(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ圧縮室により圧縮された圧縮流体をポンプ本体内部に設けられたディフューザを介してポンプ本体外部に吐出するオイルフリー真空ポンプであって、
前記真空ポンプをスクロール機構で構成し、固定スクロールと旋回スクロールで形成される最終圧縮室と吐出通路との間に前記ディフューザを設け、前記ディフューザに圧縮気体を流入するエジェクタ手段をポンプ本体内部に設け、前記エジェクタ手段から圧縮気体を流入し、前記圧縮気体とともに前記ポンプ圧縮室により圧縮された圧縮流体をポンプ本体外部に吐出するように構成し、
前記スクロール機構が前記旋回スクロールの端板の両面に旋回ラップを設けたダブルラップ式スクロール機構からなり、前記端板と偏芯して嵌合して前記旋回スクロールを駆動する偏芯軸部の軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受により回転可能に保持されるとともに、前記軸受の外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取り付けられ、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間には前記エジェクタの流入通路が設けられていることを特徴とするオイルフリー真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ本体により圧縮された流体をエジェクタ手段により流入される圧縮気体とともにデュフューザを介して本体外部に吐出するオイルフリー真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デュフューザを用いたスクロール式圧縮機は特開平６ー６６２７１号公報等で知られている。
このスクロール式圧縮機は、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される最終圧縮室の固定スクロール部分に開設された圧縮流体の吐出開口からデュフューザが延設され、該ディフューザを通って圧縮流体が排出されるため、圧縮機の効率が改善される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成された従来技術は気体を圧縮して排出することはできるが、これを真空ポンプに適用した場合には、真空にしようとする容器の使用目的によっては、例えば、半導体の製造工程においては、人体にとって危険なガスが生成され、そのガスを人体に無害となるように処理する事ができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、容器内に含まれる有害ガスを真空化するための圧縮行程により濃密化された際に、該有害ガスを希釈化するオイルフリー真空ポンプを提供することを目的とする。
また本発明の他の目的は、冷却効率が良く、コンパクトなオイルフリースクロール真空ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポンプ圧縮室により圧縮された圧縮流体をポンプ本体内部に設けられたディフューザを介してポンプ本体外部に吐出するオイルフリー真空ポンプであって、前記真空ポンプをスクロール機構で構成し、固定スクロールと旋回スクロールで形成される最終圧縮室と吐出通路との間に前記ディフューザを設け、前記ディフューザに圧縮気体を流入するエジェクタ手段をポンプ本体内部に設け、前記エジェクタ手段から圧縮気体を流入し、前記圧縮気体とともに前記ポンプ圧縮室により圧縮された圧縮流体をポンプ本体外部に吐出するように構成し、前記スクロール機構が前記旋回スクロールの端板の両面に旋回ラップを設けたダブルラップ式スクロール機構からなり、前記端板と偏芯して嵌合して前記旋回スクロールを駆動する偏芯軸部の軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受により回転可能に保持されるとともに、前記軸受の外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取り付けられ、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間には前記エジェクタの流入通路が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
【０００７】
このように構成すると、真空ポンプにより圧縮された圧縮流体は、ディフューザの前段に流入するエジェクタ手段からの圧縮気体がディフーザ後段により膨張する際にディフューザ前段に生じる圧力低下に吸引されてディフューザ前段に吐出され、エジェクタ手段からの圧縮気体とともにディフューザ後段から真空ポンプ本体外に排出される。
【０００８】
したがって、エジェクタ手段からの圧縮気体を窒素ガス（Ｎ２）によりディフューザに注入すると、容器内に含まれる有害ガスを真空化するための圧縮行程により濃密化された際に、該有害ガスを窒素ガスにより希釈化することができる。
【０００９】
【００１０】
また、スクロール機構をダブルラップ式とし、前記旋回スクロールの端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部の両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持して構成するので、固定スクロールに対して偏芯軸部が安定し、高速回転の場合の軸のタワミ等による回転のブレ、軸のタワミ等によって生じる固定スクロールと旋回スクロールとによる不均等接触、等による騒音及び熱、または耐久性の低下等の問題がない。
【００１１】
そして、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取付られるように構成するので、旋回スクロールを駆動する一つの駆動源により両固定スクロールの外面を冷却することができ、余分な駆動源によりファンを駆動する必要がなく、構成が簡単化し、コンパクトなスクロール機構が提供される。
【００１２】
また、前記旋回スクロールの端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部の軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持され、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取付られ、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間には前記エジェクタの流入通路が設けられるように構成されているので、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間の空間に、前記軸受け及び前記ファンから必要の肉厚を取って前記エジェクタの流入通路を形成することができ、コンパクトなスクロール機構が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は、本発明に係るオイルフリー真空ポンプの第１実施例を示す基本構成図である。
同図において、ポンプ本体１Ａの回転軸２２は右端をモータ２の駆動軸に連結され、モータ２の回転力により回転可能に設けられている。
この回転軸２２の中央部分は、その外周が回転中心軸線よりは幾分膨らんだ偏芯部２２ａを有し、その偏芯部２２ａの両端部はハウジング５及び２４の軸受け１５、ｌ３及びパッキング部に支持され、回転可能に設けられている。
【００１５】
固定スクロールを構成するハウジング５及び２４は、それぞれ円蓋状をなし、ケーシングとして機能するその周壁をシール部材を介して当接させてその内部に密閉空間を形成している。
ハウジング２４には、ラップ摺動面２４ｂが軸方向垂直に設けられ、その摺動面２４ｂには、その中央部分に、前述の回転軸２２の偏芯部２２ａを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を先端として渦巻状のラップ７が植設され、該ラップ７の上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール１４が嵌入されている。
【００１６】
前記ラップ７の先端の近傍の摺動面２４ｂに吐出孔２４ｃが開設され、該吐出孔２４ｃから吐出通路２４ｄを通ってハウジング２４の外周面２４ａに設けた吐出口部９ａから外部に圧縮気体が排出されるように構成されている。
【００１７】
また、ハウジング２４の周壁部分には、１２０゜ずつ円周方向３箇所に３対の公転機構３７が設けられている。
この公転機構３７は、後述する旋回スクロールと連結している。
また、ハウジング２４の外周部２４ａには、吸入口部８が設けられ、該吸入口部８は図示しない、真空にしようとする容器と連結され、その容器から開口部８ａを介して、前記容器内の気体が吸引される。
【００１８】
一方、ハウジング５には、ラップ摺動面５ｂが軸方向垂直に設けられ、その摺動面５ｂには、その中央部分に、前述の回転軸２２の偏芯部２２ａを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を周端として渦巻状のラップ６が植設され、該ラップ６の上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするチップシール１４が嵌入されている。
【００１９】
ハウジング５及び２４が形成する内部空間には、旋回スクロール３が公転可能に嵌挿される。
旋回スクロール３は、円盤状に形成されたプレートの摺動面３ｄ及び３ｅに前記固定スクロールに設けられたラップと嵌合可能なラップ２６及び２７が植設されている。
【００２０】
旋回スクロール３の中央部分には、前述した回転軸２２の偏芯部分２２ａが回転可能に嵌合する開口部３ａが開設され、該開口部３ａの周囲は、前記回転軸２２の偏芯部分２２ａの全長に亙ってラップ２６ａ及び２７ａによって囲繞して偏芯部分２２ａとの嵌合部を構成されている。
【００２１】
この嵌合部に隣接してディフューザ部３ｂが設けられている。このディフューザ部３ｂはラップ２６の先端部を大径に、中心部に向かうにつれて小径となるラッパ状に設けられ、中心部には小径のノズル３ｆが形成されている。そして、ラップ２７の先端部に向かって大径となるラッパ状に形成されている。
また、固定ラップと旋回ラップにより形成される最終密閉空間から連通してディフューザ３ｂ内に開口する開口孔３ｇ、３ｈが設けられている。
【００２２】
また、ハウジング５の外周部５ａには、吸入口部３８が設けられ、該吸入口部３８は図示しない、圧縮された窒素ガスを収納したエジェクタ容器と連結され、その容器から開口部３８ａを介して、前記容器内の圧縮気体が導入される。
前記ラップ２６の先端の近傍の摺動面５ｂに開口部を有する導入孔５ｃが開設され、該導入孔５ｃから導入通路５ｄが、ハウジング５の外周面５ａに設けた前記吸入口部３８に連通している。
【００２３】
前記導入孔５ｃおよび吐出開口２４ｃはディフューザ部３ｂに常時連通するか、または旋回スクロール３の回動により最終圧縮室が最大に圧縮される時期に同期してディフューザ部３ｂに連通するように構成される。
尚、このディフューザ部３ｂは、中央部に小径のノズル３ｆを形成しているが、導入孔５ｃと対面するラップ先端部を大径になし、この大径部分から吐出開口２４ｃに至るまで徐々に小径となし、該吐出開口２４ｃから後の吐出通路２４ｄを大径となして構成してもよい。
【００２４】
また、ハウジング５の外側と、ハウジング２４の外側の回転軸２２には、この真空ポンプを冷却するファン２８、２９が設けられ、これらのファンを保護するカバー１８、１９が複数の空気流通孔を有してハウジング５及び２４に取付られている。
また、旋回スクロール３の外周部には、前述したようにハウジング２４に一端が支持され、１２０゜ずつ円周方向３箇所に３対の公転機構３７の他端が支持され、該公転機構３７を介して前記固定スクロールとは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【００２５】
次に、上述のごとく構成された本第１実施例の動作を説明する。
図１において、回転軸２２が回転すると、旋回スクロール３が公転し、図示しない容器から流体を吸入し、固定スクロールのラップ６、７の外周から流体を旋回スクロールのラップ２６及び２７によって、それらの固定スクロール及び旋回スクロールのラップによって形成する密閉空間に取り込み、この密閉空間によって圧縮される。
【００２６】
一方、エジェクタ手段により流入される圧縮気体は導入孔５ｃからディフューザ３ｂ内に導入される。
固定スクロール及び旋回スクロールのラップによって形成する密閉空間に取り込まれた流体は圧縮され、最終圧縮室が開口孔３ｇ、３ｈと連通すると、圧縮流体はディフューザ３ｂに排出される。
このとき、圧縮流体は前記エジェクタ手段からの圧縮気体とともに、吐出孔２４ｃから排出される。
【００２７】
このように、本第１実施例においては、エジェクタ手段からの圧縮気体を窒素ガス（Ｎ２）によりディフューザに注入すると、容器内に含まれる有害ガスを真空化するための圧縮行程により濃密化された際に、該有害ガスを窒素ガスにより希釈化することができる。
【００２８】
また、本第１実施例は、旋回スクロール３の端板の両面に旋回ラップ２６、２７を設け、ダブルラップ式スクロール機構を構成し、前記端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部２２ａの軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持されるとともに、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部２２ａと同一の駆動源２により回転して前記固定スクロールを冷却するファン２８、２９が取付られ、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間には前記エジェクタの流入通路５ｄが設けられるように構成されている。
【００２９】
したがって、スクロール機構をダブルラップ式とし、旋回スクロール３の端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部２２ａの軸芯両側は固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持して構成しているので、固定スクロールに対して偏芯軸部２２ａが安定し、高速回転の場合の軸のタワミ等による回転のブレ、軸のタワミ等によって生じる固定スクロールと旋回スクロールとによる不均等接触、等による騒音及び熱、または耐久性の低下等の問題がない。
【００３０】
そして、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部２２ａと同一の駆動源２により回転して固定スクロールを冷却するファン２８、２９が取付られるように構成されているので、旋回スクロール３を駆動する一つの駆動源２により両固定スクロールの外面を冷却することができ、余分な駆動源によりファンを駆動する必要がなく、構成が簡単化し、コンパクトなスクロール機構が提供される。
【００３１】
また、旋回スクロール３の端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部２２ａの軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持され、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部２２ａと同一の駆動源２により回転して前記固定スクロールを冷却するファン２８が取付られ、前記ファン２８と前記固定スクロールの外面５ｅとの間にはエジェクタの流入通路５ｄが設けられるように構成されているので、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間の空間に、前記軸受け及び前記ファンから必要の肉厚を取って前記エジェクタの流入通路を形成することができ、コンパクトなスクロール機構が提供される。
【００３２】
図２は本発明に係るオイルフリー真空ポンプの第２実施例を示す基本構成図である。
同図において、オイルフリー真空ポンプは、固定スクロ−ル１０、旋回スクロ−ル２０、及びこれらを所定位置に又は旋回可能に支持するフレ−ム４０からなるシングルラップ式である。
固定スクロ−ル１０は、前記フレ−ム４０端面に固定され、吸入口として機能するポ−ト１６を有する周壁１１により囲繞された凹状空間１２内に渦巻き形状のラップ１３を直立して形成するとともに、そのほぼ中央に圧縮流体を排出するための吐出ポ−ト１７が開設されている。
旋回スクロ−ル２０はフレ−ム４０内の凹部空間に収納され、固定スクロ−ル１０のラップ１３と実質的に同じ形状の渦巻き形のラップ２１を、前記周壁１１と当接する端板の一面上に直立して形成するとともに前記ラップ１３、２１同志を嵌合させている。
【００３３】
なお、前記各スクロ−ル１０、２０の背面側には各々冷却フィン３３、２３が形成され、空冷によりスクロ−ル内部を冷却可能に構成されている。
そして、前記各スクロ−ルのラップ１３、２１は各々他側スクロ−ルと接触する上端面に凹設したチップシール溝部に、自己潤滑性シ−ル部材３１を嵌入させ、無潤滑で摺動可能に構成するとともに、前記旋回スクロ−ル２０の端板の鏡面と当接する端面の外周側に凹設したダストシール溝部にリング状の自己潤滑性封止部材であるダストシール３２を嵌入させ、旋回スクロール２０及び固定スクロール１０に植設したラップ１３、２１により形成される密閉空間内と外部との気密性の維持を図り、外部からのエアー及びダストの吸い込みを防止している。
【００３４】
一方、フレ−ム４０は、一端にプ−リ４２を取り付けた主駆動クランク軸４１を中心軸上に沿って軸支させるとともに、該主駆動クランク軸４１を中心として各々１２０度ずつ偏位させた位置に（３個所）、従動クランク軸４３を軸支させている。
そして、これらのクランク軸４１、４３はいずれも旋回スクロ−ル２０と一体化されたハウジング体２５を回転可能に軸支されており、前記主駆動クランク軸４１の駆動回転により、旋回スクロ−ル２０が自転を阻止されながら一定の半径で固定スクロ−ル１０のラップ中心の周りを公転運動可能に構成されている。
吸入ポ−ト１６には、配管４が連設され、その先端部は図示しない装置から流体が矢印５０として供給される。
【００３５】
固定スクロール１０には図示しない窒素ガスを収納したエジェクタ容器と連結して前記容器内の窒素ガスの圧縮気体を吸入する吸入口部３６が設けられ、該吸入口部３６は導入通路３５を介してディフューザ３４に接続されている。
該ディフューザ３４は後部を、前記導入通路３５及び吐出孔１７と連結し、小径のノズル部３４ａから大径の吐出開口３４ｂに向かってラッパ状に開口して構成される。
【００３６】
次に、上述のごとく構成された本第２実施例の動作を説明する。
図２において、プ−リ４２が回転すると、旋回スクロール２０が公転し、図示しない容器から気体を吸入し、固定スクロールのラップ１３の外周から気体を旋回スクロールのラップ２１、それらの固定スクロール及び旋回スクロールのラップによって形成する密閉空間に取り込み、この密閉空間によって圧縮される。
【００３７】
一方、エジェクタ手段により流入される圧縮気体は導入通路３５からディフューザ３４内に導入される。
固定スクロール及び旋回スクロールのラップによって形成する密閉空間に取り込まれた流体は圧縮され、最終圧縮室が吐出孔１７と連通すると、圧縮流体はディフューザ３４に排出される。
このとき、圧縮流体は前記圧縮気体とともに、ディフューザ吐出開口３４ｂから排出される。
【００３８】
このように、本第２実施例においては、圧縮流体をディフューザを介して本体外部に吐出するオイルフリー真空ポンプであって、
前記ディフューザに圧縮気体を流入するエジェクタ手段を設け、前記圧縮気体とともに前記圧縮流体を吐出するように構成しているので、真空ポンプにより圧縮された圧縮流体は、ディフューザの前段に流入するエジェクタ手段からの圧縮気体がディフューザ後段により膨張する際にディフューザ前段に生じる圧力低下に吸引されてディフューザ前段に吐出され、エジェクタ手段からの圧縮気体とともにディフューザ後段から真空ポンプ本体から排出される。
【００３９】
したがって、第１実施例と同様に、エジェクタ手段からの圧縮気体を窒素ガス（Ｎ２）によりディフューザに注入すると、容器内に含まれる有害ガスを真空化するための圧縮行程により濃密化された際に、該有害ガスを窒素ガスにより希釈化することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上記載したごとく、本発明においては、ディフューザにエジェクタ手段から圧縮気体を流入させて真空ポンプの圧縮流体を吐出しているので、圧縮効率のよい真空ポンプを構成できるとともに、容器内に含まれる有害ガスを真空化するための圧縮行程により濃密化された際に、該有害ガスを希釈化するオイルフリー真空ポンプを提供することができる。
また、スクロール機構をダブルラップ式とし、前記旋回スクロールの端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部の両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持して構成するので、固定スクロールに対して偏芯軸部が安定し、高速回転の場合の軸のタワミ等による回転のブレ、軸のタワミ等によって生じる固定スクロールと旋回スクロールとによる不均等接触、等による騒音及び熱、または耐久性の低下等の問題がない。
そして、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取付られるように構成するので、旋回スクロールを駆動する一つの駆動源により両固定スクロールの外面を冷却することができ、余分な駆動源によりファンを駆動する必要がなく、構成が簡単化し、コンパクトなスクロール機構が提供される。
また、前記旋回スクロールの端板と偏芯して嵌合する偏芯軸部の軸芯両側は前記固定スクロール側の軸受けにより回転可能に保持され、前記軸受けの外側は、前記偏芯軸部と同一の駆動源により回転して前記固定スクロールを冷却するファンが取付られ、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間には前記エジェクタの流入通路が設けられるように構成されているので、前記ファンと前記固定スクロールの外面との間の空間に、前記軸受け及び前記ファンから必要の肉厚を取って前記エジェクタの流入通路を形成することができ、コンパクトなスクロール機構が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るオイルフリー真空ポンプの第１実施例を示す基本構成図である。
【図２】  本発明に係るオイルフリー真空ポンプの第２実施例を示す基本構成図である。
【符号の説明】
１                  ポンプ本体（１Ａ、１Ｂ）
２                  モータ
３                  旋回スクロール
５、２４、２５      ハウジング
６、７、２６、２７  ラップ
８                  吸入口部
９                  吐出口部
１０                固定スクロール
１３                固定ラップ
１４                チップシール
１６                吸入ポート
１７                吐出ポート
２０                旋回スクロール
２１                旋回ラップ
２２                回転軸
２８、２９          ファン
３１                チップシール
３２                ダストシール
【図１】
0003815747.tif 000002
【図２】
0003815747.tif 000003