JP2003049780A - 都市ガス等供給昇圧マイクロポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直線状に流量を調節する流量調節装置を昇圧ポ
ンプ装置内の流入流体の供給通路に配置する。 【解決手段】電動モータＭを内蔵し、この回転軸に固着
した偏心カム７により吸気・排気弁を備えたダイヤフラ
ム９が作動されて連続的に流入接続管２から吸入し、流
出接続管６から排出して流体を給送する昇圧ポンプにお
いて、流入接続管口２又は流出接続管口６に密接嵌合
し、これら接続管内を通過する流体を遮蔽する円錐形コ
マ３、この円錐形コマ３を常時閉塞位置に付勢する調節
部材５とが内蔵された流量制御機構を前記流入接続管２
または前記流出接続管３の継手部内に配置し、ダイヤフ
ラム９の動作による吸入圧または排出圧の制御により前
記円錐形コ３の位置を前記調節部材５の遮蔽力に抗して
変化させる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、都市ガス、ＬＰ
ガス等の供給システムにおける流通路内の圧力変化に対
する昇圧用の都市ガス等供給昇圧マイクロポンプに関す
る。特に、流体の流量を直線状に制御する流量制御機構
を内蔵する都市ガス等供給昇圧マイクロポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】都市ガスやＬＰガスを家庭等に供給する
供給システムにおいて、給送する管路中に下流側の２次
圧力が所定圧力となるように圧力を制御している。一般
家庭用ガス器具の入口圧力は、各ガス種によって最高圧
力、標準圧力及び最低圧力が規定され、ガス器具は安全
な燃焼のために入口圧力が最高圧力以下・標準圧力以上
で所定の能力が発揮できるように製作されている。都市
ガス供給一定区域内において急激にガスの使用量が増加
し、ガス流量、ガス整圧器や導管などの供給設備の能力
以上に増加すると圧力損失が増加し、各家庭におけるガ
ス器具入口圧力が効率的な燃焼をする標準圧力以下未満
に低下し、効率が低下する。

【０００３】この圧力低下に際して昇圧のための種々の
対策が提案されている。例えば、この圧力制御装置とし
てはボンベなどの一次圧力を予め設定されたパイロット
圧に調整するパイロット弁と、この弁の弁駆動部にパイ
ロット弁からパイロット圧が供給される圧力制御弁とを
有している。この１次圧力と２次圧力との圧力差が大き
い場合にはこの圧力差により弁駆動部が破損するおそれ
があり、２次圧力を非常に低く設定したいときには圧力
制御弁の弁駆動部は、パイロット圧と１次圧力との差に
より弁体を開閉に駆動されるようにし、２次圧力を所定
の設定圧に保つようにしている。

【０００４】このように従来は供給路に圧力制御弁とは
別に遮断弁を設けなければならず、そのため設置スペー
スが大きくなり、構成も複雑化して製造コストがかかっ
ていた。また、これら２箇所の弁機構のメンテナンス作
業しなければならなかった。また、レイノルド式ガス整
圧器においては、ガス使用時の時刻に合わせて二次圧力
を自動的に増減するようにしたもの等がある。従って、
流入流体である都市ガスやＬＰガスの流入量の制御は別
途に供給管に配設された電力を利用する流量調節装置、
例えば、マスフローによって制御されていた。

【０００５】また、図１４に示されるように昇圧マイク
ロポンプの接続管３０内に流入口３１を閉塞するボール
３２を常時塞ぐ方向にばね部材３３で付勢し、圧力の変
化によりボール３３が移動して流入口３１を開閉して流
体の流通をオン・オフしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の昇圧マイクロポ
ンプでは流体の流通量のオン、オフのみの制御しかでき
ず、図１４に示されるものでは直線状の流量調節の制御
は出来なかった。また、このマイクロポンプと別途に設
けた直線状に流量を制御する流量調節装置は高価であ
り、これを供給管システム内に配置したときは消費電力
を多く必要としていた。また、レイノルド式整圧器は時
刻調節であるから時間帯が規定されいつでも的確な調整
が出来なかった。この発明の課題は、流入流体の供給通
路内の流量調節装置を配置することなく、直線状に流量
を調節することができる都市ガス等供給昇圧マイクロポ
ンプを提供することである。また、他の課題は、簡易な
機構によって流入量を直線状に調節できるシステム全体
の消費電力の少ない安価な都市ガス等供給昇圧マイクロ
ポンプを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の発明課題を達成す
るために、この発明に係る都市ガス等供給昇圧マイクロ
ポンプは、電動モータを内蔵し、この回転軸に固着した
偏心カムにより吸気・排気弁を備えたダイヤフラムが作
動されて連続的に流体を給送する昇圧ポンプにおいて、
装置本体に接続した流入接続管から流出接続管までの間
の装置本体内の流通路中に流体の流量制御機構を内蔵し
た都市ガス等供給昇圧マイクロポンプの構成とした。

【０００８】また、前記課題は、前記流入接続管口又は
流出接続管口に密接嵌合し、これら接続管内を通過する
流体を遮蔽する円錐形コマと、この円錐形コマを常時閉
塞位置に付勢する調節部材とが内蔵された流量制御機構
を前記流入接続管または前記流出接続管の継手部内に配
置し、前記ダイヤフラムの動作による吸入圧または排出
圧の制御により前記円錐形コマの位置を前記調節部材の
遮蔽力に抗して変化させて前記円錐形コマと前記接続管
口との間隙を調節して流体の流量を間隙幅に比例して直
線状に制御してなる都市ガス等供給昇圧マイクロポンプ
の構成によって達成できる。

【０００９】更に、前記課題は、前記流入接続管口及び
前記流出接続管口に前記円錐形コマの傾斜面を受ける斜
面を備えたコマ受部材を配置してある構成、又は前記流
量制御機構が前記ダイヤフラムの排気弁の開度を調節す
るように調節部材を配置し、前記ダイヤフラムのストロ
ークを一定にし、このダイヤフラムの排気弁の開度を制
御して流体の流量を開度の大きさに比例して直線状に制
御してなる構成によって達成できる。

【００１０】この発明の前記課題は、前記円錐形コマ又
は前記ダイヤフラムの排気弁を流体の流通が常時遮断さ
れる方向に付勢する前記調節部材がコイルばねのような
弾性部材であることを特徴とする構成、または前記調節
部材が前記弾性部材に代え磁力によって調節可能な磁性
部材である構成によって達成することができる。

【００１１】この発明の都市ガス等供給昇圧マイクロポ
ンプは、流量を直線状に調節することができるから、供
給システム内に高価な流量調節装置を配置する必要がな
い。従って、供給システム全体の消費電力を低減するこ
とができる。また、流入接続管口または流出接続管口に
密接嵌合する円錐形コマを使用するから簡易な機構によ
り、流体の流量を直線状に調節することができる。しか
も、この円錐形コマを受けるコマ受部材を配置してある
から圧力変化に対して直線状の流量制御が確実にでき
る。この発明の流量調節装置は流入接続管または流出接
続管のどちらか一方に配置すればよく、両方に配置する
必要はない。また、この流入接続管の出口にコマ受を配
置し、装置本体内に円錐形コマと弾性部材を配置しても
よい。

【００１２】更に、この発明の都市ガス等供給昇圧マイ
クロポンプは、ダイヤフラムの排気弁の開度を調節する
調節部材を配置してあるから流量制御を直線状に変化さ
せることができる。しかも、この排気弁の開度を調節す
るのに弾性部材を使用するので流量制御が簡易である。
この発明の都市ガス等供給昇圧マイクロポンプにおい
て、円錐形コマ又は排気弁を調節する調節部材として弾
性部材に代えて磁石と鉄や電磁石を配置することによ
り、弁の動作を円滑にすることができる。

【００１３】この発明に使用する円錐形コマは、流入接
続管や流出接続管の材質と密接に接触する開閉弁機能を
発揮するものであればよく、軽量なものがよい。特に、
やや弾力性を有し、耐薬品性、耐久性に優れる材質で形
成することができる。例えば、合成ゴム、フッ素樹脂で
あるポリテトラフルオロエチレン、ポリフロロアセテー
ト、またはアルミニュームなどで製造したものを使用で
きる。コマ受部材に同様の材質で形成することができ
る。また、調節部材についても耐薬品性に優れるものが
よい。流入接続管などについては通常の配管が使用する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る都市ガス等
供給昇圧マイクロポンプの実施の形態について図面を参
照して説明する。図１はこの発明に係る昇圧マイクロポ
ンプの１実施の形態を示す断面図である。図２は図１の
流入接続管内に流量調節機構を内蔵する１実施形態の分
解斜視図である。図３は図１に示す流出接続管内に流量
調節機構を内蔵する１実施形態の分解斜視図である。図
４はこの発明の図２の流入接続管の継手部内の作動状態
を示す断面図で、（ａ）はマイクロポンプが停止してい
るときの閉止状態を示す。（ｂ）はマイクロポンプ作動
中の開き状態を示す。（ｃ）はマイクロポンプ作動中に
おける最大開放状態を示す。図５はこの発明の流入接続
管内に傾斜角度６０度の円錐形コマを配置した断面図で
ある。

【００１５】図６はこの発明の昇圧マイクロポンプの両
（２）軸型モータを使用した２ヘッドタイプを使用した
第１の実施形態の説明図で、（ａ）は外観を示す斜視
図、（ｂ）は側面図である。（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断
面図。図７はこの発明の１軸型のモータを使用した２ヘ
ッドタイプの第２の実施形態の説明図で、（ａ）は外観
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８は図７
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図９は２軸型モータの２
ヘッドタイプの装置本体内に流量調節機構を内蔵した第
３の実施形態の断面図である。図１０は第４の実施の形
態を示す説明図で、（ａ）は外観を示す側面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１１は第５の実施形
態の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ断面図。図１２は図１１の（ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
る。図１３はダイヤフラムの排気弁の動作を示す拡大断
面図で、（ａ）はマイクロポンプが停止しているときの
閉止状態を示す。（ｂ）はマイクロポンプ作動中の排気
弁の開き状態を示す。（ｃ）はマイクロポンプ作動中に
最大開放状態を示す。図１４は従来の昇圧マイクロポン
プの開閉弁機構を示す説明図である。

【００１６】この発明の都市ガス等供給昇圧マイクロポ
ンプについて図面に示す実施の形態に基づいて説明す
る。装置本体１内に電動モータＭの回転軸Ｒに固着した
偏心カム７、この偏心カム７に嵌合してある操作杆８、
この操作杆８に連結したダイヤフラム９、吸気室１０、
排気室１１が配置してある。この吸気室１０に流入接続
管２の継手部２aが螺着してあり、排気室１１には流出
接続管６の継手部６ａが螺着してある。吸気室１０と排
気室１１とダイヤフラム９との間に吸気弁１０ａ、排気
弁１１ａが設けられている。

【００１７】流入接続管２の継手部２ａ内で、傾斜面が
流入接続管２口に密接嵌合する円錐形コマ３を配置する
とともにこの円錐形コマ３が流入接続管２口を常時閉塞
する位置に付勢する調節部材である弾性部材５が継手部
２ａ内に配置してある。この弾性部材５は図面に示され
るコイルばねに限らず、板ばねでもよく、円錐形コマ３
とコマ受４との間隙を調節することにより流量変化を直
線的に制御するものである。このコイルばねの弾性部材
５に代えて磁性材料を配置することもできる。図面に示
す実施の形態ではこの流入接続管２口には円錐形コマ３
に密接するコマ受４が固設してある。この円錐形コマ３
の傾斜角度は使用する都市ガスの制止ガス圧によって変
更することになる。例えば、ガス圧が高いときは円錐形
コマの傾斜角度を小さくし（密接面積を大きく）、ガス
圧が低いときは傾斜角度を大きくする。この傾斜角度と
しては、３０度,４５度,６０度ものが使用できる。

【００１８】この発明昇圧マイクロポンプの流量調節機
構について説明する。電動モータ（図示せず）停止して
いるときは図４に示されるように流入接続管２の継手部
２ａ内に嵌装してあるコマ受４に円錐形コマ３が弾性部
材５によって圧接し、閉止状態が維持されている（図４
ａ）。電動モータが駆動されたときはダイヤフラム９の
上下動により吸気室１０が減圧され、流入接続管２の円
錐形コマ３が弾性部材５の弾力に抗して移動して流入接
続管２が開口することによって流体が吸気される。

【００１９】この流体の流量は円錐形コマ３の移動位
置、すなわち円錐形コマ３とコマ受４との間隙によって
決定される。この間隙を通過する流体の流量は前記円錐
形コマ３の傾斜角度のみならず、調節部材であるコイル
ばねの定数、ばねストロークなどによって変化するが、
流量は直線状に変化する。

【００２０】図６に示す第１の実施形態について説明す
る。この第１の実施形態は電動モータの左右の回転軸Ｒ
に偏心カム７，７を配置した両（２）軸型のモータを使
用した２ヘッドタイプの昇圧マイクロポンプである。こ
の装置本体１の吸気室１０および排気室１１の側面に流
入接続管２および流出接続管６の継手部２ａ，６ａが接
続してある。この流入接続管２の継手部２ａ内にコマ受
4、円錐形コマ３および弾性部材５が配置してある。電
動モータ（図示せず）の駆動によりダイヤフラム９が上
下動して図６（ｃ）矢印のように流体が流入接続管２か
ら吸引され、吸気弁１０ａ，１０ａを経て排気室１１へ
吸気されて流出接続管６から排出される。この流出接続
管６は従来の接続管である。

【００２１】図７に示す第２の実施形態は、１軸型モー
タを使用した２ヘッドタイプであって、一個の電動モー
タＭの回転軸Ｒに固定した二枚の偏心カム7，７のそれ
ぞれにダイヤフラム９，９の操作杆８，８を嵌装してあ
る２ヘッドタイプのマイクロポンプである。この流入接
続管２の継手部２ａ内に装填したものである。

【００２２】図９に示す第３の実施形態は、２軸型モー
タ２ヘッドタイプの昇圧マイクロポンプの装置本体内に
流量調節機構を内蔵した実施形態で、流入接続管２の出
口に円錐形コマ３を密接するように弾性部材５が配置し
てある。図１０に示す第４の実施形態は、図9と同じ２
ヘッドタイプの昇圧マイクロポンプにおける流出接続管
６の継手部６ａ内に図３に示す流量調節機構である円錐
形コマ３を配置した実施例である。流入接続管２は従来
の接続管である。

【００２３】図１１に示す第５の実施形態は、両軸タイ
プの２ヘッドタイプにおける排気室１１内に排気弁１１
ａの開度を調節する当板１２ｂ、調節部材である弾性材
料５が配設してあり、ダイヤフラム９の圧力によって調
節部材の弾性部材５の弾力に抗して排気弁１１ａの開度
が調節され、これによって通過する流体の流量は制御で
きる。

【００２４】図１１に示すように第５の実施形態の排気
室１１内において、昇圧マイクロポンプが停止している
とき排気室１１の排気弁１１ａは弾性部材５の押圧力に
よって閉止している（図１３ａ）。ダイヤフラム９が動
作しているときは排気圧が増加し、排気弁１１ａが弾性
部材５の弾力に抗して押し上げられ、排気室１１に流体
が流入し、流出接続管６から排気する（図１３ｂ）。排
気量を増加するときはダイヤフラム９の振幅を増加して
排気弁１１ａの開度を最大にして流量を変化させる（図
１３ｃ）。

【００２５】このようにこの第５の実施形態は装置本体
に接続した流入接続管や流出接続管内に流量制御機構を
配置することなく、従来の接続管を使用し、ダイヤフラ
ム機構の排気室内の排気弁に調節部材を介在させて排気
弁開度を調節するようにして通過する流体の流量を容易
に直線状に調節できる。

【００２６】

【発明の効果】この発明に係る都市ガス等供給昇圧マイ
クロポンプは、ダイヤフラムを電動モータにより駆動す
る昇圧マイクロポンプにおいて電動モータの停止中は流
体の流通を完全に遮断でき、昇圧に際しては、電動モー
タの回転数によってダイヤフラムの往復動を制御して流
体流量を直線状に制御することが出来る。また、この発
明の昇圧マイクロポンプは装置本体内に流体の流通をオ
ン・オフする共に流量を制御する簡易な機構を内蔵する
ことができ、別途に流量調節部材や圧力調節用の切り替
え弁などを必要とせず、システム全体の消費電力の少な
い昇圧ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る都市ガス等供給昇圧マイクロポ
ンプの実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１の流入接続管内に流量調節機構を内蔵する
実施形態の分解斜視図である。

【図３】図１の流出接続管内に流量調節機構を内蔵する
実施形態の分解斜視図である。

【図４】この発明の図２の流入接続管の作動状態を示す
断面図で、（ａ）はマイクロポンプが停止しているとき
の閉止状態を示す。（ｂ）はマイクロポンプ作動中の流
入接続管内の開放状態を示す。（ｃ）はマイクロポンプ
作動中に最大圧開放状態を示す。

【図５】この発明の図１の流入接続管内に傾斜角度６０
度の円錐形コマを配置した断面図である。

【図６】この発明の昇圧マイクロポンプの両（２）軸型
のモータを使用した２ヘッドタイプ弁を使用した第１の
実施形態の説明図で、（ａ）は外観を示す斜視図、
（ｂ）は側面図である。（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面
図、

【図７】この発明の１軸型のモータを使用した２ヘッド
タイプの第２の実施形態の説明図で、（ａ）は外観斜視
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、

【図８】図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図９】この発明の２軸型モータの２ヘッドタイプの装
置本体内に流量調節機構を内蔵した第３の実施形態の断
面図である。

【図１０】第４の実施の形態を示す説明図で、（ａ）は
外観を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図１１】第５の実施形態の説明図で、（ａ）は側面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、

【図１２】図１１の（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図１３】ダイヤフラムの排気弁の動作を示す拡大断面
図で、（ａ）はマイクロポンプが停止しているときの閉
止状態を示す。（ｂ）はマイクロポンプ作動中の排気弁
の開き状態を示す。（ｃ）はマイクロポンプ作動中に最
大開放状態を示す。

【図１４】従来の昇圧マイクロポンプの開閉弁機構を示
す説明図である。

【符号の説明】

Ｍ 電動モータ Ｒ 回転軸 １ 装置本体 ２ 流入接続管 ２ａ 継手部 ３ 円錐形コマ ４ コマ受 ５ 弾性部材 ６ 流出接続管 ６ａ 継手部 ７ 偏心カム ８ 操作杆 ９ ダイヤフラム １０ 吸気室 １０ａ 吸気弁 １１ 排気室 １１ａ 排気弁 １２ 当板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H077 AA11 BB10 CC02 CC07 CC09 CC11 DD02 DD12 EE16 EE37 FF04 FF06 FF12 FF14 FF38 3J071 AA02 BB02 BB14 CC11 DD14 EE02 FF03 5H307 AA12 BB04 DD12 EE04 EE09 EE12 EE22 EE23 EE26 ES06 GG03 KK01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータを内蔵し、この回転軸に固着し
   た偏心カムにより吸気・排気弁を備えたダイヤフラムを
   作動して連続的に流体を給送する昇圧ポンプにおいて、 装置本体に接続した流入接続管から流出接続管までの間
   の装置本体内の流通路中に流体の流量制御機構を内蔵し
   たことを特徴とする都市ガス等供給昇圧マイクロポン
   プ。
2. 【請求項２】前記流入接続管口又は流出接続管口に密接
   嵌合し、これら接続管内を通過する流体を遮蔽する円錐
   形コマと、この円錐形コマを常時閉塞位置に付勢する調
   節部材とを内蔵した流量制御機構を前記流入接続管また
   は前記流出接続管の継手部内に配置し、前記ダイヤフラ
   ムの動作による吸気圧または排気圧の制御により前記円
   錐形コマの位置を前記調節部材の遮蔽力に抗して変化さ
   せて前記円錐形コマと前記接続管口との間隙を調節して
   流体の流量を間隙幅に比例して直線状に制御してなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の都市ガス等供給昇圧マ
   イクロポンプ。
3. 【請求項３】前記流入接続管口及び前記流出接続管口
   に、前記円錐形コマの傾斜面を受ける斜面を備えたコマ
   受部材を配置してあることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の都市ガス等供給昇圧マイクロポンプ。
4. 【請求項４】前記流量制御機構が前記ダイヤフラムの排
   気弁の開度を調節するように調節部材を配置し、前記ダ
   イヤフラムのストロークを一定にし、このダイヤフラム
   の排気弁の開度を制御して流体の流量を開度の大きさに
   比例して直線状に制御してなることを特徴とする請求項
   １に記載の都市ガス供給昇圧マイクロポンプ。
5. 【請求項５】前記円錐形コマ又は前記ダイヤフラムの排
   気弁を流体の流通が常時遮断される方向に付勢する前記
   調節部材が弾性部材であることを特徴とする請求項１乃
   至請求項４に記載の都市ガス等供給昇圧マイクロポン
   プ。
6. 【請求項６】前記調節部材による制御が前記弾性部材に
   代え磁性部材によって調節可能であることを特徴とする
   請求項１乃至請求項５に記載の都市ガス等供給昇圧マイ
   クロポンプ。