(57)【要約】【課題】必要な部分のみを交換可能な廉価な真空ドライポンプのローターアセンブリを提供すること。【解決手段】真空ドライポンプのローターアセンブリ１０は、スクリューローター１１とスクリューローター１１の中心を貫通して延びるローターシャフト１２を有している。スクリューローター１１は、中心軸線１０ａの方向における一部分がローターシャフト１２に一体形成された固定側ローター部１６であり、残りの部分がローターシャフト１２に着脱可能に取り付けた着脱側ローター部１７である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター、および、前記ローターの中心に設けたローターシャフトを有し、
前記ローターは、その中心軸線の方向における一部分が前記ローターシャフトに一体形成された固定側ローター部であり、残りの部分が前記ローターシャフトに着脱可能に取り付けた少なくとも１つの着脱側ローター部からなることを特徴とする真空ドライポンプのローターアセンブリ。
【請求項２】
前記着脱側ローター部は、前記固定側ローター部とは機械的性質が異なる請求項１に記載の真空ドライポンプのローターアセンブリ。
【請求項３】
前記着脱側ローター部は、前記固定側ローター部とは異なるローター形状のものである請求項１または２に記載の真空ドライポンプのローターアセンブリ。
【請求項４】
前記着脱側ローター部は、前記ローターシャフトに対して前記中心軸線の方向に着脱可能である請求項１、２または３に記載の真空ドライポンプのローターアセンブリ。
【請求項５】
前記ローターの前記固定側ローター部は、前記中心軸線に沿った方向に一条の右ネジあるいは左ネジが所定のリードで形成されたスクリューローターである請求項１、２、３または４に記載の真空ドライポンプのローターアセンブリ。
【請求項６】
ポンプ室内において相互にかみ合う状態に配置された第１スクリューローターおよび第２スクリューローターを備え、
前記第１、第２スクリューローターのそれぞれは、請求項５に記載のローターアセンブリであることを特徴とするドライスクリューポンプ。
【請求項７】
前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部は、流体吐出側の端から流体吸入側に所定の範囲の部分であり、
前記着脱側ローター部は、前記固定側ローター部に比べて、耐食性に優れた材質からなる請求項６に記載のドライスクリューポンプ。
【請求項８】
前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部は、流体吐出側の端から流体吸入側に所定の範囲の部分であり、
前記着脱側ローター部には表面処理として耐食性メッキ処理が施されている請求項６または７に記載のドライスクリューポンプ。
【請求項９】
前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部は、流体吸入側の端から流体吐出側に所定の範囲の部分であり、
前記着脱側ローター部はルーツローターである請求項６に記載のドライスクリューポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置の反応室の真空引き、反応室内で生成されたガス等の排出等のために使用するスクリューポンプ等の真空ドライポンプに関する。更に詳しくは、真空ドライポンプのローターの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ドライポンプ、例えば、ドライスクリューポンプは、清浄な真空空間を作る目的で、ポンプ作用部には封液を使用せず、スクリューローターとポンプケーシングの間の微小隙間により排気作用をしている。微小隙間からの気体の逆流が大きい為、ねじを複数巻きとし仕切りの数を増やしている。また、半導体製造プロセスであるエッチング、ＣＶＤ等で発生する反応副生成物（粉体等）がポンプ内に蓄積しローターが固着するのを防止する為、ねじ構造により反応副生成物を掻き落とす構造にしている。
【０００３】
半導体製造プロセスに使用されている腐食性ガスにより、ローターが腐食し、その肉厚が減少してしまうことがある。吐出側（排気側）のねじリード部のローター母材が腐食し、その肉厚が減少すると、微小隙間が維持出来ず、ポンプ性能が低下してしまう。このため、ローターの点検、ローターの交換等を定期的に行う必要がある。
【０００４】
特許文献１には、点検、交換作業を簡単に行うことができるようにするために、スクリューポンプの全体を分解することなく、スクリューローターのみをポンプから取り外し可能なスクリューポンプが提案されている。このスクリューポンプでは、スクリューシャフトの先端部に取り付けたロッキング機構によるロックを解除して、当該スクリューシャフトの先端部から軸線方向にスクリューを引き抜くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、スクリューローターは、腐食対策として、材質を耐食材料へ変更し、耐食性メッキを施す等している。腐食対策をスクリューローターの全体に対して実施している。このために、スクリューローターの製造価格が高くなるという問題がある。
【０００７】
また、腐食対策を施した場合でも、ローター母材の肉厚が減少することがある。特に、気体を排出している時に最も分圧が高くなる吐出側ねじリード部が腐食して、肉厚が減少することが多い。その場合でも、従来においてはスクリューローターを丸ごと１本交換している。このため、オーバーホール費用が高いという問題がある。
【０００８】
さらに、従来のスクリューローターでは、歯形や歯タケを途中で変更することは、加工上難しく、出来たとしても製造価格が高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、必要な部分のみを交換可能な廉価な真空ドライポンプのローターアセンブリ、およびドライスクリューポンプを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、必要な部分のみを耐食性の高い材質とし、あるいは、必要な部分のみに耐食性メッキを施すことのできる廉価な真空ドライポンプのローターアセンブリ、およびドライスクリューポンプを提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の課題は、ローターの軸線方向の途中の部分に、他の部分とは異なる形状のローター部分を廉価に配置することのできる真空ドライポンプのローターアセンブリ、およびドライスクリュー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】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の真空ドライポンプのローターアセンブリは、ローター、および、前記ローターの中心を貫通して延びるローターシャフトを有し、前記ローターは、その中心軸線の方向における一部分が前記ローターシャフトに一体形成された固定側ローター部であり、残りの部分が前記ローターシャフトに着脱可能に取り付けた少なくとも１つの着脱側ローター部からなることを特徴としている。
【００１３】
ここで、前記着脱側ローター部は、前記固定側ローター部とは機械的性質が異なるものとすることができる。
【００１４】
また、前記着脱側ローター部は、前記固定側ローター部とは異なるローター形状のものとすることができる。
【００１５】
さらに、前記着脱側ローター部は、前記ローターシャフトに対して前記中心軸線の方向に着脱可能とすることができる。半径方向に分割して着脱できるようにすることも可能である。
【００１６】
スクリューローターの場合には、前記固定側ローター部には、前記中心軸線に沿った方向に一条の右ネジあるいは左ネジが所定のリードで形成される。
【００１７】
次に、本発明のドライスクリューポンプは、ポンプ室内において相互にかみ合う状態に配置された第１スクリューローターおよび第２スクリューローターを備え、前記第１、第２スクリューローターのそれぞれは、上記構成のローターアセンブリであることを特徴としている。
【００１８】
ここで、前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部が吐出側（排気側）の端から吸入側（吸気側）に所定の範囲の部分である場合には、前記着脱側ローター部を、耐食性に優れた材質にすることができる。
【００１９】
また、前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部が吐出側の端から吸入側に所定の範囲の部分である場合には、前記着脱側ローター部には表面処理として耐食性メッキ処理を施すことができる。
【００２０】
さらに、前記第１、第２スクリューローターのそれぞれにおける前記着脱側ローター部が吸入側の端から吐出側に所定の範囲の部分である場合には、前記着脱側ローター部をルーツローターとすれば、複合型の真空ドライポンプを構築することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、ローターが、シャフトに一体形成された固定側ローターと、シャフトに着脱可能な着脱側ローターから構成されている。したがって、シャフトおよび固定側ローターの材質と、着脱側ローターの材質を異なるものとすることができる。また、表面処理を、例えば着脱側ローターにのみ施すことができる。さらに、固定側ローターとは異なる形状の着脱側ローターとすることができる。
【００２２】
例えば、高い分圧に晒されて腐食しやすい吐出側のローター部分を着脱側ローターとし、この着脱側ローターのみを耐食性の高い材質から製造し、あるいは、着脱側ローターのみに耐食性メッキ処理等の表面処理を施すことができる。これにより、全体として耐久性の高いローターアセンブリを廉価に製造できる。
【００２３】
また、ローターアセンブリの交換が必要になった場合において、交換が必要な部分が着脱側ローター部のみの場合には、従来のようにローターアセンブリの全体を丸ごと交換する必要がなく、着脱側ローター部のみを交換すればよい。例えば、高い分圧に晒される吐出側のローター部分を着脱側ローター部としておけば、当該着脱側ローター部を定期的に交換すればよい。このように、腐食によるローター交換時に丸ごと１本交換する必要がなくなり、着脱側ローター部のみの交換で済むので、オーバーホール費用も従来に比べて廉価になる。
【００２４】
さらに、スクリューローターの場合等において、ねじリードの途中で歯形や歯タケを変更したいローター部分を着脱側ローター部としておけば、そのような変更を容易に行うことができる。よって、省電力化、大気側排気性能向上等の市場要求に応じたポンプの設計変更が容易になる。例えば、スクリューローターの一部を着脱側ローター部とした場合に、当該着脱側ローター部として、ルーツ型ローター等の異なるローター形状のものを用意しておけば、スクリューポンプを、複合型のポンプに容易に変更できる。よって、より自由なポンプ設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用したドライスクリューポンプの概略縦断面図である。
【図２】図１の１本のスクリューローターアセンブリの平面図である。
【図３】図２の着脱側ローター部を示す説明図である。
【図４】図２の着脱側ローター部の正面図、吸入側の端面図および吐出側の端面図である。
【図５】着脱側ローター部としてルーツローターを取り付けた場合のスクリューローターアセンブリの正面図および端面図である。
【図６】スクリューローターアセンブリの別の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して本発明を適用した実施の形態を説明する。
【００２７】
（全体構成）
図１は、本実施の形態に係るドライスクリューポンプを示す概略縦断面図である。ドライスクリューポンプ１は、筒状のポンプハウジング２を備えている。ポンプハウジング２の一方の開口端である吸入側開口端には、吸入側エンドプレート３を挟みモーター４のモーターハウジング４ａが取り付けられ、当該吸入側開口端が密閉されている。ポンプハウジング２の他方の開口端である吐出側開口には吐出側エンドプレート５を挟みギヤハウジング６が取り付けられ、当該吐出側開口端が密閉されている。これにより、ポンプハウジング２内には、密閉されたポンプ室２ａが形成されている。このポンプ室２ａには、２本のスクリューローターアセンブリ１０、２０が相互にかみ合った状態で平行に配置されている。
【００２８】
スクリューローターアセンブリ１０は、スクリューローター１１と、このスクリューローター１１の回転中心を規定するローターシャフト１２とを備えている。スクリューローター１１には所定のリードで一条のねじ、例えば右ねじ１３が形成されている。右ねじ１３のリードは、吸入側の端１３ａから吐出側の端１３ｂに向けて大リードの部分、中リードの部分および小リードの部分に切り替わっている。スクリューローター１１の両側の端にはそれぞれカウンタウエイト１４、１５が取り付けられている。他方のスクリューローターアセンブリ２０は、スクリューローターアセンブリ１０と左右対称の構造をしており、スクリューローター２１、ローターシャフト２２、左ねじ２３、両側の端２３ａ、２３ｂに取り付けたカウンタウエイト２４、２５を備えている。
【００２９】
これらスクリューローターアセンブリ１０、２０のローターシャフト１２、２２の吸入側の軸端部１２ａ、２２ａは、吸入側エンドプレート３を貫通して延びている。これらの軸端部１２ａ、２２ａは軸受け３１、３２によって回転自在に支持されている。また、シール３３、３４によって、軸端部１２ａ、２２ａと吸入側エンドプレート３の間が密閉されている。一方のスクリューローターアセンブリ１０のローターシャフト１２の軸端部１２ａは、吸入側エンドプレート３を貫通してモーターハウジング４ａ内まで延び、モーターハウジング４ａ内に配置されているモーター４のモーター軸４ｂに同軸に連結されている。
【００３０】
ローターシャフト１２、２２の吐出側の軸端部１２ｂ、２２ｂは、吐出側エンドプレート５を貫通してギヤハウジング６内に延びている。これらの軸端部１２ｂ、２２ｂは、吐出側エンドプレート５に取り付けた軸受け３６、３７によって回転自在に支持されている。また、シール３８、３９によって、軸端部１２ｂ、２２ｂと吐出側エンドプレート５の間が密閉されている。ギヤハウジング６内に延びている軸端部１２ｂ、２２ｂの部分には、それぞれタイミングギヤ４０、４１が固定されている。タイミングギヤ４０、４１は同一歯数のギヤであり、相互にかみ合っている。
【００３１】
モーター４を駆動すると、スクリューローターアセンブリ１０が回転し、この回転がタイミングギヤ４０、４１を介して他方のスクリューローターアセンブリ２０に伝達され、双方のスクリューローターアセンブリ１０、２０が相互にかみ合いながら同期回転する。スクリューローターアセンブリ１０、２０の回転に伴い、吸入側エンドプレート３に形成されている不図示の吸入ポートからポンプ室２ａに吸入される気体が圧縮されながら吐出側に送り出され、吐出側エンドプレート５に形成されている不図示の吐出ポートからは圧縮気体が吐出される。
【００３２】
（スクリューローターアセンブリ）
図２はスクリューローターアセンブリ１０の平面図であり、一部を断面で示してある。スクリューローターアセンブリ１０のスクリューローター１１は、その中心軸線１０ａの方向における吸入側の端１３ａから吐出側に一定の長さの部分が、ローターシャフト１２に一体形成された固定側ローター部１６となっている。残りの吐出側の部分は、ローターシャフト１２に着脱可能に取り付けた着脱側ローター部１７となっている。本例では、スクリューローター１１における大リードの部分と中リードの部分が固定側ローター部１６であり、小リードの部分が着脱側ローター部１７である。
【００３３】
図３は着脱側ローター部１７を示す説明図である。図４（ａ）は着脱側ローター部１７を示す正面図であり、図４（ｂ）はその吸入側の端面を示す端面図であり、図４（ｃ）はその吐出側端面を示す端面図である。図２〜図４を参照して説明すると、着脱側ローター部１７は、シャフト穴１７ａが形成されている円筒部１７ｂと、この円筒部１７ｂの外周面において、その中心軸線の方向に延びる一条の右ねじ部１７ｃを備えている。
【００３４】
着脱側ローター部１７の円筒部１７ｂの内周面にはキー溝１７ｄが形成されており、ローターシャフト１２におけるキー溝１７ｄに対応する外周面の部位にもキー溝１２ｄが形成されている。着脱側ローター部１７は、キー溝１７ｄに装着したキー１７ｆによって固定側ローター部１６に対して位置決めされ、シム板１７ｈを挟み、固定側ローター部１６の吐出側端面１６ｂに対して、双方の右ねじ部１６ｃ、１７ｃの位相を合わせた状態で同軸に取り付けられる。本例では、双方の合わせ面である固定側ローター部１６の吐出側端面１６ｂと、着脱側ローター部１７の吸入側端面１７ｇは、中心軸線１０ａに直交する平坦面とされている。
【００３５】
また、着脱側ローター部１７の吐出側端面である端１３ｂには、カウンタウエイト１５がキー結合により、位相を合わせた状態で締結されている。すなわち、シャフト穴１５ａに、締結リング１９ａとプレッシャープレート１９ｂを、ボルト１９ｃによって圧入固定することで、着脱側ローター部１７及びカウンタウエイト１５が締結されている。また、着脱側ローター部１７は円筒部１７ｂの円周方向にボルト装着用の貫通穴を設け、固定側ローター部１６の吐出側端面１６ｂに対応するボルト穴を形成すれば、貫通穴に締結用のボルトを通しボルト穴に締結固定することも可能である。
【００３６】
着脱側ローター部１７の交換時には、カウンタウエイト１５を圧入固定しているボルト１９ｃ及び締結リング１９ａとプレッシャープレート１９ｂを外し、ローターシャフト１２の吐出側の軸端部１２ｂから外す。これにより着脱側ローター部１７をローターシャフト１２から取り外すことができる。なお、他方のスクリューローターアセンブリ２０も同一構造となっているので、その説明は省略する。
【００３７】
ここで、吐出側の着脱側ローター部１７は、高い分圧のガスに晒されて腐食等して劣化しやすい。したがって、固定側ローター部１６に比べて耐食性などの機械的特性の良い材質から製造しておくことが望ましい。また、着脱側ローター部１７にのみ耐食性メッキ処理等の表面処理を施して耐食性を高めておくことが望ましい。スクリューローターアセンブリ１０、２０の全体を、耐食性の高い材質とする場合、全体に耐食性メッキ処理等の表面処理を行う場合に比べて、製造価格を低減できる。また、着脱側ローター部１７のみを交換すればよいので、オーバーホール費用も低く抑えることができる。
【００３８】
（ローターアセンブリの別の例）
図５（ａ）はスクリューローターアセンブリ１０、２０の代わりに、ドライスクリューポンプ１に組み込み可能なスクリューローターアセンブリを示す平面図であり、図５（ｂ）はその端面図である。
【００３９】
スクリューローターアセンブリ５０は、スクリューローター５１と、このスクリューローター５１の中心を貫通して延びる円柱状のローターシャフト５２とを備えている。スクリューローター５１は、その中心軸線５０ａの方向における吐出側の端５３ｂから吸入側に一定の長さの部分が、ローターシャフト５２に一体形成された固定側ローター部５６となっている。残りの吸入側の部分は、ローターシャフト５２に着脱可能に取り付けた着脱側ローター部５７となっている。本例では、スクリューローター５１における小リードの部分と中リードの部分が固定側ローター部５６であり、大リードの部分に対応する部分には、ルーツローターである着脱側ローター部５７が取り付けられている。
【００４０】
着脱側ローター部として各種の形状のローターを用意しておけば、異なる形状のローターを備えた複合真空ドライポンプを簡単に構築できる。したがって、省電力化、大気側排気性能の向上、容量の増減等、市場要求に応じた設計変更が容易である。
【００４１】
なお、図５に示すスクリューローターアセンブリ５０において、２つの着脱側ローター部を形成することも可能である。図６（ａ）に示すように、スクリューローターアセンブリ５０Ａは、スクリューローターにおける中リードの部分が固定側ローター部５６Ａとなっており、小リードの部分が第１着脱側ローター部５７Ａ、大リードの部分が第２着脱側ローター部５７Ｂとなっている。
【００４２】
第２着脱側ローター部５７Ｂとしてルーツローターを取り付けると、図５の場合と同様な複合真空ポンプ用のスクリューローターアセンブリを構成できる。これに対して、第２着脱側ローター部５７Ｂの代わりに、図６（ｂ）に示すスクリューローターからなる第３着脱側ローター部５７Ｃを取り付けると、図１、図２に示す場合と同様なスクリューローターアセンブリを構成できる。また、図６（ｃ）に示す第１着脱側ローター部５７Ａのみを耐食性の高い材質から製造し、あるいは耐食性の高い表面処理を施しておくことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    ドライスクリューポンプ
２    ポンプハウジング
２ａ  ポンプ室
３    吸入側エンドプレート
４    モーター
４ａ  モーターハウジング
４ｂ  モーター軸
５    吐出側エンドプレート
６    ギヤハウジング
１０  スクリューローターアセンブリ
１１  スクリューローター
１２  ローターシャフト
１２ａ、１２ｂ  軸端部
１２ｄ  キー溝
１３  右ねじ
１３ａ、１３ｂ  端
１４、１５  カウンタウエイト
１６  固定側ローター部
１６ｂ  端面
１６ｃ  右ねじ部
１７  着脱側ローター部
１７ａ  シャフト穴
１７ｂ  円筒部
１７ｃ  右ねじ部
１７ｄ  キー溝
１７ｆ  キー
１７ｇ  端面
１７ｈ  シム板
１９ａ  締結リング
１９ｂ  プレッシャープレート
１９ｃ  ボルト
２０  スクリューローターアセンブリ
２１  スクリューローター
２２  ローターシャフト
２２ａ、２２ｂ  軸端部
２３  左ねじ
２３ａ、２３ｂ  端
２４、２５  カウンタウエイト
３１、３２、３６、３７  軸受け
３３、３４、３８、３９  シール
４０、４１  タイミングギヤ
５０、５０Ａ  スクリューローターアセンブリ
５０ａ  中心軸線
５１  スクリューローター
５２  ローターシャフト
５３ｂ  吐出側の端
５６、５６Ａ  固定側ローター部
５７、５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ  着脱側ローター部
【図１】
2015183572.tif 000003
【図２】
2015183572.tif 000004
【図３】
2015183572.tif 000005
【図４】
2015183572.tif 000006
【図５】
2015183572.tif 000007
【図６】
2015183572.tif 000008