JP2003097480A - スクリュー式真空ポンプ - Google Patents
スクリュー式真空ポンプInfo
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- F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
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- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/082—Details specially related to intermeshing engagement type pumps
- F04C18/084—Toothed wheels
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- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
-
- 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
- F04C2220/00—Application
- F04C2220/10—Vacuum
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空ポンプの省エネ化を図り、且つ温度上昇
を抑え、排気時間を短縮させる。 【解決手段】 一対のスクリューロータを噛み合わせて
ケーシング内に回転自在に収容し、軸方向に沿って気体
を排気するスクリュー式真空ポンプで、一対のスクリュ
ーロータが、理論押し除け量の異なる三種類の螺旋歯を
軸方向に順に備え、第一種の螺旋歯と第二種の螺旋歯と
の間の空間と、第二種の螺旋歯と第三種の螺旋歯との間
の空間とが逆止弁を介して吐出側に続くバイパス管に接
続された。三種類の螺旋歯の押し除け量に関し、第一行
程と第二行程の風量比を略１．４、第二行程と第三行程
の風量比を略１．４、第一行程と第三行程の風量比を略
２とした。第三行程でガスを第一行程の略１／２に圧縮
した後に吐出ポートが開いてガスを排出するようにし
た。
を抑え、排気時間を短縮させる。 【解決手段】 一対のスクリューロータを噛み合わせて
ケーシング内に回転自在に収容し、軸方向に沿って気体
を排気するスクリュー式真空ポンプで、一対のスクリュ
ーロータが、理論押し除け量の異なる三種類の螺旋歯を
軸方向に順に備え、第一種の螺旋歯と第二種の螺旋歯と
の間の空間と、第二種の螺旋歯と第三種の螺旋歯との間
の空間とが逆止弁を介して吐出側に続くバイパス管に接
続された。三種類の螺旋歯の押し除け量に関し、第一行
程と第二行程の風量比を略１．４、第二行程と第三行程
の風量比を略１．４、第一行程と第三行程の風量比を略
２とした。第三行程でガスを第一行程の略１／２に圧縮
した後に吐出ポートが開いてガスを排出するようにし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二軸多段式のスク
リューロータを用いて気体を複数の行程で順次圧縮させ
るスクリュー式真空ポンプに関するものである。
リューロータを用いて気体を複数の行程で順次圧縮させ
るスクリュー式真空ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保護の立場からＣＯ2を
削減するべく真空ポンプの消費電力に関する省エネルギ
が叫ばれている。また、安全性の面からケミカル用真空
ポンプに関してヨーロッパ（ＥＣ）では真空ポンプから
の吐出温度を１３５゜Ｃ以下と定めている。一般には温
度等級Ｔ4に相当し、アセトアルデヒド、トリメチルア
ミン、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル等が本
等級に該当し、これらの表面側温度を１３５゜Ｃ以下に
する必要がある。
削減するべく真空ポンプの消費電力に関する省エネルギ
が叫ばれている。また、安全性の面からケミカル用真空
ポンプに関してヨーロッパ（ＥＣ）では真空ポンプから
の吐出温度を１３５゜Ｃ以下と定めている。一般には温
度等級Ｔ4に相当し、アセトアルデヒド、トリメチルア
ミン、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル等が本
等級に該当し、これらの表面側温度を１３５゜Ｃ以下に
する必要がある。
【０００３】従来のスクリュー式真空ポンプとしては、
一軸単段式の一対のスクリューロータを用いたもの（特
開昭６３−３６０８５号公報等）や、図５に示すような
一軸二段式の一対のスクリューロータを用いたものがあ
る。
一軸単段式の一対のスクリューロータを用いたもの（特
開昭６３−３６０８５号公報等）や、図５に示すような
一軸二段式の一対のスクリューロータを用いたものがあ
る。
【０００４】この真空ポンプ６１は、ケーシング６２内
に右螺旋と左螺旋の左右一対のスクリューロータ６３，
６４を回転自在に噛み合わせたものにおいて、各スクリ
ューロータ６３，６４の軸方向に二種類のピッチの螺旋
歯６５，６６を形成し、ケーシング６２の吸入口６７の
ある側に大きなピッチの螺旋歯６５を配し、ケーシング
６２の吐出口（図示せず）のある側に小さなピッチの螺
旋歯６６を配したものである。
に右螺旋と左螺旋の左右一対のスクリューロータ６３，
６４を回転自在に噛み合わせたものにおいて、各スクリ
ューロータ６３，６４の軸方向に二種類のピッチの螺旋
歯６５，６６を形成し、ケーシング６２の吸入口６７の
ある側に大きなピッチの螺旋歯６５を配し、ケーシング
６２の吐出口（図示せず）のある側に小さなピッチの螺
旋歯６６を配したものである。
【０００５】各スクリューロータ６３，６４は両端側を
ベアリング７３，６８で支持され、一端側のタイミング
ギヤ６９を介して互いに逆向きに回転自在であり、一方
のロータ軸部７０が駆動モータ側に接続される。
ベアリング７３，６８で支持され、一端側のタイミング
ギヤ６９を介して互いに逆向きに回転自在であり、一方
のロータ軸部７０が駆動モータ側に接続される。
【０００６】各スクリューロータ６３，６４の回転によ
り、吸入口６７から第一の螺旋歯６５側の空室７１に導
入されたガスは圧縮されつつ第二の螺旋歯６６側の空室
７２に運ばれ、第二の空室７２内でさらに圧縮されて、
大気圧の状態で吐出口から排出される。
り、吸入口６７から第一の螺旋歯６５側の空室７１に導
入されたガスは圧縮されつつ第二の螺旋歯６６側の空室
７２に運ばれ、第二の空室７２内でさらに圧縮されて、
大気圧の状態で吐出口から排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空ポンプ６１によれば、図６に特性図｛縦軸の下
側に軸動力（ｋｗ）、上側に排気速度（ｌ／ｍｉｎ）、
横軸に真空度（ＭＰａＡ）｝を示す如く、第二の螺旋歯
６６でガスを圧縮する時に図６の下側の曲線の如く大き
な馬力（軸動力Ｌａ）を必要とし、吐出温度が２００゜
Ｃを越えることがあった。また、この第二行程までガス
が圧縮されると、かなりの圧力損失が起こり、一対のス
クリューロータ６３，６４の隙間洩れが発生し、図６の
上側の線図の如く排気速度Ｓが低下するという問題があ
った。
来の真空ポンプ６１によれば、図６に特性図｛縦軸の下
側に軸動力（ｋｗ）、上側に排気速度（ｌ／ｍｉｎ）、
横軸に真空度（ＭＰａＡ）｝を示す如く、第二の螺旋歯
６６でガスを圧縮する時に図６の下側の曲線の如く大き
な馬力（軸動力Ｌａ）を必要とし、吐出温度が２００゜
Ｃを越えることがあった。また、この第二行程までガス
が圧縮されると、かなりの圧力損失が起こり、一対のス
クリューロータ６３，６４の隙間洩れが発生し、図６の
上側の線図の如く排気速度Ｓが低下するという問題があ
った。
【０００８】このような排気特性の場合、モータ馬力を
大きくしなければならないばかりでなく、低真空運転が
困難であり、排気ガスの温度上昇（１３５゜Ｃ以上）を
起こすと共に、特に大気〜真空の動作を繰り返す場合に
多くの排気時間がかかり、性能的に不利であった。
大きくしなければならないばかりでなく、低真空運転が
困難であり、排気ガスの温度上昇（１３５゜Ｃ以上）を
起こすと共に、特に大気〜真空の動作を繰り返す場合に
多くの排気時間がかかり、性能的に不利であった。
【０００９】本発明は、上記した点に鑑み、省エネルギ
化を図り、ＣＯ2の削減に寄与すると共に、真空ポンプ
の内部温度（吐出温度）がＥＮ規格（１３５゜Ｃ以下）
を満たし、安全性が高く、且つ排気性能に優れた真空ポ
ンプを提供することを目的とする。
化を図り、ＣＯ2の削減に寄与すると共に、真空ポンプ
の内部温度（吐出温度）がＥＮ規格（１３５゜Ｃ以下）
を満たし、安全性が高く、且つ排気性能に優れた真空ポ
ンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るスクリュー式真空ポンプ
は、軸直角断面形状がエピトロコイド、円弧、擬アルキ
メデス曲線からなる一対のスクリューロータを噛み合わ
せてケーシング内に回転自在に収容し、軸方向に沿って
気体を排気するスクリュー式真空ポンプにおいて、前記
一対のスクリューロータが、理論押し除け量の異なる三
種類の螺旋歯を軸方向に順に備え、第一種の螺旋歯と第
二種の螺旋歯との間の空間と、第二種の螺旋歯と第三種
の螺旋歯との間の空間とが、それぞれ逆止弁を介して吐
出側に続くバイパス管に接続されていることを特徴とす
る。
に、本発明の請求項１に係るスクリュー式真空ポンプ
は、軸直角断面形状がエピトロコイド、円弧、擬アルキ
メデス曲線からなる一対のスクリューロータを噛み合わ
せてケーシング内に回転自在に収容し、軸方向に沿って
気体を排気するスクリュー式真空ポンプにおいて、前記
一対のスクリューロータが、理論押し除け量の異なる三
種類の螺旋歯を軸方向に順に備え、第一種の螺旋歯と第
二種の螺旋歯との間の空間と、第二種の螺旋歯と第三種
の螺旋歯との間の空間とが、それぞれ逆止弁を介して吐
出側に続くバイパス管に接続されていることを特徴とす
る。
【００１１】上記構成により、ケーシング内に導入され
たガスは先ず第一行程の第一種の螺旋歯で圧縮され、こ
の際、ガス圧が規定値（例えば大気圧）以上になると規
定値以上のガス圧が逆止弁からバイパス管に排気され、
残りのガス圧が第二行程の第二種の螺旋歯で圧縮され、
この際も第一行程と同様に規定値以上のガス圧が排気さ
れ、残りのガス圧が第三行程の第三種の螺旋歯で圧縮さ
れて外部へ吐出される。各逆止弁はバイパス管からの排
気の逆流を阻止する。
たガスは先ず第一行程の第一種の螺旋歯で圧縮され、こ
の際、ガス圧が規定値（例えば大気圧）以上になると規
定値以上のガス圧が逆止弁からバイパス管に排気され、
残りのガス圧が第二行程の第二種の螺旋歯で圧縮され、
この際も第一行程と同様に規定値以上のガス圧が排気さ
れ、残りのガス圧が第三行程の第三種の螺旋歯で圧縮さ
れて外部へ吐出される。各逆止弁はバイパス管からの排
気の逆流を阻止する。
【００１２】これにより、第一行程〜第三の行程に至る
まで、スクリューロータに大きな負荷がかからず、軸動
力が少なくて済む。また、ケーシング内が従来のような
高圧にならないから、排出ガスの温度上昇が抑えられ
る。また、排気は第一行程と第二行程との間及び第二行
程と第三行程との間及び第三行程の吐出口からそれぞれ
行われるので、排気速度が第一行程〜第三行程に至るま
でほぼ均一に安定し、排気速度の低下が起こらず、排気
時間が短縮される。
まで、スクリューロータに大きな負荷がかからず、軸動
力が少なくて済む。また、ケーシング内が従来のような
高圧にならないから、排出ガスの温度上昇が抑えられ
る。また、排気は第一行程と第二行程との間及び第二行
程と第三行程との間及び第三行程の吐出口からそれぞれ
行われるので、排気速度が第一行程〜第三行程に至るま
でほぼ均一に安定し、排気速度の低下が起こらず、排気
時間が短縮される。
【００１３】請求項２に係るスクリュー式真空ポンプ
は、請求項１記載のスクリュー式真空ポンプにおいて、
前記三種類の螺旋歯の押し除け量に関し、第一行程と第
二行程の風量比を略１．４、第二行程と第三行程の風量
比を略１．４、すなわち第一行程と第三行程の風量比を
略２としたことを特徴とする。
は、請求項１記載のスクリュー式真空ポンプにおいて、
前記三種類の螺旋歯の押し除け量に関し、第一行程と第
二行程の風量比を略１．４、第二行程と第三行程の風量
比を略１．４、すなわち第一行程と第三行程の風量比を
略２としたことを特徴とする。
【００１４】上記構成により、圧力比Ｐｄ／Ｐｓ＝２で
あり、Ｐｄ＝７６０Ｔｏｒｒとすれば、Ｐｓ＝Ｐｄ／２
＝３８０Ｔｏｒｒである。吐出温度Ｔｄ＝Ｔｓ（Ｐｄ／
Ｐｓ）n-1/nであり、ポリトロープ指数ｎ＝１．６とす
れば、Ｔｄ≒１０６゜Ｃで、この値はＥＮ規格の１３５
゜Ｃ以下を十分に満足する。
あり、Ｐｄ＝７６０Ｔｏｒｒとすれば、Ｐｓ＝Ｐｄ／２
＝３８０Ｔｏｒｒである。吐出温度Ｔｄ＝Ｔｓ（Ｐｄ／
Ｐｓ）n-1/nであり、ポリトロープ指数ｎ＝１．６とす
れば、Ｔｄ≒１０６゜Ｃで、この値はＥＮ規格の１３５
゜Ｃ以下を十分に満足する。
【００１５】請求項３に係るスクリュー式真空ポンプ
は、請求項１又は２記載のスクリュー式真空ポンプにお
いて、前記第三行程でガスを第一行程の略１／２に圧縮
した後に吐出ポートが開いてガスを排出するようにした
ことを特徴とする。上記構成により、請求項２記載の第
一行程と第三行程の風量比（略２）が正確に規制され
る。
は、請求項１又は２記載のスクリュー式真空ポンプにお
いて、前記第三行程でガスを第一行程の略１／２に圧縮
した後に吐出ポートが開いてガスを排出するようにした
ことを特徴とする。上記構成により、請求項２記載の第
一行程と第三行程の風量比（略２）が正確に規制され
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るスク
リュー式真空ポンプ（正確にはスクリュー式ドライ真空
ポンプ）の一実施形態を示すものである。
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るスク
リュー式真空ポンプ（正確にはスクリュー式ドライ真空
ポンプ）の一実施形態を示すものである。
【００１７】この真空ポンプ１は、金属製のケーシング
２内に右螺旋と左螺旋の金属製の一対のスクリューロー
タ３，４を回転自在に歯合させたものにおいて、各スク
リューロータ３，４を軸方向に三種類の螺旋ピッチで形
成し、ケーシング２の吸入口５から吐出口６に至るまで
第一〜第三の三つの圧縮行程（ステージ）７〜９を設定
すると共に、第一行程７と第二行程８との中間の空室１
０と、第二行程８と第三行程９との中間の空室１１とを
それぞれ逆止弁１２，１３を介してケーシング外部の配
管（バイパス管）１４で連通させ、その配管１４を吐出
口６側の配管１５に連通させたことを特徴としている。
２内に右螺旋と左螺旋の金属製の一対のスクリューロー
タ３，４を回転自在に歯合させたものにおいて、各スク
リューロータ３，４を軸方向に三種類の螺旋ピッチで形
成し、ケーシング２の吸入口５から吐出口６に至るまで
第一〜第三の三つの圧縮行程（ステージ）７〜９を設定
すると共に、第一行程７と第二行程８との中間の空室１
０と、第二行程８と第三行程９との中間の空室１１とを
それぞれ逆止弁１２，１３を介してケーシング外部の配
管（バイパス管）１４で連通させ、その配管１４を吐出
口６側の配管１５に連通させたことを特徴としている。
【００１８】ケーシング２は外側が略長円形に形成さ
れ、内側に二つの断面円形の空室を径方向にラップ（連
通）させた略眼鏡形状のロータ収容室１６，１７を有
し、外側に冷却（水冷）用のジャケット１８を有してい
る。二つの並列な収容室１６，１７に左右一対のスクリ
ューロータ３，４が回転自在に収容され、各スクリュー
ロータ３，４の外周面は若干の隙間を存して収容室１
６，１７の内周面に近接し、各スクリューロータ３，４
同士も若干の隙間を存して非接触で位置している。
れ、内側に二つの断面円形の空室を径方向にラップ（連
通）させた略眼鏡形状のロータ収容室１６，１７を有
し、外側に冷却（水冷）用のジャケット１８を有してい
る。二つの並列な収容室１６，１７に左右一対のスクリ
ューロータ３，４が回転自在に収容され、各スクリュー
ロータ３，４の外周面は若干の隙間を存して収容室１
６，１７の内周面に近接し、各スクリューロータ３，４
同士も若干の隙間を存して非接触で位置している。
【００１９】各スクリューロータ３，４の軸部１９，２
０はケーシング２の長手方向前後の隔壁２１，２２を貫
通して外側の各サイドケース２３，２４内のベアリング
２５，２６で回動自在に支持されている。軸部１９，２
０とスクリューロータ３，４とはキー等で固定されてい
る。吐出口６は隔壁２２側の吐出ポート６ａに続いてい
る。
０はケーシング２の長手方向前後の隔壁２１，２２を貫
通して外側の各サイドケース２３，２４内のベアリング
２５，２６で回動自在に支持されている。軸部１９，２
０とスクリューロータ３，４とはキー等で固定されてい
る。吐出口６は隔壁２２側の吐出ポート６ａに続いてい
る。
【００２０】吸入口５側のサイドケース２３内には一対
のコロ軸受２５が配設固定され、吐出口６側のサイドケ
ース２４内には一対のボール軸受２６が配設固定される
と共に、その外側のカバー２７内に一対のタイミングギ
ヤ２８が配設され、各軸部１９，２０は隔壁２２側でシ
ール部材で気密に封止され、各タイミングギヤ２８は相
互に歯合して両軸部１９，２０を逆方向に回転自在に連
結している。
のコロ軸受２５が配設固定され、吐出口６側のサイドケ
ース２４内には一対のボール軸受２６が配設固定される
と共に、その外側のカバー２７内に一対のタイミングギ
ヤ２８が配設され、各軸部１９，２０は隔壁２２側でシ
ール部材で気密に封止され、各タイミングギヤ２８は相
互に歯合して両軸部１９，２０を逆方向に回転自在に連
結している。
【００２１】一方の軸部１９はカバー２７の外側に延長
され、継手を介してモータ（図示せず）に接続される。
モータの駆動で駆動側のスクリューロータ３は矢印Ａの
如く右回りに回転し、従動側のスクリューロータ４は左
回りに回転する。
され、継手を介してモータ（図示せず）に接続される。
モータの駆動で駆動側のスクリューロータ３は矢印Ａの
如く右回りに回転し、従動側のスクリューロータ４は左
回りに回転する。
【００２２】各スクリューロータ３，４は吸入口５側に
おいて大きな螺旋ピッチで形成され、吐出口６側におい
て小さな螺旋ピッチで形成され、吸入口５と吐出口６と
の軸方向中間位置において中位の大きさの螺旋ピッチで
形成されている。吸入口５側の大きなピッチの螺旋歯
（第一種の螺旋歯）２９で第一の行程７が構成され、軸
方向中間の中位のピッチの螺旋歯（第二種の螺旋歯）３
０で第二の行程８が構成され、吐出口６側の小さなピッ
チの螺旋歯（第三種の螺旋歯）３１で第三の行程９が構
成されている。
おいて大きな螺旋ピッチで形成され、吐出口６側におい
て小さな螺旋ピッチで形成され、吸入口５と吐出口６と
の軸方向中間位置において中位の大きさの螺旋ピッチで
形成されている。吸入口５側の大きなピッチの螺旋歯
（第一種の螺旋歯）２９で第一の行程７が構成され、軸
方向中間の中位のピッチの螺旋歯（第二種の螺旋歯）３
０で第二の行程８が構成され、吐出口６側の小さなピッ
チの螺旋歯（第三種の螺旋歯）３１で第三の行程９が構
成されている。
【００２３】本形態において第一行程７の空室（収容
室）３２は軸方向に長く、第二行程８の空室３３は第一
行程７の空室３２と同程度ないしそれよりもやや短く、
第三行程９の空室３４は第二行程８の空室３３よりも短
く形成されている。
室）３２は軸方向に長く、第二行程８の空室３３は第一
行程７の空室３２と同程度ないしそれよりもやや短く、
第三行程９の空室３４は第二行程８の空室３３よりも短
く形成されている。
【００２４】吸入口５は第一行程７の空室３２に連通し
て第一行程７の螺旋歯２９の一巻き目に対応して位置
し、吐出口６のポート６ａは第三行程９の空室３４に連
通して第三行程９の螺旋歯３１の終端面３１ｂに対応し
て位置し、吐出管１５で外部に続いている。吐出ポート
６ａはスクリューロータ４の回動に伴って螺旋歯３１の
終端面３１ｂで塞がれて閉じ、終端面３１ｂの移動によ
って開放されて開く。吐出ポート６ａの形状は例えば略
三日月状である（例えば小径の内側円弧と大径の外側円
弧と両円弧の一端を結ぶ直線とで構成され、他端は交差
している）。
て第一行程７の螺旋歯２９の一巻き目に対応して位置
し、吐出口６のポート６ａは第三行程９の空室３４に連
通して第三行程９の螺旋歯３１の終端面３１ｂに対応し
て位置し、吐出管１５で外部に続いている。吐出ポート
６ａはスクリューロータ４の回動に伴って螺旋歯３１の
終端面３１ｂで塞がれて閉じ、終端面３１ｂの移動によ
って開放されて開く。吐出ポート６ａの形状は例えば略
三日月状である（例えば小径の内側円弧と大径の外側円
弧と両円弧の一端を結ぶ直線とで構成され、他端は交差
している）。
【００２５】吐出管１５は途中で分岐され、その分岐さ
れた配管１４が、ケーシング長手方向に沿って位置し、
第二行程８と第三行程９との中間位置の空室１１と、第
一行程７と第二行程８の中間位置の空室１０とにそれぞ
れ逆止弁１３，１２を介して連通している。配管１４の
始端側の部分１４ａがほぼ直角に屈曲して第一の逆止弁
１２に続き、配管１４の長手方向中間部が短い配管１４
ｂで第二の逆止弁１３に続いている。
れた配管１４が、ケーシング長手方向に沿って位置し、
第二行程８と第三行程９との中間位置の空室１１と、第
一行程７と第二行程８の中間位置の空室１０とにそれぞ
れ逆止弁１３，１２を介して連通している。配管１４の
始端側の部分１４ａがほぼ直角に屈曲して第一の逆止弁
１２に続き、配管１４の長手方向中間部が短い配管１４
ｂで第二の逆止弁１３に続いている。
【００２６】各逆止弁１２，１３はケーシング２の外壁
面に固定されてシールリングで密封されつつ、ケーシン
グ２の孔部３５，３６を経て各中間室１０，１１に続い
ている。各逆止弁１２，１３は各中間室１０，１１から
配管１４へのガス（気体）の流出を可能とし、配管１４
から各中間室１０，１１へのガスの逆流を阻止する。各
逆止弁１２，１３は、中間室１０，１１の圧力が規定圧
（例えば大気圧）以上になると開弁してガスを一方向に
のみ流出させる。
面に固定されてシールリングで密封されつつ、ケーシン
グ２の孔部３５，３６を経て各中間室１０，１１に続い
ている。各逆止弁１２，１３は各中間室１０，１１から
配管１４へのガス（気体）の流出を可能とし、配管１４
から各中間室１０，１１へのガスの逆流を阻止する。各
逆止弁１２，１３は、中間室１０，１１の圧力が規定圧
（例えば大気圧）以上になると開弁してガスを一方向に
のみ流出させる。
【００２７】第一の中間室１０は第一行程７の螺旋歯２
９の終端面２９ｂと第二行程８の螺旋歯３０の始端面３
０ａとの間に位置し、第二の中間室１１は第二行程８の
螺旋歯３０の終端面３０ｂと第三行程９の螺旋歯３１の
始端面３１ａとの間に位置している。各中間室１０，１
１の軸方向長さは螺旋歯３０の半周程度の軸方向長さで
あり、各中間室１０，１１内にスクリューロータ１９，
２０の谷部３７と同じ径の円筒形の中間軸３８が位置し
ている。軸部１９，２０は中間軸３８や谷部３７よりも
小径でスクリューロータ３，４の径方向中心部を貫通し
ている。各中間室１０，１１に続く孔部３５，３６に対
して１８０゜反対側に設けられた孔部３９，４０は蓋と
シールリングで密閉されている。
９の終端面２９ｂと第二行程８の螺旋歯３０の始端面３
０ａとの間に位置し、第二の中間室１１は第二行程８の
螺旋歯３０の終端面３０ｂと第三行程９の螺旋歯３１の
始端面３１ａとの間に位置している。各中間室１０，１
１の軸方向長さは螺旋歯３０の半周程度の軸方向長さで
あり、各中間室１０，１１内にスクリューロータ１９，
２０の谷部３７と同じ径の円筒形の中間軸３８が位置し
ている。軸部１９，２０は中間軸３８や谷部３７よりも
小径でスクリューロータ３，４の径方向中心部を貫通し
ている。各中間室１０，１１に続く孔部３５，３６に対
して１８０゜反対側に設けられた孔部３９，４０は蓋と
シールリングで密閉されている。
【００２８】一対のスクリューロータ３，４は逆ねじ形
状であるだけでなく、駆動側の右螺旋のスクリューロー
タ３が軸方向に第三行程９の小ピッチの螺旋歯３１→第
二行程８の中ピッチの螺旋歯３０→第一行程７の大ピッ
チの螺旋歯２９と続くのに対し、従動側の左回りのスク
リューロータ４は軸方向に第一行程７の大ピッチの螺旋
歯２９→第二行程８の中ピッチの螺旋歯３０→第三行程
９の小ピッチの螺旋歯３１と続く点で全体形状が相違し
ている。各螺旋歯２９〜３１ごとの形状は両スクリュー
ロータ３，４で同じである。
状であるだけでなく、駆動側の右螺旋のスクリューロー
タ３が軸方向に第三行程９の小ピッチの螺旋歯３１→第
二行程８の中ピッチの螺旋歯３０→第一行程７の大ピッ
チの螺旋歯２９と続くのに対し、従動側の左回りのスク
リューロータ４は軸方向に第一行程７の大ピッチの螺旋
歯２９→第二行程８の中ピッチの螺旋歯３０→第三行程
９の小ピッチの螺旋歯３１と続く点で全体形状が相違し
ている。各螺旋歯２９〜３１ごとの形状は両スクリュー
ロータ３，４で同じである。
【００２９】参考までに図２に一対のスクリューロータ
３，４を噛み合わせた状態の軸直角方向断面を示す如
く、各螺旋歯２９〜３１（図では中間の螺旋歯３０を示
す）は、谷部３７の外周を構成する小径のほぼ１／４周
の円弧４３と、円弧４３の一方に続く擬アルキメデス曲
線４４と、円弧４３の他方に続くエピトロコイド曲線４
５と、螺旋歯外周の大きな円弧４６とで構成され、擬ア
ルキメデス曲線４４の裾側とエピトロコイド曲線４５の
裾側は大きな円弧４６に滑らかに続いている。図２で符
号４７は回転中心を示す。
３，４を噛み合わせた状態の軸直角方向断面を示す如
く、各螺旋歯２９〜３１（図では中間の螺旋歯３０を示
す）は、谷部３７の外周を構成する小径のほぼ１／４周
の円弧４３と、円弧４３の一方に続く擬アルキメデス曲
線４４と、円弧４３の他方に続くエピトロコイド曲線４
５と、螺旋歯外周の大きな円弧４６とで構成され、擬ア
ルキメデス曲線４４の裾側とエピトロコイド曲線４５の
裾側は大きな円弧４６に滑らかに続いている。図２で符
号４７は回転中心を示す。
【００３０】一対のスクリューロータ３，４がケーシン
グ２内で矢印の如く逆向きに回転し、あるところまで圧
縮なしで等容積で移動し、サイドケース２４側の隔壁２
２に設けた吐出ポート６ａ（図１）がスクリューロータ
４の終端面で閉止された状態から開になる直前の１／２
回転のところでガスが圧縮されて、吐出ポート６ａの開
と同時に排出される。詳細については特開昭６３−３６
０８５号公報参照。
グ２内で矢印の如く逆向きに回転し、あるところまで圧
縮なしで等容積で移動し、サイドケース２４側の隔壁２
２に設けた吐出ポート６ａ（図１）がスクリューロータ
４の終端面で閉止された状態から開になる直前の１／２
回転のところでガスが圧縮されて、吐出ポート６ａの開
と同時に排出される。詳細については特開昭６３−３６
０８５号公報参照。
【００３１】以下に上記真空ポンプの作用及び理論構成
を説明する。図１で一対のスクリューロータ３，４の回
転により、ケーシング２の吸入口５から吸引されたガス
（気体）は第一行程７の左右一対の螺旋歯２９により圧
縮されつつ第二行程８へ送られる。ここで、第二行程８
の排気容量は第一行程７の排気容量よりも小さい（例え
ばケーシング内２で第二行程８の螺旋歯３０のつくり出
す空間は第一行程７の螺旋歯２９のつくり出す空間より
も小さい）から、当然ガスの圧縮が起こる。この圧縮圧
が吐出圧力（本形態の場合は大気圧）よりも大きい場
合、ガスは、第一の中間室１０から逆止弁１２を経て配
管１４を通って吐出されるものと、第二行程８に進むも
のとに分岐される。
を説明する。図１で一対のスクリューロータ３，４の回
転により、ケーシング２の吸入口５から吸引されたガス
（気体）は第一行程７の左右一対の螺旋歯２９により圧
縮されつつ第二行程８へ送られる。ここで、第二行程８
の排気容量は第一行程７の排気容量よりも小さい（例え
ばケーシング内２で第二行程８の螺旋歯３０のつくり出
す空間は第一行程７の螺旋歯２９のつくり出す空間より
も小さい）から、当然ガスの圧縮が起こる。この圧縮圧
が吐出圧力（本形態の場合は大気圧）よりも大きい場
合、ガスは、第一の中間室１０から逆止弁１２を経て配
管１４を通って吐出されるものと、第二行程８に進むも
のとに分岐される。
【００３２】第一行程７と第二行程８の中間圧力すなわ
ち第一の中間室１０の圧力をＰｍ1とすれば、 Ｐｍ1＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ2×Ｔｍ1／Ｔｓ1 ……（１） ここで、Ｐｓ1；吸入口５の圧力 Ｑｓ1；第一行程７の吸込排気速度 Ｑｓ2；第二行程８の吸込排気速度 Ｔｍ1；第一行程７と第二行程８間のガスの温度 Ｔｓ1；吸入口５のガスの温度（絶対温度） である。
ち第一の中間室１０の圧力をＰｍ1とすれば、 Ｐｍ1＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ2×Ｔｍ1／Ｔｓ1 ……（１） ここで、Ｐｓ1；吸入口５の圧力 Ｑｓ1；第一行程７の吸込排気速度 Ｑｓ2；第二行程８の吸込排気速度 Ｔｍ1；第一行程７と第二行程８間のガスの温度 Ｔｓ1；吸入口５のガスの温度（絶対温度） である。
【００３３】Ｐｍ1が（１）式で上記各値を代入して得
られる値になるまで｛（１）式の値を満足するまで｝、
ガスは逆止弁１２を介して吐出口６側へ配管１４を経て
排出されるものと、第二行程８に進行するものとに分岐
され、Ｐｍ1が（１）式の値を満足すると、逆止弁１２
は閉となり、吸入口５から吸引されたガスは全て第二行
程８へ進行する。
られる値になるまで｛（１）式の値を満足するまで｝、
ガスは逆止弁１２を介して吐出口６側へ配管１４を経て
排出されるものと、第二行程８に進行するものとに分岐
され、Ｐｍ1が（１）式の値を満足すると、逆止弁１２
は閉となり、吸入口５から吸引されたガスは全て第二行
程８へ進行する。
【００３４】第二行程８においても、第一行程７と同様
に、第二行程８と第三行程９の中間圧力すなわち第二の
中間室１１の圧力をＰｍ2とすれば、 Ｐｍ2＝Ｐｍ1×Ｑｓ2／Ｑｓ3×Ｔｍ2／Ｔｍ1 ＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ2×Ｔｍ1／ＴＳ1×Ｑｓ2／Ｑｓ3×Ｔｍ2／Ｔｍ1 ＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ3×Ｔｍ2／ＴＳ1 ……（２） ここで、Ｑｓ3；第三行程の吸込排気速度 Ｔｍ2；第二行程と第三行程間のガスの温度 Ｐｓ1，Ｑｓ１，Ｑｓ2，Ｔｍ1，Ｔｓ1は上記同様であ
る。
に、第二行程８と第三行程９の中間圧力すなわち第二の
中間室１１の圧力をＰｍ2とすれば、 Ｐｍ2＝Ｐｍ1×Ｑｓ2／Ｑｓ3×Ｔｍ2／Ｔｍ1 ＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ2×Ｔｍ1／ＴＳ1×Ｑｓ2／Ｑｓ3×Ｔｍ2／Ｔｍ1 ＝Ｐｓ1×Ｑｓ1／Ｑｓ3×Ｔｍ2／ＴＳ1 ……（２） ここで、Ｑｓ3；第三行程の吸込排気速度 Ｔｍ2；第二行程と第三行程間のガスの温度 Ｐｓ1，Ｑｓ１，Ｑｓ2，Ｔｍ1，Ｔｓ1は上記同様であ
る。
【００３５】Ｐｍ2が（２）式の値を満足するまで、ガ
スは逆止弁１３を介して吐出口６側へ配管１４を通って
排出されるものと、第三行程９へ進行するものとに分岐
される。Ｐｍ2が（２）式の値を満足すると、逆止弁１
３は閉となり、吸入口５から吸引されたガスは全て第三
行程９へと移行する。
スは逆止弁１３を介して吐出口６側へ配管１４を通って
排出されるものと、第三行程９へ進行するものとに分岐
される。Ｐｍ2が（２）式の値を満足すると、逆止弁１
３は閉となり、吸入口５から吸引されたガスは全て第三
行程９へと移行する。
【００３６】図３に、従来と本発明の真空ポンプのＰ−
Ｖ（仕事）線図を比較して示す如く、従来品のＰ−Ｖ線
図は、図３で０−Ｖ1−１−ｍ−４−Ｐｄを結ぶ線図と
なり、本発明の真空ポンプ１のＰ−Ｖ線図は、０−Ｖ1
−１−２−３−４−Ｐｄを結ぶ線図となる。
Ｖ（仕事）線図を比較して示す如く、従来品のＰ−Ｖ線
図は、図３で０−Ｖ1−１−ｍ−４−Ｐｄを結ぶ線図と
なり、本発明の真空ポンプ１のＰ−Ｖ線図は、０−Ｖ1
−１−２−３−４−Ｐｄを結ぶ線図となる。
【００３７】図３で、Ｐは圧力、Ｖは比体積、Ｐｄは吐
出圧、Ｐｍ1は第一行程７と第二行程８との中間（第一
の中間室１０）の圧力、Ｐｍ2は第二行程８と第三行程
９との中間（第二の中間室１１）の圧力、Ｖ1は吸入側
（圧縮開始点）における比体積、Ｖ2は第一の中間室１
０における比体積、Ｖ3は第二の中間室１１における比
体積、Ｖ4は吐出側における比体積をそれぞれ示す。
出圧、Ｐｍ1は第一行程７と第二行程８との中間（第一
の中間室１０）の圧力、Ｐｍ2は第二行程８と第三行程
９との中間（第二の中間室１１）の圧力、Ｖ1は吸入側
（圧縮開始点）における比体積、Ｖ2は第一の中間室１
０における比体積、Ｖ3は第二の中間室１１における比
体積、Ｖ4は吐出側における比体積をそれぞれ示す。
【００３８】従来の真空ポンプにおいては吸入側（図３
の符号１）から吐出側（図３の符号４）に至るまで圧力
が直線に近い二次曲線で増加するのに対して、本発明の
真空ポンプ１（図１）によれば、第一行程７の空室３２
内のガス圧力が大気圧以上になった際に、中間室１０か
ら逆止弁１２を経てバイパス管１４に排出されるから、
図３の符号１〜２の如く第一行程７の空室３２内で圧力
が一定（Ｐｍ1）に保たれ、次いで第二行程８の空室３
３内でガスが圧縮されて符号２〜ｍの如く縦方向にＰｍ
2まで高められ、第二行程８の空室３３内のガス圧力が
大気圧以上になった際に、中間室１１から逆止弁１３を
経てバイパス管１４に排出されるから、図３の符号ｍ〜
３の如く第二行程８の空室３３内で圧力が一定（Ｐ
ｍ2）に保たれ、次いで第三行程９の空室３４内で吐出
側に至るまで図３の符号３〜４の如く略二次曲線的に圧
力が高められる。
の符号１）から吐出側（図３の符号４）に至るまで圧力
が直線に近い二次曲線で増加するのに対して、本発明の
真空ポンプ１（図１）によれば、第一行程７の空室３２
内のガス圧力が大気圧以上になった際に、中間室１０か
ら逆止弁１２を経てバイパス管１４に排出されるから、
図３の符号１〜２の如く第一行程７の空室３２内で圧力
が一定（Ｐｍ1）に保たれ、次いで第二行程８の空室３
３内でガスが圧縮されて符号２〜ｍの如く縦方向にＰｍ
2まで高められ、第二行程８の空室３３内のガス圧力が
大気圧以上になった際に、中間室１１から逆止弁１３を
経てバイパス管１４に排出されるから、図３の符号ｍ〜
３の如く第二行程８の空室３３内で圧力が一定（Ｐ
ｍ2）に保たれ、次いで第三行程９の空室３４内で吐出
側に至るまで図３の符号３〜４の如く略二次曲線的に圧
力が高められる。
【００３９】このように、従来型に較べて本発明品の場
合は、図３でハッチングを施した部分の面積に相当する
分だけ動力が節約される（省エネルギ化される）ことに
なる。
合は、図３でハッチングを施した部分の面積に相当する
分だけ動力が節約される（省エネルギ化される）ことに
なる。
【００４０】吐出温度に関しては、吸入温度Ｔｓ1を４
０゜Ｃ（絶対温度で３１３Ｋ）とすれば、第一行程を出
たところの温度すなわち第一行程での吐出温度ｔｍ
1は、 ｔｍ1＝Ｔｓ1×（Ｐｍ1／Ｐｓ1）n-1/n−２７３ ＝３１３×１．４0.6/1.6−２７３ ＝８２（゜Ｃ） ここで、ｎ；ポリトロープ指数 第一行程での吐出温度ｔｍ1は８２゜Ｃ＜１３５゜Ｃで
あり、ＥＮ規格を満足している。
０゜Ｃ（絶対温度で３１３Ｋ）とすれば、第一行程を出
たところの温度すなわち第一行程での吐出温度ｔｍ
1は、 ｔｍ1＝Ｔｓ1×（Ｐｍ1／Ｐｓ1）n-1/n−２７３ ＝３１３×１．４0.6/1.6−２７３ ＝８２（゜Ｃ） ここで、ｎ；ポリトロープ指数 第一行程での吐出温度ｔｍ1は８２゜Ｃ＜１３５゜Ｃで
あり、ＥＮ規格を満足している。
【００４１】同じく第二行程での吐出温度ｔｍ2は、
ｔｍ2＝Ｔｓ2×（Ｐｍ2／Ｐｍ1）n-1/n−２７３
＝（２７３＋８２）×１．４0.6/1.6−２７３
≒１３０（゜Ｃ）
第二行程での吐出温度ｔｍ2は１３０゜Ｃ＜１３５゜Ｃ
であり、同じくＥＮ規格を満足している。
であり、同じくＥＮ規格を満足している。
【００４２】第三行程では、真空状態での熱量授受から
計算すると、殆どの熱量すなわちモータ動力はケーシン
グジャケット部１８（図１）の冷却水の温度上昇として
変換されるので、第二行程の吐出温度ｔｍ2≒第三行程
の吐出温度ｔｄと考えられる。従って、第一行程〜第三
行程を通過した全てのガスはＥＮ規格を満足して１３５
゜Ｃ以下で排出されることになる。
計算すると、殆どの熱量すなわちモータ動力はケーシン
グジャケット部１８（図１）の冷却水の温度上昇として
変換されるので、第二行程の吐出温度ｔｍ2≒第三行程
の吐出温度ｔｄと考えられる。従って、第一行程〜第三
行程を通過した全てのガスはＥＮ規格を満足して１３５
゜Ｃ以下で排出されることになる。
【００４３】以下に本発明の真空ポンプ１の特徴を総括
して記載する。従来技術では最終段まで一度に圧縮する
ため、第一行程と第二行程の中間圧がスクリューロータ
に作用して馬力を消費していた。本発明の実施形態にお
いてもバイパス管としての配管１４や逆止弁１２，１３
を用いなければ、従来と同様に第一行程７と第二行程８
の中間圧や第二行程８と第三行程９の中間圧がスクリュ
ーロータ３，４に作用して馬力を消費してしまうことに
なる。そうならないために、各行程間で中間圧を抜いて
やり、大気以上の圧力が発生しないような構造とした。
して記載する。従来技術では最終段まで一度に圧縮する
ため、第一行程と第二行程の中間圧がスクリューロータ
に作用して馬力を消費していた。本発明の実施形態にお
いてもバイパス管としての配管１４や逆止弁１２，１３
を用いなければ、従来と同様に第一行程７と第二行程８
の中間圧や第二行程８と第三行程９の中間圧がスクリュ
ーロータ３，４に作用して馬力を消費してしまうことに
なる。そうならないために、各行程間で中間圧を抜いて
やり、大気以上の圧力が発生しないような構造とした。
【００４４】また、吸入側から第一行程７の螺旋歯２
９、第二行程８の螺旋歯３０、第三行程９の螺旋歯３１
と配列した場合に、吐出温度（内部温度）の限界を１３
５゜Ｃ以下と考え、第一行程７→第二行程８→吐出（第
三行程９）の順で吸引ガスが流れ始める時の圧力比を２
とした。
９、第二行程８の螺旋歯３０、第三行程９の螺旋歯３１
と配列した場合に、吐出温度（内部温度）の限界を１３
５゜Ｃ以下と考え、第一行程７→第二行程８→吐出（第
三行程９）の順で吸引ガスが流れ始める時の圧力比を２
とした。
【００４５】第一行程７と第二行程８の間の中間圧をＰ
ｍ1、第二行程８と第三行程９の間の中間圧をＰｍ2、吸
入圧をＰｓ、吐出圧をＰｄ、第一行程７の空室３２の容
積をＱ1、第二行程８の空室３３の容積をＱ2、空室３２
内の温度をＴ1、空室３３内の温度をＴ2、第一行程７と
第二行程８の風量比をＲ1、第二行程８と第三行程の風
量比をＲ2とすると、 Ｒ1＝Ｐｍ1／Ｐｓ＝Ｑ1／Ｑ2×Ｔ2／Ｔ1 ……（３） Ｒ2＝Ｐｍ2／Ｐｍ1＝Ｑ2／Ｑ3×Ｔ3／Ｔ2 ……（４） 従って、 Ｒ1×Ｒ2＝Ｐｍ2／Ｐｓ＝Ｑ1／Ｑ3×Ｔ3／Ｔ1≒Ｑth1／Ｑth3 ……（５）
ｍ1、第二行程８と第三行程９の間の中間圧をＰｍ2、吸
入圧をＰｓ、吐出圧をＰｄ、第一行程７の空室３２の容
積をＱ1、第二行程８の空室３３の容積をＱ2、空室３２
内の温度をＴ1、空室３３内の温度をＴ2、第一行程７と
第二行程８の風量比をＲ1、第二行程８と第三行程の風
量比をＲ2とすると、 Ｒ1＝Ｐｍ1／Ｐｓ＝Ｑ1／Ｑ2×Ｔ2／Ｔ1 ……（３） Ｒ2＝Ｐｍ2／Ｐｍ1＝Ｑ2／Ｑ3×Ｔ3／Ｔ2 ……（４） 従って、 Ｒ1×Ｒ2＝Ｐｍ2／Ｐｓ＝Ｑ1／Ｑ3×Ｔ3／Ｔ1≒Ｑth1／Ｑth3 ……（５）
【００４６】（５）式を計算すると、Ｒ1×Ｒ2＝２であ
る。すなわち、第三行程９の螺旋歯３１による理論押し
除け量Ｑth3を第一行程７の螺旋歯２９による理論押し
除け量Ｑth1の１／２とする。
る。すなわち、第三行程９の螺旋歯３１による理論押し
除け量Ｑth3を第一行程７の螺旋歯２９による理論押し
除け量Ｑth1の１／２とする。
【００４７】また、Ｒ1×Ｒ2＝Ｒ2＝２より、Ｒ1＝Ｒ2
＝Ｒ＝√２≒１．４となり、第一行程７と第二行程８の
理論押し除け量は１．４、すなわち第二行程８の理論押
し除け量を第一行程７の１／１．４、第三行程９の１．
４倍とすればよい。理論押し除け量の比率は第一行程：
第二行程：第三行程＝２：１．４：１である。
＝Ｒ＝√２≒１．４となり、第一行程７と第二行程８の
理論押し除け量は１．４、すなわち第二行程８の理論押
し除け量を第一行程７の１／１．４、第三行程９の１．
４倍とすればよい。理論押し除け量の比率は第一行程：
第二行程：第三行程＝２：１．４：１である。
【００４８】このように、第一行程７と第二行程８の風
量比を略１．４、第二行程８と第三行程９の風量比を略
１．４とする。すなわち、第一行程７と第三行程９の風
量比を略２とする。第三行程９において吐出ポート６ａ
（図１）の形状を、ガスが略１／２圧縮後にポート６ａ
が開いて排出されるような形状とする。
量比を略１．４、第二行程８と第三行程９の風量比を略
１．４とする。すなわち、第一行程７と第三行程９の風
量比を略２とする。第三行程９において吐出ポート６ａ
（図１）の形状を、ガスが略１／２圧縮後にポート６ａ
が開いて排出されるような形状とする。
【００４９】圧力比Ｐｄ／Ｐｓ＝２と言うことは、Ｐｄ
＝７６０Ｔｏｒｒ（０．１ＭＰａＡ又は１ＡＴＭ）とす
れば、Ｐｓ＝Ｐｄ／２＝３８０Ｔｏｒｒ（０．０５ＭＰ
ａＡ）である。ここで、Ｐｄは吐出圧、Ｐｓは吸入圧で
ある。一般に、吐出温度Ｔｄ＝Ｔｓ（Ｐｄ／Ｐｓ）
n-1/n ここで、ｎはポリトロープ指数であり、ｎ＝１．６とす
れば、 Ｔｄ＝２９３×２0.375 ≒１０６（゜Ｃ） １０６゜Ｃ＜１３５゜ＣでＥＮ規格を満足する。
＝７６０Ｔｏｒｒ（０．１ＭＰａＡ又は１ＡＴＭ）とす
れば、Ｐｓ＝Ｐｄ／２＝３８０Ｔｏｒｒ（０．０５ＭＰ
ａＡ）である。ここで、Ｐｄは吐出圧、Ｐｓは吸入圧で
ある。一般に、吐出温度Ｔｄ＝Ｔｓ（Ｐｄ／Ｐｓ）
n-1/n ここで、ｎはポリトロープ指数であり、ｎ＝１．６とす
れば、 Ｔｄ＝２９３×２0.375 ≒１０６（゜Ｃ） １０６゜Ｃ＜１３５゜ＣでＥＮ規格を満足する。
【００５０】３８０Ｔｏｒｒ以上の高真空域については
熱量授受による吐出温度計算をすると、１３５゜Ｃ以下
となり得る。吸引側を締め切って使用する時には、送冷
却ガスをロータ吐出側に導入して真空ポンプ内を冷却す
るものとする。送冷却ガスはケーシング内周に設けたポ
ート（図示せず）から螺旋歯による開閉動作でケーシン
グ内に供給される。この点については特開昭６３−３６
０８５号参照。
熱量授受による吐出温度計算をすると、１３５゜Ｃ以下
となり得る。吸引側を締め切って使用する時には、送冷
却ガスをロータ吐出側に導入して真空ポンプ内を冷却す
るものとする。送冷却ガスはケーシング内周に設けたポ
ート（図示せず）から螺旋歯による開閉動作でケーシン
グ内に供給される。この点については特開昭６３−３６
０８５号参照。
【００５１】また、図４に性能特性を示す｛縦軸の下側
に軸動力Ｌａ（ｋｗ）、上側に排気速度（流量）Ｓ（ｌ
／ｍｉｎ）、横軸に真空度（ＭＰａＡ）を示す｝如く、
消費電力（軸動力）も従来の一軸単段式のスクリューロ
ータで到達まで運転するより（図６参照）遙かに少ない
動力で運転でき、省エネ型となる。
に軸動力Ｌａ（ｋｗ）、上側に排気速度（流量）Ｓ（ｌ
／ｍｉｎ）、横軸に真空度（ＭＰａＡ）を示す｝如く、
消費電力（軸動力）も従来の一軸単段式のスクリューロ
ータで到達まで運転するより（図６参照）遙かに少ない
動力で運転でき、省エネ型となる。
【００５２】図４で、軸動力Ｌａの符号１〜２の区間は
第一行程７の螺旋歯２９でガスを圧縮する際の軸動力、
符号２〜３の区間は第二行程８の螺旋歯３０でガスを圧
縮する際の軸動力、符号３〜４の区間は第三行程９の螺
旋歯３１でガスを圧縮する際の軸動力をそれぞれ示して
いる。従来と違ってバイパス管１４による排気作用で特
に第二行程８におけるガス圧縮時の軸動力が低く抑えら
れ、全体としてフラットな略台形状の軸動力線図となっ
ている。
第一行程７の螺旋歯２９でガスを圧縮する際の軸動力、
符号２〜３の区間は第二行程８の螺旋歯３０でガスを圧
縮する際の軸動力、符号３〜４の区間は第三行程９の螺
旋歯３１でガスを圧縮する際の軸動力をそれぞれ示して
いる。従来と違ってバイパス管１４による排気作用で特
に第二行程８におけるガス圧縮時の軸動力が低く抑えら
れ、全体としてフラットな略台形状の軸動力線図となっ
ている。
【００５３】また、図４で上側に排気速度線図を示す如
く、バイパス管１４を設けたことにより、従来（図６の
上側の線図）のように排気量が吐出側で損なわれること
なく、第一行程７の螺旋歯２９による排気速度（流量）
が第三行程９で大気圧に至るまで維持されるので、大気
〜真空を繰り返す運転の場合、排気時間が大幅に短縮さ
れ、運転が効率良く行われる。
く、バイパス管１４を設けたことにより、従来（図６の
上側の線図）のように排気量が吐出側で損なわれること
なく、第一行程７の螺旋歯２９による排気速度（流量）
が第三行程９で大気圧に至るまで維持されるので、大気
〜真空を繰り返す運転の場合、排気時間が大幅に短縮さ
れ、運転が効率良く行われる。
【００５４】なお、上記真空ポンプ１（図１）の他の実
施形態として、一対のスクリューロータ３，４を左右一
対ではなく、上下一対配置することも可能である。ま
た、スクリューロータ３，４の各行程における螺旋歯を
別体に製造して組み立てて一体化させることも可能であ
る。また、タイミングギヤ２８を吐出側ではなく吸入側
に配置することも可能である。また、ガスの圧縮を三つ
行程７〜９で行わせる構成は、図２の曲線形状以外のス
クリューロータを使う真空ポンプにも適用可能である。
また、上記ガスは空気であってもよい。
施形態として、一対のスクリューロータ３，４を左右一
対ではなく、上下一対配置することも可能である。ま
た、スクリューロータ３，４の各行程における螺旋歯を
別体に製造して組み立てて一体化させることも可能であ
る。また、タイミングギヤ２８を吐出側ではなく吸入側
に配置することも可能である。また、ガスの圧縮を三つ
行程７〜９で行わせる構成は、図２の曲線形状以外のス
クリューロータを使う真空ポンプにも適用可能である。
また、上記ガスは空気であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、三種類の螺旋歯とバイパス管と逆止弁の作用で、第
一行程〜第三の行程に至るまで、スクリューロータに大
きな負荷がかからず、軸動力（消費電力）が少なくて済
むから、省エネルギ化が達成され、火力発電等における
ＣＯ2の削減が可能となる。また、ケーシング内が従来
のような高圧にならないから、排出ガスの温度上昇が抑
えられ、例えばケミカル用真空ポンプにおける安全性が
高まる。また、排気速度が第一行程の状態で維持される
から、特に大気〜真空を繰り返す運転の場合に排気時間
が大幅に短縮され、運転効率がアップする。
ば、三種類の螺旋歯とバイパス管と逆止弁の作用で、第
一行程〜第三の行程に至るまで、スクリューロータに大
きな負荷がかからず、軸動力（消費電力）が少なくて済
むから、省エネルギ化が達成され、火力発電等における
ＣＯ2の削減が可能となる。また、ケーシング内が従来
のような高圧にならないから、排出ガスの温度上昇が抑
えられ、例えばケミカル用真空ポンプにおける安全性が
高まる。また、排気速度が第一行程の状態で維持される
から、特に大気〜真空を繰り返す運転の場合に排気時間
が大幅に短縮され、運転効率がアップする。
【００５６】請求項２記載の発明によれば、排出ガスの
温度上昇が抑えられ、ケミカル用真空ポンプにおけるＥ
Ｃの温度規格を満足して、ケミカルガスの引火等の危険
が回避され、安全性が高まる。請求項３記載の発明によ
れば、各行程の風量比が正確に規制され、上記請求項
１，２記載の効果が一層確実に達成される。
温度上昇が抑えられ、ケミカル用真空ポンプにおけるＥ
Ｃの温度規格を満足して、ケミカルガスの引火等の危険
が回避され、安全性が高まる。請求項３記載の発明によ
れば、各行程の風量比が正確に規制され、上記請求項
１，２記載の効果が一層確実に達成される。
【図１】本発明に係るスクリュー式真空ポンプの一実施
形態を示す断面図である。
形態を示す断面図である。
【図２】同じく真空ポンプの一対のスクリューロータの
形状を示す軸直角断面図である。
形状を示す軸直角断面図である。
【図３】本発明の真空ポンプと従来の真空ポンプの仕事
量を比較して示すＰＶ線図である。
量を比較して示すＰＶ線図である。
【図４】本発明の真空ポンプの排気速度と軸動力を示す
性能線図である。
性能線図である。
【図５】従来の真空ポンプを示す断面図である。
【図６】従来の真空ポンプの排気速度と軸動力を示す性
能線図である。
能線図である。
１ スクリュー式真空ポンプ
２ ケーシング
３，４ スクリューロータ
６ 吐出口
６ａ 吐出ポート（ポート）
７ 第一行程
８ 第二行程
９ 第三行程
１０ 中間室（空間）
１１ 中間室（空間）
１２，１３ 逆止弁
１４ 配管（バイパス管）
２９ 第一種の螺旋歯
３０ 第二種の螺旋歯
３１ 第三種の螺旋歯
Claims (3)
- 【請求項１】 軸直角断面形状がエピトロコイド、円
弧、擬アルキメデス曲線からなる一対のスクリューロー
タを噛み合わせてケーシング内に回転自在に収容し、軸
方向に沿って気体を排気するスクリュー式真空ポンプに
おいて、 前記一対のスクリューロータが、理論押し除け量の異な
る三種類の螺旋歯を軸方向に順に備え、第一種の螺旋歯
と第二種の螺旋歯との間の空間と、第二種の螺旋歯と第
三種の螺旋歯との間の空間とが、それぞれ逆止弁を介し
て吐出側に続くバイパス管に接続されていることを特徴
とするスクリュー式真空ポンプ。 - 【請求項２】 前記三種類の螺旋歯の押し除け量に関
し、第一行程と第二行程の風量比を略１．４、第二行程
と第三行程の風量比を略１．４、すなわち第一行程と第
三行程の風量比を略２としたことを特徴とする請求項１
記載のスクリュー式真空ポンプ。 - 【請求項３】 前記第三行程でガスを第一行程の略１／
２に圧縮した後に吐出ポートが開いてガスを排出するよ
うにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のスクリ
ュー式真空ポンプ。
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2001
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