(57)【要約】【課題】本発明は空冷式ドライ真空ポンプに関し、熱交換性に優れ、クリーンな排気が行え、また小型にしてコンパクトであって設置面積が小さく、軽量であり、しかも低騒音をはかり、製作コストおよび設備費を安価なす。【解決手段】回転駆動源としてのモータＭの駆動力を受動して回転されるロータ２を流体の吸入口１ａと排出口１ｂとを有するケーシング１内に収納した真空ポンプにおいて、ケーシングの軸長方向Ｉの一側１ｃに給気手段を設け、ケーシングは、ロータ２が回転可能に収納される内管部４と該内管部の周囲に設けられる外管部５とよりなる二重管構造に形成され、前記内管部と前記外管部との間に前記給気手段による冷風Ｗが通り抜ける通風路７が軸長方向Ｉに沿って設けられた。【選択図】図１
2005069163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源としてのモータの駆動力を受動して回転されるロータを流体の吸入口と排出口とを有するケーシング内に収納した真空ポンプにおいて、前記ケーシングの軸長方向の一側に給気手段を設け、前記ケーシングは、前記ロータが回転可能に収納される内管部と該内管部の周囲に設けられる外管部とよりなる二重管構造に形成され、前記内管部と前記外管部との間に前記給気手段により供給される冷風が通り抜ける通風路が軸長方向に沿って設けられたことを特徴とする空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項２】
前記通風路は、回転駆動源としてのモータと、該モータからの駆動力をロータに伝達する増速ギヤ、タイミングギヤ等の回転伝達部品と、前記ロータの軸を回転自在に支承する転がり軸受手段と、相互に噛合する前記ロータ等よりなる発熱部材に対して軸長方向に沿って設けられ、該発熱部材から発生される熱と前記通風路内を通り抜ける前記給気手段による冷風とは対流して流れて熱交換されることを特徴とした請求項１に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項３】
前記給気手段は、送気ファンであるかまたは吸引ファンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項４】
ロータを収納する前記ケーシングと前記回転伝達部品としての増速ギヤを収納する増速ギヤ室およびタイミングギヤを収納するタイミングギヤ室とは前記内管部と前記外管部との二重管構造の間に連通部を介して連通されることにより共同して前記通風路が形成されることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項５】
前記増速ギヤ室とタイミングギヤ室とは仕切壁を介して上下の２室に区分して形成され、該２室は通路を介して内部が連通して設けられることにより潤滑油が対流可能に設けられたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項６】
前記ロータは、ケーシングの一側に固定されたタイミングギヤ室内に配置される第１のころがり軸受手段に一端側が回転自在に支承されたロータ軸に取付けられることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項７】
前記ロータは、前記吸入口を設けて密閉されたケーシングの他側に近接してロータ軸に取付けられ、該ロータ軸は前記ケーシングの前記一側に固定した小径の保持筒体内に配置した第２のころがり軸受手段に他端側が回転自在に支承されることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【請求項８】
前記ケーシングと、前記モータと、前記給気手段との少なくとも１つの外周は必要に応じて吸音部材により覆われることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７に記載の空冷式ドライ真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療機器、食品機械、電気機器、電子機器、光学機械、包装機械、半導体素子使用機器等に使用される空冷式ドライ真空ポンプ関し、熱交換性に優れ、クリーンな排気が行え、また小型にしてコンパクトであって設置面積が小さく、軽量であり、しかも低騒音をはかるものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、真空ポンプでは、流体の吸入側を締め切り状態となして密閉度を高くした状態で運転されるため、モータからの回転駆動力が殆ど熱に交換されてしまう。この際、発生される熱は発熱量が大きいため、何らの対応策を施さなければ真空ポンプ自体は発熱により焼損され、運転の継続ができなくなる。
【０００３】
真空ポンプでは真空状態で運転がされ、圧縮流体の圧縮比が高くなると、真空ポンプを駆動するモータの駆動力が熱に変換され大きな発熱があるため、従来、真空ポンプの吸入側の通路にはオイルや封入水を注入することにより冷却を行うようにしたウェット式の真空ポンプがあったが、冷却用の水や油が真空ポンプの排出側ではなく、真空ポンプの吸入側に接続された真空にすべきチャンバー側に逆流し、真空状態を損なう不都合があった。しかも昨今では地球環境の保護および保全、有毒化学物質の汚染予防、超精密加工と精度の向上を目指す等の観点からこのウェット式の真空ポンプに代えてドライ式の真空ポンプが注目され始めている。
【０００４】
ところで、発熱によって真空ポンプが焼損する対応策としてドライ式真空ポンプは、真空ポンプのケーシングにジャケット部を設け、該ジャケット部に冷媒液を送液することにより冷却する等して冷媒液により発熱を除去し、熱バランスを採る液冷式の真空ポンプであった。
【０００５】
ところが、この液冷式の真空ポンプは、冷媒液として、純水や工業用水等の冷却液を使用するものであるため、配管や冷却液を送水するためのポンプ等の器具および機材が必要になり、しかも冷却液を排水処理するための処理施設等が必要となつていた。しかも、冷却液を循環使用しようとすれば、冷却装置やまた必要な時には防錆処理設備等が必要になり、製作には多くの設備が必要になるため、膨大な費用がかかる等、実用上、多くの難点があった。
【特許文献１】特開平７−１６７０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の液冷式の真空ポンプは、冷媒液として、純水や工業用水等の冷却液を使用するものであるため、配管や冷却液を送水するためのポンプ等の器具および機材が必要になり、しかも冷却液を排水処理するための処理施設等が必要となつていた。しかも、冷却液を循環使用しようとすれば、冷却装置やまた必要な時には防錆処理設備等が必要になり、製作には多くの設備が必要になるため、膨大な費用がかかる等、実用上、多くの難点があった。
【０００７】
そこで、本発明者は永年研究開発と努力を重ねた結果、上記水冷式の真空ポンプに代えて真空ポンプの発熱部の発熱を冷却するために空冷式の真空ポンプに着目して本発明をなしたものである。
【０００８】
そして、本発明は、フィンを真空ポンプの発熱部の外部に設けて放熱面積を増大することによって放熱をはかり、冷却を行なおうとする単なる空冷式ドライ真空ポンプとは異なり、熱交換性に優れ、クリーンな排気が行え、また小型にしてコンパクトであって設置面積が小さく、軽量であり、しかも低騒音をはかり、製作コストおよび設備費が安価な空冷式ドライ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】
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされ、請求項１に記載の発明は、回転駆動源としてのモータの駆動力を受動して回転されるロータを流体の吸入口と排出口とを有するケーシング内に収納した真空ポンプにおいて、前記ケーシングの軸長方向の一側に給気手段を設け、前記ケーシングは、前記ロータが回転可能に収納される内管部と該内管部の周囲に設けられる外管部とよりなる二重管構造に形成され、前記内管部と前記外管部との間に前記給気手段により給気される冷風が通り抜ける通風路が軸長方向に沿って設けられたことを特徴とするという手段を採用した。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記通風路は、回転駆動源としてのモータと、該モータからの駆動力をロータに伝達する増速ギヤ、タイミングギヤ等の回転伝達部品と、前記ロータの軸を回転自在に支承する転がり軸受手段と、相互に噛合する前記ロータ等よりなる発熱部材に対して軸長方向に沿って設けられ、該発熱部材から発生される熱と前記通風路内を通り抜ける前記給気手段による冷風とは対流して流れて熱交換されることを特徴としたとした手段を採用した。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記給気手段は送気ファンであるかまたは吸引ファンであることを特徴とするという手段を採用した。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３において、ロータを収納する前記ケーシングと前記回転伝達部品としての増速ギヤを収納する増速ギヤ室およびタイミングギヤを収納するタイミングギヤ室とは前記内管部と前記外管部との二重管構造の間に連通部を介して連通されることにより共同して前記通風路が形成されることを特徴としたという手段を採用した。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４において、前記増速ギヤ室とタイミングギヤ室とは仕切壁を介して上下の２室に区分して形成され、該２室は通路を介して内部が連通して設けられることにより潤滑油が対流可能に設けられたことを特徴とするという手段を採用した。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５において、前記ロータは、ケーシングの一側に固定されたタイミングギヤ室内に配置される第１のころがり軸受手段に一端側が回転自在に支承されたロータ軸に取付けられることを特徴としたという手段を採用した。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６において、前記ロータは、前記吸入口を設けて密閉されたケーシングの他側に近接してロータ軸に取付けられ、該ロータ軸は前記ケーシングの前記一側に固定した小径の保持筒体内に配置した第２のころがり軸受手段に他端側が回転自在に支承されることを特徴としたという手段を採用した。
【００１６】
また、本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７において、前記ケーシングと、前記モータと、前記給気手段との少なくとも１つの外周は必要に応じて吸音部材により覆われることを特徴としたという手段を採用した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、熱交換性に優れ、クリーンな排気が行え、また小型にしてコンパクトであって設置面積が小さく、軽量であり、しかも低騒音をはかり、製作コストおよび設備費は安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の詳細を図面に従って実施の形態の具体例につき説明する。
【００１９】
［実施形態１］
図１は本発明の空冷式ドライ真空ポンプの実施形態１を示す縦断面図であり、図２は同じく斜視図、図３は同じく正面図、図４は同じく平面図、図５は同じく底面図である。
【００２０】
本実施形態１では、回転駆動源としてのモータＭの駆動力を受動して回転されるロータ２を流体Ｇの吸入口１ａと排出口１ｂとを有するケーシング１内に収納した真空ポンプである点は、例えば特許文献１に記載の上記従来の真空ポンプと同様の構成、作用である。
【００２１】
しかしながら、本実施形態１では、前記ケーシング１の軸長方向Ｉの一側に給気手段としての送気ファン３を設け、前記ケーシング１は、前記ロータ２が回転可能に収納される内管部４と該内管部４の周囲に設けられる外管部５とよりなる二重管構造に形成される。
【００２２】
また、図示する本実施形態では、ロータ２は、本実施形態ではケーシング１に図４に示すように直径方向Ｑに対称的に設ける２つの内管部４,４内に収納される２個のロータ２Ａ,２Ｂを備えた二軸軸流形の真空ポンプが構成されている。
【００２３】
そして、２個のロータ２Ａ,２Ｂは、それぞれの捩れ方向が異なるねじ、例えば一方のロータ２Ａが右ねじならば、他方のロータ２Ｂには左ねじが外周に形成される。そして、この捩れ方向方向が異なるねじは、真空ポンプの吸入側から吐出側に向かって、ロータ２Ａ,２Ｂは大きなピッチをなすピッチ長６ａと、該ピッチ長６ａよりも小さなピッチのピッチ長６ｂから成り、このピッチ長６ａ,６ｂにより吸引ガスが断熱圧縮されるようになっている。
【００２４】
７は前記内管部４,４と前記外管部５,５との間に設けられた通風路であり、この通風路７,７は前記送気ファン３からの冷風Ｗが通り抜けるようにケーシング１の軸長方向Ｉに沿って設けられる。
【００２５】
また、この通風路７は、回転駆動源としてのモータＭと、該モータＭからの駆動力をロータ２Ａに伝達する増速ギヤ８、タイミングギヤ９Ａ,９Ｂ等の回転伝達部品１０と、前記ロータ２Ａ,２Ｂのロータ軸１１Ａ,１１Ｂを回転自在に支承する転がり軸受手段１２Ａ,１２Ｂ；１２Ａ,１２Ｂと、相互に噛合する前記ロータ２Ａ,２Ｂ等よりなる発熱部材に対して軸長方向Ｉに沿って縦に貫通されるように設けられる。そして、図４ではロータ２Ａ,２Ｂが２個の２軸軸流形の真空ポンプに応じて平面略扁平楕円形に２個が設けられているが、その平面形状は図示は代表的な例示であり、これに限ることなく適宜な形状でよいとともにその設置個数の増減変更も自由である。
【００２６】
すなわち、ロータ２Ａ,２Ｂを収納する前記ケーシング１と前記回転伝達部品１０としての増速ギヤ８を収納する増速ギヤ室１３およびタイミングギヤ９Ａ,９Ｂを収納するタイミングギヤ室１４とは前記内管部４と前記外管部５との二重管構造の間に連通部を介して連通されることにより共同して前記通風路７,７が一体的に形成される。
【００２７】
そして、発熱部材から発生される熱と前記通風路７,７内を通り抜ける前記送気ファン３からの冷風Ｗとは対向して流れて熱交換されるようになる。
【００２８】
また、前記増速ギヤ室１３とタイミングギヤ室１４とは仕切壁を介して上下の２室に区分して形成され、該２室は内周中央部に配する通路１５Ａと外周側に配置される通路１５Ｂを介して内部が相互に連通されることにより潤滑油Ｏが対流可能に設けられる。このうち内周中央部に配置される通路１５Ａは、短筒状をなして潤滑油Ｏの対流を促すようになっている。
【００２９】
また、前記ロータ２Ａ,２Ｂは、ケーシング１の一側１ｃに固定された増速ギヤ室１３内に配置される第１のころがり軸受手段１２Ａ,１２Ａに一端側１６ａが回転自在に支承した主軸および副軸としてのロータ軸１１Ａ,１１Ｂにメカロック部材ｍ,ｍを用いて取付けられる。
【００３０】
しかも、前記ロータ２Ａ,２Ｂは、前記吸入口１ａを設ける以外は閉鎖壁面をなすケーシング１の他側１ｄに近接して前述のようにロータ軸１１Ａ,１１Ｂに取付けられることにより吸入側での気密性がはかれる。
【００３１】
また、前記ロータ軸１１Ａ,１１Ｂは、前記ケーシング１の前記一側１ｃに固定した小径の保持筒体１７内に配置した第２のころがり軸受手段１２Ｂ,１２Ｂに他端側１６ｂが回転自在に支承される。これらのころがり軸受手段１２Ａ,１２Ａ；１２Ｂ,１２Ｂは、例えば図１に示すようにボールベアリングが使用されるほか、ころ軸受等が使用される。
【００３２】
また、１８は低騒音や要求される場合に必要に応じて設けられる吸音部材であり、必ずしも設けられなくても良いがこの吸音部材１８は前記ケーシング１と、前記モータＭと、前記送気ファン３との少なくとも１つの外周、本実施形態１では図示するように全てを覆っている。
【００３３】
また、この吸音部材１８としては、例えばポリウレタン・フォーム、スポンジ・ゴム、フェルト、不織布、合成樹脂繊維または天然繊維を積層化した布帛等の等の吸音性が高い多孔質材料が最適に使用される。
【００３４】
１９は前記ケーシング１の外管部５の外周に形成されたフィンであり、熱を放熱するためのものである。
【００３５】
２０は前記ケーシング１の上面に装着された複数個の吊り金具であり、運搬、保管時にワイヤーをかけてクレーン等の吊り機械により容易に移動を行うためのものである。
【００３６】
２１はレベルゲージ、２２はエアブリーザである。
【００３７】
本発明の実施形態１は以上の構成からなり、モータＭが駆動すると、ロータ２Ａ,２ＢはモータＭからの回転駆動力を増速ギヤ８、相互に噛合しているタイミングギヤ９Ａ,９Ｂ等の回転伝達部品１０を介してロータ軸１１Ａ,１１Ｂが受動して回転するので、このロータ軸１１Ａ,１１Ｂに取付けられ捩れ方向が異なるねじを外周に設けているロータ２Ａ,２Ｂはケーシング１に設けた内管部４,４内において大きいピッチのピッチ長６ａと、小さなピッチのピッチ長６ｂとが噛合しながら、相互に異なる回転方向に回転される。この時、モータＭが駆動するのと同時にファンモータが駆動し、給気手段としての送気ファン３は回転される。
【００３８】
そして、ケーシング１の他側１ｄ（図１では上面）に設けた吸入口１ａから流体としての気体が、吸入されることによりケーシング１の内管部４内に導入され、次いで大きいピッチのピッチ長６ａと、小さなピッチのピッチ長６ｂとが相互に噛合しながら回転している一次側のロータ２Ａから二次側のロータ２Ｂへと導入されながら下流へと断熱圧縮され、ケーシング１の側面に設けられた排出口１ｂから排出されて行く。
【００３９】
この時、回転駆動源としてのモータＭと、該モータＭからの駆動力をロータ２Ａに伝達する増速ギヤ８、タイミングギヤ９Ａ,９Ｂ等の回転伝達部品１０と、前記ロータ２Ａ,２Ｂのロータ軸１１Ａ,１１Ｂを回転自在に支承する転がり軸受手段１２Ａ,１２Ｂ；１２Ａ,１２Ｂと、流体Ｇを圧縮するために相互に噛合しながら回転する前記ロータ２Ａ,２Ｂ等よりなる発熱部材からは真空ポンプの運転に伴い熱が発生される。
【００４０】
また、前述のように送気ファン３が回転を開始すると、冷風Ｗは、ロータ２Ａ,２Ｂを回転可能に収容している内管部４と外管部５とよりなる二重管構造のケーシング１に、内管部４と外管部５との間に軸長方向Ｉに沿って縦に貫通されるように設けられた通風路７,７内を通り抜けて排出される。
【００４１】
そして、送気ファン３からの冷風Ｗが二重壁構造をなす通風路７,７を上昇して行くと、この通風路７,７を介して前述の発熱部材から発生される熱を冷却し、熱交換が行われる。
【００４２】
また、同時に通風路７,７自体が温度上昇するのに伴う対流機能（煙突効果）により送気ファン３から給気される冷風Ｗによる冷却機能は効率的に行われることになる。
【００４３】
さらに、送気ファン３から給気される冷風Ｗにより、例えば図１に示すようにケーシング１の下部に送気ファン３と左右方向に対向して設けた真空ポンプのロータ２Ａ,２Ｂの回転駆動源としてのモータＭを直接冷却することもできる。
【００４４】
また、増速ギヤ室１３とタイミングギヤ室１４とは内周中央部に配する短筒状の通路１５Ａと外周側に配置される通路１５Ｂを介して内部が相互に連通して設けられているので、増速ギヤ室１３とタイミングギヤ室１４とに収容される潤滑油Ｏは対流が行われるため、真空ポンプが運転されるのに伴い潤滑油Ｏが温度上昇されるのが抑制されて冷却されるとともに増速ギヤ８と、噛合されているタイミングギヤ９Ａ,９Ｂと、ロータ軸１１Ａ,１１Ｂ等の各部品の潤滑性が確保され、摩耗を防ぐことができる。また、増速ギヤ８が回転する時の加圧により潤滑油Ｏは、ポンプアップされるので、増速ギヤ室１３とタイミングギヤ室１４との対流が促進される。
【００４５】
ケーシング１と、モータＭと、送気ファン３との少なくとも１つの外周、本実施形態１では図示するように全てが吸音部材１８により必要に応じて覆われるので、主な騒音発生源となるモータＭ、送気ファン３等から発生される騒音は吸音部材８により吸収され、外部に洩れ出るのが防止され、騒音は低減される。
【００４６】
この時、ケーシング１と、モータＭと、送気ファン３との全ての外周を吸音部材１８により覆っても前述のように発熱部材から発生される熱は内管部４と外管部５との間にケーシング１の軸長方向Ｉに沿って縦に貫通されるように設けられた通風路７,７内に送気ファン３からの冷風Ｗを送気することにより熱交換が行われるので、吸音部材１８が邪魔になることなく、熱交換が円滑かつ迅速に行われる。
【００４７】
図示する上記実施形態１では、給気手段として送気ファン３を用いて冷風Ｗを内管部４と外管部５との間に設けた通風路７,７に給気することにより発熱部材から発生される熱との熱交換を行うようにしているが、本発明はこれに限ることなく、例えば図には示さないが吸引ファンをケーシング１の他側１ｄに、通風路７,７に連通して設置することにより、この吸引ファンにより通風路７,７内の空気を吸引することにより新鮮空気を外部から通風路７,７内に導入して冷風Ｗとなし、発熱部材から発生される熱と、熱交換を行うことも本発明の適用範囲である。
【００４８】
また、図示する上記実施形態１では、２個のロータ２Ａ,２Ｂを２個の内管部４,４内に回転可能に収容して噛合させている二軸軸流形の真空ポンプを代表的に示しているが、これは例示であり、ロータおよび該ロータを収容する内管部４が１個の一軸軸流形の真空ポンプにも本発明は適用される。また、上記実施形態では、流体Ｇとして気体を圧縮する場合を代表的に説明しているが、これは例示であり、流体Ｇとして液体を圧縮する場合も本発明の適用範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、発熱部材と近接してケーシングに設けた二重管構造の連通路内に冷風を給気するようにしたので、熱交換性に優れ、しかも冷風を給気するものなので配管や冷却液を送水するためのポンプ等の器具および機材、さらには冷却液を排水処理するための処理施設等が必要になり、その上、冷媒を再使用するための冷却装置や防錆処理設備等も必要とすることなく、クリーンな排気が行える。また小型にしてコンパクトであって設置面積が小さく、軽量であり、しかも低騒音がはかれるため、例えば医療機器、食品機械、電気機器、電子機器、光学機械、包装機械、半導体素子使用機器等に最適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の空冷式ドライ真空ポンプの実施形態１を示す断面図である。
【図２】同じく斜視図である。
【図３】同じく正面図である。
【図４】同じく平面図である。
【図５】同じく底面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      ケーシング
１ａ    吸入口
１ｂ    排出口
１ｃ    一側
１ｄ    他側
２      ロータ
２Ａ    ロータ
２Ｂ    ロータ
３      送気ファン
４      内管部
５      外管部
６ａ    ピッチ長
６ｂ    ピッチ長
７      通風路
８      増速ギヤ
９Ａ    タイミングギヤ
９Ｂ    タイミングギヤ
１１Ａ  ロータ軸
１１Ｂ  ロータ軸
１２Ａ  ころがり軸受手段
１２Ｂ  ころがり軸受手段
１３    増速ギヤ室
１４    タイミングギヤ室
１８    吸音部材
Ｉ      軸長方向
Ｍ      モータ
【図１】
2005069163.tif 000003
【図２】
2005069163.tif 000004
【図３】
2005069163.tif 000005
【図４】
2005069163.tif 000006
【図５】
2005069163.tif 000007