(57)【要約】【課題】  曲げ加工による固定翼であっても隣接したタービンブレード同士の重なりを形成することができるターボ分子ポンプの提供。【解決手段】  金属板にエッチング加工や打ち抜き加工によりタービンブレード２１を形成し、プレス等によりタービンブレード２１に角度を付与してブレード板９ａを形成する。このブレード板９ａを上限反転したものがブレード板９ｂである。これらのブレード板９ａ，９ｂを上下に重ね合わせることにより分割固定翼９が形成される。その際、ブレード板９ａのタービンブレード２１とブレード板９ｂのタービンブレード２１とを等間隔になるように重ねあわせて、回転軸方向から見て隣り合うタービンブレード同士に重なりが生じるように重ねる。【選択図】        図４
2005337028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段の回転翼と複数段の固定翼とが前記回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプにおいて、
前記複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、
前記分割固定翼は、金属板材に曲げ加工を施してそれぞれに複数のタービンブレードが形成された少なくとも２枚のブレード板を、前記回転軸方向から見たときに隣接するタービンブレード同士に重なりが生じるように重ね合わせて形成し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、
前記複数のブレード板を同一形状と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１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記複数のブレード板の重ね合わせ位置を位置決めする位置決め部材を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記複数のブレード板を結合手段により一体としたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置等の真空排気に用いられるターボ分子ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
高真空排気に用いられるターボ分子ポンプは、交互に配置された複数段の回転翼と複数段の固定翼とを備えている。各回転翼および固定翼は複数のタービンブレードから成り、回転翼はモータにより回転駆動されるロータに形成されており、固定翼はポンプのベースに固定されている。
【０００３】
従来、固定翼の加工方法としては、厚板材を切削加工して角度の付いた複数のタービンブレードを形成する方法と（例えば、特許文献１参照）、薄板材にエッチング法によりタービンブレード形状のスリットを複数形成し、曲げ加工により各タービンブレードに角度を付ける方法とがある（例えば、特許文献２参照）。曲げ加工による方法はプレス曲げ用の金型が必要なため初期費用がかかるが、加工単価が切削加工に比べて非常に安いため量産に適している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９０８６号公報
【特許文献２】特開平５−１５７０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固定翼をロータ回転軸方向すなわちポンプ吸気口側から見た場合に、タービンブレードの周方向両端が隣接するタービンブレードと重なるようになっている方が排気効率が優れている。しかしながら、曲げ加工による固定翼では、平板にスリット加工した後に翼を曲げるため上述した翼同士の重なりが無く、ガスの逆流を防止することができず排気効率の低下が避けられなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、複数段の回転翼と複数段の固定翼とが回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプに適用され、複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、分割固定翼は、金属板材に曲げ加工を施してそれぞれに複数のタービンブレードが形成された少なくとも２枚のブレード板を、回転軸方向から見たときに隣接するタービンブレード同士に重なりが生じるように重ね合わせて形成し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、複数のブレード板を同一形状としたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、複数のブレード板の重ね合わせ位置を位置決めする位置決め部材を設けた。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、複数のブレード板を結合手段により一体としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、少なくとも２枚のブレード板を重ね合わせることにより、曲げ加工による固定翼であっても隣接したタービンブレード同士の重なりを形成することが可能となる。その結果、低コストで排気効率に優れた固定翼を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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概略構成を示す断面図である。図１に示したターボ分子ポンプ１は磁気軸受式のポンプであり、ロータ２はベース３に設けられた磁気軸受４ａ〜４ｃによって非接触支持されている。４ａ，４ｂはラジアル磁気軸受であり、４ｃはアキシャル磁気軸受である。
【０００９】
ベース３には、ロータ２を回転駆動するモータ６、タッチダウンベアリング７ａ，７ｂおよびロータ２の浮上位置を検出するためのギャップセンサ５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ設けられている。タッチダウンベアリング７ａ，７ｂにはメカニカルベアリングが用いられ、磁気軸受４ａ〜４ｃによるロータ２の磁気浮上がオフされたときにロータ２を支持する。
【００１０】
ロータ２には、回転軸方向に複数段の回転翼８が形成されている。上下に並んだ回転翼８の間には固定翼９がそれぞれ配設されている。これらの回転翼８と固定翼９とにより、ターボ分子ポンプ１のタービン翼段が構成される。各固定翼９は、スペーサ１０によって上下に挟持されるように保持されている。スペーサ１０は、固定翼９の保持機能とともに、固定翼９間のギャップを所定間隔に維持する機能を有している。
【００１１】
さらに、固定翼９の後段（図示下方）にはドラッグポンプ段を構成するネジステータ１１が設けられており、ネジステータ１１の内周面はロータ２の円筒部１２と所定間隔で対向している。ロータ２およびスペーサ１０によって保持された固定翼９は、吸気口１３ａが形成されたケーシング１３内に納められている。
【００１２】
次に、固定翼９について説明する。図１に示した各段の固定翼９は一般的に半円状の分割固定翼に２分割されている。本実施の形態では、後述する図４（ｂ）に示すように、２枚のブレード板９ａ，９ｂを上下に重ねて分割固定翼を形成する。重ねられた各ブレード板は曲げ加工によって形成される。以下では分割固定翼も符号９を用いて表す。
【００１３】
まず、図２に示すように円形の金属板材２０をエッチング加工または抜き打ち加工してタービンブレード２１を複数形成する。各タービンブレード２１は、連結部２２を介して内側リング２３と外側リング２４とにより支持された構造となっている。なお、各タービンブレード２１は連結部２２に関して対称となっておらず、右側の部分は角度θ４に設定され、左側部分はより大きな角度θ３に設定されている。
【００１４】
その後、プレス等により各タービンブレード２１の曲げ加工を行うと、連結部２２が捻れて各タービンブレード２１に所定の角度が付与される。その後、金属板２０を図２の分割線ＤＬに沿って２つに等分割することにより２枚のブレード板９ａが形成される（図３参照）。図３は曲げ加工および等分割加工後のブレード板９ａを示す斜視図である。分割して形成された２枚のブレード板９ａは全く同一形状となっている。ここでは、エッチングによってタービンブレード２１の周囲の部材を抜き取ったが、打ち抜き加工により抜き取っても良い。さらに、打ち抜き加工時にタービンブレード２１の曲げ加工を同時に行っても良い。
【００１５】
なお、図２において、タービンブレード２１の間隔を角度θ０とすると、分割線ＤＬとその右側のタービンブレード２１（Ａ）との角度はθ１＝（１／４）θ０で、左側のタービンブレード２１（Ｂ）との角度はθ２＝（３／４）θ０に設定される。分割固定翼９はこのようにして形成したブレード板９ａを図４（ｂ）のように２枚重ねることにより形成するが、その際に，一方のブレード板９ａを上下反転して重ねる。以下では、上下反転しブレード板９ａを、符号９ｂを用いてブレード板９ｂと称することにする。
【００１６】
図４は、分割固定翼９の一部を周方向に断面した展開断面図である。図４の（ａ）は上下に重ねる前のブレード板９ａ，９ｂを示したものであり、（ｂ）は重ねた状態を示している。図４（ａ）において上側のブレード板９ａは、図３に示す右側のブレード板９ａを示したものである。一方、図４（ａ）の下側のブレード板９ｂは、前述したように図３のブレード板９ａを上下反転して配設したものである。
【００１７】
そのため、上側のブレード板９ａの場合、タービンブレード２１（Ａ）はリング２３の左端から角度θ１に配置されているが、下側のブレード板９ｂではタービンブレード２１（Ｂ）はリング２３の左端から角度θ２に配置されている。また、図２に示したようにタービンブレード２１の左右の角度をθ３，θ４のように異なって設定しているので、リング２３からの翼高さは上下で異なっている。ブレード板９ａの場合には上側の翼高さはＡ１で下側の翼高さはＡ２（＞Ａ１）であり、上下反転したブレード板９ｂの場合には上側の翼高さはＡ２で下側の翼高さはＡ１である。
【００１８】
ここで、板厚をｔとしたとき、翼高さＡ１とＡ２とが次式（１）を満たすようにタービンブレード２１の角度θ３，θ４（図３参照）を設定する。
Ａ２＝Ａ１＋ｔ    …（１）
この場合、タービンブレード２１の形状は略台形状であって翼高さＡ１，Ａ２は半径方向の位置によって異なることになるので、例えば、リング２３，２４の中間位置での翼高さＡ１，Ａ２が式（１）を満たすように角度θ３，θ４を設定する。
【００１９】
図４（ａ）に示した各ブレード板９ａ，９ｂを図４（ｂ）のように重ね合わせ、溶接や接着やビス止め等の結合手段により互いを結合することで、一体となった分割固定翼９が形成される。このとき、タービンブレード２１はリング２３の左端から２１（Ａ）、２１（Ｃ）、２１（Ｂ）、２１（Ｄ）の順に配列しており、ブレード板９ａとブレード板９ｂのタービンブレード２１が交互に並ぶことになる。
【００２０】
その結果、タービンブレード２１は角度（１／２）θ０の間隔で配列することになり、タービンブレード２１同士の重なりＢが形成されるようになる。また、式（１）のように翼高さＡ１，Ａ２を設定することにより、図４（ｂ）のようにブレード板９ａ，９ｂを重ねたときに、分割固定翼９の高さ中心からの上下翼高さはそれぞれＡ２となる。もちろん、Ａ１＝Ａ２のように形成しても良いが、この場合には、周方向に並んだタービンブレード２１が板厚ｔだけ交互に上下にずれ、このずれが排気性能に影響する。ブレード板９ａ，９ｂを重ねた分割固定翼９は、図５に示すように上下に設けられたスペーサ１０の間に挟持される。
【００２１】
このように、本実施の形態では、同一形状のブレード板９ａ，９ｂの一方を反転して上下に重ね合わせることにより、曲げ加工の分割固定翼９であってもタービンブレード２１の重なりを形成することができる。その結果、ガス逆流を防止できる排気性能に優れた分割固定翼９を、低コストで容易に形成することが可能となった。
【００２２】
上述した実施の形態では、ブレード板９ａ，９ｂを溶接、接着、ビス止め等により結合して一体としてから、図１に示すように組み付けるような構成としたが、ブレード板９ａ，９ｂを一体とせずに、組み付け段階で重ね合わせるようにしても良い。その場合、図６に示すようにリング２４の部分に位置決めピン用の孔３０を形成し、図７に示すようにスペーサ１０の上面に位置決めピン３１を設けておく。
【００２３】
ブレード板９ａ，９ｂを組み付ける際には、孔３０にスペーサ１０に設けられた位置決めピン３１が挿入されるようにブレード板９ｂ、ブレード板９ａの順に載置する。次いで、重ねられたブレード板９ａ，９ｂの上にスペーサ１０を載置する。スペーサ１０の下面には、位置決めピン３１と干渉しないように孔１０ａが形成されている。このようにして交互に積層された分割固定翼９およびスペーサ１０は、ケーシング１３によって下方に押圧され、ケーシング１３とベース３との間に挟持される。
【００２４】
なお、図７に示した例では位置決めピン３１をスペーサ１０の上面に設けてブレード板９ａ，９ｂを別々に載置したが、上下に重ねた状態のブレード板９ａ，９ｂの孔３０に位置決めピン３１を打ち込んでそれらを一体としても良い。そして、一体となったブレード板９ａ，９ｂをスペーサ１０上に載置する。その場合、スペーサ１０の上下両面にピンを逃げるための孔を形成しておく。
【００２５】
上述した実施の形態では、２枚のブレード板９ａ，９ｂを重ねて分割固定翼９を形成したが、３枚以上のブレード板９ａ，９ｂを重ねて分割固定翼９を形成しても良い。また、ブレード板９ａ，９ｂを同一形状としたが、形状の異なるブレード板９ａ，９ｂを使用しても良い。さらに、図４に示した分割固定翼９ではブレード板９ａのタービンブレード２１とブレード板９ｂのタービンブレード２１とが交互に等間隔で配列するように重ね合わせたが、図８に示すようにブレード板９０ａ，９０ｂを重ね合わせても良い。
【００２６】
まず、図８（ａ）に示すようなブレード板９０ａ，９０ｂを形成する。そして、図８（ｂに示すように、ブレード板９０ａのタービンブレード２１とブレード板９０ｂのタービンブレード２１とが重なるようにブレード板９０ａ，９０ｂを重ね合わせて、分割固定翼９を形成する。このような構成としても、隣り合うタービンブレード２１同士に重なりが形成される。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明したが、メカニカルベアリング式のターボ分子ポンプにも同様に適用することができる。また、本発明は、ドラッグポンプ段が無くタービン翼段のみのターボ分子ポンプにも適用することができる。さらに、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。
【図２】タービンブレード２１が抜き加工された金属板材２０の平面図である。
【図３】ブレード板９ａ，９ｂの斜視図である。
【図４】分割固定翼９の一部を周方向に断面した展開断面図であり、（ａ）は上下に重ねる前のブレード板９ａ，９ｂを示したものであり、（ｂ）は重ねた状態を示している。
【図５】ケーシング１３内に組み込まれた分割固定翼９を示す断面図である。
【図６】位置決めピン用孔３０が形成された金属板２０の平面図である。
【図７】位置決めピン３１を用いた場合の固定翼組み付け状態を示す断面図である。
【図８】分割固定翼９の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ターボ分子ポンプ
２  ロータ
３  ベース
８  回転翼
９  固定翼（分割固定翼）
９ａ，９ｂ，９０ａ，９０ｂ  ブレード板
１０  スペーサ
２０  金属板材
２１，２１（Ａ）〜２１（Ｄ）  タービンブレード
３０  位置決めピン用孔
３１  位置決めピン
【図１】
2005337028.tif 000003
【図２】
2005337028.tif 000004
【図３】
2005337028.tif 000005
【図４】
2005337028.tif 000006
【図５】
2005337028.tif 000007
【図６】
2005337028.tif 000008
【図７】
2005337028.tif 000009
【図８】
2005337028.tif 000010