CN111386417A - 阀装置、泵头及泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式的阀装置具有：阀座、阀构件以及紧固件。所述阀座由锥体状的凹面形成，所述锥体状的凹面具有形成有连接孔的底部并在所述连接孔的周围形成有多个通气孔。所述阀构件具有支承部和多个阀部，所述支承部与所述底部相向；所述多个阀部具有从所述支承部的外侧向径向延伸的多个缝隙，所述多个阀部与所述多个通气孔相向并能够弹性变形。所述紧固件与所述连接孔连接并将所述支承部固定在所述阀座。

Description

阀装置、泵头及泵装置

技术领域

本发明涉及吸排气用的阀装置、泵头以及具有该泵头的泵装置。

背景技术

作为容积型泵的一种的隔膜泵是将进行流体的流通通道的开闭控制的阀机构与隔膜的往复运动进行组合而使流体移动。在阀机构中使用了止回阀，作为止回阀，常常使用阀舌结构的板状阀(以下称为舌阀。)、圆形结构的圆形阀。

舌阀一般使用钢等弹簧应力比较强的材料。

在使用了舌阀的阀机构中，舌阀的一端通过固定螺丝固定在阀座。舌阀的另一端为自由端，能够在与阀座的阀座面接触的关闭位置和离开阀座面的打开位置之间在双向上移动。(例如参照专利文献1。)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-282483号公报。

发明内容

发明要解决的问题

近年来，在这种泵装置中，要求进一步提高极限真空度。然而，现有的阀机构存在不能实现死区(dead space)的削减、难以提高极限真空度的问题。

本发明的目的在于提供一种能够实现极限真空度的提高的阀装置、泵头及具有该泵头的泵装置。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的一个方式的阀装置具有：阀座、阀构件以及紧固件。

所述阀座由锥体状的凹面形成，所述锥体状的凹面具有形成有连接孔的底部并在所述连接孔的周围形成有多个通气孔。

所述阀构件具有支承部和多个阀部，所述支承部与所述底部相向，所述多个阀部具有从所述支承部的外侧向径向延伸的多个缝隙，所述多个阀部与所述多个通气孔相向并能够弹性变形。

所述紧固件与所述连接孔连接并将所述支承部固定在所述阀座。

所述阀构件可以由使用合成树脂材料形成的圆形板材构成，所述多个阀部可以与所述多个通气孔分别对应地配置。

所述多个通气孔可以具有与所述连接孔同心的圆弧形状。

在所述多个缝隙的所述支承部侧的端部可以具有扩宽部。

本发明的一个方式的泵头具有：基底构件、吸气阀装置以及排气阀装置。

所述基底构件具有第一面以及与所述第一面相反的一侧的第二面。

所述吸气阀装置设置在所述第一面。

所述排气阀装置设置在所述第二面。

所述吸气阀装置和所述排气阀装置分别具有阀座、阀构件以及紧固件。

所述阀座由锥体状的凹面形成，所述锥体状的凹面具有形成有连接孔的底部并在所述连接孔的周围形成有多个通气孔。

所述阀构件具有支承部和多个阀部，所述支承部与所述底部相向，所述多个阀部具有从所述支承部向径向延伸的多个缝隙，所述多个阀部与所述多个通气孔相向并能够弹性变形。

所述紧固件与所述连接孔连接并将所述支承部固定在所述阀座。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够实现极限真空度的提高。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的泵装置的整体的立体图。

图2为上述泵装置的主要部分的纵向剖视图，表示隔膜位于上死点时的形态。

图3为表示上述泵装置中的构成泵头的基底构件的图，(A)为俯视图，(B)为仰视图，(C)为剖视图。

图4为表示上述泵头的图，(A)为俯视图，(B)为仰视图，(C)为剖视图。

图5为表示在安装于上述基底构件之前的阀构件的自然状态的俯视图。

图6为在安装于上述基底构件时的阀构件的立体图。

图7为用于说明在上述泵头中的流通通道的形状、流通通道与阀体的位置关系的阀构件的俯视图。

图8为上述泵头中的吸气阀装置的部分剖视图，是用于说明阀体的开闭机构的图。

图9为用于说明上述泵头中的死区的部分剖视图和俯视图。

图10为用于说明第一比较例的泵头中的死区的部分剖视图和俯视图。

图11为用于说明第二比较例的泵头中的死区的部分剖视图和俯视图。

图12为用于对本发明的一实施方式的泵装置的泵头中的死区进行说明的泵装置的部分剖视图。

图13为用于对第三比较例的泵装置的泵头中的死区进行说明的泵装置的部分剖视图。

图14为用于说明第一比较例的阀装置的泵头的部分剖视图。

图15为用于说明第二比较例的阀装置的泵头的部分剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。

[泵装置]

图1为表示本发明的一实施方式的泵装置的图。

本实施方式的泵装置1具有第一泵部11和第二泵部12，第一泵部11和第二泵部12通过连接管13将泵室串联连接。通过泵装置1，作为流体的气体经由连接于第二泵部12的吸气管14被吸入，并经由连接于第一泵部11的排气管15被排出。

泵装置1构成为容积型泵，在本实施方式中，泵装置1为使用了隔膜的隔膜泵。泵装置1用于例如离心蒸发器的抽真空。

第一泵部11和第二泵部12分别构成为真空泵。

第一泵部11和第二泵部12典型地具有共同的结构，在本实施方式中构成为隔膜泵等。

图2为表示第一泵部11的结构的纵向剖视图。在图2中，X轴、Y轴以及Z轴分别表示相互正交的三个轴方向。图2表示隔膜处于上死点时的形态。另外，由于第二泵部12构成为与第一泵部11相同，所以在此主要说明第一泵部11。

泵装置1具有泵主体10和送风单元300。

泵主体10具有电动机M、转换机构200、泵壳体100、隔膜61、基座109、泵头60以及泵头罩113。泵壳体100收容电动机M和转换机构200。

在泵主体10中，泵壳体100、基座109、泵头60以及泵头罩113在Z轴方向上堆叠。

基座109由铝合金等金属材料构成，其平面形状形成为大致矩形。基座109配置在泵壳体100与泵头60之间。隔膜61以变形自由的方式收容在由基座109和泵头60形成的空间。

泵头60由铝合金等金属材料构成，该泵头是具有第一面60a和第二面60b的平面形状为大致矩形的板状构件，所述第一面60a位于隔膜61侧，所述第二面60b为该第一面60a的相反侧。

泵头60配置在基座109的上表面。在泵头60与隔膜61之间形成泵室66。泵头60配置在隔膜61与泵头罩113之间，并分别具有作为阀体的吸气阀41和排气阀51。泵头60的详情在后面叙述。

隔膜61以将金属制的型芯(芯材)67包入内部的方式形成为圆形薄板状。隔膜61在沿其周缘的区域具有规定宽度的变形部61a。

隔膜61由橡胶、合成树脂等形成。隔膜61是在由基座109和泵头60形成的空间内能够往复运动的往复运动头。隔膜61的周缘部被夹持在基座109与泵头60之间。

隔膜61通过往复动作使流体移动而使设置在其与泵头60之间的泵室66的体积变化。隔膜61一边在与Z轴方向平行的方向上变形一边往复移动，通过吸气阀41和排气阀51使泵室66交替地吸气和排气，由此进行规定的泵作用。

泵室66包含在泵头60与隔膜61之间形成的主室661(参照图12)、泵头60中的吸气侧阀座71的圆锥台状的凹部75的区域、以及排气侧流通通道52a、52b的区域。

型芯67构成为在隔膜61位于上死点(参照图2)时隔膜61的泵头60侧的表面沿着泵头60的第一面60a。

此外，在型芯67的与泵头60侧的表面相向的表面侧，以能够将型芯67安装在后述的连杆210的第一端部211的方式一体地形成有凸台部67b，该凸台部67b具有与设置在第一端部211的阳螺纹68进行旋合的阴螺纹孔67a。

泵头罩113配置在泵头60之上。泵头罩113与泵头60一同形成与连接管13连通的吸气室72和与排气管15连通的排气室82。

转换机构200具有连杆210和偏心构件220。转换机构200与电动机M的驱动轴131连结，将电动机M的驱动轴131的旋转转换为隔膜61的往复移动。

连杆210将隔膜61与偏心构件220之间相互连结。连杆210具有第一端部211和第二端部212，上述第一端部211和与隔膜61一体的型芯67连接，上述第二端部212与偏心构件220连接。连杆210的第二端部212形成有与偏心构件220嵌合的嵌合孔213。

泵主体10具有第一轴承B1和第二轴承B2。第一轴承B1安装在嵌合孔213的内周面，可旋转地支承偏心构件220。第二轴承B2固定在泵壳体100，可旋转地支承电动机M的驱动轴131。

偏心构件220相对于驱动轴131的旋转中心偏心地形成。偏心构件220通过固定螺丝223固定在驱动轴131。偏心构件220具有平衡锤222。平衡锤222是用于消除连杆210伴随驱动轴131的旋转而绕着偏心构件220旋转时产生的振动的部件，并配置在相对于驱动轴131偏向于与偏心构件220的偏心方向相反的方向的位置。

第一泵部11还具有送风单元300。送风单元300具有风扇31和风扇罩32。送风单元300构成为通过风扇31旋转，向泵壳体100的内部导入外部气体(空气)，由此来冷却运转中的泵装置1。

在泵壳体100的配置送风单元300的一侧面，形成作为空气的吸入口的送风口115。送风口115为圆形形状的开口，在其一部分形成有用于安装风扇罩32的卡合部115a。风扇31构成为配置在送风口115并与从后述的偏心构件220突出的驱动轴131的端部131a一体地旋转的空气吸入用的风扇。

第二泵部12与第一泵部11相同地构成。第二泵部12与第一泵部11同时被共同的电动机M驱动。驱动轴131也向第二泵部12侧延伸，并与第二泵部12的偏心构件(未图示)连结。

在本实施方式中，第一泵部11与第二泵部12以不同的相位被驱动。例如，以在第一泵部11的隔膜61位于上死点时，第二泵部12的隔膜位于下死点的方式，设定各泵部11、12的偏心构件。

[泵装置的工作]

对如上构成的本实施方式的泵装置1的工作进行说明。在此，以第一泵部11为中心进行说明。

通过电动机M的驱动，偏心构件220沿着具有对应于与驱动轴131的偏心量的半径的圆周，绕着驱动轴131进行公转。与偏心构件220连结的连杆210将驱动轴131的旋转转换为隔膜61的往复运动。由此，通过交替地进行泵室66的吸气和排气，能够得到由第一泵部11所带来的规定的真空排气作用。

通过在驱动隔膜61时的泵室66的压力，吸气阀41在吸气时打开，排气阀51在排气时打开。

即，在隔膜61到达了图2所示的上死点的状态下，泵室66的压力变得最高，由于成为比排气室82高的高压，所以吸气阀41关闭，由于成为比吸气室72高的高压，所以排气阀51打开。由此，经由排气室82向排气管15排出气体。

此外，在隔膜61到达了下死点的状态下，泵室66的压力变得最低，排气阀51关闭，吸气阀41打开，气体从连接管13吸入到吸气室72内。

[泵头]

接下来，对泵头60的详情进行说明。

(泵头的概略结构)

如图2所示，在泵头60的第二面60b设置泵头罩113，在泵头60与泵头罩113之间形成吸气室72和排气室82。在泵头60的第一面60a侧配置隔膜61，在泵头60与隔膜61之间形成泵室66。

泵头60具有基底构件600、吸气阀41、以及排气阀51。基底构件600具有第一面60a和第二面60b。吸气阀41设置在第一面60a，排气阀51设置在第二面60b。

图3中的(A)～(C)为基底构件600的俯视图和剖视图。图3中的(A)为从第二面60b侧观察基底构件600的俯视图。图3中的(B)为从第一面60a侧观察基底构件600的俯视图。图3中的(C)为基底构件600的剖视图。

图4中的(A)～(C)为具有吸气阀41和排气阀51的泵头60的俯视图或剖视图。图4中的(A)为从第二面60b侧观察泵头60的俯视图。图4中的(B)为从第一面60a侧观察泵头60的俯视图。图4中的(C)为泵头60的剖视图。

如图4中的(C)所示，泵头60具有吸气侧流通通道42a、42b、排气侧流通通道52a、52b、作为吸气侧的阀构件的吸气阀41、作为排气侧的阀构件的排气阀51、形成有收容吸气阀41的凹部75的吸气侧阀座71、以及形成有收容排气阀51的凹部85的排气侧阀座81。

吸气侧流通通道42a、42b、吸气阀41以及吸气侧阀座71构成吸气阀装置70。在吸气侧阀座71设置吸气侧流通通道42a、42b。

排气侧流通通道52a、52b、排气阀51以及排气侧阀座81构成排气阀装置80。在排气侧阀座81设置排气侧流通通道52a、52b。

吸气侧流通通道42a、42b和排气侧流通通道52a、52b为气体的流通通道，且为在泵头60的厚度方向上贯通的通气孔。

吸气阀41设置在泵头60的第一面60a侧，对吸气侧流通通道42a、42b进行开闭。

排气阀51设置在泵头60的第二面60b侧，对排气侧流通通道52a、52b进行开闭。

如图4中的(A)所示，在泵头60(或者基底构件600)的第二面60b，相互分离地设置有平面形状为半圆状的吸气侧凹部73和排气侧凹部83。吸气侧凹部73与泵头罩113一起构成吸气室72。排气侧凹部83与泵头罩113一起构成排气室82。

如图3中的(C)和图4中的(C)所示，在泵头60的第二面60b设置的排气侧凹部83内设置有平面形状为圆形的凹部84，进而在该凹部84的底部设置有锥体状(在本例中为圆锥台状)的凹面85。排气侧阀座81由该圆锥台状的凹面85形成，并收容排气阀51。圆锥台状的凹面85形成为开口从泵头60的第一面60a侧向第二面60b侧扩大。

另一方面，在泵头60(或者基底构件600)的第一面60a，设置有锥体状(在本例中为圆锥台状)的凹面75。吸气侧阀座71由该圆锥台状的凹面75形成，并收容吸气阀41。圆锥台状的凹部75形成为开口从泵头60的第二面60b侧向第一面60a侧扩大。

吸气阀装置70具有作为将吸气阀41固定在吸气侧阀座71的紧固件的螺丝46。同样地，排气阀装置80具有作为将排气阀51固定在排气侧阀座81的紧固件的螺丝56。

吸气阀装置70和排气阀装置80分别具有同样的构造。

另外，排气侧阀座81设置在凹部84的底部，上述凹部84设置在设置于第二面60b的排气侧凹部83内。与此相对，吸气侧阀座71直接地设置在第一面60a。由此，排气侧流通通道52a、52b的在泵头60的厚度方向上的长度变得比吸气侧流通通道42a、42b短。

(阀座的构造)

首先，对吸气侧阀座71和排气侧阀座81的详情进行说明。因为吸气侧阀座71和排气侧阀座81具有相同的结构，所以在以下将它们也称为阀座71(81)，结构要素的括号内的标记表示对应的排气阀装置80侧的结构要素的标记(对于图5～图7也同样)。

如图3中的(C)所示，阀座71(81)具有圆形的平坦的(平面形状的)基准面711(811)和相对于基准面711(811)以钝角的角度倾斜的阀座面712(812)。圆锥台状的凹面75(85)的底部(或者顶部)对应于基准面711(811)，侧面对应于阀座面712(812)。

阀座面712(812)构成为开口面积从基准面711(811)向凹面75(85)的开口端逐渐变大。

在基准面711(811)的中心设置有螺丝孔(连接孔)45(55)，上述螺丝孔45(55)用于与将吸气阀41(排气阀51)安装于阀座71(81)时使用的螺丝46(56)进行旋合。螺丝46(56)具有与螺丝孔45(55)连接的旋合部和与后述的吸气阀41(排气阀51)的支承部411(511)抵接的头部。基准面711(811)的大小与螺丝46(56)的头部大致相同。如图4中的(A)、(B)所示，吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)具有与螺丝孔45(55)同心的圆弧形状。

阀座面712(812)形成为能够与后述的吸气阀41(排气阀51)的阀部412(512)密接。阀部412(512)与设置在阀座面712(812)的吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)相向，通过阀部412(512)发生弹性变形而对吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)进行开闭。

在第一面60a侧形成的阀座面712的在泵头60的厚度方向(Z轴方向)上的高度(或者深度)以固定吸气阀41的螺丝46的头部不突出的方式设定。从后述的削减死区的观点出发，优选将头部低的低头螺丝用作螺丝46。

(阀体的构造)

吸气阀41和排气阀51具有相同的构造。

图5为安装于基底构件600之前的(自然状态的)吸气阀41(排气阀51)的俯视图。图6为在安装于基底构件600时的吸气阀41(排气阀51)的立体图。

如图5所示，安装于泵头60之前的吸气阀41(排气阀51)由具有平坦的形状的板材形成，平面形状为大致圆形。

吸气阀41(排气阀51)具有位于该吸气阀41(排气阀51)的中心的支承部411(511)和以包围支持部411(511)的方式存在的阀部412(512)。在图5中，用虚线围绕支承部411(511)来示出。

在吸气阀41(排气阀51)安装于阀座71(81)时，支承部411(511)通过螺丝46(56)固定在吸气侧阀座71(排气侧阀座81)的基准面711(811)。

此外，在支承部411(511)的中心设置有被螺丝46(56)穿过的贯通孔415(515)。

阀部412(512)具有从支承部411(511)的外侧向吸气阀41(排气阀51)的周缘部414(514)沿径向延伸并切开而形成的缝隙413(513)。缝隙413(513)设有两个，它们隔着支承部411(511)相向配置。缝隙413(513)没有到达支承部411(511)。

缝隙413(513)具有大致锐角扇形的锐角扇形部4131(5131)和圆形形状的扩宽部4132(5132)相连的形状。

锐角扇形部4131(5131)具有在与缝隙413(513)延伸的方向正交的方向上的宽度从周缘部414(514)向中心逐渐变窄的形状。

扩宽部4132(5132)是与锐角扇形部4131(5131)的接近支承部411(511)的端部相连而设置的。通过设置扩宽部4132(5132)，缝隙413(513)构成为与缝隙413(513)延伸的方向正交的方向的缝隙宽度在接近支承部411(511)的端部处变宽。

通过两个缝隙413(513)，阀部412(512)被分成两个大致钝角扇形的扇形阀部412a(512a)、412b(512b)。

吸气阀41(排气阀51)向基底构件600的安装是通过一边将吸气阀41(排气阀51)的支承部411(511)按压到阀座71(81)一边用螺丝46(56)固定来进行的。由此，阀部412(512)沿吸气侧阀座71(排气侧阀座81)的阀座面712(812)而变形，成为如图6所示的圆锥台状。

在向基底构件600安装吸气阀41(排气阀51)时，因为在吸气阀41(排气阀51)设置有缝隙413(513)，所以能够抑制吸气阀41(排气阀51)发生歪斜，而使吸气阀41(排气阀51)与阀座面712(812)密接。由此，能够使吸气阀41(排气阀51)的密封性提高。

如图6所示，吸气阀41(排气阀51)在安装于泵头60的状态下形成将支承部411(511)作为顶部并将阀部412(512)作为侧面的大致圆锥台状。阀部412(512)相对于支承部411(511)呈钝角地倾斜。

如图5和图6所示，吸气阀41(排气阀51)通过安装在基底构件600的形成大致圆锥台状的凹面75(85)的吸气侧阀座71(排气侧阀座81)，从而以缝隙413(513)的开度比安装前小的方式变形。

阀部412(512)在关闭位置处与阀座面712(812)接触来堵塞吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)。此外，阀部412(512)在打开位置处以从阀座面712(812)离开的方式变形，将吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)开放。

像这样，阀部412(512)由于吸气阀41(排气阀51)的开闭动作而反复进行变形，因此易于向缝隙413(513)的接近支承部411(511)的端部施加应力。在本实施方式中，在缝隙413(513)的接近支承部411(511)的端部设置有扩宽部4132(5132)，因而应力不会集中于一点而被分散。由此，抑制了以缝隙413(513)的端部作为起点导致阀部412(512)破裂的情况，提高吸气阀41(排气阀51)的耐久性。

通过向泵头60的安装而从平坦的形态变形为圆锥台状的形态，从而对吸气阀41(排气阀51)施加应力。虽然详情在后面叙述，但是在安装于泵头60时，优选以对吸气阀41(排气阀51)施加弯曲应力的方式设置吸气阀41(排气阀51)。

优选对吸气阀41(排气阀51)使用在安装于泵头60时能够对吸气阀41(排气阀51)施予适当的弯曲应力的弹性材料，能够使用氟树脂等树脂系材料、橡胶系材料、金属系材料等。另外，吸气阀41(排气阀51)的厚度是以能够进行阀的开闭动作并能够对吸气阀41(排气阀51)施予适当的弯曲应力的方式酌情设定的。在本实施方式中，作为一例，使用了由厚度0.4mm的氟树脂形成的吸气阀41(排气阀51)。

(流通通道的形状、配置位置)

图7为用于说明泵头60中的吸气侧流通通道42a、42b(排气侧流通通道52a、52b)与吸气阀41(排气阀51)的位置关系的俯视图。

如图7所示，吸气阀41(排气阀51)配置成在关闭位置处扇形阀部412a(512a)覆盖吸气侧流通通道42a(排气侧流通通道52a)，扇形阀部412b(512b)覆盖吸气侧流通通道42b(排气侧流通通道52b)。吸气阀41(排气阀51)配置成缝隙413(513)与吸气侧流通通道42a(排气侧流通通道52a)不重叠。

在本实施方式中，多个扇形阀部与多个流通通道(通气孔)各自对应地配置。即，对一个扇形阀部配置一个流通通道。

另外，像本实施方式这样，除了对一个扇形阀部设置一个流通通道的结构以外，也可以设为对一个扇形阀部设置多个流通通道的结构。然而，在阀座面中的流通通道所占的总面积相同的情况下，与对一个扇形阀部设置多个流通通道的结构相比，设为对一个扇形阀部设置一个流通通道的结构能够减小阀座面的面积。由此，能够进一步减小后述的死区90的体积。

在本实施方式中，扇形阀部的数量与设置于阀部的缝隙的数量相同。因此，为了实现如上述那样的阀部保持面的小面积化，优选设为使流通通道的数量与缝隙的数量相同。

(阀装置的工作)

接下来，对本实施方式的吸气阀41、排气阀51的动作进行说明。

图8为本实施方式的泵头60的吸气阀装置70的部分剖视图，且为用于说明吸气阀41的开闭机构的图。图8中的(A)为在关闭位置处的部分剖视图，图8中的(B)为在打开位置处的部分剖视图。

另外，在排气阀装置80中，排气阀51设置在泵头60的第二面60b侧。排气阀装置80具有使图8所示的吸气阀装置70翻转了的构造。

在隔膜61到达上死点的状态下，泵室66变成比吸气室72以及排气室82高的高压。在这样的状态下，如图8中的(A)所示，吸气阀41的阀部412与阀座面712密接，将吸气侧流通通道42a、42b关闭(闭阀状态)。此外，在该状态下，通过从泵室66经由排气侧流通通道52a、52b向排气室82流动的气体，排气阀51的阀部512以从阀座面812离开的方式被上推而变形，将排气侧流通通道52a、52b打开(开阀状态)。

由此，从泵室66经由排气室82向排气管15排出气体。

在隔膜61到达下死点的状态下，泵室66变成比吸气室72以及排气室82低的低压。在该状态下，如图8中的(B)所示，通过从吸气室72经过吸气侧流通通道42a、42b向泵室66流动的气体，吸气阀41的阀部412以从阀座面712离开的方式被下推而变形。由此，打开吸气侧流通通道42a、42b(开阀状态)。此外，在该状态下，排气阀51的阀部512与阀座面812密接，关闭排气侧流通通道52a、52b(闭阀状态)。

由此，从连接管13向吸气室72内吸入气体。

(作用、效果的说明)

在本实施方式中，如上所述，通过设置形成凹面的阀座，能够使死区减少，能够提高泵装置1的压缩比，所述凹面具有基准面和相对于该基准面以钝角的范围倾斜的阀座面。死区是在泵装置1中当隔膜61位于上死点时气体残留的空间。

以下，结合比较例，对死区进行说明。

图9为说明本实施方式的泵头60中的吸气阀装置70侧的死区90的区域的图，(A)为泵头60的吸气阀装置70侧的部分放大剖视图，(B)为表示死区90的平面区域的图。

图10为作为第一比较例来说明对吸气阀使用了舌阀302的泵头361中的死区91的区域的图，(A)为泵头361的部分放大剖视图，(B)为表示死区91的平面区域的图。

图11为作为第二比较例来说明对吸气阀使用了圆形阀312的泵头362中的死区92的区域的图，(A)为泵头362的部分放大剖视图，(B)为表示死区92的平面区域的图。

在图9～图11中，泵头中的死区的区域用点(使其为灰色)来示出。

在本实施方式中，如图9所示，收容吸气阀41的圆锥台状的凹面75的区域成为死区90。

在图10所示的第一比较例中，在组装到泵装置时，在泵头361的位于隔膜61侧的第一面360a设置有直柱体状的凹部304。凹部304收容舌阀302。

舌阀302具有平面为矩形形状的薄板状。构成凹部304的平坦的底面成为阀座305。舌阀302的一端通过螺丝303固定在阀座305。舌阀302的另一端为自由端，并配置成覆盖设置于阀座305的吸气侧流通通道301。

在第一比较例的泵头361中，死区91为直柱体状的凹部304的区域。死区91的体积与将舌阀302的平面面积乘以凹部304的高度(泵头361的厚度方向的尺寸)所得到的值大致相同。凹部304的高度以舌阀302和螺丝303的头部303a不露出到由泵头361形成的空间的外侧的方式设定，因此死区91的高度需要为某种程度的高度。

与如第一比较例那样收容阀体的凹部为直柱体状的情况相比，在阀体的平面面积相等的情况下，像本实施方式这样设为锥台状，能够减小死区的体积。

接下来，在图11所示的第二比较例中，在泵头362与泵头罩313之间形成有收容圆形阀312且圆形阀312能够在上下方向移动的空间309。进而，在泵头362设置有在空间309与主室(泵室)之间进行移动的气体的流路307。在空间309内，以在图上能够向圆形阀312的下侧流入气体的方式设置有倾斜面308。

在泵头362设置有对圆形阀312进行定位的定位销306。定位销306贯通于圆形阀312的中心，圆形阀312能够沿定位销306上下移动。在关闭位置处，圆形阀312以对设置在平坦的阀座305的吸气侧流通通道301进行覆盖的方式配置，上述阀座305设置在泵头362。

在第二比较例的泵头362中，死区92为空间309和流路307的区域。空间309的高度是考虑了圆形阀312的上下移动量以及倾斜面308的设置部分来决定的，因此空间309需要为某种程度的高度。此外，空间309的大小也依赖于圆形阀312的大小。

与第二比较例相对地，在本实施方式中，不需要以气体通过圆形阀312之下的方式设置倾斜面308。由此，在本实施方式中，与第二比较例相比，能够减小死区90的体积。

接下来，使用图12和图13来说明搭载了本实施方式的泵头60的泵装置1中的死区与现有技术中的泵装置相比能够削减到哪种程度。在图12和图13中，泵头中死区的区域用点(使其为灰色)示出，主室661(泵室)中的死区没有添加点(没有显示为灰色)。

图12为具有与上述本实施方式的泵装置1同样的构造的泵装置1A的部分剖视图。泵装置1A相当于将ULVAC公司制的型号DA-121D的隔膜型干式真空泵所搭载的泵头替换为本实施方式的泵头60的泵装置。

图13为作为第三比较例的泵装置310的部分剖视图。作为第三比较例的泵装置310，具有与ULVAC公司制的型号DA-121D的隔膜型干式真空泵对应的结构。

图12所示的泵装置1A与图13所示的泵装置310的不同点是泵头的形状不同。在图13中，对与图12同样的结构附加同样的标记，并省略说明。

如图13所示，第三比较例的泵装置310的泵头363具有与第二比较例同样的阀构造。泵头363具有位于隔膜61侧的第一面360a和与第一面360a相反的一侧的第二面360b。泵头363的吸气阀装置370和排气阀装置380各自所使用的圆形阀314都配置在泵头363的第二面360b侧。

在吸气阀装置370中，在第二面360b侧设置有收容圆形阀314的凹部371。该凹部371具有凹部的深度从其中心向周缘部逐渐地变深的倾斜面。吸气阀装置370的圆形阀314在打开位置处以阀部位于凹部371内的方式运动。凹部371与吸气侧流通通道340连通。

在排气阀装置380中，在平坦的第二面360b配置圆形阀314，与该圆形阀314对应地设置有排气侧流通通道350。虽然省略图示，但是在排气阀装置380中，在圆形阀314的图中的正上方位置，设置有具有与上述的凹部371对应的形状的凸部的泵头罩。

在图13所示的第三比较例的泵头363中，凹部371、吸气侧流通通道340以及排气侧流通通道350区域成为死区93。

与此相对，在本实施方式的泵装置1A的泵头60中，如图12所示，圆锥台状的凹面75和排气侧流通通道52a、52b的区域成为死区90。

在本实施方式的泵头60中，通过在吸气阀装置70中将吸气阀41配置在第一面60a侧，由此能够削减吸气侧流通通道部分的死区。

进而，因为在第一面60a侧设置收容吸气阀41的凹面75，所以吸气阀41在闭阀时不会向由凹面75形成的空间外突出。因此，与不设置凹面75并在第一面60a配置吸气阀的情况相比，在本实施方式中能够使上死点的隔膜61的位置更接近泵头60，能够削减构成泵室66的一部分的主室661中的死区。

在此基础上，形成阀座71的凹面75具有阀座面712，该阀座面712相对于基准面711呈钝角倾斜，以使开口面积从基准面711向开口端逐渐变大。由此，与设置如图10所示的直柱体状的凹部的情况相比，能够减小凹部的体积，能够进一步削减死区的体积。

此外，在本实施方式的泵头60中，由于在排气阀装置80中如上所述那样在排气侧凹部83的底部设置有排气侧阀座81，所以排气侧流通通道52a、52b的在泵头60的厚度方向上的长度变得比吸气侧流通通道42a、42b短。

因此，与由图13所示的第三比较例中的排气阀装置380的排气侧流通通道350导致的死区93相比，能够削减由排气侧流通通道52a、52b导致的死区90的体积。

此外，如上所述，通过将与吸气阀41(排气阀51)对应的流通通道的数量设为与缝隙的数量相同，能够进行阀座面的小面积化，能够削减死区90的体积。

在图13所示的第三比较例的泵装置310中，死区93为4912949mm³。与此相对，在图12所示的本实施方式的泵装置1A中，死区90为883718mm³。像这样，与第三比较例的泵装置310相比，本实施方式的泵装置1A能够将死区90体积大幅度削减约82％。

像这样，通过减小死区90的体积，相对于隔膜61的移动容量能够使死区90进一步减小，因而能够提高泵装置1A的压缩比。当将泵头60内部的总容量设为V，将隔膜61的实际移动容量设为V′时，压缩比用V/(V-V′)来表示。

而且，通过提高压缩比，能够得到高流量。由此，阀体从打开位置向关闭位置的返回变快，能够提高阀体的密封性，降低极限压力。

此外，如上所述，优选吸气阀41(排气阀51)以在安装于泵头60的状态下施加应力的方式设置。由此，能够使阀体(吸气阀41，排气阀51)的密封性提高。以下进行说明。

首先，使用图14和图15，对使用像上述第一比较例这样的舌阀的情况和使用像第二比较例这样的圆形阀的情况进行说明。

图14为对作为吸气阀的舌阀302的开闭进行说明的图，(A)表示关闭位置之时，(B)表示打开位置之时。图14相当于上述的图10，对同样的构造附加同样的标记，有时省略说明。

如图14(B)所示，在打开位置处，通过从未图示的吸气室经由吸气侧流通通道301向泵室流动的气体，舌阀302的另一端以向气体的前进方向被推压而从阀座305离开的方式移动，舌阀302打开。

舌阀302使用钢等弹簧应力较强的材料形成，从打开位置向关闭位置的移动依赖于舌阀302自身的弹簧应力。因此，例如在吸气侧机构中，隔膜61到达下死点之前舌阀302由于弹簧应力容易返回到关闭位置，导致阀在充分地吸气之前关闭。

图15为对作为吸气阀的圆形阀302的开闭进行说明的图，(A)表示关闭位置之时，(B)表示打开位置之时。图15相当于上述的图11，对同样的构造附加同样的标记，有时省略说明。

如图15(B)所示，在打开位置处，通过从吸气室经由吸气侧流通通道301向泵室流动的气体，圆形阀312以向气体的前进方向被推压而从阀座305离开的方式移动，圆形阀312打开。

在使用图15所示的圆形阀312的阀装置中，通过在气体输送时对阀的内外施加的压力差来进行阀的开闭。即，圆形阀312从打开位置向关闭位置的移动依赖于泵室与大气的差压。对于圆形阀312，使用金属以外的树脂等。像这样，在图15所示的阀装置中，由于使用差压来进行圆形阀的开闭，因而不能增大压缩比，圆形阀难以从打开位置返回到关闭位置。

与这些比较例相对地，在本实施方式的阀装置中，吸气阀41、排气阀51从打开位置向关闭位置的移动依赖于泵室与大气的差压、以及施加到吸气阀41、排气阀51的应力这双方。由此，与上述两个比较例相比，能够高效地使吸气阀41(排气阀51)的密封性提高。

即，如上所述，吸气阀41(排气阀51)处于在安装于泵头60的状态下施加了应力的状态，作用了要返回到安装前的平坦的状态的力。吸气阀41(排气阀51)在关闭位置处处于施加了应力的状态，在打开位置处成为比关闭位置时进一步施加了应力的状态。

像这样，吸气阀41(排气阀51)在打开位置处成为比关闭位置时进一步施加了应力的状态，因而吸气阀41(排气阀51)容易从打开位置返回至关闭位置，能够降低极限压力。

进而，由于吸气阀41(排气阀51)在关闭位置处于施加了应力的状态，因而在关闭位置，阀部412(512)朝向吸气侧阀座71(排气侧阀座81)被按压，能够提高吸气阀41(排气阀51)的密封性，降低极限压力。

进而，在本实施方式中，吸气阀41、排气阀51从打开位置向关闭位置的移动除了依赖于向吸气阀41、排气阀51施加的应力以外，还依赖于泵室与大气的差压，因而能够进一步提高密封性，降低极限压力。

如上所述，在削减死区的体积的基础上，通过使用施加了应力状态的阀体(吸气阀41、排气阀51)来构成阀装置，能够使阀体的密封性进一步提高，能够降低极限压力。

此外，在本实施方式的泵头60中，由于在吸气侧阀座71(排气侧阀座81)中，成为密封面的阀座面712(812)相对于基准面711(811)呈钝角倾斜，因而与阀座为平坦的情况相比，能够减小泵工作时的阀部升起到返回的距离(提升行程)。由此，能够使阀体的返回变快，提高阀体的密封性、降低极限压力。

[实施例]

将搭载了本实施方式的泵头60的泵装置的极限压力的测量结果与使用现有产品的泵装置得到的测量结果一同示出在表1中。

在下述表1中，准备了ULVAC公司制的型号为DA-241S的隔膜型干式真空泵，作为现有产品的一级压缩构造的泵装置。

准备了将ULVAC公司制的型号为DA-241S的隔膜型干式真空泵的泵头替换为本实施方式的泵头60的泵装置，作为搭载了本实施方式的泵头60的一级压缩构造的泵装置。

准备了ULVAC公司制的型号为DA-121D的隔膜型干式真空泵，作为现有产品的二级压缩构造的泵装置。

准备了将ULVAC公司制的型号为DA-121D的隔膜型干式真空泵的泵头替换为本实施方式的泵头60的泵装置，作为搭载了本实施方式的泵头60的二级压缩构造的泵装置。

在任一装置中都测量了将电动机M的电源频率设为50Hz时和60Hz时的各自的极限压力。

[表1]

单位:kPa

如表1所示，通过使用本实施方式的泵头60，与现有产品相比，能够降低极限压力。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此，能够基于本发明的技术思想进行各种变形。

例如，在以上的实施方式中，举出了形成圆锥台状的凹面的阀座，但形状不限定于此。只要是具有相对于基准面呈钝角倾斜的阀座面的形状即可，例如也可以为形成圆锥状、棱锥状、截棱锥状的凹面的阀座。即使在这样的构造中，因为阀体设置有缝隙，所以也能够抑制阀体的歪斜的发生而使阀体沿着阀座面。

此外，在以上的实施方式中，说明了将本发明的阀装置和泵头应用于隔膜泵的例子，但不限于此，也能够应用于活塞泵等其他泵装置中的阀装置或者泵头。

进而，本发明的阀装置不限于吸排气用的阀装置，也能够同样地应用于具有止回功能的通用的开闭阀。

附图标记说明

1,1A：泵装置

41：吸气阀(阀体、吸气侧阀体)

42a，42b：吸气侧流通通道(流通通道)

46，56：螺丝

51：排气阀(阀体、排气侧阀体)

52a，52b：排气侧流通通道(流通通道)

60：泵头

60a：第一面

60b：第二面

61：隔膜(往复运动头)

66：泵室

71：吸气侧阀座(阀座)

75，85：凹面

81：排气侧阀座(阀座)

411，511：支承部

412，512：阀部

413，513：缝隙

414，514：周缘部

600：基底构件

711，811：基准面

712，812：阀座面

M：电动机

Claims (6)

1.一种阀装置，其具有：

阀座，其由锥体状的凹面形成，所述锥体状的凹面具有形成有连接孔的底部并在所述连接孔的周围形成有多个通气孔；

阀构件，其具有支承部和多个阀部，所述支承部与所述底部相向，所述多个阀部具有从所述支承部的外侧向径向延伸的多个缝隙，所述多个阀部与所述多个通气孔相向并能够弹性变形；以及

紧固件，其与所述连接孔连接并将所述支承部固定在所述阀座。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，

所述阀构件由使用合成树脂材料形成的圆形的板材构成，

所述多个阀部与所述多个通气孔分别对应地配置。

3.根据权利要求2所述的阀装置，其中，

所述多个通气孔具有与所述连接孔同心的圆弧形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其中，

在所述多个缝隙的所述支承部侧的端部具有扩宽部。

5.一种泵头，其具有：

基底构件，其具有第一面和与所述第一面相反的一侧的第二面；

吸气阀装置，其设置在所述第一面；以及

排气阀装置，其设置在所述第二面，

所述吸气阀装置和所述排气阀装置分别具有：

阀座，其由锥体状的凹面形成，所述锥体状的凹面具有形成有连接孔的底部并在所述连接孔的周围形成有多个通气孔；

阀构件，其具有支承部和多个阀部，所述支承部与所述底部相向，所述多个阀部具有从所述支承部向径向延伸的多个缝隙，所述多个阀部与所述多个通气孔相向并能够弹性变形；以及

紧固件，其与所述连接孔连接并将所述支承部固定在所述阀座。

6.一种泵装置，其具有权利要求5所述的泵头。

Images