KR20000006393A

KR20000006393A - 터보분자펌프

Info

Publication number: KR20000006393A
Application number: KR1019990023806A
Authority: KR
Inventors: 가바사와다카시
Original assignee: 다카키도시요시; 세이코세이키 가부시키가이샤
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-01-25
Also published as: US6334754B1; JP3013083B2; JP2000009088A; DE69928866T2; EP0967395A2; DE69928866D1; EP0967395A3; EP0967395B1; KR100549514B1

Abstract

본 발명은 강한 진동 등에 의해서도 비교적 휘어지지 않는 구조의 스테이터 날개, 로터 날개에 접촉되어도 파손되지 않는 구조의 스테이터 날개의 터보 분자 펌프에 관한 것으로써, 제1 실시형태에서는 스테이터 날개(72)의 내측 원환부(圓環部)(74)에 리브 구조를 채용한다. 구체적인 리브 구조로서는, 지름방향의 단면을 반원 형상(b), 반길이원 형상(c), コ자 형상(d) 또는 역V자 형상(e) 등의 각종 형상으로 하여 프레스 가공에 의해 형성하고, 또는 용접 등에 의해 부착한다.

또한, 2분할의 스테이터 날개(72)의 접합부끼리 맞물리게 하는 클립을 설치하여 2분할 부분의 강성을 향상시킨다. 또한, 각 단에 대해 2쌍의 스테이터 날개(72)를 중합하여 2층 구성으로 하고, 2분할 위치의 위상을 90도로 엇갈리게 한다.

한편, 스테이터 날개(72)와 로터 날개(62)가 접촉되어도 스테이터 블레이드(75)와 로터 블레이드(63)가 접촉되지 않는 구조로 함으로써, 파손되지 않게 한다.

Description

터보 분자 펌프{TURBO MOLECULAR PUMP}

본 발명은 터보 분자 펌프에 관한 것으로, 상세하게는 스테이터 날개를 개량한 터보 분자 펌프에 관한 것이다.

반도체 제조장치 등의 진공장치로서 터보 분자 펌프가 폭넓게 사용되고 있다. 이 터보 분자 펌프는 스테이터부와 로터부에 스테이터 날개와 로터 날개를 축방향으로 다단 배치하고, 모터에 의해 로터부를 고속 회전함으로써, 진공(배기)처리를 행하는 것이다.

도11은 이와같은 터보 분자 펌프의 로터 날개와 스테이터 날개의 구성을 나타낸 것이다. 도11(a)는 로터 날개와 스테이터 날개의 배치관계를 나타낸 단면도이고, (b)는 로터를 로터 날개의 상하면을 따라 절단한 경우의 단면 사시도이며, (c)는 스테이터 날개의 일부를 나타낸 사시도이다.

도11에 도시된 바와같이, 터보 분자 펌프는 고속 회전하는 로터축에 고정 배치된 로터(60)와 스테이터(70)로 구성되어 있다.

로터(60)는 모터나 자기 베어링을 내측에 수용하는 로터 본체(61)와, 로터 본체(61)의 외주에 설치된 로터 원환부(64)와, 로터 원환부(64)에 직경 방향 방사상으로 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 설치된 다수의 로터 블레이드(63)로 구성되어 있다.

한편, 스테이터(70)는 스페이서(71)와 이 스페이서(71, 71)사이에 외주측이 지지됨으로써 로터 날개(62)의 각 단사이에 배치되는 스테이터 날개(72)로 구성된다.

스페이서(71)는 단부를 가지는 원통상이고, 내측에 위치하는 단부 축방향의 길이는 로터 날개(62)의 각 단의 간격에 따른 길이로 되어 있다.

스테이터 날개(72)는 외주측의 일부가 스페이서(71)에 의해 둘레방향으로 끼워 지지되는 외측 원환부(73)와, 내측 원환부(74)와, 외측 원환부(73)와 내측 원환부(74)에 의해 양단이 방사상으로 소정 각도로 지지된 다수의 스테이터 블레이드(75)로 구성되어 있다. 내측 원환부(74)의 내경은 로터 본체(61)의 외경보다 크게 형성되며, 내측 원환부(74)의 내주면(77)과 로터 본체(61)의 외주면(65)이 접촉하지 않게 되어 있다.

이 스테이터 날개(72)는 각단의 로터 날개(62)사이에 배치되기 때문에, 원주 2분할되어 있다. 스테이터 날개(72)는 이 2분할된, 예를들면 스테인레스제 강 또는 알루미늄제 얇은 판으로부터 에칭법 등에 의해 반원환상의 외형부분과 스테이터 블레이드(75)의 부분을 잘라내고, 스테이터 블레이드(75) 부분을 프레스 가공에 의해 소정각도로 구부림으로써 도11(c)에 도시하는 형상으로 형성된다.

이와같이 형성된 터보 분자 펌프에 있어서, 로터(60)가 모터에 의해 수만 rpm으로 회전 구동되면, 도면 상측에서 하측으로 향해 배기작용이 행해지도록 되어 있다.

이와같은 종래의 터보 분자 펌프에서는 스페이서(71)에 의한 지지가 한쪽만 되는 구조이고, 또한 스테이터 날개(72)가 원주 2개로 나뉘어져 스테이터 날개(72)에 과대한 부하가 걸렸을 때에 크게 휘어지는 경우가 있었다. 특히, 푼스 성형에 의한 스테이터 날개(72)의 성형품에서는 판 두께가 얇으므로 개방단으로 되어 있는 중심측이 2개로 분할된 부분에서 크게 휘어지는 경우가 있었다.

이때문에, 진공 챔버에 부착된 밸브의 오동작 등에 의해, 큰 가스 부하의 변동이 있는 경우에, 스테이터 날개가 크게 휘어지고, 최악의 경우, 로터 블레이드(63)에 스테이터 블레이드(75)가 접촉하여 파손되는 경우가 있었다.

또한, 로터축을 자기 베어링 장치로 지지하는 구성인 경우, 자기 베어링 장치의 고장이나 정전시 등에 보호 베어링에 터치다운되었을 때에 발생하는 진동 등에 의해서도 스테이터 날개(72)가 로터 날개(62)와 접촉하여 파손되는 경우가 있었다.

그래서, 본 발명은 이와같은 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로써, 강한 진동 등에 의해서도 비교적 휘어지지 않는 구조의 스테이터 날개를 가지는 터보 분자 펌프를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 휘어짐에 의해 로터 날개에 접촉했다고 해도 파손되지 않는 구조의 스테이터 날개를 가지는 터보 분자 펌프를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 일실시형태의 터보 분자 펌프의 전체구성의 단면도,

도2는 본 발명의 제1실시형태의 스테이터 날개의 구성을 나타낸 사시도,

도3은 본 발명의 제2 실시형태의 스테이터 날개의 내측 원환부끼리 대향하는 양단부를 나타낸 사시도,

도4는 본 발명의 제2 실시형태의 제1 변형예의 내측 원환부의 당접 부분을 나타낸 사시도,

도5는 본 발명의 제2 실시형태의 제2 변형예의 내측 원환부의 당접 부분을 나타낸 사시도,

도6은 본 발명의 제3 실시형태의 스테이터 날개의 배치 구성을 나타낸 개념도,

도7은 본 발명의 제4 실시형태의 터보 분자 펌프의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도,

도8은 본 발명의 제4 실시형태의 제1 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도,

도9는 본 발명의 제4 실시형태의 제2 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도,

도10은 본 발명의 제4 실시형태의 제3 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도,

도11은 종래의 터보 분자 펌프의 터빈 부분의 구성을 나타낸 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 터보 분자 펌프 18 : 로터축

20 : 자기 베어링 30 : 모터

45 : 제어계 60 : 로터

61 : 로터 본체 62 : 로터 날개

63 : 로터 블레이드 64 : 로터 원환부

70 : 스테이터 71 : 스페이서

72 : 스테이터 날개 73 : 외측 원환부

74 : 내측 원환부 75 : 스테이터 블레이드

76 : 중심측 상단부 80 : 리브 구조부

81, 82 : 지지 클립 83 : 협지(挾持;끼워 지지함) 클립

85, 86 : 당접부재

제1 목적을 달성하기 위해, 청구항 1기재의 발명에서는, 상기 스테이터 날개의 내주측 원환부의 적어도 일부에 둘레방향에 따른 보강부를 설치한다.

또한, 청구항2 기재의 발명에서는, 스테이터 날개의 내측 원환부의 분할단부에 이 분할단부와 대향하는 다른 내측 원환부의 분할단부가 지지되는 지지수단을 설치한다.

또한, 청구항3 기재의 발명에서는, 각 단의 스테이터 날개를 다수쌍의 스테이터 날개를 중합한 다수층 구성으로 하고, 각 층의 2분할 위치의 위상을 엇갈리게한다.

제2 목적을 달성하기 위해, 청구항 4기재의 발명에서는, 각 단의 로터 날개부의 각 블레이드를 해당 단에 대응하여 로터에 설치된 로터 원환부에 설치하고, 스테이터 블레이드의 내지름측 단부를 로터 원환부의 외주면보다 내측에 배치한다.

또한, 청구항5 기재의 발명에서는, 각 단의 로터 날개부의 각 블레이드를, 해당단에 대응하여 로터에 설치된 로터 원환부에 설치하고, 스테이터 날개가 휘어진 경우에 로터 원환부에 접촉하는 당접부재를 내측 원환부에 설치한다.

또한, 청구항6 기재의 발명에서는, 로터 블레이드가 휘어진 경우에 외측 원환부에 접촉하도록 외측 원환부에 단차를 설치한다.

<발명의 실시형태>

이하, 본 발명에 적합한 실시형태에 대해 도1에서 도10을 참조하여 상세하게 설명한다.

(1) 실시형태의 개요

우선 제1 실시형태에서는 스테이터 날개(72)의 내측 원환부(74)에 리브 구조를 채용한다. 구체적인 리브 구조로서는, 지름 방향 단면을 반원형상, 반길이원 형상, コ자 형상, 또는 역V자 형상 등의 각종 형상으로 하고, 프레스 가공에 의해 형성하거나 또는 용접 등에 의해 부착한다.

또한, 제2 실시형태에서는, 2분할되어 있는 스테이터 날개(72)의 접합부에 서로 맞물리게 하는 클립을 구부림가공이나 용접 등에 의해 설치함으로써, 스테이터 날개(72)가 서로 대향하는 2분할 부분에서의 강성이 향상되어 휘어지지 않게된다.

제3 실시형태에서는, 각 단에 대해 2쌍의 스테이터 날개(72)를 중합하여 2층 구성으로 한다. 그리고, 각 층의 2분할 위치의 위상을 90도로 엇갈리게 한다.

제4 실시형태에서는, 스테이터 날개(72)와 로터 날개(62)가 접촉한 경우라도 불연속면이고 구조적으로 약한 스테이터 블레이드(75)와 로터 블레이드(63)가 접촉하지 않는 구조로 한다. 구체적으로는, 스테이터 블레이드(75)의 지름방향의 길이를 내측방향으로 늘림(연장함)으로써, 스테이터 날개(72)가 휘어진 경우에 중심측 상단부(76)가 로터 날개(62)의 연속면인 로터 원환부(64)와 접촉하고, 로터 블레이드(63)에 접촉하지 않도록 한다. 또한, 스테이터 날개(72)의 내측 원환부(74)에 당접부(레그부)를 설치함으로써, 스테이터 날개(72)가 크게 휘어진 경우라도 레그부가 로터 원환부(64)에 접촉하는 구성으로 한다. 이와같은 구성으로 함으로써, 불연속면끼리(스테이터 블레이드(75)와 로터 블레이드(63)) 직접 접촉하는 것이 방지되어 스테이터 날개(72) 및 로터 날개(62)가 파손되지 않게 된다.

(2) 상세한 실시형태

이하, 본 발명에 적합한 실시형태에 대해, 도1에서 도10을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도11에 도시한 종래의 터보 분자 펌프의 구성과 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙여 적절히 그 설명을 생략함과 동시에, 종래의 구성에 상당하는 본 실시형태의 구성부분에는 동일 부호를 붙여 상이한 개소에 대해 설명하기로 한다.

도1은 터보 분자 펌프의 전체 구성의 단면을 나타낸 것이다.

이 터보 분자 펌프(1)는, 예를들면, 반도체 제조 장치내 등에 설치되며, 챔버 등에서 프로세스 가스의 배출을 행하는 것이다. 이 예에서는 원통상으로 형성된 외장체(10)의 상단부에 플랜지(11)가 형성되며, 볼트 등에 의해 반도체 제조장치 등에 접속되도록 되어 있다.

도1에 도시하는 바와같이, 터보 분자 펌프(1)는 대략 원통 형상의 외장체(10)의 중심부에 배치되는 대략 원주형상의 로터축(18)을 구비하고 있고, 이 로터축(18)의 외주에는 단면이 대략 U자상인 로터 본체(61)가 배치되어 로터축(18)의 상부에 볼트(19)로 부착되어 있다. 이 로터 본체(61)의 외주에는 로터 원환부(64)가 다단으로 설치되며, 각 로터 원환부(64)에는 로터 날개(62)가 설치되어 있다. 각단의 로터 날개(62)는 그 외측이 개방된 다수의 로터 블레이드(날개)(63)를 가지고 있다.

또한, 터보 분자 펌프(1)는 로터(60)와 스테이터(70)를 구비하고 있다.

스테이터(70)는 다수의 스테이터 날개(72)와 단부를 가지는 원통상의 스페이서(71)로 구성되어 있다. 각 단의 스테이터 날개(72)는 후술하는 바와같이 2분할되어 있고, 각 단의 로터 날개(62)사이에 외측으로부터 삽입되어 조립하도록 되어 있다. 각 단의 스테이터 날개(72)는 각각 스페이서(71)와 스페이서(71)의 단부에 의해, 외측 원환부(73)가 둘레방향으로 끼워 지지됨으로써, 로터 날개(62)사이에 지지된다. 이 스테이터(70)는 외장체(10)의 내주에 고정 배치되어 있다.

본 실시형태의 로터 날개(62)와 스테이터 날개(72)는 상류측으로부터 배기단, 중간단, 압축단을 형성하고 있다. 또한, 본 발명에서는 배기, 중간, 압축의 3단 구성으로 제한되지 않고, 배기단, 압축단의 2단 구성으로 하거나, 각 단이 다른 기능분담을 하는 2단 구성으로 하거나, 각 단을 특별히 구별하지 않는 구성으로 하는 것이 가능하다.

터보 분자 펌프(1)는 또한 로터축(18)을 자력에 의해 지지하는 자기 베어링(20)과, 로터축(18)에 토크를 발생시키는 모터(30)를 구비하고 있다.

자기 베어링(20)은 로터축(18)에 대해 반경 방향의 자력을 발생시키는 반경 방향 전자석(21, 24)과 로터축(18)의 반경 방향의 위치를 검출하는 반경 방향 센서(22, 26)와 로터축(18)에 대해 축방향의 자력을 발생시키는 축방향 전자석(32, 34)과, 축방향 전자석(32, 34)에 의한 축방향의 힘이 작용하는 금속 디스크(31), 로터축(18)의 축방향 위치를 검출하는 축방향 센서(36)를 구비하고 있다.

반경 방향 전자석(21)은 상호 직교하도록 배치된 2쌍의 전자석으로 구성되어 있다. 각 쌍의 전자석은 로터축(18)의 모터(30)보다 상부 위치에, 로터축(18)을 끼고 대향 배치되어 있다.

이 반경 방향 전자석(21)과 모터(30)사이에는, 반경 방향 전자석(21)측에 인접하고, 로터축(18)을 끼고 대향하는 반경 방향 센서(22)가 2쌍 설치되어 있다. 2쌍의 반경 방향 센서(22)는 2쌍의 반경 방향 전자석(21)에 대응하여 상호 직교하도록 배치되어 있다.

또한, 로터축(18)의 모터(30)보다 하부 위치에는, 마찬가지로 2쌍의 반경 방향 전자석(24)이 서로 직교하도록 배치되어 있다.

이 반경 방향 전자석(24)과 모터(30)사이에도, 마찬가지로 반경 방향전자석(24)에 인접하여 반경 방향 센서(26)가 2쌍 설치되어 있다.

이들 반경 방향 전자석(21, 24)에 여자 전류가 공급됨으로써, 로터축(18)이 자기 부상된다. 이 여자 전류는 자기 부상시에 반경 방향 센서(22, 26)에서의 위치 검지 신호에 따라 제어되며, 이에따라 로터축(18)이 반경 방향의 소정위치에 지지되도록 되어 있다.

로터축(18)의 하부에는 자성체로 형성된 원반상의 금속 디스크(31)가 고정되어 있고, 이 금속 디스크(31)를 끼고 대향한 한쌍씩의 축방향 전자석(32, 34)이 배치되어 있다. 또한, 로터축(18)의 하단부에 대향하여 축방향 센서(36)가 배치되어 있다.

이 축방향 전자석(32, 34)의 여자 전류는 축방향 센서(36)에서의 위치 검지 신호에 따라 제어되며, 이에 따라 로터축(18)이 축방향의 소정위치에 지지되도록 되어 있다.

자기 베어링(20)은 이들 반경 방향 센서(232, 26) 및 축방향 센서(376)의 검출신호를 기초로 반경 반향 전자석(21, 24) 및 축방향 전자석(32, 34) 등의 여자 전류를 각각 피드 백 제어함으로써 로터축(18)을 자기 부상시키는 자기 베어링 제어부를 제어계(45)내에 구비하고 있다.

로터축(18)의 상부 및 하부측에는 보호용 베어링(38, 39)이 배치되어 있다.

통상, 로터축(18) 및 이에 부착되어 있는 각 부분으로 이루어지는 로터부는 모터(30)에 의해 회전하고 있는 동안, 자기 베어링(20)에 의해 비접촉 상태에서 축 지지된다. 보호용 베어링(38, 39)은 터치다운이 발생한 경우에 자기 베어링(20)에대신해 로터부를 지지함으로써 장치 전체를 보호하기 위한 베어링이다.

따라서, 보호 베어링(38, 39)은 내륜이 로터축(18)에는 비접촉 상태로 되도록 배치되어 있다.

모터(30)는 외장체(10) 내측의 반경 방향 센서(22)와 반경 방향 센서(26)사이에서 로터축(18)의 축방향 대략 중심위치에 배치되어 있다. 이 모터(30)에 통전함으로써, 로터축(18) 및 이에 고정된 로터(60), 로터 날개(62)가 회전하도록 되어 있다.

터보 분자 펌프(1)의 외장체(10)의 하부에는, 반도체 제조 장치에서의 프로세스 가스 등을 배출하는 배기구(52)가 배치되어 있다.

또한, 터보 분자 펌프는 커넥터(44) 및 케이블을 통하여 제어계(45)에 접속되어 있다.

도2는 제1 실시형태의 스테이터 날개(72)의 구성을 나타낸 것이다. 이 도2에 도시하는 바와같이, 스테이터 날개(72)는 외주측의 일부가 스페이서(71)에 의해 둘레방향으로 끼워 지지되는 외측 원환부(73)와, 내측 원환부(74)와, 외측 원환부(73)와 내측 원환부(74)에 의해 양단이 방사상으로 소정 각도로 지지된 다수의 스테이터 블레이드(75)로 구성되어 있다. 내측 원환부(74)의 내경은 로터 본체(61)의 외경보다 크게 형성되며, 내측 원환부(74)의 내주면(77)과 로터 본체(61)의 외주면(65)(도11 참조)이 접촉하지 않도록 되어 있다.

내측 원환부(74)에는 보강부재로서 기능하는 리브 구조부(80)가 형성되어 있다. 이 리브 구조부(80)는 원주 2분할된 내측 원환부(74)의 2분할 단면(78)으로부터 다른쪽의 2분할 단면(78)까지 둘레방향으로 형성되어 있다. 이 리브 구조부(80)를 설치함으로써, 내측 원환부(74)의 휘어짐에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.

이 스테이터 날개(72)는, 예를들면, 스테인레스제 강 또는 알루미늄제의 얇은 판으로부터 에칭법 등에 의해 반원환상의 외형부분과 스테이터 블레이드(75)의 부분을 잘라내고, 스테이터 블레이드(75)의 부분을 프레스 가공에 의해 소정 각도로 구부린다. 그리고, 리브 구조부(80)를 프레스 가공함으로써, 도2(a)에 도시하는 형상의 스테이터 날개(72)를 형성한다.

리브 구조부(80)의 구체적인 형상(직경 방향의 단면형상)으로서는, 임의이지만, 예를들면, 반경 R의 반원형상(도2(b)), 직경방향으로 길이 b의 평면부를 가지고 반경 R의 챔퍼링을 한 반타원 형상(c), 직경방향의 길이 b이고 높이 h인 コ자 형상(d), 높이 h이고 폭b인 역V자 형상(e) 등의 각종 형상을 채용하는 것이 가능하다.

또한, 도2(b)∼(e)에서는 리브 구조부(80)로서 도면 상방향으로 볼록하게 돌출되도록 프레스 가공한 형상에 대해 도시했는데, 도면 하방향으로 볼록하게 돌출되도록 프레스 가공해도 된다.

제1 실시형태의 스테이터 날개(72)에서는 축방향의 휘어짐량을 적게 하기 위한 보강부로서 리브 구조(80)를 내측 원환부(74)에 프레스 형성한 경우에 대해 설명했는데, 보강부로서는 다른 구성을 채용하는 것도 가능하다.

예를들면, 원주 2분할된 내측 원환부(74)의 2분할 단면(78)으로부터 다른쪽의 2분할 단면(78)까지 보강부재를 둘레방향으로 용접 등에 의해 고착하도록 해도된다. 보강부재의 길이방향과 직교하는 방향의 단면형상으로서는 사각형상, 삼각형상, 반원형상, 반타원 형상, 반타원 형상 등의 각종 형상으로 하는 것이 가능하다.

도3은 제2 실시형태의 스테이터 날개(72)의 내측 원환부끼리 대향하는 양단부를 나타낸 것이다.

도3에 있어서, 원주 2분할된 1쌍의 내측 원환부(74)중 한쪽을 부호 74a로 표시하고, 다른쪽을 부호 74b로 표시하고 있다. 그리고, 양 내측 원환부(74a, 74b)를 로터축(18)측으로부터 본 우측 단부를 일단부로 하고, 좌측 단부를 타단부로 한 경우, 내측 원환부(74a)의 일단부, 타단부의 형상과, 내측 원환부(74b)의 일단부, 타단부의 형상이 동일하게 형성되어 있다. 도3(a)에는 내측 원환부(74a)의 일단부와 내측 원환부(74b)의 타단부가 표시되어 있다.

또한, 이상의 내측 원환부(74a, 74b)의 일단부, 타단부의 관계는 도4, 도5에 도시하는 변형예에 있어서도 마찬가지이다.

도3에 도시되는 바와같이, 제2 실시형태에서는 2분할된 스테이터 날개(72)의 강성을 향상시키기 위해, 내측 원환부(74)의 한쪽 2분할 단면(78a)에 2개의 지지 부재로서의 지지 클립(81a)과 (81b)가 설치되어 있다. 또한, 내측 원환부의 다른쪽의 2분할 단면(78b)에는 지지부재로서의 지지 클립(81c)이 설치되어 있다.

각 지지 클립(81a, 81b, 81c)의 직경 방향의 폭(b1, b2, b3)은 임의이지만, 그 합계치(b1+b2+b3)는 내측 원환부(74)의 직경 방향의 폭 이하인 것이 필요하다. 또한, 지지 클립(81a)과 지지 클립(81b)의 사이는 지지 클립(81c)의 폭 b2이상인 것이 필요하다. 또한, 지지 클립(81a)과 (81b)의 길이(11) 및 지지 클립(81c)의 길이(12)도 임의이다. 이상의 관계는 도4, 도5에 도시하는 각 변형예에 있어서도 마찬가지이다.

지지 클립(81a, 81b)은 도3(a)에 도시되는 바와같이, 내측 원환부(74a)의 접합부가 내측 원환부(74)의 두께분만큼 상방으로 굴곡되어 있다. 마찬가지로, 지지 클립(81c)은 내측 원환부(74b)와의 접합부가 내측 원환부(74)의 두께분만큼 상방으로 굴곡되어 있다.

본 실시형태의 지지 클립(81a, 81b, 81c)은 일체 형성된 지지 클립 부분을 구부려 가공하는데, 굴곡된 각 지지 클립(81)을 내측 원환부(74)에 용접 등에 의해 고착하도록 해도 된다. 또한, 지지 클립(81)을 용접 등을 할 경우에는 지지 클립(81)을 굴곡시키지 않고, 내측 원환부(74)상에 중합한 상태에서 용접 등을 하도록 해도 된다. 이상의 지지 클립의 설치방법에 대해서는, 도4, 도5에 도시하는 각 변형예에 있어서도 마찬가지이다.

도3(b)는 2분할된 스테이터 날개(72)의 한쌍을 조합한 경우의 내측 원환부(74a)와 (74b)의 계합상태를 나타낸 것이다.

이 도면에 도시되는 바와같이, 2분할된 한쌍의 내측 원환(74a)과 (74b)가 지지 클립(81)에 의해 지지되며, 도면 상측에서 하측방향의 휘어짐에 대한 강성이 향상된다.

또한, 지지 클립이 내측 원환(74)의 하측에 오도록 설치함으로써, 도면 하측으로부터 상측방향으로의 휘어짐에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.

도4는 제2 실시형태의 제1 변형예의 내측 원환부의 당접 부분을 나타낸 것이다.

이 변형예에서는 도4(a)에 도시되는 바와같이, 내측 원환부(74a)의 일단부에 접합부가 내측 원환부(74)의 두께분만큼 하방으로 굴곡된 지지 클립(82a, 82c)이 설치되며, 이들 사이에 접합부가 내측 원환부(74)의 두께분만큼 상방으로 굴곡된 지지 클립(82b)이 설치되어 있다.

그리고, 내측 원환부(74b)의 타단부는 지지 클립이 설치되어 있지 않은 평판상으로 도4(b)에 도시하는 바와같이, 내측 원환부(74b)의 하측에 지지 클립(82a, 82c)이 지지되며, 상측에 지지 클립(82b)이 지지된다.

제1 실시예에 의하면, 한쌍의 내측 원환부(74a)와 (74b)의 일단부가 지지 클립(82a, 82b, 82c)에 의해 타단부의 상하면측에 지지되어 있으므로, 도면 상방향으로부터의 휘어짐 및 하방향으로부터의 휘어짐의 양자에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.

도5는 제2 실시형태의 제2 변형예의 내측 원환부의 당접 부분을 나타낸 것이다.

이 변형예에서는 도5에 도시되는 바와같이, 내측 원환부(74a)의 일단부에 협지 클립(83a)이 설치되며, 내측 원환부(74b)의 타단부에 접합부가 내측 원환부(74)의 두께분만큼 상방으로 굴곡된 지지 클립(83b)이 설치되어 있다.

협지 클립(83a)은 단면 L자형상의 부재로 형성되어 있고, 그 L자의 하 횡봉부의 개방단측이 내측 원환부(74a)의 로터 대향면 77a에 부착되고, 하 횡봉이 축방향 상방으로 내측 원환부(74)의 두께분만큼 연장되며, 또한, L자의 종봉부가 반경방향으로 연장되도록 구성되어 있다.

이 변형예에서는, 내측 원환부(74a)와 협지 클립(83a)에 의해, 지지 클립(83b)에 끼워 지지됨으로써, 도면 상방향으로부터의 휘어짐 및 하방향으로부터의 휘어짐 양자에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.

협지 클립(83a)은 축심방향으로 연장되는 장방형 부분을 내측 원환부(74a)와 일체로 잘라내고, 이 장방형 부분을 축방향 및 축심과 반대방향으로 프레스 가공에 의해 구부려 형성한다.

또한, 협지 클립(83a)의 단면 형상으로서는 L자형상 이외에 단면 コ자 형상이어도 된다. 이 경우의 협지 클립은 도5의 협지 클립(83a)의 L자 종봉부의 길이(11)를 협지 클립(83b)의 폭(b2)보다 길게 하고, 그 선단을 다시 내측 원환부(74a)로 향해 구부린 형상이 된다.

또한, 협지 클립(83a)은 내측 원환부(74a)와는 별개로서 형성하고, 용접 등에 의해 내측 원환부(74a)에 고착하도록 해도 된다. 협지 클립을 내측 원환부(74a)에 용접 등을 할 경우에는 로터 대향면(77a)이 아닌 로터 날개(62)에 대향한 면상에 용접하도록 해도 된다. 이 경우 협지 클립(83)의 용접 위치에 따라 지지 클립(83b)의 직경 방향의 설치위치를 조절한다. 이와같이 협지 클립(83)을 로터 날개 대향면상에 설치함으로써, 로터 본체(61)의 외주면과의 간격이 좁아지는 것이 방지된다.

도6은 제3 실시형태의 스테이터 날개(72)의 배치구성을 개념적으로 나타낸 것이다.

제3 실시형태에서는 2분할된 스테이터 날개(72a, 72b)와 스테이터 날개(72c, 72d)의 2쌍을 중합하여 각별한 스테이터 날개(72)를 구성한다.

그리고, 도6(a)에 도시되는 바와 같이, 1쌍의 스테이터 날개(72a, 72b)에 의한 2분할 위치와, 다른 한쌍의 스테이터 날개(72c, 72d)에 의한 2분할 위치와의 위상을 90도 엇갈려 중합하도록 한다. 또한, 각 쌍의 분할위치의 위상이 일치하지 않으면, 위상 엇갈림을 90도로 할 필요가 없고, 예를들면, 30도, 45도, 60도 등의 임의의 각도만큼 위상을 엇갈리게 해도 된다.

도6(b)에서 (d)는 제3 실시형태의 2쌍의 스테이터 날개(72)의 중합방법을 예시한 것이다.

제1 방법으로서는 도6(b)에 도시되는 바와같이, 상측의 스테이터 날개(72a, 72b)와 하측의 스테이터 날개(72c, 72d)의 외측 원환부(73)끼리, 내측 원환부(74)끼리 당접시켜, 스테이터 블레이드(75a, 75b)가 상측에, 스테이터 블레이드(75c, 75d)가 하측에 배치되도록 한다.

제2 방법으로서는, 도6(c)에 도시되는 바와같이, 상측의 스테이터 날개(72a, 72b)와 하측의 스테이터 날개(72c, 72d)를, 소정 간격을 두고 배치하고, 스테이터 블레이드(75a, 75b)와 스테이터 블레이드(75c, 75d)가 대향 배치되도록 한다. 상하양 스테이터 날개(72)사이의 소정간격은 상하 어느 한쪽의 스테이터 날개(72)의 외측 원환부(73)와 내측 원환부(74)에 스페이서를 배치함에 의한다.

제3 방법으로서는, 도6(d)에 도시되는 바와같이, 상측의 스테이터 날개(72a, 72b)로서 도11(c)에 도시한 종래의 스테이터 날개를 사용한다. 그리고, 하측 스테이터 날개(72c, 72d)에는 스테이터 블레이드(75)가 없고 스테이터 블레이드(75)의 부분을 뚫어 형성한 통기공이 형성되어 있다.

또한, 도6(b), (c)에 도시한 제1, 제2 방법에 의한 경우의 스테이터 블레이드(75a, 75b, 75c, 75d)의 길이는 종래의 1/2의 길이가 채용되며, 상하 2층분의 길이가 종래의 길이와 동일하게 되도록 한다.

이상 설명한 바와같이, 제1에서 제3 실시형태 및 그 변형예에 의하면, 스테이터 날개의 강성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 스테이터 날개(72)와 로터 날개(62)간의 간격을 종래보다 좁게할 수 있어, 장치의 소형화 및 배기성능의 향상이 도모된다.

도7은 제4 실시형태의 터보 분자 펌프의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도이다.

이 제4 실시형태에서는 불연속면이고 구조적으로 약한 스테이터 블레이드(75)와 로터 블레이드(63)가 접촉하지 않는 구성으로 함으로써, 스테이터 날개(72), 로터 날개(62)의 파손을 방지하도록 한 것이다.

구체적으로는, 스테이터 블레이드(75)의 중심측 상단(76)이 로터 원환부(64, 64)사이에 배치되도록 로터 블레이드(63)의 직경방향 길이를 축심 방향으로 연장한다.

이와같이 스테이터 블레이드(75)의 중심측 상단(76)이 로터 원환부(64, 64)사이에 배치됨으로써, 스테이터 날개(72)가 크게 휘어진 경우에 중심측 상단부(76)가 로터 원환부(64)에 접촉하는데, 이 로터 원환부(64)는 회전방향으로 연속면을형성하고 있으므로, 스테이터 블레이드(75)의 파손이 억제된다.

도8은 제4 실시형태의 제1 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 단면도이다.

이 변형예에서는 스테이터 날개(72)의 내측 원환부(74)에 로터 원환부(64)와 당접하는 당접부재(85)를 설치함으로써, 스테이터 블레이드(75)가 로터 블레이드(63)에 접촉하는 것을 방지하도록 한 것이다.

이 당접부재(85)는 도8에 도시되는 바와같이, 단면이 대략 U자형상이고, 축심과 반대방향으로 꺽어진 구조로 되어 있다.

그리고, 당접부(85)는 그 축방향의 최상단면(85a)과 그 상부에 대향하는 로터 원환부(64)의 간격을 δ2로 하고, 스테이터 블레이드(75)의 상측 단면과 로터 블레이드(63)의 하측 단면과의 간격을 δ1로 한 경우, δ1 ≤ δ2 ＜ X의 관계를 만족하도록 한다.

여기서 X는 스테이터 날개(72)가 휘어졌을 때에, 당접부(85)의 축방향의 최상단면(85a)과 스테이터 블레이드(75)의 중심측 상단부(76)가 동시에 로터 날개(62)에 접하는 경우의 당접부(85)의 축방향의 최상단면(85a)과 그 상부에 대향하는 로터 원환부(64)와의 간격이다.

도8에 도시하는 제1 변형예에서는, 당접부(85)에 축심과 반대방향으로 꺽어진 단면 U자형상으로 하였으므로, 당접부(85)가 탄성 기능을 하여 최상단면(85)이 로터 원환부(64)에 접촉했을 때의 충격을 흡수하는 것이 가능해진다.

도9는 제4 실시형태의 제2 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 것이다.

이 변형예에서는 제1 변형예와 마찬가지로 스테이터 날개(72)의 내측 원환부(74)에 로터 원환부(64)와 당접하는 당접 부재를 설치하는데, 이 제2 변형예에서는 단면 직사각형의 당접부재(86)를 배치하도록 하고 있다.

이 당접부재(86)의 상단면(86a)과 그 상부에 대향하는 로터 원환부(64)와의 간격(62)에 관한 조건은 제1 변형예와 마찬가지이다.

도10은 제4 실시형태의 제3 변형예의 로터 날개와 스테이터 날개를 나타낸 것이다.

제3 변형예에서는, 내측 원환부(74)에 제2 변형예에 의한 당접부재(86)가 배치되어 있다. 스테이터 블레이드(75)의 직경방향 스페이서측(71) 단부와 스페이서(71)의 간격이 로터 블레이드(63)의 선단측 단부와 스페이서와의 간격보다 넓게 함으로써, 스테이터 블레이드(75)의 직경방향의 길이를 로터 블레이드(63a)의 길이보다 짧게 한다.

그리고, 외측 원환부(73)를 스페이서(71)에 끼워 지지되는 측의 제1 원환부(87a)와 스테이터 블레이드(75)를 지지하는 제2 원환부(87b)로 단차를 설치한 형상으로 하고, 이 단차를 둘레방향 전체에 걸쳐 설치한다. 제1 원환부(87a)의 축방향 길이는 그 상측면이 로터 블레이드(63a, 63b)사이에도 위치하는 길이로 한다.

또한, 스페이서(71)에 의한 제1 원환부(87a)의 축방향 위치가 종래보다 상방으로 이동하므로, 스페이서(71)의 축방향 길이 등도 외측 원환부(73)의 형상에 맞추어 조정한다.

이 외측 원환부(73)에서는 제1 원환부(87a)의 상면과 로터 블레이드(63)의 간격을 δ3으로 한 경우, 0 ＜δ3 ＜ P로 한다. 여기서 P의 값은 로터(62)가 하방향으로 휘어졌을 때에, 로터 블레이드(63)가 제1 원환부(87a)와 스테이터 블레이드(75)에 동시에 접촉했을 경우의, 제1 원환부(87a)와 로터 블레이드(63)의 간격의 값이다.

이상과 같이 구성된 제3 변형예에서는 스테이터 날개(73)가 휘어진 경우에는 당접부(86)가 로터 원환부(64)에 접촉하여 스테이터 블레이드(76)의 파손이 방지된다.

한편, 로터 날개(62)가 하측방향으로 크게 휘어진 경우에는 스테이터 날개(73)의 상측에 위치하는 로터 블레이드(63a)가 외측 원환부(73)의 제1 원환부(87a)에 접촉하고, 로터 블레이드(62)가 상측 방향으로 크게 휘어진 경우에는 스테이터 날개(73)의 하측에 위치하는 로터 블레이드(63)가 제2 원환부(87b)에 접촉한다. 제1, 제2 원환부(87a, 87b)는 둘레방향으로 연속면을 형성하고 있으므로, 로터 블레이드(63)가 접촉한 경우라도 로터 블레이드(63)의 파손이 방지된다.

또한, 이상 설명한 제4 실시형태의 제1 변형예, 제2 변형예, 제3 변형예의 당접부재(85, 86)에 대해서는, 내측 원환부(74)의 일단부로부터 타단부까지의 둘레방향 전체에 설치한다.

또는, 소정폭의 당접부재(85, 86)를 내측 원환부(74)의 일단부와 타단부의 양쪽에 설치하도록 해도 된다. 후자의 경우, 또한 일단부와 타단부간에 1개 이상의당접부재(85, 86)를 설치해도 된다.

이상 본 발명의 각 실시형태 및 변형예에 대해 설명했는데, 본 발명에서는 이들 실시형태, 변형예에 한정되지 않고, 각 청구항에 기재된 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

예를 들면, 제1 실시형태, 제2 실시형태 및 제3 실시형태에서 설명한 각 로터날개(72) 중, 적어도 2개의 조합에 의해 로터 날개를 구성하도록 해도 된다. 예를들면, 제1 및 제2 실시형태를 조합함으로써, 내측 원환부(74)에는 둘레방향에 따른 리브 구조(보강부)를 설치함과 동시에, 일단부와 타단부 지지 클립을 설치한다.

또한, 제2 실시형태의 다른 변형으로서, 내측 원환부(74a)의 일단부의 2분할 단면(78a)에 지름방향의 오목부를 설치하고, 이 오목부와 계합하는 볼록부를 내측 원환부(74b)의 타단부의 2분할 단면(78b)에 설치하도록 해도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 제1에서 제3의 본 실시형태에 의하면, 오동작 등에 의해 큰 가스 부하의 변동이 있는 경우에도, 스테이터 날개(72)의 강성이 향상되어 있으므로, 스테이터 날개(72)의 휘어짐이 억제되며, 스테이터 날개(72)와 로터 날개(62)끼리 접촉하지 않게 된다.

또한, 제4 실시형태에 의하면, 스테이터 날개(72)와 로터 날개(62)끼리 접촉한 경우에도 구조적으로 약한 부분끼리(스테이터 블레이드(75)와 로터 블레이드(73)) 접촉하기 전에, 다른 부분이 접촉함으로써 치명적인 파괴에 이르는 것을 막을 수 있다.

자기 베어링(20)이 보호 베어링에 터치다운된 경우도 마찬가지로, 제1에서제3의 실시형태의 경우에 휘어짐이 억제되며, 제4 실시형태의 경우에 블레이드끼리의 접촉이 방지된다.

이상 설명한 바와같이, 청구항1, 청구항2 및 청구항3에 기재한 발명에 의하면, 강한 진동 등에 의해서도 비교적 휘어지지 않는 구조의 스테이터 날개를 가진 터보 분자 펌프를 제공할 수 있다. 스테이터 날개가 휘어지지 않으므로, 스테이터 날개와 로터 날개사이의 간격을 좁게하는 것이 가능해지고, 이 간격을 좁게한 경우에는 터보 분자 펌프를 소형화할 수 있음과 동시에, 배기성능을 향상시킬 수 있다.

청구항4에서 청구항6에 기재한 발명에 의하면, 스테이터 날개가 휘어진 경우에도, 스테이터 블레이드와 로터 블레이드의 접촉이 피해지므로, 파손되지 않는 스테이터 날개로 할 수 있다.

Claims

모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의 분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 스테이터 날개의 내측 원환부의 적어도 일부에 둘레방향에 따른 보강부를 설치한 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.
모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 스테이터 날개의 내측 원환부의 분할단부에, 이 분할단부와 대향하는 다른 내측 원환부의 분할단부가 지지되는 지지수단을 설치한 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.
모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의 분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 각단의 스테이터 날개를, 다수쌍의 스테이터 날개를 중합한 다수층 구성으로 하고, 각층의 2분할 위치의 위상을 엇갈리게 한 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.
모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의 분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 각 단의 로터 날개부의 상기 각 블레이드는 해당 단에 대응하여 상기 로터에 설치된 로터 원환부에 설치되고,

상기 스테이터 블레이드는 그의 내경측 단부가 상기 로터 원환부의 외주면보다 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.
모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수 단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 각 단의 로터 날개부의 상기 각 블레이드는 해당 단에 대응하여 상기 로터에 설치된 로터 원환부에 설치되고,

상기 스테이터 날개가 휘어진 경우에 상기 로터 원환부에 접촉하는 당접부재를 상기 내측 원환부에 설치하는 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.
모터에 의해 회전되는 로터 본체와,

이 로터 본체의 회전축 방향으로 다수단 설치되며 상기 로터 본체의 회전축에 대해 소정 각도로 경사져 방사상으로 다수의 로터 블레이드가 설치된 로터 날개와,

이 다수단의 로터 날개사이에 배치되며, 외주부가 고정 지지되는 적어도 2분할된 외측 원환부와, 내경이 상기 로터 본체의 외경보다 크고, 상기 외측 원환부의 분할에 대응하여 분할된 내측 원환부와, 상기 외측 원환부와 상기 내측 원환부에 의해 양단이 방사상으로 지지된 다수의 스테이터 블레이드로 이루어지는 다수단의 스테이터 날개를 구비한 터보 분자 펌프에 있어서,

상기 스테이터 날개는 상기 로터 블레이드가 휘어진 경우에 상기 외측 원환부에 접촉하도록, 상기 외측 원환부에 단차를 설치한 것을 특징으로 하는 터보 분자 펌프.