JPH0756276B2

JPH0756276B2 - オイルフリー形スクリュ式真空ポンプ

Info

Publication number: JPH0756276B2
Application number: JP60223966A
Authority: JP
Inventors: 邦彦西谷; 昇壷井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-10-07
Filing date: 1985-10-07
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPS6282295A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ロータ室内に冷却用等の油等を注入しないオ
イルフリー形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、例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57−599
20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。

これらの真空ポンプはガスを吸込み、圧縮状態で吐出す
るという点からすれば圧縮機と機能的に共通している。
しかしながら、留意すべきは一般的に圧縮機に比べて真
空ポンプで取扱うガスは低圧であるため、吸込ガスと吐
出ガスの圧力比が大きくなり、ガスの断熱圧縮に伴う温
度上昇が著しいことである。

例えば、通常の空気圧縮機の吸込圧，吐出圧がOatg,7at
gであるのに対して、真空ポンプでは吐出圧が通常大気
圧（1.033ata）で、吸込圧が0.1ataあるいは0.01ata程
度である。

吸込圧をP1、吐出圧をP2、吸込ガス温度をTs（゜Ｋ），
吐出ガス温度をTd（゜Ｋ），ポリトロープ指数をｋとす
ると、断熱圧縮の場合Tdは大略次式で表される。

Td＝Ts（P2/P1）^{（ｋ−１）/k} Tsを常温（即ち、273＋30゜Ｋ）,k＝0.4として、この式
により上記各場合におけるTdを計算すると以下のように
なる。

このように、空気圧縮機に比べて真空ポンプでの仕事量
は小さいが、真空ポンプでの温度上昇の方がかなり大き
くなる。

そこで、上記水封式真空ポンプや高真空ポンプでは、ガ
ス温度の上昇を防ぐために、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るようにす
ることよりガスおよび装置を冷却するようにしてある。

しかしながら、この種の真空ポンプによれば、吸込側に
水、或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、特に匂い
の発生を嫌う食品産業関係（例えば真空パック）ではそ
の使用はできない。

これに対して、上記２軸式真空ポンプにはオイルフリー
形（本明細書では、水および油を真空引きするガスに接
触させる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（10³〜1Torr）で使えても、低真空領域（１〜760T
orr）ではロータ間からのガス漏れが増大し、ガス温度
の上昇が著しくなり、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ー形真空ポンプの開発が望まれ
ていた。

ところで、上記のように圧縮機が真空ポンプと機能的に
共通する点を有していることから本発明者らはロータ間
からのガス漏れが小さいオイルフリー形スクリュ式圧縮
機本体を真空ポンプとして使用する試みを種々行なっ
た。

しかしながら、スクリュ式圧縮機本体をそのまま真空ポ
ンプとして使用するだけでは、上記の数値計算例にも示
されるように、大気圧以上の領域と異なり、真空領域で
はガス温度の上昇が著しいため、実用としては供し得な
いという問題があった。

なお、一般的にオイルフリー形スクリュ式圧縮機本体の
ケーシングは水冷用のジャケットを有しており、断熱圧
縮されたロータ室内のガスおよびスクリュロータを水冷
するようになっている。しかしながら、これを真空ポン
プとして使用した場合、ロータ室内のガスが希薄で、熱
を伝える媒体が少なくなるため水冷の効果は殆どなく、
これが温度上昇の一因にもなっている。

（発明の目的）本発明は、上記従来の要望および問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は低真空域から高真空域まで単段で
真空引きできるオイルフリー形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、互いに噛み合う
雌雄一対のスクリュロータと、一方が吸込口に、他方が
吐出口に開口したロータ室を有し、このロータ室内にス
クリュロータを回転可能に収納し、上記ロータ室並びに
吐出口側軸受部を囲むように設けられた水冷用ジャケッ
トを有するケーシングとからなるオイルフリー形スクリ
ュ式真空ポンプにおいて、一端が、上記ロータ室の端面
を除く内周面に開口し、かつ上記ロータ室内の吸込口お
よび吐出口とは連通することがない空間に面するととも
に、周囲を水冷用ジャケットで囲まれた空気噴射孔を形
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図は本発明に係るオイルフリー形スクリュ
式真空ポンプを示し、オイルフリー形のスクリュ式ポン
プ本体１のケーシング２に、これを貫通する空気噴射孔
３を穿設して形成してある。即ち、スクリュ式ポンプ本
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、一方が吸込口５に、他方が吐出口６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てあ
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。

したがって、このようなスクリュ式ポンプ本体１特有の
構造上の特徴からロータ室７の壁部には常時ガス閉込み
状態にあり、吸込口５および吐出口６とは連通すること
がないロータ室７内の空間（ガス閉込み空間）である歯
溝部に面した部分があり、上記空気噴射孔３はこの部分
に穿設してある。

そして、このように空気噴射孔３を設けることにより大
気圧以下の状態にあるガス閉込み空間に、この空間内の
圧縮ガスよりもかなり低温（即ち、常温）の空気を圧力
差のみを利用して供給し、圧縮ガスを冷却するようにな
っている。さらに、空気噴射孔３の周囲は水冷用ジャケ
ット４になっており、これにより供給空気を冷却して、
上記冷却効果を高めるようにしてある。

通常、高圧ガスを発生させるために用いるスクリュ式ポ
ンプ本体に空気噴射孔３のような孔を設けても大気圧の
方が低圧になるので圧力差のみによる空気の供給は行え
ない。また何らかの装置を使って強制的にガス閉込み空
間内に空気を供給できても消費動力の増大を招くことに
なるので、斯かる供給は好ましくない。

しかしながら、上記のように真空ポンプとして使用する
場合はガス閉込み空間内は大気圧にある吐出口６と連通
することはなく、常に真空域にあるため、何ら空気供給
のための他の装置は必要としない。また真空ポンプでは
ガス閉込み空間内は真空域にあり、ガス圧縮に要する動
力は殆ど無視できる程度で、この空間内に空気を供給す
ることによる消費動力の増大は余り問題にはならない。

また、ガス閉込み空間に吸込まれた空気は熱を伝える媒
体にもなり、真空状態では水冷用ジャケット４によるガ
スおよびスクリュロータ８の冷却は殆ど効果がなかった
のに対し、これらの水冷も効果的となり、上記空気と圧
縮ガスとの温度差による冷却効果と相俟って空気による
圧縮ガスの冷却が効率よく行われる。

さらに、スクリュ式ポンプ本体１固有の特徴に起因する
ものであるが、ガス閉込み空間は吸込口５と連通するこ
とがないため、この空間内に空気を供給しても、吸込口
５側の真空度には全く影響を与えることはない。

なお、上記実施例において空気噴射孔３からの空気の供
給量を調整する場合には、例えば空気噴射孔３の入口部
にニードル弁のような流量調整手段を設けることもでき
る。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明によればオイル
フリー形スクリュ式真空ポンプにおいて、一端が、上記
ロータ室の端面を除く内周面に開口し、かつ上記ロータ
室内の吸込口および吐出口とは連通することがない空間
に面するとともに、周囲を水冷用ジャケットで囲まれた
空気噴射孔を形成してある。

このため、ガス閉込み空間内は、大気圧にある吐出口と
連通することなく、かつ常に真空域にあるという上記ス
クリュ式ポンプ本体固有の特徴を有効に生かすことがで
きる。また、上述したように、真空状態では熱を伝える
媒体が少なくなる故に、水冷用ジャケットによるガスお
よびスクリュロータの冷却は殆ど効果がなく、ロータ
室，スクリュロータ等の温度上昇を招くのに対し、本発
明の場合、ガス閉込み空間に吸込まれた空気は熱を伝え
る媒体にもなり、水冷用ジャケットに熱を逃がし、かつ
上記空間内への流入過程の空気は水冷用ジャケットによ
り冷却され、水冷も効果的となり、上記空気と圧縮ガス
との温度差による冷却効果と相俟って空気による圧縮ガ
スの冷却が効率よく行われる。即ち、冷却用空気導入の
ために別途装置を設けることなく、また何等配管を要す
ることなく、ガス閉込み空間内に、圧縮された真空引き
ガスに比べて低温の空気を供給して、簡単な構成で効率
よく圧縮ガスを冷却することができ、スクリュロータ間
の隙間を小さく保ったままで真空引きできる効果、単段
で低真空から高真空まで幅広い領域にわたって使用する
ことができる。

また、オイルフリー形であるため、用途の制限なしに使
用できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るオイルフリー形スクリュ式真空ポ
ンプの横断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線断面図であ
る。１……スクリュ式ポンプ本体、２……ケーシング、３…
…空気噴射孔、５……吸込口、６……吐出口、７……ロ
ータ室、８……スクリュロータ、９……歯溝部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−79093（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−115489（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−75994（ＪＰ，Ａ) 石井博著「真空技術講座２真空ポンプ」日刊工業新聞社（昭40−２−25）Ｐ．84〜 85

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ
と、一方が吸込口に、他方が吐出口に開口したロータ室
を有し、このロータ室内にスクリュロータを回転可能に
収納し、上記ロータ室並びに吐出口側軸受部を囲むよう
に設けられた水冷用ジャケットを有するケーシングとか
らなるオイルフリー形スクリュ式真空ポンプにおいて、
一端が、上記ロータ室の端面を除く内周面に開口し、か
つ上記ロータ室内の吸込口および吐出口とは連通するこ
とがない空間に面するとともに、周囲を水冷用ジャケッ
トで囲まれた空気噴射孔を形成したことを特徴とするオ
イルフリー形スクリュ式真空ポンプ。