JPH05209594A - スクリュー真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】気体に含まれ吸い込まれる異物を前室内に滞留
し、スクリューロータの噛みあいを阻害させない。 【構成】スクリューロータ１，２が噛み合いケーシング
３に収納され、ケーシング３の上部外側にエンドカバー
４が接合され、その中央上部に吸入口１１がある。ケー
シング３の上に端蓋３４が固定され、それとケーシング
の上端部３２とのすきまは吸入ポート１４となる。エン
ドカバー４の内側は前室１２と呼ぶ空間を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空槽の排気装置に係
り、特に、装置内部に吸い込む気体に混入して浸入する
固体異物がスクリューロータに噛み込むことを防ぐこと
により回転の妨げを排除した、信頼性と耐久性を向上さ
せるのに好適な構造のスクリュー真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大気圧から排気できるスクリュー
真空ポンプの歯形形状としてスクリュー式圧縮機に多用
されているものと同様の多条ねじで干渉の無い歯形と実
開昭63−14884 号公報にある１条あるいは２条の角ねじ
による歯形（矩形歯形と呼ぶことにする）が知られてい
る。これら２種類の歯形はそれぞれ一長一短あり、真空
ポンプの用途に応じて使い分けられている。

【０００３】真空ポンプは本来、気体を排出することを
目的とするが、気体中に異物が混入していることは少な
くない。例えば、半導体製造過程で生じる副反応生成物
は真空ポンプ内部で固化することによって害を及ぼす
が、この対策については特開平2−245493 号公報に述べ
られている。気体に混入する異物は他にもある。真空容
器内部に固体異物や粉体が存在し、排気とともに真空ポ
ンプに吸い込まれることもありうる。また、ガラス製真
空容器の排気中に容器が粉砕しその破片を大気とともに
吸い込んでしまう事故も起こりうる。

【０００４】ここでスクリュー真空ポンプの気体を排出
する原理を述べる。スクリューロータの表面に刻まれた
歯溝はスクリューロータを収納しているケーシングのボ
ア面に囲まれて、螺旋状の空間を形成する。この空間は
他方のスクリューロータの歯によって複数の作動室と呼
ぶ空間に分割される。二つのスクリューロータを同期を
とって回転させると作動室は軸方向に移動する。作動室
が端面まで移動するとボア端面があるので、ボア端面が
作動室の一端を塞ぎ、作動室容積を縮小させる。作動室
容積がある値まで縮小した時に作動室と吐出口が連通
し、作動室内の気体を吐出する。

【０００５】従来の外周すべてがボアに囲まれたスクリ
ューロータでは、作動室に気体が吸いこまれるのはスク
リューロータの端部からである。一対のスクリューロー
タの回転によって吸い込み側端面では次々と作動室が生
まれ、大きくなる。それにつれて気体も作動室を満たし
ていくので、結果的に作動室に吸い込まれたことにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】真空ポンプが気体を排
出しようとする容器の内部は十分に清浄であるという保
証は無い。場合によっては、容器内部にあった粉塵が気
体の流れにのって真空ポンプに吸い込まれてしまう。ま
た、容器そのものの強度が不足しており、圧力差で破壊
し、容器の破片を真空ポンプが吸い込んでしまうことも
ありうる。粉塵や容器の破片などの異物は真空ポンプ内
部に浸入すると次のような障害を引き起こす。スクリュ
ーロータの噛みあいは高精度に行われるので、そこに異
物が噛み込まれるとスクリューロータ表面に傷をつけて
しまう。あるいは回転を阻害し、運転不能に陥ってしま
う。

【０００７】従来の真空ポンプではこれらの点に十分な
考慮がなされておらず、吸入口に網状のフィルタ等を備
えておくにすぎなかった。また、作動室への吸込はスク
リューロータの端部からで、その真上に吸入口が位置す
る構造が多くなされていた。そのため、固体異物が吸入
口から侵入すると直接にスクリューロータ噛み合い部に
噛み込まれやすかった。また、異物吸い込み後には、そ
れを取り除くために分解，洗浄，組立ての一連の作業が
必要であった。この作業は多大の労力を必要とし、また
生産ラインなどでは真空ポンプの復旧を待つ間、生産活
動の一時中断を余儀なくされていた。

【０００８】本発明の目的は、排出する気体に異物が混
入していても障害が発生しにくく、また異物の除去が容
易な真空ポンプを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、真空ポンプを以下のように構成する。

【００１０】十分な体積を持つ閉じた空間（以下、前室
と称す）をボアに隣接し、ボアの吸入側端部に設ける。
前室は吸入口に直結し、真空ポンプ本体に吸入口から入
った気体がまず通過する空間である。前室の容積は大き
くそこを通過する気体の流路断面積は吸入口や次に述べ
る吸入ポートに比べて十分に広い。前室とボアは吸入ポ
ートと呼ぶことにする気体流路を介してつなげておく。
吸入ポートはボアの側面の一部を削除して形成する。

【００１１】吸入口はボアの軸方向延長上に設け、ま
た、吸入ポートを形成するにあたってボア端面は削除し
ない方が、本発明の効果を十分に活かせる。また、真空
ポンプ全体をコンパクトにできるので望ましい。

【００１２】

【作用】前記手段は以下のように作用する。

【００１３】スクリューロータの回転によって気体が吸
入口から真空ポンプの内部に吸い込まれる。前室を通過
する気体の流路断面積は吸入口や吸入ポートに比べて広
いので流速は低下する。すると気体は運んできた異物を
運びきれなくなる。前室内に異物を残して、気体だけが
吸入ポートからボア内部に吸い込まれる。したがって、
スクリューロータの噛みあい部に異物が噛み込まれスク
リューロータ表面を傷つけたり、運転不能になりにく
い。また、たとえ一部の異物がボア内部に吸い込まれた
としても、それらは極めて小さいので気体とともにスク
リューロータによって運ばれ、そのまま排出されるので
問題無い。

【００１４】ただし、ボア端面が開いていて、しかも吸
入口がボアの近くや上方に位置していると、異物をそこ
から吸い込みやすいので本発明の効果が無くなってしま
う。なぜなら、気体の流速が低下し異物が落下した時、
その近くや真下に吸入口やスクリューロータの噛みあい
部が露出していると、異物が容易に浸入してしまうから
である。

【００１５】そこで、吸入口をボアの軸方向延長上に設
け、また、ボア端面は塞いでおく方が、異物の浸入を阻
止しやすい。こうすると異物は気体の流速が低下した後
に慣性で動いてもボア端面の蓋部材に衝突し、速度を落
し落下して留まるので、ボア内に吸い込まれにくい。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１ないし図３を用
いて説明する。図１は本発明のスクリュー真空ポンプの
一実施例の正面からの断面図である。図２は同実施例の
側面からの断面図である。図３は同実施例の斜視図であ
る。

【００１７】１条の左ねじの矩形歯形を持ったスクリュ
ーロータ１と右ねじの矩形歯形を持ったスクリューロー
タ２が噛み合い、内側にボア３０が形成されているケー
シング３に収納されている。ケーシング３の長さはロー
タよりも短く、上端部３２はスクリューロータ１，２の
歯にそって螺旋をえがいている。ケーシング３の外側に
はフランジ３１が張り出し、そこにエンドカバー４が密
閉構造で接合される。接合部付近の内側にはケーシング
３とエンドカバー４に囲まれて下に凹の空間であるポケ
ット１３が形成される。エンドカバー４の中央上部には
吸入口１１が開けられ、真空容器と配管接続される。ケ
ーシングの上端部３２には複数のポートピン３３が上へ
向いて固定され、それらの上端に端蓋３４が固定され
る。端蓋３４はスクリューロータ１，２と非接触で端面
の全面を塞ぎボア端の内面を形成する。ケーシングの上
端部３２と端蓋３４の間のすきまは吸入ポート１４とな
る。エンドカバー４の内側でメインケーシング３と端蓋
３４の外側はポケット１３を含めて前室１２を形成す
る。

【００１８】スクリューロータ１，２とケーシング３の
内壁、すなわち、ボア３０は僅かなすきまをはさんで接
触しない。各々のスクリューロータの歯溝はボア３０の
面と他方のスクリューロータの歯によって閉じられて作
動室１５と呼ばれる空間を形成している。二つのスクリ
ューロータの共通領域のボア下端にはギアケース５に吐
出ポート１６が設けられ、外部へ配管接続する。

【００１９】スクリューロータ１は突き通して固定され
た回転軸２１を上軸受２２と下軸受２３によって軸支さ
れ、また、軸シール２４が上軸受２２の上側に備えられ
て潤滑油や空気の出入りを阻止する。回転軸２１には同
期歯車２５が具えられ、それが他方のスクリューロータ
２の回転軸に具えられた同期歯車と噛み合って回転する
ことにより、回転動力を伝達し二つのスクリューロータ
の回転同期を維持する。同期歯車２５にはまた中間歯車
２６を介して電動機２８の出力軸に締結された駆動歯車
２７が噛み合う。電動機２８によって発生した回転は増
速してスクリューロータへ伝えられる。ギアケーシング
５の内部の底には潤滑油２９が溜められていて軸受や歯
車に供給される。

【００２０】本スクリュー真空ポンプは次に示すように
働く。

【００２１】電動機２８によって発生した回転は駆動歯
車２７から中間歯車２６を経由して同期歯車２５に増速
して伝達される。同期歯車２５同士で二つのスクリュー
ロータ１，２が同期回転される。すると作動室１５は軸
方向下向きに移動し、内部に閉じ込めた気体を上から下
へ移送する。この働きによって外部の真空槽の中の空気
は吸入口１１から前室１２に吸い込まれ、吸入ポート１
４から作動室１５に入り、移送と圧縮を受けた後、吐出
ポート１６から排出される。

【００２２】気体に混入している異物は気体の流れにの
って、吸入口１１から前室１２に入る。そのうち、重い
ものは端蓋３４の上面に衝突し、速度を失ってそこに留
まる。また、軽いものも気体が外周部に行くにつれ流速
が次第に低下し気体の流れから振り落される。それらは
流速の最も遅く、かつ下方に位置するポケット１３に滞
留する。

【００２３】気体中の異物は端蓋３４上やポケット１３
に滞留するので気体のみが吸入ポート１４から吸い込ま
れ、スクリューロータ１，２の噛みあいに異物が混入す
ることは無い。非常に軽く小さい異物が吸入ポート１４
から吸い込まれることはあり得るが、スクリューロータ
１，２の噛みあいには影響しない。それはそのまま作動
室１５によって気体とともに移送され吐出ポート１６か
ら排出される。

【００２４】異物を多量に滞留させたままの運転は好ま
しくないので、定期的あるいは異物の吸込が確認された
後に溜った異物を取り除く必要がある。本実施例はこの
時にも分解，清掃，組立が容易な構造である。滞留した
異物を取り除くにはエンドカバー４を上方に引き抜くだ
けでよい。さらに、スクリューロータ１，２の表面やボ
ア内面の清掃を行うにも、図３に示すように、各部材を
上から順に引き抜いていくだけで、分解できる。また、
組立も逆にするだけよく単純である。

【００２５】本実施例によれば重いものから軽いものま
で気体に含まれて吸い込まれる異物のほぼ全量を前室１
２内に滞留させ、スクリューロータの噛みあいを阻害さ
せない。また、吸い込んだ異物を取り除く作業が簡単で
ある。

【００２６】本発明の第２の実施例を図４を用いて説明
する。図４は本発明のスクリュー真空ポンプの第２の実
施例の正面からの断面図である。なお、本実施例におい
て第１の実施例と共通する部分については説明を省略す
る。

【００２７】端蓋３４には開口部があり、回転軸２１が
そこを突き抜け端蓋３４の上部に設ける回転翼４１に締
結される。吸入口１１は回転軸２１の中心上方に位置す
る。エンドカバー４の外周部の内面にはゴム製ライニン
グ４２を備える。

【００２８】本実施例は以下のように機能する。運転
中、回転翼４１はスクリューロータ１とともに回転して
いる。吸入口１１から浸入した固体異物は回転翼４１に
衝突し、その遠心力によって外周方向へ飛ばされる。そ
して、ゴム製ライニング４２に衝突するが、ゴム製ライ
ニング４２は反発係数が小さいので、異物の速度を吸収
して停止させる。異物はそのまま落ちてポケット１３に
滞留する。

【００２９】本実施例によれば、回転翼４１の働きで気
体中の固体異物を大小をとわずポケット１３に落し、集
めておけるので清浄作業が容易である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば排出する気体に異物が混
入しており、気体とともに異物を吸入してしまっても障
害が発生しにくい真空ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクリュー真空ポンプの第１の実施例の正面断
面図。

【図２】スクリュー真空ポンプの第１の実施例の側面断
面図。

【図３】スクリュー真空ポンプの第１の実施例の同実施
例の斜視図。

【図４】スクリュー真空ポンプの第２の実施例の正面断
面図。

【符号の説明】

１…スクリューロータ、３…ケーシング、４…エンドカ
バー、５…ギアケース、１１…吸入口、１２…前室、１
３…ポケット、１４…吸入ポート、１５…作動室、１６
…吐出ポート、２１…回転軸、２２…上軸受、２３…下
軸受、２５…同期歯車、２６…中間歯車、２７…駆動歯
車、２８…電動機、２９…潤滑油、３０…ボア、３１…
フランジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行をなす二軸の周りを互いに噛みあって
   反対方向に同期して回転し、互いにねじれの向きが逆で
   ある歯が刻まれている二つのスクリューロータと、吸入
   ポートと吐出ポートを有し、前記二つのスクリューロー
   タをそれぞれ収容し、かつ互いに共有する空間を持つ二
   つの円柱状空間で１組をなすボアを有するケーシングを
   具えたスクリュー真空ポンプにおいて、 閉じた空間を前記ボアに隣接して前記ボアの前記吸入ポ
   ート側に設け、前記閉じた空間は外部側からの吸入口と
   つながり、前記ボアと前記吸入ポートと呼ぶ気体流路を
   介してつながり、前記吸入ポートは前記ボアの外周面の
   一部を削除して形成されたことを特徴とするスクリュー
   真空ポンプ。