(57)【要約】【課題】ダイヤフラムが破損したことを確実に検出することができる油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置を提供する。【解決手段】ダイヤフラムは、復動側に付勢手段により付勢され、付勢手段により復動側に付勢されたダイヤフラムを予め設定されている初期位置に押し戻すべく作動流体室内の作動流体が所定圧まで加圧されており、作動流体量検出手段２０から所定量以上の作動流体の減少を検出したときの検出信号に基づいて、ダイヤフラムが破損していることを検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムの初期位置を基準とする往復動により搬送流体を吸引して吐出するための搬送流体室と、該搬送流体室に対してダイヤフラムで隔絶され、かつ、前記ダイヤフラムを往動側となる搬送流体室側へ変形させるための作動流体が供給される作動流体室と、該作動流体室へ供給するための作動流体が貯留されるメインタンクと、該メインタンク内の作動流体を前記作動流体室へ供給する供給状態と前記メインタンク側へ戻す戻し状態とを現出するための往復動可能なピストン部と、前記メインタンク内の作動流体の一部を取り出して該作動流体の増減を検出すべく前記メインタンクに接続されるサブタンクと、該サブタンク内の作動流体の増減を検出する作動流体量検出手段とを備えた油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置であって、
前記ダイヤフラムは、復動側となる作動流体室側に付勢手段により付勢され、該付勢手段により復動側に付勢されたダイヤフラムを前記初期位置で釣り合うように作動流体室内の作動流体の圧力が設定されており、前記作動流体量検出手段から所定量以上の作動流体の減少を検出したときの検出信号に基づいて、前記ダイヤフラムが破損していることを検出することを特徴とする油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムが破損した場合には、該ダイヤフラムが、前記付勢手段により作動流体室側に移動した状態に維持され、前記ピストン部がメインタンク側へ戻す戻し状態において該ダイヤフラムの破損箇所を通して前記メインタンクから搬送流体室側へ作動流体が流れ込み、前記ピストン部が作動流体を前記作動流体室へ供給する供給状態において搬送流体室側へ流れ込んだ作動流体が搬送流体として吐出されることを特徴とする請求項１に記載の油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送流体を吸引して吐出する油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記油圧式ダイヤフラムポンプにおいては、ダイヤフラムで搬送流体室と作動流体室とが隔絶されており、例えばピストン部の復動により、作動流体室側が減圧されることによりダイヤフラムが復動側である作動流体室側へ変形する。これにより、搬送流体が吸引口を通して搬送流体室内へ吸引される。この搬送流体の吸引後、前記とは反対にピストン部の往動により、作動流体室側が加圧されることによりダイヤフラムが往動側である搬送流体側へ変形する。これにより、吸引された搬送流体が搬送流体室から吐出口を通して排出される。
【０００３】
ところで、ダイヤフラムは、製品不良や経年劣化等により破損してしまうことがある。その破損を検出するための破損検出装置が既に提案されている。この破損検出装置は、作動流体を貯留するための補給室であるメインタンクと、このメインタンク内の作動流体の一部を取り出して油面変位を検出するためのサブタンクと、サブタンクの油面に浮かぶ浮動体と、浮動体の過剰下降を検出するための検出スイッチとを設けて構成されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１２３８９３号公報（図１、図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の破損検出装置では、事実上（実際上）ダイヤフラムが破損したことを検出することができない。その理由について説明する。まず、搬送流体を吸引するために前述のように作動流体室側が減圧される。すると、破損しているダイヤフラムは変形しないが、減圧によって搬送流体が吸引口を通して搬送流体室内へ吸引される。吸引した搬送流体の一部が、ダイヤフラムの破損部分を通して作動流体室側へも流れ込む。この流れ込んだ搬送流体は、作動流体室内の作動流体と混じった状態になる。続いて、作動流体室が加圧されると、破損しているダイヤフラムは変形しないが、混じった状態の流体の所定量がダイヤフラムの破損部分を通して搬送流体室側へ流れ込み、排出口から排出される。このように吸引時には、搬送流体がダイヤフラムの破損部分を介して搬送流体室から作動流体室へ流れ込み、吐出時には、混じった状態の流体が作動流体室から搬送流体室へ流れ込むため、作動流体室内の流体の量が減り続けたり、増え続けたりすることがなく、メインタンク内の流体量に変化がない。従って、サブタンクの油面は、ほぼ変化しない。このため、浮動体の過剰下降を検出することができない。そして、作動流体が混じった汚染された搬送流体を搬送し続けるという不都合を発生することになる。
【０００６】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ダイヤフラムが破損したことを確実に検出することができる油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置は、前述の課題解決のために、ダイヤフラムの初期位置を基準とする往復動により搬送流体を吸引して吐出するための搬送流体室と、該搬送流体室に対してダイヤフラムで隔絶され、かつ、前記ダイヤフラムを往動側となる搬送流体室側へ変形させるための作動流体が供給される作動流体室と、該作動流体室へ供給するための作動流体が貯留されるメインタンクと、該メインタンク内の作動流体を前記作動流体室へ供給する供給状態と前記メインタンク側へ戻す戻し状態とを現出するための往復動可能なピストン部と、前記メインタンク内の作動流体の一部を取り出して該作動流体の増減を検出すべく前記メインタンクに接続されるサブタンクと、該サブタンク内の作動流体の増減を検出する作動流体量検出手段とを備えた油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置であって、前記ダイヤフラムは、復動側となる作動流体室側に付勢手段により付勢され、該付勢手段により復動側に付勢されたダイヤフラムを前記初期位置で釣り合うように作動流体室内の作動流体の圧力が設定されており、前記作動流体量検出手段から所定量以上の作動流体の減少を検出したときの検出信号に基づいて、前記ダイヤフラムが破損していることを検出することを特徴としている。
【０００８】
かかる構成によれば、例えばピストン部を復動させることによって作動流体室側を減圧して搬送流体を吸引する時に、ダイヤフラムが破損すると、ダイヤフラムが付勢手段により復動側に位置する。これと同時に、ダイヤフラムを初期位置で釣り合うように圧力が高められた作動流体室内の作動流体、つまり搬送流体よりも高い圧力の作動流体が、メインタンクからダイヤフラムが破損した部分を通して搬送流体室側へ流れ込む。この高い圧力の作動流体の流れ込みによって、吸引口から所定量の搬送流体を搬送流体室内に吸引することができない。前記減圧した後、作動流体室を加圧して搬送流体を排出する時には、加圧された分に対応する所定量の流体が搬送流体室から排出口を通して排出される。このため、搬送流体を吸引する度にメインタンク内の作動流体が搬送流体室側へ流れ込むため、メインタンク内の作動流体は搬送流体を排出する動作を行う度に減少する。これに連動してサブタンク内の作動流体も同様に減少する。そのサブタンク内の減少量が所定量以上になったことを作動流体量検出手段により検出することによって、ダイヤフラムが破損したことを確実に検出することができる。
【０００９】
また、本発明の油圧式ダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの破損検出装置は、前記ダイヤフラムが破損した場合には、該ダイヤフラムが、前記付勢手段により作動流体室側に移動した状態に維持され、前記ピストン部がメインタンク側へ戻す戻し状態において該ダイヤフラムの破損箇所を通して前記メインタンクから搬送流体室側へ作動流体が流れ込み、前記ピストン部が作動流体を前記作動流体室へ供給する供給状態において搬送流体室側へ流れ込んだ作動流体が搬送流体として吐出される構成であってもよい。
【００１０】
上記構成によれば、ダイヤフラムが破損した場合には、ピストン部を往復動して搬送流体を吸引して吐出する度に、搬送流体を吸引することができず、メインタンクから搬送流体室側へ作動流体が流れ込んだ作動流体を吐出することになり、ピストン部を往復動する度にメインタンク内の作動流体が減ることになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイヤフラムを復動側に付勢するための付勢手段を設けることによって、ダイヤフラムを初期位置で釣り合うように作動流体室内の作動流体の圧力を設定する構成となる。このため、ダイヤフラムが破損すると、搬送流体が排出される度にメインタンク内の作動流体が補給されて排出されることになって、サブタンク内の作動流体が減少していく。この減少量を作動流体量検出手段により検出することによって、ダイヤフラムが破損したことを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】油圧式ダイヤフラムポンプの概略断面図である。
【図２】油圧式ダイヤフラムポンプの要部の断面図を示し、（ａ）は搬送流体を吸引している状態を示し、（ｂ）は搬送流体を排出している状態を示している。
【図３】ダイヤフラムが破損して作動流体室内の作動流体が搬送流体室内の搬送流体に流れ込んでいる状態を示す油圧式ダイヤフラムポンプの要部の断面図である。
【図４】油圧式ダイヤフラムポンプの正面図である。
【図５】油圧式ダイヤフラムポンプの側面図である。
【図６】サブタンクの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、油圧式ダイヤフラムポンプを、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に、油圧式ダイヤフラムポンプの概略断面図を示している。油圧式ダイヤフラムポンプは、脈動防止のために２つの流体搬送部１，１を備えているが、流体を搬送するタイミングが異なるだけで、その構成は同様であるため、一方の流体搬送部１についてのみ説明する。
【００１５】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、一方（右側）の流体搬送部１は、ダイヤフラム２と、ポンプヘッド（他方（左側）の流体搬送部１と共通のもの）３と、このポンプヘッド３と共にダイヤフラム２を挟んだ状態で支持する作動流体供給部４と、この作動流体供給部４の上部に設けられたガス排出機構５とを備えている。前記作動流体供給部４とポンプヘッド３とを合わせることによって、１つの空間を形成し、その空間に往復動自在なダイヤフラム２を配置することによって、搬送流体室６と、作動流体室７とに区画される。搬送流体室６は、ダイヤフラム２の往復動により搬送流体を吸引して吐出するための部屋であり、作動流体室７は、搬送流体室６に対してダイヤフラム２で隔絶され、かつ、ダイヤフラム２を往動側となる搬送流体室側へ変形させるための作動流体が供給される部屋である。
【００１６】
作動流体供給部４内には、ダイヤフラム２の作動流体室７側に連結された棒状部材としてのロッドＲ及びこのロッドＲに取り付けられた弁体８を収容するための作動流体制限室１０が形成されている。作動流体制限室１０には、弁体８に対応するように弁座９が形成されている。
【００１７】
ガス排出機構５は、作動流体室７及び作動流体制限室１０内の作動流体に混入したガス（例えば空気）を適切に排出するために設けられている。
【００１８】
ポンプヘッド３には、搬送流体を吸引するための吸引側逆止弁１１及び吸引した搬送流体を排出するための排出側逆止弁１２が設けられている。これらの逆止弁（左側の流体搬送部１の逆止弁は右側の流体搬送部１の逆止弁の後側にあるため、見えていない）１１，１２は、それぞれ吸引経路１３及び排出経路１４を介して搬送流体室６に連通されている。図示していないが、吸引側逆止弁１１には、搬送流体を供給するための供給管が接続され、排出側逆止弁１２には、搬送流体室６内の搬送流体を受け取って所定位置まで搬送するための排出管が接続される。
【００１９】
また、油圧式ダイヤフラムポンプは、図１に示すように、ダイヤフラム２，２を往復動させるために適切なタイミングで作動流体を作動流体室７，７へ供給する駆動力供給部１５と、この駆動力供給部１５を構成する偏心カム１６を駆動させる駆動部１７とを備えている。
【００２０】
図１、図４〜図６に示すように、作動流体室７，７へ供給するための作動流体は、メインタンク１８に貯留されている。このメインタンク１８内の作動流体の一部を取り出して作動流体の増減を検出すべくメインタンク１８にサブタンク１９が接続されている。このサブタンク１９には、サブタンク１９内の作動流体の増減を検出する作動流体量検出手段２０が設けられている。サブタンク１９の内径は、メインタンク１８の内径に比べて非常に小さく構成され、作動流体の多少の増減量でサブタンク１９内の液面が大きく変化するようになっている。
【００２１】
駆動部１７は、回転運動を発生させる電動モータ２１と、この電動モータ２１からの回転力を駆動力伝達軸２２に伝えるためのギヤ部２３とを備えている。
【００２２】
駆動力供給部１５は、前述した電動モータ２１からの回転力が伝達される前記駆動力伝達軸２２と、この駆動力伝達軸２２に取り付けられた前記偏心カム１６と、この偏心カム１６の動きに応じて往復動するピストン部２４，２５と、一方の第１ピストン部２４内のベアリング２６の内輪で支持される第１回動軸２７と、他方の第２ピストン部２５内のベアリング２８の内輪で支持される第２回動軸２９と、第２ピストン部２５内にて第１ピストン部２４と第２ピストン部２５とを適切に付勢して、各ピストン部２４，２５内に設けられている各回動軸２７，２９を偏心カム１６に接触させるべく機能する付勢手段としてのコイルスプリング（図示せず）と、これらの各要素を内包している前記メインタンク１８であるケーシング部を備えている。
【００２３】
そして、駆動力供給部１５においては、ケーシング部１８の内壁とピストン部２４，２５との間に発生する密閉空間に、作動流体が充填されている。そして、ピストン部２４，２５の往復動によって、後述するメインタンク１８内の作動流体を作動流体室７，７へ供給する供給状態とメインタンク１８側へ戻す戻し状態とを現出することができる。
【００２４】
また、図１及び図４に示すように、ケーシング部１８の左右両端には、蓋体３０，３１が設けられている。これら蓋体３０，３１には、後述する各配管部３２，３３に連通すべく、作動流体の供給口（第１供給口３０Ａ及び第２供給口３１Ａ）が形成されている。そして、メインタンク（ケーシング部）１８内の作動流体が、各ピストン部２４，２５の端部から、供給口３０Ａ，３１Ａ、配管部３２，３３を介して、各ダイヤフラム２，２に至るまでの間に形成される空間内に充填されている。
【００２５】
従って、各ピストン部２４，２５の動きに応じてメインタンク１８内の作動流体を加圧する、又は減圧することによって、各供給口３０Ａ，３１Ａを介して作動流体が流通する。この作動流体によって、ダイヤフラム２，２が往復動する。
【００２６】
駆動力供給部１５と作動流体供給部４，４とが作動流体配管部３２，３３を介して連通されており、前述したように作動流体供給部４，４と作動流体配管部３２，３２とが作動流体で満たされている。従って、駆動部１７からの駆動力が作動流体を介してダイヤフラム２，２に伝達されることによって、ダイヤフラム２，２を往復動させる。
【００２７】
また、油圧式ダイヤフラムポンプには、図１に示すように、ダイヤフラム２，２を復動側に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング３４，３５が設けられている。このため、コイルスプリング３４，３５により復動側に付勢されたダイヤフラム２，２を予め設定されている初期位置（図１では、空間内の略中央位置となる中立位置）で釣り合うようにメインタンク１８から作動流体室７，７内へ供給される経路内の作動流体の圧力が設定されている。
【００２８】
また、前記作動流体量検出手段２０から所定量以上の作動流体の減少を検出したときの検出信号に基づいて、ダイヤフラム２，２が破損していることを検出することができる。
【００２９】
前記作動流体量検出手段２０は、サブタンク１９内の作動流体の液面の高さを検出する手段である。この作動流体量検出手段２０は、具体的には、図４〜図６に示すように、サブタンク１９に設けられたフロート式レベルセンサから構成されている。このフロート式レベルセンサ２０は、マグネットが内蔵されたフロート３６と、フロート３６を案内するとともに電極を備えた棒状ロッド３７と、液面の変動に追従して棒状ロッド３７に対してフロート３６が上下動することによって静電容量が変化し、その変化量を検出して液面のレベルを検出する検知部３８とを備えている。その検出した液面のレベルが予め設定している液面よりも下がったことを検出することによって、ダイヤフラム２，２が破損している（破れている）と判断するように構成されている。尚、サブタンク１９の上端には、サブタンク１９内を大気開放するための大気開放部３９が連結されている。
【００３０】
次に、前述のように構成された油圧式ダイヤフラムポンプを用いて、搬送流体を定量ずつ吸引して搬送する動作について説明する。
【００３１】
まず、電動モータ２１を駆動し、その駆動力が駆動力伝達軸２２に伝達される。この伝達された駆動力により、偏心カム１６を回転させる。この偏心カム１６の回転により、第１及び第２ピストン部２４，２５を往復動させる。
【００３２】
ピストン部２４，２５の往復動により、所定方向に移動させる所定の圧力が作動流体に作用する。一方のピストン部２４が往動側へ移動すると、メインタンク１８から一方のダイヤフラムの作動流体室７への経路が加圧され、他方のピストン部２５は復動側へ移動して、メインタンク１８から他方のダイヤフラムの作動流体室７への経路が減圧される。これにより、一方のダイヤフラム２の作動流体室７に、メインタンク１８からの作動流体が供給される一方、他方のダイヤフラム２の作動流体室７内の作動流体がメインタンク１８内に戻されることになる。例えば、ピストン部２５が復動側へ移動して前記経路が減圧されると、一方のダイヤフラム２の作動流体室７内の作動流体がメインタンク１８側へ戻される。これにより、一方のダイヤフラム２が、図２（ａ）の破線で示す中立位置から図２（ａ）の実線で示すように作動流体室７側へ変形する。これにより、吸引側逆止弁１１のボール１１Ｂを矢印の方向（上方）へ移動させることで、吸引側逆止弁１１を開放させ（排出側逆止弁１２は閉じた状態で）、吸引口１１Ａを通して搬送流体をダイヤフラム２が変形した分の所定量だけ搬送流体室６へ吸引する（取り込む）。
【００３３】
続いて、ピストン部２５が復動側から往動側へ移動して前記経路が加圧されると、一方のダイヤフラム２が、図２（ｂ）に示すように、作動流体室７側から搬送流体室６側へ変形する。これにより、排出側逆止弁１２のボール１２Ｂを矢印の方向（上方）へ移動させることで、排出側逆止弁１２を開放させ（吸引側逆止弁１１は閉じた状態で）、排出口１２Ａを通して搬送流体を排出して所定の場所まで搬送する。
【００３４】
そして、例えば搬送流体を吸引するためにピストン部２５を復動側へ移動させて一方の作動流体室７への経路を減圧した時に、ダイヤフラム２が破損すると、ダイヤフラム２が付勢手段３５により復動側に位置する。これと同時に、ダイヤフラム２を初期位置で釣り合うように圧力が高められた作動流体室７内の作動流体（実際には、メインタンク１８から作動流体室７に至るまでの作動流体）、つまり搬送流体よりも高い圧力の作動流体が、図３（ａ）に示すように、ダイヤフラム２が破損した破損部分（孔）２Ｚを通して搬送流体室６側へ流れ込む。この高い圧力の作動流体の流れ込みにより、ボール１１Ｂが押さえ付けられて、吸引口１１Ａから搬送流体を搬送流体室６内に吸引することができない。前記減圧した後、ピストン部２５を往動側へ移動させて作動流体室７を加圧して搬送流体を排出する時には、図３（ｂ）に示すように、ボール１１Ｂが上昇して加圧された分に対応する所定量の流体が排出口１２Ａから排出される。このため、搬送流体を吸引する度にメインタンク１８内の作動流体が搬送流体室６側へ流れ込むため、メインタンク１８内の作動流体は、搬送流体を排出する動作を行う度に減少する。これに連動してサブタンク１９内の作動流体も同様に減少する。その減少量が所定量以上になったことを前述した作動流体量検出手段２０により検出することによって、ダイヤフラム２が破損したことを確実に検出することができる。尚、作動流体量検出手段２０が検出する減少量の設定は、作業者によって任意に設定できる。
【００３５】
ダイヤフラム２が破損したことを検出すると、ブザーやランプあるいは音声装置等の警報装置を作動させる、又は電光掲示板やモニター等の表示手段によりダイヤフラム２が破損したことを表示して、破損したことを作業者等に報知するように構成している。また、前記報知すると同時に、油圧式ダイヤフラムポンプの作動を停止する強制停止手段を設けることが好ましい。
【００３６】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３７】
前記実施形態では、作動流体量検出手段２０として、フロート式レベルセンサを用いたが、レーザー式や超音波式のレベルセンサであってもよい。また、液面レベルを測定するセンサに代えて、作動流体の重量を測定する重量センサにより重量変化が予め設定している所定重量よりも少なくなったことを検出してダイヤフラムの破損を検出する構成であってもよい。
【００３８】
また、前記実施形態では、作動流体が減少したことを検出してダイヤフラムの破損を検出するようにしたが、これとは逆に作動流体が増大したことを検出して排出側逆止弁１２の異常を検出する構成も付加して実施してもよい。つまり、排出側逆止弁１２が詰まり等のトラブルにより吸引した搬送流体を排出することができなくなると、搬送流体を吸引する度にサブタンクの作動流体量が増大し、その増大した量が所定量に達したことを検出手段により検出し、その検出結果に基づいて排出側逆止弁１２の異常を検出する。検出手段としては、前述した各種レベルセンサの他、重量センサを用いることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…流体搬送部、２…ダイヤフラム、３…ポンプヘッド、４…作動流体供給部、５…ガス排出機構、６…搬送流体室、７…作動流体室、８…弁体、９…弁座、１０…作動流体制限室、１１…吸引側逆止弁、１１Ａ…吸引口、１２…排出側逆止弁、１２Ａ…排出口、１３…吸引経路、１４…排出経路、１５…駆動力供給部、１６…偏心カム、１７…駆動部、１８…メインタンク（ケーシング部）、１９…サブタンク、２０…作動流体量検出手段（フロート式レベルセンサ）、２１…電動モータ、２２…駆動力伝達軸、２３…ギヤ部、２４，２５…ピストン部、２６，２８…ベアリング、２７，２９…回動軸、３０，３１…蓋体、３０Ａ，３１Ａ…供給口、３２，３３…配管部、３４，３５…付勢手段（コイルスプリング）、３６…フロート、３７…棒状ロッド、３８…検知部、３９…大気開放部、Ｒ…ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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