JPH0278783A - スクリユー真空ポンプ - Google Patents

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、スクリュー真空ポンプに係り、特に大気圧か
ら連続的に排気可能な高性能粗引き真空ポンプに好適な
スクリュー真空ポンプに関するものである。

（従来の技術〕 従来のスクリュー圧縮機は、例えば、気体機械ハンドブ
ック、へ田圭三編、１９６９年、　Ｐ５１６に記載のよ
うに、吐出ポートに接続する瞬間における歯溝空間の圧
力が吐出圧力と等しくなるような位置に吐出ポートを設
けている。

また、圧縮機においては容積変化のない動作室は不用で
あるため、通常、雄ロータの両端面において対応する歯
形の角度差、すなわち全巻角ｒには２００〜３００度に
形成されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスクリュー圧縮機は、何も変更することなく真空
ポンプとして運転することが可能である。

真空ポンプとして運転する場合は、吸入圧力が時に刻々
と変化するため、省エネルギーの点から、大気圧近傍で
の固有圧力比π１は１に近いほど良く、到達圧力でのπ
量は無限に大きいほどよい。

ここで、固有圧力比π亀とは、 ａ ｚ Ｐ工：吸入圧力 Ｐ２：吐出ポートに接続する瞬間における歯溝空間圧力 である。

実用上は、到達圧力においての固有圧力比π１は２０〜
３０が限界であろう。

第５図は、従来の圧縮機用スクリューロータの歯溝の展
開図である。第５図（ａ）は展開図、第５図（ｂ）は、
雄、雌ロータの噛み合いを示す。

図においてｍは雄ロータ、ｆは雌ロータを示す記号であ
る。

第５図に示すものでは、雄ロータ５枚、雌ロータ６枚の
歯数を有し、雄ロータの全巻数ｔＰＭが２５０度のもの
である６図において、二点鎖線は吸入ポート１４の位置
、−点鎖線は吐出ポート１５の位置を表わし、ハツチン
グで示したロータ歯溝は吐出ポートで大気に接続してい
る。

到達圧力を低くするには、歯溝空間が大気圧となる位置
、すなおち吐出ポート位置を吸入ポートから離すことが
、ロータ噛合いから吸入側への漏れの影響を少なくする
ので有効な手段となる。換言すれば、固有圧力比π量を
大きくすることが到達圧力を低くすることに結び付く。

一方、ポンプの軸動力の面から見ると、固有圧力比π、
が大きなものは大気圧近傍での軸動力が大きくなるため
、連続排気を行うには実用上吸入圧力の制限を受ける。

逆に、軸動力を小さくした吐出ポートにおいては到達圧
力が著しく悪くなる。

このように、従来の圧縮機用スクリューロータを単に転
用したスクリュー真空ポンプにおいては。

到達圧力、軸動力の点で相反する利害が生じた。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、到達圧力を悪化することなく軸動力を
吸入圧力に無関係に一定となし、大気から連続的に排気
できるスクリュー真空ポンプを提供することを、その目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るスクリュー真
空ポンプの構成は、一方に吸入ポート、他方に吐出ポー
トを有するケーシング内に、互いに噛み合う雄、雌一対
のスクリューロータを組み込んでなるスクリュー真空ポ
ンプにおいて、雄ロータの全巻角ＴＭが、雄ロータの歯
数をＺＭとして、 ２Ｍ 以上であり、かつ、前記スクリューロータと前記ケーシ
ングとで形成される容積の最大吸入容積Ｖｌと、吐出ポ
ートが開く瞬間における歯溝空間容積Ｖｓとの比、すな
わち固有容積比がＶユ であるようにしたものである。

〔作用〕

上記技術的手段の働きを第４図ないし第６図を参照して
説明する。

第４図は、後述する第１図のスクリュー真空ポンプの雄
、雌ロータの歯溝の展開図で、第４図（ａ）は展開図、
第４図（ｂ）は、雄、雌ロータの噛み合いを示す、第６
図は、一般的なスクリュー真空ポンプの理論上のＰ−ｖ
線図である。

第４図は、本発明の一実施例に係るスクリュー真空ポン
プのスクリューロータ歯溝の展開図と吸入ポート位置（
二点鎖線）、吐出ポート位Ｉｆ　（−点鎖線）とを示す
、雄ロータの歯数は５枚、雌ロータの歯数は６枚で、雄
ロータの全巻角は７５０′である。

吸入側を締切ったとき、吐出ポート１５で大気に接続し
ているロータ歯溝は大気圧となるが、以下後続の歯溝は
真空となる。各歯溝の圧力は吸入側へ向かうに従い低く
なる６図から明らかなように到達圧力を低くするには全
巻角を大きくすることが最も有効な手段となる。特に真
空ポンプにおいては、ロータの噛合い箇所が２箇所以上
あることが、ロータ噛合いからの漏れを減少させ、到達
圧力を低くさせる。これを雄ロータの全巻角Ｉ４ 以上となる。すなわち、ロータ歯溝容積変化のない、移
送行程が吸入行程と圧縮行程の間に存在することを意味
する。移送行程は圧縮機用ロータでは不用のもので、ス
クリュー真空ポンプの到達圧力を低くするために、初め
て必要となったものである。

スクリュー真空ポンプの圧縮過程を断熱圧縮とするとポ
ンプのＰ−ｖ線図第６図のようになる。

第６図において、Ｐｒ、Ｖｚは吸入圧力と吸入容積、Ｐ
’ｘ、Ｖｚは、ロータ歯溝が吐出ポートで大気に接続し
たときの圧力と容積、Ｐ＆は大気圧、Ｋは断熱指数を表
わす。

ポンプの消費動力りは、次式から求めることができる。

πＩＫ Ｐヱ 上式において、吸入圧力ＰＩに関係なく動力を一定にす
るには右辺の第１項が零であればよく。

には単原子気体では１．６６．２Ｍ子気体では１．４０
．３ｇ子以上の多原子気体では１．３３となる。

したがって、固有圧力比π家は３．１６〜３．５８とな
る。

また、固有容積比が と Ｖｚ　　　に Ｖ　Ｓ　＝　−＝　　π　五 Ｖｚ では２．１６〜２．３７となる。

実機では、第６図に示したような理想的なＰ　−■線図
は得ることができないが、固定容積比をｖ、＝２〜２．
５にすることによって、ポンプの動力を吸入圧力に無関
係に一定にすることができ、最小のモータ容量で大気か
ら連続的に排気を行うことができる。

第５図に示した雄ロータの全巻角が２００〜３００度の
圧縮機用ロータでも、固有容積比ｖ１を２〜２．５　に
することで、ポンプの動力は吸入圧力に無関係に一定に
することは可能であるが、全巻角が２００〜３００度の
ロータでは、ロータの噛合い箇所が１箇所のため、ロー
タの噛合いからの漏れの影響が大きく、固有容積比ｖｔ
　が２〜２．５　と小さいと到達圧力が著しく悪くなる
。しかし１本発明のようにロータの噛合い箇所が２ケ所
以上になると、固有容積比Ｖｉが到達圧力に及ぼす影響
がほとんどなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図および第
７図、第８図を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るスクリュー真空ポン
プの縦断面図、第２図は、第１図の■−■矢視断面図、
第３図は、第１図のｌｌｌ−［矢視断面図である。

図において、１は主ケーシング、２は吐出側ケーシング
、３はエンドカバで、これらでケーシングを構成してい
る。４は雄ロータ、５は雌ロータを示し、互いに噛合う
雄、雌一対のスクリューロータは、主ケーシング１と吐
出側ケーシング２との間に作動室６を形成している。主
ケーシング１には作動室６に連通ずる吸入ボート１４が
形成されており、吐出側ケーシング２には作動室６に連
通する吐出ポート１５が形成されている。

雄ロータ４．雌ロータ５は、吸入側、吐出側の各ロータ
軸をそれぞれ転がり軸受７，８で支持され、吐出側ロー
タ軸に取付けた雄タイミングギヤ９、雌タイミングギヤ
１０で微少間隙を保持して互いに噛み合っている。１１
は、軸封手段に係る軸封部を示し、前記転がり軸受７，
８、タイミングギヤ９，１０などに供給した潤滑油が１
作動室６側へ漏れ込まないようにシールを行うものであ
る。

１２は、ロータ軸端に取付けた油掻き用のスリンガで、
このスリンガには、主ケーシング１の一部とエンドカバ
３とで形成された油溜り１３の潤滑油を跳ね飛ばして転
がり軸受７に供給するものである。

第４図は、第３図の主ケーシング１の雄、雌のボア交線
ｍｘ、ｆｘを中心としたロータ歯溝の展開図である。

第４図において、二点鎖線が吸入ボート１４゜−点鎖線
が吐出ボート１５の仮想位置を表わす。

雄ロータ４の全巻角は７５０度、雌ロータの全巻数は６
２５度、固有容積比ｖ唖は２・３である。

このように構成されたスクリュー真空ポンプの動作につ
いて次に説明する。

スクリュー真空ポンプが外部駆動機構によって駆動され
ると、雄、雌ロータ４，５の回転にともない、吸入ボー
ト１４を介して作動室６内にガスを吸い込み、ガスの移
送と圧縮を行ったのち、吐出ボート１５からガスを排出
する。

第７図は、第１図のスクリュー真空ポンプの雄ロータ回
転角αＨとロータの歯溝容積■との関係を示した線図で
、歯溝容積が一定な移送行程をもつことを示している。

第８図は、第１図のスクリュー真空ポンプの吸入側に空
気が充満しているチャンバを取付け、ポンプで真空引き
したときの吸入圧力Ｐｓと軸動力りとの関係を示した線
図で、軸動力りは吸入圧力Ｐｓに無関係に一定となる。

本実施例によれば、ポンプの軸動力りが吸入圧力Ｐｓに
影響されないため、大気圧から連続的に排気したときの
駆動モータ容量を最小にすることができるとともに、排
気景が零のときの吸入圧力、すなわち到達圧力も十分に
低くする効果がある。

〔発明の効果〕 以上述べたように１本発明によれば、到達圧力を悪化す
ることなく軸動力を吸入圧力に無関係に一定となし、大
気から連続的に排気可能のスクリュー真空ポンプを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るスクリュー真空ポン
プの縦断面図、第２図は、第１図の■−■矢視断面図、
第３図は、第１図のｎｔ−ｍ矢視断面図、第４図は、第
１図のスクリュー真空ポンプの雄、雌ロータの歯溝の展
開図、第５図は、従来の圧縮機用スクリューロータの歯
溝の展開図、第６図は、一般的なスクリュー真空ポンプ
の理論上のＰ−ｖ線図、第７図は、第１図のスクリュー
真空ポンプの雄ロータの回転角と歯溝容積との関係を示
した線図、第８図は、同じく吸入圧力と軸動力との関係
を示した線図である。 １・・・主ケーシング、２・・・吐出側ケーシング、４
・・・雄ロータ、５・・・雌ロータ、１４・・・吸入ボ
ート。 ｊ′）１ イッ′ 早２　図 ５・・・４０−！ 草　汀 第４．凹 ′ｊＪ　５　圀 （α） （ｂ） 第７．７ ％　　　　　　　　Ｖ＋ ■：奪槓 第　Ｔ閉 Ｚ／、Ｉ：雄ロータｌ転角 第　８　［！］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方に吸入ポート、他方に吐出ポートを有するケー
   シング内に、互いに噛み合う雄、雌一対のスクリューロ
   ータを組み込んでなるスクリュー真空ポンプにおいて、 雄ロータの全巻角ψ＿Ｍが、雄ロータの歯数をＺ＿Ｍと
   して、 ψ＿Ｍ＝２π＋２π／Ｚ＿Ｍ 以上であり、 かつ、前記スクリューロータと前記ケーシングとで形成
   される容積の最大吸入容積Ｖ＿１と、吐出ポートが開く
   瞬間における歯溝空間容積Ｖ＿２との比、すなわち固有
   容積比が ｖ＿１＝Ｖ＿１／Ｖ＿２＝２〜２．５ であることを特徴とするスクリュー真空ポンプ。