JPH0777184A - ２段式油回転真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 被排気容器への油蒸気の逆流やシリンダ内で
の油膜切れによる機械的焼き付きを防止し、かつ凝縮性
ガスを液化させない２段式油回転真空ポンプを提供する
こと。 ［構成］ 直列に接続された２段式油回転真空ポンプに
おいて、第１段のポンプ（高真空側）のシリンダ１２を
直接空冷し、第２段のポンプ（低真空側）のシリンダ２
２を間接油冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２段式油回転真空ポン
プ、特に冷却方法の改良された２段式油回転真空ポンプ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】油によって潤滑とシール
を保ちながらシリンダ内でロータを回転させて容積排気
を行ない、大気中へ放出し得る油回転真空ポンプは手軽
であり多用されているが、中でもポンプ２台を直列に接
続して２段式としたものは圧縮比が高く、到達真空度が
高いので各方面で常用されている。

【０００３】代表的な２段式油回転真空ポンプの横断面
図を図４に、縦断面図を図５に示した。図４に見られる
ように、容積の大きい第１段のポンプ１０と、容積の小
さい第２段のポンプ２０とが、前カバー２、中間板３、
後カバー４に挟まれ、主軸５を共通させて直列に接続さ
れ、ポンプケース２１の内部において殆ど油の中に浸漬
され配置されている。また、前カバー３から出る主軸５
には冷却ファン７が取り付けられており、この主軸５は
カップリング８を介してモータ９に連結されている。

【０００４】図５は第１段のポンプ１０の断面を示し、
概してはシリンダ１２と、その内部において偏心位置で
回転されるロータ１４とからなっている。ロータ１４は
内部のコイルスプリングによって２枚のベーン１５を逆
方向に突出させており、図５においてロータ１４を時計
方向に回転させた時に、コイルスプリングの力と遠心力
とによってベーン１５がシリンダ１２の内壁上を摺動し
て、吸気口１１から気体を吸入し、圧縮し、排気口１６
へ排出することによってポンプとして機能する。この排
気の原理は第２段のポンプ２０についても同様で、ポン
プ２０はベーン２５を有するロータ２４とシリンダ２２
とから構成されており、かつ第１段のポンプ１０の排気
口１６が第２段のポンプ２０の図示されていない吸気口
と接続されている。

【０００５】なお、ロータ１４の回転中は摺動部分の潤
滑とシールのためにポンプケース２１内の油が供給、循
環されるが、この油は油送りポンプ、すなわち、後カバ
ー４内を貫通する主軸５の後端に設けられており、この
主軸５を駆動軸とする図示しない小さい油送りポンプに
よって、図示しない経路を経て、第２段のポンプ２０の
シリンダ２２から中央板３を経て第１段のポンプ１０の
シリンダ１２へ送られる。

【０００６】以上は２段式油回転真空ポンプの代表例で
あるが、周知のように、油回転真空ポンプの到達圧力は
使用している油の蒸気圧によって定まり、ポンプの作動
中に油の温度が上昇すると到達圧力が上昇するので、油
の冷却、特に到達圧力と直接に関連するシリンダ内の油
の冷却、すなわちシリンダの冷却は極めて重要な意味を
持っており、そのためにも上述したように冷却ファンが
取り付けられている。

【０００７】シリンダの冷却という立場からみた、上述
の代表例の２段式油回転真空ポンプの組立て構造を第１
従来例として図２に示した。すなわちモータ９に接続さ
れている主軸５に冷却ファン７が取り付けられ、その主
軸５を共通させて第１段のポンプ１０、第２段のポンプ
２０が接続されており（ポンプ１０、２０としては図示
されていない）、それらのシリンダ１２、２２はケース
２１内において油ｏに殆ど浸漬するように配置されてい
る。またポンプケース２１の外周には多数のフィン２６
が設けられている。

【０００８】この第１従来例の作用を説明するに、モー
タ９が回転されると、主軸５に取り付けられた冷却ファ
ン７によって発生した風はポンプケース２１のフィン２
６に沿って矢印のように流れてポンプケース１２とその
内部に含まれる油を冷却し、その冷却された油によって
第１シリンダ１２、第２シリンダ２２が間接的に冷却さ
れる。

【０００９】この油による間接冷却は冷却効率が低いの
で、第１シリンダ１２、第２シリンダ２２は共に比較的
高温に保たれる。各シリンダ１２、２２の温度が高いと
いうことは、それらの内部に存在する潤滑、シールのた
めの油が蒸気圧の高い状態にあることを意味し、これに
よって到達圧力が制限される。特に第１シリンダ１２内
の油の蒸気圧の高いことは被排気容器への油蒸気の逆流
（いわゆるベーパーバック）を生じて被排気容器を汚染
するほか、第１シリンダ１２内は油送りポンプから最も
遠い位置にあって循環油量も少ないので、油膜切れを起
こし易く、時として第１段のポンプ１０の焼き付きを発
生するという問題がある。中でも被排気容器の汚染は純
度の高いことが要求される半導体の製造ラインに使用す
る場合には致命的な欠陥となる。

【００１０】これに対処するものとして、第２従来例の
直接空冷方式による２段式油回転真空ポンプがあり、そ
の組立て構造を図３に示した。モータ９に第１段のポン
プ１０、第２段のポンプ２０が共通の主軸５を直結させ
ており、その主軸５に冷却ファン７が取り付けられてい
ることは第１従来例と同様であるが、各段のポンプ１
０、２０を構成する第１シリンダ１２、第２シリンダ２
２は直接に大気と接しており、かつそれらの表面にはフ
ィン３３が設けられている。また、これらの全周は間隙
（大気）をあけて構造体としての側面パネル３４で覆わ
れている。そして側面パネル３４の一部に一体的に油タ
ンク３５が設けられており、ここに貯留される油ｏは油
送りポンプによって各シリンダ１２、２２へ供給循環さ
れる。

【００１１】第２従来例の作用を説明すれば、モータ９
の回転により冷却ファン７で発生する風が第１シリンダ
１２、第２シリンダ２２の表面と側面パネル３４との間
をフィン３３に沿い、矢印のように流れることによっ
て、各シリンダ１２、２２が直接に冷却される。

【００１２】このように直接的に空冷すると、第１シリ
ンダ１２、第２シリンダ２２は共に比較的低温に保た
れ、従って各シリンダ１２、２２内に存在する油は蒸気
圧が低い状態に保たれる。その点では第１従来例と異な
って、到達圧力が低くなるほか、ベーパーバック、潤滑
油の油膜切れも抑制されるのであるが、温度が低いため
に第１従来例では僅かであった凝縮性ガスの液化が大で
あるという欠点を持っている。すなわち、凝縮性ガス
（例えば水蒸気）が液化して油中に混入して来ると、到
達圧力や排気速度に代表されるポンプの排気性能が低下
し、油の潤滑性、防錆性も低下するので、短期間の中に
ポンプの分解整備が必要となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされたものであり、ベーパーバックや油膜切
れによる機械的焼き付きを防ぎ、かつ凝縮性ガスの液化
をも防ぐことの出来る２段式油回転真空ポンプを提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、高真空
側である第１段のポンプのシリンダを直接空冷し、低真
空側である第２段のポンプのシリンダを間接油冷するよ
うにしたことを特徴とする２段式油回転真空ポンプ、に
よって達成される。

【００１５】

【作用】被排気容器側、すなわち高真空側の第１段のポ
ンプのシリンダを直接空冷しているので低温に保たれ
て、ベーパーバックやシリンダの油膜切れを防ぐことが
出来、低真空側の第２段のポンプのシリンダを間接油冷
しているので高温に保たれて、凝縮性ガスの液化を防止
することが出来る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例による２段式油回転真
空ポンプについて、特にシリンダの冷却という立場か
ら、図面を参照して説明する。

【００１７】すなわち、図１は本発明の実施例による２
段式油回転真空ポンプの組立て構造を示す図である。第
１段のポンプ１０と第２段のポンプ２０は直列に接続さ
れてモータ９とは共通の主軸５によって直結されている
（ポンプ１０、２０としては図示されていない）。そし
て第１段のポンプ１０のシリンダである第１シリンダ１
２は表面にフィン４３を備えて大気に接しており、その
周囲は間隙（大気）をあけて構造体を兼ねる側面パネル
４４に覆われている。第２段のポンプ２０のシリンダで
ある第２シリンダ２２はポンプケース４１内に配置され
て、その殆どを油ｏに浸漬されており、ポンプケース４
１の外周には多数のフィン１６が設けられている。第１
段のポンプ１０と第２段のポンプ２０とをモータ９に直
結する主軸５に冷却ファン７が取り付けられていること
は、第１従来例、第２従来例と同様である。

【００１８】本実施例の作用を以下に説明するに、モー
タ９が回転され、主軸５に取り付けられている冷却ファ
ン７によって発生する風は、図１の矢印で示すように、
先ず第１シリンダ１２と側面パネル４４との間をフィン
４３に沿って流れて第１シリンダ１２を直接的に空冷し
た後に、第２シリンダ２２が油ｏに浸漬されているポン
プケース４１の外周に設けられたフィン１６に沿って流
れてポンプケース４１及びその内部に貯留されている油
ｏを冷却し、そしてその冷却された油ｏによって第２シ
リンダ２２が冷却される。すなわち、冷却ファン７から
の風は油ｏを介して第２シリンダ２２を間接的に冷却す
るようになっている。

【００１９】本実施例の２段式油回転真空ポンプによれ
ば、被排気容器への油蒸気の逆流（ベーパーバック）を
防ぐために、また油膜切れを防ぐためにも、油の蒸気圧
を低く保ちたい、換言すれば油の温度を低く保ちたい第
１シリンダ１２を比較的低温に保ち、かつ凝縮性ガスの
液化を防ぐために、温度を高く保ちたい第２シリンダ２
２を比較的高温に保つことが出来て、それらの温度差は
２０℃〜３０℃にも達する。そしてその効果は、例えば
第１シリンダ１２における油の蒸気圧は第１従来例の場
合と比較して１桁〜２桁低下させ得る程でありながら、
凝縮性ガスの液化は第１従来例と同様に少ない。

【００２０】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００２１】例えば実施例においては、第１段のポンプ
１０と第２段のポンプ２０とを直接に接続し、かつ共通
の主軸５をモータ９に直結して作動させるようにした
が、各段のポンプは夫々独立に設置して運転するものと
し、第１段のポンプ１０の排気口を第２段のポンプ２０
の吸気口へ接続してもよい。

【００２２】また実施例においては油送りポンプを主軸
５の端部に設けたが、他の場所であってもよい。その場
合には油送りポンプは主軸から駆動力を伝達される。

【００２３】また、実施例においては、各段のポンプ１
０、２０を駆動する主軸５に対しモータ９をカップリン
グ８で直結したが、カップリング８の代わりにベルトで
伝達するようにしてもよい。

【００２４】また、実施例においては、回転翼型の油回
転真空ポンプを採り上げたが、本発明の技術的思想はカ
ム型および揺動ピストン型の２段式油回転真空ポンプに
も適用され得る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の２段式油回
転真空ポンプによれば、第１段のポンプのシリンダを低
温に保つことが出来、ベーパーバックやシリンダ内での
油膜切れを防止出来るので、被排気容器の汚染やポンプ
の機械的焼き付きを防止することが出来、かつ第２段の
ポンプのシリンダを高温に保つことが出来、凝縮性ガス
の液化を防止することが出来るので、ポンプの排気性能
の低下による分解整備の間隔を長期化し得る。また、油
を新しく補給する場合、新油に含まれている水分を除去
する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による２段式油回転真空ポンプ
の組立て構造を示す概略断面図である。

【図２】間接油冷される第１従来例の２段式油回転真空
ポンプの組立て構造を示す概略断面図である。

【図３】直接空冷される第２従来例の２段式油回転真空
ポンプの組立て構造を示す概略断面図である。

【図４】代表的な間接油冷による２段式油回転真空ポン
プの横断面図である。

【図５】同ポンプの縦断面を示し、図４の［５］−
［５］線方向の断面図である。

【符号の説明】

７ 冷却ファン ９ モータ １２ 第１シリンダ ２２ 第２シリンダ ４１ ポンプケース ｏ 油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立野 俊一 鹿児島県姶良郡横川町上ノ3313 アルバッ ク精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高真空側である第１段のポンプのシリン
   ダを直接空冷し、低真空側である第２段のポンプのシリ
   ンダを間接油冷するようにしたことを特徴とする２段式
   油回転真空ポンプ。