(57)【要約】【解決手段】本発明は一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸が、外付けモータの回転軸を兼ねる構造になっている真空ポンプに関し、前記一対のスクリューロータの回転時における回転バランスの変形を減少させて安定したポンピングが行われることができるようにする技術に関する。本発明によれば、互いに噛み合って回転する一対のスクリューロータ；前記一対のスクリューロータを収納し、一側には吸入口が備えられ他側には吐出口が備えられたハウジング；前記スクリューロータを駆動するためのモータ；及び前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸と前記モータの回転軸は一体型であることを特徴とするスクリューロータ型真空ポンプが提供される。【選択図】図１
2013507577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合って回転する一対のスクリューロータ；
前記一対のスクリューロータを収納し、一側には吸入口が備えられ他側には吐出口が備えられたハウジング；及び
前記スクリューロータを駆動するためのモータを含み、
前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸と前記モータの回転軸は一体型であることを特徴とするスクリューロータ型真空ポンプ。
【請求項２】
前記一対のスクリューロータの外周面に形成されたねじ山は、リード角が連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載のスクリューロータ型真空ポンプ。
【請求項３】
前記一対のスクリューロータの外周面に形成されたねじ山は、等リード区間（ａ）、不等リード区間（ｂ）、等リード区間（ｃ）に沿って連続的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のスクリューロータ型真空ポンプ。
【請求項４】
前記モータの回転軸は前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの外側に延長されることを特徴とする請求項１に記載のスクリューロータ型真空ポンプ。
【請求項５】
前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの外径が他のスクリューロータの外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のスクリューロータ型真空ポンプ。
【請求項６】
前記外径が大きいスクリューロータの回転軸とモータの回転軸は一体型であることを特徴とする請求項５に記載のスクリューロータ型真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸が、外付けモータの回転軸を兼ねる構造になっている真空ポンプに関し、前記一対のスクリューロータの回転時における回転バランスの変形を減少させて安定したポンピングが行われることができるようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空とは、物質が全く存在しない空間のことであるが、実際そのように作ることは難しいため１／１０００mmＨｇ程度以下の低圧のことを指す。真空にした容器内に残っている気体の圧力をその時の真空度というが、真空度は低圧状態の空気の圧力をそのまま利用して表現する。
【０００３】
真空状態によって他の気体の影響による腐食酸化などを防止し、物質の沸点を下げ、他の機構では運搬が難しい物体の運搬を可能にし、量子などのような荷電粒子周囲の空気分子の衝突が減少するので作業時のコントロールが容易になる。
【０００４】
現在、人工的に到達できる最高真空度は１０−１２mmＨｇ程度であるが、この時にも１cm3あたり約３５０００個にのぼる気体分子が残っている。しかし、半導体製造工程やディスプレイパネル製造工程は高真空が求められるので現在效率的に真空を維持できる様々な技術が開発されている。
【０００５】
しかし、従来の真空ポンプには克服すべき問題が多い。特にスクリューロータ型真空ポンプのうちモータ外付け型の場合、モータとスクリューロータがカップリング又は類似部品で結合されて回転するようになる。この時、カップリングによる隙間公差又はモータと回転体の中心が一直線上に位置しないことによって回転体のバランスが合わないことがあり、振動の原因になり得る。
【０００６】
回転バランスが合わない問題によってモータの過負荷による熱が発生する可能性があり、回転体とハウジングとの間の摩擦で真空ポンプが破損する恐れがある。また回転力の損失でポンピング容量の低下の原因になることがあり、軸受の耐久性に問題が生じて頻繁な故障の原因になり、運転時に騷音が過度に発生して作業環境に問題を起こすことがある。
【０００７】
このような問題を解決するためにモータをスクリューロータに内蔵するモータ内蔵型真空ポンプを考えることもできる。モータ内蔵型真空ポンプを使用することによって全体的に回転バランスの変形が減少され真空ポンプの大きさも小型化することができるので多くの長所がある。しかし、スクリューロータが大きい大容量の真空ポンプにはモータが内蔵されることができるが、スクリューロータが小さい少用量の真空ポンプの場合は内蔵できる程度の小さいモータを作製することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の問題点を解決するための本発明は、一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸が、外付けモータの回転軸を兼ねる構造になっているので、スクリューロータの回転時における回転バランスの変形を減少させることができる、モータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明によれば、互いに噛み合って回転する一対のスクリューロータ；前記一対のスクリューロータを収納し、一側には吸入口が備えられ他側には吐出口が備えられたハウジング；及び前記スクリューロータを駆動するためのモータを含み前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸と前記モータの回転軸は一体型であることを特徴とするスクリューロータ型真空ポンプが提供される。
【００１０】
前記一対のスクリューロータの外周面に形成されたねじ山は、リード角が連続的に変化することが好ましい。
【００１１】
前記一対のスクリューロータの外周面に形成されたねじ山は、等リード区間（ａ）、不等リード区間（ｂ）、等リード区間（ｃ）に沿って連続的に連結することが好ましい。
【００１２】
前記モータの回転軸は前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの外側に延長されることが好ましい。
【００１３】
前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの外径が他のスクリューロータの外径より大きいことが好ましい。
【００１４】
前記外径が大きいスクリューロータの回転軸とモータの回転軸は一体型であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上述のような本発明によれば、一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸が、外付けモータの回転軸を兼ねる構造になっておりスクリューロータの回転時における回転バランスの変形を減少させることができるモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ真空ポンプが提供されることができる。
【００１６】
したがって、本発明によれば、回転バランスの不均衡問題が減少して高い回転力で效率的に真空のためのポンピングを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ型真空ポンプの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスクリューロータ型真空ポンプに含まれたスクリューロータの断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるスクリューロータ型真空ポンプに含まれたスクリューロータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態によるモータ及びロータ回転軸一体型構造を有するスクリューロータ型真空ポンプを図面を参照して詳しく説明する。
【００１９】
図１には本発明の一実施形態によるモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ型真空ポンプの断面図が示されており、図２には本発明の一実施形態によるスクリューロータ型真空ポンプに含まれたスクリューロータの断面図が示されている。また、図３には本発明の他の実施形態によるスクリューロータ型真空ポンプに含まれたスクリューロータの断面図が示されている。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態による真空ポンプは気体を圧縮移送できる雄スクリューロータ２６及び雌スクリューロータ２５と、これらを外部から囲むハウジング２７を含む。前記一対のスクリューロータ２５、２６を回転させるためにいずれか一つのスクリューロータの外部には、スクリューロータと回転軸が一体型のモータ１４が備えられている。一対のスクリューロータ２５、２６の回転軸にはこれを支持するための軸受１３がある。一対のスクリューロータ２５、２６の下側にはタイミングギヤ１２があり、前記タイミングギヤ１２は雄スクリューロータ２６の回転軸と雌スクリューロータ２５の回転軸を共に同期させて回転させることができるようにする。
【００２１】
前記一対のスクリューロータのうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸と前記モータの回転軸は一体型であることがある。より詳しくは、モータとスクリューロータが、カップリングなどの別途の連結部品なしで、一つの回転軸によって連結されている。したがって、連結公差が生じず、回転バランスの均衡を最大化することができ、モータとスクリューロータが一直線上に位置しないことによって生じる問題を克服できる。
【００２２】
好ましくは、前記モータ１４は前記一対のスクリューロータのうち雄スクリューロータ２６の外部に連結され得る。これは一般に雄スクリューロータ２６の外径が雌スクリューロータ２５の外径より大きいのでより大きい駆動力を得ることができるからである。
【００２３】
図２に示すように、本発明の一実施形態によるモータ及びロータ回転軸一体型であるスクリューロータ真空ポンプは、雄スクリューロータ２６及び雌スクリューロータ２５とこれらのロータを収納するハウジング２７によって形成される作動室２８を含む。また、作動室２８は作動室の一側に連結された吸入口２１及び作動室の他側に連結された吐出口２２を含む。また、スクリューロータの外周面に形成されたねじ山はリード角が連続的に変化する不等間隔の形態であり得る。ここでリード角とはスクリューロータとねじ山がなす角で、図２に示すとおりである。
【００２４】
前記作動室２８の内部で雄スクリューロータ２６と雌スクリューロータ２５によって、矢印方向に、気体の圧縮移送が行われる。好ましくは雄スクリューロータ２６の外径が雌スクリューロータ２５の外径より大きい。これは外径の差による回転速度の差によって、雄スクリューロータ２６と雌スクリューロータ２５が接する部分の摩擦力で工程副産物が積もる現象を抑制できるからである。
【００２５】
作動室２８の下方にはハウジング断面プレート２４が、吐出口２２の方向に、断面積が次第に狭くなる形態で傾斜するように形成されており、ハウジング断面プレート２４とスクリューロータ２５、２６の間には断面隙間２３が存在する。前記ハウジング断面プレート２４の傾斜した形態によってスクリューロータ２５、２６から出たガスが吐出口２２側に效率的に放出されることができるとともに、ガスが逆拡散されることを防止できる。
【００２６】
また、不等間隔の連続的に変化するリードを有する雄スクリューロータ２６及び雌スクリューロータ２５を利用すると、リード角が吸入口から吐出口方向へ行くほど減少するようになる。したがって、作動室２８内にあるねじ山によって形成される容積が、吐出口２２に近づくほど小さくなるようになるので吐出口２２での吐出圧力が増加して吐出口２２側に行くほどガスの流れが急激に増加するようになる。したがって、ガスの円滑な排出が行われ吐出口２２側の過熱を防止することができ、熱的にも安定した構造の真空ポンプになることができる。
【００２７】
しかし、図３に示すように、本発明の他の実施形態によればスクリューロータの外周面に形成されたねじ山は等リード区間（ａ）、不等リード区間（ｂ）、等リード区間（ｃ）に沿って連続的に連結され得る。以下、図２と同じ構成要素には同じ部材番号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
前記それぞれの区間でねじ山の形態は等リード区間（ａ）は
2013507577.tif 000003
、不等リード区間（ｂ）は
2013507577.tif 000004
、等リード区間（ｃ）は
2013507577.tif 000005
の関数が示すグラフの形態と同じである。
【００２９】
前記等リード区間（ａ）のａ１の値はスクリューロータの回転時に直径によるリード値（円周）とスクリュー歯溝の体積によって計算された適正ポンプ容量を満たすスクリューロータの高さの比によって求められる勾配であり、ｃ１は雌・雄スクリューロータの直径差によって発生する相互歯間の重なりを解消できる範囲の値で、雄スクリューロータの場合は「０」の値を有し、雌スクリューロータは解消範囲にある計算された値を有する。
【００３０】
前記等リード区間（ｃ）のａ３の値は等リード区間（ａ）のａ１の値と同じ意味を有し、ｃ３は等リード区間（ａ）、不等リード区間（ｂ）の高さによって決められる。
【００３１】
前記不等リード区間（ｂ）で
2013507577.tif 000006
を微分して得られる勾配はａ１、ａ３と同じである。ａ１は等リード区間（ａ）と不等リード区間（ｂ）が会う点の勾配であり、ａ３は不等リード区間（ｂ）と等リード区間（ａ）が会う点の勾配である。これにより等リード区間（ａ）のねじ山と等リード区間（ｃ）のねじ山を連結する無理関数の曲線を持つようになる。また、容積計算によって得られた不等リード区間（ｂ）の最小高さの値を同時に満たすａ２、ｂ２、ｃ２値を求めることによって曲線が完成する。
【００３２】
以下、上述のように構成されている本発明によるモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ真空ポンプの作動を説明する。
【００３３】
図１に示すように、一対のスクリューロータ２５、２６のうちいずれか一つのスクリューロータの回転軸と前記モータ回転軸が一体型に連結された真空ポンプにおいて、装着されたモータ１４を駆動させると、モータ１４に連結された回転軸が回転するようになり、タイミングギヤ１２が雄スクリューロータの回転軸と雌スクリューロータの回転軸を共に同期させて前記一対のスクリューロータ２５、２６が回転するようになる。
【００３４】
前記一対のスクリューロータ２５、２６の回転に吸入口２１から気体を吸入するとともに、吸入された気体を作動室２８内に閉じ込めるようになる。作動室２８に閉じ込められた吸入された気体はスクリューロータの連続した回転で圧縮、移送されて吐出口２２へ吐出される。
【００３５】
このように、本発明のモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータの構造によれば、スクリューロータと外部に連結されたモータが回転体を中心に一体型に連結されるのでスクリューロータの回転時における回転バランスの変形を最小化できる。
【００３６】
以上のように本発明によるモータ及びロータ回転軸一体型スクリューロータ型真空ポンプを、本発明の好ましい実施形態を参照して説明した。しかし、本発明は以上で説明された実施形態と図面によって限定されず、特許請求の範囲内で本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって様々な修正及び変形が行われることができることは無論である。
【符号の説明】
【００３７】
１１：回転軸
１２：タイミングギヤ
１３：軸受
１４：モータ
２１：吸入口
２２：吐出口
２３：断面隙間
２４：ハウジング断面プレート
２５：雌スクリューロータ
２６：雄スクリューロータ
２７：ハウジング
２８：作動室
【図１】
2013507577.tif 000007
【図２】
2013507577.tif 000008
【図３】
2013507577.tif 000009
【国際調査報告】
2013507577.tif 000010
2013507577.tif 000011
2013507577.tif 000012
2013507577.tif 000013