KR101266233B1

KR101266233B1 - 피스톤 및 진공 펌프

Info

Publication number: KR101266233B1
Application number: KR1020120000503A
Authority: KR
Inventors: 류지 이토야마; 모토야츠 쵸노; 히로아키 고가; 야스히로 마키노세
Original assignee: 울박 키코 인코포레이션
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2012-01-03
Publication date: 2013-05-21
Also published as: CN102606447A; TW201231816A; JP2012149596A; TWI465641B; KR20120084664A; JP5733994B2; CN102606447B

Abstract

씰 부재의 내구 수명을 향상시키는 것이 가능한 피스톤 및 동 피스톤을 구비하는 진공 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 피스톤(5)은, 피스톤 본체(51)과, 씰 부재(52)와, 씰 부재 고정판(53)과, 체결부 54를 구비한다. 피스톤 본체(51)는, 실린더(6)에 스트로크 가능하게 끼워 넣고, 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면(51a)를 가진다. 씰 부재(52)는, 제1 면(51a)에 장착되고, 실린더(6)와 피스톤 본체(51) 사이를 씰 한다. 씰 부재 고정판(53)은, 제1 면(51a)에 대향하여 씰 부재(52)에 당접하는 제2 면(53a)과 그 반대측의 제3 면(53b)을 가지고, 제2 면(53a)은 중앙측의 제1 영역(A1)과 주연측의 제2 영역(A2)을 가지고, 제1 영역(A1)은 씰 부재(52)를 제1 누름 압력으로 압압하고, 제2 영역(A2)은 씰 부재(52)를 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압한다.

Description

피스톤 및 진공 펌프{PISTON AND VACUUM PUMP}

본 발명은, 요동 피스톤형 진공 펌프 등에 이용되는 피스톤에 관한 것이다.

진공 펌프의 일종인 요동 피스톤형 오일리스(oil less) 진공 펌프는, 실린더 내에 끼워 넣어진 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동을 하는 것에 의해 흡기 및 배기를 실시한다. 동일 진공 펌프에 이용되는 피스톤은, 컵 패킹에 의해 실린더와의 사이가 씰 되는 구조의 것이 일반적이다. 컵 패킹은 컵형의 피스톤 패킹이고, 외경측의 립(lip)으로 밀봉을 실시하는 성형 패킹이다(JIS B 0116 참조).

컵 패킹(cup packing)은, 커넥팅 로드(connecting rod)에 접속된 피스톤 본체와, 컵 패킹 고정판에 의해 협지되어, 피스톤 본체에 고정된다. 여기서, 컵 패킹 고정판은, 컵 패킹의 고정을 확보하기 위해서 복수 개의 나사에 의해 피스톤 본체에 체결되는 것이 많다. 그러나, 부품 점수 삭감을 위해, 컵 패킹 고정판을 한 개의 나사로 피스톤 본체에 체결하는 구조가 검토되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 컵 패킹을 고정하기 위한 「누름판」이 한 개의 나사로 「피스톤부」에 고정된 진공 펌프가 개시되고 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 2003-328938호 공보(단락[0038], 도 2)

하지만, 특허 문헌 1에 기재된 구성에서는, 컵 패킹을 고정하기 위한 누름판이, 중앙의 한 개의 나사로 고정되고 있기 때문에, 누름판에 의한 컵 패킹으로의 누름 압력은, 컵 패킹의 중앙부에서는 크고, 주연부에서는 작은 것으로 여겨지고 있다. 이 경우, 피스톤의 스트로크에 의해 컵 패킹의 주연부에 진동이 발생하고, 실린더와의 마찰에 의해 주연부에 편마모가 생긴다. 이 때문에, 누름판이 복수의 나사에 의해 고정되고 있는 경우에 비해, 컵 패킹의 내구 수명이 짧아질 우려가 있다.

이상과 같은 사정에 고려하여, 본 발명의 목적은, 씰 부재의 내구 수명을 향상시키는 것이 가능한 피스톤 및 동 피스톤을 구비하는 진공 펌프를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일형태와 관련되는 피스톤은, 피스톤 본체와, 씰 부재와, 씰 부재 고정판과, 체결부를 구비한다.

상기 피스톤 본체는, 실린더에 스트로크 가능하게 끼워 넣고, 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면을 가진다.

상기 씰 부재는, 상기 제1 면에 장착되어, 상기 실린더와 상기 피스톤 본체의 사이를 씰 한다.

상기 씰 부재 고정판은, 상기 피스톤 본체에 고정되어, 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판에 있어서, 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 갖고, 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1 누름 압력으로 압압하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압한다.

상기 체결부는, 상기 씰 부재 고정판을 상기 피스톤 본체에 체결한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일형태와 관련되는 진공 펌프는, 피스톤과, 배기 경로를 구비한다.

상기 피스톤은, 실린더에 스트로크 가능하게 끼워 넣게 되어 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면을 가지는 피스톤 본체와, 상기 제1 면에 장착되고 상기 실린더와 상기 피스톤 본체의 사이를 씰 하는 씰 부재와, 상기 피스톤 본체에 고정되어 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판이며, 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 가고, 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가져 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1 누름 압력으로 압압하여 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압하는 씰 부재 고정판과, 상기 씰 부재 고정판을 상기 피스톤 본체에 체결하는 체결부를 가진다.

상기 배기 경로는, 상기 실린더에 접속되어, 상기 피스톤의 스트로크에 의해 배기된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 진공 펌프의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 동 진공 펌프의 실린더를 확대하여 나타내는 도이다.
도 3은 동 진공 펌프의 피스톤을 나타내는 분해도이다.
도 4은 동 진공 펌프의 피스톤을 나타내는 단면도이다.
도 5는 동 진공 펌프의 각 부재를 실린더측에서 본 평면도이다.
도 6은 동 진공 펌프의 컵 패킹 고정판을 컵 패킹측에서 본 평면도이다.
도 7은 동 진공 펌프의 컵 패킹 고정판의 단면의 확대도이다.
도 8은 동 진공 펌프의 컵 패킹 고정판과 피스톤 본체에 의해 협지된 컵 패킹을 나타내는 단면도이다.
도 9는 동 진공 펌프의 컵 패킹에 인가되는 누름 압력의 측정 결과를 나타내는 사진이다.
도 10은 비교예와 관련되는 진공 펌프의 컵 패킹에 인가되는 누름 압력의 측정 결과를 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 진공 펌프의 피스톤의 요동 운동을 나타내는 모식도이다.
도 12는 비교예와 관련되는 컵 패킹 고정판을 이용했을 경우의 컵 패킹의 소정 회수 사용후의 립부를 나타내는 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판을 이용했을 경우의 컵 패킹의 소정 회수 사용후의 립부를 나타내는 사진이다.

피스톤은, 피스톤 본체와, 씰 부재와, 씰 부재 고정판과, 체결부를 구비한다.

상기 씰 부재는, 상기 제1 면에 장착되고, 상기 실린더와 상기 피스톤 본체의 사이를 씰 한다.

상기 씰 부재 고정판은, 상기 피스톤 본체에 고정되고, 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판에 있어서, 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 갖고, 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1 누름 압력으로 압압하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압한다.

이 구성에 의하면, 씰 부재의 외주부가, 중앙부 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압되기 때문에, 피스톤의 스트로크에 의한 외주부의 진동이 방지되고, 그것에 의해 외주부의 편마모가 억제된다. 즉, 씰 부재의 내구 수명을 향상시키는 것이 가능해진다.

상기 제2 면은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 사이에 형성되고, 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 작은 제3 누름 압력으로 압압하는 제3 영역을 더 가져도 무방하다.

이 구성에 의하면, 씰 부재의 제3 영역에 대향하는 부분으로의 누름 압력(제3 누름 압력)이 완화되기 때문에, 씰 부재의 제2 영역에 대향하는 부분으로의 누름 압력(제2 누름 압력)이 씰 부재의 주방향에 대해 균일화되고, 씰 부재의 주연부의 확실한 고정이 가능해진다.

상기 제2 영역은, 상기 제1 영역 보다 상기 제1 면측으로 돌출하고, 상기 제3 영역은, 상기 제1 영역에서 보다 상기 제3 면 측으로 우묵하게 패여도 무방하다.

이 구성에 의하면, 제1 면과 제1 영역의 사이의 거리보다 제1 면과 제2 영역의 사이의 거리가 짧아지기 때문에, 씰 부재의 제2 영역에 대향하는 부분에 인가되는 누름 압력을 제1 영역에 대향하는 부분에 인가되는 누름 압력 보다 크게 하는 것이 가능해진다. 또, 제1 면과 제1 영역의 사이의 거리보다 제1 면과 제3 영역의 사이의 거리가 길어지기 때문에, 씰 부재의 제3 영역에 대향하는 부분에 인가되는 누름 압력을 제1 영역에 대향하는 부분에 인가되는 누름 압력 보다 작게 하는 것이 가능해진다.

상기 체결부는, 상기 씰 부재 고정판의 중심으로부터 상기 피스톤 본체에 삽통된 나사이라도 무방하다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 피스톤에서는, 씰 부재의 외주부가 확실히 고정되기 때문에, 씰 부재 고정판을 피스톤 본체에 고정하기 위한 나사를 씰 부재 고정판의 중심으로 배치하는 것이 가능해진다.

상기 씰 부재는, 상기 제1 면과 상기 제2 면에 의해 협지되는 서포트부와, 상기 서포트부의 주연에 설치되고, 상기 실린더에 당접하는 립부를 가지는 컵 패킹이라도 무방하다.

컵 패킹에서는 서포트부의 주연에 설치되고 있는 립부에 의해 피스톤과 실린더의 사이가 씰 되기 때문에, 주연부의 확실한 고정에 의해 립부의 편마모를 방지하는 것이 가능해진다.

상기 피스톤은, 상기 실린더 내를 요동 운동하여도 무방하다.

피스톤이 실린더 내를 요동 운동하는 요동 피스톤은, 씰 부재와 실린더의 사이의 마찰이 스트로크 방향 뿐만 아니라 경사 방향에도 발생하기 때문에, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 피스톤이 특히 유효하다.

진공 펌프는, 피스톤과, 배기 경로를 구비한다.

상기 피스톤은, 실린더에 스트로크 가능하게 끼워 넣어 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면을 가지는 피스톤 본체와, 상기 제1 면에 장착되어 상기 실린더와 상기 피스톤 본체의 사이를 씰 하는 씰 부재와, 상기 피스톤 본체에 고정되어 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판이고 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 가져 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가져 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1의 누름 압력으로 압압하여 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압하는 씰 부재 고정판과, 상기 씰 부재 고정판을 상기 피스톤 본체에 체결하는 체결부를 갖는다.

상기 배기 경로는, 상기 실린더에 접속되고, 상기 피스톤의 스트로크에 의해 배기된다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

[요동 피스톤형 진공 펌프의 구성]

도 1은, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 요동 피스톤형 진공 펌프(이하, 진공 펌프(1))를 나타내는 모식도이다. 진공 펌프(1)는, 예를 들면 진공 챔버 등에 접속되고, 이를 진공 배기하기 위한 것이다.

동 도면에 도시한 바와 같이, 진공 펌프(1)는, 모터(2), 샤프트(3), 커넥팅 로드(4), 피스톤(5), 실린더(6), 흡기실(7) 및 배기실(8)을 가진다. 커넥팅 로드(4), 피스톤(5), 실린더(6), 흡기실(7) 및 배기실(8)은 「실린더」을 구성하고 있고, 해당 진공 펌프(1)는 2기의 실린더를 가진다. 도 2는, 실린더를 확대하여 도시하는 도면이다. 또한 실린더의 수는 2기에 한정되지 않고, 1기 혹은 3기이상이라도 무방하다.

진공 펌프(1)에서는, 모터(2)에 접속된 샤프트(3)에, 커넥팅 로드(4)가 접속되고, 커넥팅 로드(4)에 피스톤(5)가 접속되고 있다. 피스톤(5)는, 실린더(6)에 수용되고 있다. 실린더(6)에는, 흡기실(7) 및 배기실(8)이 인접하여 설치되고 있다. 상기 구성 중 샤프트(3), 커넥팅 로드(4), 피스톤(5), 실린더(6)는 케이스(9)에 수용되고 있다.

모터(2)는, 회전 동력을 발생시켜, 샤프트(3)를 축회전으로 회전시킨다. 모터(2)는, 일반적인 모터를 이용하는 것이 가능하다.

샤프트(3)는, 모터(2)로부터 케이스(9)의 내부에 직선 모양으로 연신(延伸, drawing)되어, 케이스(9)에 베어링(10)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.

커넥팅 로드(4)는, 일단이 편심축(12)과 베어링(11)에 의해 샤프트(3)에 접속되고, 타단은 피스톤(5)에 접속되고 있다. 자세한 것은 후술하지만, 커넥팅 로드(4)와 편심축(12)은 샤프트(3)의 회전 운동을 왕복(요동) 운동으로 변환한다.

피스톤(5)은 커넥팅 로드(4)에 의해 실린더(6) 내를 왕복 운동하고, 흡기 및 배기를 실시한다. 피스톤(5)의 상세한 구성에 대해서는 후술 한다.

실린더(6)는 피스톤(5)의 외경에 가까운 내경을 가지는 통 모양의 실이며, 피스톤(5)의 끼워 넣기가 가능하게 구성되어 있다. 실린더(6)에는, 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)가 설치되고, 이러한 밸브는 피스톤(5)의 왕복 운동에 따라 개폐한다.

흡기실(7)은, 흡기 밸브(13)를 통해 실린더(6)와 연통하는 실이며, 흡기관(15)이 접속되고 있다. 흡기관(15)은 챔버 등의 배기 대상물에 접속되고 있다.

배기실(8)은, 배기 밸브(14)를 통해 실린더(6)와 연통하는 실이며, 배기관(16)이 접속되고 있다. 배기관(16)은 대기 개방이거나 또는 배기 설비 등에 접속되고 있다.

또한, 도 2는, 샤프트(3)에 평행한 방향으로부터 실린더를 본 도면이지만, 흡기실(7) 및 배기실(8)의 방향은 편의상, 도 1과는 상이하게 된다.

[피스톤의 구성]

도 3은 피스톤(5)을 나타내는 분해도이고, 도 4는 피스톤(5)를 나타내는 단면도이다. 도 5는 피스톤(5)의 각 부재를 실린더(6) 측에서 본 평면도이다. 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤(5)은, 피스톤 본체(51), 컵 패킹(52) 및 컵 패킹 고정판(53)에 의해 구성되어 있다. 피스톤 본체(51)에 컵 패킹(52)가 재치되고, 컵 패킹 고정판(53)이 컵 패킹(52)을 통해 피스톤 본체(51)에 고정되는 것에 의해, 컵 패킹(52)이 피스톤 본체(51)와 컵 패킹 고정판(53)에 의해 협지되고 있다. 컵 패킹 고정판(53)은, 컵 패킹 고정판(53)의 중앙부로부터 피스톤 본체(51)의 중앙으로 향해 삽통된 1개의 나사(54)가 피스톤 본체(51)에 체결되는 것에 의해 피스톤 본체(51)에 고정되고 있다. 또한, 나사(54)는 복수 개로 하는 일도 가능하지만, 본 실시 형태와 관련되는 피스톤(5)은, 컵 패킹(52)의 고정을 확실하게 할 수 있기 때문에, 1개로 하는 것이 가능하다.

피스톤 본체(51)은, 커넥팅 로드(4)에 접속되고, 실린더(6)에 끼워 넣게 되고 있다. 피스톤 본체(51)는, 그 스트로크 방향(샤프트(3)에 수직인 방향)으로 수직인 제1 면(51a)를 가진다. 제1 면(51a)의 중앙부에는, 제1 면(51a)에 대해서 오목한 상태로 형성된 오목부(51b)가 형성되고 있다. 오목부(51b)는, 컵 패킹 고정판(53)의 일부와 계합하기 위한 구조이다. 더욱이 오목부(51b)의 중앙부에는, 컵 패킹 고정판(53)을 피스톤 본체(51)에 체결하기 위한 나사(54)가 삽통되는 나사홀(51c)이 상기 스트로크 방향에 따라 형성되고 있다. 또한, 피스톤 본체(51)는, 커넥팅 로드(4)와 동일 부재로 이루어지는 것이라도 무방하고, 커넥팅 로드(4)에 고정된 별도의 부재이라도 무방하다.

컵 패킹(52)은 탄성체로 이루어지고, 서포트부(52a)와 립부(52b)를 가진다. 서포트부(52a)는 환상의 원판 형상이며, 그 중앙부에는 컵 패킹 고정판(53)이 삽통되는 홀(52c)이 형성되고 있다. 서포트부(52a)는 컵 패킹 고정판(53)에 의해 피스톤 본체(51)의 제1 면(51a)에 압압 된다. 립부(52b)는, 서포트부(52a)의 주연으로부터 접어 구부러진 것처럼 형성된 부분이며, 실린더(6)의 내벽에 당접하는 것에 의해 피스톤(5)과 실린더(6)의 사이를 씰 한다. 컵 패킹(52)은, 립부(52b)가 피스톤 본체(51)측이 되도록, 피스톤 본체(51)에 배치된다.

컵 패킹 고정판(53)은, 컵 패킹(52)상에 배치되고, 나사(54)에 의해 피스톤 본체(51)에 체결되고 있다. 도 6은 컵 패킹 고정판(53)을 컵 패킹(52)측에서 본 평면도이다. 컵 패킹 고정판(53)은, 피스톤 본체(51)의 제1 면(51a)에 대향하는 제2 면(53a)과, 제2 면(53a)의 반대측의 제3 면(53b)을 가진다. 또, 컵 패킹 고정판(53)의 제2 면(53a)측에는, 피스톤 본체(51)의 오목부(51b)에 계합하는 볼록부(53c)가 설치되고 있고, 제1 면(51a)은 볼록부(53c)의 주위에 환상으로 형성되고 있다.

컵 패킹 고정판(53)의 제3 면(53b)측에는, 나사(54)가 삽통되기 위한 나사홀(53d)이 형성되고, 나사홀(53d)은 피스톤 본체(51)에 형성된 나사홀(51c)에 연통하고 있다. 나사홀(53d)은, 나사(54)의 나사두부가 제3 면으로부터 노출하지 않게 나사두부를 수용 가능한 크기로 형성되고 있다.

도 7은, 컵 패킹 고정판(53)의 단면의 확대도이다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 컵 패킹 고정판(53)의 제2 면(53a)에는, 제1 영역(A1), 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)이 형성되고 있다. 제1 영역(A1), 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)은 각각 제2 면(53a)의 중심으로부터 지름 방향으로 소정의 범위를 점하는 환상의 영역이고, 제2 면(53a)측으로부터, 제1 영역(A1), 제3 영역(A3), 제2 영역(A2)의 순서로 형성되고 있다.

제3 영역(A3)은 제1 영역(A1) 보다 제3 면(53b)측에 형성되고 있고, 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1) 보다 제1 면(51a)측에 형성되고 있다. 즉, 제3 영역(A3)은 제1 영역(A1) 보다 움푹 패이게 하고, 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1) 보다 돌출하고 있다. 제3 영역(A3)과 제1 영역(A1)의 높이의 차이는 예를 들면 0.3 mm 정도로 할 수 있고, 제2 영역(A2)과 제1 영역(A1)의 높이의 차이도 예를 들면 0.3 mm 정도로 할 수 있는 것에 의해, 컵 패킹 고정판(53)이 컵 패킹(52)에 인가하는 누름 압력은, 컵 패킹(52)의 부분에 의해 상이하다. 도 8은, 컵 패킹 고정판(53)과 피스톤 본체(51)에 의해 협지된 컵 패킹(52)을 나타내는 단면도이다.

동일 도에 도시한 바와 같이, 컵 패킹(52)의 서포트부(52a) 중, 컵 패킹 고정판(53)의 제1 영역(A1)에 대향하는 부분은 나사(54)의 체결력에 따라 소정의 누름 압력으로 압압 된다. 서포트부(52a) 중 제3 영역(A3)에 대응하는 부분은, 제3 영역(A3)이 움푹 패여 있기 때문에, 제1 영역(A1)에 대향하는 부분에 비해 누름 압력이 작아진다. 또, 서포트부(52a) 중 제2 영역(A2)에 대향하는 부분은, 제2 영역(A2)이 돌출되어 있기 때문에, 제1 영역(A1)에 대향하는 부분에 비해 누름 압력이 커진다.

도 9는, 컵 패킹(52)에 인가되는 누름 압력의 측정 결과를 나타내는 사진이다. 또, 도 10은, 비교로서 컵 패킹으로의 당접면이 플랫인 컵 패킹 고정판을 이용했을 경우의, 컵 패킹 고정판에 인가되는 누름 압력의 측정 결과를 나타내는 사진이다. 도 9는, 컵 패킹(52)과 컵 패킹 고정판(53)의 사이에, 측정용의 저압용 프레스 케일을 사이에 두고, 컵 패킹 고정판(53)을 피스톤 본체(51)에 체결하여 측정된 것이다. 도 10도 유사하게 하여 측정된 것이다. 프레스 케일은 큰 누름 압력이 인가되면 흑색으로 변색하는 것이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 플랫인 컵 패킹 고정판에서는, 컵 패킹에 인가되는 누름 압력은 작은 것이다. 이에 대해, 본 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판(53)에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 나사(54)의 근방인 프레스 케일의 중앙 부분 뿐만 아니라, 제3 영역(A3)이 형성되고 있는 주연부분에서도, 프레스 케일에 높은 누름 압력이 인가되고 있다.

이와 같이, 컵 패킹 고정판(53)에, 제3 영역(A3) 및 제2 영역(A2)이 형성되는 것에 의해, 컵 패킹(52)으로의 외주부의 누름 압력을 높은 것으로 할 수 있다. 컵 패킹 고정판(53)을 나사(54)에 의해 피스톤 본체에 체결하면, 컵 패킹 고정판(53)의 중앙부가 강하게 압압 되고, 컵 패킹 고정판(53)에 휘어진 상태가 발생한다. 여기서, 본 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판(53)은, 컵 패킹(52)의 외주부에 당접하는 제2 영역(A2)이 형성되고 있기 때문에, 컵 패킹 고정판(53)에 휘어진 상태가 발생하여도, 컵 패킹(52)의 외주부를 적성인 누름 압력으로 압압 하는 것이 가능해진다. 또, 컵 패킹 고정판(53)에서는, 제3 영역(A3)에 의해 제2 영역(A2)의 내주 측에서 컵 패킹(52)으로의 누름 압력이 완화되고, 제2 영역(A2)에 의한 컵 패킹(52)으로의 누름 압력을 주방향에 대해 균일하게 하는 것이 가능하다.

[요동 피스톤형 진공 펌프의 동작]

진공 펌프(1)의 동작에 대해 설명한다. 또한 여기에서는, 진공 펌프(1)의 1기의 실린더에 대해 설명하지만, 다른 실린더에 대해서도 동작은 동일하다. 도 11은 피스톤(5)의 요동 운동을 나타내는 모식도이다. 도 11(a), 도 11(b), 도 11(c), 도 11(d)의 순서로 피스톤(5)이 구동되고, 다시 도 11(a)에 나타내는 상태로 복귀한다.

도 11(a)에서 피스톤(5)은 상사점(上死点)에 있다. 이 상태에서는, 피스톤(5)이 실린더(6)의 저부에 접촉하고 있다. 샤프트(3)가 회전하면, 도 11(b)에 도시한 바와 같이 편심축(12)과 베어링(11)을 통해 커넥팅 로드(4)가 기울면서 하강하고, 피스톤(5)이 실린더(6)으로부터 멀어진다. 이 때, 실린더(6)와 피스톤(5) 사이의 용적이 확대하기 때문에, 흡기실(7) 및 연통하는 흡기관(15)로부터 흡기 밸브(13)를 통해 배기 대상 기체가 실린더(6) 내로 유입한다.

샤프트(3)가 더욱 회전하면, 도 11(c)에 도시한 바와 같이 피스톤(5)이 하사점(下死点)에 도달한다. 이 때, 실린더(6) 내에는 배기 대상 기체가 존재하고 있다. 더욱이 샤프트(3)가 회전하면, 도 11(d)에 도시한 바와 같이, 편심축(12)과 베어링(11)을 통해 커넥팅 로드(4)가 기울면서 상승한다. 이 때, 실린더(6)와 피스톤(5) 사이의 용적이 감소하기 때문에, 실린더 내의 배기 대상 기체가 배기 밸브(14)를 풀어 배기실(8) 및 연통하는 배기관(16)으로부터 배출된다.

이와 같이, 샤프트(3)의 회전에 의해 피스톤(5)의 기울기를 따르는 상승과 하강(요동 운동)이 반복되고, 배기 대상 기체가 배기된다. 여기서, 도 11에 도시한 바와 같이, 피스톤(5)의 요동 운동에 대해, 컵 패킹(52)의 립부(52b)는 항상 실린더(6)의 내벽에 당접하고, 실린더(6)와 피스톤(5) 사이를 씰 하고 있다. 이 때문에, 장기적 사용에 대해 립부(52b)의 마모가 문제가 된다.

도 12는, 비교로서 컵 패킹으로의 당접면이 플랫인 컵 패킹 고정판을 이용했을 경우의 컵 패킹의 동회수 사용 후의 립부를 나타내는 사진이다. 도 13은, 본 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판(53)을 이용했을 경우의 컵 패킹(52)의 소정 회수 사용 후의 립부(52b)를 나타내는 사진이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 비교예와 관련되는 컵 패킹 고정판에서는, 립부가 편마모하고 있는 것에 대해, 본 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판(53)에서는, 립부(52b)의 편마모가 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 비교예와 관련되는 컵 패킹 고정판에서는, 컵 패킹의 주연부에서의 누름 압력이 작기 때문에 립부의 진동이 발생하고 있기 때문이라고 생각된다. 이것에 대해, 본 실시 형태와 관련되는 컵 패킹 고정판(53)에서는, 컵 패킹(52)의 주연부에서의 누름 압력이 크기 때문에, 립부(52b)의 진동이 방지되고 있기 때문이라고 생각된다.

본 발명은 상술의 실시 형태에게만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 변경 될 수 있다.

상기 실시 형태에서 피스톤은 요동 피스톤형 진공 펌프에 이용되는 것으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 비요동 피스톤형 진공 펌프 혹은 압축기 등의, 실린더 내에 피스톤이 배치되는 장치에 적용하는 일도 가능하다.

1 진공 펌프
5 피스톤
51 피스톤 본체
52 컵 패킹
53 컵 패킹 고정판
54 나사

Claims

실린더에 스트로크 가능하게 끼워 넣고, 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면을 가지는 피스톤 본체와,
상기 제1 면에 장착되고, 상기 실린더와 상기 피스톤 본체 사이를 씰 하는 씰 부재와,
상기 피스톤 본체에 고정되고, 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판이고, 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 가지며, 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가지고, 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1 누름 압력으로 압압하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압하는 씰 부재 고정판과,
상기 씰 부재 고정판을 상기 피스톤 본체에 체결하는 체결부
를 구비하는 피스톤.
제1항에 있어서,
상기 제2 면은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 형성되고, 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 작은 제3 누름 압력으로 압압하는 제3 영역을 더 갖는,
피스톤.
제1항에 있어서,
상기 제2 영역은, 상기 제1 영역 보다 상기 제1 면측으로 돌출하고,
상기 제3 영역은, 상기 제1 영역 보다 상기 제3 면측으로 움푹 패여 있는,
피스톤.
제1항에 있어서,
상기 체결부는, 상기 씰 부재 고정판의 중심으로부터 상기 피스톤 본체에 삽통된 나사인,
피스톤.
제1항에 있어서,
상기 씰 부재는, 상기 제1 면과 상기 제2 면에 의해 협지되는 서포트부와, 상기 서포트부의 주연에 설치되고, 상기 실린더에 당접하는 립부를 가지는 컵 패킹인,
피스톤.
제1항에 있어서,
상기 피스톤은, 상기 실린더 내를 요동 운동하는,
피스톤.
실린더에 스트로크 가능하게 끼워 넣고 스트로크 방향에 대해서 수직인 제1 면을 가지는 피스톤 본체와, 상기 제1 면에 장착되어 상기 실린더와 상기 피스톤 본체의 사이를 씰 하는 씰 부재와, 상기 피스톤 본체에 고정되어 상기 씰 부재를 상기 제1 면과의 사이에 협지하는 씰 부재 고정판이며 상기 제1 면에 대향하여 상기 씰 부재에 당접하는 제2 면과 그 반대측의 제3 면을 가져 상기 제2 면은 중앙측의 제1 영역과 주연측의 제2 영역을 가져 상기 제1 영역은 상기 씰 부재를 제1 누름 압력으로 압압하여 상기 제2 영역은 상기 씰 부재를 상기 제1 누름 압력 보다 큰 제2 누름 압력으로 압압하는 씰 부재 고정판과 상기 씰 부재 고정판을 상기 피스톤 본체에 체결하는 체결부를 가지는 피스톤과,
상기 실린더에 접속되고, 상기 피스톤의 스트로크에 의해 배기되는 배기 경로
를 구비하는 진공 펌프.