JPH0212318Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、真空ポンプ等の中枢部に用いられる
偏心従動回転機構に適用可能な自動開閉弁に関す
るものである。

(ロ) 技術背景 回転駆動軸からこれと連動する回動ベーンを介
し回転力を伝達し、回転駆動軸を囲むシリンダを
その偏心軸心まわりに従動同期回転させるように
した運動機構は、真空ポンプをはじめとする流体
機器等に広く利用される可能性をもつが、そのさ
い機器の作動上、そのシリンダ内部空間と外部空
間とを周期的に開通−遮閉状態に切換えつつ連通
しなければならない場合がある。これを具体的に
説明すると、次の通りである。

第１図は、本考案者が先に案出した真空ポンプ
の概略構成を摸式的に示している。而して、この
ポンプにあつては、ケーシングａの内部に、先端
が該ケーシングａの内周面に摺接される半径方向
の回動ベーンｄを突設して同心位置Ｏに配置され
る回転駆動軸ｂと、ケーシングａに内接し回転駆
動軸ｂに外接する偏心位置で前記回動ベーンｄが
その軸方向に設けた貫通孔ｅから貫通している状
態の下に配置されるシリンダｃとを具備し、回転
駆動軸ｂの回転力を回動ベーンｄを介しシリンダ
ｃに伝達し、このシリンダｃを回転駆動軸ｂと偏
心するその軸心O′まわりに従動回転させて作動
するものである。すなわち、このポンプでは、回
転駆動軸ｂと一体に回動ベーンｄを図示矢印のよ
うに動作させると、これが前記貫通孔ｅでシリン
ダと衝当しこれを押動し乍ら偏心従動回転させる
とともに、シリンダｃの内外に形成される第１ポ
ンプ室と第２ポンプ室とに、それぞれその回
動側には常に容積を減少する減容室ａ，ａ
を、その反対側には常に容積を増加する増容室
ｂ，ｂをつくり出すことになる。したがつて、
その第２ポンプ室の増容室ｂを吸気ポートＳ
に、第１ポンプ室の減容室ａを排気ポートＰ
にそれぞれ例えば図示のような位置で連通すると
ともに、増容室ｂ，ｂ同士および減容室
ａ，ａ同士の連通状態を工夫すれば、１台で２
台分の働きをする２段ポンプとして機能させるこ
とが可能となる。

ところで、本考案者の研究によると、この場合
前記増容室ｂ，ｂ同士は図示のように前記回
動ベーンｄ近傍のシリンダ肉厚を開放して常時こ
の位置で連通させるようにすればよい一方、前記
減容室ａ，ａ同士は回動ベーンｄの近傍位置
に何らかの弁機構を設けて、回動ベーンｄが回転
駆動軸ｂとシリンダｃとの接点C₁からシリンダ
ｃとケーシングａとの接点C₂に向かうときのみ
この位置で互いに連通させるように構成しなけれ
ばならないことが判明した。

しかし乍ら、かかる目的に合致し得る小型で構
造簡易な弁機構は、既存のものに見当らない。

(ハ) 目的 本考案は、このような技術的背景をもとにして
なされたもので、偏心従動回転機構を具備するも
の、すなわち、好適な具体例として前述のような
真空ポンプに適用されて、その回動ベーンの動作
に連動して所要の開閉動作を営むとともに、特に
小型で構造簡易な自動開閉弁を提供することを目
的とする。

(ニ) 構成 本考案は、この目的を達成するために、半径方
向に回動ベーンを突設した回転駆動軸と、この回
転駆動軸と偏心する位置で前記回動ベーンを軸方
向に設けた貫通孔から貫通せしめて配置されるシ
リンダとを具備し、前記回転駆動軸の回転力を回
動ベーンを介しシリンダに伝達し、該シリンダを
回転駆動軸と偏心するその軸心まわりに従動同期
回転させるようにした機構において、前記シリン
ダの回動ベーン衝当側に位置して、前記貫通孔と
連なつてシリンダ内外を連通する通気孔を開設
し、この通気孔にシリンダの内方からこれを閉塞
するようにして弁体を嵌め入れるとともに、該弁
体をシリンダに対しその長手方向の枢軸まわりに
揺動可能に枢着し、かつ該弁体の前記回動ベーン
が衝当される側を回動ベーンに対する摺接面に形
成したことを特徴とするものである。

(ホ) 実施例 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図、第４図および第６図は、本考案に係る
自動開閉弁を備えた前記真空ポンプの具体的構成
を示す。図においては、１は外側の第２ポンプ室
を外画するケーシング、２はケーシング１と同
心Ｏに配置される回転駆動軸、３はケーシング１
に内接しかつ回転駆動軸２に外接してこれらの軸
心Ｏと偏心する軸心O′に配置され、外側のケー
シング１との間に第２ポンプ室を、内側の回転
駆動軸２との間に第１ポンプ室を形成するシリ
ンダである。４はその基端部を前記回転駆動軸２
の切欠部２ａに固定具５で固着されてその半径方
向に突設されているとともに、その先端が前記ケ
ーシング１の内周面に摺接される回動ベーンであ
つて、該ベーン４は前記シリンダ３の軸方向に設
けた貫通孔６を貫通している。この回動ベーン４
は回転駆動軸２を回転するシリンダ３に前記貫通
孔６の一側面で衝当しこれに回転駆動軸２の回転
力を伝達してその偏心O′まわりに従動同期回転
させるとともに、前記第１ポンプ室と第２ポン
プ室をその両側で気密に分別し、移動側にそれ
ぞれ減容室ａ，ａを、その反対側に増容室
ｂ，ｂをつくり出す。

その他、Ｓは前記ケーシング１と前記シリンダ
３との接点C₂近傍に位置してケーシング１の内
面に設けた吸気ポートであり、該ポートは前記第
２ポンプ室の増容室ｂに連通されている。ま
た、Ｐは前記回転駆動軸２の内部に軸方向に穿設
した排気ポートであり、前記切欠部２ａに開口す
る通路２ｂにチエツク弁７を介して前記第１ポン
プ室の減容室ａに連通されている。なお、こ
れらのポートの位置関係は、前記回動ベーン４が
図示の如く右回りに動くことを前提としている。
また、６′は前記シリンダ３の貫通孔６に連なつ
て設けた通気孔で、前記第２ポンプ室の増容室
ｂと前記第１ポンプ室の増容室ｂと連通し
ている。

さて、この真空ポンプにおいて、前記第２ポン
プ室の減容室ａと前記第１ポンプ室の減容
室ａとは、以下に述べるような弁機構を介して
連通されている。すなわち、まず前記シリンダ３
の回動ベーン衝当側に位置して、シリンダ内外を
連通する通気孔８が開設されている。この通気孔
８は前記貫通孔６と連なつて一体的にシリンダ３
の軸方向に設けられているとともに、回動ベーン
４と対向するその内奥面８ａのシリンダ内側を切
欠して、次の弁体が密着接当される係止面８ｂを
形成している。この通気孔８には、シリンダ３の
内方からこれを閉塞するようにして弁体９が嵌め
入れられているとともに、その長手方向の枢軸１
０をもつて該弁体９はシリンダ３に対し前記回動
ベーン側に偏する肉厚中心位置で貫支され、該枢
軸１０まわりに揺動可能に枢着されている。この
弁体９は好ましくはゴムのような可撓材で成形さ
れる。図示実施例について更に詳述すると、弁体
９は前記回動ベーン４を固着した回転駆動軸２の
切欠部２ａに適嵌する略三角形の断面形状のもの
に成形されているとともに、その弁閉成状態では
その外側の円弧面９ａを封鎖面としてその回動ベ
ーン側を前記ケーシング１の内周面に摺接させ、
その反対側を前記通気孔８の係止面８ｂに密着接
当させてシリンダ３に枢着されている。このよう
にして通気孔８に嵌め入れられた弁体９は、前記
貫通孔６に臨むその一側面９ｂを該貫通孔６内に
僅かに突出させて該面９ｂを前記回動ベーン４の
衝当面となし、かつ回動ベーン４の側面と気密性
を保持しつつ面接触状に接触する摺接面に形成し
てある。この摺接面９ｂを図示実施例についてよ
り詳しく説明すると、弁閉成状態で回動ベーン４
と密着される平行面と内方に向けてベーン４から
徐々に離反していく円弧面とを連成してなる。す
なわち、後者の円弧面は弁開成時における回動ベ
ーン４に対する摺接面９ｂの密着追従動作を円滑
ならしめるものである。

こうして、回動ベーンが衝当される側をその摺
接面９ｂに形成した弁体９は、第７図に示すよう
に、シリンダ３と回動ベーン４との相対運動でそ
の摺接面９ｂに内方に引き込む力S₁が作用すると
きにはその枢軸１０のまわりにモーメントを与
え、弁体９にその封鎖面９ａを前記通気孔８の係
止面８ｂに近接接当せしめる回転動作即ち弁閉成
動作を営ませ、逆にその摺接面９ｂに外方に押し
出す力S₂が作用するときにはその枢軸１０のまわ
りにモーメントを与え、弁体９に弁開成動作を
営ませることになる。

しかして、この弁体９の作動を回動ベーン４の
運動に従つて説明する。まず、回動ベーン４が第
２図に示す前記接点C₂の位置から前記接点C₁に
向けて移動するときでは、回動ベーン４はシリン
ダ３を従動しつつ相対的にシリンダ３からの突出
長を増して行くが、このさい回動ベーン４から弁
体９を介してシリンダ３に授与される力P₁は、
前記軸心ＯとO′の偏心関係により、第３図に示
すようにシリンダ３の接線方向力即ちシリンダ３
に対する回転力T₁と、半径方向の弁体９を内方
に引き込む力S₁とに分解される。しかるに、この
弁体９の摺接面９ｂに作用する力S₁は前述のよう
に弁体９をシリンダ３に対して閉成するモーメン
トを与えることになるから、このときには確実
に弁閉成状態に保たれることになる。そして、こ
の力関係は前記接点c₁に到るまで同様であるか
ら、C₂→C₁区間の半サイクルでは弁閉成状態に
保持される。次に、回動ベーン４が、第４図に示
す前記接点C₁の位置から前記接点C₂に向けて移
動するときでは、回動ベーン４はシリンダ３を従
動しつつ今度は相対的にシリンダ３からの突出長
を減じて行くが、このさい回動ベーン４から授与
される力P₂は、第５図に示すようにシリンダ３
に対する回転力T₂と、半径方向の弁体９を外方
に押し出す力S₂とに分解される。しかるに、この
弁体９の摺接面９ｂに作用する力S₂は前述のよう
に弁体９をシリンダ３から開成するモーメント
を与えることになるから、このときには逆に弁開
成状態に保たれることになる。そして、この力関
係はやはり前記接点c₂に到るまで同様であるか
ら、C₁→C₂区間の半サイクルでは弁開成状態に
保持される。したがつて、この弁機構では回動ベ
ーン４の移動側に形成される第１ポンプ室と第
２ポンプ室の各減容室ａ，ａをシリンダ内
外を連通する通気孔８の開通−遮閉状態に切換え
て所定のタイミングで連通させることができ、し
かもその開閉動作を回動ベーン４との相対運動を
利用して自動的に行なわしめることができる。

ちなみに、かかる構成を具備する真空ポンプで
は、１サイクルで第１ポンプ室と第２ポンプ室
の各容積内を完全に置換する吸排機能を果し、
高い圧縮比と大容量をもつ２段ポンプとして作動
するものとなる。

このように本考案に係る自動開閉弁では、前述
のように偏心従動回転機構をその中枢機構として
具備する真空ポンプにおいて、そのシリンダ３の
内部空間と外部空間、即ち所要の第１ポンプ室
と第２ポンプ室の各減容室ａ，ａを所定の
タイミングでのみ連通させることのできるものが
提供できた。しかも、この自動開閉弁では必要位
置で設けられたシリンダ内外を連通する通気孔８
に対し、一定の状態で弁体９を取り付けるだけで
足りるコンパクトでかつ構造簡易な点に大きな特
徴を有する。例えば、これと同様の目的を達成す
る他の手段として、前記弁体取付位置に相当する
シリンダ肉厚内の長手方向にスプールを摺動自在
に嵌入し、これをシリンダの回転位相に応じて移
動させシリンダ内外を連通せしめる機構も考えら
れるが、この場合ではシリンダの肉厚を大にしな
ければならないこと、シリンダ、スプール等に面
倒な加工を要すること、さらに部品点数が多く組
立の困難、製作コストの増加等の問題があり、本
考案に係るものとの比較では不利を免れない。

なお、前記の実施例では略断面三角形の弁体９
を使用する場合を述べたが、該弁体９は容易に理
解されるように、少なくともその外方に前記通気
孔８を閉塞する封鎖面９ａを、またこの回動ベー
ン４側にはこれと摺接する摺接面９ｂを具備する
ものであればよく、かかる点からその断面形状は
本質的事項ではない。例えば、その余分な内方の
肉厚はこれを欠除することもできる。また、その
封鎖面９ａ（前記係止面８ｂを含めて）や摺接面
９ｂの形状は、その目的に応じて図示のもの以外
にも種々改変する余地がある。そして、これらの
設計変更に応じて弁体９のシリンダ３に対する枢
支位置も調整可能である。

なお、本考案に係る自動開閉弁は、好適には前
記実施例に掲げた真空ポンプに適用されるもので
あるが、既述のような偏心従動回転機構を具備す
る別種の真空ポンプあるいはその他の流体機器に
対しても、必要に応じ同様に適用されるのは勿論
である。

(ヘ) 効果 本考案は、以上に述べたような構成を具備する
ものであるから、回転駆動軸の回転力を回動ベー
ンを介しこれを囲うシリンダに伝達しシリンダを
偏心するその軸心まわりに従動同期回転させるよ
うな機構のものにおいて、そのシリンダ内外を所
定のタイミングで連通させるための自動開閉弁と
して、所期の目的を果し、かつ特にコンパクトで
構造簡易なものが提供された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に適用される真空ポンプの概略
構成を示す摸式的説明図である。第２図乃至第７
図は本考案の一実施例を示し、第２図と第４図は
真空ポンプの横断面図であり、第３図と第５図は
その弁体の作動を示す一部断面図である。第６図
は真空ポンプの要部構成を示す斜視図であり、第
７図はその弁体の動作を説明する拡大図である。 １……ケーシング、２……回転駆動軸、３……
シリンダ、４……回動ベーン、６……貫通孔、８
……通気孔、９……弁体、９ａ……封鎖面、９ｂ
……摺接面、１０……枢軸、Ｏ，O′……軸心。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半径方向に回動ベーンを突設した回転駆動軸
   と、この回転駆動軸と偏心する位置で前記回動ベ
   ーンを軸方向に設けた貫通孔から貫通せしめて配
   置されるシリンダとを具備し、前記回転駆動軸の
   回転力を回動ベーンを介しシリンダに伝達し、該
   シリンダを回転駆動軸と偏心するその軸心まわり
   に従動同期回転させるようにした機構において、
   前記シリンダの回動ベーン衝当側に位置して、前
   記貫通孔と連なつてシリンダ内外を連通する通気
   孔を開設し、この通気孔にシリンダの内方からこ
   れを閉塞するようにして弁体を嵌め入れるととも
   に、該弁体をシリンダに対しその長手方向の枢軸
   まわりに揺動可能に枢着し、かつ該弁体の前記回
   動ベーンが衝当される側を回動ベーンに対する摺
   接面に形成したことを特徴とする偏心従動回転機
   構における自動開閉弁。