KR102526531B1 - 롤링 다이어프램 펌프 - Google Patents

롤링 다이어프램 펌프 Download PDF

Info

Publication number
KR102526531B1
KR102526531B1 KR1020207015603A KR20207015603A KR102526531B1 KR 102526531 B1 KR102526531 B1 KR 102526531B1 KR 1020207015603 A KR1020207015603 A KR 1020207015603A KR 20207015603 A KR20207015603 A KR 20207015603A KR 102526531 B1 KR102526531 B1 KR 102526531B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
rolling diaphragm
housing
circumferential surface
axial direction
Prior art date
Application number
KR1020207015603A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200110304A (ko
Inventor
카즈키요 테시마
다이스케 우라타
Original Assignee
니폰 필라고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니폰 필라고교 가부시키가이샤 filed Critical 니폰 필라고교 가부시키가이샤
Publication of KR20200110304A publication Critical patent/KR20200110304A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102526531B1 publication Critical patent/KR102526531B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F04B39/041Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
    • F04B39/044Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod sealing with a rolling diaphragm between piston and cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0054Special features particularities of the flexible members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • F04B43/067Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/053Pumps having fluid drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00Pump parameters
    • F04B2201/02Piston parameters
    • F04B2201/0201Position of the piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/11Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/12Kind or type gaseous, i.e. compressible

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

간이한 구성으로 비용 상승을 억제할 수 있는 롤링 다이어프램 펌프를 제공한다. 롤링 다이어프램 펌프(1)는 하우징(2)과, 그 내주면에 대하여 슬라이딩 가능하게 배치되고 축방향으로 왕복이동 가능한 피스톤(3)과, 피스톤(3)의 축방향 일단부에 배치되고 피스톤(3)과 일체로 왕복이동 가능한 가동부(41), 하우징(2)에 고정된 고정부(42), 및 가동부(41)와 고정부(42)를 연결하는 가요성 연결부(43)를 가지는 롤링 다이어프램(4)과, 하우징(2) 내의 축방향의 한쪽 측에서 롤링 다이어프램(4)에 의해 구획 형성되고 피스톤(3)의 왕복이동에 따르는 연결부(43)의 변형에 의해 실내의 용적을 변화시킴으로써 이송 유체를 흡입 및 토출하는 펌프실(5)과, 하우징(2) 내의 축방향의 다른 쪽 측에서 피스톤(3)의 축방향 타단부에 의해 구획 형성되고 실내에 작동 유체가 공급 및 배출됨으로써 피스톤(3)을 왕복이동시키는 작동 유체실(6)을 구비하고 있다.

Description

롤링 다이어프램 펌프
본 발명은 롤링 다이어프램(diaphragm) 펌프에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체, 액정, 유기 EL, 태양 전지 등의 제조 프로세스에서 약액을 도포 또는 조합할 때에 상기 약액을 송급시키는 펌프로서, 롤링 다이어프램 펌프가 사용되는 경우가 있다.
이 종류의 롤링 다이어프램 펌프는 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 실린더 내에 수용된 피스톤의 왕복이동에 의해 실린더 내의 롤링 다이어프램으로 밀폐된 펌프실(압력실)의 용적이 변화됨으로써, 펌프실 내에 약액을 흡수하여 토출하도록 되어 있다.
피스톤은 그 축선과 동일 축 상에 배치된 샤프트 및 볼 나사를 통해 구동원인 전동 모터에 접속되어 있다. 전동 모터의 회전운동은 볼 나사 등에 의해 직선운동으로 변환되어 피스톤을 왕복이동시키도록 되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2015-98855호
상기 롤링 다이어프램 펌프에서는 구동원인 전동 모터나, 상기 전동 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 볼 나사 등이 필요해진다. 이 때문에, 구조가 복잡하고, 비용이 상당히 든다는 문제가 있었다. 특히, 펌프의 토출량이 커지면, 필요 하중을 얻기 위해 전동 모터의 사이즈 업이 필요해지고, 비용 상승이 현저해진다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 간이한 구성으로 비용 상승을 억제할 수 있는 롤링 다이어프램 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 롤링 다이어프램 펌프는 하우징과, 상기 하우징의 내주면(內周面)에 대하여 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 하우징의 축방향으로 왕복이동 가능한 피스톤과, 상기 피스톤의 축방향 일단부(一端部)에 배치되고 상기 피스톤과 일체로 왕복이동 가능한 가동(可動)부, 상기 하우징에 고정된 고정부, 및 상기 가동부와 상기 고정부를 연결하는 가요성(可撓性) 연결부를 가지는 롤링 다이어프램과, 상기 하우징 내의 축방향의 한쪽 측에서 상기 롤링 다이어프램에 의해 구획 형성되고 상기 피스톤의 왕복이동에 따르는 상기 연결부의 변형에 의해 실내의 용적을 변화시킴으로써 이송 유체를 흡입 및 토출하는 펌프실과, 상기 하우징 내의 축방향의 다른 쪽 측에서 상기 피스톤의 축방향 타단부(他端部)에 의해 구획 형성되고 실내에 작동 유체가 공급 및 배출됨으로써 상기 피스톤을 왕복이동시키는 작동 유체실을 구비한다.
본 발명에 의하면, 작동 유체실 내에 작동 유체를 공급 및 배출하면 피스톤이 왕복이동하고, 그 왕복이동에 따르는 롤링 다이어프램의 변형에 의해 펌프실 내의 용적을 변화시킴으로써, 이송 유체를 흡입 및 토출할 수 있다. 이로써, 종래의 전동 모터나 볼 나사 등이 불필요해지기 때문에, 롤링 다이어프램 펌프를 간이한 구성으로 할 수 있고, 비용 상승을 억제할 수 있다.
상기 피스톤은 상기 하우징의 내주면에 대하여 슬라이딩 가능한 미끄럼부와, 변형된 상기 연결부가 외주면(外周面)에 밀착될 수 있는 피밀착부와, 상기 미끄럼부 및 상기 피밀착부를 연결하는 연결부를 가지며, 상기 미끄럼부, 상기 피밀착부, 및 상기 연결부가 단일 부재로 구성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 미끄럼부 및 피밀착부는 연결부를 개재하여 일체로 구성되기 때문에, 미끄럼부 및 피밀착부를 연결 수단으로 연결하거나, 미끄럼부 및 피밀착부에 상기 연결 수단을 걸어맞추기 위한 걸어맞춤부를 마련할 필요가 없다. 이로써, 피스톤의 왕복이동 시에 상기 걸어맞춤부에 집중되는 부하에 기인하여 미끄럼부 및 피밀착부에 일그러짐이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 미끄럼부, 연결부, 및 피밀착부가 단일 부재로 구성되기 때문에, 피스톤을 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명에 의하면, 간이한 구성으로 비용 상승을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 롤링 다이어프램 펌프의 사시도이다.
도 2는 피스톤이 토출 종료 위치에 있는 상태를 나타내는 롤링 다이어프램 펌프의 단면도이다.
도 3은 도 2의 롤링 다이어프램 펌프의 일부 확대 단면도이다.
도 4는 피스톤이 흡입 종료 위치에 있는 상태를 나타내는 롤링 다이어프램 펌프의 단면도이다.
도 5는 도 2의 I부 확대 단면도이다.
도 6은 피스톤이 최전진 직전 위치에 있는 상태를 나타내는 롤링 다이어프램 펌프의 단면도이다.
도 7은 근접 센서의 장착 구조를 나타내는 도 1의 주요부 확대 사시도이다.
도 8은 근접 센서의 장착 구조를 나타내는 도 2의 주요부 확대 단면도이다.
도 9는 근접 센서의 장착 구조의 변형예를 나타내는 확대 사시도이다.
도 10은 피스톤이 최전진 위치에 있는 상태를 나타내는 롤링 다이어프램 펌프의 단면도이다.
도 11은 도 10의 II부 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 롤링 다이어프램 펌프의 일부 확대 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 롤링 다이어프램 펌프의 일부 확대 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 롤링 다이어프램 펌프의 일부 확대 단면도이다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 롤링 다이어프램 펌프의 사시도이다. 도 2는 그 롤링 다이어프램 펌프의 단면도이다. 도 1 및 도 2에서 롤링 다이어프램 펌프(1)는 하우징(2)과 피스톤(3)과 롤링 다이어프램(4)을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 롤링 다이어프램 펌프(1)(이하, 단순히 펌프(1)라고도 함)의 길이방향(축방향)을 상하방향으로 배치하고 있는데, 수평방향으로 배치해도 된다.
[하우징의 구성]
하우징(2)은 실린더(11)와 펌프 헤드(12)를 가지고 있다. 실린더(11)는 원통 형상으로 형성된 실린더 본체(13)와, 실린더 본체(13)의 축방향 하단(下端)에 고정된 원판 형상의 바닥판(14)을 가지고 있다. 실린더 본체(13) 및 바닥판(14)은 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 이루어진다.
실린더 본체(13)는 축방향 상단부(上端部)의 바깥둘레에 일체로 형성된 제1 플랜지부(13a)와, 축방향 하단부(下端部)의 바깥둘레에 일체로 형성된 제2 플랜지부(13b)를 가지고 있다.
제1 플랜지부(13a)의 외형은 예를 들면 정사각 형상으로 형성되어 있고, 그 네 모퉁이에는 두께방향(상하방향)으로 관통하는 삽입통과 구멍(13c)이 각각 형성되어 있다. 제2 플랜지부(13b)는 예를 들면 원환 형상으로 형성되어 있다. 실린더 본체(13)에는 그 두께방향(좌우방향)으로 관통하는 통기구(15)가 형성되어 있다. 이 통기구(15)는 진공 펌프 또는 아스피레이터 등의 감압 장치(도시 생략)와 접속되어 있다.
바닥판(14)에는 가압 공기 및 감압 공기를 하우징(2) 내에 공급 및 배출하기 위한 공급 및 배출구(16)가 형성되어 있다. 공급 및 배출구(16)의 일단(一端)은 바닥판(14)의 윗면의 중심부에서 개구하고, 공급 및 배출구(16)의 타단(他端)은 바닥판(14)의 외주면에서 개구하고 있다. 공급 및 배출구(16)의 타단은 도시를 생략하는데, 밸브를 전환함으로써, 가압 공기를 공급하는 에어 컴프레서 등의 공기 공급 장치와, 가압 공기를 강제 배출하는 진공 펌프 또는 아스피레이터 등의 감압 장치 중 어느 하나에 접속되도록 되어 있다.
펌프 헤드(12)는 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지에 의해 유개(有蓋) 원통 형상으로 형성되어 있다. 펌프 헤드(12)는 실린더 본체(13)의 제1 플랜지부(13a)의 윗면에서 실린더 본체(13)의 개구를 폐색하도록 배치되어 있다. 펌프 헤드(12)는 실린더 본체(13)와 대략 동일한 내경을 가지고 있다. 이로써, 펌프 헤드(12)의 내부 공간은 실린더 본체(13)의 내부 공간과 함께, 피스톤(3)을 수용할 수 있는 수용 공간을 구성하고 있다.
펌프 헤드(12)의 축방향 상단면(上端面)에는 금속(예를 들면 SUS304 등의 스테인리스강)으로 이루어지는 플랜지판(17)이 장착되어 있다. 플랜지판(17)은 실린더 본체(13)의 제1 플랜지부(13a)와 대략 동일한 외형이 되도록, 예를 들면 정사각 형상으로 형성되어 있다. 플랜지판(17)의 네 모퉁이에는 두께방향(상하방향)으로 관통하는 삽입통과 구멍(17a)이 각각 형성되어 있다.
펌프 헤드(12)의 축방향 상단부에는 단일 접속구(18) 및 복수개의 접속구(19)가 두께방향으로 관통되어 형성되어 있다. 접속구(18)는 배기 등의 목적으로 펌프실(5)(후술) 내의 액체를 배출하기 위한 배출구로 이용된다. 접속구(19)는 펌프실(5)에 액체를 흡입하기 위한 흡입구 또는 펌프실(5)로부터 액체를 토출하기 위한 토출구로 이용된다.
접속구(18)에는 양 단부에 수나사의 홈이 만들어진 통 형상의 커넥터(21)의 한 쪽 단부가 플랜지판(17)을 관통하여 장착되어 있다. 커넥터(21)의 다른 쪽 단부에는 커넥터(21)에 삽입통과하는 튜브를 고정하기 위한 너트가 장착되어 있다. 마찬가지로, 접속구(19)에는 양 단부에 수나사의 홈이 만들어진 통 형상의 커넥터(22)의 한 쪽 단부가 플랜지판(17)을 관통하여 장착되어 있다. 커넥터(22)의 다른 쪽 단부에는 커넥터(22)에 삽입통과하는 튜브를 고정하기 위한 너트가 장착되어 있다. 본 실시형태에서는 접속구(19) 및 커넥터(22)는 5개씩 마련되어 있다. 한편, 접속구(18)(커넥터(21)) 및 접속구(19)(커넥터(22))의 각 개수는 본 실시형태에 한정되지 않는다. 또한, 튜브의 접속 방법도 본 실시형태에 한정되지 않는다.
흡입구로 이용되는 접속구(19)에 장착된 커넥터(22)(예를 들면, 도 1에 나타내는 커넥터(22a))는 도시를 생략하는데, 약액 등의 액체(이송 유체)를 저류(貯溜)하는 액체 탱크에 튜브 및 밸브 등을 통해 접속되어 있다. 토출구로 이용되는 접속구(19)에 장착된 커넥터(22)(예를 들면, 도 1에 나타내는 커넥터(22b))는 도시를 생략하는데, 상기 액체를 도포하는 분사 노즐 등의 액체 공급부에 튜브 및 밸브 등을 통해 접속되어 있다.
[피스톤의 구성]
피스톤(3)은 하우징(2)의 내주면에 대하여 슬라이딩 가능하게 배치됨과 함께, 하우징(2)의 축방향(상하방향)으로 왕복이동 가능하게 배치되어 있다. 피스톤(3)은 예를 들면, 폴리프로필렌(PP) 등의 합성 수지로 이루어지는 단일 부재에 의해, 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 피스톤(3)의 중심부에는 그 축심과 동심 형상의 관통 구멍(3a)이 축방향으로 관통되어 형성되어 있다.
본 실시형태의 피스톤(3)은 축방향 하단으로부터 축방향 상단(上端)을 향해 순서대로, 미끄럼부(31)(도 2 아래쪽의 해칭 부분), 연결부(32)(도 2의 크로스해칭 부분), 및 피밀착부(33)(도 2 위쪽의 해칭 부분)를 가지고 있다. 한편, 도 2에서는 설명의 편의상, 미끄럼부(31)와 연결부(32)의 경계, 및 연결부(32)와 피밀착부(33)의 경계를 가상선(이점쇄선)으로 나타내고 있다(도 3, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 11도 동일함).
도 3은 도 2의 펌프(1)의 일부 확대 단면도이다. 피스톤(3)의 미끄럼부(31)는 실린더 본체(13)의 내경보다도 약간 작은 외경을 가지고 있고, 미끄럼부(31)의 외주면(31a)은 실린더 본체(13)의 내주면(13d)과의 사이에는 원환 형상의 미소한 틈이 형성되어 있다.
미끄럼부(31)의 외주면(31a)에는 그 전체 둘레에 걸쳐 원환 형상의 실링홈(31b)이 형성되어 있고, 이 실링홈(31b)에 O링(34)이 장착되어 있다. O링(34)은 예를 들면, 불소고무 등의 고무 재료로 이루어진다. 실링홈(31b)에는 O링(34)의 지름방향 외측에 미끄럼링(35)이 장착되어 있고, O링(34)의 탄성력에 의해 미끄럼부(31)와 미끄럼링(35) 사이가 실링된다(도 11도 참조). 미끄럼링(35)의 외경이 실린더 본체(13)의 내경보다도 약간 크게 설정되어 있음으로써, 미끄럼링(35)의 외주면은 실린더 본체(13)의 내주면(13d)에 세게 눌리면서 슬라이딩하기 때문에 양 주면(周面) 사이가 실링되고, 후술할 작동 유체실(6)과 감압실(7) 사이를 가를 수 있다. 한편, 미끄럼부(31)의 실링홈(31b)의 외경(실링홈(31b)의 바닥면이 되는 외주면의 직경)은 연결부(32) 및 피밀착부(33)의 외경과 대략 동일한 것이 바람직하다.
피밀착부(33)는 그 외주면(33a)에 후술할 연결부(43)가 밀착되는 부분으로 되어 있다. 본 실시형태의 피밀착부(33)는 미끄럼부(31)보다도 작은 외경을 가지며, 피밀착부(33)의 외주면(33a)과 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 사이에는 원환 형상의 틈이 형성되어 있다. 또한, 피밀착부(33)는 미끄럼부(31)보다도 축방향으로 길게 형성되어 있다(도 2 참조). 피밀착부(33)의 윗면에는 후술할 가동부(41)의 아랫면의 외형을 따른 형상의 오목부(33b)가 형성되어 있다.
연결부(32)는 미끄럼부(31)와 피밀착부(33)를 일체로 연결하고 있는 부분이다. 본 실시형태의 연결부(32)는 피밀착부(33)와 동일한 외경을 가지며, 연결부(32)의 외주면(32a)과 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 사이에는 원환 형상의 틈이 형성되어 있다. 또한, 연결부(32)는 피밀착부(33)보다도 축방향으로 길게 형성되어 있다(도 2 참조). 한편, 연결부(32)의 외경은 피밀착부(33)의 외경과 동일한 것이 바람직하다.
관통 구멍(3a)은 연결부(32)의 축방향 아래쪽 부분에서 구멍 지름이 약간 확대 변화되어 있다(도 3 참조). 관통 구멍(3a)의 지름확대 변화 부분의 단차면에는 관통 볼트(through bolt)(36)의 후단부에 조여진 너트(38)가 워셔(39)를 개재하여 착석되어 있다. 관통 구멍(3a)의 지름확대 변화 부분에는 그 단차면의 일부를 커팅하도록 삼각홈이 마련되고, 이 삼각홈에는 O링이 장착되어 있다. 이로써, 관통 구멍(3a)과 워셔(39) 사이가 실링되고, 관통 구멍(3a)은 지름확대 변화 부분에서 상하방향의 연통이 차단되어 있다.
한편, 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)는 연결부(32) 대신에 다른 부재인 로드 등의 연결 수단에 의해 연결되어 있어도 된다. 단, 이 경우, 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)에는 상기 연결 수단을 걸어맞추기 위한 걸어맞춤부(예를 들면, 상기 로드의 나사 고정부 등)를 각각 마련할 필요가 있다. 이 때문에, 피스톤(3)의 왕복이동 시에 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)에 각각 마련된 걸어맞춤부에 부하가 집중된다.
따라서, 상기 연결 수단 및 걸어맞춤부를 구비한 펌프(1)를 장기간 사용하면, 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)에 일그러짐이 생길 우려가 있다. 특히, 본 실시형태와 같이, 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)가 수지 재료에 의해 형성되어 있는 경우, 상기 일그러짐이 생기기 쉬워진다. 피밀착부(33)에 일그러짐이 생긴 경우, 펌프(1)의 액체 토출량이 변화될 우려가 있다. 또한, 미끄럼부(31)에 일그러짐이 생긴 경우, 미끄럼링(35)의 외주면과 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 사이를 실링하는 상기 O링(34) 및 미끄럼링(35)에 의한 실링 성능이 저하될 우려가 있다.
이에 반해, 본 실시형태에서는 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)는 연결부(32)를 개재하여 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 상기 연결 수단 및 걸어맞춤부가 불필요해진다. 이로써, 미끄럼부(31) 및 피밀착부(33)에 일그러짐이 생기는 것을 억제할 수 있기 때문에, 펌프(1)의 액체 토출량이 변화되거나, 미끄럼링(35)의 외주면과 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 사이의 실링 성능이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 미끄럼부(31), 연결부(32) 및 피밀착부(33)는 단일 부재로 구성되어 있기 때문에, 피스톤(3)을 용이하게 제작할 수 있다.
[롤링 다이어프램의 구성]
도 3에서 롤링 다이어프램(4)은 PTFE 등의 불소 수지로 이루어지고, 하우징(2) 내에 수용되어 있다. 롤링 다이어프램(4)은 피스톤(3)의 축방향 상단부(축방향 일단부)에 배치된 가동부(41)와, 하우징(2)에 장착된 원환 형상의 고정부(42)와, 가동부(41)와 고정부(42)를 연결하고 있는 연결부(43)를 가지고 있다. 그리고 롤링 다이어프램(4)은 하우징(2)에 의해 위치 고정된 고정부(42)에 대하여 가동부(41)가 피스톤(3)과 일체로 축방향으로 왕복이동하도록 구성되어 있다.
롤링 다이어프램(4)의 고정부(42)는 실린더 본체(13)의 제1 플랜지부(13a)의 윗면에 형성된 원환 형상의 오목부(13e)에 끼워 넣어지고, 실린더 본체(13)와 펌프 헤드(12) 사이에 위치하고 있다. 이 상태에서 도 2에 나타내는 바와 같이, 플랜지판(17)의 각 삽입통과 구멍(17a) 및 제1 플랜지부(13a)의 각 삽입통과 구멍(13c)에 삽입통과된 관통 볼트(23)의 양 단부에 소정 수의 접시 스프링(24)을 개재하여 너트(25)가 조여져 있다. 이들 너트(25)를 조임으로써, 고정부(42)는 실린더 본체(13)와 펌프 헤드(12)의 접합면 사이에 강하게 협지(挾持)되고, 하우징(2)에 고정되어 있다. 한편, 각 관통 볼트(23)의 양 단부는 너트(25) 및 소정 수의 접시 스프링(24)과 함께 캡(26)에 덮여 보호되어 있다.
도 3으로 되돌아가, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)는 피스톤(3)의 피밀착부(33)와 대략 동일한 외경을 가지고 있다. 본 실시형태의 가동부(41)는 하방(下方)을 향해 점차 지름축소되도록 절두원추체(截頭圓錐體) 형상으로 형성되어 있고, 피밀착부(33)의 오목부(33b)에 끼워 넣어져 있다. 이로써, 가동부(41)는 피스톤(3)과 동일 축 상에 배치되어 있다.
가동부(41)의 아랫면에는 나사 구멍(41a)이 형성되어 있고, 이 나사 구멍(41a)에는 피스톤(3)의 관통 구멍(3a)에 삽입통과된 관통 볼트(36)의 선단부가 조여 있다. 이로써, 가동부(41)는 피스톤(3)의 피밀착부(33)에 고정되기 때문에, 후술할 흡입 공정에서 가동부(41)를 피스톤(3)과 함께 하방으로 이동시킬 수 있다.
롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)는 고정부(42)의 지름방향 내단(內端)과, 가동부(41)의 지름방향 외단(外端)을 연결하고 있다. 또한, 연결부(43)는 가요성을 가지도록, 얇은 두께(박막 형상)로 형성되어 있다. 한편, 가동부(41) 및 고정부(42)는 강성을 가지도록, 연결부(43)보다도 충분히 두꺼운 두께로 형성되어 있다.
연결부(43)는 도 3에 나타내는 상태에서 실린더 본체(13)의 내주면(13d)과 피밀착부(33)의 외주면(33a) 사이에서 절단면이 U자 형상으로 굴곡져 있다. 구체적으로는, 연결부(43)는 고정부(42)의 지름방향 내단으로부터 실린더 본체(13)의 내주면(13d)을 따라 축방향 아래쪽으로 연장된 후, 지름방향 내측으로 되접어 꺾어, 피밀착부(33)의 외주면(33a)을 따라 가동부(41)까지 축방향 위쪽으로 연장되어 있다. 이 상태에서 연결부(43)는 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 및 피밀착부(33)의 외주면(33a)에 밀착되어 있다.
또한, 연결부(43)는 피스톤(3)이 도 4에 나타내는 최후진 위치까지 이동하면, 실린더 본체(13)의 내주면(13d)을 따른 원통 형상으로 변형되고, 상기 내주면(13d)에 외주면의 대부분이 밀착된다. 더욱이, 연결부(43)는 피스톤(3)이 도 10에 나타내는 최전진 위치까지 이동하면, 피밀착부(33)의 외주면(33a)을 따른 원통 형상으로 변형되고, 상기 외주면(33a)에 내주면 전체가 밀착된다.
[하우징 내의 구획실]
도 2에서 펌프(1)의 하우징(2) 내는 피스톤(3) 및 롤링 다이어프램(4) 등에 의해 펌프실(5), 작동 유체실(6) 및 감압실(7)이 구획 형성되어 있다.
펌프실(5)은 하우징(2) 내의 축방향 위쪽(축방향의 한쪽 측)에서 롤링 다이어프램(4)에 의해 구획 형성되고, 실내의 용적을 변경 가능하게 구성되어 있다.
본 실시형태의 펌프실(5)은 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41) 및 연결부(43)와 펌프 헤드(12)에 의해 둘러싸여 형성되어 있고, 접속구(18) 및 접속구(19) 각각과 연통되어 있다. 펌프실(5)은 피스톤(3)의 왕복이동에 의해 실내의 용적이 변화되도록 되어 있다.
작동 유체실(6)은 하우징(2) 내의 축방향 아래쪽(축방향의 다른 쪽 측)에서 피스톤(3)의 축방향 하단부(축방향 타단부)에 의해 구획 형성되어 있다. 작동 유체실(6)은 공급 및 배출구(16)와 연통되어 있다. 그리고 작동 유체실(6) 내에 공급 및 배출구(16)를 통해 접속되는 공기 공급 장치 및 감압 장치를 이용하여 가압 공기 및 감압 공기(작동 유체)가 공급 및 배출됨으로써, 하우징(2) 내에서 피스톤(3)이 왕복이동하도록 되어 있다.
감압실(7)은 피스톤(3), 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43), 및 실린더 본체(13)에 의해, 하우징(2) 내의 펌프실(5)과 작동 유체실(6) 사이에 구획 형성되어 있다. 감압실(7)은 통기구(15)와 연통되어 있다. 그리고 감압실(7)은 펌프(1) 구동 시에 통기구(15)를 통해 접속되는 감압 장치에 의해 소정의 압력(부압)이 되도록 감압되도록 되어 있다.
[펌프 구동 방법]
이상의 구성에서 작동 유체실(6) 내에 가압 공기를 공급함으로써 피스톤(3)이 축방향 위쪽으로 왕(往)이동하는 토출 공정과, 작동 유체실(6) 내의 가압 공기를 외부로 강제 배출하여 실내를 감압시킴으로써 피스톤(3)이 축방향 아랫쪽으로 복(復)이동하는 흡입 공정이 교대로 반복 실시된다. 이로써, 액체 탱크 등에 저류된 액체를 펌프(1)로부터 액체 공급부에 공급할 수 있다.
즉, 흡입 공정에서 피스톤(3)의 복이동에 추종하여 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)가 하방으로 이동한다(도 2에 나타내는 상태로부터 도 4에 나타내는 상태로 변화됨). 이 과정에서 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)는 실린더 본체(13)의 내주면(13d)과 피밀착부(33)의 외주면(33a)의 틈에서 굴곡져 있는 상태로부터, 실린더 본체(13)의 내주면(13d)에 외주면의 대부분이 밀착된 상태가 될 때까지, 굴곡 위치가 하방으로 변위하도록 롤링한다. 이에 따라, 펌프실(5)의 용적이 확대되므로, 액체 탱크 내의 액체가 접속구(18)를 통해 펌프실(5)에 흡수된다.
또한, 토출 공정에서는 피스톤(3)의 왕이동에 추종하여 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)가 상방으로 이동한다(도 4에 나타내는 상태로부터 도 2에 나타내는 상태로 변화됨). 이 과정에서 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)는 실린더 본체(13)의 내주면(13d)에 외주면의 대부분이 밀착되어 있는 상태로부터, 실린더 본체(13)의 내주면(13d)과 피밀착부(33)의 외주면(33a)의 틈에서 굴곡진 상태가 될 때까지, 굴곡 위치가 상방으로 변위하도록 롤링한다. 이에 따라, 펌프실(5)의 용적이 축소되므로, 펌프실(5) 내의 액체가 각 접속구(19)로부터 토출된다.
상기 흡입 공정 및 토출공정에서는, 감압실(7)은 통기구(15)를 통해 접속되는 감압 장치에 의해 소정의 압력(부압)이 되도록 감압된다. 따라서, 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)를 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 및 피밀착부(33)의 외주면(33a)에 각각 확실하게 밀착시킬 수 있다.
이상에서, 작동 유체실(6) 내에 가압 공기 및 감압 공기를 공급 및 배출하면 피스톤(3)이 왕복이동하고, 그 왕복이동에 따르는 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)의 변형에 의해 펌프실(5) 내의 용적을 변화시킴으로써 액체를 흡입 및 토출할 수 있다. 이로써, 종래의 전동 모터나 볼 나사 등이 불필요해지기 때문에, 펌프(1)를 간이한 구성으로 할 수 있고, 비용 상승을 억제할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는 흡입 공정에서 감압 장치에 의해 작동 유체실(6) 내에 감압 공기를 공급하고 있는데, 감압 공기를 공급하는 대신에 작동 유체실(6)의 공급 및 배출구(16)를 대기에 개방하고, 펌프실(5) 내의 액체의 압력을 이용하여 피스톤(3)을 축방향 아래쪽으로 복이동시켜도 된다. 이 경우, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)는 상기 액체의 압력에 의해 피스톤(3)과 함께 복이동하기 때문에, 가동부(41)를 피스톤(3)에 고정하는 관통 볼트(36)는 불필요해진다. 또한, 상기 액체의 압력에 의해, 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)를 실린더 본체(13)의 내주면(13d) 및 피밀착부(33)의 외주면(33a)에 각각 밀착시킬 수 있기 때문에, 감압실(7) 및 통기구(15)도 불필요해진다.
[하우징의 실링 구조]
도 5는 도 2의 I부 확대 단면도이며, 하우징(2)의 실린더 본체(13)와 펌프 헤드(12)의 접합면 사이에서의 실링 구조를 나타내고 있다. 도 5에서 실린더 본체(13)와 펌프 헤드(12)의 접합면 사이에 위치하는 롤링 다이어프램(4)의 고정부(42)는 그 윗면에 형성된 원환 형상의 홈부(42a)를 가지고 있다.
이 홈부(42a)에는 펌프 헤드(12)의 아랫면에 돌출되어 형성된 원환 형상의 돌출부(12a)가 박혀 있다. 이 박힘 구조에 의해, 펌프실(5) 내의 액체가 상기 접합면 사이로부터 외부에 새어 나가는 것을 방지하고 있다. 한편, 상기 박힘 구조 대신에 립 실링 구조 또는 O링 실링 구조로 해도 되고, 상기 박힘 구조, 립 실링 구조, 및 O링 실링 구조 중 적어도 2종류의 실링 구조를 병용해도 된다.
실린더 본체(13)의 제1 플랜지부(13a)에서 오목부(13e)의 바닥면에는 원환 형상의 실링홈(13f)이 형성되어 있고, 이 실링홈(13f)에는 O링(27)이 장착되어 있다. O링(27)은 예를 들면, 불소고무 등의 고무 재료로 이루어지고, 고정부(42)의 아랫면에 가압되어 있다. 이 O링(27)에 의해, 감압실(7)(도 2 참조)은 밀봉되어 있다. 한편, O링(27) 대신에 립 실링 또는 개스킷 실링으로 해도 되고, O링(27), 립 실링, 및 개스킷 실링 중 적어도 2종류의 실링을 병용해도 된다.
[근접 센서의 장착 구조]
도 1 및 도 2에서 하우징(2)의 실린더 본체(13)의 외주면에는 피스톤(3)의 슬라이딩 위치를 검출하는 복수개(도면예에서는 3개)의 제1 근접 센서(51), 제2 근접 센서(52), 제3 근접 센서(53)가 장착판(60)을 개재하여 장착되어 있다.
제1 근접 센서(51)는 상기 흡입 공정을 종료시킬 때의 피스톤(3)의 위치(도 4의 위치. 이하, "흡입 종료 위치"라고 함)를 검출한다. 이 검출에 의해, 피스톤(3)의 복이동을 정지시키는 제어나, 상기 복이동을 정지하여 왕이동을 개시시키는 제어 등이 실행된다. 본 실시형태에서의 피스톤(3)의 흡입 종료 위치는 도 4에 나타내는 바와 같이, 피스톤(3)이 최후진 위치까지 복이동한 위치로 설정되어 있다.
제2 근접 센서(52)는 상기 토출 공정을 종료시킬 때의 피스톤(3)의 위치(도 2의 위치. 이하, "토출 종료 위치"라고 함)를 검출한다. 이 검출에 의해, 피스톤(3)의 왕이동을 정지시키는 제어나, 상기 왕이동을 정지하여 복이동을 개시시키는 제어 등이 실행된다. 본 실시형태에서의 피스톤(3)의 토출 종료 위치는 도 2에 나타내는 바와 같이, 피스톤(3)이 하우징(2) 내의 축방향의 대략 중앙 부근까지 이동했을 때의 위치로 설정되어 있다.
제3 근접 센서(53)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 피스톤(3)이 최전진 위치(도 10 참조)까지 왕이동하기 직전의 위치(이하, "최전진 직전 위치"라고 함)를 검출하는 것이다. 제3 근접 센서(53)는 제2 근접 센서(52)의 고장 등에 의해 피스톤(3)이 토출 종료 위치보다도 상방으로 왕이동했을 때에 이용되는 백업용 근접 센서이다. 한편, 상기 근접 센서(51~53)가 피스톤(3)의 슬라이딩 위치를 검출함으로써, 펌프실(5)의 액잔량을 파악할 수도 있다.
각 근접 센서(51~53)는 모두 자기형 근접 센서이며, 피스톤(3)의 하단부에 장착된 원환 형상의 영구 자석(56)(도 3 참조)의 자기를 검출한다. 본 실시형태에서는 각 근접 센서(51~53)에서의 축방향의 일단면(도 8에서는 좌단면)이 영구 자석(56)의 자기를 검출하는 검출면으로 되어 있다.
영구 자석(56)은 감압실(7)에서 피스톤(3)의 연결부(32)의 바깥둘레에 끼워 넣어져 있고, 미끄럼부(31)와 대략 동일한 외경을 가지고 있다. 영구 자석(56)은 자중에 의해 하단면이 미끄럼부(31)와 연결부(32)의 단차면(37)에 접촉한 상태에서 피스톤(3)에 유지되어 있다. 이로써, 영구 자석(56)은 피스톤(3)과 함께 왕복이동하도록 되어 있다.
도 7은 근접 센서(51~53)의 장착 구조를 나타내는 도 1의 주요부 확대 사시도이다. 도 8은 근접 센서(51~53)의 장착 구조를 나타내는 도 2의 주요부 확대 단면도이다.
도 7 및 도 8에서 장착판(60)은 직사각형의 평판 부재로 이루어지고, 복수개(도 7에서는 6개)의 나사(61)에 의해, 실린더 본체(13)의 외주면에 대하여 탈착이 자유롭게 장착되어 있다.
장착판(60)에는 그 길이방향으로 연장되는 긴 구멍(60a)이 두께방향으로 관통되어 형성되어 있다. 이 긴 구멍(60a)에는 각 근접 센서(51~53)의 검출면 측의 단부에 조여져 있는 한 쌍의 너트(54, 55)가 장착판(60)을 끼워 넣은 상태에서 배치되어 있다. 이로써, 각 근접 센서(51~53)는 너트(54, 55)를 조임으로써, 장착판(60)에 고정되어 있다.
실린더 본체(13)의 외주면에는 축방향을 따라 연장되는 가이드홈(13g)이 형성되어 있고, 이 가이드홈(13g)에는 각 근접 센서(51~53)의 축방향 외단에 조여진 너트(55)가 끼워 넣어져 있다. 이로써, 너트(55)의 축심 둘레의 회전이 규제되어 있다.
따라서, 가이드홈(13g)에 끼워 넣어져 있지 않은 너트(54)를 조임방향으로 회전시킴으로써, 각 근접 센서(51~53)를 장착판(60)에 용이하게 고정할 수 있다. 또한, 각 근접 센서(51~53)는 대응하는 너트(54)의 조임을 느슨하게 함으로써, 가이드홈(13g) 및 긴 구멍(60a)을 따라 이동 가능해진다. 이로써, 각 근접 센서(51~53)의 하우징(2)에 대한 장착 위치(검출 위치)를 개별적으로 위치 조정 할 수 있다.
도 9는 근접 센서(51~53)의 장착 구조의 변형예를 나타내는 확대 사시도이다. 도 9에서, 본 변형예에서는 각 근접 센서(51~53)가 하우징(2)의 실린더 본체(13)의 외주면에 대하여, 장착판(62)을 개재하여 위치 조정 불능하게 장착되어 있다. 구체적으로는, 장착판(62)에는 긴 구멍 대신에 3개의 둥근 구멍(도시 생략)이 두께방향으로 관통되어 형성되어 있다. 이들 각 둥근 구멍에는 각 근접 센서(51~53)의 검출면 측의 단부가 삽입통과되어 있고, 이 상태에서 한 쌍의 너트(54, 55)를 조임으로써, 각 근접 센서(51~53)가 장착판(62)에 고정되어 있다.
[스토퍼의 구조]
도 10은 피스톤(3)이 최전진 위치에 있는 상태를 나타내는 펌프(1)의 단면도이다. 도 11은 도 10의 II부 확대 단면도이다.
도 10 및 도 11에서 하우징(2)의 내주면에는 피스톤(3)이 최전진 위치보다도 축방향 위쪽으로 왕이동하는 것을 규제하는 스토퍼(28)가 마련되어 있다. 스토퍼(28)는 제3 근접 센서(53)의 고장 등에 의해 피스톤(3)이 최전진 직전 위치보다도 상방으로 왕이동했을 때에 이용되는 것이다.
본 실시형태에서는 실린더 본체(13)가 그 내주면에서 지름방향 안쪽으로 돌출되도록 일체로 형성된 원환 형상의 스토퍼(28)를 가지고 있다. 스토퍼(28)는 피스톤(3)의 연결부(32)의 외경보다도 크면서 영구 자석(56)의 외경보다도 작은 내경을 가지고 있다. 스토퍼(28)는 실린더 본체(13)의 내주면에서 피스톤(3)이 최전진 위치까지 왕이동했을 때에 영구 자석(56)의 상단면이 스토퍼(28)의 하단면에 접촉하는 위치에 형성되어 있다. 한편, 스토퍼(28)는 실린더 본체(13)와는 다른 부재로서 마련되어 있어도 된다.
이상의 구성에 의해, 피스톤(3)이 최전진 위치보다도 축방향 위쪽으로 왕이동하는 것을 스토퍼(28)에 의해 규제할 수 있다. 피스톤(3)이 최전진 위치에 위치할 때, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)의 윗면은 펌프 헤드(12) 내의 윗면(12b)보다도 하방에 위치하고 있다.
따라서, 피스톤(3)이 최전진 위치보다도 축방향 위쪽으로 왕이동하는 것을 스토퍼(28)가 규제함으로써, 가동부(41)의 윗면이 펌프 헤드(12)의 윗면(12b)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 가동부(41)로부터 파티클(미소한 먼지) 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 근접 센서(51~53)의 검출용 영구 자석(56)이 스토퍼(28)에 접촉하는 부재로서도 기능하기 때문에, 피스톤(3) 측에 스토퍼(28)에 접촉하는 부재를 별도로 마련할 필요는 없다. 이로써, 펌프(1)를 간이한 구성으로 할 수 있다.
실린더 본체(13)의 스토퍼(28)가 형성되어 있는 부분에는 상술한 통기구(15)가 실린더 본체(13)의 외주면으로부터 스토퍼(28)의 내주면을 향해 지름방향으로 관통되어 형성되어 있다. 이로써, 통기구(15)는 실린더 본체(13)의 지름방향의 두께가 두꺼운 부분에 형성되어 있기 때문에, 실린더 본체(13)의 지름방향의 두께가 얇은 부분에 형성되는 경우에 비해, 실린더 본체(13)의 강성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 통기구(15)는 실린더 본체(13)의 스토퍼(28)보다도 상방에 형성되어 있어도 된다. 단, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피스톤(3)이 최후진 위치까지 복이동했을 때에, 롤링 다이어프램(4)의 연결부(43)는 실린더 본체(13)의 내주면(13d)에 밀착된다. 이 때문에, 통기구(15)를 실린더 본체(13)의 스토퍼(28)보다도 상방에 형성하는 경우, 연결부(43)가 통기구(15)를 막지 않도록, 도 4에 나타내는 상태에서의 연결부(43)의 하단부를 통기구(15)보다도 상방에 위치시키도록, 스토퍼(28)의 상단면으로부터 실린더 본체(13)의 상단면까지의 상기 실린더 본체(13)의 길이(L)를 본 실시형태보다도 길게 할 필요가 있다.
따라서, 본 실시형태와 같이, 실린더 본체(13)의 스토퍼(28)가 형성되어 있는 부분에 통기구(15)를 형성한 경우에는 실린더 본체(13)의 스토퍼(28)보다도 상방에 통기구(15)를 형성하는 경우에 비해, 하우징(2)의 축방향(상하방향)의 전체 길이를 가급적 짧게 할 수 있다.
[기타]
피스톤(3)의 피밀착부(33)의 오목부(33b)의 형상은 도 12~도 14에 나타내는 바와 같이 다양한 바리에이션이 생각되는데, 본 실시형태와 같이(도 3 참조), 막자사발 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 피스톤(3)과 롤링 다이어프램(4)은, 쌍방(피밀착부(33)와 가동부(41))의 대향면에 마련된 테이퍼면(33c, 41c)을 통해 서로 끼워져 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.
롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)의 중앙 부분은 관통 볼트(36)의 선단부를 조일 수 있는 정도로 두껍게 해 둘 필요가 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41) 전체를 두껍게 한 경우, 연결부(43)의 길이가 짧아지고, 펌프실(5)의 가변 용적이 작아진다(반대로, 연결부(43)의 길이를 본 실시형태와 동일하게 하여 펌프실(5)의 가변 용적을 본 실시형태와 동일한만큼 확보하고자 하면, 실린더 본체(13)의 길이(L)가 본 실시형태(도 4 참조)보다도 길어지고, 하우징(2)의 축방향(상하방향)의 전체 길이가 길어진다).
도 13에 나타내는 바와 같이, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)의 중앙 부분만을 급격하게 두껍게 한 경우, 그 경계 부분인 모서리부(41d)(모따기되어 있는 부분을 포함함)에는 피스톤(3)의 피밀착부(33)로부터 작용하는 하중이 집중되기(모서리부(33d)로부터 집중되어 하중을 받기) 때문에, 가동부(41)는 모서리부(41d)를 기점으로 하여 파단될 우려가 있다. 왜냐하면, 통상, 피스톤(3)과 롤링 다이어프램(4)은 쌍방(피밀착부(33)와 가동부(41))의 바깥둘레 측 부분의 대향면(33e, 41e) 사이에서 위치 조정을 하고, 쌍방의 중앙 부분의 대향면(33f, 41f) 사이에는 약간의 틈이 마련되어 있는 바, 가동부(41)는 관통 볼트(36)의 선단부가 조여짐으로써 나사 구멍(41a) 주위를 중심으로 하여 전체적으로 피밀착부(33) 측으로 끌어당겨지기 때문이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)의 바깥둘레 측 부분을 제외한 대부분을 급격하게 두껍게 한 경우도, 도 13에 나타내는 경우와 마찬가지로, 모서리부(41d)에는 피스톤(3)의 피밀착부(33)로부터 작용하는 하중이 집중되기 때문에, 가동부(41)는 모서리부(41d)를 기점으로 하여 파단될 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는(도 3 참조), 피스톤(3)의 피밀착부(33)로부터 롤링 다이어프램(4)의 가동부(41)에 작용하는 하중이 모서리부(41d)(모따기되어 있는 경우를 포함함)에 집중되지 않도록, 피밀착부(33)에 대해서는 윗면(오목부(33b)의 내주면)을 축방향 위쪽을 향해 내경이 확대되는 테이퍼면(33c)으로 하고 있다. 또한, 가동부(41)에 대해서는 아랫면을 축방향 위쪽을 향해 외경이 확대되는 테이퍼면(41c)으로 하고, 중앙 부분으로부터 바깥둘레 측 부분에 걸쳐 서서히 두께가 얇아지도록 하고 있다. 그리고 피스톤(3)과 롤링 다이어프램(4)은 쌍방(피밀착부(33)와 가동부(41))의 테이퍼면(33c, 41c)을 통해 서로 끼워지도록 하고 있다.
이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 의미가 아닌, 청구범위에 의해 나타내지고, 청구범위와 균등한 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 롤링 다이어프램 펌프 2: 하우징
3: 피스톤 4: 롤링 다이어프램
5: 펌프실 6: 작동 유체실
31: 미끄럼부 32: 연결부
33: 피밀착부 41: 가동부
42: 고정부 43: 연결부

Claims (4)

  1. 하우징과,
    상기 하우징의 내주면(內周面)에 대하여 슬라이딩 가능하게 배치되고 상기 하우징의 축방향으로 왕복이동 가능한 피스톤과,
    상기 피스톤의 축방향의 일단부(一端部)에 배치되고 상기 피스톤과 일체로 왕복이동 가능한 가동(可動)부, 상기 하우징에 고정된 고정부, 및 상기 가동부와 상기 고정부를 연결하는 가요성(可撓性) 롤링 다이어프램 연결부를 가지는 롤링 다이어프램(diaphragm)과,
    상기 하우징 내의 축방향의 한쪽 측에서 상기 롤링 다이어프램에 의해 구획 형성되고 상기 피스톤의 왕복이동에 따르는 상기 롤링 다이어프램 연결부의 변형에 의해 실내의 용적을 변화시킴으로써 이송 유체를 흡입 및 토출하는 펌프실과,
    상기 하우징 내의 축방향의 다른 쪽 측에서 상기 피스톤의 축방향 타단부(他端部)에 의해 구획 형성되고 실내에 작동 유체가 공급 및 배출됨으로써 상기 피스톤을 왕복이동시키는 작동 유체실을 구비하고
    상기 피스톤은 상기 하우징의 내주면에 대하여 슬라이딩 가능한 미끄럼부와, 변형된 상기 롤링 다이어프램 연결부가 외주면(外周面)에 밀착될 수 있는 피밀착부와, 상기 미끄럼부 및 상기 피밀착부를 연결하는 피스톤 연결부를 가지며,
    상기 하우징의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에는 소정의 압력으로 감압되는 감압실이 상기 미끄럼부 및 상기 롤링 다이어프램 연결부에 의해 구획 형성되고,
    상기 감압실에서의 상기 하우징의 내주면에는 상기 미끄럼부가 소정 위치 보다도 축방향 한쪽측으로 이동하는 것을 규제하는 스토퍼가 상기 감압실 내로 돌출되어 일체로 형성되며,
    상기 스토퍼에는 상기 감압실과 연통되는 통기구가 상기 하우징의 외주면으로부터 상기 스토퍼의 내주면을 향해 관통하여 형성되는, 롤링 다이어프램 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미끄럼부, 상기 피밀착부, 및 상기 피스톤 연결부가 단일 부재로 구성되는, 롤링 다이어프램 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼의 축방향 길이가 상기 미끄럼부의 축방향 길이보다도 짧은, 롤링 다이어프램 펌프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 연결부의 바깥둘레에 장착되고, 상기 피스톤과 함께 왕복이동하는 영구 자석과,
    상기 하우징의 외주면에 마련되고, 상기 영구 자석의 자기를 검출하는 근접 센서를 더 구비하고,
    상기 스토퍼는 상기 하우징의 내주면에서 상기 피스톤이 상기 소정 위치까지 이동했을 때에 상기 영구 자석이 상기 스토퍼에 접촉하는 위치에 형성되는, 롤링 다이어프램 펌프.
KR1020207015603A 2018-01-19 2018-11-06 롤링 다이어프램 펌프 KR102526531B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018007267A JP6941570B2 (ja) 2018-01-19 2018-01-19 ローリングダイアフラムポンプ
JPJP-P-2018-007267 2018-01-19
PCT/JP2018/041230 WO2019142455A1 (ja) 2018-01-19 2018-11-06 ローリングダイアフラムポンプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200110304A KR20200110304A (ko) 2020-09-23
KR102526531B1 true KR102526531B1 (ko) 2023-04-27

Family

ID=67301364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207015603A KR102526531B1 (ko) 2018-01-19 2018-11-06 롤링 다이어프램 펌프

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11313361B2 (ko)
JP (1) JP6941570B2 (ko)
KR (1) KR102526531B1 (ko)
CN (1) CN111630273B (ko)
WO (1) WO2019142455A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11471660B2 (en) * 2018-10-25 2022-10-18 Covidien Lp Vacuum driven suction and irrigation system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000514525A (ja) * 1996-07-15 2000-10-31 フロン カンパニー 空気駆動式複動作用型の巻き付きダイヤフラム付きポンプ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL145924B (nl) * 1962-07-10 1975-05-15 Philips Nv Inrichting bevattende een cilinder en een daarin beweegbare met een drijfwerk gekoppelde zuiger, waarbij de afdichting tussen zuiger en cilinder als rolmembraan is uitgevoerd.
JPS6240126Y2 (ko) * 1979-10-20 1987-10-14
IT1251398B (it) * 1991-09-06 1995-05-09 Nuovopignone Ind Meccaniche Ef Pompa a membrana perfezionata, particolarmente adatta per fluidi contenenti gas.
US6079959A (en) 1996-07-15 2000-06-27 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Reciprocating pump
US7090474B2 (en) * 2003-05-16 2006-08-15 Wanner Engineering, Inc. Diaphragm pump with overfill limiter
JP4547350B2 (ja) * 2006-04-13 2010-09-22 東レエンジニアリング株式会社 ピストンとそのピストンの製造方法及びそのピストンを備えたポンプ
JP4942449B2 (ja) * 2006-10-18 2012-05-30 株式会社コガネイ 薬液供給装置
JP4547368B2 (ja) * 2006-11-20 2010-09-22 株式会社コガネイ 薬液供給装置
US20080260551A1 (en) * 2007-01-26 2008-10-23 Walter Neal Simmons Rolling diaphragm pump
AU2011338574B2 (en) * 2010-12-07 2015-07-09 General Compression, Inc. Compressor and/or expander device with rolling piston seal
JP5873687B2 (ja) * 2011-11-01 2016-03-01 日本ピラー工業株式会社 ダイヤフラムポンプ
US9316214B2 (en) * 2012-04-03 2016-04-19 Benjamin R. Du Bag in box beverage pump
US10830226B2 (en) 2013-11-20 2020-11-10 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Diaphragm pump with a rail to restrict rotation and a piston cavity to engage with a guiding member at the end of the suction stroke
JP6145392B2 (ja) 2013-11-20 2017-06-14 日本ピラー工業株式会社 ダイヤフラムポンプ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000514525A (ja) * 1996-07-15 2000-10-31 フロン カンパニー 空気駆動式複動作用型の巻き付きダイヤフラム付きポンプ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
일본실용신안출원공고 소62-40126호(1987.10.14.) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
US11313361B2 (en) 2022-04-26
JP6941570B2 (ja) 2021-09-29
CN111630273A (zh) 2020-09-04
WO2019142455A1 (ja) 2019-07-25
JP2019124207A (ja) 2019-07-25
US20210123429A1 (en) 2021-04-29
KR20200110304A (ko) 2020-09-23
CN111630273B (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7343849B2 (en) Cylinder apparatus
JPH11343979A (ja) 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
TWI660123B (zh) Diaphragm pump
KR102526531B1 (ko) 롤링 다이어프램 펌프
JP2002089737A (ja) 真空排気弁
US8382451B2 (en) Pump apparatus
US10788129B2 (en) Sealing device
JP6229651B2 (ja) チャック装置
TWI729162B (zh) 往復式泵
JP2010144616A (ja) ローリングダイヤフラムポンプ
US6637314B2 (en) Actuator
JP4566989B2 (ja) 薬液供給装置
JP2005329531A (ja) ロッドの保持装置
CN213145381U (zh) 一种罐体抽空阀
JP2008286146A (ja) 液体供給装置
JP2009270605A (ja) 空気圧シリンダ
JP6259874B1 (ja) 往復動ポンプ
JP4351344B2 (ja) 定量ポンプ
JP2017150401A (ja) ベローズポンプ
JPH0115922Y2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant