特許 6845596 クローポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6845596

(24)【登録日】2021年3月2日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】クローポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/12 20060101AFI20210308BHJP

   F04C 18/20 20060101ALI20210308BHJP

   F04C 25/02 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/12 A

   F04C18/20

   F04C25/02 K

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2020-108412(P2020-108412)

(22)【出願日】2020年6月24日

(62)【分割の表示】特願2019-194858(P2019-194858)の分割

【原出願日】2019年10月28日

【審査請求日】2020年12月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103921

【氏名又は名称】オリオン機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128794

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 庸悟

(72)【発明者】

【氏名】小出 智之

(72)【発明者】

【氏名】丸山 恵一

(72)【発明者】

【氏名】小林 和也

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５１３８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２０３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平１−１１３１８３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／２０

Ｆ０４Ｃ ２３／００−２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するように、シリンダ部、該シリンダ部の一方の端面に設けられた一方の端壁部、及び該シリンダ部の他方の端面に設けられた他方の端壁部を備え、
前記ポンプ室内で平行に配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに設けられて前記ポンプ室内に配され、相互に非接触状態で回転されて吸入した気体を圧縮して排気できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
前記一方の端壁部と前記他方の端壁部との少なくともどちらかの部位であって、前記ポンプ室内における気体が圧縮される部位に面する位置に、開口されて設けられた排気側開口部とを備えるクローポンプであって、
前記排気側開口部が、前記二つのロータの前記爪部同士によって気体の圧縮比が最大化する前段で前記ポンプ室の外部に連通される前段通気口と、前記二つのロータの前記爪部同士によって前記前段よりも気体の圧縮比が最大化する段階を含んで前記ポンプ室の外部へ排気するように連通される後段排気口とによって設けられ、
前記後段排気口が前記ポンプ室の外部に連通されて気体の圧縮比が最大化する段階で、前記前段通気口が前記ロータによって閉じられるように設けられていることを特徴とするクローポンプ。

【請求項2】

前記前段通気口が前記一方の端壁部に設けられ、前記後段排気口が前記他方の端壁部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のクローポンプ。

【請求項3】

前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプ。

【請求項4】

前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が仮想の一つの前記排気側開口部を分割して形成された形態に設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプ。

【請求項5】

前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が前記後段排気口の圧縮比の低い側の一部で重なり合う形態に設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプ。

【請求項6】

前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者の圧縮比が低い側の口縁を形成する境界線が一致された形状に重なり合う形態に設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプ。

【請求項7】

前記二つのロータが、前記二つの回転軸の一端にそれぞれ配されて片持ち状態に支持され、前記一方の端壁部が、前記二つの回転軸を支持する軸受部の側に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のクローポンプ。

【請求項8】

前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられ、前記前段通気口と前記後段排気口との両者が、前記一方の端壁部と前記他方の端壁部とのどちらかに設けられていることを特徴とする請求項１記載のクローポンプ。

【請求項9】

前記二つのロータが、前記二つの回転軸の一端に配されて片持ち状態に支持され、前記前段通気口と前記後段排気口との両者が、前記二つの回転軸を支持する軸受部の側に位置する前記一方の端壁部とは反対側に位置する前記他方の端壁部に設けられていることを特徴とする請求項８記載のクローポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室と、吸入した気体を圧縮して排気できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータとを備えるクローポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のクローポンプとしては、ポンプ室を形成するシリンダと、該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ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同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、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、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、前記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、前記シリンダの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記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とを具備する（特許文献１参照）ものが、本出願人によって提案されている。

【0003】

この従来のクローポンプによれば、吸気口の開口面積を倍にして排気の通気抵抗を低減できるため、排気効率を高めることができる。これによって、ポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるという効果を奏する。この効果は、真空度が低い領域で使用される場合に、より有効に顕れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−３８４７６号公報（第１頁、請求項１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

クローポンプに関して解決しようとする問題点は、真空ポンプとして、到達真空度が絶対真空により近い値となる真空度が高い範囲で使用される場合、ポンプ室が過熱されてしまい、ポンプ効率を向上させることが難しいことにある。すなわち、クローポンプでは、真空度が高い範囲で使用される場合、ポンプ室内の圧力が外部の圧力（例えば大気圧）よりも低下するため、排気口において排出された排気が逆流してしまうことがある。そして、その逆流された排気は、ポンプ室内で圧縮されることで加熱されて排出されたもので、元々高温であって、逆流することで流入したポンプ室内で再度圧縮されて再度加熱される。その結果、ポンプ室がさらに過熱されることになる。ポンプ室が過熱されると、熱膨張によって、回転するロータ同士やそのロータとポンプ室を形成するシリンダなどの構成部材とが干渉することになり、故障の原因となる。これを防止するためには、構成部材の相互のクリアランスを大きくする必要性が生じ、ポンプ性能を高めることができない。

【0006】

そこで本発明の目的は、真空ポンプとして、真空度が高い範囲で使用される場合でも、ポンプ室が過熱されることを防止でき、ポンプ効率を向上させることができるクローポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係るクローポンプの一形態によれば、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するように、シリンダ部、該シリンダ部の一方の端面に設けられた一方の端壁部、及び該シリンダ部の他方の端面に設けられた他方の端壁部を備え、前記ポンプ室内で平行に配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに設けられて前記ポンプ室内に配され、相互に非接触状態で回転されて吸入した気体を圧縮して排気できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、前記一方の端壁部と前記他方の端壁部との少なくともどちらかの部位であって、前記ポンプ室内における気体が圧縮される部位に面する位置に、開口されて設けられた排気側開口部とを備えるクローポンプであって、前記排気側開口部が、前記二つのロータの前記爪部同士によって気体の圧縮比が最大化する前段で前記ポンプ室の外部に連通される前段通気口と、前記二つのロータの前記爪部同士によって前記前段よりも気体の圧縮比が最大化する段階を含んで前記ポンプ室の外部へ排気するように連通される後段排気口とによって設けられ、前記後段排気口が前記ポンプ室の外部に連通されて気体の圧縮比が最大化する段階で、前記前段通気口が前記ロータによって閉じられるように設けられている。

【0008】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口が前記一方の端壁部に設けられ、前記後段排気口が前記他方の端壁部に設けられていることを特徴とすることができる。

【0009】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記二つのロータが、前記二つの回転軸の一端にそれぞれ配されて片持ち状態に支持され、前記一方の端壁部が、前記二つの回転軸を支持する軸受部の側に位置することを特徴とすることができる。

【0010】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられていることを特徴とすることができる。

【0011】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が仮想の一つの前記排気側開口部を分割して形成された形態に設けられていることを特徴とすることができる。

【0012】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が前記後段排気口の圧縮比の低い側の一部で重なり合う形態に設けられていることを特徴とすることができる。

【0013】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者の圧縮比が低い側の口縁を形成する境界線が一致された形状に重なり合う形態に設けられていることを特徴とすることができる。

【0014】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記前段通気口と前記後段排気口とが、前記回転軸の軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられ、前記前段通気口と前記後段排気口との両者が、前記一方の端壁部と前記他方の端壁部とのどちらかに設けられていることを特徴とすることができる。

【0015】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記二つのロータが、前記二つの回転軸の一端に配されて片持ち状態に支持され、前記前段通気口と前記後段排気口との両者が、前記二つの回転軸を支持する軸受部の側に位置する前記一方の端壁部とは反対側に位置する前記他方の端壁部に設けられていることを特徴とすることができる。

【0016】

また、本発明に係るクローポンプの一形態によれば、前記ポンプ室を形成するようにシリンダ部及び該シリンダ部の両端面のそれぞれに設けられた端壁部によって設けられたポンプ室ボディ部と、前記二つのロータが前記二つの回転軸の一方の端にそれぞれ配されて片持ち状態に支持されるように該二つの回転軸を軸受けする軸受部が設けられた軸受部ボディ部との間に、冷却用の隙間が形成されるように、ポンプ本体が分割された構造に設けられていることを特徴とすることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係るクローポンプによれば、真空ポンプとして、真空度が高い範囲で使用される場合でも、ポンプ室が過熱されることを防止でき、ポンプ効率を格段に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。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係るクローポンプの形態例の要部を示す断面図である。

【図2】本発明に係るクローポンプの形態例の全体外観を示す斜視図である。

【図3】本発明に係るクローポンプの形態例の要部を示す分解図である。

【図4】ポンプ室を形成する部材（シリンダケース及びサイドプレート）の形態例を示す斜視図である。

【図5】Ａ矢印（図４参照）方向から見たサイドプレートの正面図（ａ）とシリンダケースの正面図（ｂ）である。

【図6】前段通気口（実線）と後段排気口（点線）とに分断された排気側開口部を回転軸の軸方向に重ねた形態例を示す正面図である。

【図7】回転動作中の二つのロータと、前段通気口と後段排気口との位置関係の形態例を示す動作図（（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つの回転位置に関する状態）である。

【図8】排気側開口部の分断型の形態例を示す説明図である。

【図9】排気側開口部の分割型の形態例を示す説明図である。

【図10】排気側開口部のオーバーラップ型の形態例を示す説明図である。

【図11】排気側開口部の境界一致型の形態例を示す説明図である。

【図12】サイドプレートの一面に、分断された排気側開口部（前段通気口及び後段排気口）が設けられた形態例を示す斜視図である。

【図13】本発明に係るクローポンプの冷却風流路の形態例を示す断面を含む側面図である。

【図14】本発明に係るクローポンプの形態例の要部を示す断面を含む斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係るクローポンプの形態例を添付図面（図１〜７）に基づいて詳細に説明する。

【0020】

図１及び図３などに示すように、本発明に係るクローポンプでは、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室１０（図３など参照）を形成するように、シリンダ部１０ａ、そのシリンダ部１０ａの一方の端面に設けられた一方の端壁部１０ｂ、及びそのシリンダ部１０ａの他方の端面に設けられた他方の端壁部１０ｃを備えている。

【0021】

また、図３などに示すように、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂは、ポンプ室１０内で平行に配されて、反対方向に同一速度で回転されるように設けられている。本形態例では、この二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂには、それぞれに歯車２１Ａ（駆動側歯車）、２１Ｂ（従動側歯車）が一体的に固定されて設けられている。その一対の歯車２１Ａ、２１Ｂは、軸受部ボディ部２００に設けられたギヤボックス４５内で噛合されている。

【0022】

また、図３などに示すように、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂのそれぞれに設けられてポンプ室１０内に配され、相互に非接触状態で回転されて吸入した気体を圧縮して排気できるように鉤形の爪部が形成されている。

【0023】

また、各図に示すように、排気側開口部５０が、一方の端壁部１０ｂと他方の端壁部１０ｃとの少なくともどちらかの部位であって、ポンプ室１０内における気体が圧縮される部位に面する位置に、開口されて設けられている。これによって、二軸回転ポンプの一種であるクローポンプが、構成されている。なお、１５は吸気口であり、ポンプ室１０内における気体が圧縮されない部位に面する位置（本形態例ではシリンダ部１０ａを形成する壁部）に、開口されて設けられている。

【0024】

そして、本発明に係るクローポンプでは、排気側開口部５０が、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの前記爪部同士によって気体の圧縮比が最大化する前段でポンプ室１０の外部に連通される前段通気口５１と、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの前記爪部同士によって前記前段よりも気体の圧縮比が最大化する段階を含んでポンプ室１０の外部へ排気するように連通される後段排気口５２とによって設けられている。なお、本形態例において、ポンプ室１０の外部に連通される状態とは、外気である大気に連通・開放される状態になっている。

【0025】

この本発明に係るクローポンプによれば、真空ポンプとして、到達真空度が絶対真空により近い値となる真空度が高い範囲で使用される場合でも、ポンプ室が過熱されることを防止でき、ポンプ効率を格段に向上させることができる。すなわち、排気側開口部５０が、別々に開口されて設けられた前段通気口５１と後段排気口５２とによって構成されている。このため、高い真空度で使用される場合、前段通気口５１において、過熱されていない外気が吸入され、後段排気口５２において、従来のような排気の逆流を減らすことができるため、ポンプ室が過熱されることを防止できる。

【0026】

つまり、本発明に係るクローポンプは、真空度が一定以上の高い範囲で使用される場合、ポンプ室の内部の圧縮がなされる部位であっても負圧になっていることがあり、前段通気口５１が開くことで過熱されていない外気（例えば常温の大気圧の冷却用空気）が取り入れられる構成になっている。このため、後で開く後段排気口５２で、過熱された気体（例えば空気）が逆流することを防止或いは抑制できることになり、ポンプ室の内部温度上昇を抑制できる。すなわち、前段通気口５１を備える構成が、冷却二次吸気機構になっている。このように、冷却二次吸気がなされ、外気(冷却用空気）をポンプ室１０の内部に取り込むことで、その見かけの空気量（体積）は逆流する空気量と同等であるため、動力が変化することはなく、ポンプ室１０の内部温度を下げることができる。従って、クローポンプのメリットである高真空側での省エネルギー性を損ねることなく、ポンプ室１０の過熱を抑制することができ、ポンプ性能を格段に高めることができる。

【0027】

なお、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位に開口する通気口としては、ポンプサイクルの圧縮が始まる初期の段階である圧縮比が低い状況で外部に連通するように、シリンダ部１０ａの周壁部などに設けることも考えられる。しかしながら、そのように圧縮が始まる初期の段階で開口する通気口を通して空気が取り入れられた場合は、処理される空気量が増え過ぎて動力消費が大きくなる場合がある。

【0028】

また、図１〜７に示した形態例では、図３〜５などに示すように、ポンプ室１０が、シリンダ部１０ａと一方の端壁部１０ｂとが一体的に設けられたシリンダケース１１と、他方の端壁部１０ｃとして設けられたサイドプレート１２とによって構成されたシリンダ構造壁によって形成されている。なお、本形態例では、ポンプ室１０が、主に二つに分割した部材によって構成される構造となっているが、これに限定されず、例えばシリンダ部１０ａと一方の端壁部１０ｂと他方の端壁部１０ｃとの主に三つに分割した部材によって形成されても良いのは勿論である。

【0029】

さらに、本発明は、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが片持ち状態に軸受・支持されている形態に限定されず、回転軸２０Ａ、２０Ｂを両端で回転自在に軸受けする形態のクローポンプにも、適用できる構成になっている。

【0030】

また、本形態例では、図１〜７に示すように、前段通気口５１が一方の端壁部１０ｂに設けられ、後段排気口５２が他方の端壁部１０ｃに設けられている。すなわち、一対の端壁部１０ｂ、１０ｃの両方に、ポンプ室の外部である外気（本形態例では大気）に連通する開口が設けられている。これによれば、前段通気口５１と後段排気口５２とを、適正な形状で、適正な位置に、合理的且つ容易に設けることができる。従って、要求性能に対応したクローポンプに係る設計の自由度を、合理的に高めることができる。

【0031】

次に、本形態例のクローポンプによってポンプ室１０が過熱されることを防止できるメカニズムについて、以下に詳細に説明する。
従来のクローポンプでは、ある一定真空度以上において排気口が開いた際、ポンプ室の内部は負圧であり、排気口から排気（例えば大気圧の空気）の逆流が発生してしまう。すなわち、従来のクローポンプでは、排気口に接続されている静音用マフラ内部（排気配管５５を含む空間（図１３参照））の高温空気（排気）が、排気口から逆流することがあり、ポンプ室の内部温度が上昇する要因になっていた。そこで、従来は、逆流空気量の低減方法として、排気口の形状で排気の圧縮比を高くする方式を用いてきた。つまり、排気口の面積を小さく形成し、排気の圧縮比が所定以上に高くならないと、排気口が開かないように設計されてきた。このように、圧縮比を高く設定するほど逆流防止についての効果はあるが、低真空度側での稼働については動力上昇が大きくなり、使用できる真空度範囲が限定されていた。すなわち、排気口の面積を小さくすると、低真空度の範囲での使用では、排気の通気抵抗が大きくなるため、大きな動力が必要となってエネルギー消費量が増大してしまう。

【0032】

これに対し、本形態例のクローポンプでは、ポンプ室１０の圧縮がなされる部位でも負圧になるような所定の高い真空度を発生させる範囲（例えば、６０〜９５ｋＰａの範囲）で使用する場合において、シリンダケース１１（一方の端壁部１０ｂ）側の冷却二次吸気口（前段通気口５１）によって、冷却二次吸気を行い、サイドプレート１２（他方の端壁部１０ｃ）側の排気口（後段排気口５２）から、ポンプ排気を行う構成になっている。つまり、一方の端壁部１０ｂ側の開口である前段通気口５１は、他方の端壁部１０ｃの開口である後段排気口５２に係る圧縮比と比較して同等かより低い圧縮比の際に外部と連通する形状に設けられている。

【0033】

この本形態例のクローポンプによれば、所定の高い真空度（例えば、８０ｋＰａ以上）を発生させる際で、最終的な圧縮比よりも低い圧縮比である所定範囲の時点では、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位においても、負圧が維持される。その段階で、前段通気口５１が開いて外気（例えば大気圧の空気）に連通され、冷却二次吸気がなされることになる。その後、その吸気された冷却空気を加えて最終的な圧縮比まで圧縮されて、後段排気口５２からの排気がなされることになる。つまり、後段排気口５２が開いて最終的に排気がなされる段階では、冷却空気が吸気されているため、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位での負圧が解消され、その後の排気工程で、後段排気口５２での逆流が防止或いは抑制される。従って、ポンプ室１０の過熱を抑制でき、実施例において約１００℃もの温度上昇が抑制されることが確認されており、ポンプ効率を向上できる。

【0034】

以下、図１〜６に示した形態例について、図７に基づいて、ポンプ室１０の過熱を防止できる排気の工程について、段階的に詳細に説明する。
図７（ａ）の段階では、前段通気口５１及び後段排気口５２の両方が一方のロータ３０Ａによって閉じられている。すなわち、一方のロータ３０Ａの本体大径域部が、重なった状態に位置し、前段通気口５１及び後段排気口５２の両方が塞がれた状態になっている。従って、この段階（区間）では、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位について、排気も吸気も行われていない。

【0035】

図７（ｂ）の段階では、前段通気口５１が開かれており、後段排気口５２が一方のロータ３０Ａによって閉じられている。すなわち、後段排気口５２のみが、一方のロータ３０Ａの本体大径域部によって塞がれている。
本形態例の前段通気口５１は、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位であって、その圧縮比が例えば２．０から２．４までとなる部位に連通されている。そして、この前段通気口５１は、以上に説明したように、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位が負圧になっているときには、外気が吸気される冷却二次吸気口として機能する。

【0036】

また、本形態例の前段通気口５１は、溝部５１ａ（図３など参照）とこれに連続する貫通孔部５１ｂとによって形成されており、溝部５１ａの一部でも開くことによって、貫通孔部５１ｂを介して外部と連通できる形状になっている。すなわち、部材の板厚の範囲で設けられた溝部５１ａと、その溝部５１ａに連続される部位であって外部まで連通するように貫通されて形成された貫通孔部５１ｂとによって構成されている。なお、本形態例の貫通孔部５１ｂは、下方に向かって外部側へ開口するように、Ｌ字状に屈曲された形状（図１など参照）に設けられている。また、この貫通孔部５１ｂの外部側に面する開口が、円形に形成されており、例えば、接続部として管などを接続できる形態としてもよい。そして、その円形の開口に、連通路としての管を接続できれば、後段排気口５２とは離れた位置に、前段通気口５１が外部に開放される部位を選択的に移動させることができ、より低温の空気などの気体を吸入できる。

【0037】

また、この前段通気口５１は、低い真空度での運転中については、図７（ｂ）のように開口されることで、排気口として機能することになる。すなわち、ポンプ室１０内が所定の高い真空度になるまでは、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位は負圧になっておらず、その状況では、圧縮された気体（例えば空気）が、この前段通気口５１からも排気されることになる。従って、そのときに、この前段通気口５１は、前段排気口となっている。これによれば、排気の通気抵抗を低減できるため、動力の消費を抑制することができる。

【0038】

図７（ｃ）の段階では、後段排気口５２が開かれており、前段通気口５１が一方のロータ３０Ａによって閉じられている。すなわち、前段通気口５１の側だけが、一方のロータ３０Ａの爪部を含めた本体部によって閉じられている。また、一方のロータ３０Ａの本体小径域部によって、一方のロータ３０Ａと後段排気口５２とが重ならないように位置しており、後段排気口５２が開いた状態になっている。そして、その開かれた後段排気口５２に連通しているポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位は、前段通気口５１で外気が吸入されて冷却された上で圧縮比が高くなり、外気と比較して高圧になるため、後段排気口５２では逆流が生じることなく適切に排気がなされる。なお、本形態例の後段排気口５２は、ポンプ室１０の内部の圧縮がなされる部位であって、その圧縮比が例えば２．４以上又は３．０以上となる部位に連通されている。
これによれば、前述したように、ポンプ性能を格段に高めることができる。

【0039】

さらに、本形態例では、図３などに示すように、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、それぞれ対応する二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂの一端に配されて片持ち状態に支持され、一方の端壁部１０ｂが、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂを支持する軸受部４０の側に位置している。この構造によって、部品点数が少なくよりシンプルな片持ち支持のクローポンプが、適正に構成されている。

【0040】

図８は、排気側開口部５０の第１例を示しており、以上に説明した形態例（図１〜７）参照）に採用されている構成であって、その形態をより分かり易く見せるために、図１〜７と比較して拡大すると共に、開口されたスペースをハッチングで記載してある。すなわち、この第１例では、前段通気口５１と後段排気口５２とが、回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられている。すなわち、前段通気口５１と後段排気口５２とが、両者が重なり合わないように、所定の僅かな間隔を置いて配されることで、分断された形態に設けられている。従って、この場合、図７（ｂ）に示すように、前段通気口５１と後段排気口５２とによって構成される排気側開口部５０の連続性が一瞬途絶えることになっている。

【0041】

図９は、排気側開口部５０の第２例を示しており、前段通気口５１と後段排気口５２とが、回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が仮想の一つの排気側開口部５０を分割して形成された形態に設けられている。すなわち、前段通気口５１と後段排気口５２とが、仮想の一つの排気側開口部５０を切り分けた形態に設けられることで、分割して形成された形態に設けられている。

【0042】

図１０は、排気側開口部５０の第３例を示しており、前段通気口５１と後段排気口５２とが、回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が後段排気口５２の圧縮比の低い側の一部で重なり合う形態に設けられている。

【0043】

図１１は、排気側開口部５０の第４例を示しており、前段通気口５１と後段排気口５２とが、回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者の圧縮比が低い側の口縁を形成する境界線５０ａが一致された形状に重なり合う形態に設けられている。

【0044】

なお、以上の排気側開口部５０の形態例において、後段排気口５２の開口面積が小さく形成されている場合ほど、高い真空度を発生させるクローポンプの性能をより向上できる。また、前段通気口５１と後段排気口５２とを合わせた開口面積が大きく形成されている場合ほど、より大きな風量を処理するクローポンプの性能を向上できる。

【0045】

また、本発明においては、図１２に示すように、前段通気口５１と後段排気口５２とが、回転軸２０Ａ、２０Ｂの軸心の延長方向に重ね合わせて見た状態の形態について、両者が重なり合わないように分断された形態に設けられ、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂの一端に配されて片持ち状態に支持され、前段通気口５１と後段排気口５２との両者が、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂを支持する軸受部４０の側に位置する一方の端壁部１０ｂとは反対側に位置する他方の端壁部１０ｃに設けられている構成にすることもできる。

【0046】

これによれば、端壁部の一面だけに、前段通気口５１と後段排気口５２とを合理的に配することができ、使用条件に合わせて最適な形態とすることができるなど、他の装置との関係を含めて、設計の自由度を高めることができる。すなわち、前段通気口５１と後段排気口５２との間に所定の間隔があるため、両者を分断でき、図１２に示すように、前段通気口５１の外部への開口と、後段排気口５２の外部への開口（排気配管５５を介して設けられる開口）とを分離できる。このため、前段通気口５１では、過熱されていない気体を吸気でき、上述したように、クローポンプの性能を向上できる。

【0047】

なお、本発明のクローポンプでは、以上の形態に限定されず、前段通気口５１と後段排気口５２との両者が一方の端壁部１０ｂのみに配される形態、前段通気口５１と後段排気口５２との両者が一方の端壁部１０ｂと他方の端壁部１０ｃとの両方に配される形態、前段通気口５１が両方の端壁部に配されて後段排気口５２が片方の端壁部に配される形態、前段通気口５１が片方の端壁部に配されて後段排気口５２が両方の端壁部に配される形態のいずれかにすることも可能である。これらの形態は、種々の使用条件に応じて適宜選択的に採用すればよい。なお、前段通気口５１や、後段排気口５２を、両方の端壁部を配する場合、その大きさや形状又はその組合せは、使用条件によって適宜選択的に設計されればよく、同一形態とする必要がないのは勿論である。

【0048】

次に、図１３及び１４に基づいて、本形態例のクローポンプの外装に係る冷却形態について説明する。
１００はポンプ室ボディ部であり、このポンプ室ボディ部１００は、ポンプ室１０を形成するようにシリンダ部１０ａ及びそのシリンダ部１０ａの両端面のそれぞれに設けられた端壁部１０ｂ、１０ｃによって設けられている。

【0049】

２００は軸受部ボディ部であり、この軸受部ボディ部２００には、二つのロータ３０Ａ（駆動側ロータ）、３０Ｂ（従動側ロータ）が二つの回転軸２０Ａ（駆動側回転軸）、２０Ｂ（従動側回転軸）の一方の端にそれぞれ配されて片持ち状態に支持されるように、回転軸２０Ａ、２０Ｂを軸受けする軸受部４０が設けられている。この軸受部ボディ部２００とポンプ室ボディ部１００とによって、ポンプ本体が構成されている。

【0050】

そして、本発明に係るクローポンプは、そのポンプ室ボディ部１００と軸受部ボディ部２００との間に、冷却用の隙間６０が形成されるように、そのポンプ室ボディ部１００と軸受部ボディ部２００とに、ポンプ本体が分割された構造に設けられている。

【0051】

本発明に係る回転ポンプによれば、駆動による発熱が軸受部ボディ部２００に伝わることを低減し、軸受部４０などを構成する機能部品を長寿命化することができるという特別有利な効果を奏する。すなわち、本発明によれば、ポンプ室ボディ部１００と軸受部ボディ部２００とに分割することにより、熱伝導を最小限に抑制できる。また、ポンプ室ボディ部１００と軸受部ボディ部２００との間に冷却風を流すことにより、熱伝達を抑制でき、放熱による冷却を促進できる。これによって、軸受部ボディ部２００の温度上昇を抑制することができ、機能部品の長寿命化を実現できる。

【0052】

なお、機能部品とは、ベアリング４１やオイルシール４２を含む構成部材のことであり、消耗部品として扱われるものである。これらの機能部品の長寿命化を図ることで、ランニングコストを低減できる。

【0053】

また、本形態においては、図１、２などに示すように、ポンプ室ボディ部１００の部分と軸受部ボディ部２００の部分の双方で対となるように、連結のための柱状連結部１０１、２０１（図１〜３参照）が設けられている。この連結のために対をなす柱状連結部１０１、２０１は、４対が設けられ、本形態例では、図３などに明らかなように、ボディの四隅に相当する部位に配された形態になっている。これによれば、ポンプ室ボディ部１００と軸受部ボディ部２００とを安定的に連結することができる。なお、本形態例の連結のための締結手段は、ボルトを用いた螺子結合になっている。ところで、本発明は本形態例に限定されるものではなく、冷却用の隙間６０が形成される部分の形態については、一体的な構造で形成されていても良い。例えば、鋳物成型によって製造する場合は、中子によって、冷却用の隙間６０が形成されるようにすればよい。

【0054】

また、本形態例では、回転軸２０Ａの他方の端と駆動モータ７０の駆動軸７１とを連結するカップリング部７３（図２参照）に、冷却風（図１３中の矢印参照）を発生させる送風羽根７５が一体的に固定されて配され、図１３で示すように、その送風羽根７５の回転によって発生された冷却風がポンプ室ボディ部１００の表面を流れることでポンプ室１０が冷却されるように、前記冷却風の流れを案内する送風ガイド部８０が設けられている。これによれば、冷却風をポンプ室ボディ部１００の表面へ効率良く当てることができ、冷却性能を高めることができる。

【0055】

さらに、本形態例では、送風ガイド部８０には、前記冷却風がポンプ室ボディ部１００の下側から上方へ吹き付けられてそのポンプ室ボディ部１００の両方の端壁部１０ｂ、１０ｃの表面を流れるように、軸受部ボディ部２００及びポンプ室ボディ部１００の下側に通路として形成され、前記冷却風の流れを案内する底部送風通路８１が設けられている。

【0056】

これによれば、ポンプ室ボディ部１００の両方の端壁部１０ｂ、１０ｃを同時に冷やすことができ、排気配管５５も冷やすことができるため、効率良く冷却できる。また、冷却空気の床の塵埃を舞い上げることのない合理的な流路を適正に構成できる。

【0057】

また、本形態例の送風ガイド部８０は、図１３に示すように、ポンプ室ボディ部１００、軸受部ボディ部２００、及び送風羽根７５が一体的に固定されて配されたカップリング部７３（図２参照）の全体を覆うように、板状部材によって形成されたボックス状カバー９０によって構成されている。すなわち、ボックス状カバー９０の送風羽根７５の近傍に冷却用の空気が導入される吸入口９１が設けられ、送風羽根７５から排出された冷却風が、その方向を軸受部ボディ部２００及びポンプ室ボディ部１００の側へスムースに向けられるように、その冷却風の流れを案内する底部送風通路８１が、板状部材によって下側に膨らんだ形態（流路の断面が広い形態）に設けられている。そして、ポンプ室ボディ部１００の両方の端壁部１０ｂ、１０ｃの表面を、冷却風の流れの流速を高めて通過させることで冷却性能を高めるために、底部送風通路８１の流路がポンプ室ボディ部１００に近づくに従って絞られた形態（流路の断面が狭い形態）になっている。そして、そのポンプ室ボディ部１００の両方の端壁部１０ｂ、１０ｃの表面を通過した冷却風が、下側から上側へスムースに吹き抜けるように、ボックス状カバー９０の上部に排出口９２と排出口９３とが設けられている。なお、本形態例の吸入口９１、排出口９２及び排出口９３はルーバー形状に設けられている。

【0058】

以上に説明した冷却構造によれば、クローポンプに、合理的に対応して適正に構成でき、冷却性能を高めることができる。また、本発明に係るクローポンプでは、ポンプ室１０の下側が過熱し易く、その下側から冷却風を当てる構造を前述のように適切に形成できる。このため、ポンプ室１０を効率よく冷却することができ、ポンプ性能を高めることができると共に、機能部品の長寿命化を実現できるという特別有利な効果を奏することができる。

【0059】

また、前段通気口５１は、回転軸２０Ａ、２０Ｂよりも下側に設けられているため、未だ加熱されていない冷却空気を吸入しやすいことになり、ポンプ室１０の内部を効率よく冷却できる。このため、ポンプ性能を向上できる。

【0060】

さらに、本形態例では、図３及び４に示すように、冷却用の隙間６０を形成する一方の端壁部１０ｂとこれに対面する軸受部４０を構成する壁部との表面に、冷却用リブ１７、４７が設けられている。これらの冷却用リブ１７、４７は、上下方向に延びる形態に設けられており、下から上へ流れる冷却風の流れを妨げることなく案内でき、冷却効率を向上できる。

【0061】

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。

【符号の説明】

【0062】

１０ ポンプ室
１０ａ シリンダ部
１０ｂ 一方の端壁部
１０ｃ 他方の端壁部
１１ シリンダケース
１２ サイドプレート
１５ 吸気口
１７ 冷却用リブ
２０Ａ 回転軸（駆動側回転軸）
２０Ｂ 回転軸（従動側回転軸）
２１Ａ 歯車（駆動側歯車）
２１Ｂ 歯車（従動側歯車）
３０Ａ ロータ（駆動側ロータ）
３０Ｂ ロータ（従動側ロータ）
４０ 軸受部
４１ ベアリング
４２ オイルシール
４５ ギヤボックス
４７ 冷却用リブ
５０ 排気側開口部
５０ａ 圧縮比が低い側の口縁を形成する境界線
５１ 前段通気口
５１ａ 溝部
５１ｂ 貫通孔部
５２ 後段排気口
５５ 排気配管
６０ 冷却用の隙間
７０ 駆動モータ
７３ カップリング部
７５ 送風羽根
８０ 送風ガイド部
８１ 底部送風通路
９０ ボックス状カバー
９１ 吸入口
９２ 排出口
９３ 排出口
１００ ポンプ室ボディ部
１０１ 柱状連結部
２００ 軸受部ボディ部
２０１ 柱状連結部

【要約】

【課題】真空ポンプとして、真空度が高い範囲で使用される場合でも、ポンプ室が過熱されることを防止でき、ポンプ効率を格段に向上できるクローポンプを提供する。
【解決手段】シリンダ部１０ａ、一方の端壁部１０ｂ、及び他方の端壁部１０ｃで形成されたポンプ室１０と、二つの回転軸２０Ａ、２０Ｂと、吸入した気体を圧縮して排気できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータ３０Ａ、３０Ｂと、一方の端壁部１０ｂと他方の端壁部１０ｃとの少なくともどちらかの部位であって、ポンプ室１０内における気体が圧縮される部位に面する位置に、開口されて設けられた排気側開口部５０とを備え、その排気側開口部５０が、気体の圧縮比が最大化する前段でポンプ室１０の外部に連通される前段通気口５１と、前記前段よりも気体の圧縮比が最大化する段階を含んでポンプ室１０の外部へ排気するように連通される後段排気口５２とによって設けられている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】