JP4007777B2

JP4007777B2 - ダイアフラムポンプ、ダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法、及びそのダイアフラムポンプを備えたアンモニア吸収式冷凍機

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Publication number: JP4007777B2
Application number: JP2001224470A
Authority: JP
Inventors: 定和山田; 憲彦杉本; 真至嶋田; 俊彦田中
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2003035265A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイアフラムポンプ、ダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法、及びそのダイアフラムポンプを備えたアンモニア吸収式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニア吸収式冷凍機は、吸収剤として水を使用し、冷媒として一般的なフロン系物質に代わり非フロン系の自然冷媒であるアンモニアを使用した装置であるが、従来はアンモニアが毒性物質であるため、その漏洩による危険性の問題や、装置自体が大型で複雑な構造になり、設備コストが高くなることなどの理由からそれ程普及しなかった。
しかし、近年、フロンによるオゾン層の破壊が問題になり、オゾン層破壊係数がゼロで、安価で、熱伝導率の高い冷媒であるアンモニアの特徴を生かしたアンモニア吸収式冷凍機が再び注目されてきている。さらに、このアンモニア吸収式冷凍機は、熱駆動であるために電気駆動型のアンモニア圧縮式冷凍機に比べて、消費電力が約１０分の１程度になるため省電力化を図れること、熱源として廃熱を有効利用することによりプラント全体のエネルギー効率が向上し省エネルギー化を図れる等の利点もあり、技術開発や改良研究が活発になされている。
【０００３】
ここで、従来からの一般的なアンモニア吸収式冷凍機について説明すると、図１（尚、図１は本発明の実施形態を説明する図である）に示すように、主要機器として蒸発器１、吸収器２、発生器３、凝縮器４などで構成されている。動作は、まず低圧下でアンモニア液ａが蒸発器１に供給され、ブラインなどの被冷却流体ｂからの吸熱により蒸発して低温度のアンモニアガスｃとなるが、その蒸発潜熱により被冷却流体は冷却される。蒸発器１を出た低温度のアンモニアガスｃは、凝縮器４から送られるアンモニア液を過冷却器５で過冷却した後、吸収器２に送られ、吸収器２の内部において噴霧される発生器３から送られるアンモニア稀水溶液ｅと接触して吸収され、アンモニア濃水溶液ｆが生成される。その際に発生するアンモニアガスｃのアンモニア稀水溶液ｅへの吸収熱は、冷却水ｇにより除去される。
上記生成されたアンモニア濃水溶液ｆは、溶液ポンプ６で加圧された後、溶液熱交換器７で発生器３から送られてきた高温のアンモニア稀水溶液ｅと熱交換することにより熱回収され、加熱されてから精留器８に入り、発生器３に外部から投入される廃熱蒸気ｈなどの熱エネルギーにより加熱される。この加熱により、アンモニア濃水溶液ｆ中のアンモニアが蒸発するが、アンモニアと水とは沸点の差が大きい共沸混合物であるため、アンモニアガスｉには若干の水蒸気の含有が避けられない。アンモニアガスｉの純度を上げるため、精留器８を設けると共に、凝縮器４で凝縮したアンモニア液ｄの一部を精留器８に連結した分縮器９に還流させるなどの対策を講じている。
【０００４】
アンモニアガスを蒸発させた後の残液である高温のアンモニア稀水溶液ｅは、前記のように、発生器３から溶液熱交換器７を経て吸収器２に送られ、蒸発器１から送られてくるアンモニアガスｃの吸収液となり、アンモニア濃水溶液ｆが生成される。かくして、分縮器９から送り出される高濃度のアンモニアガスｉは、凝縮器４に入り冷却水により冷却されて液化し、アンモニア液ｄとなり、その一部は前記のように分縮器９に還流されるが、残りは蒸発器１から送られてくるアンモニアガスｃにより過冷却器５内で過冷却されたあと、膨張弁１０で減圧されて低圧のアンモニア液ａとなって蒸発器１に入る。なお、過冷却器５の役割は、凝縮器４からのアンモニア液ｄを過冷却することにより、当該アンモニア液ｄが膨張弁１０に流入する前の配管中で液冷媒が部分蒸発するフラッシングを抑制し、凝縮器４を通るアンモニア液の流量を安定化することにより、その設置により冷却効率即ちシステム全体の熱効率を向上することが可能になるのである。
【０００５】
アンモニア吸収式冷凍機は、その内部圧力から、凝縮器４、精留器８及び発生器３などの主要機器からなる高圧側と、蒸発器１、吸収器２などの主要機器からなる低圧側とに分けられるが、定常運転時には、高圧側が通常１．５ＭＰａ、低圧側が通常大気圧に近い条件下で運転されるため、高圧側と低圧側との圧力差は約１．５ＭＰａとなりかなり大きい。従って、図１において低圧側の吸収器２からのアンモニア濃水溶液ｆを高圧側の精留器８に搬送するための溶液ポンプ６は、流量に比べて高揚程タイプのポンプが必要になり、またアンモニア水溶液のように低粘度の流体であっても、揚程の変動に対して正確な流量制御の可能なポンプが要求される。このような要求に対してギアポンプは不適切であり、特に小型の吸収式冷凍機の場合、容積式定量型ダイアフラムポンプが最も好適である。
【０００６】
尚、アンモニアの漏洩に対しては、以下のような問題があるため、万全の対策を講じることが望まれる。即ち、アンモニアは刺激臭があり、１５〜２８容積％で燃焼する可能性のある可燃性の毒性ガスで、対空気比重量が０．５９６と空気よりもかなり低い。従って、安全性面から取り扱い上に各種の問題が生じる。例えば、仮にアンモニアが漏洩した場合、アンモニア吸収式冷凍機の設置された場所の天井近傍に滞留して爆発するおそれがある。また、人体に対しては粘膜刺激作用を有するため、口腔や鼻腔に炎症を生じさせるおそれがあり、高濃度アンモニアガスを吸収した場合には、刺激により呼吸困難を起こす可能性もある。さらに、通常、人はアンモニア濃度約５ｐｐｍから不快な臭気を感じ、約５０ｐｐｍで不快感が強まるため、労働環境におけるアンモニアの許容濃度は、産業衛生学会勧告値では２５ｐｐｍとされており、衛生上あるいは安全上からも、その漏洩には細心の注意を払うことが必要である。
【０００７】
アンモニア吸収式冷凍機において、アンモニア漏洩の可能性の大きな要因として、溶液ポンプにダイアフラムポンプを使用した場合のダイアフラムの破損が挙げられるが、ダイアフラムの破損に対して、例えばダイアフラムの破損を検知してアンモニア吸収式冷凍機の動作を停止させるために、下記のように、従来からいくつかの対策方法が提案されている。
（１）油圧式のダイアフラムポンプにおいて、ダイアフラムを２枚のダイアフラムの間にセンサ電極を挟み込んだエンベロープのサンドイッチ構造にし、そのサンドイッチ構造の２枚のダイアフラムのうち、どちらか一方のダイアフラムが損傷した場合、圧送対象液（例えばアンモニア水溶液）や作動流体液（例えば作動油）が破損した方のダイアフラムを通ってセンサ電極に至り、ダイアフラムの破損を検知する方法、あるいは、ダイアフラム内にセンサ電極を備えた構造にして、ダイアフラムの破損が生じた場合、上記液がセンサ電極に至り、ダイアフラムの破損を検知する方法（例えば特開平２０００−１３０３３４号公報参照）。
（２）油圧式のダイアフラムポンプにおいて、ダイアフラムを２枚のダイアフラムを重ねた構造にするとともに、その２枚のダイアフラムの間の間隙に連通したフロートスイッチ又は圧力スイッチ等を設け、ダイアフラムが損傷して液漏れが生じた場合、圧送対象液や作動流体液が上記ダイアフラムの間隙を通って上昇してフロートスイッチ又は圧力スイッチに至り、スイッチが検出作動することを利用してダイアフラムの破損を警報する方法。尚、この２枚のダイアフラムを重ねた構造のダイアフラムでは、作動油の圧力によって変位した作動流体液側のダイアフラムが圧送対象液側のダイアフラムに直接機械的に接触して変位を伝達するようにして、ダイアフラムが変位作動する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の対策方法（１）では、センサ電極の構造をダイアフラム内に設置できるように特別に設計する必要があり、しかも、ダイアフラム内の狭い場所にセンサ電極を設置するためにダイアフラムの構造が複雑化する。さらに、ダイアフラムもセンサ電極を備えた構成のものに特別に製作する必要がある。その結果、ダイアフラム及びセンサ電極が複雑で製作費用も高くなる欠点があり、また、サンドイッチ構造のダイアフラムは成型が難しく剥離し易い欠点もある。また、前記従来の対策方法（２）では、液の漏洩量が比較的多量でないとフロートスイッチや圧力スイッチ等が的確に検知作動しない欠点があり、また、フロートスイッチ等の設置箇所は大気圧下にあるため、高圧の圧送対象液や作動流体液が漏れた場合、液の一部がフラッシングして蒸気となって液面の上昇分が比較的少なくなり、フロートスイッチ等の作動精度の低下を招くという欠点もある。
【０００９】
さらに、従来の油圧式のダイアフラムポンプでは、作動流体液を加圧駆動するのに精密機械加工を要するシリンダやプランジャ等を用いているため、製作費用が高くなるとともに、メンテナンスも大変であるという欠点がある。尚、かかる油圧式ダイアフラムポンプの欠点を避けたダイアフラムポンプとして、ダイアフラムを油圧ではなくリンク等によって直接機械的に駆動する直動式のダイアフラムポンプがあるが、この直動式ダイアフラムポンプの場合には、ダイアフラムにかかる圧力が不均一になるため、ダイアフラムの破損が生じ易く、その結果、圧送対象液が外部に漏れることを適切に回避できないおそれがある。
また、前述の対策方法（２）のダイアフラム構造においては、重ねられた２枚のダイアフラムが機械的に接触して変位を伝達しているため、この機械的な接触による摩擦によってダイアフラムが摩耗して損傷する欠点もある。
【００１０】
本発明の第１の目的は、上記従来技術の欠点を解消するために、精密機械加工を要するシリンダやプランジャ等を不要にして極力安価に構成しながら、従来の直動式ダイアフラムポンプや前記対策方法（２）において問題となっていたダイアフラムの損傷を適切に回避させて、環境安全性の高いダイアフラムポンプを提供するとともに、それに加えて、ダイアフラム及び検出電極が簡素な構造で安価に製作できるものでありながら、作動安定性が高くダイアフラムの破損の的確な検知が可能であり、しかも、環境安全性の高いダイアフラムポンプを提供することにある。
第２の目的は、ダイアフラムの損傷の的確な検知が可能であり、環境安全性の高いダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法を提供することにある。
第３の目的は、ダイアフラムポンプを溶液ポンプとして使用する場合に、ダイアフラムの損傷が生じた場合でも環境及び冷凍性能への悪影響を回避させることが可能となるアンモニア吸収式冷凍機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するための本発明に係るダイアフラムポンプの第一の特徴構成は、請求項１に記載した如く、変位駆動される側の第１ダイアフラムと圧送対象液に接する側の第２ダイアフラムとの間に、前記第１ダイアフラムの変位を前記第２ダイアフラムの変位として伝達する作動流体液を収納する作動流体液溜が設けられ、前記圧送対象液、前記作動流体液、及び、前記第１ダイアフラムに対して前記作動流体液とは反対側で接する周囲媒体のうち、少なくとも前記作動流体液が、他のものと異なる電気特性を有し、前記周囲媒体が気体にて構成され、前記作動流体液溜内における前記電気特性を検出する検出電極が、前記作動流体液溜の上部側に設置されている点にある。
【００１５】
同第二の特徴構成は、請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加えて、前記検出電極が検出する前記電気特性が電気伝導度であり、前記圧送対象液、前記作動流体液及び前記周囲媒体の順で電気伝導度が低くなるか、又は、前記圧送対象液、前記作動流体液及び前記周囲媒体の順で電気伝導度が高くなるように構成されている点にある。
【００１６】
同第三の特徴構成は、請求項３に記載した如く、上記第一又は第二の特徴構成に加えて、前記検出電極の検出信号に基づいて、前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知する破損検知手段が備えられている点にある。
【００１７】
上記第２の目的を達成するための本発明に係るダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法の第一の特徴構成は、請求項４に記載した如く、上記第一から第三のいずれかの特徴構成のダイアフラムポンプに備えた前記検出電極の検出信号に基づいて、前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知する点にある。
【００１８】
上記第３の目的を達成するための本発明に係るアンモニア吸収式冷凍機の特徴構成は、請求項５に記載した如く、上記第一から第三のいずれかの特徴構成のダイアフラムポンプが、前記作動流体液を水にて構成し、且つ、前記圧送対象液としてのアンモニア水溶液を流路内の低圧側部分から高圧側部分に搬送する溶液ポンプとして備えられている点にある。
【００１９】
以下に作用並びに効果を説明する。
本発明に係るダイアフラムポンプの第一の特徴構成によれば、第１ダイアフラムが変位駆動されると、その第１ダイアフラムの変位が、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとの間に設けた作動流体液溜に収納した作動流体液によって第２ダイアフラムの変位として伝達され、この第２ダイアフラムの変位作動によって第２ダイアフラムに接する圧送対象液が圧送される。
従って、第１ダイアフラムをリンク等によって機械的に駆動するようにしても、圧送対象液に接する第２ダイアフラムは、作動流体液を介して均一な圧力を受けて変位作動するので、圧送対象液に接するダイアフラムをリンク等によって直接駆動するものや２枚の重ねたダイアフラムが接触して変位伝達するようなものに比べて、圧送対象液に接するダイアフラムの破損の確率を低くすることができ、もって、精密機械加工を要するシリンダやプランジャ等を不要にして安価に構成しながら、従来の直動式ダイアフラムポンプや前記対策方法（２）で問題となっていたダイアフラムの損傷を適切に回避させて環境安全性を高くし、前記第１の目的を達成することが可能となるダイアフラムポンプが得られる。
【００２０】
そして、同第一の特徴構成によれば、上記各ダイアフラムのうちで、第１ダイアフラムが破損すると、作動流体液溜内の作動流体液が第１ダイアフラムを通過して周囲媒体側に洩れ、周囲媒体が第１ダイアフラムを通過して作動流体液溜内に流入するので、作動流体液溜内の所定位置における電気特性が作動流体液の特性から、流入する周囲媒体の特性又は作動流体液と周囲媒体との混合した特性に変化し、その作動流体液溜内の所定位置における電気特性の変化が検出電極によって検出される。一方、第２ダイアフラムが破損すると、作動流体液溜内に圧送対象液が流入して、作動流体液溜内の作動流体液と混ざるので、作動流体液溜内の所定位置における電気特性が作動流体液の特性から、流入する圧送対象液の特性又は作動流体液と圧送対象液との混合した特性に変化し、その作動流体液溜内の所定位置における電気特性の変化が検出電極によって検出される。そして、上記検出電極にて検出される電気特性が、少なくとも作動流体液と他の圧送対象液及び周囲媒体とで異なるため、その電気特性の変化によって、前記作動流体液ではなく、前記圧送対象液及び周囲媒体のいずれかを検出していることが判別できる。
【００２１】
従って、上記のように検出電極が検出する作動流体液溜内の所定位置における電気特性の変化によって、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムのいずれかが破損したことを検知することができる。尚、第１ダイアフラムが破損した場合、圧送対象液と接する第２ダイアフラムは損傷していないので、圧送対象液が外部に洩れることはなく、また、第２ダイアフラムが破損した場合、第１ダイアフラムは損傷していないので、作動流体液溜内に流入した圧送対象液が外部に洩れることはなく、いずれの場合も環境安全性を高くすることができる。
さらに、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムの夫々は汎用タイプのダイアフラムを使用することができ、また、検出電極も従来から液の電気特性を検出するために用いられている既製品タイプの電極を使用することができるので、ダイアフラム及び検出電極を簡素な構造で安価に製作することができる。
また、ダイアフラムの破損に伴う作動流体液溜に対する各液体等の流入・流出・混合による電気特性の変化に基づいてダイアフラムの破損を検出するので、例えばダイアフラムの破損に伴って漏洩する液体の液面変化を検出するフロートスイッチのような手段に比べて、作動安定性が高く且つダイアフラムの破損の的確な検知が可能である。
以上より、ダイアフラム及び検出電極が簡素な構造で安価に製作できるものでありながら、作動安定性が高くダイアフラムの破損の的確な検知が可能であり、しかも、環境安全性の高い、前記第１の目的を達成することが可能となるダイアフラムポンプが得られる。
【００２３】
さらに、同第一の特徴構成によれば、第１ダイアフラムが損傷した場合に、作動流体液溜に流入してくる周囲媒体としての気体が作動流体液よりも軽く作動流体液溜の上部側に移動し、作動流体液溜の上部側に設置されて作動流体液溜の上部位置における電気特性を検出する検出電極が、作動流体液の特性から流入した気体の特性への電気特性の変化を検出する。
従って、周囲媒体が空気等の気体である場合に、第１ダイアフラムの破損を迅速且つ的確に検出することができる。しかも、この場合に、作動流体液溜の上部側に設置する検出電極は、例えば作動流体液溜を形成するためのケーシングの上部に検出電極を収めた管を接続する等の簡単な構造で設置することができる。
【００２４】
同第二の特徴構成によれば、圧送対象液、作動流体液及び周囲媒体の順で電気伝導度が低くなる場合は、検出電極にて検出される作動流体液溜内の電気伝導度が作動流体液に対応する値から低下すれば、第１ダイアフラムが破損して周囲媒体が作動流体液溜内に流入していることが検知でき、逆に上記電気伝導度の検出値が作動流体液に対応する値から上昇すれば、第２ダイアフラムが破損して圧送対象液が作動流体液溜内に流入していることが検知できる。
一方、圧送対象液、作動流体液及び周囲媒体の順で電気伝導度が高くなる場合は、上記作動流体液溜内での電気伝導度の検出値が作動流体液に対応する値から上昇すれば、第１ダイアフラムが破損して周囲媒体が作動流体液溜内に流入していることが検知でき、逆に上記電気伝導度の検出値が作動流体液に対応する値から低下すれば、第２ダイアフラムが破損して圧送対象液が作動流体液溜内に流入していることが検知できる。
従って、検出電極にて作動流体液溜内での電気伝導度の大小変化を検出する簡素な検出手段によって、第１ダイアフラムが破損したのか第２ダイアフラムが破損したのかを的確に識別しながら検出することができる。
特に、圧送対象液、作動流体液及び周囲媒体の順で電気伝導度が低くなる場合には、本発明に係るダイアフラムポンプによって、圧送対象液として導電性流体を輸送するような用途に好適なダイアフラムポンプが実現できる。
【００２５】
同第三の特徴構成によれば、破損検知手段が、前記検出電極の検出信号に基づいて、第１ダイアフラム又は第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知する。
従って、ダイアフラムポンプに備えた破損検知手段によって、第１ダイアフラム又は第２ダイアフラムのいずれかの破損が検出されるので、そのダイアフラムの破損検知信号に基づいて、例えばダイアフラムポンプの作動を強制的に停止させたり、あるいは、ブザー等の警報手段を作動させてオペレータにダイアフラムの破損の発生を知らせる等の適切な処置をとることができる。
【００２６】
本発明に係るダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法の特徴構成によれば、上記第一から第三のいずれかの特徴構成のダイアフラムポンプに備えた前記検出電極の検出信号に基づいて、第１ダイアフラム又は第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知する。
従って、上記ダイアフラムポンプに備えた検出電極に外部の検知装置等を接続してその検出電極の検出情報に基づいて、第１ダイアフラム又は第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知することができるので、ダイアフラムポンプ自体には検出電極を備えさせるだけで極力簡素に構成しながら、汎用のマイコン等で検知装置を構成するような自由度のある使用条件を提供することができる。
【００２７】
本発明に係るアンモニア吸収式冷凍機によれば、溶液ポンプとして備えられた上記ダイアフラムポンプが、作動流体液として水を用いて、圧送対象液としてのアンモニア水溶液を流路内の低圧側部分から高圧側部分に搬送する。
従って、上記アンモニア水溶液を搬送しているときに、第１ダイアフラムが損傷した場合には、作動流体液溜内の作動流体液が外部に流出するが、作動流体液は水であるので、外部に洩れたとしても外部環境に悪影響を及ぼすおそれはほとんどない。一方、第２ダイアフラムが破損した場合には、作動流体液溜内の作動流体液が圧送対象液に混入するが、水である作動流体液がアンモニア水溶液に混じるのであるから、アンモニア水溶液の濃度が多少変化するだけで、アンモニア冷凍サイクルの性能に大きな変化を与えるものではなく、もって、ダイアフラムポンプを溶液ポンプとして使用する場合に、ダイアフラムの損傷が発生した場合でも環境及び冷凍性能への悪影響を回避させることが可能となるアンモニア吸収式冷凍機を得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るダイアフラムポンプ、及び、そのダイアフラムポンプを備えたアンモニア吸収式冷凍機の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２９】
本発明に係るダイアフラムポンプを説明する前に、比較例として、一般的な直動式ダイアフラムポンプについて説明する。図５（イ）に示すように、クランクシャフト１２に連動したコネクティングリンク１３が左方に押し出されると、コネクティングリンク１３に連結されたダイアフラム１４が左方に押され、これによって吸込み逆止弁１５が閉じられ、吐出逆止弁１６が開かれて、圧送対象液ｊが下方に吐出される。
一方、図５（ロ）に示すように、コネクティングリンク１３が右方に引かれると、ダイアフラム１４が右方に引かれて吸込み逆止弁１５が開き吐出逆止弁１６が閉じて、圧送対象液ｊが上方から流入する。以下、上記動作を繰り返すことにより、圧送対象液ｊを加圧しつつ上方から下方に流通させる。尚、この直動式ダイアフラムポンプでは、前述のように、コネクティングリンク１３が連結されたダイアフラム１４の部分に不均一な圧力がかかり破損が生じ易い欠点がある。
【００３０】
次に、本発明に係るダイアフラムポンプの構成と動作について図２に基づいて説明する。クランクシャフト１２の動きに連動するように設けられたコネクティングリンク１３に第１ダイアフラム１８が連結されるとともに、第１ダイアフラム１８のコネクティングリンク１３とは逆側に第２ダイアフラム１９が間隔を隔てて設けられ、この第１ダイアフラム１８、第２ダイアフラム１９及びケーシング２０によって囲まれた部分（作動流体液溜ＥＤ）に作動流体液ｋ（具体的には水）が封入され、第２ダイアフラム１９の作動流体液ｋと接している側とは逆側に、圧送対象液ｊ（具体的には、アンモニア水溶液）が接している。すなわち、変位駆動される側の第１ダイアフラム１８と圧送対象液ｊに接する側の第２ダイアフラム１９との間に、第１ダイアフラム１８の変位を第２ダイアフラム１９の変位として伝達する作動流体液を収納する作動流体液溜ＥＤが設けられている。なお、第１ダイアフラム１８に対して上記作動流体液ｋとは反対側に、周囲媒体としての気体である空気が接している。
【００３１】
従って、図２（イ）に示すように、コネクティングリンク１３が左方に押し出され、これに連動して第１ダイアフラム１８が左方に押されると、作動流体液ｋが左方への圧力を受けて左方へ押され、第２ダイアフラム１９が左方に押される。これによって、吸込み逆止弁１５が閉じられ、吐出逆止弁１６が開かれて、圧送対象液ｊが下方に吐出される。逆に、図２（ロ）に示すように、コネクティングリンク１３が右方に引かれて第１ダイアフラム１８が右方に引かれると、作動流体液ｋが右方への引力を受けて右方へ引かれ、第２ダイアフラム１９が右方に引かれる。これによって吸込み逆止弁１５が開き、吐出逆止弁１６が閉じて、圧送対象液ｊが上方から流入する。以下、上記動作を繰り返すことにより、圧送対象液ｊを加圧しつつ上方から下方に流通させることができる。
【００３２】
前記作動流体液溜ＥＤの上部側に、作動流体液溜ＥＤ内の所定位置（上部側位置）における電気特性を検出する検出電極（以下、センサ電極と称す）２１が設置されている。具体的には、前記ケーシング２０の上部に、センサ電極２１を収めた管２０ａが作動流体液溜ＥＤに連通する状態で接続されている。
そして、前記圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体（空気）の夫々が、互いに異なる前記電気特性を有している。具体的には、前記センサ電極２１が検出する前記電気特性が電気伝導度（μＳ／ｃｍ）であり、前記圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体（空気）の順で電気伝導度が低くなっている。
【００３３】
さらに、上記センサ電極２１の検出信号に基づいて、第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９のいずれかの破損を検知する破損検知手段２２と、その破損検知手段２２によって作動制御されるポンプ駆動用のモータ２３とが設けられている。
【００３４】
第１ダイアフラム１８及び第２ダイアフラム１９のいずれも破損していないときは、センサ電極２１が作動流体液ｋである水の電気伝導度を検出する。このとき、純度が例えば水道水クラスの水を使用した場合には、１００〜１５０μＳ／ｃｍ程度の電気伝導度が検出される。尚、作動流体液ｋとして使用する水は、第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９の破損により、空気又は圧送対象液ｊが作動流体液溜ＥＤ内に侵入して、センサ電極２１にて検出される電気伝導度が、水の電気伝導度との間で十分大きな差が生じるものであればよく、純水から電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ程度の地下水が使用できる。
【００３５】
第１ダイアフラム１８が損傷した場合は、図３（イ）に示すように、作動流体液ｋが外部に漏洩し、代わりに空気が流入して作動流体液溜ＥＤの上部位置に溜まるためセンサ電極２１は空気と接触し、検出される電気伝導度は非常に小さくなる（図４参照）。また、第２ダイアフラム１８が損傷した場合は、図３（ロ）に示すように圧送対象液ｊ（電気伝導度が例えば１２００μＳ／ｃｍ程度のアンモニア水溶液）が作動流体液溜ＥＤ内に流入して作動流体液ｋに混ざるため、センサ電極２１が検出する電気伝導度は非常に大きくなる（図４参照）。そして、破損検知手段２２が、上記センサ電極２１にて検出される電気伝導度が前記水の電気伝導度よりも所定値以上大きくなった場合には、第２ダイアフラム１９の破損が生じていると判断し、逆に検出される電気伝導度が前記水の電気伝導度よりも所定値以上小さくなった場合には、第１ダイアフラム１８の破損が生じていると判断し、いずれかのダイアフラムの破損が検知されると前記ポンプ駆動用モータ２３を停止させる。尚、同時に、図示しない警報器を作動させてトラブルの発生を知らせて、アンモニア吸収式冷凍機の運転の停止等の適切な処置を促す。これにより、損傷したダイアフラムの早期取り換え等の適切なメンテナンスが可能となる。
【００３６】
アンモニア吸収式冷凍機は、冷媒にアンモニア、吸収剤に水を使用したもので、その構成と動作は、図１に基づいて既に説明した通りである。そして、前記ダイアフラムポンプ６が、作動流体液ｋを水にて構成し、且つ、圧送対象液ｊとしてのアンモニア水溶液を流路内の低圧側部分から高圧側部分に搬送する溶液ポンプ６としてアンモニア吸収式冷凍機に備えられている。具体的には、溶液ポンプ６は、アンモニア濃水溶液を吸収器２から精留器８に搬送している。
【００３７】
次に、本発明に係るダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法の実施の形態について説明する。
すなわち、このダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法は、上記ダイアフラムポンプに備えたセンサ電極２１の検出信号に基づいて第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９のいずれかの破損を検知するものである。
具体的には、上述したようにダイアフラムポンプに備えた破損検知手段２２を利用して、センサ電極２１の検出信号に基づいて第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９のいずれかの破損を検知することができるが、これ以外に、破損検知手段２２を備えていないダイアフラムポンプの場合に、センサ電極２１をマイコン等の汎用のコントローラに接続し、このコントローラによって、センサ電極２１の検出信号に基づいて第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９のいずれかの破損を検知するように構成することができる。
【００３８】
以上述べてきたことから明らかなように、本発明に係るダイアフラムポンプは、漏洩時に毒性あるいは発火性等の危険性を有するガスを放出する可能性がある圧送対象液の加圧・搬送に有効なものとなる。特に、小型のアンモニア吸収式冷凍機における吸収器から精留器にアンモニア濃水溶液を搬送する溶液ポンプとして使用するのに有効である。
【００３９】
〔別実施の形態〕
上記実施形態では、検出電極２１が検出する電気特性が電気伝導度である場合について説明したが、電気伝導度以外に、例えば静電容量等であってもよい。
また、検出電極２１が電気伝導度を検出する場合に、上記実施形態では、圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体の順で電気伝導度が低くなるように構成したが、逆に、圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体の順で電気伝導度が高くなるように構成してもよい。
さらに、上記電気特性として、１つの電気特性ではなく、複数の電気特性を検出するようにしてもよい。この場合に、例えば、圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体のうちの１組（例えば、圧送対象液ｊと作動流体液ｋ）については、１つの電気特性（例えば、電気伝導度）で互いに異なる特性を有し、別の組（例えば、作動流体液ｋと周囲媒体）については、他の電気特性（例えば、静電容量）で互いに異なる特性を有するように、各液や媒体の特性に適合して電気特性を適切に設定することが可能となる。
【００４０】
上記実施形態では、圧送対象液ｊ、作動流体液ｋ及び周囲媒体の夫々が、互いに異なる電気特性を有して、第１ダイアフラム１８と第２ダイアフラム１９のどちらが破損したかを判別するようにしたが、これ以外に、少なくとも作動流体液ｋが、他のもの（圧送対象液ｊ及び周囲媒体）と異なる電気特性を有して、第１ダイアフラム１８又は第２ダイアフラム１９のいずれかが破損したことを検知するようにしてもよい。
【００４１】
上記実施形態では、検出電極２１を作動流体液溜ＥＤの上部側に設置したが、例えば、作動流体液溜ＥＤの上部側と下部側の両方に検出電極２１を設置するようにしてもよい。これにより、例えば圧送対象液ｊの比重が作動流体液ｋの比重に比べて大きく、第２ダイアフラム１９の破損に伴って作動流体液溜ＥＤに流入した圧送対象液ｊが作動流体液溜ＥＤの下部に溜まるような場合に、作動流体液溜ＥＤの上部側に設置した検出電極２１では、圧送対象液ｊの流入を適切に検出できないとしても、作動流体液溜ＥＤの下部側に設けた検出電極２１によってその圧送対象液ｊの流入を適切に検出できることになる。
【００４２】
また、上記実施形態では、第２ダイアフラム１９の径を第１ダイアフラム１８の径と同一に形成したが、例えば第２ダイアフラム１９の径を第１ダイアフラム１８の径よりも小径に形成することにより、第１ダイアフラム１８を変位駆動するコネクティングリンク１３の駆動量を少なくしながら、第２ダイアフラム１９に対して高圧を発生させることができる。
【００４３】
上記実施形態では、ダイアフラムポンプをアンモニア吸収式冷凍機に使用するアンモニア水溶液搬送用の溶液ポンプに適用する場合を説明したが、本発明に係るダイアフラムポンプは、アンモニア水溶液以外の各種圧送対象液の搬送用ダイアフラムポンプに適用できるものである。尚、本発明に係るダイアフラムポンプを例えばアンモニア吸収式冷凍機以外の用途に用いる場合には、作動流体液を水以外の媒体（作動油等）にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンモニア吸収式冷凍機の冷凍サイクルの説明図
【図２】本発明に係るダイアフラムポンプの構成と動作を説明する側面図
【図３】本発明に係るダイアフラムポンプのダイアフラムの損傷による漏洩を示す側面図
【図４】電気伝導度の検出値を示すグラフ
【図５】一般的な直動式ダイアフラムポンプの構成と動作を説明する側面図
【符号の説明】
６溶液ポンプ
１８第１ダイアフラム
１９第２ダイアフラム
２１検出電極
２２破損検知手段
ＥＤ作動流体液溜

Claims

変位駆動される側の第１ダイアフラムと圧送対象液に接する側の第２ダイアフラムとの間に、前記第１ダイアフラムの変位を前記第２ダイアフラムの変位として伝達する作動流体液を収納する作動流体液溜が設けられ、前記圧送対象液、前記作動流体液、及び、前記第１ダイアフラムに対して前記作動流体液とは反対側で接する周囲媒体のうち、少なくとも前記作動流体液が、他のものと異なる電気特性を有し、前記周囲媒体が気体にて構成され、前記作動流体液溜内における前記電気特性を検出する検出電極が、前記作動流体液溜の上部側に設置されているダイアフラムポンプ。
前記検出電極が検出する前記電気特性が電気伝導度であり、前記圧送対象液、前記作動流体液及び前記周囲媒体の順で電気伝導度が低くなるか、又は、前記圧送対象液、前記作動流体液及び前記周囲媒体の順で電気伝導度が高くなるように構成されている請求項１記載のダイアフラムポンプ。
前記検出電極の検出信号に基づいて、前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知する破損検知手段が備えられている請求項１又は２に記載のダイアフラムポンプ。
請求項１〜３のいずれかに記載のダイアフラムポンプに備えた前記検出電極の検出信号に基づいて、前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムのいずれかの破損を検知するダイアフラムポンプのダイアフラム損傷検知方法。
請求項１〜３のいずれかに記載のダイアフラムポンプが、前記作動流体液を水にて構成し、且つ、前記圧送対象液としてのアンモニア水溶液を流路内の低圧側部分から高圧側部分に搬送する溶液ポンプとして備えられているアンモニア吸収式冷凍機。