(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連のノズルに加圧流体を通過させ、前記加圧流体を加速させ、少なくとも駆動段および第2の段を含む2つ以上の段でジェット流を形成するように空気又はその他の媒体を同伴させ、前記ジェット流を、イジェクタ出口から噴出させる前に、各段にわたり真空を発生させることによって、前記加圧流体の源から真空を発生させるための多段のイジェクタであって、
前記イジェクタ出口が、前記イジェクタの出口端部まで延在するノズルとして形成され、前記イジェクタの最終段からの前記ジェット流を受けるように配置され、
前記イジェクタ出口のノズルが、流体流の方向に対して拡散の角度で延在する拡散セクションを含み、前記拡散セクションが、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に対して垂直な方向から見た場合に、流路断面積における段状拡張部で終端し、
前記段状拡張部は、前記イジェクタ出口のノズルにおいて流体流にトリップを加えることによりノズル壁部に沿って乱流出口流を発生させるように配置されている、イジェクタ。
【請求項２】
前記段状拡張部が、前記イジェクタ出口のノズルに形成されたアンダーカット部によって設けられ、該アンダーカット部の位置にて、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に対して垂直な方向の断面で見た場合に、前記イジェクタ出口のノズルの壁部が、反転位置において実質的に90度以上の鋭い角度を成すように、前記ノズルを通過する流体流の方向に延在しつつ拡散する状態から、反対方向に延在しつつ拡散する状態へと反転し、その後、再び前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に延在するように戻る、請求項1に記載のイジェクタ。
【請求項３】
前記段状拡張部の直後の前記ノズルのセクションにおける前記イジェクタ出口のノズル壁部も、拡散の角度を有し、その拡散の角度が、好ましくは、前記段状拡張部の直前の前記拡散セクションでの拡散の角度と実質的に同じである、請求項1または2に記載のイジェクタ。
【請求項４】
前記段状拡張部が、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に、前記拡散セクションの最初の部分から前記イジェクタ出口のノズルに沿った途中の3分の2と5分の4との間に位置する、請求項1から3のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項５】
前記段状拡張部の直後に対する前記段状拡張部の直前の内径の比が6:7と20:21の間であり、好ましくは約94:105である、請求項1から4のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項６】
前記拡散セクションが、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に対して垂直方向に見た場合に、前記拡散セクションの最初の部分から前記段状拡張部まで前記イジェクタ出口のノズルに部分的に沿って、少なくとも1つのさらなる流路断面積における段状拡張部を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項７】
前記イジェクタ出口のノズルが、集束-拡散ノズルである、請求項1から6のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項８】
前記イジェクタ出口のノズルが、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に対して平行な軸を中心とする実質的に回転対称であり、好ましくは、前記イジェクタ出口のノズルを通過する流体流の方向に見た場合に、断面が円形である、請求項1から7のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項９】
前記一連のノズルが、それぞれの流体ジェットを発生して、前記流体ジェット同士を前記一連のノズル内の次のノズル内に共に送るように配置された2つ以上のノズルを備える駆動ノズルアレイを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項１０】
前記イジェクタが、前記1つまたは複数の段を画定し、前記一連のノズルのうちの1つまたは複数のノズルを収容するハウジングを備えるイジェクタカートリッジである、請求項1から9のいずれか一項に記載のイジェクタ。
【請求項１１】
前記ハウジングが、前記イジェクタ出口のノズルをさらに画定する、請求項10に記載のイジェクタカートリッジ。
【請求項１２】
封止空間および排気されるための連結空間を排気するための前記1つまたは複数の段を囲む前記封止空間に取り付けられるのに適した、請求項10または11に記載のイジェクタカートリッジ。
【請求項１３】
前記イジェクタのハウジングは、前記イジェクタを通過する流体流の方向に対して平行な軸を中心として実質的に回転対称であり、前記一連のノズルは、前記軸に実質的に沿って配置される、請求項10から12のいずれか一項に記載のイジェクタカートリッジ。
【請求項１４】
一連のノズルに加圧流体を通過させるステップと、
前記圧縮空気を加速させるステップと、
少なくとも駆動段および第2の段を含む2つ以上の段でジェット流を形成するように流体を同伴させ、前記ジェット流を、イジェクタ出口から噴出させる前に、各段にわたり真空を発生させるステップと
を含む、前記加圧流体の源から真空を発生させるための方法であって、
前記イジェクタ出口が、イジェクタの最終段からの前記ジェット流を受けるように配置されたイジェクタ出口ノズルとして形成され、空気流の方向に対して拡散の角度で延在する拡散最終セクションを含み、
前記方法が、流体流に作用する流体摩擦が前記イジェクタ出口ノズルを離れるにつれて減少するように、前記拡散最終セクションに部分的に沿って乱流を誘導するステップをさらに含む、方法。
【請求項１５】
前記加圧流体を加速させるステップが、最初に、それぞれの流体ジェットを発生するための2つ以上のノズルを備える駆動ノズルアレイを通過する前記加圧流体を加速させ、前記流体ジェット同士を前記一連のノズル内の次のノズル内に共に運ぶステップを含む、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気により駆動される真空イジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲空間に負圧または真空を発生させるために圧縮空気(または他の高圧流体)源を使用する真空ポンプが知られている。圧縮空気被動イジェクタは、駆動ノズルを通して高圧空気を加速させ、駆動ノズルと出口流路または出口ノズルとの間の間隙にわたり高速でそれを空気ジェットとして噴出することにより動作する。駆動ノズルと出口ノズルとの間の周囲空間内の流体媒体は、圧縮空気の高速流と共に運ばれ、同伴媒体および圧縮空気源からの空気のジェット流が、出口ノズルを通して噴出される。駆動ノズルと出口ノズルとの間の空間内の流体が、このように噴出されることにより、負圧または真空が、この流体または媒体が以前に位置していた空気ジェットを囲む空間内において生成される。
【０００３】
任意の所与の圧縮空気源(駆動流体とも呼ばれる場合がある)に関して、真空イジェクタのノズルは、高体積流量を生成するがそれに応じて高い負圧を得ない(すなわち絶対圧がそれに応じて低下しない)ように調整され得るか、またはより高い負圧を得る(すなわち絶対圧がより低くなる)がそれに応じて高い体積流量を実現することがないように調整され得る。そのため、駆動ノズルおよび出口ノズルの任意の各対は、高体積流量を生成するようにまたは高い負圧を達成するように調整されることになる。
【０００４】
高い負圧は、例えばリフト用途の場合など、大気圧との間で最大圧力差を発生させそれにより負圧によって印加され得る最大吸引力を発生させるためには望ましい。また同時に、高体積流量は、真空コンベヤ用途において、排気対象の空間が、関連する真空デバイスの反復作動を可能にするのに十分な迅速さで、または十分な体積の材料を搬送するため等しく空にされ得るのを確保するためには必要となる。
【０００５】
高い極限真空レベルおよび高い合計体積流量の両方を実現するために、いわゆる多段イジェクタが考案されており、これは、ハウジング内に直列に配置された3つ以上のノズルを備え、直列内の各隣接対のノズルは、隣接する2つのノズル間の間隙で負圧を発生させるための各段を画定する。また、一般的には、この直列内の任意の各ノズル対は、所与の圧縮空気源に関して、高体積流量を生成するようにまたは高い負圧を達成するように調整され得る。
【０００６】
かかる多段イジェクタにおいて、最前段は、最高レベルの負圧をすなわち最低絶対圧を生成する一方で、後段は、連続的により低くなる負圧レベルをすなわちより高い絶対圧をもたらすが、イジェクタデバイスの体積スループット全体を増加させる。多段間で発生した真空を所望の真空デバイスまたは排気対象の空間に対して印加するために、連続段が、典型的には共通収集チャンバに連結され、その一方で弁が、少なくとも第1の駆動段の後の各連続段に対して設けられることによって、後段は、収集チャンバ内の負圧が第2のおよび後の段により発生し得る負圧未満に低下すると、収集チャンバから遮断され得る。
【０００７】
駆動段は、圧縮流体(圧縮空気)源に連結された唯一の段であり、そのため直列内の後の段およびノズルの全てに圧縮流体流を押し通し、その後駆動流体および同伴流体が真空イジェクタから噴出されることからそう呼ばれる。
【０００８】
各連続段間において流体同伴を実現するために、一連のノズルは、漸増的な断面開口面積を有する貫通チャネルを備える。高速流体流は、この貫通チャネルを通して送られて、周囲空間内の空気または他の媒体を高速ジェット流と共に運ぶ。各段の間のノズルは、ある段の出口ノズルと次の段の入口ノズルとを形成し、各連続段にわたり流体の高速ジェットを送るために空気および他の媒体の流れを連続的に加速させるように構成される。
【０００９】
様々な圧縮流体が駆動流体として使用され得るが、このタイプの多段イジェクタは、典型的には圧縮空気により駆動され、最も一般的には、ジェット流を囲む空間から排出されることとなる媒体としての空気を、直列内のノズルの各間隙を通して各段にわたって運ぶために使用される。
【００１０】
商業的成功を収めている多段イジェクタの1つの設計は、イジェクタの各段と連通状態にある一連の吸気ポートを組み込んだ実質的に円筒状のハウジング内に、軸方向配置にある一連のノズルを有することである。これらの吸気ポートは、周囲空間の空気との間で各段を選択的に連通させるのに適した弁部材を備える。かような構成により、円筒体は、いわゆるイジェクタカートリッジとして形成され、このイジェクタカートリッジは、ハウジングモジュール内部にまたは適切に寸法設定されたボア穴内に設置された場合に、周囲チャンバの排気を行うために使用され得る。この周囲チャンバは、さらに真空デバイスに流体結合され、この真空デバイスに対して、負圧が印加されることになる。
【００１１】
かかるデバイスは、PIAB AB名義のPCT国際出願WO99/49216A1において開示されており、本願の図14および図15に示される。
【００１２】
図14に示すように、イジェクタカートリッジ1は、漸増的な断面開口面積を有する貫通チャネル6を画定する4つのジェット形状ノズル2、3、4、および5を備える。これらのノズルは、間に各スロット7、8、および9を備えつつ終端間を繋げて直列に配置される。
【００１３】
ノズル2、3、4、および5は、共に組み合わされることにより一体型ノズル本体1を形成するように設計された各ノズル本体の形に形成される。貫通開口10が、外方周囲空間との流体連通をもたらすために、ノズル本体の壁部中に配置される。
【００１４】
図15を参照すると、イジェクタカートリッジ1がボア穴またはハウジング内にどのように取り付けられ得るかが示される。外方周囲空間は、排気対象のチャンバVに相当する。各貫通開口10は、弁部材11を備えることにより、周囲空間Vからの空気流または他の流体をノズルの各隣接対同士の間の空間またはチャンバ内に選択的に流し得る。図15に示すように、イジェクタカートリッジ1は、ボア穴が穿孔または他の方法で形成されたマシン構成要素20内に取り付けられている。イジェクタカートリッジ1は、入口チャンバiから出口チャンバuまで延在し、外方周囲空間Vを構成する3つの別個のチャンバの排気を行うために配置される。その各チャンバは、Oリング22により隣接するチャンバから隔離される。図示しないが、外方周囲空間Vを構成する各チャンバは、吸気カップなどの関連付けられた真空被動デバイスに対して発生させた負圧を印加するために、共通収集チャンバまたは吸気ポートに連結される。
【００１５】
かかる多段イジェクタ装置は、高体積流量および高レベルの負圧の両方をもたらす点において有利であるが、多段イジェクタ全体に対して全体的な所望の性能特性を実現するために、このイジェクタの各連続段の設計については依然として幾分かの妥協が必然的に存在する。したがって、多段イジェクタの駆動ノズルと並列に設けられたいわゆるブースタノズルをさらに備えることも提案されている。このブースタノズルは、可能な最高レベルの真空を実現するように特に設計されるが、多段イジェクタを構成する一連の同軸配置ノズルの一部を形成しない。このようにすることで、ブースタノズルは、可能な最高レベルの真空を実現するように構成され得る一方で、一連の並置多段イジェクタノズルは、高い負圧(低絶対圧)を許容し得る短期間内に排気対象の空間内で実現させ得る高体積スループットを実現するように配置され得る。
【００１６】
かかる構成は、本願の図13に示すように、米国特許第4,395,202号において開示されている。この構成では、各ポート18、19、および20を通して真空収集コンパートメント16と相互連通状態にある関連付けられたチャンバ5、6、7を排気するように連続的に配置されたイジェクタノズル12、13、14、15のセットが設けられる。弁21、22、および23は、それぞれポート18、19、および20に対して設けられる。
【００１７】
追加の対のノズル24および25が、多段イジェクタの駆動ノズル12と並列に設けられ、ポート17を介して収集チャンバ16に連結された別個のブースタチャンバ4に配置される。ブースタ段は、一対のノズル24および25から構成され、入口ノズル24は、多段イジェクタの駆動ノズル12と共に、圧縮空気を供給される入口チャンバ3に連結される。ブースタ段間のノズル対24および25は、ブースタチャンバ4内に可能な最高真空(最低負圧)を発生させる役割を果たす。ノズル24により発生した圧縮空気ジェットは、ブースタ段からノズル25を通り同じチャンバ5内に噴出され、このチャンバ5において、駆動ノズル12が、圧縮空気の駆動ジェットを推進させる。このようにすることで、ブースタ段から放出される空気は、多段イジェクタから放出されることとなる駆動ジェット流と共に運ばれる。さらに、多段イジェクタの駆動段により発生した真空は、ノズル25の出口に印加され、それによりブースタ段間の圧力差が増大することによって、ブースタ段により発生し得る真空レベルが上昇され得る、すなわち実現され得る絶対圧が低下する。
【００１８】
真空イジェクタの動作において、多段イジェクタの一連のノズル12、13、14、および15は、各チャンバ5、6、および7ならびに収集チャンバ16からの流体をイジェクタの各連続段により形成されるジェット流と共に運ぶことにより、短期間内で収集チャンバ16内にて低絶対圧へと真空を迅速に発生させるために、高体積流量を生成することが可能である。ブースタ段は、多段イジェクタと並行して機能するが、典型的には低体積流量をもたらし、そのため初期真空形成プロセスには大きくは寄与しない。収集チャンバ16内の真空レベルが上昇すると(すなわち絶対圧が低下すると)、関連付けられる弁部材23、22、および21は、真空収集チャンバ16内の圧力が関連付けられた各チャンバ7、6、および5内の圧力未満に低下することにより、順に閉じる。最終的に、収集チャンバ16内の圧力は、多段イジェクタのいずれかの段が発生させ得る最低圧力未満に低下することになり、それにより全ての弁が閉じ、次いで全てのさらなる排気が吸気ポート17を介して収集チャンバ16に吸引力を与えるブースタ段によって行われる。
【００１９】
上述のような多段イジェクタおよびイジェクタカートリッジは、複数の種々の産業において、および特に、かかる真空イジェクタが吸気カップに連結され、組立プロセス時に構成要素を取り上げ配置するために使用され得る製造業において商業的成功を収めてきた。
【００２０】
脱ガス、除湿、油圧系統の充填、強制濾過等のプロセスにおいて高い真空レベル(低絶対圧)の需要が高まり続けていることにより、上記のおよび他のプロセスを実施するために高レベルの負圧(すなわち低絶対圧)を繰り返し供給し得る真空イジェクタに対する需要が高まっている。
【００２１】
これに関連して、マシンの全体寸法に負の影響を及ぼすことなく機械上の遠隔位置にて(すなわち機械アームの端部にておよび圧縮空気の最終的な供給源から著しい距離を置いて)所望の排気性能を実現し得る、より小型のイジェクタに向かう傾向が増加している。特に、設置面積の小さい、およびそれによりますますコンパクト化が進む作業エリアに真空を印加し得るイジェクタデバイスに対する要望が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】WO99/49216A1
【特許文献２】米国特許第4,395,202号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、一連のノズルに圧縮空気を通過させ、前記圧縮空気を加速させ、少なくとも駆動段および第2の段を含む2つ以上の段でジェット流を形成するように空気を同伴させ、前記ジェット流を、イジェクタ出口から噴出させる前に、各段にわたり真空を発生させることによって、前記圧縮空気の源から真空を発生させるための多段のイジェクタを提供し、前記イジェクタ出口が、イジェクタの出口端部まで延在するノズルとして形成され、イジェクタの最終段からのジェット流を受けるように配置され、前記イジェクタ出口ノズルが、空気流の方向に対して拡散の角度で延在する拡散セクションを含み、前記拡散セクションが、イジェクタ出口のノズルを通過する空気流の方向に対して垂直な方向から見た場合、流路断面積における段状拡張部で終端する。
【００２４】
本発明は、圧縮空気の源から真空を発生させるための方法をさらに提供し、この方法は、一連のノズルに圧縮空気を通過させるステップと、前記圧縮空気を加速させるステップと、少なくとも駆動段および第2の段を含む2つ以上の段でジェット流を形成するように空気を同伴させ、前記ジェット流を、イジェクタ出口から噴出させる前に、各段にわたり真空を発生させるステップとを含み、前記イジェクタ出口が、イジェクタの最終段からのジェット流を受けるように配置されたイジェクタ出口ノズルとして形成され、空気流の方向に対して拡散の角度で延在する拡散最終セクションを含み、前記方法は、空気流に作用する空気摩擦がイジェクタ出口ノズルを離れるにつれて減少するように、拡散最終セクションに部分的に沿って乱流を誘導するステップをさらに含む。
【００２５】
大気圧中へのジェット流の出口における抵抗があまり急激に起こらないので、本発明は、上流ノズルのより高い設計の自由度を提供する。
【００２６】
以下、本発明のさらに良好な理解を促すために、および本発明を実施し得る方法を示すために、添付の図面を専ら例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、本発明によるイジェクタカートリッジの第1の実施形態の長手方向軸方向断面図である。
【図１Ｂ】図1Aと同一方向からの、図1Aのイジェクタカートリッジの斜視側面図である。
【図２】イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図1Aの実施形態と同様であるが、図1Aの単体弁部材の代わりに個別のフラップ弁を有する、本発明によるイジェクタカートリッジの第2の実施形態の長手方向軸方向断面図である。
【図３Ａ】イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図1Aおよび図2のイジェクタカートリッジの第2の段および出口ノズルを画定する単体イジェクタハウジング本体の長手方向軸方向断面図である。
【図３Ｂ】イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図1Aおよび図2の第2の段ノズルを備える単体駆動段ハウジングピースの長手方向軸方向断面図である。
【図３Ｃ】イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図1Aおよび図2の駆動ノズルピースの長手方向軸方向断面図である。
【図４】駆動ノズルを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、本明細書において開示されるイジェクタの駆動ノズルアレイにおいて使用され得る駆動ノズルの一形態を詳細に示す拡大部分長手方向軸方向断面図である。
【図５Ａ】図5Bの分割線A-Aに沿って示される、本発明によるイジェクタカートリッジの第2の実施形態の長手方向軸方向断面図である。
【図５Ｂ】カートリッジの出口端部から見た図5Aのイジェクタカートリッジの軸方向端面図である。
【図６】イジェクタアレイノズルグループと第2の段の集束-拡散ノズルの内径との間の関係を示す、イジェクタを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図5Aのイジェクタカートリッジを同様に詳細に示す長手方向軸方向断面図である。
【図７Ａ】イジェクタを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、図5Aのイジェクタカートリッジの、駆動段、第2の段、および出口ノズルを画定する単体イジェクタハウジング本体の長手方向軸方向断面図である。
【図７Ｂ】通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の長手方向軸方向断面図、および一体型弁部材を組み込んだ図5Aの第2の段のノズルピースの出口端部からの軸方向端面図である。
【図７Ｃ】通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の長手方向軸方向断面図、および図5Aのイジェクタカートリッジの駆動ノズルピースの出口端部からの軸方向端面図である。
【図８】第2の段のノズルピースおよび駆動ノズルピースがイジェクタハウジング本体内にどのように取り付けられるかを詳細に示す、図5Aのイジェクタカートリッジの、通過する空気流の方向に対して平行な長手方向軸を含む平面を通る等角断面図である。
【図９】図5Aの単体イジェクタハウジング本体と同様であるが図5Aのイジェクタハウジングの代わりに使用され得る変更された拡散ノズルセクションを有する単体イジェクタハウジング本体の代替的な実施形態の、イジェクタを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の長手方向軸方向断面図である。
【図１０】単一の駆動ノズルを有する一連の多段ノズルを通過する流れの発達と4つの駆動ノズルを備える駆動ノズルアレイを有する一連の多段ノズルを通過する流れの発達との概略的な比較を示す図である。
【図１１Ａ】イジェクタハウジングモジュール内に取り付けられ、取付プレートに連結された、図1Aのイジェクタカートリッジを有するイジェクタの一実施形態を示す図であり、入口ポート、出口ポート、および吸気ポートを詳細に示すイジェクタハウジングモジュールの底面図である。
【図１１Ｂ】イジェクタハウジングモジュール内に取り付けられ、取付プレートに連結された、図1Aのイジェクタカートリッジを有するイジェクタの一実施形態を示す図であり、図1Aのカートリッジがハウジングモジュール内にどのように取り付けられるかを詳細に示す、イジェクタを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の、イジェクタハウジングモジュールの長手方向軸方向断面図である。
【図１１Ｃ】イジェクタハウジングモジュール内に取り付けられ、取付プレートに連結された、図1Aのイジェクタカートリッジを有するイジェクタの一実施形態を示す図であり、取付プレートにハウジングモジュールを連結するための取付穴の位置を含む、イジェクタハウジングモジュールの上面平面図である。
【図１２】図11A〜図11Cと同様のイジェクタハウジングモジュールを有するが、図5Aのイジェクタカートリッジが図1Aのイジェクタカートリッジの代わりに取り付けられ、取付プレートとイジェクタハウジングモジュールとの間に取り付けられたブースタイジェクタモジュールをさらに有するイジェクタの、イジェクタカートリッジを通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た場合の長手方向軸方向断面図である。
【図１３】一列に並んだ一連の多段イジェクタノズルと平行に共通ハウジングに組み込まれたブースタ段を備える先行技術のイジェクタユニットを示す図である。
【図１４】先行技術のイジェクタカートリッジの断面図である。
【図１５】先行技術のイジェクタカートリッジの断面図であり、イジェクタのハウジングユニット内に取り付けられたカートリッジを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照として本発明の実施形態を説明する。同様の参照数字が、様々な実施形態の説明全体を通して同様の特徴を指すために使用されている。
【００２９】
図1Aおよび図1Bは、本発明によるイジェクタの第1の実施形態を示す。図1Aおよび図1Bの実施形態は、イジェクタカートリッジ100として構成される。かかるカートリッジは、イジェクタカートリッジにより排気されることとなる空間を画定するイジェクタハウジングモジュール内または設備の関連ピースに形成されたボアもしくはチャンバ内に設置されるように意図される。
【００３０】
図に示すようなイジェクタの最も好ましい実施形態は、駆動流体としてのおよび排気対象の流体としての空気で作動するように設計されるが、このイジェクタは、駆動流体としての任意のガスおよび排気対象の流体としての任意のガスに対して適用可能となる。駆動流体は、イジェクタを通過する移動または流れの主要方向を有する。この方向は、図で水平に示され入口114を起点とするイジェクタの長手方向軸に対して平行である。以下においては、この方向は空気流方向と呼ばれる。
【００３１】
イジェクタカートリッジ100は、各段間で各真空を発生させるための、第1の駆動段100Aおよび第2の段100Bを有する多段イジェクタである。
【００３２】
駆動段は、駆動ノズルアレイ110を備え、これは、駆動ノズルアレイ110の入口114に供給される圧縮空気を加速させることにより第2の段のノズル132の入口内に高速空気ジェット流を送るように配置される。第2の段のノズル132は、同様にイジェクタカートリッジの出口ノズル146内に空気ジェット流を発射するように配置される。
【００３３】
単一駆動ノズルを有する本願の図14および図15に示すイジェクタカートリッジとは異なり、イジェクタカートリッジ100は、複数の駆動ノズル120を有する駆動ノズルアレイ110を備える。駆動ノズル120は、イジェクタカートリッジ100の駆動段にわたり高速空気の空気ジェットを発生させるようにそれぞれ構成され、各駆動ノズル120により発生した各ジェット流がいずれも第2の段のノズル132の入口131内に共に送られるようにグループ化される。
【００３４】
図1Aにおいて、111は、第2の段の駆動ノズル132から見た場合のノズルアレイ110の視図を示す。視図111は、第2の段のノズル132内に図示されるが、これは、専ら図示を目的としてなされたに過ぎない。図1Aに概略的に示すように、駆動ノズルアレイ110は、4つの駆動ノズル120を備え、これらは、4つの駆動ノズルの出口が、イジェクタカートリッジ100の中心軸CLに沿って軸方向に見た場合に、いずれも第2の段のノズル132の最小内径に実質的に等しい境界外周部内に位置するように、2×2行列において共にグループ化される。これは、図1Aで、第2の段のノズル132の長さ部分に部分的に沿って描かれた円により示され、この円は、中心軸CLに対して垂直な第2の段のノズルの内方断面に相当し、その外周部内に描かれた4つのより小さな円を有し、これらの小円は、4つの駆動ノズル120の出口位置が中心軸CLの方向において第2の段のノズルの入口といずれも整列するようにどのように配置され得るかを示す。このより大きな円および4つのより小さな円は、第2の段のノズル132に部分的に沿った構造的特徴を表すのではなく、第2の段のノズルの断面に対してグループ化された駆動ノズルアレイの投影図であり、中心軸CLに沿ったこれらの構成要素の相対的な同心状および同軸状の整列を示すために作成されたものである点が理解されよう。同じことが、図2および図6の第2の段のノズルに部分的に沿って示される同様の円グループに関しても当てはまる。
【００３５】
イジェクタを通過する空気流の方向における駆動ノズルアレイの後には、第2の段のノズル132および出口ノズル146が存在する。これらのノズルは、中心軸CLに沿って駆動ノズルアレイ110と直列に設けられた単一の集束-拡散ノズルとしてそれぞれ設けられる。したがって、圧縮空気が、イジェクタカートリッジ100の入口にて駆動ノズルピース112の入口114に供給されると、高速空気ジェットが、各ノズル120により生成されて、駆動空気ジェットが第2の段のノズル132の入口131内へと共に送られるジェット流を形成する。このようにすることで、駆動ノズルアレイ110と第2の段のノズル132の入口131との間の空間内の、特に各駆動ノズル120により発生する各駆動ジェットを囲む空間内の空気または他の流体媒体は、ジェット流と共に運ばれ、第2の段のノズル132内に追いやられる。
【００３６】
供給される圧縮空気の消費量および送給圧力は、イジェクタのサイズおよび所望の排気特徴によって変化し得る。より小型のイジェクタの場合には、約0.1〜約0.25MPaの送給圧力における約0.1〜約0.2Nl/s(正規化リットル/秒)の消費量範囲が、通常は十分なものとなり、大型のイジェクタは、典型的には約0.4〜約0.6MPaにて約1.25〜約1.75Nl/sを消費する。中間サイズに関する中間範囲は、可能かつ一般的である。これらの特定の範囲に縛られることを望むものではないが、本明細書において使用されるような圧縮空気は、かかる特性を有するものとして理解されたい。
【００３７】
次いで、駆動段から出るジェット流中の流体が、第2の段の集束-拡散ノズル132において加速されて、第2の段100Bにわたって空気ジェットを発生させ、次いでこの空気ジェットは、出口ノズル146の入口内に送られる。これと同様に、第2の段のノズル132により発生した空気ジェットを囲む空間内の空気または他の流体媒体が、ジェット流と共に運ばれ、出口ノズル146を通してイジェクタカートリッジ100から噴出される。
【００３８】
流体が、第1の段100Aおよび第2の段100Bにおいて各ジェット流と共に運ばれると、第1の段100Aおよび第2の段100Bのそれぞれに関連付けられたそれぞれイジェクタカートリッジ100の本体の周囲に配設された吸気ポート142および144を通して周囲環境からイジェクタカートリッジ100内にさらなる流体媒体を引き込む傾向を有する吸引力が、発生する。上述のように、駆動段100Aは、第2の段100Bよりも高い数値の負圧(すなわちより低い絶対圧)を発生させる。したがって、弁部材135が、第2の段100Bの吸気ポート144を選択的に開閉するために設けられる。弁部材133は、周囲空間内で発生した負圧が第2の段100Bにおいて発生させられ得る負圧を超過した場合に、吸気ポート144を遮断する。これらのポートを閉じることにより、駆動段100Aによって吸い出される空気の逆流が防止される。逆流は、この空気が、逆流条件下において吸気ポート144を通して第2の段100Bから排気対象の空間に再進入する結果として生ずる。
【００３９】
図1Aの実施形態においては、弁部材135は、真空イジェクタカートリッジ100の第2の段100Bの内周全体にわたり延在する単体体として設けられて、第2の段100Bにおいて発生する負圧と周囲空間内の外部真空条件との圧力差にしたがって吸気ポート144を選択的に開閉する。代替形態としては、図2に示すように、複数の個別のフラップ弁部材または複数の個別の弁フラップ135を有する1つの部材が、それぞれが各吸気ポート144に関連付けられる状態で設けられ得る。
【００４０】
図1Bから明らかなように、イジェクタカートリッジ100は、駆動ノズルアレイ110ならびに吸気ポート142および144を除いては、中心軸CLを中心とする回転体を形成する実質的に回転対称の本体として形成される。駆動ノズルアレイ110ならびに吸気ポート142および144を備える部分は、厳密に言えば回転体を形成しないが、これらは、前記回転軸CLを中心とする回転対称で配設され得るため、したがって中心軸CLを中心とする回転体となるべきものにごく軽微な不連続部分を有するに過ぎない。
【００４１】
図1Aおよび図1Bに示すように、イジェクタカートリッジ100は、中心軸CLに対して垂直な、すなわちイジェクタカートリッジ100を通過する空気流の方向に対して垂直な平面内の長さ部分に沿って実質的に円形の断面形状を有する実質的に円筒状のイジェクタカートリッジである。しかし、イジェクタカートリッジ100またはその構成要素が円形断面で形成されることは、必須ではなく、特に様々なノズルは、特定の用途に適する場合に正方形または他の非円形断面で形成され得る点が理解されよう。しかし、実質的な円筒状または管状の形状が、イジェクタカートリッジ100には好ましい。なぜならば、これにより、イジェクタカートリッジ100は、図1Aおよび図1Bに示すOリング112aおよび140aなどの適切なシールを使用しつつ、ボア穴または他のイジェクタハウジングモジュール内に最も容易に設置され得るからである。
【００４２】
図1Aおよび図1Bのイジェクタカートリッジ100の特定の構成を参照すると、イジェクタカートリッジは、第2の段のハウジングピース140および駆動段ハウジングピース130から構成される2部分のハウジングにより構成されることが分かる。駆動ノズルアレイ110を画定する駆動ノズルピース112が、駆動段ハウジングピース130の入口端部内に取り付けられる。この実施形態において、弁部材135は、別個の部材として形成され、駆動段ハウジングピース130に対してハウジング内に形成された対応するおよび好ましくは円周方向の溝内に取り付けられることにより、駆動段ハウジングピース130が第2の段のハウジングピース140の入口端部に挿入された場合に、イジェクタカートリッジ100に組み付けられる。
【００４３】
また、図3A〜図3Cを参照すると、イジェクタカートリッジ100の構成要素がさらに詳細に説明される。
【００４４】
第2の段のハウジングピース140は、駆動段ハウジングピース130を受けるように構成された受容構造部145を有する入口部分を備え、さらに、駆動段ハウジングピース130は、駆動ノズルアレイ110を受ける。図1Aから理解されるように、弁部材135は、受容構造部145に係合し、駆動段ハウジングピース130が第2の段のハウジングピース140の入口端部内に取り付けられた場合に、第2の段のハウジングピース140と駆動段ハウジングピース130との間にシールを形成する役割を果たす。
【００４５】
第2の段のハウジングピース140は、イジェクタカートリッジ100の出口ノズルを構成する集束-拡散ノズル146を画定する。この集束-拡散ノズル146は、集束入口セクション147、直線セクション148、および拡散セクション149を備える。直線セクション148もまた若干拡散状であることが可能である。また、第2の段のハウジングピース140は、第2の段の吸気ポート144を画定する。この吸気ポート144を通して、周囲空間内の空気または他の流体媒体が第2の段に吸入されて、出口ノズル146を通してイジェクタカートリッジ100から噴出される。
【００４６】
出口ノズル146の特別な特徴は、拡散セクション149が、この例では拡散セクション149の入口よりもノズル146の出口端部により近い位置にて拡散セクション149に部分的に沿って形成された直径方向段状拡張部150を備える点である。図示された実施形態において、この拡張部は、出口ノズル146の出口端部の付近に位置する。拡散ノズルセクション149の第1のセクション149aは、直径方向段状拡張部が鋭角部151にて形成される点まで、実質的に一定であり得る拡散角度で直線セクション148から延在する。好ましくは、鋭角部151は、ノズル146の拡散セクション149中のアンダーカット部により画定される。直径方向段状拡張部150において、拡散セクションの壁部は、鋭角部151を形成するように方向転換し、壁部は、イジェクタカートリッジ100の出口端部に向かって軸方向に延在しつつ拡散する状態から、短距離にわたりイジェクタカートリッジ100の入口端部に向かって軸方向に延在しつつ拡散しつつある状態へと変化し、さらにその後カートリッジ100の出口端部に向かって軸方向に延在しつつ再び拡散状態に戻る。図に示すような第2の部分149bは、初期部分にてすなわち鋭角部のすぐ下流において円筒状直線壁部形状へと戻って続き、その後カートリッジ100の出口端部の少し手前にて拡散形状で続いてもよいため、拡散形状への最終反転は任意である。ノズル146の形状は、その形状がノズル内の流れ条件および圧力条件からさほど急激ではない大気圧中への流れの膨張への変化をもたらす役割を果たす点を留意しつつ、イジェクタの所望の特徴にしたがって選択されることとなる。このようにすることで、カートリッジ100の出口端部の設計は、駆動ノズルにおける圧力条件および流量条件に影響を及ぼすために有利に利用され得る。結果として、当業者は、駆動ノズルの設計においてより高い自由度を得ることとなる。
【００４７】
図3Aに示すように、直径方向段状変化は、鋭角部151における段状拡張直前の直径Diと、点151とラジアル方向に一列に並ぶが拡散セクション149の第2の拡散部分149b上の点152における段状拡張の直後の直径Doとを比較することにより測定され得る。直径方向段状変化は、ノズル146の拡散セクション149bにおいて流体流にトリップを加えることによりノズル壁部に沿って乱流出口流を発生させ、それによってノズル146の出口における摩擦を軽減し、それに対応してイジェクタカートリッジ100が所与の圧縮空気源から真空を発生させ得る効率を向上させる役割を果たす。
【００４８】
好ましくは、Di対Doの比率は、6対7〜20対21の間であり、最も好ましくは約94対105である。
【００４９】
図3Bを参照すると、吸気ポート142が形成された入口セクションを画定する駆動段ハウジングピース130が図示される。この吸気ポート142を通して、空気または他の流体媒体は、イジェクタカートリッジ100の第2の段のノズルおよび出口ノズルを通して噴出されることとなる駆動段内に吸入され得る。駆動段ハウジングピース130は、弁本体135を受けるための環状溝139を備える。一方で、環状溝139は、各吸気開口144について各弁部材135を受けるための一連の個別の溝として設けられ得る。
【００５０】
また、駆動段ハウジングピース130は、集束入口セクション136、直線中間セクション137、および拡散出口セクション138を有する、集束-拡散型の第2の段のノズル132を画定するノズル本体を形成する。第2の段のノズルは、入口131および出口133を画定する。さらに、第2の段のノズルピース130は、駆動段ハウジングピース130の入口端部内に駆動ノズルピース112を取り付けるための、環状溝の形態などの受容構造部134を画定する。このようにすることで、切欠部または同等の係合構造部が、溝134に係合するために駆動ノズルピース112上に設けられてもよく、または環状Oリングシール112bが、駆動ノズルピース112および駆動段ハウジングピース130がこれらの2つの構成要素の各溝内に相互に受けられることによって共に結合されるように設けられてもよい。
【００５１】
図3Cを参照すると、駆動段ハウジングピース130の入口端部の環状溝134などの受容構造部とシール相互連結部を形成するためにかかるOリング112bを備える駆動ノズルピース112が図示される。駆動ノズルピース112は、駆動ノズルアレイ110を備え、この駆動ノズルアレイ110は、複数の駆動ノズル120を備える。駆動ノズルピース112は、各駆動ノズル120から高速空気の各空気ジェットを発生させるために駆動ノズル120に圧縮空気を供給するための圧縮空気供給源が設けられた入口114を備える。駆動ジェットにより生成される流体流およびそれと共に運ばれる任意の流体媒体は、一般的にはジェット流または駆動ジェット流と呼ばれ得る。
【００５２】
図4は、駆動ノズル120の拡大断面図を示す。この場合では、駆動ノズル120は、各ノズルの軸方向に見た場合に円形断面を有するように形成されるが、同等の流体動的効果を伴う非円形断面もまた可能である。
【００５３】
各駆動ノズル120は、図4に示すように、直線状壁部入口流セクション122および拡散出口流セクション124を有するように駆動ノズルピース112内に形成され得る。直線状壁部入口流セクションは、集束も拡散もせず、入口121に丸みをつけられた、丸められた、または面取りされたエッジを備える。拡散出口流セクション124は、その長さ部分に沿って駆動ノズルの出口端部に向かって漸減的な拡散を呈するように、直線状壁部セクション122の出口端部から延在する。換言すれば、拡散セクション124は、直線状壁部部分122から延在する位置である出口流セクション124の入口端部にて最も拡散し、そのセクション124の出口端部にて最も小さく拡散する。また、拡散セクション124は、拡散出口流セクション124の出口端部にさらなる直線状壁部セクション126を備えてもよい。駆動ノズル120を通過する空気流の方向に対して垂直な方向において断面で見た場合に、拡散セクション124は、直線状壁部入口流セクション122の長手方向中心軸上に焦点を有して位置する楕円セグメントの形状を有し、拡散ノズルセクション124の最大拡散端部から最小拡散端部まで延在する。
【００５４】
直線状壁部セクション126が、駆動ノズル120の出口に設けられる場合には、好ましくは、このセクションは、駆動ノズル全体の全長LNの12%以下の、好ましくは10%以下の長さleを有する。
【００５５】
駆動ノズル120の入口121の丸みをつけられた、丸められた、または面取りされた端部とは対照的に、駆動ノズル120の出口は、駆動ノズル120が形成されるノズル本体112の端部面に対して実質的に90°の鋭角を成す。これは、圧縮空気が駆動ノズル入口121に供給され駆動ノズル120を通して加速される場合に、駆動ノズル120から出る高速空気のコヒーレントジェットを生成するのを補助する役割を果たす。
【００５６】
かかる加速は、入口流セクション122の出口における内径diから拡散出口流セクション124の出口における内径doへの径の拡張をもたらすノズル120の拡散セクション124において主に実現される。入口流セクション122の出口端部の内径diとノズル120の出口の内径doとの比率は、イジェクタの所望の特徴にしたがって選択されることになる。イジェクタが、「高流量」と一般的に呼ばれるものに向けて設計される場合には、doは、diに対してより小さくなり、例えばdo≒1.3・diとなる。イジェクタが、「高真空」と一般的に呼ばれるものに向けて設計される場合には、doは、diに対してより大きくなり、例えばdo≒2・diとなる。したがって、入口流セクション122の出口端部の内径diとノズル120の出口の内径doとの間の典型的な範囲は、1対1.2〜1対2.2の間となる(1/1.2≦di/do≦1/2.2)。
【００５７】
直線状壁部セクション126が存在するか否かに関わらず、および拡散出口流セクション124について選択される軸方向長さに関わらず、直線状壁部入口流セクション122の軸方向長さは、好ましくは入口流セクション122の出口端部における内径diの約5倍となり得る。好ましくは、拡散出口流セクション124の軸方向長さは、それ自体においてかまたは直線状壁部セクション126が設けられる場合にはそれを含む状態のいずれかにおいて、直線状壁部入口流セクション122について選択された軸方向長さとは無関係に、ノズル120の出口の内径doの少なくとも2倍であり得る。代替的には、直線状壁部入口流セクション122の軸方向長さは、入口流セクション122の出口端部の内径diの約5倍であり、直線状壁部セクション126を含む拡散出口流セクション124の軸方向長さは、ノズル120の出口の内径doの少なくとも2倍であり得る。
【００５８】
図1A、図2、および図3Cに示すように、駆動ノズル120は、相互に実質的に平行に整列するように、すなわち各ノズル120の長手方向中心軸がイジェクタカートリッジ100の中心軸CLと平行に軸方向に整列されるように、駆動ノズルアレイ110内に設けられる。当然ながら、駆動ノズルアレイ110内の駆動ノズル120は、ノズルアレイ110から第2の段のノズル132の入口131に向かって発射される共形ジェット流の形状を調整するために、若干の拡散または集束を同様に伴ってもよく、若干の集束は、若干の拡散よりも好ましい。
【００５９】
同様に、これらの図は、2×2行列に配置された4つの駆動ノズルから構成されるノズルアレイ110を示すが、これは、本発明に対するいかなる限定でもなく、本発明は、駆動ノズルアレイ110内に適切なグループで配置された、具体的には2つ、3つ、4つ、5つ、または6つの駆動ノズルなど、任意の個数の駆動ノズル120を備えてもよい。例えば、3つのノズルが、三角形の点に配置されてもよく、4つのノズルが、図示するように正方形の角に配置されてもよく、5つのノズルが、五角形角にまたは正方形の中心に1つと正方形の各角に配置されてもよく、6つのノズルが、六角形の角を含め様々にグループ化されてもよい。
【００６０】
また、当然ながら、さらに多数の駆動ノズル120が、目的に応じて駆動ノズルアレイ110に対して可能であり予期される。また、例えば中心ノズルが複数の周囲ノズルを有するグループなどにおいて、中心ノズルが、各周囲ノズルよりも低い体積流量を有する高速空気ジェットをもたらすように構成され得るなど、各駆動ノズルの設計が、共形駆動ジェット流を制御するために変更され得ることが予期される。
【００６１】
図5A、図5B、図6、図7A〜図7C、および図8を参照すると、本発明によるイジェクタの第2の実施形態が示される。また、図5A、図5B、図6、図7A〜図7C、および図8の実施形態は、イジェクタカートリッジ200として構成される。
【００６２】
イジェクタ200は、イジェクタ100と構成および動作において同様であり、上述のイジェクタ100の特徴、構成要素、動作、および使用は、さらなる特徴または変更が具体的に説明される場合を除けば、イジェクタ200にも同様に当てはまる。また、イジェクタカートリッジ200は、第1の駆動段200Aおよび第2の段200Bを備える。
【００６３】
図5Bは、イジェクタ200の出口端部に対面する軸方向端面図であり、第2の段のノズル232および出口ノズル246により画定される軸方向通路内におよびそれに沿って対面するようなグループに配置された駆動ノズル220の出口を明確に示す。図5Aは、イジェクタカートリッジ200が回転体を実質的に形成するその中心軸CLを含む図5Bの断面A-Aを示す。また、イジェクタカートリッジ200の本体は、吸気ポート242および244ならびに出口ノズルの拡散セクションを除いては、実質的に円筒状である。
【００６４】
イジェクタカートリッジ200の構造は、イジェクタカートリッジ200が駆動段200Aおよび第2の段200Bの両方を構成する単一のハウジングピース240を有するように形成されるという主要な例外点を除けば、イジェクタカートリッジ100の構造と実質的に同一である。第2の段のノズルは、別個の第2の段のノズルピース230として形成され、これは、駆動ノズル212をハウジングピース240の入口端部に挿入する前に、ハウジング240の入口端部からハウジング240に挿入されるように構成される。
【００６５】
第2の段のノズル本体230は、ハウジング240の第2の段200B部分に単純に圧入されるが、駆動ノズルピース212は、ハウジングピース240の入口に受容構造部として設けられた環状溝234内に係合するように構成された相互係合環状リッジ212bを備えることが明らかであろう。
【００６６】
図6および図7Cにおいてより明確に示すように、駆動ノズルピース212は、ロッドまたはポスト216を備え、これらのロッドまたはポスト216は、駆動ノズルピース212のラジアル方向外方フランジセクションから前方に延在し、第2の段のノズルピース230の後方側に当接係合して、イジェクタハウジング240内で軸方向に定位置に第2の段のノズルピース230を保持する。これらのポストまたはロッド216は、イジェクタハウジングピース240内で第2の段のノズルピース230を定位置に固定すると共に、さらにイジェクタノズルアレイ210のイジェクタノズル220の出口と第2の段の集束-拡散ノズル232への入口231との間に所望の間隔を維持する役割を果たす。
【００６７】
また、イジェクタカートリッジ200は、イジェクタカートリッジ100と同様に動作するように構成され、圧縮空気は、イジェクタカートリッジ200の入口にて駆動ノズルアレイ210の入口214に供給され、駆動ノズルアレイ210の駆動ノズル220を通して加速されて、第2の段のノズル232の入口231内に共に送られる各駆動空気ジェットとして出現する点が理解されよう。また、駆動空気ジェットのこのアレイは、周囲空間内の流体を駆動ジェット流と共に運ぶことにより、第1の駆動段200Aのハウジング240に形成された吸気ポート242を通して周囲流体を引き込むことになる吸引力を生成する。次いで、圧縮空気および同伴流体媒体が、第2の段のノズル232内で加速されて、第2の段の空気ジェットとして出現し、これは、次いで出口ノズル246内に送られる。出口ノズル246は、集束-拡散ノズルとしてハウジングピース240によりやはり画定される。前述同様に、第2の段200Bを通過する高速空気ジェットは、第2の段の空気ジェットを囲む空間内の空気または他の流体媒体を第2の段のジェット流に同伴させ、それを出口ノズル246を通してイジェクタ200から噴出する。これが、吸気ポート244にて吸引力を生成し、それにより任意の周囲空間から流体媒体を引き込む。弁部材235が、第2の段200Bおよび周囲空間内の相対負圧レベルに関わらず、第2の段の吸気ポート244を選択的に開閉するためにやはり設けられる。この実施形態においては、弁部材235は、第2の段のノズルピースの一体構成要素として形成され、第2の段のノズルピースは、この弁部材235と共に一体成形体を形成する。弁部材235は、第2の段200B内の圧力が周囲空間内の圧力未満である場合に開き、周囲空間内の圧力が第2の段200B内の圧力未満に低下すると閉じる。
【００６８】
また、図6から理解されるように、駆動ノズル220は、全ての駆動ノズル220からの空気ジェットを第2の段のノズル232の入口231内に共に送り得るグループで配置される。これは、図6において駆動ノズルグループにより概略的に示され、このグループは、第2の段のノズル232の内径に対応する2つの隣接し合う大円のそれぞれの内部の2×2行列で配置された小円として示される。図6の左手のグループは、図6に示すような駆動ノズル220の配列に対応するが、右手のグループは、ノズルが、そのグループが45°の角度にわたり回転された場合でも第2の段のノズル232の周囲境界内にどのように留まるかを示す。このようにすることで、駆動ノズルアレイ210の複数のノズルが、第2の段のノズル232の共通入口231内に各駆動ジェットをどのように共に送り得るかが分かる。上記のように、図6の第2の段のノズルの中間チャネルに描かれた駆動ノズルグループを含む2つの隣接し合う円は、第2の段のノズル132に部分的に沿った構造的特徴を表すものではなく、中心軸CLに沿ったこれらの構成要素の相対配列を図示するために作成された、第2の段のノズルの断面に対する可能な駆動ノズルアレイグループの投影図である。
【００６９】
図7Aを参照すると、駆動ノズルピース212を受けるための環状溝の形態の受容構造部234を有する入口端部を有するハウジングピース240が示される。第1の駆動段吸気ポート242および第2の段の吸気ポート244もまた図示され、これらは、それらを除けば実質的に円筒状であるハウジングピース240の本体に開口として設けられる。ハウジングピース240は、その遠位端部に、集束入口セクション247、直線状壁部セクション248、および拡散出口セクション249を備えるイジェクタカートリッジ200の集束-拡散出口ノズル246を画定する。図1、図2、および図3Aの実施形態と同様に、出口ノズル246の拡散部分249は、出口端部付近に直径方向段状拡張部250を備え、それにより拡散セクション249は、それぞれ第1の拡散セクション249aと第2の拡散セクション249bとに区分される。直径方向段状拡張部250には、アンダーカット部が形成され、その位置にて、拡散セクション249の壁部は、出口ノズル246を通過する空気流の方向に対して垂直な方向の断面で見た場合に、イジェクタカートリッジ200の出口に向かって軸方向に延在しつつ拡散する状態から、イジェクタカートリッジ200の入口に向かって軸方向に延在しつつ拡散する状態へと反転し、さらにその後イジェクタカートリッジ200の出口端部に向かって軸方向に延在しつつ再び拡散状態に戻る。拡散セクション249の壁部のこの方向転換により、段状拡張部250に鋭角部251が形成される。この直径方向段状拡張部は、上述のイジェクタカートリッジ100に関する出口ノズル146の出口セクション149に対する直径方向段状拡張部150と同一の寸法関係を有してもよい。
【００７０】
また、拡散セクション249が、2つ以上の直径方向段状拡張部を備えることも可能である。図9を参照すると、イジェクタハウジングピース270が示されるが、これは、イジェクタハウジングピース240の代替形態に相当し、イジェクタカートリッジ200のイジェクタハウジングピース240の代わりに使用され得る。イジェクタハウジングピース240と同様に、イジェクタハウジングピース270は、イジェクタノズルピース212を受けるための入口端部の受容構造部234と、吸気ポート242および244と、第2の段のノズルピース230を受けるための吸気ポート間の受容構造部245とを備える。また、イジェクタハウジングピース270は、その出口端部に集束-拡散ノズル246を画定して、イジェクタカートリッジ200に出口ノズル246を与える。この出口ノズル246は、集束入口セクション247、直線状壁部中間セクション248、および拡散出口セクション249を備える。しかし、この例においては、拡散出口セクション249は、第1の拡散セクション249a、第2の拡散セクション249b、および第3の拡散セクション249cに区分される。直径方向段状拡張部250および255が、拡散セクション249の長さ部分に沿って2つの位置に設けられて、それにより拡散セクションは、第1の拡散セクション249a、第2の拡散セクション249b、および第3の拡散セクション249cに区分される。直径方向段状拡張部250は、図7Aにおけるのと同様に拡散セクション249の出口端部付近に形成される。直径方向中間段状拡張部255が、さらに設けられ、出口ノズル246の拡散セクション249の壁部中のアンダーカット部によってやはり形成される。アンダーカット部は、第1のセクション249aの端部の段状拡張部の位置に鋭角部256を形成し、この位置にて、ノズル壁部は、ノズルを通過する空気流の方向に対して垂直な方向の断面で見た場合に、ノズルの出口に向かって軸方向に延在しつつ拡散する状態から、ノズルの入口に向かって軸方向に延在しつつ拡散する状態へと反転し、さらにその後ノズルの出口に向かって軸方向に延在しつつ再び拡散状態に戻る。
【００７１】
拡散セクション249の出口ノズル246の拡散壁部の角度は、3つの全てのセクション249a、249b、および249cにおいて実質的に同一であるが、さらに大きいまたは小さい拡散角度がノズルの出口端部に対して使用され得る点が理解されよう。また、出口ノズル246の拡散セクション249における直径方向段状拡張部250、255の目的は、空気流にトリップを加えることにより乱流空気流をもたらして、出口ノズル246を通過する空気が被るノズル壁部における摩擦を軽減し、それにより全体としてのイジェクタカートリッジ200を通過する空気流に対する抵抗に影響を及ぼすことである。
【００７２】
図9に示すように、中間段状拡張部255は、ノズル246の出口端部付近に設けられた段状拡張部250と同様の直径方向増分をもたらすような設計ではない。したがって、鋭角部256と、鋭角部256とラジアル方向に一列に並ぶが第2の拡散セクション249bに位置するノズル246の内方壁部上の点257との間の直径方向増分は、第2の直径方向段状拡張部250の鋭角部251と、第3の拡散ノズルセクション249cの壁部上の鋭角部251とラジアル方向に一列に並ぶ点252との間の直径方向段差よりも小さい。
【００７３】
図7Aを参照すると、イジェクタハウジングピース240は、第2の段のノズルピース230を受けるためのショルダの形態の受容構造部245をさらに備えることが分かる。図7Bに示すように、第2の段のノズルピース230は、ノズルピース240の受容構造部245に形成された対応するショルダと当接するラジアル方向外方フランジをその入口端部に備える。
【００７４】
図7Bに示す第2の段のノズルピース230は、集束入口セクション236、直線状壁部中間セクション237、および拡散出口セクション238を備える集束-拡散型の第2の段のノズル232をさらに画定する。この第2の段のノズル232は、第2の段のノズル232の入口231と出口233との間に延在する。図7Bの第2の段のノズルピース230においては、弁部材235は、ノズルピース230と一体的に形成されて、イジェクタカートリッジ200のイジェクタハウジングピース240または270の第2の段の吸気ポート244の選択的な開閉を可能にする。弁部材235の可撓性を助長するために、開口260が、弁部材235のベース付近に設けられてもよく、それにより吸気ポート244に対して弁部材235をより容易に開閉可能にしてもよい。
【００７５】
図7Bは、一方の図において、ノズルピース230を通過する空気流の方向に対して垂直な方向におけるノズルピース230の断面図を示し、さらにノズルピース232の出口端部233から見た場合の軸方向端面図において、ノズルピース230を示す。この後者の図においては、複数の歯262がさらに示され、これらは、第2の段のノズル本体230の外部上に弁部材235のベース付近に形成される。歯262は、イジェクタハウジングピース240または270の係合構造部245に設けられ得る対応する歯に係合するように配置される。これらの歯は、イジェクタカートリッジ200のイジェクタハウジングピース240または270に対する第2の段のノズル本体230の回転整列を容易化するために設けられる。かかる整列は、特にイジェクタカートリッジ200が回転対称形状である場合には、しばしば必要とはされない。しかし、いくつかの実施形態においては、イジェクタハウジングピース240または270は、イジェクタハウジングの外周部に沿って均等には分布しない第2の段の吸気ポート244を備えてもよく、または、第2の段のノズルピース230は、各吸気ポート244に対応する個別の弁部材235を備えてもよく、その場合には、弁部材235と弁部材235により選択的に開閉されることとなる各吸気ポート244との間の整列が必要となる。
【００７６】
第1の駆動段200Aと第2の段200Bとの間の第2の段のノズルピース230の周囲における空気漏れを防止するためにシール部材が設けられない点が理解されよう。これは、第2の段のノズルピース230が、イジェクタハウジングピース240または270の内方寸法に順応することによりそれとの間に気密シールを形成する比較的軟質および従順なゴムまたはプラスチックから作製されるように意図される点に応じたものである。これは、第2の段のノズルピース230を軸方向において定位置に保持する駆動ノズルピース212上に設けられたポストまたはロッド216と協働することにより、第2の段のノズルピース230の入口端部の周囲にしっかりしたシールをもたらす。
【００７７】
図7Cを参照すると、駆動ノズルピース212が、駆動ノズルピース212を通過する空気流の方向に対して垂直な方向に見た断面図において、および駆動ノズル220の出口端部から見た軸方向図においてやはり示される。駆動ノズルピース212は、圧縮空気供給源から圧縮空気を受けるための、および駆動ノズルアレイ210の複数の駆動ノズル220に圧縮空気を供給するための入口214を有する。駆動ノズルアレイ210の駆動ノズル220は、図4に示す駆動ノズル120と同様に形成され得る。
【００７８】
駆動ノズルピース212は、環状リッジ212b(または駆動ノズルピース212の外周部周囲にリング状に配置された一連の突出部)を有して形成され、この環状リッジ212bは、イジェクタハウジングピース240または270の入口端部の受容構造部の環状溝234に係合してイジェクタカートリッジ200のハウジングピース240内に駆動ノズルピース212を固定するようにサイズ設定される。環状リッジ212bの代わりに、駆動ノズルピース212は、環状溝を備えることが可能であり、エラストマーOリングが、駆動ノズルピースの溝内に設けられて、駆動ノズルピース212が嵌入した場合にイジェクタハウジングピース240または270の溝234に係合することにより、2つのピースを共に固定することが可能である点が理解されよう。また、イジェクタカートリッジ200と排気対象の外部空間との間の必要な封止が、エラストマーシール212aの使用により得られる(以下でさらに論じることになる図12を参照して理解され得るように)ことにより、受容構造部234に気密シールを設けることが不要である点が理解されよう。一方で、リッジ212bが、溝として形成され、リッジが、駆動ノズルピース212の溝内に受けられるように、イジェクタハウジングピース240または270の受容構造部234の溝の代わりに設けられてもよい。
【００７９】
イジェクタハウジングピース240または270の入口端部内への駆動ノズルピース212のしっかりしたスナップ嵌めにより、第2の段のノズルピース230が定位置にさらに固定される。なぜならば、駆動ノズルピース212から前方軸方向に延在するロッドまたはポスト216が、第2の段のノズルピース230の裏側表面に対して押し付けられることにより、イジェクタハウジングピース240または270の受容構造部245に設けられたショルダに対してロッドまたはポスト216を固定するように配置されるからである。したがって、第2の段のノズルピース230は、軸方向において定位置に固定され、また駆動ノズルアレイ210から所望の軸方向距離だけ離間される。ロッドまたはポスト216の使用は、必要な構造安定性をもたらすことに加えて、イジェクタカートリッジ200の周囲の空気または他の流体媒体が吸気ポート242を通り駆動段200A内へと妨げられることなく流れるのを可能にする点が容易に理解されよう。
【００８０】
図9を参照すると、第2の段のノズルピース230および駆動ノズルピース212が、イジェクタハウジングピース240内にどのように取り付けられ、駆動ノズル220により発生し第2の段のノズル232および出口ノズル246を連続的に通して送られる高速空気の軸方向流を可能にするようにどのように配置されるかの詳細を示した、イジェクタカートリッジ200の断面斜視図が示される。また、図9は、吸気ポート242および244を通過する空気流が、第1の駆動段200Aおよび第2の段200Bのそれぞれの駆動ノズル220および第2の段のノズル232により生成された空気ジェットにより生成されるジェット流と共にどのように運ばれ得るかを示す。
【００８１】
図10を参照すると、この図は、単一の駆動ノズルにより発生し並列関係にある第2の段のノズルおよび出口ノズルを通過する軸方向連続流へと膨張し得る単一の駆動ジェット流と、各駆動ノズルアレイ110、210に4つの駆動ノズル120、220を有するイジェクタカートリッジ100および200により発生し得るような複数の駆動ジェット流との比較を示す。この代表的な図から理解されるように、複数の駆動ジェット流の例についての第2の段のノズルおよび出口ノズルを通過する流体流の発達は、従来のイジェクタの単一の駆動ジェット流の例の場合と実質的に同一である。
【００８２】
そうであるが、複数駆動ノズル構成により、イジェクタカートリッジは、本願の図14および図15に示す構成の単一駆動ノズル多段イジェクタの場合よりも、発生する負圧およびイジェクタカートリッジを通過する体積流量に関して優れた性能を発揮することが可能となる点が判明した。換言すれば、図14および図15の設計の多段イジェクタと同一性能を実現するために、複数の駆動ノズルを有する本発明による多段イジェクタは、より少量の圧縮空気を使用して同一の性能を発揮し得るため、より高い効率レベルをもたらす。加えて、同等の性能のイジェクタに関して、駆動ノズルアレイに複数の駆動ノズルを有する本発明のイジェクタは、図14および図15に示す設計のイジェクタよりも短尺であり、より小さな設置面積を有する。特に、両イジェクタ設計は、同一の性能レベルに関して実質的に均等な径を有し得るが、図14および図15のイジェクタカートリッジは、上述した実施形態100および200により例示されるような本発明のイジェクタカートリッジが2段構成だけで達成し得るのと同一の性能レベルを実現するために、3段構成を必要とする。したがって、同等性能について、本発明によるイジェクタカートリッジは、先行技術のイジェクタカートリッジに比べてより小さなサイズでおよび設置面積を削減して作製され得る。
【００８３】
イジェクタカートリッジ100および200の上記の実施形態を参照すると、第2の段のノズルピース130、230および駆動ノズルピース112、212は、対応する受容構造部内に受けられ得るが、添付の図面に示すようにそれらが圧入構成またはスナップ嵌め構成によってだけでなく、任意の代替的な対合もしくは螺合の形態によりまたはさらには接着、溶接、もしくは他の方法による定位置への固定によっても同様にそれらが嵌められる対応する受容構造部内に受けられ得る点が理解されよう。
【００８４】
イジェクタカートリッジ100および200の構成要素の製造に関して、イジェクタカートリッジハウジングピース130、140、240、または270および駆動ノズルピース112、212は、当業者には既知であるように適切なプラスチック材料を使用してワンショット成形プロセスにより形成されることが好ましい。
【００８５】
単体型の一体的に成形された第2の段のノズルピース230の場合には、材料は、弁部材235による吸気ポート244の開閉を可能にするのに必要な可撓性をもたらす一方で、同時に所望の流れ発達が集束-拡散ノズル232を通して発生するのに十分な構造剛性を有さなければならない。そのため、好ましくは、第2の段のノズルピース230は、プラスチックまたはゴムのいずれかである、および好ましくはBASFよりElastollan(登録商標)S-seriesの商標名で市販される熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPE(U))などの適切な熱可塑性エラストマー配合物から、ExxonMobil Chemical Europeより市販されるようなSantoprene(商標)TPV 8281-65MEDなどの軟質熱可塑性加硫物(TPV)から、NBRから、または他の適切な材料から作製された、比較的従順な材料から形成される。通常のフッ素ゴムまたはFPMゴムが、別の適切な材料である。
【００８６】
第2の段のイジェクタピース230を成形するために使用されることとなる具体的な材料は、実際にはイジェクタカートリッジ200の用途により決定される。具体的には、殆どの用途についてはTPE(U)を使用することが、しかし耐化学性が重要である場合にはE. I. du Pont de Nemours and Companyから市販されるような標準タイプのViton(登録商標)A、BまたはFを使用することが予期される。
【００８７】
駆動ノズル120および220は、ノズルピース112、212が形成される成形プロセス時に駆動ノズルピース112、212内に形成され得ることが予期される。一方で、駆動ノズル120および220は、十分な寸法精度が駆動ノズルピース112、212の成形時に可能でない場合には、中ぐりなどにより既に成形済みのノズルピース112、212中に形成されてもよい。第2の段のノズル132、232および出口ノズル146、246に関しては、これらは、後の製造ステップを必要とせずに、各構成要素130、230、140、240が形成される成形プロセスの一部として形成されることが予期される。
【００８８】
次に図11A〜図11Cを参照すると、真空ポンプまたは同様の物において使用するためにイジェクタカートリッジ100(均等なものとしてイジェクタカートリッジ200)がハウジングモジュール1000内にどのように取り付けられ得るかの一例を示す。
【００８９】
図11Bは、ハウジングモジュール1000内に形成された内部ボア1012、1040、1060内に取り付けられたイジェクタ100を示す。Oリングシール112aおよび140bが、それぞれ駆動ノズルピース112とハウジングモジュール1000の入口ボア1012との間におよび第2の段のイジェクタハウジングピース140の外部とハウジングモジュール中に画定されたボアの内部との間にシールを形成することにより、ボアを中間真空チャンバ1040と出口チャンバ1060とに隔てる。ハウジングモジュール1000は、イジェクタカートリッジ100に圧縮空気供給源を与えるために圧縮空気源が連結される入口チャンバ1020を備える。入口ボア1012は、入口チャンバ1020内に連結され、それにより圧縮空気は駆動ノズルピース112の入口114に供給される。動作時には、圧縮空気は、イジェクタ100を通過する高速ジェット流の流れを形成し、これは、イジェクタ100の駆動段および第2の段のそれぞれの吸気ポート142および144にて吸引力を生成し、その後、圧縮空気および周囲空間からの任意の同伴流体が、出口ノズル146を通り出口チャンバ1060内に噴出される。マフラまたは代替的な停止部材1100が、ハウジングモジュールボアの開口内に設けられることにより、出口チャンバ1060を遮断してイジェクタ100から噴出される流体を収容し、イジェクタ100の出口ノズル146から出るこの空気の高速ジェット流により引き起こされる騒音を抑制する。停止部材1100は、ハウジングモジュール1000のボア内に軸方向において定位置にイジェクタカートリッジ100を固定するように配置されたアームまたはロッド1110を備える。停止部材1100は、エラストマーOリング1100aなどの適切なシール部材を使用して定位置に固定されてもよく、またはハウジングモジュール1000のボアを遮断するために封止的に定位置に螺合、固定、溶接、もしくは接着されてもよい。
【００９０】
イジェクタ100から噴出される空気は、イジェクタ100から出る際に大気へと放出される代わりに、ハウジングモジュール1000のベースに形成された出口ポート1046を通りハウジングモジュール1000から送出される。このようにすることで、圧縮空気は、入口ポート1014を通してハウジングモジュール内に供給され、圧縮空気および周囲空間から排気された任意の同伴流体は、出口ポート1046を通してハウジングモジュール1000から放出される。ハウジングモジュール1000は、吸気ポート1042および1044をさらに備え、これらのポートは、イジェクタ100の第1の段の吸気ポート142および第2の段の吸気ポート144を囲む真空チャンバ1040内の空間を排気対象の空間に連結するように構成される。排気対象の空間は、例えば1つまたは複数の吸引カップもしくは他の吸引デバイス、または任意の他の真空被動機械などを備えてもよい。
【００９１】
図11Bに示す例においては、ハウジングモジュール1000は、そのベース表面に沿って真空被動デバイスの連結プレート1200に対して連結され、連結プレート1200は、ハウジングモジュール1000のベースに形成されたポート1014、1042、1044、および1046に対応するポート1214、1242、1244、および1246を備える。Oリング1014a、1042a、1044a、および1046aなどのエラストマーシールが、ハウジングモジュール1000の対応するポートとコネクタプレート1200のポート1214、1242、1244、および1246との間に設けられる。コネクタプレート1200のポート1214は、入口ポート1014を通してハウジングモジュール1000の入口チャンバ1020内に圧縮空気を供給するために圧縮空気供給源に連結される。同様に、ハウジングモジュール1000の出口1046を通り放出される空気は、コネクタプレート1200の出口通路1246を通して運び去られる。同様に、コネクタプレート1200のポート1242および1244は、イジェクタ100により発生した真空を排気対象の空間に連結し、排気対象の空間内の空気または他の流体媒体は、コネクタプレート1200のポート1242、1244を通り、ハウジングモジュール1000の吸気入口1042および1044を通り、イジェクタカートリッジ100の第1の段100Aおよび第2の段100Bを囲むボア内に形成された真空チャンバ1040内へと引き込まれる。
【００９２】
真空発生の初期段階では、大きな差圧が、イジェクタカートリッジ100の第2の段100B間に存在し、弁部材135は、開くことにより、流体媒体が吸気入口144を通り第2の段のジェット流と共に運ばれ、さらに同時に吸気ポート142を通り駆動セクション100Aと共に運ばれる。しかし、排気対象の空間内の真空が上昇することによってより高い負圧(すなわちより低い絶対圧)が発生すると、弁部材135間の圧力差は、これらの弁部材が閉じるまで低下し、弁部材が閉じる時点では、駆動段100Aのみが、吸気ポート142を通してチャンバ1040に対して吸引力を与え、次いでこれにより、ハウジングモジュールの吸気ポート1042および1044を通して連結プレート1200のポート1242、1244に対して吸引力が与えられる。
【００９３】
このようにハウジングモジュール内にイジェクタカートリッジを取り付けることにより、イジェクタカートリッジ100により発生する真空は、連結プレート1200を介して所望に応じて関連付けられる連結された真空被動装置へと選択的に印加され得る。
【００９４】
図11Aは、ハウジングモジュール100の入口ポート1014、吸気ポート1042、1044、および出口ポート1046の配置を示す。ハウジングモジュール1000における入口ポート、出口ポート、および吸気ポートの位置は、イジェクタカートリッジ100の入口114、吸気ポート142、144、およびイジェクタ出口ノズル146の位置に必ずしも対応せず、代わりにハウジングモジュール1000が装着されることとなるコネクタプレート1200の入口ポート1214、吸気ポート1242、1244、および出口ポート1246の位置に必ず対応する点が理解されよう。しかし、吸気ポート142、144が、イジェクタカートリッジ100の第1の段100Aおよび第2の段100Bを囲む真空チャンバ1040全体を排気するように配置されるため、エラストマーOリング140bがハウジングモジュールのボアを封止することにより真空チャンバ1040および出口チャンバ1060を形成し得る適切な位置が、ハウジングモジュール1000のボア内に存在する場合には、イジェクタカートリッジ100の吸気ポート142、144とハウジングモジュール1000の吸気ポート1042、1044とを整列させることは必要ではない。
【００９５】
図11Cを参照すると、ハウジングモジュール1000に設けられたねじボア1050などのボアを使用して1つまたは複数のモジュール式ハウジングユニットを共に相互連結するためのコネクタの構成が図示される。各ねじボア1050は、上方端部にて開口するボアを囲む凹部エリア1055を備え、それによりねじまたはボルトなどの連結部材は、ハウジングモジュール1000の上方表面に対して引き込まされ得る。また、かかるコネクタ穴は、適宜コネクタプレート1200にハウジングモジュール1000を装着するために使用され得る。
【００９６】
かかるモジュール式ハウジング構成についての1つの使用が、図12に示され、イジェクタ100が、専ら例としてハウジングモジュール1000内のイジェクタカートリッジ200により置き換えられている。しかし、この例では、ハウジングモジュール1000は、コネクタプレート1200に直接的には連結されず、代わりにブースタイジェクタ300を収容するブースタモジュール2000上に連結され、ブースタモジュール2000は、次いでコネクタプレート1200に連結される。この例では、コネクタプレート1200は、入口ポート1214、単一の吸気ポート1242、および出口ポート1246を備える。
【００９７】
あるいは、ハウジングモジュール1000は、吸気ポート1042が弁部材1350を備え、これによりハウジングモジュール1000の真空チャンバ1040とブースタイジェクタ300のブースタ段との間で吸気ポート1042の選択的な開閉が可能となるという例外を除けば、図11に関して説明されたようなものである。
【００９８】
ブースタモジュール2000は、コネクタプレート1200の入口ポート1214から対応する入口ポート2014を通して圧縮空気を受けるための入口チャンバ2020を備える。ブースタモジュール2000の入口チャンバ2020は、ブースタイジェクタ300が取り付けられるブースタモジュール2000の入口ボア2012に連結され、それによりブースタイジェクタ300の入口に圧縮空気を供給する。ブースタイジェクタ300が取り付けられるこのボアは、例えば入口チャンバ2020に隣接する側からブースタモジュール2000に穿孔することなどにより形成されてもよく、そのため、停止部材2100が、ボア穴開口を封止するために設けられる。また、入口チャンバ2020は、出口ポート2015を形成し、これは、ハウジングモジュール1000の入口ポート1014に入口チャンバ2020を連結してそれと同時にイジェクタカートリッジ200の入口に圧縮空気を供給する。
【００９９】
ブースタモジュール2000は、真空チャンバ2030からコネクタプレート1200の吸気ポート1242への吸引力を印加するための吸気ポート2042を備える。真空チャンバ2030は、同様にブースタモジュール2000のポート2033およびハウジングモジュール1000の吸気ポート1042を介してハウジングモジュールの真空チャンバ1040に連結される。このようにすることで、イジェクタカートリッジ200により発生する真空は、連結プレート1200の吸気ポート1242を通し、吸気ポート2042を通し、真空チャンバ2030を通し、ポート2033および1042を通し、真空チャンバ1040を通し、イジェクタカートリッジ200の吸気ポート242および244内に排気対象の空気または他の流体媒体を引き込むことにより、排気対象の空間に印加され得る。実際には、これは、イジェクタカートリッジ200が、ブースタカートリッジ300よりも実質的に多量の空気を駆動段200Aおよび第2の段200Bと共に運び得るため、図12に示すイジェクタ構成に圧縮空気を供給する初期段階で行われる。しかし、排気対象の空間内で生成された真空が、イジェクタ200が発生し得る最高負圧値(すなわち最低絶対圧)未満に低下すると、弁1350は、閉じることによりイジェクタ200を囲む排気チャンバ1040からブースタイジェクタ300を囲むチャンバ2030内への空気の逆流を防止する。
【０１００】
ブースタイジェクタ300は、高体積(低絶対圧)が得られるブースタ段を共に形成する駆動ノズル320および出口ノズル346である一対のノズルを備える。具体的には、駆動ノズル320は、集束-拡散ノズル346の入口内に高速空気ジェットを送ることにより、空気ジェットの周囲の空間内の空気または他の流体媒体をブースタジェット流と共に運ばせ、それにより排気対象のチャンバ2030に連結された吸気ポート342にて真空を生成し、チャンバ2030は、次いでコネクタプレート1200の吸気ポート1242に対して封止されたブースタモジュールの吸気ポート2042に連結されて、排気対象の連結空間を排気する。
【０１０１】
ブースタ駆動ノズル320は、上述のように駆動ノズル120および220と同様の構成を有してもよいが、集束セクション347、直線状壁部中間セクション348、および拡散出口セクション349から形成される集束-拡散ノズル346との組合せにおいて高真空レベル(低絶対圧)を達成するように特に設計される。ブースタイジェクタ300の出口からノズル346により放出される流体は、ブースタモジュール2000内のチャンバ2040内に吐出され、チャンバ2040は、次いで出口ポート2045を介してハウジングモジュール1000の吸気ポート2044に連結される。このようにすることで、ブースタイジェクタ300を通して噴出される空気は、吸気ポート242および/または244を経由してイジェクタカートリッジ200のジェット流と共に実質的に運ばれ、次いでイジェクタカートリッジ200から噴出チャンバ1060内へと噴出され、出口ポート1046およびブースタモジュールの関連付けられるポート2047を通り、ブースタモジュール2000の出口通路2060を通り、ブースタモジュールの出口ポート2046を通り、コネクタプレート1200の出口ポート2046を通り出る。
【０１０２】
理解されるように、ブースタ駆動ノズル320は、ブースタモジュール2000に設けられたボア2012内に圧入または他の方法で固定されるノズル本体312の一部として形成される。ブースタ出口ノズル346は、同様にブースタ出口ノズルピース340の一部として形成され、これもまた、出口チャンバ2040を画定するブースタモジュール2000に形成されたボア内に圧入または他の方法で固定される。Oリング340aおよび312aなどの各エラストマーシールは、ブースタイジェクタ300の各端部を封止することにより、ブースタイジェクタ300によって排気されることとなる排気チャンバ2030を画定する。図12に示すように、Oリング1014a、1042a、1044a、1046a、2014a、2042a、および2046aなどのエラストマーシールは、ハウジングモジュール1000およびブースタモジュール2000の各入口ポートおよび出口ポートに設けられて、隣接し合うポートと連結されたチャンバとの間に気密シールを形成する。
【０１０３】
図12に示す構成により、イジェクタカートリッジ200は、短時間で高レベルの真空を実現することが可能であり、これは、ハウジングモジュール1000およびブースタモジュール2000がコネクタプレート1200のポート1242を介して連結される排気対象の空間に印加される負圧をさらに増大させる(すなわち絶対圧をさらに低下させる)ために、ブースタカートリッジ300により補助される。
【０１０４】
また、イジェクタカートリッジ200により吸気ポート1044に与えられる吸引力は、ブースタイジェクタ300の出口にて出口チャンバ2040内の圧力を低下させて、入口チャンバ2020と出口チャンバ2040との間のブースタイジェクタ300間の圧力差を上昇させる点に、留意されたい。次いで、これは、ブースタイジェクタ300が達成し得る真空レベルのさらなる上昇(すなわち絶対圧のさらなる低下)を実現するために使用され得る。
【符号の説明】
【０１０５】
1  イジェクタカートリッジ
2  ジェット形状ノズル
3  ジェット形状ノズル、入口チャンバ
4  ジェット形状ノズル、ブースタチャンバ
5  ジェット形状ノズル、チャンバ
6  貫通チャネル、チャンバ
7  スロット、チャンバ
8  スロット
9  スロット
10  貫通開口
11  弁部材
12  イジェクタノズル、駆動ノズル
13  イジェクタノズル
14  イジェクタノズル
15  イジェクタノズル
16  真空収集コンパートメント、収集チャンバ、真空収集チャンバ
17  吸気ポート
18  ポート
19  ポート
20  マシン構成要素、ポート
21  弁、弁部材
22  Oリング、弁、弁部材
23  弁、弁部材
24  ノズル、入口ノズル
25  ノズル
100  イジェクタカートリッジ
100A  第1の駆動段
100B  第2の段
110  駆動ノズルアレイ
111  第2の段の駆動ノズル132から見た場合のノズルアレイ110の視図
112  駆動ノズルピース
112a  Oリング
112b  環状Oリングシール
114  入口
120  駆動ノズル
121  入口
122  直線状壁部入口流セクション
124  拡散出口流セクション
126  直線状壁部セクション
130  駆動段ハウジングピース
131  入口
132  第2の段のノズル、集束-拡散型の第2の段のノズル
133  出口
134  受容構造部
135  弁部材、弁フラップ
136  集束入口セクション
137  直線中間セクション
138  拡散出口セクション
139  環状溝
140  第2の段のハウジングピース
140a  Oリング
142  吸気ポート
144  吸気ポート、吸気開口
145  受容構造部
146  出口ノズル、集束-拡散ノズル
147  集束入口セクション
148  直線セクション
149  拡散セクション
149a  第1のセクション
149b  第2の部分、第2の拡散部分、拡散セクション
150  直径方向段状拡張部
151  鋭角部
152  点
200  イジェクタカートリッジ
200A  第1の駆動段
200B  第2の段
210  イジェクタノズルアレイ
212  駆動ノズル
212a  エラストマーシール
212b  相互係合環状リッジ
214  入口
216  ロッドまたはポスト
220  駆動ノズル
230  第2の段のノズルピース
231  入口
232  第2の段のノズル、第2の段の集束-拡散ノズル
233  出口端部
234  環状溝、受容構造部
235  弁部材
236  集束入口セクション
237  直線状壁部中間セクション
238  拡散出口セクション
240  ハウジングピース、イジェクタハウジングピース、チャンバ
242  吸気ポート
244  吸気ポート
245  受容構造部
246  出口ノズル
247  集束入口セクション247
248  直線状壁部セクション248
249  拡散出口セクション
249a  第1の拡散セクション
249b  第2の拡散セクション
249c  第3の拡散セクション
250  直径方向段状拡張部
251  鋭角部
252  点
255  直径方向段状拡張部
256  鋭角部
257  点
260  開口
262  歯
270  イジェクタハウジングピース
300  ブースタイジェクタ
312  ノズル本体
312a  Oリング
320  駆動ノズル
340  ブースタ出口ノズルピース
340a  Oリング
342  吸気ポート
346  集束-拡散ノズル、ブースタ出口ノズル
347  集束セクション
348  直線状壁部中間セクション
349  拡散出口セクション
1000  ハウジングモジュール
1012  内部ボア
1014  入口ポート
1014a  Oリング
1020  入口チャンバ
1040  真空チャンバ、内部ボア
1042  吸気入口、吸気ポート
1042a  Oリング
1044  吸気入口、吸気ポート
1044a  Oリング
1046  出口ポート
1046a  Oリング
1050  ねじボア
1055  凹部エリア
1060  噴出チャンバ、内部ボア
1100a  エラストマーOリング
1110  アームまたはロッド
1200  コネクタプレート
1214  入口ポート
1242  吸気ポート
1244  ポート
1246  ポート
1350  弁
2000  ブースタモジュール
2012  入口ボア
2014  入口ポート
2014a  Oリング
2015  出口ポート
2020  入口チャンバ
2030  真空チャンバ、排気チャンバ
2033  ポート
2040  チャンバ、出口チャンバ
2042  吸気ポート
2042a  Oリング
2044  吸気ポート
2045  出口ポート
2046  出口ポート
2046a  Oリング
2047  ポート
2060  出口通路
2100  停止部材
CL  中心軸
di  内径
do  内径
Di  直径
Do  直径
LN  全長
le  長さ
V  チャンバ、周囲空間、外方周囲空間
i  入口チャンバ
u  出口チャンバ
【図１Ａ】
0006333847.tif 000002
【図１Ｂ】
0006333847.tif 000003
【図２】
0006333847.tif 000004
【図３Ａ】
0006333847.tif 000005
【図３Ｂ】
0006333847.tif 000006
【図３Ｃ】
0006333847.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006333847.tif 000017
【図１１Ａ】
0006333847.tif 000018
【図１１Ｂ】
0006333847.tif 000019
【図１１Ｃ】
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【図１２】
0006333847.tif 000021
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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