JPS6282286A - ダイアフラムポンプ用ダイアフラム - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ダイアフラムポンプに使用するためのダイ
アフラムに係り、特に破損検知手段を内蔵させてダイア
フラムの貫通破損を予知し得るよう構成したダイアフラ
ムの構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、主として各種流体の化学プロセスに用いられるダ
イアフラムポンプにおいて、ダイアフラムの破損が発生
すると、取扱液にダイアフラムの作動油が混入して化学
プロセスの製品および化学プロセス自体に多大の損害を
与えることは周知である。

このため、例えばダイアフラムの寿命を高める方法につ
き種々の改良がなされているが、永久寿命にすることは
不可能であり、また品質の不均一や過酷な運転条件下で
は、ダイアフラムが何時破損に至るかは予知することが
できない。

一方ダイアフラムの破損状態を検出する方法は、従来よ
り種々提案され実施されているが、これらはいずれもグ
イ”アフラムが完全に破損して、取扱液または作動油が
洩れ、ある一定の条件例えば漏洩量が一定量に達するか
、洩れた量が一定の圧力に達しなければ検知できないも
のであり、ダイアフラムの破損を予知すること、もしく
は極く僅かな破損を検知することは困難であった。

本出願人は、先にダイアフラム内に互いに絶縁された２
個１組の可撓性導線を渦巻状に密に配置し、前記可撓性
導線の外側終端を可撓性絶縁導線によりポンプ外部の端
子に取出し、この端子と直列に電源および警報用リレー
等に接続した構成からなるダイアフラム破損検出機構を
開発した（特公昭４２−１２３７３号公報）。

この検出機構は、ダイアフラムが破損すると、前記可撓
性導線によって作動油と取扱液が混入した場合の絶縁抵
抗を検出することにより、ダイアフラムの酸１員を検知
するものである。従って、この種のダイアフラムは、ダ
イアフラムの初期破打１に際しても動作が可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように、従来のダイアフラム破損検出手段は、
破損の予知ができないことが最大の欠点であり、しかも
ダイアフラムが破損して所定のセンサが動作するまでは
ある程度の時間を要するためにかなりの量の作動油と取
扱液との混入状態が発生する。また、破損検知のために
２枚のダイアフラムを使用して破損検知のための仕切室
を設けるものでは、ポンプの容積効率が犠牲になったり
、ポンプのプランジャのストローク長の全域で定量性が
低下し、直線性が損われる等の難点がある。このように
ダイアフラム構造が複雑化すると、空気またはその他の
ガス体がダイアフラム間に入り易くなり、ポンプｑ！、
勤に際しこの気体の体積変化部分がポンプの定量性を損
うのみならず、逆止弁の作動そのものに不都合を生じて
検知遅れや検知不能の倶れがある。

一方、本出願の提案に係るダイアフラム破損検出曲溝は
、電極導線を使用した電気的検出手段であるため、構成
が簡単で迅速な検出が可能であるが、電極導線がダイア
フラムの往復運動による変位で金泥疲労を生じて破断し
易く、特にダイアフラム周辺部での破断または引出線の
切断および接触不良は検出を不能とする難点がある。

また、前記のように取扱液の電気的変位や圧力変化等を
検出する方式では、取扱液が検出可能な状態まで変化す
る必要があるため、特定種類の取扱液であって特定圧力
状態でポンプ動作が行われていることが条件となり、汎
用的にダイアフラム破損を検出できない難点がある。

そこで、本発明の目的は、多層ダイアフラム・構成とす
ることにより耐久性を高めると共に雪掻構造を付加して
破損の予知を可能とし、破損に際して検知を迅速かつ確
実に達成することができるダイアフラムポンプ用ダイア
フラムを提供するにある。

〔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ポンプ用ダイアフラムは、複
数の導電膜をそれぞれ絶縁性隔膜で積層し絶縁被覆する
ことを特徴とする。

前記のダイアフラムにおいて、導電膜は隔膜の片面また
は両面に導電性物質層を接着、蒸着またはメッキにより
形成することができる。

また、絶縁性隔膜および／または導電膜は、その一側縁
部に所定幅の延長部を設け、これらの延長部間に導電膜
、と電気的接続を行う引出し導線を案内挾持して、引出
し導線の切断や接触不良を有効に防止することができる
。

さらに、ダイアフラムの応力が集中する円形部分を波形
に成形し、耐久性を向上することができる。

〔作用〕

従って、このように構成した本発明に係るダイアフラム
ポンプ用ダイアフラムは、膜に部分的な亀裂が生じた際
、この間に浸透するポンプ取扱液もしくは作動油に含ま
れる電解質成分により絶縁が破壊されて導通状態となり
、この状態を電気検出回路を使用して迅速確実に検出す
ることができる。すなわち、本発明ダイアフラムによれ
ば、ダイアフラムの貫通破断に至る前の破１１）予知を
容易に実現することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るダイアフラムポンプ用ダイアフラム
の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳９冊に説
明する。

第１図は、一般的なダイアフラムポンプの接液部構造図
を示すものである。第１図において、参照符号ＩＯは油
圧室、１２は流体のポンプ動作を行うポンプ室を示し、
これらの両室はダイアフラム１４により仕切られている
。この久イアフラム１４はその両側においてバックアッ
ププレート１６．１８により挟持されている。これらの
バックアッププレート１６．１８には、夫々水平面と平
行して複数の通孔２０，２２が穿設され、その周縁部で
ダイアフラム１４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１４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１
４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１０には、プランジャ２４が挿通され、こ
のプランジャ２４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、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、
油圧室１０の頂部には油圧回路２６を介して油圧室１０
と相互に連通ずる油溜室２８を配置し、これによって油
圧室１０内への油の補給と油圧室１０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１２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３２
を有する流体吸込口３４および流体吐出口３６が設けら
れる。

そこで、次に前記構成からなるダイアフラムポンプに好
適に使用し得る本発明ダイアフラム１４の実施例につき
説明する。

第２図乃至第４図は、本発明ダイアフラム１４の一実施
例を示すもので、第２図は多層構造体の分解斜視図、第
３図は積層成形した状態の平面図、第４図は第３図の縦
断面図である。参照符号４０は非金属隔膜を示し、例え
ばポンプ取扱液を考慮して耐腐蝕性に優れ通気性の無視
できる弗化［δ（脂等のプラスチック材を使用して構成
する。また、参照符号４２は、導電膜を示し、例えば導
電性弗化樹脂、金属箔、または非電解メッキおよび真空
蒸着によるニッケル、銅、銀、アルミニウム等の導電性
物質を非金属隔膜に接着、蒸着もしくはメッキ処理した
ものを使用して構成する。この場合、非金属隔膜が弗化
樹脂であれば、表面処理を施した上で接着、蒸着もしく
はメッキ処理を行うことが必要となる場合が多い。これ
らの非金属隔膜４０と導電膜４２は、それぞれ第３図に
示すように円形本体とその一部に所定幅で外方に延設し
た延長部４０ａ、４２ａをそれぞれ備える。しかるに、
導電膜４２の延長部４２ａの端部には、絶縁液ｆｆ１４
４を施した導線４６の一端部を電気的に接続固定する。

また、非金属隔膜４０の外径寸法は、導電膜４２より若
干径大とし、相対する非金属隔膜４０゜４０間に導電膜
４２を内包挟持するよう構成すれば好適である。

このようにして、第２図に示すように位置決めした３Ｎ
の非金属隔膜４．０，４０．４０とその間に配置した２
眉の導電膜４２．４２を接着剤等を使用して圧着成形す
ることにより、第４図に示すような断面構造からなる本
発明ダイアフラムを得ることができる。

なお、本実施例のダイアフラムにおいて、非金属隔膜４
０は、通常０．１〜０．５ｍｍの厚さに設定する。また
、導電膜４２は、非電解メッキまたは真空蒸着による金
属膜とする場合、非金属隔膜に例えばエツチングの如き
表面処理が必要となるので、厚さは表面処理の種類によ
り多少の余裕が要求される。そこで、導電膜４２は、往
復動の繰返し疲労によりひび割れが生じてもその導電性
が損われないように２〜７．５μｍ程度の厚さとし、う
ろこ状金属が積層しているようにメッキまたは蒸着させ
る必要があるなお、膜の厚さが過大になると、ダイアフ
ラムとしての自由度が制限されるため、例えばポンプの
吸込側水頭が大きくなり、ポンプの容積効率にも影響す
ることがあるため配慮する必要がある。

このように構成された本実施例におけるダイアフラム１
４は、各導電膜４２と接続される２本の引出し導線４６
．４６を後述する電気検出回路に接続することにより、
積層された非金属隔膜４０の初期的な破損状態において
取扱液の浸透により絶縁状態が破壊されて通電状態とな
り、この状態を直ちに検知してポンプ運転を停止し、ダ
イアフラムが破裂に至るのを未然に防止することができ
る。なお、本実施例ダイアフラム１４においては、導電
膜４２に引出し導線４６を接続するために延長部４２ａ
を設けたことにより、従来のように引出し導線４６の断
線や接続不良の発生を解消することができる。

第５図は、第３図および第４図に示すダイアフラム１４
の変形例を示すもので、往復動の応力が集中し易い部分
、例えば円形本体の周縁部に断面波形のコルゲーション
を設けたもので、これによりダイアフラムに対する応力
集中を防止してその耐久性を高いめることかできる。

第６図は、本発明に係るダイアフラム１４の別の実施例
を示すもので、非金属隔膜４０を４層とすると共に導電
膜４２を３層構造したものである。このように構成した
ダイアフラムは、ポンプ導電膜１１Ｊもしくは、作動油
側のいずれか一方の膜部分に初期的な破損が発生した場
合、隣接する１対の導電膜４２．４２によってダイアフ
ラムの損傷を検知することができる。また、この場合、
ダイアフラムの損傷を検知した１対の導電膜４２．４２
を判別することにより、ダイアフラムの破損開所がポン
プ取扱液側か作動油側かを検知することができる。従っ
て、本実施例のダイアフラムによれば、膜全部を貫通し
た破ｊ月が発生しない前段でのダイアフラム破損の予知
を行うことができる。

第７図は、本発明ダイアフラムの破損検知用として好適
に応用することができる電気検出回路を示すものである
。すなわち、本実施例の電気検出回路は、ホイートスト
ンブリ、ジ回路であり、電源Ｅ間に抵抗Ｒ／　、　Ｒ２
、Ｒ３、Ｒ４および不平衡検出器Ｇを図示のように接続
し、抵抗Ｒ４に対しこれと並列に相対する１対の導電膜
４２．　４２　（第４図に示す実施例）に接続−される
引出し導線４６．４６を接続するよう構成したものであ
る。なお、第６図に示す実施例の場合、破線で示すよう
に、さらに抵抗Ｒ２に対しこれと並列に相対する他の１
対の導電膜に接続される引出し導線４６．４６を接続す
るよう構成する。

・　ところで、本発明ダイアフラムにおける導電膜４２
．４２間の絶縁抵抗は、少なくとも１００ＭΩであり、
実用的には無限大と考えて差支えない。そして、本実施
例ブリッジ回路の平衡条件は、Ｒｔ　Ｘ　　Ｒ３＝　Ｒ
、ｚ　Ｘ　Ｒ４である。そこで、今ダイアフラムの隔膜
に微細な亀裂が発生した場合、その亀裂の大きさや数に
より前記絶縁抵抗が低下する。この絶縁抵抗は、ブリッ
ジ回路の抵抗Ｒ４（またはＲ２）による並列抵抗として
接、続されているため、前記ブリッジ回路の平衡条件が
次第に不平衡となってくる。実用的には２０ＭΩ未満に
並列抵抗が到達すると検知が可能となり、不平衡検出器
Ｇでの表示や警報信号の発信を行うことができる。

このように、電気検出回路は、ポンプ取扱液が電Ｍｉで
ある場合に有効であるが、ポンプ取扱液が電解質でない
場合でも、ダイアフラムの作動油は一般にトルクコンバ
ータ用の油等が使用されるため、これらの作動油はＫ　
ＯＨ換算で１ｍｇ／ｇ　（＝１０００ｐｐｍ）　ｆＩ度
の電解質が添加物として調合されていることから、作動
油の隔膜への浸透でも検知が可能であり、間接的ながら
ダイアフラムの老化を定性的に判別することができる。

また、この種の電気検出回路は、高圧電源を要せず、検
知時間の無駄や遅れが全くなく、ダイアフラムの貫通破
断を待つことなくその破損予知を確実に達成することが
できる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明ダイアフラ
ムによれば、破損検知電極として複数の導電膜をそれぞ
れ非金属隔膜で積層し、絶縁被覆した構成としたことに
より、隔膜の部分的な亀裂発生によってこの間に浸透す
る電解質成分によって絶縁が破壊されて導通状態となり
、この状態を電気検出回路を使用してダイアフラムのＮ
連破断に至る前に破損を予知することができる。

特に、ダイアフラムの破損は、可動周辺部分およびバッ
クアッププレートの貫通孔周辺に発生することが知られ
ており、多くの場合常に微細なミクロン単位の亀裂が発
生し、この亀裂が次第に成長して貫通破断に至ることが
知られている。従って、本発明−ダイアフラムによれば
、前記の微細な亀裂が発生ずる初期の段階で、取扱液ま
たは作動油が隔膜に浸透することで充分破損検知を達成
することができる。

また、本発明ダイアフラムは多層積層構成であることか
ら、堅固な構造体となり、従来の電極構造を有するダイ
アフラムに比べて著しく耐久性を高めることができ、ダ
イアフラムポンプの性能の向上に資する効果は極めて大
きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、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
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダイアフラムを適用し得るダイア
フラムポンプの一構成例を示す要部断面図、第２図は本
発明ダイアフラムの基本構成を示す積層膜の分解斜視図
、第３図は本発明ダイアフラムの一実施例を示す平面図
、第４図は第３図に示すダイアフラムの縦断面図、第５
図は第４図に示すダイアフラムの変形例を示す縦断面図
、第６図は本発明ダイアフラムの別の実施例を示す第４
図と同様の縦断面図、第７図は本発明ダイアフラムに好
適に使用し得る電気検出回路の一実施例を示す回路図で
ある。 １０・・・油圧室　　　１２・・・ポンプ室１４・・・
ダイアフラム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の導電膜をそれぞれ絶縁性隔膜で積層し絶縁
   被覆することを特徴とするダイアフラムポンプ用ダイア
   フラム。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムにおい
   て、導電膜は隔膜の片面または両面に導電性物質層を接
   着、蒸着またはメッキにより形成することからなるダイ
   アフラムポンプ用ダイアフラム。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムにおい
   て、絶縁性隔膜および／または導電膜は、その一側縁部
   に所定幅の延長部を設け、これらの延長部間に導電膜と
   電気的接続を行う引出し導線を案内挾持してなるダイア
   フラムポンプ用ダイアフラム。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムにおい
   て、円形の応力集中部分を波形に成形してなるダイアフ
   ラムポンプ用ダイアフラム。
5. （５）特許請求の範囲第１項記載のダイアフラムにおい
   て、導電膜と電気的に接続された引出し導線を絶縁抵抗
   の変化を検出する電気検出回路に接続してなるダイアフ
   ラムの破損予知、老化および疲労の検出可能なダイアフ
   ラムポンプ用ダイアフラム。