JP5227056B2

JP5227056B2 - 多段ポンプ

Info

Publication number: JP5227056B2
Application number: JP2008076235A
Authority: JP
Inventors: 志郎谷川
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: CN101545487A; JP2009228597A

Description

本発明は、多段ポンプのハウジングや仕切壁をひとつの金型で同時成形できるようにして、製造工程を簡素化した多段ポンプに関する。

従来、真空ポンプなどの回転体を内蔵するハウジングでは、一般に鋳造や鍛造で製造している。そのため、多段ポンプの場合、断面形状は同じであるが、単に奥行き寸法が違うだけというのものでも、夫々別の型を用意して製造していた。

特許文献１（特開平５−１８３７９号公報）には、ロータ軸線に平行に２分割されたロータハウジングで構成され、軸部を鉄材とし、まゆ形ロータ部をアルミ合金鋳物等で鋳ぐるみした構造の材料を切削加工することによって、軸部とロータ部とを一体的に形成した多段ルーツ型真空ポンプが開示されている。

特開平５−１８３７９号公報

特許文献１に開示された多段真空ポンプを含めて、従来、多段ポンプのロータハウジングやロータ軸は通常鍛造又は鋳造で製造されている。従来の鋳造や鍛造による製造の場合、前述のように、断面形状が同じでも奥行き寸法が違うだけで別の型を用意して製造していた。そのため、製造工程が複雑になり、高コストとなっていた。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、多段ポンプにおいて、簡易にかつ低コストで製造できる多段ポンプを実現することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の多段ポンプは、
複数のロータ室を形成したハウジングの内部にロータを多段に固設したロータ軸を配置してなる多段ポンプにおいて、
外周面に長手軸方向に冷却フィンが形成され横断面が同一形状の中空な円筒体を長手軸方向と交差した切断面で切断して構成された複数のロータハウジングと、
該複数のロータハウジングの内部に配置され該ロータハウジング内の位置に多段にロータを固設された２本のロータ軸と
外郭体が前記円筒体を前記切断面で切断して構成され、各ロータハウジングの入口側及び出口側を遮蔽しロータ軸挿通孔及び前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口を連通する流体流路を形成した仕切壁と、を備えたものである。

本発明の多段ポンプは、引抜き成形や押出し成形、あるいは鍛造や鋳造により形成した横断面が同一形状の中空な円筒体から、複数のロータハウジング及び仕切壁の外郭体を同時に成形できるので、製造工程を短縮でき、従って、低コストとなる。
また、複数のロータハウジングを１種の横断面形状で統一しているので、多段部分に使用可能なだけでなく、切断寸法を変えるだけで奥行き寸法を自由に変えることができる。また、仕切壁も多段に亘って共通な構造にできるため、製造工程を短縮でき、低コストとなる。

また、ロータハウジングや仕切壁の外郭体に長手軸方向に冷却フィンが形成されているので、前述の作用効果を得ることができる。

また、本発明の多段ポンプにおいて、前記仕切壁を、外郭体と、該外郭体の両側に配置されロータハウジングを遮蔽してロータ室を形成すると共に、該外郭体の内部に流体流路を形成する２枚の遮蔽板とで構成し、両遮蔽板にロータ軸挿通孔を設けると共に、一方の遮蔽板に上流側ロータハウジングの吐出口に連通する開口を穿設すると共に、他方の遮蔽板に下流側ロータハウジングの吸入口に連通する開口を穿設するとよい。
かかる構成とすることにより、仕切壁の構成をコンパクト化でき、かつ仕切壁の製造が容易になる。

あるいは、仕切壁を１枚の板状体で構成し、該板状体に前記ロータ軸挿通孔と、前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口とを連通する流体流路と、を形成してもよい。このように、仕切壁を１枚の板状体で構成することにより、ロータハウジングを構成する円筒体への組み付けが容易になる。

あるいは、前記仕切壁を積層された複数の板状体で構成し、積層された該板状体に跨って前記ロータ軸挿通孔と、前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口とを連通する流体流路と、を形成するようにしてもよい。この場合、ロータ軸挿通孔と流体流路を形成するために、各板状体を個別に加工するため、ロータ軸挿通孔と流体流路を形成するための加工が容易になる。

本発明装置によれば、複数のロータ室を形成したハウジングの内部にロータを多段に固設したロータ軸を配置してなる多段ポンプにおいて、外周面に長手軸方向に冷却フィンが形成され横断面が同一形状の中空な円筒体を長手軸方向と交差した切断面で切断して構成された複数のロータハウジングと、該複数のロータハウジングの内部に配置され該ロータハウジング内の位置に多段にロータを固設された２本のロータ軸と、外郭体が前記円筒体を前記切断面で切断して構成され、各ロータハウジングの入口側及び出口側を遮蔽しロータ軸挿通孔及び前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口を連通する流体流路を形成した仕切壁と、を備えたことにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができ、低コストな多段ポンプを実現できる。

本発明は、横断面が共通な形状をもつ多段ポンプ、例えば、ルーツポンプ、トロコイドポンプ、クローポンプ、ツースポンプ、スクリューポンプ等に適用可能である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
本発明をまゆ型ロータを備えたルーツポンプに適用した第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、押出し加工により成形されたアルミ製の円筒体１から多段真空ポンプを製造する工程を示す斜視図、図２はその一部を抜き出した斜視図である。

図１及び図２において、円筒体１は、引抜き成形又は押出し成形用金型を用いて横断面が同一形状及び同一寸法に成形されたものである。この場合、円筒体１がアルミ製の場合は押出し加工で成形し、円筒体１が真鍮等の銅合金である場合は、引抜き加工により円筒体１を成形する。なお、円筒体１の外周面には、円筒体１の成形時に、同時に長手軸方向に冷却フィン２が形成される。

円筒体１を成形した後、円筒体１を長手軸方向と直交する面に沿って切断し、複数の円筒体１ａ、１ｂ及び１ｃに分割する。分割された円筒体のうち、円筒体１ａ及び１ｃにより２段のロータハウジング１０及び３０を構成し、円筒体１ｂによりロータハウジングを仕切る仕切壁２０の外郭体を構成する。この場合、各円筒体１ａ〜ｃの切断寸法は、第１段ロータハウジング１０、第２段ロータハウジング３０又は仕切壁２０の長手軸方向寸法に合わせて決定される。

これら円筒体１ａ〜ｃを一列に並べた状態で、２本のロータ軸３ａ及び３ｂを該円筒体１ａ〜ｃ内に平行に配置する。このとき、ロータ軸３ａ、３ｂにはまだロータを装着していない。なお、図１では、円筒体１ｃの内部に位置するロータ軸３ａ、３ｂの図示を省略している。

次に、ロータ軸３ａ、３ｂに、流路上流側から順に、ロータと遮蔽板を取り付ける。即ち、先ず、円筒体１ａ内に収納されるまゆ型をしたロータ４ａ及び４ｂをロータ軸３ａ及び３ｂに夫々装着する。この場合、ロータ４ａ、４ｂは夫々分割してロータ軸３ａ、３ｂに組み込んでもよい。
次に、円筒体１ｂの両側に、円筒体１ｂと共に２つのロータハウジング間を仕切って仕切壁２０を構成する遮蔽板５ａ及び５ｂをロータ軸３ａ、３ｂに挿入する。

図３は、図１中のＡ線に沿う正面図であり、図４は図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２〜図４において、遮蔽板５ａ又は５ｂは、円筒体１ｂの両側に設けられた段差部６にインロウ構造で嵌め込まれ、ボルト７で固定されている。遮蔽板５ａ又は５ｂには、ロータ軸３ａ、３ｂが貫通するロータ軸挿通孔８ａ及び８ｂが穿設されている。また、遮蔽板５ａには、円筒体１ａが形成する第１段ロータハウジング１０の吐出口ａに連通する凹部９が穿設されていると共に、遮蔽板５ｂには円筒体１ｃが形成する第２段ロータハウジング３０の吸入口に連通する凹部１１が穿設されている。

こうして、仕切壁２０は、円筒体１ｂで構成される外郭体と、円筒体１ｂの両側に配置される遮蔽板５ａ及び５ｂとで構成される。仕切壁２０には、円筒体１ａで形成される第１段ロータハウジング１０の吐出口ａと、円筒体１ｃで形成される第２段ロータハウジング３０の吸入口（図示略）とを連通する流体流路１２が形成される。遮蔽板５ａ及び５ｂが円筒体１ｂに装着された後、円筒体１ｃの内部で、ロータ軸３ａ及び３ｂに夫々図示しないまゆ型ロータを固設する。そして、図４に示すように、円筒体１ａ〜ｃに穿設したキー溝１３にキー１４を密嵌させて円筒体１ａ〜ｃを互いに結合する。

これによって、２段のロータ室を有する多段ポンプを組み立てることができ、第１段ロータハウジング１０で形成されるロータ室から吐出された流体を仕切壁２０の内部にもうけられた流路１２を介して、第２段ロータハウジング３０で形成されるロータ室の吸入口に供給することができる。

本実施形態によれば、このように２段ルーツポンプを組み立てる場合に、引抜き成形又は押出し成形により複数のロータハウジング１０、３０及び仕切壁２０の外郭体１ｂを一度に成形でき、軸方向の長さが異なる型により都度製造する必要がなくなる。また、これらの外周面に形成する冷却フィン２も同時に成形しているため、製造工程を格段に短縮でき、低コストとなる。

また、ロータハウジング１０、３０や仕切壁２０の長手軸方向に冷却フィン２を設けているので、該ロータハウジングや仕切壁の補強ができる。従って、ロータハウジング１０、３０及び仕切壁２０の外郭体１ｂの肉厚を薄くでき、これらの材料費を削減できる。また、ロータハウジング１０、３０の肉厚を薄くできるので、ロータハウジング１０、３０の内部で発生した熱をロータハウジング外に放出しやすくなり、冷却効果が向上する。

さらに、ロータハウジング１０、３０及び仕切壁２０の外郭体１ｂの長手軸方向に冷却フィン２が形成されるので、該ロータハウジングの一端に冷却手段を設ければ、一つの冷却手段によって、直列に配置されている多段ポンプのハウジングの冷却を効率的に行なうことができる。例えば、冷却手段として、冷却用ファンを設ける場合には、少ない個数のファンで効率的に冷却でき、冷却配管を設ける場合には、配管構造を簡素化できる。

また、ロータハウジング１０、３０や仕切壁２０の軸方向長さが、仕様によっては短くなる場合であっても、冷却フィン２によって強度を補強されるので、該ロータハウジングの切削加工時や組立時、さらにポンプ作動時における変形を防止できる。従って、ポンプとしてのシール性能を損なう恐れがなく、性能のばらつきの少ないポンプを製造することができる。

また、１種の引抜き成形又は押出し成形用金型で複数のロータハウジング１０、３０及び仕切壁２０の外郭体１ｂを成形するため、１種の部品形状を多段に亘って使用可能なだけでなく、多機種に亘って共通化できるようになるため、部品製作が容易になる。また、ロータハウジングの奥行き寸法は、切断寸法を変えるだけで自由に対応できる。従って、ロータ室の容積もロータハウジングの切断寸法を変えるだけで変更できる。
そして、仕切壁２０は、ひとつの多段ポンプで同一のものを使用できるので、簡易に低コストで多段ポンプを製造できる。

また、円筒体１ｂと遮蔽板５ａ、５ｂとで仕切壁２０を構成し、仕切壁２０を、外郭体となる円筒体１ｂの両側に遮蔽板５ａ及び５ｂをインロウ構造で貼り付け、遮蔽板５ａ及び５ｂに穿設したロータ軸挿通孔８ａ及び８ｂにロータ軸３ａ及び３ｂを通し、遮蔽板５ａに円筒体１ａで構成されるロータ室の吐出口ａに連通する凹部９を穿設し、遮蔽板５ｂに円筒体１ｃで構成されるロータ室の吸入口に連通する凹部１１を穿設することにより、仕切壁２０の内部に流体流路１２を形成しているので、仕切壁２０の製造時間を短縮でき、低コストで製造できる。
また、円筒体１ｂに遮蔽板５ａ及び５ｂをインロウ構造で固定しているので、流体流路１２の密閉性能を高めることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態は、中間板の別な構成を示す実施形態であり、その他の構成は前記第１実施形態と同一である。図５は、本実施形態の仕切壁の構成を示す斜視図である。図５において、仕切壁４０は、１枚の板状体で構成されている。仕切壁４０には、ロータ軸３ａ、３ｂが貫通する２個のロータ軸挿通孔４１ａ及び４１ｂが穿設されている。なお、図５では、前記板状体を囲む外郭体となる円筒体１ｂの図示を省略している。

また、ロータ軸挿通孔４１ａ、４１ｂの下方に、第１段ロータハウジング１０で構成されるロータ室の吐出口ａに連通する開口４２を穿設し、該ロータ軸挿通孔の上方に、第２段ロータハウジング３０で構成されるロータ室の吸入口に連通する開口４３を穿設すると共に、これら開口４２及び４３を連通させる流体流路４４を形成している。流体流路４４によって、上流側ロータハウジング１０で構成されるロータ室から吐出される流体ｆを下流側ロータハウジング３０で構成されるロータ室の吸入口に供給することができる。

本実施形態によれば、仕切壁４０を１枚の板状体で構成しているので、前記第１実施形態と同様に仕切壁の製造が容易になると共に、１枚の板で構成される該板状体の内部に流体流路４４を形成しているので、流体流路４４の気密性を高めることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態は、さらに別な中間板の構成を示すものである、図６は本実施形態に係る仕切壁の断面図である。図６において、本実施形態に係る仕切壁５０は、外郭体となる円筒体１ｂの内側に複数の板５１を積層してなるものである。各積層板５１には、夫々ロータ軸３ａ及び３ｂが通るロータ軸挿通孔５２を穿設すると共に、第１段ロータハウジング１０で構成される上流側ロータ室の吐出口ａと、第２段ロータハウジング３０で構成される下流側ロータ室の吸入口とに連通する流体流路５５を形成するための孔又は凹部が穿設されている。

例えば、円筒体１ａに面した板５１ａは、前記吐出口ａに連通した凹部５３が穿設され、円筒体１ｃに面した板５１ｂには、ロータハウジング３０で構成される下流側ロータ室の吸入口に連通した凹部５４が穿設されている。

本実施形態によれば、仕切壁５０を複数の積層板５１を積層して形成しているので、個々の板にロータ軸挿通孔５２を形成するための孔や流体流路５５を形成するための孔又は凹部を形成するための加工が容易になる。そのため、前記第１実施形態及び第２実施形態と同様に、仕切壁５０の製造が容易になる。

本発明によれば、多段ポンプを製造する場合に、ひとつの金型で複数のロータハウジングやロータハウジング間を仕切る仕切壁、さらにはこれらの外周面に形成される冷却フィンを同時に成形できるので、製造工程を短縮でき、低コストで多段ポンプを製造できる。

本発明の第１実施形態に係る多段真空ポンプの製造工程を示す斜視図である。図１中の一部を抜き出した斜視図である。図１中のＡ線に沿う正面図である。図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の第２実施形態に係る中間板の斜視図である。本発明の第３実施形態に係る中間板の断面図である。

１、１ａ、１ｃ円筒体
１ｂ円筒体（仕切壁外郭体）
２冷却フィン
３ａ、３ｂロータ軸
４ａ、４ｂロータ
５ａ、５ｂ遮蔽板
８ａ、８ｂ、４１ａ、４１ｂ、５２ロータ軸挿通孔
９、１１凹部
１０第１段ロータハウジング
２０、４０、５０仕切壁
３０第２段ロータハウジング
４２、４３開口
１２、４４、５５流体流路
５１、５１ａ、５１ｂ積層板
ａ吐出口
ｆ流体

Claims

複数のロータ室を形成したハウジングの内部にロータを多段に固設したロータ軸を配置してなる多段ポンプにおいて、
外周面に長手軸方向に冷却フィンが形成され横断面が同一形状の中空な円筒体を長手軸方向と交差した切断面で切断して構成された複数のロータハウジングと、
該複数のロータハウジングの内部に配置され該ロータハウジング内の位置に多段にロータを固設された２本のロータ軸と、
外郭体が前記円筒体を前記切断面で切断して構成され、各ロータハウジングの入口側及び出口側を遮蔽しロータ軸挿通孔及び前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口を連通する流体流路を形成した仕切壁と、を備えたことを特徴とする多段ポンプ。
前記仕切壁を、外郭体と、該外郭体の両側に配置されロータハウジングを遮蔽してロータ室を形成すると共に、該外郭体の内部に流体流路を形成する２枚の遮蔽板と、で構成し、両遮蔽板にロータ軸挿通孔を設けると共に、一方の遮蔽板に上流側ロータハウジングの吐出口に連通する開口を穿設し、他方の遮蔽板に下流側ロータハウジングの吸入口に連通する開口を穿設したことを特徴とする請求項１に記載の多段ポンプ。
前記仕切壁を１枚の板状体で構成し、該板状体に前記ロータ軸挿通孔と、前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口とを連通する流体流路と、を形成したことを特徴とする請求項１に記載の多段ポンプ。
前記仕切壁を積層された複数の板状体で構成し、積層された該板状体に跨って前記ロータ軸挿通孔と、前後のロータハウジングに形成された吐出口と吸入口とを連通する流体流路と、を形成したことを特徴とする請求項１に記載の多段ポンプ。