JPH028149B2

JPH028149B2 -

Info

Publication number: JPH028149B2
Application number: JP56150586A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Sugano; Takao Ide
Original assignee: ORUGANO KK; ZETSUTO KOGYO KK
Current assignee: ORUGANO KK; ZETSUTO KOGYO KK
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1990-02-22
Also published as: JPS5853686A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、化学プラント、上下水設備、食品
加工プラント等において、所定の流体移送系の流
体圧を利用してポンプ動作を行い、流体移送系に
所定量の他の液体（薬液等）を注入させるための
定量ポンプに関するものである。

従来より、所定の流体移送系に薬液等を定量注
入する装置として、流体移送系の流量を測定し、
得られた流量測定信号に基づいてダイアフラム型
もしくはプランジヤ型等の定量注入ポンプを所定
時間間欠的に作動させるよう構成したものが種々
知られている。

また、回転式流量計と磁気駆動制御方式の切換
弁装置とを組合せ、前記回転式流量計を所定の流
体移送系に取付けると共にこの流量計の流量検出
出力軸を前記切換弁装置の磁気駆動機構に連繋
し、流量検出出力軸の回転運動を直接磁気駆動機
構の駆動力として適用し、流体移送系の適正な流
量検出に基づいて切換弁装置の切換操作を無電源
で実現し、しかも前記切換弁装置の切換操作に応
動して主流体移送系の流体圧力を利用したダイア
フラム作動式定量ポンプを駆動させ、これにより
薬液等を所望の個所へ無電源で圧送することがで
きる流量比例の定量ポンプ機構が提案されてい
る。

この種のポンプ機構は、主流体移送系における
流体が継続流もしくは、断続しても流体の移送時
間が長い場合において、所定の流量に比例して薬
液等の定量注入を行う際には極めて有効である。
しかしながら、主流体移送系の流体が断続流で、
しかも流体の移送時間が短い場合においては、流
体の移送毎に所定量の薬液等を注入する必要が生
じる。特に断続時間が不規則で長時間に亘る場合
においては、このような要求が高まる。従つて、
このような要求を満足させるためには、前述した
従来のポンプ機構は有効でない。

そこで、本発明者等は、前述した従来装置の問
題点を克服すると共に簡単でしかも無電源で作動
し得る定量ポンプを得るべく種々検討を重ねた結
果、主流体系と接続して流体の供給時に所定の流
体圧を発生させ、この流体圧をダイアフラムを利
用したピストン機構を介して往復運動に変換し、
前記ピストン機構の作用下に定量ポンプ動作を行
うよう構成すれば、簡単な構成でしかも確実な定
量ポンプ動作を行う流体圧駆動式定量ポンプを得
ることができることを突き止めた。

従つて、本発明の目的は、構造が簡単にして、
主たる流体移送系の断続的な流体移送に際し、所
定量の流体移送毎に適正な流量比で、しかも無電
源で所要流体を圧送供給することができる流体圧
駆動式定量ポンプを提供するにある。

前記の目的を達成するため、本発明において
は、主流体系と接続する流路を備え所定の流体圧を
発生させる流体圧制御部と、この流体圧制御部で
発生した流体圧を往復運動に変換する圧力室とピ
ストン機構とを備えた流体圧駆動機構部と、前記
ピストン機構をポンプ室内に進退自在に挿通配置
したポンプ部とからなる流体圧駆動式ポンプにお
いて、前記流体圧制御部には、流体流入口および流体
流出口と連通しかつ前記流体圧駆動機構部の圧力
室と連通する流路を設け、この流路の一部に流量
調整弁を設けると共に前記ポンプ部の流体吐出口
と外部接続可能な通路を設けてなり、前記流体圧
駆動機構部は、ダイアフラムを介して圧力室を画
成し、このダイアフラムにピストンを介して連結
杆の一端部を固着すると共に連結杆の他端部にダ
イアフラムを介してポンプ用ピストンを固着し、
連結杆の外周に流体圧と反撥作用する圧縮コイル
ばねを設け、さらに前記ダイアフラムで画成され
た流体圧が作用する圧力室とは反対側の圧力室と
外部とを連通する通路を設けてなり、前記ポンプ
部は、流体吸込口と流体吐出口とを備え、ポンプ
室の一部にポンプ室容積を調節する調整部材を設
けることを特徴とする。

次に、本発明に係る流体圧駆動式定量ポンプの
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

第１図は、本発明に係る定量ポンプの一実施例
を示す要部断面図である。第１図に示す実施例に
おいて、本発明定量ポンプは、流体圧制御部１０
と、流体圧駆動機構部１２と、ポンプ部１４とか
ら構成される。

流体圧制御部１０は、所定の流体移送系と接続
するための流路１６を備え、この流路１６の一端
を流体流入口１８とし、他端を流体流出口２０と
して構成する。流路１６の一部にはニードル弁等
からなる流量調整弁２２を設ける。この流量調整
弁２２と流体流入口１８との間の流路１６には、
後述する流体圧駆動機構部１２に設ける流体圧力
室と連通する通路２４を設ける。

一方、流体圧駆動機構部１２は、中心部に圧力
室２６を設け、この圧力室２６内にポンプ駆動用
ダイアフラム２８を設ける。ポンプ駆動用ダイア
フラム２８の一側面に形成される圧力室は、前記
流体圧制御部１０に設けた通路２４と連通し、一
方前記ダイアフラム２８の他側面にはピストン３
０を取付けると共に後述するポンプ部１４に設け
るポンプ用ピストンと接続する連結杆３２を固定
する。なお、前記連結杆３２の外周には、ピスト
ン３０と圧力室２６の内壁面との間に圧縮コイル
ばね３４を介挿し、ポンプ駆動用ダイアフラム２
８を常時流体圧の作用する圧力室側に復帰弾力が
作用するよう構成する。

ポンプ部１４は、ポンプ室３６を備えると共に
ポンプ室３６とそれぞれ連通する流体吸込口３８
と流体吐出口４０とを設ける。ポンプ室３６に
は、ピストン４２を進退自在に配設する。このピ
ストン４２は、ポンプ室３６側と圧力室２６側と
を液密にシールするために設けたダイアフラム４
４に固定すると共に前記流体圧駆動機構部１２に
設けた連結杆３２に固定する。また、ポンプ室３
６には、ポンプ室の容積すなわちポンプ吐出量を
調整するための調整部材４６が設けられる。な
お、流体吸込口３８と流体吐出口４０には、適宜
外部系統と連通接続するための連結具４８，５０
を着脱自在に取付けると共にこれらの連結具４
８，５０と関係的にポペツト弁からなる逆止弁５
２，５４がそれぞれ設けられる。

なお、前述した実施例は、製作上の便宜から流
体圧制御部１０と、流体圧駆動機構部１２と、ポ
ンプ部１４とをそれぞれ個別に製作して、これら
を一体的に固着したものである。

次に、前述した構成からなるポンプの作用につ
き説明する。

まず、流体圧制御部１０の流体流入口１８と流
体流出口２０とを所定の流体移送系に連通接続
し、またポンプ部１４の流体吸込口３８を薬液供
給系に連通接続すると共に流体吐出口４０を前記
流体移送系の一部に連通接続するものとする。

今、流体圧制御部１０の流体流入口１８に流体
が流入するものとすれば、この流体は流路１６内
において、流量調整弁２２の作用下に流入流体圧
が上昇する。従つて、流路１６内においては圧力
変動（正圧）が生じ、この圧力変動は通路２４を
介して圧力室２６に作用する。このように、圧力
室２６に所定の流体圧が作用すると、ダイアフラ
ム２８と一体的に構成されたピストン３０は、圧
縮コイルばね３４の弾力に抗して変位し、連結杆
３２を介してポンプ部１４のピストン４２をポン
プ室３６内へ進入させる。この場合、ピストン４
２の後退状態において、ポンプ室３６内に所定量
の薬液が保持されていれば、ピストン４２による
ポンプ室３６内の容積変化分の薬液が流体吐出口
４０より吐出され、流体移送系に所定量の薬液が
注入されることになる。この場合、流体圧制御部
１０の流体流出口２０と連通する通路１６の一部
に外部と連通する分岐通路５６を設け、この通路
５６と前記ポンプ部１４の流体吐出口４０とを相
互に連通接続すれば、流体移送系への薬液注入配
管の接続が簡便となる。

次いで、流体圧制御部１０に対する流体の供給
が遮断されると、圧力室２６に作用している所定
の流体圧が減圧されるため、ダイアフラム２８は
圧縮コイルばね３４の復帰弾力によりピストン３
０と共に所定位置まで復帰する。この時、ポンプ
室３６内に位置するピストン４２も所定位置まで
後退すると共にポンプ室３６内へ所定量の薬液を
流体吸込口３８を介して吸入し、次の吐出に備え
る。

このようにして、流体圧制御部１０に対し断続
的に所定の流体を作用させる毎に、ポンプ部１４
において定量ポンプ動作が行われる。しかも、こ
のポンプ動作は、流体圧を使用して無電源で動作
させることができる。なお、この場合、圧力室２
６へ作用させる流体圧は、流量調整弁２２により
適宜調整することができる。また、定量ポンプ動
作を行うポンプ部１４のポンプ吐出量は、調整部
材４６によつてポンプ室３６の容積を調節するこ
とにより、可変に設定することができる。

前述した実施例においては、流体圧制御部１０
を所定の流体移送系に対し、この流体移送系の流
路の一部として接続配置した場合について説明し
たが、流体流入口１８を閉塞し、流体流出口２０
のみを所定の流体移送系の一部に連通接続して、
圧力室２６に対し所定の圧力変動（正圧）を作用
させるよう構成することも可能である。また、流
体流入口１８および流体流出口２０を全て閉塞す
ると共に、前述した圧力変動（正圧）の作用する
圧力室２６と反対側の室と連通する通路５８（破
線で示す）を設け、この通路５６を所定の流体移
送系の負圧変動を生じる部分と連通することによ
り、流体移送系の圧力変動（負圧）に対して前述
した実施例と同様に定量ポンプ動作を行わせるこ
とができる。この場合、流体圧制御部１０の流路
１６は、通孔５６を介して大気と連通し大気圧に
保持する。

前述したところから明らかなように、本発明の
流体圧駆動式定量ポンプは、流体移送系の圧力変
動を利用してポンプ動作を行い、しかも圧力変動
を生ずる液体移送系に液薬等を注入するものであ
るから、圧力変動に対しポンプ動作を適正に行う
ためには、次のような条件を満足させる必要があ
る。

ポンプ駆動用ダイアフラム２８の有効断面積Ａcm² ポンプ作動側ダイアフラム４４の有効断面積Ｂcm² 圧縮コイルばね３４の抵抗ＣKg 圧力変動（正圧）がＰKg／cm²の場合Ｐ×Ａ＞（Ｂ×Ｐ）＋Ｃ ……(1) 圧力変動（負圧）がΔPKg／cm²の場合 ΔP×Ａ＞（ΔP×Ｂ）−Ｃ ……(2) 従つて、圧力変動に基づいて、前記式(1)、(2)を
満足するように本発明ポンプを設計すれば好適で
ある。

次に、前述したような優れた動作特性を有する
本発明流体圧駆動式定量ポンプの応用例について
説明する。

第２図は、貯水槽６０からポンプ６２を介して
導出される主流体移送系において、ポンプ６２の
吐出側に本発明定量ポンプ６４を接続したもので
ある。すなわち、本例においては、定量ポンプ６
４の流体圧制御部を主流体移送系の一部として構
成し、間欠的に駆動されるポンプ６２の作動によ
り定量ポンプ６４が定量ポンプ動作を行い、薬液
貯槽６６から所定量の薬液を主流体移送系に注入
することができる。

第３図は、第２図と同様の主流体移送系に本発
明定量ポンプ６４を接続したものであるが、本例
においては定量ポンプ６４の流体圧制御部に対
し、流体流入口１８を閉塞して流体流出口２０に
主流体移送系のポンプ６２の吐出流体を作用させ
るよう構成したものである。このように構成する
ことによつても、第２図に示す例と同様に主流体
移送系に薬液を注入することができる。

第４図は、第２図と同様の主流体移送系におい
て、ポンプ６２の吸込側に本発明定量ポンプ６４
を接続したものである。この場合、定量ポンプ６
４の流体圧制御部となる流体流入口１８および流
体流出口２０を閉塞し、流体圧駆動機構部の圧力
室に対して連通する通路５８に主流体移送系のポ
ンプ６２の吸込流体を作用させるよう構成したも
のである。このように構成することによつても、
第２図に示す例と同様に主流体移送系に薬液を注
入することができる。この場合、薬液は、主流体
移送系のポンプ６２の吐出側に注入するようにす
る。

第５図は、本発明定量ポンプ６４の変形応用例
を示すもので、水道系を自動弁６８を介して貯水
槽７０に連通し、貯水槽７０からポンプ７２を介
して適宜貯留水を排出するよう構成した主流体移
送系において、前記自動弁６８と貯水槽７０との
間に本発明定量ポンプ６４を接続したものであ
る。本例においては、第２図に示す例と同様に主
流体移送系を定量ポンプ６４に接続し、貯水槽７
０の貯留水排水に伴い、レベルスイツチ７４の作
用下に自動弁６８を開放して給水を行う際に、主
流体移送系に薬液を注入することができる。

第６図は、本発明定量ポンプ６４のさらに変形
的な応用例を示すもので、常に所定量の貯水を行
うよう構成した貯水槽７６から、自動弁もしくは
手動弁７８を介して落差により給水を行うよう構
成した主流体移送系に、本発明定量ポンプ６４を
接続したものである。このように構成することに
よつても、第５図に示す例と同様に主流体移送系
に薬液を注入することができる。

前述した種々の応用例から明らかなように、本
発明に係る流体圧駆動式定量ポンプは、各種の断
続流を生じる主流体移送系において、各断続流毎
に流体圧の作用で定量ポンプ動作を行い、薬液等
の注入を確実に行うことができる。従つて、本発
明定量ポンプは、列車や船舶等の屎尿処理設備、
水洗式屎尿処理設備、自動食器洗浄システム、各
種飲料自動販売機等における薬液の定量注入機構
として好適に応用することができる。

特に、本発明定量ポンプは、構造が簡単である
から低コストで製造することができると共に、無
電源で動作するため保守等の面倒もなく、長期間
に亘つて定量ポンプ動作を高精度にしかも安定に
保持し得る等多くの利点を有する。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体圧駆動式定量ポンプ
の一実施例を示す要部断面図、第２図乃至第６図
は本発明定量ポンプの各種応用例を示す系統図で
ある。１０……流体圧制御部、１２……流体圧駆動機
構部、１４……ポンプ部、１６……流路、１８…
…流体流入口、２０……流体流出口、２２……流
量調整弁、２４……通路、２６……圧力室、２８
……ポンプ駆動用ダイアフラム、３０……ピスト
ン、３２……連結杆、３４……圧縮コイルばね、
３６……ポンプ室、３８……流体吸込口、４０…
…流体吐出口、４２……ピストン、４４……ダイ
アフラム、４６……調整部材、４８，５０……連
結具、５２，５４……逆止弁、５６……通路、５
８……通路、６０，７０，７６……貯水槽、６
２，７２……ポンプ、６４……本発明定量ポン
プ、６６……薬液貯槽、６８……自動弁、７４…
…レベルスイツチ、７８……弁。

Claims

【特許請求の範囲】１主流体系と接続する流路を備え所定の流体圧
を発生させる流体圧制御部と、この流体圧制御部
で発生した流体圧を往復運動に変換する圧力室と
ピストン機構とを備えた流体圧駆動機構部と、前
記ピストン機構をポンプ室内に進退自在に挿通配
置したポンプ部とからなる流体圧駆動式ポンプに
おいて、前記流体圧制御部には、流体流入口および流体
流出口と連通しかつ前記流体圧駆動機構部の圧力
室と連通する流路を設け、この流路の一部に流量
調整弁を設けると共に前記ポンプ部の流体吐出口
と外部接続可能な通路を設けてなり、前記流体圧
駆動機構部は、ダイアフラムを介して圧力室を画
成し、このダイアフラムにピストンを介して連結
杆の一端部を固着すると共に連結杆の他端部にダ
イアフラムを介してポンプ用ピストンを固着し、
連結杆の外周に流体圧と反撥作用する圧縮コイル
ばねを設け、さらに前記ダイアフラムで画成され
た流体圧が作用する圧力室とは反対側の圧力室と
外部とを連通する通路を設けてなり、前記ポンプ
部は、流体吸込口と流体吐出口とを備え、ポンプ
室の一部にポンプ室容積を調節する調整部材を設
けることを特徴とする流体圧駆動式定量ポンプ。