JP7215734B2 - 容積式往復ポンプ、容積式往復ポンプの洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、容積式往復ポンプ、及び容積式往復ポンプの洗浄方法に関する。

例えばダヤフラムポンプ等の容積式往復ポンプを、塗装システムにおいて塗料の供給用に用いることが周知である。この場合、塗装作業の終了後には、ポンプ内で塗料が乾燥固化してしまうことを防ぐためにポンプ内を十分に洗浄する必要がある。また、塗料の色を変更する際には、変更前後の塗料が混ざってしまうことを防ぐためにポンプ内を十分に洗浄する必要がある。

従来、このようなポンプに対し、作業者は、例えば次の（１）～（５）の手順に沿ってポンプ内部の洗浄を行っていた。（１）まず、作業者は、サクションホースを塗料タンクから引き抜き、ポンプ内に溜まっている塗料を排出する。（２）次に、作業者は、サクションホースを洗浄液タンクに移動させると共に、リターンホースを廃液タンクに移動させる。これにより、サクションホースから洗浄液タンクに貯留されたシンナー等の洗浄液をポンプ内に吸入させると共に、その吸入した洗浄液がリターンホースから廃液タンクに排出させる。

（３）次に、作業者は、廃液タンクに排出される洗浄液の色を確認し、洗浄液の成分が増えてきたらつまり塗料による着色が薄くなってきたら、リターンホースを洗浄液に移動させる。すると、洗浄液タンクからサクションホースを介してポンプに吸入された洗浄液は、リターンホースを介して再び洗浄液タンクに排出される。このように、洗浄液タンクとポンプ内とで洗浄液を循環させる。（４）そして、作業者は、洗浄液の循環をある程度継続したら、洗浄液タンクの洗浄液を新品のものに交換し、再び上記（３）を行う。（５）そして、上記（３）、（４）の作業を何度か繰り返し、リターンホースから排出される洗浄液に塗料の色が付いていないことを確認して作業を終了する。

しかしながら、上述した従来の構成では、何度も洗浄液を交換する必要がある。そのため、洗浄に使用する洗浄液の量が多くなって洗浄液のコストも増大し、また、交換作業に時間がかかり生産性も低下する。

特開２００７－２６２９１１号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄作業時の洗浄液の使用量を低減することができ、更には作業性の向上を図ることができる、容積式往復ポンプ、及び容積式往復ポンプの洗浄方法を提供することにある。

実施形態の容積式往復ポンプは、移送対象となる材料の入口と出口が設けられたポンプ本体と、前記ポンプ本体の内部に設けられ容積が可変に構成された少なくとも２つのポンプ室と、駆動力を受けて往復移動することで各前記ポンプ室の容積を可変させる可変機構と、各前記ポンプ室に対応して設けられ前記入口と各前記ポンプ室とを繋ぐ吸入経路と、各前記ポンプ室に対応して設けられ各前記ポンプ室と前記出口とを繋ぐ排出経路と、前記吸入経路内に設けられ各前記吸入経路を移動する材料について前記入口側から前記ポンプ室側への移動を許可し前記ポンプ室側から前記入口側への移動を禁止する吸入側逆止弁と、前記排出経路内に設けられ各前記排出経路を移動する材料について前記ポンプ室側から前記出口側への移動を許可し前記出口側から前記ポンプ側へ移動を禁止する排出側逆止弁と、前記排出側逆止弁を中立位置で保持し前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できない状態と、前記排出側逆止弁の保持を解放し前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できる状態と、に切り替える切替機構と、を備える。

また、実施形態の容積式往復ポンプの洗浄方法は、前記容積式往復ポンプの洗浄方法であって、前記入口から前記ポンプ本体内に洗浄剤を吸入する洗浄剤吸入工程と、前記出口側を閉じて前記ポンプ本体内に吸入した洗浄液が前記出口から前記ポンプ本体外に流出することを規制する出口側閉鎖工程と、前記切替機構により前記排出側逆止弁を中立位置に保持することで前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できない状態に切り替える切替工程と、前記可変機構の駆動を継続させて前記洗浄剤を各前記ポンプ室内で行き来させることで各前記ポンプ室を洗浄するポンプ室洗浄工程と、を含んでいる。

第１実施形態による容積式往復ポンプを用いた塗装システムの構成の一例を概念的に示す図 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、停止時の状態を示す断面図 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、ポンプ室の内部構成の一例を示す図 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、材料の圧送時の状態を示す断面図（その１） 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、材料の圧送時の状態を示す断面図（その２） 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、切替機構が排出側逆止弁を中立位置に保持していない状態を示す断面図 第１実施形態による容積式往復ポンプの一例について、切替機構が排出側逆止弁を中立位置に保持している状態を示す断面図 第１実施形態による容積式往復ポンプについて、洗浄時の作業フローの一例を示すフローチャート 第１実施形態による容積式往復ポンプを用いた塗装システムについて、洗浄時の構成の一例を概念的に示す図 第１実施形態による容積式往復ポンプを用いた塗装システムについて、洗浄時におけるエアバルブ、塗料バルブ、及び切替機構の動作状態の一例を示す図 第１実施形態による容積式往復ポンプの概略構成の一例について、洗浄時のポンプ本体内の状態を示す断面図（その１） 第１実施形態による容積式往復ポンプの概略構成の一例について、洗浄時のポンプ本体内の状態を示す断面図（その２） 第２実施形態による容積式往復ポンプを用いた塗装システムについて、洗浄時の構成の一例を概念的に示す図 第２実施形態による容積式往復ポンプを用いた塗装システムについて、電気的構成の一例を示すブロック図

以下、複数の実施形態による容積式往復ポンプを、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１実施形態）
まず第１実施形態について図１～図１２を参照して説明する。図１は、実施形態の容積式往復ポンプの適用対象の一例として、容積式往復ポンプを塗装システムに適用した例である。本実施形態の容積式往復ポンプ１０は、例えば液体の塗料を移送対象としている。なお、容積式往復ポンプ１０の移送対象となる材料は、液体の塗料に限られず、例えば液体の薬液等であっても良い。

まず、図１～図７を参照して、塗装システム１及び容積式往復ポンプ１０の概略構成の一例について説明する。図１に示す塗装システム１は、駆動源２、塗料タンク３、噴射部４、接続ホース５、及び容積式往復ポンプ１０を含んで構成されている。駆動源２は、容積式往復ポンプ１０を駆動させるための駆動力を供給する。本実施形態の場合、容積式往復ポンプ１０は、エア駆動式である。そのため、駆動源２は、コンプレッサ等のエア供給源である。なお、容積式往復ポンプ１０がモータ等を用いた電気駆動式である場合、駆動源２は、例えば商用電源やバッテリー等の電力供給源で構成される。

塗料タンク３は、容積式往復ポンプ１０の移送対象となる材料、この場合、塗料を貯留するためのタンクである。塗装システム１が複数色の塗料を扱うものである場合、塗装システム１は、色ごとに塗料タンク３を備えている。噴射部４は、塗料タンク３から容積式往復ポンプ１０によって圧送された塗料を、塗装対象に向けて噴射するためのものである。噴射部４は、例えばスプレイガンのように手作業で塗装するためのものであっても良いし、ロボット等に取り付けられて自動で塗装するための構成であっても良い。容積式往復ポンプ１０と噴射部４とは、接続ホース５により接続されている。

容積式往復ポンプ１０は、容積式の往復ポンプである。本実施形態の場合、容積式往復ポンプ１０は、ダイヤフラムポンプで構成されている。なお、容積式往復ポンプ１０は、ダイヤフラムポンプに限られず、ピストンポンプ、ベローズポンプ、プランジャーポンプ等であっても良い。容積式往復ポンプ１０は、エアレギュレータ１１、エア圧力計１２、エアバルブ１３、エア回路１４、サクションホース１５、塗料レギュレータ１６、塗料圧力計１７、リターンホース１８、塗料バルブ１９、及びポンプ本体２０を備えている。

エアレギュレータ１１、エア圧力計１２、及びエアバルブ１３は、駆動源２とポンプ本体２０との間に設けられている。エアレギュレータ１１、エア圧力計１２、及びエアバルブ１３は、駆動源２側からポンプ本体２０に向かって順に配置されている。エアレギュレータ１１は、駆動源２から供給されたエアの圧力を減圧調整するためのものである。エア圧力計１２は、エアレギュレータ１１を通ってポンプ本体２０に供給されるエアの圧力を表示するためのものである。

エアバルブ１３は、例えば三方ボールバルブで構成されており、エアレギュレータ１１及びエア圧力計１２と、ポンプ本体２０との間に設けられている。エアバルブ１３は、駆動源２とポンプ本体２０との間を開いて両者間を繋いだ状態と、ポンプ本体２０を大気開放した状態と、駆動源２とポンプ本体２０との間、ポンプ本体２０と大気との間、及びポンプ本体２０と外部との間の全てを閉じて相互間を遮断した状態と、を切り替え可能に構成されている。

駆動源２は、エアレギュレータ１１、エア圧力計１２、及びエアバルブ１３を介して、ポンプ本体２０に設けられたエア回路１４に接続されている。また、駆動源２は、エアレギュレータ１１の上流側で分岐し、ポンプ本体２０内に内蔵された図示しない切替回路に接続されている。駆動源２から供給される圧縮エアの一部は、エアレギュレータ１１を通って減圧調整されて、エア回路１４に供給される。

また、駆動源２から供給される圧縮エアの他の一部は、エアレギュレータ１１の上流側で分岐し、減圧されずにそのままの圧力で図示しない切替回路に供給される。この場合、エア回路１４は、例えば２ポジション５ポートのエアオペレートバルブで構成されており、ポンプ本体２０内に設けられたダイヤフラムを駆動させるためのエアを供給する。また、図示しない切替回路は、エア回路１４を操作するためのエア、つまりエア回路１４から出力されるエアの向きを切り替えるためエアをエア回路１４に入力するためのものである。なお、図示しない切替回路の代わりに、エア回路１４をソレノイドバルブで構成しても良い。

ポンプ本体２０は、塗料の入口２１及び出口２２を有しており、入口２１からポンプ本体２０内に塗料を吸入し、その塗料を出口２２から圧送する。サクションホース１５は、ポンプ本体２０の入口２１に接続されている。塗料レギュレータ１６及び塗料圧力計１７は、ポンプ本体２０の出口２２に接続されている。塗料レギュレータ１６は、出口２２から吐出された塗料の圧力を減圧調整するためのものである。塗料圧力計１７は、塗料レギュレータ１６を通って減圧調整された塗料の圧力を表示するためのものである。ポンプ本体２０の出口２２から圧送された塗料の一部は、塗料レギュレータ１６で減圧調整されて、噴射部４へ供給される。

リターンホース１８は、ポンプ本体２０の出口２２と塗料レギュレータ１６との間から分岐して設けられている。塗料バルブ１９は、例えば二方ボールバルブで構成されており、リターンホース１８と出口２２との間に設けられている。塗料バルブ１９は、リターンホース１８と出口２２との間を開いて両者間を繋いだ状態と、リターンホース１８と出口２２との間を閉じた両者間を遮断した状態と、を切り替え可能に構成されている。

塗装システム１を用いて塗装を行う際、エアバルブ１３は、駆動源２とポンプ本体２０のエア回路１４との間を繋いだ状態になっている。塗料バルブ１９は、リターンホース１８と出口２２との間を繋いだ状態になっている。また、サクションホース１５とリターンホース１８とは、いずれも塗料タンク３内に差し込まれている。

この状態で駆動源２からポンプ本体２０に設けられたエア回路１４及び図示しない切替回路に圧縮エアが供給されると、ポンプ本体２０が駆動する。すると、塗料タンク３に貯留されている塗料は、サクションホース１５を介して入口２１からポンプ本体２０内に吸入され、その後、出口２２から圧送される。そして、噴射部４が操作されることで、噴射部４から塗料が噴射する。

このとき、噴射部４から塗料が噴射されている場合は噴射部４から噴射されなかった塗料の残りが、また、噴射部４から塗料が噴射されていない場合は出口２２から圧送された塗料の全部が、リターンホース１８を通って塗料タンク３内に戻され、その後、サクションホース１５から再びポンプ本体２０内に吸入される。このように、容積式往復ポンプ１０の駆動時には、塗料タンク３内の塗料が、サクションホース１５、ポンプ本体２０、リターンホース１８を介して循環し、これにより塗料が固まって塗料タンク３内に沈殿物が生じることを抑制している。

ポンプ本体２０は、図２に示すように、入口２１及び出口２２の他、ポンプ室２３、エア室２４、可変機構２５、吸入経路２６、排出経路２７、吸入側逆止弁２８、及び排出側逆止弁２９を有している。本実施形態の場合、ポンプ本体２０は、ポンプ室２３、エア室２４、吸入経路２６、及び排出経路２７をそれぞれ２つずつ有している。そして、ポンプ室２３、エア室２４、吸入経路２６、及び排出経路２７は、ポンプ本体２０の内部に設けられて対称形に配置されている。

可変機構２５は、駆動力を受けて往復移動することで各ポンプ室２３の容積を可変させ、これにより各ポンプ室２３内の圧力を変化させる機能を有する。本実施形態の場合、可変機構２５は、ダイヤフラム２５１とシャフト２５２とを有して構成されている。ダイヤフラム２５１は、例えば樹脂製や金属製の薄い円板で構成されており、ポンプ室２３とエア室２４との間を仕切っている。シャフト２５２は、２つのダイヤフラム２５１を連結している。これにより、２つのダイヤフラム２５１が連動して動作する。

各エア室２４には、エア回路１４と図示しない切替回路の作用により、駆動源２からの圧縮エアの供給と開放が交互に行われる。すると、２つのダイヤフラム２５１が連動して動作し、図２の左右方向に往復動作する。これにより、２つのポンプ室２３の容積の合計が一定に維持された状態で各ポンプ室２３の容積が可変することで、ポンプ動作が行われる。

２つの吸入経路２６及び２つの排出経路２７は、それぞれ２つのポンプ室２３に対応して設けられている。２つの吸入経路２６は、入口２１付近で分岐し、それぞれ入口２１と各ポンプ室２３とを接続している。入口２１から吸入された塗料は、吸入経路２６を通ってポンプ室２３内に至る。２つの排出経路２７は、それぞれポンプ室２３と出口２２とを接続し、出口２２付近で合流している。

この場合、各ポンプ室２３は、図３に示すように、平面視で見た場合、つまりダイヤフラム２５１の面方向に対して直角方向に見た場合に円形状に構成されている。また、ポンプ本体２０は、少なくとも一部が透明な部材で構成されており、ポンプ本体２０の外部から各ポンプ室２３のうち少なくとも１つの内部を視認可能に構成されている。本実施形態の場合、ポンプ本体２０は、ボディ２０１とフランジ２０２とを有している。ボディ２０１は、例えば金属製の部材によって構成されている。

フランジ２０２は、ボディ２０１に対してポンプ室２３に対応する位置に設けられて、ボディ２０１とフランジ２０２との間にポンプ室２３を形成する。本実施形態の場合、フランジ２０２は、透明で耐摩耗性や耐薬品性に優れた部材、例えば透明ナイロンやポリカーボネート、若しくは塩化ビニリデン樹脂等のいわゆるエンジニアリングプラスチック、又は強化ガラス等で構成されている。これにより、ポンプ本体２０の外部から各ポンプ室２３の内部が視認可能に構成されている。なお、必ずしもフランジ２０２全体を透明な部材で構成する必要はなく、例えばフランジ２０２は金属製で構成し、フランジ２０２の一部分に透明な部材を嵌め込むことで、ポンプ本体２０の外部から各ポンプ室２３の内部が視認できる窓部を設けて構成としても良い。

ここで、吸入経路２６とポンプ室２３との接続部分を吸入経路２６の先端部２６１とする。また、ポンプ室２３と排出経路２７との接続部分を排出経路２７の基端部２７１とする。本実施形態の場合、吸入経路２６の先端部２６１及び排出経路２７の基端部２７１は、ポンプ室２３を平面視で見た場合の中心Ｐよりも径方向の外側で、かつ、ポンプ室２３の最外径よりも内側の位置に設けられている。そして、吸入経路２６の先端部２６１とポンプ室２３の中心部Ｐと排出経路２７の基端部２７１との成す角が鋭角となるように、吸入経路２６の先端部２６１と排出経路２７の基端部２７１とが配置されている。

なお、吸入経路２６の先端部２６１及び排出経路２７の基端部２７１の配置は、上述したものに限られない。例えば吸入経路２６の先端部２６１とポンプ室２３の中心部Ｐと排出経路２７の基端部２７１との成す角が鈍角となるように、先端部２６１と基端部２７１とが配置されていても良い。また、吸入経路２６の先端部２６１とポンプ室２３の中心部Ｐと排出経路２７の基端部２７１とが直線上となるように、先端部２６１と基端部２７１とが配置されていても良い。

ポンプ本体２０は、２つの吸入側逆止弁２８と、１つの排出側逆止弁２９と、を有している。２つの吸入側逆止弁２８は、それぞれ吸入経路２６内に設けられている。吸入側逆止弁２８は、吸入経路２６を移動する塗料について、入口２１側からポンプ室２３側への移動を許可し、ポンプ室２３側から入口２１側への移動を禁止する。つまり、吸入側逆止弁２８は、吸入経路２６を移動する塗料の移動方向を入口２１側からポンプ室２３側への一方通行とし、ポンプ室２３側から入口２１側への塗料の逆流を防止する。

本実施形態の場合、吸入側逆止弁２８は、ボール式であり、チャッキボール２８１を有して構成されている。なお、吸入側逆止弁２８は、ボール式に限られず、例えばポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、又はフート式等であっても良い。

排出側逆止弁２９は、ポンプ室２３から出口２２までの間に設けられている。排出側逆止弁２９は、各排出経路２７を移動する塗料について、ポンプ室２３側から出口２２側への移動を許可するが、出口２２側からポンプ室２３側へ移動を禁止する。つまり、排出側逆止弁２９は、排出経路２７を移動する塗料の移動方向をポンプ室２３側から出口２２側への一方通行とし、出口２２側からポンプ室２３側への塗料の逆流を防止する。

本実施形態の場合、１つの排出側逆止弁２９で２つの排出経路２７に対応している。排出側逆止弁２９は、２つの排出経路２７が合流する合流部２２１に設けられている。この場合、排出側逆止弁２９は、ボール式であり、チャッキボール２９１を有して構成されている。ここで、各排出経路２７と合流部２２１との接続部分を排出経路２７の先端部２７２とする。チャッキボール２９１は、２つの先端部２７２のうちいずれか一方を閉じ他方を開く。これにより、排出側逆止弁２９は、２つの排出経路２７のうち一方が出口２２側に繋がり、他方が閉鎖された状態にすることができる。なお、吸入側逆止弁２８は、ボール式に限られず、例えばポペット式、スイング式、ウエハー式、リフト式、又はフート式等であっても良い。

この構成において、図４に示すように、２つのエア室２４のうち一方この場合図４の右側のエア室２４に圧縮エアが供給されるとともに他方この場合左側のエア室２４が大気開放されると、圧縮エアに押されて右側のダイヤフラム２５１が動作し、右側のポンプ室２３の容積を縮小させる。また、右側のダイヤフラム２５１の動作がシャフト２５２を介して左側のダイヤフラム２５１に伝達される。そして、左側のダイヤフラム２５１に連動して左側のダイヤフラム２５１も動作し、左側のポンプ室２３の容積を増大させる。これにより、右側のポンプ室２３の圧力が増大するとともに、左側のポンプ室２３の圧力が低下する。

このとき、右側のポンプ室２３の圧力が増大するとともに左側のポンプ室２３の圧力が低下することにより、図４の白抜き矢印で示すように、入口２１から左側のポンプ室２３内に塗料が吸入される。また、このとき、排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１は、左側の排出経路２７の先端部２７２側に移動して左側の排出経路２７の先端部２７２を閉鎖している。

次に、図示しない切替回路によってエア回路１４から吐出される圧縮エアの向きが切り替えられて、図５に示すように右側のエア室２４が大気開放されるとともに左側のエア室２４に圧縮エアが供給されると、上述した動作と逆の動作が行われる。つまり、この場合、右側のポンプ室２３の容積が増大するとともに、左側のポンプ室２３の容積が縮小する。これにより、右側のポンプ室２３の圧力が低下するとともに、左側のポンプ室２３の圧力が増大する。

このとき、排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１は、左側の排出経路２７から流れる塗料に押されるとともに右側のポンプ室２３の負圧により吸引されるため、右側の排出経路２７の先端部２７２側に移動して右側の排出経路２７の先端部２７２を閉鎖する。つまり、右側の排出経路２７は出口２２に繋がった状態になっている。そのため、図５の黒色矢印で示すように、左側のポンプ室２３から流出した塗料が出口２２から圧送される。また、このとき、右側のポンプ室２３の圧力が低下することにより、図５の白抜き矢印で示すように、入口２１から右側のポンプ室２３内に塗料が吸入される。そして、上記動作を繰り返すことで、入口２１から吸入された塗料が出口２２から連続して吐出される。

また、ポンプ本体２０は、図１、図２、図６、及び図７に示すように、切替機構３０を有している。切替機構３０は、排出側逆止弁２９を中立位置で保持し排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態と、排出側逆止弁２９の保持を解放し排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できる状態と、に切り替える機能を有する。

排出側逆止弁２９を中立位置で保持した状態、すなわち排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態とは、出口２２側から左右両側のポンプ室２３への塗料の逆流が可能になっている状態、つまり、左右側のポンプ室２３と出口２２側との間で塗料の移動が可能となっている状態を意味する。この場合、切替機構３０によって排出側逆止弁２９が中立位置に保持されると、左右２つのポンプ室２３が排出経路２７を介して相互に連通する。

以下の説明では、排出側逆止弁２９を中立位置で保持した状態、すなわち排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態のことを、保持状態と称する。また、排出側逆止弁２９の保持を解放し排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できる状態のことを、非保持状態と称する。

本実施形態の場合、切替機構３０は、排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１を中立位置に物理的に固定することで、排出側逆止弁２９を逆止弁としての機能を発揮できない状態にすることができる。この場合、切替機構３０は、例えば保持部３１と操作レバー３２とを有している。保持部３１は、チャッキボール２９１が設けられた空間内、この場合、合流部２２１内に設けられており、チャッキボール２９１の外形形状に沿って湾曲した形状に形成されている。保持部３１は、回転可能に構成されており、湾曲形状の向きを反転させることができる。

操作レバー３２は、保持部３１に接続されており、ポンプ本体２０を貫いてポンプ本体２０の外部に露出して設けられている。作業者は、ポンプ本体２０の外部から操作レバー３２を操作することで保持部３１の向きを反転させる。これにより、作業者は、図６に示すようにチャッキボール２９１を保持部３１で保持していない状態つまり排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できる状態と、図７に示すようにチャッキボール２９１を保持部３１で保持している状態つまり排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態と、を任意に切り替えることができる。

なお、切替機構３０は、上述したように操作レバー３２を有する構成に限られない。切替機構３０は、例えば空気圧の印加及び開放によってチャッキボール２９１の保持及び解放を切り替える構成、すなわちエアオペレートによってチャッキボール２９１の着座状態を切り替える構成としても良い。また、例えばチャッキボール２９１が磁性体で構成されている場合、切替機構３０は、磁力の入り切りによってチャッキボール２９１の保持及び解放を切り替える構成としても良い。また、切替機構３０は、ソレノイドやモータ等のアクチュエータを用いて、チャッキボール２９１を機械的に保持及び解放する構成としても良い。そして、切替機構３０は、作業者の操作によるものに限られず、例えばコンピュータの指令に基づいて自動で動作するものでも良い。

次に、容積式往復ポンプ１０の洗浄方法について図８～図１２も参照して説明する。本実施形態の洗浄方法では、主として容積式往復ポンプ１０が洗浄されるが、他の塗料経路つまりサクションホース１５、リターンホース１８、及び噴射部４についても洗浄される。容積式往復ポンプ１０の洗浄では、作業者は、図９に示すように洗浄液タンク６及び廃液タンク７を用いる。洗浄液タンク６には、洗浄液として例えばシンナー等の有機溶剤が貯留されている。廃液タンク７は、容積式往復ポンプ１０を洗浄し終わった洗浄液が排出され貯留される。この場合、容積式往復ポンプ１０、駆動源２、洗浄液タンク６、及び廃液タンク７は、容積式往復ポンプ１０の洗浄システムの構成要素となる。

容積式往復ポンプ１０の洗浄を行う際、作業者は、まず、図８のステップＳ１１に示す残留塗料排出工程を実行する。残留塗料排出工程は、ポンプ本体２０内に残留している塗料をポンプ本体２０外に排出する工程である。この残留塗料排出工程において、作業者は、容積式往復ポンプ１０を動作させた状態でサクションホース１５を塗料タンク３から引き抜いて空気を吸入しつつ、容積式往復ポンプ１０内に残留している残留塗料をリターンホース１８から塗料タンク３に排出する。このとき、図１０に示すように、エアバルブ１３及び塗料バルブ１９は、いずれも開状態となっている。また、切替機構３０は、非保持状態となっており、逆止弁としての機能を発揮できる状態になっている。

次に、作業者は、図８に示すステップＳ１２の洗浄液吸入工程を実行する。洗浄液吸入工程は、ポンプ本体２０内に洗浄液を吸入してポンプ室２３内、吸入経路２６、及び排出経路２７内を洗浄液で満たす工程である。この洗浄液吸入工程において、作業者は、図９に示すようにサクションホース１５を洗浄液タンク６に移動させるとともに、リターンホース１８を廃液タンク７に移動させる。そして、作業者は、容積式往復ポンプ１０を動作させて、洗浄液タンク６内の洗浄液をポンプ本体２０内に吸入させるとともに、その吸入させた洗浄液を廃液タンク７に排出させる。

洗浄液の吸入を開始した初期の段階では、ポンプ本体２０内に未だ多くの塗料が残留しているため、リターンホース１８から排出される排出液は、塗料成分を多く含んでいるが、洗浄液吸入工程を継続することで徐々に洗浄液成分の割合が増えていく。そして、作業者は、リターンホース１８から排出される排出液の色を確認し、洗浄液成分の割合がある程度増えたと判断したら、図８のステップＳ１３の出口側閉鎖工程を実行する。

出口側閉鎖工程は、ポンプ本体２０の出口２２側を閉じて、ポンプ本体２０内に吸入した洗浄液を出口２２からポンプ本体２０の外部に流出しないようにする工程である。この出口閉側鎖工程において、作業者は、図１０に示すように、塗料バルブ１９を閉じて、ポンプ本体２０とリターンホース１８との接続を遮断する。これにより、ポンプ本体２０内に吸入された洗浄液が、リターンホース１８からポンプ本体２０の外部に流出しないようになる。なお、出口側閉鎖工程は、ポンプ本体２０の出口２２にバルブを設け、このバルブを閉じるようにしても良い。

次に作業者は、図８のステップＳ１４のポンプ停止工程を実行し、駆動源２からの圧縮エアの供給を止めるなどして容積式往復ポンプ１０の動作を停止させる。次に作業者は、ステップＳ１５の残留エア開放工程を実行し、図１０に示すように、エアバルブ１３を大気開放状態となるように操作し、ポンプ本体２０内に残留しているエアを大気開放する。すると、ポンプ本体２０内の圧力が大気圧まで低下し、これにより、排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１がフリーの状態つまりポンプ本体２０内の圧力によって固定されていない状態となる。なお、本実施形態の場合、エアバルブ１３が三方ボールバルブで構成されているため、ステップＳ１４のポンプ停止工程とステップＳ１５の残留エア開放工程とを、エアバルブ１３に対する一の操作で同時に行うことができる。

次に作業者は、図８のステップＳ１６の切替工程を実行する。切替工程は、排出側逆止弁２９の逆止弁としての機能の発揮状態を切り替える工程である。切替工程では、作業者は、切替機構３０を操作して、図７に示すように排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１を中立位置で保持する。すると、チャッキボール２９１の移動が規制され、これにより排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態になる。その結果、左右２つのポンプ室２３が排出経路２７を介して相互に連通されて、図１１及び図１２に示すように左右両側のポンプ室２３の相互間で洗浄液の移動が可能になる。

次に、作業者は、図８のステップＳ１７のポンプ室洗浄工程を実行する。ポンプ室洗浄工程は、左右両側のポンプ室２３内で洗浄液を行き来させることで、各ポンプ室２３内を洗浄する工程である。ポンプ室洗浄工程では、作業者は、エアバルブ１３を操作して開状態にし、駆動源２からの圧縮エアをエア回路１４にして容積式往復ポンプ１０の動作を再開する。すると、ポンプ本体２０内に吸入された洗浄液が左右両側のポンプ室２３の相互間で行き来し、これにより各ポンプ室２３及び排出経路２７の内部が洗浄される。

作業者は、ステップＳ１７においてポンプ室洗浄工程を所定期間継続し、その後、ステップＳ１４～Ｓ１６と同様に、ステップＳ１８のポンプ停止工程、ステップＳ１９の残留エア開放工程、及びステップＳ２０の切替工程を順に実行する。この場合、ステップＳ２０の切替工程において、作業者は、切替機構３０を操作して、図６に示すように排出側逆止弁２９のチャッキボール２９１の保持を解除する。すると、チャッキボール２９１の移動の規制が解除されてチャッキボール２９１が移動可能になり、これにより排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できる状態になる。なお、本実施形態の場合、エアバルブ１３が三方ボールバルブで構成されているため、ステップＳ１４、Ｓ１５の場合と同様に、ステップＳ１８のポンプ停止工程とステップＳ１９の残留エア開放工程とを、エアバルブ１３に対する一の操作で同時に行うことができる。

次に、作業者は、ステップＳ２１の洗浄液排出工程を実行する。ステップＳ２１の洗浄液排出工程では、作業者は、塗料バルブ１９を開き、ポンプ本体２０の出口２２とリターンホース１８とを連通させる。すると、ポンプ本体２０内の洗浄液がリターンホース１８から洗浄液タンク６に排出されるとともに、サクションホース１５を介して洗浄液タンク６内の洗浄液がポンプ本体２０内に吸入される。これにより、洗浄液が、洗浄液タンク６とポンプ本体２０との間で循環する。

この場合、ステップＳ１７のポンプ室洗浄工程からステップＳ２１の洗浄液排出工程への移行タイミングは、ステップＳ１７のポンプ室洗浄工程の実行時間で規定することができる。すなわち、作業者は、ステップＳ１７のポンプ室洗浄工程を開始してから予め定めた一定時間の経過後に、画一的にステップＳ２１の洗浄液排出工程に移行させることができる。

また、本実施形態の場合、フランジ２０２が透明な部材で構成されているため、作業者は、ポンプ本体２０の外部からポンプ室２３内を視認するこができる。そのため、作業者は、ポンプ本体２０の外部からポンプ室２３内の洗浄状況を確認し、その確認結果に応じてステップＳ２１の洗浄液排出工程に移行させても良い。

次に作業者は、ステップＳ２２において、リターンホース１８から排出された洗浄液つまり排出洗浄液の色を目視にて確認する。排出洗浄液の透明度が不十分である場合すなわち排出洗浄液に未だ塗料による着色が付いている場合（ステップＳ２２でＮＧ）、作業者は、ステップＳ２３の洗浄液交換工程を実行し、洗浄液タンク６１の洗浄液を新しい綺麗なものに交換する。その後、作業者は、ステップＳ１３の作業に戻り、ステップＳ１３～ステップＳ２２の作業を繰り返す。

そして、作業者は、ステップＳ２２において排出洗浄液の透明度が十分であること、つまりリターンホース１８から排出液に塗料の色が付いていないことを確認し（ステップＳ２２でＯＫ）、一連の作業を終了する。なお、上記作業とは別に、作業者は、噴射部４から洗浄液を噴射させることで、噴射部４及び接続ホース５を洗浄することができる。

以上説明した実施形態によれば、容積式往復ポンプ１０は、ポンプ本体２０と、少なくとも２つのポンプ室２３と、可変機構２５と、吸入経路２６と、排出経路２７と、吸入側逆止弁２８と、排出側逆止弁２９と、切替機構３０と、を備えている。ポンプ本体２０は、移送対象となる材料この場合塗料の入口２１と出口２２が設けられている。ポンプ室２３は、ポンプ本体２０の内部に設けられており、容積が可変に構成されている。

可変機構２５は、駆動力を受けて往復移動することで各ポンプ室２３の容積を可変させることができる。吸入経路２６は、各ポンプ室２３に対応して設けられており、入口２１と各ポンプ室２３とを繋いで形成されている。吸入経路２６は、塗料をポンプ本体２０の外部からポンプ室２３内に吸入するための経路である。排出経路２７は、各ポンプ室２３に対応して設けられており、各ポンプ室２３と出口２２とを繋いで形成されている。排出経路２７は、ポンプ室２３内の塗料をポンプ室２３からポンプ本体２０の外部へ排出するための経路である。

吸入側逆止弁２８は、吸入経路２６内に設けられている。吸入側逆止弁２８は、各吸入経路２６を移動する材料この場合塗料について入口２１側からポンプ室２３側への移動を許可し、ポンプ室２３側から入口２１側への移動を禁止する機能を有する。つまり、吸入側逆止弁２８は、吸入経路２６内を流れる塗料の流れを、入口２１側からポンプ室２３側へ向かう一方通行に規制する機能を有する。

排出側逆止弁２９は、排出経路２７内に設けられている。排出側逆止弁２９は、各排出経路２７を移動する材料この場合塗料についてポンプ室２３側から出口２２側への移動を許可し、出口２２側からポンプ室２３側へ移動を禁止する機能を有する。つまり、排出側逆止弁２９は、排出経路２７内を流れる塗料の流れを、ポンプ室２３側から出口２２側へ向かう一方通行に規制する機能を有する。

そして、切替機構３０は、排出側逆止弁２９を中立位置で保持し排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態と、排出側逆止弁２９の保持を解放し排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できる状態と、に切り替える機能を有する。

また、本実施形態の容積式往復ポンプの洗浄方法は、図８に示すように、ステップＳ１２の洗浄剤吸入工程と、ステップＳ１３の出口側閉鎖工程と、ステップＳ１６の切替工程と、ステップＳ１７のポンプ室洗浄工程と、を有している。洗浄剤吸入工程は、入口２１からポンプ本体２０内に洗浄剤を吸入する工程である。出口側閉鎖工程は、出口２２側を閉じてポンプ本体２０内に吸入した洗浄液が出口２２からポンプ本体２０外に流出することを規制する工程である。切替工程は、切替機構３０により排出側逆止弁２９を中立位置に保持することで排出側逆止弁２９が逆止弁としての機能を発揮できない状態に切り替える工程である。そして、ポンプ室洗浄工程は、可変機構２５この場合ダイヤフラム２５１を駆動させて洗浄剤を各ポンプ室２３内で行き来させることで各ポンプ室２３を洗浄する工程である。

これによれば、ポンプ本体２０内に吸入した洗浄剤を各ポンプ室２３間で行き来させることができ、したがって、洗浄液の洗浄能力を有効に利用することができる。更に、各ポンプ室２３間で行き来させることで、ポンプ室２３内には、図３の太実線矢印及び破線矢印で示すように、ポンプ室２３内に洗浄液の乱流が生じる。その結果、洗浄液の洗浄能力を更に有効に利用するこができる。このように、実施形態の構成によれば、従来のポンプの洗浄方法のようにポンプ内に吸入した洗浄液を直ぐに排出してしまうものに比べて、洗浄液の使用量を大幅に削減することができ、ひいては塗装システム１のランニングコストを低減することができる。

更に、洗浄液の使用量を低減することで、洗浄液の交換頻度も低減するこができ、その結果、作業性つまり生産性を向上させることもできる。また、実施形態の構成によれば、シンナー等の洗浄液の使用量を低減することにより、環境負荷の低減にも寄与することができる。そして、例えば塗料の色変えなど材料の交換頻度が多いユーザほど、これらの効果が大きい。

また、ポンプ本体２０は、少なくとも一部が透明な部材で構成されており、ポンプ本体２０の外部から各ポンプ室２３のうち少なくとも１つの内部を視認可能である。本実施形態の場合、ポンプ本体２０のうちフランジ２０２が透明な部材で構成されている。そして、フランジ２０２は、ポンプ室２３に対応する位置に設けられている。このため、洗浄作業を行う作業者は、洗浄作業の途中にポンプ本体２０の外部からポンプ室２３内の洗浄状況を確認することができる。これにより、作業者は、ポンプ本体２０に吸入された洗浄液が十分に洗浄を行ったか否かを、ポンプ本体２０から洗浄液を排出する前に判断することができ、その結果、洗浄液の排出や交換のタイミングをより適切に判断することができる。このように本実施形態によれば、洗浄液の洗浄力を更に効果的に利用することができるため、洗浄液の使用量や交換頻度を更に低減でき、その結果、作業性や生産性の更なる向上を図ることができるとともに、環境負荷の更なる低減にも寄与することができる。

また、可変機構２５は、各ポンプ室２３内に設けられたダイヤフラム２５１と、各ダイヤフラム２５１を相互に連結するシャフト２５２と、を有している。この場合、ダイヤフラム２５１を用いたダイヤフラムポンプ１０は、ポンプ室２３内の表面積が大きいため、従来の構成では、洗浄液の使用量が多くなりがちである。これに対し、本実施形態によれば、ポンプ室２３内の表面積が大きいダイヤフラム式のポンプであっても、洗浄液の使用量を削減することができる。

また、各ポンプ室２３は、ダイヤフラム２５１の面方向に対して直角方向に見た場合に円形状に構成されている。これによれば、各ポンプ室２３間で洗浄液を行き来させた場合に、洗浄液は、図３の太実線矢印及び破線矢印で示すように、各ポンプ室２３内を往復するように流れる。そして、このときの洗浄液の流れは、破線矢印のように、塗料を圧送する際の通常の塗料の流れ方向とは逆方向の流れも含まれる。そのため、本実施形態によれば、各ポンプ室２３内に生じる洗浄液の流れをより複雑にすることができ、その結果、ダイヤフラムポンプにおいてより高い洗浄効果を発揮することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。
第２実施形態による塗装システム１は、容積式往復ポンプ１０の洗浄を自動又は半自動で行うものである。本実施形態の容積式往復ポンプ１０は、上記第１実施形態で説明した手動のエアバルブ１３、塗料バルブ１９、及び切替機構３０に換えて、それぞれエア用電磁バルブ４１、塗料用電磁バルブ４２、及び自動切替機構４３を備えている。エア用電磁バルブ４１、塗料用電磁バルブ４２、及び自動切替機構４３は、それぞれエアバルブ１３、塗料バルブ１９、及び切替機構３０と同様の機能を有し、外部のコンピュータ等からの指令に基づき自動で動作可能な構成である。

また、本実施形態の容積式往復ポンプ１０は、汚れ検知センサ４４を更に備えている。汚れ検知センサ４４は、例えば透明部材で構成されたフランジ２０２に設けられており、ポンプ本体２０内を流れる洗浄液、この場合、ポンプ室２３内の洗浄液の汚れ具合を検知することができる。汚れ検知センサ４４は、例えば洗浄液の透明度を数値として出力することができる。この汚れ検知センサ４４は、例えばレーザセンサのような透過型であっても良いし、画像センサのような非透過型であっても良い。

エア用電磁バルブ４１、塗料用電磁バルブ４２、自動切替機構４３、汚れ検知センサ４４は、図１４に示すように制御装置５０に接続されており、制御装置５０からの指令に基づいて動作する。制御装置５０は、例えばＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。そして、制御装置５０は、エア用電磁バルブ４１、塗料用電磁バルブ４２、自動切替機構４３、汚れ検知センサ４４を制御して容積式往復ポンプ１０の洗浄を行うためのプログラムを記憶しており、このプログラムを実行することで、例えば図８のステップＳ１３～Ｓ２２の工程を自動で行う。

すなわち、制御装置５０は、エア用電磁バルブ４１、塗料用電磁バルブ４２、自動切替機構４３を、図１０に示すように自動で動作させる。また、汚れ検知センサ４４は、作業者の目視による洗浄液の汚れの判断の代わりとなる。すなわち、制御装置５０は、図８のステップＳ２２において、汚れ検知センサ４４から出力された数値に基づきポンプ室２３内の洗浄液の透明度を判断する。

このような構成によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、本実施形態によれば、作業者が行っていた洗浄作業を自動化又は半自動化できるため、作業効率を向上させて生産性の更なる向上を図ることができる。

なお、上記実施形態において排出側逆止弁２９は、２つの排出経路２７の合流部２２１に設けられ、１つの排出側逆止弁２９で２つの排出経路２７の開閉を行うものであったが、これに限られず、２つの排出経路２７のそれぞれに排出側逆止弁２９を設けても良い。この場合、切替機構３０も、各排出側逆止弁２９に対応して設ければ良い。

また、例えば図８のステップＳ１７において、ポンプ本体２０内に外部から少量の空気を供給して洗浄液に混ぜても良い。これによれば、各ポンプ室２３内を行き来する洗浄液の流速が上がり、洗浄性能を更に向上させることができる。
また、例えば上記実施形態は、２つ以上のポンプ室を有し、往復動作により各ポンプ室の容積を変更させて材料を圧送する構成のポンプであれば、例えばピストンポンプ、ベローズポンプ、プランジャーポンプ等についても適用することができる。

なお、上記説明した各実施形態は、上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。

図面中、１は塗装システム、１０は容積式往復ポンプ、２０はポンプ本体、２１は入口、２２は出口、２３はポンプ室、２５は可変機構、２５１はダイヤフラム、２５２はシャフト、２６は吸入経路、２７は排出経路、２８は吸入側逆止弁、２９は排出側逆止弁、３０は切替機構、４４は汚れ検知センサ、を示す。

Claims (4)

1. 移送対象となる材料の入口と出口が設けられたポンプ本体と、
   前記ポンプ本体の内部に設けられ容積が可変に構成された少なくとも２つのポンプ室と、
   駆動力を受けて往復移動することで各前記ポンプ室の容積を可変させる可変機構と、
   各前記ポンプ室に対応して設けられ前記入口と各前記ポンプ室とを繋ぐ吸入経路と、
   各前記ポンプ室に対応して設けられ各前記ポンプ室と前記出口とを繋ぐ排出経路と、
   前記吸入経路内に設けられ各前記吸入経路を移動する材料について前記入口側から前記ポンプ室側への移動を許可し前記ポンプ室側から前記入口側への移動を禁止する吸入側逆止弁と、
   前記排出経路内に設けられ各前記排出経路を移動する材料について前記ポンプ室側から前記出口側への移動を許可し前記出口側から前記ポンプ側へ移動を禁止する排出側逆止弁と、
   前記排出側逆止弁を中立位置で保持し前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できない状態と、前記排出側逆止弁の保持を解放し前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できる状態と、に切り替える切替機構と、
   を備える容積式往復ポンプ。
2. 前記ポンプ本体は、少なくとも一部が透明な部材で構成されており、前記ポンプ本体の外部から各前記ポンプ室のうち少なくとも１つの内部を視認可能である、
   請求項１に記載の容積式往復ポンプ。
3. 前記ポンプ本体のうち前記透明な部材で構成された部分に設けられて、前記ポンプ室内を流れる洗浄液の汚れ状況を判断可能な汚れ検知センサを更に備えている、
   請求項２に記載の容積式往復ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の容積式往復ポンプの洗浄方法であって、
   前記入口から前記ポンプ本体内に洗浄剤を吸入する洗浄剤吸入工程と、
   前記出口側を閉じて前記ポンプ本体内に吸入した洗浄液が前記出口から前記ポンプ本体外に流出することを規制する出口側閉鎖工程と、
   前記切替機構により前記排出側逆止弁を中立位置に保持することで前記排出側逆止弁が逆止弁としての機能を発揮できない状態に切り替える切替工程と、
   前記可変機構の駆動を継続させて前記洗浄剤を各前記ポンプ室内で行き来させることで各前記ポンプ室を洗浄するポンプ室洗浄工程と、
   を含んでいる容積式往復ポンプの洗浄方法。

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