JP2020193571A

JP2020193571A - 二連式プランジャポンプ

Info

Publication number: JP2020193571A
Application number: JP2019097823A
Authority: JP
Inventors: 憲司西田; Kenji Nishida
Original assignee: KYORITSU KIKO KK
Current assignee: KYORITSU KIKO KK
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-12-03

Abstract

【課題】遊離ガスを発生する薬液の定量注入時にガスロック現象と脈動の発生を確実に防止する。【解決手段】下端周壁の一直径方向に吸込口５と吐出口６とを開設して薬液槽Ｗ内の薬液Ｌ中に上方より垂下浸漬したシリンダ７に吸込口５及び吐出口６を開閉する切欠部8aを設けたプランジャ８を上下動自在且つ自転自在に挿嵌した二基の同一のプランジャポンプ２を並設し、各プランジャポンプ２の吐出口６を合流管10に接続し、各プランジャポンプ２は、吐出終了と吸込開始の間にプランジャ８は下限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞し、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャ８は上限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する様に設定し、一方のプランジャポンプ２の吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプ２の吐出工程の終期とを重複させる様に、各作動周期を相互にずらす。【選択図】図１

Description

本発明は、次亜塩素酸ナトリウム溶液の様に自然分解して遊離ガスを発生する薬液の定量注入などに用いられる二連式プランジャポンプに関する。

上水道、簡易水道などでは、消毒液として次亜塩素酸ナトリウム溶液（以下、薬液と称する。）をポンプにて定量注入しているが、薬液からはガスが発生するため、このガスがポンプ内部に滞留してポンプの圧縮効率を低下させ、薬液を吸い込めずに移送できなくなる所謂ガスロック現象を生ずるといった問題がある。

この問題を解決する手段として特許文献１には、下端周壁の一直径方向に吸込口と吐出口とを開設して薬液槽内の薬液中に上方より垂下浸漬したシリンダに前記吸込口及び吐出口を開閉する切欠部を設けたプランジャを上下動自在且つ自転自在に挿嵌したプランジャポンプが開示されている。

このプランジャポンプでは、駆動源の作動により、プランジャが上下に往復動すると共に、その軸周りに所定の速さで回転動（自転）する。

そして、吸込工程では、下端が下限に位置しているプランジャは、切欠部が正対することで吸込口を開口すると共に、吐出口を閉塞した回転位置より上動し、同時に吐出口の閉塞状態を保持する様に自転して吸込口から薬液槽内の薬液をシリンダ内に吸込む。

又、吐出工程では、プランジャは上限に位置して吸込口を閉塞し、切欠部は吐出口に正対し、吸込口の閉塞状態を保持しながら自転しつつ下動し、シリンダ内の薬液を吐出口から圧送し、１サイクルが完了する。

この様に、上記プランジャポンプでは、シリンダを薬液槽の薬液中に浸漬し、該薬液はプランジャの回転位置で開閉される様にシリンダ周壁に開設した吸込口からシリンダ内部へ流入可能と成し、吸込口にガスが滞留可能な余地のある配管の接続を必用としないため、シリンダ内の薬液から遊離するガスは吸込工程で開口する吸込口からシリンダ内に残留することなく薬液槽内へ放出されることになり、ガスロック現象の発生が未然に阻止される。

特開平６−２００８６６号公報

しかしながら、上記構成のプランジャポンプは、プランジャを上下往復動することにより、吸込・吐出を繰り返し、薬液を圧送するため、脈動を生ずる。
このため、移送した薬液の実量を監視する際に流量計を用いる場合などでは、脈動流のために薬液の正確な流量を計測できないといった課題を有している。

そこで、本発明では、次亜塩素酸ナトリウム溶液の様に遊離ガスを発生する薬液の定量注入時にガスロック現象と脈動の発生を確実に防止する様にした二連式プランジャポンプを提供することを目的としている。

上記課題に鑑み、本発明の二連式プランジャポンプは、下端周壁の一直径方向に吸込口と吐出口とを開設して薬液槽内の薬液中に上方より垂下浸漬したシリンダに前記吸込口及び吐出口を開閉する切欠部を設けたプランジャを上下動自在且つ自転自在に挿嵌した二基の同一のプランジャポンプを並設すると共に、各プランジャポンプの吐出口を合流管に接続し、各プランジャポンプは、吐出終了と吸込開始の間にプランジャは下限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャは上限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する様に設定し、一方のプランジャポンプの吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプの吐出工程の終期とを重複させる様に、各作動周期を相互にずらしたことを特徴とする。

要するに本発明は、下端周壁の一直径方向に吸込口と吐出口とを開設して薬液槽内の薬液中に上方より垂下浸漬したシリンダに前記吸込口及び吐出口を開閉する切欠部を設けたプランジャを上下動自在且つ自転自在に挿嵌した二基の同一のプランジャポンプを並設すると共に、各プランジャポンプの吐出口を合流管に接続したので、薬液槽の薬液中に浸漬した二基のプランジャポンプは、その下端の夫々に吸込口を設けているため、該吸込口と薬液槽の間に吸込用の配管経路を要しないから、吸込側において薬液から生ずる遊離ガスが停滞する箇所が皆無となり、仮にプランジャポンプ内で遊離ガスが発生しても切欠部が吸込口に対向した時に該吸込口を介して薬液槽内に解放させられ、プランジャポンプ内へ前記ガスが侵入せず定量的に薬液を吐出側へ圧送でき、瞬間的な脈動も生じない。
また、各プランジャポンプは、吐出終了と吸込開始の間にプランジャは下限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャは上限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する様に設定し、一方のプランジャポンプの吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプの吐出工程の終期とを重複させる様に、各作動周期を相互にずらしたので、二本のプランジャの速度の和（合成速度）は、どの位置においても常に一定となり、二基のプランジャポンプからの薬液の合成吐出流量を一定にして薬液を脈動なく連続して平滑に移送できる等その実用的効果甚だ大である。

本発明に係る二連式プランジャポンプの縦断面図である。二連式プランジャポンプの各プランジャの作動状態を示す図である。一方のプランジャポンプの円筒カムの回転角とプランジャのリフトの関係を表したカム線図と、円筒カムの回転角と流速（吐出・吸込量）の関係を表した流速線図である。他方のプランジャポンプの円筒カムの回転角とプランジャのリフトの関係を表したカム線図と、円筒カムの回転角と流速（吐出・吸込量）の関係を表した流速線図である。両方のプランジャポンプの円筒カムの回転角とプランジャのリフトの関係を表した合成カム線図と、円筒カムの回転角と流速（吐出・吸込量）の関係を表した合成流速線図である。

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
本発明に係る二連式プランジャポンプ１は、主に次亜塩素酸ナトリウム溶液の様に自然分解して遊離ガスを発生する薬液Ｌの定量注入に用いられるものであり、薬液槽Ｗ内に貯留した所定量の薬液Ｌ中に二基の同一の円柱状のプランジャポンプ２を並設して上方より垂下浸漬している。

各プランジャポンプ２は、薬液槽Ｗの天板W1中央に開設した開口部W2に挿通される様に、薬液槽Ｗの天板W1上の中央（開口部W2端面上）に設置される基盤３下部に所定長さのスリーブ４を平行垂設してなり、該スリーブ４の下部に下端周壁の一直径方向に吸込口５と吐出口６とを開設した有底筒状のシリンダ７の上方開口部を水密連結し、該シリンダ７に吸込口５及び吐出口６を開閉する切欠部8aを設けた円柱状のプランジャ８を上下動自在且つ自転自在に挿嵌している。

切欠部8aは、プランジャ８の下端面を劣弧状に所定長さ上方にわたって切欠形成してなり、各プランジャポンプ２は、吐出終了と吸込開始の間にプランジャ８は下限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞すると共に、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャ８は上限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する様に設定し、一方のプランジャポンプ２の吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプ２の吐出工程の終期とを重複させる様に、各作動周期を相互にずらしている（図２参照）。

また、各プランジャ８は、所定のスピードで直線往復動するが、吸込工程では速く、吐出工程ではゆっくりと、吐出工程のうち吐出始期と吐出終期の各プランジャ８の吐出工程が重なる部分は更にゆっくりと動作する様に設定している（図３参照）。

各プランジャポンプ２の吐出口６は、スリーブ４に並設した導出管９を介して基盤３に内装した合流管10に水密状に接続し、該合流管10の末端に設けた配管継手11を基盤３上に直立配置している。

各プランジャポンプ２の駆動部12は、各プランジャポンプ２のプランジャ８に伝動軸13を介して連繋しており、上部に出力軸14ａを下向きに指向させた変速可能な電動機14を設け、該電動機14の出力軸14ａに主に歯車列15と円筒カム16とから成る伝動機構部17を円筒状の透明カバー18で囲繞して基盤３上の中央に設けている。

透明カバー18の上蓋18ａ上に設置した電動機14の出力軸14ａは、上蓋18ａを貫通し、該上蓋18ａと基盤３との間に、直立させた円筒カム16を回転自在に組み付けると共に、該円筒カム16の上端軸を電動機14の出力軸14ａに連結している。

円筒カム16は、その周側面に無端曲線状のカム溝19を刻設し、該カム溝19は、図３のカム線図に示す様に、その周方向に、プランジャ８を下動させるための上り緩斜カム溝19ａと、プランジャ８の上動を休止させるための平坦カム溝19ｂと、プランジャ８を上動させるための下り急斜カム溝19ｃと、プランジャ８の下動を休止させるための平坦カム溝19ｄとを無端状に連続させており、円筒カム16の上端軸には原動歯車15ａを外嵌している。

伝動軸13は、円筒カム16に平行に隣接配置され、回転動作を伝動する回転軸13ａと、上下動作を伝動する昇降軸13ｂとがスプライン軸接手13ｃにて連結されている。

回転軸13ａは、上端が上蓋18ａに回転自在に支持されると共に、下端が円筒カム16の高さ方向の中間部辺りに位置する短尺軸から成り、その上端近傍には原動歯車15ａに噛合する従動歯車15ｂを軸着している。

スプライン軸接手13ｃは、軸回りに多数条の縦筋歯（図示せず）を刻設した回転軸13ａ下端に対し内底が上下遠近移動可能な深さを有し、且つ前記縦筋歯に噛合する縦筋溝（図示せず）を内周に刻設して回転軸13ａ下端を上下摺動自在に挿嵌可能な有底筒状に形成されると共に、その下端が昇降軸13ｂの上端に連結され、前記縦筋歯と縦筋溝の噛合で回転軸13ａの回転を昇降軸13ｂに伝動する様に成しており、スプライン軸接手13ｃの軸回りの回転を軸受を介して支持する横長角柱状のスライダー20を外嵌している。

スライダー20において円筒カム16に隣接する側部にカムフォロア20ａを突設し、該カムフォロア20ａを円筒カム16のカム溝19内に摺動自在に装着している。

スライダー20は、その前後に基盤３と上蓋18ａ間に直立させた一対のリニアレール（図示せず）に上下摺動自在に装着され、上下動できるが、回転できない様に成している。

そして、伝動軸13の下方（昇降軸13ｂ）は、スリーブ４内に挿入し、昇降軸13ｂの下端を可撓接手21を介してプランジャ８の上端に連結している。

上記構成の二連式プランジャポンプ１にあっては、薬液槽Ｗの薬液Ｌ中に浸漬した二基のプランジャポンプ２は、その下端に吸込口５を設けているため、該吸込口５と薬液槽Ｗの間に吸込用の配管経路を要しないから、吸込側において薬液Ｌから生ずる遊離ガスが停滞する箇所が皆無となり、仮にプランジャポンプ２内で遊離ガスが発生しても切欠部8aが吸込口５に正対した時に該吸込口５を介して薬液槽Ｗ内に解放させられ、プランジャポンプ２内へ遊離ガスが侵入せず定量的に薬液Ｌを吐出側へ圧送でき、瞬間的な脈動も生じない。

そして、電動機14を起動させると、円筒カム16が回転し、これに伴ってカム溝19に装着されたカムフォロア20ａの上下動によりスライダー20が昇降軸13ｂを介してプランジャ８を所定サイクルで上下動させる。

一方、円筒カム16の回転は、原動及び従動歯車15ａ、15ｂを介して回転軸13ａに伝動すると共に、回転軸13ａの回転はスプライン軸接手13ｃを介して昇降軸13ｂ及びプランジャ８に伝えられる。

尚、伝動軸13は、昇降軸13ｂ上端のスプライン軸接手13ｃに回転軸13ａ下端が上下摺動自在に挿嵌して成るので、昇降軸13ｂの上下動は回転軸13ａに伝わらず、該回転軸13ａは支障なく回転でき、この回転を昇降軸13ｂに伝動する。

上記の様に電動機14の作動で回転する円筒カム16を介して上下動及び回転する伝動軸13により、プランジャ８は上下に直線往復動すると共に、その軸回りに回転（自転）する。

そして、各プランジャポンプ２にあっては、図２に示す様に、吐出終了と吸込開始の間にプランジャ８は下限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞すると共に、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャ８は上限に位置して吐出口６と吸込口５とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する。

この様に、吸込・吐出両工程の移行期にプランジャ８の往復動を一旦停止させ、その停止中に吐出口６と吸込口５とを共に閉じる様な作動（回転動のみ）を構成することにより、吸込・吐出を確実に切替えられる。

また、各プランジャポンプ２の作動周期は、一方のプランジャポンプ２の吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプ２の吐出工程の終期とを重複させる様に相互にずれており、各プランジャ８の直線往復動は、吸込工程では速く、吐出工程ではゆっくりと、吐出工程のうち吐出始期と吐出終期の各プランジャ８の吐出工程が重なる部分は更にゆっくりのため、各プランジャポンプ２からの薬液Ｌの吐出量は、図３に示した様な横長な等脚台形の軌跡を描き、各プランジャポンプ２による薬液Ｌの吸込量は、図３(a) 、(b) に示した様な縦長矩形の軌跡を描き、２本のプランジャ８の速度の和（合成速度）は、図３(c) に示した様に、どの位置においても常に一定となり、二基のプランジャポンプ２からの薬液Ｌの合成吐出流量を一定にして薬液Ｌを脈動なく連続して平滑に移送できる。

２プランジャポンプ
５吸込口
６吐出口
７シリンダ
８プランジャ
8a 切欠部
10 合流管
Ｌ薬液
Ｗ薬液槽

Claims

下端周壁の一直径方向に吸込口と吐出口とを開設して薬液槽内の薬液中に上方より垂下浸漬したシリンダに前記吸込口及び吐出口を開閉する切欠部を設けたプランジャを上下動自在且つ自転自在に挿嵌した二基の同一のプランジャポンプを並設すると共に、各プランジャポンプの吐出口を合流管に接続し、各プランジャポンプは、吐出終了と吸込開始の間にプランジャは下限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、上動のみを一旦停止して自転し、吸込終了と吐出開始の間にプランジャは上限に位置して吐出口と吸込口とを共に閉塞すると共に、下動のみを一旦停止して自転する様に設定し、一方のプランジャポンプの吐出工程の始期と、他方のプランジャポンプの吐出工程の終期とを重複させる様に、各作動周期を相互にずらしたことを特徴とする二連式プランジャポンプ。