JP2005030240A - ドライ真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】日常的なメンテナンスを不要としてランニングコストの上昇を回避し、廃油処理の問題も生ずることのなく、しかも迅速なスタートアップがなし得る吸収式冷凍機の抽気ポンプにも利用できるダイアフラム式真空ポンプを提供する。
【解決手段】ダイアフラム式ドライ真空ポンプＡであって、ダイアフラム３がポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされ、かつ弁体１１ｃ，２１ｃが低不着水材とされてなるものである。また、吸気弁機構１０および排気弁機構２０は、ポンプヘッド２の外表面２ｂに配設されている。これにより、ダイアフラム３が上死点に到達した時点におけるデッドスペースＤが著しく小さくなって、到達真空度が向上するとともに、弁体１１ｃ，２１ｃに付着した水滴が蒸発が継続することによる真空度の悪化が防止される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドライ真空ポンプに関する。さらに詳しくは、到達真空度を向上できかつ迅速な起動がなし得るダイアフラム式ドライ真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収式冷凍機においては蒸発器および吸収器を収納している胴内を所定の真空度とするため、抽気ラインにより前記胴内の抽気がなされている（図７参照）。
【０００３】
この抽気ラインに設けられている抽気ポンプには、従来、抽気端における圧力と到達真空度との関係から、一般的にウェット真空ポンプが用いられている。
【０００４】
しかしながら、ウェット真空ポンプは前記胴内の不凝縮ガスを抽気する際、同胴内の飽和水蒸気も同時に吸引し、その吸引された飽和水蒸気が抽気ポンプ内で凝縮するため、抽気ポンプに用いられている潤滑油を白濁させて到達真空度を低下させるといった問題や、潤滑不良により回転部が固着するといった問題などが生じている。
【０００５】
これらの問題の発生を未然に防止するため、吸収式冷凍機においては、抽気ポンプに対して潤滑油の点検・交換および分解点検が日常的になされている。それがため、吸収式冷凍機のランニングコストの上昇を招来するという別の問題が発生している。
【０００６】
また、交換した潤滑油、つまり廃油をいかに処理するかも環境保全上、重要な課題となっている。
【０００７】
かかる課題を解決すべく抽気ポンプをウェット真空ポンプからダイアフラム式ドライ真空ポンプに転用することも考えられるが、既存のダイアフラム式ドライ真空ポンプは、図９に示すように、ダイアフラム３´が上死点に達したとき（同図（ａ）参照）に、ポンプヘッド２´との間で画成されるポンプ室Ｆ´のデッドスペースＤ´が大きくなるため、所望の到達真空度が得られないという問題がある。なお、同図（ｂ）は、ダイアフラム３´が下死点にあるときを示す。また、各符号４´、１０´、２０´はそれぞれコネクティングロッド、吸気弁、排気弁を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、日常的なメンテナンスを不要としてランニングコストの上昇を回避し、廃油処理の問題も生ずることがなく、しかも迅速なスタートアップがなし得る吸収式冷凍機の抽気ポンプにも利用できるダイアフラム式真空ポンプを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のドライ真空ポンプは、ダイアフラム式ドライ真空ポンプであって、ダイアフラムがポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされ、弁体が低不着水材とされてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のドライ真空ポンプにおいては、吸気弁機構および排気弁機構が、ポンプヘッドの外表面に配設されてなるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明のドライ真空ポンプにおいては、ダイアフラムが、中央に駆動部との連結部が形成された芯材を有する、周辺部に変形部が形成されてなる円板状部材とされてなるのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明のドライ真空ポンプにおいては、低不着水材が例えばテフロンを基材としてなるものとされる。
【００１３】
【作用】
本発明のドライ真空ポンプは、前記の如く構成されているので、ポンプ室のデッドスペースが著しく小さくなって到達真空度が向上する。また、弁体に付着している水滴が少なく、たとえ弁体に水滴が付着してもそれが弁体の開閉の際の振動により容易に弁体から飛散するので、弁体から水滴が継続して蒸発することによる真空度の悪化が抑制される。
【００１４】
それ結果、従来、到達真空度の関係からウェット真空ポンプが用いられている機器にもドライ真空ポンプを適用できて、そのメンテナンスの簡素化が図られるとともに、その迅速なスタートアップがなし得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
図１に、本発明の一実施形態に係るドライ真空ポンプを示す。
【００１７】
ドライ真空ポンプ（以下、単にポンプという）Ａは、内径が軸方向各位置で多段に変わる円筒体形状とされたケーシング１と、ケーシング１に一端開口を塞ぐように装着されるポンプヘッド２と、ポンプヘッド２との間でポンプ室Ｆを画成するケーシング１の軸方向に往復動可能なダイアフラム３と、電動機（図示省略）に駆動されてダイアフラム３をケーシング１の軸方向に往復動させるコネクティングロッド４とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００１８】
ケーシング１は、ダイアフラム３を往復動可能に収納するダイアフラム収納部１ａを有するとともに、そのポンプヘッド２側の端部にはポンプヘッド２との間でダイアフラム３の周縁部分を全周に亘って挟み込むようにして固定するダイアフラム固定部１ｂが設けられるものとされる。
【００１９】
ポンプヘッド２は、図１に示すように、ダイアフラム３との間でポンプ室Ｆを画成する一方表面（ケーシング１側表面、以下内面という）２ａが、例えば球面状に形成された厚肉の円板状部材とされる。
【００２０】
また、ポンプヘッド２には、ポンプ室Ｆ内部と外部とを連通させるようにして吸気孔５および排気孔６が穿設されており、他方表面側（反ケーシング１側）には、吸気孔５および排気孔６をダイアフラム３の往復動に応じて開閉するための吸気弁機構１０および排気弁機構２０を収納する弁機構収納部２ｂが形成されている。
【００２１】
ダイアフラム３は、金属製のコア（芯材）３ａを内部に包み込むようにクロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴムおよびフッ素ゴムなどの合成ゴムを円形薄板状に、外径側に所定幅の変形部３ｂが形成されるよう成型してなるものとされる。
【００２２】
コア３ａは、ダイアフラム３が上死点にあるとき（図２参照）にダイアフラム３のポンプヘッド２側の面、つまりポンプ室Ｆを画成するようにポンプヘッド内面２ａと対向する面（以下、ポンプヘッド対向面という）３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うように、一方表面（ポンプヘッド２側の面）がポンプヘッド２の内面２ａと同程度の曲率を有する球面状に形成された円板状の部材とされる。
【００２３】
また、コア３ａの他方表面側には、コネクティングロッド４の直動部４ａにコア３ａを取り付け可能なように、直動部４ａに設けられた雄ネジと螺合する雌ネジ穴３ｄを有するボス部３ｅが一体的に形成されている。つまり、コア（芯材）３ａには駆動部との連結部が形成されている。
【００２４】
変形部３ｂは、周縁部分がケーシング１のダイアフラム固定部１ｂとポンプヘッド２との間で挟み込まれるようにして全周に亘って気密に固定されている。
【００２５】
図２に、ポンプＡのダイアフラム３が上死点にある場合を示す。図３に、ポンプＡのダイアフラム３が下死点にある場合を示す。
【００２６】
図２に示すように、ダイアフラム３は、上死点においてポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うようにされ、これにより上死点においてポンプ室Ｆの容積をできるかぎり小さくすることができる。つまり、ダイアフラム３が上死点にあるときのポンプ室Ｆの容積であるデッドスペースＤが、可能なかぎり小さくなるようにされている。
【００２７】
なお、このように、ポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａ沿うよう形成されて、上死点においてポンプ室ＦのデッドスペースＤを可能なかぎり小さくするようにされているダイアフラム３を、本明細書ではポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムということにする。
【００２８】
コネクティングロッド４は、電動機出力軸（不図示である）に装着される偏心軸４ｂにより回転運動を往復運動に変え、ダイアフラム３に往復運動を伝えるものとされる。なお、図中、符号４ｃはバランスウエイトを示す。
【００２９】
図４に、吸気弁機構１０および排気弁機構２０に使用される吸気弁１１および排気弁２１を示す。なお、吸気弁１１と排気弁２１とは同一の形状・構成とされるので、ここでは１つの弁のみを図示し、両者を一括して弁と称して説明する。
【００３０】
弁１１、２１はテフロンなどの水に対する表面張力が小さくて水滴の付着が少ない低不着水材からなり、円形の枠部１１ａ、２１ａと、枠部１１ａ、２１ａの円周上の一箇所を起点に中央まで延びるように形成される、先端に円板状の孔閉塞部１１ｂ、２１ｂが設けられた弁体１１ｃ、２１ｃとを有する薄板状部材とされる。なお、本実施形態では、枠部１１ａ、２１ａは円形とされているが、枠部１１ａ、２１ａの形状は前記に限定されるものではなく、各種形状とでき例えば四角形とすることもできる。
【００３１】
ここで、弁１１、２１は低不着水材とされているので、たとえ弁体１１ｃ、２１ｃに水滴が付着したとしても、その付着した水滴は弁体１１ｃ、２１ｃの開閉の際の振動により容易に弁体１１ｃ、２１ｃから容易に飛散させることができる。そのため、弁体１１ｃ、２１ｃに付着した水滴の蒸発が継続されることによる真空度の悪化が抑制され、迅速に高真空度とすることができる。
【００３２】
図５および図６に、吸気弁機構１０および排気弁機構２０の詳細を示す。図５はポンプＡの排気行程における吸気弁機構１０および排気弁機構２０を示し、図６は吸気行程における吸気弁機構１０および排気弁機構２０を示している。
【００３３】
吸気弁機構１０は、吸気弁１１と、吸気弁１１をポンプヘッド２の外面２ｂ側に留める吸気弁リテーナ１２とからなる逆止弁とされている。
【００３４】
吸気弁リテーナ１２は、例えばアルミ合金からなる円形厚板部材とされ、弁体１１ｃを揺動可能に収納する弁室１２ａと、弁室１２ａの周囲に形成される弁枠押圧部１２ｂと、一端が弁室１２ａに開口し他端が反ポンプヘッド２側表面に開口して弁室１２ａを外部と連通させる吸気連通孔１２ｃと、を有するものとされる。
【００３５】
弁室１２ａは、例えばポンプヘッド２側表面を吸気孔５をカバーするように円形に刳りぬくようにして形成される。弁枠押圧部１２ｂは、吸気弁１１の枠部１１ａと全周に亘って密着するように当接し、枠部１１ａをポンプヘッド外面２ｂに向かって押圧して枠部１１ａとポンプヘッド外面２ｂとの間隙をシールする。
【００３６】
また、排気弁機構２０は、前掲の排気弁２１と、排気弁２１をポンプヘッド２の外面２ｂ側に留める排気弁リテーナ２２とからなる逆止弁とされている。
【００３７】
排気弁リテーナ２２は、例えばアルミ合金からなる円形厚板部材とされ、弁体２１ｃを揺動可能に収納する弁室２２ａと、弁室２２ａの周囲に形成される弁枠押圧部２２ｂと、一端が弁室２２ａに開口し他端が反ポンプヘッド２側表面に開口する排気連通孔２２ｃとを有するものとされる。
【００３８】
弁室２２ａは、例えばポンプヘッド２側表面を排気孔６をカバーするように円形に刳りぬくようにして形成される。弁枠押圧部２２ｂは、排気弁２１の枠部２１ａと全周に亘って密着するように当接し、枠部２１ａをポンプヘッド外面２ｂに向かって押圧して枠部２１ａとポンプヘッド外面２ｂとの間隙をシールする。
【００３９】
図５に示すように、吸気弁機構１０においては、ポンプＡの排気行程においてポンプ室Ｆ内部の圧力が外部圧力を上回り弁体１１ｃがポンプヘッド外面２ｂから離れる方向に揺動したときに、孔閉塞部１１ｂによって閉塞される位置に吸気連通孔１２ｃが配設されている。一方、排気弁機構２０においては、ポンプＡの排気行程においてポンプ室Ｆ内部の圧力が外部圧力を上回り弁体２１ｃがポンプヘッド外面２ｂから離れる方向に揺動したときに、孔閉塞部２１ｂが排気連通孔２２ｃを閉塞しないよう弁室２２ａの深さおよび排気連通孔２２ｃの径が設定されている。
【００４０】
また、図６に示すように、吸気弁機構１０においては、吸気行程において外部圧力がポンプ室内部の圧力を上回り弁体１１ｃがポンプヘッド外面２ｂ側に揺動したときに、孔閉塞部１１ｂが吸気孔５を閉塞しない位置に吸気弁１１が吸気弁リテーナ１２により留められている。一方、排気弁機構２０においては、吸気行程において外部圧力がポンプ室内部の圧力を上回り弁体２１ｃがポンプヘッド外面２ｂ側に揺動したときに、孔閉塞部２１ｂが排気孔６を閉塞する位置に排気弁２１が排気弁リテーナ２２によって留められている。
【００４１】
このように、本実施形態のポンプＡは、上死点においてダイアフラム３のポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うよう形成され、また逆止弁である吸気弁機構１０および排気弁機構２０、特に吸気弁機構１０がポンプヘッド内面２ａではなくポンプヘッド外面２ｂに設けられるので、ダイアフラム３をポンプヘッド２の内面２ｂに倣わせることができ、上死点におけるポンプ室Ｆの容積を極限まで小さくすることが可能となる。また吸気弁１１および排気弁２１をテフロンなどの低不着水材としているので、弁体１１ｃ，２１ｃに付着した水滴が蒸発することによる真空度の低下も抑制できる。
【００４２】
それ故、本実施形態のポンプＡ１は、デッドスペースＤを従来よりも著しく小さくすることができ、かつ、弁体１１ｃ，２１ｃに付着した水滴が継続して蒸発することによる真空度の低下も抑制されるので、ダイアフラム式のドライ真空ポンプでありながら高真空（例えば、絶対圧力で約１．３ｋＰａ）を達成することが可能となるとともに、迅速なスタートアップがなし得る。
【００４３】
したがって、図７に示すような吸収式冷凍機Ｂの抽気ラインａに設けられる抽気ポンプｂとして、一般に使用されるウェット型真空ポンプに代えてポンプＡを使用した場合にも、所要の真空度を維持することが可能となる。また、ウェット型真空ポンプを使用する場合に問題となる、飽和水蒸気の吸引による潤滑油の劣化や回転部の固着を回避することができ、メンテナンスが容易となる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００４５】
実施例
弁体がテフロンとされた実施形態のポンプの運転時間の経過に伴う真空度を計測し、その結果を図８にグラフで示す。
【００４６】
比較例
図９に示す従来のダイアフラム式ドライ真空ポンプの運転時間の経過に伴う真空度を計測し、その結果を図８にグラフで併せて示す。
【００４７】
図８より、実施例では運転開始後８秒程度で目標とされる真空度３．５ｋＰａに到達し、しかも最終到達真空度が１．３ｋＰａ程度であるのに対し、比較例では目標とされる真空度に到達するまでに３０秒程度を要し、しかもその到達真空度で飽和しているのがわかる。
【００４８】
このことから、実施例の真空ポンプは、迅速なスタートアップがなし得、しかも高度の真空が得られるのがわかる。
【００４９】
以上、本発明を実施形態および実施例に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態よび実施例のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態では本発明の真空ポンプを吸収式冷凍機に適用する場合について説明されているが、本発明の真空ポンプの適用は吸収式冷凍機に限定されるものではなく、従来よりウェット真空ポンプが用いられている機器に好適に適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればドライ真空ポンプによる到達真空度を著しく向上できるとともに、その迅速な起動がなし得るという優れた効果が得られる。
【００５１】
また、本発明のドライ真空ポンプは、到達真空度が著しく向上ししかもその迅速な起動がなし得るので、従来、到達真空度の関係でウェット真空ポンプが用いられていた機器にも適用可能であるという優れた効果を奏する。その場合、適用された機器における迅速な起動を確保しながらそのメンテナンスを簡素化できるという優れた効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライ真空ポンプの概略図である。
【図２】同実施形態のドライ真空ポンプにおいて、ダイアフラムが上死点にあるときの概略図である。
【図３】同実施形態のドライ真空ポンプにおいて、ダイアフラムが下死点にあるときの概略図である。
【図４】同実施形態のドライ真空ポンプの弁機構に使用される弁の詳細構成を示す平面図である。
【図５】同ドライ真空ポンプの弁機構の動作説明図あって、ダイアフラムが上死点にあるときを示す。
【図６】同ドライ真空ポンプの弁機構の動作説明図あって、ダイアフラムが下死点にあるときを示す。
【図７】本実施形態のドライ真空ポンプが適用される吸収式冷凍機の概略図である。
【図８】実施例および比較例のスタートアップ時の到達真空度と時間の関係を示すグラフである。
【図９】従来のドライ真空ポンプの概略構成を示す模式図であって、同（ａ）はダイアフラムが上死点にあるときを示し、同（ｂ）はダイアフラムが下死点にあるときを示す。
【符号の説明】
Ａ ドライ真空ポンプ
Ｂ 吸収式冷凍機
Ｄ デッドスペース
１ ケーシング
２ ポンプヘッド
３ ダイアフラム
４ コネクティングロッド
５ 吸気孔
６ 排気孔
１０、３０ 吸気弁機構
２０、４０ 排気弁機構

Claims (4)

1. ダイアフラム式ドライ真空ポンプであって、ダイアフラムがポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされ、弁体が低不着水材とされてなることを特徴とするドライ真空ポンプ。
2. 吸気弁機構および排気弁機構が、ポンプヘッドの外表面に配設されてなることを特徴とする請求項１記載のドライ真空ポンプ。
3. ダイアフラムが、中央に駆動部との連結部が形成された芯材を有する、周辺部に変形部が形成されてなる円板状部材とされてなることを特徴とする請求項１記載のドライ真空ポンプ。
4. 低不着水材がテフロンを基材としてなるものであることを特徴とする請求項１記載のドライ真空ポンプ。

Images