JPH0270990A - 冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ロータリー形真空ポンプ - Google Patents

冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ロータリー形真空ポンプ

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JPH0270990A
JPH0270990A JP63220496A JP22049688A JPH0270990A JP H0270990 A JPH0270990 A JP H0270990A JP 63220496 A JP63220496 A JP 63220496A JP 22049688 A JP22049688 A JP 22049688A JP H0270990 A JPH0270990 A JP H0270990A
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神辺 重治
Tsutomu Higuchi
勉 樋口
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    • F04C29/042Heating; Cooling; Heat insulation by injecting a fluid

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ルーツ形
真空ポンプに関する。
本発明は吸込圧力が、大気圧から10−’Torrレベ
ルまでの領域において、高圧縮比状態で運転され運転時
の温度が比較的高温となる逆流冷却式多段ルーツ形真空
ポンプに適用されることができる。
〔従来技術、及び発明が解決しようとする課題〕一般に
、一対のロータがそれらを包括するハウジングと微小な
隙間を保ちながら回転し、気体の吸込、吐出を行うルー
ツ形真空ポンプ等においては、できる限りその隙間を微
小に保ち運転することが、高性能なポンプを実現するう
えで重要となる。
従来第6図に示すように、特に高圧縮比状態で運転され
その圧縮熱により運転時の温度が比較的高温となる多段
ルーツ形真空ポンプ等においては、圧縮熱を外部に放熱
しポンプの過熱を防止するために、ロータ102を内蔵
するハウジング101の外周部に直接、冷却水用ジャケ
ラ) 103A・103Bを設け、これに冷却水W10
3を流すことにより、ポンプの冷却を行うことが試みら
れているが、ハウジングが直接、冷却水により冷却され
るためにポンプ運転時のハウジングの温度が、内部のロ
ータ温度に比較し著しく低くなり、ハウジングの熱膨張
量がロータの熱膨張量に比較し小さ(なることから、ハ
ウジングとロータ間の隙間が減少し接触を引き起こす恐
れがある。このため、予め、ハウジングとロータ間の隙
間を大きく設定しなければならず、この隙間を通して漏
れる気体の量をできる限り少なくし高性能なポンプを実
現する上で問題となる。
また従来第7図に示すように、−aに逆流冷却式多段ル
ーツ形真空ポンプにおいては、各ポンプ区分の吐出口と
次段のポンプ区分の吸込口を連結する連結管路が設けら
れ、この連結管路には、冷却器が設けられ、この冷却器
の下流側の連結管路からは、前段側の各ポンプ区分へ逆
流冷却用気体を導く逆流管路が分岐し配管されるものが
、提案されている。(特開昭59−115489)第7
図に示されている3段ルーツ形真空ポンプにおいては、
第1ポンプ区分201の吐出口214と第2ポンプ区分
204の吸込口243は、連結管路231.232.2
33により連結し、連結管路231と232の間に冷却
器236を設け、連結管路232から分岐し第1ポンプ
区分201のハウジングへ逆流冷却用気体を導く逆流管
路234 、235が設けられている。
第2ポンプ区分204の吐出口244と第3ポンプ区分
207の吸込口273は、連結管路261.262.2
63により連結し、連結管路261と262の間に冷却
器266を設け、連結管路262から分岐し第2ポンプ
区分204のハウジングへ逆流冷却用気体を導く逆流管
路264,265が設けられている。第3ポンプ区分2
07の吐出口274に吐出管路281と282の間に冷
却器285を設け、吐出管路282から分岐し第3ポン
プ区分207のハウジングに連結する逆流冷却配管28
3,284が設けられる。
第7図の逆流冷却式多段ルーツ形真空ポンプにおいては
、各ポンプ区分において発生した圧縮熱を外部に放熱し
、ポンプの過熱を防止するために連結管路を流れる気体
を冷却するための複数の外部冷却器が設けられている。
更に、ポンプの外部配管として、各ポンプ区分の吐出口
と次段のポンプ区分の吸込口を連結する連結管と、この
連結管から分岐し、前段側のポンプ区分へ逆流冷却用気
体を導く逆流配管が配管されている。このため、ポンプ
の小型化を実現する上で問題となり、また、外部冷却器
及び配管の製作費の点において必ずしも有利ではない。
したがって小形で且つ高性能なポンプの実現が強く望ま
れている。
本発明の主な目的は、前述の従来形における問題点に鑑
み、逆流冷却式多段ルーツ形真空ポンプにおける逆流冷
却を適切に行うとともに、特別な外部冷却器を使用せず
に、ポンプが過熱することのない温度に冷却し、ポンプ
運転時のハウジングとハウジング内部のロータの温度差
を小さく抑え、ハウジングとロータの熱膨張量の差を少
なくし、ハウジングとロータの接触を引き起こすことな
くハウジングとロータ間の隙間をより微少に設定するこ
とを可能とし、この隙間を通して漏れる気体の量を減少
させ、逆流冷却式多段ルーツ形真空ポンプとしての性能
を向上させることにある。
また、本発明の他の目的は、ポンプの外部に設けられて
いた冷却器と、外部配管としてなされていた各ポンプ区
分の吐出口と次段のポンプ区分の吸込口を連結する連結
管と、この連結管から分岐し前段側のポンプ区分へ逆流
冷却用気体を4く逆流管路を不要とすることにより、ポ
ンプを小型化し、外部冷却器及び配管の製作費を不要と
し、ポンプ製作費の大幅な低減を実現することにある。
〔課題を解決するための手段、及び作用〕本発明におい
ては、ルーツ形真空ポンプが複数のポンプ区分により形
成され、各ポンプに共通の2本の軸が設けられ、これら
の軸に支承される口−タが設けられ、 各ポンプ区分を構成しロータを内蔵するハウジングには
、吸込口、吐出口が設けられ、該ハウジングの外周部に
は該ハウジングに隣接する外周気体流路および該外周気
体流路の外側の冷却水を流すための冷却水路が設けられ
、 該吸込口から該ハウジングに流入し該吐出口を通って排
出される気体が該外周気体流路へ導びかれて冷却され、 該冷却された気体の少くとも一部が該ハウジングへ返還
され、最終段のポンプ区分を除くポンプ区分においては
ハウジングへ返還されない該冷却された気体の残部が該
外周気体流路を通って次段のポンプ区分の吸込口へ導び
かれるようになっている、 ことを特徴とする冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ル
ーツ形真空ポンプ、が提供される。
本発明による真空ポンプの作用は以下の通りである。
各ポンプ区分の吸込口から、ハウジング内部へ吸い込ま
れた気体は、ロータの動作にもとずき移送されるが、こ
のとき該気体は、外周気体流路を通り逆流冷却用気体の
流入口からハウジング内部に流入す・る逆流冷却用気体
により、温度の上昇を低く抑えられながら逆流圧縮され
、吐出気体として吐出口より外周気体流路に吐出される
。該吐出気体は、冷却水路を流れる冷却水により充分に
冷却された外周気体流路の外壁に放熱するとともに、ハ
ウジングを適度な温度に保温しつつ外周気体流路を流れ
、逆流冷却用気体の流入口において、再びハウジング内
部へ流入する逆流冷却用気体と次段のポンプ区分に流入
する吸込気体とに分かれる。
該吸込気体は、冷却水路を流れる冷却水により充分に冷
却された外周気体流路の外壁に放熱するとともに、ハウ
ジングを適度な温度に保温しつつ外周気体流路を流れ続
け、次段のポンプ区分の吸込口に到る。
本発明による逆流冷却式多段ルーツ形真空ポンプにおい
ては、逆流冷却用気体は、各ポンプ区分の吸込圧力と吐
出圧力の圧力差により充分な流量が確保され、逆流冷却
用気体の流入口・ハウジング内部・吐出口・外周気体流
路と順次流れる循環流となりハウジング内部における圧
縮による発熱と外周気体流路における放熱とを繰り返す
サイクルが形成され、常に、ハウジング内部における圧
縮熱をハウジングの外部に連続的に搬出するとともにハ
ウジングを適度な温度に保温することによりポンプ運転
時のハウジング内部のロータとハウジングの温度差を小
さく抑える作用を行う。
他方、次段のポンプ区分の吸込口に流入する気体は、冷
却水路を流れる冷却水により、充分に冷却された外周気
体流路の外壁とハウジングとの間の外周気体流路を流れ
ることにより外周気体流路の外壁に放熱するとともに、
ハウジングが冷却水により直接冷却されることを防止し
、ハウジングを適度な温度に保温することによりハウジ
ング内部のロータとハウジングの温度差を小さく抑える
作用を行ない次段のポンプ区分の吸込口に流入する。以
上の作用が各ポンプ区分において順次行なわれる。
〔実施例〕
本発明の一実施例として、第1ポンプ区分1、第2ポン
プ区分2、第3ポンプ区分3、を持つ逆流冷紺式3段ル
ーツ形真空ポンプが第1図に示されている。第2図は、
第1図に示されるポンプのn−n断面図であり、第3図
は、m−m断面図、第4図は、IV−IV断面図、第5
図は、V−V断面図である。
本ポンプの構造は、以下の通りである。
第1図において、隔壁4で第1ポンプ区分1と第2ポン
プ区分2に区切られ、隔壁5で第2ポンプ区分2と第3
ポンプ区分3に区切られており、第2図において、第1
シヤフト71と第2シヤフト72は、各ポンプ区分を貫
通してそれぞれ2箇所軸の受機構74で支承され、タイ
ミングギヤセット73で互いに反対方向に回転するよう
に組み込まれている。第1シヤフト71は、軸封機構7
5を貫通し電動機により駆動されることができる。
各ポンプ区分の構造は、以下の通りである。
第1及び第3図において、第1ポンプ区分1は、吸込口
13と吐出口14とを有するハウジング11と一対の軸
71 、72に支承されるロータ12A・12Bから成
り、ハウジング11の外周部には、吐出口14とハウジ
ング11の内部に逆流冷却用気体を導く流入口15A・
15Bを連通し、次段の第2ポンプ区分へ向かう外周気
体流路16A・16Bを有し、外周気体流路16A・1
6Bの外周部には、冷却水路9を有する。
第1及び第4図において、第2ポンプ区分2は、吸込口
23と吐出口24とを有するハウジング21と一対の軸
71 、72に支承されるロータ22A・22Bから成
り、ハウジング21の外周部には、前段の第1ポンプ区
分より吸込口23に連通ずる外周気体流路16A・16
Bと、吐出口24とハウジング内部に逆流冷却用気体を
導く流入口25A・25Bを連通し、次段の第3ポンプ
区分へ向かう外周気体流路26A・26Bを有し、外周
気体流路16A・16B・26A・26Bの外周部には
、冷却水路9を有する。
第1及び第5図において、第3ポンプ区分3は、吸込口
33と吐出口34を有するハウジング31と一対の軸7
1 、72に支承されるロータ32A・32Bから成り
、ハウジング31の外周部には、前段の第2ポンプ区分
より吸込口33に連通ずる外周気体流路26A・26B
と、吐出口34とハウジング31の内部に逆流冷却用気
体を導く流入口35A・35Bを連通ずる外周気体流路
26A・26Bを有し、外周気体流路26A・26B・
36A・36Bの外周部には、冷却水路9を有する。第
1図〜第5図において、冷却水人口91は外周気体流路
の外周部に設けられた冷却水路9により冷却水出口92
に連通ずる。
本ポンプ装置の動作を第1図〜第5図を用いて説明する
と下記の通りである。
第1ポンプ区分1において、第1図及び第3図に示すよ
うに、ポンプの吸込気体G81は、ポンプの吸込口81
を通り第1ポンプ区分の吸込口13から吸込気体G13
として吸込まれ、ロータ12A。
12Bの動作にもとずき移送されるが、このとき該気体
は、外周気体流路16A −16Bを通り、逆流冷却用
気体の流入口15A・15Bからハウジングの内部に流
入する逆流冷却用気体G15により温度の上昇を低く抑
えられながら逆流圧縮され、吐出気体G14として吐出
口14から外周気体流路16A・16Bに吐出される。
吐出気体G14は、冷却水路9を流れる冷却水W9によ
り充分に冷却された外周気体流路16A・16Bの外壁
に放熱するとともに、ハウジング11を適度な温度に保
温しつつ外周気体流路を流れ逆流冷却用気体の流入口1
5A・15Bにおいて、再びハウジングll内へ流入す
る逆流冷却用気体G15と、第2ポンプ区分の吸込口2
3へ流入する吸込気体G23とに分かれる。
咳吸込気体G23は、冷却水路9を流れる冷却水W9に
より充分に冷却された外周気体流路16A・16Bの外
壁に放熱するとともに、ハウジング11とハウジング2
1を適度な温度に保温しつつ外周気体流路16A・16
Bを流れ続け、第2ポンプ区分の吸込口23に到る。
第2ポンプ区分においては、第1図と第4図に示すよう
に、吸込気体023は、吸込口23から吸い込まれ、ロ
ータ22A、22Bの動作にもとすき移送されるが、こ
のとき該気体は、外周気体流路26A・26Bを通り逆
流冷却用気体の流入口25A・25Bか・らハウジング
21内部に流入する逆流冷却用気体G25により温度の
上昇を低く抑えられながら逆流圧縮され、吐出気体G2
4として吐出口24より外周気体流路26A・26Bに
吐出される。吐出気体G24は、冷却水路9を流れる冷
却水W9により充分に冷却された外周気体流路26A・
26Bの外壁に放熱するとともに、ハウジング21を適
度な温度に保温しつつ外周気体流路を流れ逆流冷却用気
体の流入口25A・25Bにおいて、再びハウジング2
1内へ流入する逆流冷却用気体G25と第3ポンプ区分
に流入する吸込気体G33とに分かれる。
該吸込気体G33は、冷却水路9を流れる冷却水W9に
より充分に冷却された外周気体流路26A・26Bの外
壁に放熱するとともに、ハウジング21とハウジング3
1を適度な温度に保温しつつ外周気体流路26A・26
Bを流れ続け、第3ポンプ区分の吸込口33に到る。
第3ポンプ区分においては、第1図と第5図に示すよう
に、吸込気体G33は、吸込口33から吸い込まれ、ロ
ータ32A、32Bの動作にもとすき移送されるが、こ
のとき該気体は、外周気体流路36A・36Bを通り逆
流冷却用気体の流入口35A・35Bからハウジング3
1内部に流入する逆流冷却用気体G35により温度の上
昇を低く抑えられながら逆流圧縮され、吐出気体G34
として吐出口34より吐出される。吐出気体G34は、
吐出口34において、逆流冷却用気体G35とポンプの
吐出口82よりポンプ外へ吐出されるポンプの吐出気体
G82とに分かれる。逆流冷却用気体G35は、冷却水
路9を流れる冷却水W9により充分に冷却された外周気
体流路36A・36Bの外壁に放熱するとともに、ハウ
ジング31を適度な温度に保温しつつ外周気体流路36
A・36Bを流れ、再び逆流冷却用気体の流入口より3
5A・35Bハウジング31内へ流入する。
このように、本発明による逆流冷却式多段ルーツ形真空
ポンプにおいては、各ポンプ区分の吸込口から、ハウジ
ング内部へ吸い込まれた気体は、ロータの動作にもとづ
き移送されるが、このとき該気体は、外周気体流路を通
り逆流冷却用気体の流入口からハウジング内部に流入す
る逆流冷却用気体により、温度の上昇を低く抑えられな
がら逆流圧縮され、吐出気体として吐出口より外周気体
流路に吐出される。該吐出気体は、冷却水路を流れる冷
却水により充分に冷却された外周気体流路の外壁に放熱
するとともに、ハウジングを適度な温度に保温しつつ外
周気体流路を流れ、逆流冷却用気体の流入口において、
再びハウジング内部へ流入する逆流冷却用気体と次段の
ポンプ区分に流入する吸込気体とに分かれる。
該吸込気体は、冷却水路を流れる冷却水により充分に冷
却された外周気体流路の外壁に放熱するとともに、ハウ
ジングを適度な温度に保温しつつ外周気体流路を流れ続
け、次段のポンプ区分の吸込口に到る。以上の作用が各
ポンプ区分において順次行なわれる。
以上はポンプ区分3段の場合について記述したが、3段
に限らず、4段以上にすることができる。
なお4段以上の場合においても初段は第3図の構成、最
終段は第5図の構成をとることになる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、高圧縮比状態で運転され、運転時の温
度が比較的高温となる逆流冷却式多段ルーツ形真空ポン
プにおける逆流冷却が適切に行われる。また本発明によ
れば、逆流冷却用気体は、各ポンプ区分の吸込圧力と吐
出圧力の圧力差により充分な流量が確保され、逆流冷却
用気体の流入口・ハウジング内部・吐出口・外周気体流
路と順次流れる循環流となりハウジング内部における圧
縮による発熱と外周気体流路における放熱とを繰り返す
サイクルが形成され、常に、ハウジング内部における圧
縮熱がハウジングの外部に連続的に搬出され、ハウジン
グは適度な温度に保温され、それによりポンプ運転時の
ハウジング内部のロータの温度とハウジングの温度との
関係が適切に保たれる。また、次段のポンプ区分の吸込
口に流入する気体は、冷却水路を流れる冷却水により充
分に冷却された外周気体流路の外壁とハウジングとの間
の外周気体流路を流れることにより外周気体流路の外壁
に放熱し、ハウジングの冷却水による直接冷却が防止さ
れ、ハウジングが適度な温度に保温され、それによって
また、ハウジング内部のロータの温度とハウジングの温
度との関係が適切に保たれる。
以上の作用が各ポンプ区分において順次行なわれ、特別
な外部冷却器を使用せず、ポンプが過熱することのない
温度に冷却され、ポンプ運転時のハウジングと、ハウジ
ング内部のロータの温度関係が適切に保たれ、ハウジン
グの熱膨張量がロータの熱膨張量に比較して著しく小さ
くなることが防止され、ハウジングとロータの接触を引
き起こすことなしに、ハウジングとロータ間の隙間をよ
り微少に設定することが可能となり、この隙間を通して
、漏れる気体の量を減少せしめ、逆流冷却式多段ルーツ
形真空ポンプとしての性能が向上する。
また、本発明によれば、従来ポンプの外部に設けられて
いた冷却器と、外部配管としてなされていた各ポンプ区
分の吐出口と次段のポンプ区分の吸込口を連結する連結
管と、この連結管から分岐し、前段側のポンプ区分へ逆
流冷却用気体を導く逆流管路が不要であり、ポンプの小
型化が可能となり、外部冷却器及び外部配管の製作費が
不要であり、ポンプ製作費の大幅な低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例として逆流冷却式3段ルー
ツ形真空ポンプの構造図、第2図は、第1図に示される
ポンプの■−■断面図であり、第3図は、m−m断面図
、第4図は、IV−It/断面図、第5図は、V−V断
面図であり、第6図は、従来のルーツ形真空ポンプの一
実施例、第7図は、従来の逆流冷却式多段ルーツ形真空
ポンプ−実施例として3段ルーツ形真空ポンプの概要図
を示したものである。 (符号の説明) l・・・第1ポンプ区分、   11・・・ハウジング
、12A・12B・・・ロータ、   13・・・吸込
口、14・・・吐出口、 15A・15B・・・逆流冷却用気体の流入口、16A
・16B・・・第1、第2ポンプ区分間の外周気体流路
、 2・・・第2ポンプ区分、  21・・・ハウジング、
22A・22B・・・ロータ、   23・・・吸込口
、24・・・吐出口、 25A・25B・・・逆流冷却用気体の流入口、26A
・26B・・・第2、第3ポンプ区分間の外周気体流路
、 3・・・第3ポンプ区分、  31・・・ハウジング、
32A・32B・・・ロータ、   33・・・吸込口
、34・・・吐出口、 35A・35B・・・逆流冷却用気体の流入口、36A
・36B・・・第3ポンプ区分の吐出口と逆流冷却用気
体の流入口間の外周気体流路、 4・・・第1、第2ポンプ区分間の仕切壁、5・・・第
2、第3ポンプ区分間の仕切壁、71・・・第1シヤフ
ト、  72・・・第2シヤフト、73・・・タイミン
グギヤセット、 74・・・軸受機構、    75・・・軸封機構、8
1・・・ポンプの吸込口、 82・・・ポンプの吐出口
、9・・・冷却水路、      91・・・冷却水入
口、92・・・冷却水、 G13・・・第1ポンプ区分の吸込気体、G14・・・
第1ポンプ区分の吐出気体、G15・・・第1ポンプ区
分へ流入する逆流冷却用気体、G23・・・第2ポンプ
区分の吸込気体、G24・・・第2ポンプ区分の吐出気
体、G25・・・第2ポンプ区分へ流入する逆流冷却用
気体、G33・・・第3ポンプ区分の吸込気体、G34
・・・第3ポンプ区分の吐出気体、035・・・第3ポ
ンプ区分へ流入する逆流冷却用気体、G81・・・ポン
プの吸込気体、 G82・・・ポンプの吐出気体、 101・・・ハウジング、102・・・ロータ、111
・・・吸込口、     112・・・吐出口、103
A・103B・・・冷却水用ジャケット、113A・1
13B・・・冷却水入口、123A・123B・・・冷
却水出口、G111・・・吸込気体、   G112・
・・吐出気体、W9・・・冷却水、     W2O3
・・・冷却水、201・・・第1ポンプ区分、 213・・・吸込口、     214・・・吐出口、
231.232,233・・・連結管路、234 、2
35・・・逆流管路、236・・・冷却器、 204・・・第2ポンプ区分、 243・・・吸込口、     244・・・吐出口、
261 、262 、263・・・連結管路、264 
、265・・・逆流管路、266・・・冷却器、 207・・・第3ポンプ区分、 273・・・吸込口、     274・・・吐出口、
281.282・・・吐出管路。 第 図 第 図 第 図 第6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ルーツ形真空ポンプが複数のポンプ区分により形成され
    、各ポンプに共通の2本の軸が設けられ、これらの軸に
    支承されるロータが設けられ、各ポンプ区分を構成しロ
    ータを内蔵するハウジングには、吸込口、吐出口が設け
    られ、該ハウジングの外周部には該ハウジングに隣接す
    る外周気体流路および該外周気体流路の外側の冷却水を
    流すための冷却水路が設けられ、 該吸込口から該ハウジングに流入し該吐出口を通って排
    出される気体が該外周気体流路へ導びかれて冷却され、
    該冷却された気体の少くとも一部が該ハウジングへ返還
    され、 最終段のポンプ区分を除くポンプ区分においてはハウジ
    ングへ返還されない該冷却された気体の残部が該外周気
    体流路を通って次段のポンプ区分の吸込口へ導びかれる
    ようになっている、 ことを特徴とする冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ル
    ーツ形真空ポンプ。
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