JP2001123960A - チューブフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で且つ送液能力に優れたチューブフラム
ポンプを提供する。 【解決手段】 チューブフラムポンプは、ポンプヘッド
１と電磁駆動部２とを備えている。ポンプヘッド１は、
内部に円柱状空間が形成されたシリンダ２１と、このシ
リンダ２１の円柱状空間に同軸配置され、外側に作動流
体が満たされる作動流体空間、内側に移送流体が移送さ
れるポンプ室をそれぞれ形成する円筒状で可撓性のチュ
ーブフラム２２と、このチューブフラム２２の一端側に
配置された吸込弁３１と、前記チューブフラム２２の他
端側に配置された吐出弁４２とを有する。電磁駆動部２
は、軸方向に往復動自在に配置されたプランジャ７１
と、このプランジャ７１を軸方向に周期的に吸引して往
復駆動する電磁石と、プランジャ７１の先端に装着され
て一方の面がポンプヘッドの作動流体空間に臨み前記プ
ランジャ７１の往復動作に応じて前記作動流体空間内の
作動流体を吐出又は吸引するダイアフラム５２とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラリー液などの
移送に適したチューブフラムポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】チューブフラムポンプは、円筒状で可撓
性のチューブフラムの外側を作動流体空間とすると共に
内側をポンプ室とし、その一端に吸込弁、他端に吐出弁
を配置したもので、作動流体空間に作動流体を周期的に
送り込むことによってチューブフラムを径方向に伸縮さ
せ、これに伴うポンプ室への移送流体の吸込とポンプ室
からの移送流体の吐出の繰り返しにより移送流体を移送
するものである。このチューブフラムポンプは、円筒状
のチューブフラムの側壁全体が径方向に伸縮することに
よって流体を移送するものであるから、ダイアフラムポ
ンプよりも小型で送液能力の大きなポンプが得られると
いう利点がある。また、チューブフラムポンプは、ダイ
アフラムポンプ等と異なり、ポンプ室が円筒状で移送流
体は真っ直ぐに移送されるため、移送液の滞留箇所がな
く、スラリー液の移送に適しているという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チュー
ブフラムポンプの送液能力を更に高めようとした場合、
従来の方式では限界がある。即ち、従来、チューブフラ
ムポンプでは、クランクシャフトをモータで駆動して、
このクランクシャフトに連結されたピストンを往復運動
させることによって油圧室内の油が導入及び吸引され、
この油の導入及び吸引によってダイアフラムを変形さ
せ、ダイアフラムとチューブフラムとの間に介在する圧
力伝達媒体を介してチューブフラムを変形させるように
している。このため、チューブフラムポンプの送液能力
はピストンの移動量と移動速度とによって制限されてし
まう。

【０００４】本発明は、従来よりも小型で且つ送液能力
に優れたチューブフラムポンプを提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るチューブフ
ラムポンプは、ポンプヘッドと電磁駆動部とを備えて構
成される。ポンプヘッドは、内部に円柱状空間が形成さ
れたシリンダと、このシリンダの前記円柱状空間に同軸
配置され、外側に作動流体が満たされる作動流体空間、
内側に移送流体が移送されるポンプ室をそれぞれ形成す
る円筒状で可撓性のチューブフラムと、このチューブフ
ラムの一端側に配置された吸込弁と、前記チューブフラ
ムの他端側に配置された吐出弁とを有する。電磁駆動部
は、軸方向に往復動自在に配置されたプランジャと、こ
のプランジャを前記軸方向に周期的に吸引して往復駆動
する電磁石と、前記プランジャの先端に装着されて一方
の面が前記ポンプヘッドの作動流体空間に臨み前記プラ
ンジャの往復動作に応じて前記作動流体空間内の作動流
体を吐出又は吸引するダイアフラムとを有する。

【０００６】本発明によれば、チューブフラムの外側の
作動流体空間に臨むダイアフラムにプランジャが結合さ
れ、このプランジャを電磁石によって往復駆動するよう
にしているので、クランクシャフトとピストンによる油
圧方式よりも駆動速度を格段に速くすることができる。
この結果、チューブフラム内を通過する移送流体の流速
を高めることができ、スラリーの停留防止効果も向上す
る。

【０００７】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
シリンダとチューブフラムとは、両者が結合された状態
でシリンダユニットを形成し、前記ポンプヘッドは、前
記シリンダユニットが装着される円筒状空間及びこの円
筒状空間に連通し且つ前記電磁駆動部のダイアフラムの
一方の面が臨む作動流体室が形成されたポンプヘッド本
体を備え、前記シリンダユニットは、前記ポンプヘッド
本体に液密状態で着脱可能に装着される。このような構
成によれば、シリンダユニットをポンプヘッド本体から
自由に取り外すことができるので、チューブフラムの保
守・点検や破損時の交換が容易になる。

【０００８】また、例えば前記吸込弁及び吐出弁の少な
くとも一方が、前記チューブフラムの両端近傍の内側空
間内に配置されていると、ポンプ室の全容量を小さくす
ることができるので、吐出容量に対するポンプ室容量も
小さくなり、ポンプとしての圧縮率を高めることができ
る。しかも、吸込弁及び吐出弁はチューブフラムの両端
近傍の内側空間に配置されるので、チューブフラムの変
形に影響を与えることは殆どない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の好ましい実施の形態について説明する。図１は、この
発明の一実施例に係るチューブフラムポンプの外観を示
す正面図である。このチューブフラムポンプは、チュー
ブフラムを内蔵したポンプヘッド１と、これを駆動する
電磁駆動部２と、電磁駆動部２をコントロールする制御
ユニット３とを備えて構成されている。

【００１０】図２には、ポンプヘッド１の詳細な断面図
が示されている。ポンプヘッド１は、中央部に垂直方向
に延びる円筒状空間１１が形成されたポンプヘッド本体
１０と、このポンプヘッド本体１０の円筒状空間１１に
着脱自在に装着された円筒状のシリンダユニット２０
と、このシリンダユニット２０の下端部と連通するよう
にポンプヘッド本体１０の下端部に取り付けられた吸込
弁ユニット３０と、シリンダユニット２０の上端部と連
通するようにポンプヘッド本体１０の上端部に取り付け
られた吐出弁ユニット４０とを備えて構成されている。

【００１１】ポンプヘッド本体１０の電磁駆動部２側の
壁には、後述する電磁駆動部２のダイアフラム５２と共
に作動流体室１２を形成する、ダイアフラム５２の形状
に沿った凹部１３と、この凹部１３と円筒状空間１１と
を連通する縦方向に並んだ３つの作動流体通路１４ａ，
１４ｂ，１４ｃが形成されている。また、ポンプヘッド
本体１０の電磁駆動部２とは反対側の壁には、円筒状空
間１１と連通する作動流体注入口１５及びエアー排出口
１６が形成されており、これらは栓１７，１８によって
それぞれ塞がれている。

【００１２】シリンダユニット２０は、図２に断面、図
４（ａ）に外観斜視図、図４（ｂ）に一部分解斜視図を
それぞれ示すように、円筒状のシリンダ２１と、このシ
リンダ２１の内側に同軸的に装着された円筒状で可撓性
のチューブフラム２２と、このチューブフラム２２の両
端をシリンダ２１に固定するためのチューブ押さえ２３
ａ，２３ｂとを備えて構成されている。チューブフラム
２２は、その外径がシリンダ２１の内径よりも小さく形
成されており、その内側がポンプ室２４、外側が作動流
体室２５を形成している。チューブフラム２２の両端部
には、径方向外側に広がる鍔部２２１ａ，２２１ｂが形
成され、シリンダ２１の両端に形成された段部に鍔部２
２１ａ，２２１ｂが嵌合している。チューブ押さえ２３
ａ，２３ｂは、先端部がチューブフラム２２の内側に挿
入される凸部をなし、基端部がシリンダ２１の両端の段
部との間でチューブフラム２２の鍔部２２１ａ，２２１
ｂを挟み込む円盤状部を形成する。この円盤状部の外側
端面にオーリング２６ａ，２６ｂがそれぞれ装着され、
シリンダ２１の両端近傍の外周部にオーリング２７ａ，
２７ｂがそれぞれ装着されている。これにより、シリン
ダユニット２０がポンプヘッド１０の円筒状空間１１及
び吐出弁ユニット４０と液密に結合されるようになって
いる。

【００１３】シリンダ２１は、両端部を除く部分の外径
がポンプヘッド本体１０の円筒状空間１１の内径よりも
僅かに小さく設定され、円筒状空間１１の内面とシリン
ダ２１の外面との間に作動流体が収容される空間が形成
されている。また、シリンダ２１には、作動流体通路１
４ａ〜１４ｃに対応する位置にシリンダ２１の内外を連
絡する連通孔２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが形成され
ると共に、これら連通孔２１１ａ〜２１１ｃと径方向に
対向する位置に連通孔２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃが
形成されている。

【００１４】吸込弁ユニット３０は、ポンプヘッド本体
１０の下端部にポンプ室２４の下端部と連通するように
設けられた吸込弁３１と、この吸込弁３１を支持すると
共にポンプヘッド本体１０の下端部に取り付けるための
ネジが形成された継手３２と、継手３２の下端部に取り
付けられた配管接続用のナット３３とにより構成されて
いる。また、吐出弁ユニット４０は、ポンプヘッド本体
１０の上端部に固定するための継手４１と、この継手４
１を介してポンプ室２４の上端部と連通するように設け
られた吐出弁４２と、この吐出弁４２を支持すると共に
継手４１に取り付けられる継手４３と、継手４３の上端
に取り付けられた配管接続用のナット４４とにより構成
されている。

【００１５】一方、電磁駆動部２は、第３図にその断面
を示すように、台座５１を有するフレーム５０と、この
フレーム５０に固定された固定部６０と、この固定部６
０に対して可動する可動部７０と、この可動部７０を磁
気力によって駆動する電磁コイル８０とを備えて構成さ
れている。フレーム５０の前面には、可撓性のダイアフ
ラム５２が装着され、このダイアフラム５２がポンプヘ
ッド本体１０の凹部１３に作動流体室１２を形成しつつ
収容された状態でフレーム５０の前面がポンプヘッド本
体１０の後端面に結合されている。

【００１６】ダイアフラム５２は、可動部７０を構成す
る棒状のプランジャ７１の先端部に、ダイアフラム支持
体７２を介して結合されている。プランジャ７１は、固
定部６０を構成する固定コア６１の中心孔にスラスト軸
受６２を介して軸方向に移動自在に支持されている。プ
ランジャ７１の後端には、プランジャコア７３が固定さ
れている。このプランジャコア７３は、スラスト軸受６
３を介して軸方向に移動自在に支持されている。プラン
ジャコア７３の前面は固定コア６１の後端面と所定の隙
間を介して対向している。固定コア６１の後端面側の中
央部には内周溝が形成され、この内周溝とプランジャコ
ア７３の前面との間に戻りバネ７４が装着されて、プラ
ンジャコア７３を介してプランジャ７１を常時後ろ側に
付勢している。プランジャコア７３の前面には衝撃吸収
用のオーリング７５が装着されている。これらプランジ
ャ７１、ダイアフラム支持体７２、プランジャコア７
３、戻りバネ７４及びオーリング７５で可動部７０が構
成される。

【００１７】一方、固定部６０は、プランジャ７１を支
持する固定コア６１と、この固定コア６１からプランジ
ャコア７３にかけてこれらを取り囲むように設けられた
コイルホルダ６４とを備えて構成されている。コイルホ
ルダ６４には電磁コイル８０が装着される。なお、フレ
ーム５０の後端には、ストローク調整用ツマミ５３が設
けられており、このストローク調整用ツマミ５３の先端
の位置を前後に調整することにより、プランジャコア７
３の後端位置を規制するようになっている。

【００１８】次に、このように構成されたチューブフラ
ムポンプの動作を説明する。プランジャ７１は、戻りバ
ネ７４のバネ力によって常時後ろ側に付勢されている。
この状態で電磁コイル８０に通電すると、固定コア６１
とプランジャコア７３とが吸引されるので、プランジャ
７１は先端に突出する。制御ユニット３によって電磁コ
イル８０の通電周波数がコントロールされることによ
り、プランジャ７１７の往復動作の周波数がコントロー
ルされる。

【００１９】プランジャ７１の往復動作によってダイア
フラム５２が前後に往復動作するので、作動流体室１２
内の作動流体が作動流体通路１４ａ〜１４ｃ及びシリン
ダ２１の連通孔２１１ａ〜２１１ｃを介してチューブフ
ラム２２の周囲に押し出されたり、チューブフラム２２
の周囲の作動流体が連通孔２１１ａ〜２１１ｃ及び作動
流体通路１４ａ〜１４ｃを介して作動流体室１２内に吸
引される。これにより、チューブフラム２２の内側のポ
ンプ室２４が電磁駆動部２の駆動周波数で伸縮する。こ
れに応じて吸込ユニット３０側から移送流体がポンプ室
２４内に導入され、ポンプ室２４内の移送流体が吐出ユ
ニット４０を介して外部に吐出される。

【００２０】このチューブフラムポンプによれば、電磁
駆動部２の固定コア６１とプランジャコア７３とが電磁
石の電磁吸引力で吸引されることによりプランジャ７１
が直接駆動され、これと連動してプランジャ７１の先端
のダイアフラム５２が駆動される。このような動作によ
り、電磁石の電磁吸引力を利用して短いストローク長を
短時間で吸引させることができるので、プランジャ７１
の作動加速度を大きくすることができ、移送流体に加わ
る慣性力も大きくすることができる。従って、ポンプ室
内の移送流体の流速が、従来のモータ駆動よる往復動ポ
ンプと比較すると格段に速くなる。一方、移送流体の移
送経路は、垂直方向に真っ直ぐに延びているので、スラ
リー移送の抵抗となる部分がなく、スラリー液の瞬間流
速を速めたときのスラリー滞留防止効果が、通常のダイ
アフラムポンプよりも大きく、スラリーの滞留が殆どな
いポンプが実現できる。

【００２１】また、このチューブフラムポンプによれ
ば、吐出弁ユニット４０をネジを緩めることによりポン
プヘッド本体１０から取り外した後、図４に示すよう
に、シリンダユニット２０の上のチューブ押さえ２３ａ
又は上下のチューブ押さえ２３ａ，２３ｂの中心孔２３
１ａ，２３１ｂに形成された雌ネジの部分に雄ネジを螺
合させ、上側に引き抜くことにより、シリンダユニット
２０をポンプヘッド本体１０から容易に取り外すことが
できる。このため、ポンプ室洗浄作業やチューブフラム
の寿命交換作業等に際して、ポンプ接液部全体を分解す
る必要が無くなり、ユーザ側での保守作業が可能にな
る。

【００２２】ところで、次亜塩素酸ナトリウムやヒドラ
ジンのように薬液中より気体が発生し易い発泡性薬液の
微量定量移送においては、ガスロックを防ぐため、圧縮
率を高める必要がある。一般にポンプの圧縮率は、下記
数１で表される。

【００２３】

【数１】

【００２４】１ストローク当たりの排除容量（吐出量）
を変えないとすると、ポンプ室の全容量を小さく、即ち
ポンプ室のデッドボリュウムを極力少なく設定すること
により圧縮率を高めることができる。このため、従来は
ポンプ室を小さくすることができるプランジャタイプの
往復動ポンプが使用されているが、このポンプは高価で
あり、またプランジャのシール部から外部への漏れがあ
るという問題がある。

【００２５】図５は、このような点に鑑み、圧縮率を高
めた第２の実施例に係るチューブフラムポンプのポンプ
ヘッド４を示した断面図である。ポンプヘッド本体１１
０の中央の円筒状空間１１１に収容されたシリンダユニ
ット１２０のシリンダ１２１に装着されたチューブフラ
ム１２２の内側空間に入り込む形で吸込口側に吸込弁１
２４が設けられており、これがチューブフラム１２２の
下端側のチューブ押さえを兼用している。チューブフラ
ム１２２の上側のチューブ押さえ１２３は、先の実施例
と同様である。吸込弁ユニット１３０には、吸込弁１２
４と直列に配置される吸込弁１３１が継手１３２に支持
された状態で配置されている。吐出弁ユニット１４０に
は、継手１４１と継手１４２との間に吐出弁１４３，１
４４が直列に配置されている。

【００２６】この実施例では、チューブフラム１２２の
吸込口側に吸込弁１２４を内蔵させることにより、ポン
プ室１２５の容積を削減するようにしている。図中点ハ
ッチングで示す部分がポンプ室１２５である。吸込弁１
２４は、チューブフラム１２２の下端部に挿入されてい
るので、チューブフラム１２２の変形にはあまり影響を
与えない。この例では、吸込側にのみ吸込弁１２４を収
容しているが、チューブフラム１２２の吐出側に吐出弁
１４３を収容するようにしたり、吸込弁１２４と吐出弁
１４３の両方をチューブフラム１２２の両端近傍の内部
に収容するようにしても良い。

【００２７】図６は、第３の実施例に係るチューブフラ
ムポンプのポンプヘッド５の断面図である。この実施例
では、先の実施例における吸込弁１２４及び吐出弁１４
３をダックビルバルブ型としている。ポンプヘッド本体
２１０の中央の円筒状空間２１１に収容されたシリンダ
ユニット２２０のシリンダ２２１に装着されたチューブ
フラム２２２の内側には、その吸込口側にダックビルバ
ルブ型の吸込弁２２３がチューブフラム２２２と一体に
形成されている。チューブフラム２２２の上側のチュー
ブ押さえ２２４とチューブフラム２２２との間には、ダ
ックビルバルブ型の吐出弁２２５が装着されている。吸
込弁ユニット２３０は、吸込弁２３１とこれをポンプヘ
ッド本体２１０に固定する継手２３２とを有している。
吐出ユニット２４０は、吐出弁２４１と、これをポンプ
ヘッド本体２１０に固定する継手２４２と、この継手２
４２に吐出弁２４１を固定する継手２４３とを有してい
る。

【００２８】この実施例によれば、先の実施例と同様、
ポンプ室２２６の容積を小さくすることができると同時
に、吸込弁２２４をチューブフラム２２２と一体に形成
することにより、構造を簡単化することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、チ
ューブフラムの外側の作動流体空間に臨むダイアフラム
にプランジャが結合され、このプランジャを電磁石によ
って往復駆動するようにしているので、クランクシャフ
トとピストンによる油圧方式よりも駆動速度を格段に速
くすることができ、これによりチューブフラム内を通過
する移送流体の流速を高めることができるので、スラリ
ーの停留も防止することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係るチューブフラム
ポンプの外観側面図である。

【図２】 同ポンプのポンプヘッドの断面図である。

【図３】 同ポンプの電磁駆動部の断面図である。

【図４】 同ポンプのシリンダユニットの全体斜視図で
ある。

【図５】 本発明の第２の実施例に係るチューブフラム
ポンプのポンプヘッドの断面図である。

【図６】 本発明の第３の実施例に係るチューブフラム
ポンプのポンプヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１…ポンプヘッド、２…電磁駆動部、３…制御ユニッ
ト、１０，１１０，２１０…ポンプヘッド本体、２０，
１２０，２２０…シリンダユニット、２１，１２１，２
２１…シリンダ、２２，１２２，２２２…チューブフラ
ム、２４，１２５，２２６…ポンプ室、３０，１３０，
２３０…吸込弁ユニット、４０，１４０，２４０…吐出
弁ユニット、５０…フレーム、６０…固定部、７０…可
動部、８０…電磁コイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に円柱状空間が形成されたシリンダ
   と、このシリンダの前記円柱状空間に同軸配置され、外
   側に作動流体が満たされる作動流体空間、内側に移送流
   体が移送されるポンプ室をそれぞれ形成する円筒状のチ
   ューブフラムと、このチューブフラムの一端側に配置さ
   れた吸込弁と、前記チューブフラムの他端側に配置され
   た吐出弁とを有するポンプヘッドと、 軸方向に往復動自在に配置されたプランジャと、このプ
   ランジャを前記軸方向に周期的に吸引して往復駆動する
   電磁石と、前記プランジャの先端に装着されて一方の面
   が前記ポンプヘッドの作動流体空間に臨み前記プランジ
   ャの往復動作に応じて前記作動流体空間内の作動流体を
   吐出又は吸引するダイアフラムとを有する電磁駆動部と
   を備えたことを特徴とするチューブフラムポンプ。
2. 【請求項２】 前記シリンダとチューブフラムとは、両
   者が結合された状態でシリンダユニットを形成し、 前記ポンプヘッドは、前記シリンダユニットが装着され
   る円筒状空間及びこの円筒状空間に連通し且つ前記電磁
   駆動部のダイアフラムの一方の面が臨む作動流体室が形
   成されたポンプヘッド本体を備え、 前記シリンダユニットは、前記ポンプヘッド本体に液密
   状態で着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１
   記載のチューブフラムポンプ。
3. 【請求項３】 前記吸込弁及び吐出弁の少なくとも一方
   は、前記チューブフラムの両端近傍の内側空間内に配置
   されていることを特徴とする請求項１又は２記載のチュ
   ーブフラムポンプ。