JP2942659B2 - オイルフリースクリュ真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オイルフリースクリュ
真空ポンプにかかり、特に、真空ポンプおよび真空ポン
プとブロワとを併用して使用することができる、たとえ
ば印刷機械の紙さばきになどに用いるところのオイルフ
リースクリュ真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】オイルフリースクリュ真空ポンプは、作
用室内に吸入した気体を油分を含まないクリーンな状態
で排気（吐出）口側に排出する構造・機能を備える点
で、従来公知のオイルフリースクリュ圧縮機と共通点を
有する。その用途も半導体製造、食品加工、医療用等広
範囲にわたるが、用途の特性から当該真空ポンプの作用
室内に対する油、その他の不純物の侵入は絶対に避けな
ければならない。そのため、オイルフリースクリュ真空
ポンプの気体吸入口には高性能の濾過器を配設する一
方、おす・めすロータの軸封部には、ほぼ、図３に示す
ような軸封装置を施して、軸受潤滑油が作用室内に侵入
するのを防止した真空ポンプ（特開平２−１９６１８７
号公報参照）が提案されている。

【０００３】図３を参照して、この軸封装置27は、おす
・めすスクリュロータ24，25と、その各回転軸を支持す
る軸受26との間の回転軸周面にラビリンスシールを有す
るオイルリング22とエアシール21とを組合わせて配置す
ると共に、前記オイルリング22におけるエアシール近傍
の空孔をケーシングに穿設した通気路を介して大気側に
連通させてオイルリング用ベントホール12を形成し、ま
た、エアシール21のオイルリング近傍に開口した通気路
を、ケーシングに穿設した連通路10’を介して真空ポン
プの排気口側通路に連通させたものである。

【０００４】上記構成によれば、真空ポンプの始動と同
時に、その排気側通路の内圧に比例してエアシール21の
連通開口の圧力も上昇し、連通路からオイルリング22の
ラビリンスシールを介して軸受26方向に向う気体の流れ
が形成される。これによって、オイルリング22のラビリ
ンスシール部からエアシール21方向に向って漏洩しよう
とする潤滑油を前記軸受26側に押し戻し、作用室に対す
る潤滑油の侵入を防止する。また、オイルリング22の空
孔（オイルリング用ベントホール12）近傍も連通路10’
からの圧力気体によって正圧になるので通気路からのダ
ストの侵入を防止する。したがって、エアーシール21お
よび作用室内への潤滑油またはダストの侵入はなく、真
空ポンプを良好な状態で稼働させることができる。

【０００５】ところで、上述のようなスクリュ真空ポン
プは、スクリュ圧縮機に比べてスクリュロータの巻き角
を除いて機能的にも構造上も、ほぼ同一構造を備えてい
る。そこで、前記スクリュ真空ポンプの吸込み側を真空
ポンプとして使用すると共に、その排気（吐出）側を低
圧の圧縮機（ブロワ）として利用しようとすることが考
えられた。このような真空ポンプの設備対象先として
は、たとえば、毎葉印刷機における紙送り装置で、真空
ポンプの真空側に接続する吸盤により一枚紙を把持する
と共に、紙の二重送りがないように、ブロワによってエ
アを吹き付け、前記紙相互間の付着を防止しながら紙を
分離・搬送する手段の動力として設置するとか、製紙工
場などにおける紙の裁断工程で、裁断した紙を吸盤で取
り出すときに、下の紙との付着を防ぐために紙相互間に
エアを吹き付け分離しながら取出す作業などに用途が拡
がっている。

【０００６】しかしながら、上述の用途に従来構造のよ
うな軸封装置を備えたオイルフリースクリュ真空ポンプ
をそのまま用いると、その排気（吐出）側を圧縮機とし
て作用させる場合に、従来装置では吸込み作用空間に近
い吸入側エアシール21部が排気口側に連通しているた
め、 排気側の気体が前記エアシール21部を通って吸入室内
に流入し、そのためポンプの吸気性能が低下して到達真
空度の低下および排気速度の低下を招く。 排気口側から多量の気体が前記エアシール21部を介し
て軸受室の軸シールから増速ギャケース29内に漏洩し、
前記ギャケース内を加圧するため、ギャケース内の背圧
除去用ブリーザ（図示せず）から前記気体と共にオイル
ミスト状の油煙が多量に大気中に放出されることとな
り、これによって該ギャケース内の潤滑油の消費量が増
加する、といった不具合が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、一台
の上記オイルフリースクリュ真空ポンプを、上述のよう
に真空ポンプとしてのみ作用させる場合と、真空ポンプ
としての機能とブロワとしての機能を同時に利用する場
合との２通りの使用方法を可能にすると共に、その際に
生じ得る上記不具合な現象を効果的に解消するようにし
たオイルフリースクリュ真空ポンプを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下に述べるような各構成要件を具備す
る。 １．ケーシング内に収容した、おす・めす一対のスクリ
ュロータを支承する軸受とおす・めすスクリュロータに
より形成される作用室との間に、作用室側にはエアシー
ルを各軸受側にはオイルリングを併設してなる軸封装置
をそれぞれ配置したブロワ併用と単独使用とを切り換え
るオイルフリースクリュ真空ポンプにおいて、ポンプの
排気口側圧力が所定の圧力よりも低い場合には直接的
に、該排気口側圧力が所定の圧力よりも高い場合にはオ
リフィスを介して前記エアシール用ベントホールと前記
ポンプの排気口側とを連通する、切換弁を備えたことを
特徴とするブロワ併用と単独使用とを切り換えるオイル
フリースクリュ真空ポンプ。

【０００９】２．一側をスプリングにより付勢されたプ
ランジャの他側を真空ポンプの排気口側に連通し、排気
口側圧力によって前記プランジャ位置を制御することに
より切換弁を操作して、前記ポンプの排気口側圧力が所
定の圧力よりも低いときには直接的に、所定の圧力より
も高いときにはオリフィスを介して、各エアシール用ベ
ントホールを前記排気口側に連通する回路を形成するこ
とよりなる上記第（１）項記載のブロワ併用と単独使用
とを切り換えるオイルフリースクリュ真空ポンプ。 ３．真空ポンプの排気圧力の大きさを検出・動作する圧
力スイッチからの信号に基づいて電磁切換弁を作動さ
せ、ポンプの排気口側圧力が所定の圧力よりも低いとき
には直接的に、所定の圧力よりも高いときにはオリフィ
スを介して、各エアシール用ベントホールを前記排気口
側に連通する回路を形成することよりなる上記第（１）
項記載のブロワ併用と単独使用とを切り換えるオイルフ
リースクリュ真空ポンプ。

【００１０】

【作用】

（１）本発明ポンプを真空ポンプとしてだけ使用する場
合 真空ポンプの排気路９は大気側と連通しているため、
該ポンプの排気口側に連通する配管７からの制御圧力
が、スプリング18の付勢に抗して切換弁のプランジャ1
7、17’を移動させる程度に高くならず、よってプラン
ジャ（バルブ）位置が動かない（図４、図５参照）。あ
るいは、排気側圧力が低いので排気路に設けた圧力スイ
ッチは作動せず、該スイッチと接続し制御される電磁切
換弁６”も原位置を維持する（図６参照）。 このため、前記切換弁を介して配管接続する各エアシ
ール用ベントホールとポンプの排気口側とは連通したま
まである。

【００１１】真空ポンプとしてだけ用いるときには、
作用室内は負圧なので、軸受側から軸封装置を介して潤
滑油が作用室内に吸入されようとするが、切換弁が開と
なっているために排気口側の正圧が各ベントホールを介
して軸封装置のエアシール部に作用して、該部分を若干
正圧にするため、その部分の負圧が緩和され、これによ
って作用室内に潤滑油が侵入することはない。 その点では、さきの（従来の技術）の項において説明
したような公知の真空ポンプの軸封装置の構成・効果と
大差がない。

【００１２】（２）本発明ポンプを、真空ポンプとブロ
ワとの併用とする場合 ポンプの排気口側流体圧が、高圧であるため、排気路
と連通する配管７からの制御圧力がプランジャ１７の他
側に作用しスプリング１８の付勢に抗して、そのバルブ
シート２０を閉方向に変位させる。もしくは、圧力イッ
チを作動させて電磁切換弁を操作する。前記スプリング
１８の付勢力又は圧力イッチの作動圧が、ポンプの排気
口側圧力に関して「所定の圧力」に相当する。これに
よって切換弁は閉となり、僅かにオリフィス（絞り通
路）を介して各エアシール用ベントホールと排気口側通
路とが連通する。したがって、各エアシール部には、排
気口側の微量の圧力気体が導入され、該部は、若干の正
圧となる。

【００１３】真空ポンプとブロワとの併用時には、切
換弁は閉であって、上記作用により、前（１）項の説明
と同様、作用室内に軸受潤滑油が侵入することはない。 また、排気口側の気体が前記エアシール部を介して吸
込み側に大量に流入することがない。このために、真空
ポンプの吸込み性能の低下を防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明オイルフリースクリュ真空ポ
ンプの好ましい実施例につき、図面に沿って説明する
が、本実施例を構成する各部材の構造は、本出願当時の
当業界における技術レベルの範囲内で、当業者により各
種の変形が可能であるから、格別の理由を示すことなく
本実施例が採用している特定構成のみに基づいて本発明
の要旨を限定して解釈してはならない。

【００１５】（その１）図１ないし図４は、それぞれ本
発明オイルフリースクリュ真空ポンプの１実施例の使用
状態を示す装置の全体図、前記真空ポンプのおすロータ
側の縦断面図（めすロータ側も同構造のため省略）、吸
入側の軸封装置の拡大詳細断面図（排気側およびめすロ
ータ側も同構造）および切換弁の断面図を示し、図中、
１は、オイルフリースクリュ真空ポンプ、２は、前記ポ
ンプの吸込み口（吸込み路、吸込み室または真空側）、
３は、ポンプ１の排気口（吐出側）、４は、吸込み側エ
アシール用ベントホール10と切換弁６のバルブシート20
部との間をつなぐ通気管、

【００１６】５は、排気側エアシール用ベントホール11
と、前記切換弁６のバルブシート20部との間をつなぐ通
気管で、前記管５の末端は通気管４の末端と連通してい
る。６は、切換弁（図４参照）で、前記弁は、筒状のボ
ディ16の内部に滑動するプランジャ（ピストン）17がス
プリング18によって一方側に付勢されており、ポンプの
排気口３側と連通する配管７からの制御圧が加わらない
ときには、前記プランジャ17の一端に設けた弁部はバル
ブシート20を開放し、排気口３に連通する分岐配管８と
エアシール用ベントホール10，11に、それぞれ連通する
通気管４，５との間を連結している。また、前記弁体に
はオリフィス19が設けてあり、プランジャ17のバルブシ
ート20が閉じている状態にあっても排気口３に連通する
分岐配管８とエアシール用ベントホール10，11に連通す
る通気管４，５との間はオリフィス19だけを介して僅か
な通気路をもって連通するように設定されている。

【００１７】再び図１に戻って、９は、オイルフリース
クリュ真空ポンプ１の排気路（ブロワ側）で、前記排気
路は、それぞれバルブ13を介してタンク14から消費側
に、また、バルブ15を介して大気中に開放可能に構成さ
れており、これら各バルブは、本発明ポンプを真空ポン
プのみとして用いるときは、バルブ13は閉、バルブ15は
開とし、また、真空ポンプとブロワとの併用時には、バ
ルブ13は開、バルブ15は閉として、それぞれ操作して用
いる。図２において、23は、おす・めすスクリュロータ
24，25を収容するケーシングで、作用室は、ケーシング
23、おす・めすスクリュロータ24，25の歯形面および端
板面によって区画・形成されており、前記作用室はケー
シングに設けた吸入室または吸込み口２と連通している
ときには容積が大きく、前記おす・めすスクリュロータ
によって吸入室との区画を閉切り後に空間容積を次第に
縮めて作用室内の気体を断熱圧縮した後、これをケーシ
ング23の排気口または排気口側３に排出する。したがっ
て、一般に吸込み側の気圧よりも排気口側のそれが大で
ある。

【００１８】26は、スクリュロータ24，25の回転軸を支
承するベアリングで、前記ベアリングはスクリュロータ
を挾んでケーシング23の吸込み側と排気側とに設けら
れ、また、ベアリング26とスクリュロータ24，25との間
には、それぞれ、作用室と外気との間をシールするため
の軸封装置27が設けてある。また、ベアリング26と軸封
装置27との間には、増速ギャケース29内へ通ずる排油路
が設けてある。28は、スクリュロータ24，25の駆動用ピ
ニオンギャ、29は、前記ギャ28を収容する増速ギャケー
スである。

【００１９】前記軸封装置27の詳細構造は、吸気側軸封
装置の拡大断面図を示す図３を参照して説明すると、ス
クリュロータ24，25の回転軸の支持用のベアリング26側
に向って、ロータ側から順次、複数段のシールリングと
シール押えとの組合わせよりなるエアシール21と、ロー
タ回転軸と摺接してベアリング26側からの潤滑油を押し
戻す方向に螺旋状に刻設された、ねじ溝形成のラビリン
スシールを備えたオイルリング22とを並設し、これによ
って軸受潤滑油の作用室に対する流入を防止している。
また、この軸封装置27のオイルリング22側に、オイルリ
ング22のエアシール21との当接点近傍のケーシング端板
に、前記ロータ回転軸に対して放射方向で、かつ回転軸
周面に達するまで穿設した複数個の空孔を穿設・開口し
て、その他端をケーシング23に設けた通気路によって大
気に連通させてオイルリング用ベントホール12を形成し
ている。

【００２０】また、エアシール21の、オイルリング22と
の当接部近傍にはケーシングまたは端板に設けた内部通
気路（管）10’が開口し、その他端は、切換弁６のバル
ブシート20側に連通するエアシール用ベントホール10と
接続している。そして、上述の通気路、連通路の配設構
造は、おす・めすロータ24，25および、その吸込み側、
吐出側共に同構造である。各ベアリング26に対する給油
は、増速ギャケース29およびポンプ本体のケーシングに
設置した噴射ノズル30、31からピニオンギャ28、タイミ
ングギャ32の歯面に、それぞれ給油された飛沫油によっ
て行なわれる。

【００２１】図１および図４を参照して、本実施例オイ
ルフリースクリュ真空ポンプが 真空ポンプとしてのみ使用される場合には、ポンプの
排気口３側の圧力は大気との連通により低いから、スプ
リング18の付勢によって切換弁のプランジャ17のバルブ
シート20は開放状態にあり、よって、エアシール21側に
対しては排気路９の管路抵抗により生ずる若干の正圧が
加わるのみで、これにより、さきに（従来の技術）の
項、もしくは前掲（作用）の第（１）項に説明したとお
り機能するので、同項の記載を参照されたい。

【００２２】次に、真空ポンプとブロワとの機能を併
用する場合には、バルブ15は閉操作されて、排出気体は
バルブ１３を介してタンク１４に供給される。これによ
り、ポンプの排気側圧力が次第に高くなるために、配管
７からの制御圧力が切換弁６のプランジャ17の二側に作
用しスプリング18の付勢に抗して該プランジャを、図
中、下方に移動し、バルブシート20を閉鎖する。これに
より排気口３側と各エアシール用ベントホール10，11の
通気管４，５とは、オリフィス19を介して僅かな通気路
をもって連通している。その結果、前記排気口側の微量
の圧力気体がエアシール21側に導入されるのみで、さき
の（作用）欄の第（２）項記載のとおりの作用、効果を
奏する。なお、図４に示す切換弁６の構成部材のうち、
ボディ６内を滑動するプランジャ17に代えて、これをダ
イヤフラムによりバルブシート20を開閉する構造のもの
に置換しても同効であることは、説明を要しない。

【００２３】（その２）図５は、本発明オイルフリース
クリュ真空ポンプの他の実施例における切換弁６’断面
図を示し、図中、図４記載の切換弁に付した符号と同一
の符号を付した部材は、図４の当該部材と同一であるた
め説明を省略する。17’は、ボディ内のシリンダ壁16’
を滑動するスプール弁、19’は分岐配管８に連通し、シ
リンダ壁16’に穿設・開口する絞り通路（オリフィ
ス）、40は、前記分岐配管８に分岐連通する入口開口、
20’は、同じくシリンダ壁で、ほぼ前記絞り通路19’の
位置に対向して穿設した出口開口で、前記開口20’は、
管路４，５を介してそれぞれ吸気側、排気側のエアシー
ル用ベントホール10，11に連通している。

【００２４】上記構造より成る切換弁６’は、真空ポン
プの排気路９の圧力が低い（真空ポンプとしてだけ使
用）場合には、スプール弁17’はスプリング18に付勢さ
れボディ16’内で図示のとおりの位置を占めており、よ
って入口開口40およびオリフィス19’と出口開口20’は
連通状態にある。その結果、排気口３側と各エアシール
用ベントホール10，11とは通気管を介して連通してい
る。しかし、真空ポンプとブロワとの機能を並用する場
合には、ポンプの排気圧力によってスプール弁17’は、
図中、左方向に押圧・移動し、入口開口40を閉じるの
で、排気口３側と各エアシール用ベントホール10，11と
は絞り通路(オリフィスと同効）19’を介した僅かな通
気路をもってのみ連通する。したがって、その作用およ
び効果については実施例（その１）と同一である。

【００２５】（その３）図６は、本発明真空ポンプの別
の実施例の使用状態を示す全体図で、図中、図１記載の
真空ポンプに付した符号と同一の符号を付した部材は、
図１の当該部材と同一である。50は、圧力スイッチで、
ポンプの排気圧力を検知して、その電気信号を電磁切換
弁６”に送り、該電磁切換弁をＡまたはＢ位置に切換え
操作する。19”は通気管４，５から分岐して電磁切換弁
６”に連通する絞りである。図示の場合は、本実施例ポ
ンプを真空ポンプとしてのみ使用している状態であっ
て、排気口３側の圧力が低圧であるため、圧力スイッチ
30は作動せず、よって弁６”はＡ位置にある。したがっ
て、排気口３側と各エアシール用ベントホール10，11と
は通気管４，５によって連通している。

【００２６】次いで、本実施例を真空ポンプとブロワと
の機能を併用する場合には、ポンプの排気口側圧力の上
昇を圧力スイッチ50により検知し、その信号を電磁弁
６”に送り、該電磁切換弁をＢ位置に変位させるため、
ポンプの排気口３側と各エアシール用ベントホール10，
11とは絞り通路19”を介してのみ連通する。その作用お
よび効果については実施例（その１）と同一である。

【００２７】

【発明の効果】本発明オイルフリースクリュ真空ポンプ
は、以上のとおりであって、 （１）これを真空ポンプとしてのみ使用するときは、作
用室内が負圧になるから、ベアリング側から軸封装置を
介して潤滑油がロータ作用室内に吸入されようとして
も、切換弁が開いていてポンプの排気側正圧が軸封装置
のエアシール部に作用し該部を若干の正圧に保持する
為、この部位の負圧は緩和され、これにより作用室内に
潤滑油が侵入することはない。

【００２８】（２）真空ポンプとブロワとの併用時に
は、切換弁は閉となるので、絞り通路からの微量の気体
が吸込み側、排気側のエアシール用ベントホールに導入
される結果、上記同様の作用によってロータ作用室内に
潤滑油が侵入することはない。また、ポンプ排気側の気
体が前記エアシール部を介して作用室に大量に流入する
ことがない。よって真空ポンプの吸込み特性の低下を防
止できる。したがって、性能の良い真空ポンプ、ブロワ
兼用機をユーザに提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明オイルフリースクリュ真空ポンプの１実
施例の使用状態を示す装置の全体図である。

【図２】上記実施例ポンプのおすロータ側の縦断面図で
ある。

【図３】上記実施例装置の吸入側の軸封装置の拡大詳細
断面図である。

【図４】同装置の切換弁の断面構造図である。

【図５】本発明オイルフリースクリュ真空ポンプの別の
実施例における切換弁の断面構造図である。

【図６】本発明オイルフリースクリュ真空ポンプの他の
実施例装置の全体図である。

【符号の説明】

１ オイルフリースクリュ真空ポンプ ２ 吸込み口 ３ 排気口 ４ 通気管（配管） ５ 通気管（配管） ６ 切換弁 ７ 配管 ８ 分岐配管 ９ 排気路 10 吸込み側エアシール用ベントホール 11 排気側エアシール用ベントホール 12 オイルベアリング用ベントホール 13 バルブ 14 タンク 15 バルブ 16 ボディ 17 プランジャ（ピストン） 18 スプリング 19 絞り通路(オリフィス) 20 バルブシート 21 エアシール 22 オイルリング 23 ケーシング 24 おすロータ 25 めすロータ 26 ベアリング 27 軸封装置 28 ピニオンギャ 29 増速ギャケース 30 噴射ノズル 31 噴射ノズル 32 タイミングギャ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に収容した、おす・めす一対
   のスクリュロータを支承する軸受とおす・めすスクリュ
   ロータにより形成される作用室との間に、作用室側には
   エアシールを各軸受側にはオイルリングを併設してなる
   軸封装置をそれぞれ配置したブロワ併用と単独使用とを
   切り換えるオイルフリースクリュ真空ポンプにおいて、 ポンプの排気口側圧力が所定の圧力よりも低い場合には
   直接的に、該排気口側圧力が所定の圧力よりも高い場合
   にはオリフィスを介して前記エアシール用ベントホール
   と前記ポンプの排気口側とを連通する、切換弁を備えた
   ことを特徴とするブロワ併用と単独使用とを切り換える
   オイルフリースクリュ真空ポンプ。
2. 【請求項２】一側をスプリングにより付勢されたプラン
   ジャの他側を真空ポンプの排気口側に連通し、排気口側
   圧力によって前記プランジャ位置を制御することにより
   切換弁を操作して、前記ポンプの排気口側圧力が所定の
   圧力よりも低いときには直接的に、所定の圧力よりも高
   いときにはオリフィスを介して、各エアシール用ベント
   ホールを前記排気口側に連通する回路を形成することよ
   りなる請求項１記載のブロワ併用と単独使用とを切り換
   えるオイルフリースクリュ真空ポンプ。
3. 【請求項３】真空ポンプの排気圧力の大きさを検出・動
   作する圧力スイッチからの信号に基づいて電磁切換弁を
   作動させ、ポンプの排気口側圧力が所定の圧力よりも低
   いときには直接的に、所定の圧力よりも高いときにはオ
   リフィスを介して、各エアシール用ベントホールを前記
   排気口側に連通する回路を形成することよりなる請求項
   １記載のブロワ併用と単独使用とを切り換えるオイルフ
   リースクリュ真空ポンプ。