JPH03213676A - 真空ポンプにおける吸引系切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は真空ポンプにおける吸引系切換装置に関するも
のであり、特に同時に駆動させた、２つの吸引ポンプを
当初は並列接続により並列吸引させ、設定負圧力に到達
した後は直列接続に自動的に切換えて、高速で真空また
は真空に近い減圧度に到達させ、効率の良い減圧効果を
得ることのできる真空ポンプにおける吸引系切換装置に
関するものである。

（従来の技術） 特開昭６１〜２０７８８３号公報には、２つのポンプが
一体化された２連形ポンプ装置が示されている。このよ
うなポンプ装置を用いれば、各ポンプの吸入口及び吐出
口の接続状態を任意に選択（すなわち直列接続又は並列
接続の選択）することができるので、ポンプの固定電磁
石に供給される交流電源のエネルギをあまり損失させる
ことなく、吸入量若しくは吐出量、又は真空度若しくは
圧縮度を多段階に設定することができる。

第４図は２つのポンプ（第１ポンプ１及び第２ポンプ２
）を並列接続した状態を示す概略図であり、符号ＩＡ及
び２Ａは吸入口を、符号ＩＢ及び２Ｂは吐出口を示して
いる。また、第５図は第１ポンプ１及び第２ポンプ２を
直列接続した状態を示す概略図であり、第４図と同一の
符号は、同−又は同等部分をあられしている。

また、各ポンプの配置を、各ピストンの軸心が同一直線
上に位置するように行えば、各ポンプの振動が互いに相
殺され、当該ポンプ装置の振動及び騒音を低減できる。

さて、第６図に、同一性能の２台の真空ポンプを直列接
続した場合、及び並列接続した場合のポンプの特性の一
例を示す。同図において、横軸は負圧力、縦軸は流量で
あり、実線が直列接続性能、破線が並列接続性能を示し
ている。また、同図には、真空ポンプ単体での特性が一
点鎖線で示されている。

この第６図に示されるように、同一性能のポンプを直列
接続した場合には、負圧力０（大気開放状態）時におけ
る流量はポンプ単体のそれと同一であるが、流量０（締
切状態）における圧力はポンプ単体のそれよりも小さく
なる（すなわち負圧力は大きくなる）。

逆に、同一性能のポンプを並列接続した場合には、流量
０における負圧力はポンプ単体のそれと同一であるが、
負圧力Ｏにおける流量はポンプ単体のそれよりも大きく
なる。

したがって、直列接続性能線（実線）と並列接続性能線
（破線）とが交差する圧力（Ｐｌ）において、その接続
を切換えれば、すなわち負圧力が０からＰｌに至るまで
は並列接続し、負圧力がＰｌよりも大きくなったならば
（圧力がＰｌよりも小さくなったならば）直列接続に切
換えるようにすれば、極めて効率の良い運転が可能とな
る。

このような運転を行うには、例えばポンプの流体通路中
に、前記負圧Ｐ１を検出する圧力センサを設け、該セン
サの出力に応じて、電磁弁等を動作させて、流体通路を
切換えるようにすれば良い。

しかし、前記特開昭公報では、吸引系を自動的に切換え
る手段を開示していない。

（発明が解決しようとする課題） 而して、前記特開昭公報開示のポンプ装置に、センサ及
び流体通路切換用電磁弁を設けて、直列−並列の接続切
換を行うと、電磁弁、センサ等に電力を供給する電源が
必要となり、また構成が複雑化する。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は、特別な電源や電磁弁等を必要とせ
ず、機械的な手段のみによって、前述したような直列−
並列の接続切換を自動的に行うことのできる真空ポンプ
における吸引系切換装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用）前記の問題点を
解決するために、本発明は、その中央部に凹部が形成さ
れたピストンを、シリンダ内に収容すると共に、前記ピ
ストンがシリンダ内で摺動した場合に、２つの吸引ポン
プを含む吸引系が自動的に切換えられるように、前記シ
リンダに複数の通路（第１〜第５通路）を設け、そして
、ポンプの負圧力が所定圧力になったときに並列吸引が
自動的に直列吸引に切換えて動作するように設けられた
パイロット弁の動作で、前記シリンダに隣接させて設け
られた圧力室の圧力を変化させて、前記ピストンを動作
させ、吸引系を切換えるようにした点に特徴がある。

ポンプの負圧力が前記所定圧力を境界として変化すると
、パイロット弁が動作し、これにより、前記ピストンが
摺動して、前記複数の通路の接続が一斉に切換えられる
。したがって、２台のポンプの流体通路（吐出口及び吸
入口）を接続しておけば、該ポンプの接続状態が切換え
られる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の１実施例を詳細に説
明する。

第１図は縦断側面図で、ケーシング１１は、ダイアフラ
ム４１により形成される圧力室１８と、該圧力室１８と
ロッド穴１９を介して連通されるシリンダ１２とを備え
ている。

前記シリンダ１２内には、その中央部に小径の凹部３２
が形成された糸巻状のピストン３１が配置され、また該
ピストン３１の先端面部に取り付けられ、あるいは形成
されたロッド３３は、ロッド穴１９を介して、前記圧力
室１８内に突出している。

このロッド３３には、根元部から圧力室１８内に至る溝
部３４が形成されている。また、このロッド３３の先端
は、ダイアフラム４１のほぼ中央部に固定されている。

前記ダイアフラム４１は、押え４２を用いて、前記圧力
室１８を閉塞するように取り付けられている。

圧力室１８の底部と、ロッド３３の先端又はダイアフラ
ム４１との間には、ピストン３１を第１図左方向に摺動
させるためのピストン復帰圧縮ばね４３か配置されてい
る。このピストン復帰圧縮ばね４３の弾発力により、ピ
ストン３１は、シリンダ１２の圧力室１８側のシリンダ
ヘッドに当接するよう付勢されている。

この当接により、ピストン３１に取り付けられた０リン
グ４６がシリンダ１２の圧力室１８側のシリンダヘッド
に密着し、また、ピストン３１の外周に設けられた０リ
ング４５がシリンダ１２の内壁に密着しているので、圧
力室１８とシリンダ１２との間は、気密に保たれる。

なお、符号４４もピストン３１の外周にＯリング４５と
対称位置に設けた０リングで、シリンダ１２の圧力室１
８から離れた側に設けた後記第３通路１０３及び第４通
路１０４間、又は第４通路１０４及び第５通路１０５間
を気密的に遮断するためのものである。

前記ケーシング１１には、図示されるように、シリンダ
１２の内面とケーシング１１の外部とを連通ずるように
、第１通路１０１、第２通路１０２、第３通路１０３及
び第４通路１０４がシリンダ周側面に形成されている。

また、前記ケーシング１１の、シリンダ１２底面側（圧
力室１８が設けられていない、該圧力室から離れた側）
には、該ケーシング１１の外部と連通するように、第５
通路１０５が形成されている。

ここで、ピストン３１は、第１図に示されたように、シ
リンダ１２の、圧力室１８が設けられた側から、第３図
に示されるように、シリンダ１２の、圧力室１８が設け
られていない側に移動することができる。

そして、前記第１通路１０１及び第２通路１０２は、第
１図に示されるように前記ピストン３１が前記シリンダ
１２の前記圧力室１８側に位置している場合に、前記ピ
ストン３１に形成された凹部３２と連通し、該ピストン
３１が、第３図に示されるように、前記シリンダ１２の
前記圧力室１８側と反対側に移動した場合に、前記シリ
ンダ１２の前記圧力室１８側と連通するように形成され
ている。

前記第３通路１０３は、前記ピストン３１が前記シリン
ダ１２の前記圧力室１８側に位置している場合、及び該
ピストン３１が前記シリンダ１２の前記圧力室１８側と
反対側に移動した場合の双方の場合において、前記ピス
トン３１に形成された凹部３２と連通ずるように形成さ
れている。

前記第４通路１０４は、前記ピストン３１が前記シリン
ダ１２の前記圧力室１８側に位置している場合に、前記
シリンダ１２の前記圧力室１８側と反対側と連通し、該
ピストン３１が前記シリンダ１２の前記圧力室１８側と
反対側に移動した場合に、前記ピストン３１に形成され
た凹部３２と連通ずるように形成されている。

そして、前記第５通路１０５は、前記ピストン３１が前
記シリンダ１２の前記圧力室１８側の端部に位置してい
る場合に、前記第４通路１０４と連通し、該ピストン３
１が前記シリンダ１２の前記圧力室１８側と反対側に移
動した場合に、該ピストン３１により閉塞されるように
形成されている。

前記ケーシング１１の、前記第１通路１０１と圧力室１
８との間には、パイロット弁収容室２０が形成されてい
る。このパイロット弁収容室２０は、連通路２１により
前記第１通路１０１と連通しており、また連通路２２に
より前記圧力室１８と連通している。

前記パイロット弁収容室２０内には、パイロット弁５１
が摺動自在に配置されている。このパイロット弁５１は
、常時は、パイロット弁復帰ばね５４の弾発力により、
前記連通路２２を閉塞するように、換言すれば、パイロ
ット弁収容室２０の圧力室１８側の開口部を閉塞するよ
うに、偏倚されている。符号５３は連通路２２端部をシ
ールするパツキン、符号５５はめねじ２３に螺合された
パイロット弁復帰ばね５４を支持するばね押えであり符
号５６は０リングである。

前記パイロット弁５１には、前記連通路２２との接触時
には該連通路２２の閉塞を妨げないように、かつ連通路
２２から離脱している場合には前記連通路２１及び連通
路２２を連通するように、いわゆるエア抜きの連通路５
２が形成されている。

前記第１通路１０１には、図示しない減圧容器など、内
部圧力を減圧し、真空もしくは真空に近い負圧力まで減
圧される容器が接続される。

さて、以上の構成を有する本発明の１実施例において、
第１図に示されるように、第１ポンプ１の吸入口ＩＡを
第２通路１０２に、第１ポンプ１の吐出口ＩＢを第４通
路１０４に、第２ポンプ２の吸入口２Ａを第３通路１０
３に接続する。

この状態において、第１ポンプ１及び第２ポンプ２を同
時に駆動すると、吸入口ＩＡ及び吸入口２Ａには、第１
通路１０１、シリンダ１２及び凹部３２で規定される領
域、並びに第２通路１０２及び第３通路１０３を介して
、空気等の流体が吸引される。

また、吐出口ＩＢからは、第４通路１０４、ピストン３
１の圧力室１８側と反対側の端部、及び第５通路１０５
を介して、流体が吐出される。吐出口２Ｂからは、外部
に直接流体が吐出される。

すなわち、この接続状態は、並列接続である。

つぎに、前記第１ポンプ１及び第２ポンプ２の駆動が継
続され、第１通路１０１の負圧が大きくなり（すなわち
、第１通路１０１の圧力が減少し）所定値に達すると、
連通路２２を閉塞していたパイロット弁５１が、パイロ
ット弁収容室２０内の圧力低下により、パイロット弁復
帰ばね５４の弾発力に抗して後退し、連通路２２が開口
する。

これにより、圧力室１８内の流体が連通路２２、連通路
５２、パイロット弁収容室２０及び連通路２１を介して
、第１通路１０１内に導入され、第１ポンプ１及び第２
ポンプ２により吸引され、該圧力室１８内の圧力が低下
する。

この結果、第２図に示されるように、ピストン３１が、
ピストン−復帰圧縮ばね４３の弾発力に抗して、圧力室
１８側と反対側に移動（後退）する。

この第２図に示されるように、ピストン３１の圧力室１
８側の端部とシリンダ１２とをシールする０リング４５
が、第１通路１０１内に位置するようになると、圧力室
１８内の流体は、さらにロッド３３に形成された溝部３
４と、ピストン３１及びシリンダ１２内壁の間とを通過
して、吸引される。

この吸引がさらに進み、ピストン３１の圧力室１８側の
端部が、第２通路１０２及び／あるいは第１通路１０１
内に達すると、圧力室１８から、吸入口ＩＡに至る流体
通路の開口面積が急激に増大し、第３図に示されるよう
に、ピストン３１が、シリンダ１２内の、圧力室１８側
と反対側に瞬時に移動する。

この移動により、同第３図に示されるように、第３通路
１０３及び第４通路１０４の、シリンダ１２内面の開口
部が凹部３２と対向して連通し、また第２通路１０２及
び第１通路１０１が、シリンダ１２の圧力室１８側に連
通する。また、第５通路１０５はピストン３１により閉
塞されると共に、バイロフト弁５１がパイロット弁復帰
ばね５４の弾発力により、初期状態に復旧する。

明らかなように、この状態は直列接続である。

すなわち、第１通路１０１、シリンダ１２の圧力室１８
側及び第２通路１０２を介して、吸入口ＩＡより流体が
吸入され、吐出口ＩＢより吐出された流体は、第４通路
１０４、シリンダ１２及び凹部３２で規定される領域、
並びに第３通路１０３を介して、吸入口２Ａに流体が流
入する。

そして、吐出口２Ｂより流体が吐出される。

したがって、パイロット弁５１が摺動する圧力が、第６
図に示された負圧力Ｐ１近傍となるように、ばね押え５
５を回転してパイロット弁復帰ばね５４の弾発力を調整
すれば、負圧力ＯからＰｌに至るまでは並列接続、そし
て、負圧力がＰｌより大きくなると直列接続となる。す
なわち、パイロット弁復帰ばね５４の調整により、流体
通路の切換を所定圧力（Ｐｌ）を境界点として正確に行
うことができる。

第３図に示された状態において、圧力室１８内の圧力（
すなわち第１通路１０１内の圧力）が上昇すると、ピス
トン復帰圧縮ばね４３の弾発力により、ピストン３１は
圧力室１８側に摺動し、当該流体通路切換装置は初期状
態に復旧する。

さて、前述の説明においては、圧力室１８の底部、及び
ダイアフラム４１又はロッド３３の先端部の間には、ピ
ストン復帰圧縮ばね４３が配置されるものとして説明し
たが、該ピストン復帰圧縮ばね４３は、シリンダ１２の
圧力室１８側と反対側及びピストン３１の間に設けられ
ても良く、また前記ダイアフラム４１がピストン復帰圧
縮ばね４３と同等の弾発力（復元力）を有していれば、
該ピストン復帰圧縮ばね４３は設けられていなくても良
い。

また、ロッド３３には流体通過用の溝部３４が形成され
るものとして説明したが、該溝部をロッド３３に形成す
る代りに、ロッド穴１９の壁面に軸方向に貫通させて形
成しても良い。

さらに、パイロット弁復帰ばね５４の弾発力は、ばね押
え５５を回転することにより調整可能であるものとして
説明したが、ピストン復帰圧縮ばね４３の弾発力を調整
する手段をも設けるようにしても良い。この構成は、当
業者により容易に創作されることができるので、その説
明は省略する。

また、パイロット弁収容室２０は、第２通路１０２と圧
力室１８とを連通可能とするように設けられても良い。

さらにまた、本発明は、前掲した公報に記載されたよう
に２連形の真空ポンプに適用されても良いし、あるいは
２台の真空ポンプを用いる場合に適用されても良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

（１）　Ｉ求項１及び２記載の真空ポンプにおける吸引
系切換装置によれば、直列−並列の接続切換えが、負圧
力に応じて自動的に行なわれるので、２台のポンプを用
いた吸引運転が極めて有効になる。

また、特別な電源や電磁弁等を必要とせず、機械的な手
段のみによって直列−並列の接続切換が成されるので、
当該真空ポンプの流体通路切換装置の構成が簡略化され
る。

（２）請求項３記載の真空ポンプにおける吸引系切換装
置によれば、ピストンの復帰タイミングを調整すること
ができるので、増圧時における流体通路の切換を所定圧
力を境界点として正確に行うことができる。

（３）請求項４記載の真空ポンプにおける吸引系切換装
置によれば、パイロット弁の動作タイミングを調整でき
るので、流体通路の切換を所定圧力を境界点として正確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断側面図である。 第２図及び第３図は実施例の動作を並列吸引と直列吸引
とに分けて説明した図であり、第１図と同様の断面図で
ある。 第４図は２つのポンプを並列接続した状態を示す概略図
である。 第５図は２つのポンプを直列接続した状態を示す概略図
である。 第６図は同一性能の２台の真空ポンプを直列接続した場
合及び並列接続した場合の特性、並びにポンプ単体の特
性、すなわち、流量と負圧力の関係を夫々示すグラフで
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）その中央部に小径の凹部が形成され、かつその端
   部にロッドが設けられたピストンと、 前記ピストンを収容するシリンダ、及び前記ロッドを挿
   入するロッド穴が形成されたケーシングと、 前記ロッド及び前記ロッド穴の少なくとも一方に形成さ
   れた流体通過用溝と、 前記ケーシングの前記ロッドの先端部側に、閉塞された
   圧力室を形成し、かつ前記ロッドの先端部を支持するダ
   イアフラムと、 前記シリンダ内面や前記ケーシング外部と連通する第１
   ないし第５通路と、 吸入口が第２通路に接続され、吐出口が第４通路に接続
   される第１吸引ポンプと、 吸引口が第３通路に接続され、吐出口が大気に開放され
   る第２吸引ポンプと、 前記第１通路若しくは第２通路及び前記圧力室の間を連
   通するように設けられたパイロット弁収容室と、 前記圧力室側の開口部を閉塞するように復帰手段が設け
   られた、前記パイロット弁収容室内に収容されたパイロ
   ット弁とを具備し、 前記第１及び第２通路は、前記ピストンが前記シリンダ
   の前記圧力室側に位置している場合に、前記ピストンに
   形成された凹部と連通し、かつ、該第１通路は該ピスト
   ンが前記シリンダの前記圧力室側と反対側に移動した場
   合に、前記シリンダの前記圧力室側と連通するように設
   けられ、前記第３通路は、前記ピストンが前記シリンダ
   の前記圧力室側に位置している場合、及び該ピストンが
   前記シリンダの前記圧力室側と反対側に移動した場合の
   双方において、前記ピストンに形成された凹部と連通す
   るように設けられ、 前記第４通路は、前記ピストンが前記シリンダの前記圧
   力室側に位置している場合に、前記シリンダの前記圧力
   室側と反対側と連通し、該ピストンが前記シリンダの前
   記圧力室側と反対側に移動した場合に、前記ピストンに
   形成された凹部と連通するように設けられ、前記第５通
   路は、前記ビストンが前記シリンダの前記圧力室側に位
   置している場合に、前記第４通路と連通し、該ピストン
   が前記シリンダの前記圧力室側と反対側に移動した場合
   に、該ピストンにより閉塞されるように設けられたこと
   を特徴とする真空ポンプにおける吸引系切換装置。
2. （２）前記ピストンが、前記シリンダの前記圧力室側に
   位置し、前記流体通過用溝を閉塞するように、該ピスト
   ンを偏倚するピストン復帰手段をさらに備えたことを特
   徴とする請求項１記載の真空ポンプにおける吸引系切換
   装置。
3. （３）前記ピストン復帰手段によるピストンの偏倚力は
   、調整可能であることを特徴とする請求項２記載の真空
   ポンプにおける吸引系切換装置。
4. （４）前記パイロット弁の復帰手段によるパイロット弁
   の偏倚力は、調整可能であることを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれかに記載の真空ポンプにおける吸引系
   切換装置。