JP2015161498A - 軸受装置、該軸受装置を搭載したスクレーパ及び除害装置 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
【課題】スクレーパを駆動するシャフト回りの隙間を通じて燃焼室から排ガスが漏れるのを防止しシール効果を高めると共に、シャフト回りを冷却することでシャフトの焼きつきを防止可能な軸受装置、該軸受装置を搭載したスクレーパ及び除害装置を提供する。
【解決手段】シャフト軸受５０の穴５５回りの外筒５１の突出された内壁５２にはテーパー５９が設けられている。このテーパー５９によりメインシャフト部のテーパーがテーパー５９に当接する。パージガス導入口を通じて外部より導入された窒素ガスは、外筒５１の内壁５２に設けられた通気孔５７を通じて燃焼室に吐出される。このためベアリングにまで排ガスが伝わることは無く、ベアリングやシールが高温にさらされたり腐食したりするおそれは無くなる。従って、シャフト軸受のシール効果が高く、軸下端部がシャフト軸受の円筒状の内壁５２と焼きつくということは無くなる。
【選択図】図３
【解決手段】シャフト軸受５０の穴５５回りの外筒５１の突出された内壁５２にはテーパー５９が設けられている。このテーパー５９によりメインシャフト部のテーパーがテーパー５９に当接する。パージガス導入口を通じて外部より導入された窒素ガスは、外筒５１の内壁５２に設けられた通気孔５７を通じて燃焼室に吐出される。このためベアリングにまで排ガスが伝わることは無く、ベアリングやシールが高温にさらされたり腐食したりするおそれは無くなる。従って、シャフト軸受のシール効果が高く、軸下端部がシャフト軸受の円筒状の内壁５２と焼きつくということは無くなる。
【選択図】図３
Description
本発明は軸受装置、該軸受装置を搭載したスクレーパ及び除害装置に係わり、特にスクレーパを駆動するシャフト回りの隙間を通じて燃焼室から排ガスが漏れるのを防止しシール効果を高めると共に、シャフト回りを冷却することでシャフトの焼きつきを防止可能な軸受装置、該軸受装置を搭載したスクレーパ及び除害装置に関する。
半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やエッチング処理等が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。
このガスとしては、例えば、半導体素子、液晶パネル、太陽電池の製膜材料ガスであるシラン（ＳｉＨ4）、ＮＨ3、Ｈ2や、プラズマＣＶＤ装置等の密閉チャンバ内を例えばプラズマでクリーニングする際のクリーニングガスとして使用するＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＦ6等のガス状フッ化物、窒素（Ｎ2）等の不活性ガスがある。
そして、図８に示すように、プロセスチャンバ１には、この有害な排ガスを除去するべく真空引きのためにターボ分子ポンプ３及びドライポンプ５が直列に接続されている。そして、ドライポンプ５で運転開始時にある程度真空引きした後に、更にターボ分子ポンプ３で必要な低圧にまで真空引きするように構成されている。但し、ＣＶＤ処理等の場合には、ターボ分子ポンプ３が省略された形で構成されるケースが一般的である。
ドライポンプ５から出力された有害な排ガスは、燃焼式除害装置１０で燃焼分解されるようになっている。このとき、排ガスは、セントラルスクラバー１１により多少の減圧をされつつ燃焼式除害装置１０内に誘導される。
そして、例えば、シランや３フッ化窒素を無害化する場合は、燃焼分解による生成物としてシリカ(ＳｉＯ2)粉末やフッ酸（ＨＦ）が発生する。
また、ＣＶＤ処理如何によってはＷ2Ｏ5（酸化タングステン）の発生することがある。
そして、例えば、シランや３フッ化窒素を無害化する場合は、燃焼分解による生成物としてシリカ(ＳｉＯ2)粉末やフッ酸（ＨＦ）が発生する。
また、ＣＶＤ処理如何によってはＷ2Ｏ5（酸化タングステン）の発生することがある。
このＷ2Ｏ5（酸化タングステン）やＳｉＯ2は微細な粉体であり、燃焼式除害装置１０の燃焼室の内壁に付着し易い。そして、この付着した粉体を掻き取るため、燃焼式除害装置１０の燃焼室には特許文献１に示すようなスクレーパの配設されることがある。
ところで、このようにスクレーパを配設した場合、このスクレーパを支持するシャフト回りの隙間を通じて燃焼式除害装置１０の燃焼室から排ガスが燃焼室外部に少しずつ漏れてしまう恐れがあった。
そして、この場合には、漏れた高温の排ガスによりシャフトを支持するベアリングが腐食したり、シャフトとシャフト支持部間が焼きつきにより摩耗や溶解し、更には固着してしまう等の問題を生じる恐れがあった。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、スクレーパを駆動するシャフト回りの隙間を通じて燃焼室から排ガスが漏れるのを防止しシール効果を高めると共に、シャフト回りを冷却することでシャフトの焼きつきを防止可能な軸受装置、該軸受装置を搭載したスクレーパ及び除害装置を提供することを目的とする。
このため本発明（請求項１）は軸受装置の発明であって、回転自在のシャフトと、該シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段とを備え、該パージガス導入手段で導入された前記パージガスが前記シャフト軸受の内部を流れることを特徴とする。
外部より導入されたパージガスは、シャフト軸受の内部を流れる。このため、シャフト軸受のシール効果が高くなる。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを低減できる。また、パージガスにより常に環境が清浄化されるためシャフト回りの部品が腐食するのを低減できる。
また、本発明（請求項２）は軸受装置の発明であって、前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、前記シャフトは軸端部の径が段差部を有して細く形成され、該段差部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする。
縮径部は、シャフト軸受の内壁部分を突設させ、角部を有するように形成してもよいし、テーパーで形成してもよい。
シャフトの段差部が縮径部に対して当接されることで、シャフト回りに隙間は生じ難い。従って、ガス等の漏れにくい構造にできる。
シャフトの段差部が縮径部に対して当接されることで、シャフト回りに隙間は生じ難い。従って、ガス等の漏れにくい構造にできる。
更に、本発明（請求項３）は軸受装置の発明であって、前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、前記シャフトは軸端部の径がテーパー部を有して細く形成され、該テーパー部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする。
シャフトのテーパー部が縮径部に対して当接されることで、シャフト回りに隙間は生じ難い。従って、ガス等の漏れにくい構造にできる。
更に、本発明（請求項４）は軸受装置の発明であって、前記シャフト軸受の前記内部と外部間を連通する通気孔を備え、該通気孔を通じて前記パージガスが前記シャフト軸受の前記内部より前記外部に向けて吐出されることを特徴とする。
確実にパージガスの通り道を作ることでパージガスの流れが安定する。このため、シャフト軸受のシール作用が安定する。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを確実に防止できる。また、シャフト回りの部品が腐食するのを安定して防止できる。
更に、本発明（請求項５）はスクレーパの発明であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸受装置の前記シャフトには掻き取り部を備え、該掻き取り部により生成物を除去することを特徴とする。
請求項１〜４の発明によりスクレーパの掻き取り部の動作は安定して円滑に行える。
更に、本発明（請求項６）は除害装置の発明であって、請求項５記載のスクレーパが配設された燃焼室と、該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、該排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備えて構成した。
以上説明したように本発明によれば、シャフトを支持するシャフト軸受と、外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段を備え、パージガスがシャフト軸受の内部を流れるように構成したので、シャフト軸受のシール効果が高くなる。そして、このパージガスの冷却効果によりシャフトがシャフト軸受に焼きつくことを低減できる。また、パージガスにより常に環境が清浄化されるためシャフト回りの部品が腐食するのを低減できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態である燃焼式除害装置１０の構成図を図１及び図２に示す。図１は正面断面図、図２は側面外形図である。図１及び図２において、排ガス導入管９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、ドライポンプ５に接続されている。排ガス導入管９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、それぞれ導入管ベース部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに立設されている。
導入管ベース部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは下面にフランジ２５を有する燃焼室上層部２３に固着されている。このフランジ２５には燃焼室３０上端のフランジ３１がボルトで固定されている。燃焼室３０は略円筒形であり、側部には燃料・空気供給口３３が配設されている。
また、燃焼室３０下端のフランジ３５には排ガス導出路４０上端のフランジ４１がボルトで取り付けられている。排ガス導出路４０は下方に向けて次第に径が狭くなるように構成されており、内壁には水噴霧口４３が配設され内側に向けて水が噴霧されるようになっている。排ガス導出路４０の下部には排ガス管路４５が連設され、燃焼室３０を通った排ガスが次工程のセントラルスクラバー１１に送られるようになっている。
燃焼室上層部２３の底部には凹部２７が形成され、この凹部２７の中心には貫通穴２９が設けられており、この貫通穴２９にはシャフト軸受５０が嵌装されている。このシャフト軸受５０の拡大図を図３に示す。図３（ａ）はシャフト軸受５０の正面図であり、中心線から左半分が外形、右半分が断面を示す。図３（ｂ）はシャフト軸受５０の底面図である。
図３において、シャフト軸受５０の外筒５１は円筒状であり、上部外周にＯリング溝５３が形成され図示しないＯリングが配設されるようになっている。外筒５１の下部にはテーパー５９（縮径部に相当する）が施されている。テーパー５９の断面は線形であるが、その形状は線形には限らない。テーパー５９の下端には小径の穴５５が形成されている。穴５５回りのテーパー５９を貫通する４カ所には通気孔５７が軸方向に均等配置されている。但し、通気孔５７の数は４箇所に限らない。１カ所あるいは５箇所以上であってもよい。
そして、この穴５５には図４に示すようなシャフト６０の軸下端部６１が通されている。シャフト６０のメインシャフト部６３は軸下端部６１より径が大きく形成され、このメインシャフト部６３と軸下端部６１の境には図４中の部分拡大図に示すようにテーパー６９が形成されている。テーパー６９はテーパー５９の通気孔５７よりも内側に配設されている。
軸下端部６１には板状の１枚の回転スクレーパ羽根７１（掻き取り部に相当する）の端部が取り付けられている。この回転スクレーパ羽根７１は回転されることでＷ2Ｏ5（酸化タングステン）やＳｉＯ2等の微細な粉体を掻き落とすようになっている。回転スクレーパ羽根７１の一部には、図５に示すように切欠き溝７２が形成され、凹部２７より突出した温度計７３に対し回転中に衝突しないようになっている。
また、このメインシャフト部６３の上部にはメインシャフト部６３よりも径の小さい段差を有する軸上端部６５が形成されている。軸下端部６１、メインシャフト部６３及び軸上端部６５は共に円柱形状であり、軸下端部６１及びメインシャフト部６３の下部がシャフト軸受５０内に収納されている。また、メインシャフト部６３の上部及び軸上端部６５とはハウジング７５内に収納されている。このハウジング７５はシャフト軸受５０と連設されている。
ハウジング７５の中間部にはパージガス導入口７７が配設され、外部より例えば窒素ガスが導入されるようになっている。メインシャフト部６３の上部外周にはベアリング７９が配設され、更にその上方にはシール８１が施されている。軸上端部６５は、フレキシブルシャフト８３の下端部とカップリングされている。フレキシブルシャフト８３の上端には手動ハンドル８５が取り付けられている。
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
燃焼式除害装置１０の燃焼室３０に配設された回転スクレーパ羽根７１は定期的に手動ハンドル８５により回転される。但し、手動ハンドル８５に代えてモータにより自動駆動とされてもよい。
燃焼式除害装置１０の燃焼室３０に配設された回転スクレーパ羽根７１は定期的に手動ハンドル８５により回転される。但し、手動ハンドル８５に代えてモータにより自動駆動とされてもよい。
シャフト軸受５０の外筒５１にテーパー５９を配設し、シャフト６０側にもテーパー６９を形成し当接させる構造としたので、シャフト６０回りに隙間が生じ難い。従って、隙間を通じて燃焼室３０から高温の排ガスは漏れ難く、熱膨張等の原因により軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁と焼きつくという可能性は小さくなる。
また、シャフト軸受については、図３の例に代えて図６に示すように軸受部分にテーパー５９を設けずに穴５５回りの外筒５１の内壁５４部分を厚く円筒状に突設させ、角部を有するように構成（縮径部に相当する）することも可能である。そして、この場合には、シャフト６０側にはテーパー６９に代えて、図７のように矢印Ａで示す箇所で段差に伴う角部を有するようにしてもよい。この矢印Ａで示すメインシャフト部６３の角部は、通気孔５７よりも内側に当接させる。
このように段差面同士を当接させた場合であってもシャフト６０回りに隙間が生じ難く、テーパー５９とテーパー６９とを当接させた場合と同様に軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁と焼きつくという可能性を小さくできる。
更に、シャフト軸受については、テーパー５９を配設し、シャフト６０側には段差に伴う角部を有するようにしてもよいし、あるいは、シャフト軸受については外筒５１の内壁５４部分を厚く円筒状に突設させ、角部を有するように構成し、シャフト６０側にはテーパー６９を配設してもよい。
パージガス導入口７７を通じて外部よりパージガスとして導入された窒素ガスは、外筒５１の内壁５２に設けられた通気孔５７を通じて燃焼室３０に吐出される。このため、ベアリング７９にまで排ガスが伝わることは無く、ベアリング７９やシール８１が高温にさらされたり腐食したりするおそれは無くなる。
この窒素ガスは新鮮なものが図４の場合にテーパー６９付近に流れ、一方、図７の場合に矢印Ａで示すメインシャフト部６３の角部付近に流れることになるため、このテーパー付近や角部付近は常に冷却され、また、排ガスがこのテーパー付近や角部付近から侵入することは無くなる。従って、シャフト軸受のシール効果が高く、軸下端部６１がシャフト軸受の円筒状の内壁５２と焼きつくということは無くなる。
実験によれば、窒素ガスを１０リットル／ｍｉｎ流したときに、窒素ガスを流さなかったときに比べ軸受温度を２７０℃から８０℃位にまで下げることができた。
実験によれば、窒素ガスを１０リットル／ｍｉｎ流したときに、窒素ガスを流さなかったときに比べ軸受温度を２７０℃から８０℃位にまで下げることができた。
１０ 燃焼式除害装置
２３ 燃焼室上層部
２７ 凹部
２９ 貫通穴
３０ 燃焼室
３３ 燃料・空気供給口
４０ 排ガス導出路
４５ 排ガス管路
５０ シャフト軸受
５１ 外筒
５２、５４ 内壁
５５ 穴
５７ 通気孔
５９、６９ テーパー
６０ シャフト
６１ 軸下端部
６３ メインシャフト部
６５ 軸上端部
７１ 回転スクレーパ羽根
７５ ハウジング
７７ パージガス導入口
７９ ベアリング
８１ シール
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５０ シャフト軸受
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５９、６９ テーパー
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６１ 軸下端部
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７７ パージガス導入口
７９ ベアリング
８１ シール
Claims (6)
- 回転自在のシャフトと、
該シャフトを支持するシャフト軸受と、
外部よりパージガスを導入するパージガス導入手段とを備え、
該パージガス導入手段で導入された前記パージガスが前記シャフト軸受の内部を流れることを特徴とする軸受装置。 - 前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、
前記シャフトは軸端部の径が段差部を有して細く形成され、
該段差部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする請求項１記載の軸受装置。 - 前記シャフト軸受の内壁に縮径部を備え、
前記シャフトは軸端部の径がテーパー部を有して細く形成され、
該テーパー部が前記縮径部に対して当接されたことを特徴とする請求項１記載の軸受装置。 - 前記シャフト軸受の前記内部と外部間を連通する通気孔を備え、
該通気孔を通じて前記パージガスが前記シャフト軸受の前記内部より前記外部に向けて吐出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸受装置。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸受装置の前記シャフトには掻き取り部を備え、
該掻き取り部により生成物を除去することを特徴とするスクレーパ。 - 請求項５記載のスクレーパが配設された燃焼室と、
該燃焼室に排ガスを導入する排ガス導入手段と、
該排ガスを燃焼させる燃焼手段とを備えたことを特徴とする除害装置。
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