(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータを備え、翼回転によりポンプ作用を営む真空ポンプにおいて、前記ロータ及びステータの少なくとも一方の表面にセラミック粒子を分散含有する金属メッキ層を形成するとともに、該分散含有するセラミック粒子が偏平形状を有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
セラミック粒子のいずれかの辺の長さが他の辺の長さの３／５以下である請求項1記載の真空ポンプ。
【請求項３】
偏平形状を有するセラミック粒子のうち、短い方の辺が金属メッキ層の膜厚方向に配置されてなる請求項１又は２記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、翼回転によりポンプ作用を営む真空ポンプに関するものである。特に多段の翼を有したロータを高速で回転させることによって気体分子を機械的に吹き飛ばして超高真空を得ることができるようにしたターボ分子ポンプに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の翼回転によりポンプ作用を営むターボ分子ポンプ等の真空ポンプにおいては、そのロータあるいはステータがアルミニウム合金で構成されているものが知られている。近年この種の真空ポンプは、ＣＶＤ等に用いられるＨＦ、ＨＣｌ等の腐食性ガスの真空引きに使用されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミニウム合金の耐腐食性が十分でないため、このような真空ポンプを腐食性ガスの真空引きに用いた場合、ロータあるいはステータがこの腐食性ガスにより腐食されるという問題が発生している。また一方で、真空ポンプが過大な流量のガスを排気した場合にロータが加熱し、鈍化するという問題も生じている。
そこで、ロータ及びステータの耐腐食性と放熱性とを具備させるべく、この双方の性質に優れた特性を有するセラミックス素材で前記ロータ及びステータのアルミニウム合金基材を被覆するという方法が考えられている。
【０００４】
しかし、セラミックスのみでアルミニウム合金基材を被覆すると、セラミックスの表面積を大きく取れず、ロータの加熱を防止するのに十分な熱放射性の向上が得られない、表面に傷のないセラミックス被覆を造るためには精密な技術を必要とするなどの課題がある。
その課題を解決するため、本件出願人は、セラミックス粒子を金属メッキ層に分散含有させる発明を出願している(特願平１０−５６５４１号)が、本発明は更なる改良を加え、耐食性、放熱性を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ロータ及びステータを備え、翼回転によりポンプ作用を営む真空ポンプにおいて、前記ロータ及びステータの少なくとも一方の表面にセラミック粒子を分散含有する金属メッキ層を形成するとともに、該分散含有するセラミック粒子が偏平形状を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明で、セラミック粒子を偏平形状にするのは以下の理由による。
分散されるセラミックスは非常に放熱性が高いために、ヒートシンクとしての作用がある。放熱性は、セラミックス粒子を分散含有する金属メッキ層の膜厚がセラミックスの粒径の−１０〜＋１００％の範囲が最も高い。従って、例えば球形のセラミックス粒子を用いると、粒径が大きくなればなるほど効果的な放熱性を得るのに必要な膜厚は厚くなる。しかし、膜厚が厚いことは重量の増加をもたらし、特に回転部品であるターボ分子ポンプのロータには好ましくない。一方、セラミックス粒径が小さくなりすぎると、セラミックスよりは若干耐食性が劣る金属で構成された部分が増え、耐食性がやや悪くなる。そこで、本発明では、セラミックス粒子に、偏平形状を有するものを用いることにより、比較的薄い膜厚と、高い耐食性と、高い放熱性を両立する。
【０００７】
本発明で分散されるセラミックス粒子としては、例えばＡｌ2Ｏ3などの酸化物セラミックスやＡｌＮなどの窒化物セラミックスや、ＳｉＣなどの炭化物セラミックスまたはそれぞれの混合物を用いることができるが、これらに限定されない。また、偏平形状のセラミックス粒子は、いずれかの辺の長さが他の辺の長さの３／５以下、特に１／１０〜１／３が好ましい。これは３／５を超えると粒子が球形と変わらず、膜厚が厚くなり、耐食性、放熱性とも悪くなるからである。さらに、膜厚を考慮すると、偏平形状を有するセラミック粒子のうち、短い方の辺が金属メッキ層の膜厚方向に配置されているのが好ましい。
【０００８】
セラミックス粒子を分散含有する金属メッキ層は、例えば０．１μｍ〜１００μｍの間の任意の膜厚を有する。金属としては、Ｎｉ系、Ｃｒ系等有るが、Ｎｉ系が耐食性の面で優れている。メッキ法としては、電解メッキ、無電解メッキいずれでもよいが、無電解メッキが均一性に優れ、好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１が本発明をターボ分子ポンプに適用したときの内部構造を表す図である。ターボ分子ポンプは、ステータ２と、筒状のケーシング１０と、このケーシング１０を支持するベースフレーム１１と、ケーシング１０内にあってベースフレーム１１に固設されたモータハウジング１２と、このモータハウジング１２とベースフレーム１１とにそれぞれ配設された対をなすボールベアリング１３と、これらボールベアリング１３により両軸端部近傍を支承されたシャフト１４と、このシャフト１４に一体回転可能に固着された内周にモータハウジング１２を収容してなるロータ１とを具備して成る。なお、軸受に関してはボールベアリング１３に限らず、磁気浮上式軸受であっても良い。
【００１０】
ここで、ロータ1は、本体１６と、この本体１６の外周面から突設した複数のロータ翼１５を具備するものである。また、ステータ２は複数の積層可能な円環状の分割体２１とその内周面から突設した複数のステータ翼２２とを具備するものである。そして、このロータ翼１５とステータ翼２２とは交互に配置されており、吸気口１７から吸い込んだ気体をロータ翼１５とステータ翼２２との相互作用によって吹き飛ばし、ベースフレーム１１に設けた排気口１８から強制排気し得るように構成している。
【００１１】
かかる構成のターボ分子ポンプにおいて、本実施例のロータ１の一部断面図を図２(ａ)に示す。４がアルミニウム合金基材で、その表面をメッキ層３で被覆している。このメッキ層３は、図２(ｂ)にその一部断面を模式的に示すように、金属メッキ５と、その金属メッキ５中に分散させたセラミックス粒子６とを具有する。本発明では、セラミックス粒子６は偏平形状を有しており、図２(ｃ)に示すように短い方の辺の長さＢと長い方の辺の長さＡとの間には、Ｂ＝3/5Ａ以下の関係にある。また、短い方の辺が金属メッキ層３の膜厚方向に配置されている。なお、セラミックスの素材としては、例えば耐食性、熱放射性を併せ持ったＡｌ2Ｏ3を用いる。
【００１２】
次に本発明のメッキ層３とアルミニウム合金基材４の間に金属メッキ５を設ける方法を説明する。本発明では、無電解ＮｉメッキにＡｌ2Ｏ3を分散させた。メッキ法そのものはすでに公知の技術であり、メッキ液は市販のものを用いた。ロータ１をアルカリ洗浄、酸洗浄した後、ジンケート処理を行った。その後、Ｎｉ−Ｐメッキ層を１０μｍ生成した。その後、本発明のメッキ層を生成した。ロータ１を活性処理剤で処理した後、８５℃に保持されたメッキ浴中で処理した。メッキ浴は攪拌してセラミックス粒子が沈殿しないようにしている。メッキ時間は３０分行った。その後水洗し、ブロアで乾燥させた。この処理で、５μｍのメッキ層が生成した。
【００１３】
以上のようにしてメッキされたロータ１の耐食性及び熱放射性を評価した。球形粒子で構成した場合と偏平粒子で構成した場合の１０％ＨＣｌに対する耐食性を比較した。球形粒子で構成し、１０μｍの膜厚で得られる物と同等の耐食性が、本発明の偏平粒子を用いた手法では、５μｍの膜厚で得られた。
【００１４】
なお、本発明は上記態様に限定されるものではなく、例えばステータにも同様の処理しても構わない。また、本発明は、翼回転によりポンプ作用を営む真空ポンプであればよく、ターボ分子ポンプ以外のスクロールポンプ、メカニカルブースタポンプ等に適用しても同様の効果を奏する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、従来手法に比べて薄い膜厚で耐食性、熱放散性の優れた真空ポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例であるターボ分子ポンプの概略構成図
【図２】図１のターボ分子ポンプのロータの模式的な断面を示す図
【符号の説明】
１…ロータ
２…ステータ
３…メッキ層
４…アルミニウム合金基材
５…金属メッキ
６…セラミックス粒子
【図１】
0004265041.tif 000002
【図２】
0004265041.tif 000003