JPH04203386A - スクリユー真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空槽の排気装置に係り、特に、ロータの接
触による異常発生時に被害を最小限に食い止めるのに好
適なスクリュー真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来、大気圧から排気できるスクリュー真空ポンプの歯
形形状としてスクリュー式圧縮機に多用されているもの
と同様の多条ねじて干渉の無い歯形と実開昭６３−１４
８８４号公報にある一条あるいは二条の角ねじによる歯
形（矩形歯形と呼ぶことにする）が知られている。これ
ら二種類の歯形はそれぞれ一長一短あり、真空ポンプの
用途に応じて使い分けられている。

真空ポンプの気体を排出する原理を述べる。スクリュー
ロータの表面に刻まれた歯溝はスクリューロータを収納
しているケーシングのボア面に囲まれて、螺旋状の空間
を形成する。この空間は他方のスクリューロータの歯に
よって複数の作動室と呼ぶ空間に分割される。スクリュ
ーロータを回転させると作動室は軸方向に移動する。作
動室が端面まで移動するとボア端面があるので、ボア端
面が作動室の一端を塞ぎ、作動室容積を縮小させる。作
動室容積がある値まで縮小した時に作動室と吐出口が連
通し、作動室内の気体を吐出する。

二つのスクリューロータは、通常、互いに非接触で同期
をとって回転し、両者の間には僅かなすきまが保たれて
いる。また、スクリューロータとケーシングの間にも僅
かなすきまが保たれている。

これらのすきまは気体の漏れを減らして真空ポンプの性
能を向上させる立場からすれば、小さい方が望ましい。

しかし、すきまが小さすぎると、異常発生時にスクリュ
ーロータ同士、あるいは、スクリューロータとケーシン
グが接触しやすい、［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術では、異常発生時にスクリューロータどう
し、あるいはスクリューロータとケーシングが接触する
と、互いに削りあって粉塵を発生させ、その粉塵が吸入
管を逆流して真空槽を汚染する心配があった。真空槽の
内部は粉塵を極度に嫌う環境であり、逆流した粉塵の浸
入は阻止せねばならない。

本発明の目的は異常発生時にたとえスクリューロータ同
士、あるいは、スクリューロータとケーシングが接触し
て粉塵を発生させても、粉塵が吸入管を逆流して真空槽
を汚染することのないスクリュー真空ポンプを実現させ
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を実現するために、本発明は、スクリュー真空
ポンプを以下のように構成する。

第一の手段として、まず、スクリューロータとケーシン
グは鉄やニッケルなどの強磁性体を主成分とした材料で
作る。外部の真空槽とケーシングの吸入口とは吸入管で
接続する。吸入管はスクリュー真空ポンプの一部である
。吸入管内部に磁場を発生する機構を吸入管の内部ある
いは周囲に設ける。磁場を発生する機構は永久磁石、電
磁石、あるいは、それらをハイブリッド化したものなど
を用いればよい。

磁場を発生する機構として電磁石を用いた場合には常時
電流を流す必要が無く、真空ポンプに異常が発生した時
のみ、電流を流して磁度を形成すればよい。この時は真
空ポンプに異常検出装置を備える必要があるが、モータ
の過負荷検出装置を兼用してもよい。

この手段に代わり、次の述べる第二の手段を用いてもよ
い。スクリューロータとケーシングの材質は任意である
。吸入管にバルブを設けてヘリウムやアルゴンなどの不
活性ガスあるいは他の気体からなるパージガスの導入口
とする。このバルブは、通常、閉めておく。本手段では
前記異常検出装置を備え、異常検出信号によってバルブ
が開かれる機構を備えておく。

［作用］ 第一の手段は次のように作用する。すなわち、二つのス
クリューロータどうし、あるいはスクリューロータとケ
ーシングのボア壁面が何らかの原因で接触するとそれら
の表面が削られ、粉塵となって拡散する。接触の原因は
、スクリュ真空ポンプへ供給される冷却水が途絶、ある
いは１、温度が急激に変化して、熱バランスが大きく崩
れた場合、外部から振動や衝撃を加えられた場合、スク
リューロータ表面に物質が付着して回転バランスが崩れ
た場合などが考えられる。発生した粉塵の多くは気体の
流れにのって吐出口より外部へ出ていくことが期待され
るが、一部は逆流して吸入口から吸入管を通って真空槽
へ向かう。しかし、吸入管の内部には磁場がかけられて
おり、強磁性体の粉塵は真空槽へ到達する以前に一定の
方向へ吸い寄せられて吸着される。従って、真空槽へ到
達する粉塵はほとんどありえない。

第二の手段は次のように作用する。すなわち、二つのス
クリューロータどうし、あるいはスクリューロータとケ
ーシングのボア壁面の接触が異常検出装置によって検出
されると、吸入管の途中に設けたバルブが開かれ、パー
ジガスが流入する。

するとほとんど流れの無かった吸入管の内部には真空拍
からスクリュー真空ポンプへ向かう方向の強い流れが生
じる。この流れによって発生した粉塵の逆流は阻止され
る。スクリュー真空ポンプの内部でも、この流れは続き
、粉塵は流れにのって吐出口から外部に放出されるので
問題なくなる。

〔実施例］ 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第一の実施例のスクリュー真空ポンプ
の断面図である。−条の左ねじの矩形歯形を持ったスク
リューロータ１と右ねじの矩形歯形を持ったスクリュー
ロータ（紙面臭の方向にあり図せず）が噛み合い、ケー
シング２に収納されている。スクリューロータｌと右ね
じのスクリューロータはケーシング２の内壁、すなわち
、ボア３は僅かなすきまをはさんで接触しない。各々の
スフリュータロータの歯溝はボア面と他方スクリューロ
ータの歯によって閉じられて作動室１４と呼ばれる空間
を形成している。二つのスクリューロータは突き通して
固定されたシャフト４を上軸受５と下軸受６によって軸
支され、また、軸シール７が上軸受５の上側に備えられ
て潤滑油や空気の出入りを阻止する。シャフト４には同
期歯車８が具えられ、それらが噛み合って回転すること
により、回転動力を伝達し、二つのスクリューロータの
回転同期を維持する。同期歯車８にはまた電動機１０の
出力軸に締結された駆動歯車９が噛み合う。電動機１０
によって発生した回転を増速しでスクリューロータへ伝
える。

ケーシング２の上部には吸入口１１が設けられ、吸入管
１２で真空槽２ｏと結合されている。吸入管１２はアル
ミニウムやプラスチック等の磁束に対して透明な材質で
作られる。吸入管１２の中間を挾み込むように、永久磁
石１５が設けられている。永久磁石１５はＵ型磁石で紙
面奥の方向でＮ極とＳ極がつながっている。永久磁石１
５のＮ極からＳ極へ向かう磁束１６が吸入管１２を通り
抜けるので、吸入管１２の内部には強い磁界が発生する
。

本スクリュー真空ポンプは次に示すように働く。

電動機１０によって発生した回転を歯車によって増速し
でスクリューロータ１へ伝える。二つのスクリューロー
タの回転で作動室１４は下方向へ移動し、内部に閉じ込
めた気体を上から下へ移送する。この働きによって真空
槽２０の内部の空気を掻きだすことができる。

通常二つのスクリューロータどうし、あるいはスクリュ
ーロータとボア壁面３の間には微小なすきまが設けられ
ており、互いに接触することはない。しかし、スクリュ
ー真空ポンプへ供給される冷却水が途絶あるいは温度が
急激に変化して、熱バランスが大きく崩れた場合、外部
から振動や衝撃を加えられた場合、スクリューロータ１
表面に物質が付着して回転バランスが崩れた場合などは
接触する可能性がある。接触自体が通常の動作ではない
ので、連続して接触がおこる時にはスクリュー真空ポン
プを非常停止させ、真空槽２０との配管も閉じて非常停
止の影響を広げないようにする。しかし、その前に接触
によってスクリューロータｌやボア壁面３の表面が削ら
れ、粉塵となって拡散してしまう。発生した粉塵の多く
は気体の流れにのって吐出口より外部へ出ていくことが
期−８＝ 待されるが、一部は逆流して吸入口１１から吸入管１２
を通って真空槽２０へ向かう。真空槽２０の内部は清浄
に保たれており、粉塵の流入を極度に嫌う。

ここで、吸入管１２の内部には磁場がかけられており、
強磁性体の粉塵は真空槽へ到達する以前に磁束１６の方
向へ吸い寄せられて吸入管１２の内壁に吸着される。従
って、真空槽２０へ到達する粉塵はほとんどありえず、
真空槽２０の内部を清浄に保つことができる。

本実施例において、永久磁石１５は吸入管１２の外側に
配置したが、永久磁石１５の一部あるいは全体を吸入管
１２の内部に配置してもよい。また、複数の永久磁石を
用いて磁束１６を強化してもよい。吸入管１２の磁場を
かけられている近辺には粉塵が蓄積するので、管をその
部分のみ広くしたり、あるいは凹部を内面に形成して粉
塵を収納し、流路を確保するとよい。

本実施例によれば従来スクリュー真空ポンプを大きく改
造することなく、簡単に本発明の目的を達成することが
できる。

以下、本発明を第２図を用いて説明する。

第２図は本発明の第二の実施例のスクユー真空ポンプの
断面図である。第一の実施例と共通する部分については
説明を省略する。モータ１０はインバータ３０から電力
を供給されて回転する。インバータ３０には電流監視機
能が内蔵されており、モータ１０が過負荷運転になると
自動的に停止する。また過負荷運転の情報は外部にも取
り出せ、そのための配線をリレー３１へ導いておく。リ
レー３１は過負荷運転の情報により電磁石３５へ電流を
入切する。

二つのスクリューロータどうし、あるいはスクリューロ
ータとボア壁面３の間が接触すると回転抵抗が急激に大
きくなり、モータ１０が過負荷運転になる。そのことを
インバータ３０が感知すると、モータ１０を自動的に停
止させ同時にリレー３１を働かせて電磁石３５へ電流を
送る。電磁石３５は電流によって磁場を発生し、粉塵を
吸着させる。

本実施例によれば、通常時には無用の磁場をかけること
はなく、また、吸入管１２の西面に蓄積した粉塵を除去
することは電流を切るだけで簡単にすむ効果がある。

以下、本発明を第３図に基づいて説明する。

第３図は本発明の第三の実施例のスクリュー真空ポンプ
の断面図である。第一、第二の実施例と共通する部分に
ついては説明を省略する。吸入管】２の途中にパージガ
スの注入口４２が設けられ、バルブ４ｏを経由してパー
ジガス源４１につながっている。パージガス源４１は、
例えば、ヘリウムガスなどの不活性ガスの高圧容器で、
バルブ４０を開く圧力差からパージガスは吸入管１２内
部へ自噴する。リレー３１はインバータ３０が発した過
負荷運転の情報により電流を流してバルブ４０を開閉さ
せる。

二つのスクリューロータ同士、あるいはスクリューロー
タとボア壁面の３の間が接触すると回転抵抗が急激に大
きくなり、モータ１０が過負荷運転になる。そのことを
インバータ３０が感知する一１１＝ と、モータ１０を自動的に停止させ同時にリレー３１を
働かせてバルブ４０を開く。するとパージガスはパージ
ガス源４１から吸入管１２内部へ自噴する。モータ１ｏ
が停止するよりもパージガスの注入が早いので、パージ
ガスは吸入口１１へ向い、逆流して来る粉塵を押し流す
。従って、真空槽２０へ到達する粉塵はほとんどありえ
ず、真空槽２０の内部を清浄に保つことができる。パー
ジガスは真空槽２０を汚染しない性質の物が選ばれる。

本実施例によれば、磁気を使わずに本発明の目的を達成
することができる。また、磁気部品に比較してバルブは
小さくて軽いので、機器を小型化することができる。

［発明の効果〕 本発明によれば、異常発生時にたとえスクリューロータ
どうし、あるいはスクリューロータとケーシングが接触
して粉塵を発生させても、粉塵が吸入管を逆流して真空
槽を汚染することのないスクリュー真空ポンプを実現さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２は本発明の第
二の実施例の断面図、第３図は本発明の第三の実施例の
断面図である。 １・・・スクリューロータ、２・・・ケーシング、３・
・・ボア、４・・シャフト、５・・・上軸受、６・・・
下軸受、７・・・軸シール、８・・・同期歯車、１０・
・・電動機、】Ｊ・・・吸入口、１２・・・吸入管、１
４・・・作動室、１５・・永久磁石、１６・・・磁束、
２０・・・真空槽、３０・・インバータ、３１・・・リ
レー、３５・・・電磁石、４０・・・バルブ、４１・・
・パージガス源、４２・・・注入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平行をなす二軸の周りを微少なすきまをはさんで非
   接触を保ちながら、互いにかみあって反対方向に同期し
   て回転し、互いにねじれの向きが逆である歯が刻まれる
   ている二つのスクリューロータと、吸入口と吐出口をも
   ち、かつ、互いに共有する空間を持ち、前記二つのスク
   リューロータをそれぞれ収容する一組のボアをもったケ
   ーシングを備えたスクリュー真空ポンプにおいて、 前記スクリューロータと前記ケーシングの少なくとも一
   方は鉄などの強磁性体を主成分とした材料で作られてお
   り、前記吸入口に接続された吸入管内部に磁場を発生す
   る機構を設け、前記磁場は前記吸入管の内部を浮遊する
   強磁性体の粉体を定められた方向に吸引し、定められた
   位置に吸着できるのに十分な強さを持つことを特徴とす
   るスクリュー真空ポンプ。