(57)【要約】【課題】ネジ溝内でのガス分子の逆拡散を防止するとともに、ネジ溝上流端側におけるガス分子の入射コンダクタンスの向上を図るのに好適な真空ポンプを提供する。【解決手段】  回転可能なロータと、このロータの外周面を囲む筒状のネジポンプステータ１６と、このネジポンプステータ１６の内周面に形成されたネジ溝１７とを有し、ロータの回転によりネジ溝１７内のガス分子が移送される構造の真空ポンプにおいて、ネジ溝１７をロータ回転進行方向に沿って切断したときの断面で、そのネジ溝１７はロータ回転進行方向に進むに連れ深くなるように傾斜する形状となるものとする。【選択図】  図２
2005105875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なロータと、
上記ロータの外周面を囲む筒状のネジポンプステータと、
上記ロータの外周面と上記ネジポンプステータの内周面のうち少なくともいずれか一方に形成されたネジ溝とを有し、
上記ロータの回転により上記ネジ溝内のガス分子が移送される構造の真空ポンプにおいて、
上記ネジ溝をロータ回転進行方向に沿って切断したときの断面では、上記ネジ溝は上記ロータ回転進行方向に進むに連れ深くなるように傾斜する形状となっていること
を特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
上記ネジ溝の上記傾斜は、直線的または曲線的に傾斜するものであること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
上記ネジ溝の上記断面の形状は、直角三角形状を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
上記ネジ溝の上記断面の形状は、そのネジ溝の上流端から下流端にわたる全範囲で、直角三角形状であ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５】
上記ネジ溝の上記断面の形状は、ネジ溝下流端側では直角三角形状であり、そこからネジ溝上流端側に向かうに連れてその直角三角形の斜辺の最上端が低くなって矩形の形状に近づき、ネジ溝上流端では完全な矩形の形状となること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
上記ネジ溝の上記断面の形状は、ネジ溝下流端側では直角三角形状であり、そこからネジ溝上流端側に向かうに連れてその直角三角形の斜辺の最下端がロータ進行方向対向壁面から離れていって矩形の形状に近づき、ネジ溝上流端では完全な矩形の形状となること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
上記ネジ溝の上流端から下流端に向かうネジ溝流線方向に沿って上記ネジ溝を切断したときの断面では、このネジ溝の深さは変化せず一定であること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
上記ネジ溝の上流端から下流端に向かうネジ溝流線方向に沿って上記ネジ溝を切断したときの断面では、このネジ溝の深さが変化すること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載の真空ポンプにおいて、
上記ネジ溝の深さの変化は、ネジ溝上流端で最も深く、そこからネジ溝流線方向に沿ってネジ溝下流端に向かうに連れ次第に浅くなること
を特徴とする真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や液晶ディスプレイパネル製造装置等に使用される真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空ポンプについては、ターボ分子ポンプとネジポンプを複合したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この複合型の真空ポンプの一部を構成しているネジポンプは、回転するロータの外周囲に、該ロータを囲む円筒状のネジポンプステータを有し、このネジポンプステータの円筒内側面に螺旋状にネジ溝が形成される構造となっている。
【０００３】
図１２は、従来から採用されているネジポンプステータの円筒内側面の展開図と、この展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図であり、同図（ａ）はネジ溝の深さがネジ溝上流端からネジ溝下流端にわたる範囲全体で変化しない例、同図（ｂ）はネジ溝上流端からネジ溝下流端に向かってネジ溝の深さが変化する例を示したものである。また同図中の矢印イはロータの回転進行方向を示しており、このロータ回転進行方向と上記Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線という切断線とは一致している。
【０００４】
この図１２に示した通り、ネジポンプステータ１６のネジ溝１７をロータ回転進行方向に切断した断面（以下、ロータ回転進行方向ネジ溝断面という。）は矩形である。このような断面矩形のネジ溝１７内では、回転するロータの外周面によりネジ溝の上流端から下流端に向かう気体の流れが誘起されるが、このとき同時に、図１３に示したように、同ネジ溝１７内では、ロータ回転進行方向（図１３中矢印イで示す方向）と対向するネジ溝一側壁１７ｃからネジ溝他側壁１７ｄに向かってガス分子の拡散が生じる。つまり、ロータ回転進行方向とは逆方向にガス分子が拡散する、いわゆる逆拡散がネジ溝１７内で生じるという問題点がある。これは、そのネジ溝他側壁１７ｄの付近においてガス分子の急激な膨張が生じることで低圧部が発生し、このような低圧部の方向へガス分子が拡散するためである。
【０００５】
上記のようなネジ溝１７内でのガス分子の逆拡散が生じると、ネジ溝上流端１７ａの圧力とネジ溝下流端１７ｂの圧力との比、すなわちネジポンプの圧縮比が低下する等、ポンプ全体の排気性能に悪影響が生じる。
【０００６】
ネジ溝１７の中には、図１２（ｂ）に示したように、そのネジ溝上流端１７ａで最も深く、そこからネジ溝下流端１７ｂに向かうに連れ次第に浅くなるものがある。このように深さが変化するネジ溝１７では、特に、その深いネジ溝上流端１７ａ側において上記のようなガス分子の逆拡散が生じやすい。
【０００７】
ネジ溝１７を浅く形成すれば、上記のようなネジ溝１７内でのガス分子の逆拡散は抑制される。しかし、そのようにネジ溝１７を浅く形成すると、ネジ溝上流端１７ａ側におけるガス分子の入射コンダクタンスが低下し、ネジ溝中流および下流領域においてガスの閉塞という問題が発生する。
【０００８】
ところで、ネジ溝のロータ回転進行方向ネジ溝断面を矩形以外の形状に変更した場合のポンプ性能の変化を研究した文献がある（例えば、非特許文献１又は２参照。）。しかしながら、同文献には、ネジ溝のロータ回転進行方向ネジ溝断面をＶ字状や円弧状等としたものが開示されているが、ネジ溝内でのガス分子の逆拡散という分子レベルでの考察はなされておらず、この種のネジ溝内でのガス分子の逆拡散を積極的に防止する手段については何ら開示も示唆すらされていない。
【０００９】
【特許文献１】実用新案登録公報第２５５７５５１号
【００１０】
【非特許文献１】「真空」１９９２年,第３５巻，第３号,Ｐ.９９−１０１
【００１１】
【非特許文献２】Sawada Tadashi and Nakamura Masahide      Spiral grooved visco-vacuum pumps with various groove shapes      Vacuum,1990 Vol,41,NO.7-9,P.1833-1836
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ネジ溝内でのガス分子の逆拡散を防止するとともに、ネジ溝上流端側におけるガス分子の入射コンダクタンスの向上を図るのに好適な真空ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、回転可能なロータと、上記ロータの外周面を囲む筒状のネジポンプステータと、上記ロータの外周面と上記ネジポンプステータの内周面のうち少なくともいずれか一方に形成されたネジ溝とを有し、上記ロータの回転により上記ネジ溝内のガス分子が移送される構造の真空ポンプにおいて、上記ネジ溝をロータ回転進行方向に沿って切断したときの断面では、上記ネジ溝は上記ロータ回転進行方向に進むに連れ深くなるように傾斜する形状となっていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記本発明において、上記ネジ溝の上記傾斜は、直線的または曲線的に傾斜するものとしてよい。
【００１５】
上記本発明において、上記ネジ溝の上記断面の形状については、直角三角形状が含まれるものとする。
【００１６】
上記本発明において、上記ネジ溝の上記断面の形状は、そのネジ溝の上流端から下流端にわたる全範囲で、直角三角形状であるものとしてよい。
【００１７】
上記本発明において、上記ネジ溝の上記断面の形状については、ネジ溝下流端側では直角三角形状であり、そこからネジ溝上流端側に向かうに連れてその直角三角形の斜辺の最上端が低くなって矩形の形状に近づき、ネジ溝上流端では完全な矩形の形状となるものとしてもよい。
【００１８】
上記本発明において、上記ネジ溝の上記断面の形状については、ネジ溝下流端側では直角三角形状であり、そこからネジ溝上流端側に向かうに連れてその直角三角形の斜辺の最下端がロータ進行方向対向壁面から離れていって矩形の形状に近づき、ネジ溝上流端では完全な矩形の形状となるものとしてよい。
【００１９】
上記本発明において、上記ネジ溝の上流端から下流端に向かうネジ溝流線方向に沿って上記ネジ溝を切断したときの断面では、このネジ溝の深さは変化せず一定であるものとしてもよい。
【００２０】
上記本発明において、上記ネジ溝の上流端から下流端に向かうネジ溝流線方向に沿って上記ネジ溝を切断したときの断面では、このネジ溝の深さが変化するように形成してもよい。この場合、上記ネジ溝の深さの変化は、ネジ溝上流端で最も深く、そこからネジ溝流線方向に沿ってネジ溝下流端に向かうに連れ次第に浅くなるものとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、真空ポンプにおけるネジ溝の構造として、ロータ回転進行方向ネジ溝断面において、ロータ回転進行方向に進むに連れ深くなるように傾斜する形状のネジ溝を採用したため、以下の作用効果が得られる。
【００２２】
（１）ネジ溝内ではその傾斜に沿って穏やかにガス分子が拡散し、ネジ溝内において従来のようなガス分子の急激な拡散による低圧部の発生がなくなり、かかる低圧部の方向へのガス分子の逆拡散、すなわちロータ回転進行方向とは逆方向へのガス分子の拡散が抑制される。
【００２３】
（２）ネジ溝内でのガス分子の逆拡散が抑制されるため、ネジ溝上流端（入口）の圧力とネジ溝下流端（出口）の圧力との比であるネジポンプの圧縮比が向上する。
【００２４】
（３）ネジポンプステージの圧縮比が向上するため、ネジ溝の長さを従来に比し飛躍的に短くすることができ、ロータの大幅な軽量化を図ることができる。
【００２５】
（４）ポンプ背圧が高くなってもネジ溝内におけるガス分子の逆拡散を抑制することができるため、本真空ポンプの後段に設置する補助ポンプの容量を大幅に小さくすることができるとともに、本真空ポンプのロータにかかる粘性抵抗が減り、ポンプ運転に要する消費電力が小さくなり、真空ポンプの省電力化を図ることができる。
【００２６】
（５）特に、請求項５または６に記載の発明にあっては、ネジ溝上流端が矩形の断面形状であるため、ネジ溝上流端でガス分子の入射開口面積が大きく、ネジ溝上流端付近、すなわちネジポンプの吸気口付近におけるガス分子の入射コンダクタンスがよくなり、ガスの閉塞等という不具合を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る真空ポンプの一実施形態の断面図、図２は図１の真空ポンプに内蔵されている円筒状ネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。尚、図２中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での切断は図１におけるＡ線、Ｂ線、Ｃ線での切断に相当する。
【００２９】
図１に示した真空ポンプＰは、半導体製造装置や液晶ディスプレイパネル製造装置における真空装置の一部として使用され、真空チャンバ内の圧力を所定の真空度とするものである。
【００３０】
また、同図の真空ポンプＰは、外装ケース１内に、ターボ分子ポンプＰｔとして機能する部位とネジポンプＰｓとして機能する部位とを有する複合ポンプである。
【００３１】
外装ケース１は、筒状のポンプケース１−１と筒状のポンプベース１−２とをその筒軸方向にボルトで一体に連結した有底円筒形のケース構造となっている。また、ポンプケース１−１の上端部側はガス吸気口２として開口し、ポンプベース１−２の下端部側面にはガス排気口３が開設されている。
【００３２】
ガス吸気口２は、ポンプケース１−１上縁のフランジに設けられている図示しないボルトを介し、たとえば半導体製造装置のプロセスチャンバ等、高真空となる真空容器（図示省略）側に接続される。また、ガス排気口３は図示しない補助ポンプ側に連通するように接続される。
【００３３】
ポンプケース１−１内の中央部には各種電装品を内蔵する円筒状のステータコラム４が設けられている。ステータコラム４は、その下端側がポンプベース１−２上にネジ止め固定されてポンプベース１−２上に立設されている。
【００３４】
ステータコラム４の内側にはロータ軸５が設けられている。ロータ軸５は、その軸上端がガス吸気口２の方向を向き、その軸下端がポンプベース１−２の方向を向くように配置されている。また、ロータ軸の５軸上端は、ステータコラム４の円筒上端面から突出するように形成されている。
【００３５】
ステータコラム４の外側にはロータ６が設けられている。ロータ６は、ステータコラム４の外周を囲む円筒形状に形成され、かつ、ロータ軸５の上端部側に一体に取り付け固定されている。
【００３６】
ロータ軸５へのロータ６の取り付け固定構造については各種考えられる。本実施形態においては、その取り付け固定構造の一例として、ロータ６の上端部内側にボス孔７付のフランジ８を一体に設けるとともに、ステータコラム４の円筒上端面から突出しているロータ軸５の軸上端外周に段部９を形成し、この段部９より上のロータ軸５部分が上記フランジ８のボス孔７に嵌め込まれて、該フランジ８と段部９とがネジ止め固定される構造を採用している。
【００３７】
従って、本実施形態の場合、ロータ軸５が回転すると、これと一体にロータ６も回転する。このようなロータ軸５とロータ６からなる回転体は、ラジアル磁気軸受１０とアキシャル磁気軸受１１により軸方向と径方向が回転可能に支持され、この状態でロータ軸５を中心として駆動モータ１２により回転駆動される。
【００３８】
ラジアル磁気軸受１０は、駆動モータ１２の上下に１組ずつ合計２組配置され、アキシャル磁気軸受１１はロータ軸５の下端部側に１組配置されている。
【００３９】
２組のラジアル磁気軸受１０、１０は、それぞれ、ロータ軸５の外周面に取り付けられたラジアル電磁石ターゲット１０−１と、これに対向するステータコラム４内側面に埋設された複数のラジアル電磁石１０−２およびラジアル方向変位センサ１０−３を有している。
【００４０】
ラジアル電磁石ターゲット１０−１は高透磁率材料の鋼板を積層した積層鋼板からなり、ラジアル電磁石１０−２はラジアル電磁石ターゲット１０−１を介してロータ軸５をその径方向に磁力で吸引する。またラジアル方向変位センサ１０−３はロータ軸５の径方向変位を検出する。このようなラジアル方向変位センサ１０−３での検出値（ロータ軸の径方向変位）に基づきラジアル電磁石１０−２の励磁電流が制御され、これによりロータ軸５とロータ６からなる回転体全体がその径方向の所定位置に浮上支持される。
【００４１】
アキシャル磁気軸受１１は、ロータ軸５の下端部外周に取り付けられた円盤形状のアーマチュアディスク１１−１と、このアーマチュアディスク１１−１を挟んで対向する上下位置に配置されたアキシャル電磁石１１−２と、ロータ軸５の下端面から少し離れた位置に設置されたアキシャル方向変位センサ１１−３とを有している。
【００４２】
アーマチュアディスク１１−１は透磁率の高い材料からなり、上下のアキシャル電磁石１１−２はアーマチュアディスク１１−１をその上下方向から磁力で吸引する。アキシャル方向変位センサ１１−３はロータ軸５の軸方向変位を検出する。このようなアキシャル方向変位センサ１１−３での検出値（ロータ軸の軸方向変位）に基づき上下のアキシャル電磁石１１−２の励磁電流が制御され、これによりロータ軸５とロータ６からなる回転体全体がその軸方向の所定位置に浮上支持される。
【００４３】
駆動モータ１２は、その固定子１２−１がステータコラム４の内側に設置され、その回転子１２−２がロータ軸５に一体に設置された構造となっている。
【００４４】
ロータ６の略上半分はターボ分子ポンプＰｔとして機能する。以下、このターボ分子ポンプＰｔとして機能する部位の説明をする。
【００４５】
ロータ６の上部側外周面とポンプケース１−１の内壁との間には、ターボ分子ポンプＰｔを構成するロータ翼１３とステータ翼１４とが、ロータ６の軸方向に沿って交互にかつ多段に配列設置されている。
【００４６】
ロータ翼１３は、所定の角度で傾斜したブレードからなるとともに、ロータ６の上部側外周面に一体に形成されている。また、このロータ翼１３は、ロータ軸５若しくはポンプケース１−１中心軸線というポンプ軸心を中心として周方向にも放射状に複数設置されている。
【００４７】
ステータ翼１４は、上記ロータ翼１３とは反対方向に傾斜したブレードからなるとともに、ポンプケース１−１の内壁面側に段積み設置されている翼固定スペーサ１５により挟持されて定位置に位置決めされている。また、このステータ翼１４もポンプ軸心を中心として周方向にも放射状に複数設置されている。
【００４８】
尚、図１の真空ポンプの場合、ロータ翼１３とステータ翼１４は５段ずつ設けられている。また所望の排気性能を発揮するために、ロータ翼１３やステータ翼１４の最上段から最下段に向かうに連れて、そのロータ翼１３とステータ翼１４との間のクリアランスは次第に狭くなり、また、ロータ翼１３やステータ翼１４の長さ（ブレード長）も短くなるように構成されている。
【００４９】
図１の真空ポンプでは、上記のようなロータ翼１３とステータ翼１４からなる翼構造の部分がロータ６の回転によりターボ分子ポンプＰｔとして機能する。そして、その翼構造の隙間部分、すなわちロータ翼１３とステータ翼１４との間の微小隙間からなる狭い通路がターボ分子ポンプＰｔのガス排気流路である。
【００５０】
ロータ６の略下半分はネジポンプＰｓとして機能する。以下このネジポンプＰｓとして機能する部位の説明をする。
【００５１】
ロータ６の下部側外周面とポンプケース１−１の内壁との間には、ネジポンプＰｓを構成するネジポンプステータ１６が設置されている。ネジポンプステータ１６は、ロータ６の下部側外周面を囲む円筒の形状に形成され、かつ、ポンプケース１−１に嵌め込み固定されている。
【００５２】
本実施形態では、このネジポンプステータ１６の円筒内側面にネジ溝１７が形成されており、このネジポンプステータ１６のネジ溝１７と対向しているロータ６の下部側外周面は平滑な円筒面に形成されている。また、このネジポンプステータ１６とロータ６との間には微小なクリアランスが設けられている。
【００５３】
ネジ溝１７は、ネジポンプステータ１６の上端から下端にかけて螺旋状に刻設されている。また、このネジ溝１７の上流端１７ａ（入口）側は、最下段のロータ翼１３とステータ翼１４との間の微小隙間に連通し、同ネジ溝１７の下流端１７ｂ（出口）側は、ガス排気口３側に連通するように構成されている。
【００５４】
図１の真空ポンプにおいては、上記のようなネジポンプステータ１６と、そのネジ溝１７に対向するロータ６の下部側外周面とからなる部分が同ロータ６の回転によりネジポンプＰｓとして機能する。そして、そのロータ６の下部側外周面とネジ溝１７とからなる螺旋状の狭い通路がネジポンプＰｓのガス排気流路である。
【００５５】
ここで、本実施形態で採用した上記ネジ溝１７の形状について図２を基に詳細に説明する。尚、この図２中の破線は比較の対象として従来のネジ溝１７の断面形状を示すものである。また、同図中の矢印イはロータの回転進行方向を示しており、このロータ回転進行方向とＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線という切断線とは一致している。
【００５６】
図２に示したように、ネジ溝１７の上流端１７ａから下流端１７ｂに向かうネジ溝流線方向に沿って同ネジ溝１７を切断したときの断面（以下、ネジ溝流線方向断面という。）では、同ネジ溝１７の深さは変化せず一定である。
【００５７】
一方、ネジ溝１７をロータ回転進行方向に沿って切断したときの断面、すなわちロータ回転進行方向ネジ溝断面では、このネジ溝１７はロータ回転進行方向に進むに連れ次第に深くなるように傾斜している。
【００５８】
上記のようなロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状を詳細に説明すると、ロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状は直角三角形状となっている。この直角三角形状は、ネジポンプステータ１６内周面を起点とし、そこからロータ回転進行方向に沿って下りの勾配で傾斜し、この傾斜の最下点からネジポンプステータ１６内周面に向かって垂直に立ち上がる形状である。
【００５９】
そして、上記のような直角三角形の斜辺部がロータ回転進行方向に沿って下るように傾斜した上記ネジ溝１７の底部であり、また同直角三角形の垂直に立ち上がった一辺の部分がロータ回転進行方向と対向するネジ溝一側壁１７ｃ（以下、ロータ回転進行方向対向壁という）である。
【００６０】
つまり、本実施形態の場合、ネジ溝１７のロータ回転進行方向ネジ溝断面では、ロータ回転進行方向に向かって前方、具体的にはロータ回転進行方向対向壁１７ｃの立ち上がり部分において、ネジ溝１７は最も深くなる。そして、このネジ溝１７の最深部からロータ回転進行方向の後方へ進むのに従い、同ネジ溝１７は次第に浅くなるように形成されている。
【００６１】
上記のようなロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状（直角三角形状）は、そのネジ溝１７の上流端１７ａから下流端１７ｂにわたる全範囲で変化せず一定である。
【００６２】
次に、上記の如く構成された図１の真空ポンプの動作を説明する。
【００６３】
同図の真空ポンプＰでは、駆動モータ１２の起動によりロータ軸５とロータ６が高速で一体に回転する。そうすると、ターボ分子ポンプＰｔステージにおいては、ロータ翼１３とステータ翼１４の相互作用により、ポンプケース１−１上部のガス吸気口２側から最下段のロータ翼１３およびステータ翼１４側へ向かってガスの分子を排気する動作が行われる。
【００６４】
すなわち、ガス吸気口２付近では、ガス分子どうしの衝突がガス分子とガス排気流路内壁との衝突よりも著しく少ない自由分子状態であり、ガス吸気口２付近のガス分子の中には、最上段のロータ翼１３やステータ翼１４との衝突で運動量が付与されて次段のロータ翼１３とステータ翼１４側へ移行するものと、衝突せずに浮遊しているものとが混在している。このうち次段のロータ翼１３とステータ翼１４側へ移行するガス分子の中には、そのロータ翼１３やステータ翼１４との衝突で運動量が付与されてさらに下段のロータ翼１３とステータ翼１４側へ移行するものがある。
【００６５】
上記のようにしてロータ翼１３やステータ翼１４の最上段から下段に向かって移行していくガス分子は、次第にそのガス排気流路が狭くなることで徐々に中間流の状態に圧縮されながら次のネジポンプＰｓステージ側に移行し、ネジ溝上流端１７ａからネジ溝１７内に入射される。この入射ガス分子は、ネジポンプＰｓの排気動作によってポンプベース１−２下部のガス排気口３側へ移行し、このガス排気口３から真空ポンプの外部へ排気される。
【００６６】
ところで、ネジポンプＰｓステージでは、回転するロータ６の下部側外周面（動壁）によりネジ溝１７の上流端１７ａから下流端１７ｂに向かう気体の流れが誘起される。そして、この流れに乗って最下段のロータ翼１３とステータ翼１４側にある中間流のガス分子がネジ溝１７の上流端１７ａに吸い込まれていく。この吸い込まれた中間流のガス分子はネジ溝１７とロータ６の下部側外周面とからなる螺旋状の狭い通路（ネジポンプのガス排気流路）に案内されることで圧力の高い粘性流の状態に圧縮される。
【００６７】
上記のようなネジポンプＰｓステージでのガス分子圧縮過程における、ガス分子の拡散方向を模式的に矢印で示したものが図１０である。
【００６８】
同図に示した通り、ネジポンプＰｓのガス排気流路を構成するネジ溝１７内では、ガス分子の殆どがロータ回転進行方向（図１０中矢印イで示す方向）若しくはそれに近い方向に拡散しており、ロータ回転進行方向と逆の方向へのガス分子の拡散は殆ど生じない。これは、ロータ回転進行方向ネジ溝断面において、ネジ溝１７がロータ回転進行方向に進むに連れ次第に深くなるように傾斜し、ネジ溝１７内ではその傾斜に沿ってガス分子が徐々に拡散するようになったため、ネジ溝１７内において従来のようなガス分子の急激な拡散による低圧部の発生がなくなり、そのような低圧部の方向へのガス分子の逆拡散、すなわちロータ回転進行方向とは逆方向へのガス分子の拡散が抑制されるためである。
【００６９】
上記実施形態の真空ポンプＰにあっては、そのネジ溝１７の構造として、ロータ回転進行方向ネジ溝断面において、ロータ回転進行方向に進むに連れ深くなるように傾斜する形状を採用したため、以下の作用効果が得られる。
【００７０】
（１）ネジ溝１７内ではその傾斜に沿って穏やかにガス分子が拡散し、ネジ溝１７内において従来のようなガス分子の急激な拡散による低圧部の発生がなくなり、かかる低圧部の方向へのガス分子の逆拡散、すなわちロータ回転進行方向とは逆方向へのガス分子の拡散が抑制される。
【００７１】
（２）ネジ溝１７内でのガス分子の逆拡散が抑制されるため、ネジ溝上流端１７ａの圧力とネジ溝下流端１７ｂの圧力との比であるネジポンプステージの圧縮比が向上する。
【００７２】
（３）ネジポンプＰｓステージの圧縮比が向上するため、ネジ溝１７の長さを従来に比し飛躍的に短くすることができ、それに伴いネジポンプステータ１６やロータ６の大幅な軽量化を図ることができる。
【００７３】
（４）ポンプ背圧が高くなってもネジ溝１７内におけるガス分子の逆拡散を抑制することができるため、本真空ポンプＰの後段に設置する補助ポンプの容量を大幅に小さくすることができるとともに、本真空ポンプＰのロータ６にかかる粘性抵抗が減り、ポンプ運転に要する消費電力が小さくなり、真空ポンプの省電力化を図ることができる。
【００７４】
（５）本実施形態の真空ポンプＰを構成するネジポンプＰｓにおいても、その構造上、回転するロータ６の下部側外周面（動壁）とこれに対向するネジポンプステータ１６の内側周面（静壁）とのクリアランスは制約される。ネジ溝１７の深さに対するクリアランスの比率が１ないし２を超えると急激にネジポンプ性能が低下するためである。上記制約は一般に、ネジ溝１７の深さを十分にとれない大気側、すなわちネジ溝下流端１７ｂ側で生じるが、本実施形態の真空ポンプＰにあっては、上記の如くネジ溝１７内でのガス分子の逆拡散が抑制されるため、ネジ溝１７の深さを従来よりも深く設けることができ、大気側でもポンプ性能を確保することが可能となった。
【００７５】
上記実施形態では、図２のように、ロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状がネジ溝１７の上流端１７ａから下流端１７ｂにわたる全範囲で変化しない例について説明したが、これに代えて、同断面の形状については、例えば図３または図４に示したように、ネジ溝１７の上流端１７ａから下流端１７ｂにわたる全範囲でネジ溝流線方向に沿って徐々に変化していく構成を採用することもできる。
【００７６】
図３のネジ溝１７についてロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状を説明すると、同図のネジ溝１７は、ネジ溝下流端１７ｂ側では図２のネジ溝１７と同様に直角三角形状となっているが、そこからネジ溝上流端１７ａ側に向かうに連れて次第に、その直角三角形の斜辺の最上端が低くなって矩形の形状に近づいていく。そして、ネジ溝上流端１７ａではロータ回転進行方向ネジ溝断面は完全な矩形の形状となっている。
【００７７】
図４のネジ溝１７についてロータ回転進行方向ネジ溝断面の形状を説明すると、同図のネジ溝１７もまた、図３のネジ溝１７と同様に、ネジ溝下流端１７ｂ側では直角三角形状となっているが、そこからネジ溝上流端１７ａ側に向かうに連れて次第に、その直角三角形の斜辺の最下端がロータ進行方向対向壁面から離れていって矩形の形状に近づいていく。そして、ネジ溝上流端１７ａでは、図３のネジ溝と同様に、ロータ回転進行方向ネジ溝断面は完全な矩形の形状となっている。
【００７８】
上記図３または図４のネジ溝１７内にも、そのネジ溝上流端１７ａから中間流のガス分子が入射される。ネジ溝上流端１７ａの開口面積をガス分子入射開口面積とすると、この図３または図４のネジ溝上流端１７ａのロータ回転進行方向ネジ溝断面は矩形のため、ロータ回転進行方向ネジ溝断面が直角三角形である図２のネジ溝上流端１７ａに比し、ガス分子入射開口面積が大きくとれるから、この図３または図４のネジ溝１７を採用した場合には、ネジ溝上流端１７ａ付近、すなわちネジポンプＰｓの吸気口付近におけるガス分子の入射コンダクタンスがよくなり、ガスの閉塞等という不具合を効果的に防止することができる利点がある。
【００７９】
図４に示したネジ溝におけるガス分子の拡散の様子を示したものが図１１である。同図に示した通り、この図４のネジ溝１７内でも、ガス分子の殆どがロータ回転進行方向（図１１中矢印イで示す方向）若しくはそれに近い方向に拡散しており、ロータ回転進行方向と逆の方向へのガス分子の拡散は殆ど生じない。
【００８０】
図２ないし図４ではネジ溝１７の底が直線状に傾斜する例を示したが、これらの図２ないし図４のネジ溝１７の底は、いずれも曲線状に傾斜させることができる。図５は、図２のネジ溝１７の底を曲線状に傾斜させた例であるが、この例と同様に図３と図４のネジ溝１７の底も曲線状に傾斜してもよい。
【００８１】
また、図２ないし図４では、ネジ溝流線方向断面においてネジ溝１７の深さが変化しない例について説明したが、これに代えて、図６ないし図８に示したように、同断面においてネジ溝１７の深さが変化する構成を採用することもできる。その変化の形状を説明すると、図６ないし図８のネジ溝１７は、いずれも、ネジ溝上流端１７ａで最も深く、そこからネジ溝流線方向に沿ってネジ溝下流端１７ｂに向かうに連れ次第に浅くなるように深さが変化していく形状となっている。
【００８２】
尚、図６は、ネジ溝流線方向断面においてネジ溝１７の深さが変化する形状を図２のネジ溝１７に適用した例、図７は、同形状を図３のネジ溝１７に適用した例、図８は、同形状を図４のネジ溝１７に適用した例である。また、図６のネジ溝１７のロータ回転進行方向ネジ溝断面は図２のネジ溝１７と同様であり、図７のネジ溝１７の同断面は図３のネジ溝と同様であり、図８のネジ溝１７の同断面は図４のネジ溝１７と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００８３】
さらに、図６ないし図８ではネジ溝１７の底が直線的に傾斜する例を示したが、これらの図６ないし図８のネジ溝１７の底も曲線的に傾斜させることができる。図９は、図６のネジ溝１７の底を曲線状に傾斜させた例であるが、この例と同様に図７と図８のネジ溝１７の底も曲線状に傾斜してもよい。
【００８４】
上記実施形態では、ネジポンプステータ１６の内周面にネジ溝１７を形成し、このネジ溝１７と対向するロータ６の外周面を平滑な円筒面に形成したが、これとは逆の対偶、すなわちネジポンプステータ１６の内周面を平滑な円筒面とし、これに対向するロータ６の外周面にネジ溝１７を形成してもよく、また、ネジポンプステータ１６の内周面とこれに対向するロータ６の外周面との双方にネジ溝１７を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は本発明に係る真空ポンプの一実施形態の断面図である。
【図２】図２は図１の真空ポンプに内蔵されているネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図３】図３は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図４】図４は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図６】図６は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図７】図７は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図８】図８は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図９】図９は本発明の他の実施形態の説明図であって、図１の真空ポンプに適用できるネジポンプステータの展開図と、その展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【図１０】図２に示したネジ溝におけるガス分子の拡散方向の模式図。
【図１１】図４に示したネジ溝におけるガス分子の拡散方向の模式図。
【図１２】図１２は従来採用されているネジポンプステータの円筒内側面の展開図と、この展開図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線での断面図であり、同図（ａ）はネジ溝の深さがネジ溝上流端からネジ溝下流端にわたる範囲全体で変化しない例、同図（ｂ）はネジ溝上流端からネジ溝下流端に向かってネジ溝の深さが変化する例を示した図である。
【図１３】図１２に示した従来のネジ溝におけるガス分子の逆拡散の様子を示した説明図。
【符号の説明】
【００８６】
１  外装ケース
１−１  ポンプケース
１−２  ポンプベース
２  ガス吸気口
３  ガス排気口
４  ステータコラム
５  ロータ軸
６  ロータ
７  ボス孔
８  フランジ
９  段部
１０  ラジアル磁気軸受
１０−１  ラジアル電磁石ターゲット
１０−２  ラジアル電磁石
１０−３  ラジアル方向変位センサ
１１  アキシャル磁気軸受
１１−１  アーマチュアディスク
１１−２  アキシャル電磁石
１１−３  アキシャル方向変位センサ
１２  駆動モータ
１２−１  固定子
１２−２  回転子
１３  ロータ翼
１４  ステータ翼
１５  翼固定スペーサ
１６  ネジポンプステータ
１７  ネジ溝
Ｐｔ  ターボ分子ポンプ
Ｐｓ  ネジポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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