(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、
前記ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室が形成されており、
前記ダイヤフラムピストン部には第１ピストンロッドが接合されるとともに、当該第1ピストンロッドには第２ピストンロッドが所定長さ相対的にフリー移動できるように連結されており、
前記第２ピストンロッドには、圧力調整用ピストンが固着されているとともに、この圧力調整用ピストンは、シリンダとして作用するシリンダ室と摺動するように配置され、当該圧力調整用ピストンによって、シリンダ室が圧力調整源室とフロント室が分離形成され、かつ前記フロント室が前記ダイヤフラムに近い側に位置し、前記圧力調整源室と前記圧力調整室は互いに連通されており、
前記圧力調整室の圧力は、前記圧力室から外部に流体を吐出する間および前記圧力室内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力室の圧力よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
【請求項２】
前記第1ピストンロッドと第２ピストンロッドとが相対的にフリー移動できる距離は、前記圧力室内への流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力調整室の圧力が前記圧力室内の圧力よりも小さくなるように設定される請求項１に記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置
【請求項３】
前記圧力調整源室には逆止弁が形成されており、当該圧力調整源室が実質的に大気圧以上にならないようになっている請求項１または請求項２に記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
【請求項４】
前記圧力室には流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
【請求項５】
前記ダイヤフラムピストン部と、圧力調整用ピストンは同軸上に配設されてなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
【請求項６】
前記第２ピストンロッドには、圧力室に流体を吸引、吐出することができるように往復動装置が実質的に連結されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置に関し、このものは、例えば、ダイヤフラムポンプとして用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のダイヤフラム機構を備えるダイヤフラムポンプの一例を示す断面図である。
【０００３】
図３において、ダイヤフラムロッド１１０の先端には一対のピストン部材１４１，１４５がダイヤフラム１４０の中央部を挟持するように固定されている。また、ダイヤフラム１４０の周縁は、圧力室１８０を形成するための圧力室形成部材１５０と、その後端に位置するハウジング部材１６０によって挟持固定されている。また、圧力室形成部材１５０の一方端（図面の下方）および他方端（図面の上方）には、吸引用の逆止弁１５１および吐出用の逆止弁１５５がそれぞれ形成されている。また、ダイヤフラムロッド１１０の後端部には、ロッド１１０を矢印（イ）方向および（ロ）方向への往復移動させるための図示していない振動手段が実質的に連接されている。
【０００４】
このような構成のもとに、ダイヤフラムロッド１１０が矢印（イ）方向に移動すると、ピストン部材１４１，１４５とともにダイヤフラム１４０も矢印（イ）方向に移動する。これにより、圧力室１８０の体積は膨張するとともに負圧（陰圧）になり、吐出用の逆止弁１５５が「閉」、吸引用の逆止弁１５１が「開」の状態になり、外部の流体を吸引する。
【０００５】
ついで、ダイヤフラムロッド１１０が矢印（ロ）方向に移動すると、ピストン部材１４１，１４５とともにダイヤフラム１４０が矢印（ロ）方向に移動する。これにより、圧力室１８０の体積は圧縮されるとともに正圧（陽圧）になり、吸引用の逆止弁１５１が「閉」、吐出用の逆止弁１５５が「開」の状態になり、圧力室１８０の流体が逆止弁１５５を通じて吐出される。
【０００６】
これら一連の動作が繰り返され、ポンプからの吐出が連続的に行なわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかながら、図３に示されるような従来のダイヤフラム機構では、以下のような不都合が生じていた。すなわち、ダイヤフラム１４０が矢印（イ）方向に移動した際に、圧力室１８０は負圧となる（その背後の背後空間１９０は大気圧）ために、ダイヤフラム１４０は図中の点線で示されるように、圧力室１８０側に反転するような形態をとる。
【０００８】
この逆に、ダイヤフラム１４０が矢印（ロ）方向に移動した場合には、圧力室１８０は正圧となる（その背後の背後空間１９０は大気圧）ために、ダイヤフラム１４０は図中の実線で示されるように、背後空間１９０側に反転するような形態をとってしまう。このような現象はいわゆるダイヤフラム１４０の反転と呼ばれ、以下の問題が生じる。すなわち、
【０００９】
（１）反転音が発生して、騒音防止が図れない。
（２）容積ロス（図２の符号２００の容積分）が生じて、吐出量が減少してしまう。
（３）屈曲疲労により、ダイヤフラムが早期に破損してしまう。
等の問題がある。
【００１０】
なお、図３においては、ダイヤフラムの反転状態が理解し易いように、ダイヤフラムに対するピストン部材１４１，１４５の大きさは実際のプロポーションよりも小さめに描かれている。
【００１１】
本発明は、このような実状のもとに創案されたものであり、その目的は、動作中におけるダイヤフラムの反転を防止し、騒音防止が図れ、容積ロスによる吐出量の減少を防止し、耐久性に優れ長期の安定した使用が可能な無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、前記ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室が形成されており、前記ダイヤフラムピストン部には第１ピストンロッドが接合されるとともに、当該第1ピストンロッドには第２ピストンロッドが所定長さ相対的にフリー移動できるように連結されており、前記第２ピストンロッドには、圧力調整用ピストンが固着されているとともに、この圧力調整用ピストンは、シリンダとして作用するシリンダ室と摺動するように配置され、当該圧力調整用ピストンによって、シリンダ室が圧力調整源室とフロント室が分離形成され、かつ前記フロント室が前記ダイヤフラムに近い側に位置し、前記圧力調整源室と前記圧力調整室は互いに連通されており、前記圧力調整室の圧力は、前記圧力室から外部に流体を吐出する間および前記圧力室内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力室の圧力よりも小さくなるように設定されているように構成される。
【００１５】
また、本発明において、前記第1ピストンロッドと第２ピストンロッドとが相対的にフリー移動できる距離は、前記圧力室内への流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力調整室の圧力が前記圧力室内の圧力よりも小さくなるように設定される。
【００１６】
また、本発明において、前記圧力調整源室には逆止弁が形成されており、当該圧力調整源室が実質的に大気圧以上にならないように構成される。
【００１７】
また、本発明において、前記圧力室には流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されて構成される。
【００１８】
また、本発明において、前記ダイヤフラムピストン部と、圧力調整用ピストンは同軸上に配設されてなるように構成される。
【００１９】
また、本発明において、前記第２ピストンロッドには、圧力室に流体を吸引、吐出することができるように往復動装置が実質的に連結されてなるように構成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置の好適な一例であるダイヤフラムポンプの要部を示す概略断面図である。
【００２２】
図１に示されるように本発明のダイヤフラム装置１は、ダイヤフラム４４を装着したダイヤフラムピストン部４０の往復動で圧力室Ｐに流体を吸引、吐出できるようになっている。ダイヤフラムピストン部４０は、ダイヤフラム４４とこれを両側から固定するピストン部材４１，４５を備えて構成されている。
ピストン部材４１には、第１ピストンロッド１０が接合・固着されている。
【００２３】
リング状のダイヤフラム４４の周縁は、本実施例の場合、前方のハウジング５０と後方のハウジング６０に挟持・固定されており、第１ピストンロッド１０の往復動に伴いダイヤフラムピストン部４０が往復動できるようになっている。この往復動における前後位置の状態が点線と実線でそれぞれ示されている。そして、この往復動によって圧力室Ｐ内に流体を吸引、吐出できるように、吸引用の逆止弁５１と吐出用の逆止弁５５がそれぞれ圧力室Ｐの上下に配置されている。
【００２４】
本発明において、最も重要かつ特徴部分である点は、ダイヤフラム４４を介して、圧力室Ｐの反対側に（ダイヤフラム４４の背後に）ダイヤフラム４４が反転しないように作用する圧力調整室Ｓを形成している点である。
【００２５】
圧力調整室Ｓが上記のダイヤフラム反転防止の作用を行えるようにするために、本発明では以下に示すような構成を採択している。
【００２６】
すなわち、図１に示されるようにダイヤフラムピストン部４０には、上述のごとく第１ピストンロッド１０が接合され、この第1ピストンロッド１０には第２ピストンロッド２０が連結されている。第1ピストンロッド１０と第２ピストンロッド２０とはそれぞれ別部材から形成されており、しかもこれらは互いに所定長さ相対的にフリー移動できるように連結されている。
【００２７】
第２ピストンロッド２０には、圧力調整用ピストン３０が固定ナット３１で固着されているとともに、この圧力調整用ピストン３０により、シリンダとして作用するシリンダ室が、圧力調整源室Ｈとフロント室Ｆ（ダイヤフラムに近い側）とに分離形成されている。そして、後方に位置する圧力調整源室Ｈと前記の圧力調整室Ｓは、第1ピストンロッド１０内に形成された連通孔１２，１３，１４および第２ピストンロッド２０の連通孔２４，２５を通して互いに連通されている。
【００２８】
なお、図１に示されるように第1ピストンロッド１０の連通孔１２は、第1ピストンロッド１０と第２ピストンロッド２０とが相対的にフリー移動できるように連結されている摺動スペース部分でもあり、この摺動スペース部分には第２ピストンロッド２０の先端凸部２３が摺動可能に挿入されている。第２ピストンロッド２０は、この先端凸部２３に延設される摺動凹部２２と、ピストン固定部２１を有している。
【００２９】
図１に示される距離Ｌは、第1ピストンロッド１０と第２ピストンロッド２０とが相対的にフリー移動できる距離を示している。この距離Ｌの必要性およびその設定方法は、後述する動作の説明の中で言及する。
【００３０】
また、本発明における圧力調整源室Ｈには、逆止弁６５が形成されており、当該圧力調整源室Ｈが実質的に大気圧以上にならないようになっている。さらに、前記ダイヤフラムピストン部４０と、圧力調整用ピストン３０は同軸上に配設され、これらは本発明の作用効果を発現させるに際し、所定の一体的な動作を行うようになっている。
【００３１】
以下、本発明の動作および作用の説明を行う。
第２ピストンロッド２０の矢印(ロ)方向への移動とともに、圧力調整用ピストン３０が矢印(ロ)方向への移動する。
【００３２】
すると、密閉された圧力調整源室Ｈは徐々に膨張していき圧力が低下し負圧になる。このとき圧力調整源室Ｈと圧力調整室Ｓとは、上述のごとく連通孔により互いに連通されているために圧力調整室Ｓも圧力調整源室Ｈと同レベルの負圧となる。
【００３３】
このような第１次的な負圧は、第２ピストンロッド２０が距離Ｌの寸法まで移動して形成され、この時、ピストン固定部２１の前方端部２１ａが第１ピストンロッド１０の後部端面１０ａに衝突接触する。この状態が図２に示される。
【００３４】
図２の状態からさらに、第２ピストンロッド２０が矢印(ロ)方向へ移動すると、第１ピストンロッド１０が第２ピストンロッド２０に押されて矢印(ロ)方向へ移動を開始し、所定の移動完了点まで移動すると（この時、ダイヤフラムピストン部４０は点線で示されるストローク位置にある）、圧力調整室Ｓ（および圧力調整源室Ｈ）の負圧レベルはますます大きくなり（より低圧となること）、ダイヤフラムピストン部４０の流体吸引動作に必要な負圧に到達する。この間、ダイヤフラムピストン部４０は、圧力室Ｐの流体圧力を高め、圧力室Ｐの逆止弁５１を閉じ、逆止弁５５を開けて流体を外部に吐出している。
【００３５】
吐出が完了して第１ピストンロッド１０と第２ピストンロッド２０とが一体的に矢印（イ）方向に移動を開始すると、圧力室Ｐは負圧になり、圧力室Ｐの逆止弁５１は開き、逆止弁５５は閉じるので流体は第１ピストンロッド１０が初期位置に復帰するまで（図２の状態）圧力室Ｐに吸引される。そして、第１ピストンロッド１０が初期位置で停止した時に、圧力調整室Ｓの負圧は、圧力室Ｐの負圧のレベルより大きい（より低圧であること）が必要である。もし、圧力調整室Ｓの圧力が圧力室Ｐそれよりも高圧であるとダイヤフラム４４は反転してしまう。
【００３６】
さらに、第２ピストンロッド２０は矢印（イ）方向に移動を続け、距離Ｌの寸法を零からＬまで拡大して初期位置で停止して図１の状態に至る。この時、圧力調整源室Ｈ（圧力調整室Ｓ）の圧力は大気圧の筈であるが、もし大気圧よりも高い場合にこの圧力を大気に開放するために逆止弁６５が形成されている。
【００３７】
このような動作説明から分かるように、本発明における圧力調整室Ｓの圧力は、圧力室Ｐから外部に流体を吐出する間および圧力室Ｐ内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、圧力室Ｐ内の圧力よりも小さくなるように設定されている。
【００３８】
また、このような設定との関連で、第1ピストンロッド１０と第２ピストンロッド２０とが相対的にフリー移動できる距離Ｌは、圧力室Ｐ内への流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、圧力調整室Ｓの圧力が圧力室Ｐ内の圧力よりも小さくなるように設定されている。
【００３９】
なお、図示していないが前記第２ピストンロッド２０には、圧力室Ｐに流体を吸引、吐出することができるように例えば電磁石等を利用した往復動装置が実質的に連結されている。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室を形成してなるように構成されているので、動作中におけるダイヤフラムの反転を防止でき、その結果、騒音の発生の防止や、容積ロスによる吐出量の減少を防止でき、しかも耐久性が保証できることから長期の安定した使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置の概略断面図である。
【図２】本発明の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置の概略断面図であり、特に、動作説明の補助をするための図面である。
【図３】従来のダイヤフラム装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置
１０…第１ピストンロッド
２０…第２ピストンロッド
３０…圧力調整用ピストン
４０…ダイヤフラムピストン部
４４…ダイヤフラム
５１，５５，６５…逆止弁
Ｐ…圧力室
Ｓ…圧力調整室
Ｈ…圧力調整源室
Ｆ…フロント室
Ｌ…フリー移動距離
【図１】
0004343358.tif 000002
【図２】
0004343358.tif 000003
【図３】
0004343358.tif 000004