JPH0472073B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 一端が閉鎖された第１部分とこれに連続し且
つこれよりも小径の第２部分とからなるシリン
ダ； 該シリンダの前記第１部分内をスライド可能な
金属製の中空円筒状のヘツド部とシリンダの前記
第２部分内をスライド可能な金属製の中空円筒状
のピストン部とからなり、前記ヘツド部は前記シ
リンダの閉鎖端に対面する前面と環状の後面とを
有しているピストンと； 前記ピストンの往復動の際に、ガス流を制御す
る弁作用を行いつつ前記ヘツド部の前面とシリン
ダの閉鎖端との間の前記シリンダの第１部分の内
部にガスを導入するためのガス導入口と； 前記ピストンのヘツド部の前面のポンプ作用に
よつて、該ヘツド部の上方の前記シリンダの第１
部分内部からガスを排出するための第１排気ポー
トと； 前記第１排気ポート内に設けられたピストンの
ヘツド部の上方のシリンダの第１部分の内部から
ガスを排出するための第１逆止弁と； 前記ピストンのヘツド部の背面のポンプ作用に
よつて、該ヘツド部の下方の前記シリンダの第１
部分内部からガスを排出するための第２排気ポー
トと； 前記第２排気ポート内に設けられた第２逆止弁
と； ピストンの前記ヘツド部の上方の前記シリンダ
の第１部分の内部から前記ヘツド部の下方の前記
第１部分の内部までガスを通過させる通路と； 前記シリンダの各部分と前記ピストンの各部と
の間の環状空間を実質的にシールし、オイル等の
液体潤滑剤を使用せずにスライド可能にするため
のシール手段と； を具えた潤滑油を使用しない往復動真空ポンプで
あつて、 前記ピストンのヘツド部のシール手段が、該部
の円筒表面に設置された低摩擦材料の第１スリー
ブからなり、ポンプの正常作動中の温度変化の範
囲にわたつて該第１スリーブとシリンダとの間の
焼き付きを生じない程度の最小間〓が維持され、 前記ピストンのピストン部のシール手段が、該
部の円筒表面に設置された低摩擦材料の第２スリ
ーブからなり、ポンプの正常作動中の温度変化の
範囲にわたつて該第２スリーブとシリンダとの間
に焼き付きを生じない程度の最小間〓が維持さ
れ、更に前記ピストン部の円筒表面の周囲に、前
記ピストンのヘツド部から遠い方の端に設置され
た円環状端部エレメントと、該エレメントを前記
シリンダの第２部分に対してスライド可能に接触
させるように付勢する手段とを有することを特徴
とする往復動真空ポンプ。

２ 前記円環状端部エレメントが前記第２スリー
ブと一体化されていることを特徴とする請求項１
に記載の往復動真空ポンプ。

技術分野 本発明はオイル不要の即ち潤滑するのに液状油
又はグリースによらずしてピストンのシーリング
部材を通過する漏洩を最小にする往復動ピストン
−シリンダ装置に関する。このように本発明は真
空ポンプ、特に高真空ポンプシステムのためのバ
ツキングポンプとして使用するように工夫された
オイル不要の往復動ピストン−シリンダ装置に特
に適用される。

1000分の１mmHgのオーダー又はそれよりも数
桁低い大きさの超高真空を得ることが望まれる所
には各種の特殊タイプのポンプが用いられてい
る。これらの中には水銀拡散ポンプ、油拡散ポン
プ、ターボモレキユラポンプ、昇華ポンプ、イオ
ン化ポンプ及び低温ポンプが含まれる。これらの
ポンプのいずれもが単独ではじめから大気圧の空
気が充満した容器内に超高真空を作り出すのに用
いられることはできない。これをなすのにはこれ
らすべての高真空ポンプは最初に容器を予備的に
排気して大気圧から、用いられる特殊なタイプの
高真空ポンプがポンプ機能を発揮し始めることの
できる圧力の粗真空にまでなし得るバツキングポ
ンプの補助を必要とする。

背景技術 現在、粗真空（又は慣称されている如くバツキ
ング真空）への予備排気は通常炭化水素又はフル
オロカーボンオイルで潤滑とシールの両方がなさ
れているオイルシール型ロータリポンプによつて
行なわれる。オイル分子のうちの一部はロータリ
ポンプの作動中に劣化してより小さな分子に分割
され、これらの小さい炭化水素及びスフオロカー
ボン分子はポンプに用いられる前のオイルのそれ
に比し高い圧力を示す。これらの小さい分子がポ
ンプから逆行して真空容器中に侵入してそこで容
器の表面とその内容物を付着性の油性膜を以つて
被覆して汚染することを防止することは難かし
い。

ごく最近の電子顕微鏡においては試料は初期の
タイプの電子顕微鏡の場合程電子ビームによつて
加熱されないのでオイル潤滑のポンプシステムか
ら生ずるオイル蒸気が試料の上に凝縮して汚染を
生じ電子バームを偏向せしめる電荷を獲得するこ
とによつて精密な画像をぼやかしたり分解能を低
下させたりする。更に現在多く使われている走査
型電子顕微鏡においては電子ビームは電界放出に
よつてタングステンチツプから生じるが、真空域
内のオイル蒸気の存在は電子ビーム流の安定性に
重大な影響を与えるのであろう。

高真空環境内でシリコンチツプの集積回路を作
る技術においては如何なるオイル蒸気の存在もチ
ツプを不作動になしてしまい勝ちである。なぜな
らばオイルの薄膜の堆積によつて層間の良好な接
触を阻害し、電気的に接続されたはずのセグメン
トを絶縁してしまうからである。

この分野及びその他の分野においてはオイル潤
滑ポンプは依然として用いられてるがオイル蒸気
を凝縮させるか又はそれが問題となる位置に達し
ないように工夫されたシステムが開発されてい
る。そのようなシステムの一つはアルミナ又はゼ
オライトのペレツトを充填したトラツプ又は液体
窒素温度に保持されたトラツプをバツキングポン
プを高真空ポンプに接続するポンプライン内に用
いている。しかしながらこれらのトラツプはオイ
ル蒸気を凝縮除去するのに完全には有効でなく、
従つてオイル蒸気による或る程度の容器の汚染は
常に発生する。

現在、大気圧から１mm水銀柱以下の圧力まで容
器を予備排気する能力を有する唯一のオイル不要
のポンプは吸収ポンプであるがこの使用は時間が
かかり且つ高価である。吸収ポンプは通常ゼオラ
イトのペレツトを充填したステンレススチールの
かんからなり、該ゼオライトペレツトは液体窒素
温度に冷却されると大部分の大気ガスを吸収する
能力をもつている。かんは最初に加熱されそして
バツキングポンプ（オイルトラツプを取付けるこ
とが必要である）によつてゼオライトペレツトか
ら排気される。次いでかんはバツキングポンプか
ら取外され、真空にされるべき容器に接続されそ
れから液体窒素温度にまで冷却され、その後ポン
プが作動しゼオライトが空気で飽和するまで継続
される。ポンプは次いで真空容器から外され、加
熱、ポンピングそして再び液体窒素による冷却に
よつて再処理される。吸収ポンプは昇華ポンプ、
イオン化ポンプ又は低温ポンプなどのオイル不要
のポンプによる超高真空に排気されるべきシステ
ムのオイル不要の予備排気を提供するために発明
されたものである。これを冷却するのに用いられ
る液体窒素の値段及びこの操作の不便さにもかか
わらず、このポンプはかかる目的のために広く用
いられている。

市販されているオイル不要の機械式の真空ポン
プは高真空をもたらす能力は全くない。このタイ
プの二つの現実の市販ポンプは分割スプリング鋼
のバンドによつて裏打ちされた分割ポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）シーリングリングを採
用している。大気に対するこれらのポンプの要求
されている性能の一つの場合には23mm水銀柱（絶
対）及びもう一つの場合には124mm水銀柱（絶対）
でありそして性能上の明らかな制限因子はスチー
ルバンドのスリツトであつて或る程度の空気の漏
洩を許容する。バツキングポンプとして、叙上の
応用におけるこれらのポンプの利用は吸収ポンプ
の使用に先立つ予備排気に限定される。

本出願人によつて開発された他の機械式のオイ
ルなしポンプがオーストラリヤ特許第481072号に
開示されている。このポンプは潤滑とシーリング
のためのオイルを用いることなく高真空を得るこ
とができたが達成し得る真空はポンプの作動空間
内へのガスの漏洩に対するシーリングの困難性及
びガス圧によつて開くバルブをもつことの必要性
によつて制限された。この多段階ポンプの高真空
段階において生ずる真空は次いでポンプの高真空
段階において排気バルブを開放することを要する
圧力によつて決定された。

これらの困難性との会合の際にこれを解決する
改良がオーストラリヤ特許第516210号及び係属オ
ーストラリヤ特許出願第68083／81号に開示され
ている。特許第516210号によればガスはピストン
上方の円筒状作動空間からピストンの下方の円環
状作動空間へピストンの上方のシリンダの端面に
開口するガス移送通路によつて運ばれる。特許出
願第68083／81号はシリンダのシーリングは特に
効果的であることが証明されたシーリングリング
機構の機能を開示している。

本発明の開示 驚くべきことに叙上の特許及び特許出願に開示
されたポンプの性能は特許第481072号に最初に開
示されたポンプの修正による実質的な構造の単純
化及びピストン質量の大巾な節減のみによつて維
持され、且つ改良さえされることが判明した。一
つには初期の頃行なわれていたことに反し、低摩
擦材料の円周方向に連続するスリーブによつてシ
ーリングリングの少なくともいくつかを置換える
ことが可能であることが判明し、又他方では機械
的のバルブを開放するための簡単な手段を設ける
ことによつて排気バルブを開放するのに要する圧
力によつて予じめ設定された制限を避けることが
提案されている。これらの提案の最初のものは往
復動ピストン−シリンダ装置に対して広く適用さ
れる。

オイル不要の高真空を得るのに低摩擦材料のス
プリツトスリーブは該スプリツトに沿う避け難い
漏洩のために満足なシーリング手段を提供するこ
とができない。

しかしながらシーリングリングを一又はそれ以
上の充填ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）
の如き低摩擦材料の単純な円周方向に連続したス
リーブと取替えることは当然にできる置換ではな
い。一般的にスリーブを通る漏洩の割合をスリー
ブの周りの間隙をスリーブとシリンダ壁との間で
焼き付きが生じる大きさまで減少することなしに
少なくすることは不可能である。通常の作動によ
る環境に比しての温度上昇はPTFEの如き材料の
転位温度の少なくとも一つを包含することが普通
である：１％程度の最終的な比例膨脹はスリーブ
の厚さの増加としては深刻なものではないが、し
かしスリーブのまわりの間隙に関してはその直径
の増加は非常に重大な量となり、実際間隙が不当
な漏洩を防止するのに充分な程度に小さい場合に
は焼き付きが生ずる恐れがある。本発明によれ
ば、その第一の態様においてはピストンに円周方
向の張力下でスリーブが嵌着することによつてこ
れらの困難性を解決し、オイルの心配のないシー
リングを得るための新規な手段を提供することが
できることが判つた。

その第一の態様においては本発明は広くシリン
ダ、該シリンダ内を滑動的に往復動し得る円筒状
ピストン、及びオイルその他の液状潤滑剤の代り
にピストンとシリンダの間の円環状空間を実質的
にシールするための手段を含む往復動ピストン−
シリンダ装置であつて、前記シーリング手段がピ
ストンの円筒状表面上に円周方向張力下に嵌着さ
れた低摩擦材料のスリーブを含んでなる往復動ピ
ストン−シリンダ装置を提供するものである。

スリーブは装置が真空ポンプとして正常に作動
している間に出合う温度範囲の全域にわたり円周
方向張力下に保持されることが望ましい。

スリーブは長手方向の張力下にあつてもよく、
その場合にはスリーブの内側の縁辺は実質的にピ
ストンの隣接する端部と一致する。

本発明の一具体例によれば、真空ポンプ用に工
夫された往復動ピストン−シリンダ装置であつ
て、 一端が閉鎖された第一部分と、これに隣接する
がこれよりも小径の第二部分とを有するシリン
ダ； 前記第一シリンダ部分内を滑動自在な円筒状頭
部と前記第二シリンダ部分内を滑動自在な第二円
筒状ピストン部分を有し、該ピストン頭部は閉鎖
されたシリンダ端部と円環状の背面とに対向する
前面を有するピストン； ガスをピストンの往復動においてピストン頭部
の前面と閉鎖されたシリンダ端部の間の第一シリ
ンダ部分の内部へガスを導入するためのガス入
口； ピストン頭部の前面のポンプ作用によつてピス
トン頭部の上方の第一シリンダ部分の内部からガ
スを排出するための第一排出孔； ピストン頭部の上方の第一シリンダ部分の内部
からのガスの排出を許容するように作動する前記
第一排出孔内の逆止バルブ； ピストン頭部の後面のポンプ作用によつてピス
トン頭部の後方の第一シリンダ部分の内部からガ
スを排出するための第二排出孔；及び オイルその他の液状潤滑剤の代りに各シリンダ
部分とその内部を滑動的に往復動する前記円筒状
ピストン部分との間の円環状空間を実質的にシー
ルするための手段を含んでなり； 前記ピストン頭部のシーリング手段はピストン
頭部の円筒面上の円周方向の張力下に嵌着された
低摩擦材料のスリーブを含み、且つ該スリーブは
真空ポンプとしての装置の正常作動中に会合する
すべての温度範囲にわたつて円周方向の張力を保
つていることを特徴とするピストン−シリンダ装
置が提供される。第二ピストン部分のためのシー
リング手段は該第二ピストン部の円筒表面上に円
周方向張力下に嵌着された低摩擦材料の第二スリ
ーブを含むことが好ましい。

これらのシーリングスリーブはたとえばピスト
ンの周りに嵌めるためにスリーブを膨脹せしめる
のに充分な温度までこれを加熱することによつて
張力下でピストンに嵌着することができる。冷え
るとスリーブは収縮し、それによつて張力下で取
付けられる。その他、スリーブは焼結によつて張
力下にピストンに結合され又はプラズマスプレイ
又はイオンビームスパツタリングによつて取付け
られてもよい。

或る応用例においては、装置はスリーブの端部
に又はそれに隣接してピストンの円筒表面の周り
にシーリングリングエレメントと、該エレメント
をシリンダと滑動接触せしめるべく付勢する手段
とを含んでもよい。

このエレメントはスリーブと別体でもよいがし
かしスリーブと一体化され、該スリーブの端部を
構成することが好ましい。

スリーブ用の好適な材料はポリテトラフルオロ
エチレン（PTFE）又は充填ポリテトラフルオロ
エチレンであるが、適当な相対摩擦係数を有し手
近に利用し得るものであればその他の如何なる材
料でも採用し得る。

本発明の第二の態様においては往復動するピス
トン−シリンダ装置であつて、 一端が閉鎖された第一部分と該第一部分に隣接
しこれよりも小径の第二部分とを有するシリン
ダ； 第一シリンダ部分の中を滑動し得る頭部及び第
二シリンダ部分の中を滑動し得る第二ピストン部
分を有し、前記ピストン部分は閉鎖されたシリン
ダ端部に対面する前面及び円環状の背面を有する
ピストン； ピストンの往復動に際し、ピストン頭部と閉鎖
されたシリンダ端部の間の第一シリンダ部分の内
部へのガスの導入のためのガス入口； ピストン頭部の前面のポンプ作用によつてピス
トン頭部の上方の第一シリンダ部分の内部からガ
スを排出するための第一排出孔； ピストン頭部の上方の第一シリンダ部分の内部
からガスを排出するがガスの逆流は阻止し得るよ
うに作動する前記第一排出孔内の逆止バルブ；及
び ピストン頭部の背面のポンプ作用によつてピス
トン頭部の後方の第一シリンダ部分の内部からガ
スを排出するための第二排出孔を含み； 逆止バルブ及び／又はピストン頭部が、ピスト
ン頭部の前面が閉鎖されたシリンダ端部に近接す
るとピストン頭部が物理的に逆止バルブを作動せ
しめて第一排出孔を開放するように構成されてい
ることを特徴とするピストン−シリンダ装置が提
供される。

好ましい実施例においては、逆止バルブはバル
ブが閉鎖位置にあるときには閉鎖されたシリンダ
端部の内部へ突出しピストン頭部の前面が閉鎖さ
れたシリンダ端部に近接するとこれに係合するよ
うになされた構造となつている。少なくともピス
トンの行程の一部において、逆止バルブの下流の
前記第一排出孔をピストン頭部の後方の第一シリ
ンダ部分の内部に開口する孔に連通せしめる通路
が設けられていることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

本発明は実施例としてのみ挙げられた添付の図
面を参照して更に詳細に説明されよう。即ち 第１図は本発明によつて構成された一段階のオ
イル不要のピストン−シリンダ装置の軸方向側断
面図であり、 第２Ａ図は第１図の２Ａ−２Ａ線に沿う断面図
であり、 第２Ｂ図は逆止バルブの他の構造を示す第２Ａ
図と同様の図であり、 第３図は第２Ａ図の詳細を示す断面斜視図であ
り、及び 第４図は第１図のＡ領域の拡大図である。

発明の実施態様 第１図の往復ピストン及びシリンダ装置１０は
高性能の真空オンプとして用いられるように意図
されたものであり以降真空ポンプ１０と称され
る。ポンプ１０は小径周壁１８ａ、大径周壁１８
ｂ及びシリンダヘツド１９の三つの部品構造のシ
リンダ１７の内部を連結ロツド２２によつて往復
動するピストン１６を含んでいる。周壁１８ａ，
１８ｂは図示しない手段によつて同軸的に且つ端
と端とを接してシーリングリング１４ａ上に共に
挾持され且つ冷却フイン２１を具えている。ヘツ
ド１９は（これも図示しない手段によつて）一対
の介在するシーリングリング１４ｂと共に壁１８
ｂ上に緊締されている。

ピストン１６及びシリンダ１７は共に段付き形
状をなしている。特にピストン１６は中空状であ
り比較的大径の頭部２４と小径の後部スカート部
２６を有しこれによつて円環状のピストン面２７
が主ピストン面２８に対向する頭部の後方に規定
される。シリンダ１７はその内部でピストンの頭
部が滑動する壁１８ｂによつて囲まれた比較的大
径の部分２９と、該部分２９に接し且つピストン
のスカート部２６を受容するこれよりも小径の部
分２９を有する。円環状肩部３２が円環状ピスト
ン面２７の反対側のシリンダの部分２９，３１の
間のシリンダによつて規定されている。かくして
差動ピストン機構が提供されこれによつてシリン
ダは前部円筒形作動空間３３と後部円環状作動空
間３４とを有する。

シリンダヘツド１９は円環状マニホルド、シリ
ンダ壁１８ｂ内の複数のダクト３７ａ及びピスト
ンが底部に近い死点にあるときのみ曝露されその
運動の大部分の間ピストンによつて被覆されるよ
うな位置にシリンダの内部周面を通して延在する
一組の入口孔３７ｂを通じてシリンダの内部に通
じるガス口３６を有する。

差動ピストン面２７はシリンダ壁部１８ａを通
してポンプの軸に平行に延在する肩部３２の排出
口６７を経て作動空間３４から空気を排出するよ
うに作動する。排出口６７はバルブプラグ６８と
バルブ付勢用スプリング６９を含む逆止バルブ６
６を具えている。プラグ６８は前記排出口内の反
対側の肩部６５上に設けられたシーリングリング
上に載置されている。

シリンダヘツド１９は更にヘツド内に形成され
た対向孔３０ａ内の逆止バルブ４２をも有してい
る。このバルブ（第２，３図）は皿型バルブ板又
はデイスク４８を含み、その周縁は螺旋状の圧縮
スプリング４９によつて孔３０のまわりに円環フ
ランジ５１の外面にセツトされたＯリング５３上
に押圧されている。スプリング４９は直接的に閉
鎖プレート３８及びバルブデイスク４８の間に使
用する。デイスク４８はバルブデイスクがスプリ
ング４９に対してそれを中心として上昇する薄い
ヒンジ部４７ａを含む突出つまみ４７によつてヘ
ツドに緊締されている。デイスク４８は孔３０の
内側に存在しそれから突出することのない円環状
の台部４８ａを有し、該台部４８ａは僅かに可撓
性を有するスプリング金属のドーム状ストラツプ
３９によつて架橋されている。ストラツプ３９は
その一端３９ｂが台部４８ａに固定され、もう一
方の端３９ｂが台部４８ａと滑動自在に接触して
いる。ストラツプ３９のドーム状中央部分は孔３
０を通して突出しバルブが閉鎖位置にあるときに
面５２の内側に僅かに入り込んでいる。ピストン
の頭部２４の前面がシリンダヘツド１９の端面に
近づくとそれはストラツプ３９と係合しデイスク
４８の周縁をＯリング５３から持上げて離し、そ
れによつて孔を開放することが判るであろう。台
部４８ａと交差する一端においてストラツプ３９
が僅かに可撓性を有し且つ滑動する能力を有して
いることは繰返えられる接触音を小さくするのに
役立つ。

逆止バルブの一具体例が第２Ｂ図に示されてお
り、第２Ａ図と同様な又は対応する部品には似た
符号がつけられている。この構成において、バル
ブはシリンダヘツド１９′の内面の孔３０′の内側
に突出するようにシリンダヘツド１９′内に形成
された薄い円環フランジ５１′に対して螺旋状バ
ルブスプリング４９′によつて付勢された弾性体
バルブプレート又はデイスク４８′を含む。スプ
リング４９′は閉鎖プレート３８′及びバルブデイ
スク４８′の間に直接的に作用する。フランジ５
１′に対面するデイスク４８′の表面にはフランジ
５１′の周縁を通つて突出しこれを殆んど満たす
中央突出ボス部３９′が設けられ、バルブが閉鎖
位置にあるときに面５２′の内側に延びている。
ピストンの頭部前面が面５２′に接近すると、そ
れはボス部３９′と係合しデイスク４８′をフラン
ジ５１′から持上げて離し以つて孔を開放するこ
とが判るであろう。

デイスク４８の後方の空間から作動空間３４内
へガスを清掃するための機構が設けられている。
特にデイスク４８の後方の孔３０からの半径方向
の通路７８ａ、及び排出口６７近傍の作動空間３
４内に入る小孔７８ｂがダクト機構８０によつて
連結され外部への排出通路を形成している。ダク
ト機構８０は通路７８ａ及び孔７８ｂのための各
中空キヤツプ７９ａ，７９ｂ及びこれらのキヤツ
プの内部を連結するチユーブ８２を含む。

ピストン部分２４，２６はオイルその他の油状
潤滑剤の代りにピストン部分と各シリンダ部分２
９，３１の間の円環状空間を実質的にシールする
手段を具えている。

ピストン頭部２４のシール手段はピストン頭部
の円筒表面上に円周方向張力と軸方向張力の下に
位置せしめられた青銅を充填されたポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）又はその類似物からな
るスリーブ１０２を含む。充填PTFEは広く用い
られている低摩擦プラスチツク材料である。スリ
ーブ１０２は約１mm厚さでありピストン上に適宜
な方法で取付けられる。便利なやり方としてはス
リーブがピストンの頭部に押しかぶせられるのに
充分な熱膨脹を得る高温度までスリーブを加熱す
ることである。引続いての冷却によつてスリーブ
は収縮し、その最初の内径がピストンの外径より
も僅かに小さいように選択されているので静的な
冷却状態又は通常の作動条件の下ではスリーブは
ピストン上に円周方向張力を以つて嵌着する。た
とえば充填されたPTFEに対してスリーブ１０２
の内径はスリーブに嵌着される以前又はスリーブ
から取外された時にはピストンの頭部２４の外径
の約0.95と約0.98の間、最も好ましくは0.970と
0.975の間にあるように選択される。通常のポン
プ操作の間に到達することが多い19℃から30℃の
間の領域においてPTFEの膨脹は１％以上の直径
の増加を伴うから２％より少ない差は適当でな
い。

スリーブ１０２の周りの間隙はスリーブを通過
する漏洩が許容し得るレベルであり且つスリーブ
とシリンダ壁との間に焼付きが生ずることのない
サイズにまで減少することができる。通常の操作
による周囲に比しての温度の上昇は典型的な場合
には充填PTFEの転位温度の少なくとも一つを包
含する：その結果として無張力のスリーブの直径
のこれに比例する１〜２％の増加は不適当な漏洩
を避けるのに充分に小さい間隙の場合には焼付き
を生じることが多い。しかしながら漏洩が許容し
得るレベルであるが通常のポンプ操作の下では焼
付きが生じない実用的な間隙の大きさの範囲が存
在するのが判つている。実験によれば直径方向の
熱膨脹の傾向はスリーブの円周方向の張力状態に
よつて充分に対抗されることが証明されている。
充填TPFEは嵌着されたスリーブが冷却するにつ
れて或る程度拡開する多数の小さな割れ目を含
み、操作に伴う引続いての昇温の間にこれらの割
れ目は収縮しそして材料の全体としての膨脹を防
止する。

叙上の論議はスリーブの円周方向の張力を強調
した。前述の如く、スリーブは長手方向の張力も
受けている：これはそれがピストンに対して嵌着
された後にスリーブの冷却によつてスリーブが円
周方向の張力を受けるにつれてスリーブと比較的
粗い下層のピストン表面との間の摩擦のために生
ずる。長手方向張力の利点は図示の如くポンプ操
作の間スリーブの端縁が実質的にピストンの頭部
２４の端部と一致した状態に保持され、無駄な空
間を小さくすることができる点にある。

更にスリーブ１０２の摩耗率が同様の材料から
なる従来のシーリングリングの経験から予想され
るよりも著るしく少ないことが判つている。摩耗
率は接触成分の相互圧力と相対速度の両者に依拠
するので低い摩耗率がスリーブの円周方向に張力
をかけられた状態から観察され、そのような状態
は膨脹と相互に作用しそれによつて摩耗率に対す
る圧力の寄与の影響を減少することは明らかであ
る。

小径のピストン部分２６のシーリング手段もス
リーブ１０２の場合と同じような方法と同じよう
な条件下でピストン上に嵌着された青銅を充填さ
れたPTFEのスリーブを含んでいる。外部に向つ
ての圧力勾配が存在している状況にあつては作動
空間３４の適当なシーリングを保証するのにスリ
ーブ単独では充分でないことが経験上判つてい
る。この状況は典型的にはスリーブ１０４に当て
はまる。この理由のためにスリーブ１０４の円環
状端部エレメント１０５（第４図）を円環状螺合
固定材１１０によつて凹欠１０８内に保持され
た、たとえば分割されたスプリングスチールバン
ドなどの弾性体充填材１０６その他の拡張手段に
よつてシリンダ壁に対して押圧することが好まし
い。別の構成においては、スリーブ１０４の円環
状エレメント１０４の下に弾性体１０６を置く代
りにスリーブ１０４の一端に隣接して別のエレメ
ントとして低摩擦シーリングリングを設けること
が好ましい。

スリーブ１０２，１０４の材料は適当な摩擦係
数を有し且つ手近に広く利用するのに適した各種
の他のフルオロカーボンプラスチツクを含む低摩
擦媒体から選ばれる。充填PTFEは低圧下のガス
の流出が少ないので真空ポンプ用に適した高度に
満足すべき性能を発揮することが判る。スリーブ
の厚さはスリーブの要求される性能及び適用技術
によつて決められるが叙上の如く実質的に１mm前
後であるが少なくとも約0.2mmの厚さが好ましい。
好適な上限は約２mmである。なぜならば厚さが大
きすぎる場合には円環状間隔のサイズが大きくな
つてシール性能が低下する傾向があるからであ
る。

製作が簡単か否かは別として、従来のシーリン
グリングの代りにシーリングスリーブ１０２，１
０４を使用することからもう一つの重要な利点が
生ずる。即ち、典型的にはアルミニウムで作られ
たピストン１６の全金属の体積と重量は、ピスト
ンの壁がシーリングリング機構のための溝及び凹
欠部を収容する程厚くする必要がないために半減
することが可能となる。結果としての往復運動成
分の質量の減少は本質的に振動を少なくする。

以上述べた装置構成は単に説明の便宜上示され
たものであり、多数の変形が付属する請求の範囲
に規定された本発明の精神と範囲から逸脱するこ
となく作られる。張力下の低摩擦シーリングスリ
ーブの設置はここに図示され述べられた特定の機
械に限定されるものではなく又一般的に真空ポン
プに限定されるものではない。それは殆んどの油
を用いない往復ピストン−シリンダ装置に適用し
得る。その上、ピストンに対するスリーブの適用
の特別な技術は本発明にとつて本質的なものでは
ない。ここでそのような技術の一つのアウトライ
ンが述べられているが、他のものたとえば焼結に
よる直接コーテイング又はプラズマスプレー又は
イオンビームスパツタリングの如きその他の層形
成を採用してもよい。