(57)【要約】【課題】  回転軸に対して片持ち梁状のロータの振れを防止する真空ポンプを提供する。【解決手段】  軸受体１５には、ロータ２２の内周面２３ａと軸受体１５の外周面２４ｂとの間の隙間２６に対して、ガスパージ機構４０から取り込んだＮ２ガスを噴出する上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂが軸受体１５に形成されている。さらに上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂの近傍には、それぞれの噴出孔３３ａ、３３ｂから噴出されたＮ２ガスを回収する上端部回収孔３４ａ及び下端部回収孔３４ｂが形成されている。【選択図】      図１
2006132358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に固定された円筒状の軸受体と、
該軸受体に挿通支持される回転軸と、
軸受体に嵌合するとともに、前記軸受体の一端部から突出した回転軸の端部に片持ち梁状に固定される円筒状のロータとを備え、
回転軸に固定される側のロータ端部は閉塞され、
前記ロータの内周面と軸受体の外周面との間には隙間を有し、
前記回転軸の回転に基づきロータが回転動作することにより、ハウジングの一端側の吸気口から吸引される流体が、ロータの外周に形成されるポンプ手段を介して、ハウジングの他端側の排気口に排出されるようにした真空ポンプにおいて、
前記軸受体に、ガス供給手段から取り込んだガスを前記隙間に対して噴出する複数の噴出孔と、
ガス供給手段から供給されるガスを噴出孔に取り込むための噴出通路とが形成され、
前記複数の噴出孔は前記軸受体の軸方向の同一位置で円周上に適宜間隔をおいて配置され、
前記ロータ及び軸受体のうち少なくとも一方に、前記噴出孔から噴出されたガスを回収する回収孔と、該回収孔から回収したガスを排気口に排出する回収通路とが形成され、
前記回収孔は前記軸受体の軸方向において前記噴出孔の両側に少なくとも一つずつ配置されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記軸受体はハウジングに固定された本体と、本体に嵌合される円筒状のケースとからなり、前記隙間はロータの内周面とケースの外周面との間であり、前記噴出孔はケースに形成され、前記噴出通路はケースと本体との間の隙間で形成したことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記軸受体はハウジングに固定された本体と、本体に嵌合される円筒状のケースとからなり、前記隙間はロータの内周面とケースの外周面との間であり、
前記回収孔はケースに形成され、前記回収通路はケースと本体との間の隙間で形成したことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記噴出孔は少なくともロータの開口端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記回収孔及び回収通路は前記ロータにのみ形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記回転軸は軸受体に設けた転がり軸受を介して支持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記ガス供給手段は前記転がり軸受をシールするために用いられるガスパージ機構であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記回転軸は前記ガス供給手段のガスを用いた気体軸受のみにより支持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記噴出孔は絞りが形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造装置等で利用される真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造装置等で利用される真空ポンプとして、従来からルーツ式真空ポンプの他、例えば特許文献１に記載されるスクリュ式真空ポンプ等の各種の真空ポンプが提案されている。
【０００３】
この特許文献１のスクリュ式真空ポンプは、螺旋状に噛み合う一対のスクリュロータがガスを排気するポンプ手段として機能するように構成されており、それら各スクリュロータが回転軸の端部に片持ち梁状に支持されている。当該回転軸に対して前記スクリュロータが一体回転するように連結されている。また、回転軸はハウジングに固定された軸受体の支持孔に挿通され、軸受体に支持されている。また、前記軸受体における支持孔内の内奥位置など複数箇所には、前記回転軸を回転自在に支持するための転がり軸受が取り付けられており、これらの転がり軸受と前記軸受体とにより回転軸の軸受装置が構成されている。そして、前記回転軸の回転に基づきスクリュロータが回転動作した場合には、真空排気するガスが外部からポンプ室内に吸引され、当該ポンプ室内においてスクリュロータにより圧縮されながら排気側へ圧送された後、ポンプ室内から排気口を介して外部へ排出されるようになっている。
【０００４】
ところで、スクリュロータと軸受体との間には隙間が設けられている。そして、前記支持孔内に設けられた転がり軸受に、排出される排気ガスが流れ込み、転がり軸受が腐食されることを防止するために、該隙間にガスパージ機構によって高圧なＮ２ガスを給気している。これにより、Ｎ２ガスが大気より高圧のため、排気ガスが転がり軸受に至らないようになっている。つまりＮ２ガスによってスクリュロータと軸受体との間のシール作用を生じさせている。なお、給気したＮ２ガスはスクリュロータと軸受体との間の隙間を流れた後、スクリュロータの排気口側の開口部から前記排気ガスとともに排気口に排気される。
【特許文献１】特表平１１−５０８３４３号公報（７頁〜１０頁，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような従来のスクリュ式真空ポンプでは、ロータが回転軸に対して片持ち梁状に支持されているため、駆動軸の回転に伴い、ロータの振れが生じていた。具体的には、軸受体に対向するロータの円筒部分、つまりロータと軸受体との間で隙間が生じている位置、特にロータの開口端側において、ロータが軸受体に対して支持されていないため、ロータの高速回転に伴い、ロータの振れが生じていた。その結果、真空ポンプの運転中に、ロータが軸受体に接触して騒音等の問題が生じていた。また、ロータの振れにより、真空ポンプとしての効率の低下にも繋がっていた。
【０００６】
本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたもので、片持ち梁状のロータの振れを防止する真空ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ハウジング内に固定された円筒状の軸受体と、該軸受体に挿通支持される回転軸と、軸受体に嵌合するとともに、前記軸受体の一端部から突出した回転軸の端部に片持ち梁状に固定される円筒状のロータとを備え、回転軸に固定される側のロータ端部は閉塞され、前記ロータの内周面と軸受体の外周面との間には隙間を有し、前記回転軸の回転に基づきロータが回転動作することにより、ハウジングの一端側の吸気口から吸引される流体が、ロータの外周に形成されるポンプ手段を介して、ハウジングの他端側の排気口に排出されるようにした真空ポンプにおいて、前記軸受体に、ガス供給手段から取り込んだガスを前記隙間に対して噴出する複数の噴出孔と、ガス供給手段から供給されるガスを噴出孔に取り込むための噴出通路とが形成され、前記複数の噴出孔は前記軸受体の軸方向の同一位置で円周上に適宜間隔をおいて配置され、前記ロータ及び軸受体のうち少なくとも一方に、前記噴出孔から噴出されたガスを回収する回収孔と、該回収孔から回収したガスを排気口に排出する回収通路とが形成され、前記回収孔は前記軸受体の軸方向において前記噴出孔の両側に少なくとも一つずつ配置されていることを特徴とする。
【０００８】
従って、ガス供給手段から取り込んだガスの噴出通路を介して噴出孔からの噴出、及び前記軸受体の軸方向において前記噴出孔の両側に配置された回収孔による該ガスの回収によって、ロータと軸受体との間で気体軸受の効果が生じる。よって、ロータが回転軸に対して片持ち梁状に支持されていても、該気体軸受の効果により、ロータの振れを解消することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記軸受体はハウジングに固定された本体と、本体に嵌合される円筒状のケースとからなり、前記隙間はロータの内周面とケースの外周面との間であり、前記噴出孔はケースに形成され、前記噴出通路はケースと本体との間の隙間で形成したことを特徴とする。
【００１０】
従って、噴出通路を軸受体内やロータ内に形成する場合と比較して、ケースと本体との間の隙間を噴出通路としているので、加工が容易であり、かつロータや軸受体の強度の低下を抑制できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記軸受体はハウジングに固定された本体と、本体に嵌合される円筒状のケースとからなり、前記隙間はロータの内周面とケースの外周面との間であり、前記回収孔はケースに形成され、前記回収通路はケースと本体との間の隙間で形成したことを特徴とする。
【００１２】
従って、回収通路を軸受体内やロータ内に形成する場合と比較して、ケースと本体との間の隙間を回収通路としているので、加工が容易であり、かつロータや軸受体の強度の低下を抑制できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記噴出孔は少なくともロータの開口端部近傍に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
従って、片持ち梁状のロータにおける回転時の振れの発生は、特に軸受体との間に隙間を有している部分において、片持ち梁状に支持される位置より離れている位置が最も振れが発生しやすい。よって、ロータの開口端部近傍に噴出孔を設けることは、最も効果的にロータの振れを解消できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記回収孔及び回収通路は前記ロータにのみ形成されていることを特徴とする。
【００１６】
従って、回収孔及び回収通路が少なくとも軸受体に形成されている場合と比較して、回収孔及び回収通路と噴出孔及び噴出通路との形成位置とが重ならず、また強度的にも設計しやすくなり、軸受体の強度の低下を抑制することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記回転軸は軸受体に設けた転がり軸受を介して支持されていることを特徴とする。
【００１８】
従って、回転軸を軸受体に対して気体軸受で支持することと比較して、転がり軸受により簡単な構成で十分安定した軸受を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記ガス供給手段は前記転がり軸受をシールするために用いられるガスパージ機構であることを特徴とする。
【００２０】
従って、ガス供給手段を別途設ける場合と比較して、部品点数を低減でき、構成を単純化することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記回転軸は前記ガス供給手段のガスを用いた気体軸受のみにより支持されていることを特徴とする。
【００２２】
従って、回転軸が転がり軸受に支持されている場合と比較して、部品点数が低減し、さらに排気ガスによる転がり軸受の腐食の懸念もなくなり、転がり軸受を用いる場合に必要とされるガスパージ機構も不要となる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項において、前記噴出孔は絞りが形成されていることを特徴とする。
【００２４】
従って、噴出孔に絞りを設けることにより、噴出孔から噴出されるガスの圧力が高くなり、ロータの気体軸受としての効果が増すこととなる。結果、ロータの振れをより効果的に防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１〜９の発明のポンプ装置によれば、回転軸に対してロータが片持ち梁状に支持されている真空ポンプにおいて、ロータの振れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の真空ポンプを、スクリュ式真空ポンプに具体化した第１実施形態〜第４実施形態について説明する。なお、第２実施形態〜第４実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２７】
○第１実施形態
まず、スクリュ式真空ポンプ（以下単に真空ポンプとする）について説明する。
【００２８】
図１及び図２は第１実施形態における真空ポンプの縦断面図を示す。図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施形態でポンプ装置を構成する真空ポンプ）１１は、筒状をなすロータハウジング１２の上端に蓋状をなす上部ハウジング１３が接合され、ロータハウジング１２の下端には下部ハウジング１４が接合されている。下部ハウジング１４には段差付き取り付け孔１４ａが形成されており、当該段差付き取り付け孔１４ａを介して下部ハウジング１４には円筒状の軸受体１５がボルト締結により組み付け固定されている。軸受体１５は直立する一対の筒状部１６を有し、軸受体１５を下部ハウジング１４に組み付けた時、筒状部１６がロータハウジング１２内に突出する。なお、ロータハウジング１２と下部ハウジング１４とは図示しないボルトにより締結されている。
【００２９】
前記軸受体１５の各筒状部１６には、その中心軸線に沿う一対の支持孔１６ａが貫通形成されており、該支持孔１６ａ内には回転軸１７が挿通されている。回転軸１７の一端部としての上端部１７ａは軸受体１５の上端部１５ａを突出するように挿通され、下端部１７ｂは軸受体１５の下端部１５ｂ及び下部ハウジング１４から下方に向けて突出している。
【００３０】
また、下部ハウジング１４の下端には有底筒状をなすギヤハウジング２０が下部ハウジング１４に対して組み付けられている。前記回転軸１７の下端部１７ｂはギヤハウジング２０により形成されるギヤ室２１に突出している。回転軸１７の下端部１７ｂには一対の同期ギヤ３０が互いに噛み合った状態で止着されている。該同期ギヤ３０は図示しない中間ギヤと噛み合った状態で止着され、さらに該中間ギヤがモータ４２の回転軸４３に止着されるモータギヤ４４と噛み合っている。つまり、モータ４２の回転は回転軸４３、モータギヤ４４、図示しない中間ギヤ、同期ギヤ３０を介して各回転軸１７に伝達される。
【００３１】
該回転軸１７は軸受体１５の上端部１５ａ及び下端部１５ｂにそれぞれ設けられた転がり軸受１８、１９により支持されている。また、転がり軸受１８、１９は図示しないオイル潤滑機構により、回転軸１７の回転中は常時、潤滑されている。
【００３２】
そして、各回転軸１７の上端部１７ａにはそれぞれ回転軸１７に嵌合した円筒状のロータ２２の端部としての上端部２２ａが連結板３７を介してボルト締結により固定されている。即ち、ロータ２２の上端部２２ａは連結板３７により閉塞されている。また、各ロータ２２は各回転軸１７によって片持ち梁状に支持され、一体回転する。
【００３３】
ロータ２２の内周面２３ａと軸受体１５の外周面２４ｂとの間には、ロータ２２が回転できるように僅かな隙間２６が設けられている（図４参照）。つまり、ロータ２２の上端部２２ａより下端部２２ｂ側は軸受体１５に対して自由な状態となっている。各ロータ２２は、外周面２３ｂにポンプ手段としてのねじ溝２５及びねじ山３６が形成されたねじ歯車形態をなしており、各々のねじ溝２５とねじ山３６とを互いに噛み合わせるようにしてロータハウジング１２内に収納されている。即ち、前記両ロータ２２は、互いのねじ溝２５とねじ山３６とを噛み合わせることで両者間に密閉空間を作り出すように構成され、各ロータ２２の外周面２３ｂとロータハウジング１２の内周面１２ａとの間にポンプ室２７を形成するようになっている。
【００３４】
一方、前記上部ハウジング１３の略中央部には真空排気するガス（排気ガス）を吸引するための吸気口２８がポンプ室２７内に連通するように形成されている。また、図１に示すように、前記吸気口２８とは軸方向反対側で、ロータハウジング１２の下部に前記排気ガスを排出するための排気口２９がポンプ室２７内に連通するように形成されている。そして、この排気口２９は図示しない外部配管へ接続され、前記排気ガスが排ガス処理装置などへ排出されるようになっている。
【００３５】
次に図１に示したガス供給手段としてのガスパージ機構４０について図３〜図５に従い説明する。図３は図１の回転軸１７、軸受体１５、ロータ２２周囲の要部拡大断面図であり、図４及び図５は、それぞれ図１のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における回転軸１７、軸受体１５及びロータ２２の断面図である。
【００３６】
各軸受体１５の筒状部１６には１つの内部噴出通路３１及び内部回収通路３２が形成されている。両通路３１、３２は図４及び図５で見られるように互いに干渉しないように形成されている。そして、図３、図４に示すように、内部噴出通路３１は、軸受体１５内に形成された上端部円周通路３１ａ及び下端部円周通路３１ｂを含む。上端部円周通路３１ａ及び下端部円周通路３１ｂと、ロータ２２の内周面２３ａと軸受体１５の外周面２４ｂとの間の隙間２６とは、上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂによって連通している。上端部噴出孔３３ａは、ロータ２２の上端部２２ａ近傍に形成され、下端部噴出孔３３ｂはロータ２２の開口側端部としての下端部２２ｂ近傍に形成されている。また、上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂは軸受体１５の外周面２４ｂにおいて、それぞれ軸受体１５の軸方向の同一位置で円周上に周方向等間隔に形成され、軸受体１５の外周面２４ｂにおいて、上端部噴出孔４つ、下端部噴出孔４つ、合計８つ形成されている。さらに、上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂの隙間２６側の先端には絞り部３５が形成されている。
【００３７】
一方図３、図４に示すように、内部回収通路３２は、軸受体１５内に形成された上端部円周通路３２ａ及び下端部円周通路３２ｂを含む。そして、上端部円周通路３２ａ及び下端部円周通路３２ｂから、隙間２６内のガスを回収する上端部回収孔３４ａ及び下端部回収孔３４ｂが隙間２６に向かって形成されている。
【００３８】
前記上端部回収孔３４ａは上端部噴出孔３３ａの上方近傍の位置に形成されている。また、前記下端部回収孔３４ｂは下端部噴出孔３３ｂの下方近傍の位置に形成されている。即ち、上端部回収孔３４ａと上端部噴出孔３３ａ及び下端部回収孔３４ｂと下端部噴出孔３３ｂはそれぞれ軸受体１５の軸方向において、対を成して配置されている。
【００３９】
内部噴出通路３１は筒状部１６の下端側で、モータ４２内に形成される図示しないガス供給装置にガス連絡通路１０３を介して連通し、該ガス供給装置から少なくとも外気より高圧なＮ２ガスが内部噴出通路３１に導入される。また、内部回収通路３２は筒状部１６の下端側で、ロータハウジング１２の下部に形成された排気口２９に連通する。
【００４０】
以上のガスパージ機構４０により、ポンプ１１の運転中はガス供給装置から供給されるＮ２ガスがガス連絡通路１０３を通り内部噴出通路３１に導入される。そして、上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂの先端に形成された絞り部３５により圧力が高められたＮ２ガスは、ロータ２２の内周面２３ａに向かって噴出される。噴出後、Ｎ２ガスはそれぞれの噴出孔３３ａ、３３ｂの近傍に形成された回収孔３４ａ、３４ｂから回収される。そして、内部回収通路３２の下方からポンプ室２７で吸入排出されている排気ガスと共に排気口２９に排出される。従って、噴出孔３３ａ、３３ｂと回収孔３４ａ、３４ｂとの間では、それぞれでＮ２ガスによる圧力の局部的な勾配が生じる。Ｎ２ガスによる圧力の局部的な勾配により、ポンプ室２７の排気ガスが、ロータ２２と下部ハウジング１４との間の間隙を介して隙間２６内へ流入することを遮る。よって、ガスパージ機構４０により排気ガスによる転がり軸受１８、１９の腐食を防止することができる。
【００４１】
また、ガスパージ機構４０のＮ２ガスによる圧力の局部的な勾配は、従来の転がり軸受の腐食防止機能の他に、ロータ２２と軸受体１５との間で簡易的な静圧気体軸受としての機能を果たす。即ち、上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂと上端部回収孔３４ａ及び下端部回収孔３４ｂとの間で、Ｎ２ガスによる流体膜が生じ、上端部回収孔３４ａ及び下端部回収孔３４ｂによるＮ２ガスの回収により、ロータ２２が振れようとした場合に圧力分布が変化するため、圧力差のない元の圧力分布状態に戻るように作用する。つまり、ロータ２２に振れが生じようとした場合、ロータ２２と軸受体１５との間で、隙間２６の一部は狭くなるが、同時に他部では広くなる。この場合、隙間２６が狭くなる部分においては、流体膜の圧力が上昇する。他方で、隙間２６が広くなる部分においては、流体膜の圧力が下降することとなる。従って、このような流体膜の圧力差により、ロータ２２は運転時に振れることなく正常な状態を維持すべく支えられて、回転することとなる。
【００４２】
上記第１実施形態においては次のような効果を奏する。
【００４３】
（１）ガスパージ機構４０から取り込んだＮ２ガスの上端部噴出孔３３ａ及び下端部噴出孔３３ｂからの噴出、及び上端部回収孔３４ａ及び下端部回収孔３４ｂによるＮ２ガスの回収によって、Ｎ２ガスによる圧力の局部的な勾配が生じて、ロータ２２と軸受体１５との間で静圧気体軸受の効果が生じる。よって、ロータ２２が回転軸１７に対して片持ち梁状に支持されていても、該静圧気体軸受の効果によりロータ２２の振れを解消することができる。
【００４４】
（２）ロータ２２の下端部２２ｂ近傍は、片持ち梁状に支持されている位置より離れた位置であるため、特にロータ２２の振れが発生しやすいが、ロータ２２の下端部２２ｂ近傍に下端部噴出孔３３ｂ及び下端部回収孔３４ｂを設置したので、ロータ２２の振れを最も効果的に防止する。
【００４５】
（３）噴出孔３３の先端には絞り部３５が形成されているので、絞り部３５がない場合と比較して噴出孔３３から噴出されるＮ２ガスの圧力が高くなる。よって、ロータ２２と軸受体１５との間における静圧気体軸受としての効果、及びロータ２２の振れに対する負荷の許容範囲がより高まることとなる。その結果、ロータ２２の振れをより効果的に防止することができる。
○第２実施形態
図６は第２実施形態に係るスクリュ式真空ポンプ４１（以下単にポンプ４１とする）を示す。図７は図６の回転軸１７、軸受体４５及びロータ５２周囲の要部拡大断面図であり、図８は図６のＤ−Ｄ線における回転軸１７、軸受体４５及びロータ５２の断面図である。第２実施形態では、上記第１実施形態におけるガスパージ機構４０の構成が異なる。以下、第１実施形態との差異部分を中心に説明し、同様の構成については第１実施形態の説明を援用し、ガスパージ機構７０について説明する。
【００４６】
ロータ５２の内周面５３ａと軸受体４５の外周面５４ｂとの間には、ロータ５２が回転できるように僅かな隙間５６が設けられている。
【００４７】
軸受体４５には第１実施形態における軸受体１５に形成された内部噴出通路３１、上端部円周通路３１ａ、下端部円周通路３１ｂ、上端部噴出孔３３ａ、及び下端部噴出孔３３ｂに対応する内部噴出通路６１、上端部円周通路６１ａ、下端部円周通路６１ｂ、上端部噴出孔６３ａ、及び下端部噴出孔６３ｂが第１実施形態と同様の位置にそれぞれ形成されている。また、上端部噴出孔６３ａ及び下端部噴出孔６３ｂの隙間５６側の先端には絞り部６５が形成されている。
【００４８】
図７、図８に示すように、内部回収通路６２はロータ５２の一部に軸方向に延びる通路として形成され、同じくロータ５２に形成された上端部円周通路６２ａ及び下端部円周通路６２ｂを含む。そして、隙間５６と上端部円周通路６２ａ及び下端部円周通路６２ｂとはそれぞれ９０度おきに４ヶ所に形成された上端部回収孔６４ａ及び下端部回収孔６４ｂによって連通している。
【００４９】
前記上端部回収孔６４ａは上端部噴出孔６３ａの上方近傍の位置に形成されている。また、前記下端部回収孔６４ｂは下端部噴出孔６３ｂの下方近傍の位置に形成されている。即ち、上端部回収孔６４ａと上端部噴出孔６３ａ及び下端部回収孔６４ｂと下端部噴出孔６３ｂはそれぞれ軸受体４５の軸方向において、対を成して配置されている。
【００５０】
また、内部回収通路６２はロータ５２の下端にてロータ５２と下部ハウジング１４との間の間隙を介して排気口２９に連通している。
【００５１】
以上のガスパージ機構７０により、第１実施形態と同様にポンプ４１の運転中は外部機構から供給されるＮ２ガスが内部噴出通路６１に導入される。そして、上端部円周通路６１ａ及び下端部円周通路６１ｂを介して、上端部噴出孔６３ａ及び下端部噴出孔６３ｂの隙間５６側の先端に形成された絞り部６５により圧力が高められたＮ２ガスは、ロータ５２の内周面５３ａに向かって噴出される。噴出後、Ｎ２ガスはそれぞれの噴出孔６３ａ、６３ｂの近傍でかつロータ５２に形成された上端部回収孔６４ａ、下端部回収孔６４ｂから回収される。そして、内部回収通路６２を介して、内部回収通路６２の下方で、ロータ５２と下部ハウジング１４との間隙を介して排気口２９に排出される。従って、各噴出孔６３ａ、６３ｂと各回収孔６４ａ、６４ｂとの間では、それぞれでＮ２ガスによる圧力の局部的な勾配が生じる。Ｎ２ガスによる圧力の局部的な勾配により、ポンプ室２７の排気ガスが、ロータ５２の下端部５２ｂ側のロータ５２と下部ハウジング１４との間の間隙を介した隙間５６内への流入を遮る。よって、ガスパージ機構７０により排気ガスによる転がり軸受１８、１９の腐食を防止することができる。
【００５２】
ポンプ４１の運転中は第１実施形態と同様にガスパージ機構７０としての転がり軸受１８、１９の腐食防止のＮ２ガスによる圧力の局部的な勾配は、上記のようなガスパージ機構としての従来の機能の他に、第１実施形態と同様にロータ５２と軸受体４５との間で静圧気体軸受としての機能を果たす。
【００５３】
上記構成の本実施形態においては第１実施形態における（１）〜（３）の効果の他に、次のような効果も奏する。
【００５４】
（１）内部回収通路６２、上端部回収孔６４ａ及び下端部回収孔６４ｂはロータ５２に形成されている。
【００５５】
従って、内部回収通路６２、上端部回収孔６４ａ及び下端部回収孔６４ｂが軸受体４５の筒状部１６のみに形成されている第１実施形態と比較して、内部噴出通路６１及び上端部噴出孔６３ａ及び下端部噴出孔６３ｂの形成位置と、内部回収通路６２及び上端部回収孔６４ａ及び下端部回収孔６４ｂの形成位置とが重なることなく、両者をそれぞれ形成することができる。従って、内部噴出通路６１、内部回収通路６２、噴出孔６３ａ、６３ｂ及び回収孔６４ａ、６４ｂの設計等が容易となる。また、軸受体にのみ各通路及び孔が形成されている場合と比較して、強度的にも設計しやすくなる。
○第３実施形態
図９は第３実施形態に係るスクリュ式真空ポンプ７１（以下単にポンプ７１とする）を示す。第１実施形態及び第２実施形態と異なる点は、特にガスパージ機構の構成が異なる。真空ポンプの機能を有する部分は第１実施形態と同様である。以下、ガスパージ機構１００を中心に図９〜図１４に基づいて説明し、第１実施形態と同様の構成については第１実施形態の説明を援用する。
【００５６】
軸受体７５は、前記第１実施形態で示した筒状部１６を本体とし、この筒状部１６に円筒状のケース９６を嵌合し、一体化することによって構成されている。ケース９６の内周面９６ａは、筒状部１６の外周面８４ｂの上端部７５ａにて嵌合される小径の嵌合面９７ａと、嵌合面９７ａより下方で、軸受体７５の外周面８４ｂとの間で噴出通路としての隙間９８（以下、噴出通路９８とする）を区画する大径面９７ｂとからなる。
【００５７】
ロータ８２の内周面８３ａとケース９６の外周面９６ｂとの間には、ロータ８２が回転できるように僅かな隙間８６が設けられている（図１３、１４参照）。つまり、ロータ８２の上端部８２ａは軸受体７５の上端に固定され、下端部８２ｂ側はケース９６に対して自由な状態となっている。
【００５８】
なお、ケース９６の下端部９９と下部ハウジング１４とは当接しており隙間８６と噴出通路９８との連通は遮断されている。
【００５９】
次にガスパージ機構１００について説明する。図１０は図９の回転軸１７、軸受体７５、ケース９６及びロータ８２周囲の要部拡大断面図である。図１１はケース９６の斜視図であり、図１２は図１１中のＥ−Ｅ線における断面図である。図１３及び図１４は、それぞれ図９のＦ−Ｆ線、Ｇ−Ｇ線における回転軸１７、軸受体７５、ケース９６及びロータ８２の断面図である。
【００６０】
前述したように軸受体７５とケース９６との間には噴出通路９８を有する。そして、図１３に示すようにケース９６には噴出通路９８と隙間８６とは、それぞれ９０度おきに４ヶ所に形成された上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂによって連通している。上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂの隙間８６側の先端には絞り部９５が形成されている。
【００６１】
ケース９６の外周面９６ｂにおいて、上端部噴出孔９３ａの上方近傍の位置に上端部円周溝１０１ａが形成され、下端部噴出孔９３ｂより下方側に下端部円周溝１０１ｂがそれぞれ形成されている（図１１参照）。
【００６２】
一方でケース９６内には、図１２のようにガスを回収する内部回収通路９２が複数形成されている。該内部回収通路９２は、上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂに重ならないようにケース９６の下端部９９から上方に向かう、めくら孔として等間隔に４ヶ所形成されている。なお、内部回収通路９２は上端部噴出孔９３ａの位置より上方の位置まで延在している。
【００６３】
そして、図１４のように隙間８６と内部回収通路９２とはそれぞれ９０度おきに４ヶ所に形成された上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂによって連通している。上端部回収孔９４ａは上端部円周溝１０１ａの位置にて隙間８６に連通しており、下端部回収孔９４ｂは下端部円周溝１０１ｂの位置にて隙間８６に連通している。即ち、上端部回収孔９４ａと上端部噴出孔９３ａ及び下端部回収孔９４ｂと下端部噴出孔９３ｂはそれぞれ軸受体７５の軸方向において、対を成して配置されている。
【００６４】
また、複数の内部回収通路９２は下端部９９に形成された円周溝１０２によってケース９６と下部ハウジング１４との間で相互に連通している。また円周溝１０２は排気口２９と連通している。嵌合面９７ａには、隙間９８とケース９６の上端側空間とを連通する凹溝１０４が複数形成されている。
【００６５】
次にガスパージ機構１００の作用を説明する。
【００６６】
噴出通路９８は下部ハウジング１４及び軸受体７５の一部を通るガス連絡通路１０３を介して、モータ４２内に設けられた図示しないガス供給装置に連通している。ポンプ７１の運転状態では、該ガス供給装置から少なくとも外気より高圧なＮ２ガスがガス連絡通路１０３を介して噴出通路９８に導入される。導入されたＮ２ガスは下端部噴出孔９３ｂ及び上端部噴出孔９３ａから隙間８６側に向かって噴出される。噴出されるＮ２ガスは、上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂの隙間８６側の先端に形成された絞り部９５により圧力が高められて、噴出されている。噴出されたＮ２ガスは上端部円周溝１０１ａ及び下端部円周溝１０１ｂを介して、低圧空間である上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂに回収される。上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂと、上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ａとの間ではＮ２ガスの局部的な圧力の勾配が生じる。圧力の勾配により、ポンプ室２７の排気ガスが、ロータ８２の下端部８２ｂ側の間隙を介して、隙間８６内への流入を遮る。よって、ガスパージ機構１００により排気ガスによる転がり軸受１８、１９の腐食を防止することができる。
【００６７】
また、本実施形態では嵌合面９７ａに形成された凹溝１０４により、ケース９６の上端側空間に噴出通路９８が連通している。従って、ガス供給装置から噴出通路９８に導入したＮ２ガスがケース９６の上端側空間にまで行き渡ることとなる。これにより、転がり軸受１８の排気ガスによる腐食をさらに効果的に防止することができる。
【００６８】
そして、本実施形態では従来のガスパージ機構の機能、すなわち転がり軸受１８、１９の排気ガスによる腐食防止機能の他に、ロータ８２とケース９６との間で静圧気体軸受としての機能も奏する。
【００６９】
即ち、Ｎ２ガスによる圧力の局部的な勾配により、上端部噴出孔９３ａ及び下端部噴出孔９３ｂと上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂとの間で、Ｎ２ガスによる流体膜が生じ、上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂによるＮ２ガスの回収により、ロータ８２が振れようとした場合に圧力分布が変化するため、圧力差のない元の圧力分布状態に戻るように作用する。つまり、ロータ８２に振れが生じようとした場合、ロータ８２とケース９６との間で、隙間８６の一部は狭くなるが、同時に他部では広くなる。この場合、隙間８６が狭くなる部分においては、流体膜の圧力が上昇する。他方で、隙間８６が広くなる部分においては、流体膜の圧力が下降することとなる。従って、このような流体膜の圧力差により、ロータ８２とケース９６との間の静圧気体軸受として作用し、ロータ８２は運転時に振れることなく正常な状態を維持すべく支えられて、回転することとなる。
【００７０】
上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂより回収されたＮ２ガスは内部回収通路９２を通り、円周溝１０２を介して排気口２９に排出される。
【００７１】
上記構成の第３実施形態においては第１実施形態の（１）〜（３）の効果の他に、次のような効果も奏する。
【００７２】
（１）上端部円周溝１０１ａ及び下端部円周溝１０１ｂが形成されているので、噴出されたＮ２ガスを上端部回収孔９４ａ及び下端部回収孔９４ｂへの回収が容易となっている。
【００７３】
（２）本実施形態では、内部回収通路９２はケース９６内に形成され、ケース９６の大径面９７ｂと軸受体７５の外周面８４ｂとの間で区画される噴出通路９８がＮ２ガスの噴出通路として機能する。従って、内部回収通路及び噴出通路をロータ内や軸受体内に形成する場合と比較して、加工が容易であり、かつ軸受体７５やロータ８２の強度の低下を抑制できる。
○第４実施形態
図１５は第４実施形態に係るスクリュ式真空ポンプ（以下単に真空ポンプとする）の要部拡大図を示す。図１６及び図１７はそれぞれ図１５のＦ−Ｆ線、Ｇ−Ｇ線断面図である。第４実施形態は第３実施形態において、転がり軸受１８、１９を廃止して、代わりにＮ２ガスを利用した静圧気体軸受１１０を用いたことを特徴とする。以下、静圧気体軸受１１０の構成を説明する。
【００７４】
噴出通路９８と、軸受体１１５と回転軸１７との間の図示しない隙間とは、それぞれ９０度おきに４ヶ所に形成された上端部噴出孔１３０ａ及び下端部噴出孔１３０ｂによって連通している。各噴出孔１３０ａ、１３０ｂの回転軸１７側の先端には絞り部１２４が形成されている。そして、上端部噴出孔１３０ａの上方近傍には、上端部回収溝１３１ａが形成され、下端部噴出孔１３０ｂの下方近傍には、下端部回収溝１３１ｂが形成されている。また軸受体１１５内には内部回収通路１３３が複数形成されている。内部回収通路１３３はそれぞれ上端部噴出孔１３０ａ及び下端部噴出孔１３０ｂに干渉しないように形成されている。各内部回収通路１３３と、回転軸１７と軸受体１１５との間の図示しない隙間とは、上端部回収溝１３１ａ、上端部回収孔１３２ａ及び下端部回収溝１３１ｂ、図示しない下端部回収孔を介してそれぞれ連通している。また、各内部回収通路１３３はそれぞれ排気口２９に連通している。
【００７５】
次に静圧気体軸受１１０の作用を説明する。
【００７６】
噴出通路９８は下部ハウジング１４及び軸受体１１５の一部を通るガス連絡通路１０３を介して、モータ内に設けられた図示しないガス供給装置に連通している。真空ポンプの運転状態では、該ガス供給装置から少なくとも外気より高圧なＮ２ガスがガス連絡通路１０３を介して噴出通路９８に導入される。Ｎ２ガスが噴出通路９８に導入されると、第３実施形態で記したようにケース９６とロータ８２との間で、ケース９６とロータ８２との間で静圧気体軸受としての機能を果たす。さらに本実施形態では、噴出通路９８から上端部噴出孔１３０ａ及び下端部噴出孔１３０ｂを介してＮ２ガスが回転軸１７に向かって噴出される。Ｎ２ガスが噴出される際、絞り部１２４によりＮ２ガスの圧力は高められる。噴出されたＮ２ガスは上端部回収溝１３１ａ及び下端部回収溝１３１ｂと、上端部回収孔１３２ａ及び下端部回収孔を介して軸受体１１５内に形成された内部回収通路１３３に回収される。回収されたＮ２ガスは排気口２９に排出される。
【００７７】
上端部噴出孔１３０ａ及び下端部噴出孔１３０ｂと、上端部回収孔１３２ａ及び下端部回収孔との間ではＮ２ガスの局部的な圧力の勾配が生じる。この圧力の局部的な勾配により、上端部噴出孔１３０ａ及び下端部噴出孔１３０ｂと上端部回収孔１３２ａ及び下端部回収孔との間で、Ｎ２ガスによる流体膜が生じ、上端部回収孔１３２ａ及び下端部回収孔によるＮ２ガスの回収により、回転軸１７が振れようとした場合に圧力分布が変化するため、圧力差のない元の圧力分布状態に戻るように作用する。以上により回転軸１７は静圧気体軸受１１０により回転支持される。
【００７８】
上記構成の第４実施形態によると第１実施形態の（１）〜（３）、及び第３実施形態の（１）〜（２）の効果の他に次のような効果も奏する。
【００７９】
（１）転がり軸受１８、１９を廃止し、Ｎ２ガスを利用した静圧気体軸受１１０を設けたので、部品点数を低減でき、さらに転がり軸受１８、１９を用いるときに懸念される排気ガスによる腐食の問題もなくなる。
【００８０】
（２）さらに本実施形態では軸受体１１５に加工を施すことにより、静圧気体軸受１１０も形成しているため、部品点数が増加することもない。
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
【００８１】
○上記第１実施形態において、軸受体１５の円周方向における噴出孔と回収孔の位相は一致していても、ずれていてもかまわない。さらに、上端部噴出孔３３ａと下端部噴出孔３３ｂとの間にも他の噴出孔が形成される場合には、この噴出孔を必ずしも新たな回収孔を設けて、対にしなくても上下に形成された回収孔３４ａ、３４ｂで兼用することもできる。
【００８２】
○上記第３実施形態において、上端部回収孔９４ａ、下端部回収孔９４ｂ、及び内部回収通路９２は４箇所それぞれ形成されていた。これを変更して、１箇所のみそれぞれ形成すること。
【００８３】
○上記各実施形態において、各噴出孔３３ａ、６３ａ、９３ａ、３３ｂ、６３ｂ、９３ｂ及び各回収孔３４ａ、６４ａ、９４ａ、３４ｂ、６４ｂ、９４ｂはそれぞれ９０度おきに４ヶ所形成されていたが、これに限定されず、例えば６０度おきに６ヶ所形成されていてもよいし、１２０度おきに３ヶ所形成されていてもよい。
【００８４】
○上記第３実施形態において、噴出通路として利用していたケースと本体との間の隙間９８を、図１８に示すように回収通路として利用し、さらに内部回収通路９２を図１９に示すように内部噴出通路１２１として利用すること。また、この場合、各回収孔９４ａ、９４ｂ及び各噴出孔９３ａ、９３ｂを図１８、１９のように回収孔１２４ａ（１２４ｂ）及び噴出孔１２３ａ（１２３ｂ）として変更する。
【００８５】
○上記各実施形態において、上端部噴出孔３３ａ、６３ａ、９３ａを削除すること。この場合、下端部噴出孔３３ｂ、６３ｂ、９３ｂだけ設けている場合であっても、軸受体１５、４５、７５、１１５の軸方向において下端部噴出孔３３ｂ、６３ｂ、９３ｂの両側に回収孔が配置されている必要があるため、上端部回収孔３４ａ、６４ａ、９４ａは設けておかなければならない。
【００８６】
○上記第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態において、第２実施形態のようなロータ５２に形成した内部回収通路６２、上端部回収孔６４ａ及び下端部回収孔６４ｂをロータ２２、８２に設けること。
【００８７】
○上記各実施形態において、内部噴出通路３１、６１又は隙間９８に供給するガスをガスパージ機構４０の一部であるガス供給装置によることなく、公知の圧縮ガス供給機構を別途設けて供給しても良い。
【００８８】
○上記各実施形態において、下端部回収孔３４ｂ、６４ｂ、９４ｂを削除すること。この場合、隙間２６の下方を排気口２９と直接連通させることにより、排気口２９が下端部回収孔としての役割を果たすこととなる。
【００８９】
○上記各実施形態において、上端部噴出孔３３ａ、６３ａ、９３ａと下端部噴出孔３３ｂ、６３ｂ、９３ｂとの間に中間部回収孔を形成してもよい。こうすることにより、上端部噴出孔３３ａ、６３ａ、９３ａと下端部噴出孔３３ｂ、６３ｂ、９３ｂとの間におけるガスの滞留が起こらないようになる。
【００９０】
○上記各実施形態において、第３実施形態の上端部円周溝１０１ａ及び下端部円周溝１０１ｂと同様に、上端部噴出孔４８ａ及び下端部噴出孔４８ｂの位置に円周溝を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１実施形態に係る真空ポンプの縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の要部拡大断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】図１のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】第２実施形態を示す真空ポンプの縦断面図。
【図７】図６の要部拡大断面図。
【図８】図６のＤ−Ｄ線断面図。
【図９】第３実施形態に係る真空ポンプの縦断面図。
【図１０】図９の要部拡大断面図。
【図１１】ケースの斜視図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線断面図。
【図１３】図９のＦ−Ｆ線断面図。
【図１４】図９のＧ−Ｇ線断面図。
【図１５】第４実施形態に係る真空ポンプの要部拡大断面図。
【図１６】図１５のＨ−Ｈ線断面図。
【図１７】図１５のＩ−Ｉ線断面図。
【図１８】別例を示す断面図。
【図１９】別例を示す断面図。
【符号の説明】
【００９２】
１１、４１、７１・・・スクリュ式真空ポンプ、
１２・・・ロータハウジング、
１５、４５、７５、１１５・・・軸受体（ａ・・・上端部、ｂ・・・下端部）、
１７・・・回転軸（ａ・・・上端部、ｂ・・・下端部）、
１８、１９・・・転がり軸受、
２２、５２、８２・・・ロータ（ａ・・・上端部、ｂ・・・下端部）、
２３ａ、５３ａ、８３ａ・・・ロータ内周面、
２３ｂ、５３ｂ、８３ｂ・・・ロータ外周面、
２４ａ、５４ａ、８４ａ・・・軸受体内周面、
２４ｂ、５４ｂ、８４ｂ・・・軸受体外周面、
２５・・・ポンプ手段としての一部を形成するねじ溝、
２６・・・隙間（ロータと軸受体との間）、
２９・・・排気口、
３１、６１・・・内部噴出通路、
３２、６２、９２・・・内部回収通路、
３２ａ、６２ａ・・・上端部円周通路、
３２ｂ、６２ｂ・・・下端部円周通路、
３３ａ、６３ａ、９３ａ・・・上端部噴出孔、
３３ｂ、６３ｂ、９３ｂ・・・下端部噴出孔、
３４ａ、６４ａ、９４ａ・・・上端部回収孔、
３４ｂ、６４ｂ、９４ｂ・・・下端部回収孔、
３５、６５、９５・・・絞り部、
３６・・・ねじ山、
３７・・・連結板、
４０、７０、１００・・・ガスパージ機構、
４２・・・モータ、
８６・・・隙間（ロータとケースとの間）
９６・・・ケース、
９７・・・ケース内周面、
９８・・・内部噴出通路としての隙間、
９９・・・ケース下端部、
１０２・・・凹溝、
１０１ａ・・・上端部円周溝、
１０１ｂ・・・下端部円周溝、
１０３・・・ガス連絡通路。
【図１】
2006132358.tif 000003
【図２】
2006132358.tif 000004
【図３】
2006132358.tif 000005
【図４】
2006132358.tif 000006
【図５】
2006132358.tif 000007
【図６】
2006132358.tif 000008
【図７】
2006132358.tif 000009
【図８】
2006132358.tif 000010
【図９】
2006132358.tif 000011
【図１０】
2006132358.tif 000012
【図１１】
2006132358.tif 000013
【図１２】
2006132358.tif 000014
【図１３】
2006132358.tif 000015
【図１４】
2006132358.tif 000016
【図１５】
2006132358.tif 000017
【図１６】
2006132358.tif 000018
【図１７】
2006132358.tif 000019
【図１８】
2006132358.tif 000020
【図１９】
2006132358.tif 000021