JP2000283079A - 真空排気方法およびスクリュー式真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容積形の真空ポンプによる真空排気方法、ま
た容積形の真空ポンプにおける、吸入側高真空時の、逆
流大気の排出のための消費動力の低減およびエネルギー
効率の向上。 【解決手段】 気体を吸引口から吸引し該気体を圧縮し
て排気口から排出する容積形真空ポンプを用いて真空排
気を行うに際し、吸引する気体圧力の低下に応じて前記
真空ポンプの排出口の開口面積を絞る真空排気方法、お
よび、排出口12aに絞り弁20を設けたスクリュー式真空
ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空排気方法およ
び真空ポンプに係り、より詳しくは容積形真空ポンプを
用いた真空排気方法およびこれに用いるスクリュー式真
空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低圧作業空間を得るための真空排
気を実施する真空ポンプとしていわゆる容積形真空ポン
プがある。この容積形真空ポンプはある容積の気体を吸
引しこれを移送圧縮して排出するものであり、往復式お
よび回転式がある。回転式としては、スクリュー式、ル
ーツ式あるいはクロー式等が広く用いられている。

【０００３】このような容積形真空ポンプの中でも、ス
クリュー式真空ポンプは、ハウジング内に設けられるロ
ータ室に、互いに噛合う一対のスクリューロータ（雄、
雌ロータと言う）を回転自在に設け、ハウジング内壁と
前記スクリューロータの歯溝で形成される気体の移送室
を形成するとともに移送室に連通する吸引部と排出部を
設けて、吸引部から移送室に気体を吸引し、圧縮して排
出部から気体を排出するものである。

【０００４】このスクリュー式真空ポンプによる真空排
気に際しては、ロータの一端部に形成される吸入部に連
通している最初の移送室がその容積を増加させながら気
体を吸入し、この移送室に封入された気体は、噛合い歯
溝とハウジング内壁で形成され、所定の圧縮率でその容
積が減少される後続の移送室に順次移送され、ロータの
他端部に開口する内部排出口を有する排出部に移送さ
れ、内部排出口から排出孔を経て大気中に放出される。

【０００５】ここに真空ポンプの駆動に必要とされる動
力は、吸入気体の圧力を大気圧まで昇圧するための断熱
圧縮動力と、大気側から排出部を逆流して移送室に到る
気体（大気）を排出するための、言わば、排出動力に分
けられる。特に、真空排気が終わって吸入側が高真空に
なった状態では、断熱圧縮動力はごく僅かであり、動力
の大半は、先の排出動力に消費される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、上述の従来
の、真空排気方法また容積形の真空ポンプにあっては、
吸入側が高真空の状態では、排出する気体が殆ど無いの
で、吸入部から排出部に気体を排出するというポンプ本
来の仕事が無いにもかかわらず、消費動力は低下せずエ
ネルギー効率が低いという問題がある。

【０００７】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
のであってエネルギー効率の良い、真空排気方法また真
空ポンプを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の真空排気方法は、気体を吸引口から吸引し
該気体を圧縮して排気口から排出する容積形真空ポンプ
を用いて真空排気を行うに際し、吸引する気体圧力の低
下に応じて前記真空ポンプの排出口の開口面積を絞るこ
とを特徴とする。これにより、特に、高真空になった状
態での排出部からの気体の逆流を抑止し、いわゆる、排
出動力を低減し、エネルギー効率を改善できる。

【０００９】次に、本発明の真空ポンプは、ハウジング
内に設けられるロータ室に互いに噛合う一対のスクリュ
ーロータを回転自在に設け、ハウジング内壁と前記スク
リューロータの歯溝で形成される気体の移送室を形成す
るとともに移送室に連通する吸引部と排出部を有し、吸
引部から移送室に気体を吸引し圧縮して排出部から気体
を排出するスクリュー式真空ポンプにおいて、前記排出
部に絞り弁を設け、吸引する気体の圧力の低下に応じて
前記排出部の開口面積を絞るようになしたこと特徴とす
る。これにより、高真空時にいわゆる排出動力の増加を
抑制し、エネルギー効率の向上した真空ポンプを簡易な
手段で提供する事ができる。

【００１０】また、スクリューロータ端面に対面するハ
ウジング内壁に形成された内部排出口に前記絞り弁を設
けたものにあっては効果的に排出動力の増加を抑制でき
る。絞り弁が、前記内部排出口を開閉する摺動体とした
場合は、構造が簡単となり、摺動体をエアーシリンダに
連結し、該摺動体を往復動するようになしたものにあっ
ては摺動体の駆動が容易になり、さらに、排出側気体圧
力と吸引側気体圧力の差圧に対応してエアーシリンダの
摺動体閉鎖方向の移動量を制御するようになしたものに
おいてはきめの細かいエネルギー効率の改善を図ること
ができる。

【００１１】絞り弁を内部排出口に連なる排出孔部に設
けたバタフライ弁とした場合は、構造が簡単になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を説明する図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図
１は、本発明に係るスクリュー式真空ポンプの一実施形
態を模式的に示した側断面図、図２は、図１のものの内
部排出口部の部分拡大断面図（Ｘ−Ｘ矢視図）、図３
は、図１のものの絞り弁の作動を説明する図で、図１の
Ｙ−Ｙ方向から見た簡略図を示す。

【００１３】図１から図３において、１は真空ポンプの
本体であるハウジング、１ａはハウジング１内に形成さ
れた筒状のロータ室、２は雄ロータ、３は雌ロータであ
り、相互に微小な隙間を持って噛合い、またロータ室１
ａ内壁とも微小な間隙を持ちつつ回転自在にロータ室１
ａの内に保持される。

【００１４】４ａ、４ｂは雄ロータ２の両軸端２ａ、２
ｂを回転自在に支持する軸受であり、５ａ、５ｂは、軸
端２ａ、２ｂをシールするオイルシールである。６ａ、
６ｂは、雌ロータ３の両軸端３ａ、３ｂを回転自在に支
持する軸受であり、７ａ、７ｂは、軸端３ａ、３ｂをシ
ールするオイルシールである。

【００１５】８は、雄ロータの軸端２ｂに取付けられた
駆動ギア、９は、軸端３ｂに取付けられ、駆動ギア８に
噛合う従動ギアである。10は軸端２ｂに連結され、雄ロ
ータ２を回転駆動する駆動モータであり、同時に、駆動
ギア８、従動ギア９を介して雌ロータ３を雄ロータ２と
同期して駆動する。

【００１６】11は、ロータ室１ａの吸引端部に形成され
た吸引部であり、吸引口11ａが、真空にすべき装置とロ
ータ室１ａを連結する。12は、ロータ室１ａの排出端部
に形成される排出部であり、ロータ端面に向かって開口
した内部排出口12ａ、該排出口12ａに連なり、ハウジン
グ内部に形成される排出孔(排出導管)12ｂおよびハウジ
ング１の外部に開口する外部排出口12ｃが形成される。

【００１７】上述の構造は、容積形真空ポンプの1例で
あるスクリュー式真空ポンプの基本構造であり、真空排
気に際しては、雄ロータ２、雌ロータ３とロータ室１ａ
の内壁との間には気体を封入する移送室(表示せず)が形
成され、雄ロータ２、雌ロータ３の回転に応じてあたか
も各移送室が順次第１図右方向に移動する如く封入され
た気体を順次右方に移送する。また、移送室は右方に行
くに従いその容積を減じ、気体を圧縮し、吸引部11で吸
引された気体を、排出部12の大気圧まで昇圧して外部に
排出して真空を保つ。この作用についても一般のスクリ
ュー式真空ポンプの機能と変わる所はなく詳細の説明は
省略する。

【００１８】さて、20は本発明に係る絞り弁であり、内
部排出口12ａに近接して設けられ、これを開閉する如く
絞るものである。絞り弁20は、図２、図３に示す如く、
内部排出口12ａに近接して往復動し、内部排出口12ａを
開閉するようにその開口面積を絞る摺動体20ａと、この
摺動体20ａに結合され、摺動体20ａを、エアシリンダ21
のピストン21ａに連結する連結棒20ｂからなる。摺動体
20ａ、連結棒20ｂはハウジング1内に形成される摺動溝
１ｂ（第２図）内に摺動自在に保持され、エアシリンダ
21のエア供給ポート21ｂ、21ｃへのエアの供給圧力を制
御する事により、摺動体20ａの位置が制御され、絞り操
作すなわち開閉操作が行われる。

【００１９】次に、図３に基づき、このスクリュー式真
空ポンプによる真空排気方法について述べる。図３
（ａ）は真空ポンプによる真空排気を開始するときの絞
り弁20の状態を示す。この際は、エアシリンダ21の供給
ポート21ｃに空気圧を作用させ、絞り弁20の摺動体20ａ
を、図３の左方向に引き、内部排出口12ａの開口面積を
最大に維持する。真空排気が進み、吸引圧が低下し高真
空に到ると、図３（ｂ）に示す如く、供給ポート21ｂに
空気圧を作用させて絞り弁20の摺動体20ａを図３の右方
向に押し、内部排出口12ａの開口面積を最小に絞る。こ
のように、吸引圧の高い真空排気開始時は排出部の開口
を大きく維持して、真空ポンプのポンプ仕事効率を高
め、真空排気が終わり、高真空に到ると排出部の開口を
絞り、外部気体の逆流を抑止し、排出動力の低減を図
り、ポンプ消費動力の効率化を図ることができる。

【００２０】絞り弁20の摺動体20ａの位置制御について
言えば、真空排気完了時の高真空に到って始めて絞り弁
20をを絞る（閉じる）ようにしても相当のエネルギー効
率の向上を図ることができるが、真空度の上昇に応じて
絞り度を変化させるすなわち内部排出口の開度面積を小
さく絞って行くことも出来、きめの細かい効率向上が図
れる。この場合、摺動体20ａの位置を排出圧力と吸引圧
力との差圧に比例するように制御することが好ましい。
この位置制御、摺動体の移動方式はエアシリンダ21の各
供給ポート21ｂ、21ｃへの空気圧を制御する従来公知の
任意の技術を適用できる。

【００２１】絞り弁20の取付位置は、図示のように内部
排出口12ａに接する位置が絞り効果が大きく好ましい
が、場合によっては、排出孔12ｂあるいは外部排出口12
ｃを絞ることもできる。

【００２２】また、絞り弁20の機構として、摺動体20ａ
をエアシリンダ21により、直線的に往復動させるものを
示した。この方式は簡易な機構で絞り動作を行うことが
できるが、ポンプ構造によっては、摺動体を、回動支点
の周りに回動自在に支持し、内部排出口の開口面積を絞
るようになしても良い。

【００２３】図４（ａ）に示したものは、摺動体30が回
動支点30ａの周りに回動自在に支持されて内部排出口12
ａを開閉するように絞るものであり、図４（ｂ）に示し
たものは、雄、雌ロータの回転軸の周りに回動自在に嵌
着した摺動体41、42が、内部排出口12ａのうち，それぞ
れ雄ロータ２側の開口部および雌ロータ３側の開口部を
絞る（開閉動作）ようになしたものである。図４は、図
３と同じ方向から見た図であり、図１から図３に示した
ものと同じ部材は同一の符号で示した。

【００２４】なお、絞り弁の構造としては、上述の摺動
体によるものに限らず、図５に示すようなバタフライ弁
方式も用いることができる。図５は、図２と同じ方向か
ら見た部分図であり、図１から図３に示したものと同じ
部材は同一の符号で示す。図５（ａ）、図５（ｂ）は、
バタフライ弁が開いた状態を示す図であり、図５
（ｃ）、図５（ｄ）はバタフライ弁が閉じた状態を示す
図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＺ方向矢
視図、図５（ｄ）は、同じく図５（ｃ）のＺ方向矢視図
であり、内部排出口12ａの開口状況を示す。

【００２５】各図に示す如く、バタフライ弁50の円板状
の弁50ａは、回転自在にハウジング１内に支持される弁
軸50ｂに取付けられ、内部排出口12ａに連なる排出孔12
ｂの気体導路内にこれを開閉するように回動自在に設け
られ、その開口面積を絞ることができる。なお、バタフ
ライ弁50は、逆流大気の抑止効率が良くなるように、内
部排出口12ａに近接して設けることが望ましい。

【００２６】上述の絞り弁30、絞り弁41、絞り弁42、絞
り弁50の駆動制御については任意の公知の技術が採用で
き、その制御方式については、先に延べた絞り弁20の制
御方式が適用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の真空排気方法においては、吸引
する気体圧力の低下に応じて真空ポンプの排出口の開口
面積を絞るようになしているので、高真空になった状態
での排出部からの気体の逆流を抑止し、いわゆる、排出
動力を低減し、エネルギー効率を改善できる。

【００２８】また、本発明の真空ポンプは、スクリュー
式真空ポンプにおいて、排出部に絞り弁を設け、吸引す
る気体の圧力の低下に応じて前記排出部の開口面積を絞
るようになしたので、高真空時にいわゆる排出動力の増
加を抑制したエネルギー効率の向上した真空ポンプを簡
易な手段で提供する事ができる。

【００２９】絞り弁が、前記内部排出口を開閉する摺動
体とした場合は、構造が簡単となり、摺動体をエアーシ
リンダに連結し、該摺動体を往復動するようになしたも
のにあっては摺動体の駆動が容易になり、さらに、排出
側気体圧力と吸引側気体圧力の差圧に対応してエアーシ
リンダの摺動体閉鎖方向の移動量を制御するようになし
たものにおいては一層きめの細かいエネルギー効率の改
善を図ることができる。

【００３０】絞り弁を内部排出口に連なる排出孔部に設
けたバタフライ弁とした場合は、製造が容易で、構造が
簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクリュー式真空ポンプの一実施
形態を模式的に示した側断面図である。

【図２】図１のものの内部排出口部の簡略化した部分拡
大断面図（Ｘ−Ｘ矢視図）である。

【図３】図１のものの絞り弁の作動を説明する図で、図
１のＹ−Ｙ方向から見た簡略図である。

【図４】他の実施形態の絞り弁を説明する図面で、図３
と同一方向から見た図である。

【図５】他の実施形態の絞り弁を説明する図面で、図２
と同一方向から見た図である。

【符号の説明】

１ ハウジング １ａ ロータ室 ２ 雄ロータ ３ 雌ロータ 11 吸引部 11ａ 吸引口 12 排出部 12ａ 内部排出口 12ｂ 排出孔 12ｃ 外部排出口 20 絞り弁 20ａ 摺動体 30 摺動体 41、42 摺動体 50 バタフライ弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器中の気体を吸引口から吸引し該気体を
   圧縮して排気口から排出する容積形真空ポンプを用いて
   真空排気を行うに際し、吸引する気体圧力の低下に応じ
   て前記真空ポンプの排出口の開口面積を絞ることを特徴
   とする真空排気方法。
2. 【請求項２】ハウジング内に設けられるロータ室に互い
   に噛合う一対のスクリューロータを回転自在に設け、ハ
   ウジング内壁と前記スクリューロータの歯溝で形成され
   る気体の移送室を形成するとともに移送室に連通する吸
   引部と排出部を有し、吸引部から移送室に気体を吸引し
   圧縮して排出部から気体を排出するスクリュー式真空ポ
   ンプにおいて、前記排出部に絞り弁を設け、吸引する気
   体の圧力の低下に応じて前記排出部の開口面積を絞るよ
   うになしたこと特徴とするスクリュー式真空ポンプ。
3. 【請求項３】前記スクリューロータ端面に対面するハウ
   ジング内壁に形成された内部排出口に前記絞り弁を設け
   た請求項２に記載のスクリュー式真空ポンプ。
4. 【請求項４】前記絞り弁が、前記内部排出口を開閉する
   摺動体である請求項３に記載のスクリュー式真空ポン
   プ。
5. 【請求項５】前記摺動体をエアーシリンダに連結し、該
   摺動体を往復動するようになした請求項４に記載のスク
   リュー式真空ポンプ。
6. 【請求項６】排出側気体圧力と吸引側気体圧力の差圧に
   対応して前記エアーシリンダの摺動体閉鎖方向の移動量
   を制御するようになした請求項５に記載のスクリュー式
   真空ポンプ。
7. 【請求項７】前記絞り弁が、前記内部排出口に連なる排
   出孔部に設けたバタフライ弁である請求項３に記載のス
   クリュー式真空ポンプ。