JP2008163905A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】限られたスペースにおいて排気ケース３０Ａの排気室２１Ａの容積を適切に大きくして、消音性能を高めたポンプ装置を提供する。
【解決手段】気体を吸引する吸気口及び気体を吐出する排気口が設けられたポンプ本体を備えるポンプ装置であって、吸気口に接続される吸気室４２が設けられる吸気ケース４０のボディ部４１と、排気口に接続される排気室２１Ａが設けられる排気ケース３０Ａのボディ部３１Ａとが一体的に設けられ、共用される側壁である仕切壁３５によって吸気室４２と排気室２１Ａとが仕切られて形成され、排気室２１Ａの容積の方が吸気室４２の容積よりも大きくなるように、仕切壁３５が吸気室４２側へ偏って位置した状態の非対称に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体を吸引する吸気口及び気体を吐出する排気口が設けられたポンプ本体を備えるポンプ装置に関する。

真空ポンプ装置から気体が排出される際に発生する騒音を低減させる消音手段としては、容積方式や膨張方式の消音方法が用いられている。容積方式は、排気を容積のなるべく大きな空間へ導き、排気音を反響減衰させて消音する方法である。また、膨張方式は、排気を絞り部やパイプによって収縮及び膨張させて消音する方法である。この膨張方式によれば、ポンプのポンピング作用による排気音を効果的に消音できる。
しかし、容積方式では、消音室として設定できる空間を好適に確保することが難しく、その消音性能には自ずと限界がある。また、膨張方式では、背圧（通気抵抗）が高くなりやすい。なお、他の消音方法としては吸音方式がある。

従来、ポンプ本体の吸気口に接続される吸気ケースと、ポンプ本体の排気口に接続される排気ケースとは、実質的に分離して設けられていた。つまり、吸気ケースに設けられる吸気室と、排気ケースに設けられる排気室とは、実質的に独立して形成されていた。
特開昭５５−１１９２５１号公報（図３）

また、絞り部を設けた消音器としては、真空ポンプの排気口から排出される気体を、２つ以上の大部屋と該大部屋の間を通過させる第１絞り口と最後段の前記大部屋を外気中に連通させる第２の絞り口とを順に通過させて、その気体の持つ騒音を低減させて外気中に排出させる構造の真空ポンプの消音器であって、前記第１絞り口の開口量を、第１絞り口を通過する気体の圧力又はその気体の通過量に合わせて、広狭に調整する調整弁が備えられたことを特徴とする真空ポンプの消音器が、本出願人によって提案されている（特許文献２参照）。
しかし、このような絞り部を設けた消音器の場合、排気流量が小さくなると消音性能が低下する傾向にある。また、通気抵抗が高くなりやすいため、エネルギーを無駄に消費しやすい。

これに対して、図７に示すように、真空ポンプ装置において、ポンプ本体の排気口に排気導入口を介して接続される第１の消音室５１と、その第１の消音室５１と隔壁部５４を介して直列に配置された第２の消音室５２と、両端が閉塞された筒状に設けられると共に、両端部の側壁部に複数の貫通孔５３が設けられることで開口し、第１の消音室５１と第２の消音室５２とを連通するように隔壁部５４の貫通孔に固定された筒部材５６とを備える消音器が、本出願人によって開示されている（特許文献１参照）。
しかし、図７に示すような形態にあっては、前記の絞り部を設けた形態に比べて、通気抵抗を含めて、その消音性能が劣っていた。
特開２００１−２８９１６７号公報（請求項１、図１、図３）

ポンプ装置に関して解決しようとする問題点は、容積方式の消音構造を採用した場合、従来の形態では、排気室の容積を大きくして消音性能を高めることができない点にある。
そこで本発明の目的は、限られたスペースにおいて排気ケースの排気室の容積を適切に大きくして、消音性能を高めたポンプ装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、気体を吸引する吸気口及び気体を吐出する排気口が設けられたポンプ本体を備えるポンプ装置であって、前記吸気口に接続される吸気室が設けられる吸気ケースのボディ部と、前記排気口に接続される排気室が設けられる排気ケースのボディ部とが一体的に設けられ、共用される側壁である仕切壁によって前記吸気室と前記排気室とが仕切られて形成され、前記排気室の容積の方が前記吸気室の容積よりも大きくなるように、前記仕切壁が前記吸気室側へ偏って位置した状態の非対称に配設されている。

また、本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、前記仕切壁が、前記吸気室に装着される筒形のフィルタの側周外形に倣って、湾曲した形状に、前記吸気室側へ偏って位置した状態に形成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、前記排気ケースが消音器として設けられ、前記排気室が前記ポンプ本体の排気口に排気導入口によって接続される第１の消音室として形成され、該第１の消音室と隔壁部を介して直列に設けられ、且つ前記第１の消音室より小さい容積の第２の消音室を備え、前記排気導入口を形成する肉厚部が前記隔壁部の一部となるように、該排気導入口が前記第１の消音室の前記隔壁部側に設けられていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、前記排気導入口を形成する肉厚部及び該排気導入口の少なくとも近傍の側壁部分が、消音器を形成する他の側壁の標準的な肉厚よりも厚く設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、両端が開口したパイプ状に設けられ、前記第１の消音室と前記第２の消音室とを連通するように前記隔壁部に貫通して配されたパイプ部材とを備えることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるポンプ装置の一形態によれば、前記ポンプ本体が、ベーンを備えるロータリー式のポンプであることを特徴とすることができる。

本発明にかかるポンプ装置によれば、限られたスペースにおいて排気ケースの排気室の容積を好適に大きくして、消音性能を高めることができるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明のポンプ装置にかかる吸気ケース及び排気ケースについて、最良の形態例を添付図面（図１、図２）に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の吸気ケース及び排気ケースの形態例を示す上方から見た断面図である。また、図２は、吸気ケース及び排気ケースの中央ケース部の形態例を示す斜視図である。
この吸気ケース及び排気ケースが取り付けられたポンプ装置は、気体を吸引する吸気口１２及び気体を吐出する排気口１３が設けられたポンプ本体１０を備えるものである（図３参照）。吐出する気体を製品気体として用いれば、ブロア装置として利用できるポンプ装置でもある。

また、ポンプ本体１０は、ベーン式のポンプであるため、その一側面部に吸気口１２及び排気口１３が並列された状態に設けられている（図３参照）。本形態例では、吸気口１２及び排気口１３が、ポンプ本体１０の上面で軸方向の中央部に、軸方向に直交する方向に間隔をおいて並んだ状態に配されている。

４０は吸気ケースであり、吸気口１２に接続される吸気室４２を有する。また、３０Ａは排気ケースであり、排気口１３に接続される排気室２１Ａを有する。
この吸気ケース４０と排気ケース３０Ａは、その長手方向が、回転軸１６の軸心線の延長方向と同じであり、それらの軸心同士は相互に平行になっている。
このような配設関係になっていることで、吸気ケース４０と排気ケース３０Ａを、限られたスペース内に適切に配置することができる。

４１は吸気ケースのボディ部であり、３１Ａは排気ケースのボディ部である。その二つのボディ部４１、３１Ａが一体的に設けられ、共用される側壁である仕切壁３５によって吸気室４２と排気室２１Ａとが仕切られて形成されている。
このように、吸気ケースのボディ部４１と排気ケースのボディ部３１Ａとが一体化されており、これによって中央ケース部５０が構成されている。
なお、この中央ケース部５０は、ダイカストによって効率よく大量生産できる。

そして、排気室２１Ａの容積の方が吸気室４２の容積よりも大きくなるように、仕切壁３５が吸気室４２側へ偏って位置した状態の非対称に配設されている。
これによれば、排気ケース３０Ａの排気室２１Ａである第１の消音室２１の容積を、限られたスペースの中で好適に最大化でき、容積方式の消音効果を向上できる。

また、本形態例の仕切壁３５は、吸気室４２に装着される筒形のフィルタ４５の側周外形に倣って、湾曲した形状に、吸気室４２側へ偏って位置した状態に形成されている。
これによれば、排気室２１Ａである第１の消音室２１の容積を、より好適に最大化でき、容積方式の消音効果を向上できる。

次に、排気ケース３０Ａが、容積方式と膨張方式の両方式を用いた消音器２０として、真空ポンプ装置に設けられた場合について、図３〜５に基づいて説明する。
図３は、本発明にかかる真空ポンプ装置の形態例の要部を示す断面図である。図３（Ａ）は軸線に平行なＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３（Ｂ）は軸線に直交するＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図４は、図３の真空ポンプ装置に用いられた消音器の詳細を示す断面図である。また、図５は、真空ポンプ装置全体を示す斜視図である。

この真空ポンプ装置は、吸気側に接続された機器に減圧状態を生じさせるポンプ本体１０と、そのポンプ本体１０の排気口１３に接続された消音器２０とを有する。
このポンプ本体１０は、ベーン１１を備えるロータリー式の真空ポンプであり、電動モータ１５（図５参照）等の駆動手段によって稼動する真空ポンプになっている。１６は回転軸であり、電動モータ１５の動力が伝達される。また、本形態例の真空ポンプ装置は、無給油式のポンプである。排気を製品気体とすれば、ブロア装置として用いることもできる。なお、図５の真空ポンプ装置は、二台のポンプ本体１０が並列され、一台の電動モータで駆動される。

消音器２０は、以下の構成を備える。
２１は第１の消音室であり、ポンプ本体１０の排気口１３に排気導入口２３によって接続されている。図１に示した排気室２１Ａが、第１の消音室２１として設けられている。
２２は第２の消音室であり、第１の消音室２１と隔壁部２４を介して直列に設けられ、且つ第１の消音室２１より小さい容積に設けられている。つまり、第１の消音室２１と第２の消音室２２は、隔壁部２４を共用して軸方向に隣り合って設けられている。
２５はパイプ部材であり、両端が開口したパイプ状に設けられ、第１の消音室２１と第２の消音室２２とを連通するように隔壁部２４を貫通して配されている。

このパイプ部材２５は、その軸心と消音器２０自体の軸心を一致させるように、中心部に固定されている。そのパイプ部材２５と消音器２０の軸心は、回転軸１６の軸心と平行な取付関係になっている。
また、このパイプ部材２５の固定方法は、公知の固着手段を利用すればよいが、例えば図４に示すように、隔壁部２４に設けられた貫通孔にパイプ部材２５を圧入することで固定することができる。さらに他の固定方法としては、パイプ部材２５が固定されたブラケットを介してネジ止め等で隔壁部２４に固定してもよい。

この消音器２０の排気導入口２３を形成する肉厚部２３ａ及びその排気導入口２３の少なくとも近傍の側壁部分２６ａが、消音器２０を形成する他の側壁２６の標準的な肉厚よりも厚く設けられている。本形態例では、後述する中央ボディ部３１の排気導入口２３が設けられた面の側壁全体が、他の側壁２６における標準的な肉厚よりも、１．５倍以上厚く設けられている。
これによって固体振動を減衰でき、耳障りな騒音を低減することができる。このように固体振動を減衰させることと、容積方式や膨張方式によって流体振動を減衰させることの両方の効果によって、適切に消音がなされる。

また、図４に示すように、排気導入口２３を形成する肉厚部２３ａが隔壁部２４の一部となるように、その排気導入口２３が第１の消音室２１の隔壁部２４側に設けられている。そして、パイプ部材２５の一端２５ａが、第１の消音室２１内において隔壁部２４側とは反対側に向かって開口されている。
これにより、排気ケース３０Ａの排気室２１Ａである第１の消音室２１の容積を最大限に活用して、容積方式による消音を効果的に行なうことができる。また、空気の流れを反転させることができ、それによって消音効果を高めることができる。

２７は小孔排気路であり、パイプ部材２５を通過して第２の消音室２２に流入された排気を分流した状態で排出すべく、複数が設けられている。そして、その小孔排気路２７が、第２の消音室２２を形成する端面壁２８から対向する隔壁部２４へ向かって延びる小径筒状部２９によって形成されている。
このように排気を分流することで、通気抵抗が上昇することを防止しつつ、消音効果を高めることができる。

また、パイプ部材２５の他端２５ｂが、第２の消音室２２内の中央より隔壁部２４側とは反対側の位置で開口されている。
そして、そのパイプ部材２５の他端２５ｂよりも、小径筒状部２９によって形成された小孔排気路２７における第２の消音室２２内の開口２７ａが、隔壁部２４側の位置に設けられている。
さらに、本形態例の小孔排気路２７における第２の消音室２２内の開口２７ａは、第２の消音室２２内の中央より隔壁部２４側の位置に設けられている。
これにより、排気の流れを二箇所で大きく反転させることができ、消音効果を高めることができる。

また、ポンプ本体１０をブロア装置のポンプ部として利用する場合に、集塵用のフィルタ４５が第１の消音室２１内に装着可能に、パイプ部材２５が隔壁部２４に脱着可能に設けられている。
これによれば、本形態例の真空ポンプ装置をブロア装置として好適に用いることができ、汎用性を向上できる。

さらに、図４に示すように、消音器２０を構成するボディ３０が、隔壁部２４を含む中央ボディ部３１と、その中央ボディ部３１に連結されることで一体となって第１の消音室２１を形成する一端側ボディ部３２と、中央ボディ部３１に連結されることで一体となって第２の消音室２２を形成する他端側ボディ部３３とから構成されている。
なお、本形態例では、中央ボディ部３１と一端側ボディ部３２の間に、接続用のスリーブ３４が介在している。
このようにボディ３０が複数のボディ部品によって構成されていることで、適切に成形できると共に組み立てを容易に行なうことができる。

以上の構成にかかる真空ポンプ装置によれば、従来品と比較して、消音器単体での排気音を８ｄＢ、全体装置の発生音を３ｄＢも低減することができた。また、通気抵抗も低減できた。

次に、図６に基づいて、本発明の真空ポンプ装置にかかる最良の形態例について、消音器の他の形態例を説明する。
図６に示す消音器１２０がポンプ本体１０の排気口１３に接続され、吸気側に接続された機器に減圧状態を生じさせる真空ポンプ装置を構成する。

１２１は第１の消音室であり、ポンプ本体１０の排気口１３に排気導入口１２３を介して接続される。
１２２は第２の消音室であり、第１の消音室１２１について、排気導入口１２３側に設けられた第１の隔壁部１２４を介して直列に設けられている。
１３０は第３の消音室であり、第１の消音室１２１について、第１の隔壁部１２４とは対向する面に設けられた第２の隔壁部１３１を介して直列に設けられている。
１２５は第1のパイプ部材であり、両端が開口したパイプ状に設けられ、第１の消音室１２１と第３の消音室１３０とを連通するように配されている。
１３２は第２のパイプ部材であり、両端が開口したパイプ状に設けられ、第３の消音室１３０と第２の消音室１２２とを連通するように配されている。

１２７は小孔排気路であり、第２の消音室１２２に流入された排気を分流した状態で排出すべく、複数が設けられている。
以上の図６に示した消音器１２０の構成によれば、消音室を３室にすることで、より高い消音性能を得ることができる。

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。

本発明に係る排気ケース及び吸気ケースの形態例を示す断面図である。 排気ケース及び吸気ケースの中央ケース部の形態例を示す斜視図である。 本発明に係るポンプ装置の形態例の要部を示す断面図である。 図３のポンプ装置に用いられる消音器の詳細を示す断面図である。 本発明に係るポンプ装置の形態例を示す斜視図である。 本発明に係る消音器の他の形態例を示す側面図である。 真空ポンプ装置用消音器の従来技術を示す断面図である。

符号の説明

１０ ポンプ本体
１１ ベーン
１２ 吸気口
１３ 排気口
１５ 電動モータ
２０ 消音器
２１ 第１の消音室
２１Ａ 排気室
２２ 第２の消音室
２３ 排気導入口
２３ａ 肉厚部
２４ 隔壁部
２５ パイプ部材
２６ 側壁
２６ａ 側壁部分
３０Ａ 排気ケース
３１Ａ 排気ケースのボディ部
３５ 仕切壁
４０ 吸気ケース
４１ 吸気ケースのボディ部
４２ 吸気室
４５ フィルタ
５０ 中央ケース部

Claims (6)

1. 気体を吸引する吸気口及び気体を吐出する排気口が設けられたポンプ本体を備えるポンプ装置であって、
   前記吸気口に接続される吸気室が設けられる吸気ケースのボディ部と、前記排気口に接続される排気室が設けられる排気ケースのボディ部とが一体的に設けられ、共用される側壁である仕切壁によって前記吸気室と前記排気室とが仕切られて形成され、
   前記排気室の容積の方が前記吸気室の容積よりも大きくなるように、前記仕切壁が前記吸気室側へ偏って位置した状態の非対称に配設されていることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記仕切壁が、前記吸気室に装着される筒形のフィルタの側周外形に倣って、湾曲した形状に、前記吸気室側へ偏って位置した状態に形成されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
3. 前記排気ケースが消音器として設けられ、前記排気室が前記ポンプ本体の排気口に排気導入口によって接続される第１の消音室として形成され、
   該第１の消音室と隔壁部を介して直列に設けられ、且つ前記第１の消音室より小さい容積の第２の消音室を備え、
   前記排気導入口を形成する肉厚部が前記隔壁部の一部となるように、該排気導入口が前記第１の消音室の前記隔壁部側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のポンプ装置。
4. 前記排気導入口を形成する肉厚部及び該排気導入口の少なくとも近傍の側壁部分が、消音器を形成する他の側壁の標準的な肉厚よりも厚く設けられていることを特徴とする請求項３記載のポンプ装置。
5. 両端が開口したパイプ状に設けられ、前記第１の消音室と前記第２の消音室とを連通するように前記隔壁部に貫通して配されたパイプ部材とを備えることを特徴とする請求項３又は４記載のポンプ装置。
6. 前記ポンプ本体が、ベーンを備えるロータリー式のポンプであることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のポンプ装置。

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