JP5260354B2

JP5260354B2 - 真空発生装置

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Publication number: JP5260354B2
Application number: JP2009049319A
Authority: JP
Inventors: 光一森本; 智博渡邉
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP2010203317A

Description

本発明は圧縮空気をノズルからディフューザに噴出して圧縮空気の噴流により負圧を発生させるようにした真空発生装置に関する。

圧縮空気をノズルからディフューザに供給してディフューザに形成された吸引孔に外気を吸い込ませて負圧を発生させるようにした真空発生装置は、エジェクタ式真空ポンプまたは単にエジェクタとも言われており、空気の粘性を利用して真空を発生させる。このタイプの真空発生装置は、可動部がなく真空ポンプが不要であることから、小型化することができ、例えば、特許文献１に記載されるように、電子部品等を被搬送物としてこれを吸着する真空吸着具に負圧を供給するために使用されており、この真空吸着具はノズルに対する圧縮空気の給排を切り換える電磁弁とともにユニット化されている。

また、真空発生装置は、特許文献２に記載されるように、管路中に侵入した空気を外部に排出するために使用されている。このタイプの真空発生装置は、ノズルに対する圧縮空気の給排を切り換える電磁弁等とは分離されて独立して単独に使用される。真空発生装置は、圧縮空気を膨張させる拡散孔が形成されたノズルと、外部に連通した吸引孔が形成されたディフューザとが組み込まれて装置本体を構成する本体ブロックを有している。

単独タイプつまり独立タイプの真空発生装置は、特許文献２に記載されるように、本体ブロックにノズルが組み付けられるようになっている。これに対し、ユニットタイプの真空発生装置は、本体ブロックにノズルに対する圧縮空気の供給を制御する給気制御用電磁弁が付加されている。本体ブロックにさらに真空破壊用電磁弁を取り付けると、真空吸着具による被搬送物の吸着を解除する際に圧縮空気を真空吸着具に供給することによって真空吸着具からの被搬送物の離脱を迅速に行うことができる。

真空発生装置には、特許文献３に記載されるように、作動時に発生する騒音を低減するためにマフラが組み込まれており、マフラはディフューザの下流側に配置されている。

特開２００２−１０３２６３号公報特開平７−２７９９００号公報特開２００３−２２２１００号公報

真空発生装置に用いられる従来のマフラは、繊維製ないし多孔質樹脂製等のように空気を通過させる素材を用いて形成されており、比較的密度が高く、ディフューザの寸法に比して大きいサイズのものが使用されている。作動時に発生する騒音を低減するためには、マフラのサイズを大きくするとともに素材の密度を高めることが好ましいので、マフラを大型化するとともに素材密度を高めると、真空発生装置の大型化が避けられないだけでなく、マフラにおける圧力損失により真空発生装置の性能を低下させてしまうことになる。

騒音レベルの低減と真空性能の維持とを達成しつつ、真空発生装置の小型化を達成するために、種々の実験研究がなされた。その結果、ディフューザの下流側通路を塞ぐようにマフラを配置しなくとも、騒音レベルを低減することが判明した。つまり、騒音レベルの低減には、ディフューザの開口部に対向する部分にマフラを配置してディフューザの中心部から排出される空気をマフラに案内するようにすれば、開口部の径方向外方に対向する部分にまでマフラを大型化しなくとも真空発生装置の小型化を達成しつつ騒音レベルを低減できることが判明した。

本発明の目的は、騒音レベルの低減と真空性能の維持とを達成しつつ、真空発生装置を小型化することにある。

本発明の真空発生装置は、圧縮空気の噴流により負圧空気を発生させる真空発生装置であって、圧縮空気が供給される流入孔が基端部に設けられるとともに圧縮空気を膨張させる拡散孔が先端部に設けられたノズルと、発生した負圧空気を外部へ導く吸引孔が形成された接合端部を有し前記拡散孔と前記吸引孔とから流入する空気を先端部に向けて案内するディフューザ流路が形成され、前記ノズルとともにエジェクターエレメントを形成するディフューザと、前記エジェクターエレメントの流出口の径方向外側に位置させて前記ディフューザの下流側に軸方向に延びて設けられ、円周方向相互間で迂回流路を形成する複数の支持突起と、前記流出口に分離空間を介して対向して前記支持突起の内側に装着されるマフラとを有し、前記ディフューザ流路から前記分離空間に流出した空気を前記流出口から前記マフラに直接流入する空気と前記迂回流路を流れる空気とに分離して排気することを特徴とする。

本発明の真空発生装置は、前記マフラの外径は前記エジェクターエレメントの外径よりも小さく、前記マフラの外側に前記迂回流路を形成することを特徴とする。本発明の真空発生装置においては、前記マフラは前記流出口と同軸状に配置され、前記マフラの外径は前記流出口の口径よりも大きいことを特徴とする。本発明の真空発生装置においては、前記マフラは前記流出口と同軸状に配置され、前記マフラが前記流出口に対向する外径は前記流出口の口径よりも大きいことを特徴とする。

本発明の真空発生装置は、前記エジェクターエレメントが組み込まれる収容孔と、前記流入孔に連通する供給孔と、前記収容孔に連通する真空流路とが形成された本体ブロックを有し、圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記供給孔に供給する状態と供給を停止する状態とに切り換える給気制御用電磁弁を前記本体ブロックに取り付けることを特徴とする。本発明の真空発生装置は、前記収容孔の開口部側を覆うとともに前記エジェクターエレメントを固定するエジェクターキャップを前記本体ブロックの正面側に装着することを特徴とする。

本発明の真空発生装置は、前記ディフューザを通過した空気を外部に排出する排気流路と前記収容孔とを前記本体ブロックに正面に開口させて形成することを特徴とする。本発明の真空発生装置は、前記圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記真空流路に供給して前記真空流路の真空を破壊する状態と圧縮空気の供給を停止する状態とに切り換える真空破壊用電磁弁と前記給気制御用電磁弁とを前記本体ブロックの端面に取り付けることを特徴とする。

本発明によれば、ディフューザ流路の流出口の径方向外方には複数の支持突起を設けて支持突起相互間に迂回流路を形成し、複数の支持突起の内側にマフラを装着するようにしたので、ディフューザ流路の流出口から流出した空気は、マフラに直接流入する空気と迂回流路を流れる空気とに分離されて排気されることになる。マフラの外側に迂回流路を形成したので、マフラ自体の径を小さくすることができ、マフラは小型化されることになる。これにより、大型のマフラを本体ブロックに組み込むようにした場合に比して、本体ブロック自体を小型化することが可能となり、真空発生装置の小型化が達成される。

マフラを小型化しても、ディフューザ流路から流出した空気のうちディフューザ流路の中心部から流出した空気のみをマフラに案内し、分離空間で径方向外方に膨張して変位した空気を迂回流路に流すようにしたので、エジェクターエレメントを通過した空気の通気抵抗を下げることができる。これにより、マフラの圧力損失による真空発生装置の性能低下の発生を防止し、真空性能を高い状態に維持することができる。

分離空間で膨張して迂回流路を流れる空気による騒音の発生は少なく、騒音発生の主要原因となるディフューザ流路中心部の流れのみをマフラに流入させるようにしたので、小型のマフラによって騒音レベルを下げることが可能となる。これにより、騒音レベルの低減と真空性能の維持とを達成しつつ、真空発生装置を小型化することが可能となる。

支持突起をディフューザに一体に設けるようにすると、エジェクターエレメントの先端部はマフラ収容部を構成することになり、エジェクターエレメントを収容孔内に組み込むことにより、マフラをも装着することができる。

本発明の一実施の形態である真空発生装置の外観を示す斜視図である。図１の拡大断面図である。図１および図２に示されたエジェクターエレメントを拡大して示す斜視図である。図３の平面図である。（Ａ）は図４における５Ａ−５Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図４における矢印５Ｂ方向の側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）における５Ｃ−５Ｃ線方向の断面図である。図１および図２に示された真空発生装置における空気の流れを示す空気圧回路である。エジェクターエレメントの分離空間の長さと騒音レベルとの関係を示す騒音特性線図である。分離空間の長さと真空度との関係を示す真空度特性線図である。エジェクターキャップの変形例を示す断面図である。本発明の他の実施の形態である真空発生装置の断面図であり、本体ブロックを切り欠いてエジェクターエレメントの外周面が示されている。図１０に示した真空発生装置におけるエジェクターエレメントの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。この真空発生装置１０は、図１に示されるように、ほぼ直方体形状の本体ブロック１１を有している。本体ブロック１１は、部材が組み込まれる孔や流路を形成する隔壁を樹脂や軽金属を素材として一体成形することにより製造される。図１には１つの真空発生装置１０が示されているが、複数の本体ブロック１１を積層することにより、集合型の真空発生装置となる。

本体ブロック１１は、図１において上下方向に長いほぼ直方体形状となっており、これに部材が組み込まれる面が正面１１ａになり、これの反対側の面が背面１１ｂとなっている。本体ブロック１１は、上側の端面１１ｃと下側の端面１１ｄとを有し、左右の側面１１ｅ，１１ｆには他の本体ブロック１１が突き当てた状態で積層される。積層することにより形成された本体ブロック組立体の両端には図示しないエンドブロックが配置される。複数の本体ブロックはこれらを貫通してエンドブロックに取り付けられるねじにより相互に締結される。

図２に示されるように、本体ブロック１１の上端部側には収容孔１２が形成され、収容孔１２は正面１１ａ側に開口し背面側に向けて延びている。収容孔１２の底面１２ａと端面１１ｃとの間には供給孔１３が形成され、供給孔１３は底面１２ａに開口するとともに端面１１ｃに開口している。収容孔１２には圧縮空気の噴流により負圧空気を発生させるエジェクターエレメント１４が組み込まれるようになっており、エジェクターエレメント１４の基端面は底面１２ａに突き当てられた状態となって収容孔１２内に組み込まれ、供給孔１３からエジェクターエレメント１４には圧縮空気が供給される。エジェクターエレメント１４は収容孔１２の正面側に嵌合されるエジェクターキャップ１５により本体ブロック１１に固定されるようになっており、エジェクターキャップ１５には本体ブロック１１の正面側に形成された凹部に係合する係合爪１５ａが設けられ、エジェクターキャップ１５の取り外しによりエジェクターエレメント１４を着脱自在に本体ブロック１１に装着することができる。

エジェクターエレメント１４を通過した空気を外部に排出するために、本体ブロック１１には排気流路１６が形成されている。この排気流路１６は、その一端がエジェクターエレメント１４の先端部に対応させて収容孔１２に開口し、他端が正面１１ａに開口しており、Ｌ字形状となっている。

本体ブロック１１の下端部側には、継手１７を組み込むための装着孔１８が形成されている。この装着孔１８は本体ブロック１１の正面１１ａに開口し背面側に延びており、真空流路１９を介して収容孔１２の側面に連通している。継手１７には真空吸着具２１に接続される真空配管２２が取り付けられるようになっており、継手１７は本体ブロック１１の端面１１ｄから挿入されるストッパピン２３により本体ブロック１１に固定される。

真空吸着具２１内に流入して真空流路１９を介してエジェクターエレメント１４に吸引される負圧空気の中の異物を除去するために、真空流路１９の途中に形成された装着孔２４にはフィルタ２５が装着されるようになっている。フィルタ２５は円筒形状の多孔質材料等の通気性を有する材料により形成されており、フィルタ２５の外周面は真空流路１９のうち装着孔２４側に連通し、内周面は真空流路１９のうちエジェクターエレメント１４側に連通している。フィルタ２５は装着孔２４の正面側に嵌合されるフィルタキャップ２６により本体ブロック１１に固定されるようになっており、フィルタキャップ２６には本体ブロック１１の正面側に形成された凹部に係合する係合爪２６ａが設けられ、フィルタキャップ２６の取り外しによりフィルタ２５を着脱自在に本体ブロック１１に装着することができる。

本体ブロック１１の図１および図２における上側の端面１１ｃには、アダプター２７を介して給気制御用電磁弁３１と真空破壊用電磁弁３２が装着される。アダプター２７には、給気制御用電磁弁３１に対応させて供給孔１３に連通する出力ポート３３が形成され、真空破壊用電磁弁３２に対応させて出力ポート３４が形成されている。出力ポート３４は本体ブロック１１に形成された真空破壊流路３５に連通しており、真空破壊流路３５は収容孔１２を介して真空流路１９に連通している。

本体ブロック１１の背面側には厚み方向に貫通する給気孔３６が形成されており、給気孔３６はアダプター２７に形成された給気流路３７ａに、本体ブロック１１に形成された給気流路３７ｂを介して連通している。給気流路３７ａは、さらに、アダプター２７に形成された弁室３８ａ，３８ｂに連通している。したがって、給気孔３６に供給される圧縮空気は弁室３８ａ，３８ｂにまで達している。なお、それぞれの給気流路３７ａ，３７ｂは、図２において破線で示されるように、供給孔１３、出力ポート３３，３４に対して本体ブロック１１の厚み方向にずれている。

複数の本体ブロック１１を積層することにより本体ブロック組立体が形成され、複数の本体ブロック１１の給気孔３６により本体ブロック組立体には共通流路が形成される。図示しないエンドブロックに形成された給気ポートには配管を介して圧縮空気供給源からそれぞれの給気孔３６に圧縮空気が供給される。

給気制御用電磁弁３１と真空破壊用電磁弁３２は、図２に示されるように、バルブケース４０の中に組み込まれており、給気制御用電磁弁３１は、コイル４１ａが巻き付けられたボビン４２ａ内に固定される固定コア４３ａと、ボビン４２ａ内に軸方向に往復動自在に組み込まれる可動コア４４ａとを有している。可動コア４４ａに設けられた弁体４５ａは、弁室３８ａと出力ポート３３とを連通させる開弁位置と、連通を遮断する閉弁位置とに作動する。弁体４５ａが開弁位置に切り換えられると、圧縮空気供給源からの圧縮空気が供給孔１３に供給され、弁体４５ａが閉弁位置に切り換えられると、供給孔１３への圧縮空気の供給が停止される。

真空破壊用電磁弁３２は、給気制御用電磁弁３１と同様の構造であり、給気制御用電磁弁３１を構成する部材と共通する部材には、給気制御用電磁弁３１における符号ａに換えて符号ｂが付されている。弁体４５ｂは、弁室３８ｂと出力ポート３４とを連通させる開弁位置と、連通を遮断する閉弁位置とに作動する。弁体４５ｂが開弁位置に切り換えられると、圧縮空気供給源からの圧縮空気が真空破壊流路３５に供給され、弁体４５ｂが閉弁位置に切り換えられると、真空破壊流路３５への圧縮空気の供給が停止される。それぞれのコイル４１ａ，４１ｂに対する電力供給は、バルブケース４０に設けられたコネクタ４６に図示しないプラグを装着することにより行われる。

この真空発生装置１０は被搬送物を吸着搬送するために使用されているので、真空破壊用電磁弁３２が設けられているが、特許文献２に記載されるように管路中に侵入した空気を外部に排出するために真空供給装置が使用される場合には、真空破壊用電磁弁３２は不要となる。

図３は図１および図２に示されたエジェクターエレメントを拡大して示す斜視図であり、図４は図３の平面図であり、図５（Ａ）は図４における５Ａ−５Ａ線断面図である。図５（Ｂ）は図４における矢印５Ｂ−５Ｂ線方向の側面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）における５Ｃ−５Ｃ線方向の断面図であり、図５（Ｂ），（Ｃ）においてはマフラが図示省略されている。

エジェクターエレメント１４は、図３に示されるように、ディフューザ５１とこれに圧入されるノズル５２とを有し、圧入によりこれらは一体となってエジェクターエレメント１４が形成される。ノズル５２は収容孔１２に対応する外径の基端部５２ａとこれよりも小径の先端部５２ｂとを有している。図５（Ａ）に示されるように、基端部５２ａには供給孔１３に連通する流入孔５３が形成され、先端部５２ｂには先端面に向けて圧縮空気を膨張させる拡散孔５４が流入孔５３に連通して形成され、先端部５２ｂの外周面は先端面に向けて外径が小径となるテーパ面５５となっている。

ディフューザ５１は外径が収容孔１２の内径よりも小径となった本体部５６を有し、本体部５６の一端部つまり基端部はノズル５２の先端部５２ｂが圧入される接合端部５６ａとなっている。接合端部５６ａにはノズル５２が圧入される圧入孔５７が形成されるとともに、ノズル５２の外径に対応して本体部５６よりも大径のフランジ５６ｂが設けられている。本体部５６の軸方向中央部には収容孔１２に対応した外径の仕切り突起５６ｃが設けられており、この仕切り突起５６ｃに形成された環状溝にはシール材としてのＯリング５８が装着され、フランジ５６ｂと仕切り突起５６ｃとの間における本体部５６の外周面と収容孔１２とにより連通空間５９が形成される。この連通空間５９は、図２に示されように、真空流路１９に連通するとともに真空破壊流路３５に連通している。

連通空間５９に連通させて接合端部５６ａには複数の吸引孔６１が形成されており、図５（Ａ）に示されるように、それぞれの吸引孔６１は接合端部５６ａの内面とノズル５２のテーパ面５５との間に形成される吸引室６２に連通している。ディフューザ５１の本体部５６には吸引室６２に連通させてディフューザ流路６３が形成されており、ディフューザ流路６３は本体部５６の流出端面６４に設けられた流出口６５に開口している。ディフューザ流路６３は長手方向中央部のストレート部６３ａと、吸引室６２から流出した空気をストレート部６３ａに案内する縮径部６３ｂと、ストレート部６３ａから流出した空気を本体部５６の先端に向けて案内する拡散部６３ｃとを有している。

ディフューザ５１の先端部には、本体部５６に形成されたディフューザ流路６３の先端面つまり流出端面６４から軸方向に突出して４本の支持突起６６が設けられている。それぞれの支持突起６６は、ディフューザ流路６３の流出口６５に対して径方向外方の流出端面６４から突出するように本体部５６と一体に設けられている。支持突起６６は、図５（Ｂ）に示されるように、円周方向に９０度置きに等間隔となって４本設けられている。支持突起６６の円周方向相互間の隙間により迂回流路６７が形成され、支持突起６６相互の対向し合う内面によりマフラ支持スペース６８が形成される。マフラ支持スペース６８内に位置させて支持突起６６の内側には、図４および図５（Ａ）に示すように円筒形状のマフラ７１が装着される。なお、図５（Ａ）には、装着される前のマフラ７１が示されており、矢印で示す方向に支持突起６６の内側に押し込むことにより、マフラ７１は支持突起６６の内側に装着される。

マフラ７１の外径は流出口６５の口径よりも大きく設定されている。支持突起６６の内側にマフラ７１が装着されているので、マフラ７１の外径は収容孔１２の内径よりも小さくなっている。ディフューザ５１の先端部には、４つの支持突起６６が軸方向に延びて設けられている。マフラ７１の外径をエジェクターエレメント１４の外径よりも小さくし、マフラ７１の外側に迂回流路６７を形成するとともにマフラ７１を収容孔１２の中心部に支持することができれば、支持突起６６の数は４つに限られることなく、任意の数とすることができる。

それぞれの支持突起６６の基端部には段部７２が形成されており、マフラ７１は段部７２に突き当てられた状態となって支持突起６６の内側に装着されるようになっている。流出端面６４と段部７２との間の隙間は分離空間７３となっており、マフラ７１を支持突起６６の内側に装着すると、マフラ７１は分離空間７３としての隙間を介して流出口６５に対向した状態となる。これにより、ディフューザ流路６３を通過して流出口６５の位置まで到達した空気は、分離空間７３を通過してマフラ７１に直接流入する空気と、分離空間７３から迂回流路６７に回り込む空気とに分離される。分離された空気はそれぞれ排気流路１６を介して外部に排出される。

真空発生装置１０を組み立てる際には、収容孔１２と装着孔１８、２４がそれぞれ本体ブロック１１の正面１１ａに開口して形成されているので、収容孔１２内へのエジェクターエレメント１４の組み付け、装着孔１８内への継手１７の組み付け、および装着孔２４内へのフィルタ２５の組み付けを、全て本体ブロック１１の正面側から行うことができ、部品の組立作業が容易となる。本体ブロック１１の端面１１ｃにはアダプター２７を介して給気制御用電磁弁３１と真空破壊用電磁弁３２とが取り付けられる。

図６は図１および図２に示された真空発生装置における空気の流れを示す空気圧回路である。

この真空発生装置が被搬送物を吸着搬送するために使用される場合には、真空吸着具２１に負圧空気を供給するために、給気制御用電磁弁３１のコイルに駆動信号を送り、空気圧供給源からの圧縮空気をエジェクターエレメント１４の流入孔５３に供給する。これにより、継手１７に接続された真空配管２２を介して真空吸着具２１に負圧空気が供給されて真空吸着具２１により被搬送物は吸着搬送される。真空吸着具２１による被搬送物の吸着を解除するときには、給気制御用電磁弁３１に対する駆動信号の供給を停止するとともに真空破壊用電磁弁３２のコイルに駆動信号を供給する。これにより、エジェクターエレメント１４に対する圧縮空気の供給が停止されるとともに真空吸着具２１には真空破壊用の圧縮空気が供給され、被搬送物は真空吸着具２１から確実に外れることになる。

エジェクターエレメント１４に流入孔５３から圧縮空気を供給して真空吸着具２１に負圧空気を供給する際には、ディフューザ流路６３を通過して流出口６５から流出した空気は、分離空間７３内に流入してこの空間内で膨張する。マフラ７１の流出口６５に対向する外径は流出口６５の内径よりも大きく設定されており、流出口６５から真っ直ぐにマフラ７１に向かう空気はマフラ７１内に直接流入する。これに対し、流出口６５から径方向外方に膨張して変位した空気は、分離空間７３から迂回流路６７に流入する。マフラ７１内に流入してこの内部を貫通した空気と、迂回流路６７を通過した空気は、いずれも排気流路１６から外部に排出されることになる。

このように、支持突起６６の内側にマフラ７１を装着することによって、ディフューザ流路６３を通過した空気を分離空間７３を介してマフラ流入空気と迂回空気とに分離させるようにすると、マフラ７１の外径を収容孔１２の内径よりも小さく設定することができる。これにより、本体ブロック１１のサイズを小型化することができ、真空発生装置１０の小型化を達成することができる。しかも、マフラ流入空気と迂回空気とに分離させるようにたので、ディフューザ流路６３を通過した空気を全てマフラ７１内に通過させるようにした場合よりも、エジェクターエレメント１４に供給されて外部に排出される圧縮空気の圧力損失を少なくすることができる。これにより、マフラ７１を小型化しても真空性能を維持することができる。

一方、ディフューザ流路６３から拡散することなく直進する空気のみをマフラ７１内に流入させることにより、真空発生時にエジェクターエレメント１４から発生する騒音は、小型のマフラ７１によっても低減される。マフラ７１内に流入することなく、迂回流路６７を流れて外部に排出される空気によっては、大きな騒音の発生はなく、エジェクターエレメント１４から発生する騒音は、主としてディフューザ流路６３の中心部を流れてそのまま直進する空気によって発生するからであると考えられる。

上述のように分離空間７３を介してマフラ流入空気と迂回空気とに分離することによりマフラ７１のサイズを小型化しても、騒音レベルを低減しつつ真空性能を維持することができるが、分離空間７３の長さによって騒音レベルと真空性能は変化することになる。

図７は分離空間の長さと騒音レベルとの関係を示す騒音特性線図であり、図８は分離空間の長さと真空度との関係を示す真空度特性線図であり、それぞれ本発明の真空発生装置の実験結果を示す。

実験に用いたエジェクターエレメント１４の図５（Ａ）に示す最外径Ｄは６ｍｍであり、流出口６５の口径ｄ1は１．６ｍｍであり、マフラ７１の外径ｄ2は４．２ｍｍであり、長さｂは４．８ｍｍである。実験においては、真空発生源から給気孔３６に０．３６（ＭＰａ）の圧縮空気を供給するようにし、分離空間７３の長さＬを０〜３ｍｍに変化させて騒音レベル（ｄＢ）と、真空吸着具２１の真空度（ｋＰａ）とを測定した。これにより、分離空間７３の長さＬを大きくしていくと、図７に示されるように騒音レベルが高くなり、図８に示されるように真空度も高くなることが判明した。図８に示されるように長さＬをゼロとした場合には高い真空度は得られなかったが、長さＬを１ｍｍ以上とすると、所望の真空度が得られることが判明した。長さＬを１ｍｍに設定すると、騒音レベルも大きなマフラを用いた場合と同程度に確保することができた。

比較実験を行い、エジェクターエレメントの下流側にこの外径よりも大きく形成された取付孔にマフラを装着して同様の騒音レベルと真空度とを測定した。比較実験に用いたのは、外径が１１ｍｍであって長さが９ｍｍのマフラであり、このように大径のマフラを用いると、エジェクターエレメントを通過した空気は全てマフラを通過することになる。この場合には大型のマフラを用いたにも拘わらず、騒音レベルは５６．０ｄＢであり、真空度は−９０ｋＰａであった。

したがって、マフラ７１の外側に迂回流路６７を形成して通過空気を分離すると、マフラ７１を小型化しても騒音レベルと真空度とを十分に確保することができるということが判明した。これにより、マフラ７１を小型化することができるので、本体ブロック１１を小型化することができる。

真空発生装置１０が長期間に渡って使用されてノズル５２の拡散孔５４に異物が付着して堆積した場合には、真空発生能力が低下することになるので、エジェクターエレメント１４を交換することになる。また、マフラ７１に異物が付着堆積した場合にはマフラ７１を交換することになる。このときには、エジェクターキャップ１５を取り外してエジェクターエレメント１４を正面１１ａ側から取り出すことにより、エジェクターエレメント１４を容易に本体ブロック１１から取り出してエジェクターエレメント１４を新品と交換したり、マフラ７１を新品と交換したりするメンテナンス作業が行われるが、この作業は正面１１ａ側から容易に行うことができる。フィルタ２５を交換する場合にも同様にフィルタキャップ２６を取り外すことにより、正面１１ａ側から容易に交換作業を行うことができる。

ノズル５２とディフューザ５１はそれぞれ金属材料を用いて機械加工により別々に製造される。接合端部５６ａの圧入孔５７の内径はノズル５２の先端部５２ｂの外径よりもやや小径に形成されており、接合端部５６ａの圧入孔５７内にノズル５２の先端部５２ｂを圧入すると、先端部５２ｂの外周部は径方向内方に弾性変形し、接合端部５６ａの内周部は径方向外方に弾性変形する。これにより、ノズル５２とディフューザ５１は相互に圧入接合されて一体化されてエジェクターエレメント１４が形成される。このようにノズル５２をディフューザ５１に対して圧入すると、ノズル５２とディフューザ５１は相互に密着接合されるので、これらの間から空気が外部に漏れることがなくなり、これらの間にシール材を装着することは不要となる。

図９はエジェクターキャップ１５の変形例を示す断面図である。上述した真空発生装置においては４つの支持突起６６がエジェクターエレメント１４のディフューザ５１に一体に設けられているのに対し、図９に示すエジェクターキャップ１５には、それぞれの支持突起６６が一体に設けられている。したがって、支持突起６６はエジェクターエレメント１４から分離されている。４つの支持突起６６の円周方向相互間には迂回流路が形成されている。このタイプのエジェクターキャップ１５は、本体ブロック１１の収容孔１２にディフューザ５１を挿入した後に、ディフューザ５１に支持突起６６を突き当てるようにしてエジェクターキャップ１５が本体ブロック１１に取り付けられる。

図９に示すディフューザ５１の下流側端面には、流出口６５の径方向外側に位置させて複数のスペーサ７４が突出して設けられている。スペーサ７４は支持突起６６に突き当てられて、流出口６５とマフラ７１と間に分離空間７３が形成されるとともに、複数のスペーサ７４相互間の隙間は支持突起６６の間に形成される迂回流路６７に連通している。

このように、エジェクターエレメント１４としては、図３〜図５に示すように支持突起６６が一体に設けられたタイプと、支持突起６６がエジェクターエレメント１４から分離されたタイプがある。支持突起６６とエジェクターエレメント１４とを別部材とするタイプとしては、さらに、マフラ７１の外側に迂回流路６７が形成されるのであれば、例えば、支持突起６６に対応する部分の収容孔１２の内径を他の部分よりも大きくしてその中に挿入される円筒部材の内側に支持突起６６を設けるようにしても良い。その場合には、支持突起６６はエジェクターキャップ１５からも分離される。

図１０および図１１は本発明の他の実施の形態である真空発生装置を示す断面図である。図１０には本体ブロックを切り欠いてエジェクターエレメントの外周面が示され、図１１にはエジェクターエレメントの断面が示されている。

この真空発生装置は上述したユニットタイプと相違して独立タイプとなっており、上述した真空発生装置と共通する部材には同一の符号が付されている。

この真空発生装置は横断面が四角形となった本体ブロック１１を有している。本体ブロック１１に形成された収容孔１２に連通する供給孔１３が本体ブロック１１の一端部に形成され、本体ブロック１１の側壁には収容孔１２に連通する真空孔１９ａが形成されている。供給孔１３には圧縮空気を供給する図示しない給気配管が接続される継手８１が取り付けられ、真空孔１９ａには真空を案内する図示しない真空配管が接続される継手８２が取り付けられるようになっている。

収容孔１２内には、図３〜図５に示したものと同様の構造のエジェクターエレメント１４が組み込まれている。エジェクターエレメント１４は収容孔１２の開口端部側から挿入され、本体ブロック１１の開口端部側には排気孔８３を有する蓋部材８４が取り付けられるようになっている。この蓋部材８４によりエジェクターエレメント１４が本体ブロック１１から外れることが防止される。図１１に示すエジェクターエレメント１４には、図３〜図５に示されるように、支持突起６６が一体に設けられているが、支持突起６６を蓋部材８４に一体に設けるようにしても良い。

図１１においては図１０に示した継手８１，８２が省略されているが、本体ブロック１１に継手８１，８２を設けないタイプの真空発生装置とすることもできる。そのタイプの真空発生装置は、本体ブロック１１を他のブロックに形成された収容孔内に組み込んで使用することができる。図１０および図１１に示す真空発生装置においては、本体ブロック１１の外面形状は横断面が四角形となっているが、円形としても良い。本体ブロック１１を他のブロックに形成された収容孔内に組み込んで使用する場合には、本体ブロック１１の横断面形状を円形とすることが好ましい。

図示したそれぞれの真空発生装置においては、マフラ７１を円筒形状としているが、マフラ７１の形状としては四角形、多角形、円錐形状としたタイプの真空発生装置もある。円錐形状のマフラ７１が使用される場合には、流出口６５に対向する円形の基端面の外径を流出口６５の口径よりも大きく設定するとともに、基端面を流出口６５に分離空間７３を介して対向して配置することになる。円錐形状のマフラ７１としては、先端部を切断した截頭錐体形状としても良く、その場合にも流出口６５に対向する基端面の外径は流出口６５の口径よりも大きく設定される。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、この真空発生装置１０は被搬送物を吸着搬送する場合のみならず、管路内の空気を外部に排出するためにも使用することができる。その場合には、図１０および図１１に示した真空発生装置が使用される。

１０真空発生装置
１１本体ブロック
１２収容孔
１３供給孔
１４エジェクターエレメント
１５エジェクターキャップ
１６排気流路
１９真空流路
２１真空吸着具
２２真空配管
２５フィルタ
２６フィルタキャップ
３１給気制御用電磁弁
３２真空破壊用電磁弁
３３，３４出力ポート
３５真空破壊流路
５１ディフューザ
５２ノズル
６１吸引孔
６２吸引室
６３ディフューザ流路
６４流出端面
６５流出口
６６支持突起
６７迂回流路
６８マフラ支持スペース
７１マフラ
７３分離空間

Claims

圧縮空気の噴流により負圧空気を発生させる真空発生装置であって、
圧縮空気が供給される流入孔が基端部に設けられるとともに圧縮空気を膨張させる拡散孔が先端部に設けられたノズルと、
発生した負圧空気を外部へ導く吸引孔が形成された接合端部を有し前記拡散孔と前記吸引孔とから流入する空気を先端部に向けて案内するディフューザ流路が形成され、前記ノズルとともにエジェクターエレメントを形成するディフューザと、
前記エジェクターエレメントの流出口の径方向外側に位置させて前記ディフューザの下流側に軸方向に延びて設けられ、円周方向相互間で迂回流路を形成する複数の支持突起と、
前記流出口に分離空間を介して対向して前記支持突起の内側に装着されるマフラとを有し、
前記ディフューザ流路から前記分離空間に流出した空気を前記流出口から前記マフラに直接流入する空気と前記迂回流路を流れる空気とに分離して排気することを特徴とする真空発生装置。
請求項１記載の真空発生装置において、前記マフラの外径は前記エジェクターエレメントの外径よりも小さく、前記マフラの外側に前記迂回流路を形成することを特徴とする真空発生装置。
請求項１または２記載の真空発生装置において、前記マフラは前記流出口と同軸状に配置され、前記マフラの外径は前記流出口の口径よりも大きいことを特徴とする真空発生装置。
請求項１または２記載の真空発生装置において、前記マフラは前記流出口と同軸状に配置され、前記マフラが前記流出口に対向する外径は前記流出口の口径よりも大きいことを特徴とする真空発生装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空発生装置において、前記エジェクターエレメントが組み込まれる収容孔と、前記流入孔に連通する供給孔と、前記収容孔に連通する真空流路とが形成された本体ブロックを有し、圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記供給孔に供給する状態と供給を停止する状態とに切り換える給気制御用電磁弁を前記本体ブロックに取り付けることを特徴とする真空発生装置。
請求項５記載の真空発生装置において、前記収容孔の開口部側を覆うとともに前記エジェクターエレメントを固定するエジェクターキャップを前記本体ブロックの正面側に装着することを特徴とする真空発生装置。
請求項５または６記載の真空発生装置において、前記ディフューザを通過した空気を外部に排出する排気流路と前記収容孔とを前記本体ブロックに正面に開口させて形成することを特徴とする真空発生装置。
請求項５〜７のいずれか１項に記載の真空発生装置において、前記圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記真空流路に供給して前記真空流路の真空を破壊する状態と圧縮空気の供給を停止する状態とに切り換える真空破壊用電磁弁と前記給気制御用電磁弁とを前記本体ブロックの端面に取り付けることを特徴とする真空発生装置。