JP6698497B2

JP6698497B2 - ポンプ装置

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Publication number: JP6698497B2
Application number: JP2016207155A
Authority: JP
Inventors: 英雄野母
Original assignee: 株式会社オーヤラックス
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: JP2018066360A

Description

本発明は、吸入口から吐出口まで液体が通過する流路部と、往復動作によって流路部の容積を変化させる駆動部と、を備えたポンプ装置に関する。

一般に、ポンプ室の容積を変化させることで吸入口から液体を吸入して吐出口から吐出するポンプ装置において、液体に気体が混入することにより、吐出量が低下してしまったり、液体を吐出できなくなってしまったり（ガスロック）する場合があった。即ち、気体は液体よりも膨張及び収縮しやすいことから、ポンプ室の容積変化を気体が吸収してしまい、ポンプ室の加圧によって液体を吐出口側に送り出したり、減圧によって液体を吸入口側から吸入したりしにくくなってしまう。従って、ポンプ室を有する流路部から気体を除去することが求められていた。

そこで、ガス抜き機構が設けられた往復動ポンプ（ポンプ装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された従来の往復動ポンプでは、ポンプ室の上方且つ吐出口側に設けられた通路に、上方に延びるガス抜き用の通路と、水平方向に延びる吐出用の通路と、が接続されている。ガス抜き用の通路には、液体及び気体を排出可能な弁が設けられており、流路から気体が除去され、液体及び気体が吸入側のタンクに回収されるようになっている。

特開平９−２０３３８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の往復動ポンプでは、気体の混入時だけでなく非混入時であってもガス抜き用の通路から液体が排出されて回収されてしまうため、吐出効率（即ち、ポンプ室の容積変化に対する液体の吐出量）が低下してしまうという不都合があった。従って、流路部から気体を除去することと、吐出効率を向上させることと、を両立させることは困難であった。

本発明の目的は、吐出効率を向上させるとともに流路部から気体を除去することができるポンプ装置を提供することにある。

本発明のポンプ装置は、下方側の吸入口から上方側の吐出口まで液体が通過する流路部と、往復動作によって前記流路部の容積を変化させる駆動部と、を備えて液体を吸入及び吐出するポンプ装置であって、前記流路部は、前記吸入口から上方側に延びる吸入流路と、吸入側逆止弁を介して前記吸入流路に接続されるポンプ室と、前記ポンプ室に対して上方側に位置して接続される中間室と、吐出側逆止弁を介して前記中間室に接続されるとともに前記吐出口に向かって延びる吐出流路と、を有し、前記中間室には、前記液体よりも密度が低くなるように構成されて前記液体内で浮上しようとするフロート弁体と、該フロート弁体の下方側に位置する弁座部と、前記フロート弁体の上方側への移動を規制しつつ前記液体及び気体が通過可能な規制部と、が設けられるとともに、前記規制部と前記吐出側逆止弁との間に気体滞留部が形成され、前記フロート弁体は、前記液体内で浮上して前記規制部に当接する上方位置と、前記弁座部に着座して前記中間室と前記ポンプ室とを区画する下方位置と、に移動自在に設けられ、前記フロート弁体は、前記気体滞留部及び前記規制部の下方側に気体が流入することにより、前記上方位置から下方側に移動するように構成され、前記フロート弁体が前記上方位置から下方に移動した状態で、前記気体滞留部の圧力が前記吐出流路の圧力を超えることで、前記気体滞留部に流入した前記気体が前記吐出口から排出されることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、液体が通過可能な規制部によってフロート弁体の上方側への移動が規制されていることで、ポンプ室内における気体の量が充分に少ない場合（気体が存在しない場合を含む）、ポンプ室内の液体が中間室を通過して吐出流路に送り出される。

一方、吸入流路からポンプ室に気体が流入した場合、この気体は、上方側の中間室に移動し、浮上したフロート弁体と弁座部との隙間を通過して気体滞留部に流入する。このとき、ポンプ室の気体は、ポンプ室の膨張および収縮によって、或いは、単に液体中で浮上していくことによって、中間室に移動する。

気体が気体滞留部に流入すると、気体滞留部の圧力が上昇してフロート弁体が下方に移動したり、ポンプ室の膨張によって、気体滞留部の気体も膨張してフロート弁体が下方側に移動したりする。これにより、フロート弁体が弁座部に着座してポンプ室と気体滞留部とが区画され、ポンプ室の膨張による容積変化が気体滞留部の気体によって吸収されなくなり、吸入側逆止弁が開動作して充分な量の液体がポンプ室内に流入する。従って、ポンプ室の収縮時に、中間室に液体が送り込まれやすくなり、吐出側逆止弁が開動作し、気体滞留部の気体が液体とともに吐出される。

以上のように、ポンプ室に気体が流入した場合であっても、この気体が、ポンプ室から中間室を介して吐出流路に移動することで、流路部から除去される。このとき、気体は吐出口から排出されることから、ガス抜きのために液体を吸入口側に回収する構成と比較して、吐出効率を向上させることができる。

この際、本発明のポンプ装置では、前記フロート弁体が着座時に前記弁座部に対して線状に接触することが好ましい。このような構成によれば、フロート弁体の弁座部に対する接触圧を向上させることができ、ポンプ室と中間室とを区画しやすくすることができる。このとき、例えば弁体の下面を曲面状に形成するとともに、弁座部の着座面を、弁体の下面よりも曲率半径が大きい曲面状に形成することにより、線状に接触させてもよいし、弁座部の着座面を逆円錐状（断面直線状）とすることにより、線状に接触させてもよい。

また、本発明のポンプ装置では、前記ポンプ室は、前記吸入側逆止弁から前記中間室まで上方側に向かって延びる鉛直部と、該鉛直部に対して水平方向に隣り合うとともに膨張および収縮するポンプ室本体と、前記ポンプ室本体から水平方向に沿って延びて前記鉛直部に接続される水平部と、該水平部よりも上方側において前記ポンプ室から斜め上方に延びて前記鉛直部に接続される傾斜部と、を有することが好ましい。このような構成によれば、ポンプ室に流入した気体は、ポンプ室本体の膨張時に水平部を通過してポンプ室本体に流入しやすく、ポンプ室本体の収縮時に傾斜部を通過して再び鉛直部に流れ込みやすい。これにより、ポンプ室から中間室に気体が移動しやすくなる。

また、本発明のポンプ装置では、前記駆動部は、コイルに通電することで磁力によって動作するソレノイド式の動作機構を有することが好ましい。このような構成によれば、駆動部の１往復（特にポンプ室が収縮する際の動作）に要する時間が短くなり、ポンプ室に滞留した気体に適宜な振動を加え、上方側の中間室に移動させやすくすることができる。従って、気体滞留部に気体を流入させてフロート弁体を下方側に移動させやすくし、ポンプ室から気体をさらに除去しやすくすることができる。

また、本発明のポンプ装置は、前記液体として発泡性を有するものを用いることが好ましい。このような構成によれば、発泡性を有する液体（例えば次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素等を含む水溶液）が分解して酸素等の気体が発生しても、ポンプ室から気体を除去することができる。

以上のような本発明のポンプ装置によれば、中間室にフロート弁体が設けられ、気体滞留部に気体が流入してフロート弁体が下方側に移動するように構成されていることで、吐出効率を向上させるとともに流路部から気体を除去することができる。

本発明の第１実施形態に係るポンプ装置を示す断面図である。前記ポンプ装置のポンプ室が膨張して気体が流入した様子を示す断面図である。前記ポンプ装置において前記ポンプ室内の気体が上方側に移動する様子を示す断面図である。前記ポンプ装置において気体滞留部に気体が滞留した様子を示す断面図である。前記ポンプ装置においてフロート弁体が弁座部に着座した様子を示す断面図である。前記ポンプ装置においてフロート弁体が弁座部に着座した状態でポンプ室本体が膨張した様子を示す断面図である。前記ポンプ装置において前記ポンプ室が収縮することで気体が吐出される様子を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るポンプ装置を示す断面図である。本発明の変形例に係るポンプ装置の要部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

［第１実施形態］
本実施形態のポンプ装置１は、図１に示すように、下方側の吸入口１１から上方側の吐出口１２まで液体が通過する流路部１０と、水平方向に沿った往復動作によって流路部１０の後述するポンプ室４の容積を変化させる駆動部２０と、を備える。吸入口１１には図示しないチューブの一端が接続されるとともに、チューブの他端が液体を貯蔵するタンク等に接続されている。吐出口１２には図示しないチューブの一端が接続されるとともに、チューブの他端が液体供給先に設けられている。従って、ポンプ装置１は、吸入口１１から液体を吸入して吐出口１２から吐出することにより、タンクから液体供給先に液体を供給するように構成されている。ポンプ装置１による液体の吐出量は、例えば１０〜３０ｍｌ／ｍｉｎに設定されている。

ポンプ装置１が吸入及び吐出する液体は、例えば次亜塩素酸ナトリウム水溶液である。次亜塩素酸ナトリウムは、分解されて気体としての酸素を発生しやすく、温度が高い場合にこの分解反応が進みやすい。また、ポンプ装置１が次亜塩素酸ナトリウム水溶液を吸入及び吐出する場合、液体供給先は、水道施設やプール、浴場の浴槽等に水又は湯を供給するための流水路が例示される。

流路部１０は、下方側から順に、吸入流路２と、２つの吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂと、ポンプ室４と、中間室５と、吐出側逆止弁６と、吐出流路７と、を有し、全体として上下方向に沿って延びている。

吸入流路２は、吸入口１１から上方側に向かって筒状に延びている。吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂは、吸入流路２の上端に設けられるとともに、それぞれ、球状の弁体３１及び弁座３２を有している。２つの吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂは上下方向に並んで直列に接続されているが、１つの吸入側逆止弁のみが設けられる構成としてもよい。吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂにおいて、弁体３１の密度は、液体の密度よりも高くなっており、弁体３１に生じる重力と浮力との差を弁閉力として弁を閉じるように構成されている。また、弁体３１は、液体の逆流を充分に抑制するとともに、後述するようなポンプ室４の膨張によって容易に開動作するような密度を有しているものとする。

ポンプ室４は、２つの吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂを介して吸入流路２に接続され、上方側の吸入側逆止弁３Ｂの上端から上方側に向かって延びる鉛直部４１と、鉛直部４１に対して水平方向に隣り合うポンプ室本体４２と、ポンプ室本体４２の下側部分から水平方向に沿って延びて鉛直部４１に接続される水平部４３と、ポンプ室本体４２の上側部分から斜め上方に延びて鉛直部４１に接続される傾斜部４４と、を有して構成されている。

ポンプ室本体４２は、水平方向の一方側の面を底面として他方側の面を天面とする円筒状（即ち、水平方向から見て略円形）に形成され、底面がダイヤフラム部４５によって形成されるとともに、ダイヤフラム部４５との対向面である天面４２１に水平部４３および傾斜部４４が接続されている。ダイヤフラム部４５は、例えばゴム等の弾性部材によって膜状に形成されるとともに、その中央部に駆動部２０が一体的に固定されることにより、駆動部２０の往復動作に従動する。即ち、ダイヤフラム部４５は、駆動部２０が往復動作することにより、その中心部が天面４２１に近づいたり離れたりする。これにより、ポンプ室本体４２が膨張または収縮し、ポンプ室４が加圧または減圧される。

中間室５は、ポンプ室４の鉛直部４１の上端に接続されるとともに、上方側に向かって延びる空間を形成し、ポンプ室４の上方側に位置している。中間室５には、液体内で浮上しようとするフロート弁体５１と、フロート弁体５１の下方側に位置する弁座部５２と、フロート弁体５１の上方側への移動を規制するとともに液体が通過可能な規制部５３と、が設けられている。

フロート弁体５１は、例えば中空のボールによって構成され、液体よりも密度が低いことで浮上しようとするものであればよい。フロート弁体５１は、全体が球状に形成されることで、その下面が曲面状に形成されている。

弁座部５２は、その上面に曲面状の着座面５２１を有し、下方側に移動したフロート弁体５１が着座するようになっている。着座面５２１は、フロート弁体５１の下面よりも大きな曲率半径を有している。即ち、着座時において、フロート弁体５１が着座面５２１の内周部分に線状（円状）に接触し、この接触部分よりも外側（上方側）においては互いに離隔するようになっている。

規制部５３は、例えば水平面に沿った板状に形成されるとともにフロート弁体５１の上方側に配置されている。弁座部５２から所定の間隔をあけて離座したフロート弁体５１が、規制部５３の下面に当接することで、フロート弁体５１がさらに上方側に移動することが規制される。また、規制部５３には、上下方向に貫通したスリット等の貫通孔が形成されており、フロート弁体５１が当接した状態においても液体および気体が通過することができるようになっている。

中間室５の上端には吐出側逆止弁６が設けられており、規制部５３よりも上方側（即ち、フロート弁体５１と吐出側逆止弁６との間）に気体滞留部５４が形成されている。

吐出側逆止弁６は、吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂと同様に、弁体６１及び弁座６２を有する。吐出流路７は、吐出側逆止弁６からの上端から吐出口１２まで上方側に向かって延びる。尚、吐出流路７には、吐出口に向かう流路とは分岐した分岐路が形成されるとともに分岐路に手動ガス抜き弁部が設けられていてもよい。即ち、手動ガス抜き弁部を開放することにより、流路部１０を外気に開放して手動でガス抜き可能な構成としてもよい。

駆動部２０は、一般的なソレノイド式の動作機構を有するものであって、ダイヤフラム部４５に固定された駆動本体部と、鉄心又はマグネットと、ソレノイドコイルと、スプリングと、電力供給部と、を有する。例えば、駆動本体部がスプリングによって水平方向の一方側に付勢され、電力供給部によってソレノイドコイルに通電することでソレノイドコイルとマグネットとの間に磁力（反発力又は吸引力）が生じ、バネの付勢力に逆らって駆動本体部が他方側に移動するようになっている。電力供給部は、ソレノイドコイルに対してパルス的に電流を流すように構成され、その連続通電時間は例えば７０〜８０ｍｓｅｃとされており、駆動本体部が動作方向に一往復するのに要する時間は、例えば約０．２ｓｅｃとされている。また、単位時間当たりの通電回数（往復回数）は、ポンプ装置１の吐出量に応じて可変に構成されている。

以上のようなポンプ装置１における各部の動作について説明する。ここで、吸入流路２内の圧力を吸入圧力Ｐａとし、ポンプ室４内の圧力をポンプ圧力Ｐｂとし、中間室５の気体滞留部５４内の圧力を滞留部圧力Ｐｃとし、吐出流路７内の圧力を吐出圧力Ｐｄとする。尚、各逆止弁が開動作するか否かは、その両側の圧力の高低だけでなく、逆止弁の重量や浮力にも影響されるが、以下では説明の都合上、一方側の圧力が他方側の圧力よりも低く（または高く）なった場合に弁開するものとする。

まず、液体に気体が混入しない（または混入量が充分に少ない）場合について説明する。ポンプ室本体４２が膨張することでポンプ圧力Ｐｂが吸入圧力Ｐａよりも低くなり、吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂが弁開する。これにより、吸入流路２を介して吸入口１１からポンプ室４に液体が吸入される。このとき、ポンプ圧力Ｐｂと滞留部圧力Ｐｃとが略等しく、フロート弁体５１はほとんど移動しない。その後、ポンプ室本体４２が収縮することでポンプ圧力Ｐｂおよび滞留部圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄよりも高くなり、吐出側逆止弁６が弁開する。これにより、吐出流路７を介して吐出口１２から液体が吐出される。

次に、液体に気体が混入した場合について説明する。上記のようにポンプ室本体４２が膨張して吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂが弁開した際、図２に示すように、液体に混入した気体Ｇがポンプ室４に流入する。尚、図２（図３〜図７についても同様）では、流路部１０は、気体Ｇを図示した部分以外は液体で満たされているものとする。ポンプ室４に流入した気体Ｇは水平部４３を通過してポンプ室本体４２に流入しやすくなっている。

ポンプ室４に気体Ｇが存在することで、ポンプ室本体４２が収縮してもポンプ圧力Ｐｂおよび滞留部圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄよりも高くならず、吐出側逆止弁６が弁開しなくなる。図示の例のように吸入流路２にさらに気体Ｇが存在する場合には、気体Ｇが吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂを持ち上げようとし、ポンプ室本体４２の膨張時に弁開する。尚、ガスロックによって吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂも弁開しなくなってもよい。

このような状態においてポンプ室本体４２が膨張と収縮とを繰り返すことで、その振動および気体Ｇに生じる浮力により、図３に示すようにポンプ室４の気体Ｇが上方側に向かって移動して中間室５に流れ込む。このとき、ポンプ室本体４２内の気体Ｇが傾斜部４４を通過して中間室５に流れ込んでもよいし、鉛直部４１内の気体Ｇがポンプ室本体４２を経由せずに中間室５に流れ込んでもよい。また、フロート弁体５１は弁座部５２から離座しており、気体Ｇはこれらの間を通過して気体滞留部５４に流入する。

図４に示すように気体滞留部５４に気体Ｇが滞留すると滞留部圧力Ｐｃが上昇し、規制部５３の下方側にも気体Ｇが滞留する。その結果、フロート弁体５１が下方に移動しようとする。規制部５３の下方側の気体Ｇの量が充分に多くなると、図５に示すように、フロート弁体５１が弁座部５２に着座し、気体滞留部５４とポンプ室４とが区画される。このような状態でポンプ室本体４２が膨張すると、気体滞留部５４内の気体Ｇの影響を受けず、ポンプ圧力Ｐｂが充分に低くなり、図６に示すように、吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂが弁開して充分な量の液体（図示のように気体が混入していてもよい）がポンプ室４内に流れ込む。尚、フロート弁体５１が弁座部５２に着座していない場合であっても、ポンプ室本体４２の膨張時に気体滞留部５４内の気体Ｇが膨張することにより、フロート弁体５１が着座してもよい。即ち、気体滞留部５４内の気体Ｇが、ポンプ室本体４２の膨張または収縮によって気体ばねとして機能してもよい。

その後、ポンプ室本体４２が収縮すると、図７に示すように、ポンプ圧力Ｐｂが滞留部圧力Ｐｃよりも高くなってフロート弁体５１が上昇して弁開し、さらに、滞留部圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄよりも高くなって吐出側逆止弁６が弁開する。尚、気体滞留部５４内に充分な量の気体Ｇが滞留することにより、気体Ｇによって吐出側逆止弁６が持ち上げられて弁開してもよい。これにより、気体滞留部５４内の気体Ｇが吐出流路７に流れ込み、吐出口１２から液体とともに吐出される。流路部１０から気体Ｇが除去されるまで、上記のような動作が繰り返される。

尚、上記の説明では駆動部２０の動作が充分に早く（周期が短く）、ガスロック状態におけるポンプ室本体４２の膨張および収縮による振動で気体Ｇが中間室５に移動するものとしたが、例えばポンプ室４の経路（鉛直部４１、水平部４３及び傾斜部４４）の内径が充分に大きく気体Ｇが通過しやすい場合には、気体Ｇは、ポンプ室本体４２の振動に依らず単に液体中を浮上していくことで中間室５に移動することもある。このとき、駆動部２０の動作周期が長く、ガスロックが生じる前に気体滞留部５４に気体が流入してフロート弁体５１が弁座部５２に着座することで本発明の効果が奏される（即ち、ガスロックが生じなくても効果が奏され得る）。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、ポンプ室４の上方側に位置する中間室５にフロート弁体５１が設けられ、気体滞留部５４に気体Ｇが流入することによりフロート弁体５１が下方側に移動することで、ポンプ室４に流入した気体Ｇを流路部１０から除去することができる。このとき、気体Ｇは吐出口１２から排出されることから、ガス抜きのために液体を吸入口側に回収する構成と比較して、吐出効率を向上させることができる。

さらに、弁座部５２の着座面５２１がフロート弁体５１の下面よりも大きな曲率半径を有し、フロート弁体５１の下面が着座面５２１に対して線状に接触することで、フロート弁体５１の着座面５２１に対する接触圧を向上させることができる。従って、ポンプ室４と中間室５とを区画しやすくすることができる。

また、ポンプ室本体４２に対して下から順に水平部４３及び傾斜部４４が接続されていることで、ポンプ室４に流入した気体Ｇは、ポンプ室本体４２の膨張時に水平部４３を通過してポンプ室本体４２に流入しやすく、ポンプ室本体４２の収縮時に傾斜部４４を通過して再び鉛直部４１に流れ込みやすい。これにより、ポンプ室４から中間室５に気体Ｇが移動しやすくなる。

また、駆動部２０がソレノイド式の動作機構を有することで、駆動部２０の１往復に要する時間が短くなり、ポンプ室４に滞留した気体Ｇに適宜な振動を加え、上方側の中間室５に移動させやすくなる。従って、気体滞留部５４に気体Ｇを流入させてフロート弁体５１を下方側に移動させやすくし、ポンプ室４から気体Ｇをさらに除去しやすくすることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るポンプ装置１Ｂについて図８に基づいて説明する。ポンプ装置１Ｂは、下方側の吸入口１１から上方側の吐出口１２まで液体が通過する流路部１０Ｂと、往復動作によって流路部１０Ｂの容積を変化させる駆動部２０と、を備えて液体を吸入及び吐出するものであって、流路部１０Ｂは、吸入口１１から上方側に延びる吸入流路２と、吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂを介して吸入流路２に接続されるポンプ室４Ｂと、ポンプ室４Ｂに対して水平方向に並ぶように配置される中間室８と、吐出側逆止弁６を介して中間室８に接続されるとともに吐出口に向かって延びる吐出流路７Ｂと、を有する。

ポンプ室４Ｂは、ポンプ室本体４２と、吸入側逆止弁３Ｂから斜め上方に延びてポンプ室本体４２に接続される第１上昇路４６と、ポンプ室本体４２から斜め上方に延びる第２上昇路４７と、を有する。

中間室８は、水平方向に沿って延びるとともに第２上昇路４７の上端に接続されるシリンダ部８１と、シリンダ部８１の上面から上方側に延びて吐出側逆止弁６に接続される鉛直路８２と、を有する。

シリンダ部８１は、水平方向の一端に第２上昇路４７が接続されており、他端が開口となっている。シリンダ部８１には、水平方向に沿って延びる弁体８３が収容されており、弁体８３を駆動するための弁体駆動手段８４によって水平方向の他端の開口が塞がれている。弁体駆動手段８４は、弁体８３を水平方向に沿って移動させるものであり、例えば駆動部２０と同様の動作機構を有していればよい。本実施形態では、弁体駆動手段８４が駆動部２０と共通の電源から電力が供給されて動作し、これにより、駆動部２０と弁体駆動手段８４とが同期して駆動するものとする。

弁体８３の先端にはＯリング８３１が設けられており、Ｏリング８３１がシリンダ部８１の水平方向における一端側の内壁８１１に接離するようになっている。即ち、弁体８３は、水平方向に沿って移動し、Ｏリング８３１が内壁８１１に当接することで弁閉し、内壁８１１から離れることで弁開する。また、Ｏリング８３１は内壁８１１のうち第２上昇路４７が接続された部分を囲むように設けられている。弁体８３のうち弁体駆動手段８４の軸受部８４１によって支持される部分には、摺接用のＯリング８３２が設けられている。

吐出流路７Ｂには、手動ガス抜き部７１が設けられるとともに、手動ガス抜き部７１よりも吐出側に、逆止弁７２が設けられている。

以下、ポンプ装置１Ｂの各部の動作について説明する。駆動部２０と弁体駆動手段８４とが同期して駆動することから、駆動部２０が一方側に移動してポンプ室本体４２が最膨張状態となった場合に弁体８３が弁閉し、駆動部２０が他方側に移動してポンプ室本体４２が最収縮状態となった場合に弁体８３が弁開する。これにより、ポンプ室本体４２が収縮することで液体が中間室８に送り込まれ、吐出側逆止弁６が弁開することで中間室８内の気体が吐出流路７に送り込まれる。

ここで、液体中に気体が混入した場合について考える。ポンプ室４Ｂ内の気体は、ポンプ室本体４２の収縮時に弁体８３が弁開することにより、シリンダ部８１に送り込まれる。シリンダ部８１内の気体は、鉛直路８２の上端まで移動して吐出側逆止弁６の弁体を持ち上げようとする。鉛直路８２の上端に滞留した気体が吐出側逆止弁６の弁体を持ち上げて弁開した場合、この気体は吐出流路７Ｂを通過して吐出口１２から除去される。

鉛直路８２の上端に滞留した気体が少なく吐出側逆止弁６の弁体が持ち上げられない場合について説明する。ポンプ室本体４２の膨張時に弁体８３が弁閉することで、ポンプ室４Ｂと中間室８とが区画される。中間室８の気体によって容積変化が吸収されず、吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂが弁開する。これにより、ポンプ室本体４２の収縮時に充分な量の液体が中間室８に送り込まれるようになり、吐出側逆止弁６が弁開し、気体が吐出口１２から除去される。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、中間室８に設けられた弁体８３が、ポンプ室４Ｂを膨張又は収縮させる駆動部２０と同期して弁開又は弁閉することで、ポンプ室４Ｂ内の気体を除去することができる。

以上、２つの実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記第１実施形態では、弁座部５２の着座面５２１がフロート弁体５１の下面よりも大きな曲率半径を有し、フロート弁体５１が着座時に着座面５２１に線状に接触するものとしたが、フロート弁体が弁座部に対して線状に接触すれば、他の形状であっても同様の効果が奏される。

例えば、図９に示すように、弁座部５２Ｂが逆円錐状（断面直線状）の着座面５２１Ｂを有することで、フロート弁体５１が弁座部５２Ｂに対して線状に接触してもよい。また、フロート弁体は球状のものに限定されず、棒状の弁体のうち下面のみが曲面状に形成されていてもよい。また、フロート弁体と弁座部とのうち一方に角部が形成され、この角部が他方に当接することで線状に接触する構成としてもよい。このように、線状の接触を実現するためにフロート弁体および弁座部を種々の形状とすることが可能であり、想定される気体の混入量やポンプ室の容積、駆動部の動作速度、各径路の断面積、吐出圧力等の各種条件に応じて適宜な形状が選択されればよい。

また、例えばフロート弁体の下面と着座面とが略等しい曲率半径を有することで面接触する構成としてもよい。このとき、フロート弁体の下面と着座面との接触面積を適宜に設定し、充分な接触圧が得られるようにすればよい。また、適宜な接触面積を確保することにより、フロート弁体と着座面との間に隙間を生じにくくすることができる。

また、前記第１実施形態では、ポンプ室４が鉛直部４１と水平部４３と傾斜部４４とを有するものとしたが、ポンプ室はこのような形状のものに限定されない。ポンプ室は、例えば吸入側逆止弁３Ａ、３Ｂからポンプ室本体まで斜め上方に延びる経路と、ポンプ室本体から吐出側逆止弁６まで斜め上方に延びる経路と、を有するものであってもよい。

また、前記第１実施形態では、ポンプ装置１が次亜塩素酸ナトリウム水溶液を対象として吸入及び吐出するものとしたが、ポンプ装置１は、分解等によって気体を生じ得る（即ち発泡性を有する）他の液体を対象としてもよいし、吸入側のタンクに気体が混入しやすい場合には、気体を生じない液体を対象としてもよい。

また、前記第２実施形態では、弁体駆動手段８４が駆動部２０と共通の電源から電力が供給され、駆動部２０と弁体駆動手段８４とが同期して駆動するものとしたが、弁体駆動手段８４と駆動部２０とがそれぞれ別電源から電力が供給されて駆動してもよい。このように別電源によって駆動させる場合、前記第２実施形態と同様に弁体８３の動作とポンプ室４Ｂの容積変化とを同期させてもよいし、同期させなくてもよい。例えば、弁体８３の動作の周期がポンプ室４Ｂの容積変化の周期の整数倍であってもよいし、ポンプ室４Ｂの容積変化の周期が弁体８３の動作の周期の整数倍であってもよい。また、弁体８３が弁開又は弁閉するタイミングと、ポンプ室４Ｂが最収縮又は最膨張するタイミングと、がずれていてもよい。例えば、ポンプ室４Ｂの収縮開始に先立って弁体８３を弁開させれば、中間室８に液体を送り込みやすくすることができる。また、ポンプ室４Ｂの膨張開始に先立って弁体８３を弁閉させれば、中間室８の気体の影響を受けにくくすることができる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ポンプ装置
１０流路部
２０駆動部
２吸入流路
３Ａ、３Ｂ吸入側逆止弁
４ポンプ室
４１鉛直部
４２ポンプ室本体
４３水平部
４４傾斜部
５中間室
５１フロート弁体
５２弁座部
５２１着座面
５３規制部
５４気体滞留部
６吐出側逆止弁
７吐出流路

Claims

下方側の吸入口から上方側の吐出口まで液体が通過する流路部と、往復動作によって前記流路部の容積を変化させる駆動部と、を備えて液体を吸入及び吐出するポンプ装置であって、
前記流路部は、前記吸入口から上方側に延びる吸入流路と、吸入側逆止弁を介して前記吸入流路に接続されるポンプ室と、前記ポンプ室に対して上方側に位置して接続される中間室と、吐出側逆止弁を介して前記中間室に接続されるとともに前記吐出口に向かって延びる吐出流路と、を有し、
前記中間室には、前記液体よりも密度が低くなるように構成されて前記液体内で浮上しようとするフロート弁体と、該フロート弁体の下方側に位置する弁座部と、前記フロート弁体の上方側への移動を規制しつつ前記液体及び気体が通過可能な規制部と、が設けられるとともに、前記規制部と前記吐出側逆止弁との間に気体滞留部が形成され、
前記フロート弁体は、前記液体内で浮上して前記規制部に当接する上方位置と、前記弁座部に着座して前記中間室と前記ポンプ室とを区画する下方位置と、に移動自在に設けられ、
前記フロート弁体は、前記気体滞留部及び前記規制部の下方側に気体が流入することにより、前記上方位置から下方側に移動するように構成され、
前記フロート弁体が前記上方位置から下方に移動した状態で、前記気体滞留部の圧力が前記吐出流路の圧力を超えることで、前記気体滞留部に流入した前記気体が前記吐出口から排出されることを特徴とするポンプ装置。
前記フロート弁体が着座時に前記弁座部に対して線状に接触することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
前記ポンプ室は、前記吸入側逆止弁から前記中間室まで上方側に向かって延びる鉛直部と、該鉛直部に対して水平方向に隣り合うとともに膨張および収縮するポンプ室本体と、前記ポンプ室本体から水平方向に沿って延びて前記鉛直部に接続される水平部と、該水平部よりも上方側において前記ポンプ室から斜め上方に延びて前記鉛直部に接続される傾斜部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ装置。
前記駆動部は、コイルに通電することで磁力によって動作するソレノイド式の動作機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ装置。
前記液体は、発泡性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ装置。