JP2004150566A - ガス増圧装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス供給経路に設けられて、低圧のガスを効率よくしかも圧力の安定性良く増圧することができるガス増圧装置を提供することを目的とする。
【解決手段】軸11の一端および他端にそれぞれ設けられたピストン14、15と、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダ12、13と、これらのシリンダにそれぞれ設けられた流入口16および流出口17とから構成されてなり、前記流出口は、前記流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】軸11の一端および他端にそれぞれ設けられたピストン14、15と、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダ12、13と、これらのシリンダにそれぞれ設けられた流入口16および流出口17とから構成されてなり、前記流出口は、前記流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧のガスを増圧して高圧のガスを生成するガス増圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧縮空気などのガス流通系に設けられて、低圧のガスを相対的に高圧のガスに増圧する増圧装置が知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−267002(図2、段落0013、0014)
【特許文献2】
特開2002−39105(図2、段落0007、0008)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の増圧装置は、供給された低圧ガスを駆動源として利用して、高圧ガスを生成するものであるので、効率が悪く、また、安定した圧力のガスを生成することが難しいという問題がある。
【0005】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス供給経路に設けられて、低圧のガスを効率よくしかも圧力の安定性良く増圧することができるガス増圧装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、軸の一端および他端にそれぞれ設けられたピストンと、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダと、これらのシリンダにそれぞれ設けられたガス流入口およびガス流出口とから構成されてなり、前記ガス流出口は、前記ガス流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。
また、前記送りねじ機構は、ボールねじからなることを特徴とする。
また、前記軸には雄ねじが形成され、該雄ねじと螺合する雌ねじをサーボモータによって駆動することを特徴とする。
また、前記ピストンの一方が前記シリンダの一方の端部近傍の所定位置に達したこと条件として前記軸の移動方向を逆に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする。
また、前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール部材からなるパッキンによってシールことを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
符号1はハウジングであって、このハウジング1は、図2に示すように、基台2上に端部プレート3、4および中央部材5を設け、これらをボルト6によって互いに連結した構造となっている。
前記中央部材5には、ラジアル軸受7が設けられ、このラジアル軸受7によって、雌ねじ部材8と一体の回転軸9が回転自在に支持されている。さらに、前記回転軸9は、前記端部プレート4に設けられたラジアル軸受10によって回転自在に支持されている。
【0009】
前記雌ねじ部材8は、ボールねじ機構を有し、このボールねじには、外周に雄ねじを有する軸11が螺合している。この軸11は、前記端部プレート3,4を貫通して図1の左右方向へ移動可能となっている。
前記端部プレート3,4には、前記軸11と軸線を同じくして、それぞれシリンダ12、13が支持されている。これらのシリンダ12、13内には、それぞれピストン14、15が摺動自在に配置されており、これらのピストン14、15は、前記軸11の両端に固定されている。
【0010】
前記シリンダ12、13の端部にはそれぞれ流入口16と流出口17とが設けられている。前記流入口16には逆止弁18が設けられて流出方向への流れを規制し、また、前記流出口17には逆止弁19が設けられて流入方向への流れを規制している。
【0011】
前記ピストン14、15の外周には、パッキン20が設けられていて、シリンダ12、13の内周との間をシールしている。前記パッキン20は、図3に示すように、少なくとも表面がフッ素樹脂とされた弾性変形可能なカバー部材21と、このカバー部材21をピストン14、15の外周に締め付けるコイルばね22とから構成されている。
【0012】
前記回転軸9には、プーリ30が一体に設けられており、このプーリ30は、図2に示すように、タイミングベルト31を介して、サーボモータ32のプーリ33に連結されている。
【0013】
さらに、前記シリンダ12および13の流出口17は、タンク(図示略)に接続されている。このタンクには、タンク内の圧力を検知するセンサ(図示略)が設けられ、このセンサの出力は制御装置(図示略)に供給されている。この制御装置は、前記センサが所定以上の圧力を検知することによって前記サーボモータ32を停止させることにより、タンク内を所定圧力に維持するようになっている。また前記サーボモータ32を制御装置によって制御することにより、前記ピストン14、15が交互に圧縮動作を行うようになっている。
【0014】
以上のように構成されたガス増圧装置は、以下のようにして増圧を行う。
図1は、ピストン15が上死点(圧縮の限界位置)にあり、ピストン14が下死点(吸い込みの限界位置)にある状態を示している。この状態からサーボモータ32を所定方向へ回転させると、この回転がプーリ33〜タイミングベルト31〜プーリ30を介して回転軸9に伝達され、雌ねじ部材8が所定方向へ回転する。雌ねじ部材8が軸方向への移動を拘束されながら所定方向へ回転すると、軸11が例えば図1の左方向へ移動し、これに伴って、ピストン14、15も図1の左方向へ移動する。
【0015】
このようなピストン14の移動により、シリンダ12は逆止弁18および19の作用によって、流入口16からの流出が規制され、流出口17からの流出が許容されるため、シリンダ12内で圧縮された空気が流出口17からタンク(図示略)へ送られる。
【0016】
一方、ピストン15の移動により、流入口16からシリンダ13内へ空気(所定圧の低圧圧縮空気あるいは大気)が流入する。この際、逆止弁19の作用により、流出口17を介してタンク(図示略)から圧縮空気が流入することは規制される。
【0017】
さらに、ピストン14が上死点(圧縮の限界位置)にあり、ピストン15が下死点(吸い込みの限界位置)に達すると、サーボモータ32が逆転し、ピストン14および15が図1の右方向へ移動して、シリンダ12が吸い込み行程、シリンダ13が圧縮行程に入る。以下、サーボモータ32が正逆転を繰り返しながら、シリンダ12および13が交互に圧縮空気をタンク(図示略)へ蓄積する。さらに、タンク内が所定圧力になった旨の信号をセンサ(図示略)から制御装置(図示略)が受信すると、サーボモータ32が停止する。さらに、タンクに貯留された圧縮空気が消費されて所定以下の圧力が検知されると、再度サーボモータ32が起動されて前述の圧縮(増圧)が行われる。
【0018】
尚、前記サーボモータ32の正逆転の切り換えは、サーボモータ32の回転数を例えばパルスのカウント等によって積算し、さらに、駆動系の減速比に基づいて軸11の移動量を算出し、所定の移動量となることを条件として回転方向を切り換えることにより行われる。この切り換えは、サーボモータ32の制御によって極めて高精度に行うことができるから、ピストン14(15)をシリンダ12(13)のほぼ全長にわたって移動させることができ、したがって、上死点と下死点との間のストロークを最大限に確保してシリンダ12(13)の容積を効率よく利用することができる。
【0019】
また、ピストン14(15)〜シリンダ12(13)のシールをフッ素樹脂等からなるパッキン20を用いて行っているので、増圧(圧縮)された空気に油が混入することもなく、クリーンな圧縮空気を得ることができる。
【0020】
なお、ピストンの駆動方式は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、パルスモータを用いる方式、ボールねじを用いることなくリニアアクチュエータを用いる方式を採用してもよいのはもちろんである。また、軸の往復動の切り換えは、サーボモータを用いることなく、例えばリミットスイッチのような位置センサによってピストン位置を検出し、この検出結果に基づいて軸の移動方向(駆動源の回転方向)を切り換える方式であってもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、送りねじにより駆動される軸の両端にそれぞれ設けられたピストンを往復動させてシリンダ内の空気を圧縮するものであるから、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
また、送りねじ機構をボールねじからなる送りねじ機構とすれば、最少限の駆動力で装置を駆動することができる。
送りねじ機構をサーボモータによって駆動すれば、シリンダ内におけるピストン位置を正確に制御することができ、シリンダ内のストロークを最大限に利用してガスを増圧することができる。
前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール材からなるパッキンによってシールすれば、オイルフリーな圧縮空気を得ることができる。
【0022】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の縦断面図。
【図2】一実施形態の平面図。
【図3】一実施形態におけるパッキン部分の拡大断面図。
【符号の説明】
1 ハウジング
3、4 端部プレート
5 中央部材
8 雌ねじ
9 回転部材
11 軸
12、13 シリンダ
14、15 ピストン
16 流入口
17 流出口
18 逆止弁
19 逆止弁
20 パッキン
30 プーリ
31 タイミングベルト
32 サーボモータ
33 プーリ
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧のガスを増圧して高圧のガスを生成するガス増圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧縮空気などのガス流通系に設けられて、低圧のガスを相対的に高圧のガスに増圧する増圧装置が知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−267002(図2、段落0013、0014)
【特許文献2】
特開2002−39105(図2、段落0007、0008)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の増圧装置は、供給された低圧ガスを駆動源として利用して、高圧ガスを生成するものであるので、効率が悪く、また、安定した圧力のガスを生成することが難しいという問題がある。
【0005】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス供給経路に設けられて、低圧のガスを効率よくしかも圧力の安定性良く増圧することができるガス増圧装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、軸の一端および他端にそれぞれ設けられたピストンと、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダと、これらのシリンダにそれぞれ設けられたガス流入口およびガス流出口とから構成されてなり、前記ガス流出口は、前記ガス流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。
また、前記送りねじ機構は、ボールねじからなることを特徴とする。
また、前記軸には雄ねじが形成され、該雄ねじと螺合する雌ねじをサーボモータによって駆動することを特徴とする。
また、前記ピストンの一方が前記シリンダの一方の端部近傍の所定位置に達したこと条件として前記軸の移動方向を逆に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする。
また、前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール部材からなるパッキンによってシールことを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
符号1はハウジングであって、このハウジング1は、図2に示すように、基台2上に端部プレート3、4および中央部材5を設け、これらをボルト6によって互いに連結した構造となっている。
前記中央部材5には、ラジアル軸受7が設けられ、このラジアル軸受7によって、雌ねじ部材8と一体の回転軸9が回転自在に支持されている。さらに、前記回転軸9は、前記端部プレート4に設けられたラジアル軸受10によって回転自在に支持されている。
【0009】
前記雌ねじ部材8は、ボールねじ機構を有し、このボールねじには、外周に雄ねじを有する軸11が螺合している。この軸11は、前記端部プレート3,4を貫通して図1の左右方向へ移動可能となっている。
前記端部プレート3,4には、前記軸11と軸線を同じくして、それぞれシリンダ12、13が支持されている。これらのシリンダ12、13内には、それぞれピストン14、15が摺動自在に配置されており、これらのピストン14、15は、前記軸11の両端に固定されている。
【0010】
前記シリンダ12、13の端部にはそれぞれ流入口16と流出口17とが設けられている。前記流入口16には逆止弁18が設けられて流出方向への流れを規制し、また、前記流出口17には逆止弁19が設けられて流入方向への流れを規制している。
【0011】
前記ピストン14、15の外周には、パッキン20が設けられていて、シリンダ12、13の内周との間をシールしている。前記パッキン20は、図3に示すように、少なくとも表面がフッ素樹脂とされた弾性変形可能なカバー部材21と、このカバー部材21をピストン14、15の外周に締め付けるコイルばね22とから構成されている。
【0012】
前記回転軸9には、プーリ30が一体に設けられており、このプーリ30は、図2に示すように、タイミングベルト31を介して、サーボモータ32のプーリ33に連結されている。
【0013】
さらに、前記シリンダ12および13の流出口17は、タンク(図示略)に接続されている。このタンクには、タンク内の圧力を検知するセンサ(図示略)が設けられ、このセンサの出力は制御装置(図示略)に供給されている。この制御装置は、前記センサが所定以上の圧力を検知することによって前記サーボモータ32を停止させることにより、タンク内を所定圧力に維持するようになっている。また前記サーボモータ32を制御装置によって制御することにより、前記ピストン14、15が交互に圧縮動作を行うようになっている。
【0014】
以上のように構成されたガス増圧装置は、以下のようにして増圧を行う。
図1は、ピストン15が上死点(圧縮の限界位置)にあり、ピストン14が下死点(吸い込みの限界位置)にある状態を示している。この状態からサーボモータ32を所定方向へ回転させると、この回転がプーリ33〜タイミングベルト31〜プーリ30を介して回転軸9に伝達され、雌ねじ部材8が所定方向へ回転する。雌ねじ部材8が軸方向への移動を拘束されながら所定方向へ回転すると、軸11が例えば図1の左方向へ移動し、これに伴って、ピストン14、15も図1の左方向へ移動する。
【0015】
このようなピストン14の移動により、シリンダ12は逆止弁18および19の作用によって、流入口16からの流出が規制され、流出口17からの流出が許容されるため、シリンダ12内で圧縮された空気が流出口17からタンク(図示略)へ送られる。
【0016】
一方、ピストン15の移動により、流入口16からシリンダ13内へ空気(所定圧の低圧圧縮空気あるいは大気)が流入する。この際、逆止弁19の作用により、流出口17を介してタンク(図示略)から圧縮空気が流入することは規制される。
【0017】
さらに、ピストン14が上死点(圧縮の限界位置)にあり、ピストン15が下死点(吸い込みの限界位置)に達すると、サーボモータ32が逆転し、ピストン14および15が図1の右方向へ移動して、シリンダ12が吸い込み行程、シリンダ13が圧縮行程に入る。以下、サーボモータ32が正逆転を繰り返しながら、シリンダ12および13が交互に圧縮空気をタンク(図示略)へ蓄積する。さらに、タンク内が所定圧力になった旨の信号をセンサ(図示略)から制御装置(図示略)が受信すると、サーボモータ32が停止する。さらに、タンクに貯留された圧縮空気が消費されて所定以下の圧力が検知されると、再度サーボモータ32が起動されて前述の圧縮(増圧)が行われる。
【0018】
尚、前記サーボモータ32の正逆転の切り換えは、サーボモータ32の回転数を例えばパルスのカウント等によって積算し、さらに、駆動系の減速比に基づいて軸11の移動量を算出し、所定の移動量となることを条件として回転方向を切り換えることにより行われる。この切り換えは、サーボモータ32の制御によって極めて高精度に行うことができるから、ピストン14(15)をシリンダ12(13)のほぼ全長にわたって移動させることができ、したがって、上死点と下死点との間のストロークを最大限に確保してシリンダ12(13)の容積を効率よく利用することができる。
【0019】
また、ピストン14(15)〜シリンダ12(13)のシールをフッ素樹脂等からなるパッキン20を用いて行っているので、増圧(圧縮)された空気に油が混入することもなく、クリーンな圧縮空気を得ることができる。
【0020】
なお、ピストンの駆動方式は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、パルスモータを用いる方式、ボールねじを用いることなくリニアアクチュエータを用いる方式を採用してもよいのはもちろんである。また、軸の往復動の切り換えは、サーボモータを用いることなく、例えばリミットスイッチのような位置センサによってピストン位置を検出し、この検出結果に基づいて軸の移動方向(駆動源の回転方向)を切り換える方式であってもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、送りねじにより駆動される軸の両端にそれぞれ設けられたピストンを往復動させてシリンダ内の空気を圧縮するものであるから、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
また、送りねじ機構をボールねじからなる送りねじ機構とすれば、最少限の駆動力で装置を駆動することができる。
送りねじ機構をサーボモータによって駆動すれば、シリンダ内におけるピストン位置を正確に制御することができ、シリンダ内のストロークを最大限に利用してガスを増圧することができる。
前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール材からなるパッキンによってシールすれば、オイルフリーな圧縮空気を得ることができる。
【0022】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の縦断面図。
【図2】一実施形態の平面図。
【図3】一実施形態におけるパッキン部分の拡大断面図。
【符号の説明】
1 ハウジング
3、4 端部プレート
5 中央部材
8 雌ねじ
9 回転部材
11 軸
12、13 シリンダ
14、15 ピストン
16 流入口
17 流出口
18 逆止弁
19 逆止弁
20 パッキン
30 プーリ
31 タイミングベルト
32 サーボモータ
33 プーリ
Claims (5)
- 軸の一端および他端にそれぞれ設けられたピストンと、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダと、これらのシリンダにそれぞれ設けられたガス流入路およびガス流出路とから構成されてなり、前記ガス流出路は、前記ガス流入路から流入する圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、
前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動させることを特徴とするガス増圧装置。 - 前記送りねじ機構は、ボールねじからなることを特徴とする請求項1に記載のガス増圧装置。
- 前記軸には雄ねじが形成され、該雄ねじと螺合する雌ねじをサーボモータによって駆動することを特徴とする請求項1または2に記載のガス増圧装置。
- 前記ピストンの一方が前記シリンダの一方の端部近傍の所定位置に達したこと条件として前記軸の移動方向を逆に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガス増圧装置。
- 前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール部材からなるパッキンによってシールことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガス増圧装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002317833A JP2004150566A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | ガス増圧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002317833A JP2004150566A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | ガス増圧装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004150566A true JP2004150566A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32461128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002317833A Withdrawn JP2004150566A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | ガス増圧装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004150566A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100963280B1 (ko) | 2007-03-12 | 2010-06-11 | 에스엠씨 가부시키 가이샤 | 압력부스터 |
WO2013064748A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | MARILA, Riitta-Maija | Compressing device, method for compressing gas and its use |
-
2002
- 2002-10-31 JP JP2002317833A patent/JP2004150566A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100963280B1 (ko) | 2007-03-12 | 2010-06-11 | 에스엠씨 가부시키 가이샤 | 압력부스터 |
WO2013064748A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | MARILA, Riitta-Maija | Compressing device, method for compressing gas and its use |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |