JP3270257B2 - ルーツ式真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動力消防ポンプ等の揚
水ポンプに自吸装置として用いられるルーツ式真空ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、動力消防ポンプ等の揚水ポンプの
自吸装置としてはベーン真空ポンプが広く用いられてい
る。ここで、従来のベーン真空ポンプは、処理する気体
又は液体と潤滑油とを混合させて潤滑を行う方式が一般
的であるため、揚水ポンプにこのようなベーン真空ポン
プを用いると、吸水時に一部の水がこのベーン真空ポン
プ内を通ったときにその水が潤滑油で汚染されてしまう
という欠点がある。

【０００３】そこで、潤滑油を必要としない無給油式ベ
ーン真空ポンプが種々提案されており、例えば、ベーン
やポンプ本体に耐摩耗性材料を使用したものや、炭素を
基材とする自己潤滑性材料を使用したものがある。

【０００４】一方、揚水ポンプの自吸装置としてはルー
ツ式真空ポンプを使用することもでき、このルーツ式真
空ポンプは、一対のロータを本体ケース内で非接触状態
で回転させる構造であり、ロータ同士及びロータと本体
ケースの内周面とが非接触であるために潤滑油が不要で
あり、揚水した水が潤滑油によって汚染されるというこ
とは起こらない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】無給油式ベーン真空ポ
ンプでは、材料の性質上及び強度上、水を直接ポンプの
本体ケース内を通すことができないため、揚水ポンプと
無給油式ベーン真空ポンプとの間に、気水分離器やフィ
ルタ等を設けなければならず、自吸装置が大掛かりな装
置となってしまう。

【０００６】一方、ルーツ式真空ポンプは、水等のよう
な非圧縮性液体が大量に本体ケース内に浸入すると、ポ
ンプを駆動させるための必要駆動力が極端に増加すると
いう欠点がある。また、ルーツ式真空ポンプは、ロータ
同士及びロータと本体ケースの内周面とが非接触状態で
あるため、一対のロータを設けただけのルーツ式真空ポ
ンプにより得られる真空度は低い。このため、高真空度
が要求される動力消防ポンプの自吸装置としてルーツ式
真空ポンプを使用する場合には、ロータを多段に設ける
ことにより真空度をアップさせる必要がある。しかし、
ロータを多段とすることによりルーツ式真空ポンプが大
型化し、この大型化したルーツ式真空ポンプを動力消防
ポンプに装着した場合には、動力消防ポンプの可般性や
取扱性が低下するという欠点がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
互いに平行な一対の回転軸を収納した本体ケース内を第
１ポンプ室と第２ポンプ室とに仕切る仕切壁を前記回転
軸の回転中心と直交する向きに設け、前記第１ポンプ室
内と前記第２ポンプ室内とのそれぞれに前記回転軸に固
定したロータを収納し、前記第１ポンプ室と前記第２ポ
ンプ室とを連通する連通路を形成し、揚水ポンプと前記
第１ポンプ室とを連通する吸入口を前記本体ケースに形
成すると共にこの吸入口から吸入された空気を外部へ排
出する吐出口を前記第２ポンプ室に連通させて前記本体
ケースに形成し、前記仕切壁に軸受の外輪を固定すると
共にこの軸受の内輪に前記回転軸を固定した。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のル
ーツ式真空ポンプにおいて、吸入口と揚水ポンプとを接
続する接続管又は本体ケースの前記吸入口に近接した位
置に冷却液供給部に接続される冷却液吸入口を形成し
た。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のルーツ式真空ポンプにおいて、連通路を仕切壁の内
部に形成した。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載のルーツ式真空ポンプにおいて、吐出
口を第２ポンプ室の底部に形成し、第１ポンプ室の底部
に逆止排水弁を設けた。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明では、ルーツ式真空ポンプ
を長時間連続して駆動すること等によって回転軸が熱膨
張した場合、回転軸は軸受により固定された略中央部を
中心として第１ポンプ室側と第２ポンプ室側とへ略半分
ずつ膨張するため、回転軸が特定方向へのみ熱膨張する
ということが防止され、回転軸が特定方向のみへ熱膨張
したためにこの回転軸に固定されたロータが本体ケース
の内周面に接触するということが防止される。

【００１２】請求項２記載の発明では、ルーツ式真空ポ
ンプの駆動時に冷却液吸入口から本体ケース内へ冷却液
が吸入され、この冷却液がロータ間の隙間やロータと本
体ケース内周面との間の隙間に入り込み、本体ケース内
の真空度がアップする。また、冷却液吸入口から吸入さ
れる冷却液による冷却により、ルーツ式真空ポンプを長
時間連続して駆動した場合でも温度上昇が抑えられる。

【００１３】請求項３記載の発明では、第１ポンプ室と
第２ポンプ室とを連通する連通路を本体ケースの外周側
に設ける必要がなくなり、ルーツ式真空ポンプにおける
回転軸の回転中心と直交する方向の寸法が小さくなる。

【００１４】請求項４記載の発明では、吸入口から本体
ケース内へ大量の水が浸入した場合、その水は吐出口又
は逆止排水弁から本体ケースの外部へ排出されるため、
ロータに大きな圧力が作用することが防止され、かつ、
この圧力の作用によりロータを駆動するための必要駆動
力が極端に上昇するということが防止される。また、吐
出口又は逆止排水弁が本体ケースの底部に形成されてい
るため、本体ケース内に浸入した水は本体ケース内に残
留することなく吐出口や逆止排水弁から排出される。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、図１は本発明に係るルーツ式真空ポンプの全
体構造を示す縦断側面図、図２は水平断面図、図３は縦
断正面図である。

【００１６】まず、正面側から見た形状が図３に示すよ
うに略楕円形に形成された本体ケース１が設けられてお
り、この本体ケース１内には、互いに平行な一対の回転
軸２，３が軸支されている。ここで、前記本体ケース１
は、第１筐体４の一端に形成された側板４ａと第２筐体
５の一端に形成された側板５ａとを対向させて複数個の
ボルト６で締付固定し、さらに、第１筐体４の他端側に
カバー４ｂをボルト７で締付固定すると共に第２筐体５
の他端側にカバー５ｂをボルト８で締付固定することに
より形成されている。そして、前記側板４ａ，５ａは、
前記本体ケース１内を前記第１筐体４内に形成された第
１ポンプ室９と前記第２筐体５内に形成された第２ポン
プ室１０とに仕切る仕切壁１１とされている。

【００１７】前記回転軸２，３の一端側はそれぞれ前記
カバー４ｂを貫通して外方へ突出しており、カバー４ｂ
を貫通した回転軸２，３の先端部には同じ歯数を有する
ギヤ１２，１３が固定され、これらのギヤ１２，１３は
互いに噛み合わされている。なお、前記第１筐体４に
は、前記ギヤ１２，１３を被うギヤカバー１４が前記カ
バー４ｂと共に前記ボルト７によって締付固定されてい
る。一方、前記回転軸２の他端は前記カバー５ｂを貫通
して外方へ突出しており、カバー５ｂを貫通した回転軸
２の先端部には、駆動部（図示せず）からの動力が伝達
されるプーリ１５が固定されている。

【００１８】前記第１ポンプ室９内には、前記回転軸２
に固定された三つ葉形状のロータ１６と前記回転軸３に
固定された三つ葉形状のロータ１７とが収納され、同様
に、前記第２ポンプ室１０内には、前記回転軸２に固定
された三つ葉形状のロータ１８と前記回転軸３に固定さ
れた三つ葉形状のロータ１９とが収納されている。な
お、前記ロータ１６〜１９の前記回転軸２，３への固定
は、それぞれ止めネジ２０により行われている。

【００１９】前記カバー４ｂにおける最上部には、動力
消防ポンプ等の揚水ポンプ（図示せず）と前記第１ポン
プ室９とを接続管（図示せず）を介して連通する吸入口
２１が形成されている。また、前記第１筐体４の底部に
は逆止排水弁２２が設けられており、この逆止排水弁２
２は、第１筐体４に形成された排水穴２２ａ、この排水
穴２２ａに接続された筒体２２ｂ、筒体２２ｂ内に上下
動自在に収納されたボール２２ｃ、ボール２２ｃが図１
に示すように下方へ移動したときに第１ポンプ室９内と
外部とを連通させる切欠き部２２ｄにより形成されてい
る。さらに、前記第１筐体４の最上部における前記吸入
口２１に近接した位置には、冷却液である冷却水を供給
する冷却液供給部（図示せず）に接続される冷却液吸入
口２３が形成されている。

【００２０】前記側板４ａと前記側板５ａとの間には前
記第１ポンプ室９と前記第２ポンプ室１０とを連通する
連通路２４が形成されており、この連通路２４と第１ポ
ンプ室９とを連通させる吐出口２５が側板４ａに形成さ
れ、連通路２４と第２ポンプ室１０とを連通させる吸入
口２６が前記側板５ａに形成されている。また、前記第
２筐体５の底部には、第１ポンプ室９から連通路２４を
経て第２ポンプ室１０内へ流入した空気や水を排出する
吐出口２７が形成されている。

【００２１】つぎに、前記側板４ａ，５ａにより軸受２
８，２９の外輪２８ａ，２９ａが挾持されており、軸受
２８の内輪２８ｂには前記回転軸２における長手方向の
略中央部が挿入され、軸受２９の内輪２９ｂには前記回
転軸３における長手方向の略中央部が挿入されている。
なお、これらの回転軸２，３は内輪２８ｂ，２９ｂに挿
入された後、その両側からナット３０を締付けることに
より内輪２８ｂ，２９ｂに対して固定されている。従っ
て、回転軸２，３はその長手方向に沿った略中央部が軸
受２８，２９により仕切壁１１に固定されたことにな
る。

【００２２】このような構成において、駆動部からの動
力がプーリ１５へ伝達されると、回転軸２と回転軸３と
は、図３及び図４において矢印で示すように、互いに逆
方向へ回転する。そして、回転軸２，３に固定されたロ
ータ１６〜１９も回転軸２，３と一体に回転し、互いに
噛み合った状態の１組のロータ１６，１７（又は、１
８，１９）が互いに逆方向へ回転することにより、揚水
ポンプ内の空気が接続管を通って吸入口２１から第１ポ
ンプ室９内へ吸入され、この空気はさらに、連通路２４
を経て第２ポンプ室１０内へ吸入され、吐出口２７から
外部へ排出される。

【００２３】また、吸入口２１からの空気の吸入が開始
されると同時に冷却液吸入口２３から冷却水が吸入さ
れ、この冷却水は回転するロータ１６，１７により飛散
され、回転軸２，３やロータ１６，１７の冷却を行うと
共に、ロータ１６，１７間の隙間やロータ１６，１７と
第１ポンプ室９の内周面との間の隙間に入り込む。そし
て、冷却水がロータ１６，１７間の隙間やロータ１６，
１７と第１ポンプ室９の内周面との間の隙間に入り込む
ことにより、それらの隙間からの真空漏れが防止され、
ロータ１６，１７の回転時における第１ポンプ室９内の
真空度がアップする。また、この冷却水による冷却によ
って第１ポンプ室９内の温度上昇が抑えられることによ
り、真空性能の低下が防止される。

【００２４】なお、第１ポンプ室９へ吸入された冷却水
は連通路２４を経て第２ポンプ室１０内へ吸入され、第
２ポンプ室１０内においても、回転軸２，３やロータ１
８，１９の冷却を行うと共に、ロータ１８，１９間の隙
間やロータ１８，１９と第２ポンプ室１０の内周面との
間の隙間に入り込む。そして、この第２ポンプ室１０内
においても真空度がアップすると共に温度上昇による真
空性能の低が防止される。

【００２５】つぎに、第１筐体４の底部に逆止排水弁２
２が設けられ、第２筐体５の底部に吐出口２７が形成さ
れているため、このルーツ式真空ポンプを駆動させてい
る最中に揚水ポンプから第１ポンプ室９内や第２ポンプ
室１０内へ大量の水が浸入した場合、その水は逆止排水
弁２２や吐出口２７から外部へ排出されることになり、
ロータ１６〜１９に大きな圧力が作用してロータ１６〜
１９を駆動するための必要駆動力が極端に上昇するとい
うことを防止することができ、ルーツ式真空ポンプを常
に安定した状態で駆動することができる。また、第１ポ
ンプ室９内や第２ポンプ室１０内へ浸入した水は第１・
第２筐体４，５の底部に設けられている逆止排水弁２２
や吐出口２７から自然に排出されるため、ルーツ式真空
ポンプの駆動を停止した後に第１・第２ポンプ室９，１
０内に水が残留するということが防止され、寒冷地にお
いては残留した水が凍結するということが防止される。
なお、第１ポンプ室９内へ大量の水が吸入されない状態
でルーツ式真空ポンプが駆動されている場合には、第１
ポンプ室９内が負圧状態となっているためにボール２２
ｃが吸い上げられ、排水穴２２ａを閉止している。

【００２６】また、第１ポンプ室９と第２ポンプ室１０
とを連通させる連通路２４を仕切壁１１の内部に形成し
ているため、第１ポンプ室９と第２ポンプ室１０とを連
通させるための連通路を本体ケース１の外周側に設ける
必要がなくなり、ルーツ式ポンプにおける回転軸２，３
の回転中心と直交する方向の寸法が小さくなる。

【００２７】つぎに、回転軸２，３はその長手方向に沿
った略中央部において軸受２８，２９により仕切壁１１
に固定されているため、ルーツ式真空ポンプを長時間連
続して駆動すること等によって回転軸２，３が熱膨張し
た場合、回転軸２，３は軸受２８，２９により固定され
た略中央部を中心として第１ポンプ室９側と第２ポンプ
室１０側とへ略半分ずつ膨張する。従って、回転軸２，
３が特定方向へのみ熱膨張するということが防止され、
回転軸２，３が特定方向のみへ熱膨張したためにこの回
転軸２，３に固定されたロータ１６〜１９の端面がカバ
ー４ｂ，５ｂに接触するということが防止される。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は上述のように、互
いに平行な一対の回転軸を収納した本体ケース内を第１
ポンプ室と第２ポンプ室とに仕切る仕切壁を前記回転軸
の回転中心と直交する向きに設け、前記第１ポンプ室内
と前記第２ポンプ室内とのそれぞれに前記回転軸に固定
したロータを収納し、前記第１ポンプ室と前記第２ポン
プ室とを連通する連通路を形成し、揚水ポンプと前記第
１ポンプ室とを連通する吸入口を前記本体ケースに形成
すると共にこの吸入口から吸入された空気を外部へ排出
する吐出口を前記第２ポンプ室に連通させて前記本体ケ
ースに形成し、前記仕切壁に軸受の外輪を固定すると共
にこの軸受の内輪に前記回転軸を固定したので、ルーツ
式真空ポンプを長時間連続して駆動すること等によって
回転軸が熱膨張した場合、回転軸は軸受により固定され
た略中央部を中心として第１ポンプ室側と第２ポンプ室
側とへ略半分ずつ膨張するため、回転軸が特定方向への
み熱膨張するということを防止することができ、回転軸
が特定方向のみへ熱膨張したためにこの回転軸に固定さ
れたロータが本体ケースの内周面に接触して破損すると
いうことを防止することができる等の効果を有する。

【００２９】請求項２記載の発明は上述のように、請求
項１記載の発明において、吸入口と揚水ポンプとを接続
する接続管又は本体ケースの前記吸入口に近接した位置
に冷却液供給部に接続される冷却液吸入口を形成したの
で、冷却液吸入口から本体ケース内へ吸入された冷却液
がロータ間の隙間やロータと本体ケース内周面との間の
隙間に入り込むことにより本体ケース内の真空度がアッ
プするために真空ポンプとしての性能をアップさせるこ
とができ、また、冷却液による冷却によって本体ケース
内の温度上昇を抑えることができ、本体ケース内の温度
が上昇することによる真空性能の低化を防止することが
できる等の効果を有する。

【００３０】請求項３記載の発明は上述のように、請求
項１又は２記載の発明において、連通路を仕切壁の内部
に形成したので、第１ポンプ室と第２ポンプ室とを連通
する連通路を本体ケースの外周側に設ける必要がなくな
り、回転軸の回転中心と直交する方向の寸法を小さくし
てルーツ式真空ポンプの小型化を図ることができる等の
効果を有する。

【００３１】請求項４記載の発明は上述のように、請求
項１ないし３のいずれか一記載の発明において、吐出口
を第２ポンプ室の底部に形成し、第１ポンプ室の底部に
逆止排水弁を設けたので、吸入口から本体ケース内へ大
量の水が浸入した場合、その水を吐出口又は逆止排水弁
から本体ケースの外部へ排出させることができ、従っ
て、本体ケース内に浸入した大量の水によってロータに
大きな圧力が作用することを防止することができ、か
つ、この圧力の作用によりロータを駆動するための必要
駆動力が極端に上昇するということを防止してルーツ式
真空ポンプを常に安定した状態で駆動させることがで
き、さらに、本体ケース内に浸入した水を本体ケース内
に残留させることなく吐出口や逆止排水弁から排出させ
ることができ、寒冷地においては本体ケース内に残留し
た水が凍結するということを防止することができる等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ルーツ式真空ポンプの全体構造を示す縦断側面
図である。

【図２】ルーツ式真空ポンプの全体構造を示す水平断面
図である。

【図３】ルーツ式真空ポンプを第１筐体側で断面にした
縦断正面図である。

【図４】ルーツ式真空ポンプを第２筐体側で断面にした
縦断正面図である。

【図５】第１筐体と第２筐体との接合部から分離した状
態の第１筐体を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 本体ケース ２，３ 回転軸 ９ 第１ポンプ室 １０ 第２ポンプ室 １１ 仕切壁 １６〜１９ ロータ ２１ 吸入口 ２２ 逆止排水弁 ２３ 冷却液吸入口 ２４ 連通路 ２７ 吐出口 ２８，２９ 軸受 ２８ａ，２９ａ 外輪 ２８ｂ，２９ｂ 内輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−7991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−37819（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/18 F04C 25/02 F04C 29/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な一対の回転軸を収納した本
   体ケース内を第１ポンプ室と第２ポンプ室とに仕切る仕
   切壁を前記回転軸の回転中心と直交する向きに設け、前
   記第１ポンプ室内と前記第２ポンプ室内とのそれぞれに
   前記回転軸に固定したロータを収納し、前記第１ポンプ
   室と前記第２ポンプ室とを連通する連通路を形成し、揚
   水ポンプと前記第１ポンプ室とを連通する吸入口を前記
   本体ケースに形成すると共にこの吸入口から吸入された
   空気を外部へ排出する吐出口を前記第２ポンプ室に連通
   させて前記本体ケースに形成し、前記仕切壁に軸受の外
   輪を固定すると共にこの軸受の内輪に前記回転軸を固定
   したことを特徴とするルーツ式真空ポンプ。
2. 【請求項２】 吸入口と揚水ポンプとを接続する接続管
   又は本体ケースの前記吸入口に近接した位置に冷却液供
   給部に接続される冷却液吸入口を形成したことを特徴と
   する請求項１記載のルーツ式真空ポンプ。
3. 【請求項３】 連通路を仕切壁の内部に形成したことを
   特徴とする請求項１又は２記載のルーツ式真空ポンプ。
4. 【請求項４】 吐出口を第２ポンプ室の底部に形成し、
   第１ポンプ室の底部に逆止排水弁を設けたことを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか一記載のルーツ式真空
   ポンプ。