JP2016121581A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化することのできる真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプは、モータ１１の駆動によって回転されるロータ７２と、ロータ７２を収容するシリンダ６１と、シリンダ６１が取り付けられるとともに、モータ１１が取り付けられるボディ１２とを備える。シリンダ６１は、ボディ１２に圧入されることでボディ１２に取り付けられ、シリンダ６１の一部がロータ７２の軸方向においてボディ１２から突出している。【選択図】図３

Description

本発明は、回転体の回転により空気を排出する真空ポンプに関する。

従来、ベーンポンプ等の真空ポンプとしては、モータに取り付けられるケーシング（ボディ）と、このケーシングのシリンダ室内にモータにより回転する回転体とを備える真空ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の真空ポンプは、モータにより回転する回転体をシリンダ室内で駆動することによって、真空ポンプに接続される装置内にある空気を排出して、その装置内を減圧することができる。

特許文献１に記載の真空ポンプでは、シリンダ室を形成するシリンダライナを金型に配置し、ケーシング本体を形成する溶湯を用いて鋳造し、シリンダライナを一体に鋳込むことでシリンダライナとケーシングとが組み付けられている。

特開２０１２−１６７５９０号公報

上記のような真空ポンプにおいては、軽量化が求められている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量化することのできる真空ポンプを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する真空ポンプは、モータの駆動によって回転される回転体と、前記回転体を収容するシリンダと、前記シリンダが取り付けられるとともに、前記モータが取り付けられるボディと、を備える真空ポンプにおいて、前記シリンダは、前記ボディに圧入されることによって前記ボディに取り付けられ、前記シリンダの一部が前記回転体の軸方向において前記ボディから突出していることをその要旨としている。

上記構成によれば、シリンダがボディに圧入された上で螺子によって、シリンダがボディに対して確実に取り付けられる。また、シリンダがボディに対して全て圧入されるのではなく、シリンダの一部が回転体の軸方向においてボディから突出している。このため、ボディがシリンダを全て覆う必要がなくなり、シリンダがボディから突出している分のボディの容量を減らすことができる。よって、ボディの容量を減らしたことで軽量化することができる。

上記真空ポンプについて、前記ボディは、前記モータの回転軸を支持する軸受部を備え、前記モータの筐体の開口部を閉蓋することが好ましい。
上記構成によれば、ボディがモータの筐体の開口部を閉じる蓋としても機能し、モータの筐体の開口部を閉じる蓋が別途不要となる。このため、ボディとモータの筐体の開口部の蓋とを別体とするよりも軽量化することができるようになる。

上記真空ポンプについて、前記シリンダは、前記圧入に加え、螺子によって前記ボディに取り付けられ、前記シリンダの外周部には、前記螺子によって前記シリンダの回転を規制する回転規制部を備えることが好ましい。

上記構成によれば、シリンダの外周部に回転規制部を備えた。このため、シリンダに周方向の回転力が発生しても、回転を防ぐことができ、ボディに対するシリンダの位置ずれを防ぐことができる。

上記真空ポンプについて、前記シリンダは、円筒状であって、前記シリンダの一端開口部を閉塞しつつ、前記シリンダとともに前記螺子によって締結されるポンプカバーを備え、前記ボディは、円筒状の円筒部と、当該円筒部の一端を閉塞する底部とを備え、前記シリンダの他端開口部は、前記ボディの底部によって閉塞されることが好ましい。

上記構成によれば、円筒状のシリンダの一端開口部がポンプカバーに閉塞されるとともに、シリンダの他端開口部がボディの底部に閉塞される。このため、シリンダとポンプカバーとボディとのよって閉空間とできるので、ポンプ室として機能させることができる。

上記真空ポンプについて、前記シリンダの軸方向において、前記ボディの底部と前記回転体との間に設置され、前記回転体が摺動可能な第１プレートと、前記シリンダの軸方向において、前記回転体と前記ポンプカバーとの間に設置され、前記回転体が摺動可能な第２プレートと、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、回転体の軸方向の両側に第１プレートと第２プレートとを設置した。このため、回転体は第１プレートと第２プレートとによって円滑に摺動することができ、摩耗を抑制することができるようになる。

上記真空ポンプについて、前記ボディに取り付けられ、前記シリンダを覆う外カバーを備えることが好ましい。
上記構成によれば、シリンダを覆う外カバーをボディに取り付けたので、回転体が収容されたシリンダに水が浸入することを抑制することができる。また、回転体が収容されるシリンダがカバーに覆われることで、回転体によって空気が排出されるときに発生する音が外部に伝わる量を抑制することができる。

本発明によれば、軽量化することができる。

真空ポンプの一実施形態についてその全体を示す斜視図。 同実施形態の真空ポンプについて概略構成を示す分解斜視図。 同実施形態の真空ポンプについてその内部構造を示す断面図。 同実施形態の真空ポンプについてその内部構造を示す外カバーを省略した上面図。

以下、図１〜図４を参照して、真空ポンプの一実施形態を説明する。
まず図１及び図２を参照して、真空ポンプの全体構成について詳述する。
図１に示すように、真空ポンプは、モータ１１と、モータ１１の開口部を閉蓋するボディ１２と、ボディ１２に組み付けられる外カバー１３とを備える。この真空ポンプは、ポンプ室に潤滑油を使用しないことで、内部に取り込んだ空気と油とを接触させないドライポンプである。

ボディ１２は、アルミニウム等の金属から形成された部品であり、モータ１１の出力軸側に設けられる。即ち、ボディ１２は、モータ１１のケースを閉蓋する蓋としても機能する。ボディ１２には、ボディ１２内に空気を取り込むボディ入口と、ボディ１２から空気を排出するボディ出口２１とが設けられている。ボディ入口には、減圧対象となるタンク等に接続される接続管１４が挿入されている。

外カバー１３は、樹脂製であって、円筒状の円筒部８１と、円筒部８１の一方の端部を閉塞する天井部８０とを備えている。外カバー１３は、ボディ１２に取り付けられ、シリンダ６１を覆う。円筒部８１の外周の４箇所には、ボルト１６ａ〜１６ｄを貫通させるためのボルト貫通部５０が設けられている。ボルト１６ａ〜１６ｄは、例えば六角穴付ボルトである。外カバー１３は、その開口端を、ボディ１２の一面である上面２４に当接させた状態でボディ１２に対して組み付けられる。ボルト１６ａ〜１６ｄがボルト貫通部５０に貫通されるとともに、ボディ１２に形成された螺子孔１２ａ〜１２ｄに螺着されることにより、外カバー１３がボディ１２に固定される。

ボディ１２は、円筒状の外壁部１２ｆと底部１２ｅとを備える。外壁部１２ｆには、真空ポンプを外部装置等に取り付けるための取付部１２ｇが備えられている。なお、外壁部１２ｆがボディ１２の円筒部に相当する。ボディ１２の外壁部１２ｆのさらに内側には、ポンプとして機能するポンプ部６０を収容する円筒状の収容壁２５が設けられている。収容壁２５の内側は、ポンプ室２７に相当する。収容壁２５の先端面は、上面２４の先端面と同一面上に形成されている。ポンプ部６０の高さは、ポンプ室２７の高さよりも高くなっている。このため、ポンプ部６０の一部は、収容壁２５の先端よりも突出する状態でポンプ室２７に収容されている。

図２を参照して、真空ポンプを構成する各部品について詳述する。図２では、外カバー１３を除く部品について、モータ１１の出力軸１５の延出方向に並べた状態を示している。

ボディ１２の底部１２ｅの中央には、モータ１１の出力軸１５が貫通する貫通孔２８が形成されている。この貫通孔２８は、ポンプ室２７の底部２６における中心からずれた位置に形成されている。

収容壁２５には、ポンプ室２７に空気を取り込むためのポンプ室入口３０と、ポンプ室２７から空気を排出するためのポンプ室出口３１とが貫通形成されている。ポンプ室入口３０は、ボディ入口２０に連通されている。

ポンプ室出口３１は、収容壁２５の外側に設けられた排気溝４０に連通している。排気溝４０は、収容壁２５の外周面に沿って円環状に形成されている。排気溝４０には、排気溝４０を区画する第１区画壁４１、第２区画壁４２、第３区画壁４３が設けられている。排気溝４０は、これら第１区画壁４１〜第３区画壁４３により、ポンプ室入口３０側から順に、第１排気溝４５、第２排気溝４６、第３排気溝４７に区画されている。第１区画壁４１〜第３区画壁４３の高さは、収容壁２５の高さよりも低くなっている。なお、ポンプ室出口３１から排出された空気は、ボディ１２と外カバー１３とによって形成される空間を通過して、ボディ出口２１から外部に排出される。

収容壁２５の開口端側には、ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃを取り付けるためのボルト取付部３３が３個形成されている。ボルト取付部３３は、収容壁２５の周方向において第１区画壁４１〜第３区画壁４３と同じ位置に形成されている。収容壁２５の外周面には、段差部４８が設けられている。ボルト取付部３３は、この段差部４８に連続する状態で設けられている。

ボディ１２の第３排気溝４７内であって第１区画壁４１の近傍には、ボディ出口２１と連通路１７を介して連通する排気出口４９（図４参照）が設けられている。
ポンプ室２７に収容されるポンプ部６０は、回転体であるロータ７２と、ロータを収容するシリンダ６１とを備える。シリンダ６１は、鉄等の金属製であり、円筒状に形成されている。シリンダ６１には、ポンプ室２７のポンプ室入口３０とポンプ室出口３１とに対応する位置に、入口側連通孔６２と、出口側連通孔６４とが形成されている。ポンプ室入口３０と入口側連通孔６２とは同心軸上に位置している。また、ポンプ室出口３１と出口側連通孔６４とは同心軸上に位置している。

シリンダ６１の外周上端部には、シリンダ６１の回転を規制する回転規制部としてのボルト嵌挿溝６５が３個設けられている。ボルト嵌挿溝６５は、ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃが嵌挿されることで、シリンダ６１の回転が規制される。

図３に示すように、シリンダ６１は、ボディ１２に圧入されるとともに、ボディ１２に螺子止めされることでボディ１２に取り付けられる。すなわち、シリンダ６１は、ボディ１２の収容壁２５の内側に圧入される。また、シリンダ６１の一部は、ロータ７２の軸方向においてボディ１２の収容壁２５から突出している。シリンダ６１の高さＨ１に比べて収容壁２５の高さＨ２が低いので、高さの差（Ｈ１−Ｈ２）だけ突出している。シリンダ６１の外カバー１３側の一端開口部は、ポンプカバー７７によって閉塞されている。シリンダ６１のボディ１２側の他端開口部は、ボディ１２の底部２６によって閉塞されている。

また、ボディ１２の底部１２ｅには、モータ１１の筐体１１ａの開口部が取り付けられる。すなわち、ボディ１２がモータ１１の筐体１１ａの開口部を閉蓋する。ボディ１２の貫通孔２８の周囲には、円環状のベアリング保持部２９が形成されている。このベアリング保持部２９には、モータ１１の出力軸１５を支持する軸受部としてのベアリング１８が設けられている。このため、ボディ１２がモータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋としても機能し、モータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋が別途不要となるので、ボディ１２と蓋とを別体とするよりも軽量化することができるようになる。

図２に示すように、シリンダ６１の内側には、ベーン７３を出没可能に収容したロータ７２が回動可能に収容される。ロータ７２は、鉄等の金属製であり、軸孔７４と、５つのベーン収容溝７５とが形成されている。軸孔７４には、モータ１１の出力軸１５の先端に圧入されて、出力軸１５の先端を軸孔７４の内周面に押し付ける圧入ピン７６が貫挿されている。ロータ７２の軸孔７４に出力軸１５を挿入した状態で、出力軸１５の先端に圧入ピン７６が圧入される（図３参照）。ベーン収容溝７５には、カーボン製の板状のベーン７３がそれぞれ収容される。

シリンダ６１のボディ１２側の開口は、ボディ側プレート７０によって閉塞される。ボディ側プレート７０は、ボディ１２の底部２６とロータ７２との間に設置され、ロータ７２が摺動可能である。なお、ボディ側プレート７０が第１プレートに相当する。シリンダ６１の外カバー１３側の開口は、カバー側プレート７１によって閉塞される。カバー側プレート７１は、ロータ７２とポンプカバー７７との間に設置され、ロータ７２が摺動可能である。なお、カバー側プレート７１が第２プレートに相当する。ボディ側プレート７０及びカバー側プレート７１は、ベーン７３に対する摩擦係数が小さいカーボン等の材料製であって、円板状に形成されている。ボディ側プレート７０は、モータ１１の出力軸１５を貫挿する孔７０ａを備えている。

シリンダ６１は、ボディ側プレート７０がポンプ室２７の底部２６に設置された後に、ボディ１２の収容壁２５に圧入される。なお、ボディ側プレート７０は、孔７０ａが偏心しているので、ポンプ室２７の底部２６に対して位置決めされる。

また、ポンプ部６０は、円板状に形成されたポンプカバー７７を備える。ポンプカバー７７は、金属製であって、ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃを貫挿するためのボルト貫挿孔７７ａが形成されている。ボディ１２の収容壁２５内にボディ側プレート７０が設置された後に、シリンダ６１が収容壁２５に圧入される。続いて、複数のベーン７３が取り付けられたロータ７２が挿入され、ロータ７２がモータ１１の出力軸１５に固定される。続いて、シリンダ６１の外カバー１３側の開口部にカバー側プレート７１が載置され、更にポンプカバー７７が載置される。この状態で、ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃをポンプカバー７７のボルト貫挿孔７７ａとボルト嵌挿溝６５とに貫挿させるとともに、ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃをボディ１２のボルト取付部３３に螺着することにより、これらの部材がボディ１２に組み付けられる。

次に図４を参照して、ポンプ部６０の動作について説明する。
図４に示すように、ポンプ室２７には、ポンプ室２７内に偏心させて取り付けられたロータ７２によって、略三日月状の空間７８が形成される。

モータ１１の駆動によりロータ７２が回転すると、ベーン７３が遠心力によりベーン収容溝７５に沿ってロータ７２の径方向外側へ突出し、その先端をシリンダ６１の内周面６１ａに当接させる。これにより、ポンプ室２７内の略三日月状の空間７８が、５枚のベーン７３と、ロータ７２の外周面と、シリンダ６１の内周面６１ａとによって囲まれる５つの圧縮室に区画される。

これらの圧縮室は、ロータ７２の回転に伴って同一方向に移動する。圧縮室が移動する際、圧縮室の容積は、ポンプ室入口３０近傍で大きくなり、ポンプ室出口３１で小さくなる。つまり、ポンプ室入口３０から圧縮室に吸入された空気は、ロータ７２の回転に伴って圧縮されて、ポンプ室出口３１から吐出される。ポンプ部６０では、ロータ７２及びベーン７３がシリンダ６１内を回転することにより空気を圧縮しているため、ポンプ室出口３１から圧縮空気が間欠的に吐出される。

次に図４を参照して、真空ポンプの作用について説明する。
図４に示すように、モータ１１の駆動によりロータ７２が回転すると、矢印Ｆ１に示すように、接続管１４を介して、ボディ入口２０、ポンプ室入口３０、及び入口側連通孔６２を通過してポンプ室２７内へ空気が取り込まれる。ベーン７３等によって区画される圧縮室に吸入された空気は、矢印Ｆ２に示すように、圧縮されて、矢印Ｆ３に示すように、ポンプ室出口３１から排気溝４０へ排出される。

排気溝４０の第１排気溝４５へ排出された空気は、矢印Ｆ４に示すように、第１排気溝４５から第２排気溝４６へ流入する。第１区画壁４１と外カバー１３とで形成される隔壁（図示略）によって、第１排気溝４５と第３排気溝４７とは、直接的に連通していない状態となっている。また、第２排気溝４６へ流入した空気は、矢印Ｆ５に示すように、第２排気溝４６から第３排気溝４７へ流入する。そして、第３排気溝４７に流入した空気は、矢印Ｆ６に示すように、排気出口４９から連通路１７に流入し、ボディ出口２１から排出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）シリンダ６１がボディ１２に圧入された上でボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって螺子止めされることで、シリンダ６１がボディ１２に対して確実に取り付けられる。また、シリンダ６１がボディ１２に対して全て圧入されるのではなく、シリンダ６１の一部がロータ７２の軸方向においてボディ１２から突出している。このため、ボディ１２がシリンダ６１を全て覆う必要がなくなり、シリンダ６１がボディ１２から突出している分のボディ１２の容量を減らすことができる。よって、ボディ１２の容量を減らしたことで軽量化することができる。

（２）ボディ１２がモータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋としても機能し、モータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋が別途不要となる。このため、ボディ１２とモータ１１の筐体１１ａの開口部の蓋とを別体とするよりも軽量化することができるようになる。

（３）シリンダ６１の外周部にボルト嵌挿溝６５を備えた。このため、シリンダ６１に周方向の回転力が発生しても、回転を防ぐことができ、ボディ１２に対するシリンダ６１の位置ずれを防ぐことができる。

（４）シリンダ６１の外カバー１３側の開口部がポンプカバー７７に閉塞されるとともに、シリンダ６１のボディ１２側の開口部がボディ１２の底部に閉塞される。このため、シリンダ６１とポンプカバー７７とボディ１２とのよって閉空間とできるので、ポンプ室として機能させることができる。

（５）ロータ７２の軸方向の両側にボディ側プレート７０とカバー側プレート７１とを設置した。このため、ロータ７２はボディ側プレート７０とカバー側プレート７１とによって円滑に摺動することができ、摩耗を抑制することができるようになる。

（６）シリンダ６１を覆う外カバー１３をボディ１２に取り付けたので、ロータ７２が収容されたシリンダ６１に水が浸入することを抑制することができる。また、ロータ７２が収容されるシリンダ６１が外カバー１３に覆われることで、ロータ７２によって空気が排出されるときに発生する音が外部に伝わる量を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもができる。
・上記実施形態では、樹脂製の外カバー１３を採用したが、樹脂以外の、例えば金属製の外カバー１３を採用してもよい。なお、金属製の外カバー１３の場合、外カバー１３の天井部８０とポンプ部６０との間に、振動を吸収する吸収材等が設けられることが好ましい。

・上記実施形態では、排気溝４０を設けたが、ポンプ室出口３１からボディ出口２１に直接連通してもよい。また、このような場合には、外カバー１３を省略してもよい。
・上記実施形態では、ボディ側プレート７０及びカバー側プレート７１を設けたが、ロータ７２が摺動して回転することができるならば、ボディ側プレート７０及びカバー側プレート７１を省略してもよい。

・上記実施形態では、外壁部１２ｆのさらに内側に収容壁２５を設けたが、外壁部１２ｆと収容壁２５とを一体としてもよい。この場合、排気溝４０が省略される。
・上記実施形態では、シリンダ６１にボルト嵌挿溝６５を設けたが、シリンダ６１が回転しなければ、ボルト嵌挿溝６５を省略してもよい。

・上記実施形態では、シリンダ６１を圧入とボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃによる螺子止めとによってボディ１２に固定したが、シリンダ６１を圧入のみによってボディに固定してもよい。

・上記実施形態では、ボディ１２がモータ１１の筐体１１ａの開口部を閉蓋したが、ボディ１２とは別体でモータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋を備えてもよい。また、この場合は、モータ１１の筐体１１ａの開口部を閉じる蓋に軸受部を備えることが好ましい。

・上記実施形態の真空ポンプは、ドライポンプであり、多用な装置の真空源として用いることができる。例えば、車両のブレーキシステムの倍力装置に用いられる真空源、包装機械の真空源、印刷機、製本機、又はラベル貼りの真空源、ロボットの真空源等に用いることもできる。

１１…モータ、１１ａ…筐体、１２…ボディ、１２ａ〜１２ｄ…螺子孔、１２ｅ…底部、１２ｆ…外壁部、１３…外カバー、１４…接続管、１５…出力軸、１６ａ，１６ｂ，１６ｄ…ボルト、１７…連通路、１８…ベアリング、２０…ボディ入口、２１…ボディ出口、２４…上面、２５…周壁部、２６…底部、２７…ポンプ室、２８…貫通孔、２９…ベアリング収容部、３０…ポンプ室入口、３１…ポンプ室出口、３３…ボルト取付部、３４ａ〜３４ｃ…ボルト、４０…排気溝、４１〜４３…第１区画壁〜第３区画壁、４５〜４７…第１排気溝〜第３排気溝、４８…段差部、４９…排気出口、５０…ボルト貫通部、６０…ポンプ部、６１…シリンダ、６２…入口側連通孔、６４…出口側連通孔、６５…ボルト嵌挿溝、７０…ボディ側プレート、７０ａ…孔、７１…カバー側プレート、７３…ベーン、７４…軸孔、７５…ベーン収容溝、７６…圧入ピン、７２…ロータ、７７…ポンプカバー、７７ａ…ボルト貫挿孔、７８…空間、８０…天井部、８１…円筒部、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５…矢印、Ｈ１，Ｈ２…高さ。

Claims (6)

1. モータの駆動によって回転される回転体と、
   前記回転体を収容するシリンダと、
   前記シリンダが取り付けられるとともに、前記モータが取り付けられるボディと、を備える真空ポンプにおいて、
   前記シリンダは、前記ボディに圧入されることによって前記ボディに取り付けられ、
   前記シリンダの一部が前記回転体の軸方向において前記ボディから突出している
   ことを特徴とする真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ボディは、前記モータの回転軸を支持する軸受部を備え、前記モータの筐体の開口部を閉蓋する
   ことを特徴とする真空ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記シリンダは、前記圧入に加え、螺子によって前記ボディに取り付けられ、
   前記シリンダの外周部には、前記螺子によって前記シリンダの回転を規制する回転規制部を備える
   ことを特徴とする真空ポンプ。
4. 請求項３に記載の真空ポンプにおいて、
   前記シリンダは、円筒状であって、
   前記シリンダの一端開口部を閉塞しつつ、前記シリンダとともに前記螺子によって締結されるポンプカバーを備え、
   前記ボディは、円筒状の円筒部と、当該円筒部の一端を閉塞する底部とを備え、
   前記シリンダの他端開口部は、前記ボディの底部によって閉塞される
   ことを特徴とする真空ポンプ。
5. 請求項４に記載の真空ポンプにおいて、
   前記シリンダの軸方向において、前記ボディの底部と前記回転体との間に設置され、前記回転体が摺動可能な第１プレートと、
   前記シリンダの軸方向において、前記回転体と前記ポンプカバーとの間に設置され、前記回転体が摺動可能な第２プレートと、を備える
   ことを特徴とする真空ポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記ボディに取り付けられ、前記シリンダを覆う外カバーを備える
   ことを特徴とする真空ポンプ。

Images