JPH11343979A - プロセス流体を加圧するためのポンプおよび往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセス流体を汚染することのないポンプを
提供する。 【解決手段】 加圧部材が配置される加圧室を有するハ
ウジングを具備する。加圧部材はヘッドを備えた本体
と、ヘッドから離れるように延びる薄壁のスカートと、
スカートの終端縁部を周方向に一周して延びるフランジ
とを有する。ハウジング内には加圧部材に接続されたピ
ストンが配置される。加圧室にはピストンを配置するた
めのガイドを有するピストン栓が取り付けられる。フラ
ンジは加圧室とピストン栓との間に配置され、液密シー
ルを提供するための手段を有する。加圧部材にはプラグ
が取り付けられる。プラグは加圧部材の軸線方向の往復
動中にスカートの内面の可変部分に接触し且つ保持する
外壁面を有する。スカートは加圧室内で加圧部材が軸線
方向に往復動できるようにプラグ外壁面とピストン栓内
径との間で巻き上がるのに十分な軸線方向の長さを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は概して往復ポンプに
関し、特に巻上げ型のダイアフラム加圧部材を用い且つ
化学的に不活性で濡れた領域を有する往復ポンプと、全
体として略平坦な放出圧を生成するように作動せしめら
れる上記ポンプを一つ以上具備するポンプシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造業界において役立つポンプシ
ステムは多くが腐食性および／または苛性を有する高純
度プロセス流体を移送することができなくてはならな
い。これら高純度プロセス流体は具体的な半導体製造工
程を実行する際のこれら流体の効率を高めるために沸点
近くの温度まで加熱されることが多い。したがって上記
プロセス流体との使用状態に置かれたポンプが高温状態
下で上記腐食性および／または苛性を有するプロセス流
体を失敗することなく移送できることが重要である。ま
た不純物が下流に移送されると例えば半導体等の高純度
の最終生成物に害を及ぼし、その最終生成物を汚染して
しまう可能性があるため不純物を上記使用状態に置かれ
たポンプが導入しないことも重要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】少ないが他の要求され
ている応用場面におけるこれらの応用にとって公知の従
来のポンプはプロセス流体の高純度の維持を重要とする
応用場面での使用には適していない。例えばロータリポ
ンプまたは渦巻きポンプはポンプ内に流入する流体の出
力圧を上昇するために回転インペラを用いることにその
基礎を置いているが、ベアリングのパッキングやポンプ
のシールが故障した時にインペラのベアリングにプロセ
ス流体が触れてしまう可能性が潜在的にあるので高純度
システムでの使用には適していない。ベアリングにプロ
セス流体を露出していると金属粒子の形でポンプを出た
不純物がプロセス流体に混入せしめられ、その結果、最
終生成物を汚染する。またピストン周面周りで動的シー
ルを用いる往復ピストン型ポンプもピストンの動的シー
ルが磨滅または磨耗し、その結果、磨耗したシールや磨
滅したシールから生じた微粒子がプロセス流体に流入
し、プロセス流体を汚染してしまうので同様に適してい
ない。

【０００４】ある程度の成功を収めて上記高純度と共に
用いられてきたポンプにはダイアフラム型ポンプとベロ
ーズ型ポンプとがある。ダイアフラム型ポンプはプロセ
ス流体を受け入れ、そして或る圧力で放出するという二
つの目的で室内において可撓性ダイアフラムを往復動さ
せることにその基礎を置く。上記使用状態用のダイアフ
ラムは化学的に不活性な材料で作製され、通常は圧力室
の壁に沿った周縁部に固定される。圧力室は入口ポート
と出口ポートとを有し、これら入口ポートおよび出口ポ
ートは一方逆止弁を備えるのでダイアフラムの中央部分
を一方の方向へ動かすと流体が入口ポートを介して圧力
室内に流入せしめられ、ダイアフラムを他の方向へ動か
すと流体が出口ポートを介して圧力室から流出せしめら
れる。ダイアフラム型ポンプにより結果的に生成される
圧力出力は零から或る望ましいレベルまでの間で変動す
るため平坦ではない。ダイアフラム型ポンプのダイアフ
ラムはその周縁部でポンプハウジングに取り付けられ、
そしてダイアフラム本体の中央部分に開けられた穴によ
り作動ピストンに取り付けられる。しかしながらこの穴
は周辺シールにおける漏れ通路以外の漏れ通路として働
き、ダイアフラムを通過したプロセス流体がこの穴を通
ってポンプの内部動作域内に流入し、プロセス流体が微
粒子やその他の汚染物質に露出されてしまう。漏れ通路
を通ってハウジングから戻った流体は残りのプロセス流
体を汚染してしまう。

【０００５】さらにダイアフラムの往復動はダイアフラ
ムの支持されていない領域と室への取付け点とに大きな
応力を加えるのでダイアフラムが比較的短い使用時間後
に破れたり壊れたりし、最終的には故障してしまうこと
が公知である。ダイアフラムの故障はプロセス流体の移
送を終わらせてしまうばかりでなく、ダイアフラムを動
かす時に用いられる部品、例えばピストンロッドやロッ
ドベアリング等から生じた金属微粒子や金属面にプロセ
ス流体をさらし、高純度プロセスを汚染してしまい、さ
らには最終生成物を汚染してしまう可能性もある。

【０００６】ベローズ型ポンプは閉じた室内におけるピ
ストン形状のベローズの往復動にその基礎を置き、圧力
室内にプロセス流体を受け入れ、そしてそのプロセス流
体を或る圧力下で放出する。ベローズが化学的に不活性
な材料で形成され、周囲スカート部に沿って室壁に取り
付けられる。ダイアフラムに対するベローズ加圧部材の
利点は往復動中にベローズにかかる応力が理論的にはダ
イアフラムにかかる応力ほどではないことにある。むし
ろベローズはアコーディオン状の円筒壁の拡縮により室
内で動く。しかしながらダイアフラム型ポンプと同様に
ベローズ型ポンプの出力圧は比較的平坦または一定では
ない。

【０００７】またベローズ製造工程において必然的に壁
厚が不均一となることに起因してベローズのアコーディ
オン状の円筒壁が疲労し、故障してしまう傾向がある。
このように壁厚が不均一であると往復動中にアコーディ
オン状の円筒壁の最も薄い部分が最も撓み、最終的には
疲労応力に起因して故障してしまい、このためポンプの
使用寿命が制限される。アコーディオンのような拡縮を
確実なものとし且つ円筒壁の潰れを防止するために金属
製の巻線によりベローズをその内壁面に沿って支持する
こともなされている。金属製の巻線は往復動中に円筒壁
が潰れるのを防止する。しかしながらアコーディオン状
の円筒壁が故障した際にはプロセス流体が自由に金属製
の巻線に触れ、プロセスを汚染してしまう。

【０００８】さらに半導体製造業界では機械化学な平坦
化のような研磨やつや出しのための研磨粒子を浮遊した
状態で含む超高純度スラリを輸送するためにポンプが用
いられる。上記研磨スラリ輸送に用いられる従来のポン
プはスラリ材料で濡れるポンプ面が研磨されるので故障
してしまう傾向がある。一般的にスラリ輸送で用いられ
る従来のダイアフラム型ポンプの加圧部材の研磨による
磨耗はスラリ内の研磨用粒子物質と触れることにより加
速せしめられてしまう。また一つ以上の動的シールを有
するポンプも動的シール面に沿って研磨による磨耗が加
速せしめられるので故障してしまうことが公知である。
スラリ材料に触れる上記ポンプの部品の研磨による磨耗
によりポンプが短い寿命で故障するばかりでなく、輸送
されている超高純度スラリ材料内に汚染材料が混入され
てしまい、このために下流側での処理に汚染材料が混入
され、製造されている物体にも汚染材料が混入されてし
まう。ポンプが壊れたり、システムが磨耗したポンプ部
品により汚染されると処理工程を止め、ポンプを修理
し、システムを洗浄しなければならず、このため望まし
くない余計な時間やコストを製造工程に加えることとな
る。

【０００９】したがって流体を汚染することなく高温お
よび低温で高純度のプロセス流体を加圧できるようにポ
ンプを構成することが望ましい。また内的な漏れを最小
限に抑えつつこの内的な漏れを表示できるようにポンプ
を構成することが望まし。またスラリ輸送環境で機能し
つつスラリ輸送環境にさらされる従来のポンプに比べて
使用寿命が長くなるようにポンプを構成することが望ま
しい。またポンプが実質的に一定の出力圧を提供するよ
うに作動可能であることが望ましく、或いはポンプシス
テムが全体として比較的一定の圧力出力を提供できる複
数のポンプで構成され、そして誤作動に対して寛大、す
なわち内的なポンプ漏れが検出された時に比較的一定の
放出圧を維持するようにシステム動作を調節できること
が望ましい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の原理に従って構
成される往復ポンプは流体を汚染することなく高温およ
び低温で高純度のプロセス流体を加圧することができ
る。このポンプは内的な漏れを最小限に抑えるために各
加圧室からの漏れ通路を一つのみ有するように構成さ
れ、漏れが生じた場合に漏れを検出できるように構成さ
れる。

【００１１】本発明のポンプはポンプハウジングを具備
し、該ポンプハウジングがその内部に配置される少なく
とも一つの加圧室を有し、該加圧室が軸線方向の一端に
実質的に閉鎖された室端部を具備すると共に軸線方向反
対側の端部に開いた室端部を具備し、前記実質的に閉じ
た室端部が流体輸送通路に流体学的な観点で接続されて
いる。前記加圧室内には加圧部材が配置され、該加圧部
材がフルオロポリマーで形成された一体部品構造を有す
る。前記加圧部材は概して円筒形の本体を具備し、該本
体はその一端に中実で穴のないヘッドを有し、該ヘッド
は前記閉じた室端部に隣接して配置される。前記本体の
ヘッドから離れるように薄壁スカート部材が延び、該ス
カート部材は内側・外側面を有する。前記スカート部材
の終端縁部を周方向に一周してフランジが延びる。

【００１２】前記ポンプハウジング内にはピストンが軸
線方向に配置され、該ピストンはその一端で前記加圧部
材に接続される。前記ポンプの開いた室端部にはピスト
ン栓が取り付けられ、該ピストン栓は加圧室の内径と相
補関係をなす内径を有する。前記ピストン栓は前記ピス
トンを収容できるピストン開口を備えた直径方向に延び
る部分を有する。前記加圧部材のフランジは前記加圧室
と前記ピストン栓との間に配置されると共にこれらの間
に液密シールを提供するためのシール手段を有する。前
記加圧部材には加圧部材プラグが取り付けられ、該加圧
部材プラグは前記ピストンに向かって前記本体のヘッド
から軸線方向に離れる方向へ或る距離に亘って延び、ま
た該加圧部材プラグは前記加圧部材の軸線方向における
往復動中に前記スカート部材の内面の可変部分に接触す
ると共に該可変部分を保持する外壁面を有する。

【００１３】前記加圧部材の薄壁スカート部材は前記加
圧室内で前記加圧部材が軸線方向へ往復動できるように
前記加圧部材プラグの外壁面と前記ピストン栓の内径と
の間で巻き上がるのに十分な軸線方向の長さを有する。
薄壁スカート部材の内面は前記加圧部材の吸入行程中に
前記加圧部材プラグから前記ピストン栓に巻き上げら
れ、前記加圧部材の出力行程中に前記ピストン栓から前
記加圧部材プラグに移動せしめられる。

【００１４】本発明の実施例のポンプは一対の加圧部材
を具備し、各加圧部材はそれぞれ対応する室内に配置さ
れる。一つの実施例のポンプはポンプハウジングの両端
に水平方向に配設される加圧室を有し、連動しつつ往復
動するように共通のピストンがその両端で加圧部材に取
り付けられる。別の実施例のポンプはポンプハウジング
内に鉛直方向に並んで配設される加圧室を有し、独立し
て往復動するように独立したピストンがそれぞれ対応す
る加圧室に取り付けられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】明細書、特許請求の範囲および図
面を参照すれば本発明の特徴および利点が明らかとな
り、より良く理解できる。

【００１６】本発明はプロセス流体を移送するのに有益
なポンプに関し、特に半導体製造業界で用いられる高純
度プロセス流体およびスラリを移送するのに有益な往復
動ポンプに関する。このポンプは濡れる内部要素を有
し、この内部要素は腐食性、研磨性および苛性を有する
プロセス流体に対して耐性がある化学的に不活性な材料
で作製され、したがって金属では形成されておらず、そ
して動的シールを用いることなく構成される。一つのポ
ンプの実施例ではポンプは往復動するタイプであり、互
いに反対側に位置するように対称的に配置された加圧室
を具備する。この実施例のポンプは互いに反対側に位置
するように設けられた一対の往復動加圧室を具備し、こ
れら往復動加圧室は常に一方の加圧室がプロセス流体を
加圧している時には他方の加圧室がプロセス流体を受け
入れているように逆のシーケンスで空気圧により作動せ
しめられる。本発明の原理に従って構成されるポンプシ
ステムは多数のポンプを具備し、各ポンプはポンプから
の圧力を組み合わせた全体出力が比較的一定となるよう
に異なるシーケンス間隔で作動せしめられる。本発明の
別の実施例のポンプは鉛直方向に配設された一対の加圧
室を具備し、各加圧室は別々の加圧部材を具備し、各加
圧部材は出力圧が実質的に一定となるように独立して作
動せしめられる。

【００１７】図１を参照すると本発明の原理に従って構
成されたポンプ１０の実施例が示されている。ポンプ１
０はハウジング１２と、ハウジング１２の両側の室ヘッ
ド１４および１６と、それぞれ対応する室ヘッド１４お
よび１６内に配置された加圧部材１８および２０と、ハ
ウジング内に配置され且つその両端が加圧部材１８およ
び２０に接続された作動ピストン２２とを具備する。概
してポンプ１０はハウジング１２の中間点を通って延び
るライン２３に沿って対称的に構成される。

【００１８】ハウジング１２は概して円筒形の形状であ
り、そして環状の通路２４を有し、この環状通路２４は
第一開口端２６からそれとは反対側に位置する第二開口
端２８までハウジングを通って延びる。ハウジングはプ
ラスチック、高分子材料、復合材料、金属および合金な
どの構造的に剛性のある構造で形成される。例えば約４
０°Ｃ以下の低温作動に対してはポリプロピレンなどの
高分子成形材または高分子機械加工材でハウジングを作
製することができる。しかしながら約４０°Ｃ以上の高
温作動に対しては温度による構造的な強度低下または変
形を避けるために金属またはステンレス鋼などの合金で
ハウジングを作製するのが望ましい。

【００１９】第一開口端２６に隣接した環状通路２４は
図１の右側から左側へと第一直径部分３０を有し、この
第一直径部分３０は第一ピストン栓３２を配置できるよ
うに第一開口端２６から軸線方向に或る距離に亘って環
状通路２４内へと延びる。また環状通路２４は第一直径
部分３０から軸線方向へと径が小さくなった小径部分３
４を有し、この小径部分３４は環状通路２４の中央部を
横切って第二直径部分３６まで軸線方向に延び、さらに
第二直径部分３６は第二開口端２８まで延びる。第二直
径部分３６は第一直径部分３０と同様に第二ピストン栓
３８を配置できる大きさである。後に詳述するが第一直
径部分および第二直径部分の直径は小径部分３４の直径
より大きく、このため小径部分の軸線方向の縁部に載置
するように配置することにより環状通路内における第一
ピストン栓３２および第二ピストン栓３８それぞれの軸
線方向内方へ向かう最大移動距離が制限される。

【００２０】第一直径部分３０および第二直径部分３６
の各々は少なくとも一つの対応する漏洩ポート４０およ
び４２を有し、各漏洩ポートはハウジング壁を貫通して
延びる。また小径部分３４は二つの空気入口４４および
４６を有し、各空気入口はハウジング壁を貫通して延び
ると共に環状通路のそれぞれ対応する第一直径部分３０
および第二直径部分３６に隣接して配置される。なお好
適な実施例の環状通路２４はピストン表示ポート４８を
有し、このピストン表示ポート４８はハウジングの中央
位置においてハウジング壁を貫通して延びる。ピストン
表示ポート４８は環状通路内におけるピストン２２の位
置を監視するためのセンサ（図示せず）を配置できるよ
うになっており、このセンサはピストンの往復動を制御
するためのセンサである。ピストン２２はその周りに配
置された黒いパーフルオロアルコキシフルオロカーボン
樹脂の収縮チューブの形の位置監視手段４９を有する。
ピストンの黒い面はピストン表示ポート４８内に設けら
れたセンサによりピックアップされ、ハウジング内にお
けるピストン位置が表示される。

【００２１】ピストン２２は環状通路の大径部分３４内
に配置され、図１の右側から左側へと第一ピストン端部
５２から軸線方向に或る距離にわたり延びる第一直径部
分５０と、この第一直径部分５０から軸線方向に或る距
離にわたり延びる第二直径部分５４とを具備するように
対称的に構成される。ピストン２２は概して円筒形の形
状をしており、ハウジング用の材料として上述した材料
のような構造的に剛性のある材料で形成されるのに加え
てテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレン−プロピ
レン（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシフルオロカー
ボン樹脂（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン
（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレ
ンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロ
エチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等からな
るグループから選択されるフッ素系ポリマー合成物でピ
ストンを形成してもよい。金属粒子が入り込むことによ
りプロセス流体が汚染してしまうことを避けるために好
適な実施例のピストンは非金属材料、好ましくはポリプ
ロピレンで形成される。

【００２２】第一直径部分５０は加圧部材プラグ５６に
取り付けられるように構成され、プラグ５６は加圧部材
１８に取り付けられる。好適な実施例では第一直径部分
５０にはプラグ５６に螺合せしめられるようにネジ山が
切られている。第二直径部分５４の直径は第一直径部分
５０の直径より大きく、その大きさは第一ピストン栓３
２を通って延びる通路５８内で軸線方向に移動できる大
きさである。

【００２３】ピストン２２は大径部分６０を有し、この
大径部分６０は第二直径部分５４から軸線方向に延びる
と共にピストンの中央部分を形成する。ピストン５０は
大径部分を径方向に横断する中央点に関して対称的に構
成される。したがってピストンの左側の部分は大径部分
から第二ピストン端部６６まで延びる第三直径部分６２
および第四直径部分６４を具備する。これら第三直径部
分および第四直径部分はそれぞれ対応する第二直径部分
５４および第一直径部分５０と同一の大きさで且つその
ような形状である。

【００２４】大径部分６０の直径は第二直径部分５４お
よび第三直径部分６２の直径より大きく、大径部分６０
は少なくとも一つのシールフランジ６８を有し、シール
フランジ６８は大径部分を周方向に一周して延びる。シ
ールフランジ６８は径方向に配置された溝７０を有し、
その直径は環状通路２４の大径部分３４の直径より僅か
に小さい。好適な実施例では環状通路２４とピストン２
２との間に気密シールを提供するために溝７０と共に二
重シール構造が用いられる。この二重シール構造は溝７
０内に配置されるＯリングシール７１と、このＯリング
シールを覆うように溝７０内に配置されるリングシール
７２とを具備する。Ｏリングシール７１は環状通路２４
の隣接する壁にリングシール７２を接触させるための推
進手段として用いられる。なお単シール構造を用いるこ
ともできる。

【００２５】シールはエラストマー材料等の公知のシー
ル材料で形成される。好適な実施例ではＯリングシール
７１は低温作動用としてはバイトン、高温作動用として
はKalrezのような適切なフッ素系エラストマーで作製さ
れ、前記二つの材料はデラウエア州ウィルミングトンの
デュポン社から入手できる。好ましいリングリール７２
用の材料は充填ＰＴＦＥである。

【００２６】ピストンがシールフランジ６８を一つしか
具備していない場合にはシールフランジは軸線方向にお
いて大径部分６０の中央に配置される。二つのシールフ
ランジが用いられる場合には各シールフランジはピスト
ンの大径部分６０の軸線方向の両端に隣接して配置され
る。二重シールフランジを有するピストン構造とすれば
ピストンの中央ラインにおける検出が可能となり、ピス
トン表示ポート４８とピストンセンサに加圧されていな
い領域が提供されるのでこのピストン構造が望ましい。

【００２７】第一ピストン栓３２および第二ピストン栓
３８の各々は等しい大きさで同一の形状であるので以下
の説明は各々に等しく当てはまる。ピストン栓はハウジ
ングやピストンを形成するための上述した材料のような
構造的に剛性のある適切な材料で形成される。約４０°
Ｃより低い低温使用に対してはピストン栓は非金属材料
で作製され、好ましくはＰＴＦＥで作製される。一方、
約４０°Ｃ以上の高温使用に対してはピストン栓は好ま
しくは金属またはステンレス鋼等の合金で作製される。

【００２８】各ピストン栓３２および３８は円筒形の構
造を有し、ハウジングの環状通路２４のそれぞれ対応す
る第一直径部分３０および第二直径部分３６内で軸線方
向に配置される。各ピストン栓３２および３８の外形は
摺動可能に配置できるようにそれぞれ対応する第一直径
部分３０および第二直径部分３６の外径より僅かばかり
小さく、また環状通路の小径部分内への軸線方向に沿っ
た移動を制限するために環状通路２４の小径部分３４の
径より僅かばかり大きい。各ピストン栓の軸線方向の長
さはハウジングの環状通路のそれぞれ対応する第一直径
部分および第二直径部分の長さと略等しいので各ピスト
ン栓の開口端７４がハウジングのそれぞれ対応する第一
開口端２６および第二開口端２８に隣接する。

【００２９】図１に加えてポンプ１０の右側のみを示し
た図２を参照すると各ピストン栓は環状のプラグ室７６
を有し、このプラグ室７６は各ピストン栓内においてピ
ストン栓の開口端７４から栓ショルダ７８まで軸線方向
に延び、この栓ショルダ７８は各栓開口５８を包囲す
る。プラグ室７６の形状は円筒形であり、その大きさは
それぞれ対応するプラグ５６および５７を配置できる大
きさである。各プラグ室７６は一つまたはそれ以上の漏
洩ポート８０を有し、これら漏洩ポート８０はそれぞれ
対応するピストン栓の壁を貫通して延びる。各ピストン
栓の外面を周方向に一周して漏洩通路８１が配置され、
この漏洩通路８１は各漏洩ポート８０に連通する。各ピ
ストン栓の漏洩通路の大きさおよび配置はそれぞれ対応
する漏洩ポート４０および４２と連通する大きさで且つ
そのように配置され、これら漏洩ポート４０および４２
はそれぞれ対応するプラグ室７６からハウジングを通る
流体の通路が形成されるようにハウジング壁を貫通して
延びる。各ピストン栓３２および３８の外壁面は多数の
溝８２を有し、各溝８２はピストン栓を周方向に一周し
て延び、そしてハウジングの環状通路２４と各ピストン
栓３２および３８との間に液密で且つ気密なシールを提
供するためのリング状シール８４を収容できるように構
成される。好ましくは各シール８４はバイトンやKalrez
等の化学耐性のあるエラストマー材料で形成される。な
お各ピストン栓のシールをピストンのシールフランジ６
８の構造として上述した構造と同様な二重シール構造に
より提供することもできる。

【００３０】好適な実施例では各ピストン栓は三つの溝
８２とそれぞれ対応するリング状シール８４とを具備す
る。周方向に延びる第一の溝は各ピストン栓の開口端７
４に隣接して配置され、第二の溝は漏洩通路８１の一方
の側に隣接して配置され、第三の溝は漏洩通路８１の反
対の側に隣接して配置される。このように各ピストン栓
の漏洩通路の軸線方向の各端部に溝８２および８４を配
設することによりハウジングの第一直径部分および第二
直径部分へプロセス流体が漏れることが抑制され、プロ
セス流体が漏洩通路８１から漏洩ポート４０および４２
へと向けられ、したがってプロセス流体がハウジングの
他の部分へと流れることが防止される。

【００３１】特に図２を参照すると各ピストン栓３２お
よび３８の栓ショルダ７８を通って延びる栓開口５８は
好ましくはシール溝８６を具備し、このシール溝８６は
プラグ室７６に隣接して栓開口５８を周方向に一周して
配置され、このシール溝内にピストンシール８８が配置
される。さらにプラグ室７６に隣接して各栓開口５８を
周方向に一周してブシュ通路９０が配置され、このブシ
ュ通路９０内にはピストンブシュ９２が配置される。各
ピストンシール８８は栓シール８４を形成するための上
述した材料と同じ材料で形成される。ピストンブシュ９
２は摩擦低減剤および磨耗低減剤を含浸せしめられたエ
ラストマー材料のような公知のベアリング材料で形成さ
れる。好適な実施例では各ピストンブシュ９２は充填Ｐ
ＴＦＥで形成される。

【００３２】シール溝８６およびピストンシール８８は
ピストン栓内においてピストン栓３２と第一直径部分５
４との間、およびピストン栓３８と第二直径部分６２と
の間に液密であって気密なシールを提供する。各ピスト
ンブシュ９２はピストン栓内においてピストンのそれぞ
れ対応する第二直径部分５４および第三直径部分６２の
径方向への動きを最小限に抑えるようになっており、し
たがってピストンの正確なセンタリングが最適化され、
ハウジングの環状通路内においてピストンが動かなくな
るような潜在的な可能性が排除される。

【００３３】ピストン２２は第一ピストン栓３２と第二
ピストン栓３８との間のハウジングの環状通路２４内に
配置されるのでピストンの第二直径部分５４および第三
直径部分６２はそれぞれ対応する栓開口５８を通って延
び、そしてピストンの第一直径部分５０および第四直径
部分６４はそれぞれ対応するプラグ室７６内へと延び
る。ピストンの第一直径部分５０および第四直径部分６
４の各々はそれぞれ対応するプラグ５６および５７に取
り付けられる。これらプラグはピストン用の材料として
上述した材料と同じ材料で形成され、その直径はそれぞ
れ対応するプラグ室内に配置しやすいようにそれぞれ対
応するプラグ室の直径より小さい。

【００３４】各プラグ５６および５７はピストンに取り
付けられるように一端に雌ネジ接続部９３を有する。各
プラグはそれぞれ対応する加圧部材１８および２０に取
り付けやすいように反対側の端部に雄ネジ接続部９４を
有する。後に詳述するがこれらプラグは往復動中に加圧
部材の側壁部分を支持する。

【００３５】図２に加えて図１を参照すると加圧部材１
８および２０は巻上げ型ダイアフラムの形をしており、
各加圧部材は概して円筒形の形状をし、ピストン２２用
の材料として上述した材料のような化学的に不活性な非
金属材料で形成される。好適な実施例では加圧部材の構
造はＰＴＦＥの中実のビレットから形成れた一体部品構
造である。各加圧部材はそれぞれ対応するプラグの雄ネ
ジ接続部９４に取り付けられるように雌ネジ接続部９８
を有する。各加圧部材は雌ネジ接続部９８の反対側に実
質的に中実なノーズ部分１００を有し、ノーズ部分は先
端１０１から軸線方向の長さの約二分の一の距離に亘り
延びる。

【００３６】各加圧部材を一体部品構造として形成し、
この加圧部材が中実なノーズ部分と、それぞれ対応する
プラグに取り付けるために加圧部材の一端に形成された
ボアとを具備しているため、ピストンに取り付けやすく
するために加圧部材を貫通する穴を形成する必要がなく
なる。

【００３７】好適な実施例ではノーズ部分１００はその
先端１０１から軸線方向に離れるほど径が大きくなるテ
ーパ状の外面１０２を有する。所望によりこれとは異な
るように直径が一定の外面を有するようにノーズ部分を
形成することもできる。加圧部材により各加圧室１１８
内で加圧されるプロセス流体の流速効果を最大とするた
めには同様にテーパ状となった加圧室を用いる時にはテ
ーパ状の外面が好ましい。

【００３８】各加圧部材１８および２０は薄壁スカート
部分１０４を有し、このスカート部分１０４はノーズ部
分から離れるように延びる。好適な実施例ではスカート
部分１０４はノーズ部分のテーパと相補形状をなす直径
が大きくなる外面を有する。またスカート部分は加圧部
材のノーズ部分１００の往復動中に撓んで且つ当該スカ
ート部分自身の上に巻き上がることができるように壁厚
の薄い構造をしている。さらにスカート部分は内外面を
有する。加圧部材がそれぞれ対応するプラグ室内に引き
込まれた時、すなわち加圧部材が吸入行程において移動
せしめられた時にはスカート部分の内面がそれに隣接す
るピストン栓の壁面に接するように配置される。一方、
加圧部材がプラグ室から出された時、すなわち加圧部材
が出力行程において移動せしめられた時にはスカート部
分の内面がピストン栓の面からプラグの面に、そしてプ
ラグの面に隣接するところまで巻き上がる。このような
巻上げ動作をしやすくするためにスカート部分１０４の
壁厚は約０．０１〜１ｍｍの範囲であることが望まし
い。なおスカート部分の壁厚はポンプの具体的な応用場
面やプロセス流体のパラメータに応じて変えられる。例
えば約４０°Ｃ以上の高温状態に対しては温度が招く望
ましくない軟化および／または変形を避けるのを補助す
るために低温状態に対して用いられる壁厚より厚い壁厚
のスカート部分を有する加圧部材を用いるのが望まし
い。

【００３９】スカート部分の軸線方向の長さはポンプ内
において加圧部材が軸線方向へ望ましい量に亘って移動
できるのに十分でなければならない。実施例のスカート
部分の軸線方向の長さは加圧部材の軸線方向の望ましい
移動距離より大きく、加圧部材の軸線方向の全長の少な
くとも二分の一である。

【００４０】図２に明示したように各スカート部分１０
４はフランジ１０８を有し、このフランジ１０８はスカ
ート部分の周縁部から径方向外方へ離れるように延び
る。フランジ１０８の外径はそれぞれ対応するピストン
栓３２および３８の外径と略等しい大きさである。室ヘ
ッドに向かう方向においてフランジ１０８から軸線方向
に離れるように舌片１１０が延び、この舌片１１０は室
ヘッドに対して気密であって液密なシールを提供する。
好適な実施例では舌片１１０は径方向外方へ向かって比
較的低い第一段部分１１１と比較的高い第二段部分１１
３とを具備する二段構造を有する。

【００４１】各加圧部材１８および２０のフランジ１０
８はそれぞれ対応するピストン栓３２および３８の開口
端７４と室ヘッド１４および１６との間に配置される。
図１に示したように各室ヘッド１４および１６は円錐台
形部分１１２を有し、円錐台形部分１１２は本体の一端
のノーズ部分１１４から本体の反対側の端部のフランジ
１１６まで軸線方向に延びる。フランジ１１６は本体か
ら径方向外方へ離れるように延び、本体の周縁部を形成
する。本体１１２はノーズ部分とフランジ１１６との間
で延びる加圧室１１８を有する。好適な実施例では本体
はノーズ部分からフランジに向かう方向において直径が
大きくなるテーパ状の形状を有しており、このテーパ状
の形状は加圧部材のテーパ形状と相補関係にある。各室
ヘッド１４および１６は加圧部材を形成する際に用いら
れる上述した材料のような化学的に不活性な非金属材料
で形成される。好適な実施例では各室ヘッドはＰＴＦＥ
で形成される。

【００４２】図２を参照するとフランジ１１６は溝１２
０を有し、この溝１２０は内方を向いたフランジの径方
向縁部１２２に沿ってフランジを周方向に一周して延び
る。溝は加圧部材の舌片１１０を収容できる形状をして
いる。好適な実施例では溝１２０には舌片の第一段部分
および第二段部分を配置してこれら段部分と溝との間に
気密であって液密なシールを提供できるように段が付け
られている。

【００４３】（１）各プラグ５６および５７の一端をそ
れぞれ対応する加圧部材１８および２０に取り付け、
（２）各プラグ５６および５７の他端をピストンのそれ
ぞれ対応する第一直径部分５０および第四直径部分６４
に取り付け、（３）室ヘッドのフランジ１１６をハウジ
ングのそれぞれ対応する第一開口端２６および第二開口
端２８に隣接して配置することにより各加圧部材の舌片
１１０を各室ヘッドの溝１２０内に挿入した後に各室ヘ
ッド１４および１６がハウジング１２に取り付けられ
る。各加圧部材とそれぞれ対応する室ヘッドとの間にシ
ールを形成するためにこれら各加圧部材とそれぞれ対応
する室ヘッドとの間で舌片・溝型の静的シールを用いる
ことにより動的シール機構の使用が避けられ、したがっ
て磨耗したシールから微粒子が発生することによる潜在
的に生じる可能性のあるプロセス流体の汚染が避けら
れ、生じる可能性のあるプロセス流体の漏洩通路が排除
されるので舌片・溝型の静的シールの使用には利点があ
る。

【００４４】各室ヘッドはネジ取付けやフランジ・ボル
トの外的な接続のような従来の手段によりハウジングに
止められる。好適な実施例では各室ヘッドをハウジング
に止めるために継手ナット１２４が用いられる。継手ナ
ット１２４は環状通路１２６を有し、この環状通路１２
６はショルダ端部１２８からそれとは反対側の開口端１
３０まで継手ナット１２４を通って延びる。継手ナット
はハウジング用の材料として上述した材料と同じ材料で
作製される。好適な実施例では約４０°Ｃ以下の低温作
動用の継手ナットはポリプロピレンで作製され、４０°
Ｃ以上の高温作動用の継手ナットはステンレス鋼で作製
される。

【００４５】開口端１３０に隣接した環状通路１２６に
はハウジングのそれぞれ対応する第一開口端２６および
第二開口端２８に隣接したハウジング１２の外面周りに
配置されたネジと相補関係をなすネジ山が切られる。ハ
ウジングのそれぞれ対応する第一開口端２６および第二
開口端２８の各々に継手ナット１２４を締結することに
よりハウジングと継手ナットのショルダ端部１２８の内
面との間にそれぞれ対応する各室ヘッドのフランジ１１
６が捕らえられる。

【００４６】図１を参照すると各室ヘッド１４および１
６は流体を各室ヘッド内に受け入れるための流体受入れ
手段１３２と流体を各室ヘッドから放出するための流体
放出手段１３４とを有する。これら流体受入れ手段およ
び流体放出手段は各室ヘッドの本体のノーズ部分１１４
に隣接して配置された別々の入口ポートと出口ポートと
の形をしている。本実施例では各ポートを通って流体が
逆流してしまうことを防止するために室ヘッドの外側の
入口流路および出口流路の各々に逆止弁１３５を配置す
るのが望ましい。好適な実施例では各室ヘッドはノーズ
部分１１４を通って配置される単流体ポート１３６を有
する。単流体ポート１３６は加圧部材の往復動中に流体
が逐次的に室ヘッド内へ吸入され且つ室ヘッドから放出
されるようになっている。なお各室ヘッドが単流体ポー
トではなくノーズ部分を通って配置される別々の入口ポ
ートと出口ポートとを有してもよい。

【００４７】流体ポート１３６には流体が流通できるよ
うに流体マニホルド１３８が接続され、この流体マニホ
ルド１３８はそれぞれ対応する各室ヘッドの外側に配置
される。好適な実施例では流体マニホルド１３８は室ヘ
ッドの一体部材であり、流体入口ポート１３２とこれと
は別の流体出口ポート１３４とを有する。流体が流体入
口ポート１３２を介してのみ流体マニホルド１３８に流
入することを確実ならしめ、且つ流体が流体出口ポート
１３４を介してのみ流体マニホルド１３８から流出する
ことを確実ならしめるために流体入口ポート１３２と流
体出口ポート１３４との両方の流路に逆止弁１３５が配
置される。このような応用場面での使用に適した逆止弁
は上記プロセス流体システムでの使用に適合する弁、例
えば金属部分を有しておらず、化学的に不活性な材料で
作製されたフラッパ型逆止弁である。

【００４８】さらに各流体マニホルド１３８は遮断弁１
４４を有し、この遮断弁１４４は作動せしめられた時に
流体が室ヘッドに流入することを防止すると共に流体が
室ヘッドから流出することを防止するように室ハウジン
グの流体ポート１３６に隣接して配置される。遮断弁１
４４は電気的な手段、油圧手段または空気圧手段といっ
た従来の手段により作動せしめられ、故障時に開弁する
ように、または故障時に閉弁するように構成することが
できる。好適な実施例では流体マニホルド１３８は遮断
弁１４４を具備し、この遮断弁１４４は流体入口ポート
１３２と流体出口ポート１３４との間であって室ハウジ
ングの流体ポート１３６の反対側に配置される。遮断弁
１４４は化学的に不活性な非金属材料で作製された従来
のデザインであり、空気圧で作動せしめられ、故障時に
は閉弁位置となる構成である。後に詳述するが遮断弁は
室ヘッド内において流体漏れが検出された場合にプロセ
ス流体から室ヘッドを絶縁するために用いられる。

【００４９】ハウジングの空気入口４４および４６の一
方に被加圧空気を噴射すると同時に他方の空気入口から
空気を排気することによりポンプ１０が空気圧で作動せ
しめられる。図１を参照すると空気入口４６内に、そし
てハウジングの環状通路の小径部分３４内に噴射せしめ
られた被加圧空気は第二ピストン栓３８とピストン２２
との間に圧力をかけ、ピストンをハウジング内において
右方向へ摺動せしめる。ピストン２２が右方向へ移動す
ることにより加圧部材２０がそれに対応する室ヘッド１
６から離れるように引っ込められると共に加圧部材１８
がそれに対応する室ヘッド１４内に挿入せしめられる。
このように加圧部材２０が引き込まれることによりそれ
に対応する室ヘッドの流体ポート１３６および流体入口
ポート１３２を介して流体が室ヘッド１６内に引き入れ
られる。一方、加圧部材１８が挿入されることにより流
体が加圧され、この流体が対応の室ヘッドの流体ポート
１３６および流体出口ポート１３４を介して室ヘッド１
４から分配される。

【００５０】空気が空気入口４６内に噴射され、そして
他方の空気入口から排気された後に噴射空気の入力が終
了せしめられ、そしてピストン２２の右方向への移動が
終了せしめられる。ピストン表示ポート４８内のセンサ
の作動によりハウジング内において所望のピストン移動
が検出されると空気入口内への被加圧空気の噴射が終了
せしめられる。一方の空気入口内への空気の噴射が終了
せしめられた後に所望のピストン移動が再び検出される
まで空気が他方の空気入口内に噴射される。被加圧空気
は各空気入口を通って逐次的に噴射せしめられ、これに
よりピストンがハウジング内において前後に往復動せし
められ、そして加圧部材１８および２０が逐次的に被加
圧流体出力を生成する。ポンプは約３０〜１５０ｐｓｉ
ｇの範囲の空気供給圧を用いて作動せしめられる。

【００５１】各方向へピストンを移動するのに必要な被
加圧空気の量は各加圧部材により生成される放出圧力の
所望の量より小さいことが望ましい。すなわち作動圧力
に対する放出圧力の比が正圧であることが望ましい。好
適な実施例では被加圧空気に接触するピストン部分の表
面積を加圧部材の表面積より大きくすることにより上記
所望の正圧比が得られる。

【００５２】加圧部材の故障により加圧部材を通ってプ
ロセス流体が流れているか否かを監視するための漏洩検
出システムまたは漏洩検出装置と組み合わせてポンプを
用いることができる。本実施例では漏洩検出システムは
ハウジングを通って漏洩ポート４０および４２に取り付
けられるセンサを具備し、これらセンサは適切なセンサ
信号を制御装置に送信することができる。なお漏れ流体
を検出する装置に漏れ流体を伝達しやすくするために漏
洩ポートから中央漏洩検出装置にチューブを繋げてもよ
い。後に詳述するが好適な実施例では漏洩検出システム
はポンプシステムの動作を監視するためにポンプシステ
ムと組み合わせて用いられる。

【００５３】ピストン２２のサイクルを監視する手段を
提供するためにピストン表示ポート４８にサイクルセン
サ等を接続することができる。後に詳述するがこのよう
なサイクルセンサはポンプシステム内で用いられる各ポ
ンプの作動を追跡するために制御装置と組み合わせて用
いられる。

【００５４】本発明の原理に従って構成されたポンプは
例えば約４０°Ｃ以下の低温の流体、または例えば約４
０°Ｃ以上であって最大温度で約２００°Ｃまでの高温
の流体と共に作動可能である。上述したように低温用の
ポンプの実施例と高温用のポンプの実施例との主な違い
はハウジングおよび継手ナットに用いられる構成材料で
ある。ポンプ能力は各室ヘッドの大きさとピストンのサ
イクル速度とに依存し、これはポンプの具体的な応用場
面に応じて変わる。好適な実施例ではポンプ能力は約１
０〜８０リットル／分である。ポンプの放出圧はプロセ
ス流体の温度に応じて調節可能であり、１３０ｐｓｉｇ
程度の高さである。なお加圧部材の軟化を考慮すると加
圧部材の損傷を防止するためにはプロセス流体の温度が
高いほどポンプの放出圧が低いのが望ましい。ポンプの
出力圧は空気入口内に噴射される空気の圧力を減圧また
は昇圧することにより調節される。また高温の応用場面
において高い放出圧を望む場合には加圧部材のスカート
部分の壁厚を厚くすることが望ましい。

【００５５】本発明の原理に従って構成されたポンプシ
ステムは上述したポンプを多数具備する。ポンプシステ
ムを説明するに当たり後述では各ポンプをモジュールと
称し、各モジュールは水平方向に互いに反対側に配置さ
れた二つの加圧部材を具備する。図３を参照すると好適
な実施例のポンプシステム１４５は四つのモジュール１
４６を具備し、これらモジュール１４６はトータルで八
つの加圧部材を具備する。各モジュールの流体入口１４
７は流体入口マニホルド１４８に接続され、流体入口マ
ニホルド１４８はプロセス流体源に接続される。一方、
各モジュールの流体出口１５０は流体出口マニホルド１
５２に接続され、流体出口マニホルド１５２は所望のプ
ロセス流体処理装置に接続される。

【００５６】被加圧空気は空気チューブ１５６等を介し
て各モジュールの空気入口１５４に送られる。また被加
圧空気は空気チューブ１５８等を介して各モジュールの
遮断弁１５７に送られる。なお下流における流体処理装
置での問題、例えばフィルタの搏動やその結果のフィル
タ微粒子の発生を避けるために比較的一定でパルスのな
い流体放出圧を生成するようにポンプシステムのモジュ
ールを作動することが望ましい。制御装置は被加圧空気
を各モジュールに送るシーケンスを制御することにより
各モジュールの作動を調整し、比較的一定の放出圧が生
成されるように構成される。例えば各モジュールが一秒
あたりに１サイクルを行うように構成されている四モジ
ュールシステムでは八分の一秒のシーケンスで被加圧空
気を各モジュールの空気入口１５４に供給するように制
御装置１５９をプログラミングすることが望ましい。

【００５７】さらに本実施例ではソレノイド１６０を作
動する電気信号を発生するように制御装置を構成し、こ
のソレノイドはモジュールの空気入口１５４への被加圧
空気の供給を調整するように作動すると共に遮断弁１５
７に被加圧空気を提供するように作動する。なおこれは
比較的一定の流体放出圧を提供するようにポンプシステ
ムを構成し且つ作動せしめる方法の一つの実施例である
が、本発明の範囲内においてその他の実施例とすること
もできる。例えばポンプシステムが比較的平坦な放出圧
を提供するよう作動できるように四つのモジュールでは
なく幾つかのモジュールを具備してもよい。さらに制御
装置は別のソレノイドを用いるのではなく空気入口１５
４および遮断弁１５７に被加圧空気を供給するための一
体型の手段を有するように構成可能である。

【００５８】図３を参照するとポンプシステムは多数の
漏洩検出センサ１６２を具備し、これら漏洩検出センサ
１６２は各モジュールの漏洩ポート１６４に接続され
る。漏洩検出センサ１６２は制御装置１５９に接続さ
れ、そしてプロセス流体がモジュール内において加圧部
材を通って流れているか否かを表示するようになってい
る。特定のモジュールにおける漏洩を検出した際にはそ
のモジュールの空気入口１５４への被加圧空気の供給を
停止すると共にそのモジュールの遮断弁１５７への被加
圧空気の供給を停止する。このように構成することによ
り制御装置は漏れているモジュールの作動を終了し、流
体入口流または流体出口流から漏れているモジュールを
絶縁し、このため漏れているモジュールからプロセス流
体内に汚染物質が導入されてしまうことが防止され、そ
してモジュールを使用状態におくことができる。

【００５９】また好適な実施例では制御装置１５９は最
も一定な放出圧を提供するために残りのモジュールの作
動のシーケンスを再び決め、非作動モジュールまたは絶
縁されているモジュールを補償するように構成され、こ
のためポンプシステムの故障を許容できる。故障を許容
できるポンプシステムは被絶縁モジュールを使用環境に
置いたままで連続的に作動可能であり、このためポンプ
システム全体を停止することに関連する費用の高くつく
停止を避けることができるので望ましい。

【００６０】また好適な実施例では制御装置は各モジュ
ールのピストン表示ポート１６８に接続されたサイクル
センサ１６６を用いて各モジュールの作動サイクル数を
監視するように構成されているのでポンプシステム内に
おける各モジュールの作動履歴が作動履歴評価のために
維持され、且つダウンロードされる。また制御装置１５
９はプロセス流体の温度と、ポンプシステムまたは各モ
ジュールからの放出圧とを監視し、そして所望の温度お
よび圧力曲線に一致するようにモジュールの作動を調節
するように構成されており、このため所定圧において所
望の最大放出圧をモジュールが越えることが防止され
る。ポンプシステムの使用寿命を延ばすには制御装置を
このように構成するのが望ましい。

【００６１】本発明の原理に従って構成されたポンプの
特徴はポンプの濡れる領域が全体的にＰＴＦＥのような
化学的に不活性な非金属材料から形成され、これにより
材料の劣化や腐食から生じる可能性のあるプロセス流体
の汚染の可能性が排除されることにある。

【００６２】ポンプの他の特徴は巻上げ型ダイアフラム
の形の加圧部材のデザインにあり、ここでは加圧部材は
ピストン栓とそれぞれ対応するプラグとの間においてス
カート部分の巻上げ動作または巻上げ変換動作によりそ
れぞれ対応する室ヘッド内で往復動するように移動する
ことができる。このように巻上げ型ダイアフラムを用い
ることにより可撓性のある部分に過剰応力および／また
は過剰支持が生じることに起因する加圧部材の故障の可
能性が最小限に抑えられる。

【００６３】またポンプの他の特徴は濡れる領域が漏洩
通路を一つのみ有することにあり、この漏洩通路は加圧
部材と室ヘッドとの間の舌片・溝シールを横断する。一
つだけの漏洩通路を有するというポンプのデザインはＰ
ＴＦＥの中実で穴の開いていないビレットで形成される
のでピストンに取り付けやすくするために加圧部材を貫
通する穴を配置する必要が避けられる。

【００６４】図４には別の実施例のポンプ１７０が示さ
れており、このポンプ１７０は互いに鉛直方向に配設さ
れた一つ以上の加圧室１７２と、それぞれ対応する非接
続型の加圧部材１７４とを具備する。本実施例のポンプ
はスラリ輸送のような応用場面で使用するものであり、
ここでのスラリは例えば化学機械的な平坦化中の半導体
製造工程において用いられる微粒研磨剤を具備する。ポ
ンプ１７０はポンプハウジング１７６を具備し、ポンプ
ハウジング１７６はその内部に配置された一つ以上の加
圧室１７２を有する。ポンプハウジングは上記ポンプの
濡れる部材、例えば図１の室ヘッド１４および１６を形
成するための上述したフルオロポリマー材料と同じ材料
から形成される。好適な実施例ではポンプハウジングは
ＰＴＦＥまたはＰＦＡから形成される。本実施例ではポ
ンプハウジング１７６は概して矩形の形状をしており、
互いに隣接して配置される一対の加圧室１７２を具備す
る。ポンプハウジング１７６は経済性に応じてモールデ
ィングまたは機械加工により形成された加圧室１７２を
有する。本実施例では加圧室１７２は機械加工によりハ
ウジング内に形成される。

【００６５】各加圧室１７２はその断面が円形であり、
ポンプハウジング開口端１７８からポンプハウジング内
へと下方へ或る深さまで延びる。各加圧室の底部は径方
向内方へとテーパとなり、加圧室の基部または実質的に
閉鎖された端部で軸線方向下方を向いた流路１８０に集
中する。底部がスラリ中の微粒子材料を流路に向かっ
て、そして流路内へと送るための樋として機能するよう
に内方へとテーパとなっているのでスラリが加圧室内に
堆積しない。さもないとスラリは加圧部材を研磨した
り、加圧部材の効率的な運動を妨げたりする可能性があ
る。また流路１８０は機械的な方法またはモールド方法
により形成され、流体がそれぞれ対応する各加圧室１７
２に流入し、且つ各加圧室１７２から流出しやすくする
ために用いられる。図５および図６および以下の説明か
ら明らかなように各流路１８０はそれぞれ対応する各加
圧室からの流体入口および流体出口を制御するために入
口逆止弁モジュール２７０および出口逆止弁モジュール
２７２に流体学的な観点で連通している。

【００６６】ポンプハウジング開口端１８７はネジ外壁
面１８２を有し、このネジ外壁面１８２は各加圧室１７
２の上部を周方向に一周して延びる。またポンプハウジ
ングのそれぞれ対応する内壁面に沿って各加圧室１７２
を周方向に一周して溝１８４が延びる。各加圧部材１７
４はそれぞれ対応する加圧室１７２内に配置され、図１
に示した加圧部材１８および２０用の材料として上述し
た材料と同じ材料から選択されるフルオロポリマー材料
の中実なビレットから形成される。好適な実施例では加
圧部材１７４はＰＴＦＥの中実なビレットから機械加工
される。図４および図７を参照すると各加圧部材１７４
はその断面が円形であり、加圧部材の中心にその中心を
合わされた本体１８６を有し、この本体１８６はピスト
ンシャフトに接続される第一本体端部１８８からそれぞ
れ対応する加圧室のテーパ状の部分内に適合する反対方
向を向いた第二本体端部１９０まで軸線方向に延びる。
第二本体端部１９０には薄壁スカート部分１９２が一体
的に設けられており、このスカート部分１９２は第二本
体端部１９０から径方向外方へ所望の距離に亘り延び
る。スカート部分１９２は本体の直径一定の部分１８６
に沿って軸線方向に延び、この部分１８６は第一本体端
部１８８に向かってその直径が一定である。スカート部
分１９２は後述するように加圧部材の軸線方向に沿った
動きに応答して撓み、そしてそれ自身に沿って巻き上が
ることができるのに十分な厚みと軸線方向の長さとを有
する壁厚が薄い構造をしている。好適なスカート部分の
壁厚は上述した壁厚と同じである。

【００６７】スカート部分１９２は第一本体端部１８８
に隣接してフランジ１９４を有し、このフランジ１９４
はスカート部分から径方向外方へ突出し、周方向に延び
る終端縁部を形成する。フランジは外方を向いた面１９
６を有し、この面１９６はフランジを周方向に一周して
延び、そしてその大きさおよび形状はそれぞれ対応する
ポンプハウジング開口端１７８の内面内に丁度適合する
大きさで且つそのような形状である。またフランジは下
方を向いた舌片２９８を有し、この舌片２９８はフラン
ジを周方向に一周して延び、そしてその大きさおよび形
状は上述したように加圧部材１７４がそれぞれ対応する
加圧室１７２内に配置された時にこれら加圧部材と加圧
室との間に漏れ防止シールを提供するようにそれぞれ対
応するポンプハウジング溝１８４内に丁度適合する大き
さで且つそのような形状である。

【００６８】加圧部材の本体１８６とスカート部分１９
２との間には環状通路２００が形成され、この環状通路
２００は本体の直径一定の部分に沿って軸線方向に延び
る。また環状通路２００内には環状の加圧部材プラグ２
０２が配置され、このプラグ２０２は環状通路の全長に
沿って軸線方向に延び、そしてその内径および外径の大
きさは環状通路内に丁度適合する大きさである。プラグ
２０２は上述した材料と同じ材料で形成され、そして上
述した形態と同じ形態で働く。プラグはそれが環状通路
２００内に丁度保持され、そして加圧部材１７４と共に
軸線方向に移動できるように本体１８６にそれ自身を取
り付ける手段を有する。本実施例ではプラグ２０２は隆
起部分２０４を有し、この隆起部分２０４はプラグ内壁
面から離れるように径方向に或る距離に亘って突出し、
その大きさおよび形状は本体の壁面に形成された溝２０
６に係合する大きさで且つそのような形状である。本実
施例ではプラグはポリプロピレンでモールド成形され、
その内径は本体１８６の径より小さい。各プラグ２０２
は組立前に加圧部材を冷却して収縮させ、そしてプラグ
を加熱して膨張させることによりそれぞれ対応する環状
通路内に設置される。

【００６９】それぞれ対応する加圧部材１７４上方には
作動ピストン２０８が配置され、このピストン２０８は
後に詳述するがそれぞれ対応するピストンハウジング２
１０内において軸線方向に移動可能である。これらピス
トンは第一実施例のポンプのピストン用の材料として上
述した材料と同じ材料で形成される。本実施例ではピス
トンはポリプロピレンで形成される。上述した実施例の
ポンプに対して図４〜図７で示した実施例のポンプを異
ならせる特徴は各加圧部材に対するピストン２０８が独
立していること、すなわち互いを接続する共通のピスト
ンにより往復動されないことにある。各ピストンは別個
に作動せしめられ、実質的に一定の出力圧を提供するよ
うに各ピストンの出力行程速度および吸入行程速度が制
御される。このようにポンプを構成することにより作動
上の自由度がよりいっそう高まり、一つより多い二ピス
トンポンプを用いるポンプシステムを用いたり構成した
りする必要もなく一つの二ピストンポンプを用いて出力
圧を制御できる。

【００７０】各ピストン２０８はその断面形状がＴ字形
状であり、それぞれ対応する加圧部材の第一本体端部１
８８に取り付けられる第一ピストン端部２１２と、反対
方向を向いた第二ピストン端部２１４とを有し、第二ピ
ストン端部２１４は径方向外方へ突出したフランジ２１
６を有し、フランジ２１６はそれぞれ対応するポンプハ
ウジング２１０内において軸線方向に移動するようにな
っている。第一ピストン端部２１２の大きさおよび形状
はピストン開口２１８内に適合し且つピストン開口２１
８に取り付けられる大きさで且つそのような形状であ
り、ピストン開口２１８は加圧部材の第一本体端部１８
８の中心をその中心として位置し、第一本体端部１８８
から軸線方向に所望の深さに亘り延びる。本実施例では
第一ピストン端部２１２は非ネジ部分２２０を有し、こ
の非ネジ部分２２０はネジ部分２２２まで或る距離に亘
り軸線方向に延び、ネジ部分２２２は非ネジ部分２２０
からピストンに沿って或る距離に亘り軸線方向に延び
る。これらピストンの非ネジ部分およびネジ部分はこれ
らと相補関係をなす加圧部材１７４の非ネジ部分２２４
およびネジ部分２２６内に適合するよう構成される。

【００７１】各ピストンは第一ピストン端部のネジ部分
２２２から軸線方向に離れる方向に大径部分２２８、す
なわちその直径がピストンのネジ部分および非ネジ部分
の直径より大きい部分２２８を有する。ピストンのネジ
部分から大径部分への移行点はそれぞれ対応する加圧部
材１７４の第一本体端部１８８に当接し、ピストンの挿
入深さを制御するのに役立つ。ピストンの大径部分２２
８はそれぞれ対応する加圧部材１７４から離れるように
ピストンハウジング２１０内へと軸線方向に延びる。

【００７２】それぞれ対応するピストンハウジング２１
０内にはピストン栓２３０が配置され、このピストン栓
２３０はそれぞれ対応する加圧室１７２と加圧部材１７
４との組立体の上方で軸線方向に延びる。各ピストン栓
２３０はその断面形状が概して円形であり、環状の円筒
壁２３２を具備し、この円筒壁２３２はピストンハウジ
ング２１０内に同心円的に配置される。ピストン栓の円
筒壁２３２はディスク状のプラットフォーム２３４から
軸線方向に離れるように下方へと延び、プラットフォー
ム２３４はポンプハウジングの直径に亘り径方向へ延び
る。ピストン栓の円筒壁２３２はその直径がポンプハウ
ジング開口端１７８の内面に丁度適合する大きさであ
り、下方を向いた終端縁部を有し、この終端縁部の形状
はフランジ舌片１９８をそれぞれ対応するポンプハウジ
ング溝１８４内に押し込むためにそれぞれ対応する加圧
部材のスカート部分のフランジ１９４に当接する形状で
ある。ピストン栓の円筒壁２３２の内径は加圧部材がそ
れぞれ対応する加圧室から軸線方向に引き込まれている
時にそれぞれ対応するプラグ２０２およびスカート部分
１９２が円筒壁内で軸線方向に移動できるような内径で
ある（図４の右側の加圧室参照）。このような引込み運
動はプラグの面からそれに隣接するピストン栓の面への
スカート部分の巻上がり変換運動により可能とされる。

【００７３】各ピストン栓のプラットフォーム２３４は
その中心と中心を同じくして配置されるピストンシャフ
ト開口２３６を有し、このピストンシャフト開口２３６
はピストンの大径部分２２８がこのピストンシャフト開
口２３６内に配置できるように軸線方向にプラットフォ
ーム２３４を貫通して延びる。気密シールを提供するた
めにピストンシャフト開口２３６内には上述したような
ピストンシャフトシール２３６が配置される。各ピスト
ン栓の円筒壁２３２は溝２３５を有し、この溝２３５は
ピストンハウジングを向いた外壁面を周方向に一周して
延びる。溝はプラットフォーム２３４の下方の或る距離
に配置され、互いに隣接するピストン栓の面とピストン
ハウジングの面との間に気密シールを提供するために例
えばＯリングのようなシール２３７を収容できる。後述
するように空気がピストンを作動するのに用いられてい
る間にその空気がプラットフォームからピストンハウジ
ングの外に漏れることを防止するには栓ピストン開口２
３６および円筒壁２３２の各々内においてシールを用い
ることが必要である。

【００７４】各ピストンハウジング２１０は円筒壁２４
０を有し、この円筒壁２４０はハウジングの閉鎖端部２
４２から軸線方向下方へと延び、それぞれ対応するピス
トン２１４およびピストン栓２３０を収容するためのピ
ストン室２４４をその内部に形成する。ハウジングの円
筒壁２４０は開口終端２４４を有し、この開口終端２４
４にはポンプハウジングのネジ外面１８２と係合し且つ
そこに取り付けられるようにその内面に沿ってネジ山が
切られている。ピストン室２４４はネジ内面２４６から
離れるように軸線方向上方へと小径部分２４８を有し、
この小径部分２４８はショルダ２５０まで軸線方向に延
び、ショルダ２５０はピストン室内へと径方向内方へ或
る距離に亘り突出する。ピストン室の小径部分２４８の
内径はそれぞれ対応するピストン栓２３０が小径部分内
に配置できるようにポンプハウジングの第一端１７８の
内面の径と等しい。ハウジング室のショルダ２５０はこ
れと相補関係をなすショルダ溝２５２内に配置され且つ
ショルダ溝２５２に適合する大きさであり、ショルダ溝
２５２はそれぞれ対応するプラットフォーム２３４の外
縁部を周方向に一周して延びる。ピストンハウジング２
１０がポンプハウジング１７６にしっかりと締結された
時にはハウジング室のショルダ２５０はこれらピストン
ハウジングとポンプハウジングとの間にピストン栓を捕
らえ、舌片・溝シールを完成するためにピストン栓の壁
２３２を下方へと加圧部材のスカート部分のフランジ１
９４上に押しつける働きをする。

【００７５】ピストン室２４４は空気アクチュエータ部
分２５４を有し、この空気アクチュエータ部分２５４の
直径はそれぞれ対応するピストンフランジ２１６をこの
空気アクチュエータ部分内に配置でき且つピストンフラ
ンジ２１６がこの空気アクチュエータ部分内において軸
線方向に移動できるような一定の直径である。空気アク
チュエータ部分２５４に沿って軸線方向に延びるピスト
ンハウジング壁の部分はこの部分内に配置された第一空
気ポート２５６を有し、この第一空気ポート２５６はピ
ストンハウジングの閉鎖端部２４２に配置された空気入
口２５８から空気出口２６０まで軸線方向下方へと延
び、空気出口２６０はショルダ２５０に隣接したピスト
ン室の空気アクチュエータ部分２５４の基部に沿って周
方向に配置された溝の形をしている。第一空気ポート２
５６は所望の作動圧の空気を空気アクチュエータ部分の
基部へ、そしてそれぞれ対応するピストンフランジ２１
６の前面２６２上へ輸送するのに用いられる。各ピスト
ンフランジ２１６は径方向を向いたフランジ縁部を周方
向に一周して走る溝２６４と、この溝内に配置されたシ
ール２６６とを有し、これによりこれらピストンフラン
ジとそれに隣接するピストン室の空気アクチュエータ部
分の壁面との間に気密シールが提供される。したがって
第一空気ポート２５６を介して空気アクチュエータ部分
２５４に輸送されている空気はピストンをピストン栓か
ら離れるように軸線方向に作動すると共に加圧部材を加
圧室から離れるように作動するため、すなわちポンプ吸
入行程を実行するために用いられる（図４の右側の加圧
室参照）。

【００７６】シール２６６は上述した化学的に耐性のあ
るエラストマーシール材と同じタイプで作製されたＯリ
ングだけの形、或いはＯリングと比較的剛性のある一つ
以上のシール部材またはシューとを組み合わせた形であ
る。本実施例ではシール２６６は隣接するピストン壁面
および室壁面にシール接触するように径方向に延びるバ
イトンで作製されたエラストマーシール部材と、ＴＦＥ
で作製された剛性のある上方シール部材および下方シー
ル部材とを具備し、これら上方シール部材および下方シ
ール部材はエラストマーシール部材がピストンと室壁と
の間から押し出されないように保護するためにエラスト
マーシール部材の上面および下面の部分を覆う。

【００７７】また各ピストンハウジング２１０は第二空
気ポート２６８を有し、この第二空気ポート２６８はピ
ストンおよびそれぞれ対応する加圧部材をピストン栓お
よび加圧室に向かって下方へと軸線方向に移動できるよ
うに空気をハウジングの空気アクチュエータ部分２５４
内に通するためにハウジングの閉鎖端部２４２を貫通し
て延び、すなわちポンプの出力行程を実行するために用
いられる（図４の左側の加圧室参照）。吸入行程を通じ
てポンプをサイクルする工程においてハウジング室内で
ピストンを抵抗が殆どない状態または全くない状態で上
方へ移動させるためには第二空気ポート２６８が通気さ
れ、または第一空気ポート２５６を通る空気の圧力より
低い圧力の空気にさらされていることが必要である。こ
れとは逆に出力工程においてポンプをサイクルする工程
ではハウジング室内でピストンを抵抗が殆どない状態ま
たは全くない状態で下方へ移動させるためには第一空気
ポート２５６が通気され、または第二空気ポート２５８
を通る空気の圧力より低い圧力の空気にさらされている
ことが必要である。

【００７８】図５および図６を参照すると各加圧室１７
２の流路１８０は入口逆止弁モジュール２７０と出口逆
止弁モジュール２７２との両方に流体学的な観点で連通
しており、これらモジュールはそれぞれ対応する各加圧
室下方でポンプハウジング１７６の基部に取外し可能に
取り付けられる。図６に明示したように二つの加圧室を
具備する実施例のポンプは各加圧室に一つずつ合計二つ
の入口逆止弁モジュール２７０を具備し、これらモジュ
ールは流体学的な観点で流体入口通路２７４を介して互
いに連通しており、流体入口通路２７４はこれらモジュ
ール間で延び、そしてポンプハウジング１７６を出て適
切な流体源コネクタに接続される。入口逆止弁モジュー
ル２７０は各加圧室内におけるピストンの吸入行程中に
流体入口通路２７４から各流路１８０に流体を通す機能
をする。このような吸入状態下ではモジュール内に配置
された弁体を座面から離し、そしてそこを流体を通すこ
とができるのに十分な差圧が各吸入逆止弁モジュール内
で生成される。またこのような実施例のポンプは各加圧
室に一つずつ合計二つの出口逆止弁モジュール２７２を
具備し、これらモジュールは流体学的な観点で流体出口
通路２７６を介して互いに連通しており、流体出口通路
２７６はこれらモジュール間で延び、そしてポンプハウ
ジング１７６を出て適切な流体出口コネクタに接続され
る。出口逆止弁モジュール２７２は各加圧室内における
ピストンの出力行程中に各加圧室の流路１８０から流体
出口通路２７６に流体を通す機能をする。このような出
力状態下ではモジュール内に配置された弁体を座面から
離し、そしてそこに流体を通すことができるのに十分な
差圧が各出口逆止弁モジュール内で生成される。

【００７９】入口逆止弁モジュールおよび出口逆弁モジ
ュールの各々はモジュール蓋２７８を具備する多部品構
造であり、モジュール蓋２７８は概してディスク形状を
し、ネジ縁部面を有し、このネジ縁部面はこれと相補関
係をなすポンプハウジング内のネジ逆止弁開口２８０に
螺合する。またモジュール蓋２７８には円筒形のモジュ
ール本体２８２が回転可能な接続形態で取り付けられて
おり、これにより逆止弁開口２８０内でモジュール本体
２８２を回転することなくモジュール蓋２７８がモジュ
ール本体２８２に対して回転可能である。本実施例では
モジュール蓋２７８は雄接続部材２８４を具備し、この
雄接続部材２８４はモジュール蓋２７８から軸線方向外
方へ突出し、外側に反ったフレア形状の端部を有する。
雄接続部材２８４はこれと相補関係をなすモジュール本
体の端部の開口内にスナップ止めされる大きさであり、
これにより開口に回転可能に取り付けられる。各モジュ
ール本体２８２は舌片２８６を有し、この舌片２８６は
モジュール蓋に隣接する本体の縁部を周方向に一周して
配置され、その大きさはそれぞれ対応するポンプハウジ
ングの逆止弁開口２８０周りに配置された相補関係をな
す溝と協動して液密シールを提供する。

【００８０】各モジュール本体２８２は流体流ポート２
８８を有し、この流体流ポート２８８はモジュール本体
２８２を貫通して径方向へ延びる。各モジュール本体２
８２はポンプハウジング１７６内に各モジュール本体２
８２を適切かつ確実に位置決めするための整列手段また
は位置決め手段を有するのでモジュールの流体流ポート
２８８はそれぞれ対応する流体入口通路２７４および流
体出口通路２７６と整列する。本実施例では上記整列手
段または位置決め手段はモジュール蓋に隣接したモジュ
ール本体の縁部に沿って配置されたノッチ等の形をして
おり、このノッチはその内部に位置決めピン２９０を配
置できるような位置に配置され且つそのような大きさで
あり、位置決めピン２９０はポンプハウジングの逆止弁
開口２８０から突出する。位置決めピンとノッチとが協
動することにより各モジュール本体の流体流ポートがそ
れぞれ対応する流体入口通路または流体出口通路に確実
に整列せしめられる方向に逆止弁モジュールが確実にそ
れぞれ対応する逆止弁開口内にだけ配置される。モジュ
ールの流体流ポート２８８は本体を直径方向に通るだけ
でなくモジュール蓋２７８から離れるように軸線方向に
通る。

【００８１】各モジュール本体２８２はモジュール蓋の
反対側に端部を有し、この端部はモジュール本体蓋２９
２に取り付けられ、この本体蓋２９２は上記端部を覆う
ように適合する。本実施例ではモジュール本体の端部は
終端壁部分を有するように構成され、この終端壁部分は
取付け端部を形成し、軸線方向に切断されて四つの部分
とされ、そして外側へ沿ったフレア状の外面を有するよ
うに構成される。フレア状の分割されたモジュール本体
端部はこれと相補関係をなす本体蓋２９２の端部内にス
ナップ式に適合する大きさである。本体蓋２９２はモジ
ュール本体２８２の反対側の端部に開口２９４を有し、
この開口２９４は流路１８０に隣接して配置され、また
本体蓋の端部は舌片２９６を有し、この舌片２９６は本
体蓋の端部を周方向に一周して延び、そしてこれら舌片
とポンプハウジングの逆止弁開口との間に液密な舌片・
溝シールを提供するためにポンプハウジングの逆止弁開
口内に配置された溝内に適合する大きさである。

【００８２】各モジュール本体２８８と本体蓋２９２と
の間には逆止弁２９８が配置され、この逆止弁２９８は
非金属の適切なフルオロポリマー材料から形成された一
体部品である。逆止弁は互いに反対方向を向いた弁座間
に適合するようになっており、これら弁座は一端で本体
蓋開口２９４内に、そしてこれとは反対側の端部でモジ
ュール本体の軸線方向の流体流ポート内に形成される。
図５に明示したように入口逆止弁モジュールおよび出口
逆止弁モジュールの各々に用いられる逆止弁２９８は同
じであるが、所望の方向に逆流を阻止された流れを提供
するために入口逆止弁モジュールおよび出口逆止弁モジ
ュールの各々内に異なって配置される。

【００８３】このように構成することにより逆止弁モジ
ュールをポンプハウジングから容易に取り外すことがで
き、そしてこれらモジュールに問題がある場合またはモ
ジュールが故障した場合には交換可能である。例えばス
ラリ輸送環境に配置された時には輸送される流体の研磨
特性に起因する研磨作用により逆止弁の部材が大きく磨
耗し、最終的には残りのポンプ部品より前にこれら逆止
弁の部材が故障してしまうことが予想される。このよう
な応用場面では上記逆止弁モジュールを用いることによ
り作業を実行する上での特別な訓練や工具を必要としな
いのでこれらモジュールの取外し及び交換が簡単とな
り、加えてポンプを長時間停止する必要がないので効率
がよくなる。

【００８４】図４〜図７に示したポンプは流体入口通路
２７４および流体出口通路２７６を適切な流体供給源お
よび流体出口に接続した後に定められた圧力の空気を各
空気作動室２５４に送ることにより作動せしめられる。
特に各加圧部材１７４は実質的に一定の出力圧を達成す
るように異なるサイクルでそれぞれ対応する加圧室１７
２内で軸線方向に移動せしめられ、例えば一方の加圧部
材が出力行程を実行するために空気で下方へと作動され
ると共に他方の加圧部材が入力行程を実行するために空
気で上方へと作動せしめられる（図４参照）。実質的に
一定の出力圧を確実なものとするために加圧部材の吸入
行程および出力行程を実行するのに用いられる空気作動
圧を異なるものとすることもできる。例えば各第一空気
ポート２５６を通る空気圧を各第二空気ポート２６８に
送られる空気圧より高くし、各加圧部材１７４に各出力
行程の速度より速い速度で吸入行程を実行させ、各加圧
部材に対する出力行程が実質的に連続的になることを確
実ならしめることもできる。このように吸入サイクル速
度と出力サイクル速度とが異なるようにポンプをサイク
ル可能であることは加圧部材を駆動する共通のシャフト
を有していないポンプによりもたらされる特徴である。

【００８５】それぞれ対応する加圧室内の各加圧部材の
位置は侵入型または非侵入型の検出手段３００により計
測される。図４および図５を参照すると本実施例では検
出手段３００は一対の光ファイバセンサであり、これら
各センサ３００は各ピストンハウジングの閉鎖端部２４
２を通るセンサ開口３０２を通して配置される。光ファ
イバセンサ３００はハウジング室２４４を通ってセンサ
通路３０４内へと下方へ配置され、センサ通路３０４は
ピストン本体端部２１４から或る深さに亘り各ピストン
を通って軸線方向に配置される。センサ通路のベース部
分内には色付きスリーブ３０６、例えば黒色スリーブ３
０６が配置される。光ファイバセンサ３００は一方が他
方より上となるように配置され、センサ通路３０４内の
色の変化を検出し、ピストンハウジングおよび加圧室そ
れぞれ内のピストンおよび加圧部材の移動を検出するた
めに径方向外方へ向けられる。ピストンの上方への移動
の完了、すなわち加圧部材の吸入行程の完了と、ピスト
ンの下方への移動の完了、すなわち加圧部材の出力行程
の完了とを決定するために鉛直方向に重ねられた二つの
光学センサが用いられる。

【００８６】検出手段はポンプに送られる空気の配置お
よび作動圧を調整する制御装置等にピストン位置信号を
提供するように構成される。ポンプ内においてこのよう
な検出手段を用いることはパルスのない連続したポンプ
出力圧を確実ならしめるために各ピストンの上昇行程お
よび下降行程を制御できるようにするには決定的なもの
である。所望により一つより多いポンプを互いに接続
し、ポンプシステムを形成することもでき、ここでは各
加圧部材の作動は具体的な応用場面の基準を満たすため
に所望のポンプシステム出力を提供できるよう制御され
る。

【００８７】ポンプおよびポンプシステムの限定的な実
施例を特別に説明し且つ図示し、特定の寸法を開示した
が、当業者には多くの変更や修正が可能であることは明
らかである。したがって本発明の原理に従ったポンプお
よびポンプシステムは発明の詳細な説明で特別に説明し
たもの以外に特許請求の範囲内において実施可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って構成された往復ポンプの
側断面図である。

【図２】図１の往復ポンプの拡大側断面図である。

【図３】制御装置および図１および図２に示した多数の
往復ポンプを具備する本発明の原理に従って構成された
ポンプシステムの略図である。

【図４】本発明の原理に従って構成された鉛直ポンプの
側断面図である。

【図５】線５−５に沿った図４の鉛直ポンプの正面断面
図である。

【図６】線６−６に沿った図４および図５の鉛直ポンプ
の平面断面図である。

【図７】図４〜図６のポンプから取り出した加圧部材の
側断面図である。

【符号の説明】

１０…ポンプ １２…ハウジング １４、１６…室ヘッド １８、２０…加圧部材 ２２…作動ピストン ３２…第一ピストン栓 ３８…第二ピストン栓 ５６、５７…加圧部材プラグ １０４…スカート部分 １１８…加圧室 １２４…継手ナット １３２…流体受入れ手段 １３４…流体放出手段 １３６…流体ポート １７２、１７４…加圧室 １７６…ポンプハウジング １９２…スカート部分 ２０８…ピストン ２１０…ピストンハウジング ２３０…ピストン栓

フロントページの続き (72)発明者 デービッド エル．ヘンダーソン アメリカ合衆国，カリフォルニア 92346, ハイランド，イースト フィフス ストリ ート 28415 (72)発明者 デービッド アール．マルティネス アメリカ合衆国，カリフォルニア 91720, コロナ，ジルコン ストリート 1108 (72)発明者 アンソニー カイ タイ チャン アメリカ合衆国，カリフォルニア 91775, サン ガブリエル，ビンヤード ドライブ 1016 (72)発明者 バン トロング トラン アメリカ合衆国，カリフォルニア 91765, ダイアモンド バー，レイランド ドライ ブ 828

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス流体を加圧するためのポンプで
   あって、 ポンプハウジングを具備し、該ポンプハウジングがその
   内部に配置される少なくとも一つの加圧室を有し、該加
   圧室がその軸線方向の一端に実質的に閉鎖された室端部
   を具備すると共にその軸線方向反対側の端部に開いた室
   端部を具備し、前記実質的に閉鎖された室端部が流体移
   送通路に流体学的な観点で接続されており、 前記加圧室内に配置される加圧部材を具備し、該加圧部
   材がフルオロポリマー材料から形成された一体部品構造
   を有し、該加圧部材が概して円筒形の本体を有し、該本
   体がその一端に前記閉鎖された室端部に隣接して配置さ
   れる中実で穴のないヘッドを有し、前記加圧部材が前記
   本体のヘッドから離れるように延びる薄壁スカート部分
   を有し、該薄壁スカート部分が内外面を有し、前記加圧
   部材が該薄壁スカート部分の終端縁部を周方向に一周し
   て延びるフランジを有し、 前記ポンプハウジング内に軸線方向に配置されるピスト
   ンを具備し、該ピストンがその一端で前記本体のヘッド
   とは反対側の前記加圧部材に接続され、 前記ポンプの開いた室端部に取り付けられるピストン栓
   を具備し、該ピストン栓が前記加圧室の内径と相補関係
   をなす内径を有し、該ピストン栓が前記ピストンを収容
   できるピストン開口を備えた直径方向に延びる部分を有
   し、前記加圧部材のフランジが前記加圧室と前記ピスト
   ン栓との間に配置されると共にこれらの間に液密シール
   を提供するためのシール部材を有し、 前記加圧部材に取り付けられる加圧部材プラグを具備
   し、該加圧部材プラグが前記ピストンに向かって前記本
   体のヘッドから軸線方向に離れるように或る距離に亘っ
   て延び、該加圧部材プラグが前記加圧部材の軸線方向に
   おける往復動中に前記薄壁スカート部分の内面の可変部
   分に接触し且つ該可変部分を保持する外壁面を有し、 前記加圧部材の薄壁スカート部分が前記加圧室内で前記
   加圧部材が軸線方向に往復動できるように前記加圧部材
   プラグの外壁面と前記ピストン栓の内径との間で巻き上
   がるのに十分な軸線方向の長さを有するポンプ。
2. 【請求項２】 前記ポンプハウジングの両側に水平方向
   に配設される一対の加圧室、加圧部材、ピストン、ピス
   トン栓および加圧部材プラグを具備し、前記ピストンが
   それぞれ対応する各加圧室内において加圧部材を軸線方
   向に連動しつつ往復動するように共通のシャフトにより
   連結される請求項１に記載のポンプ。
3. 【請求項３】 前記薄壁スカート部分のフランジが該フ
   ランジから或る距離に亘って突出して該フランジを周方
   向に一周して延びる舌片を具備し、該舌片が前記加圧室
   の開いた端部内に配置された相補関係をなす溝内に適合
   して該溝と共に液密シールを提供する大きさである請求
   項１に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 前記ポンプハウジング内に鉛直方向に配
   設される一対の加圧室、加圧部材、ピストン、ピストン
   栓および加圧部材プラグを具備し、前記ピストンがそれ
   ぞれ対応する各加圧室内で加圧部材を軸線方向にそれぞ
   れ独立して往復動するように互いに独立している請求項
   １に記載のポンプ。
5. 【請求項５】 前記ポンプハウジングが前記加圧室から
   のプロセス流体の漏れを検出しやすくするために前記加
   圧室の外側の位置からハウジング壁を通って延びる漏洩
   ポートを有する請求項１に記載のポンプ。
6. 【請求項６】 プロセス流体を加圧するためのポンプで
   あって、 ポンプハウジングを具備し、該ポンプハウジングがその
   内部に配置される一対の加圧室を有し、各加圧室がその
   軸線方向の一端に実質的に閉鎖された室端部を具備する
   と共にその軸線方向反対側の端部に開いた室端部を具備
   し、前記実質的に閉鎖された室端部が流体移送通路に流
   体学的な観点で接続されており、 各加圧室内に配置される加圧部材を具備し、各加圧部材
   がフルオロポリマー材料から形成された一体部品構造を
   有し、各加圧部材が概して円筒形の本体を有し、該本体
   がその一端に前記閉鎖された室端部に隣接して配置され
   る中実で穴のないヘッドを有し、各加圧部材が前記本体
   から離れるように或る距離に亘って径方向外方へ延び且
   つ前記本体のヘッドから軸線方向に離れるように延びる
   薄壁スカート部分を有し、該薄壁スカート部分が外面
   と、該外面とは反対方向を向いた内面とを有し、各加圧
   部材が前記薄壁スカート部分の終端縁部を周方向に一周
   して延びるフランジを有し、 各々が前記ポンプハウジング内に軸線方向に配置される
   一対のピストンを具備し、該ピストンがその一端で前記
   本体のヘッドとは反対側のそれぞれ対応する加圧部材に
   接続され、 各々がそれぞれ対応する開いた室端部に取り付けられる
   一対のピストン栓を具備し、該ピストン栓がそれぞれ対
   応する加圧室と相補関係をなす内径を有し、各ピストン
   栓がそれぞれ対応するピストンを収容できるピストン開
   口を備えた直径方向に延びる部分を有し、前記加圧部材
   のフランジがそれぞれ対応する加圧室とピストン栓との
   間に配置されると共にこれらの間に液密シールを提供す
   るためのシール手段を有し、 それぞれ対応する加圧部材に取り付けられる一対の加圧
   部材プラグを具備し、該加圧部材プラグがそれぞれ対応
   するピストンに向かって前記本体のヘッドから軸線方向
   に離れるように或る距離に亘って延び、各加圧部材プラ
   グが前記加圧部材の軸線方向における往復動中に前記薄
   壁スカート部分の内面の可変部分に接触し且つ該可変部
   分を保持する外壁面を有し、 各加圧部材の薄壁スカート部分が前記加圧部材プラグの
   外壁面と前記ピストン栓の内径との間で巻き上がるのに
   十分な軸線方向の長さを有し、これにより加圧部材の最
   大吸入行程中に前記薄壁スカート部分の外面が該薄壁ス
   カート部分を向いていると共に前記薄壁スカート部分の
   内面の一部が前記ピストン栓の内径上にあるポンプ。
7. 【請求項７】 プロセス流体を加圧するための往復ポン
   プであって、 ハウジングを具備し、該ハウジングが互いに反対側に位
   置する開いた端部間で該ハウジングを通って延びる環状
   通路を有し、 前記ピストンを配置し、前記ハウジング内における前記
   ピストンの摺動を案内できるように各ハウジング端部に
   配置されるピストン栓を具備し、各ピストン栓が前記環
   状通路に対して気密であって液密なシールを形成するた
   めに外面に沿って配置されるシールを有し、 一端で各ピストン端部に接続され且つそれぞれ対応する
   ピストン栓に隣接して配置される加圧部材プラグを具備
   し、 各ハウジング端部に配置される加圧室組立体を具備し、
   各加圧室組立体がそれぞれ対応するハウジング端部に接
   続される室ヘッドを有し、該室ヘッドがプロセス流体を
   受け入れ且つ放出するための手段を有し、各加圧室組立
   体が前記室ヘッド内に配置される加圧部材を有し、該加
   圧部材が中実なノーズ部分と中空のスカート部分とを有
   するフルオロポリマー材料から形成された一体部品構造
   である円筒形の本体を有し、前記加圧部材とそれぞれ対
   応する室ヘッドの内面とがこれらの間に加圧室を形成
   し、前記本体が前記中空のスカート部分の内面が前記加
   圧部材プラグに接触して該中空のスカート部分を支持す
   るようにその一端でそれぞれ対応する加圧部材プラグに
   取り付けられ、前記中空のスカート部分が前記室ヘッド
   と前記ハウジング端部との間に液密な静的シールを形成
   するように前記室ヘッドと前記ハウジング端部との間に
   配置されるフランジ端部を有し、 前記ピストンを作動し、前記環状通路内で前記ピストン
   を軸線方向に往復動するための手段を具備し、 前記中空のスカート部分が前記室ヘッド内で前記加圧部
   材が軸線方向に往復動できるように前記ピストン栓と加
   圧部材プラグとの間で巻き上がるのに十分な長さに亘っ
   て軸線方向に延びると共に薄い壁構造を有する往復動ポ
   ンプ。
8. 【請求項８】 プロセス流体を加圧するためのポンプで
   あって、 ポンプハウジングを具備し、該ポンプハウジングがその
   内部に配置され且つ鉛直方向に配設される少なくとも二
   つの加圧室を有し、各加圧室がその軸線方向の一端に実
   質的に閉鎖された室端部を具備すると共にその軸線方向
   反対側の端部に開いた室端部を具備し、前記実質的に閉
   鎖された室端部が流体移送通路に流体学的な観点で接続
   されており、 各加圧室内に配置される加圧部材を具備し、該加圧部材
   がフルオロポリマー材料から形成された一体部品構造を
   有し、該加圧部材が概して円筒形の本体を有し、該本体
   がその一端に前記実質的に閉鎖された室端部に隣接して
   配置される中実で穴のないヘッドを有し、前記加圧部材
   が前記本体から離れるように或る距離に亘って径方向外
   方へ延び且つ前記本体のヘッドから軸線方向に離れるよ
   うに延びる薄壁スカート部分を有し、該薄壁スカート部
   分が外面と、該外面とは反対方向を向いた内面とを有
   し、前記加圧部材が前記薄壁スカート部分の終端縁部を
   周方向に一周して延びるフランジを有し、 各加圧室内に軸線方向に配置されるピストンを具備し、
   該ピストンがその一端で前記本体ヘッドとは反対側のそ
   れぞれ対応する加圧部材に接続され、各ピストンが互い
   に独立しており、 各加圧室の開いた室端部に取り付けられるピストン栓を
   具備し、該ピストン栓がそれぞれ対応する加圧室の内径
   と相補関係をなす内径を有し、各ピストン栓がそれぞれ
   対応するピストンを収容できるピストン開口を備えた直
   径方向に延びる部分を有し、各加圧部材のフランジがそ
   れぞれ対応する加圧室とピストン栓との間に配置される
   と共にこれらの間に液密シールを提供してポンプの濡れ
   る領域を形成するためのシール手段を有し、 各加圧室に取り付けられる加圧部材プラグを具備し、該
   加圧部材プラグがそれぞれ対応するピストンに向かって
   前記本体のヘッドから軸線方向に離れるように或る距離
   に亘って延び、各加圧部材プラグが前記加圧部材の軸線
   方向における往復動中にそれぞれ対応する薄壁スカート
   部分の内面の可変部分に接触し且つ該可変部分を保持す
   る外壁面を有し、 各加圧部材の薄壁スカート部分が前記加圧室内で前記加
   圧部材が軸線方向に往復動できるように前記加圧部材プ
   ラグの外壁面と前記ピストン栓の内径との間で巻き上が
   るのに十分な軸線方向の長さを有し、 互いに独立して各ピストンを作動し、各加圧部材をそれ
   ぞれ対応する加圧室内においてサイクルするための手段
   を具備するポンプ。
9. 【請求項９】 全て非金属で化学的に不活性な材料から
   形成された濡れる面を有し、高純度プロセス流体を加圧
   するための往復動ポンプであって、 ハウジングを具備し、該ハウジングが該ハウジングを通
   って延びる中空の通路を有し、 前記環状の通路内に摺動可能に配置されるピストンを具
   備し、 前記ピストンを配置し、前記ハウジング内における該ピ
   ストンの摺動を案内できるようにハウジング端部に配置
   されるピストン栓を具備し、該ピストン栓が前記環状通
   路に対して気密であって液密なシールを形成するように
   外面に沿って配置される少なくとも一つのシールを有
   し、 一端で前記ピストンの端部に接続される加圧部材プラグ
   を具備し、該加圧部材プラグがそれぞれ対応するピスト
   ン栓に隣接して配置され、 前記ハウジング端部に配置される加圧室組立体を具備
   し、該加圧室組立体が前記ハウジング端部に接続される
   室ヘッドを具備し、該室ヘッドがプロセス流体を受け入
   れ且つ放出するための手段を有し、前記加圧室組立体が
   前記室ヘッド内に配置される加圧部材を具備し、該加圧
   部材が中実で穴のないノーズ部分と該ノーズ部分から軸
   線方向に延びる一体型の中空のスカート部分とを有する
   概して円筒形の本体を有し、前記加圧部材と前記室ヘッ
   ドの内面とがこれらの間に加圧室を形成し、前記本体が
   前記加圧部材プラグに取り付けられ、前記中空のスカー
   ト部分の内面が前記加圧部材プラグに接触し、前記中空
   のスカート部分が室ヘッドとハウジング端部との間に気
   密であって液密な静的シールを形成するために室ヘッド
   とハウジング端部との間に配置されるフランジ端部を有
   し、 前記ピストンを作動し、前記通路内で前記ピストンを軸
   線方向に往復動するための手段を具備し、 前記ピストンが加圧室の最大吸入行程を実行するように
   移動せしめられた時に前記中空のスカート部分の内面が
   前記ピストン栓に接触するのに十分な軸線方向の長さを
   前記中空のスカート部分が有するポンプ。
10. 【請求項１０】 全て非金属の不活性な材料から形成さ
    れた濡れる面を有し、高純度プロセス流体を加圧するた
    めの往復動ポンプであって、 ポンプハウジングを具備し、該ポンプハウジングがその
    内部に配置される中空の一対の加圧室を具備し、各加圧
    室がその軸線方向の一端に実質的に閉鎖された端部を具
    備すると共にその軸線方向反対側の端部に開いた端部を
    有し、前記実質的に閉鎖された端部が流体通路に接続さ
    れ、 それぞれ対応する各加圧室内に配置される加圧部材を具
    備し、各加圧部材が概して円筒形の本体を具備し、該本
    体がその軸線方向の一端に中実で穴のないノーズと、該
    ノーズに隣接したところから径方向に延びる薄壁スカー
    ト部分とを有し、前記薄壁スカート部分が前記本体の軸
    線方向反対側の端部まで該本体に沿って軸線方向に延
    び、且つこれらの間に環状通路を形成し、前記薄壁スカ
    ート部分が内面と外面とを有し、且つ薄壁スカート部分
    の終端縁部を周方向に一周して延びるフランジを有し、 それぞれ対応する各加圧室の開いた端部に取り付けられ
    るピストン栓を具備し、前記フランジがそれぞれ対応す
    る各ピストン栓と加圧部材の開いた端部との間に配置さ
    れると共にこれらに対して液密シールを提供するための
    手段を有し、前記ピストン栓がピストン開口を有する直
    径方向に延びる部分を有し、 各加圧室に取り付けられるポンプハウジングを具備し、 各ポンプハウジング内で軸線方向に可動なピストンを具
    備し、該ピストンがそれぞれ対応する各ピストン栓の開
    口を通って配置され、各ピストンが本体ヘッドとは反対
    側のそれぞれ対応するピストンに取り付けられ、各ピス
    トンが互いに独立しており、 各環状通路内に配置される加圧部材プラグを具備し、該
    加圧部材プラグがそれぞれ対応する加圧部材の本体に取
    り付けられ、各薄壁スカート部分が支持のためにそれぞ
    れ対応する加圧部材プラグの外面に接触するように配置
    され、 各ピストンを作動し、それぞれ対応する加圧室内で各加
    圧部材を独立して軸線方向に移動するための手段を具備
    し、 それぞれ対応する各加圧部材内での加圧部材の軸線方向
    における移動が互いに反対側に位置する加圧部材プラグ
    表面とピストン栓表面との間の各薄壁スカート部分の巻
    き上がり運動により可能とされる往復動ポンプ。