JPS62174592A - スクリユ式真空ポンプ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータを
備えたスクリュ式ポンプ本体を用いた、特にオイルフリ
一式のものに好適なスクリュ式真空ポンプに関するもの
である。

（従来技術） 従来、真空ポンプとして、たとえば水封式真空ポンプ（
特公昭５１３７６９３号公報）、高真空ポンプ（特公昭
５７−５９９２０号公報）、２軸式真空ポンプ（特開昭
５９−１８５８８９号公報）が公知である。

このうち、水封式真空ポンプおよび高真空ポンプでは、
真空引きする際、ポンプ内で圧縮されて生じる熱による
ガスの温度上昇を防ぐｆこめに、ガスを水あるいは浦に
直接接触させた状態で吸込口から吐出口に至らせ、この
ようにしてガスとともに装置ら冷却している。

しかしながら、この種の真空ポンプによれば、吸込口側
に水あるいは油のにおいが漏れ出したり、停電時等の場
合のように装置が急に停止した場合には水や油が吸込口
側に逆流する事態も起こり得る。このため、不純物の混
入が許されない半導体の製造部門や、これに加えて、特
ににおいの発生を嫌う食品産業関係（例えば真空バック
）ではこれらの真空ポンプを使用することはできない。

これに対して、上記２軸式真空ポンプにはルーツ式のメ
カニカルブースター等のオイルフリ一式（本明細書では
、水および油を真空引きするガスに接触させた状態では
用いない形式のものをいう。

）のものがある。

しかしながら、この形式の真空ポンプではロータ同志を
無接触に保つ必要性から構造上ロータ間の隙間が大きく
ならざるを得ない。このため、この真空ポンプは中真空
領域（１０３〜ＩＴｏｒｒ）で使えても、低真空領域（
１〜７６０　Ｔｏｒｒ）ではロータ間からのガス漏れが
増大し、ガス温度の上昇が著しくなるので、この領域で
の使用には適していない。

このため、これまで単段で低真空域から高真空域までの
使用に適したオイルフリ一式の真空ポンプの開発が望ま
れていた。

そこで、本発明者は、従来大気圧以上の領域で、主とし
て高圧ガス発生のために使用しているオイルフリ一式の
スクリュ圧縮機本体が、ガスを吸込み、圧縮状態で吐出
するという点で真空ポンプと機能的に共通していること
、およびロータ間からのガス漏れを小さくできることに
着目し、真空ポンプとして使用する種々の試みを行った
。

その結果、スクリュ圧縮機本体のスクリュロータの軸受
部および軸封部が大気圧あるいは大気圧に近い状態にあ
るため、これをそのまま真空ポンプとして使用した場合
には、吸込口側および吐出口側において、スクリュロー
タ軸の軸封部からロータ室の吸込口部分へ空気が漏れて
、到達真空度が悪くなるという問題点が明らかになった
。

なお、到達真空度とは吸込口のフランジ部を完全に塞い
で真空ポンプを運転した場合に到達し得る最高の真空度
を言い、真空ポンプの最も重要な性能ポイントである。

（発明の目的） 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は到達真空度が良好なスクリュ式真空ポンプを
提供することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明は、一方が吸込口に
、他方が吐出口に開口したロータ室を有するケーシング
と、強制潤滑式軸受によってロータ軸を支持して、ロー
タ室内に回転可能に収納した互いに噛み合う雌雄一対の
スクリュロータとを備えるとともに、少なくとも吸込口
側の各ロータ軸の軸受とロータ室との間に、上記吸込口
には連通しない大気圧以下の空間に連通させた第１軸封
手段と、大気に連通させた第２軸封手段とを、ロータ室
の側からこの順序で備えたものに形成した。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図、第２図は本発明に係るスクリュ式真空ポンプを
示し、オイルフリ一式ポンプ本体（以下、本体という。

）■のケーシング２に第１連通部３を設けて形成しであ
る。すなわち、本体１のケーシング２は水冷用ジャケッ
ト４を有するとともに、一方が上部に設けた吸込口５（
２点鎖線部分）に、他方が下部に設けた吐出口６（破線
部分）に開口したロータ室７を有し、このロータ室７内
に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ８が回転
可能に収納しである。そして、このスクリュロータ８の
各歯溝部９は回転して位置を変えることにより吸込口５
に開口した状態、吸込口５および吐出口６からは遮断さ
れたガス閉込み状態、吐出口６に開口した状態の３つの
状態を順次繰返し、各状態に対応してガス吸込み空間、
圧縮（閉込み）空間。

吐出空間となる。

また、スクリュロータ８のロータ軸Ｉｆを強制注油され
た軸受１２により支持するとともに、吸込口５側の各軸
受１２とロータ室７との間に、口−夕室７の側から下記
するように歯溝部９に連通させた第１軸封手段Ｉ３と、
大気に連通させた第２軸封手段１４とをこの順序で設け
である。本実施例では、このうち第１軸封手段Ｉ３を、
２つのシールリング１３ａを並設した構造のものとする
一方、第２軸封手段１４にはスクリュロータ８の回転と
ともに、軸受Ｉ２側に進むねじを形成したラビリンスシ
ールを用いである。

さらに、第１軸封手段１３のロータ室７に隣接させて、
これと同様に２つのシールリング１３ａを用いた形式の
第３軸封手段１５を設けるとともに、吐出口６側の各軸
受１２とロータ室７との間に、ロータ室７の側から上記
第３軸射手段１５を２段と、第２軸封手段と同様のラビ
リンスシールを用いた形式の第４軸封手段１６とをこの
順序で設けである。

そして、第２．第４軸封手段１４．１６のラビリンス部
分により、スクリュロータ８の回転とともに、潤滑油を
軸受１２側に押出して、ロータ室７側へ流入しないよう
にしである。

しかし、特に吸込口５側では第２軸封手段１４のラビリ
ンス部分だけでは、スクリュロータ８の高速回転時以外
には、潤滑油を十分排除し得ないおそれがある。そこで
、第２軸封手段Ｉ４の箇所には、これを大気に連通させ
る第２連通部Ｉ７を設けて、軸受１２の部分からロータ
室７側へ進んで来た潤滑油を第２連通部１７から機外を
排出するようにして、スクリュロータ８の高速回転時以
外でも、潤滑油がそれ以上ロータ室７側へ流入するのを
防いでいる。

また、第１軸封手段１３の箇所には、第１連通部３が形
成してあり、第１軸封手段１３をロータ室７内の吸込口
５には連通しないガス閉込み空間である歯溝部９に連通
させである。なお、この歯溝部９は圧力が低い程よいか
ら、閉込み直後の部分が好ましい。

さらに、この第１連通部３は、第１軸封手段１３のシー
ルリングをケーシング２外に通じさせる第１貫通孔１８
とガス閉込み直後の空間をケーシング２外に通じさせる
第２貫通孔１９と第１．第２貫通孔１８．１９を連通さ
せる接続管２０とからなり、第１軸封手段１３の部分を
吸込口５からは遮断された空間のうちで最も低圧の閉込
み直後の空間より真空引きして出来るだけ低圧に保つよ
うにしである。

そして、このようにすることにより、吸込口５と第１軸
封手段１３との間の圧力差を小さくして、第１軸封手段
１３から吸込口５側へ空気が漏れるのを防ぐようにしで
ある。また、上記ラビリンス部分から万一潤滑油が漏れ
ることがあっても、この第１連通部３により、吸込口５
とは遮断されたガス閉込み空間を経て吐出されてゆくの
で、吸込口５側に漏れることはない。

これらの第１連通部３の機能は上述したように常時ガス
吸込み空間、閉込み空間および吐出空間の３つの空間を
別々に形成しつつ作動するというスクリュ式固有の特徴
を利用したらのである。

第３図は、横軸にロータ室７の吐出口６側端而を原点と
した場合のロータ軸方向の位置Ｘ（右方白木Ｔ）−オス
−）本左ね　砧龜山Ｚこ貞空昨オなわ鈷田力をとり、吸
込口５側のロータ軸１１部分から吸込口５．ロータ室７
内部、吐出口６にかけてのロータ軸方向に沿った圧力変
化を示し、σ１は第２貫通孔１９、ｌｔはロータ室７の
吸込口５側の端面、Ｑ３は第１貫通孔１８．Ｃ，は第２
連通部１７の各位置を、またＰｉは第２貫通孔１９での
圧力を示す。

第３図中一点鎖線は第１連通部３を設ける代わりに第１
貫通孔１８のみを設けて第１軸封手段Ｉ３のシールリン
グ１３ａ部ら略大気圧に等しい状態にして、ラビリンス
側から潤滑油が漏れることがあってもロータ室７側へ漏
れるのを防ぐようにして、第２連通部１７とともに潤滑
油の漏れを２重に防止するようにした場合の圧力状態を
示したものである。

そこで、第３図の一点鎖線部分（前者）と実線部分（後
者）とを比較してみると、ロータ室への空気の漏れを防
止するうえて問題となる第１軸封手段１３のｙ、＝（ｂ
における圧力と吸込口５のＸ　＝　（１２における圧力
すなわち到達真空度Ｐ。との差圧は、前者ではこれをΔ
Ｐ１で表わすと ΔＰ、＝大気圧−到達真空度Ｐ。

となるのに対して、後者では、同じくΔＰ、で表すと ΔＰ２＝Ｐｉ−到達真空度Ｐ。

となる。

ここで、Ｐｉは当然大気圧より小さいので（Ｐｉく大気
圧）、必ずΔＰ、＜八Ｐ、となる。

したがって、第１軸封手段Ｉ３の部分からロータ室７へ
の空気の漏れは上記差圧の減少分に対応して、それだけ
少なくなる。

なお、上記実施例では、第１連通部３はロータ室７内の
ガス閉込み直後の空間に連通ずるようにしたものであっ
たが、本発明はこれに限るものでなく、第１軸封手段１
３の部分を大気圧以下に真空引きできるように形成すれ
ばよく、例えば上記実施例以外に第１貫通孔１７を配管
により別の真空ポンプに接続して、この真空ポンプによ
り真空引きするように形成してもよい。

また、第１軸封手段１３は１段に限るものでなく、これ
を２段以上設けた場合は、軸受１２により近い第１軸封
手段１３をロータ室７内のより高圧のガス閉込み状態に
あろ歯溝部９に連通させるように第１連通部３を形成し
て、軸受１２側からロータ室７に向けて、第１軸封手段
１３の真空度を段階的に上げることにより、吸込口５へ
のガス帰れを効果的に少なくできる。

さらに、上記実施例では吸込口側にのみ第１゜第２軸封
手段１３．１４を設けたものを示したが、本発明はこれ
に限るものでなく、この他、第６図に示すように吐出口
側にら吸込口側と同様な第１連通部３および第２連通部
１７を形成して第１゜第２軸封手段１３．１４を設けた
ものであってもよい。ロータ室７の吐出ロ６側端面には
、ガス吐出空間の他に、このガス吐出空間から吸込み空
間に変わった直後の歯溝部の端面が常に現われている。

この吸込み空間となった歯溝部はいうまでもなく、真空
状態にあり、このため吐出口６側のロータ室７とスクリ
ュロータ８との間の隙間は真空状態にある。したがって
、この吐出口６側においてら吸込口５側と同様に軸封手
段の部分から上記隙間および吸込み空間となった歯溝部
を介して吸込口５に潤滑油および空気が漏れようとする
。上記吐出口６側の第１．第２軸封手段１３．１４はこ
のような現象の発生を阻止し、到達真空度向上に効果的
に寄与するものである。

なお、第４図中、第１図と共通する部分には同一番号を
付しである（以下同様）。また、第５図は第４図に示す
スクリュ式真空ポンプにおける圧力変換の様子を示し、
上記第３図に対応する図である。

その池、第２軸封手段１４は１段に限らず、第６図に示
すように、例えば２段設けてもよい。この場合、軸受１
２側からロータ室７側へ進もうとする潤滑油は、図中矢
印Ａ、Ｂにて示す空気の流れにより、軸受１２側の第２
連通部Ｉ７から、１段の場合より効果的に潤滑油を機外
へ排出することができる。

この場合ら、吸込口５側にのみ２段の第２輔封手段１４
を設けてもよく、また本発明は、雌、雄ロータの両側対
称に第１．第２軸封手段１３．１４を設けたものに限る
ものではなく、雌、雄ロータのいずれか一方のみに第１
連通部３を設けたしのであってもよい。

第４図、第６図の実施例において、ロータ室内を冷却す
る必要がある場合には、適宜ケーシング２を水冷ジャケ
ットを有する形式のものにすればよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一方
が吸込口に、他方が吐出口に開口したロータ室を有する
ケーシングと、強制潤滑式軸受によってロータ軸を支持
して、ロータ室内に回転可能に収納した互いに噛み合う
雌雄一対のスクリュロータとを備えるとともに、少なく
とも吸込口側の各ロータ軸の軸受とロータ室との間に、
上記吸込口には連通しない大気圧以下の空間に連通させ
た第１軸封手段と、大気に連通させた第２軸封手段とを
、ロータ室の側からこの順序で備えた乙のに形成しであ
る。

このため、第１軸封手段の部分と吸込口との間の差圧が
小さくなり、吸込口への空気の漏れを小さくできるとと
もに、軸受に供給された潤滑油の吸込口への漏れも阻止
でき、良好な到達真空度の達成および潤滑油によるロー
タ室内の汚染防止が可能になる。この結果、オイルフリ
一式であっても、単段で広範囲の真空引きが可能になる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るスクリュ式真空ポン
プの横断面図、第２図は第１図のａ部拡大図、第３図は
第１図に示す真空ポンプにおけるロータ軸方向の位置に
対する圧力変化の様子を示す図、第４図は本発明の第２
実施例に係るスクリュ式真空ポンプの横断面図、第５図
は第４図に示す真空ポンプにおける圧力変化の様子を示
す図、第６図は本発明の第３実施例に係る横断面図であ
る。 １・・・本体（ポンプ本体）、２・・・ケーシング、３
・・・第１連通部、５・・・吸込口、６・・・吐出口、
７・・・ロータ室、訃・・スクリュロータ、１２・・・
軸受、Ｉ３・・・第１軸封手段、１４・・・第２軸封手
段、１６・・・第２連通部。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製犯１所代　理　
人　弁理士　　前出　葆　ほか２名第１　図 第６功 ′唱

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方が吸込口に、他方が吐出口に開口したロータ
   室を有するケーシングと、強制潤滑式軸受によってロー
   タ軸を支持して、ロータ室内に回転可能に収納した互い
   に噛み合う雌雄一対のスクリュロータとを備えるととも
   に、少なくとも吸込口側の各ロータ軸の軸受とロータ室
   との間に、上記吸込口には連通しない大気圧以下の空間
   に連通させた第１軸封手段と、大気に連通させた第２軸
   封手段とを、ロータ室の側からこの順序で備えたことを
   特徴とするスクリュ式真空ポンプ。
2. （２）上記大気圧以下の空間がロータ室内のガス閉込み
   直後の空間であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のスクリュ式真空ポンプ。
3. （３）上記第１軸封手段を複数段備え、かつ第１連通部
   が軸受により近い第１軸封手段をロータ室内のより高圧
   のガス閉込み空間である歯溝部に連通させるようにした
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のスクリュ式真空ポンプ。