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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024114362
(43)【公開日】2024-08-23
(54)【発明の名称】水封式真空ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04C 25/02 20060101AFI20240816BHJP
F04C 19/00 20060101ALI20240816BHJP
【ＦＩ】
F04C25/02 P
F04C19/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023020086
(22)【出願日】2023-02-13
(71)【出願人】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100145713
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 竜太
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 健児
(72)【発明者】
【氏名】下拂 佑太
(72)【発明者】
【氏名】笹尾 智浩
【テーマコード（参考）】
3H129
【Ｆターム（参考）】
3H129AA07
3H129AA15
3H129AB06
3H129AB12
3H129BB21
3H129CC03
3H129CC04
3H129CC09
3H129CC39
(57)【要約】
【課題】合成樹脂製のポンプケーシングを用いた場合であっても、ポンプ本体の振動および騒音を抑制することが可能な水封式真空ポンプを提供すること。
【解決手段】水封式真空ポンプ１は、モータ９０の回転軸９２に連結され、軸線９４回りに回転するインペラ１０と、インペラ１０を収容するポンプ室６０を構成するポンプケーシング２０と、ポンプ室６０に封水を供給するための給水口３と、ポンプ室６０に気体を吸入するための吸入口５と、ポンプ室６０から気体を排出するための排出口６と、を備え、ポンプケーシング２０は、合成樹脂で形成されると共に、インペラ１０の回転領域１２の少なくとも一部を覆う金属製リング部材１４を備える。
【選択図】図２
【解決手段】水封式真空ポンプ１は、モータ９０の回転軸９２に連結され、軸線９４回りに回転するインペラ１０と、インペラ１０を収容するポンプ室６０を構成するポンプケーシング２０と、ポンプ室６０に封水を供給するための給水口３と、ポンプ室６０に気体を吸入するための吸入口５と、ポンプ室６０から気体を排出するための排出口６と、を備え、ポンプケーシング２０は、合成樹脂で形成されると共に、インペラ１０の回転領域１２の少なくとも一部を覆う金属製リング部材１４を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータの回転軸に連結され、軸線回りに回転するインペラと、
前記インペラを収容するポンプ室を構成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に封水を供給するための給水口と、
前記ポンプ室に気体を吸入するための吸入口と、
前記ポンプ室から気体を排出するための排出口と、を備え、
前記ポンプケーシングは、合成樹脂で形成されると共に、前記インペラの回転領域の少なくとも一部を覆う金属製リング部材を備える、水封式真空ポンプ。
前記インペラを収容するポンプ室を構成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に封水を供給するための給水口と、
前記ポンプ室に気体を吸入するための吸入口と、
前記ポンプ室から気体を排出するための排出口と、を備え、
前記ポンプケーシングは、合成樹脂で形成されると共に、前記インペラの回転領域の少なくとも一部を覆う金属製リング部材を備える、水封式真空ポンプ。
【請求項2】
前記インペラは、前記回転軸に連結され、軸線回りに同期回転する第１インペラおよび第２インペラを含み、
前記ポンプケーシングは、
前記第１インペラを収容する第１ポンプ室を構成する第１ポンプケーシングと、
前記第２インペラを収容する第２ポンプ室を構成する第２ポンプケーシングと、を含み、
前記第１ポンプ室および前記第２ポンプ室は、内部流体の流通孔を介して相互に連通され、
前記給水口および前記吸入口は、前記第１ポンプ室に対して設けられ、
前記排出口は、前記第２ポンプ室に対して設けられ、
前記金属製リング部材は、前記第１ポンプケーシングおよび前記第２ポンプケーシングのうちの少なくとも１つに備えられる、請求項１に記載の水封式真空ポンプ。
前記ポンプケーシングは、
前記第１インペラを収容する第１ポンプ室を構成する第１ポンプケーシングと、
前記第２インペラを収容する第２ポンプ室を構成する第２ポンプケーシングと、を含み、
前記第１ポンプ室および前記第２ポンプ室は、内部流体の流通孔を介して相互に連通され、
前記給水口および前記吸入口は、前記第１ポンプ室に対して設けられ、
前記排出口は、前記第２ポンプ室に対して設けられ、
前記金属製リング部材は、前記第１ポンプケーシングおよび前記第２ポンプケーシングのうちの少なくとも１つに備えられる、請求項１に記載の水封式真空ポンプ。
【請求項3】
前記金属製リング部材は、前記ポンプケーシングの内周部に配置されている、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
【請求項4】
前記ポンプケーシングは、前記モータの配置側とは反対側に、前記ポンプ室の開口部を有し、
前記開口部は、前記給水口および前記吸入口を有する吸入側ケーシングにより閉塞され、
前記吸入側ケーシングにおいて、前記ポンプケーシングに臨む側とは逆側には、金属製カバーが装着されている、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
前記開口部は、前記給水口および前記吸入口を有する吸入側ケーシングにより閉塞され、
前記吸入側ケーシングにおいて、前記ポンプケーシングに臨む側とは逆側には、金属製カバーが装着されている、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
【請求項5】
前記金属製カバーは、平板形状であり、
前記前記吸入側ケーシングにおいて、前記金属製カバーが装着される領域は、平坦である、請求項４に記載の水封式真空ポンプ。
前記前記吸入側ケーシングにおいて、前記金属製カバーが装着される領域は、平坦である、請求項４に記載の水封式真空ポンプ。
【請求項6】
前記吸入口および前記排出口のうちの少なくとも１つの入出口には、継手が設けられており、
前記継手は、
前記入出口の周囲に接合されるフランジ部と、
前記フランジ部を基端として延びる管状体あって、内部に前記入出口に連通する貫通穴を有するポート部と、を備え、
前記フランジ部の厚さをＡとし、前記貫通穴の最大内径をＢとした場合に、両値の比率が０．１≦Ａ／Ｂ≦２．０の条件を満たす、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
前記継手は、
前記入出口の周囲に接合されるフランジ部と、
前記フランジ部を基端として延びる管状体あって、内部に前記入出口に連通する貫通穴を有するポート部と、を備え、
前記フランジ部の厚さをＡとし、前記貫通穴の最大内径をＢとした場合に、両値の比率が０．１≦Ａ／Ｂ≦２．０の条件を満たす、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
【請求項7】
前記ポンプケーシングは、前記ポンプ室が開口する側の面の複数箇所に肉盗みが設けられており、
前記肉盗みに対してリブが設けられる、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
前記肉盗みに対してリブが設けられる、請求項１または２に記載の水封式真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水封式真空ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
ポンプケーシング内に封水と呼ばれる水を注入すると共に、インペラの回転に伴う遠心力によって水リングを形成させ、水リングとインペラの間の空間体積を変化させることで真空状態を生み出す水封式真空ポンプが知られている。例えば、エルモポンプと呼ばれるタイプの水封式真空ポンプは、ポンプケーシングに対して偏心させたインペラが半回転するごとに、空間体積の膨張過程における気体の吸入と、空間体積の圧縮過程における気体の排出を繰り返すように動作する。特許文献１は、吸気側ケーシングおよび排気側ケーシングを備え、吸気側ケーシングおよび排気側ケーシングにそれぞれインペラが収納された二段形の水封式真空ポンプを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平５－１３３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ポンプケーシング内に注入される封水としては、清水である水道水を使用することが推奨されているが、水道水には、残留塩素や腐食性イオン（塩化物イオンおよび硫酸イオン）が含まれていることが多い。そこで、接液部分の腐食を抑制するために、ポンプケーシングに耐食性の高い金属材料（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼）を使用するのが一般的であった。
【0005】
ポンプケーシングに耐食性の高い金属材料を使用した場合、ポンプ室の段数が増えるほど製品の原価が高くなるうえ、重量も大きくなるため輸送費も余計に掛かるようになる。そこで、本出願の発明者らは、ポンプケーシングに合成樹脂材料を使用することで、接液部分の腐食を抑制しつつ、軽量化を図ることを検討してきた。ところが、合成樹脂製のポンプケーシングを用いた場合には、ポンプ本体の振動および騒音が大きくなることが判明した。
【0006】
そこで本発明は、合成樹脂製のポンプケーシングを用いた場合であっても、ポンプ本体の振動および騒音を抑制することが可能な水封式真空ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の水封式真空ポンプは、モータの回転軸に連結され、軸線回りに回転するインペラと、前記インペラを収容するポンプ室を構成するポンプケーシングと、前記ポンプ室に封水を供給するための給水口と、前記ポンプ室に気体を吸入するための吸入口と、前記ポンプ室から気体を排出するための排出口と、を備え、前記ポンプケーシングは、合成樹脂で形成されると共に、前記インペラの回転領域の少なくとも一部を覆う金属製リング部材を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、合成樹脂製のポンプケーシングを用いた場合であっても、ポンプ本体の振動および騒音を抑制することが可能な水封式真空ポンプを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態の水封式真空ポンプの斜視図である。
【図2】本実施形態の水封式真空ポンプの分解斜視図である。
【図3】第２ポンプケーシングの斜視図である。
【図4】第１ポンプケーシングを平面視した図である。
【図5】騒音値を示す図である。
【図6】吸入側ケーシングの斜視図である。
【図7】他の実施形態の水封式真空ポンプの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の水封式真空ポンプ１の斜視図である。図１に示すように、水封式真空ポンプ１は、モータ９０、ポンプケーシング２０、および吸入側ケーシング３０を含む。本実施形態の水封式真空ポンプ１は、二段形の水封式真空ポンプである。二段形とは、後に説明するインペラ、および、インペラが配置されるポンプ室が、２つ含まれている形式をいう。水封式真空ポンプ１が二段形であるため、ポンプケーシング２０は、第１ポンプケーシング２０Ａおよび第２ポンプケーシング２０Ｂを含む。第１ポンプケーシング２０Ａおよび第２ポンプケーシング２０Ｂの内部には、それぞれインペラが配置されている。
【0011】
吸入側ケーシング３０および第２ポンプケーシング２０Ｂには、それぞれに、継手８０が配置されている。継手８０とは、外部の配管を水封式真空ポンプ１に接続する際に、つなぎ目として機能する部品である。吸入側ケーシング３０に配置されている継手８０を、第１継手８０Ａとする。第２ポンプケーシング２０Ｂに配置されている継手８０を、第２継手８０Ｂとする。
【0012】
本実施形態の水封式真空ポンプ１では、ポンプケーシング２０および吸入側ケーシング３０は、合成樹脂によって形成されている。これらの部品に使用される合成樹脂は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変成ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチックが好適である。例示された合成樹脂は、ガラス繊維や炭素繊維等で強化されていてもよい。
【0013】
図２に基づいて、水封式真空ポンプ１の主要な構成部材の配置を説明する。図２は、本実施形態の水封式真空ポンプ１の分解斜視図である。モータ９０の回転は、モータ９０の回転軸９２を介して、インペラ１０に伝達される。図２の破線９４は、回転軸９２の軸線を示す。軸線９４に平行な方向を、Ｘ方向とする。図２のＹ方向は、Ｘ方向に垂直な方向である。Ｘ方向を水平方向とした場合、Ｙ方向は、高さ方向となる。
【0014】
水封式真空ポンプ１においては、回転軸９２から、軸線９４に沿って、第２ポンプケーシング２０Ｂ、第１ポンプケーシング２０Ａ、および吸入側ケーシング３０が順に配置されている。第２ポンプケーシング２０Ｂ、第１ポンプケーシング２０Ａ、および吸入側ケーシング３０は、モータ９０における回転軸９２の突出面に対して、所定本数の長ボルト５０で締結されることにより固定される。
【0015】
長ボルト５０の締結位置は、軸線９４を中心とする同心円上に配置され、隣接する締結位置の中心角が均等になるように設定される。長ボルト５０は、ケーシングの大きさに応じて例えば４～１０本が使用され、本実施形態では６本が使用されている。長ボルト５０の使用本数及び締付トルクを調節して各ケーシングどうしの締結力を高めることにより、固定不足等に起因する振動の発生が抑制されるので、騒音値を低減させる効果が期待できる。
【0016】
（第２ポンプケーシング）
第２ポンプケーシング２０Ｂは、二段形の水封式真空ポンプ１における二段目に対応する部品である。第２ポンプケーシング２０Ｂの内部には、ポンプ室６０が形成されている。第２ポンプケーシング２０Ｂに形成されているポンプ室６０を、第２ポンプ室６０Ｂとする。第２ポンプ室６０Ｂの形状は、おおよそ円筒形状である。
第２ポンプケーシング２０Ｂは、二段形の水封式真空ポンプ１における二段目に対応する部品である。第２ポンプケーシング２０Ｂの内部には、ポンプ室６０が形成されている。第２ポンプケーシング２０Ｂに形成されているポンプ室６０を、第２ポンプ室６０Ｂとする。第２ポンプ室６０Ｂの形状は、おおよそ円筒形状である。
【0017】
第２ポンプ室６０Ｂには、インペラ１０が配置されている。第２ポンプ室６０Ｂに配置されているインペラ１０を、第２インペラ１０Ｂとする。ポンプ室６０において、インペラ１０が回転する領域を、回転領域１２とする。第２ポンプ室６０Ｂにおいては、第２インペラ１０Ｂが回転する領域が、回転領域１２となる。
【0018】
本実施形態の第２ポンプケーシング２０Ｂには、金属製リング部材１４が配置されている。金属製リング部材１４は、回転領域１２の少なくとも一部を覆うように配置されている。金属製リング部材１４は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４に配置されている。金属製リング部材１４は、内周部２４に沿うような形状に形成されている。本実施形態では、金属製リング部材１４の形状は、円筒形状である。金属製リング部材１４については、後に説明する。
【0019】
第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５には、排出口６が形成されている。排出口６は、第２ポンプケーシング２０Ｂの外部と、第２ポンプ室６０Ｂとをつなぐ貫通穴である。排出口６からは、第２ポンプ室６０Ｂの気体が排出される。
【0020】
第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５には、第２継手８０Ｂが配置されている。第２継手８０Ｂは、排出口６を覆うように配置されている。継手８０については、後に説明する。
【0021】
（第１ポンプケーシング）
軸線９４の方向において、第２ポンプケーシング２０Ｂのモータ９０に臨む側とは逆側には、第１ポンプケーシング２０Ａが配置されている。第１ポンプケーシング２０Ａは、二段形の水封式真空ポンプ１における一段目に対応する部品である。第２ポンプ室６０Ｂの開口部２６は、第１ポンプケーシング２０Ａによって塞がれている。
軸線９４の方向において、第２ポンプケーシング２０Ｂのモータ９０に臨む側とは逆側には、第１ポンプケーシング２０Ａが配置されている。第１ポンプケーシング２０Ａは、二段形の水封式真空ポンプ１における一段目に対応する部品である。第２ポンプ室６０Ｂの開口部２６は、第１ポンプケーシング２０Ａによって塞がれている。
【0022】
第１ポンプケーシング２０Ａの内部には、ポンプ室６０が形成されている。第１ポンプケーシング２０Ａに形成されているポンプ室６０を、第１ポンプ室６０Ａとする。第１ポンプ室６０Ａの形状は、およそ円筒形状である。
【0023】
第１ポンプケーシング２０Ａには、流通孔２２が形成されている。流通孔２２は、第１ポンプケーシング２０Ａにおける、第２ポンプケーシング２０Ｂの開口部２６に臨む面に形成されている。流通孔２２は、貫通孔である。第１ポンプ室６０Ａは、流通孔２２を介して、第２ポンプ室６０Ｂにつながっている。
【0024】
第１ポンプ室６０Ａには、インペラ１０が配置されている。第１ポンプ室６０Ａに配置されているインペラ１０を、第１インペラ１０Ａとする。第１ポンプ室６０Ａにおいては、第１インペラ１０Ａが回転する領域が、回転領域１２となる。
【0025】
本実施形態の第１ポンプケーシング２０Ａには、前述の第２ポンプケーシング２０Ｂと同様に、回転領域１２の少なくとも一部を覆う金属製リング部材１４が配置されている。金属製リング部材１４は、第１ポンプケーシング２０Ａの内周部２４に配置されている。金属製リング部材１４の形状は、円筒形状である。
【0026】
第１ポンプケーシング２０Ａには、第２ポンプケーシング２０Ｂとは異なり、外周部２５に継手８０は配置されていない。
【0027】
（吸入側ケーシング）
軸線９４の方向において、第１ポンプケーシング２０Ａの第２ポンプケーシング２０Ｂに臨む側とは逆側には、吸入側ケーシング３０が配置されている。第２ポンプ室６０Ｂの開口部２６は、吸入側ケーシング３０によって塞がれる。
軸線９４の方向において、第１ポンプケーシング２０Ａの第２ポンプケーシング２０Ｂに臨む側とは逆側には、吸入側ケーシング３０が配置されている。第２ポンプ室６０Ｂの開口部２６は、吸入側ケーシング３０によって塞がれる。
【0028】
第１ポンプケーシング２０Ａの外周部２５には、第１ポンプ室６０Ａにつながる吸入口５が形成されている。吸入口５は、第１ポンプ室６０Ａに気体を吸入するための貫通穴である。
【0029】
第１ポンプケーシング２０Ａの外周部２５には、第１継手８０Ａが配置されている。第１継手８０Ａは、吸入口５を覆うように配置されている。
【0030】
吸入側ケーシング３０には、吸入側ケーシング３０をＸ方向に貫通する給水口３が形成されている。給水口３は、封水を第１ポンプ室６０Ａに供給するための貫通穴である。
【0031】
吸入側ケーシング３０における、第１ポンプケーシング２０Ａに臨む側とは逆側には、金属製カバー４０が装着されている。吸入側ケーシング３０における金属製カバー４０が装着される面を、金属製カバー装着面３２とする。金属製カバー４０については、後に説明する。
【0032】
（金属製リング部材）
以下、本実施形態の水封式真空ポンプ１の特徴的な部分を順に説明する。まず、金属製リング部材１４について説明する。図３は、第２ポンプケーシング２０Ｂの斜視図である。図３に示すように、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４には、金属製リング部材１４が配置されている。
以下、本実施形態の水封式真空ポンプ１の特徴的な部分を順に説明する。まず、金属製リング部材１４について説明する。図３は、第２ポンプケーシング２０Ｂの斜視図である。図３に示すように、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４には、金属製リング部材１４が配置されている。
【0033】
図２に基づいて説明したように、金属製リング部材１４は、第１ポンプケーシング２０Ａの内周部２４にも配置されている。図４は、第１ポンプケーシング２０Ａおよび金属製リング部材１４を、図２に示す矢印Ｉの方向から見た図である。
【0034】
図４に示すように、金属製リング部材１４の形状は、円筒形状である。金属製リング部材１４は、内周部２４に沿うように配置されている。
【0035】
金属製リング部材１４の形状は、内周部２４の形状に対応した形状である。内周部２４の形状に対応した形状とは、例えば、内周部２４に、ほぼ隙間なくはめ込むことができるような形状を意味する。本実施形態では、内周部２４の形状は、円筒形状である。そのため、金属製リング部材１４の形状は、円筒形状となっている。
【0036】
ここで、インペラ１０が回転することによって占める空間を、回転領域１２とする。金属製リング部材１４は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４に配置されることによって、第２インペラ１０Ｂの回転領域１２の少なくとも一部を覆う。同様に、金属製リング部材１４は、第１ポンプケーシング２０Ａの内周部２４に配置されることによって、第１インペラ１０Ａの回転領域１２の少なくとも一部を覆う。
【0037】
回転領域１２の形状は、一般的に円柱形状である。金属製リング部材１４は、円柱形状の回転領域１２における側面の少なくとも一部を覆う。側面とは、円柱形状における、向かい合う２面以外の表面をいう。すなわち、金属製リング部材１４は、回転領域１２の表面のなかで、曲面の部分の少なくとも一部を覆う。
【0038】
ポンプケーシング２０が合成樹脂によって形成されている場合、水封式真空ポンプ１の振動および騒音は大きくなる傾向にある。本実施形態の水封式真空ポンプ１では、回転領域１２の少なくとも一部を覆うように、金属製リング部材１４が配置されている。そのため、第１ポンプケーシング２０Ａおよび第２ポンプケーシング２０Ｂが合成樹脂によって形成されている場合であっても、水封式真空ポンプ１の振動および騒音を抑制することができる。金属製リング部材１４が振動の発生を抑制し、また、金属製リング部材１４が騒音の伝搬を低減させるからである。
【0039】
図５は、金属製リング部材１４を配置した場合と、金属製リング部材１４を配置しない場合とにおける、騒音値を示す図である。図５のグラフの横軸は吸込圧力［ｋＰａ］を示し、縦軸は騒音値［ｄＢ］を示す。図５の黒三角は金属製リング部材なしを示し、黒丸は金属製リング部材ありを示す。
【0040】
図５に示すように、金属製リング部材１４を配置することによって、騒音値が低下していることが分かる。例えば、吸込圧力が１００ｋＰａの近傍では、騒音値は約２．７ｄＢ低下している。
【0041】
金属製リング部材１４の材料は、例えばステンレス鋼とすることができる。ポンプケーシング内に注入される封水には、残留塩素や腐食性イオンなどが含まれる場合がある。そのため、金属製リング部材１４の材料を、オーステナイト系ステンレス鋼のような耐食性の高い材料とすることによって、金属製リング部材１４の耐久性を向上させることができる。
【0042】
図３に示す実施形態では、金属製リング部材１４は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４に配置されていた。金属製リング部材１４を配置する位置は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４に限定されない。金属製リング部材１４は、第２インペラ１０Ｂの回転領域１２の少なくとも一部を覆う位置であれば任意の位置に配置することができる。例えば、金属製リング部材１４は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４と外周部２５との間の位置に配置されてもよい。また、金属製リング部材１４は、第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５の外側に配置されてもよい。
【0043】
金属製リング部材１４を第２ポンプケーシング２０Ｂに配置する方法は、特に限定されない。例えば、まず第２ポンプケーシング２０Ｂを成形し、その後、金属製リング部材１４を第２ポンプケーシング２０Ｂにはめ込むことで、金属製リング部材１４を第２ポンプケーシング２０Ｂに配置することができる。または、例えばインサート成形法などを用いて、第２ポンプケーシング２０Ｂを成形する際に、第２ポンプケーシング２０Ｂと金属製リング部材１４とを一体成形してもよい。金属製リング部材１４を第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４に配置する場合には、金属製リング部材１４を第２ポンプケーシング２０Ｂにはめ込むこと、および、第２ポンプケーシング２０Ｂと金属製リング部材１４とを一体成形することが容易になる。
【0044】
上述の説明では、第２ポンプケーシング２０Ｂを例にして金属製リング部材１４の配置位置および配置方法について説明した。上に説明した内容は、第１ポンプケーシング２０Ａに対しても同様に妥当する。第１ポンプケーシング２０Ａについては、上述の説明における第２ポンプケーシング２０Ｂを第１ポンプケーシング２０Ａとし、第２インペラ１０Ｂを第１インペラ１０Ａとする。
【0045】
水封式真空ポンプ１が、インペラを２つ含む二段形の水封式真空ポンプである場合には、水封式真空ポンプの振動および騒音が大きくなりがちである。しかし、本実施形態の水封式真空ポンプ１によれば、第１ポンプケーシング２０Ａおよび第２ポンプケーシング２０Ｂのそれぞれに金属製リング部材１４が配置されている。そのため、水封式真空ポンプが二段形であっても、振動および騒音を抑制することができる。
【0046】
なお、水封式真空ポンプ１は、二段形には限定されない。例えば、水封式真空ポンプ１が一段形であっても、そのポンプケーシング２０に金属製リング部材１４を配置することによって、振動および騒音を抑制することができる。
【0047】
（金属製カバー）
金属製カバー４０について説明する。本実施形態の水封式真空ポンプ１においては、図１および図２に示すように、吸入側ケーシング３０における第１ポンプケーシング２０Ａに臨む側とは逆側に、金属製カバー４０が装着されている。すなわち、吸入側ケーシング３０の金属製カバー装着面３２に、金属製カバー４０が配置されている。
金属製カバー４０について説明する。本実施形態の水封式真空ポンプ１においては、図１および図２に示すように、吸入側ケーシング３０における第１ポンプケーシング２０Ａに臨む側とは逆側に、金属製カバー４０が装着されている。すなわち、吸入側ケーシング３０の金属製カバー装着面３２に、金属製カバー４０が配置されている。
【0048】
金属製カバー４０は、おおよそ円盤形状の金属板である。金属製カバー４０をＸ方向から平面視した場合の形状は、吸入側ケーシング３０をＸ方向から平面視した場合の形状とほぼ同じである。平面視において、金属製カバー４０の形状が吸入側ケーシング３０の形状とほぼ同じであるため、金属製カバー４０は、吸入側ケーシング３０の一つの端面のほぼ全体を覆うことができる。
【0049】
本実施形態の水封式真空ポンプ１では、吸入側ケーシング３０における第１ポンプケーシング２０Ａに臨む側とは逆側、すなわち、水封式真空ポンプ１における露出している側の端面が金属製カバー４０によって覆われている。そのため、水封式真空ポンプ１の端面の振動、および端面からの騒音の漏れ出し抑制することができる。その結果、水封式真空ポンプ１の振動および騒音を抑制することができる。
【0050】
例えば金属製カバー４０の厚さを６ｍｍにした場合、騒音値は約２ｄＢ低下した。
【0051】
図６は、吸入側ケーシング３０の斜視図である。図６に示すように、金属製カバー４０が装着される金属製カバー装着面３２は、ほぼ平坦である。詳しくは、金属製カバー装着面３２における金属製カバー４０が装着される領域は、ほぼ平坦である。
【0052】
金属製カバー装着面３２において、金属製カバー４０と接する部分を平坦にすることによって、水封式真空ポンプ１の端面と、金属製カバー４０との密着性を向上させることができる。その結果、振動および騒音をより抑制することができる。
【0053】
なお、金属製カバー４０には、吸入側ケーシング３０との密着性を向上させるために、例えば図２に示すような、吸入側ケーシング３０の形状に対応した切り欠き部４２を形成してもよい。
【0054】
また、金属製カバー４０には、吸入側ケーシング３０の給水口３に対応する位置に、貫通穴４４が形成されている。
【0055】
金属製カバー４０は、振動および騒音の抑制に加えて、吸入側ケーシング３０の破損を抑制することができる。吸入側ケーシング３０が合成樹脂で形成されている場合には、吸入側ケーシング３０の温度が上昇すると、吸入側ケーシング３０が熱膨張し、長ボルト５０の締結箇所への応力集中により吸入側ケーシング３０が破損する可能性がある。吸入側ケーシング３０に装着された金属製カバー４０は、吸入側ケーシング３０が熱膨張した場合でも、長ボルト５０の締結箇所に発生する応力を分散させることができる。その結果、金属製カバー４０は、吸入側ケーシング３０の破損を抑制することができる。
【0056】
金属製カバー４０を形成する材料は特には限定されない。金属製カバー４０を形成する材料は、例えば、ステンレス鋼とすることができる。
【0057】
以上、金属製カバー４０が、吸入側ケーシング３０の金属製カバー装着面３２に装着されている構成を説明した。金属製カバー４０が吸入側ケーシング３０に備えらえる構成はこれには限定されない。金属製カバー４０は、吸入側ケーシング３０を成形する際に、例えばインサート成形によって、吸入側ケーシング３０と一体として、吸入側ケーシング３０に備えられてもよい。
【0058】
（継手）
継手８０について説明する。前述のように、継手８０は、第２ポンプケーシング２０Ｂおよび吸入側ケーシング３０に各々配置されている。第２ポンプケーシング２０Ｂに配置される継手８０が、第２継手８０Ｂである。吸入側ケーシング３０に配置される継手８０が、第１継手８０Ａである。第２継手８０Ｂは、図３に詳しく示されている。第１継手８０Ａは、図６に詳しく示されている。
継手８０について説明する。前述のように、継手８０は、第２ポンプケーシング２０Ｂおよび吸入側ケーシング３０に各々配置されている。第２ポンプケーシング２０Ｂに配置される継手８０が、第２継手８０Ｂである。吸入側ケーシング３０に配置される継手８０が、第１継手８０Ａである。第２継手８０Ｂは、図３に詳しく示されている。第１継手８０Ａは、図６に詳しく示されている。
【0059】
図３および図６に示す継手８０の形状は、おおよそ直方体形状である。継手８０は、フランジ部８２およびポート部８３を含む。ポート部８３は、そこに円筒形状の貫通穴８４が形成される部分である。フランジ部８２は、ポート部８３を取り囲む部分である。フランジ部８２は、継手８０を２ポンプケーシング２０Ｂまたは吸入側ケーシング３０に固定するために用いられる。フランジ部８２には、ボルトの通し穴８６が形成されている。継手８０は、通し穴８６を挿通する六角穴付ボルト（図７参照）により、第２ポンプケーシング２０Ｂまたは吸入側ケーシング３０に取り付けられる。
【0060】
図３に基づいて、第２継手８０Ｂを例にして、継手８０について説明する。第２継手８０Ｂは、第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５における高さ方向Ｙの頂きに配置されている。第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５における高さ方向Ｙの頂きには、排出口６が形成されている。排出口６は、第２ポンプ室６０Ｂと、第２ポンプケーシング２０Ｂの外部とをつなぐ、第２ポンプケーシング２０Ｂに形成された貫通穴である。排出口６の、第２ポンプケーシング２０Ｂの外周部２５側の端部を、入出口７とする。
【0061】
第２継手８０Ｂは、ポート部８３の貫通穴８４の開口が入出口７に一致するように、外周部２５に配置されている。第２継手８０Ｂは、フランジ部８２の通し穴８６を挿通する六角穴付ボルト（図示省略）により、第２ポンプケーシング２０Ｂに固定される。
【0062】
以上のように、継手８０は、入出口７の周囲に接合されるフランジ部８２と、フランジ部８２を基端として延びる管状体あって、内部に入出口７に連通する貫通穴８４を有するポート部８３と、を備える。
【0063】
ここで、フランジ部８２の厚さをＡとする。フランジ部８２の厚さとは、フランジ部８２の、通し穴８６が伸びる方向に沿った長さを意味する。また、貫通穴８４の最大内径をＢとする。本実施形態の水封式真空ポンプ１では、フランジ部８２の厚さＡを厚くしている。フランジ部８２の厚さＡを厚くすることによって、継手８０の振動、および継手８０からの騒音を抑制することができる。
【0064】
なお、上述の図３に基づく第２継手８０Ｂについての説明は、図４に示す第１継手８０Ａについても妥当する。図３の第２ポンプケーシング２０Ｂが図４の吸入側ケーシング３０に対応し、図３の排出口６が図４の吸入口５に対応する。
【0065】
継手８０のフランジ部８２の厚さＡ、およびポート部８３の貫通穴８４の最大内径Ｂについて、図７から図９に基づいて説明する。図７は、他の実施形態の水封式真空ポンプ１の斜視図である。図８は、図７のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図９は、図７に示す継手８０を、図７に示す矢印ＩＩＩの方向から見た図である。
【0066】
前述のように、フランジ部８２の厚さＡとし、貫通穴８４の最大内径をＢとした場合、両値の比率は、０．１≦Ａ／Ｂ≦２．０の条件を満たすことが好ましい。また、両値の比率は、０．２≦Ａ／Ｂ≦１．０の条件を満たすことが、より好ましい。
【0067】
両値が上述の条件を満たす場合、フランジ部８２の厚さＡは、貫通穴８４の最大内径Ｂの少なくとも１０％以上の厚さである。貫通穴８４の最大内径Ｂが大きいことは、一般的にその貫通穴８４を通る気体の量が多いことを意味する。多くの気体が貫通穴８４を通るということは、水封式真空ポンプ１の出力が大きいことを意味する。水封式真空ポンプ１の出力が大きくなると、水封式真空ポンプ１の振動および騒音が大きくなる。また、振動および騒音は、継手８０の近傍でより大きくなる傾向がある。
【0068】
ここで、本実施形態のフランジ部８２の厚さＡは、上記の条件に従い、貫通穴８４の最大内径Ｂが大きくなることに伴って増加するよう調整される。そのため、水封式真空ポンプ１の出力が大きい場合でも、継手の振動および騒音を抑制することができる。フランジ部８２の厚さＡが大きくなることによって気体の吸入・排出に伴う振動が起きにくくなり、また、音の透過損失が増加するからである。
【0069】
さらに、本実施形態のフランジ部８２の厚さＡは、少なくとも貫通穴８４の最大内径Ｂの１０％以上、好ましくは２０％以上の厚さである。本実施形態のフランジ部８２の厚さＡは、強度などの観点からフランジ部８２に通常設定される厚さよりも厚い。そのため、継手の振動、および継手からの騒音を、確実に抑制することができる。
【0070】
また、両値が上述の条件を満たす場合、フランジ部８２の厚さＡは、貫通穴８４の最大内径Ｂの２倍以下、好ましくは１倍以下の厚さである。フランジ部８２の厚さＡが大きくなりすぎると、継手の振動が増大する場合がある。本実施形態のフランジ部８２の厚さＡは、大きくとも貫通穴８４の最大内径Ｂの２倍を超えない。そのため、フランジ部８２の厚さＡが適切な範囲に設定され、フランジ部８２を厚くすることによる弊害に発生を抑制することができる。
【0071】
継手８０を形成する材料は、例えばステンレス鋼などの金属とすることができる。
【0072】
（リブ構造）
図３に示される第２ポンプケーシング２０Ｂにおいて、第２ポンプ室６０Ｂが開口する側の面には、樹脂成形時のヒケを防止するため、周方向の複数箇所に肉盗み２７が設けられている。これらの肉盗み２７は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４の表面、及び外周部２５の表面に設けられている。また、それぞれの肉盗み２７に対しては、強度アップ及び変形防止を目的として、複数箇所にリブ２８が設けられている。肉盗み２７の空隙部分にリブ２８を存在させることにより、変形等に起因する振動の発生が抑制されるので、騒音値が低減することになる。
図３に示される第２ポンプケーシング２０Ｂにおいて、第２ポンプ室６０Ｂが開口する側の面には、樹脂成形時のヒケを防止するため、周方向の複数箇所に肉盗み２７が設けられている。これらの肉盗み２７は、第２ポンプケーシング２０Ｂの内周部２４の表面、及び外周部２５の表面に設けられている。また、それぞれの肉盗み２７に対しては、強度アップ及び変形防止を目的として、複数箇所にリブ２８が設けられている。肉盗み２７の空隙部分にリブ２８を存在させることにより、変形等に起因する振動の発生が抑制されるので、騒音値が低減することになる。
【0073】
上述の肉盗み２７及びリブ２８は、図４に示されるように、第１ポンプケーシング２０Ａの内周部２４及び外周部２５にも設けられている。また、肉盗み２７及びリブ２８は、図６に示されるように、吸入側ケーシング３０の金属製カバー装着面３２に設けることもできる。複数のケーシングに対してリブ構造を付与することで、振動抑制に対する相乗効果が得られる。例えば第１ポンプケーシング２０Ａ及び第２ポンプケーシング２０Ｂのそれぞれにリブ構造を付与した場合、騒音値は約１．３ｄＢ低下した。
【0074】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく、種々の変更、変形及び組み合わせが可能である。
【0075】
＜１＞
モータの回転軸に連結され、軸線回りに回転するインペラと、
前記インペラを収容するポンプ室を構成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に封水を供給するための給水口と、
前記ポンプ室に気体を吸入するための吸入口と、
前記ポンプ室から気体を排出するための排出口と、を備え、
前記ポンプケーシングは、合成樹脂で形成されると共に、前記インペラの回転領域の少なくとも一部を覆う金属製リング部材を備える、水封式真空ポンプ。
モータの回転軸に連結され、軸線回りに回転するインペラと、
前記インペラを収容するポンプ室を構成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に封水を供給するための給水口と、
前記ポンプ室に気体を吸入するための吸入口と、
前記ポンプ室から気体を排出するための排出口と、を備え、
前記ポンプケーシングは、合成樹脂で形成されると共に、前記インペラの回転領域の少なくとも一部を覆う金属製リング部材を備える、水封式真空ポンプ。
【0076】
＜２＞
前記インペラは、前記回転軸に連結され、軸線回りに同期回転する第１インペラおよび第２インペラを含み、
前記ポンプケーシングは、
前記第１インペラを収容する第１ポンプ室を構成する第１ポンプケーシングと、
前記第２インペラを収容する第２ポンプ室を構成する第２ポンプケーシングと、を含み、
前記第１ポンプ室および前記第２ポンプ室は、内部流体の流通孔を介して相互に連通され、
前記給水口および前記吸入口は、前記第１ポンプ室に対して設けられ、
前記排出口は、前記第２ポンプ室に対して設けられ、
前記金属製リング部材は、前記第１ポンプケーシングおよび前記第２ポンプケーシングのうちの少なくとも１つに備えられる、＜１＞に記載の水封式真空ポンプ。
前記インペラは、前記回転軸に連結され、軸線回りに同期回転する第１インペラおよび第２インペラを含み、
前記ポンプケーシングは、
前記第１インペラを収容する第１ポンプ室を構成する第１ポンプケーシングと、
前記第２インペラを収容する第２ポンプ室を構成する第２ポンプケーシングと、を含み、
前記第１ポンプ室および前記第２ポンプ室は、内部流体の流通孔を介して相互に連通され、
前記給水口および前記吸入口は、前記第１ポンプ室に対して設けられ、
前記排出口は、前記第２ポンプ室に対して設けられ、
前記金属製リング部材は、前記第１ポンプケーシングおよび前記第２ポンプケーシングのうちの少なくとも１つに備えられる、＜１＞に記載の水封式真空ポンプ。
【0077】
＜３＞
前記金属製リング部材は、前記ポンプケーシングの内周部に配置されている、＜１＞または＜２＞に記載の水封式真空ポンプ。
前記金属製リング部材は、前記ポンプケーシングの内周部に配置されている、＜１＞または＜２＞に記載の水封式真空ポンプ。
【0078】
＜４＞
前記ポンプケーシングは、前記モータの配置側とは反対側に、前記ポンプ室の開口部を有し、
前記開口部は、前記給水口および前記吸入口を有する吸入側ケーシングにより閉塞され、
前記吸入側ケーシングにおいて、前記ポンプケーシングに臨む側とは逆側には、金属製カバーが装着されている、＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
前記ポンプケーシングは、前記モータの配置側とは反対側に、前記ポンプ室の開口部を有し、
前記開口部は、前記給水口および前記吸入口を有する吸入側ケーシングにより閉塞され、
前記吸入側ケーシングにおいて、前記ポンプケーシングに臨む側とは逆側には、金属製カバーが装着されている、＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
【0079】
＜５＞
前記金属製カバーは、平板形状であり、
前記前記吸入側ケーシングにおいて、前記金属製カバーが装着される領域は、平坦である、＜４＞に記載の水封式真空ポンプ。
前記金属製カバーは、平板形状であり、
前記前記吸入側ケーシングにおいて、前記金属製カバーが装着される領域は、平坦である、＜４＞に記載の水封式真空ポンプ。
【0080】
＜６＞
前記吸入口および前記排出口のうちの少なくとも１つの入出口には、継手が設けられており、
前記継手は、
前記入出口の周囲に接合されるフランジ部と、
前記フランジ部を基端として延びる管状体あって、内部に前記入出口に連通する貫通穴を有するポート部と、を備え、
前記フランジ部の厚さをＡとし、前記貫通穴の最大内径をＢとした場合に、両値の比率が０．１≦Ａ／Ｂ≦２．０の条件を満たす、＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
前記吸入口および前記排出口のうちの少なくとも１つの入出口には、継手が設けられており、
前記継手は、
前記入出口の周囲に接合されるフランジ部と、
前記フランジ部を基端として延びる管状体あって、内部に前記入出口に連通する貫通穴を有するポート部と、を備え、
前記フランジ部の厚さをＡとし、前記貫通穴の最大内径をＢとした場合に、両値の比率が０．１≦Ａ／Ｂ≦２．０の条件を満たす、＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
【0081】
＜７＞
前記ポンプケーシングは、前記ポンプ室が開口する側の面の複数箇所に肉盗みが設けられており、
前記肉盗みに対してリブが設けられる、＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
前記ポンプケーシングは、前記ポンプ室が開口する側の面の複数箇所に肉盗みが設けられており、
前記肉盗みに対してリブが設けられる、＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の水封式真空ポンプ。
【符号の説明】
【0082】
１ 水封式真空ポンプ
３ 給水口
５ 吸入口
６ 排出口
７ 入出口
１０ インペラ
１０Ａ 第１インペラ
１０Ｂ 第２インペラ
１２ 回転領域
１４ 金属製リング部材
２０ ポンプケーシング
２０Ａ 第１ポンプケーシング
２０Ｂ 第２ポンプケーシング
２２ 流通孔
２４ 内周部
２５ 外周部
２６ 開口部
２７ 肉盗み
２８ リブ
３０ 吸入側ケーシング
３２ 金属製カバー装着面
４０ 金属製カバー
５０ 長ボルト
６０ ポンプ室
６０Ａ 第１ポンプ室
６０Ｂ 第２ポンプ室
８０ 継手
８０Ａ 第１継手
８０Ｂ 第２継手
８２ フランジ部
８３ ポート部
８４ 貫通穴
８６ 通し穴
９０ モータ
９２ 回転軸
９４ 軸線
３ 給水口
５ 吸入口
６ 排出口
７ 入出口
１０ インペラ
１０Ａ 第１インペラ
１０Ｂ 第２インペラ
１２ 回転領域
１４ 金属製リング部材
２０ ポンプケーシング
２０Ａ 第１ポンプケーシング
２０Ｂ 第２ポンプケーシング
２２ 流通孔
２４ 内周部
２５ 外周部
２６ 開口部
２７ 肉盗み
２８ リブ
３０ 吸入側ケーシング
３２ 金属製カバー装着面
４０ 金属製カバー
５０ 長ボルト
６０ ポンプ室
６０Ａ 第１ポンプ室
６０Ｂ 第２ポンプ室
８０ 継手
８０Ａ 第１継手
８０Ｂ 第２継手
８２ フランジ部
８３ ポート部
８４ 貫通穴
８６ 通し穴
９０ モータ
９２ 回転軸
９４ 軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】