WO2015040898A1 - 真空ポンプの固定部品 - Google Patents

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坂口　祐幸
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Definitions

  • the present invention relates to an annular fixed component housed in a pump case as a component of a vacuum pump that exhausts gas sucked by rotation of a rotor in the pump case.
  • a turbo molecular pump described in Patent Document 1 is known as a vacuum pump that exhausts gas sucked by rotation of a rotor in a pump case.
  • the turbo molecular pump disclosed in Patent Document 1 is configured so that gas is sucked from an intake port (near the flange 14a) by rotation of the rotor (R), and the sucked gas is discharged from an exhaust port (15a). 1 (see paragraph 0024). *
  • an inner casing (142) is provided inside the pump casing (14), and the rotor (R) is housed inside the inner casing (142), and
  • the inner casing (142) and the pump casing (14) are used as means for absorbing the energy of destruction (hereinafter referred to as "destructive energy") caused by the rotor (R) being damaged during rotation by the inner casing (142).
  • destructive energy the energy of destruction
  • T the inner casing (142) can be deformed by the breaking energy, and the breaking energy is absorbed by the deformation.
  • the breaking energy of the rotor (R) is converted into the deformation energy of the inner casing (142) and absorbed, but the material constituting the inner casing (142) is absorbed.
  • the gap (T) is not set in consideration of the amount of elongation. For this reason, there was a case where the fracture energy could not be sufficiently absorbed even though the gap (T) was provided. From the viewpoint of space saving, the setting of the gap (T) that does not take into account the amount of elongation of the material is one of the obstacles in realizing the compactness in order to make the turbo molecular pump compact. It was. *
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum pump suitable for reducing the breaking energy (the breaking energy generated when the rotor is broken during rotation). It is to provide a fixed part and a vacuum pump provided with the fixed part.
  • the present invention is an annular fixed component housed in the pump case as a component of a vacuum pump that exhausts gas sucked by rotation of the rotor in the pump case,
  • the fixing component forms a gap satisfying the following ⁇ condition >> between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the pump case in a state of being accommodated in the pump case.
  • the fixed part may be manufactured by casting.
  • the fixed component may be a die casting manufactured by die casting.
  • the fixed component may be a sand casting that is heat-treated after sand casting.
  • an additive when the fixed part is manufactured by the casting, an additive may be added to make the breaking elongation equal to that of a solid material.
  • the fixed component may be made of an aluminum alloy.
  • this invention is a vacuum pump provided with the said fixing component.
  • the fixed component is accommodated between the outer peripheral surface of the pump case and the inner peripheral surface of the pump case while being accommodated in the pump case.
  • the gap satisfying the ⁇ conditions >> is formed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a vacuum pump provided with a vacuum pump fixing part according to the present invention.
  • (A) is sectional drawing of the spacer (half) which comprises the vacuum pump of FIG. 1,
  • (b) is a top view of the spacer.
  • FIG. 1 is a sectional view of a vacuum pump provided with a vacuum pump fixing part according to the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a sectional view of a spacer (half) constituting the vacuum pump of FIG. 1, and (b). Is a plan view of the spacer. *
  • the vacuum pump P in FIG. 1 is used, for example, as a gas exhaust means for a process chamber or other sealed chamber in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar panel manufacturing apparatus.
  • the outer case 1 has a cylindrical shape with a bottom by integrally connecting a cylindrical pump case C and a pump base B with fastening means E in the cylinder axis direction. . *
  • the upper end side of the pump case C (upward in the drawing in FIG. 1) is opened as a gas intake port 1A, and the gas exhaust port 2 is provided in the pump base B.
  • the gas intake port 1A is connected to a sealed chamber (not shown) that is a high vacuum, such as a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus, and the gas exhaust port 2 is connected to an auxiliary pump (not shown). *
  • a cylindrical stator column 3 is provided at the center of the pump case C.
  • the stator column 3 is erected on the pump base B.
  • a rotor 4 is provided outside the stator column 3, and a magnetic bearing MB as a means for supporting the rotor 4 is provided inside the stator column 3,
  • Various electrical components such as a drive motor MT as a means for rotationally driving the rotor 4 are incorporated.
  • the magnetic bearing MB and the drive motor MT are well-known, detailed description of the specific structure is abbreviate
  • the rotor 4 is rotatably disposed on the pump base B, and is included in the pump base B and the pump case C.
  • the rotor 4 has a cylindrical shape that surrounds the outer periphery of the stator column 3, and has two cylindrical bodies (a first cylindrical body 4 ⁇ / b> B and a second cylindrical body 4 ⁇ / b> C) having different diameters at the connecting portion 4 ⁇ / b> A. It is connected in the direction, and the upper end surface side of the first cylindrical body 4B is closed with an end member 4D.
  • a rotating shaft 41 is attached to the inner side of the rotor 4, the rotating shaft 41 is supported by a magnetic bearing MB built in the stator column 3, and a driving motor MT built in the stator column 3.
  • the rotor 4 is supported so as to be rotatable around its axis (the rotation axis 41) and is driven to rotate around the axis.
  • the rotary shaft 41, the magnetic bearing MB and the drive motor MT built in the stator column 3 function as support and drive means for the rotor 4.
  • the rotor 4 may be supported so as to be rotatable about its axis and driven to rotate by another configuration. *
  • the vacuum pump P in FIG. 1 uses a gas flow path R as a means for guiding the gas sucked from the intake port 1A to the exhaust port 2 by the rotation of the rotor 4 in the pump case C and exhausting the gas to the outside from the exhaust port 2. I have. *
  • the first-side intake-side gas flow path R1 (upstream from the connecting portion 4A of the rotor 4) is a rotor. 4 and a plurality of fixed blades 7 fixed to the inner peripheral surface of the pump case C via spacers 9, and the latter exhaust side gas
  • the flow path R2 (on the downstream side of the connecting portion 4A of the rotor 4) is screwed by the outer peripheral surface of the rotor 4 (specifically, the outer peripheral surface of the second cylindrical body 4C) and the thread groove pump stator 8 facing this. It is formed as a groove-like channel.
  • the rotor blades 6 constituting the intake side gas flow path R1 are radially centered around the pump axis such as the rotor 4 rotation center. Are arranged side by side.
  • the stationary vane 7 constituting the intake side gas flow path R1 is arranged and fixed on the inner peripheral side of the pump case C in a form that is positioned in the pump radial direction and the pump axial direction via the spacer 9, and the pump A plurality of elements are arranged in a radial pattern around the axis.
  • the rotary blades 6 and the fixed blades 7 that are radially arranged as described above are alternately arranged in multiple stages along the pump axis, whereby the intake-side gas flow path R1. Is formed. *
  • the rotor 4 and the plurality of rotor blades 6 integrally rotate at a high speed when the drive motor MT is activated, so that the rotor blades 6 enter gas molecules incident from the gas inlet 1A. Gives downward momentum.
  • the gas molecules having the downward momentum are sent to the next rotor blade side by the fixed blade 7.
  • the gas molecules on the gas intake port side pass through the intake gas flow channel R1 in the direction of the exhaust gas flow channel R2. It exhausts so that it may shift sequentially.
  • the thread groove pump stator 8 constituting the exhaust side gas flow path R2 is a downstream outer peripheral surface of the rotor 4.
  • the outer peripheral surface of the second cylindrical body 4C The same applies to the outer peripheral surface of the second cylindrical body 4C, and the inner peripheral surface side of the outer peripheral surface of the rotor 4 is separated by a predetermined gap. Specifically, it arrange
  • a thread groove 8A is formed in the inner peripheral portion of the thread groove pump stator 8, and the thread groove 8A changes to a tapered cone shape whose diameter is reduced downward, and the thread groove pump stator 8 is changed. It is engraved spirally from the upper end to the lower end.
  • the exhaust gas passage R2 has a screw groove-like gas when the downstream outer peripheral surface of the rotor 4 and the screw groove pump stator 8 provided with the screw groove 8A face each other. It is configured to be formed as a flow path. As an embodiment different from this, although not shown in the drawings, for example, by providing such a thread groove 8A on the outer peripheral surface on the downstream side of the rotor 4, the exhaust side gas flow path R2 as described above is formed. It is also possible to adopt. *
  • the spacer 9 is an annular fixed part (see FIGS. 2A and 2B) housed in the pump case C as a component of the vacuum pump P. As shown in FIG. 1, the thread groove pump stator 8 is laminated in multiple stages on the upper end portion. The stationary blade 7 is positioned and fixed in the pump case C by inserting the outer peripheral end of the stationary blade 7 between the spacers 9 stacked in multiple stages.
  • the spacer 9 for positioning and fixing the fixed wing 7 as described above also has a function as a means for absorbing fracture energy. That is, in the vacuum pump P of FIG. 1, the spacer 9 is accommodated in the pump case C, and the gap G1 that satisfies the following ⁇ Condition 1 >> is provided between the outer peripheral surface of the spacer 9 and the inner peripheral surface of the pump case C. Is forming. *
  • the thread groove pump stator 8 described above is also an annular fixed part housed in the pump case C as a component part of the vacuum pump P, like the spacer 9.
  • the thread groove pump stator 8 is accommodated in the pump case C, and between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the pump case C, the following ⁇ Condition 2 >> It is comprised so that the clearance gap G2 which satisfy
  • the rotor 4 in the vacuum pump P of FIG. 1 is supported by a magnetic bearing and rotates at a high speed of, for example, 30000 RPM. Therefore, the fracture energy generated when the rotor 4 comes into contact with the surrounding members and breaks is large.
  • the spacer 9 or the thread groove pump stator 8 when extended and deformed to the maximum by the breaking energy, that is, the spacer 9 or the thread groove pump stator 8 has its breaking elongation ( ⁇ max ). Even when stretched and deformed to a maximum of substantially the same extent, the spacer 9 or the thread groove pump stator 8 that has been stretched and deformed does not contact the inner surface of the pump case C or only needs to contact lightly. Therefore, the phenomenon that the fracture energy is transmitted to the pump case C via the extended spacer 9 and the thread groove pump stator 8 is effectively prevented, and most of the fracture energy is absorbed in the spacer 9 and the thread groove pump stator 8. Is possible.
  • spacer 9 and the thread groove pump stator 8 themselves function as means for absorbing the breaking energy by being deformed by the breaking energy, it is desirable to form the spacer 9 and the thread groove pump stator 8 with a material having excellent extensibility.
  • FIG. 3 is a stress strain diagram for an aluminum alloy.
  • the hatched area corresponds to the amount of fracture energy (maximum value) that can be absorbed by deformation of the aluminum alloy.
  • a material with good extensibility a material that stretches well
  • the solid material is superior in extensibility depending on whether it is a solid material or a casting.
  • the spacer 9 and the thread groove pump stator 8 are formed of an aluminum alloy, they may be formed of a solid material.
  • the spacer 9 and the thread groove pump stator 8 of the solid material are expensive in material cost, and the cost of the vacuum pump P as a whole is increased, the spacer 9 and the thread groove pump stator 8 are low in material cost and abbreviated as a solid material. It is preferable to form the casting with the same degree of elongation. *
  • a die casting manufactured by die casting for example, a die casting made of an Al—Mg-based aluminum alloy. Since the Al—Mg-based aluminum alloy is also suitable for use under vacuum, it is suitable as a constituent material for the spacer 9 and the thread groove pump stator 8 in the vacuum pump of FIG. *
  • the “mold casting” is a casting produced by casting under gravity using a mold.
  • This type of mold casting has a higher elongation rate than a sand casting or a die casting method, and has an elongation rate close to that of a solid material.
  • an additive such as strontium (Sr) may be added to the mold casting.
  • the fixed parts such as the thread groove pump stator 8 and the spacer 9 described above can have the elongation at break equivalent to that of a solid material by adding the additive when manufactured by casting. *
  • heat-treated sand castings sand castings that have been heat-treated after sand casting (hereinafter referred to as “heat-treated sand castings”) have a higher elongation rate than mold castings, depending on the heat treatment method. May have. *
  • the present invention can be applied to a vacuum pump in which the intake side gas flow path R1 in the gas flow path R is omitted or a vacuum pump in which the exhaust side gas flow path R2 is omitted in the vacuum pump P of FIG. It is possible to apply.

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Abstract

【課題】破壊エネルギー（ロータが回転中に破損したことによって生じる破壊のエネルギー）の低減、かつ、ポンプサイズのコンパクト化を図るのに好適な真空ポンプの固定部品と、これを備えた真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプＰにおいて、固定部品としてのスペーサ９又はネジ溝ポンプステータ８は、ポンプケースＣ内に収容された状態で、その外周面とポンプケースＣの内周面との間に、後記《条件》を満たす隙間Ｇ１を形成する。《条件》２ｄ／Ｄ　≦　εmax　なお、前記《条件》において、Ｄは固定部品（スペーサ９又はネジ溝ポンプステータ８）の外径、ｄは前記隙間の幅、εmaxは前記固定部品の破断伸びである。

Description

真空ポンプの固定部品
本発明は、ポンプケース内でのロータの回転により吸気したガスを排気する真空ポンプの構成部品として、該ポンプケース内に収容される環状の固定部品に関する。
従来、ポンプケース内でのロータの回転により吸気したガスを排気する真空ポンプとしては、例えば、特許文献１に記載のターボ分子ポンプが知られている。同文献１のターボ分子ポンプは、ロータ（Ｒ）の回転により吸気口（フランジ１４ａ付近）からガスを吸気し、吸気したガスを排気口（１５ａ）から排気するように構成されている（同文献１の段落００２４の記載を参照）。　
また、同文献１のターボ分子ポンプにおいては、ポンプケーシング（１４）の内側に内側ケーシング（１４２）を設け、更に、この内側ケーシング（１４２）の内側に前記ロータ（Ｒ）を収容する構成、及び、ロータ（Ｒ）が回転中に破損したことによって生じる破壊のエネルギー（以下「破壊エネルギー」という）を内側ケーシング（１４２）で吸収する手段として、前記内側ケーシング（１４２）と前記ポンプケーシング（１４）との間に隙間（Ｔ）を形成することで、破壊エネルギーによる内側ケーシング（１４２）の変形を可能とし、その変形によって破壊エネルギーを吸収する構成を採用している。　
しかしながら、同文献１に記載のターボ分子ポンプによると、ロータ（Ｒ）の破壊エネルギーは内側ケーシング（１４２）の変形エネルギーに変換されて吸収されるが、その内側ケーシング（１４２）を構成する材料の伸び量を考慮して前記隙間（Ｔ）を設定していない。このため、前記隙間（Ｔ）を設けた割には、破壊エネルギーを十分に吸収することができない場合があった。また、省スペース化の観点から、ターボ分子ポンプのコンパクト化を図る上で、材料の伸び量を考慮しない前記隙間（Ｔ）の設定は、コンパクト化を実現する際の妨げの要因の一つとなっていた。　
なお、前記括弧内の符号は、特許文献１で用いられている符号である。
特許第４１９７８１９号公報
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、破壊エネルギー（ロータが回転中に破損したことによって生じる破壊のエネルギー）の低減を図るのに好適な真空ポンプの固定部品と、これを備えた真空ポンプを提供することである。
前記目的を達成するために、本発明は、ポンプケース内でのロータの回転により吸気したガスを排気する真空ポンプの構成部品として、該ポンプケース内に収容される環状の固定部品であって、前記固定部品は、前記ポンプケース内に収容された状態で、その外周面と前記ポンプケースの内周面との間に、下記《条件》を満たす隙間を形成することを特徴とする真空ポンプの固定部品。　《条件》　２ｄ／Ｄ　≦　εmax　　　Ｄ：前記固定部品の外径　　　ｄ：前記隙間の幅　　　εmax：前記固定部品の破断伸び　
前記本発明において、前記固定部品は、鋳造により製造されたことを特徴としてもよい。　
前記本発明において、前記固定部品は、金型鋳造により製造された金型鋳物であることを特徴としてもよい。　
前記本発明において、前記固定部品は、砂型鋳造後に熱処理を施した砂型鋳物であることを特徴としてもよい。　
前記本発明において、前記固定部品は、前記鋳造により製造される際に、添加剤を加え、前記破断伸びを無垢材料物と同等にしたことを特徴としてもよい。　
前記本発明において、前記固定部品は、アルミニウム合金からなることを特徴としてもよい。　
また、本発明は、前記固定部品を備えた真空ポンプである。
本発明では、ポンプケース内に収容される環状の固定部品の具体的構成として、かかる固定部品は、ポンプケース内に収容された状態で、その外周面とポンプケースの内周面との間に、前記《条件》を満たす隙間を形成するものとした。このため、破壊エネルギーによって固定部品が最大に伸び変形した場合、つまり、固定部品がその破断伸び（εmax）と略同程度付近まで伸び変形した場合でも、伸び変形した固定部品はポンプケースの内面に接触しないか、若しくは、軽く接触する程度で済むことから、伸び変形した固定部品を介してポンプケース側に破壊エネルギーが伝わる現象を効果的に防止でき、固定部品において破壊エネルギーを十分に吸収することが可能であり、かつ、ポンプケースの小型化を図りつつ、破壊エネルギーの低減を図るのに好適な真空ポンプの固定部品とこれを備えた真空ポンプを提供し得る。
本発明に係る真空ポンプの固定部品を備えた真空ポンプ断面図。 （ａ）は図１の真空ポンプを構成するスペーサ（半分）の断面図、（ｂ）はそのスペーサの平面図。 アルミニウム合金の応力ひずみ線図。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。　
図１は、本発明に係る真空ポンプの固定部品を備えた真空ポンプ断面図であり、図２において、（ａ）は図１の真空ポンプを構成するスペーサ（半分）の断面図、（ｂ）はそのスペーサの平面図である。　
図１の真空ポンプＰは、例えば、半導体製造装置、フラット・パネル・ディスプレイ製造装置、ソーラー・パネル製造装置におけるプロセスチャンバやその他の密閉チャンバのガス排気手段等として利用される。　
図１の真空ポンプＰにおいて、外装ケース１は、筒状のポンプケースＣとポンプベースＢとをその筒軸方向に締結手段Ｅで一体に連結することにより、有底の円筒形状になっている。　
ポンプケースＣの上端部側（図１において紙面上方）はガス吸気口１Ａとして開口しており、また、ポンプベースＢにはガス排気口２を設けてある。なお、ガス吸気口１Ａは例えば半導体製造装置のプロセスチャンバ等、高真空となる図示しない密閉チャンバに接続され、ガス排気口２は、図示しない補助ポンプに連通接続される。　
ポンプケースＣ内の中央部には円筒状のステータコラム３が設けられている。このステータコラム３はポンプベースＢ上に立設されており、ステータコラム３の外側にはロータ４が設けられ、ステータコラム３の内側には、ロータ４を支持する手段としての磁気軸受ＭＢや、該ロータ４を回転駆動する手段としての駆動モータＭＴなどの各種電装部品が内蔵されている。なお、磁気軸受ＭＢや駆動モータＭＴは公知であるため、その具体的な構成の詳細説明は省略する。　
ロータ４は、ポンプベースＢ上に回転可能に配置され、ポンプベースＢとポンプケースＣとに内包されている。また、このロータ４は、ステータコラム３の外周を囲む円筒形状であって、連結部４Ａで直径の異なる２つの筒体（第１の筒体４Ｂと第２の筒体４Ｃ）をその筒軸方向に連結し、かつ、その第１の筒体４Ｂの上端面側を端部材４Ｄで塞いだ構造になっている。　
ロータ４の内側には回転軸４１が取り付けられており、回転軸４１を前記ステータコラム３に内蔵の磁気軸受ＭＢで支持すること、及び、回転軸４１を前記ステータコラム３に内蔵の駆動モータＭＴで回転駆動することにより、ロータ４は、その軸心（前記回転軸４１）回りに回転可能に支持されるとともに、その軸心周りに回転駆動される構成になっている。この構成の場合、前記回転軸４１、ステータコラム３に内蔵の前記磁気軸受ＭＢ及び駆動モータＭＴがロータ４の支持及び駆動手段として機能する。これとは別の構成によりロータ４をその軸心周りに回転可能に支持し回転駆動してもよい。　
図１の真空ポンプＰは、ポンプケースＣ内でのロータ４の回転により吸気口１Ａから吸気したガスを排気口２に導いて該排気口２より外部へ排気する手段として、ガス流路Ｒを備えている。　
前記ガス流路Ｒの一実施形態として、図１の真空ポンプＰでは、そのガス流路Ｒ全体のうち、前半の吸気側ガス流路Ｒ１（ロータ４の連結部４Ａより上流側）は、ロータ４の外周面に配設された複数の回転翼６と、ポンプケースＣの内周面にスペーサ９を介して固定された複数の固定翼７とによって形成されるものとし、後半の排気側ガス流路Ｒ２（ロータ４の連結部４Ａより下流側）は、ロータ４の外周面（具体的には、第２の筒体４Ｃの外周面）とこれに対向するネジ溝ポンプステータ８とによりネジ溝状の流路として形成してある。　
吸気側ガス流路Ｒ１の構成を更に詳細に説明すると、図１の真空ポンプＰにおいて、吸気側ガス流路Ｒ１を構成する回転翼６は、ロータ４回転中心等のポンプ軸心を中心として放射状に並んで複数配置されている。この一方、吸気側ガス流路Ｒ１を構成する固定翼７は、スペーサ９を介してポンプ径方向及びポンプ軸方向に位置決めされる形式でポンプケースＣの内周側に配置固定されるとともに、ポンプ軸心を中心として放射状に並んで複数配置されている。　
そして、図１の真空ポンプＰでは、前記のように放射状に配置された回転翼６と固定翼７とがポンプ軸心に沿って交互に多段に配置されることにより、吸気側ガス流路Ｒ１が形成されるように構成してある。　
以上の構成からなる吸気側ガス流路Ｒ１では、駆動モータＭＴの起動によりロータ４および複数の回転翼６が一体に高速回転することで、回転翼６がガス吸気口１Ａから入射したガス分子に下向き方向の運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有するガス分子が固定翼７によって次段の回転翼側へ送り込まれる。以上のようなガス分子への運動量の付与と送り込み動作とが繰り返し多段に行われることによって、ガス吸気口側のガス分子は、吸気側ガス流路Ｒ１を通じて、排気側ガス流路Ｒ２の方向に順次移行するように排気される。　
次に、前記排気側ガス流路Ｒ２の構成を更に詳細に説明すると、図１の真空ポンプＰにおいて、排気側ガス流路Ｒ２を構成するネジ溝ポンプステータ８は、ロータ４の下流側外周面（具体的には、第２の筒体４Ｃの外周面。以下も同様）を囲む環状の固定部品であって、かつ、その内周面側が所定隙間を隔ててロータ４の下流側外周面（具体的には、第２の筒体４Ｃの外周面）と対向するように配置してある。　
また、このネジ溝ポンプステータ８の内周部にはネジ溝８Ａを形成してあり、ネジ溝８Ａは、その深さが下方に向けて小径化したテーパコーン形状に変化し、ネジ溝ポンプステータ８の上端から下端にかけて螺旋状に刻設してある。　
そして、図１の真空ポンプＰでは、ロータ４の下流側外周面と前記ネジ溝８Ａを備えたネジ溝ポンプステータ８とが対向することで、前記排気側ガス流路Ｒ２がネジ溝状のガス流路として形成されるように構成してある。これとは別の実施形態として、図示は省略するが、例えば、かかるネジ溝８Ａをロータ４の下流側外周面に設けることにより、前記のような排気側ガス流路Ｒ２が形成される構成を採用することも可能である。　
以上の構成からなる排気側ガス流路Ｒ２では、駆動モータＭＴの起動によりロータ４が回転すると、吸気側ガス流路Ｒ１からガスが流入し、ネジ溝８Ａとロータ４の下流側外周面でのドラッグ効果により、その流入したガスを遷移流から粘性流に圧縮しながら移送する形式で排気する。　
《破壊エネルギーを吸収する手段の説明》　前記スペーサ９は、真空ポンプＰの構成部品としてポンプケースＣ内に収容される環状の固定部品（図２（ａ）（ｂ）を参照）であって、図１のようにネジ溝ポンプステータ８の上端部に多段に積層されている。そして、多段に積層されたスペーサ９間に固定翼７の外周端が介挿されることにより、固定翼７は、ポンプケースＣ内に位置決め固定されるように構成してある。
また、前記のように固定翼７を位置決め固定しているスペーサ９は、更に破壊エネルギーを吸収する手段としての機能も有している。すなわち図１の真空ポンプＰにおいて、前記スペーサ９は、ポンプケースＣ内に収容された状態で、その外周面とポンプケースＣの内周面との間に、下記《条件１》を満たす隙間Ｇ１を形成している。　
《条件１》　２ｄ／Ｄ　≦　εmax　　　Ｄ：固定部品（スペーサ９）の外径　　　２ｄ：隙間Ｇ１の幅　　　εmax：固定部品（スペーサ９）の破断伸び（図３を参照）　
ところで、先に説明したネジ溝ポンプステータ８も、スペーサ９と同じく、真空ポンプＰの構成部品としてポンプケースＣ内に収容される環状の固定部品である。そして、図１の真空ポンプＰでは、このネジ溝ポンプステータ８が、ポンプケースＣ内に収容された状態で、その外周面とポンプケースＣの内周面との間に、下記《条件２》を満たす隙間Ｇ２を形成するように構成してある。　
《条件２》　２ｄ／Ｄ　≦　εmax　　　Ｄ：固定部品（ネジ溝ポンプステータ８）の外径　　　２ｄ：隙間Ｇ２の幅　　　εmax：固定部品（ネジ溝ポンプステータ８）の破断伸び（図３を参照）　
図１の真空ポンプＰにおけるロータ４は、前述の通り、磁気軸受で支持され、例えば３００００ＲＰＭで高速回転するため、ロータ４がその周囲の部材に接触し破損したときに生じる破壊エネルギーは大きい。　
しかしながら、図１の真空ポンプＰでは、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８の具体的な構成として、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８は、ポンプケースＣ内に収容された状態で、その外周面とポンプケースＣの内周面との間に、前記《条件１》または《条件２》を満たす隙間Ｇ１又はＧ２を形成するものとした。　
このため、図１の真空ポンプＰによると、破壊エネルギーによってスペーサ９あるいはネジ溝ポンプステータ８が最大に伸び変形した場合、つまり、スペーサ９あるいはネジ溝ポンプステータ８がその破断伸び（εmax）と略同程度付近まで最大に伸び変形した場合でも、伸び変形したスペーサ９あるいはネジ溝ポンプステータ８はポンプケースＣの内面に接触しないか、若しくは軽く接触する程度で済む。従って、伸び変形したスペーサ９やネジ溝ポンプステータ８を介してポンプケースＣ側に破壊エネルギーが伝わる現象は効果的に防止され、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８において殆どの破壊エネルギーを吸収することが可能である。　
以上のように、図１の真空ポンプによると、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８において殆どの破壊エネルギーを吸収することが可能であるから、（１）破壊エネルギーによってポンプケースＣが破損し真空破壊が生じる可能性や、（２）破壊エネルギーがポンプケースＣに伝わることによってポンプケースＣに異常トルクが発生し、それによってポンプケースＣがガス吸気口１Ａ側を固定点として捩じれる可能性、並びに（３）真空ポンプＰのガス吸気口１Ａに接続される半導体製造装置のプロセスチャンバ等、真空ポンプＰ外の装置に破壊エネルギーが及ぶことで当該装置を破損する可能性の低減を図ることができ、真空ポンプの安全性が向上している。　
スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８は、それ自体が破壊エネルギーによって伸び変形することにより破壊エネルギーを吸収する手段として機能するものであるから、伸び性の優れた材料で形成することが望ましい。　
図３は、アルミニウム合金についての応力ひずみ線図である。この応力ひずみ線図において、斜線の入った面積部分はアルミニウム合金が変形することによって吸収できる破壊エネルギー量（最大値）に相当する。この応力ひずみ線図からも分かるように、伸び性の良い材料（良く伸びる材料）の方が、斜線の面積部分が広くなり、破壊エネルギーの吸収量が多くなる。　
一般に、同じアルミニウム合金からなる部品でも、それが無垢材料物である場合と鋳物である場合とでは、無垢材料物の方が伸び性に優れる。このため、図１の真空ポンプにおいて、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８をアルミニウム合金で形成する場合は、それらを無垢材料で形成してもよい。　
しかしながら、無垢材料のスペーサ９やネジ溝ポンプステータ８は材料費が高く、真空ポンプＰ全体のコスト高を招くため、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８は、材料費が安くかつ無垢材料物と略同程度の伸び性を備えた鋳物で形成することが好ましい。　
無垢材料物と略同程度の伸び性を備えた鋳物としては、金型鋳造により製造された金型鋳物、例えばＡｌ－Ｍｇ系アルミニウム合金製の金型鋳物がある。なお、Ａｌ－Ｍｇ系アルミニウム合金は、真空下での使用にも適しているため、図１の真空ポンプにおけるスペーサ９やネジ溝ポンプステータ８の構成材料として好適である。　
前記『金型鋳物』とは、金型を用い、重力下で鋳造を行って製造した鋳物である。この種の金型鋳物は、砂型鋳物やダイキャスト製法による鋳物に比べて、伸び率が高く、無垢材料物に近い伸び率を有する。また、この種の金型鋳物の伸び性をより一層高める手段として、金型鋳物中にストロンチウム（Ｓｒ）などの添加剤を付加してもよい。前述のネジ溝ポンプステータ８やスペーサ９のような固定部品は、鋳造により製造される際に前記添加剤を加えることで、その破断伸びを無垢材料物と同等にすることが可能である。　
砂型鋳物の中でも、砂型鋳造後に熱処理を施した砂型鋳物（以下「熱処理砂型鋳物」という）は、その熱処理の方法次第で、金型鋳物よりも伸び率が高く、無垢材料物に近い伸び率を有する場合がある。　
以上のことから、図１の真空ポンプＰでは、スペーサ９やネジ溝ポンプステータ８の具体的な構成として、それらを金型鋳造により製造されたＡｌ－Ｍｇ系アルミニウム合金製の金型鋳物、または、熱処理砂型鋳物で形成している。　
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能である。　
例えば、本発明は、図１の真空ポンプＰにおいて、ガス流路Ｒ中の吸気側ガス流路Ｒ１を省略した形式の真空ポンプや、排気側ガス流路Ｒ２を省略した形式の真空ポンプにも適用することが可能である。
１　外装ケース１Ａ　ガス吸気口２　ガス排気口３　ステータコラム４　ロータ４１　回転軸４Ａ　連結部４Ｂ　第１の筒体４Ｃ　第２の筒体４Ｄ　端部材６　回転翼７　固定翼８　ネジ溝ポンプステータ８Ａ　ネジ溝９　スペーサＢ　ポンプベースＣ　ポンプケースＤ　スペーサ又はネジ溝ポンプステータの外径Ｇ１　ポンプケースとスペーサの間の隙間Ｇ２　ポンプケースとネジ溝ポンプスペーサとの間の隙間ｄ　隙間の幅ＭＢ　磁気軸受ＭＴ　駆動モータＰ　真空ポンプＲ　ガス流路Ｒ１　吸気側ガス流路Ｒ２　排気側ガス流路

Claims (7)

  1. ポンプケース内でのロータの回転により吸気したガスを排気する真空ポンプの構成部品として、該ポンプケース内に収容される環状の固定部品であって、　前記固定部品は、前記ポンプケース内に収容された状態で、その外周面と前記ポンプケースの内周面との間に、下記《条件》を満たす隙間を形成すること　を特徴とする真空ポンプの固定部品。　《条件》　２ｄ／Ｄ　≦　εmax　　　Ｄ：前記固定部品の外径　　　ｄ：前記隙間の幅　　　εmax：前記固定部品の破断伸び
  2. 前記固定部品は、鋳造により製造されたこと　を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプの固定部品。
  3. 前記固定部品は、金型鋳造により製造された金型鋳物であること　を特徴とする請求項２に記載の真空ポンプの固定部品。
  4. 前記固定部品は、砂型鋳造後に熱処理を施した砂型鋳物であること　を特徴とする請求項２に記載の真空ポンプの固定部品。
  5. 前記固定部品は、前記鋳造により製造される際に、添加剤を加え、前記破断伸びを無垢材料物と同等にしたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の真空ポンプの固定部品。
  6. 前記固定部品は、アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空ポンプの固定部品。
  7. 請求項１ないし６に記載の固定部品を備えた真空ポンプ。
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