JP2003193961A

JP2003193961A - 往復動ピストンポンプ

Info

Publication number: JP2003193961A
Application number: JP2001395813A
Authority: JP
Inventors: Masao Terajima; 寺島雅夫; Kazuhiro Oikawa; 及川和浩
Original assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Current assignee: Pacific Machinery and Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP3869718B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発生する騒音をより効果的に低減できる往復動
ピストンポンプを提供する。【解決手段】第１および第２電動モータ１０４,１０６
を互いに逆方向に回転することで、運動変換機構（１０
３ａ,１０５ａ;１０４ｂ,１０６ｂ）を介して第１およ
び第２電動ピストン５,６が交互に前進、後退する。ま
た、電磁切換弁１１１が選択的に切り替えられ、エアが
シリンダ２６,２８,３０,３２に供給されてバルブ９,１
２およびバルブ１０,１１の各開閉が制御される。ピス
トン５,１０３とピストン６,１０５とが交互に前進、後
退することで、被搬送流体が室１３,１４から交互に吸
い込まれて、吐出口１７から吐出される。電動モータ１
０４,１０６を用いることにより、発生する騒音が低減
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、例えば脱水ケーキ
等の高粘稠性物質を管輸送する場合等に使用される往復
動ピストンポンプの技術分野に属し、特に騒音を可及的
に低減しかつ管理を容易にする往復動ピストンポンプの
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】例えば脱水ケーキ等の高粘稠性物質を管
輸送する場合、高圧の吐出圧を要することから、従来か
ら往復動ピストンポンプが使用されている。そして、こ
のような高圧を発生させるために、従来この往復動ピス
トンポンプの駆動には油圧シリンダが使用されている。
油圧シリンダを用いた場合、高圧であるが故に操作切替
弁の切替時等に騒音や衝撃が発生するために、このよう
な騒音や衝撃の発生をできるだけ抑制することが求めら
れる。

【０００３】そこで、本発明者は、往復動ピストンポン
プとして油圧シリンダを使用しても、騒音や衝撃の発生
を抑制することができる往復動ピストンポンプを特開２
００１−２０７９５２号公報により提案している。

【０００４】図３は、この公開公報に開示されている往
復動ピストンポンプの一例を示す図である。図中、１は
往復動ピストンポンプ、２はポンプ作動制御回路、３は
第１搬送シリンダ、４は第２搬送シリンダ、５は第１搬
送ピストン、６は第２搬送ピストン、７は第１ピストン
ロッド、７ａ,７ｂは第１ピストンロッド７の部材、７
ｃはフランジカップリング、８は第２ピストンロッド、
８ａ,８ｂは第２ピストンロッド８の部材、８ｃはフラ
ンジカップリング、９は第１吸込バルブ、１０は第２吸
込バルブ、１１は第１吐出バルブ、１２は第２吐出バル
ブ、１３は第１搬送流体供給室、１４は第２搬送流体供
給室、１５は第１搬送流体導入室、１６は第２搬送流体
導入室、１７はポンプ吐出口、１８は第１液圧シリン
ダ、１９は第２液圧シリンダ、２０は第１液圧ピスト
ン、２１は第２液圧ピストン、２２は第１押し側パイロ
ットバルブ、２４は第１引き側パイロットバルブ、２３
は第２押し側パイロットバルブ、２５は第２引き側パイ
ロットバルブ、２６は第１吸込バルブ作動シリンダ、２
８は第２吸込バルブ作動シリンダ、３０は第１吐出バル
ブ作動シリンダ、３２は第２吐出バルブ作動シリンダ、
３９は液ポンプ、３９ａ,３９ｂは吐出ポート、４１は
第１液ポンプ吐出液路、４３は第１バルブ開閉制御液
路、４８は第２バルブ開閉制御液路、６５は第１液圧シ
リンダ制御液路、６６は第２液圧シリンダ制御液路、６
７は液圧シリンダ連通液路、７４は第１シーケンス弁、
７５は第２シーケンス弁、７６,７７はリミットスイッ
チＬＳ（近接スイッチ）、７８はコントローラである。

【０００５】この公開公報に記載の往復動ピストンポン
プにおいては、図３に示す状態でモータＭの駆動により
液ポンプ３９が運転されると、液ポンプ３９の一方の吐
出ポート３９ａから吐出された液は第１バルブ開閉制御
液路４３に流れ、更にこの液路４３から第１吸込バルブ
作動シリンダ２６、第２吸込バルブ作動シリンダ２８、
第１吐出バルブ作動シリンダ３０、および第２吐出バル
ブ作動シリンダ３２に供給されるので、第１吸込バルブ
９および第２吐出バルブ１２が開状態に保持され、また
第２吸込バルブ１０および第１吐出バルブ１１が閉状態
に保持される。このとき、液ポンプ３９からの液は第２
液圧シリンダ制御液路６６を介して第２シーケンス弁７
５にも流動する。

【０００６】ポンプ吐出圧が第２シーケンス弁７５の設
定圧力を超えると、第２シーケンス弁７５が液路６６を
開通し、液ポンプ３９からの液が室１９ａに供給され
る。すると、ピストン２１,６が前進するとともにピス
トン２０,５が後退し、第２搬送流体導入室１６の被搬
送流体が第２吐出バルブ１２を通ってポンプ吐出口１７
から吐出されるとともに第１搬送流体供給室１３の被搬
送流体が第１吸込バルブ９を通って第１搬送流体導入室
１５内に吸い込まれる。

【０００７】なお、このとき、各シリンダ２６,２８,３
０,３２から排出される液は第２バルブ開閉制御液路４
８に流れ、更にこの液路４８から他方の吐出ポート３９
ｂに吸い込まれ、一方の吐出ポート３９ａから吐出され
る。また、第１液圧シリンダ１８から排出される室１８
ａの液も第１液圧シリンダ制御液路６５および第１シー
ケンス弁７４を通って液路４８に流れ、この液路４８か
ら同様にして他方の吐出ポート３９ｂに吸い込込まれ、
一方の吐出ポート３９ａから吐出される。

【０００８】ピストン２１,６が押し側のストロークエ
ンドにくると、ピストン２０,５が引き側のストローク
エンドにくるので、ピストンロッド７のフランジカップ
リング７ｃが第１リミットスイッチＬＳ７６の検出位置
に位置するようになる。すると、第１リミットスイッチ
ＬＳ７６はフランジカップリング７ｃの外周を検出して
その検出信号をコントローラ７８に出力する。コントロ
ーラ７８は閉回路の液ポンプ３９の電磁制御アクチュエ
ータを作動制御して、ポンプ吐出を他方の吐出ポート３
９ｂ側に切り替え、ポンプ吐出液の液路を切り替える。

【０００９】すると、液ポンプ３９からの液は他方の吐
出ポート３９ｂから液路４８に流れ、更にこの液路４８
から前述の従来例と同様にして各シリンダ２６,２８,３
０,３２に供給されるので、バルブ９,１２が閉状態に設
定され、またバルブ１０,１１が開状態に設定される。
このとき、液ポンプ３９からの液は液路６５を介して第
１シーケンス弁７４にも流動する。

【００１０】ポンプ吐出圧が第１シーケンス弁７4の設
定圧力を超えると、第１シーケンス弁７4が液路６5を開
通し、ポンプ３９からの液が室１8ａに供給される。す
ると、前述の従来例と同様にしてピストン２０,５が前
進するとともにピストン２１,６が後退する。このと
き、既にバルブ１０,１１が開きかつバルブ９,１２が閉
じているので、室１５の被搬送流体が第２吐出バルブ１
２を通ってポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室
１４の被搬送流体が第２吸込バルブ１０を通って室１６
内に吸い込まれる。なお、このとき、各シリンダ２６,
２８,３０,３２から排出される液は液路４３に流れ、更
にこの液路４３から一方の吐出ポート３９ａに吸い込ま
れ、他方の吐出ポート３９ｂから吐出される。また、シ
リンダ１９から排出される室１９ａの液は液路６６およ
び第２シーケンス弁７５を通って液路４３に流れ、この
液路４３から同様にして一方の吐出ポート３９ａに吸い
込まれ、他方の吐出ポート３９ｂから吐出される。

【００１１】ピストン２０,５が押し側のストロークエ
ンドにくると、ピストン２１,６が引き側のストローク
エンドにくるので、ピストンロッド８のフランジカップ
リング８ｃが第２リミットスイッチＬＳ７７の検出位置
に位置するようになる。すると、第２リミットスイッチ
ＬＳ７７はフランジカップリング８ｃの外周を検出して
その検出信号をコントローラ７８に出力する。コントロ
ーラ７８は閉回路の液ポンプ３９の電磁制御アクチュエ
ータを作動制御して、ポンプ吐出を一方の吐出ポート３
９ａ側に切り替える。

【００１２】すると、液ポンプ３９からの液は再び一方
の吐出ポート３９ａから液路４３に流れ、更にこの液路
４３から前述の従来例と同様にして各シリンダ２６,２
８,３０,３２に供給されるので、図示のようにバルブ
９,１２が開状態に設定され、またバルブ１０,１１が閉
状態に設定される。以後、前述の各作動が繰り返される
ことで、往復動ピストンポンプ１は被搬送流体を連続し
てポンプ吐出口１７から吐出するようになる。

【００１３】この公開公報に記載の往復動ピストンポン
プによれば、閉回路の液ポンプ１の２つの吐出ポート３
９ａ,３９ｂを交互に選択することで液路を切り替える
とともに、吐出側のポートからの液の吐出量が徐々に増
大するため、吸込側のポートからの液に吸込量がこの液
の吐出量の漸増に影響されて漸減するようになる。この
ため、液圧シリンダ１８,１９の各室１８ａ,１９ａから
の液の排出が一気に行われないで徐々に行われるので、
液路切替時の衝撃を小さくでき、発生する騒音を低減す
ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の公開
公報に記載の往復動ピストンポンプは騒音低減に周囲に
使用のない程度に一定の効果があるが、往復動ピストン
ポンプに液圧シリンダ１８,１９が用いられ、しかも高
粘稠性物質を管輸送するために高圧が必要となることか
ら、液圧シリンダ１８,１９によりある程度の騒音がど
うしても発生してしまう。このような騒音もできるだけ
低減することが望ましい。

【００１５】また、液圧（一般に、油圧）を用いること
で、ホースや配管等から作動液が漏れて周囲を汚した
り、定期的な作動液の管理や交換が必要となっている。
しかも、高圧の液圧の知見が必要であるため、メンテナ
ンスを専門家に依頼せざるを得ないという問題もある。

【００１６】更に、前述の往復動ピストンポンプ１は第
１および第２吐出バルブ１１,１２にポペットバルブが
用いられており、このポペットバルブは弁体が弁座に繰
り返し押し付けられることから摩耗し、長期間使用する
うちにシール性が低下して、搬送能力が低下する。この
シール性の低下は、図４に示すスィング式バルブを用い
た往復動ピストンポンプにおいても、その可撓性配管か
らなり、２つの搬送シリンダα,βに選択的に接続切替
するスィング式バルブγの摺動部が摩耗して長期間使用
することにより発生する。

【００１７】これらのポペットバルブやスィング式バル
ブの摩耗部分は消耗品として交換可能になっているが、
その交換時期は搬送能力がかなり低下しないとわからな
かった。このため、ポンプの運転計画および修理計画を
事前に確実に設定することが難しいものとなっている。

【００１８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、発生する騒音をより効果的
に低減できる往復動ピストンポンプを提供することであ
る。本発明はの他の目的は、バルブの所定の摩耗を搬送
能力がそれほど低下しないうちに確実に知ることができ
る往復動ピストンポンプを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、前進および後退する搬送ピス
トンを有するとともに、前記搬送ピストンの後退時に被
搬送流体を吸い込み、前記搬送ピストンの前進時に吸い
込んだ被搬送流体を吐出するようになっている１つの搬
送シリンダと、この搬送シリンダに設けられ、前記搬送
ピストンを前進後退させる駆動手段とを少なくとも備え
たシングルピストンの往復動ピストンポンプにおいて、
前記駆動手段が、前記搬送ピストンに対して押し引きを
行う駆動ピストンを有する電動シリンダと、回転によ
り、前記駆動ピストンを直進運動させるための動力を出
力する電動モータと、この電動モータの回転を前記駆動
ピストンの直進運動に変換する運動変換機構と、前記電
動モータを駆動制御するコントローラとを備えているこ
とを特徴としている。

【００２０】また、請求項２の発明は、それぞれ交互に
前進および後退する搬送ピストンを有するとともに、前
記搬送ピストンの後退時に被搬送流体を吸い込み、前記
搬送ピストンの前進時に吸い込んだ被搬送流体を吐出す
るようになっている２つの搬送シリンダと、各搬送シリ
ンダ毎に設けられ、それぞれ前記搬送ピストンを前進後
退させる駆動手段とを少なくとも備えたダブルピストン
の往復動ピストンポンプにおいて、前記駆動手段が、前
記搬送ピストン毎にこの搬送ピストンに対して押し引き
を行う駆動ピストンを有する電動シリンダと、前記電動
シリンダ毎に設けられ、回転により、前記駆動ピストン
をそれぞれ直進運動させるための動力を出力する電動モ
ータと、前記電動シリンダ毎に設けられ、これらの電動
モータの回転を前記駆動ピストンの直進運動に変換する
運動変換機構と、それぞれの前記電動モータを駆動制御
するコントローラとを備えていることを特徴としてい
る。

【００２１】更に、請求項３の発明は、前記２つの搬送
シリンダのうち、一方の搬送シリンダが押し出す被搬送
流体の圧力と他方の搬送シリンダが押し出す被搬送流体
の圧力とを検出する圧力計と、この圧力計からの圧力検
出信号により、これらの圧力の圧力差が設定値より大き
くなったとき警報信号を出力する監視装置とを備えてい
ることを特徴としている。

【００２２】更に、請求項４の発明は、前記運動変換機
構が、前記駆動ピストンに設けられたボールねじと、前
記電動モータの回転軸に形成され、前記ボールねじに螺
合するねじ溝とからなるか、または、前記駆動ピストン
に設けられた断面台形状の雌ねじと、前記電動モータの
回転軸に形成され、前記雌ねじに螺合する断面台形状の
雄ねじとからなることを特徴としている。

【００２３】更に、請求項５の発明は、搬送シリンダに
対応して設けられた吸込バルブおよび吐出バルブと、こ
れらの吸込バルブおよび吐出バルブ毎に設けられそれぞ
れこれらのバルブを開閉するためのバルブ作動シリンダ
とを備え、前記バルブ作動シリンダに対して作動流体の
供給、排出を制御する電磁切換弁が設けられているとと
もに、前記駆動ピストンの押し側ストロークエンドおよ
び引き側ストロークエンドをそれぞれ検出するストロー
クエンド検出手段が設けられており、前記コントローラ
は、前記駆動ピストンの押し側ストロークエンドまたは
引き側ストロークエンドの検出信号に基づいて前記電磁
切換弁の切替を制御することを特徴としている。

【００２４】

【作用】このように構成された請求項１ないし５の発明
の往復動ピストンポンプにおいては、電動モータおよび
運動変換機構が用いられることから、ポンプ駆動時の騒
音が大幅に低減する。また、液圧が用いられることから
液漏れ等がなくなるので、液漏れによる周囲の汚れが防
止されるとともに、定期的な作動液の管理や交換が不要
となる。そのうえ、電動モータがコントローラで単に駆
動制御されるだけであるので保守管理がきわめて簡単に
なり、それほど専門知識を有さない者でも保守管理作業
に従事が可能となる。

【００２５】特に、請求項３の発明においては、２つの
搬送シリンダが押し出す各被搬送流体の圧力の圧力差が
設定値より大きくなったときに、警報が発せられる。こ
の警報により、ポペット式バルブやスイング式バルブ等
により構成されている吐出バルブの所定の摩耗が搬送能
力がそれほど低下しないうちに確実に把握され、第１お
よび第２吐出バルブの摩耗部分の交換時期がより正確に
把握されるようになる。しかも、このようにバルブの摩
耗部分の交換時期が把握されることから、ポンプの運転
計画および修理計画が事前に確実に設定可能となる。

【００２６】また、請求項４の発明においては、運動変
換機構にボールねじか、または台形ねじが用いられるの
で、動力伝達が確実になるとともに、動力伝達構造が簡
単になる。

【００２７】更に、請求項５の発明においては、吐出バ
ルブの開閉と搬送ピストンの前進後退とが同期して行わ
れるようになる。これにより、搬送ピストンによる被搬
送流体の吐出がより確実にかつ効率よく行われるように
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明にかかる往復動ピスト
ンポンプの実施の形態の一例を示す、図３と同様の図で
ある。なお、以下の実施の形態の説明において、前述の
図３に示す従来例の構成要素と同じ構成要素には、同じ
符号を付すことでその詳細な説明は省略する。

【００２９】前述の公開公報に記載の図３に示す従来例
では、往復動ピストンポンプ１の駆動装置に液圧シリン
ダが用いられているが、図１に示すように電動シリンダ
が用いられている。

【００３０】すなわち、この例の往復動ピストンポンプ
１は、前述の従来例のポンプ作動制御回路２を構成する
第１液圧シリンダ１８、第２液圧シリンダ１９、第１お
よび第２押し側パイロットバルブ２２,２３、第１およ
び第２引き側パイロットバルブ２４,２５、液ポンプ３
９、第１液ポンプ吐出液路４１、第１バルブ開閉制御液
路４３の一部、第２バルブ開閉制御液路４８の一部、第
１液圧シリンダ制御液路６５、第２液圧シリンダ制御液
路６６、液圧シリンダ連通液路６７、第１および第２シ
ーケンス弁７４,７５、はリミットスイッチＬＳ（近接
スイッチ）７６,７７が削除され、代わりに図１に示す
ように、第１電動シリンダ１０１および第２電動シリン
ダ１０２を有するポンプ作動制御回路２が設けられてい
る。

【００３１】第１電動シリンダ１０１は第１電動ピスト
ン１０３（本発明の駆動ピストンに相当）を備えてお
り、この第１電動ピストン１０３が第１ピストンロッド
７の部材７ｂに連結されている。また、第１電動ピスト
ン１０３はボールねじ１０３ａを有しており、このボー
ルねじ１０３ａに、第１電動シリンダ１０１を駆動する
ための第１電動モータ１０４の回転軸１０４ａの雄ねじ
部が螺合されている。つまり、ボールねじ１０３ａのボ
ールが雄ねじ部のねじ溝１０４ｂに相対回転可能に係合
されている。したがって、第１電動モータ１０４が駆動
されると、その回転軸１０４ａの回転によりボールねじ
１０３ａを介して第１電動ピストン１０３が図１におい
て左右方向に往復直線運動をするようになっている。

【００３２】また、第２電動シリンダ１０２も第１電動
シリンダ１０１とまったく同じ構造を有しており、同様
に、第２ピストンロッド５の部材８ｂに連結されかつボ
ールねじ１０５ａを有する第２電動ピストン１０５（本
発明の駆動ピストンに相当）、ねじ溝１０６ｂからなる
雄ねじ部が形成された回転軸１０６ａを有する第２電動
モータ１０６を備えている。そして、第２電動モータ１
０６が駆動されると、その回転軸１０６ａの回転により
ボールねじ１０５ａを介して第２電動ピストン１０５が
図１において左右方向に往復直線運動をするようになっ
ている。

【００３３】このようにして、ボールねじ１０３ａと雄
ねじ部のねじ溝１０４ｂとで、またボールねじ１０５ａ
と雄ねじ部のねじ溝１０６ｂとで、それぞれ、回転運動
を直進運動に変換する運動変換機構が構成されている。
なお、この運動変換機構はこれらのボールねじと雄ねじ
部のねじ溝とに限定されることなく、電動モータ１０
４,１０６の回転軸１０４ａ,１０６ａに形成された断面
台形状の雄ねじと第１および第２電動ピストン１０３,
１０５に形成された断面台形状の雌ねじとからなる台形
ねじで構成することもできる。

【００３４】そして、第１および第２電動モータ１０
４,１０６の出力および運動変換機構の強度は、それぞ
れ、前述の例えば脱水ケーキ等の高粘稠性物質を管輸送
することが可能な比較的大きな出力および比較的大きな
強度に設定されている。

【００３５】更に、第１および第２電動シリンダ１０
１,１０２には、それぞれ、第１および第２引き側リミ
ットスイッチ（ＬＳ）１０７,１０８（いずれも、本発
明のストロークエンド検出手段に相当）、第１および第
２押し側リミットスイッチ（ＬＳ）１０９,１１０（い
ずれも、本発明のストロークエンド検出手段に相当）が
設けられている。第１および第２引き側リミットスイッ
チ（ＬＳ）１０７,１０８はそれぞれ第１および第２電
動ピストン１０３,１０５の引き側のストロークエンド
を規定し、また、第１および第２押し側リミットスイッ
チ（ＬＳ）１０９,１１０はそれぞれ第１および第２電
動ピストン１０３,１０５の押し側のストロークエンド
を規定している。図示の状態では、第１電動ピストン１
０３が押し側のストロークエンドにあり、また第２電動
ピストン１０５が引き側のストロークエンドにある。

【００３６】更に、前述の従来例の往復動ピストンポン
プ１では、第１および第２バルブ開閉制御液路４３,４
８を介してそれぞれ第１および第２吸込バルブ作動シリ
ンダ２６,２８と第１および第２吐出バルブ作動シリン
ダ３０,３２とに圧液を供給することで、第１および第
２吸込バルブ９,１０と第１および第２吐出バルブ１１,
１２との開閉を制御しているが、この例の往復動ピスト
ンポンプ１では、圧液に代えて圧縮空気（以下、エアと
もいう）を第１および第２バルブ開閉制御通路４３,４
８を介してそれぞれ第１および第２吸込バルブ作動シリ
ンダ２６,２８と第１および第２吐出バルブ作動シリン
ダ３０,３２とに供給することで、第１および第２吸込
バルブ９,１０と第１および第２吐出バルブ１１,１２と
の開閉を制御している。なお、前述の従来例の往復動ピ
ストンポンプ１では各バルブ９,１０,１１,１２の開閉
制御を液圧で行うことから、符号４３,４４,４５,４６,
４７,４８,４９,５０,５１,５２を液路と表記している
が、この例の往復動ピストンポンプ１ではエアを用いて
いるので、これらの符号には液路に代えて通路と表記す
る。

【００３７】そこで、第１および第２バルブ開閉制御通
路４３,４８に対してエアの供給、排出を行うための電
磁切換弁１１１が設けられている。この電磁切換弁１１
１は第１バルブ開閉制御通路４３をエア供給側に接続し
かつ第２バルブ開閉制御通路４８をエア排気側に接続す
る第１位置と、第１バルブ開閉制御通路４３をエア排気
側に接続しかつ第２バルブ開閉制御通路４８をエア供給
側に接続する第２位置とが設定されている。図示の状態
では、電磁切換弁１１１は第１バルブ開閉制御通路４３
をエア供給側に接続しかつ第２バルブ開閉制御通路４８
をエア排気側に接続する位置に設定されている。

【００３８】そして、第１および第２電動モータ１０
４,１０６、第１および第２引き側リミットスイッチ
（ＬＳ）１０７,１０８、第１および第２押し側リミッ
トスイッチ（ＬＳ）１０９,１１０、および電磁切換弁
１１１がコントローラ７８に電気的に接続されている。

【００３９】その場合、コントローラ７８は第１および
第２電動モータ１０４,１０６をインバータ制御あるい
はサーボ制御で駆動制御するようにされている。また、
図１に示すように第１電動ピストン１０３がその押し側
のストロークエンドに位置したとき第１押し側リミット
スイッチ（ＬＳ）１０９がこれを検知しかつ第２電動ピ
ストン１０５がその引き側のストロークエンドに位置し
たとき第２引き側リミットスイッチ（ＬＳ）１０８がこ
れを検知して、それらの検知信号がコントローラ７８に
供給される。コントローラ７８はこれらの検知信号に基
づいて電磁切換弁１１１を図示の第１位置に設定すると
ともに、第１および第２電動モータ１０４,１０５の回
転を、第１電動ピストン１０３が引き側に移動するよう
にかつ第２電動ピストン１０５が押し側に移動するよう
に逆方向に切り替える。

【００４０】一方、第１電動ピストン１０３がその引き
側のストロークエンドに位置したとき第１引き側リミッ
トスイッチ（ＬＳ）１０７がこれを検知しかつ第２電動
ピストン１０５がその押し側のストロークエンドに位置
したとき第２押し側リミットスイッチ（ＬＳ）１１０が
これを検知して、それらの検知信号がコントローラ７８
に供給される。コントローラ７８はこれらの検知信号に
基づいて電磁切換弁１１１を切り替えて第２位置に設定
するとともに、第１および第２電動モータ１０４,１０
５の回転を、第１電動ピストン１０３が押し側に移動す
るようにかつ第２電動ピストン１０５が引き側に移動す
るように逆方向に切り替える。

【００４１】更に、ポンプ吐出口１７には配管１１２が
接続されており、この配管１１２にはポンプ吐出口１７
の圧力を検出する圧力計（ＰＴ）１１３が取り付けられ
ている。この圧力計１１３は例えばシーケンサ等の監視
装置１１４に電気的に接続されている。この監視装置１
１４は、図２に示すように第１および第２搬送ピストン
５,６のうち、一方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ₁と他
方の搬送ピストンによる吐出圧Ｐ₂との差の絶対値ΔＰ
（＝｜Ｐ₁−Ｐ₂｜）が予め設定された設定値Ｐ₀より大
きくなったこと（ΔＰ＞Ｐ₀）を確認したとき、警報す
るようになっている。この例の往復動ピストンポンプ１
の他の構成は、前述の公開公報に記載の往復動ピストン
ポンプの構成と同じである。

【００４２】このように構成されたこの例の往復動ピス
トンポンプ１の作動について説明する。いま図１に示す
往復動ピストンポンプ１の駆動停止状態において、ピス
トン５,１０３が押し側のストロークエンドにあり、ま
たピストン６,１０５が引き側のストロークエンドにあ
るとする。また、第１吸込バルブ９が開き、第２吸込バ
ルブ１０が閉じ、第１吐出バルブ１１が閉じ、第２吐出
バルブ１２が開いているとする。

【００４３】この状態では、第３リミットスイッチＬＳ
１０９がピストン１０３が押し側のストロークエンドに
あることを検知し、また、第２リミットスイッチＬＳ１
０８がピストン１０５が引き側のストロークエンドにあ
ることを検知して、それぞれコントローラ７８に検出信
号を出力する。また、コントローラ７８はこれらの検出
信号により電磁切換弁１１１を図示のように第１バルブ
開閉制御通路４３をエア供給側に接続しかつ第２バルブ
開閉制御通路４８をエア排気側に接続する位置に設定し
ている。そして、各電動モータ１０４,１０５およびエ
アを供給する図示しない圧縮機が停止している。

【００４４】この駆動停止状態から、コントローラ７８
が各電動モータ１０４,１０５および圧縮機を駆動す
る。その場合、第１電動モータ１０４は第１ピストン１
０３を引き側（右側）に移動するように回転制御され、
また、第２電動モータ１０６は第２ピストン１０５を押
し側（左側）に移動するように回転制御される。

【００４５】これにより、電磁切換弁１１１を通過した
エアが通路４３,４４を介してシリンダ２６のバルブ９
開側に、また通路４３,４７を介してシリンダ３２のバ
ルブ１２開側にそれぞれ供給されるので、バルブ９,１
２が開状態に保持される。一方、このエアは通路４３,
４５を介してシリンダ２８のバルブ１０閉側に、また通
路４３,４６を介してシリンダ３０のバルブ１１閉側に
それぞれ供給されるので、バルブ１０,１１が閉状態に
保持される。

【００４６】なお、このとき、各シリンダ２６,２８,３
０,３２から排出されるエアはそれぞれ通路５０,４９,
５２,５１を介して通路４８に流れ、更にこの通路４８
から電磁切換弁１１１を通って排出される。

【００４７】一方、各電動モータ１０４,１０５の駆動
により、前述の従来例と同様にしてピストン１０５,６
が前進するとともにピストン１０３,５が後退し、室１
６の被搬送流体がピストン６により第２吐出バルブ１２
を通って押し出されてポンプ吐出口１７から吐出される
とともに室１３の被搬送流体が第１吸込バルブ９を通っ
て室１５内に吸い込まれる。ピストン６によって押し出
される被搬送流体がポンプ吐出口１７から吐出される
際、圧力計１１３によりポンプ吐出口１７における被搬
送流体の圧力Ｐ₁が計測される。この圧力Ｐ₁の計測信号
は監視装置１１４に送られて、この監視装置１１４に記
憶される。

【００４８】ピストン１０５,６が押し側のストローク
エンドにくると、ピストン１０３,５が引き側のストロ
ークエンドにくるので、第１リミットスイッチＬＳ１０
７がピストン１０３が引き側のストロークエンドにある
ことを検知し、また、第４リミットスイッチＬＳ１０８
がピストン１０５が押し側のストロークエンドにあるこ
とを検知して、それぞれコントローラ７８に検出信号を
出力する。

【００４９】すると、コントローラ７８は電磁切換弁１
１を切り替え、第２バルブ開閉制御通路４８をエア供給
側に接続しかつ第１バルブ開閉制御通路４３をエア排気
側に接続する。同時に、コントローラ７８は第１および
第２電動モータ１０４,１０６をともに駆動停止し、そ
の後それぞれ前述とは逆回転方向に駆動する。

【００５０】これにより、電磁切換弁１１１を通過した
エアが通路４８,５０を介してシリンダ２６のバルブ９
閉側に、また通路４８,５１を介してシリンダ３２のバ
ルブ１２閉側にそれぞれ供給されるので、バルブ９,１
２が閉じる。一方、このエアは通路４８,４９を介して
シリンダ２８のバルブ１０開側に、また通路４８,５２
を介してシリンダ３０のバルブ１１開側にそれぞれ供給
されるので、バルブ１０,１１が開く。

【００５１】なお、このとき、各シリンダ２６,２８,３
０,３２から排出されるエアはそれぞれ通路４４,４５,
４６,４７を介して通路４８に流れ、更にこの通路４８
から電磁切換弁１１１を通って排出される。

【００５２】一方、各電動モータ１０４,１０６の逆回
転駆動により、前述と逆にピストン１０３,５が前進す
るとともにピストン１０５,６が後退し、室１５の被搬
送流体がピストン５により第１吐出バルブ１１を通って
押し出されポンプ吐出口１７から吐出されるとともに室
１４の被搬送流体が第２吸込バルブ１０を通って室１６
内に吸い込まれる。このようにして、第１および第２吐
出バルブ１１,１２の開閉と第１および第２搬送ピスト
ン５,６の前進後退とが同期して行われるようになる。

【００５３】ピストン５によって押し出される被搬送流
体がポンプ吐出口１７から吐出される際、圧力計１１３
によりポンプ吐出口１７における被搬送流体の圧力Ｐ₂
が計測される。この圧力Ｐ₂の計測信号は監視装置１１
４に送られて、この監視装置１１４に記憶される。以
後、前述の各作動が繰り返されることで、往復動ピスト
ンポンプ１は被搬送流体を連続してポンプ吐出口１７か
ら吐出するようになる。

【００５４】ところで、往復動ピストンポンプ１が使用
されていくと、次第に第１および第２吐出バルブ１１,
１２におけるポペット弁が摩耗していく。このとき、第
１および第２吐出バルブ１１,１２の間ではポペット弁
の摩耗が異なるので、一方のポペット弁の摩耗が他方の
ポペット弁の摩耗より次第に大きくなり、第１および第
２吐出バルブ１１,１２のシール性が大きく異なってく
る。

【００５５】このため、ピストン６によって押し出され
る被搬送流体の圧力が第１吐出バルブ１１のシール性の
低下による圧力低下とピストン５によって押し出される
被搬送流体の圧力が第２吐出バルブ１２のシール性の低
下による圧力低下とは次第に大きく異なってくる。その
結果、ピストン６によって押し出される被搬送流体の圧
力Ｐ₁とピストン５によって押し出される被搬送流体の
圧力Ｐ₂との圧力差ΔＰが次第に大きくなる。監視装置
１１４は、この圧力差ΔＰが設定値Ｐ₀より大きくなっ
たことを確認すると図示しない警報装置を作動し、警報
装置により警報が発せられる。この例の往復動ピストン
ポンプ１の他の動作は、前述の公開公報に記載の往復動
ピストンポンプ１と実質的に同じである。

【００５６】この例の往復動ピストンポンプによれば、
電動モータ１０４,１０６および運動変換機構（ボール
ねじ１０３ａ,１０５ａ；ねじ溝１０４ｂ,１０６ｂ）を
用いているので、ポンプ駆動時の騒音を大幅に低減でき
るとともに、液圧を用いないことから液漏れ等がないの
で、液漏れによる周囲を汚したり、定期的な作動液の管
理や交換が不要となる。電動モータ１０４,１０６およ
び電磁切換弁１１１をコントローラ７８で単に制御する
だけであるので、保守管理をきわめて簡単にでき、それ
ほど専門知識を有さない者でも保守管理作業に従事でき
るようになる。

【００５７】特に、各バルブ９,１０,１１,１２の開閉
制御をエアで行うようにしているので、前述の駆動装置
の場合と同様に液圧を用いないことから液漏れ等がな
く、液漏れによる周囲を汚したり、定期的な作動液の管
理や交換が不要となる。また、運動変換機構にボールね
じか、または台形ねじを用いているので、動力伝達を確
実にできるとともに、動力伝達構造を簡単にできる。

【００５８】更に、第１および第２吐出バルブ１１,１
２の開閉と第１および第２搬送ピストン５,６の前進後
退とを同期して行うようにしているので、第１および第
２搬送ピストン５,６による被搬送流体の吐出をより確
実にかつ効率よく行うことができるようになる。

【００５９】更に、第１および第２吐出バルブ１１,１
２のシール性の低下により、各ピストン５,６による被
搬送流体の圧力の圧力差が設定値Ｐ₀より大きくなった
ときは警報を発するようにしているので、第１および第
２吐出バルブ１１,１２の所定の摩耗を搬送能力がそれ
ほど低下しないうちに確実に把握でき、第１および第２
吐出バルブ１１,１２の摩耗部分の交換時期をより正確
に知ることができるようになる。

【００６０】しかも、このようにバルブの摩耗部分の交
換時期を知ることができるようになることから、ポンプ
の運転計画および修理計画を事前に確実に設定すること
が可能となる。この例の往復動ピストンポンプ１の他の
効果は、前述の公開公報に記載の往復動ピストンポンプ
１と実質的に同じである。

【００６１】なお、前述の例では本発明を、２つの第１
および第２搬送シリンダ５,６を有するダブルピストン
ポンプの往復動ピストンポンプに適用して説明している
が、本発明は１つの搬送シリンダを有するシングルピス
トンポンプの往復動ピストンポンプにも適用することが
できる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１ないし４の発明の往復動ピストンポンプによれば、電
動モータおよび回転運動を直進運動に変換する運動変換
機構を用いているので、ポンプ駆動時の騒音を低減する
ことができる。また、液圧が用いられることから液漏れ
等がなくなるので、液漏れによる周囲の汚れを防止でき
るとともに、定期的な作動液の管理や交換を不要にでき
る。そのうえ、電動モータをコントローラで単に駆動制
御するだけであるので、保守管理をきわめて簡単にで
き、それほど専門知識を有さない者でも保守管理作業に
従事できるようになる。

【００６３】特に、請求項２の発明によれば、運動変換
機構にボールねじか、または台形ねじを用いているの
で、動力伝達を確実にできるとともに、動力伝達構造を
簡単にできる。

【００６４】また、請求項３の発明によれば、吐出バル
ブの開閉と搬送ピストンの前進後退とを同期して行うよ
うにしているので、搬送ピストンによる被搬送流体の吐
出をより確実にかつ効率よく行うことができるようにな
る。

【００６５】更に、請求項４の発明によれば、２つの搬
送シリンダが押し出す各被搬送流体の圧力の圧力差が設
定値より大きくなったときに、警報を発するようにして
いるので、この警報により、第１および第２吐出バルブ
の所定の摩耗を搬送能力がそれほど低下しないうちに確
実に把握でき、第１および第２吐出バルブの摩耗部分の
交換時期をより正確に把握できるようになる。しかも、
このようにバルブの摩耗部分の交換時期を把握できるこ
とから、ポンプの運転計画および修理計画を事前に確実
に設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる往復動ピストンポンプの実施
の形態の一例を示す図である。

【図２】第１および第２搬送ピストンのうち、一方の
搬送ピストンによる吐出圧Ｐ₁と他方の搬送ピストンに
よる吐出圧Ｐ₂との差の絶対値ΔＰを説明する図であ
る。

【図３】前述の公開公報に開示されている従来例の往
復動ピストンポンプを示す図である。

【図４】従来のスィング式バルブの往復動ピストンポ
ンプを示す図である。

【符号の説明】

１…往復動ピストンポンプ、２…ポンプ作動制御回路、
３…第１搬送シリンダ、４…第２搬送シリンダ、５…第
１搬送ピストン、６…第２搬送ピストン、７…第１ピス
トンロッド、７ｃ…フランジカップリング、８…第２ピ
ストンロッド、８ｃ…フランジカップリング、９…第１
吸込バルブ、１０…第２吸込バルブ、１１…第１吐出バ
ルブ、１２…第２吐出バルブ、１３…第１搬送流体供給
室、１４…第２搬送流体供給室、１５…第１搬送流体導
入室、１６…第２搬送流体導入室、１７…ポンプ吐出
口、２６…第１吸込バルブ作動シリンダ、２８…第２吸
込バルブ作動シリンダ、３０…第１吐出バルブ作動シリ
ンダ、３２…第２吐出バルブ作動シリンダ、４３…第１
バルブ開閉制御通路、４８…第２バルブ開閉制御通路、
７８…コントローラ、１０１…第１電動シリンダ、１０
２…第２電動シリンダ、１０３…第１液圧ピストン、１
０３ａ…ボールねじ、１０４…第１電動モータ、１０４
ａ…回転軸、１０４ｂ…ねじ溝、１０５…第２液圧ピス
トン、１０５ａ…ボールねじ、１０６…第２電動モー
タ、１０６ａ…回転軸、１０６ｂ…ねじ溝、１０７,１
０８…第１および第２引き側リミットスイッチ（Ｌ
Ｓ）、１０９,１１０…第１および第２押し側リミット
スイッチ（ＬＳ）、１１１…電磁切換弁、１１３…圧力
計、１１４…監視装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H045 AA03 AA09 AA13 AA22 BA19 BA38 CA09 DA05 DA15 EA26 EA45 3H075 AA17 BB03 BB13 BB16 CC17 DA07 DB03 DB22 EE04 EE16 EE17 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前進および後退する搬送ピストンを有す
るとともに、前記搬送ピストンの後退時に被搬送流体を
吸い込み、前記搬送ピストンの前進時に吸い込んだ被搬
送流体を吐出するようになっている１つの搬送シリンダ
と、この搬送シリンダに設けられ、前記搬送ピストンを
前進後退させる駆動手段とを少なくとも備えたシングル
ピストンの往復動ピストンポンプにおいて、前記駆動手段が、前記搬送ピストンに対して押し引きを
行う駆動ピストンを有する電動シリンダと、回転によ
り、前記駆動ピストンを直進運動させるための動力を出
力する電動モータと、この電動モータの回転を前記駆動
ピストンの直進運動に変換する運動変換機構と、前記電
動モータを駆動制御するコントローラとを備えているこ
とを特徴とする往復動ピストンポンプ。
【請求項２】それぞれ交互に前進および後退する搬送
ピストンを有するとともに、前記搬送ピストンの後退時
に被搬送流体を吸い込み、前記搬送ピストンの前進時に
吸い込んだ被搬送流体を吐出するようになっている２つ
の搬送シリンダと、各搬送シリンダ毎に設けられ、それ
ぞれ前記搬送ピストンを前進後退させる駆動手段とを少
なくとも備えたダブルピストンの往復動ピストンポンプ
において、前記駆動手段が、前記搬送ピストン毎にこの搬送ピスト
ンに対して押し引きを行う駆動ピストンを有する電動シ
リンダと、前記電動シリンダ毎に設けられ、回転によ
り、前記駆動ピストンをそれぞれ直進運動させるための
動力を出力する電動モータと、前記電動シリンダ毎に設
けられ、これらの電動モータの回転を前記駆動ピストン
の直進運動に変換する運動変換機構と、それぞれの前記
電動モータを駆動制御するコントローラとを備えている
ことを特徴とする往復動ピストンポンプ。
【請求項３】前記２つの搬送シリンダのうち、一方の
搬送シリンダが押し出す被搬送流体の圧力と他方の搬送
シリンダが押し出す被搬送流体の圧力とを検出する圧力
計と、この圧力計からの圧力検出信号により、これらの
圧力の圧力差が設定値より大きくなったとき警報信号を
出力する監視装置とを備えていることを特徴とする請求
項２記載の往復動ピストンポンプ。
【請求項４】前記運動変換機構は、前記駆動ピストン
に設けられたボールねじと、前記電動モータの回転軸に
形成され、前記ボールねじに螺合するねじ溝とからなる
か、または、前記駆動ピストンに設けられた断面台形状
の雌ねじと、前記電動モータの回転軸に形成され、前記
雌ねじに螺合する断面台形状の雄ねじとからなることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の往復動
ピストンポンプ。
【請求項５】搬送シリンダに対応して設けられた吸込
バルブおよび吐出バルブと、これらの吸込バルブおよび
吐出バルブ毎に設けられそれぞれこれらのバルブを開閉
するためのバルブ作動シリンダとを備え、前記バルブ作動シリンダに対して作動流体の供給、排出
を制御する電磁切換弁が設けられているとともに、前記
駆動ピストンの押し側ストロークエンドおよび引き側ス
トロークエンドをそれぞれ検出するストロークエンド検
出手段が設けられており、前記コントローラは、前記駆
動ピストンの押し側ストロークエンドまたは引き側スト
ロークエンドの検出信号に基づいて前記電磁切換弁の切
替を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか１記載の往復動ピストンポンプ。