特許 7152073 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 25/02 20060101AFI20221004BHJP

   F04C 29/04 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

F04C25/02 K

F04C29/04 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021528538

(86)(22)【出願日】2019-06-19

(86)【国際出願番号】 JP2019024325

(87)【国際公開番号】W WO2020255300

(87)【国際公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-10-08

(73)【特許権者】

【識別番号】591255689

【氏名又は名称】樫山工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】岩下 航己

(72)【発明者】

【氏名】茂木 幸太郎

【審査官】嘉村 泰光

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２６２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８１００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２３／００－２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のケーシングと、
前記ケーシングにおける軸線方向の両側の開口端を封鎖している一対のサイドプレートと、
前記ケーシングの内部において前記サイドプレートの間に形成されているポンプ室と、
少なくとも一方の前記サイドプレートに取り付けたヒーターと
を有しており、
前記ヒーターが取り付けられている前記サイドプレートは、
第１プレートと、
前記軸線方向における前記ポンプ室とは反対側から前記第１プレートに重ね合わせた第２プレートと、
前記第１プレートと前記第２プレートの間に形成したスリットと
を備えており、
前記ヒーターは前記スリット内において前記第１プレートに接した状態に配置されており、
前記第１プレートにおける前記第２プレートの側の端面を第１プレート端面と呼び、前記第２プレートにおける前記第１プレートの側の端面を第２プレート端面と呼ぶものとすると、
前記第１、第２プレート端面のそれぞれの中心側端面部分は相互に当接しており、
前記第１、第２プレート端面のそれぞれにおける前記中心側端面部分を取り囲む外周側端面部分は、相互に前記軸線方向に離れており、
前記外周側端面部分の間に、前記中心側端面部分を取り囲む環状の前記スリットが形成されており、
前記スリットには、前記外周側端面部分に沿って環状の前記ヒーターが配置されている真空ポンプ。

【請求項2】

ヒーター押さえ板を備えており、
前記ヒーターは、前記ヒーター押さえ板によって、前記第２プレート端面の前記外周側端面部分に取り付けられている請求項１に記載の真空ポンプ。

【請求項3】

前記ヒーターは面状発熱体である請求項１または２に記載の真空ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプ室内壁面に排出ガスに含まれる生成物等が堆積することを抑制するためのヒーターを備えた真空ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

メカニカルブースタポンプ等の真空ポンプは、ポンプ作用部に封液を使用せず、一対のポンプロータが、ポンプ室内周壁に沿って微小な隙間を保ちながら、反対方向に無接触で回転して、一定量の気体を吸気側から排気側へ輸送して真空を得る構造となっている。この形式の真空ポンプは油蒸気による汚染の少ない真空排気が可能であり、エッチング、ＣＶＤ等の半導体製造プロセスにおいて清浄な真空空間を作る目的で使用される。

【0003】

半導体製造プロセス等においてチャンバ等から排出されるガスには、プロセス中に副次的に生成された副生成物等が含まれている。真空ポンプを用いて発生したガスを吸引排出する場合には、吸引したガスに含まれている生成物等が凝固してポンプ室内壁に付着・堆積することがある。例えば、ポンプ室内において、ポンプロータの端面に対して微小間隔で対峙しているポンプ室の両端のサイドプレートの表面等に、生成物の蓄積、固着が起きることがある。蓄積物、固着物が微小隙間に詰まることに起因して、ポンプロータの回転が止まる、ポンプロータの回転駆動力が上昇してポンプロータを回転駆動するモータが過大電流の状態となり、ポンプが停止する等の弊害が引き起こされる。また、ポンプ停止後の再運転時に、蓄積物、固着物が原因となって、ポンプが再起動できないこともある。

【0004】

そこで、このようなガス排出用に用いる真空ポンプでは、ヒーターによりポンプ室内壁部分を加熱して、蓄積物、固着物の発生を抑制している。従来においては、一般に、ポンプケースの両端部の外周面部分に、ジャケットヒーターを巻き付け、外側から間接的にポンプ室内壁部分を加熱している。特許文献１においては、ターボ分子ポンプにおいて、ポンプケースの一端であるポンプベースにパイプを埋設し、パイプ内にヒーターを配置し、ポンプベースを内部から加熱して、ポンプ室内におけるガスの凝固物の堆積を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－９５３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

真空ポンプの外周面部分にヒーターを巻き付けて外側から間接的にポンプ内壁部分を加熱する方法は加熱効率が悪いという問題点がある。また、特許文献１に記載されているようなポンプケースを構成する部品の内部にヒーターを埋設する構造は、ヒーター埋設部分の構造が複雑になり、ヒーター埋設部分にヒーターを埋設する作業の作業効率も悪いという問題がある。さらに、ポンプケースにヒーターを埋設して内部加熱を行う場合には、ポンプ室内壁部分以外の部分も加熱される。例えば、ヒーター埋設位置に隣接してポンプロータを支持している軸受部等が配置されている場合には、このような部分も加熱されてしまうという弊害が生じる。

【0007】

本発明の目的は、このような点に鑑みて、ヒーターの組付けを簡単に行うことができ、効率良くポンプ室内壁部分を加熱可能な真空ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の真空ポンプは、筒状のケーシングと、ケーシングにおける軸線方向の両側の開口端を封鎖している一対のサイドプレートと、ケーシングの内部においてサイドプレートの間に形成されているポンプ室と、少なくとも一方のサイドプレートに取り付けたヒーターとを有しており、ヒーターが取り付けられているサイドプレートは、第１プレートと、軸線方向におけるポンプ室とは反対側から第１プレートに重ね合わせた第２プレートと、第１プレートと第２プレートの間に形成したスリットとを備えており、ヒーターは、スリット内において、第１プレートに接した状態に配置されており、
第１プレートにおける第２プレートの側の端面を第１プレート端面と呼び、第２プレートにおける第１プレートの側の端面を第２プレート端面と呼ぶものとすると、第１、第２プレート端面のそれぞれの中心側端面部分は相互に当接しており、第１、第２プレート端面のそれぞれにおける中心側端面部分を取り囲む外周側端面部分は、相互に前記軸線方向に離れており、外周側端面部分の間に、中心側端面部分を取り囲む環状のスリットが形成されており、スリットには、外周側端面部分に沿って環状のヒーターが配置されていることを特徴としている。

【0009】

本発明の真空ポンプにおいては、ポンプ室の両端を規定しているサイドプレートのうち、一方あるいは双方を、軸線方向に分割可能な分割構造のサイドプレートとし、分割部材である第１、第２プレートの間にヒーター設置用のスリットを形成してある。単一部品の内部にヒーター埋設部分を形成する場合とは異なり、サイドプレートの構造を複雑化させることなく、サイドプレートの内部にヒーターを組み込むことができる。また、ポンプ室の端面を規定しているサイドプレートを内部から直接に加熱できるので、加熱効率を高めることができる。さらに、第１、第２プレートの間に形成したスリットにより、第１、第２プレートの間の接触面積が減少する。スリットにより、第１プレートから第２プレートへの熱伝達を抑制可能な断熱構造が形成される。よって、軸受等が配置される第２プレートの側への伝熱量を低減できる。

【0010】

ここで、ヒーターを第１、第２プレートの間に形成した狭いスリットに配置できるように、ヒーターとして、面状発熱体（フィルムヒーターあるいはシートヒーター）を用いることが望ましい。

【0012】

この場合、ヒーターを、金属板等からなるヒーター押さえ板によって、第２プレート端面の外周側端面部分に取付ければよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明を適用した実施の形態に係る真空ポンプを示す概略縦断面図である。

【図2】（ａ）は図１の真空ポンプのケーシングの一端に取り付けた分割構造のサイドプレートを示す断面図であり、（ｂ）はその分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る真空ポンプを説明する。以下に述べる真空ポンプは単段の真空ポンプであるが、本発明は２段以上の多段真空ポンプにも同様に適用可能である。

【0015】

（全体構成）
図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施の形態に係る真空ポンプをその回転中心線を含む直交する平面で切断した場合の概略縦断面図である。真空ポンプ１は、ポンプ室２、モータ３、およびギヤ室４を備えている。ポンプ室２を挟み、真空ポンプの軸線方向の一方の側にモータ３が配置され、他方の側にギヤ室４が配置されている。ポンプ室２は、筒状のケーシング５と、その一方の端を封鎖しているモータ側のサイドプレート６と、ケーシング５の他方の端を封鎖しているギヤ室側のサイドプレート７から構成されている。

【0016】

サイドプレート６、７は、実質的に左右対称な構造をしている。サイドプレート６、７には、それらの外周面６ａ、７ａに開口する一定幅のスリット８、９が形成されている。スリット８、９の内部には、それぞれ、同一形状の面状発熱体であるフィルムヒーター１０、１１が組み込まれている。フィルムヒーター１０、１１は、ポンプ室２の両側の端面を規定しているサイドプレート６、７のポンプ室側の端面に生成物等が付着、堆積することを抑制するための加熱手段である。フィルムヒーター１０、１１は、例えば、プラスチック製の絶縁素材からなるベースフィルムの表面に抵抗発熱線がプリントされ、抵抗発熱線をプラスチック製の絶縁素材からなるカバーフィルムで覆った構造をしている。各種の面状発熱体を用いることができる。

【0017】

ケーシング５には吸気口５ａおよび排気口５ｂが形成されており、これらはポンプ室２に連通している。モータ３はサイドプレート６の側に取り付けられている。反対側のギヤ室４は、ギヤ室側サイドプレート７と、ここに取り付けたギヤカバー１２とによって封鎖されている。

【0018】

ポンプ室２には、駆動側のロータ軸１３および従動側のロータ軸１３Ａが、一定の間隔を開けて平行に配置されている。駆動側のロータ軸１３の回転中心線１ａに沿った方向が真空ポンプ１の軸線方向である。駆動側のロータ軸１３および従動側のロータ軸１３Ａには、それぞれ、同一形状のポンプロータ１４、１４Ａが取り付けられている。本例では、ロータ軸１３、１３Ａとポンプロータ１４、１４Ａは分割されているが、一体構造とすることもできる。すなわち、ロータ軸１３とポンプロータ１４を単一部品として製造し、ロータ軸１３Ａとポンプロータ１４Ａを単一部品として製造することもできる。

【0019】

駆動側のロータ軸１３のモータ側の軸端部１３ａは、モータ側のサイドプレート６に取り付けた軸受１５によって支持されている。軸端部１３ａにおけるモータ３内に延びている部分にモータ軸１６が一体形成されている。ロータ軸１３のギヤ室側の軸端部１３ｂは、ギヤ室側のサイドプレート７に取り付けた軸受１７によって支持されていると共に、ギヤ室４の内部まで延びている。従動側のロータ軸１３Ａのモータ側の軸端部はモータ側のサイドプレート６に取り付けた軸受１５Ａによって支持されており、そのギヤ室側の軸端部はギヤ室側のサイドプレート７に取り付けた軸受１７Ａによって支持されていると共に、ギヤ室４の内部まで延びている。ギヤ室４内において、駆動側のロータ軸１３のギヤ室側の軸端部１３ｂは、歯車列１８を介して、従動側のロータ軸１３Ａの軸端部に連結されている。駆動側のロータ軸１３が回転すると、従動側のロータ軸１３Ａは逆方向に同期して回転する。

【0020】

（サイドプレート）
図２（ａ）はサイドプレート６を示す断面図であり、図２（ｂ）はその主要な構成部品を示す分解斜視図である。これらの図を参照して説明すると、ポンプ室２の一方の開口端を封鎖しているサイドプレート６は、分割構造のプレートであり、軸線方向から積層されたポンプ室側の第１プレート２０とモータ側の第２プレート３０から構成されている。第１プレート２０と第２プレート３０との間に、スリット８が形成されている。スリット８内において、フィルムヒーター１０がヒーター押さえ板４０によって第１プレート２０に固定されている。

【0021】

第１プレート２０はケーシング５と略同様な輪郭形状をしている。第１プレート２０の中心部分には、同一径の２個の軸孔２１、２２が形成されており、それぞれには、駆動側のロータ軸１３の軸端部１３ａおよび不図示の従動側のロータ軸の軸端部が通される。第１プレート２０におけるポンプ室２の端面を規定しているポンプ室側端面２３は平坦な端面である。第１プレート２０における第２プレート３０の側を向く端面を第１プレート端面２４と呼ぶものとすると、第１プレート端面２４は、軸孔２１、２２を包含する中心側端面部分２４ａと、この中心側端面部分２４ａを取り囲む段差端面部分２４ｂと、この段差端面部分２４ｂを取り囲む外周側端面部分２４ｃとを備えている。中心側端面部分２４ａは、各軸孔２１、２２を取り囲む円環形状をした凸状端面部分である。段差端面部分２４ｂおよび外周側端面部分２４ｃは、中心側端面部分２４ａを取り囲む長円形輪郭の端面部分である。外周側端面部分２４ｃに対して、段差端面部分２４ｂは僅かに第２プレート３０の側に突出している。段差端面部分２４ｂに対して、中心側端面部分２４ａは第２プレート３０の側に突出している。

【0022】

モータ３の側の第２プレート３０は、全体として、第１プレート２０よりも厚いプレートであり、第１プレート２０と同一の輪郭形状をしている。第２プレート３０は、その中心部分に軸受１５が装着される軸受装着部を備えた軸孔３１、３２が形成されており、軸受ケースとして機能する。第２プレート３０は、モータ３の側を向くモータ側端面３３と、第１プレート２０の側を向く平坦な端面とを備えている。この端面を、第２プレート端面３４と呼ぶものとする。

【0023】

ここで、第２プレート端面３４において、第１プレート２０の中心側端面部分２４ａに対峙する端面部分を中心側端面部分３４ａと呼び、第１プレート２０の外周側端面部分２４ｃに対峙する端面部分を外周側端面部分３４ｃと呼ぶものとする。本例では、第２プレート端面３４は平坦面であるが、その中心側端面部分３４ａを凸状端面部分とすることもできる。また、第１、第２プレート２０、３０の中心側端面部分２４ａ、３４ａを共に、凸状端面部分とすることもできる。

【0024】

第１、第２プレート２０、３０を、不図示の締結用ボルト等の締結具により、軸線方向から重ね合わせて締結して、サイドプレート６が構成される。第１プレート端面２４における凸状の中心側端面部分２４ａと、これに対峙する第２プレート端面３４の側の中心側端面部分３４ａとは、不図示のシール材を挟み、気密状態で当接する。

【0025】

第１プレート端面２４の外周側端面部分２４ｃと、これに対峙する第２プレート端面３４の外周側端面部分３４ｃとの間には、中心側端面部分２４ａ、３４ａを取り囲む状態に形成された長円形をしたスリット８が形成される。スリット８はサイドプレート６の外周面６ａに開口する。

【0026】

スリット８には、段差端面部分２４ｂを取り囲む大きさ（中心側端面部分２４ａ、３４ａを取り囲む大きさ）の長円形のループを描く一定幅のフィルムヒーター１０と、当該フィルムヒーター１０と同一形状のヒーター押さえ板４０とが配置される。ヒーター押さえ板４０は金属板等の剛性部品である。第１プレート２０の外周側端面部分２４ｃの側にフィルムヒーター１０が位置し、第２プレート３０の外周側端面部分３４ｃの側にヒーター押さえ板４０が位置する。フィルムヒーター１０は、ヒーター押さえ板４０によって、不図示の締結ボルト等の締結具を用いて、第１プレート端面２４の外周側端面部分２４ｃに面接触状態で固定される。フィルムヒーター１０を取り付けた第１プレート２０と、第２プレート３０とが締結固定される。

【0027】

なお、図１に示すように、他方のサイドプレート７も分割構造のプレートであり、ここに形成されているスリット９には、フィルムヒーター１１およびヒーター押さえ板４１が装着されている。サイドプレート７は、サイドプレート６と同様に、第１プレート２０と同様な構造の第１プレート５０と、第２プレート３０と同様な構造の第２プレート６０から構成される分割構造をしている。ポンプ室側の第１プレート５０に、ヒーター押さえ板４１によってフィルムヒーター１１が固定されている。サイドプレート７の詳細な構造の説明は省略する。

【0028】

この構成の真空ポンプ１においては、ポンプ室２の両側の端壁を構成しているサイドプレート６、７が分割構造のプレートとなっている。各サイドプレート６、７には、それぞれ、フィルムヒーター１０、１１が組み込まれている。フィルムヒーター１０をヒーター押さえ板４０によって、サイドプレート６の第１プレート２０に取付け、その状態で第１、第２プレート２０、３０を重ね合わせて締結すると、内部にフィルムヒーター１０が組み込まれたサイドプレート６が得られる。同様に、フィルムヒーター１１をヒーター押さえ板４１によって、サイドプレート７の第１プレート５０に取付け、その状態で第１、第２プレート５０、６０を重ね合わせて締結すると、内部にフィルムヒーター１１が組み込まれたサイドプレート７が得られる。

【0029】

サイドプレート６、７を複雑な構造とすることなく、その内部に、フィルムヒーター１０、１１を組み込み、サイドプレート６、７を内部から直接加熱することができる。フィルムヒーター１０、１１による加熱効率を高め、ポンプ室内壁部分を高温に維持できるので、生成物の付着、堆積を効率良く抑制できる。

【0030】

また、サイドプレート６、７にはスリット８、９が形成されている。各サイドプレート６、７を構成している第１プレート２０、５０と第２プレート３０、６０との合わせ面は中心側端面部分だけである。第１、第２プレートの間の接触面積が低減され、スリット８、９によって第１、第２プレートの間に断熱構造が形成される。フィルムヒーター１０、１１によって直接加熱される第１プレート２０、５０の側から第２プレート３０、６０の側への伝熱量を低減でき、第２プレート３０、６０の側の軸受１５、１７等の部分が不必要に加熱されてしまうという弊害を回避できる。更に、第２プレート３０、６０への伝熱量を低減でき、また、第２プレート３０、６０での放熱量も抑制できるので、第１プレート２０、５０の加熱効率、高温保持が可能となる。

【図1】

【図2】