(57)【要約】      （修正有）【課題】ルーツロータのローブの頂部と谷部の間の微小間隙に水分が侵入または混入する「液ガミ」の発生を効果的に抑制できるルーツ式真空ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】一方のルーツロータ４０のローブの頂部４０ａが他方のルーツロータ４０の谷部４０ｂに最も接近したときローブの頂部４０ａの両側面と谷部４０ｂとの間に形成される微小間隙Ｓより広い間隙が頂部逃がし溝４０ｃによって形成されるので、ローブの頂部４０ａと谷部４０ｂの間の微小間隙Ｓに侵入または混入した水分が広い間隙を通ってローブの頂部４０ａの両側へ流出するため、「液ガミ」現象の発生を効果的に抑制できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の円弧面を有する長円形のロータ室と、ロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシング及び周面が凸円弧曲線を有する複数個のローブと、周面が凹円弧形を有し、各ローブから連続する谷部から成るルーツロータを一対備え、各ルーツロータのローブの頂部がロータ室の円弧面と所定の微小間隙を保って回転するとともに、一方のルーツロータのローブの頂部と他方のルーツロータの谷部が最も接近したときにも前記微小間隙と略同じ微小間隙を保って両ルーツロータが回転するように、両ルーツロータをロータ室に収め、一対のルーツロータの回転に伴い吸込口から空気をロータ室に吸引するとともに、ロータ室に吸引された空気を圧縮して吐出口から吐出するように構成したルーツ式真空ポンプであって、
ローブの頂部に近接して頂部の両側面にルーツロータの回転中心線に沿って延びる頂部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側面と谷部との間に頂部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とするルーツ式真空ポンプ。
【請求項２】
一対の円弧面を有する長円形のロータ室と、ロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシング及び周面が凸円弧曲線を有する複数個のローブと、周面が凹円弧形を有し、各ローブから連続する谷部から成るルーツロータを一対備え、各ルーツロータのローブの頂部がロータ室の円弧面と所定の微小間隙を保って回転するとともに、一方のルーツロータのローブの頂部と他方のルーツロータの谷部が最も接近したときにも前記微小間隙と略同じ微小間隙を保って両ルーツロータが回転するように、両ルーツロータをロータ室に収め、一対のルーツロータの回転に伴い吸込口から空気をロータ室に吸引するとともに、ロータ室に吸引された空気を圧縮して吐出口から吐出するように構成したルーツ式真空ポンプであって、
ローブの谷部の底部中心に近接して底部中心の両側にルーツロータの回転中心線に沿って延びる谷部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側に谷部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とするルーツ式真空ポンプ。
【請求項３】
ローブの谷部の底部中心に近接して底部中心の両側にルーツロータの回転中心線に沿って延びる谷部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側に頂部逃がし溝と谷部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のルーツ式真空ポンプ。
【請求項４】
前記頂部逃がし溝の容積をルーツ式真空ポンプの理論容積の１〜３％にしたことを特徴とする請求項１に記載のルーツ式真空ポンプ。
【請求項５】
前記谷部逃がし溝の容積をルーツ式真空ポンプの理論容積の１〜３％にしたことを特徴とする請求項２に記載のルーツ式真空ポンプ。
【請求項６】
前記頂部逃がし溝を凹湾曲面で形成したことを特徴とする請求項１又は３に記載のルーツ式真空ポンプ。
【請求項７】
前記谷部逃がし溝を凹湾曲面で形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載のルーツ式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はルーツ式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ルーツ式真空ポンプは、図９に模式的に示すように、一対の円弧面１ａを有する長円形のロータ室１ｂを形成したケーシング１及び周面が凸円弧曲線を有する複数個のローブ２ａと、周面が凹円弧形を有し、各ローブ２ａから連続する谷部２ｂから成るルーツロータ２を一対備えている。各ルーツロータ２はそのローブ２ａの頂部２ｃがロータ室１ｂの円弧面と０.１〜０．５mm程度の微小間隙Ｓを保って回転するとともに、一方のルーツロータ２のローブ２ａの頂部２ｃと他方のルーツロータ２の谷部２ｂが最も接近したときにも略同じ微小間隙Ｓを保って両ルーツロータ２が互いに逆方向へ回転するようにロータ室１ｂに収められている。そして、一対のルーツロータ２を回転させると、ケーシング１に設けた吸込口から空気がロータ室１ｂに吸引されるとともに、ロータ室１ｂに吸引された空気が圧縮されて吐出口から吐出される。
【０００３】
ところで、ルーツ式真空ポンプが加工部品洗浄後の真空乾燥や脱水機の真空源に使用される場合、吸込口から空気とともに水分がロータ室１ｂに吸引される。そのため、吸引された水分が一方のルーツロータ２の頂部２ｃと他方のルーツロータ２の谷部２ｂで囲まれた微小間隙Ｓに閉じ込められて異常な高圧になる「液ガミ」現象が発生し、この現象を原因とする異常音（液ガミ音）や異常振動が真空ポンプの稼働中に発生することがある。
【０００４】
特許第４９１１７９０号公報には「液ガミ」の発生を防止するため、ローブの頂部に近接して頂部の回転方向側の側面にルーツロータの回転中心線に沿って延びる頂部逃がし溝を形成した真空ポンプが開示されている。この頂部逃がし溝は三角形の断面形状を有するように加工されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９１１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の真空ポンプによれば、ルーツロータのローブの頂部に近接して頂部逃がし溝が形成されているので、ローブの頂部と谷部の間の微小間隙に侵入または混入した水分が微小間隙から頂部逃がし溝へと流出するため、「液ガミ」の発生を抑制できる。
【０００７】
しかしながら、吸込口からロータ室に吸引される水分が多量の場合、必ずしも「液ガミ」の発生防止効果が十分とは言えない。
【０００８】
また、ルーツロータは例えば、特開２００４−９０２０３号公報や、特開２００８−１７８９２７号公報に開示されている数値制御式加工機を使って加工されるが、この種の加工機では、断面形状が三角形でピン角のある頂部逃がし溝を加工することができず、別工程で加工しなければならない。そのため製造コストが高くなる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑み、ルーツロータのローブの頂部と谷部の間の微小間隙に水分が侵入または混入する「液ガミ」の発生を効果的に抑制できる真空ポンプを提供することを目的とする。
また、製造コストを低減できる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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、一対の円弧面を有する長円形のロータ室と、ロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシング及び周面が凸円弧曲線を有する複数個のローブと、周面が凹円弧形を有し、各ローブから連続する谷部から成るルーツロータを一対備え、各ルーツロータのローブの頂部がロータ室の円弧面と所定の微小間隙を保って回転するとともに、一方のルーツロータのローブの頂部と他方のルーツロータの谷部が最も接近したときにも前記微小間隙と略同じ微小間隙を保って両ルーツロータが回転するように、両ルーツロータをロータ室に収め、一対のルーツロータの回転に伴い吸込口から空気をロータ室に吸引するとともに、ロータ室に吸引された空気を圧縮して吐出口から吐出するように構成したルーツ式真空ポンプであって、
ローブの頂部に近接して頂部の両側面にルーツロータの回転中心線に沿って延びる頂部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側面と谷部との間に頂部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、一対の円弧面を有する長円形のロータ室と、ロータ室の中間面の一側に開口する吸込口と、他側に開口する吐出口を形成したケーシング及び周面が凸円弧曲線を有する複数個のローブと、周面が凹円弧形を有し、各ローブから連続する谷部から成るルーツロータを一対備え、各ルーツロータのローブの頂部がロータ室の円弧面と所定の微小間隙を保って回転するとともに、一方のルーツロータのローブの頂部と他方のルーツロータの谷部が最も接近したときにも前記微小間隙と略同じ微小間隙を保って両ルーツロータが回転するように、両ルーツロータをロータ室に収め、一対のルーツロータの回転に伴い吸込口から空気をロータ室に吸引するとともに、ロータ室に吸引された空気を圧縮して吐出口から吐出するように構成したルーツ式真空ポンプであって、
ローブの谷部の底部中心に近接して底部中心の両側にルーツロータの回転中心線に沿って延びる谷部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側に谷部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のルーツ式真空ポンプにおいて、ローブの谷部の底部中心に近接して底部中心の両側にルーツロータの回転中心線に沿って延びる谷部逃がし溝を形成し、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側に頂部逃がし溝と谷部逃がし溝によって前記微小間隙より広い間隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のルーツ式真空ポンプにおいて、前記頂部逃がし溝の容積をルーツ式真空ポンプの理論容積の１〜３％にしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のルーツ式真空ポンプにおいて、前記谷部逃がし溝の容積をルーツ式真空ポンプの理論容積の１〜３％にしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は３に記載のルーツ式真空ポンプにおいて、前記頂部逃がし溝を凹湾曲面で形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項２又は３に記載のルーツ式真空ポンプにおいて、前記谷部逃がし溝を凹湾曲面で形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜３に係る発明によれば、一方のルーツロータの頂部が他方のルーツロータの谷部に最も接近したとき頂部の両側面と谷部との間に頂部と谷部の間に形成される微小間隙より広い間隙が形成されるので、頂部と谷部の間の微小間隙に侵入または混入した水分が広い間隙を通って頂部の両側へ流出するため、「液ガミ」現象の発生を効果的に抑制できる。
【００１８】
請求項４又は請求項５に記載の発明によれば、頂部逃がし溝又は谷部逃がし溝の容積をルーツ式真空ポンプの理論容積の１〜３％に設定することにより、ルーツ式真空ポンプの排気速度に対して約０．１〜１．０％の水分量の侵入または混入を許容できる。
【００１９】
請求項６又は７に記載の発明によれば、頂部逃がし溝及び谷部逃がし溝をピン角のない凹湾曲面に形成したので、数値制御加工機でルーツロータの頂部や谷部を加工するとき同時に逃がし溝も加工でき、逃がし溝を別工程で加工する必要がなく、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係る４段３葉ルーツ式真空ポンプを示す一部破断した正面図である。
【図２】同４段３葉ルーツ式真空ポンプを示す一部破断した側面図である。
【図３】同４段３葉ルーツ式真空ポンプを示す横面図である。
【図４】同４段３葉ルーツ式真空ポンプのルーツロータとロータ室を模式的に示す説明図である。
【図５】同４段３葉ルーツ式真空ポンプのルーツロータの回転に伴う各位相位置を示す説明図である。
【図６】同４段３葉ルーツ式真空ポンプと従来の４段３葉ルーツ式真空ポンプで空気を吸引した場合の性能曲線を示すグラフである。
【図７】同４段３葉ルーツ式真空ポンプの他のルーツロータとロータ室を模式的に示す説明図である。
【図８】同４段３葉ルーツ式真空ポンプの他のルーツロータとロータ室を模式的に示す説明図である。
【図９】従来の４段３葉ルーツ式真空ポンプのルーツロータとロータ室を模式的に示す説明図である。
【実施例】
【００２１】
以下に本発明を図面に基づき説明する。図１〜図３には本発明の一実施例に係る４段３葉ルーツ式真空ポンプ１０が示されている。当該ルーツ式真空ポンプ１０はケーシング部材１１，１２，１３を合体して構成したケーシング２０と二組の３葉式ルーツロータ４０及びモータ５０を備えている。
【００２２】
ケーシング２０には、上下一対の円弧面２１，２２を有する長円形のロータ室２３と、上下一対の円弧面２４，２５を有する長円形のロータ室２６が形成されている。また、ケーシング２０には、一方のロータ室２３の中間面の一側に開口する吸込口２７と他側に開口する吐出口２８が形成されている。同様に他方のロータ室２６の中間面に開口する吸込口２９と他側に開口する吐出口３０が形成され、ロータ室２３の吐出口２８とロータ室２６の吸込口２９が通路３１で連通されている。
【００２３】
ケーシング２０の側面には、ハウジング３２，３３が取り付けられている。各ルーツロータ４０のシャフト４１は、ハウジング３２，３３に設けた軸受３４で回転可能に支持されている。下側のルーツロータ４０のシャフト４１はＶプーリ４２，４３とＶベルト４５を介してモータ５０で駆動される。また、上側のルーツロータ４０のシャフト４１はタイミングギヤ４６を介して下側のルーツロータ４０のシャフト４１に連結され、両シャフト４１が一体に回転する。ハウジング３２，３３には軸受３４への水分の侵入または混入を防止するため、軸受３４に隣接してオイルシール４７と水分振り切り用リング４８が設けられている。
【００２４】
図４に模式的に示すように、一対のルーツロータ４０は、ローブの頂部４０ａがロータ室２３，２６の円弧面２１，２２，２４，２５と０.１mm〜０.５mm程度の微小間隙Ｓを保って回転するとともに、一方のルーツロータ４０のローブの頂部４０ａと他方のルーツロータ４０の谷部４０ｂが最も接近したときにも略同じ微小間隙Ｓを保って回転するようにロータ室２３，２６に収納されている。
【００２５】
ルーツロータ４０には、各ローブの頂部４０ａに近接してローブの頂部４０ａの両側面に頂部逃し溝４０ｃが形成されている。各頂部逃がし溝４０ｃは緩やかな凹湾曲面で形成され、ルーツロータ４０のシャフト４８に沿って延びている。この頂部逃がし溝４０ｃの容積は、ルーツ式真空ポンプ１０の理論容積の１〜３％に設定されている。
【００２６】
本実施例に係るルーツ式真空ポンプ１０の構造は以上の通りであって、モータ５０で一対のルーツロータ４０を回転させると、一方のロータ室２３の吸込口２７から空気がロータ室２３に吸引されるとともに、ロータ室２３に吸引された空気が圧縮されて吐出口２８から吐出する。吐出された空気はさらに通路３１を通り他方のロータ室２６の吸込口２９からロータ室２６に吸引され、ここで圧縮されて吐出口３０から吐出する。
【００２７】
図５にルーツロータ４０の回転に伴う各位相位置を示す。どの移送位置においても、吸込み側と吐出側はローブの頂部４０ａでほぼ遮断されているので、内部リーク量が少なく、さらに侵入または混入した水分で、ローブの頂部４０ａとロータ室２３，２６の円弧面２１，２２，２４，２５との間の微小間隙Ｓ、及びローブの頂部４０ａと谷部４０ｂとの間の微小間隙Ｓがシールされるので、内部リーク量が少なくなる。
【００２８】
本実施例に係るルーツ式真空ポンプ１０と、図９に示した逃がし溝を有しないルーツロータ２を用いた４段３葉ルーツ式真空ポンプで空気を吸引した場合の性能曲線を図６に示し、吸込み側から水分を吸引させたときの液ガミ音の発生状況の確認テスト結果を表１に示す。
【００２９】
テスト条件
テスト用真空ポンプ；４段３葉ルーツ式真空ポンプ
設計排気速度；２００立方メートル/ｈ（実排気速度；約２．５立方メートル／ｍｉｎ）
回転速度；２３００ｍｉｎ−１
吸込口径；５０ｍｍ
モータ容量；５．５ｋｗ
【００３０】
【表１】
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【００３１】
テストの結果、従来のロータ形状では水量０．２〜１Ｌ／ｍｉｎの水分を吸引させると液ガミ音が発生するが、本実施例に係る逃がし溝４０ｃを形成したロータ形状の場合は、水量を３Ｌ／ｍｉｎに増加させても全圧力範囲で液ガミ音は発生しないことが確認でき、水分の侵入または混入時の対策として有効であることが判明した。
なお、吸引水量３Ｌ／ｍｉｎは、テスト用真空ポンプの排気速度２５００Ｌ／ｍｉｎに対して、約１．２％である。
【００３２】
また、図６に示す空気を吸引した場合の性能曲線によると、本実施例に係る逃がし溝４０ｃを形成したロータ形状の場合は、２００Ｐａ以下で若干性能の低下が見られ、到達圧力も低下するが、水分が侵入または混入すれば、ルーツロータ４０のローブの頂部４０ａとロータ室２３，２６の円弧面２１，２２，２４，２５との間の微小間隙Ｓ及びローブの頂部４０ａと谷部４０ｂとの間の微小間隙Ｓがシールされるので、実用上の性能に問題はない。とくに水分の侵入または混入が多い洗浄機用真空乾燥での使用真空度は０．５ｋＰａ程度であり、問題はない。
【００３３】
以上説明したように、本実施例に係るルーツ式真空ポンプ１０によれば、一方のルーツロータ４０のローブの頂部４０ａが他方のルーツロータ４０の谷部４０ｂに最も接近したときローブの頂部４０ａの両側面と谷部４０ｂとの間に頂部と谷部４０ｂの間に形成される微小間隙Ｓより広い間隙が頂部逃がし溝４０ｃによって形成されるので、ローブの頂部４０ａと谷部４０ｂの間の微小間隙Ｓに侵入または混入した水分が広い間隙を通ってローブの頂部４０ａの両側へ流出するため、「液ガミ」現象の発生を効果的に抑制できる。
【００３４】
また、頂部逃がし溝４０ｃをピン角のない凹湾曲面に形成したので、数値制御加工機でルーツロータ４０を加工するとき同時に逃がし溝４０ｃも加工でき、逃がし溝４０ｃを別工程で加工する必要がなく、製造コストを低減できる。
【００３５】
なお、本実施例に係るルーツ式真空ポンプ１０ではルーツロータ４０のローブの頂部４０ａの両側に頂部逃がし溝４０ｃを形成したが、図７に示すルーツロータ４２のように、谷部４２ｂの底部中心に近接して底部中心の両側にシャフトに沿って延びる谷部逃がし溝４２ｃを形成し、一方のルーツロータ４０のローブの頂部４２ａが他方のルーツロータ４０の谷部４２ｂに最も接近したときローブの頂部４２ａの両側に谷部逃がし溝４２ｃによって微小間隙Ｓより広い間隙が形成されるようにしても良く、また、図８に示すルーツロータ４３ように、ローブの頂部４３ａの両側と谷部４３ｂの中心の両側にそれぞれ逃がし溝４３ｃを形成しても本実施例に係るルーツ式真空ポンプ１０と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…４段３葉ルーツ式真空ポンプ
２０…ケーシング
２１，２２，２４，２５…円弧面
２３，２６…ロータ室
２７，２９…吸込口
２８，３０…吐出口
４０…ルーツロータ
４０ａ，４２ａ，４３ａ…ローブの頂部
４０ｂ，４２ｂ，４３ｂ…谷部
４０ｃ，４３ｃ…頂部逃がし溝
４２ｃ，４３ｃ…谷部逃がし溝
Ｓ…微小間隙
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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