JP3974512B2 - 流体機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば半導体製造装置において、薬液の循環や移送のために使用される、ベローズを用いたベローズポンプや脈動減衰装置等の流体機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体製造装置においては、薬液の循環や移送を行うためにベローズポンプや、このベローズポンプから吐出される薬液の脈動を減衰するための脈動減衰装置等の流体機器が使用されており、このような装置には、その主要構成要素として合成樹脂製のベローズが使用されている。
【０００３】
従来のこの種のベローズは、一般的にブロー成形により製造されている。たとえば、特開平６−５０２６５号公報に開示されているブロー成形においては、図６に示すように、合成樹脂製のチューブ８０の一端を熱融着して塞ぎ、この熱融着部８０ａを半割りされた上下の金型８２，８３で挟んで固定するとともに、チューブ８０の他端の開口部８０ｂをブッシュ８４を用いて金型８２，８３の空気注入口に固定する。次に、金型８２，８３全体を加熱した状態で加圧空気をチューブ８０の開口部８０ｂ側から内部に注入して、当該チューブ８０を金型８２，８３の内面に沿うよう膨張させる。そして、この加圧状態を保持して常温近くまで冷却し、冷却後は、膨張したチューブ８０を金型８２，８３から取り出すことで、図７に示すような形状のベローズ９０が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなブロー成形によって製造された従来のベローズ９０は、各部分の肉厚が全て均一になっている。すなわち、ベローズ９０の山部９０ｅ及び谷部９０ｆのそれぞれの肉厚をＢ、山部９０ｅと谷部９０ｆとの間にある側面部９０ｇの肉厚をＡとすると、Ａ＝Ｂになっている。
ところが、このようにベローズ９０の各部９０ｅ，９０ｆ，９０ｇの肉厚が全て均一であると、ベローズ９０が軸方向に伸長する毎に、山部９０ｅの頂部及び谷部９０ｆの最深部に、一点集約的に応力集中が生じて過剰な負荷がかかり、度重なる負荷により早期に強度が低下して亀裂が発生し易い。このため、ベローズ９０が比較的短期間に破損するという問題があった。
この発明は、前記の問題点を解決するためになされたもので、応力集中に起因するベローズの亀裂が生じ難く、長寿命化を図ることができる流体機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明は、移送液を流入路から取り込んで流出路へ流出させるポンプ用隔膜を備える流体機器において、前記ポンプ用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
また、この発明は、ポンプからの移送液を流入路から取り込んで一時的に貯留した後、流出路へ流出させる脈動減衰用隔膜を備える流体機器において、前記脈動減衰用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする（請求項２）。
【０００７】
上記のように構成された流体機器によれば、ベローズが軸方向に伸長するときに山部と谷部との間の側面部が撓み、その撓みによって山部と谷部への応力集中を、それらに各々連設される各側面部にかけて分散させることができるので、山部頂部及び谷部最深部への応力集中が可及的に防止されるとともに、山部及び谷部のそれぞれの最大肉厚Ｂと側面部の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａを１．２〜２．５の範囲に設定したことで山部及び谷部の径方向の強度補強がなされることと相まって、山部及び谷部の径方向の強度低下に伴う破損が確実に防止される。これにより、ベローズの長寿命化を図ることができ、流体機器の長期信頼性を高めることができるとともに、ベローズ損傷に伴う頻繁なベローズ交換作業を回避できる。
【０００８】
また、上記の範囲内に比率Ｂ／Ａを設定することにより、ベローズの山部及び谷部のそれぞれの肉厚を徒らに大きくすることなく、当該部分における応力集中が有効に緩和される。
【０００９】
また、ベローズの山部・谷部の内外周面は共に円弧状であるため、ベローズの伸長に伴う前記山部及び谷部の応力集中が一層有効に緩和される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係る流体機器としてのベローズポンプと脈動減衰装置とが併設されているポンプ装置の全体を示す縦断面図である。
このポンプ装置においては、ベローズポンプ４と脈動減衰装置５とが仕切壁１を隔てて互いに対向した状態で同軸状に配置されている。
仕切壁１内には、移送液の流入路２と流出路３とがそれぞれ形成されているとともに、ベローズポンプ４と脈動減衰装置５とを連通するための連通路２１が形成されている。
【００１１】
また、ベローズポンプ４には、仕切壁１の一方の側壁部に有底円筒状のポンプケーシング６が取り付けられており、このポンプケーシング６内にその軸方向に沿って伸縮するポンプ用隔壁としてのベローズ７が配設されている。このベローズ７の開口周縁部７ａは、環状固定板８により仕切壁１の一方の側壁部に気密状態で押圧固定されており、これによりポンプケーシング６の内部空間が、ベローズ７内に位置するポンプ作用室９ａとベローズ７外に位置するポンプ作動室９ｂとに密閉状に区画されている。
【００１２】
前記ベローズ７は、フッ素樹脂、特にこの実施の形態ではポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)製のものであって、ブロー成形ではなく、ＰＴＦＥ製の円筒部材をステッキバイトやナイフ等を用いて旋盤で切削加工することにより形成されたものである。
このベローズ７の形状は、図２(a)に示すように、開口周縁部７ａと閉鎖端部７ｂとの間に位置する胴部分７ｃにおいて、山部７１と谷部７２とが交互に設けられた蛇腹状のものであり、前記山部７１と谷部７２との間には、円板状の側面部７３が連設されている。
【００１３】
また、同図(b)に拡大して示すように、山部７１の頂部と谷部７２の最深部における肉厚、つまり山部７１と谷部７２のベローズ径方向における最小肉厚Ｂは、側面部７３のベローズ軸方向における肉厚Ａよりも大きくなるように設定されている。さらに、山部７１の内周面（ベローズ７の内面）と谷部７２の外周面（ベローズ７の外面）とは、鋭角部分が生じないように所定の半径Ｒを有する湾曲面で構成されている。
これにより、ベローズ７が軸方向に伸長するときに、図２(c)に示すように、側面部７３が積極的に撓み、その撓みのために山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚部分或いはその付近において、主として湾曲内面側に発生する応力(図中、斜線で示す)が分散されて応力集中が緩和される。
【００１４】
特に、山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚Ｂと側面部７３の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａは、１．２〜２．５の範囲に収まるように設定するのが好ましい。これにより、山部７１や谷部７２の肉厚Ｂを徒らに大きくしなくても、その部分における応力集中を有効に緩和することができる。たとえば、Ａ＝１.４mm、Ｂ＝３.０mmとすれば、Ｂ／Ａ≒２.１となり適切な肉厚の範囲に設定される。また、Ｂ／Ａが１．２未満であると応力緩和が不十分な場合があり、２．５を上回るとベローズが径大化し、コンパクト化に反する。
【００１５】
また、図１に示す構成のベローズポンプ４においては、ベローズ７で区画されたポンプ作用室９ａ内にそれぞれ移送液の吸込口１５ａと吐出口１５ｂとが開口されており、吸込口１５ａは前記流入路２に連通され、吐出口１５ｂは連通路２１を介して流出路３に連通されている。また、流入路２と流出路３の途中には、それぞれベローズ７の伸縮変形に伴って交互に開閉動作する樹脂製スプリング式逆止弁１６ａ，１６ｂが設けられている。
【００１６】
さらに、ベローズ７の閉鎖端部７ｂには連結部材１０がボルト３１を用いて固定されており、この連結部材１０はポンプ作動室９ｂ内からポンプケーシング６の底壁部６ａの中央を貫通して外側に突出され、その突出部分にピストン１１が固定されている。
このピストン１１は、ポンプケーシング６の底壁部６ａに固定されたシリンダ１２内に摺動可能に嵌合されており、このシリンダ１２及びポンプケーシング６の底壁部６ａに形成された各空気孔１３ａ，１３ｂを通して、図示しないエアコンプレッサから加圧空気をシリンダ１２及びピストン１１で囲まれた内部空間とポンプ作動室９ｂ内とに交互に供給することによって、ベローズ７を伸縮駆動させる駆動手段としてのエアシリンダ１４が構成されている。
【００１７】
前記エアシリンダ１４には近接センサ２５ａ，２５ｂが取り付けられている一方、ピストン１１にはセンサ感知板２６が取り付けられており、ピストン１１の往復動に伴ってセンサ感知板２６が近接センサ２５ａ，２５ｂに交互に近接することで、エアコンプレッサから送給される加圧空気の供給経路を、シリンダ１２内とポンプ作動室９ｂ内とに自動的に切り換えるようになっている。
【００１８】
一方、図１において、脈動減衰装置５は、仕切壁１の他方の側壁部に有底円筒状のケーシング１７が取り付けられており、このケーシング１７内に、その軸方向に沿って伸縮する脈動減衰用隔壁として、ＰＴＦＥ製にて上記ベローズ７と同様に切削加工により形成されたベローズ１８が配置されている。そして、このベローズ１８の開口周縁部１８ａが環状固定板１９により仕切壁１の他方の側面部に気密状態で押圧固定されることにより、ケーシング１７の内部空間がベローズ１８内に位置する液室２０ａとベローズ１８外に位置する気室２０ｂとに密閉状態に区画されている。
【００１９】
前記ベローズ１８は、ベローズポンプ４で使用されるベローズ７と基本的に同じ構成を有している。すなわち、このベローズ１８に関しても、図２に示すように、開口周縁部１８ａと閉鎖端部１８ｂとの間の蛇腹状の胴部分１８ｃにおいて、山部１８１と谷部１８２のそれぞれ最小肉厚Ｂが、側面部１８３の肉厚Ａよりも大きく、両者の比率Ｂ／Ａが１．２〜２．５の範囲に収まるように設定されており、伸縮に応じた側面部１８３の撓みによって、山部１８１及び谷部１８２に発生する応力を分散するようになっている。また、山部１８１の内周と谷部１８２の外周は、鋭角部分が生じないように湾曲面で構成されている。
【００２０】
さらに、この脈動減衰装置５においては、ベローズ１８で区画された液室２０ａ内に、前述の連通路２１の一端が開口されて流出路３に連通される一方、ケーシング１７のベローズ１８の閉鎖端部１８ｂに対向する位置には、所定の間隔を有してベローズ１８の不測の事態により生ずる過度の伸長を規制するストッパ壁１７ｂが設けられている。そして、ケーシング１７のストッパ壁１７ｂよりも外側に位置する底壁部１７ａには開口１７ｃが形成され、この開口１７ｃを通して気室２０ｂの内部の封入圧を調整する自動給排気調整手段２３がボルト２４等によって着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
この自動給排気調整手段２３は、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて増大すると、気室２０ｂ内へ吸気して封入圧を上昇させる一方、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて減少すると、気室２０ｂ内から排気を行って封入圧を下降させるように構成されており、液室２０ａ内の液圧と気室２０ｂ内の気圧とをバランスさせることで、ベローズ１８に過度の伸縮変形が起きないようにしている。
そして、この自動給排気調整手段２３が備える吸気弁(図示省略)を開閉するための弁押し棒３０及び排気弁(図示省略)を開閉するための弁引き棒２７の先端に取り付けられたスライダ２８が、それぞれストッパ壁１７ｂに形成された貫通孔１７ｄを通って気室２０ｂ内に臨んでおり、スライダ２８はスプリング２９によって常時ベローズ１８側に向けて付勢されている。
【００２２】
次に、図１に示すポンプ装置のベローズポンプ４と脈動減衰装置５のそれぞれの動作、及びこれら各装置４，５が備えるベローズ７，１８の動作について説明する。
まず、ベローズポンプ４については、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気を、エアシリンダ１４のシリンダ１２とピストン１１とで囲まれた内部空間に空気孔１３ｂを介して供給すると、ベローズ７が図１のｘ方向に伸長されてポンプ作用室９ａが負圧となり、これに伴って吸入口１５ａ側の逆止弁１６ａが開いて、流入路２からの移送液がこの逆止弁１６ａを経てポンプ作用室９ａ内に吸入される。一方、加圧空気をポンプ作動室９ｂ内に空気孔１３ａを介して供給すると、ベローズ７が図１のｙ方向に収縮され、これに伴って吐出口１５ｂ側の逆止弁１６ｂが開いて、ポンプ作用室９ａ内に吸入されていた移送液が、この逆止弁１６ｂから連通路２１側に吐出される。
【００２３】
このように、エアシリンダ１４によってベローズ７を伸縮させると、そのポンプ作用室９ａ内の逆止弁１６ａ，１６ｂが交互に開閉動作して、移送液を流入路２からポンプ作用室９ａ内へ吸入する動作と、ポンプ作用室９ａ内から流出路３へ吐出する動作とが反復されて所定のポンプ作用が行われる。
ここに前記ベローズ７は、図２に示したように、開口周縁部７ａと閉鎖端部７ｂとの間に位置する蛇腹状の胴部分７ｃにおいて、山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚Ｂが、側面部７３の肉厚Ａよりも大きくなっているので、ベローズ７が軸方向に伸長するときに、図２(c)に示したように側面部７３が容易に撓み、その撓みのために山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚部分あるいはその付近において発生する応力が分散されて、応力集中が緩和されることになる。その結果、その部分での亀裂発生等による強度低下に伴う破損が防止され、ベローズ７の長寿命化を図ることができる。また、山部７１の内周面と谷部７２の外周面とが湾曲面で構成されているので、より一層効果的に応力集中が緩和される。
【００２４】
ベローズポンプ４の吐出口１５ｂから吐出された移送液は、ベローズポンプ４の往復動作のために脈動流となって、連通路２１を介して脈動減衰装置５のベローズ１８内部の液室２０ａ内に送られ、ここで一時的に貯留された後、流出路３から外部に流出される。
その際、移送液の吐出圧が増加傾向にあるときには、脈動減衰装置５のベローズ１８が伸長し、液室２０ａの容量を増大させて当該吐出圧を吸収する。このとき、液室２０ａから流出される移送液の液量は、ベローズポンプ４から吐出される液量よりも少なくなる。この状態で移送液の吐出圧が減少傾向に転じると、前記ベローズ１８の伸長により圧縮された気室２０ｂ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１８が収縮し、液室２０ａの容量を減少させる。このとき、液室２０ａから流出される移送液の液量はベローズポンプ４から吐出される液量よりも多くなる。このようなベローズ１８の伸縮に伴う液室２０ａの容量変化の繰り返し動作によって、移送液は脈動が減衰されて連続してスムーズに流出される。
【００２５】
ここに脈動減衰装置５を構成するベローズ１８は、ベローズポンプ４を構成するベローズ７と同様に、蛇腹状の胴部分１８cにおいて、山部１８１と谷部１８２のそれぞれの最小肉厚Ｂが、側面部１８３の肉厚Ａよりも大きくなっているので、ベローズ１８が軸方向に伸長するときに側面部１８３が容易に撓み、その撓みのために山部１８１と谷部１８２のそれぞれの最小肉厚部分、或いはその付近において発生する応力が分散されて、応力集中が緩和される。その結果、その部分１８１，１８２での亀裂発生等が防止され、ベローズ１８の長寿命化を図ることができる。また、山部７１の内周面と谷部７２の外周面とが湾曲面で構成されされているので、より一層効果的に応力集中が緩和される。
【００２６】
前記の動作において、ベローズポンプ４における吐出圧の変動により、脈動減衰装置５の液室２０ａの容量が所定範囲を越えて増大すると、ベローズ１８の閉鎖端部１８ｂが、自動給排気調整手段２３の弁押し棒３０に当接してさらにこの弁押し棒３０を左方に押すので、図示しない吸気弁が開いて気室２０ｂ内への吸気が行われて封入圧が上昇され、ベローズ１８の過度の伸長変形が抑制されて液室２０ａ内の容量が過剰に増大するのが防止される。一方、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて減少すると、弁引き棒２７の先端にスライダ２８が係合してスプリング２９によって弁引き棒２７を右方に押すので、図示しない排気弁が開いて気室２０ｂ内から排気が行われて封入圧が下降され、ベローズ１８の過度の収縮変形が抑制されて液室２０ａ内の容量が過剰に減少されるのが防止される。このようにして、ベローズポンプ４の吐出圧の変動にかかわらずベローズ１８の伸縮変形量が一定範囲内に規制されて脈動を小さくすることができる。
【００２７】
なお、前記の実施の形態においては、図２に示したように、各ベローズ７，１８は、山部７１，１８１と谷部７２，１８２の外側の稜線部分が角形になっているが、図３(a)に示すように、当該部分を円弧状に形成してもよい。また、図２及び図３(a)に示したベローズは、円筒部材をステッキバイト等で切削加工して製作されているために、側面部７３，１８３の対向面間に所定のステッキ幅Ｃをもつ空間部分が形成されているが、図３(b)に示すように、ナイフやカッタで切断してステッキ幅Ｃが殆ど無い構成のベローズを製作することもできる。この構成のベローズにおいても、山部７１，１８１と谷部７２，１８２のそれぞれの肉厚Ｂが、側面部７３，１８３の肉厚Ａよりも大きくなるように形成して、山部７１，１８１と谷部７２，１８２への応力集中を有効に緩和させる。
【００２８】
図４は、この発明の他の実施の形態に係る脈動減衰装置の全体を示す縦断面図であり、図１に示した箇所に対応する部分には同一の符号を付している。
図４に示す実施の形態では、図１に示した脈動減衰装置５がベローズポンプ４と独立して構成されたものであって、円筒状の周壁部材３２の上下端にそれぞれ上壁部材３３と下壁部材３４とを固定してケーシング１７が形成されており、このケーシング１７内にその軸方向に沿って伸縮する脈動減衰用隔壁としてのベローズ１８が配設されている。
【００２９】
そして、このベローズ１８の開口周縁部１８ａが環状固定板１９により仕切壁１の他方の側面部に気密状態で押圧固定されることにより、ケーシング１７の内部空間がベローズ１８内に位置する液室２０ａとベローズ１８外に位置する気室２０ｂとに密閉状態で区画されている。また、下壁部材３４には移送液の流入路２と流出路３とが形成されて、両者２，３が液室２０ａに連通する一方、上壁部材３３には自動給排気調整手段２３が設けられている。
前記のベローズ１８は、図１に示した脈動減衰装置５で使用されたものと基本的に同じ構成を有している。また、自動給排気調整手段２３の構成も図１に示した脈動減衰装置５のものと同じ構成であるので、ここではそれらの作用動作についての詳しい説明は省略する。
【００３０】
図５は、この発明のさらに他の実施の形態に係るベローズポンプの全体を示す縦断面図である。
図５に示す実施の形態のベローズポンプは、左右一対のポンプ部分を対称に配置したものであって、各ポンプ部分が相補的に動作することで大きな移送量が得られるようになっている。
すなわち、この実施の形態のベローズポンプは、円筒状の周壁部材４１の左右端にそれぞれ側壁部材４２，４３を固定してポンプケーシング４０が形成されており、このポンプケーシング４０内に仕切壁４４を挟んで左右対称形に一対のベローズ４５，４６が配置されている。この場合の各ベローズ４５，４６は、図１及び図２に示したベローズポンプ４で使用されているポンプ用隔膜としてのベローズ７と基本的に同じ構成を有している。そして、各ベローズ４５，４６は、その開口周縁部が環状固定板４８，４９により仕切壁４４の側壁部に気密状に押圧固定される一方、ベローズ４５，４６の閉鎖端部には、受圧板５１，５２が取り付けられている。
【００３１】
また、仕切壁４４には移送液の流入路５４と流出路５５とが形成されるとともに、流入路５４と流出路５５の途中にはそれぞれベローズ４５，４６の伸縮変形に伴って交互に開閉動作する逆止弁５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂが設けられている。さらに、ケーシング４０の左右の側壁部材４２，４３には、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気をケーシング４０内に供給するための空気孔４２ａ，４３ａとケーシング４０から排気するための空気孔４２ｂ，４３ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３２】
したがって、この構成のベローズポンプにおいては、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気を、空気孔４２ａ，４３ａから交互に供給して左右のベローズ４５，４６を交互に伸縮動作させると、たとえば、右側のベローズ４６によって流入路２から逆止弁５７ｂを経て移送液が吸入されるときには、左側のベローズ４５によってその内部に貯留されている移送液が逆止弁５６ａを経て流出路５５から流出される。また、左側のベローズ４５によって流入路２から逆止弁５６ｂを経て移送液が吸入されるときには、右側のベローズ４６によってその内部に貯留されている移送液が逆止弁５７ａを経て流出路５５から流出される。このようにして、左右のベローズ４５，４６の交互に伸縮されることによって流出路５４からの移送液の吸入と流出路３への吐出とが反復されて所定のポンプ作用が行われる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１及び２記載の流体機器によれば、ベローズが軸方向に伸長するときに山部と谷部の間の側面部が積極的に撓んで、山部と谷部における応力集中が緩和されるので、これら山部や谷部における亀裂発生が防止され、ベローズの長寿命化を図ることができる。従って、当該流体機器の信頼性を高めることができる。
【００３４】
また、山部と谷部の最大肉厚Ｂと側面部の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａが１．２〜２．５の範囲になるように設定しているので、山部や谷部のそれぞれの肉厚を徒らに大きくしなくても、その部分における応力集中を有効に緩和することができる。このため、ベローズの長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００３５】
また、山部・谷部の内外周面が共に円弧状であるので、ベローズの伸長に伴う応力集中を一層有効に防止することができ、ベローズの長寿命化をより効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るベローズポンプと脈動減衰装置とが併設されているポンプ装置の全体を示す縦断面図である。
【図２】ベローズポンプと脈動減衰装置にそれぞれ使用されるベローズの詳細を示す拡大断面図である。
【図３】ベローズの変形例を示す断面図である。
【図４】この発明の実施形態に係る脈動減衰装置の縦断面図である。
【図５】この発明の実施形態に係るベローズポンプの縦断面図である。
【図６】ベローズをブロー成形によって製作する従来例の説明図である。
【図７】ブロー成形によって得られるベローズの断面図である。
【符号の説明】
２ 流入路
３ 流出路
４ ベローズポンプ
５ 脈動減衰装置
７ ベローズ（ポンプ用隔膜）
７１ 山部
７２ 谷部
７３ 側面部
１４ エアシリンダ（駆動手段）
１８ ベローズ（脈動減衰用隔膜）
１８１ 山部
１８２ 谷部
１８３ 側面部
４５，４６ ベローズ
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば半導体製造装置において、薬液の循環や移送のために使用される、ベローズを用いたベローズポンプや脈動減衰装置等の流体機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体製造装置においては、薬液の循環や移送を行うためにベローズポンプや、このベローズポンプから吐出される薬液の脈動を減衰するための脈動減衰装置等の流体機器が使用されており、このような装置には、その主要構成要素として合成樹脂製のベローズが使用されている。
【０００３】
従来のこの種のベローズは、一般的にブロー成形により製造されている。たとえば、特開平６−５０２６５号公報に開示されているブロー成形においては、図６に示すように、合成樹脂製のチューブ８０の一端を熱融着して塞ぎ、この熱融着部８０ａを半割りされた上下の金型８２，８３で挟んで固定するとともに、チューブ８０の他端の開口部８０ｂをブッシュ８４を用いて金型８２，８３の空気注入口に固定する。次に、金型８２，８３全体を加熱した状態で加圧空気をチューブ８０の開口部８０ｂ側から内部に注入して、当該チューブ８０を金型８２，８３の内面に沿うよう膨張させる。そして、この加圧状態を保持して常温近くまで冷却し、冷却後は、膨張したチューブ８０を金型８２，８３から取り出すことで、図７に示すような形状のベローズ９０が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなブロー成形によって製造された従来のベローズ９０は、各部分の肉厚が全て均一になっている。すなわち、ベローズ９０の山部９０ｅ及び谷部９０ｆのそれぞれの肉厚をＢ、山部９０ｅと谷部９０ｆとの間にある側面部９０ｇの肉厚をＡとすると、Ａ＝Ｂになっている。
ところが、このようにベローズ９０の各部９０ｅ，９０ｆ，９０ｇの肉厚が全て均一であると、ベローズ９０が軸方向に伸長する毎に、山部９０ｅの頂部及び谷部９０ｆの最深部に、一点集約的に応力集中が生じて過剰な負荷がかかり、度重なる負荷により早期に強度が低下して亀裂が発生し易い。このため、ベローズ９０が比較的短期間に破損するという問題があった。
この発明は、前記の問題点を解決するためになされたもので、応力集中に起因するベローズの亀裂が生じ難く、長寿命化を図ることができる流体機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明は、移送液を流入路から取り込んで流出路へ流出させるポンプ用隔膜を備える流体機器において、前記ポンプ用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする（請求項１）。
【０００６】
また、この発明は、ポンプからの移送液を流入路から取り込んで一時的に貯留した後、流出路へ流出させる脈動減衰用隔膜を備える流体機器において、前記脈動減衰用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする（請求項２）。
【０００７】
上記のように構成された流体機器によれば、ベローズが軸方向に伸長するときに山部と谷部との間の側面部が撓み、その撓みによって山部と谷部への応力集中を、それらに各々連設される各側面部にかけて分散させることができるので、山部頂部及び谷部最深部への応力集中が可及的に防止されるとともに、山部及び谷部のそれぞれの最大肉厚Ｂと側面部の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａを１．２〜２．５の範囲に設定したことで山部及び谷部の径方向の強度補強がなされることと相まって、山部及び谷部の径方向の強度低下に伴う破損が確実に防止される。これにより、ベローズの長寿命化を図ることができ、流体機器の長期信頼性を高めることができるとともに、ベローズ損傷に伴う頻繁なベローズ交換作業を回避できる。
【０００８】
また、上記の範囲内に比率Ｂ／Ａを設定することにより、ベローズの山部及び谷部のそれぞれの肉厚を徒らに大きくすることなく、当該部分における応力集中が有効に緩和される。
【０００９】
また、ベローズの山部・谷部の内外周面は共に円弧状であるため、ベローズの伸長に伴う前記山部及び谷部の応力集中が一層有効に緩和される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係る流体機器としてのベローズポンプと脈動減衰装置とが併設されているポンプ装置の全体を示す縦断面図である。
このポンプ装置においては、ベローズポンプ４と脈動減衰装置５とが仕切壁１を隔てて互いに対向した状態で同軸状に配置されている。
仕切壁１内には、移送液の流入路２と流出路３とがそれぞれ形成されているとともに、ベローズポンプ４と脈動減衰装置５とを連通するための連通路２１が形成されている。
【００１１】
また、ベローズポンプ４には、仕切壁１の一方の側壁部に有底円筒状のポンプケーシング６が取り付けられており、このポンプケーシング６内にその軸方向に沿って伸縮するポンプ用隔壁としてのベローズ７が配設されている。このベローズ７の開口周縁部７ａは、環状固定板８により仕切壁１の一方の側壁部に気密状態で押圧固定されており、これによりポンプケーシング６の内部空間が、ベローズ７内に位置するポンプ作用室９ａとベローズ７外に位置するポンプ作動室９ｂとに密閉状に区画されている。
【００１２】
前記ベローズ７は、フッ素樹脂、特にこの実施の形態ではポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)製のものであって、ブロー成形ではなく、ＰＴＦＥ製の円筒部材をステッキバイトやナイフ等を用いて旋盤で切削加工することにより形成されたものである。
このベローズ７の形状は、図２(a)に示すように、開口周縁部７ａと閉鎖端部７ｂとの間に位置する胴部分７ｃにおいて、山部７１と谷部７２とが交互に設けられた蛇腹状のものであり、前記山部７１と谷部７２との間には、円板状の側面部７３が連設されている。
【００１３】
また、同図(b)に拡大して示すように、山部７１の頂部と谷部７２の最深部における肉厚、つまり山部７１と谷部７２のベローズ径方向における最小肉厚Ｂは、側面部７３のベローズ軸方向における肉厚Ａよりも大きくなるように設定されている。さらに、山部７１の内周面（ベローズ７の内面）と谷部７２の外周面（ベローズ７の外面）とは、鋭角部分が生じないように所定の半径Ｒを有する湾曲面で構成されている。
これにより、ベローズ７が軸方向に伸長するときに、図２(c)に示すように、側面部７３が積極的に撓み、その撓みのために山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚部分或いはその付近において、主として湾曲内面側に発生する応力(図中、斜線で示す)が分散されて応力集中が緩和される。
【００１４】
特に、山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚Ｂと側面部７３の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａは、１．２〜２．５の範囲に収まるように設定するのが好ましい。これにより、山部７１や谷部７２の肉厚Ｂを徒らに大きくしなくても、その部分における応力集中を有効に緩和することができる。たとえば、Ａ＝１.４mm、Ｂ＝３.０mmとすれば、Ｂ／Ａ≒２.１となり適切な肉厚の範囲に設定される。また、Ｂ／Ａが１．２未満であると応力緩和が不十分な場合があり、２．５を上回るとベローズが径大化し、コンパクト化に反する。
【００１５】
また、図１に示す構成のベローズポンプ４においては、ベローズ７で区画されたポンプ作用室９ａ内にそれぞれ移送液の吸込口１５ａと吐出口１５ｂとが開口されており、吸込口１５ａは前記流入路２に連通され、吐出口１５ｂは連通路２１を介して流出路３に連通されている。また、流入路２と流出路３の途中には、それぞれベローズ７の伸縮変形に伴って交互に開閉動作する樹脂製スプリング式逆止弁１６ａ，１６ｂが設けられている。
【００１６】
さらに、ベローズ７の閉鎖端部７ｂには連結部材１０がボルト３１を用いて固定されており、この連結部材１０はポンプ作動室９ｂ内からポンプケーシング６の底壁部６ａの中央を貫通して外側に突出され、その突出部分にピストン１１が固定されている。
このピストン１１は、ポンプケーシング６の底壁部６ａに固定されたシリンダ１２内に摺動可能に嵌合されており、このシリンダ１２及びポンプケーシング６の底壁部６ａに形成された各空気孔１３ａ，１３ｂを通して、図示しないエアコンプレッサから加圧空気をシリンダ１２及びピストン１１で囲まれた内部空間とポンプ作動室９ｂ内とに交互に供給することによって、ベローズ７を伸縮駆動させる駆動手段としてのエアシリンダ１４が構成されている。
【００１７】
前記エアシリンダ１４には近接センサ２５ａ，２５ｂが取り付けられている一方、ピストン１１にはセンサ感知板２６が取り付けられており、ピストン１１の往復動に伴ってセンサ感知板２６が近接センサ２５ａ，２５ｂに交互に近接することで、エアコンプレッサから送給される加圧空気の供給経路を、シリンダ１２内とポンプ作動室９ｂ内とに自動的に切り換えるようになっている。
【００１８】
一方、図１において、脈動減衰装置５は、仕切壁１の他方の側壁部に有底円筒状のケーシング１７が取り付けられており、このケーシング１７内に、その軸方向に沿って伸縮する脈動減衰用隔壁として、ＰＴＦＥ製にて上記ベローズ７と同様に切削加工により形成されたベローズ１８が配置されている。そして、このベローズ１８の開口周縁部１８ａが環状固定板１９により仕切壁１の他方の側面部に気密状態で押圧固定されることにより、ケーシング１７の内部空間がベローズ１８内に位置する液室２０ａとベローズ１８外に位置する気室２０ｂとに密閉状態に区画されている。
【００１９】
前記ベローズ１８は、ベローズポンプ４で使用されるベローズ７と基本的に同じ構成を有している。すなわち、このベローズ１８に関しても、図２に示すように、開口周縁部１８ａと閉鎖端部１８ｂとの間の蛇腹状の胴部分１８ｃにおいて、山部１８１と谷部１８２のそれぞれ最小肉厚Ｂが、側面部１８３の肉厚Ａよりも大きく、両者の比率Ｂ／Ａが１．２〜２．５の範囲に収まるように設定されており、伸縮に応じた側面部１８３の撓みによって、山部１８１及び谷部１８２に発生する応力を分散するようになっている。また、山部１８１の内周と谷部１８２の外周は、鋭角部分が生じないように湾曲面で構成されている。
【００２０】
さらに、この脈動減衰装置５においては、ベローズ１８で区画された液室２０ａ内に、前述の連通路２１の一端が開口されて流出路３に連通される一方、ケーシング１７のベローズ１８の閉鎖端部１８ｂに対向する位置には、所定の間隔を有してベローズ１８の不測の事態により生ずる過度の伸長を規制するストッパ壁１７ｂが設けられている。そして、ケーシング１７のストッパ壁１７ｂよりも外側に位置する底壁部１７ａには開口１７ｃが形成され、この開口１７ｃを通して気室２０ｂの内部の封入圧を調整する自動給排気調整手段２３がボルト２４等によって着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
この自動給排気調整手段２３は、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて増大すると、気室２０ｂ内へ吸気して封入圧を上昇させる一方、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて減少すると、気室２０ｂ内から排気を行って封入圧を下降させるように構成されており、液室２０ａ内の液圧と気室２０ｂ内の気圧とをバランスさせることで、ベローズ１８に過度の伸縮変形が起きないようにしている。
そして、この自動給排気調整手段２３が備える吸気弁(図示省略)を開閉するための弁押し棒３０及び排気弁(図示省略)を開閉するための弁引き棒２７の先端に取り付けられたスライダ２８が、それぞれストッパ壁１７ｂに形成された貫通孔１７ｄを通って気室２０ｂ内に臨んでおり、スライダ２８はスプリング２９によって常時ベローズ１８側に向けて付勢されている。
【００２２】
次に、図１に示すポンプ装置のベローズポンプ４と脈動減衰装置５のそれぞれの動作、及びこれら各装置４，５が備えるベローズ７，１８の動作について説明する。
まず、ベローズポンプ４については、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気を、エアシリンダ１４のシリンダ１２とピストン１１とで囲まれた内部空間に空気孔１３ｂを介して供給すると、ベローズ７が図１のｘ方向に伸長されてポンプ作用室９ａが負圧となり、これに伴って吸入口１５ａ側の逆止弁１６ａが開いて、流入路２からの移送液がこの逆止弁１６ａを経てポンプ作用室９ａ内に吸入される。一方、加圧空気をポンプ作動室９ｂ内に空気孔１３ａを介して供給すると、ベローズ７が図１のｙ方向に収縮され、これに伴って吐出口１５ｂ側の逆止弁１６ｂが開いて、ポンプ作用室９ａ内に吸入されていた移送液が、この逆止弁１６ｂから連通路２１側に吐出される。
【００２３】
このように、エアシリンダ１４によってベローズ７を伸縮させると、そのポンプ作用室９ａ内の逆止弁１６ａ，１６ｂが交互に開閉動作して、移送液を流入路２からポンプ作用室９ａ内へ吸入する動作と、ポンプ作用室９ａ内から流出路３へ吐出する動作とが反復されて所定のポンプ作用が行われる。
ここに前記ベローズ７は、図２に示したように、開口周縁部７ａと閉鎖端部７ｂとの間に位置する蛇腹状の胴部分７ｃにおいて、山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚Ｂが、側面部７３の肉厚Ａよりも大きくなっているので、ベローズ７が軸方向に伸長するときに、図２(c)に示したように側面部７３が容易に撓み、その撓みのために山部７１と谷部７２のそれぞれの最小肉厚部分あるいはその付近において発生する応力が分散されて、応力集中が緩和されることになる。その結果、その部分での亀裂発生等による強度低下に伴う破損が防止され、ベローズ７の長寿命化を図ることができる。また、山部７１の内周面と谷部７２の外周面とが湾曲面で構成されているので、より一層効果的に応力集中が緩和される。
【００２４】
ベローズポンプ４の吐出口１５ｂから吐出された移送液は、ベローズポンプ４の往復動作のために脈動流となって、連通路２１を介して脈動減衰装置５のベローズ１８内部の液室２０ａ内に送られ、ここで一時的に貯留された後、流出路３から外部に流出される。
その際、移送液の吐出圧が増加傾向にあるときには、脈動減衰装置５のベローズ１８が伸長し、液室２０ａの容量を増大させて当該吐出圧を吸収する。このとき、液室２０ａから流出される移送液の液量は、ベローズポンプ４から吐出される液量よりも少なくなる。この状態で移送液の吐出圧が減少傾向に転じると、前記ベローズ１８の伸長により圧縮された気室２０ｂ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１８が収縮し、液室２０ａの容量を減少させる。このとき、液室２０ａから流出される移送液の液量はベローズポンプ４から吐出される液量よりも多くなる。このようなベローズ１８の伸縮に伴う液室２０ａの容量変化の繰り返し動作によって、移送液は脈動が減衰されて連続してスムーズに流出される。
【００２５】
ここに脈動減衰装置５を構成するベローズ１８は、ベローズポンプ４を構成するベローズ７と同様に、蛇腹状の胴部分１８cにおいて、山部１８１と谷部１８２のそれぞれの最小肉厚Ｂが、側面部１８３の肉厚Ａよりも大きくなっているので、ベローズ１８が軸方向に伸長するときに側面部１８３が容易に撓み、その撓みのために山部１８１と谷部１８２のそれぞれの最小肉厚部分、或いはその付近において発生する応力が分散されて、応力集中が緩和される。その結果、その部分１８１，１８２での亀裂発生等が防止され、ベローズ１８の長寿命化を図ることができる。また、山部７１の内周面と谷部７２の外周面とが湾曲面で構成されされているので、より一層効果的に応力集中が緩和される。
【００２６】
前記の動作において、ベローズポンプ４における吐出圧の変動により、脈動減衰装置５の液室２０ａの容量が所定範囲を越えて増大すると、ベローズ１８の閉鎖端部１８ｂが、自動給排気調整手段２３の弁押し棒３０に当接してさらにこの弁押し棒３０を左方に押すので、図示しない吸気弁が開いて気室２０ｂ内への吸気が行われて封入圧が上昇され、ベローズ１８の過度の伸長変形が抑制されて液室２０ａ内の容量が過剰に増大するのが防止される。一方、液室２０ａの容量が所定範囲を越えて減少すると、弁引き棒２７の先端にスライダ２８が係合してスプリング２９によって弁引き棒２７を右方に押すので、図示しない排気弁が開いて気室２０ｂ内から排気が行われて封入圧が下降され、ベローズ１８の過度の収縮変形が抑制されて液室２０ａ内の容量が過剰に減少されるのが防止される。このようにして、ベローズポンプ４の吐出圧の変動にかかわらずベローズ１８の伸縮変形量が一定範囲内に規制されて脈動を小さくすることができる。
【００２７】
なお、前記の実施の形態においては、図２に示したように、各ベローズ７，１８は、山部７１，１８１と谷部７２，１８２の外側の稜線部分が角形になっているが、図３(a)に示すように、当該部分を円弧状に形成してもよい。また、図２及び図３(a)に示したベローズは、円筒部材をステッキバイト等で切削加工して製作されているために、側面部７３，１８３の対向面間に所定のステッキ幅Ｃをもつ空間部分が形成されているが、図３(b)に示すように、ナイフやカッタで切断してステッキ幅Ｃが殆ど無い構成のベローズを製作することもできる。この構成のベローズにおいても、山部７１，１８１と谷部７２，１８２のそれぞれの肉厚Ｂが、側面部７３，１８３の肉厚Ａよりも大きくなるように形成して、山部７１，１８１と谷部７２，１８２への応力集中を有効に緩和させる。
【００２８】
図４は、この発明の他の実施の形態に係る脈動減衰装置の全体を示す縦断面図であり、図１に示した箇所に対応する部分には同一の符号を付している。
図４に示す実施の形態では、図１に示した脈動減衰装置５がベローズポンプ４と独立して構成されたものであって、円筒状の周壁部材３２の上下端にそれぞれ上壁部材３３と下壁部材３４とを固定してケーシング１７が形成されており、このケーシング１７内にその軸方向に沿って伸縮する脈動減衰用隔壁としてのベローズ１８が配設されている。
【００２９】
そして、このベローズ１８の開口周縁部１８ａが環状固定板１９により仕切壁１の他方の側面部に気密状態で押圧固定されることにより、ケーシング１７の内部空間がベローズ１８内に位置する液室２０ａとベローズ１８外に位置する気室２０ｂとに密閉状態で区画されている。また、下壁部材３４には移送液の流入路２と流出路３とが形成されて、両者２，３が液室２０ａに連通する一方、上壁部材３３には自動給排気調整手段２３が設けられている。
前記のベローズ１８は、図１に示した脈動減衰装置５で使用されたものと基本的に同じ構成を有している。また、自動給排気調整手段２３の構成も図１に示した脈動減衰装置５のものと同じ構成であるので、ここではそれらの作用動作についての詳しい説明は省略する。
【００３０】
図５は、この発明のさらに他の実施の形態に係るベローズポンプの全体を示す縦断面図である。
図５に示す実施の形態のベローズポンプは、左右一対のポンプ部分を対称に配置したものであって、各ポンプ部分が相補的に動作することで大きな移送量が得られるようになっている。
すなわち、この実施の形態のベローズポンプは、円筒状の周壁部材４１の左右端にそれぞれ側壁部材４２，４３を固定してポンプケーシング４０が形成されており、このポンプケーシング４０内に仕切壁４４を挟んで左右対称形に一対のベローズ４５，４６が配置されている。この場合の各ベローズ４５，４６は、図１及び図２に示したベローズポンプ４で使用されているポンプ用隔膜としてのベローズ７と基本的に同じ構成を有している。そして、各ベローズ４５，４６は、その開口周縁部が環状固定板４８，４９により仕切壁４４の側壁部に気密状に押圧固定される一方、ベローズ４５，４６の閉鎖端部には、受圧板５１，５２が取り付けられている。
【００３１】
また、仕切壁４４には移送液の流入路５４と流出路５５とが形成されるとともに、流入路５４と流出路５５の途中にはそれぞれベローズ４５，４６の伸縮変形に伴って交互に開閉動作する逆止弁５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂが設けられている。さらに、ケーシング４０の左右の側壁部材４２，４３には、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気をケーシング４０内に供給するための空気孔４２ａ，４３ａとケーシング４０から排気するための空気孔４２ｂ，４３ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３２】
したがって、この構成のベローズポンプにおいては、図外のコンプレッサ等から供給される加圧空気を、空気孔４２ａ，４３ａから交互に供給して左右のベローズ４５，４６を交互に伸縮動作させると、たとえば、右側のベローズ４６によって流入路２から逆止弁５７ｂを経て移送液が吸入されるときには、左側のベローズ４５によってその内部に貯留されている移送液が逆止弁５６ａを経て流出路５５から流出される。また、左側のベローズ４５によって流入路２から逆止弁５６ｂを経て移送液が吸入されるときには、右側のベローズ４６によってその内部に貯留されている移送液が逆止弁５７ａを経て流出路５５から流出される。このようにして、左右のベローズ４５，４６の交互に伸縮されることによって流出路５４からの移送液の吸入と流出路３への吐出とが反復されて所定のポンプ作用が行われる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１及び２記載の流体機器によれば、ベローズが軸方向に伸長するときに山部と谷部の間の側面部が積極的に撓んで、山部と谷部における応力集中が緩和されるので、これら山部や谷部における亀裂発生が防止され、ベローズの長寿命化を図ることができる。従って、当該流体機器の信頼性を高めることができる。
【００３４】
また、山部と谷部の最大肉厚Ｂと側面部の肉厚Ａとの比率Ｂ／Ａが１．２〜２．５の範囲になるように設定しているので、山部や谷部のそれぞれの肉厚を徒らに大きくしなくても、その部分における応力集中を有効に緩和することができる。このため、ベローズの長寿命化をより効果的に図ることができる。
【００３５】
また、山部・谷部の内外周面が共に円弧状であるので、ベローズの伸長に伴う応力集中を一層有効に防止することができ、ベローズの長寿命化をより効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るベローズポンプと脈動減衰装置とが併設されているポンプ装置の全体を示す縦断面図である。
【図２】ベローズポンプと脈動減衰装置にそれぞれ使用されるベローズの詳細を示す拡大断面図である。
【図３】ベローズの変形例を示す断面図である。
【図４】この発明の実施形態に係る脈動減衰装置の縦断面図である。
【図５】この発明の実施形態に係るベローズポンプの縦断面図である。
【図６】ベローズをブロー成形によって製作する従来例の説明図である。
【図７】ブロー成形によって得られるベローズの断面図である。
【符号の説明】
２ 流入路
３ 流出路
４ ベローズポンプ
５ 脈動減衰装置
７ ベローズ（ポンプ用隔膜）
７１ 山部
７２ 谷部
７３ 側面部
１４ エアシリンダ（駆動手段）
１８ ベローズ（脈動減衰用隔膜）
１８１ 山部
１８２ 谷部
１８３ 側面部
４５，４６ ベローズ
Claims (2)
- 移送液を流入路から取り込んで流出路へ流出させるポンプ用隔膜を備える流体機器において、前記ポンプ用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、
軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、
前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、
隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする流体機器。 - ポンプからの移送液を流入路から取り込んで一時的に貯留した後、流出路へ流出させる脈動減衰用隔膜を備える流体機器において、前記脈動減衰用隔膜が、ポリテトラフルオロエチレン製の円筒部材をステッキバイトで切削加工して山部と谷部とが交互に形成された軸方向に伸長可能なベローズで構成され、
軸方向断面における前記山部の内周面及び前記谷部の外周面が第１の曲率半径の円弧状になっているとともに、前記山部の外周面及び前記谷部の内周面が前記第１の曲率半径より大きい第２の曲率半径の円弧状になっており、かつ、前記第１の曲率半径の円弧の中心から見た前記第２の曲率半径の円弧の中心は、前記山部の場合は外方へ、前記谷部の場合は内方へ、それぞれずれており、
前記山部と谷部との間に位置する円板状の側面部の肉厚Ａと、前記山部及び谷部のそれぞれの内外周面間での最大肉厚Ｂとの比率Ｂ／Ａが、１．２〜２．５の範囲に設定され、
隣り合う側面部の対向面間に所定のステッキ幅をもつ空間が形成されていることを特徴とする流体機器。
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