JP3761754B2 - ポンプ、アキュムレータ等の流体機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベローズ式ポンプ及びアキュムレータなどの流体機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置におけるＩＣや液晶の表面洗浄等の各種処理に際して薬液の循環や移送などに使用されるポンプは、ポンプの動作によってパーティクルの発生がないベローズ式ポンプやダイヤフラム式ポンプが使用されている（例えば、特開平３−１７９１８４号公報）。また、この種のポンプはベローズの往復運動により脈動が発生するため、この脈動を低減するためにアキュムレータが併用される（例えば、特開平６−１７７５２号公報や特開平１０−１９６５２１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記ベローズ式ポンプやダイヤフラム式ポンプ、アキュムレータなどでは、洗浄等の処理性能の低下を防ぐためにポンプ内やアキュムレータ内において、移送液の滞留が少なく、常に新しい液が供給されることが要求されるが、特にベローズ式のポンプやアキュムレータなどでは、ポンプの吸込口やアキュムレータの流入口がそれぞれのベローズの軸線方向（往復運動方向）と平行な方向に吸込み液や流入液を液室内に噴出するように開口されているため、それぞれのベローズの伸縮部分に液が滞留しやすく、汚染されやすかった。また、半導体のウエハーやコンピュータ内蔵のハードディスク等の化学的機械研磨［ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）］の研磨液としてシリカ等のスラリーなどの沈殿する物質を含む液を使用する場合、沈殿物質がポンプ内やアキュムレータ内に沈降したり、凝集しやすく、ポンプ、アキュムレータの寿命に影響することがあった。
【０００４】
本発明の目的は、このような問題を解消するためになされたもので、ポンプやアキュムレータの内部での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質がポンプやアキュムレータの内部に沈降したり凝集するのを防止できる流体機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、スラリー等の沈殿物質を含む液体を移送するポンプ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記ポンプ本体の底壁体に固定して駆動伸縮運動するようにかつ該隔膜の内側に液室を形成するよう備えられるとともに、前記底壁体の液室に臨む内壁に吸込口及び吐出口が設けられており、前記隔膜の駆動伸縮運動により前記吸込口から前記液室内に液体を吸込む行程と、前記液室内の前記液体を吐出口から吐出す行程と交互に行うようにしてある往復動ポンプよりなる、流体機器であって、前記吸込口が、前記ポンプ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう、かつ前記隔膜の軸線からずれた軸線上に位置するよう固定された吸込用逆止弁の突出先端部の側面に、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられていることに特徴を有するものである。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、吸込口が隔膜の軸線からずれた軸線上にある吸込用逆止弁の突出先端部の側面から隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられているので、吸込口から噴出する吸込み液は隔膜の内周に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌される。したがって、液室内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのを防止できることになる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、スラリー等の沈殿物質を含む液体を移送するアキュムレータ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記アキュムレータ本体の底壁体に固定して該隔膜の内側に液室を、外側に空気室をそれぞれ形成するよう備えられるとともに、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁に流入口及び流出口が設けられており、前記液室内の液圧に対して空気室内の空気圧によってバランスするようにしてあるアキュムレータよりなる、流体機器であって、前記流入口が、前記アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう、かつ前記隔膜の軸線からずれた軸線上に位置するよう固定された吐出用逆止弁の突出先端部の側面に、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられていることに特徴を有するものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、流入口が隔膜の軸線からずれた軸線上にある吐出用逆止弁の突出先端部の側面から隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられているので、流入口から噴出する流入液は隔膜の内周に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌される。したがって、液室内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのを防止できることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体機器の一実施例を図１ないし図９に基づき説明する。この実施例の流体機器は往復動ポンプＰとこれの脈動を減少するアキュムレータＡとを組み合わせてなる。
【００１０】
図１において、往復動ポンプＰのポンプ本体１は、上端が上壁２で塞がれた円筒状のケーシング３と、このケーシング３の開放下端を気密状に塞ぐ底壁体４とを有してなる。その底壁体４に液体の流入路５及び流出路６が形成されている。
【００１１】
ケーシング３内にはその軸線Ｂ方向に沿って伸縮変形可能な有底円筒状のベローズよりなる隔膜７が軸線Ｂを縦にして配設されている。この隔膜７は耐熱性、耐薬品性に優れるＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシ）等のフッ素樹脂で成形され、その下端開口周縁部７ａを環状固定板８により底壁体４の上側面に気密状に押付け固定することにより、ポンプ本体１の内部空間が隔膜７の内側の液室９と隔膜７の外側の空気室１０とに隔離される。
【００１２】
図２において、上記隔膜７は、これの山折り部７１と谷折り部７２を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すごとく収縮状態のときも、各山折り部７１の上下の襞状部７１ａ，７１ｂのうち下側の襞状部７１ｂが軸線Ｂに向かって下り傾斜する形に形成されている。各山折り部７１の収縮状態下での下側の襞状部７１ｂの傾斜角α、すなわち軸線Ｂに直交する水平線Ｌと成す角度αは１〜４５゜、より好ましくは５〜１５゜とする。ただし、各山折り部７１の上側の襞状部７１ａは、これの収縮状態下において、同図（ａ）に示すごとく下側の襞状部７１ｂと同一傾斜角で下り傾斜状に形成すること、同図（ｂ）に示すごとく軸線Ｂに直交する水平線Ｌと平行に水平に形成すること、あるいは同図（ｃ）に示すごとく軸線Ｂに向かって上り傾斜する形に形成することは任意である。なお、各山折り部７１及び谷折り部７２のそれぞれの折目部分のコーナには図示例では角をつけているが、その角にアール（二点鎖線Ｒ）を付けてもよい。
【００１３】
図１において、ポンプ本体１には隔膜７を駆動伸縮運動させる往復駆動装置２２が備えられる。この往復駆動装置２２は、ポンプ本体１の上壁２の上面側にシリンダ１１をこれの軸線が隔膜７の軸線Ｂと一致するように形成し、シリンダ１１内を往復動するピストン１２を上壁２を貫通するピストンロッド１３で隔膜７の閉鎖上端部７ｂの中央部と連結している。そして、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省略）から送給される加圧空気がシリンダ１１及び上壁２にそれぞれ形成した空気孔１４，１５を介してシリンダ１１の内部と空気室１０に交互に供給されるようにしている。すなわち、シリンダ１１には近接センサー１６ａ，１６ｂが取り付けられる一方、ピストン１２にセンサー感知部材１７が取り付けられ、ピストン１２の往復動に伴いセンサー感知部材１７が近接センサー１６ａ，１６ｂに交互に近接することにより加圧空気供給装置から送給される加圧空気のシリンダー１１内への供給と空気室１０への供給とが自動的に交互に切り替えられるように構成している。このピストン１２の往復動に伴ってベローズよりなる隔膜７が駆動伸縮運動する。
【００１４】
上記ポンプ本体１の底壁体４の液室９に臨む内壁４ａには吸込口１８及び吐出口１９がそれぞれ、流入路５及び流出路６と連通するように設けられる。内壁４ａは、吐出口１９に向かって１〜４５゜、より好ましくは５〜１５゜の下り傾斜をつけた形に形成し、好ましく円錐状に形成される内壁４ａの最も低い位置に吐出口１９を形成するのがよい。ただし、吐出口１９は隔膜７の軸線Ｂ上にあること、あるいは該軸線Ｂより偏した位置にあることは問うものではない。
【００１５】
吸込口１８は、内壁４ａより液室９内に突出するよう底壁体４に固定された吸込用逆止弁２０の突出先端部の側面に、液室９内の、軸線Ｂ方向とは異なる方向にある円周壁９ａすなわち図示例ではベローズよりなる隔膜７の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられている。
【００１６】
図３に示すように、吸込用逆止弁２０は筒状の弁ケーシング２０１とボール弁体２０２よりなり、弁ケーシング２０１はこれの軸線Ｄを縦にして底壁体４に固定されている。その軸線Ｄは図１、図４に示すごとく隔膜７の軸線Ｂからずらした位置に設定してある。図示例の吸込用逆止弁２０はボール弁体２０２を上下二段に備える構造としている。弁ケーシング２０１は上下に二分割されて第１弁ケーシング２０１ａと第２弁ケーシング２０１ｂよりなり、第１弁ケーシング２０１ａと第２弁ケーシング２０１ｂにそれぞれ第１ボール弁体２０２ａ、第２ボール弁体２０２ｂを内装している。
【００１７】
第１弁ケーシング２０１ａは筒状に形成されて下端に入口２０３を開口し、その外周に設けた雄ねじ２０４を底壁体４に設けた雌ねじ２０５にねじ込むことによりその軸線Ｄを縦にして底壁体４に固定される。
第２弁ケーシング２０１ｂは第１弁ケーシング２０１ａよりも径大な筒状に形成されて上端の側面に上記吸込口１８を開口し、その下端外周に雄ねじ２０７を設けている。この第２弁ケーシング２０１ｂはこれの雄ねじ２０７を底壁体４の前記雌ねじ２０５より上段側に該雌ねじ２０５の内径よりも径大に設けた雌ねじ２０８にねじ込むとともに、その下端内周に設けた雌ねじ２０９を第１弁ケーシング２０１ａの外周上端の雄ねじ２１０にねじ込むことにより第１弁ケーシング２０１ａと同心状にかつ液室９内に突出するよう底壁体４に固定される。その際、第１弁ケーシング２０１ａの上端と第２弁ケーシング２０１ｂの内周下端との間に、弁座２１１を有する弁座体２１２が組み込まれる。また第１弁ケーシング２０１ａ下端の入口２０３に臨む流入路５の開口端に弁座２１３が設けられている。なお、第１，２弁ケーシング２０１ａ，２０１ｂ及び第１，２ボール弁体２０２ａ，２０２ｂは、隔膜７の材質と同様に耐熱性、耐薬品性に優れるＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で成形されている。
【００１８】
しかるときは、第１弁ケーシング２０１ａ内の弁座２１３に第１ボール弁体２０２ａが自重により密着し、第２弁ケーシング２０１ｂ内の弁座２１１には第２ボール弁体２０２ｂが自重により密着して液体の逆流を防ぐ。液体の吸込み時には、第１，２ボール弁体２０２ａ，２０２ｂが弁座２１３，２１１からそれぞれ上方へ離されて開弁し、流入路５からの液体が第１弁ケーシング２０１ａの内周に設けた縦溝２１４と第１ボール弁体２０２ａとの間、及び第２弁ケーシング２０１ｂの内周に設けた縦溝２１５と第２ボール弁体２０２ｂとの間を通って第２弁ケーシング２０１ｂの吸込口１８から液室９内の円周壁９ａに向けて噴出される。
【００１９】
この時、吸込口１８は、吸込み液を液室９内の、軸線Ｂ方向とは異なる方向にある円周壁９ａに向けて噴出するよう設けられているので、吸込口１８より噴出される液は図４にその流れ方向を矢印Ｓで示すごとく液室９内の円周壁９ａに沿って旋回し、この旋回流により液室９内の、特に隔膜７の伸縮部分での停滞や凝集を無くすることができ、常に新しい液と入れ替えることができる。図４は隔膜７を伸長させて液を吸込む行程の状態を、図５は隔膜７を収縮させて液を吐出する行程の状態を示しており、図６は図５におけるＨ−Ｈ線断面図である。なお、図４及び図５では吸込用逆止弁２０として単一の弁ケーシング２０１内にボール弁体２０２を１個だけ備えるものが示されている。
【００２０】
一方、アキュムレータＡにおいて、図１に示すように、このアキュムレータ本体２５は、上端が上壁２６で塞がれた円筒状のケーシング２７と、このケーシング２７の開放下端を気密状に塞ぐ底壁体２８とを有してなる。
【００２１】
ケーシング２７内にその軸線Ｃ方向に沿って伸縮変形可能な有底円筒状のベローズよりなる隔膜２９が軸線Ｃを縦にして配設されている。この隔膜２９は耐熱性、耐薬品性に優れるＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で成形され、その下端開口周縁部２９ａは環状固定板３０により底壁体２８の上側面に気密状に押付け固定することにより、アキュムレータ本体２５の内部空間が隔膜２９の内側の液室３１と隔膜２９の外側の空気室３２とに隔離される。
【００２２】
アキュムレータ本体２５の底壁体２８には液体の流入路３３及び流出路３４が形成される。底壁体２８の液室３１に臨む内壁２８ａには流入口２３及び流出口２４がそれぞれ流入路３３及び流出路３４と連通するよう設けられている。流入路３３は上記往復動ポンプＰの流出路６の下流端側に継手６５を介して連通状に接続される。
【００２３】
アキュムレータＡの液室３１の内壁２８ａは、往復動ポンプＰの液室の内壁４ａの場合と同様に、流出口２４に向かって１〜４５゜、より好ましくは５〜１５゜の下り傾斜をつけた形に形成し、好ましくは円錐状に形成される内壁２８ａの最も低い位置に流出口２４を形成するのがよい。ただし、流出口２４は隔膜２９の軸線Ｃ上にあること、あるいは該軸線Ｃより偏した位置にあることは問うものではない。
【００２４】
上記隔膜２９は、往復動ポンプＰの隔膜７の場合と同様に、図７に示すように、隔膜２９の山折り部２９１と谷折り部２９２を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すごとく収縮状態のときも、各山折り部２９１の上下の襞状部２９１ａ，２９１ｂのうち下側の襞状部２９１ｂが、軸線Ｃに向かって下り傾斜する形に形成されている。上記の各山折り部２９１の収縮状態下での下側の襞状部２９１ｂの傾斜角α、すなわち軸線Ｃに直交する水平線Ｌと成す角度αは、１〜４５゜、好ましくは５〜１５゜とする。ただし、各山折り部２９１の上側の襞状部２９１ａは、これの収縮状態下において、同図（ａ）に示すごとく下側の襞状部２９１ｂと同一傾斜角で下り傾斜状に形成すること、同図（ｂ）に示すごとく軸線Ｃに直交する水平線Ｌと平行に水平に形成すること、あるいは同図（ｃ）に示すごとく軸線Ｃに向かって上り傾斜する形に形成することは任意である。なお、各山折り部２９１及び谷折り部２９２のそれぞれの折目部分のコーナには図示例では角をつけているが、その角にアール（二点鎖線Ｒ）を付けてもよい。
【００２５】
図１及び図８において、上記液室３１の内壁２８ａの流入口２３は、内壁２８ａより液室３１内に突出するよう底壁体２８に固定された吐出用逆止弁２１の突出先端部の側面に、液室３１内の、軸線Ｃ方向とは異なる方向にある円周壁３１ａすなわち図示例ではベローズよりなる隔膜２９の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられている。
【００２６】
吐出用逆止弁２１は、上記吸込用逆止弁２０の構造と同じ構造を有するものである。図８に示すように、吐出用逆止弁２１は筒状の弁ケーシング２２０とボール弁体２２１よりなり、弁ケーシング２２０はこれの軸線Ｇを縦にして底壁体２８に固定されている。その軸線Ｇは図１に示すごとく隔膜２９の軸線Ｃからずらした位置に設定してある。弁ケーシング２２０は上下に二分割されて第１弁ケーシング２２０ａと第２弁ケーシング２２０ｂよりなり、第１弁ケーシング２２０ａと第２弁ケーシング２２０ｂにそれぞれ第１ボール弁体２２１ａ、第２ボール弁体２２１ｂを内装している。
【００２７】
第１弁ケーシング２２０ａは筒状に形成されて下端に入口２２３を開口し、その外周に設けた雄ねじ２２４を底壁体２８に設けた雌ねじ２２５にねじ込むことによりその軸線Ｇを縦にして底壁体２８に固定される。
第２弁ケーシング２２０ｂは第１弁ケーシング２２０ａよりも径大な筒状に形成されて上端の側面に上記流入口２３を開口し、その下端外周に雄ねじ２２７を設けている。この第２弁ケーシング２２０ｂはこれの雄ねじ２２７を底壁体２８の前記雌ねじ２２５の上段側に該雌ねじ２２５の内径よりも径大に設けた雌ねじ２２８にねじ込むとともに、その下端内周に設けた雌ねじ２２９を第１弁ケーシング２２０ａの外周上端の雄ねじ２３０にねじ込むことにより第１弁ケーシング２２０ａと同心状にかつ液室３１内に突出するよう底壁体２８に固定される。その際、第１弁ケーシング２２０ａの上端と第２弁ケーシング２２０ｂの内周下端との間に、弁座２３０を有する弁座体２３１が組み込まれる。また第１弁ケーシング２２０ａ下端の入口２２３に臨む流入路３３の開口端に弁座２３２が設けられている。
【００２８】
しかるときは、第１弁ケーシング２２１ａ内の弁座２３２に第１ボール弁体２２１ａが自重により密着し、第２弁ケーシング２２０ｂ内の弁座２３０には第２ボール弁体２２１ｂが自重により密着して液体の逆流を防ぐ。液体の液室３１への吐出時には第１，２ボール弁体２２１ａ，２２１ｂが弁座２３２，２３０からそれぞれ上方へ離されて開弁し、往復動ポンプＰからの液体が第１弁ケーシング２２０ａの内周に設けた縦溝２３３と第１ボール弁体２２１ａとの間、及び第２弁ケーシング２２０ｂの内周に設けた縦溝２３４と第２ボール弁体２２１ｂとの間を通って第２弁ケーシング２２０ｂの流入口２３から液室３１内の円周壁３１ａに向かって噴出される。
【００２９】
この時、流入口２３は、流入液を液室３１内の、軸線Ｃ心方向とは異なる方向にある円周壁３１ａに向けて噴出するよう設けられているので、流入口２３より噴出される液は液室３１内の円周壁３１ａに沿って旋回し、この旋回流により液室３１内の、特に隔膜２９の伸縮部分での停滞や凝集を無くすることができ、常に新しい液と入れ替えることができる。
なお、上記第１，２弁ケーシング２２０ａ，２２０ｂ及び第１，２ボール弁体２２１ａ，２２１ｂは、吸込用逆止弁２０のそれらと同様に耐熱性、耐薬品性に優れるＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で成形されている。
【００３０】
図９に示すように、アキュムレータＡの上記ケーシング２７の上壁２６の外面中央付近には空気出入口３５を形成し、この空気出入口３５内にフランジ３６付きのバルブケース３７を嵌合するとともに、フランジ３６を上壁２６の外側にボルト３８等で着脱可能に締結固定している。
【００３１】
バルブケース３７には給気口３９と排気口４０とを平行に並べて形成している。給気口３９には、上記液室３１の容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記空気室３２内へ移送液の最大圧力値以上の圧力の空気を供給して空気室３２内の封入圧を上昇させる自動給気バルブ機構４１が設けられる。排気口４０には、液室３１の容量が所定範囲を越えて減少したとき、空気室３２内から排気して該空気室３２内の封入圧を下降させる自動排気バルブ機構４２が設けられる。
【００３２】
自動給気バルブ機構４１は、バルブケース３７に給気口３９と連通状に形成した給気弁室４３と、この弁室４３内でその軸線方向に沿って摺動自在で給気口３９を開閉作動する給気弁体４４と、この弁体４４を常に閉成位置に付勢するスプリング４５と、内端部に給気弁体４４の弁座４６を備えるとともに給気弁室４３と空気室３２とを連通させる貫通孔４７を有してバルブケース３７にねじ込み固定されたガイド部材４８と、このガイド部材４８の貫通孔４７内にスライド自在に挿通された弁押し棒４９と、を有してなる。液室３１内の液圧が平均圧の状態で隔膜２９が基準位置Ｓにある状態では、給気弁体４４がガイド部材４８の弁座４６に密接して給気口３９を閉成するとともに、弁押し棒４９の空気室３２内に臨む端部４９ａが隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂとストロークＥだけ離間している。
【００３３】
一方、自動排気バルブ機構４２は、バルブケース３７に排気口４０と連通状に形成した排気弁室５０と、この弁室５０内でその軸線方向に沿って摺動自在で排気口４０を開閉作動する排気弁体５１と、この弁体５１を先端に、鍔部５２を後端にそれぞれ備えた排気弁棒５３と、排気弁室５０内にねじ込み固定され、排気弁棒５３が挿通される貫通孔５４を有するスプリング受体５５と、排気弁棒５３の後端側にスライド自在に挿通され、鍔部５２で抜止めされている筒形のスライダー５６と、排気弁体５１とスプリング受体５５との間に配設された閉成用スプリング５７と、スプリング受体５５とスライダー５６との間に配された開成用スプリング５８と、を有してなる。スプリング受体５５の貫通孔５４の内径は排気弁棒５３の軸径よりも大きくて両者間に隙間５９が形成され、この隙間５９を介して排気弁室５０と空気室３２とが連通している。隔膜２９が基準位置Ｓにある状態において、排気弁体５１は排気口４０を閉成するとともに排気弁棒５３の後端の鍔部５２はスライダー５６の閉鎖端部５６ａの内面からストロークＦだけ離間している。
【００３４】
バルブケース３７の空気室側端は図９に仮想線６０で示すごとく空気室３２内の方向に延長させ、この延長端に、隔膜２９が液室３１を拡大させる方向に所定のストロークＥを越えて上記弁押し棒４９を動作させるまで移動したときに隔膜２９のそれ以上の移動を規制するためのストッパー６１を設けている。
【００３５】
次に、上記構成の往復動ポンプＰ及びアキュムレータＡの動作について説明する。
いま、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置（図示省略）から加圧空気をシリンダ１１の内部に空気孔１４を介して供給すると、ピストン１２は図１のｘ方向へ上昇し、隔膜７が同一方向に伸長動作して流入路５内の移送液を吸込用逆止弁２０を経て吸込口１８から液室９内の円周壁９ａに向けて噴出する。このとき、吸込口１８から噴出する吸込み液は液室９内の円周壁９ａに沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌されるので、液室９内での液の滞留をなくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室９内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できる。上記加圧空気を空気室１０内に空気孔１５を介して供給し、空気孔１４から排気すると、ピストン１２は図１のｙ方向へ下降し、隔膜７が同一方向に収縮動作して液室９内の移送液を吐出口１９より吐出する。このように、シリンダ１１内のピストン１２の往復運動によって隔膜７が伸縮往復運動することにより、吸込口１８からの吸込み行程と吐出口１９への吐出し行程とを交互に繰り返して所定の往復動ポンプ作用が行われる。このような往復動ポンプＰの作動により移送液が所定の部位に向けて送給されると、往復動ポンプ吐出圧は山部と谷部との繰り返しによる脈動を発生する。
【００３６】
ここで、往復動ポンプＰにおける液室９内から吐出口１９を経て吐出される移送液は、アキュムレータＡの流入路３３及び流入口２３を経て吐出用逆止弁２１の流入口２３から液室３１内の円周壁３１ａに向けて噴出され、この液室３１に一時的に貯溜されたのち流出口２４から流出路３４へと流出される。このとき、移送液の吐出圧が吐出圧曲線の山部にある場合、移送液は液室３１の容量を増大するように隔膜２９を伸長変形させるので、その圧力が吸収される。この時、液室３１から流出される移送液の流量は往復動ポンプＰから送給されてくる流量よりも少なくなる。
前記のように流入口２３からの移送液は液室３１内の円周壁３１ａに向けて噴出されるので、この流入液は液室３１内の円周壁３１ａに沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室３１内が撹拌される。したがって、液室３１内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室３１内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できる。
【００３７】
また、上記移送液の吐出圧が吐出圧曲線の谷部にさしかかると、アキュムレータＡの隔膜２９の伸長変形に伴い圧縮された空気室３２内の封入圧よりも移送液の圧力が低くなるので、隔膜２９は収縮変形する。この時、往復動ポンプＰから液室３１内に流入する移送液の流量よりも液室３１から流出する流量が多くなる。この繰り返し動作、つまり液室３１の容量変化によって上記脈動が吸収され低減されることになる。
【００３８】
ところで、上記のような動作中において、往復動ポンプＰからの吐出圧が上昇変動すると、移送液によって液室３１の容量が増大し、隔膜２９が大きく伸長変形することになる。この隔膜２９の伸長変形量が所定範囲Ｅを越えると、隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂが弁押し棒４９を弁室内方向へ押す。これによって、自動給気バルブ機構４１における給気弁体４４がスプリング４５に抗して開成されて給気口３９を通じて高い空気圧が空気室３２内へ供給され、該空気室３２内の封入圧が上昇する。したがって、隔膜２９のストロークＥを越えての伸長変形量が規制されて、液室３１の容量が過度に増大することが抑えられる。その際、バルブケース３７の空気室側端に上記ストッパー６１を設けておくと、隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂが該ストッパー６１に当接し、隔膜２９が過剰に伸長変形するのを確実に防止できるため、その破損予防に有利である。そして、空気室３２内の封入圧の上昇に伴い隔膜２９が基準位置Ｓに向けて収縮するので、弁押し棒４９が隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂから離れ、給気弁体４４が再び閉成位置に戻って空気室３２内の封入圧が調整状態に固定される。
【００３９】
一方、往復動ポンプＰからの吐出圧が下降変動すると、移送液によって液室３１の容量が減少し、隔膜２９が大きく収縮変形することになる。この隔膜２９の収縮変形量が所定範囲Ｆを越えると、隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂの収縮方向ｂへの移動に伴って自動排気バルブ機構４２のスライダー５６が開成用スプリング５８の付勢作用により隔膜２９の収縮方向ｂへ移動し、スライダー５６の閉鎖端部５６ａの内面が排気弁棒５３の鍔部５２に係合する。これによって、排気弁棒５３がｂ方向に移動して排気弁体５１が排気口４０を開成するので、空気室３２内の封入空気が排気口４０から大気中に排出されて空気室３２内の封入圧が低下する。したがって、隔膜２９のストロークＦを越えての収縮変形量が規制されて、液室３１の容量が過度に減少することが抑えられる。そして、空気室３２内の封入圧の減少に伴い隔膜２９が基準位置Ｓに向けて伸長するので、スライダー５６が隔膜２９の閉鎖上端部２９ｂで押されてａ方向に移動しながら開成用スプリング５８を圧縮させ、排気弁体５１が閉成用スプリング５７の付勢作用で再び排気口４０を閉成する。これによって空気室３２内の封入圧が調整状態に固定される。その結果、往復動ポンプＰの液室９からの吐出圧の変動にかかわらず、脈動を効率的に吸収して脈動幅が小さく抑えられることになる。
【００４０】
上記実施例のアキュムレータでは空気室３２に自動給気バルブ機構３３及び自動排気バルブ機構３４よりなる圧力自動調整機構を付けているが、空気室３２は空気出入口３５さえあればよく、圧力自動調整機構は必ずしも必要とするものではない。その圧力調整は手動で行うものであってもよい。
【００４１】
上記実施例のように、往復動ポンプＰにおいて吸込口１８は吸込用逆止弁２０の突出先端部の側面に形成することにより吸込み液が液室９内の軸線Ｂ方向とは異なる方向にある円周壁９ａに向けて噴出するように設けているので、液室９内に噴出される液、特にスラリー等の沈殿物質を含む液も円周壁９ａに沿って旋回しながら流動し、液室９内の円周壁９ａ、特に上記実施例ではベローズよりなる隔膜７の伸縮部分にも滞留を起こすことなく、常に新しい液と入れ替わる作用を発揮する。また、アキュムレータＡにおいても、流入口２３は吐出用逆止弁２１の突出先端部の側面に形成することにより液を液室３１内の軸線Ｃ方向とは異なる方向にある円周壁３１ａに向けて噴出するように設けているので、液室３１内に噴出される液は円周壁３１ａに沿って旋回しながら流動し、滞留を起こすことなく、常に新しい液と入れ替えられる。
【００４２】
上記実施例では、往復動ポンプＰの隔膜７及びアキュムレータＡの隔膜２９はそれぞれの軸線Ｂ，Ｃを縦（垂直）にして設けてあるので、スラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が隔膜７，２９の伸縮部分に滞留するのを可及的に減少することができるが、これに限定されるものではなく、往復動ポンプＰの隔膜７及びアキュムレータＡの隔膜２９はそれぞれの軸線Ｂ，Ｃを横（水平）にするタイプの往復動ポンプＰ及びアキュムレータＡであってもよい。
また、往復動ポンプＰの吸込用逆止弁２０及び吐出用逆止弁２１はそれぞれ、弁ケーシング２０１，２２０を縦にしてこの弁ケーシング２０１，２２０内の弁座２１１（２１３），２３０（２３２）にボール弁体２０２，２２１が自重により密着して液体の逆流を防ぐという、ボール付勢用ばねを用いない自重閉止機構を採用してあるので、スラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質がそれぞれの逆止弁２０，２１の内部に滞留したり、凝集するのを防止できて有利であるが、これに限定されず、ボール付勢用ばねを用いる機構の吸込用逆止弁２０及び吐出用逆止弁２１であってもよい。
【００４３】
吸込用逆止弁２０及び吐出用逆止弁２１はそれぞれ、上記実施例のようにボール弁体２０２，２２１を上下２段に備えて二重閉止構造にしてあると、確実な移送液の定量送りを保証できて有利であり、また弁ケーシング２０１，２２０はそれぞれ、ボール弁体２０２，２２１を上下２段に組込み易いように上下に二分割する第１弁ケーシング２０１ａ，２２０ａと第２弁ケーシング２０１ｂ，２２０ｂとで構成されているが、これに限定されるものではなく、単一のボール弁体２０２を備えるものであってもよく、また弁ケーシング２０１，２２０もそれぞれ単一体に構成することもできる（図４参照）。
【００４４】
往復動ポンプＰにおいて、液室９の内壁４ａを吐出口１９に向かって下り傾斜をつけた形に形成していると、スラリー等の沈殿物質を含む液も内壁４ａの下り傾斜面に沿ってスムーズに吐出口１９に向かって吐き出すことができ、沈殿物質が内壁４ａに溜まって固まることも防止できて有利であるが、その内壁４ａはフラットであってもよい。同様に、アキュムレータＡにおいても、液室３１の内壁２８ａを流出口２４に向かって下り傾斜をつけた形に形成しているので、スラリー等の沈殿物質を含む液も内壁２８ａの下り傾斜面に沿ってスムーズに流出口２４に向かって吐き出すことができ、沈殿物質が内壁２８ａに溜まって固まることも防止することができるが、その内壁２８ａはフラットであってもよい。
【００４５】
往復動ポンプＰにおいて、隔膜７の山折り部７１と谷折り部７２を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、収縮状態のときも、各山折り部７１の上下の襞状部７１ａ，７１ｂのうち下側の襞状部７１ｂが、軸線Ｂに向かって下り傾斜する形に形成されているので、移送液としてスラリー等の沈殿物質を含む移送液を使用する場合も、隔膜７内において沈殿物質は山折り部７１の下側の襞状部７１ｂの内面の下り傾斜面に沿って滑り落ち易く、その襞状部７１ｂの内面上に停滞して溜まるようなことがなく、前記円錐状の内壁４ａ上における沈殿物の滞留防止と相俟って往復動ポンプＰ内での沈殿物の沈殿や凝集をより一層効果的に防止することができる。同様に、アキュムレータＡにおいても、移送液としてスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も、隔膜２９内において沈殿物質は山折り部２９１の下側の襞状部２９１ｂの内面の下り傾斜面に沿って滑り落ち易く、その襞状部２９１ｂの内面上に停滞して溜まるようなことを防止でき、前記円錐状の内壁２８ａ上における沈殿物の滞留防止と相俟ってアキュムレータＡ内での沈殿物の沈殿や凝集をより一層効果的に防止することができる。しかし、必ずしもそうした形状の隔膜７，２９に限定されるものではない。
【００４６】
なお、本発明の流体機器は、上記実施例のように往復動ポンプＰにこれの脈動を防止するアキュムレータＡを併設したものに限られず、図１０に示すごとく往復動ポンプＰ単独で構成されるものにも同様に適用できることは言うまでもない。この場合、復動ポンプＰ単独で構成すること、及び吐出用逆止弁２１を吐出路６の下流端側に外付けしていること以外は、上記往復動ポンプＰの構成と同様であるので、同一部材に同一符号を付するをもってその説明を省略する。さらに言うならば、スラリー等の沈殿物質を含む液に限らず、滞留をきらう純度がシビアーな超純水あるいは薬液等に対しても、本発明は適用できるものである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、往復動ポンプやアキュムレータにおいて吸込口や流入口から噴出する液は隔膜の内周壁に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌されるので、液室内での液の滞留をなくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】流体機器の往復動ポンプ及びアキュムレータの縦断正面図である。
【図２】往復動ポンプの隔膜の伸縮部分の拡大断面図である。
【図３】往復動ポンプの吸込用逆止弁の拡大断面図である。
【図４】往復動ポンプの吸込み行程での液の流れ状態を示す断面図である。
【図５】往復動ポンプの吐出行程での液の流れ状態を示す断面図である。
【図６】図５におけるＨ−Ｈ線断面図である。
【図７】アキュムレータの隔膜の伸縮部分の拡大断面図である。
【図８】アキュムレータ内に配設された往復動ポンプの吐出用逆止弁の拡大断面図である。
【図９】アキュムレータの圧力自動調整機構の拡大縦断正面図である。
【図１０】他の実施例を示す往復動ポンプの全体縦断正面図である。
【符号の説明】
Ｐ 往復動ポンプ
Ｂ ポンプ本体の軸線
１ ポンプ本体
４ 往復動ポンプの底壁体
４ａ 内壁
５ 往復動ポンプの流入路
６ 往復動ポンプの流出路
７ 往復動ポンプの隔膜
９ 往復動ポンプの液室
１８ 吸込口
１９ 吐出口
２０ 吸込用逆止弁
２１ 吐出用逆止弁
Ａ アキュムレータ
Ｃ アキュムレータ本体の軸線
２３ アキュムレータの流入口
２４ アキュムレータの流出口
２５ アキュムレータ本体
２９ アキュムレータの隔膜
３１ アキュムレータの液室
３２ アキュムレータの空気室
３３ アキュムレータの流入路
３４ アキュムレータの流出路

Claims (2)

1. スラリー等の沈殿物質を含む液体を移送するポンプ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記ポンプ本体の底壁体に固定して駆動伸縮運動するようにかつ該隔膜の内側に液室を形成するよう備えられるとともに、前記底壁体の液室に臨む内壁に吸込口及び吐出口が設けられており、前記隔膜の駆動伸縮運動により前記吸込口から前記液室内に液体を吸込む行程と、前記液室内の前記液体を吐出口から吐出す行程と交互に行うようにしてある往復動ポンプよりなる、流体機器であって、
   前記吸込口が、前記ポンプ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう、かつ前記隔膜の軸線からずれた軸線上に位置するよう固定された吸込用逆止弁の突出先端部の側面に、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられていることを特徴とする流体機器。
2. スラリー等の沈殿物質を含む液体を移送するアキュムレータ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記アキュムレータ本体の底壁体に固定して該隔膜の内側に液室を、外側に空気室をそれぞれ形成するよう備えられるとともに、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁に流入口及び流出口が設けられており、前記液室内の液圧に対して空気室内の空気圧によってバランスするようにしてあるアキュムレータよりなる、流体機器であって、
   前記流入口が、前記アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう、かつ前記隔膜の軸線からずれた軸線上に位置するよう固定された吐出用逆止弁の突出先端部の側面に、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられていることを特徴とする流体機器。

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