JP2000514525A - 空気駆動式複動作用型の巻き付きダイヤフラム付きポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 往復ポンプは、対向する開口端の間に延びている環状通路を有するハウジング（１２）を具備し、ピストン（２２）は各開口端に配置されたグランドの間の環状通路内に配置される。加圧チャンバアセンブリは、各ハウジング端に配置されると共に、各ハウジング端に取付けられたチャンバヘッドを有する。加圧部材は、各チャンバヘッド内に配置されると共に、ピストンの対向するそれぞれの端部に取付けられる。加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との間には加圧チャンバが形成される。加圧部材は中実の鼻部（１８）と中空のスカート部（１０４）とを備えた一部材構成である。中空のスカート部は、気密かつ液密なシールを形成するために各チャンバヘッドとハウジング端との間に挿入されたフランジ状端を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 空気駆動式複動作用型の巻き付きダイヤフラム付きポンプ 技術分野 本発明は、往復ポンプに関し、特には巻き付きダイヤフラム式加圧部材を使用 する化学的に不活性な湿った領域を有する往復ポンプ、及び全体として比較的一 定の吐出圧を発生するように作動されるそのようなポンプを複数有するポンプ装 置に関する。 技術背景 半導体装置の製造業において有益なポンプは、しばしば腐食性である高純度プ ロセス流体を搬送可能でなければならない。これらの高純度プロセス流体は、し ばしば特有の半導体装置の製造工程の実効性を向上させるために沸点の近くまで 加熱される。それゆえ、ポンプは、高温の条件下においても、そのような腐食性 のプロセス流体を故障なく搬送することができるものであることが重要である。 更に、ポンプは、例えば半導体装置及びそのようなものである、高純度仕上げさ れた製品を損傷させてしまうか、汚染してしまう可能性のある汚染物質を下流に 搬送してしまう可能性を排除したものであることが重要である。 あまり要求の高くない適用例においてよく知られているポンプは、プロセス流 体を高純度に維持することが重要な適用例において使用されるのにあまり適して いない。例えば、ポンプに入った流体の吐出圧を増加させるための回転式羽根車 を使用する回転式又は遠心力を使用するポンプは、高純度システムにおいて使用 するのにあまり適していない。というのは、ベアリングパッキン又はポンプシー ルが破損した時にプロセス流体が羽根車のベアリングに接触する可能性があるか らである。プロセス流体がベアリングに対して露出されると、金属粒子によりポ ンプが汚染されると共にプロセス流体が汚染され、その結果、最終的な製品が汚 染されてしまう。更に、ピストンの周囲に配置された動的なシールを使用する往 復ピストン型ポンプも高純度の適用例に適していない。というのは、動的なシー ル部分において摩耗が発生し、その結果、摩耗したシールから生じた汚染物質が プロセス流体に入ると共にプロセス流体を汚染してしまうからである。 高純度プロセス流体の搬送に使用されてある程度成功しているポンプは、ダイ ヤフラムとベローズの両方の型式のポンプである。ダイヤフラムポンプは、チャ ンバ内における可撓性のダイヤフラムの往復運動に依存し、所定の圧力でプロセ ス流体を収容すると共に吐出する。そのような搬送を行うためのダイヤフラムは 、化学的に不活性な材料から形成可能であり、通常、加圧チャンバ壁に沿って周 縁部に固定される。加圧チャンバは一方向弁が取付けられる入口及び出口を備え た型式であるため、ダイヤフラムの中央部分が一方向に移動することにより流体 は入口穴を介してチャンバ内に入り、ダイヤフラムが反対方向に移動することに より流体は出口穴を介してチャンバから出る。 ダイヤフラムポンプにより発生される出力圧は、ゼロから所望のレベルまで変 動し、一定ではない。ダイヤフラムポンプ内のダイヤフラムは、周縁部において ポンプハウジングに取付けられ、ダイヤフラム本体の中央部分を通じて配置され た穴により作動ピストンに取付けられる。この穴は、周囲のシールに設けられた ものではなく付加的な漏出路として役に立ち、それゆえ、プロセス流体はダイヤ フラムを通されかつポンプの内側の作動部内に入ってしまい、そこ において、プロセス流体は粒子又は他の汚染物質に対して露出される可能性があ る。その結果、ハウジングから漏出路を介して戻ってきた流体は、残りのプロセ ス流体を汚染してしまう可能性がある。 更に、ダイヤフラムの往復運動は、ダイヤフラムの支持されていない領域上、 及びチャンバへの取付け位置に大きな応力を発生させることが知られており、こ の結果、比較的短い使用期間の後に破裂することによりダイヤフラムは最終的に 破損してしまう。ダイヤフラムが破損してしまうと、プロセス流体の搬送が終了 するだけでなく、プロセス流体が、金属表面及びダイヤフラムを移動するために 使用される例えばピストンロッド、ロッドベアリング及びそのようなものである 部品から発生する金属粒子に対して露出されてしまい、高純度プロセス流体及び 最終的な製品が汚染される可能性がある。 ベローズ型ポンプは、閉鎖されたチャンバ内でピストン状ベローズが往復運動 することに依存し、ベローズは、加圧チャンバ内にプロセス流体を収容すると共 に、圧力をかけてプロセス流体を吐出する。ベローズは、化学的に不活性な材料 から形成可能であり、周囲のスカート部に沿ってチャンバ壁に取付けられる。ダ イヤフラム上のベローズ加圧部材の利点は、理論的には、ベローズは往復運動中 にダイヤフラムとしてある程度まで応力を受けないことである。むしろ、ベロー ズは、アコーデオン状円筒壁が拡張及び収縮することによりチャンバ内を移動す る。しかしながら、ベローズポンプは、ダイヤフラムポンプと同様に、比較的一 定な出力圧を発生させることができない。 更に、ベローズのアコーデオン状円筒壁は、壁厚が不均一であるために疲労及 び故障する傾向があることが知られている。壁厚が不均一であることは、ベロー ズの製造工程から固有のことである。壁 厚がそのように不均一であることにより、アコーデオン状円筒壁の最も薄い部分 は、往復運動中に最も屈曲してしまい、疲労応力によって最終的に破損してしま う。それゆえ、ポンプの耐用年数が制限されてしまう。 アコーデオン状の拡張及び収縮を保証するため、及び円筒壁がしぼむことを阻 止するために、ベローズは金属巻線により内側壁表面に沿って支持され得る。金 属巻線は、円筒壁が往復運動中にしぼむのを阻止する。しかしながら、アコーデ オン状円筒壁が破損した時、プロセス流体は金属巻線と接触してしまい、プロセ ス流体が汚染されてしまう。 それゆえ、流体が汚染する可能性を排除して高温及び低温の両方の下で高純度 プロセス流体を加圧することができるポンプを製造することが望まれる。内部に おける漏出の可能性を最小にすると共に内部の漏出を表示することができるポン プを製造することが望まれる。 更に、全体として比較的一定の出力圧を発生することができかつ故障に対する 耐性がある、つまり、ポンプ内部の漏出が検出された時に比較的一定の出力圧を 維持するように装置を調節して作動することができるポンプ装置を製造すること が望まれる。 発明の開示 本発明の原理により構成される往復ポンプは、流体が汚染する可能性を排除し て高温及び低温の両方の下で高純度プロセス流体を加圧することができる。その ようなポンプは、各加圧チャンバから延びている漏出路を一つのみ有するように 構成され、それゆえ、内部の漏出の可能性が最小にされる。更に、そのようなポ ンプは、漏出が発生した時に漏出を検出できるように構成される。 本発明の往復ポンプは、対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハ ウジングを有する。ピストンはピストングランドの間の環状通路内に配置され、 ピストングランドは、環状通路内の各開口端の位置に軸方向に配置される。ピス トングランドは、環状通路内をピストンが摺動可能に変位するように案内する。 加圧チャンバアセンブリは、各ハウジング端に配置されると共に、ハウジングの 残りの部分からシールされる。各加圧チャンバアセンブリは各ハウジング端に取 付けられたチャンバヘッドを有する。チャンバヘッドは順次プロセス流体を収容 しかつプロセス流体を吐出するのに適している。 加圧部材は、各チャンバヘッド内に配置され、ピストンのそれぞれの対向する 端部に取付けられる。加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との間に加圧チャ ンバが形成される。加圧部材は一部材構成のほぼ切頭体本体を有し、切頭体本体 は中実の鼻部と中空のスカート部とを有する。中空のスカート部は、気密かつ液 密のシールを形成するために各チャンバヘッドとハウジング端との間に挿入され たフランジ状端を有する。中空のスカート部は薄い壁構成を有し、それゆえ、ス カート部がスカート部自身の上に巻き付き可能とされると共に、各チャンバヘッ ド内で各加圧部材が往復運動可能とされる。 ポンプは、通路内でピストンを摺動可能に往復して変位せしめるためにピスト ンを作動する作動手段を有する。ピストンが通路内で摺動可能に変位することに より、一方の加圧チャンバにおいて流体が取り込まれると同時に、他方の加圧チ ャンバにおいて流体が吐出される。 本発明の原理により構成されるポンプ装置は、制御装置により作動される複数 のポンプを有する。装置内の複数のポンプは、全体と して比較的一定の吐出圧を発生するように作動される。ポンプ装置は、いずれか のポンプから漏出があったことを検出するための検出手段を有し、更に漏出又は 故障があったポンプの作動を遮断すると共に装置全体の作動を継続するために故 障に対して耐性を有する。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の特徴及び効果は、明細書、請求の範囲及び図面を参 照することにより良好に理解されるであろう。図面において、 図１は本発明の原理によって構成された往復ポンプの縦断面図である。 図２は図１の往復ポンプの拡大断面図である。 図３は制御装置及び複数の往復ポンプを有する本発明の原理により構成された ポンプ装置の概略図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、プロセス流体を搬送するのに有益な往復(reciprocating)ポンプに 関し、特には半導体装置の製造業において使用されるような高純度プロセス流体 を搬送するのに有益なポンプに関する。このポンプは、金属により形成されるの ではなく化学的に不活性な材料により形成された湿らされた内側要素を有し、そ の材料は腐食性のプロセス流体に対して耐性を有する。このポンプは、往復動式 であり、対称な対向する加圧チャンバを有する。好適な実施形態において、本発 明のポンプは、一対の対向する往復加圧チャンバを有し、それらの加圧チャンバ は互いに逆になるシーケンスで空気圧により作動され、その結果、常に、一方の 加圧チャンバがプロセス流体を加圧し、他方の加圧チャンバがプロセス流体を吸 入している。 本発明により構成されたポンプ装置は複数のそのようなポンプを有し、それぞれ のポンプは異なる時間間隔で作動され、その結果、複数のポンプから出力される 合計圧力は比較的一定になっている。 図１に本発明により構成されるポンプ１０の一実施形態を示す。ポンプ１０は 、ハウジング１２と、ハウジング１２の対向端に配置されたチャンバヘッド１４ 及び１６と、それぞれのチャンバヘッド１４及び１６内に配置された加圧部材１ ８及び２０と、ハウジング内に配置されると共に加圧部材１８及び２０に対して 対向する端部において結合された作動ピストン２２とを有する。一般に、ポンプ １０は、ハウジング１２の中心点を通って延びている線２３に対して対称に形成 される。 ハウジング１２は、一般に円筒形であり、第一の開口端２６から対向する第二 の開口端２８まで延びている環状の通路２４を有する。ハウジングは、例えばプ ラスチック、重合体材料、合成物、金属、金属合金及びそのようなもののような 任意の構造的に剛性を有する材料から形成可能である。例えば４０℃よりも下の ような低温において作動される場合、ハウジングは例えばポリプロピレン及びそ のようなもののような成形又は機械加工された重合体材料により形成可能である 。一方、例えば４０℃よりも上のような高温において作動される場合、温度によ って構造的に弱くなったり変形するのを回避するために、ハウジングがステンレ ス鋼のような金属又は金属合金により形成されることが望まれる。 図１について右側から左側に向かって説明する。環状の通路２４は第一の開口 端２６に隣接する位置に第一の直径部分３０を有し、第一の直径部分３０は、第 一の開口端２６から所定の距離だけ通路２４内に軸方向に延びており、第一のピ ストングランド３２を内部に位置せしめて収容する。第一の直径部分３０から軸 方向左側にお いて、環状の通路２４は、通路２４の中央を横切って第二の直径部分３６まで軸 方向に延びている縮小された直径部分３４を有し、第二の直径部分３６は第二の 開口端２８まで延びている。第一の直径部分３０と同様に、第二の直径部分３６ は、第二のピストングランド３８を内部に位置せしめて収容するような寸法にさ れている。後述するように、第一及び第二の直径部分は、縮小された直径部分３ ４よりも大きい直径を有するような寸法になされ、その結果、第一のピストング ランド３２及び第二のピストングランド３８は、小径部分の軸方向縁部に接して 位置せしめられることにより、環状の通路内において軸方向に内側に向かって移 動する最大移動量が制限される。 第一の直径部分３０及び第二の直径部分３６は、それぞれ、ハウジング壁を通 じて延びている少なくとも一つの漏出穴４０及び４２を有する。縮小された直径 部分３４は、ハウジング壁を通じてそれぞれ延びている二つの空気穴４４及び４ ６を有し、二つの空気穴４４及び４６は、それぞれ通路の第一の直径部分３０及 び第二の直径部分３６に隣接して配置される。好適な実施形態において、更に環 状の通路２４は、ハウジングの中央位置にハウジング壁を通じて延びているピス トン表示穴４８を有する。ピストン表示穴４８は、環状の通路内で作動するピス トン２２の位置を監視すると共にピストンの往復運動を制御するためにセンサ（ 図示せず）を収容して配置せしめるのに適している。ピストン２２は、ピストン のまわりに配置された黒色のペルフルオロアルコキシフルオロカーボン樹脂収縮 管の型式の位置監視手段４９を有する。ピストンの黒色表面は、ハウジング内の ピストンの位置を表示するために表示穴４８内に取付けられたセンサにより検出 される。 作動ピストン２２は、環状の通路の拡大された直径部分３４内に 配置されると共に、対称に構成される。図１の右側から左側に向かって見ると、 作動ピストン２２は、第一のピストン端５２から軸方向に所定の距離だけ延びて いる第一の直径部分５０を有し、次いで、第一の直径部分５０から軸方向に所定 の距離だけ延びている第二の直径部分５４を有する。作動ピストン２２は、ほぼ 円筒形状であり、ハウジングの材料として上述したような任意の型式の構造的に 剛性を有する材料、及びテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ポリテトラフルオ ロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロ アルコキシフルオロカーボン樹脂（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン （ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦ Ｅ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリビニリ デンフルオライデ（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライデ（ＰＶＦ）及びそのよ うなものからなる群から選択されたフッ素重合体化合物により形成可能である。 好適な実施形態において、ピストンは、金属粒子が入ることによりプロセス流体 が汚染されてしまう可能性を回避するために、好適にはポリプロピレンである非 金属材料により形成される。 第一の直径部分５０は、加圧部材１８に取付けられた加圧部材プラグ５６を備 えた付属品を収容するように構成される。好適な実施形態において、第一の直径 部分５０はねじ切りされており、その結果、プラグ５６はねじ止め可能である。 第二の直径部分５４は第一の直径部分５０よりも大きい直径を有し、第二の直径 部分５４の直径は、第一のピストングランド３２を通って延びている通路５８内 において軸方向に変位できるような寸法にされている。 ピストン２２は、第二の直径部分５４から軸方向に延びていると共にピストン の中央部分を画定する拡大された直径部分６０を有す る。ピストン５０は、拡大された直径部分を横断して直径方向に延びている中心 に対して対称に構成される。それゆえ、ピストンの左側部分は、拡大された直径 部分から第二のピストン端６６まで延びている第三の直径部分６２と第四の直径 部分６４とを有する。第三及び第四の直径部分は、それぞれ第二の直径部分５４ 及び第一の直径部分５０と同一の寸法及び構成を有する。 拡大された直径部分６０は、第二の直径部分５４及び第三の直径部分６２より も直径が大きく、周方向に延びている少なくとも一つの密閉フランジ６８を有す る。密閉フランジ６８は、半径方向に配置された溝７０を有し、環状の通路２４ の拡大された直径部分３４の直径よりも少し小さい直径を有する。好適な実施形 態において、溝７０を備えた二重の密閉構造が形成され、その結果、環状の通路 ２４とピストン２２との間が気密にシールされる。二重の密閉構造は、溝７０内 に配置されたＯリングシール７１と、溝７０内のＯリングシール７１上に配置さ れたリングシール７２とを有する。Ｏリングシール７１は、隣接する環状の通路 の壁にリングシール７２を接触せしめるための促進物として使用される。あるい は、単一の密閉構造も使用可能である。 シールは、エラストマ材料及びそのようなもののような公知の密閉材料により 形成可能である。好適な実施形態において、Ｏリングシール７１は、低温作動用 のＶｉｔｏｎ又は高温作動用のＫａｌｒｅｚのようなフッ素エラストマから形成 され、そのようなフッ素エラストマは共にＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎ Ｄｅｌａｗａ ｒｅのＤｕｐｏｎｔから入手可能である。好適なリングシール７２の材料は充填 ＰＴＦＥである。 ピストンが密閉フランジ６８を一つのみ有する場合、密閉フランジは拡大され た直径部分６０の軸方向中央に配置される。二つの密 閉フランジが使用される場合、それぞれの密閉フランジは、ピストンの拡大され た直径部分６０の対向する軸方向端に隣接して配置される。好適な実施形態にお いて、ピストン２２は二つの密閉フランジ６８を有する。ピストンの中心線を検 出可能とするため、及びピストン表示穴４８及びピストンセンサが加圧されない 領域を設けるために、二つの密閉フランジを有するピストン構成が望まれる。 第一のピストングランド３２及び第二のピストングランド３８は同一の寸法及 び構成を有し、それゆえ、後述する説明でもそれぞれに対して等しく言及される 。ピストングランドは、ハウジング及びピストンを形成するためのものとして上 述したような構造的に剛性を有する適切な材料により形成される。４０℃よりも 低い低温での適用例において、ピストングランドは好適にはＰＴＦＥである非金 属材料により形成可能である。４０℃よりも高い高温での適用例において、ピス トングランドはステンレス鋼及びそのようなもののような金属又は金属合金によ り好適には形成される。 各ピストングランド３２及び３８は、円筒形の構成を有し、ハウジングの通路 ２４の第一の直径部分３０及び第二の直径部分３６内に軸方向にそれぞれ配置さ れる。ピストングランド３２及び３８は、それぞれ第一の直径部分３０及び第二 の直径部分３６よりも少し小さい外径を有し、それゆえ、それらの中で摺動可能 に位置せしめられる。更にピストングランド３２及び３８は、通路２４の縮小さ れた直径部分３４よりも少し大きい外径を有し、それゆえ、通路の縮小された直 径部分内に軸方向に変位するのが制限される。ピストングランドは、ハウジング の通路の第一及び第二の直径部分の長さとほぼ同様の軸方向長さをそれぞれ有し 、その結果、各ピストングランドの開口端７４と第一の開口端２６及び第二の開 口端２８のそれぞれとは、連続している。 図２はポンプ１０の右側のみを示しているが図１に追加を加えるものである。 図２において、各ピストングランドは、各グランド内において開口端７４からグ ランド肩部７８まで軸方向に延びている環状のプラグチャンバ７６を有し、グラ ンド肩部７８は各グランド開口５８を包囲している。プラグチャンバ７６は、円 筒形状であり、それぞれ加圧部材プラグ５６及び５７を内部に位置せしめて収容 するような寸法にされている。各プラグチャンバ７６は、それぞれのグランド壁 を通じて延びている一つ以上の漏出穴８０を有する。漏出溝８１が各グランドの 外側表面の周囲に配置され、各漏出穴８０と連通している。各グランドの漏出溝 は、ハウジング壁を通じて延びているそれぞれの漏出穴４０及び４２と連通する ように寸法形成されると共に配置され、その結果、流動体は各プラグチャンバ７ ８からハウジングを通じて流れ得るようにされる。各ピストングランド３２及び ３８の外側壁の表面は周方向に延びている複数の溝８２を有し、各溝８２は、ハ ウジングの通路２４と各ピストングランド３２及び３８との間を液密かつ気密に シールすべく内部にリング状シール８４を収容するように構成される。好適には シール８４は、Ｖｉｔｏｎ、Ｋａｌｒｅｚ及びそのようなもののような化学的に 耐性を有するエラストマ材料により形成される。あるいは、各ピストングランド のシールは、上述したピストン密閉フランジ６８のように二重の密閉構造を有す ることが可能である。 好適な実施形態において、各ピストングランドは三つの溝８２とリング状シー ル８４とを有する。周方向の第一の溝は各グランドの開口端７４に隣接して配置 され、第二の溝は漏出溝８１の一方の側に隣接して配置され、第三の溝は漏出溝 ８１の他方の側に隣接して配置される。各グランドの漏出溝の各軸方向端におい て溝８２及びシール８４をこのように配列するのは、第一及び第二の直径部分へ のプロセス流体の漏出を阻止し、プロセス流体を漏出溝８１から漏出穴４０及び ４２に向けるためであり、その結果、ハウジングの他の部分へプロセス流体が移 動するのが阻止される。 特には図２において、好適には各ピストングランド３２及び３８のグランド肩 部７８を通るグランド開口５８は、プラグチャンバ７６に隣接して周方向に配置 されたシール溝８６を有し、ピストンシール８８がシール溝８６内に配置される 。更にブッシュ溝９０がシール溝８６に隣接して各開口５８に周方向に配置され 、ピストンブッシュ９２がブッシュ溝９０内に配置される。各ピストンシール８ ８はグランドシール８４を形成する上述したものと同様の材料により形成される 。ピストンブッシュ９２は、摩擦及び摩耗低減媒体が含浸されたエラストマ材料 のような公知のベアリング材料により形成可能である。好適な実施形態において 、各ピストンブッシュ９２は充填ＰＴＦＥにより形成される。 シール溝８６及びピストンシール８８は、各ピストングランド３２及び３８と ピストングランド内のピストンの第二の直径部分５４及び第三の直径部分６２の それぞれとの間を液密かつ気密にシールするように形成される。各ピストンブッ シュ９２は、ピストングランド内でピストンの第二の直径部分５４及び第三の直 径部分６２のそれぞれが半径方向に移動するのを最小にするように形成され、そ の結果、ピストンは正確に中心に位置せしめられ、ハウジングの通路内でピスト ンが動かなくなる可能性が排除される。 作動ピストン２２は第一のピストングランド３２と第二のピストングランド３ ８との間においてはハウジングの通路２４内に配置され、その結果、ピストンの 第二の直径部分５４及び第三の直径部分６２はグランド開口５８を通じて延ばさ れ、ピストンの第一の直径部分５０及び第四の直径部分６４はプラグチャンバ７ ６内に延ばさ れる。ピストンの第一の直径部分５０及び第四の直径部分６４は加圧部材プラグ ５６及び５７に対してそれぞれ取付けられる。プラグは、ピストンの材料として 上述したものと同様の材料から形成可能であり、プラグチャンバよりも小さい直 径を有して円筒形に構成され、それゆえ、プラグチャンバ内に容易に位置せしめ られる。 ピストンに対する取付けを行うために、各プラグ５６及び５７は一方の端部に 雌ねじ結合部９３を有する。各プラグは反対側の端部に雄ねじ結合部９４を有し 、加圧部材１８及び２０のそれぞれに対する取付けが容易にされる。後述するよ うに、プラグは往復運動の間に加圧部材の側壁部分を支持するように構成される 。 再び図１を参照すると共に付加的に図２を参照して示すように、加圧部材１８ 及び２０は、巻き付きダイヤフラムの型式であり、ほぼ円筒形状であり、ピスト ン２２の材料として上述したような化学的に不活性な非金属材料により形成され る。好適な実施形態において、加圧部材はＰＴＦＥの中実ビレットから形成され た一部材構造である。各加圧部材は、プラグの雄ねじ結合部９４に対する取付け に適切な雌ねじ結合部９８を有する。各加圧部材は雌ねじ結合部９８に対して反 対側に実質的に堅牢な鼻部１００を有し、鼻部はその先端１０１から軸方向長さ の半分の距離だけ延びている。 各加圧部材を一部材構造に形成すると共に、各加圧部材に堅牢な鼻部とプラグ に対する取付け用に加圧部材の一端に形成された穴とを設けることにより、ピス トンの取付けを容易にするために部材を貫通した穴を形成する必要性が排除され 、それゆえ、漏れの可能性及びポンプの故障の原因が回避される。 好適な実施形態において、鼻部１００は、その先端１０１から軸方向に移動す ると直径が増加するテーパ状外側表面１０２を有する。必要な場合、鼻部を、例 えば一定の直径の外側表面を有するよう に異なるように形成することも可能である。好適には、テーパ状外側表面は、同 様なテーパ状加圧チャンバと共に使用される時、加圧部材により各加圧チャンバ １１８内で加圧されるプロセス流体の流速を最大にする。 各加圧部材１８及び２０は、鼻部から離れる側に延びている薄い壁のスカート 部１０４を有する。好適な実施形態において、スカート部１０４は、鼻部のテー パと相補形状をなす直径が増加している外側表面を有する。スカート部の薄い壁 の構成により、加圧部材の鼻部１００の往復運動の時に、特には加圧部材がそれ ぞれのプラグチャンバ内に格納される時に、スカート部はその上で屈曲すると共 に巻き付くことが可能である。そのような巻き付きを容易にするために必要なこ ととして、スカート部１０４の壁の厚さは約０．０１から１ミリメートルの範囲 内である。理解すべきこととして、スカート部の壁の厚さは、特有のポンプの適 用例及びプロセス流体のパラメータに依存して変更可能である。例えば約４０℃ より上の高温の条件において、軟化及び／又は変形を引き起こす望まれない温度 を回避するのを補助するために低温条件において使用されるものよりも厚いスカ ート壁を有する加圧部材を使用することが望まれる。 図２に最適に示すように、各スカート部１０４はスカート部の周縁部から半径 方向外側に延びているフランジ１０８を有する。フランジ１０８はそれぞれのピ ストングランド３２及び３８の外径とほぼ同様の寸法にされた外径を有する。舌 部１１０は、チャンバヘッドの側に向けられた方向にフランジ１０８から軸方向 離れる側に延びており、チャンバヘッドと気密かつ液密なシールを行うように形 成される。好適な実施形態において、舌部１１０は二段階の構成を有し、半径方 向外側に向かって、第一の比較的短いステップ状部分 １１１と、第二の比較的高いステップ状部分１１３とを有する。 各加圧部材１８及び２０のフランジ１０８は、それぞれのピストングランド３ ２及び３８の開口端７４とチャンバヘッド１４及び１６との間に挿入される。図 １に示すように、各チャンバヘッド１４及び１６は、本体の一端である鼻部１１ ４から本体の他端であるフランジ１１６まで軸方向に延びている切頭体１１２を 有するように構成される。フランジ１１６は、本体から半径方向外側に延びてお り、本体の周縁を画定する。本体１１２は、鼻部とフランジ１１６との間に延び ている加圧チャンバ１１８を有する。好適な実施形態において、本体は、鼻部か らフランジの側に直径が増加するテーパ状であり、加圧部材のテーパと相補形状 である。各チャンバヘッド１４及び１６は、加圧部材を形成するのに使用するた めに上述したような化学的に不活性な非金属材料から形成される。好適な実施形 態において、各チャンバヘッドはＰＴＦＥから形成される。 図２において、フランジ１１６は溝１２０を有し、溝１２０は、周方向に延び ていると共に、内側に沿っており、フランジの半径方向縁部１２２に面している 。溝は、内部に加圧部材舌部を収容するように構成される。好適な実施形態にお いて、溝１２０はステップ状に形成され、気密かつ液密なシールを行うために第 一及び第二のステップ状舌部を内部に位置せしめるのに適している。 （１）各加圧部材プラグ５６及び５７が一端において各加圧部材１８及び２０ に取付けられ、（２）各加圧プラグ５６及び５７が他端においてピストンの第一 の直径部分５０及び第四の直径部分６４にそれぞれ取付けられ、（３）各加圧部 材舌部１１０が、ハウジングの第一の開口端２６及び第二の開口端２８に隣接し てチャンバヘッドフランジ１１６を配置することにより各チャンバヘッド溝１２ ０内に挿入された後に、各チャンバヘッド１４及び１６はハウジン グ１２に取付けられる。シール部を形成するために各加圧部材と各チャンバヘッ ドとの間に静的な舌部一溝シールを使用するのが好適である。というのは、それ により動的なシール機構を使用することが回避され、シールの摩耗により微粒子 が発生してプロセス流体が汚染してしまうことが回避され、プロセス流体が漏出 する可能性が排除されるからである。 各チャンバヘッドは、例えばねじ切りされた取付け部品又は外部のフランジ− ボルト連結部品のような従来の手段によりハウジングに対して結合可能である。 好適な実施形態において、カップリングナット１２４が、各チャンバヘッドをハ ウジングに結合するために使用される。カップリングナット１２４は、肩部端１ ２８から向かい合った開口端１３０まで延びている環状の通路１２６を有する。 カップリングナットは、上述したハウジングのためのものと同様の材料から形成 可能である。好適な実施形態において、４０℃よりも下の低温で作動されるため にカップリングナットはポリプロピレンから形成され、４０℃よりも上の高温で 作動されるためにカップリングナットはステンレス鋼から形成される。 開口端１３０に隣接する通路１２６は、第一の開口端２６及び第二の開口端２ ８に隣接するハウジング１２の外側表面のまわりに配置されたねじ部と相補形状 をなすようにねじ切りされる。それぞれのハウジングの開口端に対してカップリ ングナット１２４を締結することにより、ハウジングとカップリングナットの肩 部端１２８の内側表面との間のチャンバヘッドフランジ１１６が塞がれる。 図１において、各チャンバヘッド１４及び１６は、内部に流体を収容する収容 手段１３２と、そこから流体を分配する分配手段１３４とを有する。収容手段と 分配手段とは、各チャンバヘッド本体の鼻部１１４に隣接して配置された別個の 入口穴及び出口穴の型式を 有することが可能である。そのような実施形態においては、各穴を通じて流体が 望まれずに逆流してしまうのを阻止するために、チャンバヘッドの外側の入口及 び出口流路内にそれぞれ逆止め弁１３５を配置することが望まれる。好適な実施 形態において、各チャンバヘッドは、鼻部１１４を通じて配置された単一の流体 用穴１３６を有する。単一の流体用穴１３６は、加圧部材の往復運動の間に、順 次チャンバヘッド内に流体を取り込みかつチャンバヘッドから流体を分配するの に適するように形成される。あるいは、各チャンバヘッドが、単一の流体用穴で はなく、鼻部を通じて配置された別個の入口及び出口穴を有することも可能であ る。 流体用マニホルド１３８は、流体用穴１３６と連通し、チャンバヘッドの外側 に配置される。好適な実施形態において、流体用マニホルド１３８は、チャンバ ヘッドと一体の部材であり、流体用入口穴１３２と別個の流体用出口穴１３４と を有する。逆止め弁１３５は流体用入口穴１３２及び出口用穴１３４の両方の流 路内に配置され、その結果、流体が流体用入口穴１３２のみを介してマニホルド １３８内に入ると共に、流体用出口穴１３４のみを介してマニホルドから出るこ とが保証される。そのような適用例に使用するのに適切な逆止め弁は、そのよう なプロセス流体装置において使用するために両立可能なものを含み、例えば金属 部品を有さずに化学的に不活性な材料から形成されたフラップ式逆止め弁である 。 各マニホルド１３８は、付加的に、作動時に流体がチャンバヘッド内に入るの やチャンバヘッドから出るのを阻止するためにチャンバハウジングの流体用穴１ ３６に隣接して配置された分離弁１４４を有することが可能である。分離弁１４ ４は、例えば電気式、水圧式、又は空気圧式の手段のような従来の手段により作 動可能であり、故障時に閉弁するか、故障時に開弁するように形成可能である。 好適な実施形態において、マニホルド１３８は、流体用入口穴１３２と出口穴１ ３４との間に配置されると共に、チャンバハウジングの流体用穴１３６の反対側 に配置された分離弁１４４を有する。分離弁１４４は、非金属の化学的に不活性 な材料から形成された従来の構成を有することが可能であり、空気圧式に作動さ れ、故障すると閉鎖位置に位置するように構成される。後述するように、分離弁 は、チャンバヘッド内で流体の漏れが検出された時にプロセス流体からチャンバ ヘッドを分離するために使用されるものである。 ポンプ１０は、一つのハウジング空気入口４４又は４６内に圧縮された空気を 噴射しつつ、同時に他のハウジング空気入口から空気を排出させることにより空 気圧式に作動される。図１において、空気入口４６及びハウジング通路の縮小さ れた直径部分３４内に噴射された圧縮された空気は、第二のピストングランド３ ８と作動ピストン２２との間に圧縮力を及ぼし、その結果、ピストンはハウジン グ内を右側に摺動して変位せしめられる。ピストン２２が右側に移動することに より、加圧部材２０はチャンバヘッド１６から離れる側に格納せしめられ、加圧 部材１８はチャンバヘッド１４内に挿入せしめられる。加圧部材２０が格納され ることにより、流体は、チャンバハウジング流体用穴１３６及び流体用入口穴１ ３２を介してチャンバヘッド１６内に引き込まれる。加圧部材１８を挿入するこ とにより、流体は、加圧されると共に、チャンバ流体用穴１３６及び出口穴１３ ４を介してチャンバヘッド１４から分配される。 空気が空気入口４６内に噴射されると共に他の空気入口から排出された後に、 噴射された空気の入力が終了されると共に、右側へのピストン２２の移動が終了 される。ハウジング内においてピストンが所望の量だけ移動したのが、ピストン 支持穴４８内に配置されたセンサが作動して検出されると、空気入口内への圧縮 された空気の 噴射が終了される。一つの空気入口内における空気の噴射が終了すると、ピスト ンが所望の量だけ移動したのが再び検出されるまで、他の空気入口内において空 気が噴射される。圧縮された空気は各空気入口を介して順次噴射され、その結果 、ハウジング内においてピストンは往復運動せしめられ、加圧部材１８及び２０ は順次圧縮された流体を出力する。ポンプは、約３０から１５０ｐｓｉｇの範囲 内の空気供給圧を使用して作動されるように構成される。 望まれることとして、それぞれの方向にピストンを移動させるために必要な圧 縮空気の量が、各加圧部材により引き起こされる吐出圧力の所望の量よりも小さ くなるように、ポンプは構成される。つまり、作動圧に対する吐出圧の割合は正 であることが望まれる。好適な実施形態において、必要に応じて割合を正にする ことは、圧縮空気と接触するピストンの部分の表面面積が加圧部材のものよりも 大きくなるようにすることにより達成される。 ポンプは、加圧部材の故障のためにプロセス流体が加圧部材を通過してしまっ たか否かを監視するための漏れ検出装置と共に使用可能である。例としての実施 形態において、漏れ検出装置は、ハウジングを通じた漏出穴４０及び４２に取付 けるのに適していると共に、制御装置に対する適切なセンサ信号を遅延させるこ とが可能なセンサを有することが可能である。あるいは、漏出を検出可能な中央 漏出検出装置に対して漏出した液体を移動させるのを容易にするために、漏出穴 から中央漏出検出装置まで管を配置することも可能である。後述するように、好 適な実施形態において、漏出検出装置は、装置の作動を監視するためにポンプ装 置と共に使用される。 作動ピストン２２のサイクルを監視するために、サイクルセンサ又はそのよう なものをピストン表示穴４８に接続可能である。後述するように、そのようなサ イクルセンサは、ポンプ装置において使 用される各ポンプの性能を把握するために制御装置と共に使用される。 本発明の原理により構成されるポンプは、例えば４０℃より下の低温の流体と 共に、あるいは例えば４０℃よりも上であって最大約２００℃までの高温の流体 と共に作動可能である。上述したように、ポンプの低温の実施形態と高温の実施 形態との主要な相違点は、バウジング及びカップリングナットに使用される材料 である。ポンプ容量は、それぞれのチャンバヘッドの寸法及びピストンのサイク ル速度に依存し、更に特有のポンプの適用例に依存して変更可能である。好適な 実施形態において、ポンプは１分当たり約１０から８０リットルの容量を有する 。ポンプの吐出圧は、プロセス流体の温度に依存して調節可能であり、１３０ｐ ｓｉｇのような高い値であることか可能である。理解すべきこととして、加圧部 材を柔軟にするために必要とされることは、加圧部材が損傷を受けることを阻止 するために、プロセス流体の温度上昇に従ってポンプの吐出圧を減少すべきとい うことである。ポンプの出力の圧力は、空気入口に噴射される空気の圧力を減少 又は増加させることにより調節される。更に、高温の適用例において上昇した吐 出圧が必要とされる場合に加圧部材のスカート部の壁厚を減少させることが必要 とされる。 本発明の原理により構成されるポンプ装置は、上述した複数のポンプを有する 。ポンプ装置を説明するために、以下それぞれのポンプをモジュールとして言及 する。この場合、各モジュールは二つの水平方向に向かい合った加圧部材を有す る。図３において、ポンプ装置１４５の好適な実施形態は、全部で８個の加圧部 材を備えた４個のモジュール１４６を有する。各モジュールの流体入口１４７は 、プロセス流体源に接続された流体入口マニホルド１４８に接続さ れる。各モジュールの流体出口１５０は、所望のプロセス流体処理装置に接続さ れた流体出口マニホルド１５２に接続される。 圧縮空気は、空気管１５６及びそのようなものを介して各モジュールの空気入 口１５４に送られる。望まれることとして、下流の流体処理装置に伴う問題を回 避するため、例えばフィルタの脈動及びフィルタ粒子の発生を回避するために、 ポンプ装置のモジュールは、比較的一定であって脈動のない流体の吐出圧を発生 するように作動される。制御装置１５９は、各モジュールに対して圧縮空気を送 る順序を制御することにより比較的一定の吐出圧を発生するために各モジュール の作動を調節するように構成される。例えば、各モジュールが１秒当たり１サイ クルを実行するように構成されている４個のモジュール装置において、制御装置 １５９は、８分の１秒間隔で連続して各モジュールの空気入口１５４に対して圧 縮空気を供給するようにプログラム形成されることが望まれる。 例としての実施形態において、更に制御装置は、ソレノイドを作動する電気信 号を発生するように構成される。そのソレノイドは、モジュールの空気入口１５ ４に対する圧縮空気の供給量を調節するために作動し、分離弁１５７に対して圧 縮空気を供給するために作動する。理解すべきこととして、比較的一定の流体の 吐出圧を発生するためにポンプ装置がどのように構成及び作動され得るかは、こ の実施形態に限られず、他の実施形態も本発明の範囲内である。例えば４個のモ ジュールの代わりに、ポンプ装置は、比較的一定の吐出圧を供給するために作動 可能な任意の数のモジュールを有することが可能である。更に、別個のソレノイ ドを使用するのではなく、制御装置は、空気入口１５４及び分離弁１５７に対し て圧縮空気を分配するための中間的な分配手段を有するように構成されることが 可能である。 更に図３において、ポンプ装置は、各モジュールの漏出穴１６４に接続された 複数の漏れ検出センサを有する。漏れ検出センサ１６２は、制御装置１５９に接 続され、モジュール内においてプロセス流体が加圧部材を通過したか否かを表示 するのに適している。特有のモジュールにおいてそのような漏れを検出した時、 制御装置は、モジュールの空気入口１５４に対して圧縮空気を送るのを遮断する と共に、モジュールの分離弁１５７に対して圧縮空気を送るのを遮断するように 構成される。このように構成されることにより、制御装置は、漏出モジュールの 作動を終了すると共に、流体の入口又は出口の流れから漏出モジュールを分離し 、その結果、漏出モジュールからプロセス流体内に汚染物質が侵入して、モジュ ールを修理しなければならなくなる可能性が阻止される。 好適な実施形態において、更に制御装置１５９は、ほぼ一定の吐出圧を供給す るために残りのモジュールを再び順次作動させることにより、作動しない、ある いは分離されたモジュールを補償するように構成される。その結果、ポンプ装置 は故障に対して許容可能なものとされる。故障に対して許容可能なポンプ装置は 、ポンプ装置が連続的に作動しつつ、分離されたモジュールを修理できるように 形成されることが望まれ、それにより、ポンプ装置全体が停止することに伴うコ スト的に無駄な非稼働時間が回避される。 好適な実施形態において、更に制御装置は、各モジュールのピストン表示穴１ ６８に接続されたサイクルセンサ１６６を使用することにより、モジュールが作 動されてきた複数のサイクルを監視するように構成される。それにより、ポンプ 装置の各モジュールの性能記録が記録されると共に性能記録の評価のためにダウ ンロードされ得る。更に制御装置１５９は、プロセス流体の温度及びポンプ装置 又は各モジュールからの吐出圧を監視すると共に、所望の温度及び 圧力曲線に応じてモジュールの作動を調節するように構成されることが可能であ り、その結果、所定の圧力においてモジュールが所望の最大吐出圧を超過してし まうのが阻止される。このように制御装置を構成することは、ポンプ装置の耐用 年数を延ばすために望まれる。 本発明の原理により構成されるポンプの特徴として、ポンプの湿った領域は全 体的に、例えばＰＴＦＥのような化学的に不活性な非金属材料により形成され、 その結果、変質又は腐食材料から発生し得るプロセス流体の汚染の可能性が排除 される。 ポンプの他の特徴として、加圧部材は回転するダイヤフラムの型式に形成され 、その場合、加圧部材は、薄い壁のスカート部が回転することにより、それぞれ のチャンバヘッド内で往復運動可能とされる。そのような回転式ダイヤフラムを 使用することにより、過度の圧力により、及び／又は可撓性部分が支持されない ことにより、加圧部材が故障してしまう可能性が最小にされる。 ポンプの更に他の特徴として、湿った領域は一つの漏出路のみを有し、それは 、舌部と加圧部材とチャンバヘッドとの間の溝シールとを横断している。単一の 漏出路を有するこのポンプの構成は、静的な加圧部材シールを使用することによ り、及び加圧部材がＰＴＦＥの中実ビレットから形成されることにより可能にな る。その結果、ピストンの取付けを容易にするための穴を配置する必要性が回避 される。 ポンプ及びポンプ装置の制限された実施形態について特に説明し、特有の寸法 について開示したが、当業者ならば多数の変形及び変更例が明らかであろう。そ れゆえ、理解すべきこととして、本発明の原理に従ったポンプ及びポンプ装置を 、請求の範囲の範囲内において、特に記載したもの以外にも具体化可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月２２日（１９９８．６．２２） 【補正内容】 請求の範囲 １．プロセス流体加圧用ポンプであって、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記環状通路内に配置されたピストンと、 前記ピストンが摺動可能に変位するのを案内するために前記環状通路内の各開 口端に配置されたピストングランドと、 各ハウジング端に配置されると共に残りのハウジング部分からシールされた加 圧チャンバアセンブリとを具備し、各加圧チャンバアセンブリが、 各ハウジング端に取付けられると共にプロセス流体を順次収容及び吐出するの に適したチャンバヘッドと、 前記チャンバヘッド内に配置されると共に一端において前記ピストンの端部に 結合された加圧部材とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との 間に加圧チャンバが形成され、前記加圧部材が一部材構成を有し、前記一部材構 成が、穴のない中実の鼻部と前記鼻部から軸方向に延びているスカート部とを有 し、前記スカート部が、気密かつ液密なシールを形成するために前記チャンバヘ ッドと前記ハウジング端との間に挿入されたフランジ状端を有すると共に、前記 チャンバヘッド内における前記加圧部材の往復運動を可能にするために前記スカ ート部自身の上に巻き付く薄い壁構造を有し、更に前記ポンプが、 前記通路内において前記ピストンを往復運動して摺動可能に変位せしめるため に前記ピストンを作動する作動手段を具備し、前記ピストンが一方の方向に摺動 可能に変位することにより、一方の加圧チャンバに流体が取り込まれると同時に 、他方の加圧チャンバから 流体が吐出される、ポンプ。 ２．前記加圧部材と前記ピストンの端部との間に挿入された加圧部材プラグを 具備し、前記プラグは、前記加圧部材の鼻部から延びていると共に、前記加圧部 材が前記加圧チャンバアセンブリ内において摺動可能に変位される時に前記加圧 部材のスカート部を支持するために前記スカート部の内側表面と接触する外側表 面を有する請求項１に記載のポンプ。 ３．前記ハウジングが、ハウジング壁を通じて延びている漏出穴を有し、各ピ ストングランドが、前記加圧部材の外側の位置に延びている少なくとも一つの漏 出穴を有し、各ピストングランド及びハウジングの漏出穴が、前記加圧部材から のプロセス流体の漏れを検出するのを容易にするために、互いに連通している請 求項１に記載のポンプ。 ４．それぞれの加圧部材とチャンバヘッドとの間に舌部−溝シールを形成する ために、各加圧部材のフランジが舌部を有すると共に、各チャンバヘッドの端部 が溝を有する請求項１に記載のポンプ。 ５．前記ハウジングの環状通路は、各ピストングランドが前記ハウジング内を 軸方向内側に移動するのを制限するために、ピストングランドとピストングラン ドとの間に配置された縮小された直径部分を有し、前記ピストンが、前記ピスト ンと縮小された直径部分との間に気密シールを形成するために前記ピストンの周 囲に延びている少なくとも一つのシール用フランジを有し、前記縮小された直径 部分が、前記縮小された直径部分の対向する端部に隣接すると共にハウジング壁 を通じている空気入口を有し、前記ピストンの作動手段が、各空気入口内に順次 圧縮空気を導入する請求項１に記載のポンプ。 ６．各加圧チャンバが流体入口穴及び流体出口穴と連通し、逆止 め弁が各流体入口及び流体出口流路内に配置される請求項１に記載のポンプ。 ７．プロセス流体から各チャンバヘッドを分離するために作動される、各チャ ンバヘッドに接続された分離弁を有する請求項６に記載のポンプ。 ８．各加圧チャンバが、各加圧チャンバから前記ポンプのハウジングの環状通 路まで延びている予め定められた単一の漏出路を有する請求項１に記載のポンプ 。 ９．前記加圧チャンバの内側表面と前記加圧部材の外側表面とが非金属の化学 的に不活性な材料から形成される請求項１に記載のポンプ。 １０．各加圧部材が、前記鼻部から前記スカート部のフランジまでテーパ状に なっているほぼ円筒形の外側表面を有し、各チャンバヘッドが相補的にテーパ状 になっている内側表面を有する請求項１に記載のポンプ。 １１．プロセス流体の加圧用往復ポンプであって、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記ハウジング内に摺動可能に配置されたピストンと、 前記ハウジング内に前記ピストンを収容して位置せしめるために各ハウジング 端に配置されたピストングランドとを具備し、前記ピストングランドにより、前 記ピストンは前記ハウジング内で摺動可能に変位するように案内され、各ピスト ングランドは、前記環状通路に接して気密かつ液密なシールを形成するために外 側表面に沿って配置されたシールを有し、更に 各ピストンの端部に対して一端において結合されると共にそれぞれのピストン グランドに隣接して配置された加圧部材プラグと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し、各加圧チャ ンバアセンブリが、 各ハウジング端に結合されると共にプロセス流体を収容及び吐出するための収 容吐出手段を有するチャンバヘッドと、 一部材本体を有すると共に前記チャンバヘッド内に配置された加圧部材とを有 し、前記一部材本体が、穴のない中実の鼻部と前記鼻部から軸方向に延びている 中空のスカート部とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との間 に加圧チャンバが形成され、前記鼻部が各加圧部材プラグに対して外見上背面に おいて取付けられることにより、前記スカート部の内側表面が、前記加圧部材プ ラグの側面と接触して支持されると共に、不動の気密かつ液密なシールを形成す るために前記チャンバヘッドと前記ハウジング端との間に挿入されたフランジ状 端を有し、かつ、前記チャンバヘッド内における前記加圧部材の往復運動を可能 にするために前記スカート部自身上に巻き付く薄い壁構成を有し、更に前記ポン プが、 漏出したプロセス流体を各加圧チャンバから前記ポンプの外側に向けるために 前記ハウジングを通じて延びている漏出穴と、 前記通路内において前記ピストンが摺動可能に往復して変位するように前記ピ ストンを作動する作動手段とを具備し、一方の方向に前記ピストンが摺動可能に 変位することにより、一方の加圧チャンバにおいては流体が取り込まれると同時 に、他方の加圧チャンバにおいては流体が吐出される、ポンプ。 １２．各加圧部材が、前記鼻部から前記フランジまでテーパ状にされたほぼ円 筒形の外側表面を有し、各加圧チャンバが相補的ににテーパ状にされた内側表面 を有する請求項１１に記載のポンプ。 １３．プロセス流体の漏出を検出するための検出手段が、 各ピストングランドの壁部分を通じて延びている少なくとも一つ の漏出穴と、 前記ハウジングの壁を通じて延びている少なくとも一つの漏出穴とを具備し、 前記ハウジングの漏出穴と前記ピストングランドの漏出穴とは、漏出流体が前記 ハウジングの外側に移動できるようにするために、互いに連通するように位置決 めされる請求項１１に記載のポンプ。 １４．前記環状通路は、各ピストングランドが前記ハウジング内を軸方向内側 に移動するのを制限するために、前記ピストングランドの間に配置された縮小さ れた直径部分を有し、前記ピストンが、前記ピストンと前記縮小された直径部分 との間に気密シールを形成するために前記ピストンの周囲に延びている少なくと も一つのシール用フランジを有し、前記縮小された直径部分が、前記縮小された 直径部分の対向する端部に隣接していると共にハウジング壁を通じている空気入 口を有し、前記ピストンを作動する作動手段が各空気入口に圧縮空気を順次供給 する請求項１１に記載のポンプ。 １５．各加圧部材の各フランジとそれに隣接する部分とが舌部及び溝のシール 用付属物を形成するように構成され、前記舌部及び溝のシール用付属物が、唯一 各加圧チャンバから流体が漏れ得る通路である請求項１１に記載のポンプ。 １６．各加圧チャンバのすべての表面が非金属の化学的に不活性な材料から形 成される請求項１１に記載のポンプ。 １７．前記加圧チャンバが流体入口穴及び流体出口穴と連通し、各加圧部材が 往復運動する時に流体が順次、各加圧部材内に取り込まれかつ各加圧部材から吐 出され得るように、逆止め弁が各流体入口及び出口穴内に配置されている請求項 １１に記載のポンプ。 １８．分離弁が各加圧チャンバに隣接して配置され、前記分離弁の作動時に、 前記加圧チャンバは流体入口穴及び流体出口穴の両方 から分離される請求項１７に記載のポンプ。 １９．請求項１１に記載されたポンプを複数有するポンプ装置であって、全体 として比較的一定の吐出圧を発生するように作動されるポンプ装置。 ２０．高純度プロセス流体の加圧用往復ポンプであって、そのようなプロセス 流体と接触する前記ポンプのすべての表面が非金属の化学的に不活性な材料から 形成され、前記ポンプが、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記環状通路内に摺動可能に配置されたピストンと、 前記環状通路内に前記ピストンを収容して位置せしめるために各ハウジング端 に配置されたピストングランドとを具備し、前記ピストングランドにより、前記 ピストンは前記ハウジング内で摺動可能に変位するように案内され、各ピストン グランドが、前記環状通路に接して気密かつ液密のシールを形成するために外側 表面に沿って配置された少なくと一つのシールを有し、更に 一端において各ピストンの端部に結合されると共に各ピストングランドに隣接 して配置された加圧部材プラグと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し、各加圧チャ ンバが、 各ハウジング端に結合されると共にプロセス流体を収容及び吐出するための収 容吐出手段を有するチャンバヘッドと、 本体を備えると共に前記チャンバヘッド内に配置された加圧部材とを有し、前 記本体が中実の鼻部と一体のスカート部とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘ ッドの内側表面との間に加圧チャンバが形成され、前記鼻部が一端において各加 圧部材プラグに取付けられることにより、前記スカート部の内側表面が前記加圧 部材プラグと 接触し、前記スカート部が、不動の気密かつ液密なシールを形成するために前記 チャンバヘッドと前記ハウジング端との間に挿入されたフランジ状端を有すると 共に、前記チャンバヘッド内における前記加圧部材の往復運動を可能にするため に前記スカート部上に巻き付く薄い壁構成を有し、更に 各ピストングランドが、前記加圧チャンバの外側において前記グランドの壁の 一部を通じて延びている漏出穴を有し、前記ハウジングは、各加圧チャンバから 流体が漏れるのを許容するために各ピストングランドの漏出穴と連通すると共に ハウジング壁を通じている漏出穴を有し、更に前記ポンプが、 前記通路内で前記ピストンを摺動可能に往復して変位させるために前記ピスト ンを作動する作動手段を具備し、一方の方向に前記ピストンが摺動可能に変位す ることにより、一方の加圧チャンバにおいて流体が取り込まれると同時に、他方 の加圧チャンバにおいて流体が吐出される、ポンプ。 ２１．流体加圧用ポンプ装置であって、 複数の往復ポンプを具備し、各ポンプが、 環状通路を備えたハウジングと、 前記通路内に配置されたピストンと、 各ハウジング端に隣接して前記通路内に配置されたピストングランドと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し、前記加圧チ ャンバアセンブリが、 順次流体を収容及び吐出するのに適した各ハウジングに取付けられたチャンバ ヘッドと、 前記ピストンの各端部に結合されると共に、穴のない中実の鼻部と前記鼻部か ら軸方向に延びている一体のスカート部とを有する加 圧部材とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との間に加圧チャ ンバが形成され、前記スカート部は、静的の気密かつ液密のシールを形成するた めに前記チャンバヘッドと各ハウジング端との間に挿入されたフランジ状端を有 し、更に各ポンプが、 前記ハウジング内で前記ピストンを摺動可能に変位せしめるための変位手段を 具備し、前記変位手段により、各加圧部材は各加圧チャンバ内において往復運動 せしめられ、更に前記ポンプ装置が、 各ポンプの作動を監視すると共に各ポンプの往復運動を調節するための制御装 置を具備し、前記制御装置により、複数のポンプからの全体としての吐出圧は比 較的に一定にされる、ポンプ装置。 ２２．各ポンプが、漏れたプロセス流体を加圧チャンバから前記ポンプの外側 に向けるために前記ハウジングを通じて延びている漏出穴を有する請求項２１に 記載のポンプ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヘンダーソン，デイビッド エル. アメリカ合衆国，カリフォルニア 92346, ハイランド，イースト フィフス ストリ ート 28415 (72)発明者 トラン，バン トロング アメリカ合衆国，カリフォルニア 91765, ダイヤモンド バー，レイランド ドライ ブ 828

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセス流体加圧用ポンプであって、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記環状通路内に配置されたピストンと、 前記ピストンが摺動可能に変位するのを案内するために前記環状通路内の各開 口端に配置されたピストングランドと、 各ハウジング端に配置されると共に残りのハウジング部分からシールされた加 圧チャンバアセンブリとを具備し、各加圧チャンバアセンブリが、 各ハウジング端に取付けられると共にプロセス流体を順次収容及び吐出するの に適したチャンバヘッドと、 前記チャンバヘッド内に配置されると共に一端において前記ピストンの端部に 取付けられた加圧部材とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面と の間に加圧チャンバが形成され、前記加圧部材が一部材構成の円筒形本体を有し 、前記円筒形本体が中実の鼻部と中空のスカート部とを有し、前記中空のスカー ト部が、気密かつ液密なシールを形成するために前記チャンバヘッドと前記ハウ ジング端との間に挿入されたフランジ状端を有すると共に、前記チャンバヘッド 内における前記加圧部材の往復運動を可能にするために前記スカート部自身の上 に巻き付く薄い壁構造を有し、更に前記ポンプが、 前記通路内において前記ピストンを往復運動して摺動可能に変位せしめるため に前記ピストンを作動する作動手段を具備し、前記ピストンが一方の方向に摺動 可能に変位することにより、一方の加圧チャンバに流体が取り込まれると同時に 、他方の加圧チャンバから 流体が吐出される、ポンプ。 ２．前記加圧部材と前記ピストンの端部との間に挿入された加圧部材プラグを 具備し、前記プラグは、前記加圧部材の鼻部から延びていると共に、前記加圧部 材が前記加圧チャンバアセンブリ内において摺動可能に変位される時に前記加圧 部材のスカート部を支持するために前記スカート部の内側表面と接触する外側表 面を有する請求項１に記載のポンプ。 ３．前記ハウジングが、ハウジング壁を通じて延びている漏出穴を有し、各ピ ストングランドが、前記加圧部材の外側の位置に延びている少なくとも一つの漏 出穴を有し、各ピストングランド及びハウジングの漏出穴が、前記加圧部材から のプロセス流体の漏れを検出するのを容易にするために、互いに連通している請 求項１に記載のポンプ。 ４．それぞれの加圧部材とチャンバヘッドとの間に舌部−溝シールを形成する ために、各加圧部材のフランジが舌部を有すると共に、各チャンバヘッドの端部 が溝を有する請求項１に記載のポンプ。 ５．前記ハウジングの環状通路は、各ピストングランドが前記ハウジング内を 軸方向内側に移動するのを制限するために、ピストングランドとピストングラン ドとの間に配置された縮小された直径部分を有し、前記ピストンが、前記ピスト ンと縮小された直径部分との間に気密シールを形成するために前記ピストンの周 囲に延びている少なくとも一つのシール用フランジを有し、前記縮小された直径 部分が、前記縮小された直径部分の対向する端部に隣接すると共にハウジング壁 を通じている空気入口を有し、前記ピストンの作動手段が、各空気入口内に順次 圧縮空気を導入する請求項１に記載のポンプ。 ６．各加圧チャンバが流体入口穴及び流体出口穴と連通し、逆止 め弁が各流体入口及び流体出口流路内に配置される請求項１に記載のポンプ。 ７．プロセス流体から各チャンバヘッドを分離するために作動される、各チャ ンバヘッドに接続された分離弁を有する請求項６に記載のポンプ。 ８．各加圧チャンバが、各加圧チャンバから前記ポンプのハウジングの残りの 部分まで延びている単一の漏出路を有する請求項１に記載のポンプ。 ９．各加圧チャンバのすべての湿った表面が非金属の化学的に不活性な材料か ら形成される請求項１に記載のポンプ。 １０．各加圧部材が、前記鼻部から前記スカート部のフランジまでテーパ状に なっているほぼ円筒形の外側表面を有し、各チャンバヘッドが同様にテーパ状に された内側表面を有する請求項１に記載のポンプ。 １１．プロセス流体の加圧用往復ポンプであって、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記ハウジング内に摺動可能に配置されたピストンと、 前記ハウジング内に前記ピストンを収容して位置せしめるために各ハウジング 端に配置されたピストングランドとを具備し、前記ピストングランドにより、前 記ピストンは前記ハウジング内で摺動可能に変位するように案内され、各ピスト ングランドは、前記環状通路に接して気密かつ液密なシールを形成するために外 側表面に沿って配置されたシールを有し、更に 各ピストンの端部に対して一端において結合されると共にそれぞれのピストン グランドに隣接して配置された加圧部材プラグと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し 、各加圧チャンバアセンブリが、 各ハウジング端に結合されると共にプロセス流体を収容及び吐出するための収 容吐出手段を有するチャンバヘッドと、 一部材構成の円筒形本体を有すると共に前記チャンバヘッド内に配置された加 圧部材とを有し、前記円筒形本体が中実の鼻部と中空のスカート部とを有し、前 記加圧部材と各チャンバヘッドの内側表面との間に加圧チャンバが形成され、前 記鼻部が一端において各加圧部材プラグに取付けられることにより、前記中空の スカート部の内側表面が、前記加圧部材プラグと接触して支持されると共に、不 動の気密かつ液密なシールを形成するために前記チャンバヘッドと前記ハウジン グ端との間に挿入されたフランジ状端を有し、かつ、前記チャンバヘッド内にお ける前記加圧部材の往復運動を可能にするために前記スカート部自身上に巻き付 く薄い壁構成を有し、更に前記ポンプが、 各加圧チャンバからプロセス流体が漏出するのを検出するための検出手段と、 前記通路内において前記ピストンが摺動可能に往復して変位するように前記ピ ストンを作動する作動手段とを具備し、一方の方向に前記ピストンが摺動可能に 変位することにより、一方の加圧チャンバにおいては流体が取り込まれると同時 に、他方の加圧チャンバにおいては流体が吐出される、ポンプ。 １２．各加圧部材が、前記鼻部から前記フランジまでテーパ状にされたほぼ円 筒形の外側表面を有し、各加圧チャンバが同様にテーパ状にされた内側表面を有 する請求項１１に記載のポンプ。 １３．プロセス流体の漏出を検出するための検出手段が、 各ピストングランドの壁部分を通じて延びている少なくとも一つの漏出穴と、 前記ハウジングの壁を通じて延びている少なくとも一つの漏出穴とを具備し、 前記ハウジングの漏出穴と前記ピストングランドの漏出穴とは、漏出流体が前記 ハウジングの外側に移動できるようにするために、互いに連通するように位置決 めされる請求項１１に記載のポンプ。 １４．前記環状通路は、各ピストングランドが前記ハウジング内を軸方向内側 に移動するのを制限するために、前記ピストングランドの間に配置された縮小さ れた直径部分を有し、前記ピストンが、前記ピストンと前記縮小された直径部分 との間に気密シールを形成するために前記ピストンの周囲に延びている少なくと も一つのシール用フランジを有し、前記縮小された直径部分が、前記縮小された 直径部分の対向する端部に隣接していると共にハウジング壁を通じている空気入 口を有し、前記ピストンを作動する作動手段が各空気入口に圧縮空気を順次供給 する請求項１１に記載のポンプ。 １５．各加圧部材の各フランジとそれに隣接する部分とが舌部及び溝のシール 用付属物を形成するように構成され、それぞれの静的なシール用付属物が、唯一 各加圧チャンバから流体が漏れ得る通路である請求項１１に記載のポンプ。 １６．各加圧チャンバのすべての表面がフルオロポリマー材料から形成される 請求項１１に記載のポンプ。 １７．前記加圧チャンバが流体入口穴及び流体出口穴と連通し、各加圧部材が 往復運動する時に流体が順次、各加圧部材内に取り込まれかつ各加圧部材から吐 出され得るように、逆止め弁が各流体入口及び出口穴内に配置されている請求項 １１に記載のポンプ。 １８．分離弁が各加圧チャンバに隣接して配置され、前記分離弁の作動時に、 前記加圧チャンバは流体入口穴及び流体出口穴の両方から分離される請求項１７ に記載のポンプ。 １９．請求項１１に記載されたポンプを複数有するポンプ装置であって、全体 として比較的一定の吐出圧を発生するように作動されるポンプ装置。 ２０．高純度プロセス流体の加圧用往復ポンプであって、前記ポンプのすべて の湿った表面が非金属の化学的に不活性な材料から形成され、前記ポンプが、 対向する開口端の間に延びている環状通路を備えたハウジングと、 前記環状通路内に摺動可能に配置されたピストンと、 前記環状通路内に前記ピストンを収容して位置せしめるために各ハウジング端 に配置されたピストングランドとを具備し、前記ピストングランドにより、前記 ピストンは前記ハウジング内で摺動可能に変位するように案内され、各ピストン グランドが、前記環状通路に接して気密かつ液密のシールを形成するために外側 表面に沿って配置された少なくとも一つのシールを有し、更に 一端において各ピストンの端部に結合されると共に各ピストングランドに隣接 して配置された加圧部材プラグと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し、各加圧チャ ンバが、 各ハウジング端に結合されると共にプロセス流体を収容及び吐出するための収 容吐出手段を有するチャンバヘッドと、 円筒形本体を備えると共に前記チャンバヘッド内に配置された加圧部材とを有 し、前記円筒形本体が中実の鼻部と一体の中空のスカート部とを有し、前記加圧 部材と各チャンバヘッドの内側表面との間に加圧チャンバが形成され、前記鼻部 が一端において各加圧部材プラグに取付けられることにより、前記中空のスカー ト部の内側表面が前記加圧部材プラグと接触し、前記中空のスカート部が、不動 の気密かつ液密なシールを形成するために前記チャンバヘッドと前記ハウジング 端との間に挿入されたフランジ状端を有すると共に、前記チャンバヘッド内にお ける前記加圧部材の往復運動を可能にするために前記スカート部上に巻き付く薄 い壁構成を有し、更に 各ピストングランドが、前記加圧チャンバの外側において前記グランドの壁の 一部を通じて延びている漏出穴を有し、前記ハウジングは、各加圧チャンバから 流体が漏れるのを許容するために各ピストングランドの漏出穴と連通すると共に ハウジング壁を通じている漏出穴を有し、更に前記ポンプが、 前記通路内で前記ピストンを摺動可能に往復して変位させるために前記ピスト ンを作動する作動手段を具備し、一方の方向に前記ピストンが摺動可能に変位す ることにより、一方の加圧チャンバにおいて流体が取り込まれると同時に、他方 の加圧チャンバにおいて流体が吐出される、ポンプ。 ２１．流体加圧用ポンブ装置であって、 複数の往復ポンプを具備し、各ポンプが、 環状通路を備えたハウジングと、 前記通路内に配置されたピストンと、 各ハウジング端に隣接して前記通路内に配置されたピストングランドと、 各ハウジング端に配置された加圧チャンバアセンブリとを具備し、前記加圧チ ャンバアセンブリが、 順次流体を収容及び吐出するのに適した各ハウジングに取付けられたチャンバ ヘッドと、 一端において前記ピストンの各端部に取付けられると共に、一体の中実の鼻部 と中空のスカート部とを有する加圧部材とを有し、前記加圧部材と各チャンバヘ ッドの内側表面との間に加圧チャンバが 形成され、前記スカート部は、静的の気密かつ液密のシールを形成するために前 記チャンバヘッドと各ハウジング端との間に挿入されたフランジ状端を有し、更 に各ポンプが、 前記ハウジング内で前記ピストンを摺動可能に変位せしめるための変位手段を 具備し、前記変位手段により、各加圧部材は各加圧チャンバ内において往復運動 せしめられ、更に前記ポンプ装置が、 各ポンプの作動を監視すると共に各ポンプの往復運動を調節するための制御装 置を具備し、前記制御装置により、複数のポンプからの全体としての吐出圧は比 較的に一定にされる、ポンプ装置。 ２２．各ポンプが各加圧チャンバからの漏出を検出するための検出手段を有す る請求項２１に記載のポンプ装置。