JPH11270460A

JPH11270460A - 脈動抑制装置付きポンプ

Info

Publication number: JPH11270460A
Application number: JP7232098A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nishio; 清志西尾; Makoto Imanishi; 良今西; Yoji Minato; 洋二湊; Masayoshi Katsura; 将義桂
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出圧の変動時にも脈動を効率よく吸収して
脈動幅を小さく抑え液体を連続してスムースに吐出で
き、また、配管構成の簡略化と全体の小型化により設置
スペースを大幅に削減できるようにする。【解決手段】流入路２及び流出路３を備えた仕切壁１
の一側部側には、エアシリンダ部１４により駆動伸縮変
形されるベローズ７と該ベローズ７内に形成されたポン
プ作用室９ａに交互に開閉作動する逆止弁１６ａ，１６
ｂとを設けて往復動ポンプ部４を構成する一方、仕切壁
１の他側部側には、ポンプ部４から吐出される液体を貯
溜可能な液室２０ａと該液室２０ａに対し隔離された空
気室２０ｂとを形成する伸縮変形可能なベローズ１７を
有し、液室２０ａの容量変化でポンプ部４から吐出され
る液体の脈動を吸収させる脈動抑制部５を構成させ、こ
の脈動抑制部５には、ベローズ１７の伸縮変形を一定範
囲内に制約するように空気室２０ｂに対し給排気作用を
司る給排気用弁機構４２，４３を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置におけるＩＣや液晶の表面洗浄等の各種処理に用い
られる薬液の循環輸送などに好適に適用される脈動抑制
装置付きポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の液体輸送用ポンプとして、従来
では、例えば特開平３−１７９１８４号公報に開示され
ているような構成のベローズ式あるいはダイヤフラム式
往復動ポンプが一般に用いられていた。この従来の往復
動ポンプの構成を図４に基づいて簡単に説明する。図４
に示されているポンプは、空気駆動型のベローズ式ポン
プであって、液体の流入路５０及び流出路５１を備えた
ポンプヘッド構成壁５２の両側に固定連設された筒状ケ
ーシング５３Ａ，５３Ｂ内にそれぞれ、同一方向に伸縮
変形可能な一対のベローズ５４Ａ，５４Ｂを対向状態に
配設し、これら一対のベローズ５４Ａ，５４Ｂの開口周
縁部５４ａ，５４ｂを環状固定板５６Ａ，５６Ｂを介し
て上記ポンプヘッド構成壁５２に気密状に固定すること
によりポンプ室５９内をポンプ作用室５７ａ，５７ｂと
ポンプ作動室５８ａ，５８ｂとに密封区画してなる一対
のポンプ部６０Ａ，６０Ｂが構成されている。

【０００３】上記一対のポンプ部６０Ａ，６０Ｂにおけ
るベローズ５４Ａ，５４Ｂは上記ポンプヘッド構成壁５
２を貫通して設けられた円周方向に複数本の連結ロッド
５５を介して、一方のベローズ５４Ａまたは５４Ｂが縮
小動作するとき他方のベローズ５４Ｂまたは５４Ａが伸
長動作するように連動連結されている。また、上記一対
のポンプ部６０Ａ，６０Ｂにおけるポンプ作用室５７
ａ，５７ｂにそれぞれ開口するように形成された吸入口
６１ａ，６１ｂ及び吐出口６２ａ，６２ｂはそれぞれ上
記流入路５０及び流出路５１に連通されているととも
に、これら各吸入口６１ａ，６１ｂ及び吐出口６２ａ，
６２ｂにはそれぞれ、吸入用逆止弁６３ａ，６３ｂ及び
吐出用逆止弁６４ａ，６４ｂが設けられている。さら
に、上記筒状ケーシング５３Ａ，５３Ｂの底板部５３
ａ，５３ｂには上記一対のポンプ部６０Ａ，６０Ｂにお
けるポンプ作動室５８ａ，５８ｂに所定時間毎に加圧空
気を交互に供給する空気口６５ａ，６５ｂが形成されて
いる。

【０００４】上記構成のベローズ式ポンプ往復動ポンプ
においては、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置
（図示省略）から送給される加圧空気を所定時間毎に交
互に上記空気口６５ａ，６５ｂを通して一対のポンプ部
６０Ａ，６０Ｂのポンプ作動室５８ａ，５８ｂに供給す
ることにより、上記ベローズ５４Ａ，５４Ｂを連結ロッ
ド５５を介して可逆的に伸縮変形駆動させて一対のポン
プ部６０Ａ，６０Ｂの吸入工程と吐出工程とを交互に行
なわせ、これによって、上記流入路５０からポンプ作用
室５７ａ、５７ｂに流入される液体を流出路５１へほぼ
連続的に吐出させるといったポンプ作用が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来の往復動ポンプでは、一対のベローズあるいはダ
イヤフラムを交互に作動させるものであるから、作動切
替え時に液体の吐出が瞬間的に停止されて脈動が発生す
る。このような脈動が発生すると、流速の大幅な変化お
よび圧力の変化を伴うことになり、特に半導体製造装置
の処理液の循環輸送においてはその清浄度が損なわれて
所定の処理精度の面で大きな問題となっている。

【０００６】従来、このような脈動による処理精度の低
下を解消する手段として、ポンプによる液体輸送配管の
下流側配管部に、例えばベローズを利用したアキュムレ
ータあるいはダンパー等の脈動抑制装置を配設する手段
を採用したものが提案されているが、この場合は、ポン
プとアキュムレータ等の脈動抑制装置との併設であるた
めに、大きな場所を要する上に、両者間に亘って複雑な
配管も必要となり、設備コストが増大する。特に、半導
体製造装置用の処理液の循環輸送にあたっては、両者間
の配管として耐食性、耐熱性などに優れたＰＴＦＥやＰ
ＦＡ等の弗素樹脂製チューブが使用されることが多い
が、この弗素樹脂製チューブに小さな脈動や大きな脈動
が繰り返し作用すると、該チューブが疲労し、短期間の
うちに破れて液漏れを生じるなどの危険性があり、安全
性の面で好ましくない。また、弗素樹脂製チューブ及び
該チューブとポンプや脈動抑制装置との接続ポイントで
圧力ロスが生じ、その圧力ロスを見込んだ大きな容量を
もつポンプを用いる必要があることから、両者を含めて
設備がより大型化し占有設置スペースが一層大きくなる
という問題があった。

【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、脈動を吸収するだけでなく、吐出圧に変動が
発生したときも脈動を効率よく吸収して脈動幅を小さく
抑え液体を連続して一定量で吐出させるができ、しか
も、配管構成の簡略化と全体の小型化により設置スペー
スを大幅に削減することができる脈動抑制装置付きポン
プを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る脈動抑制装置付きポン
プは、液体の流入路及び流出路とを備えた仕切壁と、こ
の仕切壁の一側部に固定連設されたケーシング内を軸線
方向に沿って伸縮変形可能な第１隔膜とこの第１隔膜を
駆動伸縮変形運動させるエアシリンダ部と上記第１隔膜
の伸縮変形運動に伴い交互に開閉作動して液体の吸入作
用および吐出作用を行なう逆止弁が設けられたポンプ作
用室とを備えてなるエア駆動型往復動ポンプ部と、上記
仕切壁の他側部に固定連設されたケーシング内に上記往
復動ポンプ部の第１隔膜に対向して配設され該第１隔膜
の伸縮変形方向に伸縮変形可能な第２隔膜とこの第２隔
膜の内側に形成されて上記往復動ポンプ部のポンプ作用
室から吐出用逆止弁を経て吐出される液体を一時的に貯
溜可能な液室と上記第２隔膜の外側に液室に対し隔離形
成されて脈動抑制用の気体が封入される気室とを備え、
上記第２隔膜の伸縮変形運動に伴う上記液室の容量変化
により上記往復動ポンプ部のポンプ作用室から吐出され
る液体の吐出圧による脈動を吸収させるように構成した
脈動抑制部と、上記脈動抑制部側に設けられて上記液室
の容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記気室内へ
給気して該気室内の封入圧を上昇させる自動給気用弁機
構と、上記脈動抑制部側に設けられて上記液室の容量が
所定範囲を越えて減少したとき、上記気室から排気して
該気室内の封入圧を下降させる自動排気用弁機構とを具
備していることを特徴とするものである。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、エアシリ
ンダ部を介して仕切壁一側部の往復動ポンプ部における
第１隔膜を駆動伸縮変形運動させると、ポンプ作用室内
の吸入用逆止弁と吐出用逆止弁とが交互に開閉作動して
液体の流入路からポンプ作用室への液体の吸入とポンプ
作用室内から流出路への液体の吐出とが反復され所定の
ポンプ作用が行なわれる。このとき、上記往復動ポンプ
部におけるポンプ作用室から上記吐出用逆止弁を経て吐
出される液体は仕切壁他側部の脈動抑制部における液室
を通って流出路へ流出され、この際、その吐出液体の吐
出圧の脈動の山部においては脈動抑制部における第２隔
膜が液室容量を増大する方向に運動して圧力を吸収し、
かつ、脈動の谷部においては上記第２隔膜が液室容量を
減少する方向に運動して吐出液体の圧力が上がって脈動
を吸収することになって、液体を脈動なく連続してスム
ースに流出させることが可能となる。

【００１０】また、上記の動作において、上記往復動ポ
ンプ部による吐出圧が変動して脈動抑制部における液室
容量が所定範囲を越えて増大したときは、自動給気用弁
機構の働きによって気室内へ給気されて気室内の封入圧
が上昇され、それ以上の第２隔膜の伸長変形が制約さ
れ、また、液室容量が所定範囲を越えて減少したとき
は、自動排気用弁機構の働きによって気室内から排気さ
れて気室内の封入圧が下降され、それ以上の第２隔膜の
収縮変形が制約される。これによって、上記往復動ポン
プ部による吐出圧が変動しても、第２隔膜の伸縮変形量
が一定範囲内に制約されて脈動幅を小さく抑えることが
可能となる。

【００１１】上述のように動作する脈動抑制装置付きポ
ンプにおいて、往復動ポンプ部と脈動抑制部とが一体化
されて、両者間を接続するための外部配管が不要である
ために、全体の低コスト化及び小型化が図れて設置スペ
ースの大幅な削減が可能であるばかりでなく、外部配管
の省略によって長期間に使用によっても配管が破れるな
どして液漏れを発生するなどの危険性がなくなり、ま
た、圧力ロスも非常に少ないので、ポンプ容量も小さく
てよく、より一層の小型化を図れ、ポンプの設置占有面
積の縮小を達成することが可能である。

【００１２】上記構成の脈動抑制装置付きポンプにおい
て、上記往復動ポンプ部における第１隔膜及び脈動抑制
部における第２隔膜としては、脈動の発生を一層抑える
ことと、応答性のよいポンプ作用を行なわせることか
ら、請求項２に記載のように、ベローズもしくはダイヤ
フラムから構成することが望ましい。

【００１３】また、上記請求項１または２に記載の脈動
抑制装置付きポンプにおいて、上記脈動抑制部側に設け
られている自動給気用弁機構および自動排気用弁機構と
しては、請求項３に記載のように、上記ケーシングの互
いに離れた箇所で上記気室に通じるように形成されてい
る給気通路および排気通路それぞれに独立して開閉可能
に設けられた第１および第２弁体と、これら第１および
第２弁体を上記第２隔膜の伸縮変形動作に連動して自動
開閉させる第１および第２の連動部材とから構成されて
いる給・排気弁機構が独立したもの、あるいは、請求項
４に記載のように、上記液室内に挿入されて第２隔膜の
伸縮変形運動に応動可能な一本の操作杆と、この操作杆
に操作されて上記気室に通じる一つの給排気通路を給気
口と排気口に選択的に連通させる単一弁体とを備えた１
つの給排気用切換弁機構により構成されているもののい
ずれであってもよく、請求項３の構成の場合は、自動給
気および自動排気のタイミング調整などがやりやすく、
また、請求項４の構成の場合は、構造の簡素化およびポ
ンプへの組付性が容易となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る半導体製造
装置用の脈動抑制装置付きポンプの実施の形態として適
用した空気駆動型ベローズ式ポンプの全体縦断正面図で
あり、同図において、１は液体の流入路２及び流出路３
が形成された仕切壁で、この仕切壁１の両側に往復動ポ
ンプ部４と脈動抑制部５とを対向して一体に配設してな
る。

【００１５】上記仕切壁１の一側部に固定連設された有
底筒状ケーシング６内にその筒軸線方向に沿って伸縮変
形可能な第１隔膜となる有底筒状のベローズ７が配設さ
れており、このベローズ７の開口周縁部７ａを環状固定
板８により上記仕切壁１の一側面に気密状に押圧固定す
ることにより、ケーシング６の内部空間をベローズ７内
のポンプ作用室９ａとベローズ７外のポンプ作動室９ｂ
とに密閉区画されている。上記有底筒状ケーシング６の
底壁部６ａの外側には連結部材１０を介して上記ベロー
ズ７の閉鎖端部材７ｂに固定連結されたピストン体１１
を摺動可能に内蔵するシリンダ体１２が固定されてお
り、このシリンダ体１２および上記ケーシング６の底壁
部６ａに形成した空気孔１３ａ，１３ｂを通して、コン
プレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省略）から送
給される加圧空気をシリンダ体１１の内部または上記ポ
ンプ作動室９ｂに供給することによって、上記ベローズ
７を駆動伸縮変形運動させるエアシリンダ部１４が構成
されている。

【００１６】また、上記ポンプ作用室９ａにそれぞれ開
口するように形成された吸入口１５ａ及び吐出口１５ｂ
は上記流入路２及び流出路３に連通されているととも
に、これら吸入口１５ａ及び吐出口１５ｂにはそれぞ
れ、上記ベローズ７の駆動伸縮変形に伴って交互に開閉
作動される吸入用逆止弁１６ａ及び吐出用逆止弁１６ｂ
が設けられており、以上の各構成要素により上記ポンプ
部４が構成されている。

【００１７】一方、上記仕切壁１の他側部に上記有底筒
状ケーシング６と同軸状に固定連設された有底筒状ケー
シング１７内にも上記ポンプ部４における有底筒状ベロ
ーズ７に対向させて、その筒軸線方向に沿って伸縮変形
可能な第２隔膜となる有底筒状のベローズ１８が配設さ
れており、このベローズ１８の開口周縁部１８ａを環状
固定板１９により上記仕切壁１の他側面に気密状に押圧
固定することにより、ケーシング１７の内部空間がベロ
ーズ１８内で上記ポンプ部４における吐出用逆止弁１６
ｂ及び上記仕切壁１の肉厚内に貫設した連通路２１を経
て吐出される液体を一時的に貯溜する液室２０ａとベロ
ーズ１８外で脈動抑制用の空気が封入される空気室２０
ｂとに隔離形成されている。

【００１８】以上の各構成要素によって、ベローズ１８
の伸縮変形に伴う液室２０ａの容量変化により上記ポン
プ部４のポンプ作用室９ａから吐出される液体の吐出圧
による脈動を吸収させる上記脈動抑制部５が構成されて
いる。

【００１９】そして、上記脈動抑制部５における有底筒
状ケーシング１７の底壁部１７ａの互いに離れた箇所に
は上記空気室２０ｂに通じる給気通路４０及び排気通路
４１が形成されており、給気通路４０には、上記液室２
０ａの容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記空気
室２０ｂ内へ給気して該空気室２０ｂ内の封入圧を上昇
させる自動給気用弁機構４２が設けられているととも
に、上記排気通路４１には、液室２０ａの容量が所定範
囲を越えて減少したとき、上記空気室２０ｂ内から排気
して該空気室２０ｂ内の封入圧を下降させる上記及び自
動排気用弁機構４３が独立して設けられている。

【００２０】上記自動給気用弁機構４２は、給気通路４
０に連通する弁室４２ａ、ボール弁よりなる第１弁体４
２ｂ、該第１弁体４２ｂを閉成位置に付勢する弁ばね４
２ｃ及び内端部が第１弁体４２ｂの弁座をなすとともに
給気通路４０の一部を形成する貫通孔４２ｄを有し、上
記有底筒状ケーシング１７の底壁部１７ａにねじ込み固
定されたガイド部材４２ｅと、このガイド部材４２ｅの
貫通孔４２ｄ内にスライド自在で、かつ、その外周部に
は空気の流通を許容する隙間を形成する状態に挿入保持
されている第１の連動部材となる弁押し棒４２ｆとを有
してなり、この弁押し棒４２ｆの下端部は貫通孔４２ｄ
より下方へ突出し、液室２０ａ内の液圧が平均圧の状態
で基準位置Ｓにある第２隔膜となるベローズ１８の閉鎖
端板１８ｂとストロークＡだけ離間されている。

【００２１】上記自動排気用弁機構４３は、下端部が上
記有底筒状ケーシング１７の底壁部１７ａにねじ込み固
定されるとともに内側に弁室４３ａを形成した筒状ガイ
ド部材４３ｂ、該ガイド部材４３ｂにスライド自在に嵌
合され、弁室４３ａ内に設けた弁ばね４３ｃにより上方
に押圧付勢されるとともに該付勢によって上端がベロー
ズ１８の閉鎖端板１８ｂの下面中央に常時接触する状態
に維持される第２の連動部材となるスライダー４３ｄ及
びこのスライダー４３ｄの下端折曲部４３ｅと係合可能
な拡大係合部４３ｆを有するとともに該スライダー４３
ｄの下端開口を通して相対移動可能とされた第２弁体と
なる棒状の弁体４３ｇとを有してなり、上記ベローズ１
８が基準位置Ｓにある状態において、拡大係合部４３ｆ
はスライダー４３ｄの下端折曲部４３ｅに対してストロ
ークＢだけ離間されている。なお、ガイド部材４３ｂの
側部には空気室２０ｂと弁室４３ａとを連通する貫通孔
４３ｈが形成されている。

【００２２】なお、以上のような構成の脈動抑制装置付
きポンプにおいて、上記ポンプ部４におけるベローズ
７、脈動抑制部５におけるベローズ１８、仕切壁１、両
ケーシング６，１７、吸入用逆止弁１６ａ及び吐出用逆
止弁１６ｂの可動弁体１６ａ１，１６ｂ１は、耐蝕性及
び耐熱製に優れたＰＴＦＥやＰＦＡ等の弗素樹脂材料か
ら構成されており、両ケーシング６，１７の外面にはア
ルミのテフロンコートが施されている。また、上記ポン
プ部４及び脈動抑制部５における環状固定板８，１９は
ガラス繊維入り不飽和ポリエステル等のＦＲＰ製であ
る。さらに、図１中、３５ａ，３５ｂは上記ポンプ部４
におけるエアシリンダ部１４に取り付けられた近接セン
サであって、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置
（図示省略）から送給される加圧空気のシリンダ体１１
内部への供給と上記ポンプ作動室９ｂへの供給とを自動
的に切り替えるものである。

【００２３】次に、上記構成の脈動抑制装置付きポンプ
の動作について説明する。コンプレッサーなどの加圧空
気供給装置（図示省略）から送給される加圧空気を往復
動ポンプ部４におけるエアシリンダ部１４のシリンダ体
１１の内部に供給してベローズ７を図１のｘ方向に伸長
動作させると、流入路２内の移送液体が吸入用逆止弁１
６ａを経てポンプ作用室９ａ内に吸入され、次いで、上
記加圧空気をエアシリンダ部１４のポンプ作動室９ｂ内
に供給してベローズ７を図１のｙ方向に収縮動作させる
と、ポンプ作用室９ａ内に吸入された移送液体が吐出用
逆止弁１６ｂを経て吐出されるといったように、エアシ
リンダ部１４を介して往復動ポンプ部４におけるベロー
ズ７を駆動伸縮変形運動させることにより、上記吸入用
逆止弁１６ａと吐出用逆止弁１６ｂとが交互に開閉作動
して流入路２からポンプ作用室９ａへの液体の吸入とポ
ンプ作用室９ａ内から流出路３への液体の吐出とが反復
され所定のポンプ作用が行なわれる。このような往復動
ポンプ部４の作動により移送液体が所定の部位に向けて
送給されると、ポンプ吐出圧は山部と谷部との繰り返し
による脈動を発生する。

【００２４】ここで、上記往復動ポンプ部４におけるポ
ンプ作用室９ａ内から吐出用逆止弁１６ｂを経て吐出さ
れる移送液体は連通路２１を通って脈動抑制部５におけ
る液室２０ａ内に送られて該液室３に一時的に貯溜され
たのち流出路３へと流出される。このとき、移送液体の
吐出圧が吐出圧曲線の山部にある場合、移送液体は液室
２０ａの容量を増大するようにベローズ１８を伸張変形
させるので、その圧力が吸収される。この時、液室２０
ａから流出される移送液体の流量は往復動ポンプ部４か
ら送給されてくる流量よりも少なくなる。

【００２５】また、上記移送液体の吐出圧が吐出圧曲線
の谷部にさしかかると、上記ベローズ１８の伸張変形に
ともない圧縮された空気室２０ｂ内の封入圧よりも移送
液体の圧力が低くなるので、ベローズ１８は収縮変形す
る。この時、往復動ポンプ部４から液室２０ａ内に流入
する移送液体の流量よりも液室２０ａから流出する流量
が多くなる。この繰り返し動作、つまり液室２０ａの容
量変化によって上記脈動が吸収され抑制される。

【００２６】ところで、上記のような動作中において、
往復動ポンプ部４からの吐出圧が上昇変動すると、移送
液体によって液室２０ａの容量が増大し、ベローズ１８
が大きく伸張変形することになる。このベローズ１８の
伸張変形量が所定範囲Ａを越えると、ベローズ１８の閉
鎖端板１８ｂが弁押し棒４２ｆに当接して該弁押し棒４
２ｆを押し下げる。これによって、自動給気用弁機構４
２における第１弁体４２ｂが弁ばね４２ｃに抗して開成
されて給気通路４０を通じて空気室２０ｂ内へ給気さ
れ、該空気室２０ｂ内の封入圧が上昇する。したがっ
て、ベローズ１８のストロークＡを越えての伸長が阻止
されて、液室２０ａの容量が過度に増大することが抑え
られる。そして、空気室２０ｂ内の封入圧の上昇に伴い
ベローズ１８が基準位置Ｓに向けて収縮するので、弁押
し棒４２ｆがベローズ１８の閉鎖端板１８ｂから離れ、
第１弁体４２ｂが再び閉成位置に戻って空気室２０ｂ内
の封入圧が調整状態に固定される。

【００２７】また、往復動ポンプ部４からの吐出圧が下
降変動すると、移送液体によって液室２０ａの容量が減
少し、ベローズ１８が大きく収縮変形することになる。
このベローズ１８の収縮変形量が所定範囲Ｂを越える
と、ベローズ１８の閉鎖端板１８ｂの上昇とともにスラ
イダー４３ｄが弁ばね４３ｃの付勢によって上昇し、下
端折曲部４３ｅが自動排気用弁機構４３における第２弁
体である棒状の弁体４３ｇの拡大係合部４３ｆに係合す
る。これによって、自動給気用弁機構４３における棒状
の弁体４３ｇが押し上げられ排気通路４１を開成するの
で、空気室２０ｂ内の空気が排気通路４１を通じて外部
に排出され、該空気室２０ｂ内の封入圧が低下する。し
たがって、ベローズ１８のストロークＢを越えての収縮
が阻止されて、液室２０ａの容量が過度に減少すること
が抑えられる。そして、空気室２０ｂ内の封入圧の減少
に伴いベローズ１８が基準位置Ｓに向けて伸長するの
で、スライダー４３ｄも共に下降して下端折曲部４３ｅ
が棒状の弁体４３ｇの拡大係合部４３ｆより離れ、該弁
体４３ｇが再び閉成位置に戻って空気室２０ｂ内の封入
圧が調整状態に固定される。その結果、上記往復ポンプ
部４のポンプ作用室９ａからの吐出圧の変動にかかわら
ず、脈動を効率的に吸収して脈動幅が小さく抑えられる
ことになる。

【００２８】図２は本発明の他の実施の形態を示す空気
駆動型ベローズ式ポンプの全体縦断正面図であり、この
他の実施の形態における空気駆動型ベローズ式ポンプ
も、仕切壁１の両側に往復動ポンプ部４と脈動抑制部５
とを対向して一体に配設してなるもので、それら往復動
ポンプ部４及び脈動抑制部５の構成は図１に示す上記実
施の形態で説明したものと同様であるため、同一または
相当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい説明は
省略する。

【００２９】この図２に示す空気駆動型ベローズ式ポン
プが図１に示すものと相違するところは、図１のものに
おいて、脈動抑制部５側に設けられている自動給気用弁
機構及び自動排気用弁機構を１つの給排気用切換弁機構
７０により構成し、この１つの給排気用切換弁機構７０
を上記脈動抑制部５における有底筒状ケーシング１７の
底壁部１７ａの外面中央部に装備させているた点であ
り、この給排気用切換弁機構７０は図３に示すように構
成されている。

【００３０】すなわち、図３において、７１は有底筒形
のケーシングで、このケーシング７１内に収容されたシ
リンダ部７２内にはその軸線方向に沿って摺動変位可能
にスライド弁体７３が嵌合されている。７４は上記有底
筒状ケーシング１７の底壁部１７ａに形成した孔１７ｂ
を貫通して上記空気室２０ｂ内に挿入された一本の操作
杆であり、その一端部が上記スライド弁体７３の一端に
同軸状に連結されており、かつ、この操作杆７４の他端
側の連結つば部７４ａが上記ベローズ１８の閉鎖端板１
８ｂの中央部にスプリング７５の弾性力によって押し付
けられている筒形連結部材７６内の基準位置に連結され
ている。

【００３１】上記ケーシング７１の周壁には、ケーシン
グ１７の底壁部１７ａ側寄り位置に給気口７７が形成さ
れているとともに、他側寄り位置に排気口７８が形成さ
れている。上記給気口７７は、移送液体の最大圧力値以
上の圧力の空気を供給するようになされており、また、
排気口７８は大気に開放されている。これら給気口７７
および排気口７８に対応して上記シリンダ部７２の周壁
にポート７９，８０が形成されている。８１は上記ケー
シング７１の周壁に形成された給排気用通路で、上記空
気室２０ｂとシリンダ部７２内とを連通するものであ
る。８２は上記給排気用通路８１を介して空気室２０ｂ
とつば部７４ａとシリンダ部７２とケーシング７１で囲
まれた領域を連通させる通路である。この通路８２によ
りスライド弁体７３に作用する空気室２０ｂ内の空気圧
の影響を打ち消すことができ、移送液体の圧力を正確に
スライド弁体７３に伝えることが可能となる。

【００３２】上記スライド弁体７３にはその軸線方向に
所定間隔を隔てて３つの摺動用つば部７３ａ，７３ｂ，
７３ｃが形成されており、中央つば部７３ｂと一端側つ
ば部７３ｃとの間が給気用空間Ｓ１に構成され、中央つ
ば部７３ｂと他端側つば部７３ａとの間が排気用空間Ｓ
２に構成されている。このスライド弁体７３はポンプ吐
出圧の変動により、液室２０ａの容量増大が所定範囲Ａ
を越えると、変位して給排気用通路８１を空間Ｓ１に連
通させ、かつ、液室２０ａの容量減少が所定範囲Ｂを越
えると、上記給排気用通路８１を空間Ｓ２に連通させる
ように構成されている。８３は上記ケーシング７１内に
設置されてスライド弁体７３に上方へのばね力を付勢し
て該スライド弁体７３を基準位置に保持させるばね部材
である。

【００３３】上記のような１つの自動給排気用切換弁機
構７０を装備してなる図２に示す空気駆動型ベローズ式
ポンプにおいても、図１に示すものと同様に、脈動抑制
作用を発揮し、液体を連続してスムースに流出させるこ
とが可能であり、また、このようなポンプ動作中に往復
動ポンプ部４からの吐出圧が上昇変動または下降変動し
たときに脈動幅を小さく抑えることも可能であるが、そ
のときの空気室２０ｂに対する給排気作用が上記図１の
ものとは相違するので、以下、この点についてのみ簡単
に説明する。

【００３４】すなわち、往復動ポンプ部４からの吐出圧
の上昇変動に伴い液室２０ａの容量が増大し、ベローズ
１８が所定範囲Ａを越えて伸長変形した場合は、操作杆
７４を介してスライド弁体７３が外方に摺動変位して、
給排気通路８１が空間Ｓ１を介して給気口７７に連通さ
れる。このため、給気口７７から高い空気圧が上記空間
Ｓ１および通路８１を経て空気室２０ｂに供給されて該
空気室２０ｂの封入圧が高められることになり、これに
よって、ベローズ１８の伸張変形量が制約されて液室２
０ａの容量が過度に増大することが抑えられる。

【００３５】一方、往復動ポンプ部４からの吐出圧の下
降変動に伴い液室２０ａの容量が減少し、ベローズ１８
が所定範囲Ｂを越えて収縮変形した場合は、操作杆７４
を介してスライド弁体７３が内方に摺動変位して、給排
気通路８１が空間Ｓ２を介して排気口７８に連通され
る。このため、上記空気室２０ｂ内の封入空気が給排気
通路８１および空間Ｓ２を経て排気口７８から大気に排
出されて該空気室２０ｂの封入圧が下げられることにな
り、これによって、ベローズ１８の収縮変形量が制約さ
れて液室２０ａの容量が過度に減少することが抑えられ
る。その結果、上記往復動ポンプ部４のポンプ作用室９
ａからの吐出圧の変動にかかわらず、脈動を効率的に吸
収して脈動幅を小さく抑えることになる。

【００３６】なお、図２および図３に示す実施の形態で
説明したような１つの自動給排気用切換弁機構７０を脈
動抑制部５の外側に設ける構成を採用する場合は、たと
え該給排気用切換弁機構７０が故障等しても、ポンプ側
はなんら分解等することなく、この給排気用切換弁機構
７０のみを対象とした補修や部品交換などのメンテナン
スを容易に行なうことが可能で、特に強酸性や強アルカ
リ性の薬液を取り扱う半導体製造装置用のポンプとして
有用である。さらに、給排気用切換弁機構７０として、
図２に示す実施の形態のように、スライド弁体７３を使
用した筒形の弁機構を用いる場合は、コンパクト化が図
れるとともに、空気室２０ｂとの連通構造も簡単になる
という利点がある。

【００３７】また、上記の各実施の形態では、往復動ポ
ンプ部４における第１隔膜及び脈動抑制部５における第
２隔膜として共にベローズ７，１８を使用したものにつ
いて説明したが、これらはダイヤフラムであってもよ
い。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜４に記載の発
明によれば、往復動ポンプ部と脈動抑制部とを一体化し
て両者間を接続するための外部配管を不要としているた
めに、全体の低コスト化及び小型化が図れて設置スペー
スの大幅な削減を達成できるばかりでなく、外部配管の
省略に伴い長期間の使用によっても配管が破れるなどし
て液漏れを発生するなどの危険性がなく、また、圧力ロ
スも非常に少ないので、ポンプ容量も小さくてよく、ポ
ンプ全体の小型化を図れ、ポンプの設置占有面積の縮小
を達成することができる。しかも、脈動を吸収するだけ
でなく、吐出圧に変動が発生したときの液室容量の増減
を液体圧と気体圧の圧力バランスにより所定範囲内に保
持させても脈動を効率よく吸収し脈動幅を小さく抑える
ことができ、液体を連続してスムースに、かつ、一定量
に吐出させるができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポンプの脈動抑制装置付きポンプ
の実施の形態として適用した空気駆動型ベローズ式ポン
プの全体縦断正面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す空気駆動型ベロ
ーズ式ポンプの全体縦断正面図である。

【図３】図２に示す実施の形態における要部の拡大縦断
正面図である。

【図４】従来の脈動抑制装置付きポンプの全体縦断正面
図である。

【符号の説明】

１仕切壁２流入路３流出路４往復動ポンプ部５脈動抑制部６，１７ケーシング７ベローズ（第１隔膜）９ａポンプ作用室１４エアシリンダ部１６ａ，１６ｂ逆止弁１８ベローズ（第２隔膜）２０ａ液室２０ｂ空気室４０給気通路４１排気通路４２自動給気用弁機構４２ｂ第１弁体４２ｆ弁押し棒（第１の連動部材）４３自動排気用弁機構４３ｇ棒状弁体（第２弁体）４３ｄスライダー（第２の連動部材）７０給排気用切換弁機構７３スライド弁体７４操作杆７７給気口７８排気口８１給排気通路

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年２月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】脈動抑制装置付きポンプ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】上記構成のベローズ式往復動ポンプにおい
ては、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省
略）から送給される加圧空気を所定時間毎に交互に上記
空気口６５ａ，６５ｂを通して一対のポンプ部６０Ａ，
６０Ｂのポンプ作動室５８ａ，５８ｂに供給することに
より、上記ベローズ５４Ａ，５４Ｂを連結ロッド５５を
介して可逆的に伸縮変形駆動させて一対のポンプ部６０
Ａ，６０Ｂの吸入工程と吐出工程とを交互に行なわせ、
これによって、上記流入路５０からポンプ作用室５７
ａ、５７ｂに流入される液体を流出路５１へほぼ連続的
に吐出させるといったポンプ作用が行なわれる。

【０００５】

【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、脈動を吸収するだけでなく、吐出圧に変動が
発生したときも脈動を効率よく吸収して脈動幅を小さく
抑え液体を連続して一定量で吐出させることができ、し
かも、配管構成の簡略化と全体の小型化により設置スペ
ースを大幅に削減することができる脈動抑制装置付きポ
ンプを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る脈動抑制装置付きポン
プは、液体の流入路及び流出路とを備えた仕切壁と、こ
の仕切壁の一側部に固定連設されたケーシング内を軸線
方向に沿って伸縮変形可能な第１隔膜とこの第１隔膜を
駆動伸縮変形運動させるエアシリンダ部と上記第１隔膜
の伸縮変形運動に伴い交互に開閉作動して液体の吸入作
用および吐出作用を行なうスプリング式逆止弁が設けら
れたポンプ作用室とを備えてなるエア駆動型往復動ポン
プ部と、上記仕切壁の他側部に固定連設されたケーシン
グ内に上記往復動ポンプ部の第１隔膜に対向して配設さ
れ該第１隔膜の伸縮変形方向に伸縮変形可能な第２隔膜
とこの第２隔膜の内側に形成されて上記往復動ポンプ部
のポンプ作用室から吐出用スプリング式逆止弁を経て吐
出される液体を一時的に貯溜可能な液室と上記第２隔膜
の外側に液室に対し隔離形成されて脈動抑制用の気体が
封入される気室とを備え、上記第２隔膜の伸縮変形運動
に伴う上記液室の容量変化により上記往復動ポンプ部の
ポンプ作用室から吐出される液体の吐出圧による脈動を
吸収させるように構成した脈動抑制部と、上記脈動抑制
部側に設けられて上記液室の容量が所定範囲を越えて増
大したとき、上記気室内へ給気して該気室内の封入圧を
上昇させる自動給気用弁機構と、上記脈動抑制部側に設
けられて上記液室の容量が所定範囲を越えて減少したと
き、上記気室から排気して該気室内の封入圧を下降させ
る自動排気用弁機構とを具備していることを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、エアシリ
ンダ部を介して仕切壁一側部の往復動ポンプ部における
第１隔膜を駆動伸縮変形運動させると、ポンプ作用室内
のスプリング式吸入用逆止弁とスプリング式吐出用逆止
弁とが交互に開閉作動して液体の流入路からポンプ作用
室への液体の吸入とポンプ作用室内から流出路への液体
の吐出とが反復され所定のポンプ作用が行なわれる。こ
のとき、上記往復動ポンプ部におけるポンプ作用室から
上記吐出用スプリング式逆止弁を経て吐出される液体は
仕切壁他側部の脈動抑制部における液室を通って流出路
へ流出され、この際、その吐出液体の吐出圧の脈動の山
部においては脈動抑制部における第２隔膜が液室容量を
増大する方向に運動して圧力を吸収し、かつ、脈動の谷
部においては上記第２隔膜が液室容量を減少する方向に
運動して吐出液体の圧力が上がって脈動を吸収すること
になって、液体を脈動なく連続してスムースに流出させ
ることが可能となる。

【００１４】

【００１６】また、上記ポンプ作用室９ａにそれぞれ開
口するように形成された吸入口１５ａ及び吐出口１５ｂ
は上記流入路２及び流出路３に連通されているととも
に、これら吸入口１５ａ及び吐出口１５ｂにはそれぞ
れ、上記ベローズ７の駆動伸縮変形に伴って交互に開閉
作動される吸入用スプリング式逆止弁１６ａ及び吐出用
スプリング式逆止弁１６ｂが設けられており、以上の各
構成要素により上記ポンプ部４が構成されている。

【００１７】一方、上記仕切壁１の他側部に上記有底筒
状ケーシング６と同軸状に固定連設された有底筒状ケー
シング１７内にも上記ポンプ部４における有底筒状ベロ
ーズ７に対向させて、その筒軸線方向に沿って伸縮変形
可能な第２隔膜となる有底筒状のベローズ１８が配設さ
れており、このベローズ１８の開口周縁部１８ａを環状
固定板１９により上記仕切壁１の他側面に気密状に押圧
固定することにより、ケーシング１７の内部空間がベロ
ーズ１８内で上記ポンプ部４における吐出用スプリング
式逆止弁１６ｂ及び上記仕切壁１の肉厚内に貫設した連
通路２１を経て吐出される液体を一時的に貯溜する液室
２０ａとベローズ１８外で脈動抑制用の空気が封入され
る空気室２０ｂとに隔離形成されている。

【００１９】そして、上記脈動抑制部５における有底筒
状ケーシング１７の底壁部１７ａの互いに離れた箇所に
は上記空気室２０ｂに通じる給気通路４０及び排気通路
４１が形成されており、給気通路４０には、上記液室２
０ａの容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記空気
室２０ｂ内へ給気して該空気室２０ｂ内の封入圧を上昇
させる自動給気用弁機構４２が設けられているととも
に、上記排気通路４１には、液室２０ａの容量が所定範
囲を越えて減少したとき、上記空気室２０ｂ内から排気
して該空気室２０ｂ内の封入圧を下降させる自動排気用
弁機構４３が独立して設けられている。

【００２０】上記自動給気用弁機構４２は、給気通路４
０に連通する弁室４２ａ、ボール弁よりなる第１弁体４
２ｂ、該第１弁体４２ｂを閉成位置に付勢する弁ばね４
２ｃ及び内端部が第１弁体４２ｂの弁座をなすとともに
給気通路４０の一部を形成する貫通孔４２ｄを有し、上
記有底筒状ケーシング１７の底壁部１７ａにねじ込み固
定されたガイド部材４２ｅと、このガイド部材４２ｅの
貫通孔４２ｄ内にスライド自在で、かつ、その外周部に
は空気の流通を許容する隙間を形成する状態に挿入保持
されている第１の連動部材となる弁押し棒４２ｆとを有
してなり、この弁押し棒４２ｆの下端部は貫通孔４２ｄ
より上方へ突出し、液室２０ａ内の液圧が平均圧の状態
で基準位置Ｓにある第２隔膜となるベローズ１８の閉鎖
端板１８ｂとストロークＡだけ離間されている。

【００２２】なお、以上のような構成の脈動抑制装置付
きポンプにおいて、上記ポンプ部４におけるベローズ
７、脈動抑制部５におけるベローズ１８、仕切壁１、両
ケーシング６，１７、吸入用スプリング式逆止弁１６ａ
及び吐出用スプリング式逆止弁１６ｂの可動弁体１６ａ
１，１６ｂ１は、耐蝕性及び耐熱製に優れたＰＴＦＥや
ＰＦＡ等の弗素樹脂材料から構成されており、両ケーシ
ング６，１７の外面にはアルミのテフロンコートが施さ
れている。また、上記ポンプ部４及び脈動抑制部５にお
ける環状固定板８，１９はガラス繊維入り不飽和ポリエ
ステル等のＦＲＰ製である。さらに、図１中、３５は上
記ポンプ部４におけるエアシリンダ部１４に取り付けら
れた近接センサであって、コンプレッサーなどの加圧空
気供給装置（図示省略）から送給される加圧空気のシリ
ンダ体１１内部への供給と上記ポンプ作動室９ｂへの供
給とを自動的に切り替えるものである。

【００２３】次に、上記構成の脈動抑制装置付きポンプ
の動作について説明する。コンプレッサーなどの加圧空
気供給装置（図示省略）から送給される加圧空気を往復
動ポンプ部４におけるエアシリンダ部１４のシリンダ体
１１の内部に供給してベローズ７を図１のｘ方向に伸長
動作させると、流入路２内の移送液体が吸入用スプリン
グ式逆止弁１６ａを経てポンプ作用室９ａ内に吸入さ
れ、次いで、上記加圧空気をエアシリンダ部１４のポン
プ作動室９ｂ内に供給してベローズ７を図１のｙ方向に
収縮動作させると、ポンプ作用室９ａ内に吸入された移
送液体が吐出用スプリング式逆止弁１６ｂを経て吐出さ
れるといったように、エアシリンダ部１４を介して往復
動ポンプ部４におけるベローズ７を駆動伸縮変形運動さ
せることにより、上記吸入用スプリング式逆止弁１６ａ
と吐出用スプリング式逆止弁１６ｂとが交互に開閉作動
して流入路２からポンプ作用室９ａへの液体の吸入とポ
ンプ作用室９ａ内から流出路３への液体の吐出とが反復
され所定のポンプ作用が行なわれる。このような往復動
ポンプ部４の作動により移送液体が所定の部位に向けて
送給されると、ポンプ吐出圧は山部と谷部との繰り返し
による脈動を発生する。

【００２４】ここで、上記往復動ポンプ部４におけるポ
ンプ作用室９ａ内から吐出用スプリング式逆止弁１６ｂ
を経て吐出される移送液体は連通路２１を通って脈動抑
制部５における液室２０ａ内に送られて該液室３に一時
的に貯溜されたのち流出路３へと流出される。このと
き、移送液体の吐出圧が吐出圧曲線の山部にある場合、
移送液体は液室２０ａの容量を増大するようにベローズ
１８を伸張変形させるので、その圧力が吸収される。こ
の時、液室２０ａから流出される移送液体の流量は往復
動ポンプ部４から送給されてくる流量よりも少なくな
る。

【００３２】上記スライド弁体７３にはその軸線方向に
所定間隔を隔てて３つの摺動用つば部７３ａ，７３ｂ，
７３ｃが形成されており、中央つば部７３ｂと一端側つ
ば部７３ａとの間が給気用空間Ｓ１に構成され、中央つ
ば部７３ｂと他端側つば部７３ｃとの間が排気用空間Ｓ
２に構成されている。このスライド弁体７３はポンプ吐
出圧の変動により、液室２０ａの容量増大が所定範囲Ａ
を越えると、変位して給排気用通路８１を空間Ｓ１に連
通させ、かつ、液室２０ａの容量減少が所定範囲Ｂを越
えると、上記給排気用通路８１を空間Ｓ２に連通させる
ように構成されている。８３は上記ケーシング７１内に
設置されてスライド弁体７３に上方へのばね力を付勢し
て該スライド弁体７３を基準位置に保持させるばね部材
である。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１仕切壁２流入路３流出路４往復動ポンプ部５脈動抑制部６，１７ケーシング７ベローズ（第１隔膜）９ａポンプ作用室１４エアシリンダ部１６ａ，１６ｂスプリング式逆止弁１８ベローズ（第２隔膜）２０ａ液室２０ｂ空気室４０給気通路４１排気通路４２自動給気用弁機構４２ｂ第１弁体４２ｆ弁押し棒（第１の連動部材）４３自動排気用弁機構４３ｇ棒状弁体（第２弁体）４３ｄスライダー（第２の連動部材）７０給排気用切換弁機構７３スライド弁体７４操作杆７７給気口７８排気口８１給排気通路

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桂将義兵庫県三田市下内神字打場541番地の１日本ピラー工業株式会社三田工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体の流入路及び流出路とを備えた仕切
壁と、この仕切壁の一側部に固定連設されたケーシング内を軸
線方向に沿って伸縮変形可能な第１隔膜とこの第１隔膜
を駆動伸縮変形運動させるエアシリンダ部と上記第１隔
膜の伸縮変形運動に伴い交互に開閉作動して液体の吸入
作用および吐出作用を行なう逆止弁が設けられたポンプ
作用室とを備えてなるエア駆動型往復動ポンプ部と、上記仕切壁の他側部に固定連設されたケーシング内に上
記往復動ポンプ部の第１隔膜に対向して配設され該第１
隔膜の伸縮変形方向に伸縮変形可能な第２隔膜とこの第
２隔膜の内側に形成されて上記往復動ポンプ部のポンプ
作用室から吐出用逆止弁を経て吐出される液体を一時的
に貯溜可能な液室と上記第２隔膜の外側に液室に対し隔
離形成されて脈動抑制用の気体が封入される気室とを備
え、上記第２隔膜の伸縮変形運動に伴う上記液室の容量
変化により上記往復動ポンプ部のポンプ作用室から吐出
される液体の吐出圧による脈動を吸収させるように構成
した脈動抑制部と、上記脈動抑制部側に設けられて上記液室の容量が所定範
囲を越えて増大したとき、上記気室内へ給気して該気室
内の封入圧を上昇させる自動給気用弁機構と、上記脈動抑制部側に設けられて上記液室の容量が所定範
囲を越えて減少したとき、上記気室から排気して該気室
内の封入圧を下降させる自動排気用弁機構と、を具備し
ていることを特徴とする脈動抑制装置付きポンプ。
【請求項２】上記エア駆動型往復動ポンプ部における
第１隔膜及び脈動抑制部における第２隔膜が、ベローズ
もしくはダイヤフラムから構成されている請求項１に記
載の脈動抑制装置付きポンプ。
【請求項３】上記脈動抑制部側に設けられている自動
給気用弁機構および自動排気用弁機構が、上記ケーシン
グの互いに離れた箇所で上記気室に通じるように形成さ
れている給気通路および排気通路それぞれに独立して開
閉可能に設けられた第１および第２弁体と、これら第１
および第２弁体を上記第２隔膜の伸縮変形動作に連動し
て自動開閉させる第１および第２の連動部材とから構成
されている請求項１または２に記載の脈動抑制装置付き
ポンプ。
【請求項４】上記脈動抑制部側に設けられている自動
給気用弁機構および自動排気用弁機構が、上記液室内に
挿入されて第２隔膜の伸縮変形運動に応動可能な一本の
操作杆と、この操作杆に操作されて上記気室に通じる一
つの給排気通路を給気口と排気口に選択的に連通させる
単一弁体とを備えた１つの給排気用切換弁機構により構
成されている請求項１または２に記載の脈動抑制装置付
きポンプ。