JP2014231815A - 二軸回転ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算される影響を避け、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくでき、ポンプ性能をより向上させることができる二軸回転ポンプを提供すること。【解決手段】二つのロータ３０、３０同士が非接触で回転されると共に、二つのロータ３０、３０がシリンダ５０の内面にも非接触で回転されるように、回転軸２０それぞれの両端に、シリンダ５０と二つのロータ３０、３０によって構成される単位ポンプ構成１０が設けられ、その単位ポンプ構成１０、１０のどちらも、前記二つのロータ３０、３０が、該二つのロータ３０、３０における回転軸２０、２０の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成１０、１０の間に配された軸受４０、４０によって回転軸２０、２０を介して片持ち状態に支持されている。【選択図】図１

Description

本発明は、二つのロータ同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、前記二つのロータがシリンダの内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、前記ロータを備える二つの回転軸が軸受によって支持されて設けられ、気体を前記シリンダ内へ吸気して圧縮された気体を前記シリンダから排気する二軸回転ポンプに関する。

二軸回転ポンプとしては、クローロータを搭載する非接触型の真空ポンプであるクローポンプがある。例えば、本出願人が先に提案したクローポンプの排気構造及び排気方法によれば、ポンプ室を形成するシリンダと、シリンダの端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び他方のサイドプレートと、シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に回転される二つの回転軸と、その二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、回転駆動装置と、シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、一方のサイドプレート及び他方のサイドプレートの両方にシリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口を具備する（特許文献１参照）。これによれば、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができる。

このようなクローポンプなどの二軸回転ポンプについて多段ポンプとする場合、従来は軸方向に複数のロータを備える回転軸を、その複数のロータを二つの軸受で挟むように両端支持する構造になっている（特許文献２参照）。これによれば、複数（多段）のロータによって、多段のシリンダを介して気体の圧縮比を高めることができるが、各段のシリンダにおいては気体を圧縮することで発熱するため、各段のロータについて熱膨張が生じる。そして、多段のロータが一つの回転軸に配されているため、複数のロータの熱膨張が合算されるようにロータとシリンダの端壁部とのクリアランスであるサイドクリアランスに影響を及ぼすことになる。すなわち、複数のロータの熱膨張が合算されるように影響するため、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが難しくなり、ポンプ性能を向上させることができないという課題がある。

また、クローポンプにおいては、圧縮工程があり、吸入気体（空気）を圧縮することで排気効率が向上する。このような回転ポンプの到達運転時は、吸入空気量が無いため、原理的にはポンプの空気輸送及び圧縮が無く、ポンプとしての仕事はゼロである。しかし、実際は到達運転時でも僅かな隙間からの漏れにより吸入空気は存在し、且つロータとシリンダで形成される排気開放直前の空間（密閉空間）が排気口を通じて外部（ポンプ内部から排出された大気圧以上の空気がある空間）と連通した際に、排気開放直前の空間は負圧であるため大気圧以上の排気空気がポンプ内部へ逆流する。逆流した空気は再圧縮され再度外部へ排出される。ここで無駄な工程が発生し、動力負荷及びポンプ内部温度が上昇する。なお、到達運転とは、到達圧力での運転のことで、その到達圧力とは、そのポンプの真空をつくる最大の能力である真空ポンプの吸入口を締め切ったとき（排気流量が０となったとき）に到達できる圧力のことである。

すなわち、この到達運転時などのポンプ内部へ逆流する排気空気によれば、動力負荷が上昇して運転効率が悪化する。また、その逆流する排気空気によれば、ポンプ内部温度が上昇することで、熱膨張によるロータ接触、オイルシールやベアリングなど重要部品の劣化が生じやすくなり、ポンプ装置の信頼性が低下する。これに対しては、逆流空気量を抑制するように、単純に排気開放直前の容積を減少させると、排気流量の多い場合の大気開放側（吸入される空気の圧力が大気圧に近い状態での運転がされる場合）が過圧縮状態となる。また、ポンプ内部容積の減少による流量の減少が発生するという問題が生じる。なお、排気開放直前の容積が存在する限り、逆流空気は必ず発生することになり、以上の問題を合理的に緩和することが課題になる。この課題に対して、従来は、運転条件に所要の制約をかけることによって対応しており、運転効率をより向上させることができなかった。

なお、先に本出願人は、ベーンを持つロータリー式の真空ポンプ（ベーンポンプ）については、次の構成を提案してある。真空ポンプには、気体の排気孔が設けられていて、その排気孔には第１逆止弁が備えられている。加えて、この真空ポンプの内の外気圧以上に圧縮された気体を外気中に逃がして、真空ポンプの動力ロスを少なく抑えるための圧力逃がし孔が設けられていて、その圧力逃がし孔には、第２逆止弁が備えられている。この排気孔と圧力逃がし孔とは、真空ポンプの気体の排気口を構成している（特許文献３参照）。
これによれば、シリンダを形成する壁部のうちの周壁部に逃がし孔が設けられており、圧縮されるポンプ内部が過圧縮になって温度が上昇することを抑制することができる。

特開２０１１−３８４７６号公報（第１頁） 特開２００２−３３２９６３号公報（図１） 特開２００１−２８９１６７号公報（［００２０］）

二軸回転ポンプに関して解決しようとする問題点は、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響するため、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが難しくなり、ポンプ性能をより向上させることができない点にある。
そこで本発明の目的は、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響することを避け、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることができることで、ポンプ性能をより向上させることができる二軸回転ポンプを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、二つのロータ同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、前記二つのロータがシリンダの内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、前記ロータを備える二つの回転軸が軸受によって支持されて設けられ、気体を前記シリンダ内へ吸気して圧縮された気体を前記シリンダから排気する二軸回転ポンプにおいて、前記回転軸それぞれの両端に、前記シリンダと前記二つのロータによって構成される単位ポンプ構成が設けられ、該単位ポンプ構成のどちらも、前記二つのロータが、該二つのロータにおける前記回転軸の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成の間に配された軸受によって前記回転軸を介して片持ち状態に支持されている。

また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記回転軸の両端の前記単位ポンプ構成の少なくとも一方のシリンダであって、該シリンダの軸方向の両端を構成する端壁部のうち前記回転軸が挿通されない片持ち端面側の端壁部に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる逃がし孔が前記回転軸の軸方向に開口して設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逃がし孔が、前記片持ち端面側の端壁部に複数設けられていることを特徴とすることができる。

また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逃がし孔には、前記シリンダ内の圧力が、所定の圧力よりも高圧の場合には開き、所定の圧力よりも低圧の場合には閉じる逆止弁が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逆止弁がリード弁であることを特徴とすることができる。

また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記ロータが鉤形の爪部を備えるクローポンプのロータであり、前記逃がし孔が設けられた前記シリンダの前記片持ち端面側の端壁部に該シリンダの圧縮された気体を排気する排気口が設けられていることを特徴とすることができる。

本発明に係る二軸回転ポンプによれば、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響することを避け、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることができることで、ポンプ性能をより向上させることができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る二軸回転ポンプの形態例を模式的に示す断面図である。 図１の形態例のシリンダの端壁部を示す側面図である。 図２の端壁部の逃止弁を外した状態を示す側面図である。 図１の形態例の二つのロータと複数の逃がし孔との配置関係を説明する断面図である。 図１の形態例の二つのロータによる気体の圧縮状態の変化と複数の逃がし孔による開口との比率の変化を説明する断面図である。

以下、本発明に係る二軸回転ポンプの形態例を、添付図面（図１〜５）に基づいて説明する。なお、図面に記載した符号については、同一名称の構成が複数ある場合について、その配されている位置を識別するために数字にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを付して記載しているが、以下の文中では、総括的に同一名称の構成を説明する場合は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを付加しない数字のみの符号を記載している。例えば、回転軸を総括的に説明する場合は、「回転軸２０」とし、二つの回転軸の配置について意識を喚起するような場合には、「二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂ」というように記載してある。
本形態例は、回転ポンプのうち、容積型ポンプであって、二軸回転ポンプに属するものとなっている。二軸回転ポンプとしては、例えば、ロータ非接触型のポンプであるクローポンプ、スクリューポンプやルーツポンプなどが挙げられる。このような回転ポンプは、例えば、電動モータによって駆動され、真空ポンプやブロアなどの空気圧装置として使用される。

本形態例は、二つのロータ３０（３０Ａと３０Ｂ、３０Ｃと３０Ｄの各セット）同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、二つのロータ３０、３０がシリンダ５０（５０Ａ、５０Ｂ）の内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、そのロータ３０、３０を備える二つの回転軸２０（２０Ａ、２０Ｂ）が軸受４０（４０Ａと４０Ｂ、４０Ｃと４０Ｄの各セット）によって支持されて設けられ、気体をシリンダ５０内へ吸気して圧縮された気体をシリンダ５０から排気する二軸回転ポンプになっている。吸気口３５Ａ、３５Ｂで吸気されて、排気口５５Ａ、５５Ｂから排気される。

この形態例の二軸回転ポンプは、クローポンプであり、ロータ３０、３０は、複数の鉤形の爪部を備えている（図４参照）。なお、クローポンプでは、気体を高圧に圧縮できるため、ポンプ内部の温度が上昇しやすい。
また、本形態例のクローポンプは、シリンダ５０と二つのロータ３０、３０とによる単位ポンプ構成１０（１０Ａ、１０Ｂ）が、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸方向において複数段（二段）に設けられている多段の二軸回転ポンプになっている。

そして、本形態例では、回転軸２０それぞれの両端に、シリンダ５０と二つのロータ３０、３０によって構成される単位ポンプ構成１０（１０Ａ、１０Ｂ）が設けられ、その単位ポンプ構成１０Ａ、１０Ｂのどちらも、二つのロータ３０、３０が、その二つのロータ３０、３０における回転軸２０（２０Ａ、２０Ｂ）の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成１０Ａ、１０Ｂの間に配された軸受４０（４０Ａと４０Ｂ、４０Ｃと４０Ｄの各セット）によって回転軸２０を介して片持ち状態に支持されている。なお、この軸受４０としては、例えばアンギュラ複列玉軸受を用いることができる。
なお、二つの軸受４０Ａ、４０Ｂと、二つの軸受４０Ｃ、４０Ｄとの間に歯車２１、２２を配することで、その歯車２１、２２については両端が支持される構成になっている。なお、二つの歯車２１、２２が噛合していることで、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂが反対方向に同一速度で回転するように構成されている。

これによれば、軸受４０（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ）を基準にして、回転軸２０を介して、一方にロータ３０Ａ、３０Ｂが配置され、他方にロータ３０Ｃ、３０Ｄが配置された形態となっている。このため、熱膨張が軸受４０を基準にして回転軸の軸方向の両サイドに分かれて生じる形態となっている。従って、ロータ３０とシリンダの軸方向の端壁部５２とのクリアランスであるサイドクリアランスに関する熱膨張の影響は、一方のロータ３０Ａ、３０Ｂ側と他方のロータ３０Ｃ、３０Ｄ側へ分散されることになる。このため、従来の軸方向に複数のロータを備える回転軸を、その複数のロータを二つの軸受で挟むように両端支持する構造とした多段ポンプの場合に比較して、サイドクリアランスに関する熱膨張の影響は小さくて済むことになる。従って、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが可能となり、ポンプ性能を向上させることができる。

また、本形態例では、回転軸２０の両端の単位ポンプ構成１０Ａ、１０Ｂの両方のシリンダ５０（５０Ａ、５０Ｂ）であって、そのシリンダ５０の両端部を構成する端壁部５２（５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ）のうち回転軸２０が挿通されない片持ち端面側の端壁部５２（５２Ａ、５２Ｄ）に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる逃がし孔７０が回転軸２０の軸方向に開口して設けられている。

さらに、本形態例では、その逃がし孔７０が、片持ち端面側の端壁部５２（５２Ａ、５２Ｄ）に複数設けられている。また、その逃がし孔７０が設けられた片持ち端面側の端壁部５２に、シリンダ５０（５０Ａ、５０Ｂ）の圧縮された気体を排気する排気口５５（５５Ａ、５５Ｂ）が設けられている。
なお、逃がし孔７０に係る形状、大きさ、数量、配置などの形態は、本形態例に限定されるものではない。例えば、多数の逃がし孔７０のうち少なくとも一部（複数）が、シリンダ５０（５０Ａ、５０Ｂ）の内面に帯状に連続するように溝状に加工・形成された帯溝状凹部の内底面に開口されることで、その複数の逃がし孔７０が、そのシリンダ５０の内面の側では、その帯溝状凹部に連通して一体化され、一つの大きな孔として機能できるようにしてもよい。この場合でも、シリンダ５０の外面（排気側の面）には、後述する逆止弁（リード弁７１）を、各逃がし孔７０に対応させて個々に設けてもよい。

この逃がし孔７０によれば、クローロータを搭載する非接触型真空ポンプなどの回転ポンプにおいて、大気開放側の過圧縮を抑制できる。過圧縮が抑制できるため、排気開放直前の容積を減少させるように排気口（５５Ａ、５５Ｂ）を小さくして圧縮比を上げることが可能となる。排気開放直前の容積を減少させることで、ポンプ内部へ逆流する排気のエア量を抑制できる。この逆流するエア量を抑制できることで、真空ポンプの到達運転時における動力負荷低減による省エネができ、到達運転時のポンプ内部温度の上昇を抑制することができることで熱膨張抑制及び重要部品の長寿命化が可能となる。

そして、端壁部５２に設けられた逃がし孔７０は、回転軸２０の軸方向へ開口して形成されているため、その深さは端壁部５２の厚みに相当する短いものであり、逃がし孔７０としての応答性に優れた形態となっている。すなわち、過圧縮の気体を、タイムラグが短い状態で逐次に排気できる。しかも、この逃がし孔７０は、端壁部５２の面において最適位置に容易に配置でき、その機能を最適に発揮させるように設けることができる。
また、逃がし孔７０が、端壁部５２に複数設けられることで、気体圧縮の工程中において過圧縮の気体をバランスよく適時に排気でき、その機能性をより向上できる。

また、本形態例では、装置両端に配されたそれぞれの端壁部５２Ａ、５２Ｄついては、回転軸２０Ａ、２０Ｂが挿通されないため、その端壁部５２Ａ、５２Ｄの面においては、逃がし孔７０の配置に関する制約がほとんど無く、その逃がし孔７０を適切且つ容易に設けることができ、ポンプ性能を向上できる。
すなわち、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂ（シャフト）がサイドプレートを貫通している従来のような両端支持構造の場合、逃がし孔７０を配置できてもシャフトが邪魔をして逆止弁７１を最適位置に配置することが困難である。これに対して、サイドプレート１１、１３（端壁部５２Ａ、５２Ｄ）にシャフトを貫通させない片持ち構造とした場合、そのような制約がなく好適に逆止弁７１を配置・構成できる。
なお、図１に仮想線（二点鎖線）で示したように、一方の回転軸２０Ａについて動力の入力のために延長された入力軸部８０を備える場合、その入力軸部８０はサイドプレート１１を貫通するが、他方の回転軸２０Ｂについてはサイドプレート１１を貫通しない。この場合でも、逃がし孔７０の配置に関する制約が少なくなるメリットがある。

この逃がし孔７０には、シリンダ５０Ａ、５０Ｂ内の圧力が、所定の圧力よりも高圧の場合には開き、所定の圧力よりも低圧の場合には閉じる逆止弁７１が設けられている。この逆止弁７１は、逃がし孔７０から高真空となっているシリンダ内へ逆流する排気気体を抑制する逆流抑制機構として機能する。排気気体の高真空となっているシリンダ内への逆流を極力防止できるため、ポンプ効率を向上させることができる。

本形態例の逆止弁は、リード弁７１によって構成されている。このリード弁７１は、先端が半円形の短冊板状に形成され、後端側で片持ち状態に保持・固定され、先端側が自由端になっており、逃がし孔７０を開閉できるようになっている。また、リード弁７１は、ボルト穴７２ａに螺合する逆止弁固定ボルト７２によって固定されている。このリード弁７１は、逃がし孔７０の排気側に固定された逆止弁であり、その排気側の圧力と、圧縮空間内の圧力との差圧が、リード弁のバネ力（弾性）を上回った場合に開となる。このリード弁７１による逆止弁は、簡単な構造であり、コンパクト且つ安価に構成でき、容易に装着できると共に、メンテナンスも容易に行うことができる。また、逆止弁としては、本形態例のようなリード弁７１に限らず、例えば、ゴムやシリコン等の弾性体を用いるもの、スプリング（バネ）を用いてその弾性で開閉するものを用いることができる。

また、１１は一方のサイドプレートであり、１２はポンプ本体、１３は他方のサイドプレートである。これらの構成が回転軸２０の軸方向に連結されて装置の外郭が設けられている。
また、１５はオイルバス部であり、回転軸２０Ａに一体的に固定された歯車２１と回転軸２０Ｂに一体的に固定された従動歯車２２とが内蔵されるオイル室を構成している。このオイルバス部１５は、一方の軸受（４０Ａ、４０Ｂ）のセットと、他方の軸受（４０Ｃ、４０Ｄ）のセットの間に設けられており、適切に潤滑がなされるように構成されている。なお、４３はオイルシールである。

図１の形態例においては、動力装置について図示していないが、例えば電動モータからの動力が伝達されることで、本形態例の二軸回転ポンプが駆動されるように設けることができる。なお、駆動力の伝達手段としては、例えば歯車機構を用いることができる。また、駆動力の伝達手段としては、２０Ａを駆動側の回転軸として、２０Ｂを従動側の回転軸とした場合、回転軸２０Ａに電動モータの駆動軸を直列的に配置して、カップリングによって連結する形態としてもよいなど、既知の技術を適宜選択的に用いることができる。

また、本形態例について、片側の単位ポンプ構成（例えば、単位ポンプ構成１０Ｂ）を、気体を最も高圧に圧縮する後段の単位ポンプ構成にすることができる。このように単位ポンプ構成１０Ｂを後段にする場合、前段の単位ポンプ構成１０Ａの排気口５５Ａと後段の単位ポンプ構成１０Ｂの吸気口３５Ｂを接続するように、接続通気路を設ければよい。また、その場合、前段の単位ポンプ構成１０Ａのロータ３０Ａ、３０Ｂは、容積の大きい気体が前段のシリンダ５０Ａに導入されるため、幅が広くてより質量の大きなものにすることができる。そして、後段の単位ポンプ構成１０Ｂのロータ３０Ｃ、３０Ｄは、気体が圧縮されて後段のシリンダ５０Ｂに導入される関係から、幅が狭くてより質量の小さなものにすることができる。

以上に説明した本発明に係る両側片持ち構造の二軸回転ポンプによれば、ロータ３０へのアクセスが容易で、クリアランス調整が必要なロータの組立て性、メンテナンス性に優れている。さらに、両側のシリンダ５０及びロータ幅を変更するだけで、流量が異なるシリーズを容易に製作可能で、シリーズ展開の拡張性が高いという利点がある。また、装置の両端側でリード弁７１を装着でき、両方の単位ポンプ構成１０について、前述したように高いポンプ性能を実現しつつ、簡単且つ安価に製造できる。さらに、両側で基本的な構成が同じため、対称性があり、装置全体としてのバランスを取り易く、小型化に適し、より信頼性や経済性の高い構造をより適切に実現することができる。なお、両サイドのポンプ構成について、少なくとも一方を多段化して気体の圧縮比を高めるなど、本発明の本質を違えることなく種々の応用形態を構成することも可能である。

次に、図４及び図５に基づいて、複数の逃がし孔７０を設ける場合の形態例について詳細に説明する。なお、図４はクローポンプの構成を示すと共に排気状態の形態を示し、図５（ａ）は気体の圧縮工程の初期状態を示し、図５（ｂ）は気体の圧縮工程の中途で排気口５５がロータ３０の側面によって余裕を持って塞がれた状態を示し、図５（ｃ）は気体の圧縮工程が終わる直前の状態を示している。また、図５に記載した矢印は、ロータの回転方向を示している。
本形態例では、シリンダ５０を構成するシリンダの壁部５２、５３であって気体の圧縮工程で圧縮空間５１を構成する壁部の部位に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる複数の逃がし孔７０が設けられている。なお、本形態例の逃がし孔７０は、端壁部５２において回転軸２０の軸方向に開口されて設けられている。

そして、図５に示すように、シリンダ５０の内部での圧縮工程を通じて、その圧縮工程の圧縮比の増大に応じて減少する圧縮空間５１の容積に対し、複数の逃がし孔７０の開いている総面積の割合が徐々に増大するように、その複数の逃がし孔７０が配置されている。すなわち、気体の圧縮比と逃がし孔の開口しているシリンダに面する総面積との積が、圧縮工程の圧縮開始から圧縮終わりまでの間で徐々に大きくなり、圧縮終わりの際には最大になるように、複数の逃がし孔７０が配置されている。

このように複数の逃がし孔７０を配置するには、排気口５５から遠い範囲の逃がし孔７０による開口された面積よりも、排気口５５により近い範囲の逃がし孔７０による開口された面積が大きくなるように設定すればよい。従って、複数の同じ大きさ（同径）の逃がし孔７０を配置する場合には、前記端壁部５２の排気口５５に近い部位ほど、その逃がし孔７０の数が多く設けられているとよい。すなわち、排気口５５に近いところほど、逃がし孔７０の密度が高くなるように設けられているとよい。さらに、前記端壁部５２の排気口５５に近い部位ほど、逃がし孔７０のサイズを大きくすることで、上記の条件を満たすことも可能である。

なお、本形態例では、シリンダ５０にかかる複数の逃がし孔７０の全数が、シリンダの自由端側の端壁部５２に設けられている。しかしながら、上述したような条件を満たせば、これに限定されることはなく、複数の逃がし孔７０の一部が、シリンダ５０の両端部を構成する端壁部５２の少なくとも一方に設けられている形態であってもよい。
さらに、シリンダ５０の内部での圧縮工程を通じて、その圧縮工程の圧縮比の増大に応じて減少する圧縮空間５１の容積に対し、複数の逃がし孔７０の開いている総面積の割合が徐々に増大するという条件を満たせば、複数の逃がし孔７０をシリンダの周壁部５３に設けてもよい。

また、逃がし孔７０に取り付けられた逆止弁７１は、排気口５５の開口前にポンプ内部の圧力が正圧になった状態で開くように設けられている。なお、ここで「正圧」とは、逃がし孔７０の排気側の圧力よりも、圧縮空間内の圧力が上回った状態の圧力のことを意味しており、大気圧より高い圧力に限定されない。そして、排気側の圧力と、圧縮空間内の圧力との差圧が、逆止弁（リード弁７１）のバネ力（弾性）を上回った場合にそのリード弁７１が開となる。真空ポンプにおいて、吸気された負圧空気は、クロー形状ロータにより圧縮され、正圧（逆止弁７１が動作する圧力）で逆止弁７１が開き、逃がし孔７０からの排気が行われる。そのため、逃がし孔７０は、ロータ形状により形成される回転軌道の圧縮工程内でポンプ内部が正圧になる位置に、配置する必要がある。なお、排気口に近い位置ほど圧縮工程が進んで内部が高圧状態にあるため、逆止弁７１は動作し易く、且つ、圧縮工程時間が長い位置ほど逆止弁７１の動作時間が長く、大気開放側での過圧縮抑制効果が大きい。また、本形態例では、逆止弁７１がリード弁によって構成されており、その硬度・板厚を変えることで、動作圧力を変更・調整できる。

以上のように大気開放側の過圧縮を抑制するための逃がし孔７０の配置条件を最適に設定することで、大気開放側の過圧縮抑制にかかる効果を最大限に発揮可能とすることができる。
さらに、この逃がし孔７０については、孔数、孔径、及び孔の面取りなどの形状を、適宜選択的に最適化すればよい。

本形態例によれば、クローロータを搭載する非接触型真空ポンプなどの回転ポンプにおいて、逃がし孔７０による過圧縮抑制機構を設けており、この逃がし孔７０の効果について、その作用の連鎖に注目して、以下に詳細に説明する。
この過圧縮抑制機構（逃がし孔７０）によれば、排気流量の多い大気開放側（吸入される空気の圧力が大気圧に近い状態での運転がされる場合）の過圧縮を抑制でき、高真空となっているシリンダ内へ逃がし孔７０から逆流する排気気体の進入は、逃がし孔７０を塞ぐ逆止弁７１による逆流抑制機構で抑制することができる。

これによれば、上記のように過圧縮が抑制できるため、排気開放直前の容積を減少させるように排気口を小さくして圧縮比を上げることが可能となる。排気開放直前の容積を減少させることで、ポンプ内部へ逆流する排気の気体量を抑制できる。この逆流する気体量を抑制できることで、真空ポンプの到達運転時における動力負荷及びポンプ内部の温度の上昇を抑制することができる。

すなわち、本形態例によれば、排気開放直前の容積減少により、逆流気体量を抑制し、動力負荷及び温度上昇を抑制することを可能とし、さらに過圧縮抑制機構（逃がし孔７０）で大気開放側の過圧縮を抑制し、且つ高真空となっているシリンダ内側は逆流抑制機構（逆止弁７１）で逃がし孔７０からの逆流気体を抑制することで、流量を減少すること無く、且つ単段ポンプで圧力フルレンジの使用が可能な高真空圧側の高効率ポンプ構造を実現でき、且つ、その効果を最大限に発揮可能な構造になっている。

なお、排気開放直前の容積を減少させるには、排気口を小さくし、且つできる限りポンプ内部空気が圧縮された状態の位置に排気口を設けるとよい。つまり、圧縮比を上げるように排気口を設ける。逆流する排気の気体量の抑制には、他に、多段構造によって前段ポンプの排気を後段ポンプで引くこと、排気口に逆止弁を付ける方法がある。

さらに、以上の作用効果について逆の見地から説明すれば、排気開放直前の容積を減少させるために圧縮比を上げたことで、結果的に排気流量が多い大気開放側が過圧縮となることを抑制する過圧縮抑制機構としての逃がし孔７０が設けられていることになる。また、高真空となっているシリンダ内側へ逃がし孔７０から逆流する排気気体を抑制する逆流抑制機構としての逆止弁７１が設けられていることになる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ 単位ポンプ構成
１０Ａ 単位ポンプ構成
１０Ｂ 単位ポンプ構成
１１ 一方のサイドプレート
１２ ポンプ本体
１３ 他方のサイドプレート
１５ オイルバス部
２０ 回転軸
２０Ａ 回転軸
２０Ｂ 回転軸
２１ 歯車
２２ 歯車
３０ ロータ
３０Ａ ロータ
３０Ｂ ロータ
３０Ｃ ロータ
３０Ｄ ロータ
３５Ａ 吸気口
３５Ｂ 吸気口
４０ 軸受
４０Ａ 一方側の軸受
４０Ｂ 一方側の軸受
４０Ｃ 他方側の軸受
４０Ｄ 他方側の軸受
４３ オイルシール
５０ シリンダ
５０Ａ シリンダ
５０Ｂ シリンダ
５１ 圧縮空間
５２ 端壁部
５２Ａ 端壁部
５２Ｂ 端壁部
５２Ｃ 端壁部
５２Ｄ 端壁部
５３ 周壁部
５５ 排気口
５５Ａ 排気口
５５Ｂ 排気口
７０ 逃がし孔
７１ 逆止弁（リード弁）
７２ 逆止弁固定ボルト
７２ａ ボルト穴

Claims (6)

1. 二つのロータ同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、前記二つのロータがシリンダの内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、前記ロータを備える二つの回転軸が軸受によって支持されて設けられ、気体を前記シリンダ内へ吸気して圧縮された気体を前記シリンダから排気する二軸回転ポンプにおいて、
   前記回転軸それぞれの両端に、前記シリンダと前記二つのロータによって構成される単位ポンプ構成が設けられ、該単位ポンプ構成のどちらも、前記二つのロータが、該二つのロータにおける前記回転軸の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成の間に配された軸受によって前記回転軸を介して片持ち状態に支持されていることを特徴とする二軸回転ポンプ。
2. 前記回転軸の両端の前記単位ポンプ構成の少なくとも一方のシリンダであって、該シリンダの軸方向の両端を構成する端壁部のうち前記回転軸が挿通されない片持ち端面側の端壁部に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる逃がし孔が前記回転軸の軸方向に開口して設けられていることを特徴とする請求項１記載の二軸回転ポンプ。
3. 前記逃がし孔が、前記片持ち端面側の端壁部に複数設けられていることを特徴とする請求項２記載の二軸回転ポンプ。
4. 前記逃がし孔には、前記シリンダ内の圧力が、所定の圧力よりも高圧の場合には開き、所定の圧力よりも低圧の場合には閉じる逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の二軸回転ポンプ。
5. 前記逆止弁がリード弁であることを特徴とする請求項４記載の二軸回転ポンプ。
6. 前記ロータが鉤形の爪部を備えるクローポンプのロータであり、前記逃がし孔が設けられた前記シリンダの前記片持ち端面側の端壁部に該シリンダの圧縮された気体を排気する排気口が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の二軸回転ポンプ。

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