KR101980405B1

KR101980405B1 - 진공 펌프

Info

Publication number: KR101980405B1
Application number: KR1020147016249A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가바사와; 유이치 가와이; 마사키 호리; 다카히로 이이요시
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 아리사와 세이사쿠쇼
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2019-05-20
Also published as: TWI586893B; WO2013081019A1; KR20140099493A; CN103998789B; EP2787218B1; JPWO2013081019A1; EP2787218A4; JP5984839B2; US9835170B2; TW201323717A; US20140294565A1; CN103998789A; EP2787218A1

Abstract

섬유 강화 수지제의 회전 원통의 변형을 가급적으로 저감하여 회전 원통과 고정 원통과의 빈틈을 충분히 작게 하는 것이 가능하고, 그만큼 배기 성능의 향상을 도모할 수 있는 진공 펌프의 제공. 내주면에 나선 형상의 나사 홈부(1)가 형성되는 고정 원통부(2)와, 상기 고정 원통부(2) 내에 배치되는 회전 원통부(3)를 구비하고, 상기 회전 원통부(3)를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부(1)와 상기 회전 원통부(3)의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성하고, 가장 바깥의 상기 섬유 강화 수지층이, 인접하는 층보다 두꺼워지도록 한다.

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

본 발명은, 나사 홈 펌프부를 구비한 진공 펌프에 관한 것이다.

진공 장치의 고진공 환경을 실현하기 위해 이용되고 있는 복합형 터보 분자 펌프는, 회전날개와 고정날개를 교대로 배치하여 이루어지는 축류 펌프의 하류에, 회전 원통과 이 회전 원통에 대향하는 고정 원통으로 이루어지는 나사홈 펌프를 설치한 것이다.

이 나사 홈 펌프는, 대향하는 회전 원통과 고정 원통과의 빈틈이 작은 만큼, 배기 성능이 향상되기 때문에, 나사 홈 펌프를 구성하는 회전 원통 부분에는 고정밀도가 요구된다.

그 때문에, 통상, 회전 원통 부분은, 금속제이고, 회전날개와 일체로 깎아내 어 형성되어 있지만, 이 회전날개와 회전 원통을 가지는 회전체의 경량화를 도모하도록, 회전 원통 부분이 경량이며 강도가 우수한 FRP제(섬유 강화 수지제)를 원통으로 치환하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2 참조).

일본 공개특허공보 2009-108752호 일본 공개특허공보 2004-278512호

그런데, 상기 회전체는 고속 회전하기 때문에, 원주 방향으로 하중이 걸린다. 또, 회전 원통은 회전축에 일단만이 고정되는 구조이기 때문에, 원주 방향뿐만 아니라 축방향으로도 하중이 걸린다.

그래서, FRP제의 회전 원통은, 원주 방향으로 섬유를 배치한 후프층(Hoop layer)과, 축방향으로 약간의 각도를 주어 섬유를 배치한 헬리컬층(Helical layer)을 교대로 적층한 다층 구조로 하는 것이 일반적이다. 또, 이때, 회전 원통의 재료 특성을 평균화하기 위해, 가능한 한 각층의 두께를 얇게 하여 적층수를 많게 하는 점도 일반적이라고 할 수 있다.

그렇지만, 상기 다층 구조로 하는 경우, 헬리컬층에서의 섬유를 겹치거나. 섬유를 감을 때 약간의 위치 어긋남 등에 의해, 표면에 요철이 생긴다.

그 때문에, 회전 원통은, 통상은 최외층이 후프층이 되도록 섬유를 감아 성형한 후, 표면의 요철을 제거 가공하여 소정의 형상 정밀도로 마무리할 필요가 있다.

그런데, 표면의 요철을 제거 가공(마무리 가공)함으로써, 내부 변형의 해방에 의한 내부 응력의 불균일이 발생하고, 회전 원통 전체가 변형함으로써, 대향하는 고정 원통과의 빈틈을 충분히 작게 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

이것은, FRP제의 회전 원통이 적어도 2종의 소재(섬유 및 수지)로 형성되어 있는 것, 후프층과 헬리컬층이라고 하는 섬유 배향이 다른 층이 일체화되어 있는 것, 또한 소재의 수지 경화시의 경화 수축에 의한 변형이나 열팽창율의 차이에 의해, 큰 내부 응력이 생기고 있는 것에 의한 것이라고 생각할 수 있다.

또, 다른 관점에서, 표면의 요철을 제거 가공(마무리 가공)함으로써,

A) 연속된 섬유의 절단,

B) 이방성 재료층과 다른 이방성 재료층의 변형 밸런스의 붕괴,

C) 층의 소정 부분의 섬유 장력의 변화

에 의하여 회전 원통이 변형하기도 한다. 또, 섬유를 절단하지 않아도, 어느 일부의 수지층을 깎아내면, 그 변형 밸런스가 무너져, 회전 원통이 변형하기도 한다.

또한, 또 다른 관점에서, FRP는 철 등의 등방성 재료와는 다른 이방성 재료이며, 후프층과 헬리컬층에서는 그 재료 특성이 다르다. FRP에서는, 후프층과 헬리컬층을 하나의 경화 공정으로 경화시킨 경우(즉, 후프층만을 경화시키고, 이어서 헬리컬층만을 경화시킨다고 하는 방법이 아니라, 후프층, 헬리컬층을 와인딩 공정으로 적층하여 감게 하고, 후프층과 헬리컬층을 동시 일체로 경화시킨 경우), 헬리컬층과 후프층은 밸런스를 이루어 회전 원통을 유지하고 있다. 따라서, 이 밸런스가 무너지면 회전 원통 자체에 큰 변형이 생겨 버린다. 바꾸어 말하면, 후프층 혹은 헬리컬층의 일부를 절삭 가공하여 섬유를 절단하거나, 섬유를 절단하지 않아도 그 수지층을 깍아낸 경우는, 회전 원통에 있어서 응력 밸런스가 무너져, 회전 원통의 형상을 유지할 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결한 것이며, 섬유 강화 수지제의 회전 원통의 변형을 가급적으로 저감하여 회전 원통과 고정 원통과의 빈틈을 충분히 작게 하는 것이 가능하고, 그만큼 배기 성능의 향상을 도모할 수 있는 극히 우수한 진공 펌프를 제공하는 것이다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.

내주면에 나선 형상의 나사 홈부(1)가 형성되는 고정 원통부(2)와, 상기 고정 원통부(2) 내에 배치되는 회전 원통부(3)를 구비하고, 상기 회전 원통부(3)를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부(1)와 상기 회전 원통부(3)의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 회전 원통부(3)는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성되는 것이며, 가장 바깥의 상기 섬유 강화 수지층이, 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1에 기재된 진공 펌프에 있어서, 가장 바깥의 상기 섬유 강화 수지층은, 인접하는 층보다 25% 이상 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 내주면에 나선 형상의 나사 홈부(1)가 형성되는 고정 원통부(2)와, 상기 고정 원통부(2) 내에 배치되는 회전 원통부(3)를 구비하고, 상기 회전 원통부(3)를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부(1)와 상기 회전 원통부(3)의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 회전 원통부(3)는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성되는 것이며, 상기 섬유 강화 수지층에는 섬유를 헤리컬 감기로 형성되는 헬리컬층(4)과 섬유를 후프 감기로 형성되는 후프층(5)이 있고, 가장 바깥의 상기 후프층(5)이, 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 3에 기재된 진공 펌프에 있어서, 가장 바깥의 상기 후프층(5)은, 인접하는 층보다 25% 이상 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 표면이 적어도 일부 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 5에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최내층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 5에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최내층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 6에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최내층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 7에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최내층을 후프층(5)으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 5에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 6에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 7에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 8에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 9에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 10에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 11에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층의 상기 후프층(5)을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

또, 청구항 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 5에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 6에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 7에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 8에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 9에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 10에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 11에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 12에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 13에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 14에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 15에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 16에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 17에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 18에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.
또, 청구항 19에 기재된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 원통부(3)의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 섬유 강화 수지제의 회전 원통의 변형을 가급적으로 저감하여 회전 원통과 고정 원통과의 빈틈을 충분히 작게 하는 것이 가능하고, 그만큼 배기 성능의 향상을 도모하여 지극히 우수한 진공 펌프가 된다.

도 1은, 본 실시예의 개략 설명 단면도이다.
도 2는, 종래의 회전 원통부의 개략 설명 단면도이다.
도 3은, 본 실시예의 회전 원통부의 개략 설명 단면도이다.
도 4는, 회전 원통부의 내부 응력 또는 층의 소정 부분 섬유 장력의 차이에 의한 변형의 예를 나타내는 개략 설명도이다.
도 5는, 본 실시예의 회전 원통부의 개략 설명 단면도이다.
도 6은, 본 실시예의 다른 예의 개략 설명 단면도이다.
도 7은, 최외층(가장 바깥의 후프층)의 두께와 제거 가공 전후의 표면의 요철량의 시뮬레이트 결과를 나타내는 그래프이다.

적합하다고 생각되는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단하게 설명한다.

가장 바깥의 섬유 강화 수지층(예를 들면 후프층(5))을 인접하는 층보다 두껍게 함으로써, 제거 가공에 의한, 내부 변형의 해방에 의한 내부 응력의 불균일을 상대적으로 작게 하는 것이 가능하게 되고, 따라서, 섬유 강화 수지제의 회전 원통부(3)의 변형이 저감되게 된다. 또, 제거 가공에 의한, 연속된 섬유의 절단이나 이방성 재료층과 다른 이방성 재료층의 변형 밸런스의 붕괴나 층의 소정 부분의 섬유 장력의 변화에 의한 영향을 상대적으로 작게 하는 것이 가능하게 되고, 따라서, 섬유 강화 수지제의 회전 원통부(3)의 변형이 저감되게 된다.

실시예

본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.

본 실시예는, 내주면에 나선 형상의 나사 홈부(1)가 형성되는 고정 원통부(2)와, 상기 고정 원통부(2) 내에 배치되는 회전 원통부(3)를 구비하고, 상기 회전 원통부(3)를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부(1)와 상기 회전 원통부(3)의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 회전 원통부(3)는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성되는 것이며, 상기 섬유 강화 수지층에는 섬유를 헤리컬 감기로 형성되는 헬리컬층(4)과 섬유를 후프 감기로 형성되는 후프층(5)이 있고, 가장 바깥의 상기 후프층(5)은 표면이 제거되어 있으며, 상기 제거 후의 가장 바깥의 상기 후프층(5)이 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성되어 있는 것이다.

구체적으로는, 본 실시예는, 도 1에 도시한 바와 같이, 통 형상의 펌프 케이스(6) 내에 회전체(7)(로터)를 회전 가능하게 배치한 나사 홈 펌프이다. 회전체(7)는, DC모터(8)의 회전축(9)에 부착되는 금속제의 원반 형상의 부착부(10)와, 상기 부착부(10)가 끼워 맞춰 연결되는 회전 원통부(3)로 구성되어 있다. 도면 중, 부호 11은 챔버(12)와 연결하여 통하는 흡기구, 13은 배기구, 14는 지름 방향 전자석, 15는 축방향 전자석이다.

부착부(10)와 회전 원통부(3)는, 예를 들면, 부착부(10)의 외경과 회전 원통부(3)의 내경을 대략 같은 지름으로 하고, 부착부(10)를 액체 질소 등으로 냉각하면서 회전 원통부(3)의 상부에 삽입하여 끼워 맞추는 소위 냉박음에 의해 끼워 맞춰 연결된다.

또, 본 실시예의 회전 원통부(3)는, 공지의 필라멘트 와인딩법을 이용하여 형성되는 섬유 강화 수지층을 복수 적층하여 이루어지는 것이며, 맨드릴(Mandrel)의 축심에 대한 섬유의 감는 각도가 80° 미만의 헤리컬 감기에 의해 형성되는 헬리컬층(4)과, 맨드릴의 축심에 대한 섬유의 감는 각도가 80° 이상의 후프 감기에 의해 형성되는 후프층(5)을 교대로 복수 적층하여 형성되어 있다.

구체적으로는, 본 실시예의 회전 원통부(3)는, 헬리컬층(4)(맨드릴 축심에 대한 감는 각도 ±20°)과 후프층(5)을 교대로, 적어도 최내층 및 최외층이 후프층(5)이 되도록 후프층/헬리컬층/후프층 구성을 포함하는 3층 이상을 적층함으로써 형성되어 있다(바람직하게는 5~7층 정도.).

헬리컬층(4)은 축방향의 힘에 대한 내력을 얻기 위해, 후프층(5)은 원주 방향의 힘에 대한 내력을 얻기 위해서 각각 형성되어 있다. 또, 층간의 변형은 각층이 두꺼운 만큼, 적층수가 적은 만큼 커지기 때문에, 적층수를 많이 하여 각층의 두께를 얇게 함으로써 층간 변형을 저감할 수 있다. 한편, 최외층 및 최내층은 후프층(5)으로 한정되지 않고, 헬리컬층(4)이나 수지만의 층으로 해도 좋지만, 후프층(5)으로 한 편이 보다 회전 원통부(3)의 변형을 저감할 수 있다.

예를 들면, 회전 원통부(3)는, 수지를 함침시킨 탄소섬유를 맨드릴에 감아 적층하고, 후프층(5) 및 헬리컬층(4)을 교대로 적층하며, 수지를 가열 경화시킨 후, 맨드릴을 탈형함으로써 형성한다. 한편, 수지는 페놀 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등으로부터 용도에 맞는 것을 선정하면 좋다.

또, 맨드릴 탈형 후, 회전 원통부(3)의 최외층의 표면(의 요철)을, 회전 원통부(3)의 외경을 소정의 치수(형상)로 하기 위해 약간 연마(제거 가공)한다.

표면의 요철을 제거 가공(마무리 가공)한 것에 의한, 내부 변형의 해방에 의한 내부 응력의 불균일을 가급적으로 저감할 수 있도록, 본 실시예에 있어서는 가장 바깥의 후프층(5)의 두께가 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성하고 있다. 또, 표면의 요철을 제거 가공(마무리 가공)한 것에 의한, 연속한 섬유의 절단이나 이방성 재료층과 다른 이방성 재료층의 변형 밸런스의 붕괴나 층의 소정 부분 섬유의 장력의 변화에 의한 영향을 가급적으로 저감할 수 있도록, 본 실시예에 있어서는 가장 바깥의 후프층(5)의 두께가 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성하고 있다. 한편, 다른 층의 두께는 동일 두께로 설정한다.

여기서, 도 2는, 최외층과 각층과의 두께가 동일하게 되도록 필라멘트 와인딩 성형한 종래의 회전 원통부(3＇)에 있어서의 최외층의 두께 최대시(a)와 두께 최소시(b)를 나타내는 것이며, 도 3은, 최외층의 두께가 최대가 되도록 필라멘트 와인딩 성형한 본 실시예의 회전 원통부(3)에 있어서의 최외층의 두께 최대시(a)와 두께 최소시(b)를 나타내는 것이다. 도면 중, 부호 4＇및 4는 헬리컬층, 5＇및 5는 후프층이다.

도 2, 3에서, 내측층(최외층 및 최내층을 제외한 내측의 층)의 두께 불균일의 누적차이 a가 최대가 되고, 또, 제거 가공량의 차이 b가 최대가 된 경우(최외층의 두께에 있어서의 가공 전의 두께와 가공 후의 두께의 차이가 최대가 된 경우), 도 3의 쪽이 최외층의 두께 변화의 영향 정도가 보다 작게 되는 것을 알 수 있다. 한편, 도 4는 내부 응력 또는 층의 소정 부분 섬유의 장력의 차이에 의한 변형의 예이고, 이와 같이 변형하기 때문에 각 부에서 제거 가공량의 차이(b)에 차이가 생긴다.

제거 가공한 후의 최외층(가장 바깥의 후프층(5))의 두께가 작은 경우에는, 이 변형의 영향이 크고, 회전 원통부(3)의 진원도가 제거 가공 전보다 오히려 나빠지는 경우가 있다. 그 때문에, 이 최외층(가장 바깥의 후프층(5))의 두께는, 상술의 내부 응력 또는 층의 소정 부분 섬유의 장력의 차이를 저감하기 위해서는 가급적으로 두껍게 하는 것이 바람직하다.

여기서, 최외층(가장 바깥의 후프층(5))의 두께와, 제거 가공 전후의 표면의 요철량과의 관계는, 예를 들면, 도 7과 같이 된다.

도 7의 예에서는, 헬리컬층에 있어서의 섬유의 겹침이나, 섬유를 감을 때 약간의 위치 어긋남 등에 의해, 제거 가공 전의 표면에 0.25㎜의 요철이 생긴다. 이 요철을 없애기 위해서 제거 가공하는 것이지만, 섬유의 겹침 등에 기인하는 요철을 제거해도, 가공 불균일에 의하여 내부 변형의 해방에 의한 내부 응력의 불균일이 생겨, 원통 전체가 크게 변형되는 경우가 있다. 또, 가공 불균일에 의하여 연속한 섬유의 절단이나 이방성 재료층과 다른 이방성 재료층의 변형 밸런스의 붕괴나 층의 소정 부분 섬유의 장력의 변화가 생겨, 원통 전체가 변형되는 일도 있다. 또한, 섬유 강화 수지제의 수지 경화 후의 원통은, 섬유를 절단함으로써, 그 섬유의 장력이 변화하여, 원통 전체가 변형되는 경우가 있다.

그 결과, 섬유 겹침 등에 기인하는 요철과, 원통 전체의 변형에 의한 요철을 맞춘 표면의 전체 요철량이, 제거 가공 전보다, 오히려 나빠지는 경우가 있다. 도 7의 예에서는, 본 실시예와 같은 구성에 있어서, 최외층의 두께를 변화시킨 경우에, 가공 불균일(내측층의 두께 불균일)이 비교적 적은 경우(0.05㎜)와 비교적 많은 경우(0.07㎜)의 쌍방에서, 표면의 전체 요철량을 시뮬레이트하고 있다. 그 결과, 제거 가공 후의 최외층의 두께가 얇은 경우에는, 표면의 전체 요철량이 제거 가공 전보다 커지지만, 제거 가공 후의 최외층의 두께를 늘리면 표면의 전체 요철량이 저하한다는 결과가 된다. 예를 들면, 가공 불균일이 0.07㎜의 경우, 제거 가공 후의 최외층의 두께가 0.1㎜의 경우에는, 제거 가공 후 표면의 전체 요철량이 0.35㎜까지 증가해 버리지만, 제거 가공 후의 최외층의 두께를 1.6㎜로 하면, 표면의 전체 요철량이 0.17㎜까지 저감할 수 있다. 또, 표면의 요철량이 가공 전보다 작아지는 것이(어느 정도의 여유를 가지고), 대체로 0.5㎜(다른 층：0.4㎜의 1.25배)이기 때문에, 표면 제거 후의 두께가 다른 층보다 25% 이상 두꺼워지도록 하는 것이 바람직하다고 추측된다.

상기와 같이 가장 바깥의 후프층(5)의 두께를 설정함으로써, 제거 가공으로 제거하는 섬유량에 불균일이 생겨도, 이 제거 가공시에 제거되는 섬유량의 불균일에 기인하는 내부 변형의 해방에 의한 내부 응력의 불균일을 상대적으로 작게 하는 것이 가능하게 되고, 따라서, 섬유 강화 수지제의 회전 원통부(3)의 변형이 저감되며, 그만큼 회전 원통과 고정 원통과의 빈틈을 충분히(금속제로 한 경우와 손색없으며, 예를 들면 1㎜정도까지) 작게 하는 것이 가능하고, 그만큼 배기 성능의 향상을 도모하게 된다. 또, 제거 가공시에 제거되는 섬유량의 불균일에 기인하는 연속한 섬유의 절단이나 이방성 재료층과 다른 이방성 재료층의 변형 밸런스의 붕괴나 층의 소정 부분 섬유의 장력의 변화에 의한 영향을 상대적으로 작게 하는 것이 가능하게 되어, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 최내층의 두께를 최외층과 동일하게 설정해도 좋다(최외층과 최내층이 최대 두께를 가지도록 구성해도 좋다.). 도 5에 도시한 바와 같이, 최외층 및 최내층의 두께가 동일하지 않은 경우(a)에 비해, 최외층 및 최내층의 두께를 동일(대칭)하게 한 경우(b), 내부 응력이 내외에서 대칭이 되고, 모멘트의 발생을 방지할 수 있어, 내부 응력을 없애는 것이 가능해지기 때문이다. 또, 제거 가공에 의한 소정 부분의 장력의 변화에 의한, 내외의 장력의 차이도 상대적으로 작게 하는 것이 가능해진다. 한편, 이 경우, 최외층 및 최내층은, 최외층 및 최내층 이외의 다른 층(최소 두께의 층)보다 25% 이상 두꺼워지도록 한다. 이것에 의해, 최외층이 제거 가공에 의해 얇아져도, 회전 원통부(3)의 진원도(형상)를 유지할 수 있다.

또, 본 실시예는 나사홈 펌프에 대하여 설명하고 있지만, 도 6에 도시한 다른 예와 같은 복합형의 터보 분자 펌프 등, 나사 홈 펌프부를 가지는 구성이면 상기 구성은 마찬가지로 채용할 수 있다. 도면 중, 부호 16은 펌프 케이스(6)의 내벽면에 다수단 소정 간격을 두고 돌출 형성되는 고정날개, 17은 고정날개(16)와 교대로 배치되는 회전날개(DC모터(8)의 회전축(9)에 부착되는 금속제의 부착부(10)에 일체로 설치된다)이며, 부착부(10)의 하단부에 설치되는 고리 형상의 끼워맞춤부(18)를 냉박음에 의해 끼워넣음으로써 회전 원통부(3)에 끼워 맞춰 연결되어 있다. 그 나머지는 도 1의 경우와 마찬가지이다.

본 실시예는 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 섬유 강화 수지제의 회전 원통부(3)의 변형을 가급적으로 저감하여 회전 원통부(3)와 고정 원통부(2)와의 빈틈을 충분히 작게 하는 것이 가능하고, 그만큼 배기 성능의 향상을 도모하는 지극히 우수한 것이 된다.

1. 나사 홈부
2. 고정 원통부
3. 회전 원통부
4. 헬리컬층
5. 후프층

Claims

내주면에 나선 형상의 나사 홈부가 형성되는 고정 원통부와, 상기 고정 원통부 내에 배치되는 회전 원통부를 구비하고, 상기 회전 원통부를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부와 상기 회전 원통부의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 회전 원통부는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성되는 것이며, 가장 바깥의 상기 섬유 강화 수지층이, 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
가장 바깥의 상기 섬유 강화 수지층은, 인접하는 층보다 25% 이상 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
내주면에 나선 형상의 나사 홈부가 형성되는 고정 원통부와, 상기 고정 원통부 내에 배치되는 회전 원통부를 구비하고, 상기 회전 원통부를 회전시킴으로써 상기 나사 홈부와 상기 회전 원통부의 외주면으로 형성되는 나선 형상의 배기 유로를 통하여 배기를 행하는 나사홈 펌프부를 구비한 진공 펌프로서, 상기 회전 원통부는, 복수의 섬유 강화 수지층을 적층하여 구성되는 것이며, 상기 섬유 강화 수지층에는 섬유를 헤리컬 감기로 형성되는 헬리컬층과 섬유를 후프 감기로 형성되는 후프층이 있고, 가장 바깥의 상기 후프층이, 인접하는 층보다 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 3 항에 있어서,
가장 바깥의 상기 후프층은, 인접하는 층보다 25% 이상 두꺼워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 표면이 적어도 일부 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최내층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최내층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 6 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최내층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 7 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최내층을 후프층으로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 8 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층의 상기 후프층을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 9 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층의 상기 후프층을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 10 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층의 상기 후프층을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 11 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층의 상기 후프층을 동일 두께로 한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 6 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 7 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 9 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 10 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 11 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
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제 16 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 17 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 18 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
제 19 항에 있어서,
상기 회전 원통부의 최외층 및 최내층 이외의 다른 층은 동일 두께로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.