CN103857918B - 固定部件及真空泵 - Google Patents

Abstract

提供促进从表面起的热辐射和向邻接部件的热传导的固定部件、以及内包有该固定部件的真空泵。出于提高转子部的散热的目的，为了从螺纹槽间隔件向基部及固定翼间隔件侧高效地散热，对螺纹槽间隔件的既定部分实施表面处理去除加工。更详细而言，去除该基部及该固定翼间隔件与螺纹槽间隔件接触的接触部分的表面处理。另外，采用同时进行上述表面处理去除加工和精加工的构成。

Description

固定部件及真空泵

技术领域

本发明涉及固定部件及真空泵，尤其涉及促进从表面起的热辐射而且还促进向邻接部件的热传导的固定部件、以及内包有该固定部件的真空泵。

背景技术

在各种存在的真空泵之中，在为了实现高真空环境而较多使用的泵中，有涡轮分子泵、螺纹槽式泵。

在通过使用涡轮分子泵、螺纹槽式泵等真空泵而进行排气处理从而将内部保持于真空的真空装置中，有半导体制造装置用的腔、电子显微镜的测定室、表面分析装置、微细加工装置等。

该实现高真空环境的真空泵具备壳体，该壳体形成具备吸气口及排气口的外装体。而且，在该壳体内部，收纳有使该真空泵发挥排气功能的构造物。该使排气功能发挥的构造物大致地划分为由以旋转自如的方式被枢轴支撑的旋转部(转子部)和相对于壳体固定的固定部(定子部)构成。

在涡轮分子泵的情况下，旋转部由旋转轴及固定于该旋转轴的旋转体构成，在旋转体，设置有多级放射状地设置的转子翼(动翼)。另外，在固定部，相对于转子翼交错地设置有多级定子翼(静翼)。

另外，设有用于使旋转轴高速旋转的马达，若旋转轴由于该马达的作用而高速旋转，则气体由于转子翼与定子翼的相互作用而从吸气口被吸引，并从排气口排出。

在此种真空泵中，通常，高速旋转的圆筒形旋转部利用铝、铝合金等金属制造，但是近年来，出于性能提高(特别是更高速地旋转)的目的，有时利用与金属材料相比轻量且具有强度的纤维增强复合材料(纤维增强塑料材料，Fiber Reinforced Plastics。此后称为FRP材料)来制造。

此外，在该情况下用于FRP材料的纤维有芳族聚酰胺纤维(AFRP)、硼纤维(BFRP)、玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、聚乙烯纤维(DFRP)等。

另外，在此种真空泵中，有时以高速旋转的旋转翼等旋转部由于工艺气体的排气而超过100℃并成为150℃以上的高温。

若如此在转子部成为高温的状态下继续高速旋转，则蠕变现象引起的转子部的耐久性成为问题。

因此，需要提高从转子部起的散热，即，需要促进从转子部起的热放射及与转子部相向的固定部表面的热吸收。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-320905；

专利文献2：日本特许第3098139号。

在专利文献1中，提案有通过在内置于真空泵的部件的表面设置由镍合成层和镍氧化层构成的表面处理层从而提高耐蚀性和散热性的特性的技术。

在专利文献2中，提案有如下技术：在复合分子泵中，使涡轮分子泵部的转子为金属制，并且利用FRP形成将螺纹槽泵部的圆筒转子以及两泵部的转子之间接合的支板，从而提高泵的排气速度以及压缩比，并且进行小型轻量化。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1的构成中，基于热辐射的散热性提高，但是有如下问题：在旋转部(转子部)和固定部中，设有表面处理层的部件和与其邻接的部件的热传导变差。

另外，在专利文献2的构成中，虽然能够使旋转体轻量化且高强度化，但是作为螺纹槽泵部的圆筒转子的构成材料的FRP与作为涡轮分子泵部的转子的构成材料的铝合金相比导热率低，存在容易产生温度分布的倾向。与气体的摩擦大的接近排气口的螺纹槽泵部的圆筒转子下端部周边因上述摩擦热而高温化，故有如下问题：该热停滞，螺纹槽泵部的圆筒转子与涡轮分子泵部的转子相比温度变高，上述耐久性成为问题。

另外，还有使气体为媒介来降低温度，或者对空间进行放射等而减少热的方法。但是，根据流动于真空泵的气体的种类，有时不能够降低气体的温度。

因此，本发明的目的在于提供能够促进从表面起的热辐射而且还促进向邻接部件的热传导的固定部件、以及内包有该固定部件的真空泵。

用于解决问题的方案

在权利要求1所述的发明中，提供一种固定部件，其设置于形成有吸气口和排气口的外装体的内侧，与设于气体移送机构的旋转体相向，该气体移送机构设置于旋转轴并从所述吸气口向所述排气口移送气体，该固定部件在至少一部分实施有表面处理，其特征在于，所述固定部件在至少一个与其他部件接触的接触面未实施所述表面处理。

在权利要求2所述的发明中，提供权利要求1所述的固定部件，其特征在于，所述气体移送机构具备螺纹槽式泵部，所述固定部件为螺纹槽间隔件。

在权利要求3所述的发明中，提供权利要求1所述的固定部件，其特征在于，所述气体移送机构具备涡轮分子泵部，所述固定部件为固定翼间隔件。

在权利要求4所述的发明中，提供权利要求1所述的固定部件，其特征在于，所述气体移送机构具备涡轮分子泵部，所述固定部件为固定翼。

在权利要求5所述的发明中，提供权利要求2所述的固定部件，其特征在于，所述螺纹槽间隔件在与所述旋转体的相向面的至少一部分未实施所述表面处理。

在权利要求6所述的发明中，提供一种真空泵，其特征在于，具备：所述外装体、所述旋转轴、所述旋转体、以及根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的固定部件。

在权利要求7所述的发明中，提供权利要求6所述的真空泵，其特征在于，所述旋转体接合由纤维增强复合材料制造的圆筒体。

发明的效果

依据本发明，能够提供促进从表面起的热辐射，而且还促进向邻接部件的热传导的固定部件、以及内包有该固定部件的真空泵。

附图说明

图1是示出本发明的第一、第二及第三实施方式所涉及的涡轮分子泵的概略构成例的图。

图2是示出本发明的第一实施方式所涉及的螺纹槽间隔件的放大图。

图3是本发明的第二及第三实施方式所涉及的固定翼和固定翼间隔件的放大图。

图4是示出本发明的第四实施方式所涉及的螺纹槽式泵的概略构成例的图。

具体实施方式

(i)实施方式的概要

(a)在真空泵之中，在具有螺纹槽式泵部的螺纹槽式泵及复合型涡轮分子泵中，螺纹槽间隔件作为热容量大的部件，具有如下作用，即，接收从转子部辐射的热，并将该热通过热辐射、热传导而向外部放出，以降低转子部的温度。

因此，在本发明的实施方式的真空泵中，出于提高转子部的散热的目的，为了从螺纹槽间隔件向基部及固定翼间隔件侧高效地散热，对螺纹槽间隔件的既定部分实施表面处理去除加工。更详细而言，去除该基部及该固定翼间隔件与螺纹槽间隔件接触的接触部分的表面处理。

(b)另外，在本实施方式的真空泵中，采用同时进行上述表面处理去除加工和精加工的构成。

(ii)实施方式的细节

以下，参照图1～图4详细地说明本发明的优选实施方式。

此外，在本第一、第二、及第三实施方式中，作为真空泵的一例，使用所谓复合型的涡轮分子泵进行说明，其具备涡轮分子泵部和螺纹槽式泵部，且设置有使用FRP制造的圆筒形旋转体。

此外，本发明还可以适用于具有涡轮分子泵部或螺纹槽式泵部中的仅任一方的真空泵、螺纹槽设于旋转体侧的真空泵。

(ii-1)第一实施方式

(实施了表面处理去除加工的螺纹槽间隔件)

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的涡轮分子泵1的概略构成例的图。

此外，图1示出涡轮分子泵1的轴线方向的截面图。

涡轮分子泵1的壳体2成大致圆筒状的形状，与在壳体2的下部(排气口6侧)设置的基部3一同构成涡轮分子泵1的外装体。而且，在该外装体的内部，收纳有气体移送机构，该气体移送机构为使涡轮分子泵1发挥排气功能的构造物。

该气体移送机构大致地划分为由以旋转自如的方式被枢轴支撑的旋转部(转子部)和相对于外装体固定的固定部构成。

另外，虽未图示，但在涡轮分子泵1的外装体的外部，经由专用线而连接有控制涡轮分子泵1的动作的控制装置。

在壳体2的端部形成有吸气口4，吸气口4用于向该涡轮分子泵1导入气体。另外，在壳体2的吸气口4侧的端面形成有向外周侧伸出的凸缘部5。

另外，在基部3形成有排气口6，排气口6用于将气体从该涡轮分子泵1排出。

旋转部由作为旋转轴的轴7、设置于该轴7的转子8、设于转子8的多片旋转翼9、设于排气口6侧(螺纹槽式泵部)的圆筒形旋转体10等构成。此外，由轴7及转子8构成转子部。

各旋转翼9由叶片构成，该叶片从与轴7的轴线垂直的平面倾斜既定角度地从轴7放射状地延伸。

另外，圆筒形旋转体10由圆筒部件构成，该圆筒部件成与转子8的旋转轴线同心的圆筒形状。

用于使轴7高速旋转的马达部20设于轴7的轴线方向中部，并内包于定子柱(stator column)80。

而且，相对于轴7的马达部20在吸气口4侧以及排气口6侧，设有用于沿径向方向(径方向)非接触地枢轴支撑轴7的径方向磁性轴承装置30、31，在轴7的下端，设有用于沿轴线方向(轴向方向)非接触地枢轴支撑轴7的轴方向磁性轴承装置40。

在外装体的内周侧形成有固定部。该固定部由在吸气口4侧(涡轮分子泵部)设置的多片固定翼50、以及在壳体2的内周面设置的螺纹槽间隔件70等构成。

各固定翼50由从与轴7的轴线垂直的平面倾斜既定角度地从外装体的内周面朝向轴7延伸的叶片构成。

各级固定翼50由成圆筒形状的固定翼间隔件60相互间隔且固定。

在涡轮分子泵部中，固定翼50和旋转翼9交错地配置，并沿轴线方向形成多级。

在螺纹槽间隔件70，在与圆筒形旋转体10的相向面形成有螺旋槽。

螺纹槽间隔件70间隔既定的间隙而与圆筒形旋转体10的外周面面对，若圆筒形旋转体10高速旋转，则被涡轮分子泵1压缩的气体伴随圆筒形旋转体10的旋转而在被螺纹槽(螺旋槽)引导的同时被向排气口6侧送出。即，螺纹槽成为输送气体的流路。螺纹槽间隔件70与圆筒形旋转体10间隔既定间隙而相向，从而构成以螺纹槽移送气体的气体移送机构。

此外，为了降低气体向吸气口4侧逆流的力，该间隙越小越好。

当在螺旋槽内沿转子8的旋转方向输送气体时，形成于螺纹槽间隔件70的螺旋槽的方向为朝向排气口6的方向。

另外，螺旋槽的深度随着接近排气口6而变浅，在螺旋槽内输送的气体随着接近排气口6而被压缩。如此，从吸气口4吸引的气体当在涡轮分子泵部被压缩之后，在螺纹槽式泵部进一步被压缩并从排气口6排出。

利用如此构成的涡轮分子泵1，进行设置于涡轮分子泵1的真空室(未图示)内的真空排气处理。

在本发明的第一实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，对螺纹槽间隔件70实施放射率高(即，热吸收率高)的镍氧化被膜处理、防蚀铝处理(铝及铝合金的阳极氧化皮膜)等表面处理。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的螺纹槽间隔件70的螺纹槽式泵部的放大图。

若对螺纹槽间隔件70实施上述处理，则热的吸收变高，另一方面关于热传导，与实施该表面处理之前的热传导相比变低，螺纹槽间隔件70的热难以向基部3、固定翼间隔件60传导。

因此，在本发明的第一实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，为了高效地吸收螺纹槽间隔件70的热(即，高效地排出螺纹槽间隔件70的热)，实施去除螺纹槽间隔件70的与基部3接触的接触面A1以及与固定翼50接触的接触面A2的表面处理的表面处理去除加工，使原本的母材露出。

通过上述构成，在本发明的第一实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，由于能够高效地排出螺纹槽间隔件70的热，故能够高效地提高从转子(圆筒形旋转体10)起的散热。

在本发明的第一实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，在螺纹槽间隔件70的制造阶段，按照以下所记载的工序(1)或工序(2)进行。

(1)粗加工→精加工→掩模处理→表面处理

(2)粗加工→精加工→表面处理→表面处理去除加工

此外，在工序(1)中，在粗加工中成型为大致接近螺纹槽间隔件70的形状，进而对需要精度的部分实施精加工而实现精度。而且，预先对不需要表面处理的部分实施掩模处理，并实施表面处理。

另一方面，若为工序(2)，则通过粗加工等成型为与螺纹槽间隔件70大致接近的形状，进而对需要精度的部分实施精加工而实现精度。而且，不进行掩模处理，而是在实施表面处理之后对上述接触面A1、接触面A2以及接触面A3实施表面处理去除加工。

(第一实施方式的变形例)

在本发明的第一实施方式的变形例中，在螺纹槽间隔件70的制造阶段，按照以下的工序(3)进行。

(3)粗加工→表面处理→精加工(同时进行表面处理去除加工)

即，在工序(3)中，在粗加工之后实施表面处理，此后进行精加工(用于实现尺寸精度的加工)。即，在本发明的第一实施方式的变形例中，在对螺纹槽间隔件70全面地实施表面处理之后，同时进行精加工和表面处理去除加工。

此外，若采用工序(3)，则有时螺纹槽间隔件70的与圆筒形旋转体10相向的相向面B(图2)也被去除表面处理。相向面B的表面处理被去除的理由是因为考虑与相向的圆筒形旋转体的间隙，是需要通过精加工需要尺寸精度的部分。

能够防止如下情况：在相向面B的表面处理被去除的情况下，若假设因某种原因使得圆筒部分(圆筒形旋转体)与螺纹槽间隔件接触那样的时候，相向面B处的表面加工剥离并成为微粒(细小粒子的尘埃)，经由真空泵而飞散至真空装置。

依照上述构成，在本发明的第一实施方式的变形例所涉及的涡轮分子泵1中，由于能够不需要掩模处理而减少一个加工工序，故能够实现制造工序的成本削减。

(ii-2)第二实施方式

(实施了表面处理去除加工的固定翼间隔件)

图3是本发明的第二实施方式所涉及的固定翼50以及固定翼间隔件60的放大图。

在上述本发明的第一实施方式中，关于涡轮分子泵1的螺纹槽式泵部的螺纹槽间隔件70，采用实施表面处理去除加工的构成。

在本发明的第二实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，再者，为了高效地吸收(即，高效地排出)来自以高速旋转的旋转翼9的热，对接触与旋转翼9相向的固定翼50的固定翼间隔件60的接触面C实施去除表面处理的表面处理去除加工，使原本的母材露出。

依照上述构成，在本发明的第二实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，能够更高效地提高从转子(旋转翼9)起的散热。

(ii-3)第三实施方式

(实施了表面处理去除加工的固定翼)

在本发明的第三实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，为了高效地吸收来自旋转翼9的热，对与旋转翼9相向的固定翼50的与固定翼间隔件60接触的接触面D实施去除表面处理的表面处理去除加工。

依照上述构成，在本发明的第三实施方式所涉及的涡轮分子泵1中，能够更高效地提高从转子(旋转翼9)起的散热。

(ii-4)第四实施方式

(螺纹槽式泵的实施例)

图4是示出本发明的第四实施方式所涉及的螺纹槽式泵100的概略构成例的图。

此外，图4示出螺纹槽式泵100的轴线方向的截面图。

在第四实施方式中，作为真空泵的一例，使用螺纹槽式泵进行说明。此外，对于与上述第一～第三实施方式相同的构成省略说明。

在螺纹槽间隔件70a，在与使用FRP制造的圆筒形旋转体10a的相向面形成有螺旋槽。

螺纹槽间隔件70a间隔既定的间隙而与圆筒形旋转体10a的外周面面对，若圆筒形旋转体10a高速旋转，则气体伴随圆筒形旋转体10a的旋转而在被螺纹槽(螺旋槽)引导的同时被向排气口6侧送出。即，螺纹槽成为输送气体的流路。通过螺纹槽间隔件70a与圆筒形旋转体10a间隔既定间隙而相向，从而构成以螺纹槽移送气体的气体移送机构。

此外，为了降低气体向吸气口4侧逆流的力，该间隙越小越好。

当在螺旋槽内沿转子8的旋转方向输送气体时，形成于螺纹槽间隔件70a的螺旋槽的方向为朝向排气口6的方向。

另外，螺旋槽的深度随着接近排气口6而变浅，在螺旋槽内输送的气体随着接近排气口6而被压缩并被从排气口6排出。

利用如此构成的螺纹槽式泵100，进行设置于螺纹槽式泵100的真空室(未图示)内的真空排气处理。

在本发明的第四实施方式所涉及的螺纹槽式泵100中，对螺纹槽间隔件70a实施放射率高(即，热吸收率高)的镍氧化被膜处理、防蚀铝处理(铝及铝合金的阳极氧化皮膜)等表面处理。

若对螺纹槽间隔件70a实施上述处理，则热的吸收变高，另一方面关于热传导，则与实施该表面处理之前的热传导相比变低，螺纹槽间隔件70a的热难以向基部3、壳体2a传导。

因此，在本发明的第四实施方式所涉及的螺纹槽式泵100中，为了高效地吸收螺纹槽间隔件70a的热(即，高效地排出螺纹槽间隔件70a的热)，实施去除螺纹槽间隔件70a的与基部3接触的接触面A1以及与壳体2a接触的接触面A2的表面处理的表面处理去除加工，使原本的母材露出。

利用上述构成，在本发明的第四实施方式所涉及的螺纹槽式泵100中，由于能够高效地排出螺纹槽间隔件70a的热，故能够高效地提高从转子(圆筒形旋转体10a)起的散热。

对于从第二实施方式到第四实施方式的制造工序，由于与在上述第一实施方式的变形例中示出的制造工序相同故省略。

对于实施表面处理去除加工的部位，不限于在实施例中示出的A1～A3或C或D，能够对部件接触的部分进行实施。另外，根据需要，能够任意地进行设定，如仅仅对任一方部件实施表面处理去除加工等。

符号说明

1 涡轮分子泵

100 螺纹槽式泵

2 壳体

2a 壳体

3 基部

4 吸气口

5 凸缘部

6 排气口

7 轴

8 转子

9 旋转翼

10 圆筒形旋转体

10a 圆筒形旋转体

20 马达部

30、31 径方向磁性轴承装置

40 轴方向磁性轴承装置

50 固定翼

60 固定翼间隔件

70 螺纹槽间隔件

70a 螺纹槽间隔件

80 定子柱。

Claims (7)

1.一种固定部件，设置于形成有吸气口和排气口的外装体的内侧，与设于气体移送机构的旋转体相向，该气体移送机构设置于旋转轴并从所述吸气口向所述排气口移送气体，所述固定部件在至少一部分实施有表面处理，其特征在于，

所述固定部件在至少一个与其他部件接触的接触面未实施所述表面处理。

2.根据权利要求1所述的固定部件，其特征在于，

所述气体移送机构具备螺纹槽式泵部，

所述固定部件为螺纹槽间隔件。

3.根据权利要求1所述的固定部件，其特征在于，

所述气体移送机构具备涡轮分子泵部，

所述固定部件为固定翼间隔件。

4.根据权利要求1所述的固定部件，其特征在于，

所述气体移送机构具备涡轮分子泵部，

所述固定部件为固定翼。

5.根据权利要求2所述的固定部件，其特征在于，

所述螺纹槽间隔件在与所述旋转体的相向面的至少一部分未实施所述表面处理。

6.一种真空泵，其特征在于，

具备：外装体、旋转轴、旋转体、以及根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的固定部件。

7.根据权利要求6所述的真空泵，其特征在于，

所述旋转体接合由纤维增强复合材料制造的圆筒体。