JPH076496B2

JPH076496B2 - 真空ポンプにおける吸引系切換装置

Info

Publication number: JPH076496B2
Application number: JP1031390A
Authority: JP
Inventors: 岩治塩見
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH03213676A; KR910014607A; GB9100853D0; GB2241748A; KR940007756B1; US5042521A; GB2241748B

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は真空ポンプにおける吸引系切換装置に関するも
のであり、特に同時に駆動させた、２つの吸引ポンプを
当初は並列接続により並列吸引させ、設定負圧力に到達
した後は直列接続に自動的に切換えて、高速で真空また
は真空に近い減圧度に到達させ、効率の良い減圧効果を
得ることのできる真空ポンプにおける吸引系切換装置に
関するものである。

（従来の技術）特開昭61−207883号公報には、２つのポンプが一体化さ
れた２連形ポンプ装置が示されている。このようなポン
プ装置を用いれば、各ポンプの吸入口及び吐出口の接続
状態を任意に選択（すなわち直列接続又は並列接続の選
択）することができるので、ポンプの固定電磁石に供給
される交流電源のエネルギをあまり損失させることな
く、吸入量若しくは吐出量、又は真空度若しくは圧縮度
を多段階に設定することができる。

第４図は２つのポンプ（第１ポンプ１及び第２ポンプ
２）を並列接続した状態を示す概略図であり、符号1A及
び2Aは吸入口を、符号1B及び2Bは吐出口を示している。
また、第５図は第１ポンプ１及び第２ポンプ２を直列接
続した状態を示す概略図であり、第４図と同一の符号
は、同一又は同等部分をあらわしている。

また、各ポンプの配置を、各ピストンの軸心が同一直線
上に位置するように行えば、各ポンプの振動が互いに相
殺され、当該ポンプ装置の振動及び騒音を低減できる。

さて、第６図に、同一性能の２台の真空ポンプを直列接
続した場合、及び並列接続した場合のポンプの特性の一
例を示す。同図において、横軸は負圧力、縦軸は流量で
あり、実線が直列接続性能、破線が並列接続性能を示し
ている。また、同図には、真空ポンプ単体での特性が一
点鎖線で示されている。

この第６図に示されるように、同一性能のポンプを直列
接続した場合には、負圧力０（大気開放状態）時におけ
る流量はポンプ単体のそれと同一であるが、流量０（締
切状態）における圧力はポンプ単体のそれよりも小さく
なる（すなわち負圧力は大きくなる）。

逆に、同一性能のポンプを並列接続した場合には、流量
０における負圧力はポンプ単体のそれと同一であるが、
負圧力０における流量はポンプ単体のそれよりも大きく
なる。

したがって、直列接続性能線（実線）と並列接続性能線
（破線）とが交差する圧力（P1）において、その接続を
切換えれば、すなわち負圧力が０からP1に至るまでは並
列接続し、負圧力がP1よりも大きくなったならば（圧力
がP1よりも小さくなったならば）直列接続に切換えるよ
うにすれば、極めて効率の良い運転が可能となる。

このような運転を行うには、例えばポンプの流体通路中
に、前記負圧P1を検出する圧力センサを設け、該センサ
の出力に応じて、電磁弁等を動作させて、流体通路を切
換えるようにすれば良い。しかし、前記特開昭公報で
は、吸引系を自動的に切換える手段を開示していない。

（発明が解決しようとする課題）而して、前記特開昭公報開示のポンプ装置に、センサ及
び流体通路切換用電磁弁を設けて、直列−並列の接続切
換を行うと、電磁弁、センサ等に電力を供給する電源が
必要となり、また構成が複雑化する。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は、特別な電源や電磁弁等を必要とせ
ず、機械的な手段のみによって、前述したような直列−
並列の接続切換を自動的に行うことのできる真空ポンプ
における吸引系切換装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用）前記の問題点を解決するために、本発明は、その中央部
に凹部が形成されたピストンを、シリンダに収容すると
共に、前記ピストンがシリンダ内で摺動した場合に、２
つの吸引ポンプを含む吸引系が自動的に切換えられるよ
うに、前記シリンダに複数の通路（第１〜第５通路）を
設け、そして、ポンプの負圧力が所定圧力になったとき
に並列吸引が自動的に直列吸引に切換えて動作するよう
に設けられたパイロット弁の動作で、前記シリンダに隣
接させて設けられた圧力室の圧力を変化させて、前記ピ
ストンを動作させ、吸引系を切換えるようにした点に特
徴がある。

ポンプの負圧力が前記所定圧力を境界として変化する
と、パイロット弁が動作し、これにより、前記ピストン
が摺動して、前記複数の通路の接続が一斉に切換えられ
る。したがって、２台のポンプの流体通路（吐出口及び
吸入口）を接続しておけば、該ポンプの接続状態が切換
えられる。

（実施例）以下に、図面を参照して、本発明の１実施例を詳細に説
明する。

第１図は縦断側面図で、ケーシング11は、ダイアフラム
41により形成される圧力室18と、該圧力室18とロッド穴
19を介して連通されるシリンダ12とを備えている。

前記シリンダ12内には、その中央部に小径の凹部32が形
成された糸巻状のピストン31が配置され、また該ピスト
ン31の先端面部に取り付けられ、あるいは形成されたロ
ッド33は、ロッド穴19を介して、前記圧力室18内に突出
している。

このロッド33には、根元部から圧力室18内に至る流体通
過用溝34が形成され、ロッド穴19とロッド33との間に、
前記ロッド穴に沿った流体通路が形成されている。ま
た、このロッド33の先端は、ダイアフラム41のほぼ中央
部に固定されている。

前記ダイアフラム41は、押え42を用いて、前記圧力室18
を閉塞するように取り付けられている。

圧力室18の底部と、ロッド33の先端又はダイアフラム41
との間には、ピストン31を第１図左方向に摺動させるた
めのピストン復帰圧縮ばね43が配置されている。このピ
ストン復帰圧縮ばね43の弾発力により、ピストン31は、
シリンダ12の圧力室18側のシリンダヘッドに当接するよ
う付勢されている。

この当接により、ピストン31に取り付けられたＯリング
46がシリンダ12の圧力室18側のシリンダヘッドに密着
し、また、ピストン31の外周に設けられたＯリング45が
シリンダ12の内壁に密着しているので、圧力室18とシリ
ンダ12との間は、気密に保たれる。

なお、符号44もピストン31の外周にＯリング45と対称位
置に設けたＯリングで、シリンダ12の圧力室18から離れ
た側に設けた後記第３通路103及び第４通路104間、又は
第４通路104及び第５通路105間を気密的に遮断するため
のものである。

前記ケーシング11には、図示されるように、シリンダ12
の内面とケーシング11の外部とを連通するように、第１
通路101、第２通路102、第３通路103及び第４通路104が
シリンダ周側面に形成されている。また、前記ケーシン
グ11の、シリンダ12底面側（圧力室18が設けられていな
い、該圧力室から離れた側）には、該ケーシング11の外
部と連通するように、第５通路105が形成されている。

ここで、ピストン31は、第１図に示されたように、シリ
ンダ12の、圧力室18が設けられた側から、第３図に示さ
れるように、シリンダ12の、圧力室18が設けられていな
い側に移動することができる。

そして、前記第１通路101及び第２通路102は、第１図に
示されるように前記ピストン31が前記シリンダ12の前記
圧力室18側に位置している場合に、前記ピストン31に形
成された凹部32と連通し、該ピストン31が、第３図に示
されるように、前記シリンダ12の前記圧力室18側と反対
側に移動した場合に、前記シリンダ12の前記圧力室18側
と連通するように形成されている。

前記第３通路103は、前記ピストン31が前記シリンダ12
の前記圧力室18側に位置している場合、及び該ピストン
31が前記シリンダ12の前記圧力室18側と反対側に移動し
た場合の双方の場合において、前記ピストン31に形成さ
れた凹部32と連通するように形成されている。

前記第４通路104は、前記ピストン31が前記シリンダ12
の前記圧力室18側に位置している場合に、前記シリンダ
12の前記圧力室18側と反対側と連通し、該ピストン31が
前記シリンダ12の前記圧力室18側と反対側に移動した場
合に、前記ピストン31に形成された凹部32と連通するよ
うに形成されている。

そして、前記第５通路105は、前記ピストン31が前記シ
リンダ12の前記圧力室18側の端部に位置している場合
に、前記第４通路104と連通し、該ピストン31が前記シ
リンダ12の前記圧力室18側と反対側に移動した場合に、
該ピストン31により閉塞されるように形成されている。

前記ケーシング11の、前記第１通路101と圧力室18との
間には、パイロット弁収容室20が形成されている。この
パイロット弁収容室20は、連通路21により前記第１通路
101と連通しており、また連通路22により前記圧力室18
と連通している。

前記パイロット弁収容室20内には、パイロット弁51が摺
動自在に配置されている。このパイロット弁51は、常時
は、パイロット弁復帰ばね54の弾発力により、前記連通
路22を閉塞するように、換言すれば、パイロット弁収容
室20の圧力室18側の開口部を閉塞するように、偏倚され
ている。符号53は連通路22端部をシールするパッキン、
符号55はめねじ23に螺合されたパイロット弁復帰ばね54
を支持するばね押えであり、符号56はＯリングである。

前記パイロット弁51には、前記連通路22との接触時には
該連通路22の閉塞を妨げないように、かつ連通路22から
離脱している場合には前記連通路21及び連通路22を連通
するように、いわゆるエア抜きの連通路52が形成されて
いる。

前記第１通路101には、図示しない減圧容器など、内部
圧力を減圧し、真空もしくは真空に近い負圧力まで減圧
される容器が接続される。

さて、以上の構成を有する本発明の１実施例において、
第１図に示されるように、第１ポンプ１の吸入口1Aを第
２通路102に、第１ポンプ１の吐出口1Bを第４通路104
に、第２ポンプ２の吸入口2Aを第３通路103に接続す
る。

この状態において、第１ポンプ１及び第２ポンプ２を同
時に駆動すると、吸入口1A及び吸入口2Aには、第１通路
101、シリンダ12及び凹部32で規定される領域、並びに
第２通路102及び第３通路103を介して、空気等の流体が
吸引される。

また、吐出口1Bからは、第４通路104、ピストン31の圧
力室18側と反対側の端部、及び第５通路105を介して、
流体が吐出される。吐出口2Bからは、外部に直接流体が
吐出される。

すなわち、この接続状態は、並列接続である。

つぎに、前記第１ポンプ１及び第２ポンプ２の駆動が継
続され、第１通路101の負圧が大きくなり（すなわち、
第１通路101の圧力が減少し）所定値に達すると、連通
路22を閉塞していたパイロット弁51が、パイロット弁収
容室20内の圧力低下により、パイロット弁復帰ばね54の
弾発力に抗して後退し、連通路22が開口する。これによ
り、圧力室18内の流体が連通路22、連通路52、パイロッ
ト弁収容室20及び連通路21を介して、第１通路101内に
導入され、第１ポンプ１及び第２ポンプ２により吸引さ
れ、該圧力室18内の圧力が低下する。

この結果、第２図に示されるように、ピストン31が、ピ
ストン復帰圧縮ばね43の弾発力に抗して、圧力室18側と
反対側に移動（後退）する。

この第２図に示されるように、ピストン31の圧力室18側
の端部とシリンダ12とをシールするＯリング45が、第１
通路101内に位置するようになると、圧力室18内の流体
は、さらにロッド33に形成された溝部34と、ピストン31
及びシリンダ12内壁の間とを通過して、吸引される。

この吸引がさらに進み、ピストン31の圧力室18側の端部
が、第２通路102及び／あるいは第１通路101内に達する
と、圧力室18から、吸入口1Aに至る流体通路の開口面積
が急激に増大し、第３図に示されるように、ピストン31
が、シリンダ12内の、圧力室18側と反対側に瞬時に移動
する。

この移動により、同第３図に示されるように、第３通路
103及び第４通路104の、シリンダ12内面の開口部が凹部
32と対向して連通し、また第２通路102及び第１通路101
が、シリンダ12の圧力室18側に連通する。また、第５通
路105はピストン31により閉塞されると共に、パイロッ
ト弁51がパイロット弁復帰ばね54の弾発力により、初期
状態に復旧する。

明らかなように、この状態は直列接続である。すなわ
ち、第１通路101、シリンダ12の圧力室18側及び第２通
路102を介して、吸入口1Aより流体が吸入され、吐出口1
Bより吐出された流体は、第４通路104、シリンダ12及び
凹部32で規定される領域、並びに第３通路103を介し
て、吸入口2Aに流体が流入する。そして、吐出口2Bより
流体が吐出される。

したがって、パイロット弁51が摺動する圧力が、第６図
に示された負圧力P1近傍となるように、ばね押え55を回
転してパイロット弁復帰ばね54の弾発力を調整すれば、
負圧力０からP1に至るまでは並列接続、そして、負圧力
がP1より大きくなると直列接続となる。すなわち、パイ
ロット弁復帰ばね54の調整により、流体通路の切換を所
定圧力（P1）を境界点として正確に行うことができる。

第３図に示された状態において、圧力室18内の圧力（す
なわち第１通路101内の圧力）が上昇すると、ピストン
復帰圧縮ばね43の弾発力により、ピストン31は圧力室18
側に摺動し、当該流体通路切換装置は初期状態に復旧す
る。

さて、前述の説明においては、圧力室18の底部、及びダ
イアフラム41又はロッド33の先端部の間には、ピストン
復帰圧縮ばね43が配置されるものとして説明したが、該
ピストン復帰圧縮ばね43は、シリンダ12の圧力室18側と
反対側及びピストン31の間に設けられても良く、また前
記ダイアフラム41がピストン復帰圧縮ばね43と同等の弾
発力（復元力）を有していれば、該ピストン復帰圧縮ば
ね43は設けられていなくても良い。

また、ロッド33には流体通過用の溝部34が形成されるも
のとして説明したが、該溝部をロッド33に形成する代り
に、ロッド穴19の壁面に軸方向に貫通させて形成しても
良い。

さらに、パイロット弁復帰ばね54の弾発力は、ばね押え
55を回転することにより調整可能であるものとして説明
したが、ピストン復帰圧縮ばね43の弾発力を調整する手
段をも設けるようにしても良い。この構成は、当業者に
より容易に創作されることができるので、その説明は省
略する。

また、パイロット弁収容室20は、第２通路102と圧力室1
8とを連通可能とするように設けられても良い。

さらにまた、本発明は、前掲した公報に記載されたよう
に２連形の真空ポンプに適用されても良いし、あるいは
２台の真空ポンプを用いる場合に適用されても良い。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

（１）請求項１及び２記載の真空ポンプにおける吸引系
切換装置によれば、直列−並列の接続切換えが、負圧力
に応じて自動的に行なわれるので、２台のポンプを用い
た吸引運転が極めて有効になる。

また、特別な電源や電磁弁等を必要とせず、機械的な手
段のみによって直列−並列の接続切換が成されるので、
当該真空ポンプの流体通路切換装置の構成が簡略化され
る。

（２）請求項３記載の真空ポンプにおける吸引系切換装
置によれば、ピストンの復帰タイミングを調整すること
ができるので、増圧時における流体通路の切換を所定圧
力を境界点として正確に行うことができる。

（３）請求項４記載の真空ポンプにおける吸引系切換装
置によれば、パイロット弁の動作タイミングを調整でき
るので、流体通路の切換を所定圧力を境界点として正確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断側面図である。第２図及び第３図は実施例の動作を並列吸引と直列吸引
とに分けて説明した図であり、第１図と同様の断面図で
ある。第４図は２つのポンプを並列接続した状態を示す概略図
である。第５図は２つのポンプを直列接続した状態を示す概略図
である。第６図は同一性能の２台の真空ポンプを直列接続した場
合及び並列接続した場合の特性、並びにポンプ単体の特
性、すなわち、流量と負圧力の関係を夫々示すグラフで
ある。１……第１ポンプ、1A……吸入口、1B……吐出口、２…
…第２ポンプ、2A……吸入口、2B……吐出口、11……ケ
ーシング、12……シリンダ、20……パイロット弁収容
室、21……連通路、22……連通路、31……ピストン、32
……凹部、33……ロッド、34……溝部、41……ダイアフ
ラム、43……ピストン復帰圧縮ばね、51……パイロット
弁、52……連通路、54……パイロット弁復帰ばね、101
……第１通路、102……第２通路、103……第３通路、10
4……第４通路、105……第５通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その中央部に小径の凹部が形成され、かつ
その先端部にロッドが設けられたピストンと、前記ピストンを収容するシリンダ、及び前記ロッドを挿
入するロッド穴が形成されたケーシングと、前記ロッド及び前記ロッド穴の少なくとも一方に形成さ
れ、前記ロッド穴に沿った流体通路を形成する流体通過
用溝と、前記ケーシングの前記ロッドの先端部側に、閉塞された
圧力室を形成し、かつ前記ロッドの先端部を支持するダ
イアフラムと、前記シリンダの内面と前記ケーシング外部とを連通する
第１ないし第５通路と、前記第１通路および第２通路の一方と前記圧力室とにそ
れぞれ連通するように設けられたパイロット弁収容室
と、前記パイロット弁収容室内に収容されたパイロット弁
と、前記パイロット弁収容室と圧力室との連通を閉塞するよ
うに、前記パイロット弁を偏倚させる復帰手段とを具備
し、減圧容器に接続されるように適合された前記第１通路及
び第１吸引ポンプの吸入口に接続されるように適合され
た第２通路は、前記ピストンが前記シリンダの前記圧力
室側に位置している場合に、前記ピストンに形成された
凹部と連通し、かつ、該第１通路は該ピストンが前記シ
リンダの前記圧力室側と反対側に移動した場合に、前記
シリンダの前記圧力室側と連通するように設けられ、第２吸引ポンプの吸入口に接続されるように適合された
前記第３通路は、前記ピストンが前記シリンダの前記圧
力室側に位置している場合、及び該ピストンが前記シリ
ンダの前記圧力室側と反対側に移動した場合の双方にお
いて、前記ピストンに形成された凹部と連通するように
設けられ、前記第１吸引ポンプの吐出口に接続されるように適合さ
れた前記第４通路は、前記ピストンが前記シリンダの前
記圧力室側に位置している場合に、前記シリンダの前記
圧力室側と反対側と連通し、該ピストンが前記シリンダ
の前記圧力室側と反対側に移動した場合に、前記ピスト
ンに形成された凹部と連通するように設けられ、前記第５通路はケーシング外部に開放され、前記ピスト
ンが前記シリンダの前記圧力室側に位置している場合
に、前記第４通路と連通し、該ピストンが前記シリンダ
の前記圧力室側と反対側に移動した場合に、該ピストン
により閉塞されるように設けられたことを特徴とする真
空ポンプにおける吸引系切換装置。
【請求項２】前記ピストンが、前記シリンダの前記圧力
室側に位置し、前記流体通過用溝を閉塞するように、該
ピストンを偏倚するピストン復帰手段をさらに備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の真空ポンプにおける吸引
系切換装置。
【請求項３】前記ピストン復帰手段によるピストン偏倚
力は、調整可能であることを特徴とする請求項２記載の
真空ポンプにおける吸引系切換装置。
【請求項４】前記パイロット弁の復帰手段によるパイロ
ット弁の偏倚力は、調整可能であることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の真空ポンプにおける
吸引系切換装置。