200938732 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於容積移送型之乾式幫浦。 本申晴案依據20 07年11月14日向日本申請之日本專利申 請案2007-296013號主張優先權’並將其内容援用於此。 【先前技術】 -為施行排氣，通常利用乾式幫浦。乾式幫浦包含有將轉 子收容於缸體内之幫浦室。藉由使轉子在缸體内旋轉，可 〇 壓縮排氣氣體使其移動，施行排氣至低氣壓（例如參照專 利文獻1)。尤其，在施行排氣至1〇-2〜1〇·!]^程度之情形， 通常利用自排氣氣體之吸入口至噴出口，串聯連接複數幫 浦室之多段式乾式幫浦（例如參照專利文獻2)。 運轉乾式幫浦時’排氣氣體會在幫浦室被壓縮而發熱， 使紅體及轉子之溫度上升。缸體之熱通過配置於缸體之周 圍之冷媒通路被排出。對此，轉子之熱經由轉子軸及軸承 傳達至缸體’進一步通過缸體之冷媒通路被排出。因此， ® 轉子之除熱比缸體困難。 因此’在專利文獻1，提出使冷媒流體流通於真空幫浦 之軸之技術。 [專利文獻1]日本特表2004-506140號公報 [專利文獻2]日本特開2003-166483號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，在專利文獻1所記載之技術中，為使冷卻媒流體 136130.doc 200938732 流通，需要幫浦或密封等，而有構造複雜化之問題。又， 由於需要一面使軸高速旋轉，一面在各種溫度或壓力下處 理冷媒，故不安定要素經常介入，冷卻性能偏差。 因此，本發明之一目的在於提供一種可利用簡單之構造 有效率地施行轉子除熱之乾式幫浦。 [解決問題之技術手段] ❹
(1) 本發明之乾式幫浦採用以下之構成：—種乾式幫 浦，其特徵在於包含：轉子，其係收容於缸體内；轉子 軸，其係作為前述轉子之旋轉軸；及導熱構件，其係配置 於前述轉子轴之内部，導熱能力高於前述轉子軸。 依據此構成，由於轉子之熱經由導熱構件傳達，故可有 效率地施行轉子之除熱。而且，可藉由將導熱構件配置於 轉子軸之内部，簡單地構成本發明之乾式幫浦。因此’本 發明之乾式幫浦可利用簡單之構造有效率地施行轉子之除 熱。 (2) 又，上述乾式幫浦也可構成如下：前述轉子軸含有 鐵合金；前述導熱構件含有鋁合金。 依據此構成，由於鋁合金之熱傳導率高於鐵合金之熱傳 導率，故可廉價地獲得導熱能力高於轉子軸之導熱構件^。 又，可簡單地將導熱構件配置於轉子軸之内部。 (3) 又，上述乾式幫浦也可構成如下：前述導熱構件 熱管。 ' 依據此構成，可獲得導熱能力高於轉子軸之導熱構件 又’可簡單地將導熱構件配置於轉子軸之内部。 136130.doc -6- 200938732 (4) 又，上述乾式幫浦也可構成如下：前述導熱構件直 接連結於前述轉子。 依據此構成，可提高轉子到導熱構件之熱傳達率，可有 效率地施行轉子之除熱。 (5) 又’上述乾式幫浦也可構成如下：前述導熱構件及 前述轉子係一體成形。 依據此構成，可進一步提高轉子到導熱構件之熱傳達
率，可有效率地施行轉子之除熱。又，可“製造㈣而 減低製造成本。 前述乾式幫浦進 前述導熱構件連 (6)又’上述乾式幫浦也可構成如下： 一步包含設於前述轉子軸端部之散熱板， 結於前述散熱板。 依據此構成，轉子之熱可由導熱構件傳達至散熱板而秘 放出，故可有效率地施行轉子之除熱。 々⑺又’上述乾式幫浦也可構成如下：進一步包含刮取 容積互異之複數前述轉子葙 轉子轴之軸方向。 心㈣#列配置㈣述 刮取谷積互異之複數轉子由於磨縮工作 生溫度分佈。在本發明中，由於 會產 敍鏃放„ 田％隹轉子軸之内部配置有導 ^ ., ^ 仃术自回，皿轉子之除熱。因此， 了減低複數轉子之溫度差。 【實施方式】 [發明之效果] 依據本發明 由於轉子m由導熱構件傳達，故可有 136I30.doc 200938732 效率地施行轉子之除熱。而且，只是將導熱構件配置於轉 子軸之内部，即可簡單地構成本發明之乾式幫浦。因此， 本發明之乾式幫浦可利用簡單之構造有效率地施行轉子之 除熱。 以下，利用圖式說明有關本發明之實施型態之乾 浦。 (乾式幫浦） 圖1及圖2係多段式乾式幫浦之說明圖。圖i係圖2之八,_八， 線之側面剖面圖。圖2係圖匕“線之正面剖面圖。如圖i 所不，在多段式乾式幫浦（以下’有時僅稱為「乾式幫 浦」。）1甲’厚度相異之複數轉子21、22、23、24、25分 別收容於缸體31、32、33、34'35。沿著轉子軸2()之抽方 向形成有複數幫浦室11、12、丨3、14、15。 Ο 如圖2所示，乾式幫浦丨係包含一對轉子21&、2ib、與一 對轉子軸20a、20b。一對轉子213、21b係被配置成一方之 轉子21a之凸部29p與另一方之轉子21b之凸部29q相嚙合。 轉子21a、21b可隨著轉子軸2〇a、2〇b之旋轉而使缸體 31a、31b之内部旋轉。使一對轉子轴2〇&、2〇b相互反向旋 轉時，配置在轉子21a、轉子211)之與凸部29p之間之氣體 一面沿著缸體31a、3 lb之内面移動，一面被壓縮。 如圖1所不，沿著轉子軸2〇之軸方向，配置有複數轉子 21〜25。各轉子21〜25卡合於形成在轉子軸2〇之外周面之溝 部26使其向周方向及軸方向之移動受到規制。各轉子 21〜25分別被收容於缸體31〜35而構成複數幫浦室u〜15。 136130.doc 200938732 各幫浦室11〜15由排氣氣體之吸入口 5 Τ如運接至哈ψ (未圖示），構成多段式乾式幫浦。 ❹ Ο 排氣氣體會在吸入口側（真空側、低壓段）之第#幫 室11至喷出口側(大氣側、高壓段)之第5段幫浦室15„缩 而使壓力上升，故可依序縮小排氣氣體之容量。幫浦室、、 排氣容量係與轉子之到取容積及旋轉數成正比。轉子= 取容積係與轉子之葉數（凸部之個數）及厚度成正比。因 此，由低壓段幫浦室U至高壓段幫浦室15，轉子之厚度 徐徐變薄。又，在圖1之乾式幫、索巾 乾式幫浦中第1段幫浦室11被配 置於後述之自由軸承（第2軸承）56侧，第5段幫浦Μ被配 置於固定軸承（第1轴承）54側。 各缸體31〜35形成於中心缸體3〇之内部。在中心缸體3〇 之軸方向兩端部’固著側缸體44、46。一對側缸體“I 分別固定有軸承54、56。固定於一方之側缸體44之第⑼ 承54係角軸承等之軸方向游隙較小之軸承，具有作為規制 轉子軸之軸方向之移動之固定軸承54之功能。固定於另一 側紅體46之第2軸承56係滾珠軸承等之軸方向游隙較 轴承具有作為容許轉子軸之軸方向之移動之自由軸 56之功此。固定軸承54旋轉自由地支持轉子軸π之長側 方向中央部附近。自由軸承56旋轉自由地支持轉子軸20之 長側方向端部附近。 以覆蓋自由抽承56之方式，在側缸體46安裝有罩48。在 罩48之内侧封入自由軸承％之潤滑油58。 —方面’在側缸體44固著馬達殼體42。在馬達殼體之 136130.doc 200938732 内側，配置DC無刷馬達等之馬達52 '達52係在一對棘 子轴20a、鳥（參照圖2)中，僅對圖1所示之—方之轉子轴 20a賦予旋轉驅動力。經由配置於馬達如固絲承^之 間之正時齒輪53，將旋轉驅動力傳達至另—方之轉子轴。 (第1實施型態） 圖3 A、B係第1實施型輯之敖彳暂 只犯生態之乾式幫浦之轉子軸之說明 圖。圖3 A係圖3B之B’-B，魂之你丨而a丨丨；κι 踝之侧面剖面圖。圖3日係圖3A之
❹ B-B線之正面剖面圖。如圖3A所示，在轉子軸2〇之内部， 配置有導熱能力高於轉子軸2〇之導熱構件71。導熱構件71 係以熱傳導率高於轉子軸2〇之主構成材料之材料所構成。 為了確保強度，轉子軸20係由S45C等之鐵合金所構成。 S45C之熱傳導率例如為5〇 w/(m,t)程度。對此，導熱構 件7 1係由AC4A等之鋁合金所構成。八〇4八之熱傳導率例如 為 138 W/(m*°C )程度。 導熱構件71係形成缸體狀，其直徑為轉子軸2〇之一半程 度。導熱構件71係沿著轉子軸2〇之中心軸配置。在本實施 型態中’導熱構件71之—方端部71s露出於轉子轴20之幫 浦室側之端面28s。藉此，可由導熱構件71散熱，提高冷 卻效率。導熱構件71之另一方端部7 1 r停留在轉子軸20之 内部。但’也可貫通轉子軸2〇而露出於馬達側之端面 28r。但在馬達及轉子一體化之乾式幫浦中，轉子轴較 長’故僅在轉子轴20之—部分設置孔時，可將製造成本抑 制於最小限。 為了形成導熱構件71，由轉子軸20之幫浦室側端面28s 136130.doc •10. 200938732 沿著中心軸設置孔’將鋁合金鑄造於其孔内。又，也可將 預先成形之導熱構件71插入轉子轴20之孔中。此情形，作 為導熱構件71之主構成材料，可採用熱傳導率高於鱗造用 之鋁合金之純鋁（熱傳導率228 W/(m，°C)程度）。又，也可 以公螺紋構成導熱構件71，使其螺合於形成在轉子轴2〇之 母螺紋》此情形，導熱構件71與轉子軸2〇之接觸面積會增 加，故可提高熱傳達率。又，以公螺紋構成導熱構件71之 情升>，作為導熱構件7 1之主構成材料，除了鋁以外，也可 採用銅（熱傳導率386 W/(m，°C)程度）。 運轉圖1所示之乾式幫浦時，會因擦動部之摩擦及轉子 之壓縮功等而發熱。所產生之熱除了與排氣氣體同時被排 出以外’會傳達至缸體31〜35及轉子21〜25。在中心缸體3〇 之内部，形成有冷媒通路38。因此，輸入至缸體31〜35之 熱會經由冷媒通路3 8被排出。 對此，輸入至轉子21〜25之熱會經由轉子軸2〇及軸承 54、56傳達至申心缸體3〇，經由冷媒通路％被排出。又， 前述之熱經由轉子軸20及軸承54之潤滑油傳達至罩48，由 其外表面被放出。又，前述之熱也可藉由來自轉子21〜25 及轉子軸20之輻射被放出。 如此，缸體31〜35可藉由冷媒通路38直接除熱。對此， 在轉子21〜25中，以經由缸體31〜35之除熱佔較大比重。而 且，轉子21〜25會旋轉，故與缸體31〜35之接觸部限於轴承 54 56。因此’轉子21〜25之除熱比缸體31〜3 5困難。 在本實施型態中，在轉子軸2〇之内部，配置導熱能力高 136130.doc • 11 · 200938732 於轉子軸20之導熱構件71。依據此構成，轉子21〜25之熱 經由導熱構件71傳達。因此，可有效率地施行轉子之除 熱。藉此，可抑制轉子21〜25之溫度上升，故可抑制轉子 21〜25之熱膨脹。從而，可較小地設計轉子21〜25與紅體 31〜35之間隙。由於可較小地設計轉子21〜25與缸體31〜35 之間隙，故可減少間隙中之排氣氣體之逆流量。從而，可 長：面乾式幫浦之排氣能力。又，此情形，可抑制轉子 21〜25之溫度上升，故可防止轉子21〜25之構成材料之變 質。 而’本實施型態之乾式幫浦僅將導熱構件71配置於轉子 軸20之内部，即可簡單地構成。即，由於具備固體之導熱 構件71 ’故不需要使冷卻媒體循環之幫浦及密封等。從 而，本發明之乾式幫浦丨可利用簡單之構造有效率地施行 轉子21〜25之除熱。 (第2實施型態） 圖4A、B係第2實施型態之乾式幫浦之轉子轴之說明 圖。圖4A係圖4B之C，_C，線之侧面剖面圖。圖4B係圖4A之 C-C線之正面剖面圖。如圖4A所示，在第2實施型態中， 在作為導熱構件採用熱管72之點上異於第1實施型態。 又’有關與第1實施型態同樣之構成之部分，省略其詳細 之說明。 在轉子軸20之内部，配置熱管72。熱管72係包含管狀之 密閉容器、真空封入容器内部之少量之作動液、及容器内 壁之毛細管構造。熱管72之一部分被加熱時，作動液會在 136130.doc 200938732 加熱部被吸熱而蒸發，使蒸氣向低溫部移動。在低溫部， 蒸氣會散熱而凝縮，凝縮之作動液會藉由毛細管現象而回 流至加熱部。藉由重複此等之作用，施行有效之導熱。 在第2實施型態中，作為導熱構件72採用熱管，故與第1 實施型態同樣地，可有效率地施行轉子之除熱。又，第2 實施型態之乾式幫浦僅將傳熱管72插入於轉子軸2〇之孔 中，即可簡單地構成。因此，本實施型態之乾式幫浦i可 利用簡單之構造有效率地施行轉子2丨〜25之除熱。 (第3實施型態） 圖5A、B係第3實施型態之乾式幫浦之轉子軸之說明 圖。圖5A係圖5B之D'-D'線之側面剖面圖。圖53係圖5八之 D-D線之正面剖面圖。如圖5A所示，在第3實施型態中’ 在導熱構件73連結於轉子2 1、22、23之點上異於第1實施 型態。又’有關與第1實施型態同樣之構成之部分，省略 其詳細之說明。 導熱構件73係由與轉子相同之AC4C等鋁合金所構成， 包含本體部73 m及連結部73η。為了形成導熱構件73，首先 由轉子軸20之幫浦室側端面28s沿著中心轴設置本體孔 27m’並由轉子轴20之外周面之轉子21、22之形成區域向 本體孔27m設置連結孔27η。其次，將轉子軸2〇配置於讀模 内而鑄造轉子21~25。注塑至鑄模内之鋁合金通過本體孔 27m且填充於連結孔27η。藉此，同時形成轉子21〜25以及 導熱構件73之本體部73m及連結部73η。 如第1實施型態所述’構成導熱構件7 3之銘合金之熱傳 I36130.doc -13· 200938732 導率高於構成轉子軸20之鐵合金。在第1實施型態中，轉 子21、22與導熱構件之間介設有鐵合金構成之轉子轴2〇。 但’在第3實施型態中，直接連結轉子21、22、23與導熱 構件73。藉此，可提高由轉子21、22、23向導熱構件之熱 傳達效率。因此’可有效率地施行轉子21、22、23之除 熱0 又在第3實施型態中’轉子21〜25以及導熱構件73之本體 部73m及連結部73η—體成形。藉此，可簡化製造步驟而減 低製造成本。 又，如圖5Β所示，導熱構件73之連結部73η係由本體部 73m向轉子之凸部29ρ延設。藉此，可促進由蓄熱量大的凸 部29ρ向導熱構件73之導熱。從而，可有效率地施行轉子 21之除熱。 (第4實施型態） 圖6係第4實施型態之乾式幫浦之側面剖面圖。第4實施 型態之導熱構件74係與第1實施型態同樣地形成。但，第4 實施型態之乾式幫浦係在將第丨段幫浦室丨丨配置於固定軸 承54側，將第5段幫浦室15配置於自由軸承％側之點上， 與第1實施型態相反配置。又，在第4實施型態中，在轉子 軸20之自由軸承56側之端面設有散熱板8〇之點上異於第ι 實施型態。又’有關與第i實施型態同樣之構成之部分， 省略其詳細之說明。 一般，各幫浦室之發熱量依存於各幫浦室之壓縮工作 里，與各幫浦室之吸氣侧之壓力成正比。因此，低壓（真 136130.doc 14 200938732 空）側之第1段幫浦室11之發熱量變小。此結果，高壓（大 氣）側之第5段幫浦室15之發熱量變大’在各幫浦室間產生 溫度分佈。 在本實施型態中，將發熱量大之第5段幫浦室15配置於 自由軸承56側。而，由轉子軸20之自由軸承56侧之端面向 第5段幫浦室I5乃至第3段幫浦室13之形成區域配置與第j ’實施型態同樣之導熱構件74。藉此，可有效率地施行配置 第5段幫浦室I5乃至第3段幫浦室丨3之轉子25、24、Μ之除 ® 熱。其結果’可減低各幫浦室之溫度差。 又’在轉子軸20之自由軸承56側之端面設有散熱板8〇。 散熱板80係藉由鋁合金等熱傳導率高之金屬材料形成圓盤 狀。散熱板80係配置成與導熱構件74接觸。藉此，可使轉 子21〜25之熱由導熱構件74傳達至散熱板8〇而放出。此結 果，可有效率地施行轉子之除熱。 又’散熱板80之直徑為可使散熱板80之下部浸潰於潤滑 ❹ 油58之大小。藉此，可使轉子21〜25之熱傳達至潤滑油 58，從罩48之外表面放出。因此，可更有效率地施行轉子 之除熱。 又’本發明之技術範圍並不限定於上述之各實施型態， 在不脫離本發明之趣旨之範圍内，包含對上述之各實施型 態附加種種之變更之實施型態。 即’實施型態所列舉之具體的材料及構成等僅不過係— 例，可適宜地加以變更。 例如，在上述實施型態之乾式幫浦中，雖採用三葉式之 136130.doc -15· 200938732 羅兹型轉子，但也可採用其他（例如五葉式）之羅兹型轉 子。 又’在實施型態中，雖以羅兹型幫浦為例加以說明，但 本發明也可適用於爪形幫浦志蜾始 騎^幫浦等其他種類 浦。 又，實施塑態之乾式幫浦係包含5個幫浦室之多段式乾 ❹ φ if =也可適用於5個以外之幫浦室之多段式 乾式幫浦，或幫浦室數僅有丨個之乾式幫浦。 [產業上之可利用性] 依據本發明，由於轉子之熱經 效率地施行轉子之除熱1且，只:將：傳達’故可有 子軸之内部，即可簡單地構成本發明 於轉 本發明之乾式幫浦可利用簡單之構造有 ^ °因此’ 除熱。 羊地施行轉子之 【圖式簡單說明】 圖1係乾式幫浦之側面剖面圖。 圖2係乾式幫浦之正面剖面圖。 ^係第i實施型態之乾式幫浦之轉 圖3B係第1實施型態之乾式幫浦之轉子轴：：明圖。 圖从係第2實施型態之乾式幫浦之轉:明圖。 圖4B係第2實施型態之乾式幫浦之轉子轴：：明圖。 圖5A係第3實施型態之乾式幫 ：之說明圖。 圖⑽第3實施型態之乾式幫：：之說明圖。 ，係第物態之乾式幫:之側 136130.doc -16 -
200938732 【主要元件符號說明】 1 11 、 12 、 13 、 14 、 15 20 21 、 22 、 23 、 24 、 25 30 31 、 32 、 33 、 34 、 35 71 、 72 、 73 、 74 80 乾式幫浦 幫浦室 轉子軸 轉子 中心缸體 缸體 導熱構件 散熱板
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