JP2001027190A - ロータリ形多段真空ポンプ - Google Patents
ロータリ形多段真空ポンプInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロータリ形多段真空ポンプのポンプ区分の容
積の比と、ポンプ区分の数ｎをポンプ区分の数から１を
減じた数（ｎ−１）で除した値との関係を選定し、規定
回転数における継続運転に際しての消費電力の低減をは
かる。 【解決手段】 ロータリ形多段真空ポンプのポンプ区分
の数をｎとしポンプ区分の容積の比が、ポンプ区分の数
ｎをポンプ区分の数から１を減じた数（ｎ−１）で除算
した値にもとづいて決定されるようにし、例えばポンプ
区分の容積の比が前記除算により得られる値より大であ
るように決定されるようにする。
積の比と、ポンプ区分の数ｎをポンプ区分の数から１を
減じた数（ｎ−１）で除した値との関係を選定し、規定
回転数における継続運転に際しての消費電力の低減をは
かる。 【解決手段】 ロータリ形多段真空ポンプのポンプ区分
の数をｎとしポンプ区分の容積の比が、ポンプ区分の数
ｎをポンプ区分の数から１を減じた数（ｎ−１）で除算
した値にもとづいて決定されるようにし、例えばポンプ
区分の容積の比が前記除算により得られる値より大であ
るように決定されるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はロータリ形多段真空
ポンプに関する。本発明による真空ポンプは蒸留、脱
泡、脱ガス、乾燥、蒸着など真空を利用する化学、食品
金属、半導体製造、光学などの工業用の真空ポンプ装置
に適用されることができる。
ポンプに関する。本発明による真空ポンプは蒸留、脱
泡、脱ガス、乾燥、蒸着など真空を利用する化学、食品
金属、半導体製造、光学などの工業用の真空ポンプ装置
に適用されることができる。
【０００２】
【従来の技術】一般に真空ポンプの吸込真空圧力と消費
動力の関係は常に一定に保たれるように設定されてお
り、その使用される吸込真空圧力にかかわらず全圧力範
囲において消費動力は一定であった。また消費動力を低
減するために吸込真空圧力が要求されない時間帯におい
ては、真空ポンプを停止する必要があった。そしてこの
ポンプの停止中にはポンプ内部が冷却され、蒸気圧力が
高い気体を取り扱う真空ポンプにおいては、ポンプ内部
で気体が凝縮固化し、回転体に付着し、ポンプの故障の
原因となっていた。
動力の関係は常に一定に保たれるように設定されてお
り、その使用される吸込真空圧力にかかわらず全圧力範
囲において消費動力は一定であった。また消費動力を低
減するために吸込真空圧力が要求されない時間帯におい
ては、真空ポンプを停止する必要があった。そしてこの
ポンプの停止中にはポンプ内部が冷却され、蒸気圧力が
高い気体を取り扱う真空ポンプにおいては、ポンプ内部
で気体が凝縮固化し、回転体に付着し、ポンプの故障の
原因となっていた。
【０００３】または別の方法として、上記の問題を解決
するために、真空圧力が要求されない時間帯になると、
その信号を受け真空ポンプを停止させずに、ポンプ内部
を一定以上の温度に維持する範囲においてポンプの回転
数を低減させ、消費動力を低減させる方法が行われてき
た。また使用される電動機は吸込真空圧力と消費動力の
関係が一定のため、全圧力範囲において消費動力は一定
であるので、この時の軸動力以上の電動機が必要であっ
た。
するために、真空圧力が要求されない時間帯になると、
その信号を受け真空ポンプを停止させずに、ポンプ内部
を一定以上の温度に維持する範囲においてポンプの回転
数を低減させ、消費動力を低減させる方法が行われてき
た。また使用される電動機は吸込真空圧力と消費動力の
関係が一定のため、全圧力範囲において消費動力は一定
であるので、この時の軸動力以上の電動機が必要であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の真空ポンプでは
通常使用される高真空領域から低真空領域まで、全ての
領域でポンプを規定回転数で運転を継続すれば常に一定
の電力消費があった。また真空圧力が必要としない時間
帯であっても消費電力を低減することはできなかった。
そして他の方法として、可変速駆動機を用いて真空圧力
が要求されない時間帯であることの信号を受け、低速回
転の運転に入る様な複雑な運転制御装置が必要であっ
た。
通常使用される高真空領域から低真空領域まで、全ての
領域でポンプを規定回転数で運転を継続すれば常に一定
の電力消費があった。また真空圧力が必要としない時間
帯であっても消費電力を低減することはできなかった。
そして他の方法として、可変速駆動機を用いて真空圧力
が要求されない時間帯であることの信号を受け、低速回
転の運転に入る様な複雑な運転制御装置が必要であっ
た。
【０００５】本発明の目的は、従来の真空ポンプにおけ
る問題点の１つの解決策を提案し、真空ポンプの通常使
用される真空領域での運転に際し、規定回転数において
継続運転されても、常に消費電力を低減することにあ
る。また、小形の電動機を用い、複雑な制御を必要とせ
ずロータリ形多段真空ポンプを提供することにある。
る問題点の１つの解決策を提案し、真空ポンプの通常使
用される真空領域での運転に際し、規定回転数において
継続運転されても、常に消費電力を低減することにあ
る。また、小形の電動機を用い、複雑な制御を必要とせ
ずロータリ形多段真空ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ロー
タリ真空ポンプが複数のポンプ区分により形成され、軸
受けに支承される各ポンプ区分の軸、これらの軸に固定
されるロータ、該ロータを同期させるために軸端に一対
のギヤ、および潤滑油を溜める油槽が設けられ、各ポン
プ区分を内蔵するハウジングには、吸込口、吐出口が設
けられ、各ポンプ区分の吐出口と次のポンプ区分の吸込
口との連結路が設けられ、圧縮される気体は、この連結
路を通り次のポンプ区分に吸込まれ、順次各ポンプ区分
において圧縮されるロータリ形多段真空ポンプにおい
て、多段真空ポンプを構成するポンプ区分の容積の比が
ポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じた
数（ｎ−１）で除した値にもとづいて決定されるように
なっている、ことを特徴とする多段式真空ポンプ、が提
供される。
タリ真空ポンプが複数のポンプ区分により形成され、軸
受けに支承される各ポンプ区分の軸、これらの軸に固定
されるロータ、該ロータを同期させるために軸端に一対
のギヤ、および潤滑油を溜める油槽が設けられ、各ポン
プ区分を内蔵するハウジングには、吸込口、吐出口が設
けられ、各ポンプ区分の吐出口と次のポンプ区分の吸込
口との連結路が設けられ、圧縮される気体は、この連結
路を通り次のポンプ区分に吸込まれ、順次各ポンプ区分
において圧縮されるロータリ形多段真空ポンプにおい
て、多段真空ポンプを構成するポンプ区分の容積の比が
ポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じた
数（ｎ−１）で除した値にもとづいて決定されるように
なっている、ことを特徴とする多段式真空ポンプ、が提
供される。
【０００７】本発明においては、該ポンプ区分の容積の
比は、１つのポンプ区分と次段のポンプ区分の容積の比
であることができる。
比は、１つのポンプ区分と次段のポンプ区分の容積の比
であることができる。
【０００８】本発明においては、該ポンプ区分の容積の
比を、ポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を
減じた数（ｎ−１）で除した値にもとづいて決定するこ
とが、多段真空ポンプを構成するポンプ区分の容積の比
がポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じ
た数（ｎ−１）で除した値より大であるように決定する
ことにより行われることができる。
比を、ポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を
減じた数（ｎ−１）で除した値にもとづいて決定するこ
とが、多段真空ポンプを構成するポンプ区分の容積の比
がポンプ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じ
た数（ｎ−１）で除した値より大であるように決定する
ことにより行われることができる。
【０００９】本発明においては、該真空ポンプは、可変
速駆動装置を用いて真空ポンプが駆動されポンプの消費
動力が調整されるロータリ形多段真空ポンプであること
ができる。
速駆動装置を用いて真空ポンプが駆動されポンプの消費
動力が調整されるロータリ形多段真空ポンプであること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例として、ロータ
リ形真空ポンプが図１〜図４に示される。図１〜図４に
示される真空ポンプはロータリ真空ポンプが複数のポン
プ区分により形成され、軸受けに支承される各ポンプ区
分の軸、これらの軸に固定されるロータ、該ロータを同
期させるために軸端に一対のギヤ、および潤滑油を溜め
る油槽が設けられ、各ポンプ区分を内蔵するハウジング
には、吸込口、吐出口が設けられ、各ポンプ区分の吐出
口と次のポンプ区分の吸込口との間には連結路が設けら
れ、圧縮される気体は、この連結路を通り次のポンプ区
分に吸込まれ、順次各ポンプ区分において圧縮される。
リ形真空ポンプが図１〜図４に示される。図１〜図４に
示される真空ポンプはロータリ真空ポンプが複数のポン
プ区分により形成され、軸受けに支承される各ポンプ区
分の軸、これらの軸に固定されるロータ、該ロータを同
期させるために軸端に一対のギヤ、および潤滑油を溜め
る油槽が設けられ、各ポンプ区分を内蔵するハウジング
には、吸込口、吐出口が設けられ、各ポンプ区分の吐出
口と次のポンプ区分の吸込口との間には連結路が設けら
れ、圧縮される気体は、この連結路を通り次のポンプ区
分に吸込まれ、順次各ポンプ区分において圧縮される。
【００１１】このロータリ真空ポンプが複数のポンプ区
分により形成され、軸受けに支承される各ポンプ区分の
軸、これらの軸に固定されるロータ、該ロータを同期さ
せるために軸端に一対のギヤ、および潤滑油を溜める油
槽が設けられ、各ポンプ区分を内蔵するハウジングに
は、吸込口、吐出口が設けられ、各ポンプ区分の吐出口
と次のポンプ区分の吸込口との間には連結路が設けら
れ、圧縮される気体は、この連結路を通り次のポンプ区
分に吸込まれ、順次各ポンプ区分において圧縮されるロ
ータリ形多段真空ポンプにおいて、ポンプ区分の数をｎ
とし、そしてそれを構成する各段のポンプ区分の容積の
比が最終ポンプ区分より順次ｎを（ｎ−１）で除した値
より大きく選定されている。
分により形成され、軸受けに支承される各ポンプ区分の
軸、これらの軸に固定されるロータ、該ロータを同期さ
せるために軸端に一対のギヤ、および潤滑油を溜める油
槽が設けられ、各ポンプ区分を内蔵するハウジングに
は、吸込口、吐出口が設けられ、各ポンプ区分の吐出口
と次のポンプ区分の吸込口との間には連結路が設けら
れ、圧縮される気体は、この連結路を通り次のポンプ区
分に吸込まれ、順次各ポンプ区分において圧縮されるロ
ータリ形多段真空ポンプにおいて、ポンプ区分の数をｎ
とし、そしてそれを構成する各段のポンプ区分の容積の
比が最終ポンプ区分より順次ｎを（ｎ−１）で除した値
より大きく選定されている。
【００１２】この真空ポンプの作用は次の通りである。
初めのポンプ区分である第１ポンプ区分の吸込口（１
１）から吸い込まれた気体（Ｇ１１）は、第１ポンプ区
分のロータ（１２Ａ，１２Ｂ）により圧縮され、第１ポ
ンプ区分の吐出口（１３）に吐き出される。吐出された
気体は第１区分の冷却器（１６）に流入し冷却される。
そして第２ポンプ区分の吸込口（２１）に流入した気体
（Ｇ２１）は、圧縮される気体（Ｇ２２）と第１ポンプ
区分へ逆流する逆流冷却気体（Ｇ１４Ａ，Ｇ１４Ｂ）と
に分かれる。この第１ポンプ区分へ逆流する逆流冷却気
体は外周気体流路（１６Ａ，１６Ｂ）を通り、逆流冷却
気体の流入口（１５Ａ，１５Ｂ）から第１ポンプ区分の
ハウジング内に流入し、第１ポンプ区分に吸い込まれた
気体の温度上昇を低く抑えながら、圧縮し吐出口（１
３）から吐出される。
初めのポンプ区分である第１ポンプ区分の吸込口（１
１）から吸い込まれた気体（Ｇ１１）は、第１ポンプ区
分のロータ（１２Ａ，１２Ｂ）により圧縮され、第１ポ
ンプ区分の吐出口（１３）に吐き出される。吐出された
気体は第１区分の冷却器（１６）に流入し冷却される。
そして第２ポンプ区分の吸込口（２１）に流入した気体
（Ｇ２１）は、圧縮される気体（Ｇ２２）と第１ポンプ
区分へ逆流する逆流冷却気体（Ｇ１４Ａ，Ｇ１４Ｂ）と
に分かれる。この第１ポンプ区分へ逆流する逆流冷却気
体は外周気体流路（１６Ａ，１６Ｂ）を通り、逆流冷却
気体の流入口（１５Ａ，１５Ｂ）から第１ポンプ区分の
ハウジング内に流入し、第１ポンプ区分に吸い込まれた
気体の温度上昇を低く抑えながら、圧縮し吐出口（１
３）から吐出される。
【００１３】他方第２ポンプ区分の吸込口（２１）から
吸い込まれた気体（Ｇ２１）は、第２ポンプ区分のロー
タ（２２Ａ，２２Ｂ）により圧縮され吐出口（２３）よ
り吐出され、第２区分の冷却器（２６）内で冷却され
る。第３ポンプ区分においても同様に、吸込口（３１）
に流入した気体（Ｇ３１）は、圧縮される気体と第２ポ
ンプ区分へ逆流する逆流冷却気体（Ｇ２４Ａ，Ｇ２４
Ｂ）とに分かれる。この第２ポンプ区分へ逆流する逆流
冷却気体は外周気体流路（２６Ａ，２６Ｂ）を通り、逆
流冷却気体の流入口（２５Ａ，２５Ｂ）から第２ポンプ
区分のハウジング内に流入し、第２ポンプ区分に吸い込
まれた気体の温度上昇を低く抑えながら、圧縮し吐出口
（２３）から吐出される。以上の作用が各ポンプ区分で
順次行われる。
吸い込まれた気体（Ｇ２１）は、第２ポンプ区分のロー
タ（２２Ａ，２２Ｂ）により圧縮され吐出口（２３）よ
り吐出され、第２区分の冷却器（２６）内で冷却され
る。第３ポンプ区分においても同様に、吸込口（３１）
に流入した気体（Ｇ３１）は、圧縮される気体と第２ポ
ンプ区分へ逆流する逆流冷却気体（Ｇ２４Ａ，Ｇ２４
Ｂ）とに分かれる。この第２ポンプ区分へ逆流する逆流
冷却気体は外周気体流路（２６Ａ，２６Ｂ）を通り、逆
流冷却気体の流入口（２５Ａ，２５Ｂ）から第２ポンプ
区分のハウジング内に流入し、第２ポンプ区分に吸い込
まれた気体の温度上昇を低く抑えながら、圧縮し吐出口
（２３）から吐出される。以上の作用が各ポンプ区分で
順次行われる。
【００１４】ポンプ区分の数をｎとしそしてそれを構成
するポンプ区分の容積の比が最終ポンプ区分より順次ｎ
を（ｎ−１）で除した値より大きく選定される理由につ
いて説明する。一般に容積形の真空ポンプの単一ポンプ
区分における動力は、図５に示すように該単一ポンプ区
分の吸込側と吐出側における圧力差（ΔＰ）にそのロー
タによって移動される容積（Ｖ）を乗じた値（Ｌ＝Ｃ×
ΔＰ×Ｖ）で表される。Ｃはディメンジョンを合わすた
めの係数であるので、ここでは簡単のためにＬ＝ΔＰ×
Ｖとして記述する。即ち図５では１−２−３−４で囲ま
れた面積が動力となる。
するポンプ区分の容積の比が最終ポンプ区分より順次ｎ
を（ｎ−１）で除した値より大きく選定される理由につ
いて説明する。一般に容積形の真空ポンプの単一ポンプ
区分における動力は、図５に示すように該単一ポンプ区
分の吸込側と吐出側における圧力差（ΔＰ）にそのロー
タによって移動される容積（Ｖ）を乗じた値（Ｌ＝Ｃ×
ΔＰ×Ｖ）で表される。Ｃはディメンジョンを合わすた
めの係数であるので、ここでは簡単のためにＬ＝ΔＰ×
Ｖとして記述する。即ち図５では１−２−３−４で囲ま
れた面積が動力となる。
【００１５】第１ポンプ区分の容積を、Ｖ1 、第２ポン
プ区分の容積をＶ2 そして最終ポンプ区分であるｎポン
プ区分の容積をＶn とし、第１ポンプ区分と第２ポンプ
区分の容積比をｋ1 とすると、ｋ1 ＝Ｖ1 ／Ｖ2 、第２
ポンプ区分と第３ポンプ区分の容積比をｋ2 としてｋ2
＝Ｖ2 ／Ｖ3 、以下同様に最終ポンプ区分の前の（ｎ−
１）ポンプ区分と最終ポンプ区分のｎポンプ区分の容積
比をｋn としてｋn ＝Ｖn-1 ／Ｖn となる。よってＶ2
＝Ｖ1 ／ｋ1 ，Ｖ3 ＝Ｖ1 ／（ｋ1 ×ｋ2 ）である。
プ区分の容積をＶ2 そして最終ポンプ区分であるｎポン
プ区分の容積をＶn とし、第１ポンプ区分と第２ポンプ
区分の容積比をｋ1 とすると、ｋ1 ＝Ｖ1 ／Ｖ2 、第２
ポンプ区分と第３ポンプ区分の容積比をｋ2 としてｋ2
＝Ｖ2 ／Ｖ3 、以下同様に最終ポンプ区分の前の（ｎ−
１）ポンプ区分と最終ポンプ区分のｎポンプ区分の容積
比をｋn としてｋn ＝Ｖn-1 ／Ｖn となる。よってＶ2
＝Ｖ1 ／ｋ1 ，Ｖ3 ＝Ｖ1 ／（ｋ1 ×ｋ2 ）である。
【００１６】ポンプ区分の吸込圧力については、第１ポ
ンプ区分をＰs1、第２ポンプ区分をＰs2とするとＰs2＝
Ｐs1×ｋ1 である。そして順にＰs3＝Ｐs1×ｋ1 ×
ｋ2 、となり第ｎポンプ区分での吸込圧力はＰsn＝Ｐs1
×ｋ2 ×…ｋn-1 である。
ンプ区分をＰs1、第２ポンプ区分をＰs2とするとＰs2＝
Ｐs1×ｋ1 である。そして順にＰs3＝Ｐs1×ｋ1 ×
ｋ2 、となり第ｎポンプ区分での吸込圧力はＰsn＝Ｐs1
×ｋ2 ×…ｋn-1 である。
【００１７】各ポンプ区分の圧力差については、第１ポ
ンプ区分と第２ポンプ区分の圧力差をΔＰ1 とすると、
ΔＰ1 ＝Ｐs2−Ｐs1、第２ポンプ区分と第３ポンプ区分
の圧力差をΔＰ2 としてΔＰ2 ＝Ｐs3−Ｐs2＝（Ｐs1×
ｋ1 ×ｋ2 ）−（Ｐs1×ｋ1）そしてｎ−１ポンプ区分
とｎポンプ区分の圧力差はΔＰn としてΔＰn ＝Ｐ
s1〔（ｋ1 ×ｋ2 ×ｋ3 …ｋn ）−（ｋ1 ×ｋ2 ×ｋ3
…ｋn-1 ）〕となる。
ンプ区分と第２ポンプ区分の圧力差をΔＰ1 とすると、
ΔＰ1 ＝Ｐs2−Ｐs1、第２ポンプ区分と第３ポンプ区分
の圧力差をΔＰ2 としてΔＰ2 ＝Ｐs3−Ｐs2＝（Ｐs1×
ｋ1 ×ｋ2 ）−（Ｐs1×ｋ1）そしてｎ−１ポンプ区分
とｎポンプ区分の圧力差はΔＰn としてΔＰn ＝Ｐ
s1〔（ｋ1 ×ｋ2 ×ｋ3 …ｋn ）−（ｋ1 ×ｋ2 ×ｋ3
…ｋn-1 ）〕となる。
【００１８】ポンプ区分の動力は図５に示されたよう
に、その圧力差と容積を乗じた値であるので、第１ポン
プ区分の動力はＬ1 ＝ΔＰ1 ×Ｖ1 ＝Ｐs1（ｋ1 −１）
Ｖ1 であり、第２ポンプ区分では同じくＬ2 ＝ΔＰ2 ×
Ｖ2 ＝Ｐs1×ｋ1 （ｋ2 −１）Ｖ2 である。ここで仮に
ｋ1 ≒ｋ2 としてｋa と置くと、Ｌ2 ＝Ｐs1（ｋa 2 −
ｋa ）Ｖ2 となりそしてＶ2 ＝Ｖ1 ／ｋa であるので、
Ｌ2 ＝Ｐs1（ｋa 2 −ｋ a ）Ｖ1 ／ｋa ＝Ｐs1（ｋa −
１）Ｖ1 となって第１ポンプ区分と第２ポンプ区分は同
じ動力となる。同様にして第１ポンプ区分から最終ポン
プ区分の前の（ｎ−１）ポンプ区分までは全て同じ動力
となるので、この間の合計動力Ｌn-1 は上記各ポンプ区
分の（ｎ−１）倍すれば良いので、 Ｌn-1 ＝（ｎ−１）Ｐs1（ｋa −１）Ｖ1 …（２）となる 最終ポンプ区分の動力は Ｌn ＝｛Ｐd −Ｐs1（ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 ）｝×Ｖ1 …（３）である
に、その圧力差と容積を乗じた値であるので、第１ポン
プ区分の動力はＬ1 ＝ΔＰ1 ×Ｖ1 ＝Ｐs1（ｋ1 −１）
Ｖ1 であり、第２ポンプ区分では同じくＬ2 ＝ΔＰ2 ×
Ｖ2 ＝Ｐs1×ｋ1 （ｋ2 −１）Ｖ2 である。ここで仮に
ｋ1 ≒ｋ2 としてｋa と置くと、Ｌ2 ＝Ｐs1（ｋa 2 −
ｋa ）Ｖ2 となりそしてＶ2 ＝Ｖ1 ／ｋa であるので、
Ｌ2 ＝Ｐs1（ｋa 2 −ｋ a ）Ｖ1 ／ｋa ＝Ｐs1（ｋa −
１）Ｖ1 となって第１ポンプ区分と第２ポンプ区分は同
じ動力となる。同様にして第１ポンプ区分から最終ポン
プ区分の前の（ｎ−１）ポンプ区分までは全て同じ動力
となるので、この間の合計動力Ｌn-1 は上記各ポンプ区
分の（ｎ−１）倍すれば良いので、 Ｌn-1 ＝（ｎ−１）Ｐs1（ｋa −１）Ｖ1 …（２）となる 最終ポンプ区分の動力は Ｌn ＝｛Ｐd −Ｐs1（ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 ）｝×Ｖ1 …（３）である
【００１９】ここで上記ではｋ1 ≒ｋ2 ≒ｋ3 …≒ｋn
としたので、容積比の相乗平均ｋaは、 ｋa ＝ n-1√（ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 ） である。 すなわち ｋa n-1 ＝ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 …（４）であるので （３）式は Ｌn ＝（Ｐd ／ｋa n-1 −Ｐs1）Ｖ1 …（５）となる
としたので、容積比の相乗平均ｋaは、 ｋa ＝ n-1√（ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 ） である。 すなわち ｋa n-1 ＝ｋ1 ×ｋ2 ×…ｋn-1 …（４）であるので （３）式は Ｌn ＝（Ｐd ／ｋa n-1 −Ｐs1）Ｖ1 …（５）となる
【００２０】第１ポンプ区分から最終ポンプ区分までの
合計の動力は（２）式と（５）式を加えて下記になる。 Ｌt ＝｛（ｎ−１）Ｐs1（ｋa −１）｝Ｖ1 ＋｛Ｐd ／
ｋa n-1 −Ｐs1｝Ｖ1 これを整理すると下記になる。 Ｌt ＝｛Ｐs1〔ｋa −ｎ／（ｎ−１）〕＋Ｐd ／ｋa
n-1 ｝Ｖ1
合計の動力は（２）式と（５）式を加えて下記になる。 Ｌt ＝｛（ｎ−１）Ｐs1（ｋa −１）｝Ｖ1 ＋｛Ｐd ／
ｋa n-1 −Ｐs1｝Ｖ1 これを整理すると下記になる。 Ｌt ＝｛Ｐs1〔ｋa −ｎ／（ｎ−１）〕＋Ｐd ／ｋa
n-1 ｝Ｖ1
【００２１】上式の〔ｋa −ｎ／（ｎ−１）〕はｋa を
ｎ／（ｎ−１）より大きな値とすると正の値となるの
で、Ｐs1の値が大きくなればなる程、Ｌt は大きくな
り、図６のように動力は高真空領域で小さくなり低真空
領域では大きくなる。逆に、ｋaをｎ／（ｎ−１）より
小さくすると負の値となるので、Ｐs1が大きくなればな
る程、Ｌt は小さくなる。なお、ｋa ＝ｎ／（ｎ−１）
とすると全吸込圧力領域において、Ｌt は一定となる。
ｎ／（ｎ−１）より大きな値とすると正の値となるの
で、Ｐs1の値が大きくなればなる程、Ｌt は大きくな
り、図６のように動力は高真空領域で小さくなり低真空
領域では大きくなる。逆に、ｋaをｎ／（ｎ−１）より
小さくすると負の値となるので、Ｐs1が大きくなればな
る程、Ｌt は小さくなる。なお、ｋa ＝ｎ／（ｎ−１）
とすると全吸込圧力領域において、Ｌt は一定となる。
【００２２】本発明の一実施例として、３つのポンプ区
分から成る３段形ロータリ真空ポンプが図１、図２に示
されており、これによって説明する。３段形であるので
ｎ／（ｎ−１）＝３／２となり、第３ポンプ区分の容積
をＶ3 とすると、第２ポンプ区分の容積及び第３ポンプ
区分の容積はそれぞれ（Ｖ3 ×３／２）、（Ｖ3 ×３／
２×３／２）以上の値をとると、〔ｋa −ｎ／（ｎ−
１）〕はｋa がｎ／（ｎ−１）より大きな値となり正の
値なので、Ｐs1が大きくなればなる程、Ｌt は大きくな
る。
分から成る３段形ロータリ真空ポンプが図１、図２に示
されており、これによって説明する。３段形であるので
ｎ／（ｎ−１）＝３／２となり、第３ポンプ区分の容積
をＶ3 とすると、第２ポンプ区分の容積及び第３ポンプ
区分の容積はそれぞれ（Ｖ3 ×３／２）、（Ｖ3 ×３／
２×３／２）以上の値をとると、〔ｋa −ｎ／（ｎ−
１）〕はｋa がｎ／（ｎ−１）より大きな値となり正の
値なので、Ｐs1が大きくなればなる程、Ｌt は大きくな
る。
【００２３】各ポンプ区分の容積は上記の方法で決定さ
れるが、具体的には次のように決定される。同一ポンプ
内の各ポンプ区分では、ロータの外径は通常一定である
ので、ポンプ区分のロータ長さを変化させることによっ
て容積が変えられる。例えば３個のポンプ区分から成る
真空ポンプの場合はｎ＝３であるので、図１、図２に示
される様に、第３ポンプ区分のロータ長さをＲ3 とする
と、第２ポンプ区分のロータ長さ（Ｒ2 ）はＲ3 ×３／
２より長く、第１ポンプ区分のロータ長さ（Ｒ 1 ）をＲ
3 ×３／２×３／２より長くすることによって、各段の
容積の比（ｋa）がｎ／（ｎ−１）より大きくした、多
段真空ポンプが得られる。即ち、Ｒ2 ／Ｒ3 ＞３／２，
Ｒ1 ／Ｒ2 ＞３／２となるように選定される。
れるが、具体的には次のように決定される。同一ポンプ
内の各ポンプ区分では、ロータの外径は通常一定である
ので、ポンプ区分のロータ長さを変化させることによっ
て容積が変えられる。例えば３個のポンプ区分から成る
真空ポンプの場合はｎ＝３であるので、図１、図２に示
される様に、第３ポンプ区分のロータ長さをＲ3 とする
と、第２ポンプ区分のロータ長さ（Ｒ2 ）はＲ3 ×３／
２より長く、第１ポンプ区分のロータ長さ（Ｒ 1 ）をＲ
3 ×３／２×３／２より長くすることによって、各段の
容積の比（ｋa）がｎ／（ｎ−１）より大きくした、多
段真空ポンプが得られる。即ち、Ｒ2 ／Ｒ3 ＞３／２，
Ｒ1 ／Ｒ2 ＞３／２となるように選定される。
【００２４】本発明の実施例として第１表に示される各
ポンプ区分におけるロータ長さを持つ真空ポンプを製作
し、動力を測定すると図７のように結果が得られた。即
ち下表に示されるように、各ポンプ区分のロータ長さ
を、第１例ではｋa ≒１．５、第２例ではｋa ≒１．７
としたので、第１例においては、吸込圧力に対する動力
はほぼ一定となり、第２例では１０4Pa 以上の吸込圧力
では急激に増加している。これによりｋa はｎを（ｎ−
１）で除した値より大きくすると高真空域では動力は小
さくなり、低真空域では大きくなることが実証的に確認
された。
ポンプ区分におけるロータ長さを持つ真空ポンプを製作
し、動力を測定すると図７のように結果が得られた。即
ち下表に示されるように、各ポンプ区分のロータ長さ
を、第１例ではｋa ≒１．５、第２例ではｋa ≒１．７
としたので、第１例においては、吸込圧力に対する動力
はほぼ一定となり、第２例では１０4Pa 以上の吸込圧力
では急激に増加している。これによりｋa はｎを（ｎ−
１）で除した値より大きくすると高真空域では動力は小
さくなり、低真空域では大きくなることが実証的に確認
された。
【００２５】各ポンプ区分のロータ長さが第１表に示さ
れる。
れる。
【００２６】このようにして得られた動力特性は図６に
概念的に示される。図６でＡ−Ｃ−Ｄがその動力線であ
り、通常はこれによって示される最大値以上の駆動機が
取り付けられる。
概念的に示される。図６でＡ−Ｃ−Ｄがその動力線であ
り、通常はこれによって示される最大値以上の駆動機が
取り付けられる。
【００２７】本発明において、可変速駆動装置、例えば
インバータによる制御を行うことによって、低真空領域
における真空ポンプの最大消費動力を一定以下に調整す
れば、より消費電力を低減することが可能な多段式真空
ポンプが提供される。図６において駆動機をＬm より小
さいサイズのＬe としＢ−Ｃの領域において、本発明に
よる真空ポンプの回転数を低真空領域でのみ低下させる
と、全吸込真空域での消費動力は低減し、動力特性はＢ
−Ｃ−Ｄとなりより小サイズの駆動機を使用することが
可能となり、合わせて通常使用される真空圧力領域、例
えば１０4 Pa以下の圧力では省エネルギーの運転が可能
となる。
インバータによる制御を行うことによって、低真空領域
における真空ポンプの最大消費動力を一定以下に調整す
れば、より消費電力を低減することが可能な多段式真空
ポンプが提供される。図６において駆動機をＬm より小
さいサイズのＬe としＢ−Ｃの領域において、本発明に
よる真空ポンプの回転数を低真空領域でのみ低下させる
と、全吸込真空域での消費動力は低減し、動力特性はＢ
−Ｃ−Ｄとなりより小サイズの駆動機を使用することが
可能となり、合わせて通常使用される真空圧力領域、例
えば１０4 Pa以下の圧力では省エネルギーの運転が可能
となる。
【００２８】本発明によるロータリ形多段真空ポンプに
おいては、真空ポンプの常時使用される領域において、
大幅に消費電力が低減させられる。これは該真空ポンプ
の構成によってもたらされる動力特性によって生ずる消
費電力の低減であり、煩雑な運転手順を必要としない。
駆動機を可変速にすれば当該装置の駆動機は小サイズ化
される。このように、省エネルギー形の真空ポンプが安
価に提供されることができる。
おいては、真空ポンプの常時使用される領域において、
大幅に消費電力が低減させられる。これは該真空ポンプ
の構成によってもたらされる動力特性によって生ずる消
費電力の低減であり、煩雑な運転手順を必要としない。
駆動機を可変速にすれば当該装置の駆動機は小サイズ化
される。このように、省エネルギー形の真空ポンプが安
価に提供されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例によるロータリ形多段真空ポ
ンプを示す図である。
ンプを示す図である。
【図２】本発明の１実施例によるロータリ形多段真空ポ
ンプを示す図である。
ンプを示す図である。
【図３】本発明の１実施例によるロータリ形多段真空ポ
ンプを示す図である。
ンプを示す図である。
【図４】本発明の１実施例によるロータリ形多段真空ポ
ンプを示す図である。
ンプを示す図である。
【図５】ポンプの動力を説明するための図である。
【図６】本発明による真空ポンプの動力特性を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明による真空ポンプの吸込圧力対動力の特
性の例を示す図である。
性の例を示す図である。
１１…第１ポンプ区分の吸込口 １３…第１ポンプ区分の吐出口 １５Ａ，１５Ｂ…逆流冷却気体流入口 １６…第１ポンプ区分の冷却器 １６Ａ，１６Ｂ…外周気体流路 ２１…第２ポンプ区分の吸込口 ２３…吐出口 ２５Ａ，２５Ｂ…逆流冷却気体流入口 ２６…第２ポンプ区分の冷却器 ２６Ａ，２６Ｂ…外周気体流路 ３１…第３ポンプ区分の吸込口 Ｇ１１…第１ポンプ区分へ吸込まれる気体 Ｇ２１…第２ポンプ区分へ吸込まれる気体 Ｇ３１…第３ポンプ区分へ吸込まれる気体 Ｇ１４Ａ…逆流冷却気体 Ｇ１４Ｂ…逆流冷却気体 Ｇ２４Ａ…逆流冷却気体 Ｇ２４Ｂ…逆流冷却気体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
Claims (4)
- 【請求項１】 ロータリ真空ポンプが複数のポンプ区分
により形成され、軸受けに支承される各ポンプ区分の
軸、これらの軸に固定されるロータ、該ロータを同期さ
せるために軸端に一対のギヤ、および潤滑油を溜める油
槽が設けられ、各ポンプ区分を内蔵するハウジングに
は、吸込口、吐出口が設けられ、各ポンプ区分の吐出口
と次のポンプ区分の吸込口との連結路が設けられ、圧縮
される気体は、この連結路を通り次のポンプ区分に吸込
まれ、順次各ポンプ区分において圧縮されるロータリ形
多段真空ポンプにおいて、 多段真空ポンプを構成するポンプ区分の容積の比がポン
プ区分の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じた数
（ｎ−１）で除した値にもとづいて決定されるようにな
っている、ことを特徴とする多段式真空ポンプ。 - 【請求項２】 該ポンプ区分の容積の比は、１つのポン
プ区分と次段のポンプ区分の容積の比である、請求項１
記載の真空ポンプ。 - 【請求項３】 該ポンプ区分の容積の比を、ポンプ区分
の数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じた数（ｎ−
１）で除した値にもとづいて決定することが、多段真空
ポンプを構成するポンプ区分の容積の比がポンプ区分の
数（ｎ）をポンプ区分の数から１を減じた数（ｎ−１）
で除した値より大であるように決定することにより行わ
れる、請求項１または２記載の真空ポンプ。 - 【請求項４】 該真空ポンプは、可変速駆動装置を用い
て真空ポンプが駆動されポンプの消費動力が調整される
ロータリ形多段真空ポンプである、請求項１〜３のいず
れかに記載の真空ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20179799A JP3490029B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | ロータリ形多段真空ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20179799A JP3490029B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | ロータリ形多段真空ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027190A true JP2001027190A (ja) | 2001-01-30 |
| JP3490029B2 JP3490029B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=16447101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20179799A Expired - Lifetime JP3490029B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | ロータリ形多段真空ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3490029B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020037922A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| JP2020037921A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| JP2020513088A (ja) * | 2017-04-07 | 2020-04-30 | ファイファー バキユーム | 吸排気ユニットおよびその使用 |
| WO2020160770A1 (fr) | 2019-02-06 | 2020-08-13 | Ateliers Busch Sa | Corps de pompe multiétagée et pompe à gaz multiétagée |
| RU2780601C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2022-09-28 | Ателье Буш Са | Корпус многоступенчатого насоса и многоступенчатый насос для газа |
-
1999
- 1999-07-15 JP JP20179799A patent/JP3490029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020513088A (ja) * | 2017-04-07 | 2020-04-30 | ファイファー バキユーム | 吸排気ユニットおよびその使用 |
| JP2020037922A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| JP2020037921A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| JP7179315B2 (ja) | 2018-09-05 | 2022-11-29 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| JP7179316B2 (ja) | 2018-09-05 | 2022-11-29 | 株式会社宇野澤組鐵工所 | 多段ルーツ式ポンプ |
| WO2020160770A1 (fr) | 2019-02-06 | 2020-08-13 | Ateliers Busch Sa | Corps de pompe multiétagée et pompe à gaz multiétagée |
| RU2780601C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2022-09-28 | Ателье Буш Са | Корпус многоступенчатого насоса и многоступенчатый насос для газа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3490029B2 (ja) | 2004-01-26 |
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