JPH10288189A - ターボ型ドライ真空ポンプ - Google Patents

ターボ型ドライ真空ポンプ

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JPH10288189A
JPH10288189A JP9895897A JP9895897A JPH10288189A JP H10288189 A JPH10288189 A JP H10288189A JP 9895897 A JP9895897 A JP 9895897A JP 9895897 A JP9895897 A JP 9895897A JP H10288189 A JPH10288189 A JP H10288189A
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JP
Japan
Prior art keywords
vortex
aluminum alloy
rotor
vacuum pump
dry vacuum
Prior art date
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Pending
Application number
JP9895897A
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English (en)
Inventor
Takashi Shimizu
孝志 清水
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時における渦流ロータのバランシン
グをよくし、組み立て工数を削減する。 【解決手段】 渦流ステータ25は、ステンレス鋼で形
成する。一方、渦流ロータ21は、ステンレス鋼よりも
低い熱膨張率を呈し、アルミ合金〜鋼程度の強度を有
し、適度な加工性を有するセラミックス含有率20%〜
55%のアルミ合金複合材料で形成する。こうして、渦
流ロータ21の質量をアルミ合金並に軽量にして、高度
なバランシング技術を用いることなく安定した高速回転
を得る。その結果、組み立て工数の増加を抑制してコス
トダウンを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ターボ型ドライ
真空ポンプの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製造装置等のチャンバ内を
真空引きする真空ポンプとして、ターボ型ドライ真空ポ
ンプがある。このターボ型ドライ真空ポンプは、図5に
示すように、円筒状の本体2の外周面に放射状に複数の
渦流溝4が配列された環状板3を多段に配置した渦流ロ
ータ1と、渦流ロータ1の本体2および環状板3,3,…
が内嵌されて流体流路を形成する渦流ステータ5を有し
ている。そして、渦流ロータ1は、ベアリング8,8に
よってフランジ10を介してケーシング9に回転自在に
支持された回転軸7の一端に取り付けられて、高周波モ
ータ11によって約3万rpmで高速回転される。
【0003】上記高周波モータ11が駆動されて回転軸
7が高速回転されると、この回転軸7の先端部に取り付
けられた渦流ロータ1およびこの渦流ロータ1の先端に
設けられたスクリューロータ12が回転する。そうする
と、上記スクリューロータ12の動作によって、半導体
製造装置等のチャンバに連通された吸気開口13から上
記チャンバ内の気体が吸気室14に吸入される。そし
て、スクリューロータ12によって圧縮されつつ供給通
路15に送り出される。
【0004】こうして、上記供給通路15に供給された
気体は、1段目の環状板3の渦流溝4に対向して渦流ス
テータ5に形成された1段目の環状溝6に供給される。
そして、環状板2の高速回転による遠心力によって、上
記1段目の環状溝6内で圧縮される。こうして圧縮され
た気体は、2段目の環状板3の渦流溝4に対向して渦流
ステータ5に形成された2段目の環状溝6に供給されて
さらに圧縮される。以下、上述の動作を最下段の環状溝
6まで各段の環状溝6において繰り返されて、上記チャ
ンバ内の気体が圧縮されて排出通路16から排出され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のターボ型ドライ真空ポンプには、以下のような問題
がある。すなわち、上述したように、上記構成のターボ
型ドライ真空ポンプは、環状溝6による圧縮動作を気体
の供給側の環状溝6から排出側の環状溝6まで繰り返す
ことによって気体を圧縮する。したがって、環状板3に
おける気体排出側と気体供給側とに大きな圧力差が生ず
ることになる。そこで、特に大気側近傍では、高圧側の
気体が低圧側に漏れないように、環状板3の上下両面と
この両面に対向している渦流ステータ5の両面との間隔
を狭くして気体をシールするようにしている。また、上
記構造を有するターボ型ドライ真空ポンプにおいては、
各々の環状板3,3,…による気体の圧縮作用によって圧
縮熱が発生し、渦流ロータ1の温度は約160℃位まで
上昇する。
【0006】したがって、上記渦流ロータ1の材質とし
て、約160℃位まで上昇しても環状板3の面とこの両
面に対向している渦流ステータ5の面との狭い隙間が熱
膨張によって大きく変動しないように、熱膨張係数が小
さく、耐熱性の高いステンレス鋼が用いられている。
【0007】ところが、上記渦流ロータ1をステンレス
鋼で形成するとその質量が大きくなり、約3万rpmで安
定した高速回転を得るには、高度なバランシング技術が
必要となる。したがって、組み立て工数の増加や歩留ま
りの低下を招き、コストアップの要因となるという問題
がある。一方、密度が低く低質量を実現できるアルミ合
金で渦流ロータ1を形成すると、120℃より高い耐熱
性を得ることができない。また、熱膨張率が23.4(10
-6/m・℃)とステンレス鋼の17〜18(10-6/m・℃)(S
US304)に比して高くなって、温度上昇に連れて渦
流ロータ1の環状板3の面と渦流ステータ5の面との狭
い隙間を保てなくなるという問題が生ずる。
【0008】そこで、この発明の目的は、高速回転時に
おける渦流ロータのバランシングがよく、組み立て工数
を削減できるターボ型ドライ真空ポンプを提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、本体の外周に環状の板が多
層に配列されて,各々の環状板の一方の面には放射状に
渦流溝が形成されると共に,上記本体が回転軸に取り付
けられて回転するロータと、上記ロータの本体および個
々の環状板が内嵌されると共に,上記渦流溝に対向する
環状溝が形成されたステータを備えたターボ型ドライ真
空ポンプにおいて、上記ロータをセラミックスとアルミ
合金との複合材料で形成したことを特徴としている。
【0010】上記構成によれば、渦流ロータは、熱膨張
率が小さく、耐熱性が高く、且つ、アルミ合金と同じ程
度に軽い材料で形成されている。したがって、上記渦流
ロータは、軽量であり、高速回転を得るための高度なバ
ランシング技術を必要とはせず、組み立て工数が削減さ
れる。また、渦流ロータの温度が約160℃位まで上昇
しても渦流ステータとの隙間がある範囲内に保たれる。
【0011】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明のターボ型ドライ真空ポンプにおいて、上記セ
ラミックスは、SiCあるいはAl23の何れか一つであ
ることを特徴としている。
【0012】上記構成によれば、熱膨張率が小さく、耐
熱性が高く、アルミ合金と同じ程度に軽い渦流ロータが
容易に得られる。
【0013】また、請求項3に係る発明は、請求項1あ
るいは請求項2に係る発明のターボ型ドライ真空ポンプ
において、上記セラミックスの含有率は20%〜55%
であることを特徴としている。
【0014】上記構成によれば、熱膨張率がステンレス
鋼より小さく、アルミ合金〜鋼程度の強度を有し、適度
な加工性を有するセラミックスとアルミ合金との複合材
料によって、加工性よく最適な熱特性を有する渦流ロー
タが得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態のター
ボ型ドライ真空ポンプにおける縦断面図である。図1に
おける渦流ロータ21,渦流ステータ25,回転軸27,
ベアリング28,ケーシング29,フランジ30,高周波
モータ31,スクリューロータ32,吸気開口33,吸気
室34,供給通路35および排出通路36は、図5に示
す従来のターボ型ドライ真空ポンプにおける上記渦流ロ
ータ1,渦流ステータ5,回転軸7,ベアリング8,ケーシ
ング9,フランジ10,高周波モータ11,スクリューロ
ータ12,吸気開口13,吸気室14,供給通路15およ
び排出通路16と同じ構成を有して、同様に動作する。
【0016】本実施の形態における渦流ステータ25
は、図5に示す従来のターボ型ドライ真空ポンプの渦流
ステータ5と同様にステンレス鋼で形成する。これに対
して、渦流ロータ21は、セラミックスにアルミ合金を
含浸した又はアルミ合金にセラミックスを添加したアル
ミ合金複合材料で形成するのである。
【0017】このアルミ合金複合材料は、非加圧金属浸
透法あるいは鋳造法によって、以下のように製造される
金属の複合材料である。 (1) 非加圧金属浸透法 SiCあるいはAl23のセラミックス粒を成型したプリ
フォームに熔融アルミ合金を非加圧で浸透させる。 (2) 鋳造法 非加圧金属浸透法によって作成したインゴットを再熔融
し、熔融アルミ合金で希釈することによって鋳造可能な
流動性に調整して、鋳型に鋳込む。 尚、上記非加圧金属浸透法は、セラミックスの含有率が
30%を越える高セラミックス含有率の金属複合材料を
得る場合に適する。一方、鋳造法は、セラミックスの含
有率が30%以下の低セラミックス含有率の金属複合材
料を得る場合に適する。
【0018】図2〜図4は、上記アルミ合金複合材料の
セラミックス含有率とヤング率,引張り強さまたは熱膨
張率との関係を示す。図2および図3より、セラミック
スの含有率が55%まではアルミ合金,鋳鉄あるいは鋼
並の強度を有するが、セラミックスの含有率が55%よ
り大きくなると鋼よりも硬くなって加工に適さないこと
が分かる。また、図4より、セラミックスの含有率の低
下に伴って熱膨張率が上昇する。そして、セラミックス
の含有率が15%以下になると、渦流ステータ25の材
質であるステンレス鋼の熱膨張率よりも大きくなってし
まい、渦流ステータ25に内嵌され、且つ、渦流ステー
タ25よりも高温になる渦流ロータ21の熱膨張率とし
ては望ましくない。
【0019】そこで、本実施の形態においては、熱膨張
率が渦流ステータ25の材質であるステンレス鋼(17
〜18(10-6/m・℃))よりも低く、適度のヤング率と引
張り強さを呈するセラミックス含有率が20%〜55%
のアルミ合金複合材料を、渦流ロータ21の材料として
使用するのである。
【0020】ここで、セラミックス含有率が20%〜5
5%でのアルミ合金複合材料の密度は、セラミックス含
有率が20%で2.72g/ccであり、30%で2.78
g/ccであり、55%で2.95g/ccであり、鋳鉄の7.
25g/ccよりも十分小さく、アルミ合金の2.68g/c
c並である。したがって、セラミックス含有率が20%
〜55%のアルミ合金複合材料で形成された渦流ロータ
21は、その質量はステンレス鋼で形成した場合に比し
て十分に小さく、高度なバランシング技術を必要とはせ
ずに約3万rpmで安定した回転を得ることができるので
ある。
【0021】上述のように、本実施の形態におけるター
ボ型ドライ真空ポンプの渦流ステータ25は、ステンレ
ス鋼で形成する。これに対して、渦流ロータ21は、ス
テンレス鋼よりも低い熱膨張率を呈し、アルミ合金〜鋼
程度の強度を有し、適度な加工性を有するセラミックス
含有率が20%〜55%のアルミ合金複合材料で形成す
る。こうすることによって、上記渦流ロータ21の質量
をアルミ合金並の質量にでき、ステンレス鋼で形成した
場合に比して十分軽量にできる。したがって、高度なバ
ランシング技術を用いなくとも安定した高速回転を得る
ことができる。すなわち、本実施の形態によれば、組み
立て工数の増加を抑制して、コストアップを防止できる
のである。
【0022】尚、上記実施の形態においては、上記渦流
ステータ25の材質はステンレス鋼に限定されるもので
はなく、渦流ロータ21と同様にアルミ合金複合材料で
形成しても一向に構わない。
【0023】
【発明の効果】以上より明らかであるように、請求項1
に係る発明のターボ型ドライ真空ポンプは、渦流ロータ
をセラミックスとアルミ合金との複合材料で形成したの
で、熱膨張率が小さく、耐熱性が高く、且つ、アルミ合
金と同じ程度に軽い渦流ロータを得ることができる。し
たがって、高度なバランシング技術を用いることなく安
定した高速回転を得ることができる。すなわち、この発
明によれば、組み立て工数を削減でき、コストダウンを
図ることができる。さらに、上記渦流ロータの温度が約
160℃位まで上昇しても、高い寸法安定性が得られ
る。
【0024】また、請求項2に係る発明のターボ型ドラ
イ真空ポンプは、上記セラミックスは、SiCあるいは
Al23の何れか一つであるので、熱膨張率が小さく、
耐熱性が高く、アルミ合金と同じ程度に軽い渦流ロータ
を容易に得ることができる。
【0025】また、請求項3に係る発明のターボ型ドラ
イ真空ポンプは、上記セラミックスの含有率は20%〜
55%であるので、熱膨張率がステンレス鋼より小さ
く、アルミ合金〜鋼程度の強度を有し、適度な加工性を
有するセラミックスとアルミ合金との複合材料によっ
て、最適な熱特性を有する渦流ロータを加工性よく得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のターボ型ドライ真空ポンプにおける
縦断面図である。
【図2】アルミ合金複合材料のセラミックス含有率とヤ
ング率の関係を示す図である。
【図3】アルミ合金複合材料のセラミックス含有率と引
張り強さとの関係を示す図である。
【図4】アルミ合金複合材料のセラミックス含有率と熱
膨張率の関係を示す図である。
【図5】従来のターボ型ドライ真空ポンプにおける縦断
面図である。
【符号の説明】
21…渦流ロータ、 25…渦流ステー
タ、27…回転軸、 28…ベアリ
ング、31…高周波モータ、 32…スク
リューロータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体(22)の外周に環状の板(23)が多
    層に配列され、各々の環状板(23)の一方の面には放射
    状に渦流溝(24)が形成されると共に、上記本体(22)
    が回転軸(27)に取り付けられて回転するロータ(21)
    と、上記ロータ(21)の本体(22)および個々の環状板
    (23)が内嵌されると共に、上記渦流溝(24)に対向す
    る環状溝(26)が形成されたステータ(25)を備えたタ
    ーボ型ドライ真空ポンプにおいて、 上記ロータ(21)をセラミックスとアルミ合金との複合
    材料で形成したことを特徴とするターボ型ドライ真空ポ
    ンプ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のターボ型ドライ真空ポ
    ンプにおいて、 上記セラミックスは、SiCあるいはAl23の何れか一
    つであることを特徴とするターボ型ドライ真空ポンプ。
  3. 【請求項3】 請求項1あるいは請求項2に記載のター
    ボ型ドライ真空ポンプにおいて、 上記セラミックスの含有率は20%〜55%であること
    を特徴とするターボ型ドライ真空ポンプ。
JP9895897A 1997-04-16 1997-04-16 ターボ型ドライ真空ポンプ Pending JPH10288189A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019058117A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 Edwards Limited TRUNK PUMP AND VACUUM PUMPS PACKAGE COMPRISING A TRUCK PUMP

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019058117A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 Edwards Limited TRUNK PUMP AND VACUUM PUMPS PACKAGE COMPRISING A TRUCK PUMP
US11143191B2 (en) 2017-09-20 2021-10-12 Edwards Limited Drag pump and a set of vacuum pumps including a drag pump

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