CN109973397A - 泵装置 - Google Patents

Abstract

泵装置具有：蓄留有绝缘性的工作液的液箱；和设置在液箱内的泵。泵具有：埋设有磁铁的叶轮；配置在与磁铁相对的位置的马达定子；收纳叶轮的泵壳体；和收纳马达定子的马达壳体。马达壳体以马达定子的绕组浸渍于工作液的方式开口。

Description

泵装置

技术领域

本技术涉及泵装置。

背景技术

以往，将为了对半导体制造装置等的外部装置进行冷却或温度调整而使用的工作液(热介质)通过泵从蓄留有工作液的液箱循环至外部装置的热交换部。

这样的泵大多设置在液箱的外部(液箱的侧部或下部)，因此尤其在设置于液箱的侧部的情况等下，装置整体具有大型化的倾向。在日本特开2006-330901号公报中，公开了将泵的马达部分设置在液箱的上部的纵型多级式的泵。

另外，在作为工作液(热介质)而使用了氟类的绝缘性液体的情况下，工作液自身价格高，另外，在半导体制造工厂中为了检测在制造工艺中使用的有毒气体而设置有气体检测器，若工作液发生泄露则有时会导致气体检测器进行错误检测。因此，存在作为使工作液循环的泵而使用不会发生液体泄露的屏蔽电泵(canned motor pump)的事例。

但是，在屏蔽电泵中，由于是通过工作液对马达的发热进行冷却的构造，因此在工作液的循环温度比较高的情况等下，会导致马达的温度变高。因此，有时需要进行用于从外部对马达进行强制冷却的液体的循环和空气吹扫，装置整体具有进一步大型化的倾向。

发明内容

期望提供一种能够不会使装置整体大型化地应对比较高的温度的工作液的泵装置。

一个实施方式的泵装置具有：

蓄留有绝缘性的工作液的液箱；和

设置在上述液箱内的泵，

上述泵具有：

埋设有磁铁的叶轮；

配置在与上述磁铁相对的位置的马达定子；

收纳上述叶轮的泵壳体；和

收纳上述马达定子的马达壳体，

上述马达壳体以上述马达定子的绕组浸渍于上述工作液的方式开口。

附图说明

图1是表示第1实施方式的泵装置的结构的概略图。

图2是将图1所示的泵装置的泵放大示出的剖视图。

图3是从吸入侧观察到的图2所示的泵的俯视图。

图4是表示第2实施方式的泵装置的结构的概略图。

具体实施方式

实施方式的第1方式的泵装置具有：

蓄留有绝缘性的工作液的液箱；和

设置在上述液箱内的泵，

上述泵具有：

埋设有磁铁的叶轮；

配置在与上述磁铁相对的位置的马达定子；

收纳上述叶轮的泵壳体；和

收纳上述马达定子的马达壳体，

上述马达壳体以上述马达定子的绕组浸渍于上述工作液的方式开口。

根据这样的方式，由于泵设置在液箱内，所以能够将装置整体小型化。另外，由于马达壳体开口且马达定子的绕组浸渍于液箱内的工作液，所以能够通过工作液将绕组直接冷却，绕组的冷却效率提高。由此，由于能够降低绕组的温度上升，所以能够增加泵能力、提高工作液温的上限。

另外，根据这样的方式，不再需要以往的马达壳体的一部分和用于电源连接部的防水型连接器等，而能够将箱体简化，从而能够降低成本。另外，与通过气流对马达进行冷却的以往事例相比，不再需要进行空气吹扫，因此能够得到节能效果，能够将装置小型化，能够减少冷却片、歧管等零部件数量，且不再需要进行空气流量控制等，从而能够简化装置整体。

而且，根据这样的方式，由于泵设置在液箱内且浸渍于工作液中，以及液箱具有双重箱体的作用，所以能够降低噪音。

实施方式的第2方式的泵装置是第1方式的泵装置，

在上述泵的吸入侧，配置有以供上述工作液从上述马达壳体开口的位置通过的方式引导上述工作液的引导件。

根据这样的方式，利用引导件以工作液从马达壳体开口的位置通过的方式对其进行引导，在马达定子的绕组附近，即使工作液的温度由于绕组的发热而上升，温度上升后的工作液也不会滞留于该处，因此能够进一步提高基于工作液对绕组的冷却效率。

实施方式的第3方式的泵装置是第1或2方式的泵装置，

上述泵的吸入口配置在比上述马达定子高的高度位置。

根据这样的方式，在泵的正常运转中能够保持使马达定子的绕组浸渍于工作液而使其直接冷却的状态。

实施方式的第4方式的泵装置是第3方式的泵装置，

还具有控制部，该控制部监视被供给到上述马达定子的电流，在被供给到上述马达定子的电流小于规定的阈值的情况下，执行停止向上述马达定子供给电流以及发出警报中的至少一个动作。

根据这样的方式，能够在绕组没有浸渍于工作液而没能通过工作液有效地冷却绕组的情况下，防止持续运转泵而导致绕组的温度过度上升。

以下参照附图来详细地说明实施方式的具体例。此外，在本说明书的附图中，为了便于容易理解图示，适当相对于实物进行缩尺及纵横尺寸比变更而夸张地示出。

图1是表示第1实施方式的泵装置1的结构的概略图。如图1所示，泵装置1具有液箱10、和设置在液箱10内的泵20。

在液箱10中蓄留有绝缘性的工作液11。作为工作液11，例如使用氟类的绝缘性液体(具体地说例如Fluorinert(注册商标))。

在图示的例子中，在液箱10的下部侧壁上插设有输送配管14，泵20的排出配管20c经由接头15而与输送配管14连接。为了在液箱10内容易进行配管的连接、分离，作为接头15而优选使用联管接头或管箍接头。从泵20的排出配管20c排出的工作液11从输送配管14通过并被向未图示的外部装置送出。

另外，在液箱10的顶部插设有返回配管13，从未图示的外部装置通过并进行了热交换的工作液11从返回配管13通过并向液箱10的内部返回而蓄留。

图2是将设置在液箱10内的泵20放大示出的剖视图。如图2所示，泵20具有：埋设有磁铁(永久磁铁)22的叶轮21；配置在与磁铁22相对的位置的马达定子23；收纳叶轮21的泵壳体24；和收纳马达定子23的马达壳体25。泵壳体24及马达壳体25的接液部由耐工作液11的材料、例如PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)等树脂形成。

如图2所示，马达定子23及马达壳体25配置在叶轮21的吸入侧，马达壳体25划分出吸入口20a。在马达壳体25与叶轮21之间配置有支承叶轮21的径向荷载及轴向荷载的轴承组装体26。

如图2所示，在马达壳体25及轴承组装体26的中心部，分别形成有液体流路。这些液体流路连结成一列，构成从吸入口20a延伸至叶轮21的液体入口的一条液体流路。这些液体流路与叶轮21的液体入口连通。

本实施方式的泵20是搭载了沿着这些液体流路配置磁铁22及马达定子23的轴向间隙型PM马达的泵。

如图2所示，在泵壳体24的侧面上设有具有排出口20b的排出配管20c。通过旋转的叶轮21而升压的液体从排出配管20c通过并被从排出口20b排出。此外，本实施方式的泵20是吸入口20a和排出口20b正交的、所谓端顶式泵(end-top type pump)。

叶轮21由容易滑动、难以磨损、且耐工作液11的非磁性材料形成。例如，作为叶轮21的材质，优选使用PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)等树脂或陶瓷。泵壳体24及马达壳体25也能够由与叶轮21相同的材料形成。

叶轮21由单一的轴承组装体26旋转自如地支承。该轴承组装体26是利用了流体的动压的滑动轴承(动压轴承)。该轴承组装体26由相互平缓地卡合的旋转侧轴承26a及固定侧轴承26b的组合构成。

旋转侧轴承26a固定在叶轮21上，以包围叶轮21的流体入口的方式配置。固定侧轴承26b固定在马达壳体25上，且配置在旋转侧轴承26a的吸入侧。该旋转侧轴承26a具有沿旋转侧轴承26a的轴向延伸的圆筒部、和从圆筒部向外侧突出的凸缘部。

固定侧轴承26b的圆筒部具有支承叶轮21的径向荷载的径向面，凸缘部具有支承叶轮21的轴向荷载的轴向面。径向面与叶轮21的轴心平行，轴向面相对于叶轮21的轴心垂直。旋转侧轴承26a配置在固定侧轴承26b的圆筒部的周围。

从叶轮21排出的工作液11的一部分从叶轮21与马达壳体25之间的微小间隙通过，被导入到轴承组装体26。当旋转侧轴承26a与叶轮21一起旋转时，在旋转侧轴承26a与固定侧轴承26b之间产生流体的动压，由此叶轮21由轴承组装体26以非接触的方式支承。由于固定侧轴承26b通过正交的径向面及轴向面支承旋转侧轴承26a，因此叶轮21的倾动被轴承组装体26限制。

马达定子23具有芯23a和多组绕组(线圈)23b。这些多组绕组23b呈环状配置。叶轮21及马达定子23与轴承组装体26及吸入口20a成同心状地配置。

在马达定子23的绕组23b上经由接线基板23d连接有导线23c。参照图1，在液箱10的上部侧壁上安装有电源连接器12，马达定子23的绕组23b经由导线23c、接线基板23d及电源连接器12而与变频器装置3电连接。变频器装置3与电源2连接，而且也与控制变频器装置3的动作的控制装置(控制部)4连接。

该变频器装置3将电流供给到马达定子23的绕组23b，使马达定子23产生旋转磁场。该旋转磁场作用于埋设在叶轮21中的磁铁22，旋转驱动叶轮21。叶轮21的转矩依存于被供给到马达定子23的电流的大小。只要施加于叶轮21的载荷固定，则被供给到马达定子23的电流就大致固定。

当叶轮21旋转时，蓄留在液箱10内的工作液11被从吸入口20a向叶轮21的液体入口导入。工作液11通过叶轮21的旋转而被升压，从排出口20b排出。在叶轮21移送工作液11的期间，叶轮21的背面被升压后的液体向吸入侧(即朝向吸入口20a)推压。轴承组装体26由于配置在叶轮21的吸入侧，所以从吸入侧支承叶轮21的轴向荷载。

在本实施方式中，如图1及图2所示，马达壳体25以马达定子23的绕组23b浸渍于工作液11的方式开口。附图标记25a示出了马达壳体25的开口。马达壳体25在泵20的吸入侧(附图上侧)开口。

图3是从吸入侧观察到的泵20的俯视图。在图3中，附图标记25a1示出了马达壳体25的开口25a的内周，附图标记25a2示出了开口25a的外周。内周25a1与外周25a2之间的区域为开口25a。在图3所示的例子中，在马达壳体25的开口25a上配置有用于将从电源连接器12延伸的导线23c与各绕组23b连接的接线基板23d，在接线基板23d的外周缘及内周缘上分别形成有多个切缺23e。多个切缺23e沿周向隔开间隔地(例如以相等间隔)形成。蓄留在液箱10内的工作液11从马达壳体25的开口25a，通过接线基板23d的切缺23e向马达壳体25的内部流入，绕组23b被直接浸渍于工作液11。

此外，接线基板23d并不一定是必须的，也可以省略接线基板23d，而将从电源连接器12延伸的导线23c直接与各绕组23b连接。在该情况下，蓄留在液箱10内的工作液11从马达壳体25的开口25a直接向马达壳体25的内部流入，绕组23b被直接浸渍于工作液11。

在泵20运转时，当电流在马达定子23的绕组23b中流动时，由于绕组23b的电阻而会产生热，但在本实施方式中，由于马达壳体25开口且马达定子23的绕组23b浸渍于液箱10的工作液11，所以能够通过工作液11直接冷却绕组23b，从而能够有效地冷却绕组23b。此外，在本实施方式中，由于工作液11为电绝缘性的液体，所以绕组23b不会因浸渍于工作液11而短路。

如图1及图2所示，泵20的吸入口20a可以配置在比马达定子23高的高度位置。由此，在泵20动作中能够保持使马达定子23的绕组23b浸渍于工作液11而使其直接冷却的状态。

参照图1，控制变频器装置3的动作的控制装置4监视从变频器装置3被供给到马达定子23的电流，在被供给到马达定子23的电流小于规定的阈值的情况下，执行停止向马达定子23供给电流以及发出警报中的至少一个动作。

例如，控制装置4基于电流的变化率及/或电流值的变化，判断电流的异常等级、即泵20是否在干燥状态或液体不足的状态下运转。若泵20被浸渍于工作液11、且在泵20内存在工作液11，则电流的变化率及/或电流值的变化实质为零。

另一方面，当泵20在干燥状态或液体不足的状态下运转(空运转)时，被供给到马达定子23的电流减少。控制装置4对电流的变化率及/或电流值的变化和规定的阈值进行比较。在此，规定的阈值表示以下所示的值(低于基准值的次数、低于设定值、规定值、允许值的次数和偏差量等)的总称。

更详细地说，当泵20在干燥状态或液体不足的状态下运转时，由于泵20的动力减少，所以从变频器装置3被供给到马达定子23的电流减少。即，在泵20内不存在液体的情况下，由于施加于叶轮21的载荷成为最小，所以供给到马达定子23的电流成为最小。于是，控制装置4监视被供给到马达定子23的电流，计算每规定期间的电流的变化率。在一个实施方式中，控制装置4也可以针对每个规定期间(例如1个月)，计算该每规定期间的电流的变化率。

并且，控制装置4基于被供给到马达定子23的电流，判断电流的异常等级、即泵20是否在干燥状态或液体不足的状态下运转。电流的异常等级例如能够如以下那样定义。即，预先将根据使泵20正常运转时的电流值得到的平均值等值设为基准值。并且，使用该基准值来计算供给的电流的变化率。在该变化率的值以规定的次数成为了负数时，控制装置4确定电流的异常等级。在一个实施方式中，也可以是在电流的变化率小于规定的设定值的情况下，控制装置4确定电流的异常等级。

在其他实施方式中，也可以是控制装置4在泵20开始运转后，以规定时间测定电流值，在过去的电流的测定值与当前的电流的测定值的偏差值小于指定的规定值的情况下，控制装置4确定电流的异常等级。在该情况下，不是推算电流的变化率，而是推算电流的变化。电流的变化是上述偏差值。而且在其他实施方式中，也可以是控制装置4基于该偏差值低于规定的允许值的次数和/或偏差量来确定电流的异常等级。这些规定值及允许值可以为相同的值，或者也可以为不同的值。

控制装置4在电流的变化率及/或电流值的变化超过规定的阈值且减少的情况下，向变频器装置3发送控制信号，使电流向马达定子23的供给停止。由此，能够在泵20没有浸渍于工作液11、即无法通过工作液11直接冷却马达定子23的绕组23b的状态下，防止向马达定子23供给电流而导致温度因绕组23b的发热过度上升。

另外，控制装置4在电流的变化率及/或电流值的变化超过规定的阈值且减少的情况下，也可以是除了停止向马达定子23供给电流以外，或取而代之发出紧急警报，要求管理者立即应对。

根据以上那样的本实施方式，由于泵20被设置在液箱10内，所以能够将装置整体小型化。另外，由于马达壳体25开口且马达定子23的绕组23b浸渍于液箱10内的工作液11，所以能够通过工作液11直接冷却绕组23b，绕组23b的冷却效率提高。由此，由于能够降低绕组23b的温度上升，所以能够增加泵能力、提高工作液温的上限。

另外，根据本实施方式，不再需要以往的马达壳体的一部分和用于电源连接部的防水型连接器等，能够简化箱体，从而能够降低成本。另外，与通过气流冷却马达的以往的事例相比，由于不需要进行空气吹扫，所以能够得到节能效果，能够将装置小型化，能够减少冷却片和歧管等零部件数量，且不再需要进行空气流量控制等，从而能够简化装置整体。

另外，根据本实施方式，由于泵20设置在液箱10内且浸渍于工作液11，以及液箱10具有双重箱体的作用，所以能够降低噪音。

另外，根据本实施方式，由于泵20的吸入口20a配置在比马达定子23高的高度位置，所以能够在泵20的正常运转中保持使马达定子23的绕组23b浸渍于工作液11而使其直接冷却的状态。

另外，根据本实施方式，控制装置4监视被供给到马达定子23的电流，在被供给到马达定子23的电流小于规定的阈值的情况下，执行停止向马达定子23供给电流以及发出警报中的至少一个动作，因此能够在绕组23b没有浸渍于工作液11而没能通过工作液11有效地冷却绕组23b的情况下，防止持续运转泵20而导致绕组23b的温度过度上升。

以上，详细地说明了第1实施方式，但本技术并不限定于上述实施方式，能够针对上述实施方式施加各种变形。以下一边参照附图一边说明变形的一个例子。在以下的说明及以下的说明所使用的附图中，关于能够与上述实施方式相同地构成的部分，使用与对上述实施方式中的相对应的部分使用的附图标记相同的附图标记，并且省略重复的说明。

图4是表示第2实施方式的泵装置1’的结构的概略图。

在第2实施方式中，在泵20的吸入侧配置有以供工作液11从马达壳体25开口的位置通过的方式引导工作液11的引导件29。在图示的例子中，引导件29具有平板形状，向吸入口20a的上方离开，以面向吸入口20a和马达壳体25的开口25a双方的方式配置。

当开始泵20的运转时，液箱10内的工作液11从马达壳体25与引导件29之间的间隙，通过马达壳体25开口的位置，被向吸入口20a吸入。

根据这样的方式，在马达定子23的绕组23b附近，即使工作液11的温度因绕组23b的发热而上升，温度上升后的工作液11也不会滞留于该处，因此能够进一步提高基于工作液11对绕组23b的冷却效率。

此外，在上述实施方式中，泵20以纵置的方式(吸入口20a朝向上方)设置在液箱10内，但并不限定于此，也可以根据液箱10的形状等，将泵20以横置的方式(吸入口20a朝向侧方)设定在液箱10内。

另外，在上述实施方式中，构成为控制装置4计算被供给到马达定子23的电流的变化率，在判定成电流小于规定的阈值而处于空运转状态的情况下，执行停止向马达定子23供给电流以及发出警报中的至少一个动作，但并不限定于此。

例如也可以构成为，控制装置4监视设在输送配管14等上的未图示的流量传感器的测定值，在判定成流量小于规定的阈值而处于空运转状态的情况下，执行停止向马达定子23供给电流以及发出警报中的至少一个动作。

另外，例如还可以构成为，控制装置4监视设在液箱10内的未图示的水位传感器的测定值，在判定成液箱10内的水位小于规定的阈值(例如吸入口20a的高度位置)而处于空运转状态的情况下，执行停止向马达定子23供给电流以及发出警报中的至少一个动作。

根据这样的方式，也能够在绕组23b没有浸渍于工作液11而没能通过工作液11有效地冷却绕组23b的情况下，防止持续运转泵20而导致绕组23b的温度过度上升。

以上通过例示说明了本技术的实施方式，但本技术的范围并不限定于该实施方式，在权利要求书所记载的范围内当然也可以根据目的而适当施以变更、变形。

Claims (4)

1.一种泵装置，其特征在于，具有：

蓄留有绝缘性的工作液的液箱；和

设置在所述液箱内的泵，

所述泵具有：

埋设有磁铁的叶轮；

配置在与所述磁铁相对的位置的马达定子；

收纳所述叶轮的泵壳体；和

收纳所述马达定子的马达壳体，

所述马达壳体以所述马达定子的绕组浸渍于所述工作液的方式开口。

2.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，

在所述泵的吸入侧配置有以供所述工作液从所述马达壳体开口的位置通过的方式引导所述工作液的引导件。

3.如权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述泵的吸入口配置在比所述马达定子高的高度位置。

4.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，

还具有控制部，该控制部监视被供给到所述马达定子的电流，在被供给到所述马达定子的电流小于规定的阈值的情况下，执行停止向所述马达定子供给电流以及发出警报中的至少一个动作。