JPS62261689A - 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５４−３７６９３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ために、ガスを水あるいは油に直
接接触させた状態で吸込口から吐出口に至らせ、このよ
うにしてガスとと乙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
に水あるいは浦のにおいか漏れ出したり、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（例えば真空パック
）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。

）のらのがある。

しかしながら、この形式の真空ポンプではロータ同志を
無接触に保づ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（ｔｏ　３〜Ｉ　Ｔｏｒｒ）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、吸込口側において、スクリュロータ軸の軸封部か
らロータ室内へ空気が漏れて、到達真空度が悪くなると
いう問題点か明らかになった。

なお、到達真空度とは吸込口の７ランノ部を完全に塞い
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乙ので、
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
搗供することにある。

（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
には連通しないロータ室内の閉込み空間である歯溝部に
連通させた複数の第１軸封手段と、大気に連通させた２
段の第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、ポンプ本体ｌのケーシング２に第１大気連通孔３
．第２大気連通孔４および閉込み空間連通部５を設けて
形成しである。すなわち、ポンプ本体ｌのケーシング２
は一方が上部に設けた吸込ロア（２点鎖線部分）に、他
方が下部に設けた吐出口８（破線部分）に開口したロー
タ室９を何し、このロータ室９内に、互いに噛み合う雌
雄一対のスクリュロータ１０が回転可能に収納しである
。そして、このスクリュロータｌＯの各歯溝部１１は回
転して位置を変えることにより吸込ロアに開口した状態
、吸込ロアおよび吐出口８からは遮断されたガス閉込み
状態、吐出口８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、各スクリュロータＩＯのロータ軸Ｉ２を強制注油
式の軸受１３により支持するとと乙に、軸受！３とロー
タ室９との間に、ロータ室９の側から下記するように歯
溝部Ｉｔに連通させた第１輔封手段１４と、大気に連通
させた第２軸封手段】５とを各々２段ずつ、この順序で
吸込ロア側および吐出口８側に設けである。本実施例で
は、このうち第１軸封手段１４とロータ室側の第２軸封
手段１５を２つのシールリング１４ａを並設した構造の
ものとする一方、残りの第２軸封手段！５にはスクリュ
ロータｌＯの回転とともに軸受１３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。

そして、この軸受１３側の第２軸封手段１５のラビリン
ス部分により、スクリュロータｌＯの回転とともに潤滑
油を軸受１３側に押出して、ロータ室９側へは流入しな
いようにしである。

しかし、この第２軸封手段！５のラビリンス部分だけで
は、スクリュロータｌＯの高速回転時以外では、潤滑油
を十分排除し得ないおそれがある。

そこで、２段に設けた第２軸封手段１５の各々を大気に
連通させる第１大気連通孔３と第２大気連通孔４とを設
けてスクリュロータｌＯの高速回転時以外でも潤滑油が
、それ以上ロータ室９側へ流入するのを確実に防いでい
る。すなわち、軸受１３側の第２軸封手段１５の部分を
略大気圧に等しい、高い圧力状態を保つことにより、こ
の第２軸封手段１５とロータ室１２との間の隙間を通っ
てロータ室９側へは潤滑油が流入しにくくするとともに
、第２図中矢印Ａ、Ｂで示すように、第１大気連通孔３
から第２大気連通孔４への空気の流れにより、たとえ上
記隙間から潤滑油が流入して来ても、第２大気連通孔４
から外部へ潤滑油を排出させるようにして、それ以上潤
滑油がロータ室９側へ進むのを徹底的に防いでいる。

さらに、第１軸封手段１４のうち、より軸受１３に近い
ものを、吸込口６には連通しない、より高圧の閉込み空
間である歯溝部１１に連通させる閉込み空間連通部５が
設けである。

すなわち、第２軸封手段１４の部分は第１．第２大気連
通孔３．４により大気圧に、一方策１軸封手段１４のロ
ータ室９側は真空域にあるので、各ロータ軸１２の箇所
に複数段（本実施例では２段）に設けた第１軸封手段１
４の部分には軸受１３側からロータ室９側に向かって低
くなる圧力勾配が生じている。そこで、複数段に設けた
第！軸封手段１４の圧力の高い部分は、より圧力の高い
閉込み状態にある歯溝部！■より、また圧力の低い部分
は、より圧力の低い閉込み状態にある歯溝部１１より段
階的に吸引するようにして、大気圧にある第１大気連通
孔３から真空域にあるロータ室９の方へ漏れようとする
空気を効果的に第１軸封手段１４により遮断するように
しである。

このように、第１．第２大気連通孔３．４により軸受１
３部からの潤滑油の流入を略完全に阻止するとともに、
段階的に閉込み空間連通部５に連通させた第１軸封手段
１４により第１大気連通孔３からロータ室９への空気の
漏れを防ぐことにより吸込ロアでの到達真空度を向上さ
せている。

また、ロータ室９の吐出口８側の端面に、吐出空間だけ
てなく吐出から吸込みへ変化した直後の吸込み空間の状
態にある歯溝部の端面が生じろため、吸込ロア側の端面
だけでなく、吐出口８側の端面部分の隙間は真空状態に
ある。この結果、吐出口８側の第１．第２軸封手段１４
．１５においても、吸込ロア側と同様に、潤滑油および
空気がロータ室９側に向かい、吸込ロアに漏れようとす
る傾向にある。そこで、本実施例では、閉込み空間連通
部５を吸込ロア側だけでなく、吐出口８側にも設けてロ
ータ室９内への潤滑油および空気の漏れ防止の徹底化を
図っている。

斯る閉込み空間連通部５による漏えい空気の吸込みおよ
び段階的な吸込み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
しつつ作動するとともに、隣接する閉込み空間である歯
溝部１１の圧力が異なるというスクリュ式固有の特徴を
ｆｌＩ用したらのである。

ついで第３図は、横軸にロータ室７の吐出口８側端而を
原点とした場合のロータ軸方向の位置Ｘ（右方向を正と
する。）をとり、縦軸に真空度すなわち圧力をとり、吸
込ロア側のロータ軸１２部分から吸込ロア、ロータ室９
内部、吐出口８にかけてのロータ軸方向に沿った圧力変
化を示したものである。そして図中Ｑ、、（１，は閉込
み空間連通部５の高圧側、低圧側の貫通孔５ａＳ１２＋
はロータ室９の吸込ロア側の端面、Ｑ、、（１，は吸込
ロアにおける上記低圧側、高圧側の貫通孔５ａに通じる
閉込み空間連通部５の第１軸封手段１４側の貫通孔、１
２＠、１２．は第１．第２大気連通孔、Ｃ，、Ｃ，は吐
出口８側における上記Ｃ，，Ｃ，に対応する貫通孔、Ｑ
ｌ。は第１大気連通孔の各位置を示している。また、Ｐ
＋、Ｐｇは上記位置Ｃ，，Ｃ，に対応する歯溝部での圧
力を示し、これと連通ずる位置Ｃ，，ＣいならびにＣ，
，１２，の第１軸封手段１４での圧力と等しい。

図から明らかなように、大気圧の第！大気連通孔３の位
置Ｘ＝（’ＩＩから、Ｘ＝（！Ｓ、（！４へと進むにし
たがって段階的により真空度を上げてゆき、Ｘ＝１２３
゜３４間の差圧が小さくなっている。到達真空度を低下
させるロータ室内への空気の漏れ量は上記差圧に略比例
する関係にあるので、このように差圧を効果的に小さく
することにより、到達真空度を向上させるようにしであ
る。また、吐出口８側の軸受１３．第１．第２軸封手段
１４．１５部分のロータ軸方向に沿った圧力変化につい
ても上記と同様で、ロータ室９の吐出口８側端面におけ
る隙間を介して吸込ロアへ漏れる空気を少なくなるよう
にしである。

なお、上記実施例では、吸込ロア側からの閉込み空間連
通部５と吐出口８側の閉込み空間連通部５とを合流させ
て、歯溝部１１に通じるようにしたものを示したが、本
発明はこれに限るものでなく、第１図中一点鎖線による
矢印Ｘ、Ｙで示すように、吸込ロア側とは別に吐出０８
側の第■軸封手段１４のうち、ロータ室９側の方を矢印
Ｘの位置に、軸受１３側の方を矢印Ｙの位置に通じさせ
るようにしてもよい。

また、上記実施例では吸込ロア側および吐出口８側に第
１軸封手段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、第４図に示すように、吸込ロア側に
のみ第１軸封手段１４を設けたものであってもよい。

なお、第４図に示す真空ポンプにおける圧力状態を第５
図に示す。図中各符号は第１図〜第３図と共通ずる部分
には同一符号を付しである（以下同様）。

さらに、上記実施例ではより軸受１３に近い第１軸封手
段１４をより高圧の歯溝部に連通さ仕るようにしたしの
であったが、本発明はこれに限るものでなく、この他、
各第１軸封手段を同一の歯溝部（但し、閉込み状態にあ
ることには変わりない。）に連通させるものであっても
よい。

その他、本発明は雌雄ロータの両側対称に、第１、第２
軸封手段１４．１５を設けたものに限定するものでなく
、閉込み空間連通部５を雌雄ロータの一方だけに設けて
もよく、さらにオイルフリ一式の場合はロータ室９内を
冷却するために、ケーシング２の外側に水冷ジャケット
を設けてもよい。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、一方
か吸込口に、他方が吐出口に開口したロータ室を何する
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しに、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ロータ室内の閉込み室間であ
る歯溝部に連通させた複数の第１軸封手段と、大気に連
通させた２段の第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である。

このため、軸受部分からロータ室への油の漏れを第１．
第２大気連通孔により阻止して油によるロータ室内の汚
染を防ぐことができるととしに、第１軸封手段のロータ
室側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。この結果、到達真空度
を向上させろことができ、単段、オイルフリ一式の圧縮
機本体を用いて広範囲にわたる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
ロータ軸方向の位置に対するスクリュ圧縮機本体におけ
る圧力変化の様子を示す図、第、１図は第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
示すスクリュ式真空ポンプにおける圧力変化の様子を示
す図である。 ｌ・・・ポンプ本体、２・・・ケーシング、３・・・第
１大気連通孔、４・・・第２大気連通孔、５・・・閉込
み空間連通部、７・・・吸込口、９・・・ロータ室、１
０・・・スクリュロータ、１１・・・歯溝部、１３・・
・軸受、１４・・・第１軸封手段、１５・・・第２軸封
手段。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所代　理　人
　弁理士　　前出　葆　ばか２名第４ｔ１！ 第５図

Claims (2)

【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ロータ室内の閉込
   み空間である歯溝部に連通させた複数の第１軸封手段と
   、大気に連通させた２段の第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）上記第１軸封手段を複数段配設するとともに、よ
   り軸受に近い第１軸封手段をより高圧の歯溝部に連通さ
   せるように形成した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。