JP3758550B2 - 多段真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段真空ポンプに関するものであり、特に、多段真空ポンプにおいて、気体圧縮時に発生する圧縮熱を利用して、真空ポンプ内部に気体の中に含まれる凝固性物質が固化しないようにした真空ポンプの内部構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の多段真空ポンプ（単に、ポンプと称する）はルーツ型となった１対のロータを同軸上に配設し、対のロータが配設されポンプ室を複数段直列に配列して構成される。各ポンプ室に配設されるルーツ型のロータは、各ポンプ室の中で回転し、吸気口から吸い込んだ気体をポンプ室にて圧縮し、吸気口につながる真空対象空間を真空状態とする。この際、気体の圧縮に伴って、ポンプ室では圧縮熱が発生するが、その圧縮熱を水冷もしくは空冷により冷却し、ハウジングの温度が熱くならない様にしている。
【０００３】
通常、ポンプ駆動時には圧縮仕事を行う際の圧縮熱によって、ポンプのハウジング温度（ポンプ温度とも言う）は上昇する。この温度上昇は周知の様に、圧縮熱は圧縮仕事が大きくなる排気口ほど大きくなる。このことから、従来のポンプではハウジングの吸気口側と排気口側との間では、大きな温度差がつく。
【０００４】
従来では排気を行う気体の種類によっては、例えば、塩化アンモニウム等の飽和蒸気圧曲線に基づき、常温域またはそれに近い状態の温度域でその気体が凝縮あるいは固化する。そのため、この様な気体が吸入されると、温度が比較的低い第１ポンプ室等の中で気体は固化する温度以下に冷却され、液体または固体状となり、ポンプ室内の各部（例えば、ロータとハウジングとの間に付着して堆積あるいは析出して、ロータの回転に伴ないポンプが過負荷になったり、停止するという不具合が起こり得る。
【０００５】
例えば、特許第３０５１５１５号公報では、図９に示すポンプの構成が示されている。この公報に示される構成では、各段ごとに排気される気体による発熱に対して、単一の冷却器４７でハウジングを冷却する。また、この公報に示される装置では、４つのポンプ室４２，４３，４４，４５がハウジング内に形成されており、ハウジング４０の下部には下部壁体４６が各ポンプ室の排気口を閉塞する様に設けられ、この下部壁体４６には冷却水が通る冷却器４７が取り付けられている。即ち、各ポンプ室において、排気される気体は下部壁体４６に接触した際に、冷却器４７内を通る冷却水によって、壁体を通してハウジングが冷却される構成となっている。
【０００６】
ルーツ型のポンプでは、一般的に気体の圧縮は、ルーツ型のロータの頭部が排気口と連通する位置に達したその瞬間、排気口側の圧力差によって、高圧気体（例えば、大気）の急激なポンプ内への逆流が発生し、これが原因で大きな圧縮音を発生する。この為、従来のポンプでは、ポンプのハウジングと離間した位置に、消音器が付加される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した公報に示される構成においては、各段のポンプ室では圧縮仕事によって圧縮熱が発生し、ポンプの圧縮仕事は気体を圧縮する圧力差が大きくなる高段の排気口側に行くに従って、大きくなる。このため、吸気口に近い第１ポンプ室から直列接続された高段の第２ポンプ室、第３ポンプ室、第４ポンプ室へと行くに従い、気体の温度が圧縮熱により上昇し、公報に示される構成では最後の段である第４ポンプ室の排気口の近傍が一番高くなる。この為、ポンプの吸気口側と排気口側との間で大きな温度差が付く。従って、この様な構成においては、排気する気体の中に、例えば、塩化アンモニウム等の凝縮性ガスが含まれる場合、そのガスの種類によっては、気体から固体へと変化するその気体に特有な飽和蒸気圧曲線により、常温域またはそれに近い状態温度域で、その気体が凝縮して固化する。この為、吸気口からこの様な気体が吸入されると、温度が比較的低い第１ポンプ室等において、気体は固化する温度以下に冷却されて、ハウジング内で液または固体状になって、ポンプ室内に配設されるロータとハウジングの内壁との間に付着して堆積し、析出されたりする。その結果、ロータの回転に不具合が生じ、ポンプが過負荷になり、停止するといった事が起こり得る。
【０００８】
また、ルーツ型のポンプに消音器を別途設けると、部品点数が増え、コストアップしてしまう。また、大きさの面でもその分大きくなってしまうものとなる。
【０００９】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、気体を固化することなく圧縮された気体の排気が行える多段真空ポンプを提供すること、安価に気体を排気する際の圧縮音を防止することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、真空対象空間から気体を吸入する吸気口と、該気体を排出する排気口と、ハウジング内に形成された複数のポンプ室と、隣接するポンプ室を直列につなぎ、多段の前記ポンプ室を形成し、前記気体を次段のポンプ室へと移送する移送通路と、最終段のポンプ室から前記排気口に前記気体を導く連通路と、各ポンプ室で同軸状に回転自在に配設されたルーツ型のロータと、同軸上のロータを回転させる回転軸と、該回転軸を回転駆動する駆動源とを備え、前記気体を吸気口より吸入し、前記移送通路を介して各段のポンプ室に移送し前記ロータの回転により前記気体を圧縮して、前記連通路を介して前記気体を前記排気口より排出する多段真空ポンプにおいて、前記連通路は、前記ハウジングに形成され、連通路内を移送される気体の熱が連通路の内壁から連通路より内径側に位置する各移送通路及び各ポンプ室に伝達されるように、前記最終段のポンプ室から、最初に前記気体の圧縮を行う第１ポンプ室の方向に延在させたことである。
【００１１】
上記した手段によれば、連通路をハウジングに形成し、最終段のポンプ室から、最初に気体の圧縮を行う第１ポンプ室に向けて延在させることによって、ポンプ駆動時に圧縮熱が一番低い第１ポンプ室の方向へと、圧縮熱により高温となった気体を移送して、第１ポンプ室等の温度を上昇させる。これにより、最終段のポンプ室と第１ポンプ室との温度差が小さくなる。
【００１２】
この際、排気を行う気体の中に凝固性物質が存在していても、複数段のポンプ室中で圧縮熱が一番小さく、凝固性物質が最も固化し易い第１ポンプ室等においても、各段のポンプ室内および移送通路内で固化することが容易に防止され、ポンプの停止等の不具合が解消され、真空対象空間を真空状態とすることが可能である。
【００１３】
この場合、連通路の近傍に冷却通路が形成されれば、より効率良く冷却が行える。また、冷却通路はハウジングと熱接触したチューブの中に形成されれば、冷却流体が内部に流れても、冷却流体によりハウジングが腐食されない。
【００１４】
更に、連通路は各段のポンプ室の形状に沿って形成され、軸方向に延在させれば、ポンプ室の軸方向の温度差が小さくなるため凝固性物質の固化が防止でき、全体としては軸方向の温度差が小さいまま冷却される。更にその上、ハウジングには外形に放熱フィンが形成されれば、空冷によってもハウジングの冷却が簡単な構成により行える。
【００１５】
連通路は、圧縮された気体を排気口へ排出する途中で消音効果をもたせることが可能である。例えば、連通路の断面積あるいは容積をかえたり、流路に曲がりを加えたり、流路に防音材等を設けることにより、気体の排気時に消音効果が得られる。この場合、別途、消音器として部品点数を増やさなくても良く、安価な方法で消音効果を得ることが可能となる。
【００１６】
また、排気口に逆止弁を設ければ、ポンプ停止時に大気中あるいはポンプ中のゴミ等の不純物がポンプ内に入り込んで、ポンプに支障をきたすことが防止される。また、プロセス中の製品が不良となることを防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
(第１実施形態)
図１および図２に、第１実施形態における多段真空ポンプ(以下では、単にポンプと称す)１の構成を示す。図１は本発明に係わるポンプ１の内部の構造を示し、図２は図１に示すＡ−Ａ断面図を示す。ポンプ１は、２つのハウジング２（２ａ，２ｂ）、ハウジングの軸方向両側に取り付けられるサイドカバー２８、２９、サイドカバー２８に取り付けられるモータ２０、及び、サイドカバー２９に取り付けられるオイルカバー３９を備える。
【００１９】
ハウジング２の内部中央には、図２に示す様に、回転軸１４（１４ａ，１４ｂ）が回転可能に軸方向沿って、互いに並行に配設される。ハウジング２ａには、真空対象空間の内部に存在する気体を吸い込み、真空対象空間を真空状態にする吸気口３が、ハウジング２ａのモータ側の上部に一体で形成されている。また、ハウジング２ｂには、ハウジング内を通った気体を、ポンプ１の外部へと排出する排気口４が、モータ２０の下方においてハウジング２ｂに一体で形成される。
【００２０】
２つのハウジング２（２ａ，２ｂ）は軸方向において並行して並ぶ隔壁５，６，７，８によって、５つのポンプ室が区画されてハウジング内に形成されている。
【００２１】
このポンプ室は吸気口３から真空対象空間内に存在する気体を吸い込み、複数のポンプ室によって段階的に圧縮が行われる様、第１ポンプ室９、第２ポンプ室１０、第３ポンプ室１１、第４ポンプ室１２、第５ポンプ室１３を有する。この各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３には、回転軸１４ａ，１４ｂにより回転を行う、まゆ型のロータ１５（１５ａ、１５ｂ）が互いにわずかの隙間を保持して回転する様、ルーツ状に配設される。また、各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３は、ハウジング２において周状に形成された、気体が移送される移送通路１６，１７，１８，１９により、隣接するポンプ室同士が直列に連結され、気体が移送されるようになっている。更に、第１実施形態では、複数段（図１では５段）のポンプ室により、気体を圧縮し、圧縮熱により熱くなった気体を、ポンプ１の外部に排出口４より排気できる構成となっている。尚、吸気口３から気体を吸い込んで圧縮を行う各段のポンプ室９，１０，１１，１２，１３は、ポンプ室の内周の大きさは全て同じではあるが、高段にいくに従って、軸方向の厚みが小さくなり、ポンプ室９，１０，１１，１２，１３の容積が徐々に小さくなっている。
【００２２】
この様に構成されたポンプ１は、ハウジング２ａに形成された吸気口３が第１ポンプ室９の内壁と２つのロータ１５ａ，１５ｂにより形成される吸気空間２２ａと連通する。また、第５ポンプ室１３の図２に示す下方の内壁と２つのロータ１５ａ，１５ｂの外周により形成される排気空間２２ｂが、第５ポンプ室１３の下方に形成され孔径が小さくなっている小径部２３と連結する。更に、小径部２３は、ハウジング２ｂの各移送通路１６，１７，１８，１９の外側で第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂから第１段ポンプ室９の方向に向けて延在するように形成された連通路２４と連通する。連通路２４は各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３および各移送通路１６，１７，１８，１９の近傍を通り、排気口４と連通して、各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３で圧縮された気体を、ポンプ１の外部へ排気口４から排気することができる。
【００２３】
また、上下２分割されたハウジング２ａ，２ｂは、軸方向両側に配設される吸気口側のサイドカバー２８と、排気口側のサイドカバー２９によりそれぞれ第１ポンプ室９と第５ポンプ室１３の側面が閉塞される。更に、２つの回転軸１４ａ，１４ｂはサイドカバー２８，２９の中央に配設された軸受３０，３１によって並行な状態で支承される。一方の回転軸１４ａはモータ２０の出力軸に取り付けられ、モータ２０の出力軸と一体回転する。また、回転軸１４ａ，１４ｂのサイドカバー２９側の端部は、サイドカバー２９よりも外部に突出し、突出した回転軸１４ａ，１４ｂの端部にタイミングギア（図１では１つのみが図中に示される）２１が取り付けられる。この２つのタイミングギヤ２１は、回転軸１４ａ、１４ｂとの回転タイミングを同期させる為に設けられている。タイミングギヤ２１はサイドカバー２９の一側に取り付けられるオイルカバー３９により保護されており、オイルカバー３９の内部には、タイミングギヤ２１の回転を滑らかに行うため、タイミングギヤ２１の下方にオイルが貯められ、回転時の潤滑が行われる構成となっている。
【００２４】
この様な構成の動力伝達により、回転軸１４ａ，１４ｂに同軸上に固定される１対のロータ１５ａ，１５ｂを互いに逆方向に回転させることにより、ロータ１５ａ，１５ｂを回転させ、ロータ１５ａ、１５ｂの回転方向によって、吸気口３に接続される真空対象空間に存在する気体を、吸気することができる。
【００２５】
更に、ポンプ１のハウジング２ｂの最終段ポンプ室となる第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂから、第１段ポンプ室９の排気空間につながる移送通路１６の方向に向けて延在する冷却通路２５（２５ａ，２５ｂ）が、ハウジング２ｂに一緒に形成されている。この冷却通路２５ａ，２５ｂは、圧縮熱により熱くなった気体を排気口４へと排出する連通路２４の左右近傍に１個または複数個形成される。そして、この冷却通路２５ａ，２５ｂに冷却流体（例えば、冷却水等）を流すことによって、各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３にて気体を圧縮する際に発生する圧縮熱を効率良く吸収することができる。
【００２６】
尚、この場合、排気口４からの気体の排気容量が小さく、しかも、圧縮熱が比較的小さい場合や、ポンプ１を高温運転条件で気体を凝縮させ、固化させることなく、ポンプ駆動できる場合等においては、冷却通路２５ａ，２５ｂは無くても良い。
【００２７】
次に、上記した構成のポンプ１の動作および作用について説明する。真空対象空間において、ポンプ駆動時に排出口４より排気される気体は、最初にポンプ１の吸気口３から吸入される。そして、吸気口３から吸気空間２２ａに入ってきた気体は、２つの回転軸１４ａ，１４ｂ軸上に取り付けられたルーツ型のロータ１５ａ、１５ｂの回転によって圧縮される。
【００２８】
まず最初に、第１ポンプ室９にて圧縮されて下方の排気空間２２ｂへと導かれ、移送通路１６を介して、次段の第２ポンプ室１０の吸気空間に移送され、ロータ回転により圧縮されて排気空間へと導かれるという、同様な動作によって、各段の移送通路１７，１８，１９を介して気体が移送され、第３ポンプ室１１、第４ポンプ室１２、第５ポンプ室１３で段階的に圧縮される。そして、圧縮された気体は、第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂ、更にはハウジング２ｂに形成された小径部２３を通り、その後、連通路２４を通って、排気口４からポンプ１の外部へと排出される。
【００２９】
この様な気体の圧縮は、各ポンプ室にて行われるが、この時の各段の理論圧縮仕事Ｌは、例えば、ルーツ型のポンプ１では、Ｌ＝Ｃ×Ｑ×（Ｐ１―Ｐ２）で表わされる。ここで、Ｌ：理論圧縮仕事、Ｃ：比例定数、Ｑ：排気する気体流量、Ｐ１：排気圧力、Ｐ２：吸気圧力とする。
【００３０】
第１実施形態において、最終段である第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂは小径部２３を介して、ハウジング２ｂのモータ側の下方端面に形成された排気口４と連通路２４によって連結がされる。このため、最終段の第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂから、圧縮時における気体の圧縮熱により温度が高くなった気体は、連通路２４へと移送されるが、連通路２４に移送された熱くなった気体は、その気体温度とハウジング２ｂとの間の温度差によって、熱伝達がなされる。つまり、連通路２４の内壁からその周囲に熱が伝達され、連通路２４より内径側に位置する移送通路１６，１７，１８，１９へ伝わると共に、更には、それより内径側に位置する第１ポンプ室９、第２ポンプ室１０、第３ポンプ室１１、第４ポンプ室１２、第５ポンプ室１３へと熱が伝達される。その結果、各ポンプ室の温度は排気される気体の圧縮熱によって、それぞれ上昇する。
【００３１】
この場合、圧縮仕事が小さく、比較的温度の低いポンプ１の吸気口側に位置する第１ポンプ室９は、連通路２４内の排気される気体の温度との温度差がポンプ室の中で最も大きいので、その分、熱伝達量が多くなり、温度が上昇し易くなり、第１段ポンプ室９と最終段である第５ポンプ室１３との間の温度勾配は小さく保持されるものとなる。
【００３２】
即ち、各ポンプ室では、前述した様に、圧縮仕事Ｌ＝Ｃ×Ｑ×（Ｐ１−Ｐ２）に基づく圧縮熱を発生する。この場合、ポンプ１の定常運転時では圧縮仕事の大きくなる最終段となる第５ポンプ室１３の排気空間近傍の温度が最も高くなるが、本実施形態では、第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂより排出される一番温度の高い気体を、ハウジング２ｂの下方に設けた連通路２４に移送するのであるが、この場合、連通路２４の内壁を介して、高い温度の圧縮熱を各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３へと伝達させる構成としている。
【００３３】
これにより、第１段ポンプ室９と最終段の第５ポンプ室１３との間の温度差は、その分小さく保持されると共に、排気される気体の凝縮・個化（昇華）を避けることができ、その結果、ポンプ１の過負荷運転やポンプ１の停止を回避することができる。
【００３４】
尚、この時発生する圧縮熱は圧縮仕事が大きい場合には、ハウジング２ｂ内で連通路２４の近傍に形成される冷却通路２５ａ、２５ｂに冷却流体（例えば、冷却水）を通す事により、圧縮熱が冷却される。
【００３５】
具体的に説明すると図３の様になる。つまり、従来では各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３を冷却しない場合には、全体的にポンプ１のハウジング温度が高くなる。この場合、第１段のポンプ室９と最終段のポンプ室１３との間では温度差が大きくなり、Ａに示される曲線となる。この状態下で、従来の如くハウジングの下方を全体的に冷却水によって冷却を行うと、それぞれのポンプ室９，１０，１１，１２，１３ではその中を通る気体は冷却され、冷却を行わないＡに比べてハウジングの温度が、全体的にＤに示される曲線の如く下がるのみとなり、第1ポンプ室９と第５ポンプ室１３との間の温度差は変化せず、大きいままである。
【００３６】
しかし、上記した構成によれば、最も圧縮熱が高い第５ポンプ室１３の排気空間２２ｂからの気体が、全ポンプ室９，１０，１１，１２，１３にわたって流れるため、それぞれの移送通路１６，１７，１８，１９およびポンプ室９，１０，１１，１２，１３が暖められる。これによって、第1ポンプ室９から第５ポンプ室１３との温度差が小さくなり、Ｂに示される曲線となる。
【００３７】
更に、この状態において冷却通路２５ａ，２５ｂに冷却流体を流して冷却を行うと、第1ポンプ室９から第５ポンプ室１３温度差が小さい状態を保持したまま、ハウジング温度が全体的に下がり、Ｃに示される曲線の状態となる。よって、温度が一番低い第１ポンプ室９は、従来に比べて温度が高くなることから、ポンプ内を凝固性物質がたとえ流れても、それがポンプ内部に凝固し、固化しなくなり、ポンプ１の過負荷を防止すること、および、凝固性物質の固化によるポンプ１の停止を防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明の基本的な技術思想に基づき、種々の変形が可能である。第２実施形態以降においては、ハウジングの図番を各実施形態において形状等が異なる為にかえているが、基本的にはハウジング２ａ、２ｂの構成および同様な機能を有するものとして、別の変形例について以下に説明する。
【００３９】
（第２実施形態）
図４に、第２実施形態の構成を示す。第２実施形態では、第１実施形態におけるハウジング２ａ、２ｂに代わるハウジング２ａａ、２ｂａを用いて、ポンプ駆動時に排気する気体を連通路２４ａ以外に連通路２４ｒ、２４ｌによって、各ポンプ室の周囲において熱が広範囲に伝達される構成としている。
【００４０】
つまり、最終段のポンプ室の排気空間２２ｂに連通する連通路２４ａを、ハウジング２ｂａの下方のみならず、複数段のポンプ室を形成する２つのハウジング２ａａ，２ｂａに共にまたがる様、各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３の内壁の形状に沿って、図４の如く、円弧状に左右の連通路２４ｒ、２４ｌをハウジング内部に形成することを特徴とする。この構成により、各ポンプ室９，１０，１１，１２，１３が連通路２４ａだけでなく、周面状となった連通路２４ｒ、２４ｌによっても、その中を流れる圧縮熱により高温になった気体により、均一化して暖められるので、効率良くポンプ室内全体を暖めることができ、ポンプ内での凝固性物質の固化を簡単な構成により防止することができる。
【００４１】
（第３実施形態）
図５に、第３実施形態の構成を示す。第３実施形態では、ハウジング２ａｂ、２ｂｂを用いて、最終段のポンプ室１３から第１段のポンプ室９の方向に向けた連通路２４の左右の近傍に冷却通路２５ａ，２５ｂを設け、冷却水路２５ａ，２５ｂは耐食性チューブ内に配設される点を特徴とする。
【００４２】
つまり、この第３実施形態は、図２に示す第１実施形態の変形例であり、連通路２４の左右両側に設けられた冷却通路２５ａ，２５ｂに対し、ハウジング２ｂｂに鋳込みまたはロウ付け等で熱的に接触するようにした耐食性チューブ３５ａ，３５ｂを内部に設けている。この様な構成により、２本の耐食性チューブ３５ａ，３５ｂにより、冷却流体が内部に流れても、冷却流体により腐食することなく、確実に冷却通路が耐食性チューブ３５ａ，３５ｂにより確保できる。尚、この場合、耐食性チューブ３５ａ，３５ｂの連通路２４に対して設けられる位置および数はこれに限定されない。
【００４３】
（第４実施形態）
図６に、第４実施形態の構成を示す。第４実施形態は、図４に示す第２実施形態の変形例であり、ハウジング２ａｃ、２ｂｃを用いて、ハウジング２ａｃ，２ｂｃの外周部に、空冷により冷却を行う空冷フィン２７が放射状にハウジング２ａｃ，２ｂｃに一体で形成されている点を特徴とする。
【００４４】
この構成により、自然対流による空冷、或いは、図示しない空冷ファンの駆動によって、強制的にハウジング全体を空冷できる。この様に、ハウジング外周部に均一に空冷フィン２７を形成し、自然対流または図示しない空冷ファンで強制的に空冷されることで、ポンプ駆動時における気体の圧縮により発生する圧縮熱が簡単な構成により、除去できる様になっているが、上記したいずれの実施形態の場合でも、第５ポンプ室１３から第1ポンプ室９との間のハウジングの温度差を小さくした状態で、冷却流体により吸熱を行うことになるので、勿論、その温度勾配が特に大きくなることはない。
【００４５】
（第５実施形態）
図７に、第５実施形態を示す。この第５実施形態では、図１に示す第１実施形態における連通路２４の形状を変えただけで、連通路２４の形状によって、消音効果をもたせたことを特徴とする。
【００４６】
つまり、第５実施形態では、最終段の排気空間２２ｂからポンプ１の第１段ポンプ室９の方向に向けたハウジング全長にわたり形成された連通路２４に対し、大径となった連通路２４と小径となった連通路３２との孔径を変化させて、孔の断面形状すなわち孔の断面積を変化させることによって、消音効果をもたせた構成とした。
【００４７】
そこで、ポンプ１の消音について詳しく説明する。ルーツ型のポンプ１における気体の圧縮は、ロータ１５ａ，１５ｂの円弧状となった頂部が排気空間２２ｂに連通するその瞬間、排気口側の高圧気体（例えば、大気）が、ロータ回転位置によって、まゆ型のロータ１５ａ，１５ｂの凹部とポンプ室内径により形成される圧縮空間に急激に流れ込み、逆流が発生する。これが原因で、ロータ１５ａ，１５ｂの頂部が排気空間２２ｂに連通するその瞬間（例えば、図４に示すロータ１４ｂの状態の如くロータ位置が鉛直方向となった状態から、ロータ１４ｂが更に回転した場合）に大きな圧縮音を発生し、この圧縮音がポンプ駆動時には作動音の発生として問題となる。
【００４８】
この為、従来では、ポンプに別途消音器を付加していたが、消音器を別途設けると、部品点数が増え、コストアップする。また、大きさの面でも大型化してしまっていた。一般的に消音器には、膨張型、吸音ダクト型、共鳴型等色々な種類が存在するが、いずれの消音器も適当な断面積、空洞長さ、吸音材料、機器構成等をもつ空間が必要である。しかし、本実施形態では、図７の如く、ハウジング２ｂｄの中で排気する気体を移送する連通路２４において、最終段のポンプ室の排気空間２２ｂから排気口４までの経路において、連通路２４の孔の内径３２を変化させる。これによって、連通路２４の形状に代表される様、消音器としての適当な断面積、空洞長さ、吸音材料、機器構成等の選定により、連通路２４を、気体の排出通路や熱の伝熱面としてだけでなく、消音器として機能させることができる。よって、従来の様に、ポンプ１とは別体で構成する消音器がとくに不要となるので、ポンプの製造コストを低減させるとともに、大きさも別体の消音器を備えるものと比べて小さく出来る。尚、これ以外に、この長い空洞長の選択及び孔の断面積の大きさと断面形状の設計自由度を有する本発明の連通路２４では、いろいろな消音のための構成を選択して、消音器の機能を兼用することが出来ること言うまでもない。
【００４９】
（第６実施形態）
図８に、第６実施形態を示す。第６実施形態では、図１に示す第１実施形態の構成における排気口４に、逆止弁４９を設けたことを特徴としている。
【００５０】
この逆止弁４９は連通路２４から排気口４側へは気体が流れることは可能であるが、その逆の流れを禁止することにより、ポンプ１の外部からの大気が連通路２４を通って、ポンプ内部のポンプ室に入ること（気体の圧力差による逆流）が防止されるので、ポンプが停止した場合に排気側から圧力の低い真空対象空間に逆流しようとする空気の流れを止め、急激な圧力変化によるポンプ、真空対象空間の損傷等の不具合を防止すると同時に、消音効果も期待できる。
【００５１】
以上、主だった変形例について説明したが、本実施形態においては、吸入される気体を５段に圧縮するポンプについて説明したが、何段のポンプにも本発明は適用され得る。また、ポンプの駆動により、凝縮性気体や析出性気体を排気口より排気する際に、各ポンプ室における圧力（分圧）を下げる為に、不活性ガスを導入する機構を設けても何ら差し支えない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、連通路をハウジングに形成し、最終段のポンプ室から、最初に気体の圧縮を行う第１ポンプ室に向けて延在させることによって、ポンプ駆動時に圧縮熱が一番低い第１ポンプ室の方向へと、排気に伴う圧縮熱により高温となった気体を移送して第１ポンプ室の温度を上昇させる。これにより、最終段のポンプ室と第１ポンプ室との温度差を小でき、排気を行う気体の中に凝固性物質が存在していても、複数段のポンプ室中で圧縮熱が一番小さく、凝固性物質が最も固化し易い第１ポンプ室においても、各段のポンプ室内および移送通路内で固化することが簡単な構成により防止でき、真空対象空間を真空状態とすることができる。
【００５３】
この場合、連通路の近傍に、冷却通路が形成されれば、より効率良く冷却が行える。
【００５４】
また、冷却通路はハウジングと熱接触したチューブの中に形成されれば、冷却流体が内部に流れても、冷却流体によりハウジングが腐食されないにできる。
【００５５】
更に、連通路は各段のポンプ室の形状に沿って形成され、軸方向に延在させれば、ポンプ室を部分的ではなく、全体的に温度差が小さくなる様にして、凝固性物が固化しない温度に暖めて冷却を行うことができる。
【００５６】
更にその上、ハウジングには外形に放熱フィンが形成されれば、空冷によってもハウジングの冷却を簡単な構成により実現できる。
【００５７】
連通路は、圧縮された気体を排気口へ排出する途中で消音効果をもたらすことが可能である。例えば、連通路の断面積あるいは容積をかえたり、流路に曲がりを加えたり、流路に防音材等を設けることにより、気体を排気時に簡単で安価な方法で消音効果が得られる。この場合、別途、消音器として部品点数を増やさなくても良く、安価な方法で消音効果をもたらすことができる。
【００５８】
また、排気口に逆止弁を設ければ、ポンプ停止時に大気中あるいはポンプ中のゴミ等の不純物がポンプ内に入り込んで、ポンプに支障をきたすことが防止できる。また、プロセス中の製品が不良となることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における多段真空ポンプの要所部分断面図である。
【図２】図１に示すＡ-Ａ断面図である。
【図３】本発明と従来例との各ポンプ室の温度との比較を示すグラフである。
【図４】図２の変形を示す第２実施形態の断面図である。
【図５】図２の変形を示す第３実施形態の断面図である。
【図６】図４の変形を示す第４実施形態の断面図である。
【図７】図１の変形を示す第５実施形態の要所部分断面図である。
【図８】図１の変形を示す第６実施形態の要所部分断面図である。
【図９】従来の真空ポンプの構成を示す要所部分断面図である。
【符号の説明】
１ 多段真空ポンプ（ポンプ）
２ ハウジング
２ａ，２ｂ ハウジング（第１実施形態でのハウジング）
２ａａ，２ｂａ ハウジング（第２実施形態でのハウジング）
２ａｂ，２ｂｂ ハウジング（第３実施形態でのハウジング）
２ａｃ，２ｂｃ ハウジング（第４実施形態でのハウジング）
２ａｄ，２ｂｄ ハウジング（第５実施形態でのハウジング）
２ａｅ，２ｂｅ ハウジング（第６実施形態でのハウジング）
３ 吸気口
４ 排気口
９ 第１ポンプ室
１０ 第２ポンプ室
１１ 第３ポンプ室
１２ 第４ポンプ室
１３ 第５ポンプ室
１４（１４ａ，１４ｂ） 回転軸
１５（１５ａ，１５ｂ） ロータ
１６ 第１移送通路
１７ 第２移送通路
１８ 第３移送通路
１９ 第４移送通路
２０ モータ（駆動源）
２１ タイミングギヤ
２２ａ 吸気空間
２２ｂ 排気空間
２３ 小径部
２４，２４ｒ、２４ｌ 連通路
２５（２５ａ，２５ｂ） 冷却通路
２７ 放熱フィン
２８，２９ サイドカバー
３０，３１ 軸受
３５ａ，３５ｂ 耐食性チューブ（チューブ）
４９ 逆止弁

Claims (7)

1. 真空対象空間から気体を吸入する吸気口と、
   該気体を排出する排気口と、
   ハウジング内に形成された複数のポンプ室と、
   隣接するポンプ室を直列につなぎ、多段の前記ポンプ室を形成し、前記気体を次段のポンプ室へと移送する移送通路と、
   最終段のポンプ室から前記排気口に前記気体を導く連通路と、
   各ポンプ室で同軸状に回転自在に配設されたルーツ型のロータと、
   同軸上のロータを回転させる回転軸と、
   該回転軸を回転駆動する駆動源とを備え、
   前記気体を吸気口より吸入し、前記移送通路を介して各段のポンプ室に移送し前記ロータの回転により前記気体を圧縮して、前記連通路を介して前記気体を前記排気口より排出する多段真空ポンプにおいて、
   前記連通路は、前記ハウジングに形成され、連通路内を移送される気体の熱が連通路の内壁から連通路より内径側に位置する各移送通路及び各ポンプ室に伝達されるように、前記最終段のポンプ室から、最初に前記気体の圧縮を行う第１ポンプ室の方向に延在させたことを特徴とする多段真空ポンプ。
2. 前記連通路の近傍に、冷却通路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の多段真空ポンプ。
3. 前記冷却通路は、前記ハウジングと熱接触したチューブの中に形成されることを特徴とする請求項２に記載の多段真空ポンプ。
4. 前記連通路は、前記各段のポンプ室の形状に沿って形成され、軸方向に延在することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の多段真空ポンプ。
5. 前記ハウジングには、外形に放熱フィンが形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の多段真空ポンプ。
6. 前記連通路は、圧縮された気体を前記排気口へ排出する途中で径の大きさを変化させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の多段真空ポンプ。
7. 前記排気口に、逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の多段真空ポンプ。

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