JPS60105936A - ダイアフラム破損検知装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ダイアフラムポンプ等に使用されるダイア
フラムの竺損検知装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

従来、ダイアフラムポンプ、各種計器類、バルブ類等に
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、
外部よシ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シ、ポンピング液が腐蝕
性もしくは引火性の場合、インサートチャンバ、ティス
プレースメントチャンバ、レズレニツシンクチャンバ等
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だめの手段が種々提
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となる難点がある。また、一枚
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市、
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、液体の防電率を測定
するものであるから、封入液の比ｕ％率を確定しかつダ
イアフラムの破損に際して置換される液の比誘電率と一
定値以上の差が生じるよう設定する必要があり、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。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ダイアフラムで仕切られる部分に設け
たバックアッププレートもしくはこれと同一機能を有す
るインサートチャンバに封入液の流通を行う細孔を設け
、このバックアッププレートの両側における液の差圧を
前記細孔を介して検出するととＫより、ダイアフラムの
破損に基づく異種液の混入をその粘度変化に基づく差圧
変化として容易かつ簡便に検出することができるクイア
フラム破損検知装置を提供するにある。

〔発明の要点〕

本発明に係るダイアフラム破損検知装置は、λつの流体
室を液密に仕切り、一方の流体室から他方の流体室へ圧
力伝達を行うよう設けたダイアフラムにおいて、ダイア
フラムの一側面に対し複数の通孔を備えたバックアップ
プレートを配設し、このバックアッププレートにダイア
フラムと隣接する空間とその反対側の空間とに連通ずる
細孔を穿設し、これらの紙札を差圧検出手段と接続する
ことを特徴とする。

すなわち、本発明においては、ダイアフラムの一側面に
対してこれをバックアップするために設けたプレートに
対し、このグレートに穿設した通孔を通過する流体の圧
力損失によって生じる差圧が流体の粘度によって変化す
る原理を応用し、ダイアフラムの破損により他の流体室
の流体の混入によって変化する差圧を簡便かつ確実に検
出することができ、しかも低コストで製造することがで
きるダイアフラム破損検知装置を提供することができる
。

従って、本発明のダイアフラム破損検知装置において、
ダイアフラムはバックアッププレートとしての機能を有
するインサートチャンバの両側に対称的に配設してλつ
の流体室に対しそれぞれ隣接する空間を形成するよう構
成することもでき為。

また、差圧検出手段としては、差圧を直接指示する差圧
計を使用したシ、差圧を電気制御または空気圧制御によ
り遠隔警報動作させるだめの差圧発信器を使用すること
ができる。

さらに、前記差圧計と並列に逆止弁を設けることにより
、ポンプの吸込条件を適正に保持することができる。

さらにまた、インサートチャンバを使用する場合、ダイ
アフラムで画成された室内に封入する封入液の比重と外
部の取扱液の比重との大小に応じてインサートチャンバ
に穿設する圧力検出孔の位置を上部、下部または左右い
ずれかの側部に設ければ好適である。

〔発盟の実施例〕

次に、本発明に係るダイアフラム破損検知装置の実施例
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図および第２図は、本発明に係るダイアフラム破損
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は油圧室、ｌλは流体のポンプ動
作を行うポンプ室を示し、これらの画室は一対のダイア
フラム１４ｔ、／ｌによシ仕切られている。これラノタ
イアフラム／４ｔ、／ｌｒの間にはダイアフラムの保護
板として機能するインサートチャンバｔｒを設け、一方
のダイアフラム／４１−をポンプ室／、Ｚ側に直接配置
し、また他方のダイアフラム／ｌをバックアッププレー
ト、２０を介して油圧室ＩＯ側に配置する。この場合、
バックアッププレート、２０を除去して、前記他方のダ
イア７２ム／Ｊを直接油圧室１０側に配置してもよい。

前記インサートチャンバ／Ｊ’およびバックアッププレ
ート、２０は、夫々水平面と平行して複数の通孔λ２が
穿設され、その周縁部でダイアフラムｌ弘、ｌＡを挾持
する対向面は垂直面として構成され、さらにダイアフラ
ムと対向する中央部は曲率半径の大きな半球面状の凹部
を形成してダイアフラム／４１−、／ｌ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、油圧室／θには、プランジャ、２４Ａが挿通され
、このプランジャ２グは適宜往復運動機構に接続されて
往彷運動を行うことにより、油圧室１０の圧力変化に基
づいてダイアフラムｌμ、ｔＡが脈動しポンプ作用を行
う。なお、油圧室ｌＯの頂部には油圧路Ｊ＆を介して油
圧室ＩＯと相互に連通する油溜室２ｇを配置し、これに
よって油圧室ｉｏ内への油の補給と油圧室ｉｏ内の過圧
油の逃出とを行うよう構成する。

さらに、ポンプ室／−２には、上下端部にそれぞれ流体
吸込弁３０および流体吐出弁３．２を有する流体吸込口
３≠および流体吐出口３ｔ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、本発明では、インサートチャンバｉｔ内に
、油圧室ｌＯ側に供給される油およびポンプ室／コ側に
供給されるボンピング液とはそれぞれ粘度の異なる液を
封入し、さらに前記バックアッププレート／ざニハ、一
方のタ゛イアフラムｌ弘側の空間と連通ずる細孔３ｒと
、他方のダイア７２ム／Ａ側の空間と連通ずる細孔１１
０とを対称的に設けて、これらの細孔３１．≠Ｏに対し
差圧計１１．．２の圧力検出端をそれぞれ接続したこと
を特徴とするものである（第２図参照）。

どのように構成した本発明に係るダイアフラム破損検知
装置は、インサートチャンバ／ざにおいて、油圧室ｌＯ
側に面したダイアフラム／乙に隣接する空間１５’ａに
封入されている封入液は、プランジャ２４’の前進によ
り通孔、２．２を通過して相対するダイアフラム／４１
．に脚接する空間ｌりｂに移動する。この時、ポンプ室
１２は吐出行程となる。これに対し、ポンプ室／−２の
吸込行程では、プランジャ、２≠が後退することによっ
て、封入液は空間／りｂがら空間／Ｐａへ移動する。こ
のように、インサートチャンバｉｔ内における封入液が
通孔、２．２を通過する際に圧力損失を発生し、空間ｌ
りａと空間／りｂとの間に圧力の差が生ずる。従って、
この圧力差は、インサートチャンバ／ｇに穿設した圧力
検出孔としての一対の細孔３１．１７０を介して差圧計
グ２により検出することができる。

そこで、例えば、ポンプ室ｌλ側のダイアフラム／４！
が破損してポンピング液がインサートチャンバＩＩ内に
混入した場合には、封入液の粘度に比例して生じていた
差圧が混入液による粘度変化で差圧が変化することに彦
る。従って、この差圧の変化を確認することにょシ、ダ
イアフラムの破損検知を容易に行うことができる。

例えば、封入液の粘度を１０センチポアズとし、ボンピ
ング液の粘度がｌセンチポアズであるとすれば、ダイア
フラム／４’の破損時における差圧は破損前時の／／１
０になる。同様に、油圧室ｔＯ側のダイアフラム／乙の
破損検知を行う場合には、油の粘度と異なる粘度の封入
液を使用すればよい。なお、一般にダイアフラム型プラ
ンジャポンプにおいては、インサートチャンバｉｔ内の
封入液として、油圧室１０と同一の油を使用し、特にダ
イアフラムｉｔの破損を問題にしないこともある。また
、差圧の検知方式として、差圧計グーに代えて差圧発信
器を設け、差圧の変化に対する警報表示を行うよう構成
することもできる。さらに、差圧計４ｔλと警報表示と
の併用も可能である。

ところで、通常のインサートチャンバにおいては、これ
に設ける通孔ココ群は圧力損失が極めて小さくなるよう
設計されているため、この圧力損失値を計測し易い値（
例えば、０．ｔＫｙｆ／ａ％２）に設定すると、ダイア
フラム型プランジャポンプの吸込条件を悪化させる難点
がある。すなわち、必要ＮＦＳＨに圧力損失値が加算さ
れることに力る。そこで、この場合、第２図に示すよう
に、差圧計ｆＪと並列に逆止弁≠３を併設することによ
り、ＮＰＳＨの問題を解決することができる。すなわち
、ポンプの吸込行程において、ある程度の量の封入液が
前記逆止弁４ｔ３を介して流動するよう設定しておけば
、ＮＦＳＨに伺ら影響を与えることは々＜、シかも吐出
行程においては前記逆止弁グ３のバイパス経路が閉塞さ
れる結果、封入液は全て通孔、２λ群を通過して流動す
ることから、との通孔、２．２の直径を必要な差圧が得
られる寸法に設定しておけば、差圧計ＩＪによって適正
な圧力損失値を計測することができる。なお、この場合
に生じる差圧は、ポンプの必要馬力を若干上げるだけで
あり、ポンプ性能上何ら問題になることはない。

さらに、前述した本発明に係るタ゛イアフラム破損検知
装置において、ダイアフラムの破損をできるだけ手期に
検出するには、次のような工夫をすることにより性能を
向上することができる。すなわち、インサートチャンバ
／Ｊ’に対する封入液の比重ｒｉとポンプ取扱液（プロ
セス液）の比重ｒｐとの大小関係に応じて圧力検出孔と
しての細孔３ｔ、ａｏの位置決めを第３図乃至第５図に
示すように行う。第３図は、細孔３１、’１０をインサ
−トチャンバ／ｌの上部ニ位置決めしたものでアシ、こ
の場合封入液とプロセス液の比重はｒ　Ｂ　）　ｒ　ｐ
の関係にあり、ダイアフラム破損に際してプロセス液が
浮いてインサートチャンバｉｔの上部に集まり、有効な
差圧検知を実現することができる。第≠図は、細孔３♂
、ｔＯをインサートチャンバｉｔの下部に位置決めした
ものであり、この場合封入液とプロセス液の比重はｒ】
＜　ｒｐの関係にあり、ダイアフラム破損に際してプロ
セス液が沈んでインサートチャンバ／Ｊ’の下部に集マ
シ、有効な差圧検知を実現することができる。さらに、
第５図は、細孔３♂、グＯをインサートチャンバの側部
に位置決めしたものであり、この場合封入液とプロセス
液の比重はｒ　ｉ　”’ｖ　ｒ　ｐの関係にアリ、ダイ
ア７ラーム破損に際してプロセス液ト封入液とが混入状
態とカシ、有効な差圧検知を実現することができる。こ
のように差圧検出孔としての細孔３１ｒ、≠Ｏを設定す
ることにょシ、ダイアフラムｌ≠が破損してプロセス液
がインサートチャンバ／す内へ少量流入しただけで、差
圧変化を確実に検知することができる。

第６図は、本発明に係るダイア７２ム破損検知装置の別
の実施例を示すダイア７２ム型プランジヤポンプの要部
断面図である。なお、説明の便宜上前記実施例と同一の
構成部７分については同一の参照符号を付して説明する
。第を図に示す実施例は、単一のダイアフラムＳＵから
なるダイアフラム型プランジャポンプにおけるダイアフ
ラム破伊検知装置を示すものである。従って、本実施例
において、ダイアフラムグ弘は、対称的に配設された保
護板としてのバックアッププレー）１４．Ｆｆに保持さ
れると共にその変位を制限される。この場合、各バック
アッププレートゲ６．グ♂には、前記実施例と同様に夫
々水平面と平行して複数の通孔！０が穿設されており、
さらに油圧室ＩＯ側のバックアッププレート４ｔｌｒに
はダイアフラム≠グに隣接した空間と連通する圧力検出
孔としての細孔！コを設ける。一方、油圧室／θの一部
、例えば油溜室、ｚｒと連通ずる油圧路、２４の一部に
圧力検出部！グを設け、この圧力検出部！≠と前記細孔
ｔ、２とをそれぞれ差圧計４Ｌλの圧力検出端に接続す
る。

このように構成することによっても、前述の実施例と同
様に、プランジャコｔの前進後退によりバックアッププ
レートフサの通孔２コを通過する油の圧力損失に伴う差
圧の変化を検出し、ダイアフラムｐｐの破損を容易に検
知することができる。

〔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、
ポンプ室と油圧室とを仕切り、油圧室側の往復動変位を
ダイアフラムを介してポンプ室に伝達してポンプ動作を
行うダイアフラム型プランジャポンプにおいて、前記ダ
イアフラムをバックアップするために設けたインサート
チャンバもしくはバックアッププレートの通孔を通過す
る液の圧力損失によって生じる差圧が、液の粘度によっ
て変化することを利用して、ダイアフラムの破損に基づ
く他の液の混入による液の粘度変化からダイアフラムの
破損検知を簡便かつ確実に達成することができる。

従って、本発明装置は、ダイアフラム型プランジャポン
プに応用する場合、ダイアフラムの構造ないしはポンプ
構造に特別な加工を行うと　・となく、単に圧力を検出
するため細孔を設けることにより容易に構成することが
できるため、設計並びに製作が容易でアシ、低コストに
製造することができる。

特に、本発明装置は、液の粘度というよく知られた物性
を利用するため、設計が容易であるばかりでなく、検知
装置としての試験および検査も行い易いという利点があ
る。

また、指示計器によるポンプサイトでの視認ができるば
かりでなく、電気制御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高め
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
明は前述したター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各種の機器に
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図は第１図に示すダイアフラム破損検知装置の
１−■線から見た端面図、第３図乃至第５図はインサー
トチャンバに穿設した圧力検出孔の位置決め説明図、第
を図は本発明に係るダイアフラム破損検知装置の別の実
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
図である。 ＩＯ・・・油圧室　７．２・・・ポンプ室ｌψ、ｌｔ・
・・ダイアフラム　ｉｔ・・・インサートチャン／（／
Ｐａ、／Ｆｂ・・・空間２０・・・）（ツタアッププレ
ート ２２・・・ｅｋ　孔””’プランジャ ２６・・・油圧路　、２ｇ・・・油溜室３θ・・・流体
吸込弁　３２・・・流体吐出弁３≠・・・流体吸込口　
３６・・・流体吐出口ｓｒ　、ｔｔｏ・・・細　孔　グ
λ・・・差圧針４’Ｊ・・・逆止弁　杯−・・ダイアフ
ラムｌ）“￥許出願人　日機装株式会社 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　、２つの流体室を液密に仕切シ、一方の流体室
   から他方の流体室へ圧力伝達を行うよう設けたダイアフ
   ラムにおいて、ダイアフラムの一側面に対し複数の通孔
   を備えたノくツクアッププレートを配設し、このバック
   アッププレートにダイアフラムと隣接する空間とその反
   対側の空間とに連通ずる細孔を穿設し、これらの細孔を
   差圧検出手段と接続することを特徴とするダイアフラム
   破損検知装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載のダイアフラム破損検
   知装置において、ダイアフラムはバックアッププレート
   としての機能を有するインサートチャンバの両側に対称
   的に配設してλつの流体室に対しそれぞれ隣接する空間
   を形成してなるダイアフラム破損検知装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のり゛イ
   アフラム破損検知装置において、差圧検出手段は、差圧
   を直接指示する差圧計からなるダイアフラム破損検知装
   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、差圧計と並列に逆止弁を接続配置して
   なるダイアフラム破損検知装置。 （５）特許請求の範囲第１項または第、２項記載のダイ
   アフラム破損検知装置において、差圧検出手段は、差圧
   を電気制御または空気圧制御により遠隔警報動作させる
   ための差圧発信器からなるダイアフラム破損検知装置。 （６）特許請求の範囲第１項乃至第！項のいずれかに記
   載のダイアフラム破損検知装置において、λつの流体室
   は、油圧室とポンプ室とから構成して力るダイアフラム
   型プランジャポンプのダイアフラム破損検知装置。