WO2005085643A1 - 真空ポンプ - Google Patents

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WO2005085643A1
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bearing body
gas
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Tadahiro Ohmi
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Tadahiro Ohmi
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    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/008—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C27/009—Shaft sealings specially adapted for pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2220/30—Use in a chemical vapor deposition [CVD] process or in a similar process
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    • Y10S277/935—Seal made of a particular material
    • Y10S277/936—Composite

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump, and more particularly to a vacuum pump used in the field of manufacturing semiconductor devices and flat panel display devices.
  • Vacuum pumps are used in many industrial fields that require decompression, in addition to the fields of semiconductor manufacturing and flat panel display devices.
  • a screw pump is used as the vacuum pump.
  • a screw pump is disclosed as a screw pump in Non-Patent Document 1, for example! RU
  • a screw pump generally includes a first screw rotor (male rotor having convex threads) having a plurality of spiral land portions and a plurality of spiral grooves, and a plurality of spiral rotors. And a second screw rotor (female porter having a concave thread groove) having a plurality of spiral grooves and rotating around two substantially parallel axes while engaging with each other. And a casing housing the pair of screw rotors is provided with a suction port and a discharge port.
  • the pair of shafts supporting the pair of screw rotors are provided with a pair of bearings and a pair of shaft seals.
  • a sealing mechanism such as an oil seal and a mechanical seal is added between the screw and the ball bearing, so that a large amount of gas is introduced into the seal and the sealing part.
  • a toxic gas or a corrosive gas is released under reduced pressure (plasma etching, decompression gas phase, etc.).
  • plasma etching, decompression gas phase, etc. When used as a vacuum pump for growth, etc., these gases come into contact with the ball bearings, causing corrosion of the bearings and oil in the bearings flowing into the pump, causing serious problems in the processing process. Become.
  • reaction products are accumulated in ball bearings and hinder smooth operation.
  • Non-patent document 1 "Physics Dictionary” edited by the Physics Dictionary Editing Committee, Baifukan, published a revised version on May 20, 1992, p. 1019
  • the present invention has been made to solve such problems, and provides a vacuum pump having a shaft seal that ensures smooth operation without being corroded by corrosive gas. It is intended to provide.
  • the vacuum pump according to the present invention is as follows.
  • a substantially cylindrical two-axis each of which has a substantially cylindrical shape with one end closed, includes a plurality of spiral land portions and a plurality of spiral groove portions, and is engaged with each other and is substantially parallel.
  • a pair of screw rotors rotating around the casing, a casing for accommodating the pair of screw rotors, and a closing end force inside the cylinders of the pair of screw rotors.
  • a pair of shafts to be supported and a pair of bearings, each having a substantially cylindrical shape, are respectively disposed between the inner peripheral surfaces of the rotor cylinders of the pair of screw rotors and the outer peripheral surfaces of the pair of shafts.
  • a shaft seal structure is provided on an outer peripheral surface of the bearing body, which is located inside the cylinder of the screw rotor, in the vacuum pump in which each of the pair of bearing bodies has a bearing on an inner peripheral surface.
  • the shaft seal structure constitutes a static pressure seal, and a seal gas is introduced from the bearing body between the outer peripheral surface of the bearing body and the inner peripheral surface of the rotor cylinder of the screw rotor.
  • the shaft seal structure has a substantially cylindrical shaft seal member attached to a recess formed circumferentially on the outer peripheral surface of the bearing body.
  • the vacuum pump according to the above (1) or (2), wherein the vacuum pump is in non-contact with the inner peripheral surface of the motor cylinder during a steady operation.
  • the shaft seal member includes a porous member, and through the shaft seal member, the bearing body force and the outer peripheral surface of the bearing body and the inner peripheral surface of the rotor cylinder of the screw rotor.
  • the vacuum pump according to the above mode (3), wherein a sealing gas is introduced during the process.
  • the shaft seal member has a seal gas passage opening opened in a radial direction.
  • the outer peripheral surface of the bearing body and the screw rotor of the screw rotor are passed through the shaft seal member from the bearing body.
  • the seal gas passage port is provided at a position in the cylinder axis direction of the bearing body such that back diffusion of the seal gas does not occur on the screw rotor side and the bearing side.
  • the vacuum pump according to the item 6).
  • the shaft seal member includes a seal gas passage opening opened in a radial direction.
  • the outer peripheral surface of the bearing member and the screw rotor of the screw rotor are passed through the shaft seal member from the bearing body.
  • the vacuum pump according to any one of the above items (3) to (7), wherein a scene gas is introduced between the inner surface of the rotor cylinder and the rotor.
  • the shaft seal member is formed of a single component having a substantially cylindrical shape.
  • the end surface of the shaft seal member is configured to urge the shaft seal member in the cylindrical axis direction in the concave portion.
  • the vacuum pump according to any one of (3) to (7), wherein the O-ring is disposed.
  • the gap between the outer peripheral surface of the bearing body and the inner peripheral surface of the rotor cylinder of the screw rotor is formed in a tapered shape that expands toward the exhaust gas exhaust side of the vacuum pump.
  • the vacuum pump according to any one of (1) to (10).
  • the seal gas is such that the back-diffusion of the exhaust gas from the exhaust side of the vacuum pump does not occur, and that the bearing-side force prevents oil from flowing into the pump side.
  • the vacuum pump according to any one of (1) to (11), wherein the vacuum pump is set to a high speed.
  • the seal gas is set at a flow rate such that back diffusion of the exhaust gas from the exhaust side of the vacuum pump to the bearing side and back diffusion of the oil from the bearing side to the pump side do not occur.
  • the vacuum pump according to any one of the above (1) to (11).
  • a vacuum equipped with a shaft seal that greatly reduces the consumption of seal gas, facilitates gas recovery without being corroded by corrosive gas, and ensures smooth operation. You can get a pump.
  • the rotation when the force operation that enables the smooth operation of the screw pump becomes smooth, the rotation can be accelerated. If the rotation speed is increased, the pumping speed increases and the ultimate pressure can be reduced. As a result, a uniform pumping speed can be maintained down to the low suction pressure range, so that in the case of a system that connects multiple stages of vacuum pumps, a pump in front of the main vacuum pump such as a turbo molecular pump is not required. can do.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a screw pump according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a shaft seal structure in FIG. 1 in detail.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a modified example of the shaft seal member in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view showing another modified example of the shaft seal member in FIG. 2.
  • the screw pump main body A is provided with a pair of screw rotors 13M and 13FM.
  • the screw rotor 13M is a first screw rotor having a plurality of spiral land portions and a plurality of spiral grooves.
  • the screw rotor 13FM is a second screw rotor having a plurality of spiral land portions and a plurality of spiral grooves.
  • the screw rotors 13M and 13FM rotate about two substantially parallel axes while engaging with each other.
  • the screw rotors 13M and 13FM are housed in the casing 11, and have a substantially cylindrical shape via the shafts 2 that support the screw rotors 13M and 13FM. It is rotatably supported by a plurality of bearings (bearings) 9 provided on the bearing body 16 (bearing bodies 16M and 16FM). Timing gears 3M and 3FM are attached to one end of the shaft 2, respectively, and a pair of screw rotors 13M and 13FM are configured to be synchronously rotated via the timing gears 3M and 3FM.
  • An intake port 14 is formed in an intake plate 12 at an opposite end of a casing 11 that accommodates the pair of screw rotors 13M and 13FM, and an exhaust plate 5 at the other end of the casing 11 is formed in an intake plate 14.
  • a discharge port 15 is formed, and the screw rotors 13M and 13FM rotate synchronously, so that a vacuum pump that sucks gas from the intake port 14 and exhausts gas from the discharge port 15 is provided. ,It is configured.
  • a cooling mechanism is configured in the exhaust plate so as to cool the heat generated by the gas due to the compression action particularly on the discharge port 15 side.
  • a cover 4 is attached to an exhaust plate 5 attached to one end of a casing 11 that houses the screw rotors 13M and 13FM. Further, the timing gear 3FM of the shaft 2 supporting the screw rotor 13FM is configured to be directly connected by a driving gear 3 attached to a rotation shaft of a motor M attached to the exhaust plate 5.
  • a shaft seal structure 17 is provided between the bearing body 16M and the screw rotor 3M.
  • a shaft seal structure 17 is also provided between the bearing body 16FM and the screw rotor 3FM.
  • the shaft seal structure 17 constitutes a static pressure seal, and an inert gas such as nitrogen gas flows through the bearing body 6 at a predetermined pressure from the seal gas inlet 6 through the bearing body 6 so that the outer peripheral surface force of the bearing body 6 is also increased. It is introduced into the seal space 20.
  • a recess 20 is formed in a circumferential shape on the outer peripheral surface of the bearing bodies 16M and 16FM.
  • the shaft seal member 8 includes two substantially cylindrical shaft seal member pieces 8a and 8b.
  • the two shaft seal member pieces 8a and 8b are arranged side by side in the cylinder axis direction of the bearing bodies 16M and 16FM in a partially overlapping state. Then, the two shaft seal member pieces 8a and 8b are A plate panel 18 for urging the shaft seal member pieces 8a and 8b in the extending direction of the shaft 2 is provided between the two shaft seal member pieces 8a and 8b fitted in the recess 20.
  • the flow velocity of the seal gas flowing through the shaft seal structure is determined by the size and flow rate of the gap through which the seal gas flows, but it is preferable to select a flow velocity that prevents back-diffusion of the exhaust side force.
  • the porosity of the porous member of the shaft seal member piece 8a or 8b is preferably 1% to 20%, and the seal gas pressure is preferably 2MPa to 100MPa.
  • the pressure of the inert gas such as nitrogen gas flowing in the gap between the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder and the shaft sealing member piece 8a or 8b in the recess 20 is preferably 0. OlMPa-5MPa. .
  • the shaft sealing member pieces 8a and 8b also become porous members, and the sealing gas, which is a high-pressure inert gas, passes through the shaft sealing member pieces 8a and 8b, and the bearing (bearing). Not only does it flow to the 9 side, but part of it also flows to the screw rotor side (pump side), which is the pressure reducing side.
  • the screw rotor side pump side
  • the screw rotors 13M and 13FM are centered with respect to the bearing bodies 16M and 16FM, respectively, by the flow of the seal gas from the shaft seal member pieces 8a and 8b, and vibration of the screw rotors 13M and 13FM is suppressed. Therefore, the gap between the outer peripheral surfaces of the shaft seal member pieces 8a and 8b and the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder can be reduced. Therefore, the consumption of the sealing gas can be reduced.
  • a force O in which the shaft seal member is a single shaft seal member 8 having a substantially cylindrical shape, which is a porous member, is used.
  • the ring 19 prevents side force gas leakage.
  • the screw rotor 13M or 13FM is centered on the shaft seal member 8 by the seal gas that has passed through the shaft seal member 8, and the screw rotor 13M or 13FM is used to suppress the vibration of the screw rotor.
  • the gap with the shaft seal member 8 can be reduced. Therefore, the consumption of the sealing gas can be reduced.
  • a substantially cylindrical shaft seal member 8 is provided with a bearing 16M. Or it is an integral structure with 16FM and is not a porous member.
  • the seal gas passage 21 is provided in the shaft seal member 8.
  • the seal gas passage port 21 is provided at a position where the reverse diffusion does not occur between the screw rotor side (pump side) and the bearing (bearing) 9 side.
  • the gap between the outer peripheral surface of the bearing body 6 including the outer peripheral surface of the shaft seal member 8 and the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder is directed toward the discharge port. It is formed in a so-called tapered shape with a tapered tip. That is, the outer peripheral surface of the shaft seal member 8, the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder, or the outer peripheral surface of the shaft seal member 8 and the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder are formed into a double-sided tapered surface.
  • the outer peripheral surface of the shaft seal member 8, the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder, or both the outer peripheral surface of the shaft seal member 8 and the inner peripheral surface 7 of the rotor cylinder are tapered to form a shaft seal.
  • the operation of the screw pump can be smoothly performed by the shaft seal structure that is a static pressure seal.
  • the rotation can be accelerated. The faster the rotation, the higher the pumping speed and the lower the ultimate pressure. As a result, a uniform pumping speed can be maintained at a low level and up to the suction pressure range. It can be unnecessary.
  • the vacuum device for manufacturing a semiconductor device has been described.
  • the application of the vacuum device of the present invention is not limited to the semiconductor device manufacturing device, and is not limited to the semiconductor device manufacturing device. It can be used in any industrial field that requires low decompression.

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Abstract

　腐食性ガスによって腐食することなく、しかも円滑な動作を保証する軸シールを備えた真空ポンプを提供する。 　略筒状を呈するスクリューロータ１３Ｍ、１３ＦＭの筒内部に位置する軸受体１６Ｍ、１６ＦＭの外周面に、軸シール構造１７が設けられている。軸シール構造１７は、静圧シールを構成するものである。軸受体１６Ｍ、１６ＦＭから、軸受体１６Ｍ、１６ＦＭの外周面とスクリューロータ１３Ｍ、１３ＦＭのロータ筒内周面７との間に、シールガスが導入される。

Description

明 細 書
真空ポンプ
技術分野
[0001] 本発明は、真空ポンプに関し、特に、半導体装置やフラットパネル表示装置等の製 造分野等にお!、て用いられる真空ポンプに関する。
背景技術
[0002] 半導体製造分野やフラットパネル表示装置等の製造分野のほか、減圧を必要とす る多くの産業分野において、真空ポンプが用いられている。この真空ポンプとしては 、例えばスクリューポンプが用いられている。スクリューポンプは、例えば非特許文献 1にスクリュー型ポンプとして開示されて！、る。
[0003] スクリューポンプは、一般的に、複数の螺旋状の陸部と複数の螺旋状の溝部とを有 する第 1のスクリューロータ（凸状のねじ山を有する雄ロータ）と複数の螺旋状の陸部 と複数の螺旋状の溝部とを有する第 2のスクリューロータ（凹状のねじ溝を有する雌口 ータ）とから成り、互いに嚙み合いながら実質的に平行な二軸の回りを回転する一対 のスクリューロータを具備し、これら一対のスクリューロータを収納するケーシングに吸 入ポートと吐出ポートとを備えている。尚、一対のスクリューロータを支持する一対の シャフトには、一対の軸受、一対の軸シール材が設けられている。
[0004] ところで、従来のポンプにあっては、軸受として玉軸受が一般的に用いられている。
このためスクリューと玉軸受との間にオイルシール、メカ-カルシール等のシール機 構を付加し、さら〖こ、シール部に大量のガスを導入している力 玉軸受のオイルがス クリュー（ポンプ)側への漏れを完全に防止することができな 、ため、例えば半導体素 子を製造する際に、減圧中で有毒ガスまたは腐食性ガス等を放出する処理工程 (プ ラズマエッチング、減圧気相成長）などに真空ポンプとして利用された場合、これらの ガスが玉軸受と接触し、軸受を腐食させたり、軸受部の油がポンプ内部に流入して、 処理工程において重大な支障を起こす原因となる。また、反応生成物が玉軸受に蓄 積して円滑な動作を阻害させるといった技術的課題を有していた。
[0005] また、導入ガス量が多 、ため処理工程で使われる Kr、 Xe等の高価なガスを分離回 収するために多額の費用を必要とする大きな技術的課題を有して 、た。
[0006] 非特許文献 1 :物理学辞典編集委員会編「物理学辞典」培風館、 1992年 5月 20日 改訂版発行、 p. 1019
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、腐食性ガスによつ て腐食することなぐしかも円滑な動作を保証する軸シールを備えた真空ポンプを提 供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明による真空ポンプは、以下のとおりである。
[0009] (1)一端が閉塞した略筒状をそれぞれ呈し、複数の螺旋状の陸部と複数の螺旋状 の溝部とをそれぞれ備え、かつ、互いに嚙み合いながら実質的に平行な二軸の回り を回転する一対のスクリューロータと、前記一対のスクリューロータを収納するケーシ ングと、前記一対のスクリューロータの筒内部の閉塞端力 延びるようにそれぞれ設 けられ、該一対のスクリューロータをそれぞれ支持する一対のシャフトと、略筒状をそ れぞれ呈し、該一対のスクリューロータのロータ筒内周面と該一対のシャフトの外周 面との間にそれぞれ配置された一対の軸受体とを有し、前記一対の軸受体はそれぞ れ、内周面に軸受を備えている真空ポンプにおいて、前記スクリューロータの前記筒 内部に位置する前記軸受体の外周面に、軸シール構造が設けられ、前記軸シール 構造は、静圧シールを構成するものであり、前記軸受体から該軸受体の前記外周面 と前記スクリューロータの前記ロータ筒内周面との間にシールガスが導入されることを 特徴とする真空ポンプ。
[0010] (2)前記スクリューロータは、前記導入されたシールガスによって前記軸受体に対し てセンターリングされる上記（1)項に記載の真空ポンプ。
[0011] (3)前記軸シール構造は、前記軸受体の前記外周面上に周状に形成された凹部 に取り付けられた略筒状を呈する軸シール部材を有し、該軸シール部材は、前記口 ータ筒内周面に対して定常動作時非接触である上記（1)または（2)項に記載の真空 ポンプ。 [0012] (4)前記軸シール部材は、多孔質部材を含んでおり、該軸シール部材を経て、前 記軸受体力 該軸受体の前記外周面と前記スクリューロータの前記ロータ筒内周面 との間にシールガスが導入される上記（3)項に記載の真空ポンプ。
[0013] (5)前記多孔質部材は、気孔率が 1%— 20%であり、該多孔質部材へのガス導入 圧力は 2MPa— lOOMPaである上記（4)項に記載の真空ポンプ。
[0014] (6)前記軸シール部材は、ラジアル方向に開口したシールガス通過口を備えており 、該軸シール部材を経て、前記軸受体から該軸受体の前記外周面と前記スクリュー ロータの前記ロータ筒内周面との間にシールガスが導入される上記（3)項に記載の 真空ポンプ。
[0015] (7)前記シールガス通過口は、前記スクリューロータ側ならびに前記軸受側とにシ ールガスの逆拡散が起きないような前記軸受体の筒軸方向における位置に設けられ て 、る上記（6)項に記載の真空ポンプ。
[0016] (8)前記軸シール部材は、ラジアル方向に開口したシールガス通過口を備えており 、該軸シール部材を経て、前記軸受体から該軸受体の前記外周面と前記スクリュー ロータの前記ロータ筒内周面との間にシーノレガスが導入される上記（3)乃至（7)のい ずれ力 1項に記載の真空ポンプ。
[0017] (9)前記軸シール部材は、略筒状を呈する単一部品から成り、該軸シール部材の 端面には、該軸シール部材を前記凹部内において前記筒軸方向に付勢するための Oリングが配置されて 、る上記（3)乃至（7)の 、ずれか 1項に記載の真空ポンプ。
[0018] (10)前記軸シール部材は、前記軸受体と一体に構成されている上記（3)、 （6)お よび（7)の 、ずれか 1項に記載の真空ポンプ。
[0019] (11)前記軸受体の前記外周面と前記スクリューロータの前記ロータ筒内周面との 隙間は、前記真空ポンプの排気ガスの排気側に近づくにつれて広がるテーパ状に 形成されている上記（1)乃至（10)のいずれか 1項に記載の真空ポンプ。
[0020] (12)シールガスは、前記真空ポンプの排気側力 の排気ガスの逆拡散が起きな!/、 ような流速に設定される上記（1)乃至（11)のいずれか 1項に記載の真空ポンプ。
[0021] (13)シールガスは、前記真空ポンプの排気側からの排気ガスの逆拡散が起きず、 かつ、軸受（ベアリング)側力もポンプ側にオイルが流入することを防止するような流 速に設定される上記（1)乃至（11)のいずれか 1項に記載の真空ポンプ。
[0022] (14)シールガスは、前記真空ポンプの排気側から軸受側へ排気ガスの逆拡散、な らびに、軸受側からポンプ側に油の逆拡散が起きないような流速に設定される上記（ 1)乃至（11)の 、ずれか 1項に記載の真空ポンプ。
発明の効果
[0023] 本発明によれば、シールガスの消費量を大幅に削減し、腐食性ガスによって腐食 することなぐガス回収を容易にし、しカゝも円滑な動作を保証する軸シールを備えた 真空ポンプを得ることができる。
[0024] 本発明によればさらに、スクリューポンプの円滑な動作が可能となる力 動作が円 滑になると回転を早くできる。回転を早くすると、排気速度が大きくなり、到達圧力を 低くすることができる。その結果、均一な排気速度を低い吸入圧力領域まで保つこと ができるので、複数段の真空ポンプを接続してなるシステムの場合に、例えばターボ 分子ポンプ等の本真空ポンプの前段のポンプを不要とすることができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明の一実施例によるスクリューポンプを示す断面図である。
[図 2]図 1における軸シール構造を詳細に示す断面図である。
[図 3]図 2における軸シール部材の変形例を示す断面図である。
[図 4]図 2における軸シール部材の他の変形例を示す断面図である。
符号の説明
1 オイル供給ノズル
2 シャフト
3 駆動ギア
3M 雄タイミングギア
3FM 雌タイミングギア
4 ギアボックス
5 排気プレート
6 シールガス供給口
7 ロータ筒内周面 軸シール部材
8b 軸シール部材片
9 軸受 (ベアリング）
10 ベアリング押さえナット
11 ケーシング
12 吸気プレート
13M、 13FM スクリューロータ
14 吸気ポート
15 吐出ポート
16M、 16FM 軸受体
17 軸シール構造
18 板バネ
19 Oリング
20 軸シール空間部
21 シールガス通過口
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、本発明に係る真空ポンプについて、図に示した実施例に基づいて説明する 。この実施の説明にあたっては、図 1のスクリューポンプを例に説明する。
実施例 1
[0028] スクリューポンプ本体 Aには、一対のスクリューロータ 13Mおよび 13FMが具備され ている。
[0029] スクリューロータ 13Mは、複数の螺旋状の陸部と複数の螺旋状の溝部を有する第 1 のスクリューロータである。スクリューロータ 13FMは、複数の螺旋状の陸部と複数の 螺旋状の溝部を有する第 2のスクリューロータである。これらスクリューロータ 13Mお よび 13FMは、互いに嚙み合いながら実質的に平行な二軸の回りを回転するもので ある。
[0030] また、スクリューロータ 13Mおよび 13FMは、ケーシング 11内に収納されると共に、 スクリューロータ 13Mおよび 13FMを支持する各シャフト 2を介して、略筒状を呈する 軸受体 16 (軸受体 16M、 16FM)に設けられた複数の軸受（ベアリング） 9によって、 回転可能に支持されている。シャフト 2の一端部には、タイミングギア 3Mおよび 3FM がそれぞれ取り付けられ、このタイミングギア 3Mおよび 3FMを介して一対のスクリュ 一ロータ 13Mおよび 13FMが同期して回転されるように構成されている。
[0031] 一対のスクリューロータ 13Mおよび 13FMを収納するケーシング 11の反対側端部 の吸気プレート 12には吸入ポート 14が形成されており、また、ケーシング 11の他端 部側の排気プレート 5には吐出ポート 15が形成されており、スクリューロータ 13Mお よび 13FMが同期して回転することにより、気体を吸気ポート 14から吸入し、吐出ポ ート 15より排気する真空ポンプの作用がなされるように、構成されている。
[0032] また、図示はしていないが、特に吐出ポート 15側における圧縮作用に基づく気体 の発熱を冷却できるように排気プレートに冷却機構が構成されている。
[0033] 尚、スクリューロータ 13Mおよび 13FMを収納するケーシング 11の一端部に取り付 けられた排気プレート 5には、カバー 4が取り付けられている。また、スクリューロータ 1 3FMを支持するシャフト 2のタイミングギア 3FMは、排気プレート 5に取り付けられた モータ Mの回転軸に取り付けられた駆動ギア 3によって直結されるように成されてい る。
[0034] さらに、軸受体 16Mとスクリューロータ 3Mとの間には、軸シール構造 17が設けられ ている。また、軸受体 16FMとスクリューロータ 3FMとの間にも、軸シール構造 17が 設けられている。
[0035] 次に、図 1に加えて図 2をも参照して、センターリング機構付軸シール構造 17の構 成を詳述する。軸シール構造 17は、静圧シールを構成するものであり、シールガス 導入口 6から例えば窒素ガスのような不活性ガスが所定の圧力をもって軸受体 6内を 経て軸受体 6の外周面力も軸シール空間部 20に導入される。軸受体 16M、 16FM の外周面上には、凹部 20が周状に形成されている。この凹部 20には、カーボン等の 多孔質部材力 なる略筒状を呈する軸シール部材 8が装着されて 、る。軸シール部 材 8は、 2つの略筒状を呈する軸シール部材片 8aおよび 8bを含んでいる。 2つの軸 シール部材片 8aおよび 8bは、一部オーバーラップした状態で軸受体 16M、 16FM の筒軸方向に並列している。そして、 2つの軸シール部材片 8aおよび 8bを隙間なく 凹部 20に装着すベぐ 2つの軸シール部材片 8aおよび 8b間には、軸シール部材片 8aおよび 8bをシャフト 2の延在方向に付勢する板パネ 18が設けられている。
[0036] 軸シール構造に流すシールガスの流速は、シールガスが流される隙間の寸法と流 量とで決まるが、排気側力 の逆拡散を防止するような流速に選択することが好まし い。また、軸シール部材片 8aまたは 8bの多孔質部材の気孔率は 1%— 20%、シー ルガス圧力は 2MPa— lOOMPaであることが好ましい。また、凹部 20におけるシー ルガス吐出ロカもロータ筒内周面 7と軸シール部材片 8aまたは 8bとの隙間部分に流 れる窒素ガスのような不活性ガスの圧力は、 0. OlMPa— 5MPaが好ましい。
[0037] このように、軸シール部材片 8aおよび 8bが多孔部材カもなり、し力も、高圧の不活 性ガスであるシールガスが軸シール部材片 8aおよび 8bを透過して軸受（ベアリング） 9側に流れるのみならず、その一部が減圧側であるスクリューロータ側（ポンプ側）に も流れる。その結果、腐食性ガス等が軸受 (ベアリング) 9と接触することがなぐ軸受（ ベアリング) 9を腐食させたり、また、反応生成物が軸受に蓄積して円滑な動作を阻害 させるといった弊害が防止される。
[0038] さらに、軸シール部材片 8aおよび 8bからのシールガスの流れによって、軸受体 16 M、 16FMに対してスクリューロータ 13M、 13FMがそれぞれセンターリングされ、ス クリューロータ 13M、 13FMの振動を抑えるため、軸シール部材片 8aおよび 8bの外 周面とロータ筒内周面 7との隙間を狭くすることができる。よって、シールガスの消費 量を削減できる。
[0039] 次に、変形例を、図 3および図 4を参照して説明する。
[0040] 図 3を参照して、本例においては、図 2に示した例とは異なり、軸シール部材を多孔 質部材である略筒状を呈する単一の軸シール部材 8としている力 Oリング 19によつ て側面力 のガス漏れが防止される。そして、本例によっても、軸シール部材 8を透 過したシールガスによって軸シール部材 8に対しスクリューロータ 13Mまたは 13FM がセンターリングされ、スクリューロータの振動を抑えるため、スクリューロータ 13Mま たは 13FMと軸シール部材 8との隙間を狭くすることができる。よって、シールガスの 消費量が削減できる。
[0041] 図 4を参照して、本例においては、略筒状を呈する軸シール部材 8は、軸受体 16M または 16FMと一体構造であり、多孔質部材ではない。このように多孔質部材ではな い軸シール部材 8の場合には、軸シール部材 8にシールガス通過口 21を設ける。シ ールガス通過口 21は、スクリューロータ側（ポンプ側）と軸受（ベアリング） 9側とに逆 拡散が起きない割合の位置に設ける。
[0042] 尚、本発明においては、軸受体 16Mまたは 16FMとは別体構造の、多孔質部材で はない軸シール部材を構成することも可能である。
[0043] また、図 4には描かれていないが、軸シール部材 8の外周面をも含む軸受体 6の外 周面とロータ筒内周面 7との隙間は、吐出口側に向力つて先太りする、いわゆるテー パ面状に形成されている。即ち、軸シール部材 8の外周面、ロータ筒内周面 7、ある いは軸シール部材 8の外周面およびロータ筒内周面 7の両面力 テーパ面状に形成 されている。
[0044] このように、軸シール部材 8の外周面、ロータ筒内周面 7、あるいは軸シール部材 8 の外周面およびロータ筒内周面 7の両面を、テーパ面状にすることによって軸シール 空間部 20を吐出口側に向力 て先太りするテーパ面状に形成することによって、仮 に、シャフト 2が軸受（ベアリング） 9との間で振れを生じたとしても、スクリューロータ 13 Mおよび 13FMは軸シール部材 8に接触することなくシール機能を維持し、円滑に 回転させることができる。
[0045] 本発明によれば、静圧シールである付軸シール構造によってスクリューポンプの円 滑な動作が可能となるが、動作が円滑になると回転を早くできる。回転を早くすると、 排気速度が大きくなり、到達圧力を低くすることができる。その結果、均一な排気速度 を低 、吸入圧力領域まで保つことができるので、複数段の真空ポンプを接続してな るシステムの場合に、例えばターボ分子ポンプ等の本真空ポンプの前段のポンプを 不要とすることができる。
産業上の利用可能性
[0046] 以上の実施例では半導体デバイス製造用の真空装置について説明したが、本発 明の真空装置の用途としては、半導体デバイス製造装置に限定されるものではなぐ フラットパネル表示装置の製造分野等の減圧を必要とするあらゆる産業分野で用い ることがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 一端が閉塞した、略筒状をそれぞれ呈し、複数の螺旋状の陸部と複数の螺旋状の 溝部とをそれぞれ備え、かつ、互いに嚙み合いながら実質的に平行な二軸の回りを 回転する一対のスクリューロータと、前記一対のスクリューロータを収納するケーシン グと、前記一対のスクリューロータの筒内部の閉塞端力 延びるようにそれぞれ設け られ、該一対のスクリューロータをそれぞれ支持する一対のシャフトと、略筒状をそれ ぞれ呈し、該一対のスクリューロータのロータ筒内周面と該一対のシャフトの外周面と の間にそれぞれ配置された一対の軸受体とを有し、前記一対の軸受体はそれぞれ、 内周面に軸受を備えて 、る真空ポンプにぉ 、て、
前記スクリューロータの前記筒内部に位置する前記軸受体の外周面に、軸シール 構造が設けられ、
前記軸シール構造は、静圧シールを構成するものであり、前記軸受体から該軸受 体の前記外周面と前記スクリューロータの前記ロータ筒内周面との間にシールガスが 導入されることを特徴とする真空ポンプ。
[2] 前記スクリューロータは、前記導入されたシールガスによって前記軸受体に対して センターリングされる請求項 1に記載の真空ポンプ。
[3] 前記軸シール構造は、前記軸受体の前記外周面上に周状に形成された凹部に取 り付けられた略筒状を呈する軸シール部材を有し、該軸シール部材は、前記ロータ 筒内周面に対して定常動作時非接触である請求項 1または 2に記載の真空ポンプ。
[4] 前記軸シール構造は、多孔質部材を含む前記軸シール部材を有し、該軸シール 部材を経て、前記軸受体から該軸受体の前記外周面と前記スクリューロータの前記 ロータ筒内周面との間にシールガスが導入される請求項 1乃至 3のいずれ力 1つに記 載の真空ポンプ。
[5] 前記多孔質部材は、気孔率が 1%— 20%であり、該多孔質部材へのガス導入圧力 は 2MPa— 1 OOMPaである請求項 4に記載の真空ポンプ。
[6] 前記軸シール部材は、ラジアル方向に開口したシールガス通過口を備えており、該 軸シール部材を経て、前記軸受体から該軸受体の前記外周面と前記スクリューロー タの前記ロータ筒内周面との間にシールガスが導入される請求項 3に記載の真空ポ ンプ。
[7] 前記シールガス通過口は、前記スクリューロータ側ならびに前記軸受側とにシール ガスの逆拡散が起きないような前記軸受体の筒軸方向における位置に設けられてい る請求項 6に記載の真空ポンプ。
[8] 前記軸シール部材は、前記軸受体の筒軸方向に一部オーバーラップした状態で 前記凹部内に並列する複数の略筒状を呈する軸シール部材片力 成り、該軸シ一 ル部材片間には、該軸シール部材片を該凹部内において該筒軸方向に付勢するた めの付勢手段が配置されている請求項 3乃至 7のいずれか 1つに記載の真空ポンプ
[9] 前記軸シール部材は、略筒状を呈する単一部品から成り、該軸シール部材の端面 には、該軸シール部材を前記凹部内において前記筒軸方向に付勢するための Oリ ングが配置されている請求項 3乃至 7のいずれか 1つに記載の真空ポンプ。
[10] 前記軸シール部材は、前記軸受体と一体に構成されて!、る請求項 3、 6、および 7 のいずれ力 1つに記載の真空ポンプ。
[11] 前記軸受体の前記外周面と前記スクリューロータの前記ロータ筒内周面との隙間 は、前記真空ポンプの排気ガスの排気側に近づくにつれて広がるテーパ状に形成さ れている請求項 1乃至 10のいずれか 1つに記載の真空ポンプ。
[12] シールガスは、前記真空ポンプの排気側力 の排気ガスの逆拡散が起きず、かつ 、軸受側力 ポンプ側にオイルが流入することを防止するような流速に設定される請 求項 1乃至 11の 、ずれか 1つに記載の真空ポンプ。
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