ベローズポンプおよびベローズポンプの運転方法
【課題】従来は、ベローズを圧縮、伸張させるために、ベローズに機械的に操作体を締結していたので、部品点数が多くなり、かつ、組立精度上も精密に組み立てる必要があったため、多大な組立工数を必要としていた。簡単な方法で、ベローズを圧縮、伸張させることにより部品点数の低減を図ると共に、組立が簡単なベローズポンプが切望されていた。
【解決手段】ベローズとシリンダとシリンダ端板とで構成される気室をベローズ天板部に設けたシールで分割して２つの気室を構成し、それぞれ気室に駆動流体の駆動源に接続される気室出入り口継手を設ける。この気室出入り継手は大気開放され得る。べローズ天板部には、これらの気室を連結する細い穴または、小さな溝を設けて、ベローズ部の変形破壊を防ぐ。
【解決手段】ベローズとシリンダとシリンダ端板とで構成される気室をベローズ天板部に設けたシールで分割して２つの気室を構成し、それぞれ気室に駆動流体の駆動源に接続される気室出入り口継手を設ける。この気室出入り継手は大気開放され得る。べローズ天板部には、これらの気室を連結する細い穴または、小さな溝を設けて、ベローズ部の変形破壊を防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベローズポンプおよびベローズポンプの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベローズポンプは、ベローズを伸張、圧縮させて動作させ搬送液体を吸引、吐出させるポンプである。ベローズポンプは、ベローズを圧縮することで搬送液体を吐出することは、簡単にできるが、該ベローズを伸張させることで液を吸引するのは難しい。
【０００３】
特許文献１には、吸入通路及び吐出通路等を形成しているポンプヘッドと、前記ポンプヘッドを両側より挟み込むよう配置された左右のシリンダケースと、前記シリンダケース同士を外周側にあって少なくとも略上下左右の角部である合計４箇所で締め付けているボルト等からなる複数の締結手段と、前記各シリンダケース内に配設されてシリンダケースに吸排気される駆動流体により伸縮する両側の概略有底円筒形ベローズと、前記各ベローズの自由端面側に突設されている軸部材と、前記各軸部材に取り付けられている連結板と、前記各連結板同士を連結している２本のロッドとを備え、前記両ベローズが前記駆動流体の吸排気及びロッド等を介し交互に伸長・収縮されることにより、移送流体を前記吸入通路から吸引し前記吐出通路から吐出する２連式ベローズポンプが記載されている。
【０００４】
従来のベローズポンプは、ベローズに機械的に操作体を締結して連結した状態で操作できるように機械結合させ、片方のベローズが圧縮することを利用して反対側の機械結合させたベローズを外部から機械的に伸張させているので、この機械結合に必要な軸部材、連結板、ロッド、軸受機構、固定部材その他の多くの部品を必要とし、高額、かつ、組立精度も必要で、組み立てても拘束が多く、動きを安定させるのも困難で工数も多くかかりかつ軸受けが磨耗するなどの不具合を発生する要素が多い。
【０００５】
従来のベローズポンプで別の方法として、ベローズを２個対向させて配置し、片方のベローズを圧縮空気で圧縮動作すると直接対向するベローズを押して伸張させるようなロッドを、仕切り部に穴をあけ、搬送流体が入るベローズ内部に該ロッドが挿入することで２つのベローズが連結するように配置することで対向するベローズを圧縮されたベローズで直接反対側のベローズを伸張させるように配置するベローズポンプがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９７６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ベローズ内部にロッドを入れるとベローズ内部は、ポンプの搬送流体が入るところなので、このロッドの影響でポンプ搬送流体の流れの抵抗が大きくなるので搬送流体の流量が少なくなりロスが増えてしまう。この方法のポンプは、搬送流体の流量が少なくなるというポンプとしては、重大な欠点があり、特に大型のポンプには、適さない。
【０００８】
従来のベローズに操作体を締結するベローズ駆動方式では、多くの部品が必要になり、複雑になる。また、搬送流体流量減少などポンプとしての重大な欠点となる。
【０００９】
ベローズポンプ運転のために駆動流体である圧縮流体を供給した場合、ベローズを構成するベローズ部であるベローズ蛇腹が薄内成形され伸縮容易とされているために、圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸縮する前に、伸縮しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮流体の圧力によって潰されて変形破壊されるという現象が発生する。
【００１０】
つまり、ベローズで蛇腹が伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができず、ベローズポンプとしての運転ができないということが起きる。
【００１１】
この現象は、ポンプとしての機能がなくなる重大欠陥である。この現象は、過去にいろいろ実験を繰り返された先行メーカの技術者が開発を断念した原因の現象である。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので充分な圧縮流体を供給したときに、圧縮流体によってベローズ蛇腹が変形破壊されたり、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避して正常な運転を可能にして、従来ベローズポンプの持つ前述の重大欠陥を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、
前記圧縮流体排出路が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、導入された該圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させる大気に連通する細孔または小溝によって形成されたことを特徴とするベローズポンプを特徴とする。
【００１４】
本発明は、また、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧の緩和によって該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さない大きさに形成されることを特徴とするベローズポンプを特徴とする。
【００１５】
本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにされ、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、該圧縮流体排出路が細孔または小溝によって形成されたベローズポンプの運転方法において、
大気に連通する前記細孔または小溝が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、該導入された圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させることを特徴とするベローズポンプの運転方法を提供する。
【００１６】
本発明は、また、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧を緩和して該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さないことを特徴とするベローズポンプの運転方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述のようにシリンダとベローズ蛇腹であるベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けたこと、さらには、この圧縮流体排出路を外部の大気に連通させる細穴または小溝によって形成するようにしているので、圧縮流体を圧縮流体作動室に供給したときに、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避することができ、もってベローズポンプの正常運転を継続させることができる。
【００１８】
また、本発明は、上述のようにベローズ天板部、シリンダあるいは他の個所に大気に連通する細孔あるいは小溝を形成する構造を採用するので、従来のベローズポンプのように機械結合に必要な部材を必要とせず、極めてシンプルな構造によって従来のベローズポンプが有していた重大な欠陥を解決することができ、このシンプル構造のために装置自体の製造コストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の実施例のベローズポンプの全体斜視図、図２は図１の正面図、図３は図１の右側面図、図４は図１の左側面図、図５は図１の縦断面図である。
【００２１】
図１から図４において、本実施例のベローズポンプ１００は、左右の２つのシリンダ１ａ，１ｂ（総称する場合には１）、その間に一体に設けられたポンプ本体１９、各シリンダの外側に密着して配設されたシリンダ端板４，５を備え、シリンダ端板４，５とシリンダ１ａ，１ｂとの間にはＯリング４ａ，５ａが配設され、左右両側のシリンダ端板４，５の４つの隅にはそれぞれ固定ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ（総称する場合は３４）が貫通して設けられ、ナット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ（総称する場合は３５）によって締結される。
【００２２】
シリンダ１ａの最上部には気室出入り口を兼ねた継手（以下、気室入り口継手という。他の同様の構成物についても同様に継手とする。）８が設けられ、シリンダ内部と連通し、シリンダ１ｂの最上部には、気室出入り口継手９が設けられ、シリンダ端板４の側方上部には気室出入り口継手６が設けられ、シリンダ端板５ａ側方上部には気室出入り口継手７が設けられている。
【００２３】
シリンダ端板４の側方中央部にはバルブ１０が、そしてシリンダ端板５の側方中央部には他のバルブ１１が設置してある。ポンプ本体１９は円柱高さの低い形状の中央円柱状に形成され、最上部に搬送液体の吐出口１７が、そして手前側側方部に搬送液体の吸入口１８が設けられる。吸入口１８と吐出口１７とは後述するようにして連通される。
【００２４】
図４において、シリンダ１ａの中にはベローズ天板部２ｂが配設され、更にシリンダ１ａの中にはベローズ天板部２０に一体化されたベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃが配設される。ベローズ天板部２ｂは板状に形成され、その端面にはＯリング溝２ａが形成され、このＯリング溝２ａにはＯリング２ｅが配設され、気密性を確保している。
【００２５】
ベローズ部２ｃは前述のようにベローズ蛇腹構成とされ、伸張および収縮可能とされ、１端側はベローズ天板部２ｂに固着され、他端側はポンプ本体１９の端面に固着される。このような構成によって、すなわちベローズ天板部２ｂにベローズ部２ｃが取り付けられて一方のベローズ２が形成される。
【００２６】
形成されたベローズ２は、ベローズ天板部２ｂの端面がシリンダ１ｂの内面を摺動し、その時に、Ｏリング溝２ａとＯリング２ｅの組み合わせによって気密が保たれる。
【００２７】
このようにして気密を保つことの出来るベローズ天板部２ｂはシリンダ１ａの内部空間を左右両側に分けて両側に室を形成する。そして、ベローズ部２ｃは左側に分けられた室をベローズ内外の室に区割する。従ってここでは、右側に区割され、ベローズ天板部２ｂとシリンダ１ａとによって形成される室をベローズ天板側気室１２と称する。このベローズ天板側気室１２は１つの圧縮流体作動室として作用することになる。
【００２８】
ベローズ部２ｃとシリンダ１ａとによって、形成される室をベローズ（蛇腹）側気室１４と称する。このベローズ側気室１４はもう一方の圧縮流体作動室として作用する。ベローズ部２ｃの内部にベローズ部１４、ベローズ天板部２ｂおよびポンプ本体１９によって形成された室は搬送流体搬送室１４Ａとなる。
【００２９】
ベローズ天板側気室１２にはシリンダ端板４に設けた気室出入り口継手６が連通しており、この気室出入り口継手６を介して駆動源としての圧縮流体（例えば圧縮空気）が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部２ｂの側面に作用し、ベローズ天板部２ｂを押圧してシリンダ１ａ内を摺動させる。
【００３０】
ベローズ側気室１４にはシリンダ１ａの円筒部に設けた気室出入り口継手８が連通しており、この気室出入り口継手８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部２ｃに作用し、ベローズ２を伸張させてシリンダ１ａ内を右方に移動させる。
【００３１】
駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側気室１２およびベローズ側気室１４のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ１はシリンダ１内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送流体搬送室１４Ａの容積が増加、減少する。ベローズ天板部２ｂの両端部にはベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４を連通させるようにした細孔２０，２１が設けてある。この細孔２０，２１の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ２が構成される。
他方側のベローズ３についてもベローズ２と同様に構成される。
【００３２】
ベローズ天板側気室１３にはシリンダ端板５に設けた気室出入り口継手７が連通しており、この気室出入り口継手７を介して駆動源としての圧縮流体（例えば圧縮空気）が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部３ｂの側面に作用し、ベローズ天板部３ｂを押圧してシリンダ１ｂ内を摺動させる。
【００３３】
ベローズ側気室１５にはシリンダ１ｂの円筒部に設けた気室出入り口継手９が連通しており、この気室出入り口継手８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部３ｃに作用し、ベローズ３を伸張させてシリンダ１ｂ内を左方に移動させる。
【００３４】
駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側気室１３およびベローズ側気室１５のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ３はシリンダ１ｂ内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送流搬送室１５Ａの容積が増加、減少する。
【００３５】
ベローズ天板部３ｂの両端部にはベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５を連通させるようにした細孔２２，２３が設けてある。この細孔２２，２３の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ３が構成される。
【００３６】
図６は、ポンプ本体１９の右側面を示し、図７は図５の断面を示し、図７（Ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面を、そして図７（Ｃ）は図６のＣ−Ｃ断面を示し、図８は図６のＡ−Ａ断面を示す。
【００３７】
図４，図７に示すように、ポンプ本体１９の下方内部には、吸入口１８から搬送流搬送室１４Ａ，１５Ａにそれぞれ吸入側出口２９，３３を経て連通する連通孔２６Ａ，３０Ａが設けられ、この連通孔２６Ａに吸入側逆止弁座２８が配設され（図７（Ｂ））、連通孔３０Ａ吸入側逆止弁３０が配設される（図７（Ｃ））。図７（Ｂ）に示すように、連通孔２６Ａには、逆止弁設置部材１９Ａが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ａは吸入弁体ガイド２７、この吸入弁体ガイド２７にガイドされて摺動する吸入側逆止弁２６および吸入側逆止弁座２８を備える。
【００３８】
吸入側逆止弁２６は吸入側逆止弁座２８に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ２側への流入が阻止される。つまり吸入側出口２９からベローズ２の搬送流体搬送室１４Ａへの流れが止められ、ベローズ２内の搬送液やベローズ２の作用によって後述する吐出側逆止弁１６からと吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送流体搬送室１４Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁２６は吸入弁体ガイド２７にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口２９から搬送流体搬送室１４Ａに流入することを許容する。
【００３９】
図７（Ｃ）に示すように、連通孔３０Ａには、逆止弁設置部材１９Ｂが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ｂは吸入弁体ガイド３１、この吸入弁体ガイド３１にガイドされて摺動する吸入側逆止弁３０および吸入側逆止弁座３２を備える。
【００４０】
吸入側逆止弁３０は吸入側逆止弁座３２に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ３側への流入が阻止される。つまり吸入側出口３３からベローズ３の搬送液搬送室１５Ａへの流れが止められ、ベローズ３内の搬送液をベローズ３の作用によって後述する吐出側逆止弁１６から吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送液搬送室１５Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁３０は吸入弁体ガイド３１にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口３３から搬送液搬送室１５Ａに流入することを許容する。
【００４１】
このような動作がベローズ２および３の交互の伸張、収縮作用に同調して交互に繰り返えされ、どちらかの搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａの搬送液が吐出口へ間断なく吐出側逆止弁１６を介して圧送される。吐出側逆止弁１６は次のように構成される。
以上のようにしてベローズ２が構成される。
【００４２】
図４，図８に示すように、ポンプ本体１９の上方内部には、搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａに連通する連通孔１６Ａが設けられ、この連通孔１６Ａに吐出側逆止弁１６が配設され、この吐出側逆止弁１６の吐出側は吐出口１７に連通される。この吐出側逆止弁１６は交互に搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａの搬送液を吐出口１７に導出させる。
【００４３】
図９は、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路を示す。図９において、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路は、駆動源に接続された駆動流体供給路４５に接続されたメインバルブ４４を備え、メインバルブ４４は内部に切換回路を備えて、この切換によって駆動流体供給路４５は気室出入り口継手６と気室出入り口継手９，あるいは気室出入り口継手７と気室出入り口継手８のいずれかに継続される。図示の例にあっては駆動流体供給路４５は気室出入り継手７および８に接続されていることを示す。駆動流体としては、この例では圧縮液体が使用される。図示の例にあっては、気室出入り口継手７および８は大気に開放されていることを示す。従って、この場合にはベローズ天板側気室１３は気室出入り口継手７を介して大気開放される。
【００４４】
メインバルブ４４の回路切換えは、バルブ１０およびバルブ１１からの操作信号によってなされる。
【００４５】
図５において、シリンダ端板４，５の中央付近に段穴４ｂ，５ｂを設け、ピン３８，３９をスプリング４０，４１と共に装着する。これらのピン３８，３９に対応してバルブ１０，１１を板にネジ固定して、ネジでこれらの板をシリンダ端板４，５に固定配置する。これらのピン３８，３９は、ベローズ２，３の伸張、収縮の動きをバブル１０，１１のメインバブル４４の切換え動作のための信号としてメインバルブ４４に伝える。この信号は、メインバルブ４４の切換え動作に必要な押し込み動作を行うために使用される。すなわち、ベローズ２，３が伸張すると、ピン３８，３９は、ベローズ２，３に組み込まれたステンレス製の板４２，４３で押し上げられ、バルブ１０，１１の切替部を押してエアーの切替えを行う。切替えられたエアーが信号となってメインバルブ４４の切換えを行うことになる。
【００４６】
ポンプとして働く気室出入り口継手６及び９に同時に圧縮気体を入れると、ベローズ２は、気室１２に入った圧縮空気によって収縮し、そのベローズ２の収縮で吐出側の逆止弁が動いて、吐出口１７を通して搬送流体が吐出する。そのときベローズ側気室１５に圧縮空気が同時に入るのでベローズ３は伸張する。
次に３０の吸入側逆止弁が、３２の吸入逆止弁座との圧接状態を解除して浮き上がることで１８の吸入口から搬送流体をベローズ３内部に引き込む、このとき吐出側逆止弁１６は、閉じているので吐出口１７へは、ベローズ２からの搬送流体の流れしかない。ベローズ３の伸張によってベローズ天板部３ｂに接合された板４３により、ピン３９が押されて、バルブ１１が切り替わる。
【００４７】
次に、ベローズ２、ベローズ３を圧縮、伸張させた圧縮流体は、メインバルブ４４の切換えによって、それぞれ気室出入り口継手６及び９から圧縮空気が大気圧に開放されて出ていくのでピン３９は、スプリング４１によって戻されてバルブ１１も元の位置に復帰すると同時に、図９のメインバルブ４４が切り替わったので、気室出入り口継手７、８に圧縮気体が供給され、ベローズ３が収縮し逆止弁１６が開き吐出口１７から搬送流体が吐出し、吸入口１８の３０の吸入側逆止弁は閉じている。
このとき同時にベローズ２が伸張する。このことで搬送流体は、ベローズ２内部の吸入側逆止弁２６が浮き上がって２８の吸入側逆止弁座との圧接シール状態が無くなるので、ベローズ２の内部に搬送流体は１８の吸入口から勢い良く流入する。
【００４８】
今度は、ベローズ天板部２ｂに接合された板４２により、ピン３８が押されて、バルブ１０が切り替わる。そうすると、メインバルブ４４が再度切り替わり、気室出入り口継手６、９に圧縮気体が供給される。こうして、ベローズの圧縮、伸張動作が繰り返され、搬送流体が圧送される。
【００４９】
ベローズ側気室１４または１５に圧縮気体が供給された場合、ベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃ，３ｃは、薄肉成形されており、伸縮することが容易にできるようになっていることから、圧縮空気が入ると蛇腹が伸びるよりも、ベローズ蛇腹が圧縮空気圧力で伸張しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮空気の圧力で、潰されて変形破壊されてしまう現象がおきる。
つまりベローズが伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができなくポンプとして働かない現象が生じる。
【００５０】
この欠陥は、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３とが設けることで圧縮流体のロスを若干起こさせることでベローズの蛇腹が潰されて変形することを防ぐことで克服される。つまり連通する細孔２０，２１，２２，２３は、ベローズ天板側気室１２，１３が大気圧に開放されているので圧縮流体のロスが発生する。この圧縮流体のロスは導入された圧縮流体の圧力を緩和することになるのでベローズを潰してしまう圧縮変形をおこさせない機能を持っている。
【００５１】
ここでは、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３を設けてベローズ部の変形破壊を避けた。他の方法として、ベローズ部の蛇腹のあるベローズ側気室１４と１５のあるシリンダ１ａ、１ｂの円筒部に同様の細孔を形成して大気と連通することでも同じ効果がある。または、ポンプ本体１９に細孔を設けて大気に連通するようにしてもよい。
または、その他の方法としては、シールを完全にするのではなく、緩くシールして圧縮空気が漏れるようにすることでも良い。
【００５２】
すなわち、シリンダ１ａ，１ｂとベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成されたベローズ（蛇腹）側気室１４，１５である圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けることによって上述した欠陥を克服する。
【００５３】
この圧縮流体排出路は、シリンダ１ａ，１ｂベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４，１５と、ベローズ天板部２ｂ，３ｂシリンダ１ａ，１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室１２、１３とを連通させる細孔または小溝によって形成することができる。また、この圧縮流体排出路はシリンダ１ａ，１ｂとベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４，１５を外部の大気に連通させる連通手段によって形成することができる。
【００５４】
連通手段は、外部の大気に連通させる細孔がシリンダ１ａ，１ｂもしくはポンプ本体１９に形成されることによって形成され得る。
【００５５】
このように、ベローズの作動のために充分に投入された圧縮気体が投入当初のロスによってベローズ部２ｃまたはベローズ部３ｃを変形破壊することなく、ベローズ２またはベローズ３を伸張させる。つまりロスさせることによって、圧縮気体の力がベローズのベローズ部である蛇腹にかかるが潰すまでの力にならないように細穴の大きさ、連通する面積の大きさを選択することにより、ベローズの変形破壊を防ぎつつ、ベローズを伸張させることができる。細孔を余りに大きくすれば、ベローズを作動させることが困難になる。
【００５６】
この連通細孔の大きさについては、通常バランスを考慮して数個設けるのが良いが、小型のベローズであれば１個の孔でも良い。また、実施例では細孔としたが、小溝でも同じ効果を持たせることができる。またはシールを完全に行うのではなく。シールに若干の隙間を持たせることでも同じような動作が可能である。開放面積については、ポンプの大きさや圧縮空気の圧力によって変化するので、シミュレーションや実験によって決定する。
この連通を行うことでベローズの伸張と収縮動作が自在になるので、ベローズポンプを作成するのに従来のベローズポンプと違い、ポンプ機能を作る部品も少なくなり、ほぼ半分以下の部品で動作ができるようになる。
【００５７】
また、ポンプの動作を安定させるのに必要な精度を要求する部分については、従来のポンプが多重拘束設計なので構造が複雑で性能を出すのが困難であったが、本実施例のベローズポンプは、精度出しが簡単であるのでポンプ組立が容易であり、ポンプの寿命や信頼性などのポンプの重要な課題も容易に達成でき従来のポンプと比較して非常に有利である。
【００５８】
以上のように、本実施例では、ベローズ天板部２ｂ，３ｂに蛇腹構成であるベローズ部２ｃ，３ｃが取りつけられて形成されたベローズ２，３を少なくとも２つ備え、各ベローズ２，３がそれぞれシリンダ１ａ，１ｂ内に気密に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に、および前記ベローズ天板部２ｂ，３ｂと前記シリンダ１ａ，１ｂの間にそれぞれ圧縮流体作動室（ベローズ（蛇腹）側気室１４，１５およびベローズ天板側気室１２，１３）が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部２ｃ，３ｃを圧縮，伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようにしたベローズポンプ１００が用いられる。
【００５９】
このように構成されたベローズポンプにおいて、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室に圧縮流体を導入させる時に、圧縮流体排出路からー部の圧縮流体を流出させて該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和するベローズポンプの運転方法が形成される。
また、この運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室から前記ベローズ天板部２ｂ，３ｂと前記シリンダ１ａ，１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転方法が形成される。
【００６０】
また、上述の運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室から直接外部の大気に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転方法が形成される。
また、上述の運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂもしくはポンプ本体１９に設けた例えば細孔２０，２１，２２，２３から一部の圧縮流体を直接大気中に流出させるようにした運転方法が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例のベローズポンプの全体斜視図。
【図２】図１のベローズポンプの正面図。
【図３】図１のベローズポンプ右側面図。
【図４】図１のベローズポンプ左側面図。
【図５】図１のベローズポンプ断面図。
【図６】図１のポンプ本体右側面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図（図７Ｂ）、Ｃ−Ｃ線断面図（図７Ｃ）。
【図８】図６のＡ−Ａ線断面図。
【図９】本実施例に用いるベローズポンプ駆動用気体回路図。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ、１ｂ：シリンダ
２：ベローズ
３：ベローズ
２ａ、３ａ：Ｏリング用溝
２ｂ、３ｂ：ベローズ天板部
２ｃ、３ｃ：ベローズ部（蛇腹部）
４：シリンダ端板
５：シリンダ端板
４ｂ、５ｂ：段穴
６：気室出入り口継手
７：気室出入り口継手
８：気室出入り口継手
９：気室出入り口継手
１０：バルブ
１１：バルブ
１２：ベローズ天板側気室
１３：ベローズ天板側気室
１４：ベローズ（蛇腹）側気室
１４Ａ：搬送流体搬送室（ベローズ２側）
１５：ベローズ（蛇腹）側気室
１５Ａ：搬送液搬送室（ベローズ３側）
１６：吐出側逆止弁
１６Ａ：連通孔
１７：吐出口
１８：吸入口
１９：ポンプ本体
１９Ａ：逆止弁設置部材
２０、２１、２２、２３：細孔
２６：吸入側逆止弁（ベローズ２側）
２６Ａ：連通孔
２７：吸入弁体ガイド（ベローズ２側）
２８：吸入側逆止弁座（ベローズ２側）
２９：吸入側出口（ベローズ２側）
３０：吸入側逆止弁（ベローズ３側）
３１：吸入弁体ガイド（ベローズ３側）
３２：吸入側逆止弁座（ベロー３側）
３３：吸入側出口（ベローズ３側）
４２：板
４３：板
４４：メインバルブ
４５：駆動流体供給路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベローズポンプおよびベローズポンプの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベローズポンプは、ベローズを伸張、圧縮させて動作させ搬送液体を吸引、吐出させるポンプである。ベローズポンプは、ベローズを圧縮することで搬送液体を吐出することは、簡単にできるが、該ベローズを伸張させることで液を吸引するのは難しい。
【０００３】
特許文献１には、吸入通路及び吐出通路等を形成しているポンプヘッドと、前記ポンプヘッドを両側より挟み込むよう配置された左右のシリンダケースと、前記シリンダケース同士を外周側にあって少なくとも略上下左右の角部である合計４箇所で締め付けているボルト等からなる複数の締結手段と、前記各シリンダケース内に配設されてシリンダケースに吸排気される駆動流体により伸縮する両側の概略有底円筒形ベローズと、前記各ベローズの自由端面側に突設されている軸部材と、前記各軸部材に取り付けられている連結板と、前記各連結板同士を連結している２本のロッドとを備え、前記両ベローズが前記駆動流体の吸排気及びロッド等を介し交互に伸長・収縮されることにより、移送流体を前記吸入通路から吸引し前記吐出通路から吐出する２連式ベローズポンプが記載されている。
【０００４】
従来のベローズポンプは、ベローズに機械的に操作体を締結して連結した状態で操作できるように機械結合させ、片方のベローズが圧縮することを利用して反対側の機械結合させたベローズを外部から機械的に伸張させているので、この機械結合に必要な軸部材、連結板、ロッド、軸受機構、固定部材その他の多くの部品を必要とし、高額、かつ、組立精度も必要で、組み立てても拘束が多く、動きを安定させるのも困難で工数も多くかかりかつ軸受けが磨耗するなどの不具合を発生する要素が多い。
【０００５】
従来のベローズポンプで別の方法として、ベローズを２個対向させて配置し、片方のベローズを圧縮空気で圧縮動作すると直接対向するベローズを押して伸張させるようなロッドを、仕切り部に穴をあけ、搬送流体が入るベローズ内部に該ロッドが挿入することで２つのベローズが連結するように配置することで対向するベローズを圧縮されたベローズで直接反対側のベローズを伸張させるように配置するベローズポンプがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９７６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ベローズ内部にロッドを入れるとベローズ内部は、ポンプの搬送流体が入るところなので、このロッドの影響でポンプ搬送流体の流れの抵抗が大きくなるので搬送流体の流量が少なくなりロスが増えてしまう。この方法のポンプは、搬送流体の流量が少なくなるというポンプとしては、重大な欠点があり、特に大型のポンプには、適さない。
【０００８】
従来のベローズに操作体を締結するベローズ駆動方式では、多くの部品が必要になり、複雑になる。また、搬送流体流量減少などポンプとしての重大な欠点となる。
【０００９】
ベローズポンプ運転のために駆動流体である圧縮流体を供給した場合、ベローズを構成するベローズ部であるベローズ蛇腹が薄内成形され伸縮容易とされているために、圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸縮する前に、伸縮しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮流体の圧力によって潰されて変形破壊されるという現象が発生する。
【００１０】
つまり、ベローズで蛇腹が伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができず、ベローズポンプとしての運転ができないということが起きる。
【００１１】
この現象は、ポンプとしての機能がなくなる重大欠陥である。この現象は、過去にいろいろ実験を繰り返された先行メーカの技術者が開発を断念した原因の現象である。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので充分な圧縮流体を供給したときに、圧縮流体によってベローズ蛇腹が変形破壊されたり、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避して正常な運転を可能にして、従来ベローズポンプの持つ前述の重大欠陥を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、
前記圧縮流体排出路が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、導入された該圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させる大気に連通する細孔または小溝によって形成されたことを特徴とするベローズポンプを特徴とする。
【００１４】
本発明は、また、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧の緩和によって該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さない大きさに形成されることを特徴とするベローズポンプを特徴とする。
【００１５】
本発明は、ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにされ、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、該圧縮流体排出路が細孔または小溝によって形成されたベローズポンプの運転方法において、
大気に連通する前記細孔または小溝が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、該導入された圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させることを特徴とするベローズポンプの運転方法を提供する。
【００１６】
本発明は、また、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧を緩和して該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さないことを特徴とするベローズポンプの運転方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述のようにシリンダとベローズ蛇腹であるベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けたこと、さらには、この圧縮流体排出路を外部の大気に連通させる細穴または小溝によって形成するようにしているので、圧縮流体を圧縮流体作動室に供給したときに、あるいは圧縮流体によってベローズ蛇腹が伸張すべきときに伸張しないで収縮してしまうという現象の発生を回避することができ、もってベローズポンプの正常運転を継続させることができる。
【００１８】
また、本発明は、上述のようにベローズ天板部、シリンダあるいは他の個所に大気に連通する細孔あるいは小溝を形成する構造を採用するので、従来のベローズポンプのように機械結合に必要な部材を必要とせず、極めてシンプルな構造によって従来のベローズポンプが有していた重大な欠陥を解決することができ、このシンプル構造のために装置自体の製造コストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の実施例のベローズポンプの全体斜視図、図２は図１の正面図、図３は図１の右側面図、図４は図１の左側面図、図５は図１の縦断面図である。
【００２１】
図１から図４において、本実施例のベローズポンプ１００は、左右の２つのシリンダ１ａ，１ｂ（総称する場合には１）、その間に一体に設けられたポンプ本体１９、各シリンダの外側に密着して配設されたシリンダ端板４，５を備え、シリンダ端板４，５とシリンダ１ａ，１ｂとの間にはＯリング４ａ，５ａが配設され、左右両側のシリンダ端板４，５の４つの隅にはそれぞれ固定ボルト３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ（総称する場合は３４）が貫通して設けられ、ナット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ（総称する場合は３５）によって締結される。
【００２２】
シリンダ１ａの最上部には気室出入り口を兼ねた継手（以下、気室入り口継手という。他の同様の構成物についても同様に継手とする。）８が設けられ、シリンダ内部と連通し、シリンダ１ｂの最上部には、気室出入り口継手９が設けられ、シリンダ端板４の側方上部には気室出入り口継手６が設けられ、シリンダ端板５ａ側方上部には気室出入り口継手７が設けられている。
【００２３】
シリンダ端板４の側方中央部にはバルブ１０が、そしてシリンダ端板５の側方中央部には他のバルブ１１が設置してある。ポンプ本体１９は円柱高さの低い形状の中央円柱状に形成され、最上部に搬送液体の吐出口１７が、そして手前側側方部に搬送液体の吸入口１８が設けられる。吸入口１８と吐出口１７とは後述するようにして連通される。
【００２４】
図４において、シリンダ１ａの中にはベローズ天板部２ｂが配設され、更にシリンダ１ａの中にはベローズ天板部２０に一体化されたベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃが配設される。ベローズ天板部２ｂは板状に形成され、その端面にはＯリング溝２ａが形成され、このＯリング溝２ａにはＯリング２ｅが配設され、気密性を確保している。
【００２５】
ベローズ部２ｃは前述のようにベローズ蛇腹構成とされ、伸張および収縮可能とされ、１端側はベローズ天板部２ｂに固着され、他端側はポンプ本体１９の端面に固着される。このような構成によって、すなわちベローズ天板部２ｂにベローズ部２ｃが取り付けられて一方のベローズ２が形成される。
【００２６】
形成されたベローズ２は、ベローズ天板部２ｂの端面がシリンダ１ｂの内面を摺動し、その時に、Ｏリング溝２ａとＯリング２ｅの組み合わせによって気密が保たれる。
【００２７】
このようにして気密を保つことの出来るベローズ天板部２ｂはシリンダ１ａの内部空間を左右両側に分けて両側に室を形成する。そして、ベローズ部２ｃは左側に分けられた室をベローズ内外の室に区割する。従ってここでは、右側に区割され、ベローズ天板部２ｂとシリンダ１ａとによって形成される室をベローズ天板側気室１２と称する。このベローズ天板側気室１２は１つの圧縮流体作動室として作用することになる。
【００２８】
ベローズ部２ｃとシリンダ１ａとによって、形成される室をベローズ（蛇腹）側気室１４と称する。このベローズ側気室１４はもう一方の圧縮流体作動室として作用する。ベローズ部２ｃの内部にベローズ部１４、ベローズ天板部２ｂおよびポンプ本体１９によって形成された室は搬送流体搬送室１４Ａとなる。
【００２９】
ベローズ天板側気室１２にはシリンダ端板４に設けた気室出入り口継手６が連通しており、この気室出入り口継手６を介して駆動源としての圧縮流体（例えば圧縮空気）が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部２ｂの側面に作用し、ベローズ天板部２ｂを押圧してシリンダ１ａ内を摺動させる。
【００３０】
ベローズ側気室１４にはシリンダ１ａの円筒部に設けた気室出入り口継手８が連通しており、この気室出入り口継手８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部２ｃに作用し、ベローズ２を伸張させてシリンダ１ａ内を右方に移動させる。
【００３１】
駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側気室１２およびベローズ側気室１４のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ１はシリンダ１内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送流体搬送室１４Ａの容積が増加、減少する。ベローズ天板部２ｂの両端部にはベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４を連通させるようにした細孔２０，２１が設けてある。この細孔２０，２１の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ２が構成される。
他方側のベローズ３についてもベローズ２と同様に構成される。
【００３２】
ベローズ天板側気室１３にはシリンダ端板５に設けた気室出入り口継手７が連通しており、この気室出入り口継手７を介して駆動源としての圧縮流体（例えば圧縮空気）が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ天板部３ｂの側面に作用し、ベローズ天板部３ｂを押圧してシリンダ１ｂ内を摺動させる。
【００３３】
ベローズ側気室１５にはシリンダ１ｂの円筒部に設けた気室出入り口継手９が連通しており、この気室出入り口継手８を介して駆動源としての圧縮流体が導入され、排出される。導入された圧縮流体はベローズ部３ｃに作用し、ベローズ３を伸張させてシリンダ１ｂ内を左方に移動させる。
【００３４】
駆動源としての圧縮流体がベローズ天板側気室１３およびベローズ側気室１５のいずれかの室に導入され、排出されることによってベローズ３はシリンダ１ｂ内を伸張、収縮する。これに伴なって搬送流搬送室１５Ａの容積が増加、減少する。
【００３５】
ベローズ天板部３ｂの両端部にはベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５を連通させるようにした細孔２２，２３が設けてある。この細孔２２，２３の機能については後述する。
以上のようにしてベローズ３が構成される。
【００３６】
図６は、ポンプ本体１９の右側面を示し、図７は図５の断面を示し、図７（Ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面を、そして図７（Ｃ）は図６のＣ−Ｃ断面を示し、図８は図６のＡ−Ａ断面を示す。
【００３７】
図４，図７に示すように、ポンプ本体１９の下方内部には、吸入口１８から搬送流搬送室１４Ａ，１５Ａにそれぞれ吸入側出口２９，３３を経て連通する連通孔２６Ａ，３０Ａが設けられ、この連通孔２６Ａに吸入側逆止弁座２８が配設され（図７（Ｂ））、連通孔３０Ａ吸入側逆止弁３０が配設される（図７（Ｃ））。図７（Ｂ）に示すように、連通孔２６Ａには、逆止弁設置部材１９Ａが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ａは吸入弁体ガイド２７、この吸入弁体ガイド２７にガイドされて摺動する吸入側逆止弁２６および吸入側逆止弁座２８を備える。
【００３８】
吸入側逆止弁２６は吸入側逆止弁座２８に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ２側への流入が阻止される。つまり吸入側出口２９からベローズ２の搬送流体搬送室１４Ａへの流れが止められ、ベローズ２内の搬送液やベローズ２の作用によって後述する吐出側逆止弁１６からと吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送流体搬送室１４Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁２６は吸入弁体ガイド２７にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口２９から搬送流体搬送室１４Ａに流入することを許容する。
【００３９】
図７（Ｃ）に示すように、連通孔３０Ａには、逆止弁設置部材１９Ｂが嵌入される、逆止弁設置部材１９Ｂは吸入弁体ガイド３１、この吸入弁体ガイド３１にガイドされて摺動する吸入側逆止弁３０および吸入側逆止弁座３２を備える。
【００４０】
吸入側逆止弁３０は吸入側逆止弁座３２に圧接することでシールされ、吸入口１８からの搬送液のベローズ３側への流入が阻止される。つまり吸入側出口３３からベローズ３の搬送液搬送室１５Ａへの流れが止められ、ベローズ３内の搬送液をベローズ３の作用によって後述する吐出側逆止弁１６から吐出口１７に向けて吐出がなされる。搬送液搬送室１５Ａの圧力が減少してシールが解除されると、吸入側逆止弁３０は吸入弁体ガイド３１にガイドされて上方へと摺動し、搬送液が吸入側出口３３から搬送液搬送室１５Ａに流入することを許容する。
【００４１】
このような動作がベローズ２および３の交互の伸張、収縮作用に同調して交互に繰り返えされ、どちらかの搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａの搬送液が吐出口へ間断なく吐出側逆止弁１６を介して圧送される。吐出側逆止弁１６は次のように構成される。
以上のようにしてベローズ２が構成される。
【００４２】
図４，図８に示すように、ポンプ本体１９の上方内部には、搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａに連通する連通孔１６Ａが設けられ、この連通孔１６Ａに吐出側逆止弁１６が配設され、この吐出側逆止弁１６の吐出側は吐出口１７に連通される。この吐出側逆止弁１６は交互に搬送液搬送室１４Ａ，１５Ａの搬送液を吐出口１７に導出させる。
【００４３】
図９は、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路を示す。図９において、ベローズポンプ駆動流体切換操作回路は、駆動源に接続された駆動流体供給路４５に接続されたメインバルブ４４を備え、メインバルブ４４は内部に切換回路を備えて、この切換によって駆動流体供給路４５は気室出入り口継手６と気室出入り口継手９，あるいは気室出入り口継手７と気室出入り口継手８のいずれかに継続される。図示の例にあっては駆動流体供給路４５は気室出入り継手７および８に接続されていることを示す。駆動流体としては、この例では圧縮液体が使用される。図示の例にあっては、気室出入り口継手７および８は大気に開放されていることを示す。従って、この場合にはベローズ天板側気室１３は気室出入り口継手７を介して大気開放される。
【００４４】
メインバルブ４４の回路切換えは、バルブ１０およびバルブ１１からの操作信号によってなされる。
【００４５】
図５において、シリンダ端板４，５の中央付近に段穴４ｂ，５ｂを設け、ピン３８，３９をスプリング４０，４１と共に装着する。これらのピン３８，３９に対応してバルブ１０，１１を板にネジ固定して、ネジでこれらの板をシリンダ端板４，５に固定配置する。これらのピン３８，３９は、ベローズ２，３の伸張、収縮の動きをバブル１０，１１のメインバブル４４の切換え動作のための信号としてメインバルブ４４に伝える。この信号は、メインバルブ４４の切換え動作に必要な押し込み動作を行うために使用される。すなわち、ベローズ２，３が伸張すると、ピン３８，３９は、ベローズ２，３に組み込まれたステンレス製の板４２，４３で押し上げられ、バルブ１０，１１の切替部を押してエアーの切替えを行う。切替えられたエアーが信号となってメインバルブ４４の切換えを行うことになる。
【００４６】
ポンプとして働く気室出入り口継手６及び９に同時に圧縮気体を入れると、ベローズ２は、気室１２に入った圧縮空気によって収縮し、そのベローズ２の収縮で吐出側の逆止弁が動いて、吐出口１７を通して搬送流体が吐出する。そのときベローズ側気室１５に圧縮空気が同時に入るのでベローズ３は伸張する。
次に３０の吸入側逆止弁が、３２の吸入逆止弁座との圧接状態を解除して浮き上がることで１８の吸入口から搬送流体をベローズ３内部に引き込む、このとき吐出側逆止弁１６は、閉じているので吐出口１７へは、ベローズ２からの搬送流体の流れしかない。ベローズ３の伸張によってベローズ天板部３ｂに接合された板４３により、ピン３９が押されて、バルブ１１が切り替わる。
【００４７】
次に、ベローズ２、ベローズ３を圧縮、伸張させた圧縮流体は、メインバルブ４４の切換えによって、それぞれ気室出入り口継手６及び９から圧縮空気が大気圧に開放されて出ていくのでピン３９は、スプリング４１によって戻されてバルブ１１も元の位置に復帰すると同時に、図９のメインバルブ４４が切り替わったので、気室出入り口継手７、８に圧縮気体が供給され、ベローズ３が収縮し逆止弁１６が開き吐出口１７から搬送流体が吐出し、吸入口１８の３０の吸入側逆止弁は閉じている。
このとき同時にベローズ２が伸張する。このことで搬送流体は、ベローズ２内部の吸入側逆止弁２６が浮き上がって２８の吸入側逆止弁座との圧接シール状態が無くなるので、ベローズ２の内部に搬送流体は１８の吸入口から勢い良く流入する。
【００４８】
今度は、ベローズ天板部２ｂに接合された板４２により、ピン３８が押されて、バルブ１０が切り替わる。そうすると、メインバルブ４４が再度切り替わり、気室出入り口継手６、９に圧縮気体が供給される。こうして、ベローズの圧縮、伸張動作が繰り返され、搬送流体が圧送される。
【００４９】
ベローズ側気室１４または１５に圧縮気体が供給された場合、ベローズ蛇腹であるベローズ部２ｃ，３ｃは、薄肉成形されており、伸縮することが容易にできるようになっていることから、圧縮空気が入ると蛇腹が伸びるよりも、ベローズ蛇腹が圧縮空気圧力で伸張しない状態で、ベローズ蛇腹がベローズの中心に向かう圧縮空気の圧力で、潰されて変形破壊されてしまう現象がおきる。
つまりベローズが伸張しないで収縮してしまうので、搬送流体を吸い上げることができなくポンプとして働かない現象が生じる。
【００５０】
この欠陥は、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３とが設けることで圧縮流体のロスを若干起こさせることでベローズの蛇腹が潰されて変形することを防ぐことで克服される。つまり連通する細孔２０，２１，２２，２３は、ベローズ天板側気室１２，１３が大気圧に開放されているので圧縮流体のロスが発生する。この圧縮流体のロスは導入された圧縮流体の圧力を緩和することになるのでベローズを潰してしまう圧縮変形をおこさせない機能を持っている。
【００５１】
ここでは、ベローズ天板側気室１２とベローズ側気室１４とを連通する細孔２０、２１、または／およびベローズ天板側気室１３とベローズ側気室１５とを連通する細孔２２、２３を設けてベローズ部の変形破壊を避けた。他の方法として、ベローズ部の蛇腹のあるベローズ側気室１４と１５のあるシリンダ１ａ、１ｂの円筒部に同様の細孔を形成して大気と連通することでも同じ効果がある。または、ポンプ本体１９に細孔を設けて大気に連通するようにしてもよい。
または、その他の方法としては、シールを完全にするのではなく、緩くシールして圧縮空気が漏れるようにすることでも良い。
【００５２】
すなわち、シリンダ１ａ，１ｂとベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成されたベローズ（蛇腹）側気室１４，１５である圧縮流体作動室に連通させて、この圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路を設けることによって上述した欠陥を克服する。
【００５３】
この圧縮流体排出路は、シリンダ１ａ，１ｂベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４，１５と、ベローズ天板部２ｂ，３ｂシリンダ１ａ，１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室１２、１３とを連通させる細孔または小溝によって形成することができる。また、この圧縮流体排出路はシリンダ１ａ，１ｂとベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室１４，１５を外部の大気に連通させる連通手段によって形成することができる。
【００５４】
連通手段は、外部の大気に連通させる細孔がシリンダ１ａ，１ｂもしくはポンプ本体１９に形成されることによって形成され得る。
【００５５】
このように、ベローズの作動のために充分に投入された圧縮気体が投入当初のロスによってベローズ部２ｃまたはベローズ部３ｃを変形破壊することなく、ベローズ２またはベローズ３を伸張させる。つまりロスさせることによって、圧縮気体の力がベローズのベローズ部である蛇腹にかかるが潰すまでの力にならないように細穴の大きさ、連通する面積の大きさを選択することにより、ベローズの変形破壊を防ぎつつ、ベローズを伸張させることができる。細孔を余りに大きくすれば、ベローズを作動させることが困難になる。
【００５６】
この連通細孔の大きさについては、通常バランスを考慮して数個設けるのが良いが、小型のベローズであれば１個の孔でも良い。また、実施例では細孔としたが、小溝でも同じ効果を持たせることができる。またはシールを完全に行うのではなく。シールに若干の隙間を持たせることでも同じような動作が可能である。開放面積については、ポンプの大きさや圧縮空気の圧力によって変化するので、シミュレーションや実験によって決定する。
この連通を行うことでベローズの伸張と収縮動作が自在になるので、ベローズポンプを作成するのに従来のベローズポンプと違い、ポンプ機能を作る部品も少なくなり、ほぼ半分以下の部品で動作ができるようになる。
【００５７】
また、ポンプの動作を安定させるのに必要な精度を要求する部分については、従来のポンプが多重拘束設計なので構造が複雑で性能を出すのが困難であったが、本実施例のベローズポンプは、精度出しが簡単であるのでポンプ組立が容易であり、ポンプの寿命や信頼性などのポンプの重要な課題も容易に達成でき従来のポンプと比較して非常に有利である。
【００５８】
以上のように、本実施例では、ベローズ天板部２ｂ，３ｂに蛇腹構成であるベローズ部２ｃ，３ｃが取りつけられて形成されたベローズ２，３を少なくとも２つ備え、各ベローズ２，３がそれぞれシリンダ１ａ，１ｂ内に気密に摺動可能に配設されて、前記シリンダ内であって該シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に、および前記ベローズ天板部２ｂ，３ｂと前記シリンダ１ａ，１ｂの間にそれぞれ圧縮流体作動室（ベローズ（蛇腹）側気室１４，１５およびベローズ天板側気室１２，１３）が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部２ｃ，３ｃを圧縮，伸張させて、各ベローズに搬送液を交互に流入させ、各ベローズから搬送液を交互に吐出させるようにしたベローズポンプ１００が用いられる。
【００５９】
このように構成されたベローズポンプにおいて、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室に圧縮流体を導入させる時に、圧縮流体排出路からー部の圧縮流体を流出させて該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和するベローズポンプの運転方法が形成される。
また、この運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室から前記ベローズ天板部２ｂ，３ｂと前記シリンダ１ａ，１ｂとの間に形成された圧縮流体作動室に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転方法が形成される。
【００６０】
また、上述の運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂと前記ベローズ部２ｃ，３ｃとの間に形成された圧縮流体作動室から直接外部の大気に一部の圧縮流体を流出させるようにした運転方法が形成される。
また、上述の運転方法において、前記シリンダ１ａ，１ｂもしくはポンプ本体１９に設けた例えば細孔２０，２１，２２，２３から一部の圧縮流体を直接大気中に流出させるようにした運転方法が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例のベローズポンプの全体斜視図。
【図２】図１のベローズポンプの正面図。
【図３】図１のベローズポンプ右側面図。
【図４】図１のベローズポンプ左側面図。
【図５】図１のベローズポンプ断面図。
【図６】図１のポンプ本体右側面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図（図７Ｂ）、Ｃ−Ｃ線断面図（図７Ｃ）。
【図８】図６のＡ−Ａ線断面図。
【図９】本実施例に用いるベローズポンプ駆動用気体回路図。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ、１ｂ：シリンダ
２：ベローズ
３：ベローズ
２ａ、３ａ：Ｏリング用溝
２ｂ、３ｂ：ベローズ天板部
２ｃ、３ｃ：ベローズ部（蛇腹部）
４：シリンダ端板
５：シリンダ端板
４ｂ、５ｂ：段穴
６：気室出入り口継手
７：気室出入り口継手
８：気室出入り口継手
９：気室出入り口継手
１０：バルブ
１１：バルブ
１２：ベローズ天板側気室
１３：ベローズ天板側気室
１４：ベローズ（蛇腹）側気室
１４Ａ：搬送流体搬送室（ベローズ２側）
１５：ベローズ（蛇腹）側気室
１５Ａ：搬送液搬送室（ベローズ３側）
１６：吐出側逆止弁
１６Ａ：連通孔
１７：吐出口
１８：吸入口
１９：ポンプ本体
１９Ａ：逆止弁設置部材
２０、２１、２２、２３：細孔
２６：吸入側逆止弁（ベローズ２側）
２６Ａ：連通孔
２７：吸入弁体ガイド（ベローズ２側）
２８：吸入側逆止弁座（ベローズ２側）
２９：吸入側出口（ベローズ２側）
３０：吸入側逆止弁（ベローズ３側）
３１：吸入弁体ガイド（ベローズ３側）
３２：吸入側逆止弁座（ベロー３側）
３３：吸入側出口（ベローズ３側）
４２：板
４３：板
４４：メインバルブ
４５：駆動流体供給路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、
前記圧縮流体排出路が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、導入された該圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させる大気に連通する細孔または小溝によって形成されたことを特徴とするベローズポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧の緩和によって該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さない大きさに形成されることを特徴とするベローズポンプ。
【請求項３】
ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにされ、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、該圧縮流体排出路が細孔または小溝によって形成されたベローズポンプの運転方法において、
大気に連通する前記細孔または小溝が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、該導入された圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させることを特徴とするベローズポンプの運転方法。
【請求項４】
請求項３において、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧を緩和して該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さないことを特徴とするベローズポンプの運転方法。
【請求項１】
ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにしたベローズポンプにおいて、
前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、
前記圧縮流体排出路が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、導入された該圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させる大気に連通する細孔または小溝によって形成されたことを特徴とするベローズポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧の緩和によって該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さない大きさに形成されることを特徴とするベローズポンプ。
【請求項３】
ベローズ天板部にベローズ部が取りつけられて形成されたベローズを少なくとも２つ備え、各ベローズをそれぞれ気密に摺動可能に配設する２つのシリンダを備え、該２つのシリンダおよび２つのベローズ部が固着されるポンプ本体を備え、前記シリンダ内であって該シリンダと前記ベローズ部との間に、および前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間にそれぞれ圧縮流体作動室が形成され、それぞれの圧縮流体作動室に圧縮流体が導入されることによって前記ベローズ部を圧縮、伸張させて、各ベローズに搬送液体を交互に流入させ、各ベローズから搬送液体を交互に吐出させるようにされ、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通させて、該圧縮流体作動室に導入された圧縮流体の作動圧を緩和する圧縮流体排出路が設けられ、該圧縮流体排出路が細孔または小溝によって形成されたベローズポンプの運転方法において、
大気に連通する前記細孔または小溝が、前記シリンダと前記ベローズ部との間に形成された圧縮流体作動室に連通され、前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された前記圧縮流体作動室に導入された圧縮流体が前記ベローズ天板部と前記シリンダとの間に形成された該圧縮流体作動室に導入されたとき、該導入された圧縮流体の一部を大気に流出させて流入ロスを発生させ、圧縮流体の作動圧を緩和させることを特徴とするベローズポンプの運転方法。
【請求項４】
請求項３において、前記細孔は、前記圧縮流体が前記シリンダと前記ベローズとの間に形成された圧縮流体作動室に導入されたときに、該圧縮流体の作動圧を緩和して該圧縮流体がベローズを形成する蛇腹を潰さないことを特徴とするベローズポンプの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７７９７６（Ｐ２０１０−７７９７６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３８９（Ｐ２０１０−６３８９）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【分割の表示】特願２００８−２６５３１６（Ｐ２００８−２６５３１６）の分割
【原出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（３０４０４１９７６）シグマテクノロジー有限会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【分割の表示】特願２００８−２６５３１６（Ｐ２００８−２６５３１６）の分割
【原出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（３０４０４１９７６）シグマテクノロジー有限会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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