KR20150063029A - 로터, 및, 이 로터를 구비한 진공 펌프 - Google Patents

Abstract

[과제] 진공 펌프의 배기 성능의 향상과, 밸런싱부로부터의 파편의 탈락 방지를 도모하는데 적절한 로터, 및, 이 로터를 구비한 진공 펌프를 제공한다. 진공 펌프의 배기 성능과, 밸런싱의 작업성의 향상, 및, 밸런싱부로부터의 파편의 탈락 방지나, 그것이 만일 탈락했을 때의 조기 배출, 조기 발견을 도모하는데 적절한 진공 펌프의 로터 등을 제공한다.
[해결 수단] 진공 펌프(P1)의 로터(6)는, 제1 및 제2 통체(61, 62)와, 양 통체(61, 62)의 단부들을 연결하는 연결부(60)를 구비한다. 제1 통체(61)는, 그 외주면에 복수의 회전 날개(13)를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개(13)가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개(14)와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부(Pt)를 구성한다. 제2 통체(62)는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로(R1)를 형성함으로써, 나사홈 배기부(Ps)를 구성한다. 그리고, 상기 로터(6)에서는, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주면에, 로터(6)의 밸런싱부(K1)를 설치하며, 이 밸런싱부(K1)에, 질량 부가 수단(M)을 설치한다.

Description

로터, 및, 이 로터를 구비한 진공 펌프{ROTOR, AND VACUUM PUMP EQUIPPED WITH ROTOR}

본 발명은, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔러·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버, 그 밖의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용되는 진공 펌프의 로터와, 이 로터를 구비한 진공 펌프에 관한 것이다.

로터의 회전에 의해 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프로서는, 예를 들어, 특허 문헌 1에 개시된 진공 펌프가 알려져 있다. 이러한 진공 펌프에서는, 그 진공 펌프 조립 제조 단계에 있어서, 로터(8)나 그 외주면에 일체로 설치되어 있는 회전 날개(10)를 포함하는 회전체 전체의 밸런싱을 행할 필요가 있다.

특히, 특허 문헌 1과 같이 부식성 가스를 배기하는 진공 펌프의 경우는, 로터(8)의 표면에 예를 들어 니켈 인 도금과 같은 부식 방지 피막이 형성되어 있기 때문에, 이 부식 방지 피막이 형성된 영역에 질량 부가 수단으로서 합성 수지 접착제를 도포함으로써, 로터(8)의 부식을 방지하면서, 회전체 전체의 밸런싱을 행하고 있다(특허 문헌 1의 단락 0008의 기재 및 동 문헌 1의 도 1 내지 도 3을 참조).

그런데, 이런 종류의 진공 펌프에 있어서는, 근년, 그 배기 성능의 한층 더한 향상을 도모하기 위해, 지금까지 알루미늄 합금 등의 금속 재료로 형성되어 있던 로터의 일부를, 섬유 강화 수지 재료와 같이 금속 재료보다 경량이고 강도가 있는 재료로 형성하는 구성(이 구성은 예를 들어 특허 문헌 2를 참조)이나, 본 출원의 도 9에 도시한 종래의 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)와 같이, 로터(6)의 회전에 의해 가스를 배기하기 위한 나사홈 배기 유로(R1, R2)를 병행화한 구성(이 구성은 예를 들어 특허 문헌 3을 참조)이 알려져 있다.

그러나, 본 출원의 도 9에 도시한 종래의 진공 펌프(병행류 타입)에 의하면, 로터(6)의 대략 중간(구체적으로는, 연결부(60))보다 하류(로터(6)의 대략 중간부터 로터(6)의 가스 배기구(3)측 단부까지의 범위)가 나사홈 배기부(Ps)로서 기능한다. 그리고, 이 나사홈 배기부(Ps)의 영역에서는, 로터(6)의 내외주측에 나사홈 배기 유로(R1, R2)를 설치함으로써, 나사홈 배기 유로의 병행화와 그에 따른 배기 성능의 한층 더한 향상을 도모하고 있다. 그로 인해, 본 출원의 도 9에 도시한 종래의 진공 펌프(병행류 타입)에 대해, 특허 문헌 1에 개시된 종래의 밸런싱을 적용하는 경우에는, 하기 《문제점 A》 내지 《문제점 D》가 발생한다.

《문제점 A》

본 출원의 도 9를 참조하면, 내측의 나사홈(19A)과 대향하는 로터(6)의 내주면에, 합성 수지 접착제(M1)의 도포에 의한 밸런싱부(BC)가 설치되기 때문에, 나사홈 배기부(Ps) 전체의 유효한 나사 길이가 짧아져, 진공 펌프(P6)의 배기 성능이 저하한다.

《문제점 B》

본 출원의 도 9를 참조하면, 합성 수지 접착제(M1)의 도포에 의한 밸런싱부(BC)가 로터(6) 내주측의 나사홈 배기 유로(R1)에 노출되고, 노출된 합성 수지 접착제(M1)가 나사홈 배기 유로(R1) 내의 부식성 가스에 노출된다. 이로 인해, 밸런싱용의 합성 수지 접착제(M1)가, 부식에 의해 부서져, 파편이 되어, 상기 서술한 제조 장치의 프로세스 챔버, 그 밖의 밀폐 챔버로 유출될 가능성이 있다. 예를 들어, 로터의 회전 운동에 의해 파편에 운동 에너지가 부여된 경우나, 진공 펌프로부터 챔버측으로의 배출 가스의 역류가 발생한 경우 등에서의 유출을 생각할 수 있다. 이러한 파편의 유출은, 합성 수지 접착제(M1) 이외의 다른 질량 부가 수단을 밸런싱용의 추로서 채용한 경우도, 마찬가지로 발생할 수 있다.

《문제점 C》

특히, 본 출원의 도 9에 도시한 바와 같이, 로터(6)의 밸런싱부(BC)의 구체적인 구성으로서, 로터(6)의 내주면에 밸런싱용의 홈(D)을 형성하고, 이 홈(D) 내에 밸런싱용의 합성 수지 접착제(M1)를 도포하는 경우에는, 상기 서술한 부식에 의해 발생한 합성 수지 접착제(M1)의 파편이, 밸런싱용의 홈(D)으로부터 곧바로 하방으로 낙하하지 않고, 홈(D) 내에 머물러 버리는 경우가 있다. 이로 인해, 예를 들어, 진공 펌프의 내부식성 시험에 있어서, 시험적인 부식에 의해 발생한 합성 수지 접착제(M1)의 파편이 상기 홈(D) 내에 머물러, 내부식성 시험의 단계에서 그 파편을 확인할 수 없고, 납품한 진공 펌프로부터 그 상류의 장치로 상기 파편이 유출된다고 하는 문제점이 상정된다.

《문제점 D》

또, 상기와 같은 밸런싱용의 홈(D) 내에 합성 수지 접착제(M1)를 도포할 때에는, 예를 들어 본 출원의 도 10에 도시한 바와 같이, 봉형상의 공구(T)의 선단에 합성 수지 접착제(M1)를 미리 부착시켜 두고, 상기 공구(T)의 선단을 로터축(5)과 로터(6)의 사이(L)에 삽입한다(도 10의 이점 파선으로 나타낸 공구(T)를 참조). 이때, 밸런싱용의 홈(D)은 로터(6)의 내주면으로부터 소정의 깊이를 가지고 있으므로, 상기와 같이 삽입한 공구(T)를 로터(6)의 내주면에 대해 소정 각도 기울이지 않으면(도 10의 실선으로 나타낸 공구(T)를 참조), 그 홈(D) 내에 합성 수지 접착제(M1)를 도포할 수 없고, 도포시에 기울인 공구(T)가 로터축(5)에 접촉·간섭하는 등 밸런싱의 작업성이 나쁘다. 특히 소형의 진공 펌프에서는, 로터축(5)과 로터(6)의 간격이 좁아지기 때문에, 기울인 공구(T)가 로터축(5)에 접촉·간섭하기 쉬워, 밸런싱의 작업성은 더 악화된다.

일본국 특허 제3974772호 공보 일본국 특허 공개 2004-278512호 공보 일본국 특허 제3971821호 공보

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 하나의 목적은, 진공 펌프의 배기 성능의 향상과, 밸런싱부로부터의 파편의 탈락 방지를 도모하는데 적절한 로터, 및, 이 로터를 구비한 진공 펌프를 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 파편이 밸런싱부로부터 만일 탈락했을 때의 조기 배출, 조기 발견을 도모하고, 및, 밸런싱의 작업성의 향상을 도모하는데 적절한 로터, 및, 이 로터를 구비한 진공 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 제1 본 발명은, 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서, 상기 로터는, 제1 및 제2 통체와, 상기 양 통체의 단부(端部)들을 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며, 상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고, 상기 제1 통체 또는 상기 연결부의 내주면에 상기 로터의 밸런싱부를 설치하며, 이 밸런싱부에 질량 부가 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 제1 본 발명에 있어서, 상기 밸런싱부는, 상기 제1 통체의 내경보다 큰 내경을 가지고, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등 또는 동등 이상인 것을 특징으로 해도 된다.

상기 제1 본 발명에 있어서, 상기 밸런싱부는, 상기 연결부에 가까운 쪽에서 깊고, 또한, 상기 연결부로부터 먼 쪽에서 얕은, 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 제1 본 발명에 있어서, 상기 밸런싱부는, 그 도중에 단부(段部)를 가짐과 더불어, 상기 단부를 경계로 하여, 상기 연결부에 가까운 범위가 깊고, 또한, 상기 연결부로부터 먼 범위가 얕은, 단차 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 제1 본 발명에 있어서, 상기 연결부와 고정부가 소정 간극을 개재하여 대향함으로써, 상기 제1 통체의 내주면 또는 상기 연결부의 내주면측으로의 상기 가스의 역류를 방지하는 비접촉형 시일로서 기능하는 것을 특징으로 해도 된다.

또, 제2 본 발명은, 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서, 상기 로터는, 제1 및 제2 통체와, 상기 양 통체의 단부들을 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며, 상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고, 상기 연결부와 고정부가 소정 간극을 개재하여 대향함으로써, 상기 제1 통체의 내주면 또는 상기 연결부의 내주면측으로의 상기 가스의 역류를 방지하는 비접촉형 시일로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 발명에 있어서, 상기 소정 간극은, 0.5mm 내지 3.0mm이며, 보다 바람직하게는 1.0mm 내지 1.5mm인 것을 특징으로 해도 된다.

또한, 제3 본 발명은, 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서, 상기 로터는, 제1 및 제2 통체와, 상기 양 통체의 단부들을 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며, 상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고, 상기 연결부는, 상기 제1 통체의 하단에 일체로 설치한 환상의 판체와, 이 환상의 판체의 외주부에 일체로 설치한 환상의 볼록부로 이루어지며, 그 환상의 볼록부에 상기 제2 통체가 끼워넣음 장착됨으로써, 제1 통체와 제2 통체를 연결하여 이루어지고, 상기 볼록부의 내주면을 상기 로터의 밸런싱부로 하며, 이 밸런싱부에 내부식성의 질량 부가 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 또는 제3 본 발명에 있어서, 상기 제2 통체는, FRP로 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 진공 펌프는, 상기 제1, 제2 또는 제3 본 발명에 따른 진공 펌프의 로터를 구비하는 것이다.

제1 본 발명에 있어서는, 상기한 대로, 제1 통체 또는 연결부의 내주면에 로터의 밸런싱부를 설치하고, 이 밸런싱부에 질량 부가 수단을 설치했다. 이로 인해, 제1 통체 또는 연결부의 내주측에는 나사홈 배기 유로가 형성되지 않으므로, 밸런싱부가 나사홈 배기부에 주는 영향, 구체적으로는 나사홈 배기부의 유효한 나사 길이가 밸런싱부의 존재에 의해 짧아지는 일이 없어, 진공 펌프의 배기 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또, 밸런싱부에 설치한 질량 부가 수단이 부식성 가스에 직접 노출될 일은 없기 때문에, 질량 부가 수단이 부식에 의해 부서져 파편이 발생하는 등의 문제점을 회피할 수 있다.

특히, 상기 제1 본 발명에 있어서, 밸런싱부는, 제1 통체의 내경보다 큰 내경을 가지고, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등 또는 동등 이상이다, 라고 하는 구성을 채용한 것에 있어서는, 그 밸런싱부의 하부가 하방을 향해 개방된 것이 된다. 이로 인해, 만일 어떠한 원인으로, 밸런싱부에 설치한 질량 부가 수단의 일부가 파편으로서 탈락하는 사태가 발생한 경우에서도, 그 탈락한 파편은, 상기와 같이 개방되어 있는 밸런싱부의 하부로부터 곧바로 또한 부드럽게 하방으로 낙하하여, 진공 펌프로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프 밖으로 배출된다. 따라서, 진공 펌프 내부식성 시험의 단계에서 그러한 파편이 발생한 경우에, 이러한 파편의 조기 배출과 조기 발견이 가능해지고, 납품한 진공 펌프로부터 그 상류의 장치로 상기 파편이 유출된다고 하는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상기와 같이 밸런싱부의 하부가 하방을 향해 개방되어 있는 경우는, 예를 들어 질량 부가 수단으로서 합성 수지 접착제를 이용할 때, 로터의 내주면과 대략 평행한 자세의 공구의 선단에 미리 합성 수지 접착제를 부착시켜 두고, 그 공구를 평행 이동시키면서, 개방되어 있는 밸런싱부의 하부측으로부터 그 밸런싱부에 상기 공구의 선단을 끼워넣음으로써, 밸런싱부의 소정 위치에 합성 수지 접착제(질량 부가 수단)를 부가할 수 있다. 그 부가시에 상기 공구를 비스듬하게 기울일 필요가 없기 때문에, 공구와 로터축의 접촉·간섭을 회피할 수 있어, 밸런싱의 작업성의 향상도 도모할 수 있다.

제2 본 발명에 의하면, 제1 통체의 내주면 또는 연결부의 내주면측으로 부식성 가스가 역류하는 현상은 비접촉형 시일에 의해 방지되기 때문에, 제1 통체의 내주면 또는 연결부의 내주면측이 부식성 가스에 노출될 가능성은 적다. 따라서, 예를 들어, 제1 통체의 내면 또는 연결부의 내주면을 밸런싱부로 하고, 그 밸런싱부에 질량 부가 수단을 설치한 경우는, 질량 부가 수단의 부식에 의한 파편의 발생을 보다 한층 효과적으로 방지할 수 있다.

제3 본 발명에서는, 상기한 대로, 볼록부의 내주면을 로터의 밸런싱부로 하고, 이 밸런싱부에 내부식성의 질량 부가 수단을 설치하는 구성을 채용했다. 이 볼록부의 내주면에는 나사홈 배기 유로를 구성하는 나사홈이 형성되지 않으므로, 상기 볼록부의 내주면에 설치한 질량 부가 수단에 의한 로터의 밸런싱부가 나사홈 배기부에 주는 영향, 구체적으로는 나사홈 배기부의 유효한 나사 길이가 밸런싱부의 존재에 의해 짧아질 일이 없어, 진공 펌프의 배기 성능의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 제3 본 발명에서는, 내부식성의 질량 부가 수단을 채용했기 때문에, 질량 부가 수단을 설치한 볼록부의 내주측이 나사홈 배기 유로에 연통하는 유로가 되는 경우에서도, 그 유로 내의 부식성 가스에 의해 질량 부가 수단이 부식되어 부서져 파편이 되는 사태를 회피할 수 있고, 밸런싱부로부터의 파편의 탈락 방지를 도모할 수 있다. 또, 그러한 파편이 진공 펌프로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프 하류의 장치로 유출될 가능성도 대폭 저감할 수 있다.

또, 상기 제3 본 발명에서는, 볼록부의 내주면의 하부는 하방을 향해 개방되어 있다. 이로 인해, 만일 어떠한 원인으로, 그 볼록부의 내주면에 설치한 질량 부가 수단의 일부가 파편으로서 탈락하는 사태가 발생한 경우에서도, 탈락한 파편은, 어디에도 머무르지 않고, 볼록부의 내주면의 개방부(볼록부의 내주면의 하부측)로부터 곧바로 또한 부드럽게 하방으로 낙하하여, 진공 펌프로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프 밖으로 배출된다. 따라서, 진공 펌프 내부식성 시험의 단계에서 그러한 파편이 발생한 경우에, 이러한 파편의 조기 배출과 조기 발견이 가능해지고, 납품한 진공 펌프로부터 그 상류의 장치로 상기 파편이 유출된다고 하는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

상기한 대로, 상기 제3 본 발명에서는, 볼록부의 내주면의 하부는 하방을 향해 개방되어 있다. 따라서, 질량 부가 수단으로서 예를 들어 합성 수지 접착제를 이용하는 경우에는, 로터의 내주면과 대략 평행한 자세의 공구의 선단에 미리 합성 수지 접착제를 부착시켜 두고, 그 공구를 평행 이동시키면서, 볼록부의 내주면의 개방부(볼록부의 내주면의 하부측)로부터 볼록부의 내주면에 공구의 선단을 끼워넣음으로써, 볼록부의 내주면의 소정 위치에 합성 수지재 접착제(질량 부가 수단)를 부가할 수 있다. 그 부가시에 공구를 비스듬하게 기울일 필요가 없기 때문에, 공구와 로터축의 접촉·간섭을 회피할 수 있어, 밸런싱의 작업성의 향상도 도모된다.

도 1(a)는, 본 발명의 제1 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도.
도 2는 도 1에 도시한 밸런싱부에서 로터의 밸런싱 방법의 설명도.
도 3(a) 및 (b)는, 도 1(a)에 도시한 절결부(K1)의 형상의 변형예의 설명도.
도 4(a)는, 본 발명의 제2 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 반환류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도.
도 5(a)는, 본 발명의 제3 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 평행류 및 일부 수지 로터 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도.
도 6(a)는, 본 발명의 제4 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는 (a)의 B부 확대도.
도 7(a)는, 본 발명의 제5 실시 형태인 진공 펌프의 로터의 단면도, 동 도 (b)는 (a)의 B부 확대도.
도 8(a)는, 본 발명의 제6 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도.
도 9는 특허 문헌 1에 개시된 종래의 밸런싱을 적용한 종래의 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도.
도 10은 도 9에 도시한 종래의 진공 펌프에 있어서, 그 로터의 밸런싱 방법의 설명도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해, 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1(a)는, 본 발명의 제1 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도이다.

이 도 1(a)의 진공 펌프(P1)는, 예를 들어, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔러·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버나 그 밖의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용된다. 이 진공 펌프는, 외장 케이스(1) 내에, 회전 날개(13)와 고정 날개(14)에 의해 기체를 배기하는 날개 배기부(Pt)와, 나사홈(19A, 19B)을 이용하여 기체를 배기하는 나사홈 배기부(Ps)와, 이들의 구동계를 가지고 있다.

외장 케이스(1)는, 통형상의 펌프 케이스(1A)와 유저통형상의 펌프 베이스(1B)를 그 통축 방향에 볼트로 일체로 연결한 유저원통형으로 되어 있다. 펌프 케이스(1A)의 상단부측은 가스 흡기구(2)로서 개구되어 있고, 펌프 베이스(1B)의 하단부 측면에는 가스 배기구(3)가 설치되어 있다.

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

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

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

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

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

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

2쌍의 래디얼 자기베어링(10, 10)은, 각각, 로터축(5)의 외주면에 장착된 래디얼 전자석 타겟(10A), 이에 대향하는 스테이터 칼럼(4) 내측면에 설치된 복수의 래디얼 전자석(10B), 및 래디얼 방향 변위 센서(10C)를 구비하여 구성된다. 래디얼 전자석 타겟(10A)은 고투자율 재료의 강판을 적층한 적층 강판으로 이루어지며, 래디얼 전자석(10B)은 래디얼 전자석 타겟(10A)을 통해 로터축(5)을 직경 방향으로 자력으로 흡인한다. 래디얼 방향 변위 센서(10C)는 로터축(5)의 직경 방향 변위를 검출한다. 래디얼 방향 변위 센서(10C)에서의 검출값(로터축(5)의 직경 방향 변위)에 의거하여 래디얼 전자석(10B)의 여자 전류를 제어함으로써, 로터축(5)은, 그 직경 방향 소정 위치에 자력으로 부상 지지된다.

액시얼 자기베어링(11)은, 로터축(5)의 하단부 외주에 장착된 원반 형상의 아마추어 디스크(11A)와, 아마추어 디스크(11A)를 사이에 두고 상하로 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. 액시얼 방향 변위 센서(11C)에서의 검출값(로터축(5)의 축 방향 변위)에 의거하여 상하의 액시얼 전자석(11B)의 여자 전류를 제어함으로써, 로터축(5)은, 그 축 방향 소정 위치에 자력으로 부상 지지된다.

스테이터 칼럼(4)의 외측에는 로터(6)가 설치되어 있고, 이 로터(6)는, 스테이터 칼럼(4)의 외주를 둘러싸는 원통 형상으로서, 그 대략 중간에 위치하는 연결부(60)(구체적으로는, 환상의 판체(60A))에 의해, 직경이 상이한 2개의 통체(제1 통체(61)와 제2 통체(62))를 그 통축 방향으로 연결한 것 같은 형상으로 되어 있다. 또한, 도 1(a)의 진공 펌프에 있어서의 로터(6)는 하나의 알루미늄 합금 덩어리로부터 잘라내어 가공한 것으로써, 이 로터(6)를 구성하는 제1 통체(61), 제2 통체(62), 연결부(60), 및, 후술의 단 부재(63)는 일부품으로서 형성되어 있다.

제1 통체(61)의 상단에는, 그 상단면을 구성하는 부재로서, 단 부재(63)가 일체로 설치되어 있고, 이 단 부재(63)를 개재하여, 상기 로터(6)는, 상기 로터축(5)에 일체화되어 있다. 이 일체화의 구조예로서, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 단 부재(63)의 중심에 보스 구멍(7)을 설치함과 더불어, 로터축(5)의 상단부 외주에 단형상의 견(肩)부(이하 「로터축 견부(9)」라고 한다)를 형성하고 있다. 그리고, 로터축 견부(9)보다 상측의 로터축(5) 선단부를 단 부재(63)의 보스 구멍(7)에 끼워넣고, 또한, 단 부재(63)와 로터축 견부(9)를 볼트로 고정함으로써, 로터(6)와 로터축(5)은 일체화되어 있다.

또한, 로터(6)는, 로터축(5)을 개재하여 래디얼 자기베어링(10, 10) 및 액시얼 자기베어링(11)으로, 그 축심(로터축(5)) 둘레로 회전 가능하게 지지되도록 구성되어 있다. 따라서, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 로터축(5), 래디얼 자기베어링(10, 10) 및 액시얼 자기베어링(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 구동시키는 구동 모터(12)가, 로터(6)를 회전 구동시키는 구동 수단으로서 기능한다.

《날개 배기부(Pt)의 상세 구성》

도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 로터(6)의 대략 중간(구체적으로는, 연결부(60))보다 상류(로터(6)의 대략 중간부터 로터(6)의 가스 흡기구(2)측 단부까지의 범위)가 날개 배기부(Pt)로서 기능한다. 이하, 이 날개 배기부(Pt)를 상세하게 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 상류측의 로터(6) 외주면, 구체적으로는 상기 로터(6)를 구성하는 제1 통체(61)의 외주면에는, 복수의 회전 날개(13)가 일체로 설치되어 있다. 이들 복수의 회전 날개(13)는, 로터(6)의 회전 중심축(로터축(5)) 혹은 외장 케이스(1)의 축심(이하 「진공 펌프 축심」이라고 한다)을 중심으로 하여 방사형상으로 줄지어 배치되어 있다.

한편, 펌프 케이스(1A)의 내주측에는 복수의 고정 날개(14)가 설치되어 있고, 이들 복수의 고정 날개(14)도 또한, 진공 펌프 축심을 중심으로 하여 방사형상으로 줄지어 배치되어 있다.

그리고, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 상기와 같이 방사형상으로 배치된 회전 날개(13)와 고정 날개(14)가 진공 펌프 축심을 따라 교호로 다단으로 배치됨으로써, 진공 펌프(P1)의 날개 배기부(Pt)가 구성되어 있다.

요컨대, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서, 로터(6)를 구성하는 제1 통체(61)는, 그 외주면에 복수의 회전 날개(13)를 구비하고, 이들 복수의 회전 날개(13)가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개(14)와 교호로 배치됨으로써, 진공 펌프(P1)의 날개 배기부(Pt)를 구성하는 것이다.

또한, 상기 어느 한쪽의 회전 날개(13)도, 로터(6)의 외경 가공부와 일체적으로 절삭 가공으로 잘라내어 형성한 블레이드형상의 절삭 가공품으로서, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다. 상기 어느 한쪽의 고정 날개(14)도 또한, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

《날개 배기부(Pt)에 의한 배기 동작 설명》

이상의 구성으로 이루어지는 날개 배기부(Pt)에서는, 구동 모터(12)의 기동에 의해, 로터축(5), 로터(6) 및 복수의 회전 날개(13)가 일체로 고속 회전하여, 최상단의 회전 날개(13)가 가스 흡기구(2)로부터 입사한 기체 분자에 하향 방향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 가지는 기체 분자가 고정 날개(14)에 의해 다음 단의 회전 날개(13)측으로 송입된다. 이상과 같은 기체 분자로의 운동량의 부여와 송입 동작이 반복하여 다단으로 행해짐으로써, 가스 흡기구(2)측의 기체 분자는 로터(6)의 하류를 향해 순차적으로 이행하도록 배기된다.

《나사홈 배기부(Ps)의 상세 구성》

도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 로터(6)의 대략 중간(구체적으로는, 연결부(60))보다 하류(로터(6)의 대략 중간부터 로터(6)의 가스 배기구(3)측 단부까지의 범위)가 나사홈 배기부(Ps)로서 기능한다. 이하, 이 나사홈 배기부(Ps)를 상세하게 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 하류측의 로터(6), 구체적으로는 상기 로터(6)를 구성하는 제2 통체(62)는, 나사홈 배기부(Ps)의 회전 부재로서 회전하는 부분으로서, 나사홈 배기부(Ps)의 내외 2중 원통형의 나사홈 배기부 스테이터(18A, 18B) 사이에 소정의 갭을 개재하여 삽입·수용되는 구성으로 되어 있다.

내외 2중 원통형의 나사홈 배기부 스테이터(18A, 18B) 중, 내측의 나사홈 배기부 스테이터(18A)(이하 「내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)」라고 한다)는, 그 외주면이 제2 통체(62)의 내주면과 대향하도록 배치된 원통형의 고정부로서, 제2 통체(62)의 내주에 의해 둘러싸이도록 배치되어 있다.

한편, 외측의 나사홈 배기부 스테이터(18B)(이하 「외측 나사홈 배기부 스테이터(18B)」라고 한다)는, 그 내주면이 제2 통체(62)의 외주면에 대향하도록 배치된 원통형의 고정부로서, 제2 통체(62)의 외주를 둘러싸도록 배치되어 있다.

내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)의 외주부에는, 깊이가 하방을 향해 소경화한 테이퍼콘 형상으로 변화하는 나사홈(19A)이 형성되어 있다. 나사홈(19A)은, 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)의 상단으로부터 하단에 걸쳐 나선형상으로 새겨져 있으며, 이러한 나사홈(19A)에 의해, 제2 통체(62)의 내주측에 나사홈 배기 유로(이하 「내측 나사홈 배기 유로(R1)」라고 한다)가 설치된다. 또한, 이 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)는 그 하단부가 펌프 베이스(1B)로 지지되어 있다.

외측 나사홈 배기부 스테이터(18B)의 내주부에도, 상기 나사홈(19A)과 같은 나사홈(19B)이 형성되어 있다. 이러한 나사홈(19B)에 의해, 제2 통체(62)의 외주측에 나사홈 배기 유로(이하 「외측 나사홈 배기 유로(R2)」라고 한다)가 설치된다. 또한, 이 외측 나사홈 배기부 스테이터(18B)도 그 하단부가 펌프 베이스(1B)로 지지되어 있다.

요컨대, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서, 로터(6)를 구성하는 제2 통체(62)는, 적어도, 그 내주면과 이에 대향하는 고정부(내측 나사홈 배기부 스테이터(18A))의 외주면의 사이에, 나선형상의 나사홈 배기 유로(내측 나사홈 배기 유로(R1))를 형성함으로써, 진공 펌프(P1)의 나사홈 배기부(Ps)를 구성하는 것이다.

도시는 생략하나, 앞서 설명한 나사홈(19A, 19B)을 제2 통체(62)의 내주면 또는 외주면 혹은 그 양면에 형성함으로써, 상기와 같은 내측 나사홈 배기 유로(R1) 또는 외측 나사홈 배기 유로(R2)가 설치되도록 구성해도 된다.

나사홈 배기부(Ps)에서는, 나사홈(19A)과 제2 통체(62)의 내주면에서의 드래그 효과나 나사홈(19B)과 제2 통체(62)의 외주면에서의 드래그 효과에 의해, 기체를 압축하면서 이송하기 때문에, 나사홈(19A)의 깊이는, 내측 나사홈 배기 유로(R1)의 상류 입구측(가스 흡기구(2)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 깊고, 그 하류 출구측(가스 배기구(3)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 얕아지도록 설정되어 있다. 이것은 나사홈(19B)도 마찬가지이다.

외측 나사홈 배기 유로(R2)의 상류 입구는, 다단으로 배치되어 있는 회전 날개(13) 중 최하단의 회전 날개(13E)와 후술하는 연통 개구부(H)의 상류단 사이의 간극(이하 「최종 간극(G)」이라고 한다)에 연통하고 있고, 또, 동 유로(R2)의 하류 출구는, 가스 배기구(3)측에 연통하도록 구성되어 있다.

내측 나사홈 배기 유로(R1)의 상류 입구는, 로터(6)의 대략 중간에서 로터(6)의 내주면(구체적으로는, 연결부(60)의 내면)을 향해 개구되어 있고, 또, 동 유로(R1)의 하류 출구는, 외측 나사홈 배기 유로(R2)의 하류 출구와 합류하여 가스 배기구(3)에 연통하도록 구성되어 있다.

로터(6)의 대략 중간에는 연통 개구부(H)가 개설되어 있고, 연통 개구부(H)는, 로터(6)의 표리면 사이를 관통하도록 형성됨으로써, 로터(6)의 외주측에 존재하는 기체의 일부를 내측 나사홈 배기 유로(R1)로 인도하도록 기능한다. 이러한 기능을 구비한 연통 개구부(H)는, 예를 들어, 도 1(a)와 같이 연결부(60)의 내외면을 관통하도록 형성해도 된다. 또, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 상기 연통 개구부(H)를 복수 설치하며, 이들 복수의 연통 개구부(H)가 진공 펌프 축심에 대해 점대칭이 되도록 배치함으로써, 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어려워, 로터(6)의 밸런스의 수정도 용이해지도록 구성되어 있다.

《나사홈 배기부(Ps)에 있어서의 배기 동작 설명》

앞서 설명한 날개 배기부(Pt)의 배기 동작에 의한 이송으로 외측 나사홈 배기 유로(R2)의 상류 입구나 최종 간극(G)에 도달한 기체 분자는, 외측 나사홈 배기 유로(R2)나, 연통 개구부(H)로부터 내측 나사홈 배기 유로(R1)로 이행한다. 이행한 기체 분자는, 로터(6)의 회전에 의해 발생하는 효과, 즉, 제2 통체(62)의 외주면과 나사홈(19B)에서의 드래그 효과나, 제2 통체(62)의 내주면과 나사홈(19A)에서의 드래그 효과에 의해, 천이류로부터 점성류로 압축되면서 가스 배기구(3)를 향해 이행하고, 최종적으로 도시하지 않은 보조 펌프를 통해 외부로 배기된다.

《로터(6)의 밸런싱부(K1)의 설명》

도 1(a)의 진공 펌프(P1)에서는, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주면에, 로터(6)의 밸런싱부(K1)를 설치하며, 이 밸런싱부(K1)에, 로터(6)의 밸런싱을 위한 추의 일종으로서, 동 도 (b)에 도시하는 질량 부가 수단(M)을 설치하고 있다.

또, 이 밸런싱부(K1)는, 동 도(a)(b)와 같이 연결부(60)측으로부터 제1 통체(61)의 내주면을 소정의 깊이로 절결함으로써, 제1 통체(61)의 내경보다 큰 내경을 가지고, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등해지도록 형성되어 있다. 또한, 이 밸런싱부(K1)는, 제1 통체(61)의 내경보다 큰 내경을 가지는 것이라면, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등 이상이 되도록 형성해도 된다.

밸런싱부(K1)는, 도 1(a)와 같이 제1 통체(61) 내주면의 둘레 방향 전체에 걸쳐 환상으로 형성하는 것이 바람직하다. 그와 같이 형성하면, 어느 둘레 방향 위치에서도 질량 부가 수단(M)에 의해 로터(6)의 밸런싱을 할 수 있어, 밸런싱의 자유도가 높아지고, 절결된 밸런싱부(K1)에 의한 제1 통체(61)의 결손으로 로터(6)의 중심 위치가 반경 방향에 대해 어긋나기 어려워, 로터(6)의 밸런스의 수정이 용이해지기 때문이다.

도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서, 상기 밸런싱부(K1)의 길이는, 제1 통체(61)의 축 방향 길이를 기준으로 하여, 그 기준의 절반 이하로 하고 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 도시는 생략하나, 밸런싱부(K1)의 길이는, 상기 기준의 절반 이상으로 해도 된다.

도 2는, 도 1에 도시한 밸런싱부(K1)에서 로터(6)의 밸런싱 방법의 설명도이다. 도 1에 도시한 밸런싱부(K1)는, 상기 서술한 대로, 연결부(60)측으로부터 절결된 형태로 설치되기 때문에, 밸런싱부(K1)의 하부측(연결부(60)측)은 하방을 향해 개방되어 있다. 따라서, 예를 들어, 질량 부가 수단(M)으로서 후술의 합성 수지 접착제를 이용하는 경우는, 도 2에 도시하는 밸런싱 방법으로, 로터(6)의 밸런싱을 행할 수 있다.

도 2의 밸런싱 방법은, 미리, 봉형상의 공구(T)의 선단에 합성 수지 접착제(질량 부가 수단(M))를 부착시켜 두고, 그 공구(T)를 로터(6)의 내주면과 대략 평행한 자세로 하며, 이 자세로 상기 공구(T)의 선단을 로터축(5)과 로터(6)의 사이에 삽입한다(도 2의 이점 파선으로 나타내는 공구(T)를 참조). 그리고, 상기와 같이 삽입한 공구(T)를 평행 이동시키면서, 상기와 같이 개방되어 있는 밸런싱부(K1)의 하부측으로부터 그 밸런싱부(K1)에 상기 공구(T)의 선단을 끼워넣음으로써(도 2의 실선으로 나타내는 공구(T)를 참조), 밸런싱부(K1)의 소정 위치에 합성 수지 접착제(질량 부가 수단(M))를 부가하는 것이다.

도 3(a) 및 (b)는, 도 1(a)에 도시한 밸런싱부(K1)의 형상의 변형예의 설명도이다. 도 3(a)의 밸런싱부(K2)는, 그 전체 중 특히 연결부(60)에 가까운 쪽에서 깊고, 또한, 연결부(60)로부터 먼 쪽에서 얕은, 테이퍼 형상으로 되어 있다. 또, 도 3(b)의 밸런싱부(K3)는, 그 도중에 단부(S)를 가짐과 더불어, 상기 단부(S)를 경계로 하여, 연결부(60)에 가까운 범위가 깊고, 또한, 연결부(60)보다 먼 범위가 얕은, 단차 형상으로 되어 있다. 이러한 테이퍼 형상의 밸런싱부(K2)나 단부(S)를 가지는 밸런싱부(K3)를 도 1(a)의 밸런싱부(K1)로서 채용할 수 있다. 또, 도시는 생략하나, 필요에 따라, 상기와 같은 테이퍼 형상과 단부를 맞춘 형상의 밸런싱부를 도 1(a)의 밸런싱부(K1)로서 채용하는 것도 가능하다.

질량 부가 수단(M)으로서는, 예를 들어, 에폭시 수지, 규소 수지, 폴리아미드 수지 등의 각종 합성 수지 접착제를 1mm 정도의 두께로 밸런싱부(K1, K2, K3)에 도포하고, 또한, 상온 또는 가열에 의해 그 합성 수지 접착제를 경화시키는 방식을 채용할 수 있다. 이때, 도포하는 합성 수지 접착제를 소량으로 하는 방법으로서는, 예를 들어, 그 합성 수지 접착제보다 밀도가 높은 금속 분말을 합성 수지 접착제 중에 함유시키는 방법을 채용해도 된다. 이런 종류의 금속 분말로서는, 예를 들어, SUS 분말, 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화규소(SiO₂), 산화크롬(Cr₂O₃) 등의 금속 산화물로 이루어지는 세라믹 미립자 혹은 세라믹 단섬유를 채용할 수 있다.

이상 설명한 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)에 의하면, 상기한 대로, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주면에 로터(6)의 밸런싱부(K1, K2, K3)를 설치하며, 이 밸런싱부(K1, K2, K3)에 질량 부가 수단(M)을 설치했다. 이로 인해, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주측에는 나사홈 배기 유로가 형성되지 않으므로, 밸런싱부(K1, K2, K3)가 나사홈 배기부(Ps)에 주는 영향, 구체적으로는 나사홈 배기부(Ps)의 유효한 나사 길이가 밸런싱부(K1, K2, K3)의 존재에 의해 짧아질 일이 없어, 진공 펌프(P)의 배기 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또, 밸런싱부(K1, K2, K3)에 설치한 질량 부가 수단(M)이 부식성 가스에 직접 노출될 일은 없기 때문에, 질량 부가 수단(M)이 부식에 의해 부서져 파편이 발생하는 등의 문제점을 회피할 수 있다.

또, 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)에 있어서는, 밸런싱부(K1, K2, K3)의 구체적인 구성으로서, 상기 밸런싱부(K1, K2, K3)는, 제1 통체(61)의 내경보다 큰 내경을 가지고, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등 또는 동등 이상이다, 라고 하는 구성을 채용했기 때문에, 밸런싱부(K1, K2, K3)의 하부(연결부(60)측)가 하방을 향해 개방된 것이 된다. 이것으로부터, 예를 들어 만일 어떠한 원인으로, 밸런싱부(K1, K2, K3)에 설치한 질량 부가 수단(M)의 일부가 파편으로서 탈락하는 사태가 발생한 경우에서도, 그 탈락한 파편은 상기와 같이 개방되어 있는 밸런싱부(K1, K2, K3)의 하부로부터 곧바로 또한 부드럽게 하방으로 낙하하여, 진공 펌프(P)로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프(P) 밖으로 배출된다. 따라서, 진공 펌프 내부식성 시험의 단계에서 그러한 파편이 발생한 경우에, 이러한 파편의 조기 배출과 조기 발견이 가능해지고, 납품한 진공 펌프로부터 그 상류의 장치로 상기 파편이 유출된다고 하는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같이 밸런싱부(K1, K2, K3)의 하부가 하방을 향해 개방되어 있는 경우는, 예를 들어 질량 부가 수단(M)으로서 합성 수지 접착제를 이용할 때, 로터(6)의 내주면과 대략 평행한 자세의 공구의 선단에 미리 합성 수지 접착제를 부착시켜 두고, 그 공구를 평행 이동시키면서, 개방되어 있는 밸런싱부(K1, K2, K3)의 하부측으로부터 그 밸런싱부(K1, K2, K3)에 상기 공구의 선단을 끼워넣음으로써, 밸런싱부(K1, K2, K3)의 소정 위치에 합성 수지 접착제(질량 부가 수단)를 부가할 수 있다. 그 부가시에 상기 공구를 비스듬하게 기울일 필요가 없기 때문에, 공구와 로터축의 접촉·간섭을 회피할 수 있어, 밸런싱의 작업성도 향상한다.

도 4(a)는, 본 발명의 제2 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 반환류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도이다.

도 1(a)의 진공 펌프(P1)는, 로터(6)의 대략 하측 절반(제2 통체(62))의 내주측과 외주측을 병행하여 가스가 흐르는 구성(나사홈 펌프 병행류 타입)인데, 도 4(a)의 진공 펌프(P2)는, 그 타입이 상이하다.

즉, 이 도 4(a)의 진공 펌프(P2)는, 동 도(a) 화살표 R1－R2로 나타낸 바와 같이 로터(6)의 하단부(구체적으로는, 제2 통체(62)의 하단부)에서 가스의 흐름이 상하 방향으로 반전함으로써, 로터(6)의 대략 하측 절반의 내주측과 외주측에서 가스가 역방향으로 흐르는 구성(나사홈 펌프 반환류 타입)이다. 또한, 그 구성 이외의 진공 펌프(P2)의 기본적인 구성에 대해서는 도 1(a)의 진공 펌프(P1)와 같기 때문에, 도 4(a)에서는, 도 1(a)에 도시한 부재와 동일 부재에 동일한 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

본 발명의 제1 실시 형태에서 앞서 설명한 도 1(a)(b)나 도 3(a)(b)에 도시하는 밸런싱부(K1, K2, K3)는, 도 4(a)와 같은 나사홈 펌프 반환류 타입의 진공 펌프(P2)에도 적용할 수 있다.

도 5(a)는, 본 발명의 제3 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 및 일부 수지 로터 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도이다.

도 5(a)의 진공 펌프(P3)는, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서의 제2 통체(62)를 섬유 강화 수지로 형성한 것이고, 그 이외의 기본적인 진공 펌프(P3)의 구성은, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)와 같기 때문에, 도 5(a)에서는, 도 1(a)에 도시한 부재와 동일 부재에 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

이 도 5(a)의 진공 펌프(P3)의 로터(6)도, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)의 로터(6)와 동일하게, 연결부(60)를 개재하여 제1 통체(61)와 제2 통체(62)의 단부들을 연결한 구조로 되어 있는데, 그 연결부(60)의 구체적인 구성이나 제2 통체(62)의 재질 등, 로터(6)의 구체적인 구성은, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)의 로터(6)와는 상이하다.

즉, 도 5(a)의 진공 펌프(P3)의 로터(6)에 있어서의 연결부(60)는, 제1 통체(61)의 하단에 일체로 설치한 환상의 판체(60A)와, 환상의 판체(60A)의 외주부에 일체로 설치한 환상의 볼록부(60B)로 이루어지며, 그 환상의 볼록부(60B)의 외주부에 제2 통체(62)가 끼워넣음 장착됨으로써, 제1 통체(61)와 제2 통체(62)가 일체로 연결되어 있다.

또, 이 도 5(a)의 진공 펌프(P3)의 로터(6)에 있어서, 제1 통체(61)나 환상의 판체(60A), 및 환상의 볼록부(60B)는, 모두, 알루미늄 합금 등의 금속 재료로 구성되어 있는데, 제2 통체(62)는, 그 금속 재료보다 경량인 섬유 강화 수지로 구성되어 있다.

본 발명의 제1 실시 형태에서 앞서 설명한 도 1(a)(b)나 도 3(a)(b)에 도시하는 밸런싱부(K1, K2, K3)는, 이 도 5(a)의 진공 펌프(P3)와 같이, 로터(6) 전체 중 제2 통체(62)를 섬유 강화 수지로 형성한 형식에도 적용할 수 있다.

도 6(a)는, 본 발명의 제4 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는 (a)의 B부 확대도이다.

이 도 6(a)의 진공 펌프(P4)의 기본적인 구성은, 도 1(a)의 진공 펌프와 같기 때문에, 도 6(a)에서는, 도 1(a)에 도시한 부재와 동일 부재에 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서의 밸런싱부(K1)는, 제1 통체(61)의 내경보다 큰 내경을 가지는 것이었는데, 도 6(a)의 진공 펌프(P4)에 있어서의 밸런싱부(K4)는, 제1 통체(61)와 같은 내경이 되도록 구성한 것이며, 도 6(a)의 진공 펌프(P4)에서는, 그와 같이 구성한 밸런싱부(K4)에 질량 부가 수단(M)이 설치되어 있다.

이 도 6(a)의 밸런싱부(K4)는, 예를 들어, 도 4(a)의 진공 펌프(P2)나, 도 5(a)의 진공 펌프(P3)에도 적용할 수 있다.

이 제4 실시 형태의 진공 펌프(P4)에 있어서도, 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)와 동일하게, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주면에 로터(6)의 밸런싱부(K4)가 설치되는 것, 및, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주측에는 나사홈 배기 유로(R1, R2)가 형성되지 않기 때문에, 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)와 같은 작용 효과, 즉, 진공 펌프(P4)의 배기 성능의 향상, 질량 부가 수단(M)이 부식에 의해 부서져 파편이 발생하는 등의 문제점의 회피가 가능하다.

또한, 이 제4 실시 형태의 진공 펌프(P4)에서도, 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)와 동일하게, 밸런싱부(K4)의 하부가 하방을 향해 개방된 것이 되기 때문에, 제1 실시 형태의 진공 펌프(P1)와 같은 작용 효과, 즉, 상기 파편의 조기 배출과 조기 발견이 가능하며, 또, 밸런싱의 작업성도 향상한다.

도 7(a)는, 본 발명의 제5 실시 형태인 진공 펌프의 로터의 단면도, 동 도 (b)는 (a)의 B부 확대도이다.

이 도 7(a)의 진공 펌프의 로터(6)의 기본적인 구성은, 도 5(a)의 진공 펌프(P3)의 로터(6)와 같기 때문에, 도 7(a)에서는 도 5(a)에 도시한 부재와 동일 부재에 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

도 7(a)의 진공 펌프의 로터(6)에서는, 연결부(60)의 볼록부(60B)의 내주면을 밸런싱부(K5)로 하고, 이 밸런싱부(K5)에 내부식성의 질량 부가 수단(M)을 설치하고 있다. 도시는 생략하나, 이 밸런싱부(K5)에서도, 예를 들어 도 1(b)나 도 3(a)(b)에 각각 도시하는 테이퍼 형상이나 단부를 가지는 형상을 채용 가능하다.

이 제5 실시 형태의 진공 펌프의 로터(6)에 있어서는, 상기한 대로, 볼록부(60B)의 내주면을 로터(6)의 밸런싱부(K5)로 하고, 이 밸런싱부(K5)에 내부식성의 질량 부가 수단(M)을 설치하는 구성을 채용했다. 이 볼록부(60B)의 내주면에는 나사홈 배기 유로(R1, R2)를 구성하는 나사홈(19A, 19B)이 형성되지 않으므로, 상기 볼록부(60B)의 내주면에 설치한 질량 부가 수단(M)에 의한 로터(6)의 밸런싱부가 나사홈 배기부(Ps)에 주는 영향, 구체적으로는 나사홈 배기부(Ps)의 유효한 나사 길이가 밸런싱부의 존재에 의해 짧아질 일이 없어, 진공 펌프의 배기 성능의 향상을 도모할 수 있다.

또, 이 제5 실시 형태의 진공 펌프의 로터(6)에 있어서는, 내부식성의 질량 부가 수단(M)을 채용했기 때문에, 질량 부가 수단(M)을 설치한 볼록부(60B)의 내주측은 나사홈 배기 유로(R1)에 연통하는 유로가 되지만, 그 유로 내의 부식성 가스에 의해 질량 부가 수단(M)이 부식되어 부서져 파편이 되는 사태를 회피할 수 있고, 밸런싱부(K5)로부터의 파편의 탈락 방지를 도모할 수 있다. 또, 그러한 파편이 진공 펌프로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프 하류의 장치로 유출될 가능성도 대폭 저감할 수 있다.

또한, 이 제5 실시 형태의 진공 펌프의 로터(6)에서는, 볼록부(60B)의 내주면의 하부는 하방을 향해 개방되어 있다. 이로 인해, 만일 어떠한 원인으로, 그 볼록부(60B)의 내주면에 설치한 질량 부가 수단(M)의 일부가 파편으로서 탈락하는 사태가 발생한 경우에서도, 탈락한 파편은, 어디에도 머물지 않고, 볼록부(60B)의 내주면의 개방부(볼록부(60B)의 내주면의 하부측)로부터 곧바로 또한 부드럽게 하방으로 낙하하여, 진공 펌프로부터 배기되는 가스와 함께 진공 펌프 밖으로 배출된다. 따라서, 진공 펌프의 내부식성 시험의 단계에서 그러한 파편이 발생한 경우에, 이러한 파편의 조기 배출과 조기 발견이 가능해지고, 납품한 진공 펌프로부터 그 상류의 장치로 상기 파편이 유출된다고 하는 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

또, 이 제5 실시 형태의 진공 펌프의 로터(6)에서는, 상기한 대로, 볼록부(60B)의 내주면의 하부는 하방을 향해 개방되어 있다. 따라서, 질량 부가 수단(M)으로서 예를 들어 합성 수지 접착제를 이용하는 경우에는, 로터(6)의 내주면과 대략 평행한 자세의 공구의 선단에 미리 합성 수지 접착제를 부착시켜 두고, 그 공구를 평행 이동시키면서, 상기 볼록부(60B)의 내주면의 개방부(볼록부(60B)의 내주면의 하부측)로부터 상기 볼록부(60B)의 내주면에 상기 공구의 선단을 끼워넣음으로써, 볼록부(60B)의 내주면의 소정 위치에 합성 수지재 접착제(질량 부가 수단(M))를 부가할 수 있다. 그 부가시에 상기 공구를 비스듬하게 기울일 필요가 없기 때문에, 공구와 로터축(5)의 접촉·간섭을 회피할 수 있어, 밸런싱의 작업성의 향상도 도모할 수 있다.

도 8(a)는, 본 발명의 제6 실시 형태인 진공 펌프(나사홈 펌프 병행류 타입)의 단면도, 동 도 (b)는, (a)의 B부 확대도이다.

이 도 8(a)의 진공 펌프(P5)의 기본적인 구성은, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)와 같기 때문에, 도 8(a)에서는, 도 1(a)에 도시한 부재와 동일 부재에 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.

도 8(a)의 진공 펌프(P5)가 도 1(a)의 진공 펌프(P1)와 상이한 구성은, 연결부(60)의 바닥면(60_IN)과 그 바닥면(60_IN)측에 위치하는 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)(고정부)가 소정 간극(V)을 개재하여 대향함으로써, 연결부(60)와 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)의 사이에 고정 시일부(20)가 형성되며, 그 연결부(60)의 바닥면(60_IN)과 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)가 대향하는 범위에 있어서, 제1 통체(61)의 내주면 또는 연결부(60)의 내주면측으로의 가스의 역류를 방지하는 비접촉형 시일로서 기능하도록 구성되어 있는 점이다. 상기 소정 간극(V)은, 진공 펌프(P5) 가동시의 로터의 편차량이나 열팽창에 있어서의 치수 변화, 그리고 조립시의 조립 오차 등으로부터 고려하여 설정한다. 또한, 본 발명에서는, 상기 소정 간극(V)을, 미소 시일 간극으로서 약 0.5mm 내지 3.0mm 정도로 설정하고 있는데, 이 설정값은 필요에 따라 적당히 변경할 수 있다.

또, 이 도 8(a)의 진공 펌프(P5)에 있어서는, 상기 고정 시일부(20)의 구체적인 구성예로서, 이러한 고정 시일부(20)는, 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)의 선단부에 일체로 형성되어 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)와는 별체로 고정 시일부(20)를 형성하여 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)에 장착 고정하는 구성도 채용할 수 있다. 또, 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)와는 상이한 진공 펌프 내의 고정부, 예를 들어 스테이터 칼럼(4)(고정부) 등에 고정 시일부(20)를 일체로 설치하거나 장착 고정하는 구성도 채용할 수 있다.

그런데, 예를 들어 도 1(a)의 진공 펌프(P1)에 있어서, 연결부(60)의 연통 개구부(H)로부터 내측 나사홈 배기 유로(R1)측으로 인도되는 가스의 일부는, 내측 나사홈 배기부 스테이터(18A)와 연결부(60)의 사이를 빠져 스테이터 칼럼(4)의 외주를 향하고, 제1 통체(61)의 내주면 또는 연결부(60)의 내주면측으로 역류하려고 한다. 이 가스의 역류는 스테이터 칼럼(4)의 어느 외주 방향으로부터도 발생할 수 있기 때문에, 도 8(a)의 진공 펌프(P5)에 있어서는, 스테이터 칼럼(4)의 외주를 둘러싸도록 환상으로 상기 고정 시일부(20)를 형성함으로써, 상기 비접촉형 시일을 환상으로 설치하고 있다.

따라서, 도 8(a)의 진공 펌프(P5)에 의하면, 연결부(60)의 연통 개구부(H)로부터 내측 나사홈 배기 유로(R1)측으로 인도되는 가스가 부식성 가스여도, 그러한 부식성 가스가 제1 통체(61)의 내주면 또는 연결부(60)의 내주면측으로 역류하는 현상은 비접촉형 시일에 의해 방지되기 때문에, 제1 통체(61)의 내주면 또는 연결부(60)의 내주면측이 부식성 가스에 노출될 가능성은 적다.

그런데, 도 8(a)의 진공 펌프(P5)에 있어서도, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)와 동일하게, 제1 통체(61) 또는 연결부(60)의 내주면에 로터(6)의 밸런싱부(K1)를 설치함과 더불어, 이 밸런싱부(K1)에 질량 부가 수단(M)을 설치하고 있는데, 이 도 8(a)의 진공 펌프(P5)의 경우는, 그러한 질량 부가 수단(M)이 설치되는 영역, 즉 제1 통체(61)의 내주면 또는 연결부(60)의 내주면측은, 상기 서술한 바와 같이 부식성 가스의 역류가 방지되어 있으므로, 질량 부가 수단(M)이 부식성 가스에 노출될 가능성도 적어, 질량 부가 수단(M)의 부식에 의한 파편의 발생을 보다 한층 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.

이상 설명한 도 8(a)의 진공 펌프(P5)에 있어서의 비접촉형 시일은, 도 1(a)의 진공 펌프(P1)뿐만 아니라, 예를 들어 도 4(a), 도 5(a), 또는 도 6(a)의 진공 펌프(P2, P3, P4)에도 적용할 수 있다.

상기 서술한 실시 형태 및 각 변형예는, 다양하게 조합할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시 형태와 제5 실시 형태의 양방에서 밸런싱을 하는 것도 가능하다.

1 외장 케이스
1A 펌프 케이스
1B 펌프 베이스
1C 플랜지
2 가스 흡기구
3 가스 배기구
4 스테이터 칼럼
5 로터축
6 로터
60 연결부
60_IN 연결부의 내면
60A 환상의 판체
60B 환상의 볼록부
61 제1 통체
62 제2 통체
63 단 부재
7 보스 구멍
9 견부
10 래디얼 자기베어링
10A 래디얼 전자석 타겟
10B 래디얼 전자석
10C 래디얼 방향 변위 센서
11 액시얼 자기베어링
11A 아마추어 디스크
11B 액시얼 전자석
11C 액시얼 방향 변위 센서
12 구동 모터
12A 고정자
12B 회전자
13 회전 날개
13E 최하단의 회전 날개
14 고정 날개
18A 내측 나사홈 배기부 스테이터(제2 통체의 내주면에 대향하는 고정 부재)
18B 외측 나사홈 배기부 스테이터(제2 통체의 외주면에 대향하는 고정 부재)
19A, 19B 나사홈
20 고정 시일부
BC 종래의 밸런싱부
D 밸런싱용의 홈
G 최종 간극(최하단의 회전 날개와 연통 개구부의 상류단 사이의 간극)
H 연통 개구부
K1, K2, K3, K4 밸런싱부
M 질량 부가 수단
P1, P2, P3, P4, P5, P6 배기 펌프
Pt 날개 배기부
Ps 나사홈 배기부
R1 내측 나사홈 배기 통로
R2 외측 나사홈 배기 통로
S 단부
T 공구
V 소정 간극(미소 시일 간극)

Claims (10)

1. 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서,
   상기 로터는,
   제1 및 제2 통체와,
   상기 양 통체의 단부(端部)들을 연결하는 연결부를 구비하고,
   상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며,
   상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고,
   상기 제1 통체 또는 상기 연결부의 내주면에 상기 로터의 밸런싱부를 설치하며, 이 밸런싱부에 질량 부가 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 로터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸런싱부는, 상기 제1 통체의 내경보다 큰 내경을 가지고, 그 내경이 하부로 감에 따라 동등 또는 동등 이상인 것을 특징으로 하는 로터.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸런싱부는, 상기 연결부에 가까운 쪽에서 깊고, 또한, 상기 연결부로부터 먼 쪽에서 얕은, 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 로터.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸런싱부는, 그 도중에 단부(段部)를 가짐과 더불어, 상기 단부를 경계로 하여, 상기 연결부에 가까운 범위가 깊고, 또한, 상기 연결부로부터 먼 범위가 얕은, 단차 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 로터.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결부와 고정부가 소정 간극을 개재하여 대향함으로써, 상기 제1 통체의 내주면 또는 상기 연결부의 내주면측으로의 상기 가스의 역류를 방지하는 비접촉형 시일로서 기능하는 것을 특징으로 하는 로터.
6. 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서,
   상기 로터는,
   제1 및 제2 통체와,
   상기 양 통체의 단부들을 연결하는 연결부를 구비하고,
   상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며,
   상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고,
   상기 연결부와 고정부가 소정 간극을 개재하여 대향함으로써, 상기 제1 통체의 내주면 또는 상기 연결부의 내주면측으로의 상기 가스의 역류를 방지하는 비접촉형 시일로서 기능하는 것을 특징으로 하는 로터.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 소정 간극은, 0.5mm 내지 3.0mm이며, 보다 바람직하게는 1.0mm 내지 1.5mm인 것을 특징으로 하는 로터.
8. 챔버의 가스를 배기하는 진공 펌프의 로터로서,
   상기 로터는,
   제1 및 제2 통체와,
   상기 양 통체의 단부들을 연결하는 연결부를 구비하고,
   상기 제1 통체는, 그 외주면에 복수의 회전 날개를 구비함과 더불어, 이들 복수의 회전 날개가 진공 펌프 축심을 따라 복수의 고정 날개와 교호로 배치됨으로써, 날개 배기부를 구성하며,
   상기 제2 통체는, 적어도, 그 내주측에, 나사홈 배기 유로를 형성함으로써, 나사홈 배기부를 구성하고,
   상기 연결부는, 상기 제1 통체의 하단에 일체로 설치한 환상의 판체와, 이 환상의 판체의 외주부에 일체로 설치한 환상의 볼록부로 이루어지며, 그 환상의 볼록부에 상기 제2 통체가 끼워넣음 장착됨으로써, 제1 통체와 제2 통체를 연결하여 이루어지고,
   상기 볼록부의 내주면을 상기 로터의 밸런싱부로 하며, 이 밸런싱부에 내부식성의 질량 부가 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 로터.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 통체는 FRP로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로터.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 로터를 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.

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