JPH11148458A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 シリンダ本体11，12の一端に気体の吸込
口41を設け、他端に気体の吐出口44を設ける。シリンダ
本体12内にピストン21を摺動自在に嵌合し、シリンダ本
体12内を吸込側と吐出側とに区画する。シリンダ本体12
の吸込側の内周面に気体通路51を設け、シリンダ本体12
の吸込側にピストン21が移動したとき、気体通路51によ
りシリンダ本体12とピストン21のシール部材24との間に
隙間を生じさせ、この気体通路51を経てシリンダ本体12
内の吸込側にある気体を吐出側に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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1
2，13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5
1，52とにより、内部弁機構が形成されている。

【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1
3）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12，1
3，14内に複数段のピストン21，22，23および気体通路5
1，52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、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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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気体通路と
   を具備したことを特徴とするポンプ装置。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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。