KR100679782B1

KR100679782B1 - 다이어프램 펌프

Info

Publication number: KR100679782B1
Application number: KR1020060019820A
Authority: KR
Inventors: 신야 야마모토; 마코토 요시카와; 다카오 미시나
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-02-06
Also published as: DE102006000099B4; US7481628B2; DE102006000099A1; TW200643304A; JP2006242007A; US20060198740A1; KR20060096911A

Abstract

본 발명은, 유체를 펌핑하기 위한 다이어프램 펌프에 관한 것으로서, 하우징과; 상기 하우징 내에 형성된 펌프 챔버와; 상기 펌프 챔버를 밀폐하기 위한 제1 다이어프램과; 상기 제1 다이어프램에 의해 상기 펌프 챔버에 인접하여 상기 하우징 내에 형성된 압력조절챔버와; 상기 압력조절챔버를 밀폐하기 위한 제2 다이어프램과; 상기 제1 및 제2 다이어프램을 변형시키기 위해 작동되는 구동 메커니즘과; 상기 펌프 챔버로부터 토출된 유체의 일부를 상기 압력조절챔버 내로 유입시키기 위한 도입 통로와; 상기 압력조절챔버 내의 압력을 흡입압과 배출압 사이의 중간 압력으로 조절하기 위해 상기 도입 통로에 배치된 압력조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 고압의 토출압을 얻을 수 있고, 압력차에 의해 다이어프램에 가중되는 부하를 감소시킬 수 있다.

다이어프램, 펌프, 토출압

Description

다이어프램 펌프{DIAPHRAGM PUMP}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 개략적으로 도시한 측면도이고,

도 2a는 펌프 챔버의 부피가 증가할 때 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 확대도시한 측면도이고,

도 2b는 펌프 챔버의 부피가 감소할 때 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 확대도시한 측면도이고,

도 3은 다른 다이어프램 펌프가 결합된 본 발명의 제2실시예에 따른 다이어프램 펌프를 개략적으로 도시한 측면도이다.

본 발명은, 다이어프램 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징 내에 복수의 다이어프램을 포함하는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 다이어프램 펌프는 하우징 내에 펌프 챔버를 형성하기 위한 다이어프램과, 펌프 챔버의 부피를 변화시키기 위해 다이어프램을 변형시키는 구동 메커니즘을 포함한다. 펌프 챔버의 부피가 변함에 따라, 펌프는 유체를 안으로 흡 입 및 배출하는 펌핑 작동을 수행한다. 기계적인 구동 메커니즘을 갖는 다이어프램 펌프(기계타입의 다이어프램 펌프)에서, 펌프 챔버에서의 압력과 대기압 간의 압력차가 증가할 때, 다이어프램은 증가된 압력차에 의해 손상이 일어날 수 있다. 따라서, 고압 상태에서 기계타입의 다이어프램 펌프의 방출압을 설정하는 것이 어려운 문제점이 있다.

일본특허출원공보 제53-41803호에 따르면, 기계타입의 다이어프램의 방출압력은 고압치로 설정되어 있다. 특히, 복수의 펌프가 마련되어 이전의 펌프로부터 토출된 유체가 후속하는 펌프로 유입되면, 이에 의해 토출된 유체의 압력이 단계적으로 상승하게 된다. 결국, 최종 펌프로부터 토출된 유체는 목표의 고압상태가 된다. 종래에 따르면, 다이어프램에 가해지는 압력차를 극복하기 위해, 각 다이어프램 펌프를 수용하도록 밀폐된 챔버를 마련하고 압축되는 유체가 밀폐된 챔퍼 내에 머무르게 한 후 펌프 내로 유입시킨다.

일본특허출원공보 제2000-136775에 개시된 다른 다이어프램 펌프는 두개의 다이어프램을 포함한다. 압력 챔버(또는, 펌프 챔퍼)는 어느 하나의 다이어프램에 의해 하우징 내에 형성되고, 압력조절챔버는 두개의 다이어프램 사이에 형성되어 있다. 압력 챔버를 압력조절챔버에 연결하기 위한 통로가 마련되고, 체크 밸브는 상기 통로에 설치된다. 이에, 펌프 작동시 압력 챔버의 압력에 대해 지속적으로 압력조절챔버의 압력을 정압 또는 부압이 되도록 조절함으로써 다이어프램이 전도되는 것을 방지할 수 있다.

일본특허출원공보 제53-41803호에 따르면, 다이어프램에 대한 배압은 이전의 다이어프램 펌프의 토출압과 대응된다. 토출압과 흡입압(또는, 전 다이어프램 펌프의 토출압) 간의 차압이 클 때, 다이어프램은 압력차에 의해 손상이 될 수도 있다. 따라서, 이러한 타입의 다이어프램 펌프에서의 압축율은 흡입압(또는, 전 다이어프램 펌프의 토출압)을 기초로 설정될 필요가 있다. 전 다이어프램 펌프로부터 토출된 유체가 다음의 다이어프램 펌프로 유입된 때부터, 후 다이어프램 펌프의 토출압은 이전의 다이어프램 펌프의 작동 타이밍에 의존하여 충분하지 못할 것이다.

일본특허출원공보 제2000-136775호에 따르면, 두개의 다이어프램이 펌프의 하우징 내에 마련된다. 압력조절챔버의 압력이 압력 챔버의 압력에 대해 정압으로 조절될 때, 토출압을 갖는 압력 챔버 내의 유체는 압력조절챔버내로 유입된다. 압력조절챔버에서 유입된 토출압을 갖는 유체는 체크 밸브로 인해 압력조절챔버 밖으로 흐르지 못한다. 따라서, 압력조절챔버의 압력이 토출압 상태로 유지될 수 있다.이는 다이어프램의 변형에 대한 저항을 야기함으로써, 유체가 압력 챔버 내로 유입되는 것을 막을 수 있는 우려가 있다. 이러한 경우, 압력조절챔버의 압력은 펌프가 유체를 토출시킬 때 압력 챔버의 압력과 실질적으로 거의 같으므로, 다이어프램에 적용되는 압력차가 발생하지 않는다. 그러나, 펌프가 유체를 흡입할 때, 압력조절챔버의 압력과 압력 챔버의 흡입 압력 간의 차이가 상당히 크다. 이러한 큰 압력차는 압력 챔버에 근접하게 위치한 다이어프램의 부하를 증가시키게 된다. 또한, 일본특허공보 제2000-136775는 압력조절챔버의 압력이 압력 챔버의 압력에 대해 부압으로 조절되는 실시예를 더 포함한다. 이 경우, 유체는 체크 밸브로 인해 압력챔버에서 압력조절챔버로 유입되지 않아 압력조절챔버의 압력은 실질적으로 흡입압과 거의 같게 된다. 토출압과 흡입압 간의 차압이 클 때, 일본특허출원공보 제53-41803호처럼 다이어프램은 큰 압력차에 의해 손상될 수도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 고압의 토출압을 얻을 수 있고, 압력차에 의해 다이어프램에 가중되는 부하를 감소시킬 수 있는 다이어프램 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따르면, 유체를 펌핑하기 위한 다이어프램 펌프는 하우징과; 상기 하우징 내에 형성된 펌프 챔버와; 상기 펌프 챔버를 밀폐하기 위한 제1 다이어프램과; 상기 제1 다이어프램에 의해 상기 펌프 챔버에 인접하여 상기 하우징 내에 형성된 압력조절챔버와; 상기 압력조절챔버를 밀폐하기 위한 제2 다이어프램과; 상기 제1 및 제2 다이어프램을 변형시키기 위해 작동되는 구동 메커니즘과; 상기 펌프 챔버로부터 토출된 유체의 일부를 상기 압력조절챔버내로 유입시키기 위한 도입 통로와; 상기 압력조절챔버 내의 압력을 흡입압과 배출압 사이의 중간 압력으로 조절하기 위해 상기 도입 통로에 배치된 압력조절밸브에 의해 달성된다.

도 1 내지 2B를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 1에 따르면, 다이어프램 펌프(11, 이하 펌프라 칭함)는 하우징(12)과, 하우징(12)에 의해 지지되는 제1 다이어프램(16) 및 제2 다이어프램(27)과, 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)의 위치를 바꾸거나 변형시키도록 구동하는 구동 메커니즘과, 도입 통로(31)와, 도입 통로(31)에 설치된 압력조절밸브(32)를 포함한다. 펌프(11)는 구동 메커니즘의 작동에 의해 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)을 변형시키면서 펌핑 작동을 한다.

하우징(12)은 제1 하우징부재(13)와, 제1 하우징부재(13)에 결합된 제2 하우징부재(14)와, 제1 및 제2 하우징부재(13)(14)를 감싸는 제3 하우징부재(15)를 포함한다. 제3 하우징부재(15)는 측벽(15a) 및 단부벽(15b)을 가지며 거의 역 "U"자 형상으로 형성되어 있다. 단부벽(15b)은 제1 하우징부재(13)에 결합된다. 제1 하우징부재(13)는 제2 하우징부재(14) 및 제3 하우징부재(15)의 단부벽(15b) 사이에 배치된다. 제1 다이어프램(16)은 제1 및 제2 하우징부재 (13)(14) 사이에 배치된다. 제1 다이어프램(16)은 금속재질의 얇은 판인 디스크 형상으로 이루어지며, 소정의 탄성 및 유연성을 가진다. 제1 다이어프램(16)의 중앙에는 구동 메커니즘의 구성인 피스톤(28)이 장착되도록 홀(16a)이 형성되어 있다.

제1 하우징(13)에는 완만한 경사면을 가진 홈(13a)이 형성되어 있다. 홈(13a)의 개구는 제1 다이어프램(16)에 의해 덮여 있으며, 이에 의해 디스크 형상의 공간 또는 펌프 챔버(17)가 형성된다. 즉, 제1 다이어프램(16)는 펌프 챔버(17)를 밀폐하는 기능을 한다. 제1 하우징부재(13)는 펌프 챔버(17)로 통하는 흡입 포트(18)와 토출 포트(19)를 구비한다.

제 3하우징(15)의 단부벽(15b)에는 흡입 포트(18)와 연통된 흡입 통로(20)가 형성되어 있다. 흡입 포트(18) 및 흡입 통로(20) 사이에는 흡입 밸브(21) 또는 리 드 밸브가 마련된다. 흡입 밸브(21)의 고정단은 제1 및 제3 하우징부재(13)(15) 사이에 개재되도록 지지된다. 유체를 흡입 통로(20)에서 흡입 포트(18)로 흐르게 하는 펌프(11)의 흡입행정시, 흡입 밸브(21)는 유로를 개방하는 체크 밸브로서 기능을 한다. 제3 하우징부재(15)의 단부벽(15b)에는 토출 포트(19)와 연통된 토출 통로(22)가 형성되어 있다. 토출 포트(19) 및 토출 통로(22) 사이에는 토출 밸브(23) 또는 리드 밸브가 마련된다. 토출 밸브(22)의 고정단은 제1 및 제3 하우징부재(13)(15) 사이에 개재되도록 지지된다. 유체를 토출 포트(19)에서 토출 통로(22)로 흐르게 하는 펌프(11)의 토출행정시, 토출 밸브(22)는 유로를 개방하는 체크 밸브로서 기능을 한다. 흡입 통로(20)의 흡입구(20a)는 저압의 외부 파이프(미도시)에 연결되고, 토출 통로(22)의 토출구(22a)는 고압의 외부 파이프(미도시)에 연결된다.

제2 하우징부재(14)에는 제1 다이어프램(16)에 인접한 단면에서 소정의 깊이를 갖는 홈(25)이 형성되어 있다. 홈(25)의 단면은 원형을 이루며, 홈(25)의 내경은 제1 다이어프램(16)에 인접한 홈(13a)의 개구의 내경과 실질적으로 대응된다. 제2 하우징부재(14)의 중앙에는 원통홀(26)이 형성되고, 원통홀(26)은 홈(25)과 연통되어 제1 다이어프램(16)와 거의 수직방향으로 연장된다. 원통홀(26)과 홈(25)의 축은 일치한다. 원통홀(26)에 인접하여 홈(25)의 저면에는 제2 다이어프램(27)이 마련된다. 제2 다이어프램(27)의 외경은 홈(25)의 내경과 거의 대응된다.

제2 다이어프램(27)은 디스크 형상으로 가지며, 금속재질로 이루어진 얇은 판으로 이루어져 적당한 탄성 및 유연성을 가진다. 제2 다이어프램(27)의 그 중앙 부에는 구동 메커니즘의 피스톤(28)이 장착되는 홀(27a)이 형성되어 있다. 제2 다이어프램(27)의 외주부는 제2 하우징부재(14)에 대하여 제2 다이어프램(27)이 제2 하우징부재(14)로부터 이탈되는 것을 방지하는 환형의 텐션 플레이트(29)에 의해 가압된다. 원통홀(26)에 인접한 홈(25)의 개구는 피스톤(28) 및 제2 다이어프램(27)에 의해 덮임으로써, 제2 하우징부재(14) 내에 밀페된 공간 또는 압력조절챔버(30)가 형성된다. 제2 다이어프램(27)은 제1 다이어프램(16)을 매개로 펌프 챔버(17)와 인접한 하우징(12)에 형성된 압력조절챔버(30)를 밀폐하는 기능을 한다.

압력조절챔버(30)는 제3 하우징부재(15) 내의 토출 통로(22)에 연결된 도입 통로(31)와 연결된다. 압력조절밸브(32)는 토출 통로(22)에서 유입된 토출 유체의 압력을 조절하는 기능을 하며, 특히 토출 유체의 압력을 소정의 압력으로 감소시킨다. 즉, 펌프 챔버(17)로부터 토출된 유체의 일부는 유체압이 감소되는 압력조절밸브(32)로 유입되며, 감압된 유체는 압력조절챔버(30)로 유입된다. 압력조절챔버(30)는 압력조절챔버(30) 내의 압력을 조절함으로써 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차를 감소시키거나 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차를 조절하기 위해 마련된다. 특히, 제1 다이어프램(16)에 적용되는 압력차를 감소 또는 상쇄시켜 압력차에 의해 발생되는 제1 다이어프램(18)에 가해지는 부하를 감소 또는 방지하는 경향이 있다.

이하는 구동 메커니즘에 대해 설명하기로 한다. 구동 메커니즘은 원통홀(26)에서 슬라이딩되는 피스톤(28)과, 피스톤(28)에 연결된 로드(33)와, 로드(33)를 통해 피스톤(28)을 왕복운동시키는 구동원(34)을 포함한다. 피스톤(28)은 원통홀(26) 내에 배치된 원통부(28a)와, 홈(25) 또는 압력조절챔버(30) 내에 배치된 플랜지부(28b)를 포함한다. 원통부(28a)는 내부에서 슬라이딩될 때 원통홀(26)에 의해 안내된다. 즉, 피스톤(28)은 축방향을 따라 왕복 운동함으로써, 제1 하우징부재(13)에 접근하거나 또는 제1하우징부재(13)로부터 멀어지게 된다. 원통부(28a)의 외주면에는 제2 다이어프램(27)이 견고히 삽입되는 절입구(28d)가 형성되어 있다.

플랜지부(28b)의 외경은 압력조절챔버(30)의 내경에 거의 대응한다. 플랜지부(28b)는 완만하게 경사진 표면을 가지며, 이 표면은 제1 다이어프램(16)과 대향한 홈(13a)의 완만하게 경사진 표면에 대응한다. 원통부(28a)의 외주면에는 제1 다이어프램(16)이 견고히 삽입되는 절입구(28c)가 형성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원통부(28a)의 상부단은 펌프 챔버(17) 내에 위치한다. 특히, 구동원(34)은 전기모터의 회전력을 피스톤(28)의 왕복운동으로 바꾸는 전환 메커니즘(미도시)을 통해 로드(33)와 연결되는 전기 모터이다.

이하, 제1실시예에 따른 펌프(11)의 작용에 대해 설명하기로 한다. 피스톤(28)이 구동원(34)의 구동에 따라 왕복 운동할 때, 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)은 피스톤(28)에 대해 고정된 채 변형된다. 제1 다이어프램(16)이 변형됨에 따라, 펌프 챔버(17)의 부피가 변하게 된다. 특히, 피스톤(28)이 제1 하우징부재(13)로부터 멀어질 때, 도 2A에 도시된 바와 같이 제1 다이어프램(16)은 펌프 챔버(17)의 부피를 증대시킨다. 펌프 챔버(17)의 부피가 증대되어 흡입 밸브(21)가 개방됨으로써, 저압의 유체가 흡입 통로(20) 및 흡입 포트(18)를 통해 펌프 챔버(17) 내로 유입된다. 제2 다이어프램(27)의 저면 대부분은 피스톤(28)이 제1 하우징부재(13)로 부터 멀어질 때 제2 하우징부재(14)와 접촉하게 된다. 이러한 제2 다이어프램(27)의 변형 후 압력조절챔버(30)의 부피는 제1 다이어프램(16)이 제2 다이어프램(27)과 동시에 변형되기 때문에 변형 전의 부피와 실질적으로 거의 같다.

한편, 피스톤(28)이 제1 하우징부재(13)에 접근하는 방향으로 이동하면, 제1 다이어프램(16)은 제2에 도시된 바와 같이 펌프 챔버(17)의 부피를 감소시킨다. 펌프 챔버(17)의 부피의 감소로 인해 펌프 챔버(17)의 압력은 소정의 압력에 도달하게 되고, 이에 토출 밸브(23)가 개방되어 유체가 토출 포트(19) 및 토출 통로(22)를 통해 토출될 수 있다. 이러한 피스톤(28)의 운동에 따라, 제2 다이어프램(27)의 대부분이 제2 하우징부재(14)로부터 분리될 정도로 제2 다이어프램(27)이 변형된다.

한편, 펌프 챔버(17)로부터 토출된 유체의 일부는 도입 통로(31)를 통해 압력조절챔버(30)로 유입된다. 도입 통로(31)내의 고압의 토출 유체는 압력조절밸브(32)에 의해 압력이 감소된다. 특히, 토출 유체의 압력은 거의 흡입 압력(Ps)과 토출 압력(Pd) 사이의 중간 압력(Pm)까지 감소된다(이하, 중간 압력(Pm)이라 칭함). 펌프(11)의 흡입행정시, 제1 다이어프램(16)에 적용되는 압력차는 중간 압력(Pm)과 흡입 압력(Ps) 사이의 압력차와 같게 된다. 펌프(11)의 토출행정시, 제1 다이어프램(16)에 적용되는 압력차는 토출 압력(Pd)와 중간 압력(Pm) 사이의 압력차와 같게 된다.

압력조절챔버(30)의 압력은 중간 압력(Pm)으로 유지되어 제1 다이어프램(16)에 적용되는 압력차를 감소시킨다. 이에, 압력차에 의해 제1 다이어프램(16)에 가 해지는 부하는, 토출 압력과 대기 압력 간의 압력차가 적용된 종래의 다이어프램 펌프에 비해, 줄어들 수 있다. 중간 압력(Pm)은 펌프(11)의 흡입행정 및 토출행정시 일정 범위 내로 정해지기 때문에, 제2 다이어프램(27)에 적용되는 압력차는 중간 압력(Pm)과 대기 압력(Pa) 간의 압력차와 일치한다. 이에, 압력조절챔버(30)에 토출 유체가 직접 유입되어 토출 압력(Pd)과 대기 압력(Pa) 간의 압력차가 제2 다이어프램(27)에 적용되는 경우와 비교하여, 압력조절챔버(30)가 중간 압력(Pm)으로 유지됨으로써 제2 다이어프램(27)에 적용되는 압력차는 감소한다.

제1실시예에 따른 펌프(11)에 의해, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1-1) 압력조절밸브(32)를 통해 압력조절챔버(30)로 유입된 토출 유체압은 중간 압력(Pm)으로 조절되어 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차를 줄일 수 있다. 따라서, 펌프(11)는 고압의 토출 압력을 제공할 뿐만 아니라 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차를 홀로 줄일 수 있다.

(1-2) 도입 통로(31)내의 압력조절밸브(32)의 설정을 바꾸어 압력조절챔버(30)의 압력을 임으로 변화시킬 수 있다. 일 예로, 펌프(11)의 몇가지의 작동 조건 변화에 따라 압력조절챔버(30)의 압력을 변화시킬 수 있다.

(1-3) 압력조절챔버(30)의 압력을 변화시킴으로써, 적어도 펌프 챔버(17)와 압력조절챔버(30) 간의 압력차가 제1 다이어프램(16)에 적용되어 감소되거나 상쇄될 수 있다. 압력조절밸브(32)에 의한 압력조절챔버(30)의 압력 설정에 의하여, 제1 다이어프램(16)에 의해 압축된 유체양이 증가됨으로써, 하나의 펌프를 사용하여 고압의 토출 압력을 얻을 수 있고, 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 걸리는 부 하를 감소 또는 상쇄시킬 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 제2실시예에 따른 다이어프램 펌프를 설명하기로 한다. 도 3에 따르면, 제1실시예의 펌프(11)는 제2의 다이어프램 펌프로서의 다이어프램 펌프(41)에 연결된다. 제2실시예에서는, 두개의 펌프(11)(41)를 사용함으로써, 고압의 토출 유체를 얻는 것에 목적이 있다. 제1실시예와 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.

도 3에 따르면, 펌프(41)는 펌프(11)와 유사하게 제1 내지 제3 하우징부재(43~45)를 갖는 하우징(42)을 포함한다. 다이어프램(46)은 제1 및 제2하우징부재(43)(44) 사이에 개재된다. 설명의 편의상, 펌프(41)(11)는 각각 저압측 펌프(41) 및 고압측 펌프(11)로 일컫기로 한다. 고압측 펌프(11)와 유사하게, 저압측 펌프(41)는 압력 챔버(47), 흡입 포트(48), 흡입 밸브(49), 흡입 통로(50), 토출 포트(51), 토출 밸브(52) 및 토출 통로(53)를 포함한다. 저압측 펌프(41)는 다이어프램(46)을 변형시키기 위한 피스톤(54)과, 로드(55)를 통해 피스톤(54)에 연결되는 구동원(56)을 더 포함한다. 저압측 펌프(41)는 압력조절챔버(30)가 마련되지 않은 점에서 고압측 펌프(11)와 차이가 있다. 따라서, 다이어프램(46)은 토출 압력과 피스톤(54)의 측부의 대기 압력 간의 차압을 받게 되어 종래의 다이어프램 펌프와 거의 같은 기능을 수행한다.

저압측 펌프(41)의 흡입 통로(50)는 저압 외부 파이프(57)에 연결된 흡입구(50a)를 가진다. 저압측 펌프(41)의 토출 통로(53)는 연통로(58)를 통해 고압측 펌프(11)의 흡입구(20a)와 연결된 토출구(53a)를 가진다. 연통로(58)는 저압측 펌프 (41)로부터의 토출 유체를 고압측 펌프(11)의 흡입 유체로 제공하기 위한 통로이다. 분기 통로(59)는 연통로(58)를 압력조절밸브(32)에 연결한다. 분기 통로(59)는 도입 통로(31) 안의 토출 유체의 압력을 조절할 때, 압력조절밸브(32)로부터의 여분의 압력을 수용하도록 기능을 한다.

상기 제2실시예에서, 저압측 펌프(41)는 고압측 펌프(11)와 연결되어 저압측 펌프(41)로부터의 토출 유체가 흡입 유체로서 고압측 펌프(11)로 유입된다. 고압측 펌프(11)가 펌핑함으로써, 고압의 토출 유체는 고압측 펌프(11)로부터 토출된다. 도입 통로(31)로 유입된 토출 유체압은 압력조절밸브(32)에 의해 흡입 압력 및 토출 압력 사이의 중간 압력(Pm)으로 조절된다. 도입 통로(31)내의 토출 압력이 압력조절밸브(32)에 의해 조정될 때, 여분의 압력은 분기 통로(59)로 배출된다. 따라서, 유체는 통로(31 또는 59)에 잔존하게 되어 외부로 누설되지 못한다. 이에, 압력조절챔버(30)가 중간 압력(Pm)으로 유지됨으로써, 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차가 감소될 수 있다.

이하에서는, 제2실시예에 따른 다이어프램의 효과를 설명하기로 한다.

(2-1) 저압측 펌프(41)가 고압측 펌프(11)에 연결되어 고압측 펌프(11)가 저압측 펌프(41)로부터의 토출 유체를 흡입한 후 토출함으로써, 고압의 토출 유체가 얻어질 수 있다. 압력조절챔버(30)는 중간 압력(Pm) 상태로 유지됨으로써, 고압측 펌프(11)의 각 제1 및 제2 다이어프램(16)(27)에 적용되는 압력차는 감소하게 된다.

(2-2) 도입 통로(31)의 토출 유체압은 압력조절밸브(32)에 의해 조절되며, 도입 통로(31)에 있는 토출 유체의 일부는 압력조절밸브(32)로부터 분기 통로(59)로 배출된다. 따라서, 압력 조절을 받는 유체는 통로(31 또는 59)에 잔존하여 외부로 누설되지 못한다.

상기 언급된 제1 및 제2실시예는 단지 본 발명의 일 예로서, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 변화될 수 있을 것이다. 이하 다른 실시예 역시 가능할 것이다.

두개의 다이어프램을 갖는 다이어프램 펌프는 상기 언급된 제1실시예 및 제2실시예에서 설명하였다. 둘 이상의 다이어프램이 적용되는 한 다이어프램의 개수는 두개에 한정되지 않는다. 일 예로, 세 개의 다이어프램이 하나의 펌프에 마련될 수도 있다. 이러한 경우, 복수의 압력조절챔버가 마련될 것이다. 이에, 각 다이어프램에 적용되는 압력차를 보다 많이 감소시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2실시예에서의 도입 통로는 토출 통로로부터 분기하여 마련되었으나, 펌프 챔버에 연결될 수도 있을 것이다.

상기 제2실시예에서, 하나의 다이어프램을 가진 다이어프램 펌프는 저압측 펌프로서 마련되었으나, 저압측 다이어프램 펌프의 종류는 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 고압측 다이어프램 펌프와 구조가 유사한 다이어프램 펌프가 저압측 다이어프램 펌프로서 사용될 수도 있다.

상기 제2실시예에서의 분기 통로는 압력조절밸브에 연결되어 있었다. 대신에, 연통로부터 분기된 분기통로는 압력조절챔버에 연결될 수도 있고, 다른 압력조절밸브가 분기 통로에 마련될 수도 있다.

상기 제2실시예에서, 저압측 다이어프램 펌프 및 고압측 다이어프램 펌프가 서로 연결되어 있었으나, 다른 다이어프램 펌프가 고압측 다이어프램 펌프와 연결될 수도 있을 것이다. 즉, 세 개의 다이어프램 펌프가 고압의 토출 유체를 얻기위해 일련지어 서로 연결될 수도 있다.

상기 제1 및 제2실시예의 유체는 기체 또는 유체일 수 있으며, 종류는 이에 한정되지 않는다.

본 실시예들은 설명을 돕기 위한 것으로서 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 여기서 주어진 상세한 사항에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범위 내에서 변화될 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고압의 토출압을 얻을 수 있고, 압력차에 의해 다이어프램에 가중되는 부하를 감소시킬 수 있는 다이어프램 펌프를 제공한다.

Claims

유체를 펌핑하기 위한 다이어프램 펌프에 있어서,

하우징과;

상기 하우징 내에 형성된 펌프 챔버와;

상기 펌프 챔버를 밀폐하기 위한 제1 다이어프램과;

상기 제1 다이어프램에 의해 상기 펌프 챔버에 인접하여 상기 하우징 내에 형성된 압력조절챔버와;

상기 압력조절챔버를 밀폐하기 위한 제2 다이어프램과;

상기 제1 및 제2 다이어프램을 변형시키기 위해 작동되는 구동 메커니즘과;

상기 펌프 챔버로부터 토출된 유체의 일부를 상기 압력조절챔버내로 유입시키기 위한 도입 통로와;

상기 압력조절챔버 내의 압력을 흡입압과 배출압 사이의 중간 압력으로 조절하기 위해 상기 도입 통로에 배치된 압력조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 하우징은 상기 펌프 챔버에 연결된 흡입구를 가지고, 상기 흡입구에는 연통로가 결합되며,

상기 연통로의 상류단은 별도로 마련된 제2다이어프램 펌프의 토출구와 연결 되며, 상기 연통로로부터 분기된 분기통로는 상기 압력조절밸브에 연결된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 압력조절밸브는 상기 중간 압력이 일정 범위 내에 있도록 설정된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 하우징은 제1 및 제2 하우징부재를 포함하며, 상기 제1 다이어프램은 상기 제1 및 제2 하우징부재 사이에 삽입된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제4항에 있어서,

상기 제2 다이어프램은 상기 제2 하우징부재에 대해 환형의 텐션 플레이트에 의해 가압되는 외주부를 갖는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 구동 메커니즘은 상기 제1 및 제2 다이어프램에 결합되는 피스톤과, 로드를 통해 상기 피스톤과 연결된 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제6항에 있어서,

상기 하우징은 상기 압력조절챔버와 연결된 원통홀을 포함하며, 상기 피스톤은 상기 원통홀 내에서 왕복운동 가능하게 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제6항에 있어서,

상기 구동원은 전기모터인 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제6항에 있어서,

상기 압력조절챔버는 상기 제1 및 제2 다이어프램, 상기 피스톤 및 상기 하우징에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 하우징은 상기 펌프 챔버에 연결된 토출 통로를 가지며, 상기 도입 통로는 상기 토출 통로로부터 분기되어 상기 압력조절챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.