JP2009236059A - 自動ガス抜き機構付き往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出工程でのチェッキ弁の上下運動を安定させることで、ガス抜きを安定して行い、ガス抜き機構への注入点圧力の影響を与えず、また容積効率を維持することのできる自動ガス抜き付き往復動ポンプを提供する。
【解決手段】自動ガス抜き機構付き往復動ポンプにおいて、ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によってポンプ室内に液を導入させるためにポンプ室と連結されてポンプ室の口径より小口径に形成されるポンプ通路と、前記ポンプ通路と連結される前記液を吐出する吐出弁と前記ポンプ通路とポンプ通路吸入通路分離逆止弁を介して連結されて口径が前記ポンプ通路と略同径である吸入液通路と、前記吸入液通路と連結する吸入弁と、前記吸入弁と前記ポンプ通路吸入通路分離逆止弁の中間から分岐して連結されるガス抜き弁とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動ガス抜き機構付き往復動ポンプに関する。

一般に、往復動ポンプのうち特にゴム(隔膜)を用い、吸気弁・吐出弁を連動させ流体を供給・抽出するポンプであるダイヤフラムポンプは、定量性かつ無漏洩を達成することができるので、化学薬液を定量注入するために広く使用されている。この種のポンプは、ポンプ室内で取扱い液中に気体が混在すると、この気体の膨張・圧縮のためにポンプ作用が低下して、定量注入ができなくなるという課題を有している。そこで、ダイヤフラムポンプ等ではガスがポンプ室内に混入した場合は、手動または自動でガスを排出する構造・装置を有している。

たとえば、特許文献１は、ポンプの吐出側に自動ガス抜き構造を配置している。構造が簡単で、小型化及び低価格化を図ることができる自動ガス抜き機構付き往復動ポンプを提供するものであり、ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によって吸入弁を介してポンプ室内に液を導入し吐出弁を介して前記ポンプ室から液を吐出すると共に、前記吐出弁の直後の通路を液吐出口まで水平に延びる吐出液通路と直上に延びるガス抜き通路とに分岐して、前記ガス抜き通路にガス抜き弁を配置した自動ガス抜き機構付き往復動ポンプにおいて、前記吐出液通路に吐出時背圧を生じさせるためのチェッキ弁機構を介装し、前記ガス抜き弁は、１つのバルブボールとその上下に配置されたバルブシートとにより構成され、前記バルブボールと下側のバルブシートとは吸入ストローク時に液及び気体の外部からの漏れ込みを防止し、前記バルブボールと上側のバルブシートとは不完全シールを構成して吐出ストローク時に液及び気体を僅かに外部に排出可能にしたものである。

さらに特許文献２は、液体より比重の軽いボールで構成された往復動ポンプである。吸い込み弁、吐出弁は共に、ボールの上方に配置される。ポンプ室の上部に吸入弁を配置してこの吸入弁の上部に隣接配置されたガス抜きチャンバ内下部にフィルタを着脱可能に装着することにより、異物侵入による吸入弁の作動不良を回避しポンプの容積効率を向上させるものである。

直上に設けたガス抜きチャンバ１８と連通する吸入弁２６と吐出弁２８とポンプ室１６の上下に配設してこれらを直通接続して垂直な流体吐出通路３６を形成すると共に、この流体吐出通路３６の上部とポンプ室１６の上部とを連通接続させて取扱液の吸込吐出を共用するように共用通路４０を形成して、これを吐出通路に向けて上り勾配になるよう構成すると共に、ガス抜きチャンバ１８内下部にフィルタ３５を着脱可能に装着するよう構成するものである。

さらに、特許文献３は、液より比重の軽いボールとボール弁及び逆止弁を配置し、自動ガス抜きを行う構造である。この考案は、簡単な構成でしかもポンプ動作と連動する弁作用によって円滑にガス抜きを達成でき、しかも定量ポンプ動作を高精度に行うことを目的としており、ポンプヘッドにポンプ室と流体吸込口と流体吐出口とを設け、ポンプ室の一側部に容積変化を行う往復動部材を設けると共にこのポンプ室をそれぞれ逆止弁を介して流体吸込口と流体吐出口とに連通してなる往復動ポンプにおいて、ポンプ室の上部に弁室を設けてこの弁室内に取扱液よりも比重の小さい材料からなるボール弁を配置し、前記弁室をポンプヘッドに穿設した通孔を外して外部と連通すると共に前記通孔の一部にガス抜き用逆止弁を設けるものである。

特許第２８４８８０７号公報 実開平４−１３２４５７号公報 実開昭５７−１９６２７４号公報

ところが、特許文献１は、ガス抜きラインからは、構造上、常時微量液が漏れるように構成されている。この漏れの量が、ポンプが容積変化した量であり、取扱液の一部を漏らすことから、容積効率の低下を招く。

一方、ポンプ室に混在するガスは、ポンプの容積変化に伴って、膨張と圧縮を繰り返すことから、ガスの抜ける量は安定しない。特に注入点圧力が高い場合においては、圧縮したガスが自動ガス抜き機構に内蔵するチェッキ弁のバルブボールをガス吐出口側に押し付け、吸込み・吐出工程でのバルブボールの上下運動が小さくなる。この結果、ガス抜きラインの漏れ量が減少し、自動でガスを安定して抜くことが困難となる。

自動ガス抜き構造は、一般的にチェッキ弁を内蔵する構造である。このチェッキ弁のチェッキ性能のばらつきによりガス抜きラインからの漏れ量は大きく変化することとなる。この漏れ量が大きすぎる場合は、容積効率が低下することでポンプの基本性能が損なわれる。

自動ガス抜き付きポンプは、電磁駆動定量ポンプに使用されることが多い。この電磁駆動定量ポンプは、ストローク数とストローク長を変化させることで吐出量を調整できるよう構成される。

しかし、ストローク数が小さい場合は、ガス抜きラインから漏れる液でポンプ室の内圧が低下しすぎて、注入量が十分確保できないという課題が生じる。

一方、ストローク長が短い場合は、自動ガス抜き付きポンプに内蔵されるチェッキ弁の漏れ量が減少して、ガス抜きは安定して行うことができないという課題を有することとなる。

また、特許文献２は、ポンプ室内にガスがある場合、比重の軽いボールは下に落下するが、弁が上部に設けられていることから弁本来の機能を果たしておらず、注入することができないという課題を有している。また、自動でガスを抜くことができないこととなる。

さらに、特許文献３には、図２と図３にそれぞれ自動ガス抜き付きポンプが開示されている。図２に示されるポンプの自動ガス抜き構造は、吐出側に配置されているため、特許文献１と同様にガス抜きラインからの、構造上、常時微量液が漏れにより容積効率低下の課題を生じることとなる。

一方、図３に記載されるポンプは、吸込み側に自動ガス抜き構造を備えるよう構成される。しかしながら、発生したガスが弁室上部に集中し、吐出工程に入ると取扱液の液圧が高まり、ガスが抜けると記載されているが、実質的にはガスが混入した状態では、液圧は安定して上がらず、このため、ガス抜きもまた安定して行えないこととなる。

そこで、本発明はこのような課題の解決を図るためになされたもので、吐出工程でのチェッキ弁の上下運動を安定させることで、ガス抜きを安定して行い、ガス抜き機構への注入点圧力の影響を与えず、また容積効率を維持することのできる自動ガス抜き付き往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係る自動ガス抜き機構付き往復動ポンプは、自動ガス抜き機構付き往復動ポンプにおいて、ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によってポンプ室内に液を導入させるためにポンプ室と連結されてポンプ室の口径より小口径に形成されるポンプ通路と、前記ポンプ通路と連結される前記液を吐出する吐出弁と前記ポンプ通路とポンプ通路吸入通路分離逆止弁を介して連結されて口径が前記ポンプ通路と略同径である吸入液通路と、前記吸入液通路と連結する吸入弁と、前記吸入弁と前記ポンプ通路吸入通路分離逆止弁の中間から分岐して連結されるガス抜き弁とを備える。

本発明を実施することで、吐出工程でのチェッキ弁の上下運動を安定させることができ、また、ガス抜きを安定して行うことができ、ガス抜き機構への注入点圧力の影響を与えることがなく、容積効率を低下させることがないという効果を有する。

以下に、この発明の実施形態例を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜き弁であるガス抜きチェッキ弁と吐出弁である吐出側チェッキ弁と吸入弁である吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）を示す。

本発明に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプは、ポンプ本体２内部に往復動可能に設けられるプランジャ４の先端に可撓性のダイヤフラム６が装着される。ダイヤフラム６は、その前面中央部でポンプヘッド８との間にポンプ室１０を形成し、その周縁部がポンプヘッド８とにより保持されている。ポンプ室１０は、その直径はダイヤフラム６に相当する大きさであり、その厚みはダイヤフラム６の移動距離程度の大きさに形成される。ポンプヘッド８には、ポンプ室１０からさらに水平方向にポンプ室通路１２が延在する。

ポンプ室通路１２は、ＰＰボール弁通路１４と吐出通路１６とに分岐する。

ＰＰボール弁通路１４は、その吸込側でポンプ通路吸入通路分離逆止弁すなわち、ＰＰボール弁１４と接続される。ＰＰボール弁１４で用いられるボールは、取扱液より比重の軽いＰＰボールが用いられる。

一方、吐出通路１６は、吐出側で２段の吐出側チェッキ弁１８，２０と接続される。この吐出側チェッキ弁１８，２０は、Ｏリング２２を介して吐出弁固定ねじ２４に接続されている。吐出弁固定ねじ２４は、ポンプヘッド８の鉛直方向上部にねじ止め固定される。この吐出弁固定ねじ２４の上端の接続口２６には、接続ナット２８が螺合され、この接続ナット２８を介して図示しない吐出ホースを接続できるようになっている。

ＰＰボール弁１４は、ガス抜き固定ねじ３０に固定される。ＰＰボール弁１４から連通する通路は、ガス抜き固定ねじ３０の内部でガス抜き通路３２と吸入通路３４とに分岐する。

ガス抜き通路３２は、ガス抜き側で２段のガス抜きチェッキ弁３６，３８と接続される。このガス抜きチェッキ弁３６，３８は、ガス抜き固定ねじ３０内に設けられる。このガス抜き固定ねじ３０は、ポンプヘッド８の鉛直方向上部にねじ止め固定される。

２段のガス抜きチェッキ弁３６，３８は、Ｏリング４２を介してガス抜き本体４４に接続されている。ガス抜き本体４４は、ガス抜き固定ねじ３０の鉛直方向上部にねじ止め固定される。このガス抜き本体４４の上端の接続口４６には、ロックナット４８が螺合され、このロックナット４８を介して図示しない吐出ホースを接続できるようになっている。

吸入液通路３４と連通する２段の吸込側チェッキ弁５０，５２がＯリング５４を介して吸入弁固定ねじ５６によって接続されている。吸入弁固定ねじ５６の下端は吸入液の接続口５８となっており、この接続口５８に接続ナット６０によって図示しない吸入ホースが接続され、図示しないタンクからの取扱液を吸入液通路３４の内部に導入するように構成されている。

次に、このように構成された本発明に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプの動作について説明する。プランジャ４と共にダイヤフラム６が後退する吸入ストロークでは、吸込側チェッキ弁５０，５２が開き、吐出側チェッキ弁１８，２０が閉じるので、図示しないタンクから接続口５８、吸込側チェッキ弁５０，５２、吸入通路３４及びＰＰボール弁１４、およびポンプ室通路１２を介してポンプ室１０内に液が吸入される。このとき、ガス抜きチェッキ弁３６，３８は、閉じているため、ガスが流入することはない。

もし吸込液にガスが混入している場合には、吸入通路３４及びガス抜き通路３２が細いため、滞留するガス量が少なくなり、過剰吐出が発生し、ガス抜き機構により瞬時にガスが排出される。

次に、プランジャ４と共にダイヤフラム６が前進する吐出ストロークでは、吸込側チェッキ弁５０，５２が閉じ、ＰＰボール弁１４が閉じ、吐出側チェッキ弁１８，２０が開くので、ポンプ室１０内の液が吐出側チェッキ弁１８，２０を介してポンプ室通路１２側に吐出される。このとき、ポンプ室通路１２内の液圧が吐出側チェッキ弁１８，２０のチェッキ弁機構によって付与されている背圧に打ち勝つと、チェッキ弁機構が開いて吐出液が吐出側の接続口１２から図示しない吐出側ホースに吐出される。

本発明において、ガス抜き通路３２を細くすることで、吸込み側の過剰吐出が発生し易く構成されている。さらに、滞留するガスの量が少なくなり、吐出ストロークでのガス圧が安定して発生することとなる。このため、ガス抜きチェッキ弁３６，３８の上下動が安定することとなる。このため、ガス抜きチェッキ弁３６，３８からガスが安定しガスが抜けることとなる。

また、ガス抜きチェッキ弁３６，３８が、ＰＰボール弁１４より吸込側チェッキ弁５０，５２側に配置されることから、注入点圧力の影響を受けないという効果を有する。このため、ガスも安定してガス抜きチェッキ弁３６，３８から抜けるため、容積率が低下しないという効果も生じる。

ＰＰボール弁１４は、ダイヤフラム６のストロークに応じて、常に上下運動を行うこととなる。このため、ポンプ室１０内にガスが入った場合も、ＰＰボール弁１４の上下動の間にガスが排出されて正常な吐出ストロークに戻すことができる。

さらに、吸込み側に配置される吸込側チェッキ弁５０，５２は、ガスの漏れ量にかかわらず吐出性能に影響を与えない。従って、チェッキ弁の精度を向上させるための特殊な加工は必要ではないという効果を有する。

図２は本発明の第二の実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜きチェッキ弁と吐出側チェッキ弁と吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）を示す。

実施例１との差異は、ポンプ室通路１２上の吐出側チェッキ弁１８，２０とガス抜きチェッキ弁３６，３８の接続位置である。実施例２では、ガス抜きチェッキ弁３６，３８がポンプ室１０への物理的距離が短い位置に配置されている点で異なる。

以上の構成であっても、吐出工程でのチェッキ弁の上下運動を安定させることができ、また、ガス抜きを安定して行うことができ、ガス抜き機構への注入点圧力の影響を与えることがなく、容積効率を低下させることがないという効果を有する。

図３は本発明の第三の実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜きチェッキ弁と吐出側チェッキ弁と吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）を示す。

実施例２との差異は、ポンプ通路がガス抜きチェッキ弁の下部で延在方向が９０度曲がっている点である。ガス抜きチェッキ弁，吐出側チェッキ弁及び吸込側チェッキ弁の配置を換えることで、種々の実施例が可能である。

以上の構成であっても、吐出工程でのチェッキ弁の上下運動を安定させることができ、また、ガス抜きを安定して行うことができ、ガス抜き機構への注入点圧力の影響を与えることがなく、容積効率を低下させることがないという効果を有する。

本発明の一実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜きチェッキ弁と吐出側チェッキ弁と吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）である。 本発明の第二の実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜きチェッキ弁と吐出側チェッキ弁と吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）である。 本発明の第二の実施例に係る自動ガス抜き付き往復動ポンプのガス抜き弁と吸込弁を含む面で切断した縦断面図（ａ）と、ガス抜きチェッキ弁と吐出側チェッキ弁と吸込側チェッキ弁とを含む面で切断した横断面図（ｂ）である。

符号の説明

２ ポンプ本体
４ プランジャ
６ ダイヤフラム
８ ポンプヘッド
１０ ポンプ室
１２ ポンプ室通路
１４ ＰＰボール弁
１６ 吐出通路
１８，２０ 吐出側チェッキ弁
２２ Ｏリング
２４ 吐出弁固定ねじ
２６ 接続口
２８ 接続ナット
３０ ガス抜き固定ねじ
３２ ガス抜き通路
３４ 吸入通路
３６，３８ ガス抜きチェッキ弁
４０ ガス抜き固定ねじ
４２ Ｏリング
４４ ガス抜き本体
４６ 接続口
４８ ロックナット
５０，５２ 吸込側チェッキ弁
５４ Ｏリング
５６ 吸入弁固定ねじ
５８ 接続口
６０ 接続ナット

Claims (4)

1. 自動ガス抜き機構付き往復動ポンプにおいて、
   ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によってポンプ室内に液を導入させるためにポンプ室と連結されてポンプ室の口径より小口径に形成されるポンプ通路と、
   前記ポンプ通路と連結される前記液を吐出する吐出弁と
   前記ポンプ通路とポンプ通路吸入通路分離逆止弁を介して連結されて口径が前記ポンプ通路と略同径である吸入液通路と、
   前記吸入液通路と連結する吸入弁と、
   前記吸入弁と前記ポンプ通路吸入通路分離逆止弁の中間から分岐して連結されるガス抜き弁と、
   を備える自動ガス抜き機構付き往復動ポンプ。
2. 前記ポンプ通路吸入通路分離逆止弁と前記ポンプ室との中間点から前記吐出弁に連結する通路が分岐することを特徴とする請求項１記載の自動ガス抜き機構付き往復動ポンプ。
3. 前記吐出弁と前記ポンプ室との中間点から前記ポンプ通路吸入通路分離逆止弁に連結する通路が分岐することを特徴とする請求項１記載の自動ガス抜き機構付き往復動ポンプ。
4. 前記各弁の少なくとも一つは、二段弁であることを特徴とする請求項１記載の自動ガス抜き機構付き往復動ポンプ。

Images