KR20220150287A

KR20220150287A - 진공 펌프 및 진공 펌프용 부품

Info

Publication number: KR20220150287A
Application number: KR1020227028232A
Authority: KR
Inventors: 겐야 나가세; 하루키 스즈키; 용웨이 시
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2021187336A1; US20230114695A1; CN115176089A; IL296414A; JP2021148088A; EP4123181A4; EP4123181A1; JP7463150B2

Abstract

고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 로터의 효율적인 방열을 실현하기 위해, 가스 흡기구(2)와 가스 배기구(3)를 갖는 외장 케이스(1)와, 외장 케이스(1)에서 회전하는 로터(6)와, 로터(6)의 회전에 의해 가스 흡기구(2)로부터 가스 배기구(3)로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프(P)에 있어서, 로터(6)의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 로터(6)의 내주면과 로터(6)의 내주면의 적어도 일부에 대향하는 스테이터 칼럼(4) 사이에 퍼지 가스(PG)를 흐르게 함과 더불어, 퍼지 가스(PG)의 유로에 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 돌기(41) 또는 홈(43)을 형성한다.

Description

진공 펌프 및 진공 펌프용 부품

본 발명은, 반도체 제조 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 장치, 솔라 패널 제조 장치 등에 있어서의 프로세스 챔버나 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단으로서 이용되는 진공 펌프 및 진공 펌프용 부품에 관한 것이다.

종래, 기체 분자에 운동 에너지를 부여함으로써 기체의 압축을 행하여, 흡기 한 가스를 배기구로 방출하는 진공 펌프로서는, 하우징 내벽에 장착된 복수의 스테이터 날개와, 상기 스테이터 날개에 대향하는 복수의 회전 날개 블레이드를 갖는 로터와, 상기 로터의 내주면에 소정의 간극을 형성하여 대향하는 고정부(스테이터 칼럼)를 갖고, 복수의 회전 날개 블레이드를 고속 회전시킴으로써 가스의 흡인, 배기를 행하는 진공 펌프가 알려져 있다.

또, 상기 진공 펌프에 있어서는, 상기 구성의 진공 펌프의 후단에 나사 홈 펌프를 조합한 것도 제안되어 있다.

그런데, 이런 종류의 진공 펌프를 반도체 제조에서 이용하는 경우, 최근에는 반도체 제조 기술의 발전에 따라, 고체화하기 쉬운 프로세스 가스가 사용되도록 되어 있고, 이 경우, 특히 생성물의 퇴적을 막기 위해 나사 홈 펌프의 고온화가 필요하게 된다.

한편, 로터의 복수의 회전 날개 블레이드는, 기체 분자의 충돌열 등에 의해 고온이 되므로, 이 로터부에서 발생한 열을 적절히 방열할 필요가 있다.

로터부에서 발생한 열을 방열하는 기술로서는, 회전 날개 블레이드 표면으로부터의 복사열을 고정 날개으로 받고, 그 열을 고정 날개 스페이서나 케이싱을 통해 외부에 방열하는 방법이 일반적이며, 그 하나로서, 종래 특허 문헌 1에 기재된 「분자 펌프」가 알려져 있다.

이 특허 문헌 1에 기재된 「분자 펌프」는, 최상단에 설치된 로터 날개보다 하류에, 로터부와 대향하고, 또한, 가스의 유로와 면하는 영역의 스테이터 블레이드(32)의 표면에, 가스의 유로를 향하여 돌출한 판 형상의 핀(51)을 형성하고, 이 핀(51)의 형성에 의해 스테이터 블레이드(32)의 표면적을 넓혀, 회전 날개 블레이드 표면으로부터의 복사열을 받기 쉽게 함과 동시에, 이에 의해 추가로 스테이터 날개(22)를 통과해 버리는 기체 분자의 수를 저감하고, 스테이터 블레이드(32)에 충돌하여, 저온이 된 기체 분자의 수를 증가시킴으로써 로터 날개(21)의 냉각 효율을 향상시키도록 구성되어 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 「분자 펌프」에 있어서는, 스테이터 블레이드의 표면에, 판 형상의 핀을 형성하는 등의 구조의 변경이 필요하게 된다.

그런데, 로터의 내주면과 이 로터의 내주면에 대향하는 스테이터 칼럼 사이에 불활성 가스를 흐르게 하는 「진공 펌프」가 특허 문헌 2에 개시되어 있다.

이 특허 문헌 2의 「진공 펌프」에 의하면, 스테이터 블레이드 등의 구조의 변경은 필요없고, 또, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하는 등의 필요도 없지만, 로터의 내주면과 스테이터 칼럼 사이를 흐르는 불활성 가스가 층류가 되므로, 이 불활성 가스의 대류열 전달을 이용한 효율적인 로터의 방열이 불가능하다는 문제가 있었다.

일본국 특허공개 2004-278500호 공보 일본국 특허공개 2003-184785호 공보

그래서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 로터의 효율적인 방열이 가능하도록 한 진공 펌프 및 진공 펌프용 부품을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서, 상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부(流亂部)를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 유란부는, 상기 고정부의 둘레면 혹은 상기 로터의 상기 내주면에 형성된 1개 또는 복수의 돌기부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 돌기부는, 판체 형상인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 발명에 있어서, 상기 돌기부는, 상기 불활성 가스의 흐름 방향에 대해서 만곡한 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 돌기부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사져 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 돌기부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사진 방향에 대해서 서로 간극을 형성하여 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 유란부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 형성된 1개 또는 복수의 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 발명에 있어서, 상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향을 따라서 형성되는 홈인 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 7 또는 청구항 8에 기재된 발명에 있어서, 상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사져 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사진 방향에 대해서 서로 간극을 형성하여 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 11에 기재된 발명은, 흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서, 상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 설치한 진공 펌프에서 이용되는 상기 고정부에 대응하는 진공 펌프용 부품에 있어서, 상기 로터의 상기 내주면에 대향하는 둘레면에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 상기 유란부를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 12에 기재된 발명은, 흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서, 상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 설치한 진공 펌프에서 이용되는 상기 로터에 대응하는 진공 펌프용 부품에 있어서, 상기 고정부에 대향하는 상기 내주면 상에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 상기 유란부를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서, 상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에, 전장품을 내장하는 상기 고정부의 내부에 배기 가스가 흘러드는 것을 방지하기 위해 불활성 가스를 흐르게 하는 경우여도, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 설치하여 구성했으므로, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능하다.

도 1은, 본 발명이 적용되는 진공 펌프의 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 진공 펌프의 불활성 가스의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 3은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 1을 나타낸 도면이다.
도 4에 나타내는 것은, 도 3에 나타낸 진공 펌프의 요부 확대도이다.
도 5는, 도 3에 나타낸 진공 펌프에서 채용하는 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 2의 요부 확대도이다.
도 7은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 3을 나타낸 도면이다.
도 8은, 도 7에 나타낸 진공 펌프에서 채용하는 홈의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는, 도 7에 나타낸 진공 펌프에서 채용하는 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 4의 요부 확대도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시예에 대해서, 원서에 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명이 적용되는 진공 펌프의 단면도이다. 동 도면의 진공 펌프(P)는, 반도체 제조 장치, 플랫 패널 디스플레이 제조 장치, 솔라 패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버나 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용된다.

동 진공 펌프(P)는, 외장 케이스(1) 내에, 회전 날개 블레이드(13)와 고정 날개 블레이드(14)에 의해 기체를 배기하는 날개 배기부(Pt)와, 나사 홈(16)을 이용하여 기체를 배기하는 나사 홈 배기부(Ps)와, 이들의 구동계를 가지고 있다.

외장 케이스(케이싱)(1)는, 통 형상의 펌프 케이스(1A)와 바닥이 있는 통 형상의 펌프 베이스(1B)를 그 통 축 방향으로 볼트로 일체로 연결한 바닥이 있는 원 통형으로 되어 있다. 펌프 케이스(1A)의 상단부 측은 가스 흡기구(2)로서 개구되어 있고, 펌프 베이스(1B)의 하단부 측면에는 가스 배기구(3)를 설치하고 있다.

가스 흡기구(2)는, 펌프 케이스(1A) 상측 가장자리의 플랜지(1C)에 설치한 도시하지 않는 볼트에 의해, 예를 들면 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버 등, 고진공이 되는 도시하지 않는 밀폐 챔버에 접속된다. 가스 배기구(3)는, 도시하지 않는 보조 펌프에 연통하도록 접속된다.

펌프 케이스(1A) 내의 중앙부에는 각종 전장품을 내장하는 원통 형상의 스테이터 칼럼(4)이 설치되어 있고, 스테이터 칼럼(4)은 그 하단 측이 펌프 베이스(1B) 상에 나사 체결 고정되는 형태로 세워서 설치되어 있다.

스테이터 칼럼(4)의 내측에는 로터 축(5)이 설치되어 있고, 로터 축(5)은, 그 상단부가 가스 흡기구(2)의 방향을 향하고, 그 하단부가 펌프 베이스(1B)의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 또, 로터 축(5)의 상단부는 스테이터 칼럼(4)의 원통 상단면으로부터 상방으로 돌출하도록 설치하고 있다.

로터 축(5)은, 레이디얼 자기 베어링(10)과 액시얼 자기 베어링(11)의 자력으로 경방향과 축 방향이 회전 가능하게 부상 지지되어, 모터(20)에 의해 회전 구동된다. 또, 이 로터 축(5)의 상하단 측에는 보호 베어링(B1, B2)을 설치하고 있다.

스테이터 칼럼(4)의 외측에는 로터(6)가 설치되어 있다. 로터(6)는, 스테이터 칼럼(4)의 외주를 둘러싸는 원통 형상이며, 로터 축(5)에 일체화되어 있고, 또한, 그 로터 축(5)을 회전 축심으로 하여 펌프 케이스(1A) 내에서 회전하도록 구성되어 있다.

따라서, 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 로터 축(5), 레이디얼 자기 베어링(10, 10) 및 액시얼 자기 베어링(11)이, 로터(6)를 그 축심 둘레로 회전 가능하게 지지하는 지지 수단으로서 기능한다. 또, 이 로터(6)는 로터 축(5)과 일체로 회전하므로, 로터 축(5)을 회전 구동하는 모터(20)가 로터(6)를 회전 구동하는 구동 수단으로서 기능한다.

보호 베어링(B1과 B2), 레이디얼 자기 베어링(10) 및 액시얼 자기 베어링(11)의 상세 구성에 대해서는 업계 주지의 내용이기 때문에, 설명을 생략한다.

도 1의 진공 펌프(P)에서는, 로터(6)의 대략 중간보다 상류(로터(6)의 대략 중간으로부터 로터(6)의 가스 흡기구(2) 측 단부까지의 범위)가 날개 배기부(Pt)로서 기능한다. 이하, 이 날개 배기부(Pt)의 상세 구성을 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 상류 측의 로터(6) 외주면에는 회전 날개 블레이드(13)가 일체로 복수 설치되어 있다. 이들 복수의 회전 날개 블레이드(13)는, 로터(6) 외주면으로부터 로터 경방향으로 돌출한 형태로 되어 있고, 또한, 로터(6)의 회전 축심(로터 축(5)) 혹은 외장 케이스(1)의 축심(이하 「펌프 축심」이라고 한다)을 중심으로 방사상으로 배치되어 있다. 또, 회전 날개 블레이드(13)는, 로터(6)의 외경 가공부와 일체적으로 절삭 가공으로 잘라내어 형성한 절삭 가공품이며, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

펌프 케이스(1A)의 내주면 측에는 고정 날개 블레이드(14)가 복수 설치되어 있고, 이들 고정 날개 블레이드(14)는, 펌프 케이스(1A) 내주면으로부터 로터(6) 외주면을 향하여 돌출한 형태로 되어 있고, 또한, 펌프 축심을 중심으로 방사상으로 배치되어 있다. 이들 고정 날개 블레이드(14)도, 회전 날개 블레이드(13)와 동일하게, 기체 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

그리고, 도 1의 진공 펌프(P)에 있어서는, 상기와 같은 복수의 회전 날개 블레이드(13)와 고정 날개 블레이드(14)가 펌프 축심을 따라서 번갈아 다단으로 배치됨으로써 다단의 날개 배기부(Pt)를 형성하고 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 날개 배기부(Pt)에서는, 모터(20)의 기동에 의해, 로터 축(5), 로터(6) 및 복수의 회전 날개 블레이드(13)가 일체로 고속 회전하여, 최상단의 회전 날개 블레이드(13)가 가스 흡기구(2)로부터 입사한 기체 분자에 하향 방향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 갖는 기체 분자가 고정 날개(14)에 의해서 다음 단의 회전 날개 블레이드(13) 측으로 송입된다. 이러한 기체 분자에 대한 운동량의 부여와 송입 동작이 반복해서 다단에 행해짐으로써, 가스 흡기구(2) 측의 기체 분자는 로터(6)의 하류를 향하여 순차 이행 하도록 배기된다.

도 1의 진공 펌프(P)에서는, 로터(6)의 대략 중간보다 하류(로터(6)의 대략 중간으로부터 로터(6)의 가스 배기구(3) 측 단부까지의 범위)가 나사 홈 배기부(나사 홈 펌프)(Ps)로서 기능한다. 이하, 이 나사 홈 배기부(Ps)의 상세 구성을 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 하류 측의 로터(6)는, 나사 홈 배기부(Ps)의 회전 부재로서 회전하는 부분이며, 나사 홈 배기부 스테이터(15)의 내측에 배치되어 있다.

나사 홈 배기부 스테이터(15)는, 통형의 고정 부재이며, 로터(6)의 외주(로터(6)의 대략 중간보다 하류)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 또, 이 나사 홈 배기부 스테이터(15)는 그 하단부가 펌프 베이스(1B)로 지지되도록 설치되어 있다.

나사 홈 배기부 스테이터(15)의 내주부에는, 깊이가 하방을 향하여 소경화된 테이퍼 콘 형상으로 변화하는 나사 홈(16)이 형성되어 있다. 이 나사 홈(16)은, 나사 홈 배기부 스테이터(15)의 상단에서 하단에 걸쳐 나선 형상으로 새겨져 있고, 이러한 나사 홈(16)에 의해, 로터(6)와 나사 홈 배기부 스테이터(15) 사이에는, 나선 형상의 나사 홈 배기 통로(S)가 설치되는 구성으로 되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 먼저 설명한 나사 홈(16)을 로터(6)의 내주면에 형성함으로써, 나사 홈 배기 통로(S)가 설치되는 구성도 채용할 수 있다.

나사 홈 배기부(Ps)에서는, 나사 홈(16)과 로터(6)의 외주면에서의 드래그 효과에 의해 기체를 압축하면서 이송하기 때문에, 나사 홈(16)의 깊이는, 나사 홈 배기 통로(S)의 상류 입구 측(가스 흡기구(2)에 가까운 쪽의 통로 개구단(端))에서 가장 깊고, 그 하류 출구 측(가스 배기구(3)에 가까운 쪽의 통로 개구단)에서 가장 얕게 되도록 설정되어 있다.

나사 홈 배기 통로(S)의 상류 입구는, 전술한 바와 같이 다단으로 배치되어 있는 회전 날개 블레이드(13)와 고정 날개 블레이드(14) 중, 최하단의 날개(도 1의 예에서는, 최하단의 고정 날개 블레이드(14))의 하류에 형성되는 간극에 연통하고 있고, 또, 그 나사 홈 배기 통로(S)의 하류 출구는, 가스 배기구(3) 측에 연통하도록 구성되어 있다.

먼저 설명한 날개 배기부(Pt)의 배기 동작에 의한 이송으로 최하단의 날개(도 1의 예에서는, 회전 날개 블레이드(13))에 도달한 기체 분자는, 나사 홈 배기 통로(S)의 상류 입구로부터 동 나사 홈 배기 통로(S)로 이행한다. 이행한 기체 분자는, 로터(6)의 회전에 의해서 발생하는 효과, 즉 로터(6)의 외주면과 나사 홈(16)에서의 드래그 효과에 의해서, 천이류로부터 점성류로 압축되면서 가스 배기구(3)를 향하여 이행하여, 최종적으로 도시하지 않는 보조 펌프를 통해서 외부로 배기된다.

도 2는, 도 1에 나타낸 진공 펌프에서 채용되는 본 발명에 따른 불활성 가스(퍼지 가스)의 흐름을 설명하는 도면이다.

전술한 바와 같이, 각종 전장품을 내장하는 원통 형상의 스테이터 칼럼(4)의 외주는, 원통 형상의 로터(6)로 둘러싸여 있고, 퍼지 가스(PG)는, 외부로부터 퍼지 가스 주입로(30)를 지나 펌프 케이스(1A) 내에 주입되고, 로터 축(5)의 외벽과 스테이터 칼럼(4)의 내벽의 간극으로부터 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극에 걸쳐 연통하는 통로를 흘러, 가스 배기구(3)로부터 배기된다.

여기서, 퍼지 가스(PG)로서는 열전도율이 높은 예를 들면 질소 가스 등이 이용되고, 로터(6)에 축적된 압축열은, 로터(6)의 내벽면으로부터 퍼지 가스(PG)를 통해 스테이터 칼럼(4)의 외벽면으로 방열되어, 로터(6) 및 회전 날개 블레이드(13)의 냉각이 행해진다.

그런데, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)는 종래의 구성에 있어서는 층류를 형성하고 있어, 퍼지 가스(PG)로서 열전도율이 높은 예를 들면 질소 가스 등을 이용해도 로터(6) 및 회전 날개 블레이드(13)의 냉각 효과로서는 만족하는 것을 얻을 수 없었다.

그래서, 본 발명의 진공 펌프에 있어서는, 퍼지 가스(PG)의 유로에 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 형성하고, 이것에 의해 퍼지 가스(PG)의 흐름을 층류로부터 가능한 한 난류로 변환하도록 하여 로터(6) 및 회전 날개 블레이드(13)의 냉각 효과를 개선하고자 하고 있다.

이하, 본 발명의 진공 펌프의 여러 가지의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 3은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 일 실시예를 나타내는 도면이며, 도 4는, 도 3에 나타낸 진공 펌프의 요부 확대도이다. 도 3 및 도 4에 있어서, 이 실시예 1의 진공 펌프는, 스테이터 칼럼(4)의 외주면(둘레면)에 복수의 돌기(41)를 형성하여 구성된다. 그 외의 구성은 도 1 및 도 2로 설명한 것과 동일하다.

이러한 구성에 의하면, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)는, 복수의 돌기(41)에 충돌함으로써, 그 흐름이 흐트러지고, 그 결과, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류가 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이한다. 복수의 돌기(41)를 형성하는 이점으로서는, 상류 측의 돌기(41)에 의해서 난류에 가까운 류로 천이한 흐름이 하류 측에서 다시 층류로 천이한 경우여도, 복수의 돌기(41)에 의해서 다시 난류에 가까운 흐름에 천이시킬 수 있기 때문에, 넓은 영역에 있어서 난류에 가까운 류를 형성하는 것이 가능하다는 것을 들 수 있다.

이와 같이 하여, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)가 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이하면 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 실시예에 있어서는, 돌기(41)로서 직방체 형상의 판체로 이루어지는 돌기를 이용했는데, 이 돌기(41)로서는 도 5 (A)에 나타내는 퍼지 가스(PG)의 흐름 방향으로 패인 단면 공기형의 판체로 이루어지는 돌기(411), 도 5 (B)에 나타내는 퍼지 가스(PG)의 흐름 방향으로 불룩한 단면 역공기형의 판체로 이루어지는 돌기(412), 도 5 (C)에 나타내는 퍼지 가스(PG)의 흐름 방향으로 불룩한 단면 활형의 판체(413)를 이용해도 동일하게 구성할 수 있다.

또, 도 3 및 도 4에 나타내는 실시예에 있어서는, 돌기(41)로서 복수의 돌기를 형성하는 구성을 나타냈는데, 1개의 돌기(41)를 형성해도 어느 정도의 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨릴 수 있어, 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달을 개선할 수 있다.

실시예 2

도 6은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 2의 요부 확대도로, 도 4에 나타내는 진공 펌프의 요부 확대도에 대응한다.

도 6에 나타내는 실시예 2에 있어서는, 도 4에 나타낸 돌기(41) 대신에, 반구 형상의 볼록부(42)를 채용하여 구성된다. 도 6에 나타내는 실시예 2의 진공 펌프에 있어서는, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)는, 복수의 반구 형상의 볼록부(42)에 충돌함으로써, 그 흐름이 흐트러지고, 그 결과, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류가 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이한다.

이에 의해, 실시예 2의 진공 펌프에 있어서도 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

실시예 3

도 7은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 3을 나타내는 도면이다.

도 7에 나타내는 실시예 3의 진공 펌프에 있어서는, 스테이터 칼럼(4)의 외주면(둘레면)에 복수의 홈(43)을 형성하여 구성된다. 그 외의 구성은 도 1 및 도 2로 설명한 것과 동일하다.

도 7에 나타내는 홈(43)의 형상을 스테이터 칼럼(4)의 단면도로 나타내면 도 8 (A)에 나타내는 바와 같이 된다. 즉, 도 8 (A)에 나타내는 바와 같이 홈(43)의 형상은, 스테이터 칼럼(4)의 축과 직교하는 방향의 단면 형상은 직사각형이 되도록 형성되어 있다. 이 홈(43)을 형성해도 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류는, 이 홈(43)에 의해 흐트러져, 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이한다. 이에 의해 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

또한, 퍼지 가스의 소정 각도의 흐름 방향은, 상류 측과 하류 측의 압력차에 의해서 발생하는 스테이터 칼럼(4)의 축 방향의 속도 성분과, 로터(6)의 내주면에 의한 유체의 드래그 효과로 발생하는 회전의 접선 방향의 속도 성분의 관계에 의해서 발생한다.

도 7에 나타내는 홈(43)의 형상은, 도 8 (B)에 나타내는 바와 같이 스테이터 칼럼(4)의 축과 직교하는 방향의 단면 형상이 불활성 가스의 흐름 방향을 따라서 상승하는 경사부를 갖는 톱형 형상의 홈(44)을 형성하도록 해도 된다. 이 톱형 형상의 홈(44)을 형성해도, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류는, 이 홈(44)에 의해 흐트러져, 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이한다. 이에 의해 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

또한, 도 7에 나타내는 실시예 3에서는 홈(43)을 스테이터 칼럼(4)의 축 방향을 따라서 형성했는데, 도 9에 나타내는 바와 같이, 스테이터 칼럼(4)의 둘레면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사진 퍼지 가스(PG)의 흐름 방향을 방해하는 방향을 따라서 형성한 홈(45)을 형성하도록 해도 된다. 이 홈(45)에 의해, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류는 흐트러져, 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이하고, 이에 의해 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

여기서, 홈(45)의 형상으로서는, 도 8 (A)에 나타내는 바와 같이 스테이터 칼럼(4)의 축과 직교하는 방향의 단면 형상은 직사각형이 되는 것 혹은 도 8 (B)에 나타내는 바와 같이 스테이터 칼럼(4)의 축과 직교하는 방향의 단면 형상이 불활성 가스의 흐름 방향을 따라서 상승하는 경사부를 갖는 톱형이 되는 것을 이용할 수 있다.

실시예 4

도 10은, 본원 발명에 따른 진공 펌프의 실시예 4의 요부 확대도로, 도 6에 나타내는 진공 펌프의 요부 확대도에 대응한다.

도 6에 나타낸 진공 펌프에 있어서는, 스테이터 칼럼(4)의 표면에 복수의 반구 형상의 볼록부(42)를 채용하여 구성했는데, 도 10에 나타내는 실시예 4에 있어서는, 스테이터 칼럼(4)의 표면에 복수의 반구 형상의 오목부(46)를 채용하여 구성된다. 그 외의 구성은 도 6으로 설명한 것과 동일하다.

이 스테이터 칼럼(4)의 표면에 복수의 반구 형상의 오목부(46)를 형성하는 구성에 있어서도, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류는 흐트러져, 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이하고, 이에 의해 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에 있어서는, 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부로서, 스테이터 칼럼(4)의 둘레면에 복수의 돌기(41, 411, 412, 413), 볼록부(42), 홈(43, 43, 44, 45), 오목부(46)를 형성하는 구성을 설명했는데, 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부로서, 상기 복수의 돌기(41, 411, 412, 413), 볼록부(42), 홈(43, 43, 44, 45), 오목부(46)에 대응하는 유란부를 로터(6)의 내벽에 형성하도록 구성해도 된다.

이러한 구성에 의해서도, 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스류는 흐트러져, 층류로부터 난류 혹은 난류에 가까운 흐름으로 천이하고, 이에 의해 스테이터 칼럼(4)의 외벽과 로터(6)의 내벽의 간극을 흐르는 퍼지 가스(PG)에 의한 대류열 전달은 큰 폭으로 개선되어, 고정 날개, 회전 날개의 재료나 구조를 변경하지 않고 효율적인 로터의 방열이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부로서, 스테이터 칼럼(4)의 표면 또는 로터(6)의 내주면에 복수의 돌기 또는 홈 등을 형성하는 구성을 나타냈는데, 스테이터 칼럼(4)의 표면 또는 로터(6)의 내주면을 표면 처리 등으로 조면화하여 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리도록 구성해도 된다.

또, 스테이터 칼럼(4)의 표면 또는 로터(6)의 내주면에 설치되는 유란부는, 퍼지 가스(PG)의 흐름을 흐트러뜨리는 것이면 어느 형상의 것이어도 되고, 그 개수 및 형성 영역도 여러 가지의 것을 채용할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내이면, 당업자의 통상의 창작 능력에 의해서 많은 변형이 가능하다.

1 펌프 외장 케이스
1A 펌프 케이스
1B 펌프 베이스
1C 플랜지
2 가스 흡기구
3 가스 배기구
4 스테이터 칼럼
5 로터 축
6 로터
7 보스 구멍
9 어깨부
10 레이디얼 자기 베어링
11 액시얼 자기 베어링
13 회전 날개 블레이드
14 고정 날개 블레이드
15 나사 홈 배기부 스테이터
16 나사 홈
20 모터
30 퍼지 가스 주입로
41, 411, 412, 413 돌기
42 볼록부
43, 44, 45 홈
46 오목부
B1, B2 보호 베어링
P 진공 펌프
Pt 날개 배기부
Ps 나사 홈 배기부
S 나사 홈 배기 통로

Claims

흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서,
상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어,
상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부(流亂部)를 설치한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 유란부는, 상기 고정부의 둘레면 혹은 상기 로터의 상기 내주면에 형성된 1개 또는 복수의 돌기부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 돌기부는, 판체 형상인 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 불활성 가스의 흐름 방향에 대해서 만곡한 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사진 방향에 대해서 서로 간극을 형성하여 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 유란부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 형성된 1개 또는 복수의 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 7에 있어서,
상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향을 따라서 형성되는 홈인 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 고정부의 둘레면 또는 상기 로터의 상기 내주면에 그 축 방향으로부터 소정 각도 경사진 방향에 대해서 서로 간극을 형성하여 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서,
상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 설치한 진공 펌프에서 이용되는 상기 고정부에 대응하는 진공 펌프용 부품에 있어서,
상기 로터의 상기 내주면에 대향하는 둘레면에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 상기 유란부를 설치한 것을 특징으로 하는 진공 펌프용 부품.
흡기구와 배기구를 갖는 케이싱과, 상기 케이싱 내에서 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 상기 배기구로의 가스의 배기를 행하는 진공 펌프로서,
상기 로터의 형상을 대략 원통 형상으로 하고, 상기 로터의 내주면과 상기 로터의 상기 내주면의 적어도 일부에 대향하는 고정부 사이에 불활성 가스를 흐르게 함과 더불어, 상기 불활성 가스의 유로에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 유란부를 설치한 진공 펌프에서 이용되는 상기 로터에 대응하는 진공 펌프용 부품에 있어서,
상기 고정부에 대향하는 상기 내주면 상에 상기 불활성 가스의 흐름을 흐트러뜨리는 상기 유란부를 설치한 것을 특징으로 하는 진공 펌프용 부품.