JP2015034479A - ベローズポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズポンプの大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できるベローズポンプを提供する。
【解決手段】ベローズポンプ１は、ポンプケース３と、第１ベローズ４と、駆動装置５と、吸入側逆止弁６と、吐出側逆止弁７とに加え、可動体３１および第２ベローズ５２を備える。前記可動体３１は、前記第１ベローズに連結して、前記第１ベローズを伸縮させるべく可動し得るとともに、前記第１ベローズとの間に密閉空間３２を形成するように構成されている。前記第２ベローズは、前記密閉空間に設けられ、前記第１ベローズに連通するように前記第１ベローズと連結されている。前記第２ベローズは、その内部容積が前記第１ベローズの内部容積よりも小さく構成されるとともに、前記第１ベローズの内部圧力の上昇を吸収し得るように前記第１ベローズとは独立して伸縮可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベローズポンプに関する。

半導体または液晶の製造設備などにおいては、超純水または薬液などの流体を流すためにベローズポンプが用いられている。この種のベローズポンプは、ポンプケースと、ベローズと、駆動装置と、吸入側逆止弁と、吐出側逆止弁とを備えている。

前記ポンプケースは、流体を吸入するための吸入流路、および流体を吐出するための吐出流路を有している。前記ベローズは、前記ポンプケース内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入しかつ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成されている。

前記駆動装置は、前記ベローズを伸縮させ得るように構成されている。前記吸入側逆止弁は、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容するものである。前記吐出側逆止弁は、前記ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容するものである。

このようなベローズポンプにおいては、吸入行程から吐出行程に切り替わるとき、すなわち前記ベローズが伸長状態から収縮状態に切り替わるとき、前記ベローズの内部圧力が負圧から正圧に変化し、その過程で前記ベローズの内部圧力が瞬間的に急激に上昇し、前記吸入側逆止弁が開放状態から閉塞状態になって流体の吸入を急速に遮断するが、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れは慣性により即座には止まらない。

したがって、前記吸入流路の流体は、閉塞状態の前記吸入側逆止弁（弁座に当接した弁体）に強く衝突することとなる。この現象が、いわゆる「ウォータハンマ（水撃）現象」である。そして、このウォータハンマ現象によって、前記ベローズポンプが大きく振動する。

その結果、前記ベローズポンプの大きな振動が、当該ベローズポンプからこれに接続された配管および機器などへ伝播され、この伝播された振動によって、前記ベローズポンプを用いて流体を正常に流すことができなくなるような不具合（破損など）が、前記配管および機器などに発生するおそれがあった。

そこで、このような不具合の発生を抑制するために、特許文献１では、フッ素樹脂製のベローズの他端と作動板との間に気密状の空間部を形成するとともに、前記空間部の伸縮が可能となるように前記他端における前記空間部に面する臨空部分を弾性変形可能に構成することが提案されている。

この構成によれば、前記ベローズが伸長状態から収縮状態に切り替わるとき、前記ベローズの内部圧力の上昇によって前記臨空部分が弾性変形して、前記ベローズの内部容積を増加させ、その過度な圧力上昇を吸収することとなる。したがって、前記内部圧力の上昇にともなう前記ベローズポンプの振動を低減でき、ひいては前記不具合の発生を抑制できる。

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、前記臨空部分を弾性変形させることで前記ベローズの内部圧力の上昇を吸収するものであるので、前記内部圧力の上昇を吸収するために増加させ得る内部容積として、小さな内部容積しか確保できず、大きな内部容積を確保することができなかった。したがって、小型のベローズポンプでは十分な振動低減効果を得やすいものの、大型のベローズポンプでは十分な振動低減効果を得にくかった。

特開２０１０−１９６５４１号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ベローズポンプの大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できるベローズポンプを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、流体を吸入するための吸入流路、および流体を吐出するための吐出流路を有するポンプケースと、前記ポンプケース内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入しかつ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成された第１ベローズと、前記第１ベローズに連結して、前記第１ベローズを伸縮させるべく可動し得るとともに、前記第１ベローズとの間に密閉空間を形成するように構成された可動体と、前記可動体を可動させるための駆動装置と、前記吸入流路から前記第１ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容する吸入側逆止弁と、前記第１ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容する吐出側逆止弁と、前記密閉空間に設けられ、前記第１ベローズに連通するように前記第１ベローズと連結された第２ベローズとを備え、前記第２ベローズは、その内部容積が前記第１ベローズの内部容積よりも小さく構成されるとともに、前記第１ベローズの内部圧力の上昇を吸収し得るように前記第１ベローズとは独立して伸縮可能に構成されているベローズポンプである。

この請求項１に係る発明によれば、第１ベローズによってポンプ機能を発揮できるうえ、吸入行程から吐出行程に切り替わるとき、すなわち前記第１ベローズが伸長状態から収縮状態に切り替わるとき、前記第１ベローズの内部圧力が瞬間的に急激に上昇しても、前記第２ベローズがその内部容積を増加させるように伸長し、その内部圧力の過度な上昇を吸収して抑制することとなる。したがって、前記内部圧力の上昇にともなう前記ベローズポンプの振動を十分に低減できる。

しかも、前記ベローズポンプは、前記内部圧力の上昇を吸収するための手段として前記第２ベローズを採用しているので、前記第２ベローズの形状および大きさなどを変更して、前記内部圧力の上昇を吸収するために増加させ得る内部容積を広い範囲にわたって調整することが可能となる。したがって、前記第２ベローズの内部容積を適宜調整することで、小型のベローズポンプだけでなく、大型のベローズポンプでも、十分な振動低減効果を得ることができる。

つまり、本発明によれば、前記ベローズポンプの大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できる。その結果、前記ベローズポンプから当該ベローズポンプに接続された配管および機器などへ伝播される振動も十分に低減でき、この振動に起因する不具合の発生を極力回避できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のベローズポンプにおいて、前記第１ベローズおよび第２ベローズが一体に構成されているものである。

請求項２に係る発明によれば、前記ベローズポンプの組立工程を簡単化できる。また、前記第１ベローズと前記第２ベローズとの連結部に継目が存在しないので、この連結部から流体が漏れることがない。よって、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズの良好な気密状態を確保できる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のベローズポンプにおいて、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズがフッ素樹脂からなるものである。

請求項３に係る発明によれば、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズとして、耐熱性および耐薬品性に優れたベローズを得ることができる。また、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズを金属溶出を生じないベローズとすることができ、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズ内における流体クリーン度を適切に保つことができる。

本発明によれば、ベローズポンプの大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できるベローズポンプを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るベローズポンプの断面図である。 図１に示したベローズポンプにおいて吸入行程が開始された時点の第１ポンプ部の断面図である。 図１に示したベローズポンプにおいて吸入行程から吐出行程に切り替わった時点の第１ポンプ部の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るベローズポンプの断面図である。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に、第１実施形態に係るベローズポンプ１の断面図を示す。図２に、前記ベローズポンプ１において吸入行程が開始された時点の第１ポンプ部２Ａの断面図を示す。図３に、前記ベローズポンプ１において吸入行程から吐出行程に切り替わった時点の前記第１ポンプ部２Ａの断面図を示す。なお、図１において、矢印Ｘ１は前記ベローズポンプ１の左右方向左側を指し、矢印Ｘ２は前記ベローズポンプ１の左右方向右側を指している。

第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１は、その左右方向に並設された前記第１ポンプ部２Ａおよび第２ポンプ部２Ｂを有する複胴型ベローズポンプ（往復動ポンプ）である。前記第１ポンプ部２Ａおよび前記第２ポンプ部２Ｂは、実質的に左右対称構造となっているので、以下では主として前記第１ポンプ部２Ａについて説明し、適宜前記第２ポンプ部２Ｂについて説明する。

図１、図２、図３に示すように、前記ベローズポンプ１においては、第１ポンプ部２Ａは、ポンプケース３と、第１ベローズ４と、駆動装置５と、吸入側逆止弁６と、吐出側逆止弁７とを備えている。前記第１ポンプ部２Ａは、可動体３１も備えている。

前記ポンプケース３は、流体を吸入するための吸入流路１１と、流体を吐出するための吐出流路１２とを有している。本実施形態において、前記ポンプケース３は、中空の略円柱状の容器であり、軸心方向が左右方向となるように配置されている。詳しくは、前記ポンプケース３は、ポンプボディ１３と、中間カバー１４と、端部カバー１５とを備えている。

前記ポンプボディ１３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂から構成されており、円柱状に形成されている。前記ポンプボディ１３は、前記第２ポンプ部２Ｂにおけるポンプボディ１３を兼ねるものであり、軸心方向が左右方向となるように配置されている。そして、前記ポンプボディ１３の内部に、前記吸入流路１１および前記吐出流路１２が備えられている。

前記吸入流路１１は、一端部が前記ポンプボディ１３の外周面に開口しかつ他端部が前記ポンプボディ１３の右端面に開口するように設けられ、前記一端部側で流体の貯留タンクなどと接続されている。前記吐出流路１２は、一端部が前記ポンプボディ１３の外周面に開口しかつ他端部が前記ポンプボディ１３の右端面に開口するように設けられ、前記一端部側で流体の移送先である所望の機器に接続されている。

前記中間カバー１４は、前記ポンプボディ１３と略同一の外径を有する円筒状に形成されている。前記中間カバー１４は、軸心方向が左右方向となるように配置されて、前記ポンプボディ１３の右方でこれと同軸心上に並設されている。そして、前記中間カバー１４は、左端部が前記ポンプボディ１３の右端面により左方から閉塞されるように、前記ポンプボディ１３に連結されている。

前記端部カバー１５は、前記中間カバー１４と略同一の外径を有する有底円筒状に形成されている。前記端部カバー１５は、軸心方向が左右方向となるように配置されて、前記中間カバー１４の右方でこれと同軸心上に並設されている。そして、前記端部カバー１５は、開放側の左端面が前記中間カバー１４の右端部を右方から閉塞するように、前記中間カバー１４に連結されている。

このように連結された前記ポンプボディ１３、前記中間カバー１４および前記端部カバー１５により前記ポンプケース３が構成されて、その内部に前記第１ベローズ４を収容するための収容空間が形成されている。前記収容空間は、前記ポンプボディ１３、前記中間カバー１４および前記端部カバー１５に適宜設けられたシール部材によって、高い気密性を確保されている。

また、前記端部カバー１５には、給排気孔２０が設けられている。前記給排気孔２０は、前記収容空間と前記ポンプケース３の外部とを連通させる連通孔を用いて構成されている。前記給排気孔２０は、前記端部カバー１５の外面側で配管１９などに接続されて、前記ポンプケース３の外部に配置された前記駆動装置５と接続されている。

前記端部カバー１５には、近接センサ２１を含む検知装置２２が設けられている。本実施形態において、前記検知装置２２は、後述のように前記第１ベローズ４の伸縮に応じて当該第１ベローズ４の他端部（右端部）と一体的に移動する前記可動体３１の接近を前記近接センサ２１が検出することで、前記第１ベローズ４の伸縮状態を検知し得るように構成されている。

前記第１ベローズ４は、前記ポンプケース３内に設けられて、流体を前記吸入流路１１から吸入しかつ前記吐出流路１２へ吐出するために伸縮可能に構成されている。本実施形態において、前記第１ベローズ４は、前記吸入流路１１および前記吐出流路１２と連通するように一端部（左端部）が前記ポンプケース３に連結されて、前記ポンプケース３に対して伸縮可能に構成されている。

前記第１ベローズ４と前記ポンプケース３との間には、気密状の空気室２３が形成されている。そして、前記第１ベローズ４は、一端部（左端部）が前記ポンプケース３に対して固定された状態で、他端部（右端部）が前記空気室２３を左右方向に移動するように伸縮可能となっている。つまり、本実施形態においては、前記第１ベローズ４の伸縮方向が左右方向となっている。

前記第１ベローズ４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂から構成されており、伸縮方向の一端部である左端部が開放されかつ他端部である右端部が内部にポンプ室を形成し得るように閉塞された蛇腹状に形成されている。詳しくは、前記第１ベローズ４は、ベローズ本体２４と、固定フランジ２５と、可動フランジ２６とを備えている。

前記ベローズ本体２４は、実質的に有底筒状に形成されており、左右方向に交互に設けられた山部および谷部を外周部に備えている。前記ベローズ本体２４はその内部に所定体積の流体を吸入し得るとともに、前記吸入側逆止弁６の少なくとも一部および前記吐出側逆止弁７の少なくとも一部を収容し得るように構成されている。

前記固定フランジ２５は、前記ベローズ本体２４の山部のうち隣り合う山部（左端の山部）との間に固定側係合溝が形成されるように、前記ベローズ本体２４の左端部から径方向外側に突設されている。前記可動フランジ２６は、前記ベローズ本体２４の山部のうち隣り合う山部（右端の山部）との間に可動側係合溝が形成されるように、前記ベローズ本体２４の右端部から径方向外側に突設されている。

そして、前記ベローズ本体２４の左端部と前記固定フランジ２５が、前記流入流路１１の開口および前記吐出流路１２の開口を囲むように前記ポンプボディ１３の右端面に取り付けられている。この状態で、前記ポンプケース３の内周面に固定された係合板２８が前記固定側係合溝に係合されて、前記第１ベローズ４の左端部が、前記ポンプケース３に対して固定されている。

前記可動体３１は、前記第１ベローズ４に連結して、前記第１ベローズ４を伸縮させるべく可動し得るとともに、前記第１ベローズ４との間に密閉空間を形成するように構成されている。本実施形態において、前記可動体３１は、前記第１ベローズ４の右方に前記空気室２３が区画され得るように、前記第１ベローズ４に連結された状態で前記ポンプケース３内に設けられている。

前記可動体３１は、所定の肉厚（左右幅）および前記第１ベローズ４の可動フランジ２６よりも大きな外径を有する円柱状部材から構成されている。前記可動体３１は、軸心方向が左右方向となるように配置されて、前記第１ベローズ４の右方でこれと同軸心上に並設されている。そして、前記可動体３１は、前記第１ベローズ４の右端部を右方から覆うように、これに連結されている。

前記可動体３１は、一端面（左端面）に軸心方向に開口する凹状の収容溝３３を有している。前記収容溝３３は、前記左端面に当接する前記第１ベローズ４の右端部との間に前記密閉空間３２が形成されるように設けられている。前記密閉空間３２は、前記第１ベローズ４または前記可動体３１に設けられたシール部材によって、高い気密性を確保されている。

前記可動体３１は、さらに一端面（左端面）に軸心方向に開口する凹状の嵌合溝３４を有している。前記嵌合溝３４は、前記第１ベローズ４の右端部（特に、前記可動フランジ２６）を嵌合し得るように設けられている。前記嵌合溝３４は、径方向中央に配置された前記収容溝３３を囲むように配置され、前記収容溝３３よりも浅く形成されている。

前記可動体３１に左方には、前記第１ベローズ４を囲む環状の連結板３６が設けられている。前記連結板３６は、前記第１ベローズ４の右端部が前記嵌合溝３４に嵌合した状態で、前記可動側係合溝に係合されるとともに、前記可動体３１に固定されている。これにより、前記可動体３１が、前記第１ベローズ４の右端部と一体的に移動し得るように、前記第１ベローズ４に連結されている。

前記第１ベローズ４の周囲には、複数の連結棒３７が備えられている。前記複数の連結棒３７は、軸心方向が左右方向となるように配置されて、前記第１ベローズ４の周方向に所定間隔ごとに設けられている。前記複数の連結棒３７は、一方の端部で前記可動体３１に固定されるとともに、前記ポンプボディ１３を貫通して前記第２ポンプ部２Ｂにおける収容空間まで延設されている。

ここで、前記複数の連結棒３７は、前記第２ポンプ部２Ｂにおける複数の連結棒３７を兼ねるものであり、前記第１ポンプ部２Ａにおける前記可動体３１と前記第２ポンプ部２Ｂにおける可動体３１との間にわたって延設されている。そして、前記複数の連結棒３７は、左右方向に移動可能なように前記ポンプボディ１３にシール軸受け３９を介して支持されている。

前記駆動装置５は、前記可動体３１を可動させるためのものであり、前記可動体３１を用いて前記第１ベローズ４を収縮させ得るように構成されている。本実施形態において、前記駆動装置５は、前記第１ポンプ部２Ａにおける前記第１ベローズ４と、前記第２ポンプ部２Ｂにおける第１ベローズ４とを背反的に伸縮させ得るようになっている。

詳しくは、前記駆動装置５は、コンプレッサ４１、切替弁４２およびコントローラ４３を含む空気供給装置から構成されている。前記コンプレッサ４１は、前記第１ポンプ部２Ａにおける前記給排気孔２０および前記第２ポンプ部２Ｂにおける給排気孔２０に、前記切替弁４２を介して接続されている。前記コントローラ４３は、前記切替弁４２を制御するためのものである。

そして、前記駆動装置５は、前記コンプレッサ４１により生成された所定圧力の空気（加圧空気）を、前記コントローラ４３を用いて前記切替弁４２を制御することで、二つの前記給排気孔２０を介して前記第１ポンプ部２Ａにおける前記空気室２３と前記第２ポンプ部２Ｂにおける空気室２３とに対して交互に供給し得るように構成されている。

前記吸入側逆止弁６は、前記吸入流路１１から前記第１ベローズ４内に向かう流体の流れのみを許容するように構成されている。本実施形態において、前記吸入側逆止弁６は、前記吸入流路１１と前記第１ベローズ４内とを連通させた状態で前記ポンプボディ１３の右端面に固定された弁ケース４４と、前記弁ケース４４内に収容された弁体４５およびコイルばね４６とを備えている。

そして、前記吸入側逆止弁６は、前記第１ベローズ４が伸張する際に前記弁体４５を弁座から離間させて開放状態となり、前記吸入流路１１から前記第１ベローズ４内への流体の吸引を許容し、かつ、前記第１ベローズ４が収縮する際に前記弁体４５を弁座に当接させて閉塞状態となり、前記第１ベローズ４内から前記吸入流路１１への流体の逆流を阻止し得るように構成されている。

前記吐出側逆止弁７は、前記第１ベローズ４内から前記吐出流路１２に向かう流体の流れのみを許容するように構成されている。本実施形態において、前記吐出側逆止弁７は、前記第１ベローズ４内と前記吐出流路１２とを連通させた状態で前記ポンプボディ１３の右端面に固定された弁ケース４７と、前記弁ケース４７内に収容された弁体４８およびコイルばね４９とを備えている。

そして、前記吐出側逆止弁７は、前記第１ベローズ４が収縮する際に前記弁体４８を弁座から離間させて開放状態となり、前記第１ベローズ４内から前記吐出流路１２への流体の吐出を許容し、かつ、前記第１ベローズ４が伸長する際に前記弁体４８を弁座に当接させて閉塞状態となり、前記第１ベローズ４内から前記吐出流路１２への流体の逆流を阻止し得るように構成されている。

また、前記ベローズポンプ１は、第２ベローズ５２をさらに備えている。前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４と前記可動体３１との間にある前記密閉空間３２に設けられ、前記第１ベローズ４に連通するように前記第１ベローズ４と連結されている。

前記第２ベローズ５２は、その内部容積が前記第１ベローズ４の内部容積よりも小さく構成されている。また、前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４の内部圧力の過度な上昇を吸収し得るように前記第１ベローズ４とは独立して伸縮可能に構成されている。本実施形態において、前記第２ベローズ５２の伸縮方向は、前記第１ベローズ４の伸縮方向と同一方向（左右方向）である。

詳しくは、前記第２ベローズ５２は、軸心方向が左右方向となるように配置されて、前記第１ベローズ４の右方でこれと同軸心上に並設されている。そして、前記第２ベローズ５２は、一端部（左端部）が前記第１ベローズ４の右端部に固定された状態で、他端部（右端部）が前記密閉空間３２を左右方向に移動するように前記第１ベローズ４の右端部に対して伸縮可能となっている。

前記第２ベローズ５２は、伸縮方向の一端部である左端部が開放されかつ右端部が端壁部５３にて閉塞された蛇腹状に形成されている。本実施形態において、前記第２ベローズ５２は、前記第２ベローズ５２の内径および左右幅（伸縮幅）が前記第１ベローズ４よりも小さく設定されることで、内部容積が前記第１ベローズ４の内部容積よりも小さくなるように構成されている。

前記第２ベローズ５２は、左右方向に交互に設けられた少なくとも一つの山部および少なくとも一つの谷部を外周部５４に備えている。前記外周部５４は、前記第１ベローズ４の外周部と実質的に同程度の肉厚を有するように形成されている。前記端壁部５３は、この外周部５４の肉厚よりも厚い肉厚を有するように形成されて、最も伸長した時または所定値まで伸長した時に前記可動体３１に当接し得るようになっている。

前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４の右端部に設けられた開口部５６を介して当該第２ベローズ５２内と前記第１ベローズ４内とが連通するように、前記連結板３６よりも右方で開放側の左端部を前記第１ベローズ４（前記ベローズ本体２４）の右端部の外側端面に連結させている。前記第２ベローズ５２内と前記第１ベローズ４内は、気密性を確保されている。

本実施形態においては、前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４と隙間なく連続するように、前記第１ベローズと一体に構成されている。つまり、前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズと同じフッ素樹脂から構成されている。ただし、前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４とは独立して伸縮可能となっている。

前記第２ベローズ５２は、前記第１ベローズ４が伸長する際には収縮状態を保持し、この状態で前記第１ベローズ４の内部圧力が所定値以上に上昇した場合に、その内部圧力の上昇を吸収するべく伸長するようになっている。なお、前記内部圧力は、前記第１ベローズ４が伸長状態から収縮状態に切り替わる際に瞬間的に所定値以上となる。

以上のような構成により、前記ベローズポンプ１の駆動時には、前記ベローズポンプ１が図１に示される状態である場合、前記第２ポンプ部２Ｂにおいて、前記空気室２３に前記給排気孔２０を介して前記駆動装置５から空気が供給される。これにより、前記可動体３１が右方に移動して前記第１ベローズ４が収縮する。この収縮に連動して前記複数の連結棒３７も右方に移動し、前記第１ポンプ部２Ａにおいて、前記第１ベローズ４が最伸長状態となるまで伸長する。

この際、前記第２ポンプ部２Ｂにおいては、前記吸入側逆止弁６が閉塞状態となりかつ前記吐出側逆止弁７が開放状態となっており、前記第１ベローズ４内から前記吐出流路１２に向かって流体が吐出される（吐出行程）。前記第１ポンプ部２Ａにおいては、前記吸入側逆止弁６が開放状態となりかつ前記吐出側逆止弁７が閉弁しており、前記第１ベローズ４内に前記吸入流路１１から流体が吸入される（吸入行程）。

その後、前記第１ポンプ部２Ａにおいて、前記検知装置２２によって前記第１ベローズ４が最伸長状態になったことが検知されると、この検知情報に基づいて前記コントローラ４３により前記切替弁４２が制御され、前記第１ポンプ部２Ａにおいて、前記空気室２３に前記給排気孔２０を介して前記駆動装置５から空気が供給される。これにより、前記可動体３１が左方に移動して前記第１ベローズ４が収縮を開始する。この収縮に連動して前記複数の連結棒３７も左方に移動し、前記第２ポンプ部２Ｂにおいて、前記第１ベローズ４が伸長を開始する。

この際、前記第１ポンプ部２Ａにおいては、図３に示すように、前記内部圧力が負圧から正圧に変化することによって前記吸入側逆止弁６が閉塞状態となりかつ前記吐出側逆止弁７が開放状態となって、前記第１ベローズ４内から前記吐出流路１２に向かって流体が吐出される（吐出行程）。前記第２ポンプ部２Ｂにおいては、前記内部圧力が正圧から負圧に変化することによって前記吸入側逆止弁６が開放状態となりかつ前記吐出側逆止弁７が閉弁して、前記第１ベローズ４内に前記吸入流路１１から流体が吸入される（吸入行程）。

このように、前記ベローズポンプ１においては、前記第１ポンプ部２Ａにおける前記第１ベローズ４および前記第２ポンプ部２Ｂにおける前記第１ベローズ４が背反的に伸縮するのにともなって、双方の前記第１ベローズ４に関する流体の吸入行程と吐出行程とが交互に行われ、流体が移送され得るようになっている。つまり、前記ベローズポンプ１は、前記第１ポンプ部２Ａおよび前記第２ポンプ部２Ｂを用いて、実質的に連続して流体を吐出できるようになっている。

そのうえで、前記ベローズポンプ１においては、吸入行程から吐出行程に切り替わるとき、すなわち前記第１ベローズ４が伸長状態から収縮状態に切り替わるとき、前記内部圧力が前記所定値以上まで瞬間的に急激に上昇しかけると（この内部圧力の急上昇が生じると、急速に閉鎖状態となった前記吸入側逆止弁６の弁体４５に前記吸入流路１１からの流体が衝突することによってウォータハンマ現象が生じる）、前記第２ベローズ５２がその内部容積を増加させるように伸長する（図３参照）。すなわち、前記第２ベローズ５２がその内部圧力の過度な上昇を吸収して抑制することとなる。したがって、前記内部圧力の上昇にともなう前記ベローズポンプ１の振動を十分に低減できる。

しかも、前記ベローズポンプ１は、前記内部圧力の上昇を吸収するための手段として前記第２ベローズ５２を採用しているので、前記第２ベローズ５２の形状および大きさなどを変更して、前記内部圧力の上昇を吸収するために増加させ得る内部容積を広い範囲にわたって調整することが可能となる。したがって、前記第２ベローズ５２の内部容積を適宜調整することで、小型のベローズポンプだけでなく、大型のベローズポンプでも、十分な振動低減効果を得ることができる。

つまり、本実施形態に係る前記ベローズポンプ１によれば、前記べローズポンプ１の大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できる。その結果、前記ベローズポンプ１から当該ベローズポンプ１に接続された配管および機器などへ伝播される振動も十分に低減でき、この振動に起因する不具合の発生を極力回避できる。

なお、本実施形態において、前記第２ベローズ５２は、前記内部圧力の上昇により伸長した場合、前記可動体３１における前記収容溝３３の底部により当該第２ベローズ５２の伸長が規制され得るようになっている。そして、前記第２ベローズ５２は、流体が前記第１ベローズ４内から吐出されている間はその伸長状態が維持され、吐出行程から吸入行程に切り替わって前記内部圧力が変化することで、伸長状態から収縮状態に戻るようになっている。

また、本実施形態に係る前記ベローズポンプ１においては、前記第１ベローズ４および前記第２ベローズ５２は一体に構成されている。したがって、前記ベローズポンプ１の組立工程を簡単化できる。また、前記第１ベローズ４と前記第２ベローズ５２との連結部に継目が存在しないので、この連結部から流体が漏れることがない。よって、前記第１ベローズ４および前記第２ベローズ５２の良好な気密状態を確保できる。

また、本実施形態に係る前記ベローズポンプ１においては、前記第１ベローズおよび前記第２ベローズ５２はフッ素樹脂からなる。したがって、前記第１ベローズ４および前記第２ベローズ５２として、耐熱性および耐薬品性に優れたベローズを得ることができる。また、前記第１ベローズ４および前記第２ベローズ５２を金属溶出を生じないベローズとすることができ、前記第１ベローズ４および前記第２ベローズ５２内における流体クリーン度を適切に保つことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図４に、第２実施形態に係るベローズポンプ６１の断面図を示す。なお、図４において第１実施形態と同一の符号を付した部材は、同一または実質的に同一の部材であることを示し、適宜、その説明を省略する。

第２実施形態に係る前記ベローズポンプ６１は、第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１が複胴型のベローズポンプであるのに対し、単胴型のベローズポンプである点で、第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１と相違している。

前記ベローズポンプ６１は、ポンプケース６３と、第１ベローズ４と、駆動装置５と、吸入側逆止弁６と、吐出側逆止弁７とを備えるとともに、ポンプ軸６５と、移動体６６とを備えている。前記ベローズポンプ６１は、可動体３１と、第２ベローズ５２とをさらに備えている。図４では、前記第１ベローズ４が最収縮状態から伸長し始めた（吐出行程から吸入行程に切り替わった）時点の様子が示されている。

前記ポンプケース６３は、前記第１ベローズ４を収容するための第１収容空間と、前記移動体６６を収容するための第２収容空間とを隔壁６４を挟んで隣り合うように備えている。そして、前記ポンプケース６３と前記第１ベローズ４との間に気密状の第１空気室６７が形成されるとともに、前記ポンプケース６３と前記移動体６６との間に気密状の第２空気室６８が形成されている。

前記ポンプケース６３には、第１給排気孔７１および第２給排気孔７２が設けられている。前記第１給排気孔７１は、前記第１空気室６７と前記ポンプケース６３の外部とを連通させる連通孔を用いて構成されている。前記第２給排気孔７２は、前記第２空気室６８と前記ポンプケース６３の外部とを連通させる連通孔を用いて構成されている。

前記駆動装置５は、前記第１給排気孔７１および前記第２給排気孔７２と接続されている。前記駆動装置５は、コンプレッサ４１により生成された所定圧力の空気（加圧空気）を、前記コントローラ４３により前記切替弁４２を制御することで、前記第１給排気孔７１および前記第２給排気孔７２を介して前記第１空気室６７と、前記第２空気室６８に対して交互に供給し得るように構成されている。

前記ポンプ軸６５は、軸心方向が左右方向となるように配置され、前記隔壁６４を貫通するように設けられている。前記ポンプ軸６５は、左右方向に移動可能なように前記隔壁６４に支持されている。そして、前記ポンプ軸６５は、左端部で前記可動体３１と固定され、右端部で前記移動体６６と固定されて、前記移動体６６とともに前記可動体３１と連動して移動し得るようになっている。

前記移動体６６には、センシング片７４が固定されている。前記ポンプケース６３には、前記センシング片７４を挟むように配置された左右の近接センサ２１からなる検知装置７６が設けられている。前記検知装置７６は、前記第１ベローズ４の伸縮に応じて左右方向に移動する前記センシング片７４の接近を検出することで、前記第１ベローズ４の伸縮状態を検知し得るように構成されている。

以上のような構成により、前記ベローズポンプ６１の駆動時には、前記ベローズポンプ６１が図４に示される状態である場合、前記第２空気室６８に前記第２給排気孔７２を介して前記駆動装置５から空気が供給される。これにより、前記移動体６６ひいては前記ポンプ軸６５が右方に移動するとともに、この移動に連動して前記可動体３１も右方に移動して、最収縮状態である、前記可動体３１に連結された前記第１ベローズ４が伸長を開始する。

その後、前記検知装置７６によって前記第１ベローズ４が最伸長状態になったことが検知されると、この検知情報に基づいて前記コントローラ４３により前記切替弁４２が制御され、前記第１空気室６７に前記第１給排気孔７１を介して前記駆動装置５から空気が供給される。これにより、前記第１ベローズ４が収縮を開始する。この収縮により前記可動体３１が左方に移動し、この移動に連動して前記ポンプ軸６５ひいては前記移動体６６も左方に移動する。

そして、前記検知装置７６によって前記第１ベローズ４が最収縮状態になったことが検知されると、この検知情報に基づいて前記コントローラ４３により前記切替弁４２が制御され、再び前記第２空気室６８に前記第２給排気孔７２を介して前記駆動装置５から空気が供給される。こうして、前記ベローズポンプ６１において、前記第１ベローズ４の伸縮に応じて流体の吸入行程と吐出行程とが交互に行われ、当該流体が移送され得るようになっている。

そのうえで、前記ベローズポンプ６１においては、吸入行程から吐出行程に切り替わるとき、前記第１ベローズ４の内部圧力が前記所定値以上まで瞬間的に急激に上昇しかけても、前記第２ベローズ５２がその内部圧力の上昇を吸収して抑制することとなる。したがって、本実施形態に係る前記ベローズポンプ６１によっても、第１実施形態と同様に、前記べローズポンプ６１の大きさにかかわらず、吸入行程から吐出行程への切り替わりの際に発生する振動を十分に低減できる。

なお、本発明における第２ベローズは、第１実施形態および第２実施形態においては前記第１ベローズ４と一体とされた前記第２ベローズ５２とされているが、これに限定されるものではなく、第１ベローズに後付けされるような当該第１ベローズと別体のものであってもよい。

なお、本発明における第２ベローズは、第１実施形態および第２実施形態においては前記第１ベローズ４に対して一つであるが、合計の内部容積が第１ベローズよりも小さくなるのであれば、複数であってもよい。複数の第２ベローズは、適宜の位置に配置し得るものであり、互いに同一形状としてもよいし、互いに異なる形状としてもよい。

なお、本発明における第２ベローズは、第１実施形態および第２実施形態においては前記第１ベローズ４の外周部と同程度の肉厚および径方向の幅を有する前記外周部５４を備えた前記第２ベローズ５２とされているが、これに限定されるものではなく、たとえば、第１ベローズよりも薄い肉厚および／または短い径方向の幅を有する外周部を備えた第２ベローズとしてもよい。

１ ベローズポンプ
３ ポンプケース
４ 第１ベローズ
５ 駆動装置
６ 吸入側逆止弁
７ 吐出側逆止弁
３１ 可動体
３２ 密閉空間
５２ 第２ベローズ
６１ ベローズポンプ
６３ ポンプケース

Claims (3)

1. 流体を吸入するための吸入流路、および流体を吐出するための吐出流路を有するポンプケースと、
   前記ポンプケース内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入しかつ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成された第１ベローズと、
   前記第１ベローズに連結して、前記第１ベローズを伸縮させるべく可動し得るとともに、前記第１ベローズとの間に密閉空間を形成するように構成された可動体と、
   前記可動体を可動させるための駆動装置と、
   前記吸入流路から前記第１ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容する吸入側逆止弁と、
   前記第１ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容する吐出側逆止弁と、
   前記密閉空間に設けられ、前記第１ベローズに連通するように前記第１ベローズと連結された第２ベローズとを備え、
   前記第２ベローズは、その内部容積が前記第１ベローズの内部容積よりも小さく構成されるとともに、前記第１ベローズの内部圧力の上昇を吸収し得るように前記第１ベローズとは独立して伸縮可能に構成されているベローズポンプ。
2. 前記第１ベローズおよび第２ベローズは一体に構成されている請求項１に記載のベローズポンプ。
3. 前記第１ベローズおよび前記第２ベローズはフッ素樹脂からなる請求項１または請求項２に記載のベローズポンプ。

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