JPH0243919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばエアレス塗装機の塗料の圧送等
に好適するダイヤフラムポンプによる流体圧送装
置に関する。

例えば塗装機による塗料作業中においては、ス
プレイの断続或いは中断は不可欠であり、また、
スプレイ中の圧力変動は霧化状態の悪化につなが
るため回避しなければならない。一方、塗料の圧
送に用いるダイヤフラムポンプの駆動源としては
電動機を用いるのが一般的であるが、塗装作業中
のスプレイの断続に応じてその都度電動機の運
転・停止を行うと、スイツチの開閉が非常に多く
なつてスイツチを早期に損傷したり、電動機に頻
繁に起動電流が流れるため過熱したり、更には圧
送圧力の変動をも生じ実用上不具合を生ずる。そ
こで、スプレイの中断時にも電動機を連続運転し
て上記不具合点の解消を図ることが従来より行わ
れており、一例として特公昭51−15601号（米国
特許第3680981号）が公知として知られている。
このものは、ダイヤフラムポンプと電動機によつ
て往復動されるピストンとの間に作動油を介在
し、スプレイが中断されてダイヤフラムポンプの
ダイヤフラムの変位が拘束された時に余剰の作動
油をリリーフ弁から逃がして電動機の過負荷及び
油圧の過上昇を防止し、以つてスプレイの中断時
にも電動機の連続運転を可能としたものである。
この方式において、塗料のスプレイ中はダイヤフ
ラムがピストンの往復動に呼応して変位し、塗料
を吸入して圧送するという仕事を出力するので、
電動機からの入力がほとんど塗料の圧送に消費さ
れ、内部機構に何ら無理が生じなく技術上特に困
難なことは生じない。

しかし、スプレーが中断されてダイヤフラムが
ロツクされると、ピストンとダイヤフラムとの間
に作動油を貯えた油圧室の容積変化率が最大とな
り、油圧室の容積が減少する時に油圧室内の作動
油がリリーフバルブを介してタンクに戻り、油圧
室の容積が増加する時にタンクから油圧室に作動
油を吸入するようになる。この場合、ピストンの
仕事はダイヤフラムポンプには出力されず、ピス
トンにより高圧力に圧縮された高圧の作動油をリ
リーフバルブとオリフイスとの間の狭い隙間を摩
擦抵抗に打ち勝つて排出するという形になつて内
部で消費され、従つて、電動機から与えられた入
力は熱に転化して油温の上昇となつて表われる。
ところが、ダイヤフラムは樹脂（ナイロン）を使
用するのが一般的で、その経済性、耐久性、強度
からも望ましい材料であるが、熱に弱い欠点があ
り、従つて、油温の上昇はダイヤフラムの耐久性
を著しく低下させることとなる。そこで、上記し
た特公昭51−15601号に示されたものは、ピスト
ンの吸入行程で油圧室内の作動油を負圧にして気
泡を発生させ、油圧室内に吸入する作動油の絶対
量を減少させることにより、リリーフバルブを通
過する油の量を減少させて作動油の温度上昇を抑
えるようにしたものである。しかし、ピストンの
吸入行程で作動油に負圧を生じさせて気泡を発生
させるようなことは油圧機器使用上の一般常識か
ら外れてポンプの効率を単に低下させているにす
ぎず、従つて、スプレイ中断時の作動油の循環量
（リリーフバルブから排出される作動油の量）を
抑えて負荷の減少を得たとしても、逆にスプレイ
中にダイヤフラムポンプに与え得る仕事量も減少
してしまつており、全体として効率が著しく低い
ものである。また、上記公報中には気泡の発生
（キヤビテーシヨンの発生）により気化熱を奪い
作動油の冷却を図る等の効果が記載されている
が、これも単に減圧時の作用のみとらえて圧縮行
程の時に気泡が凝縮する際の発熱を無視した一方
的な主張で、吸入・圧縮の全体を見渡すと何ら冷
却効果がなく単にキヤビテイシヨンによる幣害だ
けが残ることとなり、要するにスプレイの中断時
に電動機を連続運転可能とはしているが、効率が
低く、キヤビテイシヨンによる幣害で著しく寿命
が小さいという欠点を有している。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、全体の効率を著しく向上し得
るとともにダイヤフラムの変位がロツクされた時
の負荷を最小限とし油温の上昇を極力低くなし得
るようにしたダイヤフラムポンプによる流体圧送
装置を提供するにある。

以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。１は駆動用のモータで、これの回
転軸２側の端面にケーシング３がシール４を介し
て固着されている。そして、回転軸２先端には偏
心軸部２ａが設けられ、該偏心軸部２ａの外周部
にローラフオロアー５が装着されている。６，６
はローラフオロアー５を挾むように偏心軸部２ａ
に固着されたバランサーであり、ケーシング３に
は回転軸２を被うタンク室７が設けられている。
８はタンク室７底部のドレン口８ａを閉塞するド
レンプラグ、９はタンク室７上面の供給口９ａに
着脱可能に装着した栓である。１０はタンク室７
に連通する水平な連通孔で、該連通孔１０内に筒
状のシリンダ１１が嵌合され、ナツト１２にて固
着されている。１３はシリンダ１１内に左右に摺
動移動可能に設けたピストンで、これは右端に雌
ねじ部１４ａを有する第１のピストン１４と左端
に雄ねじ部１５ａを有する第２のピストン１５と
を、雄ねじ部１５ａを雌ねじ部１４ａにねじ込む
ことにより一体化されたもので、第２のピストン
１５の右端外周部に環状のばね受部１５ｂが突設
されて、該ばね受部１５ｂとナツト１２との間に
ピストン１３を下方に付勢するための圧縮コイル
ばね１６が配設されており、従つて、ピストン１
３は圧縮コイルばね１６のばね力によつて第２の
ピストン１５の右端面が常にローラフオロアー５
の外周部に接触している。１７は第１のピストン
１４と第２のピストン１５を貫通して形成された
吸入路で、これの途中の弁室１７ａ内にボール１
８及び圧縮コイルばね１９からなる吸入弁２０が
収納されている。２１は連通孔１０の左端開口を
閉塞する閉塞部材で、これとピストン１３とによ
りシリンダ室２２が形成されている。２３はシリ
ンダ室２２に連通するようにケーシング３に形成
された上面が開放する段付孔で、これを閉塞する
ようにダイヤフラム２４を挾んでサブケーシング
２５がケーシング３上面に装着されている。そし
て、段付孔２３内の大径部にはダイヤフラム２４
を受ける受部材２６が配設され、該受部材２６に
は中央部に上下に貫通する貫通孔２６ａが穿設さ
れるとともに該貫通孔２６ａの周囲に同じく上下
に貫通する複数個の通油孔２６ｂが穿設されてい
る。２７はダイヤフラム２４の中央部下面から貫
通孔２６ａを介して下方に突設された軸部で、こ
れの外周囲にダイヤフラム２４を下方に付勢する
ための圧縮コイルばね２８が挿入されていて、そ
の圧縮コイルばね２８の下端は軸部２７の下端に
ねじ込んだナツト２９に当接され、該圧縮コイル
ばね２８の上端は受部材２６の下面に当接されて
いる。一方、サブケーシング２５にはダイヤフラ
ム２４と連通する縦孔３０が設けられて、該縦孔
３０に吸入口体３１がねじ込み固定されており、
この吸入口体３１とダイヤフラム２４との間をポ
ンプ室３２としている。一方、吸入口体３１内に
は第１図に示すように圧縮コイルばね３３によつ
て弁座３４に当接されるフート弁３５が配設され
ている。３６はサブケーシング２５の側面にねじ
込み連結された塗料吐出用のエルボで、これは通
路３７を介してポンプ室３２に連通している。３
８は通路３７の途中に介在されたチエツクバルブ
で、これのチエツクボール３９を押圧する圧縮コ
イルばね４０の上端はサブケーシング２５にねじ
込んだプラグ４１によつて支持されている。４２
はリリーフ弁で、リリーフ通路４３を介してシリ
ンダ室２２に連通しているが、詳細には第４図に
示すようにケーシング３の外側面からねじ込まれ
た筒状体４４と、この筒状体４４先端の弁座４４
ａに接する弁体４５と、この弁体４５を弁座４４
ａ方向に付勢する圧縮コイルばね４６と、筒状体
４４の突出端に螺進退可能に設けられて圧縮コイ
ルばね４６の弾発力を加減する調整摘み４７とか
らなる。４８は連通孔１０の下方にこれと平行に
穿設された段付形状の横孔で、内部にシリンダ４
９が配設され、一側端が閉塞部材５０により閉塞
されているとともに他側端の小径部４８ａがタン
ク室７に連通されている。５１はシリンダ４９内
及び小径部４８ａを介してシリンダ室２２とタン
ク室７間を連通するバイパス路であり、シリンダ
４９の中央部に横孔４９ａが設けられて、バイパ
ス路５１の一端とシリンダ４９内が連通されてい
る。５２はシリンダ４９内に水平移動可能に設け
たパイロツトバルブで、外周に環状凹部からなる
油路５３が形成されているとともに該油路５３と
左端面とを連通する逃げ孔５２ａが形成されてお
り、パイロツトスプリング５４により矢印Ａ方向
に付勢されて通常は左端の小径部５２ｂが閉塞部
材５０に当接状態を呈しており、この状態で油路
５３は横孔４９ａよりも左側に位置されて該横孔
４９ａがパイロツトバルブ５２の外周部にて閉塞
されている。４９ｂ及び４９ｃはシリンダ４９に
小径部５２ｂと対向するように穿設された横孔
で、一方の横孔４９ｂはリリーフ通路５５を介し
てリリーフ弁４２内に配設された筒状体４４の横
孔４４ｂに連通している。５６は横孔４８と隣接
させてこれと平行に形成された段付形状の横孔
で、内部に筒部材５７が配設され、一側端が筒状
部５８ａを有する閉塞部材５８にて閉塞され、他
側端の小径部５６ａがタンク室７に連通されてい
る。５９は閉塞部材５８の筒状部５８ａ内に摺動
移動可能に配設されたブリーザ弁で、これの右側
の端部に、筒部材５７の内径より若干径小の小径
部５９ａが形成され、且つ該ブリーザ弁５９の中
心線に沿つて逃げ孔５９ｂが穿設されている。６
０は筒状部５８ａ内に配設されたコイルばねで、
これによりブリーザ弁５９が矢印Ｂ方向に付勢さ
れている。一方、閉塞部材５８の筒状部５８ａの
側壁には横孔５８ｂ，５８ｂが穿設されて筒部材
５７の小径部５７ａの先端近傍に連通しており、
横孔５８ｂと横孔４９ｃ間が連通孔６１にて連通
されており、該連通孔６１及び筒部材５７内並び
に小径部５６ａにてタンク室７に通じるリリーフ
通路６２を構成している。尚、６３〜６９は夫々
シール用のＯリング、７０は通路３７内のエアを
抜くためのエア抜きバルブである。

次に上記構成の作用につき説明するに、まず、
スプレーガンの引金が引かれて塗料がエルボ３６
から吐出される状態の時について述べる。モータ
１が通電されて回転軸２が回転されると、偏心軸
部２ａに設けられたローラフオロアー５を介して
ピストン１３が圧縮コイルばね１６との協働によ
り矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向に往復移動される。
そして、ピストン１３が矢印Ｃ方向に移動されて
シリンダ室２２内の容積が減少すると、該シリン
ダ室２２内の作動油７１が段付孔２３及び受部材
２６の通油孔２６ｂを介してダイヤフラム２４の
下面に流入して該ダイヤフラム２４を圧縮コイル
ばね２８に抗して上方に押し上げるようになり、
ポンプ室３２内の塗料７２がチエツクバルブ３８
のチエツクボール３９を圧縮コイルばね４０に抗
して押上げ開放してエルボ３６に向けて吐出圧送
される。次にピストン１３が矢印Ｄ方向に移動さ
れてシリンダ室２２内の容積が増加するからダイ
ヤフラム２４の下面の作動油が通油孔２６ｂを介
してシリンダ室２２に戻るとともにダイヤフラム
２４が圧縮コイルばね２８の付勢力で下降する。
そして、ダイヤフラム２４の下降に応じてポンプ
室３２の容積が増大し、内部の塗料７２の圧力が
負となるから、フート弁３５が圧縮コイルばね３
３に抗して下降して弁座３４から離間し、吸入口
体３１からの塗料７２をポンプ室３２内に吸入す
る。そして、このようにしてピストン２５の往復
動にともなつてダイヤフラム２４が上下動し、ポ
ンプ室３２の内容積が増減されるから、吸入口体
３１から塗料７２が吸入されエルボ３６に向けて
圧送され、以つてスプレイガンからは霧状の塗料
が噴霧される。この状態のとき、パイロツトバル
ブ５２は第５図及び第６図に示す元位置に位置し
てバイパス路５１を閉塞しているからシリンダ室
２２内の作動油７１はタンク室７に流出しない。
そして、ピストン１３が矢印Ｃ方向に最大に移動
して上死点に到達してもシリンダ室２２内の作動
油７１の圧力がリリーフ弁４２の開放設定圧以上
にならなければ、リリーフ弁４２は開放されず、
リリーフ通路４３から作動油７１の漏れがないか
ら、シリンダ室２２内の作動油７１はピストン１
３とシリンダ１１との間の摺動面の隙間からごく
微量に漏れるだけにすぎず、このような漏れによ
り減少した作動油７１はピストン１３の矢印Ｄ方
向へのストローク（移動時）の終期近くに吸入路
１７及び吸入弁２０を介してタンク室７から補充
される。

次に、スプレイガンからの塗料の噴霧が中断さ
れた場合の動作について説明する。即ち、ピスト
ン１３が矢印Ｃ方向に移動する時に、ポンプ室３
２内の塗料７２がエルボ３６から吐出されないか
ら、ダイヤフラム２４の上昇はポンプ室３２内の
塗料７２により拘束された状態となる。従つて、
シリンダ室２２内の作動油７１の圧力はピストン
１３が矢印Ｃ方向に移動されて該シリンダ室２２
の内容積の減少に逆比例して上昇し、若干のスト
ロークでその圧力がリリーフ弁４２の設定作動圧
（例えば150Kg／cm²）を超え、弁体４５が圧縮コイ
ルばね４６に抗して矢印Ｅ方向に移動して開放す
る。すると、シリンダ室２２からの余剰の作動油
７１がリリーフ通路４３，５５を介して横孔４９
ｂからシリンダ４９内に流入し、リリーフ通路５
５、小径部５３ｃと対応するシリンダ４９内及び
連通孔６１内に充満する作動油７１を加圧するか
ら、その圧力がパイロツトバルブ５２の左側径大
端面及びブリーザ弁５９の右側径大端面に夫々作
動する。すると、リリーフ弁４２が開放された時
に瞬時的にパイロツトバルブ５２がパイロツトス
プリング５４に抗して反矢印Ａ方向移動し、油路
５３が横孔４９ｂ，４９ｃを介してバイパス路５
１に連通する状態となるから、シリンダ室２２内
の作動油７１がバイパス路５１、油路５３、逃げ
孔５２ｂ及び小径部４８ａを介してタンク室７に
排出されるようになり、シリンダ室２２の内圧は
急激に下降して略大気圧に等しくなる。一方、リ
リーフ弁４２の開放にともなつてリリーフ通路４
３内の圧力が上昇した時に、パイロツトバルブ５
３が反矢印Ａ方向に移動することによりシリンダ
４９の左端部に生ずる容積増加を越えてリリーフ
通路４３からリリーフ通路５５に作動油７１が流
入する時には、更に該リリーフ通路５５内の圧力
が上昇し、これによつてブリーザ弁５９がコイル
ばね６０に抗して反矢印Ｂ方向に移動して筒部材
５７の小径部５７ａの開口面積を拡大するように
作用してリリーフ通路６２を介して予剰の作動油
７２をタンク室７内に排出する。次に、ピストン
１３が上死点を越えて矢印Ｄ方向へ移動するよう
になつてリリーフ通路５５内への作動油７１の供
給がなくなると、リリーフ通路５５内の作動油７
１がブリーザ弁５９の小径部５９ａと筒部材５７
の小径部５７ａとの間の隙間を通してタンク室７
に徐々に戻されるから、パイロツトバルブ５３が
パイロツトスプリング５４のばね力で第５図及び
第６図に示す元位置に戻される。そして、ピスト
ン１３の矢印Ｄ方向への移動にともなつてシリン
ダ室２２の内容積が増加するから、リリーフ通路
５５，６２及びバイパス路５１を介してタンク室
７に排出された量に見合う作動油７１が吸入路１
７及び吸入弁２０を介してタンク室７からシリン
ダ室２２内に補充される。

このようにエルボ３６から塗料７２の吐出が行
われない時のピストン１３の移動とシリンダ室２
２内の圧力の関係は第７図ａ及びｃに示す関係と
なる。即ち、ピストン１３の矢印Ｃ方向への移動
時の初期にシリンダ室２２内の圧力は短時間リリ
ーフ弁４２の設定圧となるが、その後（第７図に
時刻ｔで示す時に）上述したようにパイロツトバ
ルブ５２が反矢印Ａ方向に移動してバイパス路５
１を開放状態にするから、該シリンダ室２２内の
圧力は略大気圧に近くなる。即ち、スプレイが中
断された時シリンダ室２２が高圧となる時間は短
時間で、モータ１に作用する負荷としてもシリン
ダ室２２が高圧となる短時間のみであるから、モ
ータ１を著しく軽負荷で運転できる。例えば、エ
ルボ３６から塗料７２が吐出されない時はダイヤ
フラム２４の変位がロツクされているから、ピス
トン１３の矢印Ｃ方向移動に応じてシリンダ室２
２内の作動油７１を外部に放出しなければならな
い。即ち、例えばバイパス路５１及びパイロツト
バルブ５２が存在しないと仮定すると、シリンダ
室２２内の圧力はピストン１３の上昇行程の略全
域で第７図ｂに示すようにリリーフ弁４２の設定
圧（例えば150Kg／cm²）となる。そして、第７図
ｂ，ｃを比較した場合、ピストン１３の矢印Ｃ方
向移動にともなうシリンダ室２２の容積の減少は
パイロツトバルブ５２が開放する本実施例の場合
も、バイパス路５１及びパイロツトバルブ５２が
存在しないと仮定した場合も同じで、略同量の作
動油７１がシリンダ室２２から外部に送り出さ
れ、モータ１はシリンダ室２２から同量の作動油
７１を送り出す仕事をすることとなるが、本実施
例の場合は、略大気圧の作動油７１を送り出す仕
事をしているのに対して、バイパス路５１及びパ
イロツトバルブ５２が存在しない場合には、リリ
ーフ弁４２の設定圧（例えば150Kg／cm²）の圧油
を送り出す仕事をすることとなつて、本実施例の
場合のモータ１の仕事量は約1/150で済む。そし
て、このようにしてモータ１から作動油７１に与
えられた仕事は熱エネルギーに転化されるが、本
実施例では、仕事量が低下するから、その分油温
の上昇も低く抑えることができる。

また、吸入弁２０の圧縮コイルばね１９は必要
最小限のばね力に設定されており、従つてピスト
ン１３が矢印Ｄ方向移動してシリンダ室２２の容
積が増大する過程においてシリンダ室２２内の作
動油７１の圧力減少は極力小さなものとなりキヤ
ビテイシヨンを生ずる虞れは全くない。

本発明は以上の説明から明らかなように、全体
の効率を著しく向上し得るとともにダイヤフラム
の変位がロツクされた時の負荷を最小限にして油
温の上昇を極力抑制し得るという優れた効果を奏
するダイヤフラムポンプによる流体圧送装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第
１図は全体の縦断面図、第２図は側面図、第３図
は第１図の―線に沿う断面図、第４図はチエ
ツクバルブ部分を示す縦断面図、第５図は第２図
の―線に沿う断面図、第６図は第２図の―
線に沿う断面図、第７図は作用説明図である。 図面中、１はモータ、７はタンク室、１３はピ
ストン、１７は吸入路、２０は吸入弁、２２はシ
リンダ室、２４はダイヤフラム、３２はポンプ
室、４２はリリーフ弁、４３はリリーフ通路、５
１はバイパス路、５２はパイロツトバルブ、５５
はリリーフ通路、５９はブリーザ弁、６２はリリ
ーフ通路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ダイヤフラムを一面に有し該ダイヤフラムの
   変位に応じて被圧送液を吸入及び吐出するポンプ
   室と、前記ダイヤフラムの他面に連通するととも
   に駆動源により往復動されるピストンを有し内部
   に作動液が充満されたシリンダ室と、前記シリン
   ダ室の内圧が設定値を超えた時に開放して該シリ
   ンダ室内の作動液をタンク室に戻すリリーフ弁を
   有するリリーフ通路と、前記シリンダ室とタンク
   室を連通するバイパス路と、このバイパス路中に
   常には閉塞するように設けられ前記リリーフ弁が
   開放されて前記シリンダ室からの作動液が流出し
   た時に該バイパス路を開放させるパイロツト弁と
   を具備してなるダイヤフラムポンプによる液体圧
   送装置。