JP5943899B2 - エジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、エジェクタの気密性を高める技術に関する。

エジェクタは、供給ポート、拡散室、ディフューザ、排気ポート、吸引ポートを備えた構成となっており、供給ポートの先端に形成されたノズルから圧縮空気を送り出し、その空気流が、拡散室を通過してディフューザの入口に向かう時に、周囲の空気を引き込むことによって、拡散室に負圧（真空）を発生させる構造となっている。

この種のエジェクタは、例えば、半導体製造装置内の化学薬品等を吸引する用途に使用される場合があることから、吸引した薬品が、エアと共に漏れないように気密性を高めることが求められていた。下記特許文献１には、本体ブロックと供給ポートの継ぎ目を、溶着材を用いて溶接することにより、気密性を高めるようにしたエジェクタが開示されている。

実用新案登録第３１２２３２９号公報

しかしながら、上記のように部品同士の継ぎ目を溶着する構造の場合、溶接が確実に行われていないと、継ぎ目に隙間が出来ることから、出荷時での検査工程では完成品であるエジェクタを全品水没検査して良否の判別を行う必要があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、水没検査を行わずとも、気密性を保証し得るエジェクタを提供することを目的とする。

本発明は、ノズルからディフューザ通路に向けて加圧流体を噴出して吸引通路の流体を吸引することにより負圧を発生させるエジェクタであって、前記ノズルと、前記ノズルから噴出された加圧流体を導入するディフューザ通路と、前記ノズルよりも下流側の位置で前記ディフューザ通路に合流する吸引通路と、を内部に有する本体ブロックを備えると共に、前記本体ブロックは、外側面に、前記ノズルに連通し前記ノズルに加圧流体を供給する筒型の供給ポートと、前記ディフューザ通路に連通し前記ノズルから前記ディフューザ通路へ噴射された加圧流体を排出する筒型の排気ポートと、前記吸引通路に連通する筒型の吸引ポートの３つのポートを、一体的に形成する。尚、「下流」とは、加圧流体の流れ方向の下流を意図する。

このものでは、本体ブロックに対して供給ポート、排気ポート、吸引ポートを一体形成しており、本体ブロックの外面に部品の継ぎ目が存在しない。そのため、水没検査を行わずとも、気密性を保証することが出来る。

本発明に係るエジェクタの実施態様として、以下の構成が好ましい。
・前記本体ブロックの内部には、前記供給ポートと連通する収容部が形成され、前記ノズルは前記本体ブロックとは別パーツであり、前記本体ブロックに形成された前記収容部に収容されている。この構成では、細かな加工を要するノズルを別パーツにしているため、本体ブロックの加工や成形を比較的簡単に行うことが出来る。

・前記収容部に収容されたノズルに対して前記ディフューザ通路の入口が隙間を空けずに面しており、前記吸引通路は、前記ディフューザ通路の軸線方向に対して直交する方向から、前記ディフューザ通路の入口側の端部に連通する。このようにすれば、吸引ポートで吸引する吸引量を同じにした場合、拡散室を有する従来型のエジェクタに比べて、供給ポートに供給する流体量を減らすことが可能となる（高吸入タイプ）。そのため、加圧流体を供給するコンプレッサの出力を下げることが可能であり、省エネ効果がある。尚、「ノズルに対してディフューザ通路の入口が隙間を空けずに面する」とは、ディフューザ通路の入口がノズル先端に一致している又は重なっていることを意図する。

・前記ノズルは、前記加圧流体を噴出するノズル先端を、前記ディフューザ通路の入口側に嵌合させる。このようにすれば、ノズル先端からディフューザ通路に対して加圧流体を直接噴出できる。そのため、吸引ポートで吸引する吸引量を同じにした場合、供給ポートに供給する流体量を一層、減らすことが可能となる（高吸入タイプ）。

・前記ノズルは、前記本体ブロックに一体形成されている。このようにすれば、エジェクタを、本体ブロックのみの１部品から構成することが出来る。

・前記ノズルに対して前記ディフューザ通路の入口が隙間を空けずに面しており、前記吸引通路は、前記ディフューザ通路の軸線方向に対して直交する方向から、前記ディフューザ通路の入口側の端部に連通する。このようにすれば、吸引ポートでの吸入量を同じにした場合、拡散室を有する従来型のエジェクタに比べて、供給ポートへ供給する加圧流体の供給量を減らすことが可能となる（高吸入タイプ）。そのため、加圧流体を供給するコンプレッサの出力を下げることが可能であり、省エネ効果がある。

・前記本体ブロックは樹脂製である。このようにすれば、真空引きにより腐食性の化学薬品に晒されたとしても、エジェクタ自身に変形等が起きにくくなりなる。また、エア中に不純物を溶出させる恐れもない。

本発明によれば、水没検査を行わずとも、気密性を保証することが出来る。

実施形態１に係るエジェクタの正面図 エジェクタの平面図 エジェクタの左面図 エジェクタの断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図） エジェクタの断面図（ノズルを分離した状態を示す） 図４のＣ部を拡大した図 エジェクタの性能を比較した図表 従来品の断面図 図８のＣ部を拡大した図 実施形態２に係るエジェクタの断面図 他の実施形態に係るエジェクタの断面図 エジェクタの断面図（ノズルを分離した状態を示す） 他の実施形態に係るエジェクタの断面図 他の実施形態に係るエジェクタの断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図９によって説明する。
１．エジェクタの構成
実施形態１のエジェクタ１１は、本体ブロック２１と、ノズル９１の２パーツから構成されている。

本体ブロック２１は、フッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ樹脂（ポリテトラフロロエチレン樹脂）製である。本体ブロック２１は、図１〜図３に示すように、略長方形状をなす。尚、以下の説明において、本体ブロック２１の長手方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向として説明を行う。また、各通路３１、４１、５１の説明に関し、加圧エア（加圧流体）の流れる方向を基準にして入口、出口を定めている。

本体ブロック２１は、図４に示すように、内部に、供給通路３１と、ノズル９１を収容する収容部３５と、ディフューザ通路４１と、吸引通路５１と、を有する。供給通路３１と、収容部３５と、ディフューザ通路４１は、同一直線（Ｘ方向に沿った直線）上に形成されている。

具体的に説明すると、供給通路３１は、本体ブロック２１の左側面から本体ブロック２１の中央に向かってＸ方向に水平に延びている。一方、ディフューザ通路４１は、本体ブロック２１の右側面から本体ブロック２１の中央に向かってＸ方向に水平に延びている。そして、本体ブロック２１の中央部には、収容部３５が設けられている。

供給通路３１とディフューザ通路４１は収容部３５を介して連通しており、供給ポート６１から供給される加圧エアは、供給通路３１、収容部３５に収容されたノズル９１を通って、ディフューザ通路４１側に流れる構造になっている。尚、ディフューザ通路４１は、図４に示すように、加圧エアが導入される入口側を含め、全体が同一孔径の直線形状となっている。

吸引通路５１は、本体ブロック２１の底面からＹ方向（図４の上下方向、すなわちディフューザ通路４１の軸線方向（左右方向）に対して直交する方向）に延びている。吸引通路５１の出口５１Ａは、ディフューザ通路４１の入口側の端部４１Ａに連通しており、吸引ポート８１から吸引されるエアは、吸引通路５１を通って、ディフューザ通路４１側に流れる構造になっている。また、本例では、吸引通路５１は、出口部分の孔径が他の部分に比べて小さく、出口５１Ａに段差を形成した通路となっている。

本体ブロック２１は、外側面に供給ポート６１、排気ポート７１、吸引ポート８１を一体的に形成している。供給ポート６１は本体ブロック２１の左側面から外側（左側）に突出するようにして形成されている。供給ポート６１は、軸端に供給口６３を有する円筒状であり、供給ポート６１の軸孔６２は、本体ブロック２１の供給通路３１に連通している。

排気ポート７１は本体ブロック２１の右側面から外側（右側）に突出するようにして形成されている。排気ポート７１は、軸端に排気口７３を有する円筒状であり、排気ポート７１の軸孔７２は本体ブロック２１のディフューザ通路４１に連通している。吸引ポート８１は、軸端に吸引口８３を有する円筒状であり、吸引ポート８１の軸孔８２は、本体ブロック２１の吸引通路５１に連通している。

ノズル９１は、本体ブロック２１と同様、フッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ樹脂（ポリテトラフロロエチレン樹脂）製である。ノズル９１は、供給通路３１、ディフューザ通路４１より細径のオリフィス９３を軸方向（Ｘ方向）に沿って形成している。そして、収容部３５の内周面とノズル９１の外周面には、それぞれ螺子が形成されており、ノズル９１側の雄螺子を収容部３５の雌螺子に螺合させることにより、収容部３５に対してノズル９１を固定できる構造になっている。

ノズル９１は、図４に示すように、収容部３５に対してノズル先端を、ディフューザ通路４１の入口側に向けた状態で固定されており、供給通路３１に供給された加圧エアを、ディフューザ通路４１に対して高速で噴射する機能を果たす。

そして、本例では、図６に示すように、収容部３５から突出したノズル先端９５をディフューザ通路４１の入口に嵌合させることにより、ノズル９１をディフューザ通路４１の入口に直結させている。このようにすることで、ノズル先端９５から噴出される加圧エアが、ディフューザ通路４１内へ直接流れ込むこととなる。図６に示す位置Ｐは、ディフューザ通路４１の入口を示している。

尚、供給通路３１や供給ポート６１の内径は、収容部３５にノズル９１を組み付け出来るように、ノズル９１の外径よりも大きな寸法設定となっている。

次にエジェクタ１１の使用方法について述べる。
まず、エジェクタ１１を使用するにあたり、図４示すように、供給ポート６１を、管継手Ｔ１を用いて、エアコンプレッサＣに接続される配管Ｆに接続する。また、排気ポート７１を、管継手Ｔ２を用いて排気ライン１００に接続し、吸引ポート８１を、管継手Ｔ３を用いて真空ライン１１０に接続する。

そして、各ポート６１〜８１の接続作業が完了したら、後は、配管Ｆに設けられた電磁弁Ｇのオン・オフを切り換えることで、エジェクタ１１を、真空ライン１１０に負圧発生させる状態と、発生させない状態とに切り換えることが出来る。

すなわち、電磁弁Ｇをオフ状態からオン状態に切り換えると、エアコンプレッサＣから供給ポート６１に加圧エア（加圧流体）が供給される。そして、供給された加圧エアは、本体ブロック２１内の供給通路３１を通過してノズル９１に至り（図４の矢印Ａ１参照）、ノズル９１の先端からディフューザ通路４１へ向けて勢いよく噴射される（図４の矢印Ａ２参照）。このとき、吸引通路５１内のエア（流体）が、ディフューザ通路４１側に引き込まれる結果（図４の矢印Ａ３参照）、真空ライン１１０に負圧が発生する。そして、吸引されたエアは、ノズル９１から噴出された加圧エアと共に、ディフューザ通路４１、排気ポート７１を通過して排気ライン１００に排出される。

一方、電磁弁Ｇをオン状態からオフ状態に切り換えると、供給ポート６１に対する加圧エアの供給がストップされることから、真空ライン１１０に対する負圧の発生は停止する。

２．効果説明
実施形態１のエジェクタ１１では、本体ブロック２１に対して供給ポート６１、排気ポート７１、吸引ポート８１を一体形成しており、本体ブロック２１の外面に部品の継ぎ目が存在しない。そのため、水没検査を行わずとも、気密性を保証することが出来る。また、細かな加工が必要なノズル９１を別部材としているので、本体ブロック２１の加工や成形を比較的簡単に行うことが出来る。

また、従来のエジェクタ２１１は、例えば、図８、図９に示すように、ノズル２７１とディフューザ２４１との間に拡散室２３１を設け、ノズル２７１から噴射した加圧エアを、拡散室（ディフューザよりも広い空間）２３１で膨張拡散させつつ、ディフューザ２４１に導入させる構造であった。これに対し、実施形態１のエジェクタ１１は、ノズル９１をディフューザ通路４１に対して直結する構造（拡散室を廃止した構造）とし、ノズル９１から噴射した加圧エアをディフューザ通路４１に直接導入する構造（加圧エアの膨張拡散を抑える構造）としている。そして、従来は、拡散室２３１に連通させていた吸引通路２５１を、ディフューザ通路４１の入口側の端部４１Ａに連通させる構成としている。

このようにすることで、吸引ポート８１でのエア吸入量を同じにした場合、拡散室２３１を有する従来型のエジェクタ２１１に比べて、供給ポート６１へ供給する加圧エアの供給量を減らすことが可能となる（高吸入タイプ）。そのため、加圧エアを供給するコンプレッサＣの出力を下げることが可能であり、省エネ効果がある。

具体的に説明すると、図７はエジェクタの従来品と発明品で性能を比較した表である。図７に示すように、エアコンプレッサＣの供給圧を０．５ＭＰａの条件下において、従来品は、供給ポート６１に対する加圧エアの供給量を４４（Ｌ／ｍｉｎ）にした場合、吸引ポート８１でのエア吸入量が２７（Ｌ／ｍｉｎ）になるのに対して、発明品は、供給ポート６１に対する加圧エアの供給量を３１（Ｌ／ｍｉｎ）にした場合、吸引ポート８１でのエア吸入量を２８（Ｌ／ｍｉｎ）となる。従って、発明品は従来品に比べて、加圧エアの供給量が概ね７０％で、同じエア吸入量が得られ、約３０％の省エネ効果がある。

尚、発明品とは、図４、図６に示す形状のエジェクタ１１であり、従来品とは、図８、図９に示す形状のエジェクタ２１１である。発明品と従来品は、図に示すように、ノズル先端からディフューザ入口までの形状が異なっている。

また、本エジェクタ１１は、加圧エアの供給量を同じにした場合、従来品に比べてエア吸入量が高くなる。そのため、ワークを短時間で吸着することが可能になることから、ワーク搬送時間を短くすることが出来る。

また、本エジェクタ１１は、本体ブロック２１とノズル９１を、ＰＴＦＥ樹脂（フッ素樹脂）製としているので、真空引きにより、腐食性の化学薬品を吸引したとしても、本体ブロック２１やノズル９１が腐食しない。そのため、エア中に不純物（化学薬品や腐食した金属等）を溶出させるおそれもなく、装置内の清浄度を保つことができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図１０によって説明する。
実施形態１では、エジェクタ１１を、本体ブロック２１と、ノズル９１の２パーツから構成した例を説明した。実施形態２のエジェクタ３１１では、ノズル３９１を本体ブロック３２１に対して一体形成し、エジェクタ３１１を本体ブロック３２１の１部品のみで構成している。

本体ブロック３２１は、実施形態１のエジェクタ１１と同様に、フッ素樹脂の一種であるＰＴＦＥ樹脂（ポリテトラフロロエチレン樹脂）製である。図１０に示すように、本体ブロック３２１は、内部に、供給通路３３１と、ノズル３９１と、ディフューザ通路３４１と、吸引通路３５１と、を有する。供給通路３３１と、ノズル３９１と、ディフューザ通路３４１は、同一直線（Ｘ方向に沿った直線）上に形成されている。

具体的に説明すると、供給通路３３１は、本体ブロック３２１の左側面から本体ブロック３２１の中央に向かってＸ方向に水平に延びている。供給通路３３１の先端部にはノズル３９１が形成されている。一方、ディフューザ通路３４１は、本体ブロック３２１の右側面から本体ブロック３２１の中央に向かってＸ方向に水平に延びている。そして、ディフューザ通路３４１の入口は、ノズル３９１に対して隙間を空けずに面している。すなわち、実施形態２のエジェクタ３１１は、実施形態１のエジェクタ１１と同様、ノズル３９１をディフューザ通路３４１に対して直結する構造（拡散室を廃止した構造）としており、ノズル３９１から噴出された加圧エアは、ノズル３９１からディフューザ通路３４１へ直接流れ込む構造になっている。

吸引通路３５１は、本体ブロック３２１の底面からＹ方向（図１０の上下方向）に延びている。吸引通路３５１の出口３５１Ａは、ディフューザ通路３４１の入口側の端部３４１Ａに連通しており、吸引ポート３８１から吸引されるエアは、吸引通路３５１を通って、ディフューザ通路３４１側に流れる構造になっている。

そして、本体ブロック３２１は、外側面に供給ポート３６１、排気ポート３７１、吸引ポート３８１を一体的に形成している。供給ポート３６１は本体ブロック３２１の左側面から外側（左側）に突出するようにして形成されている。供給ポート３６１は、軸端に供給口３６３を有する円筒状であり、本体ブロック３２１の供給通路３３１に連通している。

排気ポート３７１は本体ブロック３２１の右側面から外側（右側）に突出するようにして形成されている。排気ポート３７１は、軸端に排気口３７３を有する円筒状であり、本体ブロック３２１のディフューザ通路３４１に連通している。吸引ポート３８１は、軸端に吸引口３８３を有する円筒状であり、本体ブロック３２１の吸引通路３５１に連通している。

実施形態２のエジェクタ３１１は、実施形態１のエジェクタ同様、本体ブロック３２１に対して供給ポート３６１、排気ポート３７１、吸引ポート３８１を一体形成しており、本体ブロック３２１の外面に部品の継ぎ目が存在しない。そのため、水没検査を行わずとも、気密性を保証することが出来る。加えて、実施形態２のエジェクタ３１１は、本体ブロック３２１に対してノズル３９１を一体形成している。そのため、エジェクタ３１１を、わずか１パーツから構成することが可能であり、コストメリットがある。

また、実施形態２のエジェクタ３１１は、実施形態１のエジェクタ１１と同様、ノズル３９１をディフューザ通路３４１に対して直結する構造（拡散室を廃止した構造）としている。そのため、実施形態１のエジェクタ１１と同様、吸引ポート３８１でのエア吸入量を同じにした場合、拡散室を有する従来型のエジェクタに比べて、供給ポート３６１へ供給する加圧エアの供給量を減らすことが可能となる（高吸入タイプ）。そのため、加圧エアを供給するコンプレッサＣの出力を下げることが可能であり、省エネ効果がある。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態１では、ノズル９１をディフューザ通路４１に対して直結する構造を例示したが、ノズル９１とディフューザ通路４１との間に拡散室を設けるようにしてもよい。尚、ノズル９１とディフューザ通路４１との間に拡散室を設けた場合、吸引通路は、拡散室に連通させるようにするとよい。

また、拡散室を廃止してノズルをディフューザ通路４１に直結する場合でも、ノズル先端９５をディフューザ通路４１の入口に嵌合させる事は必須ではなく、ノズル９１から噴射される加圧エアがディフューザ通路４１にそのまま流れ込むように、ノズル９１に対してディフューザ通路４１の入口が隙間を空けずに面していればよい。尚、「ノズル９１に対してディフューザ通路４１の入口が隙間を空けずに面する」とは、ディフューザ通路４１の入口が、ノズル先端に一致している又は、重なっていることを意図する。

上記実施形態１では、ノズル９１を螺子で固定する構造を例示したが、それ以外にも、例えば、図１１、図１２に示すように、収容部３５の後端に形成したキー溝３７に対して、ノズル９１の後端に形成したフランジ９７を圧入しつつ係止させる構造にしてもよい。

上記実施形態１では、本体ブロック２１とノズル９１を、ＰＴＦＥ樹脂を用いて形成したが、これ以外のフッ素樹脂、例えばＰＦＡ樹脂やＦＥＰ樹脂（フッ化エチレンプロピレン樹脂）などを用いてもよい。また、フッ素樹脂以外の樹脂材料でもよい。また、樹脂材料に限らず、本体ブロック２１とノズル９１を、金属製としてもよい。

上記実施形態１では、本体ブロック２１の内部に、供給通路３１、ノズル９１、ディフューザ通路４１、吸引通路５１を設けた例を示した。本発明は、本体ブロックの内部に、ノズル９１と、ディフューザ通路４１と、吸引通路５１が設けられていればよく、本体ブロック２１に対して、必ずしも供給通路３１を形成する必要はない。

例えば、図１３に示すエジェクタ４１１のように、本体ブロック４２１の側面４２２にノズル９１を寄せて配置（より詳しくは、ノズル後端が側面４２２に概ね一致するようにノズル９１を側面４２２側に寄せて配置）し、供給ポート６１からノズル９１に対して、加圧エアをダイレクトに供給する構造とすれば、供給通路３１を形成する必要はない。

また、同様、図１４に示すエジェクタ５１１のように、ノズル３９１を本体ブロック５２１に対して一体形成する場合も、本体ブロック５２１の側面５２２にノズル３９１を寄せて形成し、供給ポート３６１からノズル３９１に対して加圧エアをダイレクトに供給する構造とすれば、供給通路３３１を廃止することが可能である。尚、図１３中、実施形態１のエジェクタ１１と共通する部位については、実施形態１のエジェクタ１１と同一符号を付し、また、図１４中、実施形態２のエジェクタ３１１と共通する部位については、実施形態２のエジェクタ３１１と同一符号を付している。

１１...エジュクタ
２１...本体ブロック
３１...供給通路
３５...収容部
４１...ディフューザ通路
５１...吸引通路
６１...供給ポート
７１...排気ポート
８１...吸引ポート
９１...ノズル

Claims (5)

1. ノズルからディフューザ通路に向けて加圧流体を噴出して吸引通路の流体を吸引することにより負圧を発生させるエジェクタであって、
   前記ノズルと、前記ノズルから噴出された加圧流体を導入するディフューザ通路と、前記ノズルよりも下流側の位置で前記ディフューザ通路に合流する吸引通路と、を内部に有する本体ブロックを備えると共に、
   前記本体ブロックは、外側面に、
   前記ノズルに連通し前記ノズルに加圧流体を供給する筒型の供給ポートと、前記ディフューザ通路に連通し前記ノズルから前記ディフューザ通路へ噴射された加圧流体を排出する筒型の排気ポートと、前記吸引通路に連通する筒型の吸引ポートの３つのポートを、一体的に形成し、
   前記ノズルに対して前記ディフューザ通路の入口が隙間を空けずに面しており、
   前記吸引通路は、前記ディフューザ通路の軸線方向に対して直交する方向から、前記ディフューザ通路の入口側の端部に連通するエジェクタ。
2. 前記本体ブロックの内部には、前記供給ポートと連通する収容部が形成され、
   前記ノズルは前記本体ブロックとは別パーツであり、前記本体ブロックに形成された前記収容部に収容されている請求項１に記載のエジェクタ。
3. 前記ノズルは、前記加圧流体を噴出するノズル先端を、前記ディフューザ通路の入口側に嵌合させている請求項２に記載のエジェクタ。
4. 前記ノズルは、前記本体ブロックに一体形成されている請求項１に記載のエジェクタ。
5. 前記本体ブロックは、樹脂製であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のエジェクタ。

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