JP4241610B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、スクロールを利用した真空ポンプを提供する技術に関する。

従来からスクロールを利用した真空ポンプが知られており、例えば、特許文献１に開示ある。

特開昭６３−１３８１８０号公報

特許文献１などに開示のスクロールを利用する真空ポンプは、インボリュート曲線によって形成されたラップを有する固定スクロールと旋回スクロールとを２つ併せ、偏心軸を中心として、旋回スクロールを旋回させることによって、空気や、雰囲気を圧縮するポンプである。

上記過程において、固定スクロールと旋回スクロールとによって形成される空間であるスクロール室の雰囲気は、スクロールの外周部から中心部に向かって、移動しながら、圧縮される。そして、旋回スクロールの旋回動作における圧縮過程での最終段の前記スクロール室内の雰囲気は、吐き出し口から吐き出される。旋回スクロールが旋回動作をすると、上記圧縮、吐き出し動作を繰り返すものである。

なお、上記過程で、吐き出し口を介して、スクロール室から雰囲気が吐き出されるが、この動作によって、スクロール室は吐き出し側とつながるので、逆止弁を設けることが行われる。当該逆止弁によって、吐き出し後にスクロール室に周辺雰囲気が逆流することを防止しようとするのである。

この雰囲気の逆流が発生すると、発熱したり、上記スクロールを利用する真空ポンプの駆動効率が低下したり、若しくは、駆動するための消費電力が増加することが知られている。

上記逆止弁によって、雰囲気の逆流を防止しようとしているが、上記逆止弁とスクロール室とをつなぐ経路上の空間の容積があることで、圧縮雰囲気を吐き出した後の圧縮過程の最終段のスクロール室の容積の変化によって圧力差が生じ、上記経路上の空間からの雰囲気の逆流が発生する。本逆流による雰囲気の移動によって発熱したり、真空ポンプの効率低下が生じたり、消費電力の増加が生じることが知られている。

従って、本発明の課題は、圧縮過程の最終段に関し、圧縮雰囲気の吐き出し後に起こる容積変化によって、上記逆止弁とスクロール室とをつなぐ上記経路上の空間における雰囲気の移動による損失を従来よりも小さくすることを目的とする。

上記問題点などに基づき、以下のように工夫する。

圧縮空気を吐出する第１の吐出孔を備える固定スクロールと、圧縮空気を吐出する第２の吐出孔を備える旋回スクロールとを備え、旋回スクロールが旋回すると固定スクロールと旋回スクロールとによって形成されるスクロール室に容積変化が生じることにより空気が圧縮されるスクロール型真空ポンプにおいて、旋回スクロールが旋回すると、所定の旋回位相において前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔が重なり、この所定の旋回位相において前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔との間で圧縮空気の移動が可能となることにより圧縮空気が吐出されるように構成される。これにより第１の吐出孔と第２の吐出孔が重ならない旋回位相においては両吐出孔間での圧縮空気の移動ができなくなるため圧縮空気の逆流を防止することができる。

また上記態様において、旋回スクロールには圧縮過程の最終段において前記第２の吐出孔と連通する貫通穴が設けられ、前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔が重なっていない状態における所定の旋回位相において前記固定スクロールの有するスクロールラップにより前記貫通穴が閉じられることことが望ましい。
さらに、前記第１の吐出孔の形状は勾玉形であることが望ましい。

本発明によれば、上記圧縮過程の最終段のスクロール室の容積変化が生じ得る部分の容積を従来よりも小さくすることが可能となる。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例では、空気を例に説明するものであるが、本発明、若しくは本発明に基づく実施例において、扱う気体は空気に限定されるものではなく、雰囲気を用いるものにおいてもよいものである。

図１は本発明を適用した実施例の固定スクロール10の吐出口11形状を示す。図２は本発明を適用した実施例の旋回スクロール20の空気吐出しの為の貫通穴24と吐出口21の位置を示す斜視図である。図３〜図６はある旋回位相における、固定スクロールの吐出口と旋回スクロールの吐出し口21の位置関係を、旋回位相の進度による変化を示す図である。上述の圧縮過程の最終段のスクロール室のことをスクロール室最終段30と呼ぶものとする。

このスクロール室最終段30の圧縮空気は、図２に示す旋回スクロール20に設けた貫通穴24を通り、吐出口21と固定スクロールの吐出口11を通り排出される。図３に示すように、排出前における、ある旋回位相において、固定スクロール吐出口11と旋回スクロール吐出口21は略同じ位置となるように重なり、固定スクロール吐出口11と旋回スクロール吐出口21との間で空気の移動が可能となるので、圧縮空気は外部に排出される。

次に図４に示すように、固定スクロール吐出口11が旋回スクロール吐出口21と重ならなくなると、固定スクロール吐出口11と旋回スクロール吐出口21との間で空気の移動が困難な閉じた状態となる。この時、図４に示すように、貫通穴24の開口部は固定スクロールラップ22の先端部で閉じられるようにしている。この結果、貫通穴24部分には、圧縮過程の最終段での圧力で圧縮された空気が閉じ込められることとなる。なお、貫通穴24の開口部は固定スクロールラップ22の先端部で閉じられる際に、スクロール室30の容積が最小の容積なるようにすれば、圧縮過程の最終段にてスクロール室最終段30にて圧縮された空気を有効に排出出来ることとなる。

次に、上記図４の次の位相である図５となると、上記貫通穴24の開口部を閉じていた固定スクロールラップ22の先端部が上記貫通穴24の開口部から移動することによって、貫通穴24が閉じられなくなり、貫通穴24部分とスクロール室30との間で、空気の移動が可能となる。貫通穴24部分には、スクロール室30よりも高い圧力の圧縮された空気が閉じ込められているので、当該閉じ込められいた空気は、圧力のより低いスクロール室30に移動することとなる。

しかしながら、貫通穴24部分の容積は、従来の逆止弁とスクロール室とをつなぐ経路上の空間の容積よりも小さいものとなっている。従って、従来よりも、容積変化、若しくは移動する空気の容積が小さくなった分だけ、発熱や、真空ポンプの効率低下、消費電力の増加を防止できることとなる。

本発明の上記実施例では、上記ように旋回位相と吐出口の開閉を同期化させるような、固定スクロール吐出口11形状を有している。この形状としては、上記実施例では、例えば図１や図３で示すような、所謂勾玉形である。しかしながら、当該勾玉形に特に限定されるものではなく、旋回位相と吐出口の開閉を同期化させることを可能とする形状であれば、適宜変形したものを用いるものであっても良いものである。

図６は従来の固定スクロールの吐出口形状11を示し、スクロール室最終段30の圧縮空気は直接固定スクロール吐出口11より排出され、スクロール室最終段30の影響を受ける容積は、固定スクロール吐出口11と吐出側に設けた逆止弁までの容積となっている。

上記実施例によれば、上記スクロール室最終段の急激な容積変化により影響の受ける容積を従来よりも小さくすることが可能となった。これによって、従来よりも発熱や、真空ポンプの効率低下、消費電力の増加を防止することが可能となった。

本発明を適用した実施例の固定スクロールの吐出口形状を示す図状 本発明を適用した実施例の旋回スクロールの吐出口形状を示す図 ある旋回位相における、旋回スクロール吐出口と固定スクロール吐出口が重なり、吐出口が開いていることを示す図 上図３の次の位相で、スクロール室の最終段が最小となる時の旋回スクロール吐出口と固定スクロール吐出口の位置関係を示す図 上図４の次の位相で、スクロール室が次段となった時の旋回スクロール吐出口と固定スクロール吐出口の位置関係を示す図 従来の固定スクロールの吐出口形状を示す図

符号の説明

10…固定スクロール、11…固定スクロール吐出口、12…固定スクロールラップ、13…固定スクロール中心、20…旋回スクロール、21…旋回スクロール吐出口、22…旋回スクロールラップ、23…旋回スクロール旋回中心、24…旋回スクロール吐出貫通穴、25…旋回スクロール円弧部、30…スクロール室最終段、31…スクロール室次段、71…従来固定スクロール吐出口

Claims (3)

1. 圧縮空気を吐出する第１の吐出孔を備える固定スクロールと、
   圧縮空気を吐出する第２の吐出孔を備える旋回スクロールとを備え、
   前記旋回スクロールが旋回すると前記固定スクロールと前記旋回スクロールとによって形成されるスクロール室に容積変化が生じることにより空気が圧縮されるスクロール型真空ポンプにおいて、
   前記旋回スクロールは所定の旋回位相において前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔が重なるように旋回し、
   前記所定の旋回位相において前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔との間で圧縮空気の移動が可能となり圧縮空気が吐出されることを特徴とするスクロール型真空ポンプ。
2. 請求項１において、前記旋回スクロールには圧縮過程の最終段において前記第２の吐出孔と連通する貫通穴が設けられ、前記第１の吐出孔と前記第２の吐出孔が重なっていない状態における所定の旋回位相において前記固定スクロールの有するスクロールラップにより前記貫通穴が閉じられることを特徴とするスクロール型真空ポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記第１の吐出孔の形状は勾玉形であることを特徴とするスクロール型真空ポンプ。

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