(57)【要約】【課題】騒音を低減しながらも、小型化、軽量化および低コスト化が可能な真空ポンプ装置を提供する。【解決手段】真空ポンプ装置は、一対のポンプロータ１１ａ〜１１ｅを互いに反対方向に回転させることで気体を吸気ポート１５から排気ポート１６に移送する真空ポンプユニット１と、真空ポンプユニット１全体を覆う複数のカバー４０，４１，４２，４３とを備える。これら複数のカバー４０，４１，４２，４３間には、防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃがそれぞれ配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のポンプロータを互いに反対方向に回転させることで気体を吸気ポートから排気ポートに移送する真空ポンプユニットと、
前記真空ポンプユニット全体を覆う複数のカバーと、を備え、
前記複数のカバー間には、防振部材が配置されることを特徴とする真空ポンプ装置。
【請求項２】
前記防振部材が弾性材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ装置。
【請求項３】
前記複数のカバーは、
前記真空ポンプユニットが載せられるベースカバーと、
前記ベースカバーに取り付けられ、前記真空ポンプユニットを覆う外装カバーと、
前記外装カバーに取り付けられる正面カバーおよび背面カバーと、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ装置。
【請求項４】
前記ベースカバー、前記正面カバー、前記背面カバー、および前記外装カバーのうちの少なくとも一つの内側面に吸音材が取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ装置。
【請求項５】
前記吸音材が多孔質材から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ装置。
【請求項６】
前記排気ポートに、逆止弁とサイレンサとが取り付けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の真空ポンプ装置。
【請求項７】
前記サイレンサが吸音型サイレンサであることを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ装置。
【請求項８】
前記逆止弁と前記サイレンサとがこの順番で前記排気ポートに取り付けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の真空ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ装置に関し、特に、真空ポンプ装置外部に漏れる騒音（真空ポンプユニットから発生する排気音や機械音：気体伝播音）、および真空ポンプ装置の振動音（真空ポンプユニットの振動により二次的に発生するポンプカバーの振動音：固体伝播音）を低減することが可能な真空ポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置などにおいては、真空チャンバ内の気体を排出するために、ドライ真空ポンプ装置が用いられる。ドライ真空ポンプ装置の代表例である容積式真空ポンプ装置は、一対のポンプロータをモータにより互いに反対方向に回転させ、真空チャンバ内の気体をポンプロータの上流側（すなわち、ポンプの吸気側）から下流側（すなわち、ポンプの排気側）に移送することで、真空チャンバを真空にする。
【０００３】
この種の真空ポンプ装置は、一対のポンプロータおよびこれを回転させるためのモータなどで構成される真空ポンプユニットと、この真空ポンプユニットを載せるベースカバーと、ベースカバーに取り付けられ、真空ポンプユニットを覆う外装カバーとを備えているのが一般的である。真空ポンプ装置から発生する騒音は、気体伝播音と固体伝播音の２種類に大別される。真空ポンプユニットは気体を圧縮しながら排気しており、この際、各段排気部で気体の逆流音が発生する。この気体逆流音は一般的に排気音と呼ばれる。排気音は、真空ポンプユニット自身からの透過音、および排気口からの漏洩音として真空ポンプ装置外部へ漏れ、気体伝播音に分類される。また、この真空ポンプユニットでは、一対のポンプロータが軸受にて回転自在に支持されており、この一対のポンプロータはギアを介してモータで回転させているため、ポンプロータおよびモータなどの振動（ポンプロータ、ギア、モータロータなどの回転体のアンバランスによる振動など）と、機械音（上記振動による軸受回転音やポンプロータを回転させるためのギア音に加え、モータの電磁高周波音など）とが発生する。この振動は、ベースカバーを介して外装カバーに伝播し、当該外装カバーをスピーカーの如く振動させ、結果として外装カバーの振動音として増大される。これは、固体伝播音に分類される。また、前記機械音は、真空ポンプユニット内から発生し、真空ポンプユニットを透過する気体伝播音に分類される。これら真空ポンプ装置から発生する騒音のレベルは、一般的には排気口からの漏洩音として真空ポンプ装置外部へ漏れる排気騒音が最も高く、１００〜１５０ｄＢ（Ａ）程度となる。
【０００４】
従来の真空ポンプ装置は、周囲の騒音が比較的大きい工場内の設備に使用されているため、騒音低減対策は、排気口から直接漏洩してくる排気音へのみ施され、特定の排気騒音周波数（排気音基本周波数、およびその２倍の周波数：場合によっては３倍、４倍等も含む）ピークの低減にターゲットを絞った膨張型サイレンサによる対策で十分であった。ところが、近年では、この種の真空ポンプ装置を研究施設などの室内で利用する機会が増えつつあり、排気口から漏洩する排気音だけではなく、真空ポンプ装置から発生する騒音全般のさらなる低減が望まれている。膨張型サイレンサでは、消音ターゲットとなる周波数一つに対して、一つの膨張室が必要となる。したがって、高い消音効果を膨張型サイレンサで得ようとすると、複数の周波数毎の膨張室が必要となり、装置の大型化やサイレンサの製造コスト増加といった問題が発生する。また、排気する気体の温度が変化すると排気音の基本周波数も変化するため、ターゲット周波数が限定された膨張型サイレンサでは、排気する気体の温度変化があった場合には消音効果が低減してしまう。
【０００５】
特許文献１には、ポンプを密閉容器に収納することで騒音対策を施した構成が開示される。しかしながら、このような構成で真空ポンプユニットから発生した振動に起因する固体伝播音（密閉容器の振動音）を防止しようとすると、密閉容器が振動しない程度にまで密閉容器の剛性を高める必要がある。この場合、密閉容器を構成する板金に曲げを多用したり、板金を厚くするなどの剛性増加対策を講じる必要があり、密閉容器が複雑な形状を有してしまったり、重くなってしまうといった問題があった。また、上記したギア音やモータの高周波音などに加え、気体の排気音などの空気中を伝播する騒音（気体伝播音）を密閉容器で遮断しようとすると、密閉容器の板金を厚くする必要が生じる。密閉容器を肉厚の板金で構成すると、装置の小型化だけでなく、軽量化と低コスト化へも悪影響を及ぼしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、真空ポンプ装置から発生する全ての騒音を低減しながらも、小型化、軽量化および低コスト化が可能な真空ポンプ装置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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の一態様は、一対のポンプロータを互いに反対方向に回転させることで気体を吸気ポートから排気ポートに移送する真空ポンプユニットと、前記真空ポンプユニット全体を覆う複数のカバーと、を備え、前記複数のカバー間には、防振部材が配置されることを特徴とする真空ポンプ装置である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記防振部材が弾性材から構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のカバーは、前記真空ポンプユニットが載せられるベースカバーと、前記ベースカバーに取り付けられ、前記真空ポンプユニットを覆う外装カバーと、前記外装カバーに取り付けられる正面カバーおよび背面カバーと、を含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベースカバー、前記正面カバー、前記背面カバー、および前記外装カバーのうちの少なくとも一つの内側面に吸音材が取り付けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記吸音材が多孔質材から構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記排気ポートに、逆止弁とサイレンサとが取り付けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記サイレンサが吸音型サイレンサであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記逆止弁と前記サイレンサとがこの順番で前記排気ポートに取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の構成によれば、真空ポンプユニットで発生した振動は、真空ポンプユニット全体を覆う複数のカバー間に配置された防振部材により、当該複数のカバー間に伝播することが防止される。したがって、これらカバーがスピーカーの如く振動することによって発生する振動音を増大させることを効果的に防止することができる。また、振動がカバー間で伝播することを防止できるので、当該カバーに曲げを多用したり、カバーの肉厚を厚くするなどの剛性増加対策を施す必要がなくなる。その結果、真空ポンプ装置のカバーに、薄く、平らな板金を用いることができるので、小型化、軽量化および低コスト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】真空ポンプユニットの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の真空ポンプ装置の外観を概略で示す斜視図である。
【図３】本発明の真空ポンプ装置を概略で示す側面図である。
【図４】本発明の真空ポンプ装置を概略で示す上面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図４のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】図４のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】吸音型サイレンサを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る真空ポンプ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に記載される真空ポンプユニット１は、気体の流路内にオイルを使用しないドライ真空ポンプユニットである。本実施形態ではルーツ型真空ポンプユニットを説明するが、ルーツ型真空ポンプユニットの他にスクリュー型などの他のタイプの真空ポンプユニットを使用してもよい。
【００１４】
真空ポンプユニット１は、図示しない外部空間（例えば真空チャンバであり、以下、外部空間を真空チャンバとして説明する）に連通する吸気ポート１５と、気体を排出するための排気ポート１６とを備えている。真空ポンプユニット１の運転により、真空チャンバ内の気体は、吸気ポート１５を通って真空ポンプユニット１に吸い込まれ、排気ポート１６から排出される。真空ポンプユニット１は、一対の多段のポンプロータ（ルーツロータ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅと、これらポンプロータ１１ａ〜１１ｅが固定される一対の回転軸１２と、ポンプロータ１１ａ〜１１ｅが収容されるポンプケーシング１４と、回転軸１２を介してポンプロータ１１ａ〜１１ｅを回転させるモータ１８とを備えている。なお、ここに図示した例では、５段のポンプロータを示したが、本発明はこれに限られず、ポンプロータの段数は、求められる真空度や排気量などに応じて適宜選定することができる。
【００１５】
モータ１８は、図示しないインバータに接続されており、インバータから可変周波数の電圧がモータ１８に印加されるようになっている。回転軸１２は、軸受２０，２１によって回転自在に支持されている。回転軸１２の一方の端部には、互いに噛み合う一対のタイミングギア２３が設けられており、これらタイミングギア２３は、軸受２１と共にギアカバー２５内に収容されている。
【００１６】
モータ１８は、２つの回転軸１２のうちの一方に固定されたモータロータ２７と、コイルが巻かれたステータコアを有するモータステータ２８と、これらモータロータ２７、モータステータ２８を収容するモータフレーム３２とを備えている。モータステータ２８は、モータロータ２７を囲むように配置されており、モータフレーム３２の内周面に固定されている。モータ１８が駆動されると、タイミングギア２３を介して一対のポンプロータ１１ａ〜１１ｅが互いに反対方向に回転し、気体が吸気ポート１５を通じて真空ポンプユニット１に吸い込まれ、ポンプロータ１１ａ〜１１ｅによって下流側に移送され、排気ポート１６から排出される。
【００１７】
ポンプケーシング１４とギアカバー２５との間には、サイドカバー１７が配置されており、排気ポート１６はサイドカバー１７に設けられる。吸気ポート１５が設けられるポンプケーシング１４、排気ポート１６が設けられるサイドカバー１７、タイミングギア２３が配置されるギアカバー２５、およびモータ１８のモータフレーム３２は、この順番に直列に並んで配置されている。
【００１８】
図２に示すように、真空ポンプユニット１は、外装カバー４３、正面カバー４１、および背面カバー４２によって囲まれている。外装カバー４３は、水平な上壁４３ａと、この上壁４３ａから下方に延びる２つの側壁４３ｂ，４３ｃとを有している。図３および図５に示すように、真空ポンプユニット１は、ベースカバー４０に載せられている。ベースカバー４０には、正面カバー４１と背面カバー４２とがねじ５１，５２によりそれぞれ取り付けられている。また、ベースカバー４０には、外装カバー４３がねじ５３により取り付けられていて、正面カバー４１および背面カバー４２は外装カバー４３にねじ５４により固定される。そして、ベースカバー４０、外装カバー４３、および正面カバー４１と背面カバー４２とで、真空ポンプユニット１が取り囲まれるように覆われる。当該ベースカバー４０、外装カバー４３、正面カバー４１、および背面カバー４２とで、真空ポンプユニット１の全体覆う複数のカバーが構成される。
【００１９】
正面カバー４１には、モータフレーム３２に向かって気流を発生させる冷却ファン３５が設けられる。冷却ファン３５によって発生させられた気流は、モータフレーム３２、ギアカバー２５、サイドカバー１７およびポンプケーシング１４をこの順に冷却しながら流れ、背面カバー４２に設けられた通気孔３６を通って、真空ポンプ装置外に排出される。
【００２０】
図５および図６に示すように、正面カバー４１は、外装カバー４３を受け入れるための内側に折れ曲がった段差部４１ａを備えている。同様に、背面カバー４２も、外装カバー４３を受け入れるための内側に折れ曲がった段差部４２ａを備えている。これら段差部４１ａ，４２ａは、外装カバー４３の上壁４３ａ，側壁４３ｂ，４３ｃの側端面に対面している。また、これら段差部４１ａ，４２ａは、外装カバー４３に連結される合せ面として構成されていて、これら合せ面に防振部材６０ａ，６０ｂがそれぞれ貼り付けられる。段差部４１ａに貼り付けられた防振部材６０ａは、図５および図６に示すように、外装カバー４３の上壁４３ａ、側壁４３ｂ、および側壁４３ｃの一方の側端面に接触し、防振部材６０ａは段差部４１ａと外装カバー４３の一方の端部との間に挟まれる。段差部４２ａに貼り付けられた防振部材６０ｂも同様に、外装カバー４３の上壁４３ａ、側壁４３ｂ、および側壁４３ｃの他方の側端面に接触し、防振部材６０ｂは段差部４２ａと外装カバー４３の他方の端部との間に挟まれる。
【００２１】
ベースカバー４０の、その長手方向に延びる両側面は、外装カバー４３の側壁４３ｂ，４３ｃに連結される合せ面を構成していて、この合せ面にも、図７に示すように、防振部材６０ｃが貼り付けられる。図９に示すように、防振部材６０ｃは、ベースカバー４０の側面と、外装カバー４３の側壁４３ｂ，４３ｃの下端面との間に挟まれる。さらに、防振部材６０ｃは、ベースカバー４０の側面と正面カバー４１の下端面との間（図８参照）、およびベースカバー４０の側面と背面カバー４２の下端面との間に挟まれる。このようにして、真空ポンプユニット１全体を覆う複数のカバー（ベースカバー４０，正面カバー４１，背面カバー４２，および外装カバー４３）間には、防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃがそれぞれ配置される。これら防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、弾性材から構成されており、例えば防振ゴムにより構成される。防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃを構成する弾性材のその他の例としては、各種ゴム材、ウレタン樹脂、ゲル材、ばねなどが挙げられる。このような防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、真空ポンプユニット１で発生した振動がベースカバー４０を介して正面カバー４１，背面カバー４２，および外装カバー４３間に伝播するのを防止する。
【００２２】
このような構成により、真空ポンプユニット１で発生し、ベースカバー４０に伝播した振動は、外装カバー４３とベースカバー４０の間の合せ面に設けられた防振部材６０ｃにより、外装カバー４３に伝播することが防止される。また、ベースカバー４０から、正面カバー４１および背面カバー４２に伝播した振動は、外装カバー４３と正面カバー４１との間および外装カバー４３と背面カバー４２との間に設けられた防振部材６０ａ，６０ｂにより、外装カバー４３に伝播することが防止される。このように、真空ポンプユニット１の全体を覆う複数のカバー間に防振部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃが配置されているので、当該複数のカバー４０，４１，４２，４３間で振動が伝播されることが防止され、それぞれのカバーがスピーカーの如く、振動音を増幅させることを効果的に防止することができる。また、複数のカバー４０，４１，４２，４３間で振動が伝播されることが防止されるので、それぞれのカバーに曲げを多用したり、カバー板厚を厚くするなどの剛性増加対策を施す必要がなくなる。その結果、図示されるように、それぞれのカバーに、薄く、平らな板金を用いることができるので、小型化、軽量化および低コスト化を達成することができる。
【００２３】
外装カバー４３の内側面には、吸音材６１ａ，６１ｂ，６１ｃが取り付けられている。吸音材６１ａは、図５に示すように、外装カバー４３の上壁４３ａの内側面全体に貼り付けられており、吸音材６１ｂ，６１ｃは、図６に示すように、外装カバー４３の側壁４３ｂおよび側壁４３ｃの内側面全体にそれぞれ貼り付けられている。このような吸音材は、多孔質材から構成されており、例えばウレタンスポンジなどのスポンジ材から構成される。吸音材を構成する多孔質材のその他の例としては、軟質ウレタンフォーム、ロックウール、グラスウール、木毛セメント材などが挙げられる。なお、吸音材を、ベースカバー４０、正面カバー４１、背面カバー４２、および外装カバー４３のうちの少なくとも一つの内側面に取り付けることもできる。言い換えれば、吸音材は、ベースカバー４０、正面カバー４１、背面カバー４２、および外装カバー４３の全てに取り付けられていてもよいし、これらカバーのいずれか一つに取り付けられていてもよい。
【００２４】
外装カバー４３の内側面に取り付けられた吸音材６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、真空ポンプユニット１から発生する機械音や、真空ポンプユニット１を気体が通過することで発生する排気音のみならず、冷却ファン３５によって発生する気流音などの空気伝播音を熱に変換することで減衰させる。したがって、防音のために、外装カバー４３の板金を厚くする必要がなくなるので、真空ポンプユニット１から発生する排気騒音を低減させつつ、真空ポンプ装置の小型化、軽量化および低コスト化が可能となる。
【００２５】
さらに、図２に示すように、真空ポンプユニット１の排気ポート１６には逆止弁６２が取り付けられ、さらに逆止弁６２にはサイレンサ６３が取り付けられている。このように、排気ポート１６には逆止弁６２とサイレンサ６３とが直列に接続されているので、真空ポンプユニット１を通過した気体の排気音が排気ポート１６から外部に漏れ出すのを防止することができる。逆止弁６２は、排気音の全体的なレベルを低下させるのに役立ち、サイレンサ６３は、比較的高周波の音を消音するのに役立つ。取り付ける順番は、サイレンサ６３、逆止弁６２の順番に取り付けることも可能である。しかしながら、図示されているように、逆止弁６２およびサイレンサ６３をこの順番で排気ポート１６に取り付けることが好ましい。これは、逆止弁６２である程度排気音の全体的なレベルを低下させた後に、サイレンサ６３でさらに消音した方が、排気音全体の消音効果が高いからである。サイレンサ６３と逆止弁６２とを外装カバー４３内に収納してもよい。なお、逆止弁６２を複数個直列に接続して、さらなる消音を図ることもできる。
【００２６】
サイレンサ６３には、膨張型のサイレンサを用いることもできるが、吸音型のサイレンサを用いる方が好ましい。膨張型サイレンサを用いた場合、消音ターゲットとなる周波数一つに対して、一つの膨張室が必要となる。したがって、高い消音効果を得ようとすると、複数の周波数毎の膨張室が必要となり、サイレンサの大型化や製造コスト増加といった問題が発生する。膨張型サイレンサに比べ、吸音型サイレンサは、比較的高周波の音を広範囲に消音する機能を有している。図１０は吸音型サイレンサ６３を示す断面図である。図１０に示すように、吸音型サイレンサ６３は、パンチングメタルなどからなる多孔筒６４と、この多孔筒６４の周囲を覆う吸音材６５とを備えている。吸音材６５としては、ロックウール、スチールウール、またはガラスウールなどが用いられる。吸音型サイレンサ６３を用いた場合、広い周波数帯での高周波音を消音する効果が期待できる。また、吸音材６５を構成する繊維の線径や密度によって吸音特性を変化させることが可能であり、小型化が容易である。
【００２７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１      真空ポンプユニット
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ    ポンプロータ
１２    回転軸
１４    ポンプケーシング
１５    吸気ポート
１６    排気ポート
１７    サイドカバー
１８    モータ
２０，２１    軸受
２３    タイミングギア
２５    ギアカバー
２７    モータロータ
２８    モータステータ
３２    モータフレーム
３５    冷却ファン
３６    通気孔
４０    ベースカバー
４１    正面カバー
４１ａ    段差部
４２    背面カバー
４２ａ    段差部
４３    外装カバー
４３ａ    上壁
４３ｂ，４３ｃ    側壁
５１    ねじ
５２    ねじ
５３    ねじ
５４    ねじ
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ    防振部材
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ    吸音材
６２    逆止弁
６３    サイレンサ
６４    多孔筒
６５    吸音材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015004344.tif 000008
【図７】
2015004344.tif 000009
【図８】
2015004344.tif 000010
【図９】
2015004344.tif 000011
【図１０】
2015004344.tif 000012