(57)【要約】【課題】ローリングダイアフラムの特定箇所にピストンから受ける荷重が集中するのを低減することができるローリングダイアフラムポンプを提供する。【解決手段】ローリングダイアフラムポンプ１は、ピストン３の上端面２１に対向して接触する下端面３８が形成されピストン３と一体に往復移動可能な可動部３５と、ハウジング２に固定された固定部３６と、可動部３５と固定部３６とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部３７とを有するローリングダイアフラム５を備える。可動部３５の下端面３８には、その軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向上側へ向かうように傾斜する第１テーパ面３８ｂが形成されている。ピストン３の上端面２１には、第１テーパ面３８ｂと略平行に傾斜する第２テーパ面２１ｂが形成されている。【選択図】図４
2019203486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内において軸方向に往復移動可能に設けられたピストンと、
前記ピストンの軸方向一端面に対向して接触する対向端面が形成され前記ピストンと一体に往復移動可能な可動部、前記ハウジングに固定された固定部、及び前記可動部と前記固定部とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部を有するローリングダイアフラムと、
前記ハウジングの軸方向一方側の内部において前記ローリングダイアフラムにより区画形成され、前記ピストンの往復移動に伴う前記繋ぎ部の変形により室内の容積を変化させることで移送流体を吸込及び吐出するポンプ室と、
前記ハウジングの軸方向他方側に配置されたモータ、及び前記モータの回転運動を直線運動に変換して出力することで前記ピストンを往復移動させる直動機構部を有する駆動装置と、を備え、
前記可動部の前記対向端面には、その軸心側から外周側へ向かうにつれて、前記ハウジングの前記軸方向一方側または前記軸方向他方側へ向かうように傾斜する第１テーパ面が形成され、
前記ピストンの前記軸方向一端面には、前記第１テーパ面と略平行に傾斜する第２テーパ面が形成されている、ローリングダイアフラムポンプ。
【請求項２】
前記第１テーパ面は、前記対向端面の軸心側から外周側へ向かうにつれて、前記ハウジングの前記軸方向一方側へ向かうように傾斜している、請求項１に記載のローリングダイアフラムポンプ。
【請求項３】
前記可動部の前記対向端面の軸心部には、ねじ穴が形成されており、
前記ピストンを軸方向に貫通して前記ねじ穴に螺合される通しボルトをさらに備える請求項２に記載のローリングダイアフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリングダイアフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等の製造プロセスにおいて、薬液を塗布又は調合するときに当該薬液を送給させるポンプとして、ローリングダイアフラムポンプが使用される場合がある。
この種のローリングダイアフラムポンプは、例えば、特許文献１に記載されているように、シリンダ内に収容されたピストンの往復移動により、シリンダ内のローリングダイアフラムで密閉されたポンプ室（圧力室）の容積が変化することで、ポンプ室内に薬液を吸い込んで吐出するようになっている。
【０００３】
ピストンは、その軸線と同軸上に配置されたシャフト及びボールねじを介して駆動源である電動モータに接続されている。電動モータの回転運動は、ボールねじ等により直線運動に変換され、シャフトと共にピストンを往復移動させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−９８８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたローリングダイアフラムポンプでは、ローリングダイアフラム及びピストンの互いに対向する軸方向端面同士は、これらの軸方向端面にそれぞれ形成された段差部が接触した状態でピストンが往復移動する。このため、ピストンの往復移動によって、ローリングダイアフラムの前記段差部の角部分に、ピストンから受ける軸方向の荷重が集中し、ローリングダイアフラムポンプを長期間使用すると、ローリングダイアフラムが前記荷重によって変形又は破損するおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ローリングダイアフラムの特定箇所にピストンから受ける荷重が集中するのを低減することができるローリングダイアフラムポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明のローリングダイアフラムポンプは、ハウジングと、前記ハウジング内において軸方向に往復移動可能に設けられたピストンと、前記ピストンの軸方向一端面に対向して接触する対向端面が形成され前記ピストンと一体に往復移動可能な可動部、前記ハウジングに固定された固定部、及び前記可動部と前記固定部とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部を有するローリングダイアフラムと、前記ハウジングの軸方向一方側の内部において前記ローリングダイアフラムにより区画形成され、前記ピストンの往復移動に伴う前記繋ぎ部の変形により室内の容積を変化させることで移送流体を吸込及び吐出するポンプ室と、前記ハウジングの軸方向他方側に配置されたモータ、及び前記モータの回転運動を直線運動に変換して出力することで前記ピストンを往復移動させる直動機構部を有する駆動装置と、を備え、前記可動部の前記対向端面には、その軸心側から外周側へ向かうにつれて、前記ハウジングの前記軸方向一方側または前記軸方向他方側へ向かうように傾斜する第１テーパ面が形成され、前記ピストンの前記軸方向一端面には、前記第１テーパ面と略平行に傾斜する第２テーパ面が形成されている。
【０００８】
本発明によれば、ピストンの往復移動により、ローリングダイアフラムの可動部の対向端面に形成された第１テーパ面が、ピストンの軸方向一端面に形成された第２テーパ面に接触することで、ローリングダイアフラムの特定箇所にピストンから受ける荷重が集中するのを低減することができる。
【０００９】
（２）前記第１テーパ面は、前記対向端面の軸心側から外周側へ向かうにつれて、前記ハウジングの前記軸方向一方側へ向かうように傾斜しているのが好ましい。
ローリングダイアフラムの可動部における軸方向の厚みについて、軸心側よりも外周側のほうが厚く形成されていると、可動部と固定部とを繋ぐ繋ぎ部の長さが短くなるため、ポンプ室の可変容積が小さくなってしまい、ポンプ性能が低下する。このため、ポンプ室の可変容積を確保するためには繋ぎ部の長さを長くする必要があるが、この場合にはハウジングの軸方向の全長が長くなってしまい、ポンプが大型化するという問題が生じる。
【００１０】
これに対して、上記（２）のローリングダイアフラムポンプの場合、ローリングダイアフラムの可動部の対向端面に形成された第１テーパ面は、前記対向端面の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジングの前記軸方向一方側へ向かうように傾斜しているため、可動部における軸方向の厚みは、外周側よりも軸心側のほうが厚く形成される。これにより、可動部と固定部とを繋ぐ繋ぎ部の長さが短くなることはないので、ハウジングの軸方向の全長を長くしなくても、ポンプ室の可変容積を確保することができる。従って、ポンプを大型化することなくポンプ性能を確保しながら、ローリングダイアフラムの特定箇所にピストンから受ける荷重が集中するのを低減することができる。
【００１１】
（３）前記可動部の前記対向端面の軸心部には、ねじ穴が形成されており、前記ローリングダイアフラムポンプは、前記ピストンを軸方向に貫通して前記ねじ穴に螺合される通しボルトをさらに備えるのが好ましい。
この場合、可動部の軸心部に形成されたねじ穴に、ピストンを軸方向に貫通した通しボルトが螺合されることで、可動部は、その軸心部を中心として全体的にピストン側に引っ張られる。このため、可動部の対向端面には、ピストンからの引張り荷重が作用する。しかし、可動部の対向端面に形成された第１テーパ面は、上記のように、前記対向端面の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジングの前記軸方向一方側へ向かうように傾斜している。このため、前記引張り荷重の一部は、前記第１テーパ面の傾斜方向の分力に変換されるので、ローリングダイアフラムがピストンから受ける引張り荷重を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ローリングダイアフラムの特定箇所にピストンから受ける荷重が集中するのを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの断面図である。
【図２】図１のローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。
【図３】ピストンが最前進位置にある状態を示すローリングダイアフラムポンプの断面図である。
【図４】図１のローリングダイアフラムの可動部及びピストンの拡大断面図である。
【図５】可動部の第１テーパ面及びピストンの第２テーパ面の説明図である。
【図６】ピストンの上端面及び可動部の下端面の他の形状を示す参考断面図である。
【図７】ピストンの上端面及び可動部の下端面の他の形状を示す参考断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。
【図９】ピストンの上端面及び可動部の下端面の他の形状を示す参考断面図である。
【図１０】ピストンの上端面及び可動部の下端面の他の形状を示す参考断面図である。
【図１１】ピストンの上端面及び可動部の下端面の他の形状を示す参考断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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］
図１は、本発明の第１実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの断面図である。図１において、ローリングダイアフラムポンプ１は、ハウジング２、ピストン３、シャフト４、ローリングダイアフラム５、駆動装置６、案内部材７、及び規制機構８を備えている。本実施形態では、ローリングダイアフラムポンプ１（以下、単にポンプ１ともいう）の長手方向（軸方向）を、上下方向に配置しているが、水平方向に配置してもよい。
【００１５】
＜ハウジング＞
ハウジング２は、シリンダ１１と、ポンプヘッド１２とを有している。シリンダ１１は、円筒形状に形成され、軸方向を上下方向として配置されている。シリンダ１１は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなる。シリンダ１１には、その径方向に貫通する通気口１４が形成されている。この通気口１４は、真空ポンプまたはアスピレータ等の減圧装置（図示省略）に接続されている。
【００１６】
ポンプヘッド１２は、有蓋円筒形状に形成され、シリンダ１１の軸方向上側にその開口を閉塞するように取り付けられている。ポンプヘッド１２は、シリンダ１１と略同一の内径を有し、シリンダ１１と共にピストン３を収容する収容空間を構成している。ポンプヘッド１２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる。
【００１７】
ポンプヘッド１２の周壁部には、径方向に貫通する吸入口１５が形成されている。この吸入口１５は、薬液等の液体（移送流体）を貯溜する液体タンク（図示省略）に接続されている。ポンプヘッド１２の蓋部には、軸方向に貫通する吐出口１６が当該蓋部の軸心部（中央部）に位置するように形成されている。この吐出口１６は、例えば液体を塗布する噴射ノズル等の液体供給部（図示省略）に接続されている。
【００１８】
＜ピストン＞
ピストン３は、ハウジング２内において当該ハウジング２に対して同軸上に配置されるとともに、ハウジング２の軸方向（図１の上下方向）に往復移動可能に設けられている。本実施形態において、ピストン３は、円柱形状に形成されており、ハウジング２（シリンダ１１およびポンプヘッド１２）の内径よりも小さい直径を有している。ピストン３の外周面は、当該外周面と対向するシリンダ１１またはポンプヘッド１２の内周面に対して所定間隔をあけて配置されている。ピストン３は、例えば、アルミニウム合金からなる。
【００１９】
図２は、図１のポンプ１の一部拡大断面図である。図２に示すように、ピストン３は、軸方向下側に開口する窪み部２２を有している。この窪み部２２は、ピストン３の軸心部に形成され、ピストン３と同軸上に配置されている。また、ピストン３は、シャフト４の軸方向上端部を嵌合可能な嵌合凹部２３を有している。この嵌合凹部２３は、窪み部２２の底部においてピストン３の軸心部に形成され、窪み部２２と同軸上に配置されている。嵌合凹部２３は、窪み部２２よりも小径とされ、窪み部２２内に臨むようにピストン３の軸方向下側に開口している。
【００２０】
ピストン３は、当該ピストン３を軸方向に貫通する貫通孔からなる空気通路２５を有している。空気通路２５は、窪み部２２よりも径方向外側において、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。
【００２１】
＜シャフト＞
シャフト４は、ピストン３の軸方向下側に当接した状態で連動するように構成されている。本実施形態のシャフト４は、ピストン３と別体に構成されており、例えば、焼き入れされた高炭素クロム軸受鋼等の鋼材や、マルテンサイト系ステンレス鋼等のステンレス鋼により丸棒形状に形成されている。
【００２２】
シャフト４は、ハウジング２およびピストン３と同軸上に配置されており、シャフト４の軸方向上端部は、ピストン３の嵌合凹部２３と略同一又は若干小さい直径を有する嵌合部２７とされている。これにより、シャフト４の嵌合部２７は、嵌合凹部２３に嵌め込まれることによってピストン３の軸方向下側に当接している。
【００２３】
＜駆動装置＞
図１において、駆動装置６は、ハウジング２内でピストン３を最後進位置（図１）と最前進位置（図３）との間で軸方向に往復移動させるように構成されている。
本実施形態の駆動装置６は、リニアアクチュエータからなり、ハウジング２の軸方向下側（軸方向他方側）に配置されたモータ３０と、シャフト４と同軸上に配置され且つシャフト４の軸方向下端側に連結された出力軸３１と、モータ３０の回転運動を直線運動に変換して出力することでピストン３を往復移動させる直動機構部３３とを有している。
【００２４】
駆動装置６の出力軸３１は、丸棒部３１ａと、この丸棒部３１ａに一体に連結されたねじ軸部３１ｂとを有する。出力軸３１は、そのねじ軸部３１ｂと螺合するナット３２と共に直動機構部３３に含まれている。出力軸３１は、駆動装置６の本体におけるシリンダ１１内に臨む対向面からシリンダ１１内に向かって上方へ突出して設けられている。そして、出力軸３１は、シャフト４と同軸上に配置されており、その突出端部（上端部）となる丸棒部３１ａは、シャフト４の軸方向下端部である被連結部２８と連結されている。
【００２５】
なお、リニアアクチュエータは、従来のリニアアクチュエータと実質的に同様の構成を有することから、当該リニアアクチュエータの他の構成についての詳細な説明は省略する。以上の構成により、駆動装置６は、モータ３０の回転運動を直線運動に変換して出力軸３１から出力し、シャフト４と共にピストン３を軸方向に往復移動させることができる。
【００２６】
＜案内部材＞
図２において、案内部材７は、ハウジング２内においてピストン３よりも軸方向下側に配置され、シャフト４を軸方向に移動可能に案内するとともに、ハウジング２内を仕切る隔壁として構成されている。本実施形態の案内部材７は、円板形状に形成された隔壁部４５と、この隔壁部４５の軸心部から軸方向上側へ向かって突出するボス部４６とを有している。
【００２７】
隔壁部４５の外周端は、シリンダ１１の内周面に一体に連結されている。隔壁部４５の軸心部には、シャフト４を軸方向に貫通する貫通孔４５ａが形成されている。貫通孔４５ａとシャフト４との間にはＯリングなどのパッキン４２が設けられている。ボス部４６には、ブッシュ４１を介してシャフト４が挿通されている。これにより、隔壁部４５の貫通孔４５ａおよびボス部４６は、シャフト４を軸方向に移動案内している。
【００２８】
ボス部４６の外径は、ピストン３の窪み部２２の内径よりも若干小さく設定されている。これにより、ピストン３が最後進位置又はその近傍位置に移動する際に、ボス部４６は、ピストン３の窪み部２２に入り込むことによってピストン３の軸方向への移動も案内するようになっている。
【００２９】
隔壁部４５の軸方向下側には、パッキン４２を下方から押さえる円環形状のパッキン押え部材４３が固定されている。そして、パッキン押え部材４３の軸方向下側には、円筒形状の規制部材４７が一体に取り付けられている。この規制部材４７は、後述するスライド部材６２の上方へのスライド移動を規制するものである。規制部材４７は、シャフト４を支持するように、ブッシュ４１と同軸上に配置されている。
【００３０】
＜ローリングダイアフラム＞
ローリングダイアフラム５は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなり、ハウジング２の軸方向上側（軸方向一方側）の内部に収容されている。ローリングダイアフラム５は、ピストン３の軸方向上側に配置された円板形状の可動部３５と、ハウジング２に固定された円環形状の固定部３６と、可動部３５と固定部３６とを繋いでいる繋ぎ部３７とを有している。そして、ローリングダイアフラム５は、ハウジング２により位置固定された固定部３６に対して可動部３５がピストン３と一体に軸方向に往復移動するように構成されている。
【００３１】
固定部３６は、シリンダ１１の軸方向上端面に形成された円環形状の凹部１１ａに嵌め込まれ、シリンダ本体１１とポンプヘッド１２との間に位置している。この状態で、ポンプヘッド１２の上側から軸方向に貫通したボルト（図示省略）を、シリンダ１１の軸方向上端面に形成されたねじ穴（図示省略）に螺合することにより、固定部３６は、シリンダ１１とポンプヘッド１２との接合面間に強く挟持され、ハウジング２に固定されている。
【００３２】
可動部３５は、ピストン３と略同一の外径を有し、ピストン３と同軸上に配置されている。繋ぎ部３７は、固定部３６の径方向内端と、可動部３５の径方向外端とを繋いでいる。また、繋ぎ部３７は、可撓性を有するように、薄肉（薄膜状）に形成されている。一方、可動部３５及び固定部３６は、剛性を有するように、繋ぎ部３７よりも十分に厚い厚肉に形成されている。
【００３３】
繋ぎ部３７は、図２に示す状態（ピストン３が最後進位置にある状態）において、シリンダ１１の内周面とピストン３の外周面との間で断面Ｕ字状に屈曲している。具体的には、繋ぎ部３７は、固定部３６の径方向内端からシリンダ１１の内周面に沿って軸方向下側に延びた後、径方向内側に折り返して、ピストン３の外周面に沿って可動部３５まで軸方向上側に延びている。この状態において、繋ぎ部３７は、シリンダ１１の内周面およびピストン３の外周面に密着している。そして、ピストン３が図３に示す最前進位置まで移動すると、繋ぎ部３７は、ピストン３の外周面に沿った円筒形状に変形し、当該外周面に繋ぎ部３７の内周面全体が密着する。
【００３４】
＜ハウジング内の区画室＞
図１において、ハウジング２の内部は、ローリングダイアフラム５及び案内部材７等によって、液体を充填するためのポンプ室５１、駆動室５２、及び減圧室５３が区画形成されている。
【００３５】
ポンプ室５１は、ハウジング２の軸方向上側（軸方向一方側）の内部において、ローリングダイアフラム５により区画形成されている。本実施形態のポンプ室５１は、ローリングダイアフラム５と、ポンプヘッド１２とにより囲まれて形成されており、吸入口１５及び吐出口１６のそれぞれと連通している。ポンプ室５１は、ピストン３の往復移動によって、室内の容積が変化するようになっている。
【００３６】
駆動室５２は、案内部材７により、ハウジング２内の案内部材７よりも軸方向下側に区画形成されている。本実施形態の駆動室５２は、案内部材７とハウジング２のシリンダ１１と駆動装置６とにより区画形成されている。駆動室５２には、駆動装置６の出力軸３１及びシャフト４のそれぞれの一部が収容されている。
【００３７】
減圧室５３は、ピストン３、ローリングダイアフラム５及び案内部材７により、ハウジング２内のポンプ室５１と駆動室５２との間に区画形成されている。減圧室５３は、通気口１４と連通している。そして、減圧室５３は、ポンプ１の駆動時に、通気口１４を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧される。
【００３８】
これによりローリングダイアフラム５の繋ぎ部３７を、シリンダ１１の内周面およびピストン３の外周面にそれぞれ確実に密着させることができる。また、図２に示すように、ローリングダイアフラム５の可動部３５の下端面３８とピストン３の上端面２１との間は、減圧室５３に連通する複数の空気通路２５を介して減圧されるため、可動部３５の下端面３８をピストン３の上端面２１に対して確実に密着させることができる。
【００３９】
＜規制機構＞
図１において、規制機構８は、駆動室５２内においてハウジング２とシャフト４との間に設けられ、シャフト４の軸方向への往復移動を許容しつつシャフト４の軸心回りの回転を規制するように構成されている。本実施形態の規制機構８は、駆動室５２内においてハウジング２に固定された軸方向に延びるレール状のガイド部材６１と、ガイド部材６１に対して軸方向に移動可能に取り付けられたスライド部材６２とを有している。
【００４０】
スライド部材６２は、スライド本体６３と、このスライド本体６３とシャフト４とを連結する連結体６４とを有している。
スライド本体６３は、その内部に配置された複数の転動体であるボール（図示省略）を介して、ガイド部材６１に対して軸方向に移動可能に嵌め合わされている、これにより、スライド本体６３は、ガイド部材６１に対して、がたつくことなく軸方向にスライド移動するようになっている。
【００４１】
連結体６４は、駆動室５２内においてスライド本体６３よりもハウジング２の径方向内側に配置された状態で、スライド本体６３に固定されている。また、連結体６４の軸方向上側には、シャフト４の被連結部２８が挿通されて固定されている。これにより、シャフト４は、連結体６４に対して軸心回りの回転が規制されるとともに、連結体６４及びスライド本体６３と共に、ガイド部材６１に対して軸方向に往復移動するようになっている。なお、連結体６４が規制部材４７に突き当たることで、スライド部材６２全体及びシャフト４の軸方向上側への移動が規制される（図３参照）。
【００４２】
連結体６４の軸方向下側には、出力軸３１の丸棒部３１ａがシャフト４の被連結部２８と同軸上に挿通されて固定されている。これにより、連結体６４は、出力軸３１の丸棒部３１ａとシャフト４の被連結部２８とを連結している。
【００４３】
＜ポンプの動作＞
以上の構成において、駆動装置６を駆動させると、出力軸３１がナット３２の回転に伴って軸方向に直線運動することで、スライド部材６２と共にシャフト４及びピストン３が軸方向に往復移動する。これにより、ピストン３が軸方向下側へ復移動する吸込工程と、ピストン３が軸方向上側へ往移動する吐出工程とが交互に繰り返し行われるため、液体タンクに貯溜された液体を、ポンプ１から液体供給部に定量かつ定流量で供給することができる。
【００４４】
具体的には、吸込工程において、ピストン３の復移動に追従してローリングダイアフラム５の可動部３５が軸方向下側へ移動する（図３に示す状態から図１に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム５の繋ぎ部３７は、その大部分がピストン３の外周面に密着している状態から、シリンダ１１の内周面とピストン３の外周面との隙間で屈曲している状態となるまで、屈曲位置が下方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５１の容積が拡大するので、液体タンク内の液体が吸入口１５を通じてポンプ室５１に吸い込まれる。
【００４５】
また、吐出工程においては、ピストン３の往移動に追従してローリングダイアフラム５の可動部３５が軸方向上側へ移動する（図１に示す状態から図３に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム５の繋ぎ部３７は、シリンダ１１の内周面とピストン３の外周面との隙間で屈曲している状態から、繋ぎ部３７の大部分がピストン３の外周面に密着している状態となるまで、屈曲位置が上方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５１の容積が縮小するので、ポンプ室５１内の液体が吐出口１６から吐出される。
【００４６】
前記吸込工程及び吐出工程では、減圧室５３は、通気口１４を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧される。したがって、ローリングダイアフラム５の繋ぎ部３７を、シリンダ１１の内周面およびピストン３の外周面にそれぞれ確実に密着させることができ、且つローリングダイアフラム５の可動部３５の下端面３８とピストン３の上端面２１とを確実に密着させることができる（図２参照）。
【００４７】
＜ローリングダイアフラムの可動部とピストンとの接触部分の形状＞
図４は、図１のローリングダイアフラム５の可動部３５及びピストン３の拡大断面図である。図４において、ローリングダイアフラム５の可動部３５の下端面３８は、ピストン３の上端面（軸方向一端面）２１に対向して接触する対向端面とされている。
【００４８】
本実施形態では、可動部３５の下端面３８は、その軸心部に形成された円形状の内側平坦面３８ａと、この内側平坦面３８ａの外周端から外周側に延びて形成された円環形状の第１テーパ面３８ｂと、第１テーパ面３８ｂの外周端から外周側に延びて形成された円環形状の外側平坦面３８ｃとを有している。
【００４９】
第１テーパ面３８ｂは、下端面３８の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向上側（軸方向一方側）へ向かうように傾斜して形成されている。これにより、可動部３５の軸方向（図４の上下方向）の厚みは、軸心側から外周側に向かうにつれて、徐々に薄くなるように形成されている。
【００５０】
ピストン３の上端面２１は、可動部３５の下端面３８の形状に合わせて形成されている。すなわち、ピストン３の上端面２１は、その軸心部に形成された円形状の内側平坦面２１ａと、この内側平坦面２１ａの外周端から外周側に延びて形成された円環形状の第２テーパ面２１ｂと、第２テーパ面２１ｂの外周端から外周側に延びて形成された円環形状の外側平坦面２１ｃとを有している。上端面２１には、前記空気通路２５の軸方向上側が開口している。ここで、当該開口の全部又は一部が第２テーパ面２１ｂに形成されていることが望ましい。つまり、当該開口は、少なくとも第２テーパ面２１ｂを含む位置に形成されていることが望ましい。本実施形態では、第２テーパ面２１ｂから外側平坦面２１ｃにかけて双方の境界を跨ぐ位置に、前記空気通路２５の軸方向上側の開口が形成されている。
【００５１】
内側平坦面２１ａは、可動部３５の内側平坦面３８ａに対向して配置されており、両内側平坦面２１ａ，３８ａ同士は面接触している（後述する通り、第１テーパ面３８ｂの傾斜角度と第２テーパ面２１ｂの傾斜角度に差がある場合は、両内側平坦面２１ａ，３８ａ間に若干の隙間が生じることがある）。外側平坦面２１ｃは、可動部３５の外側平坦面３８ｃに対向して配置されており、両外側平坦面２１ｃ，３８ｃ同士は面接触している。
【００５２】
第２テーパ面２１ｂは、可動部３５の第１テーパ面３８ｂに対向して配置されており、当該第１テーパ面３８ｂと略平行に傾斜している。すなわち、第２テーパ面２１ｂは、上端面２１の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向上側（軸方向一方側）へ向かうように傾斜して形成されている。
【００５３】
ここで、本発明における「略平行に傾斜」とは、第２テーパ面２１ｂが第１テーパ面３８ｂと完全な平行に傾斜している場合だけでなく、両テーパ面３８ｂ，２１ｂの傾斜角度の差が５度以内となる場合も含む。
但し、両テーパ面３８ｂ，２１ｂの傾斜角度の差が５度以内となる場合には、図５に示すように、第１テーパ面３８ｂの傾斜角度θ１を第２テーパ面２１ｂの傾斜角度θ２よりも小さくし、且つ第１テーパ面３８ｂの軸方向の長さＬ１を第２テーパ面２１ｂの軸方向の長さＬ２よりも短くするのが好ましい。このようにすれば、ピストン３の外側平坦面２１ｃと可動部３５の外側平坦面３８ｃとを確実に面接触させることができ、可動部３５は外周側部分においてピストン３より支持されるため、可動部３５の軸心がピストン３の軸心に対して傾くのを抑制できるからである。
【００５４】
両テーパ面３８ｂ，２１ｂの傾斜角度に差がある場合は、両テーパ面３８ｂ，２１ｂ間および両内側平坦面３８ａ間に僅かな隙間が生じることになるが、この場合、本実施形態のように、前記空気通路２５の軸方向上側の開口の全部または一部が第２テーパ面２１ｂに形成されていると、空気通路２５を介して両テーパ面３８ｂ，２１ｂ間および両内側平坦面３８ａ間に減圧効果が確実に及ぶため、吸込工程時に可動部３５をピストン３に対して確実に追従させることができる。
【００５５】
第１実施形態において、ピストン３の上端面２１の形状、及び可動部３５の下端面３８の形状は、図６又は図７に示す形状にすることも考えられるが、本実施形態（図４参照）のように、ピストン３及びローリングダイアフラム５の双方の対向面（上端面２１と下端面３８）にテーパ面２１ｂ，３８ｂを形成した理由は、次の通りである。
【００５６】
通常、ピストン３及び可動部３５の双方の対向面では、上記のように可動部３５の軸心がピストン３の軸心に対して傾くのを抑制するために、内側平坦面２１ａ，３８ａ間に僅かな隙間を形成し、外側平坦面２１ｃ、３８ｃ同士を面接触させている（図５参照）。このため、可動部３５の外周部分を除く大部分における軸方向の厚み（以下、単に厚みともいう）を厚く又は薄くして段差部を形成することによって、内側平坦面２１ａ，３８ａ間に僅かな隙間を形成するようになっている。
【００５７】
図６に示すように、可動部３５の外周部分を除く大部分の厚みを急激に厚くした場合、段差部の角部３５ａ（面取りされている場合を含む）には、ピストン３から受ける軸方向の荷重が集中する（ピストン３の角部３ａから集中して荷重を受ける）ため、可動部３５は、その角部３５ａを起点として破断するおそれがある。なぜなら、ピストン３及び可動部３５の双方の対向面では、外側平坦面２１ｃ、３８ｃ同士を面接触させ、内側平坦面２１ａ，３８ａ間には僅かな隙間が設けられており、可動部３５は、減圧室５３を減圧したり、ポンプ室５１内の液圧が増加したりすることよって、角部３５ａを基点としてピストン３側に引っ張られるからである。
【００５８】
図７に示すように、可動部３５の外周部分を除く大部分の厚みを急激に薄くした場合も、図６に示す場合と同様に、可動部３５の角部３５ａには、ピストン３の角部３ａから受ける軸方向の荷重が集中するため、可動部３５は、その角部３５ａを起点として破断するおそれがある。
【００５９】
したがって、本実施形態では（図４参照）、ピストン３及び可動部３５に、軸方向の荷重が集中する角部（面取りされている場合を含む）が形成されないように、ピストン３及び可動部３５にテーパ面２１ｂ，３８ｂを形成している。そして、ピストン３の往復移動により、ピストン３及び可動部３５は、双方のテーパ面２１ｂ，３８ｂを介して接触するようにしている。
なお、第１及び第２テーパ面３８ｂ，２１ｂは、その軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向下側（軸方向他方側）へ向かうように傾斜して形成されていてもよい。
【００６０】
以上、本実施形態のローリングダイアフラムポンプ１によれば、ピストン３の往復移動により、ローリングダイアフラム５の可動部３５の下端面３８に形成された第１テーパ面３８ｂが、ピストン３の上端面２１に形成された第２テーパ面２１ｂに接触することで、ローリングダイアフラム５の可動部３５の特定箇所（段差部の角部３５ａ）にピストン３から受ける軸方向の荷重が集中するのを低減することができる。これにより、ローリングダイアフラム５が変形又は破損するのを抑制することができる。
【００６１】
また、可動部３５の下端面３８に形成された第１テーパ面３８ｂは、下端面３８の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向上側へ向かうように傾斜することで、可動部３５における軸方向の厚みは、外周側よりも軸心側のほうが厚く形成されている。これにより、可動部３５と固定部３６とを繋ぐ繋ぎ部３７の長さが短くなることはないので、ハウジング２の軸方向の全長を長くしなくても、ポンプ室５１の可変容積を確保することができる。従って、ポンプ１を大型化することなくポンプ性能を確保しながら、ローリングダイアフラム５の可動部３５の特定箇所（段差部の角部３５ａ）にピストン３から受ける荷重が集中するのを低減することができる。
【００６２】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。図８において、本実施形態のローリングダイアフラムポンプ１は、ピストン３、シャフト４、及びローリングダイアフラム５の可動部３５の各形状が、第１実施形態と異なる。
【００６３】
具体的には、ピストン３の軸心部には軸方向に貫通する貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４にシャフト４の軸方向上端部が挿通されている。可動部３５の下端面３８における内側平坦面３８ａの軸心部には、ねじ穴３８ｄが形成されている。このねじ穴３８ｄには、シャフト４の軸方向上端部に形成されたねじ部２９ａが螺合されている。
【００６４】
従って、本実施形態では、シャフト４の軸方向上側の部分は、ピストン３を軸方向に貫通して可動部３５のねじ穴３８ｄに螺合される通しボルト２９とされている。この通しボルト２９により、ローリングダイアフラム５の可動部３５はピストン３に固定されている。なお、通しボルト２９は、シャフト４とは別体に設けられていてもよい。
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。
【００６５】
以上、本実施形態のローリングダイアフラムポンプ１においても、ピストン３の往復移動により、ローリングダイアフラム５の可動部３５の下端面３８に形成された第１テーパ面３８ｂは、ピストン３の上端面２１に形成された第２テーパ面２１ｂに接触することで、ローリングダイアフラム５の可動部３５の特定箇所にピストン３から受ける軸方向の荷重が集中するのを低減することができる。
【００６６】
また、可動部３５の軸心部に形成されたねじ穴３８ｄに、ピストン３を軸方向に貫通した通しボルト２９が螺合されることで、可動部３５は、その軸心部を中心として全体的にピストン３側に引っ張られる。このため、可動部３５の下端面３８には、ピストン３からの引張り荷重が作用する。しかし、可動部３５の下端面３８に形成された第１テーパ面３８ｂは、下端面３８の軸心側から外周側へ向かうにつれて、ハウジング２の軸方向上側へ向かうように傾斜している。このため、前記引張り荷重の一部は、第１テーパ面３８ｂの傾斜方向の分力に変換されるので、ローリングダイアフラム５の可動部３５がピストン３から受ける引張り荷重も低減することができる。
【００６７】
第２実施形態において、ピストン３の上端面２１の形状、及び可動部３５の下端面３８の形状は、図９〜図１１に示す形状にすることも考えられるが、本実施形態（図８参照）のように、ピストン３及びローリングダイアフラム５の双方の対向面（上端面２１と下端面３８）にテーパ面２１ｂ，３８ｂを形成した理由は、次の通りである。
【００６８】
ローリングダイアフラム５の可動部３５の軸心部は、通しボルト２９の先端部（ねじ部２９ａ）を螺合するねじ穴３８ｄを形成できる程度に、軸方向の厚みを厚くしておく必要がある。
図９に示すように、可動部３５全体の厚みを厚くした場合、繋ぎ部３７の長さが短くなってしまい、ポンプ室５１の可変容積が小さくなってしまう。逆に、繋ぎ部３７の長さを本実施形態と同一にして、ポンプ室５１の可変容積を本実施形態と同じだけ確保しようとすると、シリンダ１１の軸方向の長さが本実施形態よりも長くなってしまい、ハウジング２の軸方向の全長が長くなってしまう。
【００６９】
図１０に示すように、可動部３５の軸心部の厚みのみを急激に厚くした場合、その境界部分である角部３５ａ（面取りされている場合を含む）には、ピストン３から受ける軸方向の荷重が集中する（ピストン３の角部３ａから集中して荷重を受ける）ため、可動部３５は、その角部３５ａを起点として破断するおそれがある。なぜなら、通常、ピストン３及び可動部３５の双方の対向面では、外側平坦面２１ｃ、３８ｃ同士を面接触させ、内側平坦面２１ａ，３８ａ間には僅かな隙間が設けられており（図５参照）、可動部３５は、通しボルト２９の先端部がねじ穴３８ｄに螺合されることで、当該ねじ穴３８ｄの周囲を中心として全体的にピストン３側に引っ張られるからである。
【００７０】
図１１に示すように、可動部３５の外周部分を除く大部分の厚みを急激に厚くした場合も、図１０に示す場合と同様に、可動部３５の角部３５ａには、ピストン３の角部３ａから受ける軸方向の荷重が集中するため、可動部３５は、その角部３５ａを起点として破断するおそれがある。
【００７１】
したがって、本実施形態では（図８参照）、ピストン３及び可動部３５に、軸方向の荷重が集中する角部（面取りされている場合を含む）が形成されないように、ピストン３及び可動部３５にテーパ面２１ｂ，３８ｂを形成している。そして、ピストン３の往復移動により、ピストン３及び可動部３５は、双方のテーパ面２１ｂ，３８ｂを介して接触するようにしている。
【００７２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
１  ローリングダイアフラムポンプ
２  ハウジング
３  ピストン
５  ローリングダイアフラム
２１  上端面（軸方向一端面）
２１ｂ  第２テーパ面
２９  通しボルト
３０  モータ
３３  直動機構部
３５  可動部
３６  固定部
３７  繋ぎ部
３８  下端面（対向端面）
３８ｂ  第１テーパ面
３８ｄ  ねじ穴
５１  ポンプ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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