(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入通路及び吐出通路を形成しているポンプヘッドと、前記ポンプヘッドの両側に設けられたシリンダケースと、前記各シリンダケース内に配設されて、各シリンダケースに吸排気される駆動流体により伸縮作動するベローズと、前記ポンプヘッドに設けられて前記各ベローズ内を連通し、かつ前記吸入通路及び吐出通路の一方にそれぞれ連通している一対の貫通孔と、前記各貫通孔にそれぞれ装着された逆止弁とを備え、前記各ベローズが交互に伸長・収縮されることにより前記対応する逆止弁を介し、液体を前記吸入通路から吸引し、前記吐出通路から吐出し一方向へ移送する横型ベローズポンプにおいて、
前記ポンプヘッドが、前記吸入通路及び吐出通路を共に上向きに形成しており、さらに前記一対の貫通孔を前記ポンプヘッドの上下中心線に沿ってまたは上下中心線からずらして配置し、前記液体をポンプヘッドの上側から吸引して上側へ吐出可能に構成したことを特徴とする横型ベローズポンプ。
【請求項２】
前記吸入通路及び吐出通路を、前記ポンプヘッドの上下中心線に対し傾斜角１５度以内になるようそれぞれ形成している請求項１に記載の横型ベローズポンプ。
【請求項３】
前記各貫通孔を、前記ポンプヘッドの上下中心線に沿ってずらし、かつ前記吐出通路と連結する貫通孔を上側に位置し、前記吸入通路と連通する貫通孔を下側に位置して設けた請求項１又は２に記載の横型ベローズポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体移送用ベローズポンプ、特にポンプヘッドの両側にシリンダケースを設けた２連式の横型ベローズポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２連式ベローズポンプは、往復ポンプの中でも軽量・簡明な機構で能力と性能が確保でき、接液部であるベローズが耐熱性・耐蝕性に優れたフッ素樹脂等のプラスチックを用いることができるため高純度液体に限らず、強酸や強アルカリなど腐蝕性薬液の移送にも多用されている。ポンプ型式には米国特許第４，９０２，２０６号等に記載の如く縦型及び横型がある。横型は縦型に対し一般に駆動機構を簡易化でき、安価に提供できる。
【０００３】
図６はベローズポンプのうち、従来の横型ベローズポンプの外観を正面と側面及び上から見た平面図、図７は図６（ｃ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。同図のベローズポンプ５０は、ポンプヘッド６０、両側の駆動流体用出入口６１ａ，６２ａを持つシリンダケース６１，６２、各シリンダケース６１，６２内に配置されたベローズ６７，６８と、近接センサ６９ａ，６９ｂやリークセンサ７９ａ，７９ｂ等を備えている。シリンダケース６１，６２は、ポンプヘッド６０の対応側面に接合されたケース本体６３，６５と、この後方開口を閉じるカバー６４，６６により区画形成され、対応するベローズ６７，６８を伸縮自在に収納している。ポンプヘッド６０は、吸入通路７０及び吐出通路７１と、これらの一方にそれぞれ連通している一対の貫通孔７２，７３とを形成し、その各貫通孔の両側に逆止弁７４，７５（逆止弁７４ａ，７４ｂは吸込用、逆止弁７５ａ，７５ｂは吐出用）を装着している。各対の逆止弁７４，７５は、対応するベローズ６７，６８内に突出配置された状態となっている。そして、吸入通路７０はポンプヘッド６０の前又は後面に貫通され、液体貯蔵部（例えば、循環式洗浄槽）との間にパイプ７１を介して接続される。吐出通路７１はポンプヘッド６０の上側に貫通され、液体移送部（例えば、循環式洗浄槽）との間にパイプ７７を介して接続される。各シリンダケース６１，６２には出入口６１ａ，６２ａから交互に駆動流体が導入される。すると、各ベローズ６７，６８は、交互に伸長・収縮されることにより、前記対応する吸込用逆止弁７４ａ又は７４ｂと、吐出用逆止弁７５ａ又は７５ｂの作動を介して、液体をベローズ６７又は６８内にパイプ７６を通じて吸入通路７０から吸引し、逆にベローズ６８又は６７から吐出通路７１及びパイプ７７を通じ一方向へ移送する。なお、符号８０はポンプヘッド６０とシリンダケース６１，６２とを結合している複数の連結ボルトである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来ベローズポンプ５０は、ベローズの耐久性、各部のシール性、逆止弁構造、消耗品の交換性、安全性等の点から改良がなされてきたものの、基本作動的には何れもが液体をポンプヘッド６０の前又は後面つまり水平方向に設けられた吸入通路７０から吸入し、垂直方向に設けられた吐出通路７１から吐出すようになっている。また、吸入通路７０及び吐出通路７１は、ベローズ６７，６８内に残存しているガス（液体に混入した気体や液体から発生する気体）を逃げ易くしてガス溜りによるポンプ性能の低下をなくすことを目的として、ベローズ内に突出配置される吸入用及び吐出用の各逆止弁の並びに対して容易に加工できる位置関係であり、これは合理的なものとして考えられていた。更に、従来は、逆止弁構造等の点からベローズポンプ自身の小型化をそれなりに図ったと言っても、実際のポンプ設置状況から検討されることがなく、例えば、複数のベローズポンプを平面内に設置する場合に次のような問題があった。すなわち、設置平面占有面積としては、ベローズポンプ自身のスペースに加え、吸入通路７０に接続されるパイプ７６の分を確保しなくてはならない。このパイプ７６の配管スペースは、パイプ７６を水平方向に突出しないように横や上向きに曲げたとしてもかなり大きなものとなり、半導体製造設備やクリーンルーム等の如く省スペース化を目指す用途に反していることである。
【０００５】
本発明は以上のような背景から開発されたものであり、その目的はベローズ内にガス溜りを生じることなく、ポンプ本体と配管スペースを含めたの設置平面占有面積を小さくでき、クリーンルーム等の省スペース化により合致した横型ベローズポンプを実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明のベローズポンプは、図１から図４等に例示される如く、吸入通路及び吐出通路を形成しているポンプヘッドと、前記ポンプヘッドの両側に設けられたシリンダケースと、前記各シリンダケース内に配設されて、各シリンダケースに吸排気される駆動流体により伸縮作動するベローズと、前記ポンプヘッドに設けられて前記各ベローズ内を連通し、かつ前記吸入通路及び吐出通路の一方にそれぞれ連通している一対の貫通孔と、前記各貫通孔にそれぞれ装着された逆止弁とを備え、前記各ベローズが交互に伸長・収縮されることにより前記対応する逆止弁を介し、液体を前記吸入通路から吸引し、前記吐出通路から吐出し一方向へ移送する横型ベローズポンプにおいて、前記ポンプヘッドが、前記吸入通路及び吐出通路を共に上向きに形成しており、さらに前記一対の貫通孔を前記ポンプヘッドの上下中心線に沿ってまたは上下中心線からずらして配置し、前記液体をポンプヘッドの上側から吸引して上側へ吐出可能に構成したものである。
【０００７】
以上のベローズポンプ構造は、液体をベローズ内に導入する吸入通路と、ベローズ内の液体を送り出す吐出通路とをそれぞれポンプヘッドに対し上向きに設け、吸入通路及び吐出通路に接続される配管用パイプを含めてポンプヘッド外径の水平幅寸法（つまり、ベローズポンプ自身の設置平面占有面積内）に収まるようにしたものである。したがって、このベローズポンプでは、上向きの吐出通路が従来と同じくベローズ内からガスを追い出すことが可能（以下、ガス抜き作用という）であり、同時に、上向きの吸入通路によって設置平面占有面積を小さくできることから、ポンプ性能を維持して、省スペースが重視される用途等に好適なものとなり、半導体製造設備やクリーンルームの省スペースに寄与してそれら設備費や設備維持費を低減することができる。
【０００８】
また、以上の本発明は次のように具体化されることがより好ましい。
第１に、吸入通路及び吐出通路を、ポンプヘッドの上下中心線（中心垂直線と同じ意味）に対し傾斜角１５度以内になるようそれぞれ形成することである。この構造は、特に、配管用パイプを含めたベローズポンプの設置平面占有面積を最小にできることに加え、ポンプヘッドの大きさ、各通路径、一対の貫通孔や逆止弁の取付スペース、ポンプヘッドとシリンダケースを結合する連結ボルト等の部材の制約を受け難くして設計上の自由度が得られる。
第２に、前記各貫通孔を、前記ポンプヘッドの上下中心線からずらし、かつ前記吐出通路と連結する貫通孔を上側に位置し、前記吸入通路と連通する貫通孔を下側に位置して設けることである。この構造は、前記した吸入通路及び吐出通路をポンプヘッドの上下中心線に対し共にずらした場合の作用に加え、ベローズ内のガス抜き作用が理想状態となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１から図５を参照して説明する。この形態説明は、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を制約するものではない。
【００１０】
図１は本発明を適用したベローズポンプを示し、同（ａ）は正面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は上から見た平面図である。図２は図１（ｃ）のＡ―Ａ線で断面した図、図３は図２のＢ―Ｂ線で断面した図である。
このベローズポンプ１は、基本部材として、ポンプヘッド１０と、左右のシリンダケース１１，１２と、各シリンダケース１１，１２内に配置されたプラスチック製のベローズ１７，１８と、ポンプヘッド１０に設けられている一対の貫通孔２２，２３にそれぞれ装着された逆止弁２４，２５（逆止弁２４ａ，２４ｂは吸込用、逆止弁２５ａ，２５ｂは吐出用）等を備えている。
【００１１】
また、シリンダケース１１，１２は、略筒状のケース本体１３，１５と、ケース本体１３，１５の後方開口を閉じるカバー１４，１６とからなっている。ケース本体１３，１５は、前側開口がポンプヘッド１０の対応端面側にそれぞれ接合配置され、後側開口がカバー１４，１６で閉じられている。カバー１４，１６には、エアー等の駆動流体をシリンダケース１１，１２内に導入する出入口１１ａ，１２ａと、脚部１４ａ，１６ａとが一体に形成されている。この後端面側には、ベローズ１７，１８の後端面に対向配置された近接センサ１９ａ，１９ｂと、内低部に沿って配置されたリークセンサ２９ａ，２９ｂとを有している。近接センサ１９ａ，１９ｂは、ベローズ１７，１８の伸長状態を検出し、その検出信号を例えば特許第２７９８６６４号に記載の如く駆動流体用の２位置方向切換弁の制御用として用い、駆動流体が出入口１１ａと出入口１２ａとから交互に導入可能にする。リークセンサ２９ａ，２９ｂは、ベローズ１７，１８内からの液漏れを検出して、異常自体の発生を教示可能にする。
【００１２】
各シリンダケース１１，１２内のベローズ１７，１８は、水平方向に伸縮自在の円筒状をなし、一端側が開口され、他端側が閉じられている。各ベローズ１７，１８の一端側は、ポンプヘッド１０の対応側面に設けられた取付溝に装着されると共に、一部がケース本体１３，１５の対応部分で押え込まれる。各ベローズ１７，１８の他端側には、外側中央部に金具３０が埋設されており、その金具３０に対し連結板３１がボルト３２によりそれぞれ取り付けられている。両ベローズ１７，１８の連結板３１同士は図２に現れないが、ベローズの外側前後位置に配置されたシャフト３３（図３参照）で連結されて、一方のベローズが収縮すると、他方のベローズがシャフトを介しそれに連動して伸長するようになっている。
【００１３】
ポンプヘッド１０は、ケース本体１３，１５と略同径円盤状をなし、吸入通路２０及び吐出通路２１、これらの一方にそれぞれ連通している一対の貫通孔２２，２３を形成している。吸入通路２０及び吐出通路２１は、図３に示す如く共に斜め上向きに貫通され、上開口にジョイント用パイプ２６，２７が装着される。
【００１４】
ここで、吸入通路２０及び吐出通路２１のふり角ないしは傾斜角ａは、ポンプヘッド１０の上下中心線に対し１０〜１５度以内になるようそれぞれ形成されるている。貫通孔２２，２３は、ポンプヘッド１０の左右にあって、吸入通路２０と連通する貫通孔２２が下側に、吐出通路２１と連通する貫通孔２３が上側に位置している。すなわち、この形態では、貫通孔２２が液体をベローズ１７，１８内に吸入通路２０から導入する孔、貫通孔２３がベローズ１７，１８内の液体を吐出通路２１へ送り出す孔となる。貫通孔２２，２３同士は、ポンプヘッド１０を上下中心線と水平中心線で４区画した場合、両側にあって、貫通孔２３が一方側の上に設けられ、貫通孔２２が他方側の下に設けられている。貫通孔２２，２３の両側には、逆止弁２４，２５（逆止弁２４ａ，２４ｂは吸込用、逆止弁２５ａ，２５ｂは吐出用）がそれぞれ対応するベローズ１７，１８内に突出する状態に設けられている。逆止弁２４，２５自体は従来と同じ構造のものである。
【００１５】
また、前記吐出通路２１のふり角ないしは傾斜角ａは、１５度内であるとガス抜き作用が正常に維持され、１５度よりも大きくなると次第にガス溜りを生じ易くなることが試験から確認された。これに対し、吸入通路２０の傾斜角ａは、１５度内であると、ジョイント用パイプ２６がポンプヘッド１０の外径の水平幅寸法（つまり、ベローズポンプ１自身の設置平面占有面積）からはみ出さない最適状態にできる。したがって、吸入通路２０及び吐出通路２１の傾斜角ａは、ポンプヘッド１０の上下中心線に対し１０〜１５度以内になるように設定することがガス抜き作用と設置平面占有面積上から最も好ましいことになる。
【００１６】
なお、符号３４は以上のポンプヘッド１０とシリンダケース１１，１２とを結合している４本の連結ボルトである。符号３５はポンプヘッド１０とケース本体１３，１５との間に介在されたシール部材、符号３６はケース本体１３，１５とカバー１４，１６との間に介在されたシール部材である。
【００１７】
以上の構成からなるベローズポンプ１は、駆動流体が出入口１１ａ，１２ａに交互に導入されると、その駆動流体圧により各ベローズ１７，１８が交互に伸長・収縮される。これを図２で概説する。図２の状態は、シリンダケース１２内に駆動流体が出入口１２ａから導入され、シリンダケース１１内の駆動流体が排気されている。ベローズ１８は収縮し、ベローズ１７はシャフト３３を介して連動して伸長する。吸入用逆止弁２４ｂは閉、吐出用逆止弁２５ｂは開となる。逆に、吸込用逆止弁２４ａは開、吐出用逆止弁２５ａが閉となる。そして、ベローズ１８内の液体は逆止弁２５ｂ、貫通孔２３、吐出通路２１及びパイプ２７を通じて液体移送部（例えば、循環式洗浄槽）へ移送される。ベローズ１７内は、液体貯蔵部（例えば、循環式洗浄槽）の液体がパイプ２６、吸入通路２０、貫通孔２２、逆止弁２４ａを介して導入される。これは、ベローズ１７が設計値まで伸長されたことを近接センサ１９ａで検出し、該検出信号に基づいて駆動流体の供給経路が切り換えられるまで継続される。切り換えられると、今度は駆動流体が出入口１１ａからシリンダケース１１内に導入され、シリンダケース１２内の駆動流体が排気される。ベローズ１７は収縮し、ベローズ１８は連動して伸長する。吸入用逆止弁２４ａは閉、吐出用逆止弁２５ａは開となる。逆に、吸込用逆止弁２４ｂは開、吐出用逆止弁２５ｂが閉となる。そして、ベローズ１７が収縮しつつ内部の液体を逆止弁２５ａ、貫通孔２３、吐出通路２１及びパイプ２７を通じて液体移送部へ移送する。ベローズ１８は伸長しつつ、液体貯蔵部の液体をパイプ２６、吸入通路２０、貫通孔２２、逆止弁２４ｂを介し内部に導入する。このように、ベローズポンプ１は、ベローズ１７，１８が交互に伸縮作動され、液体を吸入通路２０からベローズ１７又は１８内、対応する逆止弁２４，２５を介し吐出通路２１を通じて移送する。移送形態としては液体が上側から導入されて、上向きに移送されることになる。
【００１８】
図４は以上の本発明品と従来品（図５，図６のもの）についてそれぞれ２器づつ並べて設置した状態を上から見た平面図である。上側の２器が本発明のベローズポンプ１であり、下側の２器が従来のベローズポンプ５０である。本発明のベローズポンプ１は、ポンプヘッド１０の吸入通路２０及び吐出通路２１を共に上向きに設け、吐出通路２１のガス抜き作用を充足し、同時に、両パイプ２６，２７の配管スペースがベローズポンプ１自身の設置平面占有面積内に収まっている。このため、本発明のベローズポンプ１は、同図で明らかな如く従来のベローズポンプ５０に対しポンプ性能を低下することなく、従来のベローズポンプ５０の吸入通路７０側パイプ７６（図６参照）に相当する配管スペース（幅寸法では同図のＬ2−Ｌ1＝Ｌ）を不要にでき、設置省スペース化が図られる。
【００１９】
図５（ａ），（ｂ）は本発明を変形した２例を図３と同様な状態で示している。なお、同図には上記した形態と同一部位又は対応する部位に同じ符合を付し、重複した説明を省略する。各変形例は、上記した形態に対しポンプヘッド１０の吸入通路２０及び吐出通路２１のふり角ないしは傾斜角ａを変更すると共に、貫通孔２２，２３をそれに対応して形成した例であり、それ以外はほぼ同じ。
【００２０】
図５（ａ）の構造では、吸入通路２０及び吐出通路２１のふり角ないしは傾斜角ａが上記形態と同様、１０〜１５度以内に形成されているが、貫通孔２２，２３がポンプヘッド１０の上下中心線に対し対称となるよう形成されている。これに対し、図５（ｂ）の構造では、貫通孔２２，２３が共にポンプヘッド１０の上下中心線に沿って設けられると共に、上側の貫通孔２３に対し吐出通路２１を垂直状態に形成し、下側の貫通孔２２に対し吸入通路２０を斜め上向きに形成したものである。本発明は、このような構成であっても、従来と同程度にガス抜き作用を維持できることに加え、従来吸入通路７０のパイプ７６（図６，図７参照）に相当する配管スペースを不要又は小さくでき、設置平面占有面積を改善できるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る横型ベローズポンプは、ポンプヘッドに設けられて液体をベローズ内に導入する吸入通路を、ベローズ内の液体を送り出す吐出通路と共に上向きになるよう関連部材に配慮し形成位置を変更するだけで、ベローズ内のガス抜き作用を維持し、従来品に対し上向きの吸入通路に接続される配管用パイプがベローズポンプ自身の設置スペース内に収まって設置平面占有面積をより小さくできる。これにより、本発明のベローズポンプは、例えば、半導体製造設備のうち、エッチングや洗浄等の液体処理室に設置されると、全体の省スペース化がより図られて、該処理室の維持経費等を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したベローズポンプの正面と側面及び平面図である。
【図２】図１（ｃ）のＡ―Ａ線に沿って要部を示す模式縦断面図である。
【図３】図２のＢ―Ｂ線に沿って要部を示す模式縦断面図である。
【図４】本発明ベローズポンプと従来ベローズポンプとの比較図である。
【図５】本発明の２つの変形例を図３と同様な断面で示す図である。
【図６】従来ベローズポンプの正面と側面及び平面図である。
【図７】図６（ｃ）のＡ―Ａ線に沿って要部を示す模式縦断面図である。
【符号の説明】
１はベローズポンプ、１０はポンプヘッド、１１，１２はシリンダケース、
１７，１８はベローズ、２０は吸入通路、２１は吐出通路、
２２，２３は貫通孔、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは逆止弁。
【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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