(57)【要約】【課題】ポンプの回転翼を高速で回転させ、かつ高温状態での連続運転を可能にすることによって、多量のガス排気に対応できるポンプ排気性能を有し、かつ反応副生成物を防止するためにヒートアップ運転が行えるターボ型真空ポンプを提供する。【解決手段】軸方向に気体を吸込む吸気部１ａと、前記吸い込んだ気体を排気する回転翼５と固定翼８とを有する排気部Ｌと、回転翼を回転させる回転軸４とを備え、回転翼は、回転軸に接続されたボス部１６と、ボス部から軸方向に張り出す円筒部１７ａ、１７ｂとを有し、ボス部と、円筒部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成するターボ型真空ポンプ１０１Ａとする。【選択図】図１
2007107480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に気体を吸込む吸気部と；
前記吸い込んだ気体を排気する回転翼と固定翼とを有する排気部と；
前記回転翼を回転させる回転軸とを備え；
前記回転翼は、前記回転軸に接続されたボス部と、前記ボス部から軸方向に張り出す円筒部とを有し；
前記ボス部と、前記円筒部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成する；
ターボ型真空ポンプ。
【請求項２】
軸方向に気体を吸込む吸気部と；
前記吸い込んだ気体を排気する回転翼と固定翼とを有する排気部と；
前記回転翼を回転させる回転軸とを備え；
前記回転翼が、前記吸込んだ気体を前記軸方向に排気する１段以上のタービン翼と、前記タービン翼の後流側に位置し、前記排気された気体をさらに遠心ドラッグ作用により排気する１段以上の遠心翼とを含んで構成され；
前記タービン翼は、前記回転軸と接続されたボス部と、前記タービン翼のボス部から軸方向に張り出す円筒部とを有し；
前記遠心翼は、前記回転軸に接続されたボス部と、前記遠心翼のボス部から軸半径方向に張り出す円板部とを有し；
前記タービン翼のボス部と、前記円筒部と、前記遠心翼のボス部と、前記円板部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成する；
ターボ型真空ポンプ。
【請求項３】
前記回転翼の外表面は、アルミニウム合金のみで形成された；
請求項１または請求項２に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項４】
前記回転翼の外表面は、表面処理が施された；
請求項３に記載のターボ型真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を排気し真空を形成するターボ型真空ポンプに関し、特には、後段部に高温領域が発生する運転に適したターボ型真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に、従来のターボ型真空ポンプ２０１Ａを示す。このターボ型真空ポンプ２０１Ａは、筒状のポンプケーシング１０１の内部に、ロータ（回転部）Ｒとステータ（固定部）Ｓにより翼排気部Ｌ１及び溝排気部Ｌ２からなる排気部Ｌが構成されている。ポンプケーシング１０１の上部には、気体を吸い込む吸気口１０１ａが形成され、ポンプケーシング１０１の下部は、ポンプ基部１０２によって覆われ、このポンプ基部１０２には、気体を排気する排気口１２０が形成されている。ステータＳは、ポンプ基部１０２の中央に立設された固定筒状部１０３と、翼排気部Ｌ１及び溝排気部Ｌ２の固定側部分とから主に構成されている。
【０００３】
ロータＲは、固定筒状部１０３の内部に挿入された回転軸１０４と、それにボルト１２２により取り付けられた回転翼１０５とから構成されている。回転翼１０５の上下外周には、回転羽根１１２が一体に設けられて羽根車を構成し、ポンプケーシング１０１の内面には、回転羽根１１２と交互に配置される固定羽根１１３を有する固定翼１７１が設けられ、回転翼１０５が高速回転すると、回転翼１０５と静止している固定翼１７１との相互作用によって気体の排気を行う。回転軸１０４は回転翼１０５を回転させ、回転翼１０５の回転によって回転羽根１１２が回転する。
【特許文献１】特開２００１−０５９４９６号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ型真空ポンプの排気性能は、回転翼をできるだけ高速で回転させた方がよいことはいうまでもないが、回転数を上げることにより回転翼に作用する遠心力が著しく大きくなる。そのため、回転翼の材料には、軽量・高強度、すなわち比強度（強度と材料密度の比）の大きい高張力アルミニウム合金が用いられている。しかし、アルミニウム合金は耐熱性が低く、約１３０℃以上にて機械的性質が劣化してしまう。よって、ターボ型真空ポンプは回転翼の温度が、運転時所定の温度（例えば１２０℃）以下となるように運転範囲を制限する必要があり、その結果多量のガスを連続排気できないという問題があった。
【０００５】
また、プロセス中に反応副生成物が発生する半導体製造装置等にターボ型真空ポンプを用いる場合は、ポンプ内での反応副生成物析出を防止するため、ポンプ内ガス流路の温度を高くすることが望まれるが、前述した回転翼の温度制限により、約１３０℃以上の高温化は困難である。このため、反応副生成物が析出するプロセスへはターボ型真空ポンプが適用できないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の点に鑑み、ポンプの回転翼を高速で回転させ、かつ高温状態での連続運転を可能にすることによって、多量のガス排気に対応できるポンプ排気性能を有し、かつ反応副生成物の析出を防止するためにヒートアップ運転が行えるターボ型真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明によるターボ型真空ポンプ１０１Ａは、例えば図１、図２に示すように、軸方向に気体を吸込む吸気部１ａと；前記吸い込んだ気体を排気する回転翼５と固定翼８とを有する排気部Ｌと；回転翼５を回転させる回転軸４とを備え；回転翼５は、回転軸４に接続されたボス部１６と、ボス部１６から軸方向に張り出す円筒部１７ａ、１７ｂとを有し；ボス部１６と、円筒部１７ａ、１７ｂとを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成する。
【０００８】
回転翼のボス部と、円筒部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成すると、材料の特性上比強度が大きい上に、耐熱性に優れている材料である当該金属基複合材料を、回転翼が高速回転することにより大きな遠心応力が作用する部分に用いることになり、ポンプの回転翼を高速で回転させ、かつ高温状態での連続運転を可能にすることによって、多量の気体の排気に対応できるポンプ排気性能を有し、かつ反応副生成物の析出を防止するためにヒートアップ運転が行えるターボ型真空ポンプとすることができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に係るターボ型真空ポンプ１０１Ｂは、例えば図４、図６、図７に示すように、軸方向に気体を吸込む吸気部２３Ａと；前記吸い込んだ気体を排気する回転翼７３、２４と固定翼７１、２８とを有する排気部５０と；回転翼７３、２４を回転させる回転軸２１とを備え；回転翼７３、２４が、前記吸込んだ気体を前記軸方向に排気する１段以上のタービン翼７３と、タービン翼７３の後流側に位置し、前記排気された気体をさらに遠心ドラッグ作用により排気する１段以上の遠心翼２４とを含んで構成され；タービン翼７３は、回転軸２１と接続されたボス部７４と、タービン翼７３のボス部７４から軸方向に張り出す円筒部５２とを有し；遠心翼２４は、回転軸２１に接続されたボス部６１と、遠心翼２４のボス部６１から軸半径方向に張り出す円板部２７とを有し；タービン翼７３のボス部７４と、円筒部５２と、遠心翼２４のボス部６１と、円板部２７とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成する。
【００１０】
タービン翼のボス部と、円筒部と、遠心翼のボス部と、円板部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成すると、タービン翼と遠心翼の両方において、材料の特性上比強度が大きい上に、耐熱性に優れている材料である当該金属基複合材料を、回転翼が高速回転することにより大きな遠心応力が作用する部分に用いることになり、ポンプの回転翼を高速で回転させ、かつ高温状態での連続運転を可能にすることによって、多量の気体の排気に対応できるポンプ排気性能を有し、かつ反応副生成物の析出を防止するためにヒートアップ運転が行えるターボ型真空ポンプとすることができる。
【００１１】
請求項３に記載のターボ型真空ポンプは、請求項１または２記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記回転翼の外表面は、アルミニウム合金のみで形成されたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成すると、回転翼の外表面がアルミニウム合金のみとなるので、各種表面処理施工（例えば無電解Ｎｉメッキなど）が容易となる。これにより、耐食性の高いターボ型真空ポンプを容易に提供できる。
【００１３】
請求項４に記載のターボ型真空ポンプは、請求項３に記載のターボ型真空ポンプにおいて、前記回転翼の外表面は、表面処理が施されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明のターボ型真空ポンプによれば、回転翼は、回転軸に接続されたボス部と、ボス部から軸方向に張り出す円筒部とを有し、前記ボス部と、前記円筒部とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で構成するので、材料の特性上比強度が大きい上に、耐熱性に優れている材料である当該金属基複合材料を、回転翼が高速回転することにより大きな遠心応力が作用する部分に用いることになり、ポンプの回転翼を高速で回転させ、かつ高温状態での連続運転を可能にすることにより、多量のガス排気に対応できるポンプ排気性能を有し、かつ反応副生成物の析出を防止するためにヒートアップ運転が行えるターボ型真空ポンプとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るターボ型真空ポンプ１０１Ａの構成を示す正面断面図である。現在、半導体製造装置などの半導体プロセス用として汎用的に使用されているターボ型真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプがある。
【００１７】
以下図を参照して説明する。ターボ型真空ポンプ１０１Ａは、垂直方向上下に配置された筒状のポンプケーシング１の内部に、ロータ（回転部）Ｒとステータ（固定部）Ｓにより、翼排気部Ｌ１及び溝排気部Ｌ２からなる排気部Ｌが構成されている。ポンプケーシング１の下部は、ポンプ基部２によって覆われ、このポンプ基部２には、溝排気部Ｌ２の排気側に連通する排気口２０が構成されている。ポンプケーシング１の上部には、吸気部としての、気体を軸方向に吸い込む吸気口１ａが構成され、気体を排気すべき装置や配管に接続するためのフランジ８１が設けられている。ステータＳは、ポンプ基部２の中央に立設された固定筒状部３と、翼排気部Ｌ１及び溝排気部Ｌ２の固定側部分とから主に構成されている。
【００１８】
ロータＲは、固定筒状部３の内部に挿入された回転軸４と、回転軸４の吸気部側の先端４ａにボルト２２により取り付けられた回転翼５とから構成されている。固定筒状部３は、回転翼５の、後述の反吸気部側の円筒部１７ｂに収納されている。回転軸４と固定筒状部３の間には、駆動用モータ６と、その上下に上部ラジアル軸受７ａ及び下部ラジアル軸受７ｂが設けられている。そして回転軸４の下部には、回転軸４の下端のターゲットディスク９と、ステータＳ側の上下の電磁石１０ａ、１０ｂを有するアキシャル軸受１１が配置されている。このような構成によって、ロータＲが５軸の能動制御を受けながら高速回転するようになっている。
【００１９】
回転翼５の上下外周には、８段の回転羽根１２が一体に設けられて羽根車を構成している。ポンプケーシング１の内面には、回転羽根１２と交互に配置される固定羽根１３を有する固定翼８が設けられている。固定翼８は８段から構成される。回転翼５が高速回転すると、回転翼５と静止している固定翼８との相互作用によって気体の軸方向の排気が行われ、回転翼５と固定翼８とは、翼排気部Ｌ１を構成している。固定翼８は、周縁部を固定翼スペーサ１４により上下から押さえられて固定されている。回転軸４は回転翼５を回転させ、回転翼５の回転によって回転羽根１２が回転する。
【００２０】
さらに、翼排気部Ｌ１の下方には溝排気部Ｌ２が設けられている。すなわち、ステータＳには、ロータＲの外周を囲むねじ溝部スペーサ１９が配置され、ねじ溝部スペーサ１９にはねじ溝１９ａが形成されている。溝排気部Ｌ２は、高速回転するロータＲに対向するねじ溝１９ａのドラッグ作用により排気を行う。
【００２１】
次に、図２を参照して回転翼５の構成をより詳細に説明する。回転翼５は、回転軸４（図１）と締結され接続される部分であるボス部１６と、ボス部１６と一体に形成されボス部１６から軸方向の吸気部１ａ（図１）方向に張り出す円筒部１７ａと、ボス部１６と一体に形成されボス部１６から軸方向の反吸気部方向に張り出す円筒部１７ｂとを有し、略釣鐘形状を有する。ボス部１６には、ボルト２２（図１）が貫通する貫通口８２が形成され、ボルト２２は、ボス部１６の貫通口８２を貫通し、回転翼５は回転軸４にボルト２２により締結される（図１）。ボス部１６の外周および円筒部１７ａ、ｂの外周には回転羽根１２が取り付けられており、ボス部１６と円筒部１７ａ、ｂは、回転翼５において高速回転により大きな遠心応力が作用する箇所である。
【００２２】
ボス部１６と円筒部１７ａ、ｂを多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属複合材料にて構成する（図中、破線で示した部分の外側はアルミニウム合金のみで形成）。これにより、回転翼５の許容遠心応力が向上するため、高速回転化が可能となる。また、高温化した場合の強度低下を抑制できるため、回転翼５の温度の高温化、例えば、許容使用温度を従来の１２０℃から２５０℃へ向上させることができる。したがって、ターボ型真空ポンプ１０１Ａ（図１）は、後段部に２５０℃以下の高温領域が発生する運転に適している。
【００２３】
次に、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して、回転翼５の回転羽根１２について説明する。これらは、各回転羽根を吸気部側からみた平面図であり、図３（ａ）は、１段目の回転羽根１２のＡ矢視（図２）、図３（ｂ）は、２段目の回転羽根１２のＢ矢視（図２）、図３（ｃ）は、３段目の回転羽根１２のＣ矢視（図２）、図３（ｄ）は、４段目の回転羽根１２のＤ矢視（図２）、図３（ｅ）は、６段目の回転羽根１２のＥ矢視（図２）である。５段目の回転羽根１２は、４段目の回転羽根１２と同じ構成であり、７段目の回転羽根１２及び８段目の回転羽根１２は、６段目の回転羽根１２と同じ構成である。回転羽根１２を放射状に上からみた回転羽根１２の先端部分を平面上に展開した図も示してある。回転羽根１２は、回転軸４の中心軸線から、ある角度だけ捻った捻れ角をもって取り付けられている。
【００２４】
図２に戻って説明を続ける。ターボ型真空ポンプ１０１Ａ（図１）では、しばしば強腐食性のガス、例えばフッ素や塩素などのハロゲン系ガスを排気する場合がある。このような強腐食性ガスを排気してアルミニウム合金が侵されてしまうと、羽根車が応力腐食割れにより破壊してしまう。これを、防止するために、表面に耐食処理（例えば、無電解Ｎｉメッキ等）を施すとよい。しかし、単に多孔性セラミックスとアルミニウム合金とで形成した金属基複合材料では、アルミニウム合金に比べて表面処理の施工性（例えば、無電解Ｎｉメッキでは、密着性や付回り性）が劣っていた。
【００２５】
そこで、表面処理の施工性を損なわないために、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料の外表面には、アルミニウム合金のみが存在するように、当該金属基複合材料を、外表面にアルミニウム合金の層が形成されたものとする。このためには、多孔性セラミックスの全周囲をアルミニウム合金を用いて加圧鋳造によって覆うよう形成する。すなわち、回転翼５の回転羽根１２を除いた部分（ボス部１６、円筒部１７ａ、１７ｂ）を、多孔性セラミックスで形成し、次に、ボス部１６と円筒部１７ａ、１７ｂの外表面にアルミニウム合金の層を加圧鋳造にて形成し、同時に回転羽根１２の部分に、回転羽根１２のアルミニウム合金の素材（不図示）を加圧鋳造にて形成する。その後、回転羽根１２の素材から回転羽根１２を機械加工にて削り出す（例えば、エンドミル加工）。その後、ボス部１６と、円筒部１７ａ、１７ｂと、回転羽根１２の各の表面に耐食処理（例えば、無電解Ｎｉメッキ等）を施すことができる。
【００２６】
多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料は、その材料の特性上比強度が大きい上に、耐熱性に優れている。よって、当該金属基複合材料を、回転翼５が高速回転することにより大きな遠心応力が作用する部分、すなわち、回転軸４と締結するボス部１６、および円筒部１７ａ、１７ｂとに採用することにより、回転翼５の使用限界温度を高めることができるので、多量のガス排気によるロータ温度上昇に対して裕度が大きくなる。また、ポンプ排気流路のヒートアップ温度を高く設定することができるので、反応副生成物の析出を防止し、反応副生成物に対して耐性の高いターボ型真空ポンプを提供することができる。ここで、ヒートアップ温度とは、ヒートアップ運転時のポンプ排気流路における排気されるガスの温度をいう。ここでいうヒートアップ運転とは、ポンプ排気流路内をヒータ等の加熱手段により加熱して、排気するガスを１３０〜２５０℃に加熱・保持しながら排気することをいう。
【００２７】
なお、ボス部１６、円筒部１７ａ、１７ｂの外周側には翼部（羽根）（例えば、タービン翼の翼部、すなわちタービン羽根）が形成されるが、翼部に作用する遠心応力は、ボス部１６、円筒部１７ａ、１７ｂのそれに比して小さい。よって、ボス部１６、円筒部１７ａ、１７ｂに作用する遠心応力低減のための翼部の軽量化や、翼加工の容易性を考慮して、翼部をアルミニウム合金のみで形成すると好適である。
【００２８】
多孔性セラミックスの材質としては、窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）、アルミナ（Al2O3）がよく用いられる。多孔性セラミックスは、予めアルミニウム合金の加圧鋳造により、鋳造後の複合材中の多孔性セラミックスが３０〜７０Vol％の割合となるように、形成している。
また、加圧鋳造に用いられるアルミニウム合金は、Al-Si系合金（シルミン）が一般的であり、溶湯の流動性の良さが特長である。なお、鋳造性を損なわずに機械的性質を改善するために、マグネシウム(Mg)や銅(Cu)を加えてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るターボ型真空ポンプ１０１Ｂの構成を示す正面断面図である。以下、図を参照して説明する。ターボ型真空ポンプ１０１Ｂは、縦型であり、排気部５０と、運動制御部５１と、回転軸２１と、排気部５０と運動制御部５１と回転軸２１とを収納するケーシング５３とを備える。回転軸２１は、鉛直方向上下に配置され、排気部５０側の排気部側部２１Ａと、運動制御部５１側の運動制御部側部２１Ｂとを有する。
【００３０】
ケーシング５３は、上ハウジング（ポンプステータ）２３と、上ハウジング２３の鉛直方向（ターボ型真空ポンプ１０１Ｂの軸方向）下方側に配置された下ハウジング３７と、上ハウジング２３と下ハウジング３７との間に配置されたサブケーシング４０とを有する。上ハウジング２３は、最上部に形成された吸気部としての吸気ノズル２３Ａを有し、サブケーシング４０は、側面に形成された排気ノズル２３Ｂを有する。上ハウジング２３の上部には、フランジ部８３が形成され、フランジ部８３には、ボルト穴８３Ａが形成されている。上ハウジング２３は、排気部５０と回転軸２１の排気部５０側の排気部側部２１Ａとを収納する。吸気ノズル２３Ａは、流体としてのガス（例えば、腐食性プロセスガス、または反応生成物を含むガス）を鉛直方向下方に吸気し、排気ノズル２３Ｂは吸気されたガスを水平方向に排気する。
【００３１】
排気部５０は、５段からなる固定翼７１、２８と、３段のタービン羽根７５を有する、回転翼としてのタービン翼７３（３段のタービン翼）と、３段の、回転翼としての遠心翼（遠心ドラッグ翼）２４とを含んで構成される。
固定翼７１は、３段からなりタービン羽根７５の直後流側に配置される。固定翼７１は、円環状の円環部７６と、円環部７６の外周部に放射状に取り付けられた板状の羽根７７とを有する。円環部７６の内周部は軸孔６０を形成し、軸孔６０をタービン翼７３の後述の円筒部５２とボス部７４が貫通している。羽根７７は、回転軸２１の延長した中心軸線から、例えば、１０〜４０度だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。
固定翼２８は、２段からなり１段目及び２段目の遠心翼２４の直後流側に配置されている。固定翼２８は、外周壁６２と、側壁６３と、側壁６３の吸気側の表面から突出する渦巻形状の渦巻状ガイド２９とを有する。
【００３２】
回転軸２１の上部の吸気部側端部１５には、ねじ穴１８が形成されている。吸気部側端部１５には、タービン翼７３が、ネジ部材としての六角ボルト７８がねじ穴１８に挿入され、固定して取り付けられる。六角ボルト７８は、後述の貫通孔５８を貫通し、ねじ穴１８に挿入されている。遠心翼２４の中心部には、嵌合孔２５が形成されている。遠心翼２４の回転軸２１の接続を説明すると、遠心翼２４は、回転軸２１が嵌合孔２５を貫通し、回転軸２１に嵌合により固定して取り付けられ、順々に積層されている。
【００３３】
下ハウジング３７は、運動制御部５１と、回転軸２１の運動制御部５１側の運動制御部側部２１Ｂとを収納する。運動制御部５１は、上保護ベアリング３５と、上ラジアル磁気軸受３１と、回転軸２１を回転駆動するモータ３２と、下ラジアル磁気軸受３３と、下保護ベアリング３６と、アキシャル磁気軸受３４、３４とを、鉛直方向上方から下方にこの順序で含んで構成される。上ラジアル磁気軸受３１と、下ラジアル磁気軸受３３とは、回転軸２１を回転自在に支持する。アキシャル磁気軸受３４、３４は、図中下方向にかかる回転体の自重による力、図中上下にかかるスラスト力を支持する。
【００３４】
各磁気軸受３１、３３、３４は、いずれも能動磁気軸受である。磁気軸受３１、３３、３４のいずれかに異常が発生したときには、上保護ベアリング３５は、上ラジアル磁気軸受３１の代わりに回転軸２１を回転軸２１の径方向に支持し、下保護ベアリング３６は、下ラジアル磁気軸受３３およびアキシャル磁気軸受３４の代わりに、回転軸２１を回転軸２１の径方向および軸方向に支持する。
【００３５】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上ハウジング２３を、多孔性セラミックスで形成し（図中、破線で表した部分の内側）、次に、多孔性セラミックスで形成した素材全体（外表面）を覆うアルミニウム合金の層を加圧鋳造にて形成する。これにより、上ケーシング２３の軽量化が図れ、ポンプ全体の軽量化が図れポンプの運搬や設置作業が容易となる。
【００３６】
図６を参照して、タービン翼７３の構成を説明する。タービン翼７３は、回転軸２１（図４）に嵌合され接続されるボス部７４と、ボス部７４から軸方向に吸気部側に向かって張り出す円筒部５２とを有する。タービン翼７３は、さらにボス部７４および円筒部５２の外周部に放射状に取り付けられた板状の３段のタービン羽根７５を有する。ボス部７４には、六角ボルト７８（図４）が貫通する貫通孔５８が形成されている。タービン羽根７５は、回転軸２１の中心軸線から、例えば、１０〜４０度だけねじれた捩れ角をもって取り付けられている。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して遠心翼２４の構成を説明する。図７（ａ）は、１段目の遠心翼２４を吸気ノズル２３Ａ（図４）側から見た平面図であり、図７（ｂ）は、正面断面図である。１段目の遠心翼２４は、ボス部６１を有する略円板状の、円板部としての基部２７と、基部２７の一方の面である表面２７Ａ上に固定される渦巻状羽根２６とを有する。基部２７は、ボス部６１から軸半径方向に張り出す構造である。遠心翼２４の回転方向は、図７（ａ）中時計方向である。
【００３８】
渦巻状羽根２６は、図７（ａ）に示すような渦巻形状の例えば６枚の羽根からなる。渦巻状羽根２６は、回転方向に対して後ろ向き（回転方向とは反対向き）にガス流れ方向に延びる構造である。なお、前述の嵌合孔２５は、ボス部６１に形成されている。２段目、３段目の遠心翼２４の構成（図７（ａ）、（ｂ）に不図示）は、１段目の遠心翼２４の構成と同じであるが、渦巻状羽根２６の枚数、形状、ボス部６１の外径、渦巻状羽根２６により形成される流路の長さは、適宜変えてもよい。
【００３９】
図７（ｃ）に示すように、ボス部６１と、略円板状の基部２７とを、多孔性セラミックスで形成し（破線で示した部分の内側）、ボス部６１と基部２７とを覆う部分にアルミニウム合金の層を加圧鋳造し、渦巻状羽根２６の素材（アルミニウム合金）を加圧鋳造する。ボス部６１と、略円板状の基部２７とを、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料で形成したのは、ボス部６１と、略円板状の基部２７とには、回転による遠心応力が大きく作用するためである。
【００４０】
次に、図４、６、７を適宜参照してターボ型真空ポンプ１０１Ｂの作用を説明する。
１段目のタービン翼７３が回転することによって、吸気ノズル２３Ａから図４中、軸方向にガスが導入される。タービン翼７３を使用することにより排気速度を大きくすることができ、比較的多量の気体を排気することができる。導入されたガスは固定翼７１により減速され圧力が上昇する。同様に２段目及び３段目のタービン翼７３及び固定翼７１の相互作用により軸方向に排気され、圧力が上昇する。
【００４１】
次に、１段目の遠心翼２４が回転することによって、軸方向にガスが導入される。１段目の遠心翼２４に導入されたガスは、１段目の遠心翼２４と１段目の固定翼２８との相互作用、すなわち当該ガスの粘性によるドラッグ作用、さらに遠心翼２４の回転による遠心作用により（遠心ドラッグ作用）、１段目の遠心翼２４の基部２７の表面２７Ａに沿い、１段目の遠心翼２４の外径側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。
【００４２】
すなわち、１段目の遠心翼２４に導入されたガスは、当該遠心翼２４に対して図７（ｂ）中、略軸方向６４に導入され、１段目の遠心翼２４の渦巻状羽根２６の間に形成された流路６８を通り外径側に向かう方向に流れ、圧縮され、排気される。このガスの流れの方向は、図７（ａ）、（ｂ）に示す方向６５であり、この方向は、１段目の遠心翼２４に対するガスの流れ方向である。
【００４３】
１段目の遠心翼２４によって外径側へ向かって圧縮されたガスは、次に１段目の固定翼２８に流れ込み、外周壁６２の内周部６２Ａによって、図７（ｂ）中、略軸方向に方向を変え、渦巻状ガイド２９が設けられた空間へ流れ込む。１段目の遠心翼２４が回転することによって、固定翼２８の渦巻状ガイド２９の端面２９Ａと、１段目の遠心翼２４の基部２７の裏面２７Ｂとのガスの粘性によるドラッグ作用によって、１段目の固定翼２８の側壁６３の表面６３Ａ（側壁６３の渦巻状ガイド２９が取り付けられている方の面）に沿い、１段目の固定翼２８の内径側へ向かわせるガスの圧縮、排気が行われる。１段目の固定翼２８の内径側に達したガスは、１段目の遠心翼２４のボス部６１の外周面６１Ａによって、図７（ｂ）中、略軸方向６４に方向が変わり、２段目の遠心翼２４に導入される。同様の圧縮、排気が行われ、３段目の遠心翼２４を経て、排気ノズル２３Ｂから排出される。吸気圧は、１〜１０００Ｐａの低圧領域であり、排気圧は、１００Ｐａ〜大気圧の高圧領域である。
【００４４】
本実施の形態のターボ型真空ポンプ１０１Ｂでは、比較的低圧側で高い排気効率を有するタービン翼７３と、比較的高圧側で高い排気効率を有する遠心翼２４とを組合せてターボ型真空ポンプ１０１Ｂを構成するため、ポンプ全体にて排気効率を高くできる。また遠心翼２４は径方向にガスを排気するため、軸方向長さを短くできる。よって、回転軸部（タービン翼７３と回転軸２１）の軸方向の長さを短くできるので、ロータ全体の固有振動数を高くできるので、高速回転化が容易である。またタービン翼７３、遠心翼２４双方の回転翼とも、第１の実施の形態で示したターボ型真空ポンプ１０１Ａの回転翼５（図１）に比してボス部６１の内径を小さく設定できる。そのため、回転により作用する遠心応力が小さくなるので、高速回転化に適している。このようなターボ型真空ポンプ１０１Ｂの回転翼７３、２４に多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料を用いることによって、更なる高速回転化が可能となり、極めて排気効率の高いターボ型真空ポンプ１０１Ｂを提供できる。
【００４５】
また、回転翼７３、２４を有する排気部５０と、軸受等とモータ３２を有する運動制御部５１を軸方向に分割して配置したことにより、本実施形態例のターボ型真空ポンプ１０１Ｂでは、運動制御部５１の熱影響を考慮することなく、排気部５０の温度を回転翼７３、２４の許容温度のみで決定することができる。よって、回転翼７３、２４の許容温度を高めることにより、排気部５０の温度を高く設定することが可能となり、反応副生成物が発生し難いターボ型真空ポンプ１０１Ｂであり、後段部に高温領域が発生する運転に適したターボ型真空ポンプ１０１Ｂを提供できる。
【００４６】
多孔性セラミックスとアルミニウム合金とで形成した金属基複合材料は、その材料の特性上比強度が大きい上に、耐熱性に優れている。よって、当該金属基複合材料を、回転翼７３、２４が高速回転することにより大きな遠心応力が作用する部分、すなわち、回転軸２１と接続するタービン翼７３のボス部７４、円筒部５２、回転軸２１と接続する遠心翼２４のボス部６１、基部２７に採用することにより、回転翼７３、２４の使用限界温度を高めることができるので、多量のガス排気によるロータ温度上昇に対して裕度が大きくなる。また、ポンプ排気流路のヒートアップ温度を高く設定する(１３０〜２５０℃)ことができるので、反応副生成物の析出を防止し、反応副生成物に対して耐性の高いターボ型真空ポンプ１０１Ｂを提供することができる。
【００４７】
図８（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態で示したターボ型真空ポンプ１０１Ｂ（図４）に使用する、タービン翼７３の形成方法の１例を示した図である。本実施の形態のタービン翼７３は、前述のように３段の翼構成を有している。
【００４８】
まず、図８（ａ）に示すように、多孔性セラミックスにてボス部７４と円筒部５２の素材となる骨材８４Ａ、Ｂ、Ｃを単段にて製作する。骨材８４Ａ、Ｂ、Ｃの円筒部５２及びボス部７４に相当する部分には、複数の骨材８４Ａ、Ｂ、Ｃを積層するための嵌合部８５〜８８が形成されている。そして、図８（ｂ）に示すごとく、複数の骨材８４Ａ、Ｂ、Ｃを嵌合部８５〜８８にて嵌合させて固着して３段構成にする。その後に、図８（ｃ）に示すごとく、この骨材Ａ、Ｂ、Ｃの内周部、外周部、側部の全体（外表面）を覆うアルミニウム合金の層を加圧鋳造にて設け、タービン羽根７５に対応する部分のアルミニウム合金素材を加圧鋳造にて設けることによって、多孔性セラミックスとアルミニウム合金とを用いた金属基複合材料を形成する。最終的に、ボス部７４と円筒部５２の外周部に設置されるタービン羽根７５を機械加工により形成し、タービン翼７３を製作する。これにより難加工材である多孔性セラミックスを用いて、多段化した一体翼を容易に製作できる（図８（ｄ））。その後、ボス部７４と、円筒部５２と、タービン羽根７５の各の表面に耐食処理（例えば、無電解Ｎｉメッキ等）を施すとよい。
なお、上述の製作方法は、第１の実施の形態で示した回転翼５（図１）に用いてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るターボ型真空ポンプの正面断面図である。
【図２】図１のターボ型真空ポンプの回転翼の正面断面図である。
【図３】図２に示す矢視の矢視図である。（ａ）はＡ矢視、（ｂ）はＢ矢視、（ｃ）はＣ矢視、（ｄ）はＤ矢視、（ｅ）はＥ矢視である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るターボ型真空ポンプの正面断面図である。
【図５】図４のターボ型真空ポンプの上ハウジングの部分断面図である。（ａ）は部分平面断面図、（ｂ）は部分正面断面図である。
【図６】図４のターボ型真空ポンプのタービン翼の部分正面断面図である。
【図７】（ａ）は、図４のターボ型真空ポンプの遠心翼の平面図、（ｂ）は、同正面断面図、（ｃ）は、同部分正面断面図である。
【図８】（ａ）は、図４のターボ型真空ポンプのタービン翼の骨材を組み立てる前の各正面断面図、（ｂ）は、同骨材を組み立てた正面断面図、（ｃ）は、骨材を用いて加圧鋳造により製作したタービン翼の素材の正面断面図、（ｄ）は、タービン翼の素材の翼部を加工した後の正面断面図である。
【図９】従来のターボ型真空ポンプの正面断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ポンプケーシング
１ａ  吸気口（吸気部）
２  ポンプ基部
３  固定筒状部
４  回転軸
５  回転翼
８  固定翼
１２  回転羽根
１３  固定羽根
１６  ボス部
１７ａ、１７ｂ  円筒部
１９  ねじ溝部スペーサ
１９ａ  ねじ溝
２０  排気口
２１  回転軸
２２  ボルト
２３  上ハウジング
２３Ａ  吸気ノズル（吸気部）
２３Ｂ  排気ノズル
２４  遠心翼（回転翼）
２７  基部（円板部）
２８  固定翼
５２  円筒部
６１  ボス部
７１  固定翼
７３  タービン翼（回転翼）
７４  ボス部
７５  タービン羽根
７７  羽根
１０１Ａ、１０１Ｂ  ターボ型真空ポンプ
Ｌ１  翼排気部
Ｌ２  溝排気部
Ｒ  ロータ
Ｓ  ステータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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