JPH09303261A - ピストン型ドライ真空ポンプ - Google Patents
ピストン型ドライ真空ポンプInfo
- Publication number
- JPH09303261A JPH09303261A JP14969496A JP14969496A JPH09303261A JP H09303261 A JPH09303261 A JP H09303261A JP 14969496 A JP14969496 A JP 14969496A JP 14969496 A JP14969496 A JP 14969496A JP H09303261 A JPH09303261 A JP H09303261A
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- JP
- Japan
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- piston
- cylinder
- stage
- diameter
- stage cylinder
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- Pending
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】多段式ピストン型ドライ真空ポンプにおいて、
ピストン軸の首振り振動を押さえることにより、ピスト
ンの周囲に装着するピストンリングや、ピストン軸を支
持するシールの洩れを無くし、高真空を達成したピスト
ン型ドライ真空ポンプ 【構成】仕切板を境界にし、シリンダを前段（高真空
側）及び、後段（低真空側）に分け、各シリンダは、更
にシリンダ内のピストンで高真空室と低真空室とに分
け、シリンダ内のピストンの駆動を１本のピストン軸で
共用し、排気される気体が、前段シリンダの高真空室か
ら低真空室を通って、後段シリンダに流れる構成とする
多段式往復動ドライ真空ポンプにおいて、後段のピスト
ン径を前段のピストン径より小さくすることにより、ピ
ストンに掛かる力を弱め、結果として、直線往復駆動に
要する力を小さくすると共に、シールからの洩れを防い
で、高真空を達成したピストン型ドライ真空ポンプ
ピストン軸の首振り振動を押さえることにより、ピスト
ンの周囲に装着するピストンリングや、ピストン軸を支
持するシールの洩れを無くし、高真空を達成したピスト
ン型ドライ真空ポンプ 【構成】仕切板を境界にし、シリンダを前段（高真空
側）及び、後段（低真空側）に分け、各シリンダは、更
にシリンダ内のピストンで高真空室と低真空室とに分
け、シリンダ内のピストンの駆動を１本のピストン軸で
共用し、排気される気体が、前段シリンダの高真空室か
ら低真空室を通って、後段シリンダに流れる構成とする
多段式往復動ドライ真空ポンプにおいて、後段のピスト
ン径を前段のピストン径より小さくすることにより、ピ
ストンに掛かる力を弱め、結果として、直線往復駆動に
要する力を小さくすると共に、シールからの洩れを防い
で、高真空を達成したピストン型ドライ真空ポンプ
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油を使わないクリーン
で、良い到達真空度を得ることが必須となっている、半
導体製造装置、一般工業装置、理化学装置や家庭用機器
の真空排気用に開発したものである。
で、良い到達真空度を得ることが必須となっている、半
導体製造装置、一般工業装置、理化学装置や家庭用機器
の真空排気用に開発したものである。
【０００２】
【従来技術】従来、真空装置を排気する為の真空ポンプ
として、多段式ピストン真空ポンプがある。この真空ポ
ンプは図３に示すようにシリンダ２を、仕切板１２によ
って前段と後段のシリンダに分け、各シリンダはピスト
ン４、１４で、高真空室３、１３と低真空室６、１５に
仕切っている。ここで１５は大気圧。又、各ピストン４
と１４の周囲、及びピストン軸１６と１仕切板１２が接
する部分には、ピストンリング１０及びシール１１を入
れる。吸入弁１より吸入した気体は、前段高真空室３→
排気弁５→気体通路２３→排気弁２４→気体通路２５→
前段低真空室６→気体通路２５→排気弁７→後段高真空
室１３→排気弁８を通って排気され、ピストン軸１６は
回転機構１９に結合されて直線往復駆動される。このよ
うな構成のポンプでの問題点は２つあり、即ち、（１）
後段シリンダのピストン１４の断面積に相当する外部圧
力が掛かって、駆動に要する力が大きく、回転に必要な
モータのトルクが大きくなると共に振動を発生する。
又、（２）この大きな駆動力を得るクランク運動のため
に、ピストン軸１６は、軸の剛性を十分高めても首振り
振動を生じると共に、ピストンリング１０とシール１１
に、この大きな力が掛かって消耗させ、これらからの洩
れが大きくなって、ポンプの到達圧力が良くならない。
このため、通常はクランク機構とピストンの間に、直線
運動の軸受であるクロスヘッドを入れるが、クロスヘッ
ドの使用は、高速での直線往復駆動が難しい上に潤滑油
やグリースを必要とし、油を使わないドライの仕様から
ずれ、これらが真空ポンプ内に混入して問題を生ずる。
として、多段式ピストン真空ポンプがある。この真空ポ
ンプは図３に示すようにシリンダ２を、仕切板１２によ
って前段と後段のシリンダに分け、各シリンダはピスト
ン４、１４で、高真空室３、１３と低真空室６、１５に
仕切っている。ここで１５は大気圧。又、各ピストン４
と１４の周囲、及びピストン軸１６と１仕切板１２が接
する部分には、ピストンリング１０及びシール１１を入
れる。吸入弁１より吸入した気体は、前段高真空室３→
排気弁５→気体通路２３→排気弁２４→気体通路２５→
前段低真空室６→気体通路２５→排気弁７→後段高真空
室１３→排気弁８を通って排気され、ピストン軸１６は
回転機構１９に結合されて直線往復駆動される。このよ
うな構成のポンプでの問題点は２つあり、即ち、（１）
後段シリンダのピストン１４の断面積に相当する外部圧
力が掛かって、駆動に要する力が大きく、回転に必要な
モータのトルクが大きくなると共に振動を発生する。
又、（２）この大きな駆動力を得るクランク運動のため
に、ピストン軸１６は、軸の剛性を十分高めても首振り
振動を生じると共に、ピストンリング１０とシール１１
に、この大きな力が掛かって消耗させ、これらからの洩
れが大きくなって、ポンプの到達圧力が良くならない。
このため、通常はクランク機構とピストンの間に、直線
運動の軸受であるクロスヘッドを入れるが、クロスヘッ
ドの使用は、高速での直線往復駆動が難しい上に潤滑油
やグリースを必要とし、油を使わないドライの仕様から
ずれ、これらが真空ポンプ内に混入して問題を生ずる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多段式ピス
トンドライ真空ポンプで、駆動に要する力を小さくする
ことにより、首振り振動等による、ピストンリング１０
やシール１１の消耗を少なくし、ポンプの到達圧力を向
上させることを課題とした。
トンドライ真空ポンプで、駆動に要する力を小さくする
ことにより、首振り振動等による、ピストンリング１０
やシール１１の消耗を少なくし、ポンプの到達圧力を向
上させることを課題とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】図１で本発明の構成を説
明すると、シリンダ２を仕切板１２によって前段と後段
のシリンダに分ける。各シリンダは更にピストン４、１
４によって、高真空室３、１３と低真空室６、１５に分
ける。仕切板１２とピストン軸１６が接する部分には、
固体潤滑剤からなるシール１１を取り付け、軸受の役目
と同時に、後段シリンダ高真空室１３から、前段シリン
ダ低真空室６への洩れを防いでいる。又、ピストン４、
１４とシリンダ２との間には、固体潤滑剤製ピストンリ
ング１０を入れ、金属同士の接触による磨耗と気体の洩
れを防いでいる。このピストンリング１０を使わず、非
接触のラビリンスシール方式を用いてもよい。ここで後
段のピストン１４の径を前段ピストン４の径より小さく
することにより、ピストン軸１６を駆動するに要する力
を小さく抑える。これはピストン軸１６の駆動に要する
力Ｐは、Ｐ＝Ｐｒ・μ＋Ｗ＋ａ・Ｗ／ｇ＋Ｐａ・（１）
で与えられ、Ｐｒ：ピストンリングのシール抵抗、μ：
摩擦係数、Ｗ：ピストン及び軸の重量、ａ：送り速度、
ｇ：重力加速度、Ｐａ：後段ピストン１４の断面積に掛
かる圧力。１式より、Ｐａ即ち、大気圧１５に面する下
段ピストン１４の断面積を小さくすることにより、Ｐａ
が小さくなり、駆動に要する力が大きく軽減される。こ
の結果、従来型で問題になっていた、ピストン軸１６の
首振り振動による、ピストンリング１０やシール１１の
消耗が無くなって、洩れが小さくなり、後段シリンダの
高真空室１３の到達圧力が良くなって、最終的にポンプ
は高真空が得られるようになった。又、ラビリンスシー
ル方式を使用する場合でも、首振り振動によるピストン
１４とシリンダ２との接触が無くなり、微小なすき間を
確保出来る。ここで、前段のシリンダを閉塞するシリン
ダカバー９には、吸入弁１、前段ピストン４に排気弁
５、仕切板１２に排気弁７、シリンダ２に排気弁８をそ
れぞれ取り付け、ジョイント１７、クランク１８、及
び、回転機構１９でピストン軸１６を直線往復駆動させ
る。更に良い到達真空度を必要とする場合はこの前段の
シリンダを２段以上に積み重ねることにより達成され
る。
明すると、シリンダ２を仕切板１２によって前段と後段
のシリンダに分ける。各シリンダは更にピストン４、１
４によって、高真空室３、１３と低真空室６、１５に分
ける。仕切板１２とピストン軸１６が接する部分には、
固体潤滑剤からなるシール１１を取り付け、軸受の役目
と同時に、後段シリンダ高真空室１３から、前段シリン
ダ低真空室６への洩れを防いでいる。又、ピストン４、
１４とシリンダ２との間には、固体潤滑剤製ピストンリ
ング１０を入れ、金属同士の接触による磨耗と気体の洩
れを防いでいる。このピストンリング１０を使わず、非
接触のラビリンスシール方式を用いてもよい。ここで後
段のピストン１４の径を前段ピストン４の径より小さく
することにより、ピストン軸１６を駆動するに要する力
を小さく抑える。これはピストン軸１６の駆動に要する
力Ｐは、Ｐ＝Ｐｒ・μ＋Ｗ＋ａ・Ｗ／ｇ＋Ｐａ・（１）
で与えられ、Ｐｒ：ピストンリングのシール抵抗、μ：
摩擦係数、Ｗ：ピストン及び軸の重量、ａ：送り速度、
ｇ：重力加速度、Ｐａ：後段ピストン１４の断面積に掛
かる圧力。１式より、Ｐａ即ち、大気圧１５に面する下
段ピストン１４の断面積を小さくすることにより、Ｐａ
が小さくなり、駆動に要する力が大きく軽減される。こ
の結果、従来型で問題になっていた、ピストン軸１６の
首振り振動による、ピストンリング１０やシール１１の
消耗が無くなって、洩れが小さくなり、後段シリンダの
高真空室１３の到達圧力が良くなって、最終的にポンプ
は高真空が得られるようになった。又、ラビリンスシー
ル方式を使用する場合でも、首振り振動によるピストン
１４とシリンダ２との接触が無くなり、微小なすき間を
確保出来る。ここで、前段のシリンダを閉塞するシリン
ダカバー９には、吸入弁１、前段ピストン４に排気弁
５、仕切板１２に排気弁７、シリンダ２に排気弁８をそ
れぞれ取り付け、ジョイント１７、クランク１８、及
び、回転機構１９でピストン軸１６を直線往復駆動させ
る。更に良い到達真空度を必要とする場合はこの前段の
シリンダを２段以上に積み重ねることにより達成され
る。
【０００５】
【作用】吸入弁１より吸入された気体は、１→３→５→
６→７→１３→８の順で流れ、各シリンダ内で順次圧縮
され、排気弁８より排気される。本発明の実施により、
直線駆動に必要な力が小さくなり、結果として、ピスト
ン軸１６の首振り振動が小さくなったので、ピストンリ
ング１０やシール１１の消耗が小さくなり、これらから
の洩れも小さくなって、高真空が得られるようになっ
た。ここで、後段と前段のピストン径を、同じΦ４０ｍ
ｍとした場合と、Φ４０及びΦ３０した場合の駆動に要
する力Ｐの違いは、（１）式より前者と後者はそれぞ
れ、 Ｐ４０＝１×１０−２・０．２５＋０．６＋０．６×
０．５／９．８＋１２．６＝１４．４ｋｇｆ Ｐ３０＝１×１０−２・０．２５＋０．６＋０．６×
０．５／９．８＋７．１＝８．９ｋｇｆ となり、後者は前者の約半分の力で駆動可能となった。
この結果、ピストンリング１０の洩れ量の度合を示すコ
ンダクタンスは、１０００時間の使用後で、前者が１０
ｌ／分に対し、後者では０．８ｌ／分となり、径の違い
を計算に入れても洩れ量は約１／１０となった。
６→７→１３→８の順で流れ、各シリンダ内で順次圧縮
され、排気弁８より排気される。本発明の実施により、
直線駆動に必要な力が小さくなり、結果として、ピスト
ン軸１６の首振り振動が小さくなったので、ピストンリ
ング１０やシール１１の消耗が小さくなり、これらから
の洩れも小さくなって、高真空が得られるようになっ
た。ここで、後段と前段のピストン径を、同じΦ４０ｍ
ｍとした場合と、Φ４０及びΦ３０した場合の駆動に要
する力Ｐの違いは、（１）式より前者と後者はそれぞ
れ、 Ｐ４０＝１×１０−２・０．２５＋０．６＋０．６×
０．５／９．８＋１２．６＝１４．４ｋｇｆ Ｐ３０＝１×１０−２・０．２５＋０．６＋０．６×
０．５／９．８＋７．１＝８．９ｋｇｆ となり、後者は前者の約半分の力で駆動可能となった。
この結果、ピストンリング１０の洩れ量の度合を示すコ
ンダクタンスは、１０００時間の使用後で、前者が１０
ｌ／分に対し、後者では０．８ｌ／分となり、径の違い
を計算に入れても洩れ量は約１／１０となった。
【０００６】
【実施例】又、他実施例として、図２のように、後段シ
リンダをシリンダカバー２０で仕切る方法もある。この
方法によれば、１式のＰａは、ピストン１４の両側にか
かる圧力差に相当する力と、ピストン軸１６の断面積に
掛かる圧力の合計となり、後段低真空室１５は、ピスト
ンによる排気作用と、シール２１からの洩れと釣り合う
状態の減圧状態なので、同じように駆動に要する力が小
さくなる。ここで、低真空室１５内の気体の排出のため
に、排気弁２２を付属させる。
リンダをシリンダカバー２０で仕切る方法もある。この
方法によれば、１式のＰａは、ピストン１４の両側にか
かる圧力差に相当する力と、ピストン軸１６の断面積に
掛かる圧力の合計となり、後段低真空室１５は、ピスト
ンによる排気作用と、シール２１からの洩れと釣り合う
状態の減圧状態なので、同じように駆動に要する力が小
さくなる。ここで、低真空室１５内の気体の排出のため
に、排気弁２２を付属させる。
【０００７】
【発明の効果】本発明により、同じ排気容量のドライ真
空ポンプを、小さなモータで駆動可能となり、又、ピス
トンリングやシールからの洩れも小さくなって、得られ
る圧力は、従来法によるピストン型ドライ真空ポンプの
５０Ｔｏｒｒから、≦１０−１Ｔｏｒｒと大幅に改善で
きた。現在、油汚染で問題になっている油回転ポンプに
とって代わり、工業的に利用する上での利点は計り知れ
ないものとなる。
空ポンプを、小さなモータで駆動可能となり、又、ピス
トンリングやシールからの洩れも小さくなって、得られ
る圧力は、従来法によるピストン型ドライ真空ポンプの
５０Ｔｏｒｒから、≦１０−１Ｔｏｒｒと大幅に改善で
きた。現在、油汚染で問題になっている油回転ポンプに
とって代わり、工業的に利用する上での利点は計り知れ
ないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明ピストン型ドライ真空ポンプ断面図
【図２】他実施例ピストン型ドライ真空ポンプ断面図
【図３】従来ピストン型真空ポンプ断面図
１ 吸入弁 ２ シリンダ ３ 前段高真空室 ４ 前段ピストン ５ 排気弁 ６ 前段低真空室 ７ 排気弁 ８ 排気弁 ９ シリンダカバー １０ ピストンリング １１ シール １２ 仕切板 １３ 後段高真空室 １４ 後段ピストン １５ 後段低真空室 １６ ピストン軸 １７ ジョイント １８ クランク機構 １９ 回転機構 ２０ シリンダカバー ２１ シール ２２ 排気弁 ２３ 気体通路 ２４ 排気弁 ２５ 気体通路
Claims (1)
- 【請求項１】仕切板を境界にして、前段シリンダ（高真
空側）と後段シリンダ（低真空側）を重ねて多段とし、
かつ、各シリンダ内を、ピストンで高真空室と低真空室
に分け、この各段のピストンを１本のピストン軸で共用
し、吸入弁から吸入した気体が、前段シリンダの高真空
室から低真空室を通り、後段シリンダに流れる構成とし
た、多段式ピストン真空ポンプにおいて、後段シリンダ
のピストン径を、前段シリンダのピストン径より小さく
した、ピストン型ドライ真空ポンプ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14969496A JPH09303261A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | ピストン型ドライ真空ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14969496A JPH09303261A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | ピストン型ドライ真空ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09303261A true JPH09303261A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=15480779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14969496A Pending JPH09303261A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | ピストン型ドライ真空ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09303261A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006027848A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Chuogiken Kogyou Co., Ltd | 多段ピストン式真空ポンプ |
| KR100711455B1 (ko) * | 1999-09-14 | 2007-04-24 | 산요덴키가부시키가이샤 | 압축장치 |
| JP2016205787A (ja) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 液体輸送装置、吸着式ヒートポンプ、蓄熱システム |
| CN107225433A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-03 | 厦门扬森数控设备有限公司 | 一种真空配重装置 |
| CN110792576A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-14 | 胡杨沫 | 一种真空发生设备 |
| CN111335946A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-26 | 中国十九冶集团有限公司 | 隧道排水系统及排水方法 |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP14969496A patent/JPH09303261A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711455B1 (ko) * | 1999-09-14 | 2007-04-24 | 산요덴키가부시키가이샤 | 압축장치 |
| WO2006027848A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Chuogiken Kogyou Co., Ltd | 多段ピストン式真空ポンプ |
| JPWO2006027848A1 (ja) * | 2004-09-10 | 2008-05-08 | 株式会社中央技研工業 | 多段ピストン式真空ポンプ |
| JP2016205787A (ja) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 液体輸送装置、吸着式ヒートポンプ、蓄熱システム |
| CN107225433A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-03 | 厦门扬森数控设备有限公司 | 一种真空配重装置 |
| CN110792576A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-14 | 胡杨沫 | 一种真空发生设备 |
| CN111335946A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-26 | 中国十九冶集团有限公司 | 隧道排水系统及排水方法 |
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