JP2000205138A

JP2000205138A - 横型ベロ―ズポンプ

Info

Publication number: JP2000205138A
Application number: JP11004242A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Ichiki; 貢一木; Takao Nakazawa; 孝夫中澤; Kazuya Wakabayashi; 一也若林; Kenichiro Takemoto; 憲一郎竹本; Naomichi Takahashi; 尚道高橋
Original assignee: MI TECHNO KK; Nisso Engineering Co Ltd
Current assignee: MI TECHNO KK; Nisso Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-25
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP4354562B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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、省スペース化に合致した横型ベローズポン
プを実現する。【解決手段】吸入通路２０及び吐出通路２１を持つポ
ンプヘッド１０と、ポンプヘッド１０の両側に設けられ
たシリンダケース１１，１２と、シリンダケース１１，
１２に吸排気される駆動流体により伸縮するベローズ１
７，１８と、ポンプヘッド１０に設けられた一対の貫通
孔２２，２３と、貫通孔２２，２３にそれぞれ装着され
た逆止弁２４，２５とを備え、ベローズ１７，１８が交
互に伸長・収縮されることにより対応逆止弁２４，２５
を介し、液体を吸入通路２０から吸引し、吐出通路２１
から吐出し一方向へ移送するベローズポンプにおいて、
ポンプヘッド１０が、吸入通路２０及び吐出通路２１を
共に上向きに形成し、液体をポンプヘッド１０の上側か
ら吸引して上側へ吐出可能にした。

Description

【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４，９０
２，２０６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，６
９ｂ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７４，７
５（逆止弁７４ａ，７４ｂは吸込用、逆止弁７５ａ，７
５ｂは吐出用）を装着している。各対の逆止弁７４，７
５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６１，６
２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７
４ａ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７
６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、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，１６
ａ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１
９ａ，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１
７，１８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１３，１
５と略同径円盤状をなし、吸入通路２０及び吐出通路２
１、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２
４ａ，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３
６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２
４ｂ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２
０、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２
２，２３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。

フロントページの続き (72)発明者一木貢茨城県勝田市東石川2336 有限会社エム・アイテクノ内 (72)発明者中澤孝夫東京都杉並区善福寺１丁目29−28 (72)発明者若林一也東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者竹本憲一郎東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者高橋尚道東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3H077 AA01 CC03 CC07 CC17 DD09 DD15 EE36 FF12 FF14 FF45

Claims

【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、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
側に位置して設けた請求項１又は２に記載の横型ベロー
ズポンプ。