JPH07174075A - 液圧駆動式膜ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液圧駆動式膜ポンプにおいて、ポンプ運転時
間の経過に連れてポンプ吐出量が変化し、ポンプ吐出量
精度が大幅に低下するのを改善する。 【構成】 膜体によってポンプ室と液圧室とを画成し、
プランジャーが往復動するシリンダ室と前記液圧室とを
連通し、前記プランジャーによって前記シリンダ室およ
び前記液圧室に充満する作動液を介して前記膜体に脈動
を与えることにより、前記ポンプ室を加減圧してポンプ
取扱液を圧送する液圧駆動式膜ポンプにおいて、前記作
動液を冷却または加熱して、前記作動液を少なくともポ
ンプ起動直前からポンプ停止に至るまで一定温度に保つ
恒温手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液圧駆動式膜ポンプに
係り、ポンプ運転時間の経過に対するポンプ吐出量の変
動を激減してポンプ定量性を大幅に向上させるものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】プランジャー式ポンプは、パッキンを介
してシリンダ室を往復動するプランジャーによってポン
プ室を直接加減圧することによりポンプ取扱液を送液す
る構成であり、後述する液圧式膜ポンプに比べると比較
的簡単な構成で高い吐出圧力が得られるが、前記パッキ
ン部からポンプ取扱液が少量ではあるが漏洩するため腐
蝕性液や危険性液の送液には不適であり、スラリ含有液
に対してもパッキン部の摩耗が激しくシール性能が早期
に損なわれることから不適であり、さらに、前記腐蝕性
液に対してはポンプ室のみならずプランジャーとシリン
ダ部にもステンレス鋼などの耐蝕性材を用いなければな
らず、きわめて高価につく問題がある。

【０００３】これに対して、図６に示すように、平円板
膜体のダイアフラム１によってポンプ室２と液圧室３と
を画成し、プランジャー４が往復動するシリンダ室５と
前記液圧室３とを連通し、前記プランジャー４によって
前記シリンダ室５および前記液圧室３に充満する作動液
６を介して前記ダイアフラム１に脈動を与えることによ
り、前記ポンプ室２を加減圧してポンプ取扱液を圧送す
る液圧駆動式膜ポンプによれば、ポンプ取扱液に対して
はパッキン部のない無漏洩構造であるので腐蝕性液や危
険性液およびスラリ含有液の送液に適しており、特に腐
蝕性液に対しては、ポンプ室２のみを耐蝕性材から構成
すればよいので、前記プランジャー式ポンプよりも全体
の構造が複雑になるにもかかわらず廉価に提供できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記プラン
ジャー式ポンプにおいては、±０．５％以下のポンプ吐
出量精度が安定して得られるが、ダイアフラムを用いた
液圧駆動式膜ポンプにおいては、ポンプ運転時間の経過
に連れてポンプ吐出量が変動して、ポンプ定量性、すな
わち、ポンプ吐出量精度が大幅に低下し、時には数％に
なる場合があった。

【０００５】なお、ポンプ吐出量精度δは、次の式で表
される。

【０００６】

【式１】 また、図示しないが、管状の膜体によってこの膜体の外
側をポンプ室に内側を液圧室に画成し、プランジャーが
往復動するシリンダ室と前記液圧室とを連通し、前記プ
ランジャーによって前記シリンダ室および前記液圧室に
充満する作動液を介して前記管状膜体に脈動を与えるこ
とにより、前記ポンプ室を加減圧してポンプ取扱液を圧
送する液圧駆動式膜ポンプにおいても同様の問題があっ
た。

【０００７】そこで、本発明者は鋭意研究の結果、液圧
駆動式膜ポンプは、例えば、前記図６に示すダイアフラ
ム１を用いた液圧駆動式膜ポンプのように、ダイアフラ
ム１のプランジャー４側への撓み量を制限するための制
御用ゲートバルブ７、液圧室３の空気を逃がすためのエ
ア抜きバルブ８、液圧室３の圧力が所定値を越えてダイ
アフラム１を破壊するのを防止するためのリリーフバル
ブ９および吸込行程終了時における液圧室３のキャビテ
ーション発生を阻止するように作動液６を供給するため
のスニフティングバルブ10（呼吸弁）など、ポンプ吐出
量精度を保持したり安全性と耐久性を保証するための各
種バルブを備えているが、ポンプ運転時間の経過に連れ
て作動液６の温度が変化し、この作動液６の温度変化に
伴って生じる作動液６の粘度変化が前記各バルブ７，
８，９，10のシール性能に影響を及ぼすことにより、プ
ランジャー４の往復動速度が一定であるにも拘らずポン
プ吐出量が大きく変動することを見い出し、この作動液
６を少なくともポンプ起動直前からポンプ停止に至るま
で所定の温度に保つことによりポンプ吐出量精度が大幅
に向上できることを突き止めた。

【０００８】本発明はこの技術的思想に基づきなされた
もので、上記問題点を解決し、ポンプ吐出量の変動を激
減でき、ポンプ吐出量精度が大幅に向上される液圧駆動
式膜ポンプを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の液
圧駆動式膜ポンプは、膜体によってポンプ室と液圧室と
を画成し、プランジャーが往復動するシリンダ室と前記
液圧室とを連通し、前記プランジャーによって前記シリ
ンダ室および前記液圧室に充満する作動液を介して前記
膜体に脈動を与えることにより、前記ポンプ室を加減圧
してポンプ取扱液を圧送する液圧駆動式膜ポンプにおい
て、前記作動液を冷却または加熱して、前記作動液を少
なくともポンプ起動直前からポンプ停止に至るまで一定
温度に保つ恒温手段を設けたものである。

【００１０】請求項２記載の発明の液圧駆動式膜ポンプ
は、請求項１記載の液圧駆動式膜ポンプにおいて、作動
液を貯留する作動液ポットの周壁の少なくとも一部に、
冷却液を流す冷却ジャケットまたは加熱液を流す加熱ジ
ャケットを配設して、前記作動液を少なくともポンプ起
動直前からポンプ停止に至るまで一定温度に保つ恒温手
段としたものである。

【００１１】請求項３記載の発明の液圧駆動式膜ポンプ
は、請求項１記載の液圧駆動式膜ポンプにおいて、作動
液を貯留する作動液ポット内に、冷却液を流す冷却コイ
ルまたは加熱液を流す加熱コイルを配設して、前記作動
液を少なくともポンプ起動直前からポンプ停止に至るま
で一定温度に保つ恒温手段としたものである。

【００１２】請求項４記載の発明の液圧駆動式膜ポンプ
は、請求項１記載の液圧駆動式膜ポンプにおいて、作動
液を貯留する作動液ポット内に、加熱用の電気ヒータを
配設して、前記作動液を少なくともポンプ起動直前から
ポンプ停止に至るまで一定温度に保つ恒温手段としたも
のである。

【００１３】請求項５記載の発明の液圧駆動式膜ポンプ
は、請求項１記載の液圧駆動式膜ポンプにおいて、作動
液を貯溜する作動液ポット内に前記作動液の温度を検知
する温度センサを設け、この温度センサからの信号によ
って前記作動液を冷却または加熱する熱量を制御して前
記作動液を少なくともポンプ起動直前からポンプ停止に
至るまで一定温度に保つ恒温手段を構成したものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明の液圧駆動式膜ポンプは、恒温手段によ
って作動液を少なくともポンプ起動直前からポンプ停止
に至るまで一定温度に保つことによって作動液の粘度も
所定値に保たれるので、ポンプ吐出量精度を保持したり
安全性と耐久性を保証するための各種バルブはそのシー
ル性能が変化せずに安定に作動し、そのため、プランジ
ャーからダイアフラムなどの膜体への液圧伝達が安定し
て行われ、ポンプ吐出量の変動が激減してポンプ吐出量
精度が大幅に向上される。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。

【００１６】図１は、本発明を前記図６に示すダイアフ
ラムを用いた従来の液圧駆動式膜ポンプに適用した実施
例を示し、図中、同一構成部材は同一符号で示しその説
明は省略する。

【００１７】前記図６に示すダイアフラムを用いた従来
の液圧駆動式膜ポンプにおいて、電動機11の回転運動を
往復動運動に変換する駆動部12のケーシング13と作動液
ポット14との間に環状のスペーサ15を嵌着し、この環状
スペーサ15の外周側に開口する環状溝15a を設け、この
環状溝15a にリング状の蓋体16を溶接等の手段にて液密
に被着し、前記蓋体16に冷却液17の液入口18a および液
出口18b を設けて冷却ジャケット18を形成する。

【００１８】この実施例の運転に際しては、駆動部12や
ポンプ取扱液から作動液６へ伝達される熱量に比して冷
却能力が高くなるような温度と流量の冷却液17、例えば
水などを冷却ジャケット18内へ流し、作動液６を所定の
温度に、すなわち、予め測定した、または予想されるポ
ンプ運転中における作動液６の温度に達するまで冷却し
た後、電動機11に通電してポンプを起動する。

【００１９】このようにしてポンプを運転すると、駆動
部12に生じる熱やポンプ取扱液の熱が作動液６に伝達さ
れても、および室温の変化によって作動液６の自然放熱
量が変化しても、作動液６は冷却液17にて冷却されてそ
の温度がポンプ起動直後も数時間経過した後も一定温度
に保たれるので、作動液６の粘度は殆ど変化せず、その
ため各バルブ７，８，９，10のシールの性能が変化せず
に安定に作動し、したがって、ポンプ吐出量は殆ど変動
せず冷却ジャケット18を設けない従来構造の場合に比べ
てポンプ吐出量精度が大幅に向上される。

【００２０】図２および図３は、この実施例の冷却ジャ
ケット18を取り除いた構造、すなわち、前記図６に示す
従来構造の液圧駆動式膜ポンプおよびこの実施例の液圧
駆動式膜ポンプにおいて、作動液６として油圧作動油を
使用し、冷却液17として１８℃の井戸水を約２リットル
／６０ｓｅｃ流し、ポンプ取扱液の温度を１８℃の一定
にして、ポンプ吐出圧力を３００kg／cmG で運転した場
合において、それぞれポンプ起動時からの運転時間経過
に対する室温、作動液ポット14内の作動液６の温度およ
びポンプ吐出量を測定したグラフを示し、ポンプ起動後
８時間経過する間に、従来構造のポンプでは、室温の変
化に伴って作動液６の温度が７．１ｄｅｇ変化してポン
プ吐出量が最大で７３３．３ｇ／６０ｓｅｃ最小で７２
０．８ｇ／６０ｓｅｃと１２．５ｇ／６０ｓｅｃ変動
し、ポンプ吐出量精度が±０．８６％となったのに対し
て、この実施例のポンプでは、作動液６の温度は０．３
ｄｅｇしか変化せず、そのため、ポンプ吐出量は最大で
７４１．８ｇ／６０ｓｅｃ、最小で７４１．３ｇ／６０
ｓｅｃと０．５ｇ／６０ｓｅｃの変動ですみ、ポンプ吐
出量精度は±０．０８７％と約１０倍も向上された。

【００２１】なお、前記実施例においては、駆動部12や
ポンプ取扱液から作動液６に伝達される熱量に比して冷
却能力が高くなるような温度と流量の冷却液17を冷却ジ
ャケット18内へ流したが、作動液６の温度変化をさらに
厳しく保つ必要がある場合や、ポンプ起動前に作動液６
を所定の温度に冷却するまでの運転準備時間を短縮する
ためにこの運転準備時間中に限ってポンプ運転時よりも
かなり低温または大流量の冷却液17を流す場合など、冷
却能力を制御する場合は、図４に示すように、冷却液17
を冷却するための冷却装置19を別途設けて、この冷却装
置19と冷却ジャケット18間に冷却液17を循環させ、作動
液ポット14内に作動液６の温度を検知する温度センサ20
を設けるとともにこの温度センサ20からの信号によって
前記作動液６を冷却する冷却装置19を制御して冷却する
熱量を制御しポンプ起動直前からポンプ停止に至るまで
一定温度に保つように、冷却液17の温度や流量を変化さ
せる恒温手段としての制御回路21を設ければよい。

【００２２】また、前記実施例においては、冷却液17を
流す冷却ジャケット18を駆動部12のケーシング13と作動
液ポット14間に設けて作動液６を冷却したが、同様にし
て、シリンダ室５が形成されるシリンダ部22と作動液ポ
ット14との間に環状スペーサ15を嵌着して冷却ジャケッ
ト18を設けてもよく、あるいは、作動液ポット14の側面
や底面に冷却ジャケット18を設けてもよく、特に後者の
場合、図５に示すように、作動液ポット14が駆動部12の
ケーシング13やシリンダ部22の横方でなく上方に配置さ
れている構成の液圧駆動式膜ポンプに適している。

【００２３】また、前記冷却ジャケット18に代えて図１
に鎖線にて示すように、作動液ポット14内に冷却液17を
流す冷却コイル23を配設しても同様の作用効果が得られ
る。

【００２４】さらに、前記冷却ジャケット18および冷却
コイル23を加熱液を流す加熱ジャケットおよび加熱コイ
ルとして用いて作動液６を加熱して、あるいは作動液ポ
ット14内に加熱用電気ヒータを配設して作動液６を加熱
して、それぞれ一定温度に保つことにより、同様にポン
プ吐出量精度を大幅に向上することができ、要するに作
動液６を一定温度に保つ恒温手段を設ければよい。

【００２５】以上、本発明をダイアフラムを用いた液圧
駆動式膜ポンプに適用した実施例について説明したが、
管状膜体を用いた液圧駆動式膜ポンプにも同様に適用で
きる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の液圧駆動式膜ポンプによれば、
作動液を一定温度に保つための簡単な構成の恒温手段を
付加するだけで、ポンプ吐出量精度を保持したり安全性
と耐久性を保証するための各種バルブのシール性能が殆
ど変化せずに安定に作動し、そのためプランジャーから
膜体への液圧伝動が安定して行われ、ポンプ吐出量の変
動が激減してポンプ吐出量精度が一桁程度も大幅に向上
される。

【００２７】また、作動液の温度を検知する温度センサ
からの信号によって作動液を冷却または加熱する熱量を
制御することにより、温度変化をさらに厳しく保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をダイアフラムを用いた液圧駆動式膜ポ
ンプに適用した一実施例を示す縦断面図である。

【図２】ダイアフラムを用いた従来構造の液圧駆動式膜
ポンプにおいて、ポンプ運転時間の経過に対する室温、
作動油温度、ポンプ吐出量の変化を示すグラフである。

【図３】図１に示す実施例において、ポンプ運転時間の
経過に対する室温、作動油温度、ポンプ吐出量の変化を
示すグラフである。

【図４】図１に示す実施例において、冷却液の冷却能力
を制御する構成を示す説明図である。

【図５】本発明をダイアフラムを用いた液圧駆動式膜ポ
ンプに適用した他の実施例を示す部分縦断面図である。

【図６】ダイアフラムを用いた従来構造の液圧駆動式膜
ポンプを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 膜体としてのダイアフラム ２ ポンプ室 ３ 液圧室 ４ プランジャー ５ シリンダ室 ６ 作動液 ７ 制御用ゲートバルブ ８ エア抜きバルブ ９ リリーフバルブ 10 スニフティングバルブ（呼吸弁） 17 冷却液 18 冷却ジャケット 22 シリンダ部 23 冷却コイル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜体によってポンプ室と液圧室とを画成
   し、プランジャーが往復動するシリンダ室と前記液圧室
   とを連通し、前記プランジャーによって前記シリンダ室
   および前記液圧室に充満する作動液を介して前記膜体に
   脈動を与えることにより、前記ポンプ室を加減圧してポ
   ンプ取扱液を圧送する液圧駆動式膜ポンプにおいて、 前記作動液を冷却または加熱して、前記作動液を少なく
   ともポンプ起動直前からポンプ停止に至るまで一定温度
   に保つ恒温手段を設けたことを特徴とする液圧駆動式膜
   ポンプ。
2. 【請求項２】 作動液を貯留する作動液ポットの周壁の
   少なくとも一部に、冷却液を流す冷却ジャケットまたは
   加熱液を流す加熱ジャケットを配設して、前記作動液を
   少なくともポンプ起動直前からポンプ停止に至るまで一
   定温度に保つ恒温手段としたことを特徴とする請求項１
   記載の液圧駆動式膜ポンプ。
3. 【請求項３】 作動液を貯留する作動液ポット内に、冷
   却液を流す冷却コイルまたは加熱液を流す加熱コイルを
   配設して、前記作動液を少なくともポンプ起動直前から
   ポンプ停止に至るまで一定温度に保つ恒温手段としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の液圧駆動式膜ポンプ。
4. 【請求項４】 作動液を貯留する作動液ポット内に、加
   熱用の電気ヒータを配設して、前記作動液を少なくとも
   ポンプ起動直前からポンプ停止に至るまで一定温度に保
   つ恒温手段としたことを特徴とする請求項１記載の液圧
   駆動式膜ポンプ。
5. 【請求項５】 作動液を貯溜する作動液ポット内に前記
   作動液の温度を検知する温度センサを設け、この温度セ
   ンサからの信号によって前記作動液を冷却または加熱す
   る熱量を制御して前記作動液を少なくともポンプ起動直
   前からポンプ停止に至るまで一定温度に保つ恒温手段を
   構成したことを特徴とする請求項１記載の液圧駆動式膜
   ポンプ。