JP4551853B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、たとえば半導体製造装置におけるＩＣや、液晶などの表面洗浄処理に用いら
れる薬液や超純水などの定量移送に好適な往復動ポンプに関するものである。

この種の往復動ポンプは、従来では、ポンプシリンダ内において移動体を駆動往復移動
させることで生じるポンプ作用により、弁を介して流体の吸入及び排出が自在に構成され
るとともに、移動体の往路移動と復路移動との切換えを、移動体の位置を光センサで検出
することに基づいて行う切換手段が装備されて構成されている。このような従来技術とし
ては、特許文献１や特許文献２等において開示されたものが知られている。

上記往復動ポンプにおいては、いずれの特許文献のものでも、移動体の位置を検出する
近接センサを２個用いて切換手段が構成されている。まず、特許文献１に示される往復動
ポンプでは、ベローズ（符号７）に連設される閉鎖端部材（符号７ｂ）に連結軸を介して
一体的に連設されるピストン体（符号１１）とポンプケーシングの底壁部（符号６ａ）と
の間隔を検出する第１近接センサ（符号３５ａ）と、閉鎖端部材（符号７ｂ）と前記底壁
部（符号６ａ）との間隔を検出する第２近接センサ（符号３５ｂ）とを設けている。この
構造では閉鎖端部材（符号７ｂ）が「移動体」に相当している。これら２個の近接センサ
を用いて閉鎖端部材（符号７ｂ）の移動方向を切換える制御は次のように行われる。

即ち、第１近接センサ（符号３５ａ）は、底壁部（符号６ａ）と対を為すものであり、
底壁部（符号６ａ）が第１近接センサ（符号３５ａ）に近付いてくることの検出情報によ
り、ピストン体（符号１１）が閉鎖端部材（符号７ｂ）に当接する寸前となる往路移動（
矢印ｙ方向の移動）の終端位置が検知され、閉鎖端部材（符号７ｂ）の移動方向が復路移
動（矢印ｘ方向の移動）に切換るようにエアシリンダ部（符号１４）が制御される。第２
近接センサ（符号３５ｂ）は、閉鎖端部材（符号７ｂ）と対を為すものであり、閉鎖端部
材（符号７ｂ）が第２近接センサ（符号３５ｂ）に近付いてくることの検出情報により、
閉鎖端部材（符号７ｂ）が底壁部（符号６ａ）に当接する寸前となる復路移動の終端位置
が検知され、閉鎖端部材（符号７ｂ）の移動方向が往路移動に切換るようにエアシリンダ
部（符号１４）が制御される。この繰り返しにより、往復動ポンプとして連続駆動される
。

次に、特許文献２に示される往復動ポンプは、基本的には特許文献１のものと同様のベ
ローズを用いた構造のものであり、その切換手段から説明すると、ピストン（符号１１）
の端部にはセンサ感知板（符号２６）が取り付けられており、このセンサ感知板（符号２
６）を跨ぐ状態に一対の近接センサ（符号２５ａ，２５ｂ）が配置されている。つまり、
切換手段は、いずれかの近接センサ（符号２５ａ，２５ｂ）とセンサ感知板（符号２６）
とが近付くことの検出情報により、ピストン（符号１１）の、即ち移動体である閉鎖端部
材（符号７ｂ）の移動方向を往路移動と復路移動とに切換えるようにエアシリンダ（符号
１４）を制御するものであり、この機能も特許文献１のものと同様なものである。

しかしながら、切換手段として近接センサを用いるものとする手段では、センサ感知板
等の対を為す相手部材が金属製のものに限定される制約があるとともに、検出距離が短い
性質があることから、往復動ポンプでは必ず２個の近接センサが必要となる。加えて、電
位的な変化を検出するものであることから、防爆雰囲気での使用が不可であり、ポンプに
使用される流体の種類に制約を受ける等、使い難い面もあった。そこで、センサと対を為
す相手部材が金属以外でも良く、検出距離が近接センサより長くても可能であり、防爆雰
囲気でも使用できて前述の制約が回避可能となる利点を得るべく、近接センサに代えて光
センサを用いることで切換手段を構成することが考えられた。例えば、２個の光センサを
用いる手段として、図１１に示すように、矢印イ方向と矢印ロ方向とに往復移動する反射
体１９の外周面１９Ａに、その外周が平坦面１００ａとなる径の大きい環状突起１００を
形成し、その環状突起１００と径方向で近接した位置で、かつ、反射体１９の移動方向で
互いに離れる２箇所に一対の光センサ１０１，１０２を配置して成る構成を有する切換手
段Ａが考えられる。

一般的な光センサでは、受光量と検出距離との間には「受光量は距離の二乗に反比例す
る」という関係があることから、図１１に示す光センサ１０１，１０２では、これと対を
為す反射体１９が光センサ１０１，１０２に近付けば近付くほど受光量が増大することに
なる。この受光量と距離との関係をグラフに表すと図１２に示すラインａのようになる。
図１２のラインａから分かるように、各センサ１０１，１０２に反射体１９が寸前まで近
付くと急激に受光量が増大し、ある程度以上離れると受光量は低いレベルで殆ど一定の値
を示すことが理解できる。従って、例えば図１２のラインａにおいて、光センサの受光量
が「２０００」のときの出力信号をもって移動体の移動方向を切換えるように設定すると
、有効となる実際の移動ストロークＳｔＪは、ＳｔＪ＝９．５−０．５＝９．０ｍｍが確保できるものとなり、全移動ストロークＳｔＺが１０ｍｍであるから、ストローク率ＳｔＪ／ＳｔＺ＝９．０／１０＝９０％になる。ポンピング動作に必要となる実移動ストロークＳｔＪを、無駄な移動ストローク（図１２のラインａでは１０％が無駄であって、余剰ストロークは１ｍｍ）を少なくした状態、即ちコンパクトに切換手段（往復動ポンプ）を構成できる利点が得られることが予測できる。

加えて、反射体が光センサの受光面近傍において移動する際の急激な受光量変化を用い
るものであるから、例えば、光センサの発光部の経時変化に伴う発光強度の低下、汚れ付
着等によって光量が若干低下するといった具合に、受光量が初期値から変化するようなこ
とがあっても、それによる移動ストローク量は殆ど変化しないものと考えられる。従って
、移動体がほぼ一定の値でもって移動ストロークすることによる安定したポンプ作用が長
期に亘って発揮される、という好ましい利点も得られることが予測される。
特開平１０−１９６５２１号公報 特開２００１−２９３８３６号公報

しかしながら、２個の光センサを用いる構造ではファイバ、アンプも２個ずつ必要とな
ってコストが高く付くとともに、配線が複雑になるとか断線や誤配線の可能性も増大する
という不利を伴うものであるため、１個の光センサで必要な機能を発揮可能となる比較例
１による切換手段が考えられた。それは、図７に示す比較例１の切換手段Ａのように、単
一の光センサ３４を、移動体の移動方向に沿う方向にセンシング作用する状態に、即ち、
ピストン１９が外嵌される連結軸２２（図２において、ベローズ７の可動板部９と一体移
動するポンプシャフト）の端面７３からの反射光を受光する状態に配備する構成である。
このような構造にすれば、光センサ３４の受光量変化でもって連結軸２２の位置を随時検
出可能になるから、受光量のしきい値を大小二箇所に適宜に設定することにより、往路移
動と復路移動との切換えが可能な切換手段を構成可能になると思われる。

上述の図７に示す構成の比較例１の切換手段による可動板部９の移動ストロークと光セ
ンサ３４の受光量との関係グラフは図８に示されるようになる。即ち、前述したように、
受光量は光センサ３４と反射体２２との距離の二乗に反比例するものであるから、図１１
に示す２個の光センサ１０１，１０２を用いる切換手段Ａの場合のグラフ（図１２のライ
ンａ参照）に比べて、全体的に受光量変化が緩やかな関係グラフになる。この場合、反射
体である連結軸２２の端面７３ａが光センサ３４近傍の位置にて距離変化する状況では、
図８のグラフ左側（移動距離が０の側）に示されるように、まだ比較的受光量がやや明確
な傾斜角度でもって変化するが、連結軸２２と光センサ３４との距離が離れる状況では、
図８のグラフ右側（移動距離が１０ｍｍの側）に示されるように、受光量の変化具合は非
常に緩慢なものになる。

つまり、受光量の変化割合が緩慢で、かつ、変化量も小さいものであるから、前述した
無駄な移動ストローク代が大きくなり、切換手段が肥大化し易いとか、効率の芳しくない
切換手段となる不利があるとともに、受光量が１０％未満の変化量の範囲内に前記しきい
値を設定せざるを得ない状況となる。しかして、１０％未満の変化量では光センサはヒス
テリシスの影響を受け易く、アンプ中の発光ダイオード（光センサの発光部）の経時変化
による発光強度の低下や、反射体（連結軸の端面）や光センサの表面に塵埃、磨耗粉等の
付着による受光量の低下が生じた場合、ポンプ切換タイミング（移動体の移動ストローク
）が大きく変化し、ポンプ性能が大きく変動する不都合が生じ易い。そのため、切換手段
の切換タイミングの調整を頻繁に行う必要となる不利があるとともに、受光量が大きく低
下すると、移動体の移動方向の切換作動自体が不能になること、即ちポンプが停止してし
まうという問題も考えられる。従って、単一の光センサのみで２個の光センサを用いる場
合と同等の機能を発揮させる切換手段の実現には、さらなる改善の余地が残されているも
のであった。

本発明の目的は、センシング構造の工夫により、光センサを１個しか用いないものとし
ながらも、２個の光センサを用いる場合の切換手段と同等の機能が発揮可能な切換手段を
有する改善された往復動ポンプを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、ポンプシリンダ１４が、フッ素樹脂製のベローズ７とそのベローズ７の軸線上に対向配置されて設けられたシリンダヘッド部１５と、前記シリンダヘッド部１５からベローズ７の外周側に突出して設けられた第１シリンダ部１６と、前記シリンダヘッド部１５から第１シリンダ部１６とは反対側に突出して設けられた第２シリンダ部１７とを有しており、前記第１シリンダ部内に、前記ベローズ７が伸縮自在に収容され、前記シリンダヘッド部１６の中央部に孔２１が形成され、この孔２１に、前記ベローズ７を伸縮させるポンプシャフト２２が摺動自在に挿通され、前記第２シリンダ部内に、前記ポンプシャフト２２を介して連結された反射体よりなるピストン１９が軸方向に移動自在に設けられ、前記第１シリンダ部内において前記ベローズ７の可動側部材９を往復駆動させることで生じるポンプ作用により、弁を介して流体の吸入及び排出が自在に構成されるとともに、前記可動側部材９の往路移動と復路移動との切換えを、光センサ３４を用いて行う切換手段Ａが装備されている往復動ポンプであって、
前記切換手段Ａは、前記可動側部材９の移動方向を横切る方向にセンシング作用する状態に前記第２シリンダ部１７に配備される単一の前記光センサ３４と、この光センサ３４の受光面近傍の位置において前記ポンプシャフト２２を介して可動側部材９と一体で動くピストン１９と、前記光センサ３４への反射光量を急変させる状態で前記可動側部材９の移動方向に互いに間隔を隔てて前記ピストン１９に形成される二箇所の変極部ｈ１，ｈ２と、を有して構成され、
前記ベローズ７はこのベローズ７の可動側部材９を底部で構成した底部付円筒状であって、前記ベローズ７の開口側端部８がこの開口側端部８と対向配置されたフッ素樹脂製のポンプボディ４に接合するように配置され、この底部中心部から前記ポンプボディ側に向けて前記ベローズ内に底付円筒状の軸体ネジ込み部７０が突出形成され、
前記ポンプシャフト２２はそのベローズ側外面に雄ネジ６９が形成され、前記軸体ネジ込み部７０はその内面に前記ポンプシャフト２２の雄ネジと螺合する雌ネジ７１が形成され、
前記ポンプボディ４はその中心部に前記ベローズ７の軸体ネジ込み部７０の外径より大きい直径を有し、かつ、前記ベローズ７の伸長ストロークより長い深さを有する凹部７２が設けられ、前記軸体ネジ込み部７０はその先端側が前記ポンプボディ４の凹部７２に常時嵌り込む長さに形成され、前記ベローズ７の前記軸体ネジ込み部７０の先端側が前記ポンプボディ４の凹部７２に常時嵌め込まれていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、ポンプシリンダ１４が、フッ素樹脂製のベローズ７とそのベローズ７の軸線上に対向配置されて設けられたシリンダヘッド部１５と、前記シリンダヘッド部１５からベローズ７の外周側に突出して設けられた第１シリンダ部１６と、前記シリンダヘッド部１５から第１シリンダ部１６とは反対側に突出して設けられた第２シリンダ部１７とを有しており、 前記第１シリンダ部内に、前記ベローズ７が伸縮自在に収容され、前記シリンダヘッド部１６の中央部に孔２１が形成され、この孔２１に、前記ベローズ７を伸縮させるポンプシャフト２２が摺動自在に挿通され、前記第２シリンダ部内に、前記ポンプシャフト２２を介して連結された反射体よりなるピストン１９が軸方向に移動自在に設けられ、前記ベローズ７の可動側部材９を前記ポンプシリンダ１４内で往復動させることで前記ベローズ７を伸縮させるエアシリンダ部Ｃと、前記第１シリンダ１５と前記ベローズ７によって形成されるポンプ室１１に連通する流体の吸入通路２ａ及び流体の途出通路３ａと、流体が前記吸入通路２ａから前記ポンプ室１１に向う方向にのみ流れることを許容するフッ素樹脂製の吸入側逆止弁２４と、流体が前記ポンプ室１１から前記途出通路３ａに向う方向にのみ流れることを許容するフッ素樹脂製の吐出側逆止弁２６とを有するとともに、
前記可動側部材９の往路移動と復路移動との切換えを、光センサ３４を用いて行う切換手段Ａが装備されている往復動ポンプであって、
前記切換手段Ａは、前記可動側部材９の移動方向を横切る方向にセンシング作用する状態に前記第２シリンダ部１７に配備される単一の前記光センサ３４と、この光センサ３４の受光面近傍の位置において前記ポンプシャフト２２を介して可動側部材９と一体で動くピストン１９と、前記光センサ３４への反射光量を急変させる状態で前記可動側部材９の移動方向に互いに間隔を隔てて前記ピストン１９に形成される二箇所の変極部ｈ１，ｈ２と、を有して構成されて、
前記ベローズ７はこのベローズ７の可動側部材９を底部で構成した底部付円筒状であって、前記ベローズ７の開口側端部８がこの開口側端部８と対向配置されたフッ素樹脂製のポンプボディ４に接合するように配置され、この底部中心部から前記ポンプボディ側に向けて前記ベローズ内に底付円筒状の軸体ネジ込み部７０が突出形成され、
前記ポンプシャフト２２はそのベローズ側外面に雄ネジ６９が形成され、前記軸体ネジ込み部７０はその内面に前記ポンプシャフト２２の雄ネジと螺合する雌ネジ７１が形成され、
前記ポンプボディ４はその中心部に前記ベローズ７の軸体ネジ込み部７０の外径より大きい直径を有し、かつ、前記ベローズ７の伸長ストロークより長い深さを有する凹部７２が設けられ、前記軸体ネジ込み部７０はその先端側が前記ポンプボディ４の凹部７２に常時嵌り込む長さに形成され、前記ベローズ７の前記軸体ネジ込み部７０の先端側が前記ポンプボディ４の凹部７２に常時嵌め込まれていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の往復動ポンプにおいて、前記変極部ｈ
１，ｈ２は、前記ピストン１９に段差１９Ｃを設けて、前記光センサ３４からの距離が互いに異なる光反射面１９Ａ，１９Ｂどうしを前記移動方向で隣合せて形成することで構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の往復動ポンプにおいて、前記変極部ｈ
１，ｈ２は、光の反射率が互いに異なる光反射面９１，９２どうしを前記移動方向で隣合
せて前記ピストン１９に形成して構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の往復動ポンプにおいて、前記光の反射率が互
いに異なる光反射面９１，９２どうしは、前記ピストン１９に色の濃淡を付けることで形成されていることを特徴とするものである。

請求項１，２の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、可動側部材の移動方向を横切る方向にセンシング作用させることと、ピストンに二箇所の変極部を設けることとにより、１個のみの光センサを用いながら、２個の光センサを用いる従来の切換手段による場合と同等のセンシング性能（可動側部材の移動ストロークの両端部における前記可動側部材の移動に伴う光センサの受光量が急激に変化することに因る移動ストローク量の高効率化、及び安定化、即ちコンパクトな切換手段で安定したポンプ性能が得られること）を得ながら、誤配線、断線のおそれが減るとともに、光センサ、ファイバ、アンプ等の部品が一組で済み、切換手段のコストを従来の半分にすることが可能になった。また、経時変化による光センサの発光素子の発光強度の低下や、塵埃、磨耗粉等による汚れ付着による受光量低下が生じても、ポンプ性能の低下や停止するといった不都合が解消又は軽減され、安定したポンプ性能を維持可能になる。その結果、光センサを１個しか用いないものとしながらも、２個の光センサを用いる場合の切換手段と同等の機能が発揮可能で、かつ、更なるコンパクト化も可能となる切換手段を有する改善された往復動ポンプを提供することができる
。

請求項１，２の発明によれば、前記作用、効果を、ベローズ型の往復動ポンプにおいて奏することができるようになる。

請求項３の発明によれば、光センサとピストンとの距離によって受光量が異なることに着目して為された手段であり、ピストンに段差を設ける程度の簡単で廉価な構造によって変極部を形成できる利点がある。

請求項４の発明によれば、ピストンの反射率を異ならせることで光センサの受光量が異なるように為された手段であり、材質、色、表面仕上げ精度（粗度）、表面処理等の一般的な要素に差を付ける簡易な手段によって反射率を異ならせることが可能となる利点がある。この場合、請求項５のように濃淡を付けて反射率を異ならせる手段も可能である。

以下に、本発明による往復動ポンプの実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１
はベローズ型の往復動ポンプの内部構造を示す断面図、図２は図１のポンプ部の拡大図、
図３は、ピストンが復路側端に移動した状態を示す要部の拡大断面図、図４は実施例１の
切換手段による光センサ受光量とピストン移動ストロークとの関係グラフである。図５，
６は実施例２による切換手段及びグラフ、図７，８は比較例１による切換手段及びグラフ
、図９，１０は比較例２，３による切換手段、図１１は２個の光センサを用いる従来の切
換手段をそれぞれ示す。図１２は各構造による光センサ受光量とピストン移動ストローク
との関係を一堂に会したグラフ、図１３は別構造の切換手段を示す要部の断面図である。

〔実施例１〕
実施例１による往復動ポンプ１は、例えば半導体製造工場において化学薬液、溶剤、純
水等の液体移送用として使用されるベローズ型往復動ポンプであって、移送液の吸入口２
及び吐出口３が形成されている略正方形の板状のポンプヘッドであるポンプボディ４と、
ポンプボディ４の一側（図１において右側）に配置されるポンプ部５と、ポンプボディ４
の他側（図１において左側）に配置されるアキュムレータ部６とを有して構成されている
。ポンプ部５は、後述のベローズ７を伸縮させるエアシリンダ部Ｃを有している。

ポンプボディ４の一側部（図１において左側部）には、軸方向（図１において左右方向
）に伸縮可能なベローズ７が配置されている。このベローズ７は、開口側端縁にフランジ
部を有する底部付円筒状であって、フランジ部が開口側端部に環状の接合部８を形成してポンプボディ４に接合し、底部が円板状の可動板部（可動側部材の一例である）９を構成し、これら接合部８と可動板部９が円筒状で蛇腹構造の伸縮胴部１０を介して一体的に連結されたもので、このベローズ７とポンプボディ４とで、密閉された可変容量の円筒状のポンプ室（ポンプ液室）１１を形成している。

ベローズ７の接合部８には、ポンプボディ４との接合面に円形の凹部１２がベローズ７
と同芯状に形成され、ポンプボディ４には、ベローズ７の接合部８との接合面に凹部１２
と嵌合する円形の凸部１３がポンプボディ４と同芯状に形成されている。これら互いに嵌
合する凹凸部１２，１３によりベローズ７とポンプボディ４の接合面間が気密にシールさ
れると共に、ベローズ７が径方向に位置決めされてポンプボディ４と同一軸線Ｘ上に配置
されている。

ポンプボディ４の一側部（図１において右側部）にはまた、ベローズ７と同一軸線Ｘ上
にポンプハウジングであるポンプシリンダ１４が配置されている。このポンプシリンダ１
４は、ベローズ７の軸方向外側（図１において右外側）にポンプボディ４と対向状に配置
されるポンプボディ４と略同じ形状のシリンダヘッド部１５と、ベローズ７を内部に収容
するようにシリンダヘッド部１５からポンプボディ４側（図１において左側）に向けてベ
ローズ７と同一軸線Ｘ上に突出形成される円筒状の第１シリンダ部１６と、シリンダヘッ
ド部１５から第１シリンダ部１６と反対側（図１において右側）にベローズ７と同一軸線
Ｘ上に突出形成される円筒状の第２シリンダ部１７とからなるもので、第１シリンダ部１
６が、その開口側端部でポンプボディ４との間にベローズ７の開口側端部（接合部８）を
挟み、可動板部９を矢印イ方向に往路移動させるべく、ベローズ７の外側にシリンダヘッ
ド部１５とで密閉される往路空気室１８が形成されている。

そして、第２シリンダ部１７には、軸方向（図１において左右方向）に摺動自在にピス
トン１９が嵌め込まれ、この第２シリンダ部１７の開口側端部は、ボルト締めにより着脱
自在に取り付けられるカバー蓋２０により閉じられている。さらに、シリンダヘッド部１
５には、円形の中心孔２１が形成されており、この中心孔２１には、ベローズ７と同一軸
線Ｘ上に配置される断面円形の連結軸であるポンプシャフト２２が軸方向（図１において
左右方向）に摺動自在に挿通され、このポンプシャフト２２によりベローズ７とピストン
１９とが連結されている。また、第２シリンダ１７の内部には、高圧エア供給によってピ
ストン１９を矢印ロ方向に復路移動させるための復路空気室３５が形成されている。

ポンプボディ４には、移送液の吸入口２に連通する吸入ポート２３を開閉する吸入側逆
止弁２４と、移送液の吐出口３に連通する吐出ポート２５を開閉する吐出側逆止弁２６が
ポンプ室１１内で装着されている。また、ポンプシリンダ１４のベローズ７の開口側端部
（接合部８）との接合部、すなわち第１シリンダ部１６の開口側端部には、これらの間を
気密にシールするＯリング２７が装着され、ポンプシリンダ１４のポンプシャフト２２と
の摺動部、すなわちシリンダヘッド部１５の中心孔２１の周囲には、これらの隙間をシー
ルするためにスリッパーリング２８を介してＯリング２９が装着され、ポンプシリンダ１
４のピストン１９との摺動部、すなわち第２シリンダ部１７の内面にも、これらの隙間を
シールするためにスリッパーリング３０を介してＯリング３１が装着されている。

さらに、ポンプシリンダ１４のシリンダヘッド部１５には、ベローズ７を往復駆動する
ために、往路空気室１８に高圧エアを供給するベローズ収縮用のエア供給口３２と、第２
シリンダ１７のＯリング３１の装着位置よりシリンダヘッド１５側の内部である復路空気
室３５に高圧エアを供給するベローズ伸長用のエア供給口３３が形成されている。なお、
ポンプシリンダ１４の第２シリンダ部１７には、ピストン１９の往復動作により可動板部
９の即ちベローズ７の伸縮ストローク終端位置を検出するための単一の光センサ３４が取
付けられている。詳しくは後述するが、光センサ３４の出力信号（検出情報）に基づいて
エアポンプ８２から各エア供給口３２,３３へのエア供給を切換え、往路空気室１８と復
路空気室３５とへのエア供給を交互に行うように構成されており、往復動ポンプ１におけ
る移送液の吸入工程と吐出工程の切換え制御が行われる。以上の各構成要素により、ポン
プボディ４の一側部（図１において左側部）にポンプ部５が構成されている。

一方、ポンプボディ４の他側部（図１において左側部）には、軸方向（図１において左
右方向）に伸縮可能なアキュムレータベローズ３６が配置されている。このアキュムレー
タベローズ３６は、開口側端縁にフランジ部を有する底部付円筒状であって、フランジ部が開口側端部に環状の接合部３７を形成してポンプボディ４に接合し、底部が円板状の可動板部３８を構成し、これら接合部３７と可動板部３８が円筒状で蛇腹構造の伸縮胴部３９を介して一体的に連結されたもので、このアキュムレータベローズ３６とポンプボディ４とで、密閉された可変容量の円筒状のアキュムレータ室（アキュムレータ液室）４０を形成している。

このアキュムレータ室４０は、ポンプ室１１に吐出側逆止弁２６とポンプボディ４に形
成されている連通路４１を介して連通接続され、かつ、ポンプボディ４に形成されている
吐出口３とも連通して、ポンプ室１１から吐出側逆止弁２６を通して吐出される移送液を
一時的に貯留する。アキュムレータベローズ３６の接合部３７には、ポンプボディ４との
接合面に円形の凹部４２がアキュムレータベローズ３６と同芯状に形成され、ポンプボデ
ィ４には、アキュムレータベローズ３６の接合部３７との接合面に凹部４２と嵌合する円
形の凸部４３がポンプボディ４と同芯状に形成されている。これら互いに嵌合する凹凸部
４２，３３によりアキュムレータベローズ３６とポンプボディ４の接合面間が気密にシー
ルされると共に、アキュムレータベローズ７が径方向に位置決めされてポンプボディ４と
同一軸線Ｘ上に配置されて、ベローズ７と同一軸線Ｘに配置されている。

ポンプボディ４の一側部（図１において左側部）にはまた、アキュムレータベローズ３
６と同一軸線Ｘ上にアキュムレータハウジングであるアキュムレータシリンダ４４が配置
されている。このアキュムレータシリンダ４４は、底部付円筒状であって、底部が、アキュムレータベローズ３６の軸方向外側（図１において左外側）にポンプボディ４と対向状に配置されるポンプボディ４と略同じ形状のシリンダヘッド部４５を構成し、胴部が、アキュムレータベローズ３６を内部に収容するようにシリンダヘッド部４５からポンプボディ４側（図１において右側）に向けてアキュムレータベローズ３６と同一軸線Ｘ上に突出形成される円筒状のシリンダ部４６を構成しており、シリンダ部４６が、その開口側端部でポンプボディ４との間にアキュムレータベローズ３６の開口側端部（接合部３７）を挟み、アキュムレータベローズ３６の外側にシリンダヘッド部４５とで、脈動低減用のエアが封入される密閉されたアキュムレータ空気室４７を形成している。

アキュムレータシリンダ４４のアキュムレータベローズ３６の開口側端部（接合部３７
）との接合部、すなわちシリンダ部４６の開口側端部には、これらの間を気密にシールす
るＯリング５７が装着されている。なお、アキュムレータシリンダ４４の内面には、アキ
ュムレータベローズ３６の過剰な伸び変形を規制し、その破損を防止するためのストッパ
ー４８が突出形成されている。また、アキュムレータシリンダ４４には、アキュムレータ
空気室４７内のエア圧をポンプ部５の吐出圧とこの変動に応じてバランスさせるための自
動給気弁機構及び自動排気弁機構よりなる圧力自動調整機構４９が取り付けられている。
以上の各構成要素によりアキュムレータ部６が、ポンプボディ４の他側部（図１において
左側部）にポンプ部５と同一軸線Ｘ上で構成されている。

そして、ポンプボディ４両側のシリンダヘッド部１５，４５を軸線Ｘと平行な複数本の
金属タイロッド５０を用いて締付けることで、ポンプボディ４、ポンプ部５、アキュムレ
ータ部６が一体化してなる往復動ポンプ１を構成している。この場合、各タイロッド５０
（両端の金属ナット５１等も含む）は、ポンプボディ４、ポンプシリンダ１４、アキュム
レータシリンダ４４の外面に形成されて直列に接合されるフランジ部５２,５３，５４の
中で挿通収容され、かつ、その収容部の両端開口も着脱可能なキャップ５５,５６により
閉じられており、各タイロッド５０及びその両端のナット５１等、金属部品の被液による
腐食を防止している。なお、ポンプボディ４を円形の板状に形成し、その外周面両側部に
雄ネジを形成すると共に、その雄ネジと螺合する雌ネジを内面に有するナット部を各シリ
ンダ部１６，４６の開口側端部に一体に形成し、ポンプボディ４の両側にポンプシリンダ
１４及びアキュムレータシリンダ４４をそれぞれ直接ネジ結合により連結し、ポンプボデ
ィ４、ポンプ部５、アキュムレータ部６が一体化してなる往復動ポンプ１を構成してもよ
い。

往復動ポンプ１におけるベローズ７とポンプシャフト２２との連結構造について説明す
る。図１及び図２に示すように、ポンプシャフト２２には、その一端側外面（ポンプベロ
ーズ７側外面）に雄ネジ６９が形成され、ポンプシャフト２２はボルト構造になっている
。対して底部付円筒状のベローズ７には、その底部中心部からベローズ７内に同一軸線Ｘ上に底付円筒状の軸体ネジ込み部７０が突出形成され、この軸体ネジ込み部７０の内面には、ポンプシャフト２２の雄ネジ６９と螺合する雌ネジ７１が形成されており、ベローズ７はその中心部に軸継手を一体化したものになっている。これにより、ポンプシャフト２２の一端側をベローズ７の中心部に直接ネジ結合により連結自在に構成されている。

また、ポンプボディ４には、その中心部にベローズ７の軸体ネジ込み部７０の外径より
若干大きい直径を有し、かつ、ベローズ７の伸長ストロークより長い深さを有する円形の
凹部７２が同芯状に設けられている。軸体ネジ込み部７０は、その先端側がポンプボディ
４の凹部７２に常時（ベローズ７が収縮したときは無論、伸長したときも）嵌り込む長さ
に形成され、ベローズ７の軸体ネジ込み部７０は、その先端側がポンプボディ４の凹部７
２に常時嵌め込まれている。

次に、往復動ポンプ１のポンプシャフト２２とピストン１９との連結構造について説明
する。図１及び図２に示すように、ポンプシャフト２２には、その他端（ピストン１９側
端）にその直径よりも大きい直径を有する円形の係合頭部７３が一体に形成されている。
対してピストン１９には、ポンプシャフト２２の他端を係合頭部７３も含めて嵌め込み可
能な段付の中心孔７４が形成されている。この中心孔７４は、段差面７５より一側（シリ
ンダヘッド部１５側）の孔径を他側（シリンダヘッド部１５側と反対側）より大とした断
面円形の段付孔であって、小径孔部７６の孔径がポンプシャフト２２の胴部外径と略同径
に形成され、大径孔部７７の孔径がポンプシャフト２２の係合頭部７３の外径と略同径に
形成されている。また、ポンプシャフト２２には、中心孔７４との隙間を埋めるための弾
性材料よりなる環状シール部材、例えばフッ素樹脂製のＯリング７８が装着されている。
このＯリング７８は、ポンプシャフト２２の小径孔部７６に嵌り込む部分に装着されてい
る。これにより、ポンプシャフト２２の他端側をピストン１９の中心部に嵌合により連結
可能に構成している。

次に、上記のように構成された往復動ポンプ１の基本動作は以下のようになる。ポンプ
ボディ４の吸入口２が、吸入通路２ａ及び吸入側逆止弁２４を通じてポンプ室１１に通じ
、ポンプ室１１が、吐出側逆止弁２６及び連通路４１を通じてアキュムレータ室４０に通
じ、アキュムレータ室４０が、吐出通路３ａを通じてポンプボディ４の吐出口３に通じて
いる。そして、ポンプ部５は、エアポンプ８２からエア供給口３３を通じて復路空気室３
５に高圧エアが供給されると（このとき、エア供給口３２は大気に開放される）、復路空
気室３５側の圧力が高まるので、ピストン１９が矢印ロ方向（図１において右方向）に移
動し、これと一体的にポンプシャフト２２及びベローズ７の可動板部９も矢印ロ方向に移
動する。すなわちベローズ７が伸長される。

このベローズ７の伸長動作により吸入側逆止弁２４が開、吐出側逆止弁２６が閉になる
ので、移送液がポンプボディ４の吸入口２から吸入通路２ａ及び吸入側逆止弁２４を通じ
てポンプ室１１に吸入される（吸入工程）。続いて、エアポンプ８２からエア供給口３２
を通じて往路空気室１８に高圧エアが供給されると（このとき、エア供給口３２は大気に
開放される。）、この往路空気室１８の圧力が高まるので、可動板部９が矢印イ方向に押
され、ベローズ７が収縮する。

このベローズ７の収縮動作により吸入側逆止弁２４が閉、吐出側逆止弁２６が開になる
ので、ポンプ室１１の移送液が吐出側逆止弁２６を通じて吐出される。また、ベローズ７
の収縮時には、これと一体的にポンプシャフト２２及びピストン１９が矢印イ方向に移動
する（吐出工程）。以上の動作が、切換手段Ａ（後述）による移送液の吸入工程と吐出工
程の切換え制御により繰り返えされ、ポンプ作用が行われる。

一方、アキュムレータ部６では、ポンプ室１１から吐出された移送液を、連通路４１を
通じてアキュムレータ室４０に受け入れ、このアキュムレータ室４０に一時的に貯留した
後、吐出通路３ａを通じてポンプボディ４の吐出口３から吐出する。このとき、アキュム
レータベローズ３６は、ポンプ部５の吐出圧の脈動により、吐出圧曲線の山部にある場合
には、アキュムレータ室４０の容積を増大するように伸長する。この伸長動作によりアキ
ュムレータ室４０から流出する移送液の流量は流入する流量よりも少なくなる。

また、吐出圧曲線の谷部にさしかかると、アキュムレータベローズ３６の伸長に伴って
圧縮されたアキュムレータ空気室４７のエア封入圧よりも吐出圧が低くなるので、アキュ
ムレータベローズ３６は、アキュムレータ室４０の容積を減少するように収縮する。この
収縮動作によりアキュムレータ室４０から流出する移送液の流量は流入する流量よりも多
くなくなる。以上の動作をポンプ部５の移送液の吸入工程と吐出工程に応じて繰り返し、
ダンパー作用を行う。

以上、ポンプ部５のポンプ作用とアキュムレータ部６のダンパー作用により往復動ポン
プ１は、移送液をポンプボディ４の吸入口２から吸入し、脈動が吸収減衰されて略平滑化
された吐出圧で吐出口３から略一定流量で連続的に吐出し、液体移送を行うことができる
ように構成されている。

つまり、往復動ポンプ１は、図１〜図３に示すように、移送液の吸入口２及び吐出口３が形成されているポンプボディ４と、ポンプボディ４の一側に配置されるポンプ部５及び他側に配置されるアキュムレータ部６とを備え、ポンプ部５は、ポンプボディの４一側部に開口側端部８がポンプボディ４に接合するように配置して内部にポンプ室１１を形成する軸方向に伸縮可能な底部付円筒状のベローズ７と、ベローズ７の軸方向外側にポンプボディ４と対向状に配置するシリンダヘッド部１５、ベローズ７を内部に収容するようにシリンダヘッド部１５からポンプボディ４側に向けてベローズ７と同一軸線Ｘ上に突出形成され開口側端部でポンプボディ４との間にベローズ７の開口側端部８を挟みベローズ７の外側にシリンダヘッド部１５とで往路空気室１８を形成する第１シリンダ部１６、シリンダヘッド部１５から第１シリンダ部１６と反対側にベローズ７と同一軸線Ｘ上に突出形成してピストン１９が軸方向に摺動自在に嵌め込まれる第２シリンダ部１７とからなるポンプシリンダ１４と、シリンダヘッド部１５の中心部を軸方向に摺動自在に貫通してベローズ７とピストン１９を連結するポンプシャフト２２と、ポンプ室１１内でポンプボディ４に装着する吸入側逆止弁２４及び吐出側逆止弁２６とを備え、往路空気室１８と第２シリンダ部１７内に交互に供給する高圧エアによりベローズ７、ポンプシャフト２２、ピストン１９が一体的に往復動し、ベローズ７が伸縮を繰り返し、移送液をベローズ７の伸長時に吸入側逆止弁２４を通してポンプボディ４の吸入口２からポンプ室１１に吸入し、収縮時に吐出側逆止弁２６を通してポンプボディ４の吐出口３から吐出するように構成する一方、
アキュムレータ部６は、ポンプボディ４の他側部に開口側端部３７がポンプボディ４に接
合するように配置して内部にポンプ室１１から吐出側逆止弁２６を通して吐出される移送
液を一時的に貯留するアキュムレータ室４０を形成する軸方向に伸縮可能な底部付円筒状のアキュムレータベローズ３６と、アキュムレータベローズ３６の外側に配置して開口側端部でポンプボディ４との間にアキュムレータベローズ３６の開口側端部３７を挟みアキュムレータベローズ３６の外側にエアを封入するアキュムレータ空気室４０を形成する底付円筒状のアキュムレータシリンダ４４とを備え、ポンプ部５の吐出圧の脈動をアキュムレータベローズ３６の伸縮により吸収するように構成されている。

また、この往復動ポンプ１の構成要素のうち、ポンプ部５及びアキュムレータ部６の接
液部品であるポンプボディ４、ベローズ７、吸入側逆止弁（弁ケース及びスプリングを含
む）２４及び吐出側逆止弁（弁ケース及びスプリングを含む）２６、アキュムレータベロ
ーズ３６に加え、非接液部品であるポンプシリンダ１４、ピストン１９、ポンプシャフト
２２、アキュムレータシリンダ４４も樹脂材料よりなる樹脂製とし、往復動ポンプ１は樹
脂化されたものになっている。

樹脂化の材料は次の通りである。ポンプボディ４、ベローズ７はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂製である。スリッパーリング２８，３０、アキュムレータベローズ３６はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が好ましい。吸入側逆止弁２４及び吐出側逆止弁２６の弁ケースについては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂製である。吸入側逆止弁２４及び吐出側逆止弁２６の弁本体とスプリングについても、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂製である。ポンプシリンダ１４、カバー蓋２０、アキュムレータシリンダ４４、圧力自動調整機構４９のボディ４９ａについては、ＰＰ（ポリプロピレン）等の樹脂が好ましい。ポンプシャフト２２、ピストン１９については、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂が好ましい。キャップ５５,５６については、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂が好ましい。なお、Ｏリング２７，２９，３１，５７の他、この往復動ポンプ１に使用されるＯリングは全てフッ素ゴム製である。

エアシリンダ部Ｃの駆動部Ｋについて説明する。図２に示すように、駆動部Ｋは、エア
ポンプ８２、バルブ８３、電磁切換弁８１、光センサ３４、及び制御装置８０等から構成
されており、前述したように往路空気室１８と復路空気室３５とに交互に高圧エアを供給
することにより、可動板部９を矢印イ方向と矢印ロ方向とに連続往復移動させることがで
きる。この駆動部Ｋにおける電磁切換弁８１の切換えは、単一の光センサ３４、制御装置
８０等から成る切換手段Ａによって行われる。制御装置８０には、光センサ３４の発光用
配線ｒ１及び受光用配線ｒ２が接続されるとともに、電磁切換弁８１の電磁駆動部８１ａ
，８１ａが接続される。

切換手段Ａは、可動板部９の往路移動と復路移動との切換え、即ち電磁切換弁８１の切換えを、可動板部９の位置を光センサ３４で検出することに基づいて行うものであり、可動板部９の移動方向を横切る方向にセンシング作用する状態に配備される単一の光センサ３４と、この光センサ３４の受光面３４ａ近傍の位置において可動板部９と一体で動くピストン（反射体）１９と、光センサ３４への反射光量を急変させる状態で可動板部９の移動方向に互いに間隔を隔ててピストン１９に形成される二箇所の変極部ｈ１，ｈ２と、を有して構成されている。

第１変極部ｈ１は、ピストン１９の外周面１９Ａに段差１９Ｃを設けて、光センサ３４
からの距離が互いに異なる光反射面１９Ａ，１９Ｂどうしを可動板部９の移動方向で隣合
せて形成することで構成されている。つまり、基も径の大きい外周面１９Ａが第１光反射
面１９Ａであり、それより若干（例：半径で２ｍｍ）小さい径を有する外周面１９Ｂが第
２光反射面１９Ｂである。そして、第２変極部ｈ２は、ピストン１９が往路移動（矢印イ
方向への移動）するに従って光センサ３４の反射体である第２光反射面１９Ｂが無くなる
こと、即ち図２に実線で示す状態においては、ピストン１９の端面１９ｔが受光軸心Ｐを
少し通り過ぎるように設定されるピストン１９の前記端面１９ｔで構成されている。尚、
受光面３４ａと第２光反射面１９Ｂとの間隔Ｌ（図２参照）は、概ね５ｍｍ以下に設定す
ることが望ましい（例：４ｍｍ）。

反射型フォトセンサである光センサ３４は、図２，３に示すように、ポンプシリンダ１
４の端面１４ｔに取付けられるカバー蓋２０の外周部２０ａに、発光及び受光方向が軸線
Ｘに直交する状態で螺着されており、その受光面３４ａがピストン１９の外周面１９Ａの
近傍位置（例：外周面１９ａから外径方向に２ｍｍ離れた位置）となるように設定されて
いる。ピストン１９の端面１９ｔとカバー蓋２０の内面２０ｂとの軸線Ｘ方向の間隔は、
可動板部９の全移動ストロークＳｔＺと同量の１０ｍｍに設定されており、可動板部９が
全移動ストロークＳｔＺ中の往路方向の限界に寄った状態（図２に実線で示す状態）では
、端面１９ｔが受光軸心Ｐを若干通り過ぎる位置となるように構成されている。また、図
３に示すように、可動板部９が全移動ストローク中の復路方向の限界に寄った状態では、
受光軸心Ｐが段差１９Ｃの少しポンプシリンダ側（図２の左側）に寄った位置となるよう
構成されている。尚、全移動ストロークＳｔＺ（１０ｍｍ：図４参照）は設計上の値であ
り、実際にピストン１９が（可動板部９が）動く実移動ストロークＳｔＪ（９．５ｍｍ：
図４参照）は全移動ストロークＳｔＺよりもやや小さい値となっている。

上述のように構成された切換手段Ａにおける光センサ３４のピストン１９からの反射光
による受光量が可動板部９のストローク量によって変化する関係グラフを図４に示す。図
４における「移動ストローク量」とは、ピストン１９の（可動板９の）設計上の最復路移
動側位置（カバー蓋２０の内面２０ｂの位置）を０として、そこから設計上で最往路移動
側端までの移動ストローク、即ち全移動ストロークＳｔＺ（１０ｍｍ）を示してある。ま
た、図４における「受光量」は、光センサ３４の受光量が最大となる最も復路移動側（図
３の状態）にピストン１９が（可動板９が）寄った状態のときの値が４０００（単位：ｄ
ｉｇｉｔ）となる場合のものである。つまり、最大１０ｍｍの移動ストロークにより、受
光量は、主に第１反射面１９Ａで反射されることによる最大値（４０００）から、反射体
がほぼ消滅することによる最小値（１００）の間で変化するものとなっている。

さて、図４のグラフにおいて、ピストン１９が設計上の最復路移動側位置（移動ストロ
ーク０の位置）から往路移動側に動くと、第１反射面１９Ａが遠ざかって第２反射面１９
Ｂが近付いてくること（段差１９Ｃ、即ち第１変極部ｈ１が往路移動側に移動すること）
によって受光量が急減し、約０．５ｍｍの移動ストロークでほぼ第２反射面１９Ｂのみの
反射による受光量（５００）に変化する。それから第２変極部ｈ２が受光軸心Ｐに近付く
こととなる移動ストローク量が約９．３ｍｍまでは受光量がほぼ５００一定に保たれ、そ
れ以降１０ｍｍまでは受光量が再び急減するようになることが理解できる。尚、図４のグ
ラフにおける実線のラインｄは光センサ３４が本来の照射量が発揮されている状態、即ち
受光量が初期値（１００％）であるときの値を示し、破線のラインｄ’は、経時変化や汚
れ等によって受光量が初期値から５０％低下した時の値を示している。

ここで、制御装置８０により、光センサ３４の検出情報（受光量）の第１しきい値ｓ１
を１６００に、そして、第２しきい値ｓ２を２００に夫々設定すれば、受光量が１６００
と２００との間で変化する範囲の移動ストロークが可動板部９の実移動ストローク（有効
移動ストローク）ＳｔＪとなり、それはグラフを読み取れば０．３ｍｍから９．８ｍｍの
間の９．５ｍｍとなる。尚、第１しきい値ｓ１は、可動板部９を復路移動から往路移動に
切換える（電磁切換弁８１をＨ位置からＯ位置に切換える）ための制御上のゲインであり
、第２しきい値ｓ２は、可動板部９を往路移動から復路移動に切換える（電磁切換弁８１
をＯ位置からＨ位置に切換える）ための制御上のゲインである。これらゲインは予め制御
装置８０に記憶させておく。

つまり、光センサ３４を１個しか用いない切換手段Ａでありながら、９５％のストロー
ク効率（シフト効率）が発揮できるという優れた性能を得ることができる。受光量が５０
％低下したラインｄ’では、受光量が１６００のときの移動ストローク量は０．１ｍｍで
、かつ、受光量が２００のときの移動ストローク量は０９．６であることが読み取れるか
ら、この場合でも実移動ストロークは９．５ｍｍであり、受光量が変化しても実移動スト
ロークが変わらず、従ってポンプ性能が一定レベルに維持されるという利点が得られるも
のとなる。尚、ストローク効率とは、可動板部９の設計上の全移動ストローク
ＳｔＺに対する切換手段Ａによる実移動ストロークＳｔＪの割合のこと（実施例１ではＳ
ｔＪ／ＳｔＺ＝９．５ｍｍ／１０ｍｍ＝９５％）であり、これが高いほど、必要とする移
動ストロークＳｔＪを確保するための見かけの余剰ストローク（ＳｔＺ−ＳｔＪ）が少な
くて済み、往復動ポンプのコンパクト化が推進される利点がある。

ところで、光センサ３４の検出感度は、受光量の絶対値の差よりも、受光量の変化率の
差の方により敏感に反応する特性を有している。そこで、第１変極部ｈ１によって受光量
が４０００から１６００に変化する場合の変化率（減少率）は６０％であり、第２変極部
ｈ２によって受光量が５００から２００に変化する場合の変化率（減少率）も同様に６０
％となるから、これらいずれの場合でも互いに等しい検出感度でもって検知作動すること
ができていて好都合である。尚、第１変極部ｈ１によって受光量が１６００から４０００
に変化する場合の変化率（増加率）と、第２変極部ｈ２によって受光量が２００から５０
０に変化する場合の変化率（増加率）とも、当然ながら互いに同じ２５０％である。

次に、実施例１の往復動ポンプの動作を、その駆動制御部も含めて詳述する。図２示す
ように、ベローズ７の可動板部９がポンプボディ４に近い側である前死点ＤＰ１にあって
、ポンプボディ４とベローズ７とで囲まれた密閉空間であるポンプ室１１の容積が縮小さ
れ、かつ、電磁切換弁８１が中立位置Ｎに保持されたポンプの停止状態において、制御装
置８０に付設された押ボタン等の操作手段（図示省略）の手動操作によって、電磁切換弁
８１を復路位置Ｈに切換えると、エアポンプ８２から供給される高圧エアは、エア供給管
８４→電磁切換弁８１→復路側路３３ａ→復路用エア供給口３３の経路で復路空気室３５
に流入する。それと同時に、ポンプシリンダ１４内に封入されて可動板部９を前死点ＤＰ
１方向に付勢している高圧エアは、往路用エア供給口３２→往路側路３２ａ→電磁切換弁
８１の経路で大気中に排出される。このため、ピストン１９は第２シリンダ部１７内で矢
印ロ方向に移動して終端位置まで後退し、この後退に伴ってベローズ７の可動板部９がポ
ンプボディ４から離れた後死点ＤＰ２まで後退してポンプ室１１の容積を拡大する。

ポンプ室１１の容積拡大に伴って、ポンプ室１１の負圧が漸次高くなるので、移送液が
ポンプボディ４の吸入口２→吸入通路２ａ→吸入側逆止弁２４の経路でポンプ室１１内に
吸込まれる（吸入工程）。つまり、吸込通路２ａに吸い込まれる移送液の吸込圧が吸入側
逆止弁２４の巻きバネ２４Ａのばね力に打ち勝って吸入側逆止弁２４を押し広げて（詳し
くは、吸入側逆止弁２４の弁体２４Ｂを後退させて）、ポンプ室１１内に吸込まれる。

ピストン１９が終端位置まで後退し、かつ、ベローズ７の可動板部９が後死点ＤＰ２ま
で後退した吸込行程の終了時に吸入側逆止弁２４の弁体２４Ｂは巻きバネ２４Ａのばね力
によって閉じ始める。このとき光センサ３４の受光軸心Ｐは、相対的に段差１９Ｃを通り
過ぎてピストン１９の第１反射面１９Ａに向く状態にあり、そのときの検出受光量（検出
情報）が制御装置８０に入力される。制御装置８０は、光センサ３４から入力される検出
受光量が第１しきい値ｓ１（１６００）を越えたことの認識によって電磁切換弁８１に切
換信号を出力し、電磁切換弁８１を往路位置Ｏに切換える。これにより、エアポンプ８２
から供給される高圧エアは、エア供給管８４→電磁切換弁８１→往路側路３２ａ→往路用
エア供給口３２の経路で往路空気室１８に流入するとともに、復路空気室３５の高圧エア
は、復路用エア供給口３３→復路側路３３ａ→電磁切換弁８１の経路で大気中に排出され
る。このため、ベローズ７の可動板部９を前死点ＤＰ１まで前進させて、ポンプ室１１の
容積を縮小するとともに、ピストン１９を第２シリンダ部１７内で始端位置まで前進させ
る。

ポンプ室１１の容積が縮小されることによって、ポンプ室１１内の移送液が吐出側逆止
弁２６の巻きバネ２６Ａのばね力に打ち勝って吐出側逆止弁２６を押し広げて（詳しくは
、吐出側逆止弁２６の弁体２６Ｂを後退させて）、連通路４１からアキュムレータ室４０
に受け入れられ、このアキュムレータ室４０に一時的に貯留した後、吐出通路３ａを通じ
てポンプボディ４の吐出口３から吐出される。このとき、アキュムレータベローズ３６は
、ポンプ部５の吐出圧の脈動により、吐出圧曲線の山部にある場合には、アキュムレータ
室４０の容積を増大するように伸長する。この伸長動作によりアキュムレータ室４０から
流出する移送液の流量は流入する流量よりも少なくなる。また、吐出圧曲線の谷部にさし
かかると、アキュムレータベローズ３６の伸長に伴って圧縮されたアキュムレータ空気室
４７のエア封入圧よりも吐出圧が低くなるので、アキュムレータベローズ３６は、アキュ
ムレータ室４０の容積を減少するように収縮する。この収縮動作によりアキュムレータ室
４０から流出する移送液の流量は流入する流量よりも多くなくなる。以上の動作をポンプ
部５の移送液の吸入工程と吐出工程に応じて繰り返され、ダンパー作用が行われる。

ピストン１９が始端位置まで前進し、かつ、ベローズ７の可動板部９が前死点ＤＰ１ま
で前進した吐出行程の終了時点で吐出側逆止弁２６は閉鎖される。このとき光センサ３４
の受光軸心Ｐは、相対的にピストン１９の端面１９ｔを通り過ごす位置にあって、ピスト
ン１９の第２反射面１９Ｂからの弱い反射光を受光する状態から無反射状態（ピストン１
９からの反射光が得られ無い状態）に切換るので、制御装置８０は、光センサ３４から入
力される検出受光量が第２しきい値ｓ２（２００）を下回ることの認識によって電磁切換
弁８１に切換信号を出力し、電磁切換弁８１を復路位置Ｈに切換える。以下は、制御装置
８０に付設された操作手段の手動操作によって、電磁切換弁８１を中立位置Ｎに切換える
までは前述の作動反復により、移送液をポンプボディ４の吸入口２から吸入し、脈動が吸
収減衰されて略平滑化された吐出圧で吐出口３から略一定流量で連続的に吐出する液体移
送が行われる。

〔実施例２〕
実施例２による往復動ポンプは、実施例１の往復動ポンプの駆動部Ｋにおける切換手段
Ａのみが異なるものであり、その異なる切換手段Ａの要部について説明する。実施例２に
よる切換手段Ａは、図５に示すように、実施例１による切換手段Ａと変極部ｈ１，ｈ２の
具体構造が異なるものであり、その異なる第１変極部ｈ１は、光の反射率が互いに異なる
光反射面どうしを可動板部９の移動方向で隣合せてピストン（反射体）１９に形成して構成されている。そして、第２変極部ｈ２は、実施例１の第２変極部ｈ２と同じであって、ピストン１９の端面１９ｔで構成されている。この場合でも、ピストン１９の外周面１９Ａと受光面３４ａとの間隔Ｌは５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下に設定する。

具体的には、第１光反射面９１は、ピストン１９の素材そのままの色、即ち光の反射率
の高い淡色（ライトグレー、シルバー或いはそれらに近い淡い色）の外周面１９Ａによっ
て構成されるとともに、第２光反射面９２は、濃紺、濃緑、黒（又はダークグレー）等の
光の反射率の低い濃色塗料を、ピストン１９の外周面における端面１９ｔから所定間隔の
幅の部分に塗布することで構成されている。従って、第１変極部ｈ１は、第１光反射面９
１と第２光反射面９２との境目部分で構成されており、この境目部分で成る第１変極部ｈ
１が光センサ３４の受光中心Ｐ上を通過することによって受光量が急激に変化する検出信
号が制御装置８０に入力されることにより、電磁切換弁８１の切換操作が行われる。

第２変極部Ｈ２は、ピストン１９が往路移動（矢印イ方向への移動）するに従って濃色
の第２光反射面９２が無くなるように設定される構成のことである。即ち、図４に実線で
示す状態（可動板９が前死点ＤＰ１にある状態）においては、ピストン１９の端面１９ｔ
が、受光軸心Ｐを少しポンプボディ４側に通り過ぎるように設定されるピストン１９の前
記端面１９ｔによって第２変極部ｈ２が構成されている。

実施例２による切換手段Ａによるピストン１９の移動ストロークと光センサ３４の受光
量との関係グラフを図６に示す。図４のグラフとの違いは、第２反射面９２のみの反射に
よる受光量一定部分の受光量が初期値（１００％）のもの（実線）が６００で、かつ、５
０％低下時のもの（破線）では３００になる点であり、それ以外はほぼ同じと見て差し支
えないと思われる。この場合には、第１しきい値ｓ１は第１実施例と同じ１６００に設定
し、かつ、第２しきい値ｓ２は２４０に設定すると好都合である。

すると、受光量が初期値であるときには、第１しきい値ｓ１の移動ストロークは０．３
ｍｍで、第２しきい値ｓ２の移動ストロークは９．８ｍｍであって、実移動ストロークＳ
ｔＪは９．８−０．３＝９．５ｍｍとなり、第１実施例による切換手段Ａの場合と同じに
なる。また、受光量の５０％低下時では、第１しきい値ｓ１の移動ストロークは０．１ｍ
ｍで、第２しきい値ｓ２の移動ストロークは９．６ｍｍとなり、実移動ストロークは９．
６−０．１＝９．５ｍｍとなって、受光量が変化しても実移動ストロークが変わらず、従
ってポンプ性能が一定の好ましいレベルに維持されるという利点が得られるものとなる。

〔比較例２〕
参考に、図２に示す実施例１による切換手段Ａにおける光センサ３４の位置を、ピスト
ン１９の径方向で外径側に大きくずらして配置した比較例２の場合の構成図を図９に、そ
して、その場合の受光量と移動ストロークとの関係グラフを図１２のラインｅに示す。こ
の比較例２による構成では、反射体であるピストン１９の外周面である第１光反射面１９
Ａ及び第２光反射面１９Ｂと受光面３４ａとの間隔Ｌが、実施例１による場合に比べて大
きくなるため、光の拡散によって受光量が全体的に明確に減少するとともに、段差１９Ｃ
による第１変極部ｈ１、並びに端面１９ｔによる第２変極部ｈ２による受光量の変化勾配
も緩慢なものとなる。その結果、図１２のラインｅに示されるように、急激な変化箇所が
成立し難いものとなり、第１及び第２しきい値ｓ１、ｓ２を設定し難くく、かつ、設定し
ても僅かな受光量の増減によってそのときの移動ストローク値が大きく変動し易く、ポン
プ性能が安定し難い、という傾向がある。

〔比較例３〕
参考に、図２に示す実施例１による切換手段Ａにおける第２反射面１９Ｂの径を大きく
小径化した比較例３の場合の構成図を図１０に、そして、その場合の受光量と移動ストロ
ークとの関係グラフを図１２のラインｃに示す。この比較例３による構成では、反射体で
あるピストン１９の第１反射面１９Ａと受光面３４ａとの間隔の絶対値は実施例１による
場合とおなじであるが、段差１９Ｃの径方向寸法が大きくなることによって、第２反射面
１９Ｂと受光面３４ａとの間隔Ｌは実施例１による場合に比べて明確に大きくなる。故に
、グラフ前半部分における受光量の急減部分は、実施例１の関係グラフ（ラインｄ）と同
様な状態となるが、グラフ後半部分では光の拡散が起こり易い構成であることから受光量
の減少率が緩慢になる。加えて、第２変極部ｈ２による（端面１９ｔによる）受光量の変
化勾配は、上述の比較例２の場合と同様に緩慢なものとなる。

その結果、図１２のラインｃに示されるように、移動ストローク初期の変化挙動につい
ては比較例１のものよりも若干好ましいものとなってはいるが、やはり急激な変化箇所が
成立し難いものとなって、第１及び第２しきい値ｓ１、ｓ２を設定し難くく、かつ、設定
しても僅かな受光量の増減によって移動ストロークが大きく変動し、ポンプ性能が安定し
難いものとなり易い面がある。

参考として図１２に、２個の光センサを用いる従来例、比較例１、比較例３、実施例１
、及び比較例２における、受光量と移動ストロークとの関係グラフをこの順にラインａ〜
ラインｅとして一挙に記載する。これらの関係グラフのうち単一の光センサ３４を用いた
構造によるものはラインｂ〜ｅの四つであるが、本発明の実施例１によるラインｄのみが
、移動ストロークの両端近くのいずれにおいても急激に受光量が変化する理想的なグラフ
を呈するという好ましいものとなっている。加えて、寧ろ２個のセンサを用いる場合より
も受光量変化が急激で、かつ、その急変箇所がよりストローク端に寄った箇所に存在する
から、有効移動ストロークが大きく取れるとともに、汚れ等による受光量変化があっても
その移動ストロークの変化が無い又は少なくなり、すぐれたポンプ性能を安定して発揮で
きるという利点がある。

〔別実施例〕
図１３に示すように、ピストン１９の外周面に、平坦面となる外周面１００ａを有する
径の大きい環状突起１００を移動方向（軸線Ｘ方向）に間隔を隔てて一対形成し、外周面
１００ａに近接して受光面３４ａが位置する状態に単一の光センサ３４を配置する構成の
切換手段Ａでも良い。この場合は各環状突起１００，１００における互いに向き合う側の
環状端面１００ｂ、１００ｂが変極部ｈ１，ｈ２に相当し、受光中心Ｐが相対的に各変極
部ｈ１，ｈ２を若干やり過ごす程度の移動ストロークが設定される。この場合の受光量と
移動ストロークとの関係グラフは、ほぼ図１１のラインａのようになり、やはり２個の光
センサを用いる場合と同等のセンシング性能を得ることが可能なものとなっている。

図２におけるピストン１９の段差１９Ｃをもう少し小さくすることにより、受光量と移
動ストロークとの関係グラフが、図１１のラインｆのように、移動ストロークの両端部に
おいて急激に受光量が変化する特性を呈するセンシング特性を有する切換手段Ａでも良い
。

上述のベローズ型の往復動ポンプでは可動板部９が請求項１の「可動側部材」に相当している。

ベローズ型往復動ポンプの構造を示す断面図 ポンプ部及び光センサによるセンシング部分を示す断面図（実施例１） ピストンが復路側端に位置する状態での光センサ部分の断面図 ベローズ移動ストロークと図２の光センサ受光量との関係グラフを示す図 センシング部分の第１別構造を示す断面図（実施例２） ベローズ移動ストロークと図４の光センサ受光量との関係グラフを示す図 比較例１によるセンシング部の構造を示す要部の断面図 ベローズ移動ストロークと図４の光センサ受光量との関係グラフを示す図 比較例２によるセンシング部の構造を示す要部の断面図 比較例３によるセンシング部の構造を示す要部の断面図 光センサを２個用いる場合のセンシング部の構造例を示す要部の断面図 ベローズ移動ストロークと光センサ受光量との各種の関係グラフを示す図 センシング部のその他の別構造を示す要部の断面図

２ａ 吸入通路
３ａ 吐出通路
４ ポンプボディ
７ ベローズ
８ 開口側端部
９ 可動側部材
１１ ポンプ室
１４ ポンプシリンダ
１５ シリンダヘッド部
１６ 第１シリンダ部
１７ 第２シリンダ部
１９ 反射体よりなるピストン
１９Ａ，１９Ｂ 光反射面
１９Ｃ 段差
２１ 孔（中心孔）
２２ ポンプシャフト
２４ 弁、吸入側逆止弁
２６ 弁、吐出側逆止弁
３４ 光センサ
３４ａ 受光面
６９ 雄ネジ
７０ 軸体ネジ込み部
７１ 雌ネジ
７２ 凹部
９１，９２ 光反射面
Ａ 切換手段
Ｃ エアシリンダ部
ｈ１，ｈ２ 第２変極部

Claims (5)

1. ポンプシリンダが、フッ素樹脂製のベローズとそのベローズの軸線上に対向配置されて設けられたシリンダヘッド部と、前記シリンダヘッド部からベローズの外周側に突出して設けられた第１シリンダ部と、前記シリンダヘッド部から第１シリンダ部とは反対側に突出して設けられた第２シリンダ部とを有しており、
   前記第１シリンダ部内に、前記ベローズが伸縮自在に収容され、
   前記シリンダヘッド部の中央部に孔が形成され、この孔に、前記ベローズを伸縮させるポンプシャフトが摺動自在に挿通され、
   前記第２シリンダ部内に、前記ポンプシャフトを介して連結された反射体よりなるピストンが軸方向に移動自在に設けられ、
   前記第１シリンダ部内において前記ベローズの可動側部材を往復駆動させることで生じるポンプ作用により、弁を介して流体の吸入及び排出が自在に構成されるとともに、前記可動側部材の往路移動と復路移動との切換えを、光センサを用いて行う切換手段が装備されている往復動ポンプであって、
   前記切換手段は、前記可動側部材の移動方向を横切る方向にセンシング作用する状態に前記第２シリンダ部に配備される単一の前記光センサと、この光センサの受光面近傍の位置において前記ポンプシャフトを介して可動側部材と一体で動くピストンと、前記光センサへの反射光量を急変させる状態で前記可動側部材の移動方向に互いに間隔を隔てて前記ピストンに形成される二箇所の変極部と、を有して構成され、
   前記ベローズはこのベローズの可動側部材を底部で構成した底部付円筒状であって、前記ベローズの開口側端部がこの開口側端部と対向配置されたフッ素樹脂製のポンプボディに接合するように配置され、この底部中心部から前記ポンプボディ側に向けて前記ベローズ内に底付円筒状の軸体ネジ込み部が突出形成され、
   前記ポンプシャフトはそのベローズ側外面に雄ネジが形成され、前記軸体ネジ込み部はその内面に前記ポンプシャフトの雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、
   前記ポンプボディはその中心部に前記ベローズの軸体ネジ込み部の外径より大きい直径を有し、かつ、前記ベローズの伸長ストロークより長い深さを有する凹部が設けられ、前記軸体ネジ込み部はその先端側が前記ポンプボディの凹部に常時嵌り込む長さに形成され、前記ベローズの前記軸体ネジ込み部の先端側が前記ポンプボディの凹部に常時嵌め込まれている往復動ポンプ。
2. ポンプシリンダが、フッ素樹脂製のベローズとそのベローズの軸線上に対向配置されて設けられたシリンダヘッド部と、前記シリンダヘッド部からベローズの外周側に突出して設けられた第１シリンダ部と、前記シリンダヘッド部から第１シリンダ部とは反対側に突出して設けられた第２シリンダ部とを有しており、
   前記第１シリンダ部内に、前記ベローズが伸縮自在に収容され、
   前記シリンダヘッド部の中央部に孔が形成され、この孔に、前記ベローズを伸縮させるポンプシャフトが摺動自在に挿通され、
   前記第２シリンダ部内に、前記ポンプシャフトを介して連結された反射体よりなるピストンが軸方向に移動自在に設けられ、
   前記ベローズの可動側部材を前記第１シリンダ部内で往復動させることで前記ベローズを伸縮させるエアシリンダ部と、前記第１シリンダ部及び前記シリンダヘッドと前記ベローズによって形成されるポンプ室に連通する流体の吸入通路及び流体の吐出通路と、流体が前記吸入通路から前記ポンプ室に向う方向にのみ流れることを許容するフッ素樹脂製の吸入側逆止弁と、流体が前記ポンプ室から前記吐出通路に向う方向にのみ流れることを許容するフッ素樹脂製の吐出側逆止弁とを有するとともに、
   前記可動側部材の往路移動と復路移動との切換えを、光センサを用いて行う切換手段が装備されている往復動ポンプであって、
   前記切換手段は、前記可動側部材の移動方向を横切る方向にセンシング作用する状態に前記第２シリンダ部に配備される単一の前記光センサと、この光センサの受光面近傍の位置において前記ポンプシャフトを介して前記可動側部材と一体で動くピストンと、前記光センサへの反射光量を急変させる状態で前記可動側部材の移動方向に互いに間隔を隔てて前記ピストンに形成される二箇所の変極部と、を有して構成され、
   前記ベローズはこのベローズの可動側部材を底部で構成した底部付円筒状であって、前記ベローズの開口側端部がこの開口側端部と対向配置されたフッ素樹脂製のポンプボディに接合するように配置され、この底部中心部から前記ポンプボディ側に向けて前記ベローズ内に底付円筒状の軸体ネジ込み部が突出形成され、
   前記ポンプシャフトはそのベローズ側外面に雄ネジが形成され、前記軸体ネジ込み部はその内面に前記ポンプシャフトの雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、
   前記ポンプボディはその中心部に前記ベローズの軸体ネジ込み部の外径より大きい直径を有し、かつ、前記ベローズの伸長ストロークより長い深さを有する凹部が設けられ、前記軸体ネジ込み部はその先端側が前記ポンプボディの凹部に常時嵌り込む長さに形成され、前記ベローズの前記軸体ネジ込み部の先端側が前記ポンプボディの凹部に常時嵌め込まれている往復動ポンプ。
3. 前記変極部は、前記ピストンに段差を設けて、前記光センサからの距離が互いに異なる光反射面どうしを前記移動方向で隣合せて形成することで構成されている請求項１又は２に記載の往復動ポンプ。
4. 前記変極部は、光の反射率が互いに異なる光反射面どうしを前記移動方向で隣合せて前
   記ピストンに形成して構成されている請求項１又は２に記載の往復動ポンプ。
5. 前記光の反射率が互いに異なる光反射面どうしは、前記ピストンに色の濃淡を付けることで形成されている請求項４に記載の往復動ポンプ。

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