(57)【要約】  【課題】  冷却材の移送経路が変化した場合においても、冷却管を流れる冷却材の流量を安定させることができる真空ポンプを提供すること。  【解決手段】  冷却管３３と冷却管３４を、分岐ポート３６を介して直列に接続し、さらに継ぎ管４３を、バルブ３７を介して冷却管３３と並列に接続する。バルブ３７のＯＦＦ時には、注入ターミナル３８からバルブ３７のＢ接続端を介して、ポート３６１側へ冷却材が流れる。バルブ３７のＯＮ時には、注入ターミナル３８からバルブ３７のＡ接続端を介して、ポート３３１側へ冷却材が流れる。バルブ３７のＯＮ時およびＯＦＦ時に関係なく、冷却材の移送経路は、ひと続きの１本の移送路で構成される。従って、冷却管３３と冷却管３４の両方に冷却材を流す場合であっても、冷却管３４にのみ冷却材を流す場合であっても、移送される冷却材の流量は一定となる。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と排気口が形成された外装体と、
前記外装体の内部に設けられた、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構と、
前記外装体の内部の第１領域を冷却する第１冷却管と、
前記外装体の内部の第２領域を加熱する加熱装置と、
前記第１冷却管の上流側及び下流側の少なくとも一方に接続され、前記第２領域を冷却する第２冷却管と、
前記第２冷却管をバイパスするバイパス管と、
前記第２領域の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記第２冷却管と前記バイパス管の流路を切り換える流路切り換え手段と、
を具備することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
ステータと、
前記ステータに対して回転自在に軸支されたロータと、
前記ロータを回転させるモータと、
前記ロータ及び前記ステータの、前記吸気口側に形成されたロータ翼とステータ翼を有する分子ポンプ部と、
前記ロータ及び前記ステータの、前記排気口側に形成されたねじ溝ポンプ部と、
所定の制御回路が形成された内部基板と、
を前記外装体の内部に具備し、
前記第１冷却管は、前記分子ポンプ部および前記内部基板の少なくとも一方を前記第１領域として冷却し、
前記第２冷却管は、前記ねじ溝ポンプ部を前記第２領域として冷却す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】
前記第２冷却管は、前記第１冷却管の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記第２冷却管は、前記第１冷却管の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記内部基板を冷却する前記第１冷却管は、最も上流側に配設されていることを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造装置のプロセスガスの吸引排気に用いられる真空ポンプにおいて過熱保護を行うための冷却材を移送する冷却管を備えた真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置の製造工程で用いられる高真空状態の真空チャンバ内の排気処理には、一般にターボ分子ポンプが多用されている。また、半導体装置の製造工程では、さまざまなプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が多々あり、ターボ分子ポンプは真空チャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスを真空チャンバ内から排気するのにも使用される。
【０００３】
これらのプロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入される場合がある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。
そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ内部に付着して堆積する場合がある。
ターボ分子ポンプ内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプの性能を低下させる原因となる。
【０００４】
また、ターボ分子ポンプ内部では、多数のロータ翼が配設されたロータが毎分数万回転の高速回転を行っている。これらの回転体に析出物が堆積すると、回転対のバランスの不釣合いが発生し、ロータ翼がターボ分子ポンプのケーシングの内周面に配設されたステータ翼に接触するなど不都合が生じる場合がある。
そのため、従来からターボ分子ポンプの内部でプロセスガスが冷却されて固体化するのを防止するためにターボ分子ポンプの低温部を加熱するなどの手段がとられている。
【０００５】
例えば、半導体製造装置に使用されるターボ分子ポンプには、吸気口側に分子ポンプ部が形成され、排気口側にねじ溝ポンプ部が形成されたものがある。
ターボ分子ポンプ部は、ロータに放射状かつ多段に配設されたロータ翼と、ターボ分子ポンプのケーシングの内周面に、ロータ翼と互い違いに配設された多段のステータ翼により構成されている。
【０００６】
ねじ溝ポンプ部は、外周面が円筒面状のロータと、その周囲に、内周面に複数の螺旋状の溝を供えたスペーサ、即ちねじ溝スペーサが配設されて構成されている。ねじ溝スペーサに形成された螺旋状の溝の方向は、排気ガスがロータの回転方向に運動した時に、排気口側に移送される方向である。
なお、ねじ溝ポンプ部は、外周面に複数の螺旋状の溝を供えたロータと、その周囲に配設された内周面が円筒面状のスペーサによって構成される場合もある。
【０００７】
このような分子ポンプ部とねじ溝ポンプ部を備えたターボ分子ポンプでは、ねじ溝ポンプ部でプロセスガスの温度が下がり、固体物が析出しやすくなる。
このようなプロセスガスの固体物の析出を防止するために、ねじ溝ポンプ部の外周部にヒータを配設し、該ヒータの熱によりねじ溝ポンプ部でのプロセスガスの析出を防止している。
【０００８】
ところで、ねじ溝ポンプ部を構成するねじ溝スペーサやロータの部材は、アルミニウムなどの素材により構成されている。これらの部材は、高温の状態で高速回転するとクリープが発生したり、金属疲労が促進して寿命が短くなるおそれがある。
そのため、過熱時にねじ溝ポンプ部を冷却するための冷却管が、ねじ溝ポンプ部の外周部に設けられている。
【０００９】
また、ターボ分子ポンプ部においても、ロータ翼及びステータ翼がアルミニウムなどの素材により構成されている。これらの部材においてもクリープが発生したり、金属疲労が促進して寿命が短くなるおそれがある。
そのため、ターボ分子ポンプ部を冷却するための冷却管が、ターボ分子ポンプ部の外周部に配設されている。
【００１０】
従来、ターボ分子ポンプには、２箇所に冷却管が設けられていた。そして、これらの冷却管に冷却水を流すため、２系統の水冷系統を設ける必要があった。
このように２系統の水冷系統を用いて行っていたターボ分子ポンプの内部温度制御を１系統の水冷系統のみで行う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２００３−１４８３７９公報
【００１１】
特許文献１には、常時ターボ分子ポンプ部の冷却を行うための冷却管と並列に、開閉弁を介してねじ溝ポンプ部の冷却を行うための冷却管を接続したターボ分子ポンプが開示されている。このように、２つの冷却管を並列に接続することにより、必要に応じて開閉弁を切り換えて、両方の冷却管に冷却水を流すことが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されているターボ分子ポンプでは、一方の冷却管に冷却水を流した場合と、両方の冷却管に冷却水を流した場合とでは、冷却水の流量が変化してしまう。従って、流量が安定しないために冷却性能を安定させることが困難であった。
そこで、本発明は、第２冷却管とバイパス管の流路が切り換えられた場合においても、冷却管を流れる冷却材の流量を安定させることができる真空ポンプ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】
【００１３】
請求項１記載の発明は、吸気口と排気口が形成された外装体と、前記外装体の内部に設けられた、前記吸気口から前記排気口へ気体を移送する気体移送機構と、前記外装体の内部の第１領域を冷却する第１冷却管と、前記外装体の内部の第２領域を加熱する加熱装置と、前記第１冷却管の上流側及び下流側の少なくとも一方に接続され、前記第２領域を冷却する第２冷却管と、前記第２冷却管をバイパスするバイパス管と、前記第２領域の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記第２冷却管と前記バイパス管の流路を切り換える流路切り換え手段と、を具備するにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ステータと、前記ステータに対して回転自在に軸支されたロータと、前記ロータを回転させるモータと、前記ロータ及び前記ステータの、前記吸気口側に形成されたロータ翼とステータ翼を有する分子ポンプ部と、前記ロータ及び前記ステータの、前記排気口側に形成されたねじ溝ポンプ部と、所定の制御回路が形成された内部基板と、を前記外装体の内部に具備し、前記第１冷却管は、前記分子ポンプ部および前記内部基板の少なくとも一方を前記第１領域として冷却し、前記第２冷却管は、前記ねじ溝ポンプ部を前記第２領域として冷却することにより前記目的を達成する。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記第２冷却管を、前記第１冷却管の上流側に配置することにより前記目的を達成する。
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記第２冷却管を、前記第１冷却管の下流側に配置することにより前記目的を達成する。
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内部基板を冷却する前記第１冷却管を、最も上流側に配設することにより前記目的を達成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷却材の移送経路を１系統にすることにより、第２冷却管とバイパス管の流路が切り換えられた場合においても、冷却管を流れる冷却材の流量を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の真空ポンプにおける好適な実施の形態について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態のターボ分子ポンプ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とり説明する。
また、ターボ分子ポンプ１には、高速回転するロータ部と、固定したステータ部との排気作用により、排気機能を発揮する真空ポンプであって、ターボ分子ポンプ、ねじ溝式ポンプ、あるいはこれら両方の構造を合わせ持ったポンプなどがある。
【００１６】
ターボ分子ポンプ１の外装体を形成するケーシング１６は、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ベース２７と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。そして、ターボ分子ポンプ１の外装体の内部には、ターボ分子ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物つまり気体移送機構が収納されている。
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、吸気口６側がターボ分子ポンプ部Ｔにより構成され、排気口１９側がねじ溝式ポンプ部Ｓから構成されている。
【００１７】
ロータ部２４には、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ブレードからなるロータ翼２１が吸気口６側（ターボ分子ポンプ部Ｔ）に設けられている。なお、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。
さらに、ロータ部２４には、外周面が円筒形状をした部材からなる円筒部材２９が排気口１９側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）に設けられている。
また、ターボ分子ポンプ１には、ロータ翼２１が軸線方向に複数段形成されている。
【００１８】
シャフト１１は、円柱部材の回転軸（ロータ軸）である。シャフト１１の上端にはロータ部２４が複数のボルト２５により取り付けられている。
シャフト１１の軸線方向中程には、シャフト１１を回転させるモータ部１０が配設されている。
また、モータ部１０の吸気口６側及び排気口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及び磁気軸受部１２が設けられている。
さらに、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）に軸支するための磁気軸受部２０が設けられている。
なお、シャフト１１は、磁気軸受部８、１２、２０から構成される５軸制御型の磁気軸受によって非接触で支持されている。
【００１９】
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。
【００２０】
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Ｔ）に設けられたステータ翼２２と、排気口１９側（ねじ溝式ポンプ部Ｓ）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に向かって伸びたブレードから構成されている。ターボ分子ポンプ部Ｔ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、円筒形状をしたスペーサ２３により互いに隔てられている。
【００２１】
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いる。そして、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。
ベース２７は、ケーシング１６と共にターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。ベース２７の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。
【００２２】
また、磁気軸受部２０の排気口１９側端には、ターボ分子ポンプ１における制御回路が搭載されたポンプ内部基板３０が配設されている。このポンプ内部基板３０には、ポンプの運転時間、エラーの履歴、温度制御の設定温度等が記憶された回路が形成され、これらの回路には多数の半導体部品が使用されている。これらの半導体部品は、信頼性を考慮した設計限界温度が設定されているため、ターボ分子ポンプ１の動作時において設計限界温度の設定値範囲内で使用しなければならないようになっている。なお、設計限界温度は、概ね６０℃程度となっている。
なお、ポンプ内部基板３０を配設する場所は、これに限られるものではなく、後述する裏蓋３５の内側、つまり裏蓋３５における磁気軸受部２０と対向する面に配設するようにしてもよい。
ベース２７の底部の開口部に裏蓋３５が取り付けられている。裏蓋３５は、ポンプ内部基板３０と対向するように設けられている。裏蓋３５は、ターボ分子ポンプ１の外装体を構成している。
【００２３】
裏蓋３５と、ベース２７との接合面に略円環状の溝が設けられており、この溝に冷却管３１が配設されている。
冷却管３１は、チューブ状（管状）の部材からなる。冷却管３１は、内部に熱媒体である冷却材を流し、この冷却材に熱を吸収させるようにして冷却管３１周辺の冷却を行うための部材である。
【００２４】
冷却管３１に冷却材を流すことによって、裏蓋３５をはじめとする冷却管３１の周辺部が強制的に冷却される。この冷却効果によって、裏蓋３５の近傍に配置されているポンプ内部基板３０の温度を下げることができるようになっている。
ポンプ内部基板３０は、上述したように設計限界温度の設定値範囲内で使用しなければならない。従って、冷却管３１には、常時冷却材が流れるようになっている。
冷却管３１は、裏蓋３５におけるベース２７との接合面に配設されるようになっているが、これに限られるものではなく、ベース２７における裏蓋３５との接合面に配設するようにしてもよい。また、ターボ分子ポンプ１内の気密性を十分に保持することが可能であれば、ベース２７の内部におけるポンプ内部基板３０の近辺に配設するようにしてもよい。冷却管３１の配設をより容易にする場合には、裏蓋３５と外接するように冷却管３１を配設するようにしてもよい。
また、冷却管３１の取付部に半田や熱伝導用のペーストなどを付設し、冷却管３１における熱交換の効率をさらに向上させるようにしてもよい。
【００２５】
また、ターボ分子ポンプ部Ｔのケーシング１６を介した外周部には、ケーシング１６を周方向に囲むように冷却管ジャケット３４１が設けられている。冷却管ジャケット３４１の内部には、ケーシング１６が内接するように冷却管３４が配設されている。
冷却管３４は、チューブ状（管状）の部材からなる。冷却管３４は、内部に熱媒体である冷却材を流し、この冷却材に熱を吸収させるようにしてターボ分子ポンプ部Ｔの冷却を行うための部材である。
【００２６】
ターボ分子ポンプ１の稼働中は、ロータ部２４が高速回転し、ロータ翼２１やステータ翼２２のブレードが、圧縮熱等によって高温になったプロセスガスを、図１の矢印Ａで示される吸気口６方向から受ける。そして、これらの圧縮熱等を受けて、ロータ翼２１やステータ翼２２のブレードの温度が上昇してしまう。このような状況下では、ロータ翼２１やステータ翼２２のブレードの材料にクリープ現象等が生じ、部材の変形や破壊などの不具合が発生する可能性がある。
従って、冷却管３４は、ロータ翼２１やステータ翼２２が許容温度以上に上昇することを抑制するための冷却機構を構成している。
ロータ翼２１やステータ翼２２は、ターボ分子ポンプ１の稼働中において、圧縮熱等によって高温になったガスの熱による影響を受ける。そのため、ターボ分子ポンプ１の稼働中は、常時ロータ翼２１やステータ翼２２のブレードを冷却する必要がある。従って、冷却管３４には、常時冷却材が流れるようになっている。
【００２７】
ターボ分子ポンプ部Ｔの外周部に冷却管３４を配設して冷却を図ることにより、冷却管３４とケーシング１６との接触部からケーシング１６の熱が吸収されて、ケーシング１６が冷却される。そして、ケーシング１６の内周壁と接するスペーサ２３、さらにスペーサ２３に固定されているステータ翼２２が冷却される。そして、ステータ翼２２及びスペーサ２３と、非接触状態で回転しているロータ翼２１の輻射熱は、ステータ翼２２及びスペーサ２３において冷却される。
このようにして、冷却管３４を用いてロータ翼２１及びステータ翼２２を冷却することにより、ロータ翼２１及びステータ翼２２の温度上昇を抑制することができる。これにより、クリープ現象等の不具合の発生を適切に抑制することができるため、ロータ翼２１及びステータ翼２２における金属疲労を低減させることができる。
【００２８】
冷却管３４は、ターボ分子ポンプ部Ｔの外周部の吸気口６付近に配設されるようになっているが、これに限られるものではない。冷却管３４は、ケーシング１６の外周部におけるターボ分子ポンプ部Ｔが内包されている任意の領域に配設するようにしてもよい。また、冷却管３４をケーシング１６の外周部に複数回巻回すように配設するようにしてもよい。さらに、冷却管３４は、ターボ分子ポンプ１内の気密性を十分に保持することが可能であれば、ケーシング１６の内周部、例えば、ケーシング１６とスペーサ２３の接触部やスペーサ２３の内部に配設するようにしてもよい。
また、冷却管ジャケット３４１と冷却管３４との空隙や、冷却管３４とケーシング１６との接触部に半田や熱伝導用のペーストなどを付設し、冷却管３４における熱交換の効率をさらに向上させるようにしてもよい。
【００２９】
ねじ溝式ポンプ部Ｓのケーシング１６を介した外周部には、ケーシング１６を周方向に囲むようにベーキングヒータ３２が装着されている。
ベーキングヒータ３２は、ニクロム線などの電熱部材によって構成され、温度コントローラ３２１によって電力を供給される。ベーキングヒータ３２は、電力を供給されると発熱し、ねじ溝式ポンプ部Ｓを加熱するようになっている。
また、ベース２７におけるねじ溝スペーサ５との接触部分には、温度センサ４６が設けられている。この温度センサ４６は、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度のモニターを行っている。なお、温度センサ４６を配設する位置は、これに限られるものではない。例えば、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度を検出することが可能であれば、ケーシング１６やベース２７の外周部に配設するようにしても、また直接ねじ溝スペーサ５の内部に配設するようにしてもよい。
【００３０】
吸気口６から吸入されたガスは、ターボ分子ポンプ部Ｔを移送する間に冷却されるため、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送される時には、ガスの温度は下がってしまう。一方、ガスの圧力は、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送される時には、高くなっている。つまり、ねじ溝式ポンプ部Ｓに移送されるガスは、低温かつ高圧力状態となっている。従って、ねじ溝式ポンプ部Ｓは、移送されるガスによる固体生成物が析出しやすい状態となっている。
【００３１】
ターボ分子ポンプ１内に堆積する固体生成物ついて簡単に説明する。ここでは、ターボ分子ポンプ１に、例えば、Ａｌ（アルミニウム）エッチング装置で用いられるプロセスガス（塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４））が吸気口６から吸入される場合を例にとり説明する。
塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）は、水分の含有量の多い７６０［ｔｏｒｒ］〜１０-２［ｔｏｒｒ］の低真空領域では、塩化ケイ素の化学反応が促進されて塩化アルミニウム（ＡＬＣｌ３）が析出する。この塩化アルミニウム（ＡＬＣｌ３）が固体生成物としてターボ分子ポンプ１内に付着して堆積する。さらに、２０℃程度の低温領域においては、塩化ケイ素の化学反応が促進される。
つまり、固体生成物は、低温かつ低真空領域において析出しやすい状態となっている。
【００３２】
このため、ねじ溝スペーサ５で移相されるガスによる固体生成物の析出を抑制するために、ベーキングヒータ３２を用いてねじ溝式ポンプ部Ｓを高温に保つようにしている。
しかしながら、ねじ溝式ポンプ部Ｓを構成する部材に関しても、信頼性を考慮した使用限界温度が設定されている。そのため、この使用限界温度を超えない程度にねじ溝式ポンプ部Ｓを高温に保つようにする。
ベーキングヒータ３２は、ねじ溝式ポンプ部Ｓが予め設定された温度になるように温度コントローラ３２１によって温度制御されている。
【００３３】
また、ねじ溝式ポンプ部Ｓのケーシング１６を介した外周部には、ケーシング１６を周方向に囲むように冷却管３３が設けられている。冷却管３３は、ベーキングヒータ３２と隣接するように配設されている。
冷却管３３は、チューブ状（管状）の部材からなる。冷却管３３は、内部に熱媒体である冷却材を流し、この冷却材に熱を吸収させるようにしてねじ溝式ポンプ部Ｓの冷却を行うための部材である。冷却管３３は、ベーキングヒータ３２の誤動作による過加熱時や、ガスの流量の急変などによる内部温度上昇等が発生した際における過熱保護機構として用いられる。従って、冷却管３３には、過熱保護機構を機能させる場合にのみ、冷却材が流れるようになっている。
また、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度制御のレスポンス（応答性）を向上させる場合に用いるようにしてもよい。
ベーキングヒータ３２及び冷却管３３は、温度コントローラ３２１からの制御信号に基づいて、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度制御を行う温度制御装置として機能している。
【００３４】
上述した冷却管３１、冷却管３２及び冷却管３３は、熱抵抗の低い部材つまり熱伝導率の高い部材、例えば、銅やステンレス鋼などによって構成されている。
また、冷却管３１、冷却管３２及び冷却管３３に流す冷却材、つまり物体を冷却するための流体は、液体であっても気体であってもよい。液体の冷却材としては、例えば、水、塩化カルシウム水溶液やエチレングリコール水溶液などを用いることができる。気体の冷却材としては、例えば、アンモニア、メタン、エタン、ハロゲン、ヘリウムガスや炭酸ガス、空気などを用いることができる。
【００３５】
図２は、ターボ分子ポンプ１の外観を示した図である。
図２に示すように、裏蓋３５の外部における冷却管３１の両端には、それぞれ他の管と接続するためのポート３１１、３１２が取り付けられている。
また、冷却管３４の両端には、ポート３４２、３４３が取り付けられている。
冷却管３３の一端には、ポート３３１が取り付けられ、他端は、３方向の分岐路を有する分岐ポート３６の一端に接続されている。
分岐ポート３６の他端には、ポート３６１が取り付けられている。そして、残りの一端は、継ぎ管４４の一端に接続されている。継ぎ管４４の他端は、ポート３４３に接続されている。
【００３６】
図３（ａ）は、ターボ分子ポンプ１における冷却系統の構成を模式的に示した図である。
なお、ここでは、１系統の冷却系統を用いて冷却管３３、３４に冷却材を流すことができる冷却系統の構成について説明する。
ターボ分子ポンプ１の外部には、ポンプやファンなどによる強制力によって冷却管を流れる冷却材を循環させる強制循環装置が設けられている。この強制循環装置には、循環させる冷却材を冷却管３３、３４に注入する注入ターミナル３８が設けられている。また、この強制循環装置には、冷却材を冷却管３３、３４を移送された冷却材を強制循環装置に排出する排出ターミナル３９が設けられている。
【００３７】
この強制循環装置では、排出ターミナル３９から強制循環装置内に戻された冷却材の温度を熱交換器などを用いて下げた後、注入ターミナル３８から再び冷却材を注入するようになっている。
本実施形態では、強制循環装置を用いて冷却材を冷却管へ注入するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、冷却材として水を用いる場合には、常時水道から注入ターミナル３８へ水道水を導き、この水道水を冷却管へ流して冷却を行うようにしてもよい。この場合、排出ターミナル３９から排出された水道水は廃棄されるようになっている。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、注入ターミナル３８は、継ぎ管４１を介してバルブ３７に接続されている。バルブ３７は、流体（冷却材）の出入り口を３つ有する三方弁である。バルブ３７は、温度コントローラ３２１から遠隔操作可能な電動弁であり、例えば電磁石の吸引作用によって弁の開閉を行う電磁バルブによって構成されている。
バルブ３７は、継ぎ管４１を介して注入ターミナル３８に接続された接続端の他に、Ａ側及びＢ側の２つ接続端（以下、Ａ接続端、Ｂ接続端とする）を有している。
バルブ３７のＡ接続端は、継ぎ管４０を介してポート３３１に接続されている。なお、ポート３３１は、図２で説明したように、冷却管３３に取り付けられている。
また、バルブ３７のＢ接続端は、継ぎ管４３を介してポート３６１に接続されている。なお、ポート３６１は、図２で説明したように、分岐ポート３６に接続されている。
排出ターミナル３９は、継ぎ管４２を介してポート３４２に接続されている。なお、ポート３４２は、図２で説明したように、冷却管３４に接続されている。
【００３９】
次に、このように構成されたターボ分子ポンプ１の冷却系統における冷却材の移送経路について説明する。
図３（ｂ）は、バルブ３７のＯＦＦ時における冷却材の移送経路を示した図である。
バルブ３７のＯＦＦ時には、注入ターミナル３８からバルブ３７のＢ接続端を介して、ポート３６１側へ冷却材が流れるようになっている。この場合、注入ターミナル３８からバルブ３７のＡ接続端を介してポート３３１側へ冷却材が流れる経路は遮断されるようになっている。
そして、バルブ３７のＯＦＦ時には、冷却管３４に冷却材が流れ、冷却管３３には冷却材が流れないようになっている。
【００４０】
詳しくは、バルブ３７のＯＦＦ時には、注入ターミナル３８から注入された冷却材は、継ぎ管４１を介してバルブ３７に移送され、バルブ３７のＢ接続端を通って継ぎ管４３へ移送される。そして、ポート３６１を介して、分岐ポート３６に達する。
バルブ３７のＯＦＦ時には、バルブ３７のＡ接続端は遮断されている。そのため、冷却管３３を冷却材が流れることができないようになっている。従って冷却材は、分岐ポート３６から継ぎ管４４を介してポート３４３に至る。そして、冷却管３４を通ってポート３４２に達し、さらに継ぎ管４２を介して排出ターミナル３９に至る。
このようにバルブ３７のＯＦＦ時には、冷却管３３及び冷却管３４のうちの冷却管３４に冷却材を流すようにすることができる。
【００４１】
図３（ｃ）は、バルブ３７のＯＮ時における冷却材の移送経路を示した図である。
バルブ３７のＯＮ時には、注入ターミナル３８からバルブ３７のＡ接続端を介して、ポート３３１側へ冷却材が流れるようになっている。この場合、注入ターミナル３８からバルブ３７のＢ接続端を介してポート３６１側へ冷却材が流れる経路は遮断されるようになっている。
そして、バルブ３７のＯＮ時には、冷却管３３及び冷却管３４の両方に冷却材が流れるようになっている。
【００４２】
詳しくは、バルブ３７のＯＮ時には、注入ターミナル３８から注入された冷却材は、継ぎ管４１を介してバルブ３７に移送され、バルブ３７のＡ接続端を通って継ぎ管４０へ移送される。そして、ポート３３１を介して冷却管３３を流れた後、分岐ポート３６に達する。
バルブ３７のＯＮ時には、バルブ３７のＢ接続端は遮断されている。そのため、継ぎ管４３を冷却材が流れることができないようになっている。従って冷却材は、分岐ポート３６から継ぎ管４４を介してポート３４３に至る。そして、冷却管３４を通ってポート３４２に達し、さらに継ぎ管４２を介して排出ターミナル３９に至る。
このようにバルブ３７のＯＮ時には、冷却管３３及び冷却管３４の両方に冷却材を流すようにすることができる。
なお、冷却管３４は分子ポンプ部に配設された第１冷却管として機能し、冷却管３３は第２冷却管として機能する。また、バルブ３７は流路切り換え手段として機能し、継ぎ管４３はバイパス管として機能する。
【００４３】
ここでバルブ３７におけるＯＮ／ＯＦＦ制御の概要について説明する。
ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度制御を行う温度コントローラ３２１には、予め、ねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度が設定されている。
定常時、温度コントローラ３２１は、バルブ３７の駆動を行わない。つまり、バルブ３７はＯＦＦ状態を保持している。
温度センサ４６（図１に示す）がねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度よりも高い温度を検出した場合に、温度コントローラ３２１は、バルブ３７をＯＮさせるようになっている。そして、温度センサ４６がねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度よりも低い温度にまで低下した場合に、温度コントローラ３２１は、バルブ３７をＯＦＦさせるようになっている。つまり、バルブ３７におけるＯＮ／ＯＦＦ制御は、温度コントローラ３２１に設定されている設定温度と、ねじ溝式ポンプ部Ｓの内部温度との比較結果に基づいて行われている。
【００４４】
このように本実施形態では、冷却管３３と冷却管３４は、分岐ポート３６を介して直列に接続され、さらに継ぎ管４３は、バルブ３７を介して冷却管３３と並列に接続されている。これにより、バルブ３７のＯＮ時及びＯＦＦ時に関係なく、冷却材の移送経路をひと続きの１本の移送路とすることができる。つまり、冷却管３３と冷却管３４の両方に冷却材を流す場合であっても、冷却管３４にのみ冷却材を流す場合であっても、移送される冷却材の流量は一定となる。従って、冷却管を流れる冷却材による冷却性能を安定させることができる。
【００４５】
また、冷却材は、設けられた冷却管や継ぎ管を通過しながら移送経路を辿るにしたがって、順次外部の熱を吸収していく。そのため、移送経路においては、下流側に向かうほど冷却材の温度が上昇していくようになっている。
本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、バルブ３７のＯＮ時の冷却材の移送経路において、冷却管３３は、冷却管３４の上流側に配置されている。つまり、ねじ溝式ポンプ部Ｓ（図１に示す）を冷却するための冷却材は、ターボ分子ポンプ部Ｔ（図１に示す）から熱を吸収する前に、ねじ溝式ポンプ部Ｓから熱を吸収することができる。
従って、冷却管３３を流れる比較的低温である冷却材によって、ねじ溝式ポンプ部Ｓを冷却することができる。そのため、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度制御におけるレスポンス（応答性）を向上させることができる。
なお、ねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度は、ターボ分子ポンプ部Ｔの温度と比較して、十分に低い値である。そのため、冷却管３４を流れる冷却材によるターボ分子ポンプ部Ｔの冷却効果を十分に得ることができる。
【００４６】
また、図３（ａ）に示した冷却系統の構成において、冷却管３３及び冷却管３４における接続を互いに置き換えて配置するようにしてもよい。
詳しくは、冷却管３３の一端をポート３４２に接続し、他端をポート３４３に接続する。そして、冷却管３４の一端をポート３３１に接続し、他端を分岐ポート３６に接続する。
このように冷却管３３と冷却管３４の接続位置を置き換えることにより、バルブ３７のＯＮ時の冷却材の移送経路において、冷却管３４は、冷却管３３の上流側に配置されるようになる。
これにより、ターボ分子ポンプ部Ｔ（図１に示す）を冷却するための冷却材は、ねじ溝式ポンプ部Ｓ（図１に示す）から熱を吸収する前に、ターボ分子ポンプ部Ｔから熱を吸収することができる。従って、冷却管３４を流れる比較的低温である冷却材によって、ターボ分子ポンプ部Ｔを冷却することができる。そのため、ターボ分子ポンプ部Ｔの冷却効率を向上させることができる。
なお、このように冷却管３３及び冷却管３４互いにを置き換え場合には、ねじ溝式ポンプ部Ｓの温度制御におけるレスポンス（応答性）が低下するおそれがある。そのため、ねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度を低く設定するようにすることが好ましい。
【００４７】
次に、図３に示したターボ分子ポンプ１における冷却系統の変形例について説明する。
図４（ａ）は、ターボ分子ポンプ１における冷却系統の変形例の構成を模式的に示した図である。
ここでは、図３に示した実施形態における冷却系統に、冷却管３１を追加配置した変形例について説明する。なお、上述した実施形態と重複する箇所には、同一の符号を用いて詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、注入ターミナル３８は、継ぎ管４４を介してポート３１１に接続されている。ポート３１１は、図２で説明したように、冷却管３１に取り付けられている。そして、冷却管３１の他端に取り付けられたポート３１２は、継ぎ管４５を介してバルブ３７に接続されている。
なお、バルブ３７以降の構成は、図３に示す冷却系統と同一の構成となっている。
【００４９】
次に、このように構成されたターボ分子ポンプ１の冷却系統の変形例における冷却材の移送経路について説明する。
図４（ｂ）は、バルブ３７のＯＦＦ時における冷却材の移送経路を示した図である（変形例）。
バルブ３７のＯＦＦ時には、冷却管３１及び冷却管３４に冷却材が流れ、冷却管３３には冷却材が流れないようになっている。
詳しくは、バルブ３７のＯＦＦ時には、注入ターミナル３８から注入された冷却材は、継ぎ管４４を介してポート３１１に移送される。そして冷却材は、冷却管３１を流れポート３１２へ移送された後、継ぎ管４５を介してバルブ３７へ至る。
なお、バルブ３７以降の冷却材は、図３（ｂ）に示す冷却材の移送経路と同一の移送経路を辿るようになっている。
このようにバルブ３７のＯＦＦ時には、冷却管３１、冷却管３３及び冷却管３４のうちの冷却管３１と冷却管３４に冷却材を流すようにすることができる。
【００５０】
図４（ｃ）は、バルブ３７のＯＮ時における冷却材の移送経路を示した図である（変形例）。
バルブ３７のＯＮ時には、冷却管３１、冷却管３３及び冷却管３４の全てに冷却材が流れるようになっている。
詳しくは、バルブ３７のＯＮ時には、注入ターミナル３８から注入された冷却材は、継ぎ管４４を介してポート３１１に移送される。そして冷却材は、冷却管３１を流れポート３１２へ移送された後、継ぎ管４５を介してバルブ３７へ至る。
なお、バルブ３７以降の冷却材は、図３（ｃ）に示す冷却材の移送経路と同一の移送経路を辿るようになっている。
このようにバルブ３７のＯＮ時には、冷却管３１、冷却管３３及び冷却管３４の全てに冷却材を流すようにすることができる。
なお、上述した変形例において、冷却管３１は内部基板を冷却する第１冷却管として機能する。
【００５１】
上述した変形例においては、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バルブ３７のＯＮ時及びＯＦＦ時に関係なく冷却材の移送経路において、冷却管３１は、最も上流側に配置されている。つまり、ポンプ内部基板３０（図１に示す）を冷却するための冷却材は、ターボ分子ポンプ部Ｔ（図１に示す）及びねじ溝式ポンプ部Ｓ（図１に示す）から熱を吸収する前に、裏蓋３５（図１に示す）から熱を吸収することができる。
従って、冷却管３１を流れる比較的低温である冷却材によって、裏蓋３５を冷却することができる。そのため、裏蓋３５周辺つまりポンプ内部基板３０の冷却効率を向上させることができる。
【００５２】
なお、この場合において、裏蓋３５は高温部材から離れ、さらに外気とも接触しているため、ねじ溝式ポンプ部Ｓの設定温度及びターボ分子ポンプ部Ｔの温度と比較して、十分に低い値である。そのため、冷却管３１を流れる冷却材の温度上昇は、下流側におけるねじ溝式ポンプ部Ｓ及びターボ分子ポンプ部Ｔの冷却に影響を与える程ではない。従って、冷却管３３及び冷却管３４を流れる冷却材による冷却効果を、図３に示した実施形態と同様に得ることができる。
また、図４に示した変形例においても図３に示した実施形態と同様に、冷却管３３及び冷却管３４における接続を互いに置き換えて配置するようにしてもよい。この場合においても、冷却管３４を流れる比較的低温である冷却材によって、ターボ分子ポンプ部Ｔを冷却することができる。そのため、ターボ分子ポンプ部Ｔ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】
【００５３】
【図１】本実施形態のターボ分子ポンプの軸線方向の断面図を示した図である。
【図２】ターボ分子ポンプの外観を示した図である。
【図３】（ａ）は、ターボ分子ポンプにおける冷却系統の構成を模式的に示した図であり、（ｂ）は、バルブのＯＦＦ時における冷却材の移送経路を示した図であり、（ｃ）は、バルブのＯＮ時における冷却材の移送経路を示した図である。
【図４】（ａ）は、ターボ分子ポンプにおける冷却系統の構成を模式的に示した図であり、（ｂ）は、バルブのＯＦＦ時における冷却材の移送経路を示した図であり、（ｃ）は、バルブのＯＮ時における冷却材の移送経路を示した図である（変形例）。
【符号の説明】
【００５４】
１    ターボ分子ポンプ
５    ねじ溝スペーサ
６    吸気口
１１  シャフト
１６  ケーシング
１９  排気口
２１  ロータ翼
２２  ステータ翼
２４  ロータ部
２７  ベース
３０  ポンプ内部基板
３１、３３、３４  冷却管
３２  ベーキングヒータ
３５  裏蓋
３６  分岐ポート
３７  バルブ
３８  注水ターミナル
３９  排出ターミナル
３２１  温度コントローラ
３４１  冷却管ジャケット
４６  温度センサ
【図１】
2005083271.tif 000003
【図２】
2005083271.tif 000004
【図３】
2005083271.tif 000005
【図４】
2005083271.tif 000006