JP2021063472A - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導によるポンプケーシングの温度低下を防止し、ロータ室の内部を高い温度に維持することができる真空ポンプ装置を提供する。【解決手段】真空ポンプ装置は、ロータ室１を内部に有するポンプケーシング２と、ロータ室１内に配置されたポンプロータ５と、ポンプロータ５が固定された回転軸７と、回転軸７に連結された電動機８と、ロータ室１の端面を形成するサイドカバー１０Ａと、回転軸７の軸方向において、サイドカバー１０Ａの外側に位置するハウジング構造体１６と、ポンプケーシング２とハウジング構造体１６との間に位置する断熱体２５Ａを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、真空ポンプ装置に関し、特に半導体デバイス、液晶、ＬＥＤ、太陽電池等の製造に使用されるプロセスガスを排気する用途に好適に使用される真空ポンプ装置に関する。

半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、プロセスガスをプロセスチャンバ内に導入してエッチング処理やＣＶＤ処理等の各種処理を行っている。プロセスチャンバに導入されたプロセスガスは、真空ポンプ装置によって排気される。一般に、高い清浄度が必要とされるこれらの製造プロセスに使用される真空ポンプ装置は、気体の流路内にオイルを使用しない、いわゆるドライ真空ポンプ装置である。このようなドライ真空ポンプ装置の代表例として、ロータ室内に配置された一対のポンプロータを互いに反対方向に回転させて、気体を移送する容積式真空ポンプ装置がある。

プロセスガスは、昇華温度の高い副生成物を含むことがある。真空ポンプ装置のロータ室内の温度が低いと、副生成物はロータ室内で固体化し、ポンプロータや、ポンプケーシングの内面に堆積することがある。固体化した副生成物は、ポンプロータの回転を阻害し、ポンプロータの速度低下や、最悪の場合には真空ポンプ装置の運転停止を引き起こしてしまう。そこで、副生成物の固体化を防止するために、ポンプケーシングの外面にヒータを取り付けてロータ室を加熱することが行われている。

一方で、ポンプロータを駆動する電動機や、ポンプロータの回転軸に固定されているギヤは冷却する必要がある。そこで、上述した真空ポンプ装置は、通常、電動機およびギヤを冷却するための冷却システムを備えている。冷却システムは、例えば、電動機を収容するモータハウジング内に設けられた冷却管、およびギヤを収容するギヤハウジング内に設けられた冷却管に冷却液を流通させることで、電動機およびギヤを冷却するように構成されている。このような冷却システムにより、電動機およびギヤの過熱を防ぎ、真空ポンプ装置の安定した運転を達成することができる。

特開２００３−３５２９０号公報 特開２０１２−２５１４７０号公報

しかしながら、ヒータにより加熱されたポンプケーシングの熱は、温度の低いモータハウジングおよびギヤハウジングに伝わりやすい。そのような熱伝導の結果として、ポンプケーシング内のロータ室の温度が低下することがある。特に、ロータ室の端面は、温度の低いモータハウジングまたはギヤハウジングに近い位置にあるため、ロータ室の端面の温度は低下しやすい。結果として、プロセスガスに含まれる副生成物がロータ室内で固体化するおそれがある。対応策の１つとして、高出力のヒータを用いることが考えられるが、そのようなヒータはより多くの電力を必要とし、真空ポンプ装置の省エネ運転を達成することができない。

そこで、本発明は、熱伝導によるポンプケーシングの温度低下を防止し、ロータ室の内部を高い温度に維持することができる真空ポンプ装置を提供する。

一態様では、ロータ室を内部に有するポンプケーシングと、前記ロータ室内に配置されたポンプロータと、前記ポンプロータが固定された回転軸と、前記回転軸に連結された電動機と、前記ロータ室の端面を形成するサイドカバーと、前記回転軸の軸方向において、前記サイドカバーの外側に位置するハウジング構造体と、前記ポンプケーシングと前記ハウジング構造体との間に位置する断熱体を備えている、真空ポンプ装置が提供される。

一態様では、前記断熱体は、前記サイドカバーと前記ハウジング構造体との間に挟まれた断熱構造体を含む。
一態様では、前記サイドカバーは、その内部に空間を有する中空構造を有しており、前記断熱体は、前記サイドカバーの前記空間内に存在する気体層を含む。
一態様では、前記断熱体は、前記サイドカバー内に配置された断熱部材を含む。
一態様では、前記サイドカバーは、前記ロータ室の端面を形成する内側サイドカバーと、前記軸方向において前記内側サイドカバーの外側に位置する外側サイドカバーを有し、前記断熱部材は、前記内側サイドカバーと前記外側サイドカバーとの間に挟まれている。
一態様では、前記断熱部材の断面積は、前記サイドカバーの断面積よりも小さい。
一態様では、前記サイドカバー内に配置されたサイドヒータをさらに備えている。

ポンプケーシングとハウジング構造体との間に配置された断熱体は、ポンプケーシングからハウジング構造体への熱伝導を低下させることができる。したがって、ロータ室の内部を高い温度に維持することができる。

真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。 サイドカバー、断熱体、およびギヤハウジングを示す分解斜視図である。 真空ポンプ装置の他の実施形態を示す断面図である。 図３に示すサイドカバーの拡大断面図である。 真空ポンプ装置の他の実施形態を示す断面図である。 図５に示すサイドカバーおよび複数の断熱部材を示す分解斜視図である。 真空ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。 真空ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。 ポンプケーシングの外面にヒータが取り付けられた一実施形態を示す断面図である。 サイドヒータがサイドカバー内に埋設された一実施形態を示す断面図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図である。 複数のサイドヒータがサイドカバー内に配置された一実施形態を示す図である。 図８に示す２つの断熱体と、図１０に示すサイドヒータとを備えた真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。 図１３に示すＢ−Ｂ線断面図である。 複数のサイドヒータがサイドカバー内に配置された一実施形態を示す図である。 サイドカバー内に埋設されたサイドヒータと、ポンプケーシングの外面に取り付けられたヒータの両方を備えた真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。 多段ポンプロータを備えた真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。以下に説明する実施形態の真空ポンプ装置は、容積式真空ポンプ装置である。特に、図１に示す真空ポンプ装置は、気体の流路内にオイルを使用しない、いわゆるドライ真空ポンプ装置である。ドライ真空ポンプ装置は、気化したオイルが上流側に流れることがないので、高い清浄度が必要とされる半導体デバイスの製造装置に好適に使用することができる。

図１に示すように、真空ポンプ装置は、ロータ室１を内部に有するポンプケーシング２と、ロータ室１内に配置されたポンプロータ５と、ポンプロータ５が固定された回転軸７と、回転軸７に連結された電動機８を備えている。ポンプロータ５と回転軸７は、一体構造物であってもよい。図１では１つのポンプロータ５、１つの回転軸７、および１つの電動機８のみが描かれているが、一対のポンプロータ５がロータ室１内に配置されており、一対の回転軸７にそれぞれ固定されている。一対の電動機８は、一対の回転軸７にそれぞれ連結されている。

本実施形態のポンプロータ５は、ルーツ型ポンプロータであるが、ポンプロータ５のタイプは本実施形態に限定されない。一実施形態では、ポンプロータ５は、スクリュー型ポンプロータであってもよい。さらに、本実施形態のポンプロータ５は、単段ポンプロータであるが、一実施形態では、ポンプロータ５は、多段ポンプロータであってもよい。

真空ポンプ装置は、回転軸７の軸方向において、ポンプケーシング２の外側に位置するサイドカバー１０Ａ，１０Ｂをさらに備えている。サイドカバー１０Ａ，１０Ｂは、ポンプケーシング２の両側に設けられており、ポンプケーシング２に接続されている。本実施形態では、サイドカバー１０Ａ，１０Ｂは、図示しないねじによりポンプケーシング２の端面に固定される。一実施形態では、サイドカバー１０Ａ，１０Ｂはポンプケーシング２と一体であってもよい。

ロータ室１は、ポンプケーシング２の内面と、サイドカバー１０Ａ，１０Ｂの内面により形成されている。ポンプケーシング２は吸気口２ａと排気口２ｂを有している。吸気口２ａは、移送すべき気体で満たされたチャンバ（図示せず）に連結されている。一例では、吸気口２ａは、半導体デバイスの製造装置のプロセスチャンバに連結され、真空ポンプ装置は、プロセスチャンバに導入されたプロセスガスを排気する用途に使用される。

真空ポンプ装置は、回転軸７の軸方向において、サイドカバー１０Ａ，１０Ｂの外側に位置するハウジング構造体としての軸受ハウジング１２、モータハウジング１４、およびギヤハウジング１６をさらに備えている。サイドカバー１０Ａは、ポンプケーシング２とギヤハウジング１６との間に位置し、サイドカバー１０Ｂは、ポンプケーシング２と軸受ハウジング１２との間に位置している。軸受ハウジング１２は、サイドカバー１０Ｂとモータハウジング１４との間に位置している。

回転軸７は、軸受ハウジング１２内に配置された軸受１７と、ギヤハウジング１６内に配置された軸受１８により回転可能に支持されている。モータハウジング１４は、その内部に電動機８のモータロータ８Ａおよびモータステータ８Ｂを収容している。軸受ハウジング１２、モータハウジング１４、およびギヤハウジング１６は、ハウジング構造体の例であって、ハウジング構造体は本実施形態に限定されない。

２つの電動機８（図１では１つの電動機８のみを示す）は、図示しないモータドライバによって同期して反対方向に回転し、一対の回転軸７および一対のポンプロータ５を同期して反対方向に回転させることが可能となっている。電動機８によってポンプロータ５が回転すると、気体は吸気口２ａからポンプケーシング２内に吸い込まれる。気体は、回転するポンプロータ５によって吸気口２ａから排気口２ｂに移送される。

ギヤハウジング１６の内部には、互いに噛み合う一対のギヤ２０が配置されている。なお、図１では１つのギヤ２０のみが描かれている。上述したように、一対のポンプロータ５は２つの電動機８によって同期して回転されるため、ギヤ２０の役割としては、突発的な外的要因によるポンプロータ５の同期回転の脱調を防ぐことにある。

ギヤハウジング１６内には冷却管２１が埋設されている。同様に、モータハウジング１４には、冷却管２２が埋設されている。冷却管２１はギヤハウジング１６の周壁の全体を延び、冷却管２２はモータハウジング１４の周壁の全体を延びている。冷却管２１および冷却管２２は、図示しない冷却液供給源に連結されている。冷却液は、冷却液供給源から冷却管２１および冷却管２２に供給される。冷却管２１を流れる冷却液は、ギヤハウジング１６を冷却し、これによりギヤハウジング１６内に配置されたギヤ２０および軸受１８を冷却することができる。冷却管２２を流れる冷却液は、モータハウジング１４および軸受ハウジング１２を冷却し、これによりモータハウジング１４内に配置された電動機８と、軸受ハウジング１２内に配置された軸受１７を冷却することができる。

サイドカバー１０Ａとギヤハウジング（ハウジング構造体）１６との間には、断熱体である断熱構造体２５Ａが挟まれている。サイドカバー１０Ａとギヤハウジング１６は互いに離れており（互いに接触しておらず）、断熱構造体２５Ａはサイドカバー１０Ａとギヤハウジング１６の両方に接触している。この断熱構造体２５Ａは、ポンプケーシング２とギヤハウジング１６との間に位置しており、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ａを通じてギヤハウジング１６への伝熱を低減する機能を有する。

本実施形態の真空ポンプ装置が取り扱うプロセスガスには、温度の低下に伴って固体化する副生成物を含むものがある。真空ポンプ装置の運転中は、プロセスガスはポンプロータ５により吸気口２ａから排気口２ｂに移送される過程で圧縮される。したがって、プロセスガスの圧縮熱によりロータ室１の内部は高温となる。断熱構造体２５Ａは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ａを通じてギヤハウジング１６への伝熱を低減させ、ロータ室１内を高温に維持することができる。特に、冷却管２１を流れる冷却液でギヤハウジング１６を冷却しつつ、断熱構造体２５Ａはロータ室１内を高温に維持することができる。

断熱構造体２５Ａは、サイドカバー１０Ａよりも低い熱伝導率を有する。より具体的には、断熱構造体２５Ａは、サイドカバー１０Ａを構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成されている。本実施形態では、ロータ室１を形成するポンプケーシング２およびサイドカバー１０Ａ，１０Ｂは鋳鉄から構成されている。軸受ハウジング１２、モータハウジング１４、およびギヤハウジング１６はアルミニウムから構成されている。断熱構造体２５Ａは、サイドカバー１０Ａの材料よりも熱伝導率の低い樹脂から構成されている。一例では、断熱構造体２５Ａは、フッ素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成されている。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、鋳鉄よりも低い熱伝導率を有し、かつ高温にも耐えうる性質を持っている。ただし、サイドカバー１０Ａの材料よりも熱伝導率の低い材料であれば、断熱構造体２５Ａの材料は、ステンレス鋼、チタン、球状黒鉛系オーステナイト鋳鉄（ニレジスト）などの金属であってもよい。

サイドカバー１０Ａとギヤハウジング１６との間に軸受ハウジングなどの別のハウジング構造体が配置されてもよい。このような場合は、断熱構造体２５Ａは、サイドカバー１０Ａとそのハウジング構造体との間に挟まれる。

図２は、サイドカバー１０Ａ、断熱構造体２５Ａ、およびギヤハウジング１６を示す分解斜視図である。図２に示すように、断熱構造体２５Ａは環状であり、回転軸７（図１参照）の外周面を囲むように配置されている。サイドカバー１０Ａは、回転軸７が貫通する通孔２７を有している。通孔２７はロータ室１に連通している。断熱構造体２５Ａは、これら通孔２７の周囲に配置される。断熱構造体２５Ａの内側面はサイドカバー１０Ａの外側面に接触し、断熱構造体２５Ａの外側面はギヤハウジング１６の内側の端面に接触している。この断熱構造体２５Ａは、切れ目のない環状の形状を有しており、断熱構造体２５Ａはサイドカバー１０Ａとギヤハウジング１６との間の隙間を封止するシールとしても機能する。

同様に、サイドカバー１０Ｂと軸受ハウジング（ハウジング構造体）１２との間には、断熱構造体２５Ｂが挟まれている。すなわち、サイドカバー１０Ｂと軸受ハウジング１２は互いに離れており（互いに接触しておらず）、断熱構造体２５Ｂはサイドカバー１０Ｂとギヤハウジング１６の両方に接触している。この断熱構造体２５Ｂは、ポンプケーシング２と軸受ハウジング１２との間に位置しており、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ｂを通じて軸受ハウジング１２への伝熱を低減する機能を有する。特に、冷却管２２を流れる冷却液でモータハウジング１４および軸受ハウジング１２を冷却しつつ、断熱構造体２５Ｂはロータ室１内を高温に維持することができる。

断熱構造体２５Ｂは、切れ目のない環状の形状を有しており、断熱構造体２５Ｂはサイドカバー１０Ｂと軸受ハウジング１２との間の隙間を封止するシールとしても機能する。すなわち、断熱構造体２５Ｂの内側面はサイドカバー１０Ｂの外側面に接触し、断熱構造体２５Ｂの外側面は軸受ハウジング１２の内側の端面に接触している。断熱構造体２５Ｂは、サイドカバー１０Ｂよりも低い熱伝導率を有する。より具体的には、断熱構造体２５Ｂは、サイドカバー１０Ｂを構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成されている。断熱構造体２５Ｂの構造は、断熱構造体２５Ａと同じであるので、その重複する説明を省略する。

サイドカバー１０Ｂと軸受ハウジング１２との間に別のハウジング構造体が配置されてもよい。このような場合は、断熱構造体２５Ｂは、サイドカバー１０Ｂとそのハウジング構造体との間に挟まれる。さらに、サイドカバー１０Ｂとモータハウジング１４との間に軸受ハウジング１２が設けられない場合もある。そのような場合は、断熱構造体２５Ｂは、サイドカバー１０Ｂとモータハウジング１４との間に挟まれる。

図３は、真空ポンプ装置の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、サイドカバー１０Ａ内に断熱体としての気体層２９Ａが設けられている。断熱構造体２５Ａ，２５Ｂは設けられていない。

気体層２９Ａは、ポンプケーシング２とギヤハウジング１６との間に位置しており、サイドカバー１０Ａよりも低い熱伝導率を有する。したがって、気体層２９Ａは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ａを通じてギヤハウジング１６への伝熱を低減する機能を有する。サイドカバー１０Ａは、その内部に空間を有する中空構造を有している。本実施形態の断熱体は、サイドカバー１０Ａの空間内に存在する気体層２９Ａである。

図４は、図３に示すサイドカバー１０Ａの拡大断面図である。サイドカバー１０Ａは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ａと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ａの外側に位置する外側サイドカバー３２Ａを備えている。内側サイドカバー３１Ａの外面には窪み３３が形成されている。窪み３３は、外側サイドカバー３２Ａの内面に形成されてもよく、あるいは内側サイドカバー３１Ａの外面と外側サイドカバー３２Ａの内面の両方に形成されてもよい。

内側サイドカバー３１Ａの外面と外側サイドカバー３２Ａの内面とを対向させると、窪み３３と外側サイドカバー３２Ａの内面とにより空間３４がサイドカバー１０Ａ内に形成される。この空間３４は、回転軸７が貫通する通孔２７から半径方向外側に広がる。空間３４は通孔２７に連通し、通孔２７はロータ室１に連通している。窪み３３の半径方向外側には、Ｏリングなどの環状のシール３５が配置されている。窪み３３はシール３５によって囲まれている。このシール３５は、内側サイドカバー３１Ａの外面と外側サイドカバー３２Ａの内面との隙間を封止している。

気体層２９Ａは空間３４内に形成される。気体は、一般に、固体よりも低い熱伝導率を有する。特に、空間３４はロータ室１に連通しているので、真空ポンプ装置の運転中においては、気体層２９Ａは、大気圧よりも低い圧力の気体から構成される。この気体層２９Ａを構成する気体は、空気、Ｎ_２またはロータ室１内に存在する気体、またはこれらの混合体である。低圧の気体は、大気圧の気体よりも低い熱伝導率を有する。

気体層２９Ａは、サイドカバー１０Ａよりも低い熱伝導率を有する。したがって、サイドカバー１０Ａ内に位置する気体層２９Ａは、ポンプケーシング２からギヤハウジング（ハウジング構造体）１６への伝熱を低減することができる。特に、冷却管２１を流れる冷却液でギヤハウジング１６を冷却しつつ、気体層２９Ａはロータ室１内を高温に維持することができる。また、気体層２９Ａは、サイドカバー１０Ａの断面を実質的に小さくするので、ポンプケーシング２からギヤハウジング（ハウジング構造体）１６への伝熱の低減に寄与する。

図３に示すように、他方のサイドカバー１０Ｂ内にも、断熱体としての気体層２９Ｂが同様に設けられている。サイドカバー１０Ｂは、その内部に空間を有する中空構造を有している。サイドカバー１０Ｂは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ｂと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ｂの外側に位置する外側サイドカバー３２Ｂを備えている。サイドカバー１０Ｂの構成は、サイドカバー１０Ａと実質的に同じである。図３および図４を参照したサイドカバー１０Ａの説明は、サイドカバー１０Ｂにも適用できるので、サイドカバー１０Ｂのその他の詳細な説明を省略する。

サイドカバー１０Ｂ内に形成された気体層２９Ｂは、ポンプケーシング２と軸受ハウジング１２との間に位置している。気体層２９Ｂは、サイドカバー１０Ｂよりも低い熱伝導率を有する。したがって、気体層２９Ｂは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ｂを通じて軸受ハウジング１２への伝熱を低減する機能を有する。特に、冷却管２２を流れる冷却液でモータハウジング１４および軸受ハウジング１２を冷却しつつ、気体層２９Ｂはロータ室１内を高温に維持することができる。また、気体層２９Ｂは、サイドカバー１０Ｂの断面を実質的に小さくするので、ポンプケーシング２から軸受ハウジング１２への伝熱の低減に寄与する。

図５は、真空ポンプ装置の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、サイドカバー１０Ａ内に断熱体としての複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａが設けられている。サイドカバー１０Ａは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ａと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ａの外側に位置する外側サイドカバー３２Ａを備えている。

複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａは、内側サイドカバー３１Ａと外側サイドカバー３２Ａとの間に挟まれている。すなわち、内側サイドカバー３１Ａと外側サイドカバー３２Ａは互いに離れており（互いに接触しておらず）、複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａは、内側サイドカバー３１Ａと外側サイドカバー３２Ａの両方に接触している。この断熱体としての複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａは、ポンプケーシング２とギヤハウジング１６との間に位置しており、サイドカバー１０Ａよりも低い熱伝導率を有する。したがって、複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ａを通じてギヤハウジング１６への伝熱を低減する機能を有する。

図６は、図５に示すサイドカバー１０Ａおよび複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａを示す分解斜視図である。複数の断熱部材４１Ａ，４２Ａは、回転軸７が貫通する２つの通孔４５を有する断熱プレート４１Ａと、断熱プレート４１Ａの周りに配置された複数の断熱スペーサ４２Ａを含む。内側サイドカバー３１Ａの外面には窪み４７が形成されており、断熱プレート４１Ａは窪み４７内に配置される。一実施形態では、外側サイドカバー３２Ａの内面に窪み４７が形成され、断熱プレート４１Ａは外側サイドカバー３２Ａの窪み４７内に配置されてもよい。本実施形態の断熱プレート４１Ａは単一の構造体であるが、複数の構造体に分離してもよい。断熱プレート４１Ａと内側サイドカバー３１Ａとの間、および断熱プレート４１Ａと外側サイドカバー３２Ａとの間には、Ｏリングなどのシール（図示せず）が配置されている。

断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、サイドカバー１０Ａよりも低い熱伝導率を有する。したがって、断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ａを通じてギヤハウジング１６への伝熱を低減させ、ロータ室１内を高温に維持することができる。特に、冷却管２１（図５参照）を流れる冷却液でギヤハウジング１６を冷却しつつ、断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａはロータ室１内を高温に維持することができる。

断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、サイドカバー１０Ａを構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成されている。本実施形態では、ロータ室１を構成するポンプケーシング２およびサイドカバー１０Ａ，１０Ｂは鋳鉄から構成されている。断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、サイドカバー１０Ａの材料よりも熱伝導率の低いステンレス鋼、チタン、または球状黒鉛系オーステナイト鋳鉄（ニレジスト）などの金属から構成されている。本実施形態では、断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、ステンレス鋼から構成されている。ステンレス鋼は、鋳鉄よりも低い熱伝導率を有している。さらに、ステンレス鋼は、機械的剛性が高く、真空ポンプ装置の組立時に高い寸法精度を確保することができる。ただし、サイドカバー１０Ａの材料よりも熱伝導率が低く、かつ高い機械的剛性を有していれば、断熱プレート４１Ａおよび／または断熱スペーサ４２Ａの材料は樹脂などの別の材料であってもよい。

断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａの総断面積は、サイドカバー１０Ａの断面積よりも小さい。したがって、熱伝導率および断面積が小さい断熱プレート４１Ａおよび断熱スペーサ４２Ａは、ポンプケーシング２からギヤハウジング１６への伝熱の低減に寄与する。

図５に示すように、他方のサイドカバー１０Ｂ内にも、断熱体としての複数の断熱部材４１Ｂ，４２Ｂ、すなわち断熱プレート４１Ｂおよび複数の断熱スペーサ４２Ｂが同様に設けられている。サイドカバー１０Ｂは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ｂと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ｂの外側に位置する外側サイドカバー３２Ｂを備えている。

サイドカバー１０Ｂ、断熱プレート４１Ｂ、および複数の断熱スペーサ４２Ｂの構成および配置は、サイドカバー１０Ａ、断熱プレート４１Ａ、および複数の断熱スペーサ４２Ｂと実質的に同じである。図５および図６を参照したサイドカバー１０Ａ、断熱プレート４１Ａ、および複数の断熱スペーサ４２Ｂの説明は、サイドカバー１０Ｂ、断熱プレート４１Ｂ、および複数の断熱スペーサ４２Ｂにも適用できるので、これらのその他の詳細な説明を省略する。

サイドカバー１０Ｂ内に形成された断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂは、ポンプケーシング２と軸受ハウジング１２との間に位置している。断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂは、サイドカバー１０Ｂよりも低い熱伝導率を有する。したがって、断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂは、ポンプケーシング２からサイドカバー１０Ｂを通じて軸受ハウジング１２への伝熱を低減する機能を有する。特に、冷却管２２を流れる冷却液でモータハウジング１４および軸受ハウジング１２を冷却しつつ、断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂはロータ室１内を高温に維持することができる。

断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂの総断面積は、サイドカバー１０Ｂの断面積よりも小さい。したがって、熱伝導率および断面積が小さい断熱プレート４１Ｂおよび断熱スペーサ４２Ｂは、ポンプケーシング２から軸受ハウジング１２への伝熱の低減に寄与する。

図７は、真空ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、図７に示すように、真空ポンプ装置は、断熱構造体２５Ａ，２５Ｂと、気体層２９Ａ，２９Ｂの両方を備えている。本実施形態によれば、断熱構造体２５Ａ，２５Ｂと気体層２９Ａ，２９Ｂにより、ロータ室１内を高温に維持することができる。

図８は、真空ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１，図２，図５，および図６を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、図８に示すように、真空ポンプ装置は、断熱構造体２５Ａ，２５Ｂと、断熱部材４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂの両方を備えている。本実施形態によれば、断熱構造体２５Ａ，２５Ｂと断熱部材４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂにより二重の断熱体が構成され、ロータ室１内を高温に維持することができる。

ロータ室１をより高温に維持するために、図９に示すように、ポンプケーシング２の外面にヒータ５０を設けてもよい。ヒータ５０の種類は特に限定されないが、例えば、電気式ヒータがポンプケーシング２の外面に取り付けられる。ポンプケーシング２はヒータ５０によって加熱され、ロータ室１は高い温度に維持されるので、プロセスガスに含まれる副生成物の固体化を確実に防ぐことができる。さらに、断熱構造体２５Ａ，２５Ｂは、ロータ室１内の熱を維持する機能を有するので、ヒータ５０の運転に必要な電力を削減することができる。

図９に示す実施形態は、図１に示す実施形態の真空ポンプ装置のポンプケーシング２の外面にヒータ５０を取り付けられた構造であるが、図９に示すヒータ５０は、図３、図５、図７、および図８に示すそれぞれの実施形態にも適用することができる。

図１０は、サイドヒータ５５Ａ，５５Ｂがサイドカバー１０Ａ，１０Ｂ内に埋設された一実施形態を示す断面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

サイドカバー１０Ａは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ａと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ａの外側に位置する外側サイドカバー３２Ａを備えている。サイドヒータ５５Ａは、内側サイドカバー３１Ａと外側サイドカバー３２Ａとの間に配置されている。

図１１に示すように、内側サイドカバー３１Ａの外面は、回転軸７が挿入される通孔２７を囲む溝５６を有しており、サイドヒータ５５Ａは溝５６内に設置される。サイドヒータ５５Ａは、通孔２７を囲むように配置されている。サイドヒータ５５Ａは、通孔２７を貫通する回転軸７を囲むように配置された環状ヒータである。サイドヒータ５５Ａの種類は特に限定さないが、電気式のヒータの一種であるシーズヒータをサイドヒータ５５Ａに用いることができる。

サイドカバー１０Ａは、ポンプケーシング２よりも、冷却管２１が設置されたギヤハウジング１６に近い位置にあるので、サイドカバー１０Ａの温度はポンプケーシング２に比べて低下しやすい。図１０および図１１に示す実施形態によれば、ポンプケーシング２と、ギヤハウジング（ハウジング構造体）１６との間にサイドヒータ５５Ａが設置される。サイドヒータ５５Ａは、サイドカバー１０Ａ自体を加熱することができるので、サイドカバー１０Ａによって端面が形成されるロータ室１内を高温にすることができる。

サイドヒータ５５Ａをサイドカバー１０Ａ内に配置するための具体的構成は、図１０および図１１に示す実施形態に限らない。例えば、サイドヒータ５５Ａが配置される孔を有するサイドカバー１０Ａを鋳造により形成し、その孔内にサイドヒータ５５Ａを挿入してもよい。この場合は、サイドカバー１０Ａは、内側サイドカバー３１Ａと外側サイドカバー３２Ａに分離していなくてもよい。

一実施形態では、図１２に示すように、複数のサイドヒータ５５Ａをサイドカバー１０Ａ内に配置してもよい。図１２に示す実施形態では、並列に延びる２本のサイドヒータ５５Ａがサイドカバー１０Ａ内に配置されている。３つ以上のサイドヒータ５５Ａが配置されてもよい。

図１０に示すように、サイドヒータ５５Ｂは、サイドカバー１０Ｂ内にも配置されている。サイドカバー１０Ｂは、ロータ室１の端面を形成する内側サイドカバー３１Ｂと、回転軸７の軸方向において内側サイドカバー３１Ｂの外側に位置する外側サイドカバー３２Ｂを備えている。内側サイドカバー３１Ｂの外面は溝（図示せず）を有しており、サイドヒータ５５Ｂは溝内に設置される。サイドヒータ５５Ｂは、回転軸７を囲むように配置された環状ヒータである。図１０乃至図１２を参照したサイドヒータ５５Ａおよびサイドカバー１０Ａの説明は、サイドヒータ５５Ｂおよびサイドカバー１０Ｂにも適用することができるので、サイドヒータ５５Ｂおよびサイドカバー１０Ｂのその他の説明を省略する。

図１０乃至図１２に示すサイドヒータ５５Ａ，５５Ｂは、図３、図５、図７、および図８に示すそれぞれの実施形態にも適用することができる。

図１３は、図８に示す断熱構造体２５Ａ，２５Ｂおよび断熱部材４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂと、図１０に示すサイドヒータ５５Ａ，５５Ｂを備えた真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。図１４は、図１３に示すＢ−Ｂ線断面図である。図１４に示すように、サイドヒータ５５Ａは、断熱プレート４１Ａを囲むように配置されている。図示しないが、サイドヒータ５５Ｂも同様に断熱プレート４１Ｂを囲むように配置されている。図１５に示すように、複数のサイドヒータ５５Ａをサイドヒータ５５Ａに設けてもよい。同様に、複数のサイドヒータ５５Ｂをサイドヒータ５５Ｂに設けてもよい。

図１３乃至図１５に示す実施形態によれば、二重の断熱体２５Ａ，２５Ｂ，４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂとサイドヒータ５５Ａ，５５Ｂとの組み合わせにより、ロータ室１内を高温に維持することができる。さらに、サイドヒータ５５Ａ，５５Ｂの運転に必要な電力を削減することができる。

図１６に示すように、サイドヒータ５５Ａ，５５Ｂと、ポンプケーシング２の外面に取り付けられたヒータ５０を組み合わせてもよい。サイドヒータ５５Ａ，５５Ｂとヒータ５０との組み合わせは、上述した各実施形態に適用することができる。

今まで説明した各実施形態では、ロータ室１の両側に断熱体が配置されているが、本発明はこのような配置に限定されない。一実施形態では、断熱体は、ロータ室１の一方側にのみ配置されてもよい。例えば、ギヤハウジング１６に冷却管２１が設けられていない場合には、断熱構造体２５Ａおよび／または断熱部材４１Ａ，４２Ａを省略してもよい。同様に、上述したサイドヒータ５５Ａ，５５Ｂはロータ室１の両側に配置されているが、一実施形態では、サイドヒータ５５Ａまたはサイドヒータ５５Ｂがロータ室１の一方側にのみ配置されてもよい。

図１７は、多段ポンプロータを備えた真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１７に示す真空ポンプ装置は、複数のロータ５ａ〜５ｅを備えた多段ポンプロータ５を備えている。吸気口２ａはポンプケーシング２のギヤ側の端部に位置し、排気口２ｂはポンプケーシング２の電動機側の端部に位置している。多段ポンプロータ５の回転に伴い、気体は圧縮されながら吸気口２ａから排気口２ｂに移送される。気体が圧縮されるときに生じる圧縮熱は、排気口２ｂの付近で最も高くなる。したがって、ロータ室１の排気側の温度は、ロータ室１の吸気側の温度よりも高い。

プロセスガスの種類によっては、昇華温度の比較的低い副生成物を含むものもある。そのような副生成物は、ロータ室１の吸気側で固体化しやすく、その一方でロータ室１の排気側では固体化しにくい。したがって、そのような場合は、図１７に示すように、真空ポンプ装置は、ギヤハウジング１６とポンプケーシング２の間にのみ、断熱構造体２５Ａおよび／または断熱部材４１Ａ，４２Ａおよび／またはサイドヒータ５５Ａを有してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ ロータ室
２ ポンプケーシング
２ａ 吸気口
２ｂ 排気口
５ ポンプロータ
７ 回転軸
８ 電動機
８Ａ モータロータ
８Ｂ モータステータ
１０Ａ，１０Ｂ サイドカバー
１２ 軸受ハウジング
１４ モータハウジング
１６ ギヤハウジング
１７ 軸受
１８ 軸受
２０ ギヤ
２１ 冷却管
２２ 冷却管
２５Ａ，２５Ｂ 断熱構造体
２７ 通孔
２９Ａ，２９Ｂ 気体層
３１Ａ，３１Ｂ 内側サイドカバー
３２Ａ，３２Ｂ 外側サイドカバー
３３ 窪み
３４ 空間
３５ シール
４１Ａ，４１Ｂ 断熱部材（断熱プレート）
４２Ａ，４２Ｂ 断熱部材（断熱スペーサ）
４５ 通孔
４７ 窪み
５０ ヒータ
５５Ａ，５５Ｂ サイドヒータ
５６ 溝

Claims (7)

1. ロータ室を内部に有するポンプケーシングと、
   前記ロータ室内に配置されたポンプロータと、
   前記ポンプロータが固定された回転軸と、
   前記回転軸に連結された電動機と、
   前記ロータ室の端面を形成するサイドカバーと、
   前記回転軸の軸方向において、前記サイドカバーの外側に位置するハウジング構造体と、
   前記ポンプケーシングと前記ハウジング構造体との間に位置する断熱体を備えている、真空ポンプ装置。
2. 前記断熱体は、前記サイドカバーと前記ハウジング構造体との間に挟まれた断熱構造体を含む、請求項１に記載の真空ポンプ装置。
3. 前記サイドカバーは、その内部に空間を有する中空構造を有しており、
   前記断熱体は、前記サイドカバーの前記空間内に存在する気体層を含む、請求項１または２に記載の真空ポンプ装置。
4. 前記断熱体は、前記サイドカバー内に配置された断熱部材を含む、請求項１または２に記載の真空ポンプ装置。
5. 前記サイドカバーは、前記ロータ室の端面を形成する内側サイドカバーと、前記軸方向において前記内側サイドカバーの外側に位置する外側サイドカバーを有し、
   前記断熱部材は、前記内側サイドカバーと前記外側サイドカバーとの間に挟まれている、請求項４に記載の真空ポンプ装置。
6. 前記断熱部材の断面積は、前記サイドカバーの断面積よりも小さい、請求項５に記載の真空ポンプ装置。
7. 前記サイドカバー内に配置されたサイドヒータをさらに備えている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の真空ポンプ装置。

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