JP6259874B1 - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力計の取付構造に起因して、ポンプ室を含む流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる往復動ポンプを提供する。【解決手段】往復動ポンプ１が、ポンプ室２８を含む流体流路を有するハウジング２と、前記ハウジング内に前記ポンプ室を形成するように配置され、流体の吸込および吐出のために往復動可能に設けられた往復動部材３と、前記往復動部材を往復動させ得るように構成された駆動装置４と、受圧部４６を有し、この受圧部を介して前記流体流路中の流体の圧力を検出するように構成された圧力計６とを備える。前記ハウジングは、前記流体流路に面するように設けられた内壁部１９と、可撓性を有し、前記流体流路に面するように前記内壁部と連続的に設けられた膜状部分２０とを有する。前記圧力計は、前記膜状部分を前記受圧部と前記流体流路との間に挟むように、前記ハウジングに取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、往復動ポンプに関する。

従来、薬液等の液体を含む流体の移送を行うための往復動ポンプが知られている。前記往復動ポンプとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなダイアフラムポンプがある。前記ダイアフラムポンプは、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池、ＬＥＤの製造時によく使用される。

前記往復動ポンプは、ハウジングと、往復動部材と、駆動装置と、圧力計とを備えている。前記ハウジングは、吸込口および吐出口を有している。前記往復動部材は、ローリングダイアフラム等から構成されるものであり、前記ハウジング内にポンプ室を形成するように配置されている。

そして、前記往復動部材は、前記ハウジング内において、流体を前記ポンプ室に前記吸込口を介して吸い込み、かつ、前記ポンプ室に流入した流体を前記ポンプ室から前記吐出口を介して吐出することができるように往復動可能に設けられている。

前記駆動装置は、前記可動部材を往復動させ得るように構成されている。前記圧力計は、受圧部を有し、この受圧部を介して前記ポンプ室に流入した流体の圧力を検出するように構成されている。前記圧力計は、前記ハウジングに取り付けられている。

特開２００７−２３９３５号公報

従来の往復動ポンプにおいては、図８に示すように、圧力計２０６として本体ネジ込み型のものが採用されていた。そして、ハウジング２０２の壁部２１１に流体流路２２８に通じる前記圧力計２０６用の取付孔２３３が設けられ、この取付孔２３３に前記圧力計２０６がねじ込まれることにより、前記圧力計２０６が前記ハウジング２０２の壁部２１１に取り付けられていた。

この取付時、前記圧力計２０６の受圧部２４６が前記流体流路２２８に面するように周辺箇所に配置されるものの、この受圧部２４６と前記流体流路２２８との間に前記取付孔２３３の段差またはネジ余り部分等からなる空間２３８が生じ、流体が前記流体流路２２８を満たすときに、前記流体流路２２８に連通する前記空間２３８や前記取付穴２３３に液溜まりが発生するようになっていた。

前記液溜まりが発生した場合には、この液溜まりにおいてパーティクルが発生しやすい。したがって、前記パーティクルが前記流体流路２２８を満たす流体に混入し、これにより前記往復動ポンプが前記流体流路２２８を通じて移送する流体の純度が低下するおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧力計の取付構造に起因して、流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる往復動ポンプの提供を目的とする。

本発明は、
流体を移送するための往復動ポンプにおいて、
吸込口、吐出口およびそれら各々に連通するポンプ室を含む流体流路を有するハウジングと、
前記ハウジング内に前記ポンプ室を形成するように配置されるとともに、流体を前記ポンプ室に前記吸込口を介して吸い込み、かつ、前記ポンプ室に流入した流体を前記ポンプ室から前記吐出口を介して吐出することができるように往復動可能に設けられた往復動部材と、
前記往復動部材を往復動させ得るように構成された駆動装置と、
受圧部を有し、この受圧部を介して前記流体流路中の流体の圧力を検出するように構成された圧力計とを備え、
前記ハウジングは、
前記流体流路に面する内壁部と、
可撓性を有し、前記流体流路に面するように前記内壁部と連続的に設けられ、当該内壁部の内面同士を繋ぐように設けられた膜状部分とを有し、
前記圧力計は、
前記膜状部分を前記受圧部と前記流体流路との間に挟むように、前記ハウジングに取り付けられているものである。

この構成によれば、前記ハウジングへの前記圧力計の取付構造に起因して、流体が前記流体流路を満たすときに液溜まりを発生させる空間が、前記流体流路に対して形成されることがない。したがって、前記流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる。よって、前記往復動ポンプを用いて、流体の純度を良好に保ちながら、流体の移送を行うことができる。

本発明の別の態様によれば、
前記往復動部材が、ローリングダイアフラムから構成されている。

本発明の更に別の態様によれば、
前記往復動部材が、ベローズから構成されている。

本発明によれば、圧力計の取付構造に起因して、流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる往復動ポンプを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る往復動ポンプの吐出行程終了時の状態を示す側面断面図である。 図１の往復動ポンプの吸込行程終了時の状態を示す側面断面図である。 図１の往復動ポンプにおける圧力計の取付構造を示す側面断面図である。 図１の往復動ポンプの概略ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る往復動ポンプの側面断面図である。 図５の往復動ポンプの正面断面図（Ｘ−Ｘ線矢視断面図）である。 図５の往復動ポンプにおける圧力計の取付構造を示す正面断面図である。 従来の往復動ポンプにおける圧力計の取付構造を示す断面図である。

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。

本発明の第１実施形態に係る往復動ポンプは、薬液等の液体を含む流体の移送を行うためのダイアフラムポンプ１である。前記ダイアフラムポンプ１は、図１および図２に示すように、ハウジング２と、往復動部材（ローリングダイアフラム）３と、駆動装置４と、圧力計６とを備えている。前記ダイアフラムポンプ１は、図４に示すように、制御装置８を更に備えている。

以下の説明において、前後方向とは図面上の上下方向を指し、前進とは前方への移動をいい、後退とは後方への移動をいうこととする。

前記ハウジング２は、吸込口１５、吐出口１６およびそれら各々に連通するポンプ室２８を含む流体流路を有している。本実施形態において、前記ハウジング２は、シリンダ１１と、ポンプヘッド１２とを備えている。前記シリンダ１１は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から構成される。前記シリンダ１１は、円筒形状を有し、軸方向が前後方向となるように配置されている。

前記シリンダ１１は、通気孔１３を有している。前記通気孔１３は、前記シリンダ１１の軸方向（即ち、前記ハウジング２の軸方向）と交差する方向に貫通するように、当該シリンダ１１の側部に設けられている。前記通気孔１３は、真空ポンプまたはアスピレータ等の減圧装置（図示せず）と接続可能とされている。

前記ポンプヘッド１２は、樹脂および／または金属から構成される。たとえば、前記ポンプヘッド１２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から構成される。前記ポンプヘッド１２は、前記シリンダ１１と略同一の内径をもつ有蓋円筒形状を有し、前記シリンダ１１と同軸的に配置されている。

前記ポンプヘッド１２は、前記シリンダ１１の軸方向一方側（前側）の開口部を閉塞するように、前記シリンダ１１の軸方向一端部（前端部）に取り付けられている。これにより、前記ハウジング２内に、前記シリンダ１１と前記ポンプヘッド１２とに囲まれた第１内部空間１４が形成されている。

前記ポンプヘッド１２は、前記吸込口１５および前記吐出口１６、吸込側流体流路１７、および、吐出側流体流路１８を有している。前記吸込側流体流路１７は、前記吸込口１５に連通するように前記ポンプヘッド１２の側部に設けられ、流体の供給元となる所定の機器（図示せず）と吸込側の開閉バルブおよび配管等を介して接続されている。

前記吐出側流体流路１８は、前記吐出口１６に連通するように前記ポンプヘッド１２の軸方向一端部（前端部）、即ち蓋部２３に設けられ、流体の供給先となる所定の機器（図示せず）と吐出側の開閉バルブおよび配管等を介して接続されている。

また、前記ハウジング２は、図３にも示すように、内壁部１９と、膜状部分２０と有している。前記内壁部１９は、前記流体流路に面するように設けられている。前記膜状部分２０は、可撓性を有し、前記流体流路に面するように前記内壁部１９と連続的に設けられている。

本実施形態において、前記内壁部１９は、前記ポンプヘッド１２（前記蓋部２３）に含まれるものであり、前記流体流路のうちの前記ポンプ室２８に面するように設けられている。前記ポンプ室２８は、前記吸込口１５および前記吐出口１６の各々と連通するように、前記第１内部空間１４の一部を占有するように形成されている。

前記膜状部分２０は、前記ポンプヘッド１２（前記蓋部２３）に含まれるものであり、前記流体流路のうちの前記ポンプ室２８に面するように前記内壁部１９と連続的に設けられている。前記膜状部分２０は、前記ポンプ室２８に面する内面が前記内壁部１９における前記ポンプ室２８に面する内面７０と略同一平面上に並ぶように配置されている。

前記駆動装置４は、前記ローリングダイアフラム３を往復動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４は、ピストン２１およびシャフト２２を有している。前記ピストン２１および前記シャフト２２は、それぞれ、前記ハウジング２内に往復動可能に設けられている。

前記ピストン２１は、例えば、アルミニウム合金から構成される。前記ピストン２１は、凹状部分を含む円柱形状を有し、前記ハウジング２（前記シリンダ１１）と同軸的に配置されている。前記ピストン２１は、前記ハウジング２において前記第１内部空間１４に収容されている。

そして、前記ピストン２１は、前記ハウジング２（前記シリンダ１１および前記ポンプヘッド１２）の内壁との間に隙間を生じさせるように設けられるとともに、前記ハウジング２の軸方向（前後方向）に前記ハウジング２の内壁に沿って往復動可能に設けられている。

前記シャフト２２は、例えば、焼き入れされた高炭素クロム軸受鋼等の鋼材から構成される。前記シャフト２２は、前記ピストン２１と同軸的に配置され、前記ハウジング２の軸方向に往復動できるように、前記ハウジング２の隔壁２５にＯリング２６を介して貫設されている。前記隔壁２５は、前記ハウジング２内を前記第１内部空間１４と第２内部空間２４とに区画するように設けられている。

ここで、前記Ｏリング２６は、前記Ｏリング押え２７により前記隔壁２５に保持されている。前記Ｏリング押え２７は、例えば、ステンレスから構成される。前記Ｏリング押え２７は、前記シャフト２２を接触させないように貫通させた状態で、前記ハウジング２における前記第２内部空間２４に配置されている。

前記シャフト２２は、前記第１内部空間１４に位置する軸方向一端部（前端部）と、前記第２内部空間２４に位置する軸方向他端部（後端部）とを有している。前記シャフト２２は、前記ピストン２１と一体的に往復動するように、前記軸方向一端部で前記ピストン２１と接続されている。

前記駆動装置４は、また、前記シャフト２２を前記ハウジング２に保持するためのシャフトホルダ２９を有している。前記シャフトホルダ２９は、例えば、ステンレスから構成される。前記シャフトホルダ２９は、前記ハウジング２の前記第２内部空間２４に配置され、前記シャフト２２と後述の出力軸４２とを結合するように設けられている。

前記ローリングダイアフラム３は、前記ハウジング２内に前記ポンプ室２８を形成するように配置されるとともに、流体を前記ポンプ室２８に前記吸込口１５を介して吸い込み、かつ、前記ポンプ室２８に流入した流体を当該ポンプ室２８から前記吐出口１６を介して吐出することができるように前記ハウジング２に往復動可能に設けられている。

本実施形態において、前記ローリングダイアフラム３は、樹脂から構成される。たとえば、前記ローリングダイアフラム３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から構成される。前記ローリングダイアフラム３は、有蓋筒形状を呈する中央部分を有するものであり、この中央部分で前記ピストン２１を軸方向一方側（前側）から覆うように前記ハウジング２内に配置されている。

詳しくは、前記ローリングダイアフラム３は、中央部３１と、外周部３２と、折返部３３とを有している。前記中央部３１は、前記ローリングダイアフラム３の円形状の蓋部分をなすものであり、前記ポンプ室２８に臨みかつ前記ハウジング２の軸方向一端部（天井部）、即ち前記蓋部２３と対向するように前記ピストン２１に取り付けられている。

前記外周部３２は、前記ローリングダイアフラム３の円形状の外周縁部分をなすものであり、前記中央部３１の径方向外側に配置されるとともに、前記シリンダ１１と前記ポンプヘッド１２とに挟持されている。前記折返部３３は、可撓性を有するものであり、前記中央部３１と前記外周部３２との間に変形可能に設けられている。

そして、前記ローリングダイアフラム３は、前記外周部３２により前記ハウジング２に対して位置固定された状態で、前記折返部３３を前記ハウジング２の内壁部と前記ピストン２１との間で変形させかつ前記中央部３１の位置を前記ハウジング２の軸方向に変化させながら、前記ピストン２１と一体的に往復動し得るようになっている。

前記ローリングダイアフラム３は、また、前記ハウジング２における前記第１内部空間１４を前記ポンプ室２８と減圧室３８とに液密にかつ気密に区画するように設けられている。前記ポンプ室２８は、前記ローリングダイアフラム３（前記中央部３１および前記折返部３３）と前記ポンプヘッド１２とにより囲まれて形成されている。

そのため、前記ポンプ室２８は、前記ハウジング２において、その軸方向に関する、前記ピストン２１との一体的な往復動に伴う前記ローリングダイアフラム３の位置の変化、即ち前記折返部３３の変形を伴う前記中央部３１の位置の変化によって、当該ポンプ室２８の容積を変化（増大または減少）させられるようになっている。

ここで、前記ポンプ室２８は、前記ダイアフラムポンプ１の運転時に前記吸込口１５から吸い込まれた流体をこれが外部に吐出されるまでの間において一時的に貯溜できるようになっている。前記減圧室３８は、前記通気孔１３と連通されており、前記減圧装置により減圧され得るようになっている。

なお、前記ローリングダイアフラム３により区画される前記第１内部空間１４の空間を、本実施形態においてはそれぞれ前記ポンプ室２８と前記減圧室３８としているが、これに限定するものではなく、前記ポンプ室２８と前記通気孔１３を介して開放状態に保たれる大気室とすることも可能である。

前記ダイアフラムポンプ１においては、また、前記駆動装置４が、駆動源としてのモータ４０を有している。本実施形態において、前記駆動装置４は、前記ピストン２１、前記シャフト２２および前記モータ４０に加え、前記出力軸４２を更に有している。

前記モータ４０は、パルスモータ（ステッピングモータ）である。前記モータ４０は、前記シャフト２２よりも前記ハウジング２の軸方向他方側（後側）に設けられている。前記出力軸４２は、ネジ軸（送りねじ）である。前記出力軸４２は、前記モータ４０の回転軸に対して連動するように接続されている。

なお、前記モータ４０は、特に限定するものではなく、パルスモータ（ステッピングモータ）以外であってもよい。

前記出力軸４２は、前記モータ４０側から前記ハウジング２内へ突出した状態で当該ハウジング２の軸方向に往復動可能に設けられている。前記出力軸４２は、前記シャフト２２と同軸的に配置され、突出端部（前端部）で前記シャフト２２の軸方向他端部（後端部）と前記シャフトホルダ２９を介して接続されている。

なお、前記シャフト２２は前記ピストン２１と接続され、前記ローリングダイアフラム３は前記ピストン２１に取り付けられていると述べたが、これは固定されていなければならないという意味ではない。すなわち、前記第１内部空間１４に前記減圧室３８または前記大気室が設けられ、前記減圧室３８または前記大気室の圧力が、前記ポンプ室２８内の圧力（前記ポンプ室２８に流入する流体の圧力）よりも常に低く保たれる場合には、前記ピストン２１は、前記ローリングダイアフラム３および前記シャフト２２に固定されている必要はない。

そして、前記駆動装置４は、前記出力軸４２、前記シャフト２２および前記ピストン２１を介して前記ローリングダイアフラム３を前記ハウジング２の軸方向に往復移動させ得るように、前記モータ４０の回転運動を直線運動に変換して前記出力軸４２から前記シャフト２２に伝達し得るようになっている。

また、前記駆動装置４においては、エンコーダ４５が使用される（図３参照）。前記エンコーダ４５は、前記モータ４０の回転軸に取り付けられている。前記エンコーダ４５は、前記モータ４０の駆動制御のためのものであり、前記モータ４０の回転に同期したパルス信号を出力するように構成されている。

前記圧力計６は、受圧部４６を有し、この受圧部４６を介して前記流体流路中の圧力を検出するように構成されている。そして、前記圧力計６は、前記ハウジング２における前記膜状部分２０を前記受圧部４６と前記流体流路との間に挟むように、前記ハウジング２に取り付けられている。

本実施形態において、前記圧力計６は、前記受圧部４６により前記流体流路のうちの前記ポンプ室２８に流入した流体の圧力を検出するように構成されている。そして、前記圧力計６は、前記膜状部分２０を前記受圧部４６と前記ポンプ室２８との間に挟むように、前記ポンプヘッド１２に取り付けられている。

詳しくは、図３に示すように、前記圧力計６は、前記ポンプヘッド１２の蓋部２３に取り付けられている。前記圧力計６は、前記受圧部４６（その当接面６５）が前記膜状部分２０と当接するように、前記ポンプヘッド１２の蓋部２３に形成された凹部３９に前記ポンプヘッド１２（前記ハウジング２）の外部から嵌め込まれた状態で任意の保持手段を用いて保持されている。

前記圧力計６は、前記ポンプヘッド１２に対して、前記ハウジング２の軸方向一方側（前側）から前記凹部３９に密に嵌め込まれた状態で、前記保持手段により前記受圧部４６が前記膜状部分２０に当接する適切な位置に位置決めされている。前記圧力計６の当接面６５は、前記膜状部分２０に応じた形状、即ち略平坦な形状に形成されている。

こうして、前記圧力計６は、前記ポンプ室２８と隔絶されるように、前記受圧部４６（前記当接面６５）を前記膜状部分２０に前記ハウジング２の軸方向一方側（前側）から当接させつつ前記ハウジング２に取り付けられた状態、即ち少なくも前記受圧部４６を含む一部分を前記ハウジング２に内蔵させた状態とされている。

ここで、前記圧力計６の配線４８は、外部に導出されている。また、前記圧力計６の受圧部４６と当接した状態にある前記膜状部分２０は、前記圧力計６の受圧部４６が前記ポンプ室２８（前記流体流路）中の流体の圧力を検出するために機能することを阻害しない程度の可撓性を有する形状とされている。

すなわち、前記膜状部分２０は、樹脂および／または金属から構成される。たとえば、前記膜状部分２０は、前記ポンプヘッド１２と同一種の材料から構成される。そして、前記膜状部分２０は、その厚さが、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍ、好ましくは約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲内の値に収まるように形成される。

前記制御装置８は、前記ローリングダイアフラム３を往動または復動させるべく、前記駆動装置４を制御するためのものである。図４に示すように、前記制御装置８は、前記モータ４０および前記エンコーダ４５の各々とコントローラ（制御基板）４７を介して接続されるとともに、前記圧力計６と前記配線４８を介して接続されている。

なお、前記ローリングダイアフラム３の往復動のうちの往動とは前方（前記ポンプ室２８の容積が減少する方向）への移動（前進）であり、復動とは反対の後方（前記ポンプ室２８の容積が増大する方向）への移動（後退）である。

前記制御装置８は、前記モータ４０を駆動制御するため、駆動信号を前記コントローラ４７へ出力できるように構成されている。前記コントローラ４７は、その駆動信号に基づき、前記モータ４０を駆動するためのパルス信号を前記モータ４０に出力するように構成されている。

前記コントローラ４７は、前記エンコーダ４５より出力されたパルス信号を取得し、その取得したパルス信号（パルス数）に基づき、前記モータ４０の回転量（回転角度）等を検知し、その検知した回転量等を前記制御装置８に出力するように構成されている。

これにより、前記制御装置８は、前記コントローラ４７から取得した回転量等に基づき、前記ローリングダイアフラム３の往復動方向に関する位置を把握できるようになっている。前記制御装置８は、また、前記圧力計６の検出結果を取得し、前記ポンプ室２８に流入した流体の圧力を把握できるようになっている。

そして、前記制御装置８は、前記ダイアフラムポンプ１の運転時に流体の移送のために吸込行程と吐出行程とを交互に実行させるべく、前記ローリングダイアフラム３を前記ハウジング２の軸方向に往復動させるように、前記モータ４０の駆動制御を行うことができる構成とされている。

すなわち、前記制御装置８は、前記吸込行程の実行時には、前記モータ４０を負回転させて、前記ローリングダイアフラム３を前記ポンプ室２８の容積が増大する方向へ（図１に示す状態から図２に示す状態へ）変位させるように復動させる。このとき、前記制御装置８は、前記吸込側の開閉バルブを開き、かつ、前記吐出側の開閉バルブを閉じる制御も行う。これにより、流体が前記ポンプ室２８に前記吸込口１５を通じて吸い込まれることとなる。

一方、前記制御装置８は、前記吐出行程の実行時には、前記モータ４０を正回転させて、前記ローリングダイアフラム３を前記ポンプ室２８の容積が減少する方向へ（図２に示す状態から図１に示す状態へ）変位させるように往動させる。このとき、前記制御装置８は、前記吸込側の開閉バルブを閉じ、前記吐出側の開閉バルブを開く制御も行う。これにより、流体が前記ポンプ室２８から前記吐出口１６を通じて吐出されることとなる。

以上のような構成により、前記圧力計６の取付構造に起因して、流体が前記流体流路（前記ポンプ室２８）を満たすときに液溜まりを発生させる空間が、前記流体流路に対して形成されることがない。そのため、前記流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる。よって、前記ダイアフラムポンプ１を用いて、流体の純度を良好に保ちながら、流体の移送を行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。

本発明の第２実施形態に係る往復動ポンプは、薬液等の液体を含む流体の移送を行うためのベローズポンプ１００である。図５に示すように、前記ベローズポンプ１００は、第１ポンプ部１０１Ａおよび第２ポンプ部１０１Ｂを備える複動型のベローズポンプである。

前記第１ポンプ部１０１Ａおよび前記第２ポンプ部１０１Ｂは、実質的に同一の構成を有するものであり、前記ベローズポンプ１００の長手方向における中心線に対し互いに線対称に配置されて、前記ベローズポンプ１００の運転時に相補的に動作させられるように構成されている。

前記ベローズポンプ１００において、前記第１ポンプ部１０１Ａおよび前記第２ポンプ部１０１Ｂは、それぞれ、ハウジング１０２と、往復動部材（ベローズ）１０３と、駆動装置１０４と、圧力計１０６とを備えている。前記ベローズポンプ１００は、制御装置（図示せず）を更に備えている。

前記ハウジング１０２は、吸込口１１５、吐出口１１６およびそれら各々に連通するポンプ室１２８を含む流体流路を有している。本実施形態において、前記ハウジング１０２は、ポンプケーシング１１１と、ポンプヘッド１１２とを備えている。ここで、前記ポンプヘッド１１２は、前記第１ポンプ部１０１Ａおよび前記第２ポンプ部１０１Ｂにおいて共通で使用されるものである。

前記ポンプケーシング１１１は、樹脂、金属、その他の材料、またはそれらの組合せから構成され、好ましくは表面において耐食性を有している。たとえば、前記ポンプケーシング１１１は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂コーティングが施されたアルミニウム等から構成される。前記ポンプケーシング１１１は、有底円筒形状を有し、前記ポンプヘッド１１２に向かって開口するように配置されている。

前記ポンプヘッド１１２は、樹脂、金属、その他の材料、またはそれらの組合せから構成され、好ましくは全体として耐食性を有している。たとえば、前記ポンプヘッド１１２は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂等から構成される。前記ポンプヘッド１１２は、前記ポンプケーシング１１１の形状に対応する盤形状を有し、前記ポンプケーシング１１１と同軸的に配置されている。

前記ポンプヘッド１１２は、前記ポンプケーシング１１１の開口部を閉塞するように、前記ポンプケーシング１１１に気密に取り付けられている。これにより、前記ハウジング１０２内に、前記ポンプケーシング１１１と前記ポンプヘッド１１２とに囲まれた内部空間１１４が形成されている。

前記ポンプヘッド１１２は、前記吸込口１１５、前記吐出口１１６、吸込側流体流路１１７および吐出側流体流路１１８を含む前記流体流路を有している。前記吸込側流体流路１１７は、前記吸込口１１５に連通するように前記ポンプヘッド１１２に設けられ、流体の供給元となる所定の機器（図示せず）と吸込側の開閉バルブおよび配管等を介して接続されている。

前記吐出側流体流路１１８は、前記吐出口１１６に連通するように前記ポンプヘッド１１２に設けられ、流体の供給先となる所定の機器（図示せず）と吐出側の開閉バルブおよび配管等を介して接続されている。

本実施形態において、前記吸込側流体流路１１７および前記吐出側流体流路１１８は、それぞれ、延在方向の途中で流路の向きを変えるように形成されており、一方が測定対象流路１１７Ａ、１１８Ａとなり、他方が非測定対象流路１１７Ｂ、１１８Ｂとなっている。

より詳しくは、前記吸込側流体流路１１７のうち、前記吸込口１１５に近い側の流路が前記測定対象流路１１７Ａとされ、前記吸込口１１５から離れた側の流路が前記非測定対象流路１１７Ｂとされている。また、前記吐出側流体流路１１８のうち、前記吐出口１１６に近い側の流路が前記測定対象流路１１８Ａとされ、前記吐出口１１６から離れた側の流路が前記非測定対象流路１１８Ｂとされている。

前記測定対象流路１１７Ａ、１１８Ａは少なくとも一部に平坦な流路壁を備える流路形状であり、前記非測定対象流路１１７Ｂ、１１８Ｂは任意の流路形状である。たとえば、前記測定対象流路１１７Ａ、１１８Ａの断面形状は矩形状または半円形状であり、前記非測定対象流路１１７Ｂ、１１８Ｂの断面形状は円形状である。

また、図６に示すように、前記ハウジング１０２は、内壁部１１９と、膜状部分１２０と有している。前記内壁部１１９は、前記流体流路に面するように設けられている。前記膜状部分１２０は、可撓性を有し、前記流体流路に面するように前記内壁部１１９と連続的に設けられている。

本実施形態において、前記内壁部１１９は、前記ポンプヘッド１１２に含まれる吸込側内壁部１１９Ａと吐出側内壁部１１９Ｂとを有している。前記吸込側内壁部１１９Ａおよび前記吐出側内壁部１１９Ｂは、それぞれ、前記流体流路のうちの前記吸込側流体流路１１７（前記測定対象流路１１７Ａ）および前記吐出側流体流路１１８（前記測定対象流路１１８Ａ）に面するように設けられ、それぞれの内面１７０Ａ，１７０Ｂが、前記測定対象流路１１７Ａおよび前記測定対象流路１１８Ａの平坦な流路壁を構成している。

前記膜状部分１２０は、前記吸込側内壁部１１９Ａに対応する吸込側膜状部分１２０Ａと、前記吐出側内壁部１１９Ｂに対応する吐出側膜状部分１２０Ｂとを有している。前記吸込側膜状部分１２０Ａは、前記流体流路のうちの前記吸込側流体流路１１７（前記測定対象流路１１７Ａ）に面するように、前記吸込側内壁部１１９Ａと連続的に設けられ、その内面が、前記測定対象流路１１７Ａの平坦な流路壁を構成している。

一方、前記吐出側膜状部分１２０Ｂは、前記流体流路のうちの前記吐出側流体流路１１８（前記測定対象流路１１８Ａ）に面するように、前記吐出側内壁部１１９Ｂと連続的に設けられ、その内面が、前記測定対象流路１１８Ａの平坦な流路壁を構成している。ここで、前記膜状部分１２０は、前記内壁部１１９と協働して前記吸込側流体流路１１７（前記測定対象流路１１７Ａの平坦な流路壁）および前記吐出側流体流路１１８（前記測定対象流路１１８Ａの平坦な流路壁）をかたちづくるべく略平坦に形成されている。

前記ベローズ１０３は、前記流体流路に含まれるポンプ室１２８を前記ハウジング１０２内に形成するように配置されるとともに、流体を前記ポンプ室１２８に前記吸込口１１５を介して吸い込み、かつ、前記ポンプ室１２８に流入した流体を当該ポンプ室１２８から前記吐出口１１６を介して吐出することができるように前記ハウジング１０２に往復動（伸縮動作）可能に設けられている。

本実施形態において、前記ベローズ１０３は、樹脂から構成される。たとえば、前記ベローズ１０３は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から構成される。前記ベローズ１０３は、有底円筒形状を有し、当該ベローズ１０３の開口部が前記ポンプヘッド１１２により閉塞されるように当該ポンプヘッド１１２に取り付けられるとともに、前記ポンプケーシング１１１の軸方向に伸縮可能に設けられている。

詳しくは、前記ベローズ１０３は、閉塞端部１３１と、開口端部１３２と、蛇腹部１３３とを有している。前記閉塞端部１３１は、前記ベローズ１０３の底部に備えられている。前記開口端部１３２は、前記ベローズ１０３の開口部に備えられている。前記蛇腹部１３３は、筒形状を有し、前記閉塞端部１３１と前記開口端部１３２とをつなぐように設けられている。

そして、前記閉塞端部１３１および前記蛇腹部１３３が、前記ポンプケーシング１１１内に設けられて、前記開口端部１３２と共に前記ポンプケーシング１１１および前記ポンプヘッド１１２と同軸的に配置されている。前記開口端部１３２は、前記ベローズ１０３を前記ポンプヘッド１１２に固定するために、環状係止部材１３５により前記ポンプヘッド１１２に係止されている。

また、前記閉塞端部１３１は、前記蛇腹部１３３と反対側に配置された可動体１３６と連結されている。前記可動体１３６は、連結棒１３７を介して他方のポンプ部１０１Ｂ（１０１Ａ）における可動体１３６と連結されている。前記連結棒１３７は、前記ベローズ１０３の伸縮方向に往復動できるように、前記ポンプヘッド１１２に貫設されている。

そして、前記ベローズ１０３が、前記ポンプヘッド１１２から前記ハウジング１０２の軸方向へ突出するように設けられるとともに、その突出基端部となる前記開口端部１３２を前記ポンプヘッド１１２に固定した状態で、前記連結棒１３７を往復動させるように、当該ポンプヘッド１１２に対して前記ハウジング１０２の軸方向に伸長または収縮し得るようになっている。

前記ベローズ１０３は、また、前記ハウジング１０２における前記内部空間１１４を前記ポンプ室１２８と空気室１３８とに液密にかつ気密に区画するように設けられている。前記ポンプ室１２８は、前記ベローズ１０３（前記閉塞端部１３１および前記蛇腹部１３３）と前記ポンプヘッド１１２とにより囲まれて形成されている。

そのため、前記ポンプ室１２８は、前記ハウジング１０２において、その軸方向に関する前記ベローズ１０３の往復動によって、具体的には、前記蛇腹部１３３の伸縮動作による形状の変化、および、この伸縮動作に伴う前記閉塞端部１３１の位置の変化によって、当該ポンプ室１２８の容積を変化（増大または減少）させられるようになっている。

ここで、前記ポンプ室１２８は、前記吸込口１１５および前記吐出口１１６の各々と連通されており、前記ベローズポンプ１００の運転時に前記吸込口１１５から吸い込まれた流体をこれが外部に吐出されるまでの間において一時的に貯溜できるようになっている。前記空気室１３８は、給排気孔１３９と接続されており、この給排気孔１３９を通じて空気を給排され得るようになっている。

前記吸込口１１５には、吸込側逆止弁１４１が設けられている。前記吸込側逆止弁１４１は、前記吸込側流体流路１１７（前記吸込口１１５）と前記ポンプ室１２８との間に位置するように前記ポンプヘッド１１２に取り付けられている。前記吸込側逆止弁１４１は、前記吸込側流体流路１１７から前記ポンプ室１２８に向かう流体の一方向への流れのみを許容するように構成されている。

前記吐出口１１６には、吐出側逆止弁１４２が設けられている。前記吐出側逆止弁１４２は、前記吐出側流体流路１１８（前記吐出口１１６）と前記ポンプ室１２８との間に位置するように前記ポンプヘッド１１２に取り付けられている。前記吐出側逆止弁１４２は、前記ポンプ室１２８から前記吐出側流体流路１１８に向かう流体の一方向への流れのみを許容するように構成されている。

前記駆動装置１０４は、前記ベローズ１０３を往復動（伸縮動作）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１０４は、前記ポンプケーシング１１１における前記給排気孔１３９を介して、空気供給装置１５０から供給される加圧空気を前記空気室１３８に供給し、かつ、前記空気室１３８の空気を外部に排出することができるように構成されている。

前記圧力計１０６は、受圧部１４６を有し、この受圧部１４６を介して前記流体流路中の圧力を検出するように構成されている。そして、前記圧力計１０６は、前記ハウジング１０２における前記膜状部分１２０を前記受圧部１４６と前記流体流路との間に挟まれるように、前記ハウジング１０２に取り付けられている。

本実施形態において、前記圧力計１０６は、吸込側圧力計１０６Ａと吐出側圧力計１０６Ｂとを備えている。前記吸込側圧力計１０６Ａおよび前記吐出側圧力計１０６Ｂは、それぞれ、前記受圧部１４６により前記流体流路のうちの前記吸込側流体流路１１７および前記吐出側流体流路１１８にある流体の圧力を検出するように構成されている。

そして、図６および図７に示すように、前記吸込側圧力計１０６Ａが、前記吸込側膜状部分１２０Ａを前記受圧部１４６と前記吸込側流体流路１１７（前記測定対象流路１１７Ａ）との間に挟むように、前記ポンプヘッド１１２に取り付けられている。前記吐出側圧力計１０６Ｂが前記吐出側膜状部分１２０Ｂを前記受圧部１４６と前記吐出側流体流路１１８（前記測定対象流路１１８Ａ）との間に挟むように、前記ポンプヘッド１１２に取り付けられている。

詳しくは、前記吸込側圧力計１０６Ａは、前記受圧部１４６（その当接面１６５）が前記吸込側膜状部分１２０Ａと反前記吸込側流体流路１１７側（前記測定対象流路１１７Ａの平坦な流路壁側）から当接するように、前記ポンプヘッド１１２に形成された吸込側凹部１３９Ａに前記ポンプヘッド１１２（前記ハウジング１０２）の外部から嵌め込まれた状態で任意の保持手段を用いて保持されている。

前記吐出側圧力計１０６Ｂは、前記受圧部１４６（その当接面１６５）が前記吐出側膜状部分１２０Ｂと反前記吐出側流体流路１１８側（前記測定対象流路１１８Ａの平坦な流路壁側）から当接するように、前記ポンプヘッド１１２に形成された吐出側凹部１３９Ｂに前記ポンプヘッド１１２（前記ハウジング１０２）の外部から嵌め込まれた状態で任意の保持手段を用いて保持されている。

前記吸込側圧力計１０６Ａおよび前記吐出側圧力計１０６Ｂは、それぞれ、前記ポンプヘッド１１２に対して、前記保持手段により前記受圧部１４６が対応する前記膜状部分１２０に当接する適切な位置に位置決めされている。前記吸込側圧力計１０６Ａおよび前記吐出側圧力計１０６Ｂの各々の当接面１６５は、対応する前記膜状部分１２０に応じた形状、即ち略平坦な形状に形成されている。

なお、前記保持手段は、特に限定するものではなく、前記圧力計１０６を前記凹部１３９Ａ（１３９Ｂ）にネジを用いて締結することにより前記ポンプヘッド１１２に保持するものであってもよいし、前記凹部１３９Ａ（１３９Ｂ）に嵌め込まれた前記圧力計１０６を保持部材（押え部材）を用いて固定することにより前記ポンプヘッド１１２に保持するものであってもよい。

こうして、前記吸込側圧力計１０６Ａおよび前記吐出側圧力計１０６Ｂは、それぞれ、前記吸込側流体流路１１７（前記測定対象流路１１７Ａ）および前記吐出側流体流路１１８（前記測定対象流路１１８Ａ）と隔絶されるように、前記受圧部１４６を対応する前記膜状部分１２０に当接させつつ前記ポンプヘッド１１２に取り付けられた状態、即ち少なくも前記受圧部４６を含む一部分を前記ハウジング１０２に内蔵させた状態とされている。

また、前記吸込側凹部１３９Ａおよび前記吐出側凹部１３９Ｂは、前記ポンプヘッド１１２において同一方向に開口するように配置されている。これにより、前記吸込側圧力計１０６Ａおよび前記吐出側圧力計１０６Ｂを、それぞれ、前記吸込側凹部１３９Ａおよび前記吐出側凹部１３９Ｂに同一方向から嵌め込み、前記ポンプヘッド１１２に対して保持できるようになっている。

ここで、前記圧力計１０６の配線１４８は、外部に導出されている。また、前記吸込側膜状部分１２０Ａおよび前記吐出側膜状部分１２０Ｂは、それぞれ前記吸込側流体流路１１７中の流体の圧力および前記吐出側流体流路１１８中の流体の圧力を対応する前記圧力計１０６が検出するために機能することを阻害しない程度の可撓性を有する形状とされている。

すなわち、前記吸込側膜状部分１２０Ａおよび前記吐出側膜状部分１２０Ｂは、それぞれ、樹脂または金属から構成される。たとえば、前記吸込側膜状部分１２０Ａおよび前記吐出側膜状部分１２０Ｂは、それぞれ、前記ポンプヘッド１１２と同一種の材料から構成される。そして、前記吸込側膜状部分１２０Ａおよび前記吐出側膜状部分１２０Ｂは、それぞれの厚さ（前記膜状部分１２０が挟まれる方向の幅）が、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍ、好ましくは約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲内の値に収まるように形成される。

前記制御装置は、前記ベローズ１０３を収縮動作または伸長動作させるべく、前記駆動装置１０４を制御するためのものである。前記制御装置は、前記駆動装置１０４の空気供給装置１５０、前記吸込側の開閉バルブ、および、前記吐出側の開閉バルブ等と接続されるとともに、前記圧力計１０６と前記配線１６８を介して接続されている。

そして、前記制御装置は、前記ベローズポンプ１００の運転時に前記第１ポンプ部１０１Ａおよび前記第２ポンプ部１０１Ｂの各々において流体の移送のために吸込行程と吐出行程とを交互に実行させるべく、前記ベローズ１０３を前記ハウジング１０２の軸方向に伸縮動作させるように、前記駆動装置１０４の駆動制御を行うことができるようになっている。

たとえば、前記制御装置は、前記第１ポンプ部１０１Ａの吸込行程の実行時には、前記第２ポンプ部１０１Ｂに吐出行程を実行させるべく、前記第２ポンプ部１０１Ｂにおいて前記空気室１３８に圧縮空気が供給され、かつ、前記第１ポンプ部１０１Ａにおいて前記空気室１３８の空気が外部に排出されるように前記駆動装置１０４を作動させる。

これにより、前記第１ポンプ部１０１Ａにおいて、流体が前記吸込側流体流路１１７から前記ポンプ室１２８に前記吸込口１１５を通じて吸い込まれることとなる。同時に、前記第２ポンプ部１０１Ｂにおいて、流体が前記ポンプ室１２８から前記吐出側流体流路１１８へ前記吐出口１１６を通じて吐出されることとなる。

前記制御装置は、前記第１ポンプ部１０１Ａの吐出工程の実行時には、前記第２ポンプ部１０１Ｂに吸込行程を実行させるべく、前記第１ポンプ部１０１Ａにおいて前記空気室１３８に圧縮空気が供給され、かつ、前記第２ポンプ部１０１Ｂにおいて前記空気室１３８の空気が外部に排出されるように前記駆動装置１０４を作動させる。

これにより、前記第１ポンプ部１０１Ａにおいて、流体が前記ポンプ室１２８から前記吐出側流体流路１１８へ前記吐出口１１６を通じて吐出されることとなる。同時に、前記第２ポンプ部１０１Ｂにおいて、流体が前記吸込側流体流路１１７から前記ポンプ室１２８に前記吸込口１１５を通じて吸い込まれることとなる。

以上のような構成により、前記圧力計１０６の取付構造に起因して、流体が前記ポンプ室１２８を含む前記流体流路（前記吸込側流体流路１１７および前記吐出側流体流路１１８）を満たすときに液溜まりを発生させる空間が、前記流体流路に対して形成されることがない。そのため、前記流体流路中に液溜まりが発生することを防止できる。よって、前記ベローズポンプ１００を用いて、流体の純度を良好に保ちながら、流体の移送を行うことができる。

なお、上述の教示を考慮すれば、本発明が多くの変更形態および変形形態をとり得ることは明らかである。したがって、本発明が、添付の特許請求の範囲内において、本明細書に記載された以外の方法で実施され得ることを理解されたい。

たとえば、第１実施形態について、前記圧力計６は、前記配線４８を介して前記コントローラ４７と接続され、前記コントローラ４７において前記圧力計６の検出結果を取得するように構成されていてもよい。また、前記コントローラ４７は、前記制御装置８に組み込まれていてもよい。その場合、前記モータ４０および前記エンコーダ４５は、前記制御装置８と直接接続され、前記制御装置８は、前記モータ４０を駆動するためのパルス信号を前記モータ４０に出力するとともに、前記エンコーダ４５より出力されるパルス信号を取得する。

また、第２実施形態について、内壁部１１９および膜状部分１２０が設けられる測定対象流路は、吸込口１１５、吐出口１１６およびそれら各々に連通するポンプ室１２８を含む流体流路のいずれかの場所であればよい。例えば、測定対象流路は、前記吸込側流体流路１１７および前記吐出側流体流路１１８のうち、前記吸込口１１５および前記吐出口１１６から離れた側の流路であってもよいし、ポンプヘッド１１２におけるポンプ室１２８に面した部分であってもよい。

１ ダイアフラムポンプ（往復動ポンプ）
２ ハウジング
３ ローリングダイアフラム（往復動部材）
４ 駆動装置
６ 圧力計
１９ 内壁部
２０ 膜状部分
２８ ポンプ室（流体流路）
４６ 受圧部
７０ 内壁部１９の内面
１００ ベローズポンプ（往復動ポンプ）
１０２ ハウジング
１０３ ベローズ（往復動部材）
１０４ 駆動装置
１０６ 圧力計
１１７ 吸込側流体流路（流体流路）
１１８ 吐出側流体流路（流体流路）
１１９ 内壁部
１１９Ａ 吸込側内壁部
１１９Ｂ 吐出側内壁部
１２０ 膜状部分
１４６ 受圧部
１７０Ａ 吸込側内壁部１１９Ａの内面
１７０Ｂ 吐出側内壁部１１９Bの内面

Claims (3)

1. 流体を移送するための往復動ポンプにおいて、
   吸込口、吐出口およびそれら各々に連通するポンプ室を含む流体流路を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に前記ポンプ室を形成するように配置されるとともに、流体を前記ポンプ室に前記吸込口を介して吸い込み、かつ、前記ポンプ室に流入した流体を前記ポンプ室から前記吐出口を介して吐出することができるように往復動可能に設けられた往復動部材と、
   前記往復動部材を往復動させ得るように構成された駆動装置と、
   受圧部を有し、この受圧部を介して前記流体流路中の流体の圧力を検出するように構成された圧力計とを備え、
   前記ハウジングは、
   前記流体流路に面する内壁部と、
   可撓性を有し、前記流体流路に面するように前記内壁部と連続的に設けられ、当該内壁部の内面同士を繋ぐように設けられた膜状部分とを有し、
   前記圧力計は、
   前記膜状部分を前記受圧部と前記流体流路との間に挟むように、前記ハウジングに取り付けられている往復動ポンプ。
2. 前記往復動部材が、ローリングダイアフラムから構成されている、請求項１に記載の往復動ポンプ。
3. 前記往復動部材が、ベローズから構成されている、請求項１に記載の往復動ポンプ。

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