(57)【要約】【課題】  固定子と回転子の間隙を小さくすることなく圧縮比を高めたり排気流量を大きくする。【解決手段】  円筒形状の外側部材２と、該外側部材２内にこれと間隙を介して配置した円柱形状の内側部材３と、外側部材２の内周面と内側部材３の外周面との少なくとも一方に形成されたねじ溝４とを備えると共に、外側部材２と内側部材３との少なくとも一方を回転させることにより排気を行うねじ溝式真空ポンプ１において、外側部材２と内側部材３との少なくとも一方の少なくとも１箇所に形成した逆流防止手段５と、この逆流防止手段５に対向する外側部材２または内側部材３に形成した凹部６とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の外側部材と、該外側部材内にこれと間隙を介して配置した円柱形状の内側部材と、前記外側部材の内周面と前記内側部材の外周面との少なくとも一方に形成されたねじ溝とを備えると共に、前記外側部材と前記内側部材との少なくとも一方を回転させることにより排気を行うねじ溝式真空ポンプにおいて、前記外側部材と前記内側部材との少なくとも一方の少なくとも１箇所に形成した逆流防止手段と、この逆流防止手段に対向する前記外側部材または前記内側部材に形成した凹部とを備えることを特徴とするねじ溝式真空ポンプ。
【請求項２】
前記逆流防止手段は前記間隙と同等または長いことを特徴とする請求項１記載のねじ溝式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形状の外側部材と、その内部に設けた円柱形状の内側部材と、これらの間に設けられたねじ溝とを備えるねじ溝式真空ポンプに関する。さらに詳述すると、本発明は、気体の逆流を防止する機構を備えたねじ溝式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のねじ溝式真空ポンプとしては、例えば図６に示すように円筒状の固定子１０１と、該固定子１０１内にこれと間隙を空けて設けた円柱状の回転子１０２と、回転子１０２の外周面に形成されたねじ溝１０３とを備えたものが知られている（特開昭６２−３８８９８号公報参照）。このねじ溝式真空ポンプ１０４では、回転子１０２を高速に回転させることによりねじ溝１０３が気体を圧縮し、吸気口１０５側から排気口１０６側に排気（真空）処理を行っている。
【０００３】
固定子１０１と回転子１０２との間隙は通常で数十μｍ〜数百μｍである。このため、ねじ溝式真空ポンプ１０４が粘性流領域（真空度：１．０×１０５（＝大気圧）〜１．０×１０２Ｐａ）の気体を排気する際には、吸気口１０５側と排気口１０６側の圧力差によって排気口１０６側から吸気口１０５側へ気体の逆流が生ずる。そして、ねじ溝１０３が気体を圧縮して排気する流量が逆流流量よりも大きい場合に、気体が吸気口１０５側から排気口１０６側へ排気され吸気口１０５側の真空度が上がる。
【０００４】
また、ねじ溝式真空ポンプ１０４としては、回転子１０２の外周面ではなく固定子１０１の内周面にねじ溝１０３を有するものや、回転子１０２の外周面および固定子１０１の内周面の双方にねじ溝１０３を有するものでもよい。これらのねじ溝式真空ポンプ１０４でも、回転子１０２の外周面のみにねじ溝１０３を有するものと同様の原理で気体の吸気および排気を行う。
【０００５】
これらのねじ溝式真空ポンプ１０４では、固定子１０１と回転子１０２との間隙をなるべく小さくして気体が逆流する流量を小さくすることによって、圧縮比を高めることができると共に排気流量を大きくすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−３８８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したねじ溝式真空ポンプ１０４では、逆流を防止することにより圧縮比を高めて排気流量を大きくするには固定子１０１と回転子１０２の間隙を小さくしなければならないので、高速に回転する回転子１０２が遠心力や熱応力や振動などの影響によって外周面を半径方向に広げてしまい固定子１０１に接触する虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は、固定子と回転子の間隙を小さくすることなく圧縮比を高めたり排気流量を大きくできるねじ溝式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】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円筒形状の外側部材と、該外側部材内にこれと間隙を介して配置した円柱形状の内側部材と、外側部材の内周面と内側部材の外周面との少なくとも一方に形成されたねじ溝とを備えると共に、外側部材と内側部材との少なくとも一方を回転させることにより排気を行うねじ溝式真空ポンプにおいて、外側部材と内側部材との少なくとも一方の少なくとも１箇所に形成した逆流防止手段と、この逆流防止手段に対向する外側部材または内側部材に形成した凹部とを備えるようにしている。
【００１０】
したがって、逆流防止手段が排気口側から吸気口側への気体の逆流を防止することができる。また、逆流防止手段に対向する凹部が設けられているので、排気時に気体が逆流防止手段によって妨げられても凹部を通過して排気することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のねじ溝式真空ポンプにおいて、逆流防止手段は間隙と同等または長いようにしている。したがって、排気口側から吸気口側への気体の逆流を十分に防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１記載のねじ溝式真空ポンプによれば、逆流防止手段が排気口側から吸気口側への気体の逆流を防止できると共に排気時に気体が逆流防止手段によって妨げられても凹部を通過して排気されるので、従来の固定子と回転子の間隙と同等またはそれよりも大きな間隙でも、同じ圧縮比であれば排気流量を大きくする事ができる。また、従来より小さい回転速度でも、同じ圧縮比であれば排気流量を大きくする事ができる。よって、従来の固定子と回転子の間隙を広げたり、あるいは従来より小さい回転速度でも良いので、比較的簡単な構造で低コスト化が可能である。
【００１３】
さらに、固定子と回転子の間隙をポンプ全長にわたりそれほど小さくしなくても、従来と同程度の圧縮比で排気流量を大きくする事ができるため高い加工精度を必要とせず、しかも逆流防止手段という比較的簡単な構造のため、低コスト化が可能となる。
【００１４】
また、請求項２記載のねじ溝式真空ポンプによれば、逆流防止手段は間隙と同等または長いので、排気口側から吸気口側への気体の逆流を十分に防止して、固定子と回転子の間隙をより大きくしたり、回転速度をより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２に、本発明のねじ溝式真空ポンプ１の実施形態の一例を示す。このねじ溝式真空ポンプ１は、円筒形状の外側部材２と、該外側部材２内にこれと間隙を介して配置した円柱形状の内側部材３と、外側部材２の内周面と内側部材３の外周面との少なくとも一方に形成されたねじ溝４とを備えると共に、外側部材２と内側部材３との少なくとも一方を回転させることにより排気を行うものである。そして、このねじ溝式真空ポンプ１は、外側部材２と内側部材３との少なくとも一方の少なくとも１箇所に形成した逆流防止手段５と、この逆流防止手段５に対向する外側部材２または内側部材３に形成した凹部６とを備えている。
【００１７】
本実施形態では、ねじ溝４は内側部材３の外周面に形成されている。そして、外側部材２が固定されると共に内側部材３が回転するようにしている。
【００１８】
逆流防止手段５は外側部材２に設けられている。逆流防止手段５は、内側に突出して全周に亘って形成されている。ここでは、逆流防止手段５は外側部材２と同じ材質、例えばアルミやステンレスなどの金属製のリング部材からなるものとしている。逆流防止手段５は排気口７側および吸気口８側を外側部材２により押圧されて設けられている。外側部材２と逆流防止手段５との間には、図２に示すようにＯリング９が介在されている。これにより、逆流防止手段５と外側部材２との隙間からの気体の漏れを防止する。
【００１９】
凹部６は逆流防止手段５に対向する内側部材３に全周に亘って形成されている。凹部６の深さはねじ溝４の深さと同等にしている。
【００２０】
逆流防止手段５は凹部６に対して僅かに入り込む深さに設けられている。また、凹部６の幅は内側部材３の回転動作中に逆流防止手段５が凹部６に接触しない程度に逆流防止手段５の幅よりも大きく設けられている。さらに、ねじ溝式真空ポンプ１の組み立て時には、逆流防止手段５を加熱して内側部材３を冷却して逆流防止手段５を内側部材３のねじ山より広くした状態で嵌め合わせること（焼き嵌め）により、逆流防止手段５を凹部６に設けることができる。なお、内側部材３は冷却して嵌め合せているが、径方向において、逆流防止手段５の先端と内側部材３のねじ山の先端とが重なる位置関係に無い場合には冷却しなくてもよい。
【００２１】
上述したねじ溝式真空ポンプ１により気体を吸気して粘性流領域の気体の排気を行う際の動作を以下に説明する。
【００２２】
気体の吸気および排気を行うときは内側部材３を回転させる。そして、ねじ溝４が回転して気体を押し流す。これにより、気体は吸気口８側から排気口７側に流れる。吸気口８側から排気口７側に流れる気体は主にねじ溝４および凹部６の内部を通過する。このため、逆流防止手段５に妨害されることなく排気が行われる。
【００２３】
また、高圧の排気口７側から低圧の吸気口８側に流れようとする逆流の気体は逆流防止手段５によって流れが阻害される。
【００２４】
このねじ溝式真空ポンプ１によれば、内側部材３と外側部材２との間隙が従来のものと同じままであっても、逆流が抑制されることにより従来と同程度の圧縮比および流量を得るために必要な回転速度を小さくすることができる。また、内側部材３と外側部材２との間隙を従来のものより大きくしても、逆流が抑制されることにより従来と同程度の圧縮比で流量を大きくすることができる。
【００２５】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では逆流防止手段５と外側部材２との間にＯリング９を介在させて気体の漏れを防止しているが、これには限られず逆流防止手段５と外側部材２とを溶接などにより一体形成することにより気体の漏れを防止するようにしても良い。また、本実施形態では逆流防止手段５を金属製例えばアルミやステンレスなどのリングからなるものとしているが、これには限られず樹脂製のリング等から成るようにしても良い。すなわち、逆流防止手段５の形状や材質は特に限られず、内側部材３と外側部材２との間隙に突出して逆流しようとする気体の流れを阻害するもので、かつ気体の漏れがないものであれば良い。
【００２６】
そして、本実施形態では逆流防止手段５が凹部６に僅かに入る長さとしているが、これには限られず凹部６に入らなくても良い。この場合でも逆流防止手段５が内側部材３と外側部材２との間隙に突出することにより気体の逆流を阻害することができる。しかも、この場合は内側部材３と外側部材２とを焼き嵌めすることなく組み付けることができるので、組立性を高めることができる。
【００２７】
ここで、逆流防止手段５が１つのみである場合のねじ溝４および逆流防止手段５の形成部材、並びに内側部材３と外側部材２の回転および固定のパターンを表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
同表に示すように、上述した実施形態では内側部材３を回転させると共に外側部材２を固定しているが（表中Ｎｏ．１）、これには限られず図３に示すように内側部材３を固定すると共に外側部材２を回転させるようにしても良い（表中Ｎｏ．２）。この場合、ねじ溝４が回転せず気体を流通させることができないので、外側部材２の吸気口側に気体を流通させるためのインペラ１０を設けるようにするか、排気口側に油回転真空ポンプやドライ真空ポンプなどの粗引き用の補助ポンプを設けるようにする。なお、補助ポンプを使用する場合には、インペラを設ける必要はない。すなわち、ねじ溝式真空ポンプを補助排気が必要な本引き用ポンプとして用いると、この時、例えば大気圧から中間流領域くらいまでの排気に補助ポンプを用い、ねじ溝式真空ポンプを中間流領域から分子流領域までの排気に用いる。
また、内側部材３と外側部材２のいずれか一方を回転させることには限られず、両部材３，４を回転させるようにしても良い（表中Ｎｏ．３）。この場合はインペラ１０は不要である。このときの回転方向は互いに逆向きであることが好ましいが、同方向に回転させて回転速度差を設けるようにしても良い。
【００３０】
また、上述した実施形態ではねじ溝４を内側部材３に設けると共に逆流防止手段５を外側部材２に設けているが（表中Ｎｏ．１〜３）、これには限られず図４に示すようにねじ溝４を外側部材２に設けると共に逆流防止手段５を内側部材３に設けるようにしても良い（表中Ｎｏ．４〜６）。この場合も、ねじ溝４の設けられた部材が固定されるときには、回転側の部材にインペラ１０を設けるようにする（表中Ｎｏ．４）。
【００３１】
さらに、上述した実施形態ではねじ溝４を内側部材３と外側部材２との片方のみに形成しているが（表中Ｎｏ．１〜６）、これには限られず両部材に形成するようにしても良い（表中Ｎｏ．７〜１２）。この場合、ねじ溝４の設けられた部材が必ず回転するので、インペラ１０を不要にすることができる。
【００３２】
そして、上述した各実施形態では、逆流防止手段５を１つだけ設けているが、これには限られず複数設けるようにしても良い。
さらに、図２において、逆流防止手段５と外側部材２とは別部材で構成しているが、逆流防止手段５が凹部６に入り込まない場合には、逆流防止手段５と外側部材２とを一体に形成してもよい。
【００３３】
さらに、上述した各実施形態では、粘性流領域の気体の排気を行っているが、逆流は吸気口側と排気口側との圧力差により生じるので、粘性流体だけでなく例えば中間流領域（真空度：１．０×１０２〜１．０×１０−２Ｐａ）の気体を排気するようにしても良い。さらには、分子流領域（真空度：＜１．０×１０−２Ｐａ）の気体を排気するようにしても良い。あるいは、水や油などの粘性流体の吸引および排出を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のねじ溝式真空ポンプを示す中央縦断面側面図である。
【図２】逆流防止手段と外側部材との結合部を示す中央縦断面側面図である。
【図３】ねじ溝を有しない外側部材が回転するねじ溝式真空ポンプを示す中央縦断面側面図である。
【図４】ねじ溝を有しない内側部材が回転するねじ溝式真空ポンプを示す中央縦断面側面図である。
【図５】内側部材および外側部材のがねじ溝を有するねじ溝式真空ポンプを示す中央縦断面側面図である。
【図６】従来のねじ溝式真空ポンプを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ねじ溝式真空ポンプ
２  外側部材
３  内側部材
４  ねじ溝
５  逆流防止手段
６  凹部
【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】
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