JP2739083B2 - プランジヤーポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、シリンダーとプランジャーの摺動部に発
生する摺動摩耗物が輸送液中に混入することを防止する
ようにしたプランジャーポンプに関するものである。 ［従来技術とその問題点］ 第５図は、従来のプランジャーポンプを示す一部断面
説明図である。 図において、１はシリンダー、２はシリンダー１内を
往復動して吸込パイプ４から輸送液を吸入して排出パイ
プ５から圧送するプランジャー、2aはコネクティングロ
ッド、３は、回転運動をプランジャー２の往復動に変換
するためのクランク、1aは吸込パイプ４から吸入した輸
送液を送出パイプ５から圧送するまでの間、滞留してお
くための吸込室、1bはシリンダー１内周壁とプランジャ
ー２の外周壁の摺動部である。輸送液はプランジャー２
の下降とともに吸込パイプ４から吸込室1aに流入する。
そして、プランジャー２の上昇とともに吸込室1aから送
出パイプ５に圧出される。 しかしながら、このような従来のプランジャーポンプ
にあっては、シリンダー内周壁とプランジャー外周壁と
の摺動部と吸込室とがいわば連通状態にあるため、プラ
ンジャーとシリンダーとの摺動によって発生する摺動摩
耗物が吸込室の輸送液に混入してしまうという問題が生
じる。 したがって、医薬品、化学製品等の製造プラントある
いは半導体製造工程における洗浄工程等におけるよう
に、輸送液の純度を高度に維持する必要がある場合に
は、摺動部からの異物混入の虞れのある上記従来のプラ
ンジャーポンプの使用は適切でない。 例えば、半導体の洗浄工程にあっては、洗浄液（超純
水）の純度が半導体の収率を大きく左右してしまうこと
は周知の通りである。このため、ポンプから圧送される
輸送液を濾過する方法も考えられるが、濾過装置を通過
することにより輸送液の圧力が低下して輸送効率が減少
するという問題、また、輸送液には高圧がかかっている
ため濾過装置における濾材等の消耗がはやいという問題
等が生じてくる。 ［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、シリンダー内を往復動するプランジャーに
より輸送流体を吸入・排出するプランジャーポンプにお
いて、シリンダー内壁の下部すなわち開口側に適宜幅の
摺動部を形成する。一方、摺動部を除く他のシリンダー
内壁はプランジャー外周壁との間に微小な隙間すなわち
非摺動部を有している。シリンダーの内周壁の非摺動部
において前記摺動部に隣接する位置には、内壁全周に沿
って外部の排出調節手段にパイプを介して連通する溝部
を形成し、この排出調節手段の動作により、シリンダー
ヘッドすなわち吸込室の輸送流体非摺動部、溝部、パイ
プ、排出ポンプの順に流通させて流体による遮断流を形
成する構成を有している。 ［作 用］ 溝部、パイプ、排出ポンプで構成される流路にシリン
ダーヘッドすなわち吸込室から輸送流体流通させると、
摺動部と吸込室とは前記流路を流れる輸送液流により互
いに遮断され、摺動部で発生する摺動摩耗物は、前記輸
送液流に阻まれて吸込室に達することなく、一部の輸送
液とともに外部に排出されるので、輸送流体に摺動部で
発生する摺動摩耗物の混入する虞れはない。 ［実施例］ 図面にもとづいて実施例を説明する。 従来例と同一箇所には一符号を付し、重複説明は省略
する。 第１図は、この発明の一実施例を示す図である。 第１図において、Ａは主ポンプ、1bは、シリンダー１
の開口端近傍の内周壁に設けた摺動部で、Ｏリング、そ
の他により構成されている。 1cは、摺動部1bに隣接して（第１図で摺動部1bの上
側）形成される非摺動部、すなわちシリンダー１とプラ
ンジャー２との間に形成される小間隙である（この間隙
は、0.1〜1.0ミリ程度が適当である）。 ６は、非摺動部1cの下端内周面に形成したマニホール
ド溝、７は、このマニホールド溝６に連通する排出パイ
プ、８は排出パイプ７に連結される小型のサブポンプで
ある。なお、7a,7bは逆止弁、7cはサブポンプ８からの
排出パイプである。これら逆止弁7a,7bおよびサブポン
プ８により、排出調節手段が構成されていて、プランジ
ャー２の動作に関連して摩耗微粒子を外部に排出するよ
うになっている。 また、8bは、主ポンプＡのクランクシャフト３と同軸
のクランクシャフト8aに連結されるコネクティングロッ
ドである。 ところで、上述において、非摺動部1cにおけるシリン
ダー１の内壁とプランジャー２の外周壁との間の間隙容
積およびサブポンプの容積は、主ポンプ容積の1/100〜1
/1000程度とするのが好ましい。 次に作用を説明する。 プランジャー２がクランクシャフト３により押し下げ
られると、吸込パイプ４から輸送液が吸込室1aに流入す
る。（第１図（ｂ）） 一方、サブポンプ８も主ポンプＡに同期して動作する
ので吸込室1aに流入した輸送液の一部は吸引されて、非
摺動部1cにおける間隙を通ってマニホールド溝６を流
れ、排出パイプ７に流出される。 次いで、プランジャー２が上昇すると、吸込室1aにお
ける輸送液は流出パイプ５から圧出される一方、サブポ
ンプ８に吸入された輸送液も排出パイプ7cを経て外部に
排出される。そして、順次上記の行程を繰り返す。 このように、摺動部1bにおいて発生した摺動摩耗物い
わゆるコンタミの混入した虞れのある非摺動部1c下部の
輸送液は、サブポンプ８および逆止弁7a,7bの共働によ
り外部に排出されるので、主ポンプＡの吸込室1aにおけ
る輸送液に摺動摩耗物は混入せず、所定の純度に維持さ
れて送出パイプ５から圧出される。なお、排出パイプ7c
からの排出液は、図示しない濾過装置を経て吸込パイプ
４へ還流される。 第２図は、この発明の他の実施例を示す図で、この実
施例では、シリンダー１のマニホールド溝６に連通する
サブポンプは二個となっている。 すなわち、図において、81は、２個設けられたサブポ
ンプの一方を示しており、そのクランクシャフト81aは
主ポンプＡと同軸となっている。 図示のようにクランクシャフト81aの動作位置は、主
ポンプＡのクランクシャフト３、他方のサブポンプ８の
クランクシャフト8aとは対称位置になっている。このた
め、主ポンプＡ、サブポンプ８、81が動作するとマニホ
ールド溝６には常時輸送液が流れて順次外部に排出され
ることとなるので、主ポンプＡの吸込室1aにおける輸送
液と摺動部1bとは、より一層確固と遮断されるので、輸
送液に対する摺動摩耗物（コンタミ）の混入の虞れは全
くない。 さらに、常にサブポンプ8,81により液を間隙1cに流出
入させる場合、本図のようにサブポンプと主ポンプとを
連動させず、それぞれ独立したポンプとして使用しても
よい。 第３図は、この発明の第３実施例を示す図である。 この実施例にあっては、シリンダー１のマニホールド
溝６における遮断流をサブポンプを使わずに形成してい
る。すなわち、図において、9,10は、それぞれ排出パイ
プ７に設けられる摩耗微粒子の排出調節手段としての調
圧弁、およびニードルバルブである。 調圧弁９が主ポンプＡの内圧に応じて動作し、マニホ
ールド溝６を流れる微量に調整された輸送液を主ポンプ
Ａの外部に排出する構成となっている。 第４図は、この発明のいわゆる高圧ポンプにおける実
施例を示す図である。 図において、ＡはエアシリンダーＢによって駆動され
る主ポンプとしての高圧ポンプで、シリンダー１の内周
壁に設けたマニホールド溝６、これに連通する排出パイ
プ７等その基本構成は前述の実施例と同様である。 エアシリンダーＢは、パイプB4を介してエア源Ｃから
送給される高圧空気によりプランジャーB1を往復動させ
ることにより駆動される。 高圧ポンプＡのプランジャー２とエアシリンダーＢの
プランジャーB1は、コネクティングロッド2aにより連結
されているから、プランジャー２はプランジャーB1の往
復動に従動して往復動する。プランジャーB1の直径はプ
ランジャー２に比較して大きいため高圧ポンプＡにおい
て高圧を得られる。コネクティングロッド2aにはピニオ
ンP1に噛合するラックが形成されており、コネクティン
グロッド2aの往復動により、ピニオンP1とこれに噛合す
るピニオンP2を回転させ、クランク8bを介してサブポン
プ８のプランジャー8aは、高速ポンプＡのプランジャー
２と同期往復動して、マニホールド溝６から摺動摩耗物
をパイプ７を介して排出するようになっている。 なお、図において、A1は輸送液の吸排パイプ、A2は吸
排用のバルブ、7aも同様に吸排用のバルブである。ま
た、B2はプランジャーB1の往復用バネ、B3は空気抜き用
の孔である。 このように、該実施例ではサブポンプ８と吸排用のバ
ルブ7aとにより摩耗微粒子の排出調節手段を構成してい
るが、これらに替えて第３図に示す調圧弁の機構を採用
してもよい。 ［発明の効果］ この発明は、以上述べたように、プランジャーポンプ
において、シリンダーとプランジャーが摺動する部分
と、吸込室との間に、両部分を遮断する遮断流を形成す
るようにしたので、摺動部に生じた摺動摩耗物が、吸込
室における輸送液に混入することがない。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の第１実施例を示す一部断面説明
図、 第２図は、この発明の第２実施例を示す一部断面図、 第３図は、この発明の第３実施例を示す一部断面図、 第４図は、この発明の第４実施例を示す一部断面説明
図、 第５図は従来技術を示す一部断面説明図である。 Ａ……主ポンプ、７……排出パイプ １……シリンダー、7a,7b……逆止弁 1b……摺動部、８……サブポンプ 1c……非摺動部、９……調圧弁 ２……プランジャー、10……調圧弁 ６……マニホールド溝

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−25543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−160184（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．シリンダーと、このシリンダー内を往復するプラン
   ジャーとからなり、シリンダーとプランジャー頭部とで
   形成される吸込室において輸送流体の吸排をなすように
   したプランジャーポンプにおいて、 シリンダーの開口部近傍の内周壁に設けたプランジャー
   との摺動部と、 この摺動部に隣接しシリンダーの非摺動部内周壁に全周
   にわたり形成したマニホールド溝と、 前記マニホールド溝とポンプ外部とを連結する排出パイ
   プと、 排出パイプに取り付けられ前記プランジャーの動作に関
   連して摩耗微粒子を排出する排出調節手段と、 を設けて、 僅少の輸送流体を吸込室からシリンダーの非摺動部内周
   壁、マニホールド溝、排出パイプ、調圧弁により形成さ
   れる流路に流出させて前記吸込室と前記摺動部との間に
   輸送流体による遮断流を形成することにより、プランジ
   ャーと摺動部との間で発生した摩耗微粒子のポンプ吸込
   室への混入を防止するとともに、 これら摩耗微粒子を前記遮断流とともにポンプ外に排出
   するようにしたことを特徴とするプランジャーポンプ。 ２．特許請求の範囲第１項記載のプランジャーポンプに
   おいて、前記排出調節手段は、シリンダーの内圧に応じ
   て動作する調圧弁であることを特徴とするプランジャー
   ポンプ。 ３．特許請求の範囲第１項記載のプランジャーポンプに
   おいて、前記排出調節手段は、排出用サブポンプと逆止
   弁とからなることを特徴とするプランジャーポンプ。 ４．特許請求の範囲第３項記載のプランジャーポンプに
   おいて、前記サブポンプのクランク軸はプランジャーポ
   ンプのクランク軸と同軸としたことを特徴とするプラン
   ジャーポンプ。 ５．特許請求の範囲第１項ないし第４項いずれか１項記
   載のプランジャーポンプにおいて、排出パイプとポンプ
   の吸込パイプとを連結しこの間に濾過装置を設けて、輸
   送液をシリンダーの非摺動部内周壁、マニホールド溝、
   排出パイプ、吸込パイプ、吸込室と循環させて遮断流を
   形成したことを特徴とするプランジャーポンプ。