WO2016021350A1 - ベローズポンプ装置 - Google Patents

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WO2016021350A1
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bellows
air
pressure
transfer fluid
discharge
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祐太 松田
篤 中野
慶士 永江
山崎 健司
宮本 正樹
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日本ピラー工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a bellows pump device.
  • a bellows pump may be used as a pump for feeding a transfer fluid such as a chemical solution or a solvent.
  • a transfer fluid such as a chemical solution or a solvent.
  • this bellows pump for example, as described in Patent Document 1, two air chambers are formed by connecting pump cases on both sides in the left-right direction (horizontal direction) of the pump head, and the inside of each air chamber.
  • a pair of bellows that can be expanded and contracted in the left-right direction is provided, and each bellows is contracted or expanded by alternately supplying pressurized air to each air chamber.
  • the bellows pump is connected to a mechanical regulator that adjusts the pressurized air supplied to each air chamber to an appropriate air pressure.
  • the pump head is formed with a suction passage and a discharge passage for the transfer fluid communicating with the inside of each bellows. Further, the pump head allows a flow of the transfer fluid in one direction with respect to the suction passage and the discharge passage, and is transferred in the other direction.
  • a check valve is provided to block fluid flow.
  • the check valve for the suction passage allows the flow of the transfer fluid from the suction passage into the bellows by being opened by the extension of the bellows, and the flow of the transfer fluid from the inside of the bellows to the suction passage by being closed by the contraction of the bellows. Is configured to prevent.
  • the check valve for the discharge passage is closed by the extension of the bellows to prevent the flow of the transfer fluid from the discharge passage into the bellows, and is opened by the contraction of the bellows to transfer the fluid from the inside of the bellows to the discharge passage. It is comprised so that the flow of may be permitted.
  • the pair of bellows are integrally connected by a tie rod.
  • the other bellows contracts and discharges the transfer fluid to the discharge passage, the other bellows is forcibly extended at the same time and the transfer fluid is sucked from the suction passage. It is. Further, when the other bellows contracts to discharge the transfer fluid to the discharge passage, at the same time, the one bellows is forcibly extended and the transfer fluid is sucked from the suction passage.
  • This invention is made in view of such a situation, and it aims at providing the bellows pump apparatus which can reduce that the discharge pressure of a transfer fluid falls at the time of contraction operation
  • the bellows pump device supplies compressed air to a sealed air chamber to cause the bellows disposed in the air chamber to contract and discharge a transfer fluid, and to supply pressurized air from the air chamber.
  • a bellows pump device that draws out a transfer fluid by extending the bellows by discharging, and when the bellows contracts, the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber is changed to the contraction characteristics of the bellows.
  • An electropneumatic regulator that adjusts so as to rise correspondingly is provided.
  • the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber rises corresponding to the contraction characteristics of the bellows by the electropneumatic regulator during the contraction operation of the bellows.
  • the air pressure of the pressurized air in the air chamber can be increased. Thereby, it can reduce that the discharge pressure of a transfer fluid falls while the bellows is shrink
  • the electropneumatic regulator adjusts the air pressure using the following formula every unit time.
  • P the air pressure
  • a the pressure increase coefficient
  • X the expansion / contraction position of the bellows
  • b the initial air pressure. In this case, it is possible to effectively reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid while the bellows is contracted.
  • the bellows is composed of a first bellows and a second bellows that can be expanded and contracted independently of each other, and the first bellows continuously expands and contracts between the most extended state and the most contracted state.
  • a first driving device a second driving device that continuously expands and contracts the second bellows between a most extended state and a most contracted state; a first detection unit that detects the expanding and contracting state of the first bellows; Based on the second detection means for detecting the expansion / contraction state of the second bellows and the respective detection signals of the first and second detection means, the second bellows is most extended before the first bellows is in the most contracted state.
  • a controller that drives and controls the first and second drive devices such that the first bellows is contracted from the most extended state before the second bellows is in the most contracted state, Preferably comprises further.
  • the first bellows and the second bellows can be expanded and contracted independently from each other, and in the control unit, the second bellows is contracted from the maximum extension state before the first bellows is in the maximum contraction state, and the second bellows is Since the first bellows is driven and controlled to contract from the maximum stretched state before reaching the most contracted state, at the switching timing from contraction (discharge) to expansion (suction) of one bellows, the other bellows Since the transfer fluid is already contracted and discharged, it is possible to reduce the drop in discharge pressure at the switching timing. As a result, pulsation on the discharge side of the bellows pump device can be reduced.
  • the electropneumatic regulator outputs the pressurized air in an output cycle in which the air pressure of the pressurized air is always set to a constant pressure increase coefficient
  • the following problems may occur. That is, when, for example, a high-temperature transfer fluid and a low-temperature transfer fluid are supplied in this order by the bellows pump device, when the supply of the high-temperature transfer fluid is switched to the supply of the low-temperature transfer fluid, the suction is sucked into the bellows. The bellows may become hard due to the lower temperature of the transferred fluid. When such a change occurs, the bellows becomes difficult to contract.
  • the electropneumatic regulator outputs pressurized air with an output cycle in which the air pressure is a constant pressure increase coefficient regardless of the hardness of the bellows. The discharge pressure decreases, and the discharge pressure cannot be made constant.
  • the pulsation of the bellows pump device will increase, and foreign matter will flow out from the filter installed in the middle of the transfer fluid supply pipe, or will be ejected from the tip of the nozzle
  • the pattern on the wafer may collapse due to the pulsation of the transfer fluid, which may adversely affect the semiconductor manufacturing process.
  • the temperature detection unit for detecting the temperature of the transfer fluid and the electropneumatic so that the pressure increase coefficient when the air pressure is increased increases as the detection value of the temperature detection unit decreases.
  • a controller for controlling the regulator.
  • the control unit is configured to increase the pressure increase coefficient of the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber during the contraction operation of the bellows as the temperature of the transfer fluid detected by the temperature detection unit decreases.
  • the pressure increase coefficient of the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber increases, so that the air pressure before the temperature decrease of the transfer fluid
  • the bellows can be shrunk even at high air pressure. Therefore, even if the hardness of the bellows changes due to the temperature change of the transfer fluid, it is possible to suppress the change in the discharge pressure of the transfer fluid while the bellows contracts.
  • control unit sets a pressure increase coefficient of the air pressure based on a detection value of the temperature detection unit so that the maximum value of the air pressure does not exceed an allowable pressure resistance of the bellows. In this case, even if the pressure increase coefficient of the compressed air supplied to the air chamber increases, the maximum value of the air pressure does not exceed the allowable pressure resistance of the bellows. It can be prevented from being damaged.
  • control unit has a lookup table in which the pressure increase coefficient is set corresponding to each of a plurality of temperature regions, and controls the electropneumatic regulator based on the lookup table.
  • the electropneumatic regulator can be easily controlled based on the lookup table.
  • the bellows pump device of the present invention it is possible to reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid during the bellows contraction operation.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a bellows pump device according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a bellows pump. It is explanatory drawing which shows operation
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a bellows pump device according to a first embodiment of the present invention.
  • the bellows pump device BP of this embodiment is used, for example, when supplying a certain amount of transfer fluid such as a chemical solution or a solvent in a semiconductor manufacturing apparatus.
  • the bellows pump device BP includes a bellows pump 1, an air supply device 2 such as an air compressor that supplies pressurized air (working fluid) to the bellows pump 1, and a mechanical regulator 3 that adjusts the air pressure of the pressurized air.
  • two first and second electropneumatic regulators 51 and 52, two first and second switching valves 4 and 5, and a control unit 6 that controls driving of the bellows pump 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the bellows pump of the present embodiment.
  • the bellows pump 1 of the present embodiment includes a pump head 11, a pair of pump cases 12 attached to both sides of the pump head 11 in the left-right direction (horizontal direction), and the right and left sides of the pump head 11 inside each pump case 12.
  • Two first and second bellows 13, 14 attached to the side surface in the direction, and four check valves 15, 16 attached to the side surface in the left-right direction of the pump head 11 inside each bellows 13, 14, It has.
  • the first and second bellows 13 and 14 are formed in a bottomed cylindrical shape from a fluororesin such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and open end portions thereof Are integrally fixed to the side surface of the pump head 11 in an airtight manner.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • first and second bellows 13, 14 are in a fully extended state where an outer surface of a working plate 19 described later comes into contact with an inner side surface of the bottom wall portion 12 a of the pump case 12 and a piston body 23 described later.
  • the inner side surface expands and contracts between the most contracted state contacting the outer side surface of the bottom wall portion 12 a of the pump case 12.
  • An operation plate 19 is fixed to the outer surfaces of the bottom portions of the first and second bellows 13 and 14 together with one end of the connecting member 20 by bolts 17 and nuts 18.
  • the pump case 12 is formed in a bottomed cylindrical shape, and the opening peripheral edge thereof is airtightly fixed to the flange portion 13a (14a) of the corresponding bellows 13 (14). As a result, a discharge-side air chamber 21 that is kept airtight is formed inside the pump case 12.
  • the pump case 12 is provided with an intake / exhaust port 22, and the intake / exhaust port 22 is connected to the air supply device 2 via the switching valve 4 (5), the electropneumatic regulator 51 (52), and the mechanical regulator 3. (See FIG. 1).
  • the connecting member 20 is supported on the bottom wall portion 12a of each pump case 12 so as to be slidable in the horizontal direction, and a piston body 23 is fixed to the other end of the connecting member 20 by a nut 24. ing.
  • the piston body 23 is supported so as to be slidable in the horizontal direction while maintaining an airtight state with respect to an inner peripheral surface of a cylindrical cylinder body 25 integrally provided on the outer side surface of the bottom wall portion 12a. Yes.
  • the space surrounded by the bottom wall portion 12a, the cylinder body 25, and the piston body 23 is a suction-side air chamber 26 in which an airtight state is maintained.
  • the cylinder body 25 is formed with an intake / exhaust port 25a communicating with the suction-side air chamber 26.
  • the intake / exhaust port 25a includes the switching valve 4 (5), the electropneumatic regulator 51 (52), and a mechanical regulator. 3 is connected to the air supply device 2 (see FIG. 1).
  • pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the inside of the suction side air chamber 26 through the mechanical regulator 3, the electropneumatic regulator 51 (52), the switching valve 4 (5), and the intake / exhaust port 25a.
  • the bellows 13 (14) is extended.
  • a leakage sensor 40 for detecting leakage of the transfer fluid to the discharge-side air chamber 21 is attached below the bottom wall portion 12a of each pump case 12.
  • the time until the entire inside of the suction side air chamber 26 is filled with pressurized air is the time until the inside of the discharge side air chamber 21 is filled with pressurized air. Shorter than the time. That is, the extension time (suction time) for the bellows 13 (14) to extend from the most contracted state to the most extended state is less than the contraction time (discharge time) for the bellows 13 (14) to contract from the most extended state to the most contracted state. Is also shorter.
  • the first bellows 13 is formed by the pump case 12 in which the discharge side air chamber 21 on the left side of FIG. 2 is formed, and the piston body 23 and the cylinder body 25 that form the suction side air chamber 26 on the left side of FIG.
  • a first air cylinder portion (first driving device) 27 is configured to continuously expand and contract between the most extended state and the most contracted state.
  • the second bellows 14 is extended most by the pump case 12 in which the discharge side air chamber 21 on the right side of FIG. 2 is formed and the piston body 23 and the cylinder body 25 in which the suction side air chamber 26 on the right side of FIG. 2 is formed.
  • a second air cylinder portion (second drive device) 28 is configured to continuously expand and contract between the state and the most contracted state.
  • a pair of proximity sensors 29A and 29B are attached to the cylinder body 25 of the first air cylinder portion 27, and a detection plate 30 to be detected by the proximity sensors 29A and 29B is attached to the piston body 23.
  • the plate 30 to be detected is detected by reciprocating with the piston body 23 and alternately approaching the proximity sensors 29A and 29B.
  • the proximity sensor 29 ⁇ / b> A is a first most contraction detecting unit that detects the most contracted state of the first bellows 13, and is disposed at a position where the detected plate 30 is detected when the first bellows 13 is in the most contracted state.
  • the proximity sensor 29 ⁇ / b> B is a first maximum extension detection unit that detects the maximum extension state of the first bellows 13, and is disposed at a position to detect the detection plate 30 when the first bellows 13 is in the maximum extension state. Detection signals from the proximity sensors 29A and 29B are transmitted to the control unit 6.
  • the pair of proximity sensors 29 ⁇ / b> A and 29 ⁇ / b> B constitutes a first detection unit 29 that detects the expansion / contraction state of the first bellows 13.
  • a pair of proximity sensors 31A and 31B are attached to the cylinder body 25 of the second air cylinder portion 28, and a detection plate 32 detected by the proximity sensors 31A and 31B is attached to the piston body 23. Yes.
  • the detected plate 32 is detected by reciprocating together with the piston body 23 to alternately approach the proximity sensors 31A and 31B.
  • the proximity sensor 31 ⁇ / b> A is a second most contraction detection unit that detects the most contracted state of the second bellows 14, and is disposed at a position where the detected plate 32 is detected when the second bellows 14 is in the most contracted state.
  • the proximity sensor 31B is a second maximum extension detection unit that detects the maximum extension state of the second bellows 14, and is disposed at a position to detect the detection plate 32 when the second bellows 14 is in the maximum extension state. Detection signals from the proximity sensors 31A and 31B are transmitted to the control unit 6.
  • the pair of proximity sensors 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B constitute the second detection means 31 that detects the expansion / contraction state of the second bellows 14.
  • the compressed air generated by the air supply device 2 is detected by the pair of proximity sensors 29A and 29B of the first detection means 29 alternately, so that the suction side air chamber of the first air cylinder portion 27 is detected. 26 and the discharge-side air chamber 21 are alternately supplied. As a result, the first bellows 13 continuously expands and contracts.
  • the pressurized air is detected by the pair of proximity sensors 31A and 31B of the second detection means 31 alternately, so that the suction side air chamber 26 and the discharge side air of the second air cylinder portion 28 are detected. Alternately supplied to the chamber 21.
  • the second bellows 14 continuously expands and contracts. At that time, the expansion operation of the second bellows 14 is performed mainly when the first bellows 13 is contracted, and the contraction operation of the second bellows 14 is performed mainly when the first bellows 13 is expanded.
  • the first bellows 13 and the second bellows 14 alternately extend and contract, whereby the suction and discharge of the transfer fluid into the bellows 13 and 14 are alternately performed, and the transfer fluid is It is to be transferred.
  • the pump head 11 is made of a fluororesin such as PTFE or PFA. Inside the pump head 11, a suction passage 34 and a discharge passage 35 for the transfer fluid are formed.
  • the suction passage 34 and the discharge passage 35 open at the outer peripheral surface of the pump head 11, and are provided on the outer peripheral surface.
  • the suction port and the discharge port (both not shown) are connected.
  • the suction port is connected to a transfer fluid storage tank or the like, and the discharge port is connected to a transfer fluid destination.
  • the suction passage 34 and the discharge passage 35 respectively branch toward the left and right side surfaces of the pump head 11, and have a suction port 36 and a discharge port 37 that open on both the left and right side surfaces of the pump head 11.
  • Each suction port 36 and each discharge port 37 communicate with the inside of the bellows 13 and 14 via the check valves 15 and 16, respectively.
  • Each suction port 36 and each discharge port 37 are provided with check valves 15 and 16.
  • the check valve 15 (hereinafter also referred to as “suction check valve”) attached to the suction port 36 includes a valve case 15a, a valve body 15b accommodated in the valve case 15a, and a valve closing direction of the valve body 15b. And a compression coil spring 15c for urging the spring.
  • the valve case 15a is formed in a bottomed cylindrical shape, and a through hole 15d communicating with the inside of the bellows 13 and 14 is formed in the bottom wall.
  • the valve body 15b closes (closes) the suction port 36 by the biasing force of the compression coil spring 15c, and opens (opens) the suction port 36 when back pressure due to the flow of the transfer fluid accompanying expansion and contraction of the bellows 13 and 14 acts. It is supposed to be.
  • the suction check valve 15 opens when the bellows 13 and 14 on which the suction check valve 15 is disposed is extended, and the fluid is transferred in the direction (one direction) from the suction passage 34 toward the inside of the bellows 13 and 14.
  • the valve is closed to prevent the backflow of the transferred fluid from the inside of the bellows 13 and 14 toward the suction passage 34 (the other direction).
  • a check valve 16 (hereinafter also referred to as “discharge check valve”) attached to the discharge port 37 includes a valve case 16a, a valve body 16b accommodated in the valve case 16a, and a valve closing direction of the valve body 16b. And a compression coil spring 16c for urging the spring.
  • the valve case 16a is formed in a bottomed cylindrical shape, and a through-hole 16d communicating with the inside of the bellows 13 and 14 is formed in the bottom wall.
  • the valve body 16b closes (closes) the through hole 16d of the valve case 16a by the urging force of the compression coil spring 16c, and when the back pressure due to the flow of the transfer fluid accompanying the expansion and contraction of the bellows 13 and 14 acts, The hole 16d is opened (opened).
  • the discharge check valve 16 opens when the bellows 13 and 14 on which the discharge check valve 16 is disposed contracts, and transfers fluid in a direction (one direction) from the inside of the bellows 13 and 14 toward the discharge passage 35. Is allowed to flow out, and is closed when the bellows 13 and 14 are extended to prevent the backflow of the transfer fluid from the discharge passage 35 toward the inside of the bellows 13 and 14 (in the other direction).
  • FIG.3 and FIG.4 show the configurations of the first and second bellows 13 and 14 in a simplified manner.
  • the valve bodies of the suction check valve 15 and the discharge check valve 16 mounted on the left side of the pump head 11 in the figure. 15b and 16b receive pressure from the transfer fluid in the first bellows 13 and move to the right side of the valve cases 15a and 16a in the drawing.
  • the suction check valve 15 is closed and the discharge check valve 16 is opened, so that the transfer fluid in the first bellows 13 is discharged from the discharge passage 35 to the outside of the pump.
  • valve bodies 15b, 16b of the suction check valve 15 and the discharge check valve 16 mounted on the right side of the pump head 11 in the drawing are shown in the drawing of the valve cases 15a, 16a by the suction action by the second bellows 14, respectively. Move to the right respectively. Accordingly, the suction check valve 15 is opened, the discharge check valve 16 is closed, and the transfer fluid is sucked into the second bellows 14 from the suction passage 34.
  • each valve body 15b, 16b receives pressure from the transfer fluid in the second bellows 14, and moves to the left side of each valve case 15a, 16a in the figure.
  • the suction check valve 15 is closed and the discharge check valve 16 is opened, so that the transfer fluid in the second bellows 14 is discharged from the discharge passage 35 to the outside of the pump.
  • valve bodies 15b and 16b of the suction check valve 15 and the discharge check valve 16 mounted on the left side of the pump head 11 in the figure are shown in the figure of the valve cases 15a and 16a by the suction action of the first bellows 13, respectively.
  • the suction check valve 15 is opened, the discharge check valve 16 is closed, and the transfer fluid is sucked into the first bellows 13 from the suction passage 34.
  • the left and right bellows 13 and 14 can alternately suck and discharge the transfer fluid.
  • the first switching valve 4 switches supply / exhaust of pressurized air from the air supply device 2 to the discharge-side air chamber 21 and the suction-side air chamber 26 of the first air cylinder portion 27. It consists of a three-position electromagnetic switching valve having solenoids 4a and 4b. Each solenoid 4a, 4b is excited by receiving a command signal from the control unit 6.
  • the 1st switching valve 4 of this embodiment consists of a 3 position electromagnetic switching valve, it may be a 2 position electromagnetic switching valve which does not have a neutral position.
  • the first switching valve 4 is held in a neutral position when both solenoids 4a and 4b are demagnetized, and the discharge side air chamber 21 (intake / exhaust port 22) and intake of the first air cylinder portion 27 from the air supply device 2 are sucked.
  • Supply of pressurized air to the side air chamber 26 (intake / exhaust port 25a) is shut off, and the discharge side air chamber 21 and the suction side air chamber 26 of the first air cylinder portion 27 are both opened to communicate with the atmosphere. ing.
  • the first switching valve 4 switches to the lower position in the figure, and pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the discharge side air chamber 21 of the first air cylinder portion 27.
  • the suction side air chamber 26 of the first air cylinder portion 27 is opened in communication with the atmosphere. Thereby, the 1st bellows 13 can be shrunk.
  • the first switching valve 4 switches to the upper position in the figure, and pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the suction side air chamber 26 of the first air cylinder portion 27.
  • the discharge-side air chamber 21 of the first air cylinder portion 27 is opened in communication with the atmosphere. Thereby, the 1st bellows 13 can be extended.
  • the second switching valve 5 switches the supply and discharge of pressurized air from the air supply device 2 to the discharge side air chamber 21 and the suction side air chamber 26 of the second air cylinder portion 28.
  • a pair of solenoids 5a It consists of a three-position electromagnetic switching valve having 5b. Each solenoid 5a, 5b is excited by receiving a command signal from the control unit 6.
  • the 2nd switching valve 5 of this embodiment consists of a 3 position electromagnetic switching valve, it may be a 2 position electromagnetic switching valve which does not have a neutral position.
  • the second switching valve 5 is held in a neutral position when both solenoids 5a and 5b are demagnetized, and the discharge side air chamber 21 (intake / exhaust port 22) of the second air cylinder portion 28 and the intake air are supplied from the air supply device 2.
  • the supply of pressurized air to the side air chamber 26 (intake / exhaust port 25a) is shut off, and the discharge side air chamber 21 and the suction side air chamber 26 of the second air cylinder portion 28 are both opened to communicate with the atmosphere. ing.
  • the second switching valve 5 switches to the lower position in the figure, and pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the discharge side air chamber 21 of the second air cylinder portion 28.
  • the suction side air chamber 26 of the second air cylinder portion 28 is opened in communication with the atmosphere. Thereby, the 2nd bellows 14 can be shrunk.
  • the second switching valve 5 switches to the upper position in the figure, and pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the suction side air chamber 26 of the second air cylinder portion 28.
  • the discharge-side air chamber 21 of the second air cylinder portion 28 is opened in communication with the atmosphere. Thereby, the 2nd bellows 14 can be extended.
  • a first quick exhaust valve 61 is adjacent to the discharge side air chamber 21 between the discharge side air chamber 21 (intake and exhaust port 22) of the first air cylinder portion 27 and the first switching valve 4.
  • the first quick exhaust valve 61 has an exhaust port 61a for discharging pressurized air, allows the flow of pressurized air from the first switching valve 4 to the discharge side air chamber 21, and discharge side air chambers.
  • the pressurized air that has flowed out from the exhaust gas 21 is discharged from the exhaust port 61a. Thereby, the pressurized air in the discharge side air chamber 21 can be quickly discharged from the first quick exhaust valve 61 without passing through the first switching valve 4.
  • a second quick exhaust valve 62 is disposed adjacent to the discharge side air chamber 21 between the discharge side air chamber 21 (intake / exhaust port 22) of the second air cylinder portion 28 and the second switching valve 5.
  • the second quick exhaust valve 62 has an exhaust port 62a for discharging pressurized air, allows the flow of pressurized air from the second switching valve 5 to the discharge side air chamber 21, and discharge side air chambers.
  • the pressurized air flowing out from the gas outlet 21 is discharged from the exhaust port 62a. Thereby, the pressurized air in the discharge side air chamber 21 can be quickly discharged from the second quick exhaust valve 62 without passing through the second switching valve 5.
  • a quick exhaust valve is not arranged between the suction side air chamber 26 (intake / exhaust port 25a) of each air cylinder part 27, 28 and the corresponding switching valve 4, 5.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an internal configuration of the control unit 6.
  • the control unit 6 includes first and second calculation units 6a and 6b, first and second determination units 6c and 6d, and a drive control unit 6e.
  • the first calculation unit 6a Based on the detection signals of the pair of proximity sensors 29A and 29B, the first calculation unit 6a performs the first extension time from the most contracted state to the most extended state and the most extended state to the most contracted state in the first bellows 13.
  • the first contraction time is calculated.
  • the first calculator 6a calculates the elapsed time from the detection end time of the proximity sensor 29A to the detection time of the proximity sensor 29B as the first extension time.
  • the first calculation unit 6a calculates the elapsed time from the detection end time of the proximity sensor 29B to the detection time of the proximity sensor 29A as the first contraction time.
  • the second calculation unit 6b Based on the detection signals of the pair of proximity sensors 31A and 31B, the second calculation unit 6b performs the second extension time from the most contracted state to the most extended state and the most extended state to the most contracted state in the second bellows 14.
  • the second contraction time is calculated. Specifically, the second calculation unit 6b calculates the elapsed time from the detection end time of the proximity sensor 31A to the detection time of the proximity sensor 31B as the second extension time.
  • the second calculator 6b calculates the elapsed time from the detection end time of the proximity sensor 31B to the detection time of the proximity sensor 31A as the second contraction time.
  • the first determination unit 6c Based on the calculated first extension time and first contraction time, the first determination unit 6c starts the contraction operation of the first bellows 13 in the most extended state, and the first bellows 13 is moved by the contraction operation.
  • the first time difference until the time when the second bellows 14 in the most extended state starts the contraction operation before reaching the most contracted state is determined.
  • the 1st determination part 6c of this embodiment determines a 1st time difference using the following formula
  • First time difference (first extension time + first contraction time) / 2 (1)
  • the second determining unit 6d Based on the calculated second extension time and second contraction time, the second determining unit 6d starts the contraction operation of the second bellows 14 in the most extended state, and the second bellows 14 is moved by the contraction operation.
  • a second time difference is determined until the time when the first bellows 13 in the most extended state starts the contraction operation before reaching the most contracted state.
  • the 2nd determination part 6d of this embodiment determines a 2nd time difference using the following formula
  • equation (2), for example. Second time difference (second extension time + second contraction time) / 2 (2)
  • the drive control unit 6e drives and controls the first and second drive devices based on the determined first and second time differences. Specifically, the drive control unit 6e starts the contraction operation of the second bellows 14 in the maximum extension state when the first time difference elapses from the time when the first bellows 13 in the maximum extension state starts the contraction operation. At the time when the second time difference elapses from the time when the second bellows 14 in the most extended state starts the contraction operation, the first and second first bellows 13 are started to contract in the maximum extension state. 2 Drive control of the air cylinder parts 27 and 28 is performed.
  • the bellows pump device BP shown in FIG. 1 further includes a power switch 8, a start switch 9, and a stop switch 10.
  • the power switch 8 outputs an operation command for turning on / off the energization of the bellows pump 1, and the operation command is input to the control unit 6.
  • the start switch 9 outputs an operation command for driving the bellows pump 1, and the operation command is input to the control unit 6.
  • the stop switch 10 outputs an operation command for setting the first bellows 13 and the second bellows 14 in a standby state in which both are in the most contracted state.
  • FIG. 6 is a time chart showing an example of drive control of the bellows pump 1 performed by the control unit 6.
  • the first and second switching valves 4 and 5 (see FIG. 1) are held in the neutral position. Therefore, when the power switch 8 is off, the air chambers 21 and 26 of the first and second air cylinder portions 27 and 28 of the bellows pump 1 are in communication with the atmosphere.
  • the first bellows 13 and the second bellows 14 are held at a position slightly extended from the standby state so as to be in a balanced state.
  • the operator When starting the driving of the bellows pump 1, the operator turns on the power switch 8 and then turns on the stop switch 10 to move the first bellows 13 and the second bellows 14 to the standby state.
  • the drive control unit 6e excites the solenoid 4a of the first switching valve 4 and the solenoid 5a of the second switching valve 5, and simultaneously contracts the first bellows 13 and the second bellows 14 to the most contracted state.
  • the first bellows 13 and the second bellows 14 are held in a standby state.
  • the proximity sensor 29A. 31A will be in the ON state which each detected the to-be-detected plates 30 and 32.
  • the drive control unit 6e first includes the first extension time and the first contraction time of the first bellows 13, the second extension time of the second bellows 14, and Control for calculating the second contraction time is executed. Specifically, the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 4a of the first switching valve 4 and excites the solenoid 4b to extend the first bellows 13 from the most contracted state (standby state) to the most extended state. At the same time, the drive controller 6e demagnetizes the solenoid 5a of the second switching valve 5 and excites the solenoid 5b, so that the second bellows 14 extends from the most contracted state (standby state) to the most extended state.
  • the first calculating unit 6a starts from the time (t1) when the proximity sensor 29A is turned off to the time (t2) when the proximity sensor 29B is turned on.
  • the first extension time (t2-t1) of the first bellows 13 is calculated.
  • the second calculating unit 6b starts from when the proximity sensor 31A is turned off (t1) to when the proximity sensor 31B is turned on ( The time until t2) is counted, and the second extension time (t2-t1) of the second bellows 14 is calculated.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 4b of the first switching valve 4 and excites the solenoid 4a, and only the first bellows 13 is contracted from the most extended state to the most contracted state.
  • the first calculation unit 6a counts the time from the time (t3) when the proximity sensor 29B is turned off to the time (t4) when the proximity sensor 29A is turned on, and the first contraction of the first bellows 13 is performed. Time (t4-t3) is calculated.
  • the first determination unit 6c determines the first time difference based on the calculated first extension time and first contraction time.
  • the 1st determination part 6c calculates a 1st time difference using the following formula
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the solenoid 5a at the same time (t4) when the first bellows 13 contracts to the most contracted state, thereby causing the second bellows 14 to move. Shrink from the most extended state to the most contracted state.
  • the second calculation unit 6b counts the time from the time (t4) when the proximity sensor 31B is turned off to the time (t6) when the proximity sensor 31A is turned on, and the second contraction of the second bellows 14 is performed. Time (t6-t4) is calculated.
  • the second determination unit 6d determines the second time difference based on the calculated second extension time and second contraction time.
  • the 2nd determination part 6d calculates a 2nd time difference using the following formula
  • the drive controller 6e starts driving the first bellows 13 before the second bellows 14 is in the most contracted state.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 4a of the first switching valve 4 and excites the solenoid 4b before the second bellows 14 reaches the most contracted state (t5).
  • the 1st bellows 13 starts extension operation from the most contracted state.
  • the second bellows 14 is in the most contracted state, and the proximity sensor 31B is switched from off to on, but the drive control unit 6e The second bellows 14 is held in the most contracted state for a while.
  • the drive control unit 6e performs the first switching after a predetermined time (t8-t7) has elapsed.
  • the solenoid 4b of the valve 4 is demagnetized and the solenoid 4a is excited.
  • the drive control unit 6e starts counting the first time difference determined above from the time point (t8) when the solenoid 4a is excited.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5a of the second switching valve 5 and excites the solenoid 5b. Thereby, while the 1st bellows 13 is carrying out contraction operation, the 2nd bellows 14 is extended from the maximum contraction state to the maximum extension state. At that time, when the second bellows 14 reaches the maximum extension state (t10), the proximity sensor 31B switches from off to on, but the drive control unit 6e holds the second bellows 14 in the maximum extension state. Keep it.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the solenoid 5a.
  • the 2nd bellows 14 starts contraction operation from the maximum extension state before the 1st bellows 13 will be in the maximum contraction state (refer to Drawing 8).
  • the drive control part 6e starts the count of the 2nd time difference determined above from the time (t11) which excited the solenoid 5a.
  • the drive control unit 6e After the second bellows 14 starts contracting operation, when the proximity sensor 29A is switched from OFF to ON at the time (t12) when the first bellows 13 is in the most contracted state, the drive control unit 6e The solenoid 4a of the switching valve 4 is demagnetized and the solenoid 4b is excited. As a result, while the second bellows 14 is contracting, the first bellows 13 extends from the most contracted state to the most extended state. At that time, when the first bellows 13 reaches the maximum extension state (t13), the proximity sensor 29B switches from off to on, but the drive control unit 6e holds the first bellows 13 in the maximum extension state. Keep it.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 4b of the first switching valve 4 and excites the solenoid 4a.
  • the 1st bellows 13 starts contraction operation from the maximum extension state (refer to Drawing 7).
  • the drive control part 6e starts the count of the 1st time difference determined immediately before from the time (t14) which excited the solenoid 4a.
  • the first time difference determined immediately before this time was determined based on the first extension time (t7-t5) and the first contraction time (t12-t8) calculated by one reciprocating operation immediately before the first bellows 13. Is.
  • the drive control unit 6e After the first bellows 13 starts the contraction operation, when the proximity sensor 31A is switched from OFF to ON at the time (t15) when the second bellows 14 is in the most contracted state, the drive control unit 6e The solenoid 5a of the switching valve 5 is demagnetized and the solenoid 5b is excited. Thereby, while the 1st bellows 13 is carrying out contraction operation, the 2nd bellows 14 is extended from the maximum contraction state to the maximum extension state. At that time, when the second bellows 14 reaches the maximum extension state (t16), the proximity sensor 31B switches from OFF to ON, but the drive control unit 6e holds the second bellows 14 in the maximum extension state. Keep it.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the solenoid 5a. Thereby, the 2nd bellows 14 starts contraction operation from the maximum extension state before the 1st bellows 13 will be in the maximum contraction state. Moreover, the drive control part 6e starts the count of the 2nd time difference determined immediately before from the time (t17) when the solenoid 5a was excited.
  • the second time difference determined immediately before this was determined based on the second extension time (t10-t9) and the second contraction time (t15-t11) calculated by one reciprocating motion immediately before the second bellows 14. Is.
  • the drive control unit 6e After the second bellows 14 starts contracting operation, when the proximity sensor 29A is switched from OFF to ON at the time (t18) when the first bellows 13 is in the most contracted state, the drive control unit 6e The solenoid 4a of the switching valve 4 is demagnetized and the solenoid 4b is excited. As a result, while the second bellows 14 is contracting, the first bellows 13 extends from the most contracted state to the most extended state. At that time, when the first bellows 13 reaches the maximum extension state (t19), the proximity sensor 29B switches from off to on, but the drive control unit 6e holds the first bellows 13 in the maximum extension state. Keep it.
  • the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 4b of the first switching valve 4 and excites the solenoid 4a. Thereby, the 1st bellows 13 starts contraction operation from the maximum extension state before the 2nd bellows 14 will be in the maximum contraction state.
  • the drive control unit 6e moves the first bellows 13 from the most extended state before the second bellows 14 is in the most contracted state based on the first and second time differences determined immediately before.
  • the bellows pump 1 is driven and controlled so that the second bellows 14 is contracted from the maximum extension state before the first bellows 13 is in the maximum contraction state. Therefore, even if the first and second contraction times (discharge time) and the first and second extension times (suction time) vary depending on the discharge load of the transfer fluid, etc., the bellows follows the variation and is optimally timed.
  • the pump 1 can be driven and controlled.
  • the first and second time differences determined immediately before are used. However, if there is no change in the discharge time or the suction time, the first and first time differences determined immediately after the start of operation are used.
  • the bellows pump 1 may be driven and controlled using the second time difference. In this case, the extension operation and the contraction operation of the first and second bellows 13 and 14 may be switched at predetermined intervals using a timer or the like without using the proximity sensors 29A, 29B, 31A, and 31B. good.
  • the drive control unit 6e moves the first bellows 13 and the second bellows 14 to the standby state. At that time, when either one of the first bellows 13 and the second bellows 14 is performing the extending operation, the drive control unit 6e stops the extending operation and immediately starts the contracting operation. And if the 1st bellows 13 and the 2nd bellows 14 will be in a stand-by state, the operator will turn off power switch 8.
  • control part 6 of this embodiment is contracting the other bellows 14 (13) from the most extended state before one bellows 13 (14) will be in the most contracted state
  • one bellows 13 (14 ) May be controlled such that the other bellows 14 (13) is contracted from the most extended state when the most contracted state is reached.
  • the first electropneumatic regulator 51 is disposed between the mechanical regulator 3 and the first switching valve 4.
  • the second electropneumatic regulator 52 is disposed between the mechanical regulator 3 and the second switching valve 5.
  • Each of the electropneumatic regulators 51 and 52 has a function of steplessly adjusting the air pressure output from the output port (not shown) based on a preset pressure preset from the outside.
  • the first electropneumatic regulator 51 of the present embodiment uses the compressed air pressure supplied to the discharge-side air chamber 21 of the first air cylinder portion 27 during the contraction of the first bellows 13 to the contraction characteristics of the first bellows 13. Adjust to raise in response to.
  • the second electropneumatic regulator 52 converts the air pressure of the pressurized air supplied to the discharge-side air chamber 21 of the second air cylinder portion 28 into the contraction characteristic of the second bellows 14 during the contraction operation of the second bellows 14. Adjust to raise accordingly.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of adjustment of the air pressure of the first and second electropneumatic regulators 51 and 52.
  • the first electropneumatic regulator 51 adjusts so that the air pressure of the pressurized air always becomes a constant air pressure c.
  • the air pressure c is instructed from the control unit 6.
  • the first electropneumatic regulator 51 uses the following formula (5) by the control unit 6 for each unit time (for example, 10 ms).
  • the air pressure is adjusted in accordance with an instruction from the control unit 6 so that the air pressure of the pressurized air calculated in this way is obtained.
  • P aX + b
  • P the air pressure of the pressurized air output from the output port
  • a the pressure increase coefficient
  • X the expansion / contraction position of the first bellows 13
  • b the initial air pressure.
  • the pressure increase coefficient a indicates the contraction characteristic of the first bellows 13
  • the initial air pressure b is set to a value larger than the air pressure c.
  • the second electropneumatic regulator 52 adjusts so that the air pressure of the pressurized air always becomes a constant air pressure c.
  • the air pressure c is instructed from the control unit 6.
  • the second electropneumatic regulator 52 uses the above formula (5) by the control unit 6 every unit time (for example, 10 ms).
  • the air pressure is adjusted according to an instruction from the control unit 6 so that the calculated pressure of the compressed air becomes the air pressure.
  • X is the expansion / contraction position of the second bellows 14, and the pressure increase coefficient a indicates the contraction characteristic of the second bellows 14.
  • the current expansion / contraction position of the bellows 13 (14) can be calculated based on, for example, a time difference required from the most expanded state to the most contracted state of the bellows 13 (14) acquired in advance by position measurement.
  • the current expansion / contraction position of the bellows 13 (14) can also be detected by a displacement sensor or the like.
  • the pressure increase coefficient a and the initial air pressures b and c used when calculating the air pressure adjusted by the electropneumatic regulators 51 and 52 in the control unit 6 are both set to the same value.
  • the value may be set differently depending on each electropneumatic regulator.
  • FIG. 10 is a graph showing the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump 1.
  • the first and second electropneumatic regulators 51 and 52 adjust the air pressure of the pressurized air as described above, so that the bellows 13 and 14 are contracted independently (in the figure).
  • the portion surrounded by the broken line) can reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump 1.
  • the drive control unit 6e controls the bellows pump 1 based on the first and second time differences, the switching timing from the contraction (discharge) to the extension (suction) of one bellows (see FIG.
  • the other bellows In the portion surrounded by the solid line), the other bellows is already contracted to discharge the transfer fluid, so that it is possible to reduce the drop in the discharge pressure at the switching timing. Therefore, the pulsation on the discharge side of the bellows pump 1 can be effectively reduced by combining the control of the first and second electropneumatic regulators 51 and 52 and the control of the drive control unit 6e.
  • the air pressure of the pressurized air supplied to the discharge-side air chamber 21 is reduced by the electropneumatic regulator 51 (52) when the bellows 13 (14) is contracted. 13 (14), the air pressure of the pressurized air in the discharge side air chamber 21 can be increased as the bellows 13 (14) contracts. Thereby, it can reduce that the discharge pressure of a transfer fluid falls while the bellows 13 (14) is shrink
  • the electropneumatic regulator 51 (52) adjusts the air pressure using the above equation (5) every unit time, the discharge pressure of the transfer fluid drops while the bellows 13 (14) is contracted. Can be effectively reduced.
  • first bellows 13 and the second bellows 14 can be expanded and contracted independently of each other, and in the control unit 6, the second bellows 14 is contracted from the maximum extension state before the first bellows 13 is in the maximum contraction state, Since the drive control is performed so that the first bellows 13 is contracted from the most extended state before the second bellows 14 is in the most contracted state, the following operational effects can be obtained. That is, at the switching timing from contraction (discharge) to expansion (suction) of one bellows, the other bellows is already contracted and discharges the transfer fluid, so that the discharge pressure greatly decreases at the switching timing. can do. As a result, the pulsation on the discharge side of the bellows pump 1 can be reduced.
  • the bellows pump device BP of the present embodiment does not require a space for installing other members (accumulators) other than the bellows pump, as compared with the bellows pump having an accumulator attached to the discharge side of the bellows pump. Can be suppressed from increasing significantly. Further, the bellows pump device BP of the present embodiment discharges the transfer fluid using the pair of bellows 13 and 14 in the same manner as the bellows pump in which the pair of bellows is connected by a conventional tie rod. There is no decrease.
  • control unit 6 uses the first time difference determined based on the first extension time and the first contraction time of the first bellows 13 to be in the maximum extension state before the first bellows 13 is in the maximum contraction state.
  • the second bellows 14 is contracted, and the second bellows 14 is stretched most before the second bellows 14 is in the most contracted state by using the second time difference determined based on the second extension time and the second contraction time of the second bellows 14.
  • the drive control can be performed so that the first bellows 13 in the state is contracted. Accordingly, the second bellows can be reliably contracted before the first bellows is in the most contracted state, and the first bellows can be reliably contracted before the second bellows is in the most contracted state.
  • the control unit 6 calculates the extension time and the contraction time of the first and second bellows 13 and 14 in advance and controls the drive. Even when the contraction time is unknown, the second bellows 14 (first bellows 13) can be reliably contracted before the first bellows 13 (second bellows 14) reaches the maximum contraction state.
  • the control part 6 controls drive based on the 1st and 2nd time difference determined immediately before, the 1st extension time of the 1st bellows 13 and the 1st contraction time (the 2nd extension time of the 2nd bellows 14) Even if there is a change in the second contraction time), the second bellows 14 (the first bellows 13) is surely followed by the change before the first bellows 13 (the second bellows 14) is in the most contracted state. Can be shrunk.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a modification of the bellows pump device in the embodiment.
  • the bellows pump device BP in this modification is not shown in the figure, but a pair of left and right bellows are integrally connected by tie rods as in the prior art, and each air cylinder portion 27, 28 has a discharge side air chamber. Only 21 and the intake / exhaust port 22 are formed. Accordingly, when pressurized air is supplied to one discharge-side air chamber 21, the bellows contracts and the transfer fluid is discharged, and at the same time, the other bellows is forcibly extended and the transfer fluid is sucked from the suction passage. . When pressurized air is supplied to the other discharge-side air chamber 21, the other bellows contracts to discharge the transfer fluid, and at the same time, the one bellows is forcibly extended to suck the transfer fluid. .
  • Each intake / exhaust port 22 is connected to the air supply device 2 via a single switching valve 54, a single electropneumatic regulator 53, and the mechanical regulator 3.
  • the switching valve 54 excites or demagnetizes a pair of solenoids (not shown) to supply pressurized air to one of the discharge side air chambers 21 of both air cylinder portions 27 and 28 and discharge the pressurized air from the other. Switch the supply and discharge of pressurized air.
  • the electropneumatic regulator 53 adjusts the air pressure so as to increase the air pressure of the pressurized air supplied to the corresponding discharge-side air chamber 21 in accordance with the contraction characteristics of the bellows to contract during the contraction operation of each bellows. . Details thereof are the same as those in the above embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fluid supply system including a bellows pump device according to a second embodiment of the present invention.
  • the fluid feeding system feeds a certain amount of transport fluid such as a chemical solution or a solvent in a semiconductor manufacturing apparatus, for example.
  • This fluid feeding system is composed of a tank 70 for storing a transfer fluid, a circulation path 71 for feeding the transfer fluid stored in the tank 70 to the outside and returning it to the tank 70, and a branch from the middle of the circulation path 71 for transfer.
  • a plurality of supply paths 72 for supplying fluid to a wafer (not shown) and a bellows pump device BP for supplying a transfer fluid from a tank 70 are provided.
  • a filter 73 is provided on the downstream side of the bellows pump device BP.
  • the circulation path 71 is provided with an opening / closing valve 74 for opening and closing the circulation path 71 downstream of the branch point with the supply path 72.
  • the supply path 72 is provided with a plurality of nozzles 75 that eject the transfer fluid.
  • the fluid supply system further includes a temperature sensor 76 that detects the temperature of the transfer fluid in the tank 70 and a plurality of (two in the illustrated example) heaters 77 arranged in the middle of the circulation path 71.
  • the heater 77 heats the transfer fluid in the circulation path 71 based on the temperature of the transfer fluid detected by the temperature sensor 76.
  • the temperature sensor 76 is provided in the tank 70, but may be provided in the middle of the circulation path 71 or in the middle of the supply path 72.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the bellows pump device BP of the second embodiment.
  • the control unit 6 of the present embodiment controls the electropneumatic regulators 51 and 52 based on the temperature of the transfer fluid detected by the temperature detection unit 7.
  • a temperature sensor 76 (see FIG. 12) for adjusting the temperature of the transfer fluid in the circulation path 71 is used as the temperature detection unit 7. Therefore, the control unit 6 of this embodiment controls the electropneumatic regulators 51 and 52 based on the detection value of the temperature sensor 76.
  • a temperature sensor 76 for adjusting the temperature of the fluid transported in the circulation path 71 is used as the temperature detection unit 7 for controlling the electropneumatic regulators 51 and 52.
  • the bellows pump 1 A dedicated temperature sensor for detecting the temperature of the transfer fluid may be provided.
  • the control unit 6 of the present embodiment controls the electropneumatic regulators 51 and 52 so that the pressure increase coefficient a when increasing the air pressure of the pressurized air increases as the detection value of the temperature sensor 76 decreases.
  • the control unit 6 has a lookup table in which a pressure increase coefficient a is set corresponding to each of a plurality of temperature regions, and the electropneumatic regulators 51 and 52 are controlled based on the lookup table. Thus, the air pressure to be adjusted by each of the electropneumatic regulators 51 and 52 is instructed.
  • FIG. 14 is an example of a lookup table 6f that the control unit 6 has.
  • the look-up table 6f of the present embodiment includes a pressure increase coefficient corresponding to each of three types of temperature regions: a low temperature region (10 to 20 ° C.), a medium temperature region (20 to 60 ° C.), and a high temperature region (60 to 80 ° C.). a1, a2 and a3 are shown.
  • the pressure increase coefficients a1 to a3 are all experimentally determined coefficients and are set so as to satisfy the relationship of a1> a2> a3.
  • the control unit 6 of the present embodiment controls the electropneumatic regulators 51 and 52 using a look-up table method, but calculates a pressure increase coefficient using an arithmetic expression from the detection value of the temperature sensor 76 and the like. You may make it do. Further, four or more temperature regions may be set.
  • FIG. 15 is a graph showing a change in air pressure of the electropneumatic regulator 51 (52) controlled by the controller 6 corresponding to each of a plurality of temperature regions.
  • the start air pressures Ps1, Ps2, and Ps3 at the start of contraction of the bellows 13 (14) corresponding to the low temperature region, the intermediate temperature region, and the high temperature region are set to the initial air pressure b that is the same value. Yes.
  • the bellows 13 (14) contracts, the air pressure corresponding to each temperature region increases due to the difference in pressure increase coefficients a1 to a3 (inclination of the increasing straight line), and increases as the temperature region decreases. Value.
  • the start air pressures Ps1 to Ps3 corresponding to each temperature region may be set to different values, for example, a higher value as the temperature region becomes lower.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the temperature of the transfer fluid and the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14).
  • the “allowable pressure resistance” of the bellows 13 (14) is a pressure difference between the pressure outside the bellows 13 (14) (discharge side air chamber 21) and the pressure inside the bellows 13 (14). (14) is the maximum differential pressure that does not deform or break.
  • the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14) decreases as the temperature of the transfer fluid increases. Therefore, in order to protect the bellows 13 (14), the starting air pressures Ps1 to Ps3 (initial air pressure b in the present embodiment), or the pressure increase coefficients a1 to a3 of the air pressure in the lookup table 6f (see FIG. 14)
  • the maximum value of air pressure (gauge pressure not including atmospheric pressure) corresponding to the temperature region is set so as not to exceed the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14).
  • the end air pressures Pe1, Pe2, Pe3 at the end of contraction of the bellows 13 (14), which are the maximum values of the air pressure corresponding to the low temperature region, the medium temperature region, and the high temperature region, are shown in each temperature region.
  • the starting air pressures Ps1 to Ps3 or the pressure increase coefficients a1 to a3 are set so as not to exceed the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14) corresponding to the maximum temperature.
  • the end air pressure Pe3 does not exceed the allowable pressure resistance (about 0.6 MPa in FIG. 16) of the bellows 13 (14) corresponding to the maximum temperature of 80 ° C. in the high temperature region.
  • the start air pressure Ps3 or the pressure increase coefficient a3 is set.
  • the control of the electropneumatic regulator 51 (52) by the control unit 6 is performed as follows.
  • the control unit 6 selects a temperature region including the detection value with reference to the lookup table 6f (see FIG. 14). For example, when the detection value of the temperature sensor 76 is 15 ° C., the control unit 6 refers to the lookup table 6f and selects the low temperature region (10 to 20 ° C.) as the temperature region including the detection value.
  • control unit 6 determines the pressure increase coefficient a corresponding to the selected temperature region with reference to the lookup table 6f. For example, when the selected temperature region is the low temperature region, the control unit 6 refers to the lookup table 6f and determines the pressure increase coefficient a1 corresponding to the low temperature region as the pressure increase coefficient a.
  • control unit 6 calculates the air pressure from the above equation using the determined pressure increase coefficient a, and instructs the electropneumatic regulator 51 (52) to adjust to the calculated air pressure.
  • the control unit 6 causes the electropneumatic regulator 51 (52) to change the pressure corresponding to the low temperature region indicated by the solid line in FIG. Instruct the adjustment air pressure.
  • FIG. 17 is a graph showing changes in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump under the control of the electropneumatic regulator according to Comparative Example 1.
  • this comparative example 1 when the temperature of the transfer fluid is included in the low temperature region, the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump when the electropneumatic regulator is controlled using the pressure increase coefficient corresponding to the intermediate temperature region. It is a graph to show.
  • FIG. 18 is a graph showing changes in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump under the control of the electropneumatic regulator according to the first embodiment.
  • Example 1 shown in FIG. 18 while the bellows contracts, the discharge pressure of the transfer fluid hardly changes. Therefore, comparing Comparative Example 1 in FIG. 17 with Example 1 in FIG. 18, when the temperature of the transfer fluid is included in the low temperature region, the pressure increase coefficient corresponding to the low temperature region is higher than the pressure increase coefficient corresponding to the intermediate temperature region. It can be seen that controlling the electropneumatic regulator using the pressure suppresses the change in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump.
  • FIG. 19 is a graph showing changes in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump under the control of the electropneumatic regulator according to Comparative Example 2.
  • this comparative example 2 when the temperature of the transfer fluid is included in the high temperature region, the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump when the electropneumatic regulator is controlled using the pressure increase coefficient corresponding to the medium temperature region. It is a graph to show.
  • FIG. 20 is a graph showing changes in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump under the control of the electropneumatic regulator according to the second embodiment.
  • the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump when the electropneumatic regulator is controlled using the pressure increase coefficient corresponding to the high temperature region is a graph to show.
  • Example 2 shown in FIG. 20 while the bellows contracts, the discharge pressure of the transfer fluid hardly changes. Therefore, comparing Comparative Example 2 in FIG. 19 with Example 2 in FIG. 20, when the temperature of the transfer fluid is included in the high temperature region, the pressure increase coefficient corresponding to the high temperature region is higher than the pressure increase coefficient corresponding to the intermediate temperature region. It can be seen that controlling the electropneumatic regulator using the pressure suppresses the change in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump.
  • FIG. 21 is a graph showing changes in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump under the control of the electropneumatic regulator according to the third embodiment.
  • the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump when the electropneumatic regulator is controlled using the pressure increase coefficient corresponding to the intermediate temperature region is a graph to show.
  • Example 3 shown in FIG. 21 the discharge pressure of the transfer fluid hardly changes while the bellows is contracted. Accordingly, the pressure increase coefficient corresponding to the intermediate temperature region is higher than the temperature of the transfer fluid as compared with the case where the temperature of the transfer fluid is included in the low temperature region or the high temperature region as in Comparative Example 1 in FIG. 17 and Comparative Example 2 in FIG. It can be seen that the change in the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump can be suppressed when it is included in the medium temperature region.
  • the control unit 6 supplies the discharge side air chamber 21 to the discharge side air chamber 21 when the bellows 13 (14) is contracted as the temperature of the transfer fluid detected by the temperature sensor 76 decreases.
  • the electropneumatic regulator 51 (52) is controlled so that the pressure increase coefficient a of the air pressure of the pressurized air is increased.
  • the pressure increase coefficient of the air pressure of the pressurized air supplied to the discharge-side air chamber 21 is increased, so that the transfer fluid
  • the bellows 13 (14) can be contracted at an air pressure higher than the air pressure before the temperature drop. Therefore, even if the hardness of the bellows 13 (14) changes due to the temperature change of the transfer fluid, it is possible to suppress the change in the discharge pressure of the transfer fluid while the bellows 13 (14) is contracted.
  • the starting air pressures Ps1 to Ps3 or the pressure increase coefficient a in the air pressure of the pressurized air are set based on the detected value of the temperature sensor 76 so that the maximum value of the air pressure does not exceed the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14). Therefore, even if the pressure increase coefficient a of the air pressure increases, the maximum value of the air pressure does not exceed the allowable pressure resistance of the bellows 13 (14). Therefore, it is possible to prevent the bellows 13 (14) from being deformed or damaged due to an increase in air pressure.
  • control unit 6 has the lookup table 6f in which the pressure increase coefficient a is set corresponding to each of the plurality of temperature regions, the electropneumatic regulator 51 (52) can be easily configured based on the lookup table 6f. Can be controlled.
  • omitted description in 2nd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment.
  • the bellows pump 1 includes a bellows pump in which a pair of left and right bellows are integrally connected by a tie rod, a bellows pump configured by replacing one of the pair of bellows with an accumulator, or a pair of bellows pumps.
  • the present invention can also be applied to other bellows pumps such as a single type bellows pump composed of only one of the bellows.
  • the electropneumatic regulators 51 to 53 are arranged on the upstream side of the switching valves 4, 5, 7, they may be arranged on the downstream side of the switching valves 4, 5, 7.
  • the impact pressure generated when the switching valves 4, 5, and 7 are switched acts on the primary side of the electropneumatic regulators 51 to 53, the electropneumatic regulators 51 to 53 are prevented from being damaged. From the viewpoint, it is preferable to dispose the electropneumatic regulators 51 to 53 upstream of the switching valves 4, 5 and 7.
  • first and second detection means 29 and 31 in the above embodiment are configured by proximity sensors, but may be configured by other detection means such as a limit switch.
  • the 1st and 2nd detection means 29 and 31 are detecting the maximum expansion state and the maximum expansion-contraction state of the 1st and 2nd bellows 13 and 14, you may make it detect another expansion-contraction state. good.
  • the first and second driving devices 27 and 28 in the present embodiment are driven by pressurized air, but may be driven by other fluids, motors, or the like.

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Abstract

 ベローズの収縮動作時において移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができるベローズポンプ装置を提供する。ベローズポンプ装置(BP)は、密閉された吐出側空気室(21)に加圧空気を供給することで吐出側空気室(21)内に配置されたベローズ(13,14)を収縮動作させて移送流体を吐出するとともに、吐出側空気室(21)から加圧空気を排出することでベローズ(13,14)を伸長動作させて移送流体を吸入する。ベローズポンプ装置(BP)は、ベローズ(13,14)の収縮動作時において、吐出側空気室(21)に供給する加圧空気の空気圧を、ベローズ(13,14)の収縮特性に対応して上昇させるように、空気圧を調整する電空レギュレータ(51,52)を備えている。

Description

ベローズポンプ装置
 本発明は、ベローズポンプ装置に関する。
 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。ベローズポンプには、各空気室に供給する加圧空気を適正な空気圧に調整する機械式レギュレータが接続されている。
 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、タイロッド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。
特開2012-211512号公報
 上記構成のベローズポンプでは、ベローズの外側に形成された空気室に加圧空気を供給してベローズを収縮させるとき、その収縮が進むに従ってベローズを収縮させるのに必要な応力が増加するため、空気室に供給する加圧空気の空気圧を上昇させる必要がある。しかし、加圧空気の空気圧を調整する機械式レギュレータは、空気室の空気圧を上昇させるために一時的にバルブを開ける制御を行うことができない。このため、図22に示すように、各ベローズが収縮している間に、移送流体の吐出圧力が徐々に落ち込む現象(図中の破線で囲んだ部分)が発生し、これが脈動の原因となっていた。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ベローズの収縮動作時において移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができるベローズポンプ装置を提供することを目的とする。
 本発明のベローズポンプ装置は、密閉された空気室に加圧空気を供給することで前記空気室内に配置されたベローズを収縮動作させて移送流体を吐出するとともに、前記空気室から加圧空気を排出することで前記ベローズを伸長動作させて移送流体を吸入するベローズポンプ装置であって、前記ベローズの収縮動作時において、前記空気室に供給する加圧空気の空気圧を、前記ベローズの収縮特性に対応して上昇させるように調整する電空レギュレータを備え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装置によれば、ベローズの収縮動作時において、空気室に供給される加圧空気の空気圧は、電空レギュレータによりベローズの収縮特性に対応して上昇するため、ベローズが収縮するに従って空気室における加圧空気の空気圧を上昇させることができる。これにより、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
 前記電空レギュレータは、単位時間ごとに以下の式を用いて前記空気圧を調整するのが好ましい。
 P=aX+b
 ただし、Pは前記空気圧、aは圧力増加係数、Xは前記ベローズの伸縮位置、bは初期空気圧である。
 この場合、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを効果的に低減することができる。
 上記ベローズポンプ装置において、前記ベローズは、互いに独立して伸縮自在な第1ベローズ及び第2ベローズからなり、前記第1ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1駆動装置と、前記第2ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2駆動装置と、前記第1ベローズの伸縮状態を検知する第1検知手段と、前記第2ベローズの伸縮状態を検知する第2検知手段と、前記第1及び第2検知手段の各検知信号に基づいて、前記第1ベローズが最収縮状態となる手前で前記第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、前記第2ベローズが最収縮状態となる手前で前記第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する制御部と、をさらに備えているのが好ましい。
 この場合、第1ベローズ及び第2ベローズを互いに独立して伸縮自在とし、制御部において、第1ベローズが最収縮状態となる手前で第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、第2ベローズが最収縮状態となる手前で第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように駆動制御するようにしたので、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミングにおいて、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。その結果、ベローズポンプ装置の吐出側の脈動を低減することができる。
 上記ベローズポンプ装置にあっては、電空レギュレータは加圧空気の空気圧を常に一定の圧力増加係数とした出力サイクルで加圧空気を出力するため、以下のような問題が生じる恐れがある。
 すなわち、上記ベローズポンプ装置により、例えば高温の移送流体と低温の移送流体とをこの順に送給する場合、高温の移送流体の送給から低温の移送流体の送給に切り替わると、ベローズ内に吸い込まれる移送流体の温度が低くなることで、ベローズが硬くなる場合がある。このような変化が生じた場合、ベローズは収縮し難くなるが、電空レギュレータはベローズの硬さに関係なく空気圧を一定の圧力増加係数とした出力サイクルで加圧空気を出力するため、移送流体の吐出圧力が低下し、その吐出圧力を一定にすることができなくなる。
 移送流体の吐出圧力を一定にすることができなくなると、ベローズポンプ装置の脈動が大きくなり、移送流体の送給配管の途中に設置されたフィルタから異物が流出したり、ノズル先端から噴出される移送流体の脈動によりウエハ上のパターンが倒壊したりするなど、半導体製造プロセスに悪影響を及ぼす恐れがある。
 そこで、上記ベローズポンプ装置において、前記移送流体の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出値が低くなるほど、前記空気圧を上昇させるときの圧力増加係数が大きくなるように前記電空レギュレータを制御する制御部と、をさらに備えているのが好ましい。
 この場合、制御部は、温度検出部で検出された移送流体の温度が低くなるほど、ベローズの収縮動作時に空気室に供給される加圧空気の空気圧の圧力増加係数が大きくなるように電空レギュレータを制御する。これにより、例えば、移送流体の温度が低下してベローズが硬くなっても、空気室に供給される加圧空気の空気圧の圧力増加係数が大きくなることで、移送流体の温度低下前の空気圧よりも高い空気圧でベローズを収縮させることができる。したがって、移送流体の温度変化によりベローズの硬さが変化しても、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が変化するのを抑制することができる。
 前記制御部は、前記温度検出部の検出値に基づいて、前記空気圧の最大値が前記ベローズの許容耐圧を超えないように、前記空気圧の圧力増加係数を設定するのが好ましい。
 この場合、空気室に供給される加圧空気の空気圧の圧力増加係数が大きくなっても、その空気圧の最大値がベローズの許容耐圧を超えることはないので、空気圧の上昇によってベローズが変形したり破損したりするのを防止することができる。
 前記制御部は、複数の温度領域それぞれに対応して前記圧力増加係数が設定されたルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに基づいて前記電空レギュレータを制御するのが好ましい。
 この場合、ルックアップテーブルに基づいて電空レギュレータを容易に制御することができる。
 本発明のベローズポンプ装置によれば、ベローズの収縮動作時において移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
本発明の第1実施形態に係るベローズポンプ装置の概略構成図である。 ベローズポンプの断面図である。 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。 制御部の内部構成を示すブロック図である。 ベローズポンプの駆動制御の一例を示すタイムチャートである。 第1ベローズが最収縮状態となる手前で、最伸長状態の第2ベローズが収縮を開始した状態を示す断面図である。 第2ベローズが最収縮状態となる手前で、最伸長状態の第1ベローズが収縮を開始した状態を示す断面図である。 第1及び第2電空レギュレータの空気圧の調整の一例を示すグラフである。 ベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。 第1実施形態に係るベローズポンプ装置の変形例を示す概略構成図である。 本発明の第2実施形態に係るベローズポンプ装置を備えた流体送給システムの構成を示す模式図である。 第2実施形態のベローズポンプ装置の概略構成図である。 第2実施形態の制御部が有するルックアップテーブルの一例である。 第2実施形態において複数の温度領域それぞれに対応して制御部により制御される電空レギュレータの空気圧の変化を示すグラフである。 第2実施形態における移送流体の温度とベローズの許容耐圧との関係を示すグラフである。 比較例1に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。 第2実施形態の実施例1に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。 比較例2に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。 第2実施形態の実施例2に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。 第2実施形態の実施例3に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。 従来のベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力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。
[第1実施形態]
 <ベローズポンプの全体構成>
 図1は、本発明の第1実施形態に係るベローズポンプ装置の概略構成図である。本実施形態のベローズポンプ装置BP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装置BPは、ベローズポンプ1と、当該ベローズポンプ1に加圧空気(作動流体)を供給するエアコンプレッサ等の空気供給装置2と、前記加圧空気の空気圧を調整する機械式レギュレータ3及び2個の第1及び第2電空レギュレータ51,52と、2個の第1及び第2切換バルブ4,5と、ベローズポンプ1の駆動を制御する制御部6とを備えている。
 図2は、本実施形態の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1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2個の第1及び第2ベローズ13,14と、各ベローズ13,14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4個のチェックバルブ15,16と、を備えている。
 <ベローズの構成>
 第1及び第2ベローズ13,14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、その開放端部に一体形成されたフランジ部13a,14aはポンプヘッド11の側面に気密状に押圧固定されている。第1及び第2ベローズ13,14の各周壁は蛇腹形状に形成され、互いに独立して水平方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、第1及び第2ベローズ13,14は、後述する作動板19の外面がポンプケース12の底壁部12aの内方側面に当接する最伸長状態と、後述するピストン体23の内方側面がポンプケース12の底壁部12aの外方側面に当接する最収縮状態との間で伸縮するようになっている。
 第1及び第2ベローズ13,14の底部の外面には、ボルト17及びナット18により作動板19が連結部材20の一端部とともに固定されている。
 <ポンプケースの構成>
 ポンプケース12は、有底円筒状に形成されており、その開口周縁部は、対応するベローズ13(14)のフランジ部13a(14a)に気密状に押圧固定されている。これにより、ポンプケース12の内部には、気密状態が保持された吐出側空気室21が形成されている。
 ポンプケース12には吸排気ポート22がそれぞれ設けられており、吸排気ポート22は、切換バルブ4(5)、電空レギュレータ51(52)及び機械式レギュレータ3を介して空気供給装置2に接続されている(図1参照)。これにより、空気供給装置2から機械式レギュレータ3、電空レギュレータ51(52)及び切換バルブ4(5)及び吸排気ポート22を介して吐出側空気室21の内部に加圧空気を供給することで、ベローズ13(14)が収縮するようになっている。
 また、各ポンプケース12の底壁部12aには、前記連結部材20が水平方向に摺動可能に支持されており、この連結部材20の他端部にはピストン体23がナット24により固定されている。ピストン体23は、前記底壁部12aの外方側面に一体に設けられた円筒状のシリンダ体25の内周面に対して、気密状態を保持しながら水平方向へ摺動可能に支持されている。これにより、前記底壁部12a、シリンダ体25、及びピストン体23とによって囲まれた空間は、気密状態が保持された吸込側空気室26とされている。
 前記シリンダ体25には吸込側空気室26に連通する吸排気口25aが形成されており、この吸排気口25aは、前記切換バルブ4(5)、電空レギュレータ51(52)及び機械式レギュレータ3を介して空気供給装置2に接続されている(図1参照)。これにより、空気供給装置2から機械式レギュレータ3、電空レギュレータ51(52)及び切換バルブ4(5)及び吸排気口25aを介して吸込側空気室26の内部に加圧空気を供給することで、ベローズ13(14)が伸長するようになっている。
 各ポンプケース12の底壁部12aの下方には、移送流体の吐出側空気室21への漏洩を検知するための漏洩センサ40が取り付けられている。
 なお、本実施形態のベローズポンプ装置BPでは、吸込側空気室26の内部全体に加圧空気が充填されるまでの時間は、吐出側空気室21の内部全体に加圧空気が充填されるまでの時間よりも短くなっている。つまり、ベローズ13(14)が最収縮状態から最伸長状態まで伸長する伸長時間(吸込時間)は、当該ベローズ13(14)が最伸長状態から最収縮状態まで収縮する収縮時間(吐出時間)よりも短くなっている。
 以上の構成により、図2左側の吐出側空気室21が形成されたポンプケース12と、図2左側の吸込側空気室26を形成するピストン体23及びシリンダ体25とにより、第1ベローズ13を最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1エアシリンダ部(第1駆動装置)27が構成されている。
 また、図2右側の吐出側空気室21が形成されたポンプケース12と、図2右側の吸込側空気室26が形成されたピストン体23及びシリンダ体25とにより、第2ベローズ14を最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2エアシリンダ部(第2駆動装置)28が構成されている。
 第1エアシリンダ部27のシリンダ体25には、一対の近接センサ29A,29Bが取り付けられ、ピストン体23には各近接センサ29A,29Bにより検知される被検知板30が取り付けられている。被検知板30は、ピストン体23とともに往復動することで、近接センサ29A,29Bに交互に近接することにより検知される。
 近接センサ29Aは、第1ベローズ13の最収縮状態を検知する第1最収縮検知部であり、第1ベローズ13が最収縮状態のときに被検知板30を検知する位置に配置されている。近接センサ29Bは、第1ベローズ13の最伸長状態を検知する第1最伸長検知部であり、第1ベローズ13が最伸長状態のときに被検知板30を検知する位置に配置されている。各近接センサ29A,29Bの検知信号は制御部6に送信される。本実施形態では、上記一対の近接センサ29A,29Bにより、第1ベローズ13の伸縮状態を検知する第1検知手段29が構成されている。
 同様に、第2エアシリンダ部28のシリンダ体25には、一対の近接センサ31A,31Bが取り付けられ、ピストン体23には各近接センサ31A,31Bより検知される被検知板32が取り付けられている。被検知板32は、ピストン体23とともに往復動することで、近接センサ31A,31Bに交互に近接することにより検知される。
 近接センサ31Aは、第2ベローズ14の最収縮状態を検知する第2最収縮検知部であり、第2ベローズ14が最収縮状態のときに被検知板32を検知する位置に配置されている。近接センサ31Bは、第2ベローズ14の最伸長状態を検知する第2最伸長検知部であり、第2ベローズ14が最伸長状態のときに被検知板32を検知する位置に配置されている。各近接センサ31A,31Bの検知信号は制御部6に送信される。本実施形態では、一対の近接センサ31A,31Bにより、第2ベローズ14の伸縮状態を検知する第2検知手段31が構成されている。
 空気供給装置2によって生成された加圧空気は、第1検知手段29の一対の近接センサ29A,29Bが被検知板30を交互に検知することで、第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26と吐出側空気室21とに交互に供給される。これにより、第1ベローズ13は連続して伸縮動作する。
 また、前記加圧空気は、第2検知手段31の一対の近接センサ31A,31Bが被検知板32を交互に検知することで、第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26と吐出側空気室21とに交互に供給される。これにより、第2ベローズ14は連続して伸縮動作する。その際、第2ベローズ14の伸長動作は主に第1ベローズ13の収縮動作時に行われ、第2ベローズ14の収縮動作は主に第1ベローズ13の伸長動作時に行われる。このように、第1ベローズ13及び第2ベローズ14は、交互に伸縮動作を繰り返すことで、各ベローズ13,14の内部への移送流体の吸込と吐出とが交互に行われ、当該移送流体が移送されるようになっている。
 <ポンプヘッドの構成>
 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、移送流体の吸込通路34と吐出通路35とが形成されており、この吸込通路34及び吐出通路35は、ポンプヘッド11の外周面において開口し、当該外周面に設けられた吸込ポート及び吐出ポート(いずれも図示省略)に接続されている。吸込ポートは移送流体の貯留タンク等に接続され、吐出ポートは移送流体の移送先に接続される。また、吸込通路34及び吐出通路35は、それぞれポンプヘッド11の左右両側面に向けて分岐するとともに、ポンプヘッド11の左右両側面において開口する吸込口36及び吐出口37を有している。各吸込口36及び各吐出口37は、それぞれチェックバルブ15,16を介してベローズ13,14の内部と連通している。
 <チェックバルブの構成>
 各吸込口36及び各吐出口37には、チェックバルブ15,16が設けられている。
 吸込口36に取り付けられたチェックバルブ15(以下、「吸込用チェックバルブ」ともいう)は、バルブケース15aと、このバルブケース15aに収容された弁体15bと、この弁体15bを閉弁方向に付勢する圧縮コイルバネ15cとを有している。バルブケース15a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13,14の内部に連通する貫通孔15dが形成されている。弁体15bは、圧縮コイルバネ15cの付勢力により吸込口36を閉鎖(閉弁)し、ベローズ13,14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36を開放(開弁)するようになっている。
 これにより、吸込用チェックバルブ15は、自身が配置されているベローズ13,14が伸長したときに開弁して、吸込通路34からベローズ13,14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13,14が収縮したときに閉弁して、ベローズ13,14内部から吸込通路34に向かう方向(他方向)への移送流体の逆流を阻止する。
 吐出口37に取り付けられたチェックバルブ16(以下、「吐出用チェックバルブ」ともいう)は、バルブケース16aと、このバルブケース16aに収容された弁体16bと、この弁体16bを閉弁方向に付勢する圧縮コイルバネ16cとを有している。バルブケース16a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13,14の内部に連通する貫通孔16dが形成されている。弁体16bは、圧縮コイルバネ16cの付勢力によりバルブケース16aの貫通孔16dを閉鎖(閉弁)し、ベローズ13,14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16aの貫通孔16d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16は、自身が配置されているベローズ13,14が収縮したときに開弁して、ベローズ13,14内部から吐出通路35に向かう方向(一方向)への移送流体の流出を許容し、当該ベローズ13,14が伸長したときに閉弁して、吐出通路35からベローズ13,14内部に向かう方向(他方向)への移送流体の逆流を阻止する。
 <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1の動作を図3及び図4を参照して説明する。なお、図3及び図4においては第1及び第2ベローズ13,14の構成を簡略化して示している。
 図3に示すように、第1ベローズ13が収縮し、第2ベローズ14が伸長した場合、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15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第1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15a,16aの図中右側にそれぞれ移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が閉じるともに、吐出用チェックバルブ16が開き、第1ベローズ13内の移送流体が吐出通路35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15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第2ベローズ14による吸引作用によって各バルブケース15a,16aの図中右側にそれぞれ移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が開くとともに、吐出用チェックバルブ16が閉じ、吸込通路34から第2ベローズ14内に移送流体が吸い込まれる。
 次に、図4に示すように、第1ベローズ13が伸長し、第2ベローズ14が収縮した場合、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15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第2ベローズ14内の移送流体から圧力を受けて各バルブケース15a,16aの図中左側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が閉じるともに、吐出用チェックバルブ16が開き、第2ベローズ14内の移送流体が吐出通路35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15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第1ベローズ13による吸引作用によって各バルブケース15a,16aの図中左側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が開くとともに、吐出用チェックバルブ16が閉じ、吸込通路34から第1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13,14は、交互に移送流体の吸引と排出とを行うことができる。
 <切換バルブの構成>
 図1において、第1切換バルブ4は、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21及び吸込側空気室26への加圧空気の給排を切り換えるものであり、例えば一対のソレノイド4a,4bを有する三位置の電磁切換弁からなる。各ソレノイド4a,4bは制御部6から指令信号を受けて励磁されるようになっている。なお、本実施形態の第1切換バルブ4は、三位置の電磁切換弁からなるが、中立位置を有しない二位置の電磁切換弁であっても良い。
 第1切換バルブ4は、両ソレノイド4a,4bが消磁状態のときには中立位置に保持されており、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21(吸排気ポート22)及び吸込側空気室26(吸排気口25a)への加圧空気の供給は遮断され、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21及び吸込側空気室26は、いずれも大気と連通して開放されている。
 また、第1切換バルブ4は、ソレノイド4aが励磁されると、図中の下位置に切り換わり、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21に加圧空気が供給される。その際、第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26は大気と連通して開放されている。これにより、第1ベローズ13を収縮させることができる。
 さらに、第1切換バルブ4は、ソレノイド4bが励磁されると、図中の上位置に切り換わり、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26に加圧空気が供給される。その際、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21は大気と連通して開放されている。これにより、第1ベローズ13を伸長させることができる。
 第2切換バルブ5は、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21及び吸込側空気室26への加圧空気の給排を切り換えるものであり、例えば一対のソレノイド5a,5bを有する三位置の電磁切換弁からなる。各ソレノイド5a,5bは制御部6から指令信号を受けて励磁されるようになっている。なお、本実施形態の第2切換バルブ5は、三位置の電磁切換弁からなるが、中立位置を有しない二位置の電磁切換弁であっても良い。
 第2切換バルブ5は、両ソレノイド5a,5bが消磁状態のときには中立位置に保持されており、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21(吸排気ポート22)及び吸込側空気室26(吸排気口25a)への加圧空気の供給は遮断され、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21及び吸込側空気室26は、いずれも大気と連通して開放されている。
 また、第2切換バルブ5は、ソレノイド5aが励磁されると、図中の下位置に切り換わり、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21に加圧空気が供給される。その際、第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26は大気と連通して開放されている。これにより、第2ベローズ14を収縮させることができる。
 さらに、第2切換バルブ5は、ソレノイド5bが励磁されると、図中の上位置に切り換わり、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26に加圧空気が供給される。その際、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21は大気と連通して開放されている。これにより、第2ベローズ14を伸長させることができる。
 図1において、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21(吸排気ポート22)と第1切換バルブ4との間には、第1急速排気弁61が吐出側空気室21に隣接して配置されている。第1急速排気弁61は、加圧空気を排出する排気口61aを有しており、第1切換バルブ4から吐出側空気室21への加圧空気の流れを許容するとともに、吐出側空気室21から流れ出た加圧空気を排気口61aから排出するようになっている。これにより、吐出側空気室21内の加圧空気を、第1切換バルブ4を介することなく、第1急速排気弁61から迅速に排出することができる。
 同様に、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21(吸排気ポート22)と第2切換バルブ5との間には、第2急速排気弁62が吐出側空気室21に隣接して配置されている。第2急速排気弁62は、加圧空気を排出する排気口62aを有しており、第2切換バルブ5から吐出側空気室21への加圧空気の流れを許容するとともに、吐出側空気室21から流れ出た加圧空気を排気口62aから排出するようになっている。これにより、吐出側空気室21内の加圧空気を、第2切換バルブ5を介することなく、第2急速排気弁62から迅速に排出することができる。
 なお、各エアシリンダ部27,28の吸込側空気室26(吸排気口25a)と、対応する切換バルブ4,5との間には急速排気弁は配置されていない。吸込側に急速排気弁を取り付けた場合、吐出側に急速排気弁を取り付けた場合と同様の効果が得られるが、その効果は吐出側ほど大きくない。そのため、吸込側の急速排気弁は、コスト面より実施例としては設置していない。
 <制御部の構成>
 制御部6は、第1検知手段29及び第2検知手段31(図2参照)の検知信号に基づいて、各切換バルブ4,5を切り換えることで、ベローズポンプ1の第1エアシリンダ部27及び第2エアシリンダ部28の各駆動を制御するものである。
 図5は、制御部6の内部構成を示すブロック図である。制御部6は、第1及び第2算出部6a,6bと、第1及び第2決定部6c,6dと、駆動制御部6eとを有している。
 第1算出部6aは、一対の近接センサ29A,29Bの各検知信号に基づいて、第1ベローズ13における最収縮状態から最伸長状態までの第1伸長時間、及び最伸長状態から最収縮状態までの第1収縮時間を算出するものである。具体的には、第1算出部6aは、近接センサ29Aの検知終了時点から近接センサ29Bの検知時点までの経過時間を第1伸長時間として算出する。また、第1算出部6aは、近接センサ29Bの検知終了時点から近接センサ29Aの検知時点までの経過時間を第1収縮時間として算出する。
 第2算出部6bは、一対の近接センサ31A,31Bの各検知信号に基づいて、第2ベローズ14における最収縮状態から最伸長状態までの第2伸長時間、及び最伸長状態から最収縮状態までの第2収縮時間を算出するものである。具体的には、第2算出部6bは、近接センサ31Aの検知終了時点から近接センサ31Bの検知時点までの経過時間を第2伸長時間として算出する。また、第2算出部6bは、近接センサ31Bの検知終了時点から近接センサ31Aの検知時点までの経過時間を第2収縮時間として算出する。
 第1決定部6cは、算出された前記第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて、最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始する時点から、当該収縮動作により第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始する時点までの第1時間差を決定する。
 本実施形態の第1決定部6cは、例えば、以下の式(1)を用いて第1時間差を決定する。
 第1時間差=(第1伸長時間+第1収縮時間)/2  ・・・(1)
 第2決定部6dは、算出された前記第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて、最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始する時点から、当該収縮動作により第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始する時点までの第2時間差を決定する。
 本実施形態の第2決定部6dは、例えば、以下の式(2)を用いて第2時間差を決定する。
 第2時間差=(第2伸長時間+第2収縮時間)/2  ・・・(2)
 駆動制御部6eは、決定された前記第1及び第2時間差に基づいて、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する。具体的には、駆動制御部6eは、最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始した時点から前記第1時間差が経過した時点で、最伸長状態の第2ベローズ14の収縮動作を開始させるとともに、最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始した時点から前記第2時間差が経過した時点で、最伸長状態の第1ベローズ13の収縮動作を開始させるように、第1及び第2エアシリンダ部27,28を駆動制御する。
 図1に示すベローズポンプ装置BPは、電源スイッチ8と、スタートスイッチ9と、停止スイッチ10とをさらに備えている。
 電源スイッチ8は、ベローズポンプ1への通電をオンオフ操作する操作指令を出力するものであり、その操作指令は制御部6に入力される。スタートスイッチ9は、ベローズポンプ1を駆動させる操作指令を出力するものであり、その操作指令は制御部6に入力される。停止スイッチ10は、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をいずれも最収縮状態としたスタンバイ状態とする操作指令を出力するものである。
 <ベローズポンプの駆動制御>
 図6は、制御部6が行うベローズポンプ1の駆動制御の一例を示すタイムチャートである。電源スイッチ8がオフのとき、第1及び第2切換バルブ4、5(図1参照)は、中立位置に保持されている。したがって、電源スイッチ8がオフのとき、ベローズポンプ1の第1及び第2エアシリンダ部27,28の空気室21,26は大気に連通しているため、両空気室21,26内が大気圧でバランスした状態となるように、第1ベローズ13及び第2ベローズ14は、前記スタンバイ状態から少し伸長した位置で保持されている。
 ベローズポンプ1の駆動を開始させるときは、作業者によって電源スイッチ8をオン操作した後、停止スイッチ10をオン操作し、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をスタンバイ状態まで移動させる。具体的には、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4a及び第2切換バルブ5のソレノイド5aを励磁させ、第1ベローズ13及び第2ベローズ14を同時に最収縮状態まで収縮させる。これにより、第1ベローズ13及び第2ベローズ14はスタンバイ状態に保持される。なお、このスタンバイ状態において、近接センサ29A.31Aは、それぞれ被検知板30,32を検知したオン状態となる。
 次に、作業者によりスタートスイッチ9がオン操作されると、駆動制御部6eは、最初に第1ベローズ13の第1伸長時間及び第1収縮時間と、第2ベローズ14の第2伸長時間及び第2収縮時間とを算出するための制御を実行する。
 具体的には、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させ、第1ベローズ13を最収縮状態(スタンバイ状態)から最伸長状態まで伸長させる。これと同時に、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させ、第2ベローズ14も最収縮状態(スタンバイ状態)から最伸長状態まで伸長させる。
 第1ベローズ13が最収縮状態から最伸長状態まで伸長するとき、第1算出部6aは、近接センサ29Aがオフになった時点(t1)から、近接センサ29Bがオンになる時点(t2)までの時間をカウントし、第1ベローズ13の第1伸長時間(t2-t1)を算出する。
 同様に、第2ベローズ14が最収縮状態から最伸長状態まで伸長するとき、第2算出部6bは、近接センサ31Aがオフになった時点(t1)から、近接センサ31Bがオンになる時点(t2)までの時間をカウントし、第2ベローズ14の第2伸長時間(t2-t1)を算出する。
 次に、駆動制御部6eは、所定時間(t3-t2)経過後、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させ、第1ベローズ13のみを最伸長状態から最収縮状態まで収縮させる。
 その際、第1算出部6aは、近接センサ29Bがオフになった時点(t3)から、近接センサ29Aがオンになる時点(t4)までの時間をカウントし、第1ベローズ13の第1収縮時間(t4-t3)を算出する。
 そして、第1決定部6cにおいて、算出された第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて第1時間差が決定される。本実施形態では、第1決定部6cは、以下の式(3)を用いて第1時間差を算出する。
 第1時間差=(第1伸長時間+第1収縮時間)/2=((t2-t1)+(t4-t3))/2  ・・・(3)
 次に、駆動制御部6eは、第1ベローズ13が最収縮状態まで収縮した時点(t4)と同時に、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させ、第2ベローズ14を最伸長状態から最収縮状態まで収縮させる。
 その際、第2算出部6bは、近接センサ31Bがオフになった時点(t4)から、近接センサ31Aがオンになる時点(t6)までの時間をカウントし、第2ベローズ14の第2収縮時間(t6-t4)を算出する。
 そして、第2決定部6dにおいて、算出された第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて第2時間差が決定される。本実施形態では、第2決定部6dは、以下の式(4)を用いて第2時間差を算出する。
 第2時間差=(第2伸長時間+第2収縮時間)/2=((t2-t1)+(t6-t4))/2  ・・・(4)
 なお、以降において、第1算出部6a及び第1決定部6cにより、第1ベローズ13が1往復するたびに、上述のように第1伸長時間及び第1収縮時間が算出され、その算出された第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて第1時間差が決定される。
 同様に、第2算出部6b及び第2決定部6dにより、第2ベローズ14が1往復するたびに、上述のように第2伸長時間及び第2収縮時間が算出され、その算出された第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて第2時間差が決定される。
 一方、駆動制御部6eは、第2ベローズ14が最収縮状態となる前に、第1ベローズ13の駆動を開始する。具体的には、駆動制御部6eは、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前の時点(t5)で、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13は、最収縮状態から伸長動作を開始する。
 なお、第1ベローズ13が伸長動作を開始してから所定時間(t6-t5)後に、第2ベローズ14は最収縮状態となり、近接センサ31Bがオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14をしばらく最収縮状態のまま保持しておく。
 その後、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t7)で、近接センサ29Bがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、所定時間(t8-t7)経過後、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13は、最伸長状態から収縮動作を開始する。
 また、駆動制御部6eは、ソレノイド4aを励磁させた時点(t8)から、上記で決定された第1時間差のカウントを開始する。
 そして、第1ベローズ13が収縮動作を開始してから所定時間(t9-t8)が経過すると、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が収縮動作をしている間に、第2ベローズ14は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
 その際、第2ベローズ14が最伸長状態となった時点(t10)で、近接センサ31Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14を最伸長状態のまま保持しておく。
 次に、駆動制御部6eは、第1時間差(t11-t8)が経過すると、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で、第2ベローズ14は最伸長状態から収縮動作を開始する(図8参照)。
 また、駆動制御部6eは、ソレノイド5aを励磁させた時点(t11)から、上記で決定された第2時間差のカウントを開始する。
 第2ベローズ14が収縮動作を開始した後は、第1ベローズ13が最収縮状態となった時点(t12)で、近接センサ29Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が収縮動作をしている間に、第1ベローズ13は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
 その際、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t13)で、近接センサ29Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第1ベローズ13を最伸長状態のまま保持しておく。
 次に、駆動制御部6eは、第2時間差(t14-t11)が経過すると、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で、第1ベローズ13は最伸長状態から収縮動作を開始する(図7参照)。
 また、駆動制御部6eは、ソレノイド4aを励磁させた時点(t14)から、直前に決定された第1時間差のカウントを開始する。この直前に決定された第1時間差は、第1ベローズ13の直前の1往復動作によって算出された第1伸長時間(t7-t5)及び第1収縮時間(t12-t8)に基づいて決定されたものである。
 第1ベローズ13が収縮動作を開始した後は、第2ベローズ14が最収縮状態となった時点(t15)で、近接センサ31Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が収縮動作をしている間に、第2ベローズ14は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
 その際、第2ベローズ14が最伸長状態となった時点(t16)で、近接センサ31Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14を最伸長状態のまま保持しておく。
 次に、駆動制御部6eは、上記直前に決定された第1時間差(t17-t14)が経過すると、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で、第2ベローズ14は最伸長状態から収縮動作を開始する。
 また、駆動制御部6eは、ソレノイド5aを励磁させた時点(t17)から、直前に決定された第2時間差のカウントを開始する。この直前に決定された第2時間差は、第2ベローズ14の直前の1往復動作によって算出された第2伸長時間(t10-t9)及び第2収縮時間(t15-t11)に基づいて決定されたものである。
 第2ベローズ14が収縮動作を開始した後は、第1ベローズ13が最収縮状態となった時点(t18)で、近接センサ29Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が収縮動作をしている間に、第1ベローズ13は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
 その際、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t19)で、近接センサ29Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第1ベローズ13を最伸長状態のまま保持しておく。
 次に、駆動制御部6eは、上記直前に決定された第2時間差(t20-t17)が経過すると、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で、第1ベローズ13は最伸長状態から収縮動作を開始する。
 これ以降、駆動制御部6eは、上述のように、直前に決定された第1及び第2時間差に基づいて、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で第1ベローズ13を最伸長状態から収縮させるとともに、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14を最伸長状態から収縮させるようにベローズポンプ1を駆動制御する。
 したがって、移送流体の吐出負荷などによって第1及び第2収縮時間(吐出時間)や第1及び第2伸長時間(吸込時間)に変動があっても、その変動に追従して最適なタイミングでベローズポンプ1を駆動制御することができる。
 なお、本実施形態では、直前に決定された第1及び第2時間差を用いているが、上記吐出時間や吸込時間の変動が無い場合には、運転開始直後において最初に決定された第1及び第2時間差を用いてベローズポンプ1を駆動制御しても良い。この場合、第1及び第2ベローズ13,14の伸長動作と収縮動作の切り換えは、近接センサ29A,29B,31A,31Bを用いずに、タイマ等を用いて所定時間毎に切り換えるようにしても良い。
 ベローズポンプ1の駆動を停止させるときは、まず、作業者によって停止スイッチ10をオン操作する。この操作信号を受けた駆動制御部6eは、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をスタンバイ状態へ移動させる。その際、駆動制御部6eは、第1ベローズ13及び第2ベローズ14のいずれか一方が伸長動作を行っている場合は、その伸長動作を停止させて、すぐに収縮動作を開始させる。そして、第1ベローズ13及び第2ベローズ14がスタンバイ状態となると、作業者によって電源スイッチ8をオフ操作する。
 なお、本実施形態の制御部6は、一方のベローズ13(14)が最収縮状態となる手前で他方のベローズ14(13)を最伸長状態から収縮させているが、一方のベローズ13(14)が最収縮状態となったときに、他方のベローズ14(13)を最伸長状態から収縮させるように制御しても良い。但し、ベローズポンプ1の吐出側の脈動を低減するという観点では、本実施形態のように制御するのが好ましい。
 <電空レギュレータの構成>
 図1及び図2おいて、第1電空レギュレータ51は、機械式レギュレータ3と第1切換バルブ4との間に配置されている。また、第2電空レギュレータ52は、機械式レギュレータ3と第2切換バルブ5との間に配置されている。各電空レギュレータ51,52は、外部から予め設定される設定圧力に基づいて出力ポート(図示省略)から出力する空気圧を無段階に調整する機能を有している。
 本実施形態の第1電空レギュレータ51は、第1ベローズ13の収縮時において、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、第1ベローズ13の収縮特性に対応して上昇させるように調整する。
 また、第2電空レギュレータ52は、第2ベローズ14の収縮動作時において、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、第2ベローズ14の収縮特性に対応して上昇させるように調整する。
 <電空レギュレータの制御>
 図9は、第1及び第2電空レギュレータ51,52の空気圧の調整の一例を示すグラフである。図9において、第1ベローズ13が伸長している伸長時間T1の間(伸長動作時)、第1電空レギュレータ51は、加圧空気の空気圧が常に一定の空気圧cとなるように調整する。この空気圧cは制御部6から指示される。そして、第1ベローズ13が収縮している収縮時間T2の間(収縮動作時)、第1電空レギュレータ51は、制御部6が単位時間(例えば10ms)ごとに下記の式(5)を用いて算出した加圧空気の空気圧となるように、制御部6からの指示に従って当該空気圧を調整する。
 P=aX+b  ・・・(5)
 ただし、Pは出力ポートから出力される加圧空気の空気圧、aは圧力増加係数、Xは第1ベローズ13の伸縮位置、bは初期空気圧である。本実施形態では、圧力増加係数aは第1ベローズ13の収縮特性を示しており、上記初期空気圧bは、上記空気圧cよりも大きい値に設定されている。また、上記伸縮位置Xは、例えば、図3に示すように第1ベローズ13の最伸長状態をX(=0mm)、図4に示すように第1ベローズ13の最収縮状態をXmaxとし、Xからの変位として設定されている。
 同様に、第2ベローズ14が伸長している伸長時間T3の間(伸長動作時)、第2電空レギュレータ52は、加圧空気の空気圧が常に一定の空気圧cとなるように調整する。この空気圧cは制御部6から指示される。そして、第2ベローズ14が収縮している収縮時間T4の間(収縮動作時)、第2電空レギュレータ52は、制御部6が単位時間(例えば10ms)ごとに上記式(5)を用いて算出した加圧空気の空気圧となるように、制御部6からの指示に従って当該空気圧を調整する。ただし、この場合、Xは第2ベローズ14の伸縮位置であり、圧力増加係数aは第2ベローズ14の収縮特性を示している。
 以上のように、上記式(5)のXをベローズ13(14)の伸縮位置とすることで、例えば吐出流体抵抗が増加して吐出時間が増えた場合であっても、後述する第2実施形態におけるルックアップテーブルの圧力増加係数aの数値を固定値として使用することができる。
 また、ベローズ13(14)の現在の伸縮位置は、例えば、予め位置計測によって取得されたベローズ13(14)の最伸長状態から最収縮状態までに要する時間差に基づいて算出することができる。当然ながら、ベローズ13(14)の現在の伸縮位置は変位センサ等で検出することも可能である。
 なお、本実施形態では、制御部6において両電空レギュレータ51,52が調整する空気圧を算出する際に用いる圧力増加係数a及び初期空気圧b,cは、いずれも同じ値に設定されているが、各電空レギュレータによって異なる値に設定されていても良い。
 図10は、ベローズポンプ1から吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。図10に示すように、第1及び第2電空レギュレータ51,52が加圧空気の空気圧を上述のように調整することで、各ベローズ13,14が単独で収縮している間(図中の破線で囲む部分)は、ベローズポンプ1から吐出される移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
 さらに、上述のように、駆動制御部6eが第1及び第2時間差に基づいてベローズポンプ1を駆動制御することで、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミング(図中の実線で囲む部分)において、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が大きく落ち込むのを低減することができる。
 したがって、第1及び第2電空レギュレータ51,52の制御と、駆動制御部6eの制御とを組み合わせることで、ベローズポンプ1の吐出側の脈動を効果的に低減することができる。
 以上、本実施形態のベローズポンプ装置BPによれば、ベローズ13(14)の収縮動作時において、吐出側空気室21に供給される加圧空気の空気圧は、電空レギュレータ51(52)によりベローズ13(14)の収縮特性に対応して上昇するため、ベローズ13(14)が収縮するに従って吐出側空気室21における加圧空気の空気圧を上昇させることができる。これにより、ベローズ13(14)が収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
 また、電空レギュレータ51(52)は、単位時間ごとに上述の式(5)を用いて空気圧を調整するため、ベローズ13(14)が収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを効果的に低減することができる。
 また、第1ベローズ13及び第2ベローズ14を互いに独立して伸縮自在とし、制御部6において、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14を最伸長状態から収縮させるとともに、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で第1ベローズ13を最伸長状態から収縮させるように駆動制御するようにしたので、以下の作用効果を奏する。すなわち、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミングにおいて、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が大きく落ち込むのを低減することができる。その結果、ベローズポンプ1の吐出側の脈動を低減することができる。
 また、本実施形態のベローズポンプ装置BPは、ベローズポンプの吐出側にアキュムレータを取り付けたものに比べて、ベローズポンプ以外に他部材(アキュムレータ)を設置するスペースを確保する必要がないので、設置スペースが大幅に増加するのを抑制することができる。さらに、本実施形態のベローズポンプ装置BPは、従来のタイロッドで一対のベローズが連結されたベローズポンプと同様に、一対のベローズ13,14を用いて移送流体を吐出するため、流体の吐出量が減少することもない。
 また、制御部6は、第1ベローズ13の第1伸長時間と第1収縮時間に基づいて決定された第1時間差を用いて、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第2ベローズ14を収縮させるとともに、第2ベローズ14の第2伸長時間と第2収縮時間に基づいて決定された第2時間差を用いて、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第1ベローズ13を収縮させるように駆動制御することができる。これにより、第1ベローズが最収縮状態となる手前で第2ベローズを確実に収縮させることができるとともに、第2ベローズが最収縮状態となる手前で第1ベローズを確実に収縮させることができる。
 また、制御部6は、ベローズポンプ1の運転開始直後に、第1及び第2ベローズ13,14の伸長時間及び収縮時間を予め算出してから駆動制御するため、運転開始前にこれらの伸長時間及び収縮時間が不明な場合であっても、第1ベローズ13(第2ベローズ14)が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14(第1ベローズ13)を確実に収縮させることができる。
 また、制御部6は、直前に決定された第1及び第2時間差に基づいて駆動制御するため、第1ベローズ13の第1伸長時間及び第1収縮時間(第2ベローズ14の第2伸長時間及び第2収縮時間)に変動があっても、その変動に追従して、第1ベローズ13(第2ベローズ14)が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14(第1ベローズ13)を確実に収縮させることができる。
 <変形例>
 図11は、上記実施形態におけるベローズポンプ装置の変形例を示す概略構成図である。本変形例におけるベローズポンプ装置BPは、図示を省略するが、従来と同様に、左右一対のベローズをタイロッドにより一体に連結したものであり、各エアシリンダ部27,28には、吐出側空気室21と吸排気ポート22のみが形成されている。
 これにより、一方の吐出側空気室21に加圧空気を供給すると、ベローズが収縮して移送流体が吐出され、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、他方の吐出側空気室21に加圧空気を供給すると、前記他方のベローズが収縮して移送流体が吐出され、これと同時に前記一方のベローズが強制的に伸長して移送流体が吸い込まれる。
 各吸排気ポート22は、単体の切換バルブ54、単体の電空レギュレータ53及び機械式レギュレータ3を介して、空気供給装置2に接続されている。
 切換バルブ54は、図示しない一対のソレノイドを励磁又は消磁することで、両エアシリンダ部27,28の吐出側空気室21のうちの一方に加圧空気を供給し、他方から加圧空気を排出するように、加圧空気の給排を切り換える。
 電空レギュレータ53は、各ベローズの収縮動作時において、対応する吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、収縮するベローズの収縮特性に対応して上昇させるように当該空気圧を調整する。その詳細については、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[第2実施形態]
 <システムの全体構成>
 図12は、本発明の第2実施形態に係るベローズポンプ装置を備えた流体送給システムの構成を示す模式図である。流体送給システムは、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送給するものである。この流体送給システムは、移送流体を溜めるタンク70と、タンク70に溜めた移送流体を外部に送給してタンク70に戻す循環路71と、この循環路71の途中部から分岐して移送流体を図示しないウエハに供給する複数の供給路72と、タンク70から移送流体を送給するベローズポンプ装置BPとを備えている。
 循環路71には、ベローズポンプ装置BPの下流側にフィルタ73が設けられている。また、循環路71には、供給路72との分岐点よりも下流側に、循環路71を開閉するための開閉バルブ74が設けられている。
 供給路72には、移送流体を噴出する複数のノズル75が設けられている。
 流体送給システムは、タンク70内の移送流体の温度を検出する温度センサ76と、循環路71の途中部に配置された複数(図例では2個)のヒータ77とをさらに備えている。
 ヒータ77は、温度センサ76により検出された移送流体の温度に基づいて、循環路71内の移送流体を加熱するものである。これにより、循環路71から供給路72を経てノズル75から噴出される移送流体の温度を適温に維持することができる。
 なお、温度センサ76は、タンク70に設けられているが、循環路71の途中部や供給路72の途中部に設けられていても良い。
 <電空レギュレータの制御>
 図13は、第2実施形態のベローズポンプ装置BPの概略構成図である。
 図13において、本実施形態の制御部6は、温度検出部7が検出した移送流体の温度に基づいて各電空レギュレータ51,52を制御する。本実施形態では、上述の循環路71内の移送流体を温度調整するための温度センサ76(図12参照)が、温度検出部7として利用されている。したがって、本実施形態の制御部6は、温度センサ76の検出値に基づいて各電空レギュレータ51,52を制御する。
 なお、本実施形態では、電空レギュレータ51,52を制御するための温度検出部7として、循環路71内の移送流体を温度調整するための温度センサ76を利用しているが、ベローズポンプ1に移送流体の温度を検出する専用の温度センサを設けるようにしても良い。
 本実施形態の制御部6は、温度センサ76の検出値が低くなるほど、加圧空気の空気圧を上昇させるときの圧力増加係数aが大きくなるように各電空レギュレータ51,52を制御する。具体的には、制御部6は、複数の温度領域それぞれに対応して圧力増加係数aが設定されたルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルに基づいて各電空レギュレータ51,52に対して、当該各電空レギュレータ51,52が調整する空気圧を指示する。
 図14は、制御部6が有するルックアップテーブル6fの一例である。本実施形態のルックアップテーブル6fは、低温領域(10~20℃)、中温領域(20~60℃)、および高温領域(60~80℃)の3種類の温度領域それぞれに対応する圧力増加係数a1、a2およびa3を示している。圧力増加係数a1~a3は、いずれも実験的に決定される係数であり、a1>a2>a3の関係を満たすように設定される。
 なお、本実施形態の制御部6は、ルックアップテーブル方式を用いて各電空レギュレータ51,52を制御しているが、温度センサ76の検出値等から演算式を用いて圧力増加係数を算出するようにしても良い。また、温度領域は4種類以上に設定されていても良い。
 図15は、複数の温度領域それぞれに対応して制御部6により制御される電空レギュレータ51(52)の空気圧の変化を示すグラフである。図15に示すように、低温領域、中温領域および高温領域それぞれに対応するベローズ13(14)の収縮開始時点の開始空気圧Ps1,Ps2,Ps3は、同一の値である初期空気圧bに設定されている。
 そして、各温度領域に対応する空気圧は、ベローズ13(14)が収縮するに従って、圧力増加係数a1~a3(増加直線の傾き)の違いによって互いの圧力差が大きくなり、温度領域が低いほど高い値となる。
 なお、各温度領域に対応する開始空気圧Ps1~Ps3は、例えば、温度領域が低くなるほど高い値に設定されるなど、互いに異なる値に設定されていても良い。
 図16は、移送流体の温度とベローズ13(14)の許容耐圧との関係を示すグラフである。ベローズ13(14)の「許容耐圧」とは、ベローズ13(14)の外側(吐出側空気室21)の圧力と、ベローズ13(14)の内側の圧力との差圧であって、ベローズ13(14)が変形・破損しない最大差圧である。
 図16に示すように、ベローズ13(14)の許容耐圧は、移送流体の温度が高くなるに従って低下しているのが分かる。そこで、ベローズ13(14)を保護するために、開始空気圧Ps1~Ps3(本実施形態では初期空気圧b)、又はルックアップテーブル6f(図14参照)における空気圧の圧力増加係数a1~a3は、各温度領域に対応する空気圧(大気圧を含まないゲージ圧)の最大値がベローズ13(14)の許容耐圧を超えないように設定されている。
 すなわち、図15に示すように、低温領域、中温領域および高温領域それぞれに対応する空気圧の最大値である、ベローズ13(14)の収縮終了時点の終了空気圧Pe1,Pe2,Pe3が、各温度領域の最高温度に対応するベローズ13(14)の許容耐圧を超えないように、開始空気圧Ps1~Ps3又は圧力増加係数a1~a3が設定されている。
 例えば、高温領域(60~80℃)の場合、終了空気圧Pe3が、高温領域の最高温度である80℃に対応するベローズ13(14)の許容耐圧(図16では約0.6MPa)を超えないように、開始空気圧Ps3又は圧力増加係数a3が設定されている。
 制御部6による電空レギュレータ51(52)の制御は、以下のように行われる。
 制御部6は、温度センサ76の検出値を取得すると、その検出値が含まれる温度領域を、ルックアップテーブル6f(図14参照)を参照して選択する。
 例えば、温度センサ76の検出値が15℃の場合、制御部6は、ルックアップテーブル6fを参照し、当該検出値が含まれる温度領域として低温領域(10~20℃)を選択する。
 次に、制御部6は、選択した温度領域に対応する圧力増加係数aをルックアップテーブル6fを参照して決定する。例えば、選択した温度領域が低温領域の場合、制御部6は、ルックアップテーブル6fを参照し、低温領域に対応する圧力増加係数a1を圧力増加係数aとして決定する。
 次に、制御部6は、決定した圧力増加係数aを用いて上記式から空気圧を算出し、その算出した空気圧に調整するように電空レギュレータ51(52)に指示する。例えば、決定した圧力増加係数aが低温領域の圧力増加係数a1の場合、制御部6は、図15の実線で示す低温領域に対応する圧力変化となるように、電空レギュレータ51(52)に対して調整空気圧を指示する。
 <実施例と比較例とによる効果検証>
 本実施形態のベローズポンプ装置BP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、本実施形態の電空レギュレータの制御による実施例と、従来の電空レギュレータの制御による比較例とについて、それぞれベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を比較評価することで効果を検証した。
 図17は、比較例1に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。
 この比較例1では、移送流体の温度が低温領域に含まれる場合に、中温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したときのベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。
 図17に示す比較例1では、図中の矢印で示すように、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が低下している。この吐出圧力の低下は、移送流体の温度低下により、ベローズが硬くなり収縮し難くなっているにも関わらず、ベローズの収縮動作時に、低温領域に対応する空気圧よりも低い、中温領域に対応する空気圧の加圧空気が空気室に供給され、ベローズに作用する空気圧が不足していることが原因と考えられる。
 図18は、実施例1に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。
 この実施例1では、移送流体の温度が低温領域に含まれる場合に、低温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したときのベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。
 図18に示す実施例1では、ベローズが収縮している間、移送流体の吐出圧力はほとんど変化していない。したがって、図17の比較例1と図18の実施例1とを比較すると、移送流体の温度が低温領域に含まれる場合、中温領域に対応する圧力増加係数よりも低温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したほうが、ベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を抑制できるのが分かる。
 図19は、比較例2に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。
 この比較例2では、移送流体の温度が高温領域に含まれる場合に、中温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したときのベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。
 図19に示す比較例2では、図中の矢印で示すように、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が上昇している。この吐出圧力の上昇は、移送流体の温度上昇により、ベローズが柔らかくなり収縮し易くなっているのにも関わらず、ベローズの収縮動作時に、高温領域に対応する空気圧よりも高い、中温領域に対応する空気圧の加圧空気が空気室に供給され、ベローズに過剰な空気圧が作用していることが原因と考えられる。
 図20は、実施例2に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。
 この実施例2では、移送流体の温度が高温領域に含まれる場合に、高温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したときのベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。
 図20に示す実施例2では、ベローズが収縮している間、移送流体の吐出圧力はほとんど変化していない。したがって、図19の比較例2と図20の実施例2とを比較すると、移送流体の温度が高温領域に含まれる場合、中温領域に対応する圧力増加係数よりも高温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したほうが、ベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を抑制できるのが分かる。
 図21は、実施例3に係る電空レギュレータの制御によりベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を示すグラフである。
 この実施例3では、移送流体の温度が中温領域に含まれる場合に、中温領域に対応する圧力増加係数を用いて電空レギュレータを制御したときのベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。
 図21に示す実施例3では、ベローズが収縮している間、移送流体の吐出圧力はほとんど変化していない。したがって、中温領域に対応する圧力増加係数は、図17の比較例1や図19の比較例2のように、移送流体の温度が低温領域または高温領域に含まれる場合よりも、移送流体の温度が中温領域に含まれる場合に用いたほうが、ベローズポンプから吐出される移送流体の吐出圧力の変化を抑制できるのが分かる。
 以上、本実施形態のベローズポンプ装置BPによれば、制御部6は、温度センサ76で検出された移送流体の温度が低くなるほど、ベローズ13(14)の収縮動作時に吐出側空気室21に供給される加圧空気の空気圧の圧力増加係数aが大きくなるように電空レギュレータ51(52)を制御する。これにより、例えば、移送流体の温度が低下してベローズ13(14)が硬くなっても、吐出側空気室21に供給される加圧空気の空気圧の圧力増加係数が大きくなることで、移送流体の温度低下前の空気圧よりも高い空気圧でベローズ13(14)を収縮させることができる。したがって、移送流体の温度変化によりベローズ13(14)の硬さが変化しても、ベローズ13(14)が収縮している間に移送流体の吐出圧力が変化するのを抑制することができる。
 また、加圧空気の空気圧における開始空気圧Ps1~Ps3又は圧力増加係数aは、温度センサ76の検出値に基づいて、空気圧の最大値がベローズ13(14)の許容耐圧を超えないように設定されているため、空気圧の圧力増加係数aが大きくなっても、その空気圧の最大値がベローズ13(14)の許容耐圧を超えることはない。したがって、空気圧の上昇によってベローズ13(14)が変形したり破損したりするのを防止することができる。
 また、制御部6は、複数の温度領域それぞれに対応して圧力増加係数aが設定されたルックアップテーブル6fを有するため、このルックアップテーブル6fに基づいて電空レギュレータ51(52)を容易に制御することができる。
 なお、第2実施形態において説明を省略した点は、第1実施形態と同様である。
 <その他>
 本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。例えば、ベローズポンプ1は、上記実施形態以外に、左右一対のベローズがタイロッドにより一体に連結されたベローズポンプや、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、または一対のベローズのうちの一方のベローズのみから構成されたシングルタイプの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。
 また、電空レギュレータ51~53は、切換バルブ4,5,7の上流側に配置されているが、切換バルブ4,5,7の下流側に配置されていても良い。但し、この場合には、電空レギュレータ51~53の一次側に、切換バルブ4,5,7を切り換えたときに生じる衝撃圧力が作用するので、電空レギュレータ51~53の故障を防止するという観点では、切換バルブ4,5,7の上流側に電空レギュレータ51~53を配置するのが好ましい。
 また、上記実施形態における第1及び第2検知手段29,31は、近接センサによって構成されているが、リミットスイッチ等の他の検知手段により構成されていても良い。また、第1及び第2検知手段29,31は、第1及び第2ベローズ13,14の最伸長状態と最伸縮状態とを検知しているが、他の伸縮状態を検知するようにしても良い。さらに、本実施形態における第1及び第2駆動装置27,28は、加圧空気によって駆動させているが、他の流体やモータ等により駆動するようにしても良い。
6 制御部
6f ルックアップテーブル
7 温度検出部
13 第1ベローズ(ベローズ)
14 第2ベローズ(ベローズ)
21 吐出側空気室(空気室)
27 第1エアシリンダ部(第1駆動装置)
28 第2エアシリンダ部(第2駆動装置)
29 第1検知手段
31 第2検知手段
51 第1電空レギュレータ(電空レギュレータ)
52 第2電空レギュレータ(電空レギュレータ)
53 電空レギュレータ

Claims (6)

  1.  密閉された空気室に加圧空気を供給することで前記空気室内に配置されたベローズを収縮動作させて移送流体を吐出するとともに、前記空気室から加圧空気を排出することで前記ベローズを伸長動作させて移送流体を吸入するベローズポンプ装置であって、
     前記ベローズの収縮動作時において、前記空気室に供給する加圧空気の空気圧を、前記ベローズの収縮特性に対応して上昇させるように調整する電空レギュレータを備えていることを特徴とするベローズポンプ装置。
  2.  前記電空レギュレータは、単位時間ごとに以下の式を用いて前記空気圧を調整する請求項1に記載のベローズポンプ装置。
     P=aX+b
     ただし、Pは前記空気圧、aは圧力増加係数、Xは前記ベローズの伸縮位置、bは初期空気圧である。
  3.  前記ベローズは、互いに独立して伸縮自在な第1ベローズ及び第2ベローズからなり、
     前記第1ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1駆動装置と、
     前記第2ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2駆動装置と、
     前記第1ベローズの伸縮状態を検知する第1検知手段と、
     前記第2ベローズの伸縮状態を検知する第2検知手段と、
     前記第1及び第2検知手段の各検知信号に基づいて、前記第1ベローズが最収縮状態となる手前で前記第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、前記第2ベローズが最収縮状態となる手前で前記第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する制御部と、をさらに備えている請求項1又は2に記載のベローズポンプ装置。
  4.  前記移送流体の温度を検出する温度検出部と、
     前記温度検出部の検出値が低くなるほど、前記空気圧を上昇させるときの圧力増加係数が大きくなるように前記電空レギュレータを制御する制御部と、
    をさらに備えている請求項1に記載のベローズポンプ装置。
  5.  前記制御部は、前記温度検出部の検出値に基づいて、前記空気圧の最大値が前記ベローズの許容耐圧を超えないように、前記空気圧の圧力増加係数を設定する請求項4に記載のベローズポンプ装置。
  6.  前記制御部は、複数の温度領域それぞれに対応して前記圧力増加係数が設定されたルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに基づいて前記電空レギュレータを制御する請求項4又は5に記載のベローズポンプ装置。
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