JP2008014140A - Flow control air-driven pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正確な流量を吐出する空気駆動ポンプに関するものであり、更に詳しくは、エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、空気流量調整器によりエアモータの駆動空気流量を変えて、流体ポンプの吐出流量を変えることが可能な流量制御空気駆動ポンプに関するものである。本発明は、空気駆動ポンプにおける吐出流量の変動を制御すると共に、吐出流量を、任意に、正確に設定することができる流量制御空気ポンプを提供するものである。 The present invention relates to an air-driven pump that discharges an accurate flow rate, and more particularly, in an air-driven pump composed of an air motor and a fluid pump, the air flow rate of the air motor is changed by an air flow regulator, The present invention relates to a flow rate control air drive pump capable of changing the discharge flow rate of the pump. The present invention provides a flow rate control air pump capable of controlling the fluctuation of the discharge flow rate in an air driven pump and arbitrarily and accurately setting the discharge flow rate.
近年、空気駆動ポンプは、高圧容器への液体注入などに広く使用されている。従来、エアモータのような流体作動型モータによって駆動される種々の流体ポンプ装置が開発されている。例えば、流体ポンプを駆動する流体作動型モータと、これに互換可能に取り付けることのできる第一及び第二の流体ポンプとを有するモジュラー式ポンプ組立体が提案されている(特許文献1)。 In recent years, air-driven pumps have been widely used for liquid injection into high-pressure containers. Conventionally, various fluid pump devices driven by a fluid operated motor such as an air motor have been developed. For example, a modular pump assembly has been proposed that includes a fluid-operated motor that drives a fluid pump and first and second fluid pumps that can be interchangeably attached thereto (Patent Document 1).
従来の空気駆動ポンプは、エアモータと流体ポンプで構成されており、駆動空気によりエアモータのモータピストンを往復運動させ、該モータピストンに同軸に流体ポンプのポンプピストンを装着し、該ポンプピストンの往復運動により流体の吸入、吐出を繰り返す機構を有している。そして、駆動空気の吸入、吐出の方式の違いにより幾つかのタイプの空気駆動ポンプが開発されている。 A conventional air-driven pump is composed of an air motor and a fluid pump. A motor piston of an air motor is reciprocated by driving air, and a pump piston of a fluid pump is mounted coaxially with the motor piston. Therefore, it has a mechanism that repeats suction and discharge of fluid. Several types of air-driven pumps have been developed due to differences in the intake and discharge methods of drive air.
このような、従来の空気駆動ポンプは、流体ポンプから高い吐出流量で流体を吐出させることが可能である。しかし、この種の空気駆動ポンプは、流体ポンプの吐出流量を一定のレベルに保持することが難しく、流体ポンプからの吐出流量を正確に制御することができないという問題点を有していた。このような流体ポンプは、流体を吐出させることで、流体を一定程度の高圧状態に保持するには大きな問題はないが、例えば、50〜200MPa程度の高圧を得ようとすると、吐出流量を正確に制御することが必要とされることから、従来型の空気駆動ポンプは、そのような吐出流量の制御は困難であった。 Such a conventional air-driven pump can discharge fluid from the fluid pump at a high discharge flow rate. However, this type of air-driven pump has a problem that it is difficult to maintain the discharge flow rate of the fluid pump at a constant level, and the discharge flow rate from the fluid pump cannot be accurately controlled. Such a fluid pump has no major problem in maintaining the fluid at a constant high pressure by discharging the fluid, but for example, when trying to obtain a high pressure of about 50 to 200 MPa, the discharge flow rate is accurate. Therefore, it is difficult to control the discharge flow rate of the conventional air-driven pump.
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、吐出流量を正確に制御できる空気駆動ポンプを開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、空気流量調整器により、エアモータの駆動空気流量を調節することで、流体ポンプの吐出流量を制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、高圧容器への液体注入などに使用される空気駆動ポンプにおいて、流体の吐出流量を正確に制御することが可能な新しいタイプの流量制御空気駆動ポンプを提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive research with the goal of developing an air-driven pump capable of accurately controlling the discharge flow rate in view of the above-described prior art. The inventors have found that the discharge flow rate of the fluid pump can be controlled by adjusting the driving air flow rate of the air motor, and have completed the present invention. An object of the present invention is to provide a new type of flow-controlled air-driven pump capable of accurately controlling a fluid discharge flow rate in an air-driven pump used for injecting liquid into a high-pressure vessel. It is.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、エアモータの駆動空気量を調整する空気流量調整器を配設して、エアモータの駆動空気流量を変えて、流体ポンプの吐出流量を制御するようにしたことを特徴とする流量制御空気駆動ポンプ。
(2)エアモータへ入る空気の方向を切換える方向切換弁と、方向切換弁へ方向切換の信号を出す検知センサーと、空気圧力調整弁と、空気流量調整器とを有する、前記(1)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
(3)空気流量調整器が、吐出側空気圧力調整弁とエアモータの間に配設されている、前記(1)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
(4)空気流量調整器が、マスフローコントローラーである、前記(1)又は(2)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
(5)空気流量調整器が、バーニア目盛付きニードル弁である、前記(1)又は(2)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
(6)空気流量調整器で、駆動空気の流量を所定の値に設定することにより、エアモータのモータピストンの往復運動速度及び液体ポンプの吐出流量を所定の値に変えるようにした、前記(1)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
(7)空気流量調整器で、駆動空気の流量を設定することにより、空気駆動ポンプの吐出流量を制御するようにした、前記(1)記載の流量制御空気駆動ポンプ。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) In an air-driven pump composed of an air motor and a fluid pump, an air flow rate regulator that adjusts the amount of air driven by the air motor is provided to control the discharge flow rate of the fluid pump by changing the air flow rate of the air motor. A flow-controlled air-driven pump characterized by being configured to do so.
(2) The apparatus according to (1), further including a direction switching valve that switches a direction of air entering the air motor, a detection sensor that outputs a direction switching signal to the direction switching valve, an air pressure adjustment valve, and an air flow rate regulator. Flow control air driven pump.
(3) The flow rate control air drive pump according to (1), wherein the air flow rate adjuster is disposed between the discharge side air pressure adjustment valve and the air motor.
(4) The flow control air-driven pump according to (1) or (2), wherein the air flow rate regulator is a mass flow controller.
(5) The flow control air-driven pump according to (1) or (2), wherein the air flow regulator is a needle valve with a vernier scale.
(6) With the air flow rate regulator, the reciprocating speed of the motor piston of the air motor and the discharge flow rate of the liquid pump are changed to predetermined values by setting the flow rate of the driving air to a predetermined value. ) Flow control air driven pump described.
(7) The flow rate control air drive pump according to (1), wherein the discharge flow rate of the air drive pump is controlled by setting the flow rate of drive air with an air flow rate regulator.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、流量制御空気駆動ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、エアモータの駆動空気量を調節する空気流量調整器を設置したこと、当該空気流量調整器は、空気圧力調整弁とエアモータの間に配設されること、及び上記空気流量調整器として、マスフローコントローラー、バーニア目盛付きニードル弁が使用されること、それにより、エアモータの駆動空気量を変えて、流体ポンプの吐出流量を制御するようにしたこと、を特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention relates to an air-driven pump composed of a flow-controlled air-driven pump, wherein an air flow regulator that adjusts the amount of air driven by the air motor is installed, and the air flow regulator is disposed between the air pressure regulating valve and the air motor. And a mass flow controller and a vernier needle valve are used as the air flow rate regulator, thereby changing the drive air amount of the air motor and controlling the discharge flow rate of the fluid pump. It is characterized by that.
以下、図面の記載を参照して、本発明を具体的に説明する。まず、図1、図2により、従来の空気駆動ポンプ(第1の形式)について説明する。図1及び2において、空気駆動ポンプは、エアモータ8及び流体ポンプ9で構成されており、該エアモータは、フロントエンドプレート18と、リアエンドプレート19と、この間に保持されたモータシリンダ14と、該モータシリンダ内にあるモータピストン15を備えている。また、流体ポンプは、ポンプヘッド22と、入口チェッキ弁23と、出口チェッキ弁24を備えている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. First, a conventional air-driven pump (first type) will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the air-driven pump includes an
空気入口1、エアフィルタ2、吸入側駆動空気圧力調整弁3、吐出側駆動空気圧力調整弁4、吐出側空気方向切換電磁弁7を経由して、吐出側空気出入口17から駆動空気がエアモータに入ると、空気はモータピストン15を押して、該モータピストンは、図面の右方向へ移動する。
Drive air is supplied from the discharge side air inlet /
該モータピストンが吸入側近接スイッチ11の検知可能な位置に達すると、該吸入側近接スイッチからの信号によって、吸入側空気方向切換電磁弁6が開き、駆動空気がモータピストン15の吸入側に吸入側空気出入口16から入る。同時に吸入側近接スイッチ11の信号によって、吐出側空気方向切換電磁弁7が排気側に流路を形成し、図の右方向へ移動してきたモータピストン15は、図の左方向に移動を開始する。
When the motor piston reaches a position where the suction
モータピストン15が、図の左方向に移動し、吐出側近接スイッチ10の感知し得る位置に達すると、該吐出側近接スイッチの信号により、吐出側空気方向切換電磁弁7が開き、駆動空気がモータピストン15の反対側に供給され、同時に吸入側空気方向切換電磁弁6が排気側に流路を形成し、モータピストン15は、再び図の右方向に移動し、往復運動を行う。
When the
モータピストン15には、ポンプピストン21が同軸上に装着されており、該モータピストンの往復運動により該ポンプピストンが往復運動を行い、ポンプピストン21が図の左方向に移動するとき、入り口チェッキ弁23を通って液体がポンプヘッド22内に形成された空間に流入し、ポンプピストン21が図の右方向に移動するとき、出口チェッキ弁24を通ってポンプヘッド22内の液体を吐出する。
A
次に、従来の技術を使用した他の空気駆動ポンプ(第2の形式)を、図3により説明する。図3において、空気入口1から入った駆動空気が空気方向切換弁2に形成された流路を通ってモータピストン3の右側に供給されると、該モータピストンは、図の左方向へ移動し、該モータピストンに装着されたポンプピストン4も、左方向に移動し、入り口チェッキ弁5を通って液体がポンプヘッド6内に形成された空間に吸入される。
Next, another air drive pump (second type) using a conventional technique will be described with reference to FIG. In FIG. 3, when driving air entering from the
モータピストン3が吐出側エアパイロット弁7の位置に達して、該エアパイロット弁の弁棒を押すと、パイロットエア排気口14への流路が開き、パイロットエア圧が低下するので、空気方向切換弁2を図の下方向へ押していた力が低下して、空気方向切換弁2は、図の上方向へ動き、駆動空気をモータピストン3の左側の空間に導入する位置に停止する。同時に、この位置では、モータピストン3の右側の空気が空気方向切換弁2の内部に形成された流路を通って排気マフラー10から排出される流路が形成される。
When the
モータピストン3の左側に導入された駆動空気は、モータピストン3を押して、該モータピストン3を右方向へ移動させ、モータピストン3に装着されたポンプピストン4が右方向に移動し、ポンプヘッド6内に形成された空間内の液体を出口チェッキ弁12を通して吐出する。かくして、ポンプピストン4が往復運動を繰り返し、空気駆動ポンプは液体を吸入、吐出を繰り返す。
The drive air introduced to the left side of the
以上に述べた第1の形式及び第2の形式の空気駆動ポンプには、ポンプの吐出流量を任意に、正確に設定できないという問題点があった。これに対して、本発明は、このような従来の空気駆動ポンプが有していた問題点を解決しようとするものであり、吐出流量を任意に、正確に設定、制御できる流量制御空気駆動ポンプを実現することを目的として開発されたものである。 The air pumps of the first type and the second type described above have a problem that the discharge flow rate of the pump cannot be set arbitrarily and accurately. On the other hand, the present invention is intended to solve the problems of such a conventional air-driven pump, and is a flow-control air-driven pump that can set and control the discharge flow rate arbitrarily and accurately. It was developed for the purpose of realizing.
まず、図4、図2により、第1の形式の本発明の流量制御空気駆動ポンプについて説明する。図において、空気駆動ポンプの基本構成は、従来の空気駆動ポンプ(第1の形式)の構成と基本的に同じであり、エアモータ8及び流体ポンプ9で構成されており、該エアモータは、フロントエンドプレート18と、リアエンドプレート19と、この間に保持されたモータシリンダ14と、該モータシリンダ内にあるモータピストン15を備えている。
First, a flow control air-driven pump of the first type of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the basic configuration of the air-driven pump is basically the same as that of the conventional air-driven pump (first type), and is composed of an
空気入口1、エアフィルタ2、吸入側駆動空気圧力調整弁3、吐出側駆動空気圧力調整弁4、空気流量調整器5、吐出側空気方向切換電磁弁7を経由して、吐出側空気出入口17から駆動空気が入ると、空気はモータピストン15を押して、該モータピストンは、図面の右方向へ移動する。
A discharge side air inlet /
該モータピストンが吸入側近接スイッチ11の検知可能な位置に達すると、該吸入側近接スイッチからの信号によって、吸入側空気方向切換電磁弁6が開き、駆動空気がモータピストン15の吸入側に吸入側空気出入口16から入る。同時に吸入側近接スイッチ11の信号によって、吐出側空気方向切換電磁弁7が排気側に流路を形成し、図の右方向へ移動してきたモータピストン15は、図の左方向に移動を開始する。
When the motor piston reaches a position where the suction
モータピストン15が、図の左方向に移動し、吐出側近接スイッチ10の感知し得る位置に達すると、該吐出側近接スイッチの信号により、吐出側空気方向切換電磁弁7が開き、駆動空気がモータピストン15の反対側に供給され、同時に吸入側空気方向切換電磁弁6が排気側に流路を形成し、モータピストン15は、再び図の右方向に移動し、往復運動を行う。
When the
モータピストン15には、ポンプピストン21が同軸上に装着されており、該モータピストンの往復運動により該ポンプピストンが往復運動を行い、ポンプピストン21が図の左方向に移動するとき、入り口チェッキ弁23を通って液体がポンプヘッド22内に形成された空間に流入し、ポンプピストン21が図の右方向に移動するとき、出口チェッキ弁24を通ってポンプヘッド22内の液体を吐出する。
A
次に、図5により、第2の形式の本発明の流量制御空気駆動ポンプについて説明する。図において、空気入口1、吐出側空気圧力調整弁15、空気流量調整器16を経由して、エアモータに入った駆動空気が、空気方向切換弁2に形成された流路を通ってモータピストン3の右側に供給されると、該モータピストンは、図の左方向へ移動し、モータピストンに装着されたポンプピストン4も左方向に移動し、入り口チェッキ弁5を通って液体がポンプヘッド6内に形成された空間に吸入される。
Next, a flow control air-driven pump according to the second type of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the drive air that has entered the air motor via the
モータピストン3が吐出側エアパイロット弁7の位置に達して、該エアパイロット弁の弁棒を押すと、パイロットエア排気口14への流路が開き、パイロットエア圧が低下するので、空気方向切換弁2を図の下方向へ押していた力が低下して、空気方向切換弁2は、図の上方向へ動き、駆動空気をモータピストン3の左側の空間に導入する位置に停止する。同時に、この位置では、モータピストン3の右側の空気が空気方向切換弁2の内部に形成された流路を通って排気マフラー10から排出される流路が形成される。
When the
モータピストン3の左側に導入された駆動空気は、モータピストン3を押して、該モータピストン3を右方向へ移動させ、モータピストン3に装着されたポンプピストン4が右方向に移動し、ポンプヘッド6内に形成された空間内の液体を出口チェッキ弁12を通して吐出する。かくして、ポンプピストン4が往復運動を繰り返し、空気駆動ポンプは液体を吸入、吐出を繰り返す。
The drive air introduced to the left side of the
本発明では、上記エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、空気入口とエアモータの間に、吐出側空気圧力調整弁を設置し、その下流に、空気流量調整器を設置することにより、エアモータの駆動空気流量を変えて、流体ポンプの吐出流量を任意に変えることができる流量制御空気駆動ポンプを構築するものである。 In the present invention, in the air-driven pump composed of the air motor and the fluid pump, a discharge side air pressure adjustment valve is installed between the air inlet and the air motor, and an air flow rate regulator is installed downstream thereof. The flow control air drive pump which can change the discharge flow rate of a fluid pump arbitrarily by changing the drive air flow rate of an air motor is constructed.
本発明に係る流量制御空気駆動ポンプにおいて、空気流量調整器とそれによる作用は、次の通りである。すなわち、本発明では、図4に示すように、吐出側駆動空気圧力調整弁4と吐出側空気方向切換電磁弁7の間に、空気流量調整器5を設けることにより、駆動空気の流量を任意に、正確に設定することが可能となる。この空気流量調整器5としては、微量な空気流量を調整することが可能な精密流量制御手段、例えば、バーニア目盛付きニードル弁やマスフローコントローラー、あるいは両者の併用が好ましいが、これらと同等又は類似の機能を有するものであれば同様に使用することができる。
In the flow control air-driven pump according to the present invention, the air flow regulator and the operation thereof are as follows. That is, in the present invention, as shown in FIG. 4, by providing an air
本発明では、上記空気流量調整器として、例えば、マスフローコントローラーを使用することが好適である。マスフローコントローラーの入口から導入された空気は、センサー部とバイパス部に分流され、再度合流し、流量コントロールバルブで設定流量に制御される。上記センサー部に流れる空気量が実際の流量として検出される。上記コントロールバルブとして、例えば、サーマルバルブ方式、電磁バルブ方式、ピエゾバルブ方式が例示される。これ以外にも、例えば、熱式質量流量計(熱式流量計)で、同等又は類似の機能を有するものであれば同様に使用することができる。 In the present invention, for example, a mass flow controller is preferably used as the air flow rate regulator. The air introduced from the inlet of the mass flow controller is divided into the sensor part and the bypass part, merges again, and is controlled to the set flow rate by the flow rate control valve. The amount of air flowing through the sensor unit is detected as an actual flow rate. Examples of the control valve include a thermal valve system, an electromagnetic valve system, and a piezo valve system. Other than this, for example, a thermal mass flow meter (thermal flow meter) having the same or similar function can be used similarly.
吐出側駆動空気圧力調整弁4で精密に駆動圧力が調整された状態で、上記空気流量調整器5によって駆動空気の流量を調整することで、エアモータ8へ流入する駆動空気の圧力及び流量を正確に設定することが可能となり、それにより、モータピストン15の往復運動速度が一定になる。モータピストン15には、ポンプピストン21が装着されているので、ポンプピストン21の往復運動速度が一定になる。
The pressure and flow rate of the driving air flowing into the
本発明では、空気入口から導入された空気の駆動圧力が調整された状態で、駆動空気の流量を調整して、駆動空気の圧力及び流量を所定のレベルに設定すること、それにより、モータピストンの往復運動速度を一定にすること、が重要である。流体ポンプ9の吐出流量、すなわち、単位時間当たりの吐出量は、ポンプピストン21の往復運動速度に比例するので、空気流量調整器5によって、ポンプ流量を任意に、正確に設定することが可能となる。また、吸入側と吐出側の空気圧力調整弁及び方向切り換え弁をそれぞれ兼用するため、図7に示すように、空気圧力調整弁を1個とし、方向切り換え弁は二方切り換え弁2個の代わりに、四方切り換え弁1個を設置した場合も同様の効果が期待できる。
In the present invention, with the driving pressure of the air introduced from the air inlet being adjusted, the flow rate of the driving air is adjusted and the pressure and flow rate of the driving air are set to predetermined levels, whereby the motor piston It is important to keep the reciprocating motion speed constant. Since the discharge flow rate of the
また、図5に示されるように、第2の形式の本発明の流量制御空気駆動ポンプでは、従来の第2の形式の空気駆動ポンプ(図3)において、空気入口1の次に、吐出側空気圧力調整弁15及び空気流量調整器16が設置される。エアモータへ供給される駆動空気の圧力は、吐出側空気圧力調整弁15で精密に調整されているので、駆動圧力が調整された状態で、上記空気流量調整器16によって駆動空気の流量を調整することで、エアモータへ流入する駆動空気の圧力及び流量が正確に設定することが可能となり、それにより、モータピストン3の往復運動速度を任意に変えること、そして、液体ポンプの吐出流量を任意に変えることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, in the flow control air driven pump of the second type of the present invention, in the conventional second type air driven pump (FIG. 3), after the
本発明では、上記空気流量調整器は、駆動空気に対して、吐出側駆動空気圧力調整弁による精密な駆動圧力の調整と協働して、精密な駆動流量の調整、すなわち、流量制御が可能な空気流量調整器を用いることが重要であるが、それらの条件を満たすものであれば、空気流量調整器の設置位置、駆動方式、性能及び種類等についての具体的構成は、流量制御空気駆動ポンプの種類、使用目的等に応じて任意に設計することができる。 In the present invention, the air flow regulator can precisely adjust the driving flow, that is, control the flow of the driving air in cooperation with the precise adjustment of the driving pressure by the discharge side driving air pressure regulating valve. It is important to use a proper air flow regulator, but if it satisfies these conditions, the specific configuration of the air flow regulator, such as the installation position, drive system, performance and type, should be It can be arbitrarily designed according to the type of pump, purpose of use, and the like.
従来の空気駆動ポンプでは、エアモータのモータピストを駆動するために、エアモータに導入する駆動空気の圧力を調整することが行われていたが、駆動空気の流量を調整することは行われていなかったので、流体ポンプから吐出される液体の流量を一定にすることは困難であった。これに対して、本発明では、エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、エアモータに導入する駆動空気の圧力を吐出側駆動空気圧力調整弁で精密に調整し、また、その流量を空気流量調整器で精密に調整することにより、駆動空気の圧力及び流量を正確に設定、制御し、それにより、エアモータのモータピストの駆動、及び流体ポンプの駆動を一定に保つことで、流体ポンプからの液体の吐出量を一定にすることが可能である。 In the conventional air drive pump, in order to drive the motor piston of the air motor, the pressure of the drive air introduced into the air motor has been adjusted, but the flow rate of the drive air has not been adjusted. It has been difficult to keep the flow rate of the liquid discharged from the fluid pump constant. On the other hand, in the present invention, in the air drive pump composed of the air motor and the fluid pump, the pressure of the drive air introduced into the air motor is precisely adjusted by the discharge side drive air pressure adjusting valve, and the flow rate is adjusted to the air. By precisely adjusting the flow rate with the flow regulator, the pressure and flow rate of the drive air is accurately set and controlled, thereby keeping the drive of the air motor motor piston and the fluid pump constant so that the fluid pump can It is possible to make the discharge amount of the liquid constant.
従来技術の一般的な空気駆動ポンプは、例えば、流体ポンプから一定圧の液体を吐出できる機器構成に設計されており、一定の流量に制御して高圧吐出へ対応できる機器の開発は想定されていなかったのが実情である。一方、本発明は、亜臨界流体や超臨界流体を媒体として利用する高温高圧条件の反応器に、これらの媒体を、例えば、50〜200MPaの高圧吐出で、一定の流量に制御して導入することを可能とする新しい空気駆動ポンプを開発し、提供するものであり、本発明の流体制御空気駆動ポンプは、上述のような50〜200MPaの高圧吐出及び流量制御が求められる新しい亜臨界流体や超臨界流体の利用技術の開発があって、はじめて必要となるに至ったものである。 The general air-driven pump of the prior art is designed to have a device configuration capable of discharging a constant pressure liquid from a fluid pump, for example, and development of a device capable of handling a high pressure discharge by controlling a constant flow rate is assumed. There was no actual situation. On the other hand, the present invention introduces these media into a reactor under high temperature and high pressure conditions using a subcritical fluid or supercritical fluid as a medium, for example, by controlling the flow rate at a constant flow rate by high pressure discharge of 50 to 200 MPa. A fluid-controlled air-driven pump according to the present invention is a new subcritical fluid that requires high-pressure discharge and flow rate control of 50 to 200 MPa as described above. The development of technology for utilizing supercritical fluids became necessary for the first time.
本発明により、次のような効果が奏される。
(1)エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプに、エアモータの駆動空気量を調整する空気流量調整器を配設して、駆動空気量を設定することにより、エアモータの往復運動速度及び液体ポンプの吐出流量を任意に変えることができる。
(2)上記空気流量調整器で、駆動空気の流量を設定することにより、任意に、液体ポンプの吐出流量を設定することができる。
(3)エアモータと流体ポンプで構成される従来の空気駆動ポンプでは、液体ポンプの吐出流量を一定に設定することは困難であったが、本発明の空気駆動ポンプでは、空気流量調整器により、エアモータの駆動空気流量を変えて、流体ポンプの吐出流量を任意に、設定することができる。
(4)本発明により、例えば、50〜200MPaの液体の高圧吐出を流量を制御して行うことが可能な新しい流量制御空気駆動ポンプを提供することができる。
(5)本発明の流体制御空気駆動ポンプは、亜臨界、超臨界流体の高圧及び流量を制御して吐出することを可能とする新しい空気駆動ポンプとして好適に使用することができる。
The present invention has the following effects.
(1) An air-driven pump composed of an air motor and a fluid pump is provided with an air flow rate regulator that adjusts the amount of air driven by the air motor, and the amount of air driven is set so that the reciprocating speed of the air motor and liquid The discharge flow rate of the pump can be arbitrarily changed.
(2) The discharge flow rate of the liquid pump can be arbitrarily set by setting the flow rate of the driving air with the air flow rate regulator.
(3) With a conventional air-driven pump composed of an air motor and a fluid pump, it has been difficult to set the discharge flow rate of the liquid pump to be constant, but with the air-driven pump of the present invention, The discharge flow rate of the fluid pump can be arbitrarily set by changing the drive air flow rate of the air motor.
(4) According to the present invention, for example, it is possible to provide a new flow rate control air-driven pump capable of performing high-pressure discharge of a liquid of 50 to 200 MPa by controlling the flow rate.
(5) The fluid-controlled air-driven pump of the present invention can be suitably used as a new air-driven pump that enables discharge by controlling the high pressure and flow rate of subcritical and supercritical fluids.
次に、本発明の好適な実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Next, the present invention will be specifically described with reference to preferred examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
以下、本発明の好適な実施例として、第1の形式の流体制御空気駆動ポンプ及び第2の形式の流体制御空気駆動ポンプの例を、図4、図5に基づいて具体的に説明する。尚、空気流量調整器5の構成の他は、従来の空気駆動ポンプの構成に従って、任意に設計することができる。
Hereinafter, as a preferred embodiment of the present invention, an example of a first type fluid controlled air driven pump and a second type fluid controlled air driven pump will be described in detail with reference to FIGS. In addition to the configuration of the
図4は、第1の形式の空気駆動ポンプを使用した例であり、図4において、本発明の流体制御空気駆動ポンプは、空気入口1、エアフィルタ2、吸入側駆動空気圧力調整弁3を有し、吐出側駆動空気圧力調整弁4の下流に設置された、空気流量調整器5を有し、更に、吸入側空気方向切換電磁弁6、吐出側空気方向切換電磁弁7、エアモータ8、流体ポンプ9、吐出側近接スイッチ10を有しており、モータピストン15が検知し得る位置に達すると、吸入側空気方向切換電磁弁6及び吐出側空気方向切換電磁弁7に方向切換の電気信号を出す。
FIG. 4 is an example using the first type of air-driven pump. In FIG. 4, the fluid control air-driven pump of the present invention includes an
また、吸入側近接スイッチ11は、モータピストン15が検知しうる位置に達すると、吸入側及び吐出側空気方向切換電磁弁へ方向切換えの電気信号を出す。空気流量調節器5で、駆動空気の流量を設定することにより、流体ポンプの流量を設定することができる。
Further, when the suction
図5は、第2の形式の空気駆動ポンプ使用した例であり、図5において、本発明の流体制御空気駆動ポンプは、空気入口1の下流に設置された、吐出側空気圧力調整弁15、及び空気流量調整器16を有し、更に、空気方向切換弁2、モータピストン3、ポンプピストン4、入口チェッキ弁5、出口チェッキ弁12、吐出側空気圧力調整弁15、空気流量調整器16を有している。モータピストン3が図の左方向へ移動すると、ポンプピストン4も左方向に移動し、入口チェッキ弁5を通って、液体がポンプヘッド6内に形成された空間に吸入される。
FIG. 5 shows an example in which the second type air-driven pump is used. In FIG. 5, the fluid control air-driven pump of the present invention includes a discharge-side air
モータピストン3が吐出側エアパイロット弁7の位置に達し、弁棒を押して弁が開くと、パイロットエア排気口14を通って、パイロットエアは排気されるので、空気方向切換弁2を図の下側方向に押していたパイロットエアの空気圧が低下し、空気方向切換弁2は図の上方に移動し、空気方向切換弁2を、駆動空気がモータピストン3の左側に供給する位置に移動させる。同時に、モータピストン3の右側の駆動空気が排気マフラー10を通って、排気される回路が形成される。
When the
モータピストン3の左側に駆動空気が供給されると、モータピストン3は、駆動空気に押されて、図の右方向に移動を始め、モータピストン3が吸入側エアパイロット弁11の位置に達して、弁棒を押して、弁が開くと、空気方向切換弁2のパイロットエア圧力が上昇するので、空気方向切換弁2を図の下方向へ押し、駆動空気がモータピストン3の右側に供給され、往復運動が繰り返される。
When driving air is supplied to the left side of the
図6は、図4に示す機器構成のポンプの性能を示す図であり、横軸に空気流量調整器(マスフローコントローラー)で調整した駆動空気流量を、縦軸に液体ポンプの吐出圧力を50MPa、100MPa、150MPa、200MPaに変えたときの吐出流量を示す。図で明らかなように、空気流量調節器による駆動空気流量の設定により、任意に、正確に空気駆動ポンプの吐出流量を制御できることが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing the performance of the pump having the device configuration shown in FIG. 4. The horizontal axis represents the driving air flow rate adjusted by an air flow rate regulator (mass flow controller), the vertical axis represents the discharge pressure of the liquid pump of 50 MPa, The discharge flow rate when changed to 100 MPa, 150 MPa, and 200 MPa is shown. As is apparent from the figure, it is understood that the discharge flow rate of the air drive pump can be arbitrarily and accurately controlled by setting the drive air flow rate by the air flow rate regulator.
以上詳述したように、本発明は、流量制御空気駆動ポンプに係るものであり、本発明により、エアモータと流体ポンプで構成される空気駆動ポンプにおいて、空気流量調整器で駆動空気の流量を設定することにより、任意に、正確に、液体ポンプの吐出流量を設定することができる。本発明により、例えば、高圧容器への液体注入を一定の吐出流量で行うことができる流量制御空気駆動ポンプを提供することを実現することができる。本発明は、空気駆動ポンプの吐出流量を任意に制御することが可能な、新しい流量制御空気駆動ポンプを提供するものであり、それにより、50〜200MPaの高圧吐出を一定の流量に制御して行うことが可能な高圧流体の制御に好適な新技術を提供するものである。 As described above in detail, the present invention relates to a flow-controlled air-driven pump. According to the present invention, in an air-driven pump composed of an air motor and a fluid pump, the flow rate of driving air is set by an air flow regulator. By doing so, the discharge flow rate of the liquid pump can be set arbitrarily and accurately. According to the present invention, for example, it is possible to provide a flow-controlled air-driven pump that can inject liquid into a high-pressure vessel at a constant discharge flow rate. The present invention provides a new flow-controlled air-driven pump capable of arbitrarily controlling the discharge flow rate of an air-driven pump, thereby controlling high-pressure discharge of 50 to 200 MPa to a constant flow rate. The present invention provides a new technique suitable for controlling a high-pressure fluid that can be performed.
(図1、2、4の符号)
1 空気入口
2 エアフィルタ
3 吸入側駆動空気圧力調整弁
4 吐出側駆動空気圧力調整弁
5 空気流量調整器
6 吸入側空気方向切換電磁弁
7 吐出側空気方向切換電磁弁
8 エアモータ
9 流体ポンプ
10 吐出側近接スイッチ
11 吸入側近接スイッチ
12 液入口
13 液出口
14 モータシリンダ
15 モータピストン
16 吸入側空気出入口
17 吐出側空気出入口
18 フロントエンドプレート
19 リアエンドプレート
20 モータピストンシール
21 ポンプピストン
22 ポンプヘッド
23 入口チェッキ弁
24 出口チェッキ弁
25 ポンプパッキング
26 Oリング
(図3、5の符号)
1 空気入口
2 空気方向切換弁
3 モータピストン
4 ポンプピストン
5 入口チェッキ弁
6 ポンプヘッド
7 吐出側エアパイロット弁
8 リアエンドプレート
9 モータシリンダ
10 排気マフラー
11 吸入側エアパイロット弁
12 出口チェッキ弁
13 フロントエンドプレート
14 パイロットエア排気口
15 吐出側空気圧力調整弁
16 空気流量調整器
(図7の符号)
1 空気入口
2 エアフィルタ
4 空気圧力調整弁
5 空気流量調整器
6 四方電磁切換弁
8 エアモータ
9 流体ポンプ
10 吐出側近接スイッチ
11 吸入側近接スイッチ
12 液入口
13 液出口
14 モータピストン
15 ポンプピストン
(Reference numerals of FIGS. 1, 2, and 4)
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DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
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