JP2006063874A - Diaphragm type vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイアフラム型真空ポンプに関する。 The present invention relates to a diaphragm type vacuum pump.
従来より、半導体製造プロセスなどの工程で使用される真空容器等の内部を減圧するための真空ポンプとして、例えばダイアフラム型真空ポンプが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a diaphragm type vacuum pump is known as a vacuum pump for reducing the pressure inside a vacuum vessel or the like used in a process such as a semiconductor manufacturing process (see, for example, Patent Document 1).
また、近年、酸素富化膜と真空ポンプを組み合わせて、酸素濃度を30%程度に高めた酸素富化空気を発生する装置を構成し、この装置をエアコン等に組み込んで、室内の酸素濃度を約21%以上に保つことができるようにした商品が実用化されている。このようなエアコンでは、酸素富化膜と真空ポンプは室外機に組み込まれており、酸素を選択的に拡散透過させる能力を持った酸素富化膜の2次側を真空ポンプにより減圧させて、酸素濃度が高められた空気を生成し、これを真空ポンプで大気圧まで加圧し、配管を通して室内機まで導いて室内に放出させる。 In recent years, an oxygen-enriched membrane and a vacuum pump have been combined to generate a device that generates oxygen-enriched air whose oxygen concentration has been increased to about 30%. Products that can be maintained at about 21% or more have been put into practical use. In such an air conditioner, the oxygen-enriched membrane and the vacuum pump are incorporated in the outdoor unit, and the secondary side of the oxygen-enriched membrane having the ability to selectively diffuse and transmit oxygen is reduced by the vacuum pump, Air having an increased oxygen concentration is generated, and this is pressurized to atmospheric pressure with a vacuum pump, led to an indoor unit through a pipe, and released into the room.
上記したエアコンの室外機に組み込まれる真空ポンプとして、ダイアフラム型真空ポンプが使用されている。この場合、エアコンの室外機に組み込まれた真空ポンプには、40db(A特性1m)以下の静かな運転音が要求される。
ところで、ダイアフラム型真空ポンプは、ダイアフラムを押し下げたり押し上げたりすることでポンプ室の容積を変化させ、吸引・圧縮を行うことから、ポンプの回転軸の一回転中におけるトルク変動が大きい。このため、モータ軸受け、コネクティングロッド軸受けには変動荷重がかかり、これらの軸受けの外輪とハウジング、又は、これらの軸受けの内輪と軸との嵌め合い部に僅かな隙間が存在すると、これらの軸受けが振動して騒音が発生して、運転音が大きくなり、更に、軸受けの外輪が回転する現象(クリープ現象)が発生し易くなって、軸精度が短時間で保てなくなる不具合も発生する。 By the way, the diaphragm type vacuum pump changes the volume of the pump chamber by pushing down or pushing up the diaphragm, and performs suction and compression. Therefore, the torque fluctuation during one rotation of the rotary shaft of the pump is large. For this reason, a variable load is applied to the motor bearing and the connecting rod bearing, and if there is a slight gap in the fitting part between the outer ring and the housing of these bearings or the inner ring and the shaft of these bearings, these bearings Vibration and noise are generated, driving noise increases, and a phenomenon in which the outer ring of the bearing rotates (creep phenomenon) is likely to occur, resulting in a problem that the shaft accuracy cannot be maintained in a short time.
そこで本発明は、運転時における軸受けの振動の発生やクリープの発生を防止して、運転騒音を低減することができるダイアフラム型真空ポンプを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a diaphragm type vacuum pump that can prevent the occurrence of vibration and creep of a bearing during operation and reduce the operation noise.
上記目的を達成するために本発明は、電動モータの片側又は両側に第1の軸受けを介して回転支持したモータ軸を伸長させ、前記モータ軸上に偏芯軸と第2の軸受けを介してコネクティングロッドを配置して、前記コネクティングロッドの先端側にダイアフラムを取付け、前記モータ軸の回転による前記コネクティングロッドの往復運動により前記ダイアフラムを動作させて真空排気を行なうダイアフラム型真空ポンプにおいて、前記第1の軸受けの外輪と該第1の軸受けを嵌合するハウジングとの間、及び前記第2の軸受けの外輪と前記コネクティングロッドとの間、及び前記第1の軸受けの内輪と前記モータ軸との間、及び第2の軸受けの内輪と前記偏芯軸との間に、それぞれ接着剤を塗布して接着することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention extends a motor shaft that is rotatably supported on one side or both sides of an electric motor via a first bearing, and on the motor shaft via an eccentric shaft and a second bearing. In the diaphragm type vacuum pump, in which the connecting rod is disposed, a diaphragm is attached to a tip end side of the connecting rod, and the diaphragm is operated by reciprocating movement of the connecting rod by rotation of the motor shaft to perform evacuation. Between the outer ring of the first bearing and the housing that fits the first bearing, between the outer ring of the second bearing and the connecting rod, and between the inner ring of the first bearing and the motor shaft. In addition, an adhesive is applied and bonded between the inner ring of the second bearing and the eccentric shaft.
また、前記第1の軸受けの外輪と前記ハウジングとの間、及び前記第2の軸受けの外輪と前記コネクティングロッドとの間に、それぞれ軟鋼製のリングを挿入し、接着剤で接着することを特徴としている。 Further, a ring made of mild steel is inserted between the outer ring of the first bearing and the housing, and between the outer ring of the second bearing and the connecting rod, and is bonded with an adhesive. It is said.
本発明によれば、運転時におけるモータ軸及びコネクティングロッドの軸受けの振動の発生やクリープの発生を防止して、運転騒音を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the vibration of a motor shaft and the bearing of a connecting rod at the time of a driving | operation and generation | occurrence | production of creep can be prevented, and driving | running noise can be reduced.
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るダイアフラム型真空ポンプを示す概略断面図、図2は、その上面図である。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a diaphragm type vacuum pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view thereof.
図1において、1は中央部に設けたモータ2のステータで、モータケース3内に挿入されて固定されている。また、4はモータ2のロータで、モータ軸(シャフト)5が圧入固定されている。ロータ4の両側のモータ軸5にはベアリングを有する軸受け6a、6bがそれぞれ取付けられており、各軸受け6a、6bはアルミ合金製のハウジング7a、7bにそれぞれ嵌め込まれている。各ハウジング7a、7bは、ポンプケース8a、8bにそれぞれ挿入され、ねじ(不図示)で固定されている。
In FIG. 1,
モータ軸5上の各軸受け6a、6bの外側には、偏芯軸9a、9bと冷却ファン10a、10bがそれぞれ固定されており、各偏芯軸9a、9bにはベアリングを有する軸受け11a、11bがそれぞれ取付けられている。各偏芯軸9a、9bは、モータ軸5が挿入される穴と各軸受け11a、11bの内輪が挿入される穴が偏芯するように形成されており、各偏芯軸9a、9bの偏芯量が各ダイアフラム12a、12bの往復運動量(ストローク量)となる。各軸受け11a、11bには、アルミ合金製のコネクティングロッド13a、13bを介してダイアフラム12a、12bがそれぞれ接続されている。
各ダイアフラム12a、12bの中心側は固定金具14a、14bによりそれぞれ固定されており、各ダイアフラム12a、12bの外周部はポンプヘッド15a、15bによりそれぞれ固定されている。各ポンプヘッド15a、15bには、吸気弁16a、16bと排気弁17a、17bがそれぞれ取付けられており、ダイアフラム12a、12bとポンプヘッド15a、15bによりそれぞれ形成されるポンプ室内の圧力が大気圧より下回ると吸気弁16a、16bが開き、前記ポンプ室内の圧力が大気圧より高まると排気弁17a、17bが開くように構成されている。ポンプヘッド15a、15bの上部には、各吸気弁16a、16bと各排気弁17a、17bの上方に位置するようにしてポンプヘッドカバー18a、18bがそれぞれ取付けられている。
The center sides of the
上記したダイアフラム型真空ポンプは、各ポンプケース8a、8b内にダイアフラム12a、12bをそれぞれ有する2ヘッドポンプで、各ダイアフラム12a、12bの往復運動の位相が180度ずれており、各接続配管19a、19bによって並列に接続されている。また、一方のポンプヘッド15aの側面には、吸気口20と排気口21がそれぞれ接続されている。
The diaphragm type vacuum pump described above is a two-head
かくして、モータ2を駆動させるとそのモータ軸5が回転することで、各偏芯軸9a、9bが回転することにより各コネクティングロッド13a、13bが往復運動する。各コネクティングロッド13a、13bの往復運動により、接続されている各コネクティングロッド13a、13bが、それぞれ180度位相がずれて上下動することによって吸気・排気が繰り返され、真空排気が行なわれる。
Thus, when the
ところで、上記したダイアフラム型真空ポンプを運転して真空排気を行なっているときには、可動部分等から振動音や動作音が発生し、これらの音が運転騒音となる。このうち、特に騒音レベルの高いのは、以下に挙げる(a)〜(d)である。 By the way, when the above-described diaphragm type vacuum pump is operated to perform evacuation, vibration sound or operation sound is generated from a movable part or the like, and these sounds become operation noise. Among these, (a) to (d) listed below have particularly high noise levels.
(a)軸受け6a、6bの外輪とハウジング7a、7b間の嵌合箇所におけるわずかな隙間部分で、軸受け6a、6bの外輪が振動することによる騒音。
(A) Noise caused by vibration of the outer ring of the
(b)軸受け11a、11bの外輪とコネクティングロッド13a、13b間の嵌合箇所におけるわずかな隙間部分で、軸受け11a、11bの外輪が振動することによる騒音。
(B) Noise caused by vibration of the outer ring of the
(c)軸受け6a、6bの内輪とモータ軸5間の嵌合箇所に隙間が生じた場合に軸受け6a、6bの内輪が振動することによる騒音。
(C) Noise caused by vibration of the inner rings of the
(d)軸受け11a、11bの内輪と偏芯軸9a、9b間の嵌合箇所に隙間が生じた場合に軸受け11a、11bの内輪が振動することによる騒音。
(D) Noise caused by vibration of the inner rings of the
上記した本発明に係るダイアフラム型真空ポンプでは、アルミ合金製の各ハウジング7a、7bの鋼製の各軸受け6a、6bの外輪が挿入される部分に、軟鋼製のリング22a、22bをそれぞれ鋳込んでいる。このリング22a、22bを鋳込む理由は、このダイアフラム型真空ポンプが、−10℃〜70℃程度の雰囲気で使用されることによる。
In the diaphragm type vacuum pump according to the present invention described above, the
即ち、70℃程度の雰囲気では、運転中の軸受け6a、6b付近の温度は100℃程度となる。アルミ合金(ハウジング7a、7b)の熱膨張率は、鋼(軸受け6a、6b)の熱膨張率よりも約2.2倍大きい。そのため、鋼材からなる軸受け6a、6bとアルミ合金製のハウジング7a、7bの嵌合部分の隙間が0.013mm程度大きくなることによって、軸受け6a、6bの外輪が回転するクリープ現象が生じて回転精度が保てなくなり、かつ、軸受け6a、6bの外輪に振動が発生して騒音レベルが高くなる。
That is, in an atmosphere of about 70 ° C., the temperature near the
そこで本発明では、上記(a)に起因する騒音を抑えるために、上記したようにアルミ合金製の各ハウジング7a、7bの鋼製の各軸受け6a、6bの外輪が挿入される部分に、軟鋼製のリング22a、22bをそれぞれ鋳込んで、このリング22a、22b内に接着剤を薄く塗布して軸受け6a、6bの外輪を挿入して接着する。このように、軸受け6a、6bのベアリング鋼と熱膨張係数の近い軟鋼製のリング22a、22bを設けることにより、熱膨張による軸受け6a、6bとハウジング7a、7bの嵌合部分の隙間が大きくなることが抑制され、高温時でも接着剤による軸受け6a、6bの外輪とハウジング7a、7bの接合強度を保つことができる。
Therefore, in the present invention, in order to suppress the noise caused by the above (a), as described above, the mild steel is provided in the portion where the outer ring of each steel bearing 6a, 6b of each
これにより、軸受け6a、6bの外輪の振動が抑えられて騒音が小さくなり、かつ、軸受け6a、6bの外輪が回転するクリープ現象を抑えることができる。
As a result, vibrations of the outer rings of the
また、上記(b)に起因する騒音を抑えるために、同様の理由で各コネクティングロッド13a、13bの各軸受け11a、11bの外輪が挿入される部分にも、軟鋼製のリング23a、23bをそれぞれ鋳込んで、このリング23a、23b内に接着剤を薄く塗布して軸受け11a、11bの外輪を挿入して接着する。このように、軸受け11a、11bのベアリング鋼と熱膨張係数の近い軟鋼製のリング23a、23bを設けることにより、熱膨張による軸受け11a、11bとコネクティングロッド13a、13bの嵌合部分の隙間が大きくなることが抑制され、高温時でも接着剤による軸受け11a、11bの外輪とコネクティングロッド13a、13bの接合強度を保つことができる。
Further, in order to suppress the noise caused by the above (b), for the same reason, the
これにより、軸受け11a、11bの外輪の振動が抑えられて騒音が小さくなり、かつ、軸受け11a、11bの外輪が回転するクリープ現象を抑えることができる。
As a result, vibrations of the outer rings of the
なお、本発明者の実験によれば、高温時に軟鋼製のリング22a、22b(及びリング23a、23b)とアルミ合金製のハウジング7a、7b(及びコネクティングロッド13a、13b)は、高温時においても熱膨張率の違いによって分離することなく、強固に結合が保たれていた。
According to the inventor's experiment, the
また、本発明では、上記(c)に起因する騒音を抑えるために、モータ2のモータ軸5表面に接着剤溜まりの溝(不図示)を設けて、軸受け6a、6bの内輪内面とこの内輪が挿入されるモータ軸5に嫌気性接着剤を薄く塗布し、各軸受け6a、6bをモータ軸5に圧入固定している。更に、軸受け6a、6bの外輪が挿入されるハウジング7a、7bの内面とこの軸受け6a、6bの外輪外面に接着剤を塗布して、各ハウジング7a、7bの軸穴に各軸受け6a、6bをそれぞれ挿入し、各ハウジング7a、7bをモータケース3にボルト(不図示)で固定している。なお、この際、波ばね24で軸受け6aの外輪に予圧を与え、軸受け6aの軸方向の遊びをなくしておいて接着固定する。
In the present invention, in order to suppress the noise caused by the above (c), an adhesive pool groove (not shown) is provided on the surface of the
これにより、軸受け6a、6bの内輪とモータ軸5間に隙間が生じることが防止され、軸受け6a、6bの内輪の振動が抑えられて騒音が小さくなる。
This prevents a gap from being generated between the inner rings of the
また、本発明では、上記(d)に起因する騒音を抑えるために、軸受け11a、11bの外輪とリング23a、23b間、及び軸受け11a、11bの内輪と偏芯軸9a、9b間に嫌気性接着剤を薄く塗布して接着固定している。この場合においても、モータ2のモータ軸5表面に接着剤溜まりの溝(不図示)を設けて、軸受け11a、11bの内輪内面とこの内輪が挿入されるモータ軸5に嫌気性接着剤を薄く塗布し、各軸受け11a、11bをモータ軸5に圧入固定している。また、リング23a、23bにも接着剤溜まりの溝(不図示)を設けている。
Further, in the present invention, in order to suppress the noise caused by the above (d), anaerobic is formed between the outer ring of the
これにより、軸受け11a、11bの内輪と偏芯軸9a、9b間に隙間が生じることが防止され、軸受け11a、11bの内輪の振動が抑えられて騒音が小さくなる。
This prevents a gap from being generated between the inner rings of the
上記のように騒音低減措置を施した本発明に係るダイアフラム型真空ポンプの騒音レベルを測定した結果、このダイアフラム型真空ポンプから1m離れた距離での騒音レベルは39db(A特性)であった。一方、上記のように騒音低減措置を施していない従来のダイアフラム型真空ポンプで、同様に騒音レベルを測定した結果、このダイアフラム型真空ポンプから1m離れた距離での騒音レベルは47db(A特性)であった。この結果から、上記のように騒音低減措置を施した本発明に係るダイアフラム型真空ポンプは、騒音レベルが大幅に低減されていることが裏付けられた。 As a result of measuring the noise level of the diaphragm type vacuum pump according to the present invention in which noise reduction measures were taken as described above, the noise level at a distance of 1 m from the diaphragm type vacuum pump was 39 db (A characteristic). On the other hand, as a result of measuring the noise level in the same manner with the conventional diaphragm type vacuum pump not taking noise reduction measures as described above, the noise level at a distance of 1 m from this diaphragm type vacuum pump is 47 db (A characteristic). Met. From this result, it was confirmed that the noise level of the diaphragm type vacuum pump according to the present invention in which noise reduction measures were taken as described above was greatly reduced.
2 モータ
4 ロータ
5 モータ軸
6a、6b、11a、11b 軸受け
7a、7b ハウジング
9a、9b 偏芯軸
12a、12b ダイアフラム
13a、13b コネクティングロッド
22a、22b、23a、23b リング
2
Claims (2)
前記第1の軸受けの外輪と該第1の軸受けを嵌合するハウジングとの間、及び前記第2の軸受けの外輪と前記コネクティングロッドとの間、及び前記第1の軸受けの内輪と前記モータ軸との間、及び第2の軸受けの内輪と前記偏芯軸との間に、それぞれ接着剤を塗布して接着する、
ことを特徴とするダイアフラム型真空ポンプ。 A motor shaft that is rotatably supported via a first bearing on one or both sides of the electric motor is extended, a connecting rod is disposed on the motor shaft via an eccentric shaft and a second bearing, and the connecting rod In a diaphragm type vacuum pump that attaches a diaphragm on the front end side and operates the diaphragm by reciprocating movement of the connecting rod by rotation of the motor shaft to evacuate,
Between the outer ring of the first bearing and the housing fitting the first bearing, between the outer ring of the second bearing and the connecting rod, and the inner ring of the first bearing and the motor shaft And between the inner ring of the second bearing and the eccentric shaft, respectively, by applying an adhesive and bonding,
A diaphragm type vacuum pump characterized by this.
ことを特徴とする請求項1に記載のダイアフラム型真空ポンプ。
Inserting a ring made of mild steel between the outer ring of the first bearing and the housing and between the outer ring of the second bearing and the connecting rod, respectively, and bonding with an adhesive,
The diaphragm type vacuum pump according to claim 1.
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