JP2001304115A - 真空ポンプにおけるガス供給装置 - Google Patents

真空ポンプにおけるガス供給装置

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JP2001304115A
JP2001304115A JP2000125272A JP2000125272A JP2001304115A JP 2001304115 A JP2001304115 A JP 2001304115A JP 2000125272 A JP2000125272 A JP 2000125272A JP 2000125272 A JP2000125272 A JP 2000125272A JP 2001304115 A JP2001304115 A JP 2001304115A
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gas supply
check valve
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Yoshinari Suzuki
良成 鈴木
Hisanori Goto
尚紀 後藤
Mamoru Kuwabara
衛 桑原
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Toyota Industries Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87249Multiple inlet with multiple outlet

Abstract

(57)【要約】 【課題】不活性ガスの供給経路上に逆止弁の機能を組み
込んだ場合の真空ポンプの大型化を抑制する。 【解決手段】ロータハウジング12には固定絞り器36
A,36B,36C,36Dが螺着されている。フロン
トハウジング13には固定絞り器37が螺着されてお
り、リヤハウジング14には固定絞り器38が螺着され
ている。各固定絞り器36A,36B,36C,36
D,37,38には不活性ガスが分岐管54〜59を介
して供給される。固定絞り器36A,36B,36C,
36D,37,38は、逆止弁44と、逆止弁44に螺
合された固定絞り45と、逆止弁44に螺合された管継
ぎ手46とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス移送体の移送
動作によって吸引作用をもたらす真空ポンプに対し、前
記ガス移送体の移送動作によって移送される排ガスの存
在領域に別のガスを供給するガス供給装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】特開平5−118286号公報に開示さ
れる真空ポンプでは、一対で組をなすロータが噛合した
状態で回転される。噛合しながら回転する複数のロータ
の回転動作は、排ガスを移送する。パーフルオロカーボ
ン(PFC)ガス等の排ガスは、圧力を高くすると固化
したり、ポンプ内の潤滑油が排ガスと化学反応して劣化
したりする。そこで、排ガスの経路内に窒素ガスのよう
な不活性ガスを供給して排ガスの希釈を行なうことが行
われる。
【0003】特開平5−118286号公報では、不活
性ガスの供給経路上にニードルバルブあるいは固定絞り
を介在した構成が開示されている。ニードルバルブは、
不活性ガスの供給量を調整できる。固定絞りを用いた装
置における不活性ガスの供給量は、必要供給能力を持っ
た固定絞りの選択によって調整される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】不活性ガスの供給圧力
よりも排ガスの圧力の方が高くなった場合には、排ガス
が不活性ガスの供給経路へと侵入する。このような排ガ
スの侵入は、不活性ガスの供給装置を損傷する原因にな
る。そこで、不活性ガスの供給経路に逆止弁を設けて排
ガスの侵入を防ぐのがよい。しかし、逆止弁は、1つの
ニードルバルブあるいは1つの固定絞りに対して1つ必
要であり、ニードルバルブあるいは固定絞りの数だけの
逆止弁が必要となる。そのため、不活性ガスの供給経路
上に単純に逆止弁を介在する構成は、真空ポンプの大型
化をもたらす。
【0005】本発明は、不活性ガスの供給経路上に逆止
弁の機能を組み込んだ場合の真空ポンプの大型化を抑制
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、ガ
ス移送体の移送動作によって吸引作用をもたらす真空ポ
ンプに対し、前記ガス移送体の移送動作によって移送さ
れる排ガスの存在領域に別のガスを供給するガス供給装
置を対象とし、請求項1の発明では、逆流防止機能を備
えた固定流量規定手段を前記別のガスの供給経路上に介
在した。
【0007】逆流防止機能を備えた固定流量規定手段
は、前記別のガスの供給経路への排ガスの侵入を防止す
る。逆流防止機能を備えた固定流量規定手段は、真空ポ
ンプの大型化の抑制に有効である。
【0008】請求項2の発明では、請求項1において、
前記供給経路は複数あり、複数の前記供給経路を接続し
たそれぞれの前記存在領域に応じた単位時間当たりの適
正なガス供給量をもたらす固定流量規定手段が選択され
て前記複数の供給経路上に介在されているようにした。
【0009】所定のガス供給量をもたらす固定流量規定
手段の製造は容易である。前記存在領域に必要なガス供
給量をもたらす固定流量規定手段の選択は簡単である。
請求項3の発明では、請求項1及び請求項2のいずれか
1項において、前記真空ポンプのハウジングにはガス供
給用のねじ孔が前記供給経路の一部として形成されてお
り、前記固定流量規定手段は、前記ねじ孔に螺着した。
【0010】螺着によってハウジングへ固定流量規定手
段を取り付ける構成は、簡便である。請求項4の発明で
は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前
記固定流量規定手段は、逆止弁と、オリフィスを備えた
固定絞りとを螺合して一体化されたものであり、前記逆
止弁は前記固定絞りの上流にあるようにした。
【0011】オリフィスを備えた固定絞りと逆止弁とを
螺合して一体化した固定流量規定手段は、逆止弁及び固
定絞りの規格品の採用を可能にする。請求項5の発明で
は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、前
記真空ポンプは、複数の回転軸を平行に配置すると共
に、前記各回転軸上にロータを配列し、隣合う回転軸上
のロータを互いに噛み合わせ、互いに噛み合った状態の
複数のロータを1組として収容するポンプ室を前記回転
軸の軸線方向へ複数配列するようにハウジング内に形成
した多段ルーツポンプとした。
【0012】多段ルーツポンプは、本発明の適用対象と
して好適である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を多段ルーツポンプ
に具体化した第1の実施の形態を図1〜図5に基づいて
説明する。
【0014】図1(a)に示すように、多段ルーツポン
プ11のロータハウジング12の前端にはフロントハウ
ジング13が接合されており、フロントハウジング13
には封鎖体10が接合されている。ロータハウジング1
2の後端にはリヤハウジング14が接合されている。ロ
ータハウジング12は、シリンダブロック15と複数の
隔壁16A,16B,16C,16Dとからなる。図2
に示すように、シリンダブロック15は、一対のブロッ
ク片17,18からなり、各隔壁16A,16B,16
C,16Dは一対の壁片161,162からなる。図1
(a)に示すように、フロントハウジング13と隔壁1
6Aとの間の空間、隣合う隔壁16A,16B,16
C,16Dの間の空間、及びリヤハウジング14と隔壁
16Dとの間の空間は、それぞれポンプ室39,40,
41,42,43となっている。
【0015】フロントハウジング13とリヤハウジング
14とには一対の回転軸19,20がラジアルベアリン
グ21,21A,22,22Aを介して回転可能に支持
されている。両回転軸19,20は互いに平行に配置さ
れている。回転軸19,20は隔壁16A,16B,1
6C,16Dに通されている回転軸19には複数のロー
タ23,24,25,26,27が一体形成されてお
り、回転軸20には同数のロータ28,29,30,3
1,32が一体形成されている。ロータ23〜32は、
回転軸19,20の軸線191,201の方向に見て同
形同大の形状をしている。ロータ23,24,25,2
6,27の厚みはこの順に小さくなってゆくようにして
あり、ロータ28,29,30,31,32の厚みはこ
の順に小さくなってゆくようにしてある。ロータ23,
28は互いに噛合した状態でポンプ室39に収容されて
おり、ロータ24,29は互いに噛合した状態でポンプ
室40に収容されている。ロータ25,30は互いに噛
合した状態でポンプ室41に収容されており、ロータ2
6,31は互いに噛合した状態でポンプ室42に収容さ
れている。ロータ27,32は互いに噛合した状態でポ
ンプ室43に収容されている。
【0016】リヤハウジング14には駆動部33が組み
付けられている。回転軸19,20はリヤハウジング1
4を貫通して駆動部33内に突出しており、各回転軸1
9,20の突出端部には歯車34,35が互いに噛合し
た状態で止着されている。回転軸19は駆動部33内の
図示しないモータによって図2〜図4の矢印R1の方向
に回転される。回転軸19の回転は歯車34,35を介
して回転軸20に伝えられ、回転軸20は図2〜図4の
矢印R2で示すように回転軸19とは逆方向に回転す
る。
【0017】図1(a)及び図2に示すように、隔壁1
6A,16B,16C,16D内には通路163が形成
されている。図2に示すように、隔壁16A,16B,
16C,16Dには通路163の入口164及び出口1
65が形成されている。隣合うポンプ室39,40,4
1,42,43は、通路163を介して連通している。
【0018】図3に示すように、ブロック片18にはガ
ス導入口181がポンプ室39に連通するように形成さ
れている。図4に示すように、ブロック片17にはガス
排出口171がポンプ室43に連通するように形成され
ている。ガス導入口181からポンプ室39に導入され
たガスは、ロータ23,28の回転によって隔壁16A
の入口164から通路163を経由して出口165から
隣のポンプ室40へ移送される。以下、同様にガスは、
ポンプ室の容積が小さくなる順、即ちポンプ室40,4
1,42,43の順に移送される。ポンプ室43へ移送
されたガスは、ガス排出口171から外部へ排出され
る。ロータ23〜32は、ガスを移送するガス移送体で
ある。
【0019】図1(a)に示すように、ロータハウジン
グ12には複数の固定絞り器36A,36B,36C,
36Dが螺着されている。図2に示すように、ロータハ
ウジング12にはねじ孔121が形成されており、ねじ
孔121には固定絞り器36A,36B,36C,36
Dが螺合されている。ねじ孔121は、隔壁16A,1
6B,16C,16Dの通路163に連通している。
【0020】図1(a)に示すように、フロントハウジ
ング13にはねじ孔134が形成されており、ねじ孔1
34には固定絞り器37が螺合されている。リヤハウジ
ング14にはねじ孔144が形成されており、ねじ孔1
44には固定絞り器38が螺合されている。各固定絞り
器36A,36B,36C,36D,37,38には分
岐管54,55,56,57,58,59が接続されて
おり、分岐管54,55,56,57,58,59は主
管60に接続されている。主管60は、図示しないガス
供給源に接続されている。ガス供給源の不活性ガス(例
えば窒素ガス)は、主管60及び分岐管54〜59を介
して各固定絞り器36A,36B,36C,36D,3
7,38に供給される。
【0021】図1(b)に示すように、固定絞り器36
Aは、逆止弁44と、逆止弁44の雄ねじ部441に雌
ねじ部451を介して螺合された固定絞り45と、逆止
弁44の雄ねじ部442に雌ねじ部461を介して螺合
された管継ぎ手46とからなる。逆止弁44と固定絞り
45との間にはシールリング47が介在されている。固
定絞り45の先端部にはオリフィス453が形成されて
いる。固定絞り45の先端部は雄ねじ部452となって
おり、固定絞り器36Aは雄ねじ部452をねじ孔12
1に螺合して螺着される。図5は、固定絞り器36A,
36B,36C,36D,37,38を逆止弁44、固
定絞り45及び管継ぎ手46に分解した状態を示す。逆
止弁44は固定絞り45の上流側にある。
【0022】図1(b)に示すように、逆止弁44は、
弁孔511を形成したハウジング51と、ばね座兼用の
ガイド48と、ガイド48によって摺動案内される弁支
持体49と、弁支持体49に取り付けられたリング形状
のゴム製の弾性弁50と、弁支持体49を弁孔511側
に付勢するばね52とを備えている。弁支持体49には
通過溝491が形成されている。分岐管54は、逆止弁
44に嵌入されている。
【0023】管継ぎ手46は、一対のゴム製のシールリ
ング53A,53Bを備えている。逆止弁44に対して
管継ぎ手46を締め付けると、シールリング53Aが管
継ぎ手46と分岐管54との間で弾性変形すると共に、
シールリング53Bが逆止弁44と分岐管54との間で
弾性変形する。分岐管54は、シールリング53A,5
3Bの弾性変形によって固定絞り器36Aからの抜けを
阻止される。
【0024】他の固定絞り器36B,36C,36D,
37,38も固定絞り器36Aと同じ構造である。固定
絞り器36A,36B,36C,36D,37,38へ
送られた不活性ガスは、ばね52のばね力に抗して弾性
弁50を押し退けて弁孔511を通過する。弁孔511
を通過した不活性ガスは、通過溝491を経由して固定
絞り45内に入る。固定絞り45内に入った不活性ガス
は、オリフィス453を通過する。
【0025】図1(a)に示すように、固定絞り器37
を螺合したねじ孔134にはフロントハウジング13内
の通路131が接続されている。通路131は、回転軸
19,20の周囲の環状の通路132,133に通じて
いる。通路132,133は、ラジアルベアリング2
1,22とロータ23,28との間に設けられている。
【0026】固定絞り器38を螺合したねじ孔144に
はリヤハウジング14内の通路141が接続されてい
る。通路141は、回転軸19,20の周囲の環状の通
路142,143に通じている。通路142,143
は、ラジアルベアリング21A,22Aとロータ27,
32との間に設けられている。
【0027】主管60及び分岐管54を介して固定絞り
器36Aに送られた不活性ガスは、隔壁16A内の通路
163へ送り込まれる。主管60及び分岐管55を介し
て固定絞り器36Bに送られた不活性ガスは、隔壁16
B内の通路163へ送り込まれる。主管60及び分岐管
56を介して固定絞り器36Cに送られた不活性ガス
は、隔壁16C内の通路163へ送り込まれる。主管6
0及び分岐管57を介して固定絞り器36Dに送られた
不活性ガスは、隔壁16D内の通路163へ送り込まれ
る。各通路163内へ送り込まれた不活性ガスは、各通
路163内の排ガス〔例えばパーフルオロカーボン(P
FC)ガス等の排ガス〕を希釈する。
【0028】主管60及び分岐管58を介して固定絞り
器37に送られた不活性ガスは、通路131,132,
133へ送り込まれる。通路132,133へ送り込ま
れた不活性ガスは、回転軸19,20とフロントハウジ
ング13との間の間隙からラジアルベアリング21,2
2へ侵入しようとする排ガスを希釈する。
【0029】主管60及び分岐管59を介して固定絞り
器38に送られた不活性ガスは、通路141,142,
143へ送り込まれる。通路142,143へ送り込ま
れた不活性ガスは、回転軸19,20とリヤハウジング
14との間の間隙からラジアルベアリング21A,22
Aへ侵入しようとする排ガスを希釈する。
【0030】第1の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 (1-1)不活性ガスの供給圧力、即ち主管60及び分岐
管54〜59内の圧力は、各隔壁16A,16B,16
C,16D内の通路163内の予想圧力、及び通路13
2,133,142,143内の予想圧力よりも高くし
てある。しかし、通路163内あるいは通路132,1
33,142,143内の圧力が不活性ガスの供給圧力
よりも高くなるおそれもある。逆止弁44は、分岐管5
4〜59側への排ガスの侵入を防止する。逆止弁44と
固定絞り45とを組み合わせて単品とした固定絞り器3
6A,36B,36C,36D,37,38は、分岐管
54〜59及び主管60という不活性ガスの供給経路へ
の排ガスの侵入を防止する逆流防止機能を備えた固定流
量規定手段となる。逆止弁44と固定絞り45とを組み
合わせて単品とした固定絞り器36A,36B,36
C,36D,37,38は、逆止弁と固定絞りとの間に
配管を介在した構成に比べてコンパクトである。従っ
て、逆流防止機能を備えた固定絞り器36A,36B,
36C,36D,37,38は、真空ポンプの大型化の
抑制に有効である。
【0031】(1-2)各隔壁16A,16B,16C,
16D内の通路163内の圧力、通路132,133内
の圧力、及び通路142,143内の圧力は、それぞれ
異なる。従って、各隔壁16A,16B,16C,16
D内の通路163内の排ガスの濃度、通路132,13
3内の排ガスの濃度、通路142,143内の排ガスの
濃度は、それぞれ異なる。従って、各隔壁16A,16
B,16C,16D内の通路163、通路132,13
3、通路142,143という排ガスの存在領域に対す
る不活性ガスの単位時間当たりの適正な供給量もそれぞ
れ異なる。固定絞り器36A,36B,36C,36
D,37,38は、前記した排ガスの存在領域に対する
不活性ガスの単位時間当たりの適正な供給量をもたらす
ように選択してある。即ち、固定絞り器36A,36
B,36C,36D,37,38におけるオリフィス4
53の径D〔図1(b)に図示〕は、分岐管54〜59
及び主管60という供給経路内の圧力、前記存在領域内
の圧力等を考慮して前記適正な供給量をもたらすように
設定されている。このような所定のガス供給量をもたら
すオリフィス453の径の設定は、ガス供給圧、前記存
在領域の圧力がわかっていれば容易に計算できる。従っ
て、所定のガス供給量をもたらす固定絞り器36A,3
6B,36C,36D,37,38の製造は容易であ
り、前記存在領域に必要なガス供給量をもたらす固定絞
り器の選択は簡単である。
【0032】(1-3)固定絞り器36A,36B,36
C,36D,37,38は、不活性ガスの供給経路の一
部としてハウジング12,13,14に形成されたねじ
孔121,134,144に螺着される。螺着によって
ハウジング12,13,14へ固定絞り器36A,36
B,36C,36D,37,38を取り付ける構成は、
簡便である。
【0033】(1-4)逆止弁44及び固定絞り45とし
ては、既存の規格品を利用することができる。既存の規
格品の採用はコスト的に有利である。 (1-5)多段ルーツポンプ11は、不活性ガスの必要供
給量の異なる複数の前記存在領域(即ち、各隔壁16
A,16B,16C,16D内の通路163、環状の通
路132,133,142,143)を有する。このよ
うな多段ルーツポンプ11は、複数の供給経路となる分
岐管54〜59を接続したそれぞれの存在領域に応じた
適正なガス供給量をもたらす固定絞り器36A,36
B,36C,36D,37,38を選択して分岐管54
〜59上に介在するという本発明の適用対象として好適
である。
【0034】次に、図6の第2の実施の形態を説明す
る。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。この実施の形態における固定絞り器62では、
オリフィス611を有する円板形状の固定絞り61が逆
止弁44Aの筒内に圧入されている。固定絞り器62
は、第1の実施の形態における固定絞り器36A,36
B,36C,36D,37,38よりもコンパクトにな
る。
【0035】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 (1)第1の実施の形態において、環状の通路132,
133にそれぞれ別の固定絞り器から不活性ガスを供給
し、環状の通路142,143にそれぞれ別の固定絞り
器から不活性ガスを供給すること。 (2)第1の実施の形態において、環状の通路132,
133,142,143の代わりにラビリンスシールを
用いること。 (3)ルーツポンプ以外の真空ポンプに本発明を適用す
ること。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、逆流防
止機能を備えた固定流量規定手段を別のガスの供給経路
上に介在したので、別のガスの供給経路上に逆止弁の機
能を組み込んだ場合の真空ポンプの大型化を抑制し得る
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を示し、(a)は平断面図。
(b)は固定絞り器の断面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】図1のB−B線断面図。
【図4】図1のC−C線断面図。
【図5】要部分解斜視図。
【図6】第2の実施の形態を示す要部側断面図。
【符号の説明】
11…多段ルーツポンプ。12…ハウジングを構成する
ロータハウジング。13…ハウジングを構成するフロン
トハウジング。14…ハウジングを構成するリヤハウジ
ング。121,134,144…ねじ孔。132,13
3,142,143,163…存在領域となる通路。1
9,20…回転軸。23〜32…ガス移送体となるロー
タ。39〜43…ポンプ室。54,55,56,57,
58,59…供給経路となる分岐管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 衛 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H029 AA06 AA09 AA17 AB06 BB32 CC01 CC09 CC13 CC23 3H076 AA16 AA21 AA39 BB38 BB41 CC43 CC46 CC86 CC91 CC99

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス移送体の移送動作によって吸引作用を
    もたらす真空ポンプに対し、前記ガス移送体の移送動作
    によって移送される排ガスの存在領域に別のガスを供給
    するガス供給装置において、 逆流防止機能を備えた固定流量規定手段を前記別のガス
    の供給経路上に介在した真空ポンプにおけるガス供給装
    置。
  2. 【請求項2】前記供給経路は複数あり、複数の前記供給
    経路を接続したそれぞれの前記存在領域に応じた単位時
    間当たりの適正なガス供給量をもたらす固定流量規定手
    段が選択されて前記複数の供給経路上に介在されている
    請求項1に記載の真空ポンプにおけるガス供給装置。
  3. 【請求項3】前記真空ポンプのハウジングにはガス供給
    用のねじ孔が前記供給経路の一部として形成されてお
    り、前記固定流量規定手段は、前記ねじ孔に螺着されて
    いる請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の真空
    ポンプにおけるガス供給装置。
  4. 【請求項4】前記固定流量規定手段は、逆止弁と、オリ
    フィスを備えた固定絞りとを螺合して一体化されたもの
    であり、前記逆止弁は前記固定絞りの上流にある請求項
    1乃至請求項3のいずれか1項に記載の真空ポンプにお
    けるガス供給装置。
  5. 【請求項5】前記真空ポンプは、複数の回転軸を平行に
    配置すると共に、前記各回転軸上にロータを配列し、隣
    合う回転軸上のロータを互いに噛み合わせ、互いに噛み
    合った状態の複数のロータを1組として収容するポンプ
    室を前記回転軸の軸線方向へ複数配列するようにハウジ
    ング内に形成した多段ルーツポンプである請求項1乃至
    請求項4のいずれか1項に記載の真空ポンプにおけるガ
    ス供給装置。
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