JP2011256830A - ベローズポンプ及びチェックバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズポンプの小型化や長期にわたるシール精度の維持を可能とし、ベローズの伸縮に応じて応答性よく開閉動作を行うことができるベローズポンプを提供する。
【解決手段】ベローズポンプ１０は、流体の吸込通路３３及び吐出通路３４が形成されたポンプヘッド１１と、このポンプヘッド１１に取り付けられ、その内部が吸込通路３３及び吐出通路３４に連通する水平方向に伸縮自在なベローズ１３と、このベローズ１３を伸縮動作させる駆動装置と、吸込通路３３及び吐出通路３４に対する一方向への流体の流れを許容し、他方向への流体の流れを阻止するチェックバルブ３８，４０とを備える。チェックバルブ３８，４０は、その水平方向の一端部と他端部との間で流体を流通させる流路を有しているバルブケース４４と、バルブケース４４内に収容されると共に、その自重によって閉弁方向へ移動可能な弁体４５と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベローズポンプ及びチェックバルブに関する。

半導体製造や化学工業等において、薬液や溶剤等の流体を送給させるためのポンプとして、ベローズポンプが使用される場合がある。
このベローズポンプは、例えば、特許文献１及び２に記載されているように、ポンプヘッドの左右方向（水平方向）の両側にポンプケースを連結して２つの空気室を形成し、各空気室の内部にそれぞれ左右方向に伸縮可能なベローズを設け、各空気室に交互に加圧エアを供給することによって各ベローズを収縮又は伸張させるように構成されている。

ポンプヘッドには、ベローズの内部と連通する流体の吸込通路と吐出通路とが形成され、さらに、吸込通路及び吐出通路に対する一方向への流体の流れを許容し、他方向への流体の流れを阻止するチェックバルブが設けられている。吸込通路用のチェックバルブは、ベローズの伸張により開くことによって吸込通路からベローズ内への流体の流れを許容し、ベローズの収縮により閉じることによって、当該ベローズ内から吸込通路への流体の流れを阻止するように構成されている。また、吐出通路用のチェックバルブは、ベローズの伸張により閉じることによって、吐出通路からベローズ内への流体の流れを阻止し、ベローズの収縮により開くことによって、ベローズ内から吐出通路への流体の流れを許容するように構成されている。

また、上記特許文献１及び２に記載のチェックバルブは、いずれも弁体がバルブケース内でベローズの伸縮方向（左右方向）に移動するように配置されている。そして、特許文献１に記載されているチェックバルブは、弁体が圧縮コイルバネによって閉弁方向に付勢され、特許文献２に記載のチェックバルブは、弁体がボールにより構成されるとともに、ベローズの伸縮に伴う流体の流れによって移動し、開閉を行う。

特開２００１−２４８７４１号公報 特開２００６−２００４２９号公報

特許文献１に記載されているチェックバルブは、弁体が圧縮コイルバネによって付勢されているので、シール性が高く、ベローズの伸縮に伴う動作、特にチェックバルブの開から閉への切り替え動作を、ベローズの伸縮に伴う流体の流れによる背圧に加え、圧縮コイルバネの付勢力によって応答性よく行うことができる。しかし、圧縮コイルバネの伸縮ストロークを確保する必要があるため、バルブケースの水平方向寸法を大きくする必要がある。バルブケースは、ベローズ内に配置されるため、バルブケースの水平方向寸法が大きいと、その分ベローズを水平方向に長く形成する必要が生じ、ベローズポンプ全体が大型化するという欠点がある。
また、圧縮コイルバネは、ＰＴＦＥ等の合成樹脂により形成されているので、長期使用によるクリープ等によってシール精度が低下する可能性がある。

これに対して、特許文献２に記載のチェックバルブは、圧縮コイルバネを使用していないため、バルブケースの水平方向寸法を小さくすることができ、ベローズポンプの小型化に寄与することができるとともに、クリープ等に起因するシール精度の低下を防止することができる。
しかしながら、弁体（ボール）が、ベローズの伸縮に伴う流体の流れのみによって移動するため、圧縮コイルバネを備えたものと比較して、特に、チェックバルブの開から閉への切り換えに遅れを生じやすくなるという欠点がある。また、ベローズポンプの運転を停止したときに、閉弁の遅れに起因して、吐出通路からベローズ内に、またベローズ内から吸込通路内に流体が逆流しやすくなるという欠点がある。このような流体の逆流は、ベローズポンプの運転を再開したときの定量性を損なう原因となる。

本発明は、ベローズポンプの小型化や長期にわたるチェックバルブのシール精度の維持を可能としながら、ベローズの伸縮に応じて応答性よくチェックバルブの開閉動作を行うことができるベローズポンプ及びチェックバルブを提供することを目的とする。

本発明のベローズポンプは、流体の吸込通路及び吐出通路が形成されたポンプヘッドと、このポンプヘッドに取り付けられ、その内部が前記吸込通路及び前記吐出通路に連通する水平方向に伸縮自在なベローズと、このベローズを伸縮動作させる駆動装置と、前記吸込通路及び前記吐出通路に対する一方向への流体の流れを許容し、他方向への流体の流れを阻止するチェックバルブと、を備えているベローズポンプであって、
前記チェックバルブは、その水平方向の一端部と他端部との間で流体を流通させる流路を有しているバルブケースと、
前記バルブケース内に収容されると共に、その自重によって閉弁方向へ移動可能な弁体と、を備えていることを特徴とする。

本発明のチェックバルブによれば、弁体がその自重によって閉弁方向に移動可能であるので、圧縮コイルバネによる付勢がなくてもベローズの伸縮に伴う流体の流れに応じて開閉動作、特に開から閉への動作を迅速に行うことができ、ベローズポンプを停止した場合にも、流体の逆流を適切に防止することができる。また、圧縮コイルバネを備える必要がないため、チェックバルブの水平方向の寸法を小さくすることができ、ベローズポンプの小型化が可能になるとともに、圧縮コイルバネのクリープに起因してシール精度が低下するといった問題も生じることがない。

前記バルブケースには、閉弁のための前記弁体の移動方向が低位となるように水平方向に対して傾斜して形成された前記弁体の移動通路が形成されていることが好ましい。
このような構成によって、弁体の自重により適切に閉弁することができる。

前記弁体は、前記移動通路に沿って転動可能な球体であってもよいし、前記移動通路に沿って転動可能な円柱体であってもよい。
いずれにおいても移動通路内で円滑に弁体を移動させることができる。

また、前記弁体は、その自重による下方揺動によって閉弁するように、前記バルブケースに対して上下揺動可能に支持されていてもよい。
このような構成によっても、弁体の自重により適切に閉弁することができる。

本発明のチェックバルブは、水平方向の一端部と他端部との間で流体を流通させる流路を有しているバルブケースと、
前記バルブケース内に収容されると共に、その自重によって閉弁方向に移動可能な弁体と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、弁体がその自重によって閉弁方向に移動可能であるので、当該チェックバルブをベローズポンプに使用した場合には、圧縮コイルバネによる付勢がなくてもベローズの伸縮に伴う流体の流れに応じてチェックバルブの開閉動作、特に開から閉への動作を迅速に行うことができ、ベローズポンプを停止したときにも、流体の逆流を適切に防止することができる。また、圧縮コイルバネを備える必要がないため、チェックバルブの水平方向の寸法を小さくすることができ、圧縮コイルバネのクリープに起因するシール精度の低下を防止することができる。

本発明のベローズポンプによれば、ベローズポンプの小型化や長期にわたるチェックバルブのシール精度の維持を可能としながら、ベローズの伸縮に応じて応答性よくチェックバルブの開閉動作を行うことができる。
本発明のチェックバルブによれば、小型化や長期にわたるシール精度の維持を可能にしながら応答性のよい開閉動作を行うことができる。

本発明の実施形態に係るベローズポンプの断面図である。 ポンプヘッド及びチェックバルブを示す断面図である。 チェックバルブを拡大して示す断面図である。 （ａ）は、弁体受け部材を一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は、弁体受け部材を他方の側面側から見た斜視図である。 （ａ）は、弁体受け部材の一方の側面の側面図、図５（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、弁体受け部材の他方の側面の側面図である。 ケース本体の断面図である。 ベローズポンプの作用を示す説明図である。 ベローズポンプの作用を示す説明図である。 本実施形態におけるチェックバルブを使用したベローズポンプ（実施例）と、圧縮バネを有する従来のチェックバルブを使用したベローズポンプ（従来例）のポンプ性能を比較したグラフである。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるチェックバルブを示す断面斜視図、（ｂ）は、同チェックバルブにおけるシール板の正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るベローズポンプの断面図である。 ポンプヘッド及びチェックバルブの断面図である。 （ａ）は吐出用チェックバルブの断面図、（ｂ）は吸込用チェックバルブの断面図である。 （ａ）は、弁体受け部材の一方の側面を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、弁体受け部材の他方の側面を示す側面図、（ｄ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、弁体の一方の側面の側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は他方の側面の側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《ベローズポンプの全体構成》
図１は、本発明の実施形態に係るベローズポンプ１０の断面図である。
本実施形態のベローズポンプ１０は、薬液や溶剤等の移送流体を一定量供給するときに用いられ、ポンプヘッド１１と、このポンプヘッド１１の左右方向（水平方向）の両側に取り付けられる一対のポンプケース１２と、各ポンプケース１２の内部において、ポンプヘッド１１の左右方向の側面に取り付けられる一対のベローズ１３と、各ベローズ１３の内部において、ポンプヘッド１１の左右方向の側面に取り付けられる４個のチェックバルブ３８，４０と、を備えている。

《ポンプケースの構成》
ポンプケース１２は、ポンプヘッド１１の左右両側に固定された筒形状のケース胴体１５と、このケース胴体１５の左右方向の一端部（ポンプヘッド１１とは反対側の端部）を閉鎖する閉鎖蓋１６と、を備えている。ケース胴体１５と、ポンプヘッド１１及び閉鎖蓋１６との接合端面にはシール部材が介装されており、これらの部材によって囲まれた空間が気密状態が保持された空気室１７とされている。

閉鎖蓋１６には吸排気ポート１９が設けられており、この吸排気ポート１９は、切換バルブ１８を介してエアコンプレッサ等の空気供給装置（駆動装置）２０に接続されている。
また、閉鎖蓋１６には、近接センサからなる検出センサ２１が取り付けられており、この検出センサ２１は、ベローズ１３に取り付けられた作動板２４を検知して、当該ベローズ１３の伸縮状態を検出する。

《ベローズの構成》
ベローズ１３は、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂により有底筒形状に形成され、ベローズ１３の開放側端部はポンプヘッド１１に固定されている。具体的に、ベローズ１３の開放側端部には周溝２２が形成され、ポンプヘッド１１とポンプケース１２との間には、径方向内方へ突出する係止環２３が固定され、この係止環２３を周溝２２に嵌合することによってベローズ１３がポンプヘッド１１に固定されている。

ベローズ１３の周壁は蛇腹形状に形成されて水平方向に伸縮可能に構成されている。また、ベローズ１３の底部の外面は、作動板２４によって覆われている。具体的には、ベローズ１３の底部の外周部には周溝２５が形成されており、作動板２４の外周部に固定された係止環２６を周溝２５に嵌合させることによって作動板２４がベローズ１３の底部に固定されている。

一対のベローズ１３のそれぞれに固定された作動板２４は、連動シャフト２８によって連結されている。この連動シャフト２８は、その長手方向の中途部がポンプヘッド１１に形成されたガイド部２９に左右方向摺動可能にガイドされており、その両端部が作動板２４の外周部にナット等の連結具３０によって固定されている。そして、一対のベローズ１３は、一方が伸張したときに他方が収縮し、一方が収縮したときに他方が伸張するように連動シャフト２８によって連動される。

空気供給装置２０によって生成された適当な圧力の空気は、各ポンプケース１２の閉鎖蓋１６に設けられた吸排気ポート１９を介して２つの空気室１７に対して交互に供給される。一方の空気室１７に空気が供給されると、当該空気室１７内に配置されたベローズ１３が収縮し、このベローズ１３の収縮に連動して他方のベローズ１３が伸張する。そして、他方のベローズ１３の作動板２４が検出センサ２１によって検出されると、空気供給装置２０によって生成された空気は、切り換えバルブ１８によって他方の吸排気ポート１９から他方の空気室１７に供給される。これによって、他方のベローズ１３が収縮するとともに一方のベローズ１３が伸張する。このようなベローズ１３の伸縮に伴って、ベローズ１３の内部への流体の吸込と吐出とが交互に行われ、当該流体を移送可能となっている。

《ポンプヘッドの構成》
ポンプヘッド１１は、ＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂から形成されている。ポンプヘッド１１の内部には、吸込通路３３と吐出通路３４とが形成されており、この吸込通路３３及び吐出通路３４は、ポンプヘッド１１の外周面において開口し、当該外周面に設けられた吸込ポート及び吐出ポート（いずれも図示略）に接続されている。吸込ポートは流体の貯留タンク等に接続され、吐出ポートは流体の移送先に接続される。また、吸込通路３３及び吐出通路３４は、それぞれポンプヘッド１１の左右両側面に向けて分岐するとともに、ポンプヘッド１１の左右両側面において開口する吸込口３５及び吐出口３６を有している。各吸込口３５及び各吐出口３６は、それぞれチェックバルブ３８，４０を介してベローズ１３の内部と連通している。

《チェックバルブの構成》
各吸込口３５及び各吐出口３６には、チェックバルブ３８，４０が設けられている。吸込口３５に取り付けられたチェックバルブ３８（以下、「吸込用チェックバルブ」ともいう）は、自身が配置されているベローズ１３が伸張したときに開弁して、吸込通路３３からベローズ１３内部への流体の吸引を許容し、当該ベローズ１３が収縮したときに閉弁して、ベローズ１３内部から吸込通路３３への流体の逆流を阻止する。

また、吐出口３６に取り付けられたチェックバルブ４０（以下、「吐出用チェックバルブ」ともいう）は、自身が配置されているベローズ１３が収縮したときに開弁して、ベローズ１３内部から吐出通路３４への流体の流出を許容し、当該ベローズ１３が伸張したときに閉弁して、吐出通路３４からベローズ１３内部への流体の逆流を阻止する。

図２は、ポンプヘッド１１及びチェックバルブ３８，４０を示す断面図、図３は、チェックバルブ３８，４０を拡大して示す断面図である。なお、図２に示すチェックバルブ３８，４０は、ベローズポンプ１０の停止状態で全て閉じた状態となっている。
ポンプヘッド１１の左右側面において、吸込口３５及び吐出口３６が形成された部分には、雌ネジ孔４２が形成され、チェックバルブ３８，４０は、この雌ネジ孔４２に螺合されることによってポンプヘッド１１に固定されている。

図３（ａ）は、吐出用チェックバルブ４０を示している。吐出用チェックバルブ４０は、バルブケース４４と、このバルブケース４４に収容された弁体４５とを備えている。バルブケース４４は、ケース本体４６と、弁体受け部材４７とから構成されており、弁体受け部材４７をケース本体４６の内部に挿入することによってバルブケース４４が構成されている。また、本実施形態の弁体４５は、ボール（球体）から構成されている。

図４（ａ）は、弁体受け部材４７を一方の側面側から見た斜視図、（ｂ）は、弁体受け部材４７を他方の側面側から見た斜視図である。また、図５（ａ）は、弁体受け部材４７の一方の側面の側面図、図５（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、弁体受け部材４７の他方の側面の側面図である。
弁体受け部材４７は円柱形状に形成されており、その内部には、軸方向（水平方向）に貫通する流通路４９が形成されている。本実施形態の弁体受け部材４７には、３つの流通路４９が周方向等間隔（三角形配置）で形成されている。弁体受け部材４７の一方の側面（以下、第１の側面５０という）の中心部には、３つの流通路４９における弁体受け部材４７の内周寄りの部分を含む範囲で円形状の窪み５１が形成されている。

弁体受け部材４７の内部には、弁体４５の移動通路５３が形成されている。この移動通路５３は、底部４７ａ（図４（ａ）参照）を有する円筒形状に形成され、ボールからなる弁体４５の直径よりもやや大きい内径を有している。移動通路５３は、弁体受け部材４７の他方の側面（以下、第２の側面５４という）の中心部において開口している。また、移動通路５３は、３つの流通路４９の内周寄りの部分に重複して形成され、これら３つの流通路４９に連通している。

移動通路５３は、第２の側面５４側が低位となり、第１の側面５０側が高位となるように水平方向に対して傾斜して形成されている。したがって、移動通路５３内に配置された弁体４５は、その自重によって移動通路５３の傾斜に沿って第２の側面５４側に転動するように構成されている。
弁体受け部材４７における第１の側面５０と第２の側面５４との双方には、位置決めピン５６（図２参照）を挿入するための位置決め孔５７が形成されている。この位置決め孔５７は、移動通路５３の傾斜が適切に設定された状態で弁体受け部材４７がポンプヘッド１１に装着されるように、弁体受け部材４７の周方向の位置決めを行うために使用される。

図６は、ケース本体４６の断面図である。図３（ａ）及び図６に示すように、ケース本体４６は、有底円筒形状に形成されている。ケース本体４６の内周面は、弁体受け部材４７の外周面を嵌合し得る内径寸法に形成されている。ケース本体４６の開口側の外周面には、ポンプヘッド１１に形成された雌ネジ孔４２に螺合可能な雄ネジ部５９が形成されている。

ケース本体４６の底壁６１の中心には貫通孔６２が形成され、この貫通孔６２のケース本体内側の周縁には、テーパー状の面取り部６３が形成されている。そして、図３（ａ）に示すように、弁体受け部材４７は、ケース本体４６の底壁６１に第２の側面５４が対向するようにケース本体４６内に挿入される。そして、弁体受け部材４７の３つの流通路４９と貫通孔６２とが連通されることによって、バルブケース４４の左右方向の一端面と他端面との間には流体を流通させる流路が形成される。

弁体受け部材４７の移動通路５３に配置された弁体４５は、その自重によって低位側に転動したときに貫通孔６２の面取り部６３に嵌合し、貫通孔６２を塞ぐように構成されている。したがって、吐出用チェックバルブ４０においてはケース本体４６の底壁６１が弁座を構成し、弁体４５が弁座を塞ぐことによって吐出用チェックバルブ４０が閉じられる。また、弁体４５が弁座から離れると、弁体受け部材４７に形成された３つの流通路４９と貫通孔６２とが連通し、吐出用チェックバルブ４０が開かれる。

図３（ｂ）は、吸込用チェックバルブ３８を示している。吸込用チェックバルブ３８は、吐出用チェックバルブ４０と同様に、バルブケース４４と、このバルブケース４４に収容された弁体４５とを備えている。バルブケース４４は、ケース本体４６と、弁体受け部材４７とから構成されており、これらケース本体４６及び弁体受け部材４７の構造は、吐出用チェックバルブ４０のケース本体４６及び弁体受け部材４７と同一であり、同一の部品が使用されている。また、吸込用チェックバルブ３８の弁体４５は、吐出用チェックバルブ４０と同様にボールから構成されている。

しかしながら、吸込用チェックバルブ３８のバルブケース４４は、ケース本体４６に対する弁体受け部材４７の挿入方向が吐出用チェックバルブ４０とは異なっている。すなわち、吸込用チェックバルブ３８のバルブケース４４は、弁体受け部材４７の第１の側面５０がケース本体４６の底壁６１に対向するように配置されており、弁体受け部材４７の第２の側面５４で開口する移動通路５３は、ポンプヘッド１１に形成された吸込口３５に対向している。また、弁体受け部材４７の３つの流通路４９と貫通孔６２とが連通されることによって、バルブケース４４の左右方向の一端面と他端面との間には流体を流通させる流路が形成される。

吸込口３５の周縁にはテーパー状の面取り部６７が形成され、弁体４５が自重によって移動通路５３の低位側に移動したとき、この吸込口３５の面取り部６７に嵌合し、吸込口３５を塞ぐように構成されている。したがって、吸込用チェックバルブ３８においては、ポンプヘッド１１（吸込口３５）が弁座を構成し、弁体４５が弁座を塞ぐことによって吸込用チェックバルブ３８が閉じられる。また、弁体４５が弁座から離れると、弁体受け部材４７に形成された３つの流通路４９と吸込口３５とが連通し、吸込用チェックバルブ３８が開かれる。

図２に示すように、吐出用チェックバルブ４０は、その移動通路５３の左右方向一方側が高位となり、他方側が低位となるように周方向の向きが位置決めピン５６によって位置決めされている。位置決めピン５６は、吐出用チェックバルブ４０の第１の側面５０に形成されている位置決め孔５７と、ポンプヘッド１１に形成された位置決め孔６９とに嵌合されている。

また、吸込用チェックバルブ３８についても同様に、周方向の向きが適切に設定されるように位置決めピン５６によって位置決めされている。位置決めピン５６は、吸込用チェックバルブ３８の第２の側面５４に形成された位置決め孔５７と、ポンプヘッド１１に形成された位置決め孔６９とに嵌合されている。なお、位置決めピン５６は、ＰＴＥＦやＰＦＡ等のフッ素樹脂から形成されている。

次に、本実施形態のベローズポンプ１０の作用を図７及び図８を参照して説明する。なお、図７及び図８においてはベローズ１３の構成を簡略化して示している。
図７に示すように、左側のベローズ１３が収縮し、右側のベローズ１３が伸張した場合、ポンプヘッド１１の左側面に装着された吐出用チェックバルブ４０と吸込用チェックバルブ３８の各弁体４５は、左側のベローズ１３内の流体から圧力を受けて移動通路５３内を右側に移動する。これにより吐出用チェックバルブ４０が開くとともに、吸込用チェックバルブ３８が閉じ、左側のベローズ１３内の流体が吐出通路３４からポンプ外へ排出される。

ポンプヘッド１１の右側面に装着された吐出用チェックバルブ４０と吸込用チェックバルブ３８の各弁体４５は、右側のベローズ１３による吸引作用によって移動通路５３内を右側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ３８が開くとともに、吐出用チェックバルブ４０が閉じ、吸込通路３３から右側のベローズ１３内に流体が吸い込まれる。

次に、図８に示すように、右側のベローズ１３が収縮し、左側のベローズ１３が伸張した場合、ポンプヘッド１１の右側面に装着された吐出用チェックバルブ４０と吸込用チェックバルブ３８の各弁体４５は、右側のベローズ１３内の流体から圧力を受けて移動通路５３内を左側に移動する。これにより吐出用チェックバルブ４０が開くとともに、吸込用チェックバルブ３８が閉じ、右側のベローズ１３内の流体が吐出通路３４からポンプ外へ排出される。

ポンプヘッド１１の左側面に装着された吐出用チェックバルブ４０と吸込用チェックバルブ３８の各弁体４５は、左側のベローズ１３による吸引作用によって移動通路５３内を左側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ３８が開くとともに、吐出用チェックバルブ４０が閉じ、吸込通路３３から左側のベローズ１３内に流体が吸引される。

以上の動作を繰り返し行うことで、左右のベローズ１３は、交互に流体の吸引と排出とを行い、ベローズ１３の容積とストローク回数とによって規定される容量の流体を移送することができる。

本実施形態において、吸込用チェックバルブ３８及び吐出用チェックバルブ４０の弁体４５は、移動通路５３に設定された傾斜によってその自重でチェックバルブを閉じる方向（閉弁方向）に移動するように構成されている。そのため、ベローズ１３の伸縮に応じた流体の流れに応答性よく追従し、特に、開から閉への動作を迅速に行うことができる。そのため、閉弁の遅れに起因する流体の逆流を防止することができる。したがって、ベローズポンプ１０の運転を停止した場合には、吐出通路３４からベローズ１３内への流体の逆流や、ベローズ１３内から吸込通路３３への流体の逆流を好適に抑制することができる。これにより、ベローズポンプ１０の運転を再開したときの定量性を確実に確保することができる。

また、本実施形態のチェックバルブ３８，４０は、従来技術のように圧縮コイルバネを使用していないので、当該圧縮コイルバネのクリープによるシール精度の低下を招くことがない。また、圧縮コイルバネを使用していないので、当該圧縮コイルバネの伸縮ストロークを確保する必要が無く、チェックバルブ３８，４０を左右方向に短く形成することができる。そのため、ベローズ１３を左右方向に短く（ベローズ１３の蛇腹の山の数を少なく）しても、ベローズ１３の底部とチェックバルブ３８，４０とが干渉する可能性が低くなり、ベローズポンプ１０の小型化が可能となる。また、ベローズ１３を短くすることによって、より廉価なベローズポンプ１０とすることができる。

また、本実施形態では、弁体４５がボールにより構成されているので、移動通路５３内の移動、特に自重による移動が円滑になされ、ベローズ１３の伸縮に応じた流体の流れに対する応答性をより高めることができる。

また、図３に示すように、吸込用チェックバルブ３８と吐出用チェックバルブ４０とは、異なる構造であるにも関わらず、使用している部品（ケース本体４６、弁体受け部材４７、弁体４５）は同一であるため、部品点数の削減によるコスト抑制が可能となっている。

図７及び図８に示すように、吐出用チェックバルブ４０の弁体受け部材４７の一方の側面には窪み５１が形成され、この窪み５１は、３つの流通路４９に連通している。これにより、次のような作用効果を奏する。すなわち、ベローズ１３の収縮により圧縮されて流通路４９を通った流体は、窪み５１によって拡径された流路内に導かれるため、脈動する流体における鋭敏な流体圧の変化を減殺することができる。したがって、吐出口３６及び吐出通路３４に向かって脈動の少ない流体を流すことができる。

図９は、本実施形態におけるチェックバルブを使用したベローズポンプ（実施例）と、圧縮バネを有する従来のチェックバルブを使用したベローズポンプ（従来例）のポンプ性能を比較したグラフである。
この図９は、空気供給装置から供給される空気の圧力を低圧から高圧まで６パターン（括弧付き数字で示す）で変化させ、各パターンにおける実施例及び従来例のベローズポンプ１０の流体吐出量と吐出圧とを計測し、グラフ化したものである。

この図から明らかなように、空気供給装置から供給される空気の圧力に関わらず、実施例のベローズポンプ１０も従来例のベローズポンプも、ほぼ同じポンプ性能を備えていることが分かる。したがって、従来の圧縮コイルバネを用いたチェックバルブに代えて本実施形態のボールを用いたチェックバルブを使用することで、ベローズポンプの性能は維持したまま、上述のような顕著な効果を得ることができる。

《第２の実施形態》
図１０（ａ）は、本発明の第２の実施形態における吐出用チェックバルブを示す断面斜視図、（ｂ）は、同チェックバルブにおけるシール板７１の正面図である。
本実施形態の吐出用チェックバルブ４０は、弁体４５が、円柱形状に形成されたものであり、この弁体４５の移動通路５３の断面形状は長方形状に形成されている。また、本実施形態では、ケース本体４６の底壁６１と、弁体受け部材４７との間にシール板７１が設けられており、このシール板７１には、貫通孔６２に連通する円形状の流通孔７２が形成されている。

また、シール板７１には、流通孔７２を含む範囲で弁体４５の円周面と同一径の曲面状の凹陥部７４が形成されている。したがって、移動通路５３を自重によって移動する弁体４５は、凹陥部７４に嵌り込むことによってその円周面が凹陥部７４の内面に面接触し、流通孔７２を塞ぐように構成されている。

なお、図示は省略するが、吸込用チェックバルブ３８の場合は、ポンプヘッド１１の吸込口３５の周囲と弁体受け部材４７の第２の側面５４との間にシール部材７１を介装すればよい。
また、本実施形態において、シール部材７１を省略することも可能であり、この場合、吐出用チェックバルブ４０にあっては、ケース本体４６の底壁６１に弁体４５が嵌り込む凹陥部７４を形成すればよく、吸込用チェックバルブ３８にあっては、ポンプヘッド１１の吸込口３５の周囲に凹陥部７４を形成すればよい。
この実施形態においても上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

《第３の実施形態》
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るベローズポンプ１０の断面図、図１２は、ポンプヘッド１１及びチェックバルブ３８，４０の断面図である。
本実施形態のベローズポンプ１０は、チェックバルブ３８，４０の構造が上記の第１の実施形態と異なっている。本実施形態のチェックバルブ３８，４０は、弁体４５がバルブケース４４に対して上下揺動可能に設けられたバタフライタイプとされており、下方に揺動したときにチェックバルブ３８，４０を閉じるように構成されている。なお、図１２のチェックバルブ３８，４０は、全て閉じた状態となっている。

本実施形態のチェックバルブ３８，４０は、第１の実施形態と同様に、吸込用チェックバルブ３８と吐出用チェックバルブ４０とからなる。図１３（ａ）は吐出用チェックバルブ４０の断面図、（ｂ）は吸込用チェックバルブ３８の断面図である。
吐出用チェックバルブ４０は、バルブケース４４と弁体４５とからなっている。バルブケース４４は、ケース本体４６と弁体受け部材４７とからなり、ケース本体４６の構成は、図６に示す第１の実施形態のケース本体４６と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１４（ａ）は、弁体受け部材４７の一方の側面を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、弁体受け部材４７の他方の側面を示す側面図、（ｄ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
弁体受け部材４７は、円柱形状に形成されると共に、その内部には流体の流通路４９が形成されている。本実施形態の流通路４９は、弁体受け部材４７の中心を挟んで２つ形成されている。また、流通路４９は、弁体受け部材４７の一方の側面（第２の側面）５４において開口し、他方の側面（第１の側面）５０には到っていない。

弁体受け部材４７の内部には弁体収容部７７が形成されている。この弁体収容部７７は、弁体受け部材４７の第２の側面５４から流通路４９の長さと同じ深さで円形状に凹設されている。また、弁体収容部７７の上部には、更に上方へ凹設された支持溝７８が形成されている。

弁体受け部材４７の上部には、この支持溝７８を跨いで前後方向に取付孔７９が形成され、この取付孔７９の一端は、弁体受け部材４７の外周面の上部側に形成されたＬ字状の凹溝８０において開口している。また、凹溝８０側に形成された取付孔７９は雌ネジ部８１を有している。

この取付孔７９には、弁体４５を揺動可能に支持するための枢支ピン８２が挿入され、この枢支ピン８２の一端部には、雌ネジ部８１に螺合する雄ネジ部８３が形成されている。

弁体受け部材４７の第１の側面５０の中心には、窪み５１が形成され、さらに窪み５１の内部には連通孔８５が貫通形成されている。この連通孔８５は、弁体受け部材４７の中心に対してやや下側に偏心した位置に形成され、２つの流通路４９の内側寄りの範囲に重複し、当該流通路４９に連通している。連通孔８５における弁体収容部７７側の周縁には、テーパー状の面取り部８６が形成されている。また、弁体受け部材４７の第１の側面５０及び第２の側面５４には、位置決め孔５７が形成されている。

図１５（ａ）は、弁体４５の一方の側面の側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は他方の側面の側面図である。弁体４５は、円柱形状に形成された胴部８８と、この胴部８８の左右両側に設けられた第１円錐部８９、第２円錐部９０とからなる。胴部８８の上部には、突出片９１が設けられ、この突出片９１には前後方向に貫通する支持孔９２が形成されている。

第１円錐部８９及び第２円錐部９０は、いずれも截頭円錐形であり、同一の頂角を有している。しかし、第１円錐部８９と第２円錐部９０とは、左右方向の長さ（高さ）が異なっている。左右方向の長さが短い第１円錐部８９は、チェックバルブを開閉するためのシール部を構成している。また、左右方向の長さが長い第２円錐部９０は、主として重錘部として機能し、この第２円錐部９０によって、弁体４５の重心が支持孔９２の中心位置よりも第２円錐部９０側に設定されている。

図１３（ａ）に示すように、弁体４５は、第１円錐部８９が連通孔８５側に向くように弁体収容部７７内に配置される。弁体４５の突出片９１は、支持溝７８の内部に配置され、弁体受け部材４７の取付孔７９に取り付けられる枢支ピン８２を突出片９１の支持孔９２に挿入することによって、弁体４５が枢支ピン８２を支点として上下揺動可能に支持される。
そして、弁体４５は、その自重によって下方に揺動し、連通孔８５の面取り部８６に嵌合することによって連通孔８５を塞ぎ、チェックバルブ４０を閉じるように構成されている。

弁体４５を組み付けた弁体受け部材４７は、第１の側面５０がケース本体４６の底壁６１に対向するようにケース本体４６の内部に挿入される。

図１３（ｂ）に示すように、吸込用チェックバルブ３８は、吐出用チェックバルブ４０と同様に、バルブケース４４と弁体４５とからなっている。また、バルブケース４４は、ケース本体４６と弁体受け部材４７とからなり、ケース本体４６の構成は、図６に示すものと同様である。また、弁体受け部材４７及び弁体４５は、吐出用チェックバルブ４０と同様であり、弁体受け部材４７に対する弁体４５の組み付け方についても吐出用チェックバルブ４０と同様である。

ただし、吸込用チェックバルブ３８は、吐出用チェックバルブ４０とはケース本体４６に対する弁体受け部材４７の挿入方向が異なっている。すなわち、吸込用チェックバルブ３８の弁体受け部材４７は、第２の側面５４がケース本体４６の底壁６１に対向するようにケース本体４６内に挿入されている。

図１２に示すように、吐出用チェックバルブ４０は、弁体４５の突出片９１が上部に位置するように、周方向の向きが位置決めピン５６によって位置決めされている。位置決めピン５６は、吐出用チェックバルブ４０の第２の側面５４に形成されている位置決め孔５７と、ポンプヘッド１１に形成された位置決め孔６９とに嵌合されている。
また、吸込用チェックバルブ３８についても同様に、周方向の向きが適切に設定されるように位置決めピン５６によって位置決めされている。位置決めピン５６は、吸込用チェックバルブ３８の第１の側面５０に形成された位置決め孔５７と、ポンプヘッド１１に形成された位置決め孔６９とに嵌合されている。

第３の実施形態に係るベローズポンプ１０の作用は、第１の実施形態に係るベローズポンプ１０の作用と、弁体４５の構造及び移動の態様が異なる点以外は同一である。すなわち、第１の実施形態では、弁体４５がバルブケース４４内に形成された移動通路５３を移動するのに対して、本実施形態では、弁体４５が、バルブケース４４内に形成された弁体収容部７７内を揺動するが、いずれにおいてもチェックバルブ３８，４０を閉じる方向（閉弁方向）に弁体４５が自重によって移動する。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。

１０： ベローズポンプ
１１： ポンプヘッド
１２： ポンプケース
１３： ベローズ
３３： 吸込通路
３４： 吐出通路
３８： 吸込用チェックバルブ
４０： 吐出用チェックバルブ
４４： バルブケース
４５： 弁体
４６： ケース本体
４７： 弁体受け部材
５３： 移動通路

Claims (6)

1. 流体の吸込通路及び吐出通路が形成されたポンプヘッドと、このポンプヘッドに取り付けられ、その内部が前記吸込通路及び前記吐出通路に連通する水平方向に伸縮自在なベローズと、このベローズを伸縮動作させる駆動装置と、このポンプヘッドに取り付けられ、前記吸込通路及び前記吐出通路に対する一方向への流体の流れを許容するとともに他方向への流体の流れを阻止するチェックバルブと、を備えているベローズポンプであって、
   前記チェックバルブは、その水平方向の一端部と他端部との間で流体を流通させる流路を有しているバルブケースと、
   前記バルブケース内に収容されると共に、その自重によって閉弁方向へ移動可能な弁体と、を備えていることを特徴とするベローズポンプ。
2. 前記バルブケースには、閉弁のための前記弁体の移動方向が低位となるように水平方向に対して傾斜して形成された前記弁体の移動通路が形成されている請求項１に記載のベローズポンプ。
3. 前記弁体が、前記移動通路に沿って転動可能な球体である請求項２に記載のベローズポンプ。
4. 前記弁体が、前記移動通路に沿って転動可能な円柱体である請求項２に記載のベローズポンプ。
5. 前記弁体が、その自重による下方揺動によって閉弁するように、前記バルブケースに対して上下揺動可能に支持されている請求項１に記載のベローズポンプ。
6. 流体の一方向への流れを許容し、他方向への流れを阻止するチェックバルブであって、
   水平方向の一端部と他端部との間で流体を流通させる流路を有しているバルブケースと、
   前記バルブケース内に収容されると共に、その自重によって閉弁方向に移動可能な弁体と、を備えていることを特徴とするチェックバルブ。

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