KR102610990B1 - 진공펌프 - Google Patents

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Abstract

진공펌프(1)에서는, 펌프 회전자(30)의 회전자 끝면(33)에 형성된 회전자 끝면 볼록부(33a)는, 좁은 제1간극(Δ1)을 두고 펌프실 내측 끝면(70)과 대향한다. 회전자 끝면 볼록부(33a)는, 펌프 회전자(30)의 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있고, 기체 밀봉부로서 기능하여 펌프배기성능이 확보된다. 회전자 끝면 볼록부(33a)에 의하여 둘러싸여져 있는 회전자 끝면 오목부(33b)는, 넓은 제2간극(Δ2)을 두고 펌프실 내측 끝면(70)과 대향한다. 회전자 끝면 볼록부(33a)는 좁은 폭으로 형성해 두면 좋고, 그 내측에 넓은 면적의 회전자 끝면 오목부(33b)를 형성할 수 있다. 펌프실 내측 끝면(70)과 회전자 끝면(33) 사이에 형성되는 생성물에 기인하는 펌프 회전자(30)의 회전장애 등을 확실하게 해소할 수 있다.

Description

진공펌프
본 발명은, 한 쌍의 펌프 회전자(pump 回轉子)가 펌프실 내주벽을 따라 미소(微小)한 클리어런스(clearance)를 유지하면서 반대방향으로 회전하여 유체의 배출동작(排出動作)을 하는 진공펌프(眞空pump)에 관한 것이다.
메커니컬 부스터 펌프(mechanical booster pump) 등의 진공펌프는 펌프 작용부에 봉액(封液)을 사용하지 않고, 한 쌍의 펌프 회전자가, 펌프실 내주벽을 따라 미소한 간극을 유지하면서, 반대방향으로 무접촉(無接觸)으로 회전하여 일정량의 기체를 흡기측에서 배기측으로 수송하여 진공을 얻는 구조로 되어 있다. 이러한 형식의 진공펌프는, 유증기(油蒸氣)에 의한 오염이 적은 진공배기(眞空排氣)가 가능하여, 에칭, CVD 등의 반도체 제조 프로세스에 있어서 청정(淸淨)한 진공공간을 만드는 목적으로 사용된다.
진공펌프를 사용하여 반도체 제조 프로세스 등에 있어서 발생한 가스를 흡인배출(吸引排出)하는 경우에, 진공펌프내로 흡인된 가스에 의하여 미소간극(微小間隙)을 두고 대향하고 있는 펌프실 내주벽 표면 및 회전자 표면에 생성물의 축적, 고착이 일어난다. 이들의 표면에 축적·고착된 생성물이 미소간극을 막는 것에 기인하여 펌프 회전자의 회전이 멈추거나, 펌프 회전자의 회전구동력이 상승하여 펌프 회전자를 회전구동하는 모터가 과대전류(過大電流)의 상태가 되어 펌프가 정지하는 등의 폐해가 야기된다. 또한 펌프 정지후의 재운전시에 축적·고착된 생성물을 회전자가 물거나 또는 슬라이딩 함으로써, 펌프를 재기동할 수 없는 경우도 있다.
특허문헌1에는, 생성물이 펌프실 내부에 퇴적해도 모터에 과부하를 주는 않아 운전을 계속할 수 있게 하는 진공펌프가 제안되어 있다. 이 진공펌프에서는, 배기측의 펌프 회전자의 단부(端部)를 원뿔대 형상으로 하여, 펌프 회전자의 외주 가장자리 부분과 펌프 케이싱 사이의 간극을 크게 하고 있다. 또는, 펌프 케이싱에 있어서 배기측의 부분에, 펌프 회전자와의 사이의 간극을 넓히기 위한 오목부를 형성하고 있다.
특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개평6-117386호 공보
종래의 진공펌프에 있어서는, 생성물의 축적·고착에 기인하는 폐해를 회피하기 위하여, 펌프실의 배기측에 있어서 약간의 면적의 부분에 넓은 간극의 부분을 형성하고 있다. 펌프실 내부에 있어서의 생성물의 축적·고착에 기인하는 폐해를 확실하게 회피하기 위하여는, 펌프실 내주벽 표면과 회전자 표면 사이의 간극을, 일부가 아니라 넓은 범위에 걸쳐서 넓힐 필요가 있다. 그러나 넓은 범위로 간극을 증가시키면, 진공펌프의 배기성능이 저하해버린다. 따라서 필요한 배기성능(기체 밀봉성)을 확보하면서, 생성물의 축적·고착에 기인하는 폐해를 회피할 수 있는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은, 이 점을 감안하여 배기성능에 영향을 끼치는 않고, 생성물의 축적·고착에 기인하는 폐해를 더 확실하게 방지할 수 있게 하는 진공펌프를 제공하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 진공펌프는,
펌프실과,
상기 펌프실내에, 평행한 회전중심선을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치한 한 쌍의 펌프 회전자와,
각 펌프 회전자에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측의 회전자 끝면과,
상기 펌프실에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측에 위치하고, 상기 회전자 끝면의 각각과 대향하고 있는 펌프실 내측 끝면을
구비하고 있고,
상기 회전자 끝면의 각각에는, 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있고,
상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 외주 가장자리를 따라 상기 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고,
상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 회전자 끝면에 있어서 상기 외주 가장자리측 볼록부에 둘러싸인 부분에 형성되어 있고,
대향하는 상기 회전자 끝면과 상기 펌프실 내측 끝면 사이에 있어서, 상기 회전자 끝면 볼록부는 제1간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고, 상기 회전자 끝면 오목부는 상기 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있다.
본 발명의 진공펌프에 있어서, 펌프 회전자의 회전자 끝면에 형성한 외주 가장자리측 볼록부는 좁은 제1간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있다. 회전하는 펌프 회전자의 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 좁은 제1간극의 기체 밀봉부가 형성된다. 이에 따라 펌프배기성능이 확보된다. 펌프 회전자의 회전자 끝면에 있어서, 그 외주 가장자리측 볼록부에 의하여 둘러싸여져 있는 회전자 끝면 오목부는, 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향한다. 제2간극을 충분하게 넓혀 두면, 이 회전자 끝면 오목부에 쌓인 생성물이 펌프실 내주 끝면과 펌프 회전자의 회전자 끝면 사이에 삽입되어, 펌프 회전자의 회전에 지장을 초래하는 일이 없다. 펌프 회전자의 회전자 끝면에 있어서, 기체 밀봉부로서 기능하는 외주 가장자리측 볼록부는 좁은 폭으로 형성해 두면 좋아, 그 내측의 넓은 면적의 회전자 끝면 부분을, 넓은 제2간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 기체 밀봉성을 확보하기 위하여 좁은 제1간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향시키는 부분의 면적을 작게 할 수 있고, 생성물의 축적·퇴적에 기인하는 폐해를 회피하기 위하여 넓은 제2간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향시키는 부분의 면적을 크게 할 수 있다. 따라서 배기성능을 유지하면서, 생성물의 축적·고착에 기인하는 폐해를 확실하게 해소 가능한 진공펌프가 얻어진다. 또한 펌프실 내측 끝면에 대하여 좁은 제1간극을 유지한 상태에서 회전하는 펌프 회전자의 회전자 끝면의 외주 가장자리측 볼록부는, 펌프실 내측 끝면에 축적·고착된 생성물을 긁어모으는 스크레이퍼로서도 기능하기 때문에 펌프실 내측 끝면에 대한 생성물의 퇴적을 억제 혹은 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 생성물이 많이 퇴적하기 쉬운 배기구측의 부분에 더 넓은 간극의 부분을 형성하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 펌프실 내측 끝면에 오목부를 형성해 두는 것이 바람직하다. 오목부는, 펌프실 내측 끝면에 있어서, 펌프 회전자의 회전중심선에 대하여 배기측의 위치에 형성된다. 이 오목부는, 제1간극보다도 넓은 제3간극을 두고 회전자 끝면 볼록부와 대향한다.
펌프 회전자가 회전하면, 회전자 끝면은 펌프실 내측 끝면을 따라 거기에 형성된 오목부와 대향하는 상태를 경유하여 이동한다. 회전자 끝면의 측의 회전자 끝면 오목부가 펌프실 내측 끝면의 오목부와 대향한 상태에서는, 회전자 끝면과 오목부 사이에 제2간극보다도 넓은 간극이 형성된다. 이렇게 배기측에 큰 간극의 부분이 형성되므로, 생성물의 퇴적량이 많은 배기구측에 있어서, 생성물이 펌프실 내측 끝면과 펌프 회전자의 회전자 끝면 사이를 막는 것에 기인하는 폐해를 확실하게 회피할 수 있다.
다음에 회전자 끝면 볼록부로서, 회전자 끝면의 장경위치(長徑位置)에 있어서 당해 회전자 끝면의 일방의 외주 가장자리 끝에서부터 타방의 외주 가장자리까지 직선모양으로 연장되는 직선모양 볼록부를 형성할 수 있다. 직선모양 볼록부는, 외주 가장자리측 볼록부보다도 펌프실 내측 끝면의 측으로 돌출한 끝면 부분이다.
펌프 회전자가 회전하면, 회전자 끝면의 직선모양 볼록부는, 제1간극보다도 좁은 간극을 두고 펌프실 내측 끝면과 대향한 상태에서 당해 펌프실 내측 끝면을 따라 이동한다. 펌프실 내측 끝면에 부착 혹은 퇴적하는 생성물을, 회전하는 펌프 회전자의 직선모양 볼록부에 의하여 효율적으로 긁어서 제거할 수 있다. 이에 따라 펌프실 내측 끝면에, 제1간극에 대응하는 두께의 생성물이 퇴적하는 일이 없다. 이 결과, 제1간극을 두고 대향하는 제1회전자 끝면 부분과 펌프 내측 끝면 사이에 생성물이 가득차서 펌프 회전자의 회전이 저해되는 등의 폐해를 확실하게 제거할 수 있다.
펌프실은, 통모양의 케이싱 본체와, 케이싱 본체의 양단에 부착한 사이드 플레이트로 구성할 수 있다. 이러한 경우에, 케이싱 본체의 내주면과, 사이드 플레이트의 각각의 플레이트 내측 끝면과의 사이에 펌프실이 형성된다. 사이드 플레이트의 각각의 플레이트 내측 끝면에 의하여 펌프실 내측 끝면이 규정(規定)된다.
본 발명을 다단 진공펌프(多段眞空 pump)에 적용하는 경우에는, 케이싱 본체와 각 단의 사이드 플레이트에 의하여 구분되는 펌프실내에 있어서 생성물의 축적·고착이 발생한다. 따라서 각 단의 펌프 회전자의 회전자 끝면에 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부를 형성하면 좋다. 또한 각 단의 펌프실의 펌프실 내측 끝면에 내측끝면 오목부를 형성하면 좋다.
본 발명의 일실시형태에 의한 진공펌프는, 적어도 1개의 펌프실을 구비한 진공펌프로서, 1개의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 상기 1개의 펌프실의 펌프실내에, 또는 복수의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 최종단의 펌프실의 펌프실내에, 평행한 회전중심선을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 펌프 회전자와, 각 펌프 회전자에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측의 회전자 끝면과, 상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측에 위치하고, 상기 회전자 끝면의 각각과 대향하고 있는 펌프실 내측 끝면을 구비하고 있고, 상기 회전자 끝면의 각각에는, 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있고, 상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 외주 가장자리를 따라 상기 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 회전자 끝면에 있어서 상기 외주 가장자리측 볼록부에 둘러싸인 부분에 형성되어 있고, 서로 대향하는 상기 회전자 끝면과 상기 펌프실 내측 끝면 사이에 있어서, 상기 회전자 끝면 볼록부는 제1간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고, 상기 회전자 끝면 오목부는 상기 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있고, 상기 펌프 회전자의 각 회전자 끝면 및 상기 펌프실 내측 끝면에는, 회전자축이 관통하여 연장되는 축구멍이 각각 개구하고 있고, 상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실은, 상기 펌프 회전자의 상기 회전중심선과 직교하는 방향의 일방의 측에 있어서 흡기측으로 통하고 있고, 타방의 측에 있어서 배기측으로 통하고 있고, 상기 펌프실 내측 끝면에는 오목부가 형성되어 있고, 상기 오목부는, 상기 펌프실 내측 끝면에 있어서 상기 펌프 회전자의 상기 회전중심선에 대하여 상기 배기측이고 또한 상기 축구멍으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있고, 상기 오목부는, 상기 제1간극보다도 넓은 제3간극을 두고 상기 회전자 끝면 볼록부와 대향한다.
상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면에 개구하고 있는 상기 축구멍의 전체 둘레를 둘러싸는 상태로 내주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부와 상기 내주 가장자리측 볼록부 사이에 형성되어 있다.
상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 장경위치에 있어서 상기 회전자 끝면의 일방의 외주 가장자리 끝에서부터 타방의 외주 가장자리까지 직선모양으로 연장되는 직선모양 볼록부가 형성되어 있고, 상기 직선모양 볼록부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부보다도 상기 펌프실 내측 끝면의 측으로 돌출한 끝면 부분이다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 진공펌프는, 적어도 1개의 펌프실을 구비한 진공펌프로서, 1개의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 상기 1개의 펌프실의 펌프실내에, 또는 복수의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 최종단의 펌프실의 펌프실내에, 평행한 회전중심선을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 펌프 회전자와, 각 펌프 회전자에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측의 회전자 끝면과, 상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측에 위치하고, 상기 회전자 끝면의 각각과 대향하고 있는 펌프실 내측 끝면을 구비하고 있고, 상기 회전자 끝면의 각각에는, 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있고, 상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 외주 가장자리를 따라 상기 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 회전자 끝면에 있어서 상기 외주 가장자리측 볼록부에 둘러싸인 부분에 형성되어 있고, 서로 대향하는 상기 회전자 끝면과 상기 펌프실 내측 끝면 사이에 있어서, 상기 회전자 끝면 볼록부는 제1간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고, 상기 회전자 끝면 오목부는 상기 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있고, 상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 장경위치에 있어서 상기 회전자 끝면의 일방의 외주 가장자리 끝에서부터 타방의 외주 가장자리까지 직선모양으로 연장되는 직선모양 볼록부가 형성되어 있고, 상기 직선모양 볼록부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부보다도 상기 펌프실 내측 끝면의 측으로 돌출한 끝면 부분이다.
통모양의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 양단에 부착된 사이드 플레이트를 구비하고 있고, 상기 케이싱 본체의 내주면과 상기 사이드 플레이트의 각각의 플레이트 내측 끝면과의 사이에 상기 적어도 1개의 펌프실이 형성되어 있고, 상기 사이드 플레이트의 각각의 상기 플레이트 내측 끝면에 의하여 상기 펌프실 내측 끝면이 규정되어 있다.
상기 복수의 펌프실을 구비하고 있고, 상기 복수의 펌프실의 각각에 있어서, 서로 대향하는 상기 회전자 끝면 및 상기 펌프실 내측 끝면이 구비되어 있고, 상기 회전자 끝면의 각각에, 상기 회전자 끝면 볼록부 및 상기 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있다.
[도1](a)는 본 발명을 적용한 2단 진공펌프를 A-A선으로 절단하였을 경우의 개략적인 단면도이고, (b)는 2단 진공펌프를 B-B선으로 절단하였을 경우의 개략적인 단면도이고, (c)는 2단 진공펌프의 모터측의 개략적인 끝면도이다.
[도2](a), (b) 및 (c)는, 도1의 2단 진공펌프의 후단의 펌프 회전자를 나타내는 끝면도, 단면도 및 반대측의 끝면도이고, (d) 및 (e)는, 도1의 2단 진공펌프의 모터측 사이드 플레이트를 나타내는 끝면도 및 단면도이다.
[도3](a)는, 도1의 2단 진공펌프의 후단의 펌프실을 나타내는 개략적인 부분 단면도이고, (b)는 후단의 펌프실을 나타내는 설명도이다.
[도4](a)는 펌프 회전자의 다른 예를 나타내는 끝면도, (b)는 (a)의 b-b선으로 절단하였을 경우의 단면도, (c)는 (a)와는 반대측의 끝면도, (d)는 (c)의 d-d선으로 절단하였을 경우의 단면도, (e)는 펌프 회전자의 외주면을 나타내는 설명도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관한 진공펌프를 설명한다. 이하에서 말하는 진공펌프는 2단 진공펌프이지만, 본 발명은 1단의 진공펌프, 3단 이상의 다단 진공펌프에도 마찬가지로 적용 가능하다. 또한 이하의 예는, 펌프 회전자로서 누에고치형 회전자를 사용하였을 경우이다. 펌프 회전자의 형상은 누에고치형에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.
(전체 구성)
도1은 본 실시예에 관한 2단 진공펌프를 나타내는 것으로서, (a)는, 펌프중심축선을 포함하는 수평면(도1(c)의 A-A선의 위치)으로 절단하였을 경우의 개략적인 단면도이고, 도1(b)는, 펌프중심축선을 포함하는 수평면(도1(c)의 B-B선의 위치)으로 절단하였을 경우의 개략적인 단면도이고, 도1(c)는 모터측의 끝면도이다.
2단 진공펌프(1)(이하, 간단하게 진공펌프(1)라고 부른다)는, 전단(前段)의 펌프실(2a) 및 후단(後段)의 펌프실(2b), 모터(3) 및 기어실(4)을 구비하고 있다. 펌프실(2a, 2b)을 사이에 두고, 후단의 펌프실(2b)의 측에 모터(3)가 배치되고, 전단의 펌프실(2a)의 측에 기어실(4)이 배치되어 있다. 펌프실(2a, 2b)은, 통모양의 케이싱 본체(6)와, 그 일방의 끝을 봉쇄하고 있는 모터측 사이드 플레이트(7)와, 케이싱 본체(6)의 타방의 끝을 봉쇄하고 있는 기어실측 사이드 플레이트(8)로 구성되어 있다.
케이싱 본체(6)의 내부는, 구획 플레이트(9)에 의하여 펌프중심축선(1a)의 방향으로 구획되어 있다. 케이싱 본체(6)의 내주면 부분(6a)과, 기어실측 사이드 플레이트(8)의 끝면인 펌프실 내측 끝면(8a)과, 구획 플레이트(9)의 일방의 끝면인 펌프실 내측 끝면(9a)과의 사이에, 용적이 큰 전단의 진공측의 펌프실(2a)이 형성되어 있다. 또한 케이싱 본체(6)의 내주면 부분(6b)과, 구획 플레이트(9)의 타방의 끝면인 펌프실 내측 끝면(90)과, 모터측 사이드 플레이트(7)의 끝면인 펌프실 내측 끝면(70)과의 사이에, 용적이 작은 후단의 대기(大氣)측의 펌프실(2b)(최종단의 펌프실)이 형성되어 있다.
펌프실(2a)은, 케이싱 본체(6)에 형성된 흡기구(10)와 통하게 되어 있고, 펌프실(2b)은, 케이싱 본체(6)에 형성된 배기구(11)와 통하게 되어 있다. 펌프실(2a)의 배기측은, 케이싱 본체(6)내에 형성된 연통로(12)를 통하여 펌프실(2b)의 흡기측으로 통하고 있다. 모터측 사이드 플레이트(7)에는 모터(3)가 부착되어 있다. 반대측의 기어실(4)은, 기어실측 사이드 플레이트(8)와 여기에 부착된 기어 커버(13)에 의하여 봉쇄되어 있다.
펌프실(2a, 2b)에는, 구획 플레이트(9)를 관통하여 구동측의 회전자축(14) 및 종동측의 회전자축(15)이 배치되어 있다. 회전자축(14, 15)은, 일정한 간격을 두고 평행하게 연장되어 있다. 구동측의 회전자축(14)의 회전중심선이 펌프중심축선(1a)이다. 회전자축(14, 15)에는, 각각 펌프 회전자(16a, 16b), 펌프 회전자(30a, 30b)가 부착되어 있다. 한 쌍의 펌프 회전자(16a, 16b)는 전단의 펌프실(2a)내에 위치하고, 한 쌍의 펌프 회전자(30a, 30b)는 후단의 펌프실(2b)내에 위치하고 있다. 펌프 회전자(30a, 30b)는 동일한 형상을 하고 있으므로, 다음의 설명에 있어서는, 이들을 한꺼번에 펌프 회전자(30)로서 설명하는 경우도 있다.
구동측의 회전자축(14)에 있어서 모터측의 축단부(14a)는, 모터측 사이드 플레이트(7)에 부착된 베어링(21)에 의하여 지지되어 있고 또한 모터(3)의 측으로 연장되어 모터축(22)에 연결되어 있다. 회전자축(14)에 있어서 기어실측의 축단부(14b)는, 기어실측 사이드 플레이트(8)에 부착된 베어링(23)에 의하여 지지되어 있고 또한 기어실(4)의 내부까지 연장되어 있다. 종동측의 회전자축(15)에 있어서 모터측의 축단부(15a)는 모터측 사이드 플레이트(7)에 부착된 베어링(24)에 의하여 지지되어 있고, 그 기어실측의 축단부(15b)는 기어실측 사이드 플레이트(8)에 부착된 베어링(25)에 의하여 지지되어 있고 또한 기어실(4)의 내부까지 연장되어 있다. 쌍방의 회전자축(14, 15)에 있어서 기어실측의 축단부(14b, 15b)는 기어열(gear列)(26)을 통하여 연결되어, 회전자축(14)이 회전하면 회전자축(15)은 역방향으로 동기하여 회전하게 되어 있다.
(펌프 회전자, 모터측 사이드 플레이트)
도2(a)는 진공펌프(1)의 후단의 펌프 회전자(30)를 나타내는 끝면도이고, 도2(b)는 그 단면도이고, 도2(c)는 그 반대측의 끝면도이다. 도2(d) 및 (e)는, 모터측 사이드 플레이트(7)를 나타내는 끝면도(단면도(端面圖)) 및 단면도(斷面圖)이다. 또한 도3(a)는 후단의 펌프실(2b)을 나타내는 개략적인 부분 단면도이고, 도3(b)는 후단의 펌프실(2b)을 나타내는 설명도이다.
이들의 도면을 참조하여 설명하면, 펌프 회전자(30)는 대체로 누에고치형의 윤곽형상을 하고 있다. 펌프 회전자(30)는, 일정폭의 회전자 외주면(31)과 양측의 회전자 끝면(32, 33)을 구비하고 있다. 펌프 회전자(30)의 중심에는 그 두께방향으로 원형단면의 축구멍(34)이 관통하고 있다. 축구멍(34)의 양단(兩端)이 회전자 끝면(32, 33)에서 개구하고 있다. 회전자 외주면(31)은, 미소간극을 두고 펌프실(2b)의 내주면인 케이싱 본체(6)의 내주면 부분(6b)과 대향하고 있다. 일방의 회전자 끝면(32)은, 펌프중심축선(1a)의 방향으로 미소간극을 두고 펌프실(2b)의 일방의 펌프실 내측 끝면(90)인 구획 플레이트(9)의 내측끝면과 대향하고 있다. 타방의 회전자 끝면(33)은, 펌프중심축선(1a)의 방향으로 미소간극을 두고 펌프실(2b)의 타방의 펌프실 내측 끝면(70)인 모터측 사이드 플레이트(7)의 내측끝면과 대향하고 있다.
펌프 회전자(30)가 회전하면, 그 회전자 외주면(31)은, 일정한 미소간극을 유지한 상태에서 펌프실(2b)의 내주면 부분(6b)을 따라 이동한다. 이에 대하여 펌프 회전자(30)의 양측의 회전자 끝면(32, 33)은, 일부는 미소한 제1간극(Δ1)을 유지한 상태에서 펌프실 내측 끝면(70, 90)을 따라 이동하고, 나머지 부분은 넓은 제2간극(Δ2)을 유지한 상태에서 펌프실 내측 끝면(70, 90)을 따라 이동한다.
펌프 회전자(30)의 회전자 끝면(32, 33)의 형상을 설명한다. 우선, 구획 플레이트(9)의 내측끝면인 펌프실 내측 끝면(90)과 대향하는 회전자 끝면(32)에 대하여 설명한다. 회전자 끝면(32)에는, 회전자 끝면 볼록부(32a) 및 회전자 끝면 오목부(32b)가 형성되어 있다. 회전자 끝면 볼록부(32a)에 대하여, 회전자 끝면 오목부(32b)는 소정의 치수만큼 후퇴한 끝면 부분이다. 본 예에서는, 회전자 끝면 볼록부(32a)의 볼록면은, 펌프중심축선(1a)과 직교하는 평면에 의하여 규정되어 있고, 회전자 끝면 오목부(32b)의 오목면도 펌프중심축선(1a)과 직교하는 평면에 의하여 규정되어 있다. 볼록면을 볼록곡면에 의하여 규정하고, 오목면을 오목곡면에 의하여 규정할 수도 있다.
본 예에서는, 회전자 끝면 볼록부(32a)로서, 회전자 끝면(32)의 외주 가장자리를 따라 당해 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부(32c)가 형성되어 있다. 또한 회전자 끝면 볼록부(32a)로서, 회전자 끝면(32)에 있어서의 축구멍(34)의 전체 둘레를 둘러싸는 상태로 내주 가장자리측 볼록부(32d)가 형성되어 있다. 외주 가장자리측 볼록부(32c)와 내주 가장자리측 볼록부(32d)는 소정의 폭과 동일한 높이를 가진 볼록부로서, 축구멍(34)의 외주측의 부분에서 서로 연결되어 있다. 본 예에서는, 회전자 끝면(32)의 중심에 대하여, 외주 가장자리측 볼록부(32c)와 내주 가장자리측 볼록부(32d)는 각각 회전대칭(回轉對稱)의 형상을 하고 있다. 회전자 끝면 오목부(32b)는, 회전자 끝면(32)에 있어서 외주 가장자리측 볼록부(32c)와 내주 가장자리측 볼록부(32d)에 의하여 둘러싸인 부분에 형성되어 있다. 본 예에서는 회전자 끝면 오목부(32b)는 일정한 깊이의 원형의 오목부로서, 회전자 끝면(32)의 중심에 대하여 회전대칭의 위치에 형성되어 있다.
회전자 끝면(32)과 대향하는 펌프실 내측 끝면(90)인 구획 플레이트(9)의 내측끝면은 펌프중심축선(1a)과 직교하는 평면이다. 따라서 대향하는 회전자 끝면(32)과 펌프실 내측 끝면(90) 사이에 있어서, 회전자 끝면 볼록부(32a), 즉 외주 가장자리측 볼록부(32c) 및 내주 가장자리측 볼록부(32d)는 미소한 제1간극(Δ1)을 두고 내측끝면(90)과 대향한다. 이에 대하여 회전자 끝면 오목부(32b)는, 제1간극(Δ1)보다도 넓은 제2간극(Δ2)을 두고 내측끝면(90)과 대향한다.
다음에 모터측 사이드 플레이트(7)의 내측끝면인 펌프실 내측 끝면(70)과 대향하고 있는 펌프 회전자(30)의 회전자 끝면(33)의 형상을 설명한다. 회전자 끝면(33)의 형상은 기본적으로 회전자 끝면(32)과 마찬가지로, 회전자 끝면 볼록부(33a) 및 회전자 끝면 오목부(33b)가 형성되어 있다. 회전자 끝면 볼록부(33a)에 대하여 회전자 끝면 오목부(33b)는 후퇴한 끝면 부분이다. 회전자 끝면 볼록부(33a)의 볼록면은 펌프중심축선(1a)에 직교하는 평면에 의하여 규정되어 있고, 회전자 끝면 오목부(33b)의 오목면도 펌프중심축선(1a)과 직교하는 평면에 의하여 규정되어 있다. 볼록면을 볼록곡면에 의하여 규정하고, 오목면을 오목곡면에 의하여 규정할 수도 있다.
본 예에서는, 회전자 끝면 볼록부(33a)로서 회전자 끝면(33)의 외주 가장자리를 따라 당해 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부(33c)가 형성되어 있다. 또한 회전자 끝면 볼록부(33a)로서, 회전자 끝면(33)에 있어서의 축구멍(34)의 전체 둘레를 둘러싸는 상태로 내주 가장자리측 볼록부(33d)가 형성되어 있다. 외주 가장자리측 볼록부(33c)와 내주 가장자리측 볼록부(33d)는 소정의 폭과 동일한 높이를 가진 볼록부로서, 축구멍(34)의 외주측의 부분에서 서로 연결되어 있다.
회전자 끝면(33)의 중심에 대하여, 외주 가장자리측 볼록부(33c)와 내주 가장자리측 볼록부(33d)는 각각 회전대칭의 형상을 하고 있다. 회전자 끝면 오목부(33b)는, 회전자 끝면(33)에 있어서 외주 가장자리측 볼록부(33c)와 내주 가장자리측 볼록부(33d)에 의하여 둘러싸인 부분에 형성되어 있다. 본 예에서는, 회전자 끝면 오목부(33b)는 일정 깊이의 원형의 오목부로서, 회전자 끝면(33)의 중심에 대하여 회전대칭의 위치에 형성되어 있다.
다음에 도2(d), (e)를 참조하여 회전자 끝면(33)과 대향하는 펌프실 내측 끝면(70)인 모터측 사이드 플레이트(7)의 내측끝면의 형상을 설명한다. 펌프실 내측 끝면(70)은 펌프중심축선(1a)과 직교하는 평면에 의하여 규정되어 있다. 펌프실 내측 끝면(70)에는, 회전자축(14, 15)의 축단부(14a, 15a)가 관통하여 연장되는 한 쌍의 원형단면의 축구멍(71, 72)이 좌우대칭의 위치에서 개구하고 있다. 축구멍(71, 72)과 배기통로용 오목부(73) 사이에는 일정 깊이의 오목부(74)가 형성되어 있다. 배기통로용 오목부(73) 및 오목부(74)는 서로 연결되어 있고, 펌프실 내측 끝면(70)으로부터 석출(析出)되는 생성물 두께에 대하여 충분한 깊이를 가지는 평탄한 오목부이다. 내측끝면 오목부(74)와 축구멍(71, 72) 사이에는, 소정의 폭의 펌프실 내측 끝면(70)의 부분(70a)이 존재하고 있다.
대향하는 회전자 끝면(33)과 펌프실 내측 끝면(70) 사이에 있어서, 회전자 끝면 볼록부(33a), 즉 외주 가장자리측 볼록부(33c) 및 내주 가장자리측 볼록부(33d)는 미소한 제1간극(Δ1)을 두고 펌프실 내측 끝면(70)과 대향한다. 이에 대하여, 회전자 끝면 오목부(33b)는, 제1간극(Δ1)보다도 넓은 제2간극(Δ2)을 두고 펌프실 내측 끝면(70)과 대향한다. 또한 회전자 끝면(33)의 회전자 끝면 오목부(33b)가 펌프실 내측 끝면(70)에 형성된 오목부(74)와 대향하는 상태에서는, 이들의 사이에는 제2간극(Δ2)보다도 넓은 제3간극(Δ3)이 형성된다.
본 예의 진공펌프(1)에 있어서는, 최종단의 펌프실(2b)에 있어서, 펌프 회전자(30)의 양측의 회전자 끝면(32, 33)의 외주 가장자리 및 내주 가장자리를 따라, 회전자 끝면 볼록부(32a)(외주 가장자리측 볼록부(32c, 32d)) 및 회전자 끝면 볼록부(33a)(외주 가장자리측 볼록부(33c), 내주 가장자리측 볼록부(33d))를 형성하고, 이들의 사이에 회전자 끝면 오목부(32b, 33b)가 형성되어 있다. 기체 밀봉부로서 기능하는 회전자 끝면 볼록부(32a, 33a)를 제외한 회전자 끝면 오목부(32b, 33b)(단차부)는, 대향하는 펌프실 내측 끝면(70, 90)에 대하여 사이가 넓은 제2간극(Δ2)이 확보된다. 따라서 회전자 끝면(32, 33)과 펌프실 내측 끝면(70, 90) 사이에 있어서 생성물의 축적·고착의 리스크를 대폭적으로 경감시킬 수 있다.
또한 회전자 끝면(32, 33)에 있어서의 좁은 제1간극(Δ1)을 두고 펌프실 내측 끝면(70, 90)과 대향하고 있는 회전자 끝면 볼록부(32a, 33a)(기체의 밀봉부로서 기능하는 부분)의 면적을 작게 할 수 있다. 따라서 생성물에 기인한 펌프 회전자(30)의 회전저항의 증가를 억제할 수 있어서, 펌프 회전자(30)의 회전정지의 리스크를 작게 할 수 있다. 또한 펌프 정지후에 생성물이 삽입되어 있는 상태에서의 재기동시에 있어서도, 회전자 끝면(32, 33)의 기체의 밀봉부로서 기능하는 회전자 끝면 볼록부(32a, 33a)의 면적을 작게 할 수 있다. 이에 따라 생성물과의 접촉면적도 작아지므로, 회전에 필요한 토크가 작아져서 재기동성의 향상을 기대할 수 있다.
또한 배기구(11)와 통하게 되어 있는 펌프실 내측 끝면(70)의 부분에는 오목부(74)가 형성되어 있다. 오목부(74)와 펌프 회전자(30)의 회전자 끝면(33) 사이에는 가장 넓은 제3간극(Δ3)이 형성된다. 생성물이 다른 부분에 비하여 많이 생성되는 배기구측의 부분에 넓은 간극의 부분을 형성하고 있으므로, 생성물의 축적, 고착에 기인하는 폐해를 확실하게 해소할 수 있다.
또한 도3(b)에 나타내는 바와 같이, 펌프실(2b)에 있어서 가장 넓은 제3간극이 형성되는 배기측의 오목부(74)의 형성영역 부분은, 제1간극(Δ1)의 기체밀봉 부분에 의하여 흡기측과 분리된 상태가 유지된다. 즉, 펌프 회전자(30)의 회전자 끝면(33)에 형성되어 있는 회전자 끝면 볼록부(33a)에 의하여 규정되는 좁은 제1간극(Δ1)의 부분에 의하여, 펌프실(2b)에 있어서 흡기측과 배기측이 분리되도록 오목부(74)가 형성되어 있다. 넓은 간극(Δ2, Δ3)의 부분을 통하여 흡기측과 배기측이 통하게 되는 상태가 형성되는 일이 없다. 따라서 진공펌프(1)의 배기성능의 저하를 회피하면서, 생성물의 축적, 고착에 기인하는 폐해를 해소할 수 있다.
또한 회전자 끝면(32, 33)의 외주 가장자리를 따라 외주 가장자리측 볼록부(32c, 33c)가 형성되어 있다. 회전자의 회전 중에 석출되어 펌프실 내측 끝면(70, 90)에 퇴적한 생성물을, 당해 펌프실 내측 끝면(70, 90)을 따라 이동하는 외주 가장자리측 볼록부(32c, 33c)에 의하여 긁어서 제거하는 효과도 기대할 수 있다.
도4에는, 펌프 회전자(30) 대신에 사용하는 것이 가능한 펌프 회전자를 나타내고 있다. 이 펌프 회전자(30A)는, 회전자 끝면(32, 33)에 의하여 생성물을 긁어서 제거하는 효과를 높이는 구조를 구비하고 있다. 도4(a)는 펌프 회전자(30A)를 나타내는 끝면도이고, 도4(b)는 도4(a)의 b-b선으로 절단하였을 경우의 단면도이고, 도4(c)는 도4(a)와는 반대측의 끝면도이고, (d)는 (c)의 d-d선으로 절단하였을 경우의 단면도이다. 또한 도4(e)는 펌프 회전자(30A)의 외주면을 나타내는 설명도로서, 그 일부만을 확대하여 나타내고 있다.
본 예의 펌프 회전자(30A)의 기본구성은 펌프 회전자(30)와 동일하므로, 도4에 있어서 펌프 회전자(30)의 각 부위와 대응하는 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 그들의 설명은 생략한다. 본 예의 펌프 회전자(30A)에서는 그 회전자 끝면(33)에 직선모양 볼록부(35)가 형성되어 있다.
도4(c)에 있어서, 1점쇄선(L)은 회전자 끝면(33)의 장경위치를 나타낸다. 직선모양 볼록부(35)는 일정폭의 선모양 볼록부로서, 장축위치(L)에 있어서 당해 회전자 끝면(33)의 일방의 외주 가장자리 끝(33e)에서부터 타방의 외주 가장자리 끝(33f)까지 연장되어 있다. 또한 직선모양 볼록부(35)는, 회전자 끝면 볼록부(33a)(외주 가장자리측 볼록부(33c), 내주 가장자리측 볼록부(33d))보다도 펌프실 내측 끝면(70)의 측으로 돌출하고 있다.
펌프 회전자(30A)가 회전하면, 직선모양 볼록부(35)는 제1간극(Δ1)보다도 좁은 제4간극을 두고 펌프실 내측 끝면(70)을 따라 이동한다. 제4간극은, 직선모양 볼록부(35)가 펌프실 내측 끝면(70)에 접촉하지 않는 범위에서 되도록이면 좁게 한다. 이에 따라 펌프실 내측 끝면(70)에 부착, 퇴적된 생성물이 효과적으로 직선모양 볼록부(35)에 의하여 수거될 수 있다. 회전자 끝면(33)과 펌프실 내측 끝면(70) 사이에 생성물이 가득차서, 회전자의 회전에 지장을 초래하는 등의 폐해를 확실하게 해소할 수 있다.

Claims (6)

  1. 적어도 1개의 펌프실(pump室)을 구비한 진공펌프로서,
    1개의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 상기 1개의 펌프실의 펌프실내에, 또는 복수의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 최종단의 펌프실의 펌프실내에, 평행한 회전중심선을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 펌프 회전자(pump 回轉子)와,
    각 펌프 회전자에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측의 회전자 끝면과,
    상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측에 위치하고, 상기 회전자 끝면의 각각과 대향하고 있는 펌프실 내측 끝면을
    구비하고 있고,
    상기 회전자 끝면의 각각에는, 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있고,
    상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 외주 가장자리를 따라 상기 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 회전자 끝면에 있어서 상기 외주 가장자리측 볼록부에 둘러싸인 부분에 형성되어 있고,
    서로 대향하는 상기 회전자 끝면과 상기 펌프실 내측 끝면 사이에 있어서, 상기 회전자 끝면 볼록부는 제1간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고, 상기 회전자 끝면 오목부는 상기 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있고,
    상기 펌프 회전자의 각 회전자 끝면 및 상기 펌프실 내측 끝면에는, 회전자축이 관통하여 연장되는 축구멍이 각각 개구하고 있고,
    상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실은, 상기 펌프 회전자의 상기 회전중심선과 직교하는 방향의 일방의 측에 있어서 흡기측으로 통하고 있고, 타방의 측에 있어서 배기측으로 통하고 있고,
    상기 펌프실 내측 끝면에는 오목부가 형성되어 있고,
    상기 오목부는, 상기 펌프실 내측 끝면에 있어서 상기 펌프 회전자의 상기 회전중심선에 대하여 상기 배기측이고 또한 상기 축구멍으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있고,
    상기 오목부는, 상기 제1간극보다도 넓은 제3간극을 두고 상기 회전자 끝면 볼록부와 대향하는 진공펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면에 개구하고 있는 상기 축구멍의 전체 둘레를 둘러싸는 상태로 내주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부와 상기 내주 가장자리측 볼록부 사이에 형성되어 있는 진공펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 장경위치(長徑位置)에 있어서 상기 회전자 끝면의 일방의 외주 가장자리 끝에서부터 타방의 외주 가장자리까지 직선모양으로 연장되는 직선모양 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 직선모양 볼록부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부보다도 상기 펌프실 내측 끝면의 측으로 돌출한 끝면 부분인 진공펌프.
  4. 적어도 1개의 펌프실을 구비한 진공펌프로서,
    1개의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 상기 1개의 펌프실의 펌프실내에, 또는 복수의 펌프실을 구비하고 있을 경우에는 최종단의 펌프실의 펌프실내에, 평행한 회전중심선을 중심으로 하여 회전 가능하게 배치되는 한 쌍의 펌프 회전자와,
    각 펌프 회전자에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측의 회전자 끝면과,
    상기 1개의 펌프실 또는 상기 최종단의 펌프실에 있어서 상기 회전중심선의 방향의 양측에 위치하고, 상기 회전자 끝면의 각각과 대향하고 있는 펌프실 내측 끝면을
    구비하고 있고,
    상기 회전자 끝면의 각각에는, 회전자 끝면 볼록부 및 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있고,
    상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 외주 가장자리를 따라 상기 외주 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐서 외주 가장자리측 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 회전자 끝면 오목부는, 상기 회전자 끝면에 있어서 상기 외주 가장자리측 볼록부에 둘러싸인 부분에 형성되어 있고,
    서로 대향하는 상기 회전자 끝면과 상기 펌프실 내측 끝면 사이에 있어서, 상기 회전자 끝면 볼록부는 제1간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고, 상기 회전자 끝면 오목부는 상기 제1간극보다도 넓은 제2간극을 두고 상기 펌프실 내측 끝면과 대향하고 있고,
    상기 회전자 끝면 볼록부로서, 상기 회전자 끝면의 장경위치에 있어서 상기 회전자 끝면의 일방의 외주 가장자리 끝에서부터 타방의 외주 가장자리까지 직선모양으로 연장되는 직선모양 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 직선모양 볼록부는, 상기 외주 가장자리측 볼록부보다도 상기 펌프실 내측 끝면의 측으로 돌출한 끝면 부분인 진공펌프.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    통모양의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 양단에 부착된 사이드 플레이트를 구비하고 있고,
    상기 케이싱 본체의 내주면과 상기 사이드 플레이트의 각각의 플레이트 내측 끝면과의 사이에 상기 적어도 1개의 펌프실이 형성되어 있고,
    상기 사이드 플레이트의 각각의 상기 플레이트 내측 끝면에 의하여 상기 펌프실 내측 끝면이 규정되어 있는 진공펌프.
  6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 펌프실을 구비하고 있고,
    상기 복수의 펌프실의 각각에 있어서, 서로 대향하는 상기 회전자 끝면 및 상기 펌프실 내측 끝면이 구비되어 있고, 상기 회전자 끝면의 각각에, 상기 회전자 끝면 볼록부 및 상기 회전자 끝면 오목부가 형성되어 있는 진공펌프.
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