JP4301975B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、対向して配置された２つのダイヤフラムが交互に作動することによって液体を吸引し吐出するダイヤフラムポンプに関する。

従来において、印刷のためのインク、潤滑油、薬品など液体を送りだすために、また、油水分離装置における油分の回収用ポンプ、切削液や潤滑油などの回収用ポンプとして、圧縮空気により駆動されるダイヤフラムポンプがしばしば用いられる。

そのようなダイヤフラムポンプは、２つのダイヤフラムが対向して配置され、それらのダイヤフラムが互いにスプールにより連結されるように構成される（特許文献１〜２）。一方のダイヤフラムの側に圧縮空気が供給されると、その方向にダイヤフラムが移動し、これとともにスプールおよび他方のダイヤフラムも同時に移動する。スプールがストローク端まで移動するとそれによってパイロット流路が切り替わり、パイロット空気圧によって動作するメインバルブが切り替えられる。メインバルブが切り替わることによって、他方のダイヤフラムの側に圧縮空気が供給され、ダイヤフラムは逆方向に移動する。ポートから圧縮空気の供給を受けている限り、このような動作が自動的に繰り返され、２つのダイヤフラムによって液体が連続的に送り出される。
特開２００３−２０１９６８ 特開平８−２００２１１

さて、このようなダイヤフラムポンプを油分の回収のために用いた場合に、液面に浮上する上澄み液を吸引する際に空気を一緒に吸い込むため、負荷が軽くなり過ぎてダイヤフラムの時間当たりの作動回数が必要以上に上昇するおそれがある。また、液体の量が少なく液面が低い場合にも同様の状態になることがある。そのような状態になると、空気消費量が多くなって効率が大きく低下するばかりでなく、ダイヤフラムの寿命が短くなり、その結果、ダイヤフラムポンプの寿命が短くなる。しかし、供給する圧縮空気の圧力を下げると作動不良を発生する可能性がある。

このような問題に対処するために、ダイヤフラムポンプの内部に圧縮空気の流路を絞るスピードコントローラ（絞り調整弁）を内臓することが考えられる。その場合に、どのようなスピードコントローラをどこに設けるかが問題である。スピードコントローラを設ける場所によっては、パイロット流路を絞って作動不良を起こす可能性がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ダイヤフラムポンプが作動不良を発生することなく、作動回数が不必要に上昇しないように調整することが可能なダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るダイヤフラムポンプは、圧縮空気を供給するための第１のポートと、圧縮空気を排出するための第２のポートと、対向して配置された２つのダイヤフラムと、前記２つのダイヤフラムを互いに連結するスプールと、前記スプールの移動により切り替わるパイロット流路と、第１のポートから前記パイロット流路を介して供給されるパイロット空気圧により切り替えられて前記２つのダイヤフラムに交互に圧縮空気を給排するメインバルブとを有するダイヤフラムポンプであって、前記第１のポートから供給される圧縮空気をメータインで絞って調整するための第１の絞り調整弁、または前記メインバルブの排出ポートから排出される圧縮空気をメータアウトで絞って調整するための第２の絞り調整弁の、少なくともいずれか一方が設けられ、しかも前記第１の絞り調整弁の場合には、前記第１のポートから前記メインバルブに至る流路に対してそれに接続されるパイロット流路が分岐した後の流路において設けられ、前記第２の絞り調整弁の場合には、前記メインバルブから前記第２のポートに至る流路に対してそれに接続されるパイロット流路が合流する前の流路において設けられ、いずれの場合も、前記第１の絞り調整弁または前記第２の絞り調整弁は前記メインバルブのパイロット流路には介在しないように設けられる。

そして、例えば、前記メインバルブとして、５ポート２ポジション切り替え弁を用いる。その場合に、排出ポートである２つのポートからの流路が互いに合流した後の流路に前記第２の絞り調整弁を設ける。

また、前記メインバルブは、第１のパイロット室と、前記第１のパイロット室よりも受圧面積が大きい第２のパイロット室とを有し、前記第１のパイロット室は、前記第１のポートに接続され、これによってパイロット空気圧が常時供給され、前記第２のパイロット室は、前記スプールの移動により切り替わるパイロット流路に接続され、これによって前記スプールの移動に応じてパイロット空気圧の供給と排出とが交互に行われる。

本発明によると、ダイヤフラムポンプが作動不良を発生することなく、作動回数が不必要に上昇しないように調整することが可能なダイヤフラムポンプを提供することができる。

図１は本発明に係るダイヤフラムポンプＤＰの流体回路図、図２はダイヤフラムポンプＤＰの概略の構造を示す正面断面図、図３はダイヤフラムポンプＤＰの側面断面図である。

本実施形態のダイヤフラムポンプＤＰは、本体の全体がアルミニウム合金またはステンレス合金などの金属材料、またはポリプロピレンなどの合成樹脂からなる。

図１に示すように、ダイヤフラムポンプＤＰは、圧縮空気を供給するための第１のポートＰＡ１、および圧縮空気を排出するための第２のポートＰＡ２を有する。これら第１のポートＰＡ１および第２のポートＰＡ２は、ダイヤフラムポンプＤＰの本体のメインバルブ１が取り付けられた近辺に設けられている。第２のポートＰＡ２には、必要に応じて、排気音を低減するためのマフラーが取り付けられる。

図１〜図３に示すように、ダイヤフラムポンプＤＰは、対向して配置された２つのダイヤフラム１１ａ，１１ｂを有し、これらの中心部分がスプール１２により互いに連結されている。各ダイヤフラム１１ａ，１１ｂの内側が駆動のための圧縮空気が給排される空気室２１ａ，２１ｂであり、外側が吐出液体が吸入または排出されるポンプ室２２ａ，２２ｂである。

スプール１２は、それが移動することにより、補助バルブ１０の流路を切り替えることとなる。すなわち、補助バルブ１０は、３ポート３ポジション切り替え弁であり、３つのポートＰＣ１〜３に接続されたパイロット流路５１〜５３を切り替え接続する。

スプール１２が図１および図２の左右方向の中央位置にあるときには、全てのパイロット流路５１〜５３は閉塞される。スプール１２が図の左端位置にあるときには、パイロット流路５１とパイロット流路５３とが接続され、パイロット流路５２は閉塞される。スプール１２が図の右端位置にあるときには、パイロット流路５２とパイロット流路５３とが接続され、パイロット流路５１は閉塞される。

ここで、左側の空気室２１ａに圧縮空気が供給されたとすると、その圧力によってダイヤフラム１１ａが図１および図２の左方に移動し、これにともなってスプール１２および右側のダイヤフラム１１ｂも左方に移動する。これによって、ポンプ室２２ａにある液体が押されて上方へ移動し、図２および図３に示すチェック弁１４ａおよび管路１４を通って排出口ＰＴ２から圧送される。右側のポンプ室２２ｂには、吸入口ＰＴ１から管路１３およびチェック弁１３ｂを通って液体が吸入される。

スプール１２がストロークの左端まで移動すると、それによってパイロット流路５３がパイロット流路５１に接続されるよう切り替わり、パイロット圧により動作するメインバルブ１の流路が切り替えられる。

すなわち、メインバルブ１は、パイロット作動式の５ポート２ポジション切り替え弁であり、供給ポートＰＢ１は、流路４１を介して第１のポートＰＡ１に接続され、２つの給排ポートＰＢ２，ＰＢ３は、それぞれ流路４３，４４を介して上に述べた２つの空気室２１ａ，２１ｂに接続され、２つの排出ポートＰＢ４，ＰＢ５は、それぞれに接続された流路４２ａ，４２ｂが互いに合流した後に流路４２を介して第２のポートＰＡ２に接続されている。そして、パイロット室ＰＰ１は、パイロット流路５４を介して流路４１に接続され、パイロット室ＰＰ２は、上に述べたパイロット流路５３に接続されている。

ここで、パイロット室ＰＰ２は、パイロット室ＰＰ１よりも受圧面積が大きくなっている。したがって、これらのうちの一方のパイロット室ＰＰ１，２のみにパイロット圧が加えられた場合には、それによる推力によってスプールが作動して切り替えられ、両方のパイロット室ＰＰ１，２に同時にパイロット圧が加えられた場合には、受圧面積が大きいパイロット室ＰＰ２のパイロット圧による推力によってスプールが作動して切り替えられる。

さらに、供給ポートＰＢ１の近辺において、つまり流路４１に対してパイロット流路５４が分岐した後の流路４１ａにおいて、第１のポートＰＡ１から供給される圧縮空気をメータインで絞って調整するための第１の絞り調整弁４６が設けられている。また、流路４２において、排出ポートＰＢ４，ＰＢ５から排出される圧縮空気をメータアウトで絞って調整するための第２の絞り調整弁４７が設けられている。このように、第１の絞り調整弁４６および第２の絞り調整弁４７は、パイロット流路５１〜５４には介在しないように設けられている。なお、このような絞り調整弁４６，４７それ自体は、一般にスピードコントローラまたはスピコンなどと呼称され且つ市販されている。

したがって、第１のポートＰＡ１からの圧縮空気がパイロット流路５３に供給されると、そのパイロット圧によってメインバルブ１が切り替わり、供給ポートＰＢ１から給排ポートＰＢ３に接続され、流路４４から右側の空気室２１ｂに圧縮空気が供給される。これによって、ダイヤフラム１１ｂが右方に移動する。これによって、ポンプ室２２ｂにある液体が押されて上方へ移動し、チェック弁１４ｂおよび管路１４を通って排出口ＰＴ２から圧送される。左側のポンプ室２２ａには、吸入口ＰＴ１から管路１３およびチェック弁１３ａを通って液体が吸入される。

スプール１２がストロークの右端まで移動すると、それによってパイロット流路５３がパイロット流路５２に接続されるよう切り替わり、パイロット室ＰＰ２のパイロット圧は第２のポートＰＡ２から排出される。これによって、パイロット室ＰＰ２のパイロット圧が無くなり、結果としてパイロット室ＰＰ１のパイロット圧による推力が大きくなり、メインバルブ１が再度切り替わる。

第１のポートＰＡ１から圧縮空気の供給を受けている限り、このような動作が自動的に繰り返され、２つのダイヤフラム１１ａ，１１ｂによって液体が排出口ＰＴ２から連続的に送り出される。

さて、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂの単位時間当たりの作動回数（振動数）は、第１の絞り調整弁４６または第２の絞り調整弁４７によって調整される。

すなわち、第１の絞り調整弁４６を絞ることによって、空気室２１ａ，２１ｂに供給される圧縮空気の流量が減少し、これによってスプール１２が切り替わる時間間隔が長くなる。また、第２の絞り調整弁４７を絞ることによって、空気室２１ａ，２１ｂから排出される圧縮空気の流量が減少し、これによってもスプール１２が切り替わる時間間隔が長くなる。このように、２つの絞り調整弁４６，４７のいずれかの絞り度合いを調整することによって、ダイヤフラムポンプＤＰにおける単位時間当たりの作動回数を微妙に調整することが可能である。通常、絞り調整弁として、これら２つの絞り調整弁４６，４７のいずれか１つのみが設けられている。

したがって、例えば、ダイヤフラムポンプＤＰによって液体と一緒に空気を吸い込むような場合などにおいて、絞り調整弁４６または４７の絞り度合いを調整することによって、作動回数が必要以上に上昇しないように、適切な作動回数となるように、調整することができる。これによって、空気消費量の増大や効率の低下が起こらないようにし、動作を安定させるとともに、ダイヤフラムの寿命を延ばしダイヤフラムポンプＤＰの寿命を延ばすことができる。

しかも、これらの絞り調整弁４６，４７は、いずれも、メインバルブ１が切り替わり動作を行うためのパイロット流路５１〜５４には介在しないため、これら絞り調整弁４６，４７を絞ってもメインバルブ１が作動不良となることはなく、したがってダイヤフラムポンプＤＰが作動不良となることはない。また、第１のポートＰＡ１に供給する圧縮空気の圧力を下げる必要がないので、これによっても作動不良の要因は生じることはなく、ダイヤフラムポンプＤＰの動作は安定である。

ダイヤフラムポンプＤＰは圧縮空気のみによって自動的に作動するので、それ自体で防爆構造となっており、爆発性のある液体に対しても安全に使用できる。

上に述べた実施形態においては、２つの流路４２ａ，４２ｂが合流した後の流路４２に１つの第２の絞り調整弁４７を設けたが、合流する前の２つの流路４２ａ，４２ｂにそれぞれ別個に合計２個の第２の絞り調整弁を設けてもよい。このようにすると、さらに微妙な調整を行うことが可能である。ポートＰＡ２は、空気を排出するところが実際のポートＰＡ２ということになる。したがって、実際には、ポートＰＡ２は、１箇所のみでなく、複数箇所に存在することがある。

上に述べた実施形態において、補助バルブ１０、メインバルブ１、ダイヤフラムポンプＤＰの全体または各部の構造、形状、寸法、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

種々の液体を圧送するためのダイヤフラムポンプとして利用される。特に、液面に浮上する上澄み液を吸引する場合のように、空気を一緒に吸い込んだり負荷が非常に軽くなるおそれのあるときでも、作動回数の異常な上昇や作動不良の発生を起こすことのないように調整して使用することができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの流体回路図である。 ダイヤフラムポンプの概略の構造を示す正面断面図である。 ダイヤフラムポンプの側面断面図である。

符号の説明

ＤＰ ダイヤフラムポンプ
ＰＡ１ 第１のポート
ＰＡ２ 第２のポート
ＰＢ１ 供給ポート
ＰＢ２，ＰＢ３ 排出ポート
ＰＰ１ パイロット室（第１のパイロット室）
ＰＰ２ パイロット室（第２のパイロット室）
１ メインバルブ
１０ 補助バルブ
１１ａ，１１ｂ ダイヤフラム
１２ スプール
４１，４２ 流路
４１ａ，４２ａ，４２ｂ 流路
４６ 第１の絞り調整弁
４７ 第２の絞り調整弁
５１，５２，５３ パイロット流路
５４ パイロット流路

Claims (3)

1. 圧縮空気を供給するための第１のポートと、圧縮空気を排出するための第２のポートと、対向して配置された２つのダイヤフラムと、前記２つのダイヤフラムを互いに連結するスプールと、前記スプールの移動により切り替わるパイロット流路と、第１のポートから前記パイロット流路を介して供給されるパイロット空気圧により切り替えられて前記２つのダイヤフラムに交互に圧縮空気を給排するメインバルブとを有するダイヤフラムポンプであって、
   前記第１のポートから供給される圧縮空気をメータインで絞って調整するための第１の絞り調整弁、または前記メインバルブの排出ポートから排出される圧縮空気をメータアウトで絞って調整するための第２の絞り調整弁の、少なくともいずれか一方が設けられ、
   しかも前記第１の絞り調整弁の場合には、前記第１のポートから前記メインバルブに至る流路に対してそれに接続されるパイロット流路が分岐した後の流路において設けられ、前記第２の絞り調整弁の場合には、前記メインバルブから前記第２のポートに至る流路に対してそれに接続されるパイロット流路が合流する前の流路において設けられ、いずれの場合も、前記第１の絞り調整弁または前記第２の絞り調整弁は前記メインバルブのパイロット流路には介在しないように設けられている、
   ことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 少なくとも前記第２の絞り調整弁が設けられており、
   前記メインバルブは、５ポート２ポジション切り替え弁であり、前記排出ポートである２つのポートからの流路が互いに合流した後の流路に前記第２の絞り調整弁が設けられてなる、
   請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
3. 前記メインバルブは、第１のパイロット室と、前記第１のパイロット室よりも受圧面積が大きい第２のパイロット室とを有し、
   前記第１のパイロット室は、前記第１のポートに接続され、これによってパイロット空気圧が常時供給され、
   前記第２のパイロット室は、前記スプールの移動により切り替わるパイロット流路に接続され、これによって前記スプールの移動に応じてパイロット空気圧の供給と排出とが交互に行われる、
   請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。