JP6792153B2 - ダイヤフラムポンプ及び材料吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラムポンプ及び材料吐出装置に係り、特に、ポンプ室内における粘性材料の硬化を防止することができ、また、ダイヤフラムが変位する方向若しくは振動する方向が上下方向となる縦置き姿勢で利用することに適したダイヤフラムポンプ及び材料吐出装置に関する。

容積型ポンプとしてのダイヤフラムポンプは、適宜な駆動手段を介してダイヤフラムをその面に対して略直交する方向に変位若しくは振動させ、同時に、材料の供給側、吐出側にそれぞれ位置する弁機構を所定のタイミングで開閉動作させることで、材料をポンプ室内に吸引し、当該ポンプ室から外部に吐出可能とされている。
このようなダイヤフラムポンプとしては、例えば、特許文献１、２に記載されている。

特開２００６−３４２７２３号公報 特開２００９−１５６２５３号公報

特許文献１に記載されたダイヤフラムポンプにあっては、ダイヤフラムが左右方向（横方向）に変位若しくは振動する構成であり、当該ポンプは、別途に設けられる振動機械にハウジングプレートを固定して駆動するものであるため、ダイヤフラムポンプと前記振動機械とを合わせた装置全体が横方向に長くなって広い配置スペースを必要とし、狭い領域での利用を妨げるとともに、装置レイアウトの自由度を狭めてしまう、という不都合がある。
このような場合、特許文献２に記載されるように、ダイヤフラムが変位する向きを上下方向（縦方向）となる構成とすれば、ダイヤフラムポンプが材料容器の上部空間内に収まることで横方向の配置スペースを小さくすることが可能となる。
しかしながら、特許文献２に記載されたダイヤフラムポンプにあっては、例えば、粘性の高い材料を吸引、吐出の対象としたときに、当該粘性材料を収納する容器由来のもの、或いは、材料吸引時のキャビテーションに由来してポンプ室内に空気が供給され、気泡をポンプ室内に滞留させてしまう、という問題を生ずる。
従って、湿気硬化型の粘性材料を吸引、吐出の対象とした場合には、ポンプ室内に滞留した気泡若しくは空気により粘性材料がポンプ内で硬化反応してしまう、という不都合を招来する。

このような材料の硬化は、ダイヤフラムの適正な変位量若しくは振動量を確保できなくなり、定量吐出に支障をきたすばかりでなく、ポンプのオーバーホールを含む煩雑なメンテナンスも頻繁に要求される、という不都合もある。

また、特許文献２記載のダイヤフラムポンプにあっては、材料の吸入口と吐出口がポンプ室の下方から突出した構成であるため、粘性材料が充填された収納袋の上部開口部に前記吸入口が連通するようにダイヤフラムポンプを載せ、材料の消費に伴ってダイヤフラムポンプが収納袋に沈み込むように利用する態様には適合しない。
仮に、そのような利用態様が図れるとしても、ダイヤフラムポンプの上方より材料を吐出させる必要が生じるから、前記吐出口に配管を接続して当該配管の先端を上方に引き出さなければならなくなる。従って、構成が複雑になるばかりでなくポンプを小型化できなくなる不都合の他、収納袋をペール缶等の収納容器に収納したときに、当該ペール缶の内面とダイヤフラムポンプとの間に配管が通過する隙間の存在が不可避となり、ペール缶の内面をガイド面としてダイヤフラムポンプをスムースに下降させるように用いることはできない。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、特に、粘性材料をポンプ室内に供給して吐出する場合において、粘性材料が気泡を巻き込んでポンプ室内に供給されることがあっても、当該気泡を粘性材料と共に外部に吐出できるようにしてポンプ室内の滞留を回避可能なポンプ及び材料吐出装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記粘性材料がポンプ室内で硬化することを未然に防止することで、ポンプ室内の容積が硬化した材料で狭められるようなことがなく、定量吐出を実現するとともに、メンテナンスフリーとすることのできるポンプを提供することにある。

更に、本発明の目的は、ダイヤフラムの変位若しくは振動する方向が上下方向となるように縦置き姿勢で利用することに適したダイヤフラムポンプ及び材料吐出装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、収納袋やペール缶等の収納容器の開口部に連通するようにダイヤフラムポンプを載せて接続した状態で、ダイヤフラムポンプの上方から材料の吐出を可能とするとともに、収納容器の内面をガイド面としてスムースに下降できるようにした材料吐出装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は特許請求の範囲記載の構成を採用した。具体的には、上部を開放する一方、下部を底面とするポンプ室形成部材と、当該ポンプ室形成部材の前記開放側に位置してポンプ室を形成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを上下方向に変位させる駆動手段と、前記底面に連通して粘性材料をポンプ室内に供給する第１流路と、前記ポンプ室の外周面部分に連通して粘性材料を外部に吐出する第２流路とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
前記ポンプ室形成部材の外周側に沿った底面に凹溝を形成する、という構成を採っている。

前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記凹溝の深さは、前記第２流路の横向き流路の上下方向高さの１／２以上とすることが好ましい。ここで、「凹溝の深さ」は、ポンプ室形成部材の底面位置から凹溝の底面位置までの長さについて用いられる。なお、「第２流路の横向き流路の上下方向高さ」とは、図１中前記横向き流路の上下方向の開口寸法をいう。

また、前記ポンプ室の深さは、前記凹溝の深さの２倍を超え、３倍未満である、という構成を採ることが好ましい。ポンプ室の深さは、当該ポンプ室の上端すなわちダイヤフラムで閉塞される面位置からポンプ室の底面までの距離をいい、凹溝の深さを含まない。

更に、前記第２流路と前記外周面部分との接続部下端は、前記凹溝の底面と略同一面上に位置する、という構成を採っている。

また、本発明は、粘性材料を収納する収納容器と、当該収納容器の上部開口部に連通するように配置されるとともに前記収納容器の内面に沿って移動可能なダイヤフラムポンプと、このダイヤフラムポンプに接続される吐出装置とを含み、前記収納容器内の粘性材料を吸引して前記吐出装置より吐出する材料吐出装置において、
前記ダイヤフラムポンプは、上部を開放する一方、下部を底面とするポンプ室形成部材と、当該ポンプ室形成部材の前記開放側に位置してポンプ室を形成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを上下方向に変位させる駆動手段と、前記底面の中央部と前記収納容器との間に位置して前記粘性材料をポンプ室内に吸引する第１流路と、前記ポンプ室の外周面部分に連通するとともに吐出装置とポンプ室との間に位置して粘性材料を吐出装置側に流動させる第２流路とを備え、
前記ポンプ室形成部材の外周側に沿った底面に凹溝を形成し、
前記第２流路は、前記ポンプ室の外周面部分に連なる横向き流路と、当該横向き流路に連なる縦向き流路とにより構成される、という構成を採っている。

粘性材料をダイヤフラムポンプによってポンプ室内に吸引、吐出する際に、初期のエアパージが不完全である等、何等かの要因により、空気が混入した状態でポンプ室内に取り込まれると、これがポンプ室の上部外周側に滞留して粘性材料をポンプ室内で硬化させてしまう等の悪影響を生じる虞がある。
本発明によれば、ポンプ室形成部材の底面の外周側に凹溝を形成したことで、当該凹溝の上部領域において材料の流動を促進でき、粘性材料が前記外周側の上部から凹溝底面に向かって流れ、その流れとともに気泡若しくは空気を巻き込んで粘性材料が流動し、第２流路から吐出される粘性材料とともに空気がポンプ室外に吐出される。
これにより、例えば、粘性材料が湿気硬化型であっても、ポンプ室内での硬化を未然に防止でき、ダイヤフラムの変位動作を常に安定に保ち、材料の吐出若しくは吐出量を定量に保つことができる。

なお、凹溝の深さを第２流路の高さの１／２以上とすることで、凹溝から第２流路に材料を流し易くなり、空気も同時に流れ易くなる。また、凹溝の深さの上限は、３／２程度が好ましい。

また、ポンプ室の深さを凹溝の深さの２倍を超えて３倍未満とした構成により、凹溝を含むポンプ室全体の材料の流動性を良好に保つことが期待できる。
なお、本発明の凹溝の深さ並びにポンプ室の深さを上記範囲にすることで、ダイヤフラムが昇降する際、ポンプ室内に貯留した粘性材料が流動する範囲が前記ポンプ室の上端部まで十分に及ぶこととなる。そのため、ポンプ室の上端に滞留していた気泡が粘性材料の流動により送出されることとなり、一層気泡が残留しにくくなる。

更に、第２流路と外周面部分との接続部下端が凹溝の底面と略同一面上に位置する構成によれば、凹溝内に材料が滞留してしまうリスクを未然に回避可能となる。

本発明の実施形態に係る材料吐出装置の概略断面図である。 ポンプ室形成部材の平面図である。 図１のＡ部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、位置若しくは方向を示す用語は、特に明示しない限り、図１を基準として説明するものとする。

本実施形態に係る材料吐出装置１０は、粘性材料Ｍを収納する収納袋１１Ａと、当該収納袋１１Ａを収納可能に設けられるとともに収納袋１１Ａと共に収納容器を構成する略円筒状のペール缶１１Ｂと、当該ペール缶１１Ｂ内において、収納袋１１Ａ上に位置して内部に連通するように配置されるとともに、収納袋１１Ａの上部開封口に対して密封された状態で連結されるダイヤフラムポンプ１２と、このダイヤフラムポンプ１２に接続される吐出装置１３とにより構成されている。本実施形態において好適な粘性材料Ｍとしては、粘度１００Ｐａ・ｓ程度の加水分解硬化型変性シリコーン樹脂組成物や加水分解硬化型シリコーン樹脂組成物等が例示される。

前記ダイヤフラムポンプ１２は、平面視で略円形をなし、上部を開放する一方、下部を底面１５とする内部空間を備えたポンプ室形成部材１６と、当該ポンプ室形成部材１６の前記開放側に位置して所定容積のポンプ室１８を形成するダイヤフラム２０と、当該ダイヤフラム２０を上下方向に変位若しくは振動させる駆動手段２１と、前記底面１５の中央部と収納袋１１Ａとの間に位置して粘性材料Ｍをポンプ室１８内に中央部から吸引する第１流路２３と、ポンプ室１８の外周面部分に連通し、吐出装置１３とポンプ室１８との間に位置して粘性材料Ｍを吐出装置１３側に吐出させる第２流路２５とを備えて構成されている。ここで、ポンプ室形成部材１６の下部には、当該ポンプ室形成部材１６よりも大径であって、中央部に第１流路２３が貫通する円形プレート１７が位置するようになっており、当該円形プレート１７は、ペール缶１１Ｂの内面にほぼ接するように下降する大きさに設けられている。

前記ポンプ室形成部材１６は、略円筒状の外形を有するとともに、概して段付き凹状の横断面形状を有する形状をなし、前記底面１５との間に所定間隔、本実施形態では、約１０ｍｍ隔てた位置にダイヤフラム２０を配置することで中央部に扁平な円筒状のポンプ室１８が形成されている。ポンプ室形成部材１６の外周側に沿った底面１５には、図２及び図３に示されるように、周方向に閉ループ状に延びる凹溝１６Ａが形成されている。この凹溝１６Ａは、幅が約８ｍｍであり、深さは約４ｍｍに設けられている。また、ポンプ室１８の内径は約１４０ｍｍである。

前記ダイヤフラム２０は、例えば、約２ｍｍの厚さを備えたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素ゴム等からなる材料により構成されている。このダイヤフラム２０は、ポンプ室形成部材１６の上部に位置するリング状の中間ブロック２７によってポンプ室形成部材１６との間に挟持される。

前記第１流路２３は、円管状のパイプ２８をポンプ室１８の底面中央部に接続することによって構成され、当該パイプ２８の途中には、ポンプ室１８からの材料が逆流することを規制する逆止弁２９が配置されている。

前記第２流路２５は、ポンプ室形成部材１６の径方向外側に位置するように、ポンプ室１８の外周面部分に連なる横向き流路２５Ａと、当該横向き流路２５Ａに連なる縦向き流路２５Ｂとにより構成されている。横向き流路２５Ａの図１中上下方向高さは、約８ｍｍとされている。また、横向き流路２５Ａとポンプ室１８の接続部下端は、凹溝１６Ａの底面と略同一面上に位置するように設けられている。縦向き流路２５Ｂは、ポンプ室形成部材１６、中間ブロック２７、及び中間ブロック２７の上部に配置された上ブロック３１を縦断する状態で上下方向に沿って直線状に連なり、これにより、ポンプ室１８の下方から粘性材料Ｍを吸引し、ポンプ室１８の外周側に連なる横向き流路２５Ａ及び縦向き流路２５Ｂを経て吐出装置１３より粘性材料Ｍが吐出できるようになっている。なお、吐出装置１３は、図示しない逆止弁を介して縦向き流路２５Ｂに接続される。

前記駆動手段２１は、前記上ブロック３１の上部側に配置されたプランジャ３５と、前記中間ブロック２７の中央部に設けられたシリンダ室３６と、当該シリンダ室３６とプランジャ３５との間に設けられた空間Ｃ１と、プランジャ３５回りに設けられた空間Ｃ２と、これら空間Ｃ１、Ｃ２内に充填された作動油を連通可能とする配管４０、４１と、図示しないリリーフ弁等の弁機構を備えて構成されている。プランジャ３５は、その上端に設けられたカップリング３９を介して図示しない電動機、ソレノイド等公知の駆動源に接続される。なお、配管４０は、空間Ｃ２に充填した作動油を空間Ｃ１に流動させる通路を構成し、配管４１は、プランジャ３５の下降に伴って空間Ｃ１が許容圧力を超えるときに上記リリーフ弁を開放して空間Ｃ２に作動油を逃がす通路を構成する。これにより、ダイヤフラム２０の変位を一定量として粘性材料Ｍの定量吸引と、定量吐出とが担保される。ここで、配管４０と配管４１の空間Ｃ１側各端部は、それぞれ独立して別々に空間Ｃ１に連結されるものである。

次に、本実施形態の材料吐出装置１０の動作を説明する。

本実施形態における材料吐出装置１０の動作は、プランジャ３５の進退、すなわち下降動作、上昇動作によって空間Ｃ１の加圧と、その解除を反復継続的に行うことによって達成され、これにより、ポンプ室１８内の加圧と負圧化を交互に生じさせてポンプ室１８への材料吸引と、ポンプ室１８から吐出装置１３への材料吐出が間欠的に行われることとなる。すなわち、プランジャ３５が下降して空間Ｃ１に圧力を付与すると、ダイヤフラム２０が中央部から下方に湾曲変位してポンプ室１８が加圧される。このとき、図示しない制御装置を介して第１流路２３側の逆止弁２９が閉塞する一方、第２流路２５側の縦向き流路２５Ｂの図示しない逆止弁が開放する。これにより、ポンプ室１８内の粘性材料Ｍが横向き流路２５Ａと、縦向き流路２５Ｂを経て吐出装置１３より吐出される。この一方、プランジャ３５が上昇して空間Ｃ１が減圧されると、ダイヤフラム２０が中央部から上方に湾曲変位してポンプ室１８が負圧化する。このとき、前記制御装置を介して、縦向き流路２５Ｂ側の逆止弁が閉塞する一方、第１流路２３側の逆止弁２９が開放する。これにより、収納袋１１Ａからポンプ室１８内に粘性材料Ｍが吸引される。
第１流路２３を通じてポンプ室１８内に吸引される粘性材料Ｍは、底面１５の中央部からポンプ室１８内に流動する。
ここで、何らかの要因により、粘性材料Ｍに空気が混入している場合、従来では、図３に示されるように、気泡ｂがポンプ室１８の外周側上部に滞留してしまう場合を生ずる。
しかしながら、本実施形態では、図３中矢印で示されるように、中央部から外周部に向かう流れと、外周側上部から下部に向かう流れとにより気泡ｂが粘性材料Ｍとともに凹溝１６Ａに流れ、その後、横向き流路２５Ａに流れ、縦向き流路２５Ｂを経て吐出装置１３から吐出されるようになる。これにより、ポンプ室１８に空気ｂが滞留してしまうような不都合が回避される。これは、本発明に係るダイヤフラムポンプ１２がポンプ室形成部材１６の外周側に沿った底面に設けられた凹溝１６Ａに横向き流路２５Ａを接続したことによるものと考えられる。
なお、上記ダイヤフラムポンプ１２は、粘性材料Ｍが吐出されるに従って、収納袋１１Ａの上部から沈み込むようになるが、ポンプ室形成部材１６の平面内に第２流路２５を構成する縦向き流路２５Ｂが位置し、上方に粘性材料Ｍが流動して吐出装置１３から吐出する構成であるため、収納袋１１Ａ上で沈み込んでも粘性材料Ｍの流動は妨げられることはない。また、ダイヤフラムポンプ１２は、ペール缶１１Ｂの内面に沿って下降することとなる。ここで、円形プレート１７が設けてあると、ペール缶内面をよりスムースに下降することができるようになる。

従って、本実施形態によれば、湿気硬化型の粘性材料Ｍを対象として吸引、吐出を行う際に、湿気を含んだ空気が材料中に含まれることがあっても、その気泡をポンプ室１８内に滞留させることなく排出することができる、という効果を得る。
また、ダイヤフラムポンプ１２は、ペール缶１１Ｂ内に収まる寸法に設けられているとともに、収納袋１１Ａ上で沈み込んでも、縦向き流路２５Ｂの上部から粘性材料を吐出装置１３に流通させる構造となっているため、ダイヤフラム２０の面が水平となる縦置き姿勢として利用でき、横幅を取らない省スペース型として利用することができる。また、ポンプ室１８の外周面部分に横向き流路２５Ａの一端側を連通させていることで、ポンプ室１８内の底面中央部から当該ポンプ室１８内に吸引された粘性材料Ｍが流れ易くなる。しかも、横向き流路２５Ａに連なる縦向き流路２５Ｂに連なる吐出装置１３から粘性材料Ｍの吐出を可能とした構成によっても、ポンプ室内における空気の滞留を解消し易くすることができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、粘性材料Ｍは、加水分解硬化型シリコーンまたは変性シリコーン樹脂組成物に限定されるものではなく、空気中に存在する微量成分、特に湿気と反応することで硬化する材料に対し特に好適に適用することができる。また、粘性材料Ｍは、概ね０．１〜５０００Ｐａ・ｓ、好ましくは１〜１５００Ｐａ・ｓ、特に好ましくは５〜５００Ｐａ・ｓの範囲の粘度を有する粘性材料に対して特に好適に適用することができる。
また、ダイヤフラム２０の構成も前記構成に限らず、その他のダイヤフラムを用いることができる。
また、収納容器としては収納袋１１Ａとペール缶１１Ｂを示したが、収納袋１１Ａを用いることなくペール缶１１Ｂに材料を収納して本発明を実施することでもよく、また、ペール缶１１Ｂに限らず、収納袋１１Ａを収納できるその他の容器を用いても良い。
更に、本発明における上記部材の寸法若しくは大きさは例示的に示したものであり、同様の作用を奏する限り、変更することを妨げない。

１０ 材料吐出装置
１１Ａ 収納袋
１１Ｂ ペール缶（収納容器）
１３ 吐出装置
１５ 底面
１６ ポンプ室形成部材
１６Ａ 凹溝
１８ ポンプ室
２１ 駆動手段
２３ 第１流路
２５ 第２流路
２５Ａ 横向き流路
２５Ｂ 縦向き流路
ｂ 気泡（空気）
Ｍ 粘性材料

Claims (5)

1. 上部を開放する一方、下部を底面とするポンプ室形成部材と、当該ポンプ室形成部材の前記開放側に位置してポンプ室を形成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを上下方向に変位させる駆動手段と、前記底面に連通して粘性材料をポンプ室内に供給する第１流路と、前記ポンプ室の外周面部分に連通して粘性材料を外部に吐出する第２流路とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
   前記ポンプ室形成部材の外周側に沿った底面に凹溝を形成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記凹溝の深さは、前記第２流路の横向き流路の上下方向高さの１／２以上であることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
3. 前記ポンプ室の深さは、前記凹溝の深さの２倍を超え、３倍未満であることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラムポンプ。
4. 前記第２流路と前記外周面部分との接続部下端は、前記凹溝の底面と略同一面上に位置することを特徴とする請求項１、２又は３記載のダイヤフラムポンプ。
5. 粘性材料を収納する収納容器と、当該収納容器の上部開口部に連通するように配置されるとともに前記収納容器の内面に沿って移動可能なダイヤフラムポンプと、このダイヤフラムポンプに接続される吐出装置とを含み、前記収納容器内の粘性材料を吸引して前記吐出装置より吐出する材料吐出装置において、
   前記ダイヤフラムポンプは、上部を開放する一方、下部を底面とするポンプ室形成部材と、当該ポンプ室形成部材の前記開放側に位置してポンプ室を形成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを上下方向に変位させる駆動手段と、前記底面の中央部と前記収納容器との間に位置して前記粘性材料をポンプ室内に吸引する第１流路と、前記ポンプ室の外周面部分に連通するとともに吐出装置とポンプ室との間に位置して粘性材料を吐出装置側に流動させる第２流路とを備え、
   前記ポンプ室形成部材の外周側に沿った底面に凹溝を形成し、
   前記第２流路は、前記ポンプ室の外周面部分に連なる横向き流路と、当該横向き流路に連なる縦向き流路とにより構成されていることを特徴とする材料吐出装置。

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