涡轮分子泵的制作方法

涡轮分子泵的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种涡轮分子泵，其课题在于提高排气流量及防止反应生成物的堆积。将多段隔片(23a)中的至少一个隔片(23a)作为冷却隔片(23b)，所述冷却隔片(23b)具有向泵大气侧延伸出的冷却部，依据对螺纹定子(24)的温度进行检测的温度传感器(43)的检测温度，对设于基底(2)的加热器进行接通断开控制，将隔热构件(44)设在基底(2)与隔片(23a)之间，且包括辅助环(60)，所述辅助环(60)的至少一部分设在最下段的旋转翼(30al)与隔片(23a)、隔片(23b)之间的空隙内。
【专利说明】
涡轮分子泵

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括冷却流路及调温装置的润轮分子泵“111*130-1110160111；^叩卹)，所述冷却流路使具有旋转翼的转子冷却。

【背景技术】
[0002]先前，在半导体制造步骤中的干式蚀刻((117 61:0111118)或化学气相沉积乂叩01~ 061)0811:1011, (^0)等工序(￠^0(3688)中，为了使工序高速进行而一面供给大量的气体(8%) —面进行处理。一般而言，在干式蚀刻或(^0等工序的工序腔室的真空排气中，使用泵壳(叩卹￠￡181118)内包括润轮翼部与螺纹槽泵部的润轮分子泵。当利用涡轮分子泵排出大量的气体时，动翼(旋转翼)所产生的摩擦热会依序传递至动翼、静翼(固定翼)、隔片(81)210610、基底$￡186)，向设于基底的冷却管的冷却水散热。
[0003]然而，当排出大量的气体时，包含动翼的转子的温度可能会超过容许温度。若转子温度超过容许温度，则可能出现如下情况:因蠕变化代印)产生的膨胀的速度会变大，在涡轮翼部与螺纹槽泵部的任一部位，在比设计寿命短的期间内动翼与静翼接触，或转子与螺纹定子(8(^6? 81:81:01-)接触。
[0004]而且，此种半导体制造装置中，在蚀刻或(^0中会产生反应生成物，且反应生成物容易堆积于螺纹槽泵部的螺纹定子。螺纹定子与转子的间隙非常小，因此，若反应生成物堆积于螺纹定子，则会产生螺纹定子与转子粘着，从而无法对转子进行旋转起动的情况。
[0005]因此，专利文献1记载的发明中，包括通过使泵壳冷却而使旋转翼冷却的第1冷却水路、及用于调整螺纹定子的温度的装置(加热器及第2冷却水路1^1冷却水路设在泵壳的外周面，通过使泵壳冷却，而使收容在泵壳内的固定翼冷却。这样，因包括第1冷却水路与调温装置，所以能实现转子温度的降低、及抑制反应生成物向螺纹定子的堆积。
[0006]〔现有技术文献〕
[0007]〔专利文献〕
[0008]〔专利文献1]专利第3930297号公报


【发明内容】

[0009][发明所要解决的问题]
[0010]然而，随着欲处理的晶圆(阶^虹)的大型化，应由涡轮分子泵排出的气体的流量会增大，随排出气体而产生的热也会增大。因此，如专利文献1的记载所述，在使泵壳冷却的方法中，对于固定翼的冷却能力不充分。而且，固定有泵壳的基底经调温而成为高温，因此，从基底流入至泵壳的热成为阻碍固定翼冷却的主要原因。因此，要求涡轮分子泵对固定翼具有充分的冷却能力，且能进行温度调整以达到防止反应生成物堆积的温度。另一方面，当对固定翼具有充分的冷却能力时，在反应生成物的升华温度高于冷却温度的情况下，也会存在如下问题:反应生成物会堆积于与最下段的动翼对应的隔片的内侧，最下段的动翼可能接触于反应生成物。
[0011][解决问题的手段]
[0012]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明的优选的实施方式的涡轮分子泵包括:转子，形成有多段旋转翼与圆筒部；多段固定翼，相对于多段旋转翼而交替地配置；定子，在所述定子与圆筒部之间构成螺纹槽泵部；多个隔片，积层在固定有定子的基底上，至少包含一个具有冷却部的冷却隔片；加热器，使定子升温；及温度调整部，控制加热器，进行调整以使定子的温度达到防止反应生成物堆积的温度。而且，包括辅助环(4118)，该辅助环的至少一部分设在所述多段旋转翼中的最下段的旋转翼与隔片之间的空隙内。
[0013]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0014]优选的是，辅助环是以可对基底的热进行传递的方式接触基底，或者，辅助环与基底或定子形成为一体。
[0015]优选的是，辅助环是与所述隔片相离地设置。
[0016]优选的是，辅助环的与旋转翼相向的面上具有提高热吸收率的层。
[0017]优选的是，更包括:加热源，对辅助环进行加热；隔热构件，使辅助环自基底隔热；及控制部，独立于加热器而对加热源进行控制。
[0018]优选的是，更包括设在冷却隔片的冷却部的隔片冷却流路、及使基底冷却的基底冷却流路，且将冷却介质供给至隔片冷却流路，使经过隔片冷却流路的冷却介质流至基底冷却流路。
[0019]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。本发明的优选的另一实施方式的涡轮分子泵包括:转子，形成有多段旋转翼与圆筒部；多段固定翼，相对于多段旋转翼而交替地配置；定子，相对于所述圆筒部而经由间隙被配置，且该定子与圆筒部之间构成螺纹槽泵部；及多个隔片，积层在固定有定子的基底上，包含具有冷却部的最下段的冷却隔片；在被冷却隔片夹持的最下段固定翼的与冷却隔片的接触面、及冷却隔片的与最下段固定翼的接触面中的至少一面，设有抑制热从最下段固定翼向冷却隔片转移的热阻部。
[0020]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0021]也可使最下段固定翼由铝合金形成，对最下段固定翼的至少包含接触面的表面实施耐酸铝处理而形成热阻部，及/或，也可使冷却隔片由铝合金形成，对冷却隔片的至少包含接触面的表面实施耐酸铝处理而形成热阻部。
[0022]而且，也可在最下段固定翼或冷却隔片的接触面设置由树脂材形成的热阻部。
[0023]而且，也可更包括:加热器，使定子升温；温度调整部，控制加热器，进行调整以使定子的温度达到防止反应生成物堆积的温度；隔片冷却流路，设在冷却隔片的冷却部；及基底冷却流路，使基底冷却；将冷却介质供给至基底冷却流路，使经过基底冷却流路的冷却介质流至隔片冷却流路。
[0024][发明的效果]
[0025]借由上述技术方案，本发明至少具有下述优点及有益效果:根据本发明，可提供一种涡轮分子泵，该涡轮分子泵能有效率地进行隔片的冷却与螺纹槽泵部的定子的调温而提高排气流量，且旋转翼不会与堆积反应生成物碰撞。
[0026]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是表示本发明的涡轮分子泵的实施方式1的截面图。
[0028]图2是图1的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0029]图3是从图2的III方向观察冷却隔片附近的图。
[0030]图4是对调温动作进行说明的图。
[0031]图5是本发明的实施方式2的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0032]图6是本发明的实施方式3的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0033]图7是本发明的实施方式4的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0034]图8是本发明的实施方式5的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0035]图9是表示氯化铝的蒸气压曲线11的图。
[0036]图10是表不未设置冷却隔片236时固定翼22的温度、与设有冷却隔片236时固定翼22的温度的图。
[0037]图11是表示第6实施方式的最下段的固定翼22与冷却隔片236的构成的图。
[0038]图12是对热阻部220、热阻部240的效果进行说明的图。
[0039]图13是表示冷却系统的另一构成的图。
[0040]图14是表示设为图13的冷却系统时各固定翼22的温度的图。
[0041]【主要元件符号说明】
[0042]1:泵本体20:基底
[0043]201 排气口21:壳体
[0044]2匕:吸气口2讣:上端卡止部
[0045]21。法兰22:固定翼
[0046]223:外肋部233:隔片
[0047]2315,230,23(1,236:冷却隔片24:螺纹定子
[0048]25:排气端口26^2613:机械轴承
[0049]30:转子303:旋转翼
[0050]30&1:最下段的旋转翼30)3:圆筒部
[0051]31:轴杆35:转子盘
[0052]36:马达363:马达定子
[0053]36、马达转子37?39:磁轴承
[0054]40:螺栓42:加热器
[0055]43:温度传感器44:隔热用垫圈(隔热构件)
[0056]44(3:隔热构件45:隔片冷却管
[0057]451冷媒供给部456:冷媒排出部
[0058]46:基底冷却管463:冷媒供给部
[0059]466:冷媒排出部47、48:真空用密封件
[0060]49:螺栓50:配管用接头
[0061]51:控制单元52:三方阀
[0062]53:旁通配管511:调温控制部
[0063]60,60^,608:传热环(辅助环)600:加热环(辅助环)
[0064]61:环本体62:安装部
[0065]66:螺栓72:隔热构件
[0066]73:护套式加热器220、240:热阻部
[0067]230:贯通孔231:隔片部
[0068]232:法兰部233:连结部
[0069]234:槽I？:接触区域
[0070]8？:螺纹槽泵部I？:涡轮翼部
[0071]八、8、?:2--:4、02 ?04、22 ?￡4:符号
[0072][1 ?15:线II1:方向

【具体实施方式】
[0073]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的涡轮分子泵其【具体实施方式】、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
[0074]-实施方式1-
[0075]以下，参照图式对本发明的涡轮分子泵的一个实施方式进行说明。涡轮分子泵中，在泵壳内包括涡轮翼部与螺纹槽泵部。图1是表示本发明的涡轮分子泵的概略构成的图。涡轮分子泵包括泵本体1、与对泵本体1进行驱动控制的未图示的控制单元皿(下文叙述控制单元中设有对整个泵本体1进行控制的主控制部、对马达(1110^01-)36进行驱动的马达控制部、对设于泵本体1的磁轴承进行控制的轴承控制部、及后述的调温控制部511(参照图4)等。
[0076]另外，以下，以主动型磁轴承式涡轮分子泵为例进行说明，但本发明也可应用于如下涡轮分子泵中:采用利用永久磁石的被动型磁轴承的涡轮分子泵、或使用机械轴承(11160118111081 13681-111?)的润轮分子泵等。
[0077]转子30形成有多段旋转翼30^与设在比旋转翼303更靠排气下游侧的圆筒部30匕转子30紧固于作为旋转轴的轴杆代01。泵旋转体包括转子30与轴杆31。轴杆31由设于基底20的磁轴承37、磁轴承38、磁轴承39非接触地支撑。轴方向的构成磁轴承39的电磁铁是以在轴方向上夹住设在轴杆31下端的转子盘(1181035的方式配置。
[0078]利用磁轴承37?磁轴承39而旋转自如地磁性悬浮着的泵旋转体(转子30及轴杆31)由马达36高速旋转驱动。马达36可使用例如3相无刷马达031*118111688 11101:010。马达36的马达定子363设于基底20，包括永久磁石的马达转子366连结于轴杆31。当磁轴承不运转时，由平常不使用的机械轴承263、机械轴承266支撑轴杆31。
[0079]上下邻接的多段旋转翼303的各个段之间配置有固定翼22。多段固定翼22被多个隔片233夹持，且利用冷却隔片236而定位在基底20上。该实施方式1的涡轮分子泵中，将固定翼22定位在基底20上的多个隔片包括圆筒形状的多个隔片233、与支承该等隔片233的带法兰(行册阴)的圆筒形状的冷却隔片23匕另外，如后述的图5所示，也可使冷却隔片236与配置在其上段的最下段的隔片233 —体化而形成冷却隔片23匕
[0080]若利用螺栓0x51040将壳体(￠^81118)21固定于基底20，则固定翼22、隔片233及冷却隔片236的积层体以夹持在壳体21的上端卡止部2化与基底20之间的方式固定于基底20。结果，对多段固定翼22在轴方向(图示的上下方向)进行定位。
[0081]图1所示的涡轮分子泵包括涡轮翼部I？与螺纹槽泵部3？，该涡轮翼部I？由旋转翼303与固定翼22构成，该螺纹槽泵部3？由圆筒部306与螺纹定子24构成。此处，以将螺纹槽设在螺纹定子24侧的构造作为例示，但螺纹槽也可设在圆筒部306侧。在基底20的排气口 203处设有排气端口(1)01^)25,该排气端口 25上连接有增压泵叩卹)(未图示使转子30—面磁性悬浮一面利用马达36进行高速旋转，借此，将吸气口 2匕侧的气体分子向排气端口 25侧排出。
[0082]在基底20，设有用于控制螺纹定子24的温度的基底冷却管(01)6)46、加热器(“社61042及温度传感器(8611801043^基底冷却管46内流有冷却水等冷却介质，由此形成基底冷却流路。螺纹定子24受到温度调整(调温)以防止反应生成物的堆积，关于该调温将于下文叙述。在基底20的侧面绕设有加热器42，该加热器42是由带式加热器(13811(1 11681:61-)构成。也可代替该构造而设成将护套式加热器(811631:11 11681:61-)埋入基底20内的构造，又可将护套式加热器设于螺纹定子24。温度传感器43可使用例如热敏电阻(1:1161-111181:01-)或热电?禹(1:116:011000111)16)0
[0083]在冷却隔片236的法兰部232设有隔片冷却管45。该实施方式的涡轮分子泵中，在冷却隔片236内侧的基底20的上表面设置有传热环60。传热环60的前端延伸至最下段的隔片233与最下段的旋转翼3031之间。关于传热环60，利用图2及图3在下文中进行详细说明。
[0084]图2是图1的冷却隔片236与传热环60的配置区域的放大图，图3是从图2的III方向观察冷却隔片236的附近的图。如上文所述，多段固定翼22与多个隔片233交替积层而成的积层体载置在冷却隔片236上。冷却隔片236包括设有隔片冷却管45的法兰部232、与支承最下段的隔片233的环状的隔片部231。
[0085]隔片部231是与隔片233相同的环状构件。在从隔片部231向大气侧延伸出的法兰部232，如图3所示，形成有俯视时呈环状的槽234。槽234具有圆弧状底面，以接触于该底面的方式安装有所述隔片冷却管45。隔片冷却管45内流有冷却水等冷却介质，由此形成隔片冷却流路。在槽234的外周侧，沿圆周方向形成有多个用于紧固螺栓的贯通孔230。在隔片冷却管45与槽234的间隙内，填充有导热性润滑脂(#6386),导热性优良的树脂、焊料等。润滑脂、树脂等的导热率为11/1^左右，另一方面，焊料的导热率为501/01(,能良好地传递热。
[0086]隔片冷却管45的两端受到弯曲加工，使冷媒供给部453及冷媒排出部456向冷却隔片236的侧方引出。在冷媒供给部453及冷媒排出部456装设有配管用接头50。从冷媒供给部453流入至隔片冷却管45内的冷却介质沿隔片冷却管45呈圆形状流动，且从冷媒排出部456排出。
[0087]壳体21是以法兰21(3与冷却隔片236的法兰部232相向的方式装设，且利用螺栓40而固定于基底20。各螺栓40上，分别设有作为隔热构件而发挥功能的隔热用垫圈44。隔热用垫圈44配置在基底20与冷却隔片236之间，对基底20与冷却隔片236进行隔热。作为隔热用垫圈44中使用的材料，可使用导热率低于隔片233或冷却隔片236中所使用的材料(例如招合金)的材料。例如，就金属而言，理想的是不锈钢(81:81111688)合金等，就非金属而言，理想的是耐热温度为1201以上的树脂(例如环氧树脂
[0088]在冷却隔片236的法兰部232与基底20之间设有真空用密封件(860) 48，在法兰部232与法兰21。之间也设有真空用密封件47。利用螺栓49将螺纹定子24固定于基底20。基底20由加热器42而加热，且由流有冷却介质的基底冷却管46而冷却。温度传感器43配置在基底20的、固定有螺纹定子24的部分的附近。
[0089]在冷却隔片236的真空侧内面侧的基底20的上表面，设有与转子轴心同轴的所述传热环60。该传热环60具有环状的环本体61、与向环本体61的下部弯曲而设置的法兰状的安装部62，且截面大致形成为I字形状。利用螺栓66，将传热环60固定在基底上表面的圆周方向的多个部位。传热环60的安装部62抵接于基底20的上表面，基底20的热可传递至传热环60。传热环60的环本体61是以覆盖最下段的隔片233的内面及冷却隔片236的内面的方式与最下段的隔片233及冷却隔片236相向。环本体61是与最下段的隔片233的内面及冷却隔片236的内面相离。
[0090]传热环60的环本体61的前端比冷却隔片236的真空侧的前端部向更上方延伸出。更详细而言，最下段的旋转翼304的翼长形成为短于其他旋转翼30^传热环60的环本体61的前端超出最下段的旋转翼304的前端与最下段的隔片233相对的空间而延伸出。
[0091]当使冷却隔片236冷却的冷却介质为水时，冷却隔片236的真空侧表面温度成为201?301。当反应生成物的升华温度高于冷却隔片236的真空侧表面温度时，反应生成物可能会堆积于冷却隔片236的内侧。同样，当最下段的隔片233的真空侧表面温度冷却至反应生成物的升华温度以下时，反应生成物可能会堆积于隔片233的内侧。因此，最下段的旋转翼304可能会与堆积于相对的隔片233或冷却隔片236的真空侧表面的反应生成物接触。
[0092]因此，本发明中，传热环60介于最下段的旋转翼304与隔片23^！或冷却隔片236之间。利用从基底20传递的热，将传热环60加热至反应生成物的升华温度以上。结果，可防止反应生成物堆积于传热环60的内周面。最下段的隔片233及冷却隔片236的内周面受到传热环60的加热，因此，反应生成物堆积于所述内周面的可能性少。即使在最下段的隔片233未充分加热至升华温度而使反应生成物堆积于内周面时，因隔着传热环60而使最下段的隔片233的内周面与最下段的旋转翼304未直接相对，因此，旋转翼304也不会与堆积的反应生成物碰撞。这样，传热环60是为了防止反应生成物的堆积而辅助性地设置，也可称为用于防止反应生成物堆积的辅助环。
[0093]传热环60可由铝合金或別3(不锈钢合金)形成。而且，传热环60除了受到从基底20传递的热之外，还由旋转翼303的辐射热而加热。而且，可在传热环60的环本体61的旋转翼304侧的面形成耐酸铝、黑镍镀层等热吸收率高的层。
[0094]冷却隔片236是用于使固定翼22冷却的构件。冷却隔片236是由在隔片冷却管45内流动的冷却介质而冷却。因此，固定翼22的热如虚线箭头所示，依序传递至隔片23^冷却隔片231且向隔片冷却管45内的冷却介质散热。另一方面，当将反应生成物容易堆积的气体排出时，控制加热器42的加热及基底冷却管46的冷却，使螺纹定子24的温度达到反应生成物不会堆积的温度以上。此处，作为反应生成物不会堆积的温度，可采用反应生成物的升华温度以上的温度。
[0095]因此，为了使热不会从高温状态的基底20流入至固定翼22侧，而在冷却隔片236与基底20之间配置所述的隔热用垫圈44。而且，根据图2也可知，在冷却隔片236与法兰210之间形成有间隙，因此，热不会从壳体21侧流入至冷却隔片23匕
[0096]图4是对冷却配管系统与调温动作进行说明的图。三方阀52连接于隔片冷却管45的冷媒排出部45以基底冷却管46的冷媒供给部463及旁通配管0^1^88 1)11)6)53。旁通配管53的另一端连接于基底冷却管46的冷媒排出部46匕三方阀52的切换是由对泵本体1进行驱动控制的控制单元51的调温控制部511而控制。调温控制部511依据温度传感器43的检测温度来对三方阀52的切换及加热器42的接通断开(如0打)进行控制。
[0097]当温度传感器43的检测温度小于规定温度时，调温控制部511将三方阀52的流出侧切换为旁通配管53，而使冷却介质从三方阀52绕过冷媒排出部46匕而且，加热器42设为接通。结果，基底20由加热器42进行加热，使基底20及螺纹定子24的温度上升。基底20的温度上升，且传递有基底20的热的传热环60的温度也上升，且维持为与基底20相同的温度。
[0098]另外，所谓规定温度是指所述反应生成物的升华温度以上的温度，且预先存储在调温控制部511的存储部(未图示图2所示的示例中，温度传感器43设于基底20，因此，考虑到设有温度传感器43的部分与螺纹定子24的温度差，而设定规定温度。
[0099]当温度传感器43的检测温度为规定温度以上时，调温控制部511将加热器42断开(前后文译法不一致)，将三方阀52的流出侧切换为基底冷却管46的冷媒供给部463，将冷却介质供给至基底冷却管46。利用调温控制部511进行如此的调温控制，由此，能将螺纹定子24的温度维持为反应生成物的升华温度以上，从而防止反应生成物的堆积。
[0100]另一方面，因始终将冷却介质供给至隔片冷却管45，所以，利用冷却隔片236将固定翼22保持为低温。结果，促进利用辐射实现的从旋转翼303向固定翼22的散热，从而，能将转子30的温度维持为低于现有技术的温度，从而能实现排气流量的增大。
[0101]本实施方式中，构成为:优先降低转子温度，使冷媒供给源连接于隔片冷却管45的冷媒供给部453，将基底冷却管46连接于隔片冷却管45的冷媒排出部45匕例如，当将隔片冷却管45配置在基底冷却管46的下游侧时，因基底冷却管46而变热的冷却介质被供给至隔片冷却管45。当利用隔片冷却管45使固定翼冷却而对转子进行冷却时，在隔片冷却管45内流动的冷却介质的温度越低越好。因此，为了提高降低转子温度的效果，可在隔片冷却管45的下游侧设置基底冷却管46。通过提高降低转子温度的效果，能对应于更大的气体流量。
[0102]以上说明所述，本实施方式的涡轮分子泵可发挥下述的作用效果。
[0103](1)在对固定翼22进行定位的多个隔片中的一个隔片、即冷却隔片236中，设有隔片冷却管45，冷却隔片236是利用在隔片冷却管45内流动的冷却介质而冷却。而且，通过在配置于基底20上的冷却隔片236与基底20之间配置隔热用垫圈44，而防止热从利用调温达到高温状态的基底20流入至冷却隔片23匕因此，能有效地进行固定翼22的冷却、与调温而对螺纹定子24的加热，且能实现排气流量的增加(即)，能防止反应生成物堆积于螺纹定子24。
[0104](2)在受到调温的基底20设置有传热环60。传热环60是以如下方式设置:该传热环60的环外周面与最下段的隔片233及冷却隔片236的真空侧内面之间隔着规定的间隙而相对。传热环60是从基底20而受到传热，其内周面被加热至反应生成物的升华温度以上，不可能堆积反应生成物。而且，能防止反应生成物堆积于最下段的隔片233与冷却隔片236的真空侧内面。
[0105](3)将传热环60设为如下构造:利用螺栓66将该传热环60固定在基底20的上部，传递有基底20的热。因此，不需要使传热环60升温的热源，能够实现低价构造。
[0106](4)传热环60的前端侧向最下段的旋转翼304的前端与最下段的隔片233的间隙延伸出，所述最下段的旋转翼3031的前端与所述最下段的隔片233位于比冷却隔片236的前端更高的位置。即，传热环60覆盖最下段的隔片233与冷却隔片236的真空侧内面的整个区域。传热环60是由从基底20传递的热而加热，表面不会堆积反应生成物。因此，即使在最下段的隔片233与冷却隔片236被冷却至反应生成物的升华温度以下时，也如现有技术般，可防止最下段的旋转翼304的前端与堆积于隔片233或冷却隔片236的反应生成物碰撞。
[0107](5)当在传热环60的环本体61的旋转翼304侧的面设有耐酸铝、黑镍镀层等热吸收率高的层时，除了从基底20传递的热能量(61161^7)之外，还可利用旋转翼304的福射热而对传热环60进行加热，从而能更有效地使传热环60升温。
[0108]参照图5?图8对实施方式2?实施方式5进行说明，实施方式2?实施方式5中，将冷却隔片的冷却管45设为埋入型而表示。
[0109]-实施方式2-
[0110]图5是作为本发明的实施方式2的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。
[0111]图5所示的实施方式2中，下述的构造与实施方式1不同。
[0112](￡11)冷却隔片23^具有如下构造:使图2所示的冷却隔片236、与配置在该冷却隔片236上段的最下段的隔片233—体化。换而言之，将最下段的隔片233设为冷却隔片23。。
[0113]该实施方式2的涡轮分子泵中，将固定翼22定位在基底20上的多个隔片包括:多个隔片233 ；及冷却隔片23(3，所述冷却隔片23^夹持最下段的固定翼22且支承多个隔片23已。
[0114](^2)传热环60八一体化地形成于基底20。因此，该构造中，不需要制作传热环作为独立构件。可使传热环60八与基底20由3…等相同的材料形成，也可使传热环60八由铝合金形成、且使基底20由3113等作为异质金属的包覆材形成。而且，虽未图示，但也可在3…等金属制的基底20的上端的传热环60八的内侧，呈环状而一体形成突起，且将利用铝合金等制作成独立构件的传热环60八烧嵌于该突起而一体化。
[0115]与实施方式1相同，也可在传热环60八的旋转翼304侧的面形成耐酸铝、黑镍镀层等热吸收率高的层。实施方式2的其他构成与实施方式1相同，因此，对于对应的构件标注相同的符号且省略相关说明。
[0116]实施方式2中，也可发挥与实施方式1相同的效果。另外，实施方式2中，传热环60八的前端低于冷却隔片23^的真空侧的前端，但旋转翼304的前端与传热环60八的内周面相向，传热环60八被加热至生成气体的升华温度以上，因此，反应生成物不会堆积于传热环60八的表面，旋转翼304不可能与堆积生成物碰撞。冷却隔片23^与最下段的隔片233一体化，因此，可期待成本伴随构件的削减而降低。
[0117]-实施方式3-
[0118]图6是作为本发明的实施方式3的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。图6所示的实施方式3中，下述的构造与实施方式2不同。
[0119]$1)传热环608与螺纹定子24 —体化地形成。
[0120]就螺纹定子24而言，对于基底20的安装部向外周侧延伸出，在前端部向上方弯曲而形成传热环608。螺纹定子24与实施方式1相同，利用螺栓49而固定于基底20，由此，将基底20的热传递至传热环608。
[0121]另外，该实施方式3的涡轮分子泵中，将固定翼22定位在基底20上的多个隔片包括多个隔片233、与夹持最下段的固定翼22且支承多个隔片233的冷却隔片23匕
[0122]与实施方式1相同，也可在传热环60的旋转翼304侧的面形成耐酸铝、黑镍镀层等的热吸收率高的层。实施方式3的其他构成与实施方式2相同，因此，对于对应的构件标注相同的符号且省略相关说明。
[0123]-实施方式4-
[0124]图7是作为本发明的实施方式4的冷却隔片与辅助环的配置区域的放大图。图7所示的实施方式4中，下述的构造与实施方式1不同。
[0125](01)设为如下构造:将从基底20数起的第2个隔片作为冷却隔片23(1。冷却隔片23(1包括:作为隔片而发挥功能的隔片部231、设有隔片冷却管45的法兰部232、及将隔片部231与法兰部232连结的圆筒状的连结部233。
[0126]该实施方式4的涡轮分子泵中，将固定翼22定位在基底20上的多个隔片包括多个隔片233及冷却隔片23山该冷却隔片23(1夹持最下段的固定翼22及该最下段的固定翼22上方的固定翼22、且对除最下段的隔片233之外的多个隔片233进行支承。
[0127]多段固定翼22是利用多个隔片233及隔片部231而定位。因此，在基底20侧的第1个隔片233与基底20之间，配置有环形状的隔热构件440。而且，在法兰部232与基底20之间未设置隔热构件，而形成有间隙。即，在法兰部232与基底20之间设有空气的隔热层。固定翼22及隔片233的热如虚线箭头所示，被传递至冷却隔片23(1的隔片部231，且经由连结部233及法兰部232而向隔片冷却管45的冷却介质散热。另外，实施方式4中，构造为冷却隔片23(1的内周面与旋转翼304不直接相向。
[0128](02)传热环608是与螺纹定子24 —体化而形成。
[0129]就螺纹定子24而言，对于基底20的安装部向外周侧延伸出，在前端部向上方弯曲而形成传热环608。螺纹定子24与实施方式1相同，利用螺栓49而固定于基底20，由此，使基底20的热传递至传热环608。
[0130]与实施方式1相同，也可在传热环608的旋转翼304侧的面形成耐酸铝、黑镍镀层等的热吸收率高的层。实施方式4的其他构成与实施方式1相同，因此，对于对应的构件标注相同的符号且省略相关说明。
[0131]实施方式4中，也可发挥与实施方式1相同的效果。另外，实施方式4中，作为将螺纹定子24与传热环608固定于基底20的螺栓49，兼用1根螺栓49，因此，能减少组装工时。
[0132]-实施方式5-
[0133]图8是作为本发明的实施方式5的冷却隔片与传热环的配置区域的放大图。实施方式1?实施方式4的传热环60、传热环60八、传热环608是可传递基底20的热的构造。实施方式5中，使用的是利用护套式加热器等加热源而进行加热的加热环(辅助环)60(^该实施方式5的涡轮分子泵中，将固定翼22定位在基底20上的多个隔片与实施方式2相同，包括多个隔片23^及夹持最下段的固定翼22且支承多个隔片233的冷却隔片23(3。在基底20的上表面，经由隔热构件72而设有加热环600，在加热环600的内侧设有环状的加热器，例如为护套式加热器73。隔热构件72可由树脂等导热率小的材料形成。
[0134]护套式加热器73是利用控制单元51而独立于加热器42进行温度控制，所述加热器42对螺纹定子24的温度进行控制。虽未图示，但优选的是，设置对辅助环60(:的温度进行检测的温度传感器而对护套式加热器73的温度进行控制。或者，也可不设置温度传感器，而当进行基底加热时，始终对护套式加热器73通入固定电流，维持为规定的温度。而且，此时，也可与对螺纹定子24的温度进行检测的温度传感器43的温度对应地，使供给至护套式加热器73的固定电流的值改变。
[0135]实施方式5的其他构成与实施方式2相同，因此，对于对应的构件标注相同的符号且省略相关说明。实施方式5的涡轮分子泵更包括:对加热环60(:进行加热的作为加热源的护套式加热器73、将加热环60(:自基底20进行隔热的隔热构件72、及独立于设于基底20的加热器42而对护套式加热器73进行控制的控制部。因此，能发挥与实施方式1相同的效果，且能独立地控制加热环60(:的温度与螺纹定子24的温度，所以，能增大用于防止反应生成物的堆积的温度控制的自由度。
[0136]另外，所述实施方式1?实施方式5中，就隔片冷却管45与基底冷却管46的连接而言，是以使用三方阀52的冷却配管系统作为例示。然而，也可利用开闭阀来将隔片冷却管45与基底冷却管46连接。开闭阀插在隔片冷却管45的冷媒供给部453与基底冷却管46的流入口之间，而利用调温控制部511对开闭进行控制。而且，将隔片冷却管45的冷媒排出部456旁通连接于基底冷却管46的排出口。
[0137]当温度传感器43的检测温度小于规定温度时，利用调温控制部511关闭开闭阀，使加热器42接通。冷却介质在隔片冷却管45内流动，使旋转翼303冷却，但未流入基底冷却管46而是绕过基底冷却管46的排出口。因此，基底冷却管46由加热器42而加热，使螺纹定子24升温。
[0138]当温度传感器43的检测温度为规定温度以上时，调温控制部511使加热器42断开，且打开开闭阀。冷却介质被供给至隔片冷却管45且被供给至基底冷却管46。因此，旋转翼303被冷却且螺纹定子24被冷却。
[0139]所述实施方式中，是以如下构造作为例示:将最靠近基底20的隔片即最下段的隔片233、或从基底20数起的第2个隔片231设为冷却隔片236?冷却隔片23(1。然而，也可将多段任意的隔片设为冷却隔片236?冷却隔片23(1。然而，反应生成物容易堆积，须利用冷却隔片236?冷却隔片23(1使最下部的旋转翼304冷却。与冷却隔片236?冷却隔片23(1的隔片部与基底20相离的程度成比例地，使该隔片部附近冷却的能力下降，因此，冷却隔片236?冷却隔片23(1的位置优选的是靠近基底20，建议为设在隔片23^的段数的一半的下方侧。例如，在隔片233为10段的涡轮分子泵中，优选的是将从基底20起第5个隔片的下方隔片作为冷却隔片；在隔片233为9段的涡轮分子泵中，优选的是从基底20起第4个隔片的下方的隔片作为冷却隔片。
[0140]-实施方式6-
[0141]然而，当为图2所示的构成时，在热路径上，与其他固定翼22相比，最下段的固定翼22最靠近冷却隔片231因此，温度最容易下降，反应生成物最容易堆积。氯系或硫化氟系的反应生成物的真空度越低(即，压力越高)则升华温度越高、越容易堆积。例如，若表示反应生成物的蒸气压曲线的一例，就氯化铝而言，为如图9所示的蒸气压曲线11。
[0142]图9中，纵轴为升华温度(工)，横轴为压力幻。在曲线11的上侧，氯化铝为气体，而在曲线11的下侧，氯化铝为固体。根据图9可知，压力越高则升华温度越高，所以，越位于泵的下游侧，反应生成物越容易堆积。在所述实施方式中，通过进行调温控制，该调温控制中采用利用加热器42的加热及利用基底冷却管46的冷却水的冷却，而抑制反应生成物堆积于螺纹定子24。
[0143]一般而言，转子30是由铝合金形成，但铝的产生蠕变现象的温度低于其他金属。因此，在转子30高速旋转的涡轮分子泵中，须将转子温度抑制得比蠕变温度区域更低。这样，能使由涡轮分子泵排出的气体流量受到转子温度的限制，在图9所示的温度状况下，无法进一步增加气体流量。
[0144]因此，通过设置冷却隔片236来使隔片233及固定翼22冷却，而提高从旋转翼303向固定翼22的散热性能，使旋转翼303的温度下降。结果，旋转翼温度对于排出气体时的发热的裕度增大，能增加可排出的气体流量。
[0145]图10表不未设置冷却隔片23)3时的固定翼22的温度(线(11=6) [2)、与设有冷却隔片236时的固定翼22的温度(线[3)。另外，同时也表示图9所示的曲线“氯化铝的蒸气压曲线另外，螺纹定子24、固定翼22的压力为排出气体时的压力。线12是符号八、符号8、符号02、符号02、符号￡2所不的各点连成的线。另一方面，线13是符号八、符号8、符号03、符号03、符号￡3所示的各点连成的线。
[0146]点八表示螺纹定子出口的数据(也仏)(压力、温度)，点8表示螺纹定子入口的数据。利用调温控制将螺纹定子24维持为规定温度，因此，螺纹定子出口及螺纹定子入口的温度在有冷却隔片236的情况下与无冷却隔片236的情况下均为相同的温度。另外，因排出气体的热，使得螺纹定子出口(八)温度略微高于螺纹定子入口(8)温度。
[0147]另一方面，点02、点03为最下段的固定翼22的数据，点02、点03为中间段的固定翼22的数据，点￡2、点￡3为最上段的固定翼22的数据。就线12、线13中的任一线而言，热均从旋转翼侧流入且流向螺纹定子方向，因此，距螺纹定子24越远，固定翼温度越高，按照最上段(￡233)、中段(0233).最下段￠2^3)的顺序，温度变低。
[0148]当设有冷却隔片236时(线[3)，与未设置冷却隔片236时相比，固定翼22的温度整体有所下降。图10所示的示例中，对最上段的固定翼的温度进行比较，在线12上为1101，而在设有冷却隔片236的线13上，下降至601。结果，最下段的固定翼温度￠3)低于相同压力下的蒸气压温度仏1)。结果，如上所述，反应生成物不仅会堆积于最下段的隔片23^而且会堆积于最下段的固定翼22。
[0149]因此，第6实施方式中，在图11(4的最下段的固定翼22与冷却隔片236的接触区域I设有抑制热从最下段的固定翼22向冷却隔片236流入的热阻部。图11(幻是设有冷却隔片236的部分的放大图。本实施方式中，也在冷却隔片236的内周侧设有传热环60八。传热环60八成为基底20的一部分。然而，并不限于此，也可不设置传热环60八。在图11所示的构成中，在最下段的隔片233与冷却隔片236之间，夹持有最下段的固定翼22。另外，在图2所示的构成中，在最下段的隔片233与冷却隔片236之间未夹持固定翼22，冷却隔片236相当于图2的冷却隔片236与最下段的隔片233 —体而成者。
[0150]图11(6)是表示在固定翼侧设有热阻部的情况的图，在最下段的固定翼22的接触区域、具体而言为被冷却隔片236与隔片233夹持的外肋(46)部223的下表面(与冷却隔片236接触的面)，设有热阻部220。或者，也可代替固定翼22侧的热阻部220，而如图11(0)所示，在冷却隔片236侧设置热阻部240。热阻部240设于冷却隔片236的、与固定翼22的外肋部223接触的面。另外，也可设置热阻部220、热阻部240该两者。
[0151]作为热阻部220、热阻部240，考虑到以下类型。例如，当固定翼22或冷却隔片236的原材料为铝合金时，对原材料表面实施耐酸铝处理，将该耐酸铝层用作热阻部220、热阻部240。与铝合金相比，耐酸铝层的导热率低，因此作为热阻部而发挥功能。而且，也可代替耐酸铝处理，而将环氧树脂等树脂涂布于接触面，将该树脂层用作热阻部220、热阻部240。
[0152]而且，也可通过使用不锈钢合金作为最下段的固定翼22或冷却隔片236的原材料，来抑制热从固定翼22向冷却隔片236流入。通过使除最下段之外的其他固定翼22由铝合金的金属材料形成，而仅使最下段的固定翼22由导热率更低的不锈钢合金形成，能将从最下段的固定翼22向冷却隔片236流入的热抑制为少。当由不锈钢合金形成冷却隔片236时也同样如此。另外，也可由不锈钢合金形成最下段的固定翼22或冷却隔片236，而且对接触面涂布环氧树脂等树脂。
[0153]如图11所示，通过在接触区域I？设置热阻部220或热阻部240，可抑制热从最下段的固定翼22向冷却隔片236流入，固定翼温度如图12的线14所示而上升。利用调温控制，使螺纹定子24的温度在线11、线12上相同，但因设有热阻部220或热阻部240，减少了从固定翼22向冷却隔片236流入的热量。因此，与未设置热阻部的情况(线[3)相比，各固定翼22的温度上升，最下段的固定翼22的温度￠4)高于蒸气压曲线11的相同压力下的温度。结果，能抑制反应生成物堆积于最下段的固定翼22。
[0154]另外，所述示例中，仅对固定翼22的外肋部223的下表面实施耐酸铝处理，但也可对固定翼22的整个表面实施耐酸铝处理，可获得与仅对下表面实施耐酸铝处理时相同的效果。另外，若对固定翼22的整个表面实施耐酸铝处理则固定翼表面的辐射率会变大，所以，会加强因从旋转翼303向固定翼22的辐射引起的热转移，能实现旋转翼温度(即，转子温度)的降低。相反，与图12所示的情况相比，最下段的固定翼22的温度有所上升。
[0155]另外，通过使冷却系统的构成设为如图13所示的构成，与图12的情况(采用图4的冷却系统时)相比，能进一步提高各固定翼22的温度。图13是表示图4所示的调温系统及冷却系统的另一例的方块(1310(^)图。与图4的构成相比，三方阀52的配置及冷却系统的连接不同。在图4所示的示例中，在冷却介质的流体的上游侧配置隔片冷却管45，同时将三方阀52配置在隔片冷却管45与基底冷却管46之间，且设有与基底冷却管46相应的旁通配管53。
[0156]另一方面，在图13所示的示例中，在冷却介质的流体的上游侧配置基底冷却管46，且将三方阀52配置在基底冷却管46的上游侧，以绕过基底冷却管46及隔片冷却管45的方式设有旁通配管53。即，旁通配管53是与串联连接的隔片冷却管45及基底冷却管46并联连接。
[0157]通过切换三方阀52，而向串联连接的隔片冷却管45及基底冷却管46的路径、或旁通配管53中的任一者供给冷却介质。调温时，三方阀52的控制是与所述的图4的情况相同。当为图13所示的构成时，因基底冷却管46而变热的冷却介质被供给至隔片冷却管45。因此，与图4所示的构成相比，供给至冷却隔片236的冷却介质的温度变高。结果，如图14所示的线15所示，各固定翼22的温度进一步上升。这样，若使固定翼22的温度维持为高于线口的温度，则流动的气体的流量变少，但能进一步抑制反应生成物堆积于固定翼22 (尤其是最下段)，能进一步拉长维护的间隔
[0158]另外，所述的实施方式中，当在调温控制中使基底冷却管46及隔片冷却管45的冷却介质停止流通时，利用三方阀52使冷却介质迂回至旁通配管53，因此，能避免整个装置的冷却系统中的冷却介质停止流通。一般而言，就包括利用冷却介质的冷却系统的真空装置而言，构成为:当冷却介质停止流通时会产生警报虹一。然而，当使用本实施方式的涡轮分子泵时，在调温时不会产生警报。当然，也可代替三方阀而使用二方阀，来进行冷却介质的流通及停止。而且，所述的实施方式中，构成为，在构成为进行调温控制的涡轮分子泵中设置冷却隔片236与热阻部、且该调温控制中采用利用加热器42的加热及利用基底冷却管46的冷却水的冷却，但也可在不包括调温系统的涡轮分子泵中设置冷却隔片236与热阻部。
[0159]可为将所述各实施方式适当组合而成的涡轮分子泵。
[0160]另外，以上的实施方式中，使传热环介于最下段的旋转翼与冷却隔片或隔片之间。然而，也可省略传热环，以如下方式，在冷却隔片或隔片的真空侧表面设置防止反应生成物堆积的层。若参照实施方式2的图5进行说明，则是在传热环60八的真空侧表面设置由树脂等形成的隔热层、与覆盖该隔热层的金属层。作为金属层中使用的金属，优选的是，导热率比作为隔片的原材料的铝合金小的3旧等。利用供冷却管45流通的冷却介质来使传热环60八的本体部冷却。利用隔热层，将真空侧表面保持为高于隔片本体部的温度、即反应性气体的升华温度以上。因此，以真空侧表面温度可保持为反应性气体的升华温度以上的方式，设定隔热层或金属层的原材料或厚度。
[0161]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种涡轮分子泵，其特征在于包括: 转子，形成有多段旋转翼与圆筒部； 多段固定翼，相对于所述多段旋转翼而交替地配置； 定子，相对于所述圆筒部而经由间隙被配置，且在所述定子与所述圆筒部之间构成螺纹槽泵部； 多个隔片，积层在固定有所述定子的基底上，至少包含一个具有冷却部的冷却隔片； 加热器，使所述定子升温； 温度调整部，控制所述加热器，进行调整以使所述定子的温度达到防止反应生成物堆积的温度；及 辅助环，用于防止反应生成物堆积，且至少一部分设在所述多个隔片中的与所述多段旋转翼中的最下段的所述旋转翼相对的隔片、与所述最下段的旋转翼之间的空隙内。
2.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于， 所述辅助环是与所述基底分开地形成、且以可传递所述基底的热的方式接触所述基底，或者，所述辅助环是与所述基底或所述定子形成为一体。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于， 所述辅助环是与所述隔片相离地设置。
4.根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于， 所述辅助环的与所述旋转翼相向的面上具有提高热吸收率的层。
5.根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于更包括: 加热源，对所述辅助环进行加热； 隔热构件，使所述辅助环自所述基底隔热 '及 控制部，独立于所述加热器而对所述加热源进行控制。
6.根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于， 更包括设在所述冷却隔片的所述冷却部的隔片冷却流路、及使基底冷却的基底冷却流路，且将冷却介质供给至所述隔片冷却流路，使经过所述隔片冷却流路的冷却介质流至所述基底冷却流路。
7.一种涡轮分子泵，其特征在于包括: 转子，形成有多段旋转翼与圆筒部； 多段固定翼，相对于所述多段旋转翼而交替地配置； 定子，相对于所述圆筒部而经由间隙被配置，且所述定子与所述圆筒部之间构成螺纹槽泵部；及 多个隔片，积层在固定有所述定子的基底上，包含具有冷却部的最下段的冷却隔片；在被所述冷却隔片夹持的最下段固定翼的与所述冷却隔片的接触面、及所述冷却隔片的与所述最下段固定翼的接触面中的至少一面，设有抑制热从所述最下段固定翼向所述冷却隔片转移的热阻部。
8.根据权利要求7所述的涡轮分子泵，其特征在于， 所述最下段固定翼是由铝合金形成， 对所述最下段固定翼的至少包含所述接触面的表面实施耐酸铝处理而形成所述热阻部，及/或 所述冷却隔片是由铝合金形成， 对所述冷却隔片的至少包含所述接触面的表面实施耐酸铝处理而形成所述热阻部。
9.根据权利要求7所述的涡轮分子泵，其特征在于， 在所述最下段固定翼或所述冷却隔片的所述接触面，设有由树脂材形成的所述热阻部。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的涡轮分子泵，其特征在于更包括: 加热器，使所述定子升温； 温度调整部，控制所述加热器，进行调整以使所述定子的温度达到防止反应生成物堆积的温度； 隔片冷却流路，设在所述冷却隔片的所述冷却部 '及 基底冷却流路，使所述基底冷却； 将冷却介质供给至所述基底冷却流路，使经过所述基底冷却流路的冷却介质流至所述隔片冷却流路。
【文档编号】F04D19/04GK104454569SQ201410270398
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】筒井·慎吾 申请人:株式会社岛津制作所