ポンプ

【課題】配管設計がフレキシブルに対応できると共に、配管設備をコンパクトにできるポンプを提供する。
【解決手段】吸入する流体を吐出するポンプ本体１と、内部を流れる流体の脈動を減衰させるべく、ポンプ本体１の吐出圧力に応じて流路の容積が変更可能に構成される脈動減衰手段３とを備え、脈動減衰手段３は、ポンプ本体１の吐出側に固定されることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入する流体を吐出するポンプ、特に、ダイヤフラムポンプ（膜ポンプ）、プランジャポンプ、ピストンポンプといった往復ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、往復ポンプとして、ダイヤフラムポンプ（膜ポンプ）、プランジャポンプ、ピストンポンプが知られている。かかる往復ポンプは、ダイヤフラム、プランジャ、ピストンの往復動により流体の吸入及び吐出を行うため、吐出された流体を脈動させてしまう。
【０００３】
そこで、往復ポンプの吐出側に接続された配管に、脈動減衰装置が設けられる配管設備が提案されている（例えば、特許文献１）。これにより、脈動減衰装置の内部を流れた流体の脈動を減衰することができる。
【特許文献１】特開平１０−２８８１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、配管中に脈動減衰装置を設けることは、例えば、配管設計において、脈動減衰装置の設置場所に制約が発生したり、また、配管設備が巨大化したりするといった問題を生じさせることがある。
【０００５】
よって、本発明は、かかる事情に鑑み、配管設計がフレキシブルに対応できると共に、配管設備をコンパクトにできるポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るポンプは、吸入する流体を吐出するポンプ本体と、内部を流れる流体の脈動を減衰させるべく、ポンプ本体の吐出圧力に応じて流路の容積が変更可能に構成される脈動減衰手段とを備え、脈動減衰手段は、ポンプ本体の吐出側に固定されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、脈動減衰手段がポンプ本体の吐出側に固定されるため、ポンプ本体から吐出される流体が脈動減衰手段の内部を流れる。このとき、ポンプ本体の吐出圧力に応じて、脈動減衰手段の流路の容積を変更するため、流体の脈動が吸収され、その結果、流体の脈動を減衰できる。したがって、本発明に係るポンプは、脈動減衰手段がポンプ本体と一体化されて構成されている。
【０００８】
また、本発明に係るポンプは、脈動減衰手段は、流路の容積を変更するために作動する作動部を備え、作動部は、弾性を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムに対向して配置され、剛性を有する内壁部とを備えて構成され、さらに、最上部又は最下部の何れか一方から流体を流入すると共に、最上部又は最下部の何れか他方から流体を流出するような構成を採用してもよい。
【０００９】
かかる構成によれば、脈動減衰手段において、弾性を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムに対向して配置され、剛性を有する内壁部とを備える作動部が、作動することにより、流路の容積を変更することができる。そして、作動部が、最上部又は最下部の何れか一方から流体を流入すると共に、最上部又は最下部の何れか他方から流体を流出するため、例えば、作動部の最上部や最下部といった部位に液溜まり部（「デッドスペース」ともいい、流体が円滑に流れない部位、即ち、流体が流れているにも関わらず、流体の一部が滞留する部位）が生じるのを防止できる。
【００１０】
また、本発明に係るポンプは、ダイヤフラムは、内壁部よりも上方側に配置されてもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、ダイヤフラムが内壁部よりも上方側に配置されるため、ダイヤフラムが内壁部よりも下方側に配置される場合と比較して、ダイヤフラムを保護することができる。
【００１２】
例えば、流体が気泡（気体）とスラリ状の液体（例えば薬液）との混合体である場合には、特にポンプ本体を停止させると、脈動減衰手段の流路部における作動部の内部において、気泡（気体）が上昇し上方側に集まる。したがって、特にポンプ本体を停止させる時間が長くなる場合には、ダイヤフラムが上方側に配置される場合の方が、ダイヤフラムが下方側に配置される場合と比較して、液体（薬液）と接触する時間を短くできるため、ダイヤフラムが液体との接触により劣化するのを遅延させることができる。
【００１３】
また、例えば、流体が、液体と、液体より比重の大きい固形物との混合体である場合には、特にポンプ本体を停止させると、脈動減衰手段の流路部における作動部の内部において、固形物が沈降し下方側に集まる。そして、ダイヤフラムが下方に配置される場合には、ダイヤフラムの内面が固形物と接触することにより、ダイヤフラムを損傷させることがある。したがって、剛性を有する内壁部が下方側に配置される場合の方が、弾性を有するダイヤフラムが下方側に配置される場合と比較して、固形物によりダイヤフラム（作動部）が損傷するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の如く、本発明に係るポンプによれば、脈動減衰手段がポンプ本体と一体化されて構成されるため、配管設計がフレキシブルに対応できると共に、配管設備をコンパクトにできるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るポンプにおける一実施形態について、図１〜図１４を参酌して説明する。
【００１６】
本実施形態に係るポンプは、図１〜図６に示すように、吸入する流体（以下、単に「液体」という）を吐出するポンプ本体１と、ポンプ本体１を駆動させる駆動部２と、液体の脈動を減衰させるための脈動減衰手段３とを備える。
【００１７】
ポンプ本体１は、図５〜図１０に示すように、液体を吸入する本体吸入部１１と、本体吸入部１１から吸入した液体を吐出する一対のポンプヘッド部１２，１２と、一対のポンプヘッド部１２，１２から吐出する液体を外部に吐出する本体吐出部１３とを備える。
【００１８】
本体吸入部１１は、上流側の配管から流れる液体を分岐し、一対のポンプヘッド部１２，１２にそれぞれ液体を流すことが可能に構成される。具体的には、本体吸入部１１は、上流側の配管から流れる液体を流入する入口部１１１と、一対のポンプヘッド部１２，１２に向けて液体を流出する一対の出口部１１２，１１２と、流入する液体を分岐して流出すべく、入口部１１１と各出口部１１２とを連通させる連通部１１３とを備える。
【００１９】
また、本体吸入部１１は、ポンプヘッド部１２側からの逆流を防止すべく、逆止弁（チャッキ弁）機構を備える。具体的には、本体吸入部１１は、連通部１１３の内部にチャッキボール１１４，１１４を備える。なお、入口部１１１は、上流側の配管と接続するためのフランジ部１１１ａを備える。
【００２０】
ポンプヘッド部１２は、本体吸入部１１から吸入する液体を、本体吐出部１３に向けて吐出可能に構成される。具体的には、ポンプヘッド部１２は、作動する弾性のダイヤフラム１２１を備え、ダイヤフラム１２１が作動することにより、液体が流れる流路の容積を変更させ、その結果、液体を吸入し、そして、液体を吐出することができる。
【００２１】
本体吐出部１３は、各ポンプヘッド部１２から吐出される液体を合流させ、脈動防止手段３に液体を流すことが可能に構成される。具体的には、本体吐出部１３は、各ポンプヘッド部１２から流れる液体を流入する入口部１３１，１３１と、脈動防止手段３に向けて液体を流出する出口部１３２と、流入する液体を合流して流出すべく、各入口部１３１と出口部１３２とを連通させる連通部１３３とを備える。
【００２２】
また、本体吐出部１３は、ポンプヘッド部１２側への逆流を防止すべく、逆止弁（チャッキ弁）機構を備える。具体的には、本体吐出部１３は、連通部１３３の内部にチャッキボール１３４，１３４を備える。
【００２３】
なお、ポンプ本体１は、本体吐出部１３から吐出する液体が脈動するのを抑制すべく、一対のポンプヘッド部１２，１２の作動タイミングを相違させている。具体的には、一対のポンプヘッド部１２，１２は、各ダイヤフラム１２１が作動する位相を半周期（１８０°）ずらす、即ち、一方のポンプヘッド部１２が液体を吸入する際に、他方のポンプヘッド部１２が液体を吐出するように設定されている。
【００２４】
駆動部２は、図１〜図５に示すように、各ポンプヘッド部１２のダイヤフラム１２１を作動させるポンプシャフト２１，２１（図５においては一つのみ図示している）と、各ポンプシャフト２１の駆動源となるモータ２２と、モータ２２の駆動を各ポンプシャフト２１に伝達させる伝達手段２３とを備える。
【００２５】
脈動減衰手段３は、図６及び図１１〜図１４に示すように、内部に流体を流すための流路部３１を備え、さらに、ポンプ本体１から吐出される流体が流路部３１を流れるべくポンプ本体１の吐出側（本体吐出部１３）に固定されると共に、ポンプ本体１の吐出圧力に応じて流路部３１の容積を変更可能に構成される。そして、脈動減衰手段３は、流路部３１の容積を変更可能とすべく、流路部３１（後述する作動部３１３のダイヤフラム３１３ａ）を加圧するための加圧手段３２を備える。
【００２６】
流路部３１は、ポンプ本体１から吐出される液体を流入する流入部３１１と、外部に向けて液体を流出する流出部３１２と、液体の脈動を吸収すべく、容積を変更するために作動する作動部３１３を備える。なお、流出部３１２は、下流側の配管と接続するためのフランジ部３１２ａを備える。
【００２７】
また、流路部３１は、流入する液体を流入方向に対して略直交方向に方向転換させて流出するように構成される。具体的には、流路部３１において、流入部３１１は、液体の流路が縦方向（上下方向、鉛直方向）に形成されて構成され、流出部３１２は、液体の流路が横方向（左右方向、前後方向、水平方向）に形成されて構成され、作動部３１３は、流入部３１１及び流出部３１２の液体の流路と傾斜する方向に、液体の流路が形成されて構成される。
【００２８】
作動部３１３は、弾性を有するダイヤフラム３１３ａと、ダイヤフラム３１３ａに対向して配置され、剛性を有する内壁部３１３ｂとを備える。そして、作動部３１３は、最下部から液体を流入すると共に、最上部から液体を流出するように構成される。具体的には、作動部３１３は、最下部が流入部３１１に接続され、最上部が流出部３１２に接続されて構成される。
【００２９】
ダイヤフラム３１３ａは、円形状の膜状に形成され、内壁部３１３ｂと対向する内面が凹凸状に形成されて構成される。そして、ダイヤフラム３１３ａは、鉛直方向又は水平方向に対して傾斜して配置される。また、ダイヤフラム３１３ａは、ポンプ本体１の吐出圧力に応じて、流路部３１の容積を変更可能とすべく、加圧手段３２により外側から加圧される。
【００３０】
具体的には、ポンプ本体１の吐出圧力が加圧手段３２の加圧力よりも大きい場合には、ダイヤフラム３１３ａが内壁部３１３ｂから離反するように変形するため、作動部３１３（流路部３１）の容積が大きくなり、また、ポンプ本体１の吐出圧力が加圧手段３２の加圧力よりも小さい場合には、ダイヤフラム３１３ａが内壁部３１３ｂに接近するように変形するため、作動部３１３（流路部３１）の容積が小さくなる。これにより、液体の脈動を吸収することができる。
【００３１】
内壁部３１３ｂは、内面がダイヤフラム３１３ａの内面よりも滑らかに形成されて構成されると共に、ダイヤフラム３１３ａよりも下方側に配置される。具体的には、内壁部３１３ｂは、内面が平坦状に形成されて構成される。
【００３２】
加圧手段３２は、流路部３１のダイヤフラム３１３ａを外側から加圧するために媒体（空気や窒素といった圧縮ガス、又は、作動油）を供給するための供給部３２１を備える。具体的には、供給部３２１は、脈動減衰手段３の外部と、ダイヤフラム３１３ａの外側（外面）とを連通するように構成される。
【００３３】
また、加圧手段３２は、ダイヤフラム３１３ａへの加圧力（供給部３２１から供給する媒体）を調整するための調整弁３２２（図１１のみ図示している）と、ダイヤフラム３１３ａへの加圧力を表示する圧力計３２３（図１１のみ図示している）とを備える。なお、加圧手段３２は、ポンプ本体１の吐出圧力（最大吐出圧力）の約６０〜７０％の圧力を加圧することにより、液体の脈動を効果的に吸収することができる。
【００３４】
以上より、本実施形態に係るポンプは、液体の脈動を減衰させる脈動減衰手段３がポンプ本体１の本体吐出部１３に固定されるため、脈動減衰手段３がポンプ本体１と一体化されて構成され、その結果、配管設計がフレキシブルに対応できると共に、配管設備をコンパクトにできる。
【００３５】
また、本実施形態に係るポンプは、ポンプ本体１の吐出圧力に応じて、脈動減衰手段３が流路部３１（作動部３１３）の容積を変更するため、液体の脈動が吸収され、その結果、液体の脈動を減衰できる。しかも、脈動減衰手段３がポンプ本体１に固定されるため、ポンプ本体１の吐出圧力に対して即応でき、従来技術のように、ポンプから離れる配管上の位置に脈動減衰装置が設けられる場合と比較して、液体の脈動を効果的に減衰させることができる。
【００３６】
また、本実施形態に係るポンプは、ダイヤフラム３１３ａ及び内壁部３１３ｂにより構成される作動部３１３において、最下部から液体を流入すると共に、最上部から液体を流出するため、例えば、作動部３１３の最上部や最下部といった部位に液溜まり部（デッドスペース）が生じるのを防止できる。したがって、液体を円滑に流すことができる。
【００３７】
また、本実施形態に係るポンプは、内壁部３１３ｂの内面がダイヤフラム３１３ａの内面よりも滑らかに形成されると共に、内壁部３１３ｂがダイヤフラム３１３ａよりも下方側に配置されるため、凹凸状の内面を有するダイヤフラム３１３ａが内壁部３１３ｂよりも下方側に配置される場合と比較して、ダイヤフラム３１３ａを効果的に保護することができる。
【００３８】
なお、本発明に係るポンプは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３９】
例えば、上記実施形態に係るポンプにおいては、ポンプ本体１にダイヤフラム１２１を有するダイヤフラムポンプである場合を説明したが、かかる場合に限られず、プランジャポンプやピストンポンプといった往復ポンプである場合でもよい。さらには、容積形ポンプにおいて、往復ポンプよりも吐出する流体の脈動が比較的小さい、ギア（歯車）ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプ（スクリュポンプ、モーノポンプ）といった回転ポンプである場合でもよい。
【００４０】
また、上記実施形態に係るポンプにおいては、流体が液体である場合を説明したが、かかる場合に限られず、例えば、流体が液体と固体（固形物）との混合体である場合でもよく、また、流体が気体（気泡）と液体との混合体である場合でもよく、さらには、流体が気体と液体と固体との混合体である場合でもよい。
【００４１】
また、上記実施形態に係るポンプにおいては、作動部３１３が、最下部から液体を流入すると共に、最上部から液体を流出するように構成される場合を説明したが、かかる場合に限られず、作動部が、最上部から液体を流入すると共に、最下部から液体を流出するように構成される場合でもよい。なお、流体が気泡を含む液体である場合には、気泡が下流側に向けて流れるのを促進すべく、作動部は、最下部から液体を流入し、最上部から液体を流出させる方が好ましい。
【００４２】
また、上記実施形態に係るポンプにおいては、脈動減衰手段３における作動部３１３のダイヤフラム３１３ａが傾斜して配置される場合を説明したが、かかる場合に限られず、例えば、図１５に示すように、脈動減衰手段３’における作動部３１３’のダイヤフラム３１３ａ’及び内壁部３１３ｂ’が縦方向（上下方向、鉛直方向）に沿って配置される場合でもよい。
【００４３】
また、上記実施形態に係るポンプにおいては、内壁部３１３ｂが平坦状に形成される場合を説明したが、かかる場合に限られず、例えば、内壁部が湾曲する曲面状に形成される場合でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプの全体図であって、斜視図を示す。
【図２】同実施形態に係るポンプの全体図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図を示す。
【図３】同実施形態に係るポンプの全体図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図を示す。
【図４】同実施形態に係るポンプの全体図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は左側面図を示す。
【図５】同実施形態に係るポンプの要部概略図であって、図２のＡ−Ａ線における断面図を示す。
【図６】同実施形態に係るポンプの要部概略図であって、図２のＢ−Ｂ線における断面図を示す。
【図７】同実施形態に係るポンプのポンプ本体における全体図であって、斜視図を示す。
【図８】同実施形態に係るポンプのポンプ本体における全体図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図を示す。
【図９】同実施形態に係るポンプのポンプ本体における全体図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図を示す。
【図１０】同実施形態に係るポンプのポンプ本体における全体図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は左側面図を示す。
【図１１】同実施形態に係るポンプの脈動減衰手段における全体図であって、斜視図を示す。
【図１２】同実施形態に係るポンプの脈動減衰手段における全体図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図を示す。
【図１３】同実施形態に係るポンプの脈動減衰手段における全体図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図を示す。
【図１４】同実施形態に係るポンプの脈動減衰手段における全体図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は左側面図を示す。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るポンプの脈動減衰手段における全体図であって、縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１…ポンプ本体、２…駆動部、３…脈動減衰手段、３１３…作動部、３１３ａ…ダイヤフラム、３１３ｂ…内壁部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入する流体を吐出するポンプ本体と、内部を流れる流体の脈動を減衰させるべく、ポンプ本体の吐出圧力に応じて流路の容積が変更可能に構成される脈動減衰手段とを備え、脈動減衰手段は、ポンプ本体の吐出側に固定されることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
脈動減衰手段は、流路の容積を変更するために作動する作動部を備え、作動部は、弾性を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムに対向して配置され、剛性を有する内壁部とを備えて構成され、さらに、最上部又は最下部の何れか一方から流体を流入すると共に、最上部又は最下部の何れか他方から流体を流出するように構成される請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
ダイヤフラムは、内壁部よりも上方側に配置される請求項２に記載のポンプ。

【図１】