KR102492460B1

KR102492460B1 - 진공 펌프와 그 냉각 부품

Info

Publication number: KR102492460B1
Application number: KR1020207031754A
Authority: KR
Inventors: 도오루 미와타; 요시유키 다카이; 요시유키 사카구치
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2023-01-27
Also published as: US20210207619A1; JPWO2019229863A1; JP7138167B2; EP3805567A1; WO2019229863A1; US11204042B2; CN112088251A; EP3805567A4; CN112088251B; KR20210016517A

Abstract

진공 펌프를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라, 냉각 부품에 대한 냉각 배관의 접속 작업을 행할 수 있고, 사용하기 편리한 진공 펌프 및 냉각 부품을 제공하기 위하여, 냉각 부품(8)은, 제1 및 제2 포트(81A, 81B)로 이루어지는 복수의 포트쌍(81)과, 복수의 포트쌍의 각 포트에 연통하는 냉매의 유로(82)와, 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단(83)을 구비하며, 복수의 포트쌍은, 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되고, 설정 수단은, 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정한다.

Description

진공 펌프와 그 냉각 부품

본 발명은, 반도체 제조 프로세스 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버, 그 외의 진공 챔버의 가스 배기 수단으로서 이용되는 진공 펌프에 관한 것이고, 특히, 펌프 메인터넌스의 필요성을 정확하게 판단하는 데에 적합한 것이다.

종래, 이러한 종류의 진공 펌프로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 진공 펌프가 알려져 있다. 이 진공 펌프(이하 「종래의 진공 펌프」라고 한다)는, 외통(127)이나 베이스부(129) 등으로 이루어지는 외장 케이스의 내측에 회전체(103)가 수용되어 있고, 그 회전체(103)의 회전에 의하여 가스를 흡기하여 배기하는 구조로 되어 있다.

또한, 종래의 진공 펌프에서는, 외장 케이스를 구성하는 베이스부(129)에 대하여 냉각 부품으로서 수랭관(149)을 설치함으로써, 진공 펌프의 냉각을 행하고 있다.

그러나, 종래의 진공 펌프에 의하면, 수랭관(149)은 베이스부(129)에 매설되어 있고, 수랭관(149)에 대하여 냉각수를 공급하거나 수랭관(149)으로부터 냉각수를 배출하거나 하는 냉각수 공급·배출용 포트는 소정의 위치에 고정되어 있다. 이 때문에, 소정의 현장에 진공 펌프를 설치한 상태에 있어서, 그 냉각수 공급·배출용 포트의 위치가 현장의 냉각 배관 레이아웃에 대응하지 않는 경우도 있고, 이 경우, 현장에서의 냉각수 공급·배출용 포트에 대한 냉각 배관의 접속 작업이 곤란해지는 등, 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 신속하게 진공 펌프의 냉각 부품에 대한 냉각 배관의 접속 작업을 행할 수 없어, 사용하기 불편하다고 하는 문제점을 갖고 있다.

이상의 설명에 있어서, 괄호 안의 부호는 특허문헌 1에서 이용되고 있는 부호이다.

국제공개 WO2012/053270 일본국 특허공개 2017-194040호 공보

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 진공 펌프를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 신속하게, 진공 펌프의 냉각 부품에 대한 냉각 배관의 접속 작업을 행할 수 있고, 사용하기 편리한 진공 펌프와 그 냉각 부품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 회전체의 회전에 의하여 가스를 흡기하여 배기하는 진공 펌프이며, 상기 회전체를 수용하는 외장 케이스와, 상기 외장 케이스의 외주에 배치된 냉각 부품을 갖고, 상기 냉각 부품은, 제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍과, 상기 복수의 포트쌍의 상기 각 포트에 연통하는 냉매의 유로와, 상기 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단을 구비하며, 상기 복수의 포트쌍은, 상기 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되고, 상기 설정 수단은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 상기 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 진공 펌프의 외장 케이스 외주에 배치되는, 진공 펌프의 냉각 부품이며, 제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍과, 상기 복수의 포트쌍의 각 포트에 연통하는 냉매의 유로와, 상기 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단을 구비하고, 상기 복수의 포트쌍은, 상기 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되며, 상기 설정 수단은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 상기 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 설정 수단으로서, 접속관을 채용하고, 상기 접속관은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍을 사용하여 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급 및 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 행하는 경우에, 선택되어 있지 않은 다른 포트쌍에 장착됨으로써, 상기 다른 포트쌍을 구성하는 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 접속시키는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 설정 수단으로서, 중간 유로, 그리고, 제1 및 제2 마개를 채용하고, 상기 중간 유로는, 상기 제1 마개를 삽입하기 위한 마개 삽입 구멍부를 가지며, 또한, 상기 복수의 포트쌍을 구성하는 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 접속하도록 구성되고, 상기 제1 마개는, 상기 중간 유로의 상기 마개 삽입 구멍부에 소정량 삽입됨으로써, 그 삽입량에 따라, 상기 마개 삽입 구멍부로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 상기 중간 유로 내에 있어서의 냉매의 흐름을 차단하는 수단으로서의 기능, 및, 상기 마개 삽입 구멍부로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 상기 중간 유로 내에 있어서의 냉매의 흐름을 유지하는 수단으로서의 기능을 구비하며, 상기 제2 마개는, 상기 복수의 포트쌍을 구성하는 상기 제1, 제2 포트에 착탈 가능하게 장착되고, 그 장착 시에는 상기 제1, 제2 포트를 통한 냉매의 출입을 금지하는 수단으로서 기능하는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명에서는, 진공 펌프와 그 냉각 부품의 구체적인 구성으로서, 상술과 같이, 포트쌍이 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 복수 설치되어 있다고 하는 구성을 채용했다. 이 때문에, 진공 펌프를 설치하는 현장에 있어서, 복수의 포트쌍 중에서 현장의 냉각 배관 레이아웃에 대응하는 하나의 포트쌍을 선택하고, 선택한 포트쌍에 대하여 대응하는 냉각 배관을 접속하면 되기 때문에, 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 신속하게, 진공 펌프의 냉각 부품에 대한 냉각 배관의 접속 작업을 행할 수 있으며, 사용하기 편리한 진공 펌프와 그 냉각 부품을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도이다.
도 2는, 도 1의 진공 펌프에서 채용한 냉각 부품의 제1 개념도이다.
도 3은, 도 2의 냉각 부품에 있어서, 진공 펌프를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍을 변경한 예의 설명도이다.
도 4는, 도 2의 진공 펌프에서 채용한 냉각 부품의 제2 개념도이다.
도 5는, 도 4의 냉각 부품에 있어서, 진공 펌프를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍을 변경한 예의 설명도이다.
도 6은, 멈춤 마개 또는 메움 마개로서 기능하는 제1 마개의 일부 단면 모식도(메움 마개로서 기능하고 있는 상태)이다.
도 7은, 도 6에 나타낸 제1 마개의 동작 설명도(멈춤 마개로서 기능하고 있는 상태)이다.
도 8은, 본 발명을 적용한 다른 진공 펌프의 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도, 도 2는, 도 1의 진공 펌프에서 채용한 냉각 부품의 제1 개념도이다.

도 1의 진공 펌프(P1)는, 외장 케이스(1)와, 외장 케이스(1) 내에 수용된 회전체(2)와, 회전체(2)를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단(3)과, 회전체(2)를 회전 구동하는 구동 수단(4)과, 회전체(2)의 회전에 의하여 가스를 흡기하기 위한 흡기구(5)와, 흡기구(5)로부터 흡기한 가스를 배기하기 위한 배기구(6)와, 흡기구(5)로부터 배기구(6)를 향하여 이행하는 가스의 유로(7)(이하 「가스 유로」라고 한다)와, 외장 케이스(1)의 외주에 배치된 냉각 부품(8)을 구비하고, 또한, 회전체(2)의 회전에 의하여 가스를 흡기하여 배기하는 구조로 되어 있다.

외장 케이스(1)는 펌프 베이스(1B)와 그 위에 위치하는 통 형상의 펌프 케이스(1A)를 갖고, 펌프 케이스(1A)의 상단부측은 상기 흡기구(5)로서 개구하고 있다. 흡기구(5)는, 진공 분위기 중에서 소정의 프로세스를 실행하는 장치, 예를 들면 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버 등과 같이 고진공이 되는 진공 챔버(도시 생략)에 접속된다.

펌프 베이스(1B)의 하단부 측면에는 배기 포트(9)가 설치되어 있고, 배기 포트(9)의 일단은 상기 가스 유로(7)에 연통하며, 이 배기 포트(9)의 타단은 상기 배기구(6)로서 개구한 형태로 되어 있다. 배기구(6)는 도시하지 않은 보조 펌프에 연통 접속된다.

펌프 케이스(1A) 내의 중앙부에는 스테이터 칼럼(10)이 설치되어 있다. 이 스테이터 칼럼(10)은, 펌프 베이스(1B)로부터 흡기구(5)의 방향을 향하여 기립한 구조로 되어 있다. 이와 같은 구조의 스테이터 칼럼(10)에는 각종 전장 부품(후술하는 구동 모터(15) 등을 참조)이 장착되어 있다. 도 1의 진공 펌프에서는, 스테이터 칼럼(10)과 펌프 베이스(1B)가 일 부품으로서 일체화한 구조를 채용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도시는 생략하지만, 스테이터 칼럼(10)과 펌프 베이스(1B)는 별도 부품으로서 구성해도 된다.

스테이터 칼럼(10)의 외측에는 상기 회전체(2)가 설치되어 있다. 즉, 스테이터 칼럼(10)은 회전체(2)의 내측에 위치하도록 구성되어 있고, 회전체(2)는, 펌프 케이스(1A) 및 펌프 베이스(1B)에 내포되며, 또한, 스테이터 칼럼(10)의 외주를 둘러싸는 원통 형상으로 되어 있다.

스테이터 칼럼(10)의 내측에는 회전축(12)이 설치되어 있다. 회전축(12)은, 그 상단부측이 흡기구(5)의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 또한, 이 회전축(12)은, 자기 베어링(구체적으로는, 공지의 2조(組)의 레이디얼 자기 베어링(13)과 1조의 액시얼 자기 베어링(14))에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 스테이터 칼럼(10)의 내측에는 구동 모터(15)가 설치되어 있고, 이 구동 모터(15)에 의하여 회전축(12)은 그 축심 둘레로 회전 구동된다.

회전축(12)의 상단부는 스테이터 칼럼(10)의 원통 상단면으로부터 상방으로 돌출하고 있고, 이 돌출한 회전축(12)의 상단부에 대하여 회전체(2)의 상단측이 볼트 등의 체결 수단으로 일체로 고정되어 있다. 따라서, 회전체(2)는, 회전축(12)을 통하여, 자기 베어링(레이디얼 자기 베어링(13), 액시얼 자기 베어링(14))으로 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 지지 상태로 구동 모터(15)를 기동함으로써, 회전체(2)는, 회전축(12)과 일체로 그 축심 둘레로 회전할 수 있다. 요컨데, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 자기 베어링이 회전체(2)를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단으로서 기능하고, 또한, 구동 모터(15)가 회전체(2)를 회전 구동하는 구동 수단으로서 기능한다.

그리고, 도 1의 진공 펌프(P1)는, 흡기구(5)로부터 배기구(6)까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 날개 배기단(16)을 구비하고 있다.

또한, 도 1의 진공 펌프(P1)는, 복수의 날개 배기단(16)의 하류부, 구체적으로는 복수의 날개 배기단(16) 중 최하단의 날개 배기단(16(16-n))으로부터 배기구(6)까지의 사이에, 나사 홈 펌프단(17)을 구비하고 있다.

《날개 배기단(16)의 상세》

도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 회전체(2)의 대략 중간으로부터 상류가 복수의 날개 배기단(16)으로서 기능한다. 이하, 복수의 날개 배기단(16)을 상세하게 설명한다.

회전체(2)의 대략 중간으로부터 상류의 회전체(2) 외주면에는, 회전체(2)와 일체로 회전하는 회전 날개(18)가 복수 설치되어 있고, 이들 회전 날개(18)는, 날개 배기단(16(16-1, 16-2,…16-n)) 마다, 회전체(2)의 회전 중심축(구체적으로는 회전축(12)의 축심) 혹은 외장 케이스(1)의 축심(이하 「펌프 축심」이라고 한다)을 중심으로 하여 방사 형상으로 소정 간격으로 배치되어 있다. 또한, 회전 날개(18)는, 그 구조상, 회전체(2)와 일체로 회전하므로, 회전체(2)를 구성하는 요소이며, 이하, 회전체(2)라고 할 때는 회전 날개(18)를 포함하는 것으로 한다.

한편, 외장 케이스(1) 내(구체적으로는, 펌프 케이스(1A)의 내주측)에는, 복수의 고정 날개(19)가 설치되어 있고, 각 고정 날개(19)의 펌프 경방향 및 펌프 축심 방향의 위치는, 펌프 베이스(1B) 상에 다단으로 적층된 복수의 고정 날개 스페이서(20)에 의하여 위치 결정 고정되어 있다. 이들 고정 날개(19)도 또한, 회전 날개(18)와 마찬가지로, 날개 배기단(16(16-1, 16-2,…16-n)) 마다, 펌프 축심을 중심으로 하여 방사 형상으로 소정 간격으로 배치되어 있다.

즉, 각 날개 배기단(16(16-1, 16-2,…16-n))은, 흡기구(5)로부터 배기구(6)까지의 사이에 다단으로 설치됨과 더불어, 날개 배기단(16(16-1, 16-2,…16-n)) 마다 방사 형상으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 날개(18)와 고정 날개(19)를 구비하고, 이들 회전 날개(18)와 고정 날개(19)로 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있다.

어느 회전 날개(18)도, 회전체(2)의 외경 가공부와 일체적으로 절삭 가공으로 잘라내어 형성한 블레이드 형상의 절삭 가공품이며, 가스 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다. 어느 고정 날개(19)도 또한, 가스 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

《복수의 날개 배기단(16)에서의 배기 동작의 설명》

이상의 구성으로 이루어지는 복수의 날개 배기단(16)에 있어서, 최상단의 날개 배기단(16(16-1))에서는, 구동 모터(15)의 기동에 의하여, 회전축(12) 및 회전체(2)와 일체로 복수의 회전 날개(18)가 고속으로 회전하고, 회전 날개(18)의 회전 방향 전면 또한 하향(흡기구(5)로부터 배기구(6)를 향하는 방향, 이후 하향이라고 약기한다)의 경사면에 의하여 흡기구(5)로부터 입사한 가스 분자에 하향 방향 또한 접선 방향의 운동량을 부여한다. 이와 같은 하향 방향의 운동량을 갖는 가스 분자가, 고정 날개(19)에 설치되어 있는 회전 날개(18)와 회전 방향으로 역방향인 하향의 경사면에 의하여, 다음의 날개 배기단(16(16-2))에 송입(送入)된다.

다음의 날개 배기단(16(16-2)) 및 그 이후의 날개 배기단(16)에서도, 최상단의 날개 배기단(16(16-1))과 마찬가지로, 회전 날개(18)가 회전하고, 상기와 같은 회전 날개(18)에 의한 가스 분자에 대한 운동량의 부여와 고정 날개(19)에 의한 가스 분자의 송입 동작이 행해짐으로써, 흡기구(5) 부근의 가스 분자는, 회전체(2)의 하류를 향하여 순차 이행하도록 배기된다.

이상과 같은 복수의 날개 배기단(16)에서의 가스 분자의 배기 동작으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 복수의 날개 배기단(16)에서는, 회전 날개(18)와 고정 날개(19)의 사이에 설정된 간극이 가스를 배기하기 위한 유로(이하 「블레이드 간 배기 유로(7A)」라고 한다)로 되어 있다.

《나사 홈 펌프단(17)의 상세》

도 1의 진공 펌프(P1)는, 회전체(2)의 대략 중간으로부터 하류가 나사 홈 펌프단(17)으로서 기능한다. 이하, 나사 홈 펌프단(17)을 상세하게 설명한다.

나사 홈 펌프단(17)은, 회전체(2)의 외주측(구체적으로는, 회전체(2)의 대략 중간으로부터 하류의 회전체(2) 부분의 외주측)에 나사 홈 배기 유로(7B)를 형성하는 수단으로서, 나사 홈 배기부 스테이터(21)를 갖고 있다. 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 구체적인 구성예로서, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 이러한 나사 홈 배기부 스테이터(21)는, 진공 펌프(P1)의 고정 부품으로서 펌프 베이스(1B)와 펌프 케이스(1A)의 사이에 개재시킴으로써, 외장 케이스(1)의 일부를 구성하고 있지만, 이와 같은 구성예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 펌프 베이스(1B)와 펌프 케이스(1A)를 볼트 등의 체결 수단으로 연결한 구조에서는, 펌프 케이스(1A)의 내측에 나사 홈 배기부 스테이터(21)를 배치해도 된다.

나사 홈 배기부 스테이터(21)는, 그 내주면이 회전체(2)의 외주면에 대향하도록 배치된 원통형의 고정 부재이며, 회전체(2)의 대략 중간으로부터 하류의 회전체(2) 부분을 둘러싸도록 배치되어 있다.

그리고, 회전체(2)의 대략 중간으로부터 하류의 회전체(2) 부분은, 나사 홈 펌프단(17)의 회전 부품으로서 회전하는 부분이며, 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 내측에, 소정의 갭을 통하여 삽입·수용되어 있다.

나사 홈 배기부 스테이터(21)의 내주부에는, 깊이가 하방을 향하여 소경화한 테이퍼 콘 형상으로 변화하는 나사 홈(22)이 형성되어 있다. 이 나사 홈(22)은 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 상단으로부터 하단에 걸쳐 나선 형상으로 새겨져 있다.

상기와 같은 나사 홈(22)을 구비한 나사 홈 배기부 스테이터(21)에 의하여, 회전체(2)의 외주측에는, 가스를 배기하기 위한 나사 홈 배기 유로(7B)가 형성된다. 도시는 생략하지만, 앞서 설명한 나사 홈(22)을 회전체(2)의 외주면에 형성함으로써, 상기와 같은 나사 홈 배기 유로(7B)가 설치되도록 구성해도 된다.

나사 홈 펌프단(17)에서는, 나사 홈(22)과 회전체(2)의 외주면에서의 드래그 효과에 의하여 가스를 압축하면서 이송하기 때문에, 이러한 나사 홈(22)의 깊이는, 나사 홈 배기 유로(7B)의 상류 입구측(흡기구(5)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 깊고, 그 하류 출구측(배기구(6)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 얕아지도록 설정되어 있다.

나사 홈 배기 유로(7B)의 입구(상류 개구단)는, 앞서 설명한 블레이드 간 배기 유로(7A)의 출구, 구체적으로는, 최하단의 날개 배기단(16-n)을 구성하는 고정 날개(19)와 나사 홈 배기부 스테이터(21) 사이의 간극(이하 「최종 간극(GE)」이라고 한다)을 향하여 개구하고, 또한, 이 나사 홈 배기 유로(7B)의 출구(하류 개구단)는, 펌프 내 배기구측 유로(7C)를 통하여 배기구(6)에 연통하고 있다.

펌프 내 배기구측 유로(7C)는, 회전체(2)나 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 하단부와 펌프 베이스(1B)의 내측 바닥부의 사이에 소정의 간극(도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 스테이터 칼럼(10)의 하부 외주를 일주하는 형태의 간극)을 설치함으로써, 나사 홈 배기 유로(7B)의 출구로부터 배기구(6)에 연통하도록 형성되어 있다.

《나사 홈 펌프단(17)에서의 배기 동작의 설명》

앞서 설명한 복수의 날개 배기단(16)에서의 배기 동작에 의한 이송에 의하여 최종 간극(GE)(블레이드 간 배기 유로(7A)의 출구)에 도달한 가스 분자는, 나사 홈 배기 유로(7B)로 이행한다. 이행한 가스 분자는, 회전체(2)의 회전에 의하여 생기는 드래그 효과에 의하여, 천이류로부터 점성류로 압축되면서 펌프 내 배기구측 유로(7C)를 향하여 이행한다. 그리고, 펌프 내 배기구측 유로(7C)에 도달한 가스 분자는 배기구(6)에 유입되고, 도시하지 않은 보조 펌프를 통하여 외장 케이스(1)의 밖으로 배기된다.

《진공 펌프(P1) 내에 있어서의 가스 유로(7)의 설명》

이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 가스 유로(7)는, 블레이드 간 배기 유로(7A), 최종 간극(GE), 나사 홈 배기 유로(7B), 및, 펌프 내 배기구측 유로(7C)를 포함하여 구성되고, 이 가스 유로(7)를 통과하여 가스는 흡기구(5)로부터 배기구(6)를 향하여 이행한다.

《냉각 부품(8)의 설명》

회전체(2)(복수의 회전 날개(18)를 포함한다)의 열은, 고정 날개(19)나 고정 날개 스페이서(20)측으로 방사되고, 최하단의 고정 날개 스페이서(20E(20))로부터 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 방향으로 이행한다. 이 때문에, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 일부에 냉각 부품(8)을 내장하고 있다.

도 2를 참조하면, 냉각 부품(8)은, 제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍(81)과, 복수의 포트쌍(81)의 각 포트(81A, 81B)에 연통하는 냉매의 유로(82)(이하 「냉매 유로(82)」라고 한다)와, 복수의 포트쌍(81)의 사용 형태를 설정하는 설정 수단(83)을 구비하고 있다.

복수의 포트쌍(81)은, 외장 케이스(1)의 둘레 방향(C1)을 따라 설치되어 있다. 도 2의 예에서는, 포트쌍(81)을 2개 마련하고 있지만, 포트쌍(81)의 수는 2개에 한정되지 않고, 필요에 따라서 적절히 늘릴 수 있다.

또한, 도 2의 예에서는, 2개의 포트쌍(81)은 진공 펌프(P1)의 펌프 축심으로부터 펌프 경방향을 따라 방사 형상으로 배치함과 더불어, 2개의 포트쌍(81) 중, 하나의 포트쌍(81-1)으로부터 펌프 축심 둘레에서 외장 케이스(1)의 둘레 방향을 따라 90도 어긋난 위치에, 다른 포트쌍(81-2)을 배치하고 있지만, 이와 같은 포트쌍(81)의 배치 각도 구성은 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다. 이것은, 포트쌍(81)을 3개 이상 구비하는 경우도 동일하다.

각 포트쌍(81)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B)의 선단은, 냉매의 출입구(IN, OUT)로서 이용할 수 있도록 개구하고 있다.

냉매 유로(82)의 구체적인 구성으로서, 도 2의 냉각 부품(8)에서는, 하나의 포트쌍(81-1)을 구성하는 제1 포트(81A)와 다른 포트쌍(81-2)을 구성하는 제1 포트(81A)를 제1 관체(82-1)로 접속하는 구조, 및, 하나의 포트쌍(81-1)을 구성하는 제2 포트(81B)와 다른 포트쌍(81-2)을 구성하는 제2 포트(81B)를 제2 관체(82-2)로 접속하는 구조, 그리고, 그 제1 및 제2 관체(82-1, 82-2) 내를 냉매 유로(82)로서 이용하는 구성을 채용하고 있다.

설정 수단(83)은, 복수의 포트쌍(81) 중, 선택된 하나의 포트쌍(81-1)에 대하여, 그 제1 포트(81A)를 사용한 외부로부터 냉매 유로(82) 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트(81B)를 사용한 냉매 유로(82) 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 행하도록 설정하는 수단, 및, 그 이외의 다른 포트쌍(81-2)에 대하여, 그 제1 포트(81A)를 사용한 외부로부터 냉매 유로(82) 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트(81B)를 사용한 냉매 유로(82) 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 모두 금지하도록 설정하는 수단으로서 기능한다.

《설정 수단(83)의 구체적인 구성예(그 1)》

도 2는, 도 1의 진공 펌프에서 채용한 냉각 부품의 제1 개념도이다.

도 2를 참조하면, 앞서 설명한 설정 수단(83)의 기능을 실현하기 위한 구체적인 구성예로서, 도 2의 냉각 부품(8)에서는, 접속관(84)을 채용하고 있다. 또한, 도 2는, 진공 펌프(P1)를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍으로서, 하나의 포트쌍(81-1)을 선택하여 사용하는 예이다.

접속관(84)은, 복수의 포트쌍(81) 중, 선택된 하나의 포트쌍(81-1)(이하 「선택 포트쌍(81-1)」이라고 한다)을 사용하여 외부로부터 냉매 유로(82) 내로의 냉매의 공급 및 냉매 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 행하는 경우에, 선택되어 있지 않은 다른 포트쌍(81-2)(이하 「비선택 포트쌍(81-2)」이라고 한다)에 장착됨으로써, 비선택 포트쌍(81-2)을 구성하는 제1 포트(81A)와 제2 포트(81B)를 연통 접속시킨다.

이에 의하여, 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제1 포트(81A)로부터 제2 포트(82B)까지의 사이는, 비선택 포트쌍(81-2)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B) 그리고 접속관(84)을 통하여, 제1 및 제2 관체(81-1, 81-2)로 연통한 상태가 된다.

접속관(84)은, 제1 포트(81A)와 제2 포트(81B)를 연결하기 위한 관이음매로서의 기능을 갖고 있다. 따라서, 비선택 포트쌍(81-2)에 대하여 접속관(84)을 장착하는 작업은, 접속관(84)의 일단을 제1 포트(81A)에 접속하고, 또한, 이 접속관(84)의 타단을 제2 포트(81B)에 접속하면 된다.

그리고, 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B)에 대하여 관이음매(도 8의 부호 CN을 참조) 등을 통하여 외부 배관을 접속하고, 접속한 외부 배관으로부터 예를 들면 그 제1 포트(81A)에 대하여 냉매를 공급하면, 공급된 냉매는, 제1 관체(82-1), 비선택 포트쌍(81-2)을 구성하는 제1 포트(81A), 접속관(84), 비선택 포트쌍(81-2)을 구성하는 제2 포트(81B), 그리고 제2 관체(82-2)를 흐르며, 최종적으로, 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제2 포트(81B)로부터 배출된다.

이때, 비선택 포트(81-2)에 대하여 접속관(84)이 장착된 것에 의하여, 비선택 포트(81-2)를 구성하는 제1 포트(81A)를 사용한 외부로부터 냉매 유로(82) 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트(81B)를 사용한 냉매 유로(82) 내로부터 외부로의 냉매의 배출은, 모두 금지되어 있다.

접속관(84)의 형상은 도 2에 나타내어진 U자 형상에 한정되는 것은 아니고, 또한, 접속관(84)의 재질은 금속이어도 되고 고무 등의 탄성 부재여도 된다. 접속관(84)의 형상이나 재질은 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.

도 3은, 도 2의 냉각 부품(8)에 있어서, 진공 펌프(P1)를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍을 변경한 예의 설명도이다. 즉, 도 3은, 사용하는 포트쌍으로서, 도 2의 예에서 선택한 하나의 포트쌍(81-1)과는 상이한 다른 포트쌍(81-2)을 선택하여 사용하는 것이다.

도 2의 예로부터 도 3의 예와 같이 선택·사용하는 포트쌍을 변경하는 경우는, 도 2의 비선택 포트쌍(81-2)으로부터 접속관(84)을 분리하고, 분리한 접속관(84)을 도 2의 선택 포트쌍(81-1)에 장착하면 된다. 이 경우, 도 2의 비선택 포트쌍(81-2)은 도 3에서는 선택 포트쌍(81-1)이 되고, 또한, 도 2의 선택 포트쌍(81-1)은 도 3에서는 비선택 포트쌍(81-2)이 된다.

《설정 수단(83)의 구체적인 구성예(그 2)》

도 4는, 도 2의 진공 펌프에서 채용한 냉각 부품의 제2 개념도, 도 6은, 멈춤 마개 또는 메움 마개로서 기능하는 제1 마개의 일부 단면 모식도(메움 마개로서 기능하고 있는 상태), 도 7은, 도 6에 나타낸 제1 마개의 동작 설명도(멈춤 마개로서 기능하고 있는 상태)이다.

도 4를 참조하면, 앞서 설명한 설정 수단(83)의 기능을 실현하기 위한 구체적인 구성예로서, 도 4의 냉각 부품(8)에서는, 중간 유로(85), 그리고, 제1 및 제2 마개(86-1, 86-2)를 채용하고 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 중간 유로(85)는, 그 유로 내를 향하여 제1 마개(86-1)를 삽입하기 위한 마개 삽입부(85A)를 갖고, 또한, 포트쌍(81)을 구성하는 제1 포트(81A)와 제2 포트(82B)에 연통하는 구조로 되어 있다.

제1 마개(86-1)는, 마개 삽입부(85A)에 있어서 중간 유로(85) 내를 향하여 소정량 삽입됨으로써, 그 삽입량에 따라 2개의 기능, 구체적으로는, 마개 삽입부(85A)로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 중간 유로(85) 내에 있어서의 냉매의 흐름을 멈추는 수단(이하 「멈춤 마개」라고 한다)으로서의 기능(도 7을 참조), 및, 마개 삽입부(85A)로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 중간 유로(85) 내에 있어서의 냉매의 흐름을 허용하는 수단(이하 「제1 메움 마개」라고 한다)으로서의 기능(도 6을 참조)을 갖는다.

제2 마개(86-2)는, 포트쌍(81)을 구성하는 제1, 제2 포트(81A, 81B)에 착탈 가능하게 장착됨과 더불어, 그 장착 시에는 제1, 제2 포트(81A, 81B)를 통하는 냉매의 출입을 금지하는 수단(이하 「제2 메움 마개」라고 한다)으로서 기능하도록 구성되어 있다.

도 4를 참조하면, 도 4의 냉각 부품(8)에서는, 진공 펌프(P1)를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍으로서, 하나의 포트쌍(81-1)을 선택하고 있다. 이 경우, 선택 포트쌍(81-1)에서는, 제1 마개(86-1)는 상술한 “멈춤 마개”로서 기능하고 있다(도 7을 참조). 한편, 비선택 포트쌍(81-2)에서는, 제1 마개(86-1)는 상술한 “제1 메움 마개”로서 기능하고(도 6을 참조), 제2 마개(86-2)는 상술한 “제2 메움 마개”로서 기능하고 있다(도 6을 참조).

따라서, 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B)에 대하여 관이음매 등을 통하여 외부 배관을 접속하고, 접속한 외부 배관으로부터 예를 들면 그 제1 포트(81A)에 대하여 냉매를 공급하면, 공급된 냉매는, 제1 관체(82-1), 비선택 포트쌍(81-2)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B)와 이들을 연통 접속하는 중간 유로(85), 그리고, 제2 관체(82-2)를 흐르고, 최종적으로, 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제2 포트(81B)로부터 배출된다.

이때, 비선택 포트(81-2)에서는, 이것을 구성하는 각 포트(81A, 81B)에 대하여 제2 마개(86-2)가 장착된 것, 및, 중간 유로(85)의 마개 삽입부(85A)에 삽입되어 있는 제1 마개(86-1)가 메움 마개로서 기능함으로써, 비선택 포트(81-2)를 구성하는 제1 포트(81A)를 사용한 외부로부터 냉매 유로(82) 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트(81B)를 사용한 냉매 유로(82) 내로부터 외부로의 냉매의 배출, 그리고, 마개 삽입부(85A)로부터의 냉매의 출입은, 모두 금지되어 있다.

도 5는, 도 4의 냉각 부품(8)에 있어서, 진공 펌프(P1)를 설치하는 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 사용하는 포트쌍을 변경한 예의 설명도이다. 즉, 도 5는, 사용하는 포트쌍으로서, 도 4의 예에서 선택한 하나의 포트쌍(81-1)과는 상이한 다른 포트쌍(81-2)을 선택하여 사용하는 예이다.

도 4의 예로부터 도 5의 예와 같이 선택·사용하는 포트쌍을 변경하는 경우에는, 하기 《순서 1》과 《순서 2》에 따라 작업을 행하면 된다.

《순서 1》

도 4의 비선택 포트쌍(81-2)에 있어서, 실제로 “제2 메움 마개”로서 기능하고 있는 제2 마개(86-2)를 제1 및 제2 포트(81A, 81B)로부터 분리한다(도 5를 참조). 그리고, 그 분리한 제2 마개(86-2) 또는 따로 준비한 제2 마개(86-2)를 도 4의 선택 포트쌍(81-1)을 구성하는 제1 및 제2 포트(81A, 81B)에 장착한다(도 5를 참조).

《순서 2》

도 4의 비선택 포트쌍(81-2)에 있어서, 실제로 “제1 메움 마개”로서 기능하고 있는 제1 마개(86-1)를 “멈춤 마개”로서 기능하도록 설정한다(도 5를 참조). 그리고, 도 4의 선택 포트쌍(81-1)에 있어서, 실제로 “멈춤 마개”로서 기능하고 있는 제1 마개(86-1)를 “제1 메움 마개”로서 기능하도록 설정한다(도 5를 참조).

《냉각 부품(8)의 내장 방식》

나사 홈 배기부 스테이터(21)에 대한 냉각 부품(8)의 구체적인 내장 방식으로서, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 냉각 부품(8)의 특정 구성 요소(도 2의 예에서는, 포트쌍(81)과 냉매 유로(82), 도 4의 예에서는 포트쌍(81), 냉매 유로(82), 및, 중간 유로(85)와 그 마개 삽입 구멍부(85A))를 나사 홈 배기부 스테이터(21) 내에 매설하는 방식을 채용하고 있지만, 이 방식에 한정되는 것은 아니다. 나사 홈 배기부 스테이터(21)에 대한 냉각 부품(8)의 구체적인 내장 방식에 대해서는, 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.

예를 들면, 도 8에 나타낸 진공 펌프(P2)와 같이, 나사 홈 배기부 스테이터(21)의 일부를 별도 부품(냉매 재킷(30))으로서 구성하고, 그 별도 부품(냉매 재킷(30))에 형성한 홈부(30A)에 상기와 같은 냉각 부품(8)의 특정 구성 요소를 설치하는 방식을 채용해도 된다.

《작용 효과》

이상 설명한 실시 형태의 진공 펌프와 그 냉각 부품에 있어서는, 포트쌍이 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 복수 설치되어 있다고 하는 구성을 채용했다. 이 때문에, 진공 펌프를 설치하는 현장에 있어서, 복수의 포트쌍 중에서 현장의 냉각 배관 레이아웃에 대응하는 하나의 포트쌍을 선택하고, 선택한 포트쌍에 대하여 대응하는 냉각 배관을 접속하면 되기 때문에, 현장의 냉각 배관 레이아웃에 따라 신속하게, 진공 펌프의 냉각 부품에 대한 냉각 배관의 접속 작업을 행할 수 있는 점에서, 사용 편의성이 뛰어나다.

본 발명은, 이상 설명한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에 있어서 통상의 지식을 갖는 자에 의하여 다양한 변형이 가능하다.

1 외장 케이스
1A 펌프 케이스
1B 펌프 베이스
2 회전체
3 지지 수단
4 구동 수단
5 흡기구
6 배기구
7 가스의 유로
7A 블레이드 간 배기 유로
7B 나사 홈 배기 유로
7C 펌프 내 배기구측 유로
8 냉각 부품
81 포트쌍
81A 제1 포트
81B 제2 포트
82 유로(냉매 유로)
82-1 제1 관체
82-2 제2 관체
83 설정 수단
9 배기 포트
10 스테이터 칼럼
12 회전축
13 레이디얼 자기 베어링
14 액시얼 자기 베어링
15 구동 모터
16 날개 배기단
16-1 최상단의 날개 배기단
16-n 최하단의 날개 배기단
17 나사 홈 펌프단
18 회전 날개
19 고정 날개
20 고정 날개 스페이서
20E 최하단의 고정 날개 스페이서
21 나사 홈 배기부 스테이터
22 나사 홈
30 냉매 재킷
30A 홈부
C1 외장 케이스의 둘레 방향
CN 관이음매
GE 최종 간극
P1, P2 진공 펌프

Claims

회전체의 회전에 의하여 가스를 흡기하여 배기하는 진공 펌프로서,
상기 회전체를 수용하는 외장 케이스와,
상기 외장 케이스의 외주에 배치된 냉각 부품을 갖고,
상기 냉각 부품은,
제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍과,
상기 복수의 포트쌍의 상기 각 포트에 연통하는 냉매의 유로와,
상기 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단을 구비하며,
상기 복수의 포트쌍은, 상기 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되고,
상기 설정 수단은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 상기 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정하고,
상기 설정 수단으로서, 접속관을 채용하고,
상기 접속관은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍을 사용하여 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급 및 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 행하는 경우에, 선택되어 있지 않은 다른 포트쌍에 장착됨으로써, 상기 다른 포트쌍을 구성하는 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 접속시키는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
삭제
회전체의 회전에 의하여 가스를 흡기하여 배기하는 진공 펌프로서,
상기 회전체를 수용하는 외장 케이스와,
상기 외장 케이스의 외주에 배치된 냉각 부품을 갖고,
상기 냉각 부품은,
제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍과,
상기 복수의 포트쌍의 상기 각 포트에 연통하는 냉매의 유로와,
상기 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단을 구비하며,
상기 복수의 포트쌍은, 상기 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되고,
상기 설정 수단은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 상기 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정하고,
상기 설정 수단으로서, 중간 유로, 그리고, 제1 및 제2 마개를 채용하고,
상기 중간 유로는, 상기 제1 마개를 삽입하기 위한 마개 삽입 구멍부를 가지며, 또한, 상기 복수의 포트쌍을 구성하는 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 접속하도록 구성되고,
상기 제1 마개는, 상기 중간 유로의 상기 마개 삽입 구멍부에 소정량 삽입됨으로써, 그 삽입량에 따라, 상기 마개 삽입 구멍부로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 상기 중간 유로 내에 있어서의 냉매의 흐름을 차단하는 수단으로서의 기능, 및, 상기 마개 삽입 구멍부로부터의 냉매의 유출을 방지하면서 상기 중간 유로 내에 있어서의 냉매의 흐름을 유지하는 수단으로서의 기능을 구비하며,
상기 제2 마개는, 상기 복수의 포트쌍을 구성하는 상기 제1, 제2 포트에 착탈 가능하게 장착되고, 그 장착 시에는 상기 제1, 제2 포트를 통한 냉매의 출입을 금지하는 수단으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
진공 펌프의 외장 케이스 외주에 배치되는, 진공 펌프의 냉각 부품으로서,
제1 및 제2 포트로 이루어지는 복수의 포트쌍과,
상기 복수의 포트쌍의 각 포트에 연통하는 냉매의 유로와,
상기 복수의 포트쌍의 사용 형태를 설정하는 설정 수단을 구비하고,
상기 복수의 포트쌍은, 상기 외장 케이스의 둘레 방향을 따라 설치되며,
상기 설정 수단은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 상기 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 가능해지도록 설정함과 더불어, 그 이외의 포트쌍에 대하여, 그 상기 제1 포트를 사용한 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급과, 그 제2 포트를 사용한 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출이 불가능해지도록 설정하고,
상기 설정 수단으로서, 접속관을 채용하고,
상기 접속관은, 상기 복수의 포트쌍 중, 선택된 하나의 포트쌍을 사용하여 외부로부터 상기 유로 내로의 냉매의 공급 및 상기 유로 내로부터 외부로의 냉매의 배출을 행하는 경우에, 선택되어 있지 않은 다른 포트쌍에 장착됨으로써, 상기 다른 포트쌍을 구성하는 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 접속시키는 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 냉각 부품.