JPH06330875A - 排気ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータとケーシングとの隙間の量がその設定
値と等しくなるように補正し、これにより所望の真空状
態が得られるようにする。 【構成】 ケーシング１とロータ２，３との隙間ａの量
を検出するギャップセンサ部１０と、隙間ａの部分の温
度を検出する温度センサ部１１を設ける。隙間ａの量が
その設定値と等しくない場合には、熱量演算部１４が両
センサ部１０，１１での検出結果に基いて熱量を演算す
ると共に、この演算結果に基いて調整された冷却加熱媒
体が流体供給装置１７から各管路１８を介してケーシン
グ１を冷却あるいは加熱し、これにより、ケーシング１
を収縮あるいは膨脹させ、隙間ａの量をその設定値と等
しくする。なお、熱量演算部１４で演算される熱量はケ
ーシング１の収縮または膨脹により上記隙間ａの量をそ
の設定値と等しくするために必要な熱量とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は気体を排気して真空状
態を形成する排気ポンプに関し、特に、ロータとケーシ
ングとの隙間の量がその設定値と等しくなるように補正
することができ、これにより所望の真空状態が得られる
ようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の排気ポンプはケーシ
ング内に一対のロータが収納されていると共に、これら
の両ロータは互いに外周面どうしが向かい合いながら各
軸心回りに連動して回転するように構成されている一
方、両ロータの外周面には螺旋状の歯をそれぞれ有し、
この各歯は互いに噛み合いかつねじれの向きが逆となる
ように形成されている。

【０００３】つまり、この排気ポンプは、上記の如く両
ロータが連動して回転すると、ロータの一端側（高真空
側）からケーシングの吸入口を介しケーシング内部に気
体を吸気すると共に、このように吸気した気体は両ロー
タ間の隙間等を経てロータの他端側（低真空側）からケ
ーシングの排気口を介しケーシング外部に排気され、こ
れによりロータの一端側に真空状態を形成するように構
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の排気ポンプにあっては、ケーシングとロー
タとの隙間の量をその設定値と等しく補正する手段は何
等設けられてなく、ケーシングとロータとは組み立てた
状態のままであるため、ロータとケーシングとの隙間の
量がその両者の加工精度や組立精度、及びロータの振れ
回り等により設定値と異なることは避けられず、しか
も、ポンプ運転時には軸受やモータ等の発熱により上記
のような隙間の量が大きく異なる場合もあるので、常
時、ロータとケーシングとの隙間の量をその設定値と等
しくすることができず、このため、所望の真空状態が得
られない。

【０００５】この発明は上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ロータとケーシングと
の隙間の量がその設定値と等しくなるように補正し、こ
れにより所望の真空状態が得られる排気ポンプを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ケーシング内に収納され
た一対のロータが互いに連動しながらその各軸心回りに
回転して気体を排気する排気ポンプにおいて、上記ロー
タとケーシングとの隙間の量がその設定値と等しくなる
ように補正する隙間量補正手段を設けたことを特徴とす
る。

【０００７】請求項２に記載の発明は、隙間量補正手段
が、ロータとケーシングとの隙間の量を検出するギャッ
プセンサ部と、上記隙間の部分の温度を検出する温度セ
ンサ部と、ケーシングの収縮または膨脹により上記隙間
の量がその設定値と等しくなるのに必要な熱量を上記ギ
ャップセンサ部及び温度センサ部での検出結果に基き演
算する熱量演算手段と、この熱量演算手段での演算結果
に基いて上記ケーシングを冷却あるいは加熱して上記隙
間の量をその設定値と等しくする冷却加熱手段とからな
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明によれば、ロータとケーシングとの隙
間の量がその設定値と異なる場合には、隙間量補正手段
により上記隙間の量がその設定値と等しくなるように補
正される。

【０００９】特に、請求項２に記載の発明にあっては、
冷却加熱手段が熱量演算手段での演算結果に基いてケー
シングを冷却あるいは加熱して上記隙間の量をその設定
値と等しくする。

【００１０】

【実施例】以下、この発明に係る排気装置の一実施例に
ついて図１及び図２を用いて詳細に説明する。

【００１１】この排気装置は図１に示す如くケーシング
１内に一対のロータ２，３が収納されていると共に、こ
の両ロータ２，３はその外周面どうしが互いに向かい合
うように配設されている一方、両ロータ２，３の外周面
には螺旋状の歯２ａ，３ａがそれぞれ設けられており、
この各歯２ａ，３ａは互いに噛み合いかつねじれの向き
が逆となるように形成されている。

【００１２】また、上記両ロータ２，３にはその各軸心
線を貫くように回転軸４，５が一体にそれぞれ装着され
ており、これらの回転軸４，５の両端側はベアリング
６，６を介してケーシング１に取り付けられていると共
に、両回転軸４，５の一端側には歯車７，８が装着され
ており、これらの歯車７，８は互いに噛み合うように構
成されている。

【００１３】さらに、上記一方の回転軸４の一端側には
駆動モータ（図示省略）が連結されており、この駆動モ
ータはロータ２と一体に回転軸４をその軸心回りに回転
させるように構成されている。

【００１４】つまり、上記両ロータ２，３は、駆動モー
タ（図示省略）を起動すると、その回転力が一方の回転
軸４から歯車７，８を介し他方の回転軸５に伝達され、
互いに連動しながらその各軸心回りに回転するように構
成されている。

【００１５】また、この排気装置には上記ケーシング１
とロータ２，３との隙間の量がその設定値と等しくなる
ように補正する隙間量補正手段が設けられており、次
に、この隙間量補正手段について説明する。

【００１６】上記ケーシング１とロータ２，３との間に
はケーシング１の内壁面側に複数の検知部９，９…が設
けられており、これらの検知部９，９…は上記ロータ
２，３の一端外周面側及び他端外周面側に位置しかつそ
のロータ２，３の外周面に沿って配置されている。

【００１７】また、上記各検知部９，９…はギャップセ
ンサ部１０及び温度センサ部１１を内蔵しており、その
ギャップセンサ部１０はケーシング１とロータ２，３と
の隙間、特に、ケーシング１の内壁面とロータ２，３に
有する歯２ａ，３ａの先端との隙間ａの量を検出すると
共に、この検出結果を付属の制御装置１２へ出力するよ
うに構成されている一方、温度センサ部１１は上記隙間
ａの部分の温度を検出すると共に、この検出結果を上記
と同様に制御装置１２へ出力するように構成されてい
る。

【００１８】さらに、上記制御装置１２は比較手段１３
や熱量演算手段１４を有し、この比較手段１３はギャッ
プセンサ部１０での検出結果の適否、即ち現在の隙間ａ
の量とその設定値とを比較して、現在の隙間ａの量がそ
の設定値と等しいかどうかを判断する他、その現在の隙
間ａの量は調節できる範囲内にあるかどうか、及び温度
センサ部１１での検出結果に基き現在の温度は調整でき
る範囲内にあるかどうかを判断するように構成されてい
る。

【００１９】一方、上記熱量演算手段１４はケーシング
１の収縮または膨脹により上記隙間ａの量がその設定値
と等しくなるのに必要な熱量を演算するもので、このよ
うな演算は上記ギャップセンサ部１０及び温度センサ部
１１での検出結果に基き実行されると共に、その演算結
果は冷却加熱手段１５へ出力される。

【００２０】また、上記冷却加熱手段１５は流体温度調
整装置１６及び流体供給装置１７を有し、流体温度調整
装置１６は熱量演算手段１４での演算結果（ケーシング
１の収縮または膨脹により隙間ａの量がその設定値と等
しくなるのに必要な熱量）に基いて流体供給装置１７内
に有する冷却加熱媒体の温度及び後述する各管路１８，
１８…への供給量を調整するように構成されている。

【００２１】一方、上記流体供給装置１７は複数の管路
１８，１８…を備えており、これらの管路１８，１８…
は上記検知部９の数だけ互いに独立して設けられている
と共に、流体温度調整装置１６により上記の如く調節さ
れた冷却加熱媒体がケーシング１、特に検知部９の周辺
を循環して再び流体供給装置１７に戻るように配管され
ている。

【００２２】つまり、上記冷却加熱手段１５は、流体温
度調整装置１６が熱量演算手段１４での演算結果（ケー
シング１の収縮または膨脹により隙間ａの量がその設定
値と等しくなるのに必要な熱量）に基いて冷却加熱媒体
の温度及び供給量を調整すると共に、このように調節さ
れた冷却加熱媒体が流体供給装置１７から管路１８，１
８…を介しケーシング１を冷却あるいは加熱し、これに
より、ケーシング１を収縮あるいは膨脹させて、上記隙
間ａの量をその設定値と等しくするように構成されてい
る。

【００２３】なお、上記熱量演算手段１４での熱量の演
算において必要な冷却加熱媒体の温度は例えば式（１）
を用いて求めることが可能であるが、この式（１）は単
純化モデルであるため、実際に熱量の演算を行う際は、
管路１８の熱損失、その管路１８を流れる冷却加熱媒体
の種類、ロータ２，３の熱膨脹率、並びにロータ２，３
の径が単純でなく複雑であること等を考慮する必要があ
る。

【００２４】 Ａ＝（（Ｂ−Ｃ）／（Ｄ＊Ｅ））＋Ｆ …（１） Ａ：温度 Ｂ：隙間ａの設定値 Ｃ：実際の隙間ａの量（ギャップセンサ部１０での検出
結果） Ｄ：ケーシング１の熱膨張係数 Ｅ：ケーシング１の径 Ｆ：隙間ａの温度（温度センサ部１１での検出結果） 次に、上記の如く構成された排気装置の動作について図
１及び図２を基に説明する。

【００２５】この排気装置によれば、図１に示すよう
に、駆動モータ（図示省略）を起動すると、その回転力
が一方の回転軸４から歯車７，８を介して他方の回転軸
５に伝達され、両ロータ２，３が互いに連動しながらそ
の各軸心回りに回転する。

【００２６】これにより、両ロータ２，３の一端側（高
真空側）からケーシング１の吸入口（図示省略）を介し
ケーシング１内部に気体を吸入すると共に、このように
吸入した気体はロータ２，３の他端側（低真空側）から
ケーシング１の吐出口（図示省略）を介しケーシング１
外部に吐出し、その結果、ロータ１の一端側に真空状態
が形成される。

【００２７】この際、例えば、ケーシング１とロータ
２，３との隙間ａの量がその設定値と異なる場合には、
隙間量補正手段により上記隙間ａの量がその設定値と等
しくなるように補正される。

【００２８】即ち、図２に示すように、制御装置１２が
作動すると（ステップ１００）、ギャップセンサ部１０
ではケーシング１とロータ２，３との隙間ａの量を検出
し、その検出結果を制御装置１２へ出力する（ステップ
１０２）。この時点から、制御装置１２の比較手段１３
においてはギャップセンサ部１０での検出結果、即ち現
在の隙間ａの量とその設定値とを比較する（ステップ１
０４）。

【００２９】ここで、現在の隙間ａの量がその設定値と
等しくない、つまり現在の隙間ａの量が適正でないとい
う比較の結果を得た場合には、制御装置１２の比較手段
１３において、現在の隙間ａの量が調整できる範囲内に
あるか否かを判断する（ステップ１０６）。

【００３０】また、制御装置１２が作動すると、温度セ
ンサ部１１では上記隙間ａの部分の温度を検出し、その
検出結果を制御装置１２へ出力する（ステップ１０
８）。この時点から、制御装置１２の比較手段１３にお
いては、温度センサ部１１での検出結果、即ち隙間ａの
部分における現在の温度が調整できる範囲内にあるか否
かも判断する（ステップ１１０）。

【００３１】このようにして、ステップ１００〜１０６
の処理、及びステップ１０８〜１１０の処理が並列的に
実行されると共に、ステップ１０６の処理において、現
在の隙間ａの量が調整できる範囲内にあると判断し、か
つステップ１１０の処理において、隙間ａの部分におけ
る現在の温度が調整できる範囲内にあると判断した場合
には、制御装置１２の熱量演算手段１４がギャップセン
サ部１０及び温度センサ部１１での検出結果（現在の隙
間ａの量、及びその隙間ａの部分における現在の温度）
に基いて熱量を演算する。なお、ここで演算される熱量
はケーシング１の収縮または膨脹により上記隙間ａの量
をその設定値と等しくするために必要な熱量である（ス
テップ１１２）。

【００３２】その後、流体温度調整装置１６が熱量演算
手段１４での演算結果（ケーシング１の収縮または膨脹
により上記隙間ａの量をその設定値と等しくするために
必要な熱量）に基いて冷却加熱媒体の温度及び各管路１
８，１８…への供給量を調整すると共に（ステップ１１
４）、このように調節された冷却加熱媒体が流体供給装
置１７から管路１８，１８…を介しケーシング１等を冷
却あるいは加熱し、これにより、上記ケーシング１が収
縮あるいは膨脹し、上記隙間ａの量がその設定値と等し
くなるように補正される一方（ステップ１１６）、再
び、ステップ１０２及び１０４の処理に戻る。

【００３３】なお、上記ステップ１０４の処理におい
て、現在の隙間ａの量がその設定値と等しい、つまり現
在の隙間ａの量が適正であるという比較結果を得た場合
には、ステップ１０２の処理に戻り、また、ステップ１
０６の処理、又はステップ１１０の処理において、現在
の隙間ａの量が調整できる範囲内でない、あるいはその
隙間ａの部分における現在の温度が調整できる範囲内で
ないと判断した場合には異常であることを報知する（ス
テップ１１８）。

【００３４】また、この排気装置によると、上記のよう
な設定値の変更により、ケーシング１とロータ２，３と
の隙間ａを全体的に広くあるいは狭く設定し、ロータ１
の一端側に形成される真空状態の到達圧力を任意に調節
することができる。

【００３５】したがって、上記実施例の排気装置によれ
ば、ロータとケーシングの加工精度や組立精度、及びロ
ータの振れ回り等によりロータとケーシングとの隙間の
量がその設定値と異なったり、あるいはポンプ運転時に
おける軸受やモータ等の発熱により上記のような隙間の
量がその設定値と大きく異なった場合でも、ケーシング
の収縮または膨脹により上記隙間の量がその設定値と等
しくなるので、常時、ロータとケーシングとの隙間の量
をその設定値と等しくすることができ、これにより安定
した真空状態が得られる。

【００３６】なお、上記実施例においては、ケーシング
の収縮または膨脹によりロータとケーシングとの隙間の
量がその設定値と等しくなるのに必要な熱量をギャップ
センサ部及び温度センサ部での検出結果に基き演算する
ように構成したが、これに代えて、例えば、ギャップセ
ンサ部及び温度センサ部での検出結果等と上記のような
必要な熱量との関係を記憶したテーブルを予め用意して
おき、このテーブルからギャップセンサ部及び温度セン
サ部での検出結果等を基に上記のような必要な熱量を直
接得るように構成してもよいことは勿論である。

【００３７】また、上記実施例では、検知部について
は、ロータの一端外周面側及び他端外周面側に設けかつ
そのロータの外周面に沿って配置したが、これに限定さ
れることはなく、例えばロータの中央外周面側に設ける
等、適宜その位置を変更することができる。

【００３８】さらに、この発明にあっては、上記実施例
の排気ポンプに限定されることはなく、ケーシング内に
収納された一対のロータが互いに連動しながらその各軸
心回りに回転して気体を排気するように構成された全て
の排気ポンプ、例えばルーツ真空ポンプ等にも適用する
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】この発明に係る排気装置にあっては、上
記の如くロータとケーシングとの隙間の量をその設定値
と等しく補正する隙間補正手段を具備するため、ロータ
とケーシングの加工精度や組立精度、及びロータの振れ
回り等により上記隙間の量がその設定値と異なったり、
あるいはポンプ運転時における軸受やモータ等の発熱に
より上記のような隙間の量がその設定値より大きく異な
った場合でも、隙間量補正手段により上記隙間の量がそ
の設定値と等しくなるように補正されるので、常時、ロ
ータとケーシングとの隙間の量をその設定値と等しくす
ることができ、これにより安定した真空状態が得られ
る。

【００４０】なお、請求項２に記載の発明によれば、冷
却加熱手段が熱量演算手段での演算結果に基いてケーシ
ングを冷却あるいは加熱してロータとケーシングとの隙
間の量をその設定値と等しくするので、上記と同様な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る排気ポンプの一実施例を示す断
面図。

【図２】図１に示す排気ポンプの主要な動作を説明する
動作説明図。

【符号の説明】

１ ケーシング ２，３ ロータ ４，５ 回転軸 ７，８ 歯車 １０ ギャップセンサ部 １１ 温度センサ部 １４ 熱量演算手段 １５ 冷却加熱手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に収納された一対のロータ
   が互いに連動しながらその各軸心回りに回転して気体を
   排気する排気ポンプにおいて、 上記ロータとケーシングとの隙間の量がその設定値と等
   しくなるように補正する隙間量補正手段を設けたことを
   特徴とする排気ポンプ。
2. 【請求項２】 隙間量補正手段が、ロータとケーシング
   との隙間の量を検出するギャップセンサ部と、上記隙間
   の部分の温度を検出する温度センサ部と、ケーシングの
   収縮または膨脹により上記隙間の量がその設定値と等し
   くなるのに必要な熱量を上記ギャップセンサ部及び温度
   センサ部での検出結果に基き演算する熱量演算手段と、
   この熱量演算手段での演算結果に基いて上記ケーシング
   を冷却あるいは加熱して上記隙間の量をその設定値と等
   しくする冷却加熱手段とからなることを特徴とする請求
   項１に記載の排気ポンプ。