JP2603432B2 - マルチステージ真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチステージ真空ポ
ンプに関し、更に詳しくは、中央部の直径を太くした単
一のピストン・シリンダアセンブリを有し、このアセン
ブリの一端と直径が大きい中央部の両側に、通路によっ
て相互に連絡された３個のステージ排気室を備えたマル
チステージ真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】オーストラリア特許第４
８１０７２号及び同第５１６２１０号明細書には、２つ
の動作空間内に特異の１個の作動ピストンを備えた往復
ピストン・シリンダ機械の種々の形態のものが開示され
ている。

【０００３】このような機械を実際に応用する場合に
は、マルチステージ（多段）ポンプのそれぞれのステー
ジとして複数のシリンダを設けるのが普通である。この
機械は、油または他の流体潤滑剤の代わりに固体の密閉
リングあるいはスリーブを利用した機械的真空ポンプと
して使用するのに特に適している。

【０００４】中真空シリンダと低真空シリンダとに直列
に接続された１対の並列接続高真空シリンダを有する四
気筒ポンプは、特に適しており、よくバランスのとれた
構造に好適であるという利点を有する。

【０００５】従来のポンプでは、これらのステージ間の
連結は、閉塞された通路と外部に露出した導管とによっ
て行われていたが、特に各作動シリンダは、１個当り２
個の動作空間を持っているため、これらの連結を、内部
のポート系統及びダクト系統の配列に移すのは容易でな
かった。

【０００６】米国特許第４５６０３２７号明細書には、
複数の通路がシリンダ壁の中を縦方向に延びており、そ
れぞれのポートを通してシリンダ内部と連通している、
マルチステージ真空ポンプの１対の隣接するシリンダの
ためのポート系統及びダクト系統の配列が開示されてい
る。

【０００７】湾曲した窪みの形状の複数の凹部は、通路
または通路群に関して位置合わせされたシリンダ壁端部
またはシリンダヘッド底面に位置していてよく、またシ
リンダ内部への液体の供給またはシリンダ内部からの液
体の排出のために、適当な開口が前記凹部と連通してシ
リンダヘッドに設けられている。

【０００８】また、米国特許第４７９０７２６号明細書
には、オイルフリー真空ポンプとして使用されるように
した往復ピストン・シリンダ機械が記載されている。こ
の明細書に開示された真空ポンプは、一端が閉じた第１
シリンダ部分と、この第１シリンダ部分と隣接している
がこれよりも直径が小さい第２シリンダ部分とを有する
シリンダ、及び前記第１シリンダ部分の中に摺動可能な
ピストンヘッド部分と、第２シリンダ部分の中に摺動可
能な第２円筒形ピストン部分とを有するピストンに関
し、前記ピストンヘッド部分は、シリンダの閉鎖端面と
対面する先端面と環状の後端面とを有している。

【０００９】第１シリンダ部分の内部にガスを導入する
ために、ピストンの往復に際してピストンヘッド部分の
先端とシリンダの閉鎖端との間に、ガス入口が設けられ
ている。

【００１０】ピストンヘッド部分の前方にある第１シリ
ンダ部分の内部からピストンヘッド部分の正面のポンプ
（排気）作用によってガスを排出するために、第１排出
ポートが設けられており、この第１排出ポートには、一
方向弁が設けられている。この一方向弁は、ピストンヘ
ッド部分の前方にある第１シリンダ部分の内部からのガ
スの排出するように動作することができ、また、ピスト
ンヘッド部分の後面のポンプ作用によりピストンヘッド
部分の後方にある第１シリンダ部分の内部からのガスの
排出を行うために、第２排出ポートが設けられている。

【００１１】ピストンヘッド部分には気密手段が設けら
れており、これは、ピストンの円筒形表面上に配置され
た低摩擦材料のスリーブを含み、ポンプを正常に動作さ
せている間に遭遇する温度範囲にわたり、僅かの隙間が
最大の時でもスリーブを通過するガスの漏れがポンプに
よって保持される許容真空度のレベルに留まるようにな
っている。

【００１２】第２ピストン部分にも同様にスリーブが設
けられており、また、スリーブをシリンダ壁の内周面に
摺動させるために、第１ピストン部分から離れたスリー
ブ端と隣接して弾性手段が設けられている。

【００１３】更に、排出ポートに配置された一方向弁に
は、排出ポートの弁を開放するためにピストンと係合す
るようにした突起が設けられており、例えシリンダ内の
圧力が低すぎて弁を通常の閉鎖位置に押し付けるばねの
圧力に抗して弁を開くことができなくても、ピストンの
各行程を制御できるようになっている。

【００１４】米国特許第４８５４８２５号明細書には、
１回の鋳造によって形成されたシリンダ、クランクケー
ス及び通路を有するオイルフリーマルチステージ真空ポ
ンプが開示されており、このポンプにおいて、２対のシ
リンダは、シリンダ軸に縦方向に伸びるクランクシャフ
ト支持手段の軸の両側で、ほぼ同一平面内で互いに向か
い合って配置されている。各シリンダには、シリンダヘ
ッドと隣接する直径の大きい部分と、クランクシャフト
の軸に隣接する直径の小さい部分とが設けられている。
各スリーブには、ステップピストンが往復するように据
え付けてあり、クランクケース内で回転するようにクラ
ンクシャフトに連接されている。

【００１５】１対のピストン・シリンダアセンブリは、
高圧の排気アセンブリと考えられる一方で、他の１対の
ピストン・シリンダアセンブリは低圧の排気アセンブリ
と考えられる。

【００１６】このような真空ポンプは、極めて低い圧力
を与えることができるが、４つのピストン・シリンダア
センブリは、ポンプの大きさ及び重量を著しく大きくす
る必要があり、ノイズのレベルも高すぎる。更に、この
ようなマルチステージ真空ポンプは、構成が非常に複雑
であり、余りにも多くの部品を必要とし費用がかかり過
ぎる。

【００１７】大きな困難を伴う前記マルチステージ真空
ポンプの一つの特別な特色は、４つの大気圧シールが必
要なことである。このポンプは、運転のために４つのピ
ストンを必要とするので、各ピストンは、その小さい直
径部分において、大気圧の空気がポンプの作動部内に漏
れるのを防ぐために柔軟シールを備えている。大気圧の
空気がポンプ内に、またはそれから漏れるのを防ぐこと
は重要である。

【００１８】空気がポンプ内に漏れることがあるのみな
らず、排出ガスも、特にポンプ内部の圧力が大気圧を越
える第４圧縮段階において、ポンプから外に漏れ出るこ
とがある。高い圧力で動作している間、即ち容器を大気
圧から排気する時には、全てのシリンダで同様なことが
起こり得る。

【００１９】

【発明の概要】本発明によれば、前記従来ポンプの種々
の欠点が除かれた新規かつ改善されたオイルフリーマル
チステージ真空ポンプが提供される。

【００２０】また、本発明によれば、直径が大きい中央
部を有するピストン・シリンダの単一アセンブリだけを
有し、この端部と直径が大きい中央部の両側部が、３つ
の圧縮ステージを与え、これらのステージが、少なくと
も３つの異なるやり方で連続して異なるモードで作動す
ることができる、新規かつ改善されたオイルフリーマル
チステージ真空ポンプが提供される。

【００２１】更に、本発明によれば、ピストン・シリン
ダの単一アセンブリを有し、シリンダ及び各ステージの
ための入口通路が、ポンプのハウジングをなす鋳造物に
形成されている、新規かつ改善されたオイルフリーマル
チステージ真空ポンプが提供される。

【００２２】また、本発明によれば、ピストン・シリン
ダの単一アセンブリを有し、弁体手段が、ばね圧着式の
弁アセンブリと、このばね圧着式の弁アセンブリよりも
小さい開口を有しかつ第１ステージの出口に並列に配置
された電磁弁または機械弁アセンブリと、それぞれ第２
及び第３ステージの出口に配置された少なくとも１つの
弁アセンブリ（これはばね圧着式弁アセンブリまたは電
磁弁アセンブリのどちらかであってよい）とを含む、新
規かつ改善されたオイルフリーマルチステージ真空ポン
プが提供される。

【００２３】更に、本発明によれば、鋳造アルミニウム
製ハウジング内にモータで駆動するクランクシャフトを
備えた駆動ユニットと、前記クランクシャフトに動作的
に連接されたマルチステージピストン・シリンダの単一
アセンブリを有する少なくとも一つの排気ユニットから
なり、駆動ユニットのハウジングには、シーリング手段
と、該駆動ユニットハウジング内を大気圧以下に保つた
めの前記排気ユニットの一つのステージと連接された一
方向弁とが設けられており、また、前記駆動ユニットに
は、追加の駆動ユニットを接続するための手段と、複数
の排気ユニットを互いに連絡するために前記駆動ユニッ
トハウジング内に形成された一体の内部通路手段とが備
えられている、新規かつ改善されたオイルフリーマルチ
ステージ真空ポンプが提供される。

【００２４】また、本発明によれば、共通の駆動ユニッ
トに接続された少なくとも２つの排気ユニットを有し、
この排気ユニットは、異なる排気容量を与えるため連続
してまたは並行に接続されている、新規かつ改善された
オイルフリーマルチステージ真空ポンプが提供される。

【００２５】更に、本発明によれば、ポンプの個々のス
テージを制御する弁を備えた単一のピストン・シリンダ
アセンブリを有し、この各弁は、円筒状のカートリッジ
内に組み込まれ、このカートリッジは、ポンプの組み立
てを容易にするための相互連結や、個々の弁アセンブリ
の交換の際に、ハウジング部品の端面に挿入される、新
規かつ改善されたオイルフリーマルチステージ真空ポン
プが提供される。

【００２６】本願発明の前記及びその他の目的、特色及
び利点は、添付の図面に示された本願発明の好ましい実
施態様についての以下の更に詳細な説明によって明らか
にされる。

【００２７】

【実施例】図１に概要が示されている真空ポンプ１０
は、駆動ユニット１２と、この駆動ユニット１２の互い
に向かい合う側面に設けられた２個の排気ユニット１
４，１６とから主に構成されている。駆動ユニット（モ
ジュール）１２は、駆動軸２２を有する電気モータ２０
を収容したハウジング１８を含んでいる。このハウジン
グ１８は、駆動ハウジング２４に固定されており、この
駆動ハウジング２４に前記排気ユニット（モジュール）
１４，１６が固定されている。

【００２８】前記駆動ハウジング２４内には、クランク
シャフト２６が軸受２８，３０を介して回転自在に支承
されて配置されている。このクランクシャフト２６は、
その一端で駆動ハウジング２４の周壁３２を貫通して延
びており、シーリング材３４によって駆動ハウジング２
４に気密的に封止されている。前記モータ２０の駆動軸
２２は、カップリング３６を介して前記クランクシャフ
ト２６に連結されている。

【００２９】図１には、２個の排気ユニット１４，１６
を備えたものが示されているが、１個の排気ユニットだ
けしか用いなくてもよく、あるいは４個の排気ユニット
を駆動ユニット１２に取り付けて共通のモータ２０で運
転するようにすることもできる。

【００３０】図１に示すように、１対のピストンロッド
３８，４０がその基端で前記クランクシャフト２６に連
結され、この各ピストンロッド３８，４０の先端に概略
的に示す排気ユニット１４，１６の内部にそれぞれ配置
したピストン４２，４４が接続されている。

【００３１】駆動ハウジング２４は、鋳造アルミニウム
材料から作られており、それぞれの排気ユニット１４，
１６のための入口及び出口通路を与える一対の一体とな
った通路４６，４８を備えている。排気すべき装置、及
び大気あるいは毒性ガスを伴う場合には適切な容器に接
続するために、前記通路４６，４８には、適切な入口及
び出口金具（図示しない）が接続されている。このよう
な金具は、流体がそれぞれの通路４６，４８内を流れる
ように、駆動ハウジング２４のカバーまたは周壁を貫通
して延びている。

【００３２】前記各排気ユニット１４，１６は、オイル
フリーマルチステージ真空ポンプであり、これらの排気
ユニットは同一構成であるので、以下、排気ユニット１
４について詳しく説明する。

【００３３】図２乃至図６に示すように、排気ユニット
１４は、任意の好適な手段（図示せず）によって駆動ユ
ニット１２に結合されており、鋳造工程中で一体に成形
された異口径シリンダ５２と、このシリンダ５２と互い
に平行な３個の通路５４，５６及び５８とを有する鋳造
アルミニウム製のシリンダハウジング５０を備えてい
る。

【００３４】このシリンダ５２及び各通路５４，５６及
び５８の相対位置は、図２，図５及び図６に最もよく示
されている。前記シリンダ５２には、その両端に直径が
ほぼ等しい２つの端部６０，６２が設けられており、一
方の端部６２は、駆動ユニット１２の駆動ハウジング２
４の円筒形突出部６８内に位置している。この円筒形突
出部６８は、図３に示すように、駆動ユニット１２の駆
動ハウジング２４内に突き出ている。

【００３５】駆動ハウジング２４の反対側の周壁にも同
様な円筒形突出部６９が形成されており、この円筒形突
出部６９は、第２の排気ユニット、例えば図１に示す駆
動ユニット１２に関して排気ユニット１４と反対側に設
置した排気ユニット１６のシリンダの一部を形成する。

【００３６】駆動ユニット１２の内部は、大気圧以下に
保持されなけれならないので、この内部を気密的に封止
するため、前記円筒状突出部６９の開口４７を適切なカ
バー４９で覆って蓋をすることもできる。

【００３７】前記シリンダ５２は、小径の端部６０，６
２の中間に該端部６０，６２よりも大径の中央部７０を
備えている。排気ユニット１４は、ほぼ等しい直径の円
筒形端部７２，７４とこの端部７２，７４より大径の中
間部７６を持つ中空ピストン４２を有している。

【００３８】前記ピストン４２の円筒表面全体は、摩擦
係数の小さい低摩耗材７８で覆われている。この低摩耗
材（被覆材）７８には、ピストン４２が膨張してもシリ
ンダ５２の壁面と機械的干渉が全く生じないものが選ば
れている。低摩耗材７８、ピストン４２及びシリンダハ
ウジング５０は膨張係数が等しい。

【００３９】ピストン４２とシリンダハウジング５０
は、アルミニウムまたはピストンに使用できるステンレ
ス等の他の材料で作っても良い。前記低摩耗材７８は、
青銅を充填したポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）製のス
リーブを用いた米国特許第４７９０７２６号で開示され
たものとほぼ同じものでも良く、摩耗を減らすために使
用する充填材は、他のタイプのものでも良い。この特許
のように、ピストンの円筒表面上に設けた低摩擦・低摩
耗材の層は、ポンプの通常運転中に出会う温度範囲に亘
って、スリーブとシリンダの間に僅かの隙間が保持され
るように作るが、この隙間は、最大でもスリーブを通過
したガスの漏れが、ポンプが保持すべき許容真空度に対
応するレベルである。

【００４０】類似材料で作ったコップ形の接触シール
（シール手段）８０を前記ピストン４２の円筒形端部７
４の終端に固定して、駆動ユニット１２内の圧力の高い
ガスがポンプの作動空間に入るのを防いでいる。

【００４１】シリンダハウジング５０は、互いに分離さ
れた２個の鋳物５１，５３と、中間のバルブ板５５とか
ら構成されている。これら３個の部品５１，５３，５５
は、適切な手段（図示せず）で相互に固定されている。

【００４２】ポンプの前記主入口通路（第１通路）５４
は、シリンダハウジング５０を内を貫通している（図２
及び図５参照）。この入口通路５４の端面８４は、図７
に示す駆動ユニット１２の周壁を貫通する入口通路１１
５と互いに連通するように配置され、後述するように、
被排気物に繋がるように取付けた入口に接続される。

【００４３】図５に示すように、前記入口通路５４の上
端は、図２に最も良く示すように、シリンダ５２の小径
の端部６０の周囲に、約２７０°に亘って拡がる円周状
通路（第１通路）９０に連通されている。ピストン４２
が下死点の位置（図３参照）にある時、前記円周状通路
９０は、ピストン４２の先端端面９４の上方に位置して
放射状に連通する多数の放射状開口（第１入口ポート）
９２を介して、シリンダ５２の端部６０の内部と連通す
るようになっている。

【００４４】図３に示すように、バルブ板（閉塞板）１
００が、任意の適切な手段（図示せず）によってシリン
ダ５２の上端開口部を塞ぐように固定され、このバルブ
板１００と前記ピストン４２の先端端面９４との間に、
マルチステージポンプの第１ステージ排気室６１が区画
形成されている。

【００４５】前記バルブ板１００には、ピストン４２が
上向きに動く時にシリンダ５２内のガスを通過させる一
対の弁（第１排出弁）１０１，１０３が備えられてい
る。この一方の弁１０１は電磁弁でも良いが、他方の弁
１０３はばね圧着式の一方向弁である。

【００４６】前記シリンダハウジング５０には、カバー
板９９が気密的に取り付けられ、このカバー板９９と前
記バルブ板１００との間に、出口室９７が区画形成され
ている。この出口室９７は、横向き通路９６を通して前
記シリンダハウジング５０の通路５８に連通している。
図２と図６に最も良く示すように、この通路（第２通
路）５８は、第１ステージの排出通路と第２ステージの
入口通路を構成する。

【００４７】前記通路５８は、前記出口室９７と連通し
た横向き通路（第２通路）９６と合わせて、内部の圧力
累積を最小にするため、第１ステージ排気室６１とほぼ
等価の容積を持つよう構成されている。この通路５８
は、また図７に示す駆動ユニット１２内に配置した一方
向弁１０２を介して高圧力の出口にも繋がっている。

【００４８】前記通路５８は、ほぼ弧状の通路（第２通
路）５９（図２及び図６参照）を介し、多数の開口（第
２入口ポート）９８を経由してシリンダ５２の大径の中
央部７０内に繋がっている。この開口９８は、ピストン
４２がその下死点位置（図３参照）にある時、ピストン
４２の大径の中間部７６より上方に位置する円筒状の線
に沿って配置されている。ピストン４２の中間部７６よ
り上方の円環状に限定される空間がマルチステージポン
プの第２ステージ排気室６３である。

【００４９】ピストン４２が下死点位置から上死点位置
に向かって移動する時、前記開口９８が閉じ、第２ステ
ージ排気室６３内にあるガスは、前記鋳物５１，５３間
に固定されたバルブ板５５内に配置された一方向弁（第
２排出弁）１０８を通って外向きに強制排出される。

【００５０】すると、ガスは、ばね圧着式の一方向弁１
０８を通過し、シリンダ５２に平行に延びる通路（第３
通路）５６に繋がる横通路（第３通路）１０９内に入
る。この通路５６の下端は、図２と図６に最も良く示す
ように、シリンダ５２の周囲にほぼ９０°の範囲で拡が
る横通路（第３通路）５７に連通している。

【００５１】前記通路５７は、ピストン４２が上死点位
置（図４参照）に到達した時に露出し、円周線上に並ん
で放射状に延びる多数の開口（第３入口ポート）１０４
を経由して、シリンダ５２の中央部７０の内部と連通す
るようになっている。これによて、第２ステージ排気室
６３から追い出されたガスは、ピストン４２の大径の中
間部７６と駆動ユニット１２の駆動ハウジング２４の周
壁との間の空間によって区画されるマルチステージポン
プの第３ステージ排気室６５内に入る。

【００５２】図３の下死点位置から図４の上死点位置ま
でピストン４２が上向きに動くと、第３ステージ排気室
６５内の圧力が低下し、駆動ユニット１２内のより高い
圧力のガスに対応して、駆動ユニット１２内のガスが開
口１１６を通過して第３ステージ排気室６５に入るよう
に、一方向弁１１４を開かせ、これによって駆動ユニッ
ト１２の内部が大気圧以下に維持される。

【００５３】図７に示すように、ピストン４２が上死点
位置から下死点位置まで動くと、駆動ユニット１２の内
部に装着したばね圧着式の一方向弁（第３排気弁）１１
０によって制御される排出口（第２ポート）１１３を経
由して、第３ステージ排気室６５内のガスが追い出され
る。従って、マルチステージポンプの３つのステージ排
気室６１，６３，６５が行う排気動作により、駆動ユニ
ット１２の入口１２６に接続した排気すべき容器内の圧
力が低下する。

【００５４】駆動ユニット１２の通常の配置を図９に示
す。モータ２０をピストン４２に接続する駆動機構を設
置するための下部室（第１室）１５２が縦隔壁１５０に
よって区画形成されている。周壁１５４に設けられた駆
動ユニット１２の前記開口１１６は、図４に示すよう
に、ばね圧着式の一方向弁１１４によって制御されるよ
うになっている。

【００５５】前述のように、クランクシャフト２６は、
シーリング材３４によって気密封止された状態で駆動ユ
ニット１２の周壁３２内を貫通している。従って、排気
動作の結果、下部室１５２内の圧力が低下しても、駆動
ユニット１２の中に入り込む円筒状突出部６８（図３参
照）の中のシリンダ５２の端部６２内を摺動するピスト
ン４２の円筒状端部７４の下端に固定した接触シール８
０が、ガスの通過を減少させる。

【００５６】図７に示すように、駆動ハウジング２４の
上部空間は、隔壁１４３，１４５によって３個の別の室
１４０，１４２，１４４に分割されている。駆動ユニッ
ト１２は、図８に示すカバー１２０を備え、これはカバ
ー１２０の周辺全体に巡らしたシール材１２２を用い
て、駆動ハウジング２４の上面に気密的に取り付けられ
る。

【００５７】同様のシール材１２２は、隔壁１４３及び
隔壁１４５の上面とカバー１２０との結合に用いること
ができる。これによって、カバー１２０を任意の適切な
手段（図示せず）で駆動ハウジング２４に固定すること
により、前記３個の室１４０，１４２，１４４を相互に
気密封止することができる。

【００５８】マルチステージ真空ポンプを用いて、どん
な装置でも排気できるように該装置と接続するために、
カバー１２０の上面には金具１２４が固定されている、
前記入口１２６は、前記金具１２４とカバー１２０の内
部を貫通して、図７に示すＺ形の室（第２室）１４０と
連通し、この室１４０は、ガスを第１ステージ排気室６
１へ導く排気ユニット１４のシリンダハウジング５０の
中に設けた入口通路５４と連通するようになっている。

【００５９】排気ユニット１４の内部の通路５８と連通
するよう駆動ハウジング２４内に設けた第１ステージ排
気室の排出口（第１ポート）１１１もまた、前記室（第
３室）１４２の中に設置したばね圧着式の一方向弁１０
２を経由して該室１４２の内部に連通している。

【００６０】駆動ハウジング２４内に設けた第３ステー
ジ排気室の排出口１１３は、第３ステージ排気室６５と
連通し、またばね圧着式の一方向弁１１０によって開閉
が制御される室１４２とも連通している。従って、室１
４２は、一つの排出室で、図７と図８に示すように、出
口通路１３６，１３２，１３０を介して大気に繋がって
いる。

【００６１】図７に示す円筒形突出部６９の内部にピス
トンの小径の端部が位置するよう、図１に示すように、
２番目の排気ユニット１６を装着すれば、室（第３室）
１４４も排出室として働き、その中のガスも、出口通路
１３４，１３２，１３０を経由して大気に排出される。
この時、円筒形突出部６９を設けた周壁に、室１４４に
連通する前記と同様な排出口１１１，１１３及び入口通
路１１５を形成する必要がある。

【００６２】運転時に、駆動ユニット１２のカバー１２
０上の金具１２４に排気すべき容器を接続すると、ガス
は入口１２６、室１４０及び入口通路１１５を経由して
駆動ユニット１４内の主入口通路５４に入る。ガスは、
その後、ピストン４２が下死点の近くにある時に、シリ
ンダ５２の外周に配置した開口（第１入口ポート）９２
を通って第１ステージ排気室６１の圧縮空間内に入る。

【００６３】ピストン４２が図３に示す下死点位置を離
れる時、既に第１ステージ排気室６１の圧縮空間の中に
入っているガスは、高い圧力に達し、電磁操作弁１０１
かばね圧着式の一方向弁１０３のどちらか（第１排出
弁）を経由して第１ステージ排気室６１の外に追い出さ
れる。

【００６４】すると、ガスは、出口室９７、通路９６、
通路５８及び通路５９を順次通り、ピストン４２が下死
点位置にある時に露出する開口（第２入口ポート）９８
を経由して第２ステージ排気室６３に移される。

【００６５】第２ステージ排気室６３にあるガスは、一
方向弁（第２排出弁）１０８を通過してこの外に追い出
され、通路１０９、通路５６及び通路５７を順次通り、
ピストン４２が図４に示す上死点位置に接近するに連れ
て露出する開口（第３入口ポート）１０４を経由して第
３ステージ排気室６５に入る。第３ステージ排気室６５
内のガスは、一方向弁１１０（第３排出弁）を通過して
ここから追い出されて駆動ユニット１２の室１４２に入
り、そこから、やがて大気に放出される。

【００６６】ガスが毒性を持つ場合は、別の容器に補集
したい。ピストン４２の下端に固着した接触シール８０
を通して漏れるガスがあれば、それも全部第３ステージ
排気室６５内に入り、同じ要領で追い出される。

【００６７】同様に、下部室１５２内の圧力は、ピスト
ン４２が下死点位置から上死点位置へ動く間に低下し、
その時、第３ステージ排気室６５内の圧力も低下して一
方向弁１１４を開かせる。すると、ガスは、この一方向
弁１１４を通過して第３ステージ排気室６５内に流入
し、駆動ユニット１２内の圧力は、大気圧の約１／１０
に低下する。

【００６８】駆動ユニット１２内の圧力は、あまり低く
ないので、駆動ユニット１２及び排気ユニット１４の内
部機構からアルミニウム製のハウジングの壁または表面
へ、熱がガスによって移動する（対流）のを防ぐことが
できない。

【００６９】第１ステージ排気室６１からのガス排出を
制御する電磁弁１０１は、常時閉鎖位置にばね圧着され
ており、直径約１／１６インチ（約１．６ｍｍ）の比較
的小さい開口を有している。バネ圧着式の一方向弁１０
３は、電磁弁の約１００倍の開口面積を持っている。排
気の初期段階にばね圧着式の一方向弁１０３が動作する
と、第１ステージ排気室６１からの高圧のガスは、通路
５８を通って、一方向弁１０２から駆動ユニット１２の
排気室１４２と第２ステージ排気室６５へと流れる。

【００７０】ピストン４２が往復運動するつれて圧力が
次第に低下する時、第１ステージ排気室６１と第２ステ
ージ排気室６３との間の通路の開口を確保するために、
電磁弁１０３が使用されている。この電磁弁１０３は、
ピストン４２が上死点に到達する前に開き、下降する前
に閉じるようになっている。

【００７１】第２ステージ排気室６３と第３ステージ排
気室６５からの出口通路は、常時閉じているばね圧着式
の一方向弁（図示）か、第１ステージ排気室６１の出口
に関連して上に説明したものと類似の弁の組み合わせか
の、どちらかによって制御することができる。

【００７２】上述の乾式マルチステージ真空ポンプの運
転では、ピストンの滑り速度（Ｖ）が３００ft／min
（１．５ｍ／ｓ）に制御される。完全な排気ユニットの
排気速度は、２０mTorr の到達圧力において、１００リ
ットル／min である。実際の劣化を考慮すると、新しい
時は、到達圧力が２０mTorr よりも遙に低い。

【００７３】駆動ユニット１２内のモータ２０として
は、普通に入手可能な１８００rpm のものを使用するこ
とができる。ピストン４２のストロークは、高真空ステ
ージでの十分な圧縮を得るため、２５．４mm以上に設定
することが望ましい。

【００７４】ピストン及び関連する関連する機械部品の
重さは、振動・雑音・エネルギを考慮して最小にするこ
とが望ましい。このためには、回転速度の異常な上昇を
防ぐ一方で、ピストンを可能な限り小さくすることが大
切である。

【００７５】上に説明したように、細い両端部と太い中
央部とを有する１個のピストンは、シリンダ内部の空間
を３つの異なる方法で接続できる３つの圧縮空間、また
はステージに分割している。

【００７６】上記図２〜図６及び図１０に模式的に示す
ように、第１〜第３ステージ排気室〜を全て連続し
て接続することができる。また、図１１に模式的に示す
ように、第１ステージ排気室と第２ステージ排気室
とを並行に接続し、これに連続して第３ステージ排気室
を接続したり、図１２に模式的に示すように、第１〜
第３ステージ排気室〜を全て並行に接続することも
できる。

【００７７】排気ユニット中の通路の位置と接続とを変
更することによって、排気ユニットの製造中にステージ
の異なる接続を容易に達成することができる。第１ステ
ージ排気室と第２ステージ排気室とを互いに並行にした
状態で、第３ステージ排気室と連続して接続すれば、こ
の多段ポンプを中程度の排気速度と中程度の到達圧力の
ポンプとして運転が可能となる。ステージ排気室を全部
連続して接続すると、ポンプを低い排気速度で非常に良
い到達圧力まで運転することができる。３つのステージ
排気室を並行に接続すれば、高排気速度・高圧力で運転
できる。

【００７８】上記実施例（第１実施例）は、駆動ユニッ
トに単一の排気ユニットを連結した例を示しているが、
以下の図１３乃至図２０に示す実施例は、前記と同様な
駆動ユニットに２つの排気ユニットを連結した例を示し
ている。

【００７９】図１３に示すように、マルチポンプアセン
ブリには、互いに相対して取付けられた第１排気ユニッ
ト２０２と第２排気ユニット２０４とが備えられてい
る。駆動ユニット２００の一側面にモータユニット２０
６が着脱自在に取り付けられ、このモータユニット２０
６には、各スプライン２１４，２１６を介在させつつ２
つの軸に固定されるカップリングユニット２１２を介し
てクランクシャフト２１０に連結された駆動軸２０８を
有する電気モータＭが備えられている。

【００８０】前記クランクシャフト２１０は、駆動ユニ
ット２００内に軸受２１８，２２０を介して回転自在に
装着されている。また、クランクシャフト２１０には、
互いに１８０°位相を異にして、２つのクランクピン２
２２，２２４が備えられている。

【００８１】排気ユニット２０２，２０４は、互いに同
一の構成で、ある面では前記実施例で示した排気ユニッ
ト１４とほぼ同様である。排気ユニット２０２は、空冷
のための円周方向に延びる多数のフィンを有する２つの
鋳物２２６，２２８から主に構成されている。これらの
鋳物は、アルミニウムや他の適当な材料によって造るこ
とができる。

【００８２】鋳物２２６には、ピストン２４２を往復動
させる小径の第１円筒状穴（シリンダの端部）２３０
と、後述するカートリッジ弁２３４を収容する大径の第
２円筒状穴（凹部）２３２とを有する階段円筒状の穴が
設けられている。

【００８３】他の鋳物２２８には、前記鋳物２２６に設
けられた円筒状穴２３０より大径の円筒状穴（シリンダ
の中央部）２３６が設けられている。鋳物２３８は、駆
動ユニット２００のハウジングを形成するものであり、
前記鋳物２２６に設けられた円筒状部２３０とほぼ同径
の円筒状穴（シリンダの端部）２４０が設けられてい
る。

【００８４】このようにして、３つの円筒状穴２３０，
２３６，２４０により、前記第１実施例の異口径シリン
ダ５２と同様な異口径シリンダが構成され、ここにピス
トン２４２を補足的に受け入れるようになっている。

【００８５】２つの鋳物２２６、２２８は、シーリング
リング２４４を介在させつつ、適当な手段によって互い
に連結されており、鋳物２２８は、シーリングリング２
４８を介在させつつ、ボルト類等の適当な手段によっ
て、駆動ユニット２００のハウジング２３８に連結され
ている。

【００８６】ピストン２４２は、前述の実施例と同様に
凹んだピストンで、同径の２つの円筒形端部２５０，２
５２と、これより大径の中間部２５４とを備えている。
前記実施例と同様に、ピストン２４２の円筒表面全体
は、摩擦係数の小さい低摩耗材で覆われている。この材
料には、ピストンが膨張してもシリンダの壁面と機械的
干渉が全く生じないものが選ばれている。この低摩耗材
（被覆材）、ピストン及びシリンダハウジングは膨張係
数が等しい。

【００８７】ピストン２４２と鋳物２２６，２２８，２
３８は、アルミニウムや他の材料で造られている。前記
被覆材は、青銅を充填したポリ四弗化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）製のスリーブを用いた米国特許第４７９０７２６号
で開示されたものとほぼ同様なもので良い。摩耗を減ら
すためにために使用する充填材は、他のタイプのもので
も良い。

【００８８】ピストンの円周表面に設けた低摩擦・低摩
耗材の層は、ポンプの通常運転中に出会う温度範囲に亘
って、スリーブとシリンダとの間に僅かの隙間が保持さ
れるように作るが、この隙間は、最大でもスリーブを通
過したガスの漏れが、ポンプが保持すべき許容真空度に
対応するレベルである。

【００８９】駆動ユニット２００の円筒状穴２４０内に
摺動自在に配置されたピストン２４２の一方の円筒状端
部２５２には、図２０に最も良く示すように、キャップ
状の接触シール２５６が備えられており、この接触シー
ル２５６は、適当な寸法のＯリング２５８によって、円
筒状穴２４０の表面に圧接するよう外方に付勢されてい
る。前記キャップ状の接触シール２５６は、下部フラン
ジ２６２を有するねじ付のスリーブ２６０によって、ピ
ストン２４２の円筒状端部２５２の終端に取り付けられ
ている。

【００９０】ピストン２４２の他方の円筒状端部２５２
には、圧力嵌めによって固着された中空円筒状のリスト
ピン２６６を収容する横穴２６４が設けられている。中
央の小径部にＯリング２７０を配置した一対の階段状閉
塞材２６８が、圧力嵌めによって前記リストピン２６６
の両側のピストン２４２の円筒状端部２５２の横穴２６
４内に固定されている。

【００９１】ピストン２４２は、オフセットコネクタ２
７４と介装された軸受２７６を介してクランクピン２２
４に連結された円筒状のピストンロッド２７２によって
クランクシャフト２１０に連結されている。これによっ
て、排気ユニット２０２のピストンロッド２７２と排気
ユニット２０４のピストンロッドとがほぼ直線状に並ぶ
ようになっており、この排気ユニット２０４のピストン
ロッドは、前記と同様に、オフセットコネクタ２７８と
介装された軸受２８０を介してクランクピン２２２に連
結される。

【００９２】このように配置することによって、装置と
してのバランスをとって、振動を減少させることができ
る。短い中空スリーブ２８２がピストンロッド２７２の
上端部に該ロッド２７２を横切って固定されている。こ
のスリーブ２８２は、材料の関係により、ピストンロッ
ド２７２と一体鋳造されているか、または別体に形成さ
れ、溶接やその他の適当な手段によって固定されてい
る。

【００９３】前記スリーブ２８２とレストピン２６６と
の間に軸受スリーブ２８４が配置され、ピストン２４２
の円筒状端部２５０に固着したレストピン２６６とピス
トンロッド２７２とが相対的に回転自在に連結されてい
る。この回転自在な連結を達成するため、ピストン２５
０の上端部に適当な凹部２８６が設けられている。破線
２８８で概略的に示すように、レストピン２６６の中空
内部とピストンロッド２７２の中空内部とが互いに連通
するよう構成されている。

【００９４】カートリッジ弁２３４は、前記第１実施例
の第１ステージと同様に、第１ステージの排気弁（第１
排気弁）としての役割を果たす。第１実施例において
は、電磁弁１０１とばね圧着式の一方向弁１０３が第１
ステージを区画するバルブ板１００内に備えられてい
る。この実施例では、カートリッジ弁２３４が前記第１
実施例におけるバルブ板、カバー板及び２つの弁に置き
換えられている。

【００９５】カートリッジ弁２３４が、図１３に示すよ
うに、円筒状穴（凹部）２３２内に嵌合され、多数のボ
ルト２３３（図１３では１本のみを示す）によって固定
されている。

【００９６】カートリッジ弁２３４の詳細を図１８に拡
大して示す。カートリッジ弁２３４には、多数の通孔２
９２を有する中空円筒状スリーブ２９０が備えられてい
る。第１の端板２９４が円筒状スリーブ２９０に一体に
連接され、この端板２９４に傘状の弁座２９６が設けら
れている。第２の端板２９８も同様に円筒状スリーブ２
９０に一体に連接され、このこの端板２９８には、取付
けボルト２３３を収容する穿孔を設けた側方に拡がるフ
ランジが備えられている。

【００９７】中空の円筒状突出部３００が端板２９８の
中央から下方に延出し、弁体３０４の弁棒３０２がスプ
ライン３０５によって前記突出部３００の内部に摺動自
在に嵌合されている。

【００９８】弁体３０４の下端面のほぼ全域は、ビニー
ルゴム成形品３０６によって覆われており、第１ステー
ジ内の圧力が、弁体３０４を弁座２９６に押し付けるば
ね３１０の弾性力に打ち勝たない時に、ピストン２４２
の端面と係合して弁を開成させる多数の突起または円周
状の突起３０８がこの弁体３０４の下端面に備えられて
いる。

【００９９】鋳物２２６に設けられた円筒状の凹部２３
２の内部にカートリッジ弁２３４を気密的に封止するた
めに、一対のＯリング３１２が備えられている。このよ
うなカートリッジ弁２３４は、ポンプの最終的な組み立
てを容易にするため、前もって組み立てられ、ポンプの
寿命中のいつでも弁の交換が容易に行えるようになって
いる。

【０１００】前記実施例のように、図１３に示す実施例
の各排気ユニット２０２，２０４には、前記第１の実施
例における３つのステージと同じ位置に３つのステージ
が備えられている。入口、出口及び各ステージ間の連結
は、前記第１の実施例におけるものとほぼ同様である。
種々のステージを制御するのに使用されるタイプの弁を
使用できることは勿論である。

【０１０１】上述したように、カートリッジ弁２３４
は、第１ステージの排気を制御するのに使用される。第
１ステージの入口は、前記第１の実施例の第５図に示す
第１通路５４，９０，９２と同様である。しかしなが
ら、多数の開口９２の代わりに、連続したスリット（図
示せず）が用いられ、このスリットは、開口９２よりも
容易に製作することができる。

【０１０２】第２の実施例の断面図である図１５、図１
６及び図１７に示される入口通路３１２は、図５に示さ
れる通路５４に相当する。この入口通路３１２は、図５
の通路９０に相当する円周状に延びる通路３１４に繋が
っている。

【０１０３】図１５及び図１６に示す通路３１６は、第
２ステージ出口３１８にも繋がる第１ステージ排気通路
（第２通路）を構成する。第１ステージ排気通路３１６
と第２ステージ入口通路３１８は、第１の実施例の図２
及び図６に示す実施例の第１ステージ排気室通路５８と
第２ステージ入口通路５９とほぼ同様である。

【０１０４】第２ステージ入口通路３１８は、スリット
（図示せず）または図６に９８で示すような多数の開口
によって第２ステージに連通している。第１ステージ出
口通路３１６は、前記第１の実施例の図７に示す排出室
１４２と同様な駆動ユニット２００の排出室３２０に連
通している。第３ステージ排気通路を構成する通路３２
２は、図１５に示す排出室３２０にも繋がっている。

【０１０５】図１６に示す通路３２４は、第１実施例の
図６に示す第２ステージ出口と第３ステージ入口とを結
ぶ通路５６に相当する。しかしながら、この実施例にお
いて、２つの同一の排気弁３２６，３２８が、第１の実
施例の図６に示す一方向弁１０８の代わりに、第２ステ
ージ用に備えられている。

【０１０６】この２つの排気弁３２６，３２８は、図６
に示す通路１０９に相当する室（通路）３３０を経由し
て通路３２４に繋がっている。通路３２４の反対端は、
第１の実施例の図６の第３ステージに示される開口１０
４に相当する第３ステージの入口開口またはスリットに
接続されている。通路３３０とほぼ同じ形状を有してい
るが、図１６で真っ直ぐ連続して配置された通路が、第
３ステージの開口とともに通路３２４の下端に連結する
ために備えられている。このような通路は、第１実施例
の通路５７に相当するか、またはほぼ同一である。

【０１０７】前記排気弁３２６，３２８は、図１８に示
すカートリッジ弁２３４と同様な落とし込みカートリッ
ジ弁である。しかしながら、このカートリッジ弁３２６
には、図１９に詳細に示すように、端面に開口３３４を
設けた中空円筒状のスリーブ３３２が備えられている。
弁体３３６は、ビニールゴム成形品で被覆され、弁棒ス
プラインコネクタ３４２によってばね受け板３４０に摺
動自在に連結されている。

【０１０８】弁体３３６とばね受け板３４０は、スリー
ブ３３２に内部に挿着され、円形クリップ３４４によっ
てスリーブ３３２からの脱出が防止されている。弁体３
３６とばね受け板３４０との間に該弁体３３６を常時外
方に付勢するコイルばね３４６が介装され、このコイル
ばね３４６は、弁３３６を開口３３４の周囲の弁座に係
止させるようになっている。

【０１０９】図１３には、１つの第２ステージ排気弁３
２６が示されているが、この排気弁３２６，３２８は、
鋳物２２６，２２８を互いに連結前に、鋳物２２６の開
口内に速やかに落し込まれる。

【０１１０】図１３に示す第３ステージ排気弁３５０も
また、カートリッジ弁３２６、３２８と同様な落とし込
みタイプのカートリッジ弁であり、駆動ユニット２００
に排気ユニット２０２を連結する前に、駆動ユニット２
００の鋳物２３８の適当な開口内に落とし込まれる。

【０１１１】前記排出弁３５０とほぼ同様な弁が、駆動
ユニット２００の排出室３２０に達する第１ステージ通
路３１６の端部に備えられている。排気室３２０には、
図１５に示すように、外部金具３２１が備えられ、この
金具３２１によって、結果的に排気ガス中に有毒な要素
が含まれていても、第１及び第３ステージからの排気ガ
スを集める適当な容器に接続されるようになっている。

【０１１２】図１５に示すように、入口通路３１２は、
駆動ユニット２００のハウジング２３８に形成された入
口室３１３に連通している。この入口室３１３は、第１
実施例の図７に示す入口室１４０に相当するものであ
る。

【０１１３】前記出口金具３２２と同様な入口金具３２
３がハウジング２３８に備えられ、図示しない方法によ
って入口室３１３に連通している。入口金具３２３は、
どのような排気すべき容器にも接続できるようになって
いる。

【０１１４】排気ユニット２０２の第３ステージは、図
１４に示すように、常時ばね３６８で閉じる位置に付勢
される一方向弁３６０によって駆動ユニット２００のハ
ウジング２３８の内部に連通している。板３６２が、ね
じ３６６によって弁棒３６４の下端に固着され、ばね３
６８がハウジング２３８と板３６２との間に介装され
て、弁３６０がハウジング２３８に形成された弁座に係
止するように付勢されている。

【０１１５】この弁３６０は、第１実施例の第４図に示
された弁１１４に相当するものであり、この弁３６０
は、ガスが第３ステージに流入することを許し、これに
よって駆動ユニット２００内の圧力は大気圧の約１／１
０に低下する。

【０１１６】駆動ユニット内の圧力は、あまり低くない
ので、駆動ユニット及び排気ユニットの内部機構からア
ルミニウム製のハウジングの壁または表面へ、熱がガス
によって移動することを防止することができない。

【０１１７】駆動ユニット２００のハウジング２３８
は、図１３に示すように、軸受支持体３７２とクランク
シャフト２１０との間に介装したシール３７０、及びハ
ウジング２３８と軸受支持体３７２との間に介装したＯ
リング３７４によって、気密性が保持されている。

【０１１８】ハウジング２３８の内部はピストン２４２
の内部に連通している。キャップ状の接触シール２５６
は、シリンダの端部２４０とピストン２４２の下端との
間をシールし、ピストン２４２の上端は、レストピン２
６６の両端でシールリング２７０によってシールされて
いる。

【０１１９】シリンダの内部または駆動ユニットハウジ
ング２３８の内部に漏れるガスは、圧力を上げるが、圧
力は一方向弁３６０の備えやポンプの排気動作によって
徐々に低下する。これによって、例えピストン２４２や
ハウジング２３８の内部に漏れるガスがいかなる毒性の
物質であっても、この物質は、弁３６０から第３ステー
ジに排出され、第３ステージ排気弁３５０と排気金具３
２１から収容容器に排出される。

【０１２０】各ポンプのそれぞれのステージの連続した
相互連結に加えて、前記図１０〜図１２に示したものを
含め、並行あるいは組み合わせて連結にしても良く、２
つのポンプは、互いに連続したあるいは並行した操作の
ために接続される。

【０１２１】第１の実施例の図７に示すように、駆動ユ
ニット１２の入口室１４０は、ユニットの一つのコーナ
ーから他にジグザクに伸び、第２の排気ユニットが接続
された時、各排気ユニットの入口は、駆動ユニット１２
の共通の入口室１４０に繋がれる。図７には、２つの離
れた排出室１４２，１４４が示され、このように室が配
置された時、ポンプは互いに並行して操作する。同様
に、図１５に示すように、各排気ユニットの入口室３１
３が相互連結された時には、２つの排気ユニット２０
２，２０４は並行して操作する。

【０１２２】排気ユニット２０２，２０４を互いに連続
して操作するためには、図１５に示す排出室３２０を入
口室３１３に対応する入口室に相互連結する必要がある
が、他の排気ユニットのための入口室に関連つけられ
る。このようにして、１つの排気ユニットの排出室は、
他のポンプユニットの出口室に連結されて、２つの排気
ユニットが連続して接続される。

【０１２３】２つの排気ユニットが単一の駆動ユニット
に結合されて、上述のように連続して操作される時、１
００リットル／min の排気速度を維持した結果の充分な
到達圧力は、２０mTorr 以下である。

【０１２４】上述のように、２つの排気ユニットを並行
に連結した時、より高い到達圧力が結果として生じる
が、２００リットル／min の排気速度のポンプを造り出
すことができる。連続した接続と並行した接続との間の
変更は、工場で実行されるが、駆動ユニット２００を成
形する鋳物機械を製作する必要がある。

【０１２５】本発明の好ましい実施例について特に説明
してきたが、この発明の精神と範囲を逸脱しない範囲に
おいて、当業者にとって種々の変更を加えることができ
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピストン・シリンダの単一アセンブリを有する
オイルフリーマルチステージ真空ポンプである排気ユニ
ットを２個接続した駆動ユニットの概要平面図。

【図２】排気ユニットの端面図。

【図３】ピストンが下死点位置にある状態における、図
２の線Ｃ−Ｃに沿った排気ユニットの断面図。

【図４】ピストンが上死点位置にある状態における、一
部を省略した図３相当図。

【図５】ピストンを省略した、図２の線Ｂ−Ｂに沿った
排気ユニットの断面図。

【図６】同じく、図２の線Ａ−Ａに沿った排気ユニット
の断面図。

【図７】カバープレートを省略した、排気ユニットの平
面図。

【図８】駆動ユニットのためのカバープレートの側面
図。

【図９】排気ユニットを省略した駆動ユニットの端面
図。

【図１０】ピストンと、連続して接続された３つのステ
ージの各ステージ間の流体の流通路を示す模式図。

【図１１】ピストンと、連続して接続された第１及び第
２ステージと第３ステージとが並行に接続された各ステ
ージ間の流通路を示す模式図。

【図１２】ピストンと、互いに並行に接続された３つの
ステージの各ステージ間の流通路を示す模式図。

【図１３】共通の駆動ユニットに接続された２つの排気
ユニットと組み込まれたカートリッジ弁とを示す本発明
の他の実施例の断面図。

【図１４】駆動ユニットハウジングを省略した図１３に
示すアセンブリの左側面図。

【図１５】排気ユニットを省略した駆動ユニットの端面
図。

【図１６】第１排気弁（カートリッジ弁）を省略した排
気ユニットの端面図。

【図１７】第１排気弁（カートリッジ弁）を組み込んだ
排気ユニットの端面図。

【図１８】第１排気弁（カートリッジ弁）の部分拡大
図。

【図１９】第２及び第３排気弁（カートリッジ弁）の部
分拡大図。

【図２０】排気ユニットのピストンアセンブリを示す部
分拡大図。

【符号の説明】

１０ 真空ポンプ １２，２００ 駆動ユニット １４，１６，２０２，２０４ 排気ユニット １８ ハウジング ２４，２３８ 駆動ハウジング ２６，２１０ クランクシャフト ３６，２１２ カップリング ４２，４４，２４２ ピストン ５０ シリンダハウジング ５２ シリンダ ５４，３１２ 通路（第１通路） ５６，３２４ 通路（第３通路） ５７ 通路（第３通路） ５８，３１６ 通路（第２通路） ５９，３１８ 通路（第２通路） ６０，６２，２３０，２４０ シリンダの端部 ６１ 第１ステージ排気室 ６３ 第２ステージ排気室 ６５ 第３ステージ排気室 ６８，６８ 円筒形突出部 ７０，２３６ シリンダの中央部 ７２，７４，２５０，２５２ ピストンの円筒形端部 ７６，２５４ ピストンの中間部 ８０，２５６ 接触シール ９０，３１４ 通路（第１通路） ９２ 開口（第１入口ポート） ９４ ピストンの先端端面 ９６ 通路（第２通路） ９７ 出口室 ９８ 開口（第２入口ポート） １００ バルブ板（閉塞板） １０１，１０３ 弁（第１排出弁） １０４ 開口（第３入口ポート） １０８ 一方向弁（第２排出弁） １０９，３３０ 通路（第３通路） １１０ 一方向弁（第３排出弁） １１１ 排出口（第１ポート） １１３，３２２ 排出口（第２ポート） １１５ 入口通路 １２６ 入口 １３０，１３２，１３６ 出口通路 １４３，１４５，１５０ 隔壁 １４０，３１３ 室（入口室） １４２，１４４ 室（排出室） １５２ 下部室（第１室） ２３４ 第１排気弁（カートリッジ弁） ２９０ スリーブ ３０４ 弁体 ３２６，３２８ 第２排気弁（カートリッジ弁） ３３２ スリーブ ３３６ 弁体 ３４０ ばね受け板 ３５０ 第３排気弁（カートリッジ弁） ３６０ 一方向弁

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 直径がほぼ等しい端部と直径が該端部より大きい中央部
   とを有し、前記ハウジング内に配置されたシリンダと、 ほぼ等しい直径を有する円筒形端部と直径が該端部より
   大きい中間部とを有し、前記シリンダ内に配置されたピ
   ストンであって、前記シリンダの閉塞端とピストンの先
   端端面との間に第１ステージ排気室を、前記中間部は前
   記シリンダの中央部の軸方向長さよりも短い軸方向長さ
   を有し、この中間部の両側に環状の第２ステージ排気室
   と環状の第３ステージ排気室をそれぞれ区画形成するピ
   ストンと、 前記シリンダ内に前記ピストンの先端端面に隣接して設
   けられた第１排出弁と、 前記ハウジングに設置された入口及び出口と、 前記入口及び出口と前記第１ないし第３ステージ排気室
   とを相互に連絡する通路と、 前記通路内に前記第２及び第３ステージ排気室に隣接し
   て配置された第２及び第３排出弁と、 前記ピストンを前記ハウジング内で往復運動させるため
   に、前記ピストンと作動的に連接された駆動手段と、を
   備えたマルチステージ真空ポンプ。
2. 【請求項２】前記ハウジングが鋳造アルミニウムで作成
   されており、前記通路及び前記シリンダが該ハウジング
   に一体成形されている請求項１記載のマルチステージ真
   空ポンプ。
3. 【請求項３】前記通路が、前記入口と前記第１ステージ
   排気室とを連通する主入口通路を構成する第１通路と、 前記第１排出弁、前記出口内に配置された排出弁及び前
   記第２ステージ排気室とを連通する第２通路と、 前記第２排出弁と前記第３ステージ排気室とを連通する
   第３通路と、を有する請求項１記載のマルチステージ真
   空ポンプ。
4. 【請求項４】前記ピストンが下死点位置にきた時に、前
   記第１ステージ排気室と連通するように前記シリンダに
   配置された第１入口ポートと、 前記ピストンが下死点位置にきた時に、前記第２ステー
   ジ排気室と前記第２通路とを連通するように配置された
   第２入口ポートと、 前記ピストンが上死点位置にきた時に、前記第３ステー
   ジ排気室と前記第３通路とを連通するように配置された
   第３入口ポートと、を有する請求項３記載のマルチステ
   ージ真空ポンプ。
5. 【請求項５】前記ハウジングが、シリンダハウジングと
   駆動ハウジングとを有し、この駆動ハウジングは、該駆
   動ハウジング内に突出して前記ピストンの後端部が往復
   運動を行う円筒状突出部を有する周壁を介して前記シリ
   ンダハウジングに固定され、更に前記駆動ハウジング内
   に回転可能に配置され該ハウジングの周壁を気密的に貫
   通して一端がこの外側に突出するクランクシャフトと、
   このクランクシャフトを前記ピストンに連結する連接手
   段と、前記駆動ハウジングの外側に取り付けられ前記ク
   ランクシャフトに連結されてこれを回転させるモータと
   を備えた請求項１記載のマルチステージ真空ポンプ。
6. 【請求項６】前記駆動ハウジングが、隔壁によって互い
   に気密的に分割された４つの室を有し、これらの室が、 前記クランクシャフト、前記連接手段及び前記ピストン
   が該ピストンの後端部と前記駆動ハウジングの円筒状突
   出部とのシール手段と共に作動する第１室と、 排気すべき容器に接続するようにした入口と、前記円筒
   状突出部を有する周壁に前記シリンダハウジング内の第
   １通路と連通するように設けた入口通路とを有する第２
   室と、 共通の排出口を有し、前記シリンダハウジング内の第２
   通路と連通するように配置されてた第１ポートと、前記
   第３ステージ排気室と連通するよう配置され一方向弁を
   備えた第２ポートとが設けられた第３室及び第４室と、
   からなる請求項５記載のマルチステージ真空ポンプ。
7. 【請求項７】前記第１排気弁が、ほぼ円筒状の中空スリ
   ーブであって、第１及び第２の端板と前記スリーブ内を
   延びる穿孔とを有するスリーブと、前記第１の端板に形
   成され弁座を区画形成する開口と、前記第２の端板に摺
   動自在に保持された弁体と、この第２の端板と前記弁体
   との間に介装されて該弁体を前記第１の端板に向けて常
   時付勢するばねとを有するカートリッジで構成され、前
   記カートリッジが前記ピストンの先端端面に隣接して前
   記シリンダの内部に形成された円筒状の凹部内に配置さ
   れている請求項１記載のマルチステージ真空ポンプ。
8. 【請求項８】前記第２及び第３排気弁が、端板に弁座を
   区画形成する開口を備えた中空円筒状のスリーブと、前
   記スリーブの内部に移動自在に配置され、弁棒がばね受
   け板に摺動自在に保持されているとともに、このばね受
   け板との間にばねが介装された弁体と、前記スリーブに
   前記ばね受け板と弁体とをスリーブ内に維持するための
   手段が備えられているカートリッジタイプに構成されて
   いる請求項１記載のマルチステージ真空ポンプ。
9. 【請求項９】２個の同一のマルチステージ真空ポンプ手
   段と、この各真空ポンプ手段の運転のため該各ポンプ手
   段に作動的に連結した駆動手段とを備えたマルチステー
   ジ真空ポンプであって、 前駆駆動手段は、回転自在なクランクシャフトを有する
   駆動ユニットと、 駆動軸と該駆動軸を前記クランクシャフトに連結するカ
   ップリングとを備えハウジングに取り付けられたモータ
   と、 前記ハウジングと前記クランクシャフトとの間の第１気
   密手段及び各ポンプ手段と駆動手段との間の第２気密手
   段と、 前記クランクシャフトに作動的に連結され、前記ハウジ
   ングの内部と連通する中空の内部を有するピストンと、 前記マルチステージ真空ポンプ手段のステージと前記ハ
   ウジングの内部とを相互に連結して、前記ピストン及び
   ハウジングの内部の圧力を実質的に低下させる一方向弁
   と、を備えたマルチステージ真空ポンプ。
10. 【請求項１０】第１及び第２マルチステージ真空ポンプ
    手段と、この各真空ポンプ手段を同時に運転させるため
    に該各真空ポンプ手段に連結された駆動手段とを備えた
    マルチポンプ真空ポンプであって、 前記駆動手段は、回転自在なクランクシャフトを備えた
    ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられ前記クラ
    ンクシャフトに連結された駆動軸を有するモータとを備
    え、 前記各ポンプ手段は、入口及び出口を有し、 前記ハウジングは、前記ポンプ手段の前記各入口に連絡
    して配置された入口室と、前記各出口に連絡して配置さ
    れた排出室とを備え、 前記ハウジング内に前記各入口室と各排出室とをそれぞ
    れ繋ぐ入口通路と出口通路とが設けられている、マルチ
    ステージ真空ポンプ。
11. 【請求項１１】入口室間に第１連結手段が、排出室間に
    第２連結手段がそれぞれ設けられて、前記排気手段が並
    行に操作するようにした請求項１０記載のマルチステー
    ジ真空ポンプ。
12. 【請求項１２】一方の真空ポンプ手段の排気室と他方の
    真空ポンプ手段の入口室とが相互に連結されて、前記排
    気手段が連続して操作するように連結されている請求項
    １０記載のマルチステージ真空ポンプ。