JP2017155709A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ破損対策の信頼性を高めるのに好適な真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプの排気機構部は、ロータの外周側にネジ溝排気流路を形成するために、外装ケース１（１Ａ、１Ｂ）の内周側に取付けた固定部材としてネジ溝排気部ステータ９を有し、ネジ溝排気部ステータ９の外周側には、そのネジ溝排気部ステータ９の材質よりも比強度の高い材質からなる高強度部材１０が取付けられており、ガス中の腐食成分による高強度部材１０の腐食を抑制するために、その高強度部材１０の周囲に腐食防止構造Ｓｔ１が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバ、その他のチャンバのガス排気手段として利用される真空ポンプに関し、特にロータ破損対策の信頼性を高めるのに好適なものである。

この種の真空ポンプとしては、例えば、特許文献１で開示している真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）が知られている。

同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）は、外装ケース（ベース５０およびケーシング５２）内に配置されたロータ（ロータ４）と、該ロータを回転可能に支持する支持手段（上部ラジアル電磁石６２、下部ラジアル電磁石６４およびスラスト電磁石６６等）と、該ロータを回転駆動する駆動手段（モータ４０）と、該ロータの回転により吸気したガスを排気する排気機構部と、を備えている。

同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）における前記排気機構部は、翼排気部（ロータ翼２０、ステータ翼４４等）とネジ溝排気部により構成されており、ネジ溝排気部は、ロータ（ロータ４）の外周側にネジ溝排気流路を形成する手段として、外装ケース（ベース５０およびケーシング５２）の内周側に取付けた固定部材（ネジステータ１１）を有している。

また、同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）では、ロータ破損対策の一環として、固定部材（ネジステータ１１）の外周側に、高強度部材（高強度部材１２）が取付けられる構成を採用している。

しかしながら、同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）によると、高強度部材（高強度部材１２）が真空ポンプ内部のガス雰囲気に曝される環境にあるため、そのガス雰囲気中の腐食成分、例えば塩素系ガス成分によって高強度部材（高強度部材１２）が腐食するおそれがあり、腐食による高強度部材（高強度部材１２）の強度低下によって高強度部材（高強度部材１２）本来の機能を十分に発揮することができず、ロータ破損対策としての信頼性は低いものと言わざるを得ない。

また、同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）にあっては、フランジ（取付けフランジ１１ａ）を介して、固定部材（ネジステータ１１）を外装ケース（ベース５０およびケーシング５２）の内周側に取付けているが、そのフランジが外装ケースに接触した構造になっている。このため、高強度部材で受けたロータの破壊による衝撃力やトルクがフランジを介して外装ケースに伝わってしまうことで、外装ケースを変形させる力や真空ポンプ全体を回転移動させる力が発生するおそれや、そのような真空ポンプ全体の回転移動によるチャンバの破損等、真空ポンプを取付けた各種装置を破損するおそれがある点でも、ロータ破損対策としての信頼性は低いものと言わざるを得ない。要するに、同文献１の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００）では、ロータが破壊したときに外装ケースに伝わる破壊の衝撃力とトルクを低減する対策が不十分である。

なお、以上の説明におけるカッコ内の部材名称と符号は、特許文献１で用いられているものである。

２０１５−１２７５２５号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ロータ破損対策の信頼性を高めるのに好適な真空ポンプを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、外装ケース内に配置されたロータと、前記ロータを回転可能に支持する支持手段と、前記ロータを回転駆動する駆動手段と、前記ロータの回転により吸気したガスを排気する排気機構部と、を備え、前記排気機構部は、前記ロータの外周側にネジ溝排気流路を形成するために、前記外装ケースの内周側に取付けた固定部材を有し、前記固定部材の外周側には、その固定部材の材質よりも比強度の高い材質からなる高強度部材が取付けられており、前記ガス中の腐食成分による前記高強度部材の腐食を抑制するために、その高強度部材の周囲に腐食防止構造を設けたことを特徴とする。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に前記ガスの流れ込みを低減または防止するシール部材を設置したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に対して不活性ガス等の腐食対策ガスを供給する腐食対策ガス供給手段を設けたことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記高強度部材の外面に耐腐食性表面処理を施したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に樹脂等のモールド材を充填したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記固定部材の中に前記高強度部材が埋め込まれた形態となるように構成したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記固定部材に前記高強度部材を収容する収容空間を設け、その収容空間に前記高強度部材を設置したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に前記高強度部材を取り囲むケースを設置したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造として、前記固定部材または前記外装ケースの少なくとも一部に嵌め合い構造が設けられていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記腐食防止構造は、前記嵌め合い構造を焼嵌め、冷やし嵌め、あるいは圧入のいずれかで構成したことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記固定部材と前記外装ケースは、更に、前記固定部材と前記外装ケースの取付け部に、前記ロータが破壊したときに前記外装ケースに伝わる破壊の衝撃力とトルクを低減する衝撃力・トルク低減構造が設けられていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記取付け部は、前記固定部材と前記外装ケースとが連結フランジを介して連結した構造になっていて、前記衝撃力・トルク低減構造は、前記連結フランジの塑性歪が、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つの塑性歪よりも大きくなるように、前記連結フランジが塑性変形するフランジ塑性変形構造であることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記フランジ塑性変形構造は、前記連結フランジの少なくとも一部の厚みが、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つの厚みよりも薄いことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記フランジ塑性変形構造は、前記連結フランジに溝、括れ、あるいは切欠きのいずれか少なくとも一つを形成したものであることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記連結フランジは、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つと一体に形成されていることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記衝撃力・トルク低減構造は、前記ロータの前記ネジ溝排気流路を形成する部分の最上端より上方に前記高強度部材の上端が位置する構造、または、前記ロータの前記ネジ溝排気流路を形成する部分の最下端より下方に前記高強度部材の下端が位置する構造、若しくは、その両方の構造を備えるものであることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記衝撃力・トルク低減構造は、前記固定部材に対して固定して形成された保持溝に、前記高強度部材の端部を挿入して、前記高強度部材を保持する構造であることを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記保持溝の内周側の壁と前記高強度部材との間に空隙部を設けたことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記固定部材に対して固定して設けられた保持片を備え、前記保持溝は、前記保持片に形成されたことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記保持片の強度は、前記固定部材の強度より高いことを特徴としてもよい。

前記本発明において、前記衝撃力・トルク低減構造は、前記高強度部材の周囲に衝撃を吸収する緩衝材が配設されたことを特徴としてもよい。

本発明では、真空ポンプの具体的な構成として、ガス中の腐食成分による高強度部材の腐食を抑制する手段として、その高強度部材の周囲に腐食防止構造を採用したため、腐食性ガスによる高強度部材の腐食を抑制し、腐食による高強度部材の強度低下を抑制することができ、ロータ破損対策の一環として採用した高強度部材本来の機能、特に、ロータの破壊によって生じる破壊の衝撃力やトルクを吸収する機能を長期に亘って維持することができる点で、ロータ破損対策としての信頼性が向上し、ロータ破損対策を高めるのに好適な真空ポンプを提供し得る。

また、本発明では、真空ポンプの具体的な構成として、ロータが破壊したときに外装ケースに伝わる破壊の衝撃力とトルクを低減する手段として、衝撃力・トルク低減構造を採用したため、破壊の衝撃力やトルクによる外装ケースの変形や真空ポンプ全体の回転移動を効果的に低減することができ、真空ポンプ全体の回転移動によるチャンバの破損等、真空ポンプを取付けた各種装置の破損を回避できる点で、ロータ破損対策としての信頼性が向上し、ロータ破損対策の信頼性を高めるのに好適な真空ポンプを提供し得る。

本発明を適用し得る真空ポンプの断面図 本発明の第１の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第２の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 図３に示した高強度部材の腐食防止構造の変形例の説明図。 図３に示した高強度部材の腐食防止構造の変形例の説明図。 本発明の第３の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第４の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第５の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第６の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第７の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第８の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第９の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 （ａ）は本発明の第１０の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図、同図（ｂ）と（ｃ）は同図（ａ）中のＡ矢視図。 本発明の第１１の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 本発明の第１２の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図。 （ａ）は本発明の第１３の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図、（ｂ）は本発明の第１３の実施形態（衝撃力・トルク低減構造）の要部の説明図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用し得る真空ポンプの断面図、図２は、本発明の第１の実施形態（高強度部材の腐食防止構造）として、図１の真空ポンプに対して本発明を適用した構成におけるネジ溝排気部ステータ（固定部材）付近の断面拡大図である。なお、これらの図において本発明の要部を見やすくするためにロータの断面のハッチングは省略してある。この点は他の図面でも同様である。

図１の真空ポンプＰ１は、外装ケース１と、外装ケース１内に配置されたロータ６と、ロータ６を回転可能に支持する支持手段ＳＰと、ロータ６を回転駆動する駆動手段ＤＲ、ならびに、ロータ６の回転により吸気したガスを排気する排気機構部として、回転翼７と固定翼８によりガスを吸気し排気する翼排気部Ｐｔ、および、ネジ溝９１を利用してガスを吸気し排気するネジ溝排気部Ｐｓを備えている。

外装ケース１は、筒状のポンプケース１Ａと有底筒状のポンプベース１Ｂとをその筒軸方向に締結ボルトで一体に連結した有底円筒形になっており、ポンプケース１Ａの上端部側はガスを吸気するための吸気口２として開口し、また、ポンプベース１Ｂの下端部側面には、ネジ溝排気部Ｐｓで圧縮したガスを外装ケース１の外へ排気するために、排気ポート３を設けてある。

吸気口２は、ポンプケース１Ａ上縁のフランジ１Ｃに設けた図示しない締結ボルトにより、例えば半導体製造装置のプロセスチャンバ等、高真空となる図示しない密閉チャンバに接続される。排気ポート３は、図示しない補助ポンプに連通接続される。

ポンプケース１Ａ内の中央部には各種電装品を内蔵する円筒状のステータコラム４が設けられている。図１の真空ポンプＰ１では、ポンプベース１Ｂとは別部品としてステータコラム４を形成してポンプベース１Ｂの内底にネジ止め固定することで、ステータコラム４をポンプベース１Ｂ上に立設しているが、これとは別の実施形態として、このステータコラム４をポンプベース１Ｂの内底に一体に立設してもよい。

ステータコラム４の外側にはロータ６が設けられている。ロータ６は、ポンプケース１Ａ及びポンプベース１Ｂに内包され、かつ、ステータコラム４の外周を囲む円筒形状になっている。

ステータコラム４の内側にはロータ軸５が設けられている。ロータ軸５は、その上端部が吸気口２の方向を向き、その下端部がポンプベース１Ｂの方向を向くように配置してある。また、ロータ軸５は、磁気軸受（具体的には、公知の２組のラジアル磁気軸受ＭＢ１と１組のアキシャル磁気軸受ＭＢ２）により回転可能に支持されている。さらに、ステータコラム４の内側には駆動モータＭＯが設けられており、この駆動モータＭＯによりロータ軸５はその軸心周りに回転駆動される。

ロータ軸５の上端部はステータコラム４の円筒上端面から上方に突出し、その突出したロータ軸５の上端部に対してロータ６の上端側がボルト等の締結手段で一体に固定されている。したがって、ロータ６は、ロータ軸５を介して、磁気軸受で回転可能に支持されており、また、この支持状態において、駆動モータＭＯを起動すると、ロータ６は、ロータ軸５と一体にそのロータ軸心周りに回転することができる。

以上の説明から分かるように、図１の真空ポンプＰ１では、ロータ軸５と磁気軸受がロータ６を回転可能に支持する支持手段ＳＰとして機能し、また、駆動モータＭＯがロータ６を回転駆動する駆動手段ＤＲとして機能する。

《翼排気部Ｐｔの詳細》
図１の真空ポンプＰ１は、ロータ６の略中間より上流が第１の排気機構部、具体的には翼排気部Ｐｔとして機能するように構成してある。以下、この翼排気部Ｐｔを詳細に説明する。

ロータ６の略中間より上流側のロータ６外周面には、複数の回転翼７が一体に設けられている。これら複数の回転翼７は、当該ロータ６の回転中心軸（ロータ軸５の軸心）若しくは外装ケース１の軸心（以下「真空ポンプ軸心」という）を中心として放射状に並んで配置されている。

一方、ポンプケース１Ａの内周側には複数の固定翼８が設けられており、これら複数の固定翼８もまた、真空ポンプ軸心を中心として放射状に並んで配置されている。

そして、図１の真空ポンプＰ１では、前記のように放射状に配置された回転翼７と固定翼８とが真空ポンプ軸心に沿って交互に多段で配置されることによって、真空ポンプＰ１の翼排気部Ｐｔを構成している。

いずれの回転翼７も、ロータ６の外径加工部と一体的に切削加工で切り出し形成したブレード状の切削加工品であって、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。いずれの固定翼８もまた、ガス分子の排気に最適な角度で傾斜している。

《翼排気部Ｐｔによる排気動作説明》
以上の構成からなる翼排気部Ｐｔでは、駆動モータＭＯの起動により、ロータ軸５、ロータ６および複数の回転翼７が一体に高速で回転し、最上段の回転翼７が吸気口２から入射したガス分子に下向き方向（吸気口２から排気ポート３へ向かう方向）の運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有するガス分子が固定翼８によって次段の回転翼７側へ送り込まれる。以上のようなガス分子への運動量の付与と送り込み動作とが繰り返し多段に行われることにより、吸気口２側のガス分子はロータ６の下流に向かって順次移行するように排気される。

《ネジ溝排気部Ｐｓの詳細》
図１の真空ポンプＰ１においては、ロータ６の略中間より下流が第２の排気機構部、具体的にはネジ溝排気部Ｐｓとして機能するように構成してある。以下、このネジ溝排気部Ｐｓを詳細に説明する。

ネジ溝排気部Ｐｓは、ロータ６の外周側（具体的には、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分の外周側）にネジ溝排気流路Ｒを形成する手段として、ネジ溝排気部ステータ９を有しており、このネジ溝排気部ステータ９は、固定部材として、外装ケース１の内周側に取付けてある。

図１の真空ポンプＰ１では、ステータ取付け部材１Ｄを介して、ネジ溝排気部ステータ９を外装ケース１の内周側に取付けているが、ステータ取付け部材１Ｄは、ポンプベース１Ｂと一体の一部品として設けてもよい。

ネジ溝排気部ステータ９は、その内周面がロータ６の外周面に対向するように配置された円筒形の固定部材であって、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分を囲むように配置してある。

そして、ロータ６の略中間より下流のロータ６部分は、ネジ溝排気部Ｐｓの回転部材として回転する部分であって、ネジ溝排気部ステータ９の内側に、所定のギャップを介して挿入・収容されている。

ネジ溝排気部ステータ９の内周部には、深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化するネジ溝９１を形成してある。このネジ溝９１はネジ溝排気部ステータ９の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。

前記のようなネジ溝９１を備えたネジ溝排気部ステータ９により、ロータ６の外周側には、ガス排気のためのネジ溝排気流路Ｒが形成される。なお、図示は省略するが、先に説明したネジ溝９１をロータ６の外周面に形成することで、前記のようなネジ溝排気流路Ｒが設けられるように構成してもよい。

ネジ溝排気部Ｐｓでは、ネジ溝９１とロータ６の外周面でのドラック効果により、気体を圧縮しながら移送するため、ネジ溝９１の深さは、ネジ溝排気流路Ｒの上流入口側（吸気口２に近い方の流路開口端）で最も深く、その下流出口側（排気ポート３に近い方の流路開口端）で最も浅くなるように設定してある。

ネジ溝排気流路Ｒの入口（上流開口端）は、多段に配置されている固定翼８のうち最下段の固定翼８Ｅとネジ溝排気部ステータ９との間の隙間（以下「最終隙間Ｇ１」という）に向って開口し、また、同ネジ溝排気流路Ｒの出口（下流開口端）は、ポンプ内排気口側の流路Ｓ（以下「ポンプ内排気口側流路Ｓ」という）を通じて、排気ポート３に連通している。図示は省略するが、最終隙間Ｇ１は、多段に配置されている回転翼７のうち最下段の回転翼とネジ溝排気部ステータ９との間に形成されても良い。

前記ポンプ内排気口側流路Ｓは、ロータ６やネジ溝排気部ステータ９の下端部とポンプベース１Ｂの内底部との間に所定の隙間（図１の真空ポンプＰ１では、ステータコラム４の下部外周を一周する形態の隙間）を設けることによって、ネジ溝排気流路Ｒの出口から排気ポート３に至るように形成してある。

《ネジ溝排気部Ｐｓにおける排気動作説明》
先に説明した翼排気部Ｐｔの排気動作による移送で前述の最終隙間Ｇ１に到達したガス分子は、ネジ溝排気流路Ｒに移行する。移行したガス分子は、ロータ６の回転によって生じるドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらポンプ内排気口側流路Ｓに向かって移行する。そして、ポンプ内排気口側流路Ｓに到達したガス分子は、排気ポート３に流入し、図示しない補助ポンプを通じて外装ケース１の外へ排気される。

《ロータ破損対策》
ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）の外周側には、ロータ破損対策として、そのネジ溝排気部ステータ９の材質よりも比強度の高い材質からなる高強度部材１０を取付けてある。この高強度部材１０としては例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）を採用することができるが、ＣＦＲＰに限定されることはない。

また、このロータ破損対策では、外装ケース１側へ破壊の衝撃力やトルクが伝達する割合を減少させる手段として、高強度部材１０と外装ケース１（ポンプケース１Ａ、ポンプベース１Ｂ）との間や、高強度部材１０とネジ溝排気部ステータ９との間に、所定幅の隙間からなる緩衝空間Ｇ２、Ｇ３を設けている。

図１の真空ポンプＰ１において、ネジ溝排気部ステータ９に対する高強度部材１０の取付け部は、図２に示したように、ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）に対して固定して形成された保持溝１１Ａ、１１Ｂに、高強度部材１０の端部１０Ａ、１０Ｂを挿入して保持する構造になっている。

前記のような保持溝１１Ａ、１１Ｂによる保持の具体的な構造例として、図１の真空ポンプＰ１では、ネジ溝排気部ステータ９の上端部外周に、フランジ９Ａを設ける一方、同ネジ溝排気部ステータ９の下端部に、前記フランジ９Ａと対向する保持片９Ｂを取付けるとともに、そのフランジ９Ａの下面と保持片９Ｂの上面とに前記保持溝１１Ａ、１１Ｂが対向して形成される構造を採用している。

ところで、図１の真空ポンプＰ１でも、高速回転しているロータ６が破壊すると、そのロータ６の破片がネジ溝排気部ステータ９の方向に飛び散る。このように飛び散ったロータ６の破片の衝突によって破壊の衝撃力とトルクがネジ溝排気部ステータ９に作用し、ネジ溝排気部ステータ９は外装ケース１方向（外向き）に変形しようとする。

しかし、図１の真空ポンプＰ１では、ネジ溝排気部ステータ９の外周側に高強度部材１０を取付けているので、前記のようなネジ溝排気部ステータ９の外向きの変形は、高強度部材１０によって効果的に抑制される。このため、ロータ６の破壊時にネジ溝排気部ステータ９が変形することで外装ケース１側にぴったり接触してしまう現象を回避することができ、よって、ネジ溝排気部ステータ９から外装ケース１側に伝達される破壊の衝撃力やトルクは減少する。

《図１の真空ポンプにおける高強度部材の腐食防止構造の適用》
図１の真空ポンプＰ１では、排気するガス中の腐食成分による高強度部材１０の腐食を抑制する手段として、高強度部材１０の周囲に図２から図１１に示した腐食防止構造Ｓｔ１のいずれかを設けることができる。

《高強度部材の腐食防止構造（その１）》
図２の腐食防止構造Ｓｔ１は、高強度部材１０の周囲にシール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを設置することで、高強度部材１０を腐食性ガスから保護したものである。シール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの設置場所は必要に応じて適宜変更することが可能であるが、図１の真空ポンプＰ１では、下記ガスリーク部（第１から第３のガスリーク部）にシール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを設置している。

（１）第１のガスリーク部
外装ケース１（具体的にはステータ取付け部材１Ｄ）に対するネジ溝排気部ステータ９の取付け部（この取付け部にシール部材１２Ａを設置）。
（２）第２のガスリーク部
ネジ溝排気部ステータ９の下端部に対する保持片９Ｂの取付け部（この取付け部にシール部材１２Ｂを設置）。
（３）第３のガスリーク部
前記保持片９Ｂと外装ケース１（具体的にはポンプベース１Ｂまたはステータ取付け部材１Ｄ）との間（ここにシール部材１２Ｃを設置）。

図２の腐食防止構造Ｓｔ１では、前記第３のガスリーク部にシール部材１２Ｃを設置する構成として、そのシール部材１２Ｃが図２のように真空ポンプ軸心方向に変形する構成を採用しているが、これとは別に、図３のようにシール部材１２Ｃがポンプケース１Ａあるいはロータ６の半径方向（以下「真空ポンプ径方向」という）に変形する構成を採用してもよい。図２のように３つのシール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃすべてが真空ポンプ軸心方向に変形する構成に比べて、図３のように１つのシール部材１２Ｃだけでも真空ポンプ径方向に変形する構成の方が、高さ方向の寸法管理がし易いという利点がある。

ところで、図３の腐食防止構造Ｓｔ１では、前記第３のガスリーク部にシール部材１２Ｃを設置する上で、外装ケース１（具体的にはステータ取付け部材１Ｄ）と保持片９Ｂとを当接させ、その当接部にシール部材１２Ｃを設置しているので、そのような当接部を介して外装ケース１側に破壊の衝撃力とトルクが伝わり易くなる。

そこで、図３の腐食防止構造Ｓｔ１では、保持片９Ｂの一部を他部より薄い薄肉部１３として形成し、この薄肉部１３が破壊の衝撃力やトルクで破断することにより、外装ケース１側へ破壊の衝撃力やトルクが伝達する割合を減少させている。

シール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとしては例えばＯリングを採用してもよいが、それに限定されることはない。また、シール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを収容設置するためのシール溝としては、図２や図３のような角溝（断面が四角形の溝）に限定されることはなく、例えば、図４のようなアリ溝や図５のような三角溝を採用してもよい。アリ溝はシール部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの脱落を防止する効果があり、三角溝は、高さ方向と半径方向のシールを同時にすることが出来る効果がある。

《高強度部材の腐食防止構造（その２）》
図６の腐食防止構造Ｓｔ１は、高強度部材１０の周囲に対して、不活性ガス等の腐食対策ガスを供給する腐食対策ガス供給手段１４を設けたものである。この腐食対策ガス供給手段１４は、具体的には、外装ケース１の外側からガス供給路１４Ａを介して緩衝空間Ｇ２へ腐食対策ガスを供給する構成になっている。不活性ガスの例としては、工業ガスとしても良く使用される窒素ガスが挙げられる。

緩衝空間Ｇ２は、先に説明した第１のガスリーク部（外装ケース１（具体的にはステータ取付け部材１Ｄ）に対するネジ溝排気部ステータ９の取付け部）および第３のガスリーク部（保持片９Ｂと外装ケース１（具体的にはステータ取付け部材１Ｄ）との間）に連通しているので、この緩衝空間Ｇ２に対して腐食対策ガスを供給して緩衝空間Ｇ２の圧力を高めることにより、第１のガスリーク部および第３のガスリーク部から緩衝空間Ｇ２への腐食性ガスの流入量が減るため、そのような緩衝空間Ｇ２内に流入した腐食性ガスによる高強度部材１０の腐食は効果的に抑制される。

《高強度部材の腐食防止構造（その３）》
図示は省略するが、前記以外の他の腐食防止構造として、高強度部材１０の外面（表面）に耐腐食性表面処理を施してもよい。この種の耐腐食性表面処理としては、例えば高強度部材１０の外面に対して、ニッケルメッキ等のような耐腐食性材料のメッキ処理、または、耐腐食性塗料の塗布処理、あるいは樹脂コーティングを施す方式が考えられる。樹脂コーティングではエポキシ系樹脂を用いることができる。

《高強度部材の腐食防止構造（その４）》
図７の腐食防止構造Ｓｔ１は、高強度部材１０の周囲（具体的には、緩衝空間Ｇ２、Ｇ３）に樹脂等のモールド材ＭＭを充填することによって、そのモールド材ＭＭで高強度部材１０がモールドされるモールド構造を採用したものである。モールド材ＭＭとしては例えばエポキシ系樹脂を用いることができる。

この図７の腐食防止構造Ｓｔ１によると、高強度部材１０はモールド材ＭＭによってモールドされているので、高強度部材１０が腐食性ガスに直接曝されることはなく、腐食性ガスによる高強度部材１０の腐食を効果的に抑制することができる。

《高強度部材の腐食防止構造（その５）》
図８の腐食防止構造Ｓｔ１は、ネジ溝排気部ステータ９を鋳造で製造する際に、その製造に用いる鋳型の中に高強度部材１０をセットして鋳込むことにより、ネジ溝排気部ステータ９の中に高強度部材１０が埋め込まれた形態となるように構成したものである。

鋳造時の高熱による高強度部材１０の強度低下を抑制する等の観点から、図８の腐食防止構造Ｓｔ１を採用する際は、図９に示した腐食防止構造Ｓｔ１を適用してもよい。図９の腐食防止対策構造は、ネジ溝排気部ステータ９を鋳造で製造する際に、予め高強度部材１０を耐熱性のあるケース１５に収容し、そのケース１５ごと高強度部材１０を鋳型にセットし鋳込むことで、ネジ溝排気部ステータ９の中に高強度部材１０が埋め込まれた形態となるように構成したもの、つまり、高強度部材１０の周囲に高強度部材１０を取り囲むケース１５を設置したものである。なお、この場合、鋳込みの際に耐熱ケースから空気を抜く必要がある。

図８や図９の腐食防止構造Ｓｔ１を採用した場合には、高強度部材１０は鋳物（ネジ溝排気部ステータ９）で覆われた形態になるから、高強度部材１０が腐食性ガスに直接曝されることはなく、腐食性ガスによる高強度部材１０の腐食を効果的に抑制でき、また、高強度部材１０は鋳物の中で保持されているから、保持片９Ｂ（図２参照）が不要となる点で、部品点数の削減も図れる。

《高強度部材の腐食防止構造（その６）》
図１０の腐食防止構造Ｓｔ１は、ネジ溝排気部ステータ９の中に収容空間Ｇ４を設けるとともに、その収容空間Ｇ４内に高強度部材１０を設置した構造になっている。

収容空間Ｇ４は切削等の機械加工によって形成することができる。また、収容空間Ｇ４の内壁と高強度部材１０との間に、樹脂等のモールド材を充填してモールド部１６を設けるか、あるいは、発泡金属材、ハニカム構造材、焼結金属材等の緩衝材を設置することによって、その高強度部材１０の周囲に衝撃を吸収する緩衝材が配設される構成を採用することができる。さらに、この図１０の腐食防止構造Ｓｔ１でも、高強度部材１０をケースに入れて収容空間Ｇ４に配置してもよい。

図１０の腐食防止構造Ｓｔ１では、収容空間Ｇ４の内壁と高強度部材１０との間に、樹脂等のモールド材を充填してモールド部１６を設けるとともに、そのモールド部１６や高強度部材１０の脱落防止手段として、ネジ溝排気部ステータ９の外側から収容空間Ｇ４に向けて貫通穴１７を開設し、この貫通穴１７内にもモールド材が充填されることで抜け止め突起１８が形成される構成を採用している。

図示は省略するが、前記貫通穴１７に代えて、凹部を収容空間Ｇ４の内壁に形成し、その凹部内にモールド材が充填される構成でも、抜け止め突起１８と同様の作用効果（モールド部１６や高強度部材１０の脱落防止）が得られる。

《高強度部材の腐食防止構造（その７）》
図１の真空ポンプＰ１において、外装ケース１に対するネジ溝排気部ステータ９の取付け部は、図１１に示したように、ネジ溝排気部ステータ９の上端部と外装ケース１（具体的には、外装ケース１の内側に取付けてあるステータ取付け部材１Ｄ）とが嵌め合い１９によって連結した構造（嵌め合い構造）になっている。

図１１の腐食防止構造Ｓｔ１は、前記のようなネジ溝排気部ステータ９の上端部と外装ケース１との嵌め合い１９（以下「第１の嵌め合い１９」という）を焼嵌め、冷やし嵌め、あるいは圧入等の、しまり嵌めによって構成したものである。

また、図１１の腐食防止構造Ｓｔ１では、ネジ溝排気部ステータ９の下端部と外装ケース１とを嵌め合い２０によって連結した構造にするとともに、そのネジ溝排気部ステータ９の下端部と外装ケース１との嵌め合い２０（以下「第２の嵌め合い２０」という）も同様に、焼嵌め、冷やし嵌め、あるいは圧入等の、しまり嵌めで構成している。

図１１の腐食防止構造Ｓｔ１によると、第１の嵌め合い１９が焼嵌めなどで構成されることによって、前記第１のガスリーク部を介する緩衝空間Ｇ２への腐食性ガスの流入量が減少するとともに、第２の嵌め合い２０が焼嵌めなどで構成されることによって、前記第３のガスリーク部を介する緩衝空間Ｇ２への腐食性ガスの流入量が減少するので、緩衝空間Ｇ２内に流入した腐食性ガスによる高強度部材１０の腐食を効果的に低減し得る。

なお、図１１の腐食防止構造Ｓｔ１では、前述の通り、第１の嵌め合い１９と第２の嵌め合い２０との双方を焼嵌め、冷やし嵌め、あるいは圧入等の、しまり嵌めによって構成したが、この構成はいずれか一方の嵌め合い（１９又は２０）だけに適用してもよい。

《図１の真空ポンプにおいて外装ケースに伝わる破壊の衝撃力とトルクの低減》
図１の真空ポンプＰ１では、ロータ６が破壊したときに外装ケース１に伝わる破壊の衝撃力とトルクを低減する手段として、図１２から図１６に示した衝撃力・トルク低減構造のいずれかを設けることができる。

《衝撃力・トルク低減構造（その１）》
図１の真空ポンプＰ１において、外装ケース１に対するネジ溝排気部ステータ９の取付け部は、図１２に示したように、ネジ溝排気部ステータ９の上端部と外装ケース１とが連結フランジ２１を介して連結した構造になっている。なお、図１２の例では、連結フランジ２１をネジ溝排気部ステータ９の上端部外周に設けているが、これに代えて、そのような連結フランジ２１を外装ケース１側に設ける構成も採用し得る。

図１２の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２は、連結フランジ２１の塑性歪が、ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）と外装ケース１のいずれか少なくとも一つの塑性歪よりも大きくなるように、連結フランジ２１が塑性変形する構造（以下「フランジ塑性変形構造」という）を採用したものである。

前記フランジ塑性変形構造の実施例として、図１２の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２では、連結フランジ２１の少なくとも一部の厚みｔ１が、ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）と外装ケースのいずれか少なくとも一つの厚みよりも薄くなるように構成している。

また、図１３（ａ）の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２では、前記フランジ塑性変形構造の実施例として、連結フランジ２１に溝２２を形成している。

溝２２の存在によってネジ溝排気部ステータ９より先に連結フランジ２１が塑性変形するという条件を満たすなら、溝２２の形態は特に限定されない。

例えば、図１３（ｂ）に示したように、連結フランジ２１がネジ溝排気部ステータ９の上端部に沿って環状に形成されている場合、溝２２は連結フランジ２１と同じように環状に形成してもよい。

また、図１３（ｃ）に示したように、図１３（ａ）の連結フランジ２１が複数のブロック２１Ａに分割して形成されている場合、溝２２はそのブロック２１Ａの一部を括れさせる形態となるように形成してもよい。

図示は省略するが、フランジ塑性変形構造として、切欠きを形成してもよい。

また、連結フランジ２１は、ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）と外装ケース１のいずれか少なくとも一つと一体に形成されるものであってよい。

《衝撃力・トルク低減構造（その２）》
高強度部材１０としては、例えば公知のＣＦＲＰのような繊維強化プラスチックを採用することができるが、繊維強化プラスチックからなる高強度部材１０の端部はそれ以外の部分に比べて引っ張り強度が低い。繊維強化プラスチックからなる高強度部材１０の端部では内部の繊維が途切れていることがその強度低下の原因になっていると考えられる。

このため、繊維強化プラスチックからなる高強度部材１０の端部ではロータ６の破片による破壊の衝撃力やトルクを十分に吸収することができない。それに対し、繊維強化プラスチックからなる高強度部材１０の端部以外の部分では、内部の繊維が途切れることなく連続しているので、破壊の衝撃力やトルクを十分に吸収することができる。

以上の観点から、図１４の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２では、ロータ６のネジ溝排気流路Ｒを形成する部分の最上端６Ａより上方に高強度部材１０の上端１０Ａが位置する構造、および、ロータ６のネジ溝排気流路Ｒを形成する部分の最下端６Ｂより下方に高強度部材１０の下端１０Ｂが位置する構造を採用した。これらの構造については必要に応じていずれか一方を省略することも可能である。

《衝撃力・トルク低減構造（その３）》
図１５を参照すると、前述の通り、図１の真空ポンプＰ１において、ネジ溝排気部ステータ９に対する高強度部材１０の取付け部は、ネジ溝排気部ステータ９側に設けた保持溝１１Ａ、１１Ｂに高強度部材１０の端部（上端１０Ａと下端１０Ｂ）を挿入する形式で保持する構造になっている。

前記のような保持構造を前提として、図１５の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２は、保持溝１１Ａ、１１Ｂの内周側の壁と高強度部材１０との間に空隙部Ｇ５を設けた構造になっている。

前記空隙部Ｇ５が存在しない構成、すなわち、保持溝１１Ａ、１１Ｂの内壁と高強度部材１０とが密着している構成の場合は、ネジ溝排気部ステータ９に加わった破壊の衝撃力とトルクが高強度部材１０を介して外装ケース１側にダイレクトに伝達されてしまうが、前記のような空隙部Ｇ５が存在する構成の場合には、空隙部Ｇ５が緩衝材として機能することにより、外装ケース１側に伝達される破壊の衝撃力やトルクは低減される。

《衝撃力・トルク低減構造（その４）》
ネジ溝排気部ステータ９（固定部材）の強度よりも保持片９Ｂの強度の方が低い場合は、ネジ溝排気部ステータ９に加わった破壊の衝撃力やトルクによって、ネジ溝排気部ステータ９よりも先に保持片９Ｂが破損し、高強度部材１０の保持状態が崩壊してしまうため、高強度部材１０において破壊の衝撃力やトルクを十分に吸収することができない。このことから、図１５の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２では、後述する構造によって、保持片９Ｂの強度がネジ溝排気部ステータ９の強度より高くなるように構成している。

より具体的には、保持片９Ｂの保持溝１１Ｂの壁１１Ｗの強度や保持片９Ｂの取付け強度が、ネジ溝排気部ステータ９の強度よりも高いことが望ましい。

前記のような強度の強弱構成を得るための具体的な構造として、図１６（ａ）の衝撃力・トルク低減構造Ｓｔ２では、ネジ溝排気部ステータ９の下端付近に段部２３を形成することにより、保持片９Ｂに形成されている保持溝１１Ｂの壁１１Ｗの厚みｔ３に比べて、ネジ溝排気部ステータ９の下端付近の厚みｔ４の方が薄いか、同等となるように構成している。本構造を採用することにより、衝撃力もしくはトルクを高強度部材１０で吸収する場合でも、高強度部材１０を保持する保持片９Ｂの壁１１Ｗが破断するよりも先に、保持片９Ｂが落下するなどして、破壊の衝撃力やトルクが十分に吸収されないことを防ぐことが出来るが、これに限定されることはない。

図示は省略するが、ネジ溝排気部ステータ９の構成材料よりも高強度の材料で保持片９Ｂを構成することによって、前記のような強度の強弱構成を得てもよいし、また、図１５（ｂ）に示したように真空ポンプ軸心方向に沿ったボルトＢＴ１で保持片９Ｂをネジ溝排気部ステータ９に取付け固定している場合には、そのボルトＢＴ１の本数を増やすことによって、前記のような強度の強弱構成を得てもよい。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。

また、以上説明した各実施形態は組み合わせて使用しても良い。ネジ溝排気部Ｐｓのみの真空ポンプに適用しても良い。

１ 外装ケース
１Ａ ポンプケース
１Ｂ ポンプベース
１Ｃ フランジ
１Ｄ ステータ取付け部材
２ 吸気口
３ 排気ポート
４ ステータコラム
５ ロータ軸
６ ロータ
６Ａ ロータの最上端
６Ｂ ロータの最下端
７ 回転翼
８ 固定翼
９ ネジ溝排気部ステータ（固定部材）
９Ａ フランジ
９Ｂ 保持片
９１ ネジ溝
１０ 高強度部材
１０Ａ 高強度部材の端部（上端）
１０Ｂ 高強度部材の端部（下端）
１１Ａ、１１Ｂ 保持溝
１１Ｗ 保持溝の壁
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ シール部材
１３ 保持片の薄肉部
１４ 腐食対策ガス供給手段
１５ ケース
１６ モールド部
１７ 貫通穴
１８ 抜け止め突起
１９ ネジ溝排気部ステータの上端部と外装ケースとの嵌め合い
２０ ネジ溝排気部ステータの下端部と外装ケースとの嵌め合い
２１ 連結フランジ
２２ 溝
２３ 段部
ＢＴ１ ボルト
ＤＲ 駆動手段
Ｇ１ 最終隙間
Ｇ２、Ｇ３ 緩衝空間
Ｇ４ 収容空間
Ｇ５ 空隙部
ＭＭ モールド材
ＭＢ 磁気軸受
ＭＢ１ ラジアル磁気軸受
ＭＢ２ アキシャル磁気軸受
ＭＯ モータ
Ｐ１ 真空ポンプ
Ｐｔ 翼排気部
Ｐｓ ネジ溝排気部
Ｒ ネジ溝排気流路
Ｓ ポンプ内排気口側流路
ＳＰ 支持手段
Ｓｔ１ 腐食防止構造
Ｓｔ２ 衝撃力・トルク低減構造

Claims (21)

1. 外装ケース内に配置されたロータと、
   前記ロータを回転可能に支持する支持手段と、
   前記ロータを回転駆動する駆動手段と、
   前記ロータの回転により吸気したガスを排気する排気機構部と、を備え、
   前記排気機構部は、前記ロータの外周側にネジ溝排気流路を形成するために、前記外装ケースの内周側に取付けた固定部材を有し、
   前記固定部材の外周側には、その固定部材の材質よりも比強度の高い材質からなる高強度部材が取付けられており、
   前記ガス中の腐食成分による前記高強度部材の腐食を抑制するために、その高強度部材の周囲に腐食防止構造を設けたこと
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に前記ガスの流れ込みを低減または防止するシール部材を設置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に対して不活性ガス等の腐食対策ガスを供給する腐食対策ガス供給手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 前記腐食防止構造として、前記高強度部材の外面に耐腐食性表面処理を施したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
5. 前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に樹脂等のモールド材を充填したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
6. 前記腐食防止構造として、前記固定部材の中に前記高強度部材が埋め込まれた形態となるように構成したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
7. 前記腐食防止構造として、前記固定部材に前記高強度部材を収容する収容空間を設け、その収容空間に前記高強度部材を設置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
8. 前記腐食防止構造として、前記高強度部材の周囲に前記高強度部材を取り囲むケースを設置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
9. 前記腐食防止構造として、前記固定部材または前記外装ケースの少なくとも一部に嵌め合い構造が設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
10. 前記腐食防止構造は、前記嵌め合い構造を焼嵌め、冷やし嵌め、あるいは圧入のいずれかで構成したこと
    を特徴とする請求項９に記載の真空ポンプ。
11. 前記固定部材と前記外装ケースは、更に、前記固定部材と前記外装ケースの取付け部に、前記ロータが破壊したときに前記外装ケースに伝わる破壊の衝撃力とトルクを低減する衝撃力・トルク低減構造が設けられていること
    を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
12. 前記取付け部は、前記固定部材と前記外装ケースとが連結フランジを介して連結した構造になっていて、
    前記衝撃力・トルク低減構造は、前記連結フランジの塑性歪が、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つの塑性歪よりも大きくなるように、前記連結フランジが塑性変形するフランジ塑性変形構造であること
    を特徴とする請求項１１に記載の真空ポンプ。
13. 前記フランジ塑性変形構造は、前記連結フランジの少なくとも一部の厚みが、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つの厚みよりも薄いこと
    を特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ。
14. 前記フランジ塑性変形構造は、前記連結フランジに溝、括れ、あるいは切欠きのいずれか少なくとも一つを形成したものであること
    を特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ。
15. 前記連結フランジは、前記固定部材と前記外装ケースのいずれか少なくとも一つと一体に形成されていること
    を特徴とする請求項１２に記載の真空ポンプ。
16. 前記衝撃力・トルク低減構造は、前記ロータの前記ネジ溝排気流路を形成する部分の最上端より上方に前記高強度部材の上端が位置する構造、または、前記ロータの前記ネジ溝排気流路を形成する部分の最下端より下方に前記高強度部材の下端が位置する構造、若しくは、その両方の構造を備えるものであること
    を特徴とする請求項１１に記載の真空ポンプ。
17. 前記衝撃力・トルク低減構造は、前記固定部材に対して固定して形成された保持溝に、前記高強度部材の端部を挿入して、前記高強度部材を保持する構造であること
    を特徴とする請求項１１に記載の真空ポンプ。
18. 前記保持溝の内周側の壁と前記高強度部材との間に空隙部を設けたこと
    を特徴とする請求項１７に記載の真空ポンプ。
19. 前記固定部材に対して固定して設けられた保持片を備え、前記保持溝は、前記保持片に形成されたこと
    を特徴とする請求項１７に記載の真空ポンプ。
20. 前記保持片の強度は、前記固定部材の強度より高いこと
    を特徴とする請求項１９に記載の真空ポンプ。
21. 前記衝撃力・トルク低減構造は、前記高強度部材の周囲に衝撃を吸収する緩衝材が配設されたこと
    を特徴とする請求項１１に記載の真空ポンプ。

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