JP6620006B2 - 油回転真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ油の逆流防止機能を備えた油回転真空ポンプに関する。

油回転真空ポンプは、ポンプ室内で回転体を回転させながら、吸気配管を介して真空チャンバ内の気体を吸入し、圧縮し、排出することによって、所期のポンプ機能を実現する。このときポンプ油は、ポンプ室の内周面上を摺動する回転体の潤滑と、ポンプ室内における一定のシール機能を確保するために用いられる。ところが、真空チャンバを真空に保ったまま油回転真空ポンプを停止させると、ポンプ室内の圧力上昇に伴ってポンプ室内のポンプ油が吸気配管や真空チャンバに逆流して、これらを汚染するおそれがある。そこで、真空ポンプの停止時に吸気口を遮断してポンプ油の逆流を阻止する逆流防止弁が知られている。

例えば特許文献１には、入口を閉塞する第１の位置と入口を開放する第２の位置との間を移動可能な弁部材を有し、真空ポンプの運転中は油ラインを介して供給される油ポンプの油圧で弁部材を上記第２の位置へ移動させ、真空ポンプの停止時は油ラインを遮断してスプリングの付勢力で弁部材を上記第１の位置へ移動させるように構成された逆流防止弁としての入口弁が開示されている。

また、特許文献２には、吸入口を開閉する逆流防止弁であって、ポンプの停止時は、ポンプ本体が作動していたことにより大気圧以下に減圧された流路内の圧力と、ポンプ本体の停止に伴う油圧ポンプの停止により開放された大気導入路を介して供給される大気圧との差圧により、吸入口を閉じるように構成された逆流防止弁が開示されている。

特開平６−２００８８９号公報 国際公開第２０１１／０９２９３０号

しかしながら、特許文献１，２に記載の逆流防止弁は、油圧ポンプの吐出圧を利用して吸気口を開放するものであるため、真空ポンプに油圧ポンプの併設が必須となっており、また、油圧ポンプを備えていない真空ポンプには適用できないという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、油圧ポンプを必要とすることなく、ポンプ油の逆流を防止することができる油回転真空ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る油回転真空ポンプは、ポンプ本体と、弁装置とを具備する。
上記ポンプ本体は、吸気口と、排気口と、貯留室と、ポンプ室と、回転体と、油通路とを有する。上記貯留室は、ポンプ油を貯留する。上記ポンプ室は、上記吸気口と上記排気口とに連絡する。上記回転体は、上記ポンプ室に回転可能に配置され、上記吸気口から上記排気口へ向かって上記ポンプ室の内周面を摺動する複数の摺動部を有する。上記油通路は、上記貯留室と上記ポンプ室との間で上記ポンプ油を連通させる。
上記弁装置は、弁支持部と、可動部と、弁部材とを有する。上記弁支持部は、内部空間を有する。上記可動部は、大気に連通する第１の空間部と上記ポンプ室に連通する第２の空間部とに上記内部空間を区画する。上記弁部材は、上記可動部に連結され、上記弁支持部に移動可能に支持される。
上記弁装置は、上記第１の空間部と上記第２の空間部との間の差圧が所定値以下のときは上記吸気口を閉鎖する第１の位置へ上記弁部材を移動させ、上記差圧が上記所定値を超えるときは上記吸気口を開放する第２の位置へ上記弁部材を移動させる。

上記油回転真空ポンプにおいて、弁装置は、大気圧とポンプ室内の圧力との間の差圧を利用して、吸気口を開閉するように構成されている。これにより、油圧ポンプを必要とすることなく、ポンプ停止時におけるポンプ油の逆流を防止することができる。

上記弁装置は、上記弁部材と上記弁支持部との間に設けられ上記弁部材を上記第１の位置へ向けて付勢する付勢部材をさらに有してもよい。
これにより、ポンプ停止時に速やかに弁部材を第１の位置へ移動させることが可能となる。なお、可動部が弾性材料で構成されている場合など、弁部材が第２の位置へ移動している間、可動部の弾性力で第１の位置へ向かう付勢力が得られる場合には、上記付勢部材は省略されてもよい。

上記ポンプ本体は、上記ポンプ室の排気側の領域に異音防止用の補助ガスを導入可能なガス導入ラインをさらに有し、上記弁装置は、上記第２の空間部と上記ポンプ室の排気側の領域とを相互に連通させる連絡通路をさらに有してもよい。
ポンプ室の上記排気側の領域は、他の領域と比較して、ポンプ停止後に圧力が早期に上昇する。このため、上記排気側の領域の圧力を第２の空間部へ供給することにより、ポンプ停止後の比較的早期に吸気口を遮断することが可能となる。

上記可動部は、上記内部空間に張設されたダイアフラムであってもよいし、上記内部空間に移動可能に配置されたピストンであってもよい。

上記弁装置は、上記可動部と上記弁部材との間に設けられ上記可動部の移動量を増幅して上記弁部材へ伝達するリンク機構をさらに有してもよい。
これにより、弁部材のストロークを大きくすることができるため、ポンプ運転中の吸気口を通過する気体のコンダクタンスの確保が容易となる。

上記弁部材を上記第１の位置から上記第２の位置へ移動させるときの上記所定値は、第１の値を有し、上記弁部材を上記第２の位置から上記第１の位置へ移動させるときの上記所定値は、上記第１の値よりも小さい第２の値を有してもよい。
これにより、例えばポンプ運転開始時における弁部材のハンチング現象を効果的に抑えることができる。

以上述べたように、本発明によれば、油圧ポンプを必要とすることなく、ポンプ油の逆流を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る油回転真空ポンプを示す部分破断側面図である。 上記油回転真空ポンプにおけるポンプ機構の詳細を示す拡大図である。 図２における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図である。 上記油回転真空ポンプにおける弁装置の構成及び動作を説明する要部の概略側断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る油回転真空ポンプにおけるポンプ室の構成を示す概略側断面図である。 上記油回転真空ポンプにおける弁装置の概略側断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る油回転真空ポンプにおける弁装置の構成を示す概略側断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る油回転真空ポンプにおける弁装置の構成及び動作を説明する要部の概略側断面図である。 第１の実施形態における弁装置の構成の変形例を示す概略側断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
［油回転真空ポンプの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る油回転真空ポンプを示す部分破断側面図である。図１においてＸ軸方向及びＹ軸方向は水平方向を示し、Ｚ軸方向は鉛直方向（重力方向）を示す。本実施形態では、２段式の油回転真空ポンプを例に挙げて説明する。

本実施形態の油回転真空ポンプ１は、ポンプ本体１０と、弁装置６０とを有する。

（ポンプ本体）
ポンプ本体１０は、駆動部２０と、ポンプ機構３０とを有する。

ポンプ本体１０は、ベース部１０１と、ケーシング１０２とを有する。ベース部１０１は、駆動部２０とポンプ機構３０とを支持する。ケーシング１０２はベース部１０１の一端（図１において右端）に取り付けられ、内部にポンプ機構３０を収容すると共に、ポンプ油（潤滑油）を貯留する貯留室１３を形成する。ケーシング１０２の所定位置には、貯留室１３内のポンプ油の液面Ｐｓを確認するためのレベルゲージ１０３が取り付けられている。

ポンプ本体１０は、吸気管１１と、排気管１２とを有する。吸気管１１は、ベース部１０１に取り付けられ、図示しない吸気管接続部を介して真空チャンバ等に接続される。ベース部１０１には、吸気管１１に接続される吸気口１１０と、吸気口１１０とポンプ機構３０との間を連絡する吸気通路１１１とが形成されている。排気管１２は、ケーシング１０２に取り付けられ、ポンプ機構３０によって吸気管１１を介して吸入された気体を装置外部へ排出する。排気管１２には、図示しないオイルミストトラップや排気管接続部等が接続される。

駆動部２０は、ポンプ機構３０を駆動するモータと、当該モータを収容するモータケース等で構成されており、ベース部１０１に取り付けられる。駆動部２０は、Ｙ軸方向に延在する回転軸２１を有し、回転軸２１をその軸回りに回転させる。回転軸２１は、上記モータの駆動軸に連結された軸部材であってもよい。この場合、上記軸部材は、上記駆動軸に直結されてもよいし、ベルトやギヤ等の回転伝達機構を介して駆動軸に接続されてもよい。回転軸２１は、例えば滑り軸受等によって回転可能に支持されている。

ポンプ機構３０は、２段（two-stage）式のゲーテ型ポンプユニットで構成される。図２は、ポンプ機構３０の詳細を示す拡大図である。ポンプ機構３０は、第１のシリンダブロック３１と、第２のシリンダブロック３２と、中間ブロック３２１と、サイドカバー３３とを有する。

第１のシリンダブロック３１は、ベース部１０１を構成する隔壁１１２に固定される。中間ブロック３２１は、第１のシリンダブロック３１と第２のシリンダブロック３２との間に固定され、回転軸２１を支持する滑り軸受７０が挿通される挿通孔３２２を有する。中間ブロック３２１は、第１のシリンダブロック３１の内部に第１のポンプ室Ｐ１を形成する。第１のポンプ室Ｐ１には、第１の回転体Ｒ１が回転可能に収容されている。第１の回転体Ｒ１は、回転軸２１に連結された第１のロータ４１と、第１のロータ４１の周囲に径方向へ摺動可能に取り付けられた一対の第１のベーン５１（第１の摺動部）とを有する。第１のベーン５１の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。

サイドカバー３３は、第２のシリンダブロック３２に固定され、これにより第２のシリンダブロック３２の内部に第２のポンプ室Ｐ２が形成される。第２のポンプ室Ｐ２には、第２の回転体Ｒ２が回転可能に収容されている。第２の回転体Ｒ２は、回転軸２１に連結された第２のロータ４２と、第２のロータ４２の周囲に径方向へ摺動自在に取り付けられた一対の第２のベーン５２（第２の摺動部）とを有する。第１のシリンダブロック３１、第２のシリンダブロック３２及びサイドカバー３３は、例えばＹ軸方向に軸方向を有する複数本のネジ部材Ｂを介して隔壁１１２に固定される。第２のベーン５２の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。

ポンプ機構３０は、貯留室１３に貯留されたポンプ油によって潤滑される。貯留室１３は、典型的には、大気圧又はその近傍の圧力に維持される。ポンプ機構３０には、ポンプ油を第１のポンプ室Ｐ１及び第２のポンプ室Ｐ２へそれぞれ供給するための潤滑ライン（油通路）が設けられている。上記潤滑ラインは、貯留室１３とポンプ室Ｐ１，Ｐ２との間でポンプ油を連通させる。

上記潤滑ラインは、第１の貫通孔Ｌ１と、第２の貫通孔Ｌ２と、第３の貫通孔Ｌ３と、第４の貫通孔Ｌ４とを有する。以下の説明では、個別に説明する場合を除き、第１〜第４の貫通孔Ｌ１〜Ｌ４を総称して潤滑ラインＬとも称する。

第１の貫通孔Ｌ１は、サイドカバー３３をＹ軸方向に貫通するように、回転軸２１の軸心から所定距離だけオフセットした位置に形成されている。第２の貫通孔Ｌ２は、第２のロータ４２をＹ軸方向に貫通し、第２のロータ４２の任意の回転位置で第１の貫通孔Ｌ１と整列することが可能なように、回転軸２１の軸心から上記所定距離だけオフセットした位置に形成される。

第３の貫通孔Ｌ３は、中間ブロック３２１をＹ軸方向に貫通し、第２のロータ４２の任意の回転位置で第２の貫通孔Ｌ２と整列することが可能なように、回転軸２１の軸心から上記所定距離だけオフセットした位置に形成される。第３の貫通孔Ｌ３の形成位置は特に限定されないが、本実施形態では、回転軸２１よりも重力方向に関して上方側に形成される。第４の貫通孔Ｌ４は、第１のロータ４１をＹ軸方向に貫通し、第１のロータ４１の任意の回転位置で第３の貫通孔Ｌ３と整列することが可能なように、回転軸２１の軸心から上記所定距離だけオフセットした位置に形成される。

ロータ４１，４２の回転により各ポンプ室Ｐ１，Ｐ２には負圧が形成され、貯留室１３とポンプ室Ｐ１，Ｐ２との間に圧力差が生じる。これにより貯留室１３に貯留されたポンプ油は、潤滑ラインＬを介して、第１及び第２のポンプ室Ｐ１，Ｐ２へ供給されることになる。

また、第１のポンプ室Ｐ１と駆動部２０との間において、回転軸２１の周囲にはオイルシールが装着されている。これにより第１のポンプ室Ｐ１から駆動部２０へのポンプ油の浸入が防止される。

図３は、図２における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図である。第２のポンプ室Ｐ２の内周面Ｎ２には、第２の吸気ポートＴ２と第２の排気ポートＥ２（排気口）とがそれぞれ形成されている。第２の吸気ポートＴ２は、第１のシリンダブロック３１、中間ブロック３２１及び第２のシリンダブロック３２に跨って形成された連絡通路１２１を介して第１の排気ポートＥ１（排気口）に連通している（図２参照）。第２の排気ポートＥ２は複数でも単数でもよい。第２の排気ポートＥ２は、第２のシリンダブロック３２を径方向又は概略径方向に貫通する。また、第２のシリンダブロック３２の周面には、第２の排気ポートＥ２を覆う排気弁Ｖ２がそれぞれ配置されている。排気弁Ｖ２はリード弁方式の逆止弁であり、第２の排気ポートＥ２内の圧力が所定値を超えたときに開弁し、気体を排出する。

第２のポンプ室Ｐ２は、回転軸２１に対して偏芯した円筒形状に形成されている。第２のロータ４２は、第２のポンプ室Ｐ２のＹ軸方向に沿った奥行寸法とほぼ同等の高さを有する円柱形状に形成されており、その軸心部には回転軸２１が固定されている。第２のベーン５２各々は、第２のロータ４２の周囲に１８０度間隔で放射状に形成された一対の溝内にそれぞれ配置されており、これらベーン５２の間には、第２のロータ４２及び回転軸２１を径方向に貫通するバネ６２が予め圧縮された状態で取り付けられている。

第２のベーン５２各々は、第２のロータ４２の回転による遠心力及びバネ６２の弾性力を受けて第２のロータ４２の径外方に付勢され、各ベーン５２の先端部が第２のポンプ室Ｐ２の内周面Ｎ２上に押し付けられる。そして、各ベーン５２の先端部は第２のポンプ室Ｐ２の内周面Ｎ２を第２の吸気ポートＴ２から第２の排気ポートＥ２へ向かって摺動する摺動部として機能し、第２の吸気ポートＴ２から第２の排気ポートＥ２へ気体を搬送する。このとき、第２のロータ４２は第２のポンプ室Ｐ２に対して偏芯して配置されているため、第２のロータ４２の回転位置において第２のベーン５２の突出量が変化し、したがって気体の搬送空間の容積も変化する。第２の排気ポートＥ２は上記搬送空間の容積が最も小さい領域に形成されているため、気体は圧縮されながら第２の排気ポートＥ２へ導かれることになる。

図２に示すように、第１のポンプ室Ｐ１は、第２のポンプ室Ｐ２と同様に、回転軸２１に対して偏芯した円筒形状に形成されているが、第１のポンプ室Ｐ１の容積は、第２のポンプ室Ｐ２の容積以上の大きさで形成されている。第１のポンプ室Ｐ１の内周面には、吸気通路１１１と連通する第１の吸気ポートＴ１と、第１のシリンダブロック３１を径方向に貫通する第１の排気ポートＥ１とがそれぞれ形成されている。第１の排気ポートＥ１は複数でも単数でもよい。また第１のシリンダブロック３１の周面には、各排気ポートＥ１を覆う排気弁Ｖ１がそれぞれ配置されている。排気弁Ｖ１はリード弁方式の逆止弁であり、第１の排気ポートＥ１内の圧力が所定値を超えたときに開弁し、気体を排出する。

第１のロータ４１は、第１のポンプ室Ｐ１のＹ軸方向に沿った奥行寸法とほぼ同等の高さを有する円柱形状に形成されており、その軸心部には回転軸２１が固定されている。第１のベーン５１各々は、第１のロータ４１の周囲に１８０度間隔で放射状に形成された一対の溝内にそれぞれ配置されており、これらベーン５１の間には、第１のロータ４１及び回転軸２１を径方向に貫通する複数のバネ６１が予め圧縮された状態で取り付けられている。そして第１の回転体Ｒ１もまた、第１のロータ４１を回転させることで第１のベーン５１各々を第１のポンプ室Ｐ１の内壁面を第１の吸気ポートＴ１から第１の排気ポートＥ１へ向かって摺動する摺動部として機能し、第１の吸気ポートＴ１から第１の排気ポートＥ１へ気体を搬送する。

ここで、ポンプ室Ｐ１，Ｐ２には、ロータ４１，４２の回転による排気動作の際に発生し得るパンチ音と称される異音を防止するための補助ガスが導入されてもよい。上記異音は、ポンプ室Ｐ１，Ｐ２における排気側の最終圧縮領域Ａｓ（図３参照）におけるポンプ室Ｐ１，Ｐ２の内周面とベーン５１，５２とポンプ油との相互干渉により発生するものである。そこで、上記補助ガスとしての微量の空気を最終圧縮領域Ａｓへ導入することで、上記異音の発生を抑制することができる。上記補助ガスは、シリンダブロック３１，３２にポンプ室Ｐ１，Ｐ２と連通可能に形成されたガス導入ラインＳ（図３参照）を介して貯留室１３あるいはポンプ外部の空気が最終圧縮領域Ａｓへ導入される。

（弁装置）
弁装置６０は、図１に示すように、吸気口１１０と第１のポンプ室Ｐ１との間に配置され、本実施形態では、吸気口１１０近傍の吸気通路１１１に設置される。弁装置６０は、油回転真空ポンプ１の運転停止中におけるポンプ油の真空チャンバ側への流入を阻止する逆流防止弁として構成される。

図４Ａ，Ｂは、弁装置６０の構成及び動作を説明する要部の概略側断面図である。弁装置６０は、弁支持部６１と、可動部６２と、弁部材６３と、付勢部材６４とを有する。

弁支持部６１は、内部空間を有する筐体構造を有し、吸気口１１０と対向するように吸気通路１１１の内部に設けられる。弁支持部６１は、例えば、吸気通路内周面の一部であって、吸気通路１１０を通過する気体の流れを阻害しない適宜の位置に設けられる。

可動部６２は、弁支持部６１の内部空間を第１の空間部６１１と第２の空間部６１２とに区画する。可動部６２は、ＸＹ平面に沿って弁支持部６１の内部に張設されたダイアフラムであり、両空間部６１１，６１２の圧力差によって変形可能な材料で構成される。

第１の空間部６１１は、通孔６１１ａを介して大気に連通している。上記大気は、例えばポンプ油の貯留室１３内の気体であり、通孔６１１と貯留室１３との間を連絡する大気通路Ｍ１を介して相互に接続される。これに限られず、上記大気は、ポンプ１の周囲の外気であってもよい。一方、第２の空間部６１２は、通孔６１２ａを介して吸気通路１１１の内部（第１のポンプ室Ｐ１）に連通している。したがって、第１の空間部６１１は、常時大気圧に維持される固定圧力室として構成されるのに対して、第２の空間部６１２は、ポンプ１の運転中あるいは停止中において圧力が変動する可変圧力室として構成される。

弁部材６３は、Ｚ軸方向に平行な連結軸６３１を有し、連結軸６３１を介して可動部６２に連結される。連結軸６３１は、弁支持部６１の天板６１３に設けられた挿通孔に挿通され、当該挿通孔に設けられたシールリング６１４を介して軸方向に移動可能に構成される。連結軸６３１と可動部６２との連結方法は特に限定されず、本実施形態では連結軸６３１の先端（図４Ａにおいて下端）と可動部６２の中心部とを相互に連結する締結具６３２が用いられる。

弁部材６３は、吸気口１１０の周囲に設けられた弁座１１０ｓに対して離着座可能に構成され、可動部６２の変形により、図４Ａに示す閉鎖位置（第１の位置）と、図４Ｂに示す開放位置（第２の位置）との間を移動可能に構成される。弁座１１０ｓに対向する弁部材６３の面（図において上面）には、弁部材６３の閉鎖位置において吸気口１１０を密閉するシールリング６３０が装着されている。

付勢部材６４は、弁部材６３と弁支持部６１の天板６１３との間に設けられ、弁部材６３を閉鎖位置へ向けて付勢するコイルばねで構成される。付勢部材６４は、油回転真空ポンプ１を停止させたときの弁部材６３の閉鎖位置への復帰をアシストするためのものであり、ポンプ運転中に弁部材６３の開放位置への移動を阻害しない比較的弱めのばね力に設定される。なお、付勢部材６４の付勢力は、少なくとも、第１の空間部６１１及び第２の空間部６１２がいずれも大気圧のときに図４Ａに示す弁部材６３の閉鎖位置を安定に維持できる大きさに設定される。

なお、可動部６２が弾性材料で構成されている場合など、弁部材６３が開放位置へ移動している間、可動部６２の弾性力で閉鎖位置へ向かう付勢力が得られる場合には、付勢部材６４の設置は省略されてもよい。

弁装置６０は、第１の空間部６１１と第２の空間部６１２との間の差圧が所定値以下のときは吸気口１１０を閉鎖する閉鎖位置（第１の位置）へ弁部材６３を移動させることが可能に構成される。一方、弁装置６０は、上記差圧が上記所定値を超えるときは吸気口１１０を開放する開放位置（第２の位置）へ弁部材６３を移動させることが可能に構成される。

上記所定値は、油回転真空ポンプ１の適正なポンプ機能と運転停止時における適切なポンプ油の逆流防止機能とを確保できる値であれば特に限定されず、可動部６２及び／又は付勢部材６４の弾性復帰力、可動部６２の受圧面積、弁部材６３のストローク等に応じて適宜設定可能である。

（油回転真空ポンプの動作）
次に、以上のように構成される本実施形態の油回転真空ポンプ１の動作について説明する。

油回転真空ポンプ１の運転前は、典型的には、吸気通路１１１、第１のポンプ室Ｐ１、第２のポンプ室Ｐ２等のポンプ内部は、大気圧の状態にある。したがって、弁装置６０において、第１の空間部６１１と第２の空間部６１２との間の差圧はゼロであり、弁部材６３は付勢部材６４の付勢力で図４Ａに示す閉鎖位置に維持される。

油回転真空ポンプ１が運転を開始すると、第１のロータ４１は、回転軸２１を介して伝達される駆動部２０の回転駆動力を受けて第１のポンプ室Ｐ１内で回転する。そして、第１のポンプ室Ｐ１の内壁面上を摺動する第１のベーン５１によって、吸気通路１１１内の気体が第１の吸気ポートＴ１を介して第１のポンプ室Ｐ１へ吸入され、圧縮された後、第１の排気ポートＥ１へ搬送される。

第２のロータ４２もまた、回転軸２１を介して伝達される駆動部２０の回転駆動力を受けて第２のポンプ室Ｐ２内で回転する。そして第２のポンプ室Ｐ２の内壁面上を摺動する第２のベーン５２によって、第２の吸気ポートＴ２から気体が吸入され、圧縮された後、第２の排気ポートＥ２へ搬送され、排気弁Ｖ２を開放して貯留室１３へ排出され、排気管１２を介して外気へ放出される。

第１のロータ４１及び第２のロータ４２の回転により、吸気通路１１１の内部が排気されると、通孔６１２ａを介して吸気通路１１１と連通する弁支持部６１の第２の空間部６１２の圧力も徐々に低下する。そして、第１の空間部６１１に対する２の空間部６１２の圧力の差が所定値を超えると、可動部６２が付勢部材６４の付勢力に抗して第２の空間部６１２側へ変形し、弁部材６３が弁支持部６１側へ移動を開始することで、吸気口１１０が開放される。これにより、吸気管１１に接続された真空チャンバ（図示略）内の気体が吸気通路１１１へ導入され、上述した第１及び第２のロータ４１，４２の動作により、真空チャンバの内部が排気される。弁部材６３は、吸気通路１１１の内圧の減少に伴って弁支持部６１へ接近し、最終的には、図４Ｂに示す開放位置まで移動する。

なお、例えば運転開始時のように、第１の排気ポートＥ１へ搬送された気体の圧力が所定値を超える場合、気体は排気弁Ｖ１を介して貯留室１３へ開放され、排気管接続部１２から排出される。また定常運転時等のように、第１の排気ポートＥ１から排出される気体の圧力が所定値以下の場合は、排気弁Ｖ１を開放せず連絡通路１２１を介して第２のポンプ室Ｐ２へ導入される。

また、第２のポンプ室Ｐ２で吸引される気体は、第１のポンプ室Ｐ１から排出され連絡通路１２１を介して第２の吸気ポートＴ２へ到達した気体であるため、第２のポンプ室Ｐ２において当該気体はさらに圧縮されて排気される。このため本実施形態の油回転真空ポンプ１は、圧縮比が高く、低い到達圧力を得ることができる。

一方、上述した各ポンプ室Ｐ１，Ｐ２におけるポンプ作用によって、ポンプ室Ｐ１，Ｐ２とタンク部１３との間に差圧が生じる。ポンプ油は、潤滑ラインＬを介してタンク部１３から各ポンプ室Ｐ１，Ｐ２へ導入され、各ポンプ室Ｐ１，Ｐ２において摺動部を潤滑する。同時に、潤滑ラインＬを介して、滑り軸受７０の内周面と回転軸２１の周面との間の環状の隙間にポンプ油が供給される。これにより滑り軸受７０と回転軸２１との間の潤滑性が高まり、回転軸２１が安定に支持される。

以上のようにして真空チャンバの内部が排気され、これが所定の減圧雰囲気にまで排気されると、真空チャンバにおいて所定の真空処理が実施される。真空処理中、油回転真空ポンプ１は、運転を継続してもよいし、運転を停止してもよい。

一方、真空チャンバの内部が減圧雰囲気に維持された状態で油回転真空ポンプ１の運転を停止させると、例えばガス導入ラインＳ（図３参照）を介して導入される補助ガス等により、各ポンプ室Ｐ１，Ｐ２の内圧が徐々に上昇し、これらに連通する吸気通路１１１の内圧も徐々に上昇する。その結果、弁装置６０における弁支持部６１の第２の空間部６１２の内圧も上昇するため、第１の空間部６１１との差圧が減少し、これが上記所定値以下となると、付勢部材６４の付勢力によって弁部材６３が図４Ａに示す閉鎖位置へ復帰する。

弁部材６３の閉鎖位置への復帰により、吸気口１１０と吸気通路１１１との間の連通が遮断される。これにより、油回転真空ポンプ１の運転停止に伴うポンプ室Ｐ１内のポンプ油やその蒸気が吸気通路１１１を介して吸気口１１０へ逆流することが阻止されるため、吸気管１１や真空チャンバあるいはこれらを接続する配管が、ポンプ油あるいはその蒸気で汚染されることを防止することができる。

以上のように、本実施形態における弁装置は、大気圧（第１の空間部６１１）とポンプ室内の圧力（第２の空間部６１２）との間の差圧を利用して、吸気口１１０を開閉するように構成されている。したがって、油圧ポンプを必要とすることなく、弁装置６０を動作させることができるとともに、ポンプ停止時におけるポンプ油の逆流を確実に防止することができる。

さらに本実施形態によれば、可動部６２に作用する第１及び第２の空間部６１１，６１２の差圧を利用して弁部材６３を開放位置へ移動させるため、ポンプの到達圧力付近において吸気口１１０の十分な開度を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

図５は、本実施形態に係る油回転真空ポンプの第２のポンプ室Ｐ２の構成を示す概略側断面図、図６は、弁装置６０１の概略側断面図である。

本実施形態に係る油回転真空ポンプは、逆流防止弁としての弁装置６０１を備える点で上述の第１の実施形態と共通するが、弁支持部６１における第２の空間部６１２が吸気通路１１１の内部ではなく、第２のポンプ室Ｐ２における排気側の最終圧縮領域Ａｓと連通している点で、第１の実施形態と異なる。

本実施形態においては、図５に示すように、第２のポンプ室Ｐ２を構成する第２のシリンダブロック３２には、第２の排気ポートＥ２の近傍にガス導入ラインＳが設けられており、このガス導入ラインＳを介して最終圧縮領域Ａｓに微量の補助ガス（大気）を導入することで第２の回転体４２の回転に伴う異音（パンチ音）の発生を抑制するように構成されている。そして、第２のシリンダブロック３２には、最終圧縮領域Ａｓに一端が開口する連絡通路Ｍ２が設けられており、この連絡通路Ｍ２の他端が図６に示すように弁装置６０１における第２の空間部６１２の通孔６１２ａに接続されている。

本実施形態の弁装置６０１においては、第２の空間部６１２が連絡通路Ｍ２を介してポンプ室Ｐ２の最終圧縮領域Ａｓに連通している。最終圧縮領域Ａｓには常時、微量の補助ガスが導入されるため、ポンプが運転を停止すると、この最終圧縮領域Ａｓから徐々に圧力が上昇する。最終圧縮領域Ａｓは、他の領域と比較して、ポンプ停止後に圧力が早期に上昇する。

したがって本実施形態によれば、ポンプ停止後における最終圧縮領域Ａｓの圧力上昇に連動して弁装置６０１における第２の空間部６１２の圧力を増加させることができるため、比較的速やかに弁部材６３を、吸気口１１０を遮蔽する閉鎖位置へ移動させることができる。これにより、ポンプ停止後の比較的早期に弁装置６０１による逆流防止機能が働くため、ポンプ油の逆流を確実に阻止することが可能となる。

なお、連絡通路Ｍ２は、第２のポンプ室Ｐ２ではなく、第１のポンプ室Ｐ１に設けられてもよい。この場合、弁装置６０１における第２の空間部６１２には、第１のポンプ室Ｐ１における排気側の最終圧縮領域の圧力が入力される。これにより、上記の例と同様の作用効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

図７は、本実施形態に係る油回転真空ポンプにおける弁装置６０２の概略側断面図である。本実施形態の弁装置６０２は、可動部６２と弁部材６３との間に設けられたリンク機構８０を有する。リンク機構８０は、可動部６２の移動量を増幅して弁部材６３へ伝達するように構成される。

リンク機構８０は、一対の第１の板状リンク８１と、一対の第２の板状リンク８２と、一対の支持板８３とを有する。一対の第１の板状リンク８１は、一端が弁部材６３の底面に回転可能に連結され、他端が一対の第２の板状リンク８２の一端に回転可能に連結される。一対の第２の板状リンク８２の他端は、弁支持部６１から吸気口１１０に向かって突出する連結軸６３１の先端部に回転可能に連結される。一対の支持板８３は、一端が一対の第２の板状リンク８２に回転可能に連結され、他端が弁支持部６１の天板６１３に固定されている。

ここで、支持板８３の一端は、第２の板状リンク８２の中間部よりも上記他端側（連結軸６３１側の端部）寄りの位置に連結されている。このため、第２の板状リンク８２の一端と支持板８３との連結点との長さ（図中ａで符示）と、第２の板状リンク８２の他端と支持板８３との連結点との長さ（図中ｂで符示）との比（ａ／ｂ）に応じた増幅率で、可動部６２（連結軸６３１）の移動量に対して弁部材６３の移動量が増幅される。

なお、上記構成の弁装置６０２においては、リンク機構８０により、図中、連結軸６３１の上方移動が弁部材６３の開放位置へ向かう下方移動に変換され、連結軸６３１の下方移動が弁部材６３の閉鎖位置へ向かう上方移動に変換される。したがって、弁支持部６１における第１及び第２の空間部６１１，６１２の上下の位置関係は、上述の第１の実施形態と反対になっており、図において、大気に連通する第１の空間部（圧力固定室）６１１は可動部６２の下方に形成され、ポンプ室Ｐ１（吸気通路１１１の内部）に連通する第２の空間部（圧力可変室）６１２は可動部６１２の上方に形成される。

また、付勢部材６４は、弁部材６３と連結軸６３１との間に配置されるが、第１の実施形態と同様に、弁部材６３と弁支持部６１との間に配置されてもよい。

以上のように構成される本実施形態の油回転真空ポンプにおいても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に本実施形態によれば、弁装置６０２がリンク機構８０を備えているため、弁部材６３のストロークを大きくすることができ、これによりポンプ運転中の吸気口１１０を通過する気体のコンダクタンスの確保が容易となる。

＜第４の実施形態＞
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。
図８Ａ，Ｂは、本実施形態に係る油回転真空ポンプにおける弁装置６０３の概略側断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態の弁装置６０３は、弁支持部６１と、可動部６２０と、弁部材６３と、付勢部材６４とを有する。弁支持部６１、弁部材６３及び付勢部材６４の構成は、上述の第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

可動部６２０は、弁支持部６１の内部空間を第１の空間部６１１と第２の空間部６１２とに区画する点で第１の実施形態と共通するが、本実施形態では、可動部６２０が両空間部６１１，６１２の圧力差によって非線形的に変形するように構成された点で、第１の実施形態と異なる。

すなわち本実施形態の可動部６２０は、ドーム状の屈曲変形部６２０ａを有する弾性変形可能な金属製又はゴム製の板材で構成される。弁部材６３の連結軸６３１は、屈曲変形部６２０ａの中心部に締結具６３２を介して固定されている。そして、屈曲変形部６２０ａは、図８Ａに示す弁部材６３の閉鎖位置（第１の位置）において第１の空間部６１１側に凸なる形状の第１の状態と、図８Ｂに示す弁部材６３の開放位置（第２の位置）において第２の空間部６１２側に凸なる形状の第２の状態とを有し、これら２つの状態のいずれかに比較的安定に保持される。

本実施形態の弁装置６０３においても、第１の実施形態と同様に、第１の空間部６１１と第２の空間部６１２との間の差圧が所定値以下のとき、弁部材６３は閉鎖位置へ移動し、上記差圧が上記所定値を超えるとき、弁部材６３は開放位置へ移動する。このとき、可動部６２０は、上述のような構成を有するため、上記差圧が上記所定値を超え、可動部６２０の変形により弁部材６３が閉鎖位置から開放位置へ移動した後は、可動部６２０を元の状態（第１の状態）へ変形させるのに必要な上記差圧の減少がない限り、可動部６２０の変形後の状態（第２の状態）が安定に保持されることになる。したがって、可動部６２０が第１の状態から第２の状態へ変化する上記所定値と、可動部６２０が第２の状態から第１の状態へ変化する上記所定値とは相互に一致せず、これら２つの状態変化は一定のヒステリシスを有する。

より具体的に、本実施形態においては、弁部材６３を閉鎖位置から開放位置へ移動させるときの上記差圧の所定値（第１の値）よりも、弁部材６３を開放位置から閉鎖位置へ移動させるときの上記差圧の所定値（第２の値）は、小さくなる。したがって、例えばポンプの運転開始時において、弁部材６３が開放位置へ移動した直後に真空チャンバ内の空気が吸気通路１１１の内部に多量に突入することで発生し得る第２の空間部６１２の内圧の上昇によって、弁部材６３が閉鎖位置へ直ちに復帰することがなくなり、弁部材６３の不用意な開閉動作が抑えられる。

このように本実施形態によれば、吸気通路１１１内の急激な圧力変動に対する弁部材６３の追従移動を阻止することができるため、例えばポンプ運転開始時における弁部材６３のハンチング現象を効果的に抑えることができる。これにより、上記ハンチング現象に伴う振動や異音の発生を抑え、円滑な排気動作を実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の第１〜第３の実施形態では、弁装置６０，６０１，６０２における可動部６２が弁支持部６１の空間部に張設された変形可能なダイアフラムで構成されたが、これに限られない。可動部は、例えば図９に示すように、弁支持部６１の内部空間を移動可能に構成されたピストン６２１で構成されてもよい。このような構成においても、上述の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、以上の第４の実施形態では、弁部材６３の開閉移動にヒステリシス機能をもたせたが、このような構成は第１〜第３の実施形態にも同様に適用可能である。また、以上の第４の実施形態では、弁部材６３の開閉移動のヒステリシス機能を可動部６２０の構造で実現したが、これに限られず、付勢部材６４やリンク機構８０の構造で弁部材６３の開閉移動のヒステリシス機能を実現するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、油回転真空ポンプとして、２段（two-stage）式のゲーテ型ポンプユニットを例に挙げて説明したが、これに限られず、１段式のポンプユニットで構成されてもよい。また、カム型、搖動ピストン型等の他の形式の油回転真空ポンプにも同様に適用可能である。

さらに以上の実施形態では、油圧ポンプを備えていない油回転真空ポンプを例に挙げて説明したが、これに限られず、油圧ポンプを備えた油回転真空ポンプにも同様に適用可能である。

１…油回転真空ポンプ
１０…ポンプ本体
１３…貯留室
４１，４２…ロータ（回転体）
５１，５２…ベーン（摺動部）
６０，６０１，６０２…弁装置
６１…弁支持部
６２，６２０，６２１…可動部
６３…弁部材
６４…付勢部材
８０…リンク機構
１１０…吸気口
６１１…第１の空間部
６１２…第２の空間部
Ｍ２…連絡通路
Ｐ１，Ｐ２…ポンプ室
Ｓ…ガス導入ライン

Claims (5)

1. 吸気口と、排気口と、ポンプ油を貯留する貯留室と、前記吸気口と前記排気口とに連絡するポンプ室と、前記ポンプ室に回転可能に配置され前記吸気口から前記排気口へ向かって前記ポンプ室の内周面を摺動する複数の摺動部を有する回転体と、前記貯留室と前記ポンプ室との間で前記ポンプ油を連通させる油通路と、を有するポンプ本体と、
   内部空間を有する弁支持部と、大気に連通する第１の空間部と前記ポンプ室に連通する第２の空間部とに前記内部空間を区画する可動部と、前記可動部に連結され前記弁支持部に移動可能に支持される弁部材とを有し、前記第１の空間部と前記第２の空間部との間の差圧が所定値以下のときは前記吸気口を閉鎖する第１の位置へ前記弁部材を移動させ、前記差圧が前記所定値を超えるときは前記吸気口を開放する第２の位置へ前記弁部材を移動させる弁装置と
   を具備し、
   前記ポンプ本体は、前記ポンプ室の排気側の領域に異音防止用の補助ガスを導入可能なガス導入ラインをさらに有し、
   前記弁装置は、前記第２の空間部と前記ポンプ室の排気側の領域とを相互に連通させる連絡通路をさらに有する油回転真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の油回転真空ポンプであって、
   前記弁装置は、前記弁部材と前記弁支持部との間に設けられ前記弁部材を前記第１の位置へ向けて付勢する付勢部材をさらに有する
   油回転真空ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の油回転真空ポンプであって、
   前記可動部は、前記内部空間に張設されたダイアフラム、又は前記内部空間に移動可能に配置されたピストンである
   油回転真空ポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の油回転真空ポンプであって、
   前記弁装置は、前記可動部と前記弁部材との間に設けられ前記可動部の移動量を増幅して前記弁部材へ伝達するリンク機構をさらに有する
   油回転真空ポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の油回転真空ポンプであって、
   前記弁部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させるときの前記所定値は、第１の値を有し、
   前記弁部材を前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させるときの前記所定値は、前記第１の値よりも小さい第２の値を有する
   油回転真空ポンプ。

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