複合型サイレンサ、及びドライ真空ポンプ装置
【課題】小型化が可能で、低周波数領域から高周波数領域までの広い週数帯域での騒音を効果的に低減できる複合型サイレンサ、及び該サイレンサを備えたドライ真空ポンプ装置を提供すること。
【解決手段】ガス流路６１のガス流れの上流側に共鳴型サイレンサ５３−１を、下流側に膨張型サイレンサ５３−２を配置し、該共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２を一体に構成した。また、ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置して設けたドライ真空ポンプ装置。
【解決手段】ガス流路６１のガス流れの上流側に共鳴型サイレンサ５３−１を、下流側に膨張型サイレンサ５３−２を配置し、該共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２を一体に構成した。また、ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置して設けたドライ真空ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ真空ポンプから気体（ガス）が排気される際に発生する騒音を低減させるためのサイレンサに関し、特に小型で幅広い周波数帯での消音が可能な複合型サイレンサ、及び該サイレンサを備えたドライ真空ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプ装置が、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。特に半導体デバイスの製造は、３００以上の工程数からなり、そこで使用される真空ポンプの数も非常に多い。そのため真空ポンプ装置の省フットプリント化は工場内の敷地面積を有効に利用する上で非常に重要である。特に真空ポンプ装置幅に合せて複数の真空ポンプ装置を並べて設置することが多いため、幅を小さくすることが重要である。また、半導体デバイスの製造装置においても装置−真空ポンプ間の配管抵抗を小さくするために装置内部にポンプを設置する場合があり、真空ポンプの小型化は重要である。
【０００３】
また、ドライ真空ポンプ装置では、真空ポンプからガスが排気される際に騒音が発生する。この騒音を低減させるためには、真空ポンプの排気側にサイレンサを設ける必要がある。このサイレンサには膨張型と共鳴型の２種類がある。膨張型のサイレンサは幅広い周波数領域での騒音の消音（低減）が可能であるが、消音できる周波数はサイレンサの長さに反比例するため、低周波数領域の騒音を消音するためには、サイレンサが長くなってしまい、ドライ真空ポンプ装置の小型化の障害となる。また、共鳴型のサイレンサは、小型化が可能で、排気する気体の流れを妨げないという特徴があるが、消音できる周波数領域は膨張型サイレンサに比べて狭いという問題がある。
【０００４】
従来の真空ポンプの消音器に関する技術としては、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に開示された消音器は、真空ポンプの排気口から排出される気体を、２つ以上の大部屋と該大部屋の間を通過させる第１絞り口と最後段の大部屋を外気中に連通させる第２絞り口とを順に通過させて、その気体の持つ騒音を低減させて外気中に排出する構造の消音器であり、第１絞り口の開口量を、第１絞り口を通過するガスの圧力又はガスの通過量に合せて、広狭に調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された消音器は、種々の運転条件下で運転される真空ポンプや大型から小型までの真空ポンプの排気口から排出される気体の圧力や気体の排出量に合せて、第１絞り口の開口量を大小に調整し、真空ポンプの排気口から排気される気体の持つ騒音を、真空ポンプの動力ロスを少なく抑えながら、騒音を効率良く低減させるものである。従って、特許文献１に開示された消音器は、真空ポンプから気体が排気される際に発生する低周波数領域から高周波数領域まで幅広い周波数帯域での騒音を効果的に低減でき、且つ小型化に適した構造の消音器（サイレンサ）ではなかった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型化が可能で、低周波数領域から高周波数領域までの広い周波数帯域での騒音を効果的に低減できる複合型サイレンサ、及び該サイレンサを備えたドライ真空ポンプ装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサにある。
【０００９】
また、本発明は、蓋体と厚板状のサイレンサケーシングを具備し、サイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で気体流路部に連通させると共に、膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で共鳴口部より下流側の気体流路部に連通させ、サイレンサケーシングの片面を蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサにある。
【００１０】
また、本発明は、ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置にある。
【００１１】
また、１台又は直列に接続された複数台のルーツ型ドライ真空ポンプを備え、その排気側に排気ユニットを設け、該排気ユニットの排気ガス側の排気ガス流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、騒音の幅広い周周波数帯域での消音（低減）が可能で、且つサイレンサの小型化が可能となる。
【００１３】
また、厚板状のサイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で気体流路部に連通させ、膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で共鳴口部より下流側の気体流路部に連通させ、サイレンサケーシングの片面を蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、騒音の幅広い周周波数帯域での消音（低減）が可能で、小型のサイレンサを提供できる。また、共鳴室の壁と第１膨張室の壁とを１つの壁で共有し、第１と第２の膨張室の壁を一つの壁で共有することにより、サイレンサの小型化が可能となった。
【００１４】
また、本発明は、排気ガス流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置して設けたので、排気による騒音を幅広い周周波数帯域で消音し、装置の設置環境を静謐に維持し、且つサイレンサを小型化することができるから、装置全体の小型化できるドライ真空ポンプポンプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置の縦断面構造を示す図である。
【図２】本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置の横断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係るサイレンサの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。先ず本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置を図１及び図２を用いて説明する。図１はツール型の容積型のドライ真空ポンプの全体構成を示す縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。ドライ真空ポンプは、２本の回転軸１１ａ、１１ｂに一対の５段のルーツ型ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅがそれぞれ固定されている。回転軸１１ａ、１１ｂはそれぞれ軸受２０、２１により回転自在に支持されている。なお、以下の説明では、一対のロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを総称して適宜ロータ１２、１２と称する。
【００１７】
ロータ１２、１２間、及びロータ１２、１２とロータケーシング１４の内周面との間には微小な隙間が形成されており、ロータ１２、１２は、それぞれの回転軸１１ａ、１１ｂを中心として非接触で回転するようになっている。ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅをそれぞれ収容して気体を移送するロータ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅがそれぞれ２本の回転軸１１ａ、１１ｂに沿って直列に１つのロータケーシング１４内に配置されている。ロータケーシング１４の上面には図示しないカバー部材が取り付けられている。ロータケーシング１４の上部には吸込口１７が形成されており、吸込口１７は初段のロータ室１３ａに連通している。ロータケーシング１４の吐出口側面には第１のサイドケーシング２６が固定されており、サイドケーシング２６の側面には軸受ケーシング２３が固定されている。サイドケーシング２６には、最終段のロータ室１３ｅに連通する吐出口１８が形成されている。吐出口１８は後に詳述するように、逆止弁、過圧縮防止弁、及びサイレンサを介して大気領域に開口している。
【００１８】
図１に示すように、軸受２０の図中左側にモータ（例えばブラシレスＤＣモータ）２２が配置されている。即ち、回転軸１１ａ、１１ｂの一方の端部にモータロータ２２ａ（図３には１つのモータロータのみを示す）が固定され、その周囲にモータステータ２２ｂが配置されている。モータ２２は図示しないインバータ装置等の電力供給装置により周波数可変電力の供給を受け、ソフトスタート等を含む真空ポンプの回転速度制御を行う。モータ２２は、モータケーシング２４の内部に配置されている。モータ２２に、ブラシレスＤＣモータを採用すると、ロータ１２、１２は回転軸１１ａ、１１ｂを介してこのブラシレスＤＣモータ２２により同期反転させられる。回転軸１１ａ、１１ｂの他方の端部には、それぞれタイミングギア２９及び吐出側の軸受２１は軸受ケーシング２３に収容されている。軸受２０、２１はそれぞれ軸受ケース４０、４１に保持されており、これらの軸受ケース４０、４１はそれぞれモータケーシング２４及び軸受ケーシング２３に収容されている。
【００１９】
各ロータ室１３ａ〜１３ｆにおいては、２本の回転軸１１ａ、１１ｂにそれぞれ固定されたロータ１２、１２とロータケーシング１４の内周面との間に閉じ込められた気体が吸込側から吐出側に移送される。ロータケーシング１４は二重ケーシングとなっており、二重ケーシングを構成する内外周囲壁の間には気体流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅが設けられている。ロータ室１３ａの吐出側と次段のロータ室１３ｂの吸込側は気体流路１５ａによって連通しており、ロータ室１３ａ内のロータ１２ａによって圧縮された気体は気体流路１５ａを通ってロータ室１３ｂの吸込側に移送される。このようにして、各段のロータ１２、１２によって圧縮された気体は、気体流路１５ａ〜１５ｅを通って吐出し側に順次移送され、吐出口１８に移送される。
【００２０】
上記ドライ真空ポンプにおいては、吸込側初段のロータ室１３ａの容積が吐出側最終段のロータ室１３ｅの容積に対して９以上の比率のポンプに対して有効である。即ち、初段のロータ１２ａの厚さＷａと最終段のロータ１２ｅの厚さＷｅの比が９以上であり、この比が初段のロータ室１３ａと最終段のロータ１２ｅの容積比となっている。
【００２１】
一般に、初段のロータ室の容積は設計する真空ポンプの排気速度により決定される。このため、排気速度の大きな真空ポンプを設計する場合は、初段のロータ室の容積を大きくすることが必要となる。これに対し、最終段のロータ室の容積は、最終段のロータ室での前後の圧力差によって発熱（圧縮熱）、及びその圧力差に抗してロータを回転させるモータの消費電力を抑えるために小さくする必要がある。しかしながら、最終段のロータ室の容積を小さくすると、スムーズに排気できなくなる。このように。容積比と発熱としトレードオフの関係にあるため、どの点を重視して真空ポンプを設計するかによって、容積比（圧縮比）を大きくするか小さくするかを決定することになる。
【００２２】
モータ２２に、ブラシレスＤＣモータを採用すると、モータ２２の回転速度制御を行うことで、最終段のロータ室１３ｅの容積を小さくしたまま排気速度を大きくすることができ、且つ発熱及びモータ消費電力を抑えることができる。つまり、通常のモータを使用した従来の真空ポンプに比べて、同じ排気速度を達成しつつ容積比（圧縮比）を大きくできると共に、発熱量を抑えることができる。また、２本の回転軸１１ａ、１１ｂを回転駆動する駆動源として上記のようにブラシレスＤＣモータ２２を用いることで、モータとしての効率が良いだけでなく大きな負荷変動に対応することができ、更に起動時における圧縮動力の増大にも対応することができる。
【００２３】
ドライ真空ポンプの吐出口１８の近傍には軸受２１が配置され、吸込側の軸受２０と共に回転軸１１ａ、１１ｂを回転自在に支持している。軸受２１は軸受ケーシング２３内に収容され、軸受ケーシング２３とロータケーシング１４との間にはサイドケーシング２６が配置されている。軸受ケーシング２３とサイドケーシング２６との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置され、これにより軸受ケーシング２３とサイドケーシング２６との間の微小な隙間が封止されている。また、サイドケーシング２６とロータケーシング１４との間にも図示しないＯリングシール（シール部）が配置され、これによりサイドケーシング２６とロータケーシング１４との間の微小な隙間が封止されている。軸受２０はモータケーシング２４内に収容されており、モータケーシング２４とロータケーシング１４との間には第２のサイドケーシング３０が配置されている。サイドケーシング３０とロータケーシング１４との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置されている。更に、サイドケーシング３０とモータケーシング２４との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置されている。
【００２４】
上記構成のドライ真空ポンプにおいて、モータ２２を起動し、回転軸１１ａ、１１ｂを回転させると、ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅが回転し、吸込口１７がら吸込まれたガスはロータ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ内のロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅで圧縮され、気体流路１５ａ〜１５ｅを通って吐出し側に順次移送され、吐出口１８から大気圧縮域に排出される。該吐出口１８には排気ユニット５０が接続され、該吐出口１８から排出されたガスは該排気ユニット５０を通して排出される。排気ユニット５０には、最終段逆止弁５１と、２段目出口中抜き逆止弁５２と、後に詳述する構成のサイレンサ５３が設けられている。２段目出口中抜き逆止弁５２はドライ真空ポンプ内のガスが外気圧以上に圧縮された気体を外気中に逃がして、本ドライ真空ポンプの動力ロスを少なく抑えるために設けた圧力逃し孔（図示を省略）が設けられた逆止弁である。
【００２５】
上記排気ユニット５０の最終段逆止弁５１と２段目出口中抜き逆止弁５２を通ったガスは、サイレンサ５３を通って、騒音が低減され、外部に排出される。図３はサイレンサ５３の構成を示す図である。図３（ａ）は本サイレンサの側断面構成を示す図で、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。本サイレンサ５３は共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２を一体的に形成された複合型サイレンサである。共鳴型サイレンサ５３−１、及び膨張型サイレンサ５３−２は排気ユニット５０のガス流路（図示せず）に連通するガス流路６１に連通して設けられ、共鳴型サイレンサ５３−１を上流側に、膨張型サイレンサ５３−２は下流側に配置している。
【００２６】
本サイレンサ５３は厚板状のサイレンサケーシング６０と蓋体６９を備えている。サイレンサケーシング６０には、片側面には排気ユニット５０のガス流路（図示せず）に連通する上部が開口した溝状のガス流路６１、共鳴型サイレンサ５３−１を構成する上部が開口した凹状の共鳴室６２、膨張型サイレンサ５３−２を構成する上部が開口した凹状の第１膨張室６３、及び第２膨張室６４が形成されている。更に、共鳴室６２とガス流路６１を連通する上部が開口した溝状の共鳴口６５、第１膨張室６３とガス流路６１を連通する上部が開口した溝状の第１絞り口６６、第１膨張室６３と第２膨張室６４を連通する上部が開口した第２絞り口６７、第２膨張室６４と外部を連通する第３絞り口６８が設けられている。
【００２７】
上記サイレンサケーシング６０のガス流路６１、共鳴室６２、第１膨張室６３、及び第２膨張室６４等が形成されている面を蓋体６９で覆うことにより、ガス流路６１、共鳴室６２、第１膨張室６３、及び第２膨張室６４は上部開口部が閉塞された空間なる。上部開口が閉塞された共鳴室６２及び第１膨張室６３はそれぞれ共鳴口６５を通してガス流路６１に連通し、上部開口が閉塞された第１膨張室６３と第２膨張室６４は第２絞り口６７で互いに連通し、更に該第２膨張室６４は第３絞り口６８を通して外部に連通する。
【００２８】
本サイレンサ５３は上記のように厚板状のサイレンサケーシング６０に共鳴型サイレンサ５３−１、及び膨張型サイレンサ５３−２を一体的に形成し、その開口部を蓋体６９で閉塞し構成の複合型サイレンサである。また、サイレンサ５３が厚板状のサイレンサケーシング６０と蓋体６９で構成されるので、平板状で小型化されたサイレンサとなる。排気ユニット５０のガス流路から、ガス流路６１に流入したガス流の有する騒音は、共鳴口６５及び共鳴室６２で構成される共鳴型サイレンサ５３−１の固有周波数に共鳴して消音（低減）される。該共鳴型サイレンサ５３−１を通ったガス流は第１絞り口６６を通って第１膨張室６３に流入することにより該第１膨張室で膨張して消音（低減）され、続いて、第２絞り口６７を通って第２膨張室６４に流入することにより該第２膨張室６４内で膨張して消音（低減）され、更に第３絞り口６８を通して外気に流出し膨張して消音（低減）される。
【００２９】
共鳴型サイレンサ５３−１は小型化が可能で、ガス流路６１を流れるガスの流を妨げないという特徴があるが、消音できる騒音の周波数領域は膨張型に比べて狭い。これに対して、膨張型サイレンサ５３−２は幅広い周波数領域で騒音の消音が可能であるが、消音できる周波数はサイレンサの長さに反比例するため、低周波領域を消音する場合、サイレンサが長くなってしまう。そこで小型化できる共鳴型サイレンサ５３−１でガス流の低周波領域の騒音を消音させ、残る高周波領域の騒音をサイレンサの長さが消音周波数と反比例する膨張型サイレンサ５３−２で消音させることにより、共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２の両者が小型となり、サイレンサ５３の全体を小型化できると共に、騒音の幅広い周波数帯域での消音（低減）が可能なる。
【００３０】
また、共鳴型サイレンサ５３−１をガス流路６１の上流側に設けるので、共鳴型サイレンサ５３−１はガス流路６１に流入したガスの流を妨げない特徴を有しているから、このような複合型サイレンサを排気ユニット５０のガス流路のガス排出側に設けても、排気ユニット５０のガス排出機能を低減も極力抑えることが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記例では１台のルーツ型の容積型ドライ真空ポンプを備えたドライ真空ポンプ装置を例に説明したが、複数台のドライ真空ポンプを備えた構成のドライ真空ポンプ装置でもよいことは当然である。また、ルーツ型の容積型真空ポンプに限らず他のドライ真空ポンプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、幅広い周周波数帯域での騒音の消音が可能で、且つ小型のサイレンとして利用できる。また、ドライ真空ポンプのサイレンさに本発明に係るサイレンサを採用することにより、サイレンサを備えた排気ユニットを小型化することがせ可能で、且つ広い周波数帯域において騒音の低減できる小型のドライ真空ポンプとして利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１１ａ 回転軸
１１ｂ 回転軸
１２ ロータ
１２ａ〜１２ｅ ロータ
１３ａ〜１３ｅ ロータ室
１４ ロータケーシング
１５ａ〜１５ｅ 気体流路
１７ 吸込口
１８ 吐出口
２０ 軸受
２２ モータ
２２ａ モータロータ
２２ｂ モータステータ
２３ 軸受ケーシング
２４ モータケーシング
２６ サイドケーシング
２９ タイミングギア
３０ サイドケーシング
４０ 軸受ケース
４１ 軸受ケース
５０ 排気ユニット
５３ サイレンサ
５３−１ 共鳴型サイレンサ
５３−２ 膨張型サイレンサ
６０ サイレンサケーシング
６１ ガス流路
６２ 共鳴室
６３ 第１膨張室
６４ 第２膨張室
６５ 共鳴口
６６ 第１絞り口
６７ 第２絞り口
６８ 第３絞り口
６９ 蓋体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ真空ポンプから気体（ガス）が排気される際に発生する騒音を低減させるためのサイレンサに関し、特に小型で幅広い周波数帯での消音が可能な複合型サイレンサ、及び該サイレンサを備えたドライ真空ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気圧から動作が可能で、クリーンな真空環境が容易に得られるドライ真空ポンプ装置が、半導体製造設備等の幅広い分野で使用されている。特に半導体デバイスの製造は、３００以上の工程数からなり、そこで使用される真空ポンプの数も非常に多い。そのため真空ポンプ装置の省フットプリント化は工場内の敷地面積を有効に利用する上で非常に重要である。特に真空ポンプ装置幅に合せて複数の真空ポンプ装置を並べて設置することが多いため、幅を小さくすることが重要である。また、半導体デバイスの製造装置においても装置−真空ポンプ間の配管抵抗を小さくするために装置内部にポンプを設置する場合があり、真空ポンプの小型化は重要である。
【０００３】
また、ドライ真空ポンプ装置では、真空ポンプからガスが排気される際に騒音が発生する。この騒音を低減させるためには、真空ポンプの排気側にサイレンサを設ける必要がある。このサイレンサには膨張型と共鳴型の２種類がある。膨張型のサイレンサは幅広い周波数領域での騒音の消音（低減）が可能であるが、消音できる周波数はサイレンサの長さに反比例するため、低周波数領域の騒音を消音するためには、サイレンサが長くなってしまい、ドライ真空ポンプ装置の小型化の障害となる。また、共鳴型のサイレンサは、小型化が可能で、排気する気体の流れを妨げないという特徴があるが、消音できる周波数領域は膨張型サイレンサに比べて狭いという問題がある。
【０００４】
従来の真空ポンプの消音器に関する技術としては、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に開示された消音器は、真空ポンプの排気口から排出される気体を、２つ以上の大部屋と該大部屋の間を通過させる第１絞り口と最後段の大部屋を外気中に連通させる第２絞り口とを順に通過させて、その気体の持つ騒音を低減させて外気中に排出する構造の消音器であり、第１絞り口の開口量を、第１絞り口を通過するガスの圧力又はガスの通過量に合せて、広狭に調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された消音器は、種々の運転条件下で運転される真空ポンプや大型から小型までの真空ポンプの排気口から排出される気体の圧力や気体の排出量に合せて、第１絞り口の開口量を大小に調整し、真空ポンプの排気口から排気される気体の持つ騒音を、真空ポンプの動力ロスを少なく抑えながら、騒音を効率良く低減させるものである。従って、特許文献１に開示された消音器は、真空ポンプから気体が排気される際に発生する低周波数領域から高周波数領域まで幅広い周波数帯域での騒音を効果的に低減でき、且つ小型化に適した構造の消音器（サイレンサ）ではなかった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型化が可能で、低周波数領域から高周波数領域までの広い周波数帯域での騒音を効果的に低減できる複合型サイレンサ、及び該サイレンサを備えたドライ真空ポンプ装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサにある。
【０００９】
また、本発明は、蓋体と厚板状のサイレンサケーシングを具備し、サイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で気体流路部に連通させると共に、膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で共鳴口部より下流側の気体流路部に連通させ、サイレンサケーシングの片面を蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサにある。
【００１０】
また、本発明は、ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置にある。
【００１１】
また、１台又は直列に接続された複数台のルーツ型ドライ真空ポンプを備え、その排気側に排気ユニットを設け、該排気ユニットの排気ガス側の排気ガス流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、騒音の幅広い周周波数帯域での消音（低減）が可能で、且つサイレンサの小型化が可能となる。
【００１３】
また、厚板状のサイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で気体流路部に連通させ、膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で共鳴口部より下流側の気体流路部に連通させ、サイレンサケーシングの片面を蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、騒音の幅広い周周波数帯域での消音（低減）が可能で、小型のサイレンサを提供できる。また、共鳴室の壁と第１膨張室の壁とを１つの壁で共有し、第１と第２の膨張室の壁を一つの壁で共有することにより、サイレンサの小型化が可能となった。
【００１４】
また、本発明は、排気ガス流路に上記複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置して設けたので、排気による騒音を幅広い周周波数帯域で消音し、装置の設置環境を静謐に維持し、且つサイレンサを小型化することができるから、装置全体の小型化できるドライ真空ポンプポンプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置の縦断面構造を示す図である。
【図２】本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置の横断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係るサイレンサの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。先ず本発明に係るサイレンサを装備するドライ真空ポンプ装置を図１及び図２を用いて説明する。図１はツール型の容積型のドライ真空ポンプの全体構成を示す縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。ドライ真空ポンプは、２本の回転軸１１ａ、１１ｂに一対の５段のルーツ型ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅがそれぞれ固定されている。回転軸１１ａ、１１ｂはそれぞれ軸受２０、２１により回転自在に支持されている。なお、以下の説明では、一対のロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを総称して適宜ロータ１２、１２と称する。
【００１７】
ロータ１２、１２間、及びロータ１２、１２とロータケーシング１４の内周面との間には微小な隙間が形成されており、ロータ１２、１２は、それぞれの回転軸１１ａ、１１ｂを中心として非接触で回転するようになっている。ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅをそれぞれ収容して気体を移送するロータ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅがそれぞれ２本の回転軸１１ａ、１１ｂに沿って直列に１つのロータケーシング１４内に配置されている。ロータケーシング１４の上面には図示しないカバー部材が取り付けられている。ロータケーシング１４の上部には吸込口１７が形成されており、吸込口１７は初段のロータ室１３ａに連通している。ロータケーシング１４の吐出口側面には第１のサイドケーシング２６が固定されており、サイドケーシング２６の側面には軸受ケーシング２３が固定されている。サイドケーシング２６には、最終段のロータ室１３ｅに連通する吐出口１８が形成されている。吐出口１８は後に詳述するように、逆止弁、過圧縮防止弁、及びサイレンサを介して大気領域に開口している。
【００１８】
図１に示すように、軸受２０の図中左側にモータ（例えばブラシレスＤＣモータ）２２が配置されている。即ち、回転軸１１ａ、１１ｂの一方の端部にモータロータ２２ａ（図３には１つのモータロータのみを示す）が固定され、その周囲にモータステータ２２ｂが配置されている。モータ２２は図示しないインバータ装置等の電力供給装置により周波数可変電力の供給を受け、ソフトスタート等を含む真空ポンプの回転速度制御を行う。モータ２２は、モータケーシング２４の内部に配置されている。モータ２２に、ブラシレスＤＣモータを採用すると、ロータ１２、１２は回転軸１１ａ、１１ｂを介してこのブラシレスＤＣモータ２２により同期反転させられる。回転軸１１ａ、１１ｂの他方の端部には、それぞれタイミングギア２９及び吐出側の軸受２１は軸受ケーシング２３に収容されている。軸受２０、２１はそれぞれ軸受ケース４０、４１に保持されており、これらの軸受ケース４０、４１はそれぞれモータケーシング２４及び軸受ケーシング２３に収容されている。
【００１９】
各ロータ室１３ａ〜１３ｆにおいては、２本の回転軸１１ａ、１１ｂにそれぞれ固定されたロータ１２、１２とロータケーシング１４の内周面との間に閉じ込められた気体が吸込側から吐出側に移送される。ロータケーシング１４は二重ケーシングとなっており、二重ケーシングを構成する内外周囲壁の間には気体流路１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅが設けられている。ロータ室１３ａの吐出側と次段のロータ室１３ｂの吸込側は気体流路１５ａによって連通しており、ロータ室１３ａ内のロータ１２ａによって圧縮された気体は気体流路１５ａを通ってロータ室１３ｂの吸込側に移送される。このようにして、各段のロータ１２、１２によって圧縮された気体は、気体流路１５ａ〜１５ｅを通って吐出し側に順次移送され、吐出口１８に移送される。
【００２０】
上記ドライ真空ポンプにおいては、吸込側初段のロータ室１３ａの容積が吐出側最終段のロータ室１３ｅの容積に対して９以上の比率のポンプに対して有効である。即ち、初段のロータ１２ａの厚さＷａと最終段のロータ１２ｅの厚さＷｅの比が９以上であり、この比が初段のロータ室１３ａと最終段のロータ１２ｅの容積比となっている。
【００２１】
一般に、初段のロータ室の容積は設計する真空ポンプの排気速度により決定される。このため、排気速度の大きな真空ポンプを設計する場合は、初段のロータ室の容積を大きくすることが必要となる。これに対し、最終段のロータ室の容積は、最終段のロータ室での前後の圧力差によって発熱（圧縮熱）、及びその圧力差に抗してロータを回転させるモータの消費電力を抑えるために小さくする必要がある。しかしながら、最終段のロータ室の容積を小さくすると、スムーズに排気できなくなる。このように。容積比と発熱としトレードオフの関係にあるため、どの点を重視して真空ポンプを設計するかによって、容積比（圧縮比）を大きくするか小さくするかを決定することになる。
【００２２】
モータ２２に、ブラシレスＤＣモータを採用すると、モータ２２の回転速度制御を行うことで、最終段のロータ室１３ｅの容積を小さくしたまま排気速度を大きくすることができ、且つ発熱及びモータ消費電力を抑えることができる。つまり、通常のモータを使用した従来の真空ポンプに比べて、同じ排気速度を達成しつつ容積比（圧縮比）を大きくできると共に、発熱量を抑えることができる。また、２本の回転軸１１ａ、１１ｂを回転駆動する駆動源として上記のようにブラシレスＤＣモータ２２を用いることで、モータとしての効率が良いだけでなく大きな負荷変動に対応することができ、更に起動時における圧縮動力の増大にも対応することができる。
【００２３】
ドライ真空ポンプの吐出口１８の近傍には軸受２１が配置され、吸込側の軸受２０と共に回転軸１１ａ、１１ｂを回転自在に支持している。軸受２１は軸受ケーシング２３内に収容され、軸受ケーシング２３とロータケーシング１４との間にはサイドケーシング２６が配置されている。軸受ケーシング２３とサイドケーシング２６との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置され、これにより軸受ケーシング２３とサイドケーシング２６との間の微小な隙間が封止されている。また、サイドケーシング２６とロータケーシング１４との間にも図示しないＯリングシール（シール部）が配置され、これによりサイドケーシング２６とロータケーシング１４との間の微小な隙間が封止されている。軸受２０はモータケーシング２４内に収容されており、モータケーシング２４とロータケーシング１４との間には第２のサイドケーシング３０が配置されている。サイドケーシング３０とロータケーシング１４との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置されている。更に、サイドケーシング３０とモータケーシング２４との間には図示しないＯリングシール（シール部）が配置されている。
【００２４】
上記構成のドライ真空ポンプにおいて、モータ２２を起動し、回転軸１１ａ、１１ｂを回転させると、ロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅが回転し、吸込口１７がら吸込まれたガスはロータ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ内のロータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅで圧縮され、気体流路１５ａ〜１５ｅを通って吐出し側に順次移送され、吐出口１８から大気圧縮域に排出される。該吐出口１８には排気ユニット５０が接続され、該吐出口１８から排出されたガスは該排気ユニット５０を通して排出される。排気ユニット５０には、最終段逆止弁５１と、２段目出口中抜き逆止弁５２と、後に詳述する構成のサイレンサ５３が設けられている。２段目出口中抜き逆止弁５２はドライ真空ポンプ内のガスが外気圧以上に圧縮された気体を外気中に逃がして、本ドライ真空ポンプの動力ロスを少なく抑えるために設けた圧力逃し孔（図示を省略）が設けられた逆止弁である。
【００２５】
上記排気ユニット５０の最終段逆止弁５１と２段目出口中抜き逆止弁５２を通ったガスは、サイレンサ５３を通って、騒音が低減され、外部に排出される。図３はサイレンサ５３の構成を示す図である。図３（ａ）は本サイレンサの側断面構成を示す図で、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。本サイレンサ５３は共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２を一体的に形成された複合型サイレンサである。共鳴型サイレンサ５３−１、及び膨張型サイレンサ５３−２は排気ユニット５０のガス流路（図示せず）に連通するガス流路６１に連通して設けられ、共鳴型サイレンサ５３−１を上流側に、膨張型サイレンサ５３−２は下流側に配置している。
【００２６】
本サイレンサ５３は厚板状のサイレンサケーシング６０と蓋体６９を備えている。サイレンサケーシング６０には、片側面には排気ユニット５０のガス流路（図示せず）に連通する上部が開口した溝状のガス流路６１、共鳴型サイレンサ５３−１を構成する上部が開口した凹状の共鳴室６２、膨張型サイレンサ５３−２を構成する上部が開口した凹状の第１膨張室６３、及び第２膨張室６４が形成されている。更に、共鳴室６２とガス流路６１を連通する上部が開口した溝状の共鳴口６５、第１膨張室６３とガス流路６１を連通する上部が開口した溝状の第１絞り口６６、第１膨張室６３と第２膨張室６４を連通する上部が開口した第２絞り口６７、第２膨張室６４と外部を連通する第３絞り口６８が設けられている。
【００２７】
上記サイレンサケーシング６０のガス流路６１、共鳴室６２、第１膨張室６３、及び第２膨張室６４等が形成されている面を蓋体６９で覆うことにより、ガス流路６１、共鳴室６２、第１膨張室６３、及び第２膨張室６４は上部開口部が閉塞された空間なる。上部開口が閉塞された共鳴室６２及び第１膨張室６３はそれぞれ共鳴口６５を通してガス流路６１に連通し、上部開口が閉塞された第１膨張室６３と第２膨張室６４は第２絞り口６７で互いに連通し、更に該第２膨張室６４は第３絞り口６８を通して外部に連通する。
【００２８】
本サイレンサ５３は上記のように厚板状のサイレンサケーシング６０に共鳴型サイレンサ５３−１、及び膨張型サイレンサ５３−２を一体的に形成し、その開口部を蓋体６９で閉塞し構成の複合型サイレンサである。また、サイレンサ５３が厚板状のサイレンサケーシング６０と蓋体６９で構成されるので、平板状で小型化されたサイレンサとなる。排気ユニット５０のガス流路から、ガス流路６１に流入したガス流の有する騒音は、共鳴口６５及び共鳴室６２で構成される共鳴型サイレンサ５３−１の固有周波数に共鳴して消音（低減）される。該共鳴型サイレンサ５３−１を通ったガス流は第１絞り口６６を通って第１膨張室６３に流入することにより該第１膨張室で膨張して消音（低減）され、続いて、第２絞り口６７を通って第２膨張室６４に流入することにより該第２膨張室６４内で膨張して消音（低減）され、更に第３絞り口６８を通して外気に流出し膨張して消音（低減）される。
【００２９】
共鳴型サイレンサ５３−１は小型化が可能で、ガス流路６１を流れるガスの流を妨げないという特徴があるが、消音できる騒音の周波数領域は膨張型に比べて狭い。これに対して、膨張型サイレンサ５３−２は幅広い周波数領域で騒音の消音が可能であるが、消音できる周波数はサイレンサの長さに反比例するため、低周波領域を消音する場合、サイレンサが長くなってしまう。そこで小型化できる共鳴型サイレンサ５３−１でガス流の低周波領域の騒音を消音させ、残る高周波領域の騒音をサイレンサの長さが消音周波数と反比例する膨張型サイレンサ５３−２で消音させることにより、共鳴型サイレンサ５３−１と膨張型サイレンサ５３−２の両者が小型となり、サイレンサ５３の全体を小型化できると共に、騒音の幅広い周波数帯域での消音（低減）が可能なる。
【００３０】
また、共鳴型サイレンサ５３−１をガス流路６１の上流側に設けるので、共鳴型サイレンサ５３−１はガス流路６１に流入したガスの流を妨げない特徴を有しているから、このような複合型サイレンサを排気ユニット５０のガス流路のガス排出側に設けても、排気ユニット５０のガス排出機能を低減も極力抑えることが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記例では１台のルーツ型の容積型ドライ真空ポンプを備えたドライ真空ポンプ装置を例に説明したが、複数台のドライ真空ポンプを備えた構成のドライ真空ポンプ装置でもよいことは当然である。また、ルーツ型の容積型真空ポンプに限らず他のドライ真空ポンプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したので、幅広い周周波数帯域での騒音の消音が可能で、且つ小型のサイレンとして利用できる。また、ドライ真空ポンプのサイレンさに本発明に係るサイレンサを採用することにより、サイレンサを備えた排気ユニットを小型化することがせ可能で、且つ広い周波数帯域において騒音の低減できる小型のドライ真空ポンプとして利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１１ａ 回転軸
１１ｂ 回転軸
１２ ロータ
１２ａ〜１２ｅ ロータ
１３ａ〜１３ｅ ロータ室
１４ ロータケーシング
１５ａ〜１５ｅ 気体流路
１７ 吸込口
１８ 吐出口
２０ 軸受
２２ モータ
２２ａ モータロータ
２２ｂ モータステータ
２３ 軸受ケーシング
２４ モータケーシング
２６ サイドケーシング
２９ タイミングギア
３０ サイドケーシング
４０ 軸受ケース
４１ 軸受ケース
５０ 排気ユニット
５３ サイレンサ
５３−１ 共鳴型サイレンサ
５３−２ 膨張型サイレンサ
６０ サイレンサケーシング
６１ ガス流路
６２ 共鳴室
６３ 第１膨張室
６４ 第２膨張室
６５ 共鳴口
６６ 第１絞り口
６７ 第２絞り口
６８ 第３絞り口
６９ 蓋体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサ。
【請求項２】
蓋体と厚板状のサイレンサケーシングを具備し、
前記サイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、
前記共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で前記気体流路部に連通させると共に、
前記膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で前記共鳴口部より下流側の前記気体流路部に連通させ、
前記サイレンサケーシングの前記片面を前記蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサ。
【請求項３】
ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項４】
１台又は直列に接続された複数台のルーツ型ドライ真空ポンプを備え、その排気側に排気ユニットを設け、該排気ユニットの排気ガス側の排気ガス流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項１】
気体流路の気体流れの上流側に共鳴型サイレンサを、下流側に膨張型サイレンサを配置し、該共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサ。
【請求項２】
蓋体と厚板状のサイレンサケーシングを具備し、
前記サイレンサケーシングの片面に上部開口する共鳴型サイレンサ室部、膨張型サイレンサ室部、及び気体流路部を形成し、
前記共鳴型サイレンサ室部を上部開口の共鳴口部で前記気体流路部に連通させると共に、
前記膨張型サイレンサ室部を上部開口の絞り口部で前記共鳴口部より下流側の前記気体流路部に連通させ、
前記サイレンサケーシングの前記片面を前記蓋体で覆い、共鳴型サイレンサと膨張型サイレンサを一体に構成したことを特徴と複合型サイレンサ。
【請求項３】
ドライ真空ポンプを備え、該ドライ真空ポンプの排気流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【請求項４】
１台又は直列に接続された複数台のルーツ型ドライ真空ポンプを備え、その排気側に排気ユニットを設け、該排気ユニットの排気ガス側の排気ガス流路に請求項１又は２記載の複合型サイレンサを、排気ガス流れの上流側に共鳴型サイレンサが、下流側に膨張型サイレンサが位置するように配置して設けたことを特徴とするドライ真空ポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２６３７０（Ｐ２０１１−２２６３７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６５４５（Ｐ２０１０−９６５４５）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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