JPS61123793A - ル−ツ真空ポンプ - 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） 本発明は主として油回転ポンプ等の補助ポンプと併用さ
れて中、低真空域から高真空域に至る迄の真空排気に好
適なルーツ真空ポンプ、特に−油洩れ対策を構したルー
ツ真空ポンプに関する。

（従来の技術） 周知の如く、この種ルーツ真空ポンプは第５図に示す如
く二個のまゆ形ローター６ｅが収納されて吸排気作業が
行なわれるポンプ室１ｅと、該ポンプ室１ｅと仕切板８
ｅにて区画され且つ前記ローター６ｅを取着するロータ
ー軸５ｅを軸支して駆動させるための中間室７ｅとから
なり、該中間室７ｅにはベアリング及びギヤ等の潤滑の
ために油１１を貯留せしめて該油１１をポンプ作業中に
中間室７ｅ内にて攪拌、飛散させている。然して、同図
（イ）に示す如くローター軸５ｅと仕切板８ｅとの間隙
部２０にラビリンスシールの如き非接触式シール手段２
３を単に設けただけでは、例えばポンプ運転停止中に於
ける補助ポンプによる初期排気時に該シール部は全くシ
ール機能を育さず、又運転継続中に於いてもその排気圧
に急激な圧力低下を生じた場合に蒸捏シール効果が発揮
されないために、中間室７ｅからポンプ室１ｅへの油流
出を阻止することができず、更には同図（ロ）に示す如
ぐオイルシール２１等の接触式シールを用いた場合に於
いては中間室７ｅとポンプ室１ｅとの間に一気圧に近い
大なる圧力差が生じてそのシール部材２１の寿命が著し
く低下するという欠点が生じていた。

従って、従来に於いては前記の如き欠点を解消せんとし
て、第６図及び第７図に示す如く中間室７ｅとポンプ室
１ｅの吸入側、又は中間室７ｅとポンプ室１ｅの排出側
とを連結管２２．２２にて夫々連通せしめることにより
中間室７ｅとポンプ室１ｅとの圧力差を減少させるべく
構成してなるものが開発されている。（Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ　Ｖａｃｕｕｍ　５ｏｃｉｅｔｙ発行「Ｊ、Ｖａｃ。

Ｓｃｉ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、、　Ｖｏｌ、　ＩＥＬ　Ｎ
ｏ、３＋Ａｐｒｉｌ　１９８１　Ｊ　）（発明が解決し
ようとする問題点） しかしながら、前記従来に於いては例えば第６図（イ）
に示す如くローター軸５ｅに非接触シール２３を施し且
つポンプ室１ｅの吸入口２ｅ側と中間室７ｅとを連通さ
せた場合に、吸入側圧力Ｐ１と排出側圧力Ｐ２との圧力
差が大きくなるに従って中間室７ｅからポンプ室１ｅの
吸入口２ｅ側、該ポンプ室ｌｅ内からシール部２３を介
した中間室７ｅへのエア流れを生じまた同図（ロ）に示
す如くポンプ室Ｉｓの排出口３ｅ側と中間室７ｅとを連
通させた場合に於いてもポンプ室１ｅの排出口３ｅ側か
ら中間室７　ｅ−、酸中間室７ｅからシール部２３を介
したポンプ室ｌｅ内へのエア流れを生ずるために、該エ
アが中間室７ｅ内の油を同伴してポンプ室ｌｅ内が油で
汚染される事態が生じる他、該エア循環流れの際にシー
ル＄２３に浸入して膜状となった油がポンプ運転停止時
にポンプ室ｌｅ内に垂れ流れを生じるという重大な問題
点を有していた。その他、前記従来のものに於いては前
記ＰＩとＰ２の圧力差が大きくなる程エアの流れも多く
なってポンプの排気性能が劣化するという現象が予測で
きる。

また、他方の第７図に示す如くローター軸５ｅにオイル
シール２１等の接触式のシールを用いた場合に於いては
、前記の如きエアの流れは生じないが、中間室７ｅをポ
ンプ室１ｅの吸入側又は排気側のいずれの箇所に接続、
連通させた場合に於いても、該中間室７ｅ内の圧力Ｐ４
は夫々連通せしめた吸入側圧Ｐ１又は吐出側圧’Ｐ２と
同等圧となり、Ｐｌと２２の圧力差が大きくなるに従っ
てオイルシール２１等のシール部材の両側に作用する圧
力差も大となって該圧力差を除去せしめることは実際上
不可能であるために、前記シール部材２１の使用寿命が
該圧力差によって短縮されるという欠点を未だ解決する
ことができず、前記シール部材の煩雑な部品交換を繰返
して頻繁に行なわなければならないという大なる問題点
を有していた。更に、前記オイルシール等のシール部材
の選定は前記圧力差とローター軸の回転周速との双方を
考慮せねばならず非常に困難で、通常のシール部材を使
用できず、高価なシール部材の使用を余儀なく強いられ
るような問題点をも有していた。

このように、従来に於いては中間室とポンプ室内との圧
力差の発生を解消せしめるべく該ポンプ室内の吸入又は
排出側と中間室を連通せしめる手段が存在するが、この
ような手段によっても実際上ローター軸のシール部に作
用するポンプ室側と中間室側との圧力を均衡させること
ができず、ローター軸のシールに非接触又は接触式のい
ずれのシール手段を用いても上記の如き種々の問題点を
有していたのである。

本発明は上記の如き問題点を解決することを課題として
発明されたもので、その目的とするところはローター軸
のシール部に作用するポンプ室側と中間室側との圧力を
均衡させて該シール部を良好な使用条件のもとで使用さ
せることにより充分なシール機能を有させ、もってロー
ター軸に非接触式シール手段を構した場合に於いては従
来の如くポンプ室及び中間室間に不当なエア流れを生じ
ることなく中間室の油がポンプ室内に流出することを防
止し、且つポンプの真空排気性能を高めることができる
と共に、ローター軸に接触式シールを構した場合に於い
てはそのシール部材に何ら高価で特殊なものを使用する
必要がなく使用寿命を長いものとし、また煩雑なシール
部材の交換作業をも除去せしめる点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は従来の如く中間室をポンプ室の吸入側及び排出
側のいずれの位置にも連通させることな（、該中間室を
ポンプ室と常に均衡した圧力となるポンプ室の特定位置
と連通させることにより上記の如き問題点を解決せんと
して構成されたもので、その構成の要旨は、ローター６
．６の各ローター軸５．５を中心とする最小外形寸法を
直径とした二つの円形Ｂ、Ｂ内、又は前記各ローター６
゜６の外端先端部６ａ、　６ａの夫々の円弧軌跡の交叉
部分Ａ内の位置に対面する仕切板８のポンプ室１側の内
側の内側面位置に該ポンプ室１と中間室７とを連通させ
るための連通用孔１４を穿設してなるにある。

（作用） 従って、上記構成を特徴とするルーツ真空ポンプに於い
ては、前記連通用孔１４はポンプ室１の吸入側と排出側
の中間位置に位置してローター軸５゜５の近傍位置に存
在し、且つ二個のローター６゜６の端面にて常時又は略
常時シールされた状態であるために、中間室７内の圧力
はローター軸５゜５のシール部のポンプ室１側の圧力と
均−又は略均−でポンプ動作による圧力脈動を受けない
ものとなり、前記シール部の両側に作用するポンプ室１
側の圧力と中間室７内の圧力はポンプの吸入圧、吐出圧
に何ら影響されず、常に均衡した状態となるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施態様について図面に示した一実施例
に従って説明する。

すなわち、第１図（イ）、（ロ）、（ハ）に於いて、１
は吸入口２及び排出口３を夫々相互に対向させてケーシ
ング４内に設けてなるポンプ室を示し、該ポンプ室１内
にはローター軸５，５に夫々取着されたまゆ形ローター
６．６を設けてなる。

７．７ａは前記ポンプ室１と仕切板８，８ａを介して隔
離された中間室を夫々示し、該中間室７，７ａには前記
ローター軸５．５の両端部を軸支するベアリング９やギ
ヤ１０等を有し、その底部には潤滑用の油１１が貯留さ
れている。１２は前記ローター６゜６を相互に逆方向へ
回転させるべく一方のローター軸５の一端部に連結され
駆動回転する電動機を示す。１３．１３ａは前記ロータ
ー軸５．５の仕切板８．８ａ位置に於けるシール部を夫
々示し、該シール部１３．１３ａは仕切板８，８ａにロ
ーター軸５，５の軸径よりも１／Ｌｏｏｍ単位大径の孔
を穿設した所謂ラビリンスシールである。１４．１４ａ
は二個のローター６．６の外端先端部６ａ、　６ａが描
く円軌跡の交差部分Ａの丁度中央部の位置、即ち両ロー
ター軸５，５相互間の丁度中央位置に位置すべく仕切板
８，８ａのポンプ室１側内側面２４．２４ａに穿設して
なる連通用孔を夫々示し、該連通用孔１４．１４ａは・
中間室７，７ａ側に延設され、該中間室７，７ａとポン
プ室１とを連通させてなる。

本実施例は以上の構成よりなり、次にその使用法並びに
作用について説明すれば、先ずこの種ルーツ真空ポンプ
はこれ以外の例えば油回転ポンプ等の補助ポンプと併用
し、予め該ルーツ真空ポンプを停止させた状態にて補助
ポンプのみの運転にて低、中真空域の排気作業を行なう
のであるが、その際の補助ポンプによる排気時に於いて
はシール部１３．１３ａの微小間隙よりもかなり大径の
連通用孔１４．　、Ｉ４ａを介して中間室７，７ａの排
気がスムースに行なわれ、油を同伴する不当なエアの流
れは生じない。また、前記中間室７，７ａの排気が連通
用孔１４．１４ａを介して行なわれるために、シール部
１３．１３ａに於いて油同伴のエア流れが生ずることも
ない。更に、前記中間室７．７ａ内に貯留されてなる油
１１が多量のエアを含有する新油の場合には、中間室７
，７ａが真空状態となるに従って泡立ち現象を生じるこ
ととなるが、この場合に於いても前記連通用孔１４．１
４ａを介して中間室７，７ａより迅速な排気が行なわれ
るために、前記泡立ちした油が中間室７，７ａ内に充満
するようなことがなく、ポンプ室１内に油が流出するこ
とが防止されるのである。次に、ポンプ排気雰囲気が所
定の真空域に達すると本実施例に係るルーツ真空ポンプ
を作動せしめるのであるが、該ポンプ作動によってポン
プ室１の吸入口２側と排出口３側とは夫々Ｐ１及びＰ２
となって圧力差を生ずる。然して、ローター軸５，５の
回転によってシール機能を発揮するシール部１３．１３
ａはポンプ室１の吸入、排出口２．３間に位置するため
に、前記ポンプ室１よリシール部１３．１３ａに作用す
る圧力値Ｐ３は、Ｐｉ＜Ｐ３　＜　Ｐ２となる。また他
方、連通用孔１４．１４ａは二枚のローター６．６がほ
ぼ常時存在して該ローター６．６の端面２５．２５と仕
切板８，８ａとの間の極めて小幅寸法（通常０．１乃至
Ｏ０数ミ１月の間隙部が形成される位置に設けられてな
るために、該連通用孔１４．１４ａの開口部はローター
６．６によって簡易的に閉塞された準シール状態となっ
てポンプ動作の圧力脈動の影響を受けず、しかも該連通
用孔１４．１４ａは前記シール部１３．１３ａと同様に
吸入、排出口２．３間の位置で該シール部１３．１３ａ
の近傍位置に設けられてなるために、該連通用孔１４、
１４ａにて連通される中間室７．７ａ内の圧力Ｐ４は当
然に前記シール部１３．１３ａのポンプ室１側の圧力Ｐ
３と同等若しくは略同等の圧力値に均一に保たれて、前
記シール部１３．１３ａのポンプ室１側の圧力Ｐ３と中
間室７．７ａの圧力Ｐ４とは均衡した状態となる。従っ
てポンプ動作によってポンプ室ｌの吸入、排出口２．３
側の圧力ＰＬ、　Ｐ２に多大な圧力差を生じても、前記
Ｐ３．　Ｐ４は常に相互に均圧状態を保持し、中間室７
．７ａ内のエアがシール部１３゜１３ａ又は連通用孔１
４．１４ａを介してポンプ室１内へ流出するようなこと
が防止できることとなり、該エア流れに伴なう油１１の
流出が防止されることは勿論のこと、該エア流れに起因
するポンプの排気効率の低下を招くようなことも一切な
く、更には中間室７，７ａ内の油がシール部１３．１３
ａ及び連通用孔１４．１４ａ内に積極的に侵入するよう
なことがないために、ポンプ停止時に前記シール部１３
゜１３ａ及び連通用孔１４．１４ａより油１１がポンプ
室１内に垂れ流れを生ずるようなこともないのである。

尚、上記実施例に於いてはローター軸５，５のシールを
非接触式のラビリンスシールにて行なってなるが、本発
明はこれに限定されるものではなくその他のネジポンプ
式シール等の非接触式シール手段でもよい他、オイルシ
ール等の接触式シール手段を採用しても何ら構わない。

すなわち、上記実施例に於けるラビリンスシールのシー
ル部１３．１３ａに換えてオイルシールを使用した実施
例を、前記実施例と連通用孔１４．１４ａの位置等を全
て同一構成とした第２図に於いて説明すれば、ローター
軸５，５の仕切板８，８ａの位置に設けられたオイルシ
ール１３ｂ、　　１３ｃに作用スるポンプ室１側の圧力
Ｐ３と、連通用孔１４．１４ａによってポンプ室１と連
通される中間室７，７ａ内の圧力Ｐ４とは同圧若しくは
略同圧となるために、前記オイルシール１３ｂ、　　１
３ｃはその両側に何ら不均衡な圧力差を受けないことと
なって、その使用条件が良好となり使用寿命が長くなる
。また、前記オイルシール１３ｂ、　　１３ｃはその長
時間の使用の際に、ローター軸５．５との接触摩耗によ
って該ローター軸５，５と僅かな間隙部を形成すること
となるが、該シール部のポンプ室１側の圧力Ｐ３と中間
室７，７ａ内の圧力Ｐ４とは均衡してなるために、該間
隙部は前記実施例と同様な非接触式のシール手段を構し
た場合と同一のシール機能を有することとなって、前記
オイルシールＬ３ｂ、　　１３ｃを何ら部品交換するこ
となく前記実施例と同様に中間室７．７ａからポンプ室
１内への不当なエア流れを防止して油もれや排気効率の
低下を防止することができるのである。

また、上記各実施例に於いては連通用孔を二本のロータ
ー軸間の丁度中間位置に穿設してなるが、本発明はこれ
に限定されず、要は第３図に示す如く各ローター６．６
の外端先端部６ａ、　６ａの夫々の円弧軌跡の交差部分
Ａ、または各ローター６．６の各ローター軸５．５を中
心とする最小外径寸法りを直径とした二つの円形Ｂ、Ｂ
内の位置に対応する仕切板８のポンプ室１側の側面に連
通用孔１４が穿設されていればよい。けだし、前記Ａ、
Ｂ。

Ｂのいずれの位置に於いても連通用孔１４の開口部はロ
ーター６．６の端面にて常時又は略常時準シールされた
状態となって圧力脈動を受けず且つローター軸５．５の
シール部近傍位置に位置して、該シール部のポンプ室側
の圧力と中間室内の圧力とを均圧状態とすることができ
るためである。

尚、本発明は例えば前記Ｂ位置に連通用孔を穿没する場
合に、ローター軸のラビリンスシール部等の径を拡張し
たり又は該ラビリンスシール部等に切欠き孔を連設する
ような手段を意図するものではな（、あく迄も本発明は
中間室とポンプ室とを連通させるためにシール部の孔と
は独立した別個の連通用孔を仕切板に穿設する手段にあ
る。

更に、本発明に係る連通用孔はその具体的個数も一個に
限定されず複数個設けても何ら構わず、またその径も通
常数ミリ程度で充分であるがその具体的寸法も任意に変
更可能である他、第４図に示す如く仕切板８に穿設した
連通用孔１４に中間室７内の油１１が侵入することを特
に防止する手段として、前記連通用孔１４を種々傾斜状
に穿設したり或いは前記連通用孔１４にパイプ１５を接
続するような設計変更も自在である。

その他、本発明はポンプ室、中間室、ローター。

ローター軸等その他の各部の具体的構成は本発明の意図
する範囲内にて全て設計変更自在である。

（発明の効果） 叙上のように、本発明は仕切板の特定位置に連通用孔を
設けることによってローター軸のシール部のポンプ室側
圧力と中間室内の圧力とを均圧状態とすることができる
ために、該シール部の両側に何ら不均等な圧力差を作用
させることなく該シール部に好適なシール機能を有させ
ることができ。

特に非接触式のシール手段に於いては該シール部を介す
る中間室及びポンプ室相互間の不当なエア流れを防止で
き、またそれによって該シール部並びに連通用孔への油
侵入をも防止できるために、従来前記エア流れ及びシー
ル部等への油侵入に起因して生じていたポンプ作動中の
ポンプ室への油流出、及びポンプ停止中の油垂れ流れを
一切防止して、ポンプ室内を常に清浄な状態に保つこと
ができるという格別な効果を得た。

しかも、前記非接触式シールに於いては既述の如く中間
室及びポンプ室相互間め不当なエア流れを解消してなる
ために、ポンプの真空排気効率を低下させるような現象
も防止できるに至った。

また、接触式のシール手段に於いてもそのシール部材の
両側に不当な圧力差が生じないために、該シール部材の
使用条件が改善されてその使用寿命が従来に比して格段
向上するに限らず、高価で特殊なシール部材を使用する
必要もないために係るコストを低減化し、更には該シー
ル部材の選択も容易となる大なる実益を有する。

更に、重要な効果として、本発明は接触式シール手段に
於いてシール部材が摩耗して該シール部材とローター軸
１間に間隙が生じても、該シール部のポンプ室側圧力と
中間室の圧力とは均圧状態を保って該間隙を生じたシー
ル部に何らエア移動が生じず、該間隙からの油流出が防
止できるために、従来この種接触代シールに於いて必須
とされていたシール部材の煩雑な交換作業を不要ならし
め、保守管理が容易で且つ係る部品コストを一層低減化
することができるという大なる利点を有する。

このように、本発明は仕切板の特定位置に連通用孔を穿
設するだけの手段にて従来解決し得なかった種々の問題
点を解消すべく上記種々の格別な効果を有する他、該連
通用孔の存在によって中間室内の排気が促進されて特に
新油使用時の泡立ち現象にも好適に対処できる利点を有
し、その実用的価値は多大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るルーツ真空ポンプの本実施例を示
し、同図（イ）は平面断面図、同図（ロ）は同図（イ）
のＸ−Ｘ線断面図、同図（ハ）は側面断面図。 第２図は他実施例を示す平面断面図。 第３図は本発明に係る連通用孔の穿設位置を示す説明図
。 第４図（イ）、（ロ）は他実施例を示す要部断面図。 第５図（イ）、　（ロ）、第６図（イ）、　（ロ）第７
図（イ）、（ロ）は従来例を示す概略説明図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプ室１内に一対のまゆ形ローター６、６を設け
   、且つ該ローター６、６を取着してなるローター軸５、
   ５を前記ポンプ室１と仕切板８にて区画された中間室７
   内に前記仕切板８とシール手段を有させて軸支して前記
   ローター６、６を相互に逆方向へ回転すべく構成してな
   るルーツ真空ポンプに於いて、前記仕切板８のポンプ室
   １側の内側面２４の前記ローター６、６の各ローター軸
   ５、５を中心とする最小外形寸法を直径とした二つの円
   形部Ｂ、Ｂ内、又は前記各ローター６、６の外端先端部
   ６ａ、６ａの夫々の円弧軌跡の交叉部分Ａ内の位置に、
   前記ポンプ室１と中間室７とを連通させるための連通用
   孔１４を穿設してなることを特徴とするルーツ真空ポン
   プ。 ２、前記ローター６、６と仕切板８とのシール手段がラ
   ビリンスシール等の非接触式のシール手段であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のルーツ真空ポン
   プ。 ３、前記ローター６、６と仕切板８とのシール手段がオ
   イルシール等を使用した接触式のシール手段であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のルーツ真空ポ
   ンプ。 ４、前記連通用孔１４が直径数ミリ程度に形成されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のルーツ
   真空ポンプ。