JP2021017864A - 真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロータの回転方向にロータを回転させる想定以上のトルクが発生したとき、予定した箇所が予定した状態で破断するようにして、安価で安定した衝撃吸収性を発揮する構造を備える真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼を提供する。【解決手段】吸気口又は排気口が形成されたケーシング１１と、ケーシング１１の内側に配設されるステータと、ステータ１８に回転自在に支持されたシャフト２０、及び、外周部に複数のブレード２２を多段状に配設して円筒状に形成され、シャフト２０に一体回転可能に固定される回転翼１９とを有して、ケーシング１１に内包されるロータ１７と、を備えた真空ポンプ１０であって、回転翼１９に、回転翼１９の剛性を局所的に低下させて回転翼１９の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段としての破断箇所規制溝３２を設けた。【選択図】図２
Description
本発明は真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼に関するものであり、例えば真空容器の排気に用いる真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼に関するものである。
半導体製造装置の排気や、電子顕微鏡等の高真空を要する真空容器に用いられる真空ポンプは、吸気口と排気口を有したケーシング内部に、分子ポンプ機構部と、分子ポンプ機構部の下流側に設けられたねじ溝式ポンプ機構部と、を一体に組み込んだ構造が多用されている。
真空ポンプにおけるケーシングの内部には、回転自在に支持され、モータ部により高速回転が可能なロータと、真空ポンプのケーシングに固定されたステータが設けられている。
分子ポンプ機構部は、ロータが高速回転することにより、ロータとステータが排気作用を発揮する、そして、この排気作用により分子ポンプ機構部側の吸気口より気体(ガス)が吸引され、排気口が設けられているねじ溝式ポンプ機構部側に排気される。
ねじ溝式ポンプ機構部は、ロータの下端側に形成された円筒部と、円筒部の外周面に設けられ、外面に螺旋溝を有する内ねじ部と、内ねじ部と所定の距離を隔ててケーシングの内周面側に設けられ、内ねじ部の螺旋溝と対応する螺旋溝を内面に有するねじ溝スペーサ等から構成されている。内ねじ部の螺旋溝とねじ溝スペーサの螺旋溝の方向は、螺旋溝内をロータの回転方向にガスが輸送された場合、ガスを排気口方向に送り出す方向であり、螺旋溝の深さは排気口に近づくにつれ浅くなるようになっており、螺旋溝内を輸送されて来るガスは排気口に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
したがって、分子ポンプ機構部から排気されたガスは、ねじ溝式ポンプ機構部に送られ、ねじ溝式ポンプ機構部で圧縮されて排気口よりケーシング外に排気される。
ところで、真空ポンプの運転中に、何らかのトラブルが発生しロータがステータやその他の真空内の固定した部材に衝突した場合、ロータの角運動量がステータや固定部材に伝達し、ロータに回転方向への大きなトルクを瞬時に発生させると同時に、真空ポンプ全体にも大きな応力を及ぼす。
そのため、このようなトルクによる衝撃を緩和するための提案が色々となされている(例えば、特許文献１、特許文献２、文献３参照)。
特許文献１，特許文献２、特許文献３で開示される真空ポンプでは、ターボ分子ポンプをロータの回転方向に回転させるトルクが発生すると、発生したトルクを緩衝する装置を設けたものである。しかしながら、緩衝装置でトルクを吸収できない場合は破壊する。
しかし特許文献１、特許文献２、特許文献３で開示されている技術のように、ロータに回転方向への大きなトルクが瞬時に発生し、真空ポンプ全体に付与された大きな応力を緩衝装置が吸収できない場合には、真空ポンプの予期しない箇所が予期しない形で破壊することがある。
したがって真空ポンプの安全性を高めるために、真空ポンプのフランジ部と真空容器側のフランジ部との取り付け強度を高めることは勿論のこと、真空ポンプ全体の機械的強度も高める必要がある。そのため、製造コストが上昇するという問題があった。
また、真空ポンプの予期しない箇所が予期しない形で破壊することがあることから、問題発生時の対策が立てにくい。そのため問題が発生したときの処理時間にも大きな時間を費やするという問題があった。
そこで、ロータの回転方向にロータを回転させる想定以上のトルクが発生したとき、予定した箇所が予定した状態で破断するようにして、安価で安定した衝撃吸収性を発揮する構造を備える真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、吸気口又は排気口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの内側に配設される固定部と、前記固定部に回転自在に支持されたシャフト、及び、外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成され、前記シャフトに一体回転可能に固定される回転翼とを有して、前記ケーシングに内包されるロータと、を備えた真空ポンプであって、前記回転翼に、前記回転翼の剛性を局所的に低下させて前記回転翼の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段を設けた、真空ポンプを提供する。
この構成によれば、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、ロータの回転翼に設けている破断箇所規制手段の箇所が、予定されている形状等に破断して、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記破断箇所規制手段は、軸方向に隣り合う前記ブレードの間で、前記回転翼の軸方向に沿って前記回転翼の外周面に設けられた溝である、真空ポンプを提供する。
この構成によれば、破断箇所規制手段が、軸方向に隣り合うブレードの間で、回転翼の軸方向に沿って回転翼の外周面に溝として設けられている。この溝を設けることにより、溝を設けた回転翼の箇所は、溝を設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、回転翼の外周面に軸方向に沿って溝を設けた箇所が軸方向に沿って予定した状態で破断をし、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記破断箇所規制手段は、前記回転翼の内周面に、前記回転翼の軸方向に沿って設けられた溝である、真空ポンプを提供する。
この構成によれば、破断箇所規制手段が、回転翼の内周面に、回転翼の軸方向に沿って溝として設けられている。この溝を設けることにより、溝を設けた回転翼の箇所は、溝を設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、回転翼の内周面に軸方向に沿って溝を設けている箇所が、その軸方向に沿って予定した状態で破断をし、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の構成において、前記破断箇所規制手段は、前記回転翼の外周面又は内周面の少なくともいずれか一方に、前記回転翼の周方向に沿って設けられた溝である、真空ポンプを提供する。
この構成によれば、破断箇所規制手段が、回転翼の外周面又は内周面の少なくともいずれか一方に、回転翼の周方向に沿って溝として設けられている。この溝を設けることにより、溝を設けた回転翼の箇所は、溝を設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、回転翼の外周面又は内周面の少なくともいずれか一方に回転翼の周方向に沿って溝を設けている箇所が、その回転翼の周方向に沿って予定した状態で破断をし、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項２、３又は４に記載の構成において、前記溝は、前記シャフトに前記回転翼を取り付けるために前記回転翼に設けられている複数のボルト穴と対応して設けている、真空ポンプを提供する。
この構成によれば、破断箇所規制手段としての溝が、シャフトとボルトを介して固定される複数のボルト穴に対応して設けられている。溝を設け部分とボルト穴を設けた部分は、他の部分よりも脆弱化されて機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、溝と、その溝とボルト穴とが連なる箇所が予定した状態で破断をし、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項６に記載の発明は、吸気口又は排気口が形成された真空ポンプにおけるケーシングの内側に配設される固定部に回転自在に取り付けられるロータであって、前記固定部に回転自在に支持されたシャフトと、外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成され、前記シャフトに一体回転可能に固定される回転翼と、前記回転翼に設けられ、前記回転翼の剛性を局所的に低下させて前記回転翼の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段と、を備えるロータを提供する。
この構成によれば、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、ロータの回転翼に設けている破断箇所規制手段の箇所が、予定されている形状等に破断して、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、ロータの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
請求項７に記載の発明は、吸気口又は排気口が形成された真空ポンプにおけるケーシングの内側に配設される固定部にシャフトを介して回転自在に取り付けられる回転翼であって、外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成された円筒部材と、前記円筒部材に設けられ、前記円筒部材の剛性を局所的に低下させて前記円筒部材の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段と、を備える、回転翼を提供する。
この構成によれば、想定以上のトルクが発生して、そのトルクが回転翼に負荷されたとき、円筒部材に設けている破断箇所規制手段の箇所が、予定されている形状等に破断して、トルクによる衝撃を吸収する。すなわち、円筒部材の予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
発明によれば、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータに負荷されたとき、ロータの回転翼に設けている破断箇所規制手段の箇所が、予定されている形状等に破断して、トルクによる衝撃を吸収することができる。すなわち、真空ポンプの予定した箇所が予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができ、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる効果が期待される。
本発明は、ロータの回転方向にロータを回転させる想定以上のトルクが瞬時に発生したとき、予定した箇所が予定した状態で破断するようにして、安価で安定した衝撃吸収性を発揮する構造を備える真空ポンプ、及び、真空ポンプに用いられるロータ並びに回転翼を提供するという目的を達成するために、吸気口又は排気口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの内側に配設される固定部と、前記固定部に回転自在に支持されたシャフト、及び、外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成され、前記シャフトに一体回転可能に固定される回転翼とを有して、前記ケーシングに内包されるロータと、を備えた真空ポンプであって、前記回転翼に、前記回転翼の剛性を局所的に低下させて前記回転翼の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段を設ける構成としたことにより実現した。
以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明のウエハ研磨装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。
図１及び図２は本発明に係る真空ポンプ１０の一実施例を示すもので、図１はその平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う縦断側面図である。
図１及び図２に示す真空ポンプ１０は、ガス排気機構としての分子ポンプ機構部１０Ａとねじ溝式ポンプ機構部１０Ｂを備えた複合ポンプである。真空ポンプ１０は、例えば、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・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他密閉チャンバのガス排気手段等として使用される。
図１に示すように真空ポンプ１０は、ケーシング１１を備えている。図２に示すように、ケーシング１１は、筒状のポンプケース１１Ａとポンプベース１１Ｂとを、その筒軸方向に締結部材１２で一体に連結することにより、有底の略円筒形状になっている。
ポンプケース１１Ａの上端部側（図２において紙面上方）は吸気口１３として開口しており、また、図２に示すように、ポンプベース１１Ｂには排気口１４を設けてある。なお、吸気口１３には、フランジ１５が形成され、排気口１４には、フランジ１６が形成されている。吸気口１３のフランジ１５には、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が接続され、排気口１４のフランジ１６には、図示しない補助ポンプ等が連通接続される。
そして、ケーシング１１の内部には、排気機能を発揮させる構造物が収納されており、密閉チャンバ内の気体(ガス)を吸気口１３から吸引し、排気口１４から排出される。これにより、例えば、半導体製造のための反応ガスやその他のガスを密閉チャンバから排出することができる。なお、図１及図２では、真空ポンプ１０を上下に配置した構造になっているが、真空ポンプ１０を横にして密閉チャンバの横に取り付ける、あるいは、吸気口１３を下側にして密閉チャンバの上部に取り付けることもできる。
更に詳述すると、排気機能を発揮する構造物は、大きく分けて回転自在に支持されたロータ１７と、ケーシング１１に対して固定されたステータ１８から構成されている。
ロータ１７は、回転翼１９とシャフト２０等から構成されている。
回転翼１９は、図１及び図２に加えて図３及び図４にも示すように、吸気口１３側（分子ポンプ機構部１０Ａ）に配置される第１の円筒部２１ａと排気口１４側（ねじ溝式ポンプ機構部１０Ｂ）に配置される第２の円筒部２１ｂとを一体に形成してなる円筒部材２１を有している。
第１の円筒部２１ａは、概略円筒形状をした部材であり、分子ポンプ機構部１０Ａのロータ部１７ａを構成している。第１の円筒部２１ａの外周面には、図１及び図３、図４に示すように、回転翼１９及びシャフト２０の軸線に垂直な面から外側に向かって放射状に伸びた複数のブレード２２を回転方向に略等間隔で設けている。また、各ブレード２２は、水平方向に対して所定の角度だけ同方向に傾斜している。そして、第１の円筒部２１ａでは、これら放射状に延びる複数のブレード２２が、軸方向に所定の間隔をおいて複数段形成されている。
また、図２、図４に示すように、第１の円筒部２１ａの軸方向中程には、シャフト２０と結合するための隔壁２３が形成されている。隔壁２３には、シャフト２０の上端側を挿入取り付けするための軸穴２３ａと、シャフト２０を固定する取付ボルト２４を取り付けるためのボルト穴２３ｂが形成されている。ボルト穴２３ｂは、軸穴２３ａを中心として描かれる同心円上に、周方向に等間隔で８個設けられている。ボルト穴２３ｂの個数は、これに限定されるものではない。
第２の円筒部２１ｂは、外周面が円筒形状をした部材であり、ねじ溝式ポンプ機構部１０Ｂのロータ部１７ｂを構成している。
シャフト２０は、ロータ１７の軸を構成する円柱部材であって、図２に示すように、その上端部には、取付ボルト２４により、第１の円筒部２１ａの隔壁２３とねじ止めされる鍔部２０ａが一体に形成されている。したがって、鍔部２０ａには、隔壁２３のボルト穴２３ｂに対応して、８個の図示しない取付孔が設けられている。そして、シャフト２０は、第１の円筒部２１ａの内側(下側)から、シャフト２０と一体化された鍔部２０ａが隔壁２３の下面に当接するまで、上端部を軸穴２３ａに挿入した後、隔壁２３の上面側からボルト穴２３ｂを通して鍔部２０ａの取付孔に取付ボルト２４をねじ止めすることにより、円筒部材２１と固定して一体化されている。
シャフト２０の軸方向中程には、外周面に永久磁石が固着してあり、モータ部２５のロータ１７側の部分を構成している。この永久磁石がシャフト２０の外周に形成する磁極は、外周面の半周に渡ってＮ極となり、残り半周に渡ってＳ極となるようになっている。
更に、シャフト２０の上端側（吸気口１３側）には、シャフト２０をモータ部２５に対してラジアル方向に支持するための磁気軸受部２６におけるロータ１７側の部分が形成され、下端側（排気口１４側）に、同じくシャフト２０をモータ部２５に対してラジアル方向に支持するための磁気軸受部２７におけるロータ１７側の部分が形成されている。また、シャフト２０の下端には、シャフト２０を軸方向(スラスト方向)に磁気軸受部２８のロータ１７側の部分が形成されている。
また、磁気軸受部２６、２７の近傍には、それぞれ変位センサ２９、３０のロータ１７側の部分が形成されており、シャフト２０のラジアル方向の変位が検出できるようになっている。
更に、シャフト２０の下端には変位センサ３１のロータ１７側の部分が形成されており、シャフト２０の軸方向の変位が検出できるようになっている。
これら、磁気軸受部２６、２７及び変位センサ２９，３０のロータ１７側の部分は、ロータ１７のシャフト方向に鋼版を積層した積層鋼板により構成されている。これは、磁気軸受部２６、２７、変位センサ２９、３０のステータ１８側の部分を構成するコイルが発生する磁界によってシャフト２０に渦電流が発生するのを防ぐためである。
以上に説明したロータ１７は、ステンレスやアルミニウム合金等の金属を用いて構成されている。
また、ロータ１７における回転翼１９の第１の円筒部２１ａには、破断箇所規制手段としての破断箇所規制溝３２が設けられている。
破断箇所規制溝３２は、図１〜図４に示すように、第１の円筒部２１ａの外周面に軸方向に沿って形成された第１の破断箇所規制溝３２ａと、図２及び図４に示すように、第２の円筒部２１ｂと隣接する第１の円筒部２１ａの下端外周に沿って形成された第２の破断箇所規制溝３２ｂと、で構成されている。
第１の破断箇所規制溝３２ａは、第１の円筒部２１ａの外周面に、軸方向に隣り合うブレード２２の間で、その円周方向に略等間隔に点在し、かつ、回転翼１９の軸方向に沿って設けられている。第１の破断箇所規制溝３２ａは、円筒部材２１の材質や厚さ等にもよるが、例えば幅が５．８ミリ、深さが８〜１５ミリであり、断面形状は図５に示すように、半円状の凹曲面形である。第１の円筒部２１ａの第１の破断箇所規制溝３２ａを設けた回転翼１９における第１の円筒部２１ａの箇所は、第１の破断箇所規制溝３２ａを設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、ロータ１７に負荷されたとき、回転翼１９である第１の円筒部２１ａの外周面に軸方向に沿って形成されている第１の破断箇所規制溝３２ａを設けている箇所の部分が、軸方向に沿って予定した状態で破断をし、この破断によりトルクによる真空ポンプ１０全体の衝撃を吸収することができる。
第２の破断箇所規制溝３２ｂは、第２の円筒部２１ｂと隣接する第１の円筒部２１ａの下端外周に沿って、水平に略一周形成されている。第２の破断箇所規制溝３２ｂは、第１の破断箇所規制溝３２ａと同様に、円筒部材２１の材質や厚さ等にもよるが、例えば幅が５．８ミリ、深さが８〜１５ミリであり、断面形状は第１の破断箇所規制溝３２ａと同じように半円状の凹曲面形である。第１の円筒部２１ａの下端外周に、第２の円筒部２１ｂと隣接して第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けることにより、第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けた回転翼１９における円筒部材２１の箇所は、第１の破断箇所規制溝３２ａの場合と同様に、溝を設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。これにより、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータ１７に負荷されたとき、第２の円筒部２１ｂと隣接する第１の円筒部２１ａの下端外周に沿って形成されている第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けている円筒部材２１の箇所が、第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂとの間の略境界線の部分（図４に符号３３を付して１点鎖線で示す部分。以下これを「境界線３３」と言う。）である予定した箇所で破断をし、第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂとに分離して、この破断によりトルクによる衝撃を吸収することができる。
ケーシング１１の内周側には、ステータ１８が形成されている。ステータ１８は、吸気口１３側（分子ポンプ機構部１０Ａ）に設けられたステータブレード３４と、排気口１４側（ねじ溝式ポンプ機構部１０Ｂ）に設けられたねじ溝スペーサ３５等から構成されている。
ステータブレード３４は、シャフト２０の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してケーシング１１の内周面からシャフト２０に向かって伸びたブレードから構成されており、分子ポンプ機構部１０Ａでは、これらステータブレード３４が軸方向に、回転翼１９のブレード２２と互い違いに複数段形成されている。各段のステータブレード３４は、円筒形状をしたスペーサ３６により互いに隔てられている。
ねじ溝スペーサ３５は、内周面に螺旋溝３５ａが形成された円柱部材である。ねじ溝スペーサ３５の内周面は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材２１における第２の円筒部２１ｂの外周面に対面するようになっている。ねじ溝スペーサ３５に形成された螺旋溝３５ａの方向は、螺旋溝３５ａ内をロータ１７の回転方向にガスが輸送された場合、排気口１４に向かう方向である。螺旋溝３５ａの深さは排気口１４に近づくにつれ浅くなるようになっており、螺旋溝３５ａを輸送されるガスは排気口１４に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
これらステータ１８はステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されている。
ポンプベース１１Ｂは、円板形状を有した部材であって、ラジアル方向中央には、ロータ１７の回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム３７が、吸気口１３の方向に向けて取り付けられている。ステータコラム３７は、モータ部２５、磁気軸受部２６、２７、及び変位センサ２９、３０のステータ側の部分を支持している。
モータ部２５では、所定の極数のステータコイルがステータコイルの内周側に等間隔で配設され、シャフト２０に形成された磁極の周囲に回転磁界を発生できるようになっている。また、ステータコイルの外周には、ステンレスなどの金属で構成された円筒部材であるカラー３８が配設されており、モータ部２５を保護している。
磁気軸受部２６、２７は、回転軸線の回りの９０度ごとに配設されたコイルから構成されている。そして、磁気軸受部２６、２７は、これらコイルの発生する磁界でシャフト２０を吸引することにより、シャフト２０をラジアル方向に磁気浮上させる。
ステータコラム３７の底部には、磁気軸受部２８が形成されている。磁気軸受部２８は、シャフト２０から張り出した円板と、この円板の上下に配設されたコイルから構成されている。これらコイルが発生する磁界がこの円板を吸引することにより、シャフト２０が軸方向に磁気浮上する。
ケーシング１１の吸気口１３には、ポンプケース１１Ａの外周側に張り出したフランジ１５が形成されている。フランジ１５には、図示しないボルトを挿通するためのボルト穴３９と、同じく図示しない真空容器側のフランジとの気密性を保つためのＯリングを装着する溝４０が形成されている。
以上のように構成された真空ポンプ１０は、以下のように動作し、真空容器からガスを排出する。
まず、磁気軸受部２６、２７、２８がシャフト２０を磁気浮上させることにより、ロータ１７を非接触で空間中に支持する。
次に、モータ部２５が作動し、ロータ１７を所定の方向に回転させる。回転速度は例えば毎分３万回転程度である。本実施例では、ロータ１７の回転方向を図２の矢線Ｅ方向に見て、図１の矢線Ｒで示す時計回り方向とする。なお、反時計回り方向に回転するように真空ポンプ１０を構成
することも可能である。
することも可能である。
ロータ１７が回転すると、回転翼１９のブレード２２とステータ１８のステータブレード３４の作用により、吸気口１３からガスが吸引され、下段に行くほど圧縮される。分子ポンプ機構部１０Ａで圧縮されたガスは、更にねじ溝式ポンプ機構部１０Ｂで圧縮され、排気口１４から排出される。
次に、このように構成された真空ポンプ１０において、ロータ１７に想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータ１７に負荷されたときの処理について説明する。
この実施例の真空ポンプ１０では、第１の円筒部２１ａの外周面に、複数の第１の破断箇所規制溝３２ａと、第２の破断箇所規制溝３２ｂが設けられており、これら第１の破断箇所規制溝３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けた回転翼１９の箇所は、第１の破断箇所規制溝３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下している。そのため、想定以上のトルクが発生してロータ１７に負荷されると、第１の破断箇所規制溝３２ａ又は／及び第２の破断箇所規制溝３２ｂの箇所で、それらの溝に沿って予定した状態に破断をし、第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂを複数個に分離させ、分離に伴ってトルクによる衝撃を吸収する。ここでは、例えば第１の円筒部２１ａに複数の各第１の破断箇所規制溝３２ａに沿ってき裂が入り、第１の円筒部２１ａが軸方向に破断されて複数個に分割され、又は／及び第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂとの間が図４に示す境界線３３に沿って円周方向に破断されて複数個に分割される。すなわち、第１の破断箇所規制溝３２ａ又は／及び第２の破断箇所規制溝３２ｂが予定した箇所で、予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
また、破断箇所規制手段としての第１の破断箇所規制溝３２ａは、シャフト２０とボルトを介して固定される複数のボルト穴２３ｂにそれぞれ対応して設けられている。そのため、第１の破断箇所規制溝３２ａを設け部分とボルト穴２３ｂを設けた箇所は、他の箇所よりも脆弱化して機械的強度が低下しているので、想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータ１７に負荷されたとき、第１の破断箇所規制溝３２ａと、その第１の破断箇所規制溝３２ａとボルト穴２３ｂとが連なる箇所でも予定した状態で破断をし易くしており、この箇所での破断においてもトルクによる衝撃を吸収するようにしているので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。
なお、上記実施例では、第１の破断箇所規制溝３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂの断面形状を、図５に示すように半円状の凹曲面形にした構造を開示したが、この半円状の凹曲面形に限ることなく、例えば、図６に示すように四角凹面形の形状、あるいは図７に示すようにＶ字凹面形の形状にしてもよいものである。
図８〜図１１は本発明に係る真空ポンプ１０の一変形例を示すものであり、図８はその平面図、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿う縦断側面図、図１０は図８及び図９に示した真空ポンプに使用されている回転翼１９の平面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線に沿う縦断側面図である。図８〜図１１に示す変形例は、図１〜図７に示した実施例の真空ポンプ１０における第１の破断箇所規制溝３２ａが、第１の円筒部２１ａの外周面に、その円周方向に略等間隔に点在し、かつ、回転翼１９の軸方向に沿って設けられているのに対して、第１の円筒部２１ａの内周面に、その円周方向に略等間隔に点在し、かつ、回転翼１９の軸方向に沿って設けてなる構造にしたものである。これ以外の構成は図１〜図４と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
したがって、図１〜図４に示した実施例と構造が異なる部分を説明すると、破断箇所規制溝３２の第１の破断箇所規制溝１３２ａは、第１の円筒部２１ａの内周面に軸方向に沿って形成され、破断箇所規制溝３２の第２の破断箇所規制溝３２ｂは、図１〜図４に示した実施例と同様に、第２の円筒部２１ｂと隣接する第１の円筒部２１ａの下端外周に沿って形成されている。
第１の破断箇所規制溝１３２ａは、図８〜図１１に示すように、第１の円筒部２１ａの内周面に、その円周方向に略等間隔に点在し、かつ、回転翼１９の軸方向に沿って設けられている。ここでの第１の破断箇所規制溝１３２ａは、円筒部材２１の材質や厚さ等にもよるが、例えば幅が５．８ミリ、深さが８〜１５ミリであり、第１の破断箇所規制溝１３２ａを設けることにより、第１の破断箇所規制溝１３２ａを設けた回転翼１９の箇所は、溝を設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下する。また、第１の破断箇所規制溝１３２ａは、シャフト２０とボルトを介して固定される複数のボルト穴２３ｂにそれぞれ対応して設けられている。そのため、第１の破断箇所規制溝３２ａを設け部分とボルト穴２３ｂを設けた箇所は、他の箇所よりも脆弱化して機械的強度が低下するように設定してある。これにより、ロータ１７に想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータ１７に負荷されると、回転翼１９である第１の円筒部２１ａの内周面に軸方向に沿って設けている第１の破断箇所規制溝１３２ａの箇所が軸方向に沿って予定した状態で破断をし、この破断によりトルクによる衝撃を吸収することができる。
したがって、図８〜図１１に示した変形例でも、第１の円筒部２１ａの内周面に、その円周方向に略等間隔で、かつ、回転翼１９の軸方向に沿って第１の破断箇所規制溝１３２ａが複数設けられているとともに、第２の円筒部２１ｂと隣接する第１の円筒部２１ａの下端外周に、第１の円筒部２１ａの外周を囲って水平に略一周して形成されている第２の破断箇所規制溝３２ｂが設けられている。これら、第１の破断箇所規制溝１３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けた回転翼１９の箇所は、第１の破断箇所規制溝１３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂを設けていない他の箇所よりも薄肉になり、機械的強度が低下している。そのため、想定以上のトルクが発生してロータ１７に負荷されると、第１の破断箇所規制溝１３２ａ又は／及び第２の破断箇所規制溝３２ｂの箇所で、それらの溝に沿って予定した状態に破断をし、第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂを複数個に分離させ、分離に伴ってトルクによる衝撃を吸収する。ここでは、例えば第１の円筒部２１ａに複数の各第１の破断箇所規制溝１３２ａに沿ってき裂が入り、第１の円筒部２１ａが軸方向に破断されて複数個に分割され、又は／及び第１の円筒部２１ａと第２の円筒部２１ｂとの間が図４に示す境界線３３に沿って円周方向に破断されて複数個に分割される。すなわち、第１の破断箇所規制溝１３２ａ又は／及び第２の破断箇所規制溝３２ｂが予定した箇所で、予定した状態で破断するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。これにより、メンテナンスの作業を安定化させて、安価に処理することができる。
なお、この変形例における真空ポンプ１０では、第２の破断箇所規制溝３２ｂを、第１の円筒部２１ａの外周を囲って水平に略一周するようにして形成した構造を開示しているが、第１の円筒部２１ａの内周側に水平に略一周するようにして形成した構造にしてもよいものである。
また、破断箇所規制手段としての第１の破断箇所規制溝１３２ａは、シャフト２０とボルトを介して固定される複数のボルト穴２３ｂにそれぞれ対応して設けられているので、第１の破断箇所規制溝１３２ａを設け部分とボルト穴２３ｂを設けた箇所は、他の箇所よりも脆弱化して機械的強度が低下している。そのため、ロータ１７に想定以上のトルクが発生して、そのトルクがロータ１７に負荷されたとき、第１の破断箇所規制溝３２ａと、その第１の破断箇所規制溝１３２ａとボルト穴２３ｂとが連なる箇所が予定した状態で破断をし、トルクによる衝撃を吸収するので、破断後の処理を決められた手順で簡単に行うことができる。
また、この変形例でも、第１の破断箇所規制溝１３２ａ及び第２の破断箇所規制溝３２ｂの断面形状は、半円面形状に形成されている構造を開示したが、この半円面形状に限ることなく、例えば、四角面形状、あるいはＶ字面形状等にしてもよいものである。
さら、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
１０ ：真空ポンプ
１０Ａ ：分子ポンプ機構部
１０Ｂ ：ねじ溝式ポンプ機構部
１１ ：ケーシング
１１Ａ ：ポンプケース
１１Ｂ ：ポンプベース
１２ ：締結部材
１３ ：吸気口
１４ ：排気口
１５ ：フランジ
１６ ：フランジ
１７ ：ロータ
１７ａ ：ロータ部
１７ｂ ：ロータ部
１８ ：ステータ
１９ ：回転翼
２０ ：シャフト
２０ａ ：鍔部
２１ ：円筒部材
２１ａ ：第１の円筒部
２１ｂ ：第２の円筒部
２２ ：ブレード
２３ ：隔壁
２３ａ ：軸穴
２３ｂ ：ボルト穴
２４ ：取付ボルト
２５ ：モータ部
２６ ：磁気軸受部
２７ ：磁気軸受部
２８ ：磁気軸受部
２９ ：変位センサ
３０ ：変位センサ
３１ ：変位センサ
３２ ：破断箇所規制溝
３２ａ ：第１の破断箇所規制溝
３２ｂ ：第２の破断箇所規制溝
３３ ：境界線
３４ ：ステータブレード
３５ ：ねじ溝スペーサ
３５ａ ：螺旋溝
３６ ：スペーサ
３７ ：ステータコラム
３８ ：カラー
３９ ：ボルト穴
４０ ：溝
１３２ａ ：第１の破断箇所規制溝
Ｅ ：矢線
Ｒ ：矢線
１０Ａ ：分子ポンプ機構部
１０Ｂ ：ねじ溝式ポンプ機構部
１１ ：ケーシング
１１Ａ ：ポンプケース
１１Ｂ ：ポンプベース
１２ ：締結部材
１３ ：吸気口
１４ ：排気口
１５ ：フランジ
１６ ：フランジ
１７ ：ロータ
１７ａ ：ロータ部
１７ｂ ：ロータ部
１８ ：ステータ
１９ ：回転翼
２０ ：シャフト
２０ａ ：鍔部
２１ ：円筒部材
２１ａ ：第１の円筒部
２１ｂ ：第２の円筒部
２２ ：ブレード
２３ ：隔壁
２３ａ ：軸穴
２３ｂ ：ボルト穴
２４ ：取付ボルト
２５ ：モータ部
２６ ：磁気軸受部
２７ ：磁気軸受部
２８ ：磁気軸受部
２９ ：変位センサ
３０ ：変位センサ
３１ ：変位センサ
３２ ：破断箇所規制溝
３２ａ ：第１の破断箇所規制溝
３２ｂ ：第２の破断箇所規制溝
３３ ：境界線
３４ ：ステータブレード
３５ ：ねじ溝スペーサ
３５ａ ：螺旋溝
３６ ：スペーサ
３７ ：ステータコラム
３８ ：カラー
３９ ：ボルト穴
４０ ：溝
１３２ａ ：第１の破断箇所規制溝
Ｅ ：矢線
Ｒ ：矢線
Claims (7)
- 吸気口又は排気口が形成されたケーシングと、前記ケーシングの内側に配設される固定部と、前記固定部に回転自在に支持されたシャフト、及び、外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成され、前記シャフトに一体回転可能に固定される回転翼とを有して、前記ケーシングに内包されるロータと、を備えた真空ポンプであって、
前記回転翼に、前記回転翼の剛性を局所的に低下させて前記回転翼の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段を設けた、
ことを特徴とする真空ポンプ。 - 前記破断箇所規制手段は、軸方向に隣り合う前記ブレードの間で、前記回転翼の軸方向に沿って前記回転翼の外周面に設けられた溝である、ことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
- 前記破断箇所規制手段は、前記回転翼の内周面に、前記回転翼の軸方向に沿って設けられた溝である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
- 前記破断箇所規制手段は、前記回転翼の外周面又は内周面の少なくともいずれか一方に、前記回転翼の周方向に沿って設けられた溝である、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の真空ポンプ。
- 前記溝は、前記シャフトに前記回転翼を取り付けるために前記回転翼に設けられている複数のボルト穴と対応して設けている、ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の真空ポンプ。
- 吸気口又は排気口が形成された真空ポンプにおけるケーシングの内側に配設される固定部に回転自在に取り付けられるロータであって、
前記固定部に回転自在に支持されたシャフトと、
外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成され、前記シャフトに一体回転可能に固定される回転翼と、
前記回転翼に設けられ、前記回転翼の剛性を局所的に低下させて前記回転翼の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段と、
を備えることを特徴とするロータ。 - 吸気口又は排気口が形成された真空ポンプにおけるケーシングの内側に配設される固定部にシャフトを介して回転自在に取り付けられる回転翼であって、
外周部に複数のブレードを多段状に配設して円筒状に形成された円筒部材と、
前記円筒部材に設けられ、前記円筒部材の剛性を局所的に低下させて前記円筒部材の破断する箇所を規制する破断箇所規制手段と、
を備える、ことを特徴とする回転翼。
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