JP2017106365A - 連結型ネジ溝スペーサ、および真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ溝ポンプ部の排気性能を維持しつつ小型化を実現する連結型ネジ溝スペーサ、および、当該連結型ネジ溝スペーサが配設された真空ポンプを提供する。
【解決手段】連結型ネジ溝スペーサ２０は、シグバーンポンプ部とネジ溝ポンプ部とを連結させる構造を備える。より詳しくは、排気要素部であるネジ溝ポンプ部の構造を、円筒状ネジの上にシグバーン形の構造が取り付けられた構造にし、当該取り付け部分において各部品が連結する構成にする。つまり、シグバーン部と円筒状ネジ（ネジ溝ポンプ部）の流路の境目を、真空ポンプの軸線方向から見て略直角になるように繋ぎ、シグバーン部とネジ溝ポンプ部の流路を繋ぐ。この構成により、ネジ溝ポンプ部の圧縮流路長を、連結されたシグバーン部によって径方向に伸ばすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、連結型ネジ溝スペーサ、および真空ポンプに関する。詳しくは、ネジ溝ポンプ部（円筒ネジ部）とシグバーンポンプ部とを有する真空ポンプにおいて、ネジ溝ポンプ部の小型化を実現する連結型ネジ溝スペーサ、および真空ポンプに関する。

シグバーン型の構成を有するシグバーン型分子ポンプは、回転円板（回転円盤）と、当該回転円板と軸方向に隙間（クリアランス）をもって設置された固定円板と、を備え、当該回転円板もしくは固定円板の少なくとも何れか一方の隙間対向表面にスパイラル状溝（らせん溝または渦巻状溝ともいう）流路が刻設されている。そして、スパイラル状溝流路内に拡散して入ってきた気体分子に、回転円板によって回転円板接線方向（すなわち、回転円板の回転方向の接線方向）の運動量を与えることで、スパイラル状溝により吸気口から排気口に向けて優位な方向性を与えて排気を行う真空ポンプである。
このようなシグバーン型分子ポンプ、あるいはシグバーン型分子ポンプ部を有する真空ポンプを工業的に利用するためには、回転円板と固定円板の段が単段では圧縮比が不足するので多段化がなされている。求められる圧縮性能を満たすために段数を増やすと、それだけポンプ自体の大きさが大きくなってしまう。
また、多段化する場合には、回転円板を半割れ形状にする必要が生じる。すると、ポンプの外筒（ケーシング）をシグバーン部（シグバーンポンプ部）を覆う長さにまで長くする必要があり、この場合もポンプ自体の大きさが大きくなってしまう。

また、ネジ溝式ポンプ型の構成を有するネジ溝型分子ポンプは、特に高温化仕様の真空ポンプにおいては、ネジ部（ネジ溝部）での圧縮性能を良くするために、ネジ溝部の長さ（ネジ長）を長くしたり、２つ以上の複数の流路が設けられたパラレルパスタイプで構成するなどして製造していた。
しかしながら、ネジ長を長くすることで排気構造の周囲構造（ケーシングなど）の部分が大きくなったり、あるいは、パラレルパスにすることで複雑な部品が増えるなどして、製造コストが大きくなってしまっていた。
図１４は、従来の１Ｐａｓｓネジタイプの真空ポンプを説明するための図である。
たとえば、流路が１つである１Ｐａｓｓネジ溝スペーサ２００１が備わる従来の真空ポンプ１００１では、圧縮性能を良くしたい場合、ネジ溝部の軸方向の長さを長くする必要があった。このようにネジ溝部の軸方向の長さを長くすると、その分だけベース３を大きくする必要が生じるため、製造コストが大きくなってしまっていた。

実開平５−３８３８９号公報 実用新案登録第２５０１２７５号 特開平５−１０２８９号公報 実公平７−３４２３４号公報

特許文献１には、真空ポンプにおいて大型化することなくポンプ性能を向上させることを目的とし、ロータの筒部と内筒との間にもネジ溝部を設けるとともに、筒部の上流側端部に筒部の外側と内側とを連通させる開口を設ける構成について記載されている。
特許文献２には、ジーグバーン形（シグバーン型）の真空ポンプにおいて、排気性能を高め、かつ、回転円板および静止円板の段数を低減することを目的とし、大気側低真空域寄りの複数個の回転円板および静止円板の対向面に、方向の異なるスパイラル状溝を設ける構成について記載されている。
また、特許文献３には、複合形ドライ真空ポンプにおいて、大気圧から直接排気することを目的とし、ネジ溝ポンプ部の後段に、大気圧から作動できる渦流溝円盤式のジークバーンポンプ（シグバーンポンプ）部を設けて複合させる構成について記載されている。
特許文献４には、複合形真空ポンプにおいて、高真空度を達成することを目的とし、ネジ溝形ポンプ要素とジグバーン（シグバーンポンプ）形ポンプ要素と渦流形ポンプ要素とを、この順序で配設する構成について記載されている。

しかしながら、上記特許文献１から特許文献４には、シグバーンポンプ部とネジ溝ポンプ部とが合わさる部分（すなわち、結合する部分）の構成については記載されていない。

そこで、本発明は、真空ポンプにおいて、ネジ溝ポンプ部の排気性能を維持しつつ小型化を実現する連結型ネジ溝スペーサ、および、当該連結型ネジ溝スペーサが配設された真空ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本願発明では、スパイラル状山部とスパイラル状谷部を有するスパイラル状溝が刻設された円板型のスパイラル状溝部と、ネジ山部とネジ谷部を有するネジ溝が形成され、前記スパイラル状溝部と連結する円筒型のネジ溝部と、を有することを特徴とする連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項２記載の本願発明では、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部が連結する連結部において、前記スパイラル状山部と前記スパイラル状谷部との境界線の少なくともいずれか一方の境界線、またはその境界線を延長した第１延長線と、前記ネジ山部と前記ネジ谷部との境界線の少なくともいずれか一方の境界線、またはその境界線を延長した第２延長線が、連続して連結していることを特徴とする請求項１に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項３記載の本願発明では、前記連結部において、さらに、前記スパイラル状山部の頂上面と前記ネジ山部の頂上面は、非連続状態で連結していることを特徴とする請求項２に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項４記載の本願発明では、前記連結部において、さらに、前記スパイラル状山部と、前記ネジ山部が、連続して連結していることを特徴とする請求項２に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項５記載の本願発明では、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部が連結する連結部において、前記スパイラル状山部と、前記ネジ山部が、連続して連結していることを特徴とする請求項１に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項６記載の本願発明では、前記連結部において、さらに、前記スパイラル状山部と前記スパイラル状谷部との境界面と、前記ネジ山部と前記ネジ谷部との境界面が非連続状態で、前記スパイラル状山部と前記ネジ山部が連結することで、前記スパイラル状山部と前記ネジ山部とが交差することを特徴とする請求項５に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項７記載の本願発明では、前記ネジ溝部における、軸線とネジ深さの勾配角度である第１勾配角度の値は、前記スパイラル状溝部における、前記軸線に垂直な軸垂線と溝深さの勾配角度である第２勾配角度の値以下であることを特徴とする請求項１から請求項６に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項８記載の本願発明では、前記スパイラル状溝部の内径接線と前記スパイラル状山部の内径側接線により形成される第１角度の値は、前記スパイラル状溝部の外径接線と前記スパイラル状山部の内径側接線により形成される第２角度の値以下であり、かつ、前記第１角度は１５°より大きく、前記第２角度は２５°よりも小さく形成させることを特徴とする請求項１から請求項７に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項９記載の本願発明では、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、一体型で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の連結型ネジ溝スペーサを提供する。
請求項１０記載の本願発明では、吸気口と排気口が形成された外装体と、前記外装体に内包され、回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に配設された回転翼と、前記回転翼と同心配置され、かつ前記回転翼と隙間を介して軸方向において対向する固定翼と、前記外装体に固定された前記請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の連結型ネジ溝スペーサを有するネジ溝型ポンプ機構と、を具備することを特徴とする真空ポンプを提供する。

本発明によれば、ネジ溝ポンプ部とシグバーンポンプ部（シグバーン部）とを有する真空ポンプにおいて、シグバーンポンプ部とネジ溝ポンプ部とを連結させることにより、排気性能を維持したままネジ溝ポンプ部の高さを小型化することができる。

本発明の実施形態に係る真空ポンプの概略構成例を示した図である。 本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態および変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサの基本構造を説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサの基本構造を説明するための図である。 本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサを説明するための図である。 本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサの構造を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサを備えた真空ポンプの圧縮性能を説明するための図である。 従来技術（１Ｐａｓｓネジタイプ）を説明するための図である。

（ｉ）実施形態の概要
本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサは、シグバーンポンプ部とネジ溝ポンプ部とを連結させる構造を備える。
より詳しくは、排気要素部であるネジ溝ポンプ部の構造を、円筒状ネジの上にシグバーン形の構造が取り付けられた構造にし、当該取り付け部分において各部品が連結する構成にする。つまり、シグバーン部と円筒状ネジ（ネジ溝ポンプ部）の流路の境目を、真空ポンプの軸線方向から見て略直角（以後、「軸方向直角に」などと表現する）になるように繋ぎ、シグバーン部とネジ溝ポンプ部の流路を繋ぐ。
なお、連結する構成については、鋳造で製造することで一体型に形成することもできる。
この構成により、ネジ溝ポンプ部の圧縮流路長を、連結されたシグバーン部によって径方向に伸ばすことができる。

（ｉｉ）実施形態の詳細
本発明の実施形態の真空ポンプは、配設される固定円板または配設される回転円板の少なくともいずれか一方に、山部と谷部を有するスパイラル状溝が刻設（配設）されるシグバーンポンプ部と、さらに、回転円筒との対向面にスパイラル状溝が形成され、所定のクリアランスを隔てて回転円筒の外周面に対向するネジ溝スペーサが備えられ、回転円筒が高速回転することでガスが回転円筒の回転に伴ってネジ溝（らせん溝）にガイドされながら排気口側へ送り出される気体移送機構であるネジ溝ポンプ部を有する。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１３を参照して詳細に説明する。

（ｉｉ−１）真空ポンプの構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る真空ポンプ１の概略構成例を示した図であり、真空ポンプ１の軸線方向の断面図を示している。
なお、本発明の実施形態では、便宜上、回転翼の直径方向を「径（直径・半径）方向」、回転翼の直径方向と垂直な方向を「軸線方向（または軸方向）」として説明する。
真空ポンプ１の外装体を形成するケーシング（外筒）２は、略円筒状の形状をしており、ケーシング２の下部（排気口６側）に設けられたベース３と共に真空ポンプ１の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、真空ポンプ１に排気機能を発揮させる構造物である気体移送機構が収納されている。
本実施形態では、この気体移送機構は、大きく分けて、回転自在に支持された回転部（ロータ部／シグバーン部）と筐体に対して固定された固定部（ネジ溝ポンプ部）から構成されている。
また、図示しないが、真空ポンプ１の外装体の外部には、真空ポンプ１の動作を制御する制御装置が専用線を介して接続されている。

ケーシング２の端部には、当該真空ポンプ１へ気体を導入するための吸気口４が形成されている。また、ケーシング２の吸気口４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５が形成されている。
また、ベース３には、当該真空ポンプ１から気体を排気するための排気口６が形成されている。

回転部は、回転軸であるシャフト７、このシャフト７に配設されたロータ８、ロータ８に設けられた複数枚の回転翼９、排気口６側（ネジ溝ポンプ部）に設けられたロータ円筒部１０を備える。なお、シャフト７およびロータ８によりロータ部が構成される。
各回転翼９は、シャフト７の軸線に対して垂直に放射状に伸びた円板形状の円板部材により構成される。なお、本実施形態では、回転翼９の最下段（排気口６側）は円盤にし、シグバーン部の圧縮を行う構成にする。
また、ロータ円筒部１０は、ロータ８の回転軸線と同心の円筒形状をした円筒部材により構成される。

シャフト７の軸線方向中程には、シャフト７を高速回転させるためのモータ部が設けられ、ステータコラム８０に内包されている。
さらに、ステータコラム８０内には、シャフト７のモータ部に対して吸気口４側と排気口６側に、シャフト７をラジアル方向（径方向）に非接触で支持するための径方向磁気軸受装置が設けられている。また、シャフト７の下端には、シャフト７を軸線方向（アキシャル方向）に非接触で支持するための軸方向磁気軸受装置が設けられている。

筐体（ケーシング２）の内周側には、固定部（ステータ部）が形成されている。この固定部は、固定翼５０などから構成され、シャフト７の軸線に対し垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してケーシング２の内周面からシャフト７に向かって伸びたブレードから構成されている。そして、固定翼５０は円筒形状をしたスペーサ（ステータ部）により互いに隔てられて固定されている。
なお、回転翼９と固定翼５０は互い違いに配置され、軸線方向に複数段形成されるが、真空ポンプに要求される排出性能を満たすために、必要に応じて任意の数のロータ部品およびステータ部品を設けることができる。

さらに、本実施形態では、上述したシグバーンポンプ部よりも排気口６側に、連結型ネジ溝スペーサ２０を有するネジ溝ポンプ部が配設される。
連結型ネジ溝スペーサ２０には、従来のネジ溝スペーサと同様に、ロータ円筒部１０との対向面にはネジ溝（らせん溝）が形成されている。
連結型ネジ溝スペーサ２０におけるロータ円筒部１０との対向面側（すなわち、真空ポンプ１の軸線に平行な内周面）は、所定のクリアランスを隔ててロータ円筒部１０の外周面に対面しており、ロータ円筒部１０が高速回転すると、真空ポンプ１で圧縮されたガスがロータ円筒部１０の回転に伴ってネジ溝にガイドされながら排気口６側へ送出されるようになっている。すなわち、ネジ溝は、ガスを輸送する流路となっている。
このように、連結型ネジ溝スペーサ２０におけるロータ円筒部１０との対向面と、ロータ円筒部１０とが、所定のクリアランスを隔てて対向することにより、連結型ネジ溝スペーサ２０の軸線方向側内周面に形成されたネジ溝でガスを移送する気体移送機構を構成している。
なお、ガスが吸気口４側へ逆流する力を低減させるために、このクリアランスは小さければ小さいほど好ましい。
また、連結型ネジ溝スペーサ２０に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をロータ８の回転方向にガスが輸送された場合、排気口６に向かう方向である。
また、らせん溝の深さは、排気口６に近づくにつれて浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは排気口６に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
上述した構成により、真空ポンプ１では、吸気口４から吸引されたガスは、シグバーン部で圧縮された後、ネジ溝式ポンプ部でさらに圧縮されて排気口６から排出されるので、真空ポンプ１は、当該真空ポンプ１に配設される真空室（図示しない）内の真空排気処理を行うことができる。

（ｉｉ−２）連結型ネジ溝スペーサの構成
上述した連結型ネジ溝スペーサ２０について、詳細を説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサ２０を説明するための図である。
図２に示したように、本実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサ２０は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２とを有する。
ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１は、真空ポンプ１の軸線方向に対して略垂直（水平）に構成される。そして、当該ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の吸気口４側の面は、シグバーン部の回転翼９と所定のクリアランスを隔てて対向（対面）し、かつ、山部と谷部を有するスパイラル状溝が刻設されている。一方、当該ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の吸気口４側とは反対側の面は、ベース３側に配設される。
ネジ溝スペーサ軸平行部２０２は、真空ポンプ１の軸線方向に対して略平行に構成される。そして、当該ネジ溝スペーサ軸平行部２０２には、所定のクリアランスを隔ててロータ円筒部１０と対向する面である内周面に、ネジ溝が形成されている。

（ｉｉ−３−１）連結部の基本構造タイプ１
図３は、本実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサ２０を説明するための図である。
上述したように、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１には、垂直部山部３００と垂直部谷部４００を有するスパイラル状溝が刻設され、一方、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２には、平行部山部５００と平行部谷部６００を有するネジ溝が形成されている。
ここで、本実施形態の連結型ネジ溝スペーサ２０は、図３に示したように、たとえば鋳造で製造することにより、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２が一体型で形成された連結型ネジ溝スペーサ２０とした。
このように、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２を一体型の構成にすることで、別部品にして締結させる構成にするよりも、締結に要する手間や製造コストを低減させることができる。

上述したように、本実施形態に係る真空ポンプ１では、連結型ネジ溝スペーサ２０を配設することで、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１と回転翼９（シグバーン部）により軸方向に対して垂直な流路でガスを圧縮する。続けて、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２とロータ円筒部１０（ネジ溝ポンプ部）により軸方向と平行な流路でさらにガスを圧縮する。
このように、本実施形態に係る真空ポンプ１では、連結型ネジ溝スペーサ２０が、ガスの流路を、軸方向に対して垂直方向から平行方向へと繋ぐ役割を担っているので、ケーシング２の軸線方向の長さ（ｎ）やベース３の軸線方向の長さ（ｍ）を長くすることなく（すなわち、真空ポンプ１の全体の高さが高くなるのを抑えつつ）、ガスを圧縮する流路を長くすることができる。なお、垂直方向から平行方向へと繋がれた流路は、軸線方向断面で見ると、アルファベットの「Ｌ」の逆形をした流路となる。

なお、本実施形態では、連結型ネジ溝スペーサ２０のネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２を一体型で形成する構成にしたが、これに限られることはない。たとえば、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２が別部品で構成されていても、上述したように、軸方向に対して垂直方向から平行方向へと逆Ｌ字型に構成されてあれば性能上は問題ない。

図４は、本実施形態に係る連結型ネジ溝スペーサ２０を説明するための図であり、図３の一部を拡大して示している。
図５は、本発明の実施形態に関わる連結型ネジ溝スペーサ２０（および、後述する変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサ２１）の基本構造を説明するための図である。
なお、図５を用いて以下に説明する内容に関しては、連結型ネジ溝スペーサ２０を使って説明するが、後述する変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサ２１にも同様に適用される。そのため、連結型ネジ溝スペーサ２１に関しては、同図５内にて連結型ネジ溝スペーサ２１を示す符号（連結型ネジ溝スペーサ２１、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１、ネジ溝スペーサ軸平行部２１２）を記し、連結型ネジ溝スペーサ２１を用いた説明については省略する。

図５（ａ）は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２とが連結する位置（つなぎ目構造の位置）を説明するための図であり、図５（ｂ）は、つなぎ目構造をより詳細に説明するための展開図である。
まず、図４に示したように、連結型ネジ溝スペーサ２０では、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１に刻設されたスパイラル状溝の山部（垂直部山部３００）と、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２に形成されたネジ溝の山部（平行部山部５００）は、各々の山部の付け根である底面（すなわち、各々の谷部との境界面）との境界線またはその境界線を延長したラインがずれることなく連続するように、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２がつなぎ合わされて構成されている。区別のために、スパイラル状溝の境界線を延長したラインを第１延長線、そして、ネジ溝の境界線を延長したラインを第２延長線と定義する。
さらに、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の垂直部山部３００と、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２の平行部山部５００は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２のつなぎ目（連結部）において、両者（ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２）の山部（垂直部山部３００と平行部山部５００）同士は、底面との境界線の延長ライン上は連続しているものの山部（頂上面、あるいは頂点面）自体は連続しておらず、非連続状に構成されている。つまり、ガス通路（流路）としては、円周方向が開口している構成になっている。
ここで、つなぎ目とは、図５（ａ）に示したように、連結型ネジ溝スペーサ２０においてネジ溝スペーサ軸垂直部２０１とネジ溝スペーサ軸平行部２０２が重なり（合わさり）、かつ、回転翼９とロータ円筒部１０に対向する側の一帯のことである。

上述した連結型ネジ溝スペーサ２０のつなぎ目を、上面（回転翼９側）から見た展開図および側面（ロータ円筒部１０）から見た展開図の形で説明すると、図５（ｂ）および（ｃ）に示したようになる。
図５（ｂ）および（ｃ）に示したように、連結型ネジ溝スペーサ２０は、シグバーン部の出口にあたるネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の内径側（内周側）において、垂直部山部３００と垂直部谷部４００は、所定の出口角度（α１：第１角度と定義する）を有する。この出口角度α１は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の内径接線と垂直部山部３００の内径側接線により形成される。
また、シグバーン部の入口にあたるネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の外径側（外周側）において、垂直部山部３００と垂直部谷部４００は、所定の入口角度（α２：第２角度と定義する）を有する。この入口角度α２は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１の外径接線と垂直部山部３００の内径側接線により形成される。
さらに、連結型ネジ溝スペーサ２０は、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２の出口（排気口６側）の内径側において、平行部山部５００と平行部谷部６００は、所定のリード角（γ）を有する。なお、本実施形態では、このリード角γの値が小さくなるにつれて、つなぎ目構造におけるネジ溝スペーサ軸平行部２０２のネジ断面積は大きくなる。したがって、ネジ溝部（ネジ溝スペーサ軸平行部２０２）の上面における平行部山部５００の断面の外周ラインを、シグバーン部（ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１）の位相角度θとしてシグバーン部の山幅（頂上面の幅）を形成している本実施形態では、シグバーン部の山部の位相角度（θ）も大きくなる。
なお、Ｚ１はシグバーン部の出口の深さであり、より詳しくは、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１（シグバーン部）の内径のラインと、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２（ホルベック）の上面のラインとで挟まれた部分の長さを示している。Ｌは、ネジ溝スペーサ軸平行部２０２の軸方向の長さを示している。

（ｉｉ−３−２）連結部の基本構造タイプ２（変形例１）
図６および図７は、本実施形態の変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサ２１を説明するための図であり、図７は、図６の一部を拡大表示した図である。
図６および図７に示したように、本変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサ２１では、上述した連結型ネジ溝スペーサ２０と同様に、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１に刻設されたスパイラル状溝の山部（垂直部山部３００）と、ネジ溝スペーサ軸平行部２１２に形成されたネジ溝の山部（平行部山部５００）は、各々の山部の付け根である底面（すなわち、各々の谷部との境界面）との境界線またはその境界線を延長したラインがずれることなく連続するように、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１とネジ溝スペーサ軸平行部２１２がつなぎ合わされて構成されている。
しかし、本変形例１の連結型ネジ溝スペーサ２１では、連結型ネジ溝スペーサ２０とは異なり、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１の垂直部山部３００とネジ溝スペーサ軸平行部２１２の平行部山部５００は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１とネジ溝スペーサ軸平行部２１２のつなぎ目（図５（ａ））において、両者（ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１とネジ溝スペーサ軸平行部２１２）の山部（垂直部山部３００と平行部山部５００）同士も連続するように形成される。つまり、ガス通路（流路）としては、円周方向が開口していない（すなわち、閉塞している）構成になっている。

（ｉｉ−３−３）連結部の基本構造タイプ３（変形例２）
図８および図９は、本実施形態の変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２を説明するための図であり、図９は図８の一部を拡大表示した図である。
図８および図９に示したように、本変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２では、上述した連結型ネジ溝スペーサ２０や連結型ネジ溝スペーサ２１とは異なり、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１に刻設されたスパイラル状溝の山部（垂直部山部３００）と、ネジ溝スペーサ軸平行部２２２に形成されたネジ溝の山部（平行部山部５００）は、各々の山部同士が滑らかに途切れることなく連続するように、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１とネジ溝スペーサ軸平行部２２２がつなぎ合わされて構成され、かつ、垂直部山部３００の底面と垂直部谷部４００の底面とが接触する境界面３００ａと、平行部山部５００の底面と平行部谷部６００とが接触する境界面５００ａを延長した面は、つなぎ目において交差するように構成されている。
このように、本変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２では、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１とネジ溝スペーサ軸平行部２２２が連結（結合）するつなぎ目構造において、ネジ溝スペーサ軸平行部２２２の平行部山部５００がネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の垂直部山部３００まで延長されて構成され、かつ、各々の山部と谷部との境界面は非連続状態で連結される。
これにより、垂直部山部３００と平行部山部５００が交差する交差面を有する構造になり、ガス通路の円周方向は閉塞される構成になる。

図１０は、本発明の変形例２に関わる連結型ネジ溝スペーサ２２の基本構造を説明するための図である。
図１０（ａ）は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１とネジ溝スペーサ軸平行部２２２とが連結する位置（つなぎ目構造の位置）を説明するための図であり、図１０（ｂ）および（ｃ）は、つなぎ目構造をより詳細に説明するための展開図である。
上述した連結型ネジ溝スペーサ２２のつなぎ目を、上面（回転翼９側）から見た展開図および側面（ロータ円筒部１０）から見た展開図で説明すると、図１０（ｂ）および（ｃ）に示したようになる。
図１０（ｂ）および（ｃ）に示したように、本変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２では、上述した実施形態および変形例１と同様に、シグバーン部の出口にあたるネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の内径側において、垂直部山部３００と垂直部谷部４００は、所定の出口角度（α１：第１角度と定義する）を有する。この出口角度α１は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の内径接線と垂直部山部３００の内径側接線により形成される。
また、上述した実施形態および変形例１と同様に、シグバーン部の入口にあたるネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の外径側において、垂直部山部３００と垂直部谷部４００は、所定の入口角度（α２：第２角度と定義する）を有する。この入口角度α２は、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の外径接線と垂直部山部３００の内径側接線により形成される。
さらに、ネジ溝スペーサ軸平行部２２２の出口（排気口６側）の内径側において、平行部山部５００と平行部谷部６００は、平行部谷部６００側で所定のリード角（γ）を有する。なお、本変形例２でも、上述した実施形態および変形例１と同様に、このリード角γの値が小さくなるにつれて、つなぎ目構造におけるネジ溝スペーサ軸平行部２２２のネジ断面積は大きくなり、その結果、シグバーン部の山部の位相角度（θ）も大きくなる。
なお、本変形例２では、上述した実施形態および変形例１とは異なり、シグバーン部の山部の位相角度θは、上述した交差面の外周ライン（図１０（ｃ））により定義される。本変形例２では、交差面の外周ラインとは、ネジ溝スペーサ軸平行部２２２における平行部山部５００がネジ溝スペーサ軸平行部２２２を超えて延長され、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の垂直部山部３００と交差する部分の垂直部山部３００側のラインを指す。

図１０（ｂ）および（ｃ）に示したように、本変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２では、上述した実施形態および変形例１とは異なり、つなぎ目構造において、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の垂直部山部３００とネジ溝スペーサ軸平行部２２２の平行部谷部６００が交差する交差面が形成される。
このように、本変形例２では、つなぎ目構造において交差面が形成されるので、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１の垂直部山部３００とネジ溝スペーサ軸平行部２２２の平行部山部５００を、各々の頂上面同士が滑らかに途切れることなく連続した状態で連結させる（つなぎ合わせる）ことができる。その結果、ネジ溝スペーサ軸垂直部２２１とネジ溝スペーサ軸平行部２２２を滑らかに連結（結合）させることができる。

（ｉｉ−４）連結型ネジ溝スペーサにおける角度（勾配）
図１１は、本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）のつなぎ目構造を説明するための図である。
なお、図１１を用いて以下に説明する内容に関しては、連結型ネジ溝スペーサ２０を用いて説明するが、同内容は変形例１に係る連結型ネジ溝スペーサ２１および変形例２に係る連結型ネジ溝スペーサ２２にも同様に適用される。そのため、連結型ネジ溝スペーサ２１および連結型ネジ溝スペーサ２２に関しては、同図１１内にて連結型ネジ溝スペーサ２１および連結型ネジ溝スペーサ２２（ならびに、関連する各要素）を示す符号を記して、連結型ネジ溝スペーサ２１および連結型ネジ溝スペーサ２２を用いた説明については省略する。
図１１に示したように、本発明の実施形態および各変形例では、軸線とネジ溝スペーサ軸平行部２０２に形成されたネジ溝のネジ深さにより形成される角度（勾配）であるネジ深さ角度Ｂ１（第１勾配角度）と、軸垂線とネジ溝スペーサ軸垂直部２０１に形成されたスパイラル状溝の溝深さにより形成される角度（勾配）である溝深さ角度Ｂ２（第２勾配角度）には、Ｂ２≧Ｂ１の関係が形成されるように構成する。
この構成により、連結型ネジ溝スペーサ２０にて高い排気性能を発揮させることができる。

図１２は、本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）の構造を説明するための図である。
なお、図１２を用いて以下に説明する内容に関しては、ネジ溝スペーサ軸垂直部２０１（連結型ネジ溝スペーサ２０）を用いて説明するが、同内容は変形例１に係るネジ溝スペーサ軸垂直部２１１（連結型ネジ溝スペーサ２１）および変形例２に係るネジ溝スペーサ軸垂直部２２１（連結型ネジ溝スペーサ２２）にも同様に適用される。そのため、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１およびネジ溝スペーサ軸垂直部２２１に関しては、同図１２内にてネジ溝スペーサ軸垂直部２１１およびネジ溝スペーサ軸垂直部２２１を示す符号を記して説明することで、ネジ溝スペーサ軸垂直部２１１およびネジ溝スペーサ軸垂直部２２１を用いた説明については省略する。
図１２は、図５（ｂ）および（ｃ）、ならびに図１０（ｂ）および（ｃ）で説明したα１およびα２を示している。
本発明の実施形態および各変形例では、出口角度α１と入口角度α２には、以下の関係が形成されるように構成する。
（１）α１≦α２
（２）１５°＜α１、かつ、α２＜２５°
この構成により、連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）にて高い排気性能を発揮させることができる。

図１３は、本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）のうち、連結型ネジ溝スペーサ２２を備えた真空ポンプ１の圧縮性能を説明するための図である。
図１３は、縦軸が連結型ネジ溝スペーサ２２を備えた真空ポンプ１の入口圧力（Ｔｏｒｒ）であり、横軸が連結型ネジ溝スペーサ２２を備えた真空ポンプ１の出口圧力（Ｔｏｒｒ）であって、ｓが従来の１Ｐａｓｓネジ溝スペーサ２００１が配設された真空ポンプ１００１の解析値（シミュレーション時の値）を、そして、ｔが連結型ネジ溝スペーサ２２が配設された真空ポンプ１の解析値を表す。
図１３に示したように、出口圧力に関わらず高い圧縮性能を示すｔが示すように、連結型ネジ溝スペーサ２２を備えた真空ポンプ１は従来の真空ポンプ１００１に比べて、排気性能が向上していることがわかる。

上述した構成により、本発明の実施形態および各変形例に係る連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）、および当該連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）が配設された真空ポンプ１は、連結型ネジ溝スペーサ２０（２１、２２）により一つの部品のように合わさった（あるいは、一つの部品として一体化した）シグバーン部によって軸方向に対して垂直にガスを圧縮し、その後、ネジ溝ポンプ部（ホルベック）を配設して軸方向に圧縮する。このように、軸方向に対して垂直方向から平行方向へと流路を繋ぐ（軸線方向断面から見て「Ｌ字」の形を構成する）ことで流路を長くしたので、排気性能を維持したままネジ溝ポンプ部の高さを小型化することができる。
その結果、排気性能は維持しつつ、ポンプ全体のサイズは小型化することが実現できるので、製造コストの削減が可能になる。
なお、本発明の実施形態および各変形例は、必要に応じて組み合わせる構成にしても良い。

１ 真空ポンプ
２ ケーシング
３ ベース
４ 吸気口
５ フランジ部
６ 排気口
７ シャフト
８ ロータ
９ 回転翼
１０ ロータ円筒部
２０ 連結型ネジ溝スペーサ（タイプ１）
２１ 連結型ネジ溝スペーサ（タイプ２）
２２ 連結型ネジ溝スペーサ（タイプ３）
５０ 固定翼
８０ ステータコラム
２０１ ネジ溝スペーサ軸垂直部
２０２ ネジ溝スペーサ軸平行部
２１１ ネジ溝スペーサ軸垂直部
２１２ ネジ溝スペーサ軸平行部
２２１ ネジ溝スペーサ軸垂直部
２２２ ネジ溝スペーサ軸平行部
３００ 垂直部山部
３００ａ 境界面
４００ 垂直部谷部
５００ 平行部山部
５００ａ 境界面
６００ 平行部谷部
１００１ 従来の真空ポンプ
２００１ 従来の１Ｐａｓｓネジ溝スペーサ

Claims (10)

1. スパイラル状山部とスパイラル状谷部を有するスパイラル状溝が刻設された円板型のスパイラル状溝部と、
   ネジ山部とネジ谷部を有するネジ溝が形成され、前記スパイラル状溝部と連結する円筒型のネジ溝部と、
   を有することを特徴とする連結型ネジ溝スペーサ。
   
2. 前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部が連結する連結部において、
   前記スパイラル状山部と前記スパイラル状谷部との境界線の少なくともいずれか一方の境界線、またはその境界線を延長した第１延長線と、前記ネジ山部と前記ネジ谷部との境界線の少なくともいずれか一方の境界線、またはその境界線を延長した第２延長線が、連続して連結していることを特徴とする請求項１に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
3. 前記連結部において、
   さらに、前記スパイラル状山部の頂上面と前記ネジ山部の頂上面は、非連続状態で連結していることを特徴とする請求項２に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
4. 前記連結部において、
   さらに、前記スパイラル状山部と、前記ネジ山部が、連続して連結していることを特徴とする請求項２に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
5. 前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部が連結する連結部において、
   前記スパイラル状山部と、前記ネジ山部が、連続して連結していることを特徴とする請求項１に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
6. 前記連結部において、
   さらに、前記スパイラル状山部と前記スパイラル状谷部との境界面と、前記ネジ山部と前記ネジ谷部との境界面が非連続状態で、前記スパイラル状山部と前記ネジ山部が連結することで、前記スパイラル状山部と前記ネジ山部とが交差することを特徴とする請求項５に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
7. 前記ネジ溝部における、軸線とネジ深さの勾配角度である第１勾配角度の値は、
   前記スパイラル状溝部における、前記軸線に垂直な軸垂線と溝深さの勾配角度である第２勾配角度の値以下であることを特徴とする請求項１から請求項６に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
8. 前記スパイラル状溝部の内径接線と前記スパイラル状山部の内径側接線により形成される第１角度の値は、
   前記スパイラル状溝部の外径接線と前記スパイラル状山部の内径側接線により形成される第２角度の値以下であり、かつ、前記第１角度は１５°より大きく、前記第２角度は２５°よりも小さく形成させることを特徴とする請求項１から請求項７に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
9. 前記スパイラル状溝部と前記ネジ溝部は、一体型で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の連結型ネジ溝スペーサ。
   
10. 吸気口と排気口が形成された外装体と、
    前記外装体に内包され、回転自在に支持された回転軸と、
    前記回転軸に配設された回転翼と、
    前記回転翼と同心配置され、かつ前記回転翼と隙間を介して軸方向において対向する固定翼と、
    前記外装体に固定された前記請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の連結型ネジ溝スペーサを有するネジ溝型ポンプ機構と、
    を具備することを特徴とする真空ポンプ。

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