真空泵、壳及吸气口凸缘
阅读说明：本技术 真空泵、壳及吸气口凸缘 (Vacuum pump, housing and suction port flange ) 是由 吉原菜穗子 坂口祐幸 小川洋平 于 2020-03-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供如下真空泵：将吸气口凸缘和壳(外筒)分开地作为两个零件构成,保持被要求的强度且减轻重量,结果能够降低制造成本的真空泵。真空泵(1)中,将吸气口凸缘(100)和壳(外筒)(2)分开地作为分体部件构成。吸气口凸缘(100)以不锈钢为材料,壳(外筒)(2)以铝为材料。两者在装配真空泵(1)时借助螺栓被紧固连结,为了保持真空性而被进行O型圈密封。通过这样设置,能够保持吸气口凸缘(100)的强度且减轻真空泵(1)的重量。(The present invention provides the following vacuum pump: a vacuum pump in which an intake port flange and a casing (outer cylinder) are formed separately as two parts, the required strength is maintained, and the weight is reduced, and as a result, the manufacturing cost can be reduced. In a vacuum pump (1), an air inlet flange (100) and a casing (outer cylinder) (2) are separately formed as separate components. The air inlet flange (100) is made of stainless steel, and the housing (outer cylinder) (2) is made of aluminum. The two are fastened by bolts when the vacuum pump (1) is assembled, and are sealed by O-rings to maintain vacuum performance. By this arrangement, the weight of the vacuum pump (1) can be reduced while maintaining the strength of the intake port flange (100).)
技术领域
本发明涉及将作为真空泵的结构部件的外筒和凸缘以不同材料分体地构成的真空泵、壳及吸气口凸缘。
背景技术
涡轮分子泵、螺纹槽式泵等分子泵(真空泵)例如多用于半导体制造装置中的排气、电子显微镜等需要高真空的真空容器。
这样的真空泵中，通常设有既定尺寸的凸缘，借助螺栓等与需要排气的真空装置(以下记作装置)的排气口侧的凸缘(以下记作装置侧凸缘)固定。
真空泵的凸缘(以下将真空泵的凸缘记作吸气口凸缘)和装置侧凸缘之间通过夹着O型圈地固定来保持高度的气密性。
真空泵中设有被旋转自如地支承而借助马达能够高速旋转的转子、固定于真空泵的壳内部的定子。并且，通过马达高速旋转，由于转子和定子的相互作用，发挥排气作用。通过该排气作用，从真空泵的吸气口抽吸装置侧的气体，从排气口排气。这样，实现装置内的高真空状态。
通常，真空泵在分子流区域(真空度高而分子彼此碰撞的频率少的区域)排出气体。为了在该分子流区域发挥排气能力，转子被要求每分钟3万转左右的高速旋转。
图7是用于说明现有技术的真空泵的图。如该图所示，真空泵1的外侧由壳(外筒)2、吸气口凸缘200及基座3形成。
其中，壳(外筒)2、吸气口凸缘200被一体地作为一个零件形成。此外，也存在使用将两者作为分体零件制造而通过焊接来一体化的部件真空泵。材料使用不锈钢钢材(以下记作不锈钢)。
但是，若使用将壳(外筒)2和吸气口凸缘200用不锈钢形成为一个零件的零件，则材料费高，成本变高。此外，切削等加工也花费工夫。
另一方面，使用将两者作为分体零件制造而通过焊接来一体化的零件的情况下，焊接作业花费工夫，尽管无需切削等加工，但成本也不下降。
此外，若对于壳(外筒)2使用不锈钢，则重量增加，给现场的设置作业带来负担。
专利文献1：日本特开2008-75489号。
专利文献2：日本特开2015-59426号。
专利文献1中公开的真空泵及凸缘设置有真空泵受到冲击时在吸气口凸缘吸收能量的机构。该专利文献1中公开的真空泵中，壳(外筒)和吸气口凸缘也使用一体地形成为一个零件的部件。
专利文献2中公开了真空泵中借助固定零件吸收转子在旋转中破损而产生的破坏能量的技术。即，记载了固定零件被容纳于真空泵的壳内的状态下在该外周面和内周面之间满足下述的条件。
2d/D≤εmax(D：固定零件的外径、d：间隙的宽度、εmax：固定零件的断裂伸展)
通过这样设置，产生破坏能量时，伸展变形的固定零件不与壳的内周面接触或以稍微接触的程度即可，能够抑制破坏能量经由固定零件传向壳。
但是，真空泵中，转子在内部高速旋转，所以真空泵的运转中发生某些问题而转子与真空泵内的固定的部件碰撞的情况下，瞬时产生使真空泵整体向转子的旋转方向旋转的较大的转矩。该转矩经由吸气口凸缘使真空容器也受到严重的应力。因此，也有对于吸气口凸缘设置专利文献1中记载的那样的用于减少转矩的缓冲构造的情况，此外，为了与真空容器连接，要求尽可能借助牢固的材料构成。
另一方面，真空泵自身为减轻现场的设置作业等的负担而希望轻量化。
此外，需要尽可能借助壳吸收转子在旋转中破损而产生的破坏能量从而不使真空泵的吸气口凸缘受到影响的技术。
发明内容
因此，本发明的第1目的为提供一种真空泵，前述真空泵将吸气口凸缘和壳(外筒)构成为分开的两个零件，保持被要求的强度且减轻重量，结果能够降低制造成本。
此外，本发明的第2目的为提供一种真空泵，前述真空泵在将吸气口凸缘和壳(外筒)构成为分开的两个零件的前提下，尽可能借助壳吸收破坏能量，不使真空泵的吸气口凸缘受到影响。
技术方案1中记载的发明中，提供一种真空泵，前述真空泵具备吸气口凸缘、壳、排气口、基座部、旋转部，前述吸气口凸缘用于与装置结合，前述壳作为覆盖内部的部件的外装体发挥功能，前述旋转部被内包于前述壳及前述基座部，被旋转自如地支承，前述真空泵的特征在于，前述吸气口凸缘和前述壳被作为分体零件形成，前述壳为铝制，前述吸气口凸缘和前述壳被紧固连结。
技术方案2中记载的发明中，提供技术方案1中记载的真空泵，其特征在于，前述吸气口凸缘为不锈钢制。
技术方案3中记载的发明中，提供一种真空壳，前述壳被真空泵使用，前述真空泵具备吸气口凸缘、壳、排气口、基座部、旋转部，前述吸气口凸缘用于与装置结合，前述壳作为覆盖内部的部件的外装体发挥功能，前述旋转部被内包于前述壳及前述基座部，被旋转自如地支承，前述壳的特征在于，被与前述吸气口凸缘作为分体零件形成，前述壳为铝制，且能够与前述吸气口凸缘紧固连结。
技术方案4中记载的发明中，提供一种吸气口凸缘，前述吸气口凸缘被真空泵使用，前述真空泵具备吸气口凸缘、壳、排气口、基座部、旋转部，前述吸气口凸缘用于与装置结合，前述壳作为覆盖内部的部件的外装体发挥功能，前述旋转部被内包于前述壳及前述基座部，被旋转自如地支承，前述吸气口凸缘的特征在于，被与前述壳作为分体零件形成，前述吸气口凸缘为不锈钢制，且能够与前述壳紧固连结。
技术方案5中记载的发明中，提供技术方案1或2中记载的真空泵，其特征在于，在前述壳处设置有用于在与前述吸气口凸缘紧固连结时进行定位的突起部。
技术方案6中记载的发明中，提供技术方案5中记载的真空泵，其特征在于，在前述突起部或前述吸气口凸缘处设置有用于吸收破坏能量的退回部。
技术方案7中记载的发明中，提供技术方案3中记载的真空泵，其特征在于，设置有与前述吸气口凸缘紧固连结时根据与该吸气口凸缘的关系进行定位的突起部。
技术方案8中记载的发明中，提供技术方案7中记载的真空泵，其特征在于，在前述突起部处设置有用于吸收破坏能量的退回部。
技术方案9中记载的发明中，提供技术方案4中记载的真空泵，其特征在于，与前述壳紧固连结时，在与前述壳的突起部抵接的位置，设置有用于吸收来自前述突起部的破坏能量的吸气口凸缘侧退回部。
发明效果
根据本发明，能够保持被要求的强度且减轻重量，降低真空泵的制造成本。
此外，根据本发明，能够尽可能借助壳吸收转子的破坏时产生的破坏能量，抑制对吸气口凸缘的破坏能量的影响。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的真空泵的概略结构例的图。
图2是用于说明将吸气口凸缘和壳(外筒)分开构成的实施方式的图。
图3是用于说明突起部的图1的局部放大图。
图4是用于说明设置于突起部的退回部的图。
图5是图4中表示的退回部的局部放大图。
图6是用于说明在吸气口凸缘侧设置有退回部的变形例的图。
图7是用于说明现有技术的真空泵的图。
具体实施方式
(i)实施方式的概要
本发明的实施方式的真空泵1中，将吸气口凸缘100和壳(外筒)2分开，作为分体部件构成。
吸气口凸缘100以不锈钢为材料，壳(外筒)2以铝为材料。
两者在装配真空泵1时，借助螺栓被紧固连结，为保持真空性，进行O型圈密封。
通过这样设置，能够保持吸气口凸缘100的强度(例如，也能够设置专利文献1中记载的相对于冲击的缓冲构造)且也减轻真空泵1的重量。
(ii)实施方式的详细情况
以下，关于本发明的适合的实施方式，参照图1及图2详细地进行说明。
(真空泵1的结构)
图1是表示本发明的实施方式的真空泵1的概略结构例的图，表示真空泵1的轴线方向的剖视图。
另外，本发明的实施方式中，为了方便，将旋转翼的直径方向作为“径(直径・半径)向”，将与旋转翼的直径方向垂直的方向作为“轴线方向(或轴向)”来说明。
形成真空泵1的外装体的壳(外筒)2为大致圆筒状的形状，与设置于壳2的下部(排气口6侧)的基座3一同真空泵1的壳体。并且，在该壳体的内部，收纳有使真空泵1发挥排气功能的构造物即气体移送机构。
该壳(外筒)2如图2所示，与吸气口凸缘100被作为分体零件构成。材料为铝。
在本实施方式中，该气体移送机构由被旋转自如地支承的旋转体(旋转翼9/转子圆筒部10等)、相对于壳体固定的定子部(固定翼30/螺纹槽排气构件20等)构成。
此外，虽未图示，控制真空泵1的动作的控制装置经由专用线与真空泵1的外装体的外部连接。
在壳(外筒)2的端部形成有用于向该真空泵1导入气体的吸气口4。此外，在壳(外筒)2的吸气口4侧的端面设置有向外周侧伸出的吸气口凸缘100。
该吸气口凸缘100如图2所示，与壳(外筒)2被作为分体零件构成。材料为不锈钢。
此外，在真空泵1的下游侧形成有用于从该真空泵1排出气体的排气口6。
旋转体具备作为旋转轴的轴7、配设于该轴7的转子8、设置于转子8的多个旋转翼9、设置于排气口6侧的转子圆筒部(裙部)10。
各旋转翼9由相对于轴7的轴线方向垂直地放射状伸展的部件构成。
此外，转子圆筒部10由设为与转子8的旋转轴线同心的圆筒形状的圆筒部件构成。
在定子柱300内，虽未详细图示，但在轴7的轴线方向中部设置有用于使轴7高速旋转的马达部。此外，相对于该马达部在吸气口4侧和排气口6侧，设置有用于将轴7在径向(径向方向)上非接触地支承的径向磁轴承装置。进而，在轴7的下端，设置有用于将轴7在轴线方向(轴向方向)上非接触地支承的轴向磁轴承装置。
在壳体的内周侧形成有固定翼30。并且，固定翼30被设为圆筒形状的固定翼间隔件40互相隔开地固定。
另外，旋转翼9和固定翼30被交替地配置，沿轴线方向形成多层，但为了满足真空泵1所要求的排出性能，能够根据需要设置任意的数量的转子零件及定子零件。
本实施方式的真空泵1中，在排气口6侧配设螺纹槽排气构件20(螺纹槽型排气构件)。在螺纹槽排气构件20的与转子圆筒部10相向的相向面形成有螺纹槽(螺旋槽)。或者，也可以是在转子圆筒部10的与螺纹槽排气构件20相向的相向面形成螺纹槽的结构。
螺纹槽排气构件20的与转子圆筒部10相向的相向面侧(即，与真空泵1的轴线平行的内周面)隔开既定的间隙地与转子圆筒部10的外周面相向，转子圆筒部10高速旋转时，真空泵1处被压缩的气体随着转子圆筒部10的旋转被螺纹槽引导的同时被向排气口6侧送出。即，螺纹槽为输送气体的流路。
这样，螺纹槽排气构件20的与转子圆筒部10相向的相向面和转子圆筒部10隔开既定的间隙地相向，由此，构成借助在螺纹槽排气构件20的轴线方向侧内周面形成的螺纹槽移送气体的气体移送机构。
另外，为了减少气体向吸气口4侧逆流的力，该间隙优选为越小越好。
此外，在螺纹槽排气构件20形成的螺旋槽的方向为，在气体被在螺旋槽内沿转子8的旋转方向输送的情况下朝向排气口6的方向。
并且，螺旋槽的深度随着接近排气口6逐渐变浅，在螺旋槽处被输送的气体随着接近排气口6渐渐被压缩。
通过上述结构，真空泵1能够进行固定(配设)该真空泵1的装置内的真空排气处理。
(第1实施方式)
图2是用于说明将吸气口凸缘100和壳(外筒)2分开地作为两个零件构成的图。
吸气口凸缘100为不锈钢制，在内侧设有多个用于插通与壳(外筒)2紧固连结的紧固连结螺栓800(参照图1)的螺栓孔600。另一方面，在螺栓孔600的外侧设有多个用于与真空装置紧固连结的螺栓孔500。经由该螺栓孔500，真空装置和真空泵1被螺栓紧固连结。
该螺栓孔500为特殊的形状，作为适当抑制真空泵1受到冲击时的应力集中的缓冲构造发挥功能。该缓冲构造优选地由更牢固的材料形成，所以吸气口凸缘100由不锈钢形成。
另一方面，壳(外筒)2为铝制，设有多个用于插通与吸气口凸缘100紧固连结的紧固连结螺栓800(参照图1)的螺栓孔700。吸气口凸缘100的螺栓孔600和壳(外筒)2的螺栓孔700设置于分别对应的位置。
此外，在壳(外筒)2，遍及整周地设有用于与吸气口凸缘紧固连结时的定位的突起部900。关于该突起部900，在后述的第2实施方式的说明中详细说明。
壳(外筒)2被要求强度，所以优选地使用JIS规格的合金记号2014、2017的铝材。
此外，有腐蚀性气体的环境下被使用的情况，所以优选地将内部进行无电解Nip镀敷处理。
吸气口凸缘100和壳(外筒)2经由各自的螺栓孔600及700被紧固连结螺栓800紧固连结。为了保持两者间的真空性，借助O型圈密封保持气密性。
通过本实施方式，将壳(外筒)2设为铝制，由此能够使重量为约1/3，真空泵1的装配作业变得容易。
此外，通过将壳(外筒)2设为铝制，真空泵1的整体的重量也被以15%的程度轻量化，现场的真空泵的设置(安装)的作业变得容易。
进而，通过将壳(外筒)2设为铝制，真空泵1的制造成本也能够降低10%左右。
并且，将壳(外筒)2和吸气口凸缘100设为分体零件，所以无需切削作业，从该观点出发也能够削减成本。
(第2实施方式)
该第2实施方式以将第1实施方式的壳(外筒)2和吸气口凸缘100设为分体零件为前提，对于壳(外筒)2遍及整周地设置突起部900。并且，将壳(外筒)2和吸气口凸缘100紧固连结时，使该突起部900与吸气口凸缘100卡合来进行半径方向的定位。该两者的定位的关系在图1(虚线所围的部位)的局部放大图即图3中表示。
两者的半径方向的间隙优选地尽可能不设置。
进而，通过设为这样的构造，构成为在真空泵1处产生破坏能量的情况下，冲击也难以作用于吸气口凸缘100及紧固连结螺栓800。
具体地，构成为，由于上述破坏能量，作用于壳2的冲击穿过突起部900作用于吸气口凸缘100，所以冲击传向吸气口凸缘100时使突起部900变形，消耗破坏能量。
此外，与没有突起部900的情况相比，为冲击难以直接传向紧固连结螺栓800的构造，所以能够防止紧固连结螺栓800断裂。
此外，设为并非如上所述的突起部900从壳2向吸气口凸缘100侧突出的构造而从吸气口凸缘100突出的构造的情况下，有破坏能量直接传向吸气口凸缘100和紧固连结螺栓800的可能，但正在解决该问题。
(第2实施方式的变形例)
接着，参照图4及图5，说明第2实施方式的变形例。
图4表示在与突起部900的吸气口凸缘100接触的面设有多个(18个)弓形的退回部920的例子(图3中由Δx表示。)。这些退回部920被沿突起部900的周向等间隔地配置。图5是图4的局部放大图。
借助该退回部920，将突起部900承受的破坏能量(F、参照图3)一定程度地吸收。即，使突起部900与吸气口凸缘100的间隙局部地变大，放大突起部900的变形量(应变)，提高突起部900处的塑性变形及弹性变形引起的能量的吸收效率。
通过这样的沿周向部分地设有间隙的构造，能够进行半径方向的定位，且与无前述的间隙的构造相比，减少向吸气口凸缘100的冲击，且能够防止紧固连结螺栓800断裂。
另外，图4及图5中表示的退回部920为弓形，但也可以不是该形状而是能够进行由突起部900处的塑性变形及弹性变形引起的能量的吸收的形状，例如コ字形。
接着，参照图6说明第2实施方式的其他变形例。
该变形例中，将退回部设置于吸气口凸缘100侧(吸气口凸缘侧退回部940)。
该变形例这样地在吸气口凸缘100侧设置吸气口凸缘侧退回部940，也能够得到与图4及图5中表示的突起部900侧的退回部920相同的效果。
另外，与突起部900侧的退回部920相同，不限于弓形，也可以例如是コ字形。
本发明只要不脱离本发明的精神就能够进行各种改变。并且，本发明显然涉及该被改变的方案。
附图标记说明
1真空泵
2壳(外筒)
3基座
4吸气口
6排气口
7轴
8转子
9旋转翼
10转子圆筒部
20螺纹槽排气构件(螺纹槽定子)
30固定翼
40固定翼间隔件
100吸气口凸缘
200吸气口凸缘
300定子柱
500螺栓孔
600螺栓孔
700螺栓孔
800紧固连结螺栓
900突起部
920退回部
940吸气口凸缘侧退回部。
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