(57)【要約】  ステータ部品と、少なくとも１つのロータ部品と、を有する乾式真空ポンプ。ポンプの中を通る腐食性ガスおよび研磨粒子に対するポンプの耐性を改善するために、ステータ部品および／または前記少なくとも１つのロータ部品が、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ部品と、少なくとも１つのロータ部品と、を有する乾式真空ポンプであって、
ステータ部品および／または前記少なくとも１つのロータ部品は、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される、
ことを特徴とする乾式真空ポンプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのロータ部品は、スクリュー、ルーツまたはノーシー輪郭のうちの１つを有する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
ステータ部品内で逆回転するようになっている、第１および第２の噛み合いロータ部品を有する、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
ステータ部品が、連続して配置され、且つ、各々、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成されたロータ部品のそれぞれの対を収容する、複数の相互連結された排気チャンバを構成する、多段乾式真空ポンプの形態である、請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
噛み合いロータ部品が、それぞれのシャフトに配置され、ポンプは、一方のシャフトから他方のシャフトにトルクを伝達するためのギア組立体を有し、ギア組立体の少なくとも１つのギアは、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される、請求項３または４に記載のポンプ。
【請求項６】
ステータ部品が、端プレートと、該端プレートから延びる第１のらせんラップと、を有する固定スクロール部材を有し、前記少なくとも１つのロータ部品が、端プレートと、該端プレートから延びる、第１のらせんラップと噛み合う第２のらせんラップと、を有する環状スクロール部材を有する、スクロールポンプの形態である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、少なくとも９０％の黒鉛粒状化率を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項８】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、針状フェライトおよび炭素安定化オーステナイトのマトリックスを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項９】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が３．４乃至３．５質量％の範囲内の炭素を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１０】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が２乃至２．３質量％の範囲内の珪素を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１１】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が０．０７５乃至０．１５質量％の範囲内のマンガンを有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１２】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が３．４乃至３．５質量％の範囲内のモリブデンを有する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１３】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が１．２乃至１．４質量％の範囲内のニッケルを有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１４】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が０．７５乃至０．９５質量％の範囲内の銅を有する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式真空ポンプは、製品の製造のためにきれいなおよび／または低圧環境を提供するために、工業工程で広く用いられている。用途は、製薬、半導体、およびフラットパネル製造工業を含む。そのようなポンプは、本質的に乾式（またはオイルフリー）の排気機構を含むが、一般的には、有効的であるために、潤滑を必要とする、排気機構を駆動するための、ベアリングや伝達装置のような或る構成部品をも含む。乾式ポンプの例は、ルーツ、ノーシー（または「クロー」）、スクリューおよびスクロールポンプを含む。ルーツおよび／またはノーシーロータ部品を組み込んだ乾式ポンプは、一般に、各々、それぞれの対の噛み合いロータ部品を収容する、複数の排気チャンバを構成するステータ部品を有する多段容積型ポンプである。ロータ部品は、逆回転軸に配置され、各チャンバで同じタイプの輪郭を有してもよいし、あるいは輪郭がチャンバ毎に変化してもよい。
【０００３】
鋳鉄品が、長い間、乾式真空ポンプ用ステータおよびロータ部品の製造に用いられてきている。しかしながら、半導体産業では、塩素、三塩化ホウ素、臭化水素、フッ素、および三フッ化塩素のような比較的腐食性のガスの高流量の使用の増加により、激しい腐食、従って、鋳鉄ステータおよびロータ部品の比較的短い寿命をもたらしている。そのような腐食は、ポンプあるいは腐食した部品の交換およびその結果として起こるプロセス中断時間と関連したコストに加えて、装置の故障、プロセスガスの漏出、およびプロセス汚染の可能性をもたらすことがある。
【０００４】
これに照らして、腐食性ガスに曝される部品表面に、フルオロポリマーまたはポリイミド材料の樹脂またはポリマーコーティングを形成することによって、これらの部品を不動態的に保護することが知られている。そのようなコーティングは、時間が経つにつれて劣化する傾向を有し、その結果、下にある鋳鉄を腐食性ガスに曝すコーティングのピーリングあるいはフレーキングを生じる。他の代替は、これらの部品を富ニッケル鋳鉄、例えば、ダクタイルニレジストあるいは優れた耐食性を有するステンレス鋼で形成することにある。しかしながら、ニレジスト鋳鉄およびステンレス鋼は、比較的高価であり、機械加工が難しいので、ロータおよびステータ部品の製造向きの費用効果のオプションを提供しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ステータ部品と、少なくとも１つのロータ部品と、を有する乾式真空ポンプであって、ステータ部品および／または前記少なくとも１つのロータ部品が、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される、乾式真空ポンプを提供する。
【０００６】
ステータ部品は、ステータ部品内で逆回転するようになっている、第１および第２の噛み合いロータ部品を収容する。好ましい実施形態では、ロータ部品は、ルーツ輪郭を有するが、必要に応じてノーシーあるいはスクリュー輪郭を有してもよい。
【０００７】
ポンプは、多段ポンプの形態であるのがよく、該ポンプでは、ステータ部品が、連続して配置され、且つ、各々、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成されたそれぞれのロータ部品を収容する、複数の相互連結された排気チャンバを構成する。噛み合いロータ部品は、それぞれのシャフトに配置されるのがよく、ポンプは、一方のシャフトから他方のシャフトにトルクを伝達するためのギア組立体を有し、ギア組立体の少なくとも１つのギアは、好ましくは、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される。
【０００８】
変形例では、ポンプは、ステータ部品が、端プレートと、該端プレートから延びる第１のらせんラップと、を有する固定スクロール部材を有し、前記少なくとも１つのロータ部品が、端プレートと、該端プレートから延び、第１のらせんラップと噛み合う、第２のらせんラップと、を有する環状スクロール部材を有するスクロールポンプの形態であるのがよい。スクロール部材の各々は、好ましくは、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される。
【０００９】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、好ましくは少なくとも９０％の黒鉛球状化率を有する。
【００１０】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、好ましくは、針状フェライトおよび炭素安定化オーステナイトのマトリックスを有する。
【００１１】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、好ましくは、以下の１つ以上を有する。量が３．４乃至３．５質量％の範囲内の炭素、量が２乃至２．３質量％の範囲内の珪素、量が０．０７５乃至０．１５質量％の範囲内のマンガン、量が３．４乃至３．５質量％の範囲内のモリブデン、量が１．２乃至１．４質量％の範囲内のニッケル、および量が０．７５乃至０．９５質量％の範囲内の銅。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好ましい特徴を、今、添付図面を参照して、例示としてのみ記載する。
【００１３】
図１および２を参照すると、多段乾式真空ポンプ１０は、複数の排気チャンバ１４、１６、１８、２０、２２を構成する一連の壁を有する、好ましくはオーステンパダクタイル鋳鉄で形成されたステータ部品１２を有する。入口排気チャンバ１４に排気されるべきガスを導くための入口導管２４および排気ガスを出口排気チャンバ２２から排出するための出口導管２６も、ステータ１２に形成される。ステータ１２に形成された円周通路２８、３０、３２、および３４は、排気チャンバ１４、１６、１８、２０、２２を連続して連結する。
【００１４】
ステータ１２は、第１のシャフト３６と、それから間隔を隔てられ、且つそれと平行な、第２のシャフト３８を収容する。シャフト３６、３８を支持するためのベアリング４０が、ステータ１２の端プレート４２、４４に設けられる。シャフトの１つ３６は、駆動モータ４６に連結され、シャフトは、タイミングギア４７によって互いに連結されるので、使用中、シャフト３６、３８は、図２で矢印４８および５０によって示すように、同じ速度で反対方向に回転する。ポンプ１０の側部に取付けられたギアボックス５２は、タイミングギア４７を潤滑するためのオイル５４を収容する。タイミングギア４７は、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成されるのがよい。
【００１５】
各排気チャンバ内で、シャフト３６、３８は、それぞれのロータ部品５６、５８を支持し、ロータ部品もオーステンパダクタイル鋳鉄で作られるのがよい。本実施形態では、ロータ５６、５８は、各排気チャンバ内でルーツタイプの輪郭を有するが、ルーツタイプとノーシータイプの輪郭の混合をポンプ１０内に設けてもよい。ロータ５６、５８は、ロータ５６、５８が既知の噛み合い方法で作用することができるように、各排気チャンバ内にステータ１２の内面に対して配置される。
【００１６】
使用中、ガスが入口導管２４を通してポンプ１０の中に押し入れられ、入口排気チャンバ１４に流入する。ガスは、入口排気チャンバ１４内に配置されたロータ５６、５８によって圧縮され、通路２８によって次の排気チャンバ１６に送り込まれる。排気チャンバ１６の中に送られたガスは、同様に、その中のロータ５６、５８によって圧縮され、通路３０によって次の排気チャンバ１８に送られる。同様のガス圧縮が、排気チャンバ１８、２０、および２２の中で起こり、排気されたガスは、最後にポンプ１０から出口導管２６を通して排出される。
【００１７】
ポンプ１０のステータ部品１２および／またはロータ部品５６、５８を製造するために、オーステンパダクタイル鋳鉄の使用により、ポンプ１０が、特に、塩素、三塩化ホウ素、臭化水素、フッ素、および三フッ化塩素のような腐食性ガスを排気するのに適する。現在、オーステンパダクタイル鋳鉄よりも約４乃至５倍高価である、より高価なニレジスト材料と比較すると、オーステンパダクタイル鋳鉄は、優れた硬度、より高い比強度比、および同等のＦ2腐食感受性を有する。これにより、ステータおよびロータ部品、およびタイミングギアは、部品の重量およびコストを減少させるとともに、同等のあるいは改善された性能のための比較的高い耐摩耗性および耐食性を有することができる。
【００１８】
実施例として、ステータ部品１２および／またはロータ部品５６、５８および／またはタイミングギア４７を製造するのに用いられるオーステンパダクタイル鋳鉄（オーステンパダクタイル鋳鉄）は、以下を（質量百分率で）含むのがよい。
【表１】
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【００１９】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、好ましくは、少なくとも９０％の黒鉛球状化率を有し、好ましくは１５０乃至３００個／ｍｍ2の範囲内の球状数を有する。オーステンパダクタイル鋳鉄は、好ましくは、炭化物、包有物、あるいは多孔性を実質的に有しない、針状フェライトおよび炭素安定化オーステナイトの主マトリックスを有する。オーステンパダクタイル鋳鉄のこれらの特徴により、材料は、半導体加工設備のための性能要件、特に、高温での十分な摩擦および機械的特性、および耐食性を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】多段乾式真空ポンプの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った図である。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月17日(2008.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ部品と、少なくとも１つのロータ部品と、を有する乾式真空ポンプであって、
ステータ部品および／または前記少なくとも１つのロータ部品は、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される、
ことを特徴とする乾式真空ポンプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのロータ部品は、スクリュー、ルーツまたはノーシー輪郭のうちの１つを有する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
ステータ部品内で逆回転するようになっている、第１および第２の噛み合いロータ部品を有する、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
ステータ部品が、連続して配置され、且つ、各々、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成されたロータ部品のそれぞれの対を収容する、複数の相互連結された排気チャンバを構成する、多段乾式真空ポンプの形態である、請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
噛み合いロータ部品が、それぞれのシャフトに配置され、ポンプは、一方のシャフトから他方のシャフトにトルクを伝達するためのギア組立体を有し、ギア組立体の少なくとも１つのギアは、オーステンパダクタイル鋳鉄で形成される、請求項３または４に記載のポンプ。
【請求項６】
ステータ部品が、端プレートと、該端プレートから延びる第１のらせんラップと、を有する固定スクロール部材を有し、前記少なくとも１つのロータ部品が、端プレートと、該端プレートから延びる、第１のらせんラップと噛み合う第２のらせんラップと、を有する環状スクロール部材を有する、スクロールポンプの形態である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、少なくとも９０％の黒鉛粒状化率を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項８】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、針状フェライトおよび炭素安定化オーステナイトのマトリックスを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項９】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が３．４乃至３．５質量％の範囲内の炭素を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１０】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が２乃至２．３質量％の範囲内の珪素を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１１】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が０．０７５乃至０．１５質量％の範囲内のマンガンを有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１２】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が３．４乃至３．５質量％の範囲内のモリブデンを有する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１３】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が１．２乃至１．４質量％の範囲内のニッケルを有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１４】
オーステンパダクタイル鋳鉄は、量が０．７５乃至０．９５質量％の範囲内の銅を有する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項１５】
オーステンパダクタイル鋳鉄で形成された真空ポンプロータあるいはステータ部品。
【国際調査報告】
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