CN115143114A - 真空泵装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种真空泵装置，其能够防止由热传导造成的泵壳体的温度降低，将转子室的内部维持在高温度。配置在泵壳体(2)与电机壳(14)之间的侧罩(10A)具有形成转子室(1)的端面的内侧壁部(31)、与内侧壁部(31)相比位于外侧的外侧壁部(32)、和位于内侧壁部(31)与外侧壁部(32)之间的缩颈部(33)。内侧壁部(31)、外侧壁部(32)以及缩颈部(33)为一体成形物，缩颈部(33)具有比内侧壁部(31)以及外侧壁部(32)的截面面积小的截面面积。

Description

真空泵装置
技术领域
本发明涉及真空泵装置，尤其涉及优选适用于将在半导体设备、液晶、LED、太阳能电池等制造中使用的工艺气体排出的用途的真空泵装置。
背景技术
在制造半导体设备、液晶面板、LED、太阳能电池等的制造工艺中，将工艺气体导入工艺腔室内来进行蚀刻处理和CVD处理等的各种处理。导入工艺腔室的工艺气体由真空泵装置排气。通常，对于需要高清洁度的这些制造工艺所使用的真空泵装置为在气体的流路内不使用油的所谓的干式真空泵装置。作为这种干式真空泵装置的代表例而具有容积式真空泵装置，其使配置于转子室内的一对泵转子彼此向相反方向旋转来移送气体。
工艺气体有时包括升华温度高的副生成物。若真空泵装置的转子室内的温度低，则副生成物会在转子室内固体化，有时会堆积于泵转子和泵壳体的内表面。固体化的副生成物阻碍泵转子的旋转，导致泵转子的速度降低，在最差的情况下引起真空泵装置的运转停止。因此，为了防止副生成物的固体化，在泵壳体的外表面安装加热器来对转子室进行加热。
另一方面，驱动泵转子的电动机、和固定在泵转子的旋转轴上的齿轮需要冷却。因此，上述的真空泵装置通常具有用于冷却电动机以及齿轮的冷却***。冷却***例如构成为，通过使冷却液流通于设在收容电动机的电机壳内的冷却管以及设在收容齿轮的齿轮壳内的冷却管，来冷却电动机以及齿轮。通过这样的冷却***，能够防止电动机以及齿轮的过热，实现真空泵装置的稳定运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－35290号公报
专利文献2：日本特开2012－251470号公报
发明内容
但是，通过加热器加热的泵壳体的热容易向温度低的电机壳以及齿轮壳传递。作为这种热传导的结果，有时导致泵壳体内的转子室的温度降低。尤其，转子室的端面处于离温度低的电机壳或齿轮壳近的位置，由此转子室的端面的温度容易降低。作为结果，担心工艺气体所含的副生成物在转子室内固体化。作为一个对策，考虑使用高输出的加热器，但这种加热器需要更多的电力，无法实现真空泵装置的节能运转。
因此，本发明提供一种真空泵装置，其能够防止基于热传导造成的泵壳体的温度降低，将转子室的内部维持为高温度。
在一个方式中，提供一种真空泵装置，其具有：在内部具有转子室的泵壳体；配置于所述转子室内的泵转子；固定有所述泵转子的旋转轴；与所述旋转轴连结的电动机；形成所述转子室的端面的侧罩；和在所述旋转轴的轴向上位于所述侧罩的外侧的外壳构造体，所述侧罩具有形成所述转子室的端面的内侧壁部、在所述旋转轴的轴向上与所述内侧壁部相比位于外侧的外侧壁部、和位于所述内侧壁部与所述外侧壁部之间的缩颈部，所述内侧壁部、所述外侧壁部以及所述缩颈部为一体成形物，所述缩颈部具有比所述内侧壁部以及所述外侧壁部的截面面积小的截面面积。
在一个方式中，所述真空泵装置还具有配置于所述侧罩内的加热器。
在一个方式中，所述加热器能够拆装地安装于所述侧罩。
在一个方式中，所述侧罩具备有孔的加热器壳，所述孔在所述侧罩的外表面开口，所述加热器配置于所述孔内。
在一个方式中，所述孔呈直线延伸，所述加热器为棒状加热器。
在一个方式中，还具有将所述加热器能够拆装地固定于所述加热器壳的固定机构。
在一个方式中，所述加热器壳与所述内侧壁部连接。
在一个方式中，所述加热器壳的至少一部分与所述外侧壁部分离。
在一个方式中，所述真空泵装置还具有：设于所述外壳构造体内的冷却流路；与所述冷却流路连接的流路阀；安装于所述电动机、所述侧罩及所述外壳构造体中的任意一个的温度传感器；和当由所述温度传感器测定到的温度高于阈值时将所述流路阀打开并当所述温度低于所述阈值时将所述流路阀关闭的阀控制部。
发明效果
具有截面面积小的缩颈部的侧罩能够降低从泵壳体向外壳构造体的热传导。因此，能够将转子室的内部维持为高温度。另外，能够减少向轴承的传热，不会使轴承超过耐热温度。
另外，加热器能够对侧罩本身进行加热，由此能够将由侧罩形成端面的转子室内为高温。
附图说明
图1是表示真空泵装置的一个实施方式的剖视图。
图2是侧罩的侧视图。
图3是从图2的箭头A所示的方向观察的图。
图4是图2所示的侧罩的立体图。
图5是表示真空泵装置的其他实施方式的剖视图。
图6是图5所示的侧罩的侧视图。
图7是从图6的箭头B所示的方向观察的图。
图8是图6所示的侧罩的立体图。
图9是表示真空泵装置的另一其他实施方式的剖视图。
附图标记说明
1转子室
2泵壳体
2a吸气口
2b排气口
5泵转子
7旋转轴
8电动机
10A、10B侧罩
14电机壳
16齿轮壳
17、18轴承
20齿轮
21、22冷却流路
31内侧壁部
32外侧壁部
33缩颈部
35加热器壳
35a孔
40A、40B加热器
45螺丝
46螺丝孔
51、52流路阀
55、56温度传感器
60阀控制部
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是表示真空泵装置的一个实施方式的剖视图。以下说明的实施方式的真空泵装置为容积式真空泵装置。尤其，图1所示的真空泵装置为在气体的流路内不使用油的所谓的干式真空泵装置。干式真空泵装置因为不会使气化的油向上游侧流动，所以能够优选使用于需要高清洁度的半导体设备的制造装置。
如图1所示，真空泵装置具有：在内部具有转子室1的泵壳体2；配置于转子室1内的泵转子5；固定有泵转子5的旋转轴7；和与旋转轴7连结的电动机8。泵转子5和旋转轴7可以为一体构造物。图1中，仅描绘了一个泵转子5以及一个旋转轴7，但在转子室1内配置有一对泵转子5，其分别固定于一对旋转轴7。电动机8与一对旋转轴7中的一方连结。在一个实施方式中，电动机8可以为，使一对电动机8分别与一对旋转轴7连结。
本实施方式的泵转子5为罗茨型泵转子，但泵转子5的类型不限定为本实施方式。在一个实施方式中，泵转子5也可以为螺杆型泵转子。而且，本实施方式的泵转子5为单级泵转子，但在一个实施方式中，泵转子5也可以为多级泵转子。
真空泵装置还具有在旋转轴7的轴向上位于泵壳体2的外侧的侧罩10A、10B。侧罩10A、10B设在泵壳体2的两侧，与泵壳体2连接。在本实施方式中，侧罩10A、10B通过未图示的螺丝固定于泵壳体2的端面。
转子室1通过泵壳体2的内表面和侧罩10A、10B的内表面形成。泵壳体2具有吸气口2a和排气口2b。吸气口2a与由应移送的气体充满的腔室(未图示)连结。在一例中，吸气口2a与半导体设备的制造装置的工艺腔室连结，真空泵装置使用于将导入工艺腔室的工艺气体排气的用途。
真空泵装置还具有作为在旋转轴7的轴向上位于侧罩10A、10B的外侧的外壳构造体的电机壳14以及齿轮壳16。侧罩10A位于泵壳体2与电机壳14之间，侧罩10B位于泵壳体2与齿轮壳16之间。
旋转轴7通过保持于侧罩10A的轴承17、和保持于侧罩10B的轴承18能够旋转地支承。电机壳14在其内部收容有电动机8的电机转子8A以及电机定子8B。电机壳14以及齿轮壳16为外壳构造体的例子，外壳构造体并不限定于本实施方式。例如，外壳构造体也可以为保持轴承的轴承壳。
在齿轮壳16的内部配置有彼此啮合的一对齿轮20。此外，在图1中仅描绘了一个齿轮20。电动机8通过未图示的电机驱动器旋转，电动机8所连结的一方的旋转轴7经由齿轮20，使没有连结电动机8的另一方的旋转轴7向相反方向旋转。
在一个实施方式中，也可以为，设有与一对旋转轴7分别连结的一对电动机8。一对电动机8通过未图示的电机驱动器同步地向相反方向旋转，使一对旋转轴7以及一对泵转子5同步地向相反方向旋转。该情况的齿轮20的作用在于，防止基于突发的外在因素导致的泵转子5的同步旋转的失步。
当通过电动机8使泵转子5旋转时，气体从吸气口2a吸入泵壳体2内。气体通过旋转的泵转子5从吸气口2a向排气口2b移送。
在电机壳14内设有冷却流路21。同样地，在齿轮壳16内设有冷却流路22。冷却流路21延伸于电机壳14的周壁的整体，冷却流路22延伸于齿轮壳16的周壁的整体。冷却流路21以及冷却流路22与未图示的冷却液供给源连结。冷却液从冷却液供给源向冷却流路21以及冷却流路22供给。在冷却流路21内流动的冷却液将电机壳14冷却，由此能够将配置于电机壳14内的电动机8以及轴承17冷却。在冷却流路22内流动的冷却液将齿轮壳16冷却，由能够将配置于此齿轮壳16内的齿轮20以及轴承18冷却。
在真空泵装置处理的工艺气体中包括伴随温度的降低而固体化的副生成物。真空泵装置的运转中，工艺气体在通过泵转子5从吸气口2a向排气口2b移送的过程中被压缩。因此，通过工艺气体的压缩热而使转子室1的内部成为高温。侧罩10A构成为，使从泵壳体2向电机壳14的传热降低，侧罩10B构成为，使从泵壳体2向齿轮壳16的传热降低。因此，侧罩10A、10B能够将转子室1内维持在高温。尤其，能够通过在冷却流路21、22内流动的冷却液将电机壳14以及齿轮壳16冷却，同时侧罩10A、10B将转子室1内维持在高温。
在本实施方式中，形成转子室1的泵壳体2以及侧罩10A、10B由铸铁构成。在一个实施方式中，侧罩10A、10B也可以由具有比铸铁低的热传导率的材料构成。
侧罩10A、10B基本上具有相同构成，因此以下说明侧罩10A。图2是侧罩10A的侧视图，图3是从图2的箭头A所示的方向观察的图，图4是图2所示的侧罩10A的立体图。侧罩10A具有供旋转轴7贯穿的通孔27。通孔27与转子室1连通。
侧罩10A具有：形成转子室1的端面31a的内侧壁部31；在旋转轴7的轴向上与内侧壁部31相比位于外侧的外侧壁部32；和位于内侧壁部31与外侧壁部32之间的缩颈部33。内侧壁部31与泵壳体2(参照图1)连结，外侧壁部32与电机壳14连结。外侧壁部32具有供轴承17收容的凹洼部32a。也可以在外侧壁部32与电机壳14之间配置隔热材料。
内侧壁部31、外侧壁部32以及缩颈部33为一体成形物。在本实施方式中，内侧壁部31、外侧壁部32以及缩颈部33为一体成形的铸造物。因为这样地侧罩10A为一体成形物，所以不需要分别制作多个部件并将这些部件组合。作为结果，能够降低制造成本。
缩颈部33具有比内侧壁部31以及外侧壁部32的外周长度短的外周长度。即，缩颈部33具有比内侧壁部31以及外侧壁部32的截面面积小的截面面积。虽然内侧壁部31、外侧壁部32以及缩颈部33由相同材料构成，但因为缩颈部33的截面面积比内侧壁部31以及外侧壁部32的截面面积小，所以热量难以从内侧壁部31通过缩颈部33向外侧壁部32传递。虽省略说明，但侧罩10B也具有基本上相同的构成。具有这种缩颈部33的侧罩10A、10B因为具有高隔热性能，所以能够将转子室1内维持在高温。而且，能够防止基于在冷却流路21以及冷却流路22内流动的冷却液导致的泵壳体2的冷却。
图5是表示真空泵装置的其他实施方式的剖视图。没有特别说明的本实施方式的构成与参照图1至图4所说明的实施方式相同，因此省略其重复说明。图5所示的真空泵装置还具有分别配置于侧罩10A、10B内的加热器40A、40B。加热器40A、40B能够拆装地安装于侧罩10A、10B。
侧罩10A、10B具有基本相同的构成，加热器40A、40B具有基本相同的构成，因此以下说明侧罩10A以及加热器40A。图6是图5所示的侧罩10A的侧视图，图7是从图6的箭头B所示的方向观察的图，图8是图6所示的侧罩10A的立体图。侧罩10A具备分别具有孔35a的两个加热器壳35。两个加热器壳35、内侧壁部31、外侧壁部32以及缩颈部33为一体成形物。各孔35a在侧罩10A的外表面(更具体地，加热器壳35的外表面)开口，加热器40A配置于孔35a内。在本实施方式中，两个加热器40A以隔着旋转轴7(参照图5)的方式配置。在一个实施方式中，可以仅设置一个加热器40A，或者也可以设置三个以上的加热器40A。
孔35a呈直线延伸，加热器40A是也呈直线延伸的棒状加热器。加热器40A在***于孔35a内的状态下通过作为固定机构的螺丝45而固定于侧罩10A。更具体地，加热器壳35具有与孔35a连通的螺丝孔46，若将螺丝45螺入螺丝孔46，则螺丝45的顶端将孔35a内的加热器40A按压至加热器壳35。由此，加热器40A的位置被固定。若松缓螺丝45，则能够将加热器40A从孔35a取出。孔35a在侧罩10A的外表面开口，因此不用将真空泵装置分解，就能够将加热器40A从侧罩10A取出。因此，在加热器40A发生故障的情况下，能够将加热器40A简单更换为新的加热器。
从加热器40A发出的热通过加热器壳35以及内侧壁部31向转子室1(参照图5)传递，能够将转子室1加热。尤其，因为加热器壳35和内侧壁部31一体构成，所以能够提高从加热器40A向内侧壁部31的热传导效率。
如图8所示，加热器壳35的至少一部分与外侧壁部32分离。虽然未图示，但也可以为，加热器壳35的全部与外侧壁部32分离。通过这样的构成，从加热器40A发出的热难以传递至外侧壁部32。因此，加热器40A能够在对转子室1加热的同时防止与外侧壁部32连接的外壳构造体、即电机壳14(参照图5)的加热。
如图5所示，在侧罩10B内还配置有加热器40B。参照图6至图8的说明也能够适用于侧罩10B以及在其内部配置的加热器40B，因此省略其重复说明。
图9是表示真空泵装置的其他实施方式的剖视图。没有特别说明的本实施方式的构成与参照图1至图4所说明的实施方式相同，因此省略其重复说明。图9所示的真空泵装置还具有：分别设在作为外壳构造体的电机壳14以及齿轮壳16内的冷却流路21、22；与冷却流路连接的流路阀51、52；安装于电动机8的温度传感器55；安装于侧罩10B的温度传感器56；和基于温度传感器55、56测定到的温度来控制流路阀51、52的动作的阀控制部60。在本实施方式中，温度传感器55安装于电动机8的电机定子8B，温度传感器56安装于与齿轮壳16连接的外侧壁部32(参照图2至图4)。阀控制部60由至少一个计算机构成。
温度传感器55、56以及流路阀51、52与阀控制部60电连接。安装于电动机8的温度传感器55测定电动机8的温度，将其测定值向阀控制部60发送。阀控制部60构成为，当电动机8的温度高于规定的阈值时将流路阀51打开，当电动机8的温度低于阈值时将流路阀51关闭。同样地，安装于侧罩10B的温度传感器56测定侧罩10B的温度，将其测定值向阀控制部60发送。阀控制部60构成为，当侧罩10B的温度高于规定的阈值时将流路阀52打开，当侧罩10B的温度低于阈值时将流路阀52关闭。
根据本实施方式，仅在电动机8的温度超过阈值时，冷却液在电机壳14内的冷却流路21内流动，因此能够防止由冷却液导致的侧罩10A的过度冷却。同样地，仅在侧罩10B的温度超过阈值时，冷却液在齿轮壳16内的冷却流路22内流动，因此能够防止由冷却液导致的侧罩10B的过度冷却。
在一个实施方式中，温度传感器55也可以为，代替安装于电动机8，而是安装于电机壳14或侧罩10A的外侧壁部32(参照图2至图4)。在该情况下，阀控制部60也构成为，当由温度传感器55测定到的温度高于规定的阈值时将流路阀51打开，当由温度传感器55测定到的温度低于阈值时将流路阀51关闭。在一个实施方式中，温度传感器56也可以代替安装于侧罩10B，而是安装于齿轮壳16。阀控制部60构成为，当由温度传感器56测定到的温度高于规定的阈值时将流路阀52打开，当由温度传感器56测定到的温度低于阈值时将流路阀52关闭。在这些实施方式中，也能够防止由冷却液导致的侧罩10A、10B的过度冷却。
图9所示的实施方式也可以与参照图5至图8说明的实施方式组合。
上述实施方式的记载目的为，具有本发明所属技术领域的通常知识的人能够实施本发明。若是本领域技术人员当然能够得到上述实施方式的各种变形例，本发明的技术思想也适用于其他实施方式。因此，本发明并不限于所记载的实施方式，能够在依照由技术方案所定义的技术思想的最宽范围内解释。

Claims (9)

1.一种真空泵装置，其特征在于，具有：
在内部具有转子室的泵壳体；
配置于所述转子室内的泵转子；
固定有所述泵转子的旋转轴；
与所述旋转轴连结的电动机；
形成所述转子室的端面的侧罩；和
在所述旋转轴的轴向上位于所述侧罩的外侧的外壳构造体，
所述侧罩具有形成所述转子室的端面的内侧壁部、在所述旋转轴的轴向上与所述内侧壁部相比位于外侧的外侧壁部、和位于所述内侧壁部与所述外侧壁部之间的缩颈部，
所述内侧壁部、所述外侧壁部以及所述缩颈部为一体成形物，
所述缩颈部具有比所述内侧壁部以及所述外侧壁部的截面面积小的截面面积。
2.根据权利要求1所述的真空泵装置，其特征在于，
所述真空泵装置还具有配置于所述侧罩内的加热器。
3.根据权利要求2所述的真空泵装置，其特征在于，
所述加热器能够拆装地安装于所述侧罩。
4.根据权利要求3所述的真空泵装置，其特征在于，
所述侧罩具备有孔的加热器壳，
所述孔在所述侧罩的外表面开口，
所述加热器配置于所述孔内。
5.根据权利要求4所述的真空泵装置，其特征在于，
所述孔呈直线延伸，所述加热器为棒状加热器。
6.根据权利要求4或5所述的真空泵装置，其特征在于，
还具有将所述加热器能够拆装地固定于所述加热器壳的固定机构。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的真空泵装置，其特征在于，
所述加热器壳与所述内侧壁部连接。
8.根据权利要求7所述的真空泵装置，其特征在于，
所述加热器壳的至少一部分与所述外侧壁部分离。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的真空泵装置，其特征在于，还具有：
设于所述外壳构造体内的冷却流路；
与所述冷却流路连接的流路阀；
安装于所述电动机、所述侧罩及所述外壳构造体中的任意一个的温度传感器；和
当由所述温度传感器测定到的温度高于阈值时将所述流路阀打开并当所述温度低于所述阈值时将所述流路阀关闭的阀控制部。
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