(57)【要約】【課題】ロータ円筒部のロータ基部への接合が強固である真空ポンプの提供。【解決手段】本発明のターボ分子ポンプのロータは、ロータ基部２１とロータ円筒部２４とを有する。ロータ円筒部２４は、ロータ基部２１に延設された接合部２３に、圧着によって接合されている。接合部２３の接合部本体２３１の外周面２３０ａには、ブラスト処理によって凹凸ＢＤが設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプステータと、前記ポンプステータと空隙を介して配置されるポンプロータとを備え、
前記ポンプステータは、円筒状ステータを有し、
前記ポンプロータは、ロータ基部と、前記ロータ基部の真空排気下流側に延設された円筒状の接合部と、前記接合部の外周面に接合され前記円筒状ステータと協働して真空排気する繊維強化部材により作製されたロータ円筒部とを有し、
前記接合部の外周面、および、前記ロータ円筒部の内周面の少なくともいずれか一方に、凹凸が設けられている真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータ円筒部は、前記接合部の外周面に圧着により接合されている真空ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の真空ポンプにおいて、
前記接合部の外周面のうち真空排気下流側の端部には、前記真空排気下流側に向けて縮径するテーパーが形成されている真空ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータ円筒部は、前記ロータ円筒部の内周面と前記接合部の外周面との間に設けられた接着剤により前記接合部に接合されている真空ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
前記ロータ円筒部の内周面に、繊維を含まない樹脂からなる円環部が設けられており、前記円環部の内周面に凹凸が設けられている真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ分子ポンプに代表される真空ポンプは、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの真空チャンバに取り付けられる。ターボ分子ポンプは、ロータ翼とロータ円筒部が形成されたロータ及びそのロータと互いに締結されるシャフトを有するロータ組立体と、シャフトを回転駆動するモータとを有する。モータは、シャフトを毎分数万回転という高速回転で回転駆動する。シャフトに締結されたロータも、シャフトの回転に伴って高速回転する。ロータ（ロータ組立体）の高速回転により、ロータ翼とステータ翼とが協働し、ロータ円筒部と円筒状ステータが協働して、その真空チャンバ内の気体を排気することで、高真空状態を作り出す。
【０００３】
ロータ基部（ロータ翼を含む）とロータ円筒部は、一体的にアルミ合金で作製されているのが一般的だが、特許文献１に記載されているように、近年、アルミよりも比強度の高い繊維強化部材でロータ円筒部が作製された真空ポンプが開発されている。ロータ基部はアルミ合金で作製されているため、ロータ円筒部とロータ基部は別部材であり、ロータ基部の下端に接合部を設け、その接合部とロータ円筒部を圧着または接着によって接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／００２０８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、単に圧着したり接着したりするだけでは、ロータ円筒部の接合部への接合の強度が弱く、衝撃や振動によって、接合部とロータ円筒部との間に位置ずれが生じることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の好ましい実施形態による真空ポンプは、ポンプステータと、ポンプステータと空隙を介して配置されるポンプロータとを備え、ポンプステータは、円筒状ステータを有し、ポンプロータは、ロータ基部と、ロータ基部の真空排気下流側に延設された円筒状の接合部と、接合部の外周面に接合され円筒状ステータと協働して真空排気する繊維強化部材により作製されたロータ円筒部とを有し、接合部の外周面、および、ロータ円筒部の内周面の少なくともいずれか一方に、凹凸が設けられている。
（２）さらに好ましい実施形態では、ロータ円筒部は、接合部の外周面に圧着により接合されている。
（３）さらに好ましい実施形態では、接合部の外周面のうち真空排気下流側の端部には、真空排気下流側に向けて縮径するテーパーが形成されている。
（４）さらに好ましい実施形態では、ロータ円筒部は、ロータ円筒部の内周面と接合部の外周面との間に設けられた接着剤により接合部に接合されている。
（５）さらに好ましい実施形態では、ロータ円筒部の内周面に、繊維を含まない樹脂からなる円環部が設けられており、円環部の内周面に凹凸が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータ基部の接合部とロータ円筒部との接合の強度を向上させ、ロータ円筒部のロータ基部の接合部に対する位置ずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態におけるターボ分子ポンプの断面図。
【図２】第１実施形態における接合（圧着）について示した図。
【図３】第１実施形態における接合方法（圧入）について示した図。
【図４】第２実施形態における接合（接着）について示した図。
【図５】変形例におけるロータ円筒部について示した図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の真空ポンプを、複合型ターボ分子ポンプを一例として説明する。なお、本発明は、モレキュラドラッグポンプなどの真空ポンプにも適用できる。
【００１０】
―第１実施形態―
図１は、ターボ分子ポンプ１００の概略構成を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１００のケーシング９０内にはロータ組立体１０が回転自在に設けられている。ターボ分子ポンプ１００は磁気軸受式の真空ポンプであり、ロータ組立体１０は、上部ラジアル電磁石８２、下部ラジアル電磁石８４、スラスト電磁石８６によって非接触支持される。ロータ組立体１０は、ロータ２０と、シャフト３０と、ボルト５０と、ロータディスク６０とで構成される。
【００１１】
ロータ２０は、ロータ基部２１とロータ円筒部２４から構成される。ロータ２０のロータ基部２１は、アルミ合金によって作製される。ロータ円筒部２４は、繊維強化部材によって作製される。ロータ基部２１には、複数段のロータ翼２２が設けられている。ロータ基部２１の真空排気下流側端部には、真空排気下流側に向けて接合部２３が延設されている。接合部２３の外周面には、ロータ円筒部２４が圧着（圧入固定）され接合されている。なお、ロータ２０における接合については、図２および図３を用いて後述する。
【００１２】
複数段のロータ翼２２の間には、軸方向に対して複数段のステータ翼７０が設けられ、ロータ円筒部２４の外周側には円筒状ステータ７２が設けられている。各々のステータ翼７０は、スペーサ９２を介してベース９４上に配設されている。ケーシング９０をベース９４に固定すると、積層されたスペーサ９２がベース９４とケーシング９０との間に挟持され、各々のステータ翼７０が位置決めされる。
【００１３】
ベース９４には排気口９６が設けられ、この排気口９６にバックポンプが接続される。ロータ組立体１０が上部ラジアル電磁石８２、下部ラジアル電磁石８４、スラスト電磁石８６によって磁気浮上されつつモータ８０により高速回転駆動されることにより、吸気口９８側の気体分子は排気口９６側へと排気される。
【００１４】
図２は、図１の図示右側のロータ基部２１の接合部２３周辺を拡大した図である。図３は、ロータ円筒部２４を接合部２３の外周面に圧入する様子を示した図である。図２および図３を用いて、接合部２３にロータ円筒部２４を圧入して、圧着するまでの説明をする。
【００１５】
図２に示すように、ロータ２０のロータ基部２１の真空排気下流側端部には、真空排気下流側に向けて接合部２３が延設されている。接合部２３の外周面には、繊維強化部材、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で作製されたロータ円筒部２４が圧着され接合されている。
【００１６】
ロータ円筒部２４の接合部２３への圧着による接合は、図３に示す圧入により行われる。図３に示すように、接合部２３には、接合部本体２３０とテーパー部２３１が設けられている。接合部本体２３０の外周面２３０ａには、ブラスト処理によって凹凸ＢＤが設けられている。凹凸ＢＤを設けない外周面２３０ａの周辺箇所には、ブラスト処理前にマスキングを施してブラスト処理の影響を受けないようにする。なお、接合部２３の外周面にロータ円筒部２４が圧着されている、と上述したが、厳密には、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａにロータ円筒部２４が圧着されている。
【００１７】
ここで、接合部本体２３０の外周面２３０ａの外径をＤ１とし、ロータ円筒部２４の内径をＤ３とすると、圧入して圧着するためには、外径Ｄ１と内径Ｄ３は以下の式（１）を満たすように設計される必要がある。
Ｄ３＜Ｄ１          ・・・（１）
【００１８】
テーパー部２３１の外周面２３１ａは、図示下方の先端に向かって縮径しており、先端での外径はＤ２となっている。なお、言うまでもなく、テーパー部２３１の接合部本体２３０側での外径は、上述のＤ１である。テーパー部２３１は、ロータ円筒部２４の圧入を容易にするために設けられているので、外径Ｄ２と内径Ｄ３は、以下の式（２）を満たすように設計される必要がある。
Ｄ２＜Ｄ３          ・・・（２）
【００１９】
以上より、式（１）と式（２）をまとめると、外径Ｄ１、Ｄ２と内径Ｄ３は、以下の式（３）を満たすように設計される必要がある。
Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ１      ・・・（３）
【００２０】
式（３）を満たすように、外径Ｄ１、Ｄ２と内径Ｄ３を設計する。そして、ロータ円筒部２４を接合部２３の外周側に配置し、ロータ基部２１側（図３の矢印２９で示す側）に向けて、ロータ円筒部２４を接合部２３に圧入し、図２に示すようにロータ基部２１の接合部２３にロータ円筒部２４を圧着する。外周面２３０ａに設けられた凹凸ＢＤのアンカー効果によって、ロータ円筒部２４の内周面が外周面２３０ａに保持される。これによって、ロータ円筒部２４の接合部２３への接合（圧着）が強固なものとなる。
【００２１】
なお、ロータ円筒部２４の内周面２４０の圧入される側の端部に図３に示すように面取り２８が施されていると、滑らかに圧入作業を行うことができる。面取り２８の角度は、テーパー部２３１の外周面２３１ａのテーパー角と等しいことが好ましい。面取り２８は、必須ではない。
【００２２】
また、接合部２３にロータ円筒部２４が圧入され圧着される際に接合部２３が内周側に撓みやすくするために、接合部２３の内周側には、図２に示される環状の凹部２５が設けられている。
【００２３】
以上、第１実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本発明のターボ分子ポンプ１００は、ポンプステータと、ポンプステータと空隙を介して配置されるポンプロータとを備える。ポンプステータは、円筒状ステータ７２を有する。ポンプロータは、ロータ基部２１と、ロータ基部２１の真空排気下流側に延設された円筒状の接合部２３と、接合部２３の外周面に圧着によって接合され円筒状ステータ７２と協働して真空排気する繊維強化部材により作製されているロータ円筒部２４とを有する。接合部２３の外周面には、ブラスト処理によって凹凸ＢＤが設けられている。
接合部２３の外周面に凹凸ＢＤが設けられ、そして、その外周面にロータ円筒部２４が圧着されていることによって、凹凸ＢＤがロータ円筒部２４を保持するアンカー効果を奏し、接合部２３の外周面に凹凸ＢＤが設けられていない場合での圧着と比較して、ロータ円筒部２４の圧着の安定性が向上し、接合の強度が向上する。その結果、衝撃や振動によって、接合部２３とロータ円筒部２４との間に生じる位置ずれが防止される。
【００２４】
（２）接合部２３を含むロータ基部２１はアルミ合金で作製され、ロータ円筒部２４は繊維強化部材で作製されている。また、上述のように、接合部２３の外周側にロータ円筒部２４は圧着される。
アルミ合金は、繊維強化部材よりも熱膨張率が大きい。そのため、アルミ合金で作製された接合部２３と繊維強化部材で作製されたロータ円筒部２４の高温での圧着が、常温より強固なものとなる。
繊維強化部材は、アルミ合金よりも遠心力による膨張量が小さい。そのため、アルミ合金で作製された接合部２３と繊維強化部材で作製されたロータ円筒部２４のロータ組立体１０の回転時での圧着が、ロータ組立体１０の停止時よりも強固なものとなる。
【００２５】
（３）接合部２３のテーパー部２３１の外周面２３１ａは、先端に向けて縮径するテーパー形状を有する。ロータ円筒部２４は、接合部２３の外周側に圧入される。
これによって、ロータ円筒部２４の接合部２３への圧入が容易になる。
【００２６】
―第２実施形態―
図４は、第２実施形態のターボ分子ポンプ１００における接合を示している。本実施形態では、接着によって、すなわち、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａとロータ円筒部２４の内周面２４０の間に接着剤２３５を介して、接合部２３とロータ円筒部２４を接合する。なお、第１実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００２７】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａにブラスト処理による凹凸ＢＤを設ける。その上で、接合部本体２３０の外周面２３０ａまたはロータ円筒部２４の内周面２４０に接着剤２３５を塗布し、接合部２３の外周側にロータ円筒部２４を配置し、接着剤２３５で接着し接合する。すなわち、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａに接着剤２３５を介してロータ円筒部２４が接合（接着）される。
【００２８】
本実施形態でも、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａに設けた凹凸ＢＤはアンカー効果を有する。しかし、第１実施形態と異なり、本実施形態での主な保持の対象は、接着剤２３５である。すなわち、本実施形態のような接着剤２３５を用いた接合（接着）においては、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａに設けた凹凸ＢＤは、接着剤２３５を保持するアンカー効果、すなわち、接着剤保持効果を示す。これによって、接合部本体２３０の外周面２３０ａに凹凸ＢＤを設けていないものと比較して、接着が安定し、ロータ円筒部２４の接合部２３への接合がより安定する。その結果、第１実施形態と同様に、衝撃や振動によって、接合部２３とロータ円筒部２４との間に生じる位置ずれが防止される。
【００２９】
なお、第１実施形態の圧着と第２実施形態の接着を組み合わせることも可能である。この場合、図３に示す圧入の際に、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａまたはロータ円筒部２４の内周面２４０に接着剤２３５を塗布し、その後でロータ円筒部２４を圧入すればよい。
【００３０】
次のような変形も本発明の範囲内であり、以下の変形例を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【００３１】
―凹凸ＢＤを設ける箇所の変形例―
第１および第２実施形態では、凹凸ＢＤは、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａに設けた。しかし、凹凸ＢＤは、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａ、および、ロータ円筒部２４の内周面２４０の少なくともいずれか一方に設けていればよい。
【００３２】
図５は、本変形例における、内周面２４０に凹凸ＢＤを設けたロータ円筒部２４の断面を示している。ロータ円筒部２４は、繊維強化部材、すなわち、炭素繊維やガラス繊維などの繊維で強化した樹脂で作製されているので、そのまま、内周面２４０にブラスト処理を施して凹凸ＢＤを設けると、ロータ円筒部２４内の繊維が損傷する可能性がある。そのため、ロータ円筒部２４の内周面２４０に凹凸ＢＤを設ける場合は、繊維の含まれていない樹脂から成る円環部２４２をロータ円筒部２４の内周面２４０に設け、その円環部２４２の内周面２４２ａにブラスト処理を施すようにすればよい。これによって、ロータ円筒部２４内の繊維が損傷せずに済む。
【００３３】
以上のように、ロータ円筒部２４の内周面２４０に作製された凹凸ＢＤも、第１実施形態および第２実施形態に示された接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａに設けられた凹凸ＢＤと同様に、アンカー効果を示し、第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、ここでのアンカー効果は、ロータ円筒部２４の内周面２４０を保持するアンカー効果だけでなく、接合部２３の接合部本体２３０の外周面２３０ａとロータ円筒部２４の内周面２４０の間に設けられた接着剤２３５を保持するアンカー効果、すなわち、接着剤保持効果も含む。
【００３４】
以上では、本発明の真空ポンプとして複合型ターボ分子ポンプの例を挙げたが、本発明は、モレキュラドラッグポンプなどの真空ポンプにも適用できる。
【００３５】
ロータ円筒部２４または円筒状ステータ７２のいずれか一方にネジ溝が設けられる必要があるが、本発明において、ロータ円筒部２４は繊維強化部材により作製され、円筒状ステータ７２は金属（例えば、アルミ合金）で作製されているため、加工の観点から円筒状ステータ７２にネジ溝を設けることが好ましい。しかし、ロータ円筒部２４の周面にネジ溝を設けることも技術的には可能であり、例えば、樹脂でネジ溝を突設するなどすればよい。
【００３６】
以上では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
２０：ロータ
２１：ロータ基部
２３：接合部
２４：ロータ円筒部
１００：ターボ分子ポンプ
２３０：接合部本体
２３０ａ：外周面
２３１：テーパー部
２３１ａ：外周面
２３５：接着剤
２４０：内周面
２４２ａ：内周面
ＢＤ：凹凸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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