JP2017036674A - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサをダイアフラムの面内方向に簡単に取り外すことができ、簡易な構成でダイアフラムポンプを実現することができる。
【解決手段】本発明は、ダイアフラムポンプを提供する。本ダイアフラムポンプは、第１の凹部を有する第１のポンプハウジングと、第２の凹部を有する第２のポンプハウジングと、前記第１のポンプハウジングと前記第２のポンプハウジングとの間に挟持され、前記第１の凹部との間にポンプ室を形成し、前記第２の凹部との間に作動流体室を形成しているダイアフラムと、前記ダイアフラムに装着されている磁気発生部と、前記第１と第２のポンプハウジングの少なくとも一方に装着され、前記磁気発生部が発生させている磁気を検知する磁気センサと、前記磁気センサを前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に移動可能なセンサ装着部とを有するセンサユニットと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、送液ポンプに関し、特にダイアフラムの変形によって送液を行うダイアフラムポンプに関する。

フォトレジスト液等の薬液を供給する薬液供給ポンプとして、ダイアフラムポンプが用いられている（特許文献１等）。ダイアフラムポンプは、ポンプ室と、ダイアフラムを駆動する作動流体室（特許文献１では作動室あるいは加圧室と呼ばれている。）とを区画する可撓性膜であるダイアフラムを使用するポンプである。ポンプ室は、薬液を吸入又は吐出するための空間である。作動流体室は、空気や不活性ガスである作動流体によって満たされる空間である。ダイアフラムポンプは、作動流体を使用してダイアフラムを駆動し、ポンプ室から薬液を吸入又は吐出する。

ダイアフラムポンプは、吸入行程と吐出行程とを有し、以下のようにして駆動される。吸入行程は、作動流体室に負圧発生源を接続して作動流体室を収縮させることによってポンプ室を拡大させて薬液を吸入する。吐出行程は、作動流体室に正圧発生源を接続して作動流体室を拡大させることによってポンプ室を収縮させて薬液を吐出する。吸入行程の完了と吐出行程の完了は、ダイアフラムの中心位置に装着されているロッドの移動をフォトセンサによって検知することによって行われる。この検知に基づいて、ダイアフラムポンプは、負圧発生源と正圧発生源の作動流体室への接続を切り替えることができる。

ダイアフラムポンプには、以下の２つの利点がある。第１の利点は、ダイアフラムポンプでは、薬液通過部と、ポンプ駆動部（作動流体室）がダイアフラムによって完全に隔離されているので、薬液がポンプ駆動部内の潤滑油等と触れることがない点である。第２の利点は、ダイアフラムの面外方向において薄側とすることができるという点である。

特開平１１−３２４９２３号公報 特開平０４−１２２４０３号公報 特開２０００−９７１５７号公報 特開２００６−４６２８４号公報

しかしながら、上述のダイアフラムポンプでは、ダイアフラムがポンプハウジングの内部に配置されているので、ダイアフラムの状態を検知するためロッドが、ポンプ室を形成するハウジングを貫通して装備されている。これにより、ダイアフラムポンプの外側でフォトセンサによってロッドの移動の検知を可能としている。この結果、ポンプ室は、摺動部を有することとなって外部から完全に隔離することができない。一方、ダイアフラムのストロークだけ移動するロッドを格納するスペースが必要とされるので、ダイアフラムの面外方向において厚みを有する結果となっている。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題の少なくとも一部を解決する技術を提供することを目的とする。

本発明は、ダイアフラムポンプを提供する。本ダイアフラムポンプは、第１の凹部を有する第１のポンプハウジングと、第２の凹部を有する第２のポンプハウジングと、前記第１のポンプハウジングと前記第２のポンプハウジングとの間に挟持され、前記第１の凹部との間にポンプ室を形成し、前記第２の凹部との間に作動流体室を形成しているダイアフラムと、前記ダイアフラムに装着されている磁気発生部と、前記第１と第２のポンプハウジングの少なくとも一方に装着され、前記磁気発生部が発生させている磁気を検知する磁気センサと、前記磁気センサを前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に移動可能なセンサ装着部とを有するセンサユニットと、を備える。

上記ダイアフラムポンプにおいて、前記センサユニットは、前記中心軸方向と略垂直な方向に移動させて取り外し可能に構成されてもよい。

上記ダイアフラムポンプにおいて、前記センサユニットを前記第１と第２のポンプハウジングの少なくとも一方に装着するためのセンサユニット装着部を備え、前記センサユニット装着部は、前記センサユニットを前記第１又は第２のポンプハウジングに押しつける付勢部と、前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に前記センサユニットと当接させることによって、前記磁場において予め設定されている位置に前記磁気センサを配置させるための位置決め部とを有し、前記付勢部は、前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に向かって広がる隙間を有し、前記センサユニットは、前記隙間から前記センサユニットを前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に移動させて前記位置決め部に当接させることによって前記センサユニット装着部に装着することができるように構成してもよい。

上記ダイアフラムポンプにおいて、前記センサユニットは、前記作動流体室の内圧から前記ポンプ室の内圧を減じた差圧が予め定められた所定値以下となる範囲となるように構成されていてもよい。

上記ダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムポンプは、前記ダイアフラムの径方向が重力の方向と略平行となる向きに設置されるように構成され、前記吸入口は、水平方向において前記ダイアフラムの中心軸からシフトした位置に配置され、重力方向に向かって伸びていてもよい。

上記ダイアフラムポンプにおいて、前記第１の凹部には、前記ポンプ室に連通する吸入口が形成され、前記吸入口は、複数のオリフィスを有していてもよい。

本発明のダイアフラムポンプによれば、ダイアフラムの動きに追従するロッドを必要としないので、ダイアフラムの面外方向に大きなスペースを必要としない。さらに、非接触式の磁気センサを使用するので、調整やメインテナンス等のために磁気センサをダイアフラムの面内方向に簡単に取り出すことができる。さらに、ポンプ室から摺動部を排除することもできるので、簡易な構成でダイアフラムポンプを実現することができる。

本発明の一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０を上下に２分割して下側を見た断面図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０のポンプ室側ハウジング１００を示す外観図である。図２（ａ）は、ポンプ室側ハウジング１００を外側から見た外観図である。図２（ｂ）は、ポンプ室側ハウジング１００を内側から見たＢ−Ｂ断面図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の作動流体室側ハウジング２００を示す外観図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の駆動システム５００を示すブロック図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の駆動サイクルを示すフローチャートである。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吸入完了状態を示す断面図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吐出完了状態を示す断面図である。 一実施形態に係る磁気センサ１５１と検知位置を示す図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吸入完了状態と吐出完了状態の検知位置を示す概念図である。 一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０を示す斜視図である。 一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０を別の角度から示す斜視図である。 一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０をさらに別の角度から示す斜視図である。 一実施形態に係る作動流体室側センサユニット２５０を示す斜視図である。 一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０を２つ並べた状態を示す概念図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して以下の順序で説明する。
Ａ．ダイアフラムポンプの構成：
Ｂ．ダイアフラムポンプの制御：
Ｃ．ダイアフラム駆動の検知：
Ｄ．変形例：

Ａ．ダイアフラムポンプの構成：
図１は、本発明の一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０を上下に２分割して上側を見た断面図である。図２は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０のポンプ室側ハウジング１００を示す外観図である。図２（ａ）は、ポンプ室側ハウジング１００を外側から見た外観図である。図２（ｂ）は、ポンプ室側ハウジング１００を内側から見たＢ−Ｂ断面図である。図３は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の作動流体室側ハウジング２００を示す外観図である。ダイアフラムポンプ１０は、本実施形態では、薬液を吐出するものとしている。

ダイアフラムポンプ１０は、ポンプ室側ハウジング１００と、作動流体室側ハウジング２００と、可撓性を有するダイアフラム３００（図１参照）と、ポンプ室側センサユニット１５０と、作動流体室側センサユニット２５０とを有している。ダイアフラムポンプ１０は、ポンプ室側ハウジング１００と作動流体室側ハウジング２００とで、可撓性を有するダイアフラム３００を挟み、１２個の通しボルト（図示せず）をボルト穴１０ｈ（図２（ａ）参照）に通して締結することによって構成されている。ダイアフラムポンプ１０は、設置用の一対の脚部１９１、１９２を有している。図１では、ダイアフラム３００は、平面状の形状を有するように示されているが、現実には、薬液の吸入や吐出ができるように弛んだ不定型の形状を有している（図１参照）。

ポンプ室側ハウジング１００は、ポンプ本体１１０と、補強部材１０５とを有している。ポンプ本体１１０は、たとえば耐腐食性の高いフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＴＦＥ）を切削加工することによって形成することができる。補強部材１０５は、アルミニウム合金製でポンプ本体１１０を外部から補強している。ダイアフラム３００の材質は、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）であり、リング型永久磁石３２０（磁気発生部とも呼ばれる。）は、ダイアフラム３００の略中心位置において作動流体室側に接着剤で固定されている。作動流体室側ハウジング２００は、アルミニウム合金製である。これらの材料は、いずれも非磁性体であり、磁場への影響は殆ど無視できる。

ポンプ本体１１０には、図１に示されるように、ダイアフラム３００との間にポンプ室１４０を形成するためのポンプ室側凹部１２０（ポンプ室側凹部１２０は、第１の凹部とも呼ばれる。）が形成されている。ポンプ室１４０は、前述のようにダイアフラム３００をポンプ本体１１０と作動流体室側ハウジング２００との間に挟むことによって、ポンプ室側凹部１２０とダイアフラム３００との間に形成されている。

作動流体室側ハウジング２００には、ダイアフラム３００との間に作動流体室２４０を形成するための作動流体室側凹部２２０（作動流体室側凹部２２０は、第２の凹部とも呼ばれる。）が形成されている。作動流体室２４０は、前述のようにダイアフラム３００をポンプ本体１１０と作動流体室側ハウジング２００との間に挟むことによって、作動流体室側凹部２２０とダイアフラム３００との間に形成されている。

作動流体室側凹部２２０には、薬液吸入時にリング型永久磁石３２０を格納するための円柱形状を有し、リング型永久磁石３２０の厚みよりも深い磁石格納凹部２３０が形成されている。リング型永久磁石３２０は、ポンプ室１４０に最大量の薬液を吸入するために作動流体室２４０の内容積を最小化する際に、磁石格納凹部２３０に格納される。磁石格納凹部２３０は、ダイアフラムポンプ１０の作動時において、リング型永久磁石３２０の作動流体室側ハウジング２００への衝突を防止する役割も果たしている。

図２（ａ）は、ポンプ室側ハウジング１００を外側から見た外観図である。ポンプ室側ハウジング１００の外部には、２つの磁気センサ１５１、１５２を有するポンプ室側センサユニット１５０が装備されている。ポンプ室側センサユニット１５０は、２つの磁気センサ１５１、１５２の位置を調整可能に一体化させたものである。ポンプ室側センサユニット１５０の構成と機能の詳細については後述する。

図２（ｂ）は、ポンプ室側ハウジング１００を内側から見たＢ−Ｂ断面図である。ポンプ本体１１０には、ポンプ室１４０に薬液を吸入するための薬液吸入口１７０と、ポンプ室１４０から薬液を吐出するための薬液吐出口１８０と、排気を行うためのドレイン孔１９０とが形成されている。

薬液吐出口１８０とドレイン孔１９０は、いずれもポンプ室側凹部１２０の中心位置（図２（ｂ）のＣ点）の方向に向けられて鉛直方向（重力の方向）に形成されている。一方、薬液吸入口１７０は、ポンプ室側凹部１２０の中心位置から水平方向に左側にシフトした位置において鉛直方向（矢印Ｖ）に形成されている。これにより、薬液吸入口１７０は、反時計回りの方向（矢印Ｒ）に薬液が流れるように薬液を吸入することができる。この結果、ダイアフラムポンプ１０は、ポンプ室１４０の内部の一部の領域に薬液を殆ど滞留させることなく、円滑に薬液吐出口１８０から吐出させることができる。

薬液吸入口１７０は、その内部に複数の小さな流路を有するオリフィス１１２を有している。オリフィス１１２は、薬液吸入口１７０から薬液を吸入する際に激しい乱流を発生させて、薬液中に溶けている気体を泡として発生させる。この泡は、浮力によってドレイン孔１９０の近傍に浮き上がって空間を形成し、やがてドレイン孔１９０から排出される。

ダイアフラムポンプ１０は、吸入行程と吐出行程とを有する容積型ポンプである。吸入行程では、作動流体室２４０から作動流体を排出することによって作動流体室２４０を収縮させてポンプ室１４０に薬液を吸入する。吐出行程では、作動流体室２４０に作動流体を吸気することによって作動流体室２４０を拡大させてポンプ室１４０から薬液を吐出する。

図３は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の作動流体室側ハウジング２００を示す外観図である。作動流体室側ハウジング２００には、作動流体室２４０に作動流体を吸排気するための吸排気孔２７０が形成されている。作動流体室側ハウジング２００の外部には、２つの磁気センサ２５１、２５２を有する作動流体室側センサユニット２５０が装備されている。作動流体室側センサユニット２５０は、２つの磁気センサ２５１、２５２の位置を調整可能に一体化させたものである。作動流体室側センサユニット２５０の構成と機能の詳細については後述する。

Ｂ．ダイアフラムポンプの制御：
図４は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の駆動システム５００を示すブロック図である。駆動システム５００は、制御部５０１と、真空を発生させる真空発生源５１１と、加圧空気を発生させる加圧空気源５１２と、切換弁５１３と、吸入側遮断弁５２１と、吐出側遮断弁５２２とを有している。制御部５０１は、切換弁５１３と、吸入側遮断弁５２１と、吐出側遮断弁５２２とを操作する。なお、ドレイン孔１９０の開閉制御については説明を省略するが、吸入行程と吐出行程のいずれの行程でも閉じているものとする。

切換弁５１３は、真空発生源５１１と加圧空気源５１２とを、作動流体室２４０（図１参照）に連通する吸排気孔２７０に切り替え可能に接続されている。吸入側遮断弁５２１は、薬液供給源をポンプ室１４０に連通する薬液吸入口１７０に開閉可能に接続している。吐出側遮断弁５２２は、ポンプ室１４０に連通する薬液吐出口１８０を薬液供給先に開閉可能に接続している。

図５は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の駆動サイクルを示すフローチャートである。ステップＳ１０では、制御部５０１は、吐出側遮断弁５２２を閉じて薬液供給先からの薬液の逆流を防止する。ステップＳ２０では、制御部５０１は、吸入側遮断弁５２１を開いて薬液供給源から薬液の供給を可能とする。ステップＳ３０では、制御部５０１は、切換弁５１３を切り替えて真空発生源５１１に接続する。これにより、真空発生源５１１は、作動流体室２４０から排気して作動流体室２４０を収縮させることによって、ポンプ室１４０を拡大する。これにより、ダイアフラムポンプ１０は、薬液供給源から吸入側遮断弁５２１を介してポンプ室１４０に薬液を吸入することができる。

ステップＳ１０乃至Ｓ３０の各工程は、たとえばシーケンス制御によって順に工程が進められる。ステップＳ３０の工程は、制御部５０１が吸入完了を検知するまで継続される（ステップＳ４０）。すなわち、ステップＳ３０において、薬液供給源からポンプ室１４０に薬液の吸入が開始されてから吸入完了が検知されるまで薬液の吸入が継続されることになる。

図６は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吸入完了状態を示す断面図である。本実施形態では、吸入完了状態は、２つの磁気センサ２５１、２５２のいずれかでリング型永久磁石３２０の磁気が検知されることによって検知される。２つの磁気センサ２５１、２５２は、リング型永久磁石３２０を基準として相互に相違する位置に配置されている（図３参照）。これにより、２種類の吸入完了状態（ポンプ室１４０の内部への吸入量）を設定することができる。２つの磁気センサ２５１、２５２の位置と検知内容の関係については後述する。

ステップＳ５０では、制御部５０１は、吸入側遮断弁５２１を閉じて薬液供給源への薬液の逆流を防止する。ステップＳ６０では、制御部５０１は、吐出側遮断弁５２２を開いて薬液供給先への薬液の供給を可能とする。ステップＳ７０では、制御部５０１は、切換弁５１３を切り替えて加圧空気源５１２に接続する。これにより、加圧空気源５１２は、作動流体室２４０に吸気して作動流体室２４０を拡大することによってポンプ室１４０を収縮させる。これにより、ダイアフラムポンプ１０は、ポンプ室１４０から吐出側遮断弁５２２を介して薬液供給先に薬液を吐出することができる。

ステップＳ５０乃至Ｓ７０の各工程は、たとえばシーケンス制御によって順に工程が進められる。ステップＳ８０の工程は、制御部５０１が吐出完了を検知するまで継続される（ステップＳ８０）。すなわち、ステップＳ８０において、ポンプ室１４０から薬液供給先に薬液の供給が開始されてから吐出完了が検知されるまで薬液の吐出が継続されることになる。

図７は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吐出完了状態を示す断面図である。本実施形態では、吐出完了状態は、２つの磁気センサ１５１、１５２のいずれかでリング型永久磁石３２０の磁気が検知されることによって検知される。２つの磁気センサ１５１、１５２は、リング型永久磁石３２０を基準として相互に相違する位置・方向に配置されている（図３参照）。これにより、２種類の吐出完了状態（ポンプ室１４０の内部の薬液残量）を設定することができる。

このように、単一のダイアフラムポンプ１０は、ステップＳ１０乃至ステップＳ８０の一連の工程を繰り返すことによって、間欠的に薬液を吐出することができる。

Ｃ．ダイアフラム駆動の検知：
図８は、一実施形態に係る磁気センサ１５１と検知位置を示す図である。図８（ａ）は、磁気センサ１５１の外観と検知対象の磁気方向を示している。図８（ｂ）は、磁気センサ１５１の微調整用配置を概念的に示す模式図である。図８（ｃ）は、磁気センサ１５１の遠距離検知用配置を概念的に示す模式図である。磁気センサ１５２、２５１、２５２は、磁気センサ１５１と同一の構成を有している。

図８（ａ）に示されるように、磁気センサ１５１は、磁気センサ１５１の長手方向の磁気を検知するセンサである。すなわち、磁気センサ１５１は、磁気センサ１５１の長手方向に向かう磁束に対して高い感度を有し、他の方向の磁束に対して低い感度を有する。

微調整用配置では、磁気センサ１５１は、リング型永久磁石３２０の中心軸（Ｙ軸）に対して垂直方向（Ｘ軸）の磁束を検知する。検知限界位置Ｌ１〜Ｌ３は、磁気センサ１５１が検知可能な限界となる磁気センサ１５１の位置を示している。図８（ｂ）に示されるように、検知限界位置Ｌ１〜Ｌ３は、リング型永久磁石３２０の中心軸からＸ軸方向に離れるほど、リング型永久磁石３２０からＹ軸に離れた位置で検知可能となっている。この理由は、Ｘ軸方向においてＹ軸に近づくほど、Ｘ軸方向の磁束密度が小さくなるからである。

遠距離検知用配置では、磁気センサ１５２（図６及び図７参照）は、リング型永久磁石３２０の中心軸方向（Ｙ軸）の磁束を検知する。検知限界位置Ｖ１〜Ｖ３は、磁気センサ１５１が検知可能な限界となる磁気センサ１５２の位置を示している。図８（ｃ）に示されるように、検知限界位置Ｖ１〜Ｖ３は、リング型永久磁石３２０の中心軸からＹ軸方向に近づくほど、リング型永久磁石３２０からＹ軸方向に離れた位置で検知可能となっている。この理由は、Ｘ軸方向においてＹ軸に近づくほど、Ｙ軸方向の磁束密度が大きくなるからである。

図９は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０の吸入完了状態と吐出完了状態の検知位置を示す概念図である。横軸は、ダイアフラムポンプ１０におけるリング型永久磁石３２０の位置（ストローク）を示している。リング型永久磁石３２０の位置は、説明を分かりやすくするためにダイアフラムポンプ１０の吸入行程と吐出行程において時間とほぼ比例の関係にあるものとしている。縦軸は、ダイアフラムポンプ１０の吐出圧を示している。図９から分かるように、吐出圧は、ダイアフラムポンプ１０は、吸入側と吐出側においてダイアフラム３００が底付きする位置において圧力が低下している。

吐出側においては、ダイアフラム３００の張力に起因して吐出圧が低下している。ダイアフラムポンプ１０では、ポンプ室１４０と作動流体室２４０の内部圧力は、原理的には同一となる。しかしながら、吐出側における底付きする位置においては、ダイアフラム３００が吐出側に風船のように膨張した状態となっているので、ダイアフラム３００の張力によって吐出圧が減殺されることになる。

一方、吸入側においては、ダイアフラム３００の膨張状態によっては、ダイアフラム３００の張力によって吐出圧が上昇することになる。しかしながら、作動流体室２４０の内部圧力の上昇の遅れ、特に、ダイアフラム３００が作動流体室側凹部２２０（図１参照）の内部に張り付いたような状態では、作動流体室２４０の内部圧力がポンプ室１４０に円滑に伝わらず、吐出圧が低下することになる。このように、吸入側においても吐出圧の変動の要因がある。

このような観点を考慮し、本実施形態に係るダイアフラムポンプ１０は、線形性優先モードと吐出量優先モードの２つの作動モードを有している。線形性優先モードは、１サイクルあたりの吐出量が少ないものの吐出圧の変動が小さいという特徴を有する作動モードである。吐出量優先モードは、１サイクルあたりの吐出量が多いものの吐出圧の変動が大きいという特徴を有する作動モードである。これらの作動モードは、ダイアフラムポンプ１０の用途に応じてユーザが使い分けることができる。

線形性優先モードは、リング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最小吸入位置Ｐ２と最小吐出位置Ｐ３との間を往復するようにダイアフラム３００が駆動される作動モードである。線形性優先モードでは、吸入完了状態は、磁気センサ２５１によってリング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最小吸入位置Ｐ２へ到達することによって検知される。制御部５０１は、線形性優先モードにおける吸入完了状態を確認し、処理をステップＳ５０（図５参照）に進める。一方、吐出完了状態は、磁気センサ１５２によってリング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最小吐出位置Ｐ３へ到達することによって検知される。制御部５０１は、線形性優先モードにおける吐出完了状態を確認し、処理をステップＳ１０（サイクルの最初）に戻す。

吐出量優先モードは、リング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最大吸入位置Ｐ１と最大吐出位置Ｐ４との間を往復するようにダイアフラム３００が駆動される作動モードである。吐出量優先モードでは、吸入完了状態は、磁気センサ２５２によってリング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最大吸入位置Ｐ１へ到達することによって検知される。制御部５０１は、吐出量優先モードにおける吸入完了状態を確認し、処理をステップＳ５０に進める。一方、吐出完了状態は、磁気センサ１５１によってリング型永久磁石３２０の中心位置３２０ｃが最大吐出位置Ｐ４へ到達することによって検知される。制御部５０１は、吐出量優先モードにおける吐出完了状態を確認し、処理をステップＳ１０（サイクルの最初）に戻す。

本実施形態では、吸入側と比較して吐出側において非線形の領域が大きいので、磁気センサ１５２を遠距離検知用配置（リング型永久磁石３２０の中心軸方向が磁束の検知方向）とし、他の３個の磁気センサ２５１、２５２、１５１を微調整用配置としている。しかしながら、ダイアフラムポンプ１０の構成や用途によって、磁気センサ１５１、１５２，２５１、２５２の位置や方向といった複数の自由度を設計に役立てることができる。具体的には、たとえば２個の磁気センサ２５１、２５２は、作動流体室側ハウジング２００の外面上の平面位置（ダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向）において相互にシフトさせることによって、ダイアフラムポンプ１０を薄型としつつ、検知範囲を変更できる（図８（ｂ）参照）。

最小吐出位置Ｐ３は、たとえば以下のようにして設定することができる。具体的には、吐出側において、前述のようにダイアフラム３００の張力に起因して吐出圧が低下している場合を想定する。この場合には、ダイアフラムポンプ１０のポンプ室１４０と作動流体室２４０の双方に空気圧をかけて、その差圧（差圧＝作動流体室２４０―ポンプ室１４０）が予め定められた圧力差となったときに検知されるような位置に磁気センサ１５２の位置を設定することができる。この差圧は、ダイアフラム３００が吐出側に風船のように膨張した状態となることによるダイアフラム３００の張力を原因とする吐出圧低下につながるからである。このように、線形性を有する範囲として、作動流体室２４０からポンプ室１４０の圧力を減じた差圧に応じてダイアフラム３００に張力が発生しているときに、ダイアフラム３００の張力が予め定められた所定値以下となる範囲として定義することもできる。

図１０は、一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０を示す斜視図である。図１１は、一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０を別の角度から示す斜視図である。図１２は、一実施形態に係るポンプ室側センサユニット１５０をさらに別の角度から示す斜視図である。ポンプ室側センサユニット１５０は、２つの磁気センサ１５１、１５２が装着されるポンプ室側センサプレート６０と、ポンプ室側センサプレート６０をポンプ室側ハウジング１００の補強部材１０５に固定するためのポンプ室側固定プレート７０とを備えている。

ポンプ室側センサプレート６０は、プレス板金によって簡易に製造することができ、第１平面部６１と、固定部６２と、折曲部６３と、第１センサベース６４ａと、第２センサベース６４ｂと、第２平面部６５と、一対の固定平面部６６，６７と、第１センサ挟持部６８と、第２センサ挟持部６９とを有している。第１平面部６１は、平板状の形状を有している。固定部６２は、第１平面部６１から階段状に折れ曲がっており、ポンプ室側センサプレート６０を補強部材１０５にボルト締めするための部分である。

折曲部６３は、第１平面部６１から固定部６２とは反対側に階段状に折れ曲がっており、その一部が第２センサベース６４ｂを構成している。第２センサベース６４ｂは、第２センサ挟持部６９を介して磁気センサ１５２を装着可能に構成されている。第２平面部６５は、折曲部６３を介して第１平面部６１に接続されている。第２平面部６５は、その一部が折り曲げられて第１センサベース６４ａを構成している。第１センサベース６４ａは、第１センサ挟持部６８を介して磁気センサ１５１を装着可能に構成されている、なお、ボルトの図示は省略されている。第１センサ挟持部６８及び第２センサ挟持部６９は、本実施形態では、ガイドレール状の形状を有し、スライド可能に磁気センサ１５２を挟持している。

これにより、磁気センサ１５２は、第２センサ挟持部６９によって遠距離検知用配置の方向に調整可能（スライド可能）に挟持され、リング型永久磁石３２０の中心軸方向（Ｙ軸）の磁束を検知することができる。同様に、磁気センサ１５１は、微調整用配置の方向に調整可能（スライド可能）に第１センサ挟持部６８によって挟持され、リング型永久磁石３２０の中心軸（Ｙ軸）に対して垂直方向（Ｘ軸）の磁束を検知することができる。

ポンプ室側固定プレート７０は、プレス板金によって簡易に製造することができ、平面部７１と、一対の付勢部７２，７３と、位置決め部７７とを有している。ポンプ室側固定プレート７０は、平面部７１において補強部材１０５にボルト締めされている。一対の付勢部７２，７３は、平面部７１から折り曲げられた部分として構成されており、一対の固定平面部６６，６７においてポンプ室側センサプレート６０を補強部材１０５に押しつける方向に付勢している。位置決め部７７は、平面部７１から折り曲げられた部分として構成されており、ダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向に向かってポンプ室側センサプレート６０が当接することによって、ポンプ室側センサプレート６０を位置決めすることができる。

ポンプ室側センサプレート６０は、固定部６２の図示しない締結ボルトを外すだけで簡単に第１平面部６１の平面方向に取り外すことができる。これにより、２つの磁気センサ１５１、１５２の位置を補強部材１０５から取り外した状態で調整することができる。一方、一対の付勢部７２，７３は、補強部材１０５との間にダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向に向かって広がる隙間を形成している。ポンプ室側センサプレート６０は、この広がった隙間から装着可能であり、一対の付勢部７２，７３と補強部材１０５との間に挟持されることになる。

このように、ポンプ室側センサプレート６０は、一対の固定平面部６６，６７を一対の付勢部７２，７３と補強部材１０５との間に挿入され、ダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向に向かってポンプ室側センサプレート６０を位置決め部７７に当接させることによって予め設定されている位置に正確に位置決めすることができる。これにより、着脱作業が一方向のみから行うことができることになる。

このように、ポンプ室側センサプレート６０及びポンプ室側固定プレート７０は、補強部材１０５から取り外した状態で２つの磁気センサ１５１、１５２の位置を予め設定された方向に簡易に調整可能に構成されている。

図１３は、一実施形態に係る作動流体室側センサユニット２５０を示す斜視図である。作動流体室側センサユニット２５０は、２つの磁気センサ２５１、２５２が装着される作動流体室側センサプレート９０と、作動流体室側センサプレート９０を作動流体室側ハウジング２００に固定するための作動流体室側固定プレート８０とを備えている。

作動流体室側センサプレート９０は、第１平面部９１と、折曲部９２と、長孔部９３と、Ｌ字部材９４と、センサベース９５と、一対の固定平面部９６，９７と、一対のセンサ挟持部９８，９９とを有している。第１平面部９１、折曲部９２、長孔部９３及び一対の固定平面部９６，９７は、プレス板金によって簡易に製造することができる。折曲部９２は、第１平面部９１から折り曲げられることによって構成され、長孔部９３が形成されている。長孔部９３には、Ｌ字部材９４を介してセンサベース９５が図示しないボルトによって長孔部９３の長軸方向に位置決め可能に締結可能である。センサベース９５には、一対のセンサ挟持部９８，９９が装着されている。センサ挟持部９８，９９は、本実施形態では、ガイドレール状の形状を有し、スライド可能に磁気センサ２５１、２５２を挟持している。

このように、２つの磁気センサ２５１、２５２は、一対のセンサ挟持部９８，９９によって、微調整用配置の方向に調整可能（スライド可能）に挟持され、リング型永久磁石３２０の中心軸（Ｙ軸）に対して垂直方向（Ｘ軸）の磁束を検知することができる。

作動流体室側固定プレート８０は、プレス板金によって簡易に製造することができ、平面部８１と、一対の付勢部８２，８３と、位置決め端部８７とを有している。作動流体室側固定プレート８０は、平面部８１において作動流体室側ハウジング２００にボルト締めされている。一対の付勢部８２，８３は、平面部８１から折り曲げられた部分として構成されており、一対の固定平面部９６，９７において作動流体室側センサプレート９０を作動流体室側ハウジング２００に押しつける方向に付勢している。位置決め端部８７は、平面部８１の切り欠きとして構成されており、作動流体室側センサプレート９０が当接することによって、作動流体室側センサプレート９０を位置決めすることができる。

一対の付勢部８２，８３は、作動流体室側ハウジング２００との間にダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向に向かって広がる隙間を形成している。作動流体室側センサプレート９０は、この広がった隙間から装着可能であり、一対の付勢部８２，８３と作動流体室側ハウジング２００との間に挟持されることになる。これにより、着脱作業が一方向のみから行うことができることになる。

このように、作動流体室側センサプレート９０及び作動流体室側固定プレート８０は、作動流体室側ハウジング２００から取り外した状態で２つの磁気センサ２５１、２５２の位置を予め設定された方向に簡易に調整可能に構成されている。

図１４は、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１０（１０ａ、１０ｂ）を２つ並べた状態を示す概念図である。２つのダイアフラムポンプ１０は、相互に半サイクルシフトされた状態で、少なくとも一方が吐出している状態となるように制御される。これにより、供給される薬液に常に一定の圧力を加えることができる。このため、一方のダイアフラムポンプ１０ｂの吐出が完了する前に、他方のダイアフラムポンプ１０ａの吐出が開始され、他方のダイアフラムポンプ１０ａの吐出が完了する前に、一方のダイアフラムポンプ１０ｂの吐出が開始されるように制御される。このようなサイクルを実現するために、ダイアフラムポンプ１０ａ、１０ｂは、吸入行程よりも吐出行程の時間の方が長くなるように新空圧や加圧空気のゲージ圧が設定されることになる。

図１０から分かるように、ポンプ室側センサユニット１５０や作動流体室側センサユニット２５０は、ダイアフラム３００の動きに追従するロッド（特許文献１参照）を必要としないので、ダイアフラム３００の面外方向に大きなスペースを必要としない。さらに、ポンプ室側センサユニット１５０や作動流体室側センサユニット２５０は、非接触式の磁気検知センサを一体化させた構成を有するので、ダイアフラム３００の中心軸方向と略垂直な方向に簡単に移動可能である。これにより、ポンプ室側センサユニット１５０や作動流体室側センサユニット２５０は、ダイアフラム３００の面内方向に簡単に取り外すことができるとともに、ポンプ室１４０から摺動部を排除して簡易な構成を実現することもできる。

さらに、本実施形態に係るダイアフラムポンプ１０は、ダイアフラム３００の動きに追従するロッドを装備しないので、ダイアフラム３００は、その中心部の方向を拘束されることなく自由に動くことができる。これにより、作動流体室２４０側の圧力をポンプ室１４０に円滑に伝達して吐出圧の変動を抑制することができるという効果も奏する。一方、当業者の技術常識によれば、リング型永久磁石３２０の方向が一定せず、正確な磁気検知を阻害することになる。しかしながら、本願発明者は、試作中のダイアフラムポンプの一部に孔を開けてレーザーでダイアフラムの動きを観察したところ、検知すべきタイミングである吸入完了や吐出完了に近い領域では、ダイアフラム３００の張力によってリング型永久磁石３２０が装着される中央部分が一定の方向で安定することを確認した。

このように、ダイアフラムポンプ１０におけるダイアフラムの駆動の磁気センシングは、当業者の技術常識に反する一方、当業者が到底予測することができない効果をも奏することも発明者は見いだした。

Ｄ．変形例：
本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態では、ダイアフラムポンプ１０は、線形吸入完了状態と吐出完了状態の双方を検知しているが、たとえば一方のみとし、たとえばダイアフラムがハウジングの内面に当接するような構成してもよい。

変形例２：上記実施形態では、ダイアフラムポンプ１０は、線形性優先モードと吐出量優先モードの２つの作動モードを有しているが、一方のみでもよい。さらに、検知位置の数は、吐出側と吸入側で同一である必要は無く、たとえば吸入側に１個のみ装備し、吐出側に複数個装備するようにしてもよいし、逆でもよい。

変形例３：上記実施形態では、磁気センサ１５１，２５１，２５２をセンサユニット１５０，２５０上で移動させることにより調整しているが、センサユニット１５０，２５０自体をダイアフラム３００の面内方向に移動させることにより調整させても良い。

１０ ダイアフラムポンプ
６０ ポンプ室側センサプレート
７０ ポンプ室側固定プレート
８０ 作動流体室側固定プレート
９０ 作動流体室側センサプレート
１００ ポンプ室側ハウジング
１０５ 補強部材
１１０ ポンプ本体
１１２ オリフィス
１２０ ポンプ室側凹部
１４０ ポンプ室
１５０ ポンプ室側センサユニット
１５１、１５２、２５１、２５２ 磁気センサ
１７０ 薬液吸入口
１８０ 薬液吐出口
１９０ ドレイン孔
１９１、１９２ 脚部
２００ 作動流体室側ハウジング
２２０ 作動流体室側凹部
２３０ 磁石格納凹部
２４０ 作動流体室
２５０ センサユニット
２７０ 吸排気孔
３００ ダイアフラム
３２０ｃ 中心位置
３２０ リング型永久磁石
５００ 駆動システム
５０１ 制御部
５１１ 真空発生源
５１２ 加圧空気源
５１３ 切換弁
５２１ 吸入側遮断弁
５２２ 吐出側遮断弁

Claims (6)

1. ダイアフラムポンプであって、
   第１の凹部を有する第１のポンプハウジングと、
   第２の凹部を有する第２のポンプハウジングと、
   前記第１のポンプハウジングと前記第２のポンプハウジングとの間に挟持され、前記第１の凹部との間にポンプ室を形成し、前記第２の凹部との間に作動流体室を形成しているダイアフラムと、
   前記ダイアフラムに装着されている磁気発生部と、
   前記第１と第２のポンプハウジングの少なくとも一方に装着され、前記磁気発生部が発生させている磁気を検知する磁気センサと、前記磁気センサを前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に移動可能なセンサ装着部とを有するセンサユニットと、
   を備えるダイアフラムポンプ。
2. 請求項１記載のダイアフラムポンプであって、
   前記センサユニットは、前記中心軸方向と略垂直な方向に移動させて取り外し可能に構成されているダイアフラムポンプ。
3. 請求項１又は２に記載のダイアフラムポンプであって、
   前記センサユニットを前記第１と第２のポンプハウジングの少なくとも一方に装着するためのセンサユニット装着部を備え、
   前記センサユニット装着部は、前記センサユニットを前記第１又は第２のポンプハウジングに押しつける付勢部と、前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に前記センサユニットと当接させることによって、前記磁場において予め設定されている位置に前記磁気センサを配置させるための位置決め部とを有し、
   前記付勢部は、前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に向かって広がる隙間を有し、
   前記センサユニットは、前記隙間から前記センサユニットを前記ダイアフラムの中心軸方向と略垂直な方向に移動させて前記位置決め部に当接させることによって前記センサユニット装着部に装着することができるように構成されているダイアフラムポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイアフラムポンプであって
   前記センサユニットは、前記作動流体室の内圧から前記ポンプ室の内圧を減じた差圧が予め定められた所定値以下となる範囲となるように構成されているダイアフラムポンプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイアフラムポンプであって、
   前記ダイアフラムポンプは、前記ダイアフラムの径方向が重力の方向と略平行となる向きに設置されるように構成され、
   前記吸入口は、水平方向において前記ダイアフラムの中心軸からシフトした位置に配置され、重力方向に向かって伸びているダイアフラムポンプ。
6. 請求項５に記載のダイアフラムポンプであって、
   前記第１の凹部には、前記ポンプ室に連通する吸入口が形成され、
   前記吸入口は、複数のオリフィスを有しているダイアフラムポンプ。