JP2018150944A

JP2018150944A - Vacuum pump unit

Info

Publication number: JP2018150944A
Application number: JP2018128848A
Authority: JP
Inventors: 浩康河嶌; Hiroyasu Kawashima; 篤志塩川; Atsushi Shiokawa
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP6653732B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum pump unit enabling reduction of exhaust noise.SOLUTION: A vacuum pump unit is constituted by a dry vacuum pump unit. A pump housing 5 is configured to integrally accommodate multistage pump rotors 40a-40e in the axial direction of a rotating shaft 42. The vacuum pump unit includes: a suction port 2 for introducing gas into the pump housing 5; gas transfer spaces 45A, 45B that are disposed in the pump housing 5 and to which the gas compressed by the multistage pump rotors 40a-40e is transferred; and an exhaust port 4 for discharging the compressed gas to outside of the pump housing 5. A discharge side end wall 5a of the pump housing 5 includes holes 46A, 46B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、真空ポンプユニットに関し、特に、排気騒音を低減することが可能な真空ポンプユニットに関するものである。 The present invention relates to a vacuum pump unit, and more particularly to a vacuum pump unit capable of reducing exhaust noise.

半導体製造装置などにおいては、真空チャンバ内の気体を排出するために、ドライ真空ポンプ装置が用いられる。ドライ真空ポンプ装置の代表例である容積式真空ポンプ装置は、一対のポンプロータをモータにより互いに反対方向に回転させ、真空チャンバ内の気体をポンプロータの上流側（すなわち、ポンプの吸気側）から下流側（すなわち、ポンプの排気側）に移送することで、真空チャンバを真空にする。 In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a dry vacuum pump apparatus is used to discharge the gas in the vacuum chamber. A positive displacement vacuum pump device, which is a typical example of a dry vacuum pump device, rotates a pair of pump rotors in opposite directions by a motor, and causes gas in the vacuum chamber to flow from the upstream side of the pump rotor (that is, the intake side of the pump). The vacuum chamber is evacuated by transferring it downstream (ie, the pump exhaust side).

図７は、一般的なポンプユニット１０１内での気体の移送を示す模式図である。ポンプユニット１０１は、ポンプケーシング１０８内に収容された４段の一対のポンプロータ（ルーツロータ）１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄと、これらポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄが固定される一対の回転軸１１２とを備えている。ポンプケーシング１０８の内部にはポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄにより圧縮された気体が移送される気体流路１０５が形成されている。 FIG. 7 is a schematic diagram showing gas transfer in a general pump unit 101. The pump unit 101 includes a pair of four-stage pump rotors (root rotors) 106a, 106b, 106c, and 106d housed in a pump casing 108, and a pair of rotating shafts 112 to which the pump rotors 106a to 106d are fixed. ing. Inside the pump casing 108 is formed a gas flow path 105 through which the gas compressed by the pump rotors 106a to 106d is transferred.

ポンプケーシング１０８には吸気ポート１０２および排気ポート１０４が設けられている。回転軸１１２は、軸受１１４，１１６によって回転自在に支持されている。モータ１１０が駆動されると、互いに噛み合う一対のタイミングギヤ１２３を介して一対のポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄが互いに反対方向に回転し、外部空間の気体が吸気ポート１０２を通じてポンプユニット１０１内に導入される。気体は、ポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄによって徐々に圧縮されながら気体流路１０５を通って下流側に移送され、排気ポート１０４から排出される。 The pump casing 108 is provided with an intake port 102 and an exhaust port 104. The rotating shaft 112 is rotatably supported by bearings 114 and 116. When the motor 110 is driven, the pair of pump rotors 106 a to 106 d rotate in opposite directions via a pair of timing gears 123 that mesh with each other, and the gas in the external space is introduced into the pump unit 101 through the intake port 102. . The gas is transferred to the downstream side through the gas flow path 105 while being gradually compressed by the pump rotors 106 a to 106 d, and is discharged from the exhaust port 104.

図８（ａ）乃至図８（ｄ）は図７のＡ−Ａ線断面図である。図８（ａ）乃至図８（ｄ）は、最終段のポンプロータ１０６ｄに移送された気体が排出される様子を示している。図８（ａ）乃至図８（ｄ）の矢印に示すように、最終段のポンプロータ１０６ｄが互いに反対方向に回転すると、気体はポンプロータ１０６ｄとポンプケーシング１０８との間に形成される気体移送空間１０９に閉じ込められて排気側に移送され、排気ポート１０４から外部空間（大気圧空間）に排出される。 8A to 8D are cross-sectional views taken along line AA in FIG. FIGS. 8A to 8D show how the gas transferred to the final stage pump rotor 106d is discharged. As shown by the arrows in FIGS. 8A to 8D, when the pump rotor 106d at the final stage rotates in the opposite direction, gas is transferred between the pump rotor 106d and the pump casing 108. It is confined in the space 109, transferred to the exhaust side, and discharged from the exhaust port 104 to the external space (atmospheric pressure space).

図７に示すように、排気ポート１０４は外部空間と連通しているため、ポンプロータ１０６ｄの排気側には大気圧が形成される。これに対し、ポンプロータ１０６ｄの吸気側には真空圧が形成される。このため、気体を排出する際、図８（ｄ）に示すように、真空状態にある気体移送空間１０９に一気に大気が逆流し、その結果、排気騒音（破裂音）が発生する。 As shown in FIG. 7, since the exhaust port 104 communicates with the external space, an atmospheric pressure is formed on the exhaust side of the pump rotor 106d. On the other hand, a vacuum pressure is formed on the intake side of the pump rotor 106d. For this reason, when the gas is discharged, as shown in FIG. 8D, the atmosphere flows backward into the gas transfer space 109 in a vacuum state, and as a result, exhaust noise (plosive sound) is generated.

このような排気騒音は、気体移送空間１０９の圧力が低い程、つまり大気圧との圧力差が大きい程大きくなる。これは、この圧力差が大きい程、気体移送空間１０９への大気の逆流速度が大きくなるためである。また、このような排気騒音の基本周波数は、ポンプロータの回転周波数と形状によって決定される。例えば、回転周波数がＮ［Ｈｚ］の三葉ルーツ型真空ポンプの場合、排気騒音基本周波数ｆ_０＝６×Ｎ［Ｈｚ］（二葉ルーツ型真空ポンプの場合はｆ_０＝４×Ｎ［Ｈｚ］）となる。さらに、排気騒音の周波数成分には、基本周波数の他に、この高調波成分（三葉ルーツ型真空ポンプの場合、２×ｆ_０＝１２×Ｎ［Ｈｚ］、３×ｆ_０＝１８×Ｎ［Ｈｚ］、・・・）が含まれることが知られている。 Such exhaust noise becomes larger as the pressure in the gas transfer space 109 is lower, that is, as the pressure difference from the atmospheric pressure is larger. This is because the greater the pressure difference, the greater the backflow velocity of the atmosphere into the gas transfer space 109. The fundamental frequency of such exhaust noise is determined by the rotational frequency and shape of the pump rotor. For example, in the case of a three-leaf roots vacuum pump having a rotation frequency of N [Hz], the exhaust noise basic frequency f ₀ = 6 × N [Hz] (in the case of a two-leaf roots vacuum pump, f ₀ = 4 × N [Hz]. ) Further, in addition to the fundamental frequency, the frequency components of the exhaust noise include harmonic components (2 × f ₀ = 12 × N [Hz], 3 × f ₀ = 18 × N in the case of a three-leaf roots vacuum pump). [Hz], ...) are known to be included.

このような排気騒音を低減するために、サイレンサを真空ポンプ装置に取り付けることが考えられる。しかしながら、膨張型サイレンサでは、消音ターゲットとなる周波数一つに対して、一つの膨張室が必要となる。したがって、高い消音効果を膨張型サイレンサで得ようとすると、複数の周波数毎の膨張室が必要となる。また、より高い消音効果を得るためには、各膨張室の径を大きくする等して、膨張率を高くする必要がある。その結果、サイレンサの大型化や製造コスト増加などの問題が発生する。 In order to reduce such exhaust noise, it is conceivable to attach a silencer to the vacuum pump device. However, in the expansion type silencer, one expansion chamber is required for one frequency that is a muffler target. Therefore, in order to obtain a high silencing effect with the expansion silencer, expansion chambers for a plurality of frequencies are required. Further, in order to obtain a higher silencing effect, it is necessary to increase the expansion rate by increasing the diameter of each expansion chamber. As a result, problems such as an increase in the size of the silencer and an increase in manufacturing cost occur.

特開２００１−２８９１６７号公報JP 2001-289167 A

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、排気騒音を低減することができる真空ポンプユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vacuum pump unit capable of reducing exhaust noise.

一態様は、互いに対向して配置された多段の一対のポンプロータと、前記一対のポンプロータが収容されるポンプハウジングとを備えた真空ポンプユニットであって、前記真空ポンプユニットは、ドライ真空ポンプユニットから構成され、前記ポンプハウジングは、前記多段のポンプロータを回転軸の軸方向に沿って前記多段のポンプロータを一体に収容するようにされ、前記真空ポンプユニットは、気体を前記ポンプハウジング内に導入する吸気ポートと、前記ポンプハウジングの内部に、前記多段のポンプロータにより圧縮された気体が移送される気体移送空間と、圧縮された気体を前記ポンプハウジング外へと排出する排気ポートと、を備えており、前記ポンプハウジングの吐出側端壁は、孔を備えたことを特徴とする。 One aspect is a vacuum pump unit including a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated, wherein the vacuum pump unit is a dry vacuum pump The pump housing is configured to integrally accommodate the multi-stage pump rotor along the axial direction of the rotation shaft, and the vacuum pump unit includes gas in the pump housing. An intake port to be introduced, a gas transfer space in which the gas compressed by the multistage pump rotor is transferred to the inside of the pump housing, an exhaust port for discharging the compressed gas to the outside of the pump housing, The discharge side end wall of the pump housing is provided with a hole.

一態様は、互いに対向して配置された多段の一対のポンプロータと、前記一対のポンプロータが収容されるポンプハウジングとを備えた真空ポンプユニットであって、前記真空ポンプユニットは、ドライ真空ポンプユニットから構成され、前記ポンプハウジングは、その内部に、前記多段のポンプロータにより圧縮された気体が移送される気体移送空間と、前記気体移送空間に連通する排気チャンバとを備えており、前記ポンプハウジングの吐出側端壁は、孔を備えたことを特徴とする。 One aspect is a vacuum pump unit including a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated, wherein the vacuum pump unit is a dry vacuum pump The pump housing includes a gas transfer space in which the gas compressed by the multistage pump rotor is transferred, and an exhaust chamber in communication with the gas transfer space. The discharge side end wall of the housing is provided with a hole.

一態様は、互いに対向して配置された多段の一対のポンプロータと、前記一対のポンプロータが収容されるポンプハウジングとを備えた真空ポンプユニットであって、前記真空ポンプユニットは、ドライ真空ポンプユニットから構成され、前記ポンプハウジングは、その内部に、前記多段のポンプロータにより圧縮された気体が移送される気体流路と、前記気体流路に連通する排気チャンバと、前記多段の一対のポンプロータが互いに反対方向に回転自在となるように前記多段の一対のポンプロータの回転軸を支持する軸受と、を備えており、前記多段のポンプロータのうち、前記排気チャンバに隣接する最終段の前記一対のポンプロータの外周面と前記ポンプハウジングの内周面との間には第１の気体移送空間および第２の気体移送空間が形成されるようにされ、前記ポンプハウジングの吐出側端壁には、前記第１の気体移送空間と前記排気チャンバ内の大気圧空間とを連通する第１の逆流孔と、前記第２の気体移送空間と前記排気チャンバ内の大気圧空間とを連通する第２の逆流孔が形成されたことを特徴とする。 One aspect is a vacuum pump unit including a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated, wherein the vacuum pump unit is a dry vacuum pump The pump housing includes a gas flow path in which a gas compressed by the multi-stage pump rotor is transferred, an exhaust chamber communicating with the gas flow path, and the multi-stage pair of pumps. And a bearing that supports the rotation shafts of the pair of multi-stage pump rotors so that the rotor can rotate in directions opposite to each other, and of the multi-stage pump rotors, the final stage adjacent to the exhaust chamber. A first gas transfer space and a second gas transfer space are provided between the outer peripheral surface of the pair of pump rotors and the inner peripheral surface of the pump housing. The discharge-side end wall of the pump housing has a first backflow hole communicating the first gas transfer space and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber, and the second gas. A second backflow hole that communicates the transfer space and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber is formed.

一態様は、前記真空ポンプユニットは、前記一対のポンプロータを回転させるモータを更に備え、前記モータは、モータロータと、モータステータと、モータフレームを含み、前記モータステータは前記モータフレームに固定されていることを特徴とする。
一態様は、前記吐出側端壁は、前記多段のポンプロータのうち、最終段のポンプロータに隣接していることを特徴とする。 In one aspect, the vacuum pump unit further includes a motor that rotates the pair of pump rotors, and the motor includes a motor rotor, a motor stator, and a motor frame, and the motor stator is fixed to the motor frame. It is characterized by being.
One aspect is characterized in that the discharge side end wall is adjacent to a final stage pump rotor among the multistage pump rotors.

大気は孔を通じて気体移送空間内に流入し、気体移送空間内の圧力と大気圧との差が小さくなる。したがって、気体移送空間が吐出口を通じて大気圧空間に連通したときに生じる排気音を低減することができる。 The atmosphere flows into the gas transfer space through the hole, and the difference between the pressure in the gas transfer space and the atmospheric pressure is reduced. Therefore, exhaust noise generated when the gas transfer space communicates with the atmospheric pressure space through the discharge port can be reduced.

本発明の一実施形態に係る真空ポンプ装置を構成するポンプユニットの断面図である。It is sectional drawing of the pump unit which comprises the vacuum pump apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のＢ−Ｂ線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 逆流孔に対する気体移送空間の相対位置の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the relative position of the gas transfer space with respect to a backflow hole. ポンプロータによって移送される気体の経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the path | route of the gas transferred with a pump rotor. 図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、ポンプロータの回転に伴って、逆流孔が開閉される様子を説明する図である。FIGS. 5A to 5D are views for explaining how the backflow hole is opened and closed as the pump rotor rotates. 逆流孔を設けた場合の騒音レベルと、逆流孔を設けない場合の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the noise level when not providing a backflow hole, and the noise level when providing a backflow hole. 一般的なポンプユニット内での気体の移送を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the transfer of the gas in a general pump unit. 図７のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１に記載されるポンプユニットは、気体の流路内にオイルを使用しないドライ真空ポンプユニットである。本実施形態ではポンプユニットを三葉ルーツ型真空ポンプユニットとして説明するが、ポンプユニットは三葉ルーツ型真空ポンプユニットに限定されず、二葉ルーツ型真空ポンプユニットであってもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
The pump unit described in FIG. 1 is a dry vacuum pump unit that does not use oil in a gas flow path. In the present embodiment, the pump unit is described as a three-lobe root type vacuum pump unit, but the pump unit is not limited to a three-lobe root type vacuum pump unit, and may be a two-lobe root type vacuum pump unit.

図１は、本発明の一実施形態に係る真空ポンプ装置を構成するポンプユニットの断面図である。ポンプユニットは、気体を吸気するための吸気ポート２と、気体を排出するための排気ポート４とを備えている。ポンプユニットの運転により、気体は、吸気ポート２を通ってポンプユニットに吸い込まれ、排気ポート４から排出される。ポンプユニットは、互いに対向して配置された一対のポンプロータ（ルーツロータ）４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅと、これらポンプロータ４０ａ〜４０ｅが固定される一対の回転軸４２と、ポンプロータ４０ａ〜４０ｅが収容されるポンプハウジング５と、回転軸４２を介してポンプロータ４０ａ〜４０ｅを回転させるモータ１０とを備えている。なお、ここに図示した例では、５段のポンプロータを示したが、本発明はこれに限られず、ポンプロータの段数は、求められる真空度や排気量などに応じて適宜選定することができる。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a pump unit constituting a vacuum pump device according to an embodiment of the present invention. The pump unit includes an intake port 2 for sucking gas and an exhaust port 4 for discharging gas. By the operation of the pump unit, the gas is sucked into the pump unit through the intake port 2 and discharged from the exhaust port 4. The pump unit includes a pair of pump rotors (root rotors) 40a, 40b, 40c, 40d, and 40e that are disposed to face each other, a pair of rotary shafts 42 to which the pump rotors 40a to 40e are fixed, and pump rotors 40a to 40a. The pump housing 5 in which 40e is accommodated, and the motor 10 that rotates the pump rotors 40a to 40e via the rotation shaft 42 are provided. In the example shown here, a five-stage pump rotor is shown, but the present invention is not limited to this, and the number of stages of the pump rotor can be appropriately selected according to the required degree of vacuum, displacement, etc. .

モータ１０は、図示しないインバータに接続されており、インバータから可変周波数の電圧がモータ１０に印加されるようになっている。回転軸４２は、軸受１４,１６によって回転自在に支持されている。回転軸４２の一方の端部には、互いに噛み合う一対のタイミングギヤ２３が設けられており、これらタイミングギヤ２３は、軸受１４と共にギヤカバー２５内に収容されている。 The motor 10 is connected to an inverter (not shown), and a variable frequency voltage is applied to the motor 10 from the inverter. The rotating shaft 42 is rotatably supported by the bearings 14 and 16. A pair of timing gears 23 that mesh with each other is provided at one end of the rotating shaft 42, and these timing gears 23 are accommodated in the gear cover 25 together with the bearings 14.

モータ１０は、２つの回転軸４２のうちの一方に固定されたモータロータ２７と、コイルが巻かれたステータコアを有するモータステータ２９と、これらモータロータ２７、モータステータ２９を収容するモータフレーム３２とを備えている。モータステータ２９は、モータロータ２７を囲むように配置されており、モータフレーム３２の内周面に固定されている。モータ１０が駆動されると、タイミングギヤ２３を介して一対のポンプロータ４０ａ〜４０ｅが互いに反対方向に回転し、気体が吸気ポート２を通じてポンプユニットに吸い込まれ、ポンプロータ４０ａ〜４０ｅによって下流側に移送され、排気ポート４から排出される。 The motor 10 includes a motor rotor 27 fixed to one of the two rotating shafts 42, a motor stator 29 having a stator core wound with a coil, and a motor frame 32 that houses the motor rotor 27 and the motor stator 29. ing. The motor stator 29 is disposed so as to surround the motor rotor 27 and is fixed to the inner peripheral surface of the motor frame 32. When the motor 10 is driven, the pair of pump rotors 40a to 40e rotate in opposite directions via the timing gear 23, and the gas is sucked into the pump unit through the intake port 2, and is downstream by the pump rotors 40a to 40e. It is transferred and discharged from the exhaust port 4.

ポンプハウジング５は、ポンプロータ４０ａ〜４０ｅにより圧縮された気体が移送される気体流路４１が内部に形成されたポンプケーシング８と、気体流路４１に連通する排気チャンバ５６が内部に形成されたサイドカバー５８とを備えている。サイドカバー５８はポンプケーシング８とギヤカバー２５との間に配置されており、排気ポート４はサイドカバー５８に設けられる。吸気ポート２はポンプケーシング８に設けられている。ポンプケーシング８、排気ポート４が設けられるサイドカバー５８、タイミングギヤ２３が配置されるギヤカバー２５、およびモータ１０のモータフレーム３２は、この順番に直列に並んで配置されている。 The pump housing 5 has a pump casing 8 in which a gas flow path 41 through which gas compressed by the pump rotors 40a to 40e is transferred is formed inside, and an exhaust chamber 56 that is in communication with the gas flow path 41. And a side cover 58. The side cover 58 is disposed between the pump casing 8 and the gear cover 25, and the exhaust port 4 is provided in the side cover 58. The intake port 2 is provided in the pump casing 8. The pump casing 8, the side cover 58 provided with the exhaust port 4, the gear cover 25 provided with the timing gear 23, and the motor frame 32 of the motor 10 are arranged in series in this order.

排気チャンバ５６は最終段のポンプロータ４０ｅに隣接している。ポンプロータ４０ａ〜４０ｅにより圧縮された気体は排気チャンバ５６に移送され、さらに排気チャンバ５６に連通している排気ポート４を通じて外部空間（大気圧空間）に排出される。 The exhaust chamber 56 is adjacent to the final stage pump rotor 40e. The gas compressed by the pump rotors 40 a to 40 e is transferred to the exhaust chamber 56, and further discharged to the external space (atmospheric pressure space) through the exhaust port 4 communicating with the exhaust chamber 56.

図２は図１のＢ−Ｂ線断面図である。ポンプロータ４０ｅが互いに反対方向に回転すると、ポンプロータ４０ｅの外周面とポンプケーシング８の内周面との間には、第１の気体移送空間４５Ａおよび第２の気体移送空間４５Ｂが形成される。気体は、これらの気体移送空間４５Ａ，４５Ｂに閉じ込められた状態で、ポンプケーシング８の吐出口４１ａに移送される。 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. When the pump rotor 40e rotates in opposite directions, a first gas transfer space 45A and a second gas transfer space 45B are formed between the outer peripheral surface of the pump rotor 40e and the inner peripheral surface of the pump casing 8. . The gas is transferred to the discharge port 41a of the pump casing 8 while being confined in the gas transfer spaces 45A and 45B.

図１および図２に示すように、最終段のポンプロータ４０ｅに隣接するポンプハウジング５の端壁（吐出側端壁）５ａには、第１の気体移送空間４５Ａと大気圧空間とを連通する第１の逆流孔４６Ａ、および第２の気体移送空間４５Ｂと大気圧空間とを連通する第２の逆流孔４６Ｂが設けられている。これら２つの逆流孔４６Ａ，４６Ｂは、ポンプハウジング５の端壁５ａを貫通して、すなわちポンプケーシング８およびサイドカバー５８の端壁を貫通して延びている。これら逆流孔４６Ａ，４６Ｂは、回転軸４２の軸方向と垂直なポンプケーシング８の中心線ＣＬに関して対称に形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first gas transfer space 45A and the atmospheric pressure space are communicated with the end wall (discharge side end wall) 5a of the pump housing 5 adjacent to the pump rotor 40e in the final stage. 46 A of 1st backflow holes and the 2nd backflow hole 46B which connects the 2nd gas transfer space 45B and atmospheric pressure space are provided. These two backflow holes 46 </ b> A and 46 </ b> B extend through the end wall 5 a of the pump housing 5, that is, through the end walls of the pump casing 8 and the side cover 58. These backflow holes 46 </ b> A and 46 </ b> B are formed symmetrically with respect to the center line CL of the pump casing 8 perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 42.

図２に示すように、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂは、一対のポンプロータ４０ｅにそれぞれ対向して配置されている。以下の説明では、第１の逆流孔４６Ａに対向するポンプロータ４０ｅを第１のポンプロータ４０ｅと称し、第２の逆流孔４６Ｂに対向するポンプロータ４０ｅを第２のポンプロータ４０ｅと称することがある。 As shown in FIG. 2, the first backflow hole 46A and the second backflow hole 46B are disposed to face the pair of pump rotors 40e, respectively. In the following description, the pump rotor 40e facing the first backflow hole 46A is referred to as a first pump rotor 40e, and the pump rotor 40e facing the second backflow hole 46B is referred to as a second pump rotor 40e. is there.

三葉型のポンプロータ４０ｅの外周面は、最も内側に位置する３つの凹部４８と、最も外側に位置する３つの凸部４９とを有する。第１のポンプロータ４０ｅの中心から第１の逆流孔４６Ａまでの距離Ｌ１は、第１のポンプロータ４０ｅの中心から凹部４８までの距離Ｌ２よりも長く、かつ第１のポンプロータ４０ｅの中心から凸部４９までの距離Ｌ３よりも短い。同様に、第２のポンプロータ４０ｅの中心から第２の逆流孔４６Ｂまでの距離Ｌ１は、第２のポンプロータ４０ｅの中心から凹部４８までの距離Ｌ２よりも長く、かつ第２のポンプロータ４０ｅの中心から凸部４９までの距離Ｌ３よりも短い。 The outer peripheral surface of the trilobal pump rotor 40e has three concave portions 48 located on the innermost side and three convex portions 49 located on the outermost side. A distance L1 from the center of the first pump rotor 40e to the first counterflow hole 46A is longer than a distance L2 from the center of the first pump rotor 40e to the recess 48, and from the center of the first pump rotor 40e. It is shorter than the distance L3 to the convex part 49. Similarly, the distance L1 from the center of the second pump rotor 40e to the second backflow hole 46B is longer than the distance L2 from the center of the second pump rotor 40e to the recess 48, and the second pump rotor 40e. Is shorter than the distance L3 from the center to the convex portion 49.

このような位置に配置されている第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂは、回転するポンプロータ４０ｅによって開閉される。すなわち、第１のポンプロータ４０ｅが第１の逆流孔４６Ａに対向すると、第１の逆流孔４６Ａが閉じられ、第１のポンプロータ４０ｅが第１の逆流孔４６Ａから離れると、第１の逆流孔４６Ａが開かれる。同じように、第２のポンプロータ４０ｅが第２の逆流孔４６Ｂに対向すると、第２の逆流孔４６Ｂが閉じられ、第２のポンプロータ４０ｅが第２の逆流孔４６Ｂから離れると、第２の逆流孔４６Ｂが開かれる。 46 A of 1st backflow holes and the 2nd backflow hole 46B which are arrange | positioned in such a position are opened and closed by the rotating pump rotor 40e. That is, when the first pump rotor 40e faces the first counterflow hole 46A, the first counterflow hole 46A is closed, and when the first pump rotor 40e moves away from the first counterflow hole 46A, the first counterflow hole 46A is closed. Hole 46A is opened. Similarly, when the second pump rotor 40e is opposed to the second counterflow hole 46B, the second counterflow hole 46B is closed, and when the second pump rotor 40e is separated from the second counterflow hole 46B, the second The backflow hole 46B is opened.

第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂは、ポンプロータ４０ｅの外周面の凸部４９よりも、ポンプロータ４０ｅの外周面の凹部４８に近い位置に配置されている。これは、ポンプロータ４０ｅの１回転あたりに第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂが開いている時間を短くするためである。第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂが開いている時間が長くなると、第１の気体移送空間４５Ａおよび第２の気体移送空間４５Ｂ内に多くの大気が逆流し、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂにおいて騒音が発生してしまう。このような騒音の発生を避けるために、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂは、ポンプロータ４０ｅの外周面の凹部４８に近接して配置されている。 46 A of 1st backflow holes and 46B of 2nd backflow holes are arrange | positioned in the position near the recessed part 48 of the outer peripheral surface of the pump rotor 40e rather than the convex part 49 of the outer peripheral surface of the pump rotor 40e. This is to shorten the time during which the first counterflow hole 46A and the second counterflow hole 46B are open per rotation of the pump rotor 40e. When the time during which the first counterflow hole 46A and the second counterflow hole 46B are open becomes long, a large amount of air flows back into the first gas transfer space 45A and the second gas transfer space 45B, and the first counterflow hole Noise is generated in the hole 46A and the second counterflow hole 46B. In order to avoid the generation of such noise, the first backflow hole 46A and the second backflow hole 46B are arranged close to the recess 48 on the outer peripheral surface of the pump rotor 40e.

図３は第１の逆流孔４６Ａに対する第１の気体移送空間４５Ａの相対位置の変化を示す図である。図３に示すように、ポンプロータ４０ｅが矢印で示す方向に回転すると、ポンプロータ４０ｅの第１の逆流孔４６Ａに対する相対位置は変化する。第１の逆流孔４６Ａは、第１のポンプロータ４０ｅの回転に伴って第１の気体移送空間４５Ａに周期的に連通する位置に設けられている。同様に、第２の逆流孔４６Ｂは、第２のポンプロータ４０ｅの回転に伴って第２の気体移送空間４５Ｂに周期的に連通する位置に設けられている。 FIG. 3 is a diagram showing a change in the relative position of the first gas transfer space 45A with respect to the first counterflow hole 46A. As shown in FIG. 3, when the pump rotor 40e rotates in the direction indicated by the arrow, the relative position of the pump rotor 40e to the first backflow hole 46A changes. 46 A of 1st backflow holes are provided in the position which periodically communicates with 45 A of 1st gas transfer spaces with rotation of the 1st pump rotor 40e. Similarly, the second backflow hole 46B is provided at a position that periodically communicates with the second gas transfer space 45B as the second pump rotor 40e rotates.

以下、ポンプロータ４０ｅの第１の逆流孔４６Ａに対する相対位置の時間経過に伴う変化を説明する。時刻１では、第１の逆流孔４６Ａは最終段のポンプロータ４０ｅによって閉じられている。第１の気体移送空間４５Ａと排気チャンバ５６内の大気圧空間との連通はポンプロータ４０ｅによって遮断されるため、大気は第１の気体移送空間４５Ａ内に流入しない。時刻２では、ポンプロータ４０ｅが第１の逆流孔４６Ａから離れ、第１の逆流孔４６Ａが開かれる。第１の気体移送空間４５Ａは第１の逆流孔４６Ａを通じて排気チャンバ５６内の大気圧空間に連通し、第１の気体移送空間４５Ａ内に大気が流入する。時刻３では、再度、第１の逆流孔４６Ａがポンプロータ４０ｅによって閉じられ、第１の気体移送空間４５Ａと排気チャンバ５６内の大気圧空間との連通が遮断される。 Hereinafter, the change with time of the relative position of the pump rotor 40e with respect to the first counterflow hole 46A will be described. At time 1, the first counterflow hole 46A is closed by the pump rotor 40e at the final stage. Since the communication between the first gas transfer space 45A and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber 56 is blocked by the pump rotor 40e, the atmosphere does not flow into the first gas transfer space 45A. At time 2, the pump rotor 40e is separated from the first backflow hole 46A, and the first backflow hole 46A is opened. The first gas transfer space 45A communicates with the atmospheric pressure space in the exhaust chamber 56 through the first backflow hole 46A, and the atmosphere flows into the first gas transfer space 45A. At time 3, the first backflow hole 46A is closed again by the pump rotor 40e, and the communication between the first gas transfer space 45A and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber 56 is blocked.

第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂの直径は、ポンプロータ４０ｅの直径の０．５％〜５．０％の範囲内であることが好ましい。これは、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂの直径がポンプロータ４０ｅの直径の５．０％よりも大きいと、多くの大気が気体移送空間４５Ａ，４５Ｂ内に流入してしまい、気体移送空間４５Ａ，４５Ｂ内の圧力が上昇するとともに騒音が発生することがあるからであり、逆に、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂの直径がポンプロータ４０ｅの直径の０．５％よりも小さいと大気があまり気体移送空間４５Ａ，４５Ｂ内に流入せず、圧力上昇（つまり排気口部での圧力差低減効果）が不十分となり、消音効果が低減するからである。 The diameters of the first counterflow hole 46A and the second counterflow hole 46B are preferably in the range of 0.5% to 5.0% of the diameter of the pump rotor 40e. This is because if the diameters of the first counterflow hole 46A and the second counterflow hole 46B are larger than 5.0% of the diameter of the pump rotor 40e, a large amount of air flows into the gas transfer spaces 45A and 45B. This is because the pressure in the gas transfer spaces 45A and 45B may increase and noise may be generated. Conversely, the diameters of the first counterflow hole 46A and the second counterflow hole 46B are equal to the diameter of the pump rotor 40e. If it is less than 0.5%, the atmosphere does not flow into the gas transfer spaces 45A and 45B so much that the pressure rise (that is, the pressure difference reducing effect at the exhaust port) becomes insufficient, and the silencing effect is reduced. .

図４は、ポンプロータ４０ａ〜４０ｅによって移送される気体の経路を示す模式図である。図４に示すように、気体は、回転するポンプロータ４０ａ〜４０ｅによって圧縮され、最終的に排気ポート４に送られる。圧縮された気体の一部は、排気ポート４に移送される前に、第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂを通って、最終段のポンプロータ４０ｅの外周面とポンプケーシング８の内周面とによって形成された気体移送空間４５Ａ，４５Ｂに戻される。このような構成により、気体移送空間４５Ａ，４５Ｂ内の圧力と大気圧との差が小さくなり、気体移送空間が吐出口を通じて大気圧空間に連通したときに生じる排気音を低減することができる。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a path of gas transferred by the pump rotors 40a to 40e. As shown in FIG. 4, the gas is compressed by rotating pump rotors 40 a to 40 e and finally sent to the exhaust port 4. A part of the compressed gas passes through the first backflow hole 46A and the second backflow hole 46B before being transferred to the exhaust port 4, and the outer peripheral surface of the pump rotor 40e in the final stage and the pump casing 8 It is returned to the gas transfer spaces 45A and 45B formed by the inner peripheral surface. With such a configuration, the difference between the pressure in the gas transfer spaces 45A and 45B and the atmospheric pressure is reduced, and the exhaust sound generated when the gas transfer space communicates with the atmospheric pressure space through the discharge port can be reduced.

図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、ポンプロータ４０ｅの回転に伴って第１の逆流孔４６Ａおよび第２の逆流孔４６Ｂが開閉される様子を説明する図である。図５（ａ）では、第１の逆流孔４６Ａが開き、これにより第１の気体移送空間４５Ａが大気圧空間と連通する。したがって、大気が第１の逆流孔４６Ａを通じて第１の気体移送空間４５Ａに流入する。ポンプロータ４０ｅがさらに回転すると、図５（ｂ）に示すように、第１の逆流孔４６Ａが閉じるとともに、第１の気体移送空間４５Ａがポンプケーシング８の吐出口４１ａに連通する。図５（ａ）に示す第１の逆流孔４６Ａが開いたときのポンプロータ４０ｅと、図５（ｂ）に示す第１の気体移送空間４５Ａが吐出口４１ａに連通したときのポンプロータ４０ｅとのなす角度は、３０度である。 FIGS. 5A to 5D are views for explaining how the first and second backflow holes 46A and 46B are opened and closed as the pump rotor 40e rotates. In FIG. 5A, the first counterflow hole 46A is opened, whereby the first gas transfer space 45A communicates with the atmospheric pressure space. Accordingly, the atmosphere flows into the first gas transfer space 45A through the first backflow hole 46A. When the pump rotor 40e further rotates, the first counterflow hole 46A is closed and the first gas transfer space 45A communicates with the discharge port 41a of the pump casing 8 as shown in FIG. The pump rotor 40e when the first counterflow hole 46A shown in FIG. 5 (a) is opened, and the pump rotor 40e when the first gas transfer space 45A shown in FIG. 5 (b) communicates with the discharge port 41a. The angle formed by is 30 degrees.

ポンプロータ４０ｅがさらに回転すると、図５（ｃ）に示すように、第２の逆流孔４６Ｂが開き、これにより第２の気体移送空間４５Ｂが大気圧空間と連通する。したがって、大気が第２の逆流孔４６Ｂを通じて第２の気体移送空間４５Ｂに流入する。図５（ｂ）に示す第１の気体移送空間４５Ａが吐出口４１ａに連通したときのポンプロータ４０ｅと、図５（ｃ）に示す第２の逆流孔４６Ｂが開いたときのポンプロータ４０ｅとのなす角度は、３０度である。 When the pump rotor 40e further rotates, as shown in FIG. 5C, the second backflow hole 46B is opened, and thereby the second gas transfer space 45B communicates with the atmospheric pressure space. Accordingly, the atmosphere flows into the second gas transfer space 45B through the second backflow hole 46B. The pump rotor 40e when the first gas transfer space 45A shown in FIG. 5 (b) communicates with the discharge port 41a, and the pump rotor 40e when the second backflow hole 46B shown in FIG. 5 (c) is opened. The angle formed by is 30 degrees.

ポンプロータ４０ｅがさらに回転すると、図５（ｄ）に示すように、第２の逆流孔４６Ｂが閉じるとともに、第２の気体移送空間４５Ｂがポンプケーシング８の吐出口４１ａに連通する。図５（ｃ）に示す第２の逆流孔４６Ｂが開いたときのポンプロータ４０ｅと、図５（ｄ）に示す第２の気体移送空間４５Ｂが吐出口４１ａに連通したときのポンプロータ４０ｅとのなす角度は、３０度である。 When the pump rotor 40e further rotates, the second backflow hole 46B is closed and the second gas transfer space 45B communicates with the discharge port 41a of the pump casing 8 as shown in FIG. The pump rotor 40e when the second counterflow hole 46B shown in FIG. 5C is opened, and the pump rotor 40e when the second gas transfer space 45B shown in FIG. 5D communicates with the discharge port 41a. The angle formed by is 30 degrees.

ポンプロータ４０ｅがさらに３０度回転すると、図５（ａ）に示すように、第１の逆流孔４６Ａが再び開く。このようにして、第１の逆流孔４６Ａと第１の気体移送空間４５Ａとの連通（第１の逆流孔４６Ａが開）、第１の気体移送空間４５Ａと吐出口４１ａとの連通（第１の逆流孔４６Ａが閉）、第２の逆流孔４６Ｂと第２の気体移送空間４５Ｂとの連通（第２の逆流孔４６Ｂが開）、および第２の気体移送空間４５Ｂと吐出口４１ａとの連通（第２の逆流孔４６Ｂが閉）が、この順序で等しい時間間隔で起こる。このような構成により、ポンプユニット内に導入された気体の圧力は、時間的に等間隔で段階的に低下するので、排気騒音の全体的なレベルを低減することができる。 When the pump rotor 40e is further rotated 30 degrees, the first counterflow hole 46A is opened again as shown in FIG. 5 (a). In this way, communication between the first counterflow hole 46A and the first gas transfer space 45A (the first counterflow hole 46A is opened), communication between the first gas transfer space 45A and the discharge port 41a (first 46A is closed), the communication between the second counterflow hole 46B and the second gas transfer space 45B (the second counterflow hole 46B is opened), and the connection between the second gas transfer space 45B and the discharge port 41a. Communication (the second counterflow hole 46B is closed) occurs at equal time intervals in this order. With such a configuration, the pressure of the gas introduced into the pump unit decreases stepwise at regular intervals in time, so that the overall level of exhaust noise can be reduced.

図６は、逆流孔を設けた場合の騒音レベルと、逆流孔を設けない場合の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。縦軸は騒音レベル［ｄＢ（Ａ）］を表し、横軸は周波数［Ｈｚ］を表している。図６から分かるように、逆流孔４６Ａ，４６Ｂを設けたときの騒音レベルは、全体的に、逆流孔を設けなかった騒音レベルよりも下がっている。さらに、騒音レベルのピークの数が少ないことが図６から分かる。このように、騒音レベルが低減され、サイレンサの各膨張室の膨張率を小さくすることができるため、サイレンサの小型化を図ることができる。また、排気レベルのピークの数を減らすことができるため、消音ターゲットとなる周波数を限定することができる。したがって、サイレンサの膨張室の個数を削減することができるため、サイレンサのさらなる小型化および低コスト化が容易となる。 FIG. 6 is a graph showing the measurement result of the noise level when the backflow hole is provided and the noise level when the backflow hole is not provided. The vertical axis represents the noise level [dB (A)], and the horizontal axis represents the frequency [Hz]. As can be seen from FIG. 6, the noise level when the backflow holes 46A and 46B are provided is generally lower than the noise level when the backflow holes are not provided. Furthermore, it can be seen from FIG. 6 that the number of noise level peaks is small. Thus, since the noise level is reduced and the expansion rate of each expansion chamber of the silencer can be reduced, the silencer can be reduced in size. In addition, since the number of exhaust level peaks can be reduced, the frequency that is the silence target can be limited. Therefore, since the number of expansion chambers of the silencer can be reduced, it is easy to further reduce the size and cost of the silencer.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本実施形態において、多段のポンプロータを備えた多段型真空ポンプ装置について説明したが、この例に限定されず、単段のポンプロータを備えた単段型真空ポンプ装置も採用することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. For example, in the present embodiment, a multi-stage vacuum pump apparatus including a multi-stage pump rotor has been described. However, the present invention is not limited to this example, and a single-stage vacuum pump apparatus including a single-stage pump rotor may be employed. it can.

２，１０２吸気ポート
４，１０４排気ポート
５ポンプハウジング
５ａ端壁
８，１０８ポンプケーシング
１０，１１０モータ
１４，１６，１１４，１１６軸受
２３，１２３タイミングギヤ
２５ギヤカバー
２７モータロータ
２９モータステータ
３２モータフレーム
４０ａ〜４０ｅ，１０６ａ〜１０６ｄポンプロータ
４１，１０５気体流路
４１ａ吐出口
４２，１１２回転軸
４５Ａ，４５Ｂ気体移送空間
４６Ａ，４６Ｂ逆流孔
４８凹部
４９凸部
５６排気チャンバ
５８サイドカバー
１０１ポンプユニット 2,102 Intake port 4,104 Exhaust port 5 Pump housing 5a End wall 8,108 Pump casing 10, 110 Motor 14, 16, 114, 116 Bearing 23, 123 Timing gear 25 Gear cover 27 Motor rotor 29 Motor stator 32 Motor frame 40a- 40e, 106a to 106d Pump rotor 41, 105 Gas flow path 41a Discharge port 42, 112 Rotating shaft 45A, 45B Gas transfer space 46A, 46B Backflow hole 48 Recess 49 Protrusion 56 Exhaust chamber 58 Side cover 101 Pump unit

Claims

A vacuum pump unit comprising a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other, and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated,
The vacuum pump unit is composed of a dry vacuum pump unit,
The pump housing is configured to integrally accommodate the multi-stage pump rotor along the axial direction of the rotary shaft.
The vacuum pump unit is
An intake port for introducing gas into the pump housing;
A gas transfer space in which the gas compressed by the multistage pump rotor is transferred into the pump housing;
An exhaust port for discharging the compressed gas out of the pump housing,
A vacuum pump unit characterized in that a discharge side end wall of the pump housing is provided with a hole.

A vacuum pump unit comprising a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other, and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated,
The vacuum pump unit is composed of a dry vacuum pump unit,
The pump housing is
Inside the gas transfer space in which the gas compressed by the multi-stage pump rotor is transferred,
An exhaust chamber communicating with the gas transfer space,
A vacuum pump unit characterized in that a discharge side end wall of the pump housing is provided with a hole.

A vacuum pump unit comprising a pair of multi-stage pump rotors arranged to face each other, and a pump housing in which the pair of pump rotors are accommodated,
The vacuum pump unit is composed of a dry vacuum pump unit,
The pump housing is
Inside the gas flow path to which the gas compressed by the multi-stage pump rotor is transferred,
An exhaust chamber communicating with the gas flow path;
A bearing that supports the rotation shafts of the pair of multi-stage pump rotors so that the multi-stage pair of pump rotors are rotatable in opposite directions to each other;
Among the multistage pump rotors, a first gas transfer space and a second gas transfer are provided between the outer peripheral surface of the pair of pump rotors at the final stage adjacent to the exhaust chamber and the inner peripheral surface of the pump housing. A space is formed,
On the discharge side end wall of the pump housing,
A first backflow hole communicating the first gas transfer space and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber;
A vacuum pump unit, wherein a second backflow hole is formed to communicate the second gas transfer space and the atmospheric pressure space in the exhaust chamber.

The vacuum pump unit further includes a motor that rotates the pair of pump rotors,
The motor is
Including a motor rotor, a motor stator, and a motor frame;
The vacuum pump unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor stator is fixed to the motor frame.

5. The vacuum pump unit according to claim 1, wherein the discharge-side end wall is adjacent to a final-stage pump rotor among the multi-stage pump rotors.