JP3815747B2

JP3815747B2 - Oil-free vacuum pump

Info

Publication number: JP3815747B2
Application number: JP10343196A
Authority: JP
Inventors: 修二芳賀
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09264272A

Description

【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（Ｎ_２）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（Ｎ_２）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（Ｎ_２）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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oil-free vacuum pump that discharges fluid compressed by a pump main body to the outside of the main body through a diffuser together with compressed gas introduced by ejector means.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a scroll type compressor using a diffuser is known from Japanese Patent Laid-Open No. 6-66271.
In this scroll type compressor, a diffuser is extended from a compressed fluid discharge opening formed in a fixed scroll portion of a final compression chamber formed by a fixed scroll wrap and an orbiting scroll wrap, and the compressed fluid passes through the diffuser. Since it is discharged, the efficiency of the compressor is improved.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technology configured as described above can compress and discharge gas, but when this is applied to a vacuum pump, depending on the purpose of use of the container to be evacuated, for example, a semiconductor In the manufacturing process, there is a problem that a gas dangerous to the human body is generated and the gas cannot be processed so as to be harmless to the human body.
[0004]
In view of the disadvantages of the prior art, the present invention provides an oil-free vacuum pump that dilutes the harmful gas when it is concentrated by a compression process for evacuating the harmful gas contained in the container. With the goal.
Another object of the present invention is to provide a compact oil-free scroll vacuum pump with good cooling efficiency.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an oil-free vacuum pump that discharges compressed fluid compressed by a pump compression chamber to the outside of a pump body through a diffuser provided inside the pump body, and the vacuum pump is configured by a scroll mechanism and fixed. The diffuser is provided between the final compression chamber formed by the scroll and the orbiting scroll and the discharge passage, the ejector means for injecting the compressed gas into the diffuser is provided in the pump body, and the compressed gas is introduced from the ejector means, the compressed fluid compressed by said pump compression chamber with the compressed gas and configured to discharge the pump body outside the scroll mechanism double wrapped scroll mechanism provided with a turning lap on both sides of the end plate of the orbiting scroll An eccentric shaft for driving the orbiting scroll by being eccentrically fitted to the end plate Both sides of the shaft core are rotatably held by bearings on the fixed scroll side, and a fan for cooling the fixed scroll by rotating by the same drive source as the eccentric shaft portion is attached to the outside of the bearings. An inflow passage for the ejector is provided between the fan and the outer surface of the fixed scroll .
[0006]
[0007]
With this configuration, the compressed fluid compressed by the vacuum pump is sucked by the pressure drop generated in the upstream stage of the diffuser when the compressed gas from the ejector means flowing into the upstream stage of the diffuser is expanded in the downstream stage of the diffuser and discharged to the upstream stage of the diffuser. Then, together with the compressed gas from the ejector means, it is discharged out of the vacuum pump main body from the rear stage of the diffuser.
[0008]
Therefore, when the compressed gas from the ejector means is injected into the diffuser by nitrogen gas (N ₂ ), the harmful gas contained in the container is concentrated by the compression process for evacuating the harmful gas. Can be diluted.
[0009]
[0010]
Further, the scroll mechanism is a double wrap type, and both sides of the eccentric shaft portion eccentrically fitted to the end plate of the orbiting scroll are configured to be rotatably held by the bearings on the fixed scroll side. Noise and heat due to shaft shaving, etc. in the case of high-speed rotation, uneven contact between fixed scroll and orbiting scroll caused by shaft warping, etc., or durability There is no problem such as deterioration of sex.
[0011]
The outer side of the bearing is configured to be mounted with a fan that cools the fixed scroll by being rotated by the same drive source as the eccentric shaft portion, so both are fixed by one drive source that drives the orbiting scroll. The outer surface of the scroll can be cooled, there is no need to drive the fan by an extra drive source, the structure is simplified, and a compact scroll mechanism is provided.
[0012]
Further, both sides of the eccentric shaft portion eccentrically fitted with the end plate of the orbiting scroll are rotatably held by bearings on the fixed scroll side, and the outer side of the bearing is connected to the eccentric shaft portion. A fan that is rotated by the same drive source to cool the fixed scroll is attached, and an inflow passage of the ejector is provided between the fan and the outer surface of the fixed scroll. And an outer surface of the fixed scroll, the inflow passage of the ejector can be formed by taking a necessary thickness from the bearing and the fan, and a compact scroll mechanism is provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the components described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified. Absent.
[0014]
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of an oil-free vacuum pump according to the present invention.
In the drawing, the rotation shaft 22 of the pump main body 1 </ b> A is connected to the drive shaft of the motor 2 at the right end and is rotatably provided by the rotational force of the motor 2.
The central portion of the rotating shaft 22 has an eccentric portion 22a whose outer periphery is slightly swollen from the rotational center axis, and both end portions of the eccentric portion 22a are the bearings 15 and 13 of the housings 5 and 24 and the packing portion. And is rotatably provided.
[0015]
Each of the housings 5 and 24 constituting the fixed scroll has a circular lid shape, and a peripheral wall that functions as a casing is brought into contact with each other via a seal member to form a sealed space therein.
The housing 24 is provided with a lap sliding surface 24b that is perpendicular to the axial direction. The sliding surface 24b has a portion that is not eccentric from the eccentric portion 22a of the rotary shaft 22 at the center. An opening that fits rotatably is provided, and a spiral wrap 7 is implanted with the vicinity of the opening as a tip. A groove is provided on the upper edge of the wrap 7, and the other side slides in the groove. A chip seal 14 having a self-lubricating property such as a fluorine-based resin that is brought into contact with the surface and completes the sealed state is inserted.
[0016]
A discharge hole 24c is formed in the sliding surface 24b in the vicinity of the tip of the wrap 7, and compressed gas is discharged to the outside from the discharge port portion 9a provided on the outer peripheral surface 24a of the housing 24 through the discharge passage 24d from the discharge hole 24c. It is configured to be discharged.
[0017]
In addition, three pairs of revolution mechanisms 37 are provided on the peripheral wall portion of the housing 24 at three positions in the circumferential direction by 120 °.
The revolution mechanism 37 is connected to a turning scroll described later.
A suction port 8 is provided on the outer peripheral portion 24a of the housing 24. The suction port 8 is connected to a container (not shown) to be evacuated, and the container is opened from the container through the opening 8a. The gas inside is aspirated.
[0018]
On the other hand, the housing 5 is provided with a lap sliding surface 5b perpendicular to the axial direction. The sliding surface 5b has a central portion that is out of the eccentric portion 22a of the rotary shaft 22 and is not eccentric. An opening is provided in which the portion is rotatably fitted, and a spiral wrap 6 is implanted with the vicinity of the opening as a peripheral end, and a groove is provided on the upper edge of the wrap 6. A chip seal 14 is inserted to make contact with the side sliding surface and complete the sealed state.
[0019]
The orbiting scroll 3 is fitted into the internal space formed by the housings 5 and 24 so as to be revolved.
In the orbiting scroll 3, laps 26 and 27 that can be fitted to laps provided on the fixed scroll are planted on sliding surfaces 3d and 3e of a plate formed in a disk shape.
[0020]
The central portion of the orbiting scroll 3 is provided with an opening 3a in which the eccentric portion 22a of the rotary shaft 22 is rotatably fitted, and the periphery of the opening 3a is an eccentric portion 22a of the rotary shaft 22. A fitting portion with the eccentric portion 22a is configured by being surrounded by the wraps 26a and 27a over the entire length.
[0021]
A diffuser portion 3b is provided adjacent to the fitting portion. The diffuser portion 3b is provided in a trumpet shape having a large diameter at the tip of the wrap 26 and a smaller diameter toward the center, and a small diameter nozzle 3f is formed at the center. And it forms in the trumpet shape which becomes a large diameter toward the front-end | tip part of the lap | wrap 27. As shown in FIG.
In addition, opening holes 3g and 3h are provided that communicate with the final sealed space formed by the fixed wrap and the swirl wrap and open into the diffuser 3b.
[0022]
Further, a suction port portion 38 is provided on the outer peripheral portion 5a of the housing 5, and the suction port portion 38 is connected to an ejector container that stores compressed nitrogen gas (not shown), and is connected to the container via the opening 38a. Then, the compressed gas in the container is introduced.
An introduction hole 5c having an opening is formed in the sliding surface 5b near the tip of the lap 26, and the introduction passage 5d communicates with the suction port 38 provided on the outer peripheral surface 5a of the housing 5 from the introduction hole 5c. is doing.
[0023]
The introduction hole 5c and the discharge opening 24c are configured to communicate with the diffuser unit 3b at all times, or communicate with the diffuser unit 3b in synchronization with the time when the final compression chamber is compressed to the maximum by the rotation of the orbiting scroll 3. The
The diffuser portion 3b has a small-diameter nozzle 3f formed at the center, but the lap tip portion facing the introduction hole 5c has a large diameter, and gradually extends from the large-diameter portion to the discharge opening 24c. The discharge passage 24d after the discharge opening 24c may be configured to have a large diameter.
[0024]
Fans 28 and 29 for cooling the vacuum pump are provided on the outside of the housing 5 and the rotary shaft 22 on the outside of the housing 24. The covers 18 and 19 for protecting these fans have a plurality of air circulation holes. And are attached to the housings 5 and 24.
Further, as described above, one end is supported by the housing 24 on the outer peripheral portion of the orbiting scroll 3, and the other ends of the three pairs of revolution mechanisms 37 are supported at three positions in the circumferential direction by 120 °. The fixed scroll is disposed so as to revolve with an eccentric rotation center.
[0025]
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 1, when the rotary shaft 22 rotates, the orbiting scroll 3 revolves, sucks fluid from a container (not shown), and draws fluid from the outer periphery of the fixed scroll wraps 6 and 7 by the orbiting scroll wraps 26 and 27. It takes in in the sealed space formed by the wrap of a fixed scroll and a turning scroll, and is compressed by this sealed space.
[0026]
On the other hand, the compressed gas introduced by the ejector means is introduced into the diffuser 3b from the introduction hole 5c.
The fluid taken into the sealed space formed by the fixed scroll and the orbiting scroll is compressed, and when the final compression chamber communicates with the opening holes 3g and 3h, the compressed fluid is discharged to the diffuser 3b.
At this time, the compressed fluid is discharged from the discharge hole 24c together with the compressed gas from the ejector means.
[0027]
As described above, in the first embodiment, when the compressed gas from the ejector means is injected into the diffuser with nitrogen gas (N ₂ ), the harmful gas contained in the container is concentrated by the compression process for evacuating. In this case, the harmful gas can be diluted with nitrogen gas.
[0028]
Further, in the first embodiment, the turning wraps 26 and 27 are provided on both surfaces of the end plate of the orbiting scroll 3 to constitute a double wrap type scroll mechanism, and the eccentric shaft portion that is eccentrically fitted to the end plate. Both sides of the shaft core of 22a are rotatably held by bearings on the fixed scroll side, and the outside of the bearings is rotated by the same drive source 2 as the eccentric shaft portion 22a to cool the fixed scroll. 28 and 29 are attached, and an inflow passage 5d of the ejector is provided between the fan and the outer surface of the fixed scroll.
[0029]
Accordingly, the scroll mechanism is of a double wrap type, and both sides of the shaft axis of the eccentric shaft portion 22a that is eccentrically fitted to the end plate of the orbiting scroll 3 are rotatably held by bearings on the fixed scroll side. As a result, the eccentric shaft portion 22a is stable with respect to the fixed scroll, and there is a noise caused by rotational blur due to shaft warpage or the like during high-speed rotation, uneven contact between the fixed scroll and the orbiting scroll caused by shaft warpage, etc. In addition, there is no problem such as heat or a decrease in durability.
[0030]
The outer side of the bearing is configured to be mounted with fans 28 and 29 that are rotated by the same drive source 2 as the eccentric shaft portion 22a to cool the fixed scroll, so that the orbiting scroll 3 is driven. The outer surfaces of the two fixed scrolls can be cooled by the single drive source 2, and it is not necessary to drive the fan by an extra drive source, thus simplifying the configuration and providing a compact scroll mechanism.
[0031]
Further, both sides of the shaft axis of the eccentric shaft portion 22a that is eccentrically fitted to the end plate of the orbiting scroll 3 are rotatably held by the bearings on the fixed scroll side, and the outer side of the bearing is the eccentric shaft portion. A fan 28 that is rotated by the same drive source 2 as 22a to cool the fixed scroll is attached, and an ejector inflow passage 5d is provided between the fan 28 and the outer surface 5e of the fixed scroll. Therefore, the inflow passage of the ejector can be formed in the space between the fan and the outer surface of the fixed scroll by taking a necessary thickness from the bearing and the fan, and a compact scroll mechanism is provided. Is done.
[0032]
FIG. 2 is a basic configuration diagram showing a second embodiment of the oil-free vacuum pump according to the present invention.
In the figure, the oil-free vacuum pump is a single wrap type comprising a fixed scroll 10, a turning scroll 20, and a frame 40 which supports these at a predetermined position or in a turnable manner.
The fixed scroll 10 is fixed to the end face of the frame 40, and a spiral wrap 13 is formed upright in a concave space 12 surrounded by a peripheral wall 11 having a port 16 that functions as a suction port. At the same time, a discharge port 17 for discharging the compressed fluid is provided at the center.
The swivel scroll 20 is housed in a recessed space in the frame 40, and a spiral wrap 21 having substantially the same shape as the wrap 13 of the fixed scroll 10 is provided on one surface of the end plate that contacts the peripheral wall 11. The wraps 13 and 21 are fitted together while being formed upright.
[0033]
Cooling fins 33 and 23 are formed on the back side of the scrolls 10 and 20, respectively, so that the inside of the scroll can be cooled by air cooling.
Each of the scroll wraps 13 and 21 is slid without lubrication by inserting a self-lubricating seal member 31 into a chip seal groove portion recessed in the upper end surface contacting the other side scroll. A dust seal 32 that is a ring-shaped self-lubricating sealing member is fitted into a dust seal groove portion that is recessed on the outer peripheral side of the end face that abuts the mirror surface of the end plate of the orbiting scroll 20, and the orbiting scroll. The airtightness between the inside and outside of the sealed space formed by the wraps 13 and 21 implanted in the 20 and the fixed scroll 10 is maintained, and the intake of air and dust from the outside is prevented.
[0034]
On the other hand, the frame 40 supports a main drive crankshaft 41 having a pulley 42 attached to one end thereof along the central axis, and is displaced by 120 degrees around the main drive crankshaft 41. The driven crankshaft 43 is pivotally supported at three positions (three places).
The crankshafts 41 and 43 are both rotatably supported on a housing body 25 integrated with the turning scroll 20, and the turning scroll is driven by the rotation of the main drive crankshaft 41. 20 is configured to be capable of revolving around the lap center of the fixed scroll 10 with a constant radius while being prevented from rotating.
A pipe 4 is connected to the suction port 16, and a fluid is supplied as an arrow 50 from a device (not shown) at the tip of the suction port 16.
[0035]
The fixed scroll 10 is connected to an ejector container containing nitrogen gas (not shown), and is provided with a suction port portion 36 for sucking compressed gas of the nitrogen gas in the container. The suction port portion 36 is provided via an introduction passage 35. Connected to the diffuser 34.
The diffuser 34 is configured such that the rear portion is connected to the introduction passage 35 and the discharge hole 17 and is opened in a trumpet shape from the small diameter nozzle portion 34a toward the large diameter discharge opening 34b.
[0036]
Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described.
In FIG. 2, when the pulley 42 rotates, the orbiting scroll 20 revolves, sucks gas from a container (not shown), and draws gas from the outer periphery of the fixed scroll wrap 13, the orbiting scroll lap 21, their fixed scroll and orbit. It takes in in the sealed space formed by the wrap of a scroll, and is compressed by this sealed space.
[0037]
On the other hand, the compressed gas introduced by the ejector means is introduced into the diffuser 34 from the introduction passage 35.
The fluid taken into the sealed space formed by the wrapping of the fixed scroll and the orbiting scroll is compressed, and when the final compression chamber communicates with the discharge hole 17, the compressed fluid is discharged to the diffuser 34.
At this time, the compressed fluid is discharged from the diffuser discharge opening 34b together with the compressed gas.
[0038]
Thus, in the second embodiment, the oil-free vacuum pump that discharges the compressed fluid to the outside of the main body through the diffuser,
Since the ejector means for introducing the compressed gas into the diffuser is provided and the compressed fluid is discharged together with the compressed gas, the compressed fluid compressed by the vacuum pump is discharged from the ejector means flowing into the front stage of the diffuser. When the compressed gas is expanded by the latter stage of the diffuser, the compressed gas is sucked by the pressure drop generated in the former stage of the diffuser, discharged to the former stage of the diffuser, and discharged from the vacuum pump body from the latter stage of the diffuser together with the compressed gas from the ejector means.
[0039]
Therefore, as in the first embodiment, when the compressed gas from the ejector means is injected into the diffuser with nitrogen gas (N ₂ ), the harmful gas contained in the container is concentrated by the compression process for evacuating. In addition, the harmful gas can be diluted with nitrogen gas.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the compressed gas is discharged from the ejector means to the diffuser and the compressed fluid of the vacuum pump is discharged, a vacuum pump with good compression efficiency can be configured and harmful contained in the container An oil-free vacuum pump can be provided that dilutes the harmful gas when the gas is concentrated by a compression process for evacuating the gas.
Further, the scroll mechanism is a double wrap type, and both sides of the eccentric shaft portion eccentrically fitted to the end plate of the orbiting scroll are configured to be rotatably held by the bearings on the fixed scroll side. Noise and heat due to shaft shaving, etc. in the case of high-speed rotation, uneven contact between fixed scroll and orbiting scroll caused by shaft warping, etc., or durability There is no problem such as deterioration of sex.
The outer side of the bearing is configured to be mounted with a fan that cools the fixed scroll by being rotated by the same drive source as the eccentric shaft portion, so both are fixed by one drive source that drives the orbiting scroll. The outer surface of the scroll can be cooled, there is no need to drive the fan by an extra drive source, the structure is simplified, and a compact scroll mechanism is provided.
Further, both sides of the eccentric shaft portion eccentrically fitted with the end plate of the orbiting scroll are rotatably held by bearings on the fixed scroll side, and the outer side of the bearing is connected to the eccentric shaft portion. A fan that is rotated by the same drive source to cool the fixed scroll is attached, and an inflow passage of the ejector is provided between the fan and the outer surface of the fixed scroll. And an outer surface of the fixed scroll, the inflow passage of the ejector can be formed by taking a necessary thickness from the bearing and the fan, and a compact scroll mechanism is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of an oil-free vacuum pump according to the present invention.
FIG. 2 is a basic configuration diagram showing a second embodiment of the oil-free vacuum pump according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Pump body (1A, 1B)
2 Motor 3 Orbiting scroll 5, 24, 25 Housing 6, 7, 26, 27 Lap 8 Suction port 9 Discharge port 10 Fixed scroll 13 Fixed wrap 14 Tip seal 16 Suction port 17 Discharge port 20 Orbiting scroll 21 Orbiting wrap 22 Rotation Shaft 28, 29 Fan 31 Chip seal 32 Dust seal

Claims

An oil-free vacuum pump that discharges compressed fluid compressed by a pump compression chamber to the outside of the pump body through a diffuser provided inside the pump body,
The vacuum pump is constituted by a scroll mechanism, the diffuser is provided between a final compression chamber formed by a fixed scroll and a revolving scroll and a discharge passage, and an ejector means for flowing compressed gas into the diffuser is provided inside the pump body. The compressed gas flows from the ejector means, and the compressed fluid compressed by the pump compression chamber together with the compressed gas is discharged outside the pump body .
The scroll mechanism comprises a double wrap type scroll mechanism in which orbiting wraps are provided on both sides of the end plate of the orbiting scroll, and an axis of an eccentric shaft portion that is eccentrically fitted to the end plate and drives the orbiting scroll. Both sides of the core are rotatably held by bearings on the fixed scroll side, and the outside of the bearings is attached with a fan that rotates by the same drive source as the eccentric shaft portion and cools the fixed scroll, An oil-free vacuum pump, wherein an inflow passage for the ejector is provided between a fan and an outer surface of the fixed scroll .