(57)【要約】【課題】  スクロール真空ポンプにおいて、固定ラップと旋回ラップをもって形成される密閉室の内端部の異常昇圧による運転効率の低下を防止する。【解決手段】  固定スクロール１１における固定ラップ１０と、旋回スクロール９における旋回ラップ８とを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを偏心的に旋回運動させることにより、両ラップ間に形成される密閉室１２内へ外周部から吸引された気体を、中心方向へ行くに従って加圧し、中心部に設けた排気孔１７より排出させるようにしたスクロール真空ポンプにおいて、吐出連通室１９の外側壁１９ａに、その外側における固定・旋回両ラップ１０、８間に形成されている最内側の密閉室１２と連設する弁孔２２を設け、かつこの弁孔２２の内側に、最内側密閉室１２ｂ内の圧力が、吐出連通室１９内の圧力よりも一定値以上大となったときに開いて、最内側密閉室１２ｂと吐出連通室１９を連通させ、最内側密閉室１２ｂ内の圧力空気を、弁孔２２を経て、排気孔１７より排出させるようになっている弁板を設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールにおける固定ラップと、旋回スクロールにおける旋回ラップとを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを偏心的に旋回運動させることにより、両ラップ間に形成される密閉室内へ外周部から吸引された気体を、中心方向へ行くに従って加圧し、中心部に設けた排気孔より排出させるようにしたスクロール真空ポンプにおいて、
前記吐出連通室の外側壁に、その外側における固定・旋回両ラップ間に形成されている最内側の密閉室と連設する弁孔を設け、かつこの弁孔の内側に、前記最内側密閉室内の圧力が、前記吐出連通室内の圧力よりも一定値以上大となったときに開いて、前記最内側密閉室と吐出連通室を連通させ、前記最内側密閉室内の圧力空気を、前記弁孔を経て、前記排気孔より排出させるようになっている弁板を設けたことを特徴とするスクロール真空ポンプ。
【請求項２】
弁板は、吐出連通室の外側壁に設けた弁孔の内側に設けられ、かつ一側端が、弁孔の一側端と枢支されている請求項１記載のスクロール真空ポンプ。
【請求項３】
弁板は、吐出連通室の外側壁に設けた弁孔の内側に設けられ、かつ一側端が、弁孔の一側端に止着されている請求項１記載のスクロール真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、スクロール真空ポンプの一般的な構成を、図５および図６を参照して説明する。
【０００３】
ハウジング(１)における筐体(２)と蓋体(３)の中心に、偏心軸部(４)と一体をなす駆動軸(５)を貫設してある。
【０００４】
駆動軸(５)の偏心軸部(４)にニードルベアリング(６)を介して枢支した旋回端板(７)の両面に旋回ラップ(８)を立設して、旋回スクロール(９)を形成してある。
【０００５】
ハウジング(１)における筐体(２)と蓋体(３)の対向面には、それぞれ前記旋回ラップ(８)と噛合しうる固定ラップ(10)を立設して、固定スクロール(11)を形成してある。
【０００６】
前記旋回ラップ(８)と固定ラップ(10)を噛み合わせることにより、両ラップ(８)(10)間に、旋回に応じて、径方向に容積が変化する密閉室(12)を形成してある。
【０００７】
旋回端板(７)と不動部であるハウジング(１)の筐体(２)の外周部にまたがって、旋回スクロール(９)の自転運動を防止するための、公知のクランクピン式の自転防止機構(13)を設けてある。
【０００８】
駆動軸(５)をもって旋回スクロール(９)を偏心的に旋回運動させると、ハウジング(１)の筐体(２)の外周部に設けた吸気孔(14)より、被減圧部内の気体を吸引し、この気体を、ハウジング(１)の中心方向へ行くに従い、容積を縮小させて圧縮し、蓋体(３)側の密閉室(12)の中心付近に設けた通気孔(15)と、旋回端板(７)の中心付近に設けた通気孔(16)を経て、筐体(２)側の密閉室(12)の中心付近に設けた排気孔(17)より吐出させる。
【０００９】
この場合、吸気孔(14)は図示しない被減圧部に接続されているため、運転の初期においては、気体を圧縮するために必要な空力的動力が、駆動軸を運転するために軸受部などで費消される機械的動力よりも大きいが、運転の継続に伴って、この傾向は逆転し、密閉容器内が到達圧力となった際には、気体の吸込みはないため、機械的動力が運転に必要な動力の大部分を占めることとなる。
【００１０】
これについて、図５におけるＶI−ＶI線で示す旋回ラップ(８)と固定ラップ(10)の中心部の軸線方向の拡大縦断面図である図６を参照して、詳細に説明する。
【００１１】
旋回スクロール(９)における旋回ラップ(８)の内周端(8a)は、隔壁(18)および吐出連通室(19)を経て、前記ニードルベアリング(６)を嵌支する環状ボス(20)に連なっている。
【００１２】
隔壁(18)は、環状ボス(20)の外周面と旋回ラップ(８)の最内周部との間を仕切っており、かつ密閉室(12)と吐出連通室(19)とを連通する小径の吐出連通孔(21)があけられている。
【００１３】
吐出連通室(19)は、隔壁(18)の内周、すなわち隔壁(18)と環状ボス(20)との間に形成され、前記排気孔(17)は、吐出連通室(19)内に設けられている。
【００１４】
ところで、運転中に、排出側の大気より、前記隔壁(18)の内側へ向かって逆流する気体の流量をできるだけ小とするために、前記吐出連通孔(21)の開口面積は、極力小さくされている。
【００１５】
すなわち、起動時一定時間を経過した際に、吐出連通室(19)より隔壁(18)の内側へ向かう逆流を少くするためには、固定ラップ(10)の内周端(10a)が、できるだけ長く隔壁(18)の円弧状内側面に摺接していて、固定ラップ(10)の内周面が、環状ボス(20)の外周面にできるだけ近接し、両者間の間隔ができるだけ小とする必要がある。
【００１６】
そのために、前記吐出連通孔(21)は、できるだけ隔壁(18)の内周端に設けられ、かつできるだけ小面積のものとされている。
【００１７】
吸入空気や外気の温度が正常範囲内にあり、かつ旋回ラップ(８)と固定ラップ(10)の間隙や、回転に伴う摺接範囲や摩擦等が、設計時に想定した条件内にある限り、また固定ラップ(10)の内端(10a)が設計範囲内に位置している限り、上記した吸排気は異常なく行われる。
【００１８】
しかし、外気温度の変化や、旋回ラップ(８)または固定ラップ(10)の異常な変形や伸び、あるいは両ラップ(８)(10)の相互間接触圧力の異常等があると、密閉室(12)の内端部(12a)における気体の圧力は過大となって、気体は小径の吐出連通孔(21)を円滑に連続して通過することができずにブロック状態となり、過大な抵抗を発生させ、場合によっては閉塞状態を起こすことがある。
【００１９】
そのため、駆動軸を駆動するために必要な動力が急激に増大したり、その軸受部等に過大な負荷が作用したりして、高熱や騒音を発するとともに、各部の耐久性が減じることがある。
【００２０】
このような不都合を未然に防止するために、運転に伴い、吸引により前記密閉室(12)の内端部(12a)に発生する気体の圧力を、理想的に可能な最大圧力よりも、やや低目に設定しているのが実情である。しかしこのことは、本来発揮しうる能力をやや低目に抑えていることを意味し、不利益という他はない。
【００２１】
また、密閉されている被減圧部を減圧する場合、起動時である運転の初期においては、被減圧部内における大気圧の状態にある気体を多量に吸込むため、吐出圧力が上昇して、負荷が増大し、モーターの駆動動力は大となる。
しかし、運転を継続すると、吸込圧力は低下し、それに伴って、吐出圧力は大気圧程度にまで低下するため、モーターの駆動動力は低減する。
【００２２】
真空ポンプにおいては、このような動力状態が、起動時の一定時間に亘って発生するため、この際に必要な動力を発揮させるためにのみ、駆動力の大きなモーターを設けなければならない。そのため、コスト的に不利となり、また大きな出力のモーターを必要とするため、真空ポンプ自体の重量並びに寸法が大となる。
【００２３】
上記したような問題を解消するために、固定スクロールの鏡板上における圧縮室と連通する位置に、吐出弁を備える補助吐出孔を設けたスクロール圧縮機も知られている（特許文献１）。
【００２４】
しかし、このものでは、運転中、チップシールの先端が補助吐出孔の縁に接触することとなるため、チップシールの先端は、補助吐出孔の縁によって損傷され、短期間の中に使用に堪えなくなることは明らかである。
【特許文献１】特開昭６１−１１６０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明が解決しようとする課題は、前記した構成のスクロール真空ポンプにおいて、前述したように、固定ラップと旋回ラップをもって形成される密閉室の内端部の異常昇圧によって、上記したような運転効率の低下、その他の問題が発生するのを未然に防止するとともに、特許文献１に記載されているもののように、補助吐出孔によってチップシールが傷付けられることなく、所期の目的を果たしうるようにしたスクロール真空ポンプを提供することである。
【００２６】
本発明は、起動時の一定時間、大流量が流れる時に発生する前記の状態における動力オーバーを解消しうるようにしたものであって、最終圧縮室に入る前の大気圧以上に圧縮された気体の一部を大気に逃がすことにより、最終圧縮室に入り込む気体の流量を減らして圧縮を行うようにしたものである。
これにより、本発明によると、小さく絞られた吐出連通孔を流れる気体の流量が減じるので、流路抵抗が減じ、加圧気体は、ほとんど抵抗なく、大気に吐出される。そのため、最終圧縮室の圧力は低下し、真空ポンプの運転動力を低減することができ、起動時の一定時間における動力オーバーが解消される。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１)固定スクロールにおける固定ラップと、旋回スクロールにおける旋回ラップとを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを偏心的に旋回運動させることにより、両ラップ間に形成される密閉室内へ外周部から吸引された気体を、中心方向へ行くに従って加圧し、中心部に設けた排気孔より排出させるようにしたスクロール真空ポンプにおいて、前記吐出連通室の外側壁に、その外側における固定・旋回両ラップ間に形成されている最内側の密閉室と連設する弁孔を設け、かつこの弁孔の内側に、前記最内側密閉室内の圧力が、前記吐出連通室内の圧力よりも一定値以上大となったときに開いて、前記最内側密閉室と吐出連通室を連通させ、前記最内側密閉室内の圧力空気を、前記弁孔を経て、前記排気孔より排出させるようになっている弁板を設ける。
【００２８】
(２)上記(１)項において、弁板は、吐出連通室の外側壁に設けた弁孔の内側に設けられ、かつ一側端が、弁孔の一側端と枢支されているものとする。
【００２９】
(３)上記(１)項において、弁板は、吐出連通室の外側壁に設けた弁孔の内側に設けられ、かつ一側端が、弁孔の一側端に止着されているものとする。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に係る発明：−最内端における最終圧縮室に入る前の大気圧以上に圧縮されている気体の一部は大気中へ逃がされ、最終圧縮室へ入り込む前の気体の流量は減じ、流路抵抗も減じて、加圧気体は過度の抵抗なく大気中へ吐出される。そのため、密閉室の内周端部における過圧は解消され、運転初期における動力オーバーは解消される。
【００３１】
請求項２に係る発明：−吐出連通室圧力よりも、その外側における最内側の密閉室内の圧力が大となったとき、弁板は、枢軸まわりに内方へ回動して、弁孔を開く。
【００３２】
請求項３に係る発明：−吐出連通室圧力よりも、その外側における最内側の密閉室内の圧力が大となったとき、弁板は、その一側を支点として内方へ回動し、弁孔を開く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、図５のＡ−Ａ線で示したスクロール真空ポンプの中心部の縦断側面図であり、図２は、図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【００３４】
図５および図６に示したのと同様のものにおいて、吐出連通室(19)の外側壁(19a)に、その外側における最内側密閉室(12b)と連通する方形の弁孔(22)をあけてある。
【００３５】
弁孔(22)の一側縁には、弁孔(22)を内方から閉じうる弁板(23)の一側縁が、スクロールの旋回運動の軸線方向を向く枢軸(24)をもって枢支され、最内側密閉室(12b)内の圧力が、吐出連通室(19)内の圧力よりも大となったとき、弁板(23)は内方へ開いて、弁孔(22)を開くようにしてある。
【００３６】
図３は、別の例を示し、弁板(25)は、前記したのと同様の弁孔(22)の一側端の内側に、リベット(26)をもって止着されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の中心部付近の拡大断面図で、弁板が閉じている状態を示す。
【図２】図１におけるII−II線矢視図である。
【図３】弁板が開いている状態における図１と同様の図である。
【図４】異なる例を示す図１と同様の図である。
【図５】従来のスクロール真空ポンプの代表的な例を示す縦断側面図である。
【図６】図５におけるＶI−ＶI線拡大縦断面図で、固定ラップの内周端が密閉室の内端部に密接している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
(１)ハウジング
(２)筐体
(３)蓋体
(４)偏心軸部
(５)駆動軸
(６)ニードルベアリング
(７)旋回端板
(８)旋回ラップ
(8a)内周端
(９)旋回スクロール
(10)固定ラップ
(10a)内周端
(11)固定スクロール
(12)密閉室
(12a)内端部
(12b)最内側密閉室
(13)自転防止機構
(14)吸気孔
(15)(16)通気孔
(17)排気孔
(18)隔壁
(19)吐出連通室
(19a)外側壁
(20)環状ボス
(21)吐出連通孔
(22)弁孔
(23)弁板
(24)枢軸
(25)弁板
(26)リベット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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