JPH07107393B2 - 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、１個の円環状のシリン
ダと２個のピストンとを備えて、円環状のシリンダの中
に２個のピストンを循環させて空気又はガスを吸入でき
るようにした真空ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空ポンプとしては、往復動形式
のもの又はスクリユ形式のものが使用されている。

【０００３】従来の往復動形式のものでは、ピストンロ
ツド、クロスヘツド、コネクチングロツド、クランクシ
ヤフト等の往復動式に必要な構成部品の数が多いこと、
従来のスクリユ形式のものでは、回転運動部分における
摩擦のために動力損失が大きいことなどの問題があつ
た。また、ピストンロツド、コネクチングロツド、スク
リユシヤフトなどの貫通部分の密封のために複雑な構造
を持つた軸封装置が必要なことは、両形式に共通した大
きな問題であつた。さらに、従来の往復動形式のもので
は、吸入弁及び吐出弁が必要であつた。吸入弁及び吐出
弁は、弁前後の圧力差によつて開閉する自動弁構造のも
のが使用されたが、高真空になると、吸入弁では、弁の
内側と外側の圧力差が微小なために、弁板の開閉が制限
されるという問題があり、到達真空度に限度があつた。
また、強制弁にすると、構造が複雑になるという問題が
あつた。これらのために、従来の真空ポンプでは、高真
空又は多段化には複雑な構造を必要とし、重量軽減及び
小型化には限度があつた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、構成部品の
数が少ない上に、動力損失が少なく、また、軸封装置を
全く必要としないだけではなく、吸入弁及び吐出弁をも
必要としない、さらに、高真空又は多段化が容易で、重
量軽減及び小型化を計ることができる真空ポンプを提供
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の真空ポンプは、一定の横断面を有する非
磁性の管状体からできた円環状のシリンダと、前記シリ
ンダに設けられて前記シリンダの環状の中心に関し所定
の鋭角を挟むように配置された吸入口及び吐出口と、前
記シリンダの中にそれぞれ移動可能に内嵌された磁性を
有する２個のピストンと、前記シリンダに沿い一定速度
で移動すると共に、前記シリンダの環状の中心に関し前
記所定の鋭角を挟むように配置された第１の磁石及び第
２の磁石と、前記２個の磁石の回転方向において前記吸
入口に近い上流の第１の位置及び前記吐出口に近い上流
の第２の位置にそれぞれ配置された第１の電磁石及び第
２の電磁石とからなり、前記２個のピストンが、前記第
１の磁石によつて、それぞれ前記第１の位置から吸引行
程を経て前記第２の位置まで誘導され、前記第２の磁石
によつて、それぞれ前記第２の位置から前記鋭角を挟む
復帰行程を経て前記第１の位置まで誘導されて、前記２
個のピストンが前記円環状のシリンダの中を循環できる
ようにしたものである。

【０００６】また、本発明の真空ポンプにおいては、前
記ピストンの一方が、励磁された前記第１の電磁石によ
つて、前記第１の位置に停止されている間に、前記ピス
トンの他方が、前記第１の磁石によつて、吸入行程を経
て前記第２の位置に向けて誘導されて、前記第２の位置
に到着した時に、前記第２の電磁石が励磁されることに
より、前記ピストンの他方が、前記第１の磁石から離さ
れて、前記第２の位置に停止され、その後、前記第１の
磁石及び前記第２の磁石が、前記第１の位置及び前記第
２の位置にそれぞれ到着した時に、前記第１の電磁石及
び前記第２の電磁石が、それぞれ解磁されることによ
り、前記ピストンの一方及び前記ピストンの他方が、前
記第１の磁石及び前記第２の磁石によつて、それぞれ誘
導されるようにし、前記ピストンの一方が、前記第１の
磁石によつて、前記第１の位置から吸入行程を経て前記
第２の位置に向けて誘導されている間に、前記ピストン
の他方が、前記第２の磁石によつて、前記第２の位置か
ら前記鋭角を挟む復帰行程を経て前記第１の位置に向け
て誘導されて、前記第１の位置に到着した時に、前記第
１の電磁石が励磁されることにより、前記ピストンの他
方が、前記第２の磁石から離されて、前記第１の位置に
停止されるようにして、１サイクルを行い、次のサイク
ルでは、前記ピストンの他方が、励磁された前記第１の
電磁石によつて前記第１の位置に停止されている間に、
前記ピストンの一方が、前記第１の磁石によつて、前記
第２の位置に向けて吸入行程を誘導されるようにする。

【０００７】本発明の真空ポンプにおいては、第１の磁
石及び第２の磁石として、永久磁石又は常時励磁されて
いる電磁石が使用されることができ、また、第１の電磁
石及び第２の電磁石としては、励磁された時に、第１の
磁石及び第２の磁石より強い磁力を持つようにした電磁
石が使用されるものである。なお、ピストンに永久磁石
を埋め込むか、ピストンを永久磁石で作ることによつ
て、第１の磁石、第２の磁石、第１の電磁石、及び第２
の電磁石のピストンを吸引する力を強めることができ
る。

【０００８】本発明の真空ポンプにおいては、シリンダ
の断面形状は円形であることが好ましい。この場合のピ
ストンの形状は、球状、直円柱状、トーラス状等のもの
が適用されるが、トーラス状のものが、シリンダの中で
回転しないので好ましい。

【０００９】

【作用】上記のように構成された真空ポンプにおいて
は、円環状のシリンダに内嵌された２個のピストンが、
第１の磁石及び第２の磁石によつて誘導されて円環状の
シリンダの中を一定方向に移動し、往復運動をすること
なく、吸入行程及び復帰行程を進行するように働く。ま
た、ピストンの一方が第１の位置に停止されている間
に、ピストンの他方が吸入行程を経て第２の位置まで誘
導されることにより、ピストンの他方の上流のシリンダ
の中にできる空間に、吸入口から空気又はガスが吸入さ
れるように働く。ピストンの他方が第２の位置から第１
の位置に誘導される際、ピストンの他方が吐出口を覆う
時、同時に、ピストンの一方が吸入口を覆うので、吸入
弁及び吐出弁が必要でないように働く。さらに、シリン
ダの吸入口及び吐出口がシリンダの環状の中心に関し鋭
角を挟むように設けられること、言い換えると、吸入口
と吐出口とがなるべく接近して設けられることは、吸入
行程を長くし、多量の空気又はガスがシリンダの中に吸
入されるように働く。

【００１０】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。先
ず、図１に示すように、本発明の真空ポンプは、円環状
のシリンダ１０と、シリンダ１０に設けられた吸入口１
２及び吐出口１３と、シリンダ１０に内嵌された２個の
ピストン２０、２０と、シリンダ１０に沿い一定速度で
移動する第１の磁石３１及び第２の磁石３２と、シリン
ダ１０に接近した第１の位置１４及び第２の位置１５に
それぞれ配置された第１の電磁石４１及び第２の電磁石
４２とからなつている。

【００１１】シリンダ１０は、一定の横断面を有する非
磁性の金属又は合成樹脂の管状体からできて、環状の中
心１１を持つた環状の形状をしている。吸入口１２と吐
出口１３とは、環状の中心１１に関し所定の鋭角を挟む
ように配置されている。２個のピストン２０、２０は、
シリンダ１０の中にそれぞれ移動可能に内嵌する磁性金
属部分（図示しない）を備えている。第１の磁石３１と
第２の磁石３２とは、永久磁石で作られて、環状の中心
１１に関し前述の所定の鋭角を挟むように配置されてい
て、シリンダ１０に沿つて一定速度で移動するようにな
つている。矢印３３は、第１の磁石３１及び第２の磁石
３２の移動方向を示すもので、第１の磁石３１が先行し
て、第２の磁石３２が第１の磁石３１の後に続いて移動
する。第１の電磁石４１及び第２の電磁石４２は、矢印
３３の方向において、吸引口１２に近い上流の第１の位
置１４及び吐出口１３に近い上流の第２の位置１５に、
それぞれ設けられて、同時に、励磁又は解磁されるよう
になつている。

【００１２】図２乃至図５を参照して説明する。図２乃
至図５においては、分かり易く説明するために、２個の
ピストン２０、２０を、ピストンの一方２１及びピスト
ンの他方２２と呼ぶことにする。図２は、ピストンの一
方２１が、励磁された第１の電磁石４１によつて第１の
位置１４に停止されて、ピストンの他方２２が、既に吸
入口１２を通過したところを示す。すなわち、ピストン
の一方２１が、第１の電磁石４１によつて第１の位置１
４に停止されている間に、ピストンの他方２２が、第１
の磁石３１によつて、矢印３３の方向に吸入行程を経て
第２の位置１５まで誘導される。ピストンの他方２２が
シリンダ１０の中を誘導されることによつて、ピストン
の他方２２とピストンの一方２１との間にできるシリン
ダ１０の空間の中に、空気又はガスが吸入口１２から吸
入されることは言うまでもない。第２の磁石３２は、第
１の磁石３１の後に続いて進行する。図３に示すよう
に、ピストンの他方２２が第２の位置１５に到着した時
に、第２の電磁石４２が励磁されることによつて、ピス
トンの他方２２が第１の磁石３１から離されて、第２の
位置１５に停止され、これで吸入行程が終わる。その
後、図４に示すように、第１の磁石３１が第１の位置１
４に到着し、第２の磁石３２が第２の位置１５に到着し
た時に、第１の電磁石４１及び第２の電磁石４２を解磁
することにより、ピストンの一方２１が第１の磁石３１
によつて、ピストンの他方２２が第２の磁石３２によつ
て、それぞれ誘導されるようにする。その後、ピストン
の一方２１が第１の磁石３１によつて誘導され、ピスト
ンの他方２２が第２の磁石３２によつて誘導されて、そ
れぞれ進行して、同時に、吸入口１２と吐出口１３とを
密封しながら通過する。図５に示すように、ピストンの
他方２２が、第２の磁石３２によつて誘導され、復帰行
程を経て第１の位置１４に到着した時に、第１の電磁石
４１が励磁され、ピストンの他方２２が、第２の磁石３
２から離されて、第１の位置１４に停止される。ピスト
ンの一方２１は、第１の磁石３１によつて誘導されて、
既に吸引口１２を通過しているので、図２に示す状態に
再び戻る。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空ポン
プは、円環状のシリンダの中に２個のピストンを循環可
能に設けて、ピストンの一方が第１の位置に停止されて
いる時に、ピストンの他方が移動されることによつて、
移動されるピストンの他方の上流では、シリンダの中の
空間が拡大されて、この拡大される空間の中に、吸入口
から空気又はガスが吸入されるようにする。同時に、移
動されるピストンの他方の下流では、シリンダの中の空
間が縮小されて、この縮小される空間の中に既に吸入さ
れていた空気又はガスが吐出口から吐出されるようにす
る。このように、往復運動部分が全くない上に、従来の
スクリユ形式の真空ポンプにおけるような摩擦が全くな
い。従つて、動力損失が極めて少ない上に、ピストンロ
ツド、コネクチングロツド、スクリユシヤフトなどの貫
通穴部が全くないので、貫通穴部を密封するための軸封
装置を全く必要としない。また、ピストンの他方が第２
の位置空から第２の位置に移動される際、ピストンの他
方が吐出口を覆つて通過する時に、ピストンの一方が吸
入口を覆つて通過するようにして、吸入弁及び吐出弁が
不用になつたので、高真空のもとの微小な圧力差によつ
て開閉されなければならないという従来の吸入弁（自由
弁）の問題を完全に解決できる。従つて、従来の真空ポ
ンプと比較して、構成部品点数が大幅に少なくなる。ま
た、構成部品点数が少ないということは、故障の確率が
減少すると共に、製作並びに組立、加工等の所要時間が
少なくなることになる。さらに、シリンダを上下に積み
重ねるだけで多段化できるので、多段式が簡単に製作で
き、真空ポンプの性能向上が可能になる。本発明の真空
ポンプは、上述のように、構成部品点数が少なく、容易
に多段化ができ、また、フライホイールを必要としない
ので、製品重量及び製品容積を小さくすることができ、
電力の大幅な逓減を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの構成を示す略図の説明図
である。

【図２】本発明の吸入行程の途中を示す略図の説明図で
ある。

【図３】本発明の吸入行程の終了を示す略図の説明図で
ある。

【図４】本発明の復帰行程の開始を示す略図の説明図で
ある。

【図５】本発明の次の吸入行程の開始を示す略図の説明
図である。

【符合の説明】

１０ シリンダ １１ 環状の中心 １２ 吸入口 １３ 吐出口 １４ 第１の位置 １５ 第２の位置 ２０ ピストン ２１ ピストンの一方 ２２ ピストンの他方 ３１ 第１の磁石 ３２ 第２の磁石 ４１ 第１の電磁石 ４２ 第２の電磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の横断面を有する非磁性の管状体か
   らできた円環状のシリンダと、前記シリンダに設けられ
   て前記シリンダの環状の中心に関し所定の鋭角を挟むよ
   うに配置された吸入口及び吐出口と、前記シリンダの中
   にそれぞれ移動可能に内嵌された磁性を有する２個のピ
   ストンと、前記シリンダに沿い一定速度で移動すると共
   に、前記シリンダの環状の中心に関し前記所定の鋭角を
   挟むように配置された第１の磁石及び第２の磁石と、前
   記２個の磁石の回転方向において前記吸入口に近い上流
   の第１の位置及び前記吐出口に近い上流の第２の位置に
   それぞれ配置された第１の電磁石及び第２の電磁石とか
   らなり、前記２個のピストンが、前記第１の磁石によつ
   て、それぞれ前記第１の位置から吸引行程を経て前記第
   ２の位置まで誘導され、前記第２の磁石によつて、それ
   ぞれ前記第２の位置から前記鋭角を挟む復帰行程を経て
   前記第１の位置まで誘導されて、前記２個のピストンが
   前記円環状のシリンダの中を循環できるようにしたこと
   を特徴とする真空ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ピストンの一方が、励磁された前記
   第１の電磁石によつて、前記第１の位置に停止されてい
   る間に、前記ピストンの他方が、前記第１の磁石によつ
   て、吸入行程を経て前記第２の位置に向けて誘導され
   て、前記第２の位置に到着した時に、前記第２の電磁石
   が励磁されることにより、前記ピストンの他方が、前記
   第１の磁石から離されて、前記第２の位置に停止され、
   その後、前記第１の磁石及び前記第２の磁石が、前記第
   １の位置及び前記第２の位置にそれぞれ到着した時に、
   前記第１の電磁石及び前記第２の電磁石が、それぞれ解
   磁されることにより、前記ピストンの一方及び前記ピス
   トンの他方が、前記第１の磁石及び前記第２の磁石によ
   つて、それぞれ誘導されるようにし、前記ピストンの一
   方が、前記第１の磁石によつて、前記第１の位置から吸
   入行程を経て前記第２の位置に向けて誘導されている間
   に、前記ピストンの他方が、前記第２の磁石によつて、
   前記第２の位置から前記鋭角を挟む復帰行程を経て前記
   第１の位置に向けて誘導されて、前記第１の位置に到着
   した時に、前記第１の電磁石が励磁されることにより、
   前記ピストンの他方が、前記第２の磁石から離されて、
   前記第１の位置に停止されるようにして、１サイクルを
   行い、次のサイクルでは、前記ピストンの他方が、励磁
   された前記第１の電磁石によつて、前記第１の位置に停
   止されている間に、前記ピストンの一方が、前記第１の
   磁石によつて、前記第２の位置に向けて吸入行程を誘導
   されるようにした請求項１記載の真空ポンプ。