JP2005036814A

JP2005036814A - Positive displacement pump

Info

Publication number: JP2005036814A
Application number: JP2004318182A
Authority: JP
Inventors: Kiyozumi Fukui; 清純福井
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive displacement pump having durability against continuous operation for a long time and excellent reliability by controlling temperature of a suction side of the pump. <P>SOLUTION: This positive displacement pump has a plurality of movable operation chambers 31, 32 formed to store rotors 21, 22 for pumping inside a pump casing body 10 and volume of the operation chambers 31, 32 is increased on the suction side and is reduced on a discharge side to achieve pumping action. This pump is provided with a temperature control means 40 for controlling temperature of a suction port 12 of the pump. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、容積移送型ポンプに係り、特に長期連続運転に耐え得る高度な耐久性および信頼性が要求される場合に好適な容積移送型ポンプに関する。 The present invention relates to a positive displacement pump, and more particularly to a positive displacement pump that is suitable when high durability and reliability that can withstand long-term continuous operation are required.

従来、容積移送型ポンプ、特に低圧作業空間を得るための真空排気等に使用される真空ポンプとして、ルーツ型、クロー型、スクリュー型のものが知られているが、このような容積移送型ポンプには、長期連続運転に耐え得る高度な信頼性および耐久性が要求される。 Conventionally, there are known root-type, claw-type and screw-type vacuum pumps used for positive displacement pumps, particularly vacuum pumps for obtaining a low-pressure working space. Therefore, high reliability and durability that can withstand long-term continuous operation are required.

この種の容積移送型ポンプとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。このポンプは、ポンプ筐体内に多条雄ねじ形のロータとこれとは逆ねじとなる多条雌ねじ形のロータとを平行に配置し、ポンプ筐体と両ロータとの間に両ロータの近接部によって仕切られた複数の螺旋状の作動室を移送可能に形成するものであり、両ロータが互いに逆向きに回転するとき、移送開始位置であるロータ軸方向一端側で吸入口に連通した容積が増大することによって吸気がなされ、吸気を完了した所定容積の作動室が順次軸方向他方側に移送される。また、移送終了位置であるロータ軸方向他端側で前記吐出口に連通した容積が減少することにより前記作動室内のガスが吐出されるようになっている。この真空ポンプは、例えば半導体製造装置において多段真空ポンプとして使用されるが、その場合、半導体製造装置内から反応性ガスを排気しながら長期の連続運転に耐える耐久性および信頼性が希求される。
特開昭６１−６５０８７号公報 An example of this type of positive displacement pump is described in Patent Document 1. In this pump, a multi-threaded male threaded rotor and a multi-threaded female threaded rotor that is a reverse thread to the rotor are arranged in parallel in the pump housing, and the proximity of both rotors is located between the pump housing and both rotors. A plurality of spiral working chambers partitioned by each other are formed so as to be transportable, and when the two rotors rotate in opposite directions, the volume communicating with the suction port at one end in the rotor axial direction, which is the transfer start position, is By increasing, intake is performed, and a predetermined volume of the working chamber that has completed the intake is sequentially transferred to the other side in the axial direction. Further, the gas in the working chamber is discharged by reducing the volume communicating with the discharge port on the other end side in the rotor axial direction which is the transfer end position. This vacuum pump is used as, for example, a multistage vacuum pump in a semiconductor manufacturing apparatus. In this case, durability and reliability that can withstand long-term continuous operation while exhausting reactive gas from the semiconductor manufacturing apparatus is desired.
JP-A-61-65087

しかしながら、上記従来の容積移送型ポンプにあっては、前記作動室内の流体圧力が吐出側で上昇するため、吐出側の温度が高くなり、それに比べて吸気側の温度が上がらないため、次のような問題が生じていた。 However, in the conventional positive displacement pump, since the fluid pressure in the working chamber rises on the discharge side, the temperature on the discharge side becomes high, and the temperature on the intake side does not rise compared with that. Such a problem has occurred.

半導体製造プロセスにおいて、ＣＶＤ（chemical vapor deposition：化学気相成長）等により薄膜を生成する工程では、数種のガスを処理室内に供給して化学反応により薄膜を形成する。この処理中、反応ガスを処理室内から真空ポンプによって排気すると、真空ポンプ内の低温側、すなわち吸気側に徐々に固形生成物が付着、堆積して、ポンプが連続運転に耐えられなくなる。すなわち、１年程度の長期連続運転に耐え得る高度な耐久性と信頼性が必要な真空ポンプであるにもかかわらず、数カ月毎の定期的なオーバーホールが不可欠になり、耐久性および信頼性についての近時の要求に応えることは困難であった。 In a semiconductor manufacturing process, in a process of forming a thin film by CVD (chemical vapor deposition) or the like, several gases are supplied into a processing chamber to form a thin film by a chemical reaction. If the reaction gas is exhausted from the processing chamber by a vacuum pump during this process, the solid product gradually adheres and accumulates on the low temperature side of the vacuum pump, that is, the intake side, and the pump cannot withstand continuous operation. In other words, despite being a vacuum pump that requires high durability and reliability that can withstand long-term continuous operation for about one year, periodic overhaul every few months becomes indispensable. It was difficult to meet recent demands.

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、ポンプの吸気側の温度を制御することにより、作動室の全移送区間の温度を固形物が付着し難い温度に保つことができるようにして、長期連続運転に耐え得る耐久性と信頼性に優れた容積移送型ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem. By controlling the temperature on the intake side of the pump, the temperature of the entire transfer section of the working chamber is kept at a temperature at which solid matter is difficult to adhere. It is an object of the present invention to provide a positive displacement pump capable of withstanding long-term continuous operation and having excellent durability and reliability.

上記目的達成のため、本発明は、内部の室と該室に連通する吸入口および吐出口とが形成されたポンプ筐体と、前記ポンプ筐体の内部に収納されてポンプ筐体との間に移送可能な作動室を形成し、該作動室の容積を前記吸入口に連通する移送区間で増加させるとともに前記吐出口に連通する移送区間で減少させるよう軸線回りに回転可能なロータと、を備えた容積移送型ポンプにおいて、前記吸入口の側の作動室を取り囲むように加熱器を設けたものである。これにより、ポンプの吸入側において、例えば反応性ガスから固形付着物が生成され易い温度を避ける温度設定が可能になる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pump housing having an internal chamber and a suction port and a discharge port communicating with the chamber, and a pump housing housed in the pump housing. And a rotor rotatable about an axis so as to increase a volume of the working chamber in a transfer section communicating with the suction port and to decrease in a transfer section communicating with the discharge port. In the positive displacement pump provided, a heater is provided so as to surround the working chamber on the suction port side. Thereby, on the suction side of the pump, for example, a temperature setting that avoids a temperature at which solid deposits are likely to be generated from the reactive gas becomes possible.

また、本発明は、前記吐出口の側の作動室を取り囲むように冷却器を設けたものである。In the present invention, a cooler is provided so as to surround the working chamber on the discharge port side.

また、前記加熱器や前記冷却器は、メンテナンスや信頼性の面から、好ましくは前記作動室を取り囲むポンプ筐体の周壁部内に設けられる。 In addition, the heater and the cooler are preferably provided in a peripheral wall portion of a pump casing surrounding the working chamber from the viewpoint of maintenance and reliability .

本発明によれば、吸入口の側に位置する作動室を取り囲むように加熱器を設けているので、吸入口側に適宜熱を加えることができる。その結果、ポンプの吸入側において、例えば反応性ガスから固体生成物が生じ難い温度とすることができる。 According to the present invention, since the heater is provided so as to surround the working chamber located on the suction port side, heat can be appropriately applied to the suction port side. As a result, on the suction side of the pump, for example, a temperature at which a solid product is hardly generated from a reactive gas can be obtained .

さらに、前記作動室を取り囲むポンプ筐体の周壁部内に前記加熱器や前記冷却器を設けるようにすれば、メンテナンスや信頼性の面から好ましい。 Furthermore, it is preferable from the viewpoint of maintenance and reliability that the heater and the cooler are provided in the peripheral wall portion of the pump casing surrounding the working chamber .

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は本発明に係る容積移送型ポンプの一実施形態を示す図である。 Figure 1 is a diagram showing an embodiment of a positive displacement pump according to the present invention.

６０はポンプ筐体で、内部の室１１とこの室１１に連通する吸入口１２および吐出口１３とが形成されている。吸入口１２は例えばＣＶＤ（化学気相成長）法により薄膜を生成するためのチャンバーに接続され、このチャンバー内のガスを排気する Reference numeral 60 denotes a pump housing, in which an internal chamber 11 and a suction port 12 and a discharge port 13 communicating with the chamber 11 are formed. The suction port 12 is connected to a chamber for generating a thin film by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method, and exhausts gas in the chamber.

２１，２２はポンプ筐体６０の内部に所定のクリアランス（例えば５０μｍ程度）を保って回転可能に収納されたロータであり、ロータ２１は雌ねじ状に、ロータ２２はロータ２１とは逆ねじ方向の雄ねじ状に形成され、これらのロータ２１，２２が所定の噛合クリアランスをもって噛み合うようになっている。また、ロータ２１，２２は、ポンプ筐体６０に軸受２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂを介して互いに平行に近接するように支持され、ポンプ筐体６０との間に両ロータ２１，２２の近接部分で仕切られた複数の移送可能な螺旋状の作動室３１，３２を形成している。そして、ロータ２１，２２がその平行な回転軸線回りに回転することによって、作動室３１，３２が内部の流体とともにロータ回転軸線方向に移送されるようになっている。また、ロータ２１，２２が回転するとき、作動室３１，３２は吸入口１２に連通している吸入側の移送区間では容積を所定値まで増加させて吸気作用をなし、吸入口１２にも吐出口１３にも連通しない中間の移送区間では一定容積で移送され、吐出口１３に連通する吐出側の移送区間では容積を減少させて吐出作用をなす。 Reference numerals 21 and 22 denote rotors that are rotatably accommodated inside the pump housing 60 with a predetermined clearance (for example, about 50 μm). The rotor 21 has a female screw shape, and the rotor 22 has a reverse screw direction with respect to the rotor 21. It is formed in a male thread shape, and these rotors 21 and 22 are engaged with each other with a predetermined engagement clearance. The rotor 21 and 22, bearings 26a to the pump housing 60, 26b, 27a, through 27b are supported to be parallel close to each other, adjacent portions of the two rotors 21, 22 between the pump housing 60 A plurality of transportable spiral working chambers 31 and 32 are formed. Then, the rotors 21 and 22 rotate around their parallel rotation axes, whereby the working chambers 31 and 32 are transferred along with the fluid inside in the direction of the rotor rotation axis. Further, when the rotors 21 and 22 rotate, the working chambers 31 and 32 increase the volume to a predetermined value in the transfer section on the suction side communicating with the suction port 12 to perform the suction action, and also discharge to the suction port 12. In the intermediate transfer section that does not communicate with the outlet 13, the medium is transferred at a constant volume, and in the transfer section on the discharge side that communicates with the discharge port 13, the volume is reduced to perform discharge.

ポンプ筐体６０には加熱器６１が吸入側の作動室３１を取り囲むように収納されるとともに、冷却器６２が吐出側の作動室３１を取り囲むように収納されている。加熱器６１は、例えばニクロム線ヒータやバンドヒータ等から構成されて電熱を発生するものであり、冷却器６２は例えば放熱フィン又は冷却液の循環通路から構成されている。この加熱器６１は、吐出側の温度が高くなり過ぎたときに、図示しない温度センサからの信号により、作動するようになされている。A heater 61 is accommodated in the pump housing 60 so as to surround the suction-side working chamber 31, and a cooler 62 is accommodated so as to surround the discharge-side working chamber 31. The heater 61 is composed of, for example, a nichrome wire heater, a band heater or the like and generates electric heat, and the cooler 62 is composed of, for example, a heat radiating fin or a circulation path for coolant. The heater 61 is activated by a signal from a temperature sensor (not shown) when the temperature on the discharge side becomes too high.

加熱器６１、冷却器６２は、作動室３１，３２を取り囲むポンプ筐体６０の周壁部１４内に設けられている。 The heater 61 and the cooler 62 are provided in the peripheral wall portion 14 of the pump housing 60 surrounding the working chambers 31 and 32 .

このように構成された本実施形態の容積移送型ポンプでは、ロータ２１，２２が回転し、吐出口１３側で作動室３１，３２の容積が減少するとき、作動室３１，３２内の流体の圧縮熱（断熱圧縮熱）が発生して吐出口１３の近傍が高温になる。この状態において、加熱器６１および冷却器６２によって、吸入口１２側の温度と吐出口１３側の温度とをそれぞれ所定範囲内に制御することができ、これによって吸入口１２側と吐出口１３側との温度差が縮小される。 In the positive displacement pump of this embodiment configured as described above, when the rotors 21 and 22 rotate and the volume of the working chambers 31 and 32 decreases on the discharge port 13 side, the fluid in the working chambers 31 and 32 is reduced. Compression heat (adiabatic compression heat) is generated, and the vicinity of the discharge port 13 becomes high temperature. In this state, the temperature on the suction port 12 side and the temperature on the discharge port 13 side can be controlled within a predetermined range by the heater 61 and the cooler 62, respectively , whereby the suction port 12 side and the discharge port 13 side are controlled. And the temperature difference is reduced.

また、本実施形態においては、例えば前記低圧チャンバーから作動室３１，３２内に入った反応性ガスが固形生成物を生じ難い温度（例えば吸入口１２の近傍でも２００度以上）になるように、すなわち、作動室３１，３２内で固体付着物が生成され易い温度範囲（例えば１００度以下）を避けるように、ポンプ筐体６０の吸入口１２の近傍の温度が高温（例えば１５０度以上）に制御される。したがって、ポンプ筐体６０内に固体生成物が付着、堆積して数カ月で連続運転ができなくなる、という従来の問題が解消される。 In the present embodiment, for example, the reactive gas that has entered the working chambers 31 and 32 from the low-pressure chamber has a temperature at which it is difficult to generate a solid product (for example, 200 degrees or more in the vicinity of the inlet 12). That is, the temperature in the vicinity of the inlet 12 of the pump housing 60 is high (for example, 150 degrees or more) so as to avoid a temperature range (for example, 100 degrees or less) in which solid deposits are likely to be generated in the working chambers 31, 32. Be controlled. Therefore, the conventional problem that the solid product adheres and accumulates in the pump housing 60 and cannot be continuously operated in several months is solved.

なお、図１において冷却器６２を設けず、吸入側の加熱器６１として、ポンプ筐体６０にニクロム線ヒータやバンドヒータ等を巻き付けるようにしてもよい。 Na us, without providing the cooler 62 in FIG. 1, as a heater 61 on the suction side, the pump housing 60 may be wound nichrome wire heater or band heater.

本発明に係る容積移送型ポンプの一実施形態を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows one Embodiment of the positive displacement pump which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

６０ポンプ筐体
１１内部の室
１２吸入口
１３吐出口
２１，２２ロータ
３１，３２作動室
６１加熱器
６２冷却器 60 pump housing 1 1 internal chamber 1 2 suction port 1 3 discharge port 21, 2 rotor 31, 3 2 working chamber
6 1 heater 62 cooler

Claims

内部の室と該室に連通する吸入口および吐出口とが形成されたポンプ筐体と、
前記ポンプ筐体の内部に収納されてポンプ筐体との間に移送可能な作動室を形成し、該作動室の容積を前記吸入口に連通する移送区間で増加させるとともに前記吐出口に連通する移送区間で減少させるよう軸線回りに回転可能なロータと、を備えた容積移送型ポンプにおいて、
前記吸入口の側の温度を制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする容積移送型ポンプ。 A pump housing in which an internal chamber and a suction port and a discharge port communicating with the chamber are formed;
A working chamber housed in the pump housing and transportable to and from the pump housing is formed, and the volume of the working chamber is increased in a transfer section communicating with the suction port and communicated with the discharge port. In a positive displacement pump having a rotor rotatable around an axis so as to be reduced in a transfer section,
A positive displacement pump comprising temperature control means for controlling the temperature on the suction port side.

前記温度制御手段が、前記ポンプ筐体およびロータのうちすくなくとも一方に設けられて前記吐出口の近傍から前記吸入口の近傍に熱を移動させる熱移動手段であることを特徴とする請求項１に記載の容積移送型ポンプ。 The temperature control means is a heat transfer means that is provided in at least one of the pump housing and the rotor and moves heat from the vicinity of the discharge port to the vicinity of the suction port. The positive displacement pump described.

前記熱移動手段が前記作動室を取り囲むポンプ筐体の周壁部内に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の容積移送型ポンプ。 3. The positive displacement pump according to claim 2, wherein the heat transfer means is provided in a peripheral wall portion of a pump housing surrounding the working chamber.