JPS6217390A - 密封ロ−タリ−コンプレツサ− - Google Patents

密封ロ−タリ−コンプレツサ−

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JPS6217390A
JPS6217390A JP61147221A JP14722186A JPS6217390A JP S6217390 A JPS6217390 A JP S6217390A JP 61147221 A JP61147221 A JP 61147221A JP 14722186 A JP14722186 A JP 14722186A JP S6217390 A JPS6217390 A JP S6217390A
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JP
Japan
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pump chamber
gear
compressor
rotor
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP61147221A
Other languages
English (en)
Inventor
ジョセフ・エフ・ランド
ディル・イー・クープ
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Newport Corp USA
Original Assignee
Spectra Physics Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6217390A publication Critical patent/JPS6217390A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0064—Magnetic couplings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49242—Screw or gear type, e.g., Moineau type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
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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】 〔発明の背景〕 本発明は、ロータリーコンプレッサーに関する。より詳
細には、本発明に係る密封ロータリーコンプレッサーは
、分離した圧力容器内に収容され、ローターへ動力を供
給するための磁器手段を用いるものであり、ギア室とロ
ーター室との間に生じる圧力差が実質的に零となるよう
なコンプレッサーである。
ルーツブロワ−ポンプなどのロータリーコンプレッサー
は、複数のローターが確動するポンプである。一般的に
、２つのローブから成るブロワ−が用いられる。２つの
ローターが、ローターハウジング内に回転可能に取付け
られ、反対方向に回転して、それらとハウジング壁との
間にガスを捕捉する。捕捉されたガスは、低圧側ボート
から高圧側ボートへと移動して、そこで反対のローター
により変位される。
従来のルーツブロワ−は、コストが高いことおよび排気
ガスに不純物が導入される傾向があることによって、利
用に限界があった。
ある設計においては、ローターを収容するポンプ室は、
ローターに動作的に関連するギアから分離される。これ
らのギアは、隣接する異なるギア室内に収容される。ロ
ーターシャフトが、ローターおよびギアをシャフト縦軸
について回転運動可能なように支持する。
各シャフトは、ギア室、ポンプ室、そして動力源にわた
って伸びている。動力源がシャフトに回転運動を供給す
る。シャフトが回転すると、ローターおよびギアがとも
に回転する。
ギア室の内部にはオイルなどの潤滑液が供給され、摩耗
によるギアの減損を最小にする。
２つの室を分離する端部プレートの開口部分にシャフト
シールが設けられる。シャフトシールはギア室内部に伸
長する。２つの室の間に差圧があるので、このシールは
圧力シールでなければならない、圧力シールに欠陥があ
ると、差圧によってギア室からポンプ室へと潤滑液が流
れる。これにより吸気ガス（また吸入液体）中に不純物
が混入する。このようなポンプは、吸気ガスが漏れる傾
向にあるという不利点もある。
このタイプのブロワ−に伴なう問題点は、レーザ一応用
などの再循環システムに利用される場合に著しく深刻に
なる。そこで不純物混入の可能性をできるだけ小さくし
て、ガスを吸気することが望まれる。オイルなどの有機
不純物がガスに混入されてレーザー中に送り込まれると
、それがレーザー内部の共鳴体表面に付着してレーザー
の効率を非常に減少させる。従って、継続的メインテナ
ンスとともに当該表面の清浄が必要になる。在来のルー
ツブロワ−の問題点は不純物混入だけではない、在来ブ
ロワ−は、通常の排気システムに一最に用いられ、ある
いは逆流防止のトラップとして他の゛システムに使用さ
れる。そのため、再循環応用において漏れの問題が起こ
ってくる。これらのブロワ−は、ギア室内での液体潤滑
材の使用を必要とし、ギア室とポンプ室との開に圧力差
が生じる。圧力シールの欠陥によって潤滑材料がポンプ
室に進入したときの多くの問題点が報告されている。
この圧力差が存在するため、シャフトシールはシャフト
を非常に緊密に嵌合させる必要がある。しかし、シャフ
トが回転すると、熱が発生して、シールが損じ、再び不
純物混入問題が起こる。
多くの従来のルーツブロワ−においては、ポンプ室、お
よびポンプ室とギア室との間の排気室が設けられている
。シャフトが多数の室を通過して伸びるので、多くのシ
ャフトシールを用０る必要がある。典型的には、ダイナ
ミックシールが利用され、オイル槽が含まれる。装置の
一部としてピストンシールを含むことはまれではない、
中間室を排気するために外部ポンプ（他のポンプ）が必
要である。
ギアハウジング室中に伸びるシールおよびピストンリン
グを使用すると、漏れが生じて、最終的に流れガスが汚
染する。
他の不利点は、タイミング機能に加えてローター間に機
械的動力を伝達するためのギアの使用である。このこと
によって、より軽量のギアおよび／または潤滑材の使用
が禁じられ、オイル槽が必要となる。ポンプが専用のハ
ウジング内にあるときには、大気圧による変形を防止し
てギャップからの逆流を止めるために、コスト高の鋳鉄
ハウジングが必要である。
そこで、潤滑流体汚染およびボン７ガスの漏れを最小に
するような改良したロータリー圧１１ｆｉ（ルーツブロ
ワ−）が望まれていた。従来のシャフトシール（内部お
よび外部の両方）に伴なう問題点が、清浄化の問題を引
き起こし、結局コスト高をもたらす、ギア室とポンプ室
との間の中間室を有しない圧縮機が強く望まれている。
さらに、低コスト材料で作られ、コンパクトなデザイン
であって、ローター間の機械的動力伝達のためのギアを
要しない圧縮機が望まれていた。このようなポンプには
、低コストポンプ室ハウジング材の利用が必須である。
〔発明の概要〕
従って、本発明の一目的は、従来のルーツブロワ−装置
の問題点および困難性を克服する密封ロータリーコンア
レッサーを提供することである。
他の目的は、ギア室とポンプ室との間の圧力差を実質的
に減少する密封ロータリーコンプレッサーを提供するこ
とである。
他の目的は、ギアハウジング内の液体潤滑を要しない密
封ロータリーコンプレッサーを提供することである。
他の目的は、分離したポンプ室および異な、る圧力容器
を有し、ポンプ室が実際に圧力容器内に収容され、ポン
プ室から圧力容器内部へとガスが方向づけられる密封ロ
ータリーコンプレッサーを提供することである。
他の目的は、ローターを収納するなめに、比較的低費用
の材料を用いる密封ロータリーコンプレッサーを提供す
ることである。
他の目的は、ギア室とポンプ室とを分離するための中間
チェンバを含まない密封ロータリーコンプレッサーを提
供することである。
他の目的は、ローターに直接的に動力と供給し、ロータ
ーの周期を維持するための付設ギアが用いられる密封ロ
ータリーコンプレッサーを提供することである。
他の目的は、ギア室内の液体潤滑材の使用を排除するギ
ア材料を用いる密封ロータリーコンプレッサーを供給す
ることである。
他の目的は、ダイナミックシャフトシールを含む密封ロ
ータリーコンプレッサーを提供することである。
他の目的は、清浄再循環装置内でガスを吸気するのに役
立つ密封ロータリーコンプレッサーを提供することであ
る。
他の目的は、レーザーに使用可能であり汚染ガス発生を
最小化した密封ロータリーコンプレッサーを提供するこ
とである。
他の目的は、汚染が無くガス損失が最小となるように軸
流レーザー内で用いるガス吸気方法を提供することであ
る。
上記の目的を達成するための本発明に従う密封ロータリ
ーコンプレッサーは、第１の端部と、第２の端部プレー
トと、それらの間に位置し周囲を取囲む薄い壁部材とに
よって画成され、吸気口手段および排気口手段を含む被
包囲ポンプ室から成る。ポンプ室に隣接して配置されて
いるのは、第２の端部プレートと周囲を囲む壁部材とに
よって画成され、前記ポンプ室との間の圧力差が実質的
に零となるようにされた被包囲ギア室である。ポンプ室
は、回転可能に支持されたローター部材を収納する。ギ
ア室は、回転可能に支持されローター部材に動作的に関
連したギア部材を収納する。ポンプ室およびギア室は、
第２の端部プレートによって分離され、これらの間の圧
力差は実質的に零である。動力手段が、ローター部材に
一動作的に関連し、静電シールを通してローター部材へ
と実質的に直接的に動力を供給し、ローター部材および
ギア部材の回転運動をもたらし、吸気口手段を通って進
入するガスを排気する。その後、ガスはポンプ室を通過
して排気口手段を通って排出される。
本発明に係る他の密封ロータリーコンプレッサーは、第
１および第２の対向する端部　　　　　　　　ニブレー
ト、およびこれらプレート間をシールし包囲する薄い包
囲壁部材から成る被包口ボアア、、ｃあ７．ｃ、□よア
ア□、ヵユオ４．：吸気口手段および当該ポンプ室から
ガスを排出する排気口手段を有するポンプ室から成る。
ローター手段が、該ポンプ室内に回転可能に支持され、
前記ポンプ室へガスを導入しそこから排出するようにな
っている。ギア室が、壁部材および第２の端部のプレー
トにより画成される。ギア室は、前記ポンプ室との間の
前記第２の端部プレートにわたる圧力差を実質的に零と
して前記第２の端部プレートとの近接関係にある。ギア
部材が、前記ローター部材に動作的に関連し、前記ギア
室内に回転可能に支持される。動力手段が、前記ロータ
ー部材およびギア部材に動作的に関連し、静電シールを
通して前記ローター部材に実質的に直接的回転動力を供
給する。壁部材が、前記ポンプおよびギア室を囲む圧力
容器を画成する。
前記ポンプ室吸気口手段が、圧力容器吸気口を通って前
記圧力容器の外部からガスを受けて、前記ポンプ室排気
口手段を通って前記圧力容器の内部へとガスを送り込み
、そこでガスを循環させる。前記圧力容器が、前記圧力
容器内部またはその中の循環全領域からガスを一掃する
ための排気口手段を含む。
本発明の他の特徴に従って、ガスへの不純物導入を最小
化して密封装置内にガスを送り込み循環させるための方
法がもたらされる。
この方法は、回転可能に支持されたローター部材を囲み
ガス吸気口手段およびガス排気口手段を含む被包囲ポン
プ室と、前記ローター部材に動作的に関連するギア部材
を囲む被包囲ギア室と、前記ローター部材を駆動する手
段と、前記ポンプ室およびギア室を囲み吸気口手段およ
び排気口手段を含む密封圧力容器と、から成るコンプレ
ッサーであって、前記ポンプ室およびギア室が端部プレ
ートによって分離されて両室の間の圧力差が実質的に零
になるようにされているところのコンプレッサーを設け
る段階； 前記ローター部材およびギア部材を回転させる段階； 前記圧力容器吸気口手段を通して前記ポンプ室の内部へ
とガスを導入する段階；ならびに 前記ポンプ室から前記ポンプ室排気口手段を通して前記
圧力容器の前記内部へと前記ガスを排出する段階から成
る。
本発明に係る新規なロータリーコンブレッサーによって
多大な効果が得られる。ギア室とポンプ室との間の圧力
差を減少させることで、従来のルーツブロワ−に伴う不
純物問題が解消された。２枚の端部プレートおよび薄い
壁部材がローターのためのハウジングを画成する。壁部
材が薄いので、従来の厚いものに比べてコストが低減す
る。ローターが直接的に動力供給されて、ギア部材を通
じて動力が伝達される。ギアが設けられて同期をもたら
す。
ギア室とポンプ室との間に差圧が生じるときは、緊密な
シャフトシールが必要となる。
従来のルーツブロワ−の場合には、このシャフトシール
が２つの室を分離する端部プレートからギアチェンバへ
と伸長する０本発明は、このようなシャフトシールの必
要性を排した。
事実、シャフト自身が、外部へと伸びることがない。
本発明の一実施例において、湿式潤滑応用のためにダイ
ナミックシャフトシールが用いられる。他の実施例にお
いては、ギア室内にオイル槽が無い、ベアリングは乾式
潤滑液を用いるか、あるいは高真空グリースを有するシ
ールドベアリングにする。一実施例においては、ギアは
乾式潤滑材で被覆するか、乾式潤滑材で含浸した複合材
ギアにする。この材料の１つとして、Ｍ　ｏ　Ｓ　ｘま
たはグラファイトで含浸した複合ポリウレタンがある。
ポンプ室から離れた分離圧力容器を採用することによっ
て、圧力容器を様々な用途に用いることができる０例え
ば、多くの目的のために、熱交換器、触媒およびフィル
ターを圧力容器内部に含むことができる。磁気結合動力
装置を用いてシールド窓を通して機械的動力を結合する
ことにより、汚染が減少する。
ポンプ室ハウジングのために、装置が低コストとなる。
ポンプ室ハウジングは、シート状金属で形成され、それ
がさらにガスパイプ、管状構造体等の外方圧力容器内に
収容される。
ローターは、１状であっても良いし、なくても良い。
本発明は、主として大電力のガスレーザーへの使用に適
する。従来のルーツブロワ−に伴なった汚染のレベルを
最小にすることにより、本発明は、ＣＯ２レーザーなど
のガスレーザー内で使用するための清浄ガス流をもたら
す、汚染の減少によって、レーザー共振体の内部の重要
部品上の不純物の堆積が減少する６本発明のポンプ室お
よびギア室は圧力容器内にあるので、漏れの問題が生じ
ない０本質的に、ボン７ハウジングからのどんなガス漏
れも圧力容器の内部へと流れる。ここは、ガスがポンプ
室から排出されるところである。
本発明は、ＣＯ２レーザーなどの大電力ガスレーザーに
関連した有用な補助装置としての用途がある。さらに、
本発明はＣＯ２軸流レーザーと組合わせて使用するのが
好ましい。
本発明は、レーザーガスの消費を最小に押さえる場合に
も好適である。何故ならば、分離ボン７室が異なる圧力
容器内に収容され、ポンプ室からのガスが直接に圧力容
器へと出てそこからレーザー共鳴体へと流れることがで
きるからである。
〔好適実施例の説明〕
本発明に係る密封ロータリーコンプレッサーは、　第１
の端部プレートと、第２の端部プレートと、それらの間
に位置し周囲を取囲む薄い壁部材とによって画成され、
吸気口手段および排気口手段を含む被包囲ポンプ室から
成る。ポンプ室に隣接して配置されているのは、第２の
端部プレートと周囲を囲む壁部材とによって画成され、
前記ポンプ室との間の圧力差が実質的に零となるように
された被包囲ギア室である。この第２の端部プレートは
、２つの室の間の圧力差を零または最小にするようにな
っている。ローター部材がポンプ室内に回転可能に支持
されている。ギア部材が、それぞれギア室内に回転可能
に支持されている。ギア部材およびローター部材が互い
に動作的に関連し、密封ロータリーコンブレッサーの回
転運動そして吸気作用をもたらす、動力手段が、ロータ
ー部材に動作的に関連し、静電シールを通してローター
部材の少なくとも一方に対して実質的に直接的動力を供
給する。その結果、ローター部材およびギア部材の回転
運動が生じる。
ギア室およびポンプ室は、圧力容器内部に配置され保持
される。ガスが、ポンプ室の吸気口に進入し、圧力容器
へと直接に排出される。この圧力容器は、多くの所望の
装置に動作的に関連する。あるいは、ガスが圧力容器内
部全体に循環される。一実施例において、圧力容器がＣ
Ｏを軸流レーザーに動作的に関連する。
図面第１〜８図、特に第１図を参照すれば、符号１０で
全体を示された密封ロータリーコンプレッサーが図示さ
れている。コンプレッサー１０は、第１プレート１４、
第２プレート１６およびこれらの間の薄い壁部材１８に
よって画成されるポンプ室１２を含む８両プレートおよ
び壁部材１８がポンプ室１２の密封をもたらす。
壁部材１８を端部プレート１４．１６の周囲に緊密嵌合
させるための係合手段が設けられる。その係合手段はど
のような手段でも良いが、ポンプ室１２の設計上、低コ
スト材を用いることができる。実施例としては、壁部材
の外周に巻いた複数のバンドクランプ１９を挙げること
ができる。しかし、これに限定されるわけではない。
壁部材１８は、薄い材料で構成される０例えば各種のシ
ート材を用い得る。一実施例においては、厚さ約０．０
３インチ（０，０７６ｃｍ）のステンレススチールが用
いられている。アルミニウムなどの他の薄いシート状金
属材料も好ましい。
第３．４図に示すように、端部プレート１４゜１６の内
表面は、それぞれほぼ円形となっている。各表面内に、
長円形の溝２８が配置さ。！、ｆｆ１２８ｇよ、７．イ
、、ヵエヶ、。、ｏ１周知の技術で形成できる。端部プ
レート１４゜１６の形状（およびそれらの内表面形状）
は。
ジグプレート（ｊｉｇ−ｐｌａｔｅ）を構成するとも考
えられる。
端部プレート１４．１６はどんな好適な材料でも作るこ
とができ、本実施例では１７２インチ（１，２７ｃ＋ｓ
）のアルミニウムである。
各プレートは、２その中に複数の開口を有している。２
つの開口３０．３２はそれぞれ、シャフト２４．２６を
受けるようになっている。
残る４つの開口３４は、スペーサー素子３６を螺合保持
するようになっている。これにより端部プレート１４．
１６が所定の間隔に剛的に保持される。スペーサー３６
は、第５図に示されている。
ポンプ室１２の内部に複数の薄い壁部材３７゜３９が設
けられる。ｌ！部材３７．３９は、半円形状である。壁
部材３７．３９は、代表的にはシート、金属で形成され
、所定の形状に成形できる０本実施例では、１６／１０
００のしんちゅう等である。壁部材３７．３９は、端部
プレート１４．１６内の溝２８に受は止められる。溝２
８内に壁部材３７．３９を受けるための手段が設けられ
、壁部材３７．３９の間の間隔が維持され、ガスの出入
りが可能となる。第４図に示すように、ローター２０゜
２２がポンプ室１２の内部で壁部材３７．３９の間に位
置される。複数のバンドクランプ４２から成る（これに
限定しない）取付は部材によって、壁部材３７．３９が
定位値に維持される。
溝２８が長円形状であるので、壁部材３７゜３９が壁部
材１８に非常に近接する点（実際の密着λに近い）がも
゛たらされる０Ｍ部材１８の内部の縦軸に沿って２つの
密封部材４３が設けられる。これによりポンプ室１２の
内部が、ガス受は入れのための吸気ポケット４４とガス
排出のための排気ポケット４６とに分割される。
ポンプ室１２の内部に配置されたローター２０．２２は
それぞれ、縦軸シャフト２４．２６によって回転可能に
支持されている。
プレート１６の開口３０．３２の内部には、ダイナミッ
クシャフトシール３８（第１．２図に示す）および１組
のシールドベアリング４０が配置される。シャフトシー
ル３８およびシールドベアリング４０はともに、チェン
バ１２．５４の内部へ伸長していない、シャフトシール
の具体例は、ダブルリップ（ｄｏｕｂｌｅ−ｌｉｐ）シ
ャフトシール等である。ベアリングの具体例は、乾式潤
滑のものか、あるいは高真空用グリース付きのシールベ
アリングである。端部プレート１４内に形成され゛た開
口内にも、一対のベアリング４０が配置される。
各シャフト２４．２６の一端には、ギア部材４８．５０
が位置される。
シャフト２４．２’６にそれぞれ支持されたギア４８．
５０は、前述のローター２０．２２と同様にシャフトの
縦軸について回転可能である。第２の端部プレート１６
に沿った壁部材５２が、−￥’Ｆ”Ｍ’ｓ　４を包囲画
成する。シール３８とベアリング４０の位置は、それら
がギア室５４に入るように変更しても良い、このことは
、どちらの端部ブレー）−１４，１６にもあてはまる。
第１図に示す本発明の実施例において、シャフト２４は
端部プレート１４を貫通して、ポンプ磁石５６に係合す
る。第２図に示すように、第２の実施例においては、シ
ャフト２４゜２６が端部プレート１４を越えて伸長し、
それぞれポンプ磁石５６に係合する。
ここに開示した全ての組立体（ポンプＮ１２、ギア室５
４、ポンプ磁石５６）は、圧力容器５８内に取付けられ
る。圧力容器５８は、端部プレート６０と厚い壁部材６
４により画成され、それらによって気密環境がもたらさ
れる。圧力容器は、金属、ガラス、セラミック、プラス
チック等の硬いガス不透性材料で形成できる。
第７図を参照すれば、端部プレート６０内の開口６８−
と端部プレート６０に気密係合した窓７０とが開示され
ている。窓７０は、容器５８を密封した後にもポンプ磁
石５６と駆動磁石７２との間の磁気結合（磁束発生によ
る）を可能にしている。好適な窓材料は、低導電性、高
強度の材料である。具体例としては、アルミナ、ステン
レススチール、クォーツ、ファイバーガラス、セラミッ
ク等が挙げられる。窓７０は、端部プレート６０に気密
接合される９両者の間には、０リング７４が挟持される
。
磁石５６．７２は、本発明の８極セラミック磁石の一実
施例である。これら磁石は、アルニコ合金、希土類材料
等で形成できる。２重磁石駆動装置を用いるときには、
磁石７２はシャフト部材等を介してギア７５．７６に結
合する。ギア７５．７６は、両面タイミングベルト７８
、アイドラー８０、駆動ギア。２７に係合する。ギア。
２７はモーター８４により駆動される（第６図参照）、
２重磁石駆動装置の場合には、ギアの負荷が減少するの
で、乾式脱潤滑や複合ギアを用いることによってより容
易な動作が可能となる。
第１図を参照すれば、本発明の第１実施例においては単
一のポンプ磁石５６および駆動磁石７２のみがモーター
８４に動作的に関連して、第６図に示したギア、タイミ
ングベルトを排している。
第４図を参照すれば、ポンプ室１２ヘガスを出し入れす
るための吸気口８６と排気口８８が設けられている。
ガスが排気口８８から排出されて、圧力容器５８の内部
へ入る。そのガスは、多くの目的のために利用される圧
力容器排気口９０を通って排出することができる。また
そのガスを容器５８内部で再循環させることもできる。
第４図は、ポンプ室）２内のガスの人出を示している０
図示のように、ガスが吸気口８６を通って吸気ポケット
４４に流入する。ローター２０．２２の回転運動により
、ローターと壁部材３７．３９との間にガスが捕えられ
る。ローターは、在来のローブ、ギアポンプと同様に反
対方向に回転する。捕捉ガスは、吸気ポケット４４から
高圧排気ポケット４６へと移動し、反対のローラによっ
て変位して排気口８８を通って流出する。
ローター２０．２２は、１つの一体材料から形成できる
。あるいは異なる複数の材料から作って、整合させ、支
持ボルトで固定しても良い０本発明の第１実施例の場合
には、ローターは、シート状金属の多層プレートである
。すなわち、在来の電動モーター変圧器におけるように
ｊ接着、溶接等によって、各層が重ねられて結合される
。ローター２０．２２の回転方向は、反転させることが
でき、それによって、吸気口８６が排気口８８になり、
排気口が吸気口になる。
シャフト２４．２６がローター２０．２２に係合し固着
するので、ローターは、端部プレー）１４．１６を貫通
して縦軸について回転す−るシャフトとともにそれぞれ
回転運動する。
端部プレート１６内で、シャフト２４．２６がそれぞれ
、ベアリング４０、ダンナミツクシャフトシール３８に
係きし、ポンプ室５４とポンプ室１２との間に効率的な
シールをもたらす０両ポンプ室間に圧力差がないので、
一方の室から他の室へと汚染物が移動するということが
ない、かくして、オイル等の潤滑流体がギア室５４内に
収容されたとしても、シャフトシール３８に圧力差がな
くしかも高真空板のオイルを用いるので、潤滑オイルが
ポンプ室１２に流入しない、シャフト２４゜２６の端部
は、ギア４８．５０にそれぞれ係合するように、単純な
テーパーボア形状になっている。ギア４８．５０は、ロ
ック機構をもたらす、カラー、クランプ、セットネジ、
ピンなどの池の在来のロック機構を用いても良い。
本発明の第１冥施例においては、ギア４８゜５０はハス
バ歯車であって、乾式潤滑材を被覆するこ′とができる
。あるいは、ＭＯＳ２やグラファイトなどの乾式潤滑材
を含浸させても良い、Ｏリング９２が設けられて、壁部
材５２と端部プレート１６との間に気密係合をもたらす
。
ギアハウジング５４内で乾式または湿式の潤滑媒体を使
用するか否かは、ギア間の伝達負荷および潤滑媒体に要
求される寿命などの多くのファクターによって決定され
る。１または両方のローターにパワーを適用するための
磁石を使用できるので、ギアにかかる負荷を減少できる
。ギア４８．５０が同期化をもたらす、一実施例におい
ては、ギアはスチール材から成り、乾式潤滑化される。
乾式潤滑材とともにスチールに含浸されたポリウレタン
などの複合材料を用いることができる。ギア４８．５０
は動的負荷を伝え、タイミング機能を果し、円滑に動作
する。平均伝達動力は実質的に零であり、ギアにかかる
平均負荷は最小である。
本発明は、Ｃ○２レーザー、特にＣＯ２軸流レーザーに
適用可能である。伝統的なルーツブロアーをＣＯｘ軸流
レーザーに組合わせて用いると、ギア室とポンプ室との
間に圧力差が生じる。レーザーは低圧（約０．１気圧）
で作動するので、シャフトにわたって０．９気圧が伝わ
る。このような場合に、ギアチェンバ内に潤滑材を用い
てシャフトシールに欠陥があると、圧力差によってギア
室からポンプ室へと潤滑材が流れてしまい、さらにレー
ザー共振器にまで伝わる。このような例で通常用いられ
てきたシャフトシールは、ピストンリングシールやラビ
リンスシールであり、失敗のもとだっな、さらにブロア
ー設計によるレーザーガスの損失についても問題があっ
た。
これらの問題点は、本発明の密封ロータリーコンプレッ
サーには生じない０本発明の一実施例においては、実質
的に全ての部品が高真空品質のものである。
これまで本発明の実施例について説明してきたが、これ
らは本発明を限定するものではない、特許請求の範囲に
記載される発明の範回内において多くの変形・修正がな
されうる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例であるロータリーコンプ
レッサーの側断面図である。 第２図は、第２の実施例であるコンプレッサーの側断面
図であり、２重磁石駆動システムを示している。 第３図は、第１．２区のコンプレッサーの端部プレート
部分の平面図である。 第４図は、第１．２図のコンプレッサーのポンプハウジ
ングおよび圧力容器の内部の横断面図である。 第５図は、第１．２区のコンプレッサーのポンプハウジ
ングの一部切欠き斜視図である。 第６図は、第２区のコンプレッサーの２重磁石駆動シス
テムの斜視図である。 第７図は、第１．２図のコンプレッサーの磁石、窓およ
び圧力容器の関係を示す一部断面斜視図である。 〔主要符号の説明〕 １０・・・密封ロータリーコンプレッサー１２・・・ポ
ンプ室 １４・・・第１プレート １６・・・第２プレート １８・・・壁部材 １９・・・バンドクランプ ２０．２２・・・ローター ２４．２６・・・シャフト ２８・・・溝 ３０．３２・・・開口 ３４・・・開口 ３７．３９・・・薄い壁部材 ３８・・・シャフトシール ４０・・・ベアリング ４２・・・バンドクランプ ４４・・・吸気ポケット ４６・・・排気ポケット ４８．５０・・・ギア部材 ５２・・・壁部材 ５４・・・ギア室 ５６・・・ポンプ磁石 ５８・・・圧力容器 ６０・・・端部プレート ６４・・・壁部材 ６８・・・開口 ア０・・・窓 ７２・・・駆動磁石 ７４・・・Ｏリング ７５．７６・・・ギア ７８・・・タンミングベルト ８０・・・アイドラー 。２７・・・駆動ギア ８４・・・モーター ８６・・・吸気口 ８８・・・排気口 ９２・・・０リング

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、以下の手段および特徴から成る密封ロータリーコン
    プレッサー： 第１の端部プレートと、第２の端部プレー トと、それらの間に位置し周囲を取囲む薄い壁部材とに
    よって画成され、吸気口手段および排気口手段を含む被
    包囲ポンプ室； 該ポンプ室内に回転可能に支持されたロー ター手段； 第２の端部プレートと周囲を囲む壁部材と によって画成され、前記ポンプ室との間の圧力差が実質
    的に零となるようにされた被包囲ギアハウジング； 該ギアハウジング内に回転可能に支持され、前記ロータ
    ー手段に動作的に関連したギア部材；ならびに 前記ローター手段に動作的に関連し、静電 シールを通して前記ローター手段へと実質的に直接に動
    力を供給し、前記ローター手段およびギア部材の回転運
    動を生ぜしめる動力手段。 ２、特許請求の範囲第１項に記載されたロータリーコン
    プレッサーであって： 前記の端部プレートの各々が、ポンプ室内 表面をなし； 前記ポンプ室内表面が、薄い壁部材を受け て保持するような溝を有し； 前記壁部材の間に前記ローター手段が配置 され；かつ 前記ポンプ室内表面が、前記吸気口および 排気口手段に動作的に関連した吸気口ポケットおよび排
    気口ポケットを有する； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３、特許請求の範囲第１項に記載されたコンプレッサー
    であって： 前記の周囲を囲む壁部材および薄い壁部材 がシート状金属で形成されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ４、特許請求の範囲第１項に記載されたコンプレッサー
    であって：さらに 前記ローター手段の各々に動作的に関連し、それぞれ前
    記ポンプ室およびギアハウジング内のローターおよびギ
    ア部材を固定的に支持するシャフト部材であって、同時
    にその縦軸についての前記ローターおよびギア部材の回
    転運動を可能にするシャフト部材； から成るコンプレッサー。 ５、特許請求の範囲第４項に記載されたコンプレッサー
    であって：さらに 前記第２の端部プレート内に形成されたそ れぞれの開口に位置した複数のダイナミックシャフトシ
    ールであって、シャフト部材を受け、前記ギアハウジン
    グからポンプ室をシールし、前記シャフト部材の回転運
    動を可能にするシャフトシール； から成るコンプレッサー。 ６、特許請求の範囲第５項に記載されたコンプレッサー
    であって： 前記シャフトシールの各々がダブルリップ シールである； ことを特徴とするコンプレッサー。 ７、特許請求の範囲第５項に記載されたコンプレッサー
    であって：さらに 複数のシールドベアリングから成り； 該ベアリングが、シャフト部材を受ける前 記第１の端部プレートの開口内に配置され、さらに前記
    シャフトシールの近傍で前記ポンプ室の内側において前
    記第２の端部プレート内に形成された前記開口内にも配
    置されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ８、特許請求の範囲第６項に記載されたコンプレッサー
    であって： 前記シールドベアリグが高真空グリースさ れている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ９、特許請求の範囲第５項に記載されたコンプレッサー
    であって： 前記ベアリグが乾式潤滑されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 １０、特許請求の範囲第１項記載のコンプレッサーであ
    って： 前記動力手段が、モーター手段に結合した 磁気駆動システムから成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 １１、特許請求の範囲第１項に記載されたコンプレッサ
    ーであって： 前記動力手段が、気密シールドアーマチャ ーに結合したモーターから成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 １２、特許請求の範囲第１０項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記磁気駆動システムが、 前記第１の端部プレートに近接した前記ポ ンプ室の外側においてシャフト部材に固着されたポンプ
    磁石と、 前記モーター手段に動作的に関連したモー ターシャフト部材の上方に回転可能に支持され、前記ポ
    ンプ磁石に整合する駆動磁石と、から成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 １３、特許請求の範囲第１０項に記載されたロータリー
    コンプレッサーであって： 前記磁気駆動システムが、 前記第１の端部プレートに近接した位置で 前記ポンプ室の外側においてシャフト部材上に固着支持
    された第１および第２のポンプ磁石と、 それらに対応して、回転可能に支持された 第１および第２の駆動磁石と、 から成り； 前記駆動磁石が互いに動作的に関連して前 記第１および第２の駆動磁石およびポンプ磁石の同時回
    転運動をもたらす； ことを特徴とするコンプレッサー。 １４、特許請求の範囲第１０項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記磁石の各々が８極セラミック磁石であ る； ことを特徴とするコンプレッサー。 １５、特許請求の範囲第１項に記載されたコンプレッサ
    ーであって： 前記ギア部材が、液体潤滑を要しない乾式 ギアである； ことを特徴とするコンプレッサー。 １６、特許請求の範囲第１５項に記載のコンプレッサー
    であって： 前記ギア部材が、ＭｏＳ＿２またはグラファイトを含浸
    させた複合材でつくられる； ことを特徴とするコンプレッサー。 １７、特許請求の範囲第１５項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ギア部材の一方がスチールでつくられ、他方が複合
    材でつくられる； ことを特徴とするコンプレッサー。 １８、以下の手段および特徴から成る密封ロータリーコ
    ンプレッサー： 第１および第２の対向する端部プレート、 およびこれらプレート間をシールし包囲する薄い包囲壁
    部材から成る被包囲ポンプ室であって、当該ポンプ室へ
    ガスを導く吸気口手 段および当該ポンプ室からガスを排出する排気口手段を
    有するポンプ室； 該ポンプ室内に回転可能に支持され、前記 ポンプ室内へガスを導入しそこから排出するようになっ
    ているローター部材； 壁部材および第２の端部プレートにより画 成されたギア室であって、前記ポンプ室との間の前記第
    ２の端部プレートにわたる圧力差を実質的に零として前
    記第２の端部プレートとの近接関係にあるギア室； 前記ローター部材に動作的に関連し、前記 ギア室内に回転可能に支持されたギア部材；前記ロータ
    ー部材およびギア部材に動作的 に関連し、静電シールを通して前記ローター部材に実質
    的に直接的回転動力を供給する動力手段； 前記ポンプおよびギア室を囲む圧力容器を 画成する壁部材； 前記ポンプ室吸気口手段が、圧力容器吸気 口を通って前記圧力容器の外部からガスを受けて、前記
    ポンプ室排気口手段を通って前記圧力容器の内部へとガ
    スを送り込むこと；ならびに 前記圧力容器が、前記圧力容器内部または その中の循環全領域からガスを一掃するための排気口手
    段を含むこと。 １９、特許請求の範囲第１８項に記載されたロータリー
    コンプレッサーであって： 前記ポンプ室端部プレートの各々が、ポン プ室内表面をなし； 前記ポンプ室内表面が、内部の薄い壁部材 を受けて保持するような溝を有し； 前記壁部材の間に前記ロータリー手段が配 置され；かつ 前記ポンプ室内表面が、前記吸気口および 排気口手段に動作的に関連したポンプ室吸気口ポケット
    およびポンプ室排気口ポケットを有する； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２０、特許請求の範囲第１９項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記の周囲を囲む壁部材および内部の薄い 壁部材がシート状金属で形成されている；ことを特徴と
    するコンプレッサー。 ２１、特許請求の範囲第１９項に記載されたコンプレッ
    サーであって：さらに それぞれ前記ポンプ室およびギアハウジン グ内のローターおよびギア部材を固定的に支持する１対
    のシャフト部材であって、その縦軸についての前記ロー
    ターおよびギア部材の回転運動をもたらすシャフト部材
    ； から成るコンプレッサー。 ２２、特許請求の範囲第２１項に記載されたコンプレッ
    サーであって：さらに 前記ポンプ室の前記第２の端部プレート内 に形成されたそれぞれの開口に位置した複数のダイナミ
    ックシャフトシールであって、シャフト部材の１方を受
    け、前記ギアハウジ ングからポンプ室をシールするシャフトシール； から成るコンプレッサー。 ２３、特許請求の範囲第２２項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記シャフトシールの各々がダブルリップ シールである； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２４、特許請求の範囲第２２項に記載されたコンプレッ
    サーであって：さらに 複数のシールドベアリングから成り； 該ベアリングが、シャフト部材を受ける前 記第１の端部プレートの開口内に配置され、さらに前記
    シャフトシールの近傍で前記ポンプ室の内側において前
    記第２の端部プレート内に形成された前記開口内にも配
    置されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２６、特許請求の範囲第２５項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ベアリングが高真空グリースまたはオ イル化されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２７、特許請求の範囲第２２項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ベアリングが乾式潤滑されている； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２８、特許請求の範囲第１９項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記動力手段が、モーター手段に結合した 磁器駆動システムから成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 ２９、特許請求の範囲第１９項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記動力手段が、機密シールドアーマチャ ーに結合したモーターから成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３０、特許請求の範囲第２８項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記磁器駆動システムが、 前記第１の端部プレートに近接した前記ポ ンプ室の外側においてシャフト部材に固着されたポンプ
    磁石と、 前記モーター手段に動作的に関連したモー ターシャフト部材の上方に回転可能に支持され、前記ポ
    ンプ磁石に整合する駆動磁石と、から成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３１、特許請求の範囲第２８項に記載されたロータリー
    コンプレッサーであって： 前記磁器駆動システムが、 前記第１の端部プレートに近接して前記ポ ンプ室の外側においてシャフト部材上に固着支持された
    第１および第２のポンプ磁石と、それらに対応して、前
    記圧力容器の外部に 配置された第１および第２の駆動磁石と、 から成り； １および第２のポンプ磁石に整合して動作的に関連し、
    ギア駆動手段に回転可能に支持され； 前記ギア駆動手段が、前記第１および第２ の駆動磁石の同期回転運動をもたらし、前記ローター手
    段と動作的に関連する； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３２、特許請求の範囲第３０項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記圧力容器が、磁石開口を中に設けた面プレートを含
    み； 該面プレートの外表面には窓部材が密着さ れ； 該窓部材は、駆動磁石と前記圧力容器の前 記内部に配置された関連ポンプ磁石との間に磁束を創成
    することによって、磁石回転運動の伝達をもたらす； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３３、特許請求の範囲第３２項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記窓部材がアルミナ部材から成る； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３４、特許請求の範囲第３１項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記磁石の各々が８極セラミック磁石であ る； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３５、特許請求の範囲第１８項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ギア部材が、液体潤滑を要しない乾式 ギアである； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３６、特許請求の範囲第１８項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ギア部材が、ＭＯＳ＿２またはグラファイトを含浸
    させた複合材でつくられる； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３７、特許請求の範囲第２８項に記載されたコンプレッ
    サーであって： 前記ギア部材の１方がスチールでつくられ、他方が複合
    材でつくられる； ことを特徴とするコンプレッサー。 ３８、ガスへの不純物導入を最小化して密封装置内にガ
    スを送り込み循環させるための、以下の段階および特徴
    から成る方法： 回転可能に支持されたローター部材を囲み ガス吸気口手段およびガス排気口手段を含む被包囲ポン
    プ室と、前記ローター部材に動作的に関連するギア部材
    を囲む被包囲ギア室と、前記ローター部材を駆動する手
    段と、前記ポンプ室およびギア室を囲み吸気口手段およ
    び排気口手段を含む密封圧力容器と、 から成るコンプレッサーであって、前記ポンプ室および
    ギア室が端部プレートによって分離されて方室の間の圧
    力差が実質的に零になるようにされているところのコン
    プレッサーを設ける段階； 前記ローター部材およびギア部材を回転さ せる段階； 前記圧力容器吸気口手段を通して前記ポン プ室の内部へとガスを導入する段階；ならびに 前記ポンプ室から前記ポンプ室排気口手段 を通して前記圧力容器の前記内部へと前記ガスを排出す
    る段階。 ３９、特許請求の範囲第３８項に記載された方法であっ
    て：さらに 前記の排出ガスを前記圧力容器の前記内部 から前記密封装置へと導く段階； から成る方法。 ４０、特許請求の範囲第３８項に記載された方法であっ
    て：さらに 静電シールを通して前記ローター部材に実 質的に直接的に動力を供給する段階； から成る方法。 ４１、特許請求の範囲第３８項に記載された方法であっ
    て：さらに 前記ポンプ室と前記ギア室との間の圧力差 を最小にする段階； から成る方法。 ４２、特許請求の範囲第３７項に記載された方法であっ
    て：さらに 前記ポンプ室から前記圧力容器の前記内部 へと、約１気圧以下の圧力でガスを送り込む段階； から成るコンプレッサー。 ４３、特許請求の範囲第３７項に記載された方法であっ
    て： 前記の送り込まれたガスがレーザーガスで ある； ことを特徴とする方法。 ４４、ＣＯ＿２軸流レーザー内にレーザーガスを送り込
    み循環させるための、以下の段階および特徴から成る方
    法： 回転可能に支持されたローター部材を囲み ガス吸気口手段およびガス排気口手段を含む被包囲ポン
    プ室と、前記ローター部材に動作的に関連するギア部材
    を囲む被包囲ギア室と、前記ローター部材を駆動する手
    段と、前記ポンプ室およびギア室を囲むための密封圧力
    容器と、 から成る密封コンプレッサーであって、前 記ポンプ室およびギア室が端部プレートによって分離さ
    れて両室の間の圧力差が実質的 に零になるようにされており、前記圧力容器が前記レー
    ザーから前記ポンプ室へとレーザーガスを導入するよう
    になっており、もって前記ポンプ室が前記レーザーガス
    を前記圧力容器の内部へと排出してそこから前記レーザ
    ーガスが前記レーザーへと戻ることを特徴とするところ
    のコンプレッサーを設ける段階；前記ローター部材およ
    びギア部材を回転さ せる段階； 前記圧力容器吸気口手段を通して前記ポン プ室へとレーザーガスを導入する段階； 前記ポンプ室から前記圧力容器へと最小の 不純物で前記レーザーガスを排出する段階；ならびに 前記の送り込まれたレーザーガスを前記圧 力容器から前記レーザーへと導く段階。
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