(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング（１）内に少なくとも２個のロータ（４、５）が配設されており、それらロータが互いに無接触状態で運動することによって排気チャンバ（８）が画成され、ポンプで排気すべき対象媒体が該排気チャンバ（８）を介して輸送されるようにしてあり、
少なくとも１個のロータ（４）がドラム形に形成されており、駆動機構が外側回転子形モータとして構成されており、該駆動機構の回転子（１３）が前記ドラム形ロータ（４）の内周面に取り付けられ、この回転子（１３）に対向する該駆動機構の固定子（１２）が前記ドラム形ロータ（４）の内側でポンプに固設されている複軸真空ポンプにおいて、該ポンプが軸心方向に列設された複数のポンプ段を備えており、該ドラム形のロータ（４）の一端は閉じており、該ロータ（４）を支持する軸受け（３１，３３）は該ロータ内にて固定シャフト（１０）に取付けられていることを特徴とする複軸真空ポンプ。
【請求項２】
前記複数のポンプ段の個々のポンプ段の間に無接触形シール機構（２２）が装備されており、該無接触形シール機構（２２）は、ポンプ段の間の逆流を防止するスクリューシャフト形ポンプとして構成されていることを特徴とする請求項１記載の複軸真空ポンプ。
【請求項３】
連動機構収容室（１９）と、それに隣接する排気チャンバ（８）との間に、封止ガス注入口（２３）が設けられており、該封止ガス注入口（８）は、周溝（２４、２５）を介して、多孔質材料製の封止ガス用シール部材（２６、２７）に連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の複軸真空ポンプ。
【請求項４】
軸受部に潤滑油を供給するために、前記補助ロータ（５）の内側に一対のスクリューシャフト形ポンプ（２０、２１）を装備してあり、それら一対のスクリューシャフト形ポンプ（２０、２１）が、軸心方向で互いに向かい合う向きにポンプ作用を発生して各スクリューシャフト形ポンプの中間から潤滑油を吐出するように、対称形に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の複軸真空ポンプ。
【請求項５】
軸受部への潤滑油の供給が、前記シャフト（９、１０）に形成された孔（４２、４３）を介して行われるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の複軸真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複軸真空ポンプに関するものであり、より詳しくは、ポンプケーシング内に少なくとも２個のロータが配設されており、それらロータが互いに無接触状態で運動することによって排気チャンバが画成され、ポンプで排気すべき対象媒体が該排気チャンバを介して輸送されるようにしてある複軸真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書に記載する複軸真空ポンプは、例えば化学工業や半導体工業等の産業分野において、乾式ポンプシステムとして広く用いられている種類の複軸真空ポンプである。湿式ポンプでは、潤滑、封止、それに死容積の低減等のために排気チャンバ内に油が入れられているが、乾式ポンプシステムの特徴は、排気チャンバ内に油が存在していないことにある。そのため、乾式ポンプシステムを用いれば、炭化水素を全く含まない真空が得られる。また、この種のポンプでは、所望のポンプ特性を得るために、直列に接続した複数のポンプ段を単一のケーシング内に収容した構成とすることがある。
【０００３】
従来の一般的な複軸真空ポンプとして、単一のポンプケーシング内に、ピストン作用を発生するロータを２個または３個以上収容して、それらロータを回転させるようにしたものがある。それらロータは、夫々の軸に取り付けられており、それら軸は、両端または一端が軸受で支持されている。更に、連動機構を介してそれらロータの回転運動を同期させることによって、それらロータどうしが互いに接触することなく、それらロータどうしの間に非常に小さな間隙が維持された状態で、定速の排気が行われるようにしている。軸受部及び連動機構は適当なシール機構を用いて排気チャンバから隔離しておく必要があり、これが必要であるのは、１つには、油等の潤滑剤が排気チャンバに入るのを防止するためであり、もう１つには、ポンプで排気しようとする対象ガスが有害なガスであって、そのガスが連動機構収容室や軸受部へ侵入すると、潤滑剤を汚染したり分解したりするおそれがある場合に、その侵入を防止するためである。このシール機能をより効果的なものにするために、封止ガスを用いるということも行われている。
【０００４】
また従来は、ポンプを駆動するための駆動用モータはポンプケーシングの外側に取り付けられていた。従って、この駆動用モータをポンプの主軸に連結するために、主軸をケーシングの外側へ延出させる軸貫通孔が必要とされていた。このようなポンプ構造では、その軸貫通孔にシール機構を装備する必要があり、それには、それなりのコストがかかることはいうまでもない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明した種類の、従来の一般的なポンプでは、構造的に高コストにならざるを得ないことが大きな問題となっていた。またその種のポンプでは、ポンプの寸法が大きいこと、ケーシングを構成する部品の点数が多いこと、それに組立作業が複雑であることも問題となっていた。更に、この従来のポンプ構造では、例えば、個々のポンプ段の間のシール機構や、封止ガス装置、それに潤滑油供給機構等の、ポンプに付随する様々な重要な構造部分も、その機能が不十分であることがしばしばあり、それらについても改善が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、以上に説明した様々な欠点を持たない乾式複軸真空ポンプを提供することにある。また、それらのうちでも特に、良好なポンプ特性を確保しつつ、省スペースと組立容易性との両方を達成し得る、コンパクトなポンプ構造とすることを目指したものである。また更に、このポンプ構造は、シール機構、封止ガス装置、それに潤滑油供給機構等の、ポンプに付随する様々な構造部分についても、それらを、この新規なポンプ構造に適合したものとすることを目指したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の複軸真空ポンプは、ポンプケーシング内に少なくとも２個のロータが配設されており、それらロータが互いに無接触状態で運動することによって排気チャンバが画成され、ポンプで排気すべき対象媒体が該排気チャンバを介して輸送されるようにしてある複軸真空ポンプにおいて、少なくとも１個のロータがドラム形に形成されており、駆動機構が外側回転子形モータとして構成されており、該駆動機構の回転子が前記ドラム形ロータの内周面に取り付けられ、この回転子に対向する該駆動機構の固定子が前記ドラム形ロータの中に収容されて、ポンプに固設されていることを特徴としている。また、請求項２ないし請求項９に記載した本発明の複軸真空ポンプは、本発明の特に好適な実施の形態を示したものである。
【０００８】
この種のポンプでは、そのロータが、ポンプの全体積のうちの大きな部分を占めることになる。従来の構造においても、ロータは大きな体積を有する部品であったが、そのロータの内部空間が活用されていなかった。本発明では、少なくとも１個のロータをドラム形に形成し、そのロータの中に駆動機構の全体を収容することで、従来は活用されていなかった空間を有効に利用できるようにしたものである。これによって、ポンプを大幅に小型化することが可能となった。また、軸受部は排気チャンバから隔離されており、軸貫通孔も不要となっている。本発明は更に、本発明の様々な特徴的構造によって得られる、その他の多くの利点を併せ持つものである。それら特徴的構造のうちには、例えば、駆動機構へ電力を供給するための電気配線をメインロータのシャフトに形成した孔に挿通することや、冷却媒体供給管路をメインロータのシャフトの孔によって構成することなどがある。
【０００９】
ロータをドラム形に形成すると、必然的にロータの直径は大きなものとなる。多段ポンプでは、複数のポンプ段が軸心方向に列設されているため、個々のポンプ段どうしの間のシール機構をどのようなものとするかが問題となる。例えば、ラジアル形の軸シール機構を採用すると、直径が大きいために、その摺接面における相対速度が高速となり、過熱及び摩耗現象が発生するおそれがある。また、それらポンプ段の間で逆流が発生しないようにする必要がある。本発明では、これらに対処するために、ポンプ段どうしの間に無接触形シール機構を装備するようにしている。このシール機構は、スクリューシャフト形ポンプとして構成されており、そのポンプ作用によって圧力差を発生させることで、逆流を防止するようにしたものである。
【００１０】
潤滑油が排気チャンバの中へ侵入するのを確実に防止するために、並びに、これとは逆にプロセスガスが連動機構収容室の中へ侵入するのを確実に防止するために、連動機構収容室とそれに隣接する排気チャンバとの間に、封止ガスを注入するようにしている。これに関連した重要な問題として、その封止ガスの流量調整をどのようにして行うかということがある。封止ガスとしては一般的に不活性ガスが用いられるため、封止ガス消費量をできるだけ低く抑える必要がある。また一方では、封止ガスの流量を低くし過ぎると封止機能が不良となるおそれがあるため、そのような事態も生じないようにする必要がある。従来は、これら条件を満足するためには、種々の不活性ガス調製装置（圧力レギュレータ、流量制御器、及び流量センサ）が必要とされていた。これに対して本発明においては、封止ガスによるシール機構に用いるシール部材を、多孔質材料で製作したものとすることで、封止ガス消費量の最適調整を行えるようにした。このシール部材を使用した場合には、そのシール部材の厚さと、そのシール部材の材料の透過性とによって、封止ガス消費量が左右される。これに関して注意すべきことは、封止ガスの供給圧力が低すぎると、封止ガスがそのシール部材の材料を容易に透過できなくなるため、封止ガスの供給圧力をそのような圧力領域よりも高い圧力領域に維持するようにすることである。この構成によれば、封止ガスはシール部材の中を透過する際にその流れが拡散し、そしてシール部材の表面から流出して、シール部材とロータとの間の間隙へ流入する。これによってガス封止機能が得られ、連動機構収容室と排気チャンバとの間での気体の行き来が防止される。
【００１１】
軸受部へ潤滑油を供給するために、一対のスクリューシャフト形ポンプが補助ロータの中に構成されており、それらスクリューシャフト形ポンプは対称的な配置とされている。また、補助ロータから先へ潤滑油を導くために、本発明では、シャフトの内部に孔が形成されている。従って、これらの構造によっても、空間の有効利用が行われている。
【００１２】
このように、本発明にかかるポンプは、良好なポンプ特性を確保しつつ、省スペースと組立容易性との両方を達成し得る、コンパクトなポンプ構造を有するものである。また更に、電気配線構造、シール機構、冷却媒体供給機構、封止ガス装置、それに潤滑油供給機構等の、ポンプに付随する様々な構造部分も、この新規なポンプ構造に適合した構造となっている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
これより図１及び図２を参照しつつ、二軸真空ポンプとして構成された実施の形態に即して本発明を更に詳細に説明して行く。尚、以下の説明で言及する２本の軸のうち、第１軸は作動軸として構成されており、以下、これを「メインロータ」という。また、第２軸は補助軸として構成されており、以下、これを「補助ロータ」という。
【００１４】
図示の如く、ポンプケーシング１は、吸入フランジ２及び排気口３を備えており、このポンプケーシング１の中に、メインロータ４及び補助ロータ５が収容されている。メインロータ４は軸受３１及び３３によって支持されており、補助ロータ５は軸受３２及び３４によって支持されている。メインロータ４の外周形状は、ピストン作用を発生する凸部（ピストン部）６を２つ備えた形状であり、それら凸部６が排気チャンバ８の中で周回運動をする。それら凸部６に対応するように、補助ロータ５の外周形状は、凹部７を２つ備えた形状となっている。メインロータ４と補助ロータ５とが協働することで、周知の方式でポンプ作用が発生する。メインロータ４と補助ロータ５とは、いずれも、ドラム形の中空体として形成されている。このポンプ構造によれば、ポンプに付随する様々な構造部分をロータの中に収容することができる。具体的には、メインロータ４の中には駆動機構を収容してあり、この駆動機構は、外側回転子形モータとして構成されている。この駆動機構の回転子１３は、ドラム形メインロータ４の内周面に取り付けられている。また、この駆動機構の固定子１２は、ドラム形メインロータ４の中に収容されており、回転子１３に対向してポンプに固設されている。軸受３１及び３３は、メインロータ４の中に収容されてシャフト９に取り付けられており、また軸受３２及び３４は、補助ロータ５の中に収容されてシャフト１０に取り付けられている。シャフト９及び１０は、夫々カラー部材１７及び１８を介してポンプケーシング１に固定されている。歯車１４及び１５で構成した連動機構が、連動機構収容室１９収容されており、この連動機構によって、メインロータ４のロータ運動が、補助ロータ５へ伝達される。駆動機構の固定子１２に電力を供給するための電気配線３７が、メインロータ４のシャフト９に形成された孔に挿通されており、また、同じくメインロータ４のシャフトに形成された別の孔によって、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給機構３８が構成されている。
【００１５】
図２に示した、多段ポンプとした実施の形態では、軸心方向に列設された複数のポンプ段の、そのポンプ段どうしの間に、無接触形シール機構２２が装備されている。このシール機構は、ポンプ段の間の逆流防止機能を果たすスクリューシャフト形ポンプとして構成されている。
【００１６】
連動機構収容室１９と、それに隣接する排気チャンバ８との間を封止するために、封止ガス注入口２３から封止ガスを注入するようにしており、封止ガスはそこから、周溝２４及び２５を介して、封止ガス用シール部材２６及び２７へと流れる。封止ガス用シール部材２６及び２７は多孔質材料で製作されており、この封止ガス用シール部材の材料を適切に選択し、また、この封止ガス用シール部材の寸法形状を適切に定めることで、封止ガスの流量調整が可能である。
【００１７】
軸受部３１及び３３、並びに軸受部３２及び３４への潤滑油の供給は、補助ロータ５の内部に設けた一対のスクリューシャフト形ポンプ２０及び２１によって行われている。それら一対のスクリューシャフト形ポンプ２０及び２１は、対称的に構成されており、軸心方向で互いに向かい合う向きにポンプ作用を発生するため、それらの中間から潤滑油が吐出される。こうして吐出された潤滑油が、シャフト９に形成されている孔４２を介して、またシャフト１０に形成されている孔４３を介して、夫々の軸受部へ供給されるようにしてある。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良好なポンプ特性を確保しつつ、省スペースと組立容易性との両方を達成し得る、コンパクトな構造の複軸真空ポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる複軸真空ポンプの横断面図である。
【図２】本発明にかかる多段複軸真空ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
１  ポンプケーシング
４  メインロータ
５  補助ロータ
９、１０  シャフト
１２  固定子
１３  回転子
３１、３２、３３、３４  軸受
【図１】
0004282809.tif 000002
【図２】
0004282809.tif 000003