JP2002147362A - Bellows and bellows type pump device - Google Patents

Bellows and bellows type pump device

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JP2002147362A
JP2002147362A JP2000344067A JP2000344067A JP2002147362A JP 2002147362 A JP2002147362 A JP 2002147362A JP 2000344067 A JP2000344067 A JP 2000344067A JP 2000344067 A JP2000344067 A JP 2000344067A JP 2002147362 A JP2002147362 A JP 2002147362A
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JP
Japan
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bellows
working fluid
stress
pump device
intermediate folding
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Application number
JP2000344067A
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Japanese (ja)
Inventor
Eitaro Tanaka
田中  栄太郎
Shingo Morishima
信悟 森島
Yukihiro Kimoto
幸博 木本
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent durability from being decided by the deterioration of a crest part and a trough part of bellows due to stress concentration on the crest part and the trough part of the bellows when repeatedly receiving telescopic operation over a long period in the bellows used for a bellows type pump device. SOLUTION: In this bellows 2, one intermediate folding part 2c is formed between the crest part 2a and the trough part 2b of the bellows. This intermediate folding part 2c is wholly bent in the same direction, and a cross section presents an almost V shape. When the bellows 2 extends and contracts, stress is dispersively generated in the intermediate folding part 2c besides the crest part 2a and the trough part 2b of the bellows. Thus, durability of the bellows 2 can be improved more than conventional durability. Since a bending angle θof the intermediate folding part 2c is arranged in a range of 90 deg. to 110 deg., and a radius of curvature r of the intermediate folding part 2c is arranged in a range of 0.5 to 0.7 mm, the stress generated in the bellows 2 can be efficiently dispersed to the crest part 2a, the trough part 2b, and the intermediate folding part 2c.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向に弾性的に
伸縮する蛇腹状の筒形を呈したベローズ、およびこのベ
ローズの伸縮による容積変化を利用して作動流体の吸引
と圧送を行うベローズ式ポンプ装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bellows having a bellows-like cylindrical shape which elastically expands and contracts in the axial direction, and a bellows for sucking and pumping a working fluid by utilizing a volume change caused by expansion and contraction of the bellows. The present invention relates to a hydraulic pump device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ベローズ式ポンプ装置等に使用されるベ
ローズとして、蛇腹の山部および谷部の形状が断面U字
形のU字ベローズやネスティングベローズが一般に用い
られている。これらのベローズは、長期に亘って繰り返
し伸縮作動を受ける。ベローズは、伸縮を受けると、蛇
腹の山部と谷部に応力が集中するため、蛇腹の山部と谷
部の劣化によって耐久性が決定される。
2. Description of the Related Art As bellows used in bellows type pump devices and the like, U-shaped bellows and nesting bellows having U-shaped cross-sections of bellows are generally used. These bellows are subjected to repeated expansion and contraction operations over a long period of time. When the bellows undergoes expansion and contraction, stress concentrates on the peaks and valleys of the bellows, and thus the durability is determined by the deterioration of the peaks and valleys of the bellows.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】蛇腹の山部と谷部にお
ける応力集中を緩和して、耐久性を向上させる技術とし
て、特開平10−148258号公報に開示された技術
が知られている。この技術は、ベローズの端部に装着さ
れるフランジ等の接合部材と蛇腹との間に隙間を設け、
接合部材に最も近い蛇腹の山部に集中する応力を緩和す
るものである。しかるに、この技術は、接合部材に最も
近い蛇腹の山部の応力集中を緩和することを目的とした
ものであって、蛇腹の山部と谷部に発生する応力を軽減
する効果はない。このため、従来の技術では、蛇腹の山
部と谷部に応力が集中することは回避できず、蛇腹の山
部と谷部の劣化によって耐久性が決定されていた。本発
明の目的は、蛇腹の山部と谷部に発生している応力を分
散させて、耐久性を向上させることのできるベローズ、
および耐久性に優れたベローズ式ポンプ装置の提供にあ
る。
A technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-148258 is known as a technique for improving the durability by relaxing the stress concentration at the peaks and valleys of the bellows. This technique provides a gap between the bellows and a joining member such as a flange attached to the end of the bellows,
This is to alleviate the stress concentrated on the bellows peak closest to the joining member. However, this technique aims at alleviating the stress concentration at the peak of the bellows closest to the joining member, and has no effect of reducing the stress generated at the peaks and valleys of the bellows. For this reason, in the related art, stress cannot be avoided from being concentrated on the peaks and valleys of the bellows, and the durability is determined by the deterioration of the peaks and valleys of the bellows. An object of the present invention is to disperse the stress generated in the peaks and valleys of the bellows to improve the durability,
Another object of the present invention is to provide a bellows type pump device having excellent durability.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】〔請求項1の手段〕請求
項1の手段を採用することにより、ベローズが伸縮した
際、蛇腹の山部と谷部の他に、中間折部にも応力が分散
して発生する。つまり、中間折部に応力が分散されるた
め、山部と谷部に発生する応力を緩和することができ
る。このように、ベローズが伸縮した際に発生する応力
が、山部と谷部と中間折部に分散するため、従来に比較
してベローズの耐久性を向上することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the bellows expands and contracts, stress is applied not only to the peaks and valleys of the bellows but also to the intermediate folded portions. Occur in a dispersed manner. That is, since the stress is dispersed in the middle folded portion, the stress generated in the peak portion and the valley portion can be reduced. As described above, the stress generated when the bellows expands and contracts is distributed to the peaks, the valleys, and the intermediate folds, so that the durability of the bellows can be improved as compared with the related art.

【0005】〔請求項2の手段〕請求項2の手段を採用
することにより、ベローズの伸縮時に、ベローズの内側
に配置される部材(例えば、死容積埋部材)と、ベロー
ズの内周とが接触しても、蛇腹の内周の傾斜によってベ
ローズが外側に逃げるため、ベローズが破損する不具合
を回避できる。
According to the second aspect of the present invention, when the bellows expands and contracts, a member (for example, a dead volume filling member) disposed inside the bellows and an inner periphery of the bellows are formed. Even if the bellows contacts, the bellows escape to the outside due to the inclination of the inner circumference of the bellows, so that the problem that the bellows is damaged can be avoided.

【0006】〔請求項3の手段〕請求項3の手段を採用
することにより、ベローズに発生する応力が、山部、谷
部、中間折部にほぼ均等に分散できるため、ベローズの
耐久性を向上することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the stress generated in the bellows can be substantially evenly distributed to the peaks, the valleys, and the intermediate folded portions, the durability of the bellows can be improved. Can be improved.

【0007】〔請求項4、5の手段〕請求項4または請
求項5の手段を採用することにより、耐久性に優れたベ
ローズを搭載するため、従来に比較してベローズ式ポン
プ装置の耐久性を向上させることができる。
[Means of Claims 4 and 5] By adopting the means of claims 4 or 5, a bellows having excellent durability is mounted. Can be improved.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、複数の実
施例および変形例を用いて説明する。 〔第1実施例〕図1はベローズ式ポンプ装置に搭載され
るベローズユニット1の概略断面図である。なお、この
実施例に示すベローズユニット1は、例えば、水素供給
用ポンプに用いられるものであり、水素を透過せず、耐
被毒性および耐久性に優れた金属材料(例えばステンレ
ス)によって構成されるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described using a plurality of examples and modifications. FIG. 1 is a schematic sectional view of a bellows unit 1 mounted on a bellows type pump device. The bellows unit 1 shown in this embodiment is used for a hydrogen supply pump, for example, and is made of a metal material (for example, stainless steel) that does not transmit hydrogen and has excellent poisoning resistance and durability. Things.

【0009】ベローズユニット1は、軸方向に弾性的に
伸縮する蛇腹状の筒形を呈したベローズ2、このベロー
ズ2の駆動端側に固着されたキャップ3、ベローズ2の
内部に配置された死容積埋部材4を備え、ベローズ2の
伸縮による内部の容積変化を利用して作動流体の吸引と
圧送を行うものである。
The bellows unit 1 comprises a bellows 2 having a bellows-like cylindrical shape which elastically expands and contracts in the axial direction, a cap 3 fixed to the drive end side of the bellows 2, and a dead end arranged inside the bellows 2. A volume filling member 4 is provided, and a working fluid is suctioned and pumped by utilizing a change in internal volume caused by expansion and contraction of the bellows 2.

【0010】ベローズ2は、図1中の右側端部が伸縮駆
動を受ける駆動端であり、図1中の左側端部が固定端で
ある。ベローズ2の駆動端は、円盤状のキャップ3にろ
う付けや溶接等の接合技術によって接合されたものであ
り、キャップ3の受ける往復動によってベローズ2の駆
動端が往復駆動されるものである。ベローズ2の固定端
は、略円柱形状を呈した死容積埋部材4の図示左側に設
けられたフランジ4aに、ろう付けや溶接等の接合技術
によって接合されたものであり、ベローズ2、キャップ
3、死容積埋部材4に囲まれて外部と遮断された空間に
よって、作動流体を吸入、圧縮するための作動室5が形
成される。
The right end of the bellows 2 in FIG. 1 is a drive end that receives expansion and contraction drive, and the left end in FIG. 1 is a fixed end. The drive end of the bellows 2 is joined to the disk-shaped cap 3 by a joining technique such as brazing or welding, and the drive end of the bellows 2 is reciprocated by the reciprocating motion of the cap 3. The fixed end of the bellows 2 is joined to a flange 4a provided on the left side of the dead volume filling member 4 having a substantially cylindrical shape by a joining technique such as brazing or welding. The working space 5 for sucking and compressing the working fluid is formed by the space surrounded by the dead volume filling member 4 and isolated from the outside.

【0011】図2は図1のA部の拡大図を示すものであ
り、この図2に示すように、ベローズ2は、蛇腹の山部
2a(外周側の折り返し部)と谷部2b(内周側の折り
返し部)の間に、断面が略く字形を呈した中間折部2c
が形成されている。この中間折部2cは、同方向に曲折
したものであり、全ての山部2aと谷部2bとの間に1
つづつ形成されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the bellows 2 includes a bellows crest 2a (a folded portion on the outer peripheral side) and a valley 2b (inside). Intermediate folded portion 2c having a substantially rectangular cross section between the circumferential folded portions)
Are formed. The intermediate fold 2c is bent in the same direction, and is located between all the peaks 2a and the valleys 2b.
It is formed one by one.

【0012】ベローズ2の内周側の谷部2bは、図1に
示すように、ベローズ2の駆動端側に向いている。これ
によって、ベローズ2の伸縮時に、ベローズ2の内側に
配置される死容積埋部材4とベローズ2の内周とが接触
しても、蛇腹の内周側の傾斜によってベローズ2が外側
に逃げる。このため、ベローズ2が破損する不具合を回
避できる。
The valley 2b on the inner peripheral side of the bellows 2 faces the drive end side of the bellows 2 as shown in FIG. Accordingly, even when the dead volume filling member 4 disposed inside the bellows 2 comes into contact with the inner periphery of the bellows 2 when the bellows 2 expands and contracts, the bellows 2 escapes to the outside due to the inclination of the inner peripheral side of the bellows. Therefore, it is possible to avoid a problem that the bellows 2 is damaged.

【0013】中間折部2cの曲折角度θは、好ましくは
90°〜110°の範囲内、さらに好ましくは100°
前後に設けられている。図3に、中間折部2cの曲折角
度θと、応力の発生量との関係を示す。なお、図3は、
応力の発生度合を振幅量で表すものであり、縦軸の応力
振幅量は、山部2a、谷部2b、中間折部2cのうちの
最も大きい振幅値を示すものである。
The bending angle θ of the intermediate folding part 2c is preferably in the range of 90 ° to 110 °, more preferably 100 °.
It is provided before and after. FIG. 3 shows the relationship between the bending angle θ of the intermediate folding part 2c and the amount of stress generated. In addition, FIG.
The degree of occurrence of stress is represented by an amplitude, and the stress amplitude on the vertical axis indicates the largest amplitude value among the peak 2a, the valley 2b, and the middle fold 2c.

【0014】この図3から読み取ることができるよう
に、中間折部2cの曲折角度θを180°(曲げなし)
から徐々に小さくしていき、曲折角度θが120°より
小さくなると、応力振幅量が急に減少し始める。曲折角
度θが100°前後で応力振幅量が最小になる。そし
て、中間折部2cの曲折角度θが90°より小さくなる
と、応力振幅量の減少度合が小さくなる。このように、
中間折部2cの曲折角度θを90°〜110°の範囲内
とすることにより、ベローズ2の伸縮によって発生する
応力を、山部2a、谷部2b、中間折部2cに分散させ
ることができ、応力の集中度合を下げることができる。
さらに、中間折部2cの曲折角度θを100°前後とす
ることにより、応力振幅量を最小にできる。
As can be seen from FIG. 3, the bending angle θ of the intermediate folding portion 2c is 180 ° (no bending).
When the bending angle θ becomes smaller than 120 °, the amount of stress amplitude starts to decrease suddenly. When the bending angle θ is around 100 °, the amount of stress amplitude becomes minimum. When the bending angle θ of the intermediate folding portion 2c is smaller than 90 °, the degree of decrease in the stress amplitude decreases. in this way,
By setting the bending angle θ of the intermediate folded portion 2c in the range of 90 ° to 110 °, the stress generated by the expansion and contraction of the bellows 2 can be dispersed to the peak portion 2a, the valley portion 2b, and the intermediate folded portion 2c. Thus, the degree of stress concentration can be reduced.
Further, the amount of stress amplitude can be minimized by setting the bending angle θ of the intermediate folding portion 2c to about 100 °.

【0015】ここで、ベローズ2は、0.2mm厚のス
テンレス製のものであるとすると、中間折部2cの曲率
半径rは、好ましくは0.4〜1.0mmの範囲内、さ
らに好ましくは0.5〜0.7mmの範囲内に設けられ
ている。図4に、中間折部2cの曲率半径rと、中間折
部2cに発生する応力との関係を示す。なお、図4でも
応力の発生度合を振幅量で表すものであり、縦軸の応力
振幅量は、山部2a、谷部2b、中間折部2cのうちの
最も大きい振幅値を示すものである。
Here, assuming that the bellows 2 is made of stainless steel having a thickness of 0.2 mm, the radius of curvature r of the intermediate folded portion 2c is preferably in the range of 0.4 to 1.0 mm, and more preferably. It is provided in the range of 0.5 to 0.7 mm. FIG. 4 shows the relationship between the radius of curvature r of the intermediate folded portion 2c and the stress generated in the intermediate folded portion 2c. In FIG. 4, the degree of stress occurrence is represented by an amplitude, and the stress amplitude on the vertical axis indicates the largest amplitude value among the peaks 2a, the valleys 2b, and the middle folds 2c. .

【0016】この図4から読み取ることができるよう
に、中間折部2cの曲率半径rを0.4〜1.0mmの
範囲内とすることにより、応力振幅量を小さくでき、ベ
ローズ2に発生する応力を山部2a、谷部2b、中間折
部2cに分散させることができる。そして、中間折部2
cの曲率半径rを0.5〜0.7mmの範囲内とするこ
とにより、応力振幅量をさらに小さくできる。
As can be seen from FIG. 4, by setting the radius of curvature r of the intermediate folded portion 2c in the range of 0.4 to 1.0 mm, the amount of stress amplitude can be reduced, and the stress amplitude is generated on the bellows 2. The stress can be distributed to the peaks 2a, the valleys 2b, and the middle folds 2c. And the middle folding part 2
By setting the radius of curvature r of c in the range of 0.5 to 0.7 mm, the amount of stress amplitude can be further reduced.

【0017】死容積埋部材4は、ベローズ2の内部空間
に生じる死容積を埋め、作動室5の作動流体圧縮比を向
上させて適切な圧縮比を得るための部材である。死容積
埋部材4の内部には、作動室5へ作動流体を導くための
吸入通路6、および作動室5から圧送された作動流体を
外部へ導くための吐出通路7が形成されている。これに
より、ベローズユニット1における吸入通路6および吐
出通路7の取回しがシンプルになる。
The dead volume filling member 4 is a member for filling the dead volume generated in the internal space of the bellows 2 and improving the working fluid compression ratio of the working chamber 5 to obtain an appropriate compression ratio. Inside the dead volume filling member 4, a suction passage 6 for guiding the working fluid to the working chamber 5 and a discharge passage 7 for guiding the working fluid pumped from the working chamber 5 to the outside are formed. This simplifies the arrangement of the suction passage 6 and the discharge passage 7 in the bellows unit 1.

【0018】吸入通路6と作動室5を連通する部分に
は、吸入通路6から作動室5に向かってのみ作動流体を
流す一方向弁である吸入弁8が設けられている。また、
吐出通路7と作動室5を連通する部分には、作動室5か
ら吐出通路7に向かってのみ作動流体を流す一方向弁で
ある吐出弁9が設けられている。なお、吸入弁8および
吐出弁9は、リード弁あるいはチェック弁など、周知の
一方向弁を用いたものである。
At a portion where the suction passage 6 communicates with the working chamber 5, there is provided a suction valve 8 which is a one-way valve for flowing a working fluid only from the suction passage 6 toward the working chamber 5. Also,
A discharge valve 9, which is a one-way valve that allows a working fluid to flow only from the working chamber 5 toward the discharge passage 7, is provided at a portion where the discharge passage 7 communicates with the working chamber 5. The suction valve 8 and the discharge valve 9 use well-known one-way valves such as a reed valve or a check valve.

【0019】次に、ベローズ式ポンプ装置における上記
ベローズユニット1の駆動機構について説明する。この
実施例の駆動機構は、図5に示すように、回転動力を発
生する電動モータ11と、この電動モータ11の発生す
る回転動力を、キャップ3の軸方向の往復動に変換する
往復動機構12とから構成される。ベローズ式ポンプ装
置は、上述したベローズユニット1を、図6に示すよう
に複数(この実施例では8つ)搭載するものであり、電
動モータ11によって回転駆動される回転シャフト13
の周りに、ベローズユニット1を4つづつ対向配置した
ものである。
Next, the drive mechanism of the bellows unit 1 in the bellows type pump device will be described. As shown in FIG. 5, the drive mechanism of this embodiment includes an electric motor 11 that generates rotational power, and a reciprocating mechanism that converts the rotational power generated by the electric motor 11 into reciprocating motion of the cap 3 in the axial direction. And 12. The bellows type pump device has a plurality of (eight in this embodiment) bellows units 1 mounted thereon as shown in FIG.
, Four bellows units 1 are arranged facing each other.

【0020】往復動機構12は、回転シャフト13と一
体に回転する斜板14を用いた斜板式のものであり、こ
の斜板14は、軸方向に対向するベローズユニット1の
間に配置されている。斜板14には、斜板14の揺動を
各キャップ3に伝える駆動軸15が取り付けられてお
り、斜板14と駆動軸15との間には斜板14の揺動を
駆動軸15の往復移動に変換するためのシュー16が配
置されている。なお、駆動軸15は、シリンダ17内に
配置されて軸方向のみに移動可能に設けられている。
The reciprocating mechanism 12 is of a swash plate type using a swash plate 14 which rotates integrally with a rotary shaft 13, and the swash plate 14 is arranged between the bellows units 1 facing each other in the axial direction. I have. A drive shaft 15 for transmitting the swing of the swash plate 14 to the respective caps 3 is attached to the swash plate 14, and the swing of the swash plate 14 is provided between the swash plate 14 and the drive shaft 15. A shoe 16 for converting to reciprocating movement is provided. The drive shaft 15 is provided in the cylinder 17 so as to be movable only in the axial direction.

【0021】次に、吸入通路6と吐出通路7の接続構造
を図7に示す。この図は、各死容積埋部材4に固着され
るデリバリプレート18を示すものであり、このデリバ
リプレート18には、作動流体を各ベローズユニット1
に分配するように吸入通路6が形成されるとともに、各
ベローズユニット1で圧縮された作動流体を集合するよ
うに吐出通路7が形成されている。
Next, a connection structure between the suction passage 6 and the discharge passage 7 is shown in FIG. This figure shows a delivery plate 18 fixed to each dead volume filling member 4, and the delivery plate 18 is provided with a working fluid for each bellows unit 1.
A suction passage 6 is formed so as to distribute the working fluid, and a discharge passage 7 is formed so as to collect the working fluid compressed in each bellows unit 1.

【0022】ベローズ式ポンプ装置の全体の断面を図5
に示す。この図に示すように、8つのベローズユニット
1は、両端のデリバリプレート18と矩形ケーシング1
9に囲まれる空間内に収納される。ここで、矩形ケーシ
ング19は、電動モータ11に近い側の4つのベローズ
ユニット1の周囲を覆う第1枠体19aと、吸入通路6
に連通する吸入ポート6a、および吐出通路7に連通す
る吐出ポート7aが形成された第2枠体19bと、第3
枠体19cと、電動モータ11から離れた側の4つのベ
ローズユニット1の周囲を覆う第4枠体19dとから構
成される。なお、第2、第3枠体19b、19cの内部
には、駆動軸15を軸方向のみに摺動保持するためのシ
リンダ17が配置されている。
FIG. 5 is a sectional view of the entire bellows type pump device.
Shown in As shown in this figure, eight bellows units 1 are provided with a delivery plate 18 at both ends and a rectangular casing 1.
9 is housed in the space surrounded by. Here, the rectangular casing 19 includes a first frame 19 a that covers the periphery of the four bellows units 1 on the side close to the electric motor 11, and the suction passage 6.
A second frame 19b formed with a suction port 6a communicating with the discharge port 7a and a discharge port 7a communicating with the discharge passage 7;
It comprises a frame 19c and a fourth frame 19d that covers the periphery of the four bellows units 1 on the side remote from the electric motor 11. A cylinder 17 for slidably holding the drive shaft 15 only in the axial direction is disposed inside the second and third frames 19b and 19c.

【0023】〔第1実施例の作動〕電動モータ11が作
動すると、回転シャフト13の回転に伴って斜板14が
傾斜した状態で回転する。すると、斜板14の端部の揺
動が駆動軸15を介してキャップ3に伝わり、キャップ
3が軸方向に往復駆動される。キャップ3の往復動に伴
って、ベローズ2が伸縮する。ベローズ2が伸びる際
は、作動室5の容積の増大によって、吸入通路6から作
動室5内に作動流体が流入する。続いて、ベローズ2が
収縮すると、作動室5の容積の減少によって、作動室5
の作動流体が圧縮され、圧縮された作動流体が吐出通路
7を介して外部へ圧送される。つまり、キャップ3が連
続して伸縮駆動されることで、各ベローズユニット1が
ポンプ作動を行う。
[Operation of the First Embodiment] When the electric motor 11 operates, the swash plate 14 rotates in an inclined state with the rotation of the rotating shaft 13. Then, the swing of the end of the swash plate 14 is transmitted to the cap 3 via the drive shaft 15, and the cap 3 is reciprocated in the axial direction. As the cap 3 reciprocates, the bellows 2 expands and contracts. When the bellows 2 extends, the working fluid flows from the suction passage 6 into the working chamber 5 due to the increase in the volume of the working chamber 5. Subsequently, when the bellows 2 contracts, the volume of the working chamber 5 is reduced, thereby causing the working chamber 5 to contract.
Is compressed, and the compressed working fluid is pumped to the outside through the discharge passage 7. That is, the bellows units 1 perform the pump operation by the expansion and contraction driving of the cap 3 continuously.

【0024】この実施例では、回転シャフト13の回り
に、4つのベローズユニット1を90度間隔で配置し、
それを斜板14を用いて駆動しているため、各ベローズ
ユニット1の動作の位相が90度づつずれることにな
る。この結果、作動流体の吸入および吐出の脈動が平均
化される。
In this embodiment, four bellows units 1 are arranged around the rotating shaft 13 at intervals of 90 degrees.
Since this is driven using the swash plate 14, the operation phase of each bellows unit 1 is shifted by 90 degrees. As a result, the pulsation of suction and discharge of the working fluid is averaged.

【0025】〔第1実施例の効果〕上記の実施例で示し
たように、ベローズ2の蛇腹の山部2aと谷部2bの間
に中間折部2cを形成したことにより、ベローズ2が伸
縮した際、蛇腹の山部2aと谷部2bの他に、中間折部
2cにも応力が分散して発生する。このように、応力が
山部2aと谷部2bと中間折部2cに分散されるため、
従来に比較してベローズ2の耐久性を向上することがで
きる。特に、中間折部2cの曲折角度θを、90°〜1
10°の範囲内で、且つ中間折部2cの曲率半径rを
0.5〜0.7mmの範囲内に設けたことにより、ベロ
ーズ2に発生する応力を、山部2a、谷部2b、中間折
部2cに効率的に分散させることができる。このため、
ベローズ2の耐久性を飛躍的に高めることができる。あ
るいは、伸縮量を大きくとることが可能になるため、ベ
ローズ2に生じる死容積を小さくすることができる。こ
の死容積の低減により、ポンプ効率(体積効率)が向上
するので、ベローズユニット1の体格を小型化できる。
[Effects of the First Embodiment] As shown in the above embodiment, the bellows 2 can be expanded and contracted by forming the intermediate bent portion 2c between the peak 2a and the valley 2b of the bellows 2 of the bellows. In this case, the stress is dispersed and generated not only in the bellows peak portion 2a and the valley portion 2b but also in the middle folding portion 2c. As described above, since the stress is distributed to the peaks 2a, the valleys 2b, and the middle folds 2c,
The durability of the bellows 2 can be improved as compared with the related art. In particular, the bending angle θ of the intermediate folding portion 2c is set to 90 ° to 1 °.
By providing the radius of curvature r of the intermediate folded portion 2c within the range of 0.5 to 0.7 mm within the range of 10 °, the stress generated in the bellows 2 is reduced to the peak portion 2a, the valley portion 2b, and the intermediate portion. It is possible to efficiently disperse them in the folded portions 2c. For this reason,
The durability of the bellows 2 can be dramatically increased. Alternatively, since the amount of expansion and contraction can be increased, the dead volume generated in the bellows 2 can be reduced. Since the pump efficiency (volume efficiency) is improved by reducing the dead volume, the size of the bellows unit 1 can be reduced.

【0026】また、ベローズ2の内周側の谷部2bをベ
ローズ2の駆動端側に向けて配置したことにより、ベロ
ーズ2の伸縮時に、ベローズ2の内側に配置される死容
積埋部材4とベローズ2の内周とが接触しても、蛇腹の
内周側の傾斜によってベローズ2が外側に逃げる。この
ため、ベローズ2が破損する不具合を回避できる。ま
た、この技術によって、ベローズ2と死容積埋部材4と
のクリアランスを小さくできるため死容積を小さくで
き、ベローズユニット1を小型化できる。さらに、ベロ
ーズ式ポンプ装置は、耐久性に優れたベローズ2を用い
たものであるため、ベローズ式ポンプ装置としての耐久
性が向上する。
The valley portion 2b on the inner peripheral side of the bellows 2 is arranged toward the driving end side of the bellows 2, so that when the bellows 2 expands and contracts, the dead volume filling member 4 arranged inside the bellows 2 is removed. Even if the inner periphery of the bellows 2 comes into contact, the bellows 2 escapes to the outside due to the inclination on the inner peripheral side of the bellows. Therefore, it is possible to avoid a problem that the bellows 2 is damaged. Further, with this technique, the clearance between the bellows 2 and the dead volume filling member 4 can be reduced, so that the dead volume can be reduced and the bellows unit 1 can be downsized. Further, since the bellows type pump device uses the bellows 2 having excellent durability, the durability of the bellows type pump device is improved.

【0027】〔第2実施例〕図8のベローズユニット1
の概略断面図を参照して、第2実施例を説明する。な
お、図中において第1実施例と同一符号は、同一機能物
を示すものである。この第2実施例は、ベローズユニッ
ト1の駆動機構に用いられる往復動機構12に関するも
のである。この実施例の往復動機構12は、電動モータ
11(符号、第1実施例参照)によって回転駆動される
クランク21と、クランク21の回転運動をキャップ3
の軸方向移動に変換するクランクシャフト22とから構
成されるものであり、クランク21が回転駆動される
と、キャップ3が軸方向に往復動するものである。
Second Embodiment Bellows Unit 1 of FIG.
The second embodiment will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. In the drawings, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same functional objects. The second embodiment relates to a reciprocating mechanism 12 used for a drive mechanism of the bellows unit 1. The reciprocating mechanism 12 according to this embodiment includes a crank 21 that is rotationally driven by an electric motor 11 (reference numeral, see the first embodiment) and a cap 3 that rotates the crank 21.
And a crankshaft 22 that converts the axial movement of the cap 3. When the crank 21 is rotationally driven, the cap 3 reciprocates in the axial direction.

【0028】〔第3実施例〕図9のベローズユニット1
の概略断面図を参照して、第3実施例を説明する。な
お、図中において第1実施例と同一符号は、同一機能物
を示すものである。この第3実施例も、往復動機構12
に関するものである。この実施例の往復動機構12は、
電動モータ11(符号、第1実施例参照)によって回転
駆動されるカム23を備え、カム23はベローズ2の復
元力に抗してキャップ3を押し付けるものであり、この
カム23が回転駆動されると、キャップ3が軸方向に往
復動するものである。
Third Embodiment Bellows unit 1 shown in FIG.
The third embodiment will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In the drawings, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same functional objects. In the third embodiment, the reciprocating mechanism 12
It is about. The reciprocating mechanism 12 of this embodiment includes:
The cam 23 is rotated by the electric motor 11 (reference numeral, see the first embodiment). The cam 23 presses the cap 3 against the restoring force of the bellows 2, and the cam 23 is driven to rotate. And the cap 3 reciprocates in the axial direction.

【0029】〔変形例〕上記の実施例では、本発明を水
素供給用ポンプに適用した例を示したが、例えば可燃性
ガス、毒性ガス等の気体圧送用ポンプや、可燃性液体、
毒性液体等の液体圧送用ポンプに適用しても良い。上記
の実施例では、ベローズ2の一例として山部2aおよび
谷部2bがU字形状を呈したU字ベローズ2を用いた例
を示したが、皿バネ状に設けられたリング円盤を交互に
重ね合わせて接合して構成されるベローズ2に本発明を
適用しても良い。上記の実施例では、ベローズユニット
1の材質として、金属を用いた例を示したが、ベローズ
ユニット1の構成部材の一部、あるいは全部を樹脂やゴ
ムを用いて構成しても良い。つまり、例えば、適用され
る作動流体に応じて、ベローズ2等を樹脂やゴムを用い
て構成しても良い。
[Modifications] In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a hydrogen supply pump has been described. For example, a gas pressure pump such as a flammable gas or a toxic gas, a flammable liquid,
The present invention may be applied to a pump for feeding a liquid such as a toxic liquid. In the above-described embodiment, as an example of the bellows 2, the example in which the U-shaped bellows 2 in which the ridges 2 a and the valleys 2 b have a U-shape is used, but ring disks provided in a disk spring shape are alternately provided. The present invention may be applied to a bellows 2 configured by overlapping and joining. In the above-described embodiment, an example in which metal is used as the material of the bellows unit 1 has been described. However, some or all of the constituent members of the bellows unit 1 may be configured using resin or rubber. That is, for example, the bellows 2 and the like may be configured using resin or rubber according to the applied working fluid.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ベローズユニットの概略断面図である(第1実
施例)。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a bellows unit (first embodiment).

【図2】図1のAで囲まれた部分の拡大断面図である
(第1実施例)。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion surrounded by A in FIG. 1 (first embodiment).

【図3】中間折部の曲折角度と応力振幅量との関係を示
すグラフである(第1実施例)。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a bending angle of a middle folded portion and a stress amplitude amount (first embodiment).

【図4】中間折部の曲率半径と応力振幅量との関係を示
すグラフである(第1実施例)。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the radius of curvature of the middle fold and the amount of stress amplitude (first embodiment).

【図5】ベローズ式ポンプ装置の断面図である(第1実
施例)。
FIG. 5 is a sectional view of a bellows type pump device (first embodiment).

【図6】ベローズユニットの配置を示す斜視図である
(第1実施例)。
FIG. 6 is a perspective view showing an arrangement of a bellows unit (first embodiment).

【図7】デリバリプレートにおける吸入通路および吐出
通路の配置を示す説明図である(第1実施例)。
FIG. 7 is an explanatory view showing an arrangement of a suction passage and a discharge passage in a delivery plate (first embodiment).

【図8】ベローズユニットの概略断面図である(第2実
施例)。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a bellows unit (second embodiment).

【図9】ベローズユニットの概略断面図である(第3実
施例)。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a bellows unit (third embodiment).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベローズユニット 2 ベローズ 2a 山部 2b 谷部 2c 中間折部 3 キャップ 4 死容積埋部材 6 吸入通路 7 吐出通路 8 吸入弁 9 吐出弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bellows unit 2 Bellows 2a Peak part 2b Valley part 2c Intermediate folded part 3 Cap 4 Dead volume filling member 6 Suction passage 7 Discharge passage 8 Suction valve 9 Discharge valve

フロントページの続き (72)発明者 木本 幸博 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3H077 AA01 AA11 BB03 BB05 CC03 DD02 DD12 EE21 EE34 FF02 FF09 FF10 FF22 3J045 AA04 AA20 BA02 BA03 BA04 CB04 CB25 EA10 Continued on the front page (72) Inventor Yukihiro Kimoto 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Denso Corporation (reference) 3H077 AA01 AA11 BB03 BB05 CC03 DD02 DD12 EE21 EE34 FF02 FF09 FF10 FF22 3J045 AA04 AA20 BA02 BA03 BA04 CB04 CB25 EA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸方向に弾性的に伸縮する蛇腹状の筒形を
呈したベローズであって、 このベローズは、蛇腹の山部と谷部の間に、断面が略く
字形を呈した1つの中間折部を備えることを特徴とする
ベローズ。
1. A bellows having a bellows-like cylindrical shape which elastically expands and contracts in the axial direction, wherein the bellows has a substantially rectangular shape in cross section between a peak and a valley of the bellows. A bellows comprising two intermediate folds.
【請求項2】請求項1のベローズにおいて、 前記ベローズの内周側の谷部は、前記ベローズの駆動端
側に向いて設けられたことを特徴とするベローズ。
2. The bellows according to claim 1, wherein a valley on an inner peripheral side of the bellows is provided toward a driving end side of the bellows.
【請求項3】請求項1または請求項2のベローズにおい
て、 前記中間折部の曲折角度は、90°〜110°の範囲内
であることを特徴とするベローズ。
3. The bellows according to claim 1, wherein a bending angle of the intermediate bent portion is in a range of 90 ° to 110 °.
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかのベロ
ーズと、 このベローズの一端を軸方向に向けて往復駆動させる駆
動機構とを備え、 前記ベローズの伸縮による内部容積の変化を利用して、
作動流体を搬送するベローズ式ポンプ装置。
4. The bellows according to claim 1, further comprising: a drive mechanism for reciprocatingly driving one end of the bellows in an axial direction, wherein a change in an internal volume caused by expansion and contraction of the bellows is used. hand,
Bellows type pump device for conveying working fluid.
【請求項5】請求項1ないし請求項3のいずれかのベロ
ーズと、 このベローズの駆動端側に固着されたキャップと、 このベローズの固定端側が固着されるとともに、前記ベ
ローズ内に配置され、前記ベローズ内の容積の増大変化
によって作動流体を前記ベローズの内部に供給する吸入
通路および吸入弁、前記ベローズ内の容積の減少変化に
よって作動流体を前記ベローズの外部に排出する吐出通
路および吐出弁を備えた死容積埋部材と、 前記キャップを往復駆動させる駆動機構とを備え、 前記ベローズの伸縮による内部容積の変化を利用して、
作動流体を搬送するベローズ式ポンプ装置。
5. The bellows according to claim 1, a cap fixed to a drive end side of the bellows, and a fixed end side of the bellows are fixed and arranged in the bellows, A suction passage and a suction valve for supplying a working fluid to the inside of the bellows in accordance with an increase and a change in the volume in the bellows, and a discharge passage and a discharge valve for discharging the working fluid to the outside of the bellows due to a decrease in the volume in the bellows. Equipped with a dead volume filling member, and a driving mechanism for reciprocatingly driving the cap, utilizing a change in internal volume due to expansion and contraction of the bellows,
Bellows type pump device for conveying working fluid.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008508457A (en) * 2004-07-28 2008-03-21 オットー・ボック・ヘルスケア・アイピー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー Pump with movable wall device and use of this type of pump
JPWO2006003871A1 (en) * 2004-06-30 2008-04-17 三菱重工業株式会社 Booster pump and cryogenic fluid storage tank equipped with the same

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