JP3411071B2 - 無脈動ポンプのカム機構 - Google Patents

無脈動ポンプのカム機構

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JP3411071B2
JP3411071B2 JP27167793A JP27167793A JP3411071B2 JP 3411071 B2 JP3411071 B2 JP 3411071B2 JP 27167793 A JP27167793 A JP 27167793A JP 27167793 A JP27167793 A JP 27167793A JP 3411071 B2 JP3411071 B2 JP 3411071B2
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義昭 小西
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、複数の往復動ポンプか
らなる無脈動ポンプに係り、特に無脈動特性を向上する
ための駆動カム機構の改良に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、複数、通常は2つ(2連形)も
しくは3つ(3連形)の往復動ポンプからなる無脈動ポ
ンプは、例えば図2に示すように、2連形のものにおい
ては、共通の吸込配管10と、吐出配管12と、および
カムシャフト14、モータ(図示せず)等からなる駆動
装置とを備え、そして各ポンプのプランジャ16をそれ
ぞれ偏心駆動カム18を介して所定の位相差(この場
合、180°の位相差)で駆動するよう構成した2つの
往復動ポンプP1,P2から構成されている。なお、図
中の参照符号20,22および24は、それぞれポンプ
室、吸込逆止弁および吐出逆止弁を示す。そして、図3
に示すように、両ポンプP1,P2の吐出流量の一部を
合成することにより、この合成吐出流量q(図3参照)
が、常に一定となるよう、すなわち無脈動が達成される
よう構成されている。 【0003】なお、3連式の無脈動ポンプは、図4に示
すように、120°の位相差を有する3つのポンプP
1,P2,P3から構成されるが、その合成吐出流量q
は、2連式の場合と同様に、一定となるよう構成されて
いることは明らかである。また、ポンプ自体は、往復動
ポンプであれば良く、例えばダイアフラムポンプで構成
し得ることは勿論である。 【0004】しかるに、このような無脈動ポンプにおい
て、正確に無脈動を達成することは、次のような理由か
ら、実際には困難もしくは不可能である。すなわち、ま
ず第一に、この種ポンプにおいては、接液部や油圧駆動
部への空気の混入が避けられないが、このように空気が
混入されていると、ポンプ(プランジヤ)が作動して
も、吐出開始点においては空気が圧縮されることから、
吐出圧力に達するまでに時間が掛り、一方吸込み開始点
においては、空気が膨脹することから吸込み負圧に達す
るまでに時間が掛る。このため、例えば図4に示す3連
形無脈動ポンプにおいて、吐出流量を合成する2つのポ
ンプ、例えばP1,P2のいずれもが吐出行程となるべ
き点(以下、移行点と称する)Aにおいて、両ポンプの
中の後続する位相側、すなわち吸込行程から吐出行程へ
移行する側のポンプP2には、図5に示すように、吐出
遅れ(休止行程)Δt1が発生する。そして、吐出流量
が欠損Δq1する。 【0005】また、第二に、この種のポンプにおいて
は、駆動部における遊隙の発生が避けられないが、この
ように遊隙が介在していると、後続位相側のポンプP2
は、遊隙の前方向と後方向の軸部のいずれか一方におい
て力を受ける方向へ移動し、このため、図6に示すよう
に、別の吐出遅れ(休止行程)Δt2が発生する。そし
て、吐出流量が更に欠損Δq2する。 【0006】このように、この種の従来の無脈動ポンプ
においては、空気混入および機械的遊隙のために、後続
位相側ポンプには休止行程(吐出遅れ)Δt=Δt1+
Δt2が発生して、吐出流量が欠損Δq=Δq1+Δq
2するため、正確な無脈動を達成し得なかった。 【0007】そこで、前記難点を解消するため、換言す
れば、後続位相側ポンプの休止行程による吐出流量の欠
損分Δqを補正するために、新規技術が開発され、提案
されている(例えば、実開昭58−114883号公報
参照)。すなわち、前記新規技術によれば、図7に示す
ように、吐出流量の一部を合成する2つのポンプ、例え
ばP1,P2のいずれもが吐出行程となるべき移行点
A、言い換えれば、両ポンプの中の後続位相側ポンプP
2が吸込行程から吐出行程へ移行すべき移行点Aの少し
前の事前行程ΔTにおいて、後続位相側ポンプP2に、
このポンプP2に発生する吐出休止行程tに対応する吐
出流量の欠損分Δqに対する補充分ΔQを、追加吐出す
るように、駆動カム18(図2参照)の形状を補正する
ことが開示されている。 【0008】従って、このような技術によれば、後続位
相側ポンプによって発生する吐出流量の欠損分Δqは、
これに対する補充分ΔQによって補正されるので、ポン
プの無脈動性が可及的に向上する。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記新
規技術(以下、従来技術と称する)においても、なお以
下に述べるような難点すなわち無脈動性の不十分さが指
摘されていた。 【0010】すなわち、前記従来技術においては、後続
位相側ポンプに対する吐出流量の補充分ΔQは、前述し
たように(図7参照)、通常は、移行点Aに先行する吐
出休止行程tを含む事前行程ΔTの間に、破線で示され
ている形状の面積で達成される。そして、この補充分Δ
Qは、移行点Aに後続して実線で示されている相似形状
の面積において、すなわち、休止行程Δtの後に、吐出
流量に対して追加補正される。しかるに、後続位相側ポ
ンプによる吐出流量の欠損分Δqは、実際には、通常実
線で示されている面積におけるハッチング部分に相当し
ている。言い換えれば、従来技術における補充分ΔQ
は、実際には、欠損分(ハッチング部分)Δqを、更に
余白部分(余剰分)Δq′だけ超過していた。従って、
前記従来技術においても、前記余剰分Δq′に相当する
分だけの脈動が完全には消去されず、その改善が近来殊
に要望されていた。 【0011】そこで、本発明の目的は、空気混入および
機械的遊隙のために発生するポンプ吐出流量の脈動を効
果的に抑止することができる無脈動ポンプのカム機構を
提供することにある。 【0012】 【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る無脈動ポンプのカム機構は、共通の吸
込配管、吐出配管および駆動装置を備え、それぞれ駆動
カム機構を介して所定の位相差で駆動される複数の往復
動ポンプからなり、一対の往復動ポンプの吐出流量の一
部を順次合成するよう構成してなる無脈動ポンプにおい
て、この駆動カムは吐出流量の一部を合成する前記一対
の往復動ポンプの一方の後続位相側ポンプが、他方の先
行位相側ポンプと共に吐出行程に移行する直前の行程に
おいて、前記後続位相側ポンプに対し、この後続位相側
ポンプに発生する吐出休止行程に対応する吐出流量の欠
損分に対する補充分を追加吐出し得るよう補正された速
度曲線を得るような変位曲線となる形状であり、吸込行
程から吐出行程に移るまでに欠損分に対する補充分を吐
出完了し、吸込行程から吐出行程へおよび吐出行程から
吸込行程へ移る際以外に補充分吐出完了時においてもポ
ンプの変位速度が零となる形状であって、このポンプ吐
出流量の補充分は欠損分に対してその発生するポンプ流
量波形の特性線図の形状と面積および時期が完全に合致
することを特徴とする。 【0013】 【作用】本発明によれば、ポンプ吐出流量の欠損分に対
する補充分は、事前行程において、事前的にかつ前記事
前行程のポンプ吐出休止行程に対応する期間に完了する
ようにして達成される。従って、ポンプ吐出流量の補充
分は、欠損分に対して、その発生する形状、面積および
時期が完全に合致することは明らかである。言い換えれ
ば、前記補充分には、前記従来技術における前記余剰分
が付加されることがない。従って、本発明によれば、空
気混入および機械的遊隙のために発生するポンプ吐出流
量の脈動が完全に消去され得る。 【0014】 【実施例】次に、本発明に係る無脈動ポンプのカム機構
の実施例につき、その流量波形を示す添付図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図2
乃至7に示す従来の構成と同一の構成部分には同一の参
照符号を付し、詳細な説明を省略する。 【0015】先ず初めに、本発明の無脈動ポンプのカム
機構は、この種の無脈動ポンプに発生するポンプ吐出流
量の欠損分に対する補充分を、前記欠損分に対して、完
全に合致するように構成されるものであることは明らか
である。 【0016】すなわち、図1は、3連形無脈動ポンプに
対するポンプ吐出流量の補充分を説明するためのポンプ
吐出流量波形図(図1)であり、従来のポンプ吐出流量
波形図を示す図7に対応している。また、図2は、本発
明を適用し得る無脈動ポンプのカム機構を示し、共通の
吸込配管10と、吐出配管12と、および駆動装置(カ
ムシャフト14等)とを備え、そして各ポンプのプラン
ジャ16をそれぞれ駆動偏心カム18を介して所定の位
相差(120°)で駆動される複数(3つ)の往復動ポ
ンプP1,P2,P3の中の一対のポンプの吐出流量の
一部を順次合成するようにした無脈動ポンプが示されて
いる。 【0017】そして、前記無脈動ポンプにおいて、吐出
流量の一部を合成する一対のポンプ、例えばP1,P2
の中の一方の後続位相側ポンプP2は、他方の先行位相
側ポンプP1と共に吐出行程に入る点A、すなわち後続
位相側ポンプP2が吸込行程から吐出行程へ移行する移
行点Aの直前の事前行程ΔTにおいて、後続位相側ポン
プP2に、この後続位相側ポンプP2に発生する吐出休
止行程tに対応する吐出流量の欠損分Δq(図5および
図6に関する説明を参照)に対する補充分ΔQを、事前
的にかつ前記事前行程ΔTの前記吐出休止行程tに対応
する期間に完了するようにして追加吐出させるように、
前記駆動カム18の形状を補正した構成とする。 【0018】このように、本発明においては、ポンプ吐
出流量の欠損分Δqに対する補充分ΔQが、事前行程Δ
Tにおいて、事前的に且つ前記事前行程ΔTのポンプ吐
出休止行程Δtに対応する期間、すなわち合致する両行
程ΔT,Δtの間に、完全に完了することになる。従っ
て、ポンプ吐出流量の補充分ΔQおよび欠損分Δqは、
図1に破線および実線で示されているように、その発生
する形状、面積および時期が完全に合致する。従って、
本発明によれば、補充分ΔQには、従来技術における余
剰分Δq′(図7に関する説明を参照)が付加されるこ
とがないので、空気混入および機械的遊隙のために発生
するポンプ吐出流量の脈動を完全に消去することができ
る。 【0019】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る無脈
動ポンプのカム機構は、共通の吸込配管、吐出配管およ
び駆動装置を備え、それぞれ駆動カム機構を介して所定
の位相差で駆動される複数の往復動ポンプからなり、一
対の往復動ポンプの吐出流量の一部を順次合成するよう
構成してなる無脈動ポンプにおいて、この駆動カムは吐
出流量の一部を合成する前記一対の往復動ポンプの一方
の後続位相側ポンプが、他方の先行位相側ポンプと共に
吐出行程に移行する直前の行程において、前記後続位相
側ポンプに対し、この後続位相側ポンプに発生する吐出
休止行程に対応する吐出流量の欠損分に対する補充分を
追加吐出し得るよう補正された速度曲線を得るような変
位曲線となる形状であり、吸込行程から吐出行程に移る
までに欠損分に対する補充分を吐出完了し、吸込行程か
ら吐出行程へおよび吐出行程から吸込行程へ移る際以外
に補充分吐出完了時においてもポンプの変位速度が零と
なる形状であって、このポンプ吐出流量の補充分は欠損
分に対してその発生するポンプ流量波形の特性線図の形
状と面積および時期が完全に合致するよう構成されたこ
とにより、空気混入および機械的遊隙のために発生する
ポンプ吐出流量の脈動を完全に消去することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る無脈動ポンプのカム機構の吐出流
量補充機能を説明するための各ポンプの流量波形および
その合成波形を示す特性線図である。 【図2】本発明に係る無脈動ポンプのカム機構を適用し
得る一般的な2連形無脈動ポンプの構成を示す概略断面
図である。 【図3】一般的な2連形無脈動ポンプにおける各ポンプ
の流量波形およびその合成波形を示す特性線図である。 【図4】一般的な3連形無脈動ポンプにおける各ポンプ
の流量波形およびその合成波形を示す特性線図ある。 【図5】一般的な3連形無脈動ポンプで発生する空気混
入による吐出遅れ(休止行程)およびこれによる吐出流
量欠損分を説明するための各ポンプの流量波形およびそ
の合成波形を示す特性線図である。 【図6】一般的な3連形無脈動ポンプで発生する機械的
遊隙による吐出遅れ(休止行程)およびこれによる吐出
流量欠損分を説明するための各ポンプの流量波形および
その合成波形を示す特性線図である。 【図7】従来の無脈動ポンプのカム機構の吐出流量補充
機構を説明するための各ポンプの流量波形およびその合
成波形を示す特性線図である。 【符号の説明】 10 吸込配管 12 吐出配管 14 カムシャフト 16 プランジャ 18 駆動カム 20 ポンプ室 22,24 逆止弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−247769(JP,A) 実開 昭58−114883(JP,U) 実開 昭61−19684(JP,U) 実公 昭63−16873(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 9/00 - 15/08 F04B 53/00 - 53/22

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 共通の吸込配管、吐出配管および駆動装
    置を備え、それぞれ駆動カム機構を介して所定の位相差
    で駆動される複数の往復動ポンプからなり、一対の往復
    動ポンプの吐出流量の一部を順次合成するよう構成して
    なる無脈動ポンプにおいて、この駆動カムは吐出流量の
    一部を合成する前記一対の往復動ポンプの一方の後続位
    相側ポンプが、他方の先行位相側ポンプと共に吐出行程
    に移行する直前の行程において、前記後続位相側ポンプ
    に対し、この後続位相側ポンプに発生する吐出休止行程
    に対応する吐出流量の欠損分に対する補充分を追加吐出
    し得るよう補正された速度曲線を得るような変位曲線と
    なる形状であり、吸込行程から吐出行程に移るまでに欠
    損分に対する補充分を吐出完了し、吸込行程から吐出行
    程へおよび吐出行程から吸込行程へ移る際以外に補充分
    吐出完了時においてもポンプの変位速度が零となる形状
    であって、このポンプ吐出流量の補充分は欠損分に対し
    てその発生するポンプ流量波形の特性線図の形状と面積
    および時期が完全に合致することを特徴とする無脈動ポ
    ンプのカム機構。
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