(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンピング用ダイヤフラム（４、５）を取付けた中央ロッド（３）が空圧により往復スライドして所定の液体（２１）を圧送するダイヤフラムポンプ（１）に対して、タンク（２２）からの前記液体を送る安全弁装置（２５）であって、該安全弁装置は、
前記タンクの液体に常時連通する液体バランスポート（２８ａ）を有する空間（４０）と、前記タンクからの液体を夫々流入及び流出させる液体流入ポート（２９ａ）及び液体流出ポート（２９ｂ）を有する液体室（３１）とを有する弁本体（２７、２８、２９）と、
前記弁本体をスライド自在に貫通し、その前記液体室（３１）側突出部分に前記流入ポート（２９ａ）に着座可能の弁体（４５）を有する弁ロッド（３２）と、
前記空間（４０）内において前記弁ロッドの前記空間側突出部分と該空間の内周壁との間に取付けられ、前記空間（４０）内に、少なくとも前記液体バランスポート（２８ａ）に連通する液体バランス室（４１）と他の室（４２）とを分割画成するダイヤフラム（３４）とを具備し、
前記ダイヤフラム（３４）の有効液圧受圧面積が前記弁体（４５）の有効液圧受圧面積よりも大きく、これにより前記ダイヤフラムポンプが非動作のときは前記弁ロッド（３２）が液体室（３１）側にスライドして前記液体流入ポート（２９ａ）を閉じているが、前記ダイヤフラムポンプが動作開始して前記液体室（３１）内が負圧になったとき前記弁ロッド（３２）が液体バランス室（４１）側にスライドして前記液体流入ポート（２９ａ）を開弁することを特徴とする空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置。
【請求項２】
請求項１記載の空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置であって、
前記他の室（４２）は、外部大気と連通する空気を収納する空気室（４２）であることを特徴とする空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置であって、
前記弁ロッド（３２）の前記液体室（３１）側突出部分を前記液体室（３１）とは液密になるよう密閉するベローズ（４３）を、前記液体室内に取付けたことを特徴とする空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置。
【請求項４】
請求項３記載の空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置であって、
前記ベローズ（４３）は前記弁本体に対してねじリング（４４）により固着されることを特徴とする空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置に関し、特に前記ダイヤフラムポンプが破損した場合に化学液（例えば薬液）等の液体がダイヤフラムポンプから外部へ流出して環境を汚損する等のことがなく、しかもダイヤフラムポンプの寿命を向上し得る空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、所定の薬液プラント等において、タンクから供給された薬液をダイヤフラムポンプにより所望の個所へ供給するタイプのものがある。
【０００３】
このダイヤフラムポンプは例えば図１に示す所謂ダブルダイヤフラム型の構成を有する。同図中、ダイヤフラムポンプ１のポンプ本体２の軸線位置に中央ロッド３が左右方向スライド自在に配される。この中央ロッド３の両端に取付けたダイヤフラム４、５により、左右に夫々内室６ａ、６ｂ及び外室７ａ、７ｂが形成される。また、ポンプ本体２は、中央ロッド３と共働して空気流通方向切替弁の機能を有すると共に、空気入口ポート８、出口ポート９及び他の空気出入ポート１０、１１、液体の流入ポート１２、流出ポート１３、更には４つのチェック弁１４が設けられている。
【０００４】
その動作については、図１中矢印で示す如く、まず空気入口ポート８からの圧縮空気がポート１０から左方内室６ａに流入すると、左方ダイヤフラム４が左方へ押されるので中央ロッド３が左方へスライドしその結果外室７ａの容積が圧縮される。従って、外室７ａ内の液体は、チェック弁１４の機能により図中上方へ押し出されて液体流出ポート１３から圧送流出される。この間右方外室６ｂ内の空気がポート１１を介して出口ポート９から流出しつつ、右方外室７ｂが拡大されて負圧になるのでここに液体が液体流入ポート１２からチェック弁１４を介して流入される。次に、圧縮空気がポート１１から右方内室６ｂに流入すると、同様にして外室７ｂ内の液体は、図中上方へ押し出されて流出ポート１３から圧送され、この間左方の外室７ａに液体が流入ポート１２から流入される。かくして、流入ポート１２から流出ポート１３へ連続的に液体が圧送されてポンピングアウトされる。なお、タンク（図示せず）はダイヤフラムポンプの液体流入ポート１２に対して所定の水頭を有するので、タンクからは常に一定の液圧が上記流入ポート１２に作用している。
【０００５】
ここで、図２により、中央ロッド３のスライド方向の切替え動作を説明する。同図に示す如く、中央ロッド３が左方へスライドしてダイヤフラム４により左方外室７ａ内の液体を押し出して左方スライド限界位置に至ったときは、ダイヤフラム４は左方内室６ａ内の圧縮空気の作用により外方へ凸形状４ａとなっている。この直後に、右方内室６ｂ（図１参照）に圧縮空気が供給開始されかつ左方内室６ａ中の圧縮空気が排出開始されるので、中央ロッド３は逆に右方へスライド開始し、これにより左方外室７ａ内へタンクからの液体が吸入開始される。しかしながら、これによれば以下に述べる問題点がある。
【０００６】
▲１▼  図２中、中央ロッド３が右方へスライド開始、即ち左方外室７ａへの液体吸入ストロークが開始されたとき、左方外室７ａにはタンクからの上記一定の液圧が作用する状態になるので、左方内室６ａの空圧低下に伴いダイヤフラム４が同図中点線で示す如く、内室６ａ（即ち空気室）側へ急激に反転して反転形状４ｂとなり、ポンプの連続運転に伴いこの現象が繰り返し行われると、ダイヤフラム４に疲労又は亀裂を生ずることがあり、何れにせよポンプの寿命及び信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
▲２▼  ダイヤフラム４が上記▲１▼の理由又はその他の理由で破損したときに、外室７及び内室６が連通可能状態になるので、流入ポート１２に上記一定圧力で作用している液体がチェック弁１４、外室７、内室６及び空気流通通路を介して空気出口ポート９から外部へ漏出してしまい、環境を汚損するおそれがあるという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の構成は、ポンピング用ダイヤフラム４、５を取付けた中央ロッド３が空圧により往復スライドして所定の液体２１を圧送するダイヤフラムポンプ１に対して、タンク２２からの前記液体を送る安全弁装置２５であって、該安全弁装置は、前記タンクの液体に常時連通する液体バランスポート２８ａを有する空間４０と、前記タンクからの液体を夫々流入及び流出させる液体流入ポート２９ａ及び液体流出ポート２９ｂを有する液体室３１とを有する弁本体２７、２８、２９と、前記弁本体をスライド自在に貫通し、その前記液体室３１側突出部分に前記流入ポート２９ａに着座可能の弁体４５を有する弁ロッド３２と、前記空間４０内において前記弁ロッドの前記空間側突出部分と該空間の内周壁との間に取付けられ、前記空間４０内に、少なくとも前記液体バランスポート２８ａに連通する液体バランス室４１と他の室４２とを分割画成するダイヤフラム３４とを具備し、前記ダイヤフラム３４の有効液圧受圧面積が前記弁体４５の有効液圧受圧面積よりも大きく、これにより前記ダイヤフラムポンプが非動作のときは前記弁ロッド３２が液体室３１側にスライドして前記液体流入ポート２９ａを閉じているが、前記ダイヤフラムポンプが動作開始して前記液体室３１内が負圧になったとき前記弁ロッド３２が液体バランス室４１側にスライドして前記液体流入ポート２９ａを開弁することを特徴とする空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置に係る。
【０００９】
これによれば、前記液体室内が負圧になったときのみ前記液体流入ポートが開弁してタンクからの液体をダイヤフラムポンプへ供給されるので、ダイヤフラムポンプの液体吸入側外室は負圧になるから、ダイヤフラムの反転現象が生ずることがない。また、ダイヤフラムが破損して外室７及び内室６が連通可能状態になったとき、ダイヤフラム移動によるポンピング機能が阻害されるので前記液体室内に負圧が生ずることがなく、従って、前記液体の流入ポートが開弁されないので、液体の漏出を阻止し、ダイヤフラムポンプ周囲の環境を汚損することはない。
【００１０】
また、好ましくは、前記他の室４２は、外部大気と連通する空気を収納する空気室４２である。これにより、空気室内の空気のばね作用により弁ロッド３２のスライド動作が円滑になる。
【００１１】
また、好ましくは、前記弁ロッドの前記液体室側の所定長さ部分を前記空気室とは液密になるよう密閉するベローズを、前記液体室内に取付ける。これにより、液体流入ポート２９ａから流入した液体が弁ロッド３２に対して長期にわたり直接的に衝突して機械的又は化学的に該弁ロッドを傷めたり、又は液体室３１内の液体がベアリング３３を介して空気室４２内へ流入して空気通路２７ａから外部へ漏出するのを阻止する。
【００１２】
また、好ましくは、前記ベローズは前記弁本体に対してねじリング４４により固着される。これにより、ベローズの取付け状態が安定して信頼性を向上し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明になる空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置の一実施形態を適用した液体のポンピングシステムの一例の概略構成図である。
【００１４】
同図中、所定の薬液等の液体２１を貯留するタンク２２は、液体流入パイプ２３及びバランス液体パイプ２４により安全弁装置２５に接続され、安全弁装置２５は更に液体連通パイプ２６によりダイヤフラムポンプ１に接続される。
【００１５】
図４は上記安全弁装置２５の詳細を示す。同図中、２７は主ハウジングで、上部ハウジング２８及び下部ハウジング２９がボルト３０ａ及びナット３０ｂにより接続され、主ハウジング２７及び上部ハウジング２８間に所定空間４０が形成され、かつ主ハウジング２７及び下部ハウジング２９間に液体室３１が画成される。
【００１６】
３２は弁ロッドで、主ハウジング２７の軸線上において、該主ハウジング２７のベアリング３３を貫通して図４中上下方向スライド自在に配される。３４はダイヤフラムで、弁ロッド３２の上部に取付けた２枚のデイスク３５及び３６間に介装されてボルト３７により締着され、且つダイヤフラム外周縁部は２つのハウジング２８及び２７間に介装され、これにより上記空間４０は互いに液密及び気密の上側液圧バランス室４１及び下側空気室４２に分割画成される。なお、空気室４２は空気通路２７ａにより外気へ連通する。
【００１７】
４３はベローズで、液体室３１内で弁ロッド３２に遊嵌されその上部が主ハウジング２７にネジリング４４により固着され、その下部は弁ロッド３２下端部に螺合固着される。４５は弁体で、ベローズ４３下端部にロックリング４６により固着され下部ハウジング２８のＯリング４７に対して離間可能に着座する。なお、４８はベアリング３３を固定するロックリング、４９、５０は夫々シール用Ｏリングである。
【００１８】
また図４中、液体流入パイプ２３及び液体連通（流出）パイプ２６は夫々、下部ハウジング２９の液体流入ポート２９ａ及び液体流出ポート２９ｂに接続される。またバランス液体パイプ２４は上部ハウジング２８のバランスポート２８ａに接続されて、常時液圧バランス室４１に連通してタンク２２からのバランス用液圧を供給している。また図４の構成においては、タンク２２から上記流入ポート２９ａ及びバランスポート２８ａに作用する単位面積当たりの液圧は略同一であるが、上側液圧バランス室４１の内径Ｄ１は、弁体４５のＯリング４７に対する着座径Ｄ２よりも大きいので（Ｄ１＞Ｄ２）、弁ロッド３２を図４中下方へ押す力がこれを上方へ押す力に打ち勝って、結局弁ロッド３２は上記２つの押す力の差圧（Ｐ１とする）により下方スライド限界位置、即ち弁体４５がＯリング４７に着座する位置に至る。かくして、液体流入パイプ２３は閉弁されてタンク２２からの液体２１の流通は遮断される。
【００１９】
次に、上記安全弁装置２５の動作に付いて説明する。
【００２０】
図１のダイヤフラムポンプ１が運転開始して、中央ロッド３が例えば同図に示す如く左方へスライドすると、左方外室７ａの液体が押し出され且つ右方外室７ｂが負圧になって該右方外室７ｂへ液体が流入し、これにより、上記連通パイプ２６を介して安全弁装置２５の液体室３１にも負圧が発生する。従って、弁体４５の上面に弁体４５即ち弁ロッド３２を上方へ持ち上げる力（Ｐ２とする）が発生して、このときＰ２＞Ｐ１の条件となるために、弁体４５即ち弁ロッド３２は上方へスライドして、流入ポート２９ａを開弁させる。従って、流入パイプ２３から液体が流入ポート２９ａを介して、液体室３１内へ流入し、更に流出ポート２９ｂ、連通パイプ２６を順次介してダイヤフラムポンプ１へ至り、前記右方外室７ｂへの液体流入分を補完供給する。
【００２１】
次に、中央ロッド３が図１に示す位置から、逆に所定距離だけ右方へスライド開始すると、右方外室７ｂの負圧は解消して該右方外室７ｂへの液体流入が停止するので、連通パイプ２６を介して液体室３１の負圧も解消する。従って、弁体４５即ち弁ロッド３２は上記差圧Ｐ１に基づいて図４中下方へスライド復帰して流入ポート２９ａを閉弁する。
【００２２】
続いて、中央ロッド３が上記所定距離を越えて更に右方へスライドを続行すると、右方外室７ｂの液体が押し出され且つ左方外室７ａが負圧になって該左方外室７ａへ液体が流入し、同様にして、安全弁装置２５の液体室３１に負圧が発生する。従って、弁体４５は再び上方へスライドして開弁状態になるので、液体は流入ポート２９ａからダイヤフラムポンプ１の左方外室７ａへの液体流入分を補完供給する。かくして、中央ロッド３の連続的往復動に伴い、タンク２２の液体２１は連続的に安全弁装置２５を介してダイヤフラムポンプ１に供給され、そこから連続的にポンピングアウトされる。
【００２３】
これによれば、ダイヤフラムポンプ１の中央ロッド３が往復スライドして液体をポンピングアウトするときに、安全弁装置２５の流入ポート２９ａがその都度閉弁されることにより、ダイヤフラムポンプ１の吸込み側即ち外室７ａ又は７ｂが必ず負圧になっている。このため、ダイヤフラムポンプ１のダイヤフラム４は、図５に示す如く右方へのスライド開始位置では、外方へ凸形状４ａをなし、また図６に示す如く右方へのスライド完了位置では、空気室である内室６側へ急激に反転することなく外方へ凸形状４ａ´を保ったままである。これは左方へスライドする場合も全く同様である。従って、ダイヤフラム４は、中央ロッド３の往復移動の間に上記急激な反転は生じないので、疲労又は亀裂を生ずることがない。
【００２４】
また、ダイヤフラムポンプ１のダイヤフラム４が何らかの理由で破損したときに、安全弁装置２５の液体室３１は前記ダイヤフラムの破損部分を介してダイヤフラムポンプ外部と直ちに連通して、該液体室３１が大気圧になる。従って、上記差圧Ｐ１に基づいて弁体４５は下方へスライドするので、液体流入ポート２９ａは直ちに閉弁されてそれ以上の液体の流出を阻止し、これにより、環境を汚損するおそれを無くし得る。
【００２５】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、次に示す利点がある。
【００２６】
▲１▼  ダイヤフラムポンプ１の中央ロッド３が往復スライドして液体をポンピングアウトするときに、安全弁装置の機能により、ダイヤフラムポンプの吸込み側即ち外室７ａ又は７ｂが必ず負圧になっているので、ダイヤフラムポンプのダイヤフラム４は、外方へ凸状の形状を保ったままで往復移動し得、従ってダイヤフラム疲労又は亀裂を生ずることなく、ポンプの寿命及び信頼性を向上し得る。
【００２７】
▲２▼  ダイヤフラムポンプのダイヤフラム４が何らかの理由で破損したときに、安全弁装置の液体室３１は前記ダイヤフラムの破損部分を介してダイヤフラムポンプ外部と直ちに連通して大気圧になるので、安全弁装置の液体流入ポート２９ａは直ちに閉弁されてそれ以上の液体の流出を阻止し、これにより、環境を汚損するおそれを無くし、清潔な環境をを保ち得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な空圧作動ダイヤフラムポンプの断面図である。
【図２】図１のポンプの要部の動作状態を示す図である。
【図３】本発明になる空圧作動ダイヤフラムポンプの安全弁装置の一実施形態を適用した液体のポンピングシステムの一例の概略構成図である。
【図４】図３の安全弁装置の縦断面図である。
【図５】図４の装置の要部の動作前の断面図である。
【図６】図４の装置の要部の動作後の断面図である。
【符号の説明】
１  ダイヤフラムポンプ
３  中央ロッド
４、５  ダイヤフラム
４ａ、４ａ´  凸形状
４ｂ  反転形状
６ａ、６ｂ  内室
７ａ、７ｂ  外室
２１  液体
２２  タンク
２３  液体流入パイプ
２４  バランス液体パイプ
２５  安全弁装置
２６  液体連通パイプ
２８ａ  液体バランスポート
２９ａ  液体流入ポート
２９ｂ  液体流出ポート
３１  液体室
３２  弁ロッド
３３  ベアリング
３４  ダイヤフラム
４１  液圧バランス室
４２  空気室
４３  ベローズ
４４  ネジリング
４５  弁体
４６、４８  ストップリング
４７  Ｏリング
【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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