ロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造
【課題】排気マフラーの大型化を回避して、ポンプ装置としての小型化や低コスト化ができるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造を提供すること。
【解決手段】一つのシリンダ１０によって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口２９、２９を有し、ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、二つの排気口２９、２９が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、その二つの排気口２９、２９のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラー５０、６０が別々に接続されている。
【解決手段】一つのシリンダ１０によって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口２９、２９を有し、ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、二つの排気口２９、２９が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、その二つの排気口２９、２９のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラー５０、６０が別々に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気側を対象の空気圧機器に接続して真空ポンプとして用いることができる回転ポンプであって、シリンダ内のロータがシリンダの内面に非接触状態で回転運動されるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーベーンポンプのように、ベーンがシリンダの内面に接触した状態でポンプとしての機能を発揮する接触型の回転ポンプでは、接触するベーンの作動バランスに鑑みて、排気口などの形態に関する設計の自由度が小さい。このため、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に一つの排気口を備える構成になっている。
【０００３】
これに対して、ロータ非接触型の真空ポンプにおいては、ロータがシリンダの内面に接触しない回転構造に設けられており、排気口の形態に関する設計の自由度が大きい。このため、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に、二つの排気口を備える構造とすることができる。
【０００４】
このロータ非接触型の真空ポンプとしては、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータ同士が、非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプがある。
【０００５】
この二軸回転ポンプとしては、クローポンプ、ルーツポンプ、スクリューポンプ、ギアポンプなどがある。例えば、シリンダの両端面から排気するクローポンプが、本出願人によって提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
このクローポンプは、図６に示すように、ポンプ室１１を形成するシリンダ部１０Ａと、そのシリンダ部１０の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂと、シリンダ部１０内で平行に位置するように配されて反対方向に回転される二つの回転軸３１、３２と、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成されたロータ３０Ａ、３０Ｂと、回転駆動装置と、シリンダ部１０内の気体が圧縮されないポンプ室１１の部分に連通する吸気口２７と、一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂの両方にシリンダ部１０内の気体が圧縮されるポンプ室１１の部分に連通する排気口２９、２９とを具備する。
このクローポンプによれば、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できる。
【０００７】
以上のような真空を発生させる真空ポンプでは、ポンプ室へ吸い込んだ空気（吸気）を、そのポンプ室から外へ排気する必要があり、消音と排気温度の低減のため、排気消音器（排気マフラー）を通して排気している。この排気マフラーは、ポンプの排気量に応じてその容量が設定されるもので、排気量が大きくなればその容量を大きくする必要がある。排気マフラーの容量の大型化は、ポンプ装置としての大型化や高コスト化につながるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−３８４７６号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造に関して解決しようとする問題点は、真空ポンプの排気量の増大に応じて排気マフラーの容量を大きくする必要があるが、この排気マフラーの容量の大型化は、ポンプ装置としての大型化や高コスト化につながるという点にある。
そこで本発明の目的は、排気マフラーの大型化を回避して、ポンプ装置としての小型化や低コスト化ができるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口を有し、前記ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、前記二つの排気口が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、該二つの排気口のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラーが別々に接続されている。
【００１１】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記真空ポンプが、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記二軸回転ポンプが、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダ部と、該シリンダ部の一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部及び該シリンダ部の他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレート部と、前記シリンダ部内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ部内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ部内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダ部の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部の両方に前記シリンダ部内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを具備することを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部には、前記シリンダ部の端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダ部とは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部には圧縮気体を導く排気孔及び排気案内室を介して一方の側部に開口する前記排気口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記二つの排気口に接続された排気マフラー同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形部品を加工することで対称形状に設けられていることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造によれば、排気マフラーの大型化を回避して、ポンプ装置としての小型化や低コスト化ができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の形態例を示す平面図である。
【図２】図１の形態例の部分分解斜視図である。
【図３】図１の排気マフラーのケース覆体部側から見た分解斜視図である。
【図４】図１の排気マフラーのケース基体部側から見た分解斜視図である。
【図５】図１の排気マフラーにかかる排気流路を示す分解斜視図である。
【図６】クローポンプの基本構造例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造について最良の形態例を添付図面（図１〜６）に基づいて詳細に説明する。
このロータ非接触型の真空ポンプは、二軸回転ポンプの一例のクローポンプであり、吸気側を空気圧機器に接続することで真空ポンプとして利用でき、排気側を空気圧機器に接続することでコンプレッサー又はブロアとして利用できる。また、空気に限定されず、他の気体について吸排気するポンプとしても利用できる。
【００１８】
図１に示すように、このロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造によれば、一つのシリンダ１０によって設けられる一つのポンプ室１１（図６参照）に二つの排気口２９、２９を有し、そのポンプ室１１内においてロータ３０Ａ、３０Ｂ（図６参照）が非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、二つの排気口２９、２９が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、その二つの排気口２９、２９のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラー５０、６０が別々に接続されている。
【００１９】
これによれば、必要な排気マフラー容量に対し、その容量を二分割にして二個の排気マフラー５０、６０の使用としている。この二個の排気マフラー５０、６０は対称形状に設けられている。本形態例では、左右対称形状の同一容積の排気マフラーになっている。
このように二個の排気マフラー５０、６０に分割したことで、排気音低減の効果を高めることができる。これは、同一流路断面積であれば、分割した方が、消音効果が大きいためである。
【００２０】
また、本形態例の二つの排気口２９、２９に接続・固定された排気マフラー５０、６０同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形のマフラーケース部品を加工することで対称形状に設けられている。
このように排気マフラー５０、６０は、鋳物製であり、二個の排気マフラー５０、６０に分割されたものであることで、一個当たりのマフラーケースが小型になり、鋳物の型枠を小型化できる。マフラーケースは対称形状であるため、鋳物型を共通化でき、鋳造後の切削加工などにて相互に対称形状の二部品とする。これにより、鋳物型のイニシャルコストを低減でき、排気マフラー及びポンプ装置全体のコストを低減できる。
【００２１】
これに対して、同一の排気量によって生じる排気音を低減させるため、従来の一個の排気マフラーで対応する場合は、マフラーケースが大型化するため、鋳物型が大型化し、製造コストが高くなっていた。また、従来の一個の排気マフラーで対応する場合は、マフラーケースが大型化するため、ポンプ装置全体としても大型化していた。
【００２２】
次に本形態例の排気マフラー５０、６０の内部構造、及びその消音効果について、図２〜５に基づいて詳細に説明する。
本形態例によれば、排気された空気が、排気マフラー５０、６０内で膨張、収縮を繰り返すことによって排気音が効果的に低減されると共に、製造コストを低減できるように、その内部構造が設けられている。
【００２３】
また、各排気マフラー５０、６０を構成するマフラーケースは、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とによって形成されている。すなわち、このマフラーケースは、半割り構造になっており、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とを合わせて固定することで、内部に膨張及び収縮の空間を備える矩形の箱形形態の排気マフラー５０、６０を形成している。
【００２４】
この各排気マフラー５０、６０によれば、真空ポンプ本体に設けられた排気口２９、２９に接続されるようにケースの底の形態に形成された壁面に開口する接続口５３、６３と、その接続口５３、６３が設けられた第一の膨張消音室５４、６４と、その第一の膨張消音室５４、６４に通気開口５５、６５を介して連通する第二の膨張消音室５６、６６と、その第二の膨張消音室５６、６６に絞り部５７、６７を介して連通する第三の膨張消音室５８、６８とを備える。
第一の膨張消音室５４、６４、第二の膨張消音室５６、６６、絞り部５７、６７、及び第三の膨張消音室５８、６８は、それぞれが、半割りのケース基体部５１、６１とケース覆体部５２、６２とが一体に合わせられることによって形成される空間になっている。
【００２５】
本形態例の第一の膨張消音室５４、６４は、一対の排気マフラー５０、６０が左右方向に近接する側同士で、上下方向には中間部に形成されている。そして、その第一の膨張消音室５４、６４の下側に第二の膨張消音室５６、６６が設けられ、その第一の膨張消音室５４、６４及び第二の膨張消音室５６、６６の上側に第三の膨張消音室５８、６８が配された形態になっている。これによれば、鋳物で形成する限られたスペースにおいて、できる限り大きな容積の三つの膨張消音室を設けることができる。また、５９、６９はマフラーの排気口であり、第三の膨張消音室５８、６８の上側面に開口し、上方へ排気するように設けられている。
【００２６】
以上の各排気マフラー５０、６０の膨張消音室や通路を形成する内部構造は、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とによって構成されるマフラーケース自体のみによって設けられている。すなわち、各排気マフラー５０、６０の内部構造として、パイプなどの他の部品が用いられていない。これによれば、従来のようなパイプを利用して排気流路の絞りを形成するような形態と比較して簡易な構成とすることができ、製造コストを低減できる。また、本形態例のケース基体部５１、６１及びケース覆体部５２、６２は、簡単な抜き形態の型で原形の部品を形成でき、製造コストを低減できる。
【００２７】
また、一方の排気マフラー５０のケース基体部５１と、他方の排気マフラー６０のケース基体部６１とは、同一の鋳物型によって形成された原形の部品を、上下反対に並べた状態に配され、それぞれの上側面にマフラーの排気口５９、６９が第三の膨張消音室５８、６８に開口する形態に設けられている。そのマフラーの排気口５９、６９は、同一の原形の部品を切削加工などの後加工を施すことによって形成されている。
【００２８】
さらに、一方の排気マフラー５０のケース覆体部５２と、他方の排気マフラー６０のケース覆体部６２とは、同一の鋳物型によって形成された原形の部品を、上下反対に並べた状態に配され、それぞれの第一の膨張消音室５４、６４の下側面に通気開口５５、６５が第二の膨張消音室５６、６６に連通・開口する形態に設けられている。その通気開口５５、６５は、同一の原形の部品に切削加工などの後加工を施すことによって形成されている。
【００２９】
絞り部５７、６７は、カーブした細長い流路に形成されている。絞り部５７、６７の流路断面（絞り径）の大きさは小さいほど、絞り部５７、６７の長さは長いほど、消音効果が高まる。ただし、絞り径を小さくするほど消音効果は増大するが、真空ポンプおいては大気圧付近の圧力域（流量が多い状態時）に絞り径が抵抗となって動力消費が増大してしまう。このため、絞り部５７、６７の絞り径や長さは、消音効果、ポンプ出力及び動力消費との釣り合いとの関係で適宜にバランスよく設定すればよい。
また、この絞り部５７、６７は、鋳物型による成形によって設けられており、別部品を追加することを要せず、組立性を向上できるため、製造コストを低減できる。
【００３０】
この各排気マフラー５０、６０によれば、図５に矢印で示すように、真空ポンプ本体に設けられた排気口２９、２９から排出された真空ポンプの排気が、接続口５３、６３から入って、第一の膨張消音室５４、６４、通気開口５５、６５、第二の膨張消音室５６、６６、絞り部５７、６７、第三の膨張消音室５８、６８の順に通って、マフラーの排気口５９、６９から排出される。この間に排気は、膨張と収縮を繰返して排気音が好適に低減されると共に放熱されて排気温度が好適に低減される。
【００３１】
次に、本発明に係るロータ非接触型の真空ポンプの形態例について詳細に説明する。
この真空ポンプは、二軸回転ポンプであり、図６に示すように、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸３１、３２のそれぞれに設けられたロータ３０Ａ、３０Ｂが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができるものである。
【００３２】
また、この二軸回転ポンプは、クローポンプであり、例えば図６に示すように、以下の構成を備える。
１０Ａはシリンダ部であり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室１１を形成する。２０Ａは一方のサイドプレート部であり、シリンダ部１０Ａの一方の端面を塞ぐように設けられている。また、２０Ｂは他方のサイドプレート部であり、シリンダ部１０Ａの他方の端面を塞ぐように設けられている。
【００３３】
シリンダ部１０Ａ内には、平行に位置するように反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸３１、３２が配されている。そして、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成された二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、シリンダ部１０Ａ内に配されている。
【００３４】
また、４０は回転駆動装置の構成である電動モータ（図１参照）であり、回転軸３１と、その回転軸３１からオイルバス４５（図１参照）側に配される一対の歯車（図示せず）を介して駆動される回転軸３２によって動力を伝達することで、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを、回転駆動させるように設けられている。
【００３５】
２１は吸気孔であり、シリンダ部１０Ａ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する。なお、この吸気孔２１は、一般的にはサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂに設けられるが、シリンダ部１０Ａの側周壁１５に設けてもよい。
【００３６】
２２は排気孔であり、シリンダ部１０Ａの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂの両方でシリンダ部１０Ａ内の気体が圧縮されるポンプ室１１の部分に開口している。
【００３７】
両方のサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂには、それぞれシリンダ部１０Ａの端面を塞ぐ隔壁部２３、２３からそのシリンダ部１０Ａとは反対方向へ連続する周壁部２５、２５が設けられている。そして、周壁部２５、２５には排気孔２２、２２から圧縮気体を導く排気案内室２８、２８を介して連通する排気口２９、２９が設けられている。この二つの排気口２９、２９は、ポンプ本体の一方の側部に横並びの状態で設けられている。このため、二つの排気マフラー５０、６０がポンプ本体の一方の側部に接続・装着されることになり、ポンプ装置全体として、コンパクトな構成になっている。
【００３８】
両方のサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの隔壁部２３、２３に吸気孔２１、２１が設けられ、周壁部２５、２５には吸気孔２１、２１へ吸入気体を導く吸気案内室２６、２６に開口する吸気口２７、２７が設けられている。
また、図１に示すように、７０は吸気用接続ケースであり、二つの吸気口２７、２７に連結している。この吸気用接続ケース７０は、吸気をまとめることができ、外部の空気圧機器に接続する接続室として設けられている。また、７１は吸気用接続ケースの外部の空気圧機器との接続口である。
【００３９】
また、本形態例では、一方のサイドプレート部２０Ａの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の一方端側を受ける一方の軸受部（図示せず）と、他方のサイドプレート部２０Ｂの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の他方端側を受ける他方の軸受部（図示せず）とを備える。
このように、ロータ３０Ａ、３０Ｂを両端支持構造とし、ポンプ室１１の両側面に排気口２２、２２を有することで、最適な排気面積が確保可能になり、設計の自由度を格段に向上できる。
なお、シリンダ部１０Ａ、その両側の一方のサイドプレート部２０Ａと他方のサイドプレート部２０Ｂの周壁部２５、及び一対の軸受部によって形成される外側壁の分割形態は、図６に示された形態に限定されるものではない。例えば、シリンダ部１０Ａの側周壁１５、サイドプレート部２０Ｂ側の周壁部２５、及びオイルバス４５側の軸受部を一体的に形成してもよいのは勿論である。
【００４０】
２４ａ、２４ｂは透孔であり、回転軸３１、３２が挿通されるように、隔壁部２３に設けられている。また、各軸受部にはベアリングが配され、各回転軸３１、３２を軸受けしている。各軸受部にはオイルシール（図示せず）が配設されている。
３３は冷却用の通気口であり、各サイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの周壁部２５、２５に、そのサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの内部に連通するように複数が設けられている。
【００４１】
一方の軸受部の外側において二つの回転軸３１、３２の一方端側に固定された歯車（図示せず）同士が噛合され、他方の軸受部の外側において二つの回転軸３１、３２のうちの一の他方端側に回転駆動装置の一例である電動モータ４０の回転シャフトがカップリング図示せず）を介して接続されている。また、４５はオイルバスであり、二つの歯車、ベアリング及びオイルシール用の潤滑油が封入されている。
【００４２】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４３】
１０ シリンダ
１０Ａ シリンダ部
１１ ポンプ室
１５ 側周壁
２０Ａ 一方のサイドプレート部
２０Ｂ 他方のサイドプレート部
２１ 吸気孔
２２ 排気孔
２３ 隔壁部
２５ 周壁部
２６ 吸気案内室
２７ 吸気口
２８ 排気案内室
２９ 排気口
３０Ａ ロータ
３０Ｂ ロータ
３１ 回転軸
３２ 回転軸
３３ 通気口
３９ 爪部
４０ 電動モータ
４５ オイルバス
５０、６０ 排気マフラー
５１、６１ ケース基体部
５２、６２ ケース覆体部
５３、６３ 接続口
５４、６４ 第一の膨張消音室
５５、６５ 通気開口
５６、６６ 第二の膨張消音室
５７、６７ 絞り部
５８、６８ 第三の膨張消音室
５９、６９ マフラーの排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気側を対象の空気圧機器に接続して真空ポンプとして用いることができる回転ポンプであって、シリンダ内のロータがシリンダの内面に非接触状態で回転運動されるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーベーンポンプのように、ベーンがシリンダの内面に接触した状態でポンプとしての機能を発揮する接触型の回転ポンプでは、接触するベーンの作動バランスに鑑みて、排気口などの形態に関する設計の自由度が小さい。このため、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に一つの排気口を備える構成になっている。
【０００３】
これに対して、ロータ非接触型の真空ポンプにおいては、ロータがシリンダの内面に接触しない回転構造に設けられており、排気口の形態に関する設計の自由度が大きい。このため、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に、二つの排気口を備える構造とすることができる。
【０００４】
このロータ非接触型の真空ポンプとしては、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータ同士が、非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプがある。
【０００５】
この二軸回転ポンプとしては、クローポンプ、ルーツポンプ、スクリューポンプ、ギアポンプなどがある。例えば、シリンダの両端面から排気するクローポンプが、本出願人によって提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
このクローポンプは、図６に示すように、ポンプ室１１を形成するシリンダ部１０Ａと、そのシリンダ部１０の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂと、シリンダ部１０内で平行に位置するように配されて反対方向に回転される二つの回転軸３１、３２と、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成されたロータ３０Ａ、３０Ｂと、回転駆動装置と、シリンダ部１０内の気体が圧縮されないポンプ室１１の部分に連通する吸気口２７と、一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂの両方にシリンダ部１０内の気体が圧縮されるポンプ室１１の部分に連通する排気口２９、２９とを具備する。
このクローポンプによれば、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できる。
【０００７】
以上のような真空を発生させる真空ポンプでは、ポンプ室へ吸い込んだ空気（吸気）を、そのポンプ室から外へ排気する必要があり、消音と排気温度の低減のため、排気消音器（排気マフラー）を通して排気している。この排気マフラーは、ポンプの排気量に応じてその容量が設定されるもので、排気量が大きくなればその容量を大きくする必要がある。排気マフラーの容量の大型化は、ポンプ装置としての大型化や高コスト化につながるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−３８４７６号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造に関して解決しようとする問題点は、真空ポンプの排気量の増大に応じて排気マフラーの容量を大きくする必要があるが、この排気マフラーの容量の大型化は、ポンプ装置としての大型化や高コスト化につながるという点にある。
そこで本発明の目的は、排気マフラーの大型化を回避して、ポンプ装置としての小型化や低コスト化ができるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口を有し、前記ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、前記二つの排気口が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、該二つの排気口のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラーが別々に接続されている。
【００１１】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記真空ポンプが、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記二軸回転ポンプが、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダ部と、該シリンダ部の一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部及び該シリンダ部の他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレート部と、前記シリンダ部内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ部内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ部内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダ部の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部の両方に前記シリンダ部内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを具備することを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部には、前記シリンダ部の端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダ部とは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部には圧縮気体を導く排気孔及び排気案内室を介して一方の側部に開口する前記排気口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の一形態によれば、前記二つの排気口に接続された排気マフラー同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形部品を加工することで対称形状に設けられていることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造によれば、排気マフラーの大型化を回避して、ポンプ装置としての小型化や低コスト化ができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造の形態例を示す平面図である。
【図２】図１の形態例の部分分解斜視図である。
【図３】図１の排気マフラーのケース覆体部側から見た分解斜視図である。
【図４】図１の排気マフラーのケース基体部側から見た分解斜視図である。
【図５】図１の排気マフラーにかかる排気流路を示す分解斜視図である。
【図６】クローポンプの基本構造例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかるロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造について最良の形態例を添付図面（図１〜６）に基づいて詳細に説明する。
このロータ非接触型の真空ポンプは、二軸回転ポンプの一例のクローポンプであり、吸気側を空気圧機器に接続することで真空ポンプとして利用でき、排気側を空気圧機器に接続することでコンプレッサー又はブロアとして利用できる。また、空気に限定されず、他の気体について吸排気するポンプとしても利用できる。
【００１８】
図１に示すように、このロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造によれば、一つのシリンダ１０によって設けられる一つのポンプ室１１（図６参照）に二つの排気口２９、２９を有し、そのポンプ室１１内においてロータ３０Ａ、３０Ｂ（図６参照）が非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、二つの排気口２９、２９が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、その二つの排気口２９、２９のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラー５０、６０が別々に接続されている。
【００１９】
これによれば、必要な排気マフラー容量に対し、その容量を二分割にして二個の排気マフラー５０、６０の使用としている。この二個の排気マフラー５０、６０は対称形状に設けられている。本形態例では、左右対称形状の同一容積の排気マフラーになっている。
このように二個の排気マフラー５０、６０に分割したことで、排気音低減の効果を高めることができる。これは、同一流路断面積であれば、分割した方が、消音効果が大きいためである。
【００２０】
また、本形態例の二つの排気口２９、２９に接続・固定された排気マフラー５０、６０同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形のマフラーケース部品を加工することで対称形状に設けられている。
このように排気マフラー５０、６０は、鋳物製であり、二個の排気マフラー５０、６０に分割されたものであることで、一個当たりのマフラーケースが小型になり、鋳物の型枠を小型化できる。マフラーケースは対称形状であるため、鋳物型を共通化でき、鋳造後の切削加工などにて相互に対称形状の二部品とする。これにより、鋳物型のイニシャルコストを低減でき、排気マフラー及びポンプ装置全体のコストを低減できる。
【００２１】
これに対して、同一の排気量によって生じる排気音を低減させるため、従来の一個の排気マフラーで対応する場合は、マフラーケースが大型化するため、鋳物型が大型化し、製造コストが高くなっていた。また、従来の一個の排気マフラーで対応する場合は、マフラーケースが大型化するため、ポンプ装置全体としても大型化していた。
【００２２】
次に本形態例の排気マフラー５０、６０の内部構造、及びその消音効果について、図２〜５に基づいて詳細に説明する。
本形態例によれば、排気された空気が、排気マフラー５０、６０内で膨張、収縮を繰り返すことによって排気音が効果的に低減されると共に、製造コストを低減できるように、その内部構造が設けられている。
【００２３】
また、各排気マフラー５０、６０を構成するマフラーケースは、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とによって形成されている。すなわち、このマフラーケースは、半割り構造になっており、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とを合わせて固定することで、内部に膨張及び収縮の空間を備える矩形の箱形形態の排気マフラー５０、６０を形成している。
【００２４】
この各排気マフラー５０、６０によれば、真空ポンプ本体に設けられた排気口２９、２９に接続されるようにケースの底の形態に形成された壁面に開口する接続口５３、６３と、その接続口５３、６３が設けられた第一の膨張消音室５４、６４と、その第一の膨張消音室５４、６４に通気開口５５、６５を介して連通する第二の膨張消音室５６、６６と、その第二の膨張消音室５６、６６に絞り部５７、６７を介して連通する第三の膨張消音室５８、６８とを備える。
第一の膨張消音室５４、６４、第二の膨張消音室５６、６６、絞り部５７、６７、及び第三の膨張消音室５８、６８は、それぞれが、半割りのケース基体部５１、６１とケース覆体部５２、６２とが一体に合わせられることによって形成される空間になっている。
【００２５】
本形態例の第一の膨張消音室５４、６４は、一対の排気マフラー５０、６０が左右方向に近接する側同士で、上下方向には中間部に形成されている。そして、その第一の膨張消音室５４、６４の下側に第二の膨張消音室５６、６６が設けられ、その第一の膨張消音室５４、６４及び第二の膨張消音室５６、６６の上側に第三の膨張消音室５８、６８が配された形態になっている。これによれば、鋳物で形成する限られたスペースにおいて、できる限り大きな容積の三つの膨張消音室を設けることができる。また、５９、６９はマフラーの排気口であり、第三の膨張消音室５８、６８の上側面に開口し、上方へ排気するように設けられている。
【００２６】
以上の各排気マフラー５０、６０の膨張消音室や通路を形成する内部構造は、ケース基体部５１、６１と、ケース覆体部５２、６２とによって構成されるマフラーケース自体のみによって設けられている。すなわち、各排気マフラー５０、６０の内部構造として、パイプなどの他の部品が用いられていない。これによれば、従来のようなパイプを利用して排気流路の絞りを形成するような形態と比較して簡易な構成とすることができ、製造コストを低減できる。また、本形態例のケース基体部５１、６１及びケース覆体部５２、６２は、簡単な抜き形態の型で原形の部品を形成でき、製造コストを低減できる。
【００２７】
また、一方の排気マフラー５０のケース基体部５１と、他方の排気マフラー６０のケース基体部６１とは、同一の鋳物型によって形成された原形の部品を、上下反対に並べた状態に配され、それぞれの上側面にマフラーの排気口５９、６９が第三の膨張消音室５８、６８に開口する形態に設けられている。そのマフラーの排気口５９、６９は、同一の原形の部品を切削加工などの後加工を施すことによって形成されている。
【００２８】
さらに、一方の排気マフラー５０のケース覆体部５２と、他方の排気マフラー６０のケース覆体部６２とは、同一の鋳物型によって形成された原形の部品を、上下反対に並べた状態に配され、それぞれの第一の膨張消音室５４、６４の下側面に通気開口５５、６５が第二の膨張消音室５６、６６に連通・開口する形態に設けられている。その通気開口５５、６５は、同一の原形の部品に切削加工などの後加工を施すことによって形成されている。
【００２９】
絞り部５７、６７は、カーブした細長い流路に形成されている。絞り部５７、６７の流路断面（絞り径）の大きさは小さいほど、絞り部５７、６７の長さは長いほど、消音効果が高まる。ただし、絞り径を小さくするほど消音効果は増大するが、真空ポンプおいては大気圧付近の圧力域（流量が多い状態時）に絞り径が抵抗となって動力消費が増大してしまう。このため、絞り部５７、６７の絞り径や長さは、消音効果、ポンプ出力及び動力消費との釣り合いとの関係で適宜にバランスよく設定すればよい。
また、この絞り部５７、６７は、鋳物型による成形によって設けられており、別部品を追加することを要せず、組立性を向上できるため、製造コストを低減できる。
【００３０】
この各排気マフラー５０、６０によれば、図５に矢印で示すように、真空ポンプ本体に設けられた排気口２９、２９から排出された真空ポンプの排気が、接続口５３、６３から入って、第一の膨張消音室５４、６４、通気開口５５、６５、第二の膨張消音室５６、６６、絞り部５７、６７、第三の膨張消音室５８、６８の順に通って、マフラーの排気口５９、６９から排出される。この間に排気は、膨張と収縮を繰返して排気音が好適に低減されると共に放熱されて排気温度が好適に低減される。
【００３１】
次に、本発明に係るロータ非接触型の真空ポンプの形態例について詳細に説明する。
この真空ポンプは、二軸回転ポンプであり、図６に示すように、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸３１、３２のそれぞれに設けられたロータ３０Ａ、３０Ｂが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができるものである。
【００３２】
また、この二軸回転ポンプは、クローポンプであり、例えば図６に示すように、以下の構成を備える。
１０Ａはシリンダ部であり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室１１を形成する。２０Ａは一方のサイドプレート部であり、シリンダ部１０Ａの一方の端面を塞ぐように設けられている。また、２０Ｂは他方のサイドプレート部であり、シリンダ部１０Ａの他方の端面を塞ぐように設けられている。
【００３３】
シリンダ部１０Ａ内には、平行に位置するように反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸３１、３２が配されている。そして、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成された二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、シリンダ部１０Ａ内に配されている。
【００３４】
また、４０は回転駆動装置の構成である電動モータ（図１参照）であり、回転軸３１と、その回転軸３１からオイルバス４５（図１参照）側に配される一対の歯車（図示せず）を介して駆動される回転軸３２によって動力を伝達することで、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを、回転駆動させるように設けられている。
【００３５】
２１は吸気孔であり、シリンダ部１０Ａ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する。なお、この吸気孔２１は、一般的にはサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂに設けられるが、シリンダ部１０Ａの側周壁１５に設けてもよい。
【００３６】
２２は排気孔であり、シリンダ部１０Ａの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、一方のサイドプレート部２０Ａ及び他方のサイドプレート部２０Ｂの両方でシリンダ部１０Ａ内の気体が圧縮されるポンプ室１１の部分に開口している。
【００３７】
両方のサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂには、それぞれシリンダ部１０Ａの端面を塞ぐ隔壁部２３、２３からそのシリンダ部１０Ａとは反対方向へ連続する周壁部２５、２５が設けられている。そして、周壁部２５、２５には排気孔２２、２２から圧縮気体を導く排気案内室２８、２８を介して連通する排気口２９、２９が設けられている。この二つの排気口２９、２９は、ポンプ本体の一方の側部に横並びの状態で設けられている。このため、二つの排気マフラー５０、６０がポンプ本体の一方の側部に接続・装着されることになり、ポンプ装置全体として、コンパクトな構成になっている。
【００３８】
両方のサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの隔壁部２３、２３に吸気孔２１、２１が設けられ、周壁部２５、２５には吸気孔２１、２１へ吸入気体を導く吸気案内室２６、２６に開口する吸気口２７、２７が設けられている。
また、図１に示すように、７０は吸気用接続ケースであり、二つの吸気口２７、２７に連結している。この吸気用接続ケース７０は、吸気をまとめることができ、外部の空気圧機器に接続する接続室として設けられている。また、７１は吸気用接続ケースの外部の空気圧機器との接続口である。
【００３９】
また、本形態例では、一方のサイドプレート部２０Ａの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の一方端側を受ける一方の軸受部（図示せず）と、他方のサイドプレート部２０Ｂの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の他方端側を受ける他方の軸受部（図示せず）とを備える。
このように、ロータ３０Ａ、３０Ｂを両端支持構造とし、ポンプ室１１の両側面に排気口２２、２２を有することで、最適な排気面積が確保可能になり、設計の自由度を格段に向上できる。
なお、シリンダ部１０Ａ、その両側の一方のサイドプレート部２０Ａと他方のサイドプレート部２０Ｂの周壁部２５、及び一対の軸受部によって形成される外側壁の分割形態は、図６に示された形態に限定されるものではない。例えば、シリンダ部１０Ａの側周壁１５、サイドプレート部２０Ｂ側の周壁部２５、及びオイルバス４５側の軸受部を一体的に形成してもよいのは勿論である。
【００４０】
２４ａ、２４ｂは透孔であり、回転軸３１、３２が挿通されるように、隔壁部２３に設けられている。また、各軸受部にはベアリングが配され、各回転軸３１、３２を軸受けしている。各軸受部にはオイルシール（図示せず）が配設されている。
３３は冷却用の通気口であり、各サイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの周壁部２５、２５に、そのサイドプレート部２０Ａ、２０Ｂの内部に連通するように複数が設けられている。
【００４１】
一方の軸受部の外側において二つの回転軸３１、３２の一方端側に固定された歯車（図示せず）同士が噛合され、他方の軸受部の外側において二つの回転軸３１、３２のうちの一の他方端側に回転駆動装置の一例である電動モータ４０の回転シャフトがカップリング図示せず）を介して接続されている。また、４５はオイルバスであり、二つの歯車、ベアリング及びオイルシール用の潤滑油が封入されている。
【００４２】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４３】
１０ シリンダ
１０Ａ シリンダ部
１１ ポンプ室
１５ 側周壁
２０Ａ 一方のサイドプレート部
２０Ｂ 他方のサイドプレート部
２１ 吸気孔
２２ 排気孔
２３ 隔壁部
２５ 周壁部
２６ 吸気案内室
２７ 吸気口
２８ 排気案内室
２９ 排気口
３０Ａ ロータ
３０Ｂ ロータ
３１ 回転軸
３２ 回転軸
３３ 通気口
３９ 爪部
４０ 電動モータ
４５ オイルバス
５０、６０ 排気マフラー
５１、６１ ケース基体部
５２、６２ ケース覆体部
５３、６３ 接続口
５４、６４ 第一の膨張消音室
５５、６５ 通気開口
５６、６６ 第二の膨張消音室
５７、６７ 絞り部
５８、６８ 第三の膨張消音室
５９、６９ マフラーの排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口を有し、前記ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、前記二つの排気口が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、該二つの排気口のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラーが別々に接続されていることを特徴とするロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項２】
前記真空ポンプが、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであることを特徴とする請求項１記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項３】
前記二軸回転ポンプが、
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダ部と、
該シリンダ部の一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部及び該シリンダ部の他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレート部と、
前記シリンダ部内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ部内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ部内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダ部の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部の両方に前記シリンダ部内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを具備することを特徴とする請求項２記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項４】
前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部には、前記シリンダ部の端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダ部とは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部には圧縮気体を導く排気孔及び排気案内室を介して一方の側部に開口する前記排気口が設けられていることを特徴とする請求項３記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項５】
前記二つの排気口に接続された排気マフラー同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形部品を加工することで対称形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項１】
一つのシリンダによって設けられる一つのポンプ室に二つの排気口を有し、前記ポンプ室内においてロータが非接触状態で回転運動される構成の真空ポンプに設けられる排気消音構造であって、前記二つの排気口が実質的に同等容量の排気を行うように設けられ、該二つの排気口のそれぞれに実質的に同等容量の排気マフラーが別々に接続されていることを特徴とするロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項２】
前記真空ポンプが、平行に配されて反対方向へ同期回転する二つの回転軸のそれぞれに設けられたロータが非接触状態で回転運動することによって吸気側に負圧の気体圧を生じることができる二軸回転ポンプであることを特徴とする請求項１記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項３】
前記二軸回転ポンプが、
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダ部と、
該シリンダ部の一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート部及び該シリンダ部の他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレート部と、
前記シリンダ部内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ部内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ部内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダ部の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部の両方に前記シリンダ部内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを具備することを特徴とする請求項２記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項４】
前記一方のサイドプレート部及び前記他方のサイドプレート部には、前記シリンダ部の端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダ部とは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部には圧縮気体を導く排気孔及び排気案内室を介して一方の側部に開口する前記排気口が設けられていることを特徴とする請求項３記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【請求項５】
前記二つの排気口に接続された排気マフラー同士は、鋳物型によって同一形状に成形された原形部品を加工することで対称形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロータ非接触型の真空ポンプの排気消音構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１５０７８（Ｐ２０１２−２１５０７８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８９８２（Ｐ２０１１−７８９８２）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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