JP6226733B2 - バルブ及びこのバルブを用いたベローズポンプ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ及びこのバルブを用いたベローズポンプに関する。

半導体または液晶の製造設備等においては、超純水または薬液等の流体を流すためにベローズポンプが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この種のベローズポンプは、一般的に、ポンプケースと、ベローズと、駆動装置と、吸入側逆止弁と、吐出側逆止弁とを備えている。

前記ポンプケースは、流体を吸入するための吸入流路、及び、流体を吐出するための吐出流路を有している。前記ベローズは、前記ポンプケース内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入し且つ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成されている。

前記駆動装置は、前記ベローズを伸縮動作させ得るように構成されている。前記吸入側逆止弁は、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容するものである。前記吐出側逆止弁は、前記ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容するものである。

このようなベローズポンプにおいては、吸入行程から吐出行程に切り替わるとき、即ち前記ベローズが伸長状態から収縮状態に切り替わるとき、前記ベローズの内部圧力が負圧から正圧に変化し、その過程で前記ベローズの内部圧力が瞬間的に急激に上昇して、前記吸入側逆止弁が開状態から閉状態になって流体の吸入を急速に遮断する。

しかしながら、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れは慣性により即座には止まらないので、前記吸入流路の流体が閉塞状態の前記吸入側逆止弁（弁座に当接した弁体）に強く衝突し（この現象が所謂「ウォータハンマ（水撃）現象」である。）、このウォータハンマ現象によって前記ベローズポンプが大きく振動してしまう。

また、この際には、前記ベローズポンプの大きな振動が、当該ベローズポンプからこれに接続された配管等へ伝播する。その結果、前記ベローズポンプのベローズ、及び／又は、前記ベローズポンプと前記配管等との接続箇所に、前記ベローズポンプを用いて流体を正常に流すことができなくなるような不具合（例えば、前記ベローズの損傷、及び、前記ベローズと前記配管等との接続箇所の損傷）が発生するおそれがあった。

特開平１０−１９６５２１号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ウォータハンマ現象を緩和することができるバルブ、及び、このバルブを用いたベローズポンプの提供を目的とする。

請求項１に係る発明は、ポンプに用いられるバルブであって、流体入口部及び流体出口部を有する筒状の弁ケーシングと、前記流体入口部側に設けられた弁座に当接又は離間可能な弁部を有しており、前記弁ケーシング内にその軸心方向に移動可能に設けられるとともに、付勢部材により前記弁部が前記弁座に当接するように付勢される弁体とを備えるバルブであって、前記弁体が、前記弁座に当接したときに前記弁ケーシングの軸心方向に関して当該弁体を挟む空間を連通させるための漏洩通路を前記弁部に有しており、この弁部が前記弁座に当接した状態で外力により前記弁座に押し付けられた場合、前記漏洩通路が閉じ方向に移行しかつその移行期間の後に前記漏洩通路が閉じるように変形するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバルブにおいて、前記弁部が、前記弁ケーシングの軸心まわりに並設された複数の構成体を有し、この複数の構成体のうち、少なくとも一組の隣り合う構成体の間に前記漏洩通路が形成されるように構成されているものである。

請求項３に係る発明は、流体を吸入するための吸入流路、及び、流体を吐出するための吐出流路を有するポンプボディと、前記ポンプボディ内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入し且つ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成されたベローズと、前記ベローズに連結されて、前記ベローズを伸縮動作させるべく可動し得るように構成された可動体と、前記可動体を可動させるための駆動装置と、請求項１又は請求項２に記載のバルブにより構成され、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容する吸入側逆止弁と、前記ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容する吐出側逆止弁とを備えるベローズポンプである。

本発明によれば、ウォータハンマ現象を緩和することができるバルブ、及び、このバルブを用いたベローズポンプを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るバルブ及びこのバルブを備えたベローズポンプの側面断面図である。 （ａ）図１のベローズポンプにおいてバルブによって構成された吸入側逆止弁の側面断面図である。（ｂ）（ａ）の吸入側逆止弁における弁体の正面図である。 （ａ）図２の吸入側逆止弁が開位置にある状態を示す図である。（ｂ）図２の吸入側逆止弁において弁体が弁座に当接した位置にある状態を示す図である。（ｃ）図２の吸入側逆止弁が閉位置にある状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るバルブ及びこのバルブを備えたベローズポンプの側面断面図である。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態において、ベローズポンプ１は、ポンプ部２と、このポンプ部２に併設された脈動抑制部３とを備えている。前記ポンプ部２及び前記脈動抑制部３は、共用の仕切壁５を有し、互いに同軸上に配置されている。前記仕切壁５には、流体を吸入するための吸入流路６、流体を吐出するための吐出流路７、及び、中間流路８が形成されている。

前記ポンプ部２は、ベローズ１０を備えている。前記ベローズ１０は、ポンプボディ４内に設けられて、流体を前記吸入流路６から吸入し且つ前記吐出流路７へ（本実施形態においては、前記中間流路８を介して前記吐出流路７へ）吐出するために軸心方向（図１の左右方向）に伸縮可能に構成されている。

本実施形態において、前記ポンプボディ４は、前記仕切壁５と、前記仕切壁５の軸心方向一側（図１の右側）の側壁部に取り付けられた有底円筒状のポンプケーシング１１と、前記仕切壁５の軸心方向他側（図１の左側）の側壁部に取り付けられた有底円筒状のケーシング４１とによって構成されている。

前記ポンプボディ４において、前記ベローズ１０は、前記仕切壁５と前記ポンプケーシング１１とにより囲まれて形成される前記ポンプケーシング１１の内部空間に配置されている。前記ベローズ１０は、軸心方向他側に開口周縁部１２を有し、この開口周縁部１２が前記仕切壁５と前記ポンプケーシング１１との間に接合されることで前記ポンプボディ４に固定されている。

前記ベローズ１０は、軸心方向一側に閉塞端部１３を有し、前記仕切壁５から前記ポンプケーシング１１の底壁部側へ突出するように設けられている。これにより、前記ベローズ１０を用いて、前記ポンプケーシング１１の内部空間が、前記ベローズ１０内に位置するポンプ作用室１４と、前記ベローズ１０外に位置するポンプ作動室１５とに密閉状に区画されている。

そして、前記ベローズ１０は、筒状の蛇腹部１８を前記開口周縁部１２と前記閉塞端部１３との間に有し、前記ポンプケーシング１１の内部空間で前記閉塞端部１３を移動させるように、前記ポンプケーシング１１の軸心方向を伸縮方向として伸縮可能とされている。ここで、前記ベローズ１０は、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等のフッ素樹脂から構成されている。

また、前記ポンプ部２においては、前記ポンプ作用室１４に、流体の吸入口２１と吐出口２２とが連通されている。前記吸入口２１は前記吸入流路６に連通され、前記吐出口２２は前記中間流路８に連通されている。前記吸入流路６と前記中間流路８との途中には、前記ベローズ１０の伸縮動作に伴って交互に開・閉動作し得る吸入側逆止弁２３及び吐出側逆止弁２４が設けられている。

前記吸入側逆止弁２３は、前記吸入流路６から前記ベローズ１０内に向かう流体の流れのみを許容するように構成されている。即ち、前記吸入側逆止弁２３は、前記吸入流路６から前記ポンプ作用室１４に向かう流体の吸引を許容し、且つ、前記ポンプ作用室１４から前記吸入流路６に向かう流体の逆流を阻止し得るように構成されている。

前記吐出側逆止弁２４は、前記ベローズ１０内から吐出流路となる前記中間流路８に向かう流体の流れのみを許容するように構成されている。即ち、前記吐出側逆止弁２４は、前記ポンプ作用室１４から前記中間流路８に向かう流体の吐出を許容し、且つ、前記中間流路８から前記ポンプ作用室１４に向かう流体の逆流を阻止し得るように構成されている。

また、前記ポンプケーシング１１内には、前記ベローズ１０に連結されて、前記ベローズ１０を伸縮動作させるべく可動し得るように構成された可動体２６が設けられている。この可動体２６は、前記ベローズ１０の閉塞端部１３に固定されている。そして、前記ベローズポンプ１においては、前記可動体２６を可動させるための駆動装置が設けられている。

本実施形態において、前記駆動装置は、エアシリンダ３１及び図示しない空気供給装置（コンプレッサ）を備えている。前記エアシリンダ３１においては、前記可動体２６に軸部材２７が連結されている。この軸部材２７は、前記ポンプ作動室１５から前記ポンプケーシング１１の底壁部の略中央を貫通して当該ポンプケーシング１１の外側に突出するように設けられている。

前記軸部材２７の突出部分には、ピストン２８が固定されている。前記ピストン２８は、前記ポンプケーシング１１の底壁部に設けられたシリンダ２９内に配置され、このシリンダ２９に前記ベローズ１０の軸心（伸縮）方向に摺動可能に嵌合されている。前記ポンプケーシング１１の底壁部及び前記シリンダ２９には、それぞれに空気孔３２・３３が形成されている。

そして、前記空気供給装置が、前記空気孔３２又は前記空気孔３３を通じて、加圧空気を前記ポンプ作動室１５と、前記シリンダ２９及び前記ピストン２８で囲まれた内部空間とに交互に供給することができるように構成されている。この加圧空気の供給により、前記可動体２６を移動させるように前記エアシリンダ３１のピストン２８を前記ベローズ１０の軸心方向に往復動させて、前記ベローズ１０を伸縮動作させることができるようになっている。

ここで、前記エアシリンダ３１には近接センサ３５・３６が取り付けられ、前記ピストン２８にはセンサ感知板３７が取り付けられている。そして、前記ピストン２８の往復動に伴って前記センサ感知板３７が前記近接センサ３５・３６に交互に近接することで、前記空気供給装置から送給される加圧空気の供給先が、前記ポンプ作動室１５内と前記シリンダ２９の内部空間との間で自動的に切り替えられるように構成されている。

また、図１に示すように、前記脈動抑制部３は、ベローズ４０を備えている。前記ベローズ４０は、流体を吸入流路（本実施形態においては、吸入流路として機能する前記中間流路８）から吸入し、且つ、前記吐出流路７へ吐出するために軸心方向（図１の左右方向）に伸縮可能に構成されている。

本実施形態において、前記ベローズ４０は、前記仕切壁５と前記ケーシング４１とにより囲まれて形成される前記ケーシング４１の内部空間に配置されている。前記ベローズ４０は、軸心方向一側に開口周縁部４２有し、この開口周縁部４２が前記仕切壁５と前記ケーシング４１との間に接合されることで前記ポンプボディ４に固定されている。

前記ベローズ４０は、軸心方向他側に閉塞端部４３を有し、前記仕切壁５から前記ケーシング４１の底壁部側へ突出するように設けられている。これにより、前記ベローズ４０を用いて、前記ケーシング４１の内部空間が、前記ベローズ４０内に位置する液室４４と、前記ベローズ４０外に位置する気室４５とに密閉状に区画されている。

そして、前記ベローズ４０は、筒状の蛇腹部４８を前記開口周縁部４２と前記閉塞端部４３との間に有し、前記ケーシング４１の内部空間で前記閉塞端部４３を移動させるように、前記ケーシング４１の軸心方向を伸縮方向として伸縮可能とされている。ここで、前記ベローズ４０は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から構成されている。

また、前記脈動抑制部３においては、前記液室４４に、前記中間流路８と前記吐出流路７とが連通されている。前記ベローズ４０の閉塞端部４３に対向する位置には、前記ベローズ４０の不測の事態により生じ得る過度の伸長を規制するためのストッパ壁５１が、前記閉塞端部４３に対して所定の間隔を隔てて配置されている。

そして、前記ケーシング４１に、自動給排気調整装置５２が設けられている。前記自動給排気調整装置５２は、前記ベローズ４０に過度の伸縮変形が起きないようにするために、前記液室４４の液圧と前記気室４５の気圧（封入圧）とをバランスさせ得るように構成されている。

具体的には、前記自動給排気調整装置５２は、前記液室４４の容量が所定範囲を越えて増大すると、前記気室４５へ吸気して当該気室４５の気圧を上昇させ、前記液室４４の容量が所定範囲を越えて減少すると、前記気室４５内から排気を行って封入圧を下降させるようになっている。

次に、前記ベローズポンプ１の動作について説明する。

前記ポンプ部２においては、前記空気供給装置からの加圧空気が前記空気孔３３を通じて前記エアシリンダ３１のシリンダ２９及びピストン２８で囲まれた内部空間に供給されると、前記ベローズ１０が図１の右方向に伸長する。これにより、前記ポンプ作用室１４が負圧となって、前記吐出側逆止弁２４が閉じる一方、前記吸入側逆止弁２３が開いて、前記吸入流路６からの流体が開位置にある前記吸入側逆止弁２３を経て前記ポンプ作用室１４内に吸入されることになる（吸入工程）。

その後、前記空気供給装置からの加圧空気が前記空気孔３２を介して前記ポンプ作動室１５に供給されると、伸長状態にある前記ベローズ１０が図１の左方向に収縮する。これにより、前記吸入側逆止弁２３が閉じる一方、前記吐出側逆止弁２４が開いて、前記ポンプ作用室１４に吸入されて貯溜されていた流体が開位置にある前記吐出側逆止弁２４を経て前記中間流路８（前記吐出通路７）に向かって吐出されることになる（吐出工程）。

前記ベローズポンプ１の駆動時、前記ポンプ部２においては、このような吸入工程と吐出工程とが反復される。これにより、前記ポンプ部２の所定のポンプ動作が実行される。

また、本実施形態においては、前記ポンプ部２の吐出口２２から吐出された流体は、前記ポンプ部２の伸縮動作のために脈動流となって、前記中間流路８を介して前記脈動抑制部３のベローズ４０内部に形成された前記液室４４内に送られる。そして、その流体が前記液室４４内で一時的に貯留された後、前記吐出流路７から前記脈動抑制部３（前記ベローズポンプ１）の外部に移送される。

この際、前記ポンプ部２からの流体の吐出圧が増加傾向にあるときには、前記脈動抑制部３において、前記ベローズ４０が伸長して、前記液室４４の容量を増大させ、当該吐出圧を吸収する。そのため、前記液室４４から前記脈動抑制部３の外部に移送される流体の液量は、前記ポンプ部２から前記脈動抑制部３に向かって吐出される液量よりも少なくなる。

この状態で流体の吐出圧が減少傾向に転じると、前記ベローズ４０の伸長により圧縮された前記気室４５内の封入圧よりも流体の圧力が低くなるので、前記ベローズ４０が収縮して、前記液室４４の容量を減少させる。そのため、前記液室４４から前記脈動抑制部３の外部に移送される流体の液量は、前記ポンプ部２から前記脈動抑制部３に向かって吐出される液量よりも多くなる。

このような前記ベローズ４０の伸縮動作に伴う前記液室４４の容量変化の繰り返し動作によって、流体は、その脈動を減衰されつつ、前記脈動抑制部３から外部に移送されることとなる。これにより、前記ベローズポンプ１においては、流体が当該ベローズポンプ１から外部に向かって連続して円滑に吐出されるようになっている。

次に、前記吸入側逆止弁２３についてより詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、前記吸入側逆止弁２３は、筒状の弁ケーシング６１と、弁体６２とを備えるバルブ６０によって構成されている。本実施形態において、前記弁ケーシング６１及び前記弁体６２は、フッ素樹脂から構成されている。

前記弁ケーシング６１は、流体入口部６３及び流体出口部６４を有している。本実施形態において、前記弁ケーシング６１は、前記流体入口部６３が前記吸入流路６に連通するように配置された状態で、前記流体入口部６３側で前記仕切壁５の軸心方向一側の側壁部に固定されている。この側壁部には、前記弁体６２に対応する弁座６６が形成されている。

前記弁ケーシング６１は、円筒形状に形成され、軸心方向を前記ベローズ１０の軸心方向に揃えて配置されている。前記弁ケーシング６１においては、軸心方向両端部にそれぞれ開口部が備えられ、それらのうちの軸心方向他端側（図２の左側）の開口部から前記流体入口部６３が構成され、軸心方向一端側（図２の右側）の開口部から前記流体出口部６４が構成されている。

前記弁体６２は、前記流体入口部６３側に設けられた前記弁座６６に当接又は離間可能な弁部６８を有している。前記弁体６２は、前記弁ケーシング６１内にその軸心方向に移動可能に設けられるとともに、付勢部材６９により前記弁部６８が前記弁座６６に当接するように付勢されている。

そして、前記弁体６２は、前記弁座６６に当接したときに前記弁ケーシング６１の軸心方向に関して当該弁体６２を挟む空間７１・７２を連通させるための漏洩通路７０を前記弁部６８に有している（図３（ｂ）参照）。前記弁体６２は、前記弁部６８が前記弁座６６に当接した状態で外力により前記弁座６６に押し付けられた場合、前記漏洩通路７０が閉じ方向に移行するように変形する構成とされている。

本実施形態において、前記弁部６８は、全体として中空の円錐台形状を呈するように形成されている。前記弁部６８は、縮径側が前記流体入口部６３を向くように配置されて、前記弁部６８が前記弁座６６に当接したときに一部が前記吸入流路６に露出する前記流体入口部６３側の外周面と、前記流体出口部６４側の内周面とを有している。

前記弁部６８の外周面は、円錐面（テーパ面）を有し、この円錐面が前記弁座６６と当接する当接面を含むとともに、その一部が前記吸入流路６に露出し得るように形成されている。前記弁部６８の内周面は、前記外周面に沿って広がる曲面を有し、この曲面が前記弁ケーシング６１の内部に臨むように形成されている。

本実施形態においては、前記弁部６８は、前記弁ケーシング６１の軸心まわりに並設された複数（本実施形態においては、４つ）の構成体７３を有し、この複数の構成体７３のうち、少なくとも一組の隣り合う構成体７３の間に前記漏洩通路７０が形成されるように構成されている。

詳しくは、前記各構成体７３は、他の構成体７３と略均一な形状に形成されている。前記各構成体７３は、外周面７４と、内周面７５と、隣り合う構成体７３の対向面７６と対向する対向面７６とを有している。前記複数の構成体７３の外周面７４は前記弁部６８の外周面をなし、前記複数の構成体７３の内周面７５は前記弁部６８の内周面をなす。

前記各構成体７３の対向面７６は、前記各構成体７３が前記弁座６６に押し付けられていない通常状態では、隣り合う構成体７３の対向面７６と所定間隔を隔て配置される。これにより、隣り合う構成体７３間に、スリット（隙間）７７が形成される。このスリット７７は、前記吸入流路６側の空間７１と前記弁ケーシング６１側の空間７２とを連通させるべく前記弁部６８の外周面と内周面との間を貫通するように形成され、前記漏洩通路７０を構成する。

また、本実施形態においては、前記弁体６２は、前記弁部６８を保持するための保持部７８と、この保持部７８と前記弁部６８とを弾性変形可能に連結するための連結片７９を有している。前記連結片７９は、前記弁部６８の各構成体７３と同数設けられている。前記弁部６８（前記複数の構成体７３）と前記保持部７８と前記連結片７９とは一体構造となっている。

前記保持部７８は、前記弁ケーシング６１の内径と略同一の外径を有する筒形状に形成されている。前記保持部７８は、前記弁部６８よりも前記流体出口部６４側に設けられ、前記弁部６８と同軸的に配置されている。前記保持部７８は、前記弁ケーシング６１内に設けられ、前記弁部６８と一体的に前記弁ケーシング６１内をその軸心方向に摺動し得るように構成されている。

前記連結片７９は、前記弁ケーシング６１の軸心方向に延びるように設けられ、前記弁部６８（前記各構成体７３）と前記保持部７８との間に配置されている。前記連結片７９は、長手方向一端部で前記保持部７８に固定され、長手方向他端部で前記弁部６８の各構成体７３に固定されている。こうして、前記各構成体７３が、前記連結片７９の長手方向一端部を支点として揺動可能とされている。

本実施形態においては、また、前記弁ケーシング６１内に、前記付勢部材６９が設けられている。この付勢部材６９は、前記弁体６２（前記弁部６８）を前記弁座６６に所定荷重で付勢する圧縮コイルバネによって構成されている。前記付勢部材６９は、前記保持部７８内に嵌合され、前記弁ケーシング６１及び前記弁体６２と同軸的に配置されている。

このような構成により、前記ベローズポンプ１が吸入行程から吐出行程に切り替わったとき、即ち前記ベローズ１０が伸長状態から収縮状態に切り替わったとき、まず、前記ベローズ１０の変形に伴う内部圧力の変化によって、図３（ａ）に示す状態にあった前記弁体６２の弁部６８（前記各構成体７３）が、前記付勢部材６９の付勢力により押されて、図３（ｂ）に示すように前記漏洩通路７０を開状態としたまま（前記スリット７７を保持したまま）、前記漏洩通路７０の一部が前記空間７１に臨むように前記弁座６６に当接する。

つづいて、前記ベローズ１０の変形に伴う内部圧力の上昇によって、前記弁部６８が、前記ポンプ作用室１４から前記弁ケーシング６１内の空間７２に浸入した流体により押される（前記弁部６８に外力６７がかかる）。その結果、前記弁部６８が前記弁座６６に押し付けられて、前記各構成体７３がその対向面７６が隣り合う構成体の対向面７６と当接する（前記スリット７７が閉じる）ように互いに近接する方向へ揺動する。即ち、前記漏洩通路７０が閉じ方向へ移行する。

前記漏洩通路７０の閉じ方向への移行期間においては、前記吸入流路６から前記ベローズ１０に向かって流れてくる流体が前記吸入側逆止弁２３の弁体６２（前記弁部６８）に接触しようとする際、その流体の一部が前記空間７１から前記漏洩通路７０に浸入して前記空間７２ひいては前記ポンプ作用室１４に漏れ込む。つまり、この際、前記流体の一部が前記弁座６６に当接した状態の前記弁体６２に衝突しない。したがって、前記吸入側逆止弁２３の弁体６２への流体の衝突が比較的穏やかなものになる。

よって、前記ベローズポンプ１の吸入行程から吐出行程への切り替わりの際にウォータハンマ現象を緩和することができ、このウォータハンマ現象に起因して発生する前記ベローズポンプ１の振動を低減することができる。その結果、前記ベローズポンプ１から当該ベローズポンプ１に接続された図示しない配管等へ伝播される振動も低減することができる。そのため、このような振動に起因する不具合（例えば、前記ベローズ１０の損傷、及び、前記ベローズ１０と前記配管等との接続箇所の損傷）の発生を極力回避することができる。

そして、吐出工程において前記移行期間の後には、図３（ｃ）に示すように前記漏洩通路７０（前記スリット７７）が前記外力６７により閉じた漏洩通路７０Ａ（スリット７７Ａ）に変わるので、前記吸入側逆止弁２３は、完全に閉状態となって、前記ポンプ作用室１４から前記吸入流路６に向かう流体の逆流を阻止する。その後、吐出工程から吸入工程に切り替わると、前記外力６７による前記弁体６２への押圧が解除されるので、前記吸入側逆止弁２３は、弾性復帰による前記各構成体７３の揺動により前記漏洩通路７０を開き方向へ移行させつつ開状態となって、前記吸入流路６から前記ポンプ作用室１４に向かう流体の流れを許容する。

なお、前記漏洩通路７０の閉じ方向への移行期間の幅（吐出工程から吸入工程への切替時において前記吸入側逆止弁２３が完全に閉塞するまでの時間）、及び、この移行期間に前記漏洩通路７０を通じて前記ポンプ作用室に漏れ込む液体の量は、前記スリット７７の形状の変更等により、ポンプ性能を損なわないように適宜設定される。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図４に示すように、本実施形態に係るベローズポンプ８１は、第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１が単胴型のベローズポンプであるのに対し、複胴型のベローズポンプである点で、第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１と相違している。

本実施形態において、前記ベローズポンプ８１は、左右一対のポンプ部を対称に配置したものであって、各ポンプ部が相補的に動作することで大きな移送量が得られるようになっている。

即ち、前記ベローズポンプ８１は、仕切壁８４とポンプケーシング８５とによって構成されたポンプボディ８３を備えている。前記ポンプケーシング８５は、円筒状の周壁部材８７と、この周壁部材８７の左右端にそれぞれに固設された側壁部材８８・８９を有している。このポンプケーシング８５内には、仕切壁８４を挟んで左右対称形に一対のベローズ９１・９２が設けられている。

前記各ベローズ９１・９２は、図１に示した前記ベローズポンプ１で使用されている前記ベローズ１０と実質的に同じ構成を有している。そして、前記ベローズ９１・９２では、それぞれの開口周縁部が環状固定板９３・９４により前記仕切壁８４の側壁部に気密状に固定される一方、それぞれの閉塞端部が可動体９７・９８と連結されている。前記可動体９７・９８は、前記仕切壁８４を貫通する複数の連結棒９９を介して連結されている。

また、前記仕切壁８４には、流体を吸入するための吸入流路１０１と、流体を吐出するための吐出流路１０２とが形成されている。これらの吸入流路１０１と吐出流路１０２との間には、前記ベローズ９１の伸縮動作に伴って交互に開・閉動作し得る吸入側逆止弁１０３及び吐出側逆止弁１０４が設けられるとともに、前記ベローズ９２の伸縮動作に伴って交互に開・閉動作し得る吸入側逆止弁１０５及び吐出側逆止弁１０６が設けられている。

ここで、前記吸入側逆止弁１０３及び前記吸入側逆止弁１０５は、それぞれ、図１に示した前記ベローズポンプ１で使用されている前記吸入側逆止弁２３と実質的に同じ構成を有するものであり、筒状の弁ケーシング６１と、漏洩通路７０を有する弁体６２とを備えるバルブによって構成されている。

さらに、前記ポンプケーシング８５の前記側壁部材８８・８９には、それぞれ、図示しない空気供給装置（コンプレッサ）から供給される加圧空気を前記ポンプケーシング８５内に供給するため、及び、前記ポンプケーシング８５内の空気を外部に排出するための空気孔１１１・１１２が形成されている。また、前記側壁部材８８・８９には、それぞれ、前記可動体９７・９８の位置を検出するための近接センサを取り付ける取付孔１１３・１１４が形成されている。

前記ベローズポンプ８１においては、前記空気供給装置からの加圧空気が前記空気孔１１１・１１２から交互に供給されて、左右の前記ベローズ９１・９２が交互に伸長・収縮動作した場合、図４の右側のポンプ部において前記ベローズ９２により前記吸入流路１０１から前記吸入側逆止弁１０５を経て流体が吸入されるときには（吸入工程）、図４の左側のポンプ部において前記ベローズ９１によりその内部に貯留されている流体が前記吐出側逆止弁１０４を経て前記吐出流路１０２から吐出されることになる（吐出工程）。

一方、この場合に、図４の左側のポンプ部において前記ベローズ９１により前記吸入流路１０１から前記吸入側逆止弁１０３を経て流体が吸入されるときには（吸入工程）、図４の右側のポンプ部において前記ベローズ９２によりその内部に貯留されている流体が前記吐出側逆止弁１０６を経て前記吐出流路１０２から吐出されることになる（吐出工程）。

以上のような構成により、前記ベローズポンプ１の駆動時、前記左右一対のポンプ部において、このような吸入工程と吐出工程とが反復される。これにより、前記ベローズポンプ８１の所定のポンプ動作が実行される。

そのうえ、前記左右一対のポンプ部においては、それぞれ、前記漏洩通路７０を有する前記吸入側逆止弁１０３及び前記吸入側逆止弁１０５が用いられているので、第１実施形態と同様に、前記ベローズポンプ８１の吸入行程から吐出行程への切り替わりの際にウォータハンマ現象を緩和することができ、このウォータハンマ現象に起因して発生する起因する前記ベローズポンプ８１の振動を低減できる。

なお、本発明に係る弁体の弁部は、第１実施形態及び第２実施形態においては略均一な形状の４つの前記構成体７３を有する前記弁部６８としているが、これに限定するものではなく、例えば、２つ又は６つの構成体を有する弁部としてもよいし、異なる形状の複数の構成体を有する弁部としてもよい。

なお、本発明に係る弁体の弁部は、第１実施形態及び第２実施形態においては前記各構成体７３と隣り合う構成体７３との間に前記漏洩通路７０（前記スリット７７）を必ず設けた前記弁部６８としているが、少なくとも一組の隣り合う構成体の間に漏洩通路を設けた弁部であればよく、一部の構成体と隣り合う構成体との間には漏洩通路を設けない弁部としてもよい。

なお、第１実施形態及び第２実施形態においては前記弁体６２における前記弁部６８の複数の構成体７３を前記保持部７８を用いて一体構造にしているが、例えば、前記保持部７８の代わりに前記付勢部材６９を用いて、前記複数の構成体７３を前記連結片７９を介して前記付勢部材６９に連結することで一体構造にすることも可能である。

また、本発明に係るバルブは、第１実施形態に係る前記ベローズポンプ１及び第２実施形態に係る前記ベローズポンプ８１のようなベローズポンプの吸入側逆止弁として用いるのに好適なものであるが、他のポンプ等の機器に用いることも可能である。

１ ベローズポンプ
４ ポンプボディ
６ 吸入流路
７ 吐出流路
８ 中間流路
１０ ベローズ
２３ 吸入側逆止弁
２４ 吐出側逆止弁
２６ 可動体
３１ エアシリンダ
６０ バルブ
６１ 弁ケーシング
６２ 弁体
６３ 流体入口部
６４ 流体出口部
６６ 弁座
６８ 弁部
６９ 付勢部材
７０ 漏洩通路
７１ 空間
７２ 空間
７３ 構成体
８１ ベローズポンプ
８３ ポンプボディ
９１ ベローズ
９２ ベローズ
９７ 可動体
９８ 可動体
１０１ 吸入流路
１０２ 吐出流路
１０３ 吸入側逆止弁
１０４ 吐出側逆止弁
１０５ 吸入側逆止弁
１０６ 吐出側逆止弁

Claims (3)

1. ポンプに用いられるバルブであって、
   流体入口部及び流体出口部を有する筒状の弁ケーシングと、
   前記流体入口部側に設けられた弁座に当接又は離間可能な弁部を有しており、前記弁ケーシング内にその軸心方向に移動可能に設けられるとともに、付勢部材により前記弁部が前記弁座に当接するように付勢される弁体とを備えるバルブであって、
   前記弁体は、前記弁座に当接したときに前記弁ケーシングの軸心方向に関して当該弁体を挟む空間を連通させるための漏洩通路を前記弁部に有しており、この弁部が前記弁座に当接した状態で外力により前記弁座に押し付けられた場合、前記漏洩通路が閉じ方向に移行しかつその移行期間の後に前記漏洩通路が閉じるように変形することを特徴とするバルブ。
2. 前記弁部は、前記弁ケーシングの軸心まわりに並設された複数の構成体を有し、この複数の構成体のうち、少なくとも一組の隣り合う構成体の間に前記漏洩通路が形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 流体を吸入するための吸入流路、及び、流体を吐出するための吐出流路を有するポンプボディと、前記ポンプボディ内に設けられて、流体を前記吸入流路から吸入し且つ前記吐出流路へ吐出するために伸縮可能に構成されたベローズと、前記ベローズに連結されて、前記ベローズを伸縮動作させるべく可動し得るように構成された可動体と、前記可動体を可動させるための駆動装置と、請求項１又は請求項２に記載のバルブにより構成され、前記吸入流路から前記ベローズ内に向かう流体の流れのみを許容する吸入側逆止弁と、前記ベローズ内から前記吐出流路に向かう流体の流れのみを許容する吐出側逆止弁とを備えることを特徴とするベローズポンプ。

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