JP6719323B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

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。この種の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る。そして、ハウジング２０２の壁部２１１にポンプ室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が前記ポンプ室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と前記ポンプ室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、流体が前記ポンプ室２２８に流入したときに、前記ポンプ室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。

前述のように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ポンプ室２２８に流入した流体に混入し、これにより前記往復動ポンプが前記ポンプ室２２８から吐出口を通じて吐出され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、ポンプ室内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、
吸込口および吐出口を有するハウジングと、
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た圧力計であって、前記駆動装置により前記往復動部材と一体的に往復動させられるように当該往復動部材に連結された圧力計とを備えるものであり、
前記往復動部材が、
可撓性を有し、前記受圧部と前記ポンプ室との間に配置された膜状部分を備え、
前記圧力計が、前記受圧部を前記膜状部分に当接させた状態で、前記膜状部分と前記駆動装置との間に配置されていることを特徴とする。

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、流体が前記ポンプ室に流入したときに液溜まりを発生させる空間が、前記ポンプ室に対して形成されることがない。したがって、前記ポンプ室内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。

前記往復動部材が、前記ハウジング内に前記ポンプ室を区画する可動壁を含み、
前記可動壁が、前記ポンプ室とは反対側の表面に凹部を含み、
前記膜状部分が、前記凹部の底面のうち、周囲よりも薄くて可撓性のある部分で構成されており、
前記圧力計が、前記膜状部分に前記受圧部を当接させた状態で前記凹部に嵌め込まれることにより、前記可動壁で前記ポンプ室の側から被覆されていてもよい。

本発明の更に別の態様によれば、
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。

本発明のまた別の態様によれば、
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、ポンプ室内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の往復動ポンプの概略ブロック図である。 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。 別実施例に係る圧力計の取付構造を示す側面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る往復動ポンプであるベローズポンプの側面断面図である。 図６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。 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３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および吐出口１６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を有している。前記吸込口１５は、前記ポンプヘッド１２の軸方向と交差する方向に貫通するように、当該ポンプヘッド１２の側部に設けられている。前記吸込口１５は、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。

前記吐出口１６は、前記ポンプヘッド１２の軸方向に貫通するように、当該ポンプヘッド１２の軸方向一端部（前端部）、即ち蓋部１８に設けられている。前記吐出口１６は、前記蓋部１８の径方向中央部分に配置され、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。

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、シャフト２２を有している。前記シャフト２２は、前記ハウジング２（前記シリンダ１１）内に往復動可能に設けられ、前記圧力計６を介して前記ローリングダイアフラム３と接続されている。

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、前記ハウジング２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、前記圧力計６および前記ローリングダイアフラム３の各々と一体的に往復動するように、前記軸方向一端部で前記圧力計６と連結されている。

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圧力計６を軸方向一方側（前側）から覆うように配置されている。

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１８と対向するように配置されている。

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の内壁部と前記圧力計６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、前記圧力計６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の軸方向に関する、前記圧力計６および前記シャフト２２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、前記吸込口１５および前記吐出口１６の各々と接続されて、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と接続され、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。

そして、前記駆動装置４は、前記出力軸４２および前記シャフト２２等を介して前記ローリングダイアフラム３を前記圧力計６と共に前記ハウジング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、前記駆動装置４により前記ローリングダイアフラム３と一体的に往復動させられるように、当該ローリングダイアフラム３に連結されている。

本実施形態において、前記圧力計６は、前記ハウジング２内に、詳しくは前記第１内部空間１４のうちの前記減圧室３８側に配置されている。そして、前記圧力計６が、反前記ポンプ室２８側（後側）から前記ローリングダイアフラム３に、詳しくは前記中央部３１と前記折返部３３とにより形成された凹部３９に嵌め込まれている。

言い換えれば、前記圧力計６は、前記ローリングダイアフラム３により前記ポンプ室２８側（前側）から被覆されている。この状態で、前記圧力計６は、前記ローリングダイアフラム３に取り付けられて、当該圧力計６の反前記ポンプ室２８側（後側）で前記シャフト２２と連結されている。前記圧力計６の配線４８は、外部に導出されている。

なお、前記圧力計６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と連結さ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、前記圧力計６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。

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３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。

ここで、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、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。

また、本実施形態においては、図１、図２、図４に示すように、前記ローリングダイアフラム３が、膜状部分６０を備えている。前記膜状部分６０は、可撓性を有し、前記ポンプ室２８と前記圧力計６の受圧部４６との間に配置されている。そして、前記圧力計６が、前記受圧部４６を前記膜状部分６０に当接させた状態で、前記膜状部分６０と前記駆動装置４との間に配置されている。

詳しくは、前記膜状部分６０は、前記ローリングダイアフラム３の中央部３１に含まれている。前記膜状部分６０は、前記中央部３１の中心部から径方向外側へ前記ローリングダイアフラム３の往復動方向と略直交する方向に沿って放射状に広がるように設けられている。前記膜状部分６０は、これが当接する前記圧力計６の受圧部４６の当接面（前端面）６５と略平行に形成されている。

そして、前記膜状部分６０は、前記ポンプ室２８に臨むように（前記ポンプ室２８に面するように）配置されるとともに、前記受圧部４６の当接面６５に沿って配置されている。ここで、前記膜状部分６０は、前記圧力計６の受圧部４６が前記ポンプ室２８に流入した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。

本実施形態において、前記膜状部分６０は、樹脂から構成される。たとえば、前記膜状部分６０は、前記ローリングダイアフラム３と同一種の樹脂から構成される。そして、前記膜状部分６０は、その厚さ（前記ローリングダイアフラム３の往復動方向の幅）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。

また、前記圧力計６は、直径の異なる複数の円柱を直径の大きい順に同心状に積層させた多段円柱形状を有し、前記ハウジング２と同軸的に配置されている。前記圧力計６は、前記ハウジング２の軸方向に関して前記膜状部分６０に対し反前記ポンプ室２８側（後側）に配置され、前記膜状部分６０と一体的に往復動できるように前記ローリングダイアフラム３に取り付けられている。

前記圧力計６は、その当接面６５が前記ローリングダイアフラム３の膜状部分６０に反前記ポンプ室２８側（後側）から当接するように前記ローリングダイアフラム３における多段凹部である前記凹部３９に密に嵌め込まれて、前記膜状部分６０（前記ローリングダイアフラム３）に対して位置決めされている。前記受圧部４６の当接面６５は、略平坦に形成されている。

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６０に当接させつつ前記ローリングダイアフラム３により前記ポンプ室２８側（前側）から被覆された状態、即ち少なくも前記受圧部４６を含む一部分を前記ローリングダイアフラム３に内蔵させた状態で保持されている。

したがって、前記圧力計６の取付構造に起因して、流体が前記ポンプ室２８に流入したときに液溜まりを発生させる空間が、前記ポンプ室２８に対して形成されることがない。そのため、前記ポンプ室２８内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。

なお、本実施形態は、前記圧力計６の取付構造に関し、前記受圧部４６と前記ポンプ室２８との間に前記膜状部分６０を介在させる構成を採用しているが、図５に示すように、前記ローリングダイアフラム３の中央部３１に開口部７４を設けて、前記受圧部４６が前記開口部７４を介して前記ポンプ室２８に流入した流体に直接接するように前記ポンプ室２８に対して露出させる構成を採用してもよい。

なお、本実施形態は、前記ローリングダイアフラム３に対する前記圧力計６の位置決め構造に関し、多段円柱形状を有する前記圧力計６をこれに対応する、前記ローリングダイアフラム３の多段凹部（前記凹部３９）に密に嵌め込む構成を採用しているが、他の構成を採用してもよい。

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６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および吐出口１１６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、流体の供給元となる所定の機器（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。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いる。

前記ベローズ１０３は、前記ハウジング１０２内に前記ポンプ室１２８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の各々と接続されて、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、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を介して前記ポンプ室１２８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１０６は、前記駆動装置１０４により前記ベローズ１０３と一体的に往復動させられるように、当該ベローズ１０３に連結されている。

図７にも示すように、本実施形態において、前記圧力計１０６は、前記ハウジング１０２内に、詳しくは前記内部空間１１４のうち前記空気室１３８側に配置されている。そして、前記圧力計１０６は、前記空気室１３８側から前記ベローズ１０３に、詳しくは前記閉塞端部１３１に形成された取付孔１５７に嵌め込まれている。

言い換えれば、前記圧力計１０６は、前記ベローズ１０３により前記ポンプ室１２８側（前側）から被覆されている。この状態で、前記圧力計１０６は、前記ベローズ１０３に取り付けられて、前記ベローズ１０３の伸縮動作に伴いその伸縮方向に前記閉塞端部１３１と一体的に変位するように設けられている。前記圧力計１０６の配線１６８は、外部に導出されている。

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。

また、本実施形態においては、図６、図７に示すように、前記ベローズ１０３が、膜状部分１６０を備えている。前記膜状部分１６０は、可撓性を有し、前記ポンプ室１２８と前記圧力計１０６の受圧部１４６との間に配置されている。そして、前記圧力計１０６が、前記受圧部１４６を前記膜状部分１６０に当接させた状態で、前記膜状部分１６０と前記駆動装置１０４との間に配置されている。

詳しくは、前記膜状部分１６０は、前記ベローズ１０３の閉塞端部１３１に含まれている。前記膜状部分１６０は、前記閉塞端部１３１の中心部から径方向外側へ前記ベローズ１０３の往復動方向と略直交する方向に沿って放射状に広がるように設けられている。前記膜状部分１６０は、これが当接する前記圧力計１０６の受圧部１４６の当接面１６５と略平行に形成されている。

そして、前記膜状部分１６０は、前記ポンプ室１２８に臨むように（前記ポンプ室１２８に面するように）配置されるとともに、前記受圧部１４６の当接面１６５に沿って配置されている。ここで、前記膜状部分１６０は、前記圧力計１０６の受圧部１４６が前記ポンプ室１２８に流入した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。

本実施形態において、前記膜状部分１６０は、樹脂から構成される。たとえば、前記膜状部分１６０は、前記ベローズ１０３と同一種の樹脂から構成される。そして、前記膜状部分１６０は、その厚さ（前記ベローズ１０３の往復動方向の幅）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。

また、前記圧力計１０６は、直径の異なる複数の円柱を直径の大きい順に同心状に積層させた多段円柱形状を有し、前記ハウジング１０２と同軸的に配置されている。前記圧力計１０６は、前記ハウジング１０２の軸方向に関して前記膜状部分１６０に対し反前記ポンプ室１２８側に配置され、前記膜状部分１６０と一体的に往復動（変位）できるように前記ベローズ１０３に取り付けられている。

前記圧力計１０６は、その当接面１６５が前記ベローズ１０３の膜状部分１６０に反前記ポンプ室２８側から当接するように前記ベローズ１０３における前記取付孔１５７に嵌め込まれるとともに、保持部材１７１に保持されて、前記膜状部分１６０（前記ベローズ１０３）に対して位置決めされている。前記受圧部１４６の当接面１６５は、略平坦に形成されている。

こうして、前記圧力計１０６は、前記ポンプ室１２８と隔絶されるように、前記受圧部１４６（前記当接面１６５）を前記膜状部分１６０に当接させつつ前記ベローズ１０３により前記ポンプ室１２８側から被覆された状態、即ち少なくも前記受圧部１４６を含む一部分を前記ベローズ１０３に内蔵させた状態で保持されている。

したがって、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に流入したときに液溜まりを発生させる空間が、前記ポンプ室１２８に対して形成されることがない。そのため、前記ポンプ室１２８内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。

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
２８ ポンプ室
４６ 受圧部
６０ 膜状部分
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
１２８ ポンプ室
１４６ 受圧部
１６０ 膜状部分

Claims (4)

1. 流体を移送するための往復動ポンプにおいて、
   吸込口および吐出口を有するハウジングと、
   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た圧力計であって、前記駆動装置により前記往復動部材と一体的に往復動させられるように当該往復動部材に連結された圧力計と
   を備え、
   前記往復動部材が、
   可撓性を有し、前記受圧部と前記ポンプ室との間に配置された膜状部分
   を備え、
   前記圧力計が、前記受圧部を前記膜状部分に当接させた状態で、前記膜状部分と前記駆動装置との間に配置されている
   ことを特徴とする往復動ポンプ。
2. 前記往復動部材が、前記ハウジング内に前記ポンプ室を区画する可動壁を含み、
   前記可動壁が、前記ポンプ室とは反対側の表面に凹部を含み、
   前記膜状部分が、前記凹部の底面のうち、周囲よりも薄くて可撓性のある部分で構成されており、
   前記圧力計が、前記膜状部分に前記受圧部を当接させた状態で前記凹部に嵌め込まれることにより、前記可動壁で前記ポンプ室の側から被覆されている、
   請求項１に記載の往復動ポンプ。
3. 前記往復動部材が、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。
4. 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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