(57)【要約】【課題】排気速度や出力ごとに羽根車とケーシングを専用設計せずに、排気速度や出力が異なった複数の機種においてケーシングの共用化を図ることができる液封式真空ポンプを提供する。【解決手段】封液を収容するケーシング２と、ケーシング２内に収容される少なくとも１つの羽根車３とを備えた液封式真空ポンプにおいて、ケーシング２を所定の内径Ｄ１で形成し、ケーシング２の内周面と羽根車３の外周面との間に、ケーシング２の所定の内径Ｄ１と略同径の外径を有しかつ羽根車３の外径Ｄ２に適合した内径Ｄ３を有する環状部材４を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封液を収容するケーシングと、前記ケーシング内に収容される少なくとも１つの羽根車とを備えた液封式真空ポンプにおいて、
前記ケーシングを所定の内径で形成し、
前記ケーシングの内周面と前記羽根車の外周面との間に、前記ケーシングの所定の内径と略同径の外径を有しかつ前記羽根車の外径に適合した内径を有する環状部材を設けたことを特徴とする液封式真空ポンプ。
【請求項２】
前記ケーシングの羽根車収容部の軸方向の寸法と前記環状部材の軸方向の寸法とは、略同一であることを特徴とする請求項１記載の液封式真空ポンプ。
【請求項３】
前記環状部材は、外周もしくは端面の少なくとも一部分において、前記ケーシングと固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の液封式真空ポンプ。
【請求項４】
前記環状部材の内径によって形成される空間は、前記羽根車を支持する主軸と平行な円筒であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液封式真空ポンプ。
【請求項５】
前記環状部材の内外径の軸心が偏心していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液封式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形ケーシングと、円形ケーシングの中心に対し偏心して取り付けられた羽根車と、ケーシングの内周面と羽根車の外周面との間に設置された環状部材とを備えた液封式真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円形ケーシングと円形ケーシングの中心に対し偏心して取り付けられた羽根車とを備え、ケーシング内に水その他の液体を封入し、羽根車の回転による遠心力によりケーシング内壁に沿って液膜を形成し、液膜と隣接する２枚の羽根とによって形成される羽根室の容積変化を利用してポンプ作用を行う液封式真空ポンプが知られている。液封式真空ポンプは、別置きの電動機の主軸と接続されて駆動されるか、直動型モータの主軸に前記羽根車を取りつけて駆動される。
【０００３】
液封式真空ポンプにおいては、羽根室を形成するため、羽根車外周の羽根先端は常に封液に浸かっている状態になっていることが必要である。羽根車側面とケーシング内壁面においては、隙間を微小にすることで液膜を形成し、羽根室を形成させなければならない。そのため、羽根車とケーシングは一対一に対応し、羽根車の外径が決まれば、ケーシングの内径が決まり、羽根車径とケーシング内径は互いに従属した寸法関係にある。
また、液封式真空ポンプは、適当な周速で運転しなければ安定した性能が発揮できないため、回転速度の変化による性能調整には限界があった。そのため、従来の液封式真空ポンプにおいては、排気速度や出力ごとに、羽根車とケーシングとを対として設計しなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５０８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の液封式真空ポンプにおいては、排気速度や出力ごとに、羽根車とケーシングとを対として設計しなければならないという問題があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、排気速度や出力ごとに羽根車とケーシングを専用設計せずに、排気速度や出力が異なった複数の機種においてケーシングの共用化を図ることができる液封式真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明の液封式真空ポンプは、封液を収容するケーシングと、前記ケーシング内に収容される少なくとも１つの羽根車とを備えた液封式真空ポンプにおいて、前記ケーシングを所定の内径で形成し、前記ケーシングの内周面と前記羽根車の外周面との間に、前記ケーシングの所定の内径と略同径の外径を有しかつ前記羽根車の外径に適合した内径を有する環状部材を設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記ケーシングの羽根車収容部の軸方向の寸法と前記環状部材の軸方向の寸法とは、略同一であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記環状部材は、外周もしくは端面の少なくとも一部分において、前記ケーシングと固定されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記環状部材の内径によって形成される空間は、前記羽根車を支持する主軸と平行な円筒であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記環状部材の内外径の軸心が偏心していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ケーシングの内側に環状部材を入れることにより、ケーシング内径を小さくすることができ、排気速度や出力が異なった複数の機種においてケーシングを共用化することができる。そして、環状部材の半径方向厚さを適宜調整することにより、ケーシングを共用化できる機種数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明に係る液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、ポンプ室およびポンプ室内に配置された羽根車の詳細を示す図であり、図１のII−II線断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る液封式真空ポンプの他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｇ）は、ケーシング内に配置された環状部材の各種断面形状を示す模式的断面図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、溝を有した環状部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る液封式真空ポンプの実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。図１に示すように、液封式真空ポンプは、ポンプ室１を内部に形成するケーシング２を備えている。ポンプ室１には羽根車３が設けられている。ケーシング２の内周面と羽根車３の外周面との間には、環状部材４が設けられている。ケーシング２の羽根車収容部の軸方向の寸法と環状部材４の軸方向の寸法とは、略同一に設定されている。環状部材４は、外周もしくは端面の少なくとも一部分において、ケーシング２と固定されている。羽根車３は、モータ６の主軸（回転軸）７に固定されている。
【００１１】
ケーシング２の前端側の開口部は吸気側カバー８によって閉塞されており、この吸気側カバー８により密閉された空間としてのポンプ室１を形成している。ケーシング２の後端側には排気ケーシング９が接続されている。吸気側カバー８には吸気口８ｓが形成されており、吸気口８ｓから気体（たとえば、空気）をポンプ室１内に吸入するようになっている。ケーシング２および排気ケーシング９には排気ポートＰｄが形成されている。また、排気ケーシング９には排気口９ｄが形成されており、ポンプ室１から排気ポートＰｄを介して排出された気体を排気ケーシング９の排気口９ｄから外部に排出するようになっている。主軸７が排気ケーシング９を貫通する部分には、軸シールを行うためのメカニカルシール等の軸封部品１０が装着されている。排気ケーシング９の開口部はモータフランジ１２によって閉塞されている。
【００１２】
図１に示すように、羽根車３はモータ６の主軸７の軸端部に取り付けられている。羽根車３を支持する主軸７は、モータ６のモータケーシング１３に設けられた軸受１４によって片持ち構造（オーバーハング構造）で支持されている。
【００１３】
図２は、ケーシング２と、ケーシング２内に配置された羽根車３および環状部材４の詳細を示す図であり、図１のII−II線断面図である。図２に示すように、ケーシング２は内部に円形の内部空間を有している。主軸７には羽根車３が固定されており、羽根車３はケーシング２の円形の内部空間に対して偏心している。ケーシング２の内周面と羽根車３の外周面との間には、矩形断面を有した環状部材４が配置されている。環状部材４は内部に円形の内部空間を有し、この内部空間がポンプ室１になっている。羽根車３は、円筒形のボス部４１と、ボス部４１から等間隔に放射状に延びる複数の羽根４２とを備えている。
【００１４】
図２に示すように、ケーシング２は所定の内径Ｄ１で形成されている。環状部材４は、ケーシング２の所定の内径Ｄ１と略同径の外径を有しかつ羽根車３の外径Ｄ２に適合した内径Ｄ３を有している。すなわち、環状部材４の内径Ｄ３は、羽根車３の外径Ｄ２によって決定される内径になっている。図２において３本の垂直方向の一点鎖線のうち、右端の一点鎖線Ｌ１はケーシング２の中心を表す線であり、中央の一点鎖線Ｌ２は環状部材４の内径中心を表す線であり、左端の一点鎖線Ｌ３は羽根車３の中心を表す線である。このように、環状部材４の内径を環状部材４の外径（すなわち、ケーシング２の内径）に対して偏心させることで、環状部材４の中心に対して羽根車３の中心が偏心している偏心量を調整することが可能となる。
【００１５】
図１および図２に示す本発明の液封式真空ポンプによれば、排気速度や出力の大きい機種でケーシング２と羽根車３とを対で設計し、それより排気速度や出力の小さい機種の場合には羽根車径が小さくなるが、ケーシング２はそのまま変更せず、ケーシング２の内側に環状部材４を入れて環状部材４の内周面をケーシングの内周面として機能させる。すなわち、ケーシング２の内側に環状部材４を入れることにより、ケーシング内径を小さくすることができ、排気速度や出力が異なった複数の機種においてケーシング２を共用化することができる。そして、環状部材４の半径方向厚さを適宜調整することにより、ケーシング２を共用化できる機種数を増加させることができる。
【００１６】
図２において、羽根車３は反時計回りに回転する。環状部材４の内部空間には、その約半分の容積を満たす量の液体（例えば、水）が供給される。羽根車３が回転すると、複数の羽根４２が羽根車３の外周方向に液体を掻き出し、液体は、遠心力によって環状部材４の内面に沿って周回し、環状の液膜（液環）ＬＦを形成する。ポンプ室１では、ケーシング両側壁と液膜ＬＦと隣接する２枚の羽根４２とによって形成される各羽根室Ｒｂの容積変化を利用して気体を圧縮しポンプ作用を行う。
【００１７】
図３は、本発明に係る液封式真空ポンプの他の実施形態を示す模式的断面図である。図３においては、液封式真空ポンプとして、２段液封式真空ポンプを図示している。図３に示すように、２段液封式真空ポンプは、第１段ポンプ室１−１を内部に形成する第１ケーシング２−１と、第２段ポンプ室１−２を内部に形成する第２ケーシング２−２とを備えている。第１段ポンプ室１−１には吸気側の第１段羽根車３−１が設けられ、第２段ポンプ室１−２には排気側の第２段羽根車３−２が設けられている。第１ケーシング２−１の内周面と第１段羽根車３−１の外周面との間には、第１環状部材４−１が設けられている。第２ケーシング２−２の内周面と第２段羽根車３−２の外周面との間には、第２環状部材４−２が設けられている。第１段羽根車３−１と第２段羽根車３−２とは、モータ６の同一の主軸（回転軸）７に固定されている。第１ケーシング２−１には、半径方向内方に延びる側壁２ｐが形成されており、この側壁２ｐによって第１段ポンプ室１−１と第２段ポンプ室１−２とを仕切っている。側壁２ｐには、第１段ポンプ室１−１の排気ポートＰｄと第２段ポンプ室１−２の吸気ポートＰｓとが形成されており、排気ポートＰｄと吸気ポートＰｓとにより第１段ポンプ室１−１と第２段ポンプ室１−２とを連通させている。
【００１８】
第１ケーシング２−１の前端側の開口部は吸気側カバー８によって閉塞されており、この吸気側カバー８により密閉された空間としての第１段ポンプ室１−１を形成している。第２ケーシング２−２の後端側には排気ケーシング９が接続されている。吸気側カバー８には吸気口８ｓが形成されており、吸気口８ｓから気体（たとえば、空気）を第１段ポンプ室１−１内に吸入するようになっている。第２ケーシング２−２および排気ケーシング９には第２段ポンプ室１−２の排気ポートＰｄが形成されている。また、排気ケーシング９には排気口９ｄが形成されており、第２段ポンプ室１−２から排気ポートＰｄを介して排出された気体を排気ケーシング９の排気口９ｄから外部に排出するようになっている。主軸７が排気ケーシング９を貫通する部分には、軸シールを行うためのメカニカルシール等の軸封部品１０が装着されている。排気ケーシング９の開口部はモータフランジ１２によって閉塞されている。
【００１９】
図３に示すように、第１段羽根車３−１と第２段羽根車３−２はモータ６の主軸７の軸端部に取り付けられている。第１段羽根車３−１と第２段羽根車３−２とを支持する主軸７は、モータ６のモータケーシング１３に設けられた軸受１４によって片持ち構造（オーバーハング構造）で支持されている。
【００２０】
図３に示す第１ケーシング２−１、第１ケーシング２−１内に配置された第１段羽根車３−１および第１環状部材４−１の断面構造は、図２と同様であり、第１ケーシング２−１と第１段羽根車３−１と第１環状部材４−１の寸法関係も図２と同様である。
また、図３に示す第２ケーシング２−２、第２ケーシング２−２内に配置された第２段羽根車３−２および第２環状部材４−２の断面構造は、図２と同様であり、第２ケーシング２−２と第２段羽根車３−２と第２環状部材４−２の寸法関係も図２と同様である。
【００２１】
図３に示す本発明の２段液封式真空ポンプによれば、第１ケーシング２−１の内側に第１環状部材４−１を入れ、第２ケーシング２−２の内側に第２環状部材４−２を入れることにより、第１環状部材４−１の内周面および第２環状部材４−２の内周面をそれぞれケーシングの内周面として機能させる。すなわち、第１ケーシング２−１，第２ケーシング２−２の内側に第１環状部材４−１，第２環状部材４−２を入れることにより、ケーシング内径を小さくすることができ、排気速度が異なった複数の機種において第１ケーシング２−１および第２ケーシング２−２を共用化することができる。
【００２２】
次に、図１乃至図３に示す液封式真空ポンプで使用される各部材の材料について説明する。
ケーシング２，第１ケーシング２−１，第２ケーシング２−２の材料は、ステンレス鋼、鋳鉄鋳物、銅合金鋳物、ステンレス鋳物などの金属を使用してもよい。羽根車３，第１段羽根車３−１，第２段羽根車３−２の材料は、ステンレス鋼、鋳鉄鋳物、銅合金鋳物、ステンレス鋳物などを使用してもよい。
環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２の材料は、ＦＣ、ＳＵＳ３０４、ＳＣＳ１３などの金属を使用してもよい。環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２の材料は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＯ、ＰＶＣ、ＰＰＳ、ＡＢＳ、ＰＡ６６などの樹脂を使用してもよい。樹脂は金属類と比較して比重が軽いため、軽量化が実現できる。
環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２の材料は、ＮＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＣＲ、ＦＫＭなどのゴム材を使用してもよい。ゴム材は金属類と比較して比重が軽いため、軽量化が実現できる。また、運転時に排気騒音が問題となる場合、環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２にゴム材を使用することで、騒音低減が実現できる。
環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２の取付は、ケーシングと環状部材を異なる材料とすれば、線膨張係数の差を利用して圧入固定してもよい。環状部材４，第１環状部材４−１，第２環状部材４−２の取付は、ボルトなどの締結具部材によって固定してもよい。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｇ）は、ケーシング２内に配置された環状部材４の各種断面形状を示す模式的断面図である。
図１および図２に示す実施形態においては、環状部材４は全体として円筒形状を有し、環状部材４の断面形状は溝を有さない矩形状断面である。これに対し、図４（ａ）〜（ｇ）に示す例においては、環状部材４が全体として円筒形状を有することは同じであるが、環状部材４の断面形状は、溝ｇを有した各種断面形状である。具体的には、環状部材４の断面形状は、エ字状断面（図４（ａ））、逆コ字状断面（図４（ｂ））、コ字状断面（図４（ｃ））、Ｕ字状断面（図４（ｄ））、逆Ｔ字状断面（図４（ｅ））、逆Ｌ字状断面（図４（ｆ））、Ｌ字状断面（図４（ｇ））である。図４（ａ）〜（ｇ）に示すように、環状部材４の内周面が円周面になっていて、液体が環状部材４の内周面に沿って周回し、環状の液膜ＬＦを形成することができる限りにおいて、環状部材４の断面形状は、各種断面形状が許容される。
【００２４】
図５（ａ），（ｂ）は、溝を有した環状部材４の側面図である。図５（ａ）は、環状部材４の側面の全周に溝ｇが形成されている例を示し、図５（ａ）に示す溝ｇは円形溝である。図５（ｂ）は、環状部材４の側面に形成されている溝ｇの一部が欠けている例を示し、図５（ｂ）に示す溝ｇは略Ｃ形溝である。
【００２５】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１      ポンプ室
１−１  第１段ポンプ室
１−２  第２段ポンプ室
２      ケーシング
２−１  第１ケーシング
２−２  第２ケーシング
２ｐ    側壁
３      羽根車
３−１  第１段羽根車
３−２  第２段羽根車
４      環状部材
４−１  第１環状部材
４−２  第２環状部材
６      モータ
７      主軸
８      吸気側カバー
８ｓ    吸気口
９      排気ケーシング
９ｄ    排気口
１０      軸封部品
１２      モータフランジ
１３      モータケーシング
１４      軸受
Ｄ１      ケーシングの内径
Ｄ２      羽根車の外径
Ｄ３      環状部材の内径
ＬＦ      液膜（液環）
Ｐｄ      排気ポート
Ｐｓ      吸気ポート
Ｒｂ      羽根室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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