JPH08100779A - 真空ポンプ - Google Patents
真空ポンプInfo
- Publication number
- JPH08100779A JPH08100779A JP6240066A JP24006694A JPH08100779A JP H08100779 A JPH08100779 A JP H08100779A JP 6240066 A JP6240066 A JP 6240066A JP 24006694 A JP24006694 A JP 24006694A JP H08100779 A JPH08100779 A JP H08100779A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil
- vacuum pump
- rotary shaft
- pump
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 クリーン、コンパクトで、長期に渡り高い信
頼性を有する真空ポンプを提供する。 【構成】 複数個のロータを独立したモータで同期運転
させる容積式の真空ポンプであり、それぞれの軸の回転
位置情報に電磁誘導作用による回転位置センサーを用い
ており、かつこの回転位置センサーは冷却されている。
頼性を有する真空ポンプを提供する。 【構成】 複数個のロータを独立したモータで同期運転
させる容積式の真空ポンプであり、それぞれの軸の回転
位置情報に電磁誘導作用による回転位置センサーを用い
ており、かつこの回転位置センサーは冷却されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体製造設備等に用
いられる真空ポンプに関するものである。
いられる真空ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおけるＣＶＤ装
置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置、蒸着
装置等には、真空環境を作り出すための真空ポンプが必
要不可欠である。近年、半導体プロセスのクリーン化・
高真空化等の動向に伴い、真空ポンプに対する要求水準
はますます高度になってきている。
置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置、蒸着
装置等には、真空環境を作り出すための真空ポンプが必
要不可欠である。近年、半導体プロセスのクリーン化・
高真空化等の動向に伴い、真空ポンプに対する要求水準
はますます高度になってきている。
【０００３】高真空を作り出すために、半導体設備では
通常粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）とターボ分子ポ
ンプの組み合わせからなる真空排気システムを構成して
いる。粗引きポンプで大気からある程度の真空圧に到達
後、ターボ分子ポンプに切り換えて、所定の高真空圧を
得るのである。
通常粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）とターボ分子ポ
ンプの組み合わせからなる真空排気システムを構成して
いる。粗引きポンプで大気からある程度の真空圧に到達
後、ターボ分子ポンプに切り換えて、所定の高真空圧を
得るのである。
【０００４】図５は従来の容積型真空ポンプ（粗引きポ
ンプ）の一種であるスクリュータイプの真空ポンプを示
すものである。従来のスクリュータイプの真空ポンプ
は、各ロータ１０４、１０５のそれぞれにねじ溝１０６
と１０７の凹凸が形成されていて、凹部と凸部をお互い
に噛み合せることにより、両者の間に密閉空間を作り出
している。前記両ロータ１０４と１０５が回転すると、
その回転に伴い、前記密閉空間の容積が変化して、吸入
作用と吐出作用を行うのである。
ンプ）の一種であるスクリュータイプの真空ポンプを示
すものである。従来のスクリュータイプの真空ポンプ
は、各ロータ１０４、１０５のそれぞれにねじ溝１０６
と１０７の凹凸が形成されていて、凹部と凸部をお互い
に噛み合せることにより、両者の間に密閉空間を作り出
している。前記両ロータ１０４と１０５が回転すると、
その回転に伴い、前記密閉空間の容積が変化して、吸入
作用と吐出作用を行うのである。
【０００５】図６は従来の運動量移送式真空ポンプの一
種であるタービン翼を持つねじ溝式のターボ分子ポンプ
を示すものである。図９において、１５５ａ、１５５ｂ
は回転軸１５７を支持するラジアル磁気軸受、１５６は
スラスト磁気軸受である。ハウジング１５１内に筒形ロ
ータ１５２が収納されており、この筒形ロータ１５２の
上部にはタービン翼１５３が、下部にはねじ溝１５４が
備えられている。ターボ分子ポンプは、動翼（タービン
翼）及びねじ溝を高速で回転させることにより、気体の
分子運動に一定の方向性を与えて、ポンプ作用を得てい
る。
種であるタービン翼を持つねじ溝式のターボ分子ポンプ
を示すものである。図９において、１５５ａ、１５５ｂ
は回転軸１５７を支持するラジアル磁気軸受、１５６は
スラスト磁気軸受である。ハウジング１５１内に筒形ロ
ータ１５２が収納されており、この筒形ロータ１５２の
上部にはタービン翼１５３が、下部にはねじ溝１５４が
備えられている。ターボ分子ポンプは、動翼（タービン
翼）及びねじ溝を高速で回転させることにより、気体の
分子運動に一定の方向性を与えて、ポンプ作用を得てい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
真空ポンプ及びこれらの真空ポンプを組み合わせた真空
排気システムには以下述べるような課題があった。 （１）粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）の課題 図５のスクリュー真空ポンプでは、２個のロータ１０
４、１０５の同期回転はタイミングギヤ１１０ａ、１１
０ｂの働きによっている。すなわち、モータ１０８の回
転は、駆動ギヤ１０９ａから中間ギヤ１０９ｂに伝達さ
れ、両ロータ１０４、１０５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の一方１１０ｂに伝達さ
れる。両ロータ１０４、１０５の回転角の位相は、これ
ら２個のタイミングギヤ１１０ａ、１１０ｂ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に満た
された潤滑油１１１が、前記ギヤに潤滑のために供給さ
れる構成となっている。
真空ポンプ及びこれらの真空ポンプを組み合わせた真空
排気システムには以下述べるような課題があった。 （１）粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）の課題 図５のスクリュー真空ポンプでは、２個のロータ１０
４、１０５の同期回転はタイミングギヤ１１０ａ、１１
０ｂの働きによっている。すなわち、モータ１０８の回
転は、駆動ギヤ１０９ａから中間ギヤ１０９ｂに伝達さ
れ、両ロータ１０４、１０５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の一方１１０ｂに伝達さ
れる。両ロータ１０４、１０５の回転角の位相は、これ
ら２個のタイミングギヤ１１０ａ、１１０ｂ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に満た
された潤滑油１１１が、前記ギヤに潤滑のために供給さ
れる構成となっている。
【０００７】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、装置が大型化する等の問題点があった。 （２）ターボ分子ポンプの課題 ターボ分子ポンプも、前述した粗引きポンプ同様に、半
導体プロセスのクリーン化に対応できる構造が用いられ
ている。例えば図６で示すタービン翼を持つねじ溝式タ
ーボ分子ポンプの場合、油潤滑による玉軸受構造に代わ
り、磁気軸受１５５ａ、１５５ｂ、１５６が用いられる
様になっている。ターボ分子ポンプの場合、軸受が収納
される空間は真空状態となる。通常真空中で機械的摺動
をともなう潤滑は困難な場合が多いが、磁気軸受を用い
ることにより、この問題点は解消される。しかしその反
面、前述したした様に、各軸に電磁石、センサー、コン
トローラを必要とし、玉軸受方式と比べ大幅にコストア
ップしてしまうという問題点があった。 （３）真空排気システム［上記（１）＋（２）］として
の課題 従来の粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）では、大気圧
に近い粘性流の領域で排気するが、得られる動作範囲は
１０-1Ｐａ程度までの真空圧にしか達しない。一方、上
述した従来のターボ分子ポンプの構成では、得られる作
動範囲が１０-8Ｐａ程度まで達するが、大気圧に近い粘
性流の領域で排気することができない。そこで、従来は
まず粗引きポンプ（例えば前述したスクリューポンプ）
で１０0〜１０-1Ｐａ程度まで真空引きした後、ターボ
分子ポンプに切り換えて所定の高真空に達するようにし
ている。
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、装置が大型化する等の問題点があった。 （２）ターボ分子ポンプの課題 ターボ分子ポンプも、前述した粗引きポンプ同様に、半
導体プロセスのクリーン化に対応できる構造が用いられ
ている。例えば図６で示すタービン翼を持つねじ溝式タ
ーボ分子ポンプの場合、油潤滑による玉軸受構造に代わ
り、磁気軸受１５５ａ、１５５ｂ、１５６が用いられる
様になっている。ターボ分子ポンプの場合、軸受が収納
される空間は真空状態となる。通常真空中で機械的摺動
をともなう潤滑は困難な場合が多いが、磁気軸受を用い
ることにより、この問題点は解消される。しかしその反
面、前述したした様に、各軸に電磁石、センサー、コン
トローラを必要とし、玉軸受方式と比べ大幅にコストア
ップしてしまうという問題点があった。 （３）真空排気システム［上記（１）＋（２）］として
の課題 従来の粗引きポンプ（容積式真空ポンプ）では、大気圧
に近い粘性流の領域で排気するが、得られる動作範囲は
１０-1Ｐａ程度までの真空圧にしか達しない。一方、上
述した従来のターボ分子ポンプの構成では、得られる作
動範囲が１０-8Ｐａ程度まで達するが、大気圧に近い粘
性流の領域で排気することができない。そこで、従来は
まず粗引きポンプ（例えば前述したスクリューポンプ）
で１０0〜１０-1Ｐａ程度まで真空引きした後、ターボ
分子ポンプに切り換えて所定の高真空に達するようにし
ている。
【０００８】しかし、近年の半導体プロセスの複合化に
伴い、複数個の真空チャンバーを独立させて真空排気す
る、いわゆるマルチチャンバー方式が半導体加工設備の
主流を占めるようになっている。このマルチチャンバー
化に対応するためには、チャンバー１つ１つに粗引きポ
ンプとターボ分子ポンプの組合せからなる真空排気シス
テムを必要とするが、このような真空排気システムをす
べてのチャンバーに対して構成すると、真空排気系装置
全体が大型化・複雑化してしまうという問題点があっ
た。
伴い、複数個の真空チャンバーを独立させて真空排気す
る、いわゆるマルチチャンバー方式が半導体加工設備の
主流を占めるようになっている。このマルチチャンバー
化に対応するためには、チャンバー１つ１つに粗引きポ
ンプとターボ分子ポンプの組合せからなる真空排気シス
テムを必要とするが、このような真空排気システムをす
べてのチャンバーに対して構成すると、真空排気系装置
全体が大型化・複雑化してしまうという問題点があっ
た。
【０００９】そこで上記した（１）〜（３）の課題に応
えられるために、本発明らは２つのスクリューロータの
組み合わせからなる容積式真空ポンプのロータの１軸上
に、運動量移送式真空ポンプを形成し、かつ、この２つ
の軸を電子制御により同期運転することにより、１台で
大気圧から超高真空まで引ける広帯域真空ポンプ（特願
平２−２５５７９８号）を既に提案（図７）し、出願中
である。
えられるために、本発明らは２つのスクリューロータの
組み合わせからなる容積式真空ポンプのロータの１軸上
に、運動量移送式真空ポンプを形成し、かつ、この２つ
の軸を電子制御により同期運転することにより、１台で
大気圧から超高真空まで引ける広帯域真空ポンプ（特願
平２−２５５７９８号）を既に提案（図７）し、出願中
である。
【００１０】この真空ポンプは、ハウジング２００の内
部に、容積式ポンプ部Ａと運動量移送式ポンプ部Ｂの２
種類のポンプ構造部分が上下に配置されており、運動量
移送式ポンプ部Ｂに設けられた吸入口２０１から気体を
吸入して、運動量移送式ポンプ部Ｂから容積式ポンプ部
Ａへと気体を通過させて、排出口２１５から気体を排出
するようになっている。
部に、容積式ポンプ部Ａと運動量移送式ポンプ部Ｂの２
種類のポンプ構造部分が上下に配置されており、運動量
移送式ポンプ部Ｂに設けられた吸入口２０１から気体を
吸入して、運動量移送式ポンプ部Ｂから容積式ポンプ部
Ａへと気体を通過させて、排出口２１５から気体を排出
するようになっている。
【００１１】回転軸２０２、２０３の下部には、それぞ
れ駆動モータ２０４、２０５が取り付けられており、そ
の下端には光学式の回転検出エンコーダ２０６、２０７
が取り付けられている。この回転検出エンコーダ２０
６、２０７は、エンコーダ収容室２０８に収容されてい
る。駆動モータ２０４、２０５の上部で、回転軸２０
２、２０３はグリース潤滑によるころがり軸受２０９〜
２１２により支持されている。回転軸２０、２２にはね
じ溝付のロータ２１３、２１４が取り付けられている。
れ駆動モータ２０４、２０５が取り付けられており、そ
の下端には光学式の回転検出エンコーダ２０６、２０７
が取り付けられている。この回転検出エンコーダ２０
６、２０７は、エンコーダ収容室２０８に収容されてい
る。駆動モータ２０４、２０５の上部で、回転軸２０
２、２０３はグリース潤滑によるころがり軸受２０９〜
２１２により支持されている。回転軸２０、２２にはね
じ溝付のロータ２１３、２１４が取り付けられている。
【００１２】光学式の回転検出エンコーダ２０６、２０
７は、各駆動軸２０２、２０３の回転速度と回転位置を
検出する。この情報をもとにして、両回転軸の同期をと
るように、駆動モータ２０４、２０５の回転数と回転角
が制御される。光学式のエンコーダとしては、たとえば
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が用いられる。図８はレーザ式エ
ンコーダの一例を示す。図８において、２５０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、回
転軸に連結した軸２５１により回転駆動される。２５２
は移動スリット板２５０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２５３からの光はコリメータレンズ２５４を経て両ス
リット板２５０、２５２の各スリットを通り、受光素子
２５５に受光される。光学式のエンコーダを用いて、真
空ポンプの駆動に電子制御による同期運転方式を施した
場合、次のような問題点があった。
７は、各駆動軸２０２、２０３の回転速度と回転位置を
検出する。この情報をもとにして、両回転軸の同期をと
るように、駆動モータ２０４、２０５の回転数と回転角
が制御される。光学式のエンコーダとしては、たとえば
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が用いられる。図８はレーザ式エ
ンコーダの一例を示す。図８において、２５０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、回
転軸に連結した軸２５１により回転駆動される。２５２
は移動スリット板２５０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２５３からの光はコリメータレンズ２５４を経て両ス
リット板２５０、２５２の各スリットを通り、受光素子
２５５に受光される。光学式のエンコーダを用いて、真
空ポンプの駆動に電子制御による同期運転方式を施した
場合、次のような問題点があった。
【００１３】エンコーダ収納室へゴミやホコリ等の異物
が侵入した場合、、例えばこのゴミ、ホコリが前記スリ
ット板のスリットに付着すると、パルス信号の読み取り
ミスが発生する。また、前記ころがり軸受２０９〜２１
２（図７）の潤滑にグリースを用いた場合、高温下で溶
融したグリースがエンコーダの各部品に付着すれば、同
様の信号読み取りミスが発生し、同期制御を乱す大きな
要因となる。
が侵入した場合、、例えばこのゴミ、ホコリが前記スリ
ット板のスリットに付着すると、パルス信号の読み取り
ミスが発生する。また、前記ころがり軸受２０９〜２１
２（図７）の潤滑にグリースを用いた場合、高温下で溶
融したグリースがエンコーダの各部品に付着すれば、同
様の信号読み取りミスが発生し、同期制御を乱す大きな
要因となる。
【００１４】既提案の広帯域真空ポンプの排気速度、到
達真空圧等の排気性能の向上を狙いとして、ポンプの回
転数のアップを図り、ころがり軸受の潤滑に高速回転に
適した油潤滑方式を採用した場合、光学式エンコーダの
適用はさらに困難となる。何故ならば、油潤滑方式の場
合、まずオイルを一定量貯蔵するためのオイルタンクを
設けねばならず、またこのオイルタンクと、遠方に設け
られた軸受部の間をオイルを循環させる必要がある。オ
イルに侵される部分はかなりの広範囲に及び、エンコー
ダをオイルの「汚染」から防止することは構造上極めて
困難である。
達真空圧等の排気性能の向上を狙いとして、ポンプの回
転数のアップを図り、ころがり軸受の潤滑に高速回転に
適した油潤滑方式を採用した場合、光学式エンコーダの
適用はさらに困難となる。何故ならば、油潤滑方式の場
合、まずオイルを一定量貯蔵するためのオイルタンクを
設けねばならず、またこのオイルタンクと、遠方に設け
られた軸受部の間をオイルを循環させる必要がある。オ
イルに侵される部分はかなりの広範囲に及び、エンコー
ダをオイルの「汚染」から防止することは構造上極めて
困難である。
【００１５】本発明は電子制御を用いた同期運転方式に
よる真空ポンプの前述した課題を解決するもので、真空
ポンプの一層の高速化、小型化、排気性能アップが図れ
ると共に、長期にわたる信頼性の大幅向上を図るもので
ある。
よる真空ポンプの前述した課題を解決するもので、真空
ポンプの一層の高速化、小型化、排気性能アップが図れ
ると共に、長期にわたる信頼性の大幅向上を図るもので
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の真空ポンプは、ハウジング内に収納された複
数個のロータと、これらのロータの回転軸を支持する軸
受と、前記ハウジングに形成された気体の吸気孔及び吐
出孔と、前記複数個のロータをそれぞれ独立して回転す
る複数個のモータと、前記ロータおよび前記ハウジング
で形成される空間の容積変化を利用して気体の吸気およ
び排気を行う容積式のポンプ部分を構成するとともに、
前記モータの回転角および、または回転数を検知する検
出手段と、この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真空ポンプにおいて、前
記検出手段は前記回転軸と前記ハウジングの間に設けら
れた電磁誘導作用による回転位置センサーであることを
特徴とするものである。
に本発明の真空ポンプは、ハウジング内に収納された複
数個のロータと、これらのロータの回転軸を支持する軸
受と、前記ハウジングに形成された気体の吸気孔及び吐
出孔と、前記複数個のロータをそれぞれ独立して回転す
る複数個のモータと、前記ロータおよび前記ハウジング
で形成される空間の容積変化を利用して気体の吸気およ
び排気を行う容積式のポンプ部分を構成するとともに、
前記モータの回転角および、または回転数を検知する検
出手段と、この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真空ポンプにおいて、前
記検出手段は前記回転軸と前記ハウジングの間に設けら
れた電磁誘導作用による回転位置センサーであることを
特徴とするものである。
【００１７】
【作用】本発明では、両軸の回転角及び回転数の検出に
電磁誘導作用を利用したレゾルバ（あるいはシンクロ）
を用いている。レゾルバは一次側に交流電圧を印加した
ときに、変圧器（トランス）の原理により、二次側に出
力電圧が誘起されると同時に、その回転角によって誘起
される結合係数が変化する一種の回転形の変圧器であ
る。それ故、レゾルバの収納室にゴミやホコリが多少侵
入しても、回転位置信号に与える影響は少ない。
電磁誘導作用を利用したレゾルバ（あるいはシンクロ）
を用いている。レゾルバは一次側に交流電圧を印加した
ときに、変圧器（トランス）の原理により、二次側に出
力電圧が誘起されると同時に、その回転角によって誘起
される結合係数が変化する一種の回転形の変圧器であ
る。それ故、レゾルバの収納室にゴミやホコリが多少侵
入しても、回転位置信号に与える影響は少ない。
【００１８】また軸受に油潤滑を施すために、回転軸の
端部にオイルタンクを設け、このオイルを吸い上げて軸
受部に供給し、さらにオイルタンクに帰還させる様な開
ループを構成したとする。この開ループ内通路にレゾル
バを設けても、オイルは変圧器としてのレゾルバ内部に
発生する誘起電圧に与える影響は小さいため、同期制御
を正常に作動させることができる。
端部にオイルタンクを設け、このオイルを吸い上げて軸
受部に供給し、さらにオイルタンクに帰還させる様な開
ループを構成したとする。この開ループ内通路にレゾル
バを設けても、オイルは変圧器としてのレゾルバ内部に
発生する誘起電圧に与える影響は小さいため、同期制御
を正常に作動させることができる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の一実施例としての真空ポンプ
を示す。第１回転軸１、第２回転軸２はハウジング３内
に収納された軸受４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂによって支持
されている。第１回転軸１及び第２回転軸２には筒形ロ
ータ６、７が嵌合されている。各ロータ６、７の外周面
には、互いに噛み合うようにして、ねじ溝（スクリュー
溝の一種）８、９が形成されている。これら両ねじ溝の
互いに噛み合う部分は、容積式のポンプ構造部分Ａとな
っている。すなわち、両ねじ溝８、９の噛み合い部分の
凹部（溝）と凸部およびハウジング１０の間に形成され
た密閉空間が、両回転軸１、２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気・排気作用を
発揮するようになっているのである。３６はポンプＡの
吐出孔である。（２点鎖線で示す） 第２回転軸の上部に、高真空ポンプのロータ１５が設け
られている。１６、１７は前記ロータを収納する固定側
のハウジングであり、前記ロータ１５の相対移動面に気
体分子を輸送するドラッグ溝１８、１９が形成されてい
る。
を示す。第１回転軸１、第２回転軸２はハウジング３内
に収納された軸受４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂによって支持
されている。第１回転軸１及び第２回転軸２には筒形ロ
ータ６、７が嵌合されている。各ロータ６、７の外周面
には、互いに噛み合うようにして、ねじ溝（スクリュー
溝の一種）８、９が形成されている。これら両ねじ溝の
互いに噛み合う部分は、容積式のポンプ構造部分Ａとな
っている。すなわち、両ねじ溝８、９の噛み合い部分の
凹部（溝）と凸部およびハウジング１０の間に形成され
た密閉空間が、両回転軸１、２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気・排気作用を
発揮するようになっているのである。３６はポンプＡの
吐出孔である。（２点鎖線で示す） 第２回転軸の上部に、高真空ポンプのロータ１５が設け
られている。１６、１７は前記ロータを収納する固定側
のハウジングであり、前記ロータ１５の相対移動面に気
体分子を輸送するドラッグ溝１８、１９が形成されてい
る。
【００２０】なを前記筒形のハウジング１７の内側が吸
気孔３５になっている。このドラッグ溝１８、１９と固
定側ハウジング１６、１７で形成される部分が高真空ポ
ンプ構造部分Ｂとなっている。前記第１回転軸１と第２
回転軸２の下端部に、回転位置センサー２０、２１が設
けられている。この回転位置センサー２０、２１は、オ
イルを貯蔵するオイルタンクを兼ねた、センサー収納室
２３内に収納されている。
気孔３５になっている。このドラッグ溝１８、１９と固
定側ハウジング１６、１７で形成される部分が高真空ポ
ンプ構造部分Ｂとなっている。前記第１回転軸１と第２
回転軸２の下端部に、回転位置センサー２０、２１が設
けられている。この回転位置センサー２０、２１は、オ
イルを貯蔵するオイルタンクを兼ねた、センサー収納室
２３内に収納されている。
【００２１】両回転軸１、２下端部に設けられた回転位
置センサー２０、２１は、実施例では電磁誘導作用を用
いたブラシレス・レゾルバを用いている。レゾルバはシ
ンクロ同様に分解能が無限のアナログ型センサーであ
り、十分に高い信号レベルを安定して得ることができ
る。図２に回転位置センサー（レゾルバ）の拡大図を示
す。２４ａ、２４ｂはレゾルバのロータ、２５ａ、２５
ｂはステータ、２６ａ、２６ｂは回転トランスのロー
タ、２７ａ、２７ｂはステータである。なを両回転軸
１、２の下端部で、回転位置センサー２０、２１の上部
に設けられた軸受５ａ、５ｂは、センサーのロータ２４
ａ、２４ｂの軸振れを防ぎ、安定したセンサー出力を得
るために、回転軸の支持も兼ねて設けられている。２８
ａ、２８ｂは前記ステータの収納ケース、２９ａ、２９
ｂは両回転軸の端部にオイルに侵す様にして設けられた
オイルポンプ用ノズル、３０ａ、３０ｂはこのノズルと
両回転軸を固定するためのブッシュである。３１ａ、３
１ｂは前記ノズル２９ａ、２９ｂの中心部に形成され
た、遠心ポンプとしての作用を持つ逆テーパ形状の流通
路、３２ａ、３２ｂは回転軸１、２の内部を貫通する様
に形成された軸流通路である。
置センサー２０、２１は、実施例では電磁誘導作用を用
いたブラシレス・レゾルバを用いている。レゾルバはシ
ンクロ同様に分解能が無限のアナログ型センサーであ
り、十分に高い信号レベルを安定して得ることができ
る。図２に回転位置センサー（レゾルバ）の拡大図を示
す。２４ａ、２４ｂはレゾルバのロータ、２５ａ、２５
ｂはステータ、２６ａ、２６ｂは回転トランスのロー
タ、２７ａ、２７ｂはステータである。なを両回転軸
１、２の下端部で、回転位置センサー２０、２１の上部
に設けられた軸受５ａ、５ｂは、センサーのロータ２４
ａ、２４ｂの軸振れを防ぎ、安定したセンサー出力を得
るために、回転軸の支持も兼ねて設けられている。２８
ａ、２８ｂは前記ステータの収納ケース、２９ａ、２９
ｂは両回転軸の端部にオイルに侵す様にして設けられた
オイルポンプ用ノズル、３０ａ、３０ｂはこのノズルと
両回転軸を固定するためのブッシュである。３１ａ、３
１ｂは前記ノズル２９ａ、２９ｂの中心部に形成され
た、遠心ポンプとしての作用を持つ逆テーパ形状の流通
路、３２ａ、３２ｂは回転軸１、２の内部を貫通する様
に形成された軸流通路である。
【００２２】なをノズル２９ａ、２９ｂから吸引された
オイル２２は、両回転軸の軸流通路３２ａ、３２ｂを通
って上昇し、開孔部３３ａ、３３ｂから軸受４ａ、４ｂ
へ供給される。
オイル２２は、両回転軸の軸流通路３２ａ、３２ｂを通
って上昇し、開孔部３３ａ、３３ｂから軸受４ａ、４ｂ
へ供給される。
【００２３】オイルタンク２３内のオイル２２は、冷却
パイプ３４によって冷却される。この冷却パイプ３４内
を冷却水が循環している。一方回転軸１、２は、容積式
ポンプの圧縮熱とモータを発熱源として通常高温状態と
なっている。高速回転する回転軸１、２の上部（ポンプ
側）は真空中にあり、外部からの放熱は期待できず、通
常回転軸の冷却は困難な場合が多い。このときレゾルバ
のロータ２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ部分の温度上
昇による性能劣化が懸念される。レゾルバが高温になる
と次の様な問題点が発生する。
パイプ３４によって冷却される。この冷却パイプ３４内
を冷却水が循環している。一方回転軸１、２は、容積式
ポンプの圧縮熱とモータを発熱源として通常高温状態と
なっている。高速回転する回転軸１、２の上部（ポンプ
側）は真空中にあり、外部からの放熱は期待できず、通
常回転軸の冷却は困難な場合が多い。このときレゾルバ
のロータ２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ部分の温度上
昇による性能劣化が懸念される。レゾルバが高温になる
と次の様な問題点が発生する。
【００２４】巻線抵抗の上昇による特性の劣化 ロータ部の熱膨脹により、ロータとステータ間のギャ
ップが変わり、特性が変化する。
ップが変わり、特性が変化する。
【００２５】巻線の保護皮膜が焼け解けることによ
り、絶縁性能の劣化 等である。本実施例では、レゾルバのロータ２６ａ、２
６ｂの真下にオイル吸入のノズル２９ａ、２９ｂを設
け、このノズルを冷却されたオイル２２に侵し、かつオ
イルを吸引することにより回転軸１、２の下端部を冷却
し、レゾルバのロータ２６ａ、２６ｂの温度を低下させ
ている。（図２の鎖線の矢印に放熱の流れを示す）なを
真空ポンプの固定側の発熱源であるモータのステータ
は、モータを収納するスリーブ３６ａ、３６ｂに形成さ
れた冷却通路３７ａ、３７ｂによって冷却される。また
容積式ポンプの圧縮作用による発熱は、ハウジング１０
に形成した冷却通路３８によって冷却している。
り、絶縁性能の劣化 等である。本実施例では、レゾルバのロータ２６ａ、２
６ｂの真下にオイル吸入のノズル２９ａ、２９ｂを設
け、このノズルを冷却されたオイル２２に侵し、かつオ
イルを吸引することにより回転軸１、２の下端部を冷却
し、レゾルバのロータ２６ａ、２６ｂの温度を低下させ
ている。（図２の鎖線の矢印に放熱の流れを示す）なを
真空ポンプの固定側の発熱源であるモータのステータ
は、モータを収納するスリーブ３６ａ、３６ｂに形成さ
れた冷却通路３７ａ、３７ｂによって冷却される。また
容積式ポンプの圧縮作用による発熱は、ハウジング１０
に形成した冷却通路３８によって冷却している。
【００２６】ロータ６、７の各下端外周面には、ねじ溝
８、９同士の接触を防止するギヤ１１、１２が設けられ
ている。これら両接触防止用ギヤ１１、１２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
の各外周面に形成された各溝８、９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１１、１２は、両回転軸１、２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、各溝同士の接触に先立っ
て互いに接触することにより、各溝８、９の接触・衝突
を防止する働きをする。
８、９同士の接触を防止するギヤ１１、１２が設けられ
ている。これら両接触防止用ギヤ１１、１２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
の各外周面に形成された各溝８、９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１１、１２は、両回転軸１、２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、各溝同士の接触に先立っ
て互いに接触することにより、各溝８、９の接触・衝突
を防止する働きをする。
【００２７】各ロータ６、７は、その外径比で決まる回
転数比を一定に保ちながら、それぞれの回転軸１、２の
下部に独立して設けられたＡＣサーボモータ１３、１４
により数万回転の高速で回転する。この実施例における
２つの回転軸のＰＬＬ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１、２の下端部
には図１に見られるように磁気式のレゾルバ２０、２１
が設けられているが、これらのレゾルバ２０、２１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
１、２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の回転が制御され
る。
転数比を一定に保ちながら、それぞれの回転軸１、２の
下部に独立して設けられたＡＣサーボモータ１３、１４
により数万回転の高速で回転する。この実施例における
２つの回転軸のＰＬＬ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１、２の下端部
には図１に見られるように磁気式のレゾルバ２０、２１
が設けられているが、これらのレゾルバ２０、２１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
１、２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の回転が制御され
る。
【００２８】以上本発明を粗引ポンプと高真空ポンプを
組み合わせた広域ポンプに適用した実施例について説明
してきたが、本発明は勿論粗引きポンプにも適用すると
ができる。図４において５０、５１は粗引きポンプのス
クリューロータ、５２はハウジング、５３は上部ハウジ
ング、５４は吸入孔、５５、５６は回転軸である。
組み合わせた広域ポンプに適用した実施例について説明
してきたが、本発明は勿論粗引きポンプにも適用すると
ができる。図４において５０、５１は粗引きポンプのス
クリューロータ、５２はハウジング、５３は上部ハウジ
ング、５４は吸入孔、５５、５６は回転軸である。
【００２９】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
部のロータに形成される容積式ポンプ構造部分Ａ及びＢ
（図１）は、ルーツ型、歯車型、単ローベ型、複ローベ
型、ネジ型、外円周ピストン型のもの（いずれも図示せ
ず）等であってもよい。
のコンプレッサ等であってもよいのであるが、その回転
部のロータに形成される容積式ポンプ構造部分Ａ及びＢ
（図１）は、ルーツ型、歯車型、単ローベ型、複ローベ
型、ネジ型、外円周ピストン型のもの（いずれも図示せ
ず）等であってもよい。
【００３０】この発明の容積式真空ポンプの構造部分
に、ロータが外周部にねじ溝（スクリュー溝を含む）を
備えたものにすると、ねじ溝型ロータは、ギヤ型ロータ
やルーツ型ロータのような異形ロータとは異なり、回転
中心軸に垂直な断面が比較的円形に近く、外周部の付近
まで空洞にすることができ、内部空間が大きくとれて、
ここを実施例のごとく軸受部に利用する等の利用ができ
て、装置の小形化を大いに図ることができるようにな
る。
に、ロータが外周部にねじ溝（スクリュー溝を含む）を
備えたものにすると、ねじ溝型ロータは、ギヤ型ロータ
やルーツ型ロータのような異形ロータとは異なり、回転
中心軸に垂直な断面が比較的円形に近く、外周部の付近
まで空洞にすることができ、内部空間が大きくとれて、
ここを実施例のごとく軸受部に利用する等の利用ができ
て、装置の小形化を大いに図ることができるようにな
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明の真空ポンプは既提案の電子制御
による同期運転方式に加えて、回転角・回転数の検出に
磁気式のレゾルバを用いている。そのため、信頼性の大
幅向上が図れると共に、回転数をアップでき、その結果
ポンプ本体の一層の排気性能の向上・小型化が実現でき
る。
による同期運転方式に加えて、回転角・回転数の検出に
磁気式のレゾルバを用いている。そのため、信頼性の大
幅向上が図れると共に、回転数をアップでき、その結果
ポンプ本体の一層の排気性能の向上・小型化が実現でき
る。
【図１】本発明のポンプの第１の実施例を示す正面断面
図
図
【図２】図１のレゾルバの部分の拡大図
【図３】同期制御方法を示すブロック図
【図４】本発明の第２の実施例を示す正面断面図
【図５】従来のスクリュー式ポンプの断面図
【図６】従来のターボ分子ポンプの断面図
【図７】既提案の広帯域真空ポンプの正面断面図
【図８】光学式エンコーダの矢視図
３，１０ ハウジング ６，７ ロータ ２０ 吸気孔 ３６ 吐出孔 １３，１４ モータ ２０，２１ 検出手段
フロントページの続き (72)発明者 池本 義寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ハウジング内に収納された複数個のロー
タと、これらのロータの回転軸を支持する軸受と、前記
ハウジングに形成された気体の吸気孔および吐出孔と、
前記複数個のロータをそれぞれ独立して回転する複数個
のモータと、前記ロータおよび前記ハウジングで形成さ
れる空間の容積変化を利用して気体の吸気および排気を
行う容積式のポンプ部分を構成すると共に、前記モータ
の回転角および、または回転数を検知する検出手段と、
この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真空ポンプにおいて、前記検出手段
は前記回転軸と前記ハウジングの間に設けられた電磁誘
導作用による回転位置センサーであることを特徴とする
真空ポンプ。 - 【請求項２】 回転位置センサーは、シンクロあるいは
レゾルバの様なアナログ型センサーであることを特徴と
する請求項１記載の真空ポンプ。 - 【請求項３】 回転軸の一方の端部に設けられたオイル
タンクと、このオイルタンク内のオイルを吸引し前記軸
受に供給させる作用を与えるオイルポンプより構成され
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】 オイルポンプは前記回転軸の端部に設け
られ、前記回転軸の回転を利用して前記オイルを吸引す
ると共に、前記回転軸の内部に形成され前記オイルを前
記軸受へ導びくためのオイル流通路より構成されること
を特徴とする請求項３記載の真空ポンプ。 - 【請求項５】 前記オイルタンク内のオイルを冷却する
手段と、冷却された前記オイルに前記オイルポンプの吸
入ノズルが侵されており、前記吸入ノズルあるいはこの
吸入ノズルに連結した回転軸の外側、かつ前記吸入ノズ
ルの近傍で前記回転位置センサーのロータが形成されて
いることを特徴とする請求項４記載の真空ポンプ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6240066A JPH08100779A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 真空ポンプ |
| US08/539,219 US5836746A (en) | 1994-10-04 | 1995-10-04 | Vacuum pump having lubrication and cooling systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6240066A JPH08100779A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 真空ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08100779A true JPH08100779A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17053986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6240066A Pending JPH08100779A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 真空ポンプ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5836746A (ja) |
| JP (1) | JPH08100779A (ja) |
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| WO2015187681A1 (en) | 2014-06-02 | 2015-12-10 | Afshari Thomas | Hydrostatic transmission assembly and system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5836746A (en) | 1998-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |