JP2002021756A - 改良ねじポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空ポンプ、特にねじポンプの提供。 【解決手段】 第１軸を有し、該第１軸は、ポンプ本体
に取付けられた第２軸から間隔を隔てていて且つこれと
平行であり、第１ローターが第１軸に取付けられ、第２
ローターが第２軸に取付けられ、各ローターには外面に
少なくとも１つの螺旋羽根又はねじ山が形成され、螺旋
羽根又はねじ山は共に噛み合い、軸の回転運動により、
流体をポンプの流入口から流出口に向って圧送させ、第
１軸受装置が第１軸と関連し、第２軸受装置が第２軸と
関連し、第１及び第２軸受装置は、第１及び第２ロータ
ーの空胴内にそれぞれ位置決めされ、第１及び第２ロー
ターは、ポンプ流入口に最も近い端が密封され、軸受装
置と内部空胴面との間に熱遮蔽体が設けられる、前記ね
じポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空ポンプ、特に
ねじポンプに関する。

【０００２】ねじポンプは、通常、各々雄ねじ山付ロー
ターを支持した２つの間隔を隔てた平行軸を有し、前記
軸は、ローターのねじ山が噛み合うようにポンプ本体内
に取付けられている。噛み合い箇所でのローターねじ山
間の及び、ステーターとして作用するポンプ本体の内面
との厳密な公差により、ローターが回転すると、流入口
と流出口との間で圧送される大量のガスをローターのね
じ山間と内面との間に閉じ込め、これによってポンプの
中を押し通す。

【０００３】このようなねじポンプは、加工部品がほと
んどなく製造できるので潜在的に魅力的であり、流入口
での高真空環境から流出口での大気圧まで圧送する能力
を有する。

【０００４】

【従来の技術】従来のねじポンプの軸は、ポンプ本体内
に片持ちで取付けられるか、各端が軸受で支持されるか
のいずれかであり、軸受は共通のヘッドプレートを使用
して両軸の軸受を支持する。ヘッドプレートは、次いで
ポンプ本体に固定される。

【０００５】ねじ真空ポンプは、一般的に半導体産業で
使用され、特に、ポンプが取付けられる半導体加工室に
最も近いポンプの領域、すなわちポンプ流入口では、半
導体デバイス加工と関連したクリーンな環境を維持する
能力が必要である。

【０００６】ローターが、ポンプ流入口に最も近い端が
密封されたローターの中空の空胴内に全体的に或いは部
分的に存在する軸軸受によって、ポンプ本体内に位置決
めされ且つ回転するようになったねじ真空ポンプは周知
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなポンプの欠点は、特に、ガスがポンプの中を通ると
きローター／ねじ山が大量のガスを圧縮するように設計
されている場合に、操作の高い回転速度によってかなり
の熱が発生することである。他の例において、特に半導
体産業では、圧送される或る物質、例えば塩化アンモニ
ウムがポンプの内面で凝縮する可能性を回避するため
に、ポンプは高温で作動される。

【０００８】これらの高い操作温度のため、中空ロータ
ーの内側の内部軸受は、ねじローターからの熱が軸受を
損傷させるのを防止するために、冷却されなければなら
ない。このことは、例えば、軸受支持体を水で冷却する
ことによって達成することができる。しかしながら、ポ
ンプ内のこのような冷却式軸受支持体面の存在は、全体
としてポンプの効率的な作動を急速に妨げるので、明ら
かに望ましくない凝縮性物質の凝縮の可能性を見込む。

【０００９】本発明は、このような欠点を克服するため
の改良真空ポンプ設計の供給に関する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１軸
を有し、該第１軸は、ポンプ本体に取付けられた第２軸
から間隔を隔てていて且つこれと平行であり、第１ロー
ターが第１軸に取付けられ、第２ローターが第２軸に取
付けられ、各ローターには外面に少なくとも１つの螺旋
羽根又はねじ山が形成され、螺旋羽根又はねじ山は共に
噛み合い、軸の回転運動により、流体をポンプの流入口
から流出口に向って圧送させ、第１軸受装置が第１軸と
関連し、第２軸受装置が第２軸と関連し、第１及び第２
軸受装置は、第１及び第２ローターの空胴内にそれぞれ
位置決めされ、第１及び第２ローターは、ポンプ流入口
に最も近い端が密封され、軸受装置と内部空胴面との間
に熱遮蔽体が設けられた、ねじポンプを提供する。

【００１１】熱遮蔽体が、各軸の軸受支持体のまわりに
置かれるのが有利である。好ましくは遮蔽体は、軸受支
持体から間隔を置いて配置され、遮蔽体と軸受支持体と
の間に隙間が構成される。

【００１２】好ましい実施形態では、熱遮蔽体は軸受支
持体を囲む管状体からなる。

【００１３】さらなる好ましい実施形態では、熱遮蔽体
が、ねじローターと熱遮蔽体との間の空胴に侵入する可
能性のある圧送ガス（又は他の異物）の量を最小にする
ために、ねじローターとの間にシール装置を有する。こ
のことが重要となり得るというのも、ねじローター空胴
の中で最も遠い遮蔽体の端が、ポンプ排出口に近い方の
端よりも一般的に熱くなく、従ってもっと遠くの空胴の
端は凝縮性物質によって凝縮（或いは堆積）しやすいか
らである。

【００１４】ラビリンスシールが、熱遮蔽体とねじロー
ターとの間のシールとして好ましく、例えば、ラビリン
スシールは熱遮蔽体の端に位置決めされ且つ（回転す
る）ローター空胴の内面に対して厳密な公差（非接触）
で位置決めされるようになっている。

【００１５】シールを通過する粉末又は他の粒子の侵入
の可能性を最小にするために、例えば、ねじローターの
端がローター空胴から粉末／粒子を外方に偏向させるよ
うに傾けられた複数のブレードを有することによって、
或いはブレードを使用する代わりに粘性抵抗機構により
ガス（及び同伴した粉末／粒子）を除去するためにロー
ターと遮蔽体との間に傾斜間隙を設けることによって、
遠心手段を採用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の理解をいっそう深めるた
め、例示として、添付図に言及する。

【００１７】図を参照し、特に図１を参照すると、本体
１を含む本発明のねじ真空ポンプを示し、内面が２つの
繋がったボア２，３を構成し、そのボアは一緒になって
図２に示すように８の字形状を成形する。

【００１８】本体１は、ポンプ流入口５を構成する上部
分４と、下部分６と、を有し、下部分の付近には、半径
方向に延びるポンプ流出口（図示せず）が構成されてい
る。

【００１９】ローター７、８がボア２，３内にそれぞれ
位置決めされる。各ローターは、そのそれぞれの軸９、
１０に取付けられ、そして、軸９を駆動する電動機によ
って、又、軸１０を軸９と同じ回転速度でしかし反対方
向に駆動するため軸９を軸１０と連結する歯車装置で主
軸線を中心に回転するようになっている。

【００２０】ローター７，８は、その外面にそれぞれの
連続螺旋羽根（又はねじ山）１１、１２を有し、羽根或
いはねじ山が、図示したようにポンプの中心で噛み合
い、ポンプの使用中、ボア２，３の内面との厳密な公差
をそれぞれ有する。

【００２１】軸９、１０は、軸受装置１３、１４及び１
５，１６によってそれぞれポンプ本体１に位置決めされ
る。軸受組は、本体下部分６にそれぞれ固定され、且
つ、一般的にローター７，８の内部空胴１９，２０内に
それぞれ延びる軸受支持体１７，１８で保持され、各空
胴１９，２０はポンプ流入口５に近い方の端が密封され
る。軸受支持体は、図示しない手段によって冷水を循環
させることによって冷却される。

【００２２】本発明によれば、管状熱遮蔽体２１，２２
が、本体下部分６にそれぞれ取付けられ、そして軸受支
持体１７，１８を囲み、それによって一般的に、ロータ
ー７，８の空胴１９，２０の内面から軸受支持体１７，
１８を分離する。

【００２３】遮蔽体２１，２２は、一般的に、ローター
７，８から、並びに支持体１７、１８から間隔を隔てて
配置され、このことにより、支持体１７，１８（及び軸
受自身）を冷却水によってもたらされる低い温度で作動
させ、熱が熱いロータから熱遮蔽体に伝達されるので、
熱遮蔽体を十分高い温度で作動させ、凝縮性物質が熱遮
蔽体２１，２２上に堆積するのを回避する。

【００２４】熱遮蔽体２１，２２とそれぞれの軸受支持
体１７，１８との間に環状のリンクがあり、それによっ
て、それらの間に実質的に密封された環状の隙間を構成
することに気付くであろう。

【００２５】熱遮蔽体２１，２２は又、軸受１３，１５
にそれぞれ隣接してローター７，８に向かってそれぞれ
延びる非接触の密封部分２３、２４を有する。

【００２６】図３は、ローター７の一部と、熱遮蔽体２
１と、熱遮蔽体に取付けられ、且つローター７の空胴１
９の内面との厳密な公差（非接触）嵌めをなしたラビリ
ンスシール３０、特に（図１のシール２３、２４と等し
い）の存在との拡大図を示す。このようなラビリンスシ
ール３０は、一般に粉末／粒子のローター空胴への侵入
を防止する。例えば、窒素のような不活性ガスを、シー
ルの隙間及び又はシールを越えて空胴へ注入すれば、こ
のような侵入防止が必要なときに役立つかもしれない。

【００２７】図３は、粉末／粒子を遠心手段によってロ
ーター空胴から外方に噴出させるのを助けるために、ロ
ータ７の端に設けられ、且つ端のまわりに等間隔に配置
された複数のブレード３１の存在も示している。

【００２８】図４は、ローター７に傾斜端３２を与え、
熱遮蔽体２１のそれに対応する傾斜面３３を与えること
によって、粉末／粒子の侵入を防止するための変形装置
を示す。これら２つの構成部分の間の傾斜隙間の存在に
よって、この領域に存在するガスを、同伴した粉末／粒
子と一緒に、ローターがその主軸線Ａを中心に回転する
とき、粘性抵抗機構によって、遠心回転させ且つ外方に
押し離す効果を生ずる。

【００２９】本発明のポンプ使用中、ポンプ流入口５に
入るガスは、回転ローター７，８によって、ねじ山１
１，１２を経て本体下部分６の近傍のポンプ流出口（図
示せず）に圧送されるとともに、高温ガスが軸受又はそ
の支持体に接触するのを一般的に回避し、好ましくは高
温ガスをローター空胴に流入させない。しかしながら、
比較的熱い熱遮蔽体の存在により、ローター空胴に入ら
ないいかなるガスも一般には凝縮させない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの略断面図を示す。

【図２】等身でないが、図１のポンプ本体を貫く、略断
面を示す。

【図３】図１に示す真空ポンプ部分の拡大図を示し、わ
かりやすくするために部品を省略している。

【図４】図３に示す真空ポンプの部分の拡大した変形実
施形態を示す。

【符号の説明】

１ 本体 ２ ボア ３ ボア ４ 本体上部分 ５ ポンプ流入口 ６ 本体下部分 ７ ローター ８ ローター ９ 軸 １０ 軸 １１ 螺旋羽根（ねじ山） １２ 螺旋羽根（ねじ山） １３ 軸受装置 １４ 軸受装置 １５ 軸受装置 １６ 軸受装置 １７ 軸受支持体 １８ 軸受支持体 １９ 空胴 ２０ 空胴 ２１ 遮蔽体 ２２ 遮蔽体 ２３ 非接触密封部分 ２４ 非接触密封部分 ３０ ラビリンスシール ３１ ブレード ３２ 傾斜端 ３３ 傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ヘンリー ノース イギリス サリー アールエイチ２ ７デ ィーエイライゲート ブラックボロー ロ ード 115 Ｆターム(参考） 3H029 AA03 AB05 AB06 BB14 BB16 BB36 CC17 CC25 CC44 CC45 CC46 3J017 EA02 GA01 GA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１軸を有し、該第１軸は、ポンプ本体
   に取付けられた第２軸から間隔を隔てていて且つこれと
   平行であり、第１ローターが第１軸に取付けられ、第２
   ローターが第２軸に取付けられ、各ローターには外面に
   少なくとも１つの螺旋羽根又はねじ山が形成され、螺旋
   羽根又はねじ山は共に噛み合い、軸の回転運動により、
   流体をポンプの流入口から流出口に向って圧送させ、第
   １軸受装置が第１軸と関連し、第２軸受装置が第２軸と
   関連し、第１及び第２軸受装置は、第１及び第２ロータ
   ーの空胴内にそれぞれ位置決めされ、第１及び第２ロー
   ターは、ポンプ流入口に最も近い端が密封され、軸受装
   置と内部空胴面との間に熱遮蔽体が設けられる、前記ね
   じポンプ。
2. 【請求項２】 熱遮蔽体が、各軸の軸受支持体のまわり
   に配置される、請求項１に記載のねじポンプ。
3. 【請求項３】 熱遮蔽体が軸受支持体を囲む管状体から
   なる、請求項１又は請求項２に記載のねじポンプ。
4. 【請求項４】 熱遮蔽体が、ねじローターと熱遮蔽体と
   の間の空胴に侵入する可能性のある圧送ガスの量を最小
   にするために、熱遮蔽体とねじローターとの間にシール
   装置を有する、前記請求項いずれか１項に記載のねじポ
   ンプ。
5. 【請求項５】 ラビリンスシールが熱遮蔽体とねじロー
   ターとの間にある、請求項４に記載のねじポンプ。
6. 【請求項６】 ラビリンスシールが、熱遮蔽体の端に位
   置決めされ、且つローター空胴内面に関して厳密な公差
   で位置決めするようになっている、請求項５に記載のね
   じポンプ。
7. 【請求項７】 遠心手段がシールを通過する粉末又は他
   の粒子の侵入を最小にするのに採用される、請求項４乃
   至請求項６のいずれか１項に記載のねじポンプ。
8. 【請求項８】 遠心手段がねじローターの端に複数のブ
   レードを有し、ブレードはどんな粉末／粒子もローター
   空胴から外方に偏向させるように傾むけられている、請
   求項７に記載のねじポンプ。
9. 【請求項９】 ガスを除去するためにローターと熱遮蔽
   体との間に傾斜間隙を有することで遠心手段が与えられ
   る、請求項７に記載のねじポンプ。