JP2009133231A - Oil-free type vacuum pump - Google Patents

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Kan Fujioka
完 藤岡
Takashi Serita
隆司 芹田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase sealing function between an inner surface of a cylinder and an outer surface of a piston with a simple structure for providing high degree of vacuum in an evacuation chamber and avoid increase of slide resistance of the piston due to thermal expansion of a piston ring or the like in an oil-free type vacuum pump. <P>SOLUTION: The oil-free type vacuum pump has an annular groove 6 engraved on the outer circumference surface of the piston 4 facing the inner surface of the cylinder 3, and has the piston ring installed in the annular groove 6. The piston ring is composed of a string shape body 7, The annular groove 6 having a width "h" wider than double of width of the string shape body is engraved on the piston outer circumference surface 21 in a piston slide direction. The string shape body 7 is wound and fixed in the annular groove 6 by a plurality of windings under a condition where adjacent string shape bodies are adhered. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、無給油式真空ポンプにおいて、簡便なる構成で、シリンダ内面とシリンダ内を摺動するピストンの外周面のシール性能を向上させたピストンリングの構造に関する。   The present invention relates to a structure of a piston ring that improves the sealing performance of a cylinder inner surface and an outer peripheral surface of a piston that slides in the cylinder with a simple configuration in an oil-free vacuum pump.

従来、往復動圧縮機等において、シリンダ内面と該シリンダ内を摺動するピストンの外周面との間には、その摺動隙間を介して圧縮ガスが漏洩するのを防止するため、ピストン外周面に設けられた環状溝にピストンリングが装着されている。このピストンリングは耐熱、耐摩耗性に優れた合成樹脂で製作され、一般には、該環状溝への装着を容易にするため、切断された継ぎ目（合い口）を有するものが多用されている。   Conventionally, in a reciprocating compressor or the like, in order to prevent compressed gas from leaking between the inner surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston sliding in the cylinder, the piston outer peripheral surface is prevented. A piston ring is mounted in an annular groove provided in the. This piston ring is made of a synthetic resin having excellent heat resistance and wear resistance. Generally, a piston ring having a cut seam (joint) is often used in order to facilitate mounting in the annular groove.

環状溝に装着された状態のピストンリングは、その内周面及び両側面が環状溝と所定の間隔を保持するように設定されており、ピストンの往復動時に、前記間隔を介して作用するガス圧によってピストンリングを外方に押し広げ、シリンダボアの内周面と気密を保持して摺動するように構成されている。   The piston ring mounted in the annular groove is set so that the inner peripheral surface and both side surfaces thereof maintain a predetermined distance from the annular groove, and the gas acting through the interval when the piston reciprocates. The piston ring is squeezed outward by pressure, and is configured to slide while maintaining airtightness with the inner peripheral surface of the cylinder bore.

従来、真空ポンプにより排気室（真空チャンバ）内の空気を吸引して排出させる真空装置は周知である。例えば、真空蒸着装置において、半導体ウエーハの表面に金属蒸着膜を形成する場合、まず装置の蒸着室内の雰囲気を真空ポンプで排気して高真空にし、高真空状態で蒸着を行い、蒸着終了後には蒸着室内の圧力を大気圧に戻すことが行なわれている。   Conventionally, a vacuum apparatus that sucks and discharges air in an exhaust chamber (vacuum chamber) by a vacuum pump is well known. For example, when a metal vapor deposition film is formed on the surface of a semiconductor wafer in a vacuum vapor deposition apparatus, the atmosphere in the vapor deposition chamber of the apparatus is first evacuated with a vacuum pump to a high vacuum, and vapor deposition is performed in a high vacuum state. The pressure in the deposition chamber is returned to atmospheric pressure.

無給油式真空ポンプは、圧縮室内に潤滑油が入り込むことなく、圧縮室から吐出される吐出空気中に潤滑油が含まれないので、圧縮空気中に油分が存在することを嫌う、例えば、医療用、酸素補給用などの領域に用いられる。また、潤滑油を供給する必要がないので、潤滑油の補給管理を行なうわずらわしさがないという利点がある。   Oil-free vacuum pumps do not allow lubricant to enter the compression chamber and do not contain lubricant in the discharge air discharged from the compression chamber. Used in areas such as for use and for oxygen supplementation. Further, since there is no need to supply the lubricating oil, there is an advantage that there is no troublesome operation for managing the replenishment of the lubricating oil.

以下、従来の無給油式往復動真空ポンプの一例を図５及び図６に基づいて説明する。
図５及び図６において、この無給油式往復動真空ポンプ０１は、左右に２個のシリンダを有するが、右側のシリンダは図示を省略されている。左側シリンダ０３ａ内には、ピストン０４ａが摺動自在に装着され、シリンダボアに圧縮室０５ａが形成される。シリンダ０３ａの内周面に対面するピストン０４ａの外周面には、複数条の環状溝０６ａが刻設され、該環状溝０６ａに夫々リング状のピストンリング０７ａが装着されている。 Hereinafter, an example of a conventional oil-free reciprocating vacuum pump will be described with reference to FIGS.
5 and 6, this oil-free reciprocating vacuum pump 01 has two cylinders on the left and right, but the right cylinder is not shown. A piston 04a is slidably mounted in the left cylinder 03a, and a compression chamber 05a is formed in the cylinder bore. A plurality of annular grooves 06a are formed on the outer peripheral surface of the piston 04a facing the inner peripheral surface of the cylinder 03a, and ring-shaped piston rings 07a are respectively attached to the annular grooves 06a.

ピストン０４ａに装着されたピストンピン０８ａには、連接棒０９ａの小端部０１０ａが回動自在に接続され、連接棒０９ａの大端部０１１ａは、クランク軸０１２ａを構成する接続板０１３にボールベアリング０１４を介して回動自在に接続されている。接続板０１３には、ボールベアリング０１４の脱落を防止する円盤状の止め板０１５がボルト０１６で固定されている。   A small end portion 010a of the connecting rod 09a is rotatably connected to the piston pin 08a attached to the piston 04a, and a large end portion 011a of the connecting rod 09a is ball bearinged to the connecting plate 013 constituting the crankshaft 012a. 014 is pivotally connected via 014. A disk-shaped stop plate 015 that prevents the ball bearing 014 from falling off is fixed to the connection plate 013 with bolts 016.

右側の図示しないシリンダにピストンピンが装着され、該ピストンピンに連接棒０９ｂの図示しない小端部が回動自在に接続されると共に、連接棒０９ａの大端部０１１ｂが接続板０１３にボールベアリング０１７を介して回動自在に接続されている。接続板０１３には図示しない駆動モータの出力軸０１８が嵌合固定された連結盤０１９にボルト０２０によって連結されている。   A piston pin is attached to a cylinder (not shown) on the right side, and a small end (not shown) of the connecting rod 09b is rotatably connected to the piston pin, and a large end 011b of the connecting rod 09a is connected to the connection plate 013 by a ball bearing. It is rotatably connected via 017. The connecting plate 013 is connected by a bolt 020 to a connecting board 019 to which an output shaft 018 of a drive motor (not shown) is fitted and fixed.

図６は、図５の無給油式真空ポンプ０１に装着された従来のピストン０４を示す。図６において、ピストン０４にピストンピン０８を介して連接棒０９が接続され、ピストン０４の外周面０２１には、複数のリング状の環状溝に夫々ピストンリング０７が装着されている。従来のピストンリング０７には、環状溝への装着を容易にするため、合い口０２２を有する。   FIG. 6 shows a conventional piston 04 mounted on the oil-free vacuum pump 01 of FIG. In FIG. 6, a connecting rod 09 is connected to a piston 04 via a piston pin 08, and a piston ring 07 is mounted on each of a plurality of ring-shaped annular grooves on the outer peripheral surface 021 of the piston 04. The conventional piston ring 07 has an abutment 022 for easy mounting in the annular groove.

そして、合い口０２２からの圧縮ガスの漏洩を少なくするため、２段のピストンリングの場合は合い口０２２の位置を１８０°をずらし、３段のピストンリングの場合は、合い口０２２の位置を１２０°ずつずらして装着している。   In order to reduce the leakage of compressed gas from the mating port 022, the position of the mating port 022 is shifted by 180 ° in the case of a two-stage piston ring, and the position of the mating port 022 is changed in the case of a three-stage piston ring. It is mounted 120 ° apart.

真空ポンプでは、排気室内の高真空度を得るために、圧縮機以上に気密性が要求される。そのため、合い口のないピストンリングが望ましいが、無給油式真空ポンプの場合は、冷却機能が乏しいために、合い口のないピストンリングでは、熱膨張により摺動抵抗が増加し、そのため、消費電力が増加するという問題がある。   The vacuum pump is required to be more airtight than the compressor in order to obtain a high degree of vacuum in the exhaust chamber. For this reason, a piston ring without a joint is desirable. However, in the case of an oil-free vacuum pump, the cooling function is poor, so the piston ring without a joint has an increased sliding resistance due to thermal expansion. There is a problem that increases.

特許文献１（特開平１０−３７８５７号公報）には、ピストンの上下端側にピストンリングを挟んでピストンのガイド機能を有するライダリングを設け、該ライダリングによってシリンダ内でのピストンの傾きやガタ付き、さらにはピストンの焼付きを防止した構成が開示されている。該ライダリングの表面には螺旋状通路が刻設され、ピストンの上動により圧縮されたガスの一部を該螺旋状通路を通してライダリングの下面側に流入させる構成が開示されている。これによって、ライダリングの上面側と下面側との圧力を均等化し、上下面に加わる圧力差によるライダリングの変形を防止するようにしている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-37857), a rider ring having a piston guide function is provided on the upper and lower ends of the piston, and the piston is tilted or rattled by the rider ring. In addition, a configuration is disclosed in which the seizure of the piston is prevented. A structure is disclosed in which a spiral passage is formed on the surface of the rider ring, and a part of the gas compressed by the upward movement of the piston flows into the lower surface side of the rider ring through the spiral passage. Thereby, the pressure on the upper surface side and the lower surface side of the rider ring is equalized, and deformation of the rider ring due to the pressure difference applied to the upper and lower surfaces is prevented.

特開平１０−３７８５７号公報JP 10-37857 A

無給油式真空ポンプのシリンダ内部では、潤滑油等によるシール性が期待できないため、ガスシール性を損なうといった問題がある。特許文献１に開示された前記構成は、この問題を解決するための手段ではなく、逆に、圧縮されたガスの一部を螺旋状通路を通してライダリングの下面側に流入させる構成であるため、シール性向上とは逆行するものである。   Inside the cylinder of the non-lubricated vacuum pump, there is a problem that the gas sealing performance is impaired because the sealing performance by lubricating oil or the like cannot be expected. The configuration disclosed in Patent Document 1 is not a means for solving this problem, and conversely, a configuration in which a part of the compressed gas flows into the lower surface side of the rider ring through the spiral passage. The improvement in sealing performance is a reverse action.

また、真空ポンプでは、シリンダ内の圧縮ガスの圧縮度が高くならないために、ピストンリングを内側から外方に押し広げる圧縮ガス圧の作用によるシール機能をあまり期待できない。
特に、無給油式真空ポンプでは、潤滑油による冷却効果やシール性を期待できないため、シリンダ内面に対する、ピストンリング等の熱膨張による摺動抵抗の増大を回避する必要がある。 Further, in the vacuum pump, since the compression degree of the compressed gas in the cylinder does not increase, a sealing function due to the action of the compressed gas pressure that pushes the piston ring outward from the inside cannot be expected so much.
In particular, an oil-free vacuum pump cannot be expected to have a cooling effect or sealability due to lubricating oil, so it is necessary to avoid an increase in sliding resistance due to thermal expansion of a piston ring or the like with respect to the cylinder inner surface.

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、無給油式真空ポンプにおいて、排気室の高真空度を得るために、簡便な構成でシリンダ内面とピストン外周面とのシール機能を高めることができるピストンリングを実現することを目的とする。また、ピストンリング等の熱膨張に起因したシリンダ内面に対するピストンの摺動抵抗の増大を回避することを目的とする。   In view of the problems of the prior art, the present invention provides a piston capable of enhancing a sealing function between a cylinder inner surface and a piston outer peripheral surface with a simple configuration in order to obtain a high degree of vacuum in an exhaust chamber in an oil-free vacuum pump. The purpose is to realize a ring. It is another object of the present invention to avoid an increase in sliding resistance of the piston with respect to the cylinder inner surface due to thermal expansion of the piston ring or the like.

かかる目的を達成するため、本発明の無給油式真空ポンプは、
シリンダ内面に対面するピストン外周面に環状の溝を刻設し、該環状溝にピストンリングを装着してなる無給油式真空ポンプにおいて、
ピストンリングを１本の紐状体で構成すると共に、ピストン外周面にピストン摺動方向に該紐状体の横断面幅の２倍以上の幅を有する環状溝を刻設し、
該紐状体を、該環状溝に隣り合う紐状体同士を密着させた状態で複数巻きに巻装固定したものである。 In order to achieve such an object, the oil-free vacuum pump of the present invention includes:
In an oil-free vacuum pump in which an annular groove is formed on the outer peripheral surface of the piston facing the cylinder inner surface, and a piston ring is attached to the annular groove,
The piston ring is composed of a single string-like body, and an annular groove having a width equal to or more than twice the cross-sectional width of the string-like body is formed in the piston sliding direction on the piston outer circumferential surface.
The string-like body is wound and fixed in a plurality of turns in a state where the string-like bodies adjacent to the annular groove are in close contact with each other.

本発明では、１本の紐状体を環状溝に複数巻きにすることで、合い口のないピストンリング構造を実現するものである。即ち、１本の紐状体を用い、該紐状体を環状溝に隣り合う紐状体を密着させた状態で複数巻きにする。ピストンリングを１本の長い紐状体とするため、該紐状体の変形可能とする。この紐状体を環状溝に巻装することで、環状溝への装着を容易にすることができる。   In the present invention, a single ring-shaped body is wound around an annular groove to realize a piston ring structure without a joint. That is, a single string-like body is used, and the string-like body is wound into a plurality of windings with the string-like bodies adjacent to the annular groove being in close contact with each other. Since the piston ring is formed as one long string-like body, the string-like body can be deformed. By winding the string-like body around the annular groove, the attachment to the annular groove can be facilitated.

これによって、合い口をなくすことができると共に、環状溝に隣り合う紐状体同士を密着させた状態で複数巻きに巻装することで、高いシール機能を得ることができる。また、１本の紐状体であるため、精密加工が不要であり、製作が容易である。さらに、長い紐状体は変形しやすいので、環状溝への装着が容易である。   Accordingly, the joint can be eliminated, and a high sealing function can be obtained by winding a plurality of windings in a state where the string-like bodies adjacent to the annular groove are in close contact with each other. In addition, since it is a single string-like body, it does not require precision processing and is easy to manufacture. Furthermore, since a long string-like body is easily deformed, it can be easily attached to the annular groove.

本発明において、紐状体を自己潤滑性樹脂で構成するとよい。紐状体を柔軟性を有する自己潤滑性樹脂で構成することにより、シリンダ内面との間でなじみ性を良くして、シール効果を向上できると共に、自己潤滑性樹脂自体の弾性力で紐状体をシリンダ内面に押圧力を作用できるので、シール効果を向上させることができる。紐状体を耐熱性のある自己潤滑性樹脂で構成するとなお好ましい。   In the present invention, the string-like body may be made of a self-lubricating resin. By configuring the string-like body with a self-lubricating resin having flexibility, the compatibility with the inner surface of the cylinder can be improved, the sealing effect can be improved, and the string-like body can be improved by the elastic force of the self-lubricating resin itself. Since a pressing force can be applied to the inner surface of the cylinder, the sealing effect can be improved. More preferably, the string is made of a heat-resistant self-lubricating resin.

また、本発明において、紐状体を環状溝に巻装することによって紐状体の始端部及び終端部に該環状溝との間で楔状の隙間を形成し、該楔状隙間に紐状体の始端部及び終端部を圧入固定するように構成するとよい。かかる構成とすることによって、紐状体の環状溝への装着が容易になると共に、紐状体の熱膨張分を該隙間で吸収できるので、紐状体の熱膨張に起因したシリンダ内面に対する摺動抵抗の増大をなくすことができる。   Further, in the present invention, by winding the string-like body around the annular groove, a wedge-shaped gap is formed between the annular groove at the start end and the terminal end of the string-like body, and the string-like body is formed in the wedge-shaped gap. It is good to comprise so that a start end part and a termination | terminus part may be press-fit fixed. With this configuration, the string-like body can be easily attached to the annular groove, and the thermal expansion of the string-like body can be absorbed by the gap. An increase in dynamic resistance can be eliminated.

さらに、本発明において、環状溝の底面に先端部が鋭角に形成され螺旋状に連なる突起を設け、自己潤滑性樹脂からなる紐状体の内周面を該突起に食い込ませるようにして、該紐状体を環状溝に固定するようにするとよい。かかる構成とすることによって、紐状体の環状溝底面への固定を強固にできると共に、紐状体と環状溝底面との間に隙間をもうけて、該隙間にシリンダの圧縮室の圧縮ガスを容易に導入することができる。   Further, in the present invention, a protrusion is formed on the bottom surface of the annular groove at an acute angle and is continuous in a spiral shape so that the inner peripheral surface of the string-like body made of a self-lubricating resin bites into the protrusion, It is preferable to fix the string-like body in the annular groove. With this configuration, the string-like body can be firmly fixed to the bottom surface of the annular groove, and a gap is formed between the string-like body and the bottom surface of the annular groove, and the compressed gas in the compression chamber of the cylinder is placed in the gap. It can be easily introduced.

これによって、ピストンの往復動時に、前記隙間を介して作用する圧縮ガス圧によってピストンリングを外方に押し広げ、ピストンリングの外周面とシリンダボアの内周面との気密性を高めることができる。   Thus, when the piston reciprocates, the piston ring is pushed outward by the compressed gas pressure acting through the gap, and the airtightness between the outer peripheral surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder bore can be enhanced.

本発明によれば、シリンダ内面に対面するピストン外周面に環状の溝を刻設し、該環状溝にピストンリングを装着してなる無給油式真空ポンプにおいて、ピストンリングを１本の紐状体で構成すると共に、ピストン外周面にピストン摺動方向に該紐状体の幅の２倍以上の横断面幅を有する環状溝を刻設し、該紐状体を、該環状溝に隣り合う紐状体同士を密着させた状態で複数巻きに巻装固定したことにより、合い口のない高いシール効果を有するピストンリング構造を実現することができる。   According to the present invention, in an oil-free vacuum pump in which an annular groove is formed on the outer peripheral surface of a piston facing the inner surface of the cylinder, and the piston ring is attached to the annular groove, the piston ring is connected to a single string-like body. And an annular groove having a cross-sectional width of at least twice the width of the string-like body in the piston sliding direction is formed on the outer peripheral surface of the piston, and the string-like body is adjacent to the annular groove. A piston ring structure having a high sealing effect without a joint can be realized by winding and fixing a plurality of windings in a state in which the objects are brought into close contact with each other.

また、ピストンリングを１本の紐状体で構成するため、精密加工が不要であり、製作が容易であると共に、変形が可能となり、環状溝への装着も容易である。   In addition, since the piston ring is composed of a single string-like body, precision machining is not required, manufacturing is easy, deformation is possible, and mounting in the annular groove is easy.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
（実施形態１） Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
(Embodiment 1)

次に本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１及び図２は本実施形態の無給油式真空ポンプに装備されるピストン構造を示す立面図である。なお、図１はピストンリングを構成する紐状体を装着したときのピストンを示し、図２は該紐状体を装着しないときのピストンを示す。   Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.1 and FIG.2 is an elevation view which shows the piston structure with which the oil-free vacuum pump of this embodiment is equipped. 1 shows the piston when the string-like body constituting the piston ring is attached, and FIG. 2 shows the piston when the string-like body is not attached.

図１及び図２において、ピストン４にはピストンピン８を介して連接棒９の小端部が接続されている。ピストン４の頭部付近には、ピストン摺動方向の幅が大きい環状溝６が刻設されている。環状溝６のピストン摺動方向幅ｈは、環状溝６に装着される紐状体７の２倍以上の寸法を有する。これによって、図１に示すように、紐状体７を環状溝６内で２巻き以上の複数巻きにすることができる。なお、紐状体７の巻き数を多くするほど，シリンダ内面とのシール効果を向上させることができるので、所望のシール性能に応じて紐状体７の長さを決定するとよい。   In FIG. 1 and FIG. 2, a small end portion of a connecting rod 9 is connected to the piston 4 via a piston pin 8. An annular groove 6 having a large width in the piston sliding direction is formed in the vicinity of the head of the piston 4. The piston sliding direction width h of the annular groove 6 has a dimension twice or more that of the string-like body 7 attached to the annular groove 6. Thereby, as shown in FIG. 1, the string-like body 7 can be formed into a plurality of turns of two or more turns in the annular groove 6. In addition, since the sealing effect with a cylinder inner surface can be improved, so that the winding number of the string-like body 7 is increased, it is good to determine the length of the string-like body 7 according to desired sealing performance.

紐状体７の横断面は略正方形をなす。しかし、紐状体７の横断面を正方形以外としてもよい。例えば、長方形にしてもよい。紐状体７は耐熱性の自己潤滑性樹脂からなる。例えば、複合材熱硬化性縮合多環芳香族と、黒鉛その他の摺動性を高める耐熱材料とを含む自己潤滑性複合材（例えば、テフロン（登録商標）を主材とする混合樹脂部材）をもって形成されている。この材質以外に、ポリイミド樹脂、ニトリルゴム、フッ素ゴム等を使用できる。このため、紐状体７の摩耗は少なく、かつ放熱も良好であると共に、シリンダ内面とのなじみ性が良くなり、これによって、シリンダ内面とのシール効果を向上できる。   The cross section of the string-like body 7 is substantially square. However, the cross section of the string-like body 7 may be other than a square. For example, it may be rectangular. The string 7 is made of a heat-resistant self-lubricating resin. For example, with a self-lubricating composite material (for example, a mixed resin member mainly composed of Teflon (registered trademark)) containing a composite material thermosetting condensed polycyclic aromatic and graphite or other heat-resistant material that enhances slidability Is formed. In addition to this material, polyimide resin, nitrile rubber, fluorine rubber and the like can be used. For this reason, there is little abrasion of the string-like body 7, and heat dissipation is also good, and compatibility with the cylinder inner surface is improved, thereby improving the sealing effect with the cylinder inner surface.

紐状体７を環状溝６に上方又は下方から螺旋状に巻回していくと、図１に示すように、紐状体７の始端部（又は終端部）７ａ及び終端部（又は始端部）７ｂに楔状の隙間ｓ１及びｓ２が形成される。これら楔状の隙間ｓ１及びｓ２に紐状体７の始端部７ａ及び終端部７ｂを圧入することにより、紐状体７を環状溝６に固定することができる。紐状体７をこの方法で環状溝６に嵌合固定した状態で、ピストン４をシリンダの内側に装着することにより、そのままの固定状態で真空ポンプを運転することができる。 When the string-like body 7 is spirally wound around the annular groove 6 from above or below, as shown in FIG. 1, the start end (or end part) 7a and the end part (or start end) of the string-like body 7 are obtained. Wedge-like gaps s 1 and s 2 are formed in 7b. By press-fitting the starting end 7a and the terminal end 7b of the cord-like member 7 into the gap s 1 and s 2 of these wedge, the string-like body 7 can be fixed to the annular groove 6. By attaching the piston 4 to the inside of the cylinder with the string-like body 7 fitted and fixed in the annular groove 6 by this method, the vacuum pump can be operated in the fixed state as it is.

本実施形態によれば、合い口のないピストンリング構造となり、シリンダ内面間のシール性能を向上できる。無給油式真空ポンプでは、通常、シリンダはアルミ合金で製作される。本実施形態では、紐状体７を耐熱性の自己潤滑性樹脂で構成するため、アルミ合金で製造されたシリンダとのなじみ性が良く、これによって、シール効果をさらに向上させることができる。   According to this embodiment, it becomes a piston ring structure without a joint, and can improve the sealing performance between cylinder inner surfaces. In an oil-free vacuum pump, the cylinder is usually made of an aluminum alloy. In this embodiment, since the string-like body 7 is made of a heat-resistant self-lubricating resin, the compatibility with a cylinder made of an aluminum alloy is good, thereby further improving the sealing effect.

また、１本の長い自己潤滑性樹脂からなる紐状体７を環状溝６に巻回する場合、紐状体７が軟質で変形可能であるため、装着が容易であると共に、紐状体７の製作に精密加工を必要としない。従って、ピストンリングを低コストで製作できる。   When the string-like body 7 made of one long self-lubricating resin is wound around the annular groove 6, the string-like body 7 is soft and can be deformed. No precision processing is required for the production of Therefore, the piston ring can be manufactured at low cost.

さらに、紐状体７の始端部７ａ及び終端部７ｂを環状溝６との間に形成された楔状隙間ｓ１及びｓ２に圧入して固定するようにしているので、装着が容易であると共に、該隙間ｓ１及びｓ２で紐状体７の熱膨張分を吸収できるので、シリンダ内面に対して、紐状体７の熱膨張に起因したシリンダ内面に対する摺動抵抗の増大を招かない。 Further, the starting end 7a and the terminal end 7b of the cord-like body 7 so that so as to press-fit and fixed to the wedge-shaped gap s 1 and s 2 are formed between the annular groove 6, the mounting is easy Since the gaps s 1 and s 2 can absorb the thermal expansion of the string-like body 7, the sliding resistance with respect to the cylinder inner surface due to the thermal expansion of the string-like body 7 does not increase with respect to the cylinder inner face.

（実施形態２）
次に本発明の第２実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。図３及び図４において、ピストン４の頭部付近に刻設された環状溝６の底面６ａに、先端部が鋭角に形成され螺旋状に連なる突起２３を突設している。そして、紐状体７の内周面を該突起２３に食い込ませるようにして紐状体７を環状溝６に巻装する。また、環状溝６のピストン摺動方向幅ｈを紐状体７との間で隙間ｓを形成できる寸法をしておく。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4, a protrusion 23 is provided on the bottom surface 6 a of the annular groove 6 formed in the vicinity of the head of the piston 4 and has a tip portion formed at an acute angle and continuous in a spiral shape. Then, the string-like body 7 is wound around the annular groove 6 so that the inner peripheral surface of the string-like body 7 bites into the protrusion 23. Also, the piston groove sliding direction width h of the annular groove 6 is set to a dimension capable of forming a gap s between the annular body 6 and the string-like body 7.

これによって、環状溝６に巻装された紐状体７の側面及び内周面と環状溝６の側面６ｂ、６ｃ及び環状溝６の底面６ａとの間に隙間ｓを形成することができる。隙間ｓを形成することで、シリンダ３の圧縮室５内のガスｇを隙間ｓに導入することができる。これによって、紐状体７に対して紐状体７の内周面から圧縮室５内のガス圧Ｐ１を付与できるので、紐状体７とシリンダ３の内面とのシール効果を向上させることができる。 As a result, a gap s can be formed between the side surface and inner peripheral surface of the string-like body 7 wound around the annular groove 6 and the side surfaces 6 b and 6 c of the annular groove 6 and the bottom surface 6 a of the annular groove 6. By forming the gap s, the gas g in the compression chamber 5 of the cylinder 3 can be introduced into the gap s. Thus, since the gas pressure P 1 in the compression chamber 5 from the inner circumferential surface of the string-like body 7 can be imparted with respect to the string-like body 7, to improve the sealing effect between the inner surface of the string-like body 7 and the cylinder 3 Can do.

なお、螺旋状に連続して形成された突起２３の途中に、切欠きを設け、該切欠きからガスを流通させるようにすれば、圧縮室５内のガスｇのガス圧Ｐ１をさらに効果的に紐状体７の内周面に付与することができる。 In addition, if a notch is provided in the middle of the spirally formed projection 23 and gas is circulated from the notch, the gas pressure P 1 of the gas g in the compression chamber 5 is further effective. In particular, it can be applied to the inner peripheral surface of the string-like body 7.

本実施形態によれば、ピストンリングとして紐状体７を装着することによるシリンダ内面とのシール効果の向上、製作の容易さ、低コスト化及びシリンダ内面に対する摺動抵抗の抑制等に加えて、紐状体７を突起２３に食い込ませることによって、紐状体７を環状溝６に強固に固定することができる。また、紐状体７と環状溝６の間で隙間ｓを形成できるので、該隙間ｓから紐状体７にシリンダ３の圧縮室５内のガス圧Ｐ１をシリンダ３の内面に向かって作用させることができるので、紐状体７とシリンダ内面とのシール効果をさらに向上させることができる。 According to this embodiment, in addition to improving the sealing effect with the cylinder inner surface by attaching the string-like body 7 as a piston ring, ease of production, cost reduction, suppression of sliding resistance against the cylinder inner surface, etc., The string-like body 7 can be firmly fixed to the annular groove 6 by biting the string-like body 7 into the protrusion 23. Further, since the gap s can be formed between the string-like body 7 and the annular groove 6, the gas pressure P 1 in the compression chamber 5 of the cylinder 3 acts on the string-like body 7 from the gap s toward the inner surface of the cylinder 3. Therefore, the sealing effect between the string-like body 7 and the cylinder inner surface can be further improved.

本発明によれば、無給油式真空ポンプにおいて、排気室の高真空度を得るために、簡便な構成でシリンダ内面とピストン外周面とのシール機能を高めることができると共に、ピストンリング等の熱膨張によるピストンの摺動抵抗の増大を回避できるピストンリングを実現することができる。   According to the present invention, in an oil-free vacuum pump, in order to obtain a high degree of vacuum in the exhaust chamber, the sealing function between the cylinder inner surface and the piston outer peripheral surface can be enhanced with a simple configuration, and the heat of the piston ring or the like A piston ring capable of avoiding an increase in sliding resistance of the piston due to expansion can be realized.

本発明の第１実施形態に係るピストンの構成を示す立面図である。It is an elevation view which shows the structure of the piston which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１のピストンで紐状体を装着しない場合の立面図である。FIG. 2 is an elevational view when a string-like body is not attached to the piston of FIG. 1. 本発明の第２実施形態に係るピストンの構成を示す立面図である。It is an elevation view which shows the structure of the piston which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 前記第２実施形態に係るピストンの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the piston concerning the 2nd embodiment. 従来の無給油式真空ポンプの一部縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view of the conventional oil-free vacuum pump. 図５の無給油式真空ポンプのピストンの立面図Elevated view of piston of oilless vacuum pump of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

０１ 無給油式真空ポンプ
０３ａ、３ シリンダ
０４ａ、４ ピストン
５ シリンダ圧縮室
６ 環状溝
７ 紐状体
２１ ピストン外周面
２３ 螺旋状突起
ｇ シリンダ圧縮室内ガス
ｈ 環状溝６のピストン摺動方向幅
ｓ 隙間
ｓ１，ｓ２ 楔状隙間 01 Oil-free vacuum pump 03a, 3 cylinder 04a, 4 piston 5 cylinder compression chamber 6 annular groove 7 string-like body 21 piston outer peripheral surface 23 spiral projection g cylinder compression chamber gas h width of piston sliding direction of annular groove 6 s gap s 1 , s 2 wedge-shaped gap

Claims (4)

シリンダ内面に対面するピストン外周面に環状の溝を刻設し、該環状溝にピストンリングを装着してなる無給油式真空ポンプにおいて、
ピストンリングを１本の紐状体で構成すると共に、ピストン外周面にピストン摺動方向に該紐状体の横断面幅の２倍以上の幅を有する環状溝を刻設し、
該紐状体を、該環状溝に隣り合う紐状体同士を密着させた状態で複数巻きに巻装固定したことを特徴とする無給油式真空ポンプ。 In an oil-free vacuum pump in which an annular groove is engraved on the outer peripheral surface of the piston facing the cylinder inner surface, and a piston ring is attached to the annular groove,
The piston ring is composed of a single string-like body, and an annular groove having a width equal to or more than twice the cross-sectional width of the string-like body is formed in the piston sliding direction on the piston outer circumferential surface.
An oil-free vacuum pump, wherein the string-like body is wound and fixed in a plurality of turns in a state where the string-like bodies adjacent to the annular groove are in close contact with each other. 前記紐状体が自己潤滑性樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の無給油式真空ポンプ。   The oil-free vacuum pump according to claim 1, wherein the string-like body is made of a self-lubricating resin. 前記紐状体を前記環状溝に巻装することによって紐状体の始端部及び終端部に該環状溝との間で楔状の隙間を形成し、該楔状隙間に紐状体の始端部及び終端部を圧入固定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無給油式真空ポンプ。   By winding the string-like body around the annular groove, a wedge-shaped gap is formed between the annular groove at the start end and the end part of the string-like body, and the start end and end of the string-like body are formed in the wedge-shaped gap. 2. The oilless vacuum pump according to claim 1, wherein the portion is press-fitted and fixed. 前記環状溝の底面に先端部が鋭角に形成され螺旋状に連なる突起を設け、前記紐状体の内周面を該突起に食い込ませるようにして該紐状体を環状溝に固定してなることを特徴とする請求項２に記載の無給油式真空ポンプ。   Provided on the bottom surface of the annular groove is a protrusion that is formed at an acute angle and is continuous in a spiral shape, and the string-like body is fixed to the annular groove so that the inner peripheral surface of the string-like body is bitten into the protrusion. The oil-free vacuum pump according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110761990A (en) * 2019-12-02 2020-02-07 南京纳摩尔仪器有限公司 Sealing mode of precise column injection pump
CN111379688A (en) * 2020-04-13 2020-07-07 申元机电股份有限公司 Spiral chip removal occlusion piston and oil-free piston compressor

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