JP2005105829A - Dry pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は減圧状態を形成するドライポンプに関する。ドライポンプは、気体が流れるポンプ室内において潤滑油を廃止するオイルフリーを目標とするポンプである。 The present invention relates to a dry pump that forms a reduced pressure state. A dry pump is a pump that aims to be oil-free and eliminates lubricating oil in a pump chamber through which gas flows.
多段ドライポンプを例にとって背景技術を説明する。多段ドライポンプは、並設された複数のポンプ室をもつポンプハウジングと、ポンプ室に回転可能に設けられたロータ回転部材と、ポンプハウジングの端側に配設され潤滑油を貯留する潤滑油室をもつ潤滑油ハウジングとを備えている。ロータ回転部材は、ハウジング本体に架設された回転軸と、ポンプ室に位置するように回転軸に一体的に配設された複数のロータとからなる。 The background art will be described using a multistage dry pump as an example. The multi-stage dry pump includes a pump housing having a plurality of pump chambers arranged side by side, a rotor rotating member rotatably provided in the pump chamber, and a lubricating oil chamber that is disposed on the end side of the pump housing and stores lubricating oil And a lubricating oil housing. The rotor rotating member includes a rotating shaft erected on the housing body and a plurality of rotors integrally disposed on the rotating shaft so as to be positioned in the pump chamber.
このような多段ドライポンプによれば、ロータ同士間、およびロータとポンプハウジングの内壁面との間に、わずかな隙間を保ちながら、ロータ回転部材をポンプ室において回転させ、ポンプハウジングの吸気口から取り入れた気体を多段に圧縮し、大気に排気口から排気し、これにより減圧雰囲気を得る。減圧雰囲気に影響を与えないように、ポンプ室は、潤滑油を廃止するオイルフリーの状態を目標とする。 According to such a multistage dry pump, while maintaining a slight gap between the rotors and between the rotor and the inner wall surface of the pump housing, the rotor rotating member is rotated in the pump chamber, and the pump housing air inlet The introduced gas is compressed in multiple stages and exhausted to the atmosphere from the exhaust port, thereby obtaining a reduced pressure atmosphere. In order not to affect the decompressed atmosphere, the pump chamber is targeted for an oil-free state in which the lubricating oil is eliminated.
このような多段ドライポンプによれば、排気する気体の圧縮工程で圧縮熱が発生するため、圧縮熱を除去するための冷却装置を設けることが好ましい。そこで従来、特許文献1、2に開示されているように、ポンプハウジングの外壁部に冷却装置を直接設け、ポンプ室を冷却するようにしていた。
しかしながら上述した特許文献1、2に係る多段ドライポンプによれば、ポンプハウジングの外壁部に冷却装置を設けてポンプ室を直接冷却する方式を採用しているため、ポンプ室の冷却が促進され、ポンプの内部を高い温度に保つことが難しかった。このため、凝縮性気体や昇華性気体等の気体を多段ドライポンプによって排気するとき、気体が昇華又は凝縮により固体化または液化し、その物質がロータ同士の間、または、ロータとポンプハウジングのポンプ室の内壁面との間に間に付着することがある。この場合、これらの物質によってロータの円滑回転性が損なわれる。極端な場合には、ポンプが過負荷になって停止するおそれがあった。
However, according to the multistage dry pump according to
また、上記した凝縮性気体や昇華性気体等の気体の液化または固体化を抑え、凝縮性気体や昇華性気体に対して耐久性を高めたドライポンプを実現するためには、ポンプ内部を高温にすべく、ポンプハウジングの外周面を高温に保持することが好ましい。しかしながらこの場合には、ポンプハウジングに直接冷却器が設けられているので、冷却水も高温(例えば100℃以上)になることもある。この場合、蒸気量が多い冷却水、殊に、沸騰した冷却水が流れにくくなり、満足できる冷却効果が得られにくいという問題があった。 In addition, in order to realize a dry pump that suppresses liquefaction or solidification of the gas such as the condensable gas and the sublimable gas and has improved durability against the condensable gas and the sublimable gas, the inside of the pump is heated Therefore, it is preferable to keep the outer peripheral surface of the pump housing at a high temperature. However, in this case, since the cooler is directly provided in the pump housing, the cooling water may become high temperature (for example, 100 ° C. or higher). In this case, there is a problem that cooling water with a large amount of steam, in particular, boiling cooling water is difficult to flow, and a satisfactory cooling effect cannot be obtained.
また上記したドライポンプによれば、ロータ回転部材の回転速度は高速回転(例えば3000rpm以上)となっていることが多い。このような回転速度を維持するためには、軸受やタイミングギア等の機構部を潤滑する潤滑油の過熱を抑えることが好ましく、このため潤滑油を効率よく冷却することが好ましい。上記したドライポンプによれば、潤滑油室をもつ潤滑油ハウジングをポンプハウジングに直接取り付けるようになっているので、ポンプハウジングの温度が高いポンプ室から潤滑油ハウジングへ熱が伝達され、潤滑油の温度上昇を招くという問題もあった。このように潤滑油の温度が高くなると、潤滑油の劣化が進行するとともに、油粘度が低下し、潤滑油膜の保持が困難となる。更に、潤滑油の蒸気化が増加する。この場合、ポンプ室はシール部材でシールされているものの、蒸気化した潤滑油は極微小粒子であるため、シール部材を通過してポンプ室に侵入するおそれがある。高真空性が要請される半導体製造プロセスや液晶製造プロセス等の高真空プロセスでは、潤滑油ミストは極微小量であっても前記プロセスに影響を与えることがあるため、蒸気化した潤滑油がポンプ室に侵入することは好ましくない。 Further, according to the dry pump described above, the rotation speed of the rotor rotating member is often high speed rotation (for example, 3000 rpm or more). In order to maintain such a rotational speed, it is preferable to suppress overheating of the lubricating oil that lubricates the mechanical parts such as the bearings and the timing gear, and therefore it is preferable to cool the lubricating oil efficiently. According to the dry pump described above, since the lubricating oil housing having the lubricating oil chamber is directly attached to the pump housing, heat is transmitted from the pump chamber having a high pump housing temperature to the lubricating oil housing, and the lubricating oil There was also a problem of incurring a temperature rise. Thus, when the temperature of lubricating oil becomes high, deterioration of lubricating oil will progress, oil viscosity will fall, and it will become difficult to hold | maintain a lubricating oil film. Furthermore, the vaporization of the lubricating oil increases. In this case, although the pump chamber is sealed with the seal member, the vaporized lubricating oil is very fine particles, and thus may pass through the seal member and enter the pump chamber. In high vacuum processes such as semiconductor manufacturing processes and liquid crystal manufacturing processes where high vacuum properties are required, even if the amount of lubricant mist is extremely small, the process may be affected. It is not preferable to enter the chamber.
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、各請求項の共通の課題は、凝縮性気体や昇華性気体等の気体を排気するのに適するようにポンプ室の温度を高めに維持しつつ、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の冷却も良好に行うことができるようにし、潤滑油の劣化を抑えるのに有利であり、更に、潤滑油の蒸気化を抑え、蒸気化した潤滑油がポンプ室に侵入することを抑えたドライポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a common problem of each claim is to maintain the temperature of the pump chamber high so as to be suitable for exhausting gases such as condensable gas and sublimable gas. At the same time, the lubricating oil stored in the lubricating oil reservoir can be cooled well, which is advantageous for suppressing deterioration of the lubricating oil. An object of the present invention is to provide a dry pump in which the lubricating oil is prevented from entering the pump chamber.
様相1に係るドライポンプは、ポンプ室をもつと共にポンプ室に連通する吸気口及び排気口をもつハウジング本体と、ハウジング本体に架設された回転軸とポンプ室に位置して回転軸に一体的に配設されたロータとからなり回転に伴い吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ排気口から排気するロータ回転部材と、ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
ハウジング本体は、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に形成され中空状をなす断熱用の中間室と、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に形成され冷媒を通過させる冷却通路とを併有することを特徴とするものである。
A dry pump according to
The housing body includes a heat insulating intermediate chamber formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, and a cooling passage formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir for allowing the refrigerant to pass therethrough. It is characterized by having.
様相1に係るドライポンプによれば、ハウジング本体において、中空状をなす中間室がポンプ室と潤滑油貯留部との間に設けられており、中空室が断熱用空間として機能するため、高温に維持したいポンプ室から、低温に維持したい潤滑油貯留部の側への熱伝達が抑えられ、潤滑油貯留部を低温に維持しつつポンプ室を高温に維持するのに有利である。故に凝縮性気体や昇華性気体等の気体を排気する場合であっても、ポンプ室におけるこれらの液化または固体化が抑えられる。
According to the dry pump according to
更に、ハウジング本体において、冷媒を通過させる冷却通路がポンプ室と潤滑油貯留部との間に形成されているため、潤滑油貯留部の潤滑油を冷却して低温に維持するのに有利であり、潤滑油の劣化を抑え得、ロータ回転部材の回転性、殊に高速回転性を維持することができる。更に潤滑油を低温に維持して潤滑油の蒸気化を抑え得るので、蒸気化した潤滑油がポンプ室に侵入することを抑え、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。冷媒としては、冷却ハウジングを冷却でき且つ流動性を有するものであれば何でも良く、一般的には冷却水、冷却油等を例示できる。なお本明細書では、高温及び低温、温度の高め、低めは相対的な温度である。 Further, in the housing body, the cooling passage through which the refrigerant passes is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, which is advantageous for cooling the lubricating oil in the lubricating oil reservoir and maintaining it at a low temperature. Thus, deterioration of the lubricating oil can be suppressed, and the rotating property of the rotor rotating member, in particular, the high-speed rotating property can be maintained. Further, since the lubricating oil can be kept at a low temperature and the vaporization of the lubricating oil can be suppressed, the vaporized lubricating oil is prevented from entering the pump chamber, which is advantageous for making the pump chamber oil-free. Any refrigerant can be used as long as it can cool the cooling housing and has fluidity, and generally includes cooling water, cooling oil, and the like. In the present specification, high temperature and low temperature, high temperature and low temperature are relative temperatures.
様相2に係るドライポンプによれば、ポンプ室から潤滑油貯留部に向かうにつれて、中間室、冷却通路の順に形成されていることを特徴とする。この結果、高温に維持したいポンプ室側には、断熱空間として機能する中間室が形成されているため、ポンプ室から潤滑油貯留部の側への熱伝達が抑えられ、潤滑油貯留部の温度を低めに維持しつつポンプ室の温度を高めに維持するのに有利である。更に、低温に維持したい潤滑油貯留部の側には冷却通路が形成されているため、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を冷却通路の冷媒によって効率よく冷却でき、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持し、潤滑油の劣化を抑えるのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。
The dry pump according to
様相3に係るドライポンプによれば、ハウジング本体は、ポンプ室を有するポンプハウジングと、ポンプハウジングの両端のうちのすくなくとも一端側に取り付けられたサイドハウジングと、サイドハウジングのうちポンプハウジングと反対側に取り付けられた冷却ハウジングとを備えており、且つ、中間室はサイドハウジングに形成されていると共に、冷却通路は冷却ハウジングに形成されていることを特徴とする。
According to the dry pump according to
この結果、高温に維持したいポンプ室側には、断熱空間として機能する中間室が形成されているため、ポンプ室からの熱伝達を抑えることができ、潤滑油貯留部の温度を低めに維持しつつポンプ室の温度を高めに維持するのに有利である。更に、潤滑油貯留部の側には冷却通路が形成されているため、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を冷却通路の冷媒によって冷却でき、低温に維持したい潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持するのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。 As a result, an intermediate chamber that functions as a heat insulation space is formed on the pump chamber side that is desired to be maintained at a high temperature, so that heat transfer from the pump chamber can be suppressed, and the temperature of the lubricating oil reservoir is kept low. However, it is advantageous to keep the temperature of the pump chamber high. Further, since the cooling passage is formed on the side of the lubricating oil reservoir, the lubricating oil stored in the lubricating oil reservoir can be cooled by the refrigerant in the cooling passage and is stored in the lubricating oil reservoir that is desired to be maintained at a low temperature. This is advantageous for keeping the temperature of the lubricating oil low. Further, since the vaporization of the lubricating oil can be suppressed, it is advantageous for making the pump chamber oil-free.
様相4に係るドライポンプは、ポンプ室をもつと共にポンプ室に連通する吸気口及び排気口をもつハウジング本体と、ハウジング本体に架設された回転軸とポンプ室に位置して回転軸に一体的に配設されたロータとからなり回転に伴い吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ排気口から排気するロータ回転部材と、ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
ハウジング本体は、ポンプ室を有するポンプハウジングと、ポンプハウジングの両端のうちのすくなくとも一端側に取り付けられたサイドハウジングと、サイドハウジングのうちポンプハウジングと反対側に取り付けられた冷却ハウジングとを備えており、且つ、冷却ハウジングは、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に冷媒を通過させる冷却通路を有しており、サイドハウジングは冷却ハウジングよりも熱伝達率が低い材料を基材としていると共に、冷却ハウジングはサイドハウジングよりも熱伝達率が高い材料を基材としていることを特徴とするものである。
The dry pump according to
The housing body includes a pump housing having a pump chamber, a side housing attached to at least one end of both ends of the pump housing, and a cooling housing attached to the side of the side housing opposite to the pump housing. And the cooling housing has a cooling passage for allowing the refrigerant to pass between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, and the side housing is based on a material having a lower heat transfer coefficient than the cooling housing, The cooling housing is characterized in that the base material is a material having a higher heat transfer coefficient than the side housing.
この場合、高温に維持したいポンプ室から、低温に維持したい潤滑油貯留部に向かうにつれて、ポンプハウジング、サイドハウジング、冷却ハウジングの順に形成されており、低温に維持したい潤滑油貯留部に近い冷却ハウジングに冷却通路が形成されている。このため、低温に維持したい潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を、冷却ハウジングの冷却通路の冷媒によって効率よく冷却できる。故に、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持でき、潤滑油の劣化を抑えるのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。 In this case, the pump housing, the side housing, and the cooling housing are formed in this order from the pump chamber to be maintained at a high temperature toward the lubricating oil storage portion to be maintained at a low temperature, and the cooling housing close to the lubricating oil storage portion to be maintained at a low temperature. A cooling passage is formed in the front. For this reason, the lubricating oil stored in the lubricating oil storage section that is desired to be maintained at a low temperature can be efficiently cooled by the refrigerant in the cooling passage of the cooling housing. Therefore, the temperature of the lubricating oil stored in the lubricating oil storage section can be kept low, which is advantageous for suppressing deterioration of the lubricating oil. Further, since the vaporization of the lubricating oil can be suppressed, it is advantageous for making the pump chamber oil-free.
様相4に係るドライポンプによれば、サイドハウジングは冷却ハウジングよりも熱伝達率が低い材料を基材としているため、高温に維持したいポンプ室から、低温に維持したい潤滑油貯留部への熱伝達を抑えることができ、潤滑油貯留部の温度を低めに維持しつつポンプ室の温度を高めに維持するのに有利である。これに対して、潤滑油貯留部に近い冷却ハウジングは、サイドハウジングよりも熱伝達率が高い材料を基材としているため、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を、冷却ハウジングの冷却通路の冷媒によって冷却できる。故に、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持でき、潤滑油の劣化を抑えるのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。
According to the dry pump according to
様相5に係るドライポンプによれば、サイドハウジングは、鉄−ニッケル合金を基材として形成されているため、サイドハウジングの熱伝達率を小さくしつつ耐食性を確保することができる。従って、ドライポンプで排気する気体が腐食性を有する場合に適する。
According to the dry pump according to
様相6に係るドライポンプは、ポンプ室をもつと共にポンプ室に連通する吸気口及び排気口をもつハウジング本体と、ハウジング本体に架設された回転軸とポンプ室に位置して回転軸に一体的に配設されたロータからなり回転に伴い吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ排気口から排気するロータ回転部材と、ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
ハウジング本体は、ポンプ室を有するポンプハウジングと、ポンプハウジングの両端のうちのすくなくとも一端側に取り付けられたサイドハウジングとを備えており、且つ、サイドハウジングは、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に形成され中空状をなす断熱用の中間室と、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に形成され冷媒を通過させる冷却通路を有することを特徴とするものである。
The dry pump according to
The housing body includes a pump housing having a pump chamber, and a side housing attached to at least one end of both ends of the pump housing, and the side housing is provided between the pump chamber and the lubricating oil reservoir. And a heat-insulating intermediate chamber, and a cooling passage that is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir and allows the refrigerant to pass therethrough.
この場合、ポンプ室と潤滑油貯留部との間に中空状をなす断熱用の中間室が形成されているため、ポンプ室から潤滑油貯留部への熱伝達を抑えることができ、更に潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を冷却ハウジングの冷却通路の冷媒によって効率よく冷却できる。故に、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持でき、潤滑油の劣化を抑えるのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。 In this case, since a hollow intermediate chamber for heat insulation is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, heat transfer from the pump chamber to the lubricating oil reservoir can be suppressed. The lubricating oil stored in the storage part can be efficiently cooled by the refrigerant in the cooling passage of the cooling housing. Therefore, the temperature of the lubricating oil stored in the lubricating oil storage section can be kept low, which is advantageous for suppressing deterioration of the lubricating oil. Further, since the vaporization of the lubricating oil can be suppressed, it is advantageous for making the pump chamber oil-free.
様相7に係るドライポンプによれば、サイドハウジングは冷却ハウジングよりも熱伝達率が低い材料を基材としていると共に、冷却ハウジングはサイドハウジングよりも熱伝達率が高い材料を基材としていることを特徴とする。高温に維持したいポンプ室側に近いサイドハウジングは、冷却ハウジングよりも熱伝達率が低い材料を基材としているため、高温に維持したいポンプ室から、低温に維持したい潤滑油貯留部への熱伝達を抑えることができ、潤滑油貯留部の温度を低めにしつつポンプ室の温度を高温に維持するのに有利である。これに対して、低温に維持したい潤滑油ハウジングに近い冷却ハウジングは、サイドハウジングよりも熱伝達率が高い材料を基材としている。このため潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油を、冷却ハウジングの冷却通路の冷媒によって効率よく冷却できる。故に、潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油の温度を低めに維持でき、潤滑油の劣化を抑え、潤滑油の長寿命化を図るのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得るので、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。
According to the dry pump according to
様相8に係るドライポンプによれば、ポンプハウジング及びサイドハウジングのうちの少なくとも一方は、熱伝達率が15W/m・K以下の材料を基材としており、熱伝達性が抑えられていることを特徴とする。この場合、ポンプ室からの熱伝達を抑制でき、ポンプ室の温度を高温に維持するのに有利である。
According to the dry pump according to
様相9に係るドライポンプによれば、回転軸、ポンプハウジング及びサイドハウジングのうちの少なくとも一方は、線膨張係数が6×10-6m/m・K以下の材料を基材として形成されており、熱膨張性が抑えられていることを特徴とする。ポンプ室の温度を高温に維持したとしても、熱膨張に起因する隙間増大を抑えることができ、隙間を介しての気体の逆流を抑えるのに有利である。
According to the dry pump according to
様相10に係るドライポンプによれば、ポンプ室は回転軸の軸長方向に沿って複数並設されており、且つ、ロータ回転部材のロータは、回転軸の軸長方向に沿って複数並設されており、各ポンプ室内にそれぞれ回転可能に配置されていることを特徴とする。このため気体を各ポンプ室内においてそれぞれ圧縮でき、気体の排気性を高めることができる。
According to the dry pump according to
本発明によれば、昇華性気体または凝縮性気体等の気体の排気に適するようにポンプ室の温度を高めに維持しつつ、潤滑油貯留部の潤滑油の温度を低めに維持するのに有利なドライポンプを提供することができる。従って潤滑油の劣化を抑え、潤滑油の長寿命化を図るのに有利である。更に潤滑油の蒸気化を抑え得、蒸気化した潤滑油がポンプ室内に侵入することを抑えることができ、ポンプ室のオイルフリー化に有利である。 According to the present invention, it is advantageous to keep the temperature of the lubricating oil in the lubricating oil reservoir low while keeping the temperature of the pump chamber high so as to be suitable for exhausting gas such as sublimation gas or condensable gas. A dry pump can be provided. Therefore, it is advantageous for suppressing the deterioration of the lubricating oil and extending the life of the lubricating oil. Further, the vaporization of the lubricating oil can be suppressed, and the vaporized lubricating oil can be prevented from entering the pump chamber, which is advantageous for making the pump chamber oil-free.
(実施形態1)
本発明の代表的な実施形態について図1〜図4を参照して説明する。本実施形態は多段ドライポンプに適用した場合である。図1は多段ドライポンプの軸長方向に沿って切断した断面図を示す。図2は図1のII−II線に沿った断面図を示す。図3は冷却ハウジングの斜視図を示す。図4は多段ドライポンプの内部構造を模式的に表す概念斜視図を示す。
(Embodiment 1)
A representative embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a case where it is applied to a multistage dry pump. FIG. 1 is a sectional view taken along the axial length direction of a multistage dry pump. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 shows a perspective view of the cooling housing. FIG. 4 is a conceptual perspective view schematically showing the internal structure of the multistage dry pump.
図1において、1は多段ドライポンプを示す。多段ドライポンプ1のハウジング本体1xは、ポンプ室8、9、10、11を有する上下に分離されたポンプハウジング2、2’と、ポンプハウジング2、2’の長さ方向の両端に取り付けられた平板形状をなすサイドハウジング22、23と、サイドハウジング23のうちポンプハウジング2、2’と反対側に取り付けられた平板形状をなす冷却ハウジング29とを備えている。更に、冷却ハウジング29のうちポンプハウジング2、2’と反対側には、潤滑油貯留部としての潤滑油室33を有する潤滑油ハウジング31が設けられている。なお、本明細書では上付きの『’』は、対をなすものを意味する。
In FIG. 1,
図1に示すように、上記したポンプハウジング2、2’内においては、隔壁5、6、7で仕切られた第一段目ポンプ室8、第二段目ポンプ室9、第三段目ポンプ室10、第四段目ポンプ室11の複数個(4個)のポンプ室が形成されている。このような4個のポンプ室8、9、10、11は、この順序で、ドライポンプ1の吸気口3から排気口4に至る間に一方向に並設されている。
As shown in FIG. 1, in the
上側のポンプハウジング2においては、多段ドライポンプ1のうち対象室90に連通する吸気口3が第一段目ポンプ室8の吸気口8xと連通するように形成されている。また下側のポンプハウジング2’においては、大気に連通する排気口4が第四段目ポンプ室11の排気口11xと連通するように形成されている。
In the
図1に示すように、ポンプハウジング2、2’は、内蔵している回転軸16、16’の軸長方向にそって延設されている。一方の回転軸16は駆動部としてのモータ20に接続されて駆動軸とされている。他方の回転軸16’はモータ20に接続されておらず、従動軸とされている。モータ20は、その内部構造は図示しないが周知されるように、ステータ側をたとえば不飽和ポリエステル等のモ−ルド材料で構成したモ−ルドモータか、ステータとロータの隙間に隔離板を設けたいわゆるキャンドモータによって、気密が保たれるようにされている。
As shown in FIG. 1, the
図1及び図4に示すように、ハウジング本体1xに架設された回転軸16、16’の軸端にタイミングギア21、21’が取付けられている。タイミングギア21、21’を介して二個一対の回転軸16、16’は連動して一体的に互いに逆方向に回転する。
As shown in FIGS. 1 and 4, timing gears 21, 21 ′ are attached to the shaft ends of the
図4から理解できるように、二個一対の回転軸16、16’に取り付けられた雛形状の二個一対の第一段目ロータ12、12’は、回転可能に第一段目ポンプ室8に配置されている。同様に、回転軸16、16’に取り付けられた雛形状の二個一対の第二段目ロータ13、13’は回転可能に第二段目ポンプ室9に配置されている。また図2及び図4に示すように、二個一対の回転軸16、16’に取り付けられた雛形状をなす二個一対の第三段目ロータ14、14’は、回転可能に第三段目ポンプ室10に配置されている。同様に、二個一対の回転軸16、16’に取り付けられた雛形状の二個一対の第四段目ロータ15、15’は、回転可能に第四段目ポンプ室11に配置されている。
As can be understood from FIG. 4, the pair of first-
一方のロータ回転部材34は、回転軸16とこれに軸長方向に沿って並設されたロータ12、13、14、15とで形成されている。他方のロータ回転部材34’は、回転軸16’とこれに軸長方向に沿って並設されたロータ12’、13’、14’、15’とで形成されている。
One
図1に示すように、回転軸16、16’の軸長方向において互いに隣設するポンプ室8、9は、気体移送通路17で連通されている。回転軸16、16’の軸長方向において互いに隣設するポンプ室9、10は、気体移送通路18で連通されている。回転軸16、16’の軸長方向において互いに隣設するポンプ室10、11は、気体移送通路19で連通されている。これにより吸気口3から矢印A1方向に吸引した気体を、四段で圧縮して排気口4から矢印A2方向に排気するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
図2から理解できるように、二個一対のロータ14、14’は互いに逆回転し、ロータ14、14’が収容されているポンプ室10で吸気・排気が行なわれるようになっている。同様に、回転軸16、16’に取り付けられている二個一対の各ロータ12、12’は、互いに逆回転し、ロータ12、12’を収容するポンプ室8で吸気・排気が行なわれるようになっている。同様に、回転軸16、16’に取り付けられている二個一対のロータ13、13’は互いに逆回転し、ロータ13、13’が収容されているポンプ室9で吸気・排気が行なわれるようになっている。また回転軸16、16’に取り付けられている二個一対のロータ15、15’は、互いに逆回転し、ロータ15、15’を収容するポンプ室11で吸気・排気が行なわれるようになっている。
As can be understood from FIG. 2, the two pairs of
図2において、二個一対のロータ14、14’同士の間にわずかな隙間が形成されており、ロータ14、14’同士は非接触となるように配置されている。二個一対のロータ14、14’については、ロータ14、14’の外壁面とポンプ室10の内壁面との間にわずかな隙間が形成されており、互いに非接触となるように配置されている。他の二個一対のロータ12、12’、二個一対のロータ13、13’、二個一対のロータ15、15’についても同様とされている。
In FIG. 2, a slight gap is formed between the two pairs of
ポンプ室容積について説明を加える。図1から理解できるように、ポンプ室8、9、10、11の順に小さく設定されており、吸気口3側の第一段目ポンプ室8の容積が最も大きく、排気口4側の第四段目ポンプ室11の容積が最も小さくされている。従って、ポンプ室の軸長サイズについては、ポンプ室8、9、10、11の順に小さく設定されており、吸気口3側の第一段目ポンプ室8の軸長サイズが最も大きく、排気口4側の第四段目ポンプ室11の軸長サイズが最も小さくされている。
A description will be given of the pump chamber volume. As can be understood from FIG. 1, the
これは主として次の理由による。即ち、ポンプ室8、9、10、11の順に、吸引側と排出側との圧力の差が大きくなる。つまり、下流側のポンプ室11では、吸引側と排出側との圧力の差が他のポンプ室8、9、10よりも大きくなる。このため、排気口4側の第四段目ポンプ室11の圧縮仕事が最も大きく、第四段目ポンプ室11において発生する圧縮熱が最も大きく、排気口4側の第四段目ポンプ室11の温度は、他のポンプ室8、9、10の温度よりも高くなる。即ち、一般的に圧縮仕事は排気口4側に行くほど大きくなり、特に大気側、第三目ポンプ室10、第四段目ポンプ室11での圧縮仕事がこのポンプ全体の大半を占めるので、圧縮熱の大半はこの第三、四段目ポンプ室10、11で発生する。そこで前述したように、ポンプ室8、9、10、11のポンプ室容積を下流に向かうにつれて小さくし、吸気口3側の第一段目ポンプ室8と排気口4側の第四段目ポンプ室11との圧縮仕事の差が過剰に大きくならないようにしている。この結果、第一段目ポンプ室8と第四段目ポンプ室11との圧縮熱の差が過剰に大きくならないようになる。
This is mainly due to the following reason. That is, the pressure difference between the suction side and the discharge side increases in the order of the
図1に示すように、サイドハウジング23には、中空状をなす断熱用の偏平形の中間室26が形成されている。中間室26は、高温に維持したいポンプ室11と、低温に維持したい潤滑油室33との間に形成されている。中間室26は中空状をなすので、断熱空間として機能するため、高温に維持したいポンプ室11から、低温に維持したい潤滑油室33への熱伝達を抑えることができ、更に軽量化にも寄与できる。
As shown in FIG. 1, the
冷却ハウジング29は、サイドハウジング23の表面23fに接触して取り付けられており、銅系材料またはアルミニウム系材料等のように、熱伝達性がサイドハウジング23よりも高い良熱伝達材料で形成されており、回転軸16、16’を挿通する挿通穴16sをもつ。冷却ハウジング29には冷媒(一般的には冷却水)を通過させる冷却通路30が潤滑油室33の近傍に潤滑油室33と対向するように形成されている。冷却通路30はポンプハウジング2、2’において下部側に位置している。
The cooling
図1に示すように、冷却通路30は、高温側のポンプハウジング2、2’のポンプ室11と低温側の潤滑油ハウジング31の潤滑油室33との間に形成されている。冷却通路30は、ドリル穿設またはインサートパイプの鋳包みにより平板形状の冷却ハウジング29の内部に形成されており、冷媒としての冷却水を冷却通路30に通過させると、冷却ハウジング29を冷却できるようになっている。図3では冷却通路30は、冷却ハウジング29の下部29uにおいて、冷却ハウジング29の外面の両端面29m、29nを直状に連通する形状に形成されているが、これに限らず、U字形状等のように曲成されている形状とすることもできる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、ポンプハウジング2、2’は、吸気口3側ではサイドハウジング22と一体となっており、且つ、排気口4側ではサイドハウジング23と一体となっている。この吸気口3側のサイドハウジング22には、吸気口3側のリング形状の軸受24、24’、リング状のシール部材27、27’が回転軸16、16’の外周部に設けられている。図1に示すように、リング状のシール部材27、27’がポンプ室8に近い側に位置している。軸受24、24’はシール部材27、27’よりもポンプ室8から離れた位置とされている。ポンプ室8の熱や腐食性気体等に対する軸受24、24’の保護性を高めるため等である。
As shown in FIG. 1, the
同様に、図1に示すように、排気口4側のサイドハウジング23には、シール部材28、28’、軸受25、25’が回転軸16、16’の外周部に設けられている。シール部材28、28’は、サイドハウジング23内において回転軸16、16’の外周面に設けられており、潤滑油室33の潤滑油32がポンプ室11側に侵入することを抑えるシール機能を果たす。故にポンプ室8、9、10、11はオイルフリー状態を目標として維持される。
Similarly, as shown in FIG. 1,
本実施形態によれば、シール部材28、28’がポンプ室11に近い側に位置している。軸受25、25’はシール部材28、28’よりもポンプ室11から離れた位置とされている。ポンプ室11の熱や腐食性気体等に対する軸受25、25’の保護性を高めるため等である。なお、一方の回転軸16の両端部は、軸受24、25で回転可能に支持されている。他方の回転軸16’の両端部は、軸受24’、25’で回転可能に支持されている。
According to the present embodiment, the
図1に示すように、前述したように、高温に維持したいポンプ室11に隣設するサイドハウジング23の表面23fに接触するように、冷却ハウジング29が設けられている。更に冷却ハウジング29のうちサイドハウジング23と反対側には、蓋形状をなす潤滑油ハウジング31が冷却ハウジング29に接触した状態で取り付けられている。
As shown in FIG. 1, as described above, the cooling
潤滑油ハウジング31の潤滑油室33にはタイミングギア21、21’が収容されていると共に、潤滑油室33は軸受25、25’に対面している。図1に示すように、タイミングギア21、21’の少なくとも一部が潤滑油室33の潤滑油32に浸漬しているため、タイミングギア21、21’が回転すると、潤滑油室33の潤滑油32はタイミングギア21、21’、軸受25、25’にかけられ、これらの潤滑性及び冷却性が確保される。
Timing gears 21 and 21 'are accommodated in the lubricating
前述したように、第四段目ポンプ室11の温度は他のポンプ室8、9、10の温度よりも高くなる。このように高温となる第四段目ポンプ室11内に配置されているロータ15、15’は、他のポンプ室8、9、10内に配置されているロータ12、12’、13、13’、14、14’よりも薄肉で軸長寸法が小さいため、高温に維持したいロータ15、15’の熱膨張を抑えるのに有利となる。
As described above, the temperature of the fourth-
また本実施形態によれば、図1に示すように、回転軸16、16’を排気口4側の軸受25、25’で支承する排気口4側のサイドハウジング23内においては、高温に維持したい第四段目ポンプ室11から、低温に維持したい潤滑油ハウジング31に向かう方向に順に、シ−ルリング28、28’、断熱用の中間室26、軸受25、25’、冷却通路30、潤滑油室33が設けられている。図1に示すようにシール部材28、28’は中間室26、軸受25、25’、冷却通路30、潤滑油室33よりもポンプ室11に近いため、ポンプ室11の気体が中間室26、軸受25、25’、冷却通路30、潤滑油室33に侵入することを抑えることができる。故に、気体が腐食性を有する場合に、中間室26、軸受25、25’、冷却通路30、潤滑油室33等を腐食性気体から保護することができる。殊に気体が凝縮性や昇華性を有する場合には、凝縮性や昇華性を有する気体が中間室26、軸受25、25’、冷却通路30、潤滑油室33等に侵入して当該部位において液化、固体化することを抑えることができる。
Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the high temperature is maintained in the
本実施形態によれば、断熱用の中間室26を、サイドハウジング23内においてシール部材28、28’と軸受25、25’との間に設けている。これによりポンプ室11の温度を高めに維持するにもかかわらず、高温側のポンプ室11から軸受25、25’への熱伝達を抑えることができ、軸受25、25’の過熱を一層抑制することができる。更に、軸受25、25’は潤滑油室33にも対面しており、潤滑油室33の潤滑油32がタイミングギア21、21’の回転により軸受25、25’にかけられる。このため軸受25、25’の過熱を一層抑制することができ、ポンプ室11内を高温に維持しつつ、軸受25、25’の軸受性が良好に確保されている。
According to this embodiment, the
さて、多段ドライポンプ1を使用する際には、対象室90内の排気される気体は、ポンプハウジング2の吸気口3から矢印A1方向に吸入される。またポンプ運転時には、回転軸16、16’に各ロータ12、12’、13、13’、14、14’、15、15’を担持する二個一対のロータ回転部材34、34’がモータ20によって互いに逆方向に回転される。
When the multistage
すると、吸気口3から矢印A1方向に吸引された気体は、まず第一段目ポンプ室8で圧縮され、気体移送通路17を介して第二段目ポンプ室9に移送される。更に、第二段目ポンプ室9で圧縮された気体は、気体移送通路18を介して第三段目ポンプ室10に移送される。更に、第三段目ポンプ室10で圧縮された気体は、気体移送通路19を介して第四段目ポンプ室11に移送される。このように圧縮された気体は、最終的には排気口4から矢印A2方向に多段ドライポンプ1外(大気側)へ排出される。
Then, the gas sucked in the direction of the arrow A <b> 1 from the
このとき各ポンプ室8、9、10、11において気体が圧縮されるため、圧縮熱が発生する。このためロータ回転部材34、34’および、ポンプハウジング2、2’の温度が上昇する。もちろん、多段ドライポンプ1の外部から適当な水冷または空冷装置によって多段ドライポンプ1は冷却されるが、特に凝縮性気体や昇華性気体等の気体を排気口4から排気するときには、ポンプ内部でそれらが液化または固体化しないように、気体のまま多段ドライポンプ1の内部を通過させることが好ましい。従って前述したように、できる限りポンプ内部を高い温度に保持することが好ましい。
At this time, since the gas is compressed in each of the
この点本実施形態によれば、図1に示すように、排気口4側のサイドハウジング23内では、中空状をなす断熱用の中間室26が、高めの温度に維持したいポンプ室11と、低めの温度に維持したい潤滑油室33との間に形成されている。このため、高温側の第四段目ポンプ室11側から低温に維持したい冷却ハウジング29側へ向かう熱伝達を抑えることができる。このため、潤滑油室33の温度を低めにしつつ第四段目ポンプ室11の温度を高めに維持でき、排気口4側のサイドハウジング23の温度、冷却ハウジング29の温度勾配はさらに大きくなり、ポンプ内部の温度を一層高い温度に保つのに有利である。このため、凝縮性気体や昇華性気体等の気体の液化または固体化を抑えることができる。
In this respect, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the
このように各ポンプ室の温度を従来のポンプに比し、高く保つことができるので、凝縮性気体、昇華性気体等の気体を多段ドライポンプ1を用いて排気するとき、ポンプハウジング2、2’内における液化または固体化を回避するのに有利となる。従って、凝縮性気体や昇華性気体等の液化や固体化に起因してロータ12、13、14、15、ロータ12’、13’、14’、15’の円滑回転性が損なわれることを抑えることができる。従って、凝縮性気体や昇華性気体に対して耐久性を一層高めた多段ドライポンプを実現することができる。
Thus, since the temperature of each pump chamber can be kept high compared with the conventional pump, when exhausting gas, such as a condensable gas and a sublimation gas, using the multistage
また、ポンプ室11側からの熱伝達の他に、ポンプの回転に伴い軸受25、25’及びタイミングギア20、21’等から発生するメカロスによっても、潤滑油ハウジング31に貯留されている潤滑油32の温度上昇をもたらす。この点本実施形態によれば、冷媒(一般的には冷却水)を通過させる冷却通路30がポンプ室11と潤滑油室33との間に形成されているため、潤滑油室33の潤滑油32の温度を低めに維持するのに有利であり、潤滑油32の劣化を抑制するのに有利であり、多段ドライポンプ1を長期にわたり良好に運転させることができる。更に冷却通路30をもつ冷却ハウジング29により潤滑油室33の潤滑油32の温度を低めに維持できるため、潤滑油32の蒸気化を抑えることができ、蒸気化した潤滑油がポンプ室8、9、10、11内に侵入することを抑えることができ、ポンプ室8、9、10、11をオイルフリーの状態に維持するのに有利となる。
In addition to the heat transfer from the
殊に、ポンプハウジング2、2’のポンプ室11から潤滑油ハウジング31の潤滑油室33に向かうにつれて、断熱用の中間室26、冷却用の冷却通路30の順に形成されているため、ポンプ室11の内部の温度を高めに保持しつつ、潤滑油室33の潤滑油32の温度を低めに維持するのに有利である。
In particular, since the
更に、図1に示すように、潤滑油32を保持する潤滑油室33を有する潤滑油ハウジング31が冷却ハウジング29に直接接触しており、冷却ハウジング29によって直接的に冷却されるため、潤滑油32を低温に維持するのに有利である。殊に、図1に示すように、潤滑油ハウジング31の潤滑油室33に貯留されている潤滑油32自体が冷却ハウジング29の表面29w(図1参照)に直接的に接触して冷却されるため、潤滑油ハウジング31に貯留されている潤滑油32の冷却に一層有利である。
Further, as shown in FIG. 1, the lubricating
本実施形態によれば、一般的に圧縮仕事は排気口側に行くほど大きくなり、特に大気側、この実施形態では第三段目ポンプ室10、第四段目ポンプ室11での圧縮仕事がこのポンプ全体の大半を占めるので、圧縮熱の大半はこの第三、四段目ポンプ室11で発生する。
According to this embodiment, the compression work generally increases as it goes to the exhaust port side. In particular, the compression work in the atmosphere side, in this embodiment, the third-
すなわち、ポンプの内部で発生する圧縮熱は上記の熱移動で順に冷却されるので、温度は、第四段目ポンプ室11、排気口4側のサイドハウジング23、冷却ハウジング29の順に順次低くなるように温度勾配がつくが、本実施形態によれば、ポンプハウジング2、2’の第四段目ポンプ室11側は、排気口4側のサイドハウジング23を介在させて冷却ハウジング29により間接的に冷却されるようになっているので、第四段目ポンプ室11のポンプ温度を高く保つことができる。
That is, since the compression heat generated inside the pump is cooled in order by the above heat transfer, the temperature sequentially decreases in the order of the fourth
また、ポンプの内部をさらに高温に保つ必要にある場合は、高温側のポンプハウジング2、2’と低温側の冷却ハウジング29との間の温度勾配を更に大きくすることが好ましい。そこで、ポンプハウジング2、2’と冷却ハウジング29との間に介在するサイドハウジング23を、熱伝達性が低い材料で形成することができる。この場合、サイドハウジング23を、熱伝達率20W/m・k以下、あるいは、15W/m・k以下の材料を基材として形成することができる。従って、サイドハウジング23を、熱伝達率が小さい材料、例えばニッケルリッチの鉄−ニッケル系合金で形成することができる。殊に、ニッケルリッチのオ−ステナイト系材料(例えばオ−ステナイト系鋳鉄)で形成することができる。この場合、熱伝達率が小さいオ−ステナイト系鋳鉄のなかでも、オ−ステナイト系の球状黒鉛鋳鉄でサイドハウジング23を形成することもできる。一般的には、球状黒鉛鋳鉄は片状黒鉛鋳鉄よりも、同一の基地であっても、高強度であり、耐食性が良好であるばかりか、熱伝達率も小さい。
Further, when it is necessary to keep the inside of the pump at a higher temperature, it is preferable to further increase the temperature gradient between the high temperature
また、前記したようにポンプ室8〜11を高温に保持して多段ドライポンプ1を運転しようとすると、ポンプハウジング2、2’、ロータ回転部材34、34’は熱膨張する。特に、多段ドライポンプ1の場合には、ロータ12、13、14、15、12’、13’、14’、15’の長径方向の距離R(図2参照)に比し、ロータ回転部材34、34’の回転軸16、16’の軸長方向の長さ寸法はかなり大きいため、軸長方向における熱膨張に基づいてロータロックがおこりやすい傾向がある。この点本実施形態によれば、線膨張係数の小さい金属材料、具体的にニッケルリッチのオ−ステナイト系材料(例えばオ−ステナイト系鋳鉄)で回転軸16、16’を構成し、回転軸16、16’の熱膨張の影響を小さくするようにしている。この結果、ポンプの内部が高温となるようにドライポンプ1を運転したとしても、回転軸16、16’の熱膨張を抑えることができる。また、熱膨張に起因して回転軸16とロータ12、13、14、15との間で発生する熱ひずみ、熱膨張による回転軸16’とロータ12’、13’、14’、15’との間で発生する熱ひずみの影響を小さくすることができる。この結果、熱膨張に起因してロータロックが発生することを抑制することができる。
As described above, when the multi-stage
本実施形態では、ポンプハウジング2、2’やサイドハウジング22、23等のポンプの構成材料を球状黒鉛鋳鉄や片状黒鉛鋳鉄等の一般材料で形成しているが、各ロータ間及び、各ロータとハウジング間の微小隙間を、常温時から高温時にわたる全温度域で確保するために、これらのポンプハウジング2、2’やサイドハウジング22、23等のポンプの構成材料を線膨張係数が6×10-6m/m・K以下(300K)、殊に4×10-6m/m・K以下(300K)とすることができる。
In this embodiment, pump constituent materials such as
なお第四段目ポンプ室11の温度、排気口4側のサイドハウジング23の温度、冷却ハウジング29の温度は、上述したようにこの順序で低くなるように温度勾配がつくが、サイドハウジング23の構成材料が、例えばオ−ステナイト系鋳鉄やステンレス鋼等に代表される鉄−ニッケル合金のように熱伝達率が小さい材料であればさらに温度勾配を大きく取れることは言うまでも無い。
The temperature of the fourth
回転軸16、16’の線膨張係数を低下させるためには、回転軸16、16’の基材を、例えば鉄−ニッケル系合金とすることができる。
In order to reduce the linear expansion coefficient of the
鉄−ニッケル系合金によれば、ニッケル含有量は線膨張係数に大きな影響を与える。この場合、重量%で、ニッケル10〜50%、15〜45%、または20〜40%、34〜40%等を例示することができる。前記した鉄−ニッケル系合金としては、ニッケルリッチのオーステナイト系材料(例えばオーステナイト系鋳鉄)、インバー合金(ニッケル:約32〜39重量%)、さらにコバルトを添加したスーパーインバー合金(ニッケル:約30〜34重量%、コバルト約2〜8重量%)を例示できる。 According to the iron-nickel alloy, the nickel content greatly affects the linear expansion coefficient. In this case, nickel may be 10 to 50%, 15 to 45%, 20 to 40%, 34 to 40%, or the like. Examples of the iron-nickel alloy include a nickel-rich austenitic material (for example, austenitic cast iron), an invar alloy (nickel: about 32 to 39% by weight), and a super invar alloy (nickel: about 30 to about 30 to 30% by weight). 34 wt%, cobalt about 2 to 8 wt%).
インバー合金では線膨張係数が例えば1.5×10-6m/m・K以下とすることができる。スーパーインバー合金では線膨張係数が例えば1.5×10-7m/m・K以下とすることができる。これにより回転軸16、16’はポンプ室8、9、10、11に架設されているため軸長寸法が長いものの、軸長方向における熱膨張が抑えられている。
Invar alloy can have a linear expansion coefficient of 1.5 × 10 −6 m / m · K or less, for example. In the case of Super Invar alloy, the linear expansion coefficient can be, for example, 1.5 × 10 −7 m / m · K or less. As a result, the
またポンプハウジング2、2’は、回転軸16、16’と同じように、線膨張係数が6×10-6m/m・K以下、殊に4×10-6m/m・K以下に設定された熱膨張しにくい材料で形成されている形態を例示できる。具体的には、ニッケルリッチ(ニッケル:15〜45重量%)のオ−ステナイト系材料(例えばオ−ステナイト系鋳鉄、ステンレス鋼)で形成されている形態を例示できる。上記したオーステナイト系鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄でも片状黒鉛鋳鉄でも良いが、球状黒鉛鋳鉄の方が、耐食性の向上、熱伝達率の低減、強度増加等に有利である。
Further, the
また本実施形態によれば、一方の回転軸16の外周部に担持されているロータ12、13、14、15は、加工性の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、いも虫状黒鉛鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄、炭素鋼等の金属材料で形成されている。同様に、他方の回転軸16’の外周部に担持されているロータ12’、13’、14’、15’は、加工性の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、いも虫状黒鉛鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄、炭素鋼等の金属材料で形成されている。
Further, according to the present embodiment, the
この場合、ロータ12、13、14、15を回転軸16の軸長方向において回転軸16の外周部に一体的に鋳包むか、あるいは、回転軸16の外周部にロウ付けするか、あるいは、圧入(焼き嵌め、冷やし嵌めを含む)等の接合技術により接合することにより、一方のロータ初期部材を構成する。ロータ12、13、14、15は周方向において同位相とされている。
In this case, the
同様に、ロータ12’、13’、14’、15’を回転軸16’の軸長方向において回転軸16’の外周部に一体的に鋳包むか、あるいは、回転軸16’の外周部にロウ付けするか、あるいは、圧入(焼き嵌め、冷やし嵌めを含む)等の接合技術により接合することより、他方のロータ初期部材を構成する。ロータ12’、13’、14’、15’は周方向において同位相とされている。
Similarly, the
このような回転軸16をもつ一方のロータ初期部材について切削加工を施すことにより、回転軸16の軸長方向において並設された複数段(四段)のロータ12、13、14、15が一体的に組み付けられた一方のロータ回転部材34を形成する。同様に、回転軸16’をもつ他方のロータ初期部材について切削加工を施すことにより、回転軸16’と複数段(四段)のロータ12’、13’、14’、15’が一体的に組み付けられた他方のロータ回転部材34’を形成する。
By cutting one rotor initial member having such a
(実施形態2)
図5は実施形態2を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、実施形態1と異なる部位を中心として説明する。図5に示すように、多段ドライポンプ1のハウジング本体1xは、ポンプ室8、9、10、11を有する上下に分離されたポンプハウジング2、2’と、ポンプハウジング2、2’の両端に取り付けられたサイドハウジング22、23とを備えている。更に、サイドハウジング23のうちポンプハウジング2、2’と反対側には、潤滑油ハウジング31が取り付けられている。なお、実施形態1で用いた冷却ハウジング29は設けられていない。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a second embodiment. This embodiment has basically the same configuration as the above-described embodiment, and has the same effects. Hereinafter, a description will be given centering on parts different from the first embodiment. As shown in FIG. 5, the housing
サイドハウジング23の内部には、中空状をなす断熱用の中間室26が形成されている。中間室26は、高温側のポンプハウジング2、2’のポンプ室11と低温側の潤滑油ハウジング31の潤滑油室33との間に形成されている。この結果、高温側のポンプ室11から熱が、低温側の潤滑油ハウジング31の潤滑油室33に伝達されることを抑えることができる。更にサイドハウジング23の内部には冷媒を通過させる冷却通路30が潤滑油室33の近傍に形成されている。
Inside the
換言すると、図5に示すように、高温に維持したいポンプ室11から低温に維持したい潤滑油室33に向かうにつれて、中間室26、冷却通路30の順に形成されている。このため、ポンプ室11の内部を高い温度に保持しつつ、潤滑油室33の潤滑油32の温度を低めに維持するのに有利である。
In other words, as shown in FIG. 5, the
故に、本実施形態においても、実施形態1と同様に、凝縮性気体や昇華性気体の排気に適するようにポンプの内部の温度を高めに維持しつつ、潤滑油ハウジング31の潤滑油室33に貯留されている潤滑油32の冷却も良好に行うことができ、潤滑油32を許容温度以下に維持するのに有利となる。
Therefore, also in the present embodiment, in the same manner as in the first embodiment, the temperature inside the pump is kept high so as to be suitable for exhaustion of condensable gas and sublimation gas, and the lubricating
また、ポンプ内を更に高温に保つ必要にある場合は、冷却ハウジング29とポンプハウジング2、2’との間の温度勾配を更に大きくすることが好ましい。そこで、高温側のポンプハウジング2、2’と低温側の潤滑油ハウジング31との間に位置するサイドハウジング23を、熱伝達率20W/m・k以下、あるいは、15W/m・k以下の熱伝達率が小さい材料で形成することもできる。このような材料としては、耐食性も考慮すると、オ−ステナイト系鋳鉄等の鉄−ニッケル合金を例示することができる。殊に、オ−ステナイト系鋳鉄のなかでも、熱伝達率及び流津膨張係数の双方が小さいオ−ステナイト系の球状黒鉛鋳鉄を例示することができる。
Further, when it is necessary to keep the inside of the pump at a higher temperature, it is preferable to further increase the temperature gradient between the cooling
(実施形態3)
図6は実施形態3を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、実施形態1と異なる部位を中心として説明する。図6に示すように、多段ドライポンプ1のハウジング本体1xは、ポンプ室を有する上下に分離されたポンプハウジング2、2’と、ポンプハウジング2、2’の両端に取り付けられたサイドハウジング22、23と、サイドハウジング23のうちポンプハウジング2、2’と反対側に設けられた冷却ハウジング29とを備えている。更に、冷却ハウジング29のうちサイドハウジング23と反対側には、潤滑油ハウジング31が取り付けられている。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a third embodiment. This embodiment has basically the same configuration as the above-described embodiment, and has the same effects. Hereinafter, a description will be given centering on parts different from the first embodiment. As shown in FIG. 6, the
実施形態1と異なり、サイドハウジング23には中空状をなす断熱用の中間室26が形成されていない。そこで、サイドハウジング23の熱伝達性を低下させるため、熱伝達率20W/m・k以下、あるいは、15W/m・k以下の熱伝達率が小さい材料でサイドハウジング23を形成することもできる。このような材料としては、耐食性も考慮すると、オ−ステナイト系鋳鉄等の鉄−ニッケル合金を例示することができる。殊に、オ−ステナイト系鋳鉄のなかでも、熱伝達率及び線膨張係数の双方が小さいオ−ステナイト系の球状黒鉛鋳鉄を例示することができる。
Unlike the first embodiment, the
本実施形態においても、図6に示すように、実施形態1と同様に、高温側のポンプ室11から低温側の潤滑油室33に向かうにつれて、中間室26、冷却通路30の順に形成されているため、ポンプの内部を高い温度に保持しつつ、潤滑油ハウジング31の潤滑油室33の潤滑油32の温度を低めに維持するのに有利である。故に実施形態1と同様に、凝縮性気体や昇華性気体等の気体の排気に適するようにポンプの温度を高めに維持しつつ、潤滑油ハウジング31の潤滑油32の冷却も良好に行うことができ、潤滑油32を許容温度以下に維持するのに有利となる。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 6, as in the first embodiment, the
(実施形態4)
図7は実施形態4を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、実施形態1と異なる部位を中心として説明する。図7に示すように、サイドハウジング23に形成されている中間室26は通路80と連通しており、通路80を介して中間室26に、常温または冷却されたガス(窒素等)を供給する。これにより潤滑油ハウジング31の潤滑油32の冷却性を確保できる。ガスはシール部材28、28’を介してポンプ室11に流入して排気口4から排出することができる。この場合、シール部材28、28’のシール力、シール構造を適切に選択することが好ましい。
(Embodiment 4)
FIG. 7 shows a fourth embodiment. This embodiment has basically the same configuration as the above-described embodiment, and has the same effects. Hereinafter, a description will be given centering on parts different from the first embodiment. As shown in FIG. 7, the
(その他)
上記した実施形態によれば、凝縮性気体や昇華性気体を排気する場合に適用しているが、これに限らず、凝縮性気体や昇華性気体以外の他の気体を排気する場合に適用しても良い。上記した実施形態によれば、冷却ハウジング29と潤滑油ハウジング31は別体のものを図略のネジ等の取付具により互いに接続しているが、これに限らず、冷却ハウジング29と潤滑油ハウジング31を一体的に成形しても良い。この場合には、冷却ハウジング29と潤滑油ハウジング31とを銅系、アルミニウム系で形成しても良いし、あるいは、他の材料で形成しても良い。上記した実施形態は多段ドライポンプに適用しているが、1段のドライポンプでも良い。ポンプハウジング2、2’、回転軸16、16’は線膨張係数が0(0以上を含む)とすることができる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で必要に応じて適宜変更して実施できるものである。
(Other)
According to the above-described embodiment, the present invention is applied when exhausting condensable gas and sublimable gas. However, the present invention is not limited thereto, and is applied when exhausting other gases other than condensable gas and sublimable gas. May be. According to the above-described embodiment, the cooling
本発明は例えばCVDやドライエッチングを始めとする半導体プロセスや液晶プロセス等のプロセスにおいて、凝縮性気体や昇華性気体等の気体を排気するとき、ポンプ内部で液化または固化することによってポンプの運転に支障をきたすことのないようにするドライポンプに利用することができる。 In the present invention, for example, in processes such as CVD and dry etching, such as semiconductor processes and liquid crystal processes, when a gas such as a condensable gas or a sublimable gas is exhausted, the pump is operated by liquefying or solidifying inside the pump. It can be used for a dry pump that does not cause trouble.
図中、1は多段ドライポンプ(ドライポンプ)、2、2’はポンプハウジング、5、6、7は隔壁、8、9、10、11はポンプ室、12、13、14、15、12’、13’、14’、15’はロータ、16、16’は回転軸、23はサイドハウジング、25、25’は軸受、26は中間室、29は冷却ハウジング、30は冷却通路、31は潤滑油ハウジング、32は潤滑油、33は潤滑油室(潤滑油貯留部)、34、34’はロータ回転部材を示す。 In the figure, 1 is a multi-stage dry pump (dry pump), 2, 2 ′ is a pump housing, 5, 6, 7 are partition walls, 8, 9, 10, 11 are pump chambers, 12, 13, 14, 15, 12 ′. , 13 ', 14', 15 'are rotors, 16, 16' are rotating shafts, 23 are side housings, 25, 25 'are bearings, 26 is an intermediate chamber, 29 is a cooling housing, 30 is a cooling passage, 31 is lubrication An oil housing, 32 is lubricating oil, 33 is a lubricating oil chamber (lubricating oil reservoir), and 34 and 34 'are rotor rotating members.
Claims (10)
前記ハウジング本体に架設された回転軸と前記ポンプ室に位置して前記回転軸に一体的に配設されたロータとからなり回転に伴い前記吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ前記排気口から排気するロータ回転部材と、
前記ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
前記ハウジング本体は、
前記ポンプ室と前記潤滑油貯留部との間に形成され中空状をなす断熱用の中間室と、前記ポンプ室と前記潤滑油貯留部との間に形成され冷媒を通過させる冷却通路とを併有することを特徴とするドライポンプ。 A housing body having a pump chamber and an intake port and an exhaust port communicating with the pump chamber;
A rotary shaft installed on the housing body and a rotor located in the pump chamber and disposed integrally with the rotary shaft, and compressing the gas sucked from the intake port as it rotates, from the exhaust port A rotor rotating member to be exhausted;
In a dry pump comprising a lubricating oil reservoir disposed in the housing body and storing lubricating oil,
The housing body is
A heat insulating intermediate chamber formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, and a cooling passage that is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir and allows the refrigerant to pass therethrough. A dry pump comprising:
前記中間室は前記サイドハウジングに形成されていると共に、前記冷却通路は前記冷却ハウジングに形成されていることを特徴とするドライポンプ。 3. The housing main body according to claim 1, wherein the housing main body includes a pump housing having the pump chamber, a side housing attached to at least one end of both ends of the pump housing, and the pump housing of the side housing. And a cooling housing attached to the opposite side, and
The intermediate pump is formed in the side housing, and the cooling passage is formed in the cooling housing.
前記ハウジング本体に架設された回転軸と前記ポンプ室に位置して前記回転軸に一体的に配設されたロータとからなり回転に伴い前記吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ前記排気口から排気するロータ回転部材と、
前記ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
前記ハウジング本体は、前記ポンプ室を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの両端のうちのすくなくとも一端側に取り付けられたサイドハウジングと、前記サイドハウジングのうち前記ポンプハウジングと反対側に取り付けられた冷却ハウジングとを備えており、且つ、
前記冷却ハウジングは、前記ポンプ室と前記潤滑油貯留部との間に冷媒を通過させる冷却通路を有しており、前記サイドハウジングは前記冷却ハウジングよりも熱伝達率が低い材料を基材としていると共に、前記冷却ハウジングは前記サイドハウジングよりも熱伝達率が高い材料を基材としていることを特徴とするドライポンプ。 A housing body having a pump chamber and an intake port and an exhaust port communicating with the pump chamber;
A rotary shaft installed on the housing body and a rotor located in the pump chamber and disposed integrally with the rotary shaft, and compressing the gas sucked from the intake port as it rotates, from the exhaust port A rotor rotating member to be exhausted;
In a dry pump comprising a lubricating oil reservoir disposed in the housing body and storing lubricating oil,
The housing body includes a pump housing having the pump chamber, a side housing attached to at least one end of both ends of the pump housing, and a cooling housing attached to the side of the side housing opposite to the pump housing. And, and
The cooling housing has a cooling passage for allowing a refrigerant to pass between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, and the side housing is made of a material having a lower heat transfer coefficient than the cooling housing. A dry pump characterized in that the cooling housing is made of a material having a higher heat transfer coefficient than the side housing.
前記ハウジング本体に架設された回転軸と前記ポンプ室に位置して前記回転軸に一体的に配設されたロータとからなり回転に伴い吸気口から吸引した気体を圧縮しつつ前記排気口から排気するロータ回転部材と、
前記ハウジング本体に配設され潤滑油を貯留する潤滑油貯留部とを具備するドライポンプにおいて、
前記ハウジング本体は、前記ポンプ室を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの両端のうちのすくなくとも一端側に取り付けられたサイドハウジングとを備えており、且つ、
前記サイドハウジングは、前記ポンプ室と前記潤滑油貯留部との間に形成され中空状をなす断熱用の中間室と、前記ポンプ室と前記潤滑油貯留部との間に形成され冷媒を通過させる冷却通路を併有することを特徴とするドライポンプ。 A housing body having a pump chamber and an intake port and an exhaust port communicating with the pump chamber;
A rotary shaft installed in the housing main body and a rotor located in the pump chamber and integrally disposed on the rotary shaft, and exhausted from the exhaust port while compressing the gas sucked from the intake port as it rotates. A rotor rotating member that
In a dry pump comprising a lubricating oil reservoir disposed in the housing body and storing lubricating oil,
The housing body includes a pump housing having the pump chamber, and a side housing attached to at least one end of both ends of the pump housing, and
The side housing is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir and is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir, and is formed between the pump chamber and the lubricating oil reservoir. A dry pump having a cooling passage.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074795A1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-05 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Single stage roots vacuum pump and vacuum fluid transport system employing that single stage roots vacuum pump |
WO2012165645A1 (en) | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
WO2012165646A1 (en) | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
CN107061284A (en) * | 2017-04-11 | 2017-08-18 | 浙江神工真空设备制造有限公司 | A kind of Roots vaccum pump |
KR101852384B1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-06-04 | 서중 | Cooling plate use dry type vacuum pump |
CN109185136A (en) * | 2018-09-14 | 2019-01-11 | 安徽达来电机有限公司 | A kind of the trilobed wheel axis and associated gear of Anti-dislocation |
WO2019030965A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | 株式会社アルバック | Vacuum pump |
CN112664453A (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-16 | 株式会社荏原制作所 | Vacuum pump device |
-
2003
- 2003-09-26 JP JP2003336025A patent/JP2005105829A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074795A1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-05 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Single stage roots vacuum pump and vacuum fluid transport system employing that single stage roots vacuum pump |
JP2007177632A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Sekisui Chem Co Ltd | Single stage roots vacuum pump and vacuum type fluid transfer system using single stage roots vacuum pump |
US7950911B2 (en) | 2005-12-27 | 2011-05-31 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Single stage root type-vacuum pump and vacuum fluid transport system employing the single stage root type-vacuum pump |
WO2012165645A1 (en) | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
WO2012165646A1 (en) | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
CN107061284A (en) * | 2017-04-11 | 2017-08-18 | 浙江神工真空设备制造有限公司 | A kind of Roots vaccum pump |
WO2019030965A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | 株式会社アルバック | Vacuum pump |
JP6498848B1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-04-10 | 株式会社アルバック | Vacuum pump and method of manufacturing vacuum pump |
US10895258B2 (en) | 2017-08-07 | 2021-01-19 | Ulvac, Inc. | Vacuum pump |
KR101852384B1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-06-04 | 서중 | Cooling plate use dry type vacuum pump |
CN109185136A (en) * | 2018-09-14 | 2019-01-11 | 安徽达来电机有限公司 | A kind of the trilobed wheel axis and associated gear of Anti-dislocation |
CN112664453A (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-16 | 株式会社荏原制作所 | Vacuum pump device |
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