JPH0346680B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高真空を得るための油拡散ポンプに
関するものである。

（従来の技術） 一般に、蒸気噴射ポンプと呼ばれるものが知ら
れている。

このものは、蒸気圧の低い真空用ポンプ油を加
熱して蒸気を発生させ、その蒸気を排気すべき圧
力の低い気体中に超高速で噴出し、その運動エネ
ルギーによつて吸入混合の気体を圧縮して高真空
を得るものである。

そして、これらのうち吸入気流が分子領域にあ
るときに能率の良いものは拡散ポンプと呼ばれて
いる。

油の蒸気を利用した油拡散ポンプには従来か
ら、第８，９図に示すような縦型のものと、ヒツ
クマン型ポンプによつて代表されるような横型の
ものとがある。

第８図において、ポンプA′内にはジエツト管
本体B′が配設されており、このジエツト管本体
B′は３層の蒸気導管Ｂ１′，Ｂ２′，Ｂ３′から成
つている。

C′はボイラー部であり、油O′が入つている。

その他、３１は吸気管であり、３２は補助ポン
プＰに連設する排気管、３３，３４はウオーター
ジヤケツト、３５はヒーターである。

第９図は、２層の蒸気導管Ｂ１′，Ｂ２′から成
るジエツト管本体B′を有するものの要部を示し
ており、その他の部分は第８図のものと同様であ
る。

先ず、排気管３２に連設した補助ポンプＰによ
り、ポンプA′及び吸気管３１の前方に装置され
た図示しないポンプ内の被真空気体をある程度
（例えば10−3Torr程度）まで真空にする。次に、
ボイラー部C′のヒーター３５に通電し、このポン
プA′中で油O′を加熱蒸発させる。

そうすると、この加熱蒸発させた蒸気噴流はポ
ンプA′中に配設したジエツト管本体B′の各蒸気
導管Ｂ１′，Ｂ２′Ｂ３〔第９図のものにあつては
各蒸気導管Ｂ１′，Ｂ２′（以下同じ）〕のそれぞ
れの上端から傘部３６，３７，３８〔第９図のも
のにあつては傘部３６，３７（以下同じ）〕を介
してテーパー状に下方に噴出する。

そうすると、被真空気体の気体分子がテーパー
状にポンプ壁に向かつて間断なく噴射する蒸気流
に巻き込まれて排気管３２に運ばれ、ポンプ作用
が強力に繰り返されるものである。

（発明が解決しようとする課題） ボイラー部C′で加熱すると、沸騰し蒸気化した
油O′がジエツト管本体B′の各蒸気導管Ｂ１′，Ｂ
２′Ｂ３′内を上昇するが、蒸気導管の途中で油
O′が液化したりあるいはまた、導管の上部で液
化するなど導管内を上に向かつて噴射する蒸気通
路は、還流する液化油の通路でもある。即ち、蒸
気の噴射力を減退させずに、降下する油をスムー
ズに還流させる問題点が、従来の拡散ポンプには
あつた。この液化した油O′は蒸気導管B′内を断
続的に閉塞させる問題点となつている。つまり、
上部ジエツトの噴射力が弱くなり、下部ジエツト
の噴射力が強力であつても気体分子を逆流させる
欠陥になつている。従つて、上部ジエツトの噴射
力が強力であることが油拡散ポンプの条件といえ
る。また、ポンプA′の上部が脱着可能な蓋体
D′で形成されたものにおいては、ボルトナツト
３９等を用いて蓋体D′を圧着するようになつて
おり、ガスケツトやオーリング等を使用してはい
るものの、高真空に耐えられず、この部分からリ
ークするという問題もあり、さらには、ガスリー
クに対処する機械的な強固な締め付けが必要であ
る等の問題もある。

これらは、何れもポンプ効率の妨げとなり、高
真空度値を得るのに長時間を要し、同時にまた目
的とする高真空度値を得られない欠点が生じる。

本発明は、以上の課題を解決し、効率のよい油
拡散ポンプを提供ものである。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために本発明では、先ず
液化した油が蒸気導管内を断続的に閉塞するのを
防止する手段として、排気管に連設した補助ポン
プによりある程度まで真空にしたポンプ中で油を
加熱蒸発させると共に該加熱蒸発させた蒸気噴流
を前記ポンプ中に配設したジエツト管本体を構成
する蒸気導管の上端から傘部を介してテーパー状
に下方に噴出させ、被真空気体の気体分子をポン
プ作用を活発にして前記排気管に運んでいく作用
を行うものにおいて、前記蒸気導管の一部に該蒸
気導管内で液化した油を一時的に待避させる中空
算盤玉形状の膨大部を形成するようにして油拡散
ポンプを構成した。

また、ポンプの上部が脱着自在な蓋体で形成さ
れたものにおいては、その蓋体に雄型もしくは雌
型のテーパー面を形成すると共にこれと密着する
雌型もしくは雄型のテーパー面をポンプの上部に
形成し、これら両面のすり合わせにより密封する
ように構成した。

（作用） 以上のように構成された本発明油拡散ポンプに
あつては、ジエツト管本体を構成する蒸気導管内
で中空算盤玉形状の膨大部に一時的に待避した液
化油は、蒸気の噴射力とのバランスでポンプ稼働
中は常に一定量が滞留し、それ以外は蒸気導管の
内壁を伝わつてフイルム状に降下する。

また、ポンプの上部が脱着自在な蓋体で形成さ
れたものにおいては、蓋体に形成した雄型もしく
は雌型のテーパー面とポンプに形成した雌型もし
くは雄型のテーパー面とを密着させ、真空用接着
剤を介して常温で密閉されることになる。

すなわち、本発明の最大のポイントは、真空気
体を、上段テーパー状蒸気噴射膜に巻き込み、ポ
ンプ機構を経て、更に下段テーパー状蒸気噴射膜
に捕足してポンプ機構から真空気体の排気通路に
至らしめ、強力且つ高速に高真空をつくる事を特
長とした油拡散ポンプである。即ち、上段テーパ
ー状蒸気噴射膜と、下段テーパー状蒸気噴射膜
は、高真空用油を加熱蒸発させて、蒸気導管の中
管と、蒸気導管の外管を上昇し、上段テーパー蒸
気噴射膜と下段テーパー蒸気噴射膜は、強力に噴
射してポンプ内壁に衝突していくが、これは高真
空油の適性範囲の上限温度で加熱していくとボイ
ラー内に異常な飛沫沸騰現象が生じ、ポンプ内を
変動の大きい圧力下に置くことになる。

この不安定な圧力は整流化させる方法と、蒸気
導管に中空算盤玉型の膨大部を設置して蒸気力を
高める方法を提案したが、これらの手段で上段テ
ーパー蒸気噴射膜と、下段テーパー蒸気噴射膜
は、何れも高圧に噴射するから、一旦ポンプ内に
巻き込まれた、気体分子は逆流しないから、補助
ポンプの排気作用により、勢いを増して排気効果
を増進するものである。この際、蒸気膜はポンプ
壁のウオータージヤケツトによつて冷却され瞬時
に液化し、下方に降下する。この蒸気膜の強力な
ポンプ活動が間断無く繰り返すから真空気体の気
体分子は、上段テーパー噴射膜のポンプ機構か
ら、下段テーパー噴射膜のポンプ機構へ移行、更
に真空気体の排気通路へと高速且つ強力に排気し
ていき、高真空を作る訳である。

ともあれ、従来品は、ポンプ内壁に積極的に上
下の蒸気膜を衝突させる配慮が無く、悪戯に補助
ポンプの排気作用に依存し、所謂、油拡散ポンプ
の原理とされる、蒸気流が気体分子の下から上へ
の拡散を押さえ、上から下への拡散は、それ程妨
害しないという前提の一般的なポンプが市販され
ている実情である。本発明は、上段テーパー状蒸
気噴射膜と下段テーパー状蒸気噴射膜をポンプ機
構のポイントに据えて、ジエツト管本体と結合さ
せ、高真空を高速且つ強力に作る油拡散ポンプを
開発したものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。

第１図において、Ａはポンプであり、Ｂはこの
ポンプＡ内に配設されたジエツト管本体、Ｃはポ
ンプＡの下部に形成されたボイラー部であり、油
拡散ポンプ用に使用される油Ｏが入つている（実
施例では油ＯにライオンＳ（商標名）を使用）。Ｄ
は、ポンプＡの上部に対して、脱着自在な蓋体で
あり、この蓋体Ｄに形成された雌型のテーパー面
Ｄ１と、ポンプＡの上部に形成された雄型のテー
パー面Ａ１とをフイルム状に塗布した真空用接着
剤を介してすり合わせ、ポンプＡを密封するよう
になつている。なお、この真空用接着剤はドライ
ヤーなどで60〜70℃程度に加熱して容易に軟化さ
せることができる。

１は、吸気管であり、その前方に装置された図
示しないポンプ内の被真空気体分子がここからポ
ンプＡ内に浸入するようになつている。

２は、補助ポンプＰに連設する排気管であり、
ポンプＡに対して若干斜め上方に向かうように接
続されている。

３は、ポンプＡの内壁を冷却するウオータージ
ヤケツトであり、４はその送水口、５はその排水
口である。

実施例のジエツト管本体Ｂは、２層の蒸気導管
Ｂ１，Ｂ２から成つており、これら蒸気導管Ｂ
１，Ｂ２それぞれの上端には蒸気導管の一部を、
中空算盤玉形状に広げるようにして形成した膨大
部６，７がある。なお、第８図において示した従
来例のごとく、ジエツト管本体が三層の蒸気導管
で構成されるものとすることも可能である。

蒸気導管Ｂ１の上端は多数設けられた円孔８に
よつて蒸気が通過できるようになつており、蒸気
導管Ｂ２の上端は開口部９によつて蒸気が通過で
きるようになつている。また、蒸気導管Ｂ２には
排気管２に向かう噴出孔１０が設けられている。
そして、これら蒸気導管Ｂ１，Ｂ２はいくつかの
支持部材１１によつて一体的になつている。

蒸気導管Ｂ１，Ｂ２の上方には、傘部１２，１
３がそれぞれ設けられており、後述するように油
Ｏの噴出蒸気は傘部１２，１３のジエツト機構か
らテーパー状に下方に向けて噴射するようになつ
ている。

膨大部６，７の上部外面６′，７′が傘部１２，
１３と平行なテーパー形状に形成されており、実
施例では頂角が110゜程度のテーパー形状になつて
いる。また、下辺の頂角は110〜120゜程度になつ
ている。

そして、以上のようなジエツト管本体Ｂは、そ
の下端をポンプＡに形成された段部１４に係止さ
せるとともに、その上端を蓋体Ｄに形成された凹
所１５にスプリング１６を介して嵌入することに
より弾力的に支持されている。

ボイラー部Ｃは、ポンプＡの下部にバンドヒー
ター１７を捲装したものであり、このバンドヒー
ター１７に適当な電流を通電して油Ｏを加熱す
る。

ポンプＡの外壁からは、このボイラー部Ｃ内に
入り込む差込み管１８が設けられており、この差
込み管１８に温度センサーを挿入し、油Ｏの温度
を測定できるようになつている。

なお、実施例では、ポンプＡ，ジエツト管本体
Ｂ及びボイラー部Ｃを全てガラス製とし、外部か
ら視覚を通じた観察が容易に行えるようにすると
共に、ガスリークの防止を図つている。

次に、以上のように構成した本発明油拡散ポン
プの作用について説明する。

先ず、排気管２に連設した補助ポンプＰを稼動
してポンプＡ及び吸気管１の前方に装置された図
示しないポンプ内の被真空気体をある程度（例え
ば10−3Torr程度）まで真空にする。

次に、ボイラー部Ｃのヒーター１７に通電し、
このポンプＡ中で油Ｏを加熱蒸発させる。

そうすると、この加熱蒸発させた蒸気噴流はジ
エツト管本体Ｂの各蒸気導管Ｂ１，Ｂ２内をそれ
ぞれ上昇し、傘部１２，１３と膨大部６，７の上
面部６′，７′との間を通つて、テーパー状に蒸気
膜を作り、勢い良く噴出すると共に、噴出孔１０
から排気管２に向かつて噴出する。こうして、傘
部のジエツト機構からテーパー状に噴射し、ポン
プＡの壁に衝突し液化する。なお、間断なく噴射
する蒸気膜は、明確には目視はできない。

そうすると、吸気管１の前方に装置された図示
しないポンプ中の被真空気体の気体分子は、上
部、下部の強力なジエツト噴射膜に巻き込まれて
排気管２に運ばれる。ポンプ作用が行われるので
ある。

ボイラー部Ｃで加熱され、沸騰・蒸気化した油
Ｏはジエツト管本体Ｂの各蒸気導管Ｂ１，Ｂ２内
を上昇し、途中、この蒸気管内壁で液化現象が起
こる。

そして、蒸気導管Ｂ１，Ｂ２内それぞれにおい
てこの液化した油Ｏは膨大部６，７に一時的に待
避した液化油は蒸気の噴射力とのバランスでポン
プ稼働中は常に一定量が滞留し、それ以外は蒸気
導管の内壁を伝わつてフイルム状に降下する。

また、各蒸気導管Ｂ１，Ｂ２の上端から噴出し
た油Ｏの蒸気噴流は、ウオータージヤケツト３に
よつて冷却されてポンプＡの内壁に当たつて液化
しボイラー部Ｃに還元され再び加熱蒸発を繰り返
す。

蓋体Ｄは、テーパー面Ｄ１と、ポンプＡの上部
に形成されたテーパー面Ａ１とが接着剤を介在さ
せて密着し、ポンプＡ内は強力に密閉される。ボ
イラー部Ｃ内の油Ｏの温度は、差込み管１８に挿
入した図示しない温度センサーで常に検知し、バ
ンドヒーター１７に通電する電圧値を管理するこ
とにより適温に保つことができる。なお、実施例
では使用した油拡散ポンプ用油にあわせ、240〜
245℃に制御した。

第７図は、本発明油拡散ポンプと従来品とを比
較テストした結果を表しており、本発明油拡散ポ
ンプが従来品よりも高真空度値を得るのに要する
時間が非常に短く、また最終的に得られる高真空
度値そのものも高いものであることを顕著に示し
ている。

なお、実施例では、ポンプＡの内径を56mm、
蒸気導管Ｂ１の上部内径を10〜12mm，蒸気導管
Ｂ２の内径を36mm、膨大部６，７と傘部１２，
１３との間隔を約5mmとし、それぞれの肉厚を
2mmとした。

また、ポンプＡ等の洗浄、油Ｏの補充・交換な
どは、テーパー面Ａ１とテーパー面Ｄ１との間に
塗布された接着剤をドライヤー等で加熱融解し、
蓋体Ｄを取り外すことができるが、蓋体Ｄは、目
標とする真空度の値に合わせて種々のものを用意
すると便利である。

第４図は、空冷の蓋体Ｄを表すものである。

第５図は、水冷の蓋体Ｄを表すものであり、２
１は冷却水の送水口、２２はその排水口である。
また、ウオータージヤケツト３の冷却水を兼用す
ることもできる。

第６図は、蓋体Ｄに、冷却手段を充填できる凹
部２３を形成したものであり、冷却手段としては
液体窒素等が使用できる。

（発明の効果） 以上何れにしても、本発明油拡散ポンプによれ
ば、蒸気導管内で液化した油が中空算盤玉形状の
膨大部に一時的に待避し、ある程度の量が溜ると
自重で管壁面を伝つてフイルム状にスムーズに流
れ落ちることになる。そして、特にジエツト管本
体を構成するうちの蒸気導管内において、液化し
て逆流する油と、上昇する噴射蒸気の衝突が回避
されるから、従来のように蒸気導管内を断続的に
閉塞することがない。

そして、膨大部を蒸気導管の上端に設け、その
外面を上記傘部に平行なテーパー形状に形成した
ことにより、両者の〓間からテーパー状に噴出さ
れる蒸気噴流の強力な膜層を作り上げ、上部、下
部のジエツト機構が相互に気体分子の逆流を押
え、排気管に運ぶから高速に高真空を得られるよ
うになる。

また、蓋体とポンプとに形成したテーパー面の
すり合わせにより、ポンプ内が強力に密閉される
ことになるので、従来のように高真空に耐えられ
ず、リークするという問題がない。しかして、簡
単な構造で従来よりも短時間で高真空度値を得る
ことができ、またより高い真空度を得ることがで
きる、効率のよい油拡散ポンプを提供するという
特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明油拡散ポンプの縦断面図、第２
図はポンプの縦断面図、第３図はジエツト管本体
の縦断面図、第４〜６図は空冷及び水冷の蓋体及
び冷却手段を充填可能な蓋体の縦断面図、第７図
は本発明油拡散ポンプと従来品との比較テストの
結果を表すグラフ、第８図は従来技術にかかる油
拡散ポンプの縦断面図、第９図は同要部断面図で
ある。 Ａ…ポンプ、Ｂ…ジエツト管本体、Ｂ１…蒸気
導管、Ｂ２…蒸気導管、Ｃ…ボイラー部、Ｄ…蓋
体、Ｏ…油、Ｐ…補助ポンプ、１…吸気管、２…
排気管、３…ウオータージヤケツト、４，２１…
送水口、５，２２…排水口、６，７…膨大部、８
…円孔、９…開口部９、１０…噴出孔、１１…支
持部材、１２，１３…傘部、１４…段部、１５…
凹所、１６…スプリング、１７…バンドヒータ
ー、１８…差込み管、２３…凹部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気管に連設した補助ポンプによりある程度
   まで真空にしたポンプ中で油を加熱蒸発させると
   共に該加熱蒸発させた蒸気噴流を前記ポンプ中に
   配設したジエツト管本体を構成する蒸気導管の上
   端から傘部を介して下方にテーパー状に噴出さ
   せ、被真空気体の気体分子を前記排気管に運んで
   ポンプ作用を行うものにおいて、前記蒸気導管の
   一部に該蒸気導管内で液化した油を一時的に待避
   させる中空算盤玉形状の膨大部を形成したことを
   特徴とする油拡散ポンプ。 ２ 上記ジエツト管本体を二層以上の蒸気導管で
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の油拡
   散ポンプ。 ３ 上記膨大部は、上記二層以上の蒸気導管うち
   の最も細い蒸気導管に形成されていることを特徴
   とする請求項２に記載の油拡散ポンプ。 ４ 上記膨大部は、上記二層以上の蒸気導管のそ
   れぞれに形成されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の油拡散ポンプ。 ５ 上記膨大部を蒸気導管の上端に設け、その外
   面上部を上記傘部に平行なテーパー形状に形成し
   たことを特徴とする請求項１乃至４に記載の油拡
   散ポンプ。 ６ 排気管に連設した補助ポンプによりある程度
   まで真空にしたポンプ中で油を加熱蒸発させると
   共に該加熱蒸発させた蒸気噴流を前記ポンプ中に
   配設したジエツト管本体を構成する蒸気導管の上
   端から傘部を介して下方に噴出させ、被真空気体
   の気体分子を前記排気管に運んでポンプ作用を行
   うものであつて、前記ポンプの上部が脱着自在な
   蓋体で形成されたものにおいて、該蓋体に雄型も
   しくは雌型のテーパー面を形成すると共にこれと
   密着する雌型もしくは雄型のテーパー面を前記ポ
   ンプの上部に形成し、これら両面のすり合わせに
   より密封するようにしたことを特徴とする油拡散
   ポンプ。 ７ 上記脱着自在な蓋体は、空冷のものである請
   求項６記載の油拡散ポンプ。 ８ 上記脱着自在な蓋体は、水冷のものである請
   求項６記載の油拡散ポンプ。 ９ 上記脱着自在な蓋体には、冷却手段を充填す
   る凹部が形成されている請求項６記載の油拡散ポ
   ンプ。