JP6577801B2 - ベローズポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ベローズポンプに関する。

半導体製造や化学工業等において、薬液や溶剤等の移送流体を送給させるためのポンプとして、ベローズポンプが使用される場合がある。
このベローズポンプは、例えば、特許文献１に記載されているように、ポンプヘッドの左右方向（水平方向）の両側にポンプケースを連結して２つの空気室を形成し、各空気室の内部にそれぞれ左右方向に伸縮可能な一対のベローズを設け、各空気室に交互に加圧空気を供給することによって各ベローズを収縮又は伸長させるように構成されている。

ポンプヘッドには、各ベローズの内部と連通する移送流体の吸込通路と吐出通路とが形成され、さらに、吸込通路及び吐出通路に対する一方向への移送流体の流れを許容し、他方向への移送流体の流れを阻止するチェックバルブが設けられている。吸込通路用のチェックバルブは、ベローズの伸長により開くことによって吸込通路からベローズ内への移送流体の流れを許容し、ベローズの収縮により閉じることによって、当該ベローズ内から吸込通路への移送流体の流れを阻止するように構成されている。また、吐出通路用のチェックバルブは、ベローズの伸長により閉じることによって、吐出通路からベローズ内への移送流体の流れを阻止し、ベローズの収縮により開くことによって、ベローズ内から吐出通路への移送流体の流れを許容するように構成されている。

一対のベローズは、連結棒により一体に連結されており、一方のベローズが収縮して吐出通路へ移送流体を吐出すると、これと同時に他方のベローズが強制的に伸長して吸込通路から移送流体が吸い込まれる。また、前記他方のベローズが収縮して吐出通路へ移送流体を吐出すると、これと同時に前記一方のベローズが強制的に伸長して吸込通路から移送流体が吸い込まれるようになっている。

このようなベローズポンプにおいては、ベローズの伸長により吸込通路用のチェックバルブが開いて移送流体を吸い込む吸込工程から、ベローズの収縮により吐出通路用のチェックバルブが開いて移送流体を吐出する吐出工程へ切り換わるときに、瞬間的に大きな圧力変動（圧力上昇）が生じ、「ウォータハンマ」と呼ばれる衝撃圧力が発生する。この衝撃圧力は、吸込工程の終了によって閉じられた吸込通路用のチェックバルブに、その上流側から移送流体が衝突したり、ベローズ内に吸い込まれた移送流体が当該ベローズの隔壁に衝突したりすることで発生すると考えられる。

上記衝撃圧力が発生すると、その衝撃圧力による振動がポンプに接続された配管や機器に伝播し、これらの配管等が破損する恐れがある。そこで、従来のベローズポンプでは、例えば、特許文献２に記載されているように、前記衝撃圧力を抑制する対策として、ポンプヘッドに吸込通路を２つ形成し、前記圧力変動を分散させることが行われている。

特開２０１０−１９６５４１号公報 特開２００４−２６３６３８号公報（図３参照）

しかし、従来の衝撃圧力を抑制する対策をしても、２つの吸込通路にそれぞれ設けられた吸込通路用のチェックバルブが閉じるタイミングが一致した場合には、依然として衝撃圧力が発生するという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに発生する衝撃圧力を効果的に抑制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。

本発明のベローズポンプは、移送流体を吸い込むための第１及び第２吸込通路、並びに移送流体を吐出するための吐出通路が形成されたポンプヘッドと、前記ポンプヘッドに伸縮自在に取り付けられ、その伸長動作および収縮動作のうち、一方の動作により前記第１及び第２吸込通路から移送流体を吸い込み、他方の動作により前記吐出通路に移送流体を吐出するベローズと、前記ベローズの前記一方の動作により前記第１吸込通路の一方向への移送流体の流れを許容するとともに、前記ベローズの前記他方の動作により前記第１吸込通路の他方向への移送流体の流れを阻止する第１チェックバルブと、前記ベローズの前記一方の動作により前記第２吸込通路の一方向への移送流体の流れを許容するとともに、前記ベローズの前記他方の動作により前記第２吸込通路の他方向への移送流体の流れを阻止する第２チェックバルブと、を備え、前記両チェックバルブは、それぞれ、前記ポンプヘッド内に設けられ、開弁方向および閉弁方向に移動可能な弁体と、前記弁体を閉弁方向に押圧付勢する圧縮コイルばねと、を有し、前記両チェックバルブの圧縮コイルばねのうち一方のばね定数は、他方のばね定数よりも高く設定されていることを特徴とする。

上記のように構成されたベローズポンプによれば、移送流体を吸い込むための第１及び第２吸入通路にそれぞれ第１及び第２チェックバルブを設け、両チェックバルブにおいて弁体を閉弁方向に押圧付勢する圧縮コイルばねのうち、一方のばね定数は他方のばね定数よりも高く設定されている。このため、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに、第１及び第２吸込通路の各チェックバルブがそれぞれ閉弁するタイミングをずらすことができる。これにより、一方のチェックバルブが先に閉弁したときに生じる衝撃圧力を、開弁状態である他方のチェックバルブから吸込通路側へ逃がすことができるので、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに発生する衝撃圧力を効果的に抑制することができる。

前記ベローズポンプにおいて、前記一方のばね定数は、前記他方のばね定数の１．１〜１．３倍に設定されているのが好ましい。
この場合、ばね定数が高い圧縮コイルばねを有するチェックバルブの開弁動作に支障をきたすことなく、上記衝撃圧力を効果的に抑制することができる。

前記ベローズポンプにおいて、前記両チェックバルブは、それぞれ、前記弁体および前記圧縮コイルばねを収容するバルブケースと、前記弁体の外周に固定され、前記バルブケースの内周に対して摺動することで当該バルブケースに対して前記弁体の移動を案内する複数のガイド部と、をさらに有し、前記複数のガイド部は、前記バルブケースと前記弁体との間において周方向に所定の空間をおいて配置されており、前記空間は、前記弁体の開弁中に移送流体を通過させる流通路とされているのが好ましい。

この場合、バルブケースと弁体との間において周方向に隣り合うガイド部同士の間に形成された空間は、弁体の開弁中に移送流体を通過させる流通路とされているので、ガイド部以外に前記流通路を形成するための部材を弁体に設ける必要がない。これにより、弁体を軽量化することができるので、弁体の移動を迅速に行うことができる。

本発明のベローズポンプによれば、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに発生する衝撃圧力を、効果的に抑制することができる。

本発明の実施形態に係るベローズポンプの断面図である。 ベローズポンプのポンプヘッドを示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡＯＢ断面図である。 吸込用チェックバルブを拡大して示す断面図である。 吸込用チェックバルブの弁体およびガイド部を示す正面図である。 吸込用チェックバルブの変形例を示す断面図である。 ベローズポンプの動作を示す説明図である。 ベローズポンプの動作を示す説明図である。 比較例に係るベローズポンプの上流側配管内における移送流体の圧力の変化を示すグラフである。 実施例に係るベローズポンプの上流側配管内における移送流体の圧力の変化を示すグラフである。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［ベローズポンプの全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係るベローズポンプの断面図である。
本実施形態のベローズポンプ１０は、例えば半導体製造装置において薬液や溶剤等の移送流体を一定量供給するときに用いられる。このベローズポンプ１０は、ポンプヘッド１１と、このポンプヘッド１１の左右方向（水平方向）の両側に取り付けられる一対のポンプケース１２と、各ポンプケース１２の内部において、ポンプヘッド１１の左右方向の側面に取り付けられる一対のベローズ１３と、各ベローズ１３の内部において、ポンプヘッド１１の左右方向の側面に取り付けられる複数のチェックバルブ３８，４０と、を備えている。

［ポンプケースの構成］
ポンプケース１２は、ポンプヘッド１１の左右両側に固定された筒形状のケース胴体１５と、このケース胴体１５の左右方向の一端部（ポンプヘッド１１とは反対側の端部）を閉鎖する閉鎖蓋１６と、を備えている。ケース胴体１５と、ポンプヘッド１１及び閉鎖蓋１６との接合端面にはシール部材が介装されており、これらの部材によって囲まれた空間が気密状態が保持された空気室１７とされている。

閉鎖蓋１６には吸排気ポート１９が設けられており、この吸排気ポート１９は、切換バルブ１８を介してエアコンプレッサ等の空気供給装置（駆動装置）２０に接続されている。
また、閉鎖蓋１６には、近接センサからなる検出センサ２１が取り付けられており、この検出センサ２１は、ベローズ１３に取り付けられた作動板２４を検知して、当該ベローズ１３の伸縮状態を検出する。

［ベローズの構成］
ベローズ１３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（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）等のフッ素樹脂により有底筒形状に形成され、その開放端部はポンプヘッド１１に固定されている。
具体的に、ベローズ１３の開放側端部には周溝２２が形成され、ポンプヘッド１１とポンプケース１２との間には、径方向内方へ突出する係止環２３が固定され、この係止環２３を周溝２２に嵌合することによってベローズ１３がポンプヘッド１１に固定されている。

ベローズ１３の周壁は、蛇腹形状に形成されて水平方向に伸縮自在に構成されている。また、ベローズ１３の底部の外面は、上記作動板２４によって覆われている。具体的には、ベローズ１３の底部の外周部には周溝２５が形成されており、作動板２４の外周部に固定された係止環２６を周溝２５に嵌合させることによって作動板２４がベローズ１３の底部に固定されている。

一対のベローズ１３のそれぞれに固定された作動板２４は、連動シャフト２８によって連結されている。この連動シャフト２８は、その長手方向の中途部がポンプヘッド１１に形成されたガイド部２９に左右方向摺動可能にガイドされており、その両端部が作動板２４の外周部にナット等の連結具３０によって固定されている。そして、一対のベローズ１３は、一方が伸長したときに他方が収縮し、一方が収縮したときに他方が伸長するように連動シャフト２８によって連動される。

空気供給装置２０によって生成された適当な圧力の加圧空気は、各ポンプケース１２の閉鎖蓋１６に設けられた吸排気ポート１９を介して２つの空気室１７に対して交互に供給される。一方の空気室１７に加圧空気が供給されると、当該空気室１７内に配置された一方のベローズ１３が収縮し、この一方のベローズ１３の収縮に連動して他方のベローズ１３が伸長する。そして、他方のベローズ１３の作動板２４が検出センサ２１によって検出されると、空気供給装置２０によって生成された加圧空気は、切換バルブ１８によって他方の吸排気ポート１９から他方の空気室１７に供給される。これによって、他方のベローズ１３が収縮するとともに一方のベローズ１３が伸長する。このようなベローズ１３の伸縮に伴って、ベローズ１３の内部への移送流体の吸い込みと吐出とが交互に行われ、当該移送流体を移送可能となっている。

［ポンプヘッドの構成］
図２は、ポンプヘッド１１を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡＯＢ断面図である。ポンプヘッド１１は、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂から形成されている。ポンプヘッド１１の内部には、移送流体を吸い込むための吸込通路３３と、移送流体を吐出するための吐出通路３４とが形成されている。吸込通路３３及び吐出通路３４は、ポンプヘッド１１の外周面において開口する開口部３１，３２を有し、各開口部３１，３２に吸込ポート及び吐出ポート（いずれも図示省略）が接続されている。吸込ポートは移送流体のタンク（図示省略）に接続され、吐出ポートは移送流体の移送先に接続される。

吸込通路３３は、開口部３１から径内側に延びる主通路３３ａと、主通路３３ａの長手方向の中間部からポンプヘッド１１の左右両側面に向けて分岐する第１分岐通路３３ｂと、主通路３３ａの長手方向の径内側端部からポンプヘッド１１の左右両側面に向けて分岐する第２分岐通路３３ｃと、を有している。各分岐通路３３ｂ，３３ｃは、ポンプヘッド１１の左右両側面においてそれぞれ開口する吸込口３５Ａ，３５Ｂを有している。

これにより、本実施形態では、主通路３３ａおよび第１分岐通路３３ｂにより開口部３１と吸込口３５Ａとを連通する第１吸込通路３３１が構成され、主通路３３ａおよび第２分岐通路３３ｃにより開口部３１と吸込口３５Ｂとを連通する第２吸込通路３３２が構成されている。各吸込口３５Ａ，３５Ｂは、それぞれチェックバルブ３８を介してベローズ１３の内部と連通している（図１参照）。なお、以下において、吸込口３５Ａ，３５Ｂの共通事項を説明する場合は、吸込口３５と総称する。

吐出通路３４は、開口部３２から径内側に延びる主通路３４ａと、主通路３４ａの径内側端部からポンプヘッド１１の左右両側面に向けて分岐する分岐通路３４ｂと、を有している。分岐通路３４ｂは、ポンプヘッド１１の左右両側面においてそれぞれ開口する吐出口３６を有している。各吐出口３６は、それぞれチェックバルブ４０を介してベローズ１３の内部と連通している（図１参照）。

［チェックバルブの構成］
図１において、ポンプヘッド１１の各吸込口３５及び各吐出口３６には、チェックバルブ３８，４０が設けられている。
吐出口３６に取り付けられたチェックバルブ４０（以下、「吐出用チェックバルブ」ともいう）は、吐出口３６に固定されたバルブケース４０ａと、このバルブケース４０ａに収容された弁体４０ｂと、この弁体４０ｂを閉弁方向に押圧付勢する圧縮コイルばね４０ｃとを有している。

バルブケース４０ａは有底円筒形状に形成されており、その底壁にはベローズ１３の内部に連通する貫通孔４０ｄが形成されている。弁体４０ｂは、圧縮コイルばね４０ｃの付勢力によりバルブケース４０ａの貫通孔４０ｄを閉鎖（閉弁）し、ベローズ１３の伸縮に伴う移送流体の流れによる背圧が作用するとバルブケース４０ａの貫通孔４０ｄを開放（開弁）するようになっている。

これにより、吐出用チェックバルブ４０は、自身が配置されているベローズ１３が収縮したときに開弁して、ベローズ１３内部から吐出通路３４に向かう方向への移送流体の流出を許容し、当該ベローズ１３が伸長したときに閉弁して、吐出通路３４からベローズ１３内部に向かう方向への移送流体の逆流を阻止する。

吸込口３５に取り付けられたチェックバルブ３８（以下、「吸込用チェックバルブ」ともいう）は、自身が配置されているベローズ１３が伸長したときに開弁して、吸込通路３３からベローズ１３内部に向かう方向（一方向）への移送流体の吸引を許容し、当該ベローズ１３が収縮したときに閉弁して、ベローズ１３内部から吸込通路３３に向かう方向（他方向）への移送流体の逆流を阻止する。図２（ａ）に示すように、本実施形態の吸込用チェックバルブ３８は、吸込口３５Ａに取り付けられた第１チェックバルブ３８１と、吸込口３５Ｂに取り付けられた第２チェックバルブ３８２とからなる。

図３は、吸込用チェックバルブ３８（第１チェックバルブ３８１，第２チェックバルブ３８２）を拡大して示す断面図である。なお、図３に示す吸込用チェックバルブ３８は閉弁状態を示している。
吸込用チェックバルブ３８は、吸込口３５に固定されたバルブケース３８ａと、このバルブケース３８ａに収容された弁体３８ｂおよび圧縮コイルばね３８ｃと、バルブケース３８ａに対して弁体３８ｂの移動を案内する複数のガイド部３８ｅと、を有している。

バルブケース３８ａは有底円筒形状に形成されており、その底壁にはベローズ１３の内部に連通する貫通孔３８ｄが形成されている。圧縮コイルばね３８ｃは、弁体３８ｂよりもバルブケース３８ａの底壁側に配置されており、弁体３８ｂを閉弁方向に押圧付勢している。弁体３８ｂは、バルブケース３８ａ内において開弁方向および閉弁方向に移動可能に配置されており、圧縮コイルばね３８ｃの付勢力により吸込口３５を閉鎖（閉弁）し、ベローズ１３の伸縮に伴う移送流体の流れによる背圧が作用すると吸込口３５を開放（開弁）するようになっている。

各吸込口３５Ａ，３５Ｂに設けられた第１および第２チェックバルブ３８１，３８２（図２（ａ）参照）の圧縮コイルばね３８ｃのうち、一方のばね定数は、他方のばね定数よりも高く設定されている。これにより、第１および第２チェックバルブ３８１，３８２がそれぞれ閉弁するタイミングをずらすことができる。本実施形態では、例えば前記他方のばね定数は、従来の圧縮コイルばねと同一のばね定数に設定されており、前記一方のばね定数は、前記他方のばね定数の１．１〜１．３倍に設定されているのが好ましい。

前記一方のばね定数の下限値を１．１倍としたのは、当該下限値が１．１倍未満になると、前記閉弁するタイミングのずれが小さ過ぎて、後述する衝撃圧力を効果的に抑制することができないためである。また、前記一方のばね定数の上限値を１．３倍としたのは、当該上限値が１．３倍を上回ると、前記一方のばね定数を有する圧縮コイルばね３８ｃの付勢力が大きくなり過ぎて、この圧縮コイルばね３８ｃにより閉弁方向に押圧付勢されている弁体３８ｂを十分に開弁することができないためである。

ガイド部３８ｅは、弁体３８ｂの外周に固定されており、バルブケース３８ａの内周に対して摺動することで、当該バルブケース３８ａに対して弁体３８ｂの移動を案内する。
図４は、弁体３８ｂおよびガイド部３８ｅを示す正面図である。ガイド部３８ｅは、バルブケース３８ａと弁体３８ｂとの間において周方向に所定の空間Ｓをおいて複数（図例では４個）配置されている。これら複数の空間Ｓは、弁体３８ｂの開弁中に、吸込口３５（図３参照）からバルブケース３８ａ内に吸い込まれた移送流体を貫通孔３８ｄに向けて通過させる流通路とされている。

図５は、吸込用チェックバルブ３８の変形例を示す断面図である。なお、図５に示す吸込用チェックバルブ３８は開弁状態を示している。
本変形例の吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂには、当該弁体３８ｂよりもバルブケース３８ａの底壁側に円筒形状の流通部３８ｆが固定されている。流通部３８ｆの周壁には、周方向に所定間隔をおいて複数の流通孔３８ｇが形成されている。

複数の流通孔３８ｇは、弁体３８ｂの開弁中に、吸込口３５からバルブケース３８ａ内に吸い込まれた移送流体を貫通孔３８ｄに向けて通過させる流通路とされている。
流通部３８ｆには、当該流通部３８ｆよりもバルブケース３８ａの底壁側に円筒形状のガイド部３８ｅが固定されている。ガイド部３８ｅは、その外周面全体がバルブケース３８ａの内周面を摺動することで、バルブケース３８ａに対して弁体３８ｂの移動を案内する。

［ベローズポンプの動作］
次に、本実施形態のベローズポンプ１０の動作を図６及び図７を参照して説明する。なお、図６及び図７においてはベローズ１３の構成を簡略化して示している。
図６に示すように、左側のベローズ１３が収縮動作し、右側のベローズ１３が伸長動作した場合、ポンプヘッド１１の図中左側に装着された吸込用チェックバルブ３８及び吐出用チェックバルブ４０の各弁体３８ｂ，４０ｂは、左側のベローズ１３内の移送流体から圧力を受けて各バルブケース３８ａ，４０ａの図中右側にそれぞれ移動する。

これにより、図中左側の各吸込口３５Ａ，３５Ｂ（図２（ａ）参照）にそれぞれ設けられた吸込用チェックバルブ３８は、互いにタイミングをずらして閉弁する。具体的には、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが先に閉じてから、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが閉じる。また、これらの吸込用チェックバルブ３８が閉じるとともに、図中左側の吐出用チェックバルブ４０が開く。これにより、左側のベローズ１３内の移送流体は吐出通路３４からポンプ外へ排出される。

一方、ポンプヘッド１１の図中右側に装着された吸込用チェックバルブ３８及び吐出用チェックバルブ４０の各弁体３８ｂ，４０ｂは、右側のベローズ１３による吸引作用によって各バルブケース３８ａ，４０ａの図中右側にそれぞれ移動する。これにより、図中右側の各吸込口３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ設けられた吸込用チェックバルブ３８は、互いにタイミングをずらして開弁する。具体的には、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが先に開いてから、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが開く。また、これらの吸込用チェックバルブ３８が開くとともに、図中右側の吐出用チェックバルブ４０が閉じる。これにより、吸込通路３３から右側のベローズ１３内に移送流体が吸い込まれる。

次に、図７に示すように、左側のベローズ１３が伸長動作し、右側のベローズ１３が収縮動作した場合、ポンプヘッド１１の図中右側に装着された吸込用チェックバルブ３８及び吐出用チェックバルブ４０の各弁体３８ｂ，４０ｂは、右側のベローズ１３内の移送流体から圧力を受けて各バルブケース３８ａ，４０ａの図中左側にそれぞれ移動する。

これにより、図中右側の各吸込口３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ設けられた吸込用チェックバルブ３８は、互いにタイミングをずらして閉弁する。具体的には、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが先に閉じてから、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが閉じる。また、これらの吸込用チェックバルブ３８が閉じるとともに、図中右側の吐出用チェックバルブ４０が開く。これにより、右側のベローズ１３内の移送流体は吐出通路３４からポンプ外へ排出される。

一方、ポンプヘッド１１の図中左側に装着された吸込用チェックバルブ３８及び吐出用チェックバルブ４０の各弁体３８ｂ，４０ｂは、左側のベローズ１３による吸引作用によって各バルブケース３８ａ，４０ａの図中左側にそれぞれ移動する。これにより、図中左側の各吸込口３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ設けられた吸込用チェックバルブ３８は、互いにタイミングをずらして開弁する。具体的には、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが先に開いてから、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８の弁体３８ｂが開く。また、これらの吸込用チェックバルブ３８が開くとともに、吐出用チェックバルブ４０が閉じる。これにより、吸込通路３３から左側のベローズ１３内に移送流体が吸い込まれる。
以上の動作を繰り返し行うことで、左右のベローズ１３は、交互に移送流体の吸引と排出とを行うことができる。

［効果の検証］
本実施形態のベローズポンプ１０により得られる効果を検証するために、本発明者らが行った検証試験について説明する。この検証試験は、本実施形態のベローズポンプ１０である実施例と、従来のベローズポンプである比較例とについて、それぞれベローズポンプの上流側（吸い込み側）の配管（以下、「上流側配管」ともいう）内における移送流体の圧力の変化を比較評価することで効果を検証した。

実施例では、ベローズポンプ１０の２つの吸込口３５Ａ，３５Ｂに設けられた吸込用チェックバルブ３８が、ばね定数が互いに異なる圧縮コイルばね３８ｃを有している。また、比較例では、ベローズポンプの２つの吸込口に設けられた吸込用チェックバルブが、ばね定数が互いに同一である２つの圧縮コイルばねを有している。

図８は、比較例に係るベローズポンプの上流側配管内における移送流体の圧力の変化を示すグラフである。なお、図８の上側には、上記移送流体の圧力変化に対応するベローズの伸長位置および収縮位置を示している。また、図中において、「バルブ開」は２つの吸込用チェックバルブが同時に開いた状態、「バルブ閉」は２つの吸込用チェックバルブが同時に閉じた状態を示している。図８に示す比較例では、ベローズの伸長動作が終了して２つの吸込用チェックバルブが同時に閉じたときに発生する衝撃圧力の最大値は、約０．５１〜０．９５ＭＰａと高い値を示している。

図９は、実施例に係るベローズポンプの上流側配管内における移送流体の圧力の変化を示すグラフである。なお、図９の上側には、上記移送流体の圧力変化に対応するベローズの伸長位置および収縮位置を示している。また、図中において、「バルブ１開」は、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８が開いた状態、「バルブ１閉」は当該吸込用チェックバルブ３８が閉じた状態を示している。また、図中において、「バルブ２開」は、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８が開いた状態、「バルブ２閉」は当該吸込用チェックバルブ３８が閉じた状態を示している。

図９に示す実施例では、ベローズ１３の伸長動作が終了して、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８が先に閉じたとき（「バルブ２閉」のとき）に発生する衝撃圧力の最大値は約０．２２ＭＰａであり、図８の比較例の衝撃圧力よりも低い値を示している。また、ばね定数が低い圧縮コイルばね３８ｃを有する吸込用チェックバルブ３８が閉じたとき（「バルブ１閉」のとき）に生じる衝撃圧力の最大値は０．０８ＭＰａ以下であり、上記「バルブ２閉」のときよりも低い値を示している。

したがって、図８の比較例と図９の実施例とを比較すると、２つの吸込用チェックバルブ３８がそれぞれ閉弁するタイミングをずらすことで、移送流体の吸い込み（ベローズの伸長動作）から吐出（ベローズの収縮動作）に切り換わるときに発生する衝撃圧力を効果的に抑制できるのが分かる。

［効果について］
以上、本実施形態のベローズポンプ１０によれば、移送流体を吸い込むための第１及び第２吸入通路３３１，３３２にそれぞれ設けられた２つのチェックバルブ３８１，３８２において、それぞれの弁体３８ｂを閉弁方向に押圧付勢する圧縮コイルばね３８ｃのうち、一方のばね定数は他方のばね定数よりも高く設定されている。このため、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに、各チェックバルブ３８１，３８２がそれぞれ閉弁するタイミングをずらすことができる。これにより、一方のチェックバルブが先に閉弁したときに生じる衝撃圧力を、開弁状態である他方のチェックバルブから吸込通路側へ逃がすことができるので、移送流体の吸い込みから吐出に切り換わるときに発生する衝撃圧力を効果的に抑制することができる。

また、前記一方のばね定数は、前記他方のばね定数の１．１〜１．３倍に設定されているので、ばね定数が高い圧縮コイルばね３８ｃを有するチェックバルブの開弁動作に支障をきたすことなく、上記衝撃圧力を効果的に抑制することができる。
また、前記他方のばね定数は、従来の圧縮コイルばねと同一のばね定数に設定されているので、前記他方のばね定数を有する圧縮コイルばねとして、従来の圧縮コイルばねを流用することができる。これにより、ベローズポンプ１０を安価に製作することができる。

また、本実施形態では、バルブケース３８ａと弁体３８ｂとの間において周方向に隣り合うガイド部３８ｅ同士の間に形成された空間Ｓが、弁体３８ｂの開弁中に移送流体を通過させる流通路とされている。このため、本実施形態のチェックバルブ３８は、図５に示す変形例のように、ガイド部３８ｅ以外に流通路を形成するための部材（流通部３８ｆ）を弁体３８ｂに設ける必要がないので、弁体３８ｂを軽量化することができ、弁体３８ｂを移動させるときの移送流体による抵抗も小さくすることができる。その結果、弁体３８ｂの移動を迅速に行うことができる。

［その他］
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、ベローズポンプ１０は、上記実施形態以外に、左右一対のベローズが互いに独立して伸縮するベローズポンプや、一対のベローズのうちの一方をアキュムレータに入れ替えて構成されたベローズポンプ、また、上記特許文献２のようにベローズの外側に移送流体が給排されるベローズポンプなど、他のベローズポンプにも適用することができる。

１０ ベローズポンプ
１１ ポンプヘッド
１３ ベローズ
３４ 吐出通路
３８ａ バルブケース
３８ｂ 弁体
３８ｃ 圧縮コイルばね
３８ｅ ガイド部
３３１ 第１吸込通路
３３２ 第２吸込通路
３８１ 第１チェックバルブ
３８２ 第２チェックバルブ
Ｓ 空間

Claims (2)

1. 移送流体を吸い込むための第１及び第２吸込通路、並びに移送流体を吐出するための吐出通路が形成されたポンプヘッドと、
   前記ポンプヘッドに伸縮自在に取り付けられ、その伸長動作および収縮動作のうち、一方の動作により前記第１及び第２吸込通路から移送流体を吸い込み、他方の動作により前記吐出通路に移送流体を吐出するベローズと、
   前記ベローズの前記一方の動作により前記第１吸込通路の一方向への移送流体の流れを許容するとともに、前記ベローズの前記他方の動作により前記第１吸込通路の他方向への移送流体の流れを阻止する第１チェックバルブと、
   前記ベローズの前記一方の動作により前記第２吸込通路の一方向への移送流体の流れを許容するとともに、前記ベローズの前記他方の動作により前記第２吸込通路の他方向への移送流体の流れを阻止する第２チェックバルブと、を備え、
   前記両チェックバルブは、それぞれ、
   前記ポンプヘッド内に設けられ、開弁方向および閉弁方向に移動可能な弁体と、
   前記弁体を閉弁方向に押圧付勢する圧縮コイルばねと、
   前記弁体および前記圧縮コイルばねを収容するバルブケースと、
   前記弁体の外周に固定され、前記バルブケースの内周に対して摺動することで当該バルブケースに対して前記弁体の移動を案内する複数のガイド部と、を有し、
   前記両チェックバルブの圧縮コイルばねのうち一方のばね定数は、他方のばね定数よりも高く設定され、
   前記複数のガイド部は、前記バルブケースと前記弁体との間において周方向に所定の空間をおいて配置されており、
   前記空間は、前記弁体の開弁中に移送流体を通過させる流通路とされていることを特徴とするベローズポンプ。
2. 前記一方のばね定数は、前記他方のばね定数の１．１〜１．３倍に設定されている、請求項１に記載のベローズポンプ。

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