JP2003328948A - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製ダイアフラムを有するダイアフラムポ
ンプの高速化、小型化、高圧化を図り、かつダイアフラ
ムの破損を防止する。 【解決手段】 金属製ダイアフラム２８は、後退した時
に制御バルブディスク６０を押し、これにより制御バル
ブ５４が開放して圧力室２２へ作動流体が供給される。
これにより、ダイアフラム２８の最後退位置が定まる。
プランジャ１２のストロークも定まるので、ダイアフラ
ム２８の可動範囲も決定する。これにより、ダイアフラ
ム２８が過度に移動して、バックアッププレート３２に
当接することがないので設ける穴を大きくすることがで
き、流路抵抗を減少することができる。よって、高速化
しても圧損が増大しない。また、ダイアフラム２８を積
極的に最後退位置まで引くことができ、両側たわみ方式
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製ダイアフラ
ムを有する定流量あるいは制御容量型ダイアフラムポン
プに関し、吐出精度を向上させる技術、またダイアフラ
ムの損傷を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラムポンプのダイアフラムに
は、樹脂製のものと金属製のものがあるが、取扱い液が
高温であったり高圧であったりする場合など、金属製の
ダイアフラムが用いられることが多い。作動流体が取扱
い流体に混入することが許されず、かつ吐出量の定量性
が要求されるダイアフラムポンプにおいては、吐出精度
の低下やダイアフラムの損傷を極力避ける必要がある。

【０００３】樹脂製のダイアフラムを用いたポンプにつ
いては、プランジャからの圧力を伝える作動流体で満た
された作動流体室の圧力を所定の範囲とするように構成
されている。具体的には、一定の圧力を超えた時に圧力
を解放する解放バルブと、圧力が一定の値より低下した
とき作動流体の量を調節する補給バルブが備えられてい
る。また、ダイアフラムの下死点近傍で補給バルブを作
動させることができる、制御バルブも備えている。制御
バルブは、スプールバルブの構成を有し、ダイアフラム
が往復動する際に当該バルブに当接することにより開
く。開くタイミングは、ダイアフラムが、想定された往
復範囲の最も後退した位置の近傍に来た時である。この
とき、ダイアフラムが制御バルブを開き、エアーと一緒
に作動流体が前の行程でエアー抜きバルブから排出して
不足した分を補うために、それ以上プランジャが後退す
ると、圧力室の圧力が補給バルブの設定圧力を超えるた
め作動流体が補給され、ダイアフラムがこれ以上引かれ
ることが防止される。これによって、ダイアフラムの最
も後退する位置が一定の位置に制御され、またここから
のプランジャのストローク量も定まっているので、ダイ
アフラムの進出位置も制御される。したがって、ダイア
フラムはあらかじめ定められた範囲内で往復動を行い、
また、ダイアフラムの進出側においても、退避側におい
ても、想定範囲を超える圧力の発生が防止される。すな
わち、補給が過剰となって作動流体の量が多くなり、ダ
イアフラムが進出しすぎて破損したり、また取扱い液側
の圧力によってダイアフラムが後退しすぎて破損するこ
とが防止される。このようにして、従来のダイアフラム
の破損が防止されている。

【０００４】従来のダイアフラム往復動ポンプの例とし
て、ドイツ実用新案７４２０９５１（Ｃ６１２０）公報
があげられる。この公報の第１図および第２図に記載さ
れたスプール状バルブは、後述する本願の図３に示す樹
脂製ダイアフラム用のスプールバルブと同様に、スプー
ルのストロークが大きくないと、作動流体を必要な量、
補給することができない。

【０００５】金属製ダイアフラムは、樹脂製のものに比
べて、たわみが少ないために、振幅を小さく制限する必
要がある。すなわち、ダイアフラムの可動量が少ないた
め、樹脂製ダイアフラムポンプで用いられるようなスプ
ールバルブのストロークを大きくとることができない。
したがって、金属製ダイアフラムのポンプにおいては、
樹脂製と同様の制御バルブを採用することが困難であっ
た。そのため、金属製ダイアフラムが後退する吸込み行
程において、特に高速運転となると大きな負圧が発生
し、作動流体が補給されすぎ、いわゆる過補給の状態と
なってしまう。この過大な負圧の発生を避けるため、従
来、ダイアフラム自身の弾性によって中立位置まで復帰
させ、その後の後退はさせないようにしている。また、
吸込み行程において、作動流体室内が減圧し、エアーが
発生するという問題もあり、積極的に作動流体室内を減
圧して、ダイアフラムを引くということは困難であっ
た。この結果、ダイアフラムが中立位置から進出位置の
間だけで往復する、いわゆる片側たわみ方式となる。ま
た、取扱い液が流れる配管内の正の圧力をダイアフラム
に作用させて、これを中立位置から後退させ、強制的に
両側たわみ方式とする手法も知られている。

【０００６】また、金属製ダイアフラムのポンプにおい
ては、ダイアフラムのたわみ量を制限するために、また
はたわんだときにこれを支えるために、バックアッププ
レートを設けている場合が多い。ダイアフラムの進出側
に配置されるバックアッププレートは、運転中にダイア
フラムが過度に進出側へ移動することを制限するために
設けられる。前述のように、金属製ダイアフラムの場
合、樹脂製ダイアフラムに用いた制御バルブを使用する
ことが難しいので、作動流体室内の流体の量を正確に制
御することができず、ダイアフラムの移動位置が定まら
ない。過度に前方に移動すると、ダイアフラムが破損す
るおそれがあるので、前述のように進出側のバックアッ
ププレートを設けている。また、ポンプの運転を停止し
た際において、取扱い流体配管の圧力（ライン圧）が漏
れ込んで、ダイアフラムが後方にたわんだときにこれを
支えるために、後方にもバックアッププレートを配置す
ることが行われている。バックアッププレートは、一般
的には進出側のみ、ときには後退側も、ダイアフラムが
たわんだときの形状に沿った略凹面形状の面を有してい
る。この面には、作動流体が出入りするための複数の小
径の穴が設けられている。この穴は、ダイアフラムがた
わんで密着したときに、ダイアフラムに作用する圧力に
よって、穴部分で局所的に変形を生じ、そこから破損す
ることがないような小さな径が選定されている。

【０００７】しかし、この小径の穴の加工は、困難なた
めに工数が多くかかり、コスト高の要因となっている。
また、小径の穴を取扱い液や作動流体が通過する際に大
きな流路抵抗が生じるために、吸込み行程でのエアーの
発生の原因となり不利となる。この流路抵抗を減らすた
めに、多数の小径穴を配置する必要があるため、これに
ついてもコストを押し上げる要因となっている。そし
て、進出側、後退側双方にこの穴が必ず必要になる。し
たがって、この穴によって運転圧力が制限されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように金属製ダ
イアフラムのポンプにおいては、作動流体の補給は、作
動流体室の圧力に基づき行われており、往復動するダイ
アフラムのストローク位置によって制御されるものでは
ない。このことは、実際のダイアフラムがどの位置で往
復動しているかが不明であることを意味する。すなわ
ち、ダイアフラムに対する動力伝達にかかる作動流体の
量がある所定の量よりも多ければ、ダイアフラムは、進
出方向に片寄って、すなわち取扱い液側に片寄った位置
で往復動し、逆に作動流体の量がある所定の量より少な
ければ、後退側に片寄った位置で往復動する。

【０００９】また、ポンプの運転を停止している際にラ
イン圧力を受けるときや、ダイアフラムが後退側に片寄
って運転される場合、前述のようにダイアフラムが、後
退側のバックアッププレートに当接し、ここに明けられ
た穴部分で、局所的な変形が生じてダイアフラムが破損
する可能性があるという問題があった。また、前記の破
損を防ぎながら穴部分の流通抵抗を小さくするために
は、径を小さくして多くの穴を加工しなければならない
という問題があった。

【００１０】また、片側たわみ方式は、中立位置から進
退両側に振れる両側たわみ方式に比べ、同じ吐出量を望
むのであれば、１ストローク当たりの容積に対するダイ
アフラムの直径を大きくしなければならない。その結
果、ダイアフラムハウジングやボルトも大きくなり、ポ
ンプ全体が大型となって、保守性が悪くなり、かつコス
ト高となる。また、前述のように従来も両側たわみ方式
はあったが、この場合はプランジャの後退終端（下死
点）付近になるとダイアフラムをたわませきれなくなる
ことが発生する可能性が高かった。プランジャが、なお
も後退しようとするとダイアフラムを更にたわませるに
は大きな差圧が必要となる。すなわち作動流体圧力が負
圧になる結果、補給バルブが開き、作動流体が必要以上
に補給される。その結果、ポンプの吐出行程では、過剰
に補給された分の作動流体の分だけ、プランジャの移動
容積よりもダイアフラムの排除容積が少なくなる。ま
た、補給バルブの設定圧力によっては、エアーが発生す
る。このことによって、吐出量の精度が高度に要求され
る当該ポンプにおいて、吐出精度は保証されなくなると
いう問題も発生する。また、作動流体の過剰供給が続く
とダイアフラムが進出方向に偏り、進出側のバックアッ
ププレートに当接する。さらに補給が続くと作動流体圧
力が上昇し、解放バルブが作動する。その際、作動流体
を逃がした分だけ吐出流量も減っている。

【００１１】また、圧力があまり急激に上昇すると、ダ
イアフラムが破損する危険性もある。このように作動流
体が過剰に補給されることを防ぐために、ポンプ回転速
度を下げたり、取扱い流体側（配管側）に正の圧力をか
けたりする対策を採ると、コストの上昇や、使い勝手上
の不便さを招くことになる。

【００１２】本発明は、前述の問題点を解決するために
なされたものである。すなわち、ダイアフラムを両側た
わみ方式としながら、ポンプの高い吐出精度を維持し、
大型化、保守性の低下、コストアップを防止し、かつよ
り高圧運転においてもダイアフラムの破損を防止するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明のダイアフラムポンプは、金属製のダイア
フラムの小さい動きに対応して、より確実に開閉動作が
可能な、制御バルブを採用した。制御バルブにダイアフ
ラムの動きを伝える制御バルブディスクをダイアフラム
が後退して押すと、直ちに制御バルブが開き、補給バル
ブの設定圧力以下になると作動流体が補給される。

【００１４】これにより、ダイアフラムが最も後退する
位置を常に一定とすることができ、作動流体の過補給に
よる吐出精度の低下や、ダイアフラムが後退側のバック
アッププレートに押し付けられることに起因するダイア
フラムの破損を防止することができる。また、ダイアフ
ラムの往復動の範囲がプランジャのストロークの設定に
対応した位置にほぼ固定されるので、作動流体を過度に
減圧してエアーを発生させることを防止できる。このこ
とは、吐出精度の低下を防止すると共に、両側たわみ方
式としながらも、ダイアフラムを積極的に退避位置へと
引くことを可能とする。また、前述のように、従来、作
動流体の過剰補給により進出方向に片寄って運転される
場合を考慮して、進出側にバックアッププレートが配置
されているが、本発明によれば、ダイアフラムが進出側
に片寄らないので、進出側のバックアッププレートの凹
面湾曲部と小径の多数の穴を廃止することも可能とな
る。すなわち、進出側への圧力の制限はなくなる。

【００１５】また、ダイアフラムと共に作動流体が満た
される作動流体室を形成する後部ダイアフラムハウジン
グを、略ドーナツ状の、穴の明いた略円板状の本体と、
この穴にはまって、これを埋める穴埋め部材から構成
し、この穴と穴埋め部材の隙間を所定の間隔に開け、こ
の間隙より作動流体の出入りを行うようにすることがで
きる。

【００１６】穴と軸の寸法精度は、機械加工によって比
較的容易に出せるので、前記の後部ダイアフラムハウジ
ングの穴と、この穴にはまる穴埋め部材（前記の軸に相
当する）の間隙を小さく保ちつつ所定の寸法とすること
は比較的容易であり、また加工も容易である。この間隙
を小さく保つことにより、より高いライン圧力にも耐え
ることができるので、より高圧の用途にも適用が可能と
なる。また、流路断面積も十分確保することができる。
作動流体の流通の妨げることがなく、作動流体の圧力低
下を抑制することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
本実施形態のダイアフラムポンプ１０の主要構成を示す
図である。プランジャ１２は、クランク機構１４を含む
駆動機構によって、シリンダ１６内を往復運動する。シ
リンダの内の圧力は、パッキン１７により保持される。
プランジャ１２の前面およびシリンダヘッド１８と、バ
ルブボディ２０に囲われた空間が、プランジャの往復運
動によって圧力変動が生じる圧力室２２となっている。
バルブボディ２０およびここに設けられている制御バル
ブについては、後に詳述する。圧力室２２は、バルブボ
ディ２０に設けられた連通路を介して、ダイアフラム２
８が納められた、ダイアフラムハウジング２４のダイア
フラム室２６と連通している。ダイアフラム２８は、金
属製、例えばステンレス鋼製である。

【００１８】ダイアフラムハウジング２４は、ダイアフ
ラム２８をその周縁で挟持した２枚の略円板状のプレー
ト３０，３２および、これらのプレートを、ダイアフラ
ム２８を挟持した状態で収容する窪みを有するダイアフ
ラムヘッド３４を含む。ダイアフラムヘッド３４内に
は、ダイアフラム室２６に向かう取扱い液が流れる吸入
路３６およびダイアフラム室２６から取扱い液が送り出
される吐出路３８が設けられている。吸入路３６と吐出
路３８のそれぞれには、取扱い液の逆流を防止する逆止
バルブ４０，４２が設けられている。

【００１９】前述のダイアフラムを挟持した２枚のプレ
ート３０，３２のうち、プランジャ側のプレート３０
は、前述のバルブボディ２０の一部と共に、後部ダイア
フラムハウジング４４を構成する後部ダイアフラムハウ
ジング本体として機能する。このプレート（後部ダイア
フラムハウジング本体）３０には、ダイアフラム２８の
たわみを許容するように窪みが設けられている。なお、
図においては、この窪みを強調して示してある。もう１
枚のプレート３２は、ダイアフラム２８が、前方に、す
なわち図中左方に許容限界を超えてたわまないようにす
るバックアッププレートとして機能する。これらの後部
ダイアフラムハウジング４４と、バックアッププレート
３２により、ダイアフラム室２６が画定される。また、
バックアッププレート３２には、表裏を連通する複数の
貫通孔４６が設けられており、取扱い流体が表裏を行き
来できるようになっている。

【００２０】圧力室２２内の作動流体が不足したとき
に、これをリザーバ４８より補給するために補給流路５
０が設けられている。補給流路５０上には、補給しよう
とする圧力をあらかじめ設定された補給バルブ４９が配
置され逆流を防止している。また、作動流体の補給に関
しては、制御バルブ５４が重要な機能を有しており、こ
れについては後に詳述する。また、圧力室２２内および
ダイアフラム室２６内の圧力が所定値以上高くなった場
合に、解放バルブ５１を介して圧力を解放する解放流路
５２が設けられリザーバ４８に還流される。また、圧力
室２２および作動流体室５６にて発生したエアーは、作
動流体と共にエア抜き通路５３を通ってリザーバ４８に
還流される。エア抜き通路５３には、逆止弁であるエア
抜きバルブ５５が設けられている。

【００２１】図２は、本実施形態の要部詳細図であり、
ダイアフラム２８および制御バルブ５４の周囲の構成が
示されている。ダイアフラム室２６は、ダイアフラム２
８によって二分されており、この結果、図中右側の、圧
力室２２と連通し作動流体により満たされた作動流体室
５６と、ダイアフラムの左側の、取扱い流体で満たされ
る取扱い流体室５８が形成されている。

【００２２】バルブボディ２０は、略円筒形でありフラ
ンジが設けられ、フランジより図中左方の部分が、後部
ダイアフラムハウジング本体３０の中心に明けられた穴
に嵌合し、この穴を埋め、本体３０と共に、後部ダイア
フラムハウジング４４を構成している。フランジより図
中右方の部分はシリンダヘッド１８に納められている。
バルブボディ２０内には、制御バルブ５４と、これと一
体となって軸方向（図中左右方向）に移動する制御バル
ブディスク６０が配置されている。制御バルブ５４およ
び制御バルブディスク６０は、ばね６１により図中左方
向に付勢されている。また、制御バルブのネック部６２
は、バルブの摺動部６４の外径より細くなっており、こ
れにより形成されるバルブボディ２０の内径との円筒状
の隙間が、このバルブボディ２０内の補給流路５０に対
し、連通されている。制御バルブ５４の頭部６６は、バ
ルブボディ２０の端面６８と、ばね６１の付勢力によっ
て密着し、圧力室２２と補給流路５０をシールしてい
る。バルブボディ２０は、制御バルブ５４および制御バ
ルブディスク６０などが組み付けられて、これらと共に
制御バルブ組立体６３を構成する。そして、この制御バ
ルブ組立体６３は、シリンダヘッド１８に着脱可能とな
っている。

【００２３】制御バルブディスク６０は、ばね６１の付
勢力によって、バルブボディ２０の片側の端部との間
に、わずかな隙間をもって配置されている。なお、制御
バルブディスク６０は、ねじ７０によって制御バルブ５
４に対して固定されているが、この位置を調整すること
によって、前記の隙間の調整が可能となっている。バル
ブボディ２０には、圧力室２２と作動流体室５６を連通
するための、連通路７２，７４が設けられている。連通
路７２は、制御バルブのネック部６２とほぼ並行して設
けられ、制御バルブディスク６０およびばね６１が納め
られるディスク収容部７６と圧力室２２を連通してい
る。さらに、制御バルブディスク６０とバルブボディ２
０の間に隙間がある場合は、この隙間を介して、作動流
体室５６と連通している。また、ディスク収容部７６よ
り周方向に、連通路７４が設けられている。連通路７４
は、さらに後部ダイアフラムハウジング本体３０に設け
られた穴の内周面７８と、これに対向するバルブボディ
２０の外周面８０の間隙に続いている。この間隙は、制
御バルブ５４の動作にかかわらず、常に開いている。

【００２４】次に、動作について説明する。プランジャ
１２の前進に伴い作動流体は作動流体室５６に供給さ
れ、ダイアフラム２８を押す。これによって取扱い流体
室５８内の取扱い流体は吐出路３８を通って送り出され
る。このとき、エア抜きバルブ５５の設定圧力を超えた
時点で、このバルブが開放され、圧力室２２等で発生し
たエアーと共に少量の作動流体が排出される。また、圧
力室２２内に過大な圧力が発生すると、解放バルブ５１
が開いて、作動流体の一部を排出する。プランジャ１２
が後退を始めると、圧力室２２および作動流体室５６の
圧力が低下し、ダイアフラム２８が引かれる。このと
き、エア抜きバルブ５５より排出した分、作動流体が減
少しているので、ダイアフラム２８の最も後退したとき
の位置は、前回の位置より、後退側となり、これによっ
てダイアフラム２８が制御バルブディスク６０に接触す
る。さらに、制御バルブディスク６０を押すと、制御バ
ルブ５４がばね６１の付勢力に抗して図中右方に移動す
る。これによって、制御バルブの頭部６６の一端面と、
バルブボディ２０の端面６８の間に隙間ができる。ダイ
アフラム２８が制御バルブディスク６０を図中最も右側
に押した後、さらにプランジャ１２が後退すると、エア
ー抜きバルブ５５から前の行程で排出した分の作動流体
を補給しようとするため、圧力室２２の圧力は下がる。
次に、この圧力が補給バルブ４９の設定圧力以下になる
と、補給流路５０およびバルブのネック部６２の外周間
隙を通って、作動流体が圧力室２２に補給される。この
制御バルブ５４を開放する時のダイアフラム２８の位置
は、ダイアフラムが最も退避する位置（下死点）近傍と
なる。

【００２５】このとき、制御バルブ５４とこれと密着す
るバルブボディの端面６８の法線が、バルブの移動方向
の成分を含むために、バルブのわずかな動きによって、
開閉が実行される。これに対し、従来の樹脂製ダイアフ
ラムを有するポンプに用いられていたスプールバルブの
構造を図３に示す。図中、中心線より上の半分は、スプ
ールバルブが閉じた状態、下の半分はスプールバルブが
開いたときの状態が示されている。このスプールバルブ
８２の場合、図中ａで示す距離を超えて移動して始めて
バルブが開放し、図中αで示す隙間を通って矢印で示す
ように作動流体が流れ、補給が行われる。言い換えれ
ば、スプールバルブ８２が移動しても、その距離がａ以
下である場合、作動流体の補給が行われない。このた
め、スプールバルブは、ダイアフラムの変位の少ない金
属製ダイアフラムの場合においては使用できないが、本
実施形態の場合、バルブのわずかな動きによって開閉動
作が達成されるので、金属製ダイアフラムにも対応する
ことができる。

【００２６】このことは、ダイアフラム２８の最も退避
した位置をほぼ一定としている。すなわち、運転開始時
などにおいて、もし作動流体が過剰な場合は、ダイアフ
ラム２８は制御バルブディスク６０に接触するに至らな
いため、新たな補給が行われることがない。ダイアフラ
ム２８が前進し、圧力室２２の圧力が上がり、エアー抜
きバルブ５５の設定圧力を超えると、作動流体中のエア
ーが排出される。このエアーの排出に伴って、わずかで
あるが作動流体も排出される。したがって、ダイアフラ
ムは、往復動を繰り返すたびに徐々に後退側、つまり制
御バルブディスク６０に接近するようになる。そして、
制御バルブディスク６０に接近するようになった時点で
作動流体の補給が行われるので、これ以上、後退位置が
下がることがなく、定常運転に至る。

【００２７】言い換えると、ダイアフラム２８の後退位
置がほぼ固定されたことによって、ダイアフラム２８の
往復動の範囲は、必要以上に進出したり、後退したりす
ることがなくなるということである。これにより、ダイ
アフラム２８が過大な変形を受けることがなくなり、ダ
イアフラムの破損が防止される。また、ダイアフラム２
８がバックアププレート３２に当接しないので、ダイア
フラム２８の前後で大きな差圧が加わることがなくな
り、貫通孔４６付近で局所的な変形を起こすことがなく
なる。したがって、貫通孔４６の直径を大きくすること
ができ、この部分での取扱い流体の圧力損失の発生を抑
えることができる。これは、流体の流れを速くするこ
と、すなわちポンプの運転速度を高めることを可能とす
る。

【００２８】さらに、ダイアフラム２８が過大に変形す
ることがないので、前側のバックアッププレート３２
は、ダイアフラム２８を押さえる外縁部さえあれば、残
りの部分を凹面に加工する必要がなく、さらには、この
残りの部分を廃止することもできる。

【００２９】また、本実施形態の制御バルブにかかる構
成は、作動流体中のエアーの発生を抑制する効果があ
る。従来のように、ダイアフラムの往復動の範囲が一定
でない場合、これが、後退側に偏っていたとすると、所
定の後退位置にダイアフラムが達してもさらにプランジ
ャが引かれ、作動流体の圧力がさらに減少し、作動流体
内に溶存していたエアーが分離する。しかし、本実施形
態においては、ダイアフラム２８が制御バルブディスク
６０に接触した時点で、作動流体の補給が行われるの
で、過度に作動流体の圧力低下が生じることがない。こ
れにより、エアー発生が抑えられる。

【００３０】さらに、作動流体の補給のタイミングが、
圧力室２２の圧力ではなく、ダイアフラム２８の位置に
より定まっていることにより、プランジャ１２のストロ
ーク速度を高めることができる。つまり、従来であれ
ば、吸込み行程においてプランジャ１２を速く引くと、
流速の増加により、圧力損失が発生するので、作動流体
の圧力が必要以上に減圧されて、より早期に作動流体が
補給され、作動流体が過多となる場合があった。本実施
形態においては、補給のタイミングはダイアフラムの位
置により決定される。したがって、作動流体の最大流速
点における作動流体の補給を回避できる。その結果、前
記のような作動流体の過補給が防止され、作動流体が多
過ぎることから生じるダイアフラムの破損を防止するこ
とができる。

【００３１】また、前述のようにエアー発生、過補給が
防止されているために、プランジャ１２により積極的に
ダイアフラム２８を引き、ダイアフラムの中立点より後
退側を有効に利用する、すなわち両側たわみ方式とする
ことが可能となる。また、ストロークの速度を速め、高
速運転をすることができる。さらに、流路抵抗の高い取
扱い液、すなわち、より高粘度の取扱い液を送ることも
できるようになる。

【００３２】また、本実施形態においては、後部ダイア
フラムハウジング４４の、連通路７４の作動流体室への
開口部を円環状とすることにより、十分な流路断面積を
確保することができる。従来の金属製ダイアフラムポン
プにおいては、作動流体室５６内にもバックアププレー
トを配置してダイアフラムの過度の変形を防止してい
た。このバックアッププレートには、本実施形態のバッ
クアッププレート３２と同様、貫通孔が設けられてい
る。この貫通孔の径を大きくすると、ダイアフラムが密
着した場合に、この孔の部分に対応したダイアフラムが
局所的に変形して破損する場合があり、ある程度以上大
きくできなかった。よって、流路断面積を確保するため
には、貫通孔の数を多くする必要があるが、小径の貫通
孔を多数明けるのは工数がかかりコストの上昇につなが
っていた。なお、ダイアフラムがバックアッププレート
に密着する場合とは、従来作動流体室５６内に設けられ
ることのあったバックアッププレートに当接する意味で
ある。例えば、ポンプ停止時、取扱い流体の配管の圧力
がもれ込みダイアフラムに作用するような場合などが、
これに該当する。

【００３３】本実施形態の場合は、後部ダイアフラムハ
ウジング本体３０の穴内周の加工とバルブボディ２０の
外周の加工により、流路が形成されるので、精度よく、
大きな断面積を有する流路を確保することができる。ま
た、この隙間の幅、すなわち穴の内周面７８と、バルブ
ボディの外周面８０の間隔は、比較的容易に狭くするこ
とができるので、この部分にダイアフラム２８が当接し
たときに、局所的に変形して破損することを防止するこ
とができる。また、作動流体の流路断面積が大きくとれ
ているので、この部分の圧力損失が抑制され、作動流体
の流速を高める、すなわちポンプの高速運転が可能とな
る。

【００３４】図４は、制御バルブ組立体の他の構成例を
示す図である。図中、プランジャ１２の中心線より上側
は制御バルブ５４が閉じている状態を示し、下側は制御
バルブ５４が開いている状態を示している。また、前述
した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号
を付して、その説明を省略する。

【００３５】この例の制御バルブ組立体１６３は、特に
制御バルブディスク１６０およびその周囲のバルブボデ
ィ１２０の構造が、前述の制御バルブ組立体６３と異な
っている。後部ダイアフラムハウジングの本体３０の内
周面７８に対向するのは、制御バルブ組立体１６３にお
いては、制御バルブディスク１６０の外周面１８０であ
る。制御バルブ５４が閉じているとき、すなわち制御バ
ルブディスク１６０が最も進出側（図中左側）にあると
きには、制御バルブディスク１６０の背面と、後部ダイ
アフラムハウジング本体の前面の隙間ｓを作動流体が流
れる。

【００３６】制御バルブ５４が開放し、制御バルブディ
スク１６０がバルブボディ１２０の端面に当接した状態
（図中下方に示す状態）において、制御バルブディスク
１６０は、後部ダイアフラムハウジング本体３０とほぼ
面一となる。このとき、制御バルブディスクの外周面１
８０と、本体３０の穴の内周面７８との間に、所定の隙
間ｒが形成される。この隙間ｒは、取扱い液からダイア
フラム２８に前述のライン圧力が作用したとき、この部
分でダイアフラム２８が局所的に変形し、破損すること
がないように、狭く形成されている。また、隙間ｓにか
かる流路断面積は、隙間ｒにかかる流路断面積よりも大
きくなっており、制御バルブ５４が閉じているときに
は、制御バルブディスク１６０周囲の作動流体の流れを
阻害しない。さらに、制御バルブディスク１６０が、バ
ルブボディ１２０の端面に当接したとき、作動流体室５
６（図２参照）と圧力室２２を連通させるために連通路
１７４が設けられている。

【００３７】制御バルブ組立体１６３においても、前述
した制御バルブ組立体６３を用いた構成と同様の効果を
奏することができ、隙間ｒをより小さくできるので、よ
り高圧力の運転に耐えることができる。

【００３８】以上のように、従来のバックアッププレー
トの小径の穴などのように断面積が小さい流路を排除す
ることができるので、作動流体、取扱い流体の流れに伴
う圧力損失の増大を抑制することができる。したがっ
て、ポンプの高速運転が可能となる。さらに金属ダイア
フラム本来の高圧力運転も可能となる。

【００３９】また、ダイアフラムを積極的に後退させる
ことができる、すなわち両側たわみ運転を行うことがで
きるので、同じポンプ吐出量で比較すれば、ポンプを小
型とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態のダイアフラムポンプの概略構成
を示す図である。

【図２】 本実施形態のダイアフラムポンプの要部の詳
細構成を示す図である。

【図３】 スプールバルブの動作説明図である。

【図４】 制御バルブ組立体の他の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ ダイアフラムポンプ、１２ プランジャ、２０
バルブボディ、２２圧力室、２４ ダイアフラムハウジ
ング、２６ ダイアフラム室、２８ ダイアフラム、３
０ 後部ダイアフラムハウジング本体、３２ バックア
ッププレート、４４ 後部ダイアフラムハウジング、５
４ 制御バルブ、５６ 作動流体室、５８ 取扱い流体
室、６０ 制御バルブディスク、６３ 制御バルブ組立
体。

フロントページの続き (72)発明者 村越 富三雄 東京都東村山市野口町２丁目16番２号 日 機装株式会社東村山製作所内 (72)発明者 佐藤 秀明 東京都東村山市野口町２丁目16番２号 日 機装株式会社東村山製作所内 (72)発明者 西田 孝成 東京都東村山市野口町２丁目16番２号 日 機装株式会社東村山製作所内 Ｆターム(参考） 3H077 AA01 CC02 CC07 DD01 DD13 EE03 EE16 EE31 EE35 EE36 FF03 FF07 FF08 FF09 FF10 FF12 FF14 3J045 AA02 AA04 AA06 AA20 BA04 CA20 EA10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャの往復運動を、作動流体を介
   して、ダイアフラムハウジングが形成するダイアフラム
   室に収容される金属製ダイアフラムに伝達し、このダイ
   アフラムを往復動させて取扱い流体を送り出すダイアフ
   ラムポンプであって、 前記ダイアフラムハウジングは、前記作動流体により満
   たされる作動流体室を、前記ダイアフラムと共に形成す
   る後部ダイアフラムハウジングを含み、 前記後部ダイアフラムハウジングに、前記ハウジングの
   往復動の方向に移動可能に配置された制御バルブディス
   クと、 前記制御バルブディスクに押されると直ちに作動流体の
   補給路を開放する制御バルブと、を有し、 前記制御バルブディスクは、前記ダイアフラムが最も後
   退する位置近傍において、このダイアフラムに押され、
   前記制御バルブを押して、これを開放させる、ダイアフ
   ラムポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイアフラムポンプで
   あって、 前記制御バルブと前記制御バルブディスクを支持し、こ
   れらにより開閉が制御される流路が形成されたバルブボ
   ディと、前記制御バルブと、前記制御バルブディスクと
   を含む、制御バルブ組立体、を有し、 前記後部ダイアフラムハウジングは、前記制御バルブ組
   立体と、この制御バルブ組立体の少なくとも一部が納ま
   る穴が設けられた本体とを有し、前記穴の側面とこれに
   対向する前記制御バルブ組立体の側面との間隙が、前記
   作動流体室に出入りする作動流体の流路となる、ダイア
   フラムポンプ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のダイアフラムポンプで
   あって、前記作動流体室に出入りする作動流体の流路
   は、前記制御バルブディスクがダイアフラムに押されて
   いる際には、前記の、制御バルブ組立体と穴の側面同士
   の間隙のみである、ダイアフラムポンプ。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載のダイアフラム
   ポンプであって、 前記ダイアフラムハウジングの本体の穴と、この穴に納
   まる前記制御バルブ組立体の部分とは、ダイアフラムの
   往復動の方向に直交する断面において略円形であり、こ
   れらの間隙も円環状である、ダイアフラムポンプ。
5. 【請求項５】 請求項２から４のいずれか一つに記載の
   ダイアフラムポンプであって、 前記制御バルブ組立体と前記後部ハウジングの本体との
   間隙は、前記ダイアフラムに当該ダイアフラムポンプの
   想定される最大のライン圧が作用したとき、前記ダイア
   フラムが、前記後部ハウジングに当接しても前記間隙部
   分にて破損しない間隔である、ダイアフラムポンプ。
6. 【請求項６】 請求項２から５のいずれか一つに記載の
   ダイアフラムポンプであって、 前記後部ダイアフラムハウジングの本体の穴の内周面に
   対向し、間隙を形成する前記制御バルブ組立体の部分
   は、バルブボディの一部である、ダイアフラムポンプ。
7. 【請求項７】 請求項２から５のいずれか一つに記載の
   ダイアフラムポンプであって、 前記後部ダイアフラムハウジングの本体の穴の内周面に
   対向し、間隙を形成する前記制御バルブ組立体の部分
   は、制御バルブディスクの外周面である、ダイアフラム
   ポンプ。
8. 【請求項８】 請求項２から７のいずれか一つに記載の
   ダイアフラムポンプであって、 前記制御バルブ組立体は、組み立てられた状態で前記後
   部ダイアフラムハウジングの本体に着脱可能であり、取
   り外した状態で、前記制御バルブの調整作業を行うこと
   ができる、ダイアフラムポンプ。
9. 【請求項９】 プランジャの往復運動を、作動流体を介
   して、ダイアフラムハウジングの形成するダイアフラム
   室に収容される金属製ダイアフラムに伝達し、このダイ
   アフラムを往復動させて取扱い流体を送り出すダイアフ
   ラムポンプであって、 前記ダイアフラムハウジングは、前記作動流体により満
   たされる作動流体室を、前記ダイアフラムと共に形成す
   る後部ダイアフラムハウジングを含み、 前記後部ダイアフラムハウジングは、穴の明いた略円板
   状の本体と、前記穴を埋めるように配置される穴埋め部
   材と、を有し、 前記本体の穴の側面と前記穴埋め部材と間に間隙が設け
   られており、この間隙が前記作動流体室に出入りする作
   動流体の流路となる、ダイアフラムポンプ。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のダイアフラムポンプ
    であって、 前記後部ダイアフラムハウジングの本体と、前記穴埋め
    部材の、ダイアフラム往復動方向に直交する断面形状
    は、これらが係合する部分において略円形であり、これ
    らの間隙も円環状である、ダイアフラムポンプ。