CN114790994B

CN114790994B - 真空泵

Info

Publication number: CN114790994B
Application number: CN202111041795.7A
Authority: CN
Inventors: 木村裕章
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-12-29
Anticipated expiration: 2041-09-07
Also published as: TWI780905B; JP2022113557A; US11629730B2; JP7459811B2; CN114790994A; TW202229728A; US20220235797A1

Abstract

本发明提供一种真空泵，可降低由加热部加热的定子的圆筒部中温度的偏差。真空泵包括：转子圆筒部(13)；作为多个绝热销的台阶销(40)；以及定子(22)，具有定子圆筒部(22b)及凸缘部(22a)，所述定子圆筒部(22b)隔着规定间隔配置于转子圆筒部(13)的外周侧，所述凸缘部(22a)经由多个所述绝热销固定于基座(30)，绝热销与定子(22)及基座(30)相比热传导率小，且支撑凸缘部(22a)。

Description

真空泵

技术领域

本发明涉及一种真空泵。

背景技术

涡轮分子泵被用作各种半导体制造装置的排气泵，但若在蚀刻工艺等中进行排气，则反应生成物会堆积于泵内部。在涡轮分子泵中，转子在与定子之间具有间隔地高速旋转，但蚀刻时的反应生成物在泵内部堆积，最终填埋转子与定子间的间隙而固接，因此有时无法旋转运转。为了抑制此种泵内部的生成物堆积，例如在专利文献1所记载的真空泵中，参照专利文献1的图1～图3，设为利用圆筒状的绝热构件24支撑定子22，且利用加热器280直接加热定子22。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2015-229935号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，由于经由绝热构件24的自定子22向基座30的热移动的影响，加热器280所接触的区域的温度与自所述区域在圆周方向上远离的区域的温度之间温度差容易变大，存在温度低的远离区域中生成物堆积容易变得显著的问题。

[解决问题的技术手段]

基于本发明的形态的真空泵包括：转子，为圆筒状；多个绝热销；以及定子，具有圆筒部及固定部，所述圆筒部隔着规定间隔配置于所述转子的外周侧，所述固定部经由多个所述绝热销固定于泵基座，所述绝热销与所述定子及所述泵基座相比热传导率小，且支撑所述固定部。

[发明的效果]

根据本发明，可降低由加热部加热的定子的圆筒部中温度的偏差。

附图说明

图1是表示本发明的真空泵的一实施方式的图，且表示涡轮分子泵的剖面。

图2是将设置于基座的定子及加热部的半剖面放大表示的图。

图3是自基座底面侧观察定子及加热部而得的图。

图4是表示比较例1的图。

图5是说明台阶销的效果的图。

图6是表示比较例2的图。

图7是表示变形例1的图。

图8是表示变形例2的图。

图9是说明变形例2中的定位顺序的图。

图10是表示使用板状的衬垫作为密封构件时的图。

[符号的说明]

1：涡轮分子泵

10：转子

11：转子转轴

12：旋转叶片

13：转子圆筒部

21：固定叶片

22、122：定子

22a：凸缘部

22b：定子圆筒部

23：泵壳体

24：间隔件

28：加热部

29、42：O形环

30、130：基座

31：O形环槽

32、221：销孔

34：凸部

35a、35b：机械轴承

40：台阶销

41：螺栓

44：平行销

60：定位销

150：绝热构件

220：外周面

222：螺栓孔

225：贯通孔

305：孔

321：小径孔部

322：大径孔部

401：大径部

402：小径部

403：台阶部

420：衬垫

G：虚线箭头/逆流

h1：深度尺寸

h2：尺寸/长度

h10：高度/高度尺寸

L1：长度尺寸

M：马达

MB1、MB2：径向磁轴承/磁轴承

MB3：轴向磁轴承/磁轴承

R1：区域/接触区域

R2：区域

R11、R12、R13：接触部

具体实施方式

以下，参照图式对本发明的具体实施方式进行说明。图1是表示本发明的真空泵的一实施方式的图，且表示涡轮分子泵的剖面。涡轮分子泵1包括形成有多级的旋转叶片12及转子圆筒部13的转子10。在泵壳体23的内侧，配置成与多级的旋转叶片12对应地层叠多级的固定叶片21。沿泵轴向层叠的多级的固定叶片21分别隔着间隔件24配置于基座30上。旋转叶片12及固定叶片21各自包括沿周向配置的多个涡轮叶片。

以包围转子10的转子圆筒部13的方式设置有圆筒状的定子22。定子22中形成有定子圆筒部22b及凸缘部22a，所述定子圆筒部22b隔着规定间隔配置于转子圆筒部13的外周侧，所述凸缘部22a用于将定子22固定于作为泵框体的基座30。在转子圆筒部13的外周面或定子22的内周面的任一面上形成有螺纹槽，由转子圆筒部13与定子22构成了螺纹槽泵。定子圆筒部22b配置于基座30内，凸缘部22a利用螺栓41而被固定于基座30的上端。定子圆筒部22b由加热部28加热。

在转子10固定有转子转轴11，所述转子转轴11由径向磁轴承MB1、径向磁轴承MB2及轴向磁轴承MB3磁悬浮支撑，并由马达M旋转驱动。在磁轴承MB1～磁轴承MB3不进行动作时，转子转轴11由机械轴承35a、机械轴承35b支撑。

图2是将设置于基座30的定子22及加热部28的半剖面放大表示的图。另外，图3是自基座底面侧观察定子22及加热部28而得的图。如图2所示，对定子22进行加热的加热部28设置成自外周侧向内周侧贯通基座30。插入至基座30的内部空间的加热部28的前端与定子22中所设置的定子圆筒部22b下部的外周面220的规定区域热接触。加热部28的后端露出至基座30的外部，加热部28与基座30之间的间隙由O形环29密封。虽然省略了图示，但在加热部28中设置有加热器与温度传感器，加热部28以规定的温度对定子22进行加热。在实施方式中，加热部28在周向上以180°相位设置有两个，但也可设置三个以上。

此外，在实施方式中，加热部28的前端接触部的剖面形状为圆形，但并不限定于圆形。加热部28的前端接触部理想的是加工成与定子外周面的形状相符的形状，以便与定子22无间隙地接触。也可使加热部28的前端接触部隔着另一构件(例如，容易仿照接触面的凹凸而变形的热传导率高的构件)与定子22热接触。另外，也可设为将加热部28整体配置于泵内的结构。

在基座30的供定子22固定的上端侧的面(以下，方便起见而称为定子固定面)，形成有供配置O形环42的O形环槽31。通过在基座30与定子22的间隙设置O形环42，能够可靠地防止气体如虚线箭头G所示的那样经由间隙自定子22的下游侧向上游侧逆流。当然，在逆流的影响可容许的情况下，也可省略O形环42。在较O形环槽31靠外周侧的定子固定面形成有多个销孔32，在各销孔32中插入有台阶销40。销孔32由孔内侧的小径孔部321与孔入口侧的大径孔部322构成。

台阶销40的大径部401与销孔32的小径孔部321卡合，在大径部401与大径孔部322之间形成有间隙。定子22由台阶销40的台阶部403支撑，由此进行泵轴向上的定位。台阶销40的小径部402与形成于定子22的凸缘部22a中的销孔221卡合，进行定子22的关于径向及周向相位的定位。此外，在图2中，销孔221贯通了凸缘部22a，但也可不贯通。另外，台阶销40可固定于基座侧，也可固定于凸缘部侧。

如图3所示，在凸缘部22a以90°相位形成有四个供固定用的螺栓41(参照图1)插通的螺栓孔222。台阶销40在相对于螺栓孔222偏移45°相位的位置上，以90°相位配置四个。加热部28在周向上以180°相位设置有两个。因此，考虑到热自加热部28流入定子22、且热自定子22与基座30热接触的部分逸散，则会产生在加热部28所接触的由符号R1表示的接触区域中温度高、在自接触区域R1远离的区域R2中温度低的温度分布。

台阶销40是相对于基座30绝热地定位定子22的构件，且由热传导率较定子22及基座30小的材料形成。一般来说，定子22及基座30由铝材形成，因此台阶销40使用热传导率较它们小的不锈钢材料或陶瓷材料等。台阶销40利用台阶部403对定子22的凸缘部22a进行了支撑。大径部401的长度尺寸L1设定得较销孔32的深度尺寸h1大，因此在基座30与凸缘部22a之间形成有间隙。另外，在定子22的外周面与基座30的内周面之间也形成有间隙。即，定子22不与基座30接触。

图4是表示比较例1的图，且示出与专利文献1所记载的以往的定子固定结构相同的结构。在比较例1中，定子122由圆筒状的绝热构件150支撑。绝热构件150在接触部R11与定子122接触，且在接触部R12、接触部R13与基座130接触。在如图4所示的定子支撑结构的情况下，接触部R11、接触部R12、接触部R13遍及绝热构件150的360°整周，因此与如图2、图3所示的由台阶销40局部地支撑的情况相比，自被加热的定子122向基座130的热移动容易变多。热移动因温度差而产生，因此在如图3所示利用以180°相位配置的加热部28对定子122进行加热的情况下，定子122的周向温度分布的偏差容易变大。

另一方面，在本实施方式中，利用多个绝热性的台阶销40对定子22的凸缘部22a进行了局部支撑，因此可充分减小自被加热部28加热的定子22向基座30的热移动。其结果，与以往相比，可降低图3的接触区域R1与区域R2的温度差。

进而，如图2所示，在销孔32中形成有小径孔部321与大径孔部322，在大径孔部322与台阶销40的大径部401之间形成有间隙。在图2中，h1是销孔32整体的深度尺寸，h2是大径孔部322的深度尺寸。另外，L1是台阶销40的大径部401的长度尺寸。凸缘部22a与基座30之间的间隙尺寸为(L1-h1)。另外，自与凸缘部22a接触的台阶部403至大径部401与小径孔部321之间的接触部的距离、即绝热路径的长度尺寸为(L1-(h1-h2))，较间隙尺寸(L1-h1)长h2。因此，即便在将凸缘部22a与基座30之间的间隙(L1-h1)设定为小的值的情况下，也可通过将尺寸h2设定得大来获得充分的绝热效果。当然，即便在h2＝0的情况下，由于利用热传导率较基座30及定子22小的材料构成了台阶销40，因此通过其绝热效果，也可获得定子圆周方向的温度偏差的降低效果。

图5示出了通过使用台阶销40而产生的效果的一例。此为同一加热条件下的仿真结果，表示如比较例1那样由绝热构件150支撑的以往的结构A、以及如本实施方式那样使用台阶销40以90°相位支撑四处的结构B中的区域R1、区域R2的温度。在以往的结构A中，接触区域R1与区域R2的温度差为16℃，但在结构B的情况下降低为5℃。通过像这样降低温度差，定子圆筒部22b的生成物堆积量由于基于周向位置的偏差得到抑制而均匀化，因此可进一步推迟用于堆积物去除的维护时机。

图6是表示比较例2的图，在与凸缘部22a相向的基座面上形成有多个高度h10的凸部34。多个凸部34的配置与图3的台阶销40为同样的配置。在比较例2的情况下，也是在多处局部地支撑定子22的结构，但在以下方面与图2的结构不同：凸部34的热传导率与基座30相同；凸部34的高度尺寸h10即绝热路径的长度与图2的结构的(L1-(h1-h2))相比非常小。因此，无法获得充分的绝热效果，定子22的圆周方向的温度偏差容易变大。

(变形例1)

图7是表示本实施方式的变形例1的图。在变形例1中，将O形环42如轴密封件那样配置于定子22的外周面与基座30的内周面之间。以所述方式配置O形环42时，也可防止如虚线箭头G所示的气体的逆流。在图7中，将O形环槽31设置于基座30，但也可设置于定子22。同样地，在图2所示的结构中，也可将O形环槽31设置于凸缘部22a之侧。

(变形例2)

图8是表示本实施方式的变形例2的图。在变形例2中，设为使用平行销44来代替台阶销40的结构。与台阶销40同样地，平行销44由热传导率较定子22及基座30小的材料形成。供平行销44插入的销孔32的结构与图2所示的销孔32为同样的结构。即，销孔32具有与平行销44卡合的小径孔部321以及在与平行销44之间形成间隙的大径孔部322。在此结构的情况下，定子22的凸缘部22a由多个平行销44支撑，由此进行定子22的泵轴向上的定位。

此外，在变形例2中，定子22的关于径向及周向相位的定位例如如图9所示的那样进行。图9所示的剖面图是相对于图3的螺栓孔222偏移22.5°的位置处的纵剖面图(与图2的情况相同的剖面图)。平行销44配置于相对于螺栓孔222偏移45°相位的位置。如图9所示，在定子22的凸缘部22a中形成有定位用的贯通孔225。在基座30中，在与贯通孔225相向的位置形成有定位用的孔305。贯通孔225及孔305也分别形成于相对于它们偏移180°相位的位置。

当利用图1所示的螺栓41将定子22固定于基座30时，将定位销60插通至贯通孔225及孔305，来进行定子22的关于径向及周向相位的定位。在定位状态下，利用螺栓41将定子22固定于基座30，然后自贯通孔225及孔305中拔出定位销60。按照如上所述的顺序将定子22定位及固定于基座30。

本领域技术人员可理解上述例示性实施方式及变形例是以下形态的具体例。

此外，在上述实施方式及变形例中，设为利用加热部28对定子22进行加热的结构，但即便为不设置加热部28的结构，定子22的温度也会因伴随气体排气的发热而成为高于基座30的温度。因此，通过设为如上述实施方式那样利用绝热销支撑定子22的结构，可提高定子22的温度分布的均匀性。

[1]一形态的真空泵包括：转子，为圆筒状；多个绝热销；以及定子，具有圆筒部及固定部，所述圆筒部隔着规定间隔配置于所述转子的外周侧，所述固定部经由多个所述绝热销固定于泵基座，所述绝热销与所述定子及所述泵基座相比热传导率小，且支撑所述固定部。

例如，即便在定子22的温度因伴随气体排气的发热而成为高于基座30的温度的情况下，通过利用作为绝热销的台阶销40支撑定子22的凸缘部22a，也可充分减小自定子22向基座30的热移动，因此可提高定子22的周向的温度分布均匀性。

[2]根据所述[1]所述的真空泵，其中，还包括加热部，所述加热部对所述定子的所述圆筒部的规定区域进行加热。

例如，如图2所示，通过利用作为绝热销的台阶销40支撑定子22的凸缘部22a，可充分减小自被加热部28加热的定子22向基座30的热移动。其结果，与以往相比可降低图3的接触区域R1与区域R2的温度差。在变形例1及变形例2中也可获得同样的作用效果。

[3]根据所述[2]所述的真空泵，其中，所述绝热销还进行所述定子的泵轴向上的定位。

[4]根据所述[1]至[3]中任一项所述的真空泵，其中，所述绝热销是设置有大径部及小径部的台阶销，所述大径部与形成于所述泵基座的销孔卡合，所述小径部与形成于所述定子的所述固定部的销孔卡合，所述定子中，所述固定部由形成于所述台阶销的所述小径部与所述大径部的边界的台阶部支撑，且通过所述台阶销进行泵轴向、定子径向及定子周向上的定位。

例如，通过使用图2所示的台阶销40，通过由台阶部403支撑来进行定子22的泵轴向上的定位，且通过小径部402与销孔221卡合来进行定子22的关于径向及周向相位的定位。

[5]根据所述[1]至[4]中任一项所述的真空泵，其中，形成于所述泵基座且与所述绝热销卡合的销孔包括：小径孔部，与所述绝热销卡合且在孔内侧；以及大径孔部，与所述绝热销之间形成有间隙且在孔入口侧。

例如，如图2所示，台阶销40的大径部401仅与形成于销孔32的孔内侧的小径孔部321卡合，而在大径孔部322中形成有间隙。因此，可使与台阶销40相关的绝热路径的长度h2大于凸缘部22a与基座30之间的间隙尺寸(L1-h1)，从而可进一步提高台阶销40所带来的绝热效果。

[6]根据所述[1]至[5]中任一项所述的真空泵，其中，还包括密封构件，所述密封构件配置于所述泵基座与所述定子之间的间隙，防止气体经由所述间隙自所述定子的下游侧向上游侧逆流。

例如，如图2所示，即便因利用台阶销40支撑定子22而在基座30与定子22之间产生间隙，通过设置O形环42作为密封构件，也可防止气体自定子22的下游侧向上游侧的逆流G，可防止使泵性能劣化这一影响。此外，在所述实施方式中，使用了O形环42作为密封构件，但也可使用由热传导率较定子22及基座30小的材料(例如，树脂或橡胶等)形成的板状的衬垫等。例如，通过使用如图10所示形状的衬垫420，可防止气体的逆流。

此外，如图1所示，由台阶销40支撑的定子22利用金属制的螺栓41而被固定于基座30。因此，为了降低经由螺栓41的热移动的影响，也可由热传导率较铝材小的不锈钢等形成螺栓41，或者在螺栓41与凸缘部22a之间装设不锈钢材料或陶瓷等的垫片。

在以上对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想范围内可考虑到的其他形态也包含在本发明的范围内。例如，在上述实施方式中，以涡轮分子泵为例进行了说明，但本发明也可适用于仅具有包括定子及转子圆筒部的螺纹槽泵的真空泵。

Claims

1.一种真空泵，其中，包括：

转子，为圆筒状；

沿周向局部配置的多个绝热销；以及

定子，具有圆筒部及固定部，所述圆筒部隔着规定间隔配置于所述转子的外周侧，所述固定部经由多个所述绝热销固定于泵基座，

所述绝热销与所述定子及所述泵基座相比热传导率小，且沿周向局部地支撑所述固定部。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其中，

还包括加热部，所述加热部对所述定子的所述圆筒部的规定区域进行加热。

3.根据权利要求1所述的真空泵，其中，

所述绝热销还进行所述定子的泵轴向上的定位。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其中，

还包括密封构件，所述密封构件配置于所述泵基座与所述定子之间的间隙，防止气体经由所述间隙自所述定子的下游侧向上游侧逆流。

5.一种真空泵，其中，包括：

转子，为圆筒状；

多个绝热销；以及

所述绝热销与所述定子及所述泵基座相比热传导率小，且支撑所述固定部，其中，

所述绝热销是设置有大径部及小径部的台阶销，所述大径部与形成于所述泵基座的销孔卡合，所述小径部与形成于所述定子的所述固定部的销孔卡合，

所述定子中，所述固定部由形成于所述台阶销的所述小径部与所述大径部的边界的台阶部支撑，且通过所述台阶销进行泵轴向、定子径向及定子周向上的定位。

6.一种真空泵，其中，包括：

转子，为圆筒状；

多个绝热销；以及

形成于所述泵基座且与所述绝热销卡合的销孔包括：

小径孔部，与所述绝热销卡合且在孔内侧；以及

大径孔部，与所述绝热销之间形成有间隙且在孔入口侧。