JPS61152991A

JPS61152991A - スクリユ−流体機械

Info

Publication number: JPS61152991A
Application number: JP27284584A
Authority: JP
Inventors: Riichi Uchida; 利一内田; Katsumi Matsubara; 松原　克躬; Seiji Tsuru; 誠司鶴
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-12-26
Filing date: 1984-12-26
Publication date: 1986-07-11

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】〔発明の利用分野〕本発明は、スクリュー流体機械に係り、特に、真空ポン
プとして使用するのに好適なスクリュー流体機械に関す
るものである。

〔発明の背景〕

一般に、真空ポンプは、低圧側の気体を高圧側へ排出す
る点において基本的に圧縮機と同一の作用をなすもので
あるが１両者の違いは圧力レベルが異なる点である。

従来の圧縮機では、実開昭５８−１４２３９０号公報に
記載されているように、高温の吐出ガスを冷却するため
のアフタークーラ以外に、圧縮機の吐出配管中にプレク
ーラと称する冷却器を別設置する考案がある。

しかし、真空ポンプの場合は、吐出ポートから吐出され
た高温ガスが、圧縮作動室に逆流し、このガスが再圧縮
されることによって吐出ガスがさらに高温となるため、
前記考案の圧縮機で採用しているような形式の冷却器で
は、吐出ポートから冷却器までの距離が大きく、逆流す
る吐出ガスを十分に冷却できない問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、スクリュー流体機械室を真空ポンプとして
使用するに際して、吐出ガス温度を低く抑制して、圧縮
作動室のロータ隙間を最適に維持することにより、高効
率で、かつ低速域の性能を向上しつるスクリュー流体機
械の提供を。

その目的としている。

【発明の概要〕

本発明に係るスクリュー流体機械の構成は、真空容器に
連通すべき吸入ポート、大気に連通すべき吐出ポートお
よびこの吐出ポートに近接して形成された水冷ジャケッ
トを具備するケーシングと、このケーシング内に配設さ
れた互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータとで圧
縮作動室を構成するスクリュー流体機械において、前記
吐出ポート直後の吐出通路に、吐出ガス温度を冷却する
ための熱交換手段を設けたものである。

なお１本発明を開発した考え方を付記すると。

次のとおりである。

一般に、°オイルフリースクリユー圧縮機の吐出温度は
取り扱うガスの種類と圧力比によって決まる０例えば、
空気の場合、圧力比８（ただし、吸入圧力；大気圧）で
は三百数十度となる。そこで。

圧縮機では、このガスを冷却するため、圧縮機の後流側
に冷却器を設けている。

一方、真空ポンプの場合は、吐出側は大気であり、かつ
流れがほとんどないため、圧縮機で採用しているような
容量の大きな冷却器は不要で、非常に小さいものとなる
。

また、真空ポンプが圧縮機と相違する点は、吐出ポート
から吐出された高温ガスが圧縮作動室に逆流し、このガ
スが再圧縮されて、さらに高温となることである。

一般に、オイルフリースクリユー圧縮機のスクリューロ
ータ（以下単にロータという）の歯形設計は、ロータが
吐出ガスによって熱膨張しても、ロータ同士およびロー
タとケーシングとが接触しないように設計することが条
件であり、ロータの歯形設計は、最高ロータ温度条件で
なされる。したがって、ロータ温度が低い運転では、ロ
ータすきまが大きな状態で運転され、真空ポンプとして
使用する場合、その性能が悪′くなる。

第３図は、ロータ回転速度と吐出ガス温度の関係を示し
た線図で、図の実線は、従来技術における吐出ガス無冷
却のときの状態を示したものである。ロータの回転速度
が大きくなるに従い、吐出ガス温度が高くなる。これは
１回転速度が大きくなると再圧縮によって発生する熱量
が増加するため、機外への放熱が不十分になるためであ
る。

ロータ温度のと昇は吐出ガス温度の上昇によって生じ、
両者はほぼ比例関係にある。

また、吐出ガス冷却用熱交換手段を吐出ポート直後に設
けた場合、発生熱量の大きな高速回転はど熱交換手段の
冷却効果が大きく、吐出ガス冷却用熱交換手段を設けた
場合のロータ回転速度に対する吐出ガス温度の関係は第
１図の破線のようになる。

そこで、ロータの歯形設計は破線で示した吐出ガスの最
高温度、すなわちロータ温度で設計されるため、吐出ガ
ス無冷却に比べて低速域での性能を高く維持することが
できることになるのである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図、第２図と、第４図な
いし第８図を参照して説明する。

まず、真空ポンプとして使用されるスクリュー流体機械
の全体構成を第１図、第２図により説明する。

ここに第１図は本発明の一実施例に係るスクリュー真空
ポンプの平面断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ断面図
である。

第１，２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、これらによりケーシング
部が構成される。

４は雄ロータ、５は雌ロータを示し、この互いに噛み合
う雌雄一対のスクリューロータ（以下単にロータという
）は、前記ケーシングとの間で圧縮作動室１０を構成し
ている。

６は、これら雄ロータ４、雌ロータ５のロータ軸部を支
持する軸受、７は、軸受６と各ロータ間に設けられてい
る軸封装置である。

８は、雄ロータ４のロータ軸端に嵌着された雄タイミン
グギヤ、９は、雌ロータ５のロータ軸端に嵌着された雌
タイミングギヤで、これらタイミングギヤ８，９は、雄
ロータ４と雌ロータ５を微少すきまを保持して互いに噛
み合って回転させるものである。

１１は、ケーシング１に形成されている吸入ポート、１
２は吸入通路で、吸入通路１２に、主ケーシング１の吸
入フランジ１７を介して真空容器１６と連通ずる。また
、１３は、吐出側ケーシング２に形成されている吐出ポ
ート、１４は吐出通路であり、大気に連通している。

１５は、主ケーシング１と吐出側ケーシング２との内、
外壁間に形成されている水冷ジャケットで、水冷ジャケ
ット１５は、圧縮作動室１０の吐出側、特に吐出ポート
１３．吐出通路１４に近接して形成されている。

１６は、雄ロータ４のロータ軸に連結するモータ軸を示
している。

次に、第４図は、第１図の圧縮作動室をロータ噛み合い
部で展開した図、第５図は、第２図のＢ−Ｂ矢視断面図
であり、これらの各図を参照して本実施例のスクリュー
真空ポンプの作用と、吐出通路に設けた熱交換手段の構
成と作用を説明する。

図中、第１，２図と同一部分は同一符号で示している。

第５図において、２０は、冷却水の流通する銅パイプか
らなる伝熱パイプで、吐出ボート１３直後の吐出通路１
４に装着され、吐出ガス温度を冷却するための熱交換手
段を構成している。

真空容器１６中のガスは、吸入通路１２、吸入ポート１
１から圧縮作動室１０内に吸引される。

第４図に示すように、吸入ポート１１を通過したガスは
吐出ポート１３側に進行するに従い容積が減少する。そ
の結果、圧縮作動室１０の内圧は上昇するが、大気圧レ
ベルにくらべて極めて低＆Ｎため、圧縮ガスは吐出ボー
ト１３を通過するときに吐出通路１４内のガスの逆流が
生じる。

しかし、吐出通路１４が伝熱パイプ２０による冷却器構
造となっており、吐出ガスが十分冷却されるため、最終
圧縮作動室で逆流と再圧縮が繰り返されることによる吐
出ガス温度の上昇を低く抑制することができる。

本実施例によれば、吐出ガス温度を低くすることができ
るので次のような効果がある。

１）ケーシングの熱変形が小さくなり、最適なロータす
きまを維持させることができ、真空ポンプとして効率を
向上することができる。

２）ロータ温度の最大値を低くすることができるので、
ロータすきまを小さく設計することができる。そのため
、ロータ温度の低い低速域の性能を高くする効果がある
。

次に、吐出通路における、吐出ガス温度を冷却するため
の熱交換手段の他の実施例を説明する。

第６図は１本発明の他の実施例に係るスクリュー真空ポ
ンプの吐出通路部を示す断面図であり、図中、第５図と
同一符号のものは先の実施例と同等部分であるから、そ
の説明を省略する。

第６図において、１４Ａは、水冷ジャケット１５ａ、１
：５ｂに近接している吐出通路で、吐出ボートの直後に
ある。２１は、吐出通路１４Ａ内面に形成した冷却フィ
ンで、水冷ジャケット１５ａ。

１５ｂの冷却フィンとして機能し、吐出ガス温度を低く
抑制する効果がある。

本実施例によれば、先の第５図の実施例による効果と同
様の効果が期待できる。

次に、第７図は、本発明のさらに他の実施例に係るスク
リュー真空ポンプの吐出通路部を示す断面図、第８図は
、第７図のＣ−Ｃ矢視断面図であり１図中、第５図と同
一符号のものは同等部分であるから、その説明を省略す
る。

図において、１４Ｂは、水冷ジャケット１５ａ。

１５ｂに近接している吐出通路で、吐出ボートの直後に
ある。２２は、吐出通路１４Ｂ内に形成したリブで、水
冷ジャケット１５ａ、１５ｂの冷却フィンとして機能し
、吐出通路１４Ｂを小通路に分割している。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、スクリュー流体機
械を真空ポンプとして使用するに際して。

吐出ガス温度を低く抑制して、圧縮作動室のロータ隙間
を最適に維持することにより、高効率で、かつ低速域の
性能を向上しうるスクリュー流体機械を提供することが
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
プの平面断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ断面図、第
３図は、ロータ回転速度と吐出ガス温度の関係を示した
線図、第４図は、第１図の圧縮作動室をロータ噛み合い
部で展開した図、第５図は、第２図のＢ−Ｂ矢視断面図
、第６図は。本発明の他の実施例に係るスクリュー真空ポンプの吐出
通路部を示す断面図、第７図は、本発明のさらに他の実
施例に係るスクリュー真空ポンプの吐出通路部を示す断
面図、第８図は、第７図のＣ−Ｃ矢視断面図である。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、６・・・軸受、７
・・・軸封装置、１０・・・圧縮作動室、１１・・・吸
入ボート、１２・・・吸入通路、１３・・・吐出ボート
、１４．１４Ａ。１４　Ｂ　−・・吐出通路、　Ｌ　５　、１５　ａ　、
　１５　ｂ　−水冷ジャケット、１６−・・・真空容器
、２０・・・伝熱パイプ、聾２図。ＩＩ。芽３　呂

Claims

【特許請求の範囲】１、真空容器に連通すべき吸入ポート、大気に連通すべ
き吐出ポートおよびこの吐出ポートに近接して形成され
た水冷ジャケットを具備するケーシングと、このケーシ
ング内に配設された互いに噛み合う雌雄一対のスクリュ
ーロータとで圧縮作動室を構成するスクリュー流体機械
において、前記吐出ポート直後の吐出通路に、吐出ガス
温度を冷却するための熱交換手段を設けたことを特徴と
するカクリュー流体機械。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、熱交換
手段は、冷却水の流通する伝熱パイプを吐出通路内に挿
着したものであるスクリュー流体機械。３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、熱交換
手段は、水冷ジャケットに近接している吐出通路内面に
冷却フィンを形成したものであるスクリュー流体機械。４、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、熱交換
手段は、水冷ジャケットに近接している吐出通路内に冷
却フィンとして作用するリブを設け、このリブにより前
記吐出通路を小通路に分割するように構成したものであ
るスクリュー流体機械。