JP3962716B2

JP3962716B2 - ベローズを有する流体機器及びその流体機器内の残留空気排出方法

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Publication number: JP3962716B2
Application number: JP2003351787A
Authority: JP
Inventors: 将義桂
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005113858A

Description

本発明は、ベローズ式の容積型ポンプやこのポンプの脈動を低減するためのアキュムレータなどで代表されるベローズを有する流体機器及びその流体機器内の残留空気排出方法に係り、より詳しくはベローズ内部に残留する空気を迅速かつ確実に排出させることのできるベローズを有する流体機器及びその流体機器内の残留空気排出方法に関するものである。

半導体製造装置におけるＩＣや液晶の表面洗浄等の各種処理に際して薬液の循環輸送などに使用されるポンプとしては、ポンプの動作によってパーティクルの発生がないベローズ式のポンプがよく使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−１７９１８４号公報

しかるに、上記容積型ポンプ等ではベローズの内部に空気が残留するが、従来、この残留空気はポンプを高速運転することでベローズ内部の流体を攪拌することにより、少しずつポンプ外部へ排出しているため、空気排出に要する時間が長くかかっていた。また、ベローズの設置方法によっては空気がいつまでも排出されずして残留したままになり、この残留空気の圧縮・膨張のために流体が十分に吸い込まれず正規の吐出量が得られないという不具合な事態を招くおそれがあった。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、ベローズの内部に残留空気を積極的に排出するための機構を特別に設けることによってベローズ内部の残留空気をポンプ運転開始の早い段階で迅速かつ確実に排出することを可能にし、ポンプの本来有する吐出性能を早期に発揮させることのできるポンプやアキュムレータ等のベローズを有する流体機器及びその流体機器内の残留空気排出方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、ポンプ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をポンプ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を形成するとともに、上下方向に駆動伸縮変形運動するよう備えられており、ポンプ本体の前記液室に臨む内底面に吸込口と吐出口が設けられており、前記ベローズの伸長動作により前記吸込口から前記液室内に液体を吸い込み、前記ベローズの収縮動作により前記液室内の液体を吐出口から吐出するようにしたポンプよりなる流体機器において、
上端側に吸気口を、下端側に排気口をそれぞれ開口する残留空気抜き通路を上下方向に貫通形成した柱状体の排気筒状体が、前記吸気口を収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接し、かつ前記排気口を前記吐出口若しくは前記吐出口に連通する吐出流路の途中に臨ませるように前記液室の内底面から上向きに、又は前記天板部の内面から下向きに突設されていることに特徴を有するものである。

このように構成されたポンプよりなる流体機器によれば、排気筒状体の残留空気抜き通路の排気口を吐出口若しくは吐出流路の途中に臨ませてあるので、吐出行程で吐出口若しくは吐出流路内を流れる流体によって生じる牽引作用を利用してベローズ内部の残留空気をポンプ運転開始の早い段階で残留空気抜き通路を介して迅速かつ確実に排出することができる。

前記排気筒状体としては、請求項１記載の発明のように柱状体からなり、この柱状体に前記残留空気抜き通路を上下方向に貫通形成したものを使用することができる。また、請求項２記載の発明のように、収縮状態の前記ベローズの内部の空間体積を減少させる空間体積減少部材を、前記液室の内底面上に前記排気筒状体に並べて立設することができる。このように排気筒状体を柱状体で構成したり、空間体積減少部材を立設したりすることによりベローズ内の空間体積を極力減少できるため、運転前にベローズ内に存在する空気量をできる限り減らすことができ、その分だけ排気筒状体による空気排出がより迅速に行える。

請求項３に係る発明は、ポンプ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をポンプ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を形成するとともに、上下方向に駆動伸縮変形運動するよう備えられており、ポンプ本体の前記液室に臨む内底面に吸込口と吐出口が設けられており、前記ベローズの伸長動作により前記吸込口から前記液室内に液体を吸い込み、前記ベローズの収縮動作により前記液室内の液体を吐出口から吐出するようにしたポンプよりなる流体機器内の残留空気排出方法であって、前記ベローズの内側の液室内に、収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接する吸気口を上端側に、前記吐出口に連通する吐出流路の途中に臨む排気口を下端側にそれぞれ開口する残留空気抜き通路を設けた柱状体の排気筒状体を備え、この排気筒状体の残留空気抜き通路を介してベローズ内部の残留空気を排出するに際し、吸込行程から吐出行程への切り替り時にタイムラグを持たせる運転を行うことに特徴を有するものである。

このように構成された流体機器内の残留空気排出方法によれば、吸込行程から吐出行程への切り替り時にタイムラグを持たせる運転を行うことにより、ベローズ内部の液中に存在する残留空気がベローズの天板部付近に集められるため、吐出口若しくは吐出流路内を流れる流体によって生じる牽引作用によって天板部付近に集められた残留空気が排気筒状体の吸気口から吐出流路に向かって引き込まれ、残留空気の排出効果を一層向上できる。

請求項４に係る発明は、アキュムレータ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をアキュムレータ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を、外側に空気室をそれぞれ形成するとともに、上下方向に伸縮変形するよう備えられており、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内底面に流入口と流出口が設けられており、前記液室内の液圧に対して前記空気室内の空気圧によってバランスするようにしてあるアキュムレータよりなる流体機器において、上端側に吸気口を、下端側に排気口をそれぞれ開口する残留空気抜き通路を上下方向に貫通形成した柱状体の排気筒状体が、前記吸気口を収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接し、かつ前記排気口を前記流出口若しくは前記流出口に連通する流出路の途中に臨ませるように前記液室の内底面から上向きに、又は前記天板部の内面から下向きに突設されていることに特徴を有するものである。

このように構成されたアキュムレータよりなる流体機器によれば、上記ポンプの場合と同様に、排気筒状体の残留空気抜き通路の排気口を流出口若しくは流出路の途中に臨ませてあるので、流出口若しくは流出路内を流れる流体によって生じる牽引作用を利用してベローズ内部の残留空気を運転開始の早い段階で残留空気抜き通路を介して迅速かつ確実に排出することができる。

本発明によれば、ベローズ内部の残留空気を運転開始の早い段階で迅速かつ確実に排出でき、とくにポンプの場合本来有する吐出性能を早期に発揮させることができるという効果を奏する。

図１は本発明に係るベローズを有する流体機器としてポンプＰに適用した場合の実施例をベローズ収縮状態で示す全体縦断正面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のポンプの吸込用逆止弁のバルブシートを定着固定する前の状態で示す拡大断面図である。

図１において、１はポンプＰの本体（以下、ポンプ本体という。）で、上端が上壁２で塞がれた筒状のケーシング３と、このケーシング３の開放下端を気密状に塞ぐ耐熱性、耐薬品性に優れるＰＴＦＥ等のフッ素樹脂製の底壁４とを有してなる。その底壁４に液体の流入路５及び吐出流路６が形成されている。

ケーシング３内に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で上端が天板部７ａで塞がれた底開放筒形状に成形されたベローズ７がこれの縦軸線Ｂを垂直にして配設されている。このベローズ７は開放底端部７ｂを環状の押さえ板８により底壁４の上側面に気密状に押付け固定されており、これによりポンプ本体１の内部空間がベローズ７の内側の液室９とベローズ７の外側の空気室１０とに隔離されている。

ポンプ本体１にはベローズ７を上下方向に駆動伸縮運動させる往復駆動装置２２が備えられる。この往復駆動装置２２は、ポンプ本体１の上壁２の上面側にシリンダ１１をこれの縦軸線がベローズ７の縦軸線Ｂと一致するように形成し、シリンダ１１内を往復動するピストン１２を上壁２を貫通するピストンロッド１３の上端側にナット２３等で一体的に結合している。ピストンロッド１３の下端にはフランジ２４を一体的に結合し、このフランジ２４にベローズ７の天板部７ａをボルト２５等で一体的に結合している。そして、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省略）から送給される加圧空気がシリンダ１１及び上壁２にそれぞれ形成した空気孔１４，１５を介してシリンダ１１の内部と空気室１０に交互に供給されるようにしている。すなわち、シリンダ１１には近接センサー１６ａ，１６ｂが取り付けられる一方、ピストン１２にセンサー感知部材１７が取り付けられ、ピストン１２の往復動に伴いセンサー感知部材１７が近接センサー１６ａ，１６ｂに交互に近接することにより加圧空気供給装置から送給される加圧空気のシリンダ１１内への供給と空気室１０への供給とが自動的に交互に切り替えられるように構成している。

上記液室９に臨む底壁４の内底面４ａには吸込口１８及び吐出口１９がそれぞれ、上記流入路５及び吐出流路６と連通するように開口されている。吸込口１８には吸込用逆止弁２０が、吐出流路６には吐出用逆止弁２１がそれぞれ上方に向けて突設されている。

吸込用逆止弁２０は筒状に形成されて下端に入口２０３を、上端に出口２０６を開口したバルブケース２０１と、このバルブケース２０１に内装されたボールよりなるチェックバルブ２０２及びチェックバルブ押圧用のスプリング２０５よりなり、バルブケース２０１はこれの縦軸線Ｄを垂直にしてバルブケース２０１の下端外周に設けた雄ねじ２０４を吸込口１８の内周に設けた雌ねじにねじ込むことにより堅固に固定されている。その際、バルブケース２０１の下端と吸込口１８との間にポンプ本体１の底壁４とは別体のバルブシート２１１が組み込まれる。バルブケース２０１が既述のように吸込口１８の内周の雌ねじにねじ込まれると同時に、そのバルブケース２０１の下端面でバルブシート２１１が底壁４の内底面４ａの凹部４ｃ（図３参照）上に対して押し付け固定される。また、図３に示すように、バルブシート２１１の上面及び下面にはそれぞれ環状リブ２１２，２１３が形成されていて、下面側の環状リブ２１３は底壁４の内底面４ａの凹部４ｃに、上面側の環状リブ２１２はバルブケース２０１の下端面にそれぞれ線状接触させて接触圧を高めることでシール効果を上げている。なお、これらバルブケース２０１、及びチェックバルブ２０２、スプリング２０５、及びバルブシート２１１は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で成形されている。

しかるときは、吸込口１８において、常時スプリング２０５によりチェックバルブ２０２がバルブシート２１１の弁座２１１ａに密着して液体の逆流を防ぐ。液体の吸込み時にはチェックバルブ２０２が弁座２１１ａから上方へ離されて開弁し、流入路５からの液体がバルブケース２０１の内周に設けた縦溝２１４とチェックバルブ２０２との間を通ってバルブケース２０１の出口２０６から液室９内に吸い込まれる。

吐出用逆止弁２１においても、吸込用逆止弁２０の構造の場合と同様に、バルブ基台２２０にねじ込み結合されたバルブケース２２１と、このバルブケース２２１に内装されたチェックバルブ２２２、チェックバルブ押圧用のスプリング２２３、及びバルブシート２２４により構成されている。
これら吸込用逆止弁２０及び吐出用逆止弁２１のバルブシート２１１，２２４はバルブケース２０１，２２１を吸込口１８、バルブ基台２２０から抜き出すことで簡単に取り外すことができるため、バルブシート２１１，２２４の摩耗損傷に伴いその交換が容易に行える。

上記構成のポンプＰにおいて、いま、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省略）から加圧空気をシリンダ１１の内部に空気孔１４を介して供給すると、ピストン１２は図１のａ方向へ上昇し、ベローズ７が同一方向に伸長動作して流入路５内の移送液を吸込用逆止弁２０を経て液室９内に吸い込む。上記加圧空気を空気室１０内に空気孔１５を介して供給し、空気孔１４から排気すると、ピストン１２は図１に示すようにｂ方向へ下降し、ベローズ７が同一方向に収縮動作して液室９内の移送液を吐出用逆止弁２１を経て吐出する。このように、シリンダ１１内のピストン１２の往復運動によってベローズ７が駆動伸縮変形運動することにより、吸込用逆止弁２０と吐出用逆止弁２１とが交互に開閉作動して流入路５から液室９への移送液の吸込みと、液室９内から吐出流路６への移送液の吐出しとを交互に繰り返して所定のポンプ作用が行われる。

本発明は、上記構成のポンプにおいて、ベローズ７の内側の液室９内に、ベローズ７の内部の残留空気を運転開始の早い段階で排出するための排気筒状体２６を設けることに特徴を有する。また、吸込行程から吐出行程への切り替り時にタイムラグ（０．１〜１．０秒の待ち時間）を持たせる運転を行うことにより、ベローズ７内部の液中に存在する残留空気がベローズ７の天板部７ａ付近に集められるようにしてある。

図１に例示する排気筒状体２６は、ポンプ本体の底壁４の液室９に臨む内底面４ａの吸込口１８及び吐出口１９とは別箇所から上方に向けて突設された太い柱状体２７からなり、この柱状体２７の中心部には残留空気抜き通路２８が上下方向に細く貫通状に形成され、この残留空気抜き通路２８の上端の吸気口２８ａは柱状体２７の上端面に開口し、残留空気抜き通路２８の下端の排気口２８ｂは柱状体２７の下端面に開口する。残留空気抜き通路２８の内径は移送液に含まれるスラリー等の沈殿物質が詰まらない範囲内でできる限り細く形成される。この柱状体２７よりなる排気筒状体２６は、排気口２８ｂが底壁４に形成した連通路２９を介してポンプ本体１に吐出口１９に連通する吐出流路６の途中に臨むように底壁４の内底面４ａ上に直立状に固定される。すなわち、排気筒状体２６はこれの下端外周に雄ねじ３０を設け、この雄ねじ３０を底壁４の連通孔２９の上端側に設けた凹部３１の内周の雌ねじ３２にねじ込むことにより底壁４の内底面４ａ上に直立状に固定される。

そして、排気筒状体２６はこれの上端面が収縮状態にあるベローズ７の天板部７ａの内面に近接ないし当接するような高さに設定される。排気筒状体２６の上端面とベローズ７の天板部７ａの内面とがこすれたり、スラリー等を含む移送液のスラリーが排気筒状体２６の上端面とベローズ７の天板部７ａの内面との間に介在したりして生じる粉塵が移送液中に混入するのを防止するうえで、排気筒状体２６の上端面の吸気口２８ａは収縮状態にあるベローズ７の天板部７ａの内面に当接することなく近接させることの方が望ましい。同様の理由により吸込用逆止弁２０の上端面も収縮状態にあるベローズ７の天板部７ａの内面に当接することなく近接する高さに設定することが好ましい。

図１、図２に示すように、ベローズ７の内部において、運転前にベローズ７内に存在する空気量をできる限り減らすために、ポンプ本体１の底壁４の液室９に臨む内底面４ａ上における吸込用逆止弁２０と排気筒状体２６との間には円柱状の空間体積減少部材３３が１本もしくは２本以上直立状に設置することによりベローズ７内の空間体積を極力減少してある。この場合、吸込用逆止弁２０と、排気筒状体２６と、空間体積減少部材３３と、ベローズ７の内周面との相互間には適度の隙間を連続するよう設けて、スラリー等の沈殿物質を含む移送液がベローズ７内で旋回する流れが阻害されたり、スラリー等の沈殿物がベローズ７の山折り部と谷折り部間の伸縮部分の内側に停滞して溜まったりすることがないようにしている。排気筒状体２６は図１に示すごとく可及的に外径の大きい柱状体２７で構成しておくことが、ベローズ７内の空間体積を極力減少できる点で好ましい。

上記のように構成されたポンプＰによれば、排気筒状体２６の残留空気抜き通路２８の排気口２８ｂを吐出流路６の途中に臨ませてあるので、吐出行程で吐出流路６内を流れる流体によって生じる牽引作用によりベローズ７内部の残留空気を運転開始の早い段階で迅速かつ確実に排出することができる。その際、残留空気の排出効果をより一層高めるためには、吸込行程から吐出行程への切り替り時にタイムラグを持たせる運転を行うことによりベローズ７内部の液中に存在する残留空気がベローズ７の天板部７ａ付近に集めることができ、天板部７ａ付近に集められた残留空気は吐出流路６内を流れる流体によって生じる牽引作用によって排気筒状体２６の吸気口２８ａ、残留空気抜き通路２８、排気口２８ｂから吐出流路６に向かって効率的に引き込まれ、残留空気の排出効果を一層向上できる。

排気筒状体２６としては、上記実施例のように太い柱状体２７で構成し、これを底壁４に連通孔２９と連通するよう設置することにより排気口２８ｂを連通孔２９を介して吐出流路６に臨ませる形態に代えて、図４に示すように、排気筒状体２６は比較的管厚の大きい管体により構成し、この排気筒状体２６の下端部を底壁４に貫通状にねじ込み固定することにより該排気筒状体２６の排気口２８ｂが直接吐出流路６の途中に臨むように設置することもできる。

また、排気筒状体２６としては、図５に示すように、細い管体よりなる排気筒状体２６を底壁４のほぼ中央に設けた吐出口１９の内部に同心状に配置するとともに、該排気筒状体２６の下端部を吐出口１９と吐出流路６との交差部に設けた雌ねじ穴３４にねじ込み結合することもよい。この場合、ベローズ７の天板部７ａの内面に円錐形の凹部３５を形成し、ベローズ７が収縮したときこの凹部３５の最深部付近に排気筒状体２６の上端部が近接又は当接するように設置して、ベローズ７内の残留空気が円錐形の凹部３５の斜面に沿って排気筒状体２６の吸気口２８ａにスムーズに吸い込まれるようにすることができる。また、図６に示すように、ベローズ７の天板部７ａの内面は平坦面に形成し、ベローズ７が収縮したときこの平坦な内面に、図５に示す排気筒状体２６と同様な排気筒状体２６の上端部が近接又は当接するようにすることもよい。

さらに、排気筒状体２６としては、図７に示すように、ベローズ７の天板部７ａの内面に細い管体よりなる排気筒状体２６の上端部を挿入結合して垂下状態に取り付け、この上端付近の側面に吸気口２８ａを設け、その下端の排気口２８ｂを吐出口１９と吐出流路６との交差部に臨ませるものであってもよい。

図８は本発明に係るベローズを有する流体機器としてアキュムレータＡに適用した場合の実施例を示す。
図８において、４０はアキュムレータ本体で、上端が上壁４１で塞がれた筒状のケーシング４２と、このケーシング４２の開放下端を気密状に塞ぐ底壁４３とを有してなる。
ケーシング４２内に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で上端が天板部４４ａで塞がれた底開放筒形状に成形されたベローズ４４がこれの縦軸線Ｃを垂直にして配設されている。このベローズ４４は開放底端部４４ｂを環状の押さえ板４５により底壁４３の上側面に気密状に押付け固定されており、これによりアキュムレータ本体４０の内部空間がベローズ４４の内側の液室３１とベローズ４４の外側の空気室４７とに隔離される。アキュムレータ本体４０の底壁４３には液体の流入路４８及び流出路４９が形成され、底壁４３の液室４６に臨む内底面４３ａには流入口５０及び流出口５１がそれぞれ流入路４８及び流出路４９と連通するよう開口されている。流入口５０には、図１のポンプＰの吸込口１８に取り付けた吸込用逆止弁２０と同一の吸込用逆止弁２０がこれの上端面が収縮状態にあるベローズ４４の天板部４４ａの内面に近接ないし当接するように上方に向けて突設される。但し、その吸込用逆止弁２０は取り付けられない場合もある。

このアキュムレータＡは、例えば、上記実施例のポンプＰの脈動を低減するために該ポンプＰの吐出流路６に吐出用逆止弁２１を介して接続して使用される。したがって、この場合は、流入路４８は上記ポンプＰの吐出流路６の下流端側に接続されてポンプＰの吐出用逆止弁２１を介して吐出される移送液が液室４６に一時的に貯溜され、空気室４７にはポンプＰの脈動低減用の空気が封入されるようにしている。したがって、ベローズ４４の伸縮変形に伴う液室４６の容量変化によりポンプＰの液室９から吐出される移送液の吐出圧による脈動を吸収減衰させるように構成される。

図９に示すように、アキュムレータＡの上記ケーシング４２の上壁４１の外面中央付近には空気出入口５２を形成し、この空気出入口５２内にフランジ５３付きのバルブケース５４を嵌合するとともに、フランジ５３を上壁４１の外側にボルト５５等で着脱可能に締結固定している。

バルブケース５４には給気口５６と排気口５７とを平行に並べて形成している。給気口５６には、上記液室４６の容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記空気室４７内へ移送液の最大圧力値以上の圧力の空気を供給して空気室４７内の封入圧を上昇させる自動給気バルブ機構５８が設けられる。排気口５７には、液室４６の容量が所定範囲を越えて減少したとき、空気室４７内から排気して該空気室４７内の封入圧を下降させる自動排気バルブ機構５９が設けられる。

自動給気バルブ機構５８は、バルブケース５４に給気口５６と連通状に形成した給気弁室６０と、この弁室６０内でその縦軸線方向に沿って摺動自在で給気口５６を開閉作動する給気弁体６１と、この弁体６１を常に閉成位置に付勢するスプリング６２と、内端部に給気弁体６１の弁座６３を備えるとともに給気弁室６０と空気室４７とを連通させる貫通孔６４を有してバルブケース５４にねじ込み固定されたガイド部材６５と、このガイド部材６５の貫通孔６４内にスライド自在に挿通された弁押し棒６６と、を有してなる。液室４６内の液圧が平均圧の状態でベローズ４４が基準位置Ｓにある状態では、給気弁体６１がガイド部材６５の弁座６３に密接して給気口５６を閉成するとともに、弁押し棒６６の空気室４７内に臨む端部６６ａがベローズ４４の天板部４４ａとストロークＥだけ離間している。

一方、自動排気バルブ機構５９は、バルブケース５４に排気口５７と連通状に形成した排気弁室６７と、この弁室６７内でその縦軸線方向に沿って摺動自在で排気口５７を開閉作動する排気弁体６８と、この弁体６８を先端に、鍔部６９を後端にそれぞれ備えた排気弁棒７０と、排気弁室６７内にねじ込み固定され、排気弁棒７０が挿通される貫通孔７１を有するスプリング受体７２と、排気弁棒７０の後端側にスライド自在に挿通され、鍔部６９で抜止めされている筒形のスライダー７３と、排気弁体６８とスプリング受体７２との間に配設された閉成用スプリング７４と、スプリング受体７２とスライダー７３との間に配された開成用スプリング７５と、を有してなる。スプリング受体７２の貫通孔７１の内径は排気弁棒７０の軸径よりも大きくて両者間に隙間７６が形成され、この隙間７６を介して排気弁室６７と空気室４７とが連通している。ベローズ４４が基準位置Ｓにある状態において、排気弁体６８は排気口５７を閉成するとともに排気弁棒７０の後端の鍔部６７はスライダー７３の閉鎖端部７３ａの内面からストロークＦだけ離間している。

バルブケース５４の空気室側端は図９に仮想線７７で示すごとく空気室４７内の方向に延長させ、この延長端に、ベローズ４４が液室４６を拡大させる方向に所定のストロークＥを越えて上記弁押し棒６６を動作させるまで移動したときにベローズ４４のそれ以上の移動を規制するためのストッパー７８を設けている。

次に、上記構成のアキュムレータＡの動作について説明する。
たとえば、上記ポンプＰの作動により移送液が所定の部位に向けて送給されると、ポンプ吐出圧は山部と谷部との繰り返しによる脈動を発生する。
ここで、上記ポンプＰにおける液室９内から吐出用逆止弁２１を経て吐出される移送液は、アキュムレータＡの流入路４８及び流入口５０を経て液室４６内に送られ、この液室４６に一時的に貯溜されたのち流出口５１から流出路４９へと流出される。このとき、移送液の吐出圧が吐出圧曲線の山部にある場合、移送液は液室４６の容量を増大するようにベローズ４４を伸長変形させるので、その圧力が吸収される。この時、液室４６から流出される移送液の流量はポンプＰから送給されてくる流量よりも少なくなる。

また、上記移送液の吐出圧が吐出圧曲線の谷部にさしかかると、アキュムレータＡのベローズ４４の伸長変形に伴い圧縮された空気室４７内の封入圧よりも移送液の圧力が低くなるので、ベローズ４４は収縮変形する。この時、ポンプＰから液室４６内に流入する移送液の流量よりも液室４６から流出する流量が多くなる。この繰り返し動作、つまり液室４６の容量変化によって上記脈動が吸収され低減されることになる。

ところで、上記のような動作中において、ポンプＰからの吐出圧が上昇変動すると、移送液によって液室４６の容量が増大し、ベローズ４４が大きく伸長変形することになる。このベローズ４４の伸長変形量が所定範囲Ｅを越えると、ベローズ４４の天板部４４ａが弁押し棒６６を弁室内方向へ押す。これによって、自動給気バルブ機構５８における給気弁体６１がスプリング６２に抗して開成されて給気口５６を通じて高い空気圧が空気室４７内へ供給され、該空気室４７内の封入圧が上昇する。したがって、ベローズ４４のストロークＥを越えての伸長変形量が規制されて、液室４６の容量が過度に増大することが抑えられる。その際、バルブケース５４の空気室側端に上記ストッパー７８を設けておくと、ベローズ４４の天板部４４ａが該ストッパー７８に当接し、ベローズ４４が過剰に伸長変形するのを確実に防止できるため、その破損予防に有利である。そして、空気室４７内の封入圧の上昇に伴いベローズ４４が基準位置Ｓに向けて収縮するので、弁押し棒６６がベローズ４４の天板部４４ａから離れ、給気弁体６１が再び閉成位置に戻って空気室４７内の封入圧が調整状態に固定される。

一方、ポンプＰからの吐出圧が下降変動すると、移送液によって液室４６の容量が減少し、ベローズ４４が大きく収縮変形することになる。このベローズ４４の収縮変形量が所定範囲Ｆを越えると、ベローズ４４の天板部４４ａの収縮方向ｄへの移動に伴って自動排気バルブ機構５９のスライダー７３が開成用スプリング７５の付勢作用によりベローズ４４の収縮方向ｄへ移動し、スライダー７３の閉鎖端部７３ａの内面が排気弁棒７０の鍔部６９に係合する。これによって、排気弁棒７０がｄ方向に移動して排気弁体６８が排気口５７を開成するので、空気室４７内の封入空気が排気口５７から大気中に排出されて空気室４７内の封入圧が低下する。したがって、ベローズ４４のストロークＦを越えての収縮変形量が規制されて、液室４６の容量が過度に減少することが抑えられる。そして、空気室４７内の封入圧の減少に伴いベローズ４４が基準位置Ｓに向けて伸長するので、スライダー７３がベローズ４４の天板部４４ａで押されてｃ方向に移動しながら開成用スプリング７５を圧縮させ、排気弁体６８が閉成用スプリング７４の付勢作用で再び排気口５７を閉成する。これによって空気室４７内の封入圧が調整状態に固定される。その結果、ポンプＰの液室９からの吐出圧の変動にかかわらず、脈動を効率的に吸収して脈動幅が小さく抑えられることになる。

上記実施例のアキュムレータＡでは空気室４７に自動給気バルブ機構５８及び自動排気バルブ機構５９よりなる圧力自動調整機構を付けているが、空気室４７は空気出入口５２さえあればよく、圧力自動調整機構は必ずしも必要とするものではない。その圧力調整は手動で行うものであってもよい。

本発明は、上記構成のアキュムレータＡにおいて、上記ポンプＰの実施例の場合と同様に、ベローズ４４内の液室４６の内底面４３ａ上に、残留空気抜き通路２８を縦方向に貫通形成した排気筒状体２６を備え、残留空気抜き通路２８の上端側に開口した吸気口２８ａは収縮状態にあるベローズ４４の天板部４４ａの内面に近接ないし当接し、残留空気抜き通路２８の下端側に開口した排気口２８ｂは流出口５１又は該流出口５１に連通する流出路４９の途中に臨ませることに特徴を有する。

このように、排気筒状体２６の残留空気抜き通路２８の排気口２８ｂを流出路４９の途中に臨ませてあると、流出路４９内を流れる流体によって生じる牽引作用によりベローズ４４内部の残留空気を運転開始の早い段階で迅速かつ確実に排出することができる。

このアキュムレータＡにおいても、排気筒状体２６としては、図８に示す形態以外に、図４〜図６に示す形態の排気筒状体２６を適用できること、また、排気筒状体２６はベローズ４４内の内底面４３ａから上向きに突設させる形態以外に、図７に示す形態の場合と同様にベローズ４４の天板部４４ａの内面から下向きに突設する形態の排気筒状体２６をも適用できることは言うまでもない。

ベローズ内の残留空気を迅速かつ確実に排出でき、スラリー等の沈殿物質を含む液を使用するポンプやアキュムレータに好適に適用できる。

本発明の一実施例のポンプをベローズ収縮状態で示す全体縦断正面図である。図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。図１のポンプの吸込用逆止弁のバルブシートを定着固定する前の状態で示す拡大断面図である。他の実施例のポンプを図１に相応して示す全体縦断正面図である。更に他の実施例のポンプを図１に相応して示す全体縦断正面図である。更に又、他の実施例のポンプを図１に相応して示す全体縦断正面図である。更に又、他の実施例のポンプを図１に相応して示す全体縦断正面図である。他の実施例のアキュムレータをベローズ収縮状態で示す全体縦断正面図である。図８のアキュムレータの圧力自動調整機構の拡大縦断正面図である。

符号の説明

１ポンプ本体
４ａポンプの内底面
６ポンプの吐出流路
７ポンプのベローズ
７ａ天板部
７ｂ開放底端部
９ポンプの液室
１８ポンプの吸込口
１９ポンプの吐出口
２３アキュムレータの流入口
２４アキュムレータの流出口
２６排気筒状体
２７柱状体
２８残留空気抜き通路
２８ａ吸気口
２８ｂ排気口
３３空間体積減少部材
４０アキュムレータ本体
４３ａアキュムレータの内底面
４４アキュムレータのベローズ
４４ａ天板部
４４ｂ開放底端部
４６アキュムレータの液室
４７アキュムレータの空気室
４９流出路
５０流入口
５１流出口

Claims

ポンプ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をポンプ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を形成するとともに、上下方向に駆動伸縮変形運動するよう備えられており、ポンプ本体の前記液室に臨む内底面に吸込口と吐出口が設けられており、前記ベローズの伸長動作により前記吸込口から前記液室内に液体を吸い込み、前記ベローズの収縮動作により前記液室内の液体を吐出口から吐出するようにしたポンプよりなる流体機器において、
上端側に吸気口を、下端側に排気口をそれぞれ開口する残留空気抜き通路を上下方向に貫通形成した柱状体の排気筒状体が、前記吸気口を収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接し、かつ前記排気口を前記吐出口若しくは前記吐出口に連通する吐出流路の途中に臨ませるように前記液室の内底面から上向きに、又は前記天板部の内面から下向きに突設されていることを特徴とする、ベローズを有する流体機器。
収縮状態の前記ベローズの内部の空間体積を減少させる空間体積減少部材が前記液室の内底面上に前記排気筒状体に並べて立設されている、請求項１記載のベローズを有する流体機器。
ポンプ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をポンプ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を形成するとともに、上下方向に駆動伸縮変形運動するよう備えられており、ポンプ本体の前記液室に臨む内底面に吸込口と吐出口が設けられており、前記ベローズの伸長動作により前記吸込口から前記液室内に液体を吸い込み、前記ベローズの収縮動作により前記液室内の液体を吐出口から吐出するようにしたポンプよりなる流体機器内の残留空気排出方法であって、
前記ベローズの内側の液室内に、収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接する吸気口を上端側に、前記吐出口に連通する吐出流路の途中に臨む排気口を下端側にそれぞれ開口する残留空気抜き通路を設けた柱状体の排気筒状体を備え、この排気筒状体の残留空気抜き通路を介してベローズ内部の残留空気を排出するに際し、吸込行程から吐出行程への切り替り時にタイムラグを持たせる運転を行うことを特徴とする、ベローズを有する流体機器内の残留空気排出方法。
アキュムレータ本体の内部に、上端が天板部で塞がれた底開放筒形状のベローズがこれの開放底端部をアキュムレータ本体の内底面上に固定して該ベローズの内側に液室を、外側に空気室をそれぞれ形成するとともに、上下方向に伸縮変形するよう備えられており、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内底面に流入口と流出口が設けられており、前記液室内の液圧に対して前記空気室内の空気圧によってバランスするようにしてあるアキュムレータよりなる流体機器において、
上端側に吸気口を、下端側に排気口をそれぞれ開口する残留空気抜き通路を上下方向に貫通形成した柱状体の排気筒状体が、前記吸気口を収縮状態にある前記ベローズの天板部の内面に近接ないし当接し、かつ前記排気口を前記流出口若しくは前記流出口に連通する流出路の途中に臨ませるように前記液室の内底面から上向きに、又は前記天板部の内面から下向きに突設されていることを特徴とする、ベローズを有する流体機器。