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真空ポンプ - ナブテスコ株式会社
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発明の名称 真空ポンプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−198239(P2007−198239A)
公開日 平成19年8月9日(2007.8.9)
出願番号 特願2006−17238(P2006−17238)
出願日 平成18年1月26日(2006.1.26)
代理人 【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
発明者 藤井 理之
要約 課題
ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ハウジングの腐食を防止し、軸受け等の冷却を確実に行なうことができる真空ポンプを提供する。

解決手段
径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータ5,6の回転により、両ロータ5,6を覆うハウジング4に吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプ1において、前記ロータ5,6を回転可能に軸支する軸受け7,8,9,10が収容されるベアリングハウジング21,23に溝21aあるいは貫通穴21bが形成され、前記溝21aあるいは貫通穴21bに冷却管30が着脱可能に収容されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプにおいて、
前記ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるベアリングハウジングに溝あるいは貫通穴が形成され、前記溝あるいは貫通穴に冷却管が着脱可能に収容されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項2】
前記軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材がベアリングハウジングに設けられていることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。
【請求項3】
前記貫通穴が直線状に形成されると共に、前記冷却管がベアリングハウジングの外部まで延設されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の真空ポンプ。
【請求項4】
前記冷却管は前記溝あるいは貫通穴に対して圧入されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の真空ポンプ。
【請求項5】
前記冷却管と、前記溝あるいは貫通穴との間隙に熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の真空ポンプ。
【請求項6】
前記冷却管は、ステンレス材によって形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか記載の真空ポンプ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば半導体製品や電子部品等の製造工程において用いられる真空ポンプに関し、軸受けやシール部材の劣化を抑制することができる真空ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製品の製造プロセスにおいて、被処理体の表面にポリSi膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等の膜を形成することが行なわれている。これら膜形成には、一般的に化学気相成長装置(CVD)やエッチング装置等が用いられている。
例えば、前記した化学気相成長装置(CVD)を用いて膜を形成する場合、前記装置の反応室内に、多数の被処理体を搭載した石英ボートを収納し、反応室内を減圧及び加熱環境下になす。そして、原料ガス供給系よりSiH4、SiH2Cl2、NH3などの原料ガスを供給することによって、被処理体表面にポリSi膜、シリコン窒化膜等の反応生成膜を形成している。そしてまた、このような化学気相成長装置(CVD)やエッチング装置における反応室に供給されたガス(気体)は、真空ポンプによって反応室から排気される。
【0003】
ところで、SiH4、SiH2Cl2、NH3などの原料ガス等が反応室で、化学反応を起し、固形粉状の反応生成物が生成されることが知られている。
また、この反応生成物は減圧状態から圧力が上昇し、また高温状態から温度が低下することにより反応生成物が生じ、更に前記粉状の反応生成物が凝集し、塊状の固形物となることが知られている。
【0004】
このような反応生成物が生成されると、反応生成物が処理後のガス(気体)と共に真空ポンプ内に侵入し、真空ポンプの動作に支障を来たすという問題があった。この問題は、真空ポンプのハウジングの温度を高く維持して、原料ガス等の状態を維持しながら排気することによって解決することができる。
【0005】
しかしながら、真空ポンプのハウジングには、ロータを回転させる為の回転軸を軸支する軸受けや、回転軸のギアを潤滑するための潤滑油がハウジング内に進入することを防止するためのシール部材等が配置されている。
そのため、温度が上昇しすぎると、これら軸受やシール部材の寿命が短くなるという課題があった。
【0006】
上記のような問題を解決するために、特許文献1に示すように、ハウジング内の軸受の径方向外周側に、前記軸受けを冷却するための冷媒流路を成し、前記冷媒流路に水等の冷媒を流通させる真空ポンプが提案されている。
【特許文献1】特開2004−300964号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、前記冷媒として、一般的に工業用水が用いられる。この工業用水には不純物が含まれる。一方、ベアリングハウジングは鋳鉄が用いられており、耐腐食性が低い。したがって、前記ベアリングハウジングの形成された冷媒流路に直接冷却水を流すと、前記冷媒流路の表面が腐食し、腐食物が剥がれ落ち、冷却水の流れを悪くする要因となっていた。
この問題を解決する方法として、冷媒流路の表面をコーティング等して腐食性を向上させることも考えられるが、均一な表面コーティングを施すことは技術的に困難であり、表面コーティングに斑ができ、表面コーティングされていない部分から腐食するという課題があった。
【0008】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、前記ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ハウジングの腐食を防止し、軸受け等の冷却を確実に行なうことができる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】
【0009】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかる真空ポンプは、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプにおいて、前記ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるベアリングハウジングに溝あるいは貫通穴が形成され、前記溝あるいは貫通穴に冷却管が着脱可能に収容されていることを特徴としている。
【0010】
このように、ベアリングハウジングに形成された溝あるいは貫通穴に、冷却管が収容されているため、ベアリングハウジングの腐食を防止でき、軸受けの冷却を確実に行なうことができる。しかも、冷却管が着脱自在に収容されているため、冷却管が腐食した場合においても、容易に交換することができる。
なお、このベアリングハウジングとは、ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるハウジングを意味するものであって、例えば、ギアハウジングであっても、ロータを回転可能に軸支する軸受けが収容されるハウジングであれば、このベアリングハウジングに含まれる。
【0011】
ここで、前記軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材がベアリングハウジングに設けられていることが望ましい。このように軸受けに隣接して、ロータ室と軸受間を封止するシール部材が設けられている場合には、シール部材も冷却することができ、シール部材の劣化も防止することができる。
【0012】
また、前記貫通穴が直線状に形成されると共に、前記冷却管がベアリングハウジングの外部まで延設されていることが望ましい。このように、貫通穴が直線状に形成され、冷却管がハウジングの外部まで延設されている場合には、ベアリングハウジングをケーシングに組み付けた状態において、冷却管の交換を行なうことができる。
【0013】
更に、前記冷却管は前記溝あるいは貫通穴に対して圧入されることが望ましい。更にまた前記冷却管と、前記溝あるいは貫通穴との間隙に熱伝導材が充填されていることが望ましい。このように冷却管が前記溝あるいは貫通穴に圧入される場合や、熱伝導材が充填されている場合には、ベアリングハウジングと冷却管の熱接触が向上し、冷却効率を向上させることができる。
ここで、熱伝導材としては熱伝導グリース、熱伝導シート等を用いることができる。なお、前記冷却管は、耐腐食性の観点からステンレス材によって形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、ベアリングハウジングに耐腐食性の高い、交換可能な冷却管を配し、冷却水を前記冷却管の内部を流通させることにより、ベアリングハウジングの腐食を防止し、軸受けの冷却を確実に行なうことができる真空ポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の一実施形態を図1乃至図3に基づいて説明する。尚、図1は一実施形態の断面図、図2は図1の要部拡大図、図3は図2に示したI−I矢視図である。
図に示すように、この真空ポンプ1は、チャンバー(図示せず)に接続された排気管(図示せず)に接続される吸気口2、および排気口3が形成されたケーシング4を備えている。このケーシング4内には、所定のクリアランス(微小隙間)をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう平行に、一対のスクリューロータ5、6が収納されている。
【0016】
また、このケーシング4の上下端部には、上端板18及び下端板19が取り付けられ、一対のスクリューロータ5、6が収納される真空ポンプ内部を封止している。この上端板18には断熱プレート20を介してベアリングハウジング21が取り付けられている。また下端板19には断熱プレート22を介してベアリングハウジング23が取り付けられている。なお、下端板19には、排気口3に連通する貫通穴19aが形成され、後述する作業室内の気体を排気口3に排出することができるように構成されている。
【0017】
そして、ベアリングハウジング21には、軸受け9,10が収容され、断熱プレート20には軸穴封止用のシール部材13,14が収容されている。また、ベアリングハウジング23には、軸受け7,8及び軸穴封止用のシール部材11,12が収容されている。
更に、スクリューロータ5、6に一体的に装着された同期歯車15,16が設けられ、ギアハウジング24内に収容されている。
【0018】
また、前記スクリューロータ5の一端には、モータ等の駆動手段17が設けられている。この駆動手段17はベアリングハウジング21に取り付けられている。
更に、一対のスクリューロータ5、6は、ケーシング4の内壁面4aに対して所定のクリアランス、例えば数十ミクロン〜数百ミクロンの隙間を隔てる外径寸法および軸方向長さを有している。
そして、ケーシング4と一対のスクリューロータ5、6の噛合部分で仕切られた、複数の螺旋形状の作業室が形成され、スクリューロータ5、6の回転によって回転軸の軸方向に作業室が移動するように構成されている。
【0019】
更に、図2及び図3に基づいて、ベアリングハウジング21について説明する。
このベアリングハウジング21の断熱プレート20側の表面には、冷却管30が収容される溝21aが形成されている。この溝21aはベアリング9,10の外周囲を覆うように形成されている。
【0020】
また、この溝21aの底面は冷却管30との接触面積を大きくするために、冷却管30の径と略同一の径を有する円弧によって形成されている。そしてこの溝の深さは、冷却管30の直径と略同一の寸法に形成されている。即ち、前記溝21aに冷却管30を収容した際、冷却管30の外表面が断熱プレート20に接触する深さ寸法に形成されるのが好ましい。
このような溝21aである場合、冷却管30が取り付けられたベアリングハウジング21を、断熱プレート20を介して上端板18に取り付けることにより、前記冷却管30を確実に固定することができる。
【0021】
また、前記冷却管30はステンレス等の耐腐食性が高い材質を用いるのが好ましい。このように耐腐食性の高い材質を用いることにより、腐食物が生じることもなく、円滑に冷却水を流通させることができる。
更に、前記冷却管30は、溝21aに収容されているに過ぎないため、例えば腐食が生じた際には、ベアリングハウジング21を上端板18から取り外し、容易に交換することができる。
また、前記冷却管30は前記溝21aに対して圧入されることが望ましいが、記冷却管30と、前記溝21aとの間隙が生じている場合には、熱伝導グリース、熱伝導シート等の熱伝導材を用いて、その間隙を充填しても良い。このように。熱伝導材を充填した場合には、ベアリングハウジング21と冷却管30の熱接触が向上し、冷却効率をより向上させることができる。
【0022】
このように構成された真空ポンプ1にあっては、モータ等の駆動手段17によってスクリューロータ5,6が回転すると、ケーシング4とスクリューロータ5,6の噛合部分で仕切られた作業室が、吸気口2側から排出口3側に移動する。
これにより、吸気口2から吸気した作業室内の気体(ガス)は排気口3側に移送され、真空ポンプ1から排気される。
【0023】
このとき、スクリューロータ5,6の回転によって前記作業室の内部のガスは、圧縮され、圧縮熱が発生する。その結果、ケーシング4及び上端板18、下端板19は高温となるが、ベアリング7,8、9,10は断熱プレート20,22を介して取り付けられたベアリングハウジング21,23に収容されているため、熱の伝熱が抑制される。そして更に、前記ベアリングハウジング21,23には冷却管30が収納されているため、前記ベアリング7,8、9,10は冷却水によって冷却され、焼き付きが防止される。
【0024】
また、図1に示すように、前記ベアリングハウジング23にはベアリング7,8のほか、前記ベアリング7,8に隣接してロータ5,6と接するシール部材11,12が収納されている。
このように、シール部材11,12が収納されている場合には、シール部材11,12も十分な冷却の効果を得ることができ、シール部材11,12の寿命が短くなるという弊害を防止することができる。
【0025】
次に、本発明にかかる真空ポンプの第二の実施形態について、図4及び図5に基づいて説明する。尚、図4は、図2に対応する図であり、図5は図4のII−II矢視図である。
この実施形態にあっては、ベアリングハウジング21に形成される溝21aの代わりに貫通穴21bを形成した点に特徴がある。
この貫通穴21bは、前記冷却管30の外径と略同一の内径を有し、前記ベアリング9,10を挟んで、前記ベアリング9,10の外側に直線状に形成されている。
【0026】
また、冷却管30はU状に形成され、冷却管30の直線状部分を前記貫通穴21bに挿通し、その中間部30bがベアリングハウジング21に設けられた切欠き溝21cに接するまで、端部30a、30cをベアリングハウジング21の外部に突出させることで、ベアリングハウジング21に取り付けられている。
このように、冷却管がベアリングハウジング21の外部まで延設されているため、前記ベアリングハウジング21をハウジング4、上端板18から取り外すことなく、外部から冷却管30を着脱することができ、前記冷却管30を容易に交換することができる。
【0027】
更に、本発明にかかる真空ポンプの第三の実施形態について、図6に基づいて説明する。尚、図6は図3、図5に対応する図である。
この実施形態にあっては、溝21a(冷却管30)の配置形状に特徴がある。
即ち、第一の実施形態にあってはU字状に溝21aが形成され、第二の実施形態にあっては直線状に貫通穴21b(冷却管30)が配置した場合を示したが、この第三の実施形態にあっては、S字状に溝21a(冷却管30)を配置した点に特徴がある。
このように、二つのベアリング9,10によって挟まれる領域にも冷却管30を配置しているため、冷却効果が大きく、ベアリング9,10の焼付きをより防止することができる。
【0028】
更に、本発明にかかる真空ポンプの第四の実施形態について、図7に基づいて説明する。尚、図7は第四の実施形態を示す断面図である。
この実施形態にあっては、ギアハウジング24に設けられた冷却管30により、ギアハウジング24の内部と大気側のモータ本体間のシール部材41、軸受け42を冷却するように構成した点に特徴がある。
即ち、図7に示すようにモータ等の駆動手段17はギアハウジング24側に設けられ、前記ギアハウジング24には、スクリューロータ5の軸を軸支する軸受け42と、ギアハウジング24内部と大気側のモータ本体間を封止するシール部材41が設けられている。
また、前記ギアハウジング24の駆動手段17側の端面には、第一の実施形態と同様な、溝24aが形成され、前記溝24a内に冷却管30が収容されている。
更に、前記冷却管30と接するように駆動手段17の台座40が設置され、駆動手段17はこの台座40を介して固定されている。
【0029】
このように、ギアハウジング24に冷却管30が設けられているため、ギアハウジング24に設けられた、シール部材41及び軸受け42を十分に冷却することができ、寿命が短くなるという弊害を防止することができる。
尚、本実施例では、シール部材41と軸受け42が配置されているが、シール部材41のみが配置されているものにも適用できることはいうまでもない。
【0030】
尚、本発明は、真空ポンプ1のケーシング4の側面にガスの吸気口2が設けられ、前記吸気口2から上方に吸気管が伸びる、いわゆる縦置きのスクリュー式真空ポンプにも、また真空ポンプ1のケーシング4の側面にガスの吸気口2が設けられ、前記吸気口2から横方に吸気管が伸びる、いわゆる横置きのスクリュー式真空ポンプにも、好適に用いることができる。
【0031】
また、前記反応生成物は、ケーシング4の温度が低下すると析出するため、ケーシング4の外周囲にケーシング4を加熱するためのヒータ(図示せず)を設けても良い。この場合には、前記冷却管30による冷却温度と、前記ヒータによる加熱温度を管理制御することにより、ベアリング7,8,9,10が焼付きを起こすことなく、しかも反応生成物が析出しない状態になすことができる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明は、高温状態で使用される真空ポンプに好適に用いることができ、例えば、電子部品の製造分野、半導体製造分野において用いられる真空ポンプに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1は、本発明にかかる一実施形態の断面図である。
【図2】図2は、図1の要部拡大図である。
【図3】図3は、図2に示したI−I矢視図である。
【図4】図4は、本発明にかかる第二の実施形態の要部拡大図である。
【図5】図5は、図4のII−II矢視図である。
【図6】図6は、本発明にかかる第三の実施形態を説明するための図である。
【図7】図7は、本発明にかかる第四の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【0034】
1 真空ポンプ
2 吸気口
3 排気口
4 ケーシング
5 スクリューロータ
6 スクリューロータ
7 軸受け
8 軸受け
9 軸受け
10 軸受け
11 シール部材
12 シール部材
13 シール部材
14 シール部材
18 上端板
19 下端板
20 断熱プレート
21 ベアリングハウジング
21a 溝
21b 貫通穴
22 断熱プレート
23 ベアリングハウジング
30 冷却管
30a 冷却管端部
30b 冷却管中間部
30c 冷却管端部
41 シール部材
42 軸受け




 

 


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