特許 6941570 ローリングダイアフラムポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6941570

(24)【登録日】2021年9月8日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】ローリングダイアフラムポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 45/053 20060101AFI20210916BHJP

【ＦＩ】

   F04B45/053 A

【請求項の数】2

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-7267(P2018-7267)

(22)【出願日】2018年1月19日

(65)【公開番号】特開2019-124207(P2019-124207A)

(43)【公開日】2019年7月25日

【審査請求日】2020年8月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】手嶋 一清

(72)【発明者】

【氏名】浦田 大輔

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０００−５１４５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２５９７０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４５／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
前記ハウジングの内周面に対して摺動可能に配置され、当該ハウジングの軸方向に往復移動可能なピストンと、
前記ピストンの軸方向一端部に配置され前記ピストンと一体に往復移動可能な可動部、前記ハウジングに固定された固定部、及び前記可動部と前記固定部とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部を有するローリングダイアフラムと、
前記ハウジング内の軸方向一方側において前記ローリングダイアフラムにより区画形成され、前記ピストンの往復移動に伴う前記繋ぎ部の変形により室内の容積を変化させることで移送流体を吸込及び吐出するポンプ室と、
前記ハウジング内の軸方向他方側において前記ピストンの軸方向他端部により区画形成され、室内に作動流体が給排されることで前記ピストンを往復移動させる作動流体室と、を備え、
前記ピストンは、前記ハウジングの内周面に対して摺動可能な摺動部と、変形した前記繋ぎ部が外周面に密着し得る被密着部と、前記摺動部及び前記被密着部を連結している連結部と、を有し、
前記連結部は、前記ハウジングの内周面側と非接触であるローリングダイアフラムポンプ。

【請求項2】

前記摺動部、前記被密着部、及び前記連結部が、単一の部材で構成されている、請求項１に記載のローリングダイアフラムポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ローリングダイアフラムポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池等の製造プロセスにおいて、薬液を塗布又は調合するときに当該薬液を送給させるポンプとして、ローリングダイアフラムポンプが使用される場合がある。
この種のローリングダイアフラムポンプは、例えば、特許文献１に記載されているように、シリンダ内に収容されたピストンの往復移動により、シリンダ内のローリングダイアフラムで密閉されたポンプ室（圧力室）の容積が変化することで、ポンプ室内に薬液を吸い込んで吐出するようになっている。

【0003】

ピストンは、その軸線と同軸上に配置されたシャフト及びボールねじを介して駆動源である電動モータに接続されている。電動モータの回転運動は、ボールねじ等により直線運動に変換されてピストンを往復移動させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−９８８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記ローリングダイアフラムポンプでは、駆動源である電動モータや、当該電動モータの回転運動を直線運動に変換するためのボールねじ等が必要になる。このため、構造が複雑であり、非常にコストがかかるという問題があった。特に、ポンプの吐出量が大きくなると、必要荷重を得るために電動モータのサイズアップが必要になり、コストアップが顕著となる。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でコストアップを抑えることができるローリングダイアフラムポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のローリングダイアフラムポンプは、ハウジングと、前記ハウジングの内周面に対して摺動可能に配置され、当該ハウジングの軸方向に往復移動可能なピストンと、前記ピストンの軸方向一端部に配置され前記ピストンと一体に往復移動可能な可動部、前記ハウジングに固定された固定部、及び前記可動部と前記固定部とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部を有するローリングダイアフラムと、前記ハウジング内の軸方向一方側において前記ローリングダイアフラムにより区画形成され、前記ピストンの往復移動に伴う前記繋ぎ部の変形により室内の容積を変化させることで移送流体を吸込及び吐出するポンプ室と、前記ハウジング内の軸方向他方側において前記ピストンの軸方向他端部により区画形成され、室内に作動流体が給排されることで前記ピストンを往復移動させる作動流体室と、を備える。

【0008】

本発明によれば、作動流体室内に作動流体を給排するとピストンが往復移動し、その往復移動に伴うローリングダイアフラムの変形によりポンプ室内の容積を変化させることで、移送流体を吸込及び吐出することができる。これにより、従来の電動モータやボールねじ等が不要になるため、ローリングダイアフラムポンプを簡易な構成とすることができ、コストアップを抑えることができる。

【0009】

前記ピストンは、前記ハウジングの内周面に対して摺動可能な摺動部と、変形した前記繋ぎ部が外周面に密着し得る被密着部と、前記摺動部及び前記被密着部を連結している連結部と、を有し、前記摺動部、前記被密着部、及び前記連結部が、単一の部材で構成されているのが好ましい。
この場合、摺動部及び被密着部は、連結部を介して一体に構成されているため、摺動部及び被密着部を連結手段で連結したり、摺動部及び被密着部に前記連結手段を係止するための係止部を設けたりする必要がない。これにより、ピストンの往復移動時に前記係止部に集中する負荷に起因して摺動部及び被密着部に歪みが生じるのを抑制することができる。また、摺動部、連結部、及び被密着部が単一の部材で構成されているため、ピストンを容易に製作することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易な構成でコストアップを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの斜視図である。

【図2】ピストンが吐出終了位置にある状態を示すローリングダイアフラムポンプの断面図である。

【図3】図２のローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。

【図4】ピストンが吸込終了位置にある状態を示すローリングダイアフラムポンプの断面図である。

【図5】図２のＩ部拡大断面図である。

【図6】ピストンが最前進直前位置にある状態を示すローリングダイアフラムポンプの断面図である。

【図7】近接センサの取り付け構造を示す図１の要部拡大斜視図である。

【図8】近接センサの取り付け構造を示す図２の要部拡大断面図である。

【図9】近接センサの取り付け構造の変形例を示す拡大斜視図である。

【図10】ピストンが最前進位置にある状態を示すローリングダイアフラムポンプの断面図である。

【図11】図１０のＩＩ部拡大断面図である。

【図12】本発明の別の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。

【図13】本発明の別の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。

【図14】本発明の別の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの斜視図である。図２は、そのローリングダイアフラムポンプの断面図である。図１及び図２において、ローリングダイアフラムポンプ１は、ハウジング２と、ピストン３と、ローリングダイアフラム４とを備えている。本実施形態では、ローリングダイアフラムポンプ１（以下、単にポンプ１ともいう）の長手方向（軸方向）を、上下方向に配置しているが、水平方向に配置してもよい。

【0013】

［ハウジングの構成］
ハウジング２は、シリンダ１１と、ポンプヘッド１２とを有している。シリンダ１１は、円筒形状に形成されたシリンダ本体１３と、シリンダ本体１３の軸方向下端に固定された円板形状の底板１４とを有している。シリンダ本体１３及び底板１４は、例えばアルミニウム等の金属からなる。

【0014】

シリンダ本体１３は、軸方向上端部の外周に一体に形成された第１フランジ部１３ａと、軸方向下端部の外周に一体に形成された第２フランジ部１３ｂとを有している。
第１フランジ部１３ａの外形は、例えば正四角形状に形成されており、その四隅には厚み方向（上下方向）に貫通する挿通孔１３ｃがそれぞれ形成されている。第２フランジ１３ｂは、例えば円環形状に形成されている。シリンダ本体１３には、その厚み方向（左右方向）に貫通する通気口１５が形成されている。この通気口１５は、真空ポンプ又はアスピレータ等の減圧装置（図示省略）と接続されている。

【0015】

底板１４には、加圧空気及び減圧空気をハウジング２内に給排するための給排口１６が形成されている。給排口１６の一端は、底板１４の上面の中心部で開口し、給排口１６の他端は、底板１４の外周面で開口している。給排口１６の他端は、図示を省略するが、バルブを切り替えることで、加圧空気を供給するエアコンプレッサ等の空気供給装置と、加圧空気を強制排出する真空ポンプ又はアスピレータ等の減圧装置とのいずれかに接続されるようになっている。

【0016】

ポンプヘッド１２は、例えば、ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂により有蓋円筒形状に形成されている。ポンプヘッド１２は、シリンダ本体１３の第１フランジ部１３ａの上面において、シリンダ本体１３の開口を閉塞するように配置されている。ポンプヘッド１２は、シリンダ本体１３と略同一の内径を有している。これにより、ポンプヘッド１２の内部空間は、シリンダ本体１３の内部空間と共に、ピストン３を収容し得る収容空間を構成している。

【0017】

ポンプヘッド１２の軸方向上端面には、金属（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）からなるフランジ板１７が取り付けられている。フランジ板１７は、シリンダ本体１３の第１フランジ部１３ａと略同一の外形となるように、例えば正四角形状に形成されている。フランジ板１７の四隅には、厚み方向（上下方向）に貫通する挿通孔１７ａがそれぞれ形成されている。

【0018】

ポンプヘッド１２の軸方向上端部には、単一の接続口１８および複数の接続口１９が、厚み方向に貫通して形成されている。接続口１８は、エア抜き等の目的でポンプ室５（後述）内の液体を排出するための排出口として用いられる。接続口１９は、ポンプ室５に液体を吸い込むための吸込口又はポンプ室５から液体を吐出するための吐出口として用いられる。

【0019】

接続口１８には、両端部に雄ねじが切られた筒状のコネクタ２１の一方の端部がフランジ板１７を貫通して取り付けられている。コネクタ２１の他方の端部には、コネクタ２１に挿通するチューブを固定するためのナットが取り付けられている。同様に、接続口１９には、両端部に雄ねじが切られた筒状のコネクタ２２の一方の端部がフランジ板１７を貫通して取り付けられている。コネクタ２２の他方の端部には、コネクタ２２に挿通するチューブを固定するためのナットが取り付けられている。本実施形態では、接続口１９及びコネクタ２２は４個ずつ設けられている。なお、接続口１８（コネクタ２１）及び接続口１９（コネクタ２２）の各個数は、本実施形態に限定されない。また、チューブの接続方法も、本実施形態に限定されない。

【0020】

吸入口として用いられる接続口１９に取り付けられたコネクタ２２（例えば、図１に示すコネクタ２２ａ）は、図示を省略するが、薬液等の液体（移送流体）を貯溜する液体タンクにチューブ及びバルブ等を介して接続されている。吐出口として用いられる接続口１９に取り付けられたコネクタ２２（例えば、図１に示すコネクタ２２ｂ）は、図示を省略するが、前記液体を塗布する噴射ノズル等の液体供給部にチューブ及びバルブ等を介して接続されている。

【0021】

［ピストンの構成］
ピストン３は、ハウジング２の内周面に対して摺動可能に配置されるとともに、ハウジング２の軸方向（上下方向）に往復移動可能に配置されている。ピストン３は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂からなる単一の部材により、円柱形状に形成されている。ピストン３の中心部には、その軸心と同心状の貫通孔３ａが軸方向に貫通して形成されている。

【0022】

本実施形態のピストン３は、軸方向下端から軸方向上端に向かって順に、摺動部３１（図２の下側のハッチング部分）、連結部３２（図２のクロスハッチング部分）、及び被密着部３３（図２の上側のハッチング部分）を有している。なお、図２では、説明の便宜上、摺動部３１と連結部３２との境界、および連結部３２と被密着部３３との境界を、仮想線（二点鎖線）で示している（図３、図４、図６、図８、図１０及び図１１も同様）。

【0023】

図３は、図２のポンプ１の一部拡大断面図である。ピストン３の摺動部３１は、シリンダ本体１３の内径よりも若干小さい外径を有しており、摺動部３１の外周面３１ａは、シリンダ本体１３の内周面１３ｄとの間には、円環形状の微小な隙間が形成されている。

【0024】

摺動部３１の外周面３１ａには、その全周にわたって円環形状のシール溝３１ｂが形成されており、このシール溝３１ｂにＯリング３４が装着されている。Ｏリング３４は、例えば、フッ素ゴム等のゴム材料からなる。シール溝３１ｂには、Ｏリング３４の径方向外側に摺動リング３５が装着されており、Ｏリング３４の弾性力により摺動部３１と摺動リング３５との間がシールされる（図１１も参照）。摺動リング３５の外径がシリンダ本体１３の内径よりも僅かに大きく設定されていることにより、摺動リング３５の外周面は、シリンダ本体１３の内周面１３ｄに押し付けられながら摺動するため、両周面間がシールされ、後述する作動流体室６と減圧室７との間を隔てることができる。なお、摺動部３１のシール溝３１ｂの外径（シール溝３１ｂの底面となる外周面の直径）は、連結部３２及び被密着部３３の外径と略同一であることが好ましい。

【0025】

被密着部３３は、その外周面３３ａに後述する繋ぎ部４３が密着する部分とされている。本実施形態の被密着部３３は、摺動部３１よりも小さい外径を有し、被密着部３３の外周面３３ａと、シリンダ本体１３の内周面１３ｄとの間には、円環形状の隙間が形成されている。また、被密着部３３は、摺動部３１よりも軸方向に長く形成されている（図２参照）。被密着部３３の上面には、後述する可動部４１の下面の外形に沿った形状の凹部３３ｂが形成されている。

【0026】

連結部３２は、摺動部３１と被密着部３３とを一体に連結している部分である。本実施形態の連結部３２は、被密着部３３と同一の外径を有し、連結部３２の外周面３２ａと、シリンダ本体１３の内周面１３ｄとの間には、円環形状の隙間が形成されている。また、連結部３２は、被密着部３３よりも軸方向に長く形成されている（図２参照）。なお、連結部３２の外径は、被密着部３３の外径と同一であることが好ましい。

【0027】

貫通孔３ａは、連結部３２の軸方向下側部分において孔径が若干拡大変化している（図３参照）。貫通孔３ａの拡径変化箇所の段差面には、通しボルト３６の後端部に螺合されたナット３８がワッシャ３９を介して着座している。貫通孔３ａの拡径変化箇所には、その段差面の一部をカットするように三角溝が設けられ、この三角溝には、Ｏリングが装着されている。これにより、貫通孔３ａとワッシャ３９との間がシールされ、貫通孔３ａは、拡径変化箇所において上下方向の連通が遮断されている。

【0028】

なお、摺動部３１及び被密着部３３は、連結部３２の替わりに、別部材であるロッド等の連結手段により連結されていてもよい。但し、この場合、摺動部３１及び被密着部３３には、前記連結手段を係止するための係止部（例えば、前記ロッドのねじ止め部等）をそれぞれ設ける必要がある。このため、ピストン３の往復移動時に摺動部３１及び被密着部３３にそれぞれ設けられた係止部に負荷が集中する。

【0029】

従って、前記連結手段及び係止部を備えたポンプ１を長期間使用すると、摺動部３１及び被密着部３３に歪みが生じる恐れがある。特に、本実施形態のように、摺動部３１及び被密着部３３が樹脂材料によって形成されている場合、前記歪みが生じ易くなる。被密着部３３に歪みが生じた場合、ポンプ１の液体の吐出量が変化する恐れがある。また、摺動部３１に歪みが生じた場合、摺動リング３５の外周面とシリンダ本体１３の内周面１３ｄとの間をシールする前記Ｏリング３４及び摺動リング３５によるシール性能が低下する恐れがある。

【0030】

これに対して、本実施形態では、摺動部３１及び被密着部３３は、連結部３２を介して一体的に形成されているため、前記連結手段及び係止部が不要になる。これにより、摺動部３１及び被密着部３３に歪みが生じるのを抑制できるため、ポンプ１の液体の吐出量が変化したり、摺動リング３５の外周面とシリンダ本体１３の内周面１３ｄとの間のシール性能が低下したりするのを効果的に抑制することができる。また、摺動部３１、連結部３２及び被密着部３３は、単一の部材で構成されているため、ピストン３を容易に製作することができる。

【0031】

［ローリングダイアフラムの構成］
図３において、ローリングダイアフラム４は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなり、ハウジング２内に収容されている。ローリングダイアフラム４は、ピストン３の軸方向上端部（軸方向一端部）に配置された可動部４１と、ハウジング２に取り付けられた円環形状の固定部４２と、可動部４１と固定部４２とを繋いでいる繋ぎ部４３とを有している。そして、ローリングダイアフラム４は、ハウジング２により位置固定された固定部４２に対して可動部４１がピストン３と一体に軸方向に往復移動するように構成されている。

【0032】

ローリングダイアフラム４の固定部４２は、シリンダ本体１３の第１フランジ部１３ａの上面に形成された円環形状の凹部１３ｅに嵌め込まれ、シリンダ本体１３とポンプヘッド１２との間に位置している。この状態で、図２に示すように、フランジ板１７の各挿通孔１７ａおよび第１フランジ部１３ａの各挿通孔１３ｃに挿通された通しボルト２３の両端部に、所定数の皿ばね２４を介してナット２５が螺合されている。これらのナット２５を締め付けることにより、固定部４２は、シリンダ本体１３とポンプヘッド１２との接合面間に強く挟持され、ハウジング２に固定されている。なお、各通しボルト２３の両端部は、ナット２５及び所定数の皿ばね２４と共にキャップ２６に覆われて保護されている。

【0033】

図３に戻り、ローリングダイアフラム４の可動部４１は、ピストン３の被密着部３３と略同一の外径を有している。本実施形態の可動部４１は、下方に向かって漸次縮径するように截頭円錐体形状に形成されており、被密着部３３の凹部３３ｂに嵌め込まれている。これにより、可動部４１はピストン３と同軸上に配置されている。

【0034】

可動部４１の下面には、ねじ穴４１ａが形成されており、このねじ穴４１ａには、ピストン３の貫通孔３ａに挿通された通しボルト３６の先端部が螺合されている。これにより、可動部４１は、ピストン３の被密着部３３に固定されるため、後述する吸込工程において、可動部４１をピストン３と共に下方へ移動させることができる。

【0035】

ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３は、固定部４２の径方向内端と、可動部４１の径方向外端とを繋いでいる。また、繋ぎ部４３は、可撓性を有するように、薄肉（薄膜状）に形成されている。一方、可動部４１及び固定部４２は、剛性を有するように、繋ぎ部４３よりも十分に厚い厚肉に形成されている。

【0036】

繋ぎ部４３は、図３に示す状態において、シリンダ本体１３の内周面１３ｄと被密着部３３の外周面３３ａとの間で断面Ｕ字状に屈曲している。具体的には、繋ぎ部４３は、固定部４２の径方向内端からシリンダ本体１３の内周面１３ｄに沿って軸方向下側に延びた後、径方向内側に折り返して、被密着部３３の外周面３３ａに沿って可動部４１まで軸方向上側に延びている。この状態において、繋ぎ部４３は、シリンダ本体１３の内周面１３ｄおよび被密着部３３の外周面３３ａに密着している。

【0037】

また、繋ぎ部４３は、ピストン３が図４に示す最後進位置まで移動すると、シリンダ本体１３の内周面１３ｄに沿った円筒形状に変形し、当該内周面１３ｄに外周面の大部分が密着する。さらに、繋ぎ部４３は、ピストン３が図１０に示す最前進位置まで移動すると、被密着部３３の外周面３３ａに沿った円筒形状に変形し、当該外周面３３ａに内周面全体が密着する。

【0038】

［ハウジング内の区画室］
図２において、ポンプ１のハウジング２内は、ピストン３及びローリングダイアフラム４等によって、ポンプ室５、作動流体室６及び減圧室７が区画形成されている。
ポンプ室５は、ハウジング２内の軸方向上側（軸方向一方側）において、ローリングダイアフラム４により区画形成され、室内の容積を変更可能に構成されている。

【0039】

本実施形態のポンプ室５は、ローリングダイアフラム４の可動部４１及び繋ぎ部４３と、ポンプヘッド１２とにより囲まれて形成されており、接続口１８及び接続口１９のそれぞれと連通している。ポンプ室５は、ピストン３の往復移動によって、室内の容積が変化するようになっている。

【0040】

作動流体室６は、ハウジング２内の軸方向下側（軸方向他方側）において、ピストン３の軸方向下端部（軸方向他端部）により区画形成されている。作動流体室６は、給排口１６と連通している。そして、作動流体室６内に、給排口１６を介して接続される空気供給装置及び減圧装置を用いて加圧空気及び減圧空気（作動流体）が給排されることで、ハウジング２内でピストン３が往復移動するようになっている。

【0041】

減圧室７は、ピストン３、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３、及びシリンダ本体１３により、ハウジング２内のポンプ室５と作動流体室６との間に区画形成されている。減圧室７は、通気口１５と連通している。そして、減圧室７は、ポンプ１の駆動時に、通気口１５を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧されるようになっている。

【0042】

［ポンプの駆動方法］
以上の構成において、作動流体室６内に加圧空気を供給することで、ピストン３が軸方向上側に往移動する吐出工程と、作動流体室６内の加圧空気を外部に強制排出して室内を減圧させることで、ピストン３が軸方向下側に復移動する吸込工程とが交互に繰り返し行われる。これにより、液体タンク等に貯溜された液体を、ポンプ１から液体供給部に供給することができる。

【0043】

すなわち、吸込工程において、ピストン３の復移動に追従してローリングダイアフラム４の可動部４１が下方へ移動する（図２に示す状態から図４に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３は、シリンダ本体１３の内周面１３ｄと被密着部３３の外周面３３ａとの隙間で屈曲している状態から、シリンダ本体１３の内周面１３ｄに外周面の大部分が密着した状態となるまで、屈曲位置が下方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５の容積が拡大するので、液体タンク内の液体が接続口１８を通じてポンプ室５に吸い込まれる。

【0044】

また、吐出工程においては、ピストン３の往移動に追従してローリングダイアフラム４の可動部４１が上方へ移動する（図４に示す状態から図２に示す状態に変化する）。この過程で、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３は、シリンダ本体１３の内周面１３ｄに外周面の大部分が密着している状態から、シリンダ本体１３の内周面１３ｄと被密着部３３の外周面３３ａとの隙間で屈曲する状態となるまで、屈曲位置が上方へ変位するようにローリングする。これに伴って、ポンプ室５の容積が縮小するので、ポンプ室５内の液体が各接続口１９から吐出される。

【0045】

前記吸込工程及び吐出工程では、減圧室７は、通気口１５を介して接続される減圧装置により所定の圧力（負圧）になるように減圧される。したがって、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３を、シリンダ本体１３の内周面１３ｄおよび被密着部３３の外周面３３ａにそれぞれ確実に密着させることができる。

【0046】

以上より、作動流体室６内に加圧空気及び減圧空気を給排するとピストン３が往復移動し、その往復移動に伴うローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３の変形によりポンプ室５内の容積を変化させることで、液体を吸込及び吐出することができる。これにより、従来の電動モータやボールねじ等が不要になるため、ポンプ１を簡易な構成とすることができ、コストアップを抑えることができる。

【0047】

なお、本実施形態では、吸込工程において、減圧装置により作動流体室６内に減圧空気を供給しているが、減圧空気を供給する替わりに作動流体室６の給排口１６を大気に開放し、ポンプ室５内の液体の圧力を利用してピストン３を軸方向下側に復移動させてもよい。この場合、ローリングダイアフラム４の可動部４１は、前記液体の圧力によりピストン３と共に復移動するため、可動部４１をピストン３に固定する通しボルト３６は不要になる。また、前記液体の圧力により、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３を、シリンダ本体１３の内周面１３ｄおよび被密着部３３の外周面３３ａにそれぞれ密着させることができるため、減圧室７及び通気口１５も不要になる。

【0048】

［ハウジングのシール構造］
図５は、図２のＩ部拡大断面図であり、ハウジング２のシリンダ本体１３とポンプヘッド１２との接合面間におけるシール構造を示している。図５において、シリンダ本体１３とポンプヘッド１２との接合面間に位置するローリングダイアフラム４の固定部４２は、その上面に形成された円環形状の溝部４２ａを有している。

【0049】

この溝部４２ａには、ポンプヘッド１２の下面に突出して形成された円環形状の突出部１２ａが刺さり込んでいる。この刺さり込み構造により、ポンプ室５内の液体が、前記接合面間から外部に漏れるのを防止している。なお、前記刺さり込み構造に替えてリップシール構造又はＯリングシール構造としてもよいし、前記刺さり込み構造、リップシール構造、及びＯリングシール構造のうちの少なくとも２種類のシール構造を併用してもよい。

【0050】

シリンダ本体１３の第１フランジ部１３ａにおいて、凹部１３ｅの底面には円環形状のシール溝１３ｆが形成されており、このシール溝１３ｆにはＯリング２７が装着されている。Ｏリング２７は、例えば、フッ素ゴム等のゴム材料からなり、固定部４２の下面に押圧されている。このＯリング２７により、減圧室７（図２参照）は密封されている。なお、Ｏリング２７に替えてリップシール又はガスケットシールとしてもよいし、Ｏリング２７、リップシール、及びガスケットシールのうちの少なくとも２種類のシールを併用してもよい。

【0051】

［近接センサの取り付け構造］
図１及び図２において、ハウジング２のシリンダ本体１３の外周面には、ピストン３の摺動位置を検出する複数（図例では３個）の第１近接センサ５１、第２近接センサ５２、第３近接センサ５３が、取付板６０を介して取り付けられている。
第１近接センサ５１は、前記吸込工程を終了させるときのピストン３の位置（図４の位置。以下、「吸込終了位置」という）を検出する。この検出により、ピストン３の復移動を停止させる制御や、当該復移動を停止して往移動を開始させる制御等が実行される。本実施形態におけるピストン３の吸込終了位置は、図４に示すように、ピストン３が最後進位置まで復移動した位置に設定されている。

【0052】

第２近接センサ５２は、前記吐出工程を終了させるときのピストン３の位置（図２の位置。以下、「吐出終了位置」という）を検出する。この検出により、ピストン３の往移動を停止させる制御や、当該往移動を停止して復移動を開始させる制御等が実行される。本実施形態におけるピストン３の吐出終了位置は、図２に示すように、ピストン３がハウジング２内の軸方向の略中央付近まで移動したときの位置に設定されている。

【0053】

第３近接センサ５３は、図６に示すように、ピストン３が最前進位置（図１０参照）まで往移動する直前の位置（以下、「最前進直前位置」という）を検出するものである。第３近接センサ５３は、第２近接センサ５２の故障等によりピストン３が吐出終了位置よりも上方に往移動したときに用いられるバックアップ用の近接センサである。なお、上記近接センサ５１〜５３が、ピストン３の摺動位置を検出することで、ポンプ室５の液残量を把握することもできる。

【0054】

各近接センサ５１〜５３は、いずれも磁気型の近接センサであり、ピストン３の下端部に取り付けられた円環形状の永久磁石５６（図３参照）の磁気を検出する。本実施形態では、各近接センサ５１〜５３における軸方向の一端面（図８では左端面）が、永久磁石５６の磁気を検出する検出面とされている。

【0055】

永久磁石５６は、減圧室７においてピストン３の連結部３２の外周に嵌め込まれており、摺動部３１と略同一の外径を有している。永久磁石５６は、自重により下端面が摺動部３１と連結部３２との段差面３７に当接した状態でピストン３に保持されている。これにより、永久磁石５６は、ピストン３と共に往復移動するようになっている。

【0056】

図７は、近接センサ５１〜５３の取り付け構造を示す図１の要部拡大斜視図である。図８は、近接センサ５１〜５３の取り付け構造を示す図２の要部拡大断面図である。
図７及び図８において、取付板６０は、矩形の平板部材からなり、複数（図７では６個）のねじ６１により、シリンダ本体１３の外周面に対して着脱自在に取り付けられている。

【0057】

取付板６０には、その長手方向に延びる長孔６０ａが厚み方向に貫通して形成されている。この長孔６０ａには、各近接センサ５１〜５３の検出面側の端部に螺合されている一対のナット５４，５５が、取付板６０を挟み込んだ状態で配置されている。これにより、各近接センサ５１〜５３は、ナット５４，５５を締め付けることにより、取付板６０に固定されている。

【0058】

シリンダ本体１３の外周面には、軸方向に沿って延びるガイド溝１３ｇが形成されており、このガイド溝１３ｇには、各近接センサ５１〜５３の軸方向外端に螺合されたナット５５が嵌め込まれている。これにより、ナット５５の軸心回りの回転が規制されている。

【0059】

したがって、ガイド溝１３ｇに嵌め込まれていないナット５４を締め付け方向に回転させることで、各近接センサ５１〜５３を取付板６０に容易に固定することができる。また、各近接センサ５１〜５３は、対応するナット５４の締め付けを緩めることで、ガイド溝１３ｇ及び長孔６０ａに沿って移動可能となる。これにより、各近接センサ５１〜５３のハウジング２に対する取付位置（検出位置）を個別に位置調整することができる。

【0060】

図９は、近接センサ５１〜５３の取り付け構造の変形例を示す拡大斜視図である。図９において、本変形例では、各近接センサ５１〜５３が、ハウジング２のシリンダ本体１３の外周面に対して、取付板６２を介して位置調整不能に取り付けられている。具体的には、取付板６２には、長孔の替わりに３個の丸孔（図示省略）が厚み方向に貫通して形成されている。これらの各丸孔には、各近接センサ５１〜５３の検出面側の端部が挿通されており、この状態で一対のナット５４，５５を締め付けることで、各近接センサ５１〜５３が取付板６２に固定されている。

【0061】

［ストッパの構造］
図１０は、ピストン３が最前進位置にある状態を示すポンプ１の断面図である。図１１は、図１０のＩＩ部拡大断面図である。
図１０及び図１１において、ハウジング２の内周面には、ピストン３が最前進位置よりも軸方向上側へ往移動するのを規制するストッパ２８が設けられている。ストッパ２８は、第３近接センサ５３の故障等により、ピストン３が最前進直前位置よりも上方に往移動したときに用いられるものである。

【0062】

本実施形態では、シリンダ本体１３が、その内周面において径方向内方に突出するように一体に形成された円環形状のストッパ２８を有している。ストッパ２８は、ピストン３の連結部３２の外径よりも大きく、且つ永久磁石５６の外径よりも小さい内径を有している。ストッパ２８は、シリンダ本体１３の内周面において、ピストン３が最前進位置まで往移動したときに永久磁石５６の上端面がストッパ２８の下端面に当接する位置に形成されている。なお、ストッパ２８は、シリンダ本体１３とは別部材として設けられていてもよい。

【0063】

以上の構成により、ピストン３が最前進位置よりも軸方向上側へ往移動するのをストッパ２８により規制することができる。ピストン３が最前進位置に位置するとき、ローリングダイアフラム４の可動部４１の上面は、ポンプヘッド１２内の天面１２ｂよりも下方に位置している。

【0064】

したがって、ピストン３が最前進位置よりも軸方向上側へ往移動するのをストッパ２８が規制することで、可動部４１の上面がポンプヘッド１２の天面１２ｂに当接するのを防止することができる。その結果、可動部４１からパーティクル（微小なゴミ）等が発生するのを抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態では、近接センサ５１〜５３の検出用の永久磁石５６が、ストッパ２８に当接する部材としても機能するため、ピストン３側にストッパ２８に当接する部材を別途設ける必要はない。これにより、ポンプ１を簡易な構成とすることができる。

【0066】

シリンダ本体１３のストッパ２８が形成されている箇所には、上述した通気口１５が、シリンダ本体１３の外周面からストッパ２８の内周面に向かって径方向に貫通して形成されている。これにより、通気口１５は、シリンダ本体１３の径方向の厚みが厚い箇所に形成されているため、シリンダ本体１３の径方向の厚みが薄い箇所に形成される場合に比べて、シリンダ本体１３の剛性が低下するのを抑制することができる。

【0067】

なお、通気口１５は、シリンダ本体１３のストッパ２８よりも上方に形成されていてもよい。但し、図４に示すように、ピストン３が最後進位置まで復移動したときに、ローリングダイアフラム４の繋ぎ部４３はシリンダ本体１３の内周面１３ｄに密着する。このため、通気口１５をシリンダ本体１３のストッパ２８よりも上方に形成する場合、繋ぎ部４３が通気口１５を塞がないように、図４に示す状態における繋ぎ部４３の下端部を通気口１５よりも上方に位置させるように、ストッパ２８の上端面からシリンダ本体１３の上端面までの当該シリンダ本体１３の長さＬを、本実施形態よりも長くする必要がある。

【0068】

したがって、本実施形態のように、シリンダ本体１３のストッパ２８が形成されている箇所に通気口１５を形成した場合には、シリンダ本体１３のストッパ２８よりも上方に通気口１５を形成する場合に比べて、ハウジング２の軸方向（上下方向）の全長を可及的に短くすることができる。

【0069】

［その他］
ピストン３の被密着３３の凹部３３ｂの形状は、図１２〜図１４に示すように様々なバリエーションが考えられるが、本実施形態のように（図３参照）、すり鉢状に形成されているのが好ましい。すなわち、ピストン３とローリングダイアフラム４とは、双方（被密着部３３と可動部４１）の対向面に設けられたテーパ面３３ｃ、４１ｃを介して嵌め合わされているのが好ましい。その理由は次の通りである。

【0070】

ローリングダイアフラム４の可動部４１の中央部分は、通しボルト３６の先端部を螺合できる程度に厚くしておく必要がある。
図１２に示すように、ローリングダイアフラム４の可動部４１の全体を厚くした場合、繋ぎ部４３の長さが短くなってしまい、ポンプ室５の可変容積が小さくなってしまう（逆に、繋ぎ部４３の長さを本実施形態と同一にして、ポンプ室５の可変容積を本実施形態と同じだけ確保しようとすると、シリンダ本体１３の長さＬが本実施形態（図４参照）よりも長くなってしまい、ハウジング２の軸方向（上下方向）の全長が長くなってしまう）。

【0071】

図１３に示すように、ローリングダイアフラム４の可動部４１の中央部分のみを急激に厚くした場合、その境界部分である角部４１ｄ（面取りされている部分を含む）には、ピストン３の被密着部３３から作用する荷重が集中する（角部３３ｄから集中して荷重を受ける）ため、可動部４１は、角部４１ｄを起点として破断するおそれがある。なぜなら、通常、ピストン３とローリングダイアフラム４とは、双方（被密着部３３と可動部４１）の外周側部分の対向面３３ｅ、４１ｅ間で位置合わせをし、双方の中央部分の対向面３３ｆ、４１ｆ間には僅かな隙間が設けられているところ、可動部４１は、通しボルト３６の先端部が螺合されることにより、ねじ孔４１ａの周囲を中心として全体的に被密着部３３の側に引っ張られるからである。

【0072】

図１４に示すように、ローリングダイアフラム４の可動部４１の外周側部分を除く大部分を急激に厚くした場合も、図１３に示す場合と同様に、角部４１ｄには、ピストン３の被密着部３３から作用する荷重が集中するため、可動部４１は、角部４１ｄを起点として破断するおそれがある。

【0073】

したがって、本実施形態では（図３参照）、ピストン３の被密着部３３からローリングダイアフラム４の可動部４１に作用する荷重が角部４１ｄ（面取りされている場合を含む）に集中しないように、被密着部３３については、上面（凹部３３ｂの内周面）を軸方向上側に向かって内径が拡大するテーパ面３３ｃとしている。また、可動部４１については、下面を軸方向上側に向かって外径が拡大するテーパ面４１ｃとし、中央部分から外周側部分にかけて徐々に厚みが薄くなるようにしている。そして、ピストン３とローリングダイアフラム４とは、双方（被密着部３３と可動部４１）のテーパ面３３ｃ、４１ｃを介して嵌め合わされている。

【0074】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0075】

１ ローリングダイアフラムポンプ
２ ハウジング
３ ピストン
４ ローリングダイアフラム
５ ポンプ室
６ 作動流体室
３１ 摺動部
３２ 連結部
３３ 被密着部
４１ 可動部
４２ 固定部
４３ 繋ぎ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】