JP3542990B2 - ダイヤフラムポンプ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のダイヤフラムが両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、この本体部を両側から挟み込むようにして配設されてこの本体部と協働してその各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備え、センターロッドを往復動させることにより、流体吸い込み口から流体を吸い込んで流体吐出口から流体を吐出させるダイヤフラムポンプ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ダイヤフラムポンプ装置には、送液室と作動流体室とを画成する隔膜部を有する一対の円盤状のダイヤフラムと、各ダイヤフラムの中央部が両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、流体吸い込み口と流体吐出口とを送液室を介して連通する連通路が形成されると共にその本体部を両側から挟み込むようにして配設されてこの本体部と協働して各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備えているものが知られている（例えば、特公平６-３１６５０号公報参照）。
この従来のダイヤフラムポンプ装置は、その一方のダイヤフラム側の作動流体室と他方のダイヤフラム側の作動流体室とに交互に作動流体を供給し、この両作動流体室への作動流体の供給切り換えに基づき、センターロッドを往復動させて一方の作動流体室の容積の拡大と他方の作動流体室の容積の拡大とを交互に繰り返させ、流体吸い込み口から流体を両送液室に交互に吸い込んで、その各送液室に吸い込んだ流体を交互に両送液室から排出し、流体吐出口から流体を連続的に吐出させるものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来のダイヤフラムポンプ装置では、その本体部とその両側に配設されるケーシング部材との間に各ダイヤフラムの周辺部が挟まれるようにして、そのダイヤフラムの肉厚方向から本体部と一対のケーシング部材とをタイロッドネジ部材により締め付け、そのダイヤフラムの周辺部をそのケーシング部材と本体部との間で挟持する構造となっている。
【０００４】
このため、ケーシング部材にテフロン（登録商標）材料を用いると、テフロン（登録商標）材料そのものの線膨張係数が金属に較べて大きいために、温度変化に伴う膨張収縮が大きく、タイロッドネジ部材により一対のケーシング部材と本体部との間の挟持箇所にダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向から挟持するのみの従来の構造では、その挟持箇所に緩みが生じ、その挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るという問題点がある。
【０００５】
すなわち、テフロン（登録商標）材料は軟質であり、室温（２３度C）付近で変形を生じ易く、これに対してタイロッドネジ部材はステンレス製であり、室温環境下でタイロッドネジ部材により一対のケーシング部材と本体部とを三者一体に挟持締結したとしても、作動環境下で温度が下がると、ケーシング部材がタイロッドネジ部材の延びる方向にそのタイロッドネジ部材の収縮量よりも大きく収縮するので、見かけ上、タイロッドネジ部材による一対のケーシング部材と本体部との締結が緩んだ状態となり、このため、ダイヤフラムの挟持箇所に隙間が生じ、そこから、作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出る不都合がある。
【０００６】
そこで、温度が下がった作動環境下で、ダイヤフラムポンプ装置を作動させるときには、タイロッドネジ部材を増し締めし、一対のケーシング部材と本体部との締結力を高めて作動させるようにしているが、作動環境下で温度が上昇すると、ケーシング部材がタイロッドネジ部材の延びる方向にタイロッドネジ部材よりも大きく膨張するので、ケーシング部材と本体部との締結力が過度に締め付けられた状態となり、ケーシング部材が変形を受け、このため、ダイヤフラムポンプ装置の寿命が低下する。
【０００７】
また、ダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所に緩みが生じるために、ダイヤフラムの周辺部がセンターロッドの往復動中に滑って本体部とケーシング部材との挟持箇所から引き抜かれ、ダイヤフラムポンプ装置が故障するという問題点も内包している。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、本体部とケーシング部材との間のダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るのを防止できると共に、センターロッドの往復動中に本体部とケーシング部材との間の挟持箇所からダイヤフラムの周辺部が引き抜かれるのを防止でき、ひいては、寿命を延ばすことのできるダイヤフラムポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のダイヤフラムポンプ装置は、送液室と作動流体室とを画成する隔膜部を有する一対の円盤状のダイヤフラムと、各ダイヤフラムの中央部が両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、前記本体部を両側から挟み込むようにして配設されて該本体部と協働して前記各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備え、前記両作動流体室への作動流体の供給切り換えに基づき前記センターロッドを往復動させて、流体吸い込み口から流体を吸い込んで流体吐出口から流体を吐出させるものであり、
前記ケーシング部材はテフロン材料を用いて形成され、前記ダイヤフラムにはその周辺部よりも外側の外周部に前記センターロッドの往復動方向でかつダイヤフラムの肉厚方向に延びる環状リップ部が形成され、前記ケーシング部材と前記本体部とのいずれか一方には前記環状リップ部の進入を許容する環状凹所を構成する環状壁部が形成されており、前記環状壁部の外周側にネジ部が形成され、該ネジ部には前記環状リップ部を前記本体部と前記ケーシング部材との挟持箇所に向かって押圧させる環状ネジ部材が螺合されていることを特徴とする。
請求項２に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記ケーシング部材に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記本体部に形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記環状凹所が、前記環状リップ部の進入口から奥部に向かうに伴って該環状リップ部の進入路が狭くなっていることを特徴とする。
請求項５に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記環状ネジ部材が、前記環状リップ部を前記環状凹所に押し込むためにネジ進行方向から直接又は間接に前記環状リップ部を押圧する押圧壁部を有することを特徴とする。
請求項６に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記ダイヤフラムがテフロン製であることを特徴とする。
請求項７に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記ダイヤフラムの中央部に筒部が形成されると共に前記センターロッドのネジ部に螺合するネジ部が形成され、前記筒部の外周部にはネジ部が形成され、前記筒部を前記センターロッドと協働して両側から挟持する補強リング部材が前記外周部のネジ部に螺合され、前記センターロッドはPPS製であることを特徴とする。
請求項８に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記補強リング部材がPP製又はPVC製であることを特徴とする。
請求項９に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記本体部の前記環状リップ部との接触箇所にOリングが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るダイヤフラムポンプ装置の縦断面図であり、この図１において、符号１はダイヤフラムポンプ装置を示している。このダイヤフラムポンプ装置１は、本体部２と、この本体部２の両側に配置される一対のケーシング部材３、３とから構成されている。その本体部２の材料にはステンレス（SUS）が用いられ、そのステンレスの外周面はテフロン（登録商標）材料を用いて被覆されている。一対のケーシング部材３、３の材料にはテフロン（登録商標）が用いられる。
【００１１】
一対のケーシング部材３、３は、一対のアウトチャンバー部材４、４と、吸い込み用マニホールド部材５と、吐出用マニホールド部材６とから構成されている。吸い込み用マニホールド部材５は流体吸い込み口７と流体送液路８とを有する。吐出用マニホールド部材６は流体吐出口９と流体送液路１０とを有する。
本体部２にはその中央にセンターロッド１１が往復動可能に支承されている。センターロッド１１の両端部には一対のダイヤフラム１２が取り付けられる。その一対のダイヤフラム１２は湾曲形状の隔膜部１３を有し、隔膜部１３は送液室１４と作動流体室１５とを画成する役割を果たす。
その本体部２には図示を略す切り換え弁に連通する連通口１６a、１６ｂ、切り換え圧減圧孔１７a、１７ｂが設けられている。連通口１６aと連通口１６ｂとは切り換え弁から作動流体としての圧縮空気を作動流体室１５に供給する役割と作動流体室１５内の圧縮空気を切り換え弁を介して大気に放出する役割とを果たす。
この本体部２には切り換え圧減圧孔１７a、１７ｂを開閉する開閉弁体１８を一体に有するプッシュロッド１９が設けられている。そのプッシュロッド１９はコイルスプリング２０によって作動流体室１５に向かって突出付勢されている。
一対のアウトチャンバー部材４、４には、その周辺部に、図２、図３に拡大して示すように、水平方向に延びてタイロッドネジ部材２１が挿通される３個の貫通孔２２と、図３、図４に示すように上下方向に延びてタイロッドネジ部材２３が挿通される一対の貫通孔２４、２４とが形成されている。
そのアウトチャンバー部材４、４にはその一対の貫通孔２４、２４の間に上下方向に延びて連通路を形成する貫通孔２５が図３ないし図５に示すように形成されている。また、そのアウトチャンバー部材４、４の一側壁には、送液室１４を構成する送液室構成壁２６と、この送液室構成壁２６を囲むようにして環状凹所２７を構成する環状壁部２８とが形成されている。その一対のアウトチャンバー部材４、４は、温度変化による厚さ方向の膨張収縮量を極力小さくするために、その厚さが薄肉とされている。
貫通孔２５の下部は吸い込み用マニホールド部材５の筒部５aが嵌合される嵌合部２９Aとされ、貫通孔２５の上部は吐出用マニホールド部材６の筒部６aが嵌合される嵌合部２９Bとされている。貫通孔２５はその両嵌合部２９A、２９Bの間の半球状空間２５Aで送液室１４と連通されている。両嵌合部２９A、２９Bにはボール弁30ないし３３がそれぞれ配設されている。嵌合部２９A、２９Bには弁座３４が設けられ、弁座３４には連通路３５が設けられている。
センターロッド１１の両端部には、図６に拡大して示すように、その外周部にネジ部３６が形成されている。このセンターロッド１１にはその材料としてPPSが用いられる。ダイヤフラム１２にはその材料としてテフロン（登録商標）が用いられる。
ダイヤフラム１２には、図７に拡大して示すように、その中央部に筒部３７が形成されると共に、センターロッド１１の両端部に形成されたネジ部３６に螺合されるネジ部３８が形成されている。ダイヤフラム１２とセンターロッド１１とはこれによってネジ締結されている。
その筒部３７の外周部には、ネジ部３９が形成されている。筒部３７の内周部には環状段差部３９´が形成されている。この筒部３７は図８に拡大して示す補強リング部材４０によって補強されるものである。
その補強リング部材４０の内周側には筒部３７の外周部に形成されたネジ部３９と螺合するネジ部４１が形成されている。この補強リング部材４０には、その材料としてPP又はPVCが用いられる。補強リング部材４０はセンターロッド１１と協働して両側から筒部３７を挟持する役割を果たし、これによって、ダイヤフラムポンプ装置１の作動中に、センターロッド１１がダイヤフラム１２から引き抜かれるのを確実に防止できる。すなわち、センターロッド１１の往復動により筒部３７が応力を受けて拡径するのが防止される。その補強リング部材４０の一側壁面４０aにはプッシュロッド１９の突出端が臨まされている。補強リング部材４０はセンターロッド１１の往復動中に流体作動室の容積縮小側のプッシュロッド１９の突出端に当接して、このプッシュロッド１９をコイルスプリング２０の付勢力に抗する方向に可動させ、これにより開閉弁体１８が開成されるようになっている。
ダイヤフラム１２は、図７に示すように、その中央部から隔膜部１３に向かって徐々に肉厚が薄くなる形状とされている。従来は、ダイヤフラム１２は一定肉厚のテフロン（登録商標）薄板を用いてこのテフロン（登録商標）薄板をブロー成形により湾曲形状の隔膜部を形成していたが、中央部から隔膜部１３に向かって徐々に肉厚が薄くなる形状を採用することにより、隔膜部１３に加わる応力の均一化を図ることができる。
隔膜部１３は所定肉厚の湾曲形状とされて、その隔膜部１３よりも外側の周辺部４２が本体部２とアウトチャンバー部材４とによって挟持される被挟持部となっている。ダイヤフラム１２にはその周辺部４２よりも外側の外周部に肉厚方向両側に向かって延びる環状リップ部４３が形成されている。
その本体部２とアウトチャンバー部材４とは周辺部４２をその肉厚方向から挟持するようにして３本のタイロッドネジ部材２１によって締結される。
【００１２】
その環状リップ部４３は、環状凹所２７に図９に示す環状ネジ部材４４によって押し込まれるもので、環状ネジ部材４４にはその内周部に、図１０に示すようにネジ部４５が形成されている。また、環状ネジ部材４４にはネジ進行方向から環状リップ部４３に直接的に当接する押圧壁部４６が形成されている。
環状凹所２７を構成する環状壁部２８の外周部には環状ネジ部材４４のネジ部４５に螺合するネジ部４７が図１１に拡大して示すように形成され、環状リップ部４３は環状ネジ部材４４によって本体部２とアウトチャンバー部材４との間の周辺部４２の挟持箇所４８に向かって押圧変形される。その際、環状リップ部４３は環状壁部２８を介してその環状ネジ部材４４により均等に締め付けられる。
【００１３】
その環状凹所２７は、環状リップ部４３の進入口４９から奥部に向かうに伴って環状リップ部４３の進入路がせまくされ、環状壁部２８の内周面は進入口４９から奥部に向かうに伴って環状リップ部４３の進入路が狭くなるテーパ面となっている。これにより、破線で示す範囲がシール面とされ、本体部２とアウトチャンバー部材４との間の挟持箇所４８から送液すべき流体の漏れが確実に防止される。
【００１４】
その本体部２には環状リップ部４３との接触箇所にOリング５０が設けられ、これにより、作動流体室１５から作動流体が外部に漏れ出るのが確実に阻止される。
【００１５】
アウトチャンバー部材４、４と吸い込み用マニホールド部材５と吐出用マニホールド部材６とは、本体部２と一対のアウトチャンバー部材４、４とを水平方向から締結し、環状ネジ部材４４を用いて環状リップ部４２を押圧変形させてダイヤフラム１２を確実に本体部２とアウトチャンバー部材４とによって挟持した後、４本のタイロッドネジ部材２３によって上下方向から締結される。
【００１６】
次に、このダイヤフラムポンプ装置１の作用を概略説明する。
今、図１において、切り換え弁（図示を略す）から連通口１６ｂを介して右側の作動流体室１５に作動流体としての圧縮空気が供給され、センターロッド１１が右方向へ可動中で、右側の作動流体室１５の容積が拡大されると同時に連通口１６aから左側の作動流体室15内の圧縮空気が切り換え弁を介して大気に放出され、左側の作動流体室１５の容積が縮小されつつある状態にあるものとする。
すなわち、右側の送液室１４の容積が縮小過程にあり、左側の送液室１４の容積が拡大過程にあるものとする。
【００１７】
このとき、右側の送液室１４の圧力が増大し、ボール弁３２が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座３４に当接され、ボール弁３３が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４から離間され、右側の送液室１４の流体が右側の貫通孔２５を経由して矢印aで示すように流体吐出口９から吐出される。一方、左側の送液室１４の圧力は減少され、ボール弁３０が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座３４から離間され、ボール弁３１が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４に当接され、左側の送液室１４に流体が流体吸い込み口７から左側の貫通孔２５を経由して矢印ｂで示すように吸い込まれる。
【００１８】
左側の補強リング部材４０の一側壁面４０aが左側のプッシュロッド１９の突出端に当接すると、左側のプッシュロッド１９がコイルスプリング２０の付勢力に抗する方向に可動されて、開閉弁体１８が切り換え圧減圧孔１７aを開成し、切り換え圧減圧孔１７aを介して切り換え弁の切り換え圧室（図示を略す）の空気が左側の作動流体室１５に流入し、連通口１６aを経て大気に放出され、これにより、切り換え弁が瞬時に切り換えられて、切り換え弁からの圧縮空気が連通口１６aを経由して左側の作動流体室１５に供給されて、左側の作動流体室１５の容積が拡大される。
これによってセンターロッド１１が左方向に可動され、このセンターロッド１１の左方向への可動により、左側の送液室１４の容積が縮小されてその圧力が増大し、ボール弁３０が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座４に当接され、ボール弁３１が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４から離間され、左側の送液室１４の流体が左側の貫通孔２５を経由して流体吐出口９から吐出されることになる。
【００１９】
その一方、右側の作動流体室１５の作動流体は連通口１６ｂを経由して切り換え弁から大気に放出されてその容積が縮小され、その右側の送液室１４の容積が拡大されてその圧力が減少し、ボール弁３２が吸い込み用マニホールド部材5側の弁座３４から離間されると共にボール弁３３が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４に当接される。
これにより、流体吸い込み口７から流体が右側の送液室１４に右側の貫通孔２５を経由して吸い込まれる。このセンターロッド１１の往復動の繰り返しに基づき、両送液室１４、１４に交互に流体吸い込み口７から送液すべき流体が吸い込まれると共に、流体吐出口９から両送液室１４，１４に吸い込まれた流体が連続的に吐出される。なお、このダイヤフラムポンプ装置１の切り換え弁の作用については、例えば、特公平６-３１６５０号公報に詳述されている。
【００２０】
【変形例】
図１２は本発明に係るダイヤフラムポンプ装置１の変形例を示すもので、ここでは、本体部２に流体吸い込み口７と流体吐出口９とを連通する連通路５１、５２が形成されている。
そして、本体部２の側に送液室１４が形成され、アウトチャンバー部材４の側に作動流体室１５が形成されると共にプッシュロッド１９が設けられている。そのプッシュロッド１９の突出端はダイヤフラム１２の中央部に臨む形状とされている。
ここでは、ダイヤフラム１２の中央部がプッシュロッド１９の突出端と当接することによりバネ５３の付勢力に抗する方向にプッシュロッド１９を可動させ、開閉弁体１８を開成させる構造となっている。本体部２には環状リップ部４３の進入を許容する環状凹所２７を構成する環状壁部２８が形成されている。
【００２１】
アウトチャンバー部材４には、環状ネジ部材４４の押圧壁部４６に当接する当接フランジ部５４が形成されている。本体部２とアウトチャンバー部材４とは、環状ネジ部材４４を環状壁部２８の外周部に形成されたネジ部４７に螺合させることにより一体に締結される。その締結の際、環状リップ部４３は押圧壁部４６によって間接的に押圧されて、環状凹所２７に押し込まれる。
【００２２】
このものによれば、本体部２とアウトチャンバー部材４とが環状ネジ部材４４によって一体的に締結されるので、本体部２とアウトチャンバー部材４とを水平方向から一体的に挟持締結するためのタイロッドネジ部材２１は不要となる。
【００２３】
また、環状ネジ部材４４の周回り方向全周から全体的に本体部２とアウトチャンバー部材４とを締め付ける構成であるので、本体部２とアウトチャンバー部材４とに局所的に集中的に締め付け圧力が加わるのを防止でき、アウトチャンバー部材４の変形を防止できる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項９に記載の発明によれば、ダイヤフラムの外周部に形成された環状リップ部をそのダイヤフラムの肉厚と直交する方向から環状ネジ部材を用いて本体部とケーシング部材とに押し付けて、その本体部とケーシング部材との間でダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所をシールする構成としたので、温度変化に伴って環状リップ部の伸びる方向への膨張収縮が許容されることになり、ケーシング部材の材料にテフロンを用いた場合であっても、その挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るのを防止できる。
これに加えて、センターロッドの往復動中に、ダイヤフラムが本体部とケーシング部材との挟持箇所から引き抜かれるのを防止できる。
また、請求項４に記載の発明によれば、環状ネジ部材と環状壁部との螺合の際に、環状リップ部を環状凹所に押し込むことができ、作業能率の向上を図ることができる。
さらに、請求項６または請求項７に記載の発明によれば、ダイヤフラムの材料にテフロンを用いた場合であっても、センターロッドの往復動中に、ダイヤフラムからセンターロッドが引き抜かれるのを防止できる。
ことに、請求項９に記載の発明によれば、作動流体室から作動流体が外部に漏れ出るのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイヤフラムポンプ装置の縦断面図である。
【図２】図1に示すアウトチャンバー部材の拡大平面図である。
【図３】図４の矢印B-B線に沿う断面図である。
【図４】図２に示すアウトチャンバー部材の上面図である。
【図５】図２に示す矢印A-A線に沿う断面図である。
【図６】図１に示すセンターロッドの拡大側面図である。
【図７】図１に示すダイヤフラムの拡大断面図である。
【図８】図１に示す補強リング部材の拡大断面図である。
【図９】図1に示す環状ネジ部材の拡大平面図である。
【図１０】図９に示す矢印C-C線に沿う断面図である。
【図１１】図１に示す環状壁部と環状ネジ部材との締結状態を説明するための部分拡大壇面図である。
【図１２】図１に示すダイヤフラムポンプ装置の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ダイヤフラムポンプ装置
２ 本体部
３ ケーシング部材
７ 流体吸い込み口
９ 流体吐出口
１１ センターロッド
１２ ダイヤフラム
１４ 送液室
１５ 作動流体室
２７ 環状凹所
２８ 環状壁部
４２ 周辺部
４３ 環状リップ部
４４ 環状ネジ部材
４７ ネジ部
４８ 挟持箇所
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のダイヤフラムが両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、この本体部を両側から挟み込むようにして配設されてこの本体部と協働してその各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備え、センターロッドを往復動させることにより、流体吸い込み口から流体を吸い込んで流体吐出口から流体を吐出させるダイヤフラムポンプ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ダイヤフラムポンプ装置には、送液室と作動流体室とを画成する隔膜部を有する一対の円盤状のダイヤフラムと、各ダイヤフラムの中央部が両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、流体吸い込み口と流体吐出口とを送液室を介して連通する連通路が形成されると共にその本体部を両側から挟み込むようにして配設されてこの本体部と協働して各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備えているものが知られている（例えば、特公平６-３１６５０号公報参照）。
この従来のダイヤフラムポンプ装置は、その一方のダイヤフラム側の作動流体室と他方のダイヤフラム側の作動流体室とに交互に作動流体を供給し、この両作動流体室への作動流体の供給切り換えに基づき、センターロッドを往復動させて一方の作動流体室の容積の拡大と他方の作動流体室の容積の拡大とを交互に繰り返させ、流体吸い込み口から流体を両送液室に交互に吸い込んで、その各送液室に吸い込んだ流体を交互に両送液室から排出し、流体吐出口から流体を連続的に吐出させるものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来のダイヤフラムポンプ装置では、その本体部とその両側に配設されるケーシング部材との間に各ダイヤフラムの周辺部が挟まれるようにして、そのダイヤフラムの肉厚方向から本体部と一対のケーシング部材とをタイロッドネジ部材により締め付け、そのダイヤフラムの周辺部をそのケーシング部材と本体部との間で挟持する構造となっている。
【０００４】
このため、ケーシング部材にテフロン（登録商標）材料を用いると、テフロン（登録商標）材料そのものの線膨張係数が金属に較べて大きいために、温度変化に伴う膨張収縮が大きく、タイロッドネジ部材により一対のケーシング部材と本体部との間の挟持箇所にダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向から挟持するのみの従来の構造では、その挟持箇所に緩みが生じ、その挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るという問題点がある。
【０００５】
すなわち、テフロン（登録商標）材料は軟質であり、室温（２３度C）付近で変形を生じ易く、これに対してタイロッドネジ部材はステンレス製であり、室温環境下でタイロッドネジ部材により一対のケーシング部材と本体部とを三者一体に挟持締結したとしても、作動環境下で温度が下がると、ケーシング部材がタイロッドネジ部材の延びる方向にそのタイロッドネジ部材の収縮量よりも大きく収縮するので、見かけ上、タイロッドネジ部材による一対のケーシング部材と本体部との締結が緩んだ状態となり、このため、ダイヤフラムの挟持箇所に隙間が生じ、そこから、作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出る不都合がある。
【０００６】
そこで、温度が下がった作動環境下で、ダイヤフラムポンプ装置を作動させるときには、タイロッドネジ部材を増し締めし、一対のケーシング部材と本体部との締結力を高めて作動させるようにしているが、作動環境下で温度が上昇すると、ケーシング部材がタイロッドネジ部材の延びる方向にタイロッドネジ部材よりも大きく膨張するので、ケーシング部材と本体部との締結力が過度に締め付けられた状態となり、ケーシング部材が変形を受け、このため、ダイヤフラムポンプ装置の寿命が低下する。
【０００７】
また、ダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所に緩みが生じるために、ダイヤフラムの周辺部がセンターロッドの往復動中に滑って本体部とケーシング部材との挟持箇所から引き抜かれ、ダイヤフラムポンプ装置が故障するという問題点も内包している。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、本体部とケーシング部材との間のダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るのを防止できると共に、センターロッドの往復動中に本体部とケーシング部材との間の挟持箇所からダイヤフラムの周辺部が引き抜かれるのを防止でき、ひいては、寿命を延ばすことのできるダイヤフラムポンプ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のダイヤフラムポンプ装置は、送液室と作動流体室とを画成する隔膜部を有する一対の円盤状のダイヤフラムと、各ダイヤフラムの中央部が両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、前記本体部を両側から挟み込むようにして配設されて該本体部と協働して前記各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備え、前記両作動流体室への作動流体の供給切り換えに基づき前記センターロッドを往復動させて、流体吸い込み口から流体を吸い込んで流体吐出口から流体を吐出させるものであり、
前記ケーシング部材はテフロン材料を用いて形成され、前記ダイヤフラムにはその周辺部よりも外側の外周部に前記センターロッドの往復動方向でかつダイヤフラムの肉厚方向に延びる環状リップ部が形成され、前記ケーシング部材と前記本体部とのいずれか一方には前記環状リップ部の進入を許容する環状凹所を構成する環状壁部が形成されており、前記環状壁部の外周側にネジ部が形成され、該ネジ部には前記環状リップ部を前記本体部と前記ケーシング部材との挟持箇所に向かって押圧させる環状ネジ部材が螺合されていることを特徴とする。
請求項２に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記ケーシング部材に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記本体部に形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記環状凹所が、前記環状リップ部の進入口から奥部に向かうに伴って該環状リップ部の進入路が狭くなっていることを特徴とする。
請求項５に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記環状ネジ部材が、前記環状リップ部を前記環状凹所に押し込むためにネジ進行方向から直接又は間接に前記環状リップ部を押圧する押圧壁部を有することを特徴とする。
請求項６に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記ダイヤフラムがテフロン製であることを特徴とする。
請求項７に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記ダイヤフラムの中央部に筒部が形成されると共に前記センターロッドのネジ部に螺合するネジ部が形成され、前記筒部の外周部にはネジ部が形成され、前記筒部を前記センターロッドと協働して両側から挟持する補強リング部材が前記外周部のネジ部に螺合され、前記センターロッドはPPS製であることを特徴とする。
請求項８に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記補強リング部材がPP製又はPVC製であることを特徴とする。
請求項９に記載のダイヤフラムポンプ装置は、前記本体部の前記環状リップ部との接触箇所にOリングが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るダイヤフラムポンプ装置の縦断面図であり、この図１において、符号１はダイヤフラムポンプ装置を示している。このダイヤフラムポンプ装置１は、本体部２と、この本体部２の両側に配置される一対のケーシング部材３、３とから構成されている。その本体部２の材料にはステンレス（SUS）が用いられ、そのステンレスの外周面はテフロン（登録商標）材料を用いて被覆されている。一対のケーシング部材３、３の材料にはテフロン（登録商標）が用いられる。
【００１１】
一対のケーシング部材３、３は、一対のアウトチャンバー部材４、４と、吸い込み用マニホールド部材５と、吐出用マニホールド部材６とから構成されている。吸い込み用マニホールド部材５は流体吸い込み口７と流体送液路８とを有する。吐出用マニホールド部材６は流体吐出口９と流体送液路１０とを有する。
本体部２にはその中央にセンターロッド１１が往復動可能に支承されている。センターロッド１１の両端部には一対のダイヤフラム１２が取り付けられる。その一対のダイヤフラム１２は湾曲形状の隔膜部１３を有し、隔膜部１３は送液室１４と作動流体室１５とを画成する役割を果たす。
その本体部２には図示を略す切り換え弁に連通する連通口１６a、１６ｂ、切り換え圧減圧孔１７a、１７ｂが設けられている。連通口１６aと連通口１６ｂとは切り換え弁から作動流体としての圧縮空気を作動流体室１５に供給する役割と作動流体室１５内の圧縮空気を切り換え弁を介して大気に放出する役割とを果たす。
この本体部２には切り換え圧減圧孔１７a、１７ｂを開閉する開閉弁体１８を一体に有するプッシュロッド１９が設けられている。そのプッシュロッド１９はコイルスプリング２０によって作動流体室１５に向かって突出付勢されている。
一対のアウトチャンバー部材４、４には、その周辺部に、図２、図３に拡大して示すように、水平方向に延びてタイロッドネジ部材２１が挿通される３個の貫通孔２２と、図３、図４に示すように上下方向に延びてタイロッドネジ部材２３が挿通される一対の貫通孔２４、２４とが形成されている。
そのアウトチャンバー部材４、４にはその一対の貫通孔２４、２４の間に上下方向に延びて連通路を形成する貫通孔２５が図３ないし図５に示すように形成されている。また、そのアウトチャンバー部材４、４の一側壁には、送液室１４を構成する送液室構成壁２６と、この送液室構成壁２６を囲むようにして環状凹所２７を構成する環状壁部２８とが形成されている。その一対のアウトチャンバー部材４、４は、温度変化による厚さ方向の膨張収縮量を極力小さくするために、その厚さが薄肉とされている。
貫通孔２５の下部は吸い込み用マニホールド部材５の筒部５aが嵌合される嵌合部２９Aとされ、貫通孔２５の上部は吐出用マニホールド部材６の筒部６aが嵌合される嵌合部２９Bとされている。貫通孔２５はその両嵌合部２９A、２９Bの間の半球状空間２５Aで送液室１４と連通されている。両嵌合部２９A、２９Bにはボール弁30ないし３３がそれぞれ配設されている。嵌合部２９A、２９Bには弁座３４が設けられ、弁座３４には連通路３５が設けられている。
センターロッド１１の両端部には、図６に拡大して示すように、その外周部にネジ部３６が形成されている。このセンターロッド１１にはその材料としてPPSが用いられる。ダイヤフラム１２にはその材料としてテフロン（登録商標）が用いられる。
ダイヤフラム１２には、図７に拡大して示すように、その中央部に筒部３７が形成されると共に、センターロッド１１の両端部に形成されたネジ部３６に螺合されるネジ部３８が形成されている。ダイヤフラム１２とセンターロッド１１とはこれによってネジ締結されている。
その筒部３７の外周部には、ネジ部３９が形成されている。筒部３７の内周部には環状段差部３９´が形成されている。この筒部３７は図８に拡大して示す補強リング部材４０によって補強されるものである。
その補強リング部材４０の内周側には筒部３７の外周部に形成されたネジ部３９と螺合するネジ部４１が形成されている。この補強リング部材４０には、その材料としてPP又はPVCが用いられる。補強リング部材４０はセンターロッド１１と協働して両側から筒部３７を挟持する役割を果たし、これによって、ダイヤフラムポンプ装置１の作動中に、センターロッド１１がダイヤフラム１２から引き抜かれるのを確実に防止できる。すなわち、センターロッド１１の往復動により筒部３７が応力を受けて拡径するのが防止される。その補強リング部材４０の一側壁面４０aにはプッシュロッド１９の突出端が臨まされている。補強リング部材４０はセンターロッド１１の往復動中に流体作動室の容積縮小側のプッシュロッド１９の突出端に当接して、このプッシュロッド１９をコイルスプリング２０の付勢力に抗する方向に可動させ、これにより開閉弁体１８が開成されるようになっている。
ダイヤフラム１２は、図７に示すように、その中央部から隔膜部１３に向かって徐々に肉厚が薄くなる形状とされている。従来は、ダイヤフラム１２は一定肉厚のテフロン（登録商標）薄板を用いてこのテフロン（登録商標）薄板をブロー成形により湾曲形状の隔膜部を形成していたが、中央部から隔膜部１３に向かって徐々に肉厚が薄くなる形状を採用することにより、隔膜部１３に加わる応力の均一化を図ることができる。
隔膜部１３は所定肉厚の湾曲形状とされて、その隔膜部１３よりも外側の周辺部４２が本体部２とアウトチャンバー部材４とによって挟持される被挟持部となっている。ダイヤフラム１２にはその周辺部４２よりも外側の外周部に肉厚方向両側に向かって延びる環状リップ部４３が形成されている。
その本体部２とアウトチャンバー部材４とは周辺部４２をその肉厚方向から挟持するようにして３本のタイロッドネジ部材２１によって締結される。
【００１２】
その環状リップ部４３は、環状凹所２７に図９に示す環状ネジ部材４４によって押し込まれるもので、環状ネジ部材４４にはその内周部に、図１０に示すようにネジ部４５が形成されている。また、環状ネジ部材４４にはネジ進行方向から環状リップ部４３に直接的に当接する押圧壁部４６が形成されている。
環状凹所２７を構成する環状壁部２８の外周部には環状ネジ部材４４のネジ部４５に螺合するネジ部４７が図１１に拡大して示すように形成され、環状リップ部４３は環状ネジ部材４４によって本体部２とアウトチャンバー部材４との間の周辺部４２の挟持箇所４８に向かって押圧変形される。その際、環状リップ部４３は環状壁部２８を介してその環状ネジ部材４４により均等に締め付けられる。
【００１３】
その環状凹所２７は、環状リップ部４３の進入口４９から奥部に向かうに伴って環状リップ部４３の進入路がせまくされ、環状壁部２８の内周面は進入口４９から奥部に向かうに伴って環状リップ部４３の進入路が狭くなるテーパ面となっている。これにより、破線で示す範囲がシール面とされ、本体部２とアウトチャンバー部材４との間の挟持箇所４８から送液すべき流体の漏れが確実に防止される。
【００１４】
その本体部２には環状リップ部４３との接触箇所にOリング５０が設けられ、これにより、作動流体室１５から作動流体が外部に漏れ出るのが確実に阻止される。
【００１５】
アウトチャンバー部材４、４と吸い込み用マニホールド部材５と吐出用マニホールド部材６とは、本体部２と一対のアウトチャンバー部材４、４とを水平方向から締結し、環状ネジ部材４４を用いて環状リップ部４２を押圧変形させてダイヤフラム１２を確実に本体部２とアウトチャンバー部材４とによって挟持した後、４本のタイロッドネジ部材２３によって上下方向から締結される。
【００１６】
次に、このダイヤフラムポンプ装置１の作用を概略説明する。
今、図１において、切り換え弁（図示を略す）から連通口１６ｂを介して右側の作動流体室１５に作動流体としての圧縮空気が供給され、センターロッド１１が右方向へ可動中で、右側の作動流体室１５の容積が拡大されると同時に連通口１６aから左側の作動流体室15内の圧縮空気が切り換え弁を介して大気に放出され、左側の作動流体室１５の容積が縮小されつつある状態にあるものとする。
すなわち、右側の送液室１４の容積が縮小過程にあり、左側の送液室１４の容積が拡大過程にあるものとする。
【００１７】
このとき、右側の送液室１４の圧力が増大し、ボール弁３２が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座３４に当接され、ボール弁３３が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４から離間され、右側の送液室１４の流体が右側の貫通孔２５を経由して矢印aで示すように流体吐出口９から吐出される。一方、左側の送液室１４の圧力は減少され、ボール弁３０が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座３４から離間され、ボール弁３１が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４に当接され、左側の送液室１４に流体が流体吸い込み口７から左側の貫通孔２５を経由して矢印ｂで示すように吸い込まれる。
【００１８】
左側の補強リング部材４０の一側壁面４０aが左側のプッシュロッド１９の突出端に当接すると、左側のプッシュロッド１９がコイルスプリング２０の付勢力に抗する方向に可動されて、開閉弁体１８が切り換え圧減圧孔１７aを開成し、切り換え圧減圧孔１７aを介して切り換え弁の切り換え圧室（図示を略す）の空気が左側の作動流体室１５に流入し、連通口１６aを経て大気に放出され、これにより、切り換え弁が瞬時に切り換えられて、切り換え弁からの圧縮空気が連通口１６aを経由して左側の作動流体室１５に供給されて、左側の作動流体室１５の容積が拡大される。
これによってセンターロッド１１が左方向に可動され、このセンターロッド１１の左方向への可動により、左側の送液室１４の容積が縮小されてその圧力が増大し、ボール弁３０が吸い込み用マニホールド部材５側の弁座４に当接され、ボール弁３１が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４から離間され、左側の送液室１４の流体が左側の貫通孔２５を経由して流体吐出口９から吐出されることになる。
【００１９】
その一方、右側の作動流体室１５の作動流体は連通口１６ｂを経由して切り換え弁から大気に放出されてその容積が縮小され、その右側の送液室１４の容積が拡大されてその圧力が減少し、ボール弁３２が吸い込み用マニホールド部材5側の弁座３４から離間されると共にボール弁３３が吐出用マニホールド部材６側の弁座３４に当接される。
これにより、流体吸い込み口７から流体が右側の送液室１４に右側の貫通孔２５を経由して吸い込まれる。このセンターロッド１１の往復動の繰り返しに基づき、両送液室１４、１４に交互に流体吸い込み口７から送液すべき流体が吸い込まれると共に、流体吐出口９から両送液室１４，１４に吸い込まれた流体が連続的に吐出される。なお、このダイヤフラムポンプ装置１の切り換え弁の作用については、例えば、特公平６-３１６５０号公報に詳述されている。
【００２０】
【変形例】
図１２は本発明に係るダイヤフラムポンプ装置１の変形例を示すもので、ここでは、本体部２に流体吸い込み口７と流体吐出口９とを連通する連通路５１、５２が形成されている。
そして、本体部２の側に送液室１４が形成され、アウトチャンバー部材４の側に作動流体室１５が形成されると共にプッシュロッド１９が設けられている。そのプッシュロッド１９の突出端はダイヤフラム１２の中央部に臨む形状とされている。
ここでは、ダイヤフラム１２の中央部がプッシュロッド１９の突出端と当接することによりバネ５３の付勢力に抗する方向にプッシュロッド１９を可動させ、開閉弁体１８を開成させる構造となっている。本体部２には環状リップ部４３の進入を許容する環状凹所２７を構成する環状壁部２８が形成されている。
【００２１】
アウトチャンバー部材４には、環状ネジ部材４４の押圧壁部４６に当接する当接フランジ部５４が形成されている。本体部２とアウトチャンバー部材４とは、環状ネジ部材４４を環状壁部２８の外周部に形成されたネジ部４７に螺合させることにより一体に締結される。その締結の際、環状リップ部４３は押圧壁部４６によって間接的に押圧されて、環状凹所２７に押し込まれる。
【００２２】
このものによれば、本体部２とアウトチャンバー部材４とが環状ネジ部材４４によって一体的に締結されるので、本体部２とアウトチャンバー部材４とを水平方向から一体的に挟持締結するためのタイロッドネジ部材２１は不要となる。
【００２３】
また、環状ネジ部材４４の周回り方向全周から全体的に本体部２とアウトチャンバー部材４とを締め付ける構成であるので、本体部２とアウトチャンバー部材４とに局所的に集中的に締め付け圧力が加わるのを防止でき、アウトチャンバー部材４の変形を防止できる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項９に記載の発明によれば、ダイヤフラムの外周部に形成された環状リップ部をそのダイヤフラムの肉厚と直交する方向から環状ネジ部材を用いて本体部とケーシング部材とに押し付けて、その本体部とケーシング部材との間でダイヤフラムの周辺部を挟持する挟持箇所をシールする構成としたので、温度変化に伴って環状リップ部の伸びる方向への膨張収縮が許容されることになり、ケーシング部材の材料にテフロンを用いた場合であっても、その挟持箇所から作動流体、送液すべき流体が外部に漏れ出るのを防止できる。
これに加えて、センターロッドの往復動中に、ダイヤフラムが本体部とケーシング部材との挟持箇所から引き抜かれるのを防止できる。
また、請求項４に記載の発明によれば、環状ネジ部材と環状壁部との螺合の際に、環状リップ部を環状凹所に押し込むことができ、作業能率の向上を図ることができる。
さらに、請求項６または請求項７に記載の発明によれば、ダイヤフラムの材料にテフロンを用いた場合であっても、センターロッドの往復動中に、ダイヤフラムからセンターロッドが引き抜かれるのを防止できる。
ことに、請求項９に記載の発明によれば、作動流体室から作動流体が外部に漏れ出るのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイヤフラムポンプ装置の縦断面図である。
【図２】図1に示すアウトチャンバー部材の拡大平面図である。
【図３】図４の矢印B-B線に沿う断面図である。
【図４】図２に示すアウトチャンバー部材の上面図である。
【図５】図２に示す矢印A-A線に沿う断面図である。
【図６】図１に示すセンターロッドの拡大側面図である。
【図７】図１に示すダイヤフラムの拡大断面図である。
【図８】図１に示す補強リング部材の拡大断面図である。
【図９】図1に示す環状ネジ部材の拡大平面図である。
【図１０】図９に示す矢印C-C線に沿う断面図である。
【図１１】図１に示す環状壁部と環状ネジ部材との締結状態を説明するための部分拡大壇面図である。
【図１２】図１に示すダイヤフラムポンプ装置の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ダイヤフラムポンプ装置
２ 本体部
３ ケーシング部材
７ 流体吸い込み口
９ 流体吐出口
１１ センターロッド
１２ ダイヤフラム
１４ 送液室
１５ 作動流体室
２７ 環状凹所
２８ 環状壁部
４２ 周辺部
４３ 環状リップ部
４４ 環状ネジ部材
４７ ネジ部
４８ 挟持箇所
Claims (9)
- 送液室と作動流体室とを画成する隔膜部を有する一対の円盤状のダイヤフラムと、各ダイヤフラムの中央部が両端部に取り付けられたセンターロッドを往復動可能に支承する本体部と、前記本体部を両側から挟み込むようにして配設されて該本体部と協働して前記各ダイヤフラムの周辺部をその肉厚方向両側から挟持する一対のケーシング部材とを備え、前記両作動流体室への作動流体の供給切り換えに基づき前記センターロッドを往復動させて、流体吸い込み口から流体を吸い込んで流体吐出口から流体を吐出させるダイヤフラムポンプ装置において、
前記ケーシング部材はテフロン材料を用いて形成され、前記ダイヤフラムにはその周辺部よりも外側の外周部に前記センターロッドの往復動方向でかつダイヤフラムの肉厚方向に延びる環状リップ部が形成され、前記ケーシング部材と前記本体部とのいずれか一方には前記環状リップ部の進入を許容する環状凹所を構成する環状壁部が形成されており、さらに前記環状壁部の外周側にネジ部が形成され、該ネジ部には前記環状リップ部を前記本体部と前記ケーシング部材との挟持箇所に向かって押圧させる環状ネジ部材が螺合されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ装置。 - 前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記ケーシング部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記流体吸い込み口と前記流体吐出口とを前記送液室を介して連通する連通路が前記本体部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記環状凹所は、前記環状リップ部の進入口から奥部に向かうに伴って該環状リップ部の進入路が狭くなっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記環状ネジ部材は、前記環状リップ部を前記環状凹所に押し込むためにネジ進行方向から直接又は間接に前記環状リップ部を押圧する押圧壁部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記ダイヤフラムがテフロン製であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記ダイヤフラムの中央部には筒部が形成されると共に前記センターロッドのネジ部に螺合するネジ部が形成され、前記筒部の外周部にはネジ部が形成され、前記筒部を前記センターロッドと協働して両側から挟持する補強リング部材が前記外周部のネジ部に螺合され、前記センターロッドはPPS製であることを特徴とする請求項６に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記補強リング部材はPP製又はPVC製であることを特徴とする請求項７に記載のダイヤフラムポンプ装置。
- 前記本体部には前記環状リップ部との接触箇所にOリングが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ装置。
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