(57)【要約】【課題】端面フランジ、ハウジングが熱膨張、収縮を繰り返しても、ロータに形成された径方向外方に突出する歯部がハウジングに接触するこのとのない真空ポンプを提供する。【解決手段】径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプであって、前記ハウジング４の端部に設けられ、ハウジング４の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する材料で形成された端面フランジ７と、前記ハウジング４に設けられ、前記端面フランジ７の軸直角方向周面に接する規制手段９，２０とを備え、前記ハウジング４と端面フランジ７とが規制手段９，２０によって一体に膨張する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプであって、
前記ハウジングの端部に設けられ、ハウジングの熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する材料で形成された端面フランジと、前記ハウジングに設けられ、前記端面フランジのロータ軸直角方向周面に接する規制手段とを備え、
前記ハウジングと端面フランジとが規制手段によって、ロータ軸直角方向に、一体に膨張することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記規制手段は、前記ハウジングのロータ軸直角方向周面と端面フランジのロータ軸直角方向周面とに接する規制板であって、
前記規制板は固定手段によってハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記規制手段は、前記ハウジングのロータ軸方向に突出した突起部であって、
前記突起部のロータ軸直角方向周面が、端面フランジのロータ軸直角方向周面に接していることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記固定手段は、規制板に形成されたボルトを挿通するための貫通穴と、前記ハウジングに形成されたねじ孔とを備え、
前記ボルトをロータ軸直角方向から前記ねじ孔に螺合させることにより、規制板をハウジングに固定することを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記規制板の断面がＬ字形状に形成され、前記規制板突出部によって形成される空間部にシムリングが介装され、
前記規制板がシムリングを介してハウジングのロータ軸直角方向周面に接すると共に、前記規制板の突出部が、圧接しない状態で端面フランジのロータ軸直角方向周面に接することを特徴とする請求項２または請求項４記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品の製造プロセス等において、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプが広く用いられている。
この真空ポンプの一例を図９に基づいて説明する。図に示すように、この真空ポンプ１００は、反応室に接続された排気管（図示せず）に接続される吸気口１０１および排気口１０２が形成されたハウジング１０３を備えている。このハウジング１０３内には、径方向外方に突出する歯部を有する一対のスクリューロータ１０４，１０５が収納されている。この一対のスクリューロータ１０４，１０５は、所定のクリアランス（微小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう平行に配置されている。
【０００３】
そして、これらハウジング１０３およびスクリューロータ１０４、１０５の間には軸受け１０６、１０７、１０８、１０９及び軸穴封止用のシール部材１１０、１１１、１１２、１１３が設けられている。
また、前記ハウジング１０３の上端面及び下端面には上端面フランジ１１７及び下端面フランジ１１８が取り付けられ、ハウジング１０３の端面を封止している。
更に、スクリューロータ１０４、１０５に一体的に装着された同期歯車１１４、１１５が設けられ、前記スクリューロータ１０４の一端には、モータ等の駆動手段１１６が設けられている。この駆動手段１１６は上部ポンプボディ１２０に取り付けられている。
【０００４】
更に、スクリューロータ１０４、１０５は、ハウジング１０３の内壁面１０３ａに対して所定のクリアランス、例えば５０ミクロンの隙間を隔てる外径寸法および軸方向長さを有している。
そして、ハウジング１０３とスクリューロータ１０４、１０５の噛合部分で仕切られた、複数の螺旋形状の作業室が形成され、スクリューロータ１０４、１０５の回転によって回転軸の軸方向に前記作業室が移動するように構成されている。
【０００５】
このように構成された真空ポンプ１００にあっては、モータ等の駆動手段１１６によってスクリューロータ１０４、１０５が回転すると、ハウジング１０３とスクリューロータ１０４、１０５の噛合部分で仕切られた作業室が、吸気口１０１側から排気口１０２側に移動する。
これにより、吸気口１０１から吸気した作業室内の気体（ガス）は排気口側に移送、圧縮され、真空ポンプ１００から排気される。
【０００６】
この種の真空ポンプでは、ガスが吸気口側から排気口側に移送されるにつれて圧縮されるため、圧縮熱が発生する。そのため、発生した熱によってスクリューロータ１０４，１０５、ハウジング１０３、上端面フランジ１１７、下部端面フランジ１１８が高温となる。
【０００７】
したがって、真空ポンプを連続運転していくと、軸受け１０６，１０７，１０８，１０９の発熱やハウジング１０３からの熱伝導などにより、ハウジング１０３、上部端面プレート１１７、下部端面プレート１１８及び上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１の温度が上昇し、熱膨張する。
【０００８】
しかしながら、スクリューロータ１０４、１０５は、軸受け１０６、１０７、１０８、１０９を介して、上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１により支持されているが、軸受け１０６、１０７、１０８、１０９の焼き付き防止のため上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１の軸受け近傍部分には冷却溝（図示せず）が設けてあり、これによって上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１は冷却されている。 
そのため、スクリューロータ１０４、１０５の温度上昇と比較して上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１の温度上昇は小さい。 
【０００９】
この結果、スクリューロータ１０４、１０５が大きく膨張するのに対し、上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１はそれほど変化しなくなるため、互いに対になっているスクリューロータ１０４、１０５との隙間が狭くなり、やがて接触することとなり、焼き付き、破損などのトラブルが発生するおそれがある。
【００１０】
かかる問題を解決するものとして、特許文献１には、上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１、上端面フランジ１１７、下端面フランジ１１８を、ハウジング１０３およびスクリューロータ１０４、１０５よりも熱膨張係数の大きい材料を用いて形成することが提案されている。
即ち、ポンプボディ１２０，１２１及び上端面フランジ１１７、下端面フランジ１１８の材料における熱膨張係数が、スクリューロータ１０４，１０５及びロータを覆うハウジング１０３の材料よりも大きいため、上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１、上端面フランジ１１７、下端面フランジ１１８の温度上昇が、スクリューロータ１０４，１０５およびハウジング１０３の温度上昇より小さくても大きく膨張する。
したがって、上部ポンプボディ１２０，下部ポンプボディ１２１と、スクリューロータ１０４，１０５とがバランスよく熱膨張するため、スクリューロータ１０４，１０５どうしが接触を回避することができる。 
【特許文献１】実開平７−１７９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前記上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８は、ハウジング１０３の端面を封止するために、ボルト等の固定手段によって取り付けられている。そのため、熱膨張率の異なる上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８とハウジング１０３であっても、両者は一体として膨張、収縮をする。
即ち、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８とハウジング１０３とは膨張、収縮を繰り返しても、その位置関係はずれることはない。
【００１２】
しかしながら、実際は、図１０に示すように、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８とハウジング１０３との位置関係にずれが生じることがあった。
即ち、図１０（ａ）に示す初期の状態から真空ポンプの運転を開始し、圧縮熱により上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８、ハウジング１０３が高温になると、図１０（ｂ）に示すように上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８及びハウジング１０３が膨張する。
このとき、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８の熱膨張率が大きく、かつハウジング１０３の熱膨張率が小さく、しかも、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８及びハウジング１０３に形成されたボルト貫通穴の径とボルトの径との間に、例えば０．５ｍｍ程度の寸法公差があるため、両者の位置関係にずれが生じる。
【００１３】
そして、真空ポンプの運転が終了し、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８、ハウジング１０３が冷却されると、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８とハウジング１０３の位置関係がずれた状態で収縮することがある。
この位置関係のずれの原因については、未だ解明されていないが、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８と、ハウジング１０３との間の摩擦力等の影響からではないかと推察される。
【００１４】
そして、いずれにしても、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８とハウジング１０３との位置関係がずれた状態で収縮し、この位置関係のずれは、膨張、収縮を繰り返すにしたがって大きくなり、最終的に図１０（ｃ）に示すように、ハウジング１０３内に収容されているスクリューロータ１０４，１０５がハウジング１０３と接触し、真空ポンプとして使用できなくなることがあった。
【００１５】
この課題を解決するためには、上端面フランジ１１７，下端面フランジ１１８及びハウジング１０３に形成されたボルト貫通穴の径とボルトの径との間の寸法公差を、スクリューロータ１０４、１０５とハウジング１０３の内壁面１０３ａとの間の隙間（例えば数十ミクロンから数百ミクロン）以下にすれば、解消することが可能と推察される。しかしながら、寸法公差を前記隙間以下のなすことは、実際問題として製造上困難である。
【００１６】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、端面フランジ、ハウジングが熱膨張、収縮を繰り返しても、ロータに形成された径方向外方に突出する歯部がハウジングに接触するこのとのない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】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかる真空ポンプは、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプであって、前記ハウジングの端部に設けられ、ハウジングの熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する材料で形成された端面フランジと、前記ハウジングに設けられ、前記端面フランジのロータ軸直角方向周面に接する規制手段とを備え、前記ハウジングと端面フランジとが規制手段によって、ロータ軸直角方向に、一体に膨張することを特徴としている。
【００１８】
このように、前記ハウジングと端面フランジとが規制手段によって一体に膨張するため、端面フランジとハウジングの位置関係がずれることはなく、端面フランジ、ハウジングが熱膨張、収縮を繰り返しても、ロータに形成された径方向外方に突出する歯部がハウジングに接触することはない。
【００１９】
ここで、前記規制手段は、前記ハウジングのロータ軸直角方向周面と端面フランジのロータ軸直角方向周面とに接する規制板であって、前記規制板は固定手段によってハウジングに固定されていることが望ましい。
また、前記規制手段は、前記ハウジングの軸方向に突出した突起部であって、前記突起部のロータ軸直角方向周面が、端面フランジのロータ軸直角方向周面に接していることが望ましい。このように、ハウジングと一体に規制手段を設けても良い。
【００２０】
また、前記固定手段は、規制板に形成されたボルトを挿通するための貫通穴と、前記ハウジングに形成されたねじ孔とを備え、前記ボルトをロータ軸直角方向から前記ねじ孔に螺合させることにより、規制板をハウジングに固定することが望ましい。このように、前記ボルトをロータ軸直角方向から螺合させることができるため、作業性が良く、容易に規制板を取り付けることができる。
【００２１】
更に、前記規制板の断面がＬ字形状に形成され、前記規制板突出部によって形成されるため空間部にシムリングが介装され、前記規制板がシムリングを介してハウジングのロータ軸直角方向周面に接すると共に、前記規制板の突出部が、圧接しない状態で端面フランジのロータ軸直角方向周面に接することが望ましい。
このように、規制板がシムリングを介してハウジングのロータ軸直角方向周面に接すると共に、規制板の突出部が圧接しない状態で端面フランジのロータ軸直角方向周面に接するため、この初期状態をハウジング、端面フランジに圧縮力あるいは引張力が作用しない状態とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、端面フランジ、ハウジングが熱膨張、収縮を繰り返しても、ロータに形成された径方向外方に突出する歯部がハウジングに接触するこのとのない真空ポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。尚、図１は一実施形態の概略断面図、図２は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの平面図、図３は図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの上部左側面図、図４は図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの上部右側面図、図５は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底面図、図６は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底部右側面図、図７は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底部左側面図、図８は、図１に示した一実施形態の要部拡大図である。
【００２４】
図１に示すように、この真空ポンプ１は、従来の真空ポンプと同様に、反応室に接続された排気管に接続される吸気口２および排気口３を形成したハウジング４を備えている。このハウジング４内には、所定のクリアランス（微小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう平行に、一対のスクリューロータ５、６が収納されている。
【００２５】
また、このハウジング４の上下端部には、上端面フランジ７及び下端面フランジ８が取り付けられ、一対のスクリューロータ５、６が収納される真空ポンプ内部を封止している。前記ハウジング４は前記上端面フランジ７，下端面フランジ８よりも熱膨張率の小さな材質により構成されている。
【００２６】
そしてまた、図示しないが従来の真空ポンプと同様に、これらハウジング４および一対のスクリューロータ５、６の間には、軸受け及び軸穴封止用のシール部材が設けられている。更に、図示しないが、スクリューロータ５、６に一体的に装着された同期歯車が設けられ、前記スクリューロータ５の一端には、モータ等の駆動手段が設けられている。
【００２７】
また、一対のスクリューロータ５、６とは、ハウジング４の内壁面４ａに対して所定のクリアランス、例えば数十ミクロンから数百ミクロンの隙間を隔てる外径寸法および軸方向長さを有している。そして、ハウジング４と一対のスクリューロータ５、６の噛合部分で仕切られた、複数の螺旋形状の作業室が形成され、スクリューロータ５、６の回転によって回転軸の軸方向に前記作業室が移動するように構成されている。
【００２８】
また、図１に示すように、ハウジング４と上端面フランジ７、下端面フランジ８の位置づれを防止する規制板９，１０，１１，１２が設けられている。この規制板９，１０，１１，１２はボルト２０によってハウジング４に取り付けられている。
この規制板９，１０は、図１乃至図４に示すように、ハウジング４の上部に相対向して、ボルト２０によって取り付けられている。ここで、前記規制板９は矩形板状に形成されているが、規制板１０は吸気口２を跨ぐ門型形状に形成されている。
【００２９】
同様に、規制板１１，１２は、図１、図５乃至図７に示すように、ハウジング４の下部に相対向して、ボルト２０によって取り付けられている。ここで、前記規制板１２は矩形板状に形成されているが、規制板１１は吸気口３を跨ぐ門型形状に形成されている。
【００３０】
尚、図２に示すように、上端面フランジ７とハウジング４とは、基準ピン２１によって位置規制がなされると共に、ボルト２２によって固定されている。同様に、図５に示すように、下端面フランジ８とハウジング４とは、基準ピン２３によって位置規制がなされると共に、ボルト２４によって固定されている。
【００３１】
更に、規制板９，１０，１１，１２の取付け構造について、図８に基づいて説明する。図８は規制板９を示した図であって、他の規制板１０，１１，１２の取付け構造も、規制板９の取付け構造と同一であるため、以下の説明にあっては、規制板９の取付け構造を例にとって説明する。
図８に示すように、前記規制板９は、ハウジング４のロータ軸直角方向の外周面と上端面フランジ７のロータ軸直角方向の外周面とに接触している。この規制板９を固定するためのボルト２０は、ロータ軸直角方向から規制板９に形成された貫通穴９ａを挿通し、ハウジング４に形成されたねじ孔４ｂにロータ軸直角方向から螺合している。
このように、ボルト２０をロータ軸直角方向から取り付けることができるため、作業性が良い。
【００３２】
前記規制板９は断面がＬ字形状に形成され、その突出部９ｂが端面フランジ７の周面に接触している。また、前記突出部によって形成された空間部９ｃにはシムリング３０が介装されている。
このシムリング３０は、規制板９の突出部９ｂが圧接力ゼロの状態で端面フランジ７の外周面に接するように、規制板９を取り付けるための調整部材である。
【００３３】
このシムリング３０を取り付けるには、まず、前記空間部９ｃ内に、この空間部９ｃの深さ寸法以上の厚さのシムリング３０を配置し、前記ボルト２０によって規制板９をハウジング４の外周面に取り付ける。
次に、前記端面フランジ７の外周面と規制板９の突出した突出部９ｂとの間に生じる隙間の幅寸法を測定する。
そして、前記シムリング３０の厚さ寸法からこの隙間の幅寸法を引き、実際に配置するシムリング３０の厚さを決定する。
【００３４】
このようにして厚さ寸法が決定されたシムリング３０を空間部９ｃ内に収容し、前記ボルト２０によって規制板９をハウジング４の外周面に取り付ける。このとき、前記ボルト２０によってシムリング３０が、がたつくことなく空間部９ｃに収納されると、前記規制板９の突出部９ｂは端面フランジのロータ軸直角方向周面に対して、圧接力が略ゼロの状態で接することになる。
【００３５】
このように構成された真空ポンプにあっては、モータ等の駆動手段によってスクリューロータ５，６が回転すると、ハウジング４とスクリューロータ５，６の噛合部分で仕切られた作業室が、吸気口２側から排気口３側に移動する。
これにより、吸気口２から吸気した作業室内の気体（ガス）は排気口３側に移送され、真空ポンプ１から排気される。
【００３６】
このとき、真空ポンプ１は圧縮熱で高温となるが、端面フランジ７，８の材料における熱膨張係数が、スクリューロータ５，６及びロータを覆うハウジング４の材料よりも大きい。そのため、上端面フランジ７，下端面フランジ８の温度上昇が、スクリューロータ５，６およびハウジング４の温度上昇より小さくても、上端面フランジ７，下端面フランジ８は大きく膨張する。
しかしながら、前記規制板９，１０，１１，１２によって端面フランジ７，８の膨張は規制され、ハウジング４と共に一体となってロータ軸直角方向に膨張する。なお、この高温下の膨張状態にあっては、前記規制板９，１０，１１，１２によって、上端面フランジ７，下端面フランジ８は圧縮力を受け、ハウジング４は引張力を受けている。
【００３７】
また、真空ポンプの運転が終了し、上端面フランジ７、下端面フランジ８、ハウジング４が冷却されると、上端面フランジ７，下端面フランジ８の圧縮力及びハウジングの引張力は徐々に弱まり、上端面フランジ７，下端面フランジ８とハウジング４は収縮し、初期の状態に戻る。
このように、上端面フランジ７，下端面フランジ８とハウジング４は離れることなく、一体となって膨張するため、上端面フランジ７，下端面フランジ８とハウジング４との位置関係のずれは生じず、収縮時にハウジング４内に収容されているスクリューロータ５，６がハウジング４と接触するという弊害を防止できる。
【００３８】
なお、上記実施形態にあっては、ハウジングと別部材の規制板を用いた場合を説明したが、前記ハウジングのロータ軸方向に突起部を突出して形成し、規制板として用いても良い。即ち、ハウジングに一体に形成された突起部のロータ軸直角方向の周面を、端面フランジのロータ軸直角方向周面に接しているようになしても、前記した実施形態と同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、径方向外方に突出する歯部を有する一対のロータの回転により、両ロータを覆うハウジングに吸入されるガスを圧縮して排出する真空ポンプに好適に用いることができ、この真空ポンプは、例えば、電子部品の製造分野、半導体製造分野において好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明にかかる一実施形態の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの平面図である。
【図３】図３は図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの上部左側面図である。
【図４】図４は図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの上部右側面図である。
【図５】図５は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底面図である。
【図６】図６は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底部右側面図である。
【図７】図７は、図１に示した一実施形態にかかる真空ポンプの底部左側面図である。
【図８】図８は、図１に示した一実施形態の要部拡大図である。
【図９】図９は従来の真空ポンプの断面図である。
【図１０】図１０は従来の真空ポンプの課題を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      真空ポンプ
２      吸気口
３      排気口
４      ハウジング
５      スクリューロータ
６      スクリューロータ
７      上端面フランジ
８      下端面フランジ
９      規制板
１０    規制板
１１    規制板
１２    規制板
２０    ボルト
３０    シムリング
【図１】
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【図２】
2007177724.tif 000004
【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】
2007177724.tif 000009
【図８】
2007177724.tif 000010
【図９】
2007177724.tif 000011
【図１０】
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