JP4106112B2

JP4106112B2 - ポンプ装置

Info

Publication number: JP4106112B2
Application number: JP31551297A
Authority: JP
Inventors: 裕司水野; 直樹川本
Original assignee: Nikuni KK
Current assignee: Nikuni KK
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: JPH11148458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空ポンプ（ドライポンプ）、ガス置換ポンプなどとして用いられるポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５および図６に従来のポンプ装置を示す。このポンプ装置は、シリンダ本体１の一端に気体吸込用の逆止弁２が接続され、他端に気体吐出用の逆止弁３が接続されている。シリンダ本体１内には、外部の図示されない動力源により往復動されるピストン４が摺動自在に嵌合され、このピストン４によりシリンダ本体１内が吸込側室５と吐出側室６とに区画されている。
【０００３】
図５に示されるように、ピストン４の内部には吸込側室５から吐出側室６へと気体を移動できる逆止弁７が設けられているか、または、図６に示されるようにシリンダ本体１の外部に設けられた逆止弁８を経て吸込側室５から吐出側室６へ気体を移動できる管路９が形成されている。
【０００４】
そして、ピストン４の下降により逆止弁２を経て吸込側室５に気体を吸込むとともに、吐出側室６から逆止弁３を経て外部へ気体を吐出し、また、ピストン４の上昇により吸込側室５の気体を逆止弁７，８を経て吐出側室６に移動させる。このような作用にて、気体吸込側を利用したものが真空ポンプであり、また、気体吐出側を利用したものがガス圧送ポンプである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この図５および図６に示された従来のポンプ装置は、吸込側室５から吐出側室６へ気体を移動させるためにボール形の逆止弁７，８を用いているが、このような逆止弁７，８には慣性があるため、ピストン位置に対する作動タイミングにずれが生じやすく、例えば、このポンプ装置を真空ポンプとして用いる場合は、十分な真空度が得られない原因となる。
【０００６】
加えて、図６に示された外部逆止弁形のポンプ装置は、外部配管によりデッドスペースが生ずる問題もある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作動タイミングにずれが生じにくい内部弁機構を有するポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、一端に気体の吸込口を有し他端に気体の吐出口を有するシリンダ本体と、このシリンダ本体内に摺動自在に嵌合されシリンダ本体内を吸込側と吐出側とに区画したピストンと、シリンダ本体の吸込側の内周面にてシリンダ本体の吸込側端からこの吸込側端まで移動したピストンと接触する領域より吐出側にわたってピストン移動方向に設けられシリンダ本体の吸込側に移動したピストンとの隙間によりシリンダ本体内の吸込側にある気体を吐出側に移動する溝断面に形成された気体通路とを具備したポンプ装置である。
【０００９】
そして、ピストンと気体通路との位置関係により働く内部弁機構には、可動弁体のような慣性がないため、ピストン位置に応じた作動タイミングが得られ、例えば、このポンプ装置を真空ポンプとして用いる場合は十分な真空度が得られるようにする。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のポンプ装置において、複数のシリンダ本体が直列に接続され、これらのシリンダ本体内に複数段のピストンおよび気体通路が設けられたものである。
【００１１】
そして、直列に接続された複数のシリンダ本体内で複数段のピストンおよび気体通路によりポンプ作用を繰返し行うことにより、例えば、このポンプ装置を真空ポンプとして用いる場合は高真空度が得られるようにする。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のポンプ装置において、シリンダ本体内の吸込側の気体圧が大気圧より高くなったときに開いてポンプ外部に気体を直接流出させる正圧流出用の逆止弁を具備したポンプ装置である。
【００１３】
そして、このポンプ装置を例えばガス置換ポンプとして用いる場合は、シリンダ本体内の吸込側に正圧の気体圧が供給されることもあるが、そのときは、正圧の気体圧は、正圧流出用の逆止弁を開いて、自身の圧でポンプ外部へ直接流出する。真空ポンプとして用いる場合は、正圧流出用の逆止弁は開かない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図４に示された実施の一形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１に示されるように、最上部に位置するシリンダ本体11と、その下側に位置するシリンダ本体12と、さらに下側に位置するシリンダ本体13と、最も下側に位置するシリンダ本体14とが、それらに一体成形されたフランジ部15にて、Ｏリング16を介して突合せられ、ボルト17により順次固定されている。
【００１６】
シリンダ本体12，13，14内には三つのピストン21，22，23が、それらの外周凹溝に嵌着されたリング状のシール部材24を介してそれぞれ摺動自在に嵌合されている。
【００１７】
三つのピストン21，22，23は、ロッド25にＯリング26を介して嵌着され、ロッド25の上端部に螺合されたネジ27によりロッド25に固定され、一体化されている。ロッド25の下部には上記ピストン23と一体的に機能するピストン部23a が一体に設けられ、このピストン部23a の下側には、ポンプ駆動モータの回転を伝えるクランク機構（図示せず）と接続される結合部28が設けられている。
【００１８】
上側２段のピストン21，22は、比較的大径に形成され、これらのピストン21，22により各シリンダ本体12，13内に吸込側室31と吐出側室32とが区画形成されている。さらに、ピストン22，23の軸部33には、軸受部材34およびＯリング35が嵌合され、これらは押え板36により固定されている。一方、３段目のピストン23およびピストン部23a は比較的小径に、かつ軸方向に長く形成され、最も下側のピストン部23a は軸受部材37に嵌合されている。
【００１９】
また、シリンダ本体11は気体の吸込口41を有し、この吸込口41にホース継手42が螺合され、また吸込口41の下側に吸気用のボール形の逆止弁43が設けられている。さらに、シリンダ本体12は上室からの気体の吐出口44および下室にとっての気体の吸込口45を有する。この吸込口45には吐出用および吸気用を兼ねたボール形の逆止弁46が設けられている。さらに、シリンダ本体13は上室からの気体の吐出口47および下室にとっての気体の吸込口48を有する。この吸込口48には吐出用および吸気用を兼ねたボール形の逆止弁49が設けられている。
【００２０】
そして、二つのシリンダ本体12，13の吸込側の内周面には、図１に示されるように各シリンダ本体12，13の吸込側（上側）に移動したピストン21，22の一部であるシール部材24との隙間により、シリンダ本体12，13内の吸込側室31にある気体を吐出側室32に移動するための気体通路51，52がそれぞれ設けられている。すなわち、ピストン21，22のシール部材24と、気体通路51，52とにより、内部弁機構が形成されている。各気体通路 51 ， 52 は、各シリンダ本体 12 ， 13 の吸込側端（図１にて上端）からこの吸込側端まで移動した各ピストン 21 ， 22 とそれぞれ接触する領域より吐出側（図１にて下側）にわたってピストン移動方向（図１にて上下方向）にそれぞれ設けられている。
【００２１】
最も上側に位置するシリンダ本体11には正圧流出用の逆止弁53が設けられている。この正圧流出用の逆止弁53は、シリンダ本体12内の最も上側に位置する吸込側室31の気体圧が大気圧より高くなったときに開いて、ポンプ外部にその気体を直接流出させるボール形の逆止弁である。この逆止弁53の上側には、最も上側に位置する吸込側室31と連通可能の管継手54が螺合されている。
【００２２】
図２に示されるように、三つのシリンダ本体12，13，14の側面には管継手55，56，57がそれぞれ螺合され、また、これらの管継手55，56，57内に装着された圧縮コイルスプリング58により、吐出用のボール形の逆止弁61，62，63が、各シリンダ本体12，13，14に形成された弁座64，65，66に付勢されている。
【００２３】
逆止弁61の弁座64は、シリンダ本体13内の吸込側室31を、管継手55に設けられた気体の吐出口67に連通する。逆止弁62の弁座65は、シリンダ本体13内の吐出側室32を、管継手56に設けられた気体の吐出口68に連通する。逆止弁63の弁座66は、シリンダ本体14内の室69を、管継手57に設けられた気体の吐出口70に連通する。
【００２４】
上面側の管継手54および側面側の各管継手55，56，57は、管路により１本の排気管71にまとめられている。
【００２５】
図３に示されるように、前記内部弁機構の気体通路51（または52）は、シリンダ本体12（または13）の内周面の複数箇所、例えば３箇所に配置され、図４に示されるように、各気体通路51（または52）は、例えば図示されているような円弧状凹溝断面に形成されている。
【００２６】
このようにして、複数のシリンダ本体12，13，14が直列に接続され、これらのシリンダ本体12，13，14内に複数段のピストン21，22，23および気体通路51，52がそれぞれ設けられている。
【００２７】
次に、この図示された実施形態の作用を真空ポンプとして用いる場合により説明する。
【００２８】
クランク機構などによりピストン21，22，23が一体的に繰返し往復動されると、ホース継手42に図示されないホースを介し接続された真空対象空間の気体（空気など）は、ピストン21の下降時に吸込口41から逆止弁43を経てピストン21の上側の吸込側室31に吸込まれ、ピストン21の上昇時に気体通路51を経てピストン21の下側の吐出側室32に移動する。
【００２９】
そのピストン21の下側の気体は、ピストン21の下降時に吐出口44から逆止弁46を経て吸込口45よりピストン22の上側の吸込側室31に吸込まれ、ピストン22の上昇時に一部の気体は逆止弁61を経て吐出口67より外部に吐出され、残りの気体は気体通路52を経てピストン22の下側の吐出側室32に移動する。
【００３０】
そのピストン22の下側の気体は、ピストン22の下降時に一部の気体が逆止弁62を経て吐出口68より外部に吐出され、残りの気体は吐出口47から逆止弁49を経て吸込口48よりピストン23の上側の室69に吸込まれ、ピストン23の上昇時に逆止弁63を経て吐出口70より外部に吐出される。
【００３１】
このような気体移動において、例えばピストン21の下降時に、ピストン21のシール部材24が気体通路51の下端を塞ぐまでは、気体通路51を経てピストン21の上下間での気体移動が可能であるから、強力な吸込作用はなされないが、シール部材24が気体通路51の下端を塞ぐ位置まで下降した後は、シール部材24がシリンダ本体12の内周面と気密に密着して下降することにより、ピストン21の上側に強力な吸込作用が働く。
【００３２】
一方、ピストン21の上昇時に、ピストン21のシール部材24が気体通路51の下側でシリンダ本体12の内周面と気密に密着している間は、ピストン21の上下間の気体移動は生じないが、シール部材24が気体通路51の下端より上側位置まで上昇すると、ピストン21の上側の吸込側室31にある気体は気体通路51を経て、より低圧の下側の吐出側室32に移動する。
【００３３】
このピストン21のシール部材24と気体通路51との位置関係により働く内部弁機構は、ピストン22のシール部材24と気体通路52との間でも同様に働き、そして、これらの位置関係により働く内部弁機構には、従来の逆止弁（可動弁体）のような慣性がないため、ピストン位置に応じた作動タイミングが確実に得られ、十分な真空度が得られる。
【００３４】
また、直列に接続された複数のシリンダ本体12，13，14内で複数段のピストン21，22，23および気体通路51，52によりポンプ作用を繰返し行うことにより、高い真空度が得られる。
【００３５】
さらに、このポンプ装置を例えばガス置換ポンプとして用いる場合は、シリンダ本体12内の吸込側に正圧の気体圧が供給されることもあるが、そのときは、正圧の気体圧は、正圧流出用の逆止弁53を開いて、自身の圧でポンプ外部へ直接流出するから、すなわちポンプ作用を受ける必要のない気体に対しポンプ機構が働かないので、ポンプ効率を向上できる。なお、真空ポンプとして用いる場合は、この正圧流出用の逆止弁53は開かない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、シリンダ本体の吸込側の内周面にてシリンダ本体の吸込側端からこの吸込側端まで移動したピストンと接触する領域より吐出側にわたってピストン移動方向に、シリンダ本体の吸込側に移動したピストンとの隙間によりシリンダ本体内の吸込側にある気体を吐出側に移動する溝断面に形成された気体通路が設けられたから、ピストンと気体通路との位置関係により働く簡単な内部弁機構を形成でき、可動弁体のような慣性がないため、ピストン位置に応じた作動タイミングが正確に得られ、例えば、このポンプ装置を真空ポンプとして用いる場合は十分な真空度が得られる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、直列に接続された複数のシリンダ本体内で複数段のピストンおよび気体通路によりポンプ作用を繰返し行うことにより、例えば、このポンプ装置を真空ポンプとして用いる場合は高真空度が得られる。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、本ポンプ装置を例えばガス置換ポンプとして用いるような場合、シリンダ本体内の吸込側に正圧の気体圧が供給されたときは、その気体圧は、正圧流出用の逆止弁を開いて、自身の圧でポンプ外部へ直接流出するから、すなわちポンプ作用を受ける必要のない気体に対しポンプ機構が働かないので、ポンプ効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポンプ装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】同上ポンプ装置のシリンダ本体における吸込側開口部を示す平面図である。
【図４】図３の一部を拡大した平面図である。
【図５】従来のポンプ装置の一例を示す断面図である。
【図６】従来のポンプ装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
11〜14 シリンダ本体
21〜23 ピストン
41，45 吸込口
44，47 吐出口
51，52 気体通路
53 正圧流出用の逆止弁

Claims

一端に気体の吸込口を有し他端に気体の吐出口を有するシリンダ本体と、
このシリンダ本体内に摺動自在に嵌合されシリンダ本体内を吸込側と吐出側とに区画したピストンと、
シリンダ本体の吸込側の内周面にてシリンダ本体の吸込側端からこの吸込側端まで移動したピストンと接触する領域より吐出側にわたってピストン移動方向に設けられシリンダ本体の吸込側に移動したピストンとの隙間によりシリンダ本体内の吸込側にある気体を吐出側に移動する溝断面に形成された気体通路と
を具備したことを特徴とするポンプ装置。
複数のシリンダ本体が直列に接続され、これらのシリンダ本体内に複数段のピストンおよび気体通路が設けられたことを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
シリンダ本体内の吸込側の気体圧が大気圧より高くなったときに開いてポンプ外部に気体を直接流出させる正圧流出用の逆止弁
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。