JPH0617669B2 - ダイヤフラム・ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、送出される流体の脈動を低減させたダイヤフ
ラム・ポンプに関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

ダイヤフラム・ポンプは、通常のピストン・ポンプに比
して、本来漏れを生じることなく動作するものであり、
しかも、摩耗し易くてポンプにより送出されるべき流体
の汚染の一因となり易いような部材を含まないものであ
るので、広く用いられている。ダイヤフラム・ポンプに
おいては、ダイヤフラムは機械要素により直接駆動され
るものではなくて、流体の圧力媒体を介して駆動され
る。圧力媒体は、通常は油であるが、この圧力媒体は機
械要素であるピストンによって作動される。このピスト
ンについては密封性は特に問題とはされない。というの
も圧力媒体が漏出したとしても、この媒体はピストンと
ダイヤフラムとの間に圧力媒体を自動的に補充する圧力
媒体リザーバに回収され得るからである。この種のポン
プでは、ダイヤフラムは、送出される流体と圧力媒体と
の間の境界を成す。

高圧液体クロマトグラフィーは、上記の様なダイヤフラ
ム・ポンプの適用分野の１つである。この技術の発展
は、絶えず流量を減少させつつ圧力を高める方向を目指
していた。ここにおいて、ダイヤフラム・ポンプの設計
に固有の問題、すなわち送出される流体の流れが脈動す
るという問題がある。ダイヤフラム・ポンプを液体クロ
マトグラフィーに用いるときは、この脈動によって分析
の質が損なわれないことを保証するに充分な程度までこ
の脈動を減衰させねばならない。この減衰を行なうた
め、一般に減衰器(damper)が設けられる。この減衰器は
送出される媒体を内包しており、圧力が上昇するときは
容積が増大し、また圧力が低下するときは、容積が減少
するように構成されている。斯くして、「容量効果」、
つまりポンプにより送出される流体の一部分が圧力相の
間は蓄積され、圧力が高圧端から低下する期間であるポ
ンプの他の動作相の間に流体抵抗を介して再び放出され
るという動作が得られる。このようにして、或程度の流
れの一様性が得られる。

この種の減衰部は、1980年９月16日発行の米国特許第4,
222,414号（発明者Achener）に記載されている。この特
許によれば、送出される流体は、圧縮性流体が入った密
封チャンバ内に浸漬された膨張可能な密封プラスチック
管に通される。送出流体中の圧力パルスの減衰は、圧縮
性流体中へのプラスチック管の半径方向の膨張によって
なされる。ブルドン管(Bourdon tube)及び圧縮性流体の
組合せ若しくはばね付勢型ダイヤフラムもまた上記の減
衰技術の代表的な例である。これら従来技術にかかる減
衰器の作用は、電気回路における抵抗及び容量素子の作
用に類似している。すなわち、この場合の減衰作用はポ
ンピング周波数の関数なのである。更に、減衰素子の平
衡容積は送出される流体の絶対圧力が上昇するに従って
増大するので、近時の高圧液体クロマトグラフィーには
不都合な無効容積(dead volume)の増大を招来する結果
となる。例えば、絶えず流量を減少させつつ絶えず圧力
を高めようとする今日の傾向を考慮すると、たとえ１ｍ
の無効容積といえども高圧液体クロマトグラフィーに
おけるクロマトグラムのピークをかなり広げるものであ
るから、これを容認することはできない。

1976年10月５日発行の米国特許第3,984,315号（発明者E
rnst他）には、従来の抵抗−容量型減衰器における限定
された範囲でしか充分に動作しないという欠点を良く克
服する減衰装置が記載されている。この装置において
は、減衰チャンバの剛性を調整するため、手動調整可能
のスプリングがダイヤフラム減衰器のダイヤフラムに接
続されている。高絶対流体圧下で用いるときは、このス
プリングを手動操作で圧縮することによりダイヤフラム
の実効剛性を高めて減衰チャンバの無効容積の増大をお
さえる。低流体圧時は、該剛性は圧力の低さに応じて低
く調整される。このようにして、所定のポンプ運転圧力
条件に対して減衰作用と無効容積とを適切に釣り合わせ
ることができる。この技術の主な欠点は、手動で設定点
を調整することが不便であり、また液体クロマトグラフ
ィーでは運転圧力が常に一定であるとは限らないという
ことである。すなわち、スプリング圧力を予め一定に設
定しておいた場合、絶対圧力が低下すれば減衰作用が低
下するし、また絶対圧力が高くなれば無効容積が増大す
るのである。

ダイヤフラム・ポンプの第２の欠点は、ピストンとダイ
ヤフラムとの間に生ずる油圧を調整する手段を設ける必
要があることに関連する。油圧によってダイヤフラムが
最大限まで撓んだ後は、ダイヤフラム・ポンプのピスト
ンがそれ以上移動すると、ダイヤフラム圧力を越えて油
圧が急速に上昇し、ダイヤフラム、ポンプシール、及び
弁を損なう危険がある。この問題の解決のため、従来技
術では、圧力媒体チャンバ内のピストン及びダイヤフラ
ム間に圧力調整弁を設けて高圧の圧力媒体を排出してポ
ンプの圧力媒体リザーバに戻すか、あるいは予荷重を加
えたスプリングをピストンとその駆動機構との間に設け
ることによりピストンの設定油圧値を越える移動を制限
するという手段によって、過剰油圧の発生をおさえてい
る。いずれの場合にも、あらゆる運転条件、送出圧力に
わたってピストンの各ストローク毎にダイヤフラムを適
切に撓ませるに充分な油圧を保証するため、上限設定油
圧値は、下流に送出される流体の圧力の最大値より大き
な油圧値に設定されねばならない。流体クロマトグラフ
ィーにおいては、その分析結果は殆どの場合ポンプの最
大運転点を相当下回る平均ポンプ圧で得られるから、上
述の従来技術にかかるダイヤフラム・ポンプは通常かな
り酷使されて、シール、弁、その他の部分が早期に摩耗
する。

〔発明の目的〕

本発明は、大送出体積から極小送出体積までの範囲及び
低圧から高圧までの広い範囲にわたって、大きな無効容
積を生ぜしめることなく、送出される流体の脈動を効率
的に減衰させ得るダイヤフラム・ポンプを提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のダイヤフラム・ポンプにおいては、そのポンプ
部は送出されるべき流体をその第１室から減衰部の第１
減衰室へ送り込むとともに、油などの圧力媒体の流れを
その第２室から流体抵抗を介して第２減衰室内に送り込
む。この流体抵抗と第２減衰室内の圧力媒体の圧縮性
（つまり、弾性）により、ポンプ部からの圧力が急激に
変化しても流体抵抗から先の方では圧力の上昇は遅れ
る。換言すれば、ポンプ部の圧力の変化の内の周波数の
高い成分ほど第２減衰室に伝達されにくいのである。こ
れにより、第２減衰室内の圧力の変動はポンプ部の第２
室の圧力の変動、ひいてはポンプ部の第１室から第１減
衰部に送り込まれる流体の圧力変動よりもかなり少なく
なる。この緩衝作用は電気回路における抵抗とコンデン
サによるローパスフィルタによる高周波成分の除去と等
価なものである。より具体的に説明すれば、流体抵抗が
電気回路における抵抗に対応し、第２減衰部に入ってい
る圧力媒体の圧縮性が電気回路におけるコンデンサに対
応する。流体抵抗の値、及び第２減衰部の体積と圧力媒
体の圧縮率を適宜設定することにより、第２減衰部中の
圧力中のポンピング周波数成分を充分に減衰させること
ができる。第１減衰室は隔壁を介して第２減衰室と接し
ており、この隔壁は両減衰室間の圧力によって変位する
ので、第１減衰室中の流体の脈動成分はこの隔壁を介し
て第２減衰室中に吸収される。これにより、本ポンプか
ら送り出すべき流体の圧力中の脈動成分を効率良く除去
することができる。

第２減衰室には、可変流体抵抗弁を介して大気圧に連通
する圧力媒体出口が設けられている。第２減衰室内の圧
力が第１減衰室内の圧力より低いときは、この流体抵抗
は増大し、これにより第１減衰室内の平均圧力と第２減
衰室内の圧力が平衡するまで第２減衰室内の圧力が上昇
する。第２減衰室内の圧力が第１減衰室内の圧力より高
いときは、上記の弁の流体抵抗は減少し、第１減衰室と
第２減衰室との間で再び圧力の平衡状態が得られる。よ
って、既に説明したように、ポンプの動作周波数・第２
減衰室の容積・圧力媒体の圧縮率に合わせて上述の流体
抵抗を選択して、ポンプ動作による脈動の周波数成分が
充分減衰されるようにすれば、第２減衰室には実質的に
残余の直流成分、すなわち与えられた圧力の平均値だけ
が供給される。かくして、第２減衰室内の圧力は、絶対
圧力レベルには無関係に、第１減衰室内の脈動する圧力
の平均値に常に等しい。これにより、第１減衰室と第２
減衰室との間の弾力性のある隔壁が一定の平均位置に対
して常に前後に動き、その結果、このポンプからの送出
圧力が変化しても第１減衰室の平均容積が常に一定に保
たれる。従って、この送出圧力が変化しても無効容積は
変化しない。

本発明のダイヤフラム・ポンプの第１減衰室は、最近の
流量極小の高圧液体クロマトグラフィーにも適する様
な、0.1ｍのオーダーの小さな容積を有することがで
きる。よって、第１減衰室の容積を小さくすることがで
き、また、絶対圧力が変動しても平均容積を一定に保つ
ことができるので、本発明は広い運転圧力範囲にわたっ
て使用されるダイヤフラム・ポンプに適するものであ
る。更に、第１減衰室はポンプ部に対して一定平均化負
荷として作用するので、ポンプのポンピング室は、送出
されるべき流体の所望の出力圧を僅かに越える圧力に加
圧されればよい。その結果、連続的に最大運転ポンプ圧
で運転せねばならない従来のポンプに比べ、本発明のダ
イヤフラム・ポンプのポンプ部自体は摩耗や裂け傷を生
じ難い。

特に、第１減衰室と第２減衰室との間の弾性隔壁、すな
わちダイヤフラムは、流体抵抗可変の弁の一部品として
使用できるものである。この目的のため、第２減衰室の
排出用開口を弾性隔壁の近傍に設ける。そして第１減衰
室と第２減衰室との圧力の差に応じて排出用開口を弾性
隔壁が覆う程度が変化する様に構成する。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

第１図において、11はダイヤフラム・ポンプのポンプ部
である。ポンプ部11は、溶媒リザーバ５から液体クロマ
トグラフィー（以下LCと称す）カラム等の負荷７へ送出
されるLC用の溶媒等の流体用のポンピング室13を含んで
いる。ポンピング室13からダイヤフラム15を隔てて油又
はその他の適当な圧力媒体の満たされた圧力媒体室17が
設けられている。ピストン19はクランク機構21により駆
動され、圧力媒体室17内で往復運動する。

ポンピング室13は、一方では入力弁23及び吸入管25を介
して、送出されるべき溶媒が入っている溶媒リザーバ５
に接続され、他方では出力弁27を介して高圧管29に接続
されている。圧力媒体室17は、一方では入力弁31及び吸
入管33を介して圧力媒体リザーバ35に連通し、他方では
出力弁37を介して圧力媒体管41に連通している。圧力媒
体管41に直列に入っている抵抗素子39は一定の流体抵抗
を与える。出力弁37が開くために要する圧力は、出力弁
27を開かせる圧力よりかなり高くなる様に設計されてい
る。

減衰部43内には、可撓性を有するダイヤフラム49によっ
て互いに隔てられた第２減衰室45及び第１減衰室47が設
けられている。第１減衰室47は溶媒用の高圧管29に連通
し、一方第２減衰室45は圧力媒体管41に連通している。
接続管51,53は、それぞれ第１減衰室47及び第２減衰室4
5を差動圧力制御弁(differential pressure controlled
valve)55に接続する。

差動圧力制御弁55は、可撓性を有するダイヤフラム61に
よって隔てられた第１圧力室57及び第２圧力室59を有す
る。第１圧力室57は溶媒用の接続管51に連通し、一方第
２圧力室59は圧力媒体用の接続管53に連通している。第
１圧力室57には、負荷７に送出される溶媒用の出力管63
も接続されている。圧力媒体ベント65は第２圧力室59か
ら圧力媒体リザーバ35へ通じている。

圧力媒体ベント65の末端の第２圧力室59内側はダイヤフ
ラム61の近傍に位置する開口67となっている。第１圧力
室57内の溶媒の圧力が第２圧力室59内の圧力媒体の圧力
よりも高いと、ダイヤフラム61は開口67の方に撓められ
る。逆に、第２圧力室59内の圧力媒体の圧力が第１圧力
室57内の溶媒の圧力よりも高くなると、ダイヤフラム61
は開口67から離れる方向に変形する。ダイヤフラム61と
開口67との相互作用により、ダイヤフラム61が開口67に
接近するにつれて圧力媒体ベント65内を流れる圧力媒体
に対する流体抵抗が連続的に増加する。

上記装置の作用を以下で説明する。ピストン19の往復運
動により、圧力媒体室17内の圧力媒体の圧力が変動し、
それによりダイヤフラム15が動く。その結果、入力弁23
及び出力弁27がそれぞれ開閉し、溶媒が吸入管25から高
圧管29に送出される。溶媒の送出が脈動的になされるの
は、斯かる装置の本質的な特徴である。脈動を除去ない
しは大幅に低減ための動作は次のようにして行われる。
先ず、溶媒が減衰部43の第１減衰室47内に供給される。
一方、ポンプ部11の圧力媒体室17側においても、入力弁
31及び弁37とピストン19との共同作用により圧力媒体室
17は通常のピストン・ポンプとして働き、圧力媒体を圧
力媒体リザーバ35から減衰部43の第２減衰室45へ送出す
る。しかしながら、出力弁37が応答して開くには出力弁
27より高い圧力が必要な様に設定しておくので、この作
用（すなわち圧力媒体リザーバ35から第２減衰室45への
圧力媒体の送出）は、ポンピング室13における溶媒送出
相の終了した時にはじめて開始される。その理由を説明
すれば、以下のようになる。

ピストン19が上昇を開始して、圧力媒体室17の圧力が上
がり始めると、この圧力上昇はダイヤフラム15を介して
ポンピング室13に直ちに伝達される。これにより、ポン
ピング室13の圧力も上昇してそこにはいっている溶媒が
出力弁27を通って送出されるという溶媒送出相が開始さ
れる。前述した通り、出力弁27は出力弁37よりもかなり
低い圧力で開くので、出力弁27を通して溶媒が送出され
続けている溶媒送出相の間は、ポンピング室13内の圧
力、ひいては圧力媒体室17内の圧力は出力弁37を開ける
までには上昇しない。

ピストン19がここからさらにある程度上昇すると、この
ポンプの１サイクル分の送出量が出力弁27から出尽くし
それ以上の送出は行なわれない状態になる。すなわち、
ここで溶媒送出相が終了する。

これ以降ピストン19の上昇をさらに継続すると、もはや
出力弁27を介した圧力の逃げはないので、圧力媒体室17
の圧力は再び上昇に転じ、やがて出力弁37を開けるに充
分な圧力に到達する。この時点で始めて圧力媒体の第１
減衰室45への送出が開始されるのである。つまり、溶媒
の送出サイクルと圧力媒体の送出サイクルとの位相関係
を上述したように設定することは、特にそのための付加
的な制御機器を用いることなく、このダイヤフラム・ポ
ンプそれ自体の動作特性によって達成されているのであ
る。

また圧力媒体室17から送り出された圧力媒体の流れは抵
抗素子39を通過させねばならないので、高圧管29内の溶
媒より著しく高い流体抵抗を克服せねばならない。従っ
て、抵抗素子39と第２減衰室45内の圧力媒体の圧縮性に
よる「Ｒ-C構成のローパスフィルタ」によって、圧力媒
体室17の圧力変化の中の高い周波数成分ほど第２減衰室
45に伝達されにくい。このローパスフィルタのカットオ
フ周波数をダイヤフラム・ポンプのピストン19の最大動
作周波数よりも充分に高くなるように、抵抗素子39の流
体抵抗と第２減衰室内の圧力媒体の圧縮性を選択してお
くことにより、第２減衰室45内の圧力中の脈動成分は充
分に低減される。

第２減衰室45の容積を第１減衰室47に比較して充分に大
きくしておく。これにより、動作圧力条件（高圧LCでは
500barに及ぶ）の下で第１減衰室47と第２減衰室45の間
を仕切っているダイヤフラム49が第１減衰室内の圧力変
化で変位しても、第２減衰室45内の圧力媒体の圧縮性に
より、その中の圧力媒体の体積を充分な量だけ変化さ
せ、またその際第２減衰室内の圧力をあまり変化させな
いようにする。このような構成とすることにより、高圧
管29を介して第１減衰室47に伝播された脈動は以下のよ
うにして減衰される。この脈動が伝えられることによ
り、第１減衰室47内の圧力が急激に上昇・下降しようと
すると、この変化がダイヤフラム49を介して第２減衰室
45に伝達され、その中に入っている圧力媒体を圧縮・膨
張させる。この圧縮・膨張に応じてダイヤフラム49は夫
々第２減衰室側あるいは第１減衰室側に向かって変位
し、結局第１減衰室の容積が増減する。圧力媒体の圧力
変化による圧縮・膨張は充分に良好な周波数応答性を有
しており、またダイヤフラム49の慣性も小さいので、上
述した脈動に応答した第１減衰室47容積の増減もこの脈
動の周波数に充分追随し、結局脈動をこの容積変化によ
って吸収して、所望の程度に減衰させることができる。
例えば、第２減衰室45は15〜35ｍの容積を有し、そこ
に圧縮率が65×10^-6bar^-1の圧力媒体用油を入れておい
て良い。

第２減衰室45内の圧力は、溶媒が入っている第１減衰室
47内の平均圧力に常に追随して変化する。なんとなれ
ば、差動圧力制御弁55の溶媒用の第１圧力室57と圧力媒
体用の第２圧力室59の圧力の差に応じて両者間に設けら
れたダイヤフラム61が変位し、これにより圧力媒体ベン
ト65の末端である開口67とダイヤフラム61との間隔が変
化するためである。すなわち第１圧力室57の方が高圧に
なれば前記間隔が狭くなり、第２圧力室59から開口67を
経由する圧力媒体排出の抵抗が大きくなり排出量が減少
する。その結果、第２圧力室59内の圧力が上昇する。ま
た第２圧力室59の方が高圧になった場合も、上と逆の動
作により、開口67からの圧力媒体排出の抵抗が減少し、
その結果、第２圧力室59内の圧力が減少する。つまり、
ダイヤフラム61は、減衰部43の第２減衰室45内の圧力が
第１減衰室47内の圧力よりも高い方に変化し始めると、
圧力媒体ベント65への入り口である開口67へ圧力媒体が
もっと流入しやすいように開口67から離れる向きに変位
して第２減衰室内の圧力を低下させる。逆に第２減衰室
43内の圧力の方が低くなる方向に変化し始めると、圧力
媒体が開口67に流入しにくくなるように開口67に近づく
向きに変位し、圧力媒体室17側からの圧力供給により第
２減衰室内の圧力が上昇するのを待つ。かくして、第２
減衰室43内の圧力が第１減衰室47内の圧力に追随するよ
うに、ダイヤフラム61で負帰還をかけているのである。
抵抗素子39及び開口67内の流体抵抗は、第２減衰室45内
の圧力の変動を第１減衰室47の圧力の変動に比して緩慢
にする働きを持つ。このようにして、第１減衰室47に対
する準静的対抗圧力(quasi-static counter pressure)
が得られる。

この対抗圧力は常に第１減衰室47内の平均圧力に等しく
なるので、ダイヤフラム49は、系内の絶対圧力が変化し
ても、絶えずその中立位置を中心として前後に働く。も
し仮に、第２減衰室45が、差動圧力制御弁55には接続さ
れていないという意味で閉じた系であるとするならば、
第１減衰室47内の圧力上昇にともなってダイヤフラム49
は第２減衰室45内に向かって膨れ上がってしまい、その
結果、圧力上昇にともなって第１減衰室47の無効容積が
増大するということになってしまうだろう。しかしなが
ら本発明においては、このような事態は上記の構成によ
って防止される。

第２図は、第１図に示したダイヤフラム・ポンプの実用
的実施例の略図である。ポンピング室113と圧力媒体室1
17とはダイヤフラム115によって隔てられている。圧力
媒体室117内ではピストン119が往復運動する。ピストン
119は、クランク機構121を介してモータ112により駆動
される。

ポンピング室113は、入力弁123を介して吸入管125に連
通し、また出力弁127を介して高圧管129に連通する。圧
力媒体室117は、入力弁131を介して圧力媒体リザーバ13
5に連通する。また、圧力媒体室117を減衰部143内の第
２減衰室145に連続するため、出力弁137及び流体抵抗ル
ープ139が設けられている。出力弁137と流体抵抗ループ
139との間の接続管141には圧力リリーフ弁142が接続さ
れている。圧力リリーフ弁142は、送出される溶媒の流
れが何らかの理由で遮られたとき急上昇しようとする圧
力を逃がしてやることにより、ダイヤフラム・ポンプの
諸要素の損傷を防止する。

減衰部143は、ダイヤフラム149を有する第２減衰室145
を含む。第１減衰室147は、溶媒用の高圧管129に連通す
ると共に、他方では溶媒用の出力管163にも連通してい
る。第２減衰室145は、流路148,150を介して弁室152に
連通している。ダイヤフラム149の周辺部は、第１減衰
室147と弁室152との間に固定されている。第１減衰室14
7及び弁室152の形状は、ダイヤフラム149がいずれの側
にも損傷することなく接し得るような形状であることが
望ましい。

圧力媒体ベント165は開口167を介して弁室152に通じて
いる。開口167の開度は第１減衰室147と第２減衰室145
（つまり弁室152）との圧力差に応じて変化する。この
作用は第１図の差動圧力制御弁55とほぼ同様である。

第２図に示したダイヤフラム・ポンプは、送出される流
体の無効容積を僅か50μに保ったままで450barの静水
圧が得られるような小寸法に構成することができる。こ
の減衰部を用いることにより、出力管163内の圧力変動
を10barにおさえることができる。従来の受動減衰装置
を用いたとすれば、450barの圧力を得る場合、無効容積
は１ｍになってしまう。

第３図は、第２図中の減衰部143に類似した構成の減衰
部243の詳細を示す部分断面図である。ここにおいて、
第２減衰室245は流路248,250を介して弁室252に連通し
ている。弁室252と第１減衰室247とはダイヤフラム249
により隔てられている。第１減衰室247には、ポンピン
グ室から高圧管229が接続されており、更に出力管263が
接続されている。

第２減衰室245は、流体抵抗ループ239及び接続管240を
介して、ポンプ部の圧力媒体室（第３図には示さず）か
らの出力弁237に連通している。第２図に示した構成と
同様に、圧力リリーフ弁242が接続管240に接続されてい
る。圧力媒体ベント265は開口267を介して弁室252に通
じている。開口267は突出部268に設けられているが、そ
の形状について以下に詳しく説明する。

減衰部243は、ねじ275（第３図には１本のみ図示）によ
って締着された２つのハウジング部271,273を含む。ハ
ウジング部271,273の間に設けられたインサート277は２
つの流路248,250と開口267とを含んでいる。ここで用い
られる個々の部材は、送出される流体に適した耐圧耐食
材料で構成することができる。例えば、第３図に示した
各種の管は耐食鋼製毛管で構成し、市販の継手279を用
いて減衰部243のそれぞれの部分に液密に接続してよ
い。

第２図に示した構成と同様に、ダイヤフラム249に対向
するハウジング部273及びインサート277の面には、僅か
な丸みが与えられており、これによりダイヤフラム249
がどちらの面に接触しても損傷しない様にしている。ま
た、ダイヤフラム249がこれらの面に付着しないことを
保障するため、これらの面を充分粗く仕上げ、ダイヤフ
ラム249が吸着されない様にする。仕上げを粗くするか
わりに、これらの面に溝を設けてもこの目的を達成する
ことができる。

第４図は、開口267及びその周囲部分の好ましい実施例
をやや拡大して示す図である。円270は球状の突出部268
の外郭線を画定しており、その中心に開口267がある。
球状の突出部268上に、開口267から放射状に延長される
溝281,283が設けられている。溝283は溝281よりやや短
い。例えば、溝283の長さは２mm、溝281の長さは３mmで
ある。溝281,283は断面が三角形であり、開口267から離
れるにつれて平たくなる。さて、ダイヤフラムが249球
状の突出部268に全面的に接触しているときは、開口267
は完全に閉じている。ダイヤフラム249が球状突出部268
から離れて持ち上がり始めると、溝281の端部が先ず開
放され、圧力媒体が第２減衰室245から開口267内に少し
つづ流入し得るようになる。ダイヤフラム247が球状の
突出部268から離れて持ち上がり続けると、溝283も圧力
媒体流出に寄与し始めるから、圧力媒体の通過し得る断
面積が増大する。終に、ダイヤフラム249が突出部268か
ら完全に離れてしまうと、流体抵抗はダイヤフラム249
と開口267との間の間隔のみに依存して定まる。

溝281,283は、ダイヤフラムの位置に応じて圧力媒体の
流れに対する流体抵抗が滑らかに変化することを保証す
る。溝281,283はまた、ポンプ部からの圧力媒体の流量
を調節して、減衰の安定性を得るために必要な特定の流
体抵抗に適合させるための手段となる。よって、溝281,
283は、圧力媒体の流量を大きくとりたいときには大き
く、また流量を小さくしたいときには小さくする。

本明細書に記載した実施例は本発明の教示内容を限定す
るものではない。例えば、第１図中の差動圧力制御弁55
は、差動圧力変換器とモータ駆動式若しくは電動式の弁
とから構成され得るものであることは当業者には明らか
であろう。この場合、差動圧力変換器は、減衰部43内の
溶媒及び圧力媒体の間の平均圧力変動を電気的に検知す
る。そしてこの検知結果をフィードバックすることによ
り、電動弁を通る圧力媒体に与える流体抵抗と第１減衰
室47内の圧力とを電気的に制御する。このようなシステ
ムは、過渡応答を制限する電気的フィルタを組込むこと
により、減衰作用を一層安定化することができる。ま
た、ダイヤフラム49及び第１減衰室47を延びる材質の密
封プラスチック管で構成し、これを第２減衰室45中に浸
漬しても良いことも明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるダイヤフラム・ポンプのブロッ
ク図、第２図は本発明にかかるダイヤフラム・ポンプの
断面図、第３図は本発明にかかるダイヤフラム・ポンプ
の減衰部の部分断面図、第４図は本発明にかかるダイヤ
フラム・ポンプ中で用いられる開口及びその周囲部分を
示す図である。 ５：溶媒リザーバ ７：負荷 11：ポンプ部 13,113：ポンピング室 15,49,61,115,149,249：ダイヤフラム 17,117：圧力媒体室 19,119：ピストン 23,31,123,131：入力弁 27,37,127,137,237：出力弁 35,135：圧力媒体リザーバ 39：抵抗素子 43,143,243：減衰部 45,145,245：第２減衰室 47,147,247：第１減衰室 55：差動圧力制御弁 65,165,265：圧力媒体ベント 67,167,267：開口 139,239：流体抵抗ループ 142,242：圧力リリーフ弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送出されるべき流体が入る第１室と、ダイ
   ヤフラムにより前記第１室と分離されるとともに加圧機
   構により圧力が与えられる圧力媒体が入る第２室とを有
   するポンプ部、及び前記第１室と連通し、前記第１室か
   ら入力された前記流体の脈動を減衰して出力する第１の
   部分を有する減衰部とを設けたダイヤフラム・ポンプに
   おいて、 前記減衰部は更に 前記第２室に流体抵抗を介して連通する第２の部分と、 前記第１の部分と前記第２の部分との間に設けられ圧力
   に応じて変位可能な境界手段とを有することにより、 前記ポンプ部の前記第２室の圧力の内の平均値成分は前
   記第２の部分に伝達されるが前記脈動の成分は前記第２
   の部分に伝達されにくいようにするとともに、前記減衰
   部中の前記第１の部分中の圧力中の前記脈動の成分を前
   記変位可能な境界手段を介して前記第２の部分に吸収さ
   せ、 更に、前記圧力に応じて変位可能な境界手段の両側に配
   置されている前記第１の部分と前記第２の部分の間の圧
   力差を減少させるように前記減衰部の前記第２の部分か
   ら前記圧力媒体を制御可能に流出させる流出手段を設け
   た ことを特徴とするダイヤフラム・ポンプ。
2. 【請求項２】前記流出手段は、 前記減衰部の前記第１の部分に連通する第１圧力室と、 前記減衰部の前記第２の部分に連通するとともに、圧力
   制御用ダイヤフラムを介して前記第１圧力室と接続され
   た第２圧力室と、 前記第２圧力室を圧力媒体リザーバに接続することによ
   り前記圧力媒体を前記第２圧力室から流出させる圧力媒
   体ベント を有し、 前記圧力媒体ベントの前記第２圧力室側の端部開口は前
   記圧力制御用ダイヤフラムに近接かつ対向して開設さ
   れ、前記圧力制御用ダイヤフラムの変位により前記端部
   開口からの前記圧力媒体の流出量が制御される ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイヤフ
   ラム・ポンプ。
3. 【請求項３】前記流出手段は、 前記減衰部の第２の部分と圧力媒体リザーバに接続する
   ことにより前記圧力媒体を前記第２の部分から流出させ
   る圧力媒体ベントを有し、 前記圧力媒体ベントの前記第２の部分側の端部開口は前
   記圧力に応じて変位可能な境界手段に近接かつ対向して
   開設され、前記圧力に応じて変位可能な境界手段の変位
   により前記端部開口からの前記圧力媒体の流出量が制御
   される ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイヤフ
   ラム・ポンプ。
4. 【請求項４】前記流出手段は、 前記減衰部の前記第１の部分の圧力と前記第２の部分の
   圧力の差を示す信号を発生する差動圧力変換器と、 前記信号に応答して前記第２の部分の流体を前記第２の
   部分から流出させるモータ駆動式若しくは電動式の弁と を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ダイヤフラム・ポンプ。