JP4475806B2 - 液体を高圧ポンピングまたは均質化する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、液体を高圧ポンプ圧送または均質化する装置に関し、ポンプブロック（区画）、バルブ類、そしてピストンを具備したポンプセクション（部分）を有することはもちろん、ベルト列から成る伝達機構を具備した駆動モータと、ギヤボックス（歯車箱）と、クランク機構とを有し、ピストンが上記クランク機構に接続され、このクランク機構はクランクケースに収容されている。
【０００２】
（従来の技術）
高圧ポンプは、ポンプブロック、バルブ類、そして多数のプランジャーないしピストンを具備したポンプセクションは勿論、強力電気モータと、ベルト列より成る伝達機構と、ギヤボックスと、クランク機構とから実質的に成っている。クランク機構はクランクケースに収容されている。電気モータの回転運動は、伝達機構によってピストンの往復運動に変換される。高圧ポンプはさらに、操作装置、圧力計や、潤滑系統、電気系統などの周辺装置を含んでいる。
【０００３】
高圧ポンプの一般的な用途分野は、均質化装置（ホモジェナイザー：homogenizer）としてである。高圧ポンプが均質化装置として採用される場合、ポンプブロックに、１つ乃至それ以上の、適宜な均質化圧力の生ずる均質化具ないし逆圧具が追加される。
【０００４】
均質化とは永く用いられている工業処理であって、その目的は、例えばエマルジョン（乳状液）を安定させ、風味や芳香を引き立たせ、塗料により良い色彩彩度を与えるなどの為に、異なった種類の液体に粒子を細かく分配することである。非常に一般的な用途は、牛乳の均質化であり、その目的は、牛乳中に生ずる最大の脂肪球をより小さな脂肪球へせん断し、そうして脂肪エマルジョンを安定させ、これでクリーム凝固を防ぐことである。現代消費される全ての牛乳の大部分は、均質化されている。
【０００５】
均質化は普通、牛乳から成るであろう脂肪エマルジョンが高い入力圧力を与えられ、この入力圧力が非常に狭い絞り部ないし隙間を通してエマルジョンを押し流し、そこで脂肪エマルジョンの脂肪球が、とりわけ均質装置バルブ下流の急激な圧力降下で生ずる乱流の結果、粉砕されることによって起こる。均質化すべき製品は、高圧ポンプを用いて、しばしば数百バールまで加圧されて、逆圧具内の狭い絞り部ないし隙間を押し通される。牛乳のような液体食品がしばしば均質化装置で処理されるならば、厳しい衛生基準を維持することが必須である。
【０００６】
市場に現れる均質化装置の多くは同様な構造である。均質化装置に含まれる構成要素は共通の枠組み上に統合されて、ケースに収納される。とりわけ、均質化装置ないし高圧ポンプの原動機として働く電気モータは、運転中に相当な熱を発生する。伝達機構とポンプセクションもまた、熱発生に加わる。均質化装置の構造の結果として、均質化装置に含まれる機構と構成要素の効率的な空気冷却を実現することが困難であることが、これまでに判明している。長い運転期間中、機械のケース内ではますます熱が発生し、これによって最終的には故障となるであろう。何故なら、軸受け内のオイルの負荷支持能力が、周囲温度の上昇を伴って、相当に減少するからである。従来技術による構造には、これまで、余剰熱を取り除いたり、利用しようとする可能性を与えたものはない。
【０００７】
均質化装置が防音化されている場合、全ての構成要素は共通の遮音ハウジングないしケースに収納され、これは、ケース全体が、衛生機械、すなわち食品を扱うのに用いられる機械に要求される基準に従って遮断されなければならないと云うことを必然的に伴う。従来技術の機械概念とケースの設計によると、均質化装置の種々の部品が保守のための接近困難にもなっている。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の一つの目的は、高圧ポンピングないし均質化のための装置の特定設計と構造によって、装置に含まれる構成要素の制御され管理された空気冷却を得ることである。
本発明の別の目的は、装置の構成要素が発生する余剰の熱を取り除いたり、或いはこれに替えて回収することである。
本発明のさらに別の目的は、装置の構造が高圧ポンプないし均質化装置を衛生部分と駆動部分とに分かち、その結果、駆動部分が衛生機械に要求される基準よりも相当に低い基準に従って防音化できるようにすることである。
【０００９】
（解決手段）
これら及び他の目的は、伝達機構を有する駆動モータとポンプ部とを具備し、伝達機構が、ベルト列と、ギヤボックスと、クランク機構とを有すると共に、ポンプ部が、ポンプブロックと、バルブと、クランク機構に連結されたピストンとを有し、クランク機構がクランクケース内に収納されている、液体を高圧ポンプ圧送または均質化する装置において、前記駆動モータがクランクケースの上方に配置され、該駆動モータの２側面及び軸線方向の両端部が、それぞれ仕切及び保護板によって囲まれており、また、前記仕切の上端部及び下端部が、それぞれ空気入口を有する屋根及びクランクケースの下方に位置する下板によって相互連結され、前記仕切、保護板、屋根及び下板が、駆動モータを囲みかつクランクケースの下方に位置する下部チャンネルを含む空気チャンネルを形成しており、前記駆動モータは、吸込み側のファンインペラと該駆動モータの軸線方向へ延びる冷却フランジとを有し、前記ファンインペラによって吸い込まれて前記空気入口から前記空気チャンネルに導入された冷却用の空気が、該ファンインペラを通り、前記冷却フランジに沿って前記駆動モータの軸線方向の一端から他端へ流れてクランクケースの上側を通過した後に、前記保護板によって強制されて下方へ移動して前記ベルト列とギヤボックスとを通過し、その後クランクケースの下側の冷却のために前記下部チャンネルを通るようにする冷却空気の通路が形成されており、また、前記下部チャンネルを通った空気を下部チャンネルから流出させる空気ダクトが該下部チャンネルに連結されていることを特徴とする装置を提供することにより達成される。
【００１０】
本発明の好ましい実施例は更に請求範囲に記載の特徴ある構成により得られる。
本発明の好ましい実施例が添付図面を参照して以下に詳細に説明される。添付図は本発明を本質的に理解するための部分及びそれらの詳細のみを示すものである。
本発明に係る装置は、図１及び図２において、その基本的な構成要素で示されている。図１において、これらの構成要素のあるものは組立により他の部品を隠すことになるので取り除かれている。
【００１１】
（好適な実施例の記載）
高圧ポンピング装置、即ち高圧ポンプあるいはホモジェナイザが強力な電動モータ１で駆動される。電動モータ１はその保護ターミナルボックス、すなわち端子箱３からケーブルライン２の媒介によって電源（図示せず）に接続されている。
更に本装置は何台かのポンププランジャ又はピストン４及びポンプブロック８を設けたポンプ部を含む。ピストンはシリンダ内で往復動するように設けられている。ポンプピストン４はクランク機構に連結され、該クランク機構は好ましくは鋳鉄の強いクランクケース５内にあるクランク機構に連結されている。ポンプピストン４及びそれらの直径は装置が意図する容量や圧力に従って変えられる。
【００１２】
電気駆動モータ１とポンプ部との間に設けられた伝達機構は１又はそれ以上の駆動ベルト列６、ギアボックス７及び上記クランク機構で実質的に構成されている。伝達機構は駆動モータ１の回転運動をポンプピストン４の往復運動に変えるものである。
もし高圧ポンピング装置がホモジェナイザとして採用されると、１又はそれ以上の逆圧力装置又はホモジェナイザ弁９がポンプブロック８に連結され、逆圧力装置又はホモジェナイザ弁において均質化行程が適度に行われて高圧のもとで生産物が非常に狭いスロットル又はギャップを通過させられる。
【００１３】
本発明に係る装置は、強力で特別に設計されたクランクケース５が装置のフレームを構成し、運搬支持脚１０が直接にクランクケース５を螺合されるように設計される。ビーム１２に螺合される他の支持脚１１の目的は機械がいかなる不安定のリスクなしで安定に設けられることである。装置は外部保護板１４が固定される輪郭１３によって枠取される。外部保護板１４は作動中機械を囲み保護する。外部保護板１４は、例えば、機械が作動される時に簡単に適したアクセス作業ができる。
【００１４】
電気モータ１は特別に設計されたクランクケース５に直接設られてクランクケース５に支持されている。これはコンパクトな構造を全高圧ポンプ又はホモジェナイザに与え、その結果、従来のように設計されて構成された機械より少ないフロアスペースの機械になる。電気モータ１がその２つの側部に２つの仕切１５および１６によって囲まれている。２つの仕切は屋根１７及びチャンネル２４を形成する機械の下の板によって相互連結されている。屋根１７は本装置の特定の応用のために可能な外部ケーシング用の定着場所（ａｎｃｈｏｒａｇｅ）を与えることができる。屋根１７のサイズ及び形状を変えることによって異なるケーシングを採用することができる。
【００１５】
前部仕切１５が、ホモジェナイザまたは高圧ポンプの駆動部、即ちモータ及び伝達機構を、衛生的な部分、即ち生産物が通るそれらの部分から分離する。ホモジェナイザがそのような態様で分離されると、駆動部が位置されるスペースは、以前、ホモジェナイザに含まれる全ての構成要素が同じスペースに設けられた時に必要とされたそれらのかなり低い基準に応じて防音にされ遮断されてもよい。ホモジェナイザ又は高圧ポンプの駆動部は、さらに、機械によって出されるノイズのそれら以上のノイズを生じる機械の駆動部である。更に衛生吸収剤は高価であり、機械的作用に対する抵抗が乏しく、そして防音機能に関する性能が低レベルである等の欠点を有する。
【００１６】
二つの仕切１５，１６は、例えば、格子模様のアルミ板（ｃｈｅｑｕｅｒｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｌａｔｅ）から作られてもよい。この格子模様の板の不揃いな側面をモータ１の方へ曲げる（ｔｕｒｎｉｎｇ）ことによって、音波の反射が全ての方向において得られる。音波は方向の各変化によりエネルギを損失するので、これは駆動部の音遮蔽にいくらか貢献している。さらに、格子模様のアルミ板は経済的な材料であり、反射光の不利益を蒙ることもなく、そのためステンレス鋼で生じる眩しさも生じない。
【００１７】
仕切１５，１６はさらに、潤滑ユニットや、つなぎ箱、警報パネル、配線などの本装置の周囲設備に対し定着点として作用する。仕切１５，１６をモータ１に近接して配置して、それを二つの側面で囲み、機械（ｍａｃｈｉｎｅ）の一方の外部保護板１４の外方に延びることにより、ベルト列６に特定のベルトガードを設けなくてもよくなる。
【００１８】
二つの仕切１５，１６と屋根１７は共にモータ１を囲む空気チャンネルを形成する。該空気チャンネルは保護板１４によってその両短縁部を規定される。図３、図４では、矢印が装置の駆動部の中を空気によって取られるチャンネルを示し、本装置の熱発生要素の効果的で簡単な空冷が得られる。
【００１９】
空気は、屋根１７の空気取入れ口１８を通って、本装置の高圧ポンプ、または均質化装置（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）の中を通過する。空気は屋根１７に配置された案内板１９を介して導かれ、その後、空気はラビリンス板２０を通過して、モータ１の吸込み側２１の方へ下降される。案内板１９とラビリンス板２０はさらに、モータ１や端子箱３に水のしぶきが直接かかることを防ぎ、例えば、酪農環境で、泡形状の灰汁を洗ってその後高圧の水を使って直接水洗いするやり方が容易に行える。
【００２０】
モータ１の吸込み側２１では、空気がモータ１のファンインペラによって吸い込まれ、加圧される。空気はさらにモータ１の冷却フランジ２２に沿って流れ、その場合、空気はまたクランクケース５の上側を通過する。空気は、他の通路がモータ１を密封している板２３によって封鎖されているため、強制的にモータ１のファンインペラの中に入る。モータ１を通過後、空気は保護板１４によって強制されて、下方に移動し、その途中の本装置の伝達機構である、ベルト列６とギヤボックス７を通過する。その後、空気はクランクケース５の下のチャンネル２４の中を通過してクランクケース５の下側を冷却する。
【００２１】
図３に示すように、空気ダクト２５がクランクケース５の下でチャンネル２４に連結されてもよく、空気ダクト２５は壁２６を貫通しているので、この空気ダクトは空気を本装置から離して本装置が配置されている建物から外へ導く。または、空気ダクト２５は、図４で示されるように、空気で冷却されるかまたは水で冷却される、従来の空気冷却器を通過するようになるので、本装置へ戻ってもいい。空気冷却器２７で冷却された後、空気は循環されて再び屋根１７の空気取入れ口１８を通って入る。大きい機械では、約２０ｋＷに達することもある、空気伝達損失効果（ａｉｒｂｏｒｎｅ ｌｏｓｓ ｅｆｆｅｃｔｓ）を、冷却器に水を循環させることへ転化させることによって、通常は、例えばヒートポンプによる損失であるこのエネルギを大事にすることができる。この工程を使用することによって得られる他の利点は、本発明によってつくられる高圧ポンプまたは均質化装置は、たびたび主要な問題となる、工場の建物内で周囲温度を上げることに貢献していないということである。
【００２２】
通常の高圧ポンプや均質化装置は駆動部において９０％より低い効率である。上記のように損失エネルギを取り戻すことによって、この効率は９８−９９％まで上げることができる。
【００２３】
以上のことから明らかのように、本発明は高圧での圧送または均質化のための装置を実現するものであり、構成要素の特定の設計や配置の結果、この装置は特別のフレームを必要とせず、小さな床スペースを占める簡単な構造を示すものである。相互に連結する仕切や屋根によって、本装置の駆動部を効果的に冷却するために使用される空気チャンネルが得られる。本装置を通過後、空気は離れるようにされてもいいし、冷却後再活用されてもよい。
本発明は上記に記載されたり図面に示されたものに制限されるように考えられるべきではなく、多くの変更が添付の請求の範囲から離れることなく考えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の部分分解スケルトン図。
【図２】本発明に係る組立装置のスケルトン図。
【図３】本発明に係る第１実施例の空気冷却装置の部分断面側面図。
【図４】本発明に係る第２実施例の空気冷却装置のの部分断面側面図。

Claims (5)

1. 伝達機構を有する駆動モータ（１）とポンプ部とを具備し、伝達機構が、ベルト列（６）と、ギヤボックス（７）と、クランク機構とを有すると共に、ポンプ部が、ポンプブロック（８）と、バルブと、クランク機構に連結されたピストン（４）とを有し、クランク機構がクランクケース（５）内に収納されている、液体を高圧ポンプ圧送または均質化する装置において、前記駆動モータ（１）がクランクケース（５）の上方に配置され、該駆動モータの２側面及び軸線方向の両端部が、それぞれ仕切（１５，１６）及び保護板（１４）によって囲まれており、また、前記仕切（１５，１６）の上端部及び下端部が、それぞれ空気入口（１８）を有する屋根（１７）及びクランクケース（５）の下方に位置する下板によって相互連結され、前記仕切（１５，１６）、保護板（１４）、屋根（１７）及び下板が、駆動モータ（１）を囲みかつクランクケース（５）の下方に位置する下部チャンネル（２４）を含む空気チャンネルを形成しており、前記駆動モータ（１）は、吸込み側（２１）のファンインペラと該駆動モータ（１）の軸線方向へ延びる冷却フランジ（２２）とを有し、前記ファンインペラによって吸い込まれて前記空気入口（１８）から前記空気チャンネルに導入された冷却用の空気が、該ファンインペラを通り、前記冷却フランジ（２２）に沿って前記駆動モータの軸線方向の一端から他端へ流れてクランクケース（５）の上側を通過した後に、前記保護板（１４）によって強制されて下方へ移動して前記ベルト列（６）とギヤボックス（７）とを通過し、その後クランクケース（５）の下側の冷却のために前記下部チャンネル（２４）を通るようにする冷却空気の通路が形成されており、また、前記下部チャンネル（２４）を通った空気を下部チャンネル（２４）から流出させる空気ダクト（２５）が該下部チャンネル（２４）に連結されていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、該装置がホモジェナイザーを備え、逆圧具（９）が前記ポンプ部に連結されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置において、前記空気ダクト（２５）を通って空気が前記装置から流出するように構成されている装置。
4. 請求項１に記載の装置において、前記空気ダクト（２５）を通って空気がクーラー（２７）へ導かれ、その後前記空気入口（１８）に戻されるようになっている装置。
5. 請求項１に記載の装置において、前記クランクケース（５）が前記装置のフレームを構成している装置。

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