JP2002257044A - 真空ポンプにおける軸封構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】真空ポンプにおけるポンプ室への油洩れを防止
するためのラビリンスシールのシール機能を向上する。 【解決手段】リヤハウジング１４に形成された嵌入孔４
７，４８内における回転軸１９，２０には環状の軸封環
体４９，５０が嵌合して固定されている。軸封環体４
９，５０の端面４９２，５０２と嵌入孔４７，４８の底
形成面４７２，４８２との間にはラビリンスシール５
７，５８が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転に基
づいてポンプ室内のガス移送体を動かし、前記ガス移送
体の動作によってガスを移送して吸引作用をもたらす真
空ポンプにおける軸封構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−１４５４７５号公報、特開
平３−８９０８０号公報、特開平６−１０１６７４号公
報に開示される真空ポンプでは、隣合って２個で組をな
すロータが噛合した状態で回転される。噛合しながら回
転する２個のロータの回転動作は、ガスを移送する。ロ
ータの回転軸のうちの一方は、モータから駆動力を得て
おり、他方の回転軸は歯車機構を介して前記一方の回転
軸から駆動力を得ている。

【０００３】歯車機構を収容するハウジング内には潤滑
油が貯留されており、この貯留油が歯車機構を潤滑す
る。この潤滑油がポンプ室へ洩れ出ないようにするた
め、特開昭６０−１４５４７５号公報の装置では、歯車
機構を収容する伝動室と作業室（本願でいうポンプ室）
とを隔てる仕切り壁を貫通する回転軸とその貫通孔との
間にラビリンスシールが設けられている。特開平３−８
９０８０号公報の装置では、軸受室と真空排気室との間
に中間室を介在し、軸受室と中間室とを隔てる隔壁を貫
通する回転軸とその貫通孔との間に非接触シール（ラビ
リンスシール）が設けられている。特開平６−１０１６
７４号公報の装置では、タイミングギヤの収容室とポン
プ室とを隔てるハウジング壁を貫通する回転軸とその貫
通孔との間にリップシール及びラビリンスシールが設け
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】複数の環状溝を並べて
構成されるラビリンスシールによる軸封構造では、ラビ
リンスシールにおけるシール機能が経時的に低下するこ
とはない。ラビリンスシールにおけるシール機能の向上
は、前記環状溝の容積を増やすことによって対処でき
る。しかし、回転軸の周面と貫通孔との間のラビリンス
シールにおける前記環状溝の容積増加は、場所的に難し
い。

【０００５】本発明は、真空ポンプにおけるポンプ室へ
の油洩れを防止するためのラビリンスシールのシール機
能を向上することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、回
転軸の回転に基づいてポンプ室内のガス移送体を動か
し、前記ガス移送体の動作によってガスを移送して吸引
作用をもたらす真空ポンプを対象とし、請求項１の発明
では、前記ポンプ室と隣接するように油存在領域を形成
するオイルハウジングと、前記オイルハウジングを貫通
して前記油存在領域に突出する前記回転軸の突出部位に
対し、一体回転可能に設けられた環状の軸封環体と、前
記軸封環体と前記オイルハウジングとの各々に対し、前
記軸封環体の半径方向の方向成分を有するように設けら
れたシール用対向面と、前記一対のシール用対向面の間
に設けられたラビリンスシールとを備えた軸封構造を構
成した。

【０００７】ラビリンスシールは、回転軸に対して直交
する平面、あるいは回転軸上に中心軸を持つ円錐面に設
定領域を持つ。このような面に設定領域を持つラビリン
スシールのシール機能は、回転軸の周面に設定領域を持
つラビリンスシールに比べて向上する。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１において、
前記軸封環体を嵌入するように前記オイルハウジングに
形成された嵌入孔を備え、前記ラビリンスシールは、前
記軸封環体と前記嵌入孔の形成面との間に設けた。

【０００９】嵌入孔と軸封環体との間の間隙を小さくす
れば、オイルハウジング側の油が嵌入孔と軸封環体との
間の間隙へ入り難くなる上、ラビリンスシールにおける
シール機能が向上する。

【００１０】請求項３の発明では、請求項２において、
前記ラビリンスシールは、前記嵌入孔の底形成面に対向
する前記軸封環体の端面と、前記底形成面との間に設け
た。軸封環体の端面とオイルハウジングとの間は、ラビ
リンスシールの設定領域を半径方向へ拡張し易い。嵌入
孔の底形成面は、ラビリンスシールの設定領域として好
適である。

【００１１】請求項４の発明では、請求項１乃至請求項
３のいずれか１項において、前記軸封環体は前記回転軸
に嵌合して固定されており、前記軸封環体と前記回転軸
との間にはシールリングが介在されており、前記シール
リングは、前記油存在領域側から前記ポンプ室側への前
記回転軸の周面に沿った油洩れを阻止するようにした。

【００１２】軸封環体と回転軸とを別体とした構成は、
軸封環体の端面をラビリンスシールの設定領域とする上
で有利である。請求項５の発明では、請求項１乃至請求
項４のいずれか１項において、前記ラビリンスシールは
前記軸封環体と前記オイルハウジングとの間の極小間隙
を狭めるための樹脂層を備え、前記回転軸側と前記樹脂
層との間、及び前記オイルハウジング側と前記樹脂層と
の間の少なくとも一方で相対回転可能とし、前記軸封環
体は、前記嵌入孔に対向する対向面にポンピング手段を
備え、前記ポンピング手段は、前記回転軸の回転に伴
い、前記対向面と前記嵌入孔との間における油を前記ポ
ンプ室側から前記油存在領域側へ付勢するようにした。

【００１３】回転軸側と樹脂層との間で相対回転可能な
場合、樹脂層と回転軸側との接触は、回転軸の回転に支
障をもたらさない。オイルハウジング側と樹脂層との間
で相対回転可能な場合、樹脂層とオイルハウジング側と
の接触は、回転軸の回転に支障をもたらさない。従っ
て、回転軸と前記オイルハウジングとの間の極小間隙
は、樹脂層の介在によって小さくできる。

【００１４】ポンピング手段は、回転軸の回転に伴い、
軸封環体側の対向面とオイルハウジング側の嵌入孔との
間における油をポンプ室側から油存在領域側へ送り返
す。請求項６の発明では、請求項５において、前記対向
面は、前記嵌入孔の周面に対向する外周面とした。

【００１５】軸封環体側の対向面とオイルハウジング側
の嵌入孔との間における油は、回転軸の回転に伴い、軸
封環体の外周面に沿ってポンプ室側から油存在領域側へ
送り返される。軸封環体の外周面は、ポンピング手段の
設定箇所として好適である。

【００１６】請求項７の発明では、請求項５及び請求項
６のいずれか１項において、前記ポンピング手段は螺旋
溝であり、前記螺旋溝は、前記回転軸の回転方向に辿る
につれて前記油存在領域側から前記ポンプ室側へ移行し
てゆくようにした。

【００１７】螺旋溝は、ポンピング手段として好適であ
る。請求項８の発明では、請求項１乃至請求項７のいず
れか１項において、真空ポンプの本体のハウジングの外
部へ前記ガスを吐出する吐出通路と、前記吐出通路に連
なるポンプ室と前記軸封環体との間における前記回転軸
の貫通孔に対し、前記吐出通路に連通して前記吐出通路
と略同等の圧力領域の圧力、又は前記吐出通路の圧力を
波及させるための排気圧波及通路とを備え、真空ポンプ
の本体のハウジングに前記排気圧波及通路を形成した。

【００１８】ラビリンスシールは、吐出通路に連なるポ
ンプ室内の最大圧力領域の圧力の影響、又は吐出通路の
圧力の影響を排気圧波及通路を介して受ける。最大圧力
領域の圧力、又は吐出通路の圧力を排気圧波及通路を介
してラビリンスシールに波及させる構成は、排気圧波及
通路のない場合に比べ、ラビリンスシールの前後の圧力
差を少なくする。

【００１９】請求項９の発明では、請求項８において、
前記吐出通路と略同等の圧力領域は、前記吐出通路に連
なるポンプ室内の最大圧力領域であり、前記排気圧波及
通路は、前記最大圧力領域の圧力を前記ラビリンスシー
ルに波及させるようにした。

【００２０】ラビリンスシールは、吐出通路に連なるポ
ンプ室内の最大圧力領域の圧力の影響を排気圧波及通路
を介して受ける。最大圧力領域の圧力を排気圧波及通路
を介してラビリンスシールに波及させる構成は、排気圧
波及通路のない場合に比べ、ラビリンスシールの前後の
圧力差を少なくする。

【００２１】請求項１０の発明では、請求項８及び請求
項９のいずれか１項において、前記排気圧波及通路を形
成する前記ハウジングは、前記油存在領域と前記吐出通
路に連なるポンプ室とを隣接させ、かつ前記吐出通路に
連なるポンプ室側から前記油存在領域に達するように前
記回転軸を貫通させるオイルハウジングとした。

【００２２】排気圧波及通路はオイルハウジングに形成
されており、ラビリンスシールは、吐出通路に連なるポ
ンプ室内の最大圧力領域の圧力又は吐出通路の圧力の影
響を排気圧波及通路を介して受ける。

【００２３】請求項１１の発明では、請求項１０におい
て、前記オイルハウジングは、前記吐出通路に連なるポ
ンプ室の形成壁面の一部となる室形成壁面を備えてお
り、前記排気圧波及通路は、前記室形成壁面に凹設され
た排気圧波及溝とした。

【００２４】吐出通路に連なるポンプ室内の最大圧力領
域の圧力、又は吐出通路の圧力は、排気圧波及溝及び貫
通孔を介してラビリンスシールに波及する。請求項１２
の発明では、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に
おいて、前記油存在領域は、前記回転軸を回転可能に支
持するための軸受けを収容する領域とした。

【００２５】軸受けは、油存在領域の油によって潤滑さ
れる。請求項１３の発明では、請求項１乃至請求項１２
のいずれか１項において、前記真空ポンプは、複数の前
記回転軸を平行に配置すると共に、前記各回転軸上にロ
ータを配置し、隣合う回転軸上のロータを互いに噛み合
わせ、互いに噛み合った状態の複数のロータを１組とし
て収容する複数のポンプ室、又は単一のポンプ室を備え
たルーツポンプであり、複数の前記回転軸は、歯車機構
を用いて同期して回転され、前記油存在領域は、前記歯
車機構を収容する領域とした。

【００２６】歯車機構は、油存在領域の油によって潤滑
される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をルーツポンプに具
体化した第１の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明
する。

【００２８】図１（ａ）に示すように、多段ルーツポン
プ１１のロータハウジング１２の前端にはフロントハウ
ジング１３が接合されており、フロントハウジング１３
には封鎖体３６が接合されている。ロータハウジング１
２の後端にはリヤハウジング１４が接合されている。ロ
ータハウジング１２は、シリンダブロック１５と複数の
室形成壁１６とからなる。図２（ｂ）に示すように、シ
リンダブロック１５は、一対のブロック片１７，１８か
らなり、室形成壁１６は一対の壁片１６１，１６２から
なる。図１（ａ）に示すように、フロントハウジング１
３と室形成壁１６との間の空間、隣合う室形成壁１６の
間の空間、及びリヤハウジング１４と室形成壁１６との
間の空間は、それぞれポンプ室３９，４０，４１，４
２，４３となっている。

【００２９】フロントハウジング１３とリヤハウジング
１４とには一対の回転軸１９，２０がラジアルベアリン
グ２１，３７，２２，３８を介して回転可能に支持され
ている。両回転軸１９，２０は互いに平行に配置されて
いる。回転軸１９，２０は室形成壁１６に通されてい
る。ラジアルベアリング３７，３８は、ベアリングホル
ダ４５，４６に支持されている。ベアリングホルダ４
５，４６は、リヤハウジング１４の端面に凹設された嵌
入孔４７，４８に嵌合して固定されている。

【００３０】回転軸１９には複数のロータ２３，２４，
２５，２６，２７が一体形成されており、回転軸２０に
は同数のロータ２８，２９，３０，３１，３２が一体形
成されている。ロータ２３〜３２は、回転軸１９，２０
の軸線１９１，２０１の方向に見て同形同大の形状をし
ている。ロータ２３，２４，２５，２６，２７の厚みは
この順に小さくなってゆくようにしてあり、ロータ２
８，２９，３０，３１，３２の厚みはこの順に小さくな
ってゆくようにしてある。ロータ２３，２８は互いに噛
合した状態でポンプ室３９に収容されており、ロータ２
４，２９は互いに噛合した状態でポンプ室４０に収容さ
れている。ロータ２５，３０は互いに噛合した状態でポ
ンプ室４１に収容されており、ロータ２６，３１は互い
に噛合した状態でポンプ室４２に収容されている。ロー
タ２７，３２は互いに噛合した状態でポンプ室４３に収
容されている。ポンプ室３９〜４３内は無潤滑状態にさ
れる。そのため、各ロータ２３〜３２は、シリンダブロ
ック１５、室形成壁１６、フロントハウジング１３及び
リヤハウジング１４との間で摺接しないようになってい
る。又、噛合するロータ同士の間でも摺接しないように
なっている。

【００３１】図２（ａ）に示すように、ロータ２３，２
８は、ポンプ室３９内に吸入領域３９１と、吸入領域３
９１よりも高圧となる圧力領域３９２とを区画する。同
様に、ロータ２４，２９はポンプ室４０内に、ロータ２
５，３０はポンプ室４１内に、ロータ２６，３１はポン
プ室４２内に、それぞれ吸入領域３９１及び圧力領域３
９２と同様の吸入領域及び圧力領域を区画する。図３
（ａ）に示すように、ロータ２７，３２はポンプ室４３
内に、吸入領域３９１及び圧力領域３９２と同様の吸入
領域４３１及び圧力領域４３２を区画する。

【００３２】図１（ａ）に示すように、リヤハウジング
１４にはギヤハウジング３３が組み付けられている。回
転軸１９，２０は、リヤハウジング１４における貫通孔
１４１，１４２及び嵌入孔４７，４８を通ってギヤハウ
ジング３３内に突出している。各回転軸１９，２０の突
出部位１９３，２０３には歯車３４，３５が互いに噛合
した状態で止着されている。ギヤハウジング３３には電
動モータＭが組み付けられている。電動モータＭの駆動
力は、軸継ぎ手４４を介して回転軸１９に伝えられ、回
転軸１９は、電動モータＭによって図２（ａ），（ｂ）
及び図３（ａ），（ｂ）の矢印Ｒ１の方向に回転され
る。回転軸１９の回転は歯車３４，３５を介して回転軸
２０に伝えられ、回転軸２０は図２（ａ），（ｂ）及び
図３（ａ），（ｂ）の矢印Ｒ２で示すように回転軸１９
とは逆方向に回転する。即ち、回転軸１９，２０は、歯
車３４，３５を用いて同期して回転される。

【００３３】図４（ａ），（ｂ）に示すように、ギヤハ
ウジング３３内のギヤ収容室３３１には潤滑油Ｙが貯留
されており、この潤滑油Ｙが歯車３４，３５を潤滑す
る。歯車機構を構成する歯車３４，３５を収容するギヤ
ハウジング３３のギヤ収容室３３１は、多段ルーツポン
プ１１の本体の外部に連通しないように密封された油存
在領域である。ギヤハウジング３３及びリヤハウジング
１４は、ポンプ室４３と隣接するように油存在領域を形
成するオイルハウジングを構成する。ギヤ収容室３３１
内の貯留油は、歯車３４，３５の回転動作によってかき
上げられる。歯車３４，３５の回転動作によってかき上
げられた潤滑油Ｙは、軸受けであるラジアルベアリング
３７，３８を潤滑する。ラジアルベアリング３７，３８
を潤滑した潤滑油Ｙは、ラジアルベアリング３７，３８
のリング間隙３７１，３８１を介して嵌入孔４７，４８
へ侵入する。リング間隙３７１，３８１を介してギヤ収
容室３３１に連通する嵌入孔４７，４８も油存在領域で
ある。

【００３４】図２（ｂ）に示すように、室形成壁１６内
には通路１６３が形成されている。室形成壁１６には通
路１６３の入口１６４及び出口１６５が形成されてい
る。隣合うポンプ室３９，４０，４１，４２，４３は、
通路１６３を介して連通している。

【００３５】図２（ａ）に示すように、ブロック片１８
には導入口１８１がポンプ室３９の吸入領域３９１に連
通するように形成されている。図３（ａ）に示すよう
に、ブロック片１７には排出口１７１がポンプ室４３の
圧力領域４３２に連通するように形成されている。導入
口１８１からポンプ室３９の吸入領域３９１に導入され
たガスは、ロータ２３，２８の回転に伴って圧力領域３
９２へ移行する。圧力領域３９２へ移行したガスは、吸
入領域３９１での状態よりも圧縮されて増圧された状態
となる。圧力領域３９２のガスは、室形成壁１６の入口
１６４から通路１６３を経由して出口１６５から隣のポ
ンプ室４０の吸入領域へ移送される。以下、同様にガス
は、ポンプ室の容積が小さくなってゆく順、即ちポンプ
室４０，４１，４２，４３の順に移送される。ポンプ室
４３の吸入領域４３１へ移送されたガスは、ロータ２
７，３２の回転によって圧力領域４３２へ移行した後、
排出口１７１から外部へ排出される。ロータ２３〜３２
は、ガスを移送するガス移送体である。

【００３６】排出口１７１は、真空ポンプの本体のハウ
ジングの外部へ前記ガスを吐出する吐出通路である。ポ
ンプ室４３は、吐出通路である排出口１７１に連なる最
終のポンプ室であり、最終のポンプ室４３内の圧力領域
４３２は、ポンプ室３９〜４３内で最大の圧力となる最
大圧力領域である。排出口１７１は、ロータ２７，３２
によってポンプ室４３内に区画される最大圧力領域４３
２に連通している。

【００３７】図１（ａ）に示すように、嵌入孔４７，４
８内における回転軸１９，２０には環状の軸封環体４
９，５０が嵌合して固定されている。軸封環体４９，５
０の内周面と回転軸１９，２０の周面１９２，２０２と
の間にはシールリング５１，５２が介在されている。軸
封環体４９，５０と回転軸１９，２０との間に介在され
たシールリング５１，５２は、潤滑油Ｙが回転軸１９，
２０の周面１９２，２０２に沿って嵌入孔４７，４８か
らポンプ室４３側へ洩れるのを阻止する。

【００３８】図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、
軸封環体４９，５０の最大径部の外周面４９１，５０１
と嵌入孔４７，４８の円周面４７１，４８１との間には
間隙があり、軸封環体４９，５０の端面４９２，５０２
と嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８２との間に
は間隙がある。従って、軸封環体４９，５０は、回転軸
１９，２０と一体的に回転可能である。

【００３９】嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８
２には複数の環状突条５３，５４が同心円状に形成され
ている。底形成面４７２，４８２に対向する軸封環体４
９，５０の端面４９２，５０２には複数の環状溝５５，
５６が同心円状に形成されている。環状突条５３，５４
は、環状溝５５，５６に対向するように入り込んでい
る。環状溝５５，５６に入り込んでいる環状突条５３，
５４の先端は、環状溝５５，５６の底面に近接してい
る。環状溝５５は、環状突条５３によってラビリンス室
５５１，５５２に区画されており、環状溝５６は、環状
突条５４によってラビリンス室５６１，５６２に区画さ
れている。環状突条５３と環状溝５５とは、回転軸１９
側におけるラビリンスシール５７を構成し、環状突条５
４と環状溝５６とは、回転軸２０側におけるラビリンス
シール５８を構成する。軸封環体４９，５０の端面４９
２，５０２は、軸封環体４９，５０側のシール用対向面
となり、嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８２
は、リヤハウジング１４側のシール用対向面となる。本
実施の形態では、端面４９２，５０２及び底形成面４７
２，４８２は、回転軸１９，２０の軸線１９１，２０１
と直交する平面である。即ち、シール用対向面である端
面４９２，５０２及び底形成面４７２，４８２は、軸封
環体４９，５０の半径方向の方向成分のみを有する。

【００４０】図４（ｂ）に示すように、軸封環体４９の
端面４９２には樹脂層５９が固着されている。図５
（ｂ）に示すように、軸封環体５０の端面５０２には樹
脂層６０が固着されている。樹脂層５９，６０と底形成
面４７２，４８２との間の間隙ｇ１，ｇ２は、環状突条
５３，５４の先端と環状溝５５，５６の底面との間の間
隙Ｇ１，Ｇ２よりも小さくしてある。間隙Ｇ１，Ｇ２
は、軸封環体４９，５０の外周面４９１，５０１と嵌入
孔４７，４８の円周面４７１，４８１との間の間隙と略
同じ大きさにしてある。間隙ｇ１は、回転軸１９の一部
となる軸封環体４９とリヤハウジング１４との間の極小
間隙となり、間隙ｇ２は、回転軸２０の一部となる軸封
環体５０とリヤハウジング１４との間の極小間隙とな
る。本発明では、極小間隙とは、ラビリンス室の密閉性
を高めるための間隙のことを言うものとする。

【００４１】図１（ｂ）、図４（ｂ）及び図６に示すよ
うに、軸封環体４９の最大径部の外周面４９１には螺旋
溝６１が形成されている。図１（ｃ）、図５（ｂ）及び
図７に示すように、軸封環体５０の最大径部の外周面５
０１には螺旋溝６２が形成されている。螺旋溝６１の螺
旋の向きは、回転軸１９の回転方向Ｒ１に辿るにつれて
ギヤ収容室３３１側からポンプ室４３側へ移行する向き
となっている。螺旋溝６２の螺旋の向きは、回転軸２０
の回転方向Ｒ２に辿るにつれてギヤ収容室３３１側から
ポンプ室４３側へ移行する向きとなっている。従って、
螺旋溝６１，６２は、回転軸１９，２０の回転に伴って
流体をポンプ室４３側からギヤ収容室３３１側へ移送す
るポンプ作用をもたらす。即ち、螺旋溝６１，６２は、
軸封環体４９，５０の外周面４９１，５０１と嵌入孔４
７，４８の円周面４７１，４８１との間における油をポ
ンプ室４３側から油存在領域側へ付勢するポンピング手
段を構成する。嵌入孔４７，４８の円周面４７１，４８
１はシール面となり、円周面４７１，４８１に対向する
外周面４９１，５０１は、シール面に対する対向面とな
る。

【００４２】図３（ｂ）に示すように、最終のポンプ室
４３を形成するリヤハウジング１４の室形成壁面１４３
には排気圧波及溝６３，６４が形成されている。図４
（ａ）に示すように、排気圧波及溝６３は、ロータ２
７，３２の回転に伴って容積変化する最大圧力領域４３
２に通じている。又、排気圧波及溝６３は、貫通孔１４
１に通じている。図５（ａ）に示すように、排気圧波及
溝６４は、最大圧力領域４３２に通じ、かつ貫通孔１４
２に通じている。

【００４３】図１（ａ）、図４（ａ）及び図５（ａ）に
示すように、リヤハウジング１４には環状の冷却室６５
が軸封環体４９，５０を包囲するように形成されてい
る。冷却室６５には冷却水が還流可能に供給される。冷
却室６５に供給された冷却水は、嵌入孔４７，４８内の
潤滑油Ｙを冷却する。

【００４４】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （１-1）回転軸１９，２０に嵌合された軸封環体４９，
５０の端面４９２，５０２の径は、回転軸１９，２０の
周面１９２，２０２の径よりも大きい。従って、軸封環
体４９，５０の端面４９２，５０２と嵌入孔４７，４８
の底形成面４７２，４８２との間のラビリンスシール５
７，５８の径は、回転軸１９，２０の周面１９２，２０
２とリヤハウジング１４との間に設けられるラビリンス
シールの径よりも大きくなる。ラビリンスシール５７，
５８の径が大きくなるほど圧力変動波及抑制用のラビリ
ンス室５５１，５５２，５６１，５６２の容積が大きく
なり、ラビリンスシール５７，５８におけるシール機能
が向上する。即ち、軸封環体４９，５０の端面４９２，
５０２と嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８２と
の間は、ラビリンス室５５１，５５２，５６１，５６２
の容積を増やしてシール機能を向上する上で、ラビリン
スシール５７，５８の設定領域として好適である。

【００４５】（１-2）嵌入孔４７，４８と軸封環体４
９，５０との間の間隙が小さいほど、潤滑油Ｙは嵌入孔
４７，４８と軸封環体４９，５０との間の間隙へ入り難
くなる。円周面４７１，４８１を有する嵌入孔４７，４
８の底形成面４７２，４８２と、軸封環体４９，５０の
端面４９２，５０２とは、全面にわたって均等に近接さ
せ易い。従って、極小間隙ｇ１，ｇ２を可及的に小さく
し易い。極小間隙ｇ１，ｇ２が小さいほど、ラビリンス
シール５７，５８におけるシール機能が向上する。即
ち、嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８２は、ラ
ビリンスシール５７，５８の設定領域として好適であ
る。

【００４６】（１-3）ルーツポンプ１１を組み立てた状
態では、回転軸１９，２０と一体的に回転する軸封環体
４９，５０に止着された樹脂層５９，６０が嵌入孔４
７，４８の底形成面４７２，４８２に接触しているとす
る。ルーツポンプ１１の運転に伴い、樹脂層５９，６０
は、金属製のリヤハウジング１４側の底形成面４７２，
４８２との摺接によって単に摩耗するのみである。即
ち、樹脂層５９，６０と嵌入孔４７，４８の底形成面４
７２，４８２との接触は、回転軸１９，２０の回転に支
障をもたらさない。そのため、環状溝５５の深さＦ１
〔図４（ｂ）に図示〕と樹脂層５９の厚みｄ１〔図４
（ｂ）に図示〕との和（Ｆ１＋ｄ１）が環状突条５３の
高さＨ１〔図４（ｂ）に図示〕を若干上回るようにして
おき、樹脂層５９と底形成面４７２とを接触させるよう
に回転軸１９に軸封環体４９を組み付けたとしても、回
転軸１９の回転に支障は生じない。同様に、環状溝５６
の深さＦ２〔図５（ｂ）に図示〕と樹脂層６０の厚みｄ
２〔図５（ｂ）に図示〕との和（Ｆ２＋ｄ２）が環状突
条５４の高さＨ２〔図５（ｂ）に図示〕を若干上回るよ
うにしておき、樹脂層６０と底形成面４８２とを接触さ
せるように回転軸２０に軸封環体５０を組み付けたとし
ても、回転軸２０の回転に支障は生じない。従って、回
転軸１９，２０の一部である軸封環体４９，５０とリヤ
ハウジング１４との間の極小間隙ｇ１，ｇ２は、樹脂層
５９，６０の介在によって小さくできる。ラビリンス室
５５１，５５２，５６１，５６２の密閉性は、ラビリン
スシール５７，５８のシール機能を高めるが、ラビリン
ス室５５１，５５２，５６１，５６２の密閉性は、極小
間隙ｇ１，ｇ２を小さくすることによって高まる。ラビ
リンスシール５７，５８における極小間隙ｇ１，ｇ２の
短小化は、ラビリンスシール５７，５８におけるシール
機能を高める。即ち、樹脂層５９，６０の存在は、ラビ
リンスシール５７，５８におけるシール機能の向上に寄
与する。

【００４７】（１-4）軸封環体４９，５０の端面４９
２，５０２に設けた樹脂層５９，６０を嵌入孔４７，４
８の底形成面４７２，４８２に接触させても、回転軸１
９，２０の回転に支障は生じない。そのため、嵌入孔４
７，４８の底形成面４７２，４８２と軸封環体４９，５
０の端面４９２，５０２との間は、ラビリンスシールの
極小間隙を狭める上でラビリンスシールの配設箇所とし
て好適である。

【００４８】（１-5）ラビリンスシール５７，５８は、
ガスに対してもシール性を有する。多段ルーツポンプ１
１の運転開始時にはポンプ室３９〜４３内は大気圧より
も高くなる。ラビリンスシール５７，５８は、ポンプ室
４３からギヤ収容室３３１側への軸封環体４９，５０の
表面に沿った排ガス洩れを防止する。油洩れ及び排ガス
洩れを共に防止するラビリンスシール５７，５８は、非
接触型シール手段として最適である。

【００４９】（１-6）軸封環体４９に設けられた螺旋溝
６１は、回転軸１９の回転に伴い、嵌入孔４７の円周面
４７１を掃過してゆく。螺旋溝６１の掃過領域にある潤
滑油Ｙは、ポンプ室４３側からギヤ収容室３３１側へ掃
き移される。又、軸封環体５０に設けられた螺旋溝６２
は、回転軸２０の回転に伴い、嵌入孔４８の円周面４８
１を掃過してゆく。螺旋溝６２の掃過領域にある潤滑油
Ｙは、ポンプ室４３側からギヤ収容室３３１側へ掃き移
される。即ち、ポンピング手段である螺旋溝６１，６２
を備えた軸封環体４９，５０は、潤滑油Ｙに対して高い
シール性を発揮する。

【００５０】（１-7）螺旋溝６１，６２を設けた外周面
４９１，５０１は、軸封環体４９，５０の最大径部の外
周面であり、軸封環体４９，５０における周速度が最大
となる箇所である。軸封環体４９，５０の外周面４９
１，５０１と嵌入孔４７，４８の円周面４７１，４８１
との間にあるガスは、高速で周回する螺旋溝６１，６２
によってポンプ室４３側からギヤ収容室３３１側へ効率
よく付勢される。軸封環体４９，５０の外周面４９１，
５０１と嵌入孔４７，４８の円周面４７１，４８１との
間にある潤滑油Ｙは、ポンプ室４３側からギヤ収容室３
３１側へ効率よく付勢されるガスに追随する。軸封環体
４９，５０の外周面４９１，５０１は、外周面４９１，
５０１と円周面４７１，４８１との間を経由した嵌入孔
４７，４８側からポンプ室４３側への油洩れを阻止する
性能、即ち潤滑油Ｙに対する軸封環体４９，５０のシー
ル性を高める上で、螺旋溝６１，６２の設定箇所として
好適である。

【００５１】（１-8）螺旋溝６１，６２は、軸封環体４
９，５０を１周りする回数を増やすほどシール性が向上
する。このような螺旋溝６１，６２は、ポンピング手段
として好適である。

【００５２】（１-9）軸封環体４９，５０と回転軸１
９，２０とを一体にする構成とした場合、軸封環体４
９，５０の最大径部を貫通孔１４１，１４２の径に合わ
せる必要が生じる。このような制約は、軸封環体４９，
５０の形状の選択自由度を減らすことになる。本実施の
形態のように、軸封環体４９，５０と回転軸１９，２０
とを別体とした構成は、ポンピング手段のポンピング作
用を高める上で有利な軸封環体４９，５０の形状の選択
自由度を高める。

【００５３】（１-10)回転軸１９の周面１９２と貫通孔
１４１との間には僅かな間隙があり、ロータ２７，３２
とリヤハウジング１４の室形成壁面１４３との間には僅
かな間隙がある。そのため、最終のポンプ室４３の圧力
が前記の僅かな間隙を介してラビリンスシール５７に波
及する。同様に、回転軸２０の周面２０２と貫通孔１４
２との間にも僅かな間隙があるため、最終のポンプ室４
３の圧力がラビリンスシール５８に波及する。

【００５４】排気圧波及溝６３，６４のない場合には、
吸入領域４３１の圧力と最大圧力領域４３２の圧力とが
ラビリンスシール５７，５８に同程度に波及する。最終
のポンプ室４３の吸入領域４３１の圧力をＰ１、最大圧
力領域４３２の圧力をＰ２（＞Ｐ１）とすると、ラビリ
ンスシール５７，５８は、ポンプ室４３側から両圧力Ｐ
１，Ｐ２の中間（Ｐ２＋Ｐ１）／２程度の圧力を受け
る。一方、ギヤ収容室３３１に連通する嵌入孔４７，４
８内の圧力は、ロータ２３〜３２の動作によって圧力変
動を来さない大気圧相当の圧力（１０００Ｔｏｒｒ程
度）の領域である。螺旋溝６１，６２のポンピング作用
は、螺旋溝６１，６２とラビリンスシール５７，５８と
の間における軸封環体４９，５０と嵌入孔４７，４８と
の間隙の圧力を大気圧相当よりも低い圧力Ｐ３に低減す
る。

【００５５】本実施の形態における排気圧波及溝６３，
６４は、ラビリンスシール５７，５８に対する最大圧力
領域４３２の圧力の波及効果を高める。即ち、排気圧波
及溝６３，６４を介した最大圧力領域４３２の圧力の波
及効果が吸入領域４３１の圧力の波及効果を大きく上回
る。従って、ラビリンスシール５７，５８に波及する圧
力は、前記した（Ｐ２＋Ｐ１）／２を大きく上回ること
になり、ラビリンスシール５７，５８の前後の圧力差
は、〔Ｐ３−（Ｐ２＋Ｐ１）／２〕Ｔｏｒｒを大きく下
回る。その結果、ラビリンスシール５７，５８における
油洩れ防止効果が高まる。

【００５６】（１-11)排気圧波及溝６３，６４を経由し
たラビリンスシール５７，５８に対する最大圧力領域４
３２の圧力の波及効果は、排気圧波及溝６３，６４にお
ける通過断面積の大きさに左右される。所望の断面積の
排気圧波及溝６３，６４の形成は容易であり、排気圧波
及溝６３，６４は、最大圧力領域４３２の圧力を波及さ
せる排気圧波及通路として最適である。

【００５７】（１-12)排気圧波及溝６３，６４は、ポン
プ室４３の形成壁面の一部を構成するリヤハウジング１
４の室形成壁面１４３上に設けられる。回転軸１９，２
０をリヤハウジング１４に通すための貫通孔１４１，１
４２は、室形成壁面１４３を貫いており、ポンプ室４３
の一部である最大圧力領域４３２は室形成壁面１４３に
面している。従って、最大圧力領域４３２に通じるよう
に、かつ貫通孔１４１，１４２に通じるように室形成壁
面１４３上に排気圧波及通路を形成するのは簡単であ
る。即ち、室形成壁面１４３は、貫通孔１４１，１４２
と最大圧力領域４３２とを繋ぐ排気圧波及通路の形成箇
所として最適である。

【００５８】（１-13)ドライポンプ型のルーツポンプ１
１では、ポンプ室３９〜４３内での潤滑油Ｙの使用は行
われない。ポンプ室３９〜４３内に潤滑油Ｙを存在させ
たくないルーツポンプ１１は、本発明の適用対象として
好適である。

【００５９】本発明では、図８〜図１４の第２〜第８の
実施の形態も可能である。なお、第２〜第７の実施の形
態では、いずれも回転軸１９側におけるラビリンスシー
ルについてのみ説明するが、回転軸２０側におけるラビ
リンスシールも同じ構成となっている。

【００６０】図８の第２の実施の形態では、軸封環体４
９の端面４９２に形成された環状突条６６と嵌入孔４７
の底形成面４７２に形成された環状突条５３とが対向し
ている。環状突条６６の先端には樹脂層６７が設けられ
ている。複数の環状突条６６と複数の環状突条５３とが
ラビリンスシールを構成する。

【００６１】図９の第３の実施の形態では、第１の実施
の形態における環状突条５３が嵌入孔４７の底形成面４
７２に形成されておらず、環状溝５５がラビリンスシー
ルを構成する。

【００６２】図１０の第４の実施の形態では、第１の実
施の形態における環状溝５５が軸封環体４９に形成され
ておらず、嵌入孔４７の底形成面４７２に形成された環
状突条５３がラビリンスシールを構成する。環状突条５
３の先端に樹脂層６８が設けられている。

【００６３】図１１の第５の実施の形態では、第１の実
施の形態における環状突条５３が嵌入孔４７の底形成面
４７２に形成されておらず、環状溝５５がラビリンスシ
ールを構成する。底形成面４７２に樹脂層６９が設けら
れている。

【００６４】図１２の第６の実施の形態では、第１の実
施の形態における環状溝５５が軸封環体４９の端面４９
２に形成されておらず、環状突条５３がラビリンスシー
ルを構成する。端面４９２に樹脂層７０が設けられてい
る。

【００６５】図１３の第７の実施の形態では、回転軸１
９及びロータ２７の端面に軸封環体４９Ａが一体形成さ
れている。軸封環体４９Ａは、ロータハウジング１２に
対向する側のリヤハウジング１４の端面に凹設された嵌
入孔７１に嵌入されている。軸封環体４９Ａの端面と嵌
入孔７１の底形成面７１１との間にはラビリンスシール
７２が設けられている。

【００６６】図１４の第８の実施の形態では、軸封環体
４９Ｂ，５０Ｂの外周面にはゴム製の摺接リング７３，
７４が嵌合して固定されている。摺接リング７３，７４
の周面には複数の洩れ阻止突条７３１，７４１が形成さ
れている。洩れ阻止突条７３１は、回転軸１９の回転に
伴って嵌入孔４７の周面４７１に摺接し、洩れ阻止突条
７４１は、回転軸２０の回転に伴って嵌入孔４８の周面
４８１に摺接する。複数の洩れ阻止突条７３１は、軸封
環体４９Ｂの軸線、即ち回転軸１９の軸線１９１の周り
を一周することなく、軸線１９１の周りに列設されてい
る。複数の洩れ阻止突条７４１は、軸封環体５０Ｂの軸
線、即ち回転軸２０の軸線２０１の周りを一周すること
なく、軸線２０１の周りに列設されている。洩れ阻止突
条７３１は、回転軸１９の回転方向Ｒ１に辿るにつれて
ギヤ収容室３３１側からポンプ室４３側へ移行してゆ
く。洩れ阻止突条７４１は、回転軸２０の回転方向Ｒ２
に辿るにつれてギヤ収容室３３１側からポンプ室４３側
へ移行してゆく。

【００６７】洩れ阻止突条７３１は、回転軸１９の回転
に伴い、回転軸１９の周面１９２と軸封環体４９Ｂの外
周面との間の潤滑油Ｙをポンプ室４３側からギヤ収容室
３３１側へ付勢する。洩れ阻止突条７４１は、回転軸２
０の回転に伴い、回転軸２０の周面２０２と軸封環体５
０Ｂの外周面との間の潤滑油Ｙをポンプ室４３側からギ
ヤ収容室３３１側へ付勢する。

【００６８】単一の洩れ阻止突条を軸線１９１，２０１
の周りで一周させようとすると、軸線１９１，２０１の
方向における摺接リング７３，７４の幅を大きくする必
要がある。摺接リング７３，７４の幅を大きくすると、
摺接抵抗が大きくなり、好ましくない。軸線１９１，２
０１の周りを一周することなく、軸線１９１，２０１の
周りに洩れ阻止突条７３１，７４１を複数列設した構成
は、摺接リング７３，７４の幅を大きくしなくて済む。

【００６９】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 （１）嵌入孔４７，４８の底形成面をテーパ形状のシー
ル用対向面とすると共に、軸封環体４９，５０の端面を
テーパ形状のシール用対向面とし、両シール用対向面間
にラビリンスシールを設けること。

【００７０】（２）第１の実施の形態において、環状突
条５３，５４の先端にも樹脂層を設けること。 （３）嵌入孔４７，４８の底形成面４７２，４８２と、
軸封環体４９，５０の端面４９２，５０２との間に樹脂
板を介在して樹脂層とすること。

【００７１】（４）ルーツポンプ以外の真空ポンプに本
発明を適用すること。前記した実施の形態から把握でき
る請求項記載以外の発明について以下に記載する。

【００７２】〔１〕回転軸の回転に基づいてポンプ室内
のガス移送体を動かし、前記ガス移送体の動作によって
ガスを移送して吸引作用をもたらす真空ポンプにおい
て、前記ポンプ室と隣接するように油存在領域を形成す
るオイルハウジングと、前記オイルハウジングを貫通し
て前記油存在領域に突出する前記回転軸の突出部位に対
し、一体的に回転可能に設けられた環状の軸封環体と、
前記軸封環体の端面と前記オイルハウジングとの間に設
けられたラビリンスシールとを備えた真空ポンプにおけ
る軸封構造。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、軸封環
体の半径方向の方向成分を有するように軸封環体とオイ
ルハウジングとに設けられた一対のシール用対向面の間
にラビリンスシールを設けたので、真空ポンプにおける
ポンプ室への油洩れを防止するためのラビリンスシール
のシール機能を向上し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示し、（ａ）は多段ルーツ
ポンプ１１全体の平断面図。（ｂ）は回転軸１９側の要
部拡大平断面図。（ｃ）は回転軸２０側の要部拡大平断
面図。

【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は図１
のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】（ａ）は図１のＣ−Ｃ線断面図。（ｂ）は図１
のＤ−Ｄ線断面図。

【図４】（ａ）は図３（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図。（ｂ）
は要部拡大側断面図。

【図５】（ａ）は図３（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図。（ｂ）
は要部拡大側断面図。

【図６】要部分解斜視図。

【図７】要部分解斜視図。

【図８】第２の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図９】第３の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図１０】第４の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図１１】第５の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図１２】第６の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図１３】第７の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【図１４】第８の実施の形態を示す要部拡大平断面図。

【符号の説明】

１１…真空ポンプであるルーツポンプ。１４…オイルハ
ウジングを構成するリヤハウジング。１４３…室形成壁
面。１７１…吐出通路となる排出口。１９，２０…回転
軸。１９３，２０３…突出部位。２３，２４，２５，２
６，２７，２８，２９，３０，３１，３２…ガス移送体
となるロータ。３３…オイルハウジングを構成するギヤ
ハウジング。３３１…油存在領域となるギヤ収容室。３
４，３５…歯車機構を構成する歯車。３７，３８…軸受
けとなるラジアルベアリング。４３…ポンプ室。４３２
…最大圧力領域。４７，４８，７１…嵌入孔。４７２，
４８２，７１１…シール用対向面となる底形成面。４
９，５０，４９Ａ，４９Ｂ，５０Ｂ…軸封環体。４９
２，５０２…シール用対向面となる端面。５７，５８，
７２…ラビリンスシール。５９，６０，６７，６８，６
９，７０…樹脂層。６１，６２…ポンピング手段となる
螺旋溝。６３，６４…排気圧波及通路となる排気圧波及
溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江頭 諭 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB07 AC00 BC01 BD02 CA01 3H029 AA06 AA09 AA18 AB06 BB16 CC16 CC17 CC20

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の回転に基づいてポンプ室内のガス
   移送体を動かし、前記ガス移送体の動作によってガスを
   移送して吸引作用をもたらす真空ポンプにおいて、 前記ポンプ室と隣接するように油存在領域を形成するオ
   イルハウジングと、 前記オイルハウジングを貫通して前記油存在領域に突出
   する前記回転軸の突出部位に対し、一体的に回転可能に
   設けられた環状の軸封環体と、 前記軸封環体と前記オイルハウジングとの各々に対し、
   前記軸封環体の半径方向の方向成分を有するように設け
   られたシール用対向面と、 前記一対のシール用対向面の間に設けられたラビリンス
   シールとを備えた真空ポンプにおける軸封構造。
2. 【請求項２】前記軸封環体を嵌入するように前記オイル
   ハウジングに形成された嵌入孔を備え、前記ラビリンス
   シールは、前記軸封環体と前記嵌入孔の形成面との間に
   設けられている請求項１に記載の真空ポンプにおける軸
   封構造。
3. 【請求項３】前記ラビリンスシールは、前記嵌入孔の底
   形成面に対向する前記軸封環体の端面と、前記底形成面
   との間に設けられている請求項２に記載の真空ポンプに
   おける軸封構造。
4. 【請求項４】前記軸封環体は前記回転軸に嵌合して固定
   されており、前記軸封環体と前記回転軸との間にはシー
   ルリングが介在されており、前記シールリングは、前記
   油存在領域側から前記ポンプ室側への前記回転軸の周面
   に沿った油洩れを阻止する請求項１乃至請求項３のいず
   れか１項に記載の真空ポンプにおける軸封構造。
5. 【請求項５】前記ラビリンスシールは、前記軸封環体側
   と前記オイルハウジング側との少なくとも一方に、前記
   軸封環体と前記オイルハウジングとの間の極小間隙を狭
   めるための樹脂層を備え、前記回転軸側と前記樹脂層と
   の間、及び前記オイルハウジング側と前記樹脂層との間
   の少なくとも一方で相対回転可能とし、前記軸封環体
   は、前記嵌入孔に対向する対向面にポンピング手段を備
   え、前記ポンピング手段は、前記回転軸の回転に伴い、
   前記対向面と前記嵌入孔との間における油を前記ポンプ
   室側から前記油存在領域側へ付勢するようにした請求項
   ２乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空ポンプにお
   ける軸封構造。
6. 【請求項６】前記対向面は、前記嵌入孔の周面に対向す
   る外周面である請求項５に記載の真空ポンプにおける軸
   封構造。
7. 【請求項７】前記ポンピング手段は螺旋溝であり、前記
   螺旋溝は、前記回転軸の回転方向に辿るにつれて前記油
   存在領域側から前記ポンプ室側へ移行してゆく請求項５
   及び請求項６のいずれか１項に記載の真空ポンプにおけ
   る軸封構造。
8. 【請求項８】真空ポンプの本体のハウジングの外部へ前
   記ガスを吐出する吐出通路と、 前記吐出通路に連なるポンプ室と前記軸封環体との間に
   おける前記回転軸の貫通孔に対し、前記吐出通路に連通
   して前記吐出通路と略同等の圧力領域の圧力、又は前記
   吐出通路の圧力を波及させるための排気圧波及通路とを
   備えている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
   の真空ポンプにおける軸封構造。
9. 【請求項９】前記吐出通路と略同等の圧力領域は、前記
   吐出通路に連なるポンプ室内の最大圧力領域であり、前
   記排気圧波及通路は、前記最大圧力領域の圧力を前記ラ
   ビリンスシールに波及させる請求項８に記載の真空ポン
   プにおける軸封構造。
10. 【請求項１０】前記排気圧波及通路を形成する前記ハウ
    ジングは、前記油存在領域と前記吐出通路に連なるポン
    プ室とを隣接させ、かつ前記吐出通路に連なるポンプ室
    側から前記油存在領域に達するように前記回転軸を貫通
    させるオイルハウジングである請求項８及び請求項９の
    いずれか１項に記載の真空ポンプにおける軸封構造。
11. 【請求項１１】前記オイルハウジングは、前記吐出通路
    に連なるポンプ室の形成壁面の一部となる室形成壁面を
    備えており、前記排気圧波及通路は、前記室形成壁面に
    凹設された排気圧波及溝である請求項１０に記載の真空
    ポンプにおける軸封構造。
12. 【請求項１２】前記油存在領域は、前記回転軸を回転可
    能に支持するための軸受けを収容する領域である請求項
    １乃至請求項１１のいずれか１項に記載の真空ポンプに
    おける軸封構造。
13. 【請求項１３】前記真空ポンプは、複数の前記回転軸を
    平行に配置すると共に、前記各回転軸上にロータを配置
    し、隣合う回転軸上のロータを互いに噛み合わせ、互い
    に噛み合った状態の複数のロータを１組として収容する
    複数のポンプ室、又は単一のポンプ室を備えたルーツポ
    ンプであり、複数の前記回転軸は、歯車機構を用いて同
    期して回転され、前記油存在領域は、前記歯車機構を収
    容する領域である請求項１乃至請求項１２のいずれか１
    項に記載の真空ポンプにおける軸封構造。