KR101823705B1

KR101823705B1 - 배기 펌프

Info

Publication number: KR101823705B1
Application number: KR1020127022214A
Authority: KR
Inventors: 요시노부 오타치; 야스시 마에지마; 츠토무 다카아다
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2018-01-30
Also published as: CN102834620B; CN102834620A; US9790946B2; EP2623791A4; US20130164124A1; EP3499045A1; KR20130109928A; EP2623791A1; JPWO2012043027A1; EP2623791B1; WO2012043027A1; JP5763660B2

Abstract

[과제] 내구성, 펌프 생산 단계에 있어서의 연통 개구부의 가공성, 및 배기 성능의 향상을 도모하는데 적합한 배기 펌프를 제공한다.
[해결 수단] 배기 펌프는, 통형 회전 부재(6)와, 통형 회전 부재(6)의 지지 수단과, 통형 회전 부재(6)를 회전 구동하는 구동 수단과, 통형 회전 부재(6)의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 통형 회전 부재(6)의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 통형 회전 부재(6)와 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 통형 회전 부재(6)와 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 통형 회전 부재(6)에 개설되어, 통형 회전 부재(6)의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부(H)를 구비하며, 연통 개구부(H)보다 상류의 통형 회전 부재(6)의 외주에 설치되어 있는 최하단의 회전날개(13E)와 연통 개구부(H) 상류단 사이의 간극이, 그 간극에 연통 개구부(H)를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상이다.

Description

배기 펌프{EXHAUST PUMP}

본 발명은, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버, 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용되는 배기 펌프에 관한 것이며, 특히 내구성, 펌프 생산 단계에 있어서의 연통 개구부의 가공성, 및 배기 성능의 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.

나사 홈을 이용하여 기체를 배기하는 형식의 배기 펌프에서는, 그 펌프 전체의 크기를 변화시키지 않고 배기 성능을 향상시키는 하나의 방법으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 방법이 알려져 있다.

이 방법은, 상기 문헌 1의 도 1에 기재되어 있는 바와 같이, 통형 회전 부재(4a)의 외주 및 내주에 나사 홈(30, 31)을 형성한다. 이에 의해, 통형 회전 부재(4a)와 그 외주를 둘러싸는 외측 통형 고정 부재(33)의 사이에 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로가 형성됨과 더불어, 통형 회전 부재(4a)와 그 내주에 의해 둘러싸이는 내측 통형 고정 부재(7)의 사이에 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로가 형성되며, 이들 내외의 나사 홈 배기 통로에서 병행하여 기체 분자를 배기하는 것이다.

그러나, 상기 방법을 채용한 배기 펌프에서는, 내측 나사 홈 배기 통로로 기체 분자를 인도하기 위해, 통형 회전 부재(4a)의 연결 고리부(부호 없음)에 연통 개구부(4b)를 개설하는 구성을 채용하고 있다. 이 때문에, 통형 회전 부재(4a)가 그 축심 둘레로 회전할 때의 원심력이나 통형 회전 부재(4a)의 열팽창 등에 의해 통형 회전 부재(4a)가 변형되었을 때, 연통 개구부(4b)의 가장자리부에 응력 집중이 발생하여, 연통 개구부(4b)를 형성하고 있는 연결 고리부(부호 없음) 부근으로부터 로터(4)가 파손되기 쉬운 등, 내구성의 문제가 있다.

또 상기 방법을 채용한 배기 펌프에 의하면, 특허 문헌 1의 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 연통 개구부(4b)의 위쪽에 회전날개(5)가 존재한다. 이 때문에, 통형 회전 부재(4a)의 하부 개구로부터 그 내주측으로 공구를 삽입하여 연통 개구부(4b)를 개설 가공하지 않으면 안 되므로(본원 도 2(a)의 공구(T4)에 의한 가공을 참조), 길이가 긴 공구가 필요해지며, 공구의 지지계의 강성이 약하면 연통 개구부(4b)의 개설 가공 시에 공구에 흔들림이 발생하는 등, 연통 개구부(4b)의 가공성에도 문제가 있다.

또한 상기 방법의 채용에 의해 배기 펌프의 배기 성능이 향상되었지만, 최근의 반도체나 플랫·패널, 솔라·패널 등의 대형화에 따라, 이들을 생산하는 밀폐 챔버도 대형화되고, 밀폐 챔버 내에서 사용되는 반응성 가스 등의 가스량도 증가하였으므로, 이러한 가스를 배기하는 수단으로서의 배기 펌프에 대해 배기 성능의 향상이 한층 더 요청되고 있다.

또한 이상의 설명에 있어서, 괄호 안의 부호는 특허 문헌 1에서 사용되고 있는 부호이다.

일본국 실용신안공개 평5-38389호 공보

본 발명은, 상기 문제점 내지 요청을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 내구성, 펌프 생산 단계에 있어서의 연통 개구부의 가공성, 및 배기 성능의 향상을 도모하는 것에 적합한 배기 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 제1 본 발명은, 통형 회전 부재와, 상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과, 상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서, 상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개와 상기 연통 개구부 상류단 사이의 간극이, 그 간극에 상기 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 제1 본 발명에서는, 상기 최하단의 회전날개보다 하류의 상기 통형 회전 부재가, 상기 연통 개구부가 형성된 위치에서 상기 최하단의 회전날개로부터 멀어지는 방향으로 경사진 하향 구배의 테이퍼 형상임으로써, 상기 최하단의 회전날개와 상기 연통 개구부 상류단 사이의 간극이 상기 치수 이상이 되도록 해도 된다.

또 제1 본 발명은, 통형 회전 부재와, 상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과, 상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서, 상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개와 상기 회전날개에 인접하는 회전날개 사이의 개구 영역이, 그 개구 영역에 상기 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상인 것을 특징으로 한다.

제2 본 발명은, 통형 회전 부재와, 상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과, 상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서, 상기 복수의 연통 개구부의 위치가 배기 펌프의 펌프 축심에 대해 점대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 본 발명에 있어서, 상기 「통형 회전 부재」에는, 직경이 일률적인 통체와 같은 형상으로 이루어지는 것이나, 직경이 다른 복수의 통체를 그 축 방향으로 연결한 형상으로 이루어지는 것이 포함되는 것으로 한다.

제3 본 발명은, 통형 회전 부재와, 상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과, 상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부와, 상기 통형 회전 부재에 설치되어, 상기 연통 개구부 주변을 보강하는 보강 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 본 발명에 있어서, 상기 「통형 회전 부재」에는, 직경이 일률적인 통체와 같은 형상으로 이루어지는 것이나, 직경이 다른 복수의 통체를 그 축 방향으로 연결한 형상으로 이루어지는 것이 포함되는 것으로 한다.

제3 본 발명에 있어서, 상기 보강 수단은, 상기 연통 개구부 주변의 통형 회전 부재 외주에 보강 부재를 부착함으로써 상기 연통 개구부 주변에서의 통형 회전 부재의 변형을 저감하는 제1 보강 구조, 및 상기 연통 개구부 주변의 로터(6) 내주 하단에 장출부(張出部)를 형성함으로써 상기 연통 개구부 주변에서의 통형 회전 부재의 변형을 저감하는 제2 보강 구조 중 어느 한쪽의 보강 구조 또는 양쪽의 보강 구조로 이루어지는 것이어도 된다.

상기 제1 보강 구조는, 고강도 재료로 이루어지는 링을 보강 부재로 하여 상기 연통 개구부 주변의 통형 회전 부재 외주에 장착되어 이루어지는 구성을 채용할 수 있다.

상기 링은, 상기 통형 회전 부재의 형성 재료보다 선팽창 계수가 낮으며, 또한 탄성 계수가 큰 재료로 형성되도록 해도 된다.

제4 본 발명은, 통형 회전 부재와, 상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과, 상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와, 상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와, 상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서, 상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개의 개구 영역과 대향하는 위치에, 상기 연통 개구부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

제1 본 발명에서는, 배기 펌프의 구체적인 구성으로서, 상기와 같이, 최하단의 회전날개와 연통 개구부 상류단 사이의 간극이, 그 간극에 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상이 되는 구성을 채용하였다. 이 때문에, 이러한 간극에 공구를 통형 회전 부재의 외주측으로부터 삽입하여 연통 개구부를 개설 가공하는 것이 가능해지며, 그 개설 가공은 길이가 짧은 공구로 충분하므로, 연통 개구부의 개설 가공 시에 공구의 흔들림이 발생하기 어려워, 연통 개구부의 가공성 향상을 도모할 수 있다. 또 최하단의 회전날개와 상기 회전날개에 인접하는 회전날개 사이의 개구 영역이, 그 개구 영역에 상기 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상인 구성을 채용하였다. 이 구성에서도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제2 본 발명에서는, 배기 펌프의 구체적인 구성으로서, 상기와 같이, 통형 회전 부재에 개설되어 있는 복수의 연통 개구부를 배기 펌프의 펌프 축심에 대해 점대칭으로 배치하는 구성을 채용하였다. 이 때문에, 로터의 중심(重心) 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해진다.

제3 본 발명에서는, 배기 펌프의 구체적인 구성으로서, 상기와 같이, 통형 회전 부재에 설치한 보강 수단에 의해 연통 개구부 주변을 보강하는 구성을 채용하였으므로, 원심력이나 열팽창 등에 의한 연통 개구부 주변에서의 통형 회전 부재의 변형이 작아지며, 그 변형에 의해 연통 개구부의 가장자리부에 발생하는 응력 집중이 완화됨으로써, 연통 개구부 부근으로부터 통형 회전 부재가 파손되기 어려워지는 등, 배기 펌프의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

제4 본 발명에서는, 배기 펌프의 구체적인 구성으로서, 상기와 같이, 연통 개구부보다 상류의 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개의 개구 영역과 대향하는 위치에, 연통 개구부가 설치되는 구성을 채용하였다. 이 때문에, 연통 개구부를 빠져나와 내측 나사 홈 배기 통로로 매끄럽게, 또한 효율적으로 가스 분자를 이행할 수 있게 되어, 배기 펌프의 배기 성능 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용하기 전의 배기 펌프의 전체 구성을 도시한 단면도이다.
도 2(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제1 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 제2 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이다.
도 3(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제3 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 제4 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이다.
도 4(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제5 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 5(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제6 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 6(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제7 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 7(a)는 도 2(a)의 통형 회전 부재에 연통 개구부를 개설할 때에 사용할 수 있는 공구의 다른 예와 상기 공구를 사용하여 연통 개구부를 개설하는 작업 설명도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 공구로 개설한 연통 개구부의 B 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 8(a)는 도 2(a)의 통형 회전 부재에 연통 개구부를 개설할 때에 사용할 수 있는 공구의 다른 예와 상기 공구를 사용하여 연통 개구부를 개설하는 작업 설명도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 공구로 개설한 연통 개구부의 B 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 9(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 다른 실시예로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 10(a)는 제2 본 발명의 한 실시 형태인 배기 펌프(나사 홈 배기부만으로 배기하는 형식)의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 11(a)는 제2 본 발명의 다른 실시 형태인 배기 펌프(나사 홈 배기부만으로 배기하는 형식)의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 12는 도 1의 배기 펌프에 제3 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 통형 회전 부재의 단면도이다.
도 13은 도 1의 배기 펌프와는 구조가 상이한 다른 배기 펌프(나사 홈 배기부만으로 배기하는 형식)에 제3 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 배기 펌프의 단면도이다.
도 14는 도 1의 배기 펌프에 제4 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 연통 개구부와 최하단의 회전날개의 위치 관계를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 출원서에 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다.

《도 1의 배기 펌프의 개요》

도 1은 본 발명을 적용하기 전의 배기 펌프의 전체 구성을 도시한 단면도이다. 상기 도면의 배기 펌프(P)는, 예를 들면 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버나 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용된다. 이 배기 펌프는, 외장 케이스(1) 내에, 회전날개(13)와 고정날개(14)에 의해 기체를 배기하는 날개 배기부(Pt)와, 나사 홈(19A, 19B)을 이용하여 기체를 배기하는 나사 홈 배기부(Ps)와, 이들의 구동계를 갖고 있다.

외장 케이스(1)는, 통형상의 펌프 케이스(1A)와 바닥이 있는 통형상의 펌프 베이스(1B)를 그 통축 방향으로 볼트로 일체적으로 연결한 바닥이 있는 원통형으로 되어 있다. 펌프 케이스(1A)의 상단부측은 가스 흡기구(2)로서 개구되어 있으며, 펌프 베이스(1B)의 하단부측면에는 가스 배기구(3)가 설치되어 있다.

가스 흡기구(2)는, 펌프 케이스(1A) 상측 가장자리의 플랜지(1C)에 설치한 도시 생략의 볼트에 의해, 예를 들면 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버 등, 고진공이 되는 도시 생략의 밀폐 챔버에 접속된다. 가스 배기구(3)는, 도시 생략의 보조 펌프에 연통되도록 접속된다.

펌프 케이스(1A) 내의 중앙부에는 각종 전장품을 내장하는 원통형상의 스테이터 칼럼(4)이 설치되어 있으며, 스테이터 칼럼(4)은 그 하단측이 펌프 베이스(1B) 상에 나사 고정되는 형태로 세워져 있다.

스테이터 칼럼(4)의 내측에는 로터축(5)이 설치되어 있으며, 로터축(5)은, 그 상단부가 가스 흡기구(2)의 방향을 향하고, 그 하단부가 펌프 베이스(1B)의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 또 로터축(5)의 상단부는 스테이터 칼럼(4)의 원통 상단면으로부터 위쪽으로 돌출되도록 설치되어 있다.

상기 로터축(5)은, 래디얼 자기 베어링(10)과 액시얼 자기 베어링(11)에 의해 직경 방향과 축 방향이 회전 가능하게 지지되며, 이 상태로 구동 모터(12)에 의해 회전 구동된다.

구동 모터(12)는, 고정자(12A)와 회전자(12B)로 이루어지는 구조이며, 로터축(5)의 대략 중앙 부근에 설치되어 있다. 이러한 구동 모터(12)의 고정자(12A)는 스테이터 칼럼(4)의 내측에 설치되어 있으며, 상기 구동 모터(12)의 회전자(12B)는 로터축(5)의 외주면측에 일체로 장착되어 있다.

래디얼 자기 베어링(10)은, 구동 모터(12)의 상하에 1쌍씩 합계 2쌍 배치되며, 액시얼 자기 베어링(11)은 로터축(5)의 하단부측에 1쌍 배치되어 있다.

2쌍의 래디얼 자기 베어링(10, 10)은, 각각, 로터축(5)의 외주면에 부착한 래디얼 전자석 타깃(10A), 이것에 대향하는 스테이터 칼럼(4) 내측면에 설치한 복수의 래디얼 전자석(10B), 및 래디얼 방향 변위 센서(10C)를 구비하여 구성된다. 래디얼 전자석 타깃(10A)은 고투자율 재료의 강판을 적층한 적층 강판으로 이루어지며, 래디얼 전자석(10B)은 래디얼 전자석 타깃(10A)을 통해 로터축(5)을 직경 방향으로 자력으로 흡인한다. 래디얼 방향 변위 센서(10C)는 로터축(5)의 직경 방향 변위를 검출한다. 그리고 래디얼 방향 변위 센서(10C)에서의 검출치(로터축(5)의 직경 방향 변위)에 의거하여 래디얼 전자석(10B)의 여자 전류를 제어함으로써, 로터축(5)은 직경 방향 소정 위치에 자력으로 부상 지지된다.

액시얼 자기 베어링(11)은, 로터축(5)의 하단부 외주에 부착한 원반형상의 아마추어 디스크(11A)와, 아마추어 디스크(11A)를 사이에 두고 상하에 대향하는 액시얼 전자석(11B)과, 로터축(5)의 하단면으로부터 조금 떨어진 위치에 설치한 액시얼 방향 변위 센서(11C)를 구비하여 구성된다. 아마추어 디스크(11A)는 투자율이 높은 재료로 이루어지며, 상하의 액시얼 전자석(11B)은 아마추어 디스크(11A)를 그 상하 방향으로부터 자력으로 흡인하도록 되어 있다. 액시얼 방향 변위 센서(11C)는 로터축(5)의 축 방향 변위를 검출한다. 그리고 액시얼 방향 변위 센서(11C)에서의 검출치(로터축(5)의 축 방향 변위)에 의거하여 상하의 액시얼 전자석(11B)의 여자 전류를 제어함으로써, 로터축(5)은 축 방향 소정 위치에 자력으로 부상 지지된다.

스테이터 칼럼(4)의 외측에는 통형 회전 부재로서 로터(6)가 설치되어 있다. 로터(6)(통형 회전 부재)는, 스테이터 칼럼(4)의 외주를 둘러싸는 원통 형상으로 되어 있다. 이 로터(6)는, 상류측 단부(제1 연결 고리부(60))에서 로터축(5)에 연결되어 있다.

또 상기 로터(6)는, 직경이 다른 복수(도 1의 예에서는 2개)의 통체를 그 축 방향으로 연결한 형상이며, 로터(6)의 대략 중간에 위치하는 중간 부재(제2 연결 고리부(61))로 상기 통체를 연결한 구성으로 되어 있다.

또한 상기 로터(6)는, 상기와 같이 로터축(5)에 일체화됨으로써, 로터축(5)을 통해 래디얼 자기 베어링(10, 10) 및 액시얼 자기 베어링(11)으로, 그 축심(로터축(5)) 둘레로 회전 가능하게 지지되도록 구성되어 있다.

따라서 도 1의 배기 펌프(P)에서는, 로터축(5), 래디얼 자기 베어링(10, 10) 및 액시얼 자기 베어링(11)이, 로터(6)를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단으로서 기능한다. 또 로터(6)는 로터축(5)과 일체로 회전하므로, 로터축(5)을 회전 구동하는 구동 모터(12)가, 로터(6)를 회전 구동하는 구동 수단으로서 기능한다.

로터(6)와 로터축(5)의 일체화 구조의 일례로서, 도 1의 배기 펌프(P)에서는, 로터축(5)의 상단부 외주에 계단형상의 숄더부(9)를 형성하고, 그 숄더부(9)보다 위쪽의 로터축(5) 상단부가 로터(6)의 보스구멍(7)에 끼워넣어져, 로터(6)와 숄더부(9)가 나사 고정됨으로써, 로터(6)와 로터축(5)은 일체화되어 있다.

<날개 배기부(Pt)의 상세 구성>

도 1의 배기 펌프(P)에서는, 로터(6)(통형 회전 부재)의 대략 중간보다 상류(로터(6)의 대략 중간으로부터 로터(6)의 가스 흡기구(2)측 단부까지의 범위)가 날개 배기부(Pt)로서 기능하도록 구성되어 있다. 이하 이 날개 배기부(Pt)를 상세하게 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 상류측의 로터(6) 외주면에는 회전날개(13)가 일체로 복수 설치되어 있다. 이들 회전날개(13)는, 로터(6)의 회전 축심(로터축(5)) 혹은 외장 케이스(1)의 축심(이하, 「펌프 축심」이라고 한다)을 중심으로 하여 방사상으로 나열되어 있다(도 9(b) 참조). 한편, 펌프 케이스(1A)의 내주면측에는 고정날개(14)가 복수 설치되어 있으며, 이들 고정날개(14)는, 펌프 축심을 중심으로 하여 방사상으로 나열되어 배치되어 있다. 그리고 상기 회전날개(13)와 고정날개(14)가 펌프 축심을 따라 교호로 다단으로 배치됨으로써 날개 배기부(Pt)를 형성하고 있다.

어느 회전날개(13)나, 로터(6)의 외경 가공부와 일체적으로 절삭 가공으로 잘라내어 형성한 블레이드형상의 절삭 가공품이며, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다. 어느 고정날개(14)나 또한, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 날개 배기부(Pt)에서는, 구동 모터(12)의 기동에 의해, 로터축(5), 로터(6) 및 복수의 회전날개(13)가 일체로 고속 회전하며, 최상단의 회전날개(13)가 가스 흡기구(2)로부터 입사된 기체 분자에 하향 방향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 갖는 기체 분자가 고정날개(14)에 의해 다음 단의 회전날개(13)측으로 이송된다. 이상과 같은 기체 분자에 대한 운동량의 부여와 이송 동작이 반복하여 다단으로 행해짐으로써, 가스 흡기구(2)측의 기체 분자는 로터(6)의 하류를 향해 순차적으로 이행하도록 배기된다.

<나사 홈 배기부(Ps)의 상세 구성>

도 1의 배기 펌프(P)에서는, 로터(6)(통형 회전 부재)의 대략 중간보다 하류(로터(6)의 대략 중간으로부터 로터(6)의 가스 배기구(3)측 단부까지의 범위)가 나사 홈 배기부(Ps)로서 기능하도록 구성되어 있다. 이하 이 나사 홈 배기부(Ps)를 상세하게 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 하류측의 로터(6)는, 나사 홈 배기부(Ps)의 회전 부재로서 회전하는 부분이며, 나사 홈 배기부(Ps)의 내외 2중 원통형의 나사 홈 배기부 스테이터(18A, 18B)간에 소정의 갭을 통해 삽입·수용되는 구성으로 되어 있다.

내외 2중 원통형의 나사 홈 배기부 스테이터(18A, 18B) 중 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)는, 외측 통형 고정 부재로 하여, 로터(6)의 외주(로터(6)의 대략 중간보다 하류)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 또 이 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)의 내주부에는, 깊이가 아래쪽을 향해 소경화(小徑化)된 테이퍼 콘 형상으로 변화하는 나사 홈(19A)이 형성되어 있다. 이 나사 홈(19A)은, 나사 홈 배기부 스테이터(18A)의 상단으로부터 하단에 걸쳐 나선형상으로 형성되어 있으며, 이러한 나사 홈(19A)에 의해, 로터(6)와 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)의 사이에는, 나선형상의 나사 홈 배기 통로(이하, 「외측 나사 홈 배기 통로(S1)」라고 한다)가 설치된다. 또한 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)는 그 하단부가 펌프 베이스(1B)로 지지되도록 되어 있다.

내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)는, 내측 통형 고정 부재로 하여, 로터(6)의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치되어 있다. 이 내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)의 외주부에도 동일하게 나사 홈(19B)이 형성되어 있다. 이러한 나사 홈(19B)에 의해, 로터(6)와 내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)의 사이에도, 나선형상의 나사 홈 배기 통로(이하, 「내측 나사 홈 배기 통로(S2)」라고 한다)가 설치된다. 또한 내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)도 또한 그 하단부가 펌프 베이스(1B)로 지지되도록 되어 있다.

도시는 생략하지만, 앞서 설명한 나사 홈(19A, 19B)을 로터(6)의 외주면 또는 내주면에 형성함으로써, 상기와 같은 외측 나사 홈 배기 통로(S1)나 내측 나사 홈 배기 통로(S2)가 설치되도록 구성해도 된다.

나사 홈 배기부(Ps)에서는, 나사 홈(19A)과 로터(6)의 외주면에서의 드래그 효과나 나사 홈(19B)과 로터(6)의 내주면에서의 드래그 효과에 의해 기체를 압축하면서 이송하므로, 나사 홈(19A)의 깊이는, 외측 나사 홈 배기 통로(S1)의 상류 입구측(가스 흡기구(2)에 가까운 쪽의 통로 개구단)에서 가장 깊고, 그 하류 출구측(가스 배기구(3)에 가까운 쪽의 통로 개구단)에서 가장 얕아지도록 설정되어 있다. 나사 홈(19B)도 동일하다.

외측 나사 홈 배기 통로(S1)의 상류 입구는, 다단으로 배치되어 있는 회전날개(13) 중 최하단의 회전날개(13E)의 하류에 형성되는 간극(G)(이하, 「최종 간극(G)」이라고 한다)에 연통되어 있으며, 상기 통로(S1)의 하류 출구는, 가스 배기구(3)측에 연통되도록 구성되어 있다. 내측 나사 홈 배기 통로(S2)의 상류 입구는, 로터(6)의 대략 중간에서 로터(6)의 내주면을 향해 개구되며, 상기 통로(S2)의 하류 출구는, 외측 나사 홈 배기 통로(S1)의 하류 출구와 합류하여 가스 배기구(3)에 연통되도록 구성되어 있다.

로터(6)의 대략 중간의 중간 부재에는 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 연통 개구부(H)는 모두, 로터(6)의 표리면간을 관통하도록 형성됨으로써, 로터(6)의 외주측에 존재하는 기체의 일부를, 상기 로터(6)의 내주측에 위치하는 내측 나사 홈 배기 통로(S2)로 인도하도록 기능한다. 또한 최종 간극(G)은, 다단으로 배치되어 있는 회전날개(13) 중 최하단의 회전날개(13E)와 연통 개구부(H)의 상류단(연통 개구부(H)의 상류측 단부) 사이의 간극이다.

전술한 날개 배기부(Pt)의 배기 동작에 의해 이송됨으로써 외측 나사 홈 배기 통로(S1)의 상류 입구나 최종 간극(G)에 도달한 기체 분자는, 외측 나사 홈 배기 통로(S1)나, 연통 개구부(H)로부터 내측 나사 홈 배기 통로(S2)에 들어가고, 로터(6)의 외주면과 나사 홈(19A)에서의 드래그 효과나 로터(6)의 내주면과 나사 홈(19B)에서의 드래그 효과에 의해, 천이류로부터 점성류로 압축되면서 가스 배기구(3)를 향해 이행하여, 최종적으로 도시 생략의 보조 펌프를 통해 외부로 배기된다.

도 2(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제1 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 제2 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이다. 또 도 3(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제3 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 제4 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 도 1의 배기 펌프(P)에서는, 로터(6)의 대략 중간보다 상류의 로터(6) 외주에 다단으로 회전날개(13)를 설치하고 있다. 그리고 도 2(a)와 (b) 및 도 3(a)와 (b)의 예에서는, 최종 간극(G)이, 그 사이에 연통 개구부(H)를 개설하기 위한 공구(T1)를 삽입할 수 있는 치수 이상이 되도록 형성됨으로써, 로터(6)의 외주면측으로부터 로터(6)에 공구를 접촉시켜 연통 개구부(H)를 개설할 수 있도록 구성되어 있다.

도 2(a)와 (b)를 참조하면, 상기와 같은 공구(T1)를 삽입할 수 있는 치수 이상의 최종 간극(G)을 도 2(a)와 같이 비교적 크게 형성한 경우는, 최종 간극(G)에 대한 공구(T1)의 삽입 각도(θ)를 크게 설정함으로써, 상기 도 (a)와 같이 로터(6)의 축심과 대략 평행하게 연통 개구부(H)를 개설할 수 있다. 한편, 상기 최종 간극(G)을 도 2(b)와 같이 비교적 작게 형성한 경우는, 최하단의 회전날개(13E)와 공구(T1)의 접촉을 피하기 위해 도 2(a)의 예보다 공구(T1)의 삽입 각도(θ)가 작아지므로, 연통 개구부(H)는 상기 도 (b)와 같이 펌프 축심에 대해 경사져 개설되는 형태가 된다.

도 2(a) 및 (b)의 예에서는, 최하단의 회전날개(13E)보다 아래쪽에 연통 개구부(H)를 개설하는 부분을 멀어지게 함으로써, 최종 간극(G)에 공구(T1)를 삽입할 수 있도록 구성하였지만, 도 3(a) 및 (b)의 예에서는, 연통 개구부(H)를 개설하는 부분이 최하단의 회전날개(13E)로부터 멀어지는 방향으로 경사진 하향 구배의 테이퍼 형상이 되는 구성의 채용에 의해, 최종 간극(G)이 상기 치수 이상(연통 개구부(H)를 개설하기 위한 공구(T1)를 삽입할 수 있는 치수 이상)이 되도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 최종 간극(G)은, 다단으로 배치되어 있는 회전날개(13) 중 최하단의 회전날개(13E)와 연통 개구부(H)의 상류단 중에서 가장 하류측의 위치 사이의 간극이다.

도 3(a)와 (b)를 참조하면, 상기 테이퍼 형상의 경사 각도(α)를 상기 도 (a)와 같이 비교적 크게 형성한 경우는, 최종 간극(G)에 대한 공구(T1)의 삽입 각도(θ)를 크게 설정함으로써, 상기 도 (a)와 같이 펌프 축심과 대략 평행하게 연통 개구부(H)를 개설할 수 있다. 한편, 상기 테이퍼 형상의 경사 각도(α)를 도 3(b)와 같이 비교적 작게 형성한 경우는, 최하단의 회전날개(13E)와 공구(T1)의 접촉을 피하기 위해 도 3(a)의 예보다 공구(T1)의 삽입 각도(θ)가 작아지므로, 연통 개구부(H)는 상기 도 (b)와 같이 펌프 축심에 대해 경사져 개설되는 형태가 된다.

이상 설명한 도 2(a)와 (b), 도 3(a)와 (b)의 예에서는, 배기 펌프(P)의 구체적인 구성으로서, 최하단의 회전날개(13E)의 하류에 형성되는 최종 간극(G)이, 그 사이에 연통 개구부(H)를 개설하기 위한 공구(T1)를 삽입할 수 있는 치수 이상이 되는 구성을 채용하였다. 이 때문에, 이러한 최종 간극(G)에 상기 공구를 삽입하여 연통 개구부(H)를 개설 가공하는 것이 가능해지며, 그 개설 가공은 길이가 짧은 공구이면 되므로, 연통 개구부(H)의 개설 가공 시에 공구의 흔들림이 발생하기 어려워, 연통 개구부(H)의 가공성이 좋다.

도 4(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제5 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이며, 도 5(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제6 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이며, 도 6(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 제7 실시 형태로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다. 도시는 생략하지만, 이들 실시 형태의 연통 개구부(H)는, 펌프 축심에 대해 점대칭으로 배치되어 있다.

도 4(a)와 도 5(a)와 도 6(a)의 예는, 로터(6)의 외주측으로부터 최종 간극(G)에 공구(T5)를 삽입하는 점에서는 도 2(a), 상기 도 (b), 도 3(a) 및 상기 도 (b)의 예와 동일하다. 이들 예와 다른 점은, 펌프 축심 방향과 거의 직각 방향으로 공구(T5)를 삽입하고, 공구(T5)를 펌프 축심 방향으로 이동시킴으로써 연통 개구부(H)를 개설하므로, 그 연통 개구부(H)가 홈 형상으로 되어 있는 점이다(도 4(b), 도 5(b), 도 6(b) 참조).

도 4(a)의 예에서는, 펌프 축심 방향과 거의 직각 방향에 대한 공구(T5)의 삽입량(이하, 「공구 삽입량」이라고 한다)을 적게 하고 펌프 축심 방향에 대한 공구(T5)의 이동량(이하, 「공구 이동량」이라고 한다)을 많게 하고 있다. 구체적으로는, 공구 삽입량에 대해서는 로터(6) 외주면으로부터 그 내주면에 도달하는 깊이(연통 개구부(H)가 형성되는 위치에서의 로터(6) 외주의 거의 두께 상당분)로 하고, 공구 이동량에 대해서는 로터(6)의 두께 이상으로 하고 있다. 이 경우, 상기 공구(T5)에 의해 개설되는 연통 개구부(H)는, 도 4(a)(b)와 같이 형성된다. 또 이 도 4(a)의 예에서는, 상기 도 (b)와 같이, 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 복수의 연통 개구부(H)의 위치가 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

도 5(a)의 예에서는, 도 4(a)의 예에 비해, 공구 삽입량을 많게 하고 공구 이동량을 적게 하고 있다. 구체적으로는, 공구 삽입량에 대해서는 로터(6) 외주면으로부터 그 내주면에 도달하는 깊이 이상으로 하고, 공구 이동량은 로터(6)의 두께 상당분으로 하고 있다. 이 경우, 상기 공구(T5)에 의해 개설되는 연통 개구부(H)는, 도 5(a)(b)와 같이 형성된다. 또 이 도 5(a)의 예에서는, 상기 도 (b)와 같이, 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 복수의 연통 개구부(H)의 위치가 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

도 6(a)의 예에서는, 도 4의 예에 비해, 공구 삽입량을 많게 하고 공구 이동량도 많게 하고 있다(또한 도 5(a)의 예와의 비교에서는, 공구 삽입량을 동일하게 하고 공구 이동량을 많게 하고 있다). 구체적으로는, 공구 삽입량은 로터(6) 외주면으로부터 그 내주면에 도달하는 깊이 이상으로 하고, 공구 이동량은 로터(6)의 두께 이상으로 하고 있다. 이 경우, 상기 공구(T5)에 의해 개설되는 연통 개구부(H)는, 도 6(a)(b)와 같이 형성된다. 또 이 도 6(a)의 예에서는, 상기 도 (b)와 같이, 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 복수의 연통 개구부(H)의 위치가 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

도 7(a)와 도 8(a)는, 각각 도 2(a)의 로터(6)에 연통 개구부(H)를 개설할 때에 사용할 수 있는 공구의 다른 예와, 상기 공구를 사용하여 연통 개구부(H)를 개설할 때의 작업 설명도이며, 도 7(b)는 상기 도 (a)의 공구로 개설한 연통 개구부(H)의 B 화살표 방향에서 본 도면이고, 도 8(b)는 상기 도 (a)의 공구로 개설한 연통 개구부(H)의 B 화살표 방향에서 본 도면이다.

도 2(a)에서는, 공구 스핀들(30) 선단의 구체(31)에 도시 생략의 칼날부가 형성되어 있는 공구(T1)를 준비하고, 상기 공구(T1)를 로터(6)의 면에 비스듬히 눌러 연통 개구부(H)를 개설하는 예를 나타내었지만, 이 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이 공구 스핀들(30) 선단의 원판체(32) 외주에 도시 생략의 칼날부가 형성되어 있는 공구(T2)를 준비하고, 상기 공구(T2)를 로터(6)의 면에 수평으로 눌러, 펌프 축심을 따라 상기 공구(T2)를 평행 이동시킴으로써, 연통 개구부(H)를 개설해도 된다. 이 경우, 개설되는 연통 개구부(H)는, 상기 도 (b)와 같이 단면이 대략 사각형상인 구멍이 된다. 단, 모서리부는 응력 집중을 저감하기 위해 R 형상이 된다. 또 도 8(a)의 공구(T3)는, 도 2(a)의 공구(T1)보다 구체(31)의 부분을 대경(大徑)으로 한 것이며, 상기 공구(T3)를 로터(6)의 면에 대략 평행하게 눌러, 펌프 축심을 따라 상기 공구(T3)를 평행 이동시킴으로써, 연통 개구부(H)를 개설해도 된다. 이 경우, 개설되는 연통 개구부(H)는, 상기 도 (b)와 같이 단면이 원형인 구멍이 된다.

도 9(a)는 도 1의 배기 펌프에 제1 본 발명 및 제2 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 다른 실시예로서의 통형 회전 부재의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다. 도시는 생략하지만, 본 실시 형태의 연통 개구부(H)는, 펌프 축심에 대해 점대칭으로 배치되어 있다.

도 1의 배기 펌프(P)에 있어서의 최하단의 회전날개(13E)는, 도 9(b)와 같이 펌프 축심을 중심으로 하여 방사상으로 나열된 상태에 있어서, 서로 이웃하는 회전날개(13E, 13E)들 사이의 개구 영역(OA)이 후술하는 도 14의 예보다 넓어지도록 형성할 수 있다. 구체적으로는, 도 9(b)에 있어서, 개구 영역(OA)의 넓이는, 연통 개구부(H)를 개설하기 위한 공구(T1)를 상기 개구 영역(OA)에 삽입할 수 있는 치수 이상의 넓이가 되도록 구성되어 있다. 이러한 구성의 채용에 의해, 최하단의 회전날개(13E)의 개구 영역(OA)에 공구를 통과시킬 수 있으므로, 최종 간극(G)이 공구를 삽입할 수 있는 치수보다 작아도 연통 개구부(H)를 가공할 수 있다. 또 이 도 9(a)의 예에서는, 상기 도 (b)와 같이, 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 복수의 연통 개구부(H)의 위치가 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

도 10(a)는 제2 본 발명의 한 실시 형태인 배기 펌프(나사 홈 배기부만으로 배기하는 형식)의 단면도이고, 상기 도 (b)는 (a)의 A 화살표 방향에서 본 도면이다. 도 10(a)의 배기 펌프(P)는, 앞서 설명한 도 1의 배기 펌프(P)에 있어서의 나사 홈 배기부(Ps)만을 구비하는 형식의 배기 펌프(드래그 펌프)이므로, 도 1의 배기 펌프(P)와 공통되는 부재에는 공통의 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

도 10(a)의 배기 펌프(P)는, 그 펌프 기본 구성으로서, 로터(6)(통형 회전 부재)와, 로터(6)를 그 축심(로터축(5)) 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단(래디얼 자기 베어링(10) 및 액시얼 자기 베어링(11))과, 로터(6)를 회전 구동하는 구동 모터(12)(구동 수단)와, 로터(6)의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)(외측 통형 고정 부재)와, 로터(6)의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)(내측 통형 고정 부재)와, 로터(6)와 외측 나사 홈 배기부 스테이터(18A)의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로(S1)와, 로터(6)와 내측 나사 홈 배기부 스테이터(18B)의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로(S2)와, 로터(6)에 개설되어, 그 로터(6)의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 내측 나사 홈 배기 통로(S2)로 인도하는 연통 개구부(H)를 구비하고 있다. 또한 도 10(a)의 배기 펌프(P)에는 도 1의 배기 펌프(P)와 같은 날개 배기부(Pt)가 없으므로, 이 도 10(a)의 배기 펌프(P)에 있어서의 상기 로터(6)는 상기 도면과 같이 직경이 일률적인 통체 형상으로 되어 있다.

또 이 도 10(a)의 배기 펌프(P)에서는, 상기 도 (b)와 같이, 연통 개구부(H)가 복수 설치되어 있으며, 이들 복수의 연통 개구부(H)의 위치가 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

또한 도 10(a)의 복수의 연통 개구부(H)는, 예를 들면 도 11(a)와 같이 로터(6)의 외주면(측면)에 개설할 수도 있으며, 이 경우도, 복수의 연통 개구부(H)의 위치는, 도 11(b)와 같이 배기 펌프(P)의 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어렵고, 밸런스의 수정도 용이해진다는 작용 효과가 얻어진다.

도 12는 도 1의 배기 펌프에 제3 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 통형 회전 부재의 단면도이다. 이 도 12의 예에서는, 로터(6)에 형성한 연통 개구부(H)의 가장자리부에 발생하는 응력 집중을 완화하기 위해, 연통 개구부(H) 주변을 보강하는 수단으로서, 로터(6)에 보강 수단을 설치하고 있다. 이 보강 수단은, 연통 개구부(H) 주변의 로터(6) 외주에 보강 부재(20)를 부착함으로써, 원심력이나 열팽창 등에 의한 연통 개구부(H) 주변에서의 로터(6)의 변형을 저감하는 제1 보강 구조와, 로터(6)의 펌프 축심 방향 대략 중간의 내주에 장출부(21)를 형성함으로써, 원심력이나 열팽창 등에 의한 연통 개구부(H) 주변에서의 로터(6)의 변형을 저감하는 제2 보강 구조를 채용한 것이다.

보강 부재(20)는, AFPR(아라미드 섬유 강화 플라스틱)이나 BFRP(붕소 섬유 강화 플라스틱)나 CFRP(카본 섬유 강화 플라스틱)나 DFRP(폴리에틸렌 섬유 강화 플라스틱)나 GFRP(유리 섬유 강화 플라스틱) 등의 고강도 재료로 이루어지는 링을, 도 12와 같이 로터(6) 외주면에 장착함으로써, 연통 개구부(H) 주변에서의 로터(6)의 변형을 저감하여, 연통 개구부(H)의 가장자리부에 발생하는 응력 집중을 완화할 수 있다.

이러한 링 형태의 보강 부재(20)에 의한 로터(6)의 변형 저감 효과를 보다 한층 높이기 위해서는, 로터(6)의 형성 재료보다 선팽창 계수가 낮고, 또한 탄성 계수가 큰 재료로 보강 부재(20)를 형성하는 것이 바람직하다. 로터(6)는 알루미늄 합금으로 만들어지는 경우가 많으므로, 그러한 보강 부재(20)의 형성 재료로서는 전술한 고강도 재료가 적합하다.

장출부(21)는, 도 12와 같이 연통 개구부(H)보다 상류의 로터(6)의 내벽부가 상기 로터(6)로부터 아래쪽을 향해 장출되도록 형성함으로써, 앞서 설명한 보강 부재(20)와 동일한 효과가 얻어지도록 구성되어 있다.

도 13은 도 1의 배기 펌프와는 구조가 상이한 다른 배기 펌프(나사 홈 배기부만으로 배기하는 형식)에 제3 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 배기 펌프의 단면도이다. 이 도 13의 배기 펌프의 기본적인 구성은 앞서 설명한 도 10(a)나 도 11(a)의 배기 펌프(P)와 동일하므로, 그 상세 설명은 생략한다. 도 13의 배기 펌프에서도, 연통 개구부(H) 주변을 보강하는 수단으로서, 로터(6)에 보강 수단을 설치하고 있다. 이 보강 수단은, 앞서 설명한 제1 보강 구조와 동일하게, 연통 개구부(H) 주변의 로터(6) 외주에 보강 부재(20)를 부착함으로써, 원심력이나 열팽창 등에 의한 연통 개구부(H) 주변에서의 로터(6)의 변형을 저감하도록 한 것이다.

이상 설명한 도 12와 도 13의 예에서는, 배기 펌프(P)의 구체적인 구성으로서, 로터(6)에 설치한 보강 수단(보강 부재(20) 또는 장출부(21))에 의해 연통 개구부(H) 주변을 보강하는 구성을 채용하였으므로, 원심력이나 열팽창 등에 의한 연통 개구부(H) 주변에서의 로터(6)의 변형이 작아지며, 그 변형에 의해 연통 개구부(H)의 가장자리부에 발생하는 응력 집중이 완화되어, 연통 개구부(H) 부근으로부터 로터(6)가 파손되기 어려워지는 등, 배기 펌프(P)의 내구성이 향상된다.

도 14는 도 1의 배기 펌프에 제4 본 발명을 적용한 경우에 있어서의 연통 개구부와 최하단의 회전날개의 위치 관계를 도시한 도면이다.

도 1의 배기 펌프(P)에서는, 앞서 설명한 바와 같이 로터(6)의 대략 중간보다 상류의 로터(6) 외주에 다단으로 회전날개(13)를 설치하고 있다. 최하단의 회전날개(13E)는, 펌프 축심을 중심으로 하여 도 14와 같이 방사상으로 나열된 상태에 있어서, 서로 이웃하는 회전날개(13E, 13E)들 사이가 개구 영역(OA)이 되도록 구성되어 있다. 도시는 생략하지만, 최하단의 회전날개(13E)보다 위쪽의 각 단의 회전날개(13)도 동일한 개구 영역을 구비하고 있다. 최하단의 회전날개(13E)와 그보다 1개 상단의 회전날개의 사이에 위치하는 가벼운 기체 분자는, 상기와 같은 최하단의 회전날개(13E)의 개구 영역(OA)을 투과함으로써, 연통 개구부(H) 방향으로 이행한다.

이상과 같은 가벼운 기체 분자의 이행 형태(진로)를 고려하여, 도 14의 예에서는, 로터(6)의 연통 개구부(H)를 최하단의 회전날개(13E)의 개구 영역(OA)과 대향하는 위치에 설치하는 구성을 채용하고 있다. 이러한 구성의 채용에 의해, 연통 개구부(H)를 빠져나가 내측 나사 홈 배기 통로(S2)에 매끄럽게, 또한 효율적으로, 가스 분자를 이행할 수 있게 되어, 배기 펌프(P)의 배기 성능이 향상된다.

이상의 설명에서는, 설명의 편의상, 제1 내지 제4 발명의 실시 형태를 개별적으로 나누어 설명하였지만, 이들 실시 형태를 조합하여 실시해도 된다.

1 : 외장 케이스
1A : 펌프 케이스
1B : 펌프 베이스
1C : 플랜지
2 : 가스 흡기구
3 : 가스 배기구
4 : 스테이터 칼럼
5 : 로터축
6 : 로터(통형 회전 부재)
60 : 제1 연결 고리부
61 : 제2 연결 고리부
7 : 보스구멍
9 : 숄더부
10 : 래디얼 자기 베어링
10A : 래디얼 전자석 타깃
10B : 래디얼 전자석
10C : 래디얼 방향 변위 센서
11 : 액시얼 자기 베어링
11A : 아마추어 디스크
11B : 액시얼 전자석
11C : 액시얼 방향 변위 센서
12 : 구동 모터
12A : 고정자
12B : 회전자
13 : 회전날개
13E : 최하단의 회전날개
14 : 고정날개
18A : 외측 나사 홈 배기부 스테이터(외측 통형 고정 부재)
18B : 내측 나사 홈 배기부 스테이터(내측 통형 고정 부재)
19A, 19B : 나사 홈
20 : 보강 부재
21 : 장출부
30 : 공구 스핀들
31 : 구체
32 : 원판체
G : 최종 간극(최하단의 회전날개와 연통 개구부의 상류단 사이의 간극)
H : 연통 개구부
OA : 회전날개의 개구 영역
P : 배기 펌프
Pt : 날개 배기부
Ps : 나사 홈 배기부
S1 : 외측 나사 홈 배기 통로
S2 : 내측 나사 홈 배기 통로
T1, T2, T3, T4, T5 : 공구

Claims

통형 회전 부재와,
상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과,
상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서,
상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개와 상기 연통 개구부 상류단 사이의 간극이, 그 간극에 상기 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상인 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 최하단의 회전날개보다 하류의 상기 통형 회전 부재가, 상기 연통 개구부가 형성된 위치에서 상기 최하단의 회전날개로부터 멀어지는 방향으로 경사진 하향 구배의 테이퍼 형상임으로써, 상기 최하단의 회전날개와 상기 연통 개구부 상류단 사이의 간극이 상기 치수 이상이 되는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
통형 회전 부재와,
상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과,
상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서,
상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개와 상기 회전날개에 인접하는 회전날개 사이의 개구 영역이, 그 개구 영역에 상기 연통 개구부를 개설하기 위한 공구를 삽입할 수 있는 치수 이상인 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
통형 회전 부재와,
상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과,
상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부와,
상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서,
상기 연통 개구부의 위치가 상기 배기 펌프의 펌프 축심에 대해 점대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 연통 개구부 주변을 보강하는 보강 수단이, 상기 통형 회전 부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
청구항 5에 있어서,
상기 보강 수단은,
상기 연통 개구부 주변의 통형 회전 부재 외주에 보강 부재를 부착함으로써 연통 개구부 주변에서의 통형 회전 부재의 변형을 저감하는 제1 보강 구조, 및 상기 연통 개구부 주변의 통형 회전 부재 내주에 장출부를 형성함으로써 연통 개구부 주변에서의 통형 회전 부재의 변형을 저감하는 제2 보강 구조 중 어느 한쪽의 보강 구조 또는 양쪽의 보강 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 보강 구조는, 고강도 재료로 이루어지는 링을 보강 부재로 하여 상기 연통 개구부 주변의 통형 회전 부재 외주에 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
청구항 7에 있어서,
상기 링은, 상기 통형 회전 부재의 형성 재료보다 선팽창 계수가 낮으며, 또한 탄성 계수가 큰 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.
통형 회전 부재와,
상기 통형 회전 부재를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과,
상기 통형 회전 부재를 회전 구동하는 구동 수단과,
상기 통형 회전 부재의 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치된 내측 통형 고정 부재와,
상기 통형 회전 부재와 상기 외측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 외측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재와 상기 내측 통형 고정 부재의 사이에 설치한 나선형상의 내측 나사 홈 배기 통로와,
상기 통형 회전 부재에 개설되어, 그 통형 회전 부재의 외주 부근에 존재하는 기체의 일부를 상기 내측 나사 홈 배기 통로로 인도하는 연통 개구부를 구비하여 이루어지는 배기 펌프에 있어서,
상기 연통 개구부보다 상류의 상기 통형 회전 부재의 외주에 다단으로 설치되어 있는 복수의 회전날개 중 최하단의 회전날개의 개구 영역과 대향하는 위치에, 상기 연통 개구부가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 펌프.