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公開番号2025080890
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2023194250
出願日2023-11-15
発明の名称分子ポンプ
出願人株式会社大阪真空機器製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類F04D 19/04 20060101AFI20250520BHJP(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】簡素な構成でロータの温度を精緻かつ容易に算出できる分子ポンプを提供する。
【解決手段】分子ポンプ1は、回転駆動機構60、ロータ50、ステータ、検知ユニット70、圧力検知部および演算部を備える。検知ユニット70は、ロータ50の表面に対向する第1主面71aおよびその反対側の第2主面71bを含みかつ第1温度センサ74が設けられたセンサヘッド71と、第2主面71bに対向する第3主面72aを含みかつ第2温度センサ75が設けられたセンサベース72と、連結部73とを含む。検知ユニット70は、第1主面71aから見たロータ50の表面の形態係数が実質的に1となりかつ第2主面71bから見た第3主面72aの形態係数が実質的に1となるように構成される。演算部は、第1および第2温度センサ74,75と圧力検知部との検知情報を基にロータ50の温度の推定値を算出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
出力軸を有する回転駆動機構と、
前記出力軸に固定されることで前記回転駆動機構によって回転駆動されるロータと、
前記出力軸の延在方向に沿って前記ロータに対向配置されたステータと、
前記ロータを収容するとともに前記ステータが固定され、前記出力軸の延在方向において互いに離間するように吸気口および排気口が設けられてなるケーシングと、
前記ロータの温度を推定するために必要な温度を検知するための検知ユニットと、
前記検知ユニットの周囲圧力を検知する圧力検知部と、
前記ロータの温度の推定値を算出する演算部とを備え、
前記検知ユニットは、
前記ロータの表面に対向する第１主面、および、当該第１主面とは反対側に位置する第２主面を含むセンサヘッドと、
前記第２主面に対向する第３主面を含むセンサベースと、
前記第２主面および前記第３主面が対向した状態を保持するために前記センサヘッドおよび前記センサベースを連結する連結部と、
前記センサヘッドに設けられた第１温度センサと、
前記センサベースに設けられた第２温度センサとを有し、
前記第１主面から見た前記ロータの前記表面の形態係数が実質的に１となり、かつ、前記第２主面から見た前記第３主面の形態係数が実質的に１となるように、前記検知ユニットが構成され、
前記演算部が、前記第１温度センサによって検知された検知情報、前記第２温度センサによって検知された検知情報、および、前記圧力検知部によって検知された検知情報に基づいて、前記ロータの温度の推定値を算出する、分子ポンプ。
続きを表示（約 2,800 文字）【請求項２】
出力軸を有する回転駆動機構と、
前記出力軸に固定されることで前記回転駆動機構によって回転駆動されるロータと、
前記出力軸の延在方向に沿って前記ロータに対向配置されたステータと、
前記ロータを収容するとともに前記ステータが固定され、前記出力軸の延在方向において互いに離間するように吸気口および排気口が設けられてなるケーシングと、
前記ロータの温度を推定するために必要な温度を検知するための検知ユニットと、
前記検知ユニットの周囲圧力を検知する圧力検知部と、
前記ロータの温度の推定値を算出する演算部とを備え、
前記検知ユニットは、
前記ロータの表面に対向する第１主面、および、当該第１主面とは反対側に位置する第２主面を含むセンサヘッドと、
前記第２主面に対向する第３主面を含むセンサベースと、
前記第２主面および前記第３主面が対向した状態を保持するために前記センサヘッドおよび前記センサベースを連結する連結部と、
前記センサヘッドに設けられた第１温度センサと、
前記センサベースに設けられた第２温度センサとを有し、
前記第１主面が実質的に前記ロータの前記表面のみに対向し、かつ、前記第２主面が実質的に前記第３主面のみに対向するように、前記検知ユニットが構成され、
前記演算部が、前記第１温度センサによって検知された検知情報、前記第２温度センサによって検知された検知情報、および、前記圧力検知部によって検知された検知情報に基づいて、前記ロータの温度の推定値を算出する、分子ポンプ。
【請求項３】
出力軸を有する回転駆動機構と、
前記出力軸に固定されることで前記回転駆動機構によって回転駆動されるロータと、
前記出力軸の延在方向に沿って前記ロータに対向配置されたステータと、
前記ロータを収容するとともに前記ステータが固定され、前記出力軸の延在方向において互いに離間するように吸気口および排気口が設けられてなるケーシングと、
前記ロータの温度を推定するために必要な温度を検知するための検知ユニットと、
前記検知ユニットの周囲圧力を検知する圧力検知部と、
前記ロータの温度の推定値を算出する演算部とを備え、
前記検知ユニットは、
前記ロータの表面に対向する第１主面、および、当該第１主面とは反対側に位置する第２主面を含むセンサヘッドと、
前記第２主面に対向する第３主面を含むセンサベースと、
前記第２主面および前記第３主面が対向した状態を保持するために前記センサヘッドおよび前記センサベースを連結する連結部と、
前記センサヘッドに設けられた第１温度センサと、
前記センサベースに設けられた第２温度センサとを有し、
前記センサヘッドに対する前記ロータからの放射による伝熱量、および、前記センサヘッドに対する前記ロータからの気体熱伝導による伝熱量の和と、前記センサベースに対する前記センサヘッドからの放射による伝熱量、前記センサベースに対する前記センサヘッドからの気体熱伝導による伝熱量、および、前記連結部を介しての前記センサベースに対する前記センサヘッドからの固体熱伝導による伝熱量の和とが実質的に等値になるように、前記検知ユニットが構成され、
前記演算部が、前記第１温度センサによって検知された検知情報、前記第２温度センサによって検知された検知情報、および、前記圧力検知部によって検知された検知情報に基づいて、前記ロータの温度の推定値を算出する、分子ポンプ。
【請求項４】
前記回転駆動機構が、前記出力軸の少なくとも一部を収容するハウジングをさらに有し、
前記センサベースが、前記第３主面とは反対側に位置しかつ前記ハウジングに接触する第４主面をさらに含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の分子ポンプ。
【請求項５】
前記ハウジングが、当該ハウジングの中心軸が前記出力軸と重なるように配置された有底略円筒状のものであり、
前記出力軸の一端が、前記ハウジングの外側に配置され、
前記ロータが、前記出力軸の前記一端に固定されるとともに前記出力軸の前記一端を囲繞するハブ部を有し、
前記ハブ部のうちの前記ハウジングに面する側の軸方向端面の中央部分には、前記ハウジングから遠ざかる方向に向けて凹んだ凹部が設けられ、
前記ハウジングのうちの前記出力軸の前記一端側の端部が、前記凹部に囲繞され、
前記検知ユニットが、前記凹部の底面と内周面との境界部である隅部に対向するように前記ハブ部および前記ハウジングの間に配置されている、請求項４に記載の分子ポンプ。
【請求項６】
前記検知ユニットが、前記ロータおよび前記ハウジングの間の空間を流れるパージガスの流路上に配置されている、請求項４に記載の分子ポンプ。
【請求項７】
前記回転駆動機構が、前記出力軸の少なくとも一部を収容するハウジングをさらに有し、
前記センサベースの少なくとも一部が、前記ハウジングの一部によって構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の分子ポンプ。
【請求項８】
前記ハウジングが、当該ハウジングの中心軸が前記出力軸と重なるように配置された有底略円筒状のものであり、
前記出力軸の一端が、前記ハウジングの外側に配置され、
前記ロータが、前記出力軸の前記一端に固定されるとともに前記出力軸の前記一端を囲繞するハブ部を有し、
前記ハブ部のうちの前記ハウジングに面する側の軸方向端面の中央部分には、前記ハウジングから遠ざかる方向に向けて凹んだ凹部が設けられ、
前記ハウジングのうちの前記出力軸の前記一端側の端部が、前記凹部に囲繞され、
前記検知ユニットが、前記凹部の底面と内周面との境界部である隅部に対向するように前記ハブ部および前記ハウジングの間に配置されている、請求項７に記載の分子ポンプ。
【請求項９】
前記検知ユニットが、前記ロータおよび前記ハウジングの間の空間を流れるパージガスの流路上に配置されている、請求項７に記載の分子ポンプ。
【請求項１０】
前記第１主面の放射率、および、前記第１主面に対向する部分の前記ロータの前記表面の放射率が、前記第２主面の放射率、および、前記第３主面の放射率のうちのいずれよりも高い放射率を有している、請求項１から３のいずれかに記載の分子ポンプ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプの一種である分子ポンプに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
真空ポンプの一種である分子ポンプは、国際規格（ＩＳＯ３５２９－２：２０２０）およびその対応規格である日本産業規格（ＪＩＳＺ８１２６－２：２０２３）において、機械式運動量輸送式真空ポンプに分類されている。この分類の中には、他にもターボ分子ポンプおよび複合型ターボ分子ポンプ等が含まれている。以下においては、これらの真空ポンプを総称して分子ポンプと称する。
【０００３】
分子ポンプは、中真空程度以下の圧力状態を作り出すための機械式運動量輸送式真空ポンプとして、たとえば半導体製造装置に代表される各種加工装置や、各種分析装置、電子顕微鏡等に付設される。分子ポンプは、ロータおよびステータと、ロータを高速で回転駆動するための回転駆動機構とを主として備えている。
【０００４】
分子ポンプにおいては、ロータが高速で回転駆動されることにより、吸気口から進入した気体分子が排気口側に向けて送り出される。
【０００５】
ここで、分子ポンプを継続して使用した場合には、ロータには、上述した高速での回転駆動に伴って周方向に応力が印加され、これによってクリープ伸びが生じる。クリープ伸び量が所定値を超えると、ロータとその外側に位置するステータとが接触する虞がある。
【０００６】
ロータのクリープ伸び量は、ロータの温度と密接に関係する。ロータの温度を常時モニタリングできれば、クリープ伸び量を推定することが可能になり、ひいては、分子ポンプのメンテナンス時期が予知可能になる。そのため、ロータの温度を検知可能な検知ユニットを具備する分子ポンプが望まれる。
【０００７】
この点、このような検知ユニットとして非接触式の赤外線放射温度計を採用すれば、分子ポンプの使用条件に依らず精緻な温度測定が可能になる。しかしながら、赤外線放射温度計は相当程度の大きさを有するため、これを分子ポンプに組み込むことは難しい。また、赤外線放射温度計は高価な機器でもあるため、これを採用した場合には、分子ポンプの製造コストが大幅に増加してしまう問題もある。そのため、非接触式の検知ユニットを採用することはあまり現実的ではなく、より簡素な構成からなる検知ユニットを採用することが求められるところである。
【０００８】
そのような検知ユニットを採用した分子ポンプが開示された文献としては、たとえば国際公開第２０１０／０２１３０７号公報（特許文献１）等がある。当該公報に開示の分子ポンプにおいては、ロータとステータとの間に、検知ユニットを介する熱伝達経路と検知ユニットを介しない熱伝達経路との、並行する２つの熱伝達経路が設けられるとともに、検知ユニットおよびステータの各々に第１温度センサおよび第２温度センサが配置された構成が採用されている。この構成の下、当該公報に開示の分子ポンプにおいては、ロータ、検知ユニットおよびステータ間の伝熱量は温度差に比例するという仮定の下で、ロータの温度を上記２つの温度センサの測定値の線形外挿式で算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
国際公開第２０１０／０２１３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、上記公報に開示の分子ポンプにおいては、放射や希薄気体熱伝導等の熱伝達経路が存在することに起因して、上記伝熱量が上記温度差に比例するとは限らない。そのため、上記公報に開示の分子ポンプが具備する接触式の検知ユニットによってロータの温度を精緻に検知することは困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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