JPH11324926A - 隔膜式往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型化することなくウオータハンマやサージ
ングの発生を抑制することができる隔膜式往復動ポンプ
を提供する。 【解決手段】 ニードル弁孔２９Ｃに取付けられて、該
ニードル弁孔２９Ｃの通路面積を調整するニードル弁３
２Ａと、合成ゴムなどの弾性材料によって成形された前
記リップ形のクッションパッキン３２Ｂとを備えた後退
制動機構３２により、ベローズ６の後端閉塞部６Ｂが後
死点ＤＰ２に近付く吸込行程終了付近から後死点ＤＰ２
に到達する間の給気を減らして、往復移動部１２の後退
速度を低下させ、吸込系内の被移送流体の流速を緩やか
に１．５ｍ／ｓ以下に低下させた後に０にする。これに
より、周期的な大きい圧力変動が吸込系内で発生するの
を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば半導体製
造装置におけるＩＣや、液晶などの表面洗浄処理に用い
られる薬液や超純水などの定量移送に好適な隔膜式往復
動ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の隔膜式往復動ポンプの一例とし
て、図９に示すものが知られている。この図において、
隔膜式往復動ポンプは、被移送流体の吸込通路１および
吐出通路２とを設けたポンプボディ３と、このポンプボ
ディ３の軸方向後側に一体に結合された有底筒状のポン
プケーシング４を有し、ポンプボディ３の後端周縁部と
ポンプケーシング４の前端面とで挟着固定されたＦＲＰ
製の環状押え板５によって有底筒状のベローズ６の前端
開口部６Ａが気密（液密）に固定され、ポンプボディ３
とベローズ６とによって囲まれる密閉空間７を形成して
いる。また、ベローズ６の後端閉塞部６Ｂの後側には、
複数のボルト８Ａ，８Ａによってステンレス製の固定板
８が一体に結合され、この固定板８とベローズ６の後端
閉塞部６Ｂとの間に軸方向後方にのびるピストンロッド
９の先端基部を介在させて、ベローズ６にステンレス製
のピストンロッド９を一体に結合している。

【０００３】ピストンロッド９の後端部は、ポンプケー
シング４の後端閉塞部４Ａを軸方向の進退移動自在、か
つ気密に貫通して、該後端閉塞部４Ａの後側に連設した
シリンダ１０内に臨出しており、この臨出部にシリンダ
１０内で軸方向に進退移動するピストン１１が固着さ
れ、シリンダ１０とピストン１１とで、ベローズ６の後
端閉塞部６Ｂをポンプボディ３に近い前死点まで前進さ
せて、密閉空間７の容積を縮小させるとともに、ベロー
ズ６の後端閉塞部６Ｂをポンプボディ３から離れる図１
０の後死点まで後退させて、密閉空間７の容積を拡大さ
せる軸方向の進退移動により、ベローズ６を伸縮変形さ
せる往復移動部１２を構成している。また、図９に示す
ように、ピストン１１の後端面には、シリンダ１０の一
部に設けた軸方向の切欠部１０Ａを通って半径方向外側
にのびる近接センサ感知板１３が固着され、この近接セ
ンサ感知板１３の前後両側に近接センサ１４Ａ，１４Ｂ
が配置されている。

【０００４】一方、ポンプボディ３には、吸込通路１に
連通して吸込方向への流れのみを許容するスプリング式
の第１逆止弁１５と吐出通路２に連通して吐出方向への
流れのみを許容するスプリング式の第２逆止弁１６が並
列して取付けられており、第１逆止弁１５の出口と第２
逆止弁１６の入口はそれぞれ密閉空間７に開口してい
る。

【０００５】吸込通路１の入口には管継手１７を介して
フッ素樹脂製のチューブによってなる被移送流体吸込管
１８の出口が接続され、吐出通路２の出口には管継手１
７を介してフッ素樹脂製のチューブによってなる被移送
流体吐出管１９の入口が接続されている。管継手１７
は、吸込通路１の入口および吐出通路２の出口に一端部
の雄ねじが螺合されるニップル１７Ａとインナリング１
７Ｂおよび袋ナット状の押輪１７Ｃとを備え、被移送流
体吸込管１８の出口および被移送流体吐出管１９の入口
をインナリング１７Ｂに圧入して拡径した状態でニップ
ル１７Ａの他端部に挿入するとともに、押輪１７Ｃの雌
ねじをニップル１７Ａの他端部雄ねじに螺合して、被移
送流体吸込管１８の出口および被移送流体吐出管１９の
入口を介してインナリング１７Ｂを押圧することによ
り、ニップル１７Ａの他端部とインナリング１７Ｂとに
よる被移送流体吸込管１８の出口と被移送流体吐出管１
９の入口それぞれの挟着力を増大させて密封している。
また、被移送流体吸込管１８にはバルブＶ１が介設さ
れ、該被移送流体吸込管１８の入口は洗浄液などの被移
送流体を貯留している貯液槽２０に接続されている。

【０００６】他方、往復移動部１２は往復駆動装置２１
によって往復移動する。この往復駆動装置２１は、コン
プレッサーによってなる圧縮空気供給源２２、電磁式５
ポート３位置方向切換弁２３および制御器２４を備え、
圧縮空気供給源２２と方向切換弁２３の一次側ポートＰ
はバルブＶ２を介設した圧縮空気供給管２５によって接
続されており、方向切換弁２３の二次側ポートＡは給排
気管２６を介してポンプケーシング４に設けた給排気孔
２７に接続されているとともに、二次側ポートＢは給排
気管２８を介してシリンダ１０に設けた給排気孔２９に
接続されている。

【０００７】制御器２４には、近接センサ感知板１３の
近接を検知した近接センサ１４Ａ，１４Ｂから近接検知
信号が入力され、この近接信号に基づいて制御器２４か
ら方向切換弁２３に切換信号を出力するように構成され
ているとともに、制御器２４に付設した押ボタン（図示
省略）の手動操作によって、方向切換弁２３を中立位置
２３Ｃに切り換えることで、往復移動装置２１の作動を
停めて、隔膜式往復動ポンプの運転を停止したり、中立
位置２３Ｃから第１位置２３Ａまたは第２位置２３Ｂに
切り換えることで、往復移動装置２１を作動させて、隔
膜式往復動ポンプの運転を開始することができるように
構成されている。なお、図中３０はシリンダカバーを示
し、シリンダ１０の後端開口部を密閉している。

【０００８】以上のような構成の隔膜式往復動ポンプに
おいて、ポンプボディ３、ポンプケーシング４、ベロー
ズ６、第１逆止弁１５および第２逆止弁１６などは、耐
蝕性および耐熱性にすぐれたＰＴＦＥやＰＦＡなどのフ
ッ素樹脂系の材料によって成形されている。

【０００９】つぎに、前記構成の隔膜式往復動ポンプの
作動を説明する。図９に示すように、ベローズ６の後端
閉塞部６Ｂがポンプボディ３に近い前死点ＤＰ１にあっ
て、密閉空間７の容積が縮小され、かつ方向切換弁２３
が中立位置２３Ｃに保持されたポンプの停止状態におい
て、制御器２４に付設した押ボタンの手動操作によっ
て、方向切換弁２３を図１１のように第２位置２３Ｂに
切り換えると、圧縮空気供給源２２から供給される圧縮
空気は、圧縮空気供給管２５→方向切換弁２３の一次側
ポートＰ→二次側ポートＢ→給排気管２８→給排気孔２
９の経路でシリンダ１０内に流入するとともに、ポンプ
ケーシング４内に封入されて固定板８を介してベローズ
６の後端閉塞部６Ｂを前死点ＤＰ１方向に付勢している
圧縮空気は、給排気孔２７→給排気管２６→二次側ポー
トＡ→一次側排気ポートＲ１の経路で大気中に排出され
る。このため、ピストン１１はシリンダ１０内で終端位
置まで後退し、この後退に伴ってベローズ６の後端閉塞
部６Ｂがポンプボディ３から離れた後死点ＤＰ２まで後
退して図１０に示すように、密閉空間７の容積を拡大す
る。

【００１０】前記密閉空間７の容積拡大に伴って、該密
閉空間７の負圧化が漸次大きくなるので、貯液槽２０に
貯留されている被移送流体は、被移送流体吸込管１８→
吸込通路１→第１逆止弁１５の経路で密閉空間７内に吸
込まれる。

【００１１】ピストン１１が終端位置まで後退し、かつ
ベローズ６の後端閉塞部６Ｂが後死点ＤＰ２まで後退し
た吸込行程の終了時点で第１逆止弁１５は閉鎖される。
同時にピストン１１に取付けられている近接センサ感知
板１３は近接センサ１４Ｂに近接して検知され、この近
接検知信号が制御器２４に入力される。制御器２４は、
近接センサ１４Ｂから入力された近接検知信号に基づい
て方向切換弁２３に切換信号を出力し、方向切換弁２３
を図１２のように第１位置２３Ａに切り換える。これに
より、圧縮空気供給源２２から供給される圧縮空気は、
圧縮空気供給管２５→方向切換弁２３の一次側ポートＰ
→二次側ポートＡ→給排気管２６→給排気孔２７の経路
でポンプケーシング４内に流入するとともに、シリンダ
１０内の圧縮空気は、給排気孔２９→給排気管２８→二
次側ポートＢ→一次側排気ポートＲ２の経路で大気中に
排出される。このため、固定板８を介してベローズ６の
後端閉塞部６Ｂを図９の前死点ＤＰ１まで前進させて、
密閉空間７の容積を縮小するとともに、ピストン１１を
シリンダ１０内で始端位置まで前進させる。

【００１２】密閉空間７の容積が縮小されることによっ
て、該密閉空間７に吸込まれていた被移送流体は、第２
逆止弁１６→吐出通路２→の経路で被移送流体吐出管１
９に吐出されて所定の場所に移送される。

【００１３】ピストン１１が始端位置まで前進し、かつ
ベローズ６の後端閉塞部６Ｂが前死点ＤＰ２まで前進し
た吐出行程の終了時点で第２逆止弁１６は閉鎖される。
同時にピストン１１に取付けられている近接センサ感知
板１３は近接センサ１４Ａに近接して検知され、この近
接検知信号が制御器２４に入力される。制御器２４は、
近接センサ１４Ａから入力された近接検知信号に基づい
て方向切換弁２３に切換信号を出力し、方向切換弁２３
を図１１のように第２位置２３Ｂに切り換える。以下
は、制御器２４に付設した押ボタンの手動操作によっ
て、方向切換弁２３を図８で示す中立位置２３Ｃに切り
換えるまで、前述の作動反復により被移送流体を間欠的
に連続して定量移送する。

【００１４】ところで、この種の隔膜式往復動ポンプで
は、ピストン１１がシリンダ１０内で終端位置まで後退
し、この後退に伴ってベローズ６の後端閉塞部６Ｂが後
死点ＤＰ２まで後退した吸込行程の終了時点で、第１逆
止弁１５が閉鎖されると、吸込通路１、管継手１７およ
び被移送流体吸込管１８によって構成されている吸込系
内の被移送流体の流速は、図５の仮想線で示す特性のよ
うに瞬間的に０になり、吸込系内では図１３の図表で示
すように、定常値を大きく超える急激な圧力上昇と圧力
降下（ウオータハンマ）αと脈動（サージング）βの周
期的な圧力変動が発生し、連続的な大きい振動を発生さ
せて、管継手１７から被移送流体が漏れるおそれを有し
ている。また、被移送流体吸込管（配管）１８の振動、
ベローズ６の破損による液漏れ、貯液槽２０の損傷など
が生じる。このため、従来は、往復移動装置２１におけ
る圧縮空気供給管２５に可変型絞り弁３１を介設し、往
復移動部１２の往復速度およびベローズ６の伸縮速度を
遅くし、１サイクルの所要時間を長くすることで、吸込
行程終了時点での被移送流体の急激な速度変化を避け
て、ウオータハンマやサージングの発生を抑制してい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１サイクルの
所要時間が長くなると、単位時間当たりの被移送流体の
吐出量が低下してポンプの定格容量を低下させることに
なる。したがって、所望の定格容量を確保するために
は、隔膜の内径を大きくして、１ストローク当たりの吐
出量を大きする必要があるので、それだけポンプが大型
化され、大きい設置スペースが必要になる。

【００１６】そこで、本発明は、大型化することなくウ
オータハンマやサージングの発生を抑制することができ
る隔膜式往復動ポンプを提供することを目的としてい
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る隔膜式往復動ポンプ
は、被移送流体の吸込通路および吐出通路とを備えたポ
ンプボディと、このポンプボディに前端開口部が気密に
固定されて密閉空間を形成するとともに、後端閉塞部の
軸方向の進退移動による伸縮変形が可能で該伸縮変形に
より前記密閉空間の容積を拡縮する隔膜と、前記後端閉
塞部に連結され該後端閉塞部を前記ポンプボディに近い
前死点とポンプボディから離れる後死点の間で軸方向に
進退移動させて前記隔膜を伸縮変形させる往復移動部
と、この往復移動部を往復移動させる往復駆動装置とを
具備し、前記吸込通路が吸込方向への流れのみを許容す
る第１逆止弁を介して前記密閉空間に連通し、かつ前記
吐出通路が吐出方向への流れのみを許容する第２逆止弁
を介して前記密閉空間に連通しており、前記吸込通路の
入口に管継手を介して被移送流体吸込管が接続されてい
る隔膜式往復動ポンプにおいて、前記往復移動部が前記
往復駆動装置の圧縮空気供給源から給排気通路を介して
シリンダに供給される圧縮空気の給排気により往復移動
するピストンおよび該ピストンと前記隔膜の後端閉塞部
とを連結するピストンロッドによって構成されていると
ともに、前記後端閉塞部が前記後死点に近付く吸込行程
終了付近から後死点に到達する間の後退速度を低下させ
て、吸込行程終了時における前記第１逆止弁の急閉を避
ける後退制動機構が前記給排気通路に設けられているこ
とを特徴としている。

【００１８】また、前記目的を達成するために、請求項
２に記載の発明に係る隔膜式往復動ポンプは、被移送流
体の吸込通路および吐出通路とを備えたポンプボディ
と、このポンプボディに前端開口部が気密に固定されて
密閉空間を形成するとともに、後端閉塞部の軸方向の進
退移動による伸縮変形が可能で該伸縮変形により前記密
閉空間の容積を拡縮する隔膜と、前記後端閉塞部に連結
され該後端閉塞部を前記ポンプボディに近い前死点とポ
ンプボディから離れる後死点の間で軸方向に進退移動さ
せて前記隔膜を伸縮変形させる往復移動部と、この往復
移動部を往復移動させる往復駆動装置とを具備し、前記
吸込通路が吸込方向への流れのみを許容する第１逆止弁
を介して前記密閉空間に連通し、かつ前記吐出通路が吐
出方向への流れのみを許容する第２逆止弁を介して前記
密閉空間に連通しており、前記吸込通路の入口に管継手
を介して被移送流体吸込管が接続されている隔膜式往復
動ポンプにおいて、前記往復移動部が前記往復駆動装置
の圧縮空気供給源から第１切換弁および給排気通路を介
してシリンダに供給される圧縮空気の給排気により往復
移動するピストンおよび該ピストンと前記隔膜の後端閉
塞部とを連結するピストンロッドによって構成されてい
るとともに、該往復移動部の往復移動を検知する往復移
動検知手段と、この往復移動検知手段で検知した往復移
動部の往復移動検知信号が入力される制御器とを備え、
前記給排気通路と第１切換弁の排気ポートのいずれか
に、前記往復移動検知手段から入力された往復移動検知
信号に基づいて前記制御器から出力される制御信号によ
り前記往復移動部および前記隔膜の後端閉塞部が前記後
死点に近付く吸込行程終了付近から後死点に到達する間
の後退速度を低下させて、吸込行程終了時における前記
第１逆止弁の急閉を避ける後退制動機構が設けられてい
ることを特徴としている。

【００１９】請求項１に記載の発明に係る隔膜式往復動
ポンプによれば、後退制動機構により、後端閉塞部が前
記後死点に近付く吸込行程終了付近から後死点に到達す
る間の給気を減らして、往復移動部の後退速度を低下さ
せることにより、吸込通路、管継手および被移送流体吸
込管によって構成されている吸込系内の被移送流体の流
速を下げながら緩やかに０にすることができる。これに
より、ウオータハンマやサージングの発生を抑制して、
連続的な大きい振動に起因する管継手からの被移送流体
漏れを防止するとともに、配管の振動、隔膜の破損によ
る液漏れ、貯液槽の損傷などを防止することができる。

【００２０】請求項２に記載の発明に係る隔膜式往復動
ポンプによれば、往復移動検知手段により、往復移動部
が後死点に近付く吸込行程終了付近に到達した状態を検
知した時点から後死点に到達した状態を検知する間は、
制御器から出力される制御信号により、給排気通路と第
１切換弁の排気ポートのいずれかに設けられている後退
制動機構を作用させて、往復移動部の後退速度を低下さ
せることにより、吸込通路、管継手および被移送流体吸
込管によって構成されている吸込系内の被移送流体の流
速を下げながら緩やかに０にすることができる。これに
より、ウオータハンマやサージングの発生を抑制して、
連続的な大きい振動に起因する管継手からの被移送流体
漏れを防止するとともに、配管の振動、隔膜の破損によ
る液漏れ、貯液槽の損傷などを防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、請求項１に記載の発明の一
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は請求項１
に記載の発明の一実施の形態を示す縦断面図、図２は要
部の拡大断面図である。なお、前記従来例と同一もしく
は相当部分には、同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。図１および図２において、給排気通路２９は、外端
部が給排気管２８に接続され、かつ内端がシリンダ１０
の前壁１０Ｂの内周に開口している第１通路２９Ａと、
ピストンロッド９の外周とシリンダ１０の前壁１０Ｂの
内周の間に形成されてシリンダ１０の内部に開口する隙
間２９Ｂと、この隙間２９Ｂとシリンダ１０の内部とを
互いに連通させるニードル弁孔２９Ｃを備え、この給排
気通路２９に後退制動機構３２が設けられている。ま
た、ピストンロッド９には、該ピストンロッド９の後退
時においてクッションパッキン３２Ｂのリップ部を初期
摺接させるテーパ面９Ａが前側から後側にかけて漸次縮
径させて形成され、このテーパ面９Ａによって前記隙間
２９Ｂの後部が拡げられる。

【００２２】後退制動機構３２は、ニードル弁孔２９Ｃ
に取付けられて、該ニードル弁孔２９Ｃの通路面積を調
整するニードル弁３２Ａと、合成ゴムなどの弾性材料に
よって成形された前記リップ形のクッションパッキン３
２Ｂとを備えており、このクッションパッキン３２Ｂ
は、シリンダ１０の前壁１０Ｂにおける後端部側の内周
に嵌合して取付けられている。

【００２３】一方、ポンプボディ３の軸方向前側に一体
に結合された有底筒状のアキュムケーシング３４を有
し、ポンプボディ３の前端周縁部とアキュムケーシング
３４の前端面とで挟着固定されたＦＲＰ製の環状押え板
３５によって有底筒状のアキュムベローズ３６の後端開
口部３６Ａが気密（液密）に固定され、ポンプボディ３
とアキュムベローズ３６とによって囲まれる密閉空間３
７を形成している。なお、この実施の形態では、アキュ
ムベローズ３６の前端閉塞部３６Ｂの前側には、脈動抑
制装置３８が一体に設けられている。また、吐出通路２
の出口は密閉空間３７に開口し、密閉空間７は第２逆止
弁１６および貫通孔３９を介して密閉空間３７に連通す
るように構成している。

【００２４】したがって、ベローズ６の拡大による吸込
行程で密閉空間７に吸込まれた被移送流体は一時的に密
閉空間３７に貯留されたのち、吐出通路２から吐出され
る。この時のアキュムベローズ３６の伸縮変形は、脈動
抑制装置３８によって一定範囲内に抑えて脈動幅を小さ
く制限する。

【００２５】前記構成において、ピストン１１が図２で
示す始端位置にある場合、圧縮空気は給排気通路２９に
おける第１通路２９Ａと後部が拡げられている隙間２９
Ｂおよびニードル弁孔２９Ｃからシリンダ１０の内部に
供給され、ピストン１１およびピストンロッド９を図３
の位置および図４の実線で示す特性におけるｔ１との交
点ｐ１まで高速で後退させる。その寸前でクッションパ
ッキン３２Ｂのリップ部がピストンロッド９のテーパ面
９Ａに初期摺接しながら漸次拡径し、図３の位置ではク
ッションパッキン３２Ｂのリップ部がピストンロッド９
におけるテーパ面９Ａの前側に圧接して隙間２９Ｂを閉
じる。このため、圧縮空気はニードル弁３２Ａにより通
路面積を縮小されたニードル弁孔２９Ｃのみからシリン
ダ１０の内部に供給されることになり、それ以後の後退
速度をｔ１との交点ｐ１からｔ２との交点ｐ２のように
低下させる。このように、後退速度を低下させても、往
復移動部１２の後退初期から可変絞り弁３１によって後
退速度を減速していた従来の特性（図４の一点鎖線参
照）と比較して、後退所要時間を短縮することができ
る。

【００２６】すなわち、図１に示すベローズ６の後端閉
塞部６Ｂが後死点ＤＰ２に近付く吸込行程終了付近から
後死点ＤＰ２に到達する間の給気を減らして、往復移動
部１２の後退速度を低下させることにより、図５の実線
で示す特性におけるｔ１からｔ２間のように、吸込通路
１、管継手１７および被移送流体吸込管１８によって構
成されている吸込系内の被移送流体の流速を緩やかに
１．５ｍ／ｓ以下に低下させた後に０にすることができ
るので、周期的な大きい圧力変動が吸込系内で発生する
のを回避することができる。このため、ベローズ６の内
径を大きくして、１ストローク当たりの吐出量を大きす
ることが不要になるので、ポンプを大型化することなく
なく、ウオータハンマやサージングの発生を抑制して、
連続的な大きい振動に起因する管継手１７からの被移送
流体漏れを防止するとともに、被移送流体吸込管１８の
振動、ベローズ６の破損による液漏れ、貯液槽２０の損
傷などを防止することができる。

【００２７】つぎに、請求項２に記載の発明の一実施の
形態を図面に基づいて説明する。図６は請求項２に記載
の発明の一実施の形態を示す縦断面図である。なお、前
記従来例および請求項１に記載の発明と同一もしくは相
当部分には、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
図６において、ピストン１１の往復移動を検知する往復
移動検知手段４０と、この往復移動検知手段４０で検知
したピストン１１の往復移動検知信号が入力される制御
器２４とを備えている。

【００２８】往復移動検知手段４０は、ピストン１１に
取付けられた近接センサ感知板１３と、前後方向に所定
の間隔を有して配置した３つの近接センサ１４Ａ，１４
Ｂ，１４Ｃとからなり、これら近接センサ１４Ａ，１４
Ｂ，１４Ｃで検知したピストン１１の往復移動検知信号
が制御器２４に入力される。

【００２９】後退制動機構４１は、電磁方向切換弁４２
と、この電磁方向切換弁４２の二次側ポートＢに連通し
て設けた可変絞り弁４３によって構成されており、電磁
方向切換弁４２の一次側ポートＰは、電磁方向切換弁２
３の一次側ポートＲ１に連通している。また、近接セン
サ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで検知したピストン１１の往
復移動検知信号に基づいて、制御器２４から電磁方向切
換弁４２に切換制御信号が出力される。

【００３０】前記構成において、ピストン１１が図６で
示す始端位置にあって、近接センサ感知板１３が近接セ
ンサ１４Ａに近接して検知されている状態から、ピスト
ン１１の後退によって近接センサ感知板１３が近接セン
サ１４Ｂに近接して検知されるまでの間は、近接センサ
１４Ａで検知したピストン１１の往復移動検知信号が制
御器２４に入力され、この往復移動検知信号に基づいて
制御器２４から電磁方向切換弁４２に切換制御信号を出
力して、電磁方向切換弁４２を第２位置４２Ｂに切り換
えている。この時、電磁方向切換弁２３は、第２位置２
３Ｂに切り換えられているので、圧縮空気供給源２２か
ら供給される圧縮空気は、圧縮空気供給管２５→方向切
換弁２３の一次側ポートＰ→二次側ポートＢ→給排気管
２８→給排気孔２９の経路でシリンダ１０内に流入する
とともに、ポンプケーシング４内に封入されて固定板８
を介してベローズ６の後端閉塞部６Ｂを前死点ＤＰ１方
向に付勢している圧縮空気は、給排気孔２７→給排気管
２６→二次側ポートＡ→一次側排気ポートＲ１→方向切
換弁４２の一次側ポートＰ→二次側ポートＡの経路で大
気中に排出される。このため、ピストン１１はシリンダ
１０内で高速で後退する。

【００３１】近接センサ感知板１３が近接センサ１４Ｂ
に近接して検知され、この往復移動検知信号が制御器２
４に入力されると、この往復移動検知信号に基づいて制
御器２４から電磁方向切換弁４２に切換制御信号を出力
して、電磁方向切換弁４２を図７のように第１位置４２
Ｂに切り換える。この状態は、ピストン１１が終端位置
に到達して、近接センサ感知板１３が近接センサ１４Ｃ
に近接して検知されるまで継続して保持される。このた
め、まだポンプケーシング４内に封入されている圧縮空
気は、給排気孔２７→給排気管２６→二次側ポートＡ→
一次側排気ポートＲ１→方向切換弁４２の一次側ポート
Ｐ→二次側ポートＢ→可変絞り弁４３の経路で可変絞り
弁４３により絞られて大気中に排出されるので、ピスト
ン１１の後退速度が低下する。

【００３２】すなわち、ピストン１１が終端位置に近付
く吸込行程終了付近に到達した状態を近接センサ１４Ｂ
で検知した時点から終端位置に到達した状態を近接セン
サ１４Ｃで検知する間は、制御器２４から出力される切
換制御信号により、電磁方向切換弁４２を第１位置４２
Ｂに切り換えて、ポンプケーシング４内に封入されてい
る圧縮空気を可変絞り弁４３により絞って大気中に排出
することで、ピストン１１の後退速度を低下させた後に
０にすることができるので、周期的な大きい圧力変動が
吸込系内で発生するのを回避することができる。このた
め、ベローズ６の内径を大きくして、１ストローク当た
りの吐出量を大きすることが不要になるので、ポンプを
大型化することなくなく、ウオータハンマやサージング
の発生を抑制して、連続的な大きい振動に起因する管継
手１７からの被移送流体漏れを防止するとともに、被移
送流体吸込管１８の振動、ベローズ６の破損による液漏
れ、貯液槽２０の損傷などを防止することができる。

【００３３】なお、前記実施の形態では、ベローズ６と
アキュムベローズ３６を有するダブルベローズタイプの
隔膜式往復動ポンプについて説明しているが、ベローズ
６のみを有するシングルベローズタイプの隔膜式往復動
ポンプにも本発明を適用することができる。また、ベロ
ーズ６に代えてダイヤフラムを使用して隔膜を構成して
もよい。さらに、ピストン１１に取付けられた近接セン
サ感知板１３と、３つの近接センサ１４Ａ，１４Ｂ，１
４Ｃによってなる往復移動検知手段４０に代えて、ベロ
ーズ６の後端閉塞部６Ｂに取付けた近接センサ感知板１
３と、３つの近接センサ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃによっ
て往復移動検知手段４０を構成してもよい。

【００３４】また、図８に示すように、前記後退制動機
構４１を給排気管２８に介設しても、前記実施の形態と
同様の作用・効果を奏することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、後退制動機構により、後端閉塞部が前記後死点
に近付く吸込行程終了付近から後死点に到達する間の給
気を減らして、往復移動部の後退速度を低下させること
により、吸込通路、管継手および被移送流体吸込管によ
って構成されている吸込系内の被移送流体の流速を下げ
ながら緩やかに０にすることができるので、隔膜の内径
を大きくして、１ストローク当たりの吐出量を大きくす
ることが不要になるため、ポンプを大型化することなく
なく、ウオータハンマやサージングの発生を抑制して、
連続的な大きい振動に起因する管継手からの被移送流体
漏れるのを防止するとともに、配管の振動、隔膜の破損
による液漏れ、貯水槽の損傷などを防止することができ
る。

【００３６】請求項２に記載の発明によれば、往復移動
検知手段により、往復移動部が後死点に近付く吸込行程
終了付近に到達した状態を検知した時点から後死点に到
達した状態を検知する間は、制御器から出力される制御
信号により後退制動機構を作用させて、往復移動部の後
退速度を低下させることにより、吸込通路、管継手およ
び被移送流体吸込管によって構成されている吸込系内の
被移送流体の流速を下げながら緩やかに０にすることが
できるので、隔膜の内径を大きくして、１ストローク当
たりの吐出量を大きすることが不要になるため、ポンプ
を大型化することなくなく、ウオータハンマやサージン
グの発生を抑制して、連続的な大きい振動に起因する管
継手からの被移送流体漏れるのを防止するとともに、配
管の振動、隔膜の破損による液漏れ、貯水槽の損傷など
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明を適用した隔膜式往復動
ポンプの一実施の形態を示す縦断面図である。

【図２】要部の拡大断面図である。

【図３】要部の作動状態を示す拡大断面図である。

【図４】シリンダの後退変位と時間との関係を比較して
示す図表である。

【図５】被移送流体の流速と時間との関係を比較して示
す図表である。

【図６】請求項２に記載の発明を適用した隔膜式往復動
ポンプの一実施の形態を示す縦断面図である。

【図７】後退制動機構を構成している方向切換弁の作動
を示す説明図である。

【図８】後退制動機構の介設位置の変形例を示す説明図
である。

【図９】従来の隔膜式往復動ポンプの一例を示す縦断面
図である。

【図１０】ベローズ後端閉塞部が後死点まで後退した状
態を示す部分断面図である。

【図１１】方向切換弁を第２位置に切り換えた状態を示
す説明図である。

【図１２】方向切換弁を第１位置に切り換えた状態を示
す説明図である。

【図１３】従来の隔膜式往復動ポンプで発生したウオー
タハンマとサージングの試験結果を示す図表である。

【符号の説明】

１ 吸気通路 ２ 吐出通路 ３ ポンプボディ ６ ベローズ（隔膜） ６Ａ ベローズの前端開口部 ６Ｂ ベローズの後端閉塞部 ７ 密閉空間 ９ ピストンロッド １０ シリンダ １１ ピストン １２ 往復移動部 １５ 第１逆止弁 １６ 第２逆止弁 １７ 管継手 １８ 被移送流体吸込管 ２１ 往復駆動装置 ２２ 圧縮空気供給源 ２３ 電磁方向切換弁 ２４ 制御器 ２９ 給排気通路 ３３ 後退制動機構 ４０ 往復移動検知手段 ４１ 後退制動機構 ＤＰ１ 前死点（始端位置） ＤＰ２ 後死点（終端位置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木田 育義 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被移送流体の吸込通路および吐出通路と
   を備えたポンプボディと、このポンプボディに前端開口
   部が気密に固定されて密閉空間を形成するとともに、後
   端閉塞部の軸方向の進退移動による伸縮変形が可能で該
   伸縮変形により前記密閉空間の容積を拡縮する隔膜と、
   前記後端閉塞部に連結され該後端閉塞部を前記ポンプボ
   ディに近い前死点とポンプボディから離れる後死点の間
   で軸方向に進退移動させて前記隔膜を伸縮変形させる往
   復移動部と、この往復移動部を往復移動させる往復駆動
   装置とを具備し、前記吸込通路が吸込方向への流れのみ
   を許容する第１逆止弁を介して前記密閉空間に連通し、
   かつ前記吐出通路が吐出方向への流れのみを許容する第
   ２逆止弁を介して前記密閉空間に連通しており、前記吸
   込通路の入口に管継手を介して被移送流体吸込管が接続
   されている隔膜式往復動ポンプにおいて、前記往復移動
   部が前記往復駆動装置の圧縮空気供給源から給排気通路
   を介してシリンダに供給される圧縮空気の給排気により
   往復移動するピストンおよび該ピストンと前記隔膜の後
   端閉塞部とを連結するピストンロッドによって構成され
   ているとともに、前記後端閉塞部が前記後死点に近付く
   吸込行程終了付近から後死点に到達する間の給気を低下
   させて、吸込行程終了時における前記第１逆止弁の急閉
   を避ける後退制動機構が前記給排気通路に設けられてい
   ることを特徴とする隔膜式往復動ポンプ。
2. 【請求項２】 被移送流体の吸込通路および吐出通路と
   を備えたポンプボディと、このポンプボディに前端開口
   部が気密に固定されて密閉空間を形成するとともに、後
   端閉塞部の軸方向の進退移動による伸縮変形が可能で該
   伸縮変形により前記密閉空間の容積を拡縮する隔膜と、
   前記後端閉塞部に連結され該後端閉塞部を前記ポンプボ
   ディに近い前死点とポンプボディから離れる後死点の間
   で軸方向に進退移動させて前記隔膜を伸縮変形させる往
   復移動部と、この往復移動部を往復移動させる往復駆動
   装置とを具備し、前記吸込通路が吸込方向への流れのみ
   を許容する第１逆止弁を介して前記密閉空間に連通し、
   かつ前記吐出通路が吐出方向への流れのみを許容する第
   ２逆止弁を介して前記密閉空間に連通しており、前記吸
   込通路の入口に管継手を介して被移送流体吸込管が接続
   されている隔膜式往復動ポンプにおいて、前記往復移動
   部が前記往復駆動装置の圧縮空気供給源から第１切換弁
   および給排気通路を介してシリンダに供給される圧縮空
   気の給排気により往復移動するピストンおよび該ピスト
   ンと前記隔膜の後端閉塞部とを連結するピストンロッド
   によって構成されているとともに、該往復移動部の往復
   移動を検知する往復移動検知手段と、この往復移動検知
   手段で検知した往復移動部の往復移動検知信号が入力さ
   れる制御器とを備え、前記給排気通路と第１切換弁の排
   気ポートのいずれかに、前記往復移動検知手段から入力
   された往復移動検知信号に基づいて前記制御器から出力
   される制御信号により前記往復移動部および前記隔膜の
   後端閉塞部が前記後死点に近付く吸込行程終了付近から
   後死点に到達する間の後退速度を低下させて、吸込行程
   終了時における前記第１逆止弁の急閉を避ける後退制動
   機構が設けられていることを特徴とする隔膜式往復動ポ
   ンプ。