JP7261139B2 - vacuum pump equipment - Google Patents
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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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vacuum pump device, and more particularly to a vacuum pump device suitably used for exhausting process gases used in manufacturing semiconductor devices, liquid crystals, LEDs, solar cells, and the like.
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。 2. Description of the Related Art In manufacturing processes for manufacturing semiconductor devices, liquid crystal panels, LEDs, solar cells, etc., a process gas is introduced into a process chamber to perform various treatments such as etching and CVD. A process gas introduced into the process chamber is evacuated by a vacuum pumping device. In general, vacuum pumping devices used in these manufacturing processes that require high cleanliness are so-called dry vacuum pumping devices that do not use oil in gas flow paths. A representative example of such a dry vacuum pump device is a positive displacement vacuum pump device that rotates a pair of pump rotors arranged in a rotor chamber in opposite directions to transfer gas.
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。 The process gas may contain byproducts with high sublimation temperatures. If the temperature in the rotor chamber of the vacuum pumping device is low, the by-products may solidify in the rotor chamber and deposit on the pump rotor and the inner surface of the pump casing. The solidified by-products impede the rotation of the pump rotor, causing the speed of the pump rotor to decrease and, in the worst case, the shutdown of the vacuum pump apparatus. Therefore, in order to prevent solidification of the by-product, a heater is attached to the outer surface of the pump casing to heat the rotor chamber.
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。 On the other hand, it is necessary to cool the electric motor that drives the pump rotor and the gear that is fixed to the rotating shaft of the pump rotor. Therefore, the vacuum pumping device described above usually includes a cooling system for cooling the electric motor and the gears. For example, the cooling system cools the electric motor and gears by circulating coolant through a cooling pipe provided in a motor housing that accommodates the electric motor and a cooling pipe provided in a gear housing that accommodates the gear. is configured to Such a cooling system can prevent overheating of the motor and gears and achieve stable operation of the vacuum pumping device.
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。 However, the heat of the pump casing heated by the heater is easily transferred to the motor housing and gear housing, which have low temperatures. As a result of such heat transfer, the temperature of the rotor chamber within the pump casing may drop. In particular, since the end surface of the rotor chamber is located near the motor housing or gear housing where the temperature is low, the temperature of the end surface of the rotor chamber tends to drop. As a result, by-products contained in the process gas may solidify within the rotor chamber. One possible countermeasure is to use a high-power heater, but such a heater requires more power and cannot achieve energy-saving operation of the vacuum pump device.
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。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a vacuum pump apparatus capable of preventing the temperature drop of the pump casing due to heat conduction and maintaining the inside of the rotor chamber at a high temperature.
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おり、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み、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おり、前記断熱部材は、前記回転軸が貫通する通孔を有する断熱プレートと、前記断熱プレートの周りに配置された複数の断熱スペーサを含む、真空ポンプ装置が提供される。 In one aspect, a pump casing having a rotor chamber inside, a pump rotor arranged in the rotor chamber, a rotating shaft to which the pump rotor is fixed, an electric motor connected to the rotating shaft, and the rotor chamber a side cover forming an end face; a housing structure positioned outside the side cover in the axial direction of the rotating shaft; and a heat insulator positioned between the pump casing and the housing structure , The heat insulator includes a heat insulating member disposed within the side cover, and the side cover includes an inner side cover forming an end surface of the rotor chamber and an outer side located outside the inner side cover in the axial direction. A side cover is provided, and the heat insulating member is sandwiched between the inner side cover and the outer side cover. The heat insulating member includes a heat insulating plate having a through hole through which the rotating shaft passes, and the heat insulating member. A vacuum pumping apparatus is provided that includes a plurality of insulating spacers positioned around a plate .
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。
In one aspect, the insulation includes an insulation structure sandwiched between the side cover and the housing structure.
In one aspect, the side cover has a hollow structure having a space therein, and the heat insulator includes a gas layer existing within the space of the side cover .
In one aspect, the cross-sectional area of the heat insulating member is smaller than the cross-sectional area of the side cover.
In one aspect, it further includes a side heater arranged inside the side cover.
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。 A thermal insulator disposed between the pump casing and the housing structure can reduce heat transfer from the pump casing to the housing structure. Therefore, the inside of the rotor chamber can be maintained at a high temperature.
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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a vacuum pumping device. The vacuum pumping device of the embodiments described below is a positive displacement vacuum pumping device. In particular, the vacuum pump device shown in FIG. 1 is a so-called dry vacuum pump device that does not use oil in gas flow paths. Since the dry vacuum pump device does not allow vaporized oil to flow upstream, it can be suitably used in semiconductor device manufacturing equipment that requires high cleanliness.
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。
As shown in FIG. 1, the vacuum pump device includes a
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。
The
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。
The vacuum pump device further includes
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。
The
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。
The vacuum pump device further includes a
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。
The
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。
The two electric motors 8 (only one
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。
A pair of
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。
A cooling
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。
Between the
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。
Some process gases handled by the vacuum pump device of this embodiment contain by-products that solidify as the temperature drops. During operation of the vacuum pump device, the process gas is compressed by the
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。
The
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。
Another housing structure, such as a bearing housing, may be arranged between the
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。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
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と軸受ハウジング12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。
Similarly, a
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。
The
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。
Another housing structure may be arranged between the
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。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the vacuum pump device. The configuration of this embodiment, which is not specifically described, is the same as that of the embodiment described with reference to FIG. 1, so redundant description thereof will be omitted. In this embodiment, a
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。
The
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。
4 is an enlarged sectional view of the
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。
When the outer surface of the
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、N2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。
A
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。
The
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。
As shown in FIG. 3, a
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。
A
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the vacuum pump device. Since the configuration of this embodiment, which is not particularly described, is the same as that of the embodiment described with reference to FIG. 3, redundant description thereof will be omitted. In this embodiment, a plurality of
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。
A plurality of
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。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the
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。
The
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。
The
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。
A total cross-sectional area of the
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。
As shown in FIG. 5, inside the
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42A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42A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。
The configuration and arrangement of the
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。
A
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。
A total cross-sectional area of the
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。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the vacuum pump device. The configuration of this embodiment, which is not particularly described, is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIG. 7, the vacuum pumping device includes both
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。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the vacuum pump device. The configuration of this embodiment, which is not particularly described, is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the vacuum pump device includes both
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。
In order to keep the
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。
The embodiment shown in FIG. 9 has a structure in which a
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。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an embodiment in which
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。
The side cover 10A includes an
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。
As shown in FIG. 11, the outer surface of the
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。
Since the
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。
The specific configuration for arranging the
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。
In one embodiment, as shown in FIG. 12,
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。
As shown in FIG. 10, the
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。
The
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を設けてもよい。同様に、複数のサイドヒータ55Bを設けてもよい。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an embodiment of a vacuum pump device provided with
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。
According to the embodiment shown in FIGS. 13 to 15, the inside of the
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。
As shown in FIG. 16, the
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。
Although the heat insulators are arranged on both sides of the
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。
FIG. 17 is a cross-sectional view of one embodiment of a vacuum pumping apparatus with a multi-stage pump rotor. Since the configuration of this embodiment, which is not particularly described, is the same as that of the embodiment shown in FIG. 13, redundant description thereof will be omitted. The vacuum pumping device shown in FIG. 17 comprises a
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。
Some types of process gases contain by-products with relatively low sublimation temperatures. Such by-products tend to solidify on the intake side of the
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。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiments can be made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in its broadest scope in accordance with the technical spirit defined by the claims.
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
1
42A, 42B heat insulating member (heat insulating spacer)
45 through
Claims (6)
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おり、
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み、
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おり、
前記断熱部材は、前記回転軸が貫通する通孔を有する断熱プレートと、前記断熱プレートの周りに配置された複数の断熱スペーサを含む、真空ポンプ装置。 a pump casing having a rotor chamber therein;
a pump rotor disposed within the rotor chamber;
a rotating shaft to which the pump rotor is fixed;
an electric motor coupled to the rotating shaft;
a side cover forming an end face of the rotor chamber;
a housing structure located outside the side cover in the axial direction of the rotating shaft;
a thermal insulator positioned between the pump casing and the housing structure;
the heat insulator includes a heat insulating member disposed within the side cover;
The side cover has an inner side cover forming an end face of the rotor chamber and an outer side cover positioned outside the inner side cover in the axial direction,
The heat insulating member is sandwiched between the inner side cover and the outer side cover,
The vacuum pump device, wherein the heat insulating member includes a heat insulating plate having a through hole through which the rotating shaft penetrates, and a plurality of heat insulating spacers arranged around the heat insulating plate.
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。 The side cover has a hollow structure with a space inside,
3. The vacuum pumping device according to claim 1, wherein said heat insulator includes a gas layer existing within said space of said side cover.
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