JPH0814163A - 流量調整機能付きベローズポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】移送流体の流量調整が容易に行え、定量性を確
保することのできるベローズポンプを提供する。 【構成】ポンプケース内部に形成した第１空気室と第２
空気室とに加圧エアを供給して各ベローズを交互に伸縮
動作する。各空気室内に装填された各ベローズが適宜大
きさに拡張され、同各ベローズと各近接センサとが所定
間隔に近接したとき、同各ベローズが吸入限界位置に到
達したことを各近接センサで検知し、その検知信号を遅
延制御装置に出力する。遅延制御装置は、各近接センサ
から出力される検知信号に基づいて切換えバルブを所定
時間遅延して切換え駆動し、予め設定した容量に各ベロ
ーズを拡張するので、各近接センサの検知位置を可変調
節するだけで、任意の吐出量に調節することができ、常
時一定量の移送流体を安定して供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、半導体製
造、化学工業等に於いて、薬液や溶剤等の流体を供給す
るときに用いられる流量調整機能付きベローズポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例のような流体を供給するベ
ローズポンプとしては、例えば、密閉された空気室内に
加圧エアを供給及び排出し、同空気室内に装填したベロ
ーズの伸縮動作により薬液や溶剤等の流体を吸入及び吐
出するベローズポンプがある。

【０００３】このベローズポンプの吐出量を調節する場
合、ポンプ本体の空気室内に供給される加圧エアの圧力
を調節する方法、ベローズの伸縮動作に要するサイクル
時間を変更する方法、ポンプ本体の吐出側に設けた絞り
バルブで流体の吐出量を調節する方法等、様々な調節方
法が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
構造を有するベローズポンプの吐出量を調節する場合、
吐出側に接続された配管系統の流動抵抗と、空気室内に
供給される加圧エアの供給量とによって、空気室内に装
填されたベローズの伸縮速度が変化し、ベローズの伸縮
ストロークに若干差異が生じるため、１ストローク当り
の吐出量が安定せず、一定の吐出量を得ることが困難で
あるという問題点を有している。

【０００５】この発明は上記問題に鑑み、ベローズの伸
縮側端部を検知する移動量検知器の検知位置を可変調節
し、同移動量検知器から出力される検知信号に基づいて
エア供給手段を切換え駆動することにより、移送流体の
流量調整が容易に行えると共に、常時一定量の移送流体
を安定して供給することができる流量調整機能付きベロ
ーズポンプの提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記各空気室の内壁部に上記各ベローズの伸縮側端部と
対向して各移動量検知器を配設し、上記各移動量検知器
の検知位置を各ベローズの伸縮方向と平行して可変調節
可能に設け、上記移動量検知器から出力される検知信号
に基づいて上記各空気室内に加圧エアを供給及び排出す
るエア供給手段を設けた流量調整機能付きベローズポン
プであることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の構成と併せて、上記移動量検知器から出力される検知
信号に基づいて上記エア供給手段を適宜時間遅延して切
換え駆動する遅延制御手段を設けた流量調整機能付きベ
ローズポンプであることを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の構成と併せて、上記エア供給手段を切換え駆動する上
記遅延制御手段の遅延時間を０．２秒〜１．０秒に設定
した流量調整機能付きベローズポンプであることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】請求項１記載のベローズポンプは、予め設定し
た位置に各ベローズの伸縮側端部が到達したとき各移動
量検知器で検知し、各移動量検知器から出力される検知
信号に基づいてエア供給手段を切換え駆動するポンプ構
造であるため、各移動量検知器の検知位置を可変調節す
ることで、各ベローズの伸縮側端部が各移動量検知器の
検知位置に到達するまでエア供給手段が切換え駆動され
ず、各ベローズの伸縮ストロークを任意長さに可変設定
できる。

【００１０】請求項２記載のベローズポンプは、上記請
求項１記載の作用と併せて、予め設定した位置に各ベロ
ーズの伸縮側端部が到達したとき、各移動量検知器から
出力される検知信号に基づいてエア供給手段を遅延制御
手段により適宜時間遅延して切換え駆動することで、予
め設定した位置までベローズの伸縮側端部が確実に移動
され、常時一定量の移送流体が吸入及び吐出される。

【００１１】請求項３記載のベローズポンプは、上記請
求項２記載の作用と併せて、各移動量検知器から出力さ
れる検知信号に基づいてエア供給手段を遅延制御手段に
より０．２秒〜１．０秒遅延して切換え駆動すること
で、上記請求項２記載と同様に、時間当りの吐出量が低
下せず、定量性を確保することができる。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、移動量検知器の検知
位置を可変調節して、ベローズの伸縮側端部を検知する
ときの検知距離を変更するので、ベローズの伸縮ストロ
ークを任意長さに可変設定でき、移送流体の流量調節が
容易に行えると共に、任意の吐出量に調節することがで
きる。しかも、移動量検知器から出力される検知信号に
基づいてエア供給手段を遅延制御手段により適宜時間遅
延して切換え駆動するので、従来例のように配管系統の
移送抵抗や加圧エアの供給量による影響を受けず、予め
設定した位置までベローズの伸縮側端部が確実に移動さ
れるため、常時一定量の移送流体を安定して供給するこ
とができ、定量性を確保できる。

【００１３】即ち、定流量ポンプの運転手段として、ベ
ローズのストローク回数を定めて、その回数が終了する
までポンプを動かす間欠運転と、所定時間を決めて、そ
の時間までポンプを動かす連続運転とがあるが、本発明
のポンプは何れの運転に於いても高い移送精度が得られ
る。

【００１４】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は半導体製造に於いて、薬液や溶剤等の移
送流体を一定量供給するときに用いられる流量調整機能
付きベローズポンプを示し、図１、図２に於いて、この
ベローズポンプ１は、ポンプケース２内部に形成した第
１空気室３と第２空気室４とに加圧エアＡを供給し、各
空気室３，４内に装填した各ベローズ５，５を交互に伸
縮動作する。同時に、各空気室３，４に設けた各近接セ
ンサＳ1 ，Ｓ2 で各ベローズ５，５の吸入限界位置を検
知し、各近接センサＳ1 ，Ｓ2 から出力される検知信号
に基づいて切換えバルブ６を所定時間遅延して切換え駆
動し、予め設定した容量に各ベローズ５，５を伸縮動作
させて移送流体Ｌを吸入及び吐出する構造である。な
お、薬液や溶剤等の移送流体Ｌと接触する部分及び部品
は、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＶＦ、ＰＦＡ等のフ
ッ素樹脂で構成している。

【００１５】上述のポンプケース２は、例えば、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で形成したポンプヘッド７
と、ポンプヘッド７の両側端部に対して嵌合固定される
大きさ及び形状に形成した筒状の各ケーシング８，８
と、各ケーシング８，８の一側端部に対して嵌合固定さ
れる大きさ及び形状に形成した各ポンプ閉塞蓋９，９と
から構成され、ポンプヘッド７の両端側周縁部に形成し
た各環状段部７ｂ，７ｂと、各ケーシング８，８の一端
側周縁部８ａ，８ａとを気密状態に嵌合して一体的に連
結固定し、各ポンプ閉塞蓋９，９の一端側周縁部に形成
した各環状段部９ａ，９ａと、各ケーシング８，８の他
端側周縁部８ｂ，８ｂとを気密状態に嵌合して一体的に
連結固定すると共に、ポンプヘッド７と、各ケーシング
８，８と、各ポンプ閉塞蓋９，９とを互いに嵌合してな
るポンプケース２内部に、ポンプヘッド７を中心として
左右位置に第１空気室３と第２空気室４とを形成してい
る。

【００１６】且つ、各ポンプ閉塞蓋９，９の一側部に上
述した各空気室３，４と連通して各吸排気ポート９ｂ，
９ｂを形成し、同各ポンプ閉塞蓋９，９の中央部に後述
する各ベローズ５，５の閉塞側と対向して各近接センサ
Ｓ1 ，Ｓ2 を固定している。

【００１７】前述のポンプヘッド７は、例えば、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で形成したヘッド本体７ａに
吸入通路１０と吐出通路１１とを穿設し、同ヘッド本体
７ａの一側周面に吸入通路１０と連通して吸入ポート１
０ａを形成し、同ヘッド本体７ａの他側周面に吐出通路
１１と連通して吐出ポート１１ａを形成している。且
つ、ヘッド本体７ａの両端側中央面に上述した吸入通路
１０と連通して各吸入口１０ｂ，１０ｂを形成し、同ヘ
ッド本体７ａの両端側中央面に上述した吐出通路１１と
連通して各吐出口１１ｂ，１１ｂを形成すると共に、各
吸入口１０ｂ，１０ｂには各チェックバルブ１２，１２
を接続し、各吐出口１１ｂ，１１ｂには各チェックバル
ブ１３，１３を接続している。

【００１８】前述の各ベローズ５，５は、例えば、ＰＴ
ＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で有底筒状に形成した各ベ
ローズ５，５の開放側周縁部５ａ，５ａと、ポンプヘッ
ド７の両側面に形成した各環状凹部７ｃ，７ｃとを互い
に嵌合し、同各ベローズ５，５の開放側周縁部５ａ，５
ａに各固定リング１４，１４の内径側周縁部１４ａ，１
４ａを係止して、同各固定リング１４，１４とポンプヘ
ッド７とを一体的に連結固定すると共に、同各ベローズ
５，５の開放側周縁部５ａ，５ａとポンプヘッド７の各
環状凹部７ｃ，７ｃとの間に介在した各シールリング１
５，１５で気密状態を保持している。且つ、各ベローズ
５，５の閉塞側周縁部５ｂ，５ｂと各連結プレート１
６，１６の一側面に形成した各嵌込み凹部１６ａ，１６
ａとを互いに嵌合し、同各ベローズ５，５の閉塞側周縁
部５ｂ，５ｂに各固定リング１７，１７の内径側周縁部
１７ａ，１７ａを係止して、各固定リング１７，１７と
各連結プレート１６，１６とを一体的に連結固定してい
る。

【００１９】且つ、ポンプヘッド７の外周部に４本又は
複数本の各ガイド孔７ｄ…を円周方向に対して所定等間
隔に隔てて形成し、同各ガイド孔７ｄ…に上述した各ベ
ローズ５，５の伸縮方向と平行して４本又は複数本の各
連結シャフト１８…を摺動可能に挿入し、同各ガイド孔
７ｄ…と各連結シャフト１８…との対向周面に介在した
各シールリング１９…で気密状態を保持すると共に、各
ベローズ５，５の閉塞側周縁部５ｂ，５ｂに固定した各
連結プレート１６，１６の外周縁部に各固定リング１
７，１７を介して各連結シャフト１８…の両端部を夫々
挿通し、同各連結プレート１６，１６の外周縁部に挿通
した各連結シャフト１８…の両端部に各ナット２０…を
夫々螺合して、左右の各ベローズ５，５に嵌合した各連
結プレート１６，１６の外周縁部を各連結シャフト１８
…で一体的に連結固定している。

【００２０】前述の各近接センサＳ1 ，Ｓ2 は、図３に
も示すように、上述した各ベローズ５，５の閉塞側中央
面と対向して各ポンプ閉塞蓋９，９の中央部に各差込み
孔９ｃ，９ｃを形成し、同各差込み孔９ｃ，９ｃに筒状
の各可動体２１，２１を外方側から螺合して、同各差込
み孔９ｃ，９ｃよりも突出した位置又は没入した位置に
各可動体２１，２１を各締付けナット２２，２２で締付
け固定すると共に、同各差込み孔９ｃ，９ｃと各可動体
２１，２１との対向周面に介在した各シールリング２
３，２３で気密状態を保持している。

【００２１】且つ、各可動体２１，２１の後端側中心部
に形成した各差込み凹部２１ａ，２１ａに各近接センサ
Ｓ1 ，Ｓ2 を後方側から差込み、同各可動体２１，２１
の先端側中心部に形成した各検知孔２１ｂ，２１ｂに各
近接センサＳ1 ，Ｓ2 を螺合して、同各可動体２１，２
１の先端部よりも没入した位置に各近接センサＳ1 ，Ｓ
2 を各締付けナット２４，２４で締付け固定すると共
に、同各検知孔２１ｂ，２１ｂと各近接センサＳ1 ，Ｓ
2 との対向周面を適宜密封手段（図示省略）で気密状態
にシールし、各近接センサＳ1 ，Ｓ2 と後述する遅延制
御装置２７とを各センサコード２８，２９で接続してい
る。

【００２２】つまり、各ベローズ５，５と各近接センサ
Ｓ1 ，Ｓ2 とが所定間隔に近接したとき、各近接センサ
Ｓ1 ，Ｓ2 から出力される検知信号に基づいて切換えバ
ルブ６を切換え駆動し、各ベローズ５，５を吸入限界位
置と吐出限界位置とに伸縮動作する。各ベローズ５，５
の吐出容量を可変設定する場合、各ポンプ閉塞蓋９，９
に螺合した各可動体２１，２１を回動操作して、各ベロ
ーズ５，５と各近接センサＳ1 ，Ｓ2 との近接間隔を可
変調節することで、各近接センサＳ1 ，Ｓ2 の検知距離
に対応して各ベローズ５，５の伸縮ストロークが可変設
定され、１ストローク当りの容量（Ｑ）は、ベローズ５
の伸縮ストローク（δ）に比例し、その比例常数はベロ
ーズ５の有効径（Ｄ）で決まるので、その容量（Ｑ）を
下記の数１で求めることができる。

【００２３】

【数１】

【００２４】上記の数１で求められるように、ベローズ
５の伸縮ストロークを可変調節することで、各ベローズ
５，５の吐出容量を任意に設定することができる。

【００２５】前述の切換えバルブ６は、例えば、５ポー
ト・オールポート・オープン型の切換えバルブ６により
構成され、同切換えバルブ６に形成したＡポートと、第
１空気室３に形成した吸排気ポート９ｂとを吸排気管２
５で接続し、同切換えバルブ６に形成したＢポートと、
第２空気室４に形成した吸排気ポート９ｂとを吸排気管
２６で接続し、同切換えバルブ６に形成したＰポートを
エアコンプレッサ等のエア供給源（図示省略）に接続
し、同切換えバルフ６に形成したＲ１ポート及びＲ２ポ
ートを大気側に接続して、後述する遅延制御装置２７か
ら出力される指令信号に基づいて切換えバルブ６を切換
え駆動する。

【００２６】上述の遅延制御装置２７は、ＣＰＵ（図示
省略）に格納されたプログラムに沿って各近接センサＳ
1 ，Ｓ2 と切換えバルフ６とを制御し、吸入動作時に於
いて、各ベローズ５，５と各近接センサＳ1 ，Ｓ2 とが
所定間隔に近接したとき、各近接センサＳ1 ，Ｓ2 から
出力される検知信号に基づいて各ベローズ５，５が予め
設定した吸入限界位置に到達したかを判定し、吸入限界
位置と判定された場合、ＣＰＵ（図示省略）から出力さ
れる指令信号に基づいて切換えバルブ６を所定時間遅延
して切換え駆動する。つまり、各ベローズ５，５と各近
接センサＳ1 ，Ｓ2 とが所定間隔に近接した時点で、例
えば、約０．２秒〜約１．０秒遅延して切換えバルブ６
を切換え駆動する。

【００２７】図示実施例は上記の如く構成するものとし
て、以下、ベローズポンプ１による移送流体Ｌの供給動
作を説明する。先ず、図１、図３に於いて、第１空気室
３及び第２空気室４の各ポンプ閉塞蓋９，９に螺合した
各可動体２１，２１を回動操作して、各ベローズ５，５
と各近接センサＳ1 ，Ｓ2 との近接間隔を可変調節し、
各ベローズ５，５の吸入限界位置を予め設定する。

【００２８】次に、切換えバルブ６を切換え駆動して、
第２空気室４側の吸排気ポート９ｂに接続された吸排気
管２６とエア供給源（図示省略）とを直結し、同第２空
気室４内に供給される加圧エアＡによりベローズ５を吐
出動作する。同時に、第２空気室４側の吸入口１０ｂに
接続されたチェックバルブ１２を閉塞し、吐出口１１ｂ
に接続されたチェックバルブ１３を開放し、ホンプヘッ
ド７の吐出ポート１１ａを介してベローズ３内部に吸入
された移送流体Ｌを吐出する。

【００２９】一方、第１空気室３側の吸排気ポート９ｂ
に接続された吸排気管２５を大気側に開放し、第２空気
室４内に装填されたベローズ３の吐出動作と連動して、
第１空気室３内に装填されたベローズ３を吸入動作さ
せ、第１空気室３内に装填されたベローズ５を吸入方向
に拡張しながら加圧エアＡを大気側に排出する。同時
に、第１空気室３の吸入口１０ｂに接続されたチェック
バルブ１２を開放し、吐出口１１ｂに接続されたチェッ
クバルブ１３を閉塞し、ポンプヘッド７の吸入ポート１
０ａを介してベローズ５内部に移送流体Ｌを吸入する。

【００３０】且つ、図２、図４に示すように、第２空気
室４側の吐出動作時に於いて、第１空気室３内に装填さ
れたベローズ５が適宜大きさに拡張され、同ベローズ５
と近接センサＳ1 とが所定間隔に近接したとき、同ベロ
ーズ５が吸入限界位置に到達したことを近接センサＳ1
で検知し、その検知信号を遅延制御装置２７に出力す
る。遅延制御装置２７は、近接センサＳ1 から出力され
る検知信号に基づいて切換えバルブ６を所定時間遅延し
て切換え駆動する。例えば、約０．２秒〜約１．０秒遅
延して切換えバルブ６を切換え駆動することで、予め設
定した容量にベローズ５が拡張され、一定量の移送流体
Ｌをベローズ５内部に吸入する。

【００３１】上述と同様に、第１空気室３側の吐出動作
時に於いて、第２空気室４内に装填されたベローズ５が
適宜大きさに拡張され、同ベローズ５と近接センサＳ2
とが所定間隔に近接したとき、遅延制御装置２７は、近
接センサＳ1 から出力される検知信号に基づいて切換え
バルブ６を所定時間遅延して切換え駆動するので、予め
設定した容量にベローズ５が拡張され、一定量の移送流
体Ｌをベローズ５内部に吸入する。以下同様に、第１空
気室３及び第２空気室４に装填された各ベローズ５，５
を予め設定した容量に伸縮動作するので、常時一定量の
移送流体Ｌを次工程（図示省略）に安定して供給するこ
とができる。

【００３２】下記の表１は、切換えバルブ６の切換え時
間と、ベローズ５の１ストローク当りの吐出量の一例を
示す。

【００３３】

【表１】 上記表１に示すように、各近接センサＳ1 ，Ｓ2 で検知
してから切換えバルブ６を切換え駆動するまでので遅延
時間を長くすると、予め設定した容量にベローズ５が拡
張されるので、移送量に変動が生じず、一定の流量を確
保することができるが、必要以上に遅延時間を長くする
と、単位時間当りの吐出量（cm³ ）が低下するので、好
ましくは、切換えバルブ６を切換え駆動するときの遅延
時間を、例えば、約０．２秒〜約１．０秒の遅延時間に
設定するのがよい。

【００３４】以上このように、各近接センサＳ1 ，Ｓ2
の検知位置を調節して、各ベローズ５，５の閉塞側を検
知するとき検知距離を変更するので、各ベローズ５，５
の伸縮ストロークを任意長さに可変設定でき、移送流体
Ｌの流量調節が容易に行えると共に、任意の吐出量に調
節することができる。しかも、各近接センサＳ1 ，Ｓ2
から出力される検知信号に基づいて切換えバルブ６を遅
延制御装置２７により適宜時間遅延して切換え駆動する
ので、従来例のように配管系統の移送抵抗や加圧エアの
供給量による影響を受けず、予め設定した位置まで各ベ
ローズ５，５の閉塞側が確実に移動されるため、常時一
定量の移送流体を安定して供給することができ、定量性
を確保できる。

【００３５】即ち、定流量ポンプの運転手段として、ベ
ローズのストローク回数を定めて、その回数が終了する
までポンプを動かす間欠運転と、所定時間を決めて、そ
の時間までポンプを動かす連続運転とがあるが、本発明
のポンプは何れの運転に於いても高い移送精度が得られ
る。

【００３６】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の移動量検知器は、実施例の近接セ
ンサＳ1 ，Ｓ2 に対応し、以下同様に、エア供給手段
は、切換えバルブ６に対応し、遅延制御手段は、遅延制
御装置２７に対応するも、この発明は、上述の実施例の
構成のみに限定されるものではない。

【００３７】上述の実施例では、ベローズポンプ１を構
成するポンプケース２内部に第１空気室３と第２空気室
４とを２室形成しているが、例えば、４室又は６室等の
複数室を移送流体Ｌの供給量に応じて形成するもよく、
上述の実施例と同様に、連続運転時及び間欠運転時に於
いて、常時一定の流量が得られる。

【００３８】また、近接センサＳ1 ，Ｓ2 に代えて、例
えば、リミットスイッチや反射型光電センサ等の検知セ
ンサ（図示省略）によりベローズ５が吸入限界位置に拡
張したことを検知するもよく、同検知センサから出力さ
れる検知信号に基づいて切換えバルブ６の切換え駆動を
遅延制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベローズポンプの吸入動作及び吐出動作を示す
縦断側面図。

【図２】近接センサの取付け部分を示す縦断側面図。

【図３】ベローズポンプと切換えバルブとの配管系統を
示す側面図。

【図４】近接センサと切換えバルブとの時間差を示すタ
イムチャート。

【符号の説明】

Ａ…加圧エア Ｌ…移送流体 Ｓ1,Ｓ2 …近接センサ １…ベローズポンプ ２…ポンプケース ３…第１空気室 ４…第２空気室 ５…ベローズ ６…切換えバルブ ７…ポンプヘッド ８…ケーシング ９…ポンプ閉塞蓋 ９ｃ…差込み孔 ２１…可動体 ２７…遅延制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉された複数の各空気室に加圧エアを供
   給及び排出し、該各空気室内に装填された各ベローズを
   加圧エアにより伸縮動作して移送流体を吸入及び吐出す
   るベローズポンプであって、上記各空気室の内壁部に上
   記各ベローズの伸縮側端部と対向して各移動量検知器を
   配設し、上記各移動量検知器の検知位置を各ベローズの
   伸縮方向と平行して可変調節可能に設け、上記移動量検
   知器から出力される検知信号に基づいて上記各空気室内
   に加圧エアを供給及び排出するエア供給手段を設けた流
   量調整機能付きベローズポンプ。
2. 【請求項２】上記移動量検知器から出力される検知信号
   に基づいて上記エア供給手段を適宜時間遅延して切換え
   駆動する遅延制御手段を設けた請求項１記載の流量調整
   機能付きベローズポンプ。
3. 【請求項３】上記エア供給手段を切換え駆動する上記遅
   延制御手段の遅延時間を０．２秒〜１．０秒に設定した
   請求項２記載の流量調整機能付きベローズポンプ。