JPH01155082A

JPH01155082A - ダイアフラムの破損検知方法および装置

Info

Publication number: JPH01155082A
Application number: JP31411087A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Konishi; 義昭小西
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1989-06-16
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2632885B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ダイアフラムポンプ等に使用されるダイア
フラムの破損状態を自動的に検出し、警報を出力する装
置と、破損状態を作動油の濁度の変化を基準濁度値との
比較で検出し、警報を出力する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ダイアフラムポンプ、各種計器類、バルブ等に使
用されるダイアフラムは、一般に金属または非金属から
なる弾性板で構成されているが、この種のダイアフラム
は機器内に液密に張設されしかも絶えず圧力変動を受け
て変位するためその寿命に限界があり、使用中に破損す
る可能性がある。

しかし、これらのダイアフラムは、外部より観察するこ
とが困難なため、破損した状態を確認できないまま使用
を継続すると、機器の損傷並びに製品の不良化を招く等
の問題を生じる。

特に、ダイアフラムポンプにおいては、ダイアフラムの
破損によってプロセスへの不純物の混入を生じたり、ポ
ンピンダ液が腐蝕性もしくは引火性の場合、インサート
チャンバ、ディスプレートメントチャンハ、レプレニソ
シングチャンバ等へ流入してそれらを腐蝕もしくは爆発
を生じさせる危険がある。このような観点から、従来よ
りダイアフラムポンプにおけるダイアフラムの破損を検
知するための手段が種々提案され実施されているが、満
足すべきものはなかった。例えば、ダイアフラムを２枚
重ねてその間に適量の液を封入し、一方のダイアフラム
が破損した際に前記２枚のダイアフラムに挾まれた部分
に生じる圧力変化を圧力検出器で検知するよう構成した
ものが提案されている。しかしながら、この種の検知手
段は、２枚のダイアフラムに挾まれた部分に生じる圧力
変化を適正に検出するために、ダイアフラムに特殊加工
を施す必要があるばかりでなく、前記ダイアフラムに対
して圧力検出器を設ける場合の圧力検出機構が複雑にな
る難点がある。

また、２枚のダイアフラムの間にインサートチャンバを
設けると共に内部に適量の液を封入し、さらにこのチャ
ンバ内に静電容量型レベルスイッチを組込み、一方のダ
イアフラムが破損した際に前記チャンバ内の封入液が他
の液と置換された状態を静電容量の変化としてレベルス
イッチにより電気的に検知するよう構成したものも提案
されている。しかしながら、この種の検知手段は、構造
が複雑になると共に製造に手間が掛る等の難点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

例えば、ダイアフラムポンプにおけるダイアフラムが破
損した場合、（１１ポンプ取扱液が腐蝕性であるとイン
サー１−チャンバ、ディスプレースメントチャンバ、リ
プレニッシングチャンハ等を腐蝕させたり、（２）ポン
プ取扱液がスラリを含有しているとこれらが可動部へ侵
入してこれを損傷させたり、（３）イン号−トチャンバ
内の封入液がプロセスラインに混入する等の問題点があ
る。

従って本発明の目的は、前述した従来の問題点を全て克
服すると共に簡単な構成で内部に配設されるダイアフラ
ムの外部的な視聴覚による確認ができると共に光による
検出を可能としその検出信号を外部へ取出すことにより
遠隔指示並びに警報操作を確実に達成することができる
ダイアフラムの破損検知装置および検知方法を提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るダイアフラムの破損検知方法は、移送流体
ポンプ室と作動油圧室の間を液密に仕切り、前記油圧室
からポンプ室へ圧力伝達を行うダイアフラムにおいて、
作動油圧室内の濁度を測定しその変化を検出してダイア
フラムの破損を検知することを特徴とする。

なお、この場合、作動油圧室内の濁度の変化はその作動
油圧室内の上下方向２点で検出し、濁度の変化は前記２
点のそれぞれの測定値に対してこれらの相互の差および
／もしくはそれらと予め設定した基準濁度とのそれぞれ
の偏差をとるよう演算手段で演算する方法が最も好適で
ある。

また、本発明のダイアフラムの破損検知方法を実施する
装置としては、移送流体ポンプ室と作動油圧室の間を液
密に仕切り、前記油圧室からポンプ室へ圧力伝達を行う
ダイアフラムにおいて、前記油圧室側に配設したバンク
アンププレートの背部に作動油の濁度を検出すべく埋設
された濁度検出手段と、この濁度検出手段から出力され
た検出信号を処理する演算手段とで構成される。

また、前記演算手段は、前記濁度検出手段から出力され
た上下２点のそれぞれの測定値に対してこれら相互の測
定値を比較する第１の比較器と、基準濁度値を予め設定
記憶する記憶部と、前記基準濁度値に対し前記上下２点
のそれぞれの測定値との偏差値をとるべくそれぞれ比較
する第２および第３の比較器とからなる構成が好適であ
る。

〔作用〕

本発明に係るダイアフラム破損検知方法によれば、作動
油圧室内の濁度の変化を上下方向２点で検出することに
より、移送流体と作動油に比重差がある場合は、上下そ
れぞれの測定値の差で破損信号を出力することができ、
比重差が無い場合は、予め設定された基準濁度値と上下
のそれぞれの測定値との偏差により破損信号を出力する
ことができる。

さらに、前記２点の測定値を直接濁度表示器で表示すれ
ば作動油圧室内の濁度の状態で油の劣化具合を検知する
こともできる。

またその装置によれば、ダイアフラムの破損により作動
油圧室内に移送流体の一部が流入することにより、前記
作動室内の作動油が混合して乳濁し、この作動油の濁度
を濁度検出手段で検出した検出信号を演算手段で処理判
定し、この演算手段からの出力信号を出力器により破損
信号として出力することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るダイアフラム破損検知方法につき、
この装置を実施する装置との関係において、添付図面を
参照しながら以下詳細に説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の方法を実施する装置の
一実施例を示すものであり、第１図は、本発明のダイア
フラム破損検知装置をダイアフラム型プランジャポンプ
に応用した場合の一実施例を示すものである。すなわち
、第１図において、参照符号１０は作動油圧室、１２は
流体のポンプ動作を行うポンプ室を示し、これらの画室
はダイアフラム１４により仕切られている。このダイア
フラムの作動油圧室１０（ＩＩＪにはバンクアッププレ
ート１６を配設する。前記バックアッププレート１６に
は傾斜した複数の通孔１８が穿設されている。

また、ポンプ本体２０と蓋体２２はそれぞれの取付面に
形成された凹凸部と嵌合すると共に、ガスケソＩ・２４
を介して相互に固定されている。

更に、前記ダイアフラム１４は前記ポンプ本体２０と蓋
体２２の凹凸部端部の対向する垂直な平面間に挾持され
ている。ダイアフラム１４を挾んで対向するバンクアン
ププレート１６と蓋体２２の中央部にはそれぞれ曲率半
径の大きな半球面状の凹部２６，２８が形成されている
。

この凹部はダイアフラム１４の許容変位の限界を設定し
、ダイアフラムの塑性変形や過大応力等によるダイアフ
ラムの損傷を防止している。

また、作動油圧室１０には、プランジャ３０が挿通され
、このプランジャ３０は適宜往復運動機構に接続されて
往復運動を行うことにより、作動油圧室１０の圧力変化
に基づいてダイアフラム１４が脈動しポンプ作用を行う
。

なお、作動油圧室１０の頂部には油圧路３３を介して油
圧室１０と相互に連通する油溜室３Ｊを配置し、これに
よって作動油圧室１０内への油の補給と作動油圧室１０
内の過圧油の逃出しとを行うよう構成する。

更に、ポンプ室１２には、上下端部にそれぞれ流体吸込
弁３２および流体吐出弁３４を有する流体吸込口３６お
よび流体吐出口３８が設けられる。

このような構成からなるダイアフラム型プランジャポン
プにおいて、ポンプ本体２ｏの前記バックアッププレー
ト１６の背面には前記作動油圧室１０と通孔１８の一部
を通して連通ずる小段差で形成された検知室４０．４２
が上下に設けられている。更に、ポンプ本体２ｏには前
記」二下の検知室４０．４２にそれぞれに連通する濁度
検出手段４６ａ、４６ｂが埋設されている。

すなわら、第２図における濁度検出手段の断面図に示す
ように、前記濁度検出手段は、切断された光ファイバ４
８ａ、４８ｂのそれぞれの端部を一定間隔をもって直線
−Ｆで対向配置すると共に、これら対向する端部をそれ
ぞれ露出状態で接続すべく中央側面に溝部５ｏを形成し
たコネクタ５２と、このコネクタ５２でそれぞれ接続さ
れた光フアイバ４８０両端に配置した発光素子４４およ
び受光素子５４ｂとからなる光センサ５４とで構成され
る。

前記光ファイバ４８ａ、４−８ｂの対向する端部を露出
した溝部５０内は作動油圧室１０内の作動油を流通可能
としこの部分を検出部４６とする。

以上のように構成されたダイアフラムの破損検知装置は
後述する検知方法により検知される。

すなわち、第３図に示す演算手段の一実施例を示すブロ
ック図において、ダイアフラムが破損すると作動油圧室
１０内に移送流体の一部が流入することにより、前記作
動油圧室１０内の作動油が混合して乳濁する。この時仮
に移送流体と作動油の比重は同じでもダイアフラムの破
損位置あるいは油圧室内の流体の移動等により乳濁の伝
播が異なり、作動油圧室上下部に埋設された上、下検出
部４６ａ、４６ｂに達するまでの時間は異なることにな
る。また、仮に破損位置がダイアフラム中央でも移送流
体が作動油より比重が重いと、この混合および乳濁は作
動油圧室下部へ伝播し、逆に移送流体が作動油より比重
が軽いと乳濁は上部へ伝播する。このため同様に上、下
検出部４６ａ、４６ｂに達するまでの時間は異なる。

従って、前記作動油圧室１０の上、下に埋設した検出部
４６ａまたは４．６　ｂの一方が乳濁した液体にさらさ
れる。このとき、検出部４６である対向する一対の光フ
ァイバ４８ａ、４８ｂ間を乳濁液が流過すると、発光素
子４４から出力される光は前記乳濁液中で散乱され光フ
ァイバ４．８　ｂを通して受光素子５４ｂの受ける光量
が低減する。

ダイアフラム破損の際、作動油圧室１０内で混合した２
液間に比重差がある場合には、上。

下いずれかの検出部４６ａ、４６ｂで検出された測定値
である低減光量は受光素子５４ａまたは５４ｂで受光さ
れる。この後、受光された光信号は光電変換器５６ａま
たは５６ｂで電気信号に変換され、それらの信号は第１
の比較器５８で比較される。その結果、この第１の比較
器５８から信号が出力された出力信号は信号出力器であ
る警報器から警報信号として出力される。

また、前記２液の比重が同じ場合で、且つダイアフラム
破損の位置が上、下の検出位置が等距離にあり、上、下
検出部が同程度濁った場合は、上、下検出部４６ａから
の電気信号に変換された測定値である出力信号は、予め
記憶部６０に設定された基準濁度値吉それぞれ第２およ
び第３の比較器６２および６４で比較される。これら第
２および第３の比較器６２．６４から出力される２つの
偏差信号によりアンドゲート６６が開かれ、このゲート
６６からの出力信号は警報信号として出力される。

また、上、下いずれかの検出部４６ａまたは４、６　ｂ
の検出信号を濁度値として直接表示する濁度表示器（図
示せず）で表示することもできる。これにより、作動油
の劣化による油交換の時期をモニターすることができる
。

なお、実施例では、前記濁度検出部を作動油圧室上下に
それぞれ水平に配置したが、中央に１箇所または外側に
２箇所以上配設しても良い。

更に、中央に縦または斜めに検出部を配設すれば、１箇
所のみでも作動油圧室内の濁度の変化を早期に検出する
ことができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
ダイアフラムの破損検知方法は、移送流体ポンプ室と作
動油圧室の間を液密に仕切り、前記油圧室からポンプ室
へ圧力伝達を行うダイアフラムにおいて、作動油圧室内
の濁度の変化を検出してダイアクラムの破損を検知する
ことができる。

また、前記作動油圧室内の濁度の変化はその作動油圧室
内の上下方向２点で検出し、濁度の変化は前記２点のそ
れぞれの測定値に対してこれらの相互の差および／もし
くはそれらと予め設定した基準濁度とのそれぞれの偏差
をとるよう演算手段で演算し、ダイアフラムの破損を検
知することかできる。

これにより、作動油と移送流体の比重差に関係なく作動
油と移送流体が全面的に混合する前のダイアフラム破損
の初期の局部的混合状態で検出することができ、破損を
ただちに検出することができる利点を有する。

また、この方法を実施する装置は、移送流体ポンプ室と
作動油圧室の間を液密に仕切り、前記油圧室からポンプ
室へ圧力伝達を行うダイアフラムにおいて、前記油圧室
側に配設したバンクアンププレートの背部に作動油の濁
度を検出すべく埋設された濁度検出手段と、この濁度検
出手段から出力された検出信号を処理判定する演算手段
とを有し、この演算手段からの出力器号を出力器により
破損信号として出力するよう構成することにより、電気
接点を持たないため防爆雰囲気において使用可能となる
利点を有する。

また、前記演算手段は、前記濁度検出手段から出力され
た上下２点のそれぞれの測定値に対してこれら相互の測
定値を比較する第１の比較器と、基準濁度値を予め設定
記憶する記憶部と、前記基準濁度値に対し前記上下２点
のそれぞれの測定値との偏差をとる構成とし、更に、前
記出力器は、前記濁度検出手段から出力される演算処理
されない検出信号を直接表示する濁度表示器で構成した
ので、ダイアフラムの破損を外部で検知することができ
ると共に、作動油圧室内の作動油の濁度を外部で監視す
ることができる利点を有する。

また、外部からダイアフラムの破損を視聴覚で確認でき
るばかりでなく、電気もしくは空気圧制御による遠隔警
報動作も可能であり、検知装置としての機能を充分筋め
ることができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述したダイアフラム型プランジャポンプに限定さ
れることなく、ダイアフラムを使用する機器に対しても
同様に応用することができることは勿論であり、その他
本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変
更をなし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明のダイアフラム破損検知
方法を実施する装置の一実施例を示すものであり、第１
図は本発明に係るダイアフラム破損検知装置の一実施例
を示すダイアフラム型プランジャポンプの要部断面図、
第２図は濁度検出手段の要部断面図、第３図は本発明に
係るダイアフラム破損検知方法の一実施例を示す演算手
段を説明するブロック図である。１０、、、作動油圧室　　１２１０．移送流体ポンプ室
１４、、、ダイアプラム１６、　、　、バックアッププレート　３０．、、プラ
ンジャ３２）、、流体吸入弁　　　３４．、、流体吐出
弁３６．、、流体吸込口　　　３８．、、流体吐出口４
４、、、発光素子　　　　４６．、、濁度検出手段４６
ａ、４６ｂ　、、、検出部　　５４ａ、５４ｂ　、、、
受光素子５８、、、第１の比較器　　６０．、、記憶部
６２）　、　、第２の比較器　　６４．、、第３の比較
器６６、、、アンドゲート

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移送流体ポンプ室と作動油圧室の間を液密に仕切
り、前記油圧室からポンプ室へ圧力伝達を行うダイアフ
ラムにおいて、作動油圧室内の濁度を測定しその変化を
検出してダイアフラムの破損を検知するダイアフラムの
破損検知方法。
（２）特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムの破損
検知方法において、前記作動油圧室内の濁度の変化はそ
の作動油圧室内の上下方向２点で測定し、濁度の変化は
前記２点のそれぞれの測定値に対してこれらの相互の差
および／もしくはそれらと予め設定した基準濁度とのそ
れぞれの偏差をとるよう演算手段で演算し、ダイアフラ
ムの破損を検知するダイアフラムの破損検知方法。
（３）移送流体ポンプ室と作動油圧室の間を液密に仕切
り、前記油圧室からポンプ室へ圧力伝達を行うダイアフ
ラムにおいて、前記油圧室側に配設したバックアッププ
レートの背部に作動油の濁度を検出すべく埋設された濁
度検出手段と、この濁度検出手段から出力された検出信
号を処理判定する演算手段とを有し、この演算手段から
の出力信号を出力器により破損信号として出力すること
を特徴とするダイアフラムの破損検知装置。
（４）特許請求の範囲第３項記載のダイアフラム破損検
知装置において、前記演算手段は、前記濁度検出手段か
ら出力された上下２点のそれぞれの測定値に対してこれ
ら相互の測定値を比較する第１の比較器と、基準濁度値
を予め設定記憶する記憶部と、前記基準濁度値に対し前
記上下２点のそれぞれの測定値との偏差値をとるべくそ
れぞれ比較する第２および第３の比較器とよりなるダイ
アフラムの破損検知装置。
（５）特許請求の範囲第３項記載のダイアフラムの破損
検知装置において、前記濁度検出手段は、直線上に対向
配設した光ファイバーと、この対向配設部間の作動油を
透過する光の光量を検出する光センサとよりなるダイア
フラムの破損検知装置。
（６）特許請求の範囲第３項記載のダイアフラムの破損
検知装置において、前記出力器は、前記濁度検出手段か
ら出力される演算処理されない検出信号を直接表示する
濁度表示器であるダイアフラムの破損検知装置。