JP2003518228A - ガスバラストを備えた乾式圧縮型真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 乾式圧縮型真空ポンプであって、連続的または段階的な内部圧縮装置と、遮断弁（１１）を備えたガスバラスト（８）とが設けられており、ガスバラスト（８）は追加的に逆止弁（１２）を備えており、この逆止弁（１２）はガスバラスト（８）を通る、ポンプ（１）から外側に向かうガスの流出を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、乾式圧縮型真空ポンプであって、連続的または段階的な圧縮装置と
ガスバラストとが設けられている形式のものに関する。

【０００２】 内部圧縮装置を備えた乾式圧縮型真空ポンプとは、単数または複数の吸込室が
油から解放されており、吸込室容積が連続的または段階的にポンプ入口から出口
にかけて次第に減少するような各真空ポンプと理解される。たとえば連続的に減
少する吸込室容積を有する乾式圧縮型真空ポンプは、ねじ形通路を備えたねじ形
真空ポンプであり、そのねじ形通路のピッチおよび／または深さおよび／または
幅は連続的に入口から出口にかけて減少している。たとえば段階的に減少する容
積を有する内部圧縮装置を備えた乾式圧縮型真空ポンプは、多段式のクロー形真
空ポンプ、ルーツ形真空ポンプまたはピストン形真空ポンプであり、この場合吸
込室または圧縮室の容積は段階ごとに減少している。ねじ形真空ポンプでは、ね
じ形通路の特性を段階的に変化させて形成することも公知である。

【０００３】 乾式圧縮型真空ポンプは、原則として有害毒性のガス、極めて高価なガスまた
は爆発性のガスを搬送する必要のある場合の適用例（たとえば半導体製作）で使
用される。

【０００４】 既に述べたような形式の乾式圧縮型真空ポンプでは、出口側の領域における凝
縮を回避するために、ガスバラストを使用することが公知である。したがってガ
スバラストは出口領域に設けられた単数または複数の吸込室に供給される。

【０００５】 ここで該当する形式の乾式圧縮型真空ポンプは、多くの場合内部圧縮作用によ
って、出口側の領域に、吸込圧だけではなく大気圧をもはっきりと超え得るよう
な圧力を有している。このことはバイパス弁が使用される場合でも当てはまる。
なぜならばこのような弁は制限された横断面に基づいて大きなガス流を絞るから
である。該当する形式の真空ポンプでは、運転段階において、ガスバラスト弁の
開放状態で駆動されると、ポンプから搬送されるガスは吸込室から大気に到達す
るようになる。

【０００６】 したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式のガスバラストを備えた
真空ポンプを改良し、ガスの流出のリスクがもはや存在しないものを提供するこ
とである。さらにガスバラスト運転によってポンプの駆動モータが追加的に負荷
されない、という構成の達成が望まれている。

【０００７】 この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する装置によって解決
される。

【０００８】 ガスバラストの構成部材が逆止弁を有していることによって、ポンプから搬送
されるガスがガスバラストを介して外側へ到達しない、ということを保証するこ
とができる。

【０００９】 有利には、追加的に差圧弁が設けられており、この差圧弁によってバラストガ
ス流入は所定の圧力差以上でしか可能でない。このような構成手段によって、差
圧弁によって設定された圧力を下回る圧力が真空ポンプに存在する場合しか、ガ
スバラスト流入が行われない、ということを保証することができる。これによっ
て、流入するバラストガスによる不必要なポンプの負荷を回避することができる
。

【００１０】 本発明の別の利点および詳細は、図１から図５に示された以下の実施例の説明
から明らかである。

【００１１】 図１のポンプ１は、入口５から出口６にかけて減少する吸込室容積を有する段
２，３，４を備えている。出口側の下流側から２番目の段と最も下流側の段との
間に、本発明に基づいて形成されたガスバラスト８が接続されており、このガス
バラスト８は、バラストガス供給管路９において、任意の順序で配置された遮断
弁１１と逆止弁１２と差圧弁１３とを備えている。

【００１２】 ガス遮断弁１１によって、公知の形式でガスバラスト運転を接続または遮断す
ることができる。逆止弁１２は、ポンプ１に搬送されるガスが管路９を通って流
出するのを防止するように、組み込まれている。差圧弁１３は次のように作用す
る、すなわち、バラストガス流入領域における圧力が差圧弁によって設定された
圧力を下回る場合しか、遮断弁１１の開放状態で、バラストガスがポンプ１に流
入しないように作用する。

【００１３】 図２には、直接真空ポンプ１のケーシング１５に装着されたガスバラスト８の
１実施例が示されている。このガスバラスト８はケーシング１６を備えており、
ケーシング１６はねじ１７によって真空ポンプ１に取り付けられている。ねじ１
７は、バラストガスの供給に役立つ通路１８にねじ込まれていて、かつねじ込み
領域においてシャフト中空室１９を備えており、このシャフト中空室１９は側方
の開口２１を介してケーシング１６の内室２２と接続されている。中空室１９に
逆止弁１２が設けられている。この逆止弁１２は球２３（たとえばエラストマか
ら成る）と座２４（たとえば鋼から成る）とばね２５とから成っており、ばね２
５は閉鎖位置に向かって作用する。

【００１４】 前記逆止弁１２は差圧弁１３の機能も有している。所望の差圧は、閉鎖ばね２
５の設計を介して特定することができる。

【００１５】 円筒形に形成されたケーシング１６の内室２２は側方の開口２７を備えている
。ケーシング１６を取り囲む、回動可能なスリーブ２８は、図示の位置で開口２
７に対して同心的な貫通孔２９を備えている。スリーブ２８の回動によって、ガ
スバラスト供給路の開閉が行われる。

【００１６】 図３には、ねじ原理に基づく、乾式圧縮型真空ポンプ１のロータ３１，３２が
示されている。入口および出口は矢印３４，３５で概略的に示されている。ロー
タ３１，３２のねじ形通路は、ねじ山ウェブの次第に減少するピッチと次第に減
少する幅とを有している。出口の近くには、ガスバラスト８を介してガスバラス
ト供給部が設けられてる。

【００１７】 有利には、ねじ形真空ポンプは際だった内部圧縮作用で運転されるので、駆動
モータの最大エネルギ消費は、３００ｍｂａｒの吸込圧で生じる。このような吸
込圧の際には、バラストガスの供給は必要でない。なぜならば一般的に高いポン
プ温度では凝縮が回避されるからである。それにもかかわらずこの運転状態でバ
ラストガスが搬送されるとすると、その結果として追加的なエネルギ消費が生じ
、つまり追加的なモータエネルギを蓄える必要がある。したがって有利には、比
較的高い圧力差で初めてガスバラスト供給を行うことができるように、差圧弁１
３が設定される。たとえば差圧弁の開放圧が９００ｍｂａｒである場合、ガスバ
ラストは約１００ｍｂａｒの圧力（大気圧マイナス９００ｍｂａｒ）で初めて流
入することができる。この運転状態では、最大モータ出力はもはや必要でないの
で、ガスバラストのために大きなモータ出力を組み込む必要がない。

【００１８】 図４および図５には、多段式ピストンポンプとして形成された、乾式圧縮型真
空ポンプの１実施例が（図４では部分的に）示されている。吸込室ケーシング部
分４１，４２には、円筒形の吸込室４３，４４，４５，４６が存在する。ケーシ
ング部分４１，４２の間には、クランク軸室４７が存在し、そのケーシングは符
号４８で示されている。ピストン５１，５２，５３，５４は、それぞれ段を有し
ていて、かつ８つのポンプ室を形成しており、これらのポンプ室は部分的に並列
接続されているので、図示のポンプは次第に減少する容積を有する４つのポンプ
段を備えている。入口は符号５５で、出口は符号５６で示されている。このよう
な形式の真空ポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３４５１９号明
細書で詳しく記載されている。最も下流側に配置されたリング状のポンプ室は、
図示の真空ポンプの下流側の最後の段を形成する。その入口は符号５７で、出口
は符号５８で示されている。

【００１９】 図４の実施例では、ガスバラスト供給は、下流側から２番目のポンプ段の出口
と最も下流側のポンプ段の入口５７との間の接続管路に行われる。この接続管路
にガスバラスト８が接続されている。

【００２０】 図５の実施例では、ドイツ連邦共和国特許第１９７０９２０６号明細書から公
知のように、クランク軸室４７を介してガスバラスト供給が行われる。

【００２１】 最も下流側のポンプ段の入口５７は、管路５９を介してクランク軸室４７と接
続されている。その開口は吸込室に近いバラストガス入口６１を形成する。その
開口はクランク軸ケーシング４８の一方の端面の近くに位置する。クランク軸ケ
ーシング４８の、反対側の領域には、ガスバラスト入口または洗浄ガス入口８が
存在する。ガス入口８を介して流入するガスによって、クランク軸室４７が洗浄
され、かつ／またはクランク軸室内において負圧が維持される。

【００２２】 ピストン形真空ポンプでは、クランクケーシング４７における圧力がポンプ室
における圧力に対して適合することが重要である。クランクケーシングに高い圧
力（たとえば大気圧）が作用し、作業室４３，４４，４５，４６に真空が作用す
る場合、特に弱い始動モーメントを有する交流モータを使用すると、ピストン真
空ポンプの始動は困難である。このようなことは、ポンプが、受給器（Rezipien
t；受容体）の真空化された状態で停止し、開放されたガスバラスト８を介して
クランクケーシング４７に流入が行われる場合に、生じる。しかしながらガスバ
ラスト供給路がある圧力差を超えて初めて開放される場合、ポンプの停止時にも
クランクケーシングに負圧を維持することができる。たとえば差圧弁によって予
め設定された圧力差が６００ｍｂａｒである場合、ガスバラスト８の開放状態で
はクランクケーシング室４７は単に約４００ｍｂａｒ（大気圧マイナス６００ｍ
ｂａｒ）の圧力までで通気される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のガスバラストを備えた多段式ポンプを示す概略図である。

【図２】 ガスバラストの１実施例を示す詳細図である。

【図３】 内側圧縮作用を有するねじポンプのロータを示す図である。

【図４】 多段式ピストン形真空ポンプの実施例を示す図である。

【図５】 多段式ピストン形真空ポンプの実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ ポンプ、 ２，３，４ 段、 ５ 入口、 ６ 出口、 ８ ガスバラス
ト、 ９ バラストガス供給管路、 １１ 遮断弁、 １２ 逆止弁、 １３
差圧弁、 １６ ケーシング、 １７ ねじ、 １８ 通路、 １９ シャフト
中空室、 ２１ 開口、 ２２ 内室、 ２３ 球、 ２４ 座、 ２５ ばね
、 ２７ 開口、 ２８ スリーブ、 ２９ 貫通孔、 ３１，３２ ロータ、
３４ 入口、 ３５ 出口、 ４１，４２ 吸込室ケーシング部分、 ４３，
４４，４５，４６ 吸込室、 ４７ クランク軸室、 ４８ ケーシング、 ５
１，５２，５３，５４ ピストン、 ５５ 入口、 ５６ 出口、 ５７ 入口
、 ５８ 出口、 ５９ 管路、 ６１ バラストガス入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ドライフェルト ドイツ連邦共和国 ケルン アム ヴァル トパルク 13 (72)発明者 ミヒャエル ヘルツェマー ドイツ連邦共和国 ベルクハイム ３ イ ム ラウラント 88 (72)発明者 ユルゲン マイアー ドイツ連邦共和国 プールハイム ヨルデ ヴェーク 22 (72)発明者 フランク シェーンボルン ドイツ連邦共和国 ケルン イム ヴァイ デンカンプ ９ Ｆターム(参考） 3H029 AA03 AA24 AB06 BB43 BB49 BB53 CC15 CC25

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾式圧縮型真空ポンプ（１）であって、連続的または段階的
   な内部圧縮装置と、遮断弁（１１）を備えたガスバラスト（８）とが設けられて
   いる形式のものにおいて、 ガスバラスト（８）が追加的に逆止弁（１２）を備えており、該逆止弁（１２
   ）が、ガスバラスト（８）を通るポンプ（１）から外側へのガスの流出を防止し
   ていることを特徴とする、乾式圧縮型真空ポンプ。
2. 【請求項２】 ガスバラスト（８）が、追加的に逆止弁とは別の弁（１３）
   を備えており、該弁（１３）が、大気圧と、ポンプ側で前記弁（１３）に接する
   圧力との間の差が調節された値を超えると、開放位置を占めるようになっている
   、請求項１記載のポンプ。
3. 【請求項３】 当該ポンプが、ねじ形ポンプである、請求項１または２記載
   のポンプ。
4. 【請求項４】 差圧弁（１３）が、８００ｍｂａｒから１０００ｍｂａｒ間
   での圧力差で、有利には９００ｍｂａｒの圧力差で開放するように、形成されて
   いる、請求項３記載のポンプ。
5. 【請求項５】 当該ポンプが、多段式ピストン形真空ポンプである、請求項
   １または２記載のポンプ。
6. 【請求項６】 ピストンに共通のクランク軸室（４７）が配設されており、
   バラストガス供給が該クランク軸室（４７）を介して行われるようになっている
   、請求項５記載のポンプ。
7. 【請求項７】 ガスバラスト（８）が、最も下流側から２番目の段の出口を
   最も下流側の段の入口（５７）と結合する管路に接続されている、請求項５また
   は６記載のポンプ。
8. 【請求項８】 差圧弁（１３）が、５００ｍｂａｒから１０００ｍｂａｒま
   での圧力差で、有利には８００ｍｂａｒの圧力差で開放するように、形成されて
   いる、請求項５から７までのいずれか１項記載のポンプ。