JP6116401B2 - 真空ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は真空ポンプ装置に関するものである。

図９は、一般的なドライ真空ポンプユニットの断面図である。図９に示すポンプユニット１０１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。ポンプユニット１０１は外部空間に連通する吸気ポート１０２と、吸引した気体を排出するための排気ポート１０４とを備えている。ポンプユニット１０１は、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、ポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄが収容されるポンプケーシング１０８と、一対の回転軸１１２を介してポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄを回転させるモータ１１０とを備えている。図９では片方のポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄ、片方の回転軸１１２のみを図示する。つまり、図示しないが、ポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄと平行に別のポンプロータが配置されており、このポンプロータも回転軸（図示しない）に固定されている。

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。回転軸１１２の一端部には、互いに噛み合う一対のタイミングギヤ１２３が設けられている。モータ１１０が駆動されると、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に吸い込まれ、ポンプロータ１０６ａ〜１０６ｄによって下流側に移送され、排気ポート１０４から排出される。

従来、排気ポート１０４の位置は、例えば図９に示す位置に限定されていた。このため、新たに真空ポンプ装置を設ける場合はもちろん、真空ポンプ装置を別の場所に移設する場合や、真空ポンプ装置の交替の場合に、排気ポート１０４の位置に合わせて排気設備の排気用配管を構成しなければならなかった。このため、排気ポート１０４に接続される排気用配管の構成が複雑になったり、排気用配管を敷設するための新たなスペースが必要になるといった問題が生じ、場合によっては真空ポンプ装置を排気設備に接続できないといった問題が生じていた。その結果、不必要な作業工数の増加、配管コストの増加、排気設備の改造など、真空ポンプ装置を設置するためのコストが増大することがあった。

特開昭６２−２１８６８２号公報

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、排気システムへのアクセスの自由度を高めることができる真空ポンプ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の態様は、気体を吸引するための吸気ポートと、互いに対向して配置された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、前記ポンプハウジングに取り外し可能に取り付けられる排気ポートおよび閉塞部材と、前記ポンプハウジング内に溜まった液体を排出する排液ポートとを備え、前記ポンプハウジングは、前記ポンプロータによって圧縮された前記気体を移送するための気体流路と、該気体流路に連通する複数の連通孔を有し、前記排気ポートは前記複数の連通孔のうちのいずれか一つに選択的に接続可能に構成され、他の連通孔は前記閉塞部材によって閉塞され、前記排液ポートは前記排気ポートに取り付けられていることを特徴とする真空ポンプ装置である。

本発明の好ましい態様は、前記複数の連通孔は前記ポンプハウジングの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプハウジングは前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーを備え、前記複数の連通孔は前記サイドカバーに形成されており、かつ前記排気チャンバに連通していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の連通孔は前記サイドカバーの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ポンプハウジングは前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングを備え、前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングに形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ポンプハウジングは、前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーと、前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングとを備え、前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングの上面および前記サイドカバーの側面でそれぞれ開口しており、前記複数の連通孔のうち、前記サイドカバーの側面で開口する連通孔は、前記排気チャンバに接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプハウジングは、前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーと、前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングとを備え、前記複数の連通孔は前記サイドカバーの上面および前記ポンプケーシングの側面でそれぞれ開口しており、前記複数の連通孔のうち、前記サイドカバーの上面で開口する連通孔は、前記排気チャンバに接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプユニットを収容する外装カバーをさらに備え、前記外装カバーは前記複数の連通孔に対応した位置に開口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の連通孔のうちの少なくとも１つは前記ポンプハウジングの底面に隣接しており、前記排気ポートは、前記ポンプハウジングの底面に隣接する前記連通孔に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプハウジングに形成された複数の連通孔のうちのいずれか１つの連通孔に排気ポートを接続し、他の連通孔を閉塞することで排気設備に応じて排気ポートの位置を切り替えることができる。したがって、排気システムへのアクセスの自由度を高めることができる。

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。 サイドカバーを模式的に示す断面図である。 サイドカバーの変形例を模式的に示す断面図である。 ポンプユニットを模式的に示す斜視図である。 ポンプユニットの全体が外装カバーで覆われた真空ポンプ装置を示す斜視図である。 排気ポートが第２の連通孔に接続され、第１の連通孔が閉塞部材で閉塞されている状態の真空ポンプ装置を示す斜視図である。 本発明の他の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。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 一般的なドライ真空ポンプユニットの断面図である。

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８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。本実施形態ではルーツ型真空ポンプユニットを説明するが、ルーツ型真空ポンプユニットの他にスクリュー型などの他のタイプの真空ポンプユニットを使用してもよい。

ポンプユニットは、図示しない外部空間（例えば真空チャンバなど）の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、外部空間の気体は、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。

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。

モータ１０は、２つの回転軸４２のうちのいずれか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。

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。

排気チャンバ５６は最終段のポンプロータ４０ｅに隣接しており、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に移送されるように構成されている。

図２は、サイドカバー５８を模式的に示す断面図である。図２に示すように、サイドカバー５８は、その上壁に第１の連通孔６０を有しており、その側壁に第２の連通孔６２を有している。第１の連通孔６０および第２の連通孔６２は、サイドカバー５８の上面および側面でそれぞれ開口している。これら連通孔６０，６２は排気チャンバ５６に接続されており、排気チャンバ５６と外部空間とを連通している。

図３に示すようにサイドカバー５８は、他方の側面で開口する第３の連通孔６４を有してもよい。さらに、図示しないが、サイドカバー５８の下面で開口する第４の連通孔を設けてもよい。

図４はポンプユニットを模式的に示す斜視図である。図４に示すように、サイドカバー５８には第１の連通孔６０を閉塞する閉塞部材７０が取り付けられている。閉塞部材７０は、締結具としてのねじ７４によりサイドカバー５８に取り外し可能に取り付けられている。第２の連通孔６２には気体を排出するための排気ポート４が接続されている。排気ポート４は、フランジ４ａと、フランジ４ａから延びる円筒部４ｂとから構成されている。フランジ４ａは締結具としてのねじ７８によりサイドカバー５８に取り外し可能に取り付けられている。排気ポート４は、第１の連通孔６０および第２の連通孔６２のうちのいずれか一方に選択的に接続され、他方は閉塞部材７０によって閉塞される。

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によって気体流路４１を通って下流側に移送される。さらに、気体は排気チャンバ５６内に流入し、そして排気ポート４から排出される。このような気体の排出が連続して行われることにより、外部空間の気体が真空排気される。第１の連通孔６０は閉塞部材７０により閉塞されているため、ポンプユニット内の気体は第１の連通孔６０からは排出されない。

第１の連通孔６０および第２の連通孔６２はどちらも排気チャンバ５６に連通しているため、排気ポート４および閉塞部材７０の設置位置を切り替えることにより、ポンプユニットの排気場所を変更することができる。つまり、排気ポート４を第１の連通孔６０に接続し、第２の連通孔６２を閉塞部材７０で閉塞することで、ポンプユニットに吸い込まれた気体はポンプユニットから上方に排出される。したがって、既設の排気システムのレイアウトに起因して、排気ポート４をポンプユニットの側面に接続できない場合は、排気ポート４をポンプユニットの上面に取り付けることで、ポンプユニットは既設の排気システムに接続することができる。結果として、排気システムへのアクセスの自由度を高めることができる。

図３に示すサイドカバー５８を使用する場合も、連通孔６０，６２，６４のうちの１つに排気ポート４を接続し、それ以外の連通孔を閉塞部材７０で閉塞する。このような構成により、ポンプユニット内の気体は、サイドカバー５８の一の連通孔と連通した排気ポート４を通じて外部に排出され、それ以外の連通孔からは排出されない。

１台の真空ポンプ装置において、排気ポート４の位置を選択可能とすることによって、排気システムへのアクセスの自由度が向上し、結果として真空ポンプ装置を設置するためのコストを抑制することができる。また、第１の連通孔６０に排気ポート４を接続することにより、排気用配管を真空ポンプ装置の上方に延ばして排気ポート４に接続することができるため、真空ポンプ装置の設置面積を低減することができる。

排気ポート４を第２の連通孔６２に接続して気体をポンプユニットの横方向に排気する場合、図４に示すように排気ポート４の円筒部４ｂに排液ポート９０を設けてもよい。このような構成により、真空ポンプ装置は液化性ガスの排気に対応することができる。つまり、排気ポート４を第１の連通孔６０に接続し、液化性ガスをポンプユニットの上方向から排気した場合、排気ポート４内の気体が液体となってポンプハウジング５内に溜まり、ポンプロータ４０ａ〜４０ｅの回転を阻害することがある。この場合、ポンプユニットを分解して溜まった液体を排出しなければならない。

そこで、排気ポート４を第２の連通孔６２に接続し、排気ポート４の円筒部４ｂに排液ポート９０を設けることにより、ポンプハウジング５内に溜まった液体を排液ポート９０から排出することができる。したがって、液体を排出するためのメンテナンスが不要となる。排気ポート４をポンプハウジング５の上面または側面に選択的に接続可能に構成することにより、１台の真空ポンプ装置で液化性ガスまたは非液化性ガスを排気することができる。すなわち、液化性ガスを排気する場合は排気ポート４を第２の連通孔６２に接続し、非液化性ガスを排気する場合は、排気ポート４を連通孔６０，６２のいずれか１つに接続することができる。したがって、排気する気体の種類に応じて真空ポンプ装置を選択する必要がなくなる。

図５は、ポンプユニットの全体が外装カバー８０で覆われた真空ポンプ装置を示す斜視図である。排気ポート４は第１の連通孔６０（図２参照）に接続されており、第２の連通孔６２（図２参照）は閉塞部材７０で閉塞されている。外装カバー８０は連通孔６０，６２に対応する位置に開口を有している。図５において、外装カバー８０には第１の連通孔６０に対応する位置に形成された上記開口を覆うように第１の板材８４が設けられており、第２の連通孔６２に対応する位置に形成された上記開口を覆うように第１の蓋８６が設けられている。この第１の板材８４は２つ割の板材から構成されており、これら板材は半円状の切り欠きをそれぞれ有している。これら板材を合わせると第１の板材８４に通孔が形成される。排気ポート４は第１の板材８４の通孔を通って外部空間まで延びている。第１の板材８４および第１の蓋８６はねじ８８，８９により外装カバー８０に取り外し可能に取り付けられている。

図６は、排気ポート４が第２の連通孔６２に接続され、第１の連通孔６０が閉塞部材７０で閉塞されている状態の真空ポンプ装置を示す斜視図である。図６において、外装カバー８０には第１の連通孔６０に対応する位置に外装カバー８０に形成された開口を覆うように第２の蓋８７が設けられており、第２の連通孔６２に対応する位置に外装カバー８０に形成された開口を覆うように第２の板材８５が設けられている。この第２の板材８５は切り欠きを有しており、排気ポート４は第２の板材８５の切り欠きを通って外部空間まで延びている。これら板材８４，８５および蓋８６，８７を外装カバー８０から取り外すことで排気ポート４を連通孔６０，６２のうちの一方に接続し、閉塞部材７０を他方に取り付けることができる。

外装カバー８０は連通孔６０，６２に対応する位置に開口を有しているため、外装カバー８０自体を交換することなく排気ポート４の位置を切り換えることができる。結果として、排気ポート４の位置を変更するときに必要な部品点数を削減することができる。

図７は本発明の他の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。図８は図７のＡ−Ａ線断面図である。上述したポンプユニットと本実施形態に係るポンプユニットとの相違点は、第１の連通孔６０および第２の連通孔６２がサイドカバー５８に形成されていることに加えて、ポンプケーシング８にも連通孔が形成されている点である。図７および図８に示すように、ポンプケーシング８はその側面で開口する第５の連通孔６６と、その上面で開口する第６の連通孔６８とを有している。これら連通孔６６，６８は、最終段のポンプロータ４０ｅの吐出側に位置する、気体流路４１の吐出側領域４１ａに接続されている。これら連通孔６６，６８は吐出側領域４１ａと外部空間とを連通している。

ポンプロータ４０ｅにより圧縮された気体は吐出側領域４１ａを通って排気チャンバ５６に移送される。図示しないが、排気ポート４は図４に示すポンプユニットと同様に連通孔６０，６２，６６，６８のうちの１つに選択的に接続され、それ以外の連通孔は閉塞部材７０によって閉塞される。このような構成により、ポンプユニット内の気体は、ポンプケーシング８またはサイドカバー５８の一の連通孔と連通した排気ポート４を通じて外部に排出され、それ以外の連通孔からは排出されない。

排気ポート４をポンプハウジング５の上面または側面に選択的に接続することで排気システムへのアクセスの自由度が向上する。ポンプハウジング５は必ずしも上述したすべての連通孔６０，６２，６４，６６，６８を有する必要はない。例えば、ポンプハウジング５の上面および側面で開口する連通孔は、以下のような組み合わせによって実現することができる。（１）ポンプケーシング８に第５の連通孔６６および第６の連通孔６８を設ける。（２）サイドカバー５８に第１の連通孔６０および第２の連通孔６２を設ける。（３）ポンプケーシング８に第５の連通孔６６を設け、サイドカバー５８に第１の連通孔６０を設ける。（４）ポンプケーシング８に第６の連通孔６８を設け、サイドカバー５８に第２の連通孔６２を設ける。

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。

２，１０２ 吸気ポート
４，１０４ 排気ポート
４ａ フランジ
４ｂ 円筒部
５ ポンプハウジング
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 気体流路
４１ａ 吐出側領域
４２，１１２ 回転軸
５６ 排気チャンバ
５８ サイドカバー
６０ 第１の連通孔
６２ 第２の連通孔
６４ 第３の連通孔
６６ 第５の連通孔
６８ 第６の連通孔
７０ 閉塞部材
７４，７８，８８，８９ ねじ
８０ 外装カバー
８４ 第１の板材
８５ 第２の板材
８６ 第１の蓋
８７ 第２の蓋
９０ 排液ポート
１０１ ポンプユニット

Claims (10)

1. 気体を吸引するための吸気ポートと、
   互いに対向して配置された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、
   前記ポンプハウジングに取り外し可能に取り付けられる排気ポートおよび閉塞部材と、
   前記ポンプハウジング内に溜まった液体を排出する排液ポートとを備え、
   前記ポンプハウジングは、前記ポンプロータによって圧縮された前記気体を移送するための気体流路と、該気体流路に連通する複数の連通孔を有し、
   前記排気ポートは前記複数の連通孔のうちのいずれか一つに選択的に接続可能に構成され、他の連通孔は前記閉塞部材によって閉塞され、
   前記排液ポートは前記排気ポートに取り付けられていることを特徴とする真空ポンプ装置。
2. 前記複数の連通孔は前記ポンプハウジングの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ装置。
3. 前記ポンプハウジングは前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーを備え、
   前記複数の連通孔は前記サイドカバーに形成されており、かつ前記排気チャンバに連通していることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ装置。
4. 前記複数の連通孔は前記サイドカバーの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ装置。
5. 前記ポンプハウジングは前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングを備え、
   前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ装置。
6. 前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングの上面および側面でそれぞれ開口していることを特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ装置。
7. 前記ポンプハウジングは、前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーと、前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングとを備え、
   前記複数の連通孔は前記ポンプケーシングの上面および前記サイドカバーの側面でそれぞれ開口しており、
   前記複数の連通孔のうち、前記サイドカバーの側面で開口する連通孔は、前記排気チャンバに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ装置。
8. 前記ポンプハウジングは、前記気体流路に連通する排気チャンバが内部に形成されたサイドカバーと、前記気体流路が内部に形成されたポンプケーシングとを備え、
   前記複数の連通孔は前記サイドカバーの上面および前記ポンプケーシングの側面でそれぞれ開口しており、
   前記複数の連通孔のうち、前記サイドカバーの上面で開口する連通孔は、前記排気チャンバに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ装置。
9. 前記ポンプユニットを収容する外装カバーをさらに備え、
   前記外装カバーは前記複数の連通孔に対応した位置に開口を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の真空ポンプ装置。
10. 前記複数の連通孔のうちの少なくとも１つは前記ポンプハウジングの底面に隣接しており、
    前記排気ポートは、前記ポンプハウジングの底面に隣接する前記連通孔に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ装置。

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