JP2022520431A - ドライタイプの粗引き真空ポンプ - Google Patents
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Abstract
Description
既知の粗引き真空ポンプは、「ルーツ」ポンプとしても知られている回転ローブを備えるもの、「クロー」ポンプとしても知られている爪を備えるもの、及びスクリュータイプに区別される。これらの真空ポンプは、動作中、ロータがステータ内で、互いに又はステータと機械的に接触することなく回転するため、「ドライ」と呼ばれる。つまり、ポンピングステージでオイルを使用しなくても良い可能性がある。
これらのガスが真空ポンプの出口で凝縮するのを防ぐために、パイプ又はガス処理システム(除害システムとも呼ばれる)に、時には加熱された、追加のパージガスを注入することによって、真空ポンプの下流に位置するパイプをパージすることが必要になる場合がある。
本発明の他の目的は、ポンピングされるガスのパージに関連するコストを削減することである。
- 吸入口と吐出口の間に直列に設けられたた少なくとも2段のポンピングステージを含むステータと、
- 前記少なくとも2段のポンピングステージ内に配置された2個のロータとを備え、前記ロータは、2つの軸によって支えられ、前記吸気口と前記吐出口の間にポンピングされるガスを同伴するために、反対方向に同期して回転するように構成された、ドライタイプの粗引き真空ポンプであって、
この真空ポンプはさらに、
- 前記ステータに設けられたダクトであって、入口オリフィスが少なくとも1つのパージガス源に接続され、少なくとも1つの出口オリフィスが前記吐出口と連絡するように構成され、最終段の前記ポンピングステージと連絡するダクト、及び
- 前記ダクトに注入されたパージガスの少なくとも一部を40℃より高い温度に加熱するようになっている加熱装置を含む、加熱されたパージガスを注入するための装置とを備えていることを特徴としている。
前記吐出ポンピングステージで注入されるパージガスは、ポンピングされるガス、特にH2、SiH4、TEOS等の潜在的に爆発性及び/又は可燃性のガス、又は反応副産物等の凝縮性ガスを効果的に希釈することを可能にする。
そのため、真空ポンプの下流にあるパイプ、ガス処理システム、及び真空ポンプにおいて、ポンピングされるガスが凝縮するのを防ぐことができ、真空ポンプの寿命を延ばすことができる。
従って、真空ポンプの下流において外部加熱する場合と比較して、パージガスを加熱するための電力消費を削減させることができる。
例示的な一実施形態によれば、前記ダクトは、シール装置とポンピングステージとの間の軸通路と連絡している。このようにシール装置の前に注入されたパージガスは、ポンピングされるガスとシール装置との間にバリアを形成することを可能にし、シール装置の寿命を延ばすことを可能にする。
- 前記加熱装置によって加熱された前記パージガスと流体連絡する温度プローブ、及び、
- 前記パージガスの温度を制御するために、前記加熱装置の電源と前記温度プローブに接続されたコントローラを含んでいてもよい。
このコントローラは、温度の異常を検出した場合、加熱されたパージガスを注入するための装置によるパージガスの注入を遮断することもできる。これは、余剰のパージガスを加熱できない場合には、過希釈しないことが望ましいためである。過希釈は、真空ポンプの熱平衡を変化させ、例えば凝縮性種が堆積するリスクが生じる。
この流量測定装置の出口を、さらにコントローラに接続することができ、このコントローラは、例えば、パージガスの流れが無いか、又は流量が少なすぎることを検出した場合、加熱電源を遮断することができる。
この真空ポンプは、ステータに少なくとも部分的に組み込まれ、ダクトを取り囲む冷却回路を備えていても良い。これにより、特に冷却回路によって温度制御ができるため、ホットパージガスの注入によってステータが過熱することはない。
この真空ポンプは、さらに、前記分配器によって分配されるパージガスの少なくとも一部を加熱するようになっている追加の加熱装置を有していてもよい。
この実施形態は例示である。説明は1つ又は複数の実施形態についてのみ言及しているが、それは必ずしも各符号が同じ実施形態に関連すること、又は特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味するわけではない。様々な実施形態の単純な特徴を組み合わせたり、交換したりして、他の実施形態を提供することもできる。
「上流」とは、ポンピングされるガスが循環する方向を基準にして、他の要素の前位を意味する。
対照的に、「下流」が意味するのは、ポンピングされるガスが循環する方向に関して後方のことであり、ガスが圧送される方向の上流に位置する要素は、下流に位置する要素よりも圧力が低い。
ドライタイプの粗引き真空ポンプ1は、1つのステータ2を備えており、このステータは、吸気口4と吐出口5との間に直列に設けられた少なくとも2段のポンピングステージ3a~3eと、これらの少なくとも2段のポンピングステージ3a~3e内に配置された2個のロータ6とを含んでいる(図1参照)。
各ポンピングステージ3a、3b、3c、3d、3eは、2個のロータ6を収容する1つのチャンバによって形成され、各チャンバは、それぞれその入口及び出口を有している。
回転中、入口から引き込まれたガスは、ロータ6とステータ2との間に形成された容積に閉じ込められ、次にロータ6によって、次のステージに向かって送られる。
連続するポンピングステージ3a~3eは、先行するポンピングステージ3a~3dの出口を、次のポンピングステージ3b~3eの入口に結合する、それぞれのステージ間導管9によって、次々に直列に結合されている。
第1段のポンピングステージ3a(低圧ポンピングステージとも呼ばれる)の入口は、真空ポンプ1の吸気口4と連絡している。最終段のポンピングステージ3e(高圧ポンピングステージ、又は吐出ポンピングステージとも呼ばれる)は、吐出口5と連絡している。
高圧ポンピングステージ3eと低圧ポンピングステージ3aとの間に挿入されたポンピングステージ3b、3c、3dは、中間ポンピングステージと呼ばれる。
真空ポンプ1は、大気圧で始動することができ、ポンピングされるガスを大気圧で吐出するように構成された粗引き真空ポンプである。
軸7を駆動するモータ8は、例えば真空ポンプ1の一端、例えば最終段のポンピングステージ3eの側に配置されている。
例えば、真空ポンプ1は、モータ8と第1又は最終段のポンピングステージ3a又は3eとの間に配置された、1つの潤滑剤溜め10を備えている。
各軸7の軸受11は、真空ポンプ1のもう一方の端において、グリースで、又は第2の潤滑剤溜めを使用して、潤滑される。
これらのシール装置13a、13bは、2つの回転軸7の周りの軸通路14a、14bにおいて非常に低いコンダクタンスを生成し、これにより、2つの軸7を回転させながら、特に潤滑剤溜め10からドライポンピングステージ3a~3eへの潤滑流体の通過を大幅に制限することが可能である。
各シール装置13a、13bは、例えば、1つの軸7を取り囲む2つのシール等の、少なくとも1つのシールを備えている(図3参照)。このシールは、例えば、リップシール、ラビリンスシール又はラビリンスと呼ばれるラビングシール、あるいはこれらの組み合わせである。
このダクト16は、ステータ2内に設けられている。ダクト16の入口オリフィス16aは、パージガスの少なくとも1つの吐出源に接続されるように構成されている。このダクト16は、吐出口5と連絡する最終段のポンピングステージ3eと連絡し、窒素等のパージガスを吐出ポンピングステージ3e内に注入するための、少なくとも1つの出口オリフィス16b、16cを有している。
より具体的には、ダクト16は、高圧ポンピングステージ3eに対して配置されたステータ2の第1の支持体17(又は高圧支持体)内に設けても良い(図1及び図3参照)。ダクト16は、例えば、ポンピングステージ3eの2つの軸通路14a、14bと連絡している(図4参照)。
加熱されたパージガスを注入するための装置15は、ダクト16に注入されるパージガスを、少なくとも部分的に40℃より高い温度に加熱するように構成された加熱装置24を備えている。加熱温度は、例えば、200℃未満である。設定温度として、例えばパージガスを100℃に加熱するための温度が予想される。
加熱されたパージガスの流量は、例えば、20slm(すなわち、33.8Pa.m3/s)より多く、例えば、120slm(すなわち、202.7Pa.m3/s)のように、200slm(すなわち338Pa.m3/s)より少ない。
少なくとも1つの軸通路14a、14bに注入される、潜在的に加熱されていないパージガスと加熱されたパージガスの混合物は、ポンピングされるガス、特に、H2、SiH4、TEOS等の潜在的に爆発性及び/又は可燃性のガス、又は反応副産物等の凝縮性ガスを効果的に希釈するために、パージガスの流量を著しく増加させることを可能にする。
大量のパージガスを最終段のポンピングステージ3eに直接注入することにより、真空ポンプ1と真空ポンプの下流にある従来技術のパージガス注入点との間の低温又は不十分に希釈された領域を排除することが可能になる。
これにより、ポンピングされるガスが、真空ポンプ1の下流に位置するパイプ内、又はガス処理システム内、及び真空ポンプ1内で凝縮するのを防ぐことができ、真空ポンプの寿命を延ばすことができる。
加熱カートリッジの管27の出口27bを真空ポンプ1のダクト16に接続するパイプ21bは、例えば、断熱されている。
従って、電源は、温度プローブ28によって行われる温度測定に従って、所与の温度設定値になるように制御することができる。また、加熱カートリッジ内のパージガスを加熱するための電力は、パージガスの流量及び要求される温度設定値に従って自動的に調整することができる。
流量調整器32及び流量測定装置33は、例えば、加熱装置24の上流に、パージガスがパージガス源から加熱装置24に向かって流れる方向(図5の矢印を参照)に配置されている。遮断弁34は、加熱装置24の上流、例えば、流量調整器32と流量測定装置33との間に配置することができる。加熱されたパージガスを注入するための装置15は、例えば、ステータ2を支持する真空ポンプ1のシャーシに設けられている。
この例示的な一実施形態によれば、軸受パージダクト35は、2つの軸7の軸線に直交しており、2つの軸7の間に挿入された第1の線形部分を有する。この第1の線形部分は、端部がそれぞれの軸受11と連絡する第2の線形部分と連絡している(図3参照)。
真空ポンプ1は、例えば、ポンピングステージ3b~3dの出口の近くで、それぞれのステージ間導管9に開口する、例えば3つのステージパージダクト36を備えている。
軸受パージダクト35、ステージパージダクト36、ダクト16、及び加熱装置24の出口27bに接続されたパイプ21bは、例えば、1つの分配器38を介して、真空ポンプ1の外部のパージガス源に接続されるように構成されている(図7参照)。
第1の分岐38bは、共通の幹38aを、ステータ2の第2の支持体37に設けられた軸受パージダクト35に接続している。第2の分岐38cは、ダクト38d、38eによって、ステージパージダクト36及びダクト16に接続されている。
2 ステータ
3a、3b、3c、3d、3e ポンピングステージ
4 吸気口
5 吐出口
6 ロータ
7 軸
8 モータ
9 ステージ間導管
10 潤滑剤溜め
11 軸受
12 歯車
13a、13b シール装置
14a、14b 軸通路
15 加熱されたパージガスを注入するための装置
16 ダクト
16a 入口オリフィス
17 第1の支持体
18 線形部分
20a、20b 空洞
21a、21b パイプ
22 カップリング
24 加熱装置
25 冷却回路
26 抵抗加熱要素
27 管
27a 入口
27b 出口
28 温度プローブ
30 コントローラ
32 流量調整器
33 流量測定装置
34 遮断弁
35 軸受パージダクト
36 ステージパージダクト
37 第2の支持体
38 分配器
38a 共通の幹
38b 第1の分岐
38c 第2の分岐
38d ダクト
38e ダクト
39 追加の加熱装置
Claims (15)
- ドライタイプの粗引き真空ポンプ(1)であって、
吸気口(4)と、吐出口(5)と、前記吸気口(4)と前記吐出口(5)の間に直列に設けられ少なくとも2段のポンピングステージ(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)を含むステータ(2)と、前記少なくとも2段のポンピングステージ(3a)~(3e)内に配置された2個のロータ(6)とを備え、
前記ロータ(6)は、2つの軸(7)によって支えられ、前記吸気口(4)と前記吐出口(5)の間でポンピングされるガスを同伴するために反対方向に同期して回転するように構成されているものにおいて、
前記ステータ(2)内に設けられたダクト(16)と、前記ダクトに加熱されたパージガスを注入するための装置(15)とを備えており、
前記ダクト(16)は、その入口オリフィス(16a)が少なくとも1つのパージガス源に接続されるように構成され、少なくともその1つの出口オリフィス(16b)、(16b)は、前記吐出口(5)と連通する最終段の前記ポンピングステージ(3e)と連通されており、
前記加熱されたパージガスを注入するための装置(15)は、前記ダクト(16)に注入される前記パージガスを少なくとも部分的に40℃より高い温度に加熱するように構成された加熱装置(24)を含んでいることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1において、
前記ダクト(16)の前記出口オリフィス(16b)、(16c)は、前記2つの軸(7)と、前記ステータ(2)の軸通路(14a)、(14b)との間のクリアランスを介して、前記最終段のポンピングステージ(3e)と連通している前記ステータ(2)の少なくとも1つの前記軸通路(14a)、(14b)と連通していることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1又は2において、
前記ダクト(16)は、前記ポンピングステージ(3e)の前記2つの軸通路(14a)、(14b)と連通していることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項3において、
前記ダクト(16)は、前記入口オリフィス(16a)に接続された線形部分(18)を有し、前記線形部分(18)は、前記2つの軸(7)の間に設けられ、2つの月形の空洞(20a)、(20b)と連通しており、前記空洞(20a)、20b)はそれぞれの前記軸通路(14a)、(14b)と連通していることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項2~4のいずれか1項において、
前記軸通路(14a)、(14b)をシールするために、前記真空ポンプ(1)の潤滑軸受(11)と前記ポンピングステージ(3e)との間に挿入された少なくとも1つのシール装置(13a)、(13b)を備え、
前記ダクト(16)は、前記シール装置(13a)、(13b)と前記ポンピングステージ(3e)との間で前記軸通路(14a)、(14b)と連通していることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~5のいずれか1項において、
前記加熱されたパージガスを注入するための装置(15)は、さらに、
前記加熱装置(24)によって加熱された前記パージガスと流体的に連通している温度プローブ(28)、及び
前記パージガスの温度を制御するために、前記加熱装置(24)の電源及び前記温度プローブ(28)に接続されたコントローラ(30)を備えていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~6のいずれか1項において、
前記加熱装置(24)は、入口(27a)と出口(27b)を有する管(27)内に配置された抵抗加熱要素(26)を含む加熱カートリッジを含み、前記管内で前記パージガスが循環して加熱されるように構成されていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~7のいずれか1項において、
前記加熱されたパージガスを注入するための装置(15)は、前記加熱されたパージガスの流量の割合が、前記ダクト(16)に注入される前記パージガスの流量の10%~100%の間であるように構成されていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~8のいずれか1項において、
前記加熱されたパージガスを注入するための装置(15)は、加熱された前記パージガスの流量が33.8Pa.m3/sより大きくなるように構成されていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~9のいずれか1項において、
前記加熱装置(24)は、前記パージガスを200℃より低い温度に加熱するように構成されていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~10のいずれか1項において、
前記ステータ(2)に少なくとも部分的に組み込まれ前記ダクト(16)を取り囲む、冷却回路(25)を備えていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~11のいずれか1項において、
前記ステータ(2)に設けられ、前記パージガス源に接続されるように構成され、前記真空ポンプ(1)の少なくとも1つの前記軸受(11)に通じる、軸受パージダクト(35)を備えていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項1~12のいずれか1項において、
前記ステータ(2)に設けられ、前記パージガスの吐出源に接続され、前記1つのポンピングステージの出口を次の前記ポンピングステージの入口に接続する前記ステージ間導管(9)に開口するように構成された、少なくとも1段のパージダクト(36)を備えていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項12又は13において、
分配器(38)を備えており、前記分配器は、一方が前記パージガスの吐出源に、他方が、前記軸受パージダクト(35)、前記ステージパージダクト(36)、及び前記ダクト(16)及び前記加熱装置(24)の出口(27b)に接続されたパイプ(21b)に結合されるように構成されていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。 - 請求項14において、
前記分配器(38)によって分配された前記パージガスの少なくとも一部を加熱するように構成された追加の加熱装置(39)を備えていることを特徴とする粗引き真空ポンプ(1)。
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