KR20110105395A - 벨로우즈 펌프 - Google Patents

Abstract

성능 저하나 설치 장소/비용 증가를 초래하지 않고, 흡인/토출의 전환시에 발생하는 충격 진동이 억제되도록 개선된 벨로우즈 펌프를 제공한다. 그 때문에, 유체의 흡인로(12)와 토출로(13)를 구비한 펌프 보디(1)와, 펌프 보디(1)에 기단 플랜지(2a)가 기밀 고정되고 펌프 보디(1)와의 사이에 펌프실(11)을 형성하는 상태로 배비되는 벨로우즈(2)와, 벨로우즈(2)를 펌프 보디(1)에 대해 신축동하도록 벨로우즈(2)의 헤드부(2c)에 부착되는 작동판(15)을 갖는 벨로우즈 펌프에 있어서, 헤드부(2c)를 올림 바닥 형상으로 해서 작동판(15)과의 사이에 기밀형상의 공간부 (19)를 형성하고, 공간부(19)에 면하는 두께가 얇은 헤드부(2c)의 탄성막 변형에 의한 공간부(19)의 축소로 압력 상승을 흡수 완화 가능하게 구성한다.

Description

벨로우즈 펌프{BELLOWS PUMP}

본 발명은 반도체나 액정의 제조 설비나 장치에 있어서 사용되는 순수(純水), 약액의 송액(送液)수단으로서 적합한 벨로우즈 펌프에 관한 것이다.

벨로우즈 펌프는 피(被)이송 유체의 흡인로 및 토출로를 구비한 펌프 보디와, 펌프 보디에 일단(一端)이 기밀(氣密)하게 고정되고 펌프 보디와의 사이에 밀폐 공간을 형성하는 상태로 배비되는 벨로우즈와, 벨로우즈를 펌프 보디에 대해 신축동(신축이동)하도록 벨로우즈의 타단(他端)에 부착되는 작동판을 갖고 구성되어 있다. 이와 같은 벨로우즈 펌프의 예로서는, 특허문헌 1에 있어서 나타나는 단동(單胴, single barrel)형의 것이나, 특허문헌 2에 있어서 나타나는 복동(複胴, double barrel)형(왕복동(왕복이동) 펌프)의 것이 알려져 있다.

용적형 펌프인 벨로우즈 펌프에 있어서는, 벨로우즈의 신장동(신장이동)에 의한 흡인과 벨로우즈의 축소동(축소이동)에 의한 토출의 전환시에 순간적으로 큰 압력 변동(압력 상승)이 생기는 것이 알려져 있다. 유체가 물 등의 액체인 경우는 「워터 해머(water hammer)(수격(水擊))」라고도 불리는 충격 진동이다. 이 큰 압력 변동에 의해 생기는 진동이 기기나 배관에 전파되어, 파티클(particle)의 발생이나 각 부의 파손(예: 펌프에 배관을 통해 접속된 석영제 탱크의 균열이나 깨짐)이라고 하는 부적합을 초래할 우려가 있다.

그래서, 종래에서는 배관내의 유속을 늦추어서 발생하는 진동을 억제하는 대책이나, 어큐뮬레이터(accumulator) 등을 부설해서 생긴 진동을 흡수시키는 것에 의해 진동을 완화시키는 대책이 취해지거나 하고 있다. 그렇지만, 전자의 진동 억제 수단은, 요컨대 펌프 토출량을 줄이는 것이기 때문에 성능 저하를 초래하는 부적합이 있고, 후자의 진동 완화 수단에서는 설치 장소의 증가나 비용 증대 등의 문제가 발생한다.

이와 같이, 벨로우즈 펌프의 구조상으로부터 생기는 흡인/토출의 전환시에 발생하는 충격 진동을, 성능 열화, 설치 장소나 비용의 증대를 초래하는 일 없이 억제 또는 해소시키기 위한 대책안으로서는 한층 더 개선의 여지가 남겨져 있는 것이었다.

특허문헌 1: 일본국 특개 2001-123959호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개 2002-174180호 공보

본 발명의 목적은 성능 저하라든가 설치 장소나 비용 증가를 초래하는 일 없거나 또는 적게 하면서, 흡인/토출의 전환시에 발생하는 충격 진동을 억제 또는 해소 가능해지도록, 더욱 개선된 벨로우즈 펌프를 개발해서 제공하는 점에 있다.

청구항 1에 관한 발명은, 피이송 유체의 흡인로(12) 및 토출로(13)를 구비한 펌프 보디(1)와, 상기 펌프 보디(1)에 일단(2a)이 기밀하게 고정되고 상기 펌프 보디(1)와의 사이에 밀폐 공간(11)을 형성하는 상태로 배비되는 벨로우즈(2)와, 상기 벨로우즈(2)를 상기 펌프 보디(1)에 대해 신축동하도록 상기 벨로우즈(2)의 타단(2c)에 부착되는 작동판(15)을 갖고 이루어지는 벨로우즈 펌프에 있어서,

불소 수지제의 상기 벨로우즈(2)의 타단(2c)과 상기 작동판(15)의 사이에 기밀(氣密)형상의 공간부(19)가 형성되는 동시에, 상기 공간부(19)의 신축이 가능해지도록 상기 타단(2c)에 있어서의 상기 공간부(19)에 면하는 임공(臨空) 부분(20)이 탄성변형 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 기재된 벨로우즈 펌프에 있어서, 상기 타단(2c)이, 그 중심부가 상기 작동판측에 개방되도록 오목하게 되어 대략 바닥을 갖는 통형상을 나타내는 판형상부로 형성되고, 상기 타단(2c)에 있어서의 상기 작동판(15) 또는 고리형상 선단면(17)에 배치하는 시일(seal) 수단(18)에 의해, 상기 타단(2c)에 있어서의 오목 부분이 상기 공간부(19)에 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1에 기재된 벨로우즈 펌프에 있어서, 상기 벨로우즈(2)가 상기 펌프 보디(1)의 양단부의 각각에 기밀하게 고정되는 동시에, 그들 대향 배비되는 한 쌍의 상기 벨로우즈(2, 2)가 배반(背反)적으로 신축동하도록, 상기 각 벨로우즈(2)의 각각에 부착되는 상기 작동판(15)이 상기 각 벨로우즈 (2)의 외측에 배치되는 연결봉(22)으로 연결되어 이루어지는 왕복동 펌프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4에 관한 발명은, 청구항 1∼3 중의 어느 한 항에 기재된 벨로우즈 펌프에 있어서, 상기 벨로우즈(2)가 PTFE제인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 1의 발명에 의하면, 상세하게는 실시형태의 항목에서 기재하지만, 벨로우즈의 타단과 작동판의 사이에 형성되는 기밀형상 공간부의 신축이 가능해지도록, 벨로우즈 타단에 있어서의 공간부에 면하는 임공 부분이 탄성변형 가능하다. 따라서, 유체의 급정지에 의해 발생하는 압력 상승에 수반하는 진동의 전파(수격 현상)가, 압력 상승 발생에 동기(同期)하는 임공 부분의 탄성변형에 의해, 벨로우즈의 내부 용적이 증가해서 압력 상승을 흡수하고, 진동을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 다른 기기로의 진동 전파가 저감 또는 회피되고, 기기의 파손이나 파티클의 발생 등의 부적합을 억제 또는 해소하는 것이 가능해진다. 또한, 유체 속도를 늦출 필요가 없고, 본래의 펌프 성능을 충분히 발휘할 수 있으며, 또한 다른 완충 기기도 불필요하다. 그 결과, 성능 저하라든가 설치 장소나 비용 증가를 초래하는 일 없거나 또는 적게 하면서, 흡인/토출의 전환시에 발생하는 충격 진동을 억제 또는 해소 가능해지도록, 더욱 개선된 벨로우즈 펌프를 제공할 수 있다. 또한, 벨로우즈가 불소 수지제이고, 청결성이 요구되는 반도체 세정공정이나, 높은 내(耐)침식성이 요구되는 약액 공급 라인 등에 적합하게 되는 벨로우즈 펌프로 할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 두께가 두꺼운 판형상의 벨로우즈 타단에 오목 부분을 설치해서 작동판과의 사이에 공간부가 형성되어 있기 때문에, 벨로우즈의 변경만으로 끝나고, 다른 일절의 변경이 불필요한 합리적이며 경제적인 수단으로 청구항 1의 발명에 의한 상기 효과가 얻어지는 이점이 있다. 또, 벨로우즈의 교환에 의해서 현행 기종으로의 적용도 가능해지는 장점도 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 대용량 펌프에 적합한 구조이고, 진동도 커지기 쉬운 왕복동 펌프에 있어서의 충격 진동을 유효하게 억제 또는 해소할 수 있고, 실용상의 이점이 큰 벨로우즈 펌프를 제공할 수 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 불소 수지로서 PTFE를 채용하는 것이고, 다음과 같은 효과가 있다. 즉, PTFE(4불화 에틸렌 수지)는 범용의 불소 수지로서 비교적 입수하기 쉬운 재료이면서, 넓은 사용 온도 범위, 내약품성, 전기 절연성, 저(低)마찰성, 비점착성, 내후성, 난연성 등의 뛰어난 특성을 갖고 있고, 벨로우즈 펌프에 의해 적합한 재료이다.

[도 1] 복동형 벨로우즈 펌프의 구조를 나타내는 단면도(실시예 1)
[도 2] 충격 간섭 수단의 구조를 나타내는 주요부의 단면도
[도 3] 단동형 벨로우즈 펌프의 구조를 나타내는 단면도(실시예 2)
[도 4] 충격 완충 수단의 다른 구조를 나타내는 주요부의 원리도
[도 5] 본 발명 펌프의 수격에 의한 시간과 충격압(壓)의 관계 그래프를 나타내는 도면
[도 6] 종래 펌프의 수격에 의한 시간과 충격압의 관계 그래프를 나타내는 도면

이하에, 본 발명에 의한 벨로우즈 펌프의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 실시예 1에 의한 복동형 벨로우즈 펌프의 단면도, 도 2는 충격 완충 수단의 부분도, 도 3은 실시예 2에 의한 단동형 벨로우즈 펌프의 단면도, 도 4는 충격 완충 수단의 다른 구조를 나타내는 주요부의 단면도, 도 5는 본 발명 펌프의 수격에 의한 「시간-충격압 그래프」, 도 6은 종래 펌프의 수격에 의한 「시간-충격압 그래프」이다.

〔실시예 1〕

실시예 1에 의한 벨로우즈 펌프 A는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 벨로우즈를 서로 등을 맞댄 상태로 합체시킨 바와 같은 구조, 즉 복동형의 것이고, 단위 시간당의 토출량을 크게 취할 수 있는 대용량 펌프이다. 벨로우즈 펌프 A는 불소 수지(PTFE 등)제로 좌우 중앙의 펌프 보디(1), 펌프 보디(1)의 좌우(양단)에 배치되는 불소 수지(PTFE 등)제로 서로 공통의 축심(펌프 축심) P를 갖는 한 쌍의 벨로우즈(2, 2), 한 쌍의 에어 실린더(3, 3), 펌프 보디(1)의 좌우에 연결 설치되는 스테인리스재(SUS304) 등으로 이루어지는 한 쌍의 중간 케이스(4, 4), 각 중간 케이스(4)의 좌우 외측에 연결 설치되는 스테인리스재(SUS304) 등으로 이루어지는 한 쌍의 단부 케이스(5, 5), 각 한 쌍의 흡입용 역지 밸브(6, 6)와 토출용 역지 밸브(7, 7), 한 쌍의 근접 센서(8, 8) 등을 갖고 구성되어 있다.

여기서 간단히 펌핑 작용에 대해 설명하면, 각 단부 케이스(5, 5)의 축심 P상에 설치되는 에어 급배구(給排口)(a, a)에 대해 도시하지 않는 에어 급배 장치로부터 배반적으로 에어를 내고 들이며, 한 쌍의 에어 실린더(3, 3)를 배반적으로 신축 작동시켜, 펌프 보디(1)측쪽에 배비되어 있는 유체 흡입부 ri로부터 흡입되는 약액 등의 유체를, 그 상측에 배비되어 있는 유체 토출부 ro로부터 대략 연속적으로 토출할 수 있다고 하는 것이다. 즉, 한 쌍의 벨로우즈(2, 2)가 배반적으로 신축동(신축구동)되는 구조로서, 한쪽의 벨로우즈(2)가 유체 토출 동작하는 동안, 다른쪽의 벨로우즈(2)는 유체 흡입 동작하게 되어, 왕복동 하는 구조이면서 연속적으로 유체 토출할 수 있도록 되어 있다.

다음에, 각 부의 구조에 대해 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 펌프 보디(1)는 그 좌우 양측의 중심 부분이 바깥쪽 돌출하는 편평한 대략 원주형상으로 형성되어 있다. 펌프 보디(1)의 좌우 각각의 외주측 부분에 형성되어 있는 단 갖는 오목한 고리 홈(1A)에는 벨로우즈(2)의 두께가 두꺼운 플랜지(일단의 일례)(2a)가 끼워 넣어져 있고, 펌프 보디(1)와 중간 케이스(4)의 사이에서 협지되는 기단(基端)측 원고리판(9)을 통해 빠짐 방지 형상으로 유지되어 있다. 펌프 보디(1)의 좌우 각각의 중심측에 형성되어 있는 한 쌍의 원형 구멍(부호 기재 생략)에는 흡입용 밸브 케이스(6A) 및 토출용 밸브 케이스(7A)가 끼워 넣어져 유지되어 있고, 각각의 밸브 케이스(6A, 7A)에는 밸브체(體)(6B, 7B) 및 이들을 밸브좌(座)(6a, 7a)에 압압(押壓) 부세(힘을 가함)하기 위한 코일 스프링(10)이 내장되어 있다.

벨로우즈(2)의 내부 공간인 펌프실(밀폐 공간의 일례)(11)에 돌출된 상태로 설치되는 각 밸브 케이스(6A, 7A)의 선단부에는 유체 통과용의 원구멍(6b, 7b)이 형성되어 있다. 펌프 보디(1)에는 한 쌍의 흡입용 역지 밸브(6, 6)와 유체 흡입부 ri를 연통시키는 흡입로(12), 및 한 쌍의 토출용 역지 밸브(7, 7)와 유체 흡입부 ri를 연통시키는 토출로(13)가 형성되어 있다. 도 1에 있어서는, 그 우측에 위치하는 벨로우즈(2)는 가장 신장된 상사점(upper dead centre)에 있고, 또한 지금 바로 축소 이동하려고 하는 상태로 나타나며, 좌측에 위치하는 벨로우즈(2)는 가장 축소된 하사점(lower dead centre)에 있고, 또한 지금 바로 신장 이동하려고 하는 상태로 나타나 있다. 따라서, 도 1 우측의 토출용 역지 밸브(7) 및 좌측의 흡입용 역지 밸브(6)는 열리고, 도 1 좌측의 토출용 역지 밸브(7) 및 우측의 흡입용 역지 밸브(6)는 닫혀 있는 상태로서 나타나 있다.

벨로우즈(2)는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상술한 두께가 두꺼운 플랜지(2a), 주름상자부(2b), 및 대략 두께가 두꺼운 원판형상의 헤드부(「타단」 및 「판형상부」의 일례)(2c)를 갖고 이루어지며, 헤드부(2c)에는 작동판(15)이 일체적으로 부착되어 있다. 즉, 헤드부(2c)는 작동판(15)에 형성되어 있는 중심 원구멍(15a)에 내부에서 끼워지는 동시에, 그 펌프 보디측에 배치되고 헤드부(2c)의 외주부에 면하는 선단측 원고리판(14)으로 빠짐 방지되는 것에 의해, 작동판(15)에 이것과 일체적으로 이동하도록 연결되어 있다. 또한, 선단측 원고리판(14)은 복수의 볼트(16)에 의해 작동판(15)에 연결되어 있다.

헤드부(2c)는 그 중심부가 작동판(15)측으로 개방되도록 오목하게 되어 대략 바닥을 갖는 통형상을 나타내는 판형상부로 형성되어 있고, 작동판(15)에 접하는 고리형상 선단면(17)에 O링(시일 수단의 일례)(18)을 배치하는 것에 의해, 헤드부 (2c)에 있어서의 오목 부분이 공간부(19)로서 구성되어 있다. 또한, 헤드부(2c)가 고무 등의 탄성을 갖는 재료로 이루어지는 구조에서는, 단지 고리형상 선단면(17)을 작동판(15)에 압접시키는 것만으로 시일되는 것이고, 이 경우에는 고리형상 선단면(17) 자체가 시일 수단으로 된다. 대직경 구멍인 공간부(19)의 존재에 의해 헤드부(2c)는 그 외주부를 제외하고 두께가 얇은 박육(두께가 얇음)부(임공 부분의 일례)(20)에 형성되어 있고, 벨로우즈(2)가 불소 수지제, 바람직하게는 PTFE인 것으로부터 그 박육부(20)는 탄성적으로 막(膜)이동 가능하게 되어 있다. 또한, 벨로우즈(2)는 소성(塑性)변형 가능하며 탄성변형 가능한 재료로 형성되어도 좋다.

즉, 벨로우즈(2)의 헤드부(2c)와 작동판(15)의 사이에 기밀형상의 공간부 (19)가 형성되는 동시에, 공간부(19)의 신축(신장 및 축소)이 가능해지도록 헤드부 (2c)에 있어서의 공간부(19)에 면하는 박육부(20)가 탄성변형 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 헤드부(2c)가, 그 중심부가 작동판(15)측에 개방되도록 오목하게 되어 대략 바닥을 갖는 통형상을 나타내는 판형상부로 형성되고, 헤드부(2c)에 있어서의 작동판(15)에 접하는 고리형상 선단면(17)에 시일 수단인 O링(18)을 배치하는 것에 의해, 헤드부(2c)에 있어서의 공간부(19)에 구성되어 있는 것이다. 그리고, 이 공간부(19)의 존재에 의해, 유체의 흡입/토출(또는 토출/흡입)의 전환시에 생기는 충격 진동(워터 해머: 수격)을 억제 완화하는 충격 완충 수단(진동 완화 수단) B가 구성되어 있다.

벨로우즈(2)는 불소 수지, 바람직하게는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)제의 것으로서, 블로우 형성이 아니고, PTFE제의 원통 부재를 스틱 바이트(stick bite)나 나이프 등을 이용해서 선반(旋盤)으로 절삭 가공하는 것에 의해 형성된 것이다. 이 벨로우즈(2)의 형상은 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 두께가 두꺼운 플랜지(2a)와 헤드부(2c)의 사이에 위치하는 주름상자부(2b)에 있어서, 산부(山部)(32)와 골짜기부(33)가 교대로 설치된 주름상자 형상의 것이고, 산부(32)와 골짜기부(33)의 사이에는 원판형상의 측면부(34)가 연결 설치되어 있다.

산부(32)의 꼭대기부와 골짜기부(33)의 최심부(最深部)에 있어서의 두께, 즉 산부(32)와 골짜기부(33)의 벨로우즈 직경방향에 있어서의 최소 두께는 측면부(34)의 벨로우즈 축방향에 있어서의 두께와 동등하게 설정되어 있지만, 그 이상으로 되도록 설정되면 바람직하다. 산부(32)의 내주면(벨로우즈(2)의 내면)과 골짜기부 (33)의 외주면(벨로우즈(2)의 외면)은, 예각 부분이 생기지 않도록 소정의 코너 R 또는 반직경 R을 갖는 만곡면으로 구성되면 더 바람직하다. 이것에 의해, 벨로우즈(2)가 축방향으로 신장할 때에, 측면부(34)가 적극적으로 휘고, 그 휨 때문에 산부(32)와 골짜기부(33)의 각각의 최소 두께 부분 또는 그 부근에 있어서, 주로 만곡 내면측에 발생하는 응력이 분산되어 응력 집중이 완화된다.

특히, 산부(32)와 골짜기부(33)의 각각의 최소 두께와 측면부(34)의 두께의 비율은 1.2∼2.5의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 산부(32)나 골짜기부(33)의 두께를 쓸데없이 크게 하지 않아도, 그 부분에 있어서의 응력 집중을 유효하게 완화할 수 있다. 예를 들면, 산부(3)나 골짜기부(33)의 최소 두께를 1.4㎜, 측면부(34)의 두께를 3.0㎜로 하면, 상기 비율은 약 2.1로 되며 적절한 두께의 범위로 설정된다. 또, 상기 비율이 1.2 미만이면 응력 완화가 불충분하게 되는 일이 있고, 2.5를 상회하면 벨로우즈가 대직경화(化)해서 콤팩트화에 반하는 일이 있다.

좌우의 작동판(15, 15)은 각 중간 케이스(4, 4)의 삽통(揷通) 구멍(4a, 4a)에 헐겁게 내부 끼워지고, 또한 기단측 원고리판(9)에 이동가능하게 삽통되며, 또한 펌프 보디(1)에 내부에서 끼워지는 시일 축받이(21)에 액체에 밀접한 상태로 삽통되는 연결봉(22)의 양단에 나사장착 고정되고 있고, 그 연결봉(22)은 축심 P 주변의 균등 각도마다 복수(예: 4개) 설치되어 있다. 시일 축받이(21)는 단 갖는 오목한 고리 홈(1A)에 형성되는 관통 구멍(1a)에 압입 또는 내부에서 끼워지고 내외의 O링(23, 24)이 장비되어 있다. 이와 같이 좌우의 작동판(15, 15)은 연결봉(22)으로 일체적으로 축심 P방향으로 움직이는 구성으로 되어 있고, 한 쌍의 벨로우즈 (2, 2)의 배반적인 신축동이 확실하게 실행될 수 있는 것으로 되어 있다.

다음에, 충격 완충 수단 B의 작용이나 효과에 대해 설명한다. 일반적으로, 벨로우즈 펌프에 내장되어 있는 유체 흡입용 역지 밸브나 유체 토출용 역지 밸브가 전환될 때, 또는 배관계에 존재하는 개폐 밸브, 스톱 밸브, 체크 밸브 등의 각종 밸브가 전환될 때에는, 밸브체가 밸브좌에 맞닿는(또는 떨어져 이동하는) 것에 의해서 유체의 급격한 가감속에 의한 급격한 압력 상승이 생기고, 그것에 의해서 배관계에 충격적인 진동이 발생하는 부적합이 있다. 본 발명에 의한 벨로우즈 펌프 A에서는 작동판(15)을 이용해서 헤드부(2c)에 설치되는 충격 완충 수단 B에 의해, 그 충격 진동의 발생이 완화 또는 해소되도록 되는 이점이 있다.

수격(워터 해머)에 대해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 한쪽의 벨로우즈가 신장해서 벨로우즈 펌프내에 설치되어 있는 유체 흡입용 역지 밸브로부터 유체가 벨로우즈내에 유입될 경우, 벨로우즈의 신장동이 멈추어도 관성에 의해 유체 흡입용 역지 밸브로부터는 더욱 유체가 벨로우즈내에 유입하려고 하기 때문에, 벨로우즈내의 압력이 일시적으로 급격하게 상승한다. 그러면, 유체 흡입용 역지 밸브가 급폐(急閉) 밸브(급차단)되고, 그때, 유체 흡입로로부터 벨로우즈내에 유입하려고 하는 유체가 급격하게 차단되고, 그것에 의해서 수격이 생긴다. 수격에 의한 충격이나 진동이 배관 등을 전파하고, 석영관제의 탱크 등에 균열 등의 손상을 생기게 하는 원인이 된다. 기본적으로, 역지 밸브가 급폐 밸브되는 것에 의해서 수격이 생기기 때문에, 급폐 밸브의 원인으로 되는 벨로우즈내의 급격한 압력 상승을 흡수하고, 급폐 밸브가 일어나지 않도록 하면 수격의 발생을 방지할 수 있다. 그를 위한 수단 예로서, 예를 들면, 벨로우즈의 신축 이동 속도(스트로크 스피드)를 늦추어 급폐 밸브를 방지시키는 것을 생각할 수 있지만, 그렇게 하면 유량을 확보할 수 없게 되어, 결과로서 실현은 곤란하다. 본 발명과 같이, 헤드부(2c)에 박육부(20)를 설치하는 수단에서는, 박육부(20)의 탄성변형에 의해 벨로우즈내의 급격한 압력 상승이 흡수되어 수격이 회피 또는 경감되는 동시에, 벨로우즈의 신축 이동 속도를 낮출 필요가 없고 소정의 유량도 확보할 수 있다고 하는 뛰어난 것을 실현할 수 있다.

즉, 큰 압력 상승이 있으면, 도 2에 가상선으로 나타내는 바와 같이, 공간부 (19)가 에어백으로 되고 그 용적이 축소되는 방향으로 박육부(20)가 탄성변형하고, 벨로우즈내의 압력 상승을 순식간에 부정하거나 또는 대폭으로 저감시키도록 충격 완충 수단 B가 작용하는 것이다. 또한, 박육부(20)는 펌프의 토출 압력에 대해서는 실질적으로 휨 변형하지 않도록 충분한 강도가 있는 설계(정확하게는, 휨은 극히 근소하게 발생하지만, 영구 비틀림은 생기지 않는 바와 같은 두께)로 되어 있다. 종래의 헤드부는 공간부(19)가 없는 단순한 두께가 두꺼운 판형상이고, 그 두께를 깎는 것에 의해서 작동판(15)과의 사이에 공간부(19)를 설치해서 충격 완충 수단 B로 하고 있기 때문에, 새로운 부품의 추가나 개조, 및 전용의 설치 스페이스가 전혀 불필요하게 되는 경제적이며 합리적인 대책안으로 성공하고 있다. 또, 벨로우즈(2)를 교환하는 것에 의해, 현행 기종으로의 적용도 가능하고, 범용성도 풍부한 뛰어난 것이다.

즉, 유체(운동 에너지)의 급정지에 의해 발생하는 압력 상승에 수반하는 진동의 전파, 소위 수격 현상이, 압력 상승 발생에 동기하는 박육부(20)의 탄성변형에 의해 벨로우즈 내부 용적이 증가하는 것에 의해, 압력 상승을 흡수해서 진동을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 다른 기기로의 진동 전파가 저감(또는 회피)되고, 기기의 파손이나 파티클의 발생 등의 부적합을 억제(또는 해소)하는 것이 가능하다. 또, 유체 속도를 늦출 필요가 없으므로, 본래의 펌프 성능을 충분히 발휘할 수 있고, 또한 다른 완충 기기도 불필요해서, 풋 프린트(footprint)나 비용의 저감 효과도 기대할 수 있다.

참고로서, 본 발명에 의한 벨로우즈 펌프와 종래의 벨로우즈 펌프의 각각에 있어서의 수격의 시험 데이터를 도 5와 도 6에 나타낸다. 도 6에 나타나는 종래 펌프에 있어서의 「시간-충격압 그래프」(시간의 경과와, 그것에 수반하는 수격의 강도, 즉 충격압과의 관계 그래프)로부터, 충격압의 절대값(평균)은 대략 0.25Mpa정도인 것을 알 수 있다. 이것에 대해, 도 5에 나타나는 본 발명 펌프에 있어서의 「시간-충격압 그래프」로부터, 충격압의 절대값(평균)은 대략 0.075Mpa정도이고, 종래의 30%밖에 안되는 것을 이해할 수 있다. 즉, 본 발명의 채용에 의해, 수격압이 종래에 비해 70% 감소한다고 하는 매우 큰 효과가 얻어지고 있다.

〔실시예 2〕

실시예 2에 의한 벨로우즈 펌프 A는 도 3에 나타내는 바와 같이, 벨로우즈 (2)가 펌프 보디(1)의 한쪽에만 장비되는 단동형의 펌프에 적용된 예이다. 이 단동형 벨로우즈 펌프 A는 일단에 벨로우즈(2)가 배비되는 펌프 보디(1)의 타단에 맥동 저감 기구(25)가 설치되고, 또 작동판(15)에는 벨로우즈(2)를 신축동시키기 위해 작동판(15)에 고정되는 펌프 축(26)이나, 그 펌프 축(26)과 한 쌍의 근접 센서 (8, 8)를 이용한 위치 검출 기구(27) 등이 장비되어 있다. 이 실시예 2의 벨로우즈 펌프 A에 있어서의 충격 완충 수단 B 자체는 실시예 1의 벨로우즈 펌프 A의 것과 동일하다.

도 3에 있어서, 28은 펌프 보디(1)에 부착되는 펌프 케이싱, 29는 펌프 축 (26)에 이동 플랜지(30)를 통해 일체 이동 상태로 부착되는 센싱편(片)이다. 헤드부(2c)는 이것을 관통하는 볼트(16)에 의해서 선단측 원고리판(14)과 작동판(15)으로 끼워져 있고, 그 구성에 의해서 작동판(15)과 일체적으로 이동하는 구조로 되어 있다. 또한, 실시예 1의 펌프와 동일한 기능을 갖는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명이 실시된 것으로 한다.

〔제 1 다른 실시예〕

충격 완충 수단 B로서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 박육부(20)로부터 작동판(15)에 도달하는 띠형상의 리브(31)를 설치하는 등에 의해, 작동판에 면하는 공간부(19)가 복수 개소 형성되는 헤드부(2c)를 갖는 구조의 것이라도 좋다. 예를 들면, 도 1, 2에 나타내는 원주형상 공간부를 축심 P를 통해 직경방향으로 가로지르는 1가닥의 것으로 하면, 축심방향시(視)에서 반원형의 공간부(19)가 2개소 생기고, 서로 교차하는 2가닥의 리브로 하면 축심방향시에서 사분의 일 원형의 공간부 (19)가 4개소 생긴다. 이것에 의해, 공간부(19)의 에어백으로서의 스프링 상수를 변경 설정하는 것이 가능하다. 또, 도시는 생략하지만, 두께가 두꺼운 작동판(15)에 형성되는 오목부로 이루어지는 공간부(19)를 갖는 충격 완충 수단 B도 가능하다.

〔제 2 다른 실시예〕

이것도 도시는 생략하지만, 충격 완충 수단 B로서는 벨로우즈(2)의 내부에 탄성축소 변형만 가능한 구형상체를 배비해 두는 구성이라도 좋다. 예를 들면, 외측이 철망으로 덮여진 공기주입 고무 볼 등이며, 수격 등의 큰 압력 상승시에는 고무 볼이 축소해서 압력을 흡수 완화하는 것이다. 부압(負壓)이 작용해도 철망으로 규정되어 있는 크기 이상으로는 팽창하지 않으므로 매우 편리하다.

1; 펌프 보디 2; 벨로우즈
2a; 일단 2c; 타단
12; 흡인로 13; 토출로
15; 작동판 17; 고리형상 선단면
18; 시일 수단 19; 공간부
20; 임공 부분 22; 연결봉

Claims (4)

1. 피이송 유체의 흡인로 및 토출로를 구비한 펌프 보디와, 상기 펌프 보디에 일단이 기밀하게 고정되고 상기 펌프 보디와의 사이에 밀폐 공간을 형성하는 상태로 배비되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈를 상기 펌프 보디에 대해 신축동하도록 상기 벨로우즈의 타단에 부착되는 작동판을 갖고 이루어지는 벨로우즈 펌프로서,
   불소 수지제의 상기 벨로우즈의 타단과 상기 작동판의 사이에 기밀형상의 공간부가 형성되는 동시에, 상기 공간부의 신축이 가능해지도록 상기 타단에 있어서의 상기 공간부에 면하는 임공 부분이 탄성변형 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 타단이, 그 중심부가 상기 작동판측에 개방되도록 오목하게 되어 대략 바닥을 갖는 통형상을 나타내는 판형상부로 형성되고, 상기 타단에 있어서의 상기 작동판 또는 고리형상 선단면에 배치하는 시일 수단에 의해, 상기 타단에 있어서의 오목 부분이 상기 공간부에 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 벨로우즈가 상기 펌프 보디의 양단부의 각각에 기밀하게 고정되는 동시에, 그들 대향 배비되는 한 쌍의 상기 벨로우즈가 배반적으로 신축동하도록, 상기 각 벨로우즈의 각각에 부착되는 상기 작동판이, 상기 각 벨로우즈의 외측에 배치되는 연결봉으로 연결되어 이루어지는 왕복동 펌프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 펌프.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 벨로우즈가 PTFE제인 것을 특징으로 하는 벨로우즈 펌프.

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