JPH055492A - 流体回転装置 - Google Patents
流体回転装置Info
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- JPH055492A JPH055492A JP3158512A JP15851291A JPH055492A JP H055492 A JPH055492 A JP H055492A JP 3158512 A JP3158512 A JP 3158512A JP 15851291 A JP15851291 A JP 15851291A JP H055492 A JPH055492 A JP H055492A
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- fluid
- rotation
- housing
- chamber
- rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
- F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
- F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
- F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
- F04C29/0085—Prime movers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/40—Electric motor
- F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 真空ポンプやコンプレッサなどの流体回転装
置において、ギヤを用いた接触型の同期回転で２ロータ
を駆動する従来の課題を解決し、ロータの高速回転が可
能であり、メンテナンス不要で、クリーン化および小型
化が容易で信頼性に優れた特性を持つ流体回転装置を提
供することを目的とする。 【構成】 独立したモータ６，７によって駆動されるロ
ータ４，５を備え、ロータリエンコーダ８，９を用いた
非接触方式によりロータ４，５の回転を同期制御する。
ハウジング１に形成された吸入室５７と吐出室５８を連
通するバイパス通路５６には電磁弁５９が設けられてお
り、起動時、電磁弁５９によりバイパス通路を開放し、
起動時の負荷トルク変動による同期制御の不安定性を解
消して高速・高制度の同期制御を容易にし、信頼性に優
れた流体回転装置が得られる。
置において、ギヤを用いた接触型の同期回転で２ロータ
を駆動する従来の課題を解決し、ロータの高速回転が可
能であり、メンテナンス不要で、クリーン化および小型
化が容易で信頼性に優れた特性を持つ流体回転装置を提
供することを目的とする。 【構成】 独立したモータ６，７によって駆動されるロ
ータ４，５を備え、ロータリエンコーダ８，９を用いた
非接触方式によりロータ４，５の回転を同期制御する。
ハウジング１に形成された吸入室５７と吐出室５８を連
通するバイパス通路５６には電磁弁５９が設けられてお
り、起動時、電磁弁５９によりバイパス通路を開放し、
起動時の負荷トルク変動による同期制御の不安定性を解
消して高速・高制度の同期制御を容易にし、信頼性に優
れた流体回転装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空ポンプやコンプ
レッサなどの流体回転装置に関する。
レッサなどの流体回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１はロータを１個備えた従来のスラ
イディングベーン式真空ポンプの一例を示している。こ
の１ロータ型の真空ポンプでは、ロータ１０１が回転す
ると、このロータに直径方向に挿入された２枚の翼板１
０２，１０２が筒状の固定壁面（ステータ）１０３内を
従動回転するが、そのとき、これらの翼板は、スプリン
グ１０４の作用でロータの半径方向に常に付勢されてい
るため、それぞれの先端が固定壁面に接触しながら回転
する。その結果、翼板で仕切られた固定壁面内の空間１
０５，１０５の容積が変化し、気体に吸入・圧縮作用が
生じて、固定壁面に設けられた吸入口１０６から流入し
た気体が、排出弁を備えた排出口１０７から流出する。
この種の真空ポンプにおいては、翼板１０２の側面およ
び先端と固定壁面１０３とロータ１０１の側面等には内
部リークを防止するための油膜によるオイルシールがな
されている必要がある。しかし、この真空ポンプを、塩
素ガスなどの腐食性の強い反応性ガスを用いるＣＶＤ，
ドライエッチング等の半導体製造プロセスに使用する
と、ガスがシール油と反応してポンプ内に反応生成物が
生じる。そのため、この反応生成物を除去するためのメ
ンテナンス作業を頻繁に行う必要があった。メンテナン
スのたびに、反応生成物を除去するためのポンプのクリ
ーニングと油交換を行ねばならず、その間、プロセスが
停止し稼働率が低下する等の問題があった。また、真空
ポンプ内にシール油を用いる限り、この油が下流側から
上流側に拡散して真空チャンバー内を汚染し、プロセス
性能を劣化させるという問題点もあった。
イディングベーン式真空ポンプの一例を示している。こ
の１ロータ型の真空ポンプでは、ロータ１０１が回転す
ると、このロータに直径方向に挿入された２枚の翼板１
０２，１０２が筒状の固定壁面（ステータ）１０３内を
従動回転するが、そのとき、これらの翼板は、スプリン
グ１０４の作用でロータの半径方向に常に付勢されてい
るため、それぞれの先端が固定壁面に接触しながら回転
する。その結果、翼板で仕切られた固定壁面内の空間１
０５，１０５の容積が変化し、気体に吸入・圧縮作用が
生じて、固定壁面に設けられた吸入口１０６から流入し
た気体が、排出弁を備えた排出口１０７から流出する。
この種の真空ポンプにおいては、翼板１０２の側面およ
び先端と固定壁面１０３とロータ１０１の側面等には内
部リークを防止するための油膜によるオイルシールがな
されている必要がある。しかし、この真空ポンプを、塩
素ガスなどの腐食性の強い反応性ガスを用いるＣＶＤ，
ドライエッチング等の半導体製造プロセスに使用する
と、ガスがシール油と反応してポンプ内に反応生成物が
生じる。そのため、この反応生成物を除去するためのメ
ンテナンス作業を頻繁に行う必要があった。メンテナン
スのたびに、反応生成物を除去するためのポンプのクリ
ーニングと油交換を行ねばならず、その間、プロセスが
停止し稼働率が低下する等の問題があった。また、真空
ポンプ内にシール油を用いる限り、この油が下流側から
上流側に拡散して真空チャンバー内を汚染し、プロセス
性能を劣化させるという問題点もあった。
【０００３】そこで、シール油を用いる必要のないドラ
イポンプとして、たとえば容積型のスクリュータイプの
真空ポンプが開発され、すでに実用されている。図１３
はこのようなスクリュー型の真空ポンプの一例を示して
いる。ハウジング１１１内には回転中心軸を平行にした
ロータが２個設けられており、これら２個のロータ１１
２，１１２は、それぞれの外周面にスクリューが形成さ
れていて、互いの凹部（溝）１１３ａを相手側の凸部１
１３ｂと噛み合わせることにより、両者の間に密閉空間
を作り出している。両ロータ１１２，１１２が回転する
と、この回転に伴い、前記密閉空間の容積が変化して、
吸入・排気作用を行う。
イポンプとして、たとえば容積型のスクリュータイプの
真空ポンプが開発され、すでに実用されている。図１３
はこのようなスクリュー型の真空ポンプの一例を示して
いる。ハウジング１１１内には回転中心軸を平行にした
ロータが２個設けられており、これら２個のロータ１１
２，１１２は、それぞれの外周面にスクリューが形成さ
れていて、互いの凹部（溝）１１３ａを相手側の凸部１
１３ｂと噛み合わせることにより、両者の間に密閉空間
を作り出している。両ロータ１１２，１１２が回転する
と、この回転に伴い、前記密閉空間の容積が変化して、
吸入・排気作用を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、容積型
のスクリュー真空ポンプでは、２個のロータ１１２，１
１２の同期回転はタイミングギヤの働きによっている。
すなわち、モータ１１５の回転は、駆動ギヤ１１６ａか
ら中間ギヤ１１６ｂに伝達され、両ロータ１１２，１１
２の軸に設けられて互いに噛み合っているタイミングギ
ヤ１１６，１１６の一方に伝達される。両ロータ１１
２，１１２の回転角の位相は、これら２個のタイミング
ギヤ１１６，１１６の噛み合いにより調節されている。
この種の真空ポンプでは、このように、モータの動力伝
達と同期回転にギヤを用いているので、前記各ギヤが納
められている機械作動室１１７に満たされた潤滑油が前
記ギヤに供給される構成となっている。また、この潤滑
油がロータを収納する流体作動室１１８に侵入しないよ
うに、両室間にメカニカルシール１１９が設けられてい
る。
のスクリュー真空ポンプでは、２個のロータ１１２，１
１２の同期回転はタイミングギヤの働きによっている。
すなわち、モータ１１５の回転は、駆動ギヤ１１６ａか
ら中間ギヤ１１６ｂに伝達され、両ロータ１１２，１１
２の軸に設けられて互いに噛み合っているタイミングギ
ヤ１１６，１１６の一方に伝達される。両ロータ１１
２，１１２の回転角の位相は、これら２個のタイミング
ギヤ１１６，１１６の噛み合いにより調節されている。
この種の真空ポンプでは、このように、モータの動力伝
達と同期回転にギヤを用いているので、前記各ギヤが納
められている機械作動室１１７に満たされた潤滑油が前
記ギヤに供給される構成となっている。また、この潤滑
油がロータを収納する流体作動室１１８に侵入しないよ
うに、両室間にメカニカルシール１１９が設けられてい
る。
【０００５】このような構成からなる２ロータ型のスク
リュー真空ポンプには、動力伝達と同期回転のために
多数のギヤを必要とし、部品点数が多く装置が複雑化す
る、ギヤを用いた接触型の同期回転であるため高速化
ができず、装置が大型化する、メカニカルシールの摩
耗によるシールの定期的交換がやはり必要であり、完全
なメンテナンスフリーではない、メカニカルシールに
よる摺動トルクが大きいため機械的損失が大きい、等の
問題があった。
リュー真空ポンプには、動力伝達と同期回転のために
多数のギヤを必要とし、部品点数が多く装置が複雑化す
る、ギヤを用いた接触型の同期回転であるため高速化
ができず、装置が大型化する、メカニカルシールの摩
耗によるシールの定期的交換がやはり必要であり、完全
なメンテナンスフリーではない、メカニカルシールに
よる摺動トルクが大きいため機械的損失が大きい、等の
問題があった。
【０００６】このような課題を解決するために、本発明
者らは、独立したモータによって駆動される複数個のロ
ータを備え、ロータリエンコーダ等の回転角および回転
数の検出手段を用いた非接触方式の同期回転により、前
記複数個のモータの回転を同期制御するようになってい
ることを特徴とする容積型の真空ポンプを既に提案して
いる。
者らは、独立したモータによって駆動される複数個のロ
ータを備え、ロータリエンコーダ等の回転角および回転
数の検出手段を用いた非接触方式の同期回転により、前
記複数個のモータの回転を同期制御するようになってい
ることを特徴とする容積型の真空ポンプを既に提案して
いる。
【０００７】この提案により、ロータの高速回転が可能
であり、メンテナンスの必要性がなく、クリーン化およ
び小型化が容易な真空ポンプを提供することができる。
であり、メンテナンスの必要性がなく、クリーン化およ
び小型化が容易な真空ポンプを提供することができる。
【０００８】本発明は前記提案をさらに改良するもの
で、前述した特徴に加えて、広い吸入圧力範囲で排気能
力を損うことなく、耐久信頼性を高め、モータの小型化
が図れる真空ポンプを提供するものである。
で、前述した特徴に加えて、広い吸入圧力範囲で排気能
力を損うことなく、耐久信頼性を高め、モータの小型化
が図れる真空ポンプを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる流体回
転装置は、独立したモータによって駆動される複数個の
ロータを備え、これらの相対運動により流体に吸入・排
気作用を生じさせる真空ポンプ等の流体回転装置におい
て、ロータリエンコーダ等の回転角および回転数の検出
手段を用いた非接触方式の同期回転により、前記複数個
のモータの回転を同期制御するようになっており、かつ
流体の吸入室と吐出室を連通するバイパス通路の開閉手
段を設けたことを特徴とする。
転装置は、独立したモータによって駆動される複数個の
ロータを備え、これらの相対運動により流体に吸入・排
気作用を生じさせる真空ポンプ等の流体回転装置におい
て、ロータリエンコーダ等の回転角および回転数の検出
手段を用いた非接触方式の同期回転により、前記複数個
のモータの回転を同期制御するようになっており、かつ
流体の吸入室と吐出室を連通するバイパス通路の開閉手
段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】個々の回転体をそれぞれ独立したモータで駆動
するとともに、各回転体の同期制御を非接触方式の回転
同期手段により行うようにすると、ギヤによる同期回転
と動力伝達が不要となる。その結果、ギヤ部へのオイル
潤滑が不要となり、装置の高速化が容易となる。この発
明を容積型真空ポンプに適用し、かつ容積型ポンプの上
流側の吸入室と下流側の吐出室を連通するバイパス通路
にその開閉手段を設け、前記容積型ポンプの起動時、前
記バイパス通路を開閉手段により開いて吸入室と吐出室
を連通させ、モータの回転数が所定の一定回転数になっ
たとき、前記バイパス通路を閉鎖して流体の吸入・排気
作用を生じさせることにより、起動時の負荷変動に伴な
う同期制御の不安定性を解消し、耐久信頼性を高めるこ
とができる。また、起動時の大きな負荷トルクの影響が
なく、高速回転時の負荷変動が少なくてすむことから、
モータの小型化を図ることができる。
するとともに、各回転体の同期制御を非接触方式の回転
同期手段により行うようにすると、ギヤによる同期回転
と動力伝達が不要となる。その結果、ギヤ部へのオイル
潤滑が不要となり、装置の高速化が容易となる。この発
明を容積型真空ポンプに適用し、かつ容積型ポンプの上
流側の吸入室と下流側の吐出室を連通するバイパス通路
にその開閉手段を設け、前記容積型ポンプの起動時、前
記バイパス通路を開閉手段により開いて吸入室と吐出室
を連通させ、モータの回転数が所定の一定回転数になっ
たとき、前記バイパス通路を閉鎖して流体の吸入・排気
作用を生じさせることにより、起動時の負荷変動に伴な
う同期制御の不安定性を解消し、耐久信頼性を高めるこ
とができる。また、起動時の大きな負荷トルクの影響が
なく、高速回転時の負荷変動が少なくてすむことから、
モータの小型化を図ることができる。
【００１１】前記容積型真空ポンプにスクリュータイプ
を用いた場合、流体の流れが連続流に近くなるとともに
内部リークの影響が小さくなり、またロータの内部空間
が大きくとれて、この部分を軸受部やモータ等に収納す
る空間として利用することができる。その結果、装置を
コンパクトに構成できる。
を用いた場合、流体の流れが連続流に近くなるとともに
内部リークの影響が小さくなり、またロータの内部空間
が大きくとれて、この部分を軸受部やモータ等に収納す
る空間として利用することができる。その結果、装置を
コンパクトに構成できる。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明にかかる流体回転装置の一実
施例としての容積式真空ポンプを示す。この真空ポンプ
は、ハウジング１内に、第１回転軸２を鉛直方向に収納
した第１軸受室１１と、第２回転軸３を鉛直方向に収納
した第２軸受室１２を備えている。両回転軸２，３の上
端部で筒形ロータ４，５が外側から嵌合されている。各
ロータ４，５の外周面には互いに噛み合うようにしてス
クリュー４２，５２が形成されている。これら両スクリ
ューの互いに噛み合う部分は、容積型真空ポンプ構造部
分Ａとなっている。すなわち、両スクリュー４２，５２
の噛み合い部分の凹部（溝）と凸部およびハウジングの
間に形成された密閉空間が、両回転軸２，３の回転に伴
い周期的に容積変化を起こし、この容積変化により吸入
・排気作用を発揮するようになっているのである。
施例としての容積式真空ポンプを示す。この真空ポンプ
は、ハウジング１内に、第１回転軸２を鉛直方向に収納
した第１軸受室１１と、第２回転軸３を鉛直方向に収納
した第２軸受室１２を備えている。両回転軸２，３の上
端部で筒形ロータ４，５が外側から嵌合されている。各
ロータ４，５の外周面には互いに噛み合うようにしてス
クリュー４２，５２が形成されている。これら両スクリ
ューの互いに噛み合う部分は、容積型真空ポンプ構造部
分Ａとなっている。すなわち、両スクリュー４２，５２
の噛み合い部分の凹部（溝）と凸部およびハウジングの
間に形成された密閉空間が、両回転軸２，３の回転に伴
い周期的に容積変化を起こし、この容積変化により吸入
・排気作用を発揮するようになっているのである。
【００１３】ロータ４，５の各下端外周面には、図２に
も示すようなスクリュー同士の接触防止用ギヤ４４，５
４が設けられている。接触防止ギヤ４４，５４には多少
の金属間接触にも耐えられるように、固体潤滑膜が形成
されている。これら両接触防止用ギヤ４４，５４の互い
の噛み合い部分の隙間（バックラッシュ）δ2は、両ロ
ータ４，５の各外周面に形成されたスクリューの互いの
噛み合い部分の隙間（バックラッシュ）δ1（図示せ
ず）よりも小さくなるように設計されている。そのた
め、両接触防止用ギヤ４４，５４は、両回転軸２，３の
同期回転が円滑に行われているときは互いが接触するこ
とはないが、万一、この同期がずれたときは、スクリュ
ー４２，５２同士の接触に先立って互いに接触すること
により、両スクリュー４２，５２の接触衝突を防止する
働きをする。このとき、バックラッシュδ1，δ2が微小
であると、実用的なレベルでの部材の加工精度が得られ
ないという点が懸念される。しかし、ポンプの一行程中
の流体の漏れ総量は、ポンプの一行程に要する時間に比
例するので、回転軸２，３が高速回転であれば、両スク
リュー４２，５２間のバックラッシュδ1を少々大きく
しても十分に真空ポンプの性能（到達真空度など）を維
持できる。そのため、回転軸を高速で回転できる本発明
の真空ポンプでは、通常の加工精度で、スクリュー４
２，５２間の衝突防止に必要な寸法のバックラッシュδ
1，δ2を十分に確保できる。
も示すようなスクリュー同士の接触防止用ギヤ４４，５
４が設けられている。接触防止ギヤ４４，５４には多少
の金属間接触にも耐えられるように、固体潤滑膜が形成
されている。これら両接触防止用ギヤ４４，５４の互い
の噛み合い部分の隙間（バックラッシュ）δ2は、両ロ
ータ４，５の各外周面に形成されたスクリューの互いの
噛み合い部分の隙間（バックラッシュ）δ1（図示せ
ず）よりも小さくなるように設計されている。そのた
め、両接触防止用ギヤ４４，５４は、両回転軸２，３の
同期回転が円滑に行われているときは互いが接触するこ
とはないが、万一、この同期がずれたときは、スクリュ
ー４２，５２同士の接触に先立って互いに接触すること
により、両スクリュー４２，５２の接触衝突を防止する
働きをする。このとき、バックラッシュδ1，δ2が微小
であると、実用的なレベルでの部材の加工精度が得られ
ないという点が懸念される。しかし、ポンプの一行程中
の流体の漏れ総量は、ポンプの一行程に要する時間に比
例するので、回転軸２，３が高速回転であれば、両スク
リュー４２，５２間のバックラッシュδ1を少々大きく
しても十分に真空ポンプの性能（到達真空度など）を維
持できる。そのため、回転軸を高速で回転できる本発明
の真空ポンプでは、通常の加工精度で、スクリュー４
２，５２間の衝突防止に必要な寸法のバックラッシュδ
1，δ2を十分に確保できる。
【００１４】第１回転軸２と第２回転軸３は、それぞれ
の筒形ロータ４，５の内部空間４５，５５内に設けられ
た非接触の下記静圧軸受で支持されている。すなわち、
オリフィス１６から、両軸２，３に形成されている円盤
状部分２１，３１の上下面に圧搾気体を供給することに
より、スラスト軸受が構成され、他方、オリフィス１７
から、両軸２，３の外周面に圧搾気体を供給することに
より、ラジアル軸受が構成されている。ここで、圧搾気
体として半導体工場等で常備されているクリーンな窒素
ガスを用いれば、モータの収納された内部空間４５，５
５内の圧力を大気圧よりも高くすることができる。その
ため、腐食性があり堆積物等を生じやすい反応性ガスの
内部空間４５，５５内への侵入を防止することができ
る。
の筒形ロータ４，５の内部空間４５，５５内に設けられ
た非接触の下記静圧軸受で支持されている。すなわち、
オリフィス１６から、両軸２，３に形成されている円盤
状部分２１，３１の上下面に圧搾気体を供給することに
より、スラスト軸受が構成され、他方、オリフィス１７
から、両軸２，３の外周面に圧搾気体を供給することに
より、ラジアル軸受が構成されている。ここで、圧搾気
体として半導体工場等で常備されているクリーンな窒素
ガスを用いれば、モータの収納された内部空間４５，５
５内の圧力を大気圧よりも高くすることができる。その
ため、腐食性があり堆積物等を生じやすい反応性ガスの
内部空間４５，５５内への侵入を防止することができ
る。
【００１５】軸受は、前記静圧軸受によるのみでなく、
磁気軸受によっても良く、この場合も、静圧軸受同様に
非接触であるために高速回転が容易で、完全オイルフリ
ーな構成となる。軸受部に玉軸受を用い、かつその潤滑
のために潤滑油を用いる場合には、窒素ガスを利用して
ガスパージ機構により流体作動室への潤滑油の侵入を防
ぐことができる。
磁気軸受によっても良く、この場合も、静圧軸受同様に
非接触であるために高速回転が容易で、完全オイルフリ
ーな構成となる。軸受部に玉軸受を用い、かつその潤滑
のために潤滑油を用いる場合には、窒素ガスを利用して
ガスパージ機構により流体作動室への潤滑油の侵入を防
ぐことができる。
【００１６】第１回転軸２も第２回転軸３も、それぞれ
の下部に独立して設けられたＡＣサーボモータ６，７に
より数万rpmの高速で回転する。
の下部に独立して設けられたＡＣサーボモータ６，７に
より数万rpmの高速で回転する。
【００１７】この実施例における２つの回転軸の同期制
御は、図３のブロック図で示す方法によった。すなわ
ち、各回転軸２，３の下端部には図１にみるようにロー
タリエンコーダ８，９が設けられているが、これらのロ
ータリエンコーダ８，９からの出力パルスは、仮想のロ
ータを想定して設定された設定指令パルス（目標値）と
照合される。目標値と各軸２，３からの出力値（回転
数，回転角度）との間の偏差は、位相差カウンターによ
り演算処理され、この偏差を消去するように各軸のサー
ボモータ６，７の回転が制御される。
御は、図３のブロック図で示す方法によった。すなわ
ち、各回転軸２，３の下端部には図１にみるようにロー
タリエンコーダ８，９が設けられているが、これらのロ
ータリエンコーダ８，９からの出力パルスは、仮想のロ
ータを想定して設定された設定指令パルス（目標値）と
照合される。目標値と各軸２，３からの出力値（回転
数，回転角度）との間の偏差は、位相差カウンターによ
り演算処理され、この偏差を消去するように各軸のサー
ボモータ６，７の回転が制御される。
【００１８】ロータリエンコーダとしては、磁気式エン
コーダや通常の光学式エンコーダであってもよいが、実
施例ではレーザ光の回折・干渉を応用した高分解能で高
速応答性のレーザ式エンコーダを用いた。図４はレーザ
式エンコーダの一例を示す。図において、９１は多数の
スリットを円状に配置した移動スリット板であって、第
１回転軸２や第２回転軸３のような軸９２により回転駆
動される。９３は移動スリット板９１に対面する固定ス
リット板であってスリットが扇形に配置されている。レ
ーザダイオード９４からの光はコリメータレンズ９５を
経て両スリット板９１，９３の各スリットを通り、受光
素子９６に受光される。
コーダや通常の光学式エンコーダであってもよいが、実
施例ではレーザ光の回折・干渉を応用した高分解能で高
速応答性のレーザ式エンコーダを用いた。図４はレーザ
式エンコーダの一例を示す。図において、９１は多数の
スリットを円状に配置した移動スリット板であって、第
１回転軸２や第２回転軸３のような軸９２により回転駆
動される。９３は移動スリット板９１に対面する固定ス
リット板であってスリットが扇形に配置されている。レ
ーザダイオード９４からの光はコリメータレンズ９５を
経て両スリット板９１，９３の各スリットを通り、受光
素子９６に受光される。
【００１９】図１において、５６はハウジング１に形成
されたバイパス通路で吸入室５７と吐出室５８と連通し
ている。バイパス通路５６の途中には電磁弁５９が設け
られており、ピストン６０によりバイパス通路５６を開
閉する。
されたバイパス通路で吸入室５７と吐出室５８と連通し
ている。バイパス通路５６の途中には電磁弁５９が設け
られており、ピストン６０によりバイパス通路５６を開
閉する。
【００２０】以上のように構成された流体回転装置にお
いて、第１回転軸１と第２回転軸２がそれぞれ独立した
サーボモータ６，７により同期制御されて起動され、数
万rpmの高速回転に増速される。この起動時、電磁弁５
９のピストン６０は引き上げられてバイパス通路５６は
開放されており、吸入室５７と吐出室５８は連通し、ロ
ータ４，５による流体の吸入，排気は行なわれない。し
たがって、回転数が増大する起動時の不安定領域におい
て、負荷トルク変動がなく、同期制御の不安定性が解消
され、スムーズに所定の回転数まで増速することができ
る。そして、所定回転数になった時点で、電磁弁５９の
ピストン６０によりバイパス通路５６が閉鎖され、ロー
タ４，５の外周部とハウジング１間に形成された密閉空
間の容積変化により吸入，排気作用が行なわれる。
いて、第１回転軸１と第２回転軸２がそれぞれ独立した
サーボモータ６，７により同期制御されて起動され、数
万rpmの高速回転に増速される。この起動時、電磁弁５
９のピストン６０は引き上げられてバイパス通路５６は
開放されており、吸入室５７と吐出室５８は連通し、ロ
ータ４，５による流体の吸入，排気は行なわれない。し
たがって、回転数が増大する起動時の不安定領域におい
て、負荷トルク変動がなく、同期制御の不安定性が解消
され、スムーズに所定の回転数まで増速することができ
る。そして、所定回転数になった時点で、電磁弁５９の
ピストン６０によりバイパス通路５６が閉鎖され、ロー
タ４，５の外周部とハウジング１間に形成された密閉空
間の容積変化により吸入，排気作用が行なわれる。
【００２１】以上のように本実施例によれば、同期制御
が不安定な起動時、バイパス通路に設けられた電磁弁に
より吸入室と吐出室を連通し、負荷トルク変動に伴なう
同期制御の不安定性を解消して、耐久信頼性を高めるこ
とができる。また、起動時の大きな負荷トルクの影響が
なく、高速回転時の負荷トルクが少ないことから、サー
ボモータの小型化を図ることができる。
が不安定な起動時、バイパス通路に設けられた電磁弁に
より吸入室と吐出室を連通し、負荷トルク変動に伴なう
同期制御の不安定性を解消して、耐久信頼性を高めるこ
とができる。また、起動時の大きな負荷トルクの影響が
なく、高速回転時の負荷トルクが少ないことから、サー
ボモータの小型化を図ることができる。
【００２２】図５は第２の発明の実施例を示す。図１の
構成と異なるのは吸入室５７と吐出室５８を連通する制
御通路６１をハウジング１に形成し、制御通路６１にデ
ューディ制御弁６２が設けられている。
構成と異なるのは吸入室５７と吐出室５８を連通する制
御通路６１をハウジング１に形成し、制御通路６１にデ
ューディ制御弁６２が設けられている。
【００２３】上記構成によると、デューティ制御弁６２
のプランジャ６３をパルス信号により作動させ、吸入室
５７と吐出室５８を連通する制御通路６１を開閉して流
体の上流側の圧力を制御し、所定の圧力に保持すること
ができる。したがって、真空ポンプを使用する真空チャ
ンバー内の圧力を一定に維持することが可能となり、真
空チャンバー内のプロセスに利用するガスの流入量を制
御する流量制御弁が不要となる。その結果、真空排気系
が簡素化され、コストダウンを図ることができる。
のプランジャ６３をパルス信号により作動させ、吸入室
５７と吐出室５８を連通する制御通路６１を開閉して流
体の上流側の圧力を制御し、所定の圧力に保持すること
ができる。したがって、真空ポンプを使用する真空チャ
ンバー内の圧力を一定に維持することが可能となり、真
空チャンバー内のプロセスに利用するガスの流入量を制
御する流量制御弁が不要となる。その結果、真空排気系
が簡素化され、コストダウンを図ることができる。
【００２４】なお、第１の発明および第２の発明におい
て、バイパス通路および制御通路を吸入室と吐出室とを
連通するとしたが、流体が流入すると上流側と流出する
下流側を連通すればよく、例えば、吸入室と大気側、あ
るいは、ロータとハウジング間の密閉空間と吐出室に連
通路を形成しても、上記と同様の効果が得られる。
て、バイパス通路および制御通路を吸入室と吐出室とを
連通するとしたが、流体が流入すると上流側と流出する
下流側を連通すればよく、例えば、吸入室と大気側、あ
るいは、ロータとハウジング間の密閉空間と吐出室に連
通路を形成しても、上記と同様の効果が得られる。
【００２５】この発明にかかる流体回転装置は、空調用
のコンプレッサ等であってもよいのであるが、その回転
部のロータ１０は、図６にみるルーツ型のもの、図７に
みる歯車型のもの、図８（ａ）（ｂ）にみる単ローベ型
や複ローベ型のもの、図９にみるネジ型のもの、あるい
は図１０にみる外円周ピストン型のもの等であっても良
い。
のコンプレッサ等であってもよいのであるが、その回転
部のロータ１０は、図６にみるルーツ型のもの、図７に
みる歯車型のもの、図８（ａ）（ｂ）にみる単ローベ型
や複ローベ型のもの、図９にみるネジ型のもの、あるい
は図１０にみる外円周ピストン型のもの等であっても良
い。
【００２６】
【発明の効果】この発明にかかる流体回転装置では、電
子制御による非接触の回転同期制御をしているので、従
来のスクリューポンプ等に用いられるタイミングギヤを
有しない。また、この発明では、個々のロータが独立し
たモータで駆動されるようになっているので、ギヤによ
る動力伝達機能を有しない。たとえば、容積式のポンプ
やコンプレッサでは、２個以上のロータの相対運動によ
り、容積の変化する密閉空間を作り出す必要があるが、
従来は、伝達ギヤやタイミングギヤ、あるいはリンクや
カム機構を用いた複雑な伝達メカニズムによって前記２
個以上のロータの同期回転を行っていた。タイミングギ
ヤや伝達メカニズムの部分に潤滑油を供給することによ
り、ある程度の高速化は可能であるが、装置の振動，騒
音，信頼性を考慮したとき、回転数の上限はせいぜい１
万rpmであった。これに対し、この発明では、前述のよ
うに複雑なメカニズムを必要としないため、ロータの回
転部を１万rpm以上の高速で回転させることができると
ともに、メカニズム部分の省略による装置の簡素化が実
現できる。オイルシールを必要としないため、機械摺動
によるトルク損失がなく、またオイルシールおよびオイ
ルの定期的交換も不要となる。なお、真空ポンプの動力
はトルクと回転数の積であり、回転数が上げるとトルク
が小さくて済む。したがって、この発明では、高速化に
よるトルク低減により、モータを小型化できるという副
次的効果も生じる。さらに、この発明では、個々のロー
タを互いに独立したモータで駆動するようにしているた
め、個々のモータに必要なトルクはさらに小さくなる。
これらの効果により、たとえば実施例にみるように各モ
ータをロータ内に内蔵させたビルトイン構造に対して、
装置全体の大幅なコンパクト化・軽量化・省スペース化
を図るということも可能になるのである。
子制御による非接触の回転同期制御をしているので、従
来のスクリューポンプ等に用いられるタイミングギヤを
有しない。また、この発明では、個々のロータが独立し
たモータで駆動されるようになっているので、ギヤによ
る動力伝達機能を有しない。たとえば、容積式のポンプ
やコンプレッサでは、２個以上のロータの相対運動によ
り、容積の変化する密閉空間を作り出す必要があるが、
従来は、伝達ギヤやタイミングギヤ、あるいはリンクや
カム機構を用いた複雑な伝達メカニズムによって前記２
個以上のロータの同期回転を行っていた。タイミングギ
ヤや伝達メカニズムの部分に潤滑油を供給することによ
り、ある程度の高速化は可能であるが、装置の振動，騒
音，信頼性を考慮したとき、回転数の上限はせいぜい１
万rpmであった。これに対し、この発明では、前述のよ
うに複雑なメカニズムを必要としないため、ロータの回
転部を１万rpm以上の高速で回転させることができると
ともに、メカニズム部分の省略による装置の簡素化が実
現できる。オイルシールを必要としないため、機械摺動
によるトルク損失がなく、またオイルシールおよびオイ
ルの定期的交換も不要となる。なお、真空ポンプの動力
はトルクと回転数の積であり、回転数が上げるとトルク
が小さくて済む。したがって、この発明では、高速化に
よるトルク低減により、モータを小型化できるという副
次的効果も生じる。さらに、この発明では、個々のロー
タを互いに独立したモータで駆動するようにしているた
め、個々のモータに必要なトルクはさらに小さくなる。
これらの効果により、たとえば実施例にみるように各モ
ータをロータ内に内蔵させたビルトイン構造に対して、
装置全体の大幅なコンパクト化・軽量化・省スペース化
を図るということも可能になるのである。
【００２７】さらに本発明の流体回転装置では容積型ポ
ンプの上流側の吸入室と下流側の吐出室を連通するバイ
パス通路に電磁弁を設け、起動時に電磁弁でバイパス通
路を開放することにより、回転数が増大する起動時の不
安定領域において、負荷トルク変動をなくして同期制御
の不安定性を解消し、高速・高精度の同期制御が容易と
なり、耐久信頼性に優れた流体回転装置を実現できるも
のである。また、起動時の大きな負荷トルクの影響がな
く、高速回転時の負荷トルクが少ないことから、モータ
の小型化を図ることが可能となる。
ンプの上流側の吸入室と下流側の吐出室を連通するバイ
パス通路に電磁弁を設け、起動時に電磁弁でバイパス通
路を開放することにより、回転数が増大する起動時の不
安定領域において、負荷トルク変動をなくして同期制御
の不安定性を解消し、高速・高精度の同期制御が容易と
なり、耐久信頼性に優れた流体回転装置を実現できるも
のである。また、起動時の大きな負荷トルクの影響がな
く、高速回転時の負荷トルクが少ないことから、モータ
の小型化を図ることが可能となる。
【００２８】また、第２の発明によれば、吸入室と吐出
室を連通する制御通路にデューティ制御弁を設け、流体
の上流側の圧力を制御することにより、真空排気系が簡
素化され、コストダウンを図ることができる。
室を連通する制御通路にデューティ制御弁を設け、流体
の上流側の圧力を制御することにより、真空排気系が簡
素化され、コストダウンを図ることができる。
【図１】本発明の第１実施例における流体回転装置の断
面図
面図
【図２】第１実施例に用いた接触防止ギアの平面図
【図３】同期制御方法を示すブロック図
【図４】第１実施例に用いたレーサ型エンコーダを示す
斜視図
斜視図
【図５】本発明の第２実施例における流体回転装置の断
面図
面図
【図６】本発明に用いる回転体の別形態を示す概略説明
図
図
【図７】本発明に用いる回転体の別形態を示す概略説明
図
図
【図８】本発明に用いる回転体の別形態を示す概略説明
図
図
【図９】本発明に用いる回転体の別形態を示す概略説明
図
図
【図１０】本発明に用いる回転体の別形態を示す概略説
明図
明図
【図１１】従来例（１）を示す平面断面図
【図１２】従来例（２）を示す側面断面図
１ ハウジング ２ 第１回転軸 ３ 第２回転軸 ４，５ 筒形ロータ ６，７ サーボモータ ８，９ ロータリエンコーダ ５６ バイパス通路 ５７ 吸入室 ５８ 吐出室 ５９ 電磁弁 ６０ ピストン Ａ 容積式真空ポンプ構造部分
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ハウジング内に収納された複数個のロー
タと、前記ロータの回転を支持する軸受と、前記ハウジ
ングに形成された流体の吸入口および吐出口と、前記吸
入口および吐出口とそれぞれ連通する前記ハウジング内
の吸入室および吐出室と、前記ロータをそれぞれ独立し
て回転駆動するモータと、前記モータの回転角および回
転数を検知する検出手段と、前記検出手段からの信号に
よって前記複数個のモータの回転を同期制御することに
より前記ロータおよびハウジングで形成される密閉空間
の容積変化を利用して流体の吸入排気を行う容積型のポ
ンプにおいて、前記吸入室と吐出室を連通するバイパス
通路を前記ハウジングに形成し、前記バイパス通路の開
閉手段を設けたことを特徴とする流体回転装置。 【請求項２】 前記バイパス通路の開閉手段に電磁弁を
備えたことを特徴とする請求項１記載の流体回転装置。 【請求項３】 吸入室と吐出室を連通する制御通路をハ
ウジングに形成し、前記吸入室内と吐出室内の流体の流
量制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の流
体回転装置。 【請求項４】 前記流量制御手段にデューティ電磁制御
弁を備えたことを特徴とする請求項３記載の流体回転装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158512A JPH055492A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 流体回転装置 |
| US07/903,322 US5271719A (en) | 1991-06-28 | 1992-06-24 | Fluid rotating apparatus and method of controlling the same |
| KR1019920011237A KR970001815B1 (ko) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | 유체회전장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158512A JPH055492A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 流体回転装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH055492A true JPH055492A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15673358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3158512A Pending JPH055492A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 流体回転装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5271719A (ja) |
| JP (1) | JPH055492A (ja) |
| KR (1) | KR970001815B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035592A1 (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | 日立アプライアンス株式会社 | スクリュー圧縮機 |
| JP2012154315A (ja) * | 2011-01-05 | 2012-08-16 | Orion Machinery Co Ltd | 真空ポンプの運転方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3331749B2 (ja) * | 1994-06-27 | 2002-10-07 | 松下電器産業株式会社 | 真空ポンプ |
| JPH0828471A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 容積型ポンプ |
| JPH08100779A (ja) * | 1994-10-04 | 1996-04-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 真空ポンプ |
| DE19522551C2 (de) * | 1995-06-21 | 2000-05-18 | Sterling Ind Consult Gmbh | Zweiwellen-Verdrängermaschine |
| KR100420839B1 (ko) * | 2001-07-25 | 2004-03-02 | 박종근 | 태양 추적장치 |
| KR100408154B1 (ko) * | 2001-08-14 | 2003-12-01 | 주식회사 우성진공 | 루트 진공펌프 |
| GB2385381A (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-20 | Alfa Laval Lkm As | Synchronised rotary lobed pump |
| KR20030075672A (ko) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | 이종환 | 다기능 전동기 |
| JP2007126993A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Toyota Industries Corp | 真空ポンプ |
| US8764424B2 (en) | 2010-05-17 | 2014-07-01 | Tuthill Corporation | Screw pump with field refurbishment provisions |
| SG11201607066SA (en) | 2014-02-28 | 2016-09-29 | Project Phoenix Llc | Pump integrated with two independently driven prime movers |
| US10465721B2 (en) | 2014-03-25 | 2019-11-05 | Project Phoenix, LLC | System to pump fluid and control thereof |
| WO2015164453A2 (en) | 2014-04-22 | 2015-10-29 | Afshari Thomas | Fluid delivery system with a shaft having a through-passage |
| WO2015187681A1 (en) | 2014-06-02 | 2015-12-10 | Afshari Thomas | Hydrostatic transmission assembly and system |
| WO2015187673A1 (en) | 2014-06-02 | 2015-12-10 | Afshari Thomas | Linear actuator assembly and system |
| AU2015292611B2 (en) | 2014-07-22 | 2019-07-04 | Project Phoenix, LLC | External gear pump integrated with two independently driven prime movers |
| US10072676B2 (en) | 2014-09-23 | 2018-09-11 | Project Phoenix, LLC | System to pump fluid and control thereof |
| EP3204647B1 (en) | 2014-10-06 | 2021-05-26 | Project Phoenix LLC | Linear actuator assembly and system |
| US10677352B2 (en) | 2014-10-20 | 2020-06-09 | Project Phoenix, LLC | Hydrostatic transmission assembly and system |
| TWI768455B (zh) | 2015-09-02 | 2022-06-21 | 美商鳳凰計劃股份有限公司 | 泵送流體之系統及其控制 |
| US11085440B2 (en) | 2015-09-02 | 2021-08-10 | Project Phoenix, LLC | System to pump fluid and control thereof |
| GB201518619D0 (en) * | 2015-10-21 | 2015-12-02 | Rolls Royce Controls & Data Services Ltd | Gear Pump |
| JP6967954B2 (ja) | 2017-12-05 | 2021-11-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 排気装置、処理装置及び排気方法 |
| EP4179211A1 (en) | 2020-07-08 | 2023-05-17 | Project Phoenix, LLC | Dynamic control of gears in a gear pump having a drive-drive configuration |
| US12535071B2 (en) | 2020-07-08 | 2026-01-27 | Project Phoenix, LLC | Dynamic control of gears in a gear pump having a drive-drive configuration |
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| USRE17689E (en) * | 1930-06-03 | Electrically-operated valve | ||
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| GB809445A (en) * | 1954-02-27 | 1959-02-25 | Heraeus Gmbh W C | Improvements in or relating to rotary high vacuum pumps |
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1991
- 1991-06-28 JP JP3158512A patent/JPH055492A/ja active Pending
-
1992
- 1992-06-24 US US07/903,322 patent/US5271719A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-26 KR KR1019920011237A patent/KR970001815B1/ko not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| KR970001815B1 (ko) | 1997-02-15 |
| US5271719A (en) | 1993-12-21 |
| KR930000835A (ko) | 1993-01-15 |
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