JP2938473B2 - 携帯式ベロー形手動空気サンプリングポンプ - Google Patents

携帯式ベロー形手動空気サンプリングポンプ

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JP2938473B2 JP1205833A JP20583389A JP2938473B2 JP 2938473 B2 JP2938473 B2 JP 2938473B2 JP 1205833 A JP1205833 A JP 1205833A JP 20583389 A JP20583389 A JP 20583389A JP 2938473 B2 JP2938473 B2 JP 2938473B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は大気の監視に使用される携帯式手動空気サン
プリングポンプに関連する。
従来の技術 工業的応用で衛生学者は所定の地域での呼吸大気を定
期的に空気試料を収集(サンプリング)することが要求
される。携帯式の手動空気サンプリングポンプによっ
て、化学反応性の比色検知管を通して空気を吸引し、空
気試料中のある種の化学物質の濃度を測定することがで
きる。
検知管を通して空気試料を吸引するのに数種の携帯式
手動サンプリングポンプが使用されている。これらの形
式の中には、例えばゴム製又はプラスチック製の圧縮
球、ばね復帰装置を有する圧縮ベロー又は手動若しくは
ばね復帰ピストンポンプを使用するものである。
これらのポンプの基本的概念は、比色検知管を通して
一定量の空気試料を吸引することである。例えば100ml
等の特定量の空気を検知管内に吸引して検知管内の反応
剤を変色長さが変わるように反応して、検知管が校正さ
れる。検知管は種々の試料量で作用するように校正され
る。しかし一回の流動量を測定するとき、サンプリング
間に検知管内に正確な空気量を吸引することが重要であ
り、検知管の濃度読取値の精度はサンプル量の精度に比
例する。このため、サンプリングポンプは常に正確な空
気量を検知管を通して吸引することが重要である。
上記3形式のポンプは一つの点では全て類似してい
る。空気試料を吸引するためポンプ内の空気チャンバは
圧縮過程間に圧縮されるか又は排除される。空気チャン
バの排除でチャンバ内に真空が発生する。この真空は検
知管を通して空気チャンバ内に空気を引き戻すことによ
って消散する。
上記の各ポンプはある程度の精度と操作の容易性を与
える。多くのサンプリング状態では、例えば鉄道車両又
は貯蔵タンク上の梯子に昇ったまま、ポンプを片手で操
作して、空気試料を採取しなければならないため、操作
の容易性はサンプリングポンプの重要な特性である。
発明が解決しようとする課題 上記の公知の3形式のポンプは何れも、定量の空気吸
入及び片手操作の際に十分な精度を得ることができな
い。圧縮球型のポンプは片手で操作できるが、空気チャ
ンバの排気が非効率的であるため、空気試料を定量で吸
引できない。この種のポンプの一例は、アメリカ合衆国
ペンシルベニア州ピッバーグ所在のマインセイフティア
プライアンセスカンパニー製の“サムポンプ”(Thumb
pump:商品名)である。このピストンポンプは定量空気
を吸引する点では正確であるが、空気試料の吸引に両手
を使用しなければならない。他のピストンポンプの例は
フロリダ州のセンシダイン(Sensidyne)社製のサンプ
リングポンプである。他の一例のばね戻りベロー型ポン
プは精度が良好で、片手操作型である。しかし、ドイツ
のドラガーウエルク社(Dragewerk AG)製のモデル800
−26065等のベローポンプでは一回の圧縮操作でベロー
が完全且つ正確な排気量を生じないため、正しい結果を
得ることができない。ドラガーポンプのベローは2個の
戻りばねと、一個のゴム製スリーブで構成される。この
ベローの戻りばねはポンプの安定フレームとしてのみ作
用するから、圧縮操作間に使用者がどの程度の力でベロ
ーを圧縮するかによって、ベローは“ピンと立つ”、即
ち変形する傾向がある。このため空気チャンバの排気は
不完全になり、定量の空気試料採取が行われない。この
不完全なサンプリングのため空気試料中の化学成分濃度
の測定に10−15%の誤差が発生する。
上記ポンプは、全て観察検査で完全な空気試料の吸引
を確認できても、空気チャンバには依然として真空が存
在する。従来のビストン型ポンプでは、圧力計を付加し
て何時真空が空気チャンバ内で消散して完全に空気試料
を吸引したかを示す必要がある。この特徴は上記のセン
シダイン社製のポンプに示される。
簡単な片手操作と同時に定常的な定量サンプリングの
特徴を与えるポンプが要求されている。本発明の目的は
片手操作で大気中から正確な空気試料採取が行われる携
帯式ベロー形手動空気サンプリングポンプを提供するこ
とにある。
課題を解決するための手段 本発明による携帯式ベロー形手動空気サンプリングポ
ンプは、 (a)内部にチャンバ(102a)を形成し、チャンバ(10
2a)内に配置された戻りばね(101)及び剛性がありか
つ同心状に配置された複数の安定環(119)を包囲する
と共に、可撓性を有しかつ気密に形成されたスリーブ
(121)とを有するベロー(102)と、(b)端板(103
a)を備えかつベロー(102)の外周に配置された剛性の
あるフレーム(109)と、(c)ベロー(102)の端部に
取付けられかつ中心でプランジャロッド(108)に固着
された圧縮板(104)と、(d)端板(103a)の取入ポ
ート(111)を通してベロー(102)内に空気を流入させ
ると共にベロー(102)からの空気流出を阻止する流入
用の逆止弁(116)と、(e)端板(103a)の排出ポー
ト(118)から空気を流出させると共にベロー(102)へ
の空気流入を阻止する流出用の逆止弁(117)とを含
む。本発明による携帯式ベロー形手動空気サンプリング
ポンプは、フレーム(103)の一端に形成されかつ内部
で摺動可能にプランジャロッド(108)が嵌合された中
空スリーブ(105)と、フレーム(103)の一端に形成さ
れかつ中空スリーブ(105)から径方向外側に伸び出す
ハンドグリップ(106)と、プランジャロッド(108)の
端部に設けられたハンドパット(107)と、検知管(11
0)を受け入れかつ保持すると共に、取入ポート(111)
と同軸上に形成された開口部(109a)を有する検知管装
着装置(109)とを備えている。プランジャロッド(10
8)は、中空スリーブ(105)とハンドグリップ(106)
とによりベロー形手動空気サンプリングポンプを片手で
保持すると共に、戻りばね(101)の弾力に抗してプラ
ンジャロッド(108)を片手で作動できる長さを有す
る。ハンドパット(107)がハンドグリップ(106)に当
接することにより一定量の試料空気を吸入できる。
本発明の実施例では、ベロー(102)内に流体連結さ
れかつフレーム(103)に取付けられた指圧器(114)
は、ベロー(102)の内部の負圧の存在又は不存在を指
示する。プランジャ(108)がサンプリングポンプ(11
0)のフレーム(103)と接触する回数を指示して、サン
プリング期間中に行われた圧縮ストロークの数を示すス
トロークカウンタ手段(115)がフレーム(103)に取付
けられる。
作用 本発明による携帯式ベロー形手動空気サンプリングポ
ンプは、戻りばね(101)、ゴム製のスリーブ(121)及
び一連の同心安定環(リング)(119)を含みかつ片手
で操作できるばね作動ベロー型空気吸引ポンプである。
即ち、プランジャロッド(108)は、中空スリーブ(10
5)とハンドグリップ(106)とによりベロー形手動空気
サンプリングポンプを片手で保持すると共に、戻りばね
(101)の弾力に抗してプランジャロッド(108)を片手
で作動できる長さを有する。ハンドパット(107)がハ
ンドグリップ(106)に当接することにより一定量の試
料空気を吸入できる。ベロー(102)は軽量の剛性構造
体を構成するフレーム(103)の内部に支持される。圧
縮板(104)、中空スリーブ(105)及びハンドグリップ
(106)は、圧縮過程間にプランジャロッド(108)とベ
ロー(102)の作動を安定化し、ベロー(102)は直線状
に圧縮されて伸長する。フレーム(103)によって得ら
れる安定化のためベロー(102)の内側のチャンバ(102
a)は各圧縮操作毎に均一に排気される。
使用の際は、検知管(110)は検知管装着装置(109)
の開口部(109a)内に押入され、プランジャロッド(10
8)は使用者の手によってベロー(102)に向けて押込ま
れる。プランジャロッド(108)はフレーム(103)の中
空スリーブ(105)によって径方向運動が阻止されかつ
軸方向運動可能に保持される。圧縮過程間、ブランジャ
ロッド(108)はベロー(102)及び戻りばね(101)を
圧縮し、流出用の逆止弁(117)及び排出ポート(118)
を通りベロー(102)内の空気が排出される。圧縮され
た戻りばね(101)が伸長すると、ベロー(102)内に真
空が発生する。この真空で空気は検知管(110)を通
り、更に取入ポート(111)を通して吸引される。取入
ポート(111)を開閉する流入用の逆止弁(116)は空気
がベロー(102)内に吸引される際に強制開放される。
空気試料が検知管(110)を通ると、検知管(110)の内
部の薬剤ベツトに沿って変色が起こり、空気試料内の特
定薬剤の濃度が表示される。通常、ベロー(102)が完
全に伸長したことが観察されても、ベロー(102)内の
真空は数秒間は引続いて空気をスリーブ(121)内に吸
引する。使用者が定量の空気を検知管(110)内に吸引
したこと及び完全に空気試料が採取されたことを確認す
るため、圧力計(114)を使用して何時スリーブ(121)
内のチャンバ(102a)の圧力が大気中に戻されて吸引が
終了したかを認識することができる。
実 施 例 以下、本発明による携帯式ベロー形手動空気サンプリ
ングポンプの実施例を第1図及び第2図について説明す
る。
第1図に示す本発明による携帯式ベロー形手動空気サ
ンプリングポンプ100は、空気試料を吸引しかつ気密で
可撓性のベロー102と、端板103aを備えかつベロー102の
外周に配置された剛性のあるフレーム103と、ベロー102
の他方の端部に取付けられかつ中心でプランジャロッド
108に固着された圧縮板104とを備えている。ベロー102
は、内部にチャンバ102aを形成し、チャンバ102a内に配
置された戻りばね101及び剛性がありかつ同心状に配置
された約6個の安定環(リング)119を包囲すると共
に、可撓性を有しかつ気密にゴム材料等で形成されたス
リーブ121とを備えている。本発明による携帯式ベロー
形手動空気サンプリングポンプ100は、戻りばね101、ゴ
ム製のスリーブ121及び一連の同心安定環119を含みかつ
片手で操作できるばね作動ベロー型空気吸引ポンプであ
る。ベロー102は軽量の剛性構造体を構成するフレーム1
03の内部に支持される。フレーム103の端部aには、ベ
ロー102の吸入開口部123に接続された取入ポート111
と、ベロー102の排出開口部124に接続された排出ポート
118とが設けられる。
フレーム103はベロー102の位置を保持しかつ安定化す
るから、戻りばね101が圧縮された後、戻りばね101は直
線に沿って正常位置まで伸長する。このため圧縮間又は
伸長間のばね101の変形、いわゆる“コッキング”が防
止され、空気試料の量変化が阻止される。スリーブ121
の一方の端部に端板103aと一体に設けられた取付板122
には、それぞれ取入ポート111及び排出ポート118と同軸
に吸入開口部123と排出開口部124とが形成される。吸入
開口部123に設けられた流入用の逆止弁116は、ベロー10
2の吸入開口部123を通してベロー102内に空気を流入さ
せると共にベロー102からの空気流出を阻止する。排出
開口部124に設けられた流出用の逆止弁117は、ベロー10
2の排出開口部124から空気を流出させると共にベロー10
2への空気流入を阻止する。また、携帯式ベロー形手動
空気サンプリングポンプ100は、フレーム103の一端に形
成されかつ内部で摺動可能にプランジャロッド108が嵌
合された中空スリーブ105と、フレーム103の一端に形成
されかつ中空スリーブ105から径方向外側に伸び出すハ
ンドグリップ106と、検知管110を受け入れかつ保持する
開口部109aが形成された検知管装着装置109とを備えて
いる。中空スリーブ105は、一端でフレーム103に取り付
けられ、他端でハンドグリップ106に設けられた孔(図
示せず)に挿入されてハンドグリップ106に固着された
スロート状の中空管である。
中空スリーブ105内を貫通するプランジャロッド108
は、中空スリーブ105内で軸方向に滑動できるが、径方
向の運動は阻止される。ハンドパット107がプランジャ
ロッド108の一端に取付けられ、使用者は手を損傷する
ことなくプランジャロッド108をハンドグリップ106に押
付けることができる。プランジャロッド108の他端は円
形扁平の圧縮板104の中心に固着され、戻りばね101の一
端は圧縮板104に固着され、戻りばね101の外側のスリー
ブ102は気密に密封される。
検知管装着装置109の開口部109aは、取入ポート111及
び吸入開口部123と同軸上に形成される。検知装着装置1
09は例えばゴムで作られ、取入ポート111の周囲でフレ
ーム103に取付けられる。検知管装着装置109はサンプリ
ング間、検知管110を保持する。取入ポート111は、空気
をベロー102内に流入させ、次に圧縮過程間に空気がベ
ロー102と検知管110から流出することを阻止する逆止弁
116で包囲される。空中スリーブ105とハンドグリップ10
6とによりベロー形手動空気サンプリングポンプ100を片
手で保持すると共にプランジャロッド108を片手で作動
できる。プランジャロッド108は、空中スリーブ105とハ
ンドグリップ106とによりベロー形手動空気サンプリン
グポンプ100を片手で保持すると共に、戻りばね101の弾
力に抗してプランジャロッド108を片手で作動できる長
さを有する。また、ハンドパット107がハンドグリップ1
06に当接することにより一定量の試料空気を吸入でき
る。
圧縮板104、空中スリーブ105及びハンドグリップ106
は、圧縮過程間にプランジャロッド108とベロー102の作
動を安定化し、ベロー102は直線状に圧縮されて伸長す
る。フレーム103によって得られる安定化のためベロー1
02の内側のチャンバ102aは各圧縮操作毎に均一に排気さ
れる。
使用の際は、検知管110は検知管装着装置109の開口部
109a内に挿入され、プランジャロッド108は使用者の手
によってベロー102に向けて押込まれる。プランジャロ
ッド108は、ベロー102の一端に装着された圧縮板104に
取付けられると共に、フレーム103の中空スリーブ105に
よって径方向運動が阻止されかつ軸方向運動可能に保持
される。圧縮過程間、プランジャロッド108はベロー102
及び戻りばね101を圧縮し、ベロー102内の吸入開口部12
3を開閉する流入用の逆止弁116を通して空気が流動する
際に、ベロー102から排出される。圧縮された戻りばね1
01が伸長すると、ベロー102内に真空が発生する。この
真空で空気は検知管110を通り、更にベロー102の吸入開
口部123を通して吸引される。吸入開口部123を開閉する
流入用の逆止弁116は空気がベロー102内に吸引される際
に強制開放される。空気試料が検知管110を通ると、検
知管110の内部の薬剤ベツトに沿って変色が起こり、空
気試料内の特定薬剤の濃度が表示される。通常、ベロー
102が完全に伸長したことが観察されても、ベロー102内
の真空は数秒間は引続いて空気をスリーブ121内に吸引
する。使用者が定量の空気を検知管110内に吸引したこ
と及び完全に空気試料が採取されたことを確認するた
め、圧力計114を使用して何時スリーブ121内のチャンバ
102aの圧力が大気中に戻されて吸引が終了したかを認識
することができる。
フレーム103内に形成された第3番目のポート112にホ
ース113の一端が嵌合され、ホース113の他端は、フレー
ム103上に装着された指圧器114に取付けられる。ベロー
102内に流体連結されかつフレーム103に取付けられた指
圧器114は、ベロー102内の圧力が大気圧に戻ってベロー
102の内部真空が消散したこと及びポンプ100が検知管11
0を通してサンプルされた空気の正確量を吸引したこと
を示す。このように、指圧器114は、ベロー102の内部の
負圧の存在又は不存在を指示する。
第2図はサンプリングポンプ100の圧縮過程間の状態
を示す。使用の際は、使用者は検知管110の両端を破断
して一端を検知管装着装置109に挿入する。次に使用者
は、使用者の手の平にハンドパット107を当ててハンド
グリップ106を握るようポンプ100を把持する。手の平を
ハンドパット107に当てて手を絞ることによってハンド
パット107に圧力が加えられ、プランジャロッド108は圧
縮板104の中心を加圧する。圧縮板104が戻りばね101の
弾力に抗して移動すると、戻りばね101はフレーム103の
端板103aに対して圧縮され、ハンドパット107の移動は
ハンドグリップ106に接触することによって停止され
る。戻りばね101が圧縮されると、ベロー102内の空気は
逆止弁117の周囲及び排出ポート118を通して排出され
る。この段階で、ベロー102内の空気が排出され、指圧
器114はベロー102内のゼロ圧力を示す。使用者が手を弛
めると、戻りばね101は伸長してベロー102と安定環119
を押し、戻りばね101は自然の長さに戻る。戻りばね101
が伸長すると、ベロー102の内部に真空が発生し、指圧
器114は負圧を指示する。スリーブ102内の真空により、
検知管110の両開放端、取入ポート111及び逆止弁116を
経てベロー102のチャンバ102a内に空気が吸引される。
戻りばね101が初期の位置に戻ると、プランジャロッド1
08とハンドパット107はフレーム103から押し戻される。
空気は継続して取入ポート111と検知管110を通して吸引
され、最終的にベロースリーブ102内の真空は消散す
る。
ベロー102と戻りばね101の圧縮長さは、ポンプ100内
に吸引された空気試料の容積を決定する。例えば、100m
lの空気試料がポンプ100内に吸引されると、外径44mm
(1.74インチ)、長さ82.5mm(3.25インチ)の戻りばね
101はプランジャロッド108によって35mm(1−3/8イン
チ)圧縮される。ハンドパット107とハンドグリップ106
間のプランジャロッド108の長さは、戻りばね101とスリ
ーブ102の圧縮長さを決定し、従って空気試料の吸引量
を決定する。空気試料の量を変えるには、ハンドパット
107とハンドグリップ106との間の距離を増加又は減少す
る。機械的なストロークカウンタ115をハンドグリップ1
06上に配置し、プランジャ108のハンドパット107がハン
ドグリップ106に接するまで圧縮された回数を指示さ
せ、従って実施された圧縮ストロークの数を指示させ
る。200ccの空気試料を採取するためには、使用者は第
1ストローク完了後、戻りばね101の第2回目の圧縮を
行う。戻りばね101をフレーム103内で直線状に圧縮する
ことにより、使用者は戻りばね101が適当な長さだけ圧
縮されたことを確認できる。これは前記のドラガー装置
のような従来のポンプと異なる特徴で、従来のポンプで
は2個のベローばねとスリーブを圧縮間に変形するのに
両手を使ってポンプを絞りばねを圧縮しなければならな
い。本発明ではプランジャロッド108を中空スリーブ105
内に配置し、プランジャロッド108をベロー102の圧縮板
104の中心に固着すること及び同心安定環119をベロー10
2内に配置することによって、ベロー102は直線状に圧縮
され、圧縮過程間又は空気の吸引間に変形したり横方向
に運動することがない。このため正確な量で空気試料が
反復的かつ定常的に採取される。
発明の効果 上記構成により本発明により携帯式ベロー形手動空気
サンプリングポンプは携帯式で片手で反復操作でき、圧
縮操作間にプランジャロッドとベローは安定した状態で
運動するからベローの圧縮と伸長は直線状に運動し、ベ
ローの内部チャンバは圧縮過程毎に均一な量の空気が排
出される効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の携帯式ベロー型サンプリングポンプ
の、ベローが伸長した弛緩状態の略示図で、第2図は第
1図のポンプの圧縮過程でベローが圧縮された空気排出
状態の略示図である。 100……携帯式ベロー形手動空気サンプリングポンプ、1
01……戻りばね、102……ベロー、102a……チャンバ、1
03……フレーム、103a……端板、104……圧縮板、105…
…中空スリーブ、108……プランジャロッド、109……検
知管装着装置、109a……開口部、111……取入ポート、1
6……流入用の逆止弁、117……流出用の逆止弁、118…
…排出ポート、119……安定環、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−87044(JP,A) 特開 昭58−170866(JP,A) 特開 昭63−109373(JP,A) 実開 昭57−68188(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04B 45/02 F04B 33/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a) 内部にチャンバ(102a)を形成
    し、チャンバ(102a)内に配置された戻りばね(101)
    及び剛性がありかつ同心状に配置された複数の安定環
    (119)を包囲すると共に、可撓性を有しかつ気密に形
    成されたスリーブ(121)とを有するベロー(102)と、 (b) 端板(103a)を備えかつベロー(102)の外周
    に配置された剛性のあるフレーム(109)と、 (c) ベロー(102)の端部に取付けられかつ中心で
    プランジャロッド(108)に固着された圧縮板(104)
    と、 (d) 端板(103a)の取入ポート(111)を通してベ
    ロー(102)内に空気を流入させると共にベロー(102)
    からの空気流出を阻止する流入用の逆止弁(116)と、 (e) 端板(103a)の排出ポート(118)から空気を
    流出させると共にベロー(102)への空気流入を阻止す
    る流出用の逆止弁(117)とを含む携帯式ベロー形手動
    空気サンプリングポンプにおいて、 フレーム(103)の他端から軸方向に突出しかつ内部で
    摺動可能にプランジャロッド(108)が嵌合された中空
    スリーブ(105)と、 フレーム(103)の一端に形成されかつ中空スリーブ(1
    05)から径方向外側に伸び出すハンドグリップ(106)
    と、 プランジャロッド(108)の端部に設けられたハンドパ
    ット(107)と、 検知管(110)を受け入れかつ保持すると共に、取入ポ
    ート(111)と同軸上に形成された開口部(109a)を有
    する検知管装着装置(109)とを備え、 プランジャロッド(108)は、中空スリーブ(105)とハ
    ンドグリップ(106)とによりベロー形手動空気サンプ
    リングポンプを片手で保持すると共に、戻りばね(10
    1)の弾力に抗してプランジャロッド(108)を片手で押
    圧できる長さを有し、ハンドパット(107)がハンドグ
    リップ(106)に当接することにより一定量の試料空気
    を吸入できることを特徴とする携帯式ベロー形手動空気
    サンプリングポンプ。
  2. 【請求項2】ベロー(102)内に流体連結されかつフレ
    ーム(103)に取付けられかつベロー(102)の内部の負
    圧の存在又は不存在を指示する指圧器(114)が設けら
    れた請求項(1)に記載の携帯式ベロー形手動空気サン
    プリングポンプ。
  3. 【請求項3】プランジャ(108)がサンプリングポンプ
    (110)のフレーム(103)と接触する回数を指示して、
    サンプリング期間中に行われた圧縮ストロークの数を示
    すストロークカウンタ手段(115)がフレーム(103)に
    取付けられた請求項(1)に記載の携帯式ベロー形手動
    空気サンプリングポンプ。
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