JPH0765584B2 - バランス型真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一定容器内の流体（特に気体）を吸い出して
真空状態を構成する乾式真空ポンプの改良に関する。

〔従来の技術〕

従来使用されている真空ポンプには、往復式と拡散式、
並びに、回転式が存在するが、シリンダー内をピストン
が往復する方式の往復式真空ポンプと、油とか水を蒸
発、噴流させて流体分子の吐出しを行なう方式の拡散式
真空ポンプは、いずれも到達真空度が96％以上（730mmH
g以上）にも及んで、優れた真空効果を発揮できる反
面、構造が複雑で高価格であるし、大型で備付け床面積
が広く成り、取扱いが面倒であると云った問題があっ
た。

一方、ケーシング胴内に多数のベーン（羽根）を取付け
た回転子を偏心的に嵌込んだ構成の回転式真空ポンプ
は、構造が簡単で比較的低価格で製造でき、また、小型
に構成可能であるから各種設備に容易に利用できる利点
を備えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の回転式真空ポンプは、回転子（ロータ）
を取付けたモータの回転軸がケーシングに対して片持ち
構造に支承されている関係で、真空度を高めるために回
転子を増速回転したり、或は、回転子を大きくしてベー
ンの枚数を増加すると、回転時に回転軸に加わる負荷が
増大するから、回転が始ると回転軸並びに回転子のバラ
ンスが崩れてケーシング胴壁と回転子との間に回転子の
周面が接しない隙間が生じてしまい、逆に真空度が低下
してしまう問題があった。従って、回転式真空ポンプの
真空度は85％〜90％（650mmHg〜685mmHg）程度が精々
で、絶対真空760mmHgには遠く及ばず、希望するハイレ
ベルの真空度を得ることは中々難しかった。

尚、回転子の回転軸を両端で支承する両持ち式に構成し
て上記の問題点を解決することが考えられたが、モータ
ケーシングの外に回転軸の他端を支承する軸受部を設け
ると、その分だけポンプが大型化してしまうし、また、
単に回転子の回転速度を増したり、或は、回転子を大型
化しただけでは、構造的な限界から充分な真空効果を発
揮できない問題もあった。

而して、本発明は上述した点に鑑み開発されたものであ
って、その技術目的は、片持ち構造の回転軸を用いて回
転子をバランス良く回転して優れた真空作用を発揮で
き、更に、比較的簡単な構成によって全体が小型で、１
歩進んだハイレベルな真空度を得ることができる様に工
夫したバランス型真空ポンプを提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の技術目的を解決するために本発明で講じた技術的
手段は以下の如くである。

（１） 内部にモータを収め、且つ、このモータによっ
て回転される回転軸を突出したモータケーシングに対
し、カムリングに穿設した楕円室の内部中央に、周面に
多数のベーンを半径方向に出没自在に取付けた回転子を
嵌込み、この回転子を上記楕円室の内部中心に挿通した
上記の回転軸に取付けて回転自在と成し、且つ、上記回
転子と楕円室の壁面間に上記回転軸を中心にしてその左
右両側に対称に形成される両側のポンプ室には、回転子
の回転方向に対してポンプ室が次第に大きくなる左右の
対称部分に夫々流体用の吸込口を開口し、同じく、ポン
プ室が次第に小さくなる左右の対称部分には夫々流体用
の吐出口を開口した構造のバランス型ブースターポンプ
を取付けること。

（２） ブースターポンプには、カムリングに穿設した
楕円室の内部に、周面に多数のベーンを取付け、且つ、
該楕円室の内部中心に挿通した上記の回転軸に取付けて
回転する回転子を嵌込と共に、楕円室内に回転軸を中心
にしてその左右両側に対称に形成される両側のポンプ室
には夫々流体用の吸込口と吐出口を開口した上記ブース
ターポンプと同じ構造のバランス型ポンプ本体を、ブー
スターポンプに対して上記計４個のポンプ室が四方に位
置するように回転軸を中心にして90゜角度をずらし、且
つ、各吸込口をブースターポンプの各吐出口に連通した
状態で取付けること。

〔作用〕

上記の手段は以下の如く作用する。

上記（１）で述べた手段によれば、モータによって
回転される回転子のベーンによって吸込口よりブースタ
ーポンプの各ポンプ室内に吸込まれた流体は、引続きベ
ーンによって吐出口に吐出されるから、これを連続して
行うことによって流体を次第に引抜いて容器側を真空状
態にすることができると共に、上記のポンプ作用を回転
子の両側で行うバランス方式を採用したから、回転軸と
回転子が回転時に片側に荷重を受けて曲がることなく、
回転子をバランス良く回転して優れた真空作用を発揮す
ることを可能にする。

上記（２）で述べた手段によれば、上記１段目のブ
ースターポンプの各吐出口より吐出される流体を、更に
２段目のポンプ本体のポンプ作用によって左右のポンプ
室内に吸引し、ここで再び上述したブースターポンプと
同じポンプ作用を発揮して、ブースターポンプで引抜い
た流体を更にポンプ本体で引抜くため、容器側の真空度
を更に高めてハイレベルな高真空度を得ることを可能に
する。

同じく上記（２）で述べた手段によれば、ブースター
ポンプの両側のポンプ室とポンプ本体の両側のポンプ室
の位置を、回転軸を中心にして略90゜位置をずらして設
けているため、ブースターポンプとポンプ本体に形成し
た計４個のポンプ室が回転軸を中心にしてその四方に位
置するから、回転軸と回転子に対する荷重を放射方向に
均等に分散して、回転子の回転バランスを更に良好に保
つことができ、加えて、ブースターポンプの吐出口とポ
ンプ本体の吸込口を同一線上に位置させることができる
から、これ等吐出口と吸込口を直結させて、真空ポンプ
全体の小型化を図ることを可能にする。

以上の如くであるから、上記の手段によって上述した技
術的課題を解決して、前記従来の技術の問題点を解消す
ることができる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るバランス型真空ポンプの好適な一
実施例を添付した図面と共に詳細に説明する。

添付した図面中、第１図は本発明に係るバランス型真空
ポンプの全体を示した分解図を、第２図と第３図はその
組立て状態の正断面図と側断面図を、第４図と第５図は
第２図Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線の各断面図を示すものであっ
て、これ等の図面に於いて、１は内部にモータ２を収め
たモータケーシングで、３はこのモータ２によって回転
される回転軸、3aはモータケーシング１の上面側に突出
した上記回転軸３の先端部、4aと4bは回転軸３の根端側
を片持ち式に支持する軸受部を示す。また、図中５で全
体的に示したのは、上記モータケーシング１の上面部に
取付けたバランス型ブースターポンプで、このポンプ５
は、大きく分けてケーシング胴を構成するカムリング６
と、このカムリング６内に嵌込まれる円柱状の回転子８
によって構成されている。更にその詳細な構成を説明す
ると、カムリング６の内部は左右対称の楕円室７が穿設
され、この楕円室７の内部には上記回転軸３の先端部3a
に固定された回転子８が回転自在に嵌込まれている。ま
た、回転子８の周面放射線上には多数の嵌込溝8a…が凹
設され、これ等各溝8a…内には、夫々ベーン９…が半径
方向に摺動自在、即ち、出没自在に嵌込まれている。

第２図と第４図に於いて、7aと7bは上記楕円室７の脹ら
んだ左右両内壁と、回転子８の外周面との間に略三日月
状に形成された左右のポンプ室で、第４図に示した矢印
の如く回転子８が図面上反時計回転方向に回転するポン
プの場合、上記左右のポンプ室7a,7bが次第に大きくな
るカムリング６の上下ポンプ室面部分には、夫々吸込通
路10a1と11a1で結ばれた流体の吸込口10a,10aと11a,11a
が開口され、また、上記左右のポンプ室7a,7bが次第に
小さくなるカムリング６の上下ポンプ室面部分には、夫
々吐出通路10b1と11b1で結ばれた流体の吐出口10b,10b
と11b,11bが開口されている。次に、10cは上記一方の吸
込通路10a1に連通する様にカムリング６に穿設した吸込
通路口で、この通路口10cには第１図に示す如く外部の
容器等に接続可能な吸引パイプ12が接続されている。ま
た、10dは上記両吸込口10a,11a間を連通するためにカム
リング６の底板6Tに設けた吸込連結通路である。

第１図乃至第３図及び第５図に於いて、夫々符号15で全
体的に示したのは、前記ブースターポンプ５と同一に造
ったバランス型ポンプ本体であって、このポンプ本体15
を構成するカムリング16は、前記ブースターポンプ５の
上面に上記の回転軸３を中心にして略90゜角度をずら
し、且つ、間にスペーサ30を介した状態で接続されてお
り、従って、カムリング16に左右対称に穿設された楕円
室17は、第４図と第５図に示す如くブースターポンプ５
の楕円室７に対して略90゜角度をずらして取付けられて
いる。

また、この楕円室17内に嵌込まれている回転子18は、ス
ペーサ30を貫いて突出された前記回転軸３の先端部3aに
固着されている。更に、図中、18a…は上記回転子18の
周面に多数凹設した嵌込溝で、これ等各溝18a内にはベ
ーン19が半径方向に摺動自在、即ち、出没自在に嵌込ま
れている。

第３図と第５図に於いて、17aと17bは前記ブースターポ
ンプ５の場合と同様に左右対称に形成した楕円室17の内
壁と、回転子18の外周面との間に形成された三日月形状
のポンプ室で、20a,20aと21a,21a並びに、20b,20bと21
b,21bは同じくこのポンプ室17a,17bの始終両側面に臨ま
せた状態で、且つ、夫々吸込通路20a1,21a1と吐出通路2
0b1,21b1にて連通させてカムリング16の上下部分に夫々
開口した流体用の吸込口と吐出口であって、ポンプ本体
15の取付けに当っては、両吸込口20a,21aの下端口は、
各楕円室17と７が略90゜角度をずらして設けられている
関係で、スペーサ30の連通穴30a,30bを通して前記ブー
スターポンプ５に形成した両吐出口10b,11bの上端口に
直線的に連通する様に取付けられる仕組に成っている。

また、一方の吐出通路20b1はカムリング16に穿設した外
部吐出通路口20cに連通し、この通路口20cには第１図の
如く流体吐出用のパイプ22が接続されている。更に図
中、23は上記ポンプ本体15の上面に取付ける蓋板で、こ
の蓋板23の底面に取付けた天板16Tには、上記両吐出口2
0b,21bの間を連通する吐出連絡通路20dが上向きに凹設
されている。また、26…は上記ブースターポンプ５とス
ペーサ30、並びに、ポンプ本体15と蓋板23を第２図並び
に第３図の如くモータケーシング１に重ねて取付ける取
付けボルトである。

本発明に係るバランス型真空ポンプは以上述べた如き構
成であるから、モータ２をオンして回転軸３を回転する
と、この回転軸３の先端部3a側に取付けたブースターポ
ンプ５の回転子８と、ポンプ本体15の回転子18が夫々回
転を始め、その遠心力によって常時外方に突出しようと
する各ベーン9,19が、楕円室7,17の内壁に制御されて各
ポンプ室7a,7bと17a,17bの部分で出没し、これ等のベー
ン9,19が各吸込口10a,11aと20a,21aの部分で流体を吸込
む作用と、各吐出口10b,11bと20a,21bの部分で吸込んだ
流体を吐出す作用とを繰返し連結的に行なって、ポンプ
作用を発揮する。

即ち、回転子８の各ベーン９…によって吸込通路口10c
と吸込連絡通路10dを通して吸込口10a,11aよりブースタ
ーポンプ５の各ポンプ室7a,7b内に吸込まれた流体は、
引続きベーン９によって吐出口10b,11bに吐出される。

この様に吐出された流体は更に上段に連設したポンプ本
体15の回転子18、即ち、ベーン19…による吸引力を受
け、スペーサ30の連通穴30a,30bを通してポンプ本体15
の底部吸込口20a,21aよりポンプ室17a,17b内に吸引さ
れ、ここで再びブースターポンプ５と同じポンプ作用を
受けて各吐出口20b,21bより吐出通路口20cに吐出され、
これを連続して行なうことによって流体を次第に引抜い
て容器側を真空状態にすることができる。

また、本発明ではブースターポンプ５とポンプ本体15に
形成した計４個のポンプ室7a,7bと17a,17bを、回転軸３
を中心にしてその四方に位置させているため、回転軸３
と回転子8,18に対する荷重を放射方向に均等に分散し
て、回転子8,18の回転バランスを良好に保つことができ
るから、回転子8,18を安定した状態で高速回転すること
ができる。

〔効果〕

以上述べた如く、本発明に係るバランス型真空ポンプに
よれば、モータによって回転子を回転すれば、ベーンの
ポンプ作用によって流体を引抜いて真空を構成できるの
であるが、本発明では特に、ポンプをブースターポンプ
とポンプ本体の２段式に構成して、ブースターポンプで
引抜いた流体を更にポンプ本体で引抜く様に構成したか
ら、例えば、１段では650mmHg程度の真空度しか得られ
なかったものを、２段では合計750mmHg程度の高真空度
を得ることが可能に成った。

また、本発明ではポンプ作用を回転子の両側で行なうバ
ランス式構造であり、且つ、ブースターポンプとポンプ
本体を計４個のポンプ室が回転軸を中心にしてその四方
に位置するように略90゜角度をずらして取付けた構造で
あって、回転軸と回転子に対する荷重が放射方向に均等
に分散するから、回転軸と回転子が回転時に片方に荷重
を受けて曲がることがなく、従って、片持ち式回転軸の
先端にブースターポンプとポンプ本体の両回転子を取付
けても、回転子を安定した状態で正常に回転して２段階
の強力なポンプ作用を発揮することが可能に成るもので
あって、実質的には２台のポンプを１台のモータで作動
するのと同じであるから大変経済的であると共に、ブー
スターポンプの吐出口をポンプ本体の吸込口に対して直
結できるので、真空ポンプ全体の小型化を図れると云っ
た利点と相俟って、洵に画期的な真空ポンプである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバランス型真空ポンプの全体を示
した分解図、第２図と第３図はその組立て状態の正断面
図と側断面図、第４図と第５図は第２図Ａ−Ａ線とＢ−
Ｂ線の各断面図を示す。 １はモータケーシング、２はモータ、３は回転軸、3aは
回転軸の先端部、５はブースターポンプ、６はカムリン
グ、７は楕円室、7a,7bはポンプ室、８は回転子、９は
ベーン、10a,11aは吸込口、10b,11bは吐出口、15はポン
プ本体、16はカムリング、17は楕円室、17a,17bはポン
プ室、18は回転子、19はベーン、20a,21aは吸込口、20
b,21bは吐出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にモータ（２）を収め、且つ、このモ
   ータ（２）によって回転される回転軸（３）を突出した
   モータケーシング（１）に対し、カムリング（６）に左
   右対称に穿設形成した楕円室（７）の内部中央に、周面
   に多数のベーン（９）…を半径方向に出没自在に取付け
   た回転子（８）を嵌込み、この回転子（８）を上記楕円
   室（７）の内部中心に挿通した上記の回転軸（３）に取
   付けて回転自在と成し、且つ、上記回転子（８）と楕円
   室（７）の壁面側に上記の回転軸（３）を中心にしてそ
   の左右両側に対称に形成される両側のポンプ室（7a,7
   b）には、回転子（８）の回転方向に対してポンプ室（7
   a,7b）が次第に大きくなる左右の対称部分に夫々流体用
   の吸込口（10a,11a）を開口し、同じく、ポンプ室（7a,
   7b）が次第に小さくなる左右の対称部分には夫々流体用
   の吐出口（10b,11b）を開口した構造のバランス型ブー
   スターポンプ（５）を取付けると共に、このブースター
   ポンプ（５）には、カムリング（16）に左右対称に穿設
   形成した楕円室（17）の内部に、周面に多数のベーン
   （19）…を取付け、且つ、該楕円室（17）の内部中心に
   挿通した上記の回転軸（３）に取付けて回転する回転子
   （18）を嵌込と共に、楕円室（17）内に回転軸（３）を
   中心にしてその左右両側に対称に形成される両側のポン
   プ室（17a,17b）には夫々流体用の吸込口（20a,21a）
   と、吐出口（20b,20b）を開口した上記ブースターポン
   プ（５）と同じ構造のバランス型ポンプ本体（15）を、
   ブースターポンプ（５）に対して上記計４個の各ポンプ
   室（7a）と（7b）、及び（17a）と（17b）が四方に位置
   するように回転軸（３）を中心にして90゜角度をずら
   し、且つ、各吸込口（20a,21a）をブースターポンプ
   （５）の各吐出口（10b,11b）に連通した状態で取付け
   たことを特徴とするバランス型真空ポンプ。