TW201317460A - 固定構件及真空泵 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種促進來自表面的熱輻射及朝相鄰接的構件的熱傳導的固定構件、及內含該固定構件的真空泵。[技術內容]以提高轉子部的放熱為目的，為了從螺紋溝隔片朝基座及固定翼隔片側有效率地將熱放出，對於螺紋溝隔片的預定的部分施加表面處理除去加工。詳細的話，將該基座及該固定翼隔片及螺紋溝隔片接觸的接觸部分的表面處理除去。且成為可將上述的表面處理除去加工及精整加工同時進行的構成。

Description

固定構件及真空泵

本發明，是有關固定構件及真空泵，尤其是有關於可促進來自表面的熱輻射且也可更促進朝相鄰接的構件的熱傳導的固定構件、及內含該固定構件的真空泵。

各種真空泵之中，為了實現高真空的環境多使用渦輪分子泵和螺紋溝式泵者。

在藉由使用渦輪分子泵和螺紋溝式泵等的真空泵進行排氣處理使內部被保持真空的真空裝置中，具有：半導體製造裝置用室、電子顯微鏡的測量室、表面分析裝置、微細加工裝置等。

實現此高真空的環境的真空泵，是具備外殼，該外殼是形成具備吸氣口及排氣口的外部機身。且，在此外殼的內部中，收納有可發揮朝該真空泵排氣功能的構造物。使發揮此排氣功能的構造物，大致是由：可旋轉自如地被軸支的旋轉部(轉子部)、及被固定於外殼的固定部(定子部)所構成。

渦輪分子泵的情況時，旋轉部，是由旋轉軸及被固定於此旋轉軸的旋轉體所構成，在旋轉體中，被設成放射狀的轉子翼(動翼)是被多段地配設。且，在固定部中，對於轉子翼相互不同的定子翼(靜翼)是被多段地配設。

且將旋轉軸高速旋轉用的馬達被設置，藉由此馬達的 作動使旋轉軸高速旋轉的話，藉由轉子翼及定子翼的相互作用使氣體從吸氣口被吸引，且從排氣口被排出。

在如此的真空泵中，通常，高速旋轉的圓筒形的旋轉部，雖是由鋁和鋁合金等的金屬製造，但是近年來，為了性能提昇(尤其是更使高速旋轉)的目的，也有由比金屬材料更輕量且具有強度的纖維強化複合材料(纖維強化塑膠材，Fiber Reinforced Plastics。以下稱為FRP材)製造的情況。

又，此情況時FRP材所使用的纖維，例如：芳族聚醯胺纖維(AFRP)、硼纖維(BFRP)、玻璃纖維(GFRP)和碳纖維(CFRP)、聚乙烯纖維(DFRP)等。

但是在如此的真空泵中，高速旋轉的旋轉翼等的旋轉部，會因為製程氣體的排氣，而具有超過100℃而成為150℃以上的高溫的情況。

在如此轉子部成為高溫的狀態下繼續高速旋轉的話，由漂移現象所產生的轉子部的耐久性會成為問題。

因此有需要促進：提高從轉子部的放熱，即，從轉子部的熱放射及相面對於轉子部的固定部表面的熱吸收。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-320905號

[專利文獻2]日本專利第3098139號

在專利文獻1中被提案：在被內藏於真空泵的零件的表面藉由設置由鎳合成層及鎳氧化膜所構成的表面處理層，來提高耐腐蝕性及放熱性的特性的技術。

在專利文獻2中被提案：對於複合分子泵，藉由將渦輪分子泵部的轉子由金屬製，並且將螺紋溝泵部的圓筒轉子及兩泵部的轉子間接合的支板由FRP形成，來提高泵的排氣速度及壓縮比，並且達成小型輕量化的技術。

但是在專利文獻1的構成中，雖可提高由熱輻射所產生的放熱性，但是在旋轉部(轉子部)及固定部中，設有表面處理層的構件、及與其相鄰接的構件之間，具有熱傳導差的課題。

且在專利文獻2的構成中，雖可以將旋轉體輕量化且高強度化，但是螺紋溝泵部的圓筒轉子的構成材料也就是FRP的熱傳導率，與渦輪分子泵部的轉子的構成材料也就是鋁合金相比較低，而具有容易發生溫度分布的傾向。接近與氣體的摩擦大的排氣口的螺紋溝泵部的圓筒轉子下端部周邊會因為前述的摩擦熱而高溫化，所以其熱不流通，螺紋溝泵部的圓筒轉子的溫度會比渦輪分子泵部的轉子更高，而具有前述的耐久性會成為問題的課題。

且也具有：以氣體為媒介使溫度下降、及朝空間放射等將熱下降的方法。但是，依據流動在真空泵的氣體的種 類，也有無法將氣體的溫度下降的情況。

在此，本發明的目的是提供一種可促進來自表面的熱輻射且也更促進朝相鄰接的構件的熱傳導的固定構件、及內含該固定構件的真空泵。

在申請專利範圍第1項的發明中，提供一種固定構件，被配設在形成有吸氣口及排氣口的外部機身的內側，與設在被配設於旋轉軸並從前述吸氣口朝前述排氣口移送氣體的氣體移送機構的旋轉體相面對，在至少一部分被施加表面處理的固定構件，其特徵為：前述固定構件，是在與至少一個的其他的構件接觸的接觸面未被施加前述表面處理。

在申請專利範圍第2項的發明中，提供如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備螺紋溝式泵部，前述固定構件，是螺紋溝隔片。

在申請專利範圍第3項的發明中，提供如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備渦輪分子泵部，前述固定構件，是固定翼隔片。

在申請專利範圍第4項的發明中，提供如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備渦輪分子泵部，前述固定構件，是固定翼。

在申請專利範圍第5項的發明中，提供如申請專利範圍第2項的固定構件，其中，前述螺紋溝隔片，是在與前 述旋轉體相對面的至少一部分未被施加前述表面處理。

在申請專利範圍第6項的發明中，提供一種真空泵，其特徵為：具備：前述外部機身、及前述旋轉軸、及前述旋轉體、及如申請專利範圍第1至5項中任一項的固定構件。

在如申請專利範圍第7項的發明中，提供如申請專利範圍第6項的真空泵，其中，前述旋轉體，是被接合有由纖維強化複合材料所製造的圓筒體。

依據本發明的話，可以提供一種可促進來自表面的熱輻射且也可更促進朝相鄰接的構件的熱傳導的固定構件、及內含該固定構件的真空泵。

(i)實施例的概要

(a)真空泵之中，在具有螺紋溝式泵部的螺紋溝式泵及複合型渦輪分子泵中，螺紋溝隔片是熱容量大的構件，承受從轉子部被輻射的熱，將該熱藉由熱輻射和熱傳導朝外部放出，就可具有使轉子部的溫度下降的作動。

在此，在本發明的實施例的真空泵中，以提高轉子部的放熱為目的，為了從螺紋溝隔片朝基座及固定翼隔片側有效率地將熱放出，對於螺紋溝隔片的預定的部分施加表面處理除去加工。詳細的話，將該基座及該固定翼隔片及 螺紋溝隔片接觸的接觸部分的表面處理除去。

(b)且在本發明的實施例的真空泵中，成為可將上述的表面處理除去加工及精整加工同時進行的構成。

(ii)實施例的詳細

以下，對於本發明的最佳的實施例，參照第1圖~第4圖詳細說明。

又，在本第1、第2及第3實施例中，真空泵的其中一例，具備渦輪分子泵部及螺紋溝式泵部，使用配設有由FRP製造的圓筒形旋轉體的複合型的渦輪分子泵進行說明。

又，本發明，也可以適用於：只有渦輪分子泵部或螺紋溝式泵部其中任一方的真空泵、螺紋溝是設在旋轉體側的真空泵。

(ii-1)第1實施例(表面處理除去加工被施加的螺紋溝隔片)

第1圖，是顯示本發明的第1實施例的渦輪分子泵1的概略構成例的圖。

又，第1圖，是顯示渦輪分子泵1的軸線方向的剖面圖。

渦輪分子泵1的外殼2，是形成大致圓筒狀的形狀，與設在外殼2的下部(排氣口6側)的基座3一起構成渦輪分子泵1的外部機身。且，在此外部機身的內部中，收納 有可發揮朝渦輪分子泵1排氣功能的構造物也就是氣體移送機構。

此氣體移送機構，是大致由：可旋轉自如地被軸支的旋轉部(轉子部)、及被固定於外部機身的固定部所構成。

且雖無圖示，在渦輪分子泵1的外部機身的外部，控制渦輪分子泵1的動作用的控制裝置是透過專用線被連接。

在外殼2的端部中，形成有朝該渦輪分子泵1將氣體導入用的吸氣口4。且，在外殼2的吸氣口4側的端面中，形成有朝外周側突出的凸緣部5。

且在基座3中，形成有從該渦輪分子泵1將氣體排氣用的排氣口6。

旋轉部，是由：旋轉軸也就是軸7、被配設此軸7的轉子8、設在轉子8的複數枚的旋轉翼9、設在排氣口6側(螺紋溝式泵部)的圓筒形旋轉體10等所構成。又，轉子部是由軸7及轉子8所構成。

各旋轉翼9，是由從與軸7的軸線垂直的平面只有預定角度傾斜並從軸7呈放射狀延伸的葉片所構成。

且圓筒形旋轉體10，是由形成與轉子8的旋轉軸線同心的圓筒形狀的圓筒構件所構成。

在軸7的軸線方向中段中，設有將軸7高速旋轉用的馬達部20，且定子機身80內包。

進一步，對於軸7的馬達部20，在吸氣口4側及排氣口6側中，設有將軸7朝徑向方向(徑方向)由非接觸軸 支用的徑方向磁性軸承裝置30、31，且在軸7的下端中，設有將軸7朝軸線方向(軸向方向)由非接觸軸支用的軸方向磁性軸承裝置40。

在外部機身的內周側，形成有固定部。此固定部，是由：設在吸氣口4側(渦輪分子泵部)的複數枚的固定翼50、及設在外殼2的內周面的螺紋溝隔片70等所構成。

各固定翼50，是由從與軸7的軸線垂直的平面只有預定角度傾斜並從外部機身的內周面朝向軸7延伸的葉片所構成。

各段的固定翼50，是藉由形成圓筒形狀的固定翼隔片60彼此相隔地被固定。

在渦輪分子泵部中，固定翼50、及旋轉翼9是相互不同地被配置，在軸線方向形成複數段。

在螺紋溝隔片70中，形成有與圓筒形旋轉體10相對面的螺旋溝。

螺紋溝隔片70，是隔有預定的游隙地與圓筒形旋轉體10的外周面相面對，圓筒形旋轉體10若高速旋轉的話，由渦輪分子泵1被壓縮的氣體是一邊伴隨圓筒形旋轉體10的旋轉朝螺紋溝(螺旋溝)被導引一邊朝排氣口6側被送出。即，螺紋溝，是成為將氣體運送的流路。藉由使螺紋溝隔片70及圓筒形旋轉體10之間隔有預定的游隙地相面對，構成由螺紋溝移送氣體的氣體移送機構。

又，為了減少氣體朝吸氣口4側逆流的力，此游隙愈小愈佳。

形成於螺紋溝隔片70的螺旋溝的方向，是氣體在螺旋溝內朝轉子8的旋轉方向被運送的情況時，朝向排氣口6的方向。

且螺旋溝的深度，是成為隨著接近排氣口6而變淺，在螺旋溝被運送的氣體是隨著接近排氣口6被壓縮。如此，從吸氣口4被吸引的氣體，是由渦輪分子泵部被壓縮之後，由螺紋溝式泵部進一步被壓縮之後從排氣口6被排出。

藉由如此構成的渦輪分子泵1，進行被配設於渦輪分子泵1的真空室(無圖示)內的真空排氣處理。

在本發明的第1實施例的渦輪分子泵1中，在螺紋溝隔片70，被施加放射率高的(即熱吸產量高的)鎳氧化被膜處理和耐酸鋁處理(鋁及鋁合金的陽極氧化皮膜)等的表面處理。

第2圖，是本發明的第1實施例的螺紋溝隔片70的螺紋溝式泵部的放大圖。

在螺紋溝隔片70施加上述的處理的話，熱的吸收會變高，另一方面，對於熱傳導是成為比施加該表面處理前的熱傳導更低，使螺紋溝隔片70的熱不易朝基座3和固定翼隔片60傳導。

在此，在有關於本發明的第1實施例的渦輪分子泵1中，為了將螺紋溝隔片70的熱效率佳地吸收(即將螺紋溝隔片70的熱效率佳地放出)，施加將螺紋溝隔片70中的基座3與接觸的接觸面A1及與固定翼50接觸的接觸面 A2的表面處理除去的表面處理除去加工，使原本的母材露出。

藉由上述的構成，在本發明的第1實施例的渦輪分子泵1中，因為可以效率佳地放出螺紋溝隔片70的熱，所以成為可效率佳地提高從轉子(圓筒形旋轉體10)的放熱。

在本發明的第1實施例的渦輪分子泵1中，在螺紋溝隔片70的製造階段中，由以下所揭示的步驟(甲)或步驟(乙)進行。

(甲)粗加工→精整加工→遮蔽處理→表面處理

(乙)粗加工→精整加工→表面處理→表面處理除去加工

又，在步驟(甲)中，由粗加工成型成幾乎接近螺紋溝隔片70形狀，進一步在需要精度的部分施加精整加工給予精確度。且，在不需要表面處理的部分施加遮蔽處理的方式施加表面處理。

另一方面，步驟(乙)的話，由粗加工等將幾乎接近螺紋溝隔片70的形狀成型，進一步在需要精度的部分施加精整加工給予精確度。且，可取代不進行遮蔽處理，而在施加表面處理之後，在上述的接觸面A1及接觸面A2及接觸面A3施加表面處理除去加工。

(第1實施例的變形例)

在本發明的第1實施例的變形例中，在螺紋溝隔片70的製造階段中，由以下的步驟(丙)進行。

(丙)粗加工→表面處理→精整加工(將表面處理除去加工同時進行)

即，在步驟(丙)中，在粗加工後施加表面處理，其後進行精整加工(給予尺寸精確度用的加工)。即，在本發明的第1實施例的變形例中，對於螺紋溝隔片70全面施加了表面處理之後，同時進行精整加工及表面處理除去加工。

又，進行步驟(丙)的話，與螺紋溝隔片70中的圓筒形旋轉體10相面對的相對面B(第2圖)也有表面處理被除去的情況。相對面B的表面處理被除去的理由，是因為考慮與相面對的圓筒形旋轉體之間的游隙，所以成為需要藉由精整加工給予尺寸精確度。

相對面B的表面處理被除去的情況時，假設因為任何的原因使圓筒部分(圓筒形旋轉體)與螺紋溝隔片接觸時，可以防止相對面B中的表面加工會剝離而成為碎片(細的粒子的灰塵)，而經由真空泵朝真空裝置飛散。

藉由上述的構成，在本發明的第1實施例的變形例的渦輪分子泵1中，因為不需要遮蔽處理所以可以減少1個加工步驟，所以可實現製造步驟的成本下降。

(ii-2)第2實施例(表面處理除去加工被施加的固定翼隔片)

第3圖，是本發明的第2實施例的固定翼50及固定翼隔片60的放大圖。

在上述的本發明的第1實施例中，是對於渦輪分子泵1的螺紋溝式泵部的螺紋溝隔片70施加表面處理除去加工。

在本發明的第2實施例的渦輪分子泵1中，進一步，為了將來自高速旋轉的旋轉翼9的熱效率佳地吸收(即效率佳地放出)，對於與旋轉翼9相面對的固定翼50接觸的固定翼隔片60的接觸面C，施加將表面處理除去的表面處理除去加工，使原本的母材露出。

藉由上述的構成，在本發明的第2實施例的渦輪分子泵1中，成為可進一步效率佳地提高從轉子(旋轉翼9)的放熱。

(ii-3)第3實施例(表面處理除去加工被施加的固定翼)

在本發明的第3實施例的渦輪分子泵1中，為了將來自旋轉翼9的熱效率佳地吸收，與旋轉翼9相面對的固定翼50，是對於與固定翼隔片60接觸的接觸面D，施加將表面處理除去的表面處理除去加工。

藉由上述的構成，在本發明的第3實施例的渦輪分子泵1中，成為可進一步效率佳地提高從轉子(旋轉翼9)的放熱。

(ii-4)第4實施例(螺紋溝式泵中的實施例)

第4圖，是顯示本發明的第4實施例的螺紋溝式泵100的概略構成例的圖。

又，第4圖，是顯示螺紋溝式泵100的軸線方向的剖面圖。

在第4實施例中，真空泵的其中一例是使用螺紋溝式泵進行說明。又，對於與上述的第1~第3實施例相同的構成是省略說明。

在螺紋溝隔片70a中，在與由FRP製造的圓筒形旋轉體10a的相對面形成有螺旋溝。

螺紋溝隔片70a，是隔有預定的游隙地與圓筒形旋轉體10a的外周面相面對，圓筒形旋轉體10a若高速旋轉的話，氣體會一邊伴隨圓筒形旋轉體10a的旋轉朝螺紋溝(螺旋溝)被導引一邊朝排氣口6側被送出。即，螺紋溝，是成為將氣體運送的流路。螺紋溝隔片70a及圓筒形旋轉體10a是藉由隔有預定的游隙地相面對，構成由螺紋溝移送氣體的氣體移送機構。

又，為了減少氣體朝吸氣口4側逆流的力，此游隙愈小愈佳。

形成於螺紋溝隔片70a的螺旋溝的方向，是氣體在螺旋溝內朝轉子8的旋轉方向被運送的情況時，朝向排氣口6的方向。

且螺旋溝的深度，是成為隨著接近排氣口6而變淺，在螺旋溝被運送的氣體是隨著接近排氣口6被壓縮並從排氣口6被排出。

藉由如此構成的螺紋溝式泵100，進行被配設於螺紋溝式泵100的真空室(無圖示)內的真空排氣處理。

在本發明的第4實施例的螺紋溝式泵100中，在螺紋溝隔片70a，被施加放射率高的(即熱吸產量高的)鎳氧化被膜處理和耐酸鋁處理(鋁及鋁合金的陽極氧化皮膜)等的表面處理。

在螺紋溝隔片70a施加上述的處理的話，熱的吸收會變高，另一方面，對於熱傳導會成為比施加該表面處理前的熱傳導更低，螺紋溝隔片70a的熱就不易朝基座3和外殼2a傳導。

在此，在有關於本發明的第4實施例的螺紋溝式泵100中，為了將螺紋溝隔片70a的熱效率佳地吸收(即將螺紋溝隔片70a的熱效率佳地放出)，施加將與螺紋溝隔片70a中的基座3接觸的接觸面A1及與外殼2a接觸的接觸面A2的表面處理除去的表面處理除去加工，使原本的母材露出。

藉由上述的構成，在本發明的第4實施例的螺紋溝式泵100中，因為可以將螺紋溝隔片70a的熱效率佳地放出，所以成為可效率佳地提高從轉子(圓筒形旋轉體10a)的放熱。

對於第2實施例至第4實施例的製造步驟，因為是與上述的第1實施例的變形例相同，所以省略。

對於施加表面處理除去加工處，是不限定實施例所示的A1~A3或C或D，可以在構件接觸的部分施加。且可依據需要任意設定成如只有在其中任一方的構件施加表面處理除去加工等。

1‧‧‧渦輪分子泵

100‧‧‧螺紋溝式泵

2‧‧‧外殼

2a‧‧‧外殼

3‧‧‧基座

4‧‧‧吸氣口

5‧‧‧凸緣部

6‧‧‧排氣口

7‧‧‧軸

8‧‧‧轉子

9‧‧‧旋轉翼

10‧‧‧圓筒形旋轉體

10a‧‧‧圓筒形旋轉體

20‧‧‧馬達部

30、31‧‧‧徑方向磁性軸承裝置

40‧‧‧軸方向磁性軸承裝置

50‧‧‧固定翼

60‧‧‧固定翼隔片

70‧‧‧螺紋溝隔片

70a‧‧‧螺紋溝隔片

80‧‧‧定子機身

[第1圖]顯示本發明的第1、第2及第3實施例的渦輪分子泵的概略構成例的圖。

[第2圖]本發明的第1實施例的螺紋溝隔片的放大圖。

[第3圖]本發明的第2及第3實施例的固定翼及固定翼隔片的放大圖。

[第4圖]顯示本發明的第4實施例的螺紋溝式泵的概略構成例的圖。

A1‧‧‧接觸面

A2‧‧‧接觸面

A3‧‧‧接觸面

B‧‧‧相對面

70‧‧‧螺紋溝隔片

70a‧‧‧螺紋溝隔片

Claims (7)

1. 一種固定構件，被配設在形成有吸氣口及排氣口的外部機身的內側，與設在被配設於旋轉軸並從前述吸氣口朝前述排氣口移送氣體的氣體移送機構的旋轉體相面對，在至少一部分被施加表面處理的固定構件，其特徵為：前述固定構件，是在與至少一個的其他的構件接觸的接觸面未被施加前述表面處理。
2. 如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備螺紋溝式泵部，前述固定構件，是螺紋溝隔片。
3. 如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備渦輪分子泵部，前述固定構件，是固定翼隔片。
4. 如申請專利範圍第1項的固定構件，其中，前述氣體移送機構，是具備渦輪分子泵部，前述固定構件，是固定翼。
5. 如申請專利範圍第2項的固定構件，其中，前述螺紋溝隔片，是在與前述旋轉體相對面的至少一部分未被施加前述表面處理。
6. 一種真空泵，其特徵為：具備：前述外部機身、前述旋轉軸、前述旋轉體、及如申請專利範圍第1至5項中任一項的固定構件。
7. 如申請專利範圍第6項的真空泵，其中， 前述旋轉體，是被接合有由纖維強化複合材料所製造的圓筒體。