KR20210134772A - 진공펌프 - Google Patents

Abstract

진공펌프(1)에서는, 펌프실(2)의 양단을 규정하고 있는 사이드 플레이트(6, 7)는, 제1, 제2플레이트(20, 30)로 구성되는 분할구조의 플레이트이다. 제1, 제2플레이트(20, 30)의 사이에 히터설치용의 슬릿(8, 9)이 형성되고, 슬릿(8, 9)내에는 펌프실측의 제1플레이트(20)에 면접촉하는 상태에서 필름히터(10, 11)가 장착되어 있다. 필름히터(10, 11)에 의하여 사이드 플레이트(6, 7)가 내부로부터 직접 가열되므로, 효율적으로 펌프실 내벽 부분의 가열효율을 높이고, 생성물의 부착, 퇴적을 효율적으로 억제할 수 있다.

Description

진공펌프

본 발명은, 펌프실 내벽면(pump室 內壁面)에 배출가스(排出 gas)에 포함되는 생성물(生成物) 등이 퇴적하는 것을 억제하기 위한 히터를 구비한 진공펌프(眞空 pump)에 관한 것이다.

메커니컬 부스터 펌프(mechanical booster pump) 등의 진공펌프는 펌프 작용부에 봉액(封液)을 사용하지 않고, 한 쌍의 펌프 회전자가 펌프실 내주벽을 따라 미소한 간극을 유지하면서, 반대방향으로 무접촉으로 회전하여 일정량의 기체를 흡기측(吸氣側)에서 배기측(排氣側)으로 수송하여 진공을 얻는 구조로 되어 있다. 이러한 형식의 진공펌프는 유증기(油蒸氣)에 의한 오염의 적은 진공배기(眞空排氣)가 가능하여, 에칭, CVD 등의 반도체 제조 프로세스에 있어서 청정한 진공공간을 만드는 목적으로 사용된다.

반도체 제조 프로세스 등에 있어서 챔버(chamber) 등으로부터 배출되는 가스에는, 프로세스 중에 부차적으로 생성된 부생성물(副生成物) 등이 포함되어 있다. 진공펌프를 사용하여 발생한 가스를 흡인배출하는 경우에는, 흡인된 가스에 포함되어 있는 생성물 등이 응고(凝固)하여 펌프실 내벽에 부착·퇴적하는 경우가 있다. 예를 들면, 펌프실내에 있어서 펌프 회전자의 끝면에 대하여 미소간격(微小間隔)을 두고 대향하고 있는 펌프실의 양단(兩端)의 사이드 플레이트(side plate)의 표면 등에 생성물의 축적(蓄積), 고착(固着)이 일어나는 경우가 있다. 축적물, 고착물이 미소간극을 막는 것에 기인하여 펌프 회전자의 회전이 멈추거나, 펌프 회전자의 회전구동력이 상승하여 펌프 회전자를 회전구동하는 모터가 과대전류의 상태가 되어 펌프가 정지하는 등의 폐해가 야기된다. 또한 펌프 정지후의 재운전시에 축적물, 고착물이 원인이 되어 펌프를 재기동할 수 없는 경우도 있다.

따라서, 이러한 가스 배출용에 사용하는 진공펌프에서는, 히터에 의하여 펌프실 내벽 부분을 가열하여 축적물, 고착물의 발생을 억제하고 있다. 종래에 있어서는, 일반적으로 펌프 케이스의 양단부의 외주면 부분에 재킷히터(jacket heater)를 감고, 외측으로부터 간접적으로 펌프실 내벽 부분을 가열하고 있다. 특허문헌1에 있어서는, 터보분자펌프(turbo 分子 pump)에 있어서, 펌프 케이스의 일단(一端)인 펌프 베이스에 파이프를 매설(埋設)하고 파이프내에 히터를 배치하며, 펌프 베이스를 내부로부터 가열하여 펌프실내에 있어서의 가스의 응고물의 퇴적을 억제하고 있다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허 2014-95315호 공보

진공펌프의 외주면 부분에 히터를 감아서 외측으로부터 간접적으로 펌프 내벽 부분을 가열하는 방법은 가열효율이 나쁘다고 하는 문제점이 있다. 또한 특허문헌1에 기재되어 있는 것과 같은 펌프 케이스를 구성하는 부품의 내부에 히터를 매설하는 구조는, 히터 매설 부분의 구조가 복잡해져, 히터 매설 부분에 히터를 매설하는 작업의 작업효율도 나쁘다고 하는 문제가 있다. 또한 펌프 케이스에 히터를 매설하여 내부가열을 하는 경우에는 펌프실 내벽 부분 이외의 부분도 가열된다. 예를 들면, 히터 매설 위치에 인접하여 펌프 회전자를 지지하고 있는 베어링부 등이 배치되어 있는 경우에는, 이러한 부분도 가열되어 버린다고 하는 폐해가 발생한다.

본 발명의 목적은, 이러한 점을 감안하여 히터의 조립을 간단하게 할 수 있고, 또한 효율적으로 펌프실 내벽 부분을 가열 가능한 진공펌프를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 진공펌프는, 통모양의 케이싱과, 케이싱에 있어서 축선방향의 양측의 개구단을 봉쇄하고 있는 한 쌍의 사이드 플레이트와, 케이싱의 내부에 있어서 사이드 플레이트의 사이에 형성되어 있는 펌프실과, 적어도 일방의 사이드 플레이트에 부착된 히터를 구비하고 있고, 히터가 부착되어 있는 사이드 플레이트는, 제1플레이트와, 축선방향에 있어서의 펌프실과는 반대측으로부터 제1플레이트에 포갠 제2플레이트와, 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 형성된 슬릿을 구비하고 있고, 히터는, 슬릿내에 있어서 제1플레이트에 접촉한 상태로 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 진공펌프에 있어서는, 펌프실의 양단을 규정하고 있는 사이드 플레이트 중에서 일방 혹은 쌍방을 축선방향으로 분할 가능한 분할구조의 사이드 플레이트로 하여, 분할부재인 제1, 제2플레이트 사이에 히터 설치용의 슬릿을 형성하고 있다. 단일부품의 내부에 히터 매설 부분을 형성하는 경우와는 달리, 사이드 플레이트의 구조를 복잡화 시키지 않고 사이드 플레이트의 내부에 히터를 조립할 수 있다. 또한 펌프실의 끝면을 규정하고 있는 사이드 플레이트를 내부로부터 직접적으로 가열할 수 있기 때문에 가열효율을 높일 수 있다. 또한 제1, 제2플레이트 사이에 형성한 슬릿에 의하여 제1, 제2플레이트 사이의 접촉면적이 감소한다. 슬릿에 의하여 제1플레이트로부터 제2플레이트에 대한 열전달을 억제 가능한 단열구조가 형성된다. 따라서 베어링 등이 배치되는 제2플레이트의 측에 대한 전열량을 감소시킬 수 있다.

여기에서 히터를 제1, 제2플레이트 사이에 형성된 좁은 슬릿에 배치할 수 있도록, 히터로서 면상 발열체(필름히터 혹은 시트히터)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 제1플레이트에 있어서 제2플레이트 측의 끝면을 제1플레이트 끝면이라고 부르고, 제2플레이트에 있어서 제1플레이트 측의 끝면을 제2플레이트 끝면이라고 부르는 것으로 하면, 제1, 제2플레이트 끝면의 각각의 중심측 끝면 부분을 서로 접촉시켜, 제1, 제2플레이트 끝면의 각각에 있어서의 중심측 끝면 부분을 둘러싸는 외주측 끝면 부분을 서로 축선방향으로 분리하고, 외주측 끝면 부분의 사이에 중심측 끝면 부분을 둘러싸는 환상의 간극을 형성할 수 있다. 간극에는, 외주측 끝면 부분을 따라 환상의 히터를 배치할 수 있다.

이러한 경우에, 히터를 금속판 등으로 이루어지는 히터 가압판에 의하여 제2플레이트 끝면의 외주측 끝면 부분에 부착하면 좋다.

[도1](a) 및 (b)는, 각각 본 발명을 적용한 실시형태에 관한 진공펌프를 나타내는 개략적인 종단면도이다.
[도2](a)는 도1의 진공펌프의 케이싱의 일단에 부착한 분할구조의 사이드 플레이트를 나타내는 단면도이고, (b)는 그의 분해 사시도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관한 진공펌프를 설명한다. 이하에서 말하는 진공펌프는 1단(段)의 진공펌프이지만, 본 발명은 2단 이상의 다단(多段)의 진공펌프에도 마찬가지로 적용이 가능하다.

(전체 구성)

도1(a) 및 (b)는, 각각 본 실시예에 관한 진공펌프를 그 회전중심선을 포함하고 그와 직교하는 평면으로 절단하였을 경우의 개략 종단면도이다. 진공펌프(1)는, 펌프실(2), 모터(3) 및 기어실(4)을 구비하고 있다. 펌프실(2)을 사이에 두고, 진공펌프의 축선방향에 있어서 일방의 측에 모터(3)가 배치되고 타방의 측에 기어실(4)이 배치되어 있다. 펌프실(2)은, 통모양의 케이싱(casing)(5)과, 그 일방의 끝을 봉쇄하고 있는 모터측의 사이드 플레이트(side plate)(6)와, 케이싱(5)의 타방의 끝을 봉쇄하고 있는 기어실측의 사이드 플레이트(7)로 구성되어 있다.

사이드 플레이트(6, 7)는 실질적으로 좌우대칭의 구조를 하고 있다. 사이드 플레이트(6, 7)에는, 그들의 외주면(6a, 7a)에서 개구하는 일정폭의 슬릿(8, 9)이 형성되어 있다. 슬릿(8, 9)의 내부에는, 각각 동일한 형상의 면상 발열체(面狀發熱體)인 필름히터(10, 11)가 조립되어 있다. 필름히터(10, 11)는, 펌프실(2)의 양측의 끝면을 규정하고 있는 사이드 플레이트(6, 7)에 있어서 펌프실측의 끝면에 생성물 등이 부착, 퇴적하는 것을 억제하기 위한 가열수단이다. 필름히터(10, 11)는, 예를 들면 플라스틱제의 절연소재(絶緣素材)로 이루어지는 베이스 필름의 표면에 저항발열선(抵抗發熱線)이 인쇄되고, 저항발열선을 플라스틱제의 절연소재로 이루어지는 커버필름으로 덮는 구조를 하고 있다. 각종 면상 발열체를 사용할 수 있다.

케이싱(5)에는 흡기구(吸氣口)(5a) 및 배기구(排氣口)(5b)가 형성되어 있고, 이들은 펌프실(2)과 통하게 되어 있다. 모터(3)는 사이드 플레이트(6)의 측에 부착되어 있다. 반대측의 기어실(4)은, 기어실측 사이드 플레이트(7)와 여기에 부착된 기어 커버(12)에 의하여 봉쇄되어 있다.

펌프실(2)에는, 구동(驅動)측의 회전자축(13) 및 종동(從動)측의 회전자축(13A)이 일정한 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다. 구동측의 회전자축(13)의 회전중심선(1a)을 따르는 방향이 진공펌프(1)의 축선방향이다. 구동측의 회전자축(13) 및 종동측의 회전자축(13A)에는, 각각 동일한 형상의 펌프 회전자(14, 14A)가 부착되어 있다. 본 예에서는, 회전자축(13, 13A)과 펌프 회전자(14, 14A)는 분할되어 있지만 일체구조로 할 수도 있다. 즉 회전자축(13)과 펌프 회전자(14)를 단일부품으로서 제조하고, 회전자축(13A)과 펌프 회전자(14A)를 단일부품으로서 제조할 수도 있다.

구동측의 회전자축(13)에 있어서 모터측의 축단부(13a)는, 모터측의 사이드 플레이트(6)에 부착된 베어링(15)에 의하여 지지되어 있다. 축단부(13a)에 있어서 모터(3)내로 연장되어 있는 부분에 모터축(16)이 일체로 형성되어 있다. 회전자축(13)에 있어서 기어실측의 축단부(13b)는, 기어실측의 사이드 플레이트(7)에 부착된 베어링(17)에 의하여 지지되어 있고 또한 기어실(4)의 내부까지 연장되어 있다. 종동측의 회전자축(13A)에 있어서 모터측의 축단부는 모터측의 사이드 플레이트(6)에 부착된 베어링(15A)에 의하여 지지되어 있고, 그 기어실측의 축단부는 기어실측의 사이드 플레이트(7)에 부착된 베어링(17A)에 의하여 지지되어 있고 또한 기어실(4)의 내부까지 연장되어 있다. 기어실(4)내에 있어서, 구동측의 회전자축(13)에 있어서 기어실측의 축단부(13b)는, 기어열(gear列)(18)을 통하여 종동측의 회전자축(13A)의 축단부에 연결되어 있다. 구동측의 회전자축(13)이 회전하면, 종동측의 회전자축(13A)은 역방향으로 동기하여 회전한다.

(사이드 플레이트)

도2(a)는 사이드 플레이트(6)를 나타내는 단면도이고, 도2(b)는 그 주요한 구성부품을 나타내는 분해 사시도이다. 이들의 도면을 참조하여 설명하면, 펌프실(2)의 일방의 개구단을 봉쇄하고 있는 사이드 플레이트(6)는 분할구조의 플레이트로서, 축선방향으로부터 적층된, 펌프실측의 제1플레이트(20)와 모터측의 제2플레이트(30)로 구성되어 있다. 제1플레이트(20)와 제2플레이트(30) 사이에 슬릿(8)이 형성되어 있다. 슬릿(8)내에 있어서, 필름히터(10)가 히터 가압판(40)에 의하여 제1플레이트(20)에 고정되어 있다.

제1플레이트(20)는 케이싱(5)과 대략 같은 윤곽형상을 하고 있다. 제1플레이트(20)의 중심 부분에는, 동일한 직경의 2개의 축공(21, 22)이 형성되어 있고, 각각에는 구동측의 회전자축(13)의 축단부(13a) 및 도면에 나타내지 않은 종동측의 회전자축의 축단부가 통과한다. 제1플레이트(20)에 있어서 펌프실(2)의 끝면을 규정하고 있는 펌프실측 끝면(23)은 평탄한 끝면이다. 제1플레이트(20)에 있어서 제2플레이트(30)의 측을 향하는 끝면을 제1플레이트 끝면(24)이라고 부르는 것으로 하면, 제1플레이트 끝면(24)은, 축공(21, 22)을 포함하는 중심측 끝면 부분(24a)과, 이 중심측 끝면 부분(24a)을 둘러싸는 단차 끝면 부분(24b)과, 이 단차 끝면 부분(24b)을 둘러싸는 외주측 끝면 부분(24c)을 구비하고 있다. 중심측 끝면 부분(24a)은, 각 축공(21, 22)을 둘러싸는 원환형상(圓環形狀)을 하는 볼록모양 끝면 부분이다. 단차 끝면 부분(24b) 및 외주측 끝면 부분(24c)은, 중심측 끝면 부분(24a)을 둘러싸는 타원형 윤곽의 끝면 부분이다. 외주측 끝면 부분(24c)에 대하여, 단차 끝면 부분(24b)은 약간 제2플레이트(30)의 측으로 돌출하고 있다. 단차 끝면 부분(24b)에 대하여, 중심측 끝면 부분(24a)는 제2플레이트(30)의 측으로 돌출하고 있다.

모터(3)측의 제2플레이트(30)는 대체로 제1플레이트(20)보다도 두꺼운 플레이트로서, 제1플레이트(20)와 동일한 윤곽형상을 하고 있다. 제2플레이트(30)는, 그 중심부분에 베어링(15)이 장착되는 베어링 장착부를 구비한 축공(31, 32)이 형성되어 있어, 베어링 케이스로서 기능한다. 제2플레이트(30)는, 모터(3)측을 향하는 모터측 끝면(33)과 제1플레이트(20)측을 향하는 평탄한 끝면을 구비하고 있다. 이 끝면을, 제2플레이트 끝면(34)이라고 부르는 것으로 한다.

여기에서 제2플레이트 끝면(34)에 있어서, 제1플레이트(20)의 중심측 끝면 부분(24a)과 대향하는 끝면 부분을 중심측 끝면 부분(34a)이라고 부르고, 제1플레이트(20)의 외주측 끝면 부분(24c)과 대향하는 끝면 부분을 외주측 끝면 부분(34c)이라고 부르는 것으로 한다. 본 예에서는, 제2플레이트 끝면(34)은 평탄면이지만, 그 중심측 끝면 부분(34a)을 볼록모양 끝면 부분으로 할 수도 있다. 또한 제1, 제2플레이트(20, 30)의 중심측 끝면 부분(24a, 34a)을 모두 볼록모양 끝면 부분으로 하는 것도 가능하다.

제1, 제2플레이트(20, 30)를, 도면에 나타내지 않은 체결용 볼트 등의 체결구에 의하여 축선방향으로부터 포개서 체결하여 사이드 플레이트(6)가 구성된다. 제1플레이트 끝면(24)에 있어서 볼록모양의 중심측 끝면 부분(24a)과, 이것과 대향하는 제2플레이트 끝면(34)의 중심측 끝면 부분(34a)은, 도면에 나타내지 않은 밀봉재를 협지하여 기밀상태로 접촉한다.

제1플레이트 끝면(24)의 외주측 끝면 부분(24c)과, 이것과 대향하는 제2플레이트 끝면(34)의 외주측 끝면 부분(34c) 사이에는, 중심측 끝면 부분(24a, 34a)을 둘러싸는 상태로 형성된 타원형의 슬릿(8)이 형성된다. 슬릿(8)은 사이드 플레이트(6)의 외주면(6a)으로 개구한다.

슬릿(8)에는, 단차 끝면 부분(24b)을 둘러싸는 크기(중심측 끝면 부분(24a, 34a)을 둘러싸는 크기)의 타원형의 루프를 그리는 일정폭의 필름히터(10)와, 당해 필름히터(10)와 동일한 형상의 히터 가압판(40)이 배치된다. 히터 가압판(40)은 금속판 등의 강성부품이다. 제1플레이트(20)의 외주측 끝면 부분(24c)의 측에 필름히터(10)가 위치하고, 제2플레이트(30)의 외주측 끝면 부분(34c)의 측에 히터 가압판(40)이 위치한다. 필름히터(10)는, 히터 가압판(40)에 의하여 도면에 나타내지 않는 체결볼트 등의 체결구를 사용하여 제1플레이트 끝면(24)의 외주측 끝면 부분(24c)에 면접촉 상태로 고정된다. 필름히터(10)를 부착한 제1플레이트(20)와 제2플레이트(30)가 체결되어 고정된다.

또, 도1에 나타내는 바와 같이 타방의 사이드 플레이트(7)도 분할구조의 플레이트로서, 여기에 형성되어 있는 슬릿(9)에는 필름히터(11) 및 히터 가압판(41)이 장착되어 있다. 사이드 플레이트(7)는, 사이드 플레이트(6)와 마찬가지로 제1플레이트(20)와 동일한 구조의 제1플레이트(50)와, 제2플레이트(30)과 동일한 구조의 제2플레이트(60)로 구성되는 분할구조를 하고 있다. 펌프실측의 제1플레이트(50)에, 히터 가압판(41)에 의하여 필름히터(11)가 고정되어 있다. 사이드 플레이트(7)의 상세한 구조의 설명은 생략한다.

이러한 구성의 진공펌프(1)에 있어서는, 펌프실(2)의 양측의 단벽(端壁)을 구성하고 있는 사이드 플레이트(6, 7)가 분할구조의 플레이트로 되어 있다. 각 사이드 플레이트(6, 7)에는 각각 필름히터(10, 11)가 조립되어 있다. 필름히터(10)를 히터 가압판(40)에 의하여 사이드 플레이트(6)의 제1플레이트(20)에 부착하고, 그 상태에서 제1, 제2플레이트(20, 30)를 포개서 체결하면 내부에 필름히터(10)가 조립된 사이드 플레이트(6)가 얻어진다. 마찬가지로, 필름히터(11)를 히터 가압판(41)에 의하여 사이드 플레이트(7)의 제1플레이트(50)에 부착하고, 그 상태에서 제1, 제2플레이트(50, 60)를 포개서 체결하면 내부에 필름히터(11)가 조립된 사이드 플레이트(7)가 얻어진다.

사이드 플레이트(6, 7)를 복잡한 구조로 하지 않고, 그 내부에 필름히터(10, 11)를 조립하여 사이드 플레이트(6, 7)를 내부로부터 직접 가열할 수 있다. 필름히터(10, 11)에 의한 가열효율을 높이고, 펌프실 내벽 부분을 고온으로 유지할 수 있기 때문에 생성물의 부착, 퇴적을 효율적으로 억제할 수 있다.

또한 사이드 플레이트(6, 7)에는 슬릿(8, 9)이 형성되어 있다. 각 사이드 플레이트(6, 7)를 구성하고 있는 제1플레이트(20, 50)와 제2플레이트(30, 60)의 맞춤면은 중심측 끝면 부분만이다. 제1, 제2플레이트 사이의 접촉면적이 감소되고, 슬릿(8, 9)에 의하여 제1, 제2플레이트 사이에 단열구조가 형성된다. 필름히터(10, 11)에 의하여 직접 가열되는 제1플레이트(20, 50)의 측으로부터 제2플레이트(30, 60)의 측에 대한 전열량(傳熱量)을 감소시킬 수 있어, 제2플레이트(30, 60)측의 베어링(15, 17) 등의 부분이 불필요하게 가열되어 버린다고 하는 폐해를 회피할 수 있다. 또한 제2플레이트(30, 60)에 대한 전열량을 감소시킬 수 있고, 또한 제2플레이트(30, 60)에서의 방열량도 억제할 수 있기 때문에 제1플레이트(20, 50)의 가열효율, 고온유지가 가능하게 된다.

Claims (4)

1. 통모양의 케이싱과,
   상기 케이싱에 있어서 축선방향의 양측의 개구단(開口端)을 봉쇄하고 있는 한 쌍의 사이드 플레이트와,
   상기 케이싱의 내부에 있어서 상기 사이드 플레이트의 사이에 형성되어 있는 펌프실(pump室)과,
   적어도 일방의 상기 사이드 플레이트에 부착된 히터를
   구비하고 있고,
   상기 히터가 부착되어 있는 상기 사이드 플레이트는,
   제1플레이트와,
   상기 축선방향에 있어서 상기 펌프실과는 반대측으로부터 상기 제1플레이트에 포갠 제2플레이트와,
   상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 형성된 슬릿(slit)을
   구비하고 있고,
   상기 히터는, 상기 슬릿내에 있어서 상기 제1플레이트에 접촉한 상태로 배치되어 있는 진공펌프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 히터는 면상 발열체(面狀 發熱體)인 진공펌프.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1플레이트에 있어서 상기 제2플레이트 측의 끝면을 제1플레이트 끝면이라고 부르고, 상기 제2플레이트에 있어서 상기 제1플레이트 측의 끝면을 제2플레이트 끝면이라고 부르는 것으로 하면,
   상기 제1, 제2플레이트 끝면의 각각의 중심측 끝면 부분은 서로 접촉하고 있고,
   상기 제1, 제2플레이트 끝면의 각각에 있어서 상기 중심측 끝면 부분을 둘러싸는 외주측 끝면 부분은, 서로 상기 축선방향으로 떨어져 있고,
   상기 외주측 끝면 부분의 사이에, 상기 중심측 끝면 부분을 둘러싸는 환상(環狀)의 상기 슬릿이 형성되어 있고,
   상기 슬릿에는, 상기 외주측 끝면 부분을 따라 환상의 상기 히터가 배치되어 있는 진공펌프.
   
4. 제3항에 있어서,
   히터 가압판(heater 加壓板)을 구비하고 있고,
   상기 히터는, 상기 히터 가압판에 의하여 상기 제2플레이트 끝면의 상기 외주측 끝면 부분에 부착되어 있는 진공펌프.

Images