JP6821025B2 - 弁装置、ポンプヘッド及びポンプ装置 - Google Patents
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Description
舌弁を用いた弁機構では、舌弁の一端は固定ネジにより弁座に固定される。舌弁の他端は自由端であり、弁座の弁座面に接した閉位置と弁座面より離れた開位置との間を双方向で移動可能となっている。(例えば特許文献1参照。)。
前記弁座は、接続孔が形成された底部を有し、前記接続孔の周囲に複数の通気孔が形成された錐体状の凹面からなる。
前記弁部材は、前記底部に対向する支持部と、前記支持部の外側から径方向に延びる複数のスリットを有し前記複数の通気孔に対向する弾性変形可能な複数の弁部と、を有する。
前記固定具は、前記接続孔に接続され、前記支持部を前記弁座に固定する。
前記ベース部材は、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有する。
前記吸気弁装置は、前記第1の面に設けられる。
前記排気弁装置は、前記第2の面に設けられる。
前記吸気弁装置及び前記排気弁装置は、それぞれ、弁座と、弁部材と、固定具とを有する。
前記弁座は、接続孔が形成された底部を有し、前記接続孔の周囲に複数の通気孔が形成された錐体状の凹面からなる。
前記弁部材は、前記底部に対向する支持部と、前記支持部から径方向に延びる複数のスリットを有し前記複数の通気孔に対向する弾性変形可能な複数の弁部と、を有する。
前記固定具は、前記接続孔に接続され、前記支持部を前記弁座に固定する。
図1は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置を示す図である。
第1及び第2のポンプ部11,12は、それぞれ真空ポンプとして構成される。
ポンプ本体10は、モータMと、変換機構200と、ポンプケース100と、ダイアフラム61と、台座109と、ポンプヘッド60と、ポンプヘッドカバー113と、を有する。ポンプケース100は、モータM及び変換機構200を収容する
また、コア67のポンプヘッド60側の面と対向する面側には、後述するコネクティングロッド210の第1の端部211にコア67を取り付け可能なように、第1の端部211に設けられた雄ネジ68と螺合する雌ネジ孔67aを有するボス部67bが一体的に形成されている。
以上のように構成される本実施形態のポンプ装置1の動作について説明する。ここでは、第1のポンプ部11を中心に説明する。
次に、ポンプヘッド60の詳細について説明する。
図2に示すように、ポンプヘッド60は、第2の面60bにポンプヘッドカバー113が設置され、ポンプヘッドカバー113との間で吸気室72と排気室82を形成する。ポンプヘッド60は、第1の面60a側にダイアフラム61が配置され、ダイアフラム61との間にポンプ室66を形成する。
排気側流通路52a、52bと、排気弁51と、排気側弁座81とは、排気弁装置80を構成する。排気側弁座81には排気側流通路52a、52bが設けられる。
吸気弁41は、ポンプヘッド60の第1の面側60aに設けられ、吸気側流通路42a、42bを開閉する。
排気弁51は、ポンプヘッド60の第2の面60b側に設けられ、排気側流通路52a、52bを開閉する。
なお、排気側弁座81は、第2の面60bに設けられる排気側凹部83内に設けられた凹部84の底部に設けられている。これに対し、吸気側弁座71は、第1の面60aに直接、設けられている。これにより、排気側流通路52a、52bのポンプヘッド60の厚み方向における長さは、吸気側流通路42a、42bよりも短くなっている。
まず、吸気側弁座71及び排気側弁座81の詳細について説明する。吸気側弁座71及び排気側弁座81は同一の構成を有するため、以下、これらを弁座71(81)ともいい、構成要素の括弧内の符号は、対応する排気弁装置80側の構成要素の符号を示すものとする(図5〜図7についても同様)。
弁座面712(812)は基準面711(811)から凹面75(85)の開口端に向かって徐々に開口面積が大きくなるように構成される。
吸気弁41と排気弁51とは同じ構造を有する。
図5は、ベース部材600に取り付ける前の(自然状態の)吸気弁41(排気弁51)の平面図である。図6は、ベース部材600に取り付けたときの吸気弁41(排気弁51)の斜視図である。
吸気弁41(排気弁51)は、当該吸気弁41(排気弁51)の中心に位置する支持部411(511)と、支持部411(511)を囲むように位置する弁部412(512)と、を有する。図5では、支持部411(511)を点線で囲んで示している。
また、支持部411(511)の中心には、ネジ46(56)が通る貫通孔415(515)が設けられている。
鋭角扇状部4131(5131)は、周縁部414(514)から中心に向かって、スリット413(513)が延在する方向と直交する方向における幅が漸次狭くなる形状を有する。
拡幅部4132(5132)は、鋭角扇状部4131(5131)の支持部411(511)に近い端部に連なって設けられる。拡幅部4132(5132)が設けられることにより、スリット413(513)は、スリット413(513)が延在する方向と直交する方向のスリット幅が、支持部411(511)に近い端部で広くなるように構成される。
図7は、ポンプヘッド60における吸気側流通路42a、42b(排気側流通路52a、52b)と吸気弁41(排気弁51)との位置関係を説明するための上面図である。
本実施形態では、複数の扇状弁部が複数の流通路(通気孔)に個々に対応して配置される。つまり、1つの扇状弁部に対し1つの流通路が配置される。
次に、本実施形態における吸気弁41、排気弁51の動きについて説明する。
図8は、本実施形態におけるポンプヘッド60の吸気弁装置70の部分断面図であり、吸気弁41の開閉機構を説明するための図である。図8(A)は閉位置での部分断面図、図8(B)は開位置での部分断面図である。
尚、排気弁装置80では、排気弁51は、ポンプヘッド60の第2の面60b側に設けられる。排気弁装置80は、図8に示す吸気弁装置70を反転させた構造を有する。
これにより、ポンプ室66から排気室82を介して排気管15に気体が吐出される。
これにより、接続管13から吸気室72内へ気体が吸入される。
本実施形態においては、上述のように、基準面と、当該基準面に対して鈍角の範囲で傾斜する弁座面を有する凹面を形成する弁座が設けられることにより、デッドスペースを減少させることができ、ポンプ装置1の圧縮比を高めることができる。デッドスペースは、ポンプ装置1において、ダイアフラム61が上死点にあるとき、気体が残るスペースである。
以下、比較例を交えて、デッドスペースについて説明する。
図10は、第1の比較例として、吸気弁に舌弁302を用いたポンプヘッド361におけるデッドスペース91の領域を説明する図であり、(A)はポンプヘッド361の部分拡大断面図、(B)はデッドスペース91の平面領域を示す図である。
図11は、第2の比較例として、吸気弁に円形弁312を用いたポンプヘッド362におけるデッドスペース92の領域を説明する図であり、(A)はポンプヘッド362の部分拡大断面図、(B)はデッドスペース92の平面領域を示す図である。
図9〜図11において、ポンプヘッドにおけるデッドスペースの領域は、ドットで(グレーにして)示している。
排気弁装置380では、平坦な第2の面360bに円形弁314が配置され、当該円形弁314に対応して排気側流通路350が設けられている。図示は省略するが、排気弁装置380には、円形弁314の図において直上位置に、上述した凹部371に対応する形状の凸部を有するポンプヘッドカバーが設けられている。
従って、排気側流通路52a,52bによるデッドスペース90の体積を、図13に示す第3の比較例における排気弁装置380の排気側流通路350によるデッドスペース93よりも削減することができる。
更に、吸気弁41(排気弁51)は、閉位置で応力がかかった状態にあるので、閉位置で、弁部412(512)は、吸気側弁座71(排気側弁座81)に向かって押し付けられ、吸気弁41(排気弁51)のシール性が向上し、到達圧力を低くすることができる。
本実施形態に係るポンプヘッド60を搭載したポンプ装置の到達圧力の測定結果を、従来品のポンプ装置での測定結果とともに表1に示す。
本実施形態におけるポンプヘッド60を搭載した1段圧縮構造のポンプ装置として、アルバック社製のダイアフラム型ドライ真空ポンプ 型式DA−241Sのポンプヘッドを、本実施形態に係るポンプヘッド60に置き換えたものを用意した。
従来品の2段圧縮構造のポンプ装置として、アルバック社製のダイアフラム型ドライ真空ポンプ 型式DA−121Dを用意した。
本実施形態におけるポンプヘッド60を搭載した2段圧縮構造のポンプ装置として、アルバック社製のダイアフラム型ドライ真空ポンプ 型式DA−121Dのポンプヘッドを、本実施形態に係るポンプヘッド60に置き換えたものを用意した。
いずれの装置においても、モータMの電源周波数を50Hzとしたときと60Hzとしたときそれぞれにおける到達圧力を測定した。
さらに、本発明に係る弁装置は、吸排気用の弁装置に限られず、逆止機能を有する汎用の開閉弁にも同様に適用可能である。
41…吸気弁(弁体、吸気側弁体)
42a、42b…吸気側流通路(流通路)
46、56…ネジ
51…排気弁(弁体、排気側弁体)
52a、52b…排気側流通路(流通路)
60…ポンプヘッド
60a…第1の面
60b…第2の面
61…ダイアフラム(往復動ヘッド)
66…ポンプ室
71…吸気側弁座(弁座)
75、85…凹面
81…排気側弁座(弁座)
411、511…支持部
412、512…弁部
413、513…スリット
414、514…周縁部
600…ベース部材
711、811…基準面
712、812…弁座面
M…モータ
Claims (6)
- 体積可変のポンプ室を有するポンプ装置におけるポンプヘッドに設けられる弁装置であって、
前記ポンプヘッドの前記ポンプ室に対向する第1の面に設けられ、接続孔が形成された底部を有し、前記接続孔の周囲に前記ポンプヘッドを貫通する複数の通気孔が形成された、錐体状の凹面からなる弁座と、
前記底部に対向する支持部と、前記支持部の外側から径方向に延びる複数のスリットを有し前記複数の通気孔に対向する弾性変形可能な複数の弁部と、を有する弁部材と、
前記接続孔に接続され、前記支持部を前記弁座に固定する固定具と
を具備する弁装置。 - 請求項1に記載の弁装置であって、
前記弁部材は、合成樹脂材料で構成された円形の板材で構成され、
前記複数の弁部は、前記複数の通気孔に個々に対応して配置される
弁装置。 - 請求項2に記載の弁装置であって、
前記複数の通気孔は、前記接続孔と同心的な円弧形状を有する
弁装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の弁装置であって、
前記複数のスリットは、前記支持部側の端部に拡幅部を有する
弁装置。 - 体積可変のポンプ室を有するポンプ本体を備えたポンプ装置におけるポンプヘッドであって、
前記ポンプ室に対向する第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面とを有する、前記ポンプ本体に固定されたベース部材と、
前記第1の面に設けられた吸気弁装置と、
前記第2の面に設けられた排気弁装置と
を具備し、
前記吸気弁装置は、
前記第1の面に設けられ、接続孔が形成された底部を有し、前記接続孔の周囲に前記ベース部材を貫通する複数の通気孔が形成された、錐体状の凹面からなる弁座と、
前記底部に対向する支持部と、前記支持部の外側から径方向に延びる複数のスリットを有し前記複数の通気孔に対向する弾性変形可能な複数の弁部と、を有する弁部材と、
前記接続孔に接続され、前記支持部を前記弁座に固定する固定具と
を有する
ポンプヘッド。 - 体積可変のポンプ室を有するポンプ本体と、
前記ポンプ室に対向する第1の面と、前記第1の面とは反対に配置された第2の面と、を有する、前記ポンプ本体に固定されたベース部材と、
前記第1の面に設けられた吸気弁装置と、
前記第2の面に設けられた排気弁装置と
を具備し、
前記吸気弁装置は、
前記第1の面に設けられ、接続孔が形成された底部を有し、前記接続孔の周囲に前記ベース部材を貫通する複数の通気孔が形成された、錐体状の凹面からなる弁座と、
前記底部に対向する支持部と、前記支持部の外側から径方向に延びる複数のスリットを有し前記複数の通気孔に対向する弾性変形可能な複数の弁部と、を有する弁部材と、
前記接続孔に接続され、前記支持部を前記弁座に固定する固定具と
を有する
ポンプ装置。
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