JP2007538198A

JP2007538198A - 低減された騒音レベルを伴う往復動ポンプ

Info

Publication number: JP2007538198A
Application number: JP2007517542A
Authority: JP
Inventors: マルクスエフエーイケルカンプ; ミヒエルエイエイスハッリヒ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: DE602005005324D1; DE602005005324T2; CN1954148A; EP1751429B1; EP1751429A1; US8523015B2; JP5166027B2; US20080031747A1; ATE389115T1; WO2005111419A1; CN100473828C

Abstract

本発明は、最大５５ｄＢという低減された騒音レベルを有する圧縮ガスを発生させるのに適切な往復動モータポンプであって、当該ポンプはポンプケーシングを含み、当該ポンプケーシングは、−ガス吸入ノズル（３）と、−ガスチャンバと、−ピストン（５）を有するシリンダチャンバ（４）と、−吸入弁（７）と、−吐出弁（８）と、−ガス吐出ポート（９）と、を有し、ガスが、前記ガスチャンバ（２）のガス吸入ノズル（３）を通じて前記ガスチャンバ（２）に入り、次に、前記シリンダチャンバ（４）の吸入弁（７）を通じて前記ガスチャンバ（２）から前記シリンダチャンバ（４）に流れ、前記吸入ノズル（３）のガス通路の開口部の直径対前記吸入弁（７）の前記ガス通路の開口部の直径の比は、１：１５〜１：５である、往復動モータポンプに関する。

Description

本発明は、低減された騒音レベルを伴う往復モータポンプ及びその使用に関する。更に、本発明は、低減された騒音レベルを伴う上記往復動モータポンプを有する飲料ディスペンサに関する。

往復動ポンプは、従来技術において一般的なものであり、種々のアプリケーションにおいて用いられている。しかし、往復動ポンプは動作中、ガス吸入の騒音レベルが高くなり過ぎるという事実が欠点である。

特開２００１−０１２３４９号には、吸入ポート及び／又は吐出ポートの流体通過音によって生じる往復動ポンプの５７．０ｄＢ〜６３．０ｄＢという騒音レベルは、吸入ポート及び／又は吐出ポートのポート直径の調節によって低減されることができることが開示されており、ここで、消音プラグが吸入ポートに取り付けられており、吸入ポートはシリンダチャンバの一部であ。

本発明の目的は、動作中の騒音レベルの向上された低減を伴う往復動ポンプを提供することである。

この目的は、最大５５ｄＢという低減された騒音レベルを有する圧縮ガスを発生させるのに適切な往復動モータポンプであって、当該ポンプはポンプケーシングを含み、当該ポンプケーシングは、
−ガス吸入ノズルと、
−ガスチャンバと、
−ピストンを有するシリンダチャンバと、
−吸入弁と、
−吐出弁と、
−ガス吐出ポートと、
を有し、ガスが、前記ガスチャンバのガス吸入ノズルを通じて前記ガスチャンバに入り、次に、当該ガスチャンバから前記シリンダチャンバの吸入弁を通じて前記シリンダチャンバに流れ、前記吸入ノズルのガス通路の開口部の直径対前記吸入弁の前記ガス通路の開口部の直径の比は、１：１５〜１：５である、往復動モータポンプによって達成される。

シリンダチャンバの吸入弁より大幅に小さい直径を有するガス吸入ノズルを通じてガスチャンバに入ってきて、当該ガスチャンバからシリンダチャンバに流入するガスの騒音レベルは、大幅に低減されることができることが分かった。

本発明による往復動モータポンプの騒音レベルは、最大で５５ｄＢである。しかし、前記吸入ノズルのガス通路の開口部の直径対前記吸入弁のガス通路の開口部の直径の比に応じて、ポンプの騒音レベルは、１ｄＢ〜５０ｄＢ、好適には２ｄＢ〜４０ｄＢ、より好適には３ｄＢ〜３０ｄＢ、更に好適には４ｄＢ〜２０ｄＢ、そして５ｄＢ〜１０ｄＢまで低減されることができる。最も好適なのは、本発明による往復モータポンプについての４ｄＢ〜５ｄＢという騒音レベルである。しかし、本発明による往復動モータポンプの騒音レベルは、３８ｄＢ〜１８ｄＢ、３６ｄＢ〜２２ｄＢ、３４ｄＢ〜２４ｄＢ、３２ｄＢ〜２６ｄＢ、又は約２８ｄＢであってもよい。

ピストンを有するシリンダチャンバよりもガスチャンバが大きい場合、ガスチャンバからピストンを有するシリンダチャンバの行程容積（inner
stroke volume）への連続的なガスフローが得られることができることが分かった。従って、ガスチャンバの容積が、ピストンを有するシリンダチャンバの最大ガス行程容積よりも少なくとも３倍大きいことは、有利でありえる。

本発明によれば、ガスチャンバの容積は、ピストンを有するシリンダチャンバの最大ガス行程容積の少なくとも３倍、好適には５から１０倍大きいものであってよい。

ガスチャンバのより大きい体積のため、ガスは、外部からガスチャンバに連続的に流入することができる。ガスチャンバから、シリンダチャンバは容易に満たされることができる。更に、シリンダチャンバに引き入れられるガス量は、シリンダチャンバの最大行程容積と比較して非常に大きいガスチャンバの体積のため、２つのストローク間で容易に置換されることができる。

ガスチャンバのより大きい体積によって、ガスがガスチャンバに入るガス吸入ノズルが、シリンダチャンバの前記吸入弁のガス通路の開口部より大幅に小さいことが可能になる。ガス吸入ノズルの開口部が小直径を有するものの、ガスは、最大５５ｄＢの所望の値まで、往復動モータポンプの騒音レベルを増加させること無しに前記開口部を通じて容易に流れることができる。

前記吸入弁のガス通路の開口部の直径対前記吸入ノズルのガス通路の開口部の直径の比は、１：１５〜１：５、好適には１：１２〜１：７、より好適には１：１０〜１：９である。

特定の理論に束縛されることなく、２つの前記開口部（即ち吸入ノズル及び吸入弁）の特定の比が、ガス通過の音の周波数を激減させると考えられる。

しかし、ガス通過音は、従って、本発明による往復動モータポンプの騒音レベルは、上記したようにガスチャンバの容積がピストンを有するシリンダチャンバの最大ガス行程容積より大きい場合、更に低下されることができる。

本発明による往復動モータポンプは、以下で更に詳細に説明される。

ポンプ材料は、金属及び／又は高分子材料であってよく、好適にはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）であるが、これは高温にさらされる部分を除き、高温にさらされる部分は、熱安定ポリマー（ポリフェニレン（ＰＰＳ）等）からなるべきである。

円柱チャンバの内側シリンダ壁とすれ合うピストンの部分がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されることは好ましい。

更に、弁が、アクリルニトリル−ブタジエン−ゴム（ＮＢＲ）等のゴム状材料に基づくことが好ましい。

しかし、本発明による往復動モータポンプを作るために適切ないかなる材料も用いられることができる。

低い騒音レベルを有する各種の適切なモータが用いられることができるが、ＤＣモータが好ましい。

前記ガス吸入ノズルの開口部の直径、好適には前記ガス吸入ノズルの外側表面におけるガス通路の開口部の直径は、０．１ｍｍ〜３ｍｍ、好適には０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、より好適には１．０ｍｍ〜１．２ｍｍであり、及び／又は、前記吸入弁のガス通路の開口部の直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には２ｍｍ〜５ｍｍ、より好適には３．５ｍｍ〜４ｍｍであり、及び／又は、前記ガス吐出ポートの直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には２ｍｍ〜５ｍｍ、より好適には３．５ｍｍ〜４ｍｍであることが好ましい。

好適には、ガス吸入ノズルは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には１ｍｍ〜８ｍｍ、より好適には３ｍｍ〜４ｍｍの通路長さを持ち、及び／又は前記吸入弁は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には１ｍｍ〜５ｍｍ、より好適には３ｍｍ〜４ｍｍの通路長さを持つ。

ガスチャンバは、４０００ｍｍ^３〜２００００ｍｍ^３、好適には６０００ｍｍ^３〜１００００ｍｍ^３、より好適には７０００ｍｍ^３〜８０００ｍｍ^３、最も好適には７５００ｍｍ^３〜７８００ｍｍ^３のガス容積を持つことができる。

シリンダチャンバの最大行程容積は、１０００ｍｍ^３〜４０００ｍｍ^３、好適には１５００ｍｍ^３〜３０００ｍｍ^３、より好適には２０００ｍｍ^３〜２５００ｍｍ^３、最も好適には２２００ｍｍ^３〜２３００ｍｍ^３のガス容積を持つことができる。

本発明による往復動モータポンプは、好適には、ガスが、１ｌ／ｍｉｎ〜１０ｌ／ｍｉｎ、好適には２ｌ／ｍｉｎ〜５ｌ／ｍｉｎ、より好適には３ｌ／ｍｉｎ４ｌ／ｍｉｎのガス流量で前記ガス吸入弁及び／又は前記ガス吐出ポートを通じて流れるように設計されることができる。

ガスは不活性ガスであってよく、好適には、ガスは空気、窒素及び／又は二酸化炭素であって、最も好適には、ガスは空気である。

本発明による往復動モータポンプは、大気からのガスを直接吸い込むことができるガス吸入ノズルを有するガスチャンバを有することができる。

ピストンを有するシリンダチャンバがガスチャンバに隣接して構成され、ガスチャンバ及びシリンダチャンバが共通壁部分を形成し、ピストンを有するシリンダチャンバの内側行程容積にガスが直接ガスチャンバから流入することができるように、吸入弁が上記共通壁部分に構成されることが好ましい。

圧縮ガスが、吐出ポートの吐出弁を通じてシリンダチャンバの行程容積からポンプケーシングから出ることができるように、シリンダチャンバが、ガス吐出ポートを有する少なくとも１つの吐出弁を持つことが更に好ましい。

吐出ポートの吐出弁は、好適にはシリンダチャンバの壁部分に位置している。少なくとも１つの吸入弁が吸入ポートに位置し、少なくとも１つの吐出弁が吐出ポートに位置し、両方のバルブアセンブリが、シリンダチャンバの同じ壁部分に構成されることが好ましい。

ピストンの充填ストローク時に、シリンダチャンバ内部の負圧は、例えばガスチャンバ及びシリンダチャンバの共通壁部分に位置した吸入弁の開放を生じさせ、このため、ガスはガスチャンバから前記シリンダチャンバの形成行程容積（forming
stroke volume）に流入する。ピストンの圧縮ストローク時に、過剰圧力によって、シリンダチャンバに位置する吐出ポートの吐出弁の開放が生じ、その結果、圧縮ガスは吐出ポートを通じてポンプケーシングから出る。

本発明による往復動ポンプはモータによって作動し、モータの駆動軸は、ピストンに接続されたピストンロッドを駆動するためにクランクシャフトに共軸で接続され、カウンターバランスを備えたクランクシャフトは、回転運動をピストンのピストンロッドに伝達する。随意に、ベアリングがピストンロッドとピストンとの間に構成されることができる。

更に、本発明による往復動ポンプは、ピストンロッドとクランクシャフトとの間にベアリングを有することができ、モータ軸は傍心に接続されている。傍心の周りにはベアリングがあり、ピストンロッドには、ベアリングが嵌合する大きい穴がある。

シリンダチャンバの工程容積の圧縮ガス及び／又はガス吐出ポートから出る圧縮ガスは、少なくとも０．５ｂａｒ、好適には１〜２ｂａｒ、より好適には１．５ｂａｒの過剰圧力を有することができる。

本発明による往復動ポンプのピストンストロークは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には３ｍｍ〜９ｍｍ、より好適には５ｍｍ〜７ｍｍである。

本発明による往復動ポンプの好適な実施例は、ピストンを有する前記シリンダチャンバに隣接して構成された前記ガス吸入ノズルを備えたガスチャンバを有し、前記ガスチャンバ及び前記シリンダチャンバは、共通壁部分を形成し、前記吸入弁は、前記共通壁部分に構成され、ガス吐出ポートを備えた少なくとも１つの吐出弁は、圧力下にあるガスが通過することができるように前記シリンダチャンバに接続され、モータの前記駆動軸は、前記ピストンに接続されたピストンロッドを駆動するようにクランクシャフトに共軸に接続され、カウンターバランスを備えた前記クランクシャフトは、ベアリング上での回転運動を前記ピストンの前記ピストンロッドに伝達する。随意に、ベアリングがピストンロッドとピストンとの間に構成されることができる。

本発明による低減された騒音レベルを有する往復動モータポンプは、低減された騒音レベルを有する圧力下でガスを供給する装置に関連して及び／又は当該装置に組み込まれて使用されることができ、当該装置は好適には家庭用機器及び／又は医療機器である。

本発明による低減された騒音レベルを有する往復動モータポンプを有する飲料ディスペンサが、最も好適である。

用いられることができる飲料は、好適には非炭酸飲料又は炭酸飲料であり、最も好適にはビールである。しかし、液体等の各種の流体が用いられることができることは、当業者にとって明らかである。従って、本発明においては、用語「飲料」は、各種の液体を含む。

本発明による往復動モータポンプによって生成されるガス圧は、飲料ディスペンサの飲料を供給するために用いられることができ、前記往復動モータポンプによって生成される前記ガス圧は、好適には炭酸含有飲料である飲料を飲料容器から供給するために用いられ、及び／又は、前記ガス圧による可撓性壁部分の変形に際して容器から前記炭酸含有飲料を分配するために用いられる。

ガス圧による可撓性壁部分の変形に際して容器から炭酸含有飲料を分配するために本発明による往復動モータポンプによって生成されるガス圧を用いることは、ガスが飲料を汚染しないという効果がある。

本発明による往復動モータポンプは、ヨーロッパ公開公報第１２１３２５８号、国際公開公報第０３／０５００３１号及び米国特許第６，４５４，１３１号に開示される変形可能な壁部分を有する飲料容器を有する飲料ディスペンサのための圧力手段として用いられることができ、ここに参照によって組み込まれる。

本発明の他の好適な実施例は、タップ装置を有する外側ハウジングと、該外側ハウジング内に配置可能な容器とを有する、圧力手段として往復動モータポンプを備えた飲料分配アセンブリであって、前記容器は炭酸含有飲料を有し、圧力手段によって圧縮可能な変形可能な壁部と、吐出口と、圧力手段による可撓性壁部分の変形に際して容器からビール等の飲料を分配するための吐出口に接続可能な可撓性チューブとを持つ。

本発明の更に別の好適な実施例は、圧力手段として往復動モータポンプを有する飲料分配アセンブリであって、飲料を、特にビール等の炭酸含有飲料を、受けるための内側バッグが設けられる容器を有し、ここで、ガス（好適には空気）が、前記容器壁の内面と、前記内側バッグの外面との間の圧力の下で吐出され、これにより、ビール等の飲料が、圧力手段によって可撓性壁部分の変形に際して分配される、飲料分配アセンブリである。

本発明による往復動モータポンプは、図面によって更に説明される。

図１は、ガス吸入ノズル（３）及び７８００ｍｍ^３の容積を有するガスチャンバ（２）を有する往復動モータポンプ（１）の横断面を示し、ここで、ガスチャンバ（２）は、２２６０ｍｍ^３の最大行程容積を有し、上部位置（圧縮段階）にあるピストン（５）を有するシリンダチャンバ（４）に隣接して構成され、ガスチャンバ（２）及びシリンダチャンバ（４）は、ポンプケーシングを形成する。ガスチャンバ（２）及びシリンダチャンバ（４）は、共通壁部分（６）を有する。この共通壁部分（６）のポートに吸入弁（７）が構成され、圧力下にあるガスがポンプ（１）を通じて流出することができるように、ガス吐出ポート（９）を有する吐出弁（８）は、シリンダチャンバ（４）に接続される。ＤＣモータ（１０）の駆動軸（１１）は、ピストン（５）に接続されたピストンロッド（１４）を駆動するためにクランクシャフト（１２）に共軸で接続され、カウンターバランス（１３）を備えたクランクシャフト（１２）は、ベアリング（図１に示さない）上の回転運動をピストン（５）のピストンロッド（１４）に伝達する。

図２は、ガス吸入ノズル（３）を有するガスチャンバ（２）及び７８００ｍｍ^３の容積を有する往復動モータポンプ（１）の横断面を示し、ガスチャンバ（２）は、２２６０ｍｍ^３の最大行程容積を有するシリンダチャンバ（４）に隣接して構成され、最大行程容積（１５）を与える下位置（吸引段階）にあるピストン（５）を有する。ガスチャンバ（２）及びシリンダチャンバ（４）は、ポンプケーシングを形成する。更に、ガスチャンバ（２）及びシリンダチャンバ（４）は、共通壁部分（６）を有する。吸入弁（７）は、前記共通壁部分（６）のポートに構成され、圧力下にあるガスがポンプ（１）を通じて流出することができるように、ガス吐出ポート（９）を有する吐出弁（８）は、シリンダチャンバ（４）に接続される。ＤＣモータ（１０）の駆動軸（１１）は、ピストン（５）に接続されたピストンロッド（１４）を駆動するためにカウンターバランス（１３）を備えたクランクシャフト（１２）に共軸で接続され、クランクシャフト（１２）は、ベアリング（図２に示さない）上の回転運動をピストン（５）のピストンロッド（１４）に伝達する。

本発明による往復動モータポンプの横断面を示し、ここでピストンは上位置にある。本発明による往復動モータポンプの横断面を示し、ここでピストンは下位置にある。

Claims

最大で５５ｄＢという低減された騒音レベルを伴う圧縮ガスを発生させるのに適切な往復動モータポンプであって、当該ポンプはポンプケーシングを含み、当該ポンプケーシングは、
−ガス吸入ノズルと、
−ガスチャンバと、
−ピストンを有するシリンダチャンバと、
−吸入弁と、
−吐出弁と、
−ガス吐出ポートと、
を有し、ガスが、前記ガスチャンバのガス吸入ノズルを通じて前記ガスチャンバに入り、次に、当該ガスチャンバから前記シリンダチャンバの吸入弁を通じて前記シリンダチャンバに流れ、前記吸入ノズルのガス通路の開口部の直径対前記吸入弁の前記ガス通路の開口部の直径の比は、１：１５〜１：５である、往復動モータポンプ。
請求項１に記載のポンプにおいて、前記ガス吸入ノズルの前記開口部の前記直径、好適には前記ガス吸入ノズルの外側表面における前記ガス通路の前記開口部の前記直径は、０．１ｍｍ〜３ｍｍ、好適には０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、より好適には１．０ｍｍ〜１．２ｍｍであり、及び／又は、前記吸入弁の前記ガス通路の前記開口部の前記直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には２ｍｍ〜５ｍｍ、より好適には３．５ｍｍ〜４ｍｍであり、及び／又は、前記ガス吐出ポートの直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には２ｍｍ〜５ｍｍ、より好適には３．５ｍｍ〜４ｍｍである、ポンプ。
請求項１又は２に記載のポンプにおいて、ガスは、１ｌ／ｍｉｎ〜１０ｌ／ｍｉｎ、好適には２ｌ／ｍｉｎ〜５ｌ／ｍｉｎ、より好適には３ｌ／ｍｉｎ〜４ｌ／ｍｉｎのガス流量で、前記ガス吸入弁及び／又は前記ガス吐出ポートを通じて流れることができる、ポンプ。
請求項１乃至３の何れか１項に記載のポンプにおいて、前記ガスチャンバの容積は、前記ピストンを有する前記シリンダチャンバの最大ガス行程容積より大きく、好適には、前記ガスチャンバの前記容積は、前記ピストンを有する前記シリンダチャンバの前記最大ガス行程容積の少なくとも３倍大きい、ポンプ。
請求項１乃至４の何れか１項に記載のポンプにおいて、前記ピストンのストロークは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には３ｍｍ〜９ｍｍ、より好適には５ｍｍ〜７ｍｍである、ポンプ。
請求項１乃至５の何れか１項に記載のポンプにおいて、前記シリンダチャンバの前記行程容積の前記圧縮ガス及び／又は前記ガス吐出ポートを出る前記圧縮ガスは、少なくとも０．５ｂａｒ、好適には１ｂａｒ〜２ｂａｒ、より好適には１．５ｂａｒの過剰圧力を有する、ポンプ。
請求項１乃至６の何れか１項に記載のポンプにおいて、前記ガス吸入ノズルを備えた前記ガスチャンバは、ピストンを有する前記シリンダチャンバに隣接して構成され、前記ガスチャンバ及び前記シリンダチャンバは、共通壁部分を形成し、前記吸入弁は、前記共通壁部分に構成され、ガス吐出ポートを備えた少なくとも１つの吐出弁は、圧力下にあるガスが通過することができるように前記シリンダチャンバに接続され、モータの駆動軸は、前記ピストンに接続されたピストンロッドを駆動するようにクランクシャフトに共軸に接続され、カウンターバランスを備えた前記クランクシャフトは、ベアリング上での回転運動を前記ピストンの前記ピストンロッドに伝達する、ポンプ。
請求項１乃至７の何れか１項に記載の低減された騒音レベルを伴う往復動モータポンプを有する飲料ディスペンサ。
請求項８に記載の飲料ディスペンサにおいて、前記往復動モータポンプによって生成されるガス圧は、好適には炭酸含有飲料である飲料を飲料容器から供給するために用いられ、及び／又は、前記ガス圧による可撓性壁部分の変形に際して容器から前記炭酸含有飲料を分配するために用いられ、前記ガスは、前記可撓性壁部分を有する前記容器の前記飲料を汚染しない、飲料ディスペンサ。
低減された騒音レベルを伴って圧力下でガスを供給する装置に関連した及び／又は当該装置に組み込まれた、低減された騒音レベルを伴う請求項１乃至７の何れか１項に記載の往復動モータポンプの使用であって、前記装置は好適には家庭用機器及び／又は医療機器である、使用。