JP2020133516A - ダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法 - Google Patents

ダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ダイアフラム体を本体部に容易に取り付けることができるダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法を提供する。【解決手段】スプール31を押圧して収容部32の上端側に移動させることにより流体供給先を強制的に決定する押圧操作部33に対し、押圧した状態を維持可能な維持機構5が設けられていることで、スプール31を上端側に移動させ、流体供給先が切り換わらないようにすることができる。従って、作業時にセンターロッド22が意図せずに移動することを抑制し、ダイアフラム体23Aを本体部29に容易に取り付けることができる。【選択図】図4

Description

本発明は、ダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法に関する。
一般に、一対のポンプ室を有するとともにセンターロッドの往復移動によって流動体を吐出するダイアフラムポンプでは、一対の作動流体室に対して作動流体が交互に供給され、センターロッドが往復移動するようになっている。このようなダイアフラムポンプとして、ダイアフラムとセンターロッドとを接続するディスク部材が検出子に当接するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたダイアフラムポンプでは、作動流体室の収縮時にディスク部材が検出子に当接し、検出子が移動することで作動流体の供給先が切り換えられるようになっている。
特開2014−214629号公報
特許文献1に記載されたようなダイアフラムポンプでは、センターロッドの移動に伴ってダイアフラムが所定形状に変形するように、ダイアフラムは、作動流体室が収縮した際に自然状態に近づき、作動流体室が膨張した際に自然状態からの変形が大きくなるように、本体部に取り付けられることがある。このような構成においては、出荷時やメンテナンス時においてダイアフラムを本体部に取り付ける際、取り付け側とは反対側の作動流体室を膨張させるように、作動流体を供給する必要がある。
しかしながら、取り付け側とは反対側の作動流体室への供給圧を上昇させすぎると、センターロッドが移動することでディスク部材が検出子に当接してしまい、作動流体の供給先が切り換わってセンターロッドが意図せずに移動し、ダイアフラムの取り付け作業が阻害されてしまう可能性があった。そこで、ディスク部材と検出子が当接しない程度の供給圧で作動流体を供給する方法も考えられるものの、作業者が供給圧を管理する必要があり、作業性が低下してしまう。
本発明の目的は、ダイアフラム体を本体部に容易に取り付けることができるダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法を提供することにある。
本発明のダイアフラムポンプは、一対の作動流体室に作動流体を供給する供給手段と、送流体室と前記作動流体室とを区画するダイアフラム体と、前記ダイアフラム体が取り付けられることで前記作動流体室を形成する本体部と、一対の前記ダイアフラム体に接続されて往復移動するセンターロッドと、前記ダイアフラム体の動作を検出する検出装置と、前記ダイアフラム体の動作に応じて前記供給手段の流体供給先を切り換える切換装置と、を備えたダイアフラムポンプであって、前記切換装置は、前記ダイアフラム体の動作に応じて軸方向に移動することで流体供給先を切り換える柱状部材と、該柱状部材を収容する筒状の収容部と、前記柱状部材を押圧して前記収容部の一端側に移動させることにより流体供給先を強制的に決定する押圧操作部と、を備え、前記押圧操作部には、前記柱状部材を押圧した状態を維持可能な維持機構が設けられていることを特徴とする。
以上のような本発明によれば、柱状部材を押圧して収容部の一端側に移動させることにより流体供給先を強制的に決定する押圧操作部に対し、押圧した状態を維持可能な維持機構が設けられていることで、柱状部材を一端側に移動させ、流体供給先が切り換わらないようにすることができる。従って、作業時にセンターロッドが意図せずに移動することを抑制し、ダイアフラム体を本体部に容易に取り付けることができる。
尚、2つのダイアフラム体のうち、押圧操作部によって柱状部材が押圧された際に作動流体が供給される作動流体室を形成する方を先に本体部に取り付ければよい。1つ目のダイアフラム体を取り付ける際には、反対側に作動流体室が形成されていないため、作動流体を供給する必要がなく、センターロッドの意図しない移動が起こりにくい。
この際、本発明のダイアフラムポンプでは、前記維持機構は、前記収容部に対して固定される被固定部と、前記押圧操作部に対して前記柱状部材の反対側に取り付けられるとともに前記被固定部によって支持可能な被支持部と、を有することが好ましい。このような構成によれば、被固定部によって被支持部を支持することで押圧操作部の移動を規制し、センターロッドの移動を抑制することができる。
さらに、本発明のダイアフラムポンプでは、前記被固定部が雌ネジ部を有するとともに前記被支持部が雄ネジ部を有し、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部とが螺合することで前記被支持部が前記被固定部によって支持されることが好ましい。このような構成によれば、雌ネジ部と雄ネジ部とを螺合させることで柱状部材を押圧した状態を維持し、雌ネジ部と雄ネジ部との螺合を解除することで柱状部材の押圧を維持しない状態とすることができる。従って、ダイアフラムポンプの組立が完了して運転する際には、螺合を解除すればよく、維持機構を取り外す必要がない。
また、本発明のダイアフラムポンプでは、前記切換装置は、前記収容部の開口を塞ぐフランジ部をさらに備え、前記フランジ部および前記被固定部が、共締めによって前記収容部に対して固定されることが好ましい。このような構成によれば、被固定部を固定するための部位を、フランジ部や収容部に形成する必要がない。従って、従来形状のフランジ部を流用しやすく、低コストで維持機構を設けることができる。
本発明のダイアフラムポンプの組立方法は、一対の作動流体室に作動流体を供給する供給手段と、送流体室と前記作動流体室とを区画するダイアフラム体と、前記ダイアフラム体が取り付けられることで前記作動流体室を形成する本体部と、一対の前記ダイアフラム体に接続されて往復移動するセンターロッドと、前記ダイアフラム体の動作を検出する検出装置と、前記ダイアフラム体の動作に応じて前記供給手段の流体供給先を切り換える切換装置と、を備えたダイアフラムポンプの組立方法であって、一方の前記ダイアフラム体を前記本体部に取り付けた後、前記切換装置において、前記ダイアフラム体の動作に応じて軸方向に移動することで流体供給先を切り換える柱状部材を、筒状の収容部において一端側に移動するように押圧することで前記一方のダイアフラム体側の前記作動流体室に前記作動流体を供給させるとともに、前記柱状部材を押圧した状態を維持し、他方の前記ダイアフラム体を前記本体部に取り付けることを特徴とする。このような本発明によれば、上記と同様に、柱状部材を押圧した状態を維持しつつのダイアフラムを本体部に取り付けることで、センターロッドが意図せずに移動することを抑制し、ダイアフラム体を本体部に容易に取り付けることができる。
以上のような本発明のダイアフラムポンプおよびダイアフラムポンプの組立方法によれば、柱状部材を押圧して一端側に移動させた状態を維持することで、ダイアフラム体を本体部に容易に取り付けることができる。
本発明の実施形態に係るダイアフラムポンプのポンプ本体を示す断面図である。 前記ダイアフラムポンプを示す断面図である。 前記ダイアフラムポンプの切換装置を示す斜視図である。 前記切換装置に維持機構が設けられた様子を示す斜視図である。 前記切換装置において柱状部材が押圧されていない様子を示す断面図である。 前記切換装置において柱状部材が押圧された様子を示す断面図である。 本発明の変形例のダイアフラムポンプにおける切換装置の要部を示す部分断面図である。
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のダイアフラムポンプ1は、図1、2に示すように、ポンプ本体2と切換装置3と供給手段(不図示)とを備え、例えば空気等の気体を作動流体として用い、液体等の流動体を吐出するものである。本実施形態では、ポンプ本体2の上下方向をZ方向とし、Z方向に略直交する2方向をそれぞれX方向およびY方向とする。尚、ポンプ本体2は、Z方向が鉛直方向に沿うように設置されてもよいし、多少の傾きを有して設置されてもよい。
ポンプ本体2は、一対のポンプ部21A、21Bと、センターロッド22と、検出装置4と、を備える。一対のポンプ部21A、21Bは、互いに対称に形成され、センターロッド22の端部に接続される一対のダイアフラム体23A、23Bと、入口側逆止弁24と、出口側逆止弁25と、を備える。
ダイアフラム体23A、23Bは、ディスク26、27によって挟み込まれることによりセンターロッド22に固定される。ポンプ本体2は、筐体28と、筐体28に収容されるとともにセンターロッド22が貫通する本体部29と、を有し、ダイアフラム体23A、23Bは、筐体28と本体部29との間の空間を、ポンプ室(送流体室)A1と作動流体室A2とに区画する。即ち、本体部29にダイアフラム体23A、23Bが取り付けられることにより、作動流体室A2が形成される。ディスク26が作動流体室A2に配置され、後述する検出子41に当接可能となっている。
X方向に沿って延びるセンターロッド22がX方向に移動することによりダイアフラム体23A、23Bが変形し、一方のポンプ部21Aにおいてポンプ室A1が膨張する(作動流体室A2が収縮する)と、他方のポンプ部21Bにおいてポンプ室A1が収縮する(作動流体室A2が膨張する)。また、一方のポンプ部21Aにおいてポンプ室A1が収縮すると、他方のポンプ部21Bにおいてポンプ室A1が膨張する。
ポンプ室A1が膨張して減圧されると、入口側逆止弁24が弁開して入口側開口201からポンプ室A1に流動体が導入される。一方、ポンプ室A1が収縮して昇圧されると、出口側逆止弁25が弁開してポンプ室A1内の流動体が出口側開口202から外部に排出される。
後述するように切換装置3によってポンプ部21A、21Bのそれぞれの作動流体室A2に交互に作動流体が供給されることにより、センターロッド22がX方向に往復移動し、ポンプ部21A、21Bのポンプ室A1が互い違いに膨張及び収縮を繰り返す。これにより、入口側開口201から導入された流動体が出口側開口202から排出され、流動体が外部に供給される。
検出装置4は、検出子41と、収容部42と、を有する。検出子41は、例えばステンレス等の金属部材によって、X方向に沿って延びる棒状に形成され、本体部29に凹状に形成された収容部42に収容され、X方向に沿って往復移動する。収容部42の開口近傍には弁座部が設けられており、検出子41の外周面に設けられたOリングが着座することにより、収容部42内の空間が作動流体室A2と区画されるようになっている。
切換装置3は、図2に示すように、2つのくびれ部を有する柱状部材としてのスプール31と、スプール31を収容する筒状の収容部32と、スプール31を押圧して移動させる押圧操作部33と、を備える。収容部32には、作動流体供給口321と、作動流体排出口322と、一方のポンプ部21Aの作動流体室A2に連通する第1連通口323と、他方のポンプ部21Bの作動流体室A2に連通する第2連通口324と、一方のポンプ部21Aの収容部42内の空間に連通する第3連通口325と、他方のポンプ部21Bの収容部42内の空間に連通する第4連通口326と、が形成されている。
スプール31は、作動流体供給口321と、連通口323、324のうち一方と、を連通させるとともに、連通口323、324の他方と作動流体排出口322とを連通させる。即ち、作動流体供給口321と連通した作動流体室A2に作動流体が供給されて膨張し、作動流体排出口322と連通した作動流体室A2から作動流体が排出されて収縮する。
上記のようにポンプ室A1が膨張(作動流体室A2が収縮)し、ディスク26が検出子41に当接して検出子41が後退移動すると、この検出子41が設けられた作動流体室A2と、スプール31のZ方向両側に形成された切換室327、328の一方と、が連通する。収縮する作動流体室A2は作動流体排出口322に接続されており、膨張する際よりも低圧となっている。従って、収縮する作動流体室A2と連通した切換室は、他方の切換室よりも低圧となり、低圧な切換室側に向かってスプール31がZ方向に移動する。これにより、作動流体供給口321又は作動流体排出口322と連通する連通口323、324が切り換わり、それまで収縮していた作動流体室A2に作動流体が供給されるようになる。このように、切換装置3は、ダイアフラム部230の動作に応じてスプール31が移動し、供給手段の流体供給先を切り換える。
上記の動作について具体例を挙げて説明する。図2に示すようにスプール31が第1位置(Z方向上側位置)に位置し、作動流体供給口321と第2連通口324が連通し、作動流体排出口322と第1連通口323とが連通すると、他方のポンプ部21Bにおける作動流体室A2に作動流体が供給され、一方のポンプ部21Aにおける作動流体室A2の作動流体が排出される。即ち、センターロッド22は、他方のポンプ部21B側に向かって移動する。センターロッド22が所定距離だけ移動すると、一方のポンプ部21Aにおいてディスク26が検出子41に当接する。
これにより、一方のポンプ部21Aの作動流体室A2と切換室327とが連通し、切換室327が切換室328よりも低圧となる。この圧力差によってスプール31が切換室327側に向かって移動して第2位置(Z方向下側位置)に位置づけられ、作動流体供給口321と第1連通口323が連通し、作動流体排出口322と第2連通口324が連通するようになる。
収容部42内の空間に連通する第3連通口325および第4連通口326は、スプール31の位置に関わらず常に作動流体供給口321と連通している。これにより、収容部42内の空間に圧縮空気が供給されるようになっている。
収容部32は、Z方向下方側に開口した有底筒状に形成されており、切換装置3は、この開口を塞ぐフランジ部34をさらに備える。押圧操作部33は、このフランジ部34を貫通するように設けられる。即ち、押圧操作部33は、下方から押圧されることによって上方に移動し、スプール31の下端に当接することにより、スプール31を押圧して収容部32の上端側に移動させて第1位置に位置付ける。これにより、押圧操作部33は、スプール31を押圧することにより、流体供給先を他方のポンプ部21Bの作動流体室A2に強制的に決定する。押圧操作部33の下端部は、図3にも示すように、雌ネジ部331を有する。
押圧操作部33には、図4に示すように、スプール31を上方側に押圧した状態を維持可能な維持機構5が設けられている。維持機構5は、収容部32に対して固定される被固定部51と、被固定部51によって支持可能な被支持部52と、を有する。
円盤状のフランジ部34には、収容部32に固定するための3つのネジ挿通孔が形成されている。被固定部51は、フランジ部34における2つのネジ挿通孔から中心部に向かって延びる2つの延在部511、512を有してL字状に形成されている。延在部511、512には、フランジ部34のネジ挿通孔に重なる位置に、ネジ挿通孔が形成されている。これにより、フランジ部34および被固定部51が共締めによって収容部32に固定されるようになっている。
また、2つの延在部511、512が連結される部分には、押圧操作部33が挿通される貫通孔513が形成されている。さらに、貫通孔513の内周面に雌ネジ部が形成されている。
被支持部52は、図5、6にも示すように、押圧操作部33の雌ネジ部331と螺合する第1雄ネジ部521を一端側に有するとともに、六角レンチ等が嵌合して操作される被嵌合部522を他端側に有する。被支持部52には、第1雄ネジ部521と被嵌合部522との間に、被固定部51の貫通孔513における雌ネジ部と螺合する第2雄ネジ部523が形成されている。
被支持部52は、第1雄ネジ部521が雌ネジ部331と螺合することにより、押圧操作部33に対してスプール31の反対側に取り付けられる。押圧操作部33が上方側に移動した際に、第2雄ネジ部523が被固定部51に接近し、貫通孔513の雌ネジ部と螺合可能となる。図6に示すように、被支持部52の第2雄ネジ部523と、被固定部51の貫通孔513の雌ネジ部と、が螺合することにより、被支持部52が被固定部51によって支持され、押圧操作部33がスプール31を上方側に押圧した状態が維持される。
ここで、ダイアフラムポンプ1を組み立てる際に、本体部29に対して一対のダイアフラム体23A、23Bを取り付ける詳細な手順について説明する。まず、センターロッド22に対し、他方のポンプ部21Bを構成するダイアフラム体23Bを固定するとともに、ダイアフラム体23Bの縁部を本体部29と筐体28とによって挟み込むことにより、ダイアフラム体23Bを本体部29に対して取り付ける。
次に、供給手段による作動流体の供給を開始するとともに、押圧操作部33および被支持部52を上方側に移動させ、被支持部52の第2雄ネジ部523と、被固定部51の貫通孔513の雌ネジ部と、を螺合させる。これにより、他方のポンプ部21Bの作動流体室A2に作動流体が供給されるようになる。このとき、センターロッド22が他方のポンプ部21B側(図1における右側)に移動する。
このような状態において、センターロッド22に対し、一方のポンプ部21Aを構成するダイアフラム体23Aを固定するとともに、ダイアフラム体23Aの縁部を本体部29と筐体28とによって挟み込むことにより、ダイアフラム体23Aを本体部29に対して取り付ける。このようにダイアフラム体23Aを本体部29に取り付ける際、ダイアフラム体23A側のディスク26が検出子41に当接したとしても、スプール31の下方側への移動が規制されており、作動流体の供給先は、常に他方のポンプ部21Bの作動流体室A2となる。
ダイアフラム体23Aの本体部29への取り付けが完了したら、被支持部52の第2雄ネジ部523と、被固定部51の貫通孔513の雌ネジ部と、の螺合を解除する。これにより、押圧操作部33によってスプール31を押圧した状態が維持されなくなり、スプール31は検出子41による検出に応じて移動可能となる。尚、ダイアフラムポンプ1の運転時には、被支持部52を押圧操作部33から取り外してもよい。
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、スプール31を押圧して収容部32の上端側に移動させることにより流体供給先を強制的に決定する押圧操作部33に対し、押圧した状態を維持可能な維持機構5が設けられていることで、スプール31を上端側に移動させ、流体供給先が切り換わらないようにすることができる。従って、作業時にセンターロッド22が意図せずに移動することを抑制し、ダイアフラム体23Aを本体部29に容易に取り付けることができる。
また、収容部32に固定された被固定部51によって、押圧操作部33に対してスプール31の反対側に取り付けられた被支持部52が支持されることで、押圧操作部33の移動を規制し、センターロッド22の移動を抑制することができる。
また、第2雄ネジ部523と貫通孔513の雌ネジ部との螺合によって被支持部52が被固定部51によって支持されることで、螺合させることでスプール31を押圧した状態を維持し、螺合を解除することでスプール31の押圧を維持しない状態とすることができる。従って、ダイアフラムポンプ1の組立が完了して運転する際には、螺合を解除すればよく、維持機構5を取り外す必要がない。
また、フランジ部34および被固定部51が共締めによって収容部32に固定されることで、被固定部51を固定するための部位を、フランジ部34や収容部32に形成する必要がない。従って、従来形状のフランジ部を流用しやすく、低コストで維持機構5を設けることができる。
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、フランジ部34および被固定部51が共締めによって収容部32に固定されるものとしたが、被固定部の収容部への固定方法は共締めに限定されず、被固定部を固定するための専用の雌ネジ部等を収容部またはフランジ部に形成してもよいし、被固定部を溶接によって収容部またはフランジ部に固定してもよい。
また、前記実施形態では、第2雄ネジ部523と貫通孔513の雌ネジ部との螺合によって被支持部52が被固定部51によって支持され、螺合を解除することで支持解除されるものとしたが、収容部に対して固定される被固定部と、押圧操作部に対して柱状部材の反対側に取り付けられる被支持部と、が支持解除不能に接続されていてもよい。即ち、ダイアフラム体の取り付けが完了したら、被固定部および被支持部を押圧操作部から取り外すことで、柱状部材の押圧が維持された状態を解除する構成としてもよい。
また、前記実施形態では、収容部32に固定された被固定部51によって、押圧操作部33に対してスプール31の反対側に取り付けられた被支持部52が支持されることにより、柱状部材としてのスプール31を押圧した状態を維持するものとしたが、柱状部材を押圧した状態を維持する構成はこれに限定されない。
例えば、図7に示すように、押圧操作部35に、軸方向に直交する係止突起351を形成するとともに、収容部36に、係止突起351を導入するための導入部361と、係止突起351を係止するための溝部362と、を形成することにより、柱状部材を押圧した状態を維持する構成としてもよい。図7に示す構成では、押圧操作部35によって柱状部材を押圧し、係止突起351が導入部361の奥の規制壁363に当接したら、押圧操作部35を回転させることにより、係止突起351が溝部362内に位置付けられて係止される。これにより、押圧操作部35によって柱状部材を押圧した状態が維持される。
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
1 ダイアフラムポンプ
22 センターロッド
23A、23B ダイアフラム体
29 本体部
3 切換装置
31 スプール(柱状部材)
32、36 収容部
33、35 押圧操作部
34 フランジ部
4 検出装置
5 維持機構
51 被固定部
52 被支持部
523 第2雄ネジ部
A1 ポンプ室(送流体室)
A2 作動流体室

Claims (5)

  1. 一対の作動流体室に作動流体を供給する供給手段と、送流体室と前記作動流体室とを区画するダイアフラム体と、前記ダイアフラム体が取り付けられることで前記作動流体室を形成する本体部と、一対の前記ダイアフラム体に接続されて往復移動するセンターロッドと、前記ダイアフラム体の動作を検出する検出装置と、前記ダイアフラム体の動作に応じて前記供給手段の流体供給先を切り換える切換装置と、を備えたダイアフラムポンプであって、
    前記切換装置は、前記ダイアフラム体の動作に応じて軸方向に移動することで流体供給先を切り換える柱状部材と、該柱状部材を収容する筒状の収容部と、前記柱状部材を押圧して前記収容部の一端側に移動させることにより流体供給先を強制的に決定する押圧操作部と、を備え、
    前記押圧操作部には、前記柱状部材を押圧した状態を維持可能な維持機構が設けられていることを特徴とするダイアフラムポンプ。
  2. 前記維持機構は、前記収容部に対して固定される被固定部と、前記押圧操作部に対して前記柱状部材の反対側に取り付けられるとともに前記被固定部によって支持可能な被支持部と、を有することを特徴とする請求項1に記載のダイアフラムポンプ。
  3. 前記被固定部が雌ネジ部を有するとともに前記被支持部が雄ネジ部を有し、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部とが螺合することで前記被支持部が前記被固定部によって支持されることを特徴とする請求項2に記載のダイアフラムポンプ。
  4. 前記切換装置は、前記収容部の開口を塞ぐフランジ部をさらに備え、
    前記フランジ部および前記被固定部が、共締めによって前記収容部に対して固定されることを特徴とする請求項2又は3に記載のダイアフラムポンプ。
  5. 一対の作動流体室に作動流体を供給する供給手段と、送流体室と前記作動流体室とを区画するダイアフラム体と、前記ダイアフラム体が取り付けられることで前記作動流体室を形成する本体部と、一対の前記ダイアフラム体に接続されて往復移動するセンターロッドと、前記ダイアフラム体の動作を検出する検出装置と、前記ダイアフラム体の動作に応じて前記供給手段の流体供給先を切り換える切換装置と、を備えたダイアフラムポンプの組立方法であって、
    一方の前記ダイアフラム体を前記本体部に取り付けた後、前記切換装置において、前記ダイアフラム体の動作に応じて軸方向に移動することで流体供給先を切り換える柱状部材を、筒状の収容部において一端側に移動するように押圧することで前記一方のダイアフラム体側の前記作動流体室に前記作動流体を供給させるとともに、前記柱状部材を押圧した状態を維持し、他方の前記ダイアフラム体を前記本体部に取り付けることを特徴とするダイアフラムポンプの組立方法。
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