JP2009221938A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、超臨界CO2流体あるいは液体CO2を搬送するポンプに関するものである。 The present invention relates to a pump for conveying, for example, a supercritical CO 2 fluid or liquid CO 2 .
例えば、超臨界CO2流体あるいは液体CO2を搬送するポンプとして、半導体洗浄用の循環ポンプがある。近年の半導体デバイスの高集積化に伴い、ウェハの加工線幅も微細化が求められており、現在の主流である0.18μmに対して、将来は0.10μm以下になると予想されている。ところが、従来の超純水等の液体を用いた半導体洗浄方式では、ウェハ乾燥時において、気体と液体の界面張力に起因する毛管力により、ウェハに形成されたレジストが倒壊するという現象(レジスト倒壊)が生じる場合がある。 For example, as a pump for conveying a supercritical CO 2 fluid or liquid CO 2 , there is a semiconductor cleaning circulation pump. With the recent high integration of semiconductor devices, the processing line width of wafers is also required to be miniaturized, and is expected to be 0.10 μm or less in the future, compared with the current mainstream of 0.18 μm. However, in the conventional semiconductor cleaning method using a liquid such as ultrapure water, the resist formed on the wafer collapses due to the capillary force caused by the interfacial tension between the gas and the liquid (resist collapse). ) May occur.
このような不都合を解消するために、従来の超純水等の液体の代わりに、超臨界流体を用いた半導体洗浄装置が開発されている。超臨界流体は、液体と比較して非常に高い浸透性を有しており、どのような微細な構造にも浸透するものである。また、気体と液体との界面が存在しないので、乾燥時に毛管力が働かないという特徴を備えている。 In order to eliminate such inconvenience, a semiconductor cleaning apparatus using a supercritical fluid has been developed instead of a conventional liquid such as ultrapure water. A supercritical fluid has a very high permeability compared to a liquid and penetrates into any fine structure. In addition, since there is no interface between gas and liquid, there is a feature that capillary force does not work during drying.
超臨界流体としては、主として二酸化炭素(CO2)が用いられる。二酸化炭素は、他の液体溶媒と比較して、比較的穏和な条件、即ち臨界温度31.2℃,臨界圧力7.38MPaで、臨界密度468kg/m3となる。また、常温、 常圧では気体であるために、常温、常圧に戻すことによりガス化し、被洗浄物と汚染物の分離が容易にできるので、これにより、洗浄後の被洗浄物の乾燥が不要になるなど、洗浄プロセスの簡略化とコスト削減が可能となる。 Carbon dioxide (CO 2 ) is mainly used as the supercritical fluid. Carbon dioxide has a critical density of 468 kg / m 3 under relatively mild conditions, that is, a critical temperature of 31.2 ° C. and a critical pressure of 7.38 MPa, as compared with other liquid solvents. In addition, since it is a gas at normal temperature and normal pressure, it can be gasified by returning to normal temperature and normal pressure, so that it is easy to separate the object to be cleaned and contaminants. This makes it possible to simplify the cleaning process and reduce costs.
このような超臨界CO2流体を用いた半導体洗浄装置では、その超臨界CO2流体は通常約20MPaに加圧されるので、これを循環させてウェハを洗浄するための循環ポンプとしては、高耐圧であるが故、いわゆるシールレス・キャンドモータポンプ形式のものが用いられる。また、軸受としては玉軸受が用いられ、これは半導体の洗浄剤としての揚液(超臨界CO2流体)中において使用される。 In such a semiconductor cleaning apparatus using a supercritical CO 2 fluid, the supercritical CO 2 fluid is usually pressurized to about 20 MPa. Therefore, as a circulation pump for cleaning the wafer by circulating the supercritical CO 2 fluid, Because of the pressure resistance, a so-called sealless canned motor pump type is used. Further, a ball bearing is used as the bearing, and this is used in a pumped liquid (supercritical CO 2 fluid) as a semiconductor cleaning agent.
この玉軸受にて、ロータに作用するラジアル荷重、及びスラスト荷重を受ける。また、羽根車側とは反対側の、軸端側軸受に設置した軸受予圧バネにて予圧荷重をコントロールし、玉軸受のいわゆる公転滑り(横滑り)防止を図る。また、軸受予圧荷重にて玉軸受のラジアル方向の剛性(バネ定数)をコントロールし、ロータの固有振動数の調整も行う。 The ball bearing receives a radial load and a thrust load acting on the rotor. In addition, a preload load is controlled by a bearing preload spring installed on the shaft end side bearing on the side opposite to the impeller side, thereby preventing so-called revolving slip (side slip) of the ball bearing. Also, the radial rigidity (spring constant) of the ball bearing is controlled by the bearing preload, and the natural frequency of the rotor is adjusted.
このようなポンプとしては、下記特許文献1に記載されたものがある。 An example of such a pump is described in Patent Document 1 below.
ところが、上述した従来のポンプにて、玉軸受は、粘性の低い超臨界CO2流体(あるいは液体CO2)内で使用されるので、揚液による潤滑は期待できない。そのため、玉軸受での摩耗が発生し、主軸及び羽根車が回転軸心の方向に沿って移動する。羽根車は、その回転により吸込口から吸い込んだ流体を昇圧して吐出口から吐出するものであり、吐出口から吸込口への流体の逆流を防止するため、ケーシングと羽根車との間における軸方向隙間が非常に狭く設定されている。ところが、玉軸受での摩耗により主軸及び羽根車が回転軸心の方向に沿って移動すると、羽根車とケーシングとの間で干渉が発生し、ポンプ寿命が低下してしまうという問題がある。 However, in the conventional pump described above, since the ball bearing is used in a supercritical CO 2 fluid (or liquid CO 2 ) having a low viscosity, lubrication by pumping cannot be expected. Therefore, wear occurs in the ball bearing, and the main shaft and the impeller move along the direction of the rotation axis. The impeller boosts the fluid sucked from the suction port by its rotation and discharges it from the discharge port. The direction gap is set very narrow. However, when the main shaft and the impeller move along the direction of the rotation axis due to wear on the ball bearing, there is a problem that interference occurs between the impeller and the casing, and the pump life is reduced.
本発明は上述した課題を解決するものであり、寿命の延長を可能とするポンプを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a pump capable of extending the life.
上記の目的を達成するための請求項1の発明のポンプは、吸込口と吐出口を有するケーシングと、該ケーシング内に玉軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の軸端部に連結される羽根車と、前記主軸を介して前記羽根車を駆動回転可能なキャンドモータと、を備え、前記羽根車の回転により前記吸込口から吸い込んだ流体を昇圧して前記吐出口から吐出するポンプにおいて、前記羽根車における軸心方向前側に前部シュラウドが設けられると共に、前記羽根車における軸心方向後側に後部シュラウドが設けられ、前記ケーシングと前記前部シュラウドとの間に軸方向に対向する所定隙間が設けられると共に、前記ケーシングと前記前部シュラウドとの間に径方向に対向するシール部が設けられる、ことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a pump according to a first aspect of the present invention includes a casing having a suction port and a discharge port, a main shaft rotatably supported by ball bearings in the casing, and a shaft end portion of the main shaft. An impeller to be coupled; and a cand motor capable of driving and rotating the impeller via the main shaft, and boosts the fluid sucked from the suction port by the rotation of the impeller and discharges the fluid from the discharge port. In the pump, a front shroud is provided on the front side in the axial direction of the impeller, and a rear shroud is provided on the rear side in the axial direction of the impeller, and is axially provided between the casing and the front shroud. A predetermined gap which opposes is provided, and a seal part which opposes in the diameter direction is provided between the casing and the front shroud.
請求項2の発明のポンプでは、前記シール部は、前記羽根車における軸心方向に並んで複数設けられることを特徴としている。 In the pump according to a second aspect of the present invention, a plurality of the seal portions are provided side by side in the axial direction of the impeller.
請求項3の発明のポンプでは、前記ケーシングにて、前記羽根車からの流体出口は、ディフューザ及びボリュート室を介して前記吐出口に連通され、前記ディフューザに絞り部が設けられることを特徴としている。 The pump of the invention of claim 3 is characterized in that, in the casing, a fluid outlet from the impeller is communicated with the discharge port via a diffuser and a volute chamber, and a throttle portion is provided in the diffuser. .
請求項4の発明のポンプでは、前記絞り部の形状は、前記ディフューザの出口での流体流出角と、前記ディフューザの出口と前記ボリュート室との通路面積比に応じて設定されることを特徴としている。 In the pump of the invention of claim 4, the shape of the throttle portion is set according to a fluid outflow angle at the outlet of the diffuser and a passage area ratio between the outlet of the diffuser and the volute chamber. Yes.
請求項5の発明のポンプでは、前記玉軸受に予圧を付与する予圧ばねが設けられ、該予圧ばねは、リング形状をなす波板材が複数積層されて構成されることを特徴としている。 The pump of the invention of claim 5 is characterized in that a preload spring for applying a preload to the ball bearing is provided, and the preload spring is formed by laminating a plurality of ring-shaped corrugated plate materials.
請求項6の発明のポンプでは、前記羽根車は、回転駆動することで超臨界CO2流体あるいは液体CO2を搬送可能であり、半導体洗浄用循環ポンプとして用いられることを特徴としている。 The pump of the invention of claim 6 is characterized in that the impeller is capable of conveying a supercritical CO 2 fluid or liquid CO 2 by being rotationally driven, and is used as a semiconductor cleaning circulation pump.
請求項1の発明のポンプによれば、吸込口と吐出口を有するケーシング内に玉軸受により主軸を回転自在に支持し、この主軸の軸端部に羽根車を連結し、キャンドモータにより主軸を介して羽根車を駆動回転可能に構成し、羽根車における軸心方向前側に前部シュラウドを設けると共に、軸心方向後側に後部シュラウドを設け、ケーシングと前部シュラウドとの間に軸方向に対向する所定隙間を設けると共に、ケーシングと前部シュラウドとの間に径方向に対向するシール部を設けている。従って、シール部により吐出口から吸込口への流体の逆流を防止することができ、また、玉軸受の摩耗により主軸及び羽根車が回転軸心方向に移動しても、羽根車とケーシングとの間に所定隙間が設けられていることから、両者が干渉することはなく、ポンプ寿命を延長することが可能となる。 According to the pump of the first aspect of the invention, the main shaft is rotatably supported by the ball bearing in the casing having the suction port and the discharge port, the impeller is connected to the shaft end portion of the main shaft, and the main shaft is supported by the canned motor. The impeller is configured to be capable of driving and rotating, and a front shroud is provided on the front side in the axial direction of the impeller, a rear shroud is provided on the rear side in the axial direction, and an axial direction is provided between the casing and the front shroud. While providing the predetermined gap which opposes, the seal part which opposes in a radial direction is provided between the casing and the front shroud. Therefore, the backflow of the fluid from the discharge port to the suction port can be prevented by the seal portion, and even if the main shaft and the impeller move in the rotational axis direction due to wear of the ball bearing, the impeller and the casing Since the predetermined gap is provided between them, they do not interfere with each other, and the pump life can be extended.
請求項2の発明のポンプによれば、シール部を羽根車における軸心方向に並んで複数設けるので、複数のシール部により羽根車とケーシングとの間における流体の漏れが低減され、吐出口から吸込口への流体の逆流を適正に防止することができる。
According to the pump of the invention of
請求項3の発明のポンプによれば、羽根車からの流体出口をディフューザ及びボリュート室を介して吐出口に連通し、ディフューザに絞り部を設けるので、ディフューザの出口における流体流出角を大きくすることで、ディフューザの出口からボリュート室の入口までの損失を低減することができると共に、羽根車の移動を許容して干渉を防止することができる。 According to the pump of the invention of claim 3, the fluid outlet from the impeller is communicated with the discharge port via the diffuser and the volute chamber, and the restrictor is provided in the diffuser, so that the fluid outflow angle at the outlet of the diffuser is increased. Thus, the loss from the diffuser outlet to the volute chamber inlet can be reduced, and the impeller can be allowed to move to prevent interference.
請求項4の発明のポンプによれば、絞り部の形状を、ディフューザの出口での流体流出角と、ディフューザの出口とボリュート室との通路面積比に応じて設定するので、絞り部を適正形状に設定し、ディフューザの出口からボリュート室に流出する流体における径方向の速度と周方向の速度との合計速度を減速させることで、ディフューザ効果、つまり、流体の速度エネルギ(動圧)から圧力エネルギ(静圧)への変換を十分に確保することができ、ポンプ効率を向上することができる。 According to the pump of the invention of claim 4, the shape of the throttle portion is set according to the fluid outflow angle at the outlet of the diffuser and the passage area ratio between the outlet of the diffuser and the volute chamber. And the total velocity of the radial velocity and the circumferential velocity in the fluid flowing out from the diffuser outlet to the volute chamber is reduced to reduce the diffuser effect, that is, from the fluid velocity energy (dynamic pressure) to the pressure energy. Conversion to (static pressure) can be sufficiently ensured, and pump efficiency can be improved.
請求項5の発明のポンプによれば、玉軸受に予圧を付与する予圧ばねを設け、リング形状をなす波板材が複数積層されて予圧ばねを構成するので、予圧ばねにより玉軸受に予圧が付与されることで、玉軸受の公転滑りを抑制して長寿命化を可能とすることができると共に、波板材を複数積層されて予圧ばねを構成することで、ばねのつぶし代の変化量に対する荷重変化量を小さくし、適正な予圧を付与することができる。 According to the pump of the fifth aspect of the invention, the preload spring for applying preload to the ball bearing is provided, and a plurality of ring-shaped corrugated plate materials are laminated to constitute the preload spring. Therefore, the preload is applied to the ball bearing by the preload spring. As a result, revolving slip of the ball bearing can be suppressed and a long life can be achieved, and a plurality of corrugated plate materials are laminated to constitute a preload spring, so that the load with respect to the change amount of the spring crushing allowance can be achieved. The amount of change can be reduced and an appropriate preload can be applied.
請求項6の発明のポンプによれば、羽根車を回転駆動することで超臨界CO2流体あるいは液体CO2を搬送可能とし、半導体洗浄用循環ポンプとして用いるので、洗浄後の被洗浄物の乾燥が不要になり、洗浄プロセスの簡略化とコスト削減を可能とすることができる。 According to the pump of the sixth aspect of the invention, the supercritical CO 2 fluid or liquid CO 2 can be transported by rotating the impeller and used as a semiconductor cleaning circulation pump. Can be eliminated, and the cleaning process can be simplified and the cost can be reduced.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るポンプの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a pump according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の一実施例に係るポンプとしての半導体洗浄装置用循環ポンプを表す断面図、図2は、本実施例の半導体洗浄装置用循環ポンプの要部を表す拡大図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor cleaning device circulation pump as a pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the semiconductor cleaning device circulation pump of this embodiment.
本実施例の半導体洗浄装置用循環ポンプは、図1及び図2に示すように、吸込口11と吐出口12を有するケーシング13と、このケーシング13内に玉軸受14,15により回転自在に支持される主軸16と、この主軸16の軸端部に連結される羽根車17と、主軸16を介して羽根車17を駆動回転可能なキャンドモータ18とを備え、羽根車17の回転により吸込口11から吸い込んだ流体を昇圧して吐出口12から吐出可能に構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor cleaning device circulation pump of the present embodiment is rotatably supported by a
このケーシング13は、リング形状をなす吐出・吸込側ケーシング21とパージ側ケーシング22とが円筒形状をなす外筒23を挟んで配置され、連結ボルト24により連結され、吸込・吐出側ケーシング21の外側にマニホールド25が固定され、連結ボルト26により連結されて構成されている。そして、このマニホールド25には、主軸16の軸心の延長軸線上に揚液の吸込口11が形成され、この吸込口11の外周側に吐出口12が形成されている。
The
玉軸受14,15は、アンギュラ玉軸受であって、吐出・吸込側ケーシング21とパージ側ケーシング22に装着され、主軸16を回転自在に支持している。そして、この主軸16の軸端部に羽根車17が嵌合し、連結ボルト27により固定されている。
The
なお、本実施例では、玉軸受14,15は、耐摩耗性及び耐食性の向上、高速回転時の遠心荷重を低減するために、内外輪及び玉にセラミック材料(例えば、窒化珪素Si3N4、アルミナAl2O3、炭化珪素SiC等)を採用している。このように、軸受材料を総セラミックとすることで、外部から持ち込まれるパーティクルに対する耐摩耗性も向上する。また、ドラッグ損失(回転抵抗)が小さくなるように保持器の設計を行っている。これにより、公転滑り防止及び予圧荷重(スラスト軸受荷重)の低減が可能であり、玉軸受14,15の長寿命化を図ることができる。保持器の材料としては、洗浄剤に対する耐食性、耐摩耗性、高速回転に対する強度確保の観点より、PEEK材(ポリエーテル・エーテル・ケトン)を使用している。なお、PEEK材に代えて、ステンレス鋼やファイバーコンポジットを使用してもよい。
In this embodiment, the
キャンドモータ18は、外筒23の内周部に固定された固定子28と、この固定子28と対向するように主軸16の外周部に設けられた回転子29とから構成されている。
The canned
一方、パージ側ケーシング22には、主軸16の軸心の延長軸線上に、吸い込んだ揚液の一部を吐出するパージ口30が形成されている。また、パージ側ケーシング22とアンギュラ玉軸受15との間には、予圧ばね31が挟持されている。この予圧ばね31は、主軸16の他端周辺に位置するリング状の波板ばねを複数積層したものとなっており、定圧ばね方式として玉軸受15に軸方向の予圧を付与するものである。
On the other hand, the
従って、キャンドモータ18に通電すると、固定子28に対して回転子29が回転し、この回転子29と共に主軸16が回転し、これに連動して羽根車17が回転する。すると、吸込口11より揚液が吸い込まれ、羽根車17の遠心力により昇圧されて吐出口12側に導かれて外部に吐出される。また、吸込口11より吸い込まれた揚液の一部は、玉軸受14,15及びキャンドモータ18内を通過して、これらを冷却してからパージ流れとしてパージ口30より吐出される。
Therefore, when the canned
このように構成された循環ポンプにて、本実施例では、羽根車17をクローズド式とし、ケーシング13に対して主軸16及び羽根車17を軸心方向に対して所定量だけ移動自在に支持すると共に、ケーシング13と羽根車17との径方向でシールを形成している。
In the present embodiment, the circulation pump configured as described above is configured such that the impeller 17 is a closed type, and the
即ち、ケーシング13を構成する吸込・吐出側ケーシング21は、その中心部に吸込口11に連通する収容孔41が形成され、この収容孔41の内周面に外周リング42及び外周リング43が固定されている。一方、羽根車17は、軸心方向前側に設けられるリング形状をなす前部シュラウド44と、軸心方向後側に設けられる円板形状をなす後部シュラウド45との間に、複数の羽根46が周方向に等間隔で設けられて構成されている。
That is, the suction /
この場合、前部シュラウド44は、羽根車17の径方向に水平な円板部44aと軸方向に水平な筒部44bとを有している。そして、外周リング43(ケーシング13)の一端部と前部シュラウド44における円板部44aの表面部との間に、軸方向に対向する所定隙間47が設けられている。また、外周リング43(ケーシング13)の内周部と前部シュラウド44における筒部44bの外周部との間に、径方向に対向するシール部48,49が設けられている。このシール部48,49は、羽根車17における径方向にずれ、羽根車17における軸心方向に並んで設けられている。なお、シール部48,49は、複数設けることが望ましく、2つに限らず、3つ以上設けてもよい。
In this case, the
また、ケーシング13にて、羽根車17からの流体出口17aは、ディフューザ51、ボリュート室52、連通路53を介して吐出口12に連通されている。即ち、吸込・吐出側ケーシング21とマニホールド25との接合部には、羽根車17からの流体出口17aが形成され、この流体出口17aに連通してディフューザ51が形成されている。このディフューザ51は、流体の速度エネルギ(動圧)を圧力エネルギ(静圧)に変換するものである。ボリュート室52は、吸込・吐出側ケーシング21とマニホールド25との接合部に渦巻状に形成されており、一端部がディフューザ51に連通し、他端部が連通路53に連通している。
In the
そして、このディフューザ51に絞り部が設けられている。即ち、ディフューザ51は、羽根車17からの流体出口17a側の入口部の流路幅W1(流路面積)に対して、ボリュート室52側への出口部の流路幅W2(流路面積)が狭く(小さく)形成されることで、絞り部を構成している。つまり、ディフューザ51の入口部を出口部に対して大きくすることで、所定隙間47による羽根車17の軸心方向への移動を許容し、圧力流体を適正にディフューザ51に導入することができる。
The diffuser 51 is provided with a throttle portion. That is, the diffuser 51, to the channel width W 1 of the inlet portion of the
このディフューザ51における絞り部の形状、つまり、傾斜角度は、ディフューザ51の出口部からの流体流出角αと、ディフューザ51における出口部の通路面積とボリュート室52の面積との面積比Yに応じて設定される。ディフューザ51からボリュート室52に流れる流体は、ディフューザ51の接線に対して流体流出角αを有しており、その速度Vは、周方向速度Vθと径方向速度Vmに分けられる。ボリュート室52の面積比Yは、ディフューザ51における出口部の通路面積Adとボリュート室52の面積Avとの比率(Y=Ad/Av)である。
The shape of the throttle portion in the diffuser 51, that is, the inclination angle depends on the fluid outflow angle α from the outlet portion of the diffuser 51 and the area ratio Y between the passage area of the outlet portion of the diffuser 51 and the area of the
一般的に、ディフューザ51の出口部からボリュート室52の入口部までの摩擦損失と、ディフューザ51の吐出速度とボリュート室52の流入速度の速度差に起因する損失から見て、流体流出角αを15°程度とすることで、ポンプ最大効率を確保することができる。また、ボリュート室52の舌端での損失は、ボリュート室52の舌端の取付角と流体流出角との差が大きすぎると生じる。ボリュート室52の舌端には肉厚があることから、ボリュート室52の舌端の取付角を数度(小さい角度)にすることは困難であるためである。
In general, in view of the friction loss from the outlet portion of the diffuser 51 to the inlet portion of the
その結果、本実施例では、ディフューザ51に絞り部が設けることで、ディフューザ51の出口部における流体流出角αを大きくすることで、損失を低減する。また、ディフューザ51における入口部の幅を大きくすることで、羽根車17の軸方向の移動を許容する。この場合、ディフューザ51を絞ると、径方向速度Vmは上がるが、周方向速度Vθは角運動量保存により減速(自由渦流れ)する。従って,この径方向速度Vmと周方向速度Vθの合計速度が減速する程度まで絞り形状とする。 As a result, in this embodiment, by providing the throttle portion in the diffuser 51, the loss is reduced by increasing the fluid outflow angle α at the outlet portion of the diffuser 51. Moreover, the movement of the impeller 17 in the axial direction is allowed by increasing the width of the inlet portion of the diffuser 51. In this case, when the diffuser 51 is squeezed, the radial velocity Vm increases, but the circumferential velocity Vθ is decelerated (free vortex flow) by storing the angular momentum. Accordingly, the aperture shape is set to such an extent that the total speed of the radial speed Vm and the circumferential speed Vθ is reduced.
従って、羽根車17が回転すると、吸込口11より揚液が吸い込まれ、羽根車17の遠心力により昇圧される。この昇圧された揚液は、流体出口17aからディフューザ51を通過することで、流体の速度エネルギが圧力エネルギに変換され、ボリュート室52に流れ、連通路53を通って吐出口12から外部に吐出される。このとき、ケーシング13と羽根車17は、シール部48,49により径方向でシールされていることから、羽根車17により昇圧された揚液は、吸込口11に漏洩することなく、流体出口17aからディフューザ51に適正に流れる。
Accordingly, when the impeller 17 rotates, the pumped liquid is sucked from the
また、主軸16及び羽根車17が所定隙間47により軸心方向へ移動しても、シール部48,49により外周リング43と前部シュラウド44との位置関係が変位しないため、揚液が吸込口11に漏洩することなく、ディフューザ51に適正に流れる。
Further, even if the
このように本実施例のポンプにあっては、吸込口11と吐出口12を有するケーシング13内に玉軸受14,15により主軸16を回転自在に支持し、この主軸16の軸端部に羽根車17を連結し、キャンドモータ18により主軸16を介して羽根車17を駆動回転可能に構成し、羽根車17における軸心方向前側に前部シュラウド44を設けると共に、軸心方向後側に後部シュラウド45を設け、ケーシング13と前部シュラウド44との間に軸方向に対向する所定隙間47を設けると共に、ケーシング13と前部シュラウド44との間に径方向に対向するシール部48,49を設けている。
As described above, in the pump of this embodiment, the
従って、シール部48,49により吐出口12から吸込口11への流体の逆流を防止することができ、また、玉軸受14,15などの摩耗により主軸16及び羽根車17が回転軸心方向に移動しても、羽根車17とケーシング13との間に所定隙間47が設けられていることから、両者が干渉することはなく、ポンプ寿命を延長することが可能となる。
Therefore, the backflow of the fluid from the
また、本実施例のポンプでは、シール部48,49を羽根車17における軸心方向に並んで複数設けている。従って、複数のシール部48,49により羽根車17とケーシング13との間における流体の漏れが低減され、吐出口12から吸込口11への流体の逆流を適正に防止することができる。
Further, in the pump of this embodiment, a plurality of
また、本実施例のポンプでは、羽根車17からの流体出口17aをディフューザ51及びボリュート室52を介して吐出口12に連通し、ディフューザ51に絞り部を設けている。従って、羽根車17の流体出口17aからディフューザ51に流出する流体における周方向の速度と径方向の速度との合計速度が減速することにより、ディフューザ51にて流体の速度エネルギ(動圧)を圧力エネルギ(静圧)に適正に変換することができる。
In the pump of this embodiment, the
このとき、ディフューザ51に絞り部が設けられており、ディフューザ51の出口部における流体流出角αを大きくすることで、損失を低減することができる。また、ディフューザ51における入口部の幅を大きくすることで、羽根車17の軸方向の移動による羽根車出口のディフューザ入口における損失を低減することができる。 At this time, the restrictor is provided in the diffuser 51, and the loss can be reduced by increasing the fluid outflow angle α at the outlet of the diffuser 51. Further, by increasing the width of the inlet portion in the diffuser 51, it is possible to reduce the loss at the diffuser inlet at the impeller exit due to the axial movement of the impeller 17.
また、ディフューザ51における絞り部の形状を、ディフューザ51の出口部からの流体流出角と、ディフューザ51の出口部とボリュート室52の入口部との通路面積比に応じて設定している。従って、絞り部を適正形状に設定することで、ディフューザ51における径方向の速度が増速するが、周方向の速度が減速し、その合計速度が減速することから、結果としてディフューザ51で減速して流体の速度エネルギを圧力エネルギに適正に変換することができ、また、ボリュート室52における流体の速度を適正にすることで、ポンプ効率を向上することができる。
Further, the shape of the throttle portion in the diffuser 51 is set according to the fluid outflow angle from the outlet portion of the diffuser 51 and the passage area ratio between the outlet portion of the diffuser 51 and the inlet portion of the
また、本実施例のポンプでは、玉軸受14,15に予圧を付与する予圧ばね31を設け、リング形状をなす波板材が複数積層されてこの予圧ばね31を構成している。従って、予圧ばね31により玉軸受14,15に予圧が付与されることで、玉軸受14,15の公転滑りを抑制して長寿命化を可能とすることができると共に、波板材を複数積層されて予圧ばね31を構成することで、ばねのつぶし代の変化量に対する荷重変化量を小さくし、適正な予圧を付与することができる。
Further, in the pump of this embodiment, a
また、本実施例のポンプでは、羽根車17を回転駆動することで超臨界CO2流体あるいは液体CO2を搬送可能とし、半導体洗浄用循環ポンプとして用いることで、洗浄後の被洗浄物の乾燥が不要になり、洗浄プロセスの簡略化とコスト削減を可能とすることができる。 Further, in the pump of this embodiment, the impeller 17 is driven to rotate so that a supercritical CO 2 fluid or liquid CO 2 can be transported and used as a semiconductor cleaning circulation pump, whereby the object to be cleaned after cleaning is dried. Can be eliminated, and the cleaning process can be simplified and the cost can be reduced.
なお、上述した実施例では、本発明のポンプを、半導体洗浄装置用循環ポンプとして説明したが、通常の遠心ポンプに適用してもよい。 In the above-described embodiment, the pump of the present invention has been described as a circulation pump for a semiconductor cleaning device, but may be applied to a normal centrifugal pump.
本発明に係るポンプは、ケーシングと前部シュラウドとの間に軸方向に対向する所定隙間を設けると共に、ケーシングと前部シュラウドとの間に径方向に対向するシール部を設けることで、流体の漏洩と構成部材の摩耗を抑制して寿命の延長を可能とするものであり、いずれのポンプにも適用することができる。 The pump according to the present invention provides a predetermined gap facing the axial direction between the casing and the front shroud, and a seal portion facing the radial direction between the casing and the front shroud. It is possible to extend the life by suppressing leakage and wear of components, and can be applied to any pump.
11 吸込口
12 吐出口
13 ケーシング
14,15 玉軸受
16 主軸
17 羽根車
18 キャンドモータ
31 予圧ばね
44 前部シュラウド
45 後部シュラウド
46 羽根
47 所定隙間
48,49 シール部
51 ディフューザ
52 ボリュート室
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該ケーシング内に玉軸受により回転自在に支持される主軸と、
該主軸の軸端部に連結される羽根車と、
前記主軸を介して前記羽根車を駆動回転可能なキャンドモータと、
を備え、前記羽根車の回転により前記吸込口から吸い込んだ流体を昇圧して前記吐出口から吐出するポンプにおいて、
前記羽根車における軸心方向前側に前部シュラウドが設けられると共に、前記羽根車における軸心方向後側に後部シュラウドが設けられ、
前記ケーシングと前記前部シュラウドとの間に軸方向に対向する所定隙間が設けられると共に、前記ケーシングと前記前部シュラウドとの間に径方向に対向するシール部が設けられる、
ことを特徴とするポンプ。 A casing having a suction port and a discharge port;
A main shaft rotatably supported by ball bearings in the casing;
An impeller coupled to the shaft end of the main shaft;
A canned motor capable of driving and rotating the impeller via the main shaft;
A pump that boosts the fluid sucked from the suction port by the rotation of the impeller and discharges the fluid from the discharge port.
A front shroud is provided on the front side in the axial direction of the impeller, and a rear shroud is provided on the rear side in the axial direction of the impeller,
A predetermined gap facing in the axial direction is provided between the casing and the front shroud, and a seal portion facing in the radial direction is provided between the casing and the front shroud.
A pump characterized by that.
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