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公開番号2024159534
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2024055697
出願日2024-03-29
発明の名称真空ポンプおよび真空ポンプの排気性能変更方法
出願人エドワーズ株式会社
代理人弁理士法人仲野・川井国際特許事務所
主分類F04D 19/04 20060101AFI20241031BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】シグバーン排気機構を備えた真空ポンプの回転数を変更することなく、所望の能力に排気性能を調整可能とした真空ポンプおよび真空ポンプの排気性能を変更する方法を提供すること。
【解決手段】シグバーン排気機構を備えた真空ポンプは、シグバーン排気機構の排気流路の入り口に位置する第1回転円板と第1固定円板との軸方向または径方向のギャップを調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能とする。このギャップの調整方法としては、(A)回転円板の浮上位置をオフセットさせて、固定円板と回転円板のギャップを調整する方法、(B)真空ポンプ内の所定位置にスペーサ(追加シート)を入れ固定円板と回転円板のギャップを調整する方法がある。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸を磁気浮上させて非接触で保持する磁気軸受装置と、
前記回転軸とともに回転する複数の回転円板と、
前記複数の回転円板の間に、前記回転軸の軸方向で多段に配置される複数の固定円板と、
前記複数の回転円板と前記複数の固定円板が対面する段において、どちらか一方に渦巻き状溝が設けられたシグバーン排気機構と、
を備え、
前記シグバーン排気機構における前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との相互作用により、吸気口から排気口へガスを排気する真空ポンプであって、
前記複数の回転円板のうち対象とする第１回転円板または前記複数の固定円板のうち前記第１回転円板と前記軸方向で隣り合い前記シグバーン排気機構を構成する第１固定円板の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
前記位置情報取得部で取得した前記位置情報に基づき、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または径方向の距離を調整する距離調整機構を有し、
前記距離調整機構により、前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能としたことを特徴とする真空ポンプ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき、前記軸方向または前記径方向の前記距離を検出する距離検出部を備え、
前記距離調整機構は、前記回転軸を前記軸方向または前記径方向に支持する、前記磁気軸受装置の磁気軸受で構成され、
前記距離検出部からの信号に基づいて、前記第１回転円板を前記軸方向または前記径方向に移動可能と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】
前記距離調整機構は、前記第１回転円板または前記第１固定円板の前記軸方向または前記径方向の位置を変更するスペーサ部品で構成され、
前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整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４】
前記距離調整機構は、前記軸方向に前記回転軸を浮上させるアキシャル磁気軸受と前記径方向に前記回転軸の位置制御を行うラジアル磁気軸受を備えた前記磁気軸受装置であり、アキシャル電磁石またはラジアル電磁石による前記回転軸の浮上位置を調整することで、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整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５】
前記吸気口の圧力を計測する吸気口圧力計測部と、前記排気口の圧力を計測する排気口圧力計測部の少なくとも何れか一方を備え、
前記吸気口圧力計測部または前記排気口圧力計測部の計測値に基づき、前記位置情報取得部が前記第１回転円板または前記第１固定円板の前記位置情報を取得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６】
前記真空ポンプに適用される前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の基準距離を取得する基準距離取得部を備え、
前記距離調整機構は、前記基準距離取得部で取得した前記基準距離に合致するように、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整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７】
ケーシングと、
前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸を磁気浮上させて非接触で保持する磁気軸受装置と、
前記回転軸とともに回転する複数の回転円板と、
前記複数の回転円板の間に、前記回転軸の軸方向で多段に配置される複数の固定円板と、
前記複数の回転円板と前記複数の固定円板が対面する段において、どちらか一方に渦巻き状溝が設けられたシグバーン排気機構と、
を備え、
前記シグバーン排気機構における前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との相互作用により、吸気口から排気口へガスを排気する真空ポンプにおいて、
前記複数の回転円板のうち対象とする第１回転円板または前記複数の固定円板のうち前記第１回転円板と前記軸方向で隣り合い前記シグバーン排気機構を構成する第１固定円板の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報取得ステップで取得した前記位置情報に基づき、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または径方向の距離を調整する距離調整ステップを有し、
前記距離調整ステップにより、前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能としたことを特徴とする前記真空ポンプの排気性能変更方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプおよび真空ポンプの排気性能変更方法に関する。詳しくは、シグバーン排気機構を備えた真空ポンプにおいて、所望の能力に排気性能を調整可能とすること、また、排気性能を変更する方法に関する。
続きを表示（約 4,900 文字）【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、吸気口および排気口を備えた外装体を形成するケーシングを備え、このケーシングの内部に、当該真空ポンプに排気機能を発揮させる構造物が収納されている。この排気機能を発揮させる構造物は、大きく分けて、高速回転する回転軸に固定された回転部（ロータ部）とケーシングに対して固定された固定部（ステータ部）から構成されている。
また、回転軸を高速回転させるためのモータが設けられており、このモータの働きにより回転軸が高速回転すると、回転軸に固定されたロータ翼（回転円板）が回転軸とともに回転し、ステータ翼（固定円板）との相互作用により気体が吸気口から吸引され、排気口から排出されるようになっている。
真空ポンプのうち、シグバーン型の構成を有するシグバーン型真空ポンプは、回転円板（回転円盤）と、当該回転円板と軸方向に隙間（クリアランス）をもって設置された固定円板と、を備え、当該回転円板もしくは固定円板の少なくともいずれか一方の隙間対向表面にスパイラル状溝（らせん溝または渦巻き状溝ともいう）流路が刻設されている。そして、らせん溝流路内に拡散して入ってきた気体分子に、回転円板によって回転円板接線方向（即ち、回転円板の回転方向の接線方向）の運動量を与えることで、スパイラル状溝により吸気口から排気口に向けて優位な方向性を与えて排気を行う真空ポンプである。
【０００３】
図１７は、従来のシグバーン型真空ポンプ１０００を説明するための図であり、従来のシグバーン型真空ポンプ１０００の概略構成例を示した図である。矢印は、気体分子の流れを示している。
図１８は、従来のシグバーン型真空ポンプ１０００に配設される固定円板５０００を説明するための図であり、吸気口４側から見た場合の固定円板５０００の断面図である。
固定円板５０００内の矢印は気体分子の流れを示し、固定円板５０００外の矢印は、図示していない回転円板の回転方向を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６３５３１９５号
【０００５】
特許文献１には、シーグバーン（シグバーン）型真空ポンプ部の段数を増やすことなく、排気効率を向上させるために連通孔を備える固定円板を備える真空ポンプが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、真空ポンプは、設置されている現場（例えば、半導体製造工場）で、所望の排気性能を発揮することが要望されている。例えば、経年変化により真空ポンプの排気性能が変化した場合、できれば部品の交換などを行わず一定の排気性能を維持することが求められている。
また、複数の真空ポンプを並行して稼働させる場合、各真空ポンプの排気性能を可能な限り統一することを要求されることがある。
そこで、本発明の目的は、シグバーン排気機構を備えた真空ポンプの回転数を変更することなく、所望の能力に排気性能を調整可能とした真空ポンプおよび真空ポンプの排気性能を変更する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸を磁気浮上させて非接触で保持する磁気軸受装置と、前記回転軸とともに回転する複数の回転円板と、前記複数の回転円板の間に、前記回転軸の軸方向で多段に配置される複数の固定円板と、前記複数の回転円板と前記複数の固定円板が対面する段において、どちらか一方に渦巻き状溝が設けられたシグバーン排気機構と、を備え、前記シグバーン排気機構における前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との相互作用により、吸気口から排気口へガスを排気する真空ポンプであって、前記複数の回転円板のうち対象とする第１回転円板または前記複数の固定円板のうち前記第１回転円板と前記軸方向で隣り合い前記シグバーン排気機構を構成する第１固定円板の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、前記位置情報取得部で取得した前記位置情報に基づき、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または径方向の距離を調整する距離調整機構を有し、前記距離調整機構により、前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能としたことを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項２記載の発明では、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき、前記軸方向または前記径方向の前記距離を検出する距離検出部を備え、前記距離調整機構は、前記回転軸を前記軸方向または前記径方向に支持する、前記磁気軸受装置の磁気軸受で構成され、前記距離検出部からの信号に基づいて、前記第１回転円板を前記軸方向または前記径方向に移動可能とすることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項３記載の発明では、前記距離調整機構は、前記第１回転円板または前記第１固定円板の前記軸方向または前記径方向の位置を変更するスペーサ部品で構成され、前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項４記載の発明では、前記距離調整機構は、前記軸方向に前記回転軸を浮上させるアキシャル磁気軸受と前記径方向に前記回転軸の位置制御を行うラジアル磁気軸受を備えた前記磁気軸受装置であり、アキシャル電磁石またはラジアル電磁石による前記回転軸の浮上位置を調整することで、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項５記載の発明では、前記吸気口の圧力を計測する吸気口圧力計測部と、前記排気口の圧力を計測する排気口圧力計測部の少なくとも何れか一方を備え、前記吸気口圧力計測部または前記排気口圧力計測部の計測値に基づき、前記位置情報取得部が前記第１回転円板または前記第１固定円板の前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項６記載の発明では、前記真空ポンプに適用される前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の基準距離を取得する基準距離取得部を備え、前記距離調整機構は、前記基準距離取得部で取得した前記基準距離に合致するように、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプを提供する。
請求項７記載の発明では、ケーシングと、前記ケーシングの内部で回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸を磁気浮上させて非接触で保持する磁気軸受装置と、前記回転軸とともに回転する複数の回転円板と、前記複数の回転円板の間に、前記回転軸の軸方向で多段に配置される複数の固定円板と、前記複数の回転円板と前記複数の固定円板が対面する段において、どちらか一方に渦巻き状溝が設けられたシグバーン排気機構と、を備え、前記シグバーン排気機構における前記複数の回転円板と前記複数の固定円板との相互作用により、吸気口から排気口へガスを排気する真空ポンプにおいて、前記複数の回転円板のうち対象とする第１回転円板または前記複数の固定円板のうち前記第１回転円板と前記軸方向で隣り合い前記シグバーン排気機構を構成する第１固定円板の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記位置情報取得ステップで取得した前記位置情報に基づき、前記第１回転円板と前記第１固定円板との前記軸方向または径方向の距離を調整する距離調整ステップを有し、前記距離調整ステップにより、前記軸方向または前記径方向の前記距離を調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能としたことを特徴とする前記真空ポンプの排気性能変更方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シグバーン排気機構を備えた真空ポンプにおいて、例えば真空ポンプの回転数を変えることなく、所望の排気性能に近づけることができる。そのため、複数の真空ポンプを並行して稼働する場合、各々の排気性能を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係るターボ分子ポンプの概略構成を示した図である。
本発明の実施形態で用いるアンプ回路の回路図を示した図である。
本発明の実施形態における検出値が電流指令値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。
本発明の実施形態における検出値が電流指令値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。
本発明の実施形態に係るシグバーン型真空ポンプの概略構成例を示した図である。
本発明の実施形態に係る吸気口側から見た場合の固定円板の断面図である。
本発明の実施形態に係る回転円板のオフセットを説明するための図である。
本発明の実施形態に係るシグバーン型真空ポンプにおける内蔵センサの設置を説明するための図である。
本発明の実施形態における流入口のギャップの広狭による吸気口圧力と排気口圧力の関係（背圧特性）を示したグラフを記載した図である。
本発明の実施形態における流入口の広狭による吸気口圧力と排気口圧力の関係を示した図である。
本発明の実施形態に係るシグバーンスペーサと固定円板の間に追加スペーサを入れてギャップを調整した例を説明するための図である。
本発明の実施形態に係るアキシャル電磁石と上側の電装品の間に追加スペーサを入れてギャップを調整した例を説明するための図である。
本発明の実施形態に係るベアリング押さえの下に追加スペーサを入れてギャップを調整した例を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る上部ベアリングホルダーに追加スペーサを入れて径方向のギャップを調整した例を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る下部ベアリングホルダーに追加スペーサを入れて径方向のギャップを調整した例を説明するための図である。
本発明の実施形態に係るベアリングホルダーに追加スペーサを入れて径方向のギャップを調整した例を説明するための図である。
従来技術を説明するための図であり、シグバーン型真空ポンプの概略構成例を示した図である。
従来技術を説明するための図であり、吸気口側から見た場合の固定円板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（ｉ）実施形態の概要
本発明の実施形態のシグバーン排気機構を備えた真空ポンプは、シグバーン排気機構の排気流路の入り口に位置する第１回転円板と第１固定円板との軸方向または径方向のギャップを調整することで、定格運転中における排気性能を変更可能としたことを特徴とする。
このギャップの調整方法としては、（Ａ）回転円板の浮上位置をオフセットさせて、固定円板と回転円板のギャップを調整する方法、（Ｂ）真空ポンプ内の所定位置にスペーサ（追加シート）を入れ固定円板と回転円板のギャップを調整する方法がある。
ここで、シグバーン排気機構とは、複数の回転円板と複数の固定円板が対面する段において、どちらか一方に渦巻き状溝が設けられ、複数の回転円板と複数の固定円板との相互作用により、吸気口から排気口へガスを排気する排気機構をいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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