JP2002061788A - 圧力脈動吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種多様の流体を取り扱うことができ、流体
を変質させることなく、簡易な構造で流体に発生した圧
力脈動を有効に吸収することができる圧力脈動吸収装置
を提供する。 【解決手段】 流体の通過する管２内に、流体に発生し
た圧力脈動をその負荷圧力に応じて体積変化し吸収する
脈動吸収部材３を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ等の動力機
器から吐出される流体に発生した圧力脈動を吸収して減
衰させる圧力脈動吸収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録媒体などの製造過程におい
て、フィルム等の基体上に磁性体や塗料などの薄膜を均
一な厚さで積層したいという要請があり、流体の吐出脈
動の発生を極力減少させたパルスレスポンプが種々創案
されている。このようなパルスレスポンプを配管系に組
み込む場合、通常、その吸込側と吐出側とに逆流防止の
チャッキ弁を介設している。したがって、ポンプ自体が
吐出脈動を発生しないように設計されていても、チャッ
キ弁の作動に伴う流体の微小な逆流、漏れ、あるいはチ
ャッキ弁の機械的動作が吐出流体に作用して、圧力セン
サに微細な圧力脈動として検出され、実際の使用上は問
題がないにもかかわらず、ポンプの性能評価を低下させ
る要因となっていた。

【０００３】このような流体の圧力脈動を吸収するため
には、通常、エアチャンバやアキュムレータ等の蓄圧器
を設置することが一般的である。また特殊な例として、
例えば、特開昭６３−２９３３９６号公報に流体の脈動
防止装置が提案されている。

【０００４】エアチャンバは、チャンバ内に保持した空
気を液体等の流体に接触させることによって、流体内に
発生した圧力脈動を吸収するものである。また、アキュ
ムレータは、ゴム風船のような膨体内にガスを封入し、
膨体のダンパー効果によって、流体内に発生した圧力脈
動を吸収するものである。

【０００５】さらに、特開昭６３−２９３３９６号公報
に開示された脈動防止装置は、「可撓性を有する管ない
し中空の略回転楕円体と、前記管ないし略回転楕円体の
中空部の断面積をその最大断面積未満の断面積に弾性的
に規制する弾性体として作用する部材から成り、前記弾
性体として作用する部材は前記管ないし略回転楕円体の
主軸方向に勾配を持つ弾性力を有する。」ことを要旨と
しており、可撓性を有する管等の内容積増加によって流
体の圧力脈動を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エアチャン
バにあっては、チャンバ内の空気が液体等の流体に直接
接触するため、取り扱う流体によっては酸化等の変質が
生じる場合があり、チャンバ内の空気量も減少するの
で、時折、液抜き等の管理を行う必要がある。また、ア
キュムレータにあっては、膨体の封入ガスの管理が必要
であり、微細な圧力脈動を吸収する装置としては大掛か
りな装置となり、不経済である。そして、膨体を構成す
る材質の耐蝕性によって取り扱える流体に制限があり、
スラリーの閉塞、滞留及び沈降などへの対応が困難であ
る。さらに、可撓性を有する管等を用いた脈動防止装置
にあっては、低い圧力でしか使用することができず、高
い圧力で使用すると、可撓性を有する管等を破損させる
危険がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、多種多様の流体を取り扱う
ことができ、流体を変質させることなく、簡易な構造で
流体に発生した圧力脈動を有効に吸収することができる
圧力脈動吸収装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであり、請求項１に記載の
ものは、流体の通過する管内に、流体に発生した圧力脈
動をその負荷圧力に応じて体積変化し吸収する脈動吸収
部材を設置したことを特徴とする圧力脈動吸収装置であ
る。

【０００９】請求項２に記載のものは、前記脈動吸収部
材が、少なくとも体積変化率の大きい弾性変形能を有す
るとともに、弾性による体積復元速度の緩やかな反撥力
の小さい材質により形成されていることを特徴とする請
求項１に記載の圧力脈動吸収装置である。

【００１０】請求項３に記載のものは、前記脈動吸収部
材が流体の通過する管内の一部に内装され、該脈動吸収
部材の内面がその内装部位以外の管内径と面一となるよ
うに積層されていることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の圧力脈動吸収装置である。

【００１１】請求項４に記載のものは、前記脈動吸収部
材が流体の通過する管内の一部に内装され、該脈動吸収
部材の流体接触面を凹凸状に形成したことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の圧力脈動吸収装置であ
る。

【００１２】請求項５に記載のものは、前記脈動吸収部
材を多孔質に形成したことを特徴とする請求項１から請
求項４のいずれかに記載の圧力脈動吸収装置である。

【００１３】請求項６に記載のものは、動力機器の流体
吐出側の配管系に介設される配管継ぎ手として形成され
ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに
記載の圧力脈動吸収装置である。

【００１４】請求項７に記載のものは、動力機器の流体
吐出部に一体的に設けられることを特徴とする請求項１
から請求項５のいずれかに記載の圧力脈動吸収装置であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の圧力脈動吸収装置は、液
体等の流体の通過する管内に、流体に発生した圧力脈動
をその負荷圧力に応じて体積変化し吸収する脈動吸収部
材を設置したものである。この脈動吸収部材は、少なく
とも体積変化率の大きい弾性変形能を有するとともに、
弾性による体積復元速度の緩やかな反撥力の小さい材質
により形成されている。このように脈動吸収部材が体積
変化率の大きい弾性変形能を有するので、負荷圧力に応
じて脈動吸収部材が体積変化することにより、流体に発
生した圧力脈動を吸収することができ、また弾性による
体積復元速度の緩やかな反撥力の小さい材質であるの
で、体積復元の際に新たな脈動が発生するのを防止する
ことができる。

【００１６】その他、脈動吸収部材に要求される性質と
しては、圧力分散力が大きいこと、材質変化を起こさな
いこと、振動や衝撃を吸収するダンパー効果を有するこ
と、加圧して密度が高くなっても柔軟性を損なわないこ
と、耐熱性に優れていること、耐薬品性に優れているこ
となどが挙げられる。

【００１７】このような脈動吸収部材としては、例えば
ブタジエンアクリルニトリルゴム、ポリアクリレートゴ
ム、シリコーンゴム、フェロシリコーンゴム、フッ素ゴ
ム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピ
レンゴム、ブチルゴム等のポリマー系のエラストマーが
挙げられる。

【００１８】すなわち、流体の通過する管内に脈動吸収
部材が設置されると、脈動吸収部材のダンパー効果によ
り、流体に発生した圧力脈動を吸収するものである。例
えば、ポンプの吐出側の配管系に、本発明の圧力脈動吸
収装置を設置することにより、ポンプから吐出される流
体の圧力脈動を吸収して減衰させることができる。この
ような脈動吸収部材を設置することにより、多種多様の
流体を取り扱うことができ、流体を変質させることな
く、簡易な構造で流体に発生した圧力脈動を有効に吸収
することができる。

【００１９】脈動吸収部材を設置した管内を流体が通過
すると、流体から脈動吸収部材に等方圧が作用するた
め、理論上その形状は任意のものとすることができる。
管内を流体が通過する際、流体の圧力変動に応じて脈動
吸収部材の体積が変化して脈動を吸収するので、吸収し
たい圧力波形によって脈動吸収部材の体積を決定すれば
よいことになる。

【００２０】図１は、本発明の圧力脈動吸収装置におけ
る第１の実施形態を示す概略図である。本実施形態の圧
力脈動吸収装置１は、流体の通過する管２内の一部に脈
動吸収部材３を内装したものである。この場合、脈動吸
収部材３は、内面が脈動吸収部材３の内装部位以外の管
内径と面一となるように管２の太径部内に嵌装、すなわ
ち積層されている。このように脈動吸収部材３を流体の
通過する管２内の一部に内装すると、脈動吸収部材３の
積層基部側を拘束して位置移動を防止し、その体積変化
（圧縮変化）を促進させることができ、また脈動吸収部
材３の内面がその内装部位以外の管内径と面一となるよ
うに積層されているので、流体の通過する管２内に脈動
吸収部材３を設置しても、流体の流れを阻害することは
ない。

【００２１】また、この圧力脈動吸収装置１は、ポンプ
等の動力機器の流体吐出側の配管系４に介設される配管
継ぎ手として形成されている。本実施形態では、直状短
管２内に脈動吸収部材３を内装しており、その両端部に
フランジ５，５を取り付けた脱着可能な配管継ぎ手とし
て形成されているが、これに限るものではなく、溶接等
により突合せ接合される直付け形式の配管継ぎ手として
形成してもよい。このように配管継ぎ手として形成すれ
ば、通過流体に圧力脈動が発生する種々の動力機器に適
用することができ、汎用性に富むものである。また、短
管２は必ずしも直管である必要はなく、エルボやティー
ズ等であってもよいが、エロージョン、製作の容易さ等
を考慮すると、直管であることが好ましい。なお、図
１、後述する図２及び図３では、フランジに穿設された
ボルト孔及び接合ボルト・ナットを省略図示している。

【００２２】上述したように、吸収したい圧力波形によ
って脈動吸収部材３の体積が決定されるので、所望の体
積に基づいて脈動吸収部材３の管軸方向長さや厚さが設
計されることになる。

【００２３】図２は、本発明の圧力脈動吸収装置におけ
る第２の実施形態を示す概略図である。本実施形態の圧
力脈動吸収装置１１は、脈動吸収部材１３を流体の通過
する管１２内の一部に内装し、この脈動吸収部材１３の
流体接触面を凹凸状に形成したものである。脈動吸収部
材１３の凹凸状は、図示するような管軸方向に沿った波
形状や、管周方向に沿った波形状などの他、種々の凹凸
バリエーションで形成することができる。また、第１の
実施形態と同様の理由から、直状短管１２内に脈動吸収
部材１３を内装しており、その両端部にフランジ１５，
１５を設けて脱着可能な配管継ぎ手として形成されてい
る

【００２４】第２の実施形態の圧力脈動吸収装置１１
は、基本的に第１の実施形態と同様の作用効果を奏する
が、本実施形態にあっては、特に脈動吸収部材１３の流
体接触面を凹凸状に形成しているので、流体との接触面
積を大きくすることができ、流体に発生した圧力脈動の
吸収効果を増大させることができるものである。

【００２５】図３は、本発明の圧力脈動吸収装置におけ
る第３の実施形態を示す概略図である。本実施形態の圧
力脈動吸収装置２１は、脈動吸収部材２３を流体の通過
する管２２内の一部に内装し、この脈動吸収部材２３を
多孔質に形成したものである。また、第１の実施形態と
同様の理由から、直状短管２２内に脈動吸収部材２３を
内装しており、その両端部にフランジ２５，２５を設け
たた脱着可能な配管継ぎ手として形成されている

【００２６】第３の実施形態の圧力脈動吸収装置２１
は、基本的に第１の実施形態と同様の作用効果を奏する
が、本実施形態にあっては、特に脈動吸収部材２３を多
孔質に形成しているので、脈動吸収部材２３に圧力負荷
が掛かっても、その密度の上昇を防止することができ
る。したがって、脈動吸収部材２３を構成する材料の選
択範囲が拡大するものである。

【００２７】図４は、本発明の圧力脈動吸収装置におけ
る第４の実施形態を示す概略図である。本実施形態の圧
力脈動吸収装置３１は、ポンプ等の動力機器４１の流体
吐出部４２に一体的に設けられる。すなわち、この圧力
脈動吸収装置３１は、動力機器４１の吐出管４３に介設
されており、動力機器４１の一部品を構成している。図
示する動力機器４１は、例えば、一対の往復動力部（プ
ランジャ）４４，４５を有するパルスレスポンプであ
り、図５に示すように、これら往復動力部４４，４５の
プランジャ速度曲線に位相差を与えることにより、圧力
脈動の発生を防止している。

【００２８】このパルスレスポンプ４１の吸込管４６に
連通する分岐吸込管４７，４８には、流体の逆流を防止
するためのチャッキ弁４９，５０がそれぞれ介設されて
いる。また、往復動力部４４，４５の吐出管５１，５２
には、チャッキ弁５３，５４がそれぞれ介設されてお
り、これら吐出管５１，５２の合流吐出管４３に上記圧
力脈動吸収装置３１が介設されている。

【００２９】そして、本実施形態の圧力脈動吸収装置３
１には、第１乃至第３の実施形態において説明した各脈
動吸収部材３，１３，２３を同様の構成で設けることが
できる。

【００３０】第４の実施形態の圧力脈動吸収装置３１
は、基本的に第１乃至第３の実施形態と同様の作用効果
を奏するが、本実施形態にあっては、特に圧力脈動吸収
装置３１がポンプ等の動力機器４１の流体吐出部４２に
一体的に設けられているので、動力機器における圧力脈
動の低減化をより促進することができ、例えば、パルス
レスポンプの性能向上に寄与することができるものであ
る。

【００３１】なお、変形実施形態として、既存のＹ型ス
トレーナのメッシュの替わりに、脈動吸収部材を介設し
て、本体部分をそのまま流用して圧力脈動吸収装置とし
て構成してもよい。

【００３２】また、脈動吸収部材は、前記した円筒体に
限定されるものではない。例えば、図６に示す脈動吸収
部材６３は、エラストマーを円筒形に成型するととも
に、この円筒体の内部に、複数本の流路６４を軸方向に
開設した蓮根状のものである。この脈動吸収部材６３を
管内に嵌合すると、流体の接触面積を大きくとることが
できるので、脈動を吸収する際の応答性を高めることが
できる。

【００３３】さらに、脈動吸収部材は円筒体であって、
柔軟性の異なる層を複数積層して構成してもよい。例え
ば、図７に示す脈動吸収部材７３は、柔軟性の大きい素
材からなる第１層７３ａを内周側、すなわち流体に接触
する側に配置し、その外側に、柔軟性の小さい素材から
なる第２層７３ｂを積層して構成したものである。この
脈動吸収部材７３は、微小な圧力変動であれば第１層７
３ａの収縮により吸収し、大きな圧力変動があった場合
には第２層７３ｂも収縮して圧力変動を吸収する。この
様に、脈動吸収部材を、柔軟性の異なる複数層で構成す
ると、嵩張ることなく吸収し得る圧力変動の範囲を大き
く設定することができる。

【００３４】この様に本発明によれば、脈動吸収部材が
耐圧部品でないため、対応可能な圧力範囲が広く、多種
多様の材質を用いることができる。また、脈動吸収部材
を任意の形状とすることができるので、設置の自由度が
極めて大きく、管理やメンテナンスが不要であり、故障
しない。さらに、特殊な部品が少なく、低コストであ
る。加えて、スラリなどにも、問題なく適応することが
できるものである。なお、前記各実施形態では、平均吐
出圧力に対して正圧（＋）の脈動の場合を主として説明
したが、負圧（−）の脈動の場合であっても吸収するこ
とができる。そして、負圧の脈動を効率良く吸収するた
めには、エラストマー等の脈動吸収部材を、体積復元速
度が適した（反撥力を適宜強めた）もので構成すること
が望ましい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は以下の効果
を奏する。請求項１に記載の発明によれば、流体の通過
する管内に、流体に発生した圧力脈動をその負荷圧力に
応じて体積変化し吸収する脈動吸収部材を設置したの
で、この脈動吸収部材の体積収縮、復元作用によりダン
パー効果が得られ、これにより流体に発生した圧力脈動
を吸収して減衰させることができる。また、多種多様の
流体を取り扱うことができ、流体を変質させることな
く、簡易な構造で流体に発生した圧力脈動を有効に吸収
することができる。

【００３６】請求項２に記載の発明によれば、脈動吸収
部材が体積変化率の大きい弾性変形能を有するので、負
荷圧力に応じて脈動吸収部材が体積変化することによ
り、流体に発生した圧力脈動を吸収することができ、ま
た弾性による体積復元速度の緩やかな反撥力の小さい材
質であるので、体積復元の際に新たな脈動が発生するの
を防止することができる。

【００３７】請求項３に記載の発明によれば、脈動吸収
部材を流体の通過する管内の一部に内装することによ
り、脈動吸収部材の積層基部側を拘束して位置移動を防
止し、その体積変化を促進させることができ、また脈動
吸収部材の内面が内装部位以外の管内径と面一となるよ
うに積層されているので、流体の通過する管内に脈動吸
収部材を設置しても、流体の流れを阻害しない。

【００３８】請求項４に記載の発明によれば、脈動吸収
部材が流体の通過する管内の一部に内装され、この脈動
吸収部材の流体接触面を凹凸状に形成したので、流体と
の接触面積を大きくして、流体に発生した圧力脈動の吸
収効果を増大させることができる。

【００３９】請求項５に記載の発明によれば、脈動吸収
部材を多孔質に形成したので、脈動吸収部材に圧力負荷
が掛かった場合でも、密度上昇を防止することができ、
流体に発生した圧力脈動の吸収効果を増大させることが
でき、脈動吸収部材の材料の選択範囲を拡大することが
できる。

【００４０】請求項６に記載の発明によれば、動力機器
の流体吐出側の配管系に介設される配管継ぎ手として形
成されるので、通過流体に圧力脈動が発生する種々の動
力機器に適用することができ、汎用性に富む。

【００４１】請求項７に記載の発明によれば、動力機器
の流体吐出部に一体的に設けられるので、ポンプ等の動
力機器における圧力脈動の低減化をより促進することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の圧力脈動吸収装置の側断面の
構造を示す概略図である。

【図２】第２の実施形態の圧力脈動吸収装置の側断面の
構造を示す概略図である。

【図３】第３の実施形態の圧力脈動吸収装置の側断面の
構造を示す概略図である。

【図４】第４の実施形態の圧力脈動吸収装置を組み込ん
だ動力機器を示す概略図である。

【図５】第４の実施形態において、パルスレスポンプの
プランジャ速度曲線を示す説明図である。

【図６】内部に複数本の流路を開設した脈動吸収部材の
斜視図である。

【図７】柔軟性の異なる層を積層した脈動吸収部材の断
面図である。

【符号の説明】

１ 圧力脈動吸収装置 ２ 管 ３ 脈動吸収部材 ４ 流体吐出側の配管系 ５ フランジ １１ 圧力脈動吸収装置 １２ 管 １３ 脈動吸収部材 １５ フランジ ２１ 圧力脈動吸収装置 ２２ 管 ２３ 脈動吸収部材 ２５ フランジ ３１ 圧力脈動吸収装置 ４１ 動力機器（パルスレスポンプ） ４２ 流体吐出部 ４３ 合流吐出管 ４４，４５ 往復動力部（ポンプ部） ４６ 吸込管 ４７，４８ 分岐吸込管 ４９，５０，５３，５４ チャッキ弁 ５１，５２ 吐出管 ６３ 脈動吸収部材 ６４ 流路 ７３ 脈動吸収部材 ７３ａ 柔軟性の大きい素材からなる第１層 ７３ｂ 柔軟性の小さい素材からなる第２層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の通過する管内に、流体に発生した
   圧力脈動をその負荷圧力に応じて体積変化し吸収する脈
   動吸収部材を設置したことを特徴とする圧力脈動吸収装
   置。
2. 【請求項２】 前記脈動吸収部材が、少なくとも体積変
   化率の大きい弾性変形能を有するとともに、弾性による
   体積復元速度の緩やかな反撥力の小さい材質により形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力脈動
   吸収装置。
3. 【請求項３】 前記脈動吸収部材が流体の通過する管内
   の一部に内装され、該脈動吸収部材の内面がその内装部
   位以外の管内径と面一となるように積層されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力脈動
   吸収装置。
4. 【請求項４】 前記脈動吸収部材が流体の通過する管内
   の一部に内装され、該脈動吸収部材の流体接触面を凹凸
   状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の圧力脈動吸収装置。
5. 【請求項５】 前記脈動吸収部材を多孔質に形成したこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載
   の圧力脈動吸収装置。
6. 【請求項６】 動力機器の流体吐出側の配管系に介設さ
   れる配管継ぎ手として形成されることを特徴とする請求
   項１から請求項５のいずれかに記載の圧力脈動吸収装
   置。
7. 【請求項７】 動力機器の流体吐出部に一体的に設けら
   れることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか
   に記載の圧力脈動吸収装置。