JPH0267470A - 無脈動定量ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、往復動プランジャポンプを使用した無脈動
定量ポンプに係り、特に２基の定量ポンプをその流体の
流れが直列となるように配置して構成の単純化を図った
無脈動定量ポンプの改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、シングルプランジャ式往復動ポンプは、吸込行
程時に吐出量が零となるため、吐出流体は大きな脈動を
発生することから、２基の同径のプランジャポンプを使
用して各プランジャの往復動の位相を１／２サイクルず
らして各プランジャの合計移動容積が常に一定となるよ
うに制御する無脈動定量ポンプが実施されている−０こ
の種の無脈動定量ポンプは、各プランジャの合計移動容
積が一定になるよう作動させる特殊な曲線を有する１個
または２個のカムを使用し、２本のプランジャのポンプ
動作による合成吐出量を理論上無脈動にすることができ
る。

しかしながら、実際にはカムの加工上の問題点から、前
述した合成吐出量の脈動を完全に回避することが困難で
あり、特に２本のプランジャの合成部分において、流量
が局部的に減少すると共に吐出圧力も低下して脈動が発
生する。

このような観点から、出願人は先に、２本のプランジャ
を駆動するカムに駆動モータを連結すると共に駆動モー
タに駆動制御回路を接続し、さらに合成吐出流体の圧力
を検出して圧力変動位置を検出する回路と、カムの回転
位置を検出する回路とを設けて、これらの回路で得られ
る出力信号を前記駆動制御回路に供給して駆動モータの
速度制御を行うよう構成した無脈動定量ポンプを提案し
特許出願（特開昭５７−７０９７６号）を行った。

このように、従来から無脈動ポンプの脈動の発生を実質
的に極めて少く抑制するため、種々提案がなされている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、この種の無脈動定量ポンプにおいては、第３図
に示す通り、２基の定量ポンプ７０．７２を並列に配置
し、これらの定量ポンプは吸込口同志７４．７４および
吐出口同志７６．７６を配管接続して流体の流れがそれ
ぞれ並列になるよう構成されている。従って、このよう
な定量ポンプの配列では、それぞれのポンプに設けられ
た配管は接続集合されるため、これら配管により占めら
れる空間の領域は必要以上に拡大され、ポンプ設置場所
の制約を受けると共に配管構成が複雑なため配管作業が
困難となり結果的にトータルコストが高価になる難点を
有していた。

さらに、従来から使用されている一対のカムはそれぞれ
特殊なカム形状をしており、カム加工に際し高度な技術
が要求され製造価格が高価になる難点を有していた。

そこで、本発明の目的は２基の定量ポンプをその流体の
流れが直列となるように上下に配置し、吸込、吐出配管
を単一化して全体としてコンパクトな構成とすると共に
、吸込測定量ポンプのカムに偏心カムを採用することに
より、カムの構成が単純化し製作組付けが容易となり、
製造価格の低廉な無脈動定量ポンプを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る無脈動定量ポンプは、２本のプランジャを
カム駆動により各ポンプ室内を往復動させてそれぞれの
プランジャのポンプ動作により合成吐出量を得るよう構
成した無脈動定量ポンプにおいて、 前記各プランジャの往復動により吸込、吐出される流体
をその流れが直列となるよう各ポンプ室を接続配置し、
前記各プランジャの軸線に対しこれと直交する方向に回
転軸を回転自在に軸支し、この回転軸に吸込側ポンプ室
のプランジャ往復動作が正弦波運動を与える形状の第１
のカム部材と、この第１のカム部材に対し相対的に半径
方向に変位し前記正弦波との合成吐出波形が一定となる
よう吐出側ポンプ室のプランジャ往復動作をさせる第２
のカム部材を設け、さらに前記回転軸の一部に回転駆動
手段を結合することを特徴とする。

この場合、相互に接続された前記ポンプ室は、その接続
部および吸込部に逆止弁を設けても良い。また、前記第
２のカム部材は偏心円筒カムで構成すれば好適である。

〔作　用〕

本発明に係る無脈動定量ポンプによれば、回転駆動手段
の駆動により回転軸を介して一対のカム部材が回転する
。このカム部材の回転により各プランジャは前記回転軸
に対し遠合方向と求心方向（二次元の変位）にそれぞれ
１８０°の位相差を以って変位する。この場合、ポンプ
室を前記プランジャの往復動により吸込、吐出される流
体をその流れが直列となるよう接続配置し、各プランジ
ャを往復動させる一対のカム曲線と逆止弁との組合せに
より、各プランジャの吐出波形の合成波形を実質的に一
定とすることができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る無脈動定量ポンプの実施例につき添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る無脈動定量ポンプの第１の実施
例を示す要部断面図である。第１図において、１０はカ
ムハウジング１２とプランジャハウジング１４とからな
るポンプハウジングであり、カムハウジング１２（図中
上方）には回転軸１６が軸受１８，２０により垂直方向
に回転自在に軸支されている。

また前記回転軸１６の一端（図中上方）にはカムハウジ
ング１２上部に取付けられた減速モータ２２の出力軸が
接続されている。さらに、この回転軸１６には第１のカ
ム部材２４と第２のカム部材２６とからなる一対のカム
部材が上下に配設されている。またプランジャハウジン
グ１４内には前記回転軸１６と直交する２本のプランジ
ャ２８．３０が上下に平行に摺動可能に設けられており
、第１のカム部材である特殊円盤カム２４に対応するプ
ランジャ２８は、その後端側面（左側）に設けられたカ
ムフォロア３２を介してカム２４のカム溝３６に係合し
ている。

一方、回転軸１６と一体的に形成された第２のカムであ
る偏心カム２６に対応するプランジャ３０の後端にはク
ランクアーム３４がその一端をピン３５を介して枢支さ
れている。

このクランクアーム３４の他ｆ＠（右側）には円筒コロ
軸受３８を介して前記偏心カム２６が転勤可能に挿嵌し
ている。

また、前記プランジャハウジング１４の右側面には内部
に第１のポンプ室３９が形成された第１のポンプゲージ
ング４２と、第２のポンプ室４０が形成された第２のポ
ンプゲージング４４が上下に配設されている。また、前
記各ポンプ室３９．４０内には前記プランジャ２８．３
０の先端が進退可能に挿入し、その挿入部分はそれぞれ
シール部４６．４８によりシールされている。

さらに、プランジャハウジング１４の右側面の下側に取
付けられた第２のポンプケーシング４４には吸込口５０
が設けられ、この吸込口５０と第２のポンプ室間には逆
止弁５２が組込まれている。また、前記第２のポンプケ
ーシング４４の吐出口とその上方に設けられた第１のポ
ンプケーシング４２の吸込口間は逆止弁５４を介して連
通接続され、さらに第１のポンプケーシング４２の上方
には吐出口５６が設けられ、この吐出口５６には逆止弁
５７が組込まれている。尚、この逆止弁５７は機能上必
ずしも必要なものではないが流体の逆流防止、整流等の
他の目的で設けることは妨げない。

このようにして、第２のポンプ室４０内に挿入している
プランジャ３０の往復動によりポンプ作用を行う定量ポ
ンプがそれぞれ逆止弁を介してその流れが直列となるよ
う配設される。

つぎに、上下に配設された第１の定量ポンプ５８と第２
の定量ポンプ６０によるポンプ作動について説明する。

下側に設けられた第２のポンプ室４０内に−ｆｔｌｌを
挿入しているプランジャ３０は偏心カム２６の回転動作
により変位した分、後退移動し、この移動により流体は
吸込口５０より逆止弁５２を通過して第２のポンプ室４
０内に流入する。

さらに、偏心カム２６が回転軸１６と共に回転すると、
この偏心カム２６は半径方向に変位し、プランジャ３０
を前進（右行）させる、これにより第２のポンプ室４０
内で圧縮された液体は逆止弁５４を通過して第１のポン
プ室３９内に流入する。この場合、同時に第１のポンプ
室３９内に進退自在に挿入している上側のプランジャ２
８は、前記第２のカム部材２６と１８０９の位相差をも
って形成された特殊円盤カム２４のカム溝３６により、
下側のプランジャ３０とは相対的な往復運動、すなわち
後退動作が開始される。

従って、前記第２のポンプ室４０内の液体が第１のポン
プ室３つ内に流入する。さらに特殊円盤カム２４が回転
するとプランジャ２８は再び前進動作に入り、第１のポ
ンプ室３９内の液体を吐出口５６より逆止弁５７を通過
して吐出し、直列の流体の流れが形成される。

従来から、それぞれのプランジャの動作を相対的に行わ
せて吸込、吐出行程を同時に行うことで、それぞれの流
量波形で生ずる山、谷（パルス）をそれぞれ打消し合い
、合成吐出量を一定にすることにより、脈動を防止する
並列型の無脈動ポンプは知られている。しかしながら、
合成吐出量の脈動を完全に回避するにはカム形状が複雑
となり困難とされてきた。

そこで、本発明は第１、第２の定量ポンプ５８．６０を
その流れが直列となるよう配置することにより前記問題
を一気に解決した。

すなわち、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示され
る流量波形を得るべく各プランジャ２８．３０の動作を
与える第１、第２のカム部材２４．２６のカムの組合せ
で解決することができる。

すなわち、これらプランジャ２８．３０の往復移動によ
る吸込、吐出の流量波形は第２図（ｂ）、（ｃ）に示す
波形となり、これらの波形はそれぞれ特殊円盤カム２４
のカム溝３６および偏心カム２６の外形形状により創出
される。

この場合、第２図（ｃ）に示す第２の定量ポンプ６０の
吸入、吐出による流量波形は偏心カム２６により正弦曲
線の波形が得られ、この正弦波形の吸入、吐出の位相に
対し、１８０゛ずらした状態で同一回転軸に配設された
特殊円盤カム２４の流量波形との合成波形が、第２図（
ａ）に示す一定吐出の波形となるようにカム溝３６を削
成する。

すなわち、回転軸の回転角度をθ、最大吐出量をｑｏと
したとき下段の第２の定量ポンプ６０の吐出量ｑ、は Ｑ　＋　＝　ｑｏ　　Ｓ！ｎθ　　　　　　　　（１）
となり、ポンプ全体の平均吐出量ｑ　ａｖｅはた ＱａＶｅ　＝　［２Ｊ’、、　Ｑｏ　ｓｉｎθｄθ］／
２π＝ｑ０／π　　　　　　　　（２） となる、従って上段の第１の定量ポンプ５８の吐出ｉ　
ｑ　２は ０≦θ≦πのとき、 （１２＝（１（１／π−ｑｏ　　Ｓ！ｎθ−（３）（尚
、ｑ２〉０は吐出工程、ｑ　２＜Ｏは吸込工程） π≦θ≦２πのとき、 ｑ２＝ｑＯ／π　　　　　　　　　　　　（４）となり
、前記＋３）、　＋４）式の関係を満足するｑとなるよ
うにカム溝３６の形状を決定すれば良い、すなわち、プ
ランジャ２８の軸中心上に回転軸１６の中心がある場合
に、回転軸１６の中心とカムフォロア３２まなは円筒カ
ム８２の中心との距離をｒとすると、回転軸１６の回転
角θが ０≦θ≦πの範囲では ９゜ ｒ＝ｋｆ　（Ｈ−ｑａ　　　ｓｉｎθ）ｄθ　・・曲・
　（５）となり、境界条件を入れて整理すると θ ｒ＝ｋ　−ｑｏ　　　（−）Ｈ＋　　　ＣＯ３θ　−１
）　　十　Ｒｏ　　−・−・・・　　（６）となる、こ
こで境界条件を入れて整理するとθ ｒ　＝　ｋ−ｑ　ｏ　　（で丙ヨー　２）−）−Ｒｏ　
　　・・・・・・・・・・・・・・　　（８）となり、
カム溝３６の形状が決まる。

次に、第１、第２のカムの組合せの変形例を示す第２〜
第４の実施例につき第３図＜ａ＞、（ｂ）、（ｃ）を基
に説明する。尚、前述した構成と同一部分については同
一参照符号を付し、その説明を省略する。

すなわち、第３図（ａ）に示す第２の実施例における下
段のカム機構は第１の実施例と同一構成とし、この場合
、上段のカム機構は第１の実施例の第１のカム部材であ
る特殊円盤カム２４に相当するカムを特殊円筒カム８０
とし、作動杆８６を対応するプランジャ２８の後端に螺
着し、この作動杆８６の端部に円筒コロ８２をその回転
軸心が回転軸１６の軸心と平行になるよう回転自在に軸
支し、さらに前記円筒コロ８２をコイルばね８４を介し
て前記カム外周に押圧付勢するように構成したものであ
る。

また、第３図（ｂ）に示す第３の実施例における下段の
カムｔｓｍは第３図（ａ）に示す上段のカム機構と同一
構成とし、回転軸１６に一体的に設けられるカムは偏心
円筒カム８８とする。この場合、上段のカム機構は下段
のカム機構と同一構成とし、カムは第２の実施例に示す
特殊円筒カム８０と同様の構成とする。

さらに、第３図（Ｃ）に示す第４の実施例における下段
のカム機構は第３図（ｂ）に示す下段のカム機構と同一
構成とすると共に、上段のカム機構は第１図に示す第１
の実施例の上段のカムと同様の構成とする。

このようにして、２基の定量ポンプ５８゜６０をその流
体の流れが直列となるように上下に配！した場合流入側
のポンプ（下段ポンプ）のカム形状をプランジャ３０の
往復動による流量波形が正弦波波形となるような偏心円
筒カムを採用することにより、吐出側のポンプ（上段ポ
ンプ）のカム形状のみを前記（３）および（４）式を満
足する形状の特殊カムに設計すれば良く、無脈動吐出を
達成する一連のカムの設計が容易になると共に、その製
造価格も低源となり、カムのメンテナンスも極めて容易
となる等の利点を有する。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に係る無脈
動定量ポンプによれば、各プランジャの往復動により吸
込、吐出される流体を、その流れが直列となるよう各ポ
ンプ室を接続配置することにより、従来の並列形の無脈
動定量ポンプに必要な吸込、吐出配管が不要となり、ポ
ンプが空間を占める領域が削減されて省スペース化が達
成できる。

さらに、各プランジャの軸線に対しこれと直交する方向
に回転軸を回転自在に軸支し、この回転軸に吸込側ポン
プ室のプランジャ往復動作が正弦波を得る形状の第１の
カム部材と、この第１のカム部材に対し相対的に半径方
向に変位し前記正弦波との合成吐出波形が一定となるよ
う吐出側ポンプ室のプランジャ往復動作をさせるべく形
成された第２のカム部材を設け、さらに前記回転軸の一
部に回転駆動手段を結合するよう構成することにより、
吸込側の下段ポンプのカムを通常−数的に使用される信
心カムを使用することにより特殊カムを１つに削減し、
製造価格の低源が図れ、これら２つのカム部材の組合せ
により無脈動定量吐出が有効に達成できる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る無脈動定量ポンプの要部断面図、
第２図は本発明に係る無脈動定量ポンプの流量波形図を
示し、第２図（ａ）は合成波形図、第２図（ｂ）は第１
の定量ポンプの流量波形図、第２図（Ｃ）は第２の定量
ポンプの流量波形図、第３図は第１、第２のカムの組合
せの変形例を示し、第３図（ａ）はクランクで接続され
た偏心円筒カムと特殊円筒カムを組合せた第２の実施例
を示す組合せカム構成図、第３図（ｂ）は偏心円筒カム
と特殊円筒カムを組合せた第３の実施例を示す組合せカ
ム構成図、第３図（ｃ）は偏心円筒カムと特殊円盤カム
を組合せた第４の実施例を示す組合せカム構成図であり
、第４図は従来の無脈動定量ポンプの全体斜視図である
。 １０・・・ポンプハウジング １２・・・カムハウジング １４・・・プランジャハウジング １６・・・回転軸　　　　１８．２０・・・軸受２２・
・・減速モータ　　２４・・・特殊円盤カム（第１のカ
ム部材） ２６・・・偏心カム　　　２８．３０・・・プランジャ
（第２のカム部材） ３２・・・カムフォロア ３６・・・カム清 ３９・・・第１のポンプ室 ４０・・・第２のポンプ室 ４２・・・第１のポンプケーシング ４４・・・第２のポンプケーシング ４６．４８・・・シール部　５０・・・吸込部３４・・
・クランクアーム ３８・・・円筒コロ軸受 ５２．５４．５７・・・逆止弁　５６・・・吐出部５８
・・・第１の定量ポンプ ６０・・・第２の定量ポンプ ７０．７２・・・定量ポンプ ７４・・・吸込口 ８０・・・特殊円筒カム ８４・・・コイルばね ８８・・・偏心円筒カム ７６・・・吐出口 ８２・・・円筒コロ ８６・・・作動杆 特 許 出 願 人 日機装株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２本のプランジャをカム駆動により各ポンプ室内
   を往復動させて夫々のプランジャのポンプ動作により合
   成吐出量を得るよう構成した無脈動定量ポンプにおいて
   、 前記各プランジャの往復動により吸込、吐出される流体
   をその流れが直列となるよう各ポンプ室を接続配置し、
   前記各プランジャの軸線に対しこれと直交する方向に回
   転軸を回転自在に軸支し、この回転軸に吸込側ポンプ室
   のプランジャ往復動作が正弦波運動を与える形状の第１
   のカム部材と、この第１のカム部材に対し相対的に半径
   方向に変位し前記正弦波との合成吐出波形が一定となる
   よう吐出側ポンプ室のプランジャ往復動作をさせる第２
   のカム部材を設け、さらに前記回転軸の一部に回転駆動
   手段を結合することを特徴とする無脈動定量ポンプ。
2. （２）相互に接続された前記ポンプ室は、その接続部お
   よび吸込部に逆止弁を設けてなる請求項１記載の無脈動
   定量ポンプ。
3. （３）前記第２のカム部材は偏心円筒カムからなる請求
   項１記載の無脈動定量ポンプ。