(57)【要約】【課題】小型かつ簡易な構造でありながら従来よりも大きな吐出圧力を得ることができるベローズポンプを提供する。【解決手段】内部が気密的に閉じられるとともに伸縮自在に形成されたベローズ１０と、このベローズの内部に連通して流体の流入のみを許容する逆止弁１５が介装された流体供給管１２と、ベローズの内部に連通して流体の流出のみを許容する逆止弁２０が介装された流体排出管１４と、ベローズを伸縮させる駆動手段とを備え、かつ駆動手段は、ベローズの伸縮方向一端部に固定されて当該伸縮方向に移動自在に設けられた駆動軸２６と、この駆動軸の外周部に形成されたリードスクリュー２６ａと、このリードスクリューと歯合するとともに、正逆回転可能なモータ２９によって回転駆動されることによりリードスクリューを介して駆動軸を伸縮方向に往復動させる１以上のギヤー２７、２８を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が閉じられるとともに伸縮自在に形成されたベローズと、このベローズの内部に連通して流体の流入のみを許容する逆止弁が介装された流体供給管と、上記ベローズの内部に連通して流体の流出のみを許容する逆止弁が介装された流体排出管と、上記ベローズを伸縮させる駆動手段とを備えたベローズポンプにおいて、
上記駆動手段は、上記ベローズの伸縮方向一端部に固定されて当該伸縮方向に移動自在に設けられた駆動軸と、この駆動軸の外周部に形成されたリードスクリューと、このリードスクリューと歯合するとともに、正逆回転可能なモータによって回転駆動されることにより、上記リードスクリューを介して上記駆動軸を上記伸縮方向に往復動させる１以上のギヤーとを備えてなることを特徴とするベローズポンプ。
【請求項２】
上記ギヤーは、内周部に上記リードスクリューと歯合する雌ネジが形成されて回転自在かつ軸線方向に移動不能に設けられた駆動ギヤーと、この駆動ギヤーの外周に形成された歯車に歯合するピニオンギヤーとを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のベローズポンプ。
【請求項３】
上記モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１または２に記載のベローズポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベローズの伸縮運動によって各種流体を吸入・吐出させるベローズポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程等において、比較的微量な薬剤等の液体を供給するための小型ポンプの一種として、ベローズの伸縮運動を利用して上記液体を搬送するベローズポンプが知られている。
【０００３】
図２は、従来のこの種のベローズポンプを示すもので、図中符号１が、合成ゴム等のゴム系の素材によって蛇腹状に形成されることにより伸縮自在に形成されたベローズである。このベローズ１の一端開口部は、端面板２によって塞がれており、この端面板２にベローズ１への液体の流入のみを許容する逆止弁３ａが介装された液体供給管３と、ベローズ１からの液体の流出のみを許容する逆止弁４ａが介装された液体排出管４とが接続されている。
【０００４】
そして、ベローズ１の他端開口も、端面板５によって液密的に閉じられるとともに、この端面板５にベローズ１を伸縮させるための駆動手段が設けられている。
この駆動手段は、一方向に回転駆動されるモータ６と、このモータ６の出力軸６ａに固定されて外周面が上記端面板５に当接する偏心カム７から概略構成されたものである。
【０００５】
上記構成からなる従来のベローズポンプは、モータ６を一方向にさせると、偏心カム７が一体に回転し、偏心した外周面がベローズ１の端面板５を往復駆動することによりベローズ１を伸縮させて、当該ベローズ１の伸長時に液体供給管３から逆止弁３ａ介してベローズ１内に吸引した液体を、当該ベローズ１の収縮時に逆止弁４ａを介して液体排出管４へと排出するようになっている。
【０００６】
また、図３に示す従来の他のベローズポンプにおいては、ベローズ１を伸縮させるための駆動手段として、一端が枢軸８によって揺動自在に設けられた駆動アーム９の他端部に、上記偏心カム７が取り付けられたモータ６を配設し、駆動アーム９の中間部に設けた押圧部材９ａをベローズ１の端面板５に当接させたものが使用されている。
【０００７】
上記ベローズポンプにあっても、モータ６によって偏心カム７を回転させ、偏心した外周面によって駆動アーム９を枢軸８回りに揺動させることにより、押圧部材９ａによって端面板５を往復駆動させてベローズ１を伸縮させ、同様に液体供給管３からベローズ１内に吸引した液体を、逆止弁４ａを介して液体排出管４へと排出することができる。
【０００８】
ちなみに、図２に示した従来のベローズポンプは、例えば下記特許文献１、２に、また図３に示した従来のベローズポンプと類似する構成のベローズポンプは、下記特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２９０６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図２および図３に示した従来のベローズポンプにあっては、いずれも一方向に回転駆動されるモータ６に固定した偏心カム７によって、ベローズ１を伸縮させるものであるために、当該ベローズ１において大きな伸縮量を確保することができず、このため用途としても、０．１ｋｇｆ／ｃｍ2程度の吐出圧力が低いものに限定されるという欠点があった。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、小型かつ簡易な構造でありながら従来よりも大きな吐出圧力を得ることができるベローズポンプを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部が気密的に閉じられるとともに伸縮自在に形成されたベローズと、このベローズの内部に連通して流体の流入のみを許容する逆止弁が介装された流体供給管と、上記ベローズの内部に連通して流体の流出のみを許容する逆止弁が介装された流体排出管と、上記ベローズを伸縮させる駆動手段とを備えたベローズポンプにおいて、上記駆動手段は、上記ベローズの伸縮方向一端部に固定されて当該伸縮方向に移動自在に設けられた駆動軸と、この駆動軸の外周部に形成されたリードスクリューと、このリードスクリューと歯合するとともに、正逆回転可能なモータによって回転駆動されることにより、上記リードスクリューを介して上記駆動軸を上記伸縮方向に往復動させる１以上のギヤーとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ギヤーが、内周部に上記リードスクリューと歯合する雌ネジが形成されて回転自在かつ軸線方向に移動不能に設けられた駆動ギヤーと、この駆動ギヤーの外周に形成された歯車に歯合するピニオンギヤーとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記モータが、ステッピングモータであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、モータを一方の回転方向に回転させると、これによって回転駆動される上記ギヤーが回転し、さらに当該ギヤーと歯合するリードスクリューを介して駆動軸がベローズを伸長させる方向に移動する。次いで、モータをそれまでとは逆の回転方向に回転させると、上記ギヤーも逆方向に回転し、この結果当該ギヤーと歯合するリードスクリューを介して駆動軸がベローズを収縮させる方向に移動する。
【００１５】
このように、モータの回転方向を一定時間ごとに正逆に切り替えることにより、ベローズを伸縮させて、流体供給管から逆止弁を通じて流体をベローズ内に流入させ、次いでベローズ内の上記流体を、逆止弁を通じて流体排出管から排出させることを繰り返すことにより、順次流体供給管側の流体を流体排出管側へ送ることができる。
【００１６】
この際に、上記モータの回転方向を切り替える時間を長くするのみで、容易にベローズの伸縮量を大きく設定することができ、よって小型かつ簡易な構造でありながら従来よりも大きな吐出圧力を得ることができる。また、上記切り替え時間を適宜設定することにより、上記流体の排出流量や吐出圧力も調整することができる。
【００１７】
さらに、請求項２に記載の発明のように、上記ギヤーとして、内周部に上記リードスクリューと歯合する雌ネジが形成された駆動ギヤーと、この駆動ギヤーの外周に形成された歯車に歯合するピニオンギヤーとを備えたものを用いれば、上記駆動ギヤーによって内部のリードスクリューをその軸線方向に案内することができるために、駆動軸を安定的に往復移動させることができて好適である。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記モータとしてステッピングモータを用いているために、正逆回転の制御や、回転方向を切り替える時間の制御を、当該ステッピングモータに入力するパルス数によって行うことができるために、上述した吐出圧力や流量の制御を一層容易に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明に係るベローズポンプの実施形態を示すもので、図中符号１０が合成ゴム等のゴム系の素材によって蛇腹状に形成されることにより伸縮自在に形成されたベローズであり、このベローズ１０の一端側が液体の流路管１１に接続されている。
この流路管１１は、液体供給管（流体供給管）１２とバッファスペース１３と液体排出管（流体排出管）１４とが一体に形成されたもので、バッファスペース１３と液体供給管１２との間に、バッファスペース１３への液体の流入のみを許容する逆止弁１５が介装されている。
【００２０】
この逆止弁１５は、中央に開口部１６ａ、１７ａが形成されるとともに所定間隔をおいて配設された一対の仕切板１６、１７と、これら仕切板１６、１７間に収納されるとともにスプリング１８により液体供給管１２側に付勢されて、バッファスペース１３側の圧力が高まった際に仕切板１６の開口部１６ａを塞ぐボール１９とから構成されたものである。
【００２１】
また、バッファスペース１３と液体排出管１４との間には、バッファスペース１３からの液体の流出のみを許容する逆止弁２０が介装されている。この逆止弁２０は、中央に開口部２１ａ、２２ａが形成されるとともに所定間隔をおいて配設された一対の仕切板２１、２２と、これら仕切板２１、２２間に収納されるとともにスプリング２３によりバッファスペース１３側に付勢されて、バッファスペース１３側の圧力が低下した際に仕切板２１の開口部２１ａを塞ぐボール２４とから構成されたものである。
【００２２】
そして、ベローズ１０の一端開口部は、流路管１１のバッファスペース１３に形成された接続口１３ａに液密的に接続されている。
他方、ベローズ１０の他端開口は、一体的に成形された取付部２５によって液密的に閉じられ、この取付部２５にベローズ１０を伸縮させるための駆動手段が設けられている。
【００２３】
この駆動手段は、ベローズ１０に回転不可に取り付けられた駆動軸２６と、この駆動軸２６と軸線を一致させて配設された略円筒状の駆動ギヤー２７と、この駆動ギヤー２７の外周に配設されたピニオンギヤー２８と、このピニオンギヤー２８が出力軸に固定されて当該ピニオンギヤー２８を回転駆動する正逆回転可能なステッピングモータ（モータ）２９とから概略構成されている。
【００２４】
ここで、上記駆動軸２６は、一端部がベローズ１０の取付部２５に一体的に固定されるとともに、ベローズ１０の伸縮方向に移動自在に設けられている。そして、この駆動軸２６の外周部にリードスクリュー２６ａが形成されており、このリードスクリュー２６ａが駆動ギヤー２７の内周部に形成された雌ネジ２７ａに歯合されている。この駆動ギヤー２７は、回転自在かつ軸線方向に移動不能に設けられており、その外周に形成された歯車２７ｂにピニオンギヤー２８が歯合されている。
【００２５】
以上の構成からなるベローズポンプにおいては、ステッピングモータ２９に所定数のパルスを与えて一方の回転方向に回転させると、その出力軸に固定されたピニオンギヤー２８と歯合する駆動ギヤー２７が所定時間回転する。すると、この駆動ギヤー２７の雌ネジ２７ａに歯合するリードスクリュー２６ａが形成された駆動軸２６は、軸線回りに回転不能であるために、駆動ギヤー２７の雌ネジ２７ａによって、図中左方に直線駆動される。
【００２６】
この結果、駆動軸１６の一端部に固定されたベローズ１０が伸長することにより、ベローズ１０内が負圧となって、液体供給管１２内の液体が逆止弁１５およびバッファスペース１３を通じてベローズ１０内に流入する。
次いで、ステッピングモータ２９をそれまでとは逆の回転方向に所定のパルス数だけ回転させると、同様に駆動ギヤー２７も逆方向に回転し、これと歯合するリードスクリュー２６ａを介して駆動軸２６が図中右方に直線駆動され、ベローズ１０を収縮させる。
【００２７】
これにより、ベローズ１０内の液体は、バッファスペース１３側に押圧され、逆止弁２０を通じて液体排出管１４から排出されてゆく。
このように、ステッピングモータ２９の回転方向を一定時間ごとに正逆に切り替えることを繰り返すことにより、ベローズ１０を伸縮させて、液体供給管１１側から液体排出管１４へと液体を移送することができる。
【００２８】
この際に、ステッピングモータ２９に与えるパルス数を増加させて、駆動軸２６の移動量を大きくするのみで、そのままベローズ１０の伸縮量を大きく設定することができ、よって小型かつ簡易な構造であるにも拘わらず、容易に従来よりも大きな吐出圧力を得ることができる。また、上記パルス数を適宜設定することにより、上記液体の排出流量や吐出圧力も調整することができる。
【００２９】
また、ステッピングモータ２９によって駆動ギヤー２７を回転駆動するとともに、この駆動ギヤー２７の内部に同軸的に駆動軸２６を直線的に移動自在に設けているために、駆動軸２６を安定的に往復移動させることができる。加えて、流路管１１にバッファスペース１３を設け、当該バッファスペース１３にベローズ１０の一端部を連通させているために、この種のベローズポンプにおいて問題となる脈動の発生を抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るベローズポンプの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】従来のベローズポンプを示す概略構成図である。
【図３】従来の他のベローズポンプを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ベローズ
１２  液体供給管（流体供給管）
１４  液体排出管（流体排出管）
１５、２０  逆止弁
２６  駆動軸
２６ａ  リードスクリュー
２７  駆動ギヤー
２７ａ  雄ネジ
２７ｂ  歯車
２８  ピニオンギヤー
２９  ステッピングモータ（モータ）
【図１】
2008075534.tif 000003
【図２】
2008075534.tif 000004
【図３】
2008075534.tif 000005