塗料圧送システム及び塗料圧送方法
【課題】エア駆動式のダイアフラムポンプを採用したシステムにあって、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラムの優れた耐久性を確保する。
【解決手段】塗料圧送システム２１を、塗料Ｐを供給する塗料供給源２２、この塗料供給源２２の塗料Ｐを圧送するエア駆動式のダイアフラムポンプ２３、このダイアフラムポンプ２３に駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構２４等から構成する。ダイアフラムポンプ２３として、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、例えば１．５：１のものを採用する。エア駆動機構２４を、コンプレッサ４８、このコンプレッサ４８からのエアを２倍に増圧してダイアフラムポンプ２３に向けて出力する増圧弁４９から構成する。
【解決手段】塗料圧送システム２１を、塗料Ｐを供給する塗料供給源２２、この塗料供給源２２の塗料Ｐを圧送するエア駆動式のダイアフラムポンプ２３、このダイアフラムポンプ２３に駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構２４等から構成する。ダイアフラムポンプ２３として、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、例えば１．５：１のものを採用する。エア駆動機構２４を、コンプレッサ４８、このコンプレッサ４８からのエアを２倍に増圧してダイアフラムポンプ２３に向けて出力する増圧弁４９から構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する塗料圧送システム及び塗料圧送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば塗装システムにおいて、塗料をスプレーガンに向けて移送（圧送）するためのポンプとして、図４に示すような、エア駆動式の複動型のダイアフラムポンプ１が知られている（例えば特許文献１参照）。このダイアフラムポンプ１は、第１，第２のポンプ部２，２′を図で左右対称的に有している。以下、第２のポンプ部２′における第１のポンプ部２と同等の部材には、共通の数字に「′」を付した符号とする。そのうち、図で左側の第１のポンプ部２においては、ボディ３とフランジ部４との間に、ダイアフラム５がその外周部が挟まれるようにして設けられている。
【０００３】
前記フランジ部４は、内側の面に円形（球面状）の凹部４ａが形成されており、その凹部４ａと前記ダイアフラム５との間がポンプ室６とされている。また、ボディ３とダイアフラム５との間がエア駆動室７とされている。フランジ部４の外側部には、上下方向に延びる塗料通路８が形成されており、この塗料通路８の中央部と前記凹部４ａ（ポンプ室６）の中心部とが出入口穴４ｂにより連通されている。そして、前記塗料通路８の下端部は、左右に延びる吸込パイプ９の左端部に接続され、この部分に逆止弁からなる吸入弁１０が設けられている。塗料通路８の上端部は、左右に延びる吐出パイプ１１の左端部に接続され、この部分に逆止弁からなる吐出弁１２が設けられている。
【０００４】
一方、第２のポンプ部２′においても、フランジ部４′、ダイアフラム５′、ポンプ室６′、エア駆動室７´、塗料通路８′を備え、塗料通路８′の下端部が、前記吸込パイプ９の右端部に接続され、この部分に吸入弁１０′が設けられ、塗料通路８′の上端部が前記吐出パイプ１１の右端部に接続され、この部分に吐出弁１２′が設けられている。前記吸込パイプ９の左端部には、塗料の供給源に接続される吸込口９ａが設けられ、前記吐出パイプ１１の左端部には、図示しないスプレーガンに接続される吐出口１１ａが設けられている。
【０００５】
そして、前記ダイアフラム５，５′は、ボディ３を図で左右に貫通するようなシャフト１３により連結されている。図示はしないが、前記エア駆動室７，７′には、エア駆動機構が接続され、図示しない圧縮空気供給源（コンプレッサ）から、交互に高圧エア（たとえば０．５ＭＰａ）が供給されるように構成されている。これにて、ダイアフラム５，５′は、図で左右方向に所定のストロークで往復動するようになっている。
【０００６】
これにより、図示のように、ダイアフラム５，５′がシャフト１３と一体に図で右方に変位したときには、第１のポンプ部２でポンプ室６に塗料が吸込まれると共に、第２のポンプ部２′でポンプ室６′から塗料が吐出される。一方、ダイアフラム５，５′がシャフト１２と一体に図で左方に変位したときには、第１のポンプ部２でポンプ室６から塗料が吐出され、第２のポンプ部２′でポンプ室６′に塗料が吸入される。このように、第１，第２のポンプ部２，２′において、塗料の吸入工程、吐出工程が逆の関係で交互に行われ、塗料が連続的に圧送されるのである。
【特許文献１】特開２００３−２３９８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記したような塗料圧送用のダイアフラムポンプ１は、ポンプ室６，６´から吐出される塗料の出力圧力と、エア駆動機構からエア駆動室７，７′に供給される高圧エアの入力圧力との圧力比率が、１：１とされている。このように、ダイアフラム５，５´の表裏両面側における塗料と空気との圧力比率が１：１とされていることにより、運転時においてダイアフラム５，５´に対してほとんど力（負荷）が作用しないものとなる。このため、ダイアフラム５，５´の高い耐久性（長寿命）を確保することができ、メンテナンスフリーで長時間（例えば数１００時間）の連続的な運転が可能とされている。
【０００８】
これに対し、例えば粘度が高いもの等、塗料の種類によっては、移送途中のパイプやホースにおいて発生する圧力損失が大きいものがあり、そのような圧力損失を見込んだ高い圧力で塗料を圧送する必要が生ずる場合がある。上記した、圧力比率が１：１のダイアフラムポンプ１では、望まれる圧力を発生させることができない事情がある。
【０００９】
そこで、近年では、ダイアフラム５，５´と同軸上にエアシリンダ（或いは第２のダイアフラム）を組込んで、シャフト１３に対する駆動力（機械的なアシスト力）を得るようにしたダイアフラムポンプが考えられている。これによれば、２：１或いは３：１の圧力比率を得ることができる。例えば、圧力比率を３：１としたダイアフラムポンプにあっては、入力される駆動用の高圧エアの圧力が、例えば０．５ＭＰａであっても、その３倍、つまり１．５ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができる。
【００１０】
ところが、そのように圧縮比率を２：１或いは３：１としたものでは、ダイアフラム５，５´の両面側の圧力の比率が、２：１或いは３：１となるので、ダイアフラム５，５´に大きな負荷が作用し、比較的短時間（例えば数時間程度）で破損してしまう不具合があった。
【００１１】
尚、塗料の高圧での圧送が必要な場合に、ダイアフラムポンプとは異なる種類のポンプ、例えばピストンポンプを採用するといったことも考えられる。しかし、ピストンポンプは、摺動部の発熱や、摺動部において塗料が漏れやすい等の事情があるので、熱硬化性の成分を含む塗料や、空気に触れると硬化する塗料等では、ピストンポンプは採用できず、ダイアフラムポンプを採用することが望ましいのである。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、エア駆動式のダイアフラムポンプを採用したものにあって、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができる塗料圧送システム及び塗料圧送方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の塗料圧送システムは、塗料供給源の塗料を圧送するためのエア駆動式のダイアフラムポンプと、このダイアフラムポンプに駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構とを具備してなるシステムにあって、前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源と、この圧縮空気供給源から入力されるエアを増圧して前記ダイアフラムポンプに向けて出力する増圧手段とを備えて構成されているところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【００１４】
上記構成によれば、エア駆動機構からの高圧エアによってダイアフラムポンプが駆動され、塗料が圧送されるのであるが、エア駆動機構においては、圧縮空気供給源からのエアが、増圧手段により増圧されてダイアフラムポンプに供給されるようになる。従って、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力よりも高いエア圧力でダイアフラムポンプを駆動することができ、その分、高い塗料吐出圧力を得ることができる。この場合、ダイアフラムポンプ自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要はないので、ダイアフラムに作用する負荷を小さく抑えることができる。
【００１５】
本発明においては、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいダイアフラムポンプを採用することができる（請求項２の発明）。これによれば、ダイアフラムポンプにおける出力圧力と入力圧力との圧力比率が１：１を超えるので、ダイアフラムポンプに供給されるエア圧力よりも大きい塗料吐出圧力を得ることができる。しかも、その圧力比率は、２：１未満に抑えられるので、ダイアフラムに大きな負荷が作用することを防止することができ、ダイアフラムの耐久性を確保することができる。
【００１６】
このように、出力圧力と入力圧力との圧力比率を、１：１を超え、２：１未満の範囲内とすることによって、塗料吐出圧力を高めることと、ダイアフラムの負荷を抑えることとのバランスを良好なものとすることができる。尚、ダイアフラムポンプの圧力比率としては、より好ましくは、１．５：１を中心としたその前後であり、例えば、１．４：１〜１．６：１の範囲内である。これにより、ダイアフラムの寿命を十分に高いものとすることができる。
【００１７】
上記した増圧手段として、具体的には、入口側に入力されたエアを増圧して出口側から出力する増圧弁を採用することができ、その増圧弁を１段又は複数段に設けて構成することができる（請求項３の発明）。この種の増圧弁は、増圧比が２倍、４倍のものが市販されており、増圧手段を簡易に構成することができる。増圧弁を複数段に設ければ、全体としての増圧比をより大きくすることが可能となる。
【００１８】
本発明の塗料圧送方法は、エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する方法にあって、前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力を増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧して前記ダイアフラムポンプに供給すると共に、前記ダイアフラムポンプは、機械的アシスト力の付加によって出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされることにより、前記圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の塗料圧送圧力を得るようにしたところに特徴を有する（請求項４の発明）。
【００１９】
これによれば、エア駆動機構においては、圧縮空気供給源からのエアが、増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧されてダイアフラムポンプに供給され、ダイアフラムポンプは、出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされていることによって、全体として、圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の高い塗料圧送圧力を得ることができる。この場合、ダイアフラムポンプ自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要はないので、ダイアフラムに作用する負荷を小さく抑えることができ、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の塗料圧送システム及び塗料圧送方法によれば、エア駆動式のダイアフラムポンプを採用したものにあって、エア駆動機構において圧縮空気供給源からのエアが増圧手段により増圧されてダイアフラムポンプに供給されるように構成したので、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を塗装システムにおける塗料の圧送システムに適用した一実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例に係る塗料圧送システム２１の全体構成を概略的に示している。
【００２２】
この塗料圧送システム２１は、流体としての塗料Ｐを供給するための塗料供給源２２、この塗料供給源２２の塗料Ｐを、図示しない塗装装置（スプレーガン等）に向けて圧送するエア駆動式の複動型のダイアフラムポンプ２３、このダイアフラムポンプ２３に駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構２４を備えて構成される。前記塗料供給源２２とダイアフラムポンプ２３の吸込口（後述）とは、塗料供給管２５により接続され、また、ダイアフラムポンプ２３の吐出口（後述）と塗装装置とは、塗料圧送ホース２６により接続されるようになっている。
【００２３】
前記塗料供給源２２は、塗料Ｐを収容するタンクから構成されている。また、図示はしないが、塗料Ｐに代えて、流体としてのシンナ等の洗浄液を供給することも可能にされている。この場合、例えば主剤と硬化剤とからなる二液性の塗料を供給する場合には、塗料供給源２２を、主剤供給源及び硬化剤供給源、それら主剤と硬化剤とを所定の比率で混合する混合装置等を含んで構成することができる。更にこのとき、複数種類の塗料（及び洗浄液）を切替えるためのカラーチェンジバルブ等を設けるようにしても良い。
【００２４】
そして、本実施例では、前記ダイアフラムポンプ２３として、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいものが採用されている。具体的には、圧力比率が、１．５：１のダイアフラムポンプ２３が採用されている。図２は、前記ダイアフラムポンプ２３の構成を示している。以下、このダイアフラムポンプ２３の構成について簡単に述べる。
【００２５】
即ち、ダイアフラムポンプ２３の中央部には、ボディ２７が配設され、そのボディ２７の図で左側にシリンダ２８が配設され、更にそのシリンダ２８の図で左側にハウジング２９が配設されている。前記ボディ２７には、その中心部を図で左右方向に貫通する貫通孔２７ａが設けられおり、前記ハウジング２９にも、中心部を図で左右方向に貫通する貫通孔２９ａが設けられている。前記ハウジング２９の左側面部には、円形の凹部２９ｂが形成されており、前記ボディ２７の右側面部には、円形の凹部２７ｂが前記凹部２９ｂと対称的に形成されている。
【００２６】
そして、ダイアフラムポンプ２３は、前記ハウジング２９の左側部位及びボディ２７の右側部位に、第１及び第２のポンプ部３０，３０′を左右対称的に有して構成される。なお、第２のポンプ部３０′における第１のポンプ部３０と同等の部材（部位）には、共通の数字に「′」を付した符号とする。
【００２７】
そのうち、図で左側の第１のポンプ部３０においては、前記ハウジング２９の図で左側面部に、フランジ部３１がねじ止めにより取付けられるようになっており、それらの間には、合成樹脂（例えばナイロン）製のほぼ円形状をなすダイアフラム３２が、その外周縁部を挟むようにして設けられている。さらに、このダイアフラム３２の中心部は、シャフト３３の左端部に連結されている。
【００２８】
このシャフト３３は、図で左右方向に延び、前記ボディ２７の貫通孔２７ａ、及び、ハウジング２９の貫通孔２９ａを貫通して設けられている。このとき、詳しく図示はしないが、ボディ２７の貫通孔２７ａ、及び、ハウジング２９の貫通孔２９ａの内周部には、ドライベアリングやＯリング等が配設されており、これにて、シャフト３３は、気密性を確保した状態で、摺動自在に設けられている。
【００２９】
前記フランジ部３１は、内側の面（図で右側面）に円形の凹部３１ａが形成されており、前記ダイアフラム３２との間にポンプ室３４が設けられる。この場合、前記凹部３１ａは、その底面の円形の平坦面部と、その外周のテーパー面部とを有して構成され、本実施例においては、この凹部３１ａの底面（円形の平坦面部）の中央部には、円形の開口部３１ｂが形成されている。また、ダイアフラム３２の図で右側には、前記ハウジング２９の凹部２９ｂとの間にエア駆動室３５が設けられる。これにより、ダイアフラム３２の変形可能な空間が確保され、ダイアフラム３２の図で左右方向への往復変位によってポンプ室３４内への液体（塗料）を吸込む吸入工程と、ポンプ室３４内の液体（塗料）を吐出する吐出工程とが実行されるようになっている。
【００３０】
そして、前記フランジ部３１の外面（図で左側面）側には、マニホールド３６がねじ止め等により取付けられている。このマニホールド３６には、上下方向に延びる液体通路３７が形成されており、この液体通路３７の下端部には、バルブシート、バルブボール、スプリング等を備える逆止弁からなる吸入弁３８が組込まれ、液体通路３７の上端部には、同様の逆止弁からなる吐出弁３９が組込まれている。
【００３１】
さらに、前記マニホールド３６（液体通路３７）の下端には、前記ボディ２７等の下部を左右方向に延びる吸込パイプ４０の左端部が接続されており、マニホールド３６（液体通路３７）の上端には、ボディ２７等の上部を左右方向に延びる吐出パイプ４１の左端部が接続されている。前記吸込パイプ４０には吸込口４０ａが設けられ、この吸込口４０ａに前記塗料供給管２５の先端部が接続されるようになっている。また、前記吐出パイプ４１には吐出口４１ａが設けられ、この吐出口４１ａに前記ホース２６の基端部が接続されるようになっている。
【００３２】
前記マニホールド３６の図で右側壁部には、右方に若干量だけ凸となる円形の凸部３６ａが一体に設けられており、この凸部３６ａ部分が、前記フランジ部３１の円形の開口部３１ｂに嵌合するようになっている。そして、この部分に、前記液体通路３７の途中部と、前記フランジ部３１の凹部３１ａ内（ポンプ室３４）とを連通させるための、この場合入口穴と出口穴とを兼用する複数個例えば４個（２個のみ図示）の出入口穴４２が９０°間隔で設けられている。
【００３３】
詳しく図示はしないが、これら出入口穴４２は、前記フランジ部３１の凹部３１ａの軸方向に対して例えば３０°程度傾斜して延び、且つ、径方向に対して例えば５°程度傾いて設けられ、フランジ部３１の凹部３１ａ（ポンプ室３４）の中心部から外周側にややずれた位置で開口するように形成されている。これにて、ポンプ室３４内に旋回流が形成されるようになっている。
【００３４】
一方、前記第２のポンプ部３０′においても、凹部３１ａ′及び開口部３１ｂ′を有するフランジ部３１′、ダイアフラム３２′、ポンプ室３４′、エア駆動室３５´、液体通路３７′並びに吸入弁３８′及び吐出弁３９′を有するマニホールド３６′を備えている。液体通路３７′の下端部が、前記吸込パイプ４０の右端部に接続され、液体通路３７′の上端部が前記吐出パイプ４１の右端部に接続されている。また、前記マニホールド３６′には、上記マニホールド３６と同様に、円形の凸部３６ａ′、４個の出入口穴４２′が設けられている。
【００３５】
前記ダイアフラム３２′の中心部が、前記シャフト３３の右端部に連結されている。このとき、ダイアフラム３２，ダイアフラム３２′及びシャフト３３は、後述するエア駆動機構２４により、図で左右方向に所定のストロークで一体的に往復動するようになっている。その際、図１に示すように、一方のダイアフラム３２が吸入工程にあるときに、他方のダイアフラム３２′が吐出工程となることを、逆の関係で交互に繰返すようになるのである。
【００３６】
そして、前記シリンダ２８内（ボディ２７とハウジング２９との間）には、前記ダイアフラム３２，３２′の往復移動に関し、機械的なアシスト力を発生させるためのピストン４３が設けられる。このピストン４３は、ほぼ円筒状をなし、前記シャフト３４の外周に固定的に取付けられている。このピストン４３は、その外周面が、シリンダ２８の内周面に対し、気密状態を保持したままで、左右方向に摺動自在に設けられている。これにて、シリンダ２８内には、ピストン４３の図で左側面とハウジング２９の右側面との間に第１のシリンダ室４４が形成されると共に、ピストン４３の図で右側面とボディ２７の左側面との間に第２のシリンダ室４５が形成される。
【００３７】
このとき、ダイアフラムポンプ２３内には、図で上部に位置して、パイプ等からなる第１のエア供給路４６が、前記第１のシリンダ室４４と前記第２のポンプ部３０´のエア駆動室３５´とをつなぐように設けられている。これと共に、図で下部に位置して、パイプ等からなる第２のエア供給路４７が、前記第２のシリンダ室４５と前記第１のポンプ部３０のエア駆動室３５とをつなぐように設けられている。また、本実施例では、前記ピストン４３の図で左右両側面の有効面積（圧力を受ける面積）が、ダイアフラム３２，３２´の有効面積の１／２とされている。
【００３８】
これにより、第１のエア供給路４６を通して、第１のシリンダ室４４及びエア駆動室３５´に高圧エアが供給されることにより、図１に示すように、ダイアフラム３２′が右方に変位して、第２のポンプ室３０´において吐出工程が行われる。この際、第１のシリンダ室４４に対する高圧エアの供給により、ピストン４３が図で右方に摺動変位し、シャフト３３に右方への駆動力（加圧力）が付与される。このときにピストン４３により付加されるアシスト力は、有効面積の比からダイアフラム３２´のみの圧力の０．５倍となるから、全体として１．５倍の加圧力（吐出圧力）が得られるようになる。つまり、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１とされている。
【００３９】
第２のエア供給路４７を通して、第２のシリンダ室４５及びエア駆動室３５に高圧エアが供給されたときには、上記とは逆に、ダイアフラム３２が左方に変位して、第１のポンプ室３０において吐出工程が行われる。この際には、ピストン４３が図で左方に摺動変位してシャフト３３に左方への駆動力（加圧力）が付与され、やはり１．５倍の加圧力（吐出圧力）が得られるのである。尚、シリンダ室４４，４５及びエア駆動室３５,３５´のうちの高圧エアが供給されない側は、内部の圧力が放出されるようになっている。
【００４０】
さて、上記したダイアフラムポンプ２３に駆動用のエアを供給するエア駆動機構２４は、次のように構成されている。即ち、このエア駆動機構２４は、図１に示すように、圧縮空気供給源としてのコンプレッサ４８と、このコンプレッサ４８からのエアを増圧して前記ダイアフラムポンプ２３に向けて出力する増圧手段としての増圧弁４９とを備えている。前記コンプレッサ４８としては、出力されるエア圧力が、例えば０．４ＭＰａ〜０．７ＭＰａ程度の汎用のものが採用されている。
【００４１】
前記コンプレッサ４８から出力されたエアは、エアパイプ５０を通して増圧弁４９の入口側（入口ポート５８）に入力される。増圧弁４９は、後述するように、入力されたエアを増圧して出口側（出口ポート５９）から出力する。出力された高圧エアは、エア供給管５１を通してダイアフラムポンプ２３に入力される。このとき、本実施例では、増圧弁４９として、増圧比が２倍のもの（例えば、ＳＭＣ株式会社製の増圧弁「ＶＢＡ」）を採用している。
【００４２】
尚、詳しく図示はしないが、エア供給管５１には切替弁が接続され、この切替弁が、前記ダイアフラムポンプ２３の第１のエア供給路４６及び第２のエア供給路４７に接続されている。その切替弁によって、第１のエア供給路４６及び第２のエア供給路４７に交互に高圧エアが供給されるように構成されている。
【００４３】
図３は、前記増圧弁４９の構成を模式的に示す断面図である。この増圧弁４９は、隔壁部５２の左右両側に、第１及び第２のシリンダ５３，５３´を対称的に備えている。尚、これら第１及び第２のシリンダ５３，５３´に関しても、第２のシリンダ５３´においては、第１のシリンダ５３に設けられるものと、同等の部材（部位）には、共通の数字に「′」を付した符号とする。
【００４４】
第１及び第２のシリンダ５３，５３´内には、夫々ピストン５４，５４´が設けられる。これらピストン５４，５４´は、前記隔壁部５２を貫通して左右方向に延びるロッド５５によって連結されている。ロッド５５は、隔壁部５２を気密且つ左右方向に摺動自在に貫通している。第１のシリンダ５３内は、ピストン５４の外側（図で左側）が駆動室５６とされ、ピストン５４の内側が増圧室５７とされる。第２のシリンダ５３´内は、ピストン５４´の外側（図で右側）が駆動室５６´とされ、ピストン５４´の内側が増圧室５７´とされる。
【００４５】
前記隔壁部５２には、図で上部に位置して入口ポート５８が設けられ、図で下部に位置して出口ポート５９及び排気ポート６０が設けられている。隔壁部５２内には、切替弁６１が組込まれている。この切替弁６１は、第１〜第４のポート６１ａ〜６１ｄを有する４ポート２位置切替弁から構成されている。また、切替弁６１は、切替えのためのプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆを左右部位に夫々有し、それらプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆの先端部は、夫々、前記増圧室５７及び５７´内に突出配置されている。これらプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆは、夫々ピストン５４，５４´によって作動されるようになっている。
【００４６】
そして、隔壁部５２には、以下に述べるような空気流路が設けられる。即ち、隔壁部５２の図で上部には、基端側が前記入口ポート５８に連通する第１の入口流路６２が設けられている。この第１の入口流路６２の先端部は二股に分岐し、前記増圧室５７及び５７´に夫々連通されている。このとき、第１の入口流路６２の先端部の分岐部より下流の部分には、増圧室５７及び５７´内への空気の流入のみを許容するための第１及び第２の入口チェック弁６３，６３´が設けられている。
【００４７】
隔壁部５２の図で上部には、前記入口ポート５８に連通する第２の入口流路６４が、前記第１の入口流路６２に並列に設けられている。この第２の入口流路６４は、空気圧力を一定に保持するためのガバナ６５を介して、前記切替弁６１の第１のポート６１ａに接続されている。尚、前記ガバナ６５のパイロット管路は、前記出口ポート５９に接続されている。
【００４８】
隔壁部５２の図で下部には、先端部が前記出口ポート５９に連通する出口流路６６が設けられている。この出口流路６６の基端部は二股に分岐し、前記第１及び第２の増圧室５７及び５７´に夫々連通されている。このとき、出口流路６６の基端部の分岐部より上流の部分には、増圧室５７及び５７´内からの空気の流出のみを許容する第１及び第２の出口チェック弁６７，６７´が設けられている。増圧室５７，５７´間に圧力差が生じている場合には、第１及び第２の出口チェック弁６７，６７´によって、圧力の高い側からの空気の流出は許容されるが、圧力の低い側からの空気の流出が阻止される。
【００４９】
前記駆動室５６には、第１の連通路６８が接続され、この第１の連通路６８が前記切替弁６１の第４のポート６１ｄに接続されている。前記駆動室５６´には、第２の連通路６９が接続され、この第２の連通路６９が前記切替弁６１の第２のポート６１ｂに接続されている。切替弁６１の第３のポート６１ｃは、前記排気ポート６０に接続されている。
【００５０】
上記構成の増圧弁４９においては、切替弁６１が図示の状態にあるときには、入口ポート５８から第１の入口流路６２を通して増圧室５７及び５７´に高圧の空気が供給されると共に、第２の入口流路６４を通して駆動室５６´に高圧の空気が供給される。これにより、増圧室５７及び駆動室５６´のエア圧によりピストン５４，５４´が図で左方に移動して増圧室５７´内の空気が２倍に増圧され、出口流路６６を通して出口ポート５９から出力される。
【００５１】
そして、ピストン５４´が、ストロークエンドに至ると、切替弁６１のプッシュロッド６１ｆが押圧されて、切替弁６１が切替わり、今度は、第２の入口流路６４を通して駆動室５６に高圧の空気が供給される。これにより、駆動室５６及び増圧室５７´のエア圧によりピストン５４，５４´が図で右方に移動して増圧室５７内の空気が２倍に増圧され、出口流路６６を通して出口ポート５９から出力される。ピストン５４が、ストロークエンドに至ると、切替弁６１のプッシュロッド６１ｅが押圧されて、切替弁６１が再び図示の位置に切替わる。これを繰返すことにより、２倍に増圧されたエアが出口ポート５９から連続的に出力されるようになっている。
【００５２】
次に、上記構成の作用について述べる。上記した塗料圧送システム２１においては、エア駆動機構２４から供給される高圧エアによってダイアフラムポンプ２３が駆動され、塗料供給源２２の塗料Ｐが圧送される。このとき、エア駆動機構２４においては、コンプレッサ４８からのエアが、増圧弁４９により２倍に増圧されてダイアフラムポンプ２３に供給されるようになる。
【００５３】
更に、ダイアフラムポンプ２３においては、ピストン４３による機械的なアシスト力によって、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１とされているので、全体として、コンプレッサ４８からのエア圧力の３倍の塗料吐出圧力を得ることができる。例えば、コンプレッサ４８の出力圧力が０．４ＭＰａの場合には、１．２ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができ、コンプレッサ４８の出力圧力が０．６ＭＰａの場合には、１．８ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができる。
【００５４】
これにより、粘度が高いため移送途中のパイプやホースにおいて発生する圧力損失が大きい塗料Ｐであっても、圧力損失を見込んだ高い圧力で塗料Ｐを圧送することができる。また、熱硬化性の成分を含む塗料や空気に触れると硬化する塗料等、ピストンポンプが採用できない種類の塗料Ｐであっても、ダイアフラムポンプ２３を採用して高圧での圧送を行うことができるのである。
【００５５】
しかも、ダイアフラムポンプ２３自体は、圧力比率が１．５：１と比較的小さく抑えられているので、ダイアフラム３２，３２´における表裏面側の圧力差が比較的小さく、ダイアフラム３２，３２´に作用する負荷を小さく抑えることができる。この結果、ダイアフラム３２，３２´の十分な耐久性を確保することができ、長期間の使用が可能となるものである。
【００５６】
このように、本実施例の塗料圧送システム２１及び塗料圧送方法によれば、エア駆動式のダイアフラムポンプ２３を採用したものにあって、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラム３２，３２´の優れた耐久性を確保することができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施例では、エア駆動機構２４の増圧手段として、入力圧力を２倍に増圧して出力する市販の増圧弁４９を採用したことにより、増圧手段を簡易に構成することができる。
【００５７】
しかも、本実施例では、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１のダイアフラムポンプ２３を採用したので、ダイアフラムポンプ２３自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要がなく、塗料吐出圧力を高めることと、ダイアフラム３２，３２´の負荷を抑えて十分な耐久性を確保することとのバランスを良好なものとすることができる。この場合、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいダイアフラムポンプを採用することにより、ダイアフラムの十分な耐久性を確保することができるのである。
【００５８】
尚、上記実施例では、圧力比率が１．５：１のダイアフラムポンプ２３を採用するようにしたが、従来と同様の、圧力比率が１：１のダイアフラムポンプを採用しても良く、これによっても、エア駆動機構に増圧手段を設けることによって、所期の目的を達成することができる。また、増圧手段としても、増圧比が２倍の増圧弁４９に限らず、増圧比が４倍のもの等であっても良く、更には、増圧弁を複数段に設ければ、全体としての増圧比をより大きくすることが可能となる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、塗料圧送システムの全体構成を概略的に示す図
【図２】ダイアフラムポンプの構成を示す縦断面図
【図３】増圧弁の構成を模式的に示す縦断面図
【図４】従来例を示すもので、ダイアフラムポンプの縦断面図
【符号の説明】
【００６０】
図面中、２１は塗料圧送システム、２２は塗料供給源、２３はダイアフラムポンプ、２２はエア駆動機構、３２，３２´はダイアフラム、４３はピストン、４８はコンプレッサ（圧縮空気供給源）、４９は増圧弁（増圧手段）、Ｐは塗料を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する塗料圧送システム及び塗料圧送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば塗装システムにおいて、塗料をスプレーガンに向けて移送（圧送）するためのポンプとして、図４に示すような、エア駆動式の複動型のダイアフラムポンプ１が知られている（例えば特許文献１参照）。このダイアフラムポンプ１は、第１，第２のポンプ部２，２′を図で左右対称的に有している。以下、第２のポンプ部２′における第１のポンプ部２と同等の部材には、共通の数字に「′」を付した符号とする。そのうち、図で左側の第１のポンプ部２においては、ボディ３とフランジ部４との間に、ダイアフラム５がその外周部が挟まれるようにして設けられている。
【０００３】
前記フランジ部４は、内側の面に円形（球面状）の凹部４ａが形成されており、その凹部４ａと前記ダイアフラム５との間がポンプ室６とされている。また、ボディ３とダイアフラム５との間がエア駆動室７とされている。フランジ部４の外側部には、上下方向に延びる塗料通路８が形成されており、この塗料通路８の中央部と前記凹部４ａ（ポンプ室６）の中心部とが出入口穴４ｂにより連通されている。そして、前記塗料通路８の下端部は、左右に延びる吸込パイプ９の左端部に接続され、この部分に逆止弁からなる吸入弁１０が設けられている。塗料通路８の上端部は、左右に延びる吐出パイプ１１の左端部に接続され、この部分に逆止弁からなる吐出弁１２が設けられている。
【０００４】
一方、第２のポンプ部２′においても、フランジ部４′、ダイアフラム５′、ポンプ室６′、エア駆動室７´、塗料通路８′を備え、塗料通路８′の下端部が、前記吸込パイプ９の右端部に接続され、この部分に吸入弁１０′が設けられ、塗料通路８′の上端部が前記吐出パイプ１１の右端部に接続され、この部分に吐出弁１２′が設けられている。前記吸込パイプ９の左端部には、塗料の供給源に接続される吸込口９ａが設けられ、前記吐出パイプ１１の左端部には、図示しないスプレーガンに接続される吐出口１１ａが設けられている。
【０００５】
そして、前記ダイアフラム５，５′は、ボディ３を図で左右に貫通するようなシャフト１３により連結されている。図示はしないが、前記エア駆動室７，７′には、エア駆動機構が接続され、図示しない圧縮空気供給源（コンプレッサ）から、交互に高圧エア（たとえば０．５ＭＰａ）が供給されるように構成されている。これにて、ダイアフラム５，５′は、図で左右方向に所定のストロークで往復動するようになっている。
【０００６】
これにより、図示のように、ダイアフラム５，５′がシャフト１３と一体に図で右方に変位したときには、第１のポンプ部２でポンプ室６に塗料が吸込まれると共に、第２のポンプ部２′でポンプ室６′から塗料が吐出される。一方、ダイアフラム５，５′がシャフト１２と一体に図で左方に変位したときには、第１のポンプ部２でポンプ室６から塗料が吐出され、第２のポンプ部２′でポンプ室６′に塗料が吸入される。このように、第１，第２のポンプ部２，２′において、塗料の吸入工程、吐出工程が逆の関係で交互に行われ、塗料が連続的に圧送されるのである。
【特許文献１】特開２００３−２３９８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記したような塗料圧送用のダイアフラムポンプ１は、ポンプ室６，６´から吐出される塗料の出力圧力と、エア駆動機構からエア駆動室７，７′に供給される高圧エアの入力圧力との圧力比率が、１：１とされている。このように、ダイアフラム５，５´の表裏両面側における塗料と空気との圧力比率が１：１とされていることにより、運転時においてダイアフラム５，５´に対してほとんど力（負荷）が作用しないものとなる。このため、ダイアフラム５，５´の高い耐久性（長寿命）を確保することができ、メンテナンスフリーで長時間（例えば数１００時間）の連続的な運転が可能とされている。
【０００８】
これに対し、例えば粘度が高いもの等、塗料の種類によっては、移送途中のパイプやホースにおいて発生する圧力損失が大きいものがあり、そのような圧力損失を見込んだ高い圧力で塗料を圧送する必要が生ずる場合がある。上記した、圧力比率が１：１のダイアフラムポンプ１では、望まれる圧力を発生させることができない事情がある。
【０００９】
そこで、近年では、ダイアフラム５，５´と同軸上にエアシリンダ（或いは第２のダイアフラム）を組込んで、シャフト１３に対する駆動力（機械的なアシスト力）を得るようにしたダイアフラムポンプが考えられている。これによれば、２：１或いは３：１の圧力比率を得ることができる。例えば、圧力比率を３：１としたダイアフラムポンプにあっては、入力される駆動用の高圧エアの圧力が、例えば０．５ＭＰａであっても、その３倍、つまり１．５ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができる。
【００１０】
ところが、そのように圧縮比率を２：１或いは３：１としたものでは、ダイアフラム５，５´の両面側の圧力の比率が、２：１或いは３：１となるので、ダイアフラム５，５´に大きな負荷が作用し、比較的短時間（例えば数時間程度）で破損してしまう不具合があった。
【００１１】
尚、塗料の高圧での圧送が必要な場合に、ダイアフラムポンプとは異なる種類のポンプ、例えばピストンポンプを採用するといったことも考えられる。しかし、ピストンポンプは、摺動部の発熱や、摺動部において塗料が漏れやすい等の事情があるので、熱硬化性の成分を含む塗料や、空気に触れると硬化する塗料等では、ピストンポンプは採用できず、ダイアフラムポンプを採用することが望ましいのである。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、エア駆動式のダイアフラムポンプを採用したものにあって、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができる塗料圧送システム及び塗料圧送方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の塗料圧送システムは、塗料供給源の塗料を圧送するためのエア駆動式のダイアフラムポンプと、このダイアフラムポンプに駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構とを具備してなるシステムにあって、前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源と、この圧縮空気供給源から入力されるエアを増圧して前記ダイアフラムポンプに向けて出力する増圧手段とを備えて構成されているところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【００１４】
上記構成によれば、エア駆動機構からの高圧エアによってダイアフラムポンプが駆動され、塗料が圧送されるのであるが、エア駆動機構においては、圧縮空気供給源からのエアが、増圧手段により増圧されてダイアフラムポンプに供給されるようになる。従って、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力よりも高いエア圧力でダイアフラムポンプを駆動することができ、その分、高い塗料吐出圧力を得ることができる。この場合、ダイアフラムポンプ自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要はないので、ダイアフラムに作用する負荷を小さく抑えることができる。
【００１５】
本発明においては、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいダイアフラムポンプを採用することができる（請求項２の発明）。これによれば、ダイアフラムポンプにおける出力圧力と入力圧力との圧力比率が１：１を超えるので、ダイアフラムポンプに供給されるエア圧力よりも大きい塗料吐出圧力を得ることができる。しかも、その圧力比率は、２：１未満に抑えられるので、ダイアフラムに大きな負荷が作用することを防止することができ、ダイアフラムの耐久性を確保することができる。
【００１６】
このように、出力圧力と入力圧力との圧力比率を、１：１を超え、２：１未満の範囲内とすることによって、塗料吐出圧力を高めることと、ダイアフラムの負荷を抑えることとのバランスを良好なものとすることができる。尚、ダイアフラムポンプの圧力比率としては、より好ましくは、１．５：１を中心としたその前後であり、例えば、１．４：１〜１．６：１の範囲内である。これにより、ダイアフラムの寿命を十分に高いものとすることができる。
【００１７】
上記した増圧手段として、具体的には、入口側に入力されたエアを増圧して出口側から出力する増圧弁を採用することができ、その増圧弁を１段又は複数段に設けて構成することができる（請求項３の発明）。この種の増圧弁は、増圧比が２倍、４倍のものが市販されており、増圧手段を簡易に構成することができる。増圧弁を複数段に設ければ、全体としての増圧比をより大きくすることが可能となる。
【００１８】
本発明の塗料圧送方法は、エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する方法にあって、前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力を増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧して前記ダイアフラムポンプに供給すると共に、前記ダイアフラムポンプは、機械的アシスト力の付加によって出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされることにより、前記圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の塗料圧送圧力を得るようにしたところに特徴を有する（請求項４の発明）。
【００１９】
これによれば、エア駆動機構においては、圧縮空気供給源からのエアが、増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧されてダイアフラムポンプに供給され、ダイアフラムポンプは、出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされていることによって、全体として、圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の高い塗料圧送圧力を得ることができる。この場合、ダイアフラムポンプ自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要はないので、ダイアフラムに作用する負荷を小さく抑えることができ、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の塗料圧送システム及び塗料圧送方法によれば、エア駆動式のダイアフラムポンプを採用したものにあって、エア駆動機構において圧縮空気供給源からのエアが増圧手段により増圧されてダイアフラムポンプに供給されるように構成したので、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラムの優れた耐久性を確保することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を塗装システムにおける塗料の圧送システムに適用した一実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例に係る塗料圧送システム２１の全体構成を概略的に示している。
【００２２】
この塗料圧送システム２１は、流体としての塗料Ｐを供給するための塗料供給源２２、この塗料供給源２２の塗料Ｐを、図示しない塗装装置（スプレーガン等）に向けて圧送するエア駆動式の複動型のダイアフラムポンプ２３、このダイアフラムポンプ２３に駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構２４を備えて構成される。前記塗料供給源２２とダイアフラムポンプ２３の吸込口（後述）とは、塗料供給管２５により接続され、また、ダイアフラムポンプ２３の吐出口（後述）と塗装装置とは、塗料圧送ホース２６により接続されるようになっている。
【００２３】
前記塗料供給源２２は、塗料Ｐを収容するタンクから構成されている。また、図示はしないが、塗料Ｐに代えて、流体としてのシンナ等の洗浄液を供給することも可能にされている。この場合、例えば主剤と硬化剤とからなる二液性の塗料を供給する場合には、塗料供給源２２を、主剤供給源及び硬化剤供給源、それら主剤と硬化剤とを所定の比率で混合する混合装置等を含んで構成することができる。更にこのとき、複数種類の塗料（及び洗浄液）を切替えるためのカラーチェンジバルブ等を設けるようにしても良い。
【００２４】
そして、本実施例では、前記ダイアフラムポンプ２３として、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいものが採用されている。具体的には、圧力比率が、１．５：１のダイアフラムポンプ２３が採用されている。図２は、前記ダイアフラムポンプ２３の構成を示している。以下、このダイアフラムポンプ２３の構成について簡単に述べる。
【００２５】
即ち、ダイアフラムポンプ２３の中央部には、ボディ２７が配設され、そのボディ２７の図で左側にシリンダ２８が配設され、更にそのシリンダ２８の図で左側にハウジング２９が配設されている。前記ボディ２７には、その中心部を図で左右方向に貫通する貫通孔２７ａが設けられおり、前記ハウジング２９にも、中心部を図で左右方向に貫通する貫通孔２９ａが設けられている。前記ハウジング２９の左側面部には、円形の凹部２９ｂが形成されており、前記ボディ２７の右側面部には、円形の凹部２７ｂが前記凹部２９ｂと対称的に形成されている。
【００２６】
そして、ダイアフラムポンプ２３は、前記ハウジング２９の左側部位及びボディ２７の右側部位に、第１及び第２のポンプ部３０，３０′を左右対称的に有して構成される。なお、第２のポンプ部３０′における第１のポンプ部３０と同等の部材（部位）には、共通の数字に「′」を付した符号とする。
【００２７】
そのうち、図で左側の第１のポンプ部３０においては、前記ハウジング２９の図で左側面部に、フランジ部３１がねじ止めにより取付けられるようになっており、それらの間には、合成樹脂（例えばナイロン）製のほぼ円形状をなすダイアフラム３２が、その外周縁部を挟むようにして設けられている。さらに、このダイアフラム３２の中心部は、シャフト３３の左端部に連結されている。
【００２８】
このシャフト３３は、図で左右方向に延び、前記ボディ２７の貫通孔２７ａ、及び、ハウジング２９の貫通孔２９ａを貫通して設けられている。このとき、詳しく図示はしないが、ボディ２７の貫通孔２７ａ、及び、ハウジング２９の貫通孔２９ａの内周部には、ドライベアリングやＯリング等が配設されており、これにて、シャフト３３は、気密性を確保した状態で、摺動自在に設けられている。
【００２９】
前記フランジ部３１は、内側の面（図で右側面）に円形の凹部３１ａが形成されており、前記ダイアフラム３２との間にポンプ室３４が設けられる。この場合、前記凹部３１ａは、その底面の円形の平坦面部と、その外周のテーパー面部とを有して構成され、本実施例においては、この凹部３１ａの底面（円形の平坦面部）の中央部には、円形の開口部３１ｂが形成されている。また、ダイアフラム３２の図で右側には、前記ハウジング２９の凹部２９ｂとの間にエア駆動室３５が設けられる。これにより、ダイアフラム３２の変形可能な空間が確保され、ダイアフラム３２の図で左右方向への往復変位によってポンプ室３４内への液体（塗料）を吸込む吸入工程と、ポンプ室３４内の液体（塗料）を吐出する吐出工程とが実行されるようになっている。
【００３０】
そして、前記フランジ部３１の外面（図で左側面）側には、マニホールド３６がねじ止め等により取付けられている。このマニホールド３６には、上下方向に延びる液体通路３７が形成されており、この液体通路３７の下端部には、バルブシート、バルブボール、スプリング等を備える逆止弁からなる吸入弁３８が組込まれ、液体通路３７の上端部には、同様の逆止弁からなる吐出弁３９が組込まれている。
【００３１】
さらに、前記マニホールド３６（液体通路３７）の下端には、前記ボディ２７等の下部を左右方向に延びる吸込パイプ４０の左端部が接続されており、マニホールド３６（液体通路３７）の上端には、ボディ２７等の上部を左右方向に延びる吐出パイプ４１の左端部が接続されている。前記吸込パイプ４０には吸込口４０ａが設けられ、この吸込口４０ａに前記塗料供給管２５の先端部が接続されるようになっている。また、前記吐出パイプ４１には吐出口４１ａが設けられ、この吐出口４１ａに前記ホース２６の基端部が接続されるようになっている。
【００３２】
前記マニホールド３６の図で右側壁部には、右方に若干量だけ凸となる円形の凸部３６ａが一体に設けられており、この凸部３６ａ部分が、前記フランジ部３１の円形の開口部３１ｂに嵌合するようになっている。そして、この部分に、前記液体通路３７の途中部と、前記フランジ部３１の凹部３１ａ内（ポンプ室３４）とを連通させるための、この場合入口穴と出口穴とを兼用する複数個例えば４個（２個のみ図示）の出入口穴４２が９０°間隔で設けられている。
【００３３】
詳しく図示はしないが、これら出入口穴４２は、前記フランジ部３１の凹部３１ａの軸方向に対して例えば３０°程度傾斜して延び、且つ、径方向に対して例えば５°程度傾いて設けられ、フランジ部３１の凹部３１ａ（ポンプ室３４）の中心部から外周側にややずれた位置で開口するように形成されている。これにて、ポンプ室３４内に旋回流が形成されるようになっている。
【００３４】
一方、前記第２のポンプ部３０′においても、凹部３１ａ′及び開口部３１ｂ′を有するフランジ部３１′、ダイアフラム３２′、ポンプ室３４′、エア駆動室３５´、液体通路３７′並びに吸入弁３８′及び吐出弁３９′を有するマニホールド３６′を備えている。液体通路３７′の下端部が、前記吸込パイプ４０の右端部に接続され、液体通路３７′の上端部が前記吐出パイプ４１の右端部に接続されている。また、前記マニホールド３６′には、上記マニホールド３６と同様に、円形の凸部３６ａ′、４個の出入口穴４２′が設けられている。
【００３５】
前記ダイアフラム３２′の中心部が、前記シャフト３３の右端部に連結されている。このとき、ダイアフラム３２，ダイアフラム３２′及びシャフト３３は、後述するエア駆動機構２４により、図で左右方向に所定のストロークで一体的に往復動するようになっている。その際、図１に示すように、一方のダイアフラム３２が吸入工程にあるときに、他方のダイアフラム３２′が吐出工程となることを、逆の関係で交互に繰返すようになるのである。
【００３６】
そして、前記シリンダ２８内（ボディ２７とハウジング２９との間）には、前記ダイアフラム３２，３２′の往復移動に関し、機械的なアシスト力を発生させるためのピストン４３が設けられる。このピストン４３は、ほぼ円筒状をなし、前記シャフト３４の外周に固定的に取付けられている。このピストン４３は、その外周面が、シリンダ２８の内周面に対し、気密状態を保持したままで、左右方向に摺動自在に設けられている。これにて、シリンダ２８内には、ピストン４３の図で左側面とハウジング２９の右側面との間に第１のシリンダ室４４が形成されると共に、ピストン４３の図で右側面とボディ２７の左側面との間に第２のシリンダ室４５が形成される。
【００３７】
このとき、ダイアフラムポンプ２３内には、図で上部に位置して、パイプ等からなる第１のエア供給路４６が、前記第１のシリンダ室４４と前記第２のポンプ部３０´のエア駆動室３５´とをつなぐように設けられている。これと共に、図で下部に位置して、パイプ等からなる第２のエア供給路４７が、前記第２のシリンダ室４５と前記第１のポンプ部３０のエア駆動室３５とをつなぐように設けられている。また、本実施例では、前記ピストン４３の図で左右両側面の有効面積（圧力を受ける面積）が、ダイアフラム３２，３２´の有効面積の１／２とされている。
【００３８】
これにより、第１のエア供給路４６を通して、第１のシリンダ室４４及びエア駆動室３５´に高圧エアが供給されることにより、図１に示すように、ダイアフラム３２′が右方に変位して、第２のポンプ室３０´において吐出工程が行われる。この際、第１のシリンダ室４４に対する高圧エアの供給により、ピストン４３が図で右方に摺動変位し、シャフト３３に右方への駆動力（加圧力）が付与される。このときにピストン４３により付加されるアシスト力は、有効面積の比からダイアフラム３２´のみの圧力の０．５倍となるから、全体として１．５倍の加圧力（吐出圧力）が得られるようになる。つまり、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１とされている。
【００３９】
第２のエア供給路４７を通して、第２のシリンダ室４５及びエア駆動室３５に高圧エアが供給されたときには、上記とは逆に、ダイアフラム３２が左方に変位して、第１のポンプ室３０において吐出工程が行われる。この際には、ピストン４３が図で左方に摺動変位してシャフト３３に左方への駆動力（加圧力）が付与され、やはり１．５倍の加圧力（吐出圧力）が得られるのである。尚、シリンダ室４４，４５及びエア駆動室３５,３５´のうちの高圧エアが供給されない側は、内部の圧力が放出されるようになっている。
【００４０】
さて、上記したダイアフラムポンプ２３に駆動用のエアを供給するエア駆動機構２４は、次のように構成されている。即ち、このエア駆動機構２４は、図１に示すように、圧縮空気供給源としてのコンプレッサ４８と、このコンプレッサ４８からのエアを増圧して前記ダイアフラムポンプ２３に向けて出力する増圧手段としての増圧弁４９とを備えている。前記コンプレッサ４８としては、出力されるエア圧力が、例えば０．４ＭＰａ〜０．７ＭＰａ程度の汎用のものが採用されている。
【００４１】
前記コンプレッサ４８から出力されたエアは、エアパイプ５０を通して増圧弁４９の入口側（入口ポート５８）に入力される。増圧弁４９は、後述するように、入力されたエアを増圧して出口側（出口ポート５９）から出力する。出力された高圧エアは、エア供給管５１を通してダイアフラムポンプ２３に入力される。このとき、本実施例では、増圧弁４９として、増圧比が２倍のもの（例えば、ＳＭＣ株式会社製の増圧弁「ＶＢＡ」）を採用している。
【００４２】
尚、詳しく図示はしないが、エア供給管５１には切替弁が接続され、この切替弁が、前記ダイアフラムポンプ２３の第１のエア供給路４６及び第２のエア供給路４７に接続されている。その切替弁によって、第１のエア供給路４６及び第２のエア供給路４７に交互に高圧エアが供給されるように構成されている。
【００４３】
図３は、前記増圧弁４９の構成を模式的に示す断面図である。この増圧弁４９は、隔壁部５２の左右両側に、第１及び第２のシリンダ５３，５３´を対称的に備えている。尚、これら第１及び第２のシリンダ５３，５３´に関しても、第２のシリンダ５３´においては、第１のシリンダ５３に設けられるものと、同等の部材（部位）には、共通の数字に「′」を付した符号とする。
【００４４】
第１及び第２のシリンダ５３，５３´内には、夫々ピストン５４，５４´が設けられる。これらピストン５４，５４´は、前記隔壁部５２を貫通して左右方向に延びるロッド５５によって連結されている。ロッド５５は、隔壁部５２を気密且つ左右方向に摺動自在に貫通している。第１のシリンダ５３内は、ピストン５４の外側（図で左側）が駆動室５６とされ、ピストン５４の内側が増圧室５７とされる。第２のシリンダ５３´内は、ピストン５４´の外側（図で右側）が駆動室５６´とされ、ピストン５４´の内側が増圧室５７´とされる。
【００４５】
前記隔壁部５２には、図で上部に位置して入口ポート５８が設けられ、図で下部に位置して出口ポート５９及び排気ポート６０が設けられている。隔壁部５２内には、切替弁６１が組込まれている。この切替弁６１は、第１〜第４のポート６１ａ〜６１ｄを有する４ポート２位置切替弁から構成されている。また、切替弁６１は、切替えのためのプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆを左右部位に夫々有し、それらプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆの先端部は、夫々、前記増圧室５７及び５７´内に突出配置されている。これらプッシュロッド６１ｅ及び６１ｆは、夫々ピストン５４，５４´によって作動されるようになっている。
【００４６】
そして、隔壁部５２には、以下に述べるような空気流路が設けられる。即ち、隔壁部５２の図で上部には、基端側が前記入口ポート５８に連通する第１の入口流路６２が設けられている。この第１の入口流路６２の先端部は二股に分岐し、前記増圧室５７及び５７´に夫々連通されている。このとき、第１の入口流路６２の先端部の分岐部より下流の部分には、増圧室５７及び５７´内への空気の流入のみを許容するための第１及び第２の入口チェック弁６３，６３´が設けられている。
【００４７】
隔壁部５２の図で上部には、前記入口ポート５８に連通する第２の入口流路６４が、前記第１の入口流路６２に並列に設けられている。この第２の入口流路６４は、空気圧力を一定に保持するためのガバナ６５を介して、前記切替弁６１の第１のポート６１ａに接続されている。尚、前記ガバナ６５のパイロット管路は、前記出口ポート５９に接続されている。
【００４８】
隔壁部５２の図で下部には、先端部が前記出口ポート５９に連通する出口流路６６が設けられている。この出口流路６６の基端部は二股に分岐し、前記第１及び第２の増圧室５７及び５７´に夫々連通されている。このとき、出口流路６６の基端部の分岐部より上流の部分には、増圧室５７及び５７´内からの空気の流出のみを許容する第１及び第２の出口チェック弁６７，６７´が設けられている。増圧室５７，５７´間に圧力差が生じている場合には、第１及び第２の出口チェック弁６７，６７´によって、圧力の高い側からの空気の流出は許容されるが、圧力の低い側からの空気の流出が阻止される。
【００４９】
前記駆動室５６には、第１の連通路６８が接続され、この第１の連通路６８が前記切替弁６１の第４のポート６１ｄに接続されている。前記駆動室５６´には、第２の連通路６９が接続され、この第２の連通路６９が前記切替弁６１の第２のポート６１ｂに接続されている。切替弁６１の第３のポート６１ｃは、前記排気ポート６０に接続されている。
【００５０】
上記構成の増圧弁４９においては、切替弁６１が図示の状態にあるときには、入口ポート５８から第１の入口流路６２を通して増圧室５７及び５７´に高圧の空気が供給されると共に、第２の入口流路６４を通して駆動室５６´に高圧の空気が供給される。これにより、増圧室５７及び駆動室５６´のエア圧によりピストン５４，５４´が図で左方に移動して増圧室５７´内の空気が２倍に増圧され、出口流路６６を通して出口ポート５９から出力される。
【００５１】
そして、ピストン５４´が、ストロークエンドに至ると、切替弁６１のプッシュロッド６１ｆが押圧されて、切替弁６１が切替わり、今度は、第２の入口流路６４を通して駆動室５６に高圧の空気が供給される。これにより、駆動室５６及び増圧室５７´のエア圧によりピストン５４，５４´が図で右方に移動して増圧室５７内の空気が２倍に増圧され、出口流路６６を通して出口ポート５９から出力される。ピストン５４が、ストロークエンドに至ると、切替弁６１のプッシュロッド６１ｅが押圧されて、切替弁６１が再び図示の位置に切替わる。これを繰返すことにより、２倍に増圧されたエアが出口ポート５９から連続的に出力されるようになっている。
【００５２】
次に、上記構成の作用について述べる。上記した塗料圧送システム２１においては、エア駆動機構２４から供給される高圧エアによってダイアフラムポンプ２３が駆動され、塗料供給源２２の塗料Ｐが圧送される。このとき、エア駆動機構２４においては、コンプレッサ４８からのエアが、増圧弁４９により２倍に増圧されてダイアフラムポンプ２３に供給されるようになる。
【００５３】
更に、ダイアフラムポンプ２３においては、ピストン４３による機械的なアシスト力によって、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１とされているので、全体として、コンプレッサ４８からのエア圧力の３倍の塗料吐出圧力を得ることができる。例えば、コンプレッサ４８の出力圧力が０．４ＭＰａの場合には、１．２ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができ、コンプレッサ４８の出力圧力が０．６ＭＰａの場合には、１．８ＭＰａの塗料吐出圧力を得ることができる。
【００５４】
これにより、粘度が高いため移送途中のパイプやホースにおいて発生する圧力損失が大きい塗料Ｐであっても、圧力損失を見込んだ高い圧力で塗料Ｐを圧送することができる。また、熱硬化性の成分を含む塗料や空気に触れると硬化する塗料等、ピストンポンプが採用できない種類の塗料Ｐであっても、ダイアフラムポンプ２３を採用して高圧での圧送を行うことができるのである。
【００５５】
しかも、ダイアフラムポンプ２３自体は、圧力比率が１．５：１と比較的小さく抑えられているので、ダイアフラム３２，３２´における表裏面側の圧力差が比較的小さく、ダイアフラム３２，３２´に作用する負荷を小さく抑えることができる。この結果、ダイアフラム３２，３２´の十分な耐久性を確保することができ、長期間の使用が可能となるものである。
【００５６】
このように、本実施例の塗料圧送システム２１及び塗料圧送方法によれば、エア駆動式のダイアフラムポンプ２３を採用したものにあって、高い塗料吐出圧力を得ることができながらも、ダイアフラム３２，３２´の優れた耐久性を確保することができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施例では、エア駆動機構２４の増圧手段として、入力圧力を２倍に増圧して出力する市販の増圧弁４９を採用したことにより、増圧手段を簡易に構成することができる。
【００５７】
しかも、本実施例では、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１．５：１のダイアフラムポンプ２３を採用したので、ダイアフラムポンプ２３自体にさほど大きな圧力比率のものを用いる必要がなく、塗料吐出圧力を高めることと、ダイアフラム３２，３２´の負荷を抑えて十分な耐久性を確保することとのバランスを良好なものとすることができる。この場合、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内の、圧力比率の比較的小さいダイアフラムポンプを採用することにより、ダイアフラムの十分な耐久性を確保することができるのである。
【００５８】
尚、上記実施例では、圧力比率が１．５：１のダイアフラムポンプ２３を採用するようにしたが、従来と同様の、圧力比率が１：１のダイアフラムポンプを採用しても良く、これによっても、エア駆動機構に増圧手段を設けることによって、所期の目的を達成することができる。また、増圧手段としても、増圧比が２倍の増圧弁４９に限らず、増圧比が４倍のもの等であっても良く、更には、増圧弁を複数段に設ければ、全体としての増圧比をより大きくすることが可能となる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、塗料圧送システムの全体構成を概略的に示す図
【図２】ダイアフラムポンプの構成を示す縦断面図
【図３】増圧弁の構成を模式的に示す縦断面図
【図４】従来例を示すもので、ダイアフラムポンプの縦断面図
【符号の説明】
【００６０】
図面中、２１は塗料圧送システム、２２は塗料供給源、２３はダイアフラムポンプ、２２はエア駆動機構、３２，３２´はダイアフラム、４３はピストン、４８はコンプレッサ（圧縮空気供給源）、４９は増圧弁（増圧手段）、Ｐは塗料を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料供給源の塗料を圧送するためのエア駆動式のダイアフラムポンプと、このダイアフラムポンプに駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構とを具備してなる塗料圧送システムであって、
前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源と、この圧縮空気供給源から入力されるエアを増圧して前記ダイアフラムポンプに向けて出力する増圧手段とを備えて構成されていることを特徴とする塗料圧送システム。
【請求項２】
前記ダイアフラムポンプは、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内のものとされることを特徴とする請求項１記載の塗料圧送システム。
【請求項３】
前記増圧手段は、入口側に入力されたエアを増圧して出口側から出力する増圧弁を、１段又は複数段に備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗料圧送システム。
【請求項４】
エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する方法であって、
前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力を増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧して前記ダイアフラムポンプに供給すると共に、
前記ダイアフラムポンプは、機械的アシスト力の付加によって出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされることにより、
前記圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の塗料圧送圧力を得るようにしたことを特徴とする塗料圧送方法。
【請求項１】
塗料供給源の塗料を圧送するためのエア駆動式のダイアフラムポンプと、このダイアフラムポンプに駆動用の高圧エアを供給するエア駆動機構とを具備してなる塗料圧送システムであって、
前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源と、この圧縮空気供給源から入力されるエアを増圧して前記ダイアフラムポンプに向けて出力する増圧手段とを備えて構成されていることを特徴とする塗料圧送システム。
【請求項２】
前記ダイアフラムポンプは、出力圧力と入力圧力との圧力比率が、１：１を超え、２：１未満の範囲内のものとされることを特徴とする請求項１記載の塗料圧送システム。
【請求項３】
前記増圧手段は、入口側に入力されたエアを増圧して出口側から出力する増圧弁を、１段又は複数段に備えて構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗料圧送システム。
【請求項４】
エア駆動機構により駆動されるエア駆動式のダイアフラムポンプを用いて塗料を圧送する方法であって、
前記エア駆動機構は、圧縮空気供給源から出力されるエア圧力を増圧手段により２倍又はそれ以上に増圧して前記ダイアフラムポンプに供給すると共に、
前記ダイアフラムポンプは、機械的アシスト力の付加によって出力圧力と入力圧力との圧力比率が１．５：１又はそれ以上とされることにより、
前記圧縮空気供給源のエア圧力の３倍以上の塗料圧送圧力を得るようにしたことを特徴とする塗料圧送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２６２９１１（Ｐ２００７−２６２９１１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８５４１７（Ｐ２００６−８５４１７）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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