(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング内部にロータとステータによる排気部が構成され、該ステータとポンプケーシングの間の少なくとも一部に、ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体を設け、前記ロータ自体の異常の場合に前記ポンプケーシングの径方向や周方向に作用する力により前記摩擦低減構造体が回転し前記ロータの回転エネルギーを消失させる構成のターボ分子ポンプにおいて、
前記ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体内の圧力雰囲気が極力ターボ分子ポンプの低圧側圧力になるように該摩擦低減構造体内と該ターボ分子ポンプの低圧側を連通させるガス抜き孔を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
【請求項２】
前記ロータとステータにより構成される排気部は翼排気部及び溝排気部からなることを特徴とする請求項１に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、高速回転するロータにより排気を行なうようにしたターボ分子ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプケーシング内部にロータとステータにより翼排気部及び溝排気部を構成したターボ分子ポンプがある。このような構成のターボ分子ポンプにおいて、ロータの偏心等により回転異常やそれに伴う回転翼の破損等が生じた場合に、ロータやその破片がステータに衝突し、ポンプケーシング側に径方向や周方向に多大な力が加わることがある。このような異常な力によりポンプケーシングや固定円筒部の破損或いはこれらの接合部の破断、或いはこれらと外部との接合配管部の破断等を生じる可能性がある。
【０００３】
上記のような破断は、ターボ分子ポンプが用いられている真空処理装置全体の真空を破壊し、真空処理装置自体や処理途中の製品への損害をもたらす他、処理ガスの外部放出を招く事故に繋がりかねない。この対策として、本出願人が先に出願し、現在公知となっていないターボ分子ポンプがある（特願平９−１８７６８１号）。このターボ分子ポンプは上記のように周方向の多大な力をポンプケーシング側や外部接合部に極力伝達させないようにするために、ロータからステータに周方向に多大な力が加わった時、ステータがポンプケーシング内部で滑りながら回転することによって回転エネルギーを消失させるようにしたものである。この回転エネルギーを消失させる手段として、ステータとポンプケーシングの間にボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体を設け、この摩擦低減構造体の回転により回転エネルギーを消失させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにステータとポンプケーシングの間に摩擦低減構造体を設けたターボ分子ポンプにおいて、摩擦低減構造体を構成するボールベアリング又はころベアリングをガス漏れのない完全に密閉された空間内に置くと、ターボ分子ポンプが運転されモータの発熱やポンピング作用で発生する圧縮熱やロータのガスとの摩擦熱等により温度が上昇し、当初からボールベアリング又はころベアリング内の空間部にあったガスの圧力が上昇し破裂等の危険がある。
【０００５】
また、密閉された空間はガス溜りとなり、ターボ分子ポンプの到達圧力等のポンプ性能に悪影響を与えるという問題もある。従って、ボールベアリング又はころベアリングはガス漏れのない完全密閉された空間内に置くことができない。そのため腐食性のあるガスをターボ分子ポンプに流す場合は、ボールベアリング又はころベアリングはその腐食ガスの環境下におかれることになり、腐食が進み、場合によっては摩擦低減構造体が正常に作用しなくなる恐れもある。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ターボ分子ポンプに腐食性のあるガスを流した場合でも、摩擦低減構造体を構成するボールベアリング又はころベアリングの腐食量を極力低減できるターボ分子ポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するたるの手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ポンプケーシング内部にロータとステータによる排気部が構成され、該ステータとポンプケーシングの間の少なくとも一部に、ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体を設け、ロータ自体の異常の場合にポンプケーシングの径方向や周方向に作用する力により摩擦低減構造体が回転しロータの回転エネルギーを消失させる構成のターボ分子ポンプにおいて、ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体内の圧力雰囲気が極力ターボ分子ポンプの低圧側圧力になるように該摩擦低減構造体内と該ターボ分子ポンプの低圧側を連通させるガス抜き孔を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、ロータとステータにより構成される排気部は翼排気部及び溝排気部からなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明のターボ分子ポンプの構造を示す断面図である。本ターボ分子ポンプはロータ（回転部）Ｒとステータ（固定部）Ｓにより構成されている。ステータ（固定部）Ｓはポンプケーシング１と基部２と固定筒状部３が一体となって主に構成され、ロータＲは主軸４と回転筒状部５とから主に構成される。ポンプケーシング１は吸気側ケーシング１Ａと排気側ケーシング１Ｂとに分割され、これを連結して構成されている。ポンプケーシング１の内部にロータ（回転部）Ｒとステータ（固定部）Ｓにより翼排気部Ｌ1及び溝排気部Ｌ2が構成されている。
【００１０】
主軸４と固定筒状部３の間に駆動用モータ６と、その上下に上部ラジアル軸受（磁気軸受）７及び下部ラジアル軸受（磁気軸受）８が設けられ、そして主軸４の下部にはターゲットディスク９とステータＳ側に設けられた上下の電磁石１０ａ、１０ｂを有するアキシャル軸受１１が配置されている。このような構成によってロータＲが５軸の能動制御を受けながら高速で回転するようになっている。
【００１１】
回転筒状部５の上部外周部には、回転翼１２が一体に設けられて羽根車を構成し、吸気側ケーシング１Ａの内面には、回転翼１２と交互に配置された固定翼１３が設けられている。該固定翼１３はその縁部を上下の固定翼スペーサ１４、１５により上下から押さえ、ボルト１６で順次締結して固定している。なお、ボルト１６は所定以上のトルクが加わると破断するようにその強度は定めている。また、固定翼スペーサ１５と吸気側ケーシング１Ａの間には摩擦低減構造体１７が設けられている。高速回転する回転翼１２と静止している固定翼１３との相互作用によって排気を行なう前記翼排気部Ｌ1を構成している。
【００１２】
更に、翼排気部Ｌ1の下方に前記溝排気部Ｌ2が設けられている。即ち、回転筒状部５には、外周面にねじ溝１８ａが形成されたねじ溝部１８が固定筒状部３を囲むように設けられ、一方、ステータＳにはこのねじ溝部１８の外周を囲むねじ溝部スペーサ１９が配置されている。溝排気部Ｌ2は高速回転するねじ溝部１８のねじ溝１８ａのドラッグ作用によって排気を行なう。
【００１３】
排気側ケーシング１Ｂの上端に段差面２０が設けられ、ねじ溝部スペーサ１９にはこの段差と係合するフランジ１９ａが形成され、これらがボルト２１により締結され、ねじ溝部スペーサ１９が排気側ケーシング１Ｂに固定されている。なお、ボルト２１は所定以上のトルクが加わると破断するようにその強度は定めている。また、ねじ溝部スペーサ１９と排気側ケーシング１Ｂとの間にはボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体２２が設けられている。
【００１４】
上記摩擦低減構造体１７及び摩擦低減構造体２２は、ロータＲの偏心等により回転異常やそれに伴う回転翼１２の破損等が生じ、固定翼１３に所定以上のトルクが加わり、ボルト１６及び２１が破断した場合に、ロータＲやその破片がステータＳに衝突し、ポンプケーシング１の径方向や周方向に多大な力が加わった時、摩擦低減構造体１７及び摩擦低減構造体２２がケーシング内部で滑りながら回転することによって回転エネルギーを消失させるために設けたものである。
【００１５】
ところで、ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体２２は、上記の理由によりその内部をガス漏れのない完全密閉された空間とすることはできない。従って、本ターボ分子ポンプを使用する真空処理装置等で腐食性のあるガスを使用した場合、該本ターボ分子ポンプの内部にこの腐食性のガスが流れこむ。この腐食性のガスに摩擦低減構造体２２のボールベアリング又はころベアリングがさらされることになり、腐食するという恐れがある。
【００１６】
そこで、ここでは摩擦低減構造体２２のボールベアリング又はころベアリングが腐食性の高いガス環境下にさらされるのを防ぐ為、ねじ溝部スペーサ１９に摩擦低減構造体２２の内部に連通するガス抜き孔２３を設けている。
【００１７】
上記構成のターボ分子ポンプにおいて、翼排気部Ｌ1は高速回転する回転翼１２と静止している固定翼１３との相互作用により、溝排気部Ｌ2は高速回転し、ねじ溝部１８ａのドラッグ作用によってそれぞれ排気を行なっている。従って、溝排気部Ｌ2の上部Ａは低圧側となり、下部Ｂは高圧側となる。上記のねじ溝部スペーサ１９に摩擦低減構造体２２の内部に連通するガス抜き孔２３を設けることにより、摩擦低減構造体２２内の圧力雰囲気が低圧側圧力となる。
【００１８】
このように摩擦低減構造体２２の内部に連通するガス抜き孔２３を設けることにより、本ターボ分子ポンプを使用する真空処理装置で腐食性ガスを用い、該腐食性ガスがターボ分子ポンプ内に流れ込んでも、摩擦低減構造体２２を構成するボールベアリング又はころベアリングがこの腐食性ガスにさらされることが少なく腐食量を極力低減できる。
【００１９】
なお、上記実施の形態例では、翼排気部Ｌ1と溝排気部Ｌ2を有する広域型のターボ分子ポンプを例に説明したが、本発明はこのような広域型のターボ分子ポンプに限定されるものではなく、要はポンプケーシング内部にロータとステータにより排気部が構成され、該ステータとポンプケーシングの間の少なくとも一部にボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体が設けられているターボ分子ポンプに適用できることは当然である。
【００２０】
また、上記実施の形態例では、ねじ溝部スペーサ１９と排気側ケーシング１Ｂとの間にはボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体２２を設けた場合を示したが、固定翼スペーサ１５と吸気側ケーシング１Ａの間に設けた摩擦低減構造体１７もボールベアリング又はころベアリングで構成された場合、当然適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
（１）ボールベアリング又はころベアリングからなる摩擦低減構造体内の圧力雰囲気が極力ターボ分子ポンプの低圧側圧力になるように摩擦低減構造体内と該ターボ分子ポンプの低圧側を連通させるガス抜き孔を設けたので、ターボ分子ポンプ内に腐食性のガスが流れ込んだ場合でも、ボールベアリング又はころベアリングはこの腐食性のガスによる影響が小さいから、該ボールベアリング又はころベアリングに耐食性を持たせる必要性がなく、また該ボールベアリング又はころベアリングが腐食することが無いか又は腐食量が極めて小さい。
【００２２】
（２）また、万一ロータ側に異常が発生し異常トルクがステータに作用した際にも摩擦低減構造体が正確に作用し、ポンプケーシング側の破損や真空系の破壊に繋がらない安全性の高いターボ分子ポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のターボ分子ポンプの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１            ポンプケーシング
２            基部
３            固定筒状部
４            主軸
５            回転筒状部
６            駆動用モータ
７            上部ラジアル軸受
８            下部ラジアル軸受
９            ターゲットディスク
１０ａ，ｂ    電磁石
１１          アキシャル軸受
１２          回転翼
１３          固定翼
１４          固定翼スペーサ
１５          固定翼スペーサ
１６          ボルト
１７          摩擦低減構造体
１８          ねじ溝部
１９          ねじ溝部スペーサ
２０          段差面
２１          ボルト
２２          摩擦低減構造体
２３          ガス抜き孔
Ｒ            ロータ
Ｓ            ステータ
Ｌ1          翼排気部
Ｌ2          溝排気部
【図１】
0003748323.tif 000002