ダイヤフラムポンプ
【課題】ダイヤフラムの追従性をよくして、搬送流体の定量搬送性を向上できるようにする。
【解決手段】内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部を、これと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成する。
【解決手段】内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部を、これと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室に配置されたダイヤフラムを作動流体の圧力変動によって往復動変形させることにより流体を搬送するダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体を搬送するポンプとして、図９に示すように、容器２００内にダイヤフラム１００を組み込んで該容器２００内を２室に分割し、一方の室を負圧にしてダイヤフラム１００を引き込み、これにより、他方の室に搬送流体を吸入させる一方、負圧にした一方の室に作動流体を加圧して供給し、供給された作動流体の圧力でダイヤフラム１００を押し出し、これにより、他方の室の搬送流体を外部へ吐出させ、そして、これら搬送流体の吸入動作と吐出動作とを交互に繰り返すことで、搬送流体を定量搬送するように構成されたダイヤフラムポンプが公知になっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のダイヤフラムポンプは、作動流体の圧縮性が問題となる。すなわち、一方の室に作動流体を加圧して供給することによりダイヤフラムを他方の室側に変形させ、該ダイヤフラムの変形によって他方の室の搬送流体を外部へ吐出させる吐出動作を鑑みた場合、作動流体に圧縮性がなければ、ダイヤフラムをリニアに変形させることができるが、作動流体には圧縮性があるため、加圧されると、その圧縮性によって容積が僅かに減少し、この減少分がダイヤフラムを変形させる上での損失となり、ダイヤフラムをリニアに変形させることができなくなるという問題である。そして、かかる問題は、搬送流体を吸入・吐出するダイヤフラムの追従性を低下させ、これにより、搬送流体の定量搬送性を低下させるという問題を引き起こす。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、ダイヤフラムの追従性をよくして、搬送流体の定量搬送性を向上することができるダイヤフラムポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【０００７】
この場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、作動流体室２ａの容積が小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量が少なくなる。そして、作動流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響が少なくなる。したがって、作動流体に圧縮性があるとしても、ダイヤフラム１の作動性（追従性）がよくなる。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【０００８】
また、別の本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における搬送流体室２ｂ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【０００９】
この場合、ポンプ室２における搬送流体室２ｂ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、搬送流体室２ｂの容積が小さくなり、搬送流体室２ｂにおける搬送流体の量が少なくなる。そして、搬送流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響が少なくなる。したがって、搬送流体に圧縮性があるとしても、搬送流体の吸入・吐出性（追従性）がよくなる。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【００１０】
また、別の本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部がそれぞれ対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【００１１】
この場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部がそれぞれ対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、作動流体室２ａおよび搬送流体室２ｂの容積が小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量と、搬送流体室２ｂにおける搬送流体の量とが少なくなる。このため、搬送流体の定量搬送性をより一層向上することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の少なくともいずれか一方の前記壁部を、中心から同心状に形成される波形状とするような構成を採用することもできる。
【００１３】
この場合、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の少なくともいずれか一方の壁部が、ダイヤフラム１の表面形状である波形状に沿うように形成されることから、作動流体および搬送流体の少なくとも一方の流体の量が少なくなり、その圧縮性の影響が少なくなる。さらに、ダイヤフラムの表面形状が波形状であることから、ダイヤフラムに剛性が付与されるようになり、ダイヤフラム１をリニアに変形させることができ、流体の圧縮性によって生じる、ダイヤフラム１の変形による損失を大きく低減させることができる。すなわち、搬送流体の定量搬送性もより一層向上するようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダイヤフラムによって区画されるポンプ室の作動流体室側および搬送流体室側の少なくともいずれか一方の壁部を、これと対向するダイヤフラムの表面形状に沿うように形成するので、作動流体および搬送流体の少なくともいずれか一方の量が少なくなり、その結果、搬送流体の定量搬送性を向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプの正面図。
【図２】作動流体室側の壁部が波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図３】（ａ），（ｂ）は吐出側及び吸入側の逆止弁を示す図。
【図４】図１の駆動力供給部の拡大図。
【図５】作動流体室側の壁部が波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図６】作動流体室側および搬送流体室側の壁部がそれぞれ波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図７】作動流体室側の壁部が断面三角形の波形状（三角波形状）に形成されたポンプ室の拡大図。
【図８】作動流体室側の壁部が断面四角形（方形、台形を含む）の波形状（矩形波形状）に形成されたポンプ室の拡大図。
【図９】従来のダイヤフラムポンプにおいて、加圧された作動流体の供給によって、ダイヤフラムが変形する状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプについて図１〜図８を参照しつつ説明する。
【００１７】
ダイヤフラムポンプ（往復動ポンプの一形態）は、図１に示すように、２つのダイヤフラム１，１を周期的に弾性変形（往復動変形）させることにより、流体を搬送するものである。このダイヤフラムは、各ダイヤフラム１，１を内部に有する左右２つの流体搬送部１０，１０と、前記ダイヤフラム１，１を駆動させるべく適切なタイミングで作動流体（本実施形態においては、作動油）を流体搬送部１０，１０に供給する駆動力供給部４０と、回転運動を生ずる電動モータとこの電動モータの回転力を駆動力供給部４０に伝達するためのギヤ等を有する駆動部５０とを備えている。
【００１８】
各ダイヤフラム１は、平面視略円形状を呈しており、同心状に複数の環状凹部が形成され、側断面が円弧状、即ち図２に示す正弦波のような波形状になっている。そうすることで、作動流体の高圧力によって弾性変形するのに十分に耐え得る強度が確保されている。また、ダイヤフラム１は、例えば、低ヤング率で高弾性変形能を有する金属（例えばチタン合金）によって構成されており、耐久性、耐食性がよく、しかも、製造コストが低減されている。
【００１９】
各流体搬送部１０，１０は、駆動力供給部４０からの作動流体をダイヤフラム１，１に供給するための左右の作動流体供給部３１，３１と、これら作動流体供給部３１，３１の間に設けられたポンプヘッド３２と、作動流体供給部３１，３１内の作動流体に混入したガスを外部に排出するとともに、後述する作動流体制限室５，５の圧力を適正な状態に維持する圧力調整機構２０を備える。各流体搬送部１０，１０は、ポンプヘッド３２と左右の作動流体供給部３１，３１とを用いて各ダイヤフラム１，１を挟持することにより構成されている。
【００２０】
そして、この作動流体供給部３１とポンプヘッド３２とを用いてポンプ室２が構成され、ポンプ室２の内部に、上述したダイヤフラム１が設けられている。
【００２１】
そして、ポンプ室２の内部は、図２に示すように、ダイヤフラム１によって、作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されている。そして、ダイヤフラム１は、作動流体および搬送流体の供給によって弾性変形することになるが、作動流体室２ａと搬送流体室２ｂとの容積の変化は、図９の場合に比して小さくなる。この理由としては、作動流体室２ａ側の壁部が、これに対向するダイヤフラム１の表面形状（波形状）に沿うように波形状に形成されているためである。そうすることによって、作動流体室２ａ側の壁部と、これに対向するダイヤフラム１の表面形状とで区画される作動流体室２ａの容積は小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量は少なくなる。そして、作動流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響は少なくなる。したがって、作動流体に圧縮性があるとしても、ダイヤフラム１の作動性（追従性）が向上する。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上するのである。これは、作動流体に加える圧力が高くなるほど効果的であり、この点、高圧ポンプに適している。
【００２２】
各作動流体供給部３１，３１内には、ダイヤフラム１，１に連接された弁体３，３およびこれに対応した弁座４，４を備えた作動流体制限室５が設けられている。
【００２３】
さらに、ポンプヘッド３２には、搬送流体を吸入させるために機能する吸入側逆止弁３３および搬送流体を吐出させるために機能する吐出側逆止弁３４が設けられており、搬送流体は、その吸入経路３３ａおよび吸入側逆止弁３３を通じてポンプ室２の搬送流体室２ｂに流入し、吐出側逆止弁３４およびその吐出経路３４ａを通じて所定の搬送経路に吐出されるようになっている。
【００２４】
ここで、吸入側逆止弁３３および吐出側逆止弁３４が、ポンプ室２の近くに配置されている理由と、配置する場合の創意工夫について、図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する（以下、単に逆止弁という場合もある）。ポンプ室２の近くに配置する理由は、両逆止弁３３，３４の間における搬送流体の量を少なくするためである。そして、逆止弁３３，３４をポンプ室２にできるだけ近づけるには、ポンプヘッド３２において、ポンプ室２の近傍に挿入孔を形成して、逆止弁３３，３４を挿入孔の最深部に挿入して配置することが考えられるが、メンテナンス時に、逆止弁３３，３４を挿入孔から取り出すことが困難になってしまう。即ち、吐出側逆止弁３４は、その構造（弁体が自重により下降して弁閉となる構造）上、ポンプヘッド３２に対して、上から下に向かって挿入されるので、挿入孔から取り出すのが困難になる。一方、吸入側逆止弁３３は、挿入孔の最深部に固着状態となって、前記と同様に、挿入孔からの取り出しが困難になる。
【００２５】
そこで、図１に示すように、ポンプヘッド３２の左右の両側端部に、逆止弁３３，３４の挿入孔３２０を形成し、両逆止弁３３，３４の流路３３ａ，３４ａに連通する連通流路３３１が形成された略筒状の挿入体３３０を、ポンプヘッド３２の挿入孔３２０に挿入する。この挿入体３３０は、その開口端部に、連通流路３３１よりも大径の逆止弁３３，３４が挿脱される凹部３３２が形成され、凹部３３２の開口部側の壁部に環状の溝３３３が形成されている。この溝３３３は、最深部に向かうにしたがって大きく開口するように、且つ最深部に、逆止弁３３，３４の外周面に密着する環状の係止体３３５が嵌入できるように形成されている。
【００２６】
そして、係止体３３５が嵌入された挿入体３３０を、ポンプヘッド３２の挿入孔３２０に挿入する。この際、挿入体３３０は、その長さが挿入孔３２０の深さよりも短くなっているので、図３（ａ）に示すように、挿入孔３２０に埋没するように挿入される。即ち、挿入孔３２０の底部に挿入体３３０の基端部が当接した状態で、挿入孔３２０の開口端部よりも挿入体３３０の先端部が低位置にある。この状態で、挿入体３３０に逆止弁３３，３４を挿入すると、係止体３３５の内径を少し押し広げるように逆止弁３３，３４が挿入され、逆止弁３３，３４と挿入体３３０とが係止体３３５の密着によって一体化される。そして、凹部３３２の深さが、逆止弁３３，３４の長さよりも小さくなっているので、逆止弁３３，３４の端部が若干突出するようになる。そうすることで、逆止弁３３，３４がポンプ室２に近づけるように設定される一方、メンテナンス時に、逆止弁３３，３４を挿入孔３２０から取り出す場合、図３（ａ）に示すように、挿入体３３０から突出した逆止弁３３，３４の端部を摘んで、逆止弁３３，３４および挿入体３３０を引き出すことになる。この際、上述したように、係止体３３５が逆止弁３３，３４の外周面に密着しているので、図３（ｂ）示すように、逆止弁３３，３４の引き出しによって、係止体３３５が逆止弁３３，３４の移動に伴って上方へ移動しようとするが、溝３３３の形状が開口端部に向かうにしたがって狭くなっているので、係止体３３５が逆止弁３３，３４の外周面と挿入体３３０の溝３３３の内壁とで圧接されて三角形状に変形して、係止体３３５が楔のような役割を担うようになり、逆止弁３３，３４と挿入体３３０とが挿入孔３２０から一体的に取り出せるようになる。このように、逆止弁３３，３４を、ポンプ室２の近くに配置して、両逆止弁３３，３４の間における搬送流体の量を少なくすると共に、メンテナンス時の着脱を容易にすることができる。
【００２７】
図１に戻って、ポンプ室２においては、駆動部５０からの駆動力を、駆動力供給部４０を介してダイヤフラム１，１が受け、この駆動力に基づいてダイヤフラム１，１が往復動すべく構成されている。具体的には、駆動力供給部４０と作動流体供給部３１，３１とが作動流体配管部３５，３５を介して連通され、作動流体配管部３５，３５および作動流体供給部３１，３１内は作動流体で満たされており、後述する駆動力供給部４０のピストン部４３，４４の往復動が、作動流体配管部３５，３５および作動流体供給部３１，３１内の作動流体を介して、ダイヤフラム１，１に伝達されることとなる。
【００２８】
各作動流体制限室５，５内の弁体３，３は、弁体支持部６，６にコイルスプリング等の付勢手段７，７を介して取り付けられるとともに、作動流体制限室５，５とポンプ室２，２との間を連絡するシャフト８，８に固着されている。
【００２９】
各シャフト８，８の一方端部は、ダイヤフラム１，１の作動流体制限室５，５側の面に接するとともに、付勢手段７，７および弁体３，３を介してダイヤフラム１，１側に付勢されるようになっている。
【００３０】
作動流体制限室５，５とポンプ室２，２との間には、シャフト８，８を支持するシャフト支持部９，９が設けられており、各シャフト支持部９，９には、作動流体制限室５，５からポンプ室２，２に作動流体を流通させるための貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００３１】
上記構成の作動流体制限室５，５によって、作動流体配管部３５，３５を介して作動流体供給部３１，３１に流入した作動流体によってダイヤフラム１，１が弾性変形して所定の往復動をしたときに、このダイヤフラム１，１とともに弁体３も往復動することとなる。作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合には、この弁体３が移動して、弁座４に当接するようになっている。
【００３２】
これによって、作動流体制限室５，５は、ダイヤフラム１，１に過大な圧力が加わらないようにして、ダイヤフラム１，１の破損を防止できるようになっている。なお、作動流体制限室５，５と駆動力供給部４０との間には、圧力調整機構２０が設けられており、作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合には、この圧力調整機構２０によって所定量の作動流体を排出して圧力を適正な状態で維持できるようになっている。
【００３３】
このダイヤフラムポンプは、ポンプ室２，２および作動流体制限室５，５が形成されているため、作動流体中に空気等のガスが混入した場合には、各室２，５の最上部にガスが溜まる場合がある。その場合、ポンプ室２，２および作動流体制限室５，５内のガスを適切に排出させるために、前記圧力調整機構２０がダイヤフラムポンプに設けられている。圧力調整機構２０は、作動流体制限室５に設けられた第１流体排出経路２１と、ポンプ室２に設けられた第２流体排出経路２２と、これらの流体排出経路２１、２２を通じて排出されるガスおよび作動流体の圧力を調整する圧力調整部２５を備える。
【００３４】
第１流体排出経路２１は、その一方端部が作動流体制限室５内における弁座４よりも作動流体配管部３５側の上方位置に設けられ、第１流体排出経路２２は、その一方端部が、ポンプ室２内におけるダイヤフラム１と弁座４との間の上方位置に設けられている。
【００３５】
そして、それぞれの流体排出経路２１，２２の他方端部は、圧力調整機構２０と作動流体供給部３１との間に形成された連通部２４に連通すべく近接して設けられている。さらに、第１流体排出経路２１と、第２流体排出経路２２上には、それぞれ逆流防止のためのボール体２３，２３（逆流防止体）が設けられている。
【００３６】
圧力調整部２５は、上端開口部が六角形状の筒体２５ａと、軸部が六角形状を有し、該筒体２５ａの上端開口部に挿通されて筒体２５ａの内部に上下動自在に設けられたシャフト２６と、該シャフト２６に外挿されたバネ２７を、シャフト２６を下方に付勢するように設けられた一対のバネ受け（図示せず）と、シャフト２６の下端部に圧入されて、シャフト２６と一体化されたボール体２８と、筒体２５ａおよびシャフト２６の上端部に螺着される保護カバー２９とを有している。また、圧力調整部２５，２５は、流体排出配管部３６を介して、図示しない作動流体回収タンクに接続されている。
【００３７】
ここで、圧力調整機構２０の動作について簡単に説明する。該圧力調整機構２０は、ガスの排出弁とリリーフ弁との機能を有している。まず、圧力調整機構２０におけるガス排出弁としての動作から説明する。ポンプ室２および作動流体制限室５にガスが混入した場合、第１流体排出経路２１、第２流体排出経路２２を通じて、各ボール体２３、２３、を押し上げることになる。この際、保護カバー２９を締め付ける方向に回転すると、シャフト２６がバネの付勢力に抗して上動することになり、シャフト２６に一体化されたボール体２８が弁座から離間して、ガスが筒体２５ａの内部を通って外部に排出されるようになる。また、このガスの排出とともに溢流した作動流体は、流体排出配管部３６を通じて、図示しない作動流体回収タンクに回収されるようになっている。
【００３８】
つぎに、圧力調整機構２０におけるリリーフ弁としての動作について説明する。作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合、この圧力によってボール体２８がバネ２７の付勢力に抗して押し上げられて、所定量の作動流体が排出されて作動流体制限室５，５の圧力が適正な状態に維持される。
【００３９】
駆動力供給部４０は、図１および図４に示すように、駆動部の歯車機構部から駆動力を受ける駆動力伝達軸４１と、この駆動力伝達軸４１に取り付けられた偏心カム４２と、この偏心カム４２の動きに応じて往復動するピストン部（第１ピストン部４３および第２ピストン部４４）と、第１ピストン部４３内のベアリング４７の内輪で支持された第１回動軸４５と、第２ピストン部４４内のベアリング４８の内輪で支持された第２回動軸４６と、第２ピストン部４４内にて第１ピストン部４３と第２ピストン部４４とを適切に付勢して、各ピストン部４３，４４内に設けられている各回動軸４５，４６を偏心カム４２に接触させるべく機能する調整手段たる位置規制付勢手段４９と、これらの各要素を内包しているケーシング５５等とを用いて構成されている。そして、以上のような要素を有する駆動力供給部４０においては、ケーシング５５内壁とピストン部４３，４４との間の密閉空間に、作動流体が充填されている。
【００４０】
駆動力供給部４０は、第２ピストン部４４が中空状に形成されている。すなわち、第２ピストン部４４は、その内部に、駆動力伝達軸４１、偏心カム４２、第１ピストン部４３、ベアリング４８、および位置規制付勢手段４９等が包含可能であるべく形成されている。
【００４１】
そして、第２ピストン部４４の壁部（内面部）と第１ピストン部４３の外壁部（外面部）との間には、位置規制付勢手段４９が挟持されている。すなわち、この位置規制付勢手段４９によって、第１ピストン部４３および第２ピストン部４４が偏心カム４２の位置する方向に付勢されることとなる。換言すれば、この位置規制付勢手段４９によって、第１ピストン部４３内の第１回動軸４５と、第２ピストン部４４内の第２回動軸４５とが、常に偏心カム４２の外周面に接すべく、適切に付勢されることとなる。
【００４２】
なお、第１ピストン部４３、第２ピストン部４４の動きに応じて、駆動力供給部４０及びガス排出機構２０に設けられた流体排出配管部３６を通して、図示しない作動流体回収タンクに作動流体が回収されるが、これによる駆動力の低下を防止するために、駆動力供給部４０は、補助プランジャ機構６０，６０、作動流体供給弁７０，７０を備えている。
【００４３】
駆動部５０は、図示していないモータと、駆動力伝達軸４１にモータの駆動軸の回転力を伝達するウォームギヤ５３などを有する歯車機構部５２とを備えている。
【００４４】
補助プランジャ機構６０，６０は、ベローズ６１が外挿されており、ベローズ６１によって仕切られた内側の容積の小さい室６２には、圧縮性が低い作動流体（作動油）が充填され、外側の容積の大きい室６３には、通常（圧縮性がやや高い）の作動流体（作動油）が充填されるようになっている。そして、内側の室６２は、作動流体配管部３５に連通しており、低圧縮性の作動流体が作動流体配管部３５を介してダイヤフラム１に供給されるようになっている。即ち、圧縮性が低いがゆえに高価な作動流体（作動油）を最小限度に抑えてダイヤフラム１に供給している。つまり、ダイヤフラム１は、短いストロークではあるが搬送流体を確実に押圧できて、しかも、吸入・吐出動作に対して適確に追従するようになる。さらに、ダイヤフラム１は、このような動作が繰り返されても、その形状および材質から十分に耐えうる長寿命化の図れたものとなっている。
【００４５】
つぎに本実施形態にかかるダイヤフラムポンプの動作について説明する。通常運転時においては、次のように機能する。このダイヤフラムポンプは、まず、駆動部の電動モータを回転させて、この回転力を、ギヤを介して駆動力伝達軸４１に伝える。
【００４６】
つぎに、この駆動力伝達軸４１によって偏心カム４２を回転させ、この偏心カム４２の回転によって、第１および第２ピストン部４３，４４を往復動させる。ここでは、上述した構成に基づいて、第１ピストン部４３と第２ピストン部４４とが一体的に、一つの偏心カム４２によって往復動する。そして、このピストン部４３，４４の往復動によって作動流体に対して所定の力および方向の圧力が作用し、その作動流体が、配管部３５，３５に送排出されることとなる。
【００４７】
次に、配管部３５，３５を介して流通する作動流体の圧力に基づいて、ダイヤフラム１，１が適切なタイミングで往復動し、このダイヤフラム１，１の動きによって、吸入側逆止弁３３および吐出側逆止弁３４が作動して、所望の液体が搬送されることとなる。この際、ダイヤフラム１，１の表面形状が波形状であること、ポンプ室２の作動流体室２ａ側の壁部を、これに対向するダイヤフラムの表面形状に沿うように形成していることによって、作動流体室２ａの壁部と、これに対向するダイヤフラムの表面形状部とで区画される作動流体室２ａの容積は、図９の場合に比して小さいものとなっている。したがって、作動流体室２ａにおける作動流体の量が少なくなり、その圧縮性の影響が少なくなるため、確実な搬送流体の定量供給が実現される。
【００４８】
通常運転時において、本実施形態にかかるダイヤフラムポンプは、各構成要素が以上のように機能して、ダイヤフラム１，１の往復動を繰り返し行わせることによって、所望流体を定量的に搬送させることが可能となる。なお、このダイヤフラムポンプは、２つのダイヤフラム１，１の往復動を異ならせることにより、流体を無脈動で搬送できるようになっている。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更・変形が可能である。
【００５０】
前記実施形態の場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部を、これに対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように波形状にしたが、図５に示すように、搬送流体室２ｂ側の壁部を、これに対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成してもよい。この場合、吸入側逆止弁３３と吐出側逆止弁３４との間における搬送流体の量が少なくなるため、搬送流体の圧縮量を抑えて、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【００５１】
また、図６に示すように、作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部を、ダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成するようにしてもよい。この場合、作動流体室２ａにおける作動流体の量と、吸入側逆止弁３３と吐出側逆止弁３４との間における搬送流体の量とが少なくなるため、搬送流体の定量搬送性をより一層向上することができる。
【００５２】
また、前記実施形態の場合、作動流体室２ａ側の壁部とダイヤフラム１の表面形状とを、断面が円弧形の波形状に形成したが、作動流体室２ａ側の壁部とダイヤフラム１の表面形状とを、図７に示すように、断面が三角形の波形状にしてもよく、図８に示すように、断面が四角形（方形、台形を含む）の波形状にしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…ダイヤフラム、１ａ…表面形状部、２…ポンプ室、２ａ…作動流体室、２ｂ…搬送流体室、３…弁体、４…弁座、５…作動流体制限室、６…弁体支持部、７…付勢手段、８…シャフト、９…シャフト支持部、１０…流体搬送部、２０…圧力調整機構、２１…第１流体排出経路、２２…第２流体排出経路、２３…ボール体、２４…連通部、２５…圧力調整部、２５ａ…筒体、２６…シャフト、２７…バネ、２８…ボール体、２９…保護カバー、３１…作動流体供給部、３２…ポンプヘッド、３３…吸入側逆止弁、３４…吐出側逆止弁、３５…作動流体配管部、３６…流体排出配管部、３７…リリーフ機構、４０…駆動力供給部、４１…駆動力伝達軸、４２…偏心カム、４３…第１ピストン部、４４…第２ピストン部、４５…第１回動軸、４６…第２回動軸、４７…ベアリング、４８…ベアリング、４９…位置規制付勢手段、５０…駆動部、５１…モータ、５２…歯車機構部、５３…ウォームギヤ、５５…ケーシング、６０…補助プランジャ機構、７０…作動流体供給弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室に配置されたダイヤフラムを作動流体の圧力変動によって往復動変形させることにより流体を搬送するダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体を搬送するポンプとして、図９に示すように、容器２００内にダイヤフラム１００を組み込んで該容器２００内を２室に分割し、一方の室を負圧にしてダイヤフラム１００を引き込み、これにより、他方の室に搬送流体を吸入させる一方、負圧にした一方の室に作動流体を加圧して供給し、供給された作動流体の圧力でダイヤフラム１００を押し出し、これにより、他方の室の搬送流体を外部へ吐出させ、そして、これら搬送流体の吸入動作と吐出動作とを交互に繰り返すことで、搬送流体を定量搬送するように構成されたダイヤフラムポンプが公知になっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のダイヤフラムポンプは、作動流体の圧縮性が問題となる。すなわち、一方の室に作動流体を加圧して供給することによりダイヤフラムを他方の室側に変形させ、該ダイヤフラムの変形によって他方の室の搬送流体を外部へ吐出させる吐出動作を鑑みた場合、作動流体に圧縮性がなければ、ダイヤフラムをリニアに変形させることができるが、作動流体には圧縮性があるため、加圧されると、その圧縮性によって容積が僅かに減少し、この減少分がダイヤフラムを変形させる上での損失となり、ダイヤフラムをリニアに変形させることができなくなるという問題である。そして、かかる問題は、搬送流体を吸入・吐出するダイヤフラムの追従性を低下させ、これにより、搬送流体の定量搬送性を低下させるという問題を引き起こす。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、ダイヤフラムの追従性をよくして、搬送流体の定量搬送性を向上することができるダイヤフラムポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【０００７】
この場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、作動流体室２ａの容積が小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量が少なくなる。そして、作動流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響が少なくなる。したがって、作動流体に圧縮性があるとしても、ダイヤフラム１の作動性（追従性）がよくなる。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【０００８】
また、別の本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２における搬送流体室２ｂ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【０００９】
この場合、ポンプ室２における搬送流体室２ｂ側の壁部がこれと対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、搬送流体室２ｂの容積が小さくなり、搬送流体室２ｂにおける搬送流体の量が少なくなる。そして、搬送流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響が少なくなる。したがって、搬送流体に圧縮性があるとしても、搬送流体の吸入・吐出性（追従性）がよくなる。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【００１０】
また、別の本発明に係るダイヤフラムポンプは、内部に配置されたダイヤフラム１によって、該ダイヤフラム１を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されるポンプ室２を備えたダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部がそれぞれ対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されることを特徴とする。
【００１１】
この場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部がそれぞれ対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成されるので、作動流体室２ａおよび搬送流体室２ｂの容積が小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量と、搬送流体室２ｂにおける搬送流体の量とが少なくなる。このため、搬送流体の定量搬送性をより一層向上することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の少なくともいずれか一方の前記壁部を、中心から同心状に形成される波形状とするような構成を採用することもできる。
【００１３】
この場合、ポンプ室２の作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の少なくともいずれか一方の壁部が、ダイヤフラム１の表面形状である波形状に沿うように形成されることから、作動流体および搬送流体の少なくとも一方の流体の量が少なくなり、その圧縮性の影響が少なくなる。さらに、ダイヤフラムの表面形状が波形状であることから、ダイヤフラムに剛性が付与されるようになり、ダイヤフラム１をリニアに変形させることができ、流体の圧縮性によって生じる、ダイヤフラム１の変形による損失を大きく低減させることができる。すなわち、搬送流体の定量搬送性もより一層向上するようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダイヤフラムによって区画されるポンプ室の作動流体室側および搬送流体室側の少なくともいずれか一方の壁部を、これと対向するダイヤフラムの表面形状に沿うように形成するので、作動流体および搬送流体の少なくともいずれか一方の量が少なくなり、その結果、搬送流体の定量搬送性を向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプの正面図。
【図２】作動流体室側の壁部が波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図３】（ａ），（ｂ）は吐出側及び吸入側の逆止弁を示す図。
【図４】図１の駆動力供給部の拡大図。
【図５】作動流体室側の壁部が波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図６】作動流体室側および搬送流体室側の壁部がそれぞれ波形状に形成されたポンプ室の拡大図。
【図７】作動流体室側の壁部が断面三角形の波形状（三角波形状）に形成されたポンプ室の拡大図。
【図８】作動流体室側の壁部が断面四角形（方形、台形を含む）の波形状（矩形波形状）に形成されたポンプ室の拡大図。
【図９】従来のダイヤフラムポンプにおいて、加圧された作動流体の供給によって、ダイヤフラムが変形する状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプについて図１〜図８を参照しつつ説明する。
【００１７】
ダイヤフラムポンプ（往復動ポンプの一形態）は、図１に示すように、２つのダイヤフラム１，１を周期的に弾性変形（往復動変形）させることにより、流体を搬送するものである。このダイヤフラムは、各ダイヤフラム１，１を内部に有する左右２つの流体搬送部１０，１０と、前記ダイヤフラム１，１を駆動させるべく適切なタイミングで作動流体（本実施形態においては、作動油）を流体搬送部１０，１０に供給する駆動力供給部４０と、回転運動を生ずる電動モータとこの電動モータの回転力を駆動力供給部４０に伝達するためのギヤ等を有する駆動部５０とを備えている。
【００１８】
各ダイヤフラム１は、平面視略円形状を呈しており、同心状に複数の環状凹部が形成され、側断面が円弧状、即ち図２に示す正弦波のような波形状になっている。そうすることで、作動流体の高圧力によって弾性変形するのに十分に耐え得る強度が確保されている。また、ダイヤフラム１は、例えば、低ヤング率で高弾性変形能を有する金属（例えばチタン合金）によって構成されており、耐久性、耐食性がよく、しかも、製造コストが低減されている。
【００１９】
各流体搬送部１０，１０は、駆動力供給部４０からの作動流体をダイヤフラム１，１に供給するための左右の作動流体供給部３１，３１と、これら作動流体供給部３１，３１の間に設けられたポンプヘッド３２と、作動流体供給部３１，３１内の作動流体に混入したガスを外部に排出するとともに、後述する作動流体制限室５，５の圧力を適正な状態に維持する圧力調整機構２０を備える。各流体搬送部１０，１０は、ポンプヘッド３２と左右の作動流体供給部３１，３１とを用いて各ダイヤフラム１，１を挟持することにより構成されている。
【００２０】
そして、この作動流体供給部３１とポンプヘッド３２とを用いてポンプ室２が構成され、ポンプ室２の内部に、上述したダイヤフラム１が設けられている。
【００２１】
そして、ポンプ室２の内部は、図２に示すように、ダイヤフラム１によって、作動流体が供給される作動流体室２ａと、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室２ｂとに区画されている。そして、ダイヤフラム１は、作動流体および搬送流体の供給によって弾性変形することになるが、作動流体室２ａと搬送流体室２ｂとの容積の変化は、図９の場合に比して小さくなる。この理由としては、作動流体室２ａ側の壁部が、これに対向するダイヤフラム１の表面形状（波形状）に沿うように波形状に形成されているためである。そうすることによって、作動流体室２ａ側の壁部と、これに対向するダイヤフラム１の表面形状とで区画される作動流体室２ａの容積は小さくなり、作動流体室２ａにおける作動流体の量は少なくなる。そして、作動流体の量が少なくなることで、その圧縮性の影響は少なくなる。したがって、作動流体に圧縮性があるとしても、ダイヤフラム１の作動性（追従性）が向上する。即ち、搬送流体の定量搬送性を向上するのである。これは、作動流体に加える圧力が高くなるほど効果的であり、この点、高圧ポンプに適している。
【００２２】
各作動流体供給部３１，３１内には、ダイヤフラム１，１に連接された弁体３，３およびこれに対応した弁座４，４を備えた作動流体制限室５が設けられている。
【００２３】
さらに、ポンプヘッド３２には、搬送流体を吸入させるために機能する吸入側逆止弁３３および搬送流体を吐出させるために機能する吐出側逆止弁３４が設けられており、搬送流体は、その吸入経路３３ａおよび吸入側逆止弁３３を通じてポンプ室２の搬送流体室２ｂに流入し、吐出側逆止弁３４およびその吐出経路３４ａを通じて所定の搬送経路に吐出されるようになっている。
【００２４】
ここで、吸入側逆止弁３３および吐出側逆止弁３４が、ポンプ室２の近くに配置されている理由と、配置する場合の創意工夫について、図３（ａ），（ｂ）を参照して説明する（以下、単に逆止弁という場合もある）。ポンプ室２の近くに配置する理由は、両逆止弁３３，３４の間における搬送流体の量を少なくするためである。そして、逆止弁３３，３４をポンプ室２にできるだけ近づけるには、ポンプヘッド３２において、ポンプ室２の近傍に挿入孔を形成して、逆止弁３３，３４を挿入孔の最深部に挿入して配置することが考えられるが、メンテナンス時に、逆止弁３３，３４を挿入孔から取り出すことが困難になってしまう。即ち、吐出側逆止弁３４は、その構造（弁体が自重により下降して弁閉となる構造）上、ポンプヘッド３２に対して、上から下に向かって挿入されるので、挿入孔から取り出すのが困難になる。一方、吸入側逆止弁３３は、挿入孔の最深部に固着状態となって、前記と同様に、挿入孔からの取り出しが困難になる。
【００２５】
そこで、図１に示すように、ポンプヘッド３２の左右の両側端部に、逆止弁３３，３４の挿入孔３２０を形成し、両逆止弁３３，３４の流路３３ａ，３４ａに連通する連通流路３３１が形成された略筒状の挿入体３３０を、ポンプヘッド３２の挿入孔３２０に挿入する。この挿入体３３０は、その開口端部に、連通流路３３１よりも大径の逆止弁３３，３４が挿脱される凹部３３２が形成され、凹部３３２の開口部側の壁部に環状の溝３３３が形成されている。この溝３３３は、最深部に向かうにしたがって大きく開口するように、且つ最深部に、逆止弁３３，３４の外周面に密着する環状の係止体３３５が嵌入できるように形成されている。
【００２６】
そして、係止体３３５が嵌入された挿入体３３０を、ポンプヘッド３２の挿入孔３２０に挿入する。この際、挿入体３３０は、その長さが挿入孔３２０の深さよりも短くなっているので、図３（ａ）に示すように、挿入孔３２０に埋没するように挿入される。即ち、挿入孔３２０の底部に挿入体３３０の基端部が当接した状態で、挿入孔３２０の開口端部よりも挿入体３３０の先端部が低位置にある。この状態で、挿入体３３０に逆止弁３３，３４を挿入すると、係止体３３５の内径を少し押し広げるように逆止弁３３，３４が挿入され、逆止弁３３，３４と挿入体３３０とが係止体３３５の密着によって一体化される。そして、凹部３３２の深さが、逆止弁３３，３４の長さよりも小さくなっているので、逆止弁３３，３４の端部が若干突出するようになる。そうすることで、逆止弁３３，３４がポンプ室２に近づけるように設定される一方、メンテナンス時に、逆止弁３３，３４を挿入孔３２０から取り出す場合、図３（ａ）に示すように、挿入体３３０から突出した逆止弁３３，３４の端部を摘んで、逆止弁３３，３４および挿入体３３０を引き出すことになる。この際、上述したように、係止体３３５が逆止弁３３，３４の外周面に密着しているので、図３（ｂ）示すように、逆止弁３３，３４の引き出しによって、係止体３３５が逆止弁３３，３４の移動に伴って上方へ移動しようとするが、溝３３３の形状が開口端部に向かうにしたがって狭くなっているので、係止体３３５が逆止弁３３，３４の外周面と挿入体３３０の溝３３３の内壁とで圧接されて三角形状に変形して、係止体３３５が楔のような役割を担うようになり、逆止弁３３，３４と挿入体３３０とが挿入孔３２０から一体的に取り出せるようになる。このように、逆止弁３３，３４を、ポンプ室２の近くに配置して、両逆止弁３３，３４の間における搬送流体の量を少なくすると共に、メンテナンス時の着脱を容易にすることができる。
【００２７】
図１に戻って、ポンプ室２においては、駆動部５０からの駆動力を、駆動力供給部４０を介してダイヤフラム１，１が受け、この駆動力に基づいてダイヤフラム１，１が往復動すべく構成されている。具体的には、駆動力供給部４０と作動流体供給部３１，３１とが作動流体配管部３５，３５を介して連通され、作動流体配管部３５，３５および作動流体供給部３１，３１内は作動流体で満たされており、後述する駆動力供給部４０のピストン部４３，４４の往復動が、作動流体配管部３５，３５および作動流体供給部３１，３１内の作動流体を介して、ダイヤフラム１，１に伝達されることとなる。
【００２８】
各作動流体制限室５，５内の弁体３，３は、弁体支持部６，６にコイルスプリング等の付勢手段７，７を介して取り付けられるとともに、作動流体制限室５，５とポンプ室２，２との間を連絡するシャフト８，８に固着されている。
【００２９】
各シャフト８，８の一方端部は、ダイヤフラム１，１の作動流体制限室５，５側の面に接するとともに、付勢手段７，７および弁体３，３を介してダイヤフラム１，１側に付勢されるようになっている。
【００３０】
作動流体制限室５，５とポンプ室２，２との間には、シャフト８，８を支持するシャフト支持部９，９が設けられており、各シャフト支持部９，９には、作動流体制限室５，５からポンプ室２，２に作動流体を流通させるための貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００３１】
上記構成の作動流体制限室５，５によって、作動流体配管部３５，３５を介して作動流体供給部３１，３１に流入した作動流体によってダイヤフラム１，１が弾性変形して所定の往復動をしたときに、このダイヤフラム１，１とともに弁体３も往復動することとなる。作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合には、この弁体３が移動して、弁座４に当接するようになっている。
【００３２】
これによって、作動流体制限室５，５は、ダイヤフラム１，１に過大な圧力が加わらないようにして、ダイヤフラム１，１の破損を防止できるようになっている。なお、作動流体制限室５，５と駆動力供給部４０との間には、圧力調整機構２０が設けられており、作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合には、この圧力調整機構２０によって所定量の作動流体を排出して圧力を適正な状態で維持できるようになっている。
【００３３】
このダイヤフラムポンプは、ポンプ室２，２および作動流体制限室５，５が形成されているため、作動流体中に空気等のガスが混入した場合には、各室２，５の最上部にガスが溜まる場合がある。その場合、ポンプ室２，２および作動流体制限室５，５内のガスを適切に排出させるために、前記圧力調整機構２０がダイヤフラムポンプに設けられている。圧力調整機構２０は、作動流体制限室５に設けられた第１流体排出経路２１と、ポンプ室２に設けられた第２流体排出経路２２と、これらの流体排出経路２１、２２を通じて排出されるガスおよび作動流体の圧力を調整する圧力調整部２５を備える。
【００３４】
第１流体排出経路２１は、その一方端部が作動流体制限室５内における弁座４よりも作動流体配管部３５側の上方位置に設けられ、第１流体排出経路２２は、その一方端部が、ポンプ室２内におけるダイヤフラム１と弁座４との間の上方位置に設けられている。
【００３５】
そして、それぞれの流体排出経路２１，２２の他方端部は、圧力調整機構２０と作動流体供給部３１との間に形成された連通部２４に連通すべく近接して設けられている。さらに、第１流体排出経路２１と、第２流体排出経路２２上には、それぞれ逆流防止のためのボール体２３，２３（逆流防止体）が設けられている。
【００３６】
圧力調整部２５は、上端開口部が六角形状の筒体２５ａと、軸部が六角形状を有し、該筒体２５ａの上端開口部に挿通されて筒体２５ａの内部に上下動自在に設けられたシャフト２６と、該シャフト２６に外挿されたバネ２７を、シャフト２６を下方に付勢するように設けられた一対のバネ受け（図示せず）と、シャフト２６の下端部に圧入されて、シャフト２６と一体化されたボール体２８と、筒体２５ａおよびシャフト２６の上端部に螺着される保護カバー２９とを有している。また、圧力調整部２５，２５は、流体排出配管部３６を介して、図示しない作動流体回収タンクに接続されている。
【００３７】
ここで、圧力調整機構２０の動作について簡単に説明する。該圧力調整機構２０は、ガスの排出弁とリリーフ弁との機能を有している。まず、圧力調整機構２０におけるガス排出弁としての動作から説明する。ポンプ室２および作動流体制限室５にガスが混入した場合、第１流体排出経路２１、第２流体排出経路２２を通じて、各ボール体２３、２３、を押し上げることになる。この際、保護カバー２９を締め付ける方向に回転すると、シャフト２６がバネの付勢力に抗して上動することになり、シャフト２６に一体化されたボール体２８が弁座から離間して、ガスが筒体２５ａの内部を通って外部に排出されるようになる。また、このガスの排出とともに溢流した作動流体は、流体排出配管部３６を通じて、図示しない作動流体回収タンクに回収されるようになっている。
【００３８】
つぎに、圧力調整機構２０におけるリリーフ弁としての動作について説明する。作動流体制限室５，５に必要以上の圧力が作用した場合、この圧力によってボール体２８がバネ２７の付勢力に抗して押し上げられて、所定量の作動流体が排出されて作動流体制限室５，５の圧力が適正な状態に維持される。
【００３９】
駆動力供給部４０は、図１および図４に示すように、駆動部の歯車機構部から駆動力を受ける駆動力伝達軸４１と、この駆動力伝達軸４１に取り付けられた偏心カム４２と、この偏心カム４２の動きに応じて往復動するピストン部（第１ピストン部４３および第２ピストン部４４）と、第１ピストン部４３内のベアリング４７の内輪で支持された第１回動軸４５と、第２ピストン部４４内のベアリング４８の内輪で支持された第２回動軸４６と、第２ピストン部４４内にて第１ピストン部４３と第２ピストン部４４とを適切に付勢して、各ピストン部４３，４４内に設けられている各回動軸４５，４６を偏心カム４２に接触させるべく機能する調整手段たる位置規制付勢手段４９と、これらの各要素を内包しているケーシング５５等とを用いて構成されている。そして、以上のような要素を有する駆動力供給部４０においては、ケーシング５５内壁とピストン部４３，４４との間の密閉空間に、作動流体が充填されている。
【００４０】
駆動力供給部４０は、第２ピストン部４４が中空状に形成されている。すなわち、第２ピストン部４４は、その内部に、駆動力伝達軸４１、偏心カム４２、第１ピストン部４３、ベアリング４８、および位置規制付勢手段４９等が包含可能であるべく形成されている。
【００４１】
そして、第２ピストン部４４の壁部（内面部）と第１ピストン部４３の外壁部（外面部）との間には、位置規制付勢手段４９が挟持されている。すなわち、この位置規制付勢手段４９によって、第１ピストン部４３および第２ピストン部４４が偏心カム４２の位置する方向に付勢されることとなる。換言すれば、この位置規制付勢手段４９によって、第１ピストン部４３内の第１回動軸４５と、第２ピストン部４４内の第２回動軸４５とが、常に偏心カム４２の外周面に接すべく、適切に付勢されることとなる。
【００４２】
なお、第１ピストン部４３、第２ピストン部４４の動きに応じて、駆動力供給部４０及びガス排出機構２０に設けられた流体排出配管部３６を通して、図示しない作動流体回収タンクに作動流体が回収されるが、これによる駆動力の低下を防止するために、駆動力供給部４０は、補助プランジャ機構６０，６０、作動流体供給弁７０，７０を備えている。
【００４３】
駆動部５０は、図示していないモータと、駆動力伝達軸４１にモータの駆動軸の回転力を伝達するウォームギヤ５３などを有する歯車機構部５２とを備えている。
【００４４】
補助プランジャ機構６０，６０は、ベローズ６１が外挿されており、ベローズ６１によって仕切られた内側の容積の小さい室６２には、圧縮性が低い作動流体（作動油）が充填され、外側の容積の大きい室６３には、通常（圧縮性がやや高い）の作動流体（作動油）が充填されるようになっている。そして、内側の室６２は、作動流体配管部３５に連通しており、低圧縮性の作動流体が作動流体配管部３５を介してダイヤフラム１に供給されるようになっている。即ち、圧縮性が低いがゆえに高価な作動流体（作動油）を最小限度に抑えてダイヤフラム１に供給している。つまり、ダイヤフラム１は、短いストロークではあるが搬送流体を確実に押圧できて、しかも、吸入・吐出動作に対して適確に追従するようになる。さらに、ダイヤフラム１は、このような動作が繰り返されても、その形状および材質から十分に耐えうる長寿命化の図れたものとなっている。
【００４５】
つぎに本実施形態にかかるダイヤフラムポンプの動作について説明する。通常運転時においては、次のように機能する。このダイヤフラムポンプは、まず、駆動部の電動モータを回転させて、この回転力を、ギヤを介して駆動力伝達軸４１に伝える。
【００４６】
つぎに、この駆動力伝達軸４１によって偏心カム４２を回転させ、この偏心カム４２の回転によって、第１および第２ピストン部４３，４４を往復動させる。ここでは、上述した構成に基づいて、第１ピストン部４３と第２ピストン部４４とが一体的に、一つの偏心カム４２によって往復動する。そして、このピストン部４３，４４の往復動によって作動流体に対して所定の力および方向の圧力が作用し、その作動流体が、配管部３５，３５に送排出されることとなる。
【００４７】
次に、配管部３５，３５を介して流通する作動流体の圧力に基づいて、ダイヤフラム１，１が適切なタイミングで往復動し、このダイヤフラム１，１の動きによって、吸入側逆止弁３３および吐出側逆止弁３４が作動して、所望の液体が搬送されることとなる。この際、ダイヤフラム１，１の表面形状が波形状であること、ポンプ室２の作動流体室２ａ側の壁部を、これに対向するダイヤフラムの表面形状に沿うように形成していることによって、作動流体室２ａの壁部と、これに対向するダイヤフラムの表面形状部とで区画される作動流体室２ａの容積は、図９の場合に比して小さいものとなっている。したがって、作動流体室２ａにおける作動流体の量が少なくなり、その圧縮性の影響が少なくなるため、確実な搬送流体の定量供給が実現される。
【００４８】
通常運転時において、本実施形態にかかるダイヤフラムポンプは、各構成要素が以上のように機能して、ダイヤフラム１，１の往復動を繰り返し行わせることによって、所望流体を定量的に搬送させることが可能となる。なお、このダイヤフラムポンプは、２つのダイヤフラム１，１の往復動を異ならせることにより、流体を無脈動で搬送できるようになっている。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更・変形が可能である。
【００５０】
前記実施形態の場合、ポンプ室２における作動流体室２ａ側の壁部を、これに対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように波形状にしたが、図５に示すように、搬送流体室２ｂ側の壁部を、これに対向するダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成してもよい。この場合、吸入側逆止弁３３と吐出側逆止弁３４との間における搬送流体の量が少なくなるため、搬送流体の圧縮量を抑えて、搬送流体の定量搬送性を向上することができる。
【００５１】
また、図６に示すように、作動流体室２ａ側および搬送流体室２ｂ側の壁部を、ダイヤフラム１の表面形状に沿うように形成するようにしてもよい。この場合、作動流体室２ａにおける作動流体の量と、吸入側逆止弁３３と吐出側逆止弁３４との間における搬送流体の量とが少なくなるため、搬送流体の定量搬送性をより一層向上することができる。
【００５２】
また、前記実施形態の場合、作動流体室２ａ側の壁部とダイヤフラム１の表面形状とを、断面が円弧形の波形状に形成したが、作動流体室２ａ側の壁部とダイヤフラム１の表面形状とを、図７に示すように、断面が三角形の波形状にしてもよく、図８に示すように、断面が四角形（方形、台形を含む）の波形状にしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…ダイヤフラム、１ａ…表面形状部、２…ポンプ室、２ａ…作動流体室、２ｂ…搬送流体室、３…弁体、４…弁座、５…作動流体制限室、６…弁体支持部、７…付勢手段、８…シャフト、９…シャフト支持部、１０…流体搬送部、２０…圧力調整機構、２１…第１流体排出経路、２２…第２流体排出経路、２３…ボール体、２４…連通部、２５…圧力調整部、２５ａ…筒体、２６…シャフト、２７…バネ、２８…ボール体、２９…保護カバー、３１…作動流体供給部、３２…ポンプヘッド、３３…吸入側逆止弁、３４…吐出側逆止弁、３５…作動流体配管部、３６…流体排出配管部、３７…リリーフ機構、４０…駆動力供給部、４１…駆動力伝達軸、４２…偏心カム、４３…第１ピストン部、４４…第２ピストン部、４５…第１回動軸、４６…第２回動軸、４７…ベアリング、４８…ベアリング、４９…位置規制付勢手段、５０…駆動部、５１…モータ、５２…歯車機構部、５３…ウォームギヤ、５５…ケーシング、６０…補助プランジャ機構、７０…作動流体供給弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）における作動流体室（２ａ）側の壁部が、これと対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）における搬送流体室（２ｂ）側の壁部が、これと対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）の作動流体室（２ａ）側および搬送流体室（２ｂ）側の壁部が、それぞれ対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
ポンプ室（２）の作動流体室（２ａ）側および搬送流体室（２ｂ）側の少なくともいずれか一方の前記壁部は、中心から同心状に形成される波形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項１】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）における作動流体室（２ａ）側の壁部が、これと対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）における搬送流体室（２ｂ）側の壁部が、これと対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
内部に配置されたダイヤフラム（１）によって、該ダイヤフラム（１）を往復動変形させるための作動流体が供給される作動流体室（２ａ）と、搬送流体が吸入・吐出される搬送流体室（２ｂ）とに区画されるポンプ室（２）を備えたダイヤフラムポンプにおいて、
ポンプ室（２）の作動流体室（２ａ）側および搬送流体室（２ｂ）側の壁部が、それぞれ対向するダイヤフラム（１）の表面形状に沿うように形成されることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
ポンプ室（２）の作動流体室（２ａ）側および搬送流体室（２ｂ）側の少なくともいずれか一方の前記壁部は、中心から同心状に形成される波形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３６７３７（Ｐ２０１２−３６７３７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４４６８（Ｐ２０１０−１７４４６８）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００２２９７６０）株式会社タクミナ (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００２２９７６０）株式会社タクミナ (25)
【Ｆターム（参考）】
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