JPH09195945A - 真空メンブレインポンプのヘッド及び真空メンブレインポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数が少なく、構造が簡単で、経済的
に製造でき、運転効率の高い真空メンブレインポンプを
提供する。 【解決手段】 真空メンブレインポンプ１は、本質的
には、ハウジング２と、メンブレイン３と、ヘッド５と
から構成される。ヘッド５は、そのシール面６でメンブ
レイン３のシール縁部１１に係合してシールを形成す
る。ヘッド５とメンブレイン３との間にポンプ室４が形
成される。ガラスから鋳造されたヘッド５は、ポンプ室
から離れた方のその側部７に、弁要素９を収容するため
の開口８を有している。メンブレイン３のシール縁部１
１が、ハウジング２の肩部１０に着座すると共に、ヘッ
ド５のシール面６に係合する。弁要素９は、ヘッド５の
開口８の内側に係合する。ハウジング２に接続されてい
る閉鎖構造が、弁要素９に軸方向力を与えることができ
る。弁要素９、ヘッド５、メンブレイン３、及び、ハウ
ジング２は、閉鎖構造によって、互いに押圧されて、封
止された接続部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１、７及び
８の導入部に記載された真空メンブレインポンプ及び該
真空メンブレインポンプ用のヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】当該技術の現状においては、メンブレイ
ンポンプは、対応する部品に係合してシールを形成する
弾性メンブレインを備えており、上記対応する部品とメ
ンブレインとの間にポンプ室が形成されている。一般的
には、入口弁及び出口弁が、上記ポンプ室に開口してい
る。メンブレインは、カムによって動かされ、これによ
り、上記ポンプ室の体積が周期的に収縮及び拡張する。
ポンプ室の体積が増大すると、空気が上記入口弁の中に
吸入され、そのような空気は、ポンプ室の体積が減少す
る時に、上記出口弁すなわち排気弁を介して排出され
る。このようにして、気体状の媒体に圧力及び部分的な
真空を与えることができる。

【０００３】主として、真空を形成するためにメンブレ
インポンプを使用する時には、使用する要素の材料すな
わち材質に対して、多くの要求がなされる。特に、ガス
の中に含まれる溶媒が、メンブレイン及び／又はその対
応する部品の表面に蓄積してはならない。メンブレイン
は、可撓性及び気密性の両方の性質を持たなければなら
ず、一方、上記対応する部品は、その最小体積におい
て、メンブレインの形態に正確に対応する補完的な形態
を有する必要がある。可能な限り高い効率を達成するた
めに、ポンプ室の体積は、排出工程が完了した時に、可
能な限り小さい値にならなければならない。

【０００４】メンブレインポンプは、例えば、ＤＥ４０
０７９３２Ａ１，ＤＥ２８５１０６０Ａ１、及び、ＥＰ
０７２２７５Ａ１に開示されている。上記ＤＥ４００７
９３２は、その中央部分が補強された形状を有するメン
ブレインを備えるメンブレインポンプを開示しており、
上記ＤＥ２８５１０６０は、単一のメンブレインによっ
て分離された２つのポンプ室を備えるメンブレインポン
プを開示しており、また、上記ＥＰ０７２２７５は、入
口弁及び出口弁用の特殊な分配構造を備える真空ポンプ
を開示している。

【０００５】しかしながら、上述の如き当業界における
現在のメンブレインポンプは、種々の欠点を有してい
る。特に、メンブレイン及びその対応する部品には、表
面処理を施す必要があり、そのような表面処理は、製造
を煩雑にすると共に高価なものにする。上記対応する部
品に使用されるプラスチック材料は、必ずしも形態が安
定ではなく、表面処理を行わない場合には、真空が形成
された時に再び放出されることになる溶媒を吸収するこ
とが多い。

【０００６】当業界の現在のポンプの別の欠点は、その
構造が複雑であることである。個々の部品を一緒に製造
してシールを形成しなければならず、従って、現在ま
で、シール、ネジ及びクランプの如き多くの別個の要素
を用いることを必要としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の如き従来技術の欠点を解消して、特に、部品点数が少
なく、簡単且つ経済的に製造でき、更に、高い運転効率
を有する、真空メンブレインポンプを提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、請求項
１、７及び８の特徴部に記載される真空メンブレインポ
ンプ、あるいは、真空メンブレインポンプ用のヘッドに
よって達成される。

【０００９】真空メンブレインポンプは、本質的に、ハ
ウジングと、メンブレインと、ポンプ室と、ヘッドとか
ら構成される。上記ポンプ室の一側部は、上記ヘッドに
よって画成され、また、その他側部は、上記メンブレイ
ンによって画成される。上記ヘッドは、上記メンブレイ
ンに係合してシールを形成する。上記ヘッドは、ガラス
から鋳造され、そのような鋳造品は、上記メンブレイン
との間にシール係合を形成するシール面を有しており、
また、弁要素を収容するために、ポンプ室から離れた方
の側部に、少なくとも１つの開口を有している。この開
口は、上記ヘッドを貫通する。しかしながら、ポンプ室
は、弁要素（この弁要素は、入口弁及び出口弁を有して
いる）を有しているにも拘わらず、外部環境から完全に
気密にシールすなわち封止されなければならない。ガラ
スから鋳造されたヘッドの利点は、ガラスは、溶媒の如
きポンプ部品にとって有害な物質に対して、良好な化学
的な性質を有しており、また、形態安定性の如き良好な
機械的な性質を有していることである。

【００１０】上記ハウジングが、突出部を有する円周方
向の肩部を有していて、上記突出部の上に上記メンブレ
インのシール縁部領域を置くことができる場合には、真
空メンブレインポンプは、特に簡単に製造することがで
きる。上記ヘッドは、シール面を有しており、該シール
面は、上記メンブレインの上記シール縁部に係合してシ
ールを形成する。ポンプの別個の構成要素は、閉鎖構造
によって簡単に一緒に保持することができ、上記閉鎖構
造は、上記ヘッドのハウジングに接続されており、従っ
て、メンブレインを上記ハウジングと上記ヘッドとの間
に挟むことができる。

【００１１】上記閉鎖構造は、ヘッドに対してだけでは
なく、ポンプ室から離れた方のヘッドの側部の開口の中
に挿入される弁要素に対して効果を有する場合に、特に
効果的である。閉鎖構造は、弁要素に力を与え、これに
より、弁要素は、ヘッドに圧接され、従って、メンブレ
インは、ハウジングとヘッドとの間に挟まれる。

【００１２】ヘッドを貫通する上記開口が、ポンプ室に
向かってテーパ形状を有しており、また、上記開口の中
に挿入される弁要素が、同様に下方に向かうテーパ形状
を有する部分を含んでいる場合には、特に好ましい。テ
ーパ形状の部分を有する上記弁要素は、上記開口の中に
挿入することができ、これにより、良好なシールを形成
する接続部がもたらされる。弁要素が一体に形成された
場合には、別の利点がもたらされる。当然にして、上記
開口及びシール部分を円筒形の形状にして、これら２つ
の円筒形の面の間にシール効果が生ずるようにすること
ができる。

【００１３】好ましい実施例においては、上記ヘッド
は、２つの開口を有しており、上記入口弁を一方の開口
の中に挿入し、上記出口弁を他方の開口の中に挿入する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面及び実施例に基づいて、本発
明を以下に詳細に説明する。

【００１５】真空メンブレインポンプ１は、実質的に、
ハウジング２と、可撓性のメンブレイン（隔膜）３と、
ヘッド５とを備えている。縁部領域１１を有するメンブ
レイン３は、円周方向のシール面６に係合してシールを
形成している。このようにすると、ポンプ室４が、メン
ブレイン３の面とガラス部分５との間で包囲される。メ
ンブレインは、ヘッドによって、ハウジング２の円周方
向の肩部１０に圧接されてしっかりと挟まれている。そ
のような挟む効果を高めるために、肩部１０は、円周方
向の突出部１２を有することができる。メンブレイン
は、アーム１６を介して、カム及びモータ（図示せず）
に接続されている。従って、上方及び下方への運動（図
１において）をメンブレインに与えることができ、これ
により、ポンプ室４の体積が周期的に減少及び増大す
る。

【００１６】ヘッド５は、ガラスから鋳造されていて、
ポンプ室４から離れている方の側部７に２つの開口８
（図２）を有しており、これら２つの開口は、ヘッド全
体を貫通している。ポンプ室４の境界を定めている内側
面１７は、例えば、球の一部の形状のように湾曲してお
り、従って、メンブレイン３は、その最上方の位置にお
いては、ヘッド５の内側面１７に最適に適合する。この
ようにすると、より高い効率が得られ、ポンプの無効な
行程容積すなわち死体積が最小限に維持される。

【００１７】弁要素９が、ヘッド５の両方の開口８の中
に挿入されている。弁要素９は、２つの部品１４ａ、１
４ｂを有しており、これら部品は、それぞれの開口の中
に挿入されている。２つのシールディスク１５ａ、１５
ｂが、２つの逆止弁を形成するような態様で、部品１４
ａ、１４ｂと開口８の狭い部分との間に設けられてい
る。このようにして、入口弁１８及び出口弁１９が形成
されている。弾性を有するメンブレインの下降運動によ
って、ポンプ室４の体積が増大した場合には、入口弁１
８が開き、同時に、出口弁１９が閉じる。次の工程で、
メンブレイン３の上昇運動によって、ポンプ室４の体積
が減少した場合には、入口弁が閉じ、ポンプ室４の中に
収容されているガスすなわち気体が、出口弁１９を通っ
て排出される。上述の工程を繰り返すことによって、入
口弁１８に接続されている容器の中に真空が形成され
る。

【００１８】図２においては、メンブレイン及びハウジ
ングを省略した状態で、ヘッド５及び弁要素９が示され
ている。ヘッド５の両開口８は、ポンプ室に向かってテ
ーパ形状になっていて、これら開口は、それぞれの下方
端に、円周方向の段部２０を有している。出口弁１９を
収容するように割り当てられた開口は、また、シール効
果を高めるための円周方向のリブを段部２０に有してい
る。弁要素９の両部品１４ａ、１４ｂも、下方に向かっ
てテーパ形状になっていて、ヘッド５の開口８の中に正
確に嵌合するような寸法を有している。また、入口弁を
形成する部品には、シール効果を高めるために、その下
縁部に円周方向の突出部が設けられている。いずれにし
ても、シールディスク１５は、開口の円周方向の段部２
０と部品１４ａ、１４ｂの下縁部との間に挿入される。
部品１４ａ、１４ｂの寸法は、シールディスクが上記段
部と上記部品の上記下縁部との間に挟まれずに、特定の
距離にわたって自由に動けるように、選定される。ポン
プ室４が拡張すると、シールディスク１５ａは、段部２
０の上に位置してシールを形成するのではなく、一方、
シールディスク１５ｂは、段部２０の円周方向の突出部
に押圧されてシールを形成する。ポンプ室４が減少する
と、シールディスク１５ａは、部品１４ａの円周方向の
突出部に圧接してシールを形成し、一方、シールディス
ク１５ｂは、部品１４ｂの下縁部に係合せず、従ってシ
ールを形成しない。

【００１９】メンブレイン３は、その機械的な強度を増
大させるために、固定コア（図示せず）によって補強さ
れるか、及び／又は、アーム１６と実際のメンブレイン
との間に良好な接続を確実に形成するリブを有する。メ
ンブレイン３は、良好な弾性特性を有しており、その化
学的な性質を改善するために、コーティングされるか表
面処理を受けている。

【００２０】図３は、ヘッド５を平面図で示している。
両開口８は、ヘッドを貫通し、下方に向かってテーパ形
状になっており、それぞれの下縁部に円周方向の段部２
０を有している。ポンプの全体的な形状は、円形である
ように選定されるのが好ましく、そのような形状は、メ
ンブレインが機械的に装填されることを考えた場合に特
に好ましい。

【００２１】図４は、ヘッド５を下方から見た場合の平
面図を示している。ポンプ室４に向かい合うように配列
されたされた内側面１７は、アーチ型の形状を有してお
り、ヘッド５は、その縁部に円周方向のシール面６を有
している。

【００２２】図１に示すポンプは、事実上、４つの部品
を備えており、これら部品を互いに接続してシールが形
成される。シールを形成するために必要とされる押圧力
を発生させるために、閉鎖構造１３を用いており、該閉
鎖構造は、ハウジング２に接続されていると共に、弁要
素９に力を与えるように構成されている。図５は、ハウ
ジング２と、メンブレイン３と、ヘッド５と、弁要素９
と、ポンプ室４とを備えている、メンブレインポンプの
上方部分を概略的に示している。閉鎖構造１３は、ハウ
ジング２に対して堅固に接続されていて、弁要素９に軸
方向力を与えるための手段２１を有している。これによ
り、ポンプの全体的な構造体は、例えば、ネジによって
互いに締め付けられる。製造及び清掃の間に得られる利
点は、以上の記載から明らかである。

【００２３】本発明には、種々の変更及び変形を加える
ことができるので、上述の説明及び図面は、本発明を限
定するものと見なしてはならず、本発明の範囲は、請求
の範囲に記載された各請求項及びこれらの種々の組み合
わせによって画定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポンプの上方部分を横断する断面図で
ある。

【図２】弁要素がまだ装着されていない図１のポンプの
ヘッドを示している。

【図３】図２のヘッドを上から見た場合の平面図であ
る。

【図４】図２のヘッドを下から見た場合の平面図であ
る。

【図５】閉鎖構造を有するポンプの上方部分の概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 真空メンブレインポンプ ２ ポンプハウジング ３ メンブレイン ４ ポンプ室 ５ ヘッド ６ シール面 ７ 一側部 ８ 開口 ９ 弁要素 １０ 肩部 １１ シール縁部 １３ 閉鎖構造 １４ａ、１４ｂ 弁要素の部品 １７ ヘッドの内側面

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプハウジング（２）とメンブレイン
   （３）とポンプ室（４）とを備える真空メンブレインポ
   ンプ（１）のヘッドであって、当該ヘッド（５）はガラ
   スから鋳造されており、当該ヘッドは、その一側部にお
   いて、前記ポンプ室（４）を画成していると共に、前記
   メンブレイン（３）との間に封止的な係合を形成するた
   めのシール面（６）を有しており、当該ヘッドは、前記
   ポンプ室から離れた方の側部（７）に、弁要素（９）を
   収容するための少なくとも１つの開口（８）を有してお
   り、該開口（８）が、当該ヘッド（５）を貫通している
   ことを特徴とする、真空メンブレインポンプのヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１のヘッドにおいて、前記開口
   （８）は、前記ポンプ室（４）に向かってテーパ形状を
   なしている、前記ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のヘッドにおい
   て、当該ヘッド（５）は、２つの開口（８）を有してい
   る、前記ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
   ヘッドにおいて、前記弁要素（９）は、一体に形成され
   ており、下方に向かうテーパ形状を有する２つの部品
   （１４ａ、１４ｂ）を有している、前記ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   ヘッドにおいて、前記シール面（６）が、１つの平面上
   にある、前記ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の
   ヘッドにおいて、前記ポンプ室（４）の方を向いている
   前記内側面が、アーチ型の形状を有している、前記ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 ハウジング（２）と、ヘッド（５）と、
   前記ハウジング（２）と前記ヘッド（５）との間に配設
   されたメンブレイン（５）と、ポンプ室（４）とを備え
   ており、該ポンプ室（４）は、その一側部が前記ヘッド
   （５）によって画成され、他側部が前記メンブレイン
   （３）によって画成されている、真空メンブレインポン
   プ（１）であって、前記ヘッド（５）は、ガラスから鋳
   造されており、前記ヘッドは、前記メンブレイン（３）
   との間に封止的な係合を形成するためのシール面（６）
   を有していると共に、前記ポンプ室（４）から離れてい
   る方の側部（７）に、弁要素（９）を収容するための少
   なくとも１つの開口（８）を有しており、該開口（８）
   は、前記ヘッド（５）を貫通していることを特徴とす
   る、真空メンブレインポンプ。
8. 【請求項８】 ハウジング（２）と、ヘッド（５）と、
   前記ハウジング（２）と前記ヘッド（５）との間に配設
   されたメンブレイン（３）と、ポンプ室（４）とを備え
   ており、該ポンプ室（４）は、その一側部が、前記ヘッ
   ド（５）によって画成され、他側部が、前記メンブレイ
   ン（３）によって画成されている、真空メンブレインポ
   ンプであって、前記ハウジング（２）は、円周方向の突
   出部（１２）を有する円周方向の肩部（１０）を含んで
   おり、前記突出部（１２）は、前記メンブレイン（３）
   のシール縁部（１１）に係合してシールを形成してお
   り、シール面（６）を有する前記ヘッド（５）は、前記
   メンブレイン（３）の前記シール縁部（１１）に係合し
   てシールを形成しており、当該真空メンブレインポンプ
   （１）は、更に、閉鎖構造（１３）を備えており、該閉
   鎖構造（１３）は、前記ヘッド（５）のシール面（６）
   を前記メンブレイン（３）の前記シール縁部（１１）に
   圧接させると共に、前記メンブレイン（３）のシール縁
   部（１１）を前記ハウジング（２）の前記肩部（１０）
   に圧接させていることを特徴とする、真空メンブレイン
   ポンプ。
9. 【請求項９】 請求項７又は８の真空メンブレインポン
   プにおいて、前記開口（８）は、前記ポンプ室（４）に
   向かってテーパ形状になっている、前記真空メンブレイ
   ンポンプ。
10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれか一項に記載
    の真空メンブレインポンプにおいて、前記ヘッド（５）
    は２つの開口（８）を有している、前記真空メンブレイ
    ンポンプ。
11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０のいずれか一項に記
    載の真空メンブレインポンプにおいて、前記弁要素
    （９）は、一体に形成されていて、下方に向かってテー
    パ形状になっている２つの部品（１４ａ、１４ｂ）を有
    している、前記真空メンブレインポンプ。
12. 【請求項１２】 請求項７乃至１１のいずれか一項に記
    載の真空メンブレインポンプにおいて、前記シール面
    （６）は１つの平面の上にある、前記真空メンブレイン
    ポンプ。
13. 【請求項１３】 請求項７乃至１２のいずれか一項に記
    載の真空メンブレインポンプにおいて、前記ポンプ室
    （４）に向かって配列されている内側面（１７）は、ア
    ーチ型の形状を有している、前記真空メンブレインポン
    プ。
14. 【請求項１４】 請求項８に記載の真空メンブレインポ
    ンプにおいて、前記閉鎖構造（１３）は、弁要素（９）
    と調和されて配列されており、前記弁要素は、前記ポン
    プ室（４）から離れている方の前記ヘッド（５）の側部
    （７）の開口（８）の中に挿入されており、前記弁要素
    （９）は、前記ヘッド（５）に圧接されており、前記ヘ
    ッド（５）は、前記メンブレイン（３）に圧接されてお
    り、前記メンブレイン（３）は、前記ハウジング（２）
    の前記肩部（１０）に圧接されている、前記真空メンブ
    レインポンプ。