JP2002130170A - 真空ポンプにおける流路構造 - Google Patents

真空ポンプにおける流路構造

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JP2002130170A
JP2002130170A JP2000322577A JP2000322577A JP2002130170A JP 2002130170 A JP2002130170 A JP 2002130170A JP 2000322577 A JP2000322577 A JP 2000322577A JP 2000322577 A JP2000322577 A JP 2000322577A JP 2002130170 A JP2002130170 A JP 2002130170A
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pipe
pump
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Shinya Yamamoto
真也 山本
Tomoji Hashimoto
友次 橋本
Masahiro Kawaguchi
真広 川口
Hitoshi Shoji
仁 正路
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Toyota Industries Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】真空ポンプのガス流路の一部となるベローズが
内部圧力の変化によって弾性変形する際の荷重が付帯設
備に波及しないようにする。 【解決手段】多段ルーツポンプ11の本体は、カバー4
7内に内蔵されている。接続フランジ39、マフラ4
0、ガイド管41及び吐出管42は、吐出配管機構64
を構成する。吐出管42にはベローズ421が組み込ま
れている。接続フランジ58及び吸入管59は、吸入配
管機構65を構成する。吸入管59にはベローズ591
が組み込まれている。吐出管42及び吸入管59は、カ
バー47に結合されており、ベローズ421,591
は、カバー47内に内蔵されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転に基
づいてポンプ室内のガス移送体を動かし、前記ガス移送
体の動作によってガスを移送して吸引作用をもたらす真
空ポンプにおける流路構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】真空ポンプの本体にガスを吸入するため
の吸入配管、真空ポンプの本体からガスを吐出するため
の吐出配管は、真空ポンプの本体の振動を伝える。この
振動は、吸入配管あるいは吐出配管の接続先の付帯設備
に伝わり、付帯設備が振動して騒音が大きくなる。真空
ポンプの本体の振動がそのまま吸入配管あるいは吐出配
管を伝って前記付帯設備に波及しないようにするため、
吸入配管上あるいは吐出配管上にベローズを介在する対
策が考えられる。吸入配管上あるいは吐出配管上に介在
されたベローズは、前記振動の伝達を吸収する。そのた
め、付帯設備の振動が抑制され、騒音が抑制される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】吸入配管内の圧力は大
気圧から零気圧に近い負圧まで変化する。吐出配管側で
は吐出脈動を抑制するために吐出配管の途中に逆止弁を
介在することが行われる。この場合、真空ポンプの本体
から逆止弁までの吐出配管内の圧力は、大気圧以上の正
圧から零気圧に近い負圧まで変化する。又、逆止弁から
下流の吐出配管内の圧力は、大気圧以上の正圧から大気
圧まで変化する。真空ポンプの運転開始前では真空ポン
プのポンプ室内は、大気圧雰囲気になっており、大気圧
以上の正圧は、真空ポンプの運転開始直後の大気圧雰囲
気の圧縮によって生じる。このような圧力変化のある吸
入配管あるいは吐出配管の一部としてベローズを用いる
と、ベローズが内部圧力の変化によって伸長あるいは縮
小するように弾性変形する。この弾性変形による荷重が
前記付帯設備に波及し、前記付帯設備が損傷するおそれ
がある。
【0004】本発明は、真空ポンプのガス流路の一部と
なるベローズが内部圧力の変化によって弾性変形する際
の荷重が前記付帯設備に波及しないようにし得る流路構
造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、回
転軸の回転に基づいてポンプ室内のガス移送体を動か
し、前記ガス移送体の動作によってガスを移送して吸引
作用をもたらす真空ポンプを対象とし、請求項1の発明
では、前記ガスのガス流路を形成すると共に、前記ポン
プ室に連通するように前記真空ポンプの本体のハウジン
グに接続された配管機構と、前記配管機構の少なくとも
一部となるベローズと、前記真空ポンプの本体を内蔵す
ると共に、前記配管機構を結合するためのカバーとを備
えた流路構造を構成し、前記カバー内に前記ベローズを
内蔵すると共に、前記カバーに前記配管機構を結合し
た。
【0006】カバー内のベローズの弾性変形に伴う荷重
は、カバーで受け止められる。従って、ベローズの弾性
変形に伴う荷重が付帯設備に波及することはない。請求
項2の発明では、請求項1において、前記ベローズは、
前記回転軸に対して斜めとなるように配置した。
【0007】ベローズを回転軸に対して斜めとなるよう
に配置した構成は、ベローズの全長を稼ぐ上で有利であ
る。請求項3の発明では、請求項1において、前記配管
機構は、前記真空ポンプの本体のハウジングの外壁面に
沿って直線状態に配設した。
【0008】直線状態の配管機構は、装置のコンパクト
化に有利である。請求項4の発明では、請求項3におい
て、前記配管機構は、前記回転軸に対して略平行とし
た。
【0009】真空ポンプの振動は回転軸と直交する方向
に専ら生じる。回転軸に略平行な配管機構のベローズの
伸縮方向は回転軸の軸線方向であるが、このベローズの
配置は真空ポンプの振動吸収に最も有効である。
【0010】請求項5の発明では、請求項1乃至請求項
4のいずれか1項において、前記配管機構は、前記カバ
ーを貫通しており、前記配管機構を通す貫通孔を介した
前記カバーの内外の連通を遮断するためのシール手段が
前記配管機構と前記カバーとに接合するように配設され
ているようにした。
【0011】貫通孔がカバーの内外を連通する箇所にな
ることはなく、カバー内の密封性の確保が可能である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明をルーツポンプに具
体化した第1の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明
する。
【0013】図4に示すように、多段ルーツポンプ11
のロータハウジング12の前端にはフロントハウジング
13が接合されており、フロントハウジング13には封
鎖体36が接合されている。ロータハウジング12の後
端にはリヤハウジング14が接合されている。ロータハ
ウジング12は、シリンダブロック15と複数の隔壁1
6とからなる。図5(b)に示すように、シリンダブロ
ック15は、一対のブロック片17,18からなり、隔
壁16は一対の壁片161,162からなる。図4に示
すように、フロントハウジング13と隔壁16との間の
空間、隣合う隔壁16の間の空間、及びリヤハウジング
14と隔壁16との間の空間は、それぞれポンプ室6
6,67,68,69,70となっている。
【0014】フロントハウジング13とリヤハウジング
14とには回転軸19がラジアルベアリング21,37
を介して回転可能に支持されている。フロントハウジン
グ13とリヤハウジング14とには回転軸20がラジア
ルベアリング22,38を介して回転可能に支持されて
いる。両回転軸19,20は互いに平行に水平方向に配
置されている。回転軸19,20は隔壁16に通されて
いる。
【0015】回転軸19には複数のロータ23,24,
25,26,27が一体形成されており、回転軸20に
は同数のロータ28,29,30,31,32が一体形
成されている。ロータ23〜32は、回転軸19,20
の軸線191,201の方向に見て同形同大の形状をし
ている。ロータ23,24,25,26,27の厚みは
この順に小さくなってゆくようにしてあり、ロータ2
8,29,30,31,32の厚みはこの順に小さくな
ってゆくようにしてある。ロータ23,28は互いに噛
合した状態でポンプ室66に収容されており、ロータ2
4,29は互いに噛合した状態でポンプ室67に収容さ
れている。ロータ25,30は互いに噛合した状態でポ
ンプ室68に収容されており、ロータ26,31は互い
に噛合した状態でポンプ室69に収容されている。ロー
タ27,32は互いに噛合した状態でポンプ室70に収
容されている。
【0016】リヤハウジング14にはギヤハウジング3
3が組み付けられている。回転軸19,20は、リヤハ
ウジング14を貫通してギヤハウジング33内に突出し
ており、各回転軸19,20の突出端部には歯車34,
35が互いに噛合した状態で止着されている。ギヤハウ
ジング33には電動モータMが組み付けられている。電
動モータMの駆動力は、軸継ぎ手10を介して回転軸1
9に伝えられ、回転軸19は、電動モータMによって図
5(a),(b)及び図6(a),(b)の矢印R1の
方向に回転される。回転軸20は、歯車34,35を介
して電動モータMから駆動力を得ており、回転軸20は
図5(a),(b)及び図6(a),(b)の矢印R2
で示すように回転軸19とは逆方向に回転する。
【0017】図4及び図5(b)に示すように、隔壁1
6内には通路163が形成されている。図5(b)に示
すように、隔壁16には通路163の入口164及び出
口165が形成されている。隣合うポンプ室66,6
7,68,69,70は、通路163を介して連通して
いる。
【0018】図5(a)に示すように、ブロック片17
には導入口171がポンプ室66に連通するように形成
されている。図6(b)に示すように、ブロック片18
には排出口181がポンプ室70に連通するように形成
されている。導入口171からポンプ室66に導入され
たガスは、ロータ23,28の回転によって隔壁16の
入口164から通路163を経由して出口165から隣
のポンプ室67へ移送される。以下、同様にガスは、ポ
ンプ室の容積が小さくなってゆく順、即ちポンプ室6
7,68,69,70の順に移送される。ポンプ室70
へ移送されたガスは、排出口181から外部へ排出され
る。ロータ23〜32は、ガスを移送するガス移送体で
ある。
【0019】ロータハウジング12、フロントハウジン
グ13、リヤハウジング14及びギヤハウジング33
は、多段ルーツポンプ11の本体のハウジングを構成す
る。図1及び図2に示すように、多段ルーツポンプ11
の本体は、カバー47内に内蔵されている。カバー47
は、装置設置場所の固定部に止着されている。
【0020】図6(b)に示すように、排出口181に
は接続フランジ39が接続されている。図3(a)に示
すように、接続フランジ39にはマフラ40が接続され
ており、マフラ40には円筒形状のガイド管41が接続
されている。ガイド管41には吐出管42が接続されて
いる。フロントハウジング13の前方のカバー47の壁
473の上部には貫通孔471が設けられており、貫通
孔471には吐出管42が通されている。吐出管42
は、カバー47を貫通して図示しない排ガス処理装置に
接続されている。吐出管42にはベローズ421が直列
に組み込まれている。ベローズ421は、多段ルーツポ
ンプ11の本体を構成するハウジングから離してある。
吐出管42の外周には取り付けフランジ422が形成さ
れている。取り付けフランジ422は、ねじ57の締め
付けによってカバー47に固定されており、ベローズ4
21は、カバー47内に内蔵されている。
【0021】接続フランジ39、マフラ40、ガイド管
41及び吐出管42は、回転軸19,20と略平行とな
るようにロータハウジング12の外壁面に沿って直線状
態に配設されている。直線状態に配設された接続フラン
ジ39、マフラ40、ガイド管41及び吐出管42は、
多段ルーツポンプ11から吐出される排ガスを前記排ガ
ス処理装置へ送る吐出配管機構64を構成する。吐出配
管機構64は、ポンプ室70に連通するように多段ルー
ツポンプ11の本体のハウジングを構成するロータハウ
ジング12に接続されている。
【0022】ガイド管41の管内には弁体43及び復帰
ばね44が収容されている。ガイド管41にはテーパ形
状の弁孔411が形成されており、弁体43は弁孔41
1を開閉する。ガイド管41、弁体43及び復帰ばね4
4は、逆流防止手段を構成する。最小容積のポンプ室7
0から排出口181を経由して接続フランジ39へ吐出
された排ガスは、マフラ40を経由して弁孔411に至
る。マフラ40内の圧力によって弁体43の閉鎖端壁4
5に掛かる荷重がガイド管41内の圧力と復帰ばね44
のばね力とによって閉鎖端壁45に掛かる荷重を上回る
場合には、弁体43が弁孔411を開く。弁孔411を
通過した排ガスは、弁体43の周壁46の周囲、及び流
通孔461を通って吐出管42側へ流れる。
【0023】図5(a)に示すように、導入口171に
は接続フランジ58が接続されている。図3(b)に示
すように、接続フランジ58には吸入管59が接続され
ている。カバー47の壁473の下部には貫通孔472
が設けられており、貫通孔472には吸入管59が通さ
れている。吸入管59は、カバー47を貫通して図示し
ない吸引対象装置に接続されている。吸入管59にはベ
ローズ591が直列に組み込まれている。ベローズ59
1は、多段ルーツポンプ11の本体を構成するハウジン
グから離してある。吸入管59の外周には取り付けフラ
ンジ592が形成されている。取り付けフランジ592
は、ねじ60の締め付けによってカバー47に固定され
ており、ベローズ591は、カバー47内に内蔵されて
いる。
【0024】接続フランジ58及び吸入管59は、回転
軸19,20と略平行となるようにロータハウジング1
2の外壁面に沿って直線状態に配設されている。直線状
態に配設された接続フランジ58及び吸入管59は、前
記吸引対象装置から吸入される排ガスを多段ルーツポン
プ11へ送る吸入配管機構65を構成する。吸入配管機
構65は、ポンプ室66に連通するように多段ルーツポ
ンプ11の本体のハウジングを構成するロータハウジン
グ12に接続されている。
【0025】図1及び図2に示すように、多段ルーツポ
ンプ11はカバー47内に収容されている。図1に示す
ように、多段ルーツポンプ11の下面には足111が形
成されている。足111は、ゴム製のクッション61を
介してカバー47の底壁に結合されている。
【0026】図2に示すように、カバー47内には制御
器48及び電動モータMを制御するインバータ49が装
着されている。リヤハウジング14の下面には冷却器5
0が設置されている。制御器48の上面には冷却器51
が設置されており、インバータ49の上面には冷却器5
2が設置されている。主供給管53には図示しない冷却
液供給源から冷却液が送られる。主供給管53へ送られ
た冷却液は、冷却器51及び冷却器52をこの順に通過
する。電磁三方弁55が消磁状態にある場合には、冷却
器52を通過した冷却液は、主供給管53を経由して冷
却液供給源に還流する。電磁三方弁55が励磁状態にあ
る場合には、冷却器51を通過した冷却液は、副供給管
54を経由して冷却器50側へ流れる。リヤハウジング
14の表面に取り付けられた温度検出器56は、リヤハ
ウジング14の表面の温度を検出する。制御器48は、
温度検出器56から得られた温度検出情報に基づいて電
磁三方弁55の励消磁を制御する。即ち、制御器48
は、リヤハウジング14の表面の温度が所定の温度とな
るように電磁三方弁55の励消磁を制御する。
【0027】第1の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 (1-1)ロータ23〜32の回転に伴う多段ルーツポン
プ11の本体の振動は、吸入配管機構65及び吐出配管
機構64を伝う。吸入配管機構65を伝う多段ルーツポ
ンプ11の本体の振動は、ベローズ591によって吸収
される。吐出配管機構64を伝う多段ルーツポンプ11
の本体の振動は、ベローズ421によって吸収される。
吸入配管機構65内の圧力は大気圧から零気圧に近い負
圧まで変化する。多段ルーツポンプ11の本体から弁体
43までの吐出配管機構64内の圧力は、大気圧以上の
正圧から零気圧に近い負圧まで変化する。又、弁体43
から下流の吐出配管機構64の圧力は、大気圧以上の正
圧から大気圧まで変化する。多段ルーツポンプ11の運
転開始前では、ポンプ室66〜70内は、大気圧雰囲気
になっており、大気圧以上の正圧は、多段ルーツポンプ
11の運転開始直後の大気圧雰囲気の圧縮によって生じ
る。ベローズ421,591は、前記した圧力変化によ
って伸長あるいは縮小するように弾性変形する。ベロー
ズ421,591はカバー47内に内蔵されており、カ
バー47内のベローズ421,591の弾性変形に伴う
荷重は、カバー47で受け止められる。従って、ベロー
ズ421,591の弾性変形に伴う荷重が付帯設備に波
及することはない。
【0028】(1-2)吐出配管機構64及び吸入配管機
構65は、多段ルーツポンプ11の本体のハウジングを
構成するロータハウジング12の外壁面に沿って直線状
態に配設されている。ロータハウジング12の外壁面に
吐出配管機構64及び吸入配管機構65を直線状態に沿
わせた構成は、多段ルーツポンプ11の本体の周辺の付
属品のための専有スペースを最も小さくする。従って、
コンパクトなカバー47の採用が可能であり、カバー4
7を含めた多段ルーツポンプ11の装置全体がコンパク
トになる。
【0029】(1-3)多段ルーツポンプ11の振動は、
回転軸19,20と直交する方向に専ら生じる。回転軸
19,20に略平行な吐出配管機構64のベローズ42
1の伸縮方向、及び回転軸19,20に略平行な吸入配
管機構65のベローズ591の伸縮方向は、回転軸1
9,20の軸線191,201の方向である。ベローズ
421,591の伸縮方向と直交する方向への振動は、
ベローズ421,591の伸縮方向への振動よりも吸収
し易い。従って、回転軸19,20に対して略平行にベ
ローズ421,591を配設した構成は、多段ルーツポ
ンプ11の振動吸収に最も有効である。
【0030】次に、図7の第2の実施の形態を説明す
る。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。取り付けフランジ422と壁473との間には
シール部材62が介在されており、取り付けフランジ5
92と壁473との間にはシール部材63が介在されて
いる。シール部材62は、取り付けフランジ422と壁
473とに接合しており、シール部材62は、貫通孔4
71を介したカバー47の内外の連通を遮断するための
シール手段となる。シール部材63は、取り付けフラン
ジ592と壁473とに接合しており、シール部材63
は、貫通孔472を介したカバー47の内外の連通を遮
断するためのシール手段となる。カバー47には隙間は
なく、カバー47は、その内部を完全に密封している。
従って、多段ルーツポンプ11の本体、吸入配管機構6
5あるいは吐出配管機構64から排ガスが万一洩れた場
合にも、この洩れガスをカバー47内に封じ込めておく
ことができる。
【0031】次に、図8の第3の実施の形態を説明す
る。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。吐出配管機構64Aを構成する吐出管42Aの
一部であるベローズ421は、回転軸191,201
(図示略)に対して斜めになるように配置されている。
吸入配管機構65Aを構成する吐出管59Aの一部であ
るベローズ591は、回転軸191,201(図示略)
に対して斜めになるように配置されている。ベローズ4
21,591を回転軸191,201に対して斜めとな
るように配置した構成は、多段ルーツポンプ11の本体
の軸方向における長さを延ばすことなくベローズ42
1,591の全長を稼ぐ上で有利である。ベローズ42
1,591のは、その長さが長いほど多段ルーツポンプ
11の本体の振動を吸収する上で有利である。
【0032】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 (1)ベローズをカバーに直接結合すること。 (2)吐出配管機構側において、マフラ40をベローズ
とすること。この場合、マフラ40及びガイド管41を
多段ルーツポンプ11の本体のハウジングから離してお
く必要がある。 (3)カバー47内のガス流路形成用配管機構をカバー
47の貫通孔に連通するようにカバー47の内面に結合
し、カバー47外のガス流路形成用配管機構を前記貫通
孔に連通するようにカバー47の外面に結合すること。 (4)ルーツポンプ以外の真空ポンプに本発明を適用す
ること。
【0033】前記した実施の形態から把握できる請求項
記載以外の発明について以下に記載する。 (1)請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
前記配管機構は、吐出側のガス流路を構成する吐出配管
機構である真空ポンプにおける流路構造。 (2)請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
前記配管機構は、吸入側のガス流路を構成する吸入配管
機構である真空ポンプにおける流路構造。 (3)請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
前記真空ポンプは、複数の前記回転軸を平行に配置する
と共に、前記各回転軸上にロータを配置し、隣合う回転
軸上のロータを互いに噛み合わせ、互いに噛み合った状
態の複数のロータを1組として収容する複数のポンプ
室、又は単一のポンプ室を備えた真空ポンプとした真空
ポンプにおける流路構造。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、配管機
構の少なくとも一部となるベローズをカバー内に内蔵す
ると共に、前記カバーに前記配管機構を結合したので、
真空ポンプのガス流路の一部となるベローズが内部圧力
の変化によって弾性変形する際の荷重が前記付帯設備に
波及しないようにし得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を示すカバー内の多段ルーツ
ポンプ11の側面図。
【図2】カバー内の多段ルーツポンプ11の平面図。
【図3】(a)は吐出配管機構側の要部側断面図。
(b)は吸入配管機構側の要部側断面図。
【図4】平断面図。
【図5】(a)は図4のA−A線断面図。(b)は図4
のB−B線断面図。
【図6】(a)は図4のC−C線断面図。(b)は図4
のD−D線断面図。
【図7】第2の実施の形態を示し、(a)は吐出配管機
構側の要部側断面図。(b)は吸入配管機構側の要部側
断面図。
【図8】第3の実施の形態を示し、(a)は吐出配管機
構側の要部側断面図。(b)は吸入配管機構側の要部側
断面図。
【符号の説明】 11…真空ポンプである多段ルーツポンプ。12…真空
ポンプの本体のハウジングを構成するロータハウジン
グ。13…真空ポンプの本体のハウジングを構成するフ
ロントハウジング。14…真空ポンプの本体のハウジン
グを構成するリヤハウジング。19,20…回転軸。2
3,24,25,26,27,28,29,30,3
1,32…ガス移送体であるロータ。33…真空ポンプ
の本体のハウジングを構成するギヤハウジング。39…
吐出配管機構を構成する接続フランジ。40…吐出配管
機構を構成するマフラ。41…吐出配管機構を構成する
ガイド管。42,42A…吐出配管機構を構成する吐出
管。421,591…ベローズ。47…カバー。47
1,472…貫通孔。59,59A…吸入配管機構を構
成する吸入管。62,63…シール手段であるシール部
材。64,64A…吐出配管機構。65,65A…吸入
配管機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 真広 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 正路 仁 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H029 AA06 AA09 AA17 AB06 BB16 BB44 BB47 CC19 CC24 3H076 AA21 BB28 BB38 BB40 BB41 CC55 CC92

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸の回転に基づいてポンプ室内のガス
    移送体を動かし、前記ガス移送体の動作によってガスを
    移送して吸引作用をもたらす真空ポンプにおいて、 前記ガスのガス流路を形成すると共に、前記ポンプ室に
    連通するように前記真空ポンプの本体のハウジングに接
    続された配管機構と、 前記配管機構の少なくとも一部となるベローズと、 前記真空ポンプの本体を内蔵すると共に、前記配管機構
    を結合するためのカバーとを備え、 前記カバー内に前記ベローズを内蔵すると共に、前記カ
    バーに前記配管機構を結合した真空ポンプにおける流路
    構造。
  2. 【請求項2】前記ベローズは、前記回転軸に対して斜め
    となるように配置されている請求項1に記載の真空ポン
    プにおける流路構造。
  3. 【請求項3】前記配管機構は、前記真空ポンプの本体の
    ハウジングの外壁面に沿って直線状態に配設されている
    請求項1に記載の真空ポンプにおける流路構造。
  4. 【請求項4】前記配管機構は、前記回転軸に対して略平
    行である請求項3に記載の真空ポンプにおける流路構
    造。
  5. 【請求項5】前記配管機構は、前記カバーを貫通してお
    り、前記配管機構を通す貫通孔を介した前記カバーの内
    外の連通を遮断するためのシール手段が前記配管機構と
    前記カバーとに接合するように配設されている請求項1
    乃至請求項4のいずれか1項に記載の真空ポンプにおけ
    る流路構造。
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