JP2014051950A

JP2014051950A - ベローズポンプ

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Publication number: JP2014051950A
Application number: JP2012198289A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Adachi; 智大足立; Atsushi Nakano; 篤中野
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-20
Also published as: CN103671041A; US20140072465A1; KR20140034070A; EP2706235A1; TW201410976A

Abstract

【課題】ポンプ室の圧力変動によるベローズ底壁の変形を防止して、送液量ないし循環液量が安定するポンプ機能を発揮できるベローズポンプを提供する。
【解決手段】プラスチック製のベローズ(６)を軸線方向に伸縮させることにより、ベローズ(６)で囲繞形成されたポンプ室(７)から送液させる吐出工程とポンプ室(７)へと給液させる吸込工程とを交互に行うように構成されたベローズポンプにおいて、ポンプケース(５)に金属製の作動板(１０)を軸線方向に移動可能に支持させると共に作動板(１０)とベローズ(６)の底壁(６ａ)とをこれらの外周部分において連結固定し、ベローズ(６)の底壁(６ａ)の中央部分であってポンプ室(７)の液体に接触する接液部分(６ｆ)と作動板(１０)との対向端面(６ｇ，１０ｃ)間を密接させると共に当該密接部分(６ｇ，１０ｃ)をＯリング（１５）でシールする。
【選択図】図１

Description

本発明は、薬液（例えば、半導体、液晶、有機ＥＬ等の製造プロセスで使用される薬液等）や固形成分等のスラリ成分を含有するスラリ液（例えば、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による半導体ウエハの表面研摩処理装置）で使用される研摩液等）等の液体を送液、循環させるためのベローズポンプに関するものである。

この種のベローズポンプとして、開口部をポンプケースに取り付けたプラスチック製の有底円筒状のベローズを軸線方向に伸縮させることにより、ベローズによって囲繞形成されたポンプ室から吐出側逆止弁を介して吐出通路へと送液させる吐出工程と吸込通路から吸込側逆止弁を介してポンプ室へと給液させる吸込工程とを交互に行うように構成されたものが周知である（例えば、特許文献１の図１又は特許文献２の図２を参照）。

かかるベローズポンプにあっては、吐出工程においてポンプ室が加圧されることにより及び／又は吸込工程においてポンプ室が減圧（負圧）されるにより、プラスチック製ベローズの底壁が撓む等の変形を生じる虞れがあった。例えば、ベローズが縮小動作する吐出工程においては、ベローズの底壁がポンプ室の圧力により押圧されて凸状に撓む虞れがあり、逆に、ベローズが伸張動作する吸込工程においては、ポンプ室が負圧となることから、ベローズの底壁が吸引されて凹状に撓む虞れがある。或いは、ベローズを伸縮動作させる手段がエアシリンダ機構(段落番号[００２４]を参照)である場合、給排気空間への加圧空気により、プラスチック製ベローズの底壁が撓む等の変形を生じる虞れがあった。例えば、ベローズが縮小動作する吐出工程において、給排気空間の圧力がポンプ室の圧力より小さくなる場合、ベローズの底壁が給排気空間への加圧空気により押圧されてポンプ室への凹状に撓む虞れがある。而して、このようにベローズの底壁が変形すると、当該ベローズポンプによる送液量（吐出液量）ないし循環液量が安定せず、バラツキを生じる等、適正なポンプ機能を発揮し得ない。

特開２００２−１７４１８０公報特開２０１２−１２２３８０公報

かかるベローズポンプにあっては、吐出工程においてポンプ室が加圧されることにより及び／又は吸込工程においてポンプ室が減圧（負圧）されることにより、プラスチック製ベローズの底壁が撓む等の変形を生じる虞れがあった。例えば、ベローズが縮小動作する吐出工程においては、ベローズの底壁がポンプ室の圧力により押圧されて凸状に撓む虞れがあり、逆に、ベローズが伸張動作する吸込工程においては、ポンプ室が負圧となることから、ベローズの底壁が吸引されて凹状に撓む虞れがある。而して、このようにベローズの底壁が変形すると、ポンプ室の容積が実質的に変化し、当該ベローズポンプによる送液量（吐出液量）ないし循環液量が安定せず、バラツキを生じる等、適正なポンプ機能を発揮し得ない。

ところで、ベローズポンプにあっては、特許文献の図１及び特許文献２の図２に開示されるように、ベローズの軸線方向移動（伸縮動作）をガイドする手段として或いは複動型ベローズポンプにあっては両ベローズの伸縮動作を同期させるための手段として、ベローズの底壁にポンプケースに軸線方向移動可能に支持させた作動板が連結されている。したがって、この作動板を金属製のものとしておくことによって、プラスチック製であるために変形し易いベローズ底壁を補強することができる。

しかし、ベローズ底壁と作動板との連結は、特許文献１の図１又は特許文献の図２に示されるように、これらの外周部分においてのみ行われているため、ベローズ底壁における中央部分つまり作動板と連結されていない部分については、上記した吐出工程及び／又は吸込工程におけるポンプ室の圧力変動による変形はこれを防止することできない。例えば、吸込工程においてポンプ室が負圧となると、作動板に固定されていないベローズ底壁の中央部分が負圧による吸引力によりポンプ室内へと膨出変形（凹状に変形）する虞れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、吐出工程及び／又は吸込工程におけるポンプ室の圧力変動によるベローズ底壁の撓み等の変形を確実に防止することができ、送液量（吐出液量）ないし循環液量がバラツキを生じることなく安定して適正なポンプ機能を発揮することができるベローズポンプを提供することを目的とするものである。

本発明は、開口部をポンプケースに取り付けたプラスチック製の有底円筒状のベローズを軸線方向に伸縮させることにより、ベローズによって囲繞形成されたポンプ室から吐出側逆止弁を介して吐出通路へと送液させる吐出工程と吸込通路から吸込側逆止弁を介してポンプ室へと給液させる吸込工程とを交互に行うように構成されたベローズポンプにおいて、上記の目的を達成すべく、特に（１）又は（２）のように構成しておくことを提案する。

（１）ポンプケースに軸線方向に移動可能に支持された金属製の作動板とベローズの底壁とをこれらの外周部分において連結固定し、ベローズの底壁の中央部分であってポンプ室の液体に接液する接液部分と作動板との対向端面間を密接させると共に当該密接部分を環状シール部材でシールさせておく。

（２）ポンプケースに軸線方向に移動可能に支持された金属製の作動板とベローズの底壁とをこれらの外周部分において連結固定し、ベローズの底壁の中央部分であってポンプ室の液体に接液する接液部分と作動板との対向端面間に環状シール部材によりシールされたシール空間を形成すると共に、当該シール空間に非圧縮性流体を充填させておく。

かかるベローズポンプの好ましい実施の形態にあっては、前記環状シール部材がＯリングであり、当該Ｏリングがベローズの底壁又は作動板に形成したＯリング溝に係合保持される。

本発明のベローズポンプにあって、（１）のように構成した場合には、ベローズ底壁の中央部分たる接液部分がシールされた状態で作動板に密接されているから、ポンプ室の圧力変動に拘わらず、常に、当該接液部分と作動板とは分離不能に密接された状態に保持されることになり、また、（２）のように構成した場合には、ベローズ底壁の中央部分たる接液部分と作動板との間に形成されたシール空間に非圧縮性流体が充填されていて、非圧縮性流体が充填されたシール空間が一種の剛体として機能することから、ポンプ室の圧力変動に拘わらず、常に、当該接液部分と剛体として機能するシール空間と作動板とが相互に分離不能に密接された状態に保持されることになる。したがって、（１）及び（２）の何れの構成にあっても、ポンプ室の圧力に対してベローズ底壁の接液部分が金属製の作動板で補強されることになり、ポンプ室の圧力変動による当該接液部分の変形は確実に防止される。或いは、本発明のベローズポンプにあってベローズを伸縮動作させる手段がエアシリンダ機構(段落番号[００２４]を参照)である場合、ベローズを伸縮動作させるための給排気空間への加圧空気がプラスチック製ベローズの底壁と金属製作動板との間に入ることを防ぐため、給排気空間への加圧空気によるプラスチック製ベローズ底壁の変形は確実に防止される。このため、吸込工程及び吐出工程におけるポンプ室の容積がベローズ底壁の変形により変化するようなことがなく、当該ベローズポンプによる送液量（吐出液量）ないし循環液量が安定し、適正なポンプ機能を発揮することができる。また、ベローズの底壁は、それ自身がポンプ室の圧力変動による変形を防止しうる強度を有する必要がないから、（２）のように構成する場合は勿論、（１）のように構成する場合においても、可及的に薄肉のものとしておくことができ、ベローズの大幅な軽量化を図ることができる。

図１は本発明に係るベローズポンプの一例を示す縦断側面図である。図２は図１のII−II線に沿う要部の縦断正面図である。図３は本発明に係るベローズポンプの変形例を示す縦断側面図である。図４は図３の要部の拡大図である。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う縦断正面図である。図６は本発明に係るベローズポンプの他の変形例を示す縦断側面図である。図７は図６の要部の拡大図である。図８は図６のVIII−VIII線に沿う縦断正面図である。

本発明を実施するための形態を、図面に基づいて、具体的に説明する。

図１は本発明に係るベローズポンプの一例を示す縦断側面図であり、図２は図１のII−II線に沿う要部の縦断正面図である。なお、以下の説明において、左右とは図１における左右を意味するものとする。

図１に示すベローズポンプ（以下「第一ポンプ」という）は、液体（例えば、半導体、液晶、有機ＥＬ等の製造プロセスにおいて使用する薬液等）を送液及び循環させるために使用される横型の複動型ベローズポンプであり、吐出通路１及び吸込通路２を形成したポンプヘッド３とその両側に設けられた左右一対のシリンダケース４，４とで構成されるポンプケース５と、各シリンダケース４内に配して、ポンプヘッド３に軸線方向（水平方向）に伸縮自在に取り付けられた左右一対のベローズ６，６と、各ベローズ６によって囲繞形成された左右一対のポンプ室７，７と、各ポンプ室７に突出する状態でポンプヘッド３に取り付けられた左右一対の吐出側逆止弁８，８と、各ポンプ室７に突出する状態でポンプヘッド３に取り付けられた左右一対の吸込側逆止弁９，９とを具備して、両ベローズ６，６を交互に伸縮動作させることにより、液体を一方のポンプ室７から吐出側逆止弁８を介して吐出通路１へと送液させる吐出工程と吸込通路２から吸込側逆止弁９を介して他方のポンプ室７へと給液させる吸込工程とを同時に行うように構成されたものである。なお、ベローズポンプを構成する両シリンダケース４，４、両ベローズ６，６、両ポンプ室７，７、両吐出側逆止弁８，８及び両吸込側逆止弁９，９は、夫々、左右対称構造となっている点を除いて同一構造をなすものである。

ポンプヘッド３は、送液ラインに接続された吐出通路１及び給液ラインに接続された吸込通路２を形成した円盤形状をなすもので、図１に示す如く、その左右両面には吐出通路１の上流端及び吸込通路２の下流端が夫々分岐して開口されている。

各シリンダケース４は、図１〜図４に示す如く、ポンプヘッド３に取り付けられた有底円筒形状のものであり、両シリンダケース４，４とポンプヘッド３とで内部をポンプヘッド３で左右に２分割したポンプケース５を構成している。

各ベローズ６は、図１及び図２に示す如く、周壁６ａを断面波型の蛇腹構造となすプラスチック製の有底円筒体であり、軸線方向（左右水平方向）に伸縮することによりポンプ室７の容積を拡縮させるものである。各ベローズ６は、その開口端部６ｂをポンプヘッド３に密接固定したものであって、当該ベローズ６内をポンプヘッド３で閉塞されたポンプ室７に構成する。各ベローズ６の構成材としては、液体の性状等に応じてフッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ））等が使用されるが、この例ではＰＴＦＥが使用されている。各ベローズ６において、底壁６ｃは肉厚（軸線方向の厚み）を一定とする円板状のもので、その外径は周壁６ａの外径（山部の外径）に一致しており、周壁６ａの谷部の端部６ｄが底壁６ｃに連結されている。

各ベローズ６の底壁６ｃには、図１に示す如く、金属製（例えばステンレス鋼）の円盤状の作動板１０が連結固定されている。各作動板１０は、薄肉円盤状の本体部１０ａとその外周部に形成した厚肉円環状の連結部１０ｂとからなり、ベローズ６の底壁６ｃにこれを作動板１０の本体部１０ａに衝合、密接させると共に連結部１０ｂに嵌合させた状態で連結固定されている。すなわち、ベローズ６の底壁６ｃの肉厚は作動板１０の連結部１０ｂの肉厚（軸線方向の厚み）と同一若しくは若干厚く設定されていて、作動板１０の連結部１０ｂに取付けた取付板１１と作動板１０の本体部１０ａとの間にべローズ６の底壁６ｃの外周部分（底壁６ｃにおける、周壁６ａの谷部の端部６ｄとの連結部より外周側の部分）６ｅを挟圧させることにより、図１に示す如く、ベローズ６の底壁６ｃと作動板１０とを、その外周部分において、ベローズ底壁６ｃを作動板１０の本体部１０ａに密接させた状態で連結、一体化してある。

両ベローズ６，６は、作動板１０，１０を複数本（例えば４本）の連結杆１２で連結することによって、同期して逆方向に伸縮動作されるようになっている。すなわち、図１に例示する如く、一方のベローズ６が最縮小状態にあるときは他方のベローズ６が最伸長状態となるように、両ベローズ６，６を連動連結するものであり、一方のベローズ６が縮小動作するときは、これに連動して他方のベローズ６が伸長動作されるようになっている。

複数本の連結杆１２は、両作動板１０，１０の外周部である連結部１０ｂ，１０ｂを周方向に等間隔隔てた部位において連結しているが、これらの連結杆１２により両作動板１０，１０を連結することにより、これと同時に、各ベローズ６の底壁６ｃと作動板１０との連結が行われる。すなわち、各連結杆１２はシリンダケース４，４内に配してポンプケース５にＯリング１３を介して軸線方向移動可能に挿通保持されており、取付板１１及び作動板１０の連結部１０ｂを貫通した端部ネジ１２ａにナット部材１４を螺合、締め付けることにより、両作動板１０，１０を連結すると共に各ベローズ６の底壁６ｃと作動板１０とを連結固定する。なお、作動板１０の本体部１０ａの肉厚は、少なくとも吸込工程及び吐出工程におけるポンプ室７の圧力によっては変形されない程度の強度を有するように設定されており、かかる強度を有する範囲において可及的に薄く設定しておくことが好ましい。

ベローズ６を伸縮動作させる動作手段は、一般にピストン・シリンダ機構、クランク機構やエアシリンダ機構等で構成されるが、この例ではエアシリンダ機構で構成してある。すなわち、動作手段は、各シリンダケース４の底壁に形成した給排気口４ａからベローズ６及び作動板１０とシリンダケース４との間に形成される給排気空間４ｂに加圧空気４ｃを給排させることにより、ベローズ６を軸線方向に伸縮動作させるように構成されている。両給排気口４ａ，４ａからの給排気は交互に同期して行われ、一方の給排気口４ａから給排気空間４ｂに加圧空気４ｃを給気させると同時に他方の給排気口４ａから排気させることにより、両ベローズ６，６の伸縮動作つまり両ポンプ室７，７の拡縮動作を逆方向に同期して行うようになっている。すなわち、一方のポンプ室７における吸込工程（又は吐出工程）と他方のポンプ室７における吐出工程（又は吸込工程）とが同期して行われ、両ポンプ室７，７における吐出工程（液体がポンプ室７から吐出側逆止弁８を介して吐出通路１へ送液される工程）と吸込工程（液体が吸込通路２から吸込側逆止弁９を介してポンプ室７へ給液される工程）との切換が同時に行われるようになっている。なお、図１は左側のポンプ室７における吸込工程及び右側のポンプ室７における吐出工程の終了状態を示している。

各吐出側逆止弁８は、図１に示す如く、ベローズ６が伸長動作する（ポンプ室７の容積が拡大変化する）吸込工程においてはスプリング８ａの附勢力により弁体８ｂが閉弁位置に保持され、ベローズ６が縮小動作する（ポンプ室７の容積が縮小変化する）吐出工程においてはポンプ室７の圧力上昇によりスプリング８ａの附勢力に抗して弁体８ｂが開弁位置に変位されるように構成されている。各吸込側逆止弁９は、図１に示す如く、ベローズ６が縮小動作する吐出工程においては背圧（ポンプ室７の圧力）及びスプリング９ａの附勢力により弁体９ｂが閉弁位置に保持され、ベローズ６が伸長動作する吸込工程においてはポンプ室７の圧力降下によりスプリング９ａの附勢力に抗して弁体９ｂが開弁位置に変位されるように構成されている。

なお、ポンプヘッド及びベローズ６等のポンプ構成部材のうち液体と接触するものについては、液体の性状等に応じて適宜の材質が選定されるが、この例では、耐食性及び耐薬品性に優れたポリテトラフルオロエチレン等のフッソ樹脂系プラスチックで構成してある。

而して、第一ポンプにあっては、図１に示す如く、ベローズ６の底壁６ｃの中央部分であってポンプ室７の液体に接触する接液部分（底壁６ｃにおける、周壁６ａの谷部の端部６ｄとの連結部より内周側の部分）６ｆと作動板１０との対向端面６ｇ，１０ｃ間を密接させると共に当該密接部分６ｇ，１０ｃを環状シール部材１５でシールさせてある。この例では、環状シール部材１５として非圧縮性弾性材（フッ素ゴム等）からなるＯリングを使用しており、このＯリング１５をベローズ底壁６ｃに形成したＯリング溝１５ａに係合保持させている。

したがって、ベローズ６の伸縮動作（ポンプ室容積の拡縮変化）に伴うポンプ室７の圧力が変化した場合にも、ベローズ底壁６ｃが変形されることがなく、冒頭で述べたような問題は生じず、適正なポンプ機能が発揮される。

すなわち、吸込工程にあるポンプ室（例えば、図１に示す左側のポンプ室）７では、ベローズ６の伸張動作による吸込工程により、ポンプ室７の圧力が減少して負圧となることから、外周部分６ｅのみを作動板１０に連結されているに過ぎないベローズ底壁６ｃは、その中央部分たる接液部分６ｆが負圧のポンプ室７内に引っ張られて凹状に撓み変形する虞れがある。しかし、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆは作動板１０の本体部１０ａに密接されており且つその密接部分６ｇ，１０ｃがＯリング１５によりシールされていることから、上記負圧による吸引力によっては作動板１０の本体部１０ａから離間することがない。すなわち、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆは作動板１０の本体部１０ａと分離不能に密接された状態に保持される。したがって、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆに作用する吸引力は金属製の作動板１０の本体部１０ａが受けることになり、当該接液部分６ｆが吸込工程時に変形する虞れはない。

また、吐出工程にあるポンプ室（例えば、図１に示す右側のポンプ室）７では、ベローズ６の縮小動作による吐出工程により、ポンプ室７の圧力が上昇して高圧となることから、外周部分６ｅのみを作動板１０に連結されているに過ぎないベローズ底壁６ｃは、その中央部分たる接液部分６ｆがポンプ室７の圧力による押圧力により凸状に撓み変形する虞れがある。しかし、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆは作動板１０の本体部１０ａに密接されているから、当該接液部分６ｆに作用する上記押圧力は金属製の作動板１０の本体部１０ａが受けとめることになり、当該接液部分６ｆが吐出工程時に変形する虞れはない。

このように、第一ポンプによれば、吸込工程時及び吐出工程時の何れにおいてもポンプ室７の圧力によりベローズ底壁６ｃが変形することがなく、ポンプ室の容積が実質的に変化して送液量（吐出液量）ないし循環液量が安定せず、バラツキを生じる等の問題が生じず、適正なポンプ機能を発揮することができる。

また、第一ポンプにあっては、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆが上述した如く作動板１０で補強されることから、ベローズ底壁６ｃは、これをポンプ室７の圧力に対抗しうる強度を有するような厚肉のものとしておく必要がなく、取付板１１、連結杆１２の端部ネジ１２ａ及びナット部材１４により作動板１０に連結しうるに必要且つ十分な肉厚のものとしておけば足りる。したがって、ベローズ底壁６ｃを、冒頭で述べた従来のベローズポンプに比して、可及的に薄肉のものとしておくことができ、ベローズ６の軽量化を図ることができる。

ところで、本発明に係るベローズポンプの構成は上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。

例えば、第一ポンプでは、図１に示す如く、両作動板１０，１０をポンプケース５に軸線方向移動可能に支持させた連結杆１２で連結して、各作動板１０を連結杆１２を介してポンプケース５に軸線方向移動可能に支持させるようにすると共に、各作動板１０と連結杆１２とを連結することによって当該作動板１０とベローズ底壁６ｃとが取付板１１を介して連結されるように構成したが、各作動板１０のポンプケース５への支持手段及び各作動板１０とベローズ底壁６ｃとの連結手段は、図３〜図５に示す如く、別個独立のものとすることもできる。

すなわち、図３は本発明に係るベローズポンプの変形例を示す縦断側面図であり、図４は図３の要部の拡大図であり、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う縦断正面図であるが、図３に示すベローズポンプ（以下「第二ポンプ」という）は、以下の点を除いて、第一ポンプと同一構成をなす横型の複動型ベローズポンプである。なお、第一ポンプと同一の構成部材については、図３〜図５において図１及び図２と同一の符号を付することにより、その詳細は省略することとする。

第二ポンプにあっては、図３及び図４に示す如く、各ベローズ６の底壁６ｃ及び作動板１０が肉厚（軸線方向の厚み）を一定とする同一径の円板状をなしており、ベローズ底壁６ｃと作動板１０とを、これらの外周部分６ｅ，１０ｅに挿通させた複数個のボルト１６を取付板１７に螺合，締付けることにより、密接させた状態に連結してある。なお、この例では、図５に示す如く、ベローズ底壁６ｃの外周部分６ｅと作動板１０の外周部分１０ｅとを周方向に等間隔を隔てて配置した８個のボルト１６により連結してある。また、作動板１０の肉厚は、少なくとも吸込工程及び吐出工程におけるポンプ室７の圧力によっては変形されない程度の強度を有するように設定されており、かかる強度を有する範囲において可及的に薄く設定しておくことが好ましい。

各作動板１０の中心部には、シリンダケース４の底壁にＯリング１８及び軸受リング１９を介して軸線方向に移動可能に貫通支持された作動軸２０が一体形成されている。各作動軸２０の端部には、シリンダケース４外において円盤状の連結板２１が固着されており、両連結板２１，２１はシリンダケース４，４外に配してポンプケース５に軸線方向移動可能に支持させた適当本数（この例では２本）の連結杆１２，１２により連結されている。したがって、両ベローズ６，６は、両作動板１０，１０が作動軸２０，２０、連結板２１，２１及び連結杆１２，１２を介して連結されていることから、同期して逆方向に伸縮動作されるようになっている。すなわち、図３に例示する如く、一方のベローズ６が最縮小状態にあるときは他方のベローズ６が最伸長状態となるように、両ベローズ６，６を連動連結するものであり、一方のベローズ６が縮小動作するときは、これに連動して他方のベローズ６が伸長動作されるようになっている。

ベローズ６を伸縮動作させる動作手段は、第一ポンプと同様に、各シリンダケース４の底壁に形成した給排気口（図示せず）からベローズ６及び作動板１０とシリンダケース４との間に形成される給排気空間４ｄに加圧空気を給排させることにより、ベローズ６を軸線方向に伸縮動作させるように構成されている。そして、両給排気空間４ｄ，４ｄへの給排気は交互に同期して行われ、これにより、両ベローズ６，６の伸縮動作つまり両ポンプ室７，７の拡縮動作が逆方向に同期して行われる。すなわち、一方のポンプ室７における吸込工程（又は吐出工程）と他方のポンプ室７における吐出工程（又は吸込工程）とが同期して行われ、両ポンプ室７，７における吐出工程（液体がポンプ室７から吐出側逆止弁８を介して吐出通路１へ送液される工程）と吸込工程（液体が吸込通路２から吸込側逆止弁９を介してポンプ室７へ給液される工程）との切換が同時に行われるようになっている。なお、図３は左側のポンプ室７における吸込工程及び右側のポンプ室７における吐出工程の終了状態を示している。

而して、第二ポンプにあっては、図３及び図４に示す如く、第一ポンプと同様に、ベローズ６の底壁６ｃの中央部分であってポンプ室７の液体に接触する接液部分（底壁６ｃにおける、周壁６ａの谷部の端部６ｄとの連結部より内周側の部分）６ｆと作動板１０との対向端面６ｇ，１０ｃ間を密接させると共に当該密接部分６ｇ，１０ｃを環状シール部材１５でシールさせてある。この例では、環状シール部材１５として、第一ポンプと同様に、非圧縮性弾性材（フッ素ゴム等）からなるＯリングを使用しており、このＯリング１５を作動板１０に形成したＯリング溝１５ｂに係合保持させている。なお、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆの中心部には、作動板１０の中心部に形成した円形凹部１０ｄに密に嵌合する円形の位置決め凸部６ｈが形成されていて、ベローズ底壁６ｃと作動板１０とを同心状に衝合させうるように工夫されている。

したがって、第二ポンプにあっても、第一ポンプと同様に、ベローズ６の伸縮動作（ポンプ室容積の拡縮変化）に伴うポンプ室７の圧力が変化した場合にも、ベローズ底壁６ｃが金属製の作動板１０で補強されて変形することがなく、冒頭で述べたような問題は生じず、適正なポンプ機能が発揮される。なお、第二ポンプにあっては、連結杆１２，１２をシリンダケース４，４外に配置したことから、給排気空間４ｄの容積が第一ポンプの給排気空間４ｂより小さくなり、ベローズ６，６を伸縮動作させるための加圧空気量を減少させることができる。

また、第二ポンプにあっては、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆが上述した如く作動板１０で補強されることから、ベローズ底壁６ｃは、これをポンプ室７の圧力に対抗しうる強度を有するような厚肉のものとしておく必要がなく、ボルト１６及び取付板１７により作動板１０に連結しうるに必要且つ十分な肉厚のものとしておけば足りる。したがって、ベローズ底壁６ｃを、第一ポンプと同様に、冒頭で述べた従来のベローズポンプに比して、可及的に薄肉のものとしておくことができ、ベローズ６の軽量化を図ることができる。

また、第一及び第二ポンプでは、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆと作動板１０との対向端面６ｇ，１０ｃ間を密接させると共に当該密接部分６ｇ，１０ｃを環状シール部材（Ｏリング）１５でシールさせるようにしたが、図６〜図８に示す如く、当該対向端面６ｇ，１０ｃ間に環状シール部材１５によりシールされたシール空間２２を形成して、このシール空間２２に非圧縮性流体２３を充填させるようにしてもよい。

すなわち、図６は本発明に係るベローズポンプの他の変形例を示す縦断側面図であり、図７は図６の要部の拡大図であり、図８は図６のVIII−VIII線に沿う縦断正面図であるが、図６に示すベローズポンプ（以下「第三ポンプ」という）は、以下の点を除いて、第二ポンプと同一構成をなす横型の複動型ベローズポンプである。なお、第二ポンプと同一の構成部材については、図６〜図８において図３〜図５と同一の符号を付することにより、その詳細は省略することとする。

第三ポンプにあっては、図６及び図７に示す如く、各ベローズ６の底壁６ｃの接液部分６ｆの外面に円形凹部を形成して、つまりベローズ底壁６ｃの中央部分である接液部分６ｆの肉厚（軸線方向の厚み）を外周部分６ｅの肉厚より薄くして、接液部分６ｆと作動板１０との対向端面６ｇ，１０ｃ間に上記円形凹部による空間２２を形成してある。そして、この空間２２をベローズ底壁６ｃの外周部分６ｅと作動板１０との間に配設した環状シール部材１５によってシール空間となしている。なお、環状シール部材１５としては、第二ポンプと同様に、Ｏリングが使用されており、このＯリング１５を作動板１０に形成したＯリング溝１５ｂに係合保持させてある。

そして、シール空間２２には、非圧縮性流体（例えば、油等の液体）２３が密に充填されている。

また、第三ポンプにあっては、図６及び図７に示す如く、作動軸２０が作動板１０と別体に構成されており、作動軸２０の先端に形成したネジ部２０ａを作動板１０に形成した雌ネジ凹部１０ｆに螺着させると共にその螺着部分をＯリング２４によりシールさせることにより、両者１０，２０を一体連結させてある。

而して、第三ポンプにあって、吸込工程にあるポンプ室（例えば、図６に示す左側のポンプ室）７では、ベローズ６の伸張動作による吸込工程により、ポンプ室７の圧力が減少して負圧となることから、複数のボルト１６により外周部分６ｅのみが作動板１０に連結されているに過ぎないベローズ６の底壁６ｃは、その中央部分たる接液部分６ｆが負圧のポンプ室７内に引っ張られて凹状に撓み変形する虞れがある。しかし、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆと作動板１０との対向端面６ｇ，１０ｃ間に形成されたシール空間２２には油等の非圧縮性流体２３が密に充填されていて、この非圧縮性流体２３が充填されたシール空間２２が一種の剛体として機能することになる。したがって、ポンプ室７が負圧となった場合にも、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆ、剛体として機能する非圧縮性流体２３を充填したシール空間２２及び作動板１０とが相互に分離不能に密接した状態に保持されることになり、当該接液部分６ｆがポンプ室７の内方へと引っ張られて凹状に変形することがなく、吸込工程においてポンプ室７の容積が変化することがない。

また、吐出工程にあるポンプ室（例えば、図６に示す右側のポンプ室）７では、ベローズ６の縮小動作による吐出工程により、ポンプ室７の圧力が上昇して高圧となることから、外周部分６ｅのみを作動板１０に連結されているに過ぎないベローズ６の底壁６ｃは、その中央部分たる接液部分６ｆがポンプ室７の圧力による押圧力によりシール空間２２へと凸状に変形する虞れがある。しかし、シール空間２２が上記した如く非圧縮性流体２３が充填された一種の剛体として機能することから、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆに作用するポンプ室７の圧力による押圧力は剛体として機能するシール空間２２を介して金属製の作動板１０に受止められることになる。したがって、当該接液部分６ｆが吐出工程時に変形する虞れはなく、吐出工程においてもポンプ室７の容積が変化することがない。

このように、第三ポンプによれば、第一及び第二ポンプと同様に、吸込工程時及び吐出工程時の何れにおいてもポンプ室７の圧力変動によりベローズ底壁６ｃが変形することがなく、ポンプ室の容積が実質的に変化して送液量（吐出液量）ないし循環液量が安定せず、バラツキを生じる等の問題が生じず、適正なポンプ機能を発揮することができる。

また、第三ポンプにあっては、ベローズ底壁６ｃの接液部分６ｆが上述した如くシール空間２２を介して作動板１０で補強されることから、ベローズ底壁６ｃは、その外周部分６ｅをボルト１６及び取付板１７により作動板１０に連結しうるに必要且つ十分な肉厚のものとしておけば足り、中央部分である接液部分６ｆについては第一及び第二ポンプに比して更に大幅に薄肉化することができ、ベローズ６の大幅な軽量化を図ることができる。

なお、本発明は、第一〜第三ポンプのような複動型のベローズポンプに適用する他。単動型のベローズポンプにも好適に適用することができる。

１吐出通路
２吸込通路
３ポンプヘッド
４シリンダケース
４ａ給排気口
４ｂ給排気空間
４ｃ加圧空気
４ｄ給排気空間
５ポンプケース
６ベローズ
６ａ周壁
６ｂ開口端部
６ｃ底壁
６ｄ谷部の端部
６ｅ外周部分
６ｆ接液部分
６ｇ対向端面
６ｈ位置決め凸部
７ポンプ室
８吐出側逆止弁
８ａスプリング
８ｂ弁体
９吸込側逆止弁
９ａスプリング
９ｂ弁体
１０作動板
１０ａ本体部
１０ｂ連結部
１０ｃ対向端面
１０ｄ円形凹部
１０ｅ外周部分
１０ｆ雌ネジ凹部
１１取付板
１２連結杆
１２ａ端部ネジ
１３Ｏリング
１４ナット部材
１５環状シール部材(Ｏリング)
１５ａＯリング溝
１５ｂＯリング溝
１６ボルト
１７取付板
１８Ｏリング
１９軸受リング
２０作動軸
２０ａネジ部
２１連結板
２２シール空間
２３非圧縮性流体
２４Ｏリング

Claims

開口部をポンプケースに取り付けたプラスチック製の有底円筒状のベローズを軸線方向に伸縮させることにより、ベローズによって囲繞形成されたポンプ室から吐出側逆止弁を介して吐出通路へと送液させる吐出工程と吸込通路から吸込側逆止弁を介してポンプ室へと給液させる吸込工程とを交互に行うように構成されたベローズポンプにおいて、
ポンプケースに金属製の作動板を軸線方向に移動可能に支持させると共に作動板とベローズの底壁とをこれらの外周部分において連結固定し、ベローズの底壁の中央部分であってポンプ室の液体に接触する接液部分と作動板との対向端面間を密接させると共に当該密接部分を環状シール部材でシールさせてあることを特徴とするベローズポンプ。
開口部をポンプケースに取り付けたプラスチック製の有底円筒状のベローズを軸線方向に伸縮させることにより、ベローズによって囲繞形成されたポンプ室から吐出側逆止弁を介して吐出通路へと送液させる吐出工程と吸込通路から吸込側逆止弁を介してポンプ室へと給液させる吸込工程とを交互に行うように構成されたベローズポンプにおいて、
ポンプケースに金属製の作動板を軸線方向に移動可能に支持させると共に当該作動板とベローズの底壁とをこれらの外周部分において連結固定し、ベローズの底壁の中央部分であってポンプ室に面するベローズ底壁部分と作動板との対向端面間に環状シール部材によりシールされたシール空間を形成すると共に、当該シール空間に非圧縮性流体を充填させてあることを特徴とするベローズポンプ。
前記環状シール部材がＯリングであり、当該Ｏリングがベローズの底壁又は作動板に形成したＯリング溝に係合保持されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２の何れかに記載するベローズポンプ。