JP4924907B2 - ベローズポンプおよびベローズポンプの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベローズポンプおよびベローズポンプの運転方法に関する。

ベローズポンプは、ベローズを伸張、圧縮させて動作させ搬送液を吸引、吐出させるポンプである。ベローズポンプは、ベローズを圧縮することで搬送液を吐出することは、簡単にできるが、該ベローズを伸張させることで液を吸引するのは難しい。

特許文献１には、吸入通路及び吐出通路等を形成しているポンプヘッドと、前記ポンプヘッドを両側より挟み込むよう配置された左右のシリンダケースと、前記シリンダケース同士を外周側にあって少なくとも略上下左右の角部である合計４箇所で締め付けているボルト等からなる複数の締結手段と、前記各シリンダケース内に配設されてシリンダケースに吸排気される駆動流体により伸縮する両側の概略有底円筒形ベローズと、前記各ベローズの自由端面側に突設されている軸部材と、前記各軸部材に取り付けられている連結板と、前記各連結板同士を連結している２本のロッドを備え、前記両ベローズが前記駆動流体の吸排気及びロッド等を介し交互に伸長・収縮されることにより、移送流体を前記吸入通路から吸引し前記吐出通路から吐出する２連式ベローズポンプが記載されている。

従来のベローズポンプは、ベローズに機械的に操作体を締結して連結した状態で操作できるように機械結合させ、片方のベローズが圧縮することを利用して反対側の機械結合させたベローズを外部から機械的に伸張させているので、この機械結合に必要な軸部材、連結板、ロッド、軸受機構、固定部材その他の多くの部品を必要とし、高額、かつ、組立精度も必要で、組み立てても拘束が多く、動きを安定させるのも困難で工数も多くかかりかつ軸受けが磨耗するなどの不具合を発生する要素が多い。

従来のベローズポンプで別の方法として、ベローズを２個対向させて配置し、片方のベローズを圧縮空気で圧縮動作すると直接対向するベローズを押して伸張させるようなロッドを、仕切り部に穴をあけ、搬送流体が入るベローズ内部に該ロッドが挿入することで２つのベローズが連結するように配置することで対向するベローズを圧縮されたベローズで直接反対側のベローズを伸張させるように配置するベローズポンプがある。

特開２００４−１９７６８９号公報

ベローズ内部にロッドを入れるとベローズ内部は、ポンプの搬送液が入るところなので、このロッドの影響でポンプの搬送液の流れの抵抗が大きくなるので搬送液の流量が少なくなりロスが増えてしまう。この方法のポンプは、搬送液の流量が少なくなるというポンプとしては、重大な欠点があり、特に大型のポンプには、適さない。

従来のベローズに操作体を締結するベローズ駆動方式では、多くの部品が必要になり、複雑になる。また、搬送液流量減少などポンプとしての重大な欠点となる。
そこでベローズポンプをＯリングで仕切りをしてシリンダのように動かすことを考えて実際に動かしたときに、ベローズポンプ運転のために駆動流体である圧縮流体を供給した場合、ベローズを構成するベローズ部であるベローズ蛇腹が薄内成形され伸縮容易とされているために、圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸縮する前に、伸縮しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮流体の圧力によって潰されて変形破壊されるという現象が発生する。

つまり、ベローズで蛇腹が伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができず、ベローズポンプとしての運転ができないということが起きる。

この現象は、ポンプとしての機能がなくなる重大欠陥である。この現象は、過去にいろいろ実験を繰り返された先行メーカの技術者が開発を断念した原因の現象である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので充分な圧縮流体を供給したときに、圧縮流体によってベローズ蛇腹が変形破壊されたり、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避して正常な運転を可能にして、搬送液の吐出時の脈動を回避することで、Ｏリングで仕切ったベローズポンプの持つ前述の重大欠陥を解決することを目的とする。

本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に気密に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
前記圧縮流体作動室に接続され、該圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えを切替え信号生成手段からの切替え信号によって行う電磁バルブを設け、該電磁バルブは、前記切替え信号生成手段で生成された切替信号が用いられ、該切替え信号によって前記圧縮流体の導入導出の切替えがなされるものであって、各ベローズからの搬送液の交互の吐出が機械的に独立して設定され、前記切替え信号生成手段がタイマー切替え信号を生成し、該タイマー切替え信号が生成電磁バルブに伝信されて、またはそれぞれのシリンダとそれぞれのベローズの間に、形成された圧縮液体作動室に接続された配管に、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントロール手段が設けられ、該スピードコントロール手段による前記圧縮流体の導入スピードがコントロールされて、前記タイマー切替え信号が各ベローズから交互に吐出される搬送液の吐出完了しないうちに吐出時間切替をおこない吐出時間をラップさせることで吐出液の脈動を少なくすること
を特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記タイマー切替え信号が前記電磁バルブに送信され、および前記スピードコントロール手段による前記圧縮流体の導入スピードコントロールされること
を特徴としたベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記切替え信号生成手段がタイマーを備えていて、切替え信号としてタイマー切替え信号が生成されること
を特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記スピードコントロール手段が絞りを備えたスピードコントローラを備えていて、絞りによって遅延した切替え信号が生成されること
を特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記シリンダと前記ベローズ天板部との間に形成された前記圧縮流体作動室から吐出される吐出側穴が、当該圧縮流体作動室に吸引される吸引側穴に比べて断面積が小さくされて吐出液の当該圧縮流体作動室からの吐出を調節したこと
を特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記吸引側穴の内径は前記吐出側穴の内径に比べて面積比が５０％〜１０％にされたことを特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された双方の前記圧縮流体作動室は直接連結管によって連結され、一方の圧縮流体作動室から吐出される圧縮流体の一部が他方の圧縮流体作動室に送り込まれることを特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された前記圧縮流体作動室に接続された空気出入り口配管に圧縮空気圧を低く設定するレギュレータバルブを設け、前記シリンダと前記ベローズ天板部との間に形成された前記圧縮流体室には、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された前記圧縮流体作動室に比べてより高圧力の圧縮流体を導入するようにしたことを特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、また、供給口に供給側逆止弁が、そして吐出側に吐出側逆止弁が設けられ、これらの逆止弁が重力方向に上下させて動く逆止弁とされ、供給側逆止弁と吐出側逆止弁がペアとして構成され、交互に並列させたことを特徴とするベローズポンプを提供する。

本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形勢されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に気蜜に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようになし、前記圧縮流体作動室に接続され、該圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えを切替え信号生成手段からの切替え信号によって行う電磁バルブが設けられ、またはそれぞれのシリンダとそれぞれのベローズの間に形成された圧縮流体作動室に接続された配管に、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントロール手段が設けられたベローズポンプの運転方法において、
前記電磁バルブが、前記切替え信号生成手段に生成された切替え信号を用いて前記圧縮流体の導入、導出の切替えを行い、
各ベローズからの搬送液の交互の吐出が、機械的に独立に操作され、
前記切替え信号生成手段が、タイマー切替え信号を生成し、該タイマー切替え信号が前記電磁バルブに送信され、または前記スピードコントロール手段が、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールして、前記タイマー切替え信号が交互に吐出される搬送液の吐出完了しない内に吐出時間切替えをおこない吐出時間をラップさせることで吐出液の脈動を少なくしたこと
を特徴とするベローズポンプの運転方法を提供する。

圧縮流体作動室に接続され、該圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えをタイマー切替え信号によって行う電磁バルブを設け、あるいは／及びシリンダとベローズ部との間に接続された配管に、圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントローラを設けているので、圧縮流体を圧縮流体作動室に供給したときに、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避することができ、もって脈動を回避してベローズポンプの正常運転を継続させることができる。

シリンダとベローズ蛇腹であるベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けたこと、さらには、この圧縮流体排出路を外部の大気に連通させる細穴または小溝によって形成するようにした構成と組み合せて、搬送液吐出時の脈動をより小さくすることができる。

磁気バルブは、タイマーからの２つの切替え信号によって圧縮流体の導入の切替えがなされるものであった、２つの切替え信号によって、各ベローズからの搬送液の交互の吐出を機械的に独立して設定するようにすることができ、これによって脈動を更に小さくすることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本件出願人にあっては、先に特願２００８−２６５３１６号としての出願を行った。本件実施例はこの出願に記載した装置および方法改良に関するもので、この出願に記載した装置および方法を理解することによって本実施例を理解し易いものとなるので、当該出願に記載した装置および方法を共に説明し、その後で本実施例を説明することとする。
先願には次の内容の実施例が記載されている。

図１は、本発明を説明するためベローズポンプの全体斜視図、図２は図１の正面図、図３は図１の右側面図、図４は図１の左側面図、図５は図１の縦断面図である。

図１から図４において、本件実施例のベローズポンプ１００は、左右の２つのシリンダ１ａ、１ｂ（総称する場合には１）、その間に一体に設けられたポンプ本体１９、各シリンダの外側に密着して配設されたシリンダ端板４、５を備え、シリンダ端板４、５とシリンダ１ａ、１ｂとの間にはＯリング４ａ、５ａが配設され、左右両側のシリンダ端板４、５の４つの隅にはそれぞれ固定ボルト３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ（総称する場合は３４）が貫通して設けられ、ナット３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ（総称する場合は３５）によって締結される。

シリンダ１ａの最上部には気室出入り口を兼ねた配管（以下、気室入り口配管という。他の同様の構成物についても同様に配管とする。）８が設けられ、シリンダ内部と連通し、シリンダ１ｂの最上部には、気室出入り口配管９が設けられ、シリンダ端板４の側方上部には気室出入り口配管６が設けられ、シリンダ端板５ａ側方上部には気室出入り口配管７が設けられている。

シリンダ端板４の側方中央部にはバルブ１０が、そしてシリンダ端板５の側方中央部には他のバルブ１１が設置してある。それぞれのシリンダ端板に固着されたポンプ本体１９は円柱高さの低い形状の中央円柱状に形成され、最上部に搬送液の吐出口１７が、そして手前側側方部に搬送液の吸入口１８が設けられる。吸入口１８と吐出口１７とは後述するようにして連通される。

図４において、シリンダ１ａの中にはベローズ天板部２ｂが配設され、更にシリンダ１ａの中にはベローズ天板部２０に一体化されたベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃが配設される。ベローズ天板部２ｂは板状に形成され、その端面にはＯリング溝２ａが形成され、このＯリング溝２ａにはＯリング２ｅが配設され、気密性を確保している。

ベローズ部２ｃは前述のようにベローズ蛇腹構成とされ、伸張および収縮可能とされ、１端側はベローズ天板部２ｂに固着され、他端側はポンプ本体１９の端面に固着される。このような構成によって、すなわちベローズ天板部２ｂにベローズ部２ｃが取り付けられて一方のベローズ２が形成される。

形成されたベローズ２は、ベローズ天板部２ｂの端面がシリンダ１ｂの内面を摺動し、その時に、Ｏリング溝２ａとＯリング２ｅの組み合わせによって気密が保たれる。

このようにして気密を保つことの出来るベローズ天板部２ｂはシリンダ１ａの内部空間を左右両側に分けて両側に室を形成する。そして、ベローズ部２ｃは左側に分けられた室をベローズ内外の室に区割する。従ってここでは、右側に区割され、ベローズ天板部２ｂとシリンダ１ａとによって形成される室をベローズ天板側室１２と称する。このベローズ天板側室１２は１つの圧縮流体作動室として作用することになる。

ベローズ部２ｃとシリンダ１ｂとによって、形成される室をベローズ（蛇腹）側気室１４と称する。このベローズ側気室１４はもう一方の圧縮流体作動室として作用する。従って、ベローズ側気室を圧縮流体作動室という場合がある。ベローズ部２ｃの内部にベローズ部１４、ベローズ天板部２ｂおよびポンプ本体１９によって形成された室は搬送液体搬送室１４Ａとなる。

ベローズ天板側気室１２にはシリンダ端板４に設けた気室出入り口配管６が連通しており、この気室出入り口配管６を介して駆動源としての圧縮流体（駆動流体であり、例えば圧縮空気）が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部２ｂの側面に作用し、ベローズ天板部２ｂを押圧してシリンダ１ａ内を摺動させる。

ベローズ側気室１４にはシリンダ１ａの円筒部に設けた気室出入り口配管８が連通しており、この気室出入り口配管８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部２ｃに作用し、ベローズ２ａを伸張させてシリンダ１ａ内を右方に移動させる。

駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側室１２およびベローズ側気室１４のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ１はシリンダ１内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送流体搬送室１４Ａの容積が増加、減少する。ベローズ天板部２ｂの両端部にはベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４を連通させるようにした細孔２０、２１が設けてある。この細孔２０、２１の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ２が構成される。
他方側のベローズ３についてもベローズ１と同様に構成される。

ベローズ天板側気室１３にはシリンダ端板５に設けた気室出入り口配管７が連通しており、この気室出入り口配管７を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部３ｂの側面に作用し、ベローズ天板部３ｂを押圧してシリンダ１ｂ内を摺動させる。

ベローズ側気室１５にはシリンダ１ｂの円筒部に設けた気室出入り口配管９が連通しており、この気室出入り口配管８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部３ｃに作用し、ベローズ３ａを伸張させてシリンダ１ｂ内を左方に移動させる。

駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側気室１３およびベローズ側気室１５のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ２はシリンダ１内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送液搬送室１５Ａの容積が増加、減少する。

ベローズ天板部３ｂの両端部にはベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５を連通させるようにした細孔２２、２３が設けてある。この細孔２２、２３の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ３が構成される。

図６は、ポンプ本体１９の右側面を示し、図７は図５の断面を示し、図７（Ｂ）は図５のＢ−Ｂ断面を、そして図７（Ｃ）は図５のＣ−Ｃ断面を示し、図８は図５のＡ−Ａ断面を示す。

図４、図７に示すように、ポンプ本体１９の下方内部には、吸入口１８から搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａにそれぞれ吸入側出口２９、３３を経て連通する連通孔２６Ａ、３０Ａが設けられ、この連通孔２６Ａに吸入側逆止弁座２８が配設され（図７（Ｂ））、連通孔３０Ａ吸入側逆止弁３０が配設される（図７（Ｃ））。図７（Ｂ）に示すように、連通孔２６Ａには、逆止弁設置部材１９Ａが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ａは吸入弁体ガイド２７、この吸入弁体ガイド２７にガイドされて摺動する吸入側逆止弁２６および吸入側逆止弁座２８を備える。

吸入側逆止弁２６は吸入側逆止弁座２８に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ２側への流入が阻止される。つまり吸入側出口２９からベローズ２の搬送液搬送室１４Ａへの流れが止められ、ベローズ２内の搬送液やベローズ２の作用によって後述する吐出側逆止弁１６からと吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送液搬送室１４Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁２６は吸入弁体ガイド２７にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口２９から搬送液搬送室１４Ａに流入することを許容する。

図７（Ｃ）に示すように、連通孔２６Ａには、逆止弁設置部材１９Ａが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ａは吸入弁体ガイド３１、この吸入弁体ガイド３１にガイドされて摺動する吸入側逆止弁３０および吸入側逆止弁座３２を備える。

吸入側逆止弁３０は吸入側逆止弁座３２に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ３側への流入が阻止される。つまり吸入側出口３３からベローズ３の搬送液搬送室１５Ａへの流れが止められ、ベローズ３内の搬送液をベローズ３の作用によって後述する吐出側逆止弁３０から吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送液搬送室１５Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁３０は吸入弁体ガ
イド３１にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口３３から搬送液搬送室１５Ａに流入することを許容する。

このような動作がベローズ２および３の交互の伸張、収縮作用に同調して交互に繰り返えされ、どちらかの搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａの搬送液が吐出口へ間断なく吐出側逆止弁１６を介して圧送される。
以上のようにしてベローズ２が構成される。

図４、図８に示すように、ポンプ本体１９の上方内部には、搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａに連通する連通孔１６Ａが設けられ、この連通孔１６Ａに吐出側逆止弁１６が配設され、この吐出側逆止弁１６の吐出側は吐出口１７に連通される。この吐出側逆止弁１６は交互に搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａの搬送液を吐出口１７に導出させる。

図９は、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路を示す。図９において、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路は、駆動源に接続された駆動流体供給路４５に接続されたメインバルブ４４を備え、メインバルブ４４は内部に切換回路を備えて、この切換によって駆動流体供給路４５は気室出入り口配管６と気室出入り口配管９、あるいは気室出入り口配管７と気室出入り口配管８のいずれかに継続される。図示の例にあって駆動流体供給路４５は気室出入り配管６および９に接続されていることを示す。駆動流体としての圧縮流体としては、この例では圧縮空気が使用される。以下、圧縮空気を例にとって説明する。図示の例にあっては、気室出入り口配管７および８は大気に開放されていることを示す。従って、この場合にはベローズ天板側気室１３は気室出入り口配管７を介して大気開放される。

メインバルブ４４の回路切換えは、バルブ１０およびバルブ１１からの操作信号によってなされる。

図５において、シリンダ端板４、５の中央付近に段穴４ｂ、５ｂを設け、ピン３８、３９をスプリング４０、４１と共に装着する。これらのピン３８、３９に対応してバルブ１０、１１を板にネジ固定して、ネジでこれらの板をシリンダ端板４、５に固定配置する。これらのピン３８、３９は、ベローズ２、３の伸張、収縮の動きをバブル１０、１１のメインバブル４４の切換え動作のための信号としてメインバルブ４４に伝える。この信号は、メインバルブ４４の切換え動作に必要な押し込み動作を行うために使用される。すなわち、ベローズ２、３が伸張すると、ピン３８、３９は、ベローズ２、３に組み込まれたステンレス製の板４２、４３で押し上げられ、バルブ１０、１１の切替部を押して圧縮空気の切替えを行う。切替えられた圧縮空気がメインバルブ４４の切換えを行うことになる。

ポンプとして働かせるために気室出入り口配管６及び９に同時に圧縮空気を入れると、ベローズ２は、気室１２に入った圧縮空気によって収縮し、そのベローズ２の収縮で吐出側の逆止弁が動いて、吐出口１７を通して搬送液である搬送流体が吐出する。そのときベローズ側気室１５に圧縮空気が同時に入るのでベローズ３は伸張する。

次に３０の吸入側逆止弁が、３２の吸入逆止弁座との圧接状態を解除して浮き上がることで１８の吸入口から搬送流体をベローズ３内部に引き込む。このとき吐出側逆止弁１６は、閉じているので吐出口１７へは、ベローズ２からの搬送流体の流れのみである。ベローズ３の伸張によってベローズ天板部３ｂに接合された板４３により、ピン３９が押されて、バルブ１１が切り替わる。

次に、ベローズ２、ベローズ３を圧縮、伸張させた圧縮空気は、メインバルブ４４の切換えによって、それぞれ気室出入り口配管６及び９から圧縮空気が大気圧に開放されて出ていき、ピン３９は、スプリング４１によって戻されてバルブ１１も元の位置に復帰する。これと同時に、図９のメインバルブ４４の切り替りに伴い、気室出入り口配管７、８に圧縮気体が供給され、ベローズ３が収縮し逆止弁１６が開き、吐出口１７から搬送流体が吐出する。吸入口１８の３０の吸入側逆止弁は閉じている。
このとき同時にベローズ２が伸張する。このことで搬送液は、ベローズ２内部の吸入側逆止弁２６が浮き上がって２８の吸入側逆止弁座との圧接シール状態が無くなるので、ベローズ２の内部に搬送液は１８の吸入口から勢い良く流入する。

今度は、ベローズ天板部２ｂに接合された板４２により、ピン３８が押されて、バルブ１０が切り替わる。そうすると、メインバルブ４４が再度切り替わり、気室出入り口配管６、９に圧縮気体が供給される。こうして、ベローズの圧縮、伸張動作が繰り返され、搬送液が圧送される。

ベローズ側気室１４または１５に圧縮空気が供給された場合、ベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃ、３ｃは、薄肉成形されており、伸縮することが容易にできるようになっていることから、圧縮空気が入ると蛇腹が伸びるよりも、ベローズ蛇腹が圧縮空気圧力で伸張しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮空気の圧力で、潰されて変形破壊されてしまう現象がおきる。
つまりベローズが伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができなくポンプとして働かない現象が生じる。

この欠陥は、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３とが設けることで圧縮流体のロスを若干起こさせることでベローズの蛇腹が潰されて変形することを防ぐことで克服される。つまり連通する細孔２０、２１、２２、２３は、ベローズ天板側気室１２、１３が大気圧に開放されているので圧縮流体のロスが発生する。この圧縮流体のロスは導入された圧縮流体の圧力を緩和することになるのでベローズを潰してしまう圧縮変形をおこさせない機能を持っている。

ここでは、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３を設けてベローズ部の変形破壊を避けた。他の方法として、ベローズ部の蛇腹のあるベローズ側気室１４と１５のある１ａ、１ｂのシリンダ１ａ、１ｂの円筒部に同様の細孔を形成して大気と連通することでも同じ効果がある。または、ポンプ本体１９に細孔を設けて大気に連通するようにしてもよい。

または、その他の方法としては、シールを完全にするのではなく、緩くシールして圧縮空気が漏れるようにすることでも良い。

すなわち、シリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成されたベローズ（蛇腹）側気室１４、１５である圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けることによって上述した欠陥を克服する。

この圧縮流体排出路は、シリンダ１ａ、１ｂベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４、１５と、ベローズ天板部２ｂ、３ｂシリンダ１ａ、１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室１２、１３とを連通させる細孔または小溝によって形成することができる。また、この圧縮流体排出路はシリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４、１５を外部の大気に連通させる連通手段によって形成することができる。

連通手段は、外部の大気に連通させる細孔がシリンダ１ａ、１ｂもしくはポンプ本体１９に形成されることによって形成され得る。

このように、ベローズの作動のために充分に投入された圧縮気体が投入当初のロスによってベローズ部２ｃまたはベローズ部３ｃを変形破壊することなく、ベローズ２またはベローズ３を伸張させる。つまりロスさせることによって、圧縮気体の力がベローズのベローズ部である蛇腹にかかるが潰すまでの力にならないように細穴の大きさ、連通する面積の大きさを選択することにより、ベローズの変形破壊を防ぎつつ、ベローズを伸張させることができる。細孔を余りに大きくすれば、ベローズを作動させることが困難になる。

この連通細孔（小溝を含む）の大きさについては、通常バランスを考慮して数個設けるのが良いが、小型のベローズであれば１個の孔でも良い。また、実施例では細孔としたが、小溝でも同じ効果を持たせることができる。またはシールを完全に行うのではなく。シールに若干の隙間を持たせることでも同じような動作が可能である。開放面積については、ポンプの大きさや圧縮空気の圧力によって変化するので、シミュレーションや実験によって決定する。

圧縮流体排出路が、シリンダとベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室と、ベローズ天板部とシルンダとの間に形成された圧縮流体作動室とを連通させる細孔または小溝の連通孔２０、２１、２２、２３によって形成されて、シリンダとベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の一部がベローズ天板部とシリンダとの間に形成された圧縮流体作動室に排出されて導入されたとき、圧縮流体のロスを生成し、脈動を押えることができる。

この連通を行うことでベローズの伸張と収縮動作が自在になるので、ベローズポンプを作成するのに従来のベローズポンプと違い、ポンプ機能を作る部品も少なくなり、ほぼ半分以下の部品で動作ができるようになる。

また、ポンプの動作を安定させるのに必要な精度を要求する部分については、従来のポンプが多重拘束設計なので構造が複雑で性能を出すのが困難であったが、本実施例のベローズポンプは、精度出しが簡単であるのでポンプ組立が容易であり、ポンプの寿命や信頼性などのポンプの重要な課題も容易に達成でき従来のポンプと比較して非常に有利である。

以上のように、本実施例では、ベローズ天板部２ｂ、３ｂに蛇腹構成であるベローズ部２ｃ、３ｃが取りつけられて形成されたベローズ２、３を少なくとも２つ備え、各ベローズ２、３がそれぞれシリンダ１ａ、１ｂ内に気密に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダ１ａ、１ｂと前記ベローズ部２ｃ、３ｃとの間に、および前記ベローズ天板部２ｂ、３ｂと前記シリンダ１ａ、１ｂの間にそれぞれ圧縮流体作動室（ベローズ（蛇腹）側気室１４、１５およびベローズ天板側気室１２、１３）が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部２ｃ、３ｃを圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようにしたベローズポンプ１００が用いられる。

このように構成されたベローズポンプにおいて、シリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室に圧縮流体を導入させる時に、圧縮流体排出路からー部の圧縮流体を流出させてこの圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和するベローズポンプの運転装置及び方法が形成される。

また、この運転方法において、シリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室からベローズ天板部２ｂ、３ｂとシリンダ１ａ、１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転装置及び方法が形成される。

また、上述の運転方法において、シリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室から直接外部の大気に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転装置及び方法が形成される。

また、上述の運転装置及び方法において、シリンダ１ａ、１ｂもしくはポンプ本体１９に設けた例えば細孔２０、２１、２２、２３から一部の圧縮流体を直接大気中に流出させるようにした運転装置及び方法が形成される。

本発明の実施例は、以上述べたベローズポンプ構造および運転方法がそのままに、あるいは一部変更して採用される。具体的には、本実施例は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたべローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に機密に摺動可能に配設されて、シリンダ内であって該シリンダとベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部とシリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによってベローズを圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにしたベローズポンプであって、
圧縮流体作動室に接続され、この圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えを切替え信号生成手段、例えば、タイマー切替え信号によって行う電磁バルブが設けられる。

また、並設してもしくは別個にシリンダと前記ベローズ部との間に接続された配管に、圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントロール手段が設けられる。このスピードコントロール手段はタイマー切替えと同時に用いることができる。

また、電磁バルブは、切替え信号生成手段として設けられたタイマーからの２つの切替え信号によって圧縮流体の導入の切替えがなされるものであって、２つの切替え信号によって、各ベローズからの搬送液体の交互の吐出を機械的に独立して設定するようにされる。

電磁バルブは、タイマーからの２つの切替えタイミングからなる切替え信号によって、あるいはスピードコントロール手段による圧縮流体の遅延導入によって圧縮流体の導入状態が、切替えられ、２つの切替えタイミングが、各ベローズから交互に吐出される搬送流体の吐出時間をラップさせる。

この搬送流体の吐出時間ラップを実現するベローズポンプの運転方法は、例えば、圧縮流体作動室に接続された電磁バルブが、この圧縮流体作動室への圧縮流体の導入をタイマーからの切替え信号によって切替えることによって、あるいはシリンダとベローズ部との間に接続された配管に設けられたスピードコントローラは、圧縮流体の導入スピードをコントロールすることで構成される。

以下、詳細に説明する。

図１０は、本発明の実施例の外観を示す。基本的には、先に説明した図１−図９に示した主たる構造、構成、機能、作用が採用される。そして、これらの図に示した一部構成に追加、あるいは変更されて本実施例とされる。

図１０に示す例にあっては、ベローズポンプ１００から先に示した図面からバルブ１０、１１が外されて、これらのバルブが設けられた部分が塞がれる。あるいは塞いだ状態で製作される。

先の実施例にあっては、メインバルブの回路切替えは、バルブ１０およびバルブ１１からの操作信号によってなされていたが、実施例では後述するように新たな２つの操作手段を設けた。いずれかの操作手段が、または双方組み合せで用いられる。また、気室出入り口配管６、気室出入口配管７、気室出入口配管８および気室出入口配管９を結ぶ新たな圧縮流体作路手段５３Ａ、５３Ｂを設けた。この圧縮流体路手段路５３Ａはベローズ２側に、その圧縮流体路手段５３Ｂはベローズ３側に設けられており、その構造、構成、機能および作用については、後述する。

図１１は、図１０に示すベローズポンプ１００の駆動回路を示す。図１１に示すように、ベローズポンプ１００の駆動回路は、図９に示すベローズポンプ１００の駆動回路の一部が変更して構成される。この図において、前述したように１つの切替え信号手段としてのバルブ１０、１１が削除され、バルブ１０、１１によるメインバルブ４４への制御回路が削除される。メインバルブ４４には、電磁バルブが採用され、この電磁バルブは他の切替え信号手段としてのタイマー４６からの切替え信号によって作動される。タイマー４６からの切替え信号は回線４６Ａを介してメインバルブ４４に伝えられる。タイマー４６を採用とすることによって、切替え信号を任意に生成できることになる。すなわち、切替え信号生成の自由度が確保されることになる。

メインバルブ４４とベローズポンプ１００のシリンダ１ａ、１ｂとの間には、上述したように、圧縮流体路手段５３Ａ、５３Ｂが設けられる。

メインバルブ４４の圧縮流体供給孔Ｂと気室出入口配管６及び９とを結んで圧縮流体供給系統６１が、そして圧縮流体供給孔Ａと気室出入口配管７および８とを結んで圧縮流体供給系統６２が設けられる。これらの系統は分岐され、気室出入口配管６に接続される系統が６１Ａとされ、気室出入口配管９に接続される系統が６１Ｂとされ、気室出入口配管７に接続される系統が６２Ａとされ、気室出入口配管８に接続される系統が６２Ｂとされる。

圧縮流体供給系統６１Ｂには、供給される圧縮流体の供給スピードをコントロールするスピードコントロール手段としてのコントローラ４７が設けられ、これに直列に所定の適正圧力に抑圧するレギュレータ５１が設けられる。圧縮流体供給系統６２Ｂには、同様にスピードコントロール手段としてのコントローラ４８およびレギュレータ５２が直列に設けられる。

圧縮流体供給系統６１および６２の一部にそれぞれ急速排気弁４９、５０がその駆動装置４９Ｄ、５０Ｄと共に設けられる。

前述にコントローラ、レギュレータおよび急速排気弁および圧縮流体系統は、圧縮流体路手段５３Ａ、５３Ｂの管体内に図１０に示すように内蔵され、外部からは見えない。

なお、ベローズポンプ１００が、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に機密に摺動可能に配設されて、シリンダ内であって該シリンダとベローズ部との間に、およびベローズ天板部とシリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによってベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにして構成されるのは先の実施例と同様である。

このような構成において、シリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に接続された配管に、スピードコントローラ４７、４８に直列に圧縮流体の圧力が所定の適正圧力以上にならないようにするレギュレータ４９、５０が設けられてある。

前述のように圧縮流体作動室に接続され、これらの圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えをタイマー４６からの切替え信号によってメインバルブ４４、すなわち電磁バルブを設けている。この側にあってはタイマー切替え信号とタイマー４６によって形成しているが、他の手段によって形成するようにしてもよい。

また、前述のようにシリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に接続された配管である圧縮流体供給系統６１Ｂ、６２Ｂに、圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントローラ４７、４８を設けている。

本例の場合、メインバルブ４４は、片側電磁ソレノイド・片側スプリング駆動メインバルブ（電磁ソレノイド）として構成される。この電磁ソレノイド４４にタイマー４６からあらかじめ決めたタイミングで電流が流される。この電流が流れた後に電流が切れるまでの時間もあらかじめ決められる。電流が切れると、電磁ソレノイド４４に設置されたあらかじめ決めた既成のバネ力で所定のバルブ状態に戻る。このようにタイマー４６からの切替え信号によって作動するタイミングと時間とが設定されて電磁ソレノイドが操作、運転される。これによって、一方のベローズを動かすことで搬送流体が吐出され、バネの戻る力の作用を、電磁ソレノイド４４の電流の切れる速さに合わせることで他方側のベローズに動作１、ベローズポンプ１００の動作は、タイマーの設定時間に対応してなされることになる。このような動作は、プログラムを内蔵したコンピュータによって容易に実現できる。

この場合に、ベローズ天板側室１２、１３に入ってベローズを閉じる圧縮流体の力と量はベローズ側気室１４、１５のベローズを開くときの圧縮流体の力と量は同じにならないし、同じに出来ないという問題がある。つまり、効率が違うので、ベローズ天板側気室１２、１３に入る圧縮流体によってベローズの閉じる動きの方が早くなってしまう。

スピードコントローラ４７または４８を使用することによって、使用済の圧縮流体が抜ける方向に絞りを入れて圧縮流体の流過を絞ることでベローズ天板側気室１２、１３への圧縮流体の入り込みを制限する。この制限によって、効率の違いによって、ベローズ天板側気室１２、１３に入る圧縮流体によってベローズの閉じる動きが速くなる現象が回避される。また、ベローズ側気室１４、１５で作用するスピードコントローラ４８または４７の絞り作用による圧縮流体の排出の遅延がなされる。このようにして、ベローズの内部にある搬送液が急速に吐出することが防止される。スピードコントローラ４７、４８を設け、その絞りによって圧縮流体の流入、排出を遅らせることで、すなわち、系統に抵抗をかませること（抵抗の付加）で流入、排出を遅らせてベローズの内部にある搬送液が急速に吐出することを防いでいる。このようなポンプドライブ方式を用いることで、搬送液の吐出時の脈動を抑えることができる。そして、この実施例によれば先願で説明した細孔２０、２１、２２、２３との組み合わせで搬送液の吐出時の脈動を極めて小さいものとすることができる。

本実施例によると、タイマー４６のタイマドライブ電源を使用するドライブ方法で、ベローズポンプ１００の独立した２つのシリンダ構成として、独立した２つのシリンダーポンプのように動かすことができ、従来のベローズポンプでは、現像のあった搬送液の吐出時の脈動を抑えることができる。

図１２に示す側は、図１１に示す実施例の変形例を示す。図１１に示す実施例にあっては、片側電磁ソレノイドで動く電磁バルブであるメインバルブ４４を用いているが、図１２に示す側では両側電磁ソレノイドで動く電磁バルブであるメインバルブ４４を用いている。タイマー４６とメインバルブ４４とは回線４６Ａ、４６Ｂで結ばれる。

図１２に示す例にあっては、タイマー４６は両側電磁ソレノイドの４４Ａ、４４Ｂそれぞれの電磁バルブに向けてタイマー時間設定のための信号を送信することができる。他の構成については、図１１に示す実施例と同一であり、説明は図１１について行った説明を援用する。

両側電磁ソレノイドあるいは片側電磁ソレノイドで構成されたメインバルブの場合、タイマー駆動する時に、例えばベローズ右２を動作させ、搬送液を吐出させ、ベローズ左３の搬送液を吐出させる動作に入るときの、タイマー４６の設定時間が図１３のａ）に示すように、時間ｔ_１だけ切替時間遅れが生じるバルブ駆動となる。スピードコントローラ４７、４８を設けることによって、搬送液の吐出時の脈動を抑える効果があるが、時間ｔ_１だけ切替時間遅れが生ずることによる搬送液の吐出時の脈動を抑えることは困難な場合がある。

タイマー４６を改良して、両側電極ソレノイド４４Ａ、４４Ｂを独立して制御するようにすると、図１３のｂ）に示すように圧縮流体を切替えるタイミングをｔ_１、ｔ_２、ｔ_３のように、シリンダ右液吐出駆動とシリンダ左吐出駆動をラップさせることが可能になる。このようなラップ制御によって、搬送液吐出動作させる時間がベローズ右とベローズ左に切替えるタイミングに微調整をかけることができるので、ベローズポンプの搬送液吐出を重ねることができる。ベローズ左からベローズ右に切替える場合も同様である。

このようにベローズポンプの搬送液が重なるように作動させることで切替時間の遅れをなくして、切替えに伴う搬送液吐出の脈動をなくすことができる。この場合に、搬送液吐出流動ばかりでなく、吐出する搬送液の圧力も均等に近づけることができる。このように、脈動防止による吐出流量および吐出圧力を均等にした動作コントロールを実現できる。

本実施例のベローズポンプ１００は、左右のベローズ２、３に機械的結合がなく、独立して動作させることができる特徴を備え、この独立構成の援用によって搬送液の吐出時の脈動を効果的に防止することができる。

このような左右のベローズ２、３に機械的結合がなく、独立して動作することができ、ラップタイミングｔ_１、ｔ_２、ｔ_３が設定されるような場合に推奨されるベローズ蛇腹構造について説明する。なお、このような蛇腹構造のものが図１１の例に援用されることを妨げない。

図１４に通常のベローズ蛇腹５５の構造を示す。Ｄ部の詳細を図１５に示す。図１５に示すように、ベローズを構成する蛇腹が、各蛇腹のヒダの掘り込み幅が圧縮液体側および搬送液体側で等しく形成され、双方に隙間無しの形状とさせ、隣接するヒダは接触することになる。

このような構造のものを図１２に示す例に援用すると、ベローズの溝が内側も外側に同時に圧接されたような状態となって、搬送液のある側において、ベローズを引き伸ばす動作となったときに、搬送液が粘着剤の作用をして動作が制限されることが予測される。この現象は搬送液の粘度によって影響を受けるおそれがある。

このような現象を回避するために、図１６および図１７に示すベローズ蛇腹構造５６を援用することが推奨される。

図１６は推奨されるベローズ蛇腹５６の１例を示し、図１７は図１６の主要部でＡ部拡大を示す。

図１６、図１７に示すように、ベローズ蛇腹はベローズの切り込みの幅を変えることで搬送液の入る内側のベローズの切り込み幅が、外側のベローズの切り込み幅よりも大きく設定される。すなわち、ベローズを構成する蛇腹５６が、各蛇腹のヒダの掘り込み幅が圧縮流体側で小さく搬送液側で大きく形成されて、搬送液側の隣接するヒダ５７が接触しないよう微小隙間５８が設けられる。

このようにすると、図１７において、ベローズの搬送液が最終端まで押し込まれた時に、ベローズのヒダが収縮しても内側のヒダに隙間５８が依然として存在し、接触に至るまで潰されない。従って、ベローズの円滑な動きが確保されることになる。ベローズの動きに途切れるような動作がなく、ベローズポンプ１００からの搬送液の吐出量が安定し、確保される。搬送液側でベローズのヒダが同上の圧接がなくなるので、ベローズのヒダの磨耗による粉の発生もなくなり、搬送液の汚れがなく、搬送液に汚れを起こさせないベローズポンプにすることができる。このため、ベローズの使用寿命を延ばすことができる。

そして、このようなベローズ構成にすると、搬送液の中に研磨材などの固形のものを入れたスラリーを送るポンプとして使用が可能になる。また図１８に示すように、隙間５８がシート構成のスペーサ５９を挟んで外側のベローズが全面で圧接しないようにすることでベローズが接合しないようにする。スペーサ５９は、薄平板で中央が空間部９０が形成された構造とする。このスペーサ５９は、ベローズの一周全部に入れないでベローズの一周の一部に入れると効果が大きい。このスペーサ５９でベローズの圧縮が規制されるので高温になるとベローズが柔らかくなり、圧接されてベローズのヒダが接合したように動くことがおこり、ヒダの伸びの均一性が無くなり、ポンプとして搬送液量やヒダが完全に伸びないために接合していないヒダが異常に大きく伸びて変形してしまうというテフロン（登録商標）で作成したベローズ特有の不具合を防ぎ、研磨材の入ったスラリー液をなども搬送することができるようになる。

図１２のシリンダ１ａ、１ｂとベローズ部２ｃ、３ｃとの間に接続された圧縮空気配管に、スピードコントローラ４７、４８に直列に圧縮流体の圧力が所定の適正圧力以上にならないようにレギュレータ５１、５２を設けている。

ベローズ側気室１４、ベローズ側気室１５に入れる圧縮流体はレギュレータ５１、５２を使って最高圧力をコントロールすることができる。

ベローズ側気室１４およびベローズ側気室１５の圧縮流体の圧力上昇を抑えることで、ベローズ内部にかかる圧力上昇を抑えることができ、脈動を抑える上で効果がある。レギュレータ５７、５８を設けることでベローズにかかる最大負荷を小さくすることができる。

図７、図８に示す例では、吸引側の逆止弁を重力方向に上下動作して開閉するものを使って、吐出側は、スライドするタイプになっていたが、図１９では逆止弁設置部材１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄを設け、これらの部材のところに供給側逆止弁２６、３０と吐出側逆止弁７０、７１を、全て重力方向に上下させて動く逆止弁構成とし、これらの逆止弁の並びかたは、供給側の逆止弁２６、３０と吐出側の逆止弁７０、７１をペアとして交互に並ばせることすなわち並例させたことで最小の設置面積で最も効率の良い配置にした。このような逆止弁の配置構造をとるとポンプ本体１９の部分に配置されるすべて弁は、全て共通部品にすることが可能となり、品質管理がしやすくなる。図１９において、吐出側の逆止弁７０、７１を重力方向に上下作動させる弁にすることで逆止弁の作動速度を速くなり、逆止弁の動作を安定させる。つまり逆止弁の切り替を２/１００秒程早くすることができるので脈動を少なくするのに有効な手段になる。かつ万一吐出側が急な負荷がかかりポンプの吐出側から大きな液圧がかかった場合にもベローズを破壊される前に弁を閉じることができるので、図７、図８に示すスライドするタイプの逆止弁と比較すると非常に安全なポンプになるという利点がある。

またポンプの脈動を抑えるために、吸入側逆止弁２６、３０の上方にあって搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａに連通する穴７２、７３が設けられ、吐出側逆止弁７０の下方にあって搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａに連通する穴７４、７５が設けられる。従って、穴７２、７３および穴７４、７５は搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａを介して直列に設けてある。更に詳述すれば吸入口１８に設けた吸入側逆止弁２６、３０は穴７２、７３を介して搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａに連通する。そして、吐出口１７に設けた吐出側逆止弁７０、７１は穴７４、７５を介して搬送液搬送室１４Ａ、１５Ａに連通する。吸入側の穴７２、７３に対して、吐出側の穴７４、７５を吸入側の穴よりも小さくすることでベローズを押し込んだときに吐出する液が早く出過ぎるのを防ぐことができる。つまり片側のベローズ内の液が吐出側の穴７４から急速に出ていってしまい。もう一方のベローズが吐出側の穴７５から吐出を開始するときには、先のベローズの液が早く無くなった場合にもう片側から吐出液が出てきたときには、先のベローズから出てきた液と次のベローズから出てきた液とのつなぎが切れた形で液の脈動がおこる。この脈動の原因である早くベローズ内の液が出て行かないようにするために最適な吐出側の穴７４、７５の穴径を検討した結果、脈動を無くすために吐出側の穴７４、７５の穴径を吸入側の穴７２、７３の穴径に対して小さくすることで切り替えのタイミングでおこる吐出液の枯渇を防ぎ、ベローズ切替のタイミングでおこる液の急速な減少でおこる決定的な脈動のを無くすことができることが判った。この穴７４、７５穴の大きさは、面積比で吸引側の配管の吸入口１８の内径、すなわち吸入側の穴７２、７３の内径に対して５０％〜１０％の範囲にすることで有効に脈動を抑えるように動作させることができる。このように穴径に幅があるのは、ポンプを動かす早さとの関係で決められるためである。

本実施例のベローズポンプにダンパー機能を組み込んだときのポンプ駆動方法を図２０に示す。ベローズポンプ１００の駆動を圧縮空気で行うのに先に示した図１１、１２と違いベローズ側にメインバルブ４４からの逆止弁４９、５０からスピードコントローラ６１、６２を介して圧縮空気を入れベローズを伸張させ、ベローズを圧縮するとき、ベローズ（蛇腹）側気室１４とベローズ（蛇腹）側気室１５のベローズの気室を管６４を使って直接ベローズ（蛇腹）側気室１４とベローズ（蛇腹）側気室１５に連結させている。これによって圧縮空気の切り替を行うときにベローズ（蛇腹）側気室１４、１５の圧縮空気を交互に使用済みの圧縮空気を再利用しあうことができ、この再利用することで圧縮空気の消費を少なくすることができる。先に示したベローズポンプの側と比較すると空気の消費量が約３０％少なくて済むので消耗品としてのポンプ駆動圧縮空気の消費をすくなくでき省エネ効果が大いにある。このベローズ（蛇腹）側気室１４とベローズ（蛇腹）側気室１５の連結部に安全弁６３を設置して万一メインバルブ４４から供給される圧縮空気圧が上がった場合に、または何らかの事故でベローズ側気室の圧縮空気圧が上昇またはベローズ内圧が大きくなった場合に、ベローズが破壊されないようにすることが可能になる。このような駆動回路を組み、高温の液を送る場合にベローズが軟化した状態で液を送るに際して圧縮空気圧力を制限して使用するようにしているが、万一作業者のミスによってポンプとして使用できない圧力の高い圧縮空気を送ってしまった場合にあっても、ベローズ強度がフッ素樹脂でも高温の軟化によって強度が劣化しているときにおこる事故を防ぎ、安全を確保することができる。ここで使っている逆止弁８０Ａ、８０Ｂは、圧縮空気の消耗を少なくすることに寄与し、また連結管６４でつながっていることでベローズを６１と６２の絞り弁６１、６２で速度調整した圧縮空気で押し込むときに連結管６４から反対側のベローズを延ばすための仕事をさせることになり、この作動で、圧縮空気がポンプのベローズを押し込む動作を妨げるように働くので、圧縮空気が必要以上に早く作動するのを避ける事ができる。これによってベローズポンプにダンパー機能を付加するのに必要な駆動回路が形成される。

図２１は、図２０と同じくダンパーとしての機能を持たせるものであるが連結管６４に供給する圧縮空気を元になる圧縮空気を駆動流体供給路を分岐した分岐管８１分岐して入れることで空気回路を図２０より簡略化したものである。この分岐して入れる空気の量は、先に説明した細穴２１、２２、２３から消費される空気の補充分を行う。細穴は細径が小さく、少ないので細穴径が丸0.5ｍｍ前後なので丸１ｍｍの径の細い管で十分である。このようにこのポンプが消耗する空気を少なくして、かつダンパー機能をポンプに持たせる場合の調整に欠かせない駆動回路が形成される。

この実施例であるベローズポンプ１００にはもう一つ重要な要素を付加することができる。図７、図８に示すベローズポンプにない特徴である高圧の吐出を行うベローズポンプとしての駆動が可能である。図２２を使用して説明する。先に示したベローズポンプにあっては、圧縮空気圧４．５気圧以下で使用するものである場合、通常の使用方法で高圧にするとベローズが破壊されるおそれがある。このため、高圧で駆動しても破壊しないくするために、気室出入り口配管９に設けたレギュレータバルブ８２Ａ、８２Ｂを使用してベローズ側を開くのに使用する圧縮空気の圧力を破壊しない圧力たとえば４．５気圧以下に設定しておくことができる。これによってベローズの押し潰れが起こらないようにすることができる。ベローズを押し込むスピードコントロールバルブ６１、６２からの圧縮空気圧力を１０気圧にすることで、吐出液をより高く上げたい場合にも対応できるポンプになる。また小型で圧力が高いポンプでマイクロバブル、ナノバブルを発生させて洗浄をすることに使用するなど、洗浄の方法の研究も進んできており、バブル発生に有効なポンプとして使用できるという効果がある。また従来のベローズポンプを複数個使って液を供給する場合におこる脈動を抑えるのは、個々のポンプの脈流があり困難であった。しかし本ポンプは、タイマーでコントロールするポンプになっているので複数のポンプで吐出液量を確保し、かつ吐出液量をポンプの駆動時間をコンピュータでコントロールし、脈動をなくすことが可能になり、複数ポンプを使って脈動の少ない大吐出流量を実現できる。

ベローズポンプを説明するための全体斜視図。 図１のベローズポンプの正面図。 図１のベローズポンプ右側面図。 図１のベローズポンプ左側面図。 図１のベローズポンプ断面図。 図１のポンプ本体右側面図。 図５のＢ―Ｂ線断面図（図７Ｂ）、Ｃ―Ｃ線断面図（図７Ｃ）。 図５のＡ―Ａ線断面図。 図１に用いるベローズポンプ駆動用回路を示す図。 本発明の実施例のベローズポンプの全体斜視図。 本実施例に用いるベローズポンプ駆動用回路を示す図。 図１１に示す例の変形例を示すベローズポンプ駆動用回路を示す図。 タイマー駆動の場合のメインバルブの切替タイミング図。 ベローズのヒダの加工幅を内側と外側が同じ場合のベローズ収縮図。 図１４のベローズ収縮した場合の圧縮したヒダの部分断面図。 ベローズヒダが内側のヒダの加工幅が大きく、外側のヒダの加工幅が小さいベローズポンプの断面図。 図１６の吐出側のベローズが圧縮したＡ部分断面図。 図１７の外側のベローズの密着を避けるためスペーサ挿入の時の断面図。 逆止弁を全て重力方向にした構成を示す図。 ベローズポンプのダンパー機能付き空気駆動回路図。 ベローズポンプのダンパー機能付き空気駆動回路の別回路図。 ベローズポンプの高圧駆動回路図。

１ａ、１ｂ：シリンダ
２：ベローズ
３：ベローズ
２ａ、３ａ：Ｏリング用溝
２ｂ、３ｂ：ベローズ天板部
２ｃ、３ｃ：ベローズ部（蛇腹部）
４：シリンダ端板
５：シリンダ端板
４ｂ、５ｂ：段穴
６：気室出入り口配管
７：気室出入り口配管
８：気室出入り口配管
９：気室出入り口配管
１０：バルブ
１１：バルブ
１２：ベローズ天板側気室
１３：ベローズ天板側気室
１４：ベローズ（蛇腹）側気室
１４Ａ：搬送液搬送室（ベローズ２側）
１５：ベローズ（蛇腹）側気室
１５Ａ：搬送液搬送室（ベローズ３側）
１６：吐出側逆止弁
１６Ａ：連通孔
１７：吐出口
１８：吸入口
１９：ポンプ本体
１９Ａ：逆止弁設置部材
２０、２１、２２、２３：細孔
２６：吸入側逆止弁（ベローズ２側）
２６Ａ：連通孔
２７：吸入弁体ガイド（ベローズ２側）
２８：吸入側逆止弁座（ベローズ２側）
２９：吸入側出口（ベローズ２側）
３０：吸入側逆止弁（ベローズ３側）
３１：吸入弁体ガイド（ベローズ３側）
３２：吸入側逆止弁座（ベロー３側）
３３：吸入側出口（ベローズ３側）
４２：板
４３：板
４４：メインバルブ
４５：駆動流体供給路
４６：タイマー
４７：スピードコントローラ
４８：スピードコントローラ
４９：急速排気弁
５０：急速排気弁
５１：レギュレータ
５２：レギュレータ
５３：従来ベローズで内側と外側ヒダの加工幅が均一のバルブ蛇腹
５４：ベローズのヒダの隙間
５５：従来のベローズ
５６：改良ベローズ
５７：ヒダ
５８：隙間
５９：スペーサ（シート）
６０Ａ、６０Ｂ：逆止弁
６１：スピードコントロールバルブ
６２：スピードコントロールバルブ
６３：安全弁
６４：連結管
７０：吐出側逆止弁
７１：吐出側逆止弁
７２：吸引側の穴
７３：吸引側の穴
７４：吐出側の穴
７５：吐出側の穴
８０Ａ，８０Ｂ：レギュレータバルブ

Claims (8)

1. ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に気密に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
   前記圧縮流体作動室に接続され、該圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えを切替え信号生成手段からの切替え信号によって行う電磁バルブを設け、該電磁バルブは、前記切替え信号生成手段で生成された切替信号が用いられ、該切替え信号によって前記圧縮流体の導入導出の切替えがなされるものであって、各ベローズからの搬送液の交互の吐出が機械的に独立して設定され、前記切替え信号生成手段がタイマー切替え信号を生成し、該タイマー切替え信号が生成電磁バルブに伝信されて、またはそれぞれのシリンダとそれぞれのベローズの間に、形成された圧縮流体作動室に接続された配管に、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントロール手段が設けられ、該スピードコントロール手段による前記圧縮流体の導入スピードがコントロールされて、前記タイマー切替え信号が各ベローズから交互に吐出される搬送液の吐出完了しないうちに吐出時間切替をおこない吐出時間をラップさせることで吐出液の脈動を少なくすること
   を特徴とするベローズポンプ。
2. 請求項１において、前記タイマー切替え信号が前記電磁バルブに送信され、および前記スピードコントロール手段による前記圧縮流体の導入スピードコントロールされることを特徴としたベローズポンプ。
3. 請求項１または２において、前記切替え信号生成手段がタイマーを備えていて、切替え信号としてタイマー切替え信号が生成されること
   を特徴とするベローズポンプ。
4. 請求項１または２において、前記スピードコントロール手段が絞りを備えたスピードコントローラを備えていて、絞りによって遅延した切替え信号が生成されること
   を特徴とするベローズポンプ。
5. 請求項１または２において、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された双方の前記圧縮流体作動室は直接連結管によって連結され、一方の圧縮流体作動室から吐出される圧縮流体の一部が他方の圧縮流体作動室に送り込まれることを特徴とするベローズポンプ。
6. 請求項１または２において、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された前記圧縮流体作動室に接続された空気出入り口配管に圧縮空気圧を低く設定するレギュレータバルブを設け、前記シリンダと前記ベローズ天板部との間に形成された前記圧縮流体室には、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された前記圧縮流体作動室に比べてより高圧力の圧縮流体を導入するようにしたことを特徴とするベローズポンプ。
7. 請求項１または２において、供給口に供給側逆止弁が、そして吐出側に吐出側逆止弁が設けられ、これらの逆止弁が重力方向に上下させて動く逆止弁とされ、供給側逆止弁と吐出側逆止弁がペアとして構成され、交互に並列させたことを特徴とするベローズポンプ。
8. ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形勢されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズがそれぞれシリンダ内に気蜜に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようになし、前記圧縮流体作動室に接続され、該圧縮流体作動室への圧縮流体の導入の切替えを切替え信号生成手段からの切替え信号によって行う電磁バルブが設けられ、またはそれぞれのシリンダとそれぞれのベローズの間に形成された圧縮流体作動室に接続された配管に、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールするスピードコントロール手段が設けられたベローズポンプの運転方法において、
   前記電磁バルブが、前記切替え信号生成手段に生成された切替え信号を用いて前記圧縮流体の導入、導出の切替えを行い、
   各ベローズからの搬送液の交互の吐出が、機械的に独立に操作され、
   前記切替え信号生成手段が、タイマー切替え信号を生成し、該タイマー切替え信号が前記電磁バルブに送信され、または前記スピードコントロール手段が、前記圧縮流体の導入スピードをコントロールして、前記タイナー切替え信号が交互に吐出される搬送液の吐出完了しない内に吐出時間切替えをおこない吐出時間をラップさせることで吐出液の脈動を少なくしたこと
   を特徴とするベローズポンプの運転方法。

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