JP2007198239A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ハウジングの腐食を防止し、軸受け等の冷却を確実に行なうことができる真空ポンプを提供する。
【解決手段】径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータ５，６の回転により、両ロータ５，６を覆うハウジング４に吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプ１において、前記ロータ５，６を回転可能に軸支する軸受け７，８，９，１０が収容されるベアリングハウジング２１，２３に溝２１ａあるいは貫通穴２１ｂが形成され、前記溝２１ａあるいは貫通穴２１ｂに冷却管３０が着脱可能に収容されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半導体製品や電子部品等の製造工程において用いられる真空ポンプに関し、軸受けやシール部材の劣化を抑制することができる真空ポンプに関する。

半導体製品の製造プロセスにおいて、被処理体の表面にポリＳｉ膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等の膜を形成することが行なわれている。これら膜形成には、一般的に化学気相成長装置（ＣＶＤ）やエッチング装置等が用いられている。
例えば、前記した化学気相成長装置（ＣＶＤ）を用いて膜を形成する場合、前記装置の反応室内に、多数の被処理体を搭載した石英ボートを収納し、反応室内を減圧及び加熱環境下になす。そして、原料ガス供給系よりＳｉＨ₄、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＮＨ₃などの原料ガスを供給することによって、被処理体表面にポリＳｉ膜、シリコン窒化膜等の反応生成膜を形成している。そしてまた、このような化学気相成長装置（ＣＶＤ）やエッチング装置における反応室に供給されたガス（気体）は、真空ポンプによって反応室から排気される。

ところで、ＳｉＨ₄、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＮＨ₃などの原料ガス等が反応室で、化学反応を起し、固形粉状の反応生成物が生成されることが知られている。
また、この反応生成物は減圧状態から圧力が上昇し、また高温状態から温度が低下することにより反応生成物が生じ、更に前記粉状の反応生成物が凝集し、塊状の固形物となることが知られている。

このような反応生成物が生成されると、反応生成物が処理後のガス（気体）と共に真空ポンプ内に侵入し、真空ポンプの動作に支障を来たすという問題があった。この問題は、真空ポンプのハウジングの温度を高く維持して、原料ガス等の状態を維持しながら排気することによって解決することができる。

しかしながら、真空ポンプのハウジングには、ロータを回転させる為の回転軸を軸支する軸受けや、回転軸のギアを潤滑するための潤滑油がハウジング内に進入することを防止するためのシール部材等が配置されている。
そのため、温度が上昇しすぎると、これら軸受やシール部材の寿命が短くなるという課題があった。

上記のような問題を解決するために、特許文献１に示すように、ハウジング内の軸受の径方向外周側に、前記軸受けを冷却するための冷媒流路を成し、前記冷媒流路に水等の冷媒を流通させる真空ポンプが提案されている。
特開２００４−３００９６４号公報

ところで、前記冷媒として、一般的に工業用水が用いられる。この工業用水には不純物が含まれる。一方、ベアリングハウジングは鋳鉄が用いられており、耐腐食性が低い。したがって、前記ベアリングハウジングの形成された冷媒流路に直接冷却水を流すと、前記冷媒流路の表面が腐食し、腐食物が剥がれ落ち、冷却水の流れを悪くする要因となっていた。
この問題を解決する方法として、冷媒流路の表面をコーティング等して腐食性を向上させることも考えられるが、均一な表面コーティングを施すことは技術的に困難であり、表面コーティングに斑ができ、表面コーティングされていない部分から腐食するという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、前記ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ハウジングの腐食を防止し、軸受け等の冷却を確実に行なうことができる真空ポンプを提供することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかる真空ポンプは、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプにおいて、前記ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるベアリングハウジングに溝あるいは貫通穴が形成され、前記溝あるいは貫通穴に冷却管が着脱可能に収容されていることを特徴としている。

このように、ベアリングハウジングに形成された溝あるいは貫通穴に、冷却管が収容されているため、ベアリングハウジングの腐食を防止でき、軸受けの冷却を確実に行なうことができる。しかも、冷却管が着脱自在に収容されているため、冷却管が腐食した場合においても、容易に交換することができる。
なお、このベアリングハウジングとは、ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるハウジングを意味するものであって、例えば、ギアハウジングであっても、ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるハウジングであれば、このベアリングハウジングに含まれる。

ここで、前記軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材がベアリングハウジングに設けられていることが望ましい。このように軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材が設けられている場合には、シール部材も冷却することができ、シール部材の劣化も防止することができる。

また、前記貫通穴が直線状に形成されると共に、前記冷却管がベアリングハウジングの外部まで延設されていることが望ましい。このように、貫通穴が直線状に形成され、冷却管がハウジングの外部まで延設されている場合には、ベアリングハウジングをケーシングに組み付けた状態において、冷却管の交換を行なうことができる。

更に、前記冷却管は前記溝あるいは貫通穴に対して圧入されることが望ましい。更にまた前記冷却管と、前記溝あるいは貫通穴との間隙に熱伝導材が充填されていることが望ましい。このように冷却管が前記溝あるいは貫通穴に圧入される場合や、熱伝導材が充填されている場合には、ベアリングハウジングと冷却管の熱接触が向上し、冷却効率を向上させることができる。
ここで、熱伝導材としては熱伝導グリース、熱伝導シート等を用いることができる。なお、前記冷却管は、耐腐食性の観点からステンレス材によって形成されていることが望ましい。

本発明によれば、ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ベアリングハウジングの腐食を防止し、軸受けの冷却を確実に行なうことができる真空ポンプを得ることができる。

本発明の一実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。尚、図１は一実施形態の断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２に示したＩ−Ｉ矢視図である。
図に示すように、この真空ポンプ１は、チャンバー（図示せず）に接続された排気管（図示せず）に接続される吸気口２、および排気口３が形成されたケーシング４を備えている。このケーシング４内には、所定のクリアランス（微小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう平行に、一対のスクリューロータ５、６が収納されている。

また、このケーシング４の上下端部には、上端板１８及び下端板１９が取り付けられ、一対のスクリューロータ５、６が収納される真空ポンプ内部を封止している。この上端板１８には断熱プレート２０を介してベアリングハウジング２１が取り付けられている。また下端板１９には断熱プレート２２を介してベアリングハウジング２３が取り付けられている。なお、下端板１９には、排気口３に連通する貫通穴１９ａが形成され、後述する作業室内の気体を排気口３に排出することができるように構成されている。

そして、ベアリングハウジング２１には、軸受け９，１０が収容され、断熱プレート２０には軸穴封止用のシール部材１３，１４が収容されている。また、ベアリングハウジング２３には、軸受け７，８及び軸穴封止用のシール部材１１，１２が収容されている。
更に、スクリューロータ５、６に一体的に装着された同期歯車１５，１６が設けられ、ギアハウジング２４内に収容されている。

また、前記スクリューロータ５の一端には、モータ等の駆動手段１７が設けられている。この駆動手段１７はベアリングハウジング２１に取り付けられている。
更に、一対のスクリューロータ５、６は、ケーシング４の内壁面４ａに対して所定のクリアランス、例えば数十ミクロン〜数百ミクロンの隙間を隔てる外径寸法および軸方向長さを有している。
そして、ケーシング４と一対のスクリューロータ５、６の噛合部分で仕切られた、複数の螺旋形状の作業室が形成され、スクリューロータ５、６の回転によって回転軸の軸方向に作業室が移動するように構成されている。

更に、図２及び図３に基づいて、ベアリングハウジング２１について説明する。
このベアリングハウジング２１の断熱プレート２０側の表面には、冷却管３０が収容される溝２１ａが形成されている。この溝２１ａはベアリング９，１０の外周囲を覆うように形成されている。

また、この溝２１ａの底面は冷却管３０との接触面積を大きくするために、冷却管３０の径と略同一の径を有する円弧によって形成されている。そしてこの溝の深さは、冷却管３０の直径と略同一の寸法に形成されている。即ち、前記溝２１ａに冷却管３０を収容した際、冷却管３０の外表面が断熱プレート２０に接触する深さ寸法に形成されるのが好ましい。
このような溝２１ａである場合、冷却管３０が取り付けられたベアリングハウジング２１を、断熱プレート２０を介して上端板１８に取り付けることにより、前記冷却管３０を確実に固定することができる。

また、前記冷却管３０はステンレス等の耐腐食性が高い材質を用いるのが好ましい。このように耐腐食性の高い材質を用いることにより、腐食物が生じることもなく、円滑に冷却水を流通させることができる。
更に、前記冷却管３０は、溝２１ａに収容されているに過ぎないため、例えば腐食が生じた際には、ベアリングハウジング２１を上端板１８から取り外し、容易に交換することができる。
また、前記冷却管３０は前記溝２１ａに対して圧入されることが望ましいが、記冷却管３０と、前記溝２１ａとの間隙が生じている場合には、熱伝導グリース、熱伝導シート等の熱伝導材を用いて、その間隙を充填しても良い。このように。熱伝導材を充填した場合には、ベアリングハウジング２１と冷却管３０の熱接触が向上し、冷却効率をより向上させることができる。

このように構成された真空ポンプ１にあっては、モータ等の駆動手段１７によってスクリューロータ５，６が回転すると、ケーシング４とスクリューロータ５，６の噛合部分で仕切られた作業室が、吸気口２側から排出口３側に移動する。
これにより、吸気口２から吸気した作業室内の気体（ガス）は排気口３側に移送され、真空ポンプ１から排気される。

このとき、スクリューロータ５，６の回転によって前記作業室の内部のガスは、圧縮され、圧縮熱が発生する。その結果、ケーシング４及び上端板１８、下端板１９は高温となるが、ベアリング７，８、９，１０は断熱プレート２０，２２を介して取り付けられたベアリングハウジング２１，２３に収容されているため、熱の伝熱が抑制される。そして更に、前記ベアリングハウジング２１，２３には冷却管３０が収納されているため、前記ベアリング７，８、９，１０は冷却水によって冷却され、焼き付きが防止される。

また、図１に示すように、前記ベアリングハウジング２３にはベアリング７，８のほか、前記ベアリング７，８に隣接してロータ５，６と接するシール部材１１，１２が収納されている。
このように、シール部材１１，１２が収納されている場合には、シール部材１１，１２も十分な冷却の効果を得ることができ、シール部材１１，１２の寿命が短くなるという弊害を防止することができる。

次に、本発明にかかる真空ポンプの第二の実施形態について、図４及び図５に基づいて説明する。尚、図４は、図２に対応する図であり、図５は図４のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
この実施形態にあっては、ベアリングハウジング２１に形成される溝２１ａの代わりに貫通穴２１ｂを形成した点に特徴がある。
この貫通穴２１ｂは、前記冷却管３０の外径と略同一の内径を有し、前記ベアリング９，１０を挟んで、前記ベアリング９，１０の外側に直線状に形成されている。

また、冷却管３０はＵ状に形成され、冷却管３０の直線状部分を前記貫通穴２１ｂに挿通し、その中間部３０ｂがベアリングハウジング２１に設けられた切欠き溝２１ｃに接するまで、端部３０ａ、３０ｃをベアリングハウジング２１の外部に突出させることで、ベアリングハウジング２１に取り付けられている。
このように、冷却管がベアリングハウジング２１の外部まで延設されているため、前記ベアリングハウジング２１をハウジング４、上端板１８から取り外すことなく、外部から冷却管３０を着脱することができ、前記冷却管３０を容易に交換することができる。

更に、本発明にかかる真空ポンプの第三の実施形態について、図６に基づいて説明する。尚、図６は図３、図５に対応する図である。
この実施形態にあっては、溝２１ａ（冷却管３０）の配置形状に特徴がある。
即ち、第一の実施形態にあってはＵ字状に溝２１ａが形成され、第二の実施形態にあっては直線状に貫通穴２１ｂ（冷却管３０）が配置した場合を示したが、この第三の実施形態にあっては、Ｓ字状に溝２１ａ（冷却管３０）を配置した点に特徴がある。
このように、二つのベアリング９，１０によって挟まれる領域にも冷却管３０を配置しているため、冷却効果が大きく、ベアリング９，１０の焼付きをより防止することができる。

更に、本発明にかかる真空ポンプの第四の実施形態について、図７に基づいて説明する。尚、図７は第四の実施形態を示す断面図である。
この実施形態にあっては、ギアハウジング２４に設けられた冷却管３０により、ギアハウジング２４の内部と大気側のモータ本体間のシール部材４１、軸受け４２を冷却するように構成した点に特徴がある。
即ち、図７に示すようにモータ等の駆動手段１７はギアハウジング２４側に設けられ、前記ギアハウジング２４には、スクリューロータ５の軸を軸支する軸受け４２と、ギアハウジング２４内部と大気側のモータ本体間を封止するシール部材４１が設けられている。
また、前記ギアハウジング２４の駆動手段１７側の端面には、第一の実施形態と同様な、溝２４ａが形成され、前記溝２４ａ内に冷却管３０が収容されている。
更に、前記冷却管３０と接するように駆動手段１７の台座４０が設置され、駆動手段１７はこの台座４０を介して固定されている。

このように、ギアハウジング２４に冷却管３０が設けられているため、ギアハウジング２４に設けられた、シール部材４１及び軸受け４２を十分に冷却することができ、寿命が短くなるという弊害を防止することができる。
尚、本実施例では、シール部材４１と軸受け４２が配置されているが、シール部材４１のみが配置されているものにも適用できることはいうまでもない。

尚、本発明は、真空ポンプ１のケーシング４の側面にガスの吸気口２が設けられ、前記吸気口２から上方に吸気管が伸びる、いわゆる縦置きのスクリュー式真空ポンプにも、また真空ポンプ１のケーシング４の側面にガスの吸気口２が設けられ、前記吸気口２から横方に吸気管が伸びる、いわゆる横置きのスクリュー式真空ポンプにも、好適に用いることができる。

また、前記反応生成物は、ケーシング４の温度が低下すると析出するため、ケーシング４の外周囲にケーシング４を加熱するためのヒータ（図示せず）を設けても良い。この場合には、前記冷却管３０による冷却温度と、前記ヒータによる加熱温度を管理制御することにより、ベアリング７，８，９，１０が焼付きを起こすことなく、しかも反応生成物が析出しない状態になすことができる。

本発明は、高温状態で使用される真空ポンプに好適に用いることができ、例えば、電子部品の製造分野、半導体製造分野において用いられる真空ポンプに好適に用いられる。

図１は、本発明にかかる一実施形態の断面図である。 図２は、図１の要部拡大図である。 図３は、図２に示したＩ−Ｉ矢視図である。 図４は、本発明にかかる第二の実施形態の要部拡大図である。 図５は、図４のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 図６は、本発明にかかる第三の実施形態を説明するための図である。 図７は、本発明にかかる第四の実施形態の断面図である。

符号の説明

１ 真空ポンプ
２ 吸気口
３ 排気口
４ ケーシング
５ スクリューロータ
６ スクリューロータ
７ 軸受け
８ 軸受け
９ 軸受け
１０ 軸受け
１１ シール部材
１２ シール部材
１３ シール部材
１４ シール部材
１８ 上端板
１９ 下端板
２０ 断熱プレート
２１ ベアリングハウジング
２１ａ 溝
２１ｂ 貫通穴
２２ 断熱プレート
２３ ベアリングハウジング
３０ 冷却管
３０ａ 冷却管端部
３０ｂ 冷却管中間部
３０ｃ 冷却管端部
４１ シール部材
４２ 軸受け

Claims (6)

1. 径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプにおいて、
   前記ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるベアリングハウジングに溝あるいは貫通穴が形成され、前記溝あるいは貫通穴に冷却管が着脱可能に収容されていることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材がベアリングハウジングに設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
3. 前記貫通穴が直線状に形成されると共に、前記冷却管がベアリングハウジングの外部まで延設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空ポンプ。
4. 前記冷却管は前記溝あるいは貫通穴に対して圧入されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の真空ポンプ。
5. 前記冷却管と、前記溝あるいは貫通穴との間隙に熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の真空ポンプ。
6. 前記冷却管は、ステンレス材によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の真空ポンプ。

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