JP6901517B2 - 液体輸送システム - Google Patents

Description

本発明は、液体輸送システムであって、特に、等しい圧力で流量を均一に維持し、均一に輸送回収する液体輸送システムに関する。

従来の液体輸送は、ポンプにより加圧し、配管を介して目的地へ輸送することが一般的であった。上述したポンプは、外付けしたエンジンにより駆動し、ポンプの作用により液体を連続的に吸排水していた。しかし、エンジンは一般に重過ぎる上、燃料を使用しなければならず、屋外で電気が利用できない状況でも使用できる上、室内又は電力が得られ易い場所では、モータ方式又は電磁方式によりポンプを駆動させることが一般的であった。

しかし、従来のポンプは、迅速な輸送及び輸送品質に対する要求が低い流体のみにしか適さず、輸送速度が遅い流体度が濃厚である液体には適用できなかった（例えば、印刷機）。インキで印刷する場合、ポンプでインキを送り出す設備を備えることが一般的であった。これは一般にエアポンプと称し、これは気圧によりポンプ内に設けた隔膜を駆動してインキを貯蔵タンクに輸送し、印刷作業のニーズを満たしていた。
図５に示すように、エアポンプ７は、一端にインキつぼ（ｉｎｋ ｆｏｕｎｔａｉｎ）７１が接続され、印刷機８のインキ供給管８１が他端に接続され、インキ供給管８１の下方の適宜な箇所には互いに接するインキつぼローラ（ｉｎｋ ｆｏｕｎｔａｉｎ ｒｏｌｌｅｒ）８２が配設され、２つのインキつぼローラ８２の互いに接する箇所の上方にインキ供給管８１が位置する。２つのインキつぼローラ８２が互いに反対方向に回転し（即ち、下から互いに接する箇所に向かって回転し）、インキ供給管８１から噴出されるインキが、２つのインキつぼローラ８２が互いに接する箇所の隙間から流下し、２つのインキつぼローラ８２の互いに接する箇所の上方に挟設した溝部内に漏れ、互いに接する箇所から出て、２つのインキつぼローラ８２の外縁を汚してしまうことがある。さらに余分なインキが溝部の両端に向かって流れ、溝部両端に設けられたインキ収集槽８３内に流入し、インキ収集槽８３が回流管８４に接続され、インキつぼ７１に戻ってインキが回収される。通常、自然に垂れ流れる方式が採用されるため、インキ収集槽８３のインキが回流管８４に垂れ流れ、流体静力学の高度差（重力流）又は毛細管現象（又は毛管現象）により、液体が高い所から低い所へ流れてインキつぼ７１へ戻るため、以下（１）〜（４）の欠点があった。

（１）回流管は、管径が大きくなければならず（管が太い）、管径が大きいほど、流体度が濃厚である液体が通り易くなる一方、相対的にコストが増えた。
（２）管径が大きくても流体度が濃厚である液体は流動速度が遅く、インキが容易に揮発して乾いてしまうことがあった。
（３）輸送過程の入液速度が速く、回流速度が遅いため、輸送のバランスが悪かった。
（４）配管が洗浄し難く、インキが乾いて管壁に付着してしまうため、大量の清水で回流管を洗浄する必要があった。

本発明の第１の目的は、ダブルダイヤフラムポンプにより２つの隔膜を押したり引いたりし、２つの吸入口及び排出口の端部を出入りする輸送状態により、液体が送られるか戻る過程でも、等しい圧力で流量（体積）を均一に維持し、均一かつスムーズに輸送することができる液体輸送システムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、等しい圧力で流量（体積）を均一に維持して運送し、配管の洗浄が清水で可能なため、節水できる上、回流管により迅速に洗浄して交換することもできる液体輸送システムを提供することにある。
本発明の第３の目的は、液体の輸送過程でも液体の揮発又は漏れが発生せず、液体を安定的に供給することができる液体輸送システムを提供することにある。

本発明の一実施形態に係る液体輸送システムの構成（密閉式）を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る液体輸送システムのポンプの動作を示す部分拡大図（１）である。 本発明の一実施形態に係る液体輸送システムのポンプの動作を示す部分拡大図（２）である。 本発明の他の実施形態に係る液体輸送システムの構成（非密閉式）を示す説明図である。 従来技術の説明図である。

まず、図１を参照する。図１は、本発明の一実施形態に係る液体輸送のシステムの構成（密閉式）を示す説明図である。

本発明の一実施形態に係る液体輸送方法は、以下（ａ）〜（ｄ）のステップを含む。

（ａ）液体輸送システムＡを準備する。液体輸送システムＡは、導入配管２を介し、貯液ユニット４中の液体を液体供給部５に輸送するとともに、上述した液体供給部５が戻り配管（ｒｅｔｕｒｎ ｐｉｐｅｌｉｎｅ）３に接続され、上述した貯液ユニット４の液体輸送システムＡに液体を送る。上述した液体輸送システムＡは、工作機械Ｂに液体を供給する。

（ｂ）ダブルダイヤフラムポンプ（ｄｏｕｂｌｅ ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｐｕｍｐ）１を準備する。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、上述した液体輸送システムＡ中に位置し、上述した導入配管２を上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第１の隔膜１１の作動経路に接続し、上述した戻り配管３を上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第２の隔膜１２の作動経路に接続する。

（ｃ）第１の隔膜圧力を提供する。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、第１の隔膜１１に圧力を加え、上述した貯液ユニット４中の液体を上述した導入配管２に通し、上述した第１の隔膜１１の作動経路を介し、上述した液体供給部５へ送り、工作機械Ｂでの使用に提供する。

（ｄ）第２の隔膜圧力を提供する。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、第２の隔膜１２に圧力を加え、上述した液体供給部５中の液体を上述した戻り配管３に通し、上述した第２の隔膜１２の作動経路を介し、上述した貯液ユニット４へ戻す。

上述した方法には、以下のような液体輸送システムＡを採用する必要がある。この液体輸送システムＡは、ダブルダイヤフラムポンプ１、導入配管２、戻り配管３、貯液ユニット４及び液体供給部５を含む。

ダブルダイヤフラムポンプ１は、空圧機構１０を内部に有する。上述した空圧機構１０は、第１の隔膜１１及び第２の隔膜１２を有する上、気体を導入して第１の隔膜１１及び第２の隔膜１２を変位させて作動させる吸気部１０１を有する。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、上述した第１の隔膜１１の端部に互いに対応するように設けた第１の吸入口１３及び第１の排出口１４を有するとともに、第１の液体収容空間１５が形成される。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、上述した第２の隔膜１２の端部に互いに対応するように設けた第２の吸入口１６及び第２の排出口１７を有するとともに、第２の液体収容空間１８が形成され、複数の吸入口及び排出口には逆止弁１９がそれぞれ設けられる。

導入配管２は、第１の導入管２１及び第２の導入管２２を有する。上述した第１の導入管２１の一端は、上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第１の吸入口１３に接続される。上述した第２の導入管２２の一端は、上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第１の排出口１４に接続される。

戻り配管３は、第１の戻り管３１及び第２の戻り管３２を有する。上述した第１の戻り管３１は、上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第２の吸入口１６に接続される。上述した第２の戻り管３２は、上述したダブルダイヤフラムポンプ１の第２の排出口１７に接続される。上述した導入配管２の管径と上述した戻り配管３の管径とは等しい。

貯液ユニット４は、必要な液体を供給して回流液体を受ける設備である。上述した貯液ユニット４は、上述した第１の導入管２１及び上述した第２の戻り管３２にそれぞれ接続される。

液体供給部５は、工作機械Ｂに必要な液体を供給する。上述した液体供給部５は、上述した第２の導入管２２及び上述した第１の戻り管３１にそれぞれ接続される。

実際に実施する場合、本発明は、流体度が濃厚である液体（例えば、オイル、インキ、糖液、スラリ（ｓｌｕｒｒｙ）など）を輸送する各種工作機械に応用し、上述した液体輸送システムＡの組合せステップにより実施する。
図１〜図２に示すように、本実施形態では、印刷機の液体（インキ）輸送に使用しているが、この実施形態又は図面は、実施可能な構造状態を示しているだけであり、本発明の製品構造又は使用方式を何ら限定しているわけではなく、それについては以下で詳細に説明する。

まず、図１〜図３に示すように、本実施形態の液体輸送システムＡは、工作機械Ｂの印刷機のインキ輸送に応用される。即ち、印刷機は液体輸送システムＡ（このシステムでは、密閉式液体輸送システム、ドクターブレードチャンバーシステム（ｄｏｃｔｏｒ ｂｌａｄｅ ｃｈａｍｂｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）又は従来の液体輸送システムなどを採用する）によりインキを供給する。
図１は、密閉式液体輸送システムの実施形態を示す。上述した液体輸送システムＡは、インキを収容する貯液ユニット４と、液体を輸送する導入配管２と、液体を回収する戻り配管３と、導入配管２と戻り配管３とを接続するダブルダイヤフラムポンプ１と、工作機械Ｂへ液体を供給する液体供給部５と、を含み、密閉式輸送経路を形成する。続いて、ステップ（ａ）において、２組の吸入口及び排出口を有するダブルダイヤフラムポンプ１を準備する。上述したダブルダイヤフラムポンプ１は、空圧機構１０を内部に有する。空圧機構１０の両端には、第１の隔膜１１及び第２の隔膜１２がそれぞれ設けられ、従来のポンプの空圧機構のように、導入した気体により第１の隔膜１１及び第２の隔膜１２を変位させて作動させる吸気部１０１を有する。
上述したダブルダイヤフラムポンプ１の上述した第１の隔膜１１の端部には、互いに対応するように設けられた第１の吸入口１３及び第１の排出口１４を有し、第１の液体収容空間１５（即ち第１の隔膜１１の作動経路）が形成される。上述したダブルダイヤフラムポンプ１の上述した第２の隔膜１２の端部には、互いに対応するように設けられた第２の吸入口１６及び第２の排出口１７を有し、第２の液体収容空間１８（即ち、第２の隔膜１２の作動経路）が形成される。上述した複数の吸入口及び排出口には、逆止弁１９がそれぞれ設けられる。第１の吸入口１３と第１の排出口１４とを対応させて導入配管２により接続する。即ち、導入配管２は、第１の導入管２１及び第２の導入管２２を含む。上述した第１の導入管２１は、第１の吸入口１３に一端が接続され、インキを収容する貯液ユニット４に他端が接続される。
上述した第２の導入管２２は、第１の排出口１４に一端が接続され、上述した液体供給部５に他端が接続される。上述した液体供給部５は、印刷機（工作機械）のアニロックス（登録商標）ローラー（ａｎｉｌｏｘ ｒｏｌｌｅｒ）に対応する。続いて、上述した液体供給部５を戻り配管３に接続し、上述したダブルダイヤフラムポンプ１及び貯液ユニット４に至る。即ち、上述した戻り配管３は、第１の戻り管３１及び第２の戻り管３２を含み、第１の戻り管３１は、上述した液体供給部５に一端が接続され、第２の吸入口１６に他端が接続される。第２の戻り管３２は、第２の排出口１７に一端が接続され、上述した貯液ユニット４に他端が接続される。

実際に操作する際、上述した液体供給部５は、印刷機のアニロックスローラーに必要なインキを供給し、アニロックスローラー上に付着した余分なインキを掻き取り、戻り配管３を介して上述した貯液ユニット４中に戻す。上述したダブルダイヤフラムポンプ１の空圧機構１０は、第１の隔膜１１及び第２の隔膜１２を作動する。ステップ（ｃ）において、作動杆１０２により第１の隔膜１１を第１の液体収容空間１５へ向けて圧し、第１の液体収容空間１５内のインキが第１の排出口１４へ向けて逆止弁１９を押動すると、インキが第２の導入管２２内へ移動し、上述した液体供給部５に輸送される。また、インキを押す関係により、逆止弁１９により第１の吸入口１３が隔離閉止され、作動杆１０２により第１の隔膜１１を第１の液体収容空間１５へ向けて変位させ、第２の隔膜１２を第２の液体収容空間１８から離し、第２の液体収容空間１８に負圧が発生すると、第２の排出口１７の逆止弁１９が吸い付き、第２の排出口１７を閉止するとともに、逆止弁１９が第２の吸入口１６から外れ、第１の戻り管３１内の回収したインキが第２の液体収容空間１８に吸入される（図２に示す）。

次に、ステップ（ｄ）において、作動杆１０２により第２の隔膜１２を第２の液体収容空間１８へ向けて圧し、第２の液体収容空間１８内のインキを第２の排出口１７へ移動させて逆止弁１９を押動し、第２の戻り管３２内で貯液ユニット４に向けてインキを輸送する。インキを圧す関係により、逆止弁１９により第２の吸入口１６が隔離閉止され、第１の戻り管３１内のインキの流れがストップする。
同時に、作動杆１０２により第２の隔膜１２を第２の液体収容空間１８へ向けて変位させ、第１の隔膜１１を第１の液体収容空間１５から離し、第１の液体収容空間１５に負圧が発生して第１の排出口１４の逆止弁１９を吸い付け、第１の排出口１４を閉止し、逆止弁１９を第１の吸入口１３から外し、貯液ユニット４により第１の導入管２１内に導入されたインキが第１の液体収容空間１５に吸入される（図３を参照する）。上述したように押したり引いたりし続ける輸送動作により、液体（インキ）の輸送過程でも等しい圧力で流量（体積）を均一に維持し、バランス良く運送することができる。

図１、図２及び図３を参照する。図１、図２及び図３に示すように、印刷機のインキの色を交換するか印刷機を止めて洗浄する際、液体輸送システムＡ内部の液体を除去してきれいにする必要がある。そのため、上述した第２の導入管２２と上述した第２の戻り管３２との間には回流管６が設けられ、上述した回流管６上には制御弁６１が設けられる。
色を変えるか洗浄する場合、まず、第１の導入管２１を貯液ユニット４から外してから、上述した制御弁６１を開き、上述した第２の導入管２２と上述した第２の戻り管３２とを連通させ、第２の導入管２２内のインキを、回流管６を介して第２の戻り管３２中に流入し、上述したダブルダイヤフラムポンプ１の作動により、内部配管に元からあったインキを貯液ユニット４へ回流させることができるため、浪費されない。その後、貯液ユニット４を洗浄用液体又は他の色のインキに交換し、上述した制御弁６１を閉じてからオンすると、上述したように押したり引いたりする液体輸送により、配管を洗浄するか色を変更して印刷することができる。

また、図４に示すように、本発明を一般の非密閉式液体輸送システムの実施状態に運用する場合、上述のシステムには、インキを収容する貯液ユニット４と、液体を輸送する導入配管２と、液体を回収する戻り配管３と、導入配管２と戻り配管３とを接続するダブルダイヤフラムポンプ１と、工作機械Ｂに液体を供給する液体供給部５と、が含まれ、非密閉式の輸送経路を形成するが、残りのステップについては、既に述べているため、ここでは繰り返し述べない。

上述したことから分かるように、本発明の液体輸送システムは、従来技術と比べ、以下（１）〜（５）の長所を有する。

（１）ダブルダイヤフラムポンプ中の空圧機構により２つの隔膜を押したり引いたりし、２つの吸入口及び排出口の端部で出し入れする輸送状態により、液体を送り出すか戻す過程でも、圧力を等しく保ちながら流量（体積）を均一に維持して運送し、均一かつスムーズに輸送を行うことができる。
（２）導入配管の管径と戻り配管の管径とが等しいため、コストを減らすことができる。
（３）等しい圧力で流量（体積）を均一に維持して運送し、配管の洗浄を少ない清水で行うことができるため、節水できる。
（４）密閉式液体輸送システム又は一般の液体輸送システムを採用しても液体の揮発及び漏れが発生せず、液体を安定的に供給することができる。
（５）回流管が配設されているため、洗浄又は交換するときにも液体が無駄にならない上、迅速に洗浄して交換することもできる。

１ ダブルダイヤフラムポンプ
２ 導入配管
３ 戻り配管
４ 貯液ユニット
５ 液体供給部
６ 回流管
１０ 空圧機構
１１ 第１の隔膜
１２ 第２の隔膜
１３ 第１の吸入口
１４ 第１の排出口
１５ 第１の液体収容空間
１６ 第２の吸入口
１７ 第２の排出口
１８ 第２の液体収容空間
１９ 逆止弁
２１ 第１の導入管
２２ 第２の導入管
３１ 第１の戻り管
３２ 第２の戻り管
６１ 制御弁
１０１ 吸気部
１０２ 作動杆
Ａ 液体輸送システム
Ｂ 工作機械
７ エアポンプ
８ 印刷機
７１ インキつぼ
８１ インキ供給管
８２ インキつぼローラ
８３ インキ収集槽
８４ 回流管

Claims (3)

1. ダブルダイヤフラムポンプ、導入配管、戻り配管、貯液ユニット、液体供給部及び回流管を備えた、液体輸送システムであって、
   前記ダブルダイヤフラムポンプは、空圧機構を内部に有し、前記空圧機構は、第１の隔膜及び第２の隔膜を有する上、気体を吸入して作動経路を介して前記第１の隔膜及び前記第２の隔膜を変位させて作動させる吸気部を有し、前記ダブルダイヤフラムポンプは、前記第１の隔膜の端部に互いに対応するように設けられた第１の吸入口及び第１の排出口を有して第１の液体収容空間が形成され、前記ダブルダイヤフラムポンプは、前記第２の隔膜の端部に互いに対応するように設けられた第２の吸入口及び第２の排出口を有して第２の液体収容空間が形成され、前記吸入口及び前記排出口には、逆止弁がそれぞれ設けられ、
   前記導入配管は、第１の導入管及び第２の導入管を有し、前記第１の導入管の一端は、前記ダブルダイヤフラムポンプの前記第１の吸入口に接続され、前記第２の導入管の一端は、前記ダブルダイヤフラムポンプの前記第１の排出口に接続され、
   前記戻り配管は、第１の戻り管及び第２の戻り管を有し、前記第１の戻り管は、前記ダブルダイヤフラムポンプの前記第２の吸入口に接続され、前記第２の戻り管は、前記ダブルダイヤフラムポンプの前記第２の排出口に接続され、
   前記貯液ユニットは、必要な液体を供給して回流液体を受ける装置であり、前記貯液ユニットは、前記第１の導入管及び前記第２の戻り管にそれぞれ接続され、
   前記液体供給部は、工作機械に必要な液体を供給するとともに、前記第２の導入管及び前記第１の戻り管がそれぞれ接続され、
   前記回流管は、前記第２の導入管と前記第２の戻り管との間に配設されて前記第２の導入管及び前記第２の戻り管と連通し、前記回流管上には、前記第２の導入管と前記第２の戻り管を連通あるいは閉止するための制御弁が設けられ、
   前記ダブルダイヤフラムポンプが前記第１の隔膜に圧力を加えると、前記貯液ユニット中の液体が前記導入配管に通され、前記第１の隔膜の作動経路を介し、前記液体供給部に送られて前記工作機械で使用され、
   前記ダブルダイヤフラムポンプが前記第２の隔膜に圧力を加えると、前記液体供給部中の液体が前記戻り配管を通り、前記第２の隔膜の作動経路を介し、前記貯液ユニットに戻り、前記回流管が前記第２の導入管及び前記第２の戻り管と連通すると、前記導入配管中の液体が前記戻り配管に回流し、前記貯液ユニットに戻されることを特徴とする、
   液体輸送システム。
2. 前記導入配管の管径と前記戻り配管の管径とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の液体輸送システム。
3. 前記システムは密閉式液体輸送システムであることを特徴とする請求項１に記載の液体輸送システム。

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