各種ケーブルが多くなる。すなわちそのためモータケーブルＤ１と磁気軸受ケーブルＤ３を束ねると芯線数が多くなり相当な太さとなる。このようにモータケーブルＤ１と磁気軸受ケーブルＤ３の束が太くなると設置時の配設が悪くなり、またこれら両ケーブルＤ１、Ｄ３が長くなるほどインピーダンスが大きくなる。したがって、両ケーブルＤ１、Ｄ３の長さにも限界がある。それ以上の長さを必要とする場合には、特別の調整装置を設置する必要があり、全体が大型化しコストも高くなる。また、ターボ分子ポンプＴＭと電源装置ＥＳが一体型の場合や電源装置ＥＳがターボ分子ポンプＴＭの底部に結合される形式の場合、電源装置ＥＳの設置スペースが省略されるものの、ターボ分子ポンプＴＭの外形寸法が大きくなり、実質的にはスペースの増大となり、被排気装置の内部への組み込みが困難となる。
【００１３】
また、ターボ分子ポンプＴＭにおける回転体４はモータ２の駆動にて数万ｒｐｍの高速で回転しており、回転体４の材料が腐蝕性ガスにより腐蝕を受けた場合には、回転体４の遠心破壊が生起する。このような事態の発生に備えて、ターボ分子ポンプＴＭを強固に固定するために、ターボ分子ポンプＴＭの底部をボルトによって固定するのが一般的である。この固定方式を採用する場合、電源装置ＥＳを底部に結合させる形式のものでは、全体の大きさがさらに肥大化することになる。これらのために半導体製造装置などの被排気装置が大型複雑化せざるを得ないという問題も有している。
本発明はこのような課題を解決するターボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のターボ分子ポンプは、上記課題を解決するために、ターボ分子ポンプにおけるケーシングの外周に沿って円筒形状の枠体を設置するとともに、この枠体にターボ分子ポンプの電動モータや磁気軸受等の制御を行なう制御回路の構成部品を配設したものである。さらにこの枠体をケースの形で形成し、その内方に制御回路の構成部品を配設する。さらにはこの枠体を樹脂でモールドし、このモールドしたものを空間に収納配置する。したがって制御回路の構成部品と被制御機器との間はターボ分子ポンプ内の回路（ケーブル）となり、ターボ分子ポンプと電源装置との間のケーブルは電気エネルギーの供給のためのケーブルだけとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が提供するターボ分子ポンプを図面に示す実施例にしたがって説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す縦断面図で、ケーシング５内の上方には、ターボ機構ＴＫによるポンプが配置され、下方にはねじ溝ポンプＮＰによるドラッグポンプが設けられている。すなわち、電磁石方式の磁気軸受８にて回転自在に保持された回転軸４Ｓ上には回転体４が一体的に架設され、回転体４の上方外周には多段（図示例では５段）の回転翼Ｂが付設されている。この回転翼Ｂに対抗してケーシング５の内周からは固定翼Ｔが同様に多段（５段）の形で張設されている。この固定翼Ｔはその外方端がスペーサＳにて保持され、このスペーサＳにて一定間隔を有して回転翼Ｂのそれぞれの間に挿入され、ターボ機構ＴＫが構成されている。このターボ機構ＴＫにて回転翼Ｂが高速回転されると吸気口６からのガス分子が叩かれて下方に移送され排気口７から排出される。
【００１６】
他方、回転体４における円筒部４Ｔにはケーシング５内の下方に配設されたステータリング９が対応している。このステータリング９は前記スペーサＳの最下段のスペーサＳとポンプ機台部１との間に挟持されていて、その内周面が前記円筒部４Ｔの外周面に近接して対応されている。と同時に、このステータリング９の内周面側には２点鎖線で示すねじ溝Ｎが形成され、円筒部４Ｔの内周面との間でねじ溝ポンプＮＰが構成されている。このねじ溝ポンプＮＰはドラッグポンプとして機能し、ターボ分子ポンプＴＭとねじ溝ポンプＮＰの作動により排気が行なわれる。ところで、スペーサＳとステータリング９は図１に示されるとおり、ケーシング５における上方の段部５Ｋと下方のポンプ機台部１の上面の段部１Ｋとの間に挟持されているが、固定翼Ｔを固定保持する保持部材として機能している。
【００１７】
さて、本発明のターボ分子ポンプＴＭは以上の構成において、ケーシング５の外周に沿って円筒状の枠体ＦＫが設置され、この枠体ＦＫにターボ分子ポンプＴＭの作動を制御する制御回路（その構成部品を含む以下同じ）が配設されている。すなわち、ケーシング５の外周部に制御回路ＳＫが配置されていて、この点に本発明の特徴がある。円筒状の枠体ＦＫはケーシング５のフランジ５Ｆ上に挿設された支持盤ＳＰの上に架設されている。この場合、支持盤ＳＰや円筒状の枠体ＦＫの大きさは、図面からも明らかなように、ケーシング５の外周径以内に設定されていて、ターボ分子ポンプＴＭの大きさが増大しないように考慮されている。もちろん円筒状の枠体ＦＫの内周の径の大きさは、ケーシング５の胴の部分の外周より大きくしてケーシング５の外周と円筒状の枠体ＦＫの内周との間に一定の間隔を設け、この間に制御回路ＳＫが配置されている。この制御回路ＳＫは樹脂でモールドし、その状態で枠体ＦＫの内周面に貼付ける。Ｖ１はモータ２や磁気軸受８などの被制御機器と制御回路ＳＫとを接続するケーブル（信号線）である。ＣＰは図５と同様の接続器を示している。なお、本発明における円筒状の枠体ＦＫの材質としては、鋼材やステンレス材などが採用される。或いはカーボンファイバーなどを巻回させて形成することもできる。
【００１８】
図２に示す実施例は、円筒状の枠体を円弧に形成した枠体ＥＫで構成した例を示している。この円弧状部分ＣＫの大きさは、例えば挟角が６０度に設定される。もちろん、この大きさは制御回路ＳＫの構成部品の大きさにより設定されるべきで、或いは樹脂によるモールド等の条件などにより設定される。したがって、半円弧の形となる場合もあれば、挟角を９０度とする大きさにすることも可能である。なお、図２において、Ｖ２はモータ２や磁気軸受８などの被制御機器と制御回路ＳＫの構成部品とを接続するケーブルである。
【００１９】
図３に示す実施例は、円筒状の枠体ＦＫを空洞の枠体ＹＫに形成したものである。すなわちケーシング５を２重壁式で覆う形になるが、このケース形の枠体ＹＫの中に制御回路ＳＫを収納する。また、制御回路ＳＫを樹脂でモールドした場合、このモールド品を収納する。さらに、このケース形の枠体ＹＫを円筒状でなく、円弧状にして設置することもできる。なお、図３において、Ｖ３は電動モータ２や磁気軸受８などの被制御機器と制御回路ＳＫとを接続するケーブルである。
【００２０】
以上のような構成からなるターボ分子ポンプＴＭによれば被制御機器と制御回路ＳＫを接続するケーブルＶ１、Ｖ２、Ｖ３は共に図１、図２そして図３に示すとおり非常に短いものにすることができ、ターボ分子ポンプＴＭの外方近傍に配設することができる。したがって、ターボ分子ポンプＴＭの外部装置としての電源装置が省略でき、外部から電力を供給するだけのケーブルＶ１、Ｖ２、Ｖ３があればよいことになる。なお図１、図２そして図３において、図４、図５と同一の符号で示す部品、機構は図１、図２、図３と同一のものであり、詳細な説明は省略する。
【００２１】
本発明が提供するターボ分子ポンプは以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を包含する。たとえば、図示例のターボ分子ポンプＴＭはハイブリッド型のものであるが、ターボ機構ＴＫのみからなるターボ分子ポンプにも適用可能である。また逆にターボ機構ＴＫを有しないネジポンプのみからなるドラッグポンプのみのポンプにも適用可能である。さらに本発明のターボ分子ポンプＴＭにおける軸受方式については、磁気軸受方式のみならず、機械式の軸受方式も採用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明が提供するターボ分子ポンプは以上の構成であるから、電源装置が円筒状の枠体に配設できるので、電源装置の小型化又は省略ができ、ポンプ自体を小形化できる。このことから省スペースおよび設置工数を大幅に削減できる。したがって被排気装置への組み込みが容易となるのみならず、被排気装置への組み込みスペースが小さく、経済的にすぐれ、且つ操作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明によるターボ分子ポンプの他の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明によるターボ分子ポンプの他の実施例の構成を示す縦断面図である。
【図４】従来におけるターボ分子ポンプの構成を示す図である。
【図５】本発明によるターボ分子ポンプの電力供給系を示す図である。
【符号の説明】
１  ポンプ機台部
１Ｆ  フランジ
２  モータ
３  固定枠
４  回転体
４Ｓ  回転軸
４Ｔ  円筒部
５  ケーシング
５Ｆ  フランジ
６  吸気口
７  排気口
８  磁気軸受
９  ステータリング
ＦＫ、ＥＫ、ＹＫ  枠体
ＳＫ  制御回路
Ｂ  回転翼
Ｔ  固定翼
Ｓ  スペーサ
Ｆ  フランジ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６  プラグ
Ｃ４  接続器
ＣＰ  接続器
ＣＫ  円弧状部分
Ｄ１  モータケーブル
Ｄ２  ケーブル
Ｄ３  磁気軸受ケーブル
ＥＳ  電源装置
ＳＰ  支持盤
ＴＭ  ターボ分子ポンプ
ＴＫ  ターボ機構
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３  ケーブル
Ｎ  ねじ溝
ＮＰ  ねじ溝ポンプ
【図１】
2004183619.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004183619.tif 000006
【図５】
2004183619.tif 000007