KR100593234B1 - 루츠 펌프 - Google Patents

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호시노노부아끼
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

루츠 펌프는, 하우징, 다수의 회전축, 로터, 합류 통로, 및 밀폐 공간을 구비한다. 하우징은 그 내부에 펌프실을 형성한다. 하우징상에서 회전축이 서로 평행하게 지지된다. 각각의 회전축상에 로터가 장착되고, 인접한 회전축상의 로터는 서로 맞물리게 된다. 한 쌍의 맞물린 로터는 펌프실내에 수용된다. 맞물린 한쌍의 로터에 1 대 1 대응하는 한쌍의 가상의 휩쓸려진 주변면의 하나의 교차선을 따라서 합류 통로가 형성된다. 펌프실을 형성하는 한쌍의 주변벽면과 한쌍의 로터와의 사이에 한쌍의 로터와 각각 1 대 1 대응하는 밀폐 공간이 형성된다. 밀폐 공간은 한쌍의 로터의 회전으로 초기에 합류 통로의 종결 단부로부터 합류 통로에 합류한다.
루츠 펌프

Description

루츠 펌프{ROOTS PUMP}
도 1 은 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 루츠 펌프의 전체 종단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 루츠 펌프의 전체 평면 단면도,
도 3 은 도 2 의 라인 Ⅰ-Ⅰ 을 따라서 취한 단면도,
도 4 는 도 2 의 라인 Ⅱ-Ⅱ 을 따라서 취한 단면도,
도 5 는 도 2 의 라인 Ⅲ-Ⅲ 을 따라서 취한 단면도,
도 6 은 도 2 의 라인 Ⅳ-Ⅳ 을 따라서 취한 단면도,
도 7 은 도 1 의 부분 확대된 개략적인 단면도,
도 8a 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 실린더 블록의 개략적인 사시도,
도 8b 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 부분 절취된 실린더 블록의 개략적인 사시도,
도 9 는 본 발명의 바람직한 제 2 실시형태에 따른 루츠 펌프의 부분 확대된 개략적인 단면도, 및
도 10 은 본 발명의 바람직한 제 3 실시형태에 따른 루츠 펌프의 부분 확대 된 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면부호의 설명 *
10 : 루츠 펌프 16 : 단부벽
17 ~ 21 : 펌프실 22, 25 : 회전축
221, 251 : 축선 28 ~ 37 : 로터
48 : 배기 통로 481 : 입구
49, 49A, 49B, 51 ~ 53 : 합류 통로 491, 511 ~ 513, 69, 70 : 통로면
494 : 시작 단부 495 : 종결 단부
50, 55 ~ 58 : 분류 통로 59 ~ 68 : 주변벽면
P1, P2 : 밀폐 공간 C1, C2 : 휩쓸린 외주면
본 발명은, 다수의 회전축이 서로 평행하게 배열되고 로터가 각각의 회전축상에 배열되는 루츠 펌프 (roots pump) 에 관한 것으로, 서로 인접한 임의의 두 회전축상의 로터는 서로 맞물리고, 이 맞물린 한쌍의 로터를 루츠 펌프내에 형성된 펌프실내에 수용한다.
미심사된 일본특허공보 제 2002-221178 호에 개시된 루츠 펌프 또는 일종의 진공 펌프에서는, 한쌍의 2 개의 로터가 서로 맞물린 상태로 회전된다. 2 개의 맞물린 로터의 회전은 가스를 압축하면서 동시에 가스를 이송한다. 다수 세 트의 상기 2 개의 로터를 가진 루츠 펌프에는, 용량이 큰 펌프실에서 용량이 작은 펌프실로 가스를 이송하기 위한 통로가 회전축의 축방향으로 배열된 서로 인접한 임의의 두 펌프실을 분리하는 단부벽에 형성되어 있다.
로터 펌프는 로터와 이 로터와 대면하는 펌프실의 주변벽면 사이에 형성된 밀폐 공간을 갖고, 이 밀폐 공간은 다른 로터와 이 다른 로터와 대면하는 동일한 펌프실의 다른 주변벽면 사이에 형성된 밀폐 공간과 연통한다. 단부 벽내의 통로는 상기 합류 공간 (본 발명에서는 합류 통로) 과 연통하여, 합류 통로내의 가스는 단부 벽내의 통로로 유동한다.
반도체 제조에서 제막 공정, 즉 질화막 형성 공정에 있어서 루츠 펌프를 진공 펌프로서 사용한 경우, 반응 생성물이 가스와 함께 루츠 펌프내를 흐른다. 이러한 반응 생성물이 루츠 펌프의 펌프실내에 축적되면, 루츠 펌프의 작동이 불가능할 수 있다. 따라서, 루츠 펌프내에 반응 생성물이 축적되는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명에 따라서, 루츠 펌프는 하우징, 다수의 회전축, 로터, 합류 통로, 및 밀폐 공간을 구비한다. 하우징은 그 내부에 펌프실을 형성한다. 하우징상에서 회전축이 서로 평행하게 지지된다. 각각의 회전축상에 로터가 장착되고, 인접한 회전축상의 로터는 서로 맞물리게 된다. 한 쌍의 맞물린 로터는 펌프실내에 수용된다. 맞물린 한쌍의 로터에 1 대 1 대응하는 한쌍의 가상의 휩쓸려진 주변면의 하나의 교차선을 따라서 합류 통로가 형성된다. 펌프실 을 형성하는 한쌍의 주변벽면과 한쌍의 로터와의 사이에 한쌍의 로터와 각각 1 대 1 대응하는 밀폐 공간이 형성된다. 밀폐 공간은 한쌍의 로터의 회전으로 초기에 합류 통로의 종결 단부로부터 합류 통로에 합류한다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 본 발명의 원리를 실시예의 방식으로 설명한 이후의 설명부와 첨부된 도면으로부터 명백할 것이다.
본 발명의 신규한 특징은 특히 첨부된 청구항에서 설명되었다. 본 발명, 본 발명의 목적 및 장점은, 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시형태의 이후의 설명부를 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.
본 발명에 따른 루츠 펌프 (10) 의 바람직한 제 1 실시형태는 도 1 ~ 도 8b 를 참조하여 설명될 것이다.
도 1 과 도 2 를 참조하면, 루츠 펌프 또는 일종의 진공 펌프 (10) 는 로터 하우징 (11), 이 로터 하우징 (11) 의 선단에 연결된 전방 하우징 (12), 및 로터 하우징 (11) 의 후단에 연결된 후방 하우징 (13) 을 가진다. 상기 로터 하우징 (11), 전방 하우징 (12), 및 후방 하우징 (13) 은 루츠 펌프 (10) 의 하우징을 형성한다. 도 1 이 상측은 루츠 펌프 (10) 의 상측에 대응하고, 도 1 의 하측은 루츠 펌프 (10) 의 하측에 대응한다.
로터 하우징 (11) 은, 다수의 벽 부재 (141) 와 일체로 형성된 실린더 블록 (14) 과 다수의 벽 부재 (151) 와 일체로 형성된 실린더 블록 (15) 을 포함한다. 벽 부재 (141, 151) 는 쌍으로 되어 있고, 각 쌍의 벽 부재 (141, 151) 는 함께 단부벽 (16) 을 형성한다. 전방 하우징 (12) 과 단부벽 (16) 사이의 공간, 및 서로 인접한 임의의 두 단부벽 (16) 사이의 공간은 각각 펌프실 (17, 18, 19, 20) 을 형성한다. 후방 하우징 (13) 과 단부벽 (16) 사이의 공간은 펌프실 (21) 을 형성한다. 펌프실 (17, 18, 19, 20, 21) 의 폭은 순차적으로 점차 감소되도록 형성되어 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 전방 하우징 (12) 과 후방 하우징 (13) 은 래디얼 베어링 (23, 24) 을 통하여 회전축 (22) 을 회전가능하게 지지하고 있다. 유사하게, 전방 하우징 (12) 과 후방 하우징 (13) 은 래디얼 베어링 (26, 27) 을 통하여 회전축 (25) 을 회전가능하게 지지하고 있다. 회전축 (22, 25) 은 단부벽 (16) 을 관통하여 서로 평행하게 배치되어 있고 연장되어 있다.
회전축 (22) 은 그와 일체로 형성된 다수의 로터 (28, 29, 30, 31, 32) 를 가지고 있다. 유사하게, 회전축 (25) 은 그와 일체로 형성된 다수의 로터 (33, 34, 35, 36, 37) 를 가지고 있다. 회전축 (25) 에 형성된 로터의 개수는 회전축 (22) 에 형성된 로터의 개수와 동일하다. 로터 (28 ~ 32) 는 회전축 (22) 의 축선 (221) 방향으로 볼 때 동일한 형상과 크기를 가지고 있다. 유사하게, 로터 (33 ~ 37) 는 회전축 (25) 의 축선 (251) 방향으로 볼 때 동일한 형상과 크기를 가지고 있다. 로터 (28, 29, 30, 31, 32) 의 두께는 순차적으로 감소하고, 로터 (33, 34, 35, 36, 37) 의 두께도 순차적으로 감소한다.
로터 (28, 33) 는 그 사이에 약간의 간극을 유지하여 서로 맞물린 상태로 펌프실 (17) 에 수용되어 있다. 유사하게, 로터 (29, 34) 는 서로 맞물린 상태 로 펌프실 (18) 에 수용되어 있다. 유사하게, 로터 (30, 35), 로터 (31, 36), 및 로터 (32, 37) 는 펌프실 (19, 20, 21) 에 각각 수용되어 있다. 펌프실 (17 ~ 21) 의 용량은 순차적으로 점차 감소한다.
로터 (28, 33) 는 펌프실 (17) 을 형성하는 내주변벽 (59, 60) 의 표면으로부터 약간의 거리를 유지하면서 그 표면을 휩쓸거나 지나간다. 유사하게, 로터 (29, 34; 30, 35; 31, 36; 32, 37) 는 펌프실 (18, 19, 20, 21) 을 각각 형성하는 주변벽면 (61, 62; 63, 64; 65, 66; 67, 68) 의 내부를 통과한다.
루츠 펌프 (10) 는 후방 하우징 (13) 에 결합되는 기어 하우징 (38) 을 더 포함한다. 회전축 (22, 25) 은 후방 하우징 (13) 을 통하여 연장하여 기어 하우징 (38) 내로 돌출되어 있다. 각 회전축 (22, 25) 의 돌출 단부에는 기어 (39, 40) 가 서로 맞물리도록 고정되어 있다. 기어 하우징 (38) 에는 전동 모터 (M) 가 결합되어 있고, 전동 모터 (M) 의 구동력은 축 이음부 (47) 를 통하여 회전축 (22) 으로 전해지고, 이로 인하여 도 3 ~ 도 6 에서 화살표 (R1) 방향으로 회전축 (22) 이 회전된다. 회전축 (25) 은 기어 (39, 40) 를 통하여 전기 모터 (M) 의 구동력을 받고, 이로 인하여 회전축은 도 3 ~ 도 6 에서 화살표 (R2) 방향으로 또는 회전축 (22) 의 반대 방향으로 회전된다.
도 3 에 도시된 원호 (C1) 는 회전시 로터 (28) 에 의해 휩쓸리는 가상의 외주면 영역을 나타내는 반면, 원호 (C2) 는 회전시 로터 (33) 에 의해 휩쓸리는 가상의 외주면 영역을 나타낸다. 원호 (C1, C2) 로 표시된 가상의 외주면을 이하 휩쓸린 외주면 (C1, C2) 이라고 한다. 상기 2 개의 원호 또는 휩쓸린 외주 면 (C1, C2) 은 도 3 에 도시된 2 개의 지점 (S, U) (실제로, S 와 U 는 도 3 의 평면에 수직인 가상의 교차선으로, 이러한 교차선 중 한 교차선 (S) 이 도 7 에 도시되어 있다) 에서 교차한다. 펌프실 (17) 내부에는 교차선 (S) 을 따라서 연장하는 합류 통로 (49) 가 형성되어 있다. 합류 통로 (49) 는, 교차선 (S) 측에서, 휩쓸린 외주면 (C1, C2) 과 펌프실 (17) 을 형성하는 주변벽면에 의해 둘러싸인 영역에 위치되어 있다. 또한, 펌프실 (17) 내부에는 다른 교차선 (U) 을 따라서 연장하는 분류 통로 (50) 가 형성되어 있다. 분류 통로 (50) 는, 교차선 (U) 측에서, 휩쓸린 외주면 (C1, C2) 과 펌프실 (17) 을 형성하는 주변벽면에 의해 둘러싸인 영역에 위치되어 있다.
도 1 과 도 6 에 도시된 바와 같이, 펌프실 (18 ~ 21) 내부에는 합류 통로 (51, 52, 53, 54) 와 분류 통로 (55, 56, 57, 58) 가 각각 형성되어 있다. 펌프실 (17) 의 경우에서와 같이, 도 5 와 도 6 에 도시된 바와 같이, 펌프실 (18 ~ 21) 에서도 휩쓸린 외주면 (C1, C2) 을 나타내었다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 합류 통로 (49) 의 통로면 (491) 은, 평면 형상이고, 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 경사진 경사 평면이다. 유사하게, 합류 통로 (51, 52, 53) 의 통로면 (511, 521, 531) 은, 평면 형상이고, 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 경사진 경사 평면이다.
도 8a 와 도 8b 에는 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 의 각 통로면 (491, 511, 521, 531) 이 나타나있다. 통로면 (491) 은, 로터 (28) 에 대응하는 주변벽면 (59) 의 최하부 (591) 보다 위에 배치되고, 또한 로터 (33) 에 대응하는 주변벽면 (60) 의 최하부 (601) 보다도 위에 배치되어 있다. 유사하게, 통로면 (511) 은, 로터 (29) 에 대응하는 주변벽면 (61) 의 최하부 (611) 보다 위에 배치되고, 또한 로터 (34) 에 대응하는 주변벽면 (62) 의 최하부 (621) 보다도 위에 배치되어 있다. 통로면 (521) 은, 로터 (30) 에 대응하는 주변벽면 (63) 의 최하부 (631) 보다 위에 배치되고, 또한 로터 (35) 에 대응하는 주변벽면 (64) 의 최하부 (641) 보다도 위에 배치되어 있다. 통로면 (531) 은, 로터 (31) 에 대응하는 주변벽면 (65) 의 최하부 (651) 보다 위에 배치되고, 또한 로터 (36) 에 대응하는 주변벽면 (66) 의 최하부 (661) 보다도 위에 배치되어 있다. 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 의 통로면 (491, 511, 521, 531) 은 펌프실 (17, 18, 19, 20) 을 형성하는 벽면의 일부를 형성한다.
각 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 의 통로면 (491, 511, 521, 531) 은 각각의 주변벽면 (59 ~ 66) 에 접속하고 있다. 통로면 (491) 의 측가장자리 (492, 493) 는, 합류 통로 (49) 의 통로면 (491) 과 주변벽면 (59, 60) 사이의 접속부이다. 평면 형상의 통로면 (491) 은, 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 경사지고, 또한 주변벽면 (59, 60) 의 최하부 (591, 601) 보다 위에 배치되어 있다. 따라서, 통로면 (491) 의 측가장자리 (492, 493) 는, 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 갈수록 증가하도록 서로 이격되어 있다. 즉, 합류 통로 (49) 의 폭, 즉 통로면 (491) 의 폭은 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 갈수록 점차적으로 넓어지고, 종결 단 부 (495) 에서의 합류 통로 (49) 의 폭은 시작 단부 (494) 에서의 합류 통로의 폭보다 더 크다. 유사하게, 합류 통로 (51 ~ 53) 의 폭, 즉 통로면 (511 ~ 531) 의 폭은 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 갈수록 점차적으로 넓어진다.
도 1 과 도 4 에 도시된 바와 같이, 단부벽 (16) 내부에는 통로 (48) 가 형성되어 있다. 또한, 단부벽 (16) 내부에는 통로 (48) 의 입구 (481) 와 출구 (482) 가 형성되어 있다. 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 는 통로 (48) 의 입구 (481) 와 연통하고, 서로 인접한 임의의 두 펌프실 (17, 18, 19, 20, 21) 은 단부벽 (16) 내의 통로 (48) 를 통하여 서로 연통한다. 각각의 통로 (48) 의 하부에는 경사면 (483) 이 형성되어 있다. 경사면 (483) 은 후방 하우징 (13) 측으로부터 전방 하우징 (12) 측으로 경사진다. 합류 통로 (49) 에 연결되는 통로 (48) 의 경사면 (483) 은 합류 통로 (49) 의 통로면 (491) 에 이어져 있다. 유사하게, 합류 통로 (51) 에 연결되는 배기 통로 (48) 의 경사면 (483) 은 합류 통로 (51) 의 통로면 (511) 에 이어져 있다. 합류 통로 (52) 에 연결되는 배기 통로 (48) 의 경사면 (483) 은 합류 통로 (52) 의 통로면 (521) 에 이어져 있다. 합류 통로 (53) 에 연결되는 배기 통로 (48) 의 경사면 (483) 은 합류 통로 (53) 의 통로면 (531) 에 이어져 있다.
펌프실 (17) 을 형성하는 주변벽면 (59) 과 로터 (28) 사이에는 밀폐 공간 (P1) 이 형성되어 있고, 펌프실 (17) 을 형성하는 주변벽면 (60) 과 로터 (33) 사이에는 밀폐 공간 (P2) 이 형성되어 있다. 밀폐 공간 (P1, P2) 은, 로터 (28, 33) 의 회전에 따라, 분류 통로 (50) 에서 이동하여 합류 통로 (49) 에서 서로 합류한다. 마찬가지로, 다른 펌프실 (18 ~ 21) 에도, 도 5 와 도 6 의 P1, P2 로 표시된 바와 같이, 동일한 밀폐 공간이 형성된다.
도 1 과 도 3 에 도시된 바와 같이, 실린더 블록 (14) 내부에는 펌프실 (17) 의 분류 통로 (50) 와 연통하는 흡입구 (142) 가 형성되어 있다. 도 1 과 도 6 에 도시된 바와 같이, 실린더 블록 (15) 내부에는 펌프실 (21) 의 합류 통로 (54) 와 연통하는 배기구 (152) 가 형성되어 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 배기구 (152) 에는 플랜지 (41) 가 접속되어 있다. 플랜지 (41) 에는 머플러 (42) 가 접속되어 있고, 이 머플러 (42) 에는 안내관 (43) 이 접속되어 있다. 더욱이, 안내관 (43) 에 배기관 (44) 이 접속되어 있다. 배기관 (44) 에는 배기 가스 처리 장치 (비도시) 가 접속되어 있다.
안내관 (43) 내부에는 밸브 본체 (45) 와 복귀 스프링 (46) 이 수용되어 있다. 안내관 (43) 내부에는 테이퍼형 밸브 구멍 (431) 이 형성되어 있고, 밸브 본체 (45) 는 밸브 구멍 (431) 을 개폐하도록 작동될 수 있다. 복귀 스프링 (46) 은 밸브 구멍 (431) 을 닫히게 하는 방향으로 밸브 본체 (45) 를 가압한다. 안내관 (43), 밸브 본체 (45), 및 복귀 스프링 (46) 은 서로 협력하여 가스의 역류를 방지하는 수단으로서 역할을 한다.
루츠 펌프 (10) 의 전동 모터 (M) 가 작동되면, 회전축 (22, 25) 이 회전하여, 외부 진공 대상 영역 (비도시) 내의 가스가 흡입구 (142) 를 통하여 펌프실 (17) 로 흡입된다. 흡입구 (142) 를 통하여 펌프실 (17) 의 분류 통로 (50) 로 유입된 가스는, 로터 (28, 33) 의 회전에 따라, 밀폐 공간 (P1, P2) 으로 들어간 후 합류 통로 (49) 쪽으로 이송된다. 합류 통로 (49) 로 이송된 가스는 단부벽 (16) 의 입구 (481) 로부터 배기 통로 (48) 로 유동하여 출구 (482) 를 경유하여 다음의 (또는 하류측) 펌프실 (18) 의 분류 통로 (55) 로 이송된다. 유사하게, 가스는, 펌프실의 용량이 감소하는 순서로, 즉 펌프실 (18, 19, 20, 21) 의 순서대로 한 펌프실에서 다른 펌프실로 이송된다. 즉, 펌프실 (17) 에 흡입된 가스는, 압축되면서 펌프실 (18 ~ 21) 로 차례로 이송된다. 그 후, 펌프실 (21) 에 이송된 가스는 배기구 (152), 플랜지 (41), 머플러 (42), 및 역류 방지 수단을 경유하여 배기 가스 처리 장치로 배출된다.
합류 통로 (49, 51, 52, 53) 각각은, 도 7 에서 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 와 종결 단부 (495) 로 도시된 바와 같이, 전방 하우징 (12) 측의 선단과 후방 하우징 (13) 측의 후단을 갖고 있다. 단부벽 (16) 내의 통로 (48) 의 입구 (481) 는 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 에 각각 이어져 있다. 즉, 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 의 후단은 펌프실 (17 ~ 20) 의 통로 (48) 의 연통측에 상당한다.
바람직한 제 1 실시형태에 따라서, 이하의 유리한 효과가 얻어진다. 이하에 말하는 효과는 합류 통로 (49) 에만 관련된 것이지만, 다른 합류 통로 (49, 51, 52, 53) 에서도 동일한 효과가 얻어질 수 있음을 알아야 한다.
(1-1) 분류 통로 (50) 에 도입된 가스는 로터 (28, 33) 의 회전에 따라 밀폐 공간 (P1, P2) 내로 들어가서 합류 통로 (49) 쪽으로 이송된다. 합류 통로 (49) 의 평면 형상의 통로면 (491) 이 전방 하우징 (12) 측으로부터 후방 하우징 (13) 측으로 경사져 있기 때문에, 우선 공간 (P1, P2) 내의 가스는 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 에서 합류한다. 즉, 밀폐 공간 (P1, P2) 과 합류 통로 (49) 사이의 연통구가 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 측에서 개방된다.
밀폐 공간 (P1, P2) 이 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 와 종결 단부 (495) 의 양측에서 동시에 합류하기 시작하면, 밀폐 공간 (P1, P2) 내의 가스가 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 와 종결 단부 (495) 의 양측으로부터 동시에 합류 통로 (49) 로 유입한다. 이러한 가스의 유입으로, 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 부근에 가스 정체를 유발하여, 반도체 제조의 제막공정에서 루츠 펌프 (10) 를 진공 펌프로서 사용하는 경우에, 정체점에서 반응 생성물이 축적되기 쉽다.
밀폐 공간 (P1, P2) 이 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 에서 반대측 시작 단부 (494) 쪽으로 합류하는 경우에는, 밀폐 공간 (P1, P2) 내의 가스는 초기에 종결 단부 (495) 에서 유동한 후 합류 통로 (49) 로 유동한다. 로터 (28, 33) 가 더 회전하여 밀폐 공간 (P1, P2) 이 합류 통로 (49) 쪽으로 이동함에 따라, 밀폐 공간 (P1, P2) 과 합류 통로 (49) 사이의 연통구는 종결 단부 (495) 에서 시작 단부 (494) 쪽으로 팽창한다. 그 결과, 합류 통로 (49) 내에는 도 7 에서 화살표 (Q) 로 표시된 바와 같이 가스 유동이 발생한다. 합류 통로 (49) 를 따른 가스 유동은, 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 부근에서의 정체를 해소하 여, 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 부근에서 반응 생성물의 축적되는 문제를 해결한다.
(1-2) 바람직한 실시형태에 따라서, 평면 형상의 통로면 (491) 은 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 로부터 이의 종결 단부 (495) 쪽으로 경사진다.
이러한 경사진 통로 구성에 있어서, 통로면 (491) 의 측가장자리 (492, 493) 는 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 에서 이의 종결 단부 (495) 쪽으로 교차선 (S) 으로부터 더 멀리 이격되면서 연장한다. 따라서, 로터 (28) 측의 밀폐 공간 (P1) 과 로터 (33) 측의 밀폐 공간 (P2) 은 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 로부터 합류 통로 (49) 에 합류하기 시작한다. 합류 통로 (49) 의 평면 형상 통로면 (491) 이 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 로부터 이의 종결 단부 (495) 쪽으로 경사지게 하는 구성에 있어서, 밀폐 공간 (P1, P2) 은 바람직하게는 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 로부터 합류 통로 (49) 에 합류하기 시작한다.
(1-3) 바람직한 제 1 실시형태에 따라서, 한쌍의 휩쓸린 외주면 (C1, C2) 에 의해 형성된 2 개의 교차선 중 하방의 교차선 (S) 을 따라서 합류 통로 (49) 가 형성되어 있는 반면, 상방의 교차선 (U) 을 따라서 분류 통로 (50) 가 형성되어 있다. 즉, 합류 통로 (49) 는 분류 통로 (50) 의 아래에 배열되어 있다. 분류 통로 (50) 내의 가스는 한쌍의 로터 (28, 33) 의 회전에 따라 밀폐 공간 (P1, P2) 으로 들어간다. 요컨대, 분류 통로 (50) 내의 가스는 밀폐 공간 (P1, P2) 을 경유하여 하방으로 분류 통로 (49) 로 이송되고, 분류 통로 (50) 내의 반응 생성물 또한 밀폐 공간 (P1, P2) 을 경유하여 하방으로 합류 통로 (49) 로 이송된다. 따라서, 반응 생성물의 이송은 원활하게 수행된다.
그 후, 바람직한 제 1 실시형태에 따라서, 분류 통로 (50) 아래에 배치된 합류 통로 (49) 의 통로면 (491) 은 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 로부터 이의 종결 단부 (495) 쪽으로 경사진다. 따라서, 반응 생성물은, 합류 통로 (49) 의 통로면 (491) 상의 시작 단부 (494) 로부터 종결 단부 (495) 쪽으로 자중에 의해 용이하게 이송된다. 반응 생성물의 축적을 방지하는 구성을 가진 합류 통로 (49) 를 분류 통로 (50) 의 하측에 배치한 구성은, 루츠 펌프 (10) 내의 반응 생성물의 축적과 관련된 문제를 해결하는데 효과적이다.
(1-4) 루츠 펌프 (10) 는, 다수의 펌프실 (17 ~ 21) 을 회전축 (22, 25) 의 축선 (221, 251) 방향으로 각각 배치한 다단식이다. 이러한 다단 루츠 펌프 (10) 에서는, 한 펌프실에서 이에 인접한 펌프실로 가스를 이송하기 위해서 단부벽 (16) 내에 배기 통로 (48) 를 형성하여, 회전축 (22, 25) 의 축선 (221, 251) 방향으로 연장하는 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 를 배기 통로 (48) 에 접속시킬 필요가 있다. 따라서, 특히 다단 루츠 펌프 (20) 내의 합류 통로 (49) 의 시작 단부 (494) 부근에서 정체가 발생하기 쉽다. 따라서, 다단 루츠 펌프 (10) 는 본 발명의 적용 대상으로 적절하다.
(1-5) 배기 통로 (48) 아래에 형성된 경사면 (483) 은, 가스의 흐름을 원활하게 하여 반응 생성물의 축적을 방지하는데 기여한다.
본 발명은 전술한 실시형태에만 한정되지 않지만 다음의 다른 실시형태로 변형될 수 있다.
(1) 도 9 에 도시된 바람직한 제 2 실시형태에 따라서, 경사면 (691) 과 수평면 (692) 로 이루어진 통로 표면 (69) 을 구비한 합류 통로 (49A) 가 형성되어 있다. 경사면 (691) 은 합류 통로 (49A) 의 시작 단부 부근에 배치되는 반면, 수평면 (692) 은 합류 통로 (49A) 의 종결 단부 부근에 배치되어 있다. 이 경우에 있어서, 밀폐 공간은 수평면 (692) 측으로부터 합류 통로 (49A) 에 합류하기 시작한다.
(2) 도 10 에 도시된 바람직한 제 3 실시형태에 따라서, 경사 통로 면 (70) 이 교차선 (S) 의 중앙으로부터 연장하는 합류 통로 (49B) 가 형성되어 있다.
(3) 다른 실시형태에 있어서, 합류 통로는 굴곡진 통로 면을 형성한다.
(4) 다른 실시형태에 있어서, 경사 통로면을 구비한 합류 통로는 펌프실의 일부에만, 예를 들어 폭이 가장 큰 펌프실 (17) 에만 형성되어 있는 반면, 수평 통로면을 구비한 합류 통로는 다른 펌프실 (18 ~ 21) 에 형성되어 있다.
(5) 바람직한 제 1 실시형태에 있어서, 밀폐 공간 (P1, P2) 이 합류 통로 (49) 에 합류할 때, 밀폐 공간 (P1) 또는 밀폐 공간 (P2) 이 합류 통로 (49) 의 종결 단부 (495) 로부터 합류하기 시작하도록 합류 통로가 형성되어 있다.
(6) 본 발명은 단일 펌프실만을 구비한 루츠 펌프에 사용될 수 있다.
(7) 다른 실시형태에 있어서, 경사면 (483) 은 수평면이 되도록 변형된다.
(8) 다른 실시형태에 있어서, 경사면 (483) 은 곡면이 되도록 변형된다.
(9) 본 발명은 합류 통로 아래에 분류 통로가 형성된 루츠 펌프에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예와 실시형태는 비한정적으로 설명적으로 기재되었고, 본 발명은 본원에 주어진 상세부에만 한정되지 않지만 첨부된 청구항의 범위내에서 변형될 수 있다.
이상 상술한 본 발명에서는, 루츠 펌프내에 반응 생성물이 축적되는 것을 방지할 수 있는 뛰어난 효과를 제공해준다.

Claims (12)

  1. 그 내부에 펌프실을 형성한 하우징,
    상기 하우징상에서 지지되고 서로 평행하게 배치된 다수의 회전축,
    상기 회전축상에 각각 장착되고, 인접한 회전축상에서 서로 맞물리게 되며, 맞물린 한쌍이 펌프실내에 수용되는 로터,
    맞물린 한쌍의 로터에 1 대 1 대응하는 한쌍의 가상의 휩쓸려진 주변면의 하나의 교차선을 따라서 형성된 합류 통로, 및
    펌프실을 형성하는 한쌍의 주변벽면과 한쌍의 로터와의 사이에 한쌍의 로터와 각각 1 대 1 대응하도록 형성되어 있고, 한쌍의 로터의 회전으로 초기에 합류 통로의 종결 단부로부터 합류 통로에 합류하는 밀폐 공간을 포함하는 루츠 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    펌프실의 일부와 또한 그 내부에 통로를 형성하고, 이 통로의 입구에 합류 통로가 연결되어 있는 단부벽을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서, 합류 통로의 종결 단부는 합류 통로의 시작 단부보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  4. 제 3 항에 있어서, 합류 통로의 측가장자리는 합류 통로의 시작 단부로부터 합류 통로의 종결 단부 쪽으로 갈수록 합류 통로의 측가장자리는 교차선으로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서, 합류 통로는 이 합류 통로의 시작 단부로부터 합류 통로의 종결 단부 쪽으로 경사진 평면 형상의 통로면을 갖는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    한쌍의 로터와 1 대 1 대응하도록 형성된 휩쓸린 주변면의 다른 교차선을 따라서 형성되고, 합류 통로 위에 배치되는 분류 통로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서, 다수의 펌프실은 회전축의 축선 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  8. 제 1 항에 있어서, 합류 통로는 가장 작은 용량을 가진 펌프실 이외의 펌프실에 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  9. 제 1 항에 있어서, 합류 통로는 경사면과 수평면으로 이루어진 통로면을 구비하는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  10. 제 9 항에 있어서, 경사면은 합류 통로의 시작 단부 부근에 배치되는 반면, 수평면은 합류 통로의 종결 단부 부근에 배치되는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  11. 제 1 항에 있어서, 합류 통로의 경사 통로면은 교차선의 중간으로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
  12. 제 1 항에 있어서, 루츠 펌프는 다단식인 것을 특징으로 하는 루츠 펌프.
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