JP2014231815A - Biaxial rotary pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二つのロータ同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、前記二つのロータがシリンダの内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、前記ロータを備える二つの回転軸が軸受によって支持されて設けられ、気体を前記シリンダ内へ吸気して圧縮された気体を前記シリンダから排気する二軸回転ポンプに関する。 In the present invention, the two rotors are rotated without contact while maintaining a minute clearance, and the two rotors are rotated without contact while maintaining a minute clearance on the inner surface of the cylinder. The rotary shaft is provided with two rotary shafts supported by bearings, and sucks gas into the cylinder and exhausts compressed gas from the cylinder.
二軸回転ポンプとしては、クローロータを搭載する非接触型の真空ポンプであるクローポンプがある。例えば、本出願人が先に提案したクローポンプの排気構造及び排気方法によれば、ポンプ室を形成するシリンダと、シリンダの端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び他方のサイドプレートと、シリンダ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と、その二つの回転軸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が形成された二つのロータと、回転駆動装置と、シリンダ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、一方のサイドプレート及び他方のサイドプレートの両方にシリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口を具備する(特許文献1参照)。これによれば、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る。 As a biaxial rotary pump, there is a claw pump which is a non-contact type vacuum pump equipped with a claw rotor. For example, according to the claw pump exhaust structure and exhaust method previously proposed by the present applicant, the cylinder forming the pump chamber, one side plate that closes the end face of the cylinder, and the other side plate are parallel to each other in the cylinder. The two rotating shafts arranged to be positioned at each other and rotated in opposite directions, and integrally fixed to each of the two rotating shafts, are in contact with each other and inhaled gas Two rotors with hook-shaped claws formed so that they can be compressed, a rotary drive device, an intake port communicating with a portion of the pump chamber where the gas in the cylinder is not compressed, one side plate and the other side plate Both are provided with an exhaust port that opens to a portion of the pump chamber where the gas in the cylinder is compressed (see Patent Document 1). According to this, the pump performance of the claw pump can be improved by increasing the exhaust efficiency.
このようなクローポンプなどの二軸回転ポンプについて多段ポンプとする場合、従来は軸方向に複数のロータを備える回転軸を、その複数のロータを二つの軸受で挟むように両端支持する構造になっている(特許文献2参照)。これによれば、複数(多段)のロータによって、多段のシリンダを介して気体の圧縮比を高めることができるが、各段のシリンダにおいては気体を圧縮することで発熱するため、各段のロータについて熱膨張が生じる。そして、多段のロータが一つの回転軸に配されているため、複数のロータの熱膨張が合算されるようにロータとシリンダの端壁部とのクリアランスであるサイドクリアランスに影響を及ぼすことになる。すなわち、複数のロータの熱膨張が合算されるように影響するため、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが難しくなり、ポンプ性能を向上させることができないという課題がある。 When a multi-stage pump is used for such a biaxial rotary pump such as a claw pump, a rotary shaft having a plurality of rotors in the axial direction is conventionally supported at both ends so that the plurality of rotors are sandwiched between two bearings. (See Patent Document 2). According to this, although the compression ratio of the gas can be increased through the multi-stage cylinders by a plurality of (multi-stage) rotors, each stage cylinder generates heat by compressing the gas. Thermal expansion occurs. Since the multi-stage rotor is arranged on one rotating shaft, the side clearance, which is the clearance between the rotor and the end wall of the cylinder, is affected so that the thermal expansion of the plurality of rotors is added up. . That is, since it affects the thermal expansion of a plurality of rotors to be added together, it is difficult to reduce the side clearance and reduce the occurrence of gas leakage, and the pump performance cannot be improved. is there.
また、クローポンプにおいては、圧縮工程があり、吸入気体(空気)を圧縮することで排気効率が向上する。このような回転ポンプの到達運転時は、吸入空気量が無いため、原理的にはポンプの空気輸送及び圧縮が無く、ポンプとしての仕事はゼロである。しかし、実際は到達運転時でも僅かな隙間からの漏れにより吸入空気は存在し、且つロータとシリンダで形成される排気開放直前の空間(密閉空間)が排気口を通じて外部(ポンプ内部から排出された大気圧以上の空気がある空間)と連通した際に、排気開放直前の空間は負圧であるため大気圧以上の排気空気がポンプ内部へ逆流する。逆流した空気は再圧縮され再度外部へ排出される。ここで無駄な工程が発生し、動力負荷及びポンプ内部温度が上昇する。なお、到達運転とは、到達圧力での運転のことで、その到達圧力とは、そのポンプの真空をつくる最大の能力である真空ポンプの吸入口を締め切ったとき(排気流量が0となったとき)に到達できる圧力のことである。 Further, the claw pump has a compression step, and the exhaust efficiency is improved by compressing the suction gas (air). During the reaching operation of such a rotary pump, since there is no intake air amount, in principle, there is no pneumatic transport and compression of the pump, and work as a pump is zero. However, in reality, intake air exists due to leakage from a small gap even during ultimate operation, and the space (sealed space) immediately before the exhaust opening formed by the rotor and cylinder is externally (largely exhausted from the inside of the pump) through the exhaust port. When communicating with a space having air above the atmospheric pressure), the exhaust air above the atmospheric pressure flows back into the pump because the space just before the exhaust opening is negative. The backflowed air is recompressed and discharged to the outside again. Here, useless processes occur, and the power load and the pump internal temperature rise. The ultimate operation is the operation at the ultimate pressure, and the ultimate pressure is when the suction port of the vacuum pump, which is the maximum capacity for creating the vacuum of the pump, is closed (the exhaust flow rate becomes zero). Is the pressure that can be reached.
すなわち、この到達運転時などのポンプ内部へ逆流する排気空気によれば、動力負荷が上昇して運転効率が悪化する。また、その逆流する排気空気によれば、ポンプ内部温度が上昇することで、熱膨張によるロータ接触、オイルシールやベアリングなど重要部品の劣化が生じやすくなり、ポンプ装置の信頼性が低下する。これに対しては、逆流空気量を抑制するように、単純に排気開放直前の容積を減少させると、排気流量の多い場合の大気開放側(吸入される空気の圧力が大気圧に近い状態での運転がされる場合)が過圧縮状態となる。また、ポンプ内部容積の減少による流量の減少が発生するという問題が生じる。なお、排気開放直前の容積が存在する限り、逆流空気は必ず発生することになり、以上の問題を合理的に緩和することが課題になる。この課題に対して、従来は、運転条件に所要の制約をかけることによって対応しており、運転効率をより向上させることができなかった。 That is, according to the exhaust air that flows back into the pump at the time of this reaching operation, the power load increases and the operation efficiency deteriorates. Further, the exhaust air flowing backward increases the internal temperature of the pump, so that deterioration of important parts such as rotor contact, oil seals and bearings due to thermal expansion tends to occur, and the reliability of the pump device is lowered. On the other hand, if the volume immediately before the exhaust opening is simply reduced so as to suppress the amount of backflow air, the air opening side when the exhaust flow rate is high (in the state where the pressure of the sucked air is close to the atmospheric pressure) Is overcompressed). Further, there arises a problem that the flow rate is reduced due to the reduction of the pump internal volume. As long as there is a volume immediately before the exhaust is released, backflow air is always generated, and it becomes a problem to rationally mitigate the above problems. Conventionally, this problem has been dealt with by restricting the operating conditions, and the operating efficiency has not been improved.
なお、先に本出願人は、ベーンを持つロータリー式の真空ポンプ(ベーンポンプ)については、次の構成を提案してある。真空ポンプには、気体の排気孔が設けられていて、その排気孔には第1逆止弁が備えられている。加えて、この真空ポンプの内の外気圧以上に圧縮された気体を外気中に逃がして、真空ポンプの動力ロスを少なく抑えるための圧力逃がし孔が設けられていて、その圧力逃がし孔には、第2逆止弁が備えられている。この排気孔と圧力逃がし孔とは、真空ポンプの気体の排気口を構成している(特許文献3参照)。
これによれば、シリンダを形成する壁部のうちの周壁部に逃がし孔が設けられており、圧縮されるポンプ内部が過圧縮になって温度が上昇することを抑制することができる。
The present applicant has previously proposed the following configuration for a rotary vacuum pump (vane pump) having a vane. The vacuum pump is provided with a gas exhaust hole, and the exhaust hole is provided with a first check valve. In addition, a pressure relief hole is provided to release the gas compressed above the atmospheric pressure in the vacuum pump into the outside air, and to reduce the power loss of the vacuum pump, and the pressure relief hole includes A second check valve is provided. The exhaust hole and the pressure relief hole constitute a gas exhaust port of the vacuum pump (see Patent Document 3).
According to this, the escape hole is provided in the peripheral wall part of the wall part which forms a cylinder, and it can suppress that the inside of the pump to be compressed becomes overcompressed and the temperature rises.
二軸回転ポンプに関して解決しようとする問題点は、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響するため、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが難しくなり、ポンプ性能をより向上させることができない点にある。
そこで本発明の目的は、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響することを避け、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることができることで、ポンプ性能をより向上させることができる二軸回転ポンプを提供することにある。
The problem to be solved with regard to the biaxial rotary pump is that when multiple rotors are provided in the axial direction of the rotary shaft, the thermal expansion of the multiple rotors is affected so that the side clearance is made smaller. It is difficult to reduce the occurrence of gas leakage, and the pump performance cannot be further improved.
Therefore, an object of the present invention is to provide a plurality of rotors in the axial direction of the rotating shaft, avoid the influence of the thermal expansion of the plurality of rotors being added together, reduce the side clearance, and prevent gas leakage. An object of the present invention is to provide a biaxial rotary pump capable of further improving pump performance by reducing generation.
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、二つのロータ同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、前記二つのロータがシリンダの内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、前記ロータを備える二つの回転軸が軸受によって支持されて設けられ、気体を前記シリンダ内へ吸気して圧縮された気体を前記シリンダから排気する二軸回転ポンプにおいて、前記回転軸それぞれの両端に、前記シリンダと前記二つのロータによって構成される単位ポンプ構成が設けられ、該単位ポンプ構成のどちらも、前記二つのロータが、該二つのロータにおける前記回転軸の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成の間に配された軸受によって前記回転軸を介して片持ち状態に支持されている。
The present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
According to one mode of the biaxial rotary pump according to the present invention, the two rotors are rotated in a non-contact manner while maintaining a minute clearance, and the two rotors also maintain a minute clearance on the inner surface of the cylinder. In a biaxial rotary pump that is provided with two rotary shafts provided with the rotor supported by bearings so as to be rotated in a non-contact manner, and sucks gas into the cylinder and exhausts compressed gas from the cylinder A unit pump configuration constituted by the cylinder and the two rotors is provided at both ends of each of the rotary shafts, and in both of the unit pump configurations, the two rotors are connected to the rotary shafts of the two rotors. It is supported in a cantilever state via the rotary shaft by a bearing which is arranged on one side in the axial direction and arranged between both unit pump structures.
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記回転軸の両端の前記単位ポンプ構成の少なくとも一方のシリンダであって、該シリンダの軸方向の両端を構成する端壁部のうち前記回転軸が挿通されない片持ち端面側の端壁部に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる逃がし孔が前記回転軸の軸方向に開口して設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逃がし孔が、前記片持ち端面側の端壁部に複数設けられていることを特徴とすることができる。
Further, according to one aspect of the biaxial rotary pump according to the present invention, at least one cylinder of the unit pump configuration at both ends of the rotary shaft, the end wall portion constituting both ends in the axial direction of the cylinder Of these, the end wall on the side of the cantilevered end face through which the rotating shaft is not inserted is provided with an escape hole that allows a part of the compressed gas to escape in the axial direction of the rotating shaft. can do.
Moreover, according to one form of the biaxial rotary pump which concerns on this invention, the said escape hole can be provided with two or more by the end wall part by the side of the said cantilever end surface.
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逃がし孔には、前記シリンダ内の圧力が、所定の圧力よりも高圧の場合には開き、所定の圧力よりも低圧の場合には閉じる逆止弁が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記逆止弁がリード弁であることを特徴とすることができる。
Further, according to one embodiment of the biaxial rotary pump according to the present invention, the relief hole opens when the pressure in the cylinder is higher than a predetermined pressure, and lower than the predetermined pressure. Can be characterized by a check valve that is closed.
Moreover, according to one form of the biaxial rotary pump which concerns on this invention, the said non-return valve can be a reed valve.
また、本発明に係る二軸回転ポンプの一形態によれば、前記ロータが鉤形の爪部を備えるクローポンプのロータであり、前記逃がし孔が設けられた前記シリンダの前記片持ち端面側の端壁部に該シリンダの圧縮された気体を排気する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。 Moreover, according to one form of the biaxial rotary pump which concerns on this invention, the said rotor is a rotor of the claw pump provided with a hook-shaped claw part, The said cantilever end surface side of the said cylinder provided with the said relief hole An exhaust port for exhausting the compressed gas of the cylinder may be provided in the end wall portion.
本発明に係る二軸回転ポンプによれば、回転軸の軸線方向に複数のロータを備える場合、その複数のロータの熱膨張が合算されるように影響することを避け、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることができることで、ポンプ性能をより向上させることができるという特別有利な効果を奏する。 According to the biaxial rotary pump according to the present invention, when a plurality of rotors are provided in the axial direction of the rotary shaft, the influence of the thermal expansion of the plurality of rotors is avoided and the side clearance is further reduced. Thus, since the occurrence of gas leakage can be further reduced, the pump performance can be further improved.
以下、本発明に係る二軸回転ポンプの形態例を、添付図面(図1〜5)に基づいて説明する。なお、図面に記載した符号については、同一名称の構成が複数ある場合について、その配されている位置を識別するために数字にA、B、C、Dを付して記載しているが、以下の文中では、総括的に同一名称の構成を説明する場合は、A、B、C、Dを付加しない数字のみの符号を記載している。例えば、回転軸を総括的に説明する場合は、「回転軸20」とし、二つの回転軸の配置について意識を喚起するような場合には、「二つの回転軸20A、20B」というように記載してある。
本形態例は、回転ポンプのうち、容積型ポンプであって、二軸回転ポンプに属するものとなっている。二軸回転ポンプとしては、例えば、ロータ非接触型のポンプであるクローポンプ、スクリューポンプやルーツポンプなどが挙げられる。このような回転ポンプは、例えば、電動モータによって駆動され、真空ポンプやブロアなどの空気圧装置として使用される。
Hereinafter, the form example of the biaxial rotary pump which concerns on this invention is demonstrated based on an accompanying drawing (FIGS. 1-5). In addition, about the code | symbol described in drawing, when there exist two or more structures of the same name, in order to identify the position where it has been arranged, A, B, C, and D are attached to the number, In the following text, when the configuration of the same name is generally described, only numerals with no A, B, C, and D added are described. For example, when describing the rotation axis as a whole, it is referred to as “
This embodiment is a positive displacement pump among the rotary pumps, and belongs to the biaxial rotary pump. Examples of the biaxial rotary pump include a claw pump that is a rotor non-contact type pump, a screw pump, and a roots pump. Such a rotary pump is driven by, for example, an electric motor and used as a pneumatic device such as a vacuum pump or a blower.
本形態例は、二つのロータ30(30Aと30B、30Cと30Dの各セット)同士が微小なクリアランスを保って非接触で回転されると共に、二つのロータ30、30がシリンダ50(50A、50B)の内面にも微小なクリアランスを保って非接触で回転されるように、そのロータ30、30を備える二つの回転軸20(20A、20B)が軸受40(40Aと40B、40Cと40Dの各セット)によって支持されて設けられ、気体をシリンダ50内へ吸気して圧縮された気体をシリンダ50から排気する二軸回転ポンプになっている。吸気口35A、35Bで吸気されて、排気口55A、55Bから排気される。
In this embodiment, the two rotors 30 (each set of 30A and 30B, 30C and 30D) are rotated in a non-contact manner while maintaining a minute clearance, and the two
この形態例の二軸回転ポンプは、クローポンプであり、ロータ30、30は、複数の鉤形の爪部を備えている(図4参照)。なお、クローポンプでは、気体を高圧に圧縮できるため、ポンプ内部の温度が上昇しやすい。
また、本形態例のクローポンプは、シリンダ50と二つのロータ30、30とによる単位ポンプ構成10(10A、10B)が、二つの回転軸20A、20Bの軸方向において複数段(二段)に設けられている多段の二軸回転ポンプになっている。
The biaxial rotary pump of this embodiment is a claw pump, and the
Further, in the claw pump of this embodiment, the unit pump configuration 10 (10A, 10B) including the
そして、本形態例では、回転軸20それぞれの両端に、シリンダ50と二つのロータ30、30によって構成される単位ポンプ構成10(10A、10B)が設けられ、その単位ポンプ構成10A、10Bのどちらも、二つのロータ30、30が、その二つのロータ30、30における回転軸20(20A、20B)の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成10A、10Bの間に配された軸受40(40Aと40B、40Cと40Dの各セット)によって回転軸20を介して片持ち状態に支持されている。なお、この軸受40としては、例えばアンギュラ複列玉軸受を用いることができる。
なお、二つの軸受40A、40Bと、二つの軸受40C、40Dとの間に歯車21、22を配することで、その歯車21、22については両端が支持される構成になっている。なお、二つの歯車21、22が噛合していることで、二つの回転軸20A、20Bが反対方向に同一速度で回転するように構成されている。
In this embodiment, the unit pump configuration 10 (10A, 10B) configured by the
In addition, by arranging the
これによれば、軸受40(40A、40B、40C、40D)を基準にして、回転軸20を介して、一方にロータ30A、30Bが配置され、他方にロータ30C、30Dが配置された形態となっている。このため、熱膨張が軸受40を基準にして回転軸の軸方向の両サイドに分かれて生じる形態となっている。従って、ロータ30とシリンダの軸方向の端壁部52とのクリアランスであるサイドクリアランスに関する熱膨張の影響は、一方のロータ30A、30B側と他方のロータ30C、30D側へ分散されることになる。このため、従来の軸方向に複数のロータを備える回転軸を、その複数のロータを二つの軸受で挟むように両端支持する構造とした多段ポンプの場合に比較して、サイドクリアランスに関する熱膨張の影響は小さくて済むことになる。従って、サイドクリアランスをより小さくして、気体漏れの発生をより小さくすることが可能となり、ポンプ性能を向上させることができる。
According to this, on the basis of the bearing 40 (40A, 40B, 40C, 40D), the
また、本形態例では、回転軸20の両端の単位ポンプ構成10A、10Bの両方のシリンダ50(50A、50B)であって、そのシリンダ50の両端部を構成する端壁部52(52A、52B、52C、52D)のうち回転軸20が挿通されない片持ち端面側の端壁部52(52A、52D)に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる逃がし孔70が回転軸20の軸方向に開口して設けられている。
In this embodiment, both cylinders 50 (50A, 50B) of the
さらに、本形態例では、その逃がし孔70が、片持ち端面側の端壁部52(52A、52D)に複数設けられている。また、その逃がし孔70が設けられた片持ち端面側の端壁部52に、シリンダ50(50A、50B)の圧縮された気体を排気する排気口55(55A、55B)が設けられている。
なお、逃がし孔70に係る形状、大きさ、数量、配置などの形態は、本形態例に限定されるものではない。例えば、多数の逃がし孔70のうち少なくとも一部(複数)が、シリンダ50(50A、50B)の内面に帯状に連続するように溝状に加工・形成された帯溝状凹部の内底面に開口されることで、その複数の逃がし孔70が、そのシリンダ50の内面の側では、その帯溝状凹部に連通して一体化され、一つの大きな孔として機能できるようにしてもよい。この場合でも、シリンダ50の外面(排気側の面)には、後述する逆止弁(リード弁71)を、各逃がし孔70に対応させて個々に設けてもよい。
Further, in this embodiment, a plurality of escape holes 70 are provided in the end wall portion 52 (52A, 52D) on the cantilever end surface side. Further, exhaust ports 55 (55A, 55B) for exhausting the compressed gas of the cylinders 50 (50A, 50B) are provided in the
In addition, forms, such as a shape, a magnitude | size, a quantity, arrangement | positioning, etc. which concern on the
この逃がし孔70によれば、クローロータを搭載する非接触型真空ポンプなどの回転ポンプにおいて、大気開放側の過圧縮を抑制できる。過圧縮が抑制できるため、排気開放直前の容積を減少させるように排気口(55A、55B)を小さくして圧縮比を上げることが可能となる。排気開放直前の容積を減少させることで、ポンプ内部へ逆流する排気のエア量を抑制できる。この逆流するエア量を抑制できることで、真空ポンプの到達運転時における動力負荷低減による省エネができ、到達運転時のポンプ内部温度の上昇を抑制することができることで熱膨張抑制及び重要部品の長寿命化が可能となる。
According to the
そして、端壁部52に設けられた逃がし孔70は、回転軸20の軸方向へ開口して形成されているため、その深さは端壁部52の厚みに相当する短いものであり、逃がし孔70としての応答性に優れた形態となっている。すなわち、過圧縮の気体を、タイムラグが短い状態で逐次に排気できる。しかも、この逃がし孔70は、端壁部52の面において最適位置に容易に配置でき、その機能を最適に発揮させるように設けることができる。
また、逃がし孔70が、端壁部52に複数設けられることで、気体圧縮の工程中において過圧縮の気体をバランスよく適時に排気でき、その機能性をより向上できる。
The
In addition, by providing a plurality of escape holes 70 in the
また、本形態例では、装置両端に配されたそれぞれの端壁部52A、52Dついては、回転軸20A、20Bが挿通されないため、その端壁部52A、52Dの面においては、逃がし孔70の配置に関する制約がほとんど無く、その逃がし孔70を適切且つ容易に設けることができ、ポンプ性能を向上できる。
すなわち、二つの回転軸20A、20B(シャフト)がサイドプレートを貫通している従来のような両端支持構造の場合、逃がし孔70を配置できてもシャフトが邪魔をして逆止弁71を最適位置に配置することが困難である。これに対して、サイドプレート11、13(端壁部52A、52D)にシャフトを貫通させない片持ち構造とした場合、そのような制約がなく好適に逆止弁71を配置・構成できる。
なお、図1に仮想線(二点鎖線)で示したように、一方の回転軸20Aについて動力の入力のために延長された入力軸部80を備える場合、その入力軸部80はサイドプレート11を貫通するが、他方の回転軸20Bについてはサイドプレート11を貫通しない。この場合でも、逃がし孔70の配置に関する制約が少なくなるメリットがある。
Further, in this embodiment, the
That is, in the case of a conventional both-end support structure in which the two
In addition, as shown with the virtual line (two-dot chain line) in FIG. 1, when the
この逃がし孔70には、シリンダ50A、50B内の圧力が、所定の圧力よりも高圧の場合には開き、所定の圧力よりも低圧の場合には閉じる逆止弁71が設けられている。この逆止弁71は、逃がし孔70から高真空となっているシリンダ内へ逆流する排気気体を抑制する逆流抑制機構として機能する。排気気体の高真空となっているシリンダ内への逆流を極力防止できるため、ポンプ効率を向上させることができる。
The
本形態例の逆止弁は、リード弁71によって構成されている。このリード弁71は、先端が半円形の短冊板状に形成され、後端側で片持ち状態に保持・固定され、先端側が自由端になっており、逃がし孔70を開閉できるようになっている。また、リード弁71は、ボルト穴72aに螺合する逆止弁固定ボルト72によって固定されている。このリード弁71は、逃がし孔70の排気側に固定された逆止弁であり、その排気側の圧力と、圧縮空間内の圧力との差圧が、リード弁のバネ力(弾性)を上回った場合に開となる。このリード弁71による逆止弁は、簡単な構造であり、コンパクト且つ安価に構成でき、容易に装着できると共に、メンテナンスも容易に行うことができる。また、逆止弁としては、本形態例のようなリード弁71に限らず、例えば、ゴムやシリコン等の弾性体を用いるもの、スプリング(バネ)を用いてその弾性で開閉するものを用いることができる。
The check valve of this embodiment is configured by a
また、11は一方のサイドプレートであり、12はポンプ本体、13は他方のサイドプレートである。これらの構成が回転軸20の軸方向に連結されて装置の外郭が設けられている。
また、15はオイルバス部であり、回転軸20Aに一体的に固定された歯車21と回転軸20Bに一体的に固定された従動歯車22とが内蔵されるオイル室を構成している。このオイルバス部15は、一方の軸受(40A、40B)のセットと、他方の軸受(40C、40D)のセットの間に設けられており、適切に潤滑がなされるように構成されている。なお、43はオイルシールである。
Further, 11 is one side plate, 12 is a pump body, and 13 is the other side plate. These components are connected in the axial direction of the
図1の形態例においては、動力装置について図示していないが、例えば電動モータからの動力が伝達されることで、本形態例の二軸回転ポンプが駆動されるように設けることができる。なお、駆動力の伝達手段としては、例えば歯車機構を用いることができる。また、駆動力の伝達手段としては、20Aを駆動側の回転軸として、20Bを従動側の回転軸とした場合、回転軸20Aに電動モータの駆動軸を直列的に配置して、カップリングによって連結する形態としてもよいなど、既知の技術を適宜選択的に用いることができる。
In the embodiment of FIG. 1, the power unit is not shown, but the biaxial rotary pump of this embodiment can be provided to be driven by transmitting power from an electric motor, for example. For example, a gear mechanism can be used as the driving force transmission means. As a driving force transmission means, when 20A is a driving side rotating shaft and 20B is a driven side rotating shaft, the driving shaft of the electric motor is arranged in series on the
また、本形態例について、片側の単位ポンプ構成(例えば、単位ポンプ構成10B)を、気体を最も高圧に圧縮する後段の単位ポンプ構成にすることができる。このように単位ポンプ構成10Bを後段にする場合、前段の単位ポンプ構成10Aの排気口55Aと後段の単位ポンプ構成10Bの吸気口35Bを接続するように、接続通気路を設ければよい。また、その場合、前段の単位ポンプ構成10Aのロータ30A、30Bは、容積の大きい気体が前段のシリンダ50Aに導入されるため、幅が広くてより質量の大きなものにすることができる。そして、後段の単位ポンプ構成10Bのロータ30C、30Dは、気体が圧縮されて後段のシリンダ50Bに導入される関係から、幅が狭くてより質量の小さなものにすることができる。
Moreover, about this embodiment, the unit pump configuration on one side (for example, the
以上に説明した本発明に係る両側片持ち構造の二軸回転ポンプによれば、ロータ30へのアクセスが容易で、クリアランス調整が必要なロータの組立て性、メンテナンス性に優れている。さらに、両側のシリンダ50及びロータ幅を変更するだけで、流量が異なるシリーズを容易に製作可能で、シリーズ展開の拡張性が高いという利点がある。また、装置の両端側でリード弁71を装着でき、両方の単位ポンプ構成10について、前述したように高いポンプ性能を実現しつつ、簡単且つ安価に製造できる。さらに、両側で基本的な構成が同じため、対称性があり、装置全体としてのバランスを取り易く、小型化に適し、より信頼性や経済性の高い構造をより適切に実現することができる。なお、両サイドのポンプ構成について、少なくとも一方を多段化して気体の圧縮比を高めるなど、本発明の本質を違えることなく種々の応用形態を構成することも可能である。
According to the above-described two-sided cantilevered biaxial rotary pump according to the present invention, access to the
次に、図4及び図5に基づいて、複数の逃がし孔70を設ける場合の形態例について詳細に説明する。なお、図4はクローポンプの構成を示すと共に排気状態の形態を示し、図5(a)は気体の圧縮工程の初期状態を示し、図5(b)は気体の圧縮工程の中途で排気口55がロータ30の側面によって余裕を持って塞がれた状態を示し、図5(c)は気体の圧縮工程が終わる直前の状態を示している。また、図5に記載した矢印は、ロータの回転方向を示している。
本形態例では、シリンダ50を構成するシリンダの壁部52、53であって気体の圧縮工程で圧縮空間51を構成する壁部の部位に、圧縮された気体の一部を逃がすことができる複数の逃がし孔70が設けられている。なお、本形態例の逃がし孔70は、端壁部52において回転軸20の軸方向に開口されて設けられている。
Next, based on FIG.4 and FIG.5, the example in the case of providing the some
In the present embodiment, a plurality of
そして、図5に示すように、シリンダ50の内部での圧縮工程を通じて、その圧縮工程の圧縮比の増大に応じて減少する圧縮空間51の容積に対し、複数の逃がし孔70の開いている総面積の割合が徐々に増大するように、その複数の逃がし孔70が配置されている。すなわち、気体の圧縮比と逃がし孔の開口しているシリンダに面する総面積との積が、圧縮工程の圧縮開始から圧縮終わりまでの間で徐々に大きくなり、圧縮終わりの際には最大になるように、複数の逃がし孔70が配置されている。
Then, as shown in FIG. 5, through the compression process inside the
このように複数の逃がし孔70を配置するには、排気口55から遠い範囲の逃がし孔70による開口された面積よりも、排気口55により近い範囲の逃がし孔70による開口された面積が大きくなるように設定すればよい。従って、複数の同じ大きさ(同径)の逃がし孔70を配置する場合には、前記端壁部52の排気口55に近い部位ほど、その逃がし孔70の数が多く設けられているとよい。すなわち、排気口55に近いところほど、逃がし孔70の密度が高くなるように設けられているとよい。さらに、前記端壁部52の排気口55に近い部位ほど、逃がし孔70のサイズを大きくすることで、上記の条件を満たすことも可能である。
In order to arrange the plurality of escape holes 70 in this way, the area opened by the escape holes 70 in the range closer to the
なお、本形態例では、シリンダ50にかかる複数の逃がし孔70の全数が、シリンダの自由端側の端壁部52に設けられている。しかしながら、上述したような条件を満たせば、これに限定されることはなく、複数の逃がし孔70の一部が、シリンダ50の両端部を構成する端壁部52の少なくとも一方に設けられている形態であってもよい。
さらに、シリンダ50の内部での圧縮工程を通じて、その圧縮工程の圧縮比の増大に応じて減少する圧縮空間51の容積に対し、複数の逃がし孔70の開いている総面積の割合が徐々に増大するという条件を満たせば、複数の逃がし孔70をシリンダの周壁部53に設けてもよい。
In this embodiment, the total number of the plurality of escape holes 70 applied to the
Furthermore, through the compression process inside the
また、逃がし孔70に取り付けられた逆止弁71は、排気口55の開口前にポンプ内部の圧力が正圧になった状態で開くように設けられている。なお、ここで「正圧」とは、逃がし孔70の排気側の圧力よりも、圧縮空間内の圧力が上回った状態の圧力のことを意味しており、大気圧より高い圧力に限定されない。そして、排気側の圧力と、圧縮空間内の圧力との差圧が、逆止弁(リード弁71)のバネ力(弾性)を上回った場合にそのリード弁71が開となる。真空ポンプにおいて、吸気された負圧空気は、クロー形状ロータにより圧縮され、正圧(逆止弁71が動作する圧力)で逆止弁71が開き、逃がし孔70からの排気が行われる。そのため、逃がし孔70は、ロータ形状により形成される回転軌道の圧縮工程内でポンプ内部が正圧になる位置に、配置する必要がある。なお、排気口に近い位置ほど圧縮工程が進んで内部が高圧状態にあるため、逆止弁71は動作し易く、且つ、圧縮工程時間が長い位置ほど逆止弁71の動作時間が長く、大気開放側での過圧縮抑制効果が大きい。また、本形態例では、逆止弁71がリード弁によって構成されており、その硬度・板厚を変えることで、動作圧力を変更・調整できる。
The
以上のように大気開放側の過圧縮を抑制するための逃がし孔70の配置条件を最適に設定することで、大気開放側の過圧縮抑制にかかる効果を最大限に発揮可能とすることができる。
さらに、この逃がし孔70については、孔数、孔径、及び孔の面取りなどの形状を、適宜選択的に最適化すればよい。
As described above, by optimally setting the arrangement conditions of the relief holes 70 for suppressing overcompression on the atmosphere opening side, it is possible to maximize the effect of suppressing overcompression on the atmosphere opening side. .
Further, for the
本形態例によれば、クローロータを搭載する非接触型真空ポンプなどの回転ポンプにおいて、逃がし孔70による過圧縮抑制機構を設けており、この逃がし孔70の効果について、その作用の連鎖に注目して、以下に詳細に説明する。
この過圧縮抑制機構(逃がし孔70)によれば、排気流量の多い大気開放側(吸入される空気の圧力が大気圧に近い状態での運転がされる場合)の過圧縮を抑制でき、高真空となっているシリンダ内へ逃がし孔70から逆流する排気気体の進入は、逃がし孔70を塞ぐ逆止弁71による逆流抑制機構で抑制することができる。
According to the present embodiment, a rotary pump such as a non-contact type vacuum pump equipped with a claw rotor is provided with a mechanism for suppressing overcompression by the
According to this overcompression suppressing mechanism (relief hole 70), it is possible to suppress overcompression on the atmosphere opening side where the exhaust gas flow rate is large (when operation is performed in a state where the pressure of the sucked air is close to atmospheric pressure). The entrance of exhaust gas that flows backward from the
これによれば、上記のように過圧縮が抑制できるため、排気開放直前の容積を減少させるように排気口を小さくして圧縮比を上げることが可能となる。排気開放直前の容積を減少させることで、ポンプ内部へ逆流する排気の気体量を抑制できる。この逆流する気体量を抑制できることで、真空ポンプの到達運転時における動力負荷及びポンプ内部の温度の上昇を抑制することができる。 According to this, since over-compression can be suppressed as described above, it is possible to increase the compression ratio by reducing the exhaust port so as to reduce the volume immediately before the exhaust is opened. By reducing the volume immediately before the exhaust is released, the amount of exhaust gas flowing back into the pump can be suppressed. By suppressing the amount of gas that flows backward, it is possible to suppress an increase in the power load and the temperature inside the pump during the reaching operation of the vacuum pump.
すなわち、本形態例によれば、排気開放直前の容積減少により、逆流気体量を抑制し、動力負荷及び温度上昇を抑制することを可能とし、さらに過圧縮抑制機構(逃がし孔70)で大気開放側の過圧縮を抑制し、且つ高真空となっているシリンダ内側は逆流抑制機構(逆止弁71)で逃がし孔70からの逆流気体を抑制することで、流量を減少すること無く、且つ単段ポンプで圧力フルレンジの使用が可能な高真空圧側の高効率ポンプ構造を実現でき、且つ、その効果を最大限に発揮可能な構造になっている。
That is, according to the present embodiment, the volume of the backflow gas can be suppressed by reducing the volume immediately before the exhaust is released, the power load and the temperature increase can be suppressed, and the overcompression suppressing mechanism (relief hole 70) can be opened to the atmosphere. The inside of the cylinder, which is over-compressed on the side and is in a high vacuum, is controlled by the backflow suppression mechanism (check valve 71) to suppress the backflow gas from the
なお、排気開放直前の容積を減少させるには、排気口を小さくし、且つできる限りポンプ内部空気が圧縮された状態の位置に排気口を設けるとよい。つまり、圧縮比を上げるように排気口を設ける。逆流する排気の気体量の抑制には、他に、多段構造によって前段ポンプの排気を後段ポンプで引くこと、排気口に逆止弁を付ける方法がある。 In order to reduce the volume immediately before the exhaust is released, it is preferable to make the exhaust port small and provide the exhaust port at a position where the air inside the pump is compressed as much as possible. That is, the exhaust port is provided so as to increase the compression ratio. In order to suppress the amount of the exhaust gas flowing backward, there are other methods in which the exhaust from the front-stage pump is pulled by the rear-stage pump by a multistage structure and a check valve is attached to the exhaust port.
さらに、以上の作用効果について逆の見地から説明すれば、排気開放直前の容積を減少させるために圧縮比を上げたことで、結果的に排気流量が多い大気開放側が過圧縮となることを抑制する過圧縮抑制機構としての逃がし孔70が設けられていることになる。また、高真空となっているシリンダ内側へ逃がし孔70から逆流する排気気体を抑制する逆流抑制機構としての逆止弁71が設けられていることになる。
Furthermore, to explain the above effects from the opposite viewpoint, by increasing the compression ratio in order to reduce the volume immediately before the exhaust is released, it is possible to suppress over-compression on the open side where the exhaust flow rate is high as a result. An
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。 As described above, the present invention has been described in various ways with preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and many modifications can be made without departing from the spirit of the invention. That is.
10 単位ポンプ構成
10A 単位ポンプ構成
10B 単位ポンプ構成
11 一方のサイドプレート
12 ポンプ本体
13 他方のサイドプレート
15 オイルバス部
20 回転軸
20A 回転軸
20B 回転軸
21 歯車
22 歯車
30 ロータ
30A ロータ
30B ロータ
30C ロータ
30D ロータ
35A 吸気口
35B 吸気口
40 軸受
40A 一方側の軸受
40B 一方側の軸受
40C 他方側の軸受
40D 他方側の軸受
43 オイルシール
50 シリンダ
50A シリンダ
50B シリンダ
51 圧縮空間
52 端壁部
52A 端壁部
52B 端壁部
52C 端壁部
52D 端壁部
53 周壁部
55 排気口
55A 排気口
55B 排気口
70 逃がし孔
71 逆止弁(リード弁)
72 逆止弁固定ボルト
72a ボルト穴
DESCRIPTION OF
72 Check
Claims (6)
前記回転軸それぞれの両端に、前記シリンダと前記二つのロータによって構成される単位ポンプ構成が設けられ、該単位ポンプ構成のどちらも、前記二つのロータが、該二つのロータにおける前記回転軸の軸方向の片側であって両方の単位ポンプ構成の間に配された軸受によって前記回転軸を介して片持ち状態に支持されていることを特徴とする二軸回転ポンプ。 Two rotors are provided with the rotor so that the two rotors are rotated without contact while maintaining a minute clearance, and the two rotors are rotated without contact with the inner surface of the cylinder while maintaining a minute clearance. In the biaxial rotary pump that is provided with a rotary shaft supported by a bearing, and that sucks gas into the cylinder and exhausts compressed gas from the cylinder,
A unit pump configuration constituted by the cylinder and the two rotors is provided at both ends of each of the rotation shafts, and in both of the unit pump configurations, the two rotors are the shafts of the rotation shafts in the two rotors. A biaxial rotary pump, characterized in that it is supported in a cantilevered manner via the rotary shaft by a bearing arranged on one side of the direction and between both unit pump configurations.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015118424A1 (en) | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and operation control method therefor |
GB2619815A (en) * | 2022-05-09 | 2023-12-20 | City Univ Of London | Improvements relating to rotating screw machines |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59218392A (en) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Ebara Corp | Screw compressor |
JPH11505911A (en) * | 1995-05-25 | 1999-05-25 | キルステン,ギンター | Worm driven compressor |
JP3112490B2 (en) * | 1991-04-08 | 2000-11-27 | アネルバ株式会社 | Mechanical vacuum pump |
JP2011064078A (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Orion Machinery Co Ltd | Claw pump and method of manufacturing the same |
JP2011226368A (en) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Ebara Corp | Exhaust unit and dry vacuum pump device |
-
2013
- 2013-05-30 JP JP2013114154A patent/JP5663798B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59218392A (en) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Ebara Corp | Screw compressor |
JP3112490B2 (en) * | 1991-04-08 | 2000-11-27 | アネルバ株式会社 | Mechanical vacuum pump |
JPH11505911A (en) * | 1995-05-25 | 1999-05-25 | キルステン,ギンター | Worm driven compressor |
US6093008A (en) * | 1995-05-25 | 2000-07-25 | Kirsten; Guenter | Worm-drive compressor |
JP2011064078A (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Orion Machinery Co Ltd | Claw pump and method of manufacturing the same |
JP2011226368A (en) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Ebara Corp | Exhaust unit and dry vacuum pump device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015118424A1 (en) | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and operation control method therefor |
GB2619815A (en) * | 2022-05-09 | 2023-12-20 | City Univ Of London | Improvements relating to rotating screw machines |
Also Published As
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