JP3396871B2 - スクロール形真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジングにおけ
る圧縮室を形成する固定側鏡板の表面に渦巻状の固定ラ
ップを設けた固定スクロールと、旋回側鏡板の表面に渦
巻状の旋回ラップを立設した旋回スクロールとを、互い
に１８０°ずらして嵌合させ、旋回スクロールを、駆動
軸により固定スクロールに対して旋回させるようにする
とともに、旋回スクロールの外周部に設けた補助クラン
ク軸機構により、その自転を阻止してなるスクロール形
真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】前項に記載したようなスクロール形真空
ポンプにおいて、例えばハロゲン系ガスや活性ガスを真
空排気するとき、好ましくない反応生成物が、旋回およ
び固定の両スクロールの端板の表面やラップの側面、並
びにそれらの端板に付着して残存したり、吐出口から大
気中に吐出して、環境に悪影響を及ぼすことがある。

【０００３】このような反応生成物の発生を抑制し、か
つ真空ポンプにおける諸要素の劣化および摩耗等を低減
させるために、旋回スクロールの駆動に伴い、ハウジン
グにおける圧縮室内へ窒素ガス等の不活性ガスを導入す
ることが、例えば特開平１−２１６０８２号公報および
特公平７−５８０７７号公報に記載されている。

【０００４】また、本願出願人の出願になる特開平９−
３２７６７号公報には、スクロール形真空ポンプの圧縮
室の内部へ溜まった水分を除去したり、有毒ガスを希釈
したりするために、ガスバラスト用の気体として、加熱
した空気または窒素ガス等の乾燥ガス、もしくは希釈用
ガス(これらを含めて不活性ガスと総称する)を導入する
ことが記載されている。

【０００５】上記各公報に記載されているスクロール形
真空ポンプにおいては、圧縮室内は、不活性ガス源と連
通されるようになっている。

【０００６】上記したような真空ポンプにより、内部が
大気圧状態となっている密閉容器内の吸引を開始する
と、その起動後短時間の中は、真空ポンプは、圧縮機と
同様の加圧作用をし、吸込容積が形成される圧縮室内の
吸込圧力が大気圧よりも低くなってから、始めて真空ポ
ンプとして正常に機能することとなる。

【０００７】そのため、圧縮室内へ不活性ガスが吸引さ
れて、密閉容器内に含まれていた有害なガスは排除さ
れ、好ましくない反応生成物が生じたり、真空ポンプの
内部機構が劣化もしくは摩耗したりするのが、防止もし
くは減少される。

【０００８】しかし、真空ポンプを停止させると、圧縮
室内へ吸引されていた不活性ガスが、吸込口方向へ吸引
され、それに接続されている密閉容器内へ流れ込んで、
その真空度を低下させてしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に、作動時圧縮室内へ不活性ガスが自動的に吸引される
ようにした真空ポンプにおいて、その運転を停止した場
合に、不活性ガスが決して吸込口方向へ吸引されること
がないようにしたスクロール形真空ポンプを提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】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) 固定スクロールに設けた渦巻状の固定ラップと、
旋回スクロールに設けた渦巻状の旋回ラップを、ハウジ
ングに設けた圧縮室内において相互に嵌入させるととも
に、旋回スクロールを、自転することなく固定スクロー
ルに対して旋回させるようにしたスクロール形真空ポン
プにおいて、ハウジングに、不活性ガスの供給源と圧縮
室の中心部付近とを接続する導入孔を設け、かつこの導
入孔の内部に、次の圧力関係で開閉して、不活性ガスの
供給源と圧縮室とを連通および遮断する逆止弁を設け
る。Ａを、圧縮室内へ導入される不活性ガスの圧力 Ｂを、圧縮室内の圧力 Ｃを、圧縮室に連なる吐出孔内の圧力とし、Ｃ＞Ａ＞Ｂ
となる運転時、不活性ガスは圧縮室内へ流入しうるが、
その逆流はできない。Ａ＞Ｂ≒Ｃとなる停止時、不活性
ガスは圧縮室内へ流入することはできず、かつ圧縮室の
中心部は吐出孔と連通する。

【００１１】(２) 上記(１)項において、逆止弁を、両
端に凹入する円錐状当接面を有する円柱体の中心の軸孔
に挿入した弁軸に、その軸線方向の移動に伴って、一方
が前記当接面に当接し、他方が前記当接面より離隔する
ようにした弁板を固定したものとし、導入孔内へ導入さ
れた不活性ガスの圧力と、圧縮室内の圧力および圧縮室
から出る吐出気体の圧力の変化に伴い、弁体が移動する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の不活性ガス
を導入しうるようにしたものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、鏡板の片面のみに旋回
ラップを立設した片面タイプの旋回スクロールを備える
スクロール形真空ポンプにも、鏡板の両面に旋回ラップ
を立設した両面タイプの旋回スクロールを備えるスクロ
ール形真空ポンプにも、等しく適用可能であるが、以下
本発明を、両面タイプのものに適用した例について、図
面を参照しながら説明する。

【００１３】図において、(１)は、密閉された円盤状の
圧縮室(２)を備えるハウジングで、筐体(３)と蓋体(４)
とからなっている。

【００１４】筐体(３)および蓋体(４)は、圧縮室(２)の
両側に対向して位置する固定側鏡板(3a)(4a)を有し、そ
れらの圧縮室(２)側を向く面には、それぞれ渦巻状の固
定ラップ(3b)(4b)が立設されて、固定スクロール(3c)(4
c)が形成されている。

【００１５】対向する固定側鏡板(3a)(4a)の中間におい
て、圧縮室(２)内には、旋回スクロール(５)が、圧縮室
(２)の軸線まわりに旋回しうるようにして設けられてい
る。

【００１６】旋回スクロール(５)は、旋回側鏡板(5a)の
両面に、前記固定スクロール(3c)と１８０°ずらせて嵌
入して噛み合う旋回ラップ(5b)(5b)を立設したもので、
ハウジング(１)の中心部にベアリング(６)(７)を介して
嵌設した駆動軸(８)の偏心軸部(8a)に、ベアリング(９)
を介して枢支されている。

【００１７】さらに旋回スクロール(５)は、互いに等間
隔をもって同一円周上に配設された、図には示していな
い３個の補助クランク軸機構を介してハウジング(１)に
係止され、駆動軸(８)が回転すると、旋回スクロール
(５)は圧縮室(２)内において偏心公転運動をし、互いに
噛み合う固定ラップ(4b)と旋回ラップ(5b)との間の空間
の径方向の寸法が変化するようになっている。

【００１８】これにより、ハウジング(１)の外周部に設
けた吸入孔(10)に接続された密閉容器(11)内の気体を吸
引し、ハウジング(１)の中心部付近に設けた吐出孔(12)
より吐出させることにより、密閉容器内を減圧して、所
望の真空度とするようになっている。

【００１９】以上は、本発明が適用されるスクロール形
真空ポンプの代表的な構成を説明しただけであって、こ
の構成自体は関係技術者には周知であり、また本発明に
直接関係するものではないので、これ以上の説明の要は
ないものと思う。

【００２０】本発明においては、ハウジング(１)には、
上記吸入孔(10)とは別に導入孔(13)が穿設され、その中
に逆止弁(14)が設けられている。

【００２１】導入孔(13)は、図示の実施の形態において
は、ハウジング(１)の筐体(４)の中心部付近から径方向
に向けて穿設され、その外端は開口し、この開口部に、
図示しない不活性ガス源が接続されている。

【００２２】逆止弁(14)は、弁座(15)と弁体(16)とから
なり、導入孔(13)の内端付近に挿設されている。

【００２３】弁座(15)は、図に示すように、中心部に軸
線方向を向く小径の軸孔(17)が穿設されている円柱体(1
8)の上下両端面に、軸線方向の内方を向く円錐状当接面
(19)(19)を形成したもので、その軸線方向の中央部に
は、径方向を向く通孔(20)が穿設されている。

【００２４】一方、前記導入孔(13)の内端部(図におけ
る上端部)には、圧縮室(２)内へ通じる連通孔(21)が穿
設され、弁座(15)は、その通孔(20)が連通孔(21)と合致
するようにして、導入孔(13)の内端付近に挿入され、シ
ール(22)を介して気密的に固定されている。

【００２５】弁体(16)は、弁軸(23)に上下２枚の円形弁
板(24)(24)を間隔を設けて固着してなり、弁軸(23)の上
下両端部は、導入孔(13)内に固定した、通気可能な上下
の軸受片(25)(25)に、摺動自在に嵌合され、上下の弁板
(24)のいずれか一方が弁座(15)の円錐状当接面(19)に当
接したとき、他方は、対応する当接面(19)から離れるよ
うになっている。

【００２６】弁体(16)の下方の弁板(24)と下方の軸受片
(25)との間において、弁軸(23)には、圧縮ばね(26)がや
や圧縮状態で嵌合され、弁体(16)は、常時上方、すなわ
ち圧縮室(２)の中心部方向へ付勢されている。

【００２７】固定スクロール(4c)の鏡板(4a)の中心部付
近には、軸線方向を向く導孔(4d)が穿設されている。蓋
板(４)の中心部付近には、軸線方向を向き、かつ導孔(4
d)、前記吐出孔(12)、および前記導入孔(13)の内端に連
なる接続孔(4e)が穿設されている。

【００２８】なお、接続孔(4e)と吐出孔(12)とは、逆止
機能を有する弁(27)を介して連結されている。なおこの
弁(27)は、真空ポンプの運転時、接続孔(4e)と吐出孔(1
2)を連通させ、同じく停止時、接続孔(4e)と吐出孔(12)
の連通を遮断させるためのものである。

【００２９】上記のように構成したスクロール形真空ポ
ンプにおいて、駆動軸(８)をもって旋回スクロール(５)
を回動させると、密閉容器(11)内の気体は、吸入孔(10)
を経て圧縮室(２)内へ吸引され、旋回スクロール(５)の
旋回運動により圧縮されて、固定ロール(4c)の鏡板(4a)
の中心付近に穿設された軸線方向の導孔(4d)、接続孔(4
e)および蓋板(４)に穿設された径方向の吐出孔(12)を経
て吐出される。

【００３０】ところで、吸引される密閉容器(11)内は大
気圧状態にあるため、旋回スクロール(５)の起動時、あ
る一定時間は、このスクロール形真空ポンプは、圧縮機
と同様の作用をする。

【００３１】密閉容器(11)内の圧力が大気圧より低くな
った時点で、この真空ポンプは、本来の機能を発揮する
べく作用し、圧縮室(２)内は漸次減圧されて行く。

【００３２】導入孔(13)に接続されている不活性ガスの
圧力(Ａ)が大気圧に等しいとき、スクロール形真空ポン
プの運転に伴い、圧縮室(２)内の圧力(Ｂ)は負圧とな
り、導孔(4d)、接続孔(4e)および吐出孔(12)内における
圧力(Ｃ)は大気圧以上となる。

【００３３】すなわち、運転時における上記各部の圧力
関係は、次のようになる。 Ｃ＞Ａ＞Ｂ

【００３４】従って、運転中には、図２に示すように弁
体(16)は下降させられて、下方の弁板(24)は、対応する
円錐状当接面(19)から離れるとともに、上方の弁体(24)
は対応する円錐状当接面(19)に当接する。そのため、導
入孔(13)に連なる不活性ガスは、逆止弁(14)の通孔(20)
と連通孔(21)を経て、圧縮室(２)内へ導入され、圧縮室
(２)の冷却と水分除去、有害ガスの希釈、反応生成物の
付着防止等が図られるとともに、各軸受部やシール部の
劣化や摩耗は低減される。

【００３５】運転を停止したときには、導入孔(13)内の
不活性ガスの圧力(Ａ)が、圧縮室(２)内の圧力(Ｂ)、お
よび接続孔(4e)や吐出孔(12)における圧力(Ｃ)(圧力Ｂ
と同じか、それとほぼ等しい)よりも大となる。すなわ
ち、Ａ＞Ｂ≒Ｃとなる。

【００３６】従って、図１に示すように弁体(16)は上昇
して、下方の弁板(24)は、対応する円錐状当接面(19)に
当接するとともに、上方の弁板(24)は、対応する円錐状
当接面(19)から離れ、圧縮室内の圧力(Ｂ)と、圧縮室に
連なる吐出孔内の圧力(Ｃ)が、連通孔(21)、通孔(20)、
軸孔(17)を介して連通する。

【００３７】なお、前記圧縮ばね(26)は、逆止弁(14)の
弁板(24)が圧力関係で円錐状当接面(19)と接離するよう
になっているので、必ずしも構成上必須のものではない
が、下方の弁板(24)を当接面(19)に確実に当接させるの
に役立っている。

【００３８】従って、圧縮室(２)および接続孔(4e)等に
おける圧力が低下しているにも拘わらず、不活性ガスが
圧縮室(２)内へ吸引されて、その真空度を低減させるこ
とはない。

【００３９】導入孔(13)は、ハウジング(１)の筐体(３)
の中心部から径方向に向けて穿設され、その外端は開口
し、この開口部に、不活性ガス源が接続されている例を
述べたが、導入孔(13)は、ハウジング(１)の筐体(３)の
中心部付近より軸方向に向けて穿設され、その外端は開
口し、この開口部に不活性ガス源を接続してもよい。

【００４０】また、図３で示す上方配置の弁板(24)側を
接続孔(4e)等と、下方配置の弁板(24)を不活性ガス源
と、さらに通孔(20)を連通孔(21)とそれぞれ接続するこ
とによって、逆止弁自体をハウジング(１)内に設けるこ
となくハウジング(１)の外部に取り付けることによって
も上記の効果を奏するもので、これらの実施例も本発明
に含まれる。

【００４１】なお、本発明で取り扱う不活性ガスは、空
気、窒素ガス等の乾燥ガス、希釈用ガスを含むものとす
る。

【００４２】

【発明の効果】３箇所の圧力関係で弁体を移動させる逆
止弁によって、運転に伴い、不活性ガスは圧縮室内へ自
動的に吸引され、運転を停止した際、圧縮室内に溜まっ
ている不活性ガスが、吸引していた密閉容器内へ流れ込
み、圧力を上昇させて真空破壊を生じさせることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の運転停止時の状態を示す
要部の縦断正面図である。

【図２】同じく運転時における縦断正面図である。

【図３】導入孔へ挿設されている逆止弁を示す拡大縦断
正面図である。

【符号の説明】

(１)ハウジング (２)圧縮室 (３)筐体 (3a)固定側鏡板 (3b)固定ラップ (3c)固定スクロール (４)蓋体 (4a)固定側鏡板 (4b)固定ラップ (4c)固定スクロール (4d)導孔 (4e)接続孔 (５)旋回スクロール (5a)旋回側鏡板 (5b)旋回ラップ (６)(７)ベアリング (８)駆動軸 (8a)偏心軸部 (９)ベアリング (10)吸入孔 (11)密閉容器 (12)吐出孔 (13)導入孔 (14)逆止弁 (15)弁座 (16)弁体 (17)軸孔 (18)円柱体 (19)円錐状当接面 (20)通孔 (21)連通孔 (22)シール (23)弁軸 (24)弁板 (25)軸受片 (26)圧縮ばね (27)弁 (Ａ)導入される不活性ガスの圧力 (Ｂ)圧縮室内の圧力 (Ｃ)圧縮室に連なる吐出孔内の圧力

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−44297（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−32767（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−264272（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105294（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−100787（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−21392（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−91277（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311 F04C 25/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スクロールに設けた渦巻状の固定ラ
   ップと、旋回スクロールに設けた渦巻状の旋回ラップ
   を、ハウジングに設けた圧縮室内において相互に嵌入さ
   せるとともに、旋回スクロールを、自転することなく固
   定スクロールに対して旋回させるようにしたスクロール
   形真空ポンプにおいて、ハウジングに、不活性ガスの供
   給源と圧縮室の中心部付近とを接続する導入孔を設け、
   かつこの導入孔の内部に、次の圧力関係で開閉して、不
   活性ガスの供給源と圧縮室とを連通および遮断する逆止
   弁を設けたことを特徴とする不活性ガスを導入しうるよ
   うにしたスクロール形真空ポンプ。Ａを、圧縮室内へ導
   入される不活性ガスの圧力 Ｂを、圧縮室内の圧力 Ｃを、圧縮室に連なる吐出孔内の圧力とし、 Ｃ＞Ａ＞Ｂとなる運転時、不活性ガスは圧縮室内へ流入
   しうるが、その逆流はできない。Ａ＞Ｂ≒Ｃとなる停止
   時、不活性ガスは圧縮室内へ流入することはできず、か
   つ圧縮室の中心部は吐出孔と連通する。
2. 【請求項２】 逆止弁を、両端に凹入する円錐状当接面
   を有する円柱体の中心の軸孔に挿入した弁軸に、その軸
   線方向の移動に伴って、一方が前記当接面に当接し、他
   方が前記当接面より離隔するようにした弁板を固定した
   ものとし、導入孔内へ導入された不活性ガスの圧力と、
   圧縮室内の圧力および圧縮室から吐出される吐出気体の
   圧力の変化に伴い、弁体が移動するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の不活性ガスを導入しうるように
   したスクロール形真空ポンプ。