ポンプ装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、不純物除去や混合物の撹拌のために液体などの流体を循環させる循環ポンプとして用いて好適なポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ベローズを用いて流体を循環させる循環ポンプとしては、例えば、図２のようなポンプ装置が知られている。
【０００３】かかるポンプ装置は、上下方向に伸縮するベローズ形態の本体容器３を外部容器４内に備えている。その本体容器３の上端部は外部容器４に保持され、その下端部は、運動変換機構部５および電動機６によって上下方向に往復移動されるようになっている。運動変換機構部５は、例えば、電動機６の回転運動を上下運動に変換するクランク機構である。外部容器４は、本体容器３や運動変換機構部５などの可動部を保護するために、それらを取り囲むものであり、その内部は外気と連通されて大気圧となっている。本体容器３には、吸入バルブ１を備えた流体導入路１１と、排出バルブ２を備えた流体導出路１２が連通されている。流体導入路１１と流体導出路１２は、流体の循環路を形成すべく連結されている。
【０００４】そして、本体容器３の下端部が上下動されて、その内容積の変化に伴う圧力変動が生じることによって、流体導入路１１内の流体が本体容器３内に吸入されてから、流体導出路１２に排出されて循環されることになる。すなわち、本体容器３の下端部が下方に引かれて内容積が増大するときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が開き、かつ容器本体３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が閉じて、流体導入路１１から本体容器３内に流体が吸入される。その後、本体容器３の下端部が上方に押されて内容積が減少したときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が閉じ、かつ本体容器３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が開いて、本体容器３内の流体が流体導出路１２に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来のポンプ装置によって、所定の圧力に加圧されている加圧流体を循環させるときには、その加圧流体の圧力以上の力で本体容器３を上方に押す必要がある。そのため、電動機６は流体の最大圧力に見合う駆動力を出力するものでなければならず、その電動機６の大型化を招くという問題があった。さらに、流体の圧力が急激に変化した場合に、電動機６の出力を速やかに増大させるべく対応することができず、流体の流れが時間的、空間的に変動して乱流を生じるという問題もあった。
【０００６】本発明の目的は、駆動力を軽減し、しかも流体の圧力変動による負荷の変動を小さく抑えて、流体の流れを安定させることができるポンプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のポンプ装置は、本体容器の周壁部を外方に変位させて内容積を増大させることによって、流体導入路から前記本体容器内に流体を吸入し、前記本体容器の周壁部を内方に変位させて内容積を減少させることによって、前記本体容器内の流体を流体導出路に排出するポンプ装置において、前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方の流体圧を前記本体容器の周壁部の外側に付与する圧力付与手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態は、前述した従来例と同様に、ベローズ形態の本体容器３を用いて流体を循環させる循環ポンプとしての適用例であり、前述した図２と同様の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【０００９】本例において、本体容器３を取り囲む外部容器１４は密封構造となっており、電動機６の駆動力は、マグネチックカップリング１０によって外部容器１４の気密性を損なうことなく運動変換機構部５に伝達される。外部容器１４の内部と流体導入路１１との間は連通路７によって連通されており、その外部容器１４の内部に流体導入路１１の流体圧が導入され、その流体圧が本体容器３を圧縮方向に加圧するようになっている。
【００１０】９は流体の貯蔵容器であり、その貯蔵容器９内の流体は、流体導入路１１、本体容器３、流体導出路１２を通って循環され、流体導出路１２中にフィルター８によって不純物が除去される。
【００１１】次に、作用について説明する。
【００１２】前述した従来例と同様に、本体容器３の下端部が下方に引かれて内容積が増大するときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が開き、かつ容器本体３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が閉じて、流体導入路１１から本体容器３内に流体が吸入される。そして、本体容器３の下端部が上方に押されて内容積が減少したときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が閉じ、かつ本体容器３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が開いて、本体容器３内の流体が流体導出路１２に排出される。このようにして流体が循環され、その中に含まれる不純物がフィルター８によって除去される。
【００１３】ところで、搬送流体が所定の圧力に加圧されている加圧流体である場合、その加圧流体の圧力をＰ１、外部容器１４内の圧力をＰ２、吸入バルブ１が閉じかつ排出バルブ２が開かれるときにおける流体導入路１１と本体容器３との間の差圧を△Ｐ、本体容器３の断面積をＳとした場合、本体容器３の下端部を上方に押して圧縮するときの力Ｆは、Ｆ＝（Ｐ１＋△Ｐ−Ｐ２）×Ｓとなる。本例では、連通路７によって流体導入路１１と本体容器３が連通されてＰ１＝Ｐ２となるため、Ｆ＝△Ｐ×Ｓとなる。
【００１４】一方、前述した図２の従来例の場合には、外部容器４の内部が大気に開放されて大気圧となっているため、Ｐ２＝０（大気圧）、Ｆ＝（Ｐ１＋△Ｐ）×Ｓとなる。
【００１５】結局、本実施形態の場合、本体容器３を圧縮して流体を排出するときに要する力Ｆは、差圧△Ｐ分に相当する小さい力でよくなり、しかも搬送流体の圧力Ｐ１に依存しないため、搬送流体の圧力が急激に変化したとしても流体の流れに変化は生じなくなる。また、本体容器３を膨張させるべく下方に引いて、流体を流体導入路１１から吸入するときに要する力は、流体の流動抵抗分の小さな力ですむ。
【００１６】また、仮に、本体容器３の可動部分が磨耗によって損傷して、流体が本体容器３の外部に流出したとした場合には、その本体容器３が外部容器１４によって密封されているため、その流体が外部に漏れ出たり、外気に触れたりすることもない。
【００１７】なお、上述した実施形態とは逆に、連通路７によって流体導出路１２と外部容器１４との間を連通して、流体導出路１２の圧力を外部容器１４内に導入するようにしてもよい。この場合には、本体容器３を膨張させるべく下方に引いて、流体を流体導入路１１から吸引するときに要する力Ｆ′がＦ′＝△Ｐ×Ｓとなり、また本体容器３を圧縮させるべく上方に押して、流体を流体導出路１２から排出するときに要する力は、流体の流動抵抗分の小さな力ですむ。
【００１８】また、本体容器３としては、前述したベローズに代えてダイヤフラムを用いることもでき、要は、内容積を増減させるべく外方および内方に変位する周壁部を有して、その周壁部の外側に、流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力が付与されるものであればよい。例えば、本体容器３として、ピストンを周壁部として備えたシリンダ構造とすることも可能である。また、そのような本体容器３の周壁部の外側に流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力を付与させる手段としては、例えば、リンク機構などを用いて、流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力を周壁部の外側または内側に加える構成とすることもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポンプ装置は、本体容器の内容積を変化させるべく内方および外方に変位する本体容器の周壁部に、流体導入路内または流体導出路内の圧力を作用させる構成であるから、所定の圧力に加圧されている搬送流体の圧力に拘わらず、それを流体導入路から吸入して流体導出路に排出するための差圧分に相当するの小さな力によって作動させることができ、しかも流体の圧力変動による負荷の変動を小さく抑えて、流体の流れを安定させることができる。
【００２０】さらに、流体が本体容器の外部に流出した場合に、外部容器によって、その流体が外部に漏れ出たり外気に触れたりすることを防止することもできる。また、本発明のポンプ装置は、特に、流体を循環させる種々の循環ポンプとして広範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】従来例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１ 吸入バルブ
２ 排出バルブ
３ 本体容器
５ 運動変換機構部
６ 電動機
７ 連通路
１１ 流体導入路
１２ 流体導出路
１４ 外部容器
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、不純物除去や混合物の撹拌のために液体などの流体を循環させる循環ポンプとして用いて好適なポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ベローズを用いて流体を循環させる循環ポンプとしては、例えば、図２のようなポンプ装置が知られている。
【０００３】かかるポンプ装置は、上下方向に伸縮するベローズ形態の本体容器３を外部容器４内に備えている。その本体容器３の上端部は外部容器４に保持され、その下端部は、運動変換機構部５および電動機６によって上下方向に往復移動されるようになっている。運動変換機構部５は、例えば、電動機６の回転運動を上下運動に変換するクランク機構である。外部容器４は、本体容器３や運動変換機構部５などの可動部を保護するために、それらを取り囲むものであり、その内部は外気と連通されて大気圧となっている。本体容器３には、吸入バルブ１を備えた流体導入路１１と、排出バルブ２を備えた流体導出路１２が連通されている。流体導入路１１と流体導出路１２は、流体の循環路を形成すべく連結されている。
【０００４】そして、本体容器３の下端部が上下動されて、その内容積の変化に伴う圧力変動が生じることによって、流体導入路１１内の流体が本体容器３内に吸入されてから、流体導出路１２に排出されて循環されることになる。すなわち、本体容器３の下端部が下方に引かれて内容積が増大するときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が開き、かつ容器本体３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が閉じて、流体導入路１１から本体容器３内に流体が吸入される。その後、本体容器３の下端部が上方に押されて内容積が減少したときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が閉じ、かつ本体容器３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が開いて、本体容器３内の流体が流体導出路１２に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来のポンプ装置によって、所定の圧力に加圧されている加圧流体を循環させるときには、その加圧流体の圧力以上の力で本体容器３を上方に押す必要がある。そのため、電動機６は流体の最大圧力に見合う駆動力を出力するものでなければならず、その電動機６の大型化を招くという問題があった。さらに、流体の圧力が急激に変化した場合に、電動機６の出力を速やかに増大させるべく対応することができず、流体の流れが時間的、空間的に変動して乱流を生じるという問題もあった。
【０００６】本発明の目的は、駆動力を軽減し、しかも流体の圧力変動による負荷の変動を小さく抑えて、流体の流れを安定させることができるポンプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のポンプ装置は、本体容器の周壁部を外方に変位させて内容積を増大させることによって、流体導入路から前記本体容器内に流体を吸入し、前記本体容器の周壁部を内方に変位させて内容積を減少させることによって、前記本体容器内の流体を流体導出路に排出するポンプ装置において、前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方の流体圧を前記本体容器の周壁部の外側に付与する圧力付与手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態は、前述した従来例と同様に、ベローズ形態の本体容器３を用いて流体を循環させる循環ポンプとしての適用例であり、前述した図２と同様の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【０００９】本例において、本体容器３を取り囲む外部容器１４は密封構造となっており、電動機６の駆動力は、マグネチックカップリング１０によって外部容器１４の気密性を損なうことなく運動変換機構部５に伝達される。外部容器１４の内部と流体導入路１１との間は連通路７によって連通されており、その外部容器１４の内部に流体導入路１１の流体圧が導入され、その流体圧が本体容器３を圧縮方向に加圧するようになっている。
【００１０】９は流体の貯蔵容器であり、その貯蔵容器９内の流体は、流体導入路１１、本体容器３、流体導出路１２を通って循環され、流体導出路１２中にフィルター８によって不純物が除去される。
【００１１】次に、作用について説明する。
【００１２】前述した従来例と同様に、本体容器３の下端部が下方に引かれて内容積が増大するときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が開き、かつ容器本体３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が閉じて、流体導入路１１から本体容器３内に流体が吸入される。そして、本体容器３の下端部が上方に押されて内容積が減少したときに、本体容器３内と流体導入路１１との間の差圧によって吸入バルブ１が閉じ、かつ本体容器３内と流体導出路１２との間の差圧によって排出バルブ２が開いて、本体容器３内の流体が流体導出路１２に排出される。このようにして流体が循環され、その中に含まれる不純物がフィルター８によって除去される。
【００１３】ところで、搬送流体が所定の圧力に加圧されている加圧流体である場合、その加圧流体の圧力をＰ１、外部容器１４内の圧力をＰ２、吸入バルブ１が閉じかつ排出バルブ２が開かれるときにおける流体導入路１１と本体容器３との間の差圧を△Ｐ、本体容器３の断面積をＳとした場合、本体容器３の下端部を上方に押して圧縮するときの力Ｆは、Ｆ＝（Ｐ１＋△Ｐ−Ｐ２）×Ｓとなる。本例では、連通路７によって流体導入路１１と本体容器３が連通されてＰ１＝Ｐ２となるため、Ｆ＝△Ｐ×Ｓとなる。
【００１４】一方、前述した図２の従来例の場合には、外部容器４の内部が大気に開放されて大気圧となっているため、Ｐ２＝０（大気圧）、Ｆ＝（Ｐ１＋△Ｐ）×Ｓとなる。
【００１５】結局、本実施形態の場合、本体容器３を圧縮して流体を排出するときに要する力Ｆは、差圧△Ｐ分に相当する小さい力でよくなり、しかも搬送流体の圧力Ｐ１に依存しないため、搬送流体の圧力が急激に変化したとしても流体の流れに変化は生じなくなる。また、本体容器３を膨張させるべく下方に引いて、流体を流体導入路１１から吸入するときに要する力は、流体の流動抵抗分の小さな力ですむ。
【００１６】また、仮に、本体容器３の可動部分が磨耗によって損傷して、流体が本体容器３の外部に流出したとした場合には、その本体容器３が外部容器１４によって密封されているため、その流体が外部に漏れ出たり、外気に触れたりすることもない。
【００１７】なお、上述した実施形態とは逆に、連通路７によって流体導出路１２と外部容器１４との間を連通して、流体導出路１２の圧力を外部容器１４内に導入するようにしてもよい。この場合には、本体容器３を膨張させるべく下方に引いて、流体を流体導入路１１から吸引するときに要する力Ｆ′がＦ′＝△Ｐ×Ｓとなり、また本体容器３を圧縮させるべく上方に押して、流体を流体導出路１２から排出するときに要する力は、流体の流動抵抗分の小さな力ですむ。
【００１８】また、本体容器３としては、前述したベローズに代えてダイヤフラムを用いることもでき、要は、内容積を増減させるべく外方および内方に変位する周壁部を有して、その周壁部の外側に、流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力が付与されるものであればよい。例えば、本体容器３として、ピストンを周壁部として備えたシリンダ構造とすることも可能である。また、そのような本体容器３の周壁部の外側に流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力を付与させる手段としては、例えば、リンク機構などを用いて、流体導入路１１内または流体導出路１２内の圧力を周壁部の外側または内側に加える構成とすることもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポンプ装置は、本体容器の内容積を変化させるべく内方および外方に変位する本体容器の周壁部に、流体導入路内または流体導出路内の圧力を作用させる構成であるから、所定の圧力に加圧されている搬送流体の圧力に拘わらず、それを流体導入路から吸入して流体導出路に排出するための差圧分に相当するの小さな力によって作動させることができ、しかも流体の圧力変動による負荷の変動を小さく抑えて、流体の流れを安定させることができる。
【００２０】さらに、流体が本体容器の外部に流出した場合に、外部容器によって、その流体が外部に漏れ出たり外気に触れたりすることを防止することもできる。また、本発明のポンプ装置は、特に、流体を循環させる種々の循環ポンプとして広範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】従来例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１ 吸入バルブ
２ 排出バルブ
３ 本体容器
５ 運動変換機構部
６ 電動機
７ 連通路
１１ 流体導入路
１２ 流体導出路
１４ 外部容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 本体容器の周壁部を外方に変位させて内容積を増大させることによって、流体導入路から前記本体容器内に流体を吸入し、前記本体容器の周壁部を内方に変位させて内容積を減少させることによって、前記本体容器内の流体を流体導出路に排出するポンプ装置において、前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方の流体圧を前記本体容器の周壁部の外側に付与する圧力付与手段を備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】 前記圧力付与手段は、少なくとも前記本体容器の周壁部の外側を囲む外部容器と、該外部容器の内部に前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方を連通する連通路とを有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】 前記本体容器はベローズであることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】 前記本体容器はダイヤフラムであることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項１】 本体容器の周壁部を外方に変位させて内容積を増大させることによって、流体導入路から前記本体容器内に流体を吸入し、前記本体容器の周壁部を内方に変位させて内容積を減少させることによって、前記本体容器内の流体を流体導出路に排出するポンプ装置において、前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方の流体圧を前記本体容器の周壁部の外側に付与する圧力付与手段を備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】 前記圧力付与手段は、少なくとも前記本体容器の周壁部の外側を囲む外部容器と、該外部容器の内部に前記流体導入路または前記流体導出路のいずれか一方を連通する連通路とを有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】 前記本体容器はベローズであることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】 前記本体容器はダイヤフラムであることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【図２】
【図１】
【図１】
【特許番号】第２７２３１８０号
【登録日】平成９年（１９９７）１１月２８日
【発行日】平成１０年（１９９８）３月９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−２７２３７６
【出願日】平成７年（１９９５）１０月２０日
【公開番号】特開平９−１１２４３３
【公開日】平成９年（１９９７）５月２日
【実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。
【出願人】（０００００１１４４）工業技術院長 (75)
【指定代理人】
【氏名又は名称】 工業技術院電子技術総合研究所長
【登録日】平成９年（１９９７）１１月２８日
【発行日】平成１０年（１９９８）３月９日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）１０月２０日
【公開番号】特開平９−１１２４３３
【公開日】平成９年（１９９７）５月２日
【実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。
【出願人】（０００００１１４４）工業技術院長 (75)
【指定代理人】
【氏名又は名称】 工業技術院電子技術総合研究所長
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