JP3985051B2 - ダブルラップドライスクロール真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力関係に使用される真空ポンプ、詳しくは固定スクロールと旋回スクロールとを有し、旋回スクロールの駆動を外部の駆動源から非接触で駆動する、無給油式のダブルラップドライスクロール真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール真空ポンプは、平板上に渦巻き状の羽根（ラップ）を持つ固定スクロールと、これと基本的に同一形状で偏心クランクにより駆動される旋回スクロールを１８０度位相をずらし嵌合させる旋回スクロールと、前記偏心クランクと、自転防止機構とを含む構成とし、固定スクロールの渦巻き状ラップと旋回スクロールの渦巻き状ラップとの間に形成される三日月状の密閉空間（圧縮室）が前記固定及び旋回スクロールの相対運動により容積変化を起こすことを利用して、吸い込み側を真空状態となすようにしたもので、図７、図８に示すように、図７（ａ）で旋回スクロールラップ外周部１５０ａと固定スクロールのラップ１５１との間が閉じて、吸込み過程が終了して吸込口１５２から取り込まれたガスは点状図示のように圧縮室１５３に閉じ込められる。
【０００３】
ついで、図示してない偏心クランクの位相が９０度進んだ図７（ｂ）では、旋回スクロールのラップの外周部１５０ａと固定スクロールのラップ１５１の捲き始め端部内側との間にできた間隙１５４でガスの吸込み過程に入り、また中間部の圧縮室１５５では圧縮過程に入り、また平板中央の圧縮室１５６では吐出口１５７で吐出過程に入ることを示している。
【０００４】
次に前記偏心クランク軸の右回転するにつれ更に９０度位相が進んだ状態を図８（ｂ）→（ａ）に示す。
図においては、旋回するスクロールの公転運動につれ前記点状図示の圧縮室１５３がスクロールの中心部位に移動するとともに順次圧縮室の容積を減少してガスは圧縮され、同図（ａ）及び図７（ａ）を経て固定中心部に設けられた吐出口５７から排出される。
【０００５】
上記のように吸入ガスは連続的に圧縮され吸込弁も吐出弁も必要としない。そして、下記特徴を持っている。即ち、図７、図８に前記説明したように、
ａ、複数の圧縮室が形成され、吸入、圧縮、吐出の過程が同時に連続的に行われるため、トルク変動が小さく、低振動、低騒音である。
ｂ、また、吸込口と吐出口との間に複数個の圧縮室が存在するため、隣接する圧縮室間の圧力差が小さく圧縮中のガス漏れが少ない。
ｃ、また、可動部分の運動半径が小さく摺動速度が小さいため、耐磨耗性が高い。
且つ、構成部品数も少ない。
【０００６】
そして、最近は、上記シングルラップドライタイプの真空ポンプに対し、クランク状駆動軸に平板を支持させ、該平板の軸方向の両側に渦巻き状ラップを設けて旋回スクロールを形成させ、前記両面の渦巻き状ラップに嵌合する渦巻き状ラップをそれぞれ備えた一対の固定スクロールを設けた、ダブルラップドライタイプの真空ポンプがその効率性を買われ使用される傾向にある。
【０００７】
また、スクロール圧縮体を含むスクロール流体機械は、上述したように、周辺から取り込んだ流体を、固定スクロール及び旋回スクロールによって形成される密閉空間により順次圧縮して中央部に送り、その圧縮流体を中央部分から吐出する。
即ち、他の機種の圧縮機に比較し、圧縮が連続的に行われ、吸込み弁や吐き出し弁が不用でトルク変動が小さく、圧縮空間の漏れが少なく高効率が得られ、また、摺動部の滑り速度が小さく構成部品点数が少ないなどの特性を持ち、上記高効率、低振動、低騒音、高信頼性を活かした利用分野が開発され、冷媒圧縮機ばかりでなく空気圧縮機やヘリウム圧縮機、原子力用真空ポンプなどへの利用が進められている。
【０００８】
一方、原子力関係機器としては、該機器が運転上関連機器への影響を皆無とし、それ自身高い耐久性、信頼性を有することが要求されている。
上記原子力機器においては、一般機器と異なり高い運転特性と高信頼性が要求され、特に運転中関連原子力機器による放射性環境汚染雰囲気の形成を皆無とするとともに、相手側機器に対し外部雰囲気よりの影響を与えることのない、外部環境と隔絶する境界領域を形成することが必要とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そのために、原子力用真空容器の真空化に使用する原子力用真空ポンプは、運転時における放射線による環境汚染の防止、構成部材の放射線による劣化も考慮に入れた耐放射性、耐磨耗性、が要求され、それらの事項も考慮に入れた外部遮断隔絶構造と冷却手段の選定が必要とされ、特に、高真空度の確保、油による種々の障害防止確保、長時間の連続運転のための密封構造、軸受け構造等が要求される。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、スクロールタイプの真空ポンプは、前記したように、
１）運転時における放射線による環境汚染の防止のための圧縮経路における機外へのガス漏れ防止、ポンプ本体の外部より遮断隔絶した密封気密構造、
２）軸受け部の耐久性保持、長時間無休運転の達成、及び低圧部への油混入による伝熱性能の劣化防止のための無給油軸受けの使用、
３）効率的冷却手段の選定、に対し抜本的対策をした、オイルフリーのダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。即ち、
ａ）上記１）項目に対しては、ポンプ本体と駆動部を隔絶遮断する磁気継手等の間接伝導手段を設けること、
ｂ）上記２）項目、３）項目に対しては、気体軸受けの採用と、該気体をその通路である旋回スクロール駆動軸の冷却に効率よく利用する。
【００１１】
そこで、請求項１記載の発明は、原子力機器の真空ポンプとして好適な、前記ポンプ本体の密封構造の構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、非接触伝達手段のカップリング接合の構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、ポンプ本体内の摺接部分の構成を特定したものである。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、ポンプ本体の固定スクロールとそれに嵌合する旋回スクロールにより形成される圧縮室を気密構成及び耐磨耗性に必要な構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、駆動軸、旋回スクロールなどの軸受け構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１６】
また、請求項６、請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、駆動軸の軸受け構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１７】
また、請求項８記載の発明は、請求項１または７記載の発明の目的に加え、前記駆動軸の冷却手段の構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１８】
また、請求項９記載の発明は、前記固定スクロールに対する冷却手段の構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００１９】
また、請求項１０、請求項１１記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、前記旋回スクロールは、軸方向両側の圧縮室の圧力のバランスを図る手段の構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００２０】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え、前記旋回スクロールと固定スクロールの材質構成を特定した、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの提供を目的としたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、両面に渦巻き状ラップを有した旋回スクロールと、前記ラップに嵌合する渦巻き状ラップを有し、前記旋回スクロールを両面から挟持する一対の固定スクロールと、前記一対の固定スクロールの中央部を貫通して配置された駆動軸とで前記旋回スクロールの中央部分を駆動するように真空ポンプ本体を構成したダブルラップドライスクロール真空ポンプにおいて、
前記ポンプ本体は、さらに、
真空にしようとする容器に連通可能に設けられた吸込み口と、
前記旋回及び固定スクロールによって形成される密閉空間の縮小動作により圧縮されるラップ圧縮気体を前記ポンプ本体外に吐出する吐出口と、
前記駆動軸の両端部位のそれぞれを覆い、互いに前記固定スクロールに気密状態で取付られる一対の包囲体と、
前記吐出口から前記ラップ圧縮気体とともに吐出される圧縮気体であって、前記ラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体を前記包囲体に供給する圧縮気体導入口と、
前記駆動軸へ駆動源からの回転力を伝達する非接触伝達手段とを備え、
前記吸込口、吐出口及び、圧縮気体導入口を除き気密状態に構成したことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、例えば、図１に示すように、ポンプ本体１０は、旋回スクロールを駆動する駆動軸１７の両端部位のそれぞれを覆い、互いに前記固定スクロールに気密状態で取付られる一対の包囲体（隔離壁）３１、３５と、前記包囲体に前記ラップ圧縮気体より正圧の圧縮気体を供給する圧縮気体導入口３４、３６と、前記駆動軸１７へ駆動源４０からの回転力を伝達する非接触伝達手段（磁気カップリング）４５とを備えているので、駆動力伝達手段側とは気密状態に構成され、吸込み側からの汚染物質が外部に漏洩することがない。
【００２３】
また、前記圧縮気体導入口３４、３６から前記ラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体を駆動軸端部に供給し、その圧縮気体を前記吐出口１６から排出しているので、前記ラップが形成する密閉空間による前記ラップ圧縮気体が前記圧縮気体導入口３４、３６へ逆流することがない。
そして、前記吸込口、吐出口、及び圧縮気体導入口を除き気密状態に構成したため、吸込み側に接続する原子力側よりの放射線環境汚染をより完全遮断ができる。
【００２４】
また、前記非接触伝達手段を、前記駆動源より磁気カップリングを介して間接結合するように構成することも本発明の有効な手段である。
上記構成により、前記したように完全密封気密構造のポンプ本体の駆動軸１７に対し、遮断された外部の駆動部とを結ぶ伝達手段に磁気カップリング４５を設け間接結合をなし、前記完全密封気密構造を害なうことなく、所要の駆動力の制御を適宜行うことができる。
【００２５】
また、前記ポンプ本体内の、すくなくとも摺接部分は金属系部材で構成することも本発明の有効な手段である。
そして、前記渦巻き状ラップの先端は、金属系低摩擦部材で構成したチップシール部材を介して相手方鏡面と摺接するように構成することが望ましい。
【００２６】
摺接部分である駆動軸、ラップ先端部等は金属系部材で構成することにより、耐磨耗性及び耐久性を向上することができる。
そして、渦巻き状ラップの先端のチップシール部材を金属系低摩擦部材で構成すると、固定スクロールの渦巻き状ラップの先端部位及び旋回スクロールの渦巻き状ラップの先端部位により形成される圧縮室の高気密度の確立及び摺動抵抗を低く押さえることができ低トルク運転が可能となるばかりでなく、耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、前記駆動軸及び旋回スクロールは、乾式軸受けを介して回動するように構成することも本発明の有効な手段である。
前記完全密封気密構造体内に内蔵した軸受けを、乾式軸受けである、潤滑部材で構成したオイルレスメタルよりなる軸受けを採用して無給油方式とすることにより、潤滑油使用による周囲の油漏れ、排出ガス中への油の混入、軸受け部の耐久性、管理上の無駄を省くことができ、特に長期間にわたるノンストップ運転が可能となる。
【００２８】
また、前記駆動軸を、非接触軸受けを介して回転可能に構成したり、
また、前記圧縮気体導入口より供給される圧縮気体により動作する気体軸受けを介して回転可能に構成することも本発明の有効な手段である。
【００２９】
駆動軸１７を、気体軸受け、磁気軸受け等の非接触軸受けを介して回転可能に構成することにより、軸受け部の耐久性が向上し、長期間にわたるノンストップ運転が可能となる。
また、前記圧縮気体導入口３４、３６より供給される圧縮気体により動作する気体軸受けを介して回転可能に構成することにより、前記圧縮気体導入口３４、３６から前記ラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体を駆動軸端部に供給し、その圧縮気体を前記吐出口１６から排出しているので、前記ラップが形成する密閉空間による前記ラップ圧縮気体が逆流することがなく、吸込み側に接続する原子力側からの汚染物質が外部に漏洩することがない。
【００３０】
また、前記駆動軸は、内部に前記圧縮気体導入口より供給される圧縮気体が流通する冷却用通路を設けるとともに、前記冷却用通路は、旋回及び固定スクロールによって形成される密閉空間の縮小動作により圧縮されるラップ圧縮気体をポンプ本体外に吐出する吐出口と連通して構成することも本発明の有効な手段である。
【００３１】
上記構成により、前記駆動軸１７は、旋回スクロールを支持回動させるべく備えられたものであるため、前記導入口３４、３６からの前記圧縮気体の流通路は当該駆動軸内に設定できるため、前記駆動軸内に冷却手段を形成することができ、稼働時吸込み口より吸い込んだガスが圧縮され高温となった圧縮ガスを、駆動軸近くの中央部位に設けた吐出口経路で効率よく冷却でき、スクロール真空ポンプの駆動部を形成する旋回スクロールの冷却を略直接に近い状態で可能にしてある。
また、この構成により、ラップ間の密閉空間に形成された高温ガスのために、駆動部分である旋回スクロールと駆動軸に設けられた軸受け、シール部材等の劣化防止に大なる効果を持つ。
【００３２】
また、前記固定スクロール外面には、冷却水循環通路を形成するとともに、前記冷却水循環通路に冷却水を供給する冷却水循環冷却手段を設けて構成することも本発明の有効な手段である。
上記構成により、循環する水を冷却するラジエータ及び水循環用ポンプ等の冷却水循環冷却手段３７（図２）を設けているので、固定スクロールのハウジングに冷却水を循環させ、該ハウジングに連接する固定スクロールの効率の良い冷却を行うことができる。
【００３３】
また、前記旋回スクロールの端板には、該端板の一方の前記密閉空間と他方の前記密閉空間が互いに連通する貫通孔を設けて構成することも本発明の有効な手段である。
そして、前記貫通孔は、旋回スクロールの中央部位近くの前記端板に設けることが望ましい。
【００３４】
旋回スクロールの端板の一方の前記密閉空間と他方の前記密閉空間が互いに連通する貫通孔２５ｂ（図４）を、前記端板に設けると、軸方向両側の圧縮室の圧力のバランスを図ることができる。
ダブルラップ式スクロールにおいては、全開スクロール端板の一方側の圧縮室と他方側の圧縮室との圧力差が生じて、片方のスクロール先端部と相手方鏡面との摺接状態に差が生じて、高圧側の圧縮室の密閉状態が悪化したり、偏磨耗により耐久性が低下するが、前記貫通孔を設けることによって、軸方向両側の圧縮室の圧力のバランスを図ることができ、高能率の圧縮操作による吸込み側の高真空度の確保するとともに、耐久性の向上を可能にしてある。
そして、貫通孔は高圧となる旋回スクロールの中央部位近くに設けるのが望ましい。
【００３５】
また、前記旋回スクロールと固定スクロールを、黒体輻射可能の酸化皮膜を形成させて構成することも本発明の有効な手段である。
固定スクロールと旋回スクロールは、真空中にあり且つ、それぞれ他の部位の部材との接触が少ないので、熱伝導パスが少なく、よって、冷却は、熱伝導によるそれを期待できない。
したがって、前記旋回スクロールと固定スクロールに黒体輻射による輻射熱の吸収を可能とする酸化皮膜を形成させ、熱の移動を容易とすることにより、旋回スクロールの駆動軸または、固定スクロール背面による冷却を可能とするとともに、前記酸化皮膜の形成により、耐磨耗性、耐蝕性の向上を可能にすることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配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。
【００３７】
図１は、本発明のダブルラップドライスクロール真空ポンプの実施の形態に関わる概略の構造を示す断面構成図で、図２は図１のＡ−Ａ視図で、図３は図１のＢ−Ｂ視図、図４は図１の要部断面図、図５は図４の部分拡大図である。
【００３８】
図１に示すように、本発明のダブルラップドライスクロール真空ポンプは、スクロール圧縮体１０ａと隔壁部３１と隔壁部３５とを含むポンプ本体１０と、駆動部４０と、より構成する。
スクロール圧縮体１０ａは、アルミニューム等の金属部材により構成され、固定スクロール１１と固定スクロール１３と、旋回スクロール１２とにより構成する。
【００３９】
固定スクロール１１は円形蓋状のハウジング１１ａの軸方向に垂直設定された摺動面１１ｃ（図４）と該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状ラップ１１ｂとよりなり、固定スクロール１３は円形蓋状のハウジング１３ａの軸方向に垂直設定された摺動面１３ｄと該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状ラップ１３ｂよりなり、旋回スクロール１２は駆動軸１７により軸受け２１を介して偏心状に支持された軸方向に垂直設定された摺動面１２ｃ、１２ｄと該摺動面にそれぞれ植設した渦巻き状ラップ１２ａ、１２ｂとよりなる。
【００４０】
ハウジング１１ａには、略中央部位より外周部に向け吐出通路１６ａを持つ吐出口１６と吸込み口１５と３個の自転防止機構１４が設けられている。
上記自転防止機構１４は、軸受け１４ａと該軸受けに支持されたクランクホィール１４ｂと該ホィールに植設したピン１４ｃとよりなり、該ピン１４ｃは旋回スクロール１２の外周部と軸受け１４ｄを介して回動自在に接続され、前記駆動軸１７による偏心状回転と相俟って旋回スクロール１２を固定スクロール１１、１３に対して自転することなく公転させる構成にしてある。
【００４１】
旋回スクロール１２の軸方向の上下に植設された前記渦巻き状ラップ１２ａ、１２ｂは、固定スクロール１１の渦巻き状ラップ１１ｂと固定スクロール１３の渦巻き状ラップ１３ｂにそれぞれ嵌合するとともに、ラップ先端部を前記摺動面１１ｃ、１３ｄに当接摺動させ、固定スクロール１１、１３の渦巻き状ラップ１１ｂ、１３ｂの先端部は前記旋回スクロール１２の摺動面１２ｃ、１２ｄに当接摺動させ、駆動軸１７による偏心状支持のもとに前記自転防止機構１４とにより自転することなく公転し、旋回スクロール１２と固定スクロール１１、１３との間に複数の三日月状圧縮室Ｌａ、Ｌｂを形成させ、外周部位の吸込口１５よりガスを吸込み、前記したように吸入、圧縮、吐出の過程を同時に連続的に行わせ、吸込口１５より吐出口１６への吸引を可能にして、真空ポンプとして機能するようにしてある。
【００４２】
なお、上記渦巻き状ラップ１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ｂの先端には、純アルミ、ジュラルミン、銅、銀、金、錫、鉛等の金属系低摩擦部材よりなるチップシール部材が設けられ、嵌合摺動時に前記三日月状圧縮室Ｌａ、Ｌｂを高気密度に形成できるよう構成し、耐久性の向上と高真空度低トルク運転を可能にしてある。
【００４３】
また、旋回スクロール１２と固定スクロール１１、１３は、黒体輻射可能の酸化皮膜を形成させたアルミ部材により構成して、熱輻射による熱吸収を容易にして、アルミ部材によって熱伝導が容易であることにより、該スクロールの冷却を可能にし、合わせてこれらの部材に対し、耐磨耗性、耐蝕性の向上を可能にしてある。
【００４４】
上記構成のもとに、ハウジング１３ａは、固定スクロール１１、１３と嵌合状態にある旋回スクロール１２を気密裡に内蔵すべく、ハウジング１１ａとシール部材１３ｃを介して当接させ、内部に密閉空間を形成させ、且つケーシングとして機能させるべく密封気密構造にしてある。
【００４５】
駆動軸１７は、ハウジング１１ａ、ハウジング１３ａの円形蓋状フランジの中央に、左右に他からのガスの侵入を防止する軸シール４８、４７を配置した軸受け２３、及び、内側に軸シール４６を介在したボールベアリング２４（図４）を介して回転自在に立設させ、中央部位をクランク状に偏心させその偏心部に軸受け２１を設け、該軸受け２１を介して前記旋回スクロール１２を回動自在に支持する構成にしてある。
【００４６】
図４に示すように駆動軸１７の軸芯に冷却通路２２を設け、外気導入口３４、３６より圧縮気体を、それぞれ流入路１７ａ、１７ｄを介して冷却通路２２に導入させ、駆動軸１７を冷却するとともに、該圧縮気体は排出通路１７ｅから軸受け２１内に侵入し、固定スクロール１１の吐出孔１１ｄ（図５（ｂ））から吐出通路１６ａに排出されるように構成されている。
【００４７】
尚、前記外気導入口３４、３６からは、不活性の窒素ガスの圧縮気体が導入され、該圧縮気体は、旋回スクロール及び固定スクロールとが形成する密閉空間により圧縮され、吐出口１６へ吐出される最終密閉空間のラップ圧縮気体の圧力よりも正圧であるために、前記ラップ圧縮気体が外気導入口３４、３６に逆流することはない。
【００４８】
次に、図４及び図５を用いて気体軸受としての駆動軸１７周辺を説明する。図４において、圧縮気体導入口３４、３６から流入した気体は、矢印５０、５１のごとく駆動軸１７の冷却通路２２内に侵入して駆動軸１７を冷却するとともに、軸受け２１の中央部分に配設されている通路１７ｅを通って軸受け２１内に侵入する。
【００４９】
軸受け２１は、図５（ｃ）に示すように、内輪２１ａと所定空隙２１ｃを有して離間した外輪２１ｂを有して形成され、内輪２１ａは駆動軸１７の外周１７ｇに嵌合固着され、外輪２１ｂの外周２１ｄは、旋回スクロールの中心開口部１２ｇに摺動自在に嵌入され、前記空隙２１ｃは中央部から両端部開口に向かって、断面積が徐々に減少するように形成されている。
【００５０】
前記軸受け２１の左側端部に対面する固定スクロール１３の摺動面１３ｄには、図５（ａ）、（ｄ）に示すように凹部１３ｆが設けられ、右側端部に対面する固定スクロール１１の摺動面１１ｃには、図５（ｂ）、（ｅ）に示すように吐出孔１１ｄに連通する凹部１１ｇが設けられている。
【００５１】
圧縮気体導入口３４、３６から流入した圧縮気体は冷却通路２２から通路１７ｅを通って軸受け２１の通路２１ｃに侵入し、図５（ｄ）に示すように矢印５２のごとく軸受け２１の左端部に向かい、軸シール４７及び固定スクロール１３の摺動面１３ｄと軸受け２１の内輪２１ａ、外輪２１ｂとの間に圧縮気体が侵入して、駆動軸１７及び旋回スクロール１２を軸受け２１とともに、浮遊させる。
【００５２】
また、通路２１ｃに侵入した圧縮気体は、図５（ｅ）に示すように矢印５３のごとく軸受け２１の右端部に向かい、駆動軸１７、軸シール４６及び固定スクロール１１の摺動面１１ｃと軸受け２１の内輪２１ａ、外輪２１ｂとの間に侵入して、駆動軸１７及び旋回スクロール１２を軸受け２１とともに、浮遊させる。
【００５３】
また、通路２１ｃに侵入した圧縮気体は、図５（ａ）に示すように矢印５４のごとく軸受け２１の左端部に向かい、固定スクロール１３の摺動面１３ｄに設けられた凹部１３ｆ、及び摺動面１３ｄと駆動軸１７との間に侵入して、駆動軸１７及び旋回スクロール１２を軸受け２１とともに、浮遊させる。
【００５４】
また、通路２１ｃに侵入した圧縮気体は、図５（ｂ）に示すように矢印５５のごとく軸受け２１の右端部に向かい、固定スクロール１１の摺動面１１ｃに設けられた凹部１１ｇ、及吐出孔１１ｄに侵入して、駆動軸１７及び旋回スクロール１１を軸受け２１とともに、浮遊させるとともに、前記吐出孔１１ｄから吐出通路１６ａに、前記ラップ圧縮気体とともに、排出される。
【００５５】
また、通路２１ｃに侵入した圧縮気体は、図４に示すように、通路１７ｃを通って軸シール４６の外側のベアリング２４との間に設けられた空隙１１ｅに侵入する。図５（ｂ）に示すように、軸シール４６の内側は凹部１１ｇにより圧縮気体が存在するので、左右の圧力は等しく軸シール４６に無理な圧力が印加することはない。
【００５６】
また、通路２１ｃに侵入した圧縮気体は、通路１７ｂを通って軸受け２３内に圧縮気体を送り、固定スクロール１３の開口部内に駆動軸１７の貫通部分が浮遊する。
【００５７】
また、固定スクロール１３は、図２に示すように、ハウジング１３ａの円形蓋状フレームに冷却用フィン１３ｄを設け、雰囲気空気による自然冷却を可能とし、また、図２、図３に示すように、ハウジング１１ａ、１３ａには冷却水循環用ジャケット２７、２８、２９、３０を設け別途設けたラジエータ及び、水循環用ポンプ等を有した冷却水循環冷却手段３７により、固定スクロール１１、１３の背面より強制冷却するようにしてある。
【００５８】
なお、上記軸受けは、気体軸受けもしくは、固体潤滑部材の単独使用でもよく、また、固体潤滑部材と、気体軸受けとの併用でも良く、気体軸受けの代わりに磁気軸受けでも良い。
【００５９】
図６は、本真空ポンプ本体の他の実施の形態を示す構成図であり、図４との相違点は、図４が固定スクロール１１側にのみラップ圧縮気体の吐出通路１６ａを１個用いているのに対して、本実施の形態は、さらに固定スクローラ１３側にも吐出通路１６ｂを設けたことである。
【００６０】
このように構成することにより、吐出通路が１個の場合は、機械損失による吐出効率の低下を防ぐために吐出通路を大きくし、固定スクロールハウジングの冷却通路２９及びこれに連絡する各種部材の形状等を一方の固定スクロールに偏重させ、設計の自由度を少なくすることがなく、旋回スクロールの両方の面によるラップ圧縮気体の吐出量を左右の別々の吐出通路で分担することができ、効率のよい真空ポンプを提供することができる。
【００６１】
上述したように、本実施の形態は、気体軸受け、磁気軸受け、固体潤滑部材によるオイルレスメタルよりなる軸受け等を採用して無給油方式としたため、潤滑油使用による周囲への油漏れ、排出圧縮ガス中への油の混入、軸受け部の耐久性、管理上の無駄を省くことができ、特に放射線による環境汚染の防止と長期間にわたるノンストップ運転が可能となる。
【００６２】
また、上記のように、圧縮導入気体の導入路を当該駆動軸内に設定する構成としたため、駆動軸内の冷却手段を形成することができ、稼働時吸込み側より吸い込んだガスが圧縮され高温となった圧縮ガスを、駆動軸近くの中央部位近辺で効率よく冷却でき、スクロール真空ポンプの駆動部を形成する旋回スクロールの冷却を略直接に近い状態で可能にしてある。
【００６３】
なお、上記事項とともに、ラップ間の密閉空間に形成された高温ガスのために、駆動部分である旋回スクロールと駆動軸に設けられた軸受け、シール部材等の劣化防止に大なる効果を持つ。
そして、後記する固定スクロール側の循環冷却水による強制冷却と相俟って、固定スクロールと旋回スクロールとの熱膨張による差をなくし、温度分布を一定にし、ラップのかじりを防止し、耐久性を向上させ、長期連続運転を可能にすることができる。
また、発熱を低減することにより各スクロールのクリアランスを小さくでき、また、高速運転を行うことができることにより、高真空度が得られる。
【００６４】
前記スクロール圧縮体１０ａには隔壁部３１と隔壁部３５をそれぞれシール部材３１ａ、３５ｂを介してハウジング１１ａ、ハウジング１３ａに完全密封気密状に設け、それぞれハウジングより突出した駆動軸１７の先端部位を内蔵する密閉空間を形成させ、それぞれの隔壁部に気体導入口３４、３６を接続させ、圧縮外気を駆動軸１７の先端部位より冷却通路２２に送り込み可能にして、気体軸受けの形成と旋回スクロール１２の冷却を機能させるようにしてある。
【００６５】
また、隔壁部３１が形成した密閉空間３２には、駆動軸１７の先端部位に設けた、駆動部４０により駆動可能とした磁気カップリング４５用の磁石３３ａ、３３ｂを設け、駆動部４０のカップリング部材４１に設けた駆動用磁石４２ａ、４２ｂを対応させ、間接駆動を可能にしてある。
上記構成により、前記したように完全密封気密構造のポンプ本体１０の駆動軸１７に対し、遮断された外部の駆動部とを結ぶ間接伝導手段を形成させ、前記完全密封気密構造を害なうことなく、所要の駆動力の伝達を行うことができる。
【００６６】
また、前記駆動部４０のカップリング部材４１に回転翼４１ａを設け、磁気カップリング４５により形成される加熱雰囲気を換気孔４４を介して攪拌換気するようにしてある。
【００６７】
また、旋回スクロール１２と固定スクロール１１、１３との間に形成される旋回スクロール両面の圧縮室を連通させる貫通孔２５ｂを設け、両方の圧縮室の圧力のバランスを図るようにしてある。
上記構成により、バランスの取れた高効率の圧縮吸込みが可能となり、吸込み側の高真空度を確保できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、駆動部４０と駆動軸１７との間に磁気カップリング４５による非接触伝達手段を導入し、ポンプ本体１０は、吸込口１５及び吐出口１６、外気導入口３４、３６とを除き、外部即ち外気と完全に遮断した密封気密構造を形成することが出来、高い真空度の確立、及び吸込み側に接続する原子力側よりの放射線環境汚染の完全遮断ができる。
【００６９】
また、気体軸受け、磁気軸受けないし固体潤滑部材よりなるオイルレスメタルの使用により完全無給油方式としたため、油により齎らされる煩雑な障害問題を根本的に除去できる。
【００７０】
また、ポンプ本体１０は、バランスの取れた内外の冷却効率のよい冷却手段を用いることにより、ラップのかじりを防止し、真空度のアップ、耐久性の向上を図ることができる。
上記したように、環境汚染を防止し、高能率、ノンストップ運転を可能とした真空ポンプを供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダブルラップドライスクロール真空ポンプの実施の形態に関わる概略の構造を示す断面構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ視図である。
【図４】図１の要部断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】ダブルラップドライスクロール真空ポンプの他の実施の形態に係る概略構造を示す断面構成図である。
【図７】一般のスクロール圧縮体の吸入終了より圧縮過程に移行する状況を示す図である。
【図８】一般のスクロール圧縮体の圧縮過程より吐出し過程に移行する状況を示す図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ本体
１１、１３ 固定スクロール
１２ 旋回スクロール
１５ 吸込口
１６ 吐出口
１６ａ、２５ｂ 吐出通路
１７ 駆動軸
２２ 冷却通路
２５ｂ 貫通孔
２７、２８、２９、３０ 冷却用ジャケット
３１、３５ 隔壁部
３４、３６ 圧縮気体導入口
３７ 冷却水循環冷却手段
４５ 磁気カップリング（非接触伝達手段）

Claims (12)

1. 両面に渦巻き状ラップを有した旋回スクロールと、前記ラップに嵌合する渦巻き状ラップを有し、前記旋回スクロールを両面から挟持する一対の固定スクロールと、前記一対の固定スクロールの中央部を貫通して配置された駆動軸とで前記旋回スクロールの中央部分を駆動するように真空ポンプ本体を構成したダブルラップドライスクロール真空ポンプにおいて、
   前記ポンプ本体は、さらに、
   真空にしようとする容器に連通可能に設けられた吸込口と、
   前記旋回及び固定スクロールによって形成される密閉空間の縮小動作により圧縮されるラップ圧縮気体を前記ポンプ本体外に吐出する吐出口と、
   前記駆動軸の両端部位のそれぞれを覆い、互いに前記固定スクロールに気密状態で取付られる一対の包囲体と、
   前記吐出口から前記ラップ圧縮気体とともに吐出される圧縮気体であって、前記ラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体を前記包囲体に供給する圧縮気体導入口と、
   前記駆動軸へ駆動源からの回転力を伝達する非接触伝達手段とを備え、
   前記吸込口、吐出口及び、圧縮気体導入口を除き気密状態に構成したことを特徴とするダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
2. 前記非接触伝達手段は、前記駆動源より磁気カップリングを介して間接結合するように構成したことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
3. 前記ポンプ本体内の、すくなくとも摺接部分は金属系部材で構成されていることを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
4. 前記渦巻き状ラップの先端は、金属系低摩擦部材で構成したチップシール部材を介して相手方鏡面と摺接することを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
5. 前記駆動軸及び旋回スクロールは、乾式軸受けを介して回動するように構成したことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
6. 前記駆動軸は、非接触軸受けを介して回転可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
7. 前記駆動軸は、前記圧縮気体導入口より供給される圧縮気体により動作する気体軸受けを介して回転可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
8. 前記駆動軸は、内部に前記圧縮気体導入口より供給される圧縮気体が流通する冷却用通路を設けるとともに、前記冷却用通路は、旋回及び固定スクロールによって形成される密閉空間の縮小動作により圧縮されるラップ圧縮気体をポンプ本体外に吐出する吐出口と連通していることを特徴とする請求項１、または７記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
9. 前記固定スクロール外面には、冷却水循環通路を形成するとともに、前記冷却水循環通路に冷却水を供給する冷却水循環冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
10. 前記旋回スクロールの端板には、該端板の一方の前記密閉空間と他方の前記密閉空間が互いに連通する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
11. 前記貫通孔は、旋回スクロールの中央部位近くの前記端板に設けたことを特徴とする請求項１０記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。
12. 前記旋回スクロールと固定スクロールは、黒体輻射可能の酸化皮膜を形成させたことを特徴とする請求項１記載のダブルラップドライスクロール真空ポンプ。

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