特開 2024-117170 アキュームレータおよびベローズポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117170

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】アキュームレータおよびベローズポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 53/10 20060101AFI20240822BHJP

   F04B 11/00 20060101ALI20240822BHJP

   F04B 43/08 20060101ALI20240822BHJP

   F16K 1/32 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

F04B53/10 Z

F04B11/00 Z

F04B43/08 A

F16K1/32 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023106

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】株式会社ＰＩＬＬＡＲ

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】乙野 裕紀

(72)【発明者】

【氏名】西村 瞭我

【テーマコード（参考）】

3H052

3H071

3H075

3H077

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA01

3H052BA22

3H052CA02

3H052CA24

3H052CB03

3H052CD03

3H052EA02

3H071AA01

3H071BB01

3H071CC25

3H071CC26

3H071DD16

3H075AA09

3H075BB04

3H075BB14

3H075CC03

3H075CC16

3H075CC18

3H075DA05

3H075DA16

3H075DB10

3H075DB44

3H077AA08

3H077CC03

3H077CC07

3H077DD09

3H077EE04

3H077EE21

3H077EE23

3H077FF06

3H077FF23

3H077FF45

(57)【要約】

【課題】調圧バルブのシャフトの傾きを効果的に防止可能なアキュームレータを与える。
【解決手段】ベローズはシリンダの空洞を蓄圧室とエア室とに仕切る。蓄圧室は、ベローズの開口端を塞ぐヘッドを通してシリンダの外部に連通し、エア室は、シリンダの閉塞端に固定されている調圧バルブのシャフトホルダを通してシリンダの外部に連通している。弁体はシャフトホルダの流路を開閉可能である。シャフトは弁体からベローズの閉塞端へ向かって伸び、ベローズに押されると弁体に流路を開かせる。シャフトホルダの内周面には軸方向の溝があり、弁体の外周面からは突起が突出して溝まで伸びている。環状の溝側牽引部はシャフトのまわりで対称的であり、溝に対して固定されている。突起側牽引部は突起に固定されて溝側牽引部に対して引力を及ぼし、シャフトが弁体に流路を閉じさせている状態で傾いていなければ、溝側牽引部とシャフトのまわりで対称的に接触する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が閉じているシリンダと、
一端が閉じており、前記シリンダの空洞を内側の部屋と外側の部屋とに仕切った状態で前記シリンダの軸方向に伸縮可能であるベローズと、
前記シリンダの開口端と前記ベローズの開口端とを塞いでおり、前記ベローズの内側の部屋を前記シリンダの外部に連通させるための流路を含むヘッドと、
前記シリンダの閉塞端と前記ベローズの閉塞端との間に配置されている調圧バルブと
を備えているアキュームレータであって、
前記調圧バルブが、
一端が前記シリンダの閉塞端に固定されている筒状部材であり、前記ベローズの外側の部屋を前記シリンダの外部に連通させるための流路を含むシャフトホルダと、
前記シャフトホルダの流路を開く開位置と閉じる閉位置とへ移動可能である弁体と、
前記弁体から前記ベローズの閉塞端へ向かって伸びており、伸長した前記ベローズに押されると、前記弁体を前記開位置へ移動させるシャフトと、
前記シャフトホルダの内周面、または、前記弁体もしくは前記シャフトの外周面を前記シャフトホルダの軸方向に伸びている溝と、
前記弁体もしくは前記シャフトの外周面、または、前記シャフトホルダの内周面から前記シャフトホルダの径方向へ突出し、前記溝の中まで伸びている突起と、
前記シャフトのまわりで対称的な環状部材、または前記シャフトのまわりで対称的な配置の部材群であり、前記溝に対して固定されている溝側牽引部と、
前記シャフトが前記弁体を前記閉位置に静止させている状態で前記シャフトホルダの軸方向から傾いていなければ前記溝側牽引部と前記シャフトのまわりで対称的に接触し、または最接近するように前記突起に固定されており、前記溝側牽引部に対して引力を及ぼす突起側牽引部と
を含む
ことを特徴とするアキュームレータ。

【請求項2】

前記溝側牽引部と前記突起側牽引部とは、
前記シャフトのまわりで対称的な環状磁石、または前記シャフトのまわりで対称的な配置の磁石群であり、
前記シャフトが前記弁体を前記閉位置に静止させている状態で前記シャフトホルダの軸方向から傾いていなければ異なる磁極を互いに接触させ、または最接近させる、
請求項１に記載のアキュームレータ。

【請求項3】

前記溝側牽引部と前記突起側牽引部とは、前記シャフトのまわりで対称的な形状または配置のばねの両端を支持する部材であり、
前記ばねは、前記シャフトが前記弁体を前記閉位置に静止させている状態で前記シャフトホルダの軸方向から傾いていなければ復元力が最も弱いように構成されている、
請求項１に記載のアキュームレータ。

【請求項4】

一端が閉じている主シリンダと、
一端が閉じており、前記主シリンダの空洞を内側のポンプ室と外側の部屋とに仕切った状態で前記主シリンダの軸方向において伸縮可能である主ベローズと、
請求項１に記載のアキュームレータと、
前記主シリンダの開口端と前記主ベローズの開口端とを塞いでおり、前記ポンプ室と前記アキュームレータのヘッドの流路とを前記主シリンダの外部に連通させるための流路を含むポンプヘッドと
を備えているベローズポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアキュームレータに関し、特にベローズポンプに内蔵され、または外付けされるものに関する。

【背景技術】

【0002】

「ベローズポンプ」とは、流体の吸入と吐出とにベローズを利用するポンプをいう（たとえば、特許文献１参照）。「ベローズ」は、樹脂等の可撓性材料から成る筒状部材であり、周壁部に蛇腹を含む。この蛇腹により、ベローズは軸方向に伸縮可能である。ベローズポンプは、空気圧またはモータの力でベローズを強制的に伸縮させることにより、ベローズの空洞、すなわちポンプ室に輸送対象の流体を吸入し、その流体をポンプ室から吐出する。輸送対象の流体には、たとえば、半導体、液晶等の製造プロセスにおいて使用される様々な薬液または超純水が含まれる。

【0003】

ベローズが伸長する間はポンプ室から吐出される流れが止まる。これにより、ベローズポンプからの吐出流は一般に「脈動」と呼ばれる間欠的な変動を示す。吐出流の脈動は、流量、流圧が定常的でないという理由等で、流体の輸送先に様々な悪影響を及ぼす。たとえば半導体プロセスにおけるベローズポンプの利用では、薬液等がダイに塗布される際、脈動が液面を波立たせることにより、塗膜の厚さを過剰に不均一にさせかねない。また、流れの中に瞬間的に高濃度の箇所が生じて不純物等の溶質が凝集し、微粒子（パーティクル）を形成しかねない。パーティクルには、配管または流体機器を詰まらせ、更には、半導体製品を汚染して不良品を生じさせる危険性がある。これらの悪影響を回避する目的でベローズポンプには、脈動を抑制する手段が必要である。

【0004】

従来の脈動抑制手段としては、アキュームレータをベローズポンプに内蔵させ、または外付けすることが知られている（たとえば、特許文献１参照）。「アキュームレータ」とは、所定の圧力の流体を蓄積しておいてその圧力を必要に応じて外部に供給する装置をいい、「蓄圧器」とも呼ばれる。特にベローズポンプに対して脈動抑制手段として利用されるアキュームレータは典型的には次のような装置である。シリンダの空洞がベローズで２つの部屋に分けられている。ベローズの内側の部屋はベローズポンプの吐出流路に連通しているので、ベローズは伸長すると吐出流路から流体を吸入し、短縮すると吐出流路へ流体を吐出する。ベローズの外側の部屋（以下、「エア室」という。）には、ベローズポンプの輸送対象とは別の流体、典型的には空気または窒素ガスが閉じ込められており、その流体の圧力がベローズポンプの吐出圧の目標値に維持されている。ベローズポンプの吐出行程では、吐出圧が目標値を超えかけるとアキュームレータのベローズが内外の圧力差で伸長し、吐出流の一部を吸入して蓄積するので、吐出圧が目標値に留まる。一方、ベローズポンプの吸入行程では、吐出圧が目標値を下回りかけるとアキュームレータのベローズが内外の圧力差で短縮し、蓄積していた流体を吐出するので、吐出圧が目標値に留まる。こうして、ベローズポンプの吐出と吸入との全行程にわたって吐出圧が目標値に保たれ、すなわち吐出流の脈動が抑えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－３１７４４９号公報

【特許文献2】特開平１０－１６９５５８号公報

【特許文献3】特開２０１６－０６５６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ベローズポンプに内蔵され、または外付けされるアキュームレータは、エア室内の流体の圧力をベローズポンプの吐出圧の目標値に維持しなければならない。この維持に必要な操作（以下、「調圧」という。）には、たとえば、次のようなバルブ（以下、「調圧バルブ」という。）が利用される（たとえば、特許文献１参照）。筒状のシャフトホルダが、エア室を外部に連通させるための流路を含む。その流路には外部からエア室内の流体と同じ流体（すなわち、空気または窒素ガス）が、吐出圧の目標値よりも高い圧力で供給される。その流路には弁体が設置されており、流路を開く位置、すなわち開位置と、流路を閉じる位置、すなわち閉位置との間で移動可能である。弁体からはベローズへ向かってシャフト（または、「ステム」とも呼ばれる。）がシャフトホルダの軸方向に伸びている。エア室内の流体の圧力が吐出圧の目標値に等しい間はベローズが伸長してもシャフトまでは届かないので、弁体が閉位置に静止し続ける。しかし、エア室内の流体の圧力が吐出圧の目標値を下回るとベローズがシャフトまで届いてそれを押すので、弁体が閉位置から開位置へ移動する。これにより、シャフトホルダの流路が開き、外部からエア室へ流体が流れ込む。その結果、エア室内の流体の圧力が吐出圧の目標値まで上昇する。

【0007】

調圧バルブを高精度に動作させるには、シャフトとシャフトホルダとの間の過剰な摩擦を抑えてシャフトを滑らかに往復動させる必要がある。それには、シャフトとシャフトホルダとの間のクリアランス（隙間）が十分に広く確保されねばならない。しかし、クリアランスが過大であると、外部からの振動、衝撃、または摩擦のバランスの崩れでシャフトがシャフトホルダの軸方向から傾く危険性が高い。その傾きが過大であると、シャフトの往復動が不正確になるので、調圧の高精度化が妨げられる。さらに、閉位置の弁体とシャフトホルダとの隙間を塞ぐＯリング等のシール部材に対して弁体から加わる圧力に周方向における過大な偏りが生じかねない。その結果、エア室内の流体の圧力が吐出圧の目標値に等しくても外部からエア室へ流体が流れ込み、エア室内の流体の圧力に吐出圧の目標値を超えさせる危険性がある。

【0008】

往復動するシャフトまたはピストン等を利用するバルブ等の流体機器においてシャフト等の傾きを防ぐ従来の手段としては、たとえば、次の２つが知られている。第１に、特許文献２に開示されている圧縮機では、シリンダボア（３１）の中をその軸方向においてピストン（３２）が往復動する際、シリンダボア（３１）の内周面に設けられているガイド凹部（６１）に沿って、ピストン（３２）の本体（３５）に設けられているガイド凸部（６２）が摺動する（特許文献２の明細書段落［００３０］参照）。ガイド凹部（６１）にガイド凸部（６２）が嵌まり続けることにより、シリンダボア（３１）の軸方向からのピストン（３２）の本体（３５）の傾きが阻まれる。第２に、特許文献３に開示されている弁では、円筒状の弁体（１３）が円筒状のガイド（１４）の内側を軸方向に往復動する。その往復動に伴い、弁体（１３）の外周面に設けられている非強磁性金属製の円筒（２１）が、ガイド（１４）の内周面に設けられている円筒状の磁石（２２）の磁場を通過すると、円筒（２１）に電流が誘導される。このときに弁体（１３）がガイド（１４）の径方向にも動いていると、誘導電流と磁石（２２）の磁場との相互作用により、径方向の動きとは逆方向の電磁力が弁体（１３）に加わる。その結果、弁体（１３）の揺れ（径方向の振動）が抑制される（特許文献３の明細書段落［００３０］－［００３１］参照）。

【0009】

しかし、いずれの手段もベローズポンプ用アキュームレータの調圧バルブでの利用には次の点で不十分である。第１の手段では、ピストン（３２）を滑らかに往復動させる目的でガイド凹部（６１）とガイド凸部（６２）との間に十分なクリアランスが確保されねばならず、ピストン（３２）が傾く危険性を完全には抑えられない。また、ピストン（３２）が一旦傾くと、その傾きが自動的には元へ戻らない。第２の手段では、まず、弁体（１３）が往復動していないと円筒（２１）に電流が誘導されない。さらに、円筒（２１）が磁石（２２）の磁場を通過する間に弁体（１３）が径方向に揺れないと、逆方向の電磁力が作用しない。したがって、弁体（１３）が一旦、ガイド（１４）の軸方向から傾いた状態で静止すると電磁力を受けようがないので、弁体（１３）の傾きが自動的には元へ戻らない。

【0010】

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、調圧バルブのシャフトの傾きを更に効果的に防ぐことのできるアキュームレータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の１つの観点によるアキュームレータは、シリンダ、ベローズ、ヘッド、および調圧バルブを備えている。シリンダは一端が閉じている。ベローズは一端が閉じており、シリンダの空洞を内側の部屋と外側の部屋とに仕切った状態でシリンダの軸方向に伸縮可能である。ヘッドはシリンダの開口端とベローズの開口端とを塞いでおり、ベローズの内側の部屋をシリンダの外部に連通させるための流路を含む。調圧バルブはシリンダの閉塞端とベローズの閉塞端との間に配置されており、シャフトホルダ、弁体、シャフト、溝、突起、溝側牽引部、および、突起側牽引部を含む。シャフトホルダは、一端がシリンダの閉塞端に固定されている筒状部材であり、ベローズの外側の部屋をシリンダの外部に連通させるための流路を含む。弁体は、シャフトホルダの流路を開く開位置と、閉じる閉位置とへ移動可能である。シャフトは弁体からベローズの閉塞端へ向かって伸びており、伸長したベローズに押されると、弁体を開位置へ移動させる。溝はシャフトホルダの内周面、または、弁体もしくはシャフトの外周面をシャフトホルダの軸方向に伸びている。突起は弁体もしくはシャフトの外周面、または、シャフトホルダの内周面からシャフトホルダの径方向へ突出し、溝の中まで伸びている。溝側牽引部は、シャフトのまわりで対称的な環状部材、またはシャフトのまわりで対称的な配置の部材群であり、溝に対して固定されている。突起側牽引部は、シャフトが弁体を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダの軸方向から傾いていなければ溝側牽引部とシャフトのまわりで対称的に接触し、または最接近するように突起に固定されており、溝側牽引部に対して引力を及ぼす。

【0012】

溝側牽引部と突起側牽引部とが、シャフトのまわりで対称的な環状磁石、またはシャフトのまわりで対称的な配置の磁石群であってもよい。この場合、溝側牽引部と突起側牽引部とは、シャフトが弁体を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダの軸方向から傾いていなければ異なる磁極を互いに接触させ、または最接近させる。

【0013】

溝側牽引部と突起側牽引部とが、シャフトのまわりで対称的な形状または配置のばねの両端を支持する部材であってもよい。この場合、ばねは、シャフトが弁体を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダの軸方向から傾いていなければ復元力が最も弱いように構成されている。

【0014】

本発明の１つの観点によるベローズポンプは、主シリンダ、主ベローズ、本発明による上記のアキュームレータ、およびポンプヘッドを備えている。主シリンダは一端が閉じている。主ベローズは一端が閉じており、主シリンダの空洞を内側のポンプ室と外側の部屋とに仕切った状態で主シリンダの軸方向に伸縮可能である。ポンプヘッドは主シリンダの開口端と主ベローズの開口端とを塞いでおり、ポンプ室とアキュームレータのヘッドの流路とを主シリンダの外部に連通させるための流路を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明による上記のアキュームレータでは、調圧バルブがシャフトホルダの内周面と弁体もしくはシャフトの外周面との一方に軸方向の溝を含み、他方に径方向の突起を含む。溝の中まで突起が伸びているので、シャフトがシャフトホルダの軸方向から傾きかけると溝に突起が接触してシャフトの傾きを阻止する。この調圧バルブでは更に、シャフトが弁体を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダの軸方向から傾いていなければ、突起側牽引部が溝側牽引部とシャフトのまわりで対称的に接触し、または最接近する。突起側牽引部は溝側牽引部に対して引力を及ぼすので、シャフトが弁体を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダの軸方向から傾きかけても、突起側牽引部の引力によって元の姿勢に自動的に戻される。こうして、本発明による上記のアキュームレータは調圧バルブのシャフトの傾きを更に効果的に防ぐことができる。

【0016】

溝側牽引部と突起側牽引部とが上記の磁石である場合、突起側牽引部の引力は、突起側牽引部が溝側牽引部とシャフトのまわりで対称的に接触し、または最接近している状態において最も強い。したがって、シャフトは、弁体を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。さらに、突起側牽引部の引力がシャフトホルダの軸方向であれば、閉位置の弁体とシャフトホルダとの間のシールにも寄与する。これらの結果、閉位置の弁体とシャフトホルダとの間のシール性が高い。

【0017】

溝側牽引部と突起側牽引部とが、上記のばねの両端を支持する部材である場合、突起側牽引部のうち、シャフトホルダの軸方向における溝側牽引部との間隔が広い部分ほど、溝側牽引部に対する引力、すなわちばねの復元力が強い。したがって、シャフトが傾くと、その傾きを元へ戻す方向のトルクをばねがシャフトに対して加えるので、その傾きを自動的に元へ戻す効果が更に高い。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１によるベローズポンプのうち、アキュームレータを内蔵する部分の外観を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１が示す直線ＩＩ－ＩＩに沿った、吐出行程を終えた直後のベローズポンプの縦断面図である。

【図3】図１が示す直線ＩＩ－ＩＩに沿った、吸入行程を終えた直後のベローズポンプの縦断面図である。

【図4】図３が示す調圧バルブの縦断面の拡大図である。

【図5】（ａ）は、図４が示す調圧バルブに含まれる昇圧バルブの主要部の縦断面図である。（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、（ａ）が示すシャフトホルダの縦断面図と背面図である。（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、（ａ）が示す弁体とシャフトとの正面図と縦断面図である。

【図6】（ａ）は本発明の実施形態１の第１変形例による昇圧バルブの主要部の縦断面図である。（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、（ａ）が示すシャフトホルダの縦断面図と背面図である。（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、（ａ）が示す弁体とシャフトとの正面図と縦断面図である。

【図7】本発明の実施形態１の第２変形例による昇圧バルブの主要部の縦断面図である。

【図8】（ａ）は本発明の実施形態２によるアキュームレータの縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）が示す直線ｂ－ｂに沿った縦断面の一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
《実施形態１》
本発明の実施形態１によるベローズポンプは、たとえば、半導体製造プロセスにおいて使用される様々な薬液または超純水（以下、「薬液等」と略す。）を輸送対象とするものであり、特に脈動抑制手段としてアキュームレータを内蔵する。
［ベローズポンプの構造］

【0020】

図１は、本発明の実施形態１によるベローズポンプ１００のうち、アキュームレータ２００を内蔵する部分の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、図１が示す直線ＩＩ－ＩＩに沿ったベローズポンプ１００の縦断面、すなわち中心軸を含む断面の図である。ベローズポンプ１００は、主シリンダ１１０、主ベローズ１２０、およびポンプヘッド１３０を備え、更にアキュームレータ２００を内蔵している。アキュームレータ２００は、副シリンダ２１０、副ベローズ２２０、および調圧バルブ３００を備えている。

【0021】

主シリンダ１１０と副シリンダ２１０とは、好ましくは内径が等しい円筒状であり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂から成る。主シリンダ１１０と副シリンダ２１０とはいずれも、一端１１１、２１１が閉じており、他端１１２、２１２が開いている。主シリンダ１１０の開口端１１２と副シリンダ２１０の開口端２１２とは同軸に向かい合っており、間にポンプヘッド１３０を同軸に挟んでいる。

【0022】

ポンプヘッド１３０は、好ましくは直径が主シリンダ１１０および副シリンダ２１０の内径よりも広い円盤状の部材であり、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る。ポンプヘッド１３０は、片側（図１、図２では左側）の円盤面では主シリンダ１１０の開口端１１２を塞ぎ、反対側（図１、図２では右側）の円盤面では副シリンダ２１０の開口端２１２を塞いでいる。ポンプヘッド１３０は、内部には吸入流路１３１と吐出流路１３２とを含み、外周面の片側（図２では下側）には吸入流路１３１の入口、すなわち吸入口１３４を含み、外周面の反対側（図２では上側）には吐出流路１３２の出口、すなわち吐出口１３５を含む。吸入流路１３１は吸入口１３４を通し、吐出流路１３２は吐出口１３５を通し、それぞれ主シリンダ１１０の空洞を主シリンダ１１０の外部に連通させている。吸入口１３４は薬液等の供給源（図示せず。）に接続され、吐出口１３５は薬液等の輸送先（図示せず。）に接続される。吸入流路１３１の出口には吸入用逆止弁１３６が取り付けられ、吐出流路１３２の入口には吐出用逆止弁１３７が取り付けられている。吸入用逆止弁１３６は吸入口１３４から主シリンダ１１０の空洞へ向かう流れだけを通し、反対方向の流れを阻止する。吐出用逆止弁１３７は主シリンダ１１０の空洞から吐出口１３５へ向かう流れだけを通し、反対方向の流れを阻止する。ポンプヘッド１３０は更に、吐出流路１３２に副シリンダ２１０の空洞を連通させている枝路１３３も含む。

【0023】

主ベローズ１２０と副ベローズ２２０とは、外径が主シリンダ１１０および副シリンダ２１０の内径よりも狭い円筒状であり、好ましくはＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成り、一端１２１、２２１が閉じており、他端１２２、２２２が開いている。主ベローズ１２０は主シリンダ１１０の空洞に同軸に配置されており、開口端１２１がポンプヘッド１３０によって塞がれている。これにより、主ベローズ１２０は主シリンダ１１０の空洞を内側の部屋１２３（以下、「ポンプ室」と呼ぶ。）と外側の部屋１１３（以下、「主エア室」と呼ぶ。）とに仕切った状態で、軸方向（図２では左右方向）に伸縮可能である。副ベローズ２２０は副シリンダ２１０の空洞に同軸に配置され、開口端２２１がポンプヘッド１３０によって塞がれている。これにより、副ベローズ２２０は副シリンダ２１０の空洞を内側の部屋２２３（以下、「蓄圧室」と呼ぶ。）と外側の部屋２１３（以下、「副エア室」と呼ぶ。）とに仕切った状態で、軸方向（図２では左右方向）に伸縮可能である。

【0024】

図２が示すように、主シリンダ１１０の閉塞端１１１には第１吸排気口１１４と駆動室１１５とが設けられている。第１吸排気口１１４は、ベローズポンプ１００の外部に設置されているエアコンプレッサ（図示せず。）から主エア室１１３へ圧縮空気または高圧の窒素ガス（以下、「圧縮空気等」という。）を導入することも、主エア室１１３から圧縮空気等を排出することも可能である。駆動室１１５は有底円筒状であり、主シリンダ１１０の閉塞端１１１の外側に主シリンダ１１０と同軸に設けられている。駆動室１１５の内部には円盤状のピストン１１６が同軸に収められ、駆動室１１５の内部を２つに仕切った状態で軸方向に往復動可能である。ピストン１１６の中心からは駆動軸１１７が突出し、その先端が主ベローズ１２０の閉塞端１２１に固定されている。これにより、ピストン１１６が軸方向（図２では左右方向）に往復動すると、主ベローズ１２０が強制的に伸縮させられる。駆動室１１５の側面には第２吸排気口と切換スイッチとが設けられている（図示せず）。第２吸排気口は、ベローズポンプ１００の外部に設置されているエアコンプレッサ（図示せず。）から主シリンダ１１０の閉塞端１１１とピストン１１６との隙間１１８（以下、「ピストン室」と呼ぶ。）へ圧縮空気等を導入することも、ピストン室１１８から圧縮空気等を排出することも可能である。ピストン室１１８内の圧縮空気等の圧力がピストン１１６を往復動させる。切換スイッチは１対の近接センサとプローブ１１９とを含む。プローブ１１９は、ピストン１１６から外周方向（図２では上方）へ突出している棒状部材であり、ピストン１１６の往復動に伴ってピストン１１６の軸方向（図２では左右方向）に変位する。１対の近接センサは、一方がプローブ１１９の変位範囲の一端に位置し、他方が他端に位置し、それぞれがプローブ１１９と接触する度に所定の検出信号を出力する。検出信号は、ベローズポンプ１００の外部に設置されている切換バルブ（図示せず。）に入力される。切換バルブは電磁弁であり、検出信号の入力に応じて第１吸排気口１１４と第２吸排気口とを交互にエアコンプレッサに接続し、エアコンプレッサに接続しない吸排気口を外気に開放する。

【0025】

図２が示すように、副シリンダ２１０の閉塞端２１１には第３吸排気口２１４と調圧バルブ３００とが設けられている。第３吸排気口２１４は、ベローズポンプ１００の外部に設置されているエアコンプレッサ（図示せず。）から副エア室２１３へ圧縮空気等を導入することも、副エア室２１３から圧縮空気等を排出することも可能である。副エア室２１３の中に導入される圧縮空気等の圧力は、ベローズポンプ１００の外部に設置されているレギュレータにより、ベローズポンプ１００の吐出圧（すなわち、吐出口１３５から流出する薬液等の圧力）の目標値に等しく調節されている。調圧バルブ３００（「マスターバルブ」とも言う。）は副シリンダ２１０の閉塞端２１１と副ベローズ２２０の閉塞端２２１との間に配置されている。調圧バルブ３００は１対のバルブ３２０、３３０を含み、これらが備えている１対の支持ばね３２１、３３１により、副シリンダ２１０の軸方向（図２では左右方向）に伸縮可能である。調圧バルブ３００の詳細については後述する。
［ベローズポンプの動作］

【0026】

以下に説明されるように、近接センサからの検出信号に応じて切換バルブがエアコンプレッサの接続先を第１吸排気口１１４と第２吸排気口との間で切り換えることにより、主ベローズ１２０の伸縮が切り替わる。これにより、ベローズポンプ１００の吸入行程と吐出行程とが切り替わる。さらに、この切り替わりに伴う吐出流路１３２内の薬液等の圧力変動が副ベローズ２２０を自動的に伸縮させる。これにより、ベローズポンプ１００の吐出流の脈動が抑制される。

【0027】

図２が示すベローズポンプ１００は、吐出行程を終えた直後の状態である。すなわち、主ベローズ１２０が最も短縮し、その閉塞端１２１がポンプヘッド１３０に最接近している（図２では最も右側に位置する）。以下、このときの閉塞端１２１の位置を「上死点」と呼ぶ。閉塞端１２１が上死点に到達すると、プローブ１１８が近接センサの一方に接触するので、その近接センサが検出信号を出力する。この検出信号に応じて切換バルブが第１吸排気口１１４を外気に開放し、第２吸排気口をエアコンプレッサに接続する。これにより、主エア室１１３から圧縮空気等が逃げ出す一方、ピストン室１１８へ圧縮空気等が導入される。したがって、ピストン１１６が主ベローズ１２０を伸長させる。この伸長に伴い、ポンプ室１２３へ薬液等が吸入口１３４から吸入流路１３１、吸入用逆止弁１３６を順に通って吸い込まれる。こうして、ベローズポンプ１００の吸入行程が開始される。

【0028】

吸入行程の開始時、吐出流路１３２では吐出用逆止弁１３７からの薬液等の流出が止まるので、薬液等の圧力が吐出圧の目標値から下降しかける。しかし、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値に維持されているので、副エア室２１３と蓄圧室２２３との間での圧力差によって蓄圧室２２３内の薬液等が枝路１３３を通して吐出流路１３２へ引き出される。こうして、吐出口１３５へは、ポンプ室１２３に代わって蓄圧室２２３から薬液等が流出し続けるので、吐出圧が目標値に維持される。

【0029】

図３は、吸入行程を終えた直後のベローズポンプ１００の縦断面図である。すなわち、主ベローズ１２０が最も伸長し、その閉塞端１２１がポンプヘッド１３０から最も離れている（図３では最も左側に位置する）。以下、このときの閉塞端１２１の位置を「下死点」と呼ぶ。閉塞端１２１が下死点に到達すると、プローブ１１８が近接センサの他方に接触するので、その近接センサが検出信号を出力する。この検出信号に応じて切換バルブが第１吸排気口１１４をエアコンプレッサに接続し、第２吸排気口を外気に開放する。これにより、主エア室１１３へ圧縮空気等が導入される一方、ピストン室１１８から圧縮空気等が逃げ出す。したがって、主エア室１１３内の圧縮空気等の圧力とピストン１１６の押圧力とが主ベローズ１２０を短縮させる。この短縮に伴い、ポンプ室１２３内の薬液等が吐出用逆止弁１３７から吐出流路１３２へ押し出され、吐出口１３５から流出する。こうして、ベローズポンプ１００の吐出行程が開始される。

【0030】

吐出行程の開始時、吐出流路１３２では吐出用逆止弁１３７からの薬液等の流出が始まるので、薬液等の圧力が吐出圧の目標値から上昇しかける。しかし、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値に維持されているので、副エア室２１３と蓄圧室２２３との間での圧力差によって副ベローズ２２０が伸長し、吐出流路１３２内の薬液等の一部が枝路１３３を通して蓄圧室２２３内へ吸い込まれる。こうして、吐出圧が目標値に維持される。

【0031】

以上のとおり、主ベローズ１２０が吐出行程と吸入行程とを繰り返し、それに伴う吐出流路１３２の圧力変動により、副ベローズ２２０が伸縮を繰り返す。これにより、薬液等がポンプ室１２３と蓄圧室２２３とから交互に連続して吐出されるだけでなく、吐出圧が吐出と吸入との全行程にわたって目標値に維持される。すなわち、吐出口１３５から薬液等が連続的に、かつ過大な脈動を伴うことなく吐出される。
［調圧バルブ］

【0032】

吐出流の過大な脈動を抑えるには、副エア室２１３内の薬液等の圧力が吐出圧の目標値に安定に維持されなければならない。この維持にアクチュエータ２００が利用する部材が調圧バルブ３００である。

【0033】

図４は調圧バルブ３００の縦断面の拡大図である。調圧バルブ３００は、ケーシング３１０、昇圧バルブ３２０、降圧バルブ３３０、およびリング３４０を含む。いずれも好ましくはＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る。
－ケーシング－

【0034】

ケーシング３１０は実質的に円柱状の部材であり、副シリンダ２１０の閉塞端１１１に同軸に、かつ気密に嵌め込まれている。ケーシング３１０は、吸気路３１１、排気路３１２、およびフランジ３１３を含む。吸気路３１１と排気路３１２とは、ケーシング３１０の軸方向に伸びている２本の貫通穴である。吸気路３１１の入口３１４（図４では右端）には、外部に設置されているエアコンプレッサ（図示せず。）から吐出圧の目標値よりも高い圧力の圧縮空気等が供給される。吸気路３１１の出口３１５（図４では左端）には昇圧バルブ３２０が取り付けられ、排気路３１２の入口３１６（図４では左端）には降圧バルブ３３０が取り付けられている。排気路３１２の出口３１７（図４では右端）は外気に開放されている。フランジ３１３はケーシング３１０の軸方向の中央部から径方向へ張り出しており、主シリンダ１１０の閉塞端１１１の外面（図４では右側面）に固定されている。
－リング－

【0035】

リング３４０は円盤状の部材であり、片側の円盤面３４１に平底穴３４２と貫通穴３４３とが開けられている。平底穴３４２には昇圧バルブ３２０の支持ばね３２１の一端（図４では左端）が固定され、貫通穴３４３には降圧バルブ３３０の支持ばね３３１の一端（図４では左端）が固定されている。支持ばね３２１、３３１によってリング３４０は、片側の円盤面３４１をケーシング３１０の一端（図４では左端）に対向させている状態で支持されており、支持ばね３２１、３３１の伸縮によってケーシング３１０の一端との間隔が可変である。さらに、支持ばね３２１、３３１の復元力によってリング３４０は副ベローズ２２０の閉塞端２２２に押し付けられる（図２、図３参照）。これにより、副ベローズ２２０の伸縮に伴ってリング３４０はケーシング３１０との間隔を変化させる。
－昇圧バルブ－

【0036】

昇圧バルブ３２０は、支持ばね３２１に加え、シャフトホルダ３２２、弁体３２３、およびシャフト３２４を含む。

【0037】

シャフトホルダ３２２は実質的に円筒状の部材であり、一端部（図４では右端部）がケーシング３１０の吸気路３１１の出口３１５（図４では左端）に気密に固定され、シャフトホルダ３２２の空洞を吸気路３１１に連通させている。シャフトホルダ３２２の他端部（図４では左端部）には支持ばね３２１の一端（図４では右端）が固定されている。これにより、シャフトホルダ３２２とリング３４０との間隔が可変である。シャフトホルダ３２２の周壁には少なくとも２本の貫通穴３２５が開けられ、シャフトホルダ３２２の空洞を副エア室２１３に連通させている。すなわち、シャフトホルダ３２２の空洞と貫通穴３２５とが、副エア室２１３を吸気路３１１に連通させている流路として機能する。シャフトホルダ３２２の空洞の中間部では内周面からリブ３２６が張り出し、空洞の内径を狭めている。

【0038】

弁体３２３は円柱状の部材であり、シャフトホルダ３２２の空洞に同軸に配置され、軸方向に移動可能である。弁体３２３の外径はリブ３２６の内径よりも広いので、弁体３２３は吸気路３１１の出口３１５からリブ３２６の穴の縁までの間で移動可能であり、その縁の全周に接触するとリブ３２６の穴を完全に塞ぐ。すなわち、シャフトホルダ３２２の流路が閉じられる。以下、リブ３２６の穴を完全に塞ぐときの弁体３２３の位置を「閉位置」と呼び、その穴の縁から完全に離れているときの弁体３２３の位置を「開位置」と呼ぶ。好ましくは、弁体３２３とリブ３２６の穴の縁との隙間にはＯリング３２７が挟まれており、吸気路３１１の出口３１５と弁体３２３との間には補助ばね３２８が接続されている。補助ばね３２８は、弁体３２３よりも直径の狭いコイルばねであり、その復元力によって弁体３２３をＯリング３２７越しにリブ３２６の穴の縁に押し付ける。これにより弁体３２３とリブ３２６の穴の縁との隙間がシールされる。

【0039】

シャフト３２４は、リブ３２６の内径よりも直径が狭い軸であり、リブ３２６の内周側を弁体３２３からリング３４０の平底穴３４２へ向かって伸びている。ベローズポンプ１００の吐出行程では副ベローズ２２０が伸長し、その閉塞端２２１がリング３４０を押すので、平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端に接近する。このとき、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が許容下限よりも高い限り平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端には届かないように、シャフト３２４の長さは設計されている。一方、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が許容下限以下まで降下していると、平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端を押し込む。これにより、シャフト３２４が吸気路３１１の出口３１５へ向かって（図４では右方へ）移動し、弁体３２３を閉位置から開位置へ移動させる。したがって、シャフトホルダ３２２の流路が開くので、吸気路３１１の入口３１４（図４では右端）から副エア室２１３へ圧縮空気等が供給される。その結果、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値まで上昇する。

【0040】

図５の（ａ）は昇圧バルブ３２０の主要部、すなわち、シャフトホルダ３２２、弁体３２３、およびシャフト３２４の縦断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、シャフトホルダ３２２の縦断面図と背面図であり、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、弁体３２３とシャフト３２４との正面図と縦断面図である。図５が示すように、シャフトホルダ３２２の内周面が４本の溝４０１を含み、弁体３２３の外周面が４本の突起４０２を含む。溝４０１はシャフトホルダ３２２の周方向に等間隔で設けられ（図５の（ｃ）参照。）、それぞれがシャフトホルダ３２２の内周面を軸方向（図５の（ｂ）では左右方向）に伸びている。突起４０２は弁体３２３の周方向に等間隔で配置され（図５の（ｄ）参照。）、弁体３２３の外周面から径方向へ突出し（図５の（ｅ）参照。）、先端を溝４０１の中まで伸ばしている（図５の（ａ）参照）。たとえば、溝４０１の内面と突起４０２の横断面、すなわち長手方向に対して垂直な断面はいずれも矩形である。シャフト３２４がリング３４０に押されて弁体３２３を閉位置から開位置へ移動させる際、突起４０２の先端が溝４０１に沿って移動する。シャフト３２４がシャフトホルダ３２２の軸方向（図５の（ａ）では左右方向）から傾くと、いずれかの突起４０２が溝４０１の内面に接触する。これにより、シャフト３２４の過大な傾きが阻止される。

【0041】

さらに、シャフトホルダ３２２の内周面が溝側牽引部４０３を含み、弁体３２３の外周面が突起側牽引部４０４を含む。溝側牽引部４０３は円環状の永久磁石であり、外径がシャフトホルダ３２２の空洞のうちリブ３２６の外側（図５の（ｂ）では右側）の内径と実質的に等しい。図５の（ｂ）、（ｃ）が示すように、溝側牽引部４０３は、リブ３２６の穴の縁に沿ってシャフト３２４のまわりに対称的に配置された状態で、シャフトホルダ３２２の内周面に固定されている。これにより、溝側牽引部４０３の位置は溝４０１の位置に対して一定である。溝側牽引部４０３は軸方向の片側（図５の（ｂ）では右側、図５の（ｃ）では見えている円環面）が同じ磁極、たとえばＮ極である。突起側牽引部４０４は棒状の永久磁石であり、突起４０２の少なくとも背面（図５の（ｄ）が示す面）を覆っている。突起側牽引部４０４は軸方向の片側（図５の（ｄ）では見えている矩形面、図５の（ｅ）では左側）が同じ磁極、たとえばＳ極である。図５の（ａ）が示すように、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾いていなければ、突起側牽引部４０４のすべてが溝側牽引部４０３とシャフト３２４のまわりで対称的に接触する。このときに接触する溝側牽引部４０３の表面と突起側牽引部４０４の表面とが互いに反対の磁極である。したがって、突起側牽引部４０４は溝側牽引部４０３に対してシャフトホルダ３２２の軸方向（図５の（ａ）では右方）の引力を及ぼす。この引力は磁力であるので、溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４との間隔が狭いほど強い。それ故、シャフト３２４は、弁体３２３を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。しかも、この状態では突起側牽引部４０４の引力が補助ばね３２８の復元力を補ってＯリング３２７を潰すので、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシールにも寄与する。これらの結果、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシール性が高い。
－降圧バルブ－

【0042】

降圧バルブ３３０は、ばね３３１に加え、シャフトホルダ３３２、弁体３３３、およびシャフト３３４を含む。

【0043】

シャフトホルダ３３２は実質的に円環状の部材であり、全体がケーシング３１０に埋め込まれており、排気路３１２の入口３１６（図４では左端）と同軸に揃えられている。ケーシング３１０から露出しているシャフトホルダ３３２の端面（図４では左端面）には、支持ばね３３１の一端（図４では右端）が固定されている。これにより、シャフトホルダ３３２とリング３４０との間隔が可変である。シャフトホルダ３３２には軸方向の貫通穴３３５が少なくとも２本開けられており、排気路３１２の入口３１６を副エア室２１３に連通させている。

【0044】

弁体３３３は円柱状の部材であり、排気路３１２の入口３１６とシャフトホルダ３３２との間に同軸に配置され、軸方向に移動可能である。弁体３３３の外径は排気路３１２の入口３１６の直径よりも広いので、弁体３３３は排気路３１２の入口３１６からシャフトホルダ３３２までの間で移動可能であり、排気路３１２の入口３１６の全周に接触すると入口３１６を完全に塞ぐ。すなわち、排気路３１２が閉じられる。以下、排気路３１２の入口３１６を完全に塞ぐときの弁体３３３の位置を「閉位置」と呼び、入口３１６から完全に離れているときの弁体３３３の位置を「開位置」と呼ぶ。好ましくは、弁体３３３と排気路３１２の入口３１６との隙間にはＯリング３３６が挟まれ、弁体３３３とシャフトホルダ３３２との間には補助ばね３３７が接続されている。補助ばね３３７は、弁体３３３よりも直径の狭いコイルばねであり、その復元力によって弁体３３３をＯリング３３６越しに排気路３１２の入口３１６に押し付ける。これにより、弁体３３３と入口３１６との隙間がシールされる。

【0045】

シャフト３３４は、シャフトホルダ３３２の内径よりも直径が狭い軸であり、シャフトホルダ３３２の内周側を弁体３３３からリング３４０の貫通穴３４３へ向かって伸びている。貫通穴３４３には釣り鐘状の抜け止め３４４が同軸に固定されており、抜け止め３４４の中心の穴３４５がシャフト３３４を通過させている。穴３４５の直径はシャフト３３４の先端部３３８の外径よりも狭いので、シャフト３３４は穴３４５からは抜けない。ベローズポンプ１００の吸入行程では副ベローズ２２０が短縮し、その閉塞端２２１がリング３４０を押す力が弱まるので、１対の支持ばね３２１、３３１がリング３４０を押し退け、抜け止め３４４をシャフトホルダ３３２から遠ざける。このとき、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が許容上限よりも低い限り抜け止め３４４がシャフト３３４を引っ張らないように、シャフト３３４の長さは設計されている。一方、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が許容上限以上まで上昇していると、抜け止め３４４がシャフト３３４を引っ張る。これにより、弁体３３３が閉位置から開位置へ移動して排気路３１２の入口３１６を開くので、副エア室２１３から圧縮空気等が逃げ出す。その結果、副エア室２１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値まで降下する。
［実施形態１の利点］

【0046】

本発明の実施形態１によるアキュームレータ２００はベローズポンプ１００に内蔵されており、昇圧バルブ３２０がシャフトホルダ３２２の内周面に軸方向の溝４０１を含み、弁体３２３の外周面に径方向の突起４０２を含む。溝４０１の中まで突起４０２が伸びているので、シャフト３２４がシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけると、溝４０１に突起４０２が接触してシャフト３２４の傾きを阻止する。昇圧バルブ３２０では更に、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾いていなければ、突起側牽引部４０４が溝側牽引部４０３とシャフト３２４のまわりで対称的に接触する。突起側牽引部４０４は溝側牽引部４０３に対してシャフトホルダ３２２の軸方向の引力を及ぼすので、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけても、突起側牽引部４０４の引力によって元の姿勢に自動的に戻される。こうして、アキュームレータ２００は昇圧バルブ３２０のシャフト３２４の傾きを更に効果的に防ぐことができる。

【0047】

溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４とは磁石であるので、突起側牽引部４０４の引力は、突起側牽引部４０４が溝側牽引部４０３とシャフト３２２のまわりで対称的に接触している状態において最も強い。したがって、シャフト３２２は、弁体３２４を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。それに加え、突起側牽引部４０４の引力は閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシールにも寄与する。これらの結果として、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシール性が高い。
［変形例］

【0048】

（１）昇圧バルブ３２０はシャフトホルダ３２２の内周面に溝４０１を含み、シャフト３２４の外周面に突起４０２を含む。溝４０１の内面と突起４０２の横断面とは、矩形に限らず、三角形または丸形等であってもよい。溝４０１と突起４０２との本数も“４”には限らず、他の数であってもよい。さらに、シャフトホルダの内周面に突起が配置され、シャフトの外周面に溝が設けられてもよい。

【0049】

図６の（ａ）は本発明の実施形態１の第１変形例による昇圧バルブの主要部、すなわちシャフトホルダ４２２、弁体４２３、およびシャフト３２４の縦断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、シャフトホルダ４２２の縦断面図と背面図であり、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、弁体４２３とシャフト３２４との正面図と縦断面図である。図６が示す昇圧バルブは、図５が示す昇圧バルブ３２０とは、シャフトホルダ４２２の内周面と弁体４２３の外周面とが異なる。図６では、図５が示す要素と共通の要素には、図５が示す符号と同じ符号が付されている。それら共通の要素の詳細については、図５の説明を援用する。

【0050】

図６が示す昇圧バルブ４２０では、図５が示す昇圧バルブ３２０とは異なり、シャフトホルダ４２２の内周面が４本の突起４１２を含み、弁体４２３の外周面が４本の溝４１１を含む。突起４１２はシャフトホルダ４２２の周方向に等間隔に配置され（図６の（ｃ）参照。）、シャフトホルダ４２２の内周面から径方向へ突出し、内周面を軸方向（図６の（ｂ）では左右方向）に伸びている。溝４１１は弁体４２３の周方向に等間隔に設けられ（図６の（ｄ）参照。）、それぞれが弁体４２３の外周面を軸方向（図６の（ｅ）では左右方向）に伸びている。溝４１１の全体に突起４１２が嵌まっている（図６の（ａ）参照）。リング３４０に押されてシャフト３２４が弁体４２３を閉位置から開位置へ移動させる際、溝４１１が突起４１２に沿って移動する。シャフト３２４がシャフトホルダ４２２の軸方向（図６の（ａ）では左右方向）から傾くと、いずれかの溝４１１の内面が突起４１２に接触する。これにより、シャフト３２４の過大な傾きが阻止される。

【0051】

（２）溝側牽引部４０３は単一の円環状磁石であり、突起側牽引部４０４は４個の棒状磁石である。その他に、溝側牽引部が、各溝４０１を個別に塞ぐ複数個の永久磁石であってもよく、突起側牽引部が、突起４０２の片側（図５の（ｅ）では左側）に固定されている円環状の永久磁石であってもよい。また、溝側牽引部４０３または突起側牽引部４０４が電磁石であってもよい。

【0052】

図６が示す昇圧バルブでは、シャフトホルダ４２２の内周面が突起側牽引部４１４を含み、弁体４２３の外周面が溝側牽引部４１３を含む。図６の（ｂ）、（ｃ）が示すように、突起側牽引部４１４は円環状の永久磁石であり、シャフトホルダ４２２の突起４１２とリブ３２６との間にシャフト３２４のまわりに対称的に配置された状態でシャフトホルダ４２２の内周面に固定されている。突起側牽引部４１４は、内径が突起４１２間の内法と実質的に等しく、軸方向の片側（図６の（ｂ）では右側、図６の（ｃ）では見えている円環面）が同じ磁極、たとえばＮ極である。図６の（ｄ）、（ｅ）が示すように、溝側牽引部４１３は円弧状の永久磁石であり、弁体４２３の軸方向の一端（図６の（ｅ）では左端）の外周面を周方向に各溝４１１から隣の溝４１１まで伸びている。溝側牽引部４１３の位置は溝４１１の位置に対して一定である。溝側牽引部４１３の軸方向の片側（図６の（ｄ）では見えている円弧面、図６の（ｅ）では左側）は同じ磁極、たとえばＳ極である。図６の（ａ）が示すように、シャフト３２４が弁体４２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ４２２の軸方向から傾いていなければ、溝側牽引部４１３のすべてが突起側牽引部４１４とシャフト３２４のまわりで対称的に接触する。このときに接触する溝側牽引部４１３の表面と突起側牽引部４１４の表面とが、互いに反対の磁極である。したがって、突起側牽引部４１４は溝側牽引部４１３に対してシャフトホルダ４２２の軸方向（図６の（ａ）では右方）の引力を及ぼす。この引力は磁力であるので、溝側牽引部４１３と突起側牽引部４１４との間隔が狭いほど強い。それ故、シャフト３２４は、弁体４２３を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。しかも、この状態では、突起側牽引部４１４の引力が補助ばね３２８の復元力を補ってＯリング３２７を潰すので、閉位置の弁体４２３とシャフトホルダ４２２との間のシールにも寄与する。これらの結果、閉位置の弁体４２３とシャフトホルダ４２２との間のシール性が高い。

【0053】

（３）図５が示す溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４とは、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾いていなければ直に接触する。その他に、同じ条件下において溝側牽引部と突起側牽引部とが、直には接触しないが、最接近するように構成されていてもよい。たとえば、溝側牽引部と突起側牽引部とがフッ素樹脂等、磁力を通す保護膜で覆われ、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態では、互いの保護膜を間に挟んで最接近してもよい。

【0054】

（４）図５が示す溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４とは、シャフトホルダ３２２の軸方向の片側が同じ磁極であり、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態において、互いに反対の磁極を接触させる。その他に、たとえば溝側牽引部４０３の内径が突起側牽引部４０４の外径以上であり、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態において、溝側牽引部４０３の内周側に突起側牽引部４０４が位置してもよい。この場合は、溝側牽引部４０３の内周面の全体が同じ磁極、たとえばＮ極であり、突起側牽引部４０４の外周面の全体が同じ磁極、たとえばＳ極である。これにより、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態においてシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけても、溝側牽引部４０３に対する突起側牽引部４０４の引力によってシャフト３２４の傾きが阻止される。

【0055】

（５）図７は本発明の実施形態１の第２変形例による昇圧バルブの主要部、すなわち、シャフトホルダ３２２、弁体３２３、およびシャフト３２４の断面図である。図５が示す溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４とが磁石であるのとは異なり、溝側牽引部と突起側牽引部とは、図７が示すようなばね７００の両端を支持する部材７０１、７０２であってもよい。溝側牽引部７０１は好ましくは円環板であり、溝４０１とリブ３２６との間にシャフトホルダ３２２と同軸に固定され、内径が弁体３２３の外径以上である。突起側牽引部は好ましくは突起７０２であり、図５が示す突起４０２と同様、弁体３２３の周方向に等間隔で配置され、弁体３２３の外周面から径方向へ突出し、先端を溝４０１の中まで伸ばしている。なお、突起側牽引部７０２は、図５が示す突起４０２よりもリブ３２６からの距離が遠い（図７では、図５よりも右方へ離れている）。ばね７００は、好ましくは弁体３２３のまわりに同軸に巻かれている１本のコイルばねであり、一端（図７では左端）が溝側牽引部７０１に固定され、他端（図７では右端）が突起側牽引部７０２に固定されている。これにより、４本の突起側牽引部７０２の中では、シャフトホルダ３２２の軸方向における溝側牽引部７０１との間隔が広いもの（図７では右側に寄っているもの）ほどばね７００を長く伸ばすので、溝側牽引部７０１に対する引力、すなわち、ばね７００の復元力を強く受ける。したがって、シャフト３２４が傾くと、その傾きを元へ戻す方向のトルクをばね７００がシャフト３２４に対して加える。したがって、その傾きを自動的に元へ戻す効果が更に高い。
《実施形態２》

【0056】

本発明の実施形態２によるアキュームレータは、たとえば、半導体製造プロセスにおいて使用されるベローズポンプに脈動抑制手段として外付けされる。
［アキュームレータの構造］

【0057】

図８の（ａ）は本発明の実施形態２によるアキュームレータ８００の縦断面図である。アキュームレータ８００は、シリンダ８１０、ベローズ８２０、ヘッド８３０、および調圧バルブ８４０を備えている。

【0058】

シリンダ８１０は円筒状であり、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る。シリンダ８１０は一端８１１が閉じており、他端８１２が開いている。ベローズ８２０は、外径がシリンダ８１０の内径よりも狭い円筒状であり、好ましくはＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成り、一端８２１が閉じており、他端８２２が開いている。ベローズ８２０はシリンダ８１０の空洞に同軸に配置されており、開口端８２２がヘッド８３０によって塞がれている。これにより、ベローズ８２０はシリンダ８１０の空洞を内側の部屋８２３（以下、「蓄圧室」と呼ぶ。）と外側の部屋８１３（以下、「エア室」と呼ぶ。）とに仕切った状態で、軸方向（図８では左右方向）に伸縮可能である。ヘッド８３０は、好ましくは直径がシリンダ８１０の内径よりも広い円盤状の部材であり、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る。ヘッド８３０の片側（図８では右側）の円盤面はシリンダ８１０の開口端８１２を塞いでいる。ヘッド８３０の内部は流入路８３１と流出路８３２とを含み、ヘッド８３０の外周面の片側（図８では下側）は流入路８３１の入口、すなわち流入口８３４を含み、外周面の反対側（図８では上側）は流出路８３２の出口、すなわち流出口８３５を含む。流入路８３１は流入口８３４を通し、流出路８３２は流出口８３５を通し、それぞれ蓄圧室８２３をシリンダ８１０の外部に連通させている。流入口８３４はベローズポンプの吐出口（図示せず。）に接続され、流出口８３５は薬液等の輸送先（図示せず。）に接続される。

【0059】

シリンダ８１０の閉塞端８１１には吸排気口（図示せず。）と調圧バルブ８４０とが設けられている。吸排気口は、アキュームレータ８００の外部に設置されているエアコンプレッサ（図示せず。）からエア室８１３へ圧縮空気等を導入することも、エア室８１３から圧縮空気等を排出することも可能である。エア室８１３の中に導入される圧縮空気等の圧力は、アキュームレータ８００の外部に設置されているレギュレータにより、ベローズポンプの吐出圧の目標値に等しく調節されている。調圧バルブ８４０はシリンダ８１０の閉塞端８１１とベローズ８２０の閉塞端８２１との間に配置されている。
［アキュームレータの動作］

【0060】

以下に説明されるように、ベローズポンプの吸入行程と吐出行程との切り替わりに伴う流入路８３２内の薬液等の圧力変動がベローズ８２０を自動的に伸縮させるので、流出口８３５における吐出流の脈動が抑制される。

【0061】

ベローズポンプの吸入行程の開始時、流入路８３２からベローズ８２０への薬液等の流入が止まるので、蓄圧室８２３内の薬液等の圧力がベローズポンプの吐出圧の目標値から下降する。しかし、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値に維持されているので、エア室８１３と蓄圧室８２３との間での圧力差によってベローズ８２０が短縮して蓄圧室８２３内の薬液等を流出路８３２へ押し出す。こうして、流出口８３５へは蓄圧室８２３から薬液等が流出し続けるので、吐出圧が目標値に維持される。

【0062】

ベローズポンプの吐出行程の開始時、ベローズポンプから流入路８３２を通して蓄圧室８２３へ薬液等が流入し始めるので、蓄圧室８２３内の薬液等の圧力が吐出圧の目標値から上昇しかける。しかし、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値に維持されているので、エア室８１３と蓄圧室８２３との間での圧力差によってベローズ８２０が伸長し、流入路８３２から流れ込む薬液等の一部が蓄圧室２２３に留まる。こうして、吐出圧が目標値に維持される。

【0063】

以上のとおり、ベローズポンプの吐出行程と吸入行程との繰り返しに伴う流入路８３２の圧力変動により、ベローズ８２０が伸縮を繰り返す。これにより、薬液等が流出口８３５から連続して吐出されるだけでなく、吐出圧が吐出と吸入との全行程にわたって目標値に維持される。すなわち、流出口８３５から薬液等が連続的に、かつ過大な脈動を伴うことなく吐出される。
［調圧バルブ］

【0064】

吐出流の過大な脈動を抑えるには、エア室８１３内の薬液等の圧力が吐出圧の目標値に安定に維持されなければならない。この維持にアキュームレータ８００が利用する部材が調圧バルブ８４０である。

【0065】

図８の（ｂ）は調圧バルブ８４０の縦断面の拡大図である。調圧バルブ８４０は、図４が示す調圧バルブ３００とは、ケーシング８４１のみが異なり、他の要素は構造が共通する。図８の（ｂ）ではそれら共通の要素に、図４が示す符号と同じ符号が付されている。それら共通の要素の詳細については、図４の説明を援用する。

【0066】

ケーシング８４１は実質的に円柱状の部材であり、シリンダ８１０の閉塞端８１１に同軸に、かつ気密に嵌め込まれている。フランジ８４２はケーシング８４１の軸方向の一端部（図８の（ｂ）では左端部）から径方向へ張り出しており、シリンダ８１０の閉塞端８１１の外面（図８の（ａ）では右側面）に固定されている。
－昇圧バルブ－

【0067】

ベローズポンプの吐出行程ではベローズ８２０が伸長し、その閉塞端８２１がリング３４０を押すので、平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端に接近する。このとき、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が許容下限よりも高い限り平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端には届かないように、シャフト３２４の長さは設計されている。一方、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が許容下限以下まで降下していると、平底穴３４２の底面がシャフト３２４の先端を押し込む。これにより、シャフト３２４が吸気路３１１の出口３１５へ向かって（図８の（ｂ）では右方へ）移動し、弁体３２３を閉位置から開位置へ移動させる。したがって、シャフトホルダ３２２の流路が開くので、吸気路３１１の入口３１４（図８の（ｂ）では右端）からエア室８１３へ圧縮空気等が供給される。その結果、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値まで上昇する。

【0068】

シャフト３２４がリング３４０に押されて弁体３２３を閉位置から開位置へ移動させる際、突起４０２の先端が溝４０１に沿って移動する。シャフト３２４がシャフトホルダ３２２の軸方向（図８の（ｂ）では左右方向）から傾くと、いずれかの突起４０２が溝４０１の内面に接触する。これにより、シャフト３２４の過大な傾きが阻止される。

【0069】

図８の（ｂ）が示すように、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾いていなければ、突起側牽引部４０４のすべてが溝側牽引部４０３とシャフト３２４のまわりで対称的に接触する。このときに接触する溝側牽引部４０３の表面と突起側牽引部４０４の表面とが互いに反対の磁極である。したがって、突起側牽引部４０４は溝側牽引部４０３に対してシャフトホルダ３２２の軸方向（図８の（ｂ）では右方）の引力を及ぼす。この引力は磁力であるので、溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４との間隔が狭いほど強い。それ故、シャフト３２４は、弁体３２３を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。しかも、この状態では突起側牽引部４０４の引力が補助ばね３２８の復元力を補ってＯリング３２７を潰すので、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシールにも寄与する。これらの結果、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシール性が高い。
－降圧バルブ－

【0070】

ベローズポンプの吸入行程ではベローズ８２０が短縮し、その閉塞端８２１がリング３４０を押す力が弱まるので、１対の支持ばね３２１、３３１がリング３４０を押し退け、抜け止め３４４をシャフトホルダ３３２から遠ざける。このとき、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が許容上限よりも低い限り抜け止め３４４がシャフト３３４を引っ張らないように、シャフト３３４の長さは設計されている。一方、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が許容上限以上まで上昇していると、抜け止め３４４がシャフト３３４を引っ張る。これにより、弁体３３３が閉位置から開位置へ移動して排気路３１２の入口３１６を開くので、エア室８１３から圧縮空気等が逃げ出す。その結果、エア室８１３内の圧縮空気等の圧力が吐出圧の目標値まで降下する。
［実施形態２の利点］

【0071】

本発明の実施形態２によるアキュームレータ８００はベローズポンプに外付けされており、昇圧バルブ３２０がシャフトホルダ３２２の内周面に軸方向の溝４０１を含み、弁体３２３の外周面に径方向の突起４０２を含む。溝４０１の中まで突起４０２が伸びているので、シャフト３２４がシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけると、溝４０１に突起４０２が接触してシャフト３２４の傾きを阻止する。昇圧バルブ３２０では更に、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾いていなければ、突起側牽引部４０４が溝側牽引部４０３とシャフト３２４のまわりで対称的に接触する。突起側牽引部４０４は溝側牽引部４０３に対してシャフトホルダ３２２の軸方向の引力を及ぼすので、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態でシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけても、突起側牽引部４０４の引力によって元の姿勢に自動的に戻される。こうして、アキュームレータ８００は昇圧バルブ３２０のシャフト３２４の傾きを更に効果的に防ぐことができる。

【0072】

溝側牽引部４０３と突起側牽引部４０４とは磁石であるので、突起側牽引部４０４の引力は、突起側牽引部４０４が溝側牽引部４０３とシャフト３２２のまわりで対称的に接触している状態において最も強い。したがって、シャフト３２２は、弁体３２４を閉位置に静止させている状態において最も傾きにくい。それに加え、突起側牽引部４０４の引力は閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシールにも寄与する。これらの結果として、閉位置の弁体３２３とシャフトホルダ３２２との間のシール性が高い。
［変形例］

【0073】

（６）実施形態１と同様、実施形態２においても、昇圧バルブ３２０のシャフトホルダ３２２の溝４０１の内面と弁体３２３の突起４０２の横断面とは、矩形に限らず、三角形または丸形等であってもよい。溝４０１と突起４０２との本数も“４”には限らず、他の数であってもよい。さらに、シャフトホルダの内周面に突起が配置され、シャフトの外周面に溝が設けられてもよい。

【0074】

（７）実施形態１と同様、実施形態２においても、溝側牽引部が、各溝４０１を個別に塞ぐ複数個の永久磁石であってもよく、突起側牽引部が、突起４０２の片側（図８の（ｂ）では左側）に固定されている円環状の永久磁石であってもよい。また、溝側牽引部４０３または突起側牽引部４０４が電磁石であってもよい。さらに、溝側牽引部４０３の内径が突起側牽引部４０４の外径以上であり、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態において、溝側牽引部４０３の内周側に突起側牽引部４０４が位置してもよい。この場合は、溝側牽引部４０３の内周面の全体が同じ磁極、たとえばＮ極であり、突起側牽引部４０４の外周面の全体が同じ磁極、たとえばＳ極である。これにより、シャフト３２４が弁体３２３を閉位置に静止させている状態においてシャフトホルダ３２２の軸方向から傾きかけても、溝側牽引部４０３に対する突起側牽引部４０４の引力によってシャフト３２４の傾きが阻止される。その他に、溝側牽引部と突起側牽引部とは、図７が示すようなばね７００の両端を支持する部材７０１、４０２であってもよい。

【符号の説明】

【0075】

１００ ベローズポンプ
１１０ 主シリンダ
１１１ 主シリンダの閉塞端
１１２ 主シリンダの開口端
１１３ 主エア室
１１４ 第１吸排気口
１１５ 駆動室
１１６ ピストン
１１７ 駆動軸
１１８ ピストン室
１１９ プローブ
１２０ 主ベローズ
１２１ 主ベローズの閉塞端
１２２ 主ベローズの開口端
１２３ ポンプ室
１３０ ポンプヘッド
１３１ 吸入流路
１３２ 吐出流路
１３３ 枝路
１３４ 吸入口
１３５ 吐出口
１３６ 吸入用逆止弁
１３７ 吐出用逆止弁
２００ アキュームレータ
２１０ 副シリンダ
２１１ 副シリンダの閉塞端
２１２ 副シリンダの開口端
２１３ 副エア室
２１４ 第３吸排気口
２２０ 副ベローズ
２２１ 副ベローズの閉塞端
２２２ 副ベローズの開口端
２２３ 蓄圧室
３００ 調圧バルブ
３１０ ケーシング
３１１ 吸気路
３１２ 排気路
３１３ フランジ
３１４ 吸気路の入口
３１５ 吸気路の出口
３１６ 排気路の入口
３１７ 排気路の出口
３２０ 昇圧バルブ
３２１ 支持ばね
３２２ シャフトホルダ
３２３ 弁体
３２４ シャフト
３２５ 貫通穴
３２６ リブ
３２７ Ｏリング
３２８ 補助ばね
３３０ 降圧バルブ
３３１ 支持ばね
３３２ シャフトホルダ
３３３ 弁体
３３４ シャフト
３３５ 貫通穴
３３６ Ｏリング
３３７ 補助ばね
３３８ シャフトの先端部
３４０ リング
３４１ リングの円盤面
３４２ 平底穴
３４３ 貫通穴
３４４ 抜け止め
３４５ 抜け止めの穴
４０１ 溝
４０２ 突起
４０３ 溝側牽引部
４０４ 突起側牽引部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】