(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、間隙は一定であると共に内側部材３および外側部材２の対向面に段差５が設けられる。【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、前記ねじ溝が形成された面に対向する前記内側部材および前記外側部材の対向面に段差が設けられていることを特徴とする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１０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を有するものも開発されている。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、前記ねじ溝が形成された面に対向する内側部材および外側部材の対向面に段差が設けられるようにしている。
【００１０】
したがって、排気口側から吸気口側へ逆流しようとする気体の流れは段差によって阻害される。これにより、気体の逆流を抑制することができる。また、吸気口側から排気口側に向けて流れる気体は主にねじ溝の中を流通するので、段差によって妨げられることは最小限に抑えられる。
【発明の効果】
【００１１】
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、排気口側から吸気口側へ逆流しようとする気体の流れは段差によって阻害されると共に吸気口側から排気口側に向けて流れる気体は主にねじ溝の中を流通して段差によって妨げられることは最小限に抑えられるので、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（真空度）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。
【００１２】
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、しかも段差という比較的簡単な構造であると共に外側部材と内側部材との組立作業も容易であるので、低コスト化が可能となる。また、部品点数を従来よりも増やすこともないのでコストの増大を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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、内側部材３および外側部材２の対向面に段差５が設けられるようにしている。
【００１５】
なお、段差５の外側部材２と内側部材３との間隙は、特に限定されるものではない。
また、逆流防止の効果は、段差を排気口側（大気圧側）に形成した方が吸気口側よりもより大きくなるので、逆流防止による間隙（外側部材２の内周面と内側部材３の外周面との間隙）は排気口側（大気圧側）で狭く、吸気口側にいくに従い広くするほうがよい。
一方、コスト面を考えれば、排気口側と吸気口側における間隙は、一定にして段差を設ける方が（設計、加工しやすいために）よい。
【００１６】
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。
【００１７】
段差５を設けることによって、間隙は排気口７側が狭く、吸気口８側が広く形成される。このため、組み立て時には内側部材３の排気口７側を外側部材２の吸気口８側に挿入することにより容易に組み立てることができる。図１に示す外側部材２は、段差５よりも排気口７側と吸気口８側と一体に形成されている。なお、外側部材２は、段差５よりも排気口７側と吸気口８側とで別部材により形成してもよい。別部材にした場合には、これらの部材は互いに押圧されて、各部材の間には、図２に示すようにＯリング９やガスケット等が介在され気密性を確保する必要がある。
【００１８】
ねじ溝４の直径は、排気口８側よりも吸気口７側の方が太く形成されている。これにより、気体を容易に圧縮することができる。このような形態には、例えば、図６〜図９に例示されているものに限らず、吸気口７側のねじ山の直径Ｄ１が大きく、排気口８側のねじ山の直径Ｄ２が吸気口７側に比べて小さく、かつねじ溝が吸気口７側において溝深さｄ１が大きく、排気口８側において溝深さｄ２が小さいものの全てを含む。因みに、図６〜図９の各パターンは、排気口側におけるロータの溝の底までの直径（内径）とステータの内径との関係を異ならせているが、全てのパターンにおいて吸気口７側における間隙ｓ１、直径Ｄ１並びに溝深さｄ１が、排気口８側における間隙ｓ２、直径Ｄ２並びに溝深さｄ２よりも大きい関係とされている。いずれのパターンでも実施可能であるが、中でも、図８及び図９のパターンは好ましい。尚、図６〜図９は概略的に原理を示す図であるためブロックを積み重ねたように図示されているが、雄ねじ側と雌ねじ側とで構成部品はそれぞれ一体化される。
【００１９】
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。
【００２０】
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の内部を通過する。このため、段差５に妨害されることなく排気が行われる。
【００２１】
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段差５に当たって流れが阻害される。
【００２２】
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排気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排気流量を大きくすることができる。
【００２３】
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、本実施形態では外側部材２の段差５が形成された部位にＯリング９を介在させて気体の漏れを防止しているが、これには限られず外側部材２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。
【００２４】
また、上述した実施形態では、ねじ溝４の底部の直径を吸気口８側と排気口７側とで変更しているが、これには限られず同じ太さとしても良い。さらに、上述した実施形態では段差５はによって、間隙は排気口７側が狭く、吸気口８側が広くなっているが、これには限られず排気口７側の間隙が広く、吸気口８側の間隙が狭くしても良い。
【００２５】
ここで、段差５が１箇所のみである場合のねじ溝４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。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
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の少なくとも一方の端部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。
【００２８】
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（表中Ｎｏ.４）。
【００２９】
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.７〜９）。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。
【００３０】
そして、上述した各実施形態では、段差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、段差５を階段状に設けてもよい。
【００３１】
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】
【００３２】
【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】外側部材の段差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】本発明のねじ溝式真空ポンプの他の実施形態を示す中央縦断面側面図である。
【図７】本発明のねじ溝式真空ポンプの更に他の実施形態を示す中央縦断面側面図である。
【図８】本発明のねじ溝式真空ポンプの更に他の実施形態を示す中央縦断面側面図である。
【図９】本発明のねじ溝式真空ポンプの更に他の実施形態を示す中央縦断面側面図である。
【図１０】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】
【００３３】
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  段差
【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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【図７】
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【図８】
2005163657.tif 000011
【図９】
2005163657.tif 000012
【図１０】
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