JPH04353272A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、形状記憶合金の形状
復帰動作を利用した容積形ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポンプによって水等の流体を送給する場
合、その使用条件によっては該ポンプの動作をその周囲
の環境温度によって制御することが要求されることがあ
る。かかる場合、従来一般には、モーター等の駆動装置
を備えたポンプ機構に、温度検知を行うセンサと該セン
サの出力に応じて上記ポンプ機構の動作を制御する制御
装置とを付設するのが通例である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
ポンプ機構にセンサと制御装置とを付設して温度変化に
対応して動作するポンプを構成するようにした場合には
、その構成部材が多く構造が複雑で且つ高価なものとな
り、また電気品を使用することから信頼性の確保上、頻
繁な保守点検が必要でその取扱いが面倒である等の問題
があった。

【０００４】そこで本願発明では、構造が簡単で且つ安
価で、しかもその取扱いが容易なポンプを提供すること
を目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項１記載の発
明では、図１に例示するように、シリンダ１４内でピス
トン６を往復動させることによって該ピストン６の頂部
側に形成された流体室３内に送給流体を吸入してこれを
送給するようにしたポンプにおいて、上記ピストン６に
、特定の温度域で特定の形状を記憶した形状記憶合金製
部材１５と、該形状記憶合金製部材１５の復帰変形方向
に常時所定のバイアス力を付与するバイアススプリング
１６とを連結し、上記形状記憶合金製部材１５の変形力
と上記バイアススプリング１６のバネ力との差力によっ
て上記ピストン６を駆動させるようにしたことを特徴と
している。

【０００６】請求項２記載の発明では、図１に例示する
ように、請求項１において、上記ピストン６と形状記憶
合金製部材１５とバイアススプリング１６とを、上記シ
リンダ１４と一体的に形成されたポンプケーシング１内
に収容したことを特徴としている。

【０００７】請求項３記載の発明では、図１に例示する
ように、請求項２において、上記ポンプケーシング１の
うち、上記形状記憶合金製部材１５に対応する部分を熱
良導材で構成したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本願各発明においてはかかる構成とすることに
よってそれぞれ次のような作用が得られる。即ち、請求
項１記載の発明では、ポンプ周囲の温度変化に応じて形
状記憶合金製部材１５が記憶した形状に変形する際の変
形力とバイアススプリングング１６のバネ力との差力に
よってピストン６が往復駆動され、送給流体の流体室３
への吸入及び吐出作用が実現される。

【０００９】請求項２記載の発明では、上記作用に加え
て、ピストン６と形状記憶合金製部材１５とバイアスス
プリング１６とがポンプケーシング１内に一体的に収容
されていることから、動作中にこれら各可動部材がその
周辺部材に接触したりすることがなくその動作が確実な
らしめられるとともに、その取扱いに際しても上記各可
動部材の存在を気にする必要がなくその取扱いが容易と
なるものである。

【００１０】請求項３記載の発明では、ポンプケーシン
グ１のうち、温度変化に応じて動作する形状記憶合金製
部材１５に対応する部分を熱良導材で構成していること
から、該形状記憶合金製部材１５の外側が該ポンプケー
シング１によって覆われているにもかかわらず外部温度
の変化が形状記憶合金製部材１５に対して効率良く且つ
的確に伝達され、該形状記憶合金製部材１５の作動上の
精度が高められるものである。

【００１１】

【発明の効果】従って、請求項１記載のポンプによれば
、形状記憶合金製部材１５そのものがピストン６を駆動
させる駆動装置と温度検知用センサと温度変化に応じて
ピストン６の動作を制御する制御装置としてそれぞれ機
能することから、従来のように専用のセンサ、制御装置
等を備える必要がなく、それだけ従来構造のものに比べ
て、ポンプの構造の簡略化、コンパクト化及び低コスト
化が図れるとともに、その取扱いが容易ならしめられる
という効果が得られるものである。

【００１２】また、請求項２記載のポンプによれば、上
記の諸効果に加えて、ポンプの一体感が向上しその見映
えが良好ならしめられるとともに、外部に可動部材が露
出していないことからその取扱いがより一層容易ならし
められるという効果も得られるものである。

【００１３】さらに、請求項３記載のポンプでは、上記
各効果に加えて、形状記憶合金製部材１５に対する良好
な熱伝達性が確保されることから、該形状記憶合金製部
材１５の外側をポンプケーシング１によって覆った構造
でありながら該形状記憶合金製部材１５を周囲温度の変
化に応じて的確に且つ迅速に動作させることがてき、そ
れだけより高水準の作動上の信頼性あるいは精度が確保
されるという効果が得られるものである。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本願
発明を具体的に説明すると、図１には本願発明の実施例
にかかる容積形のポンプＺが示されており、同図におい
て符号１は密閉筒状のポンプケーシングである。このポ
ンプケーシング１は、その一端１ａ寄りに設けた第１隔
壁１１と、中間部１ｂに設けた第２隔壁１２と、他端１
ｃ寄りに設けたバネ受用隔壁１３とによってその内部空
間を軸方向に区画して、バルブ収容室５とその周壁をシ
リンダ１４とした流体室３とバネ収容室４とを順次一方
側から形成している。そして、このバルブ収容室５には
、上記流体室３に連通する吸入管２３と吐出管２４にそ
れぞれ介設せしめられた第１逆止弁２１と第２逆止弁２
２が収容されている。

【００１５】また、上記シリンダ１４内には、ピストン
６が嵌装されている。そして、このピストン６には、ピ
ストンロッド７を介してバネ受板８が連結されており、
該ピストン６は上記第２隔壁１２に設けたロッド支持ブ
ッシュ９に該ピストンロッド７を支承せしめることによ
って上記シリンダ１４内で摺動可能とされている。尚、
このピストン６は、その送給方向においては該ピストン
６が上記第１隔壁１１に当接することによって、また吸
入方向においては該ピストン６が上記ロッド支持ブッシ
ュ９に当接することによって摺動方向の最大移動位置が
それぞれ規制されるようになっている。尚、ポンプケー
シング１の周壁のしかもピストン６がロッド支持ブッシ
ュ９に当接した最後退位置において該ピストン６と第２
隔壁１２との間に形成される空間部に対応する位置には
、圧力バランス孔１０が形成されている。

【００１６】一方、上記バネ収容室４内には、上記バネ
受板８が収容されるとともに、該バネ受板８と上記バネ
受用隔壁１３との間には、後述の形状記憶合金製部材１
５とバイアススプリング１６とが重合状態で並列的に配
置されている。

【００１７】形状記憶合金製部材１５は、形状記憶合金
製（例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金製）の線材をコイルスプリ
ング状に巻回して構成されており、特にこの実施例では
特定の動作温度以上において予じめ記憶した伸張形状（
コイル軸長が延びた状態）に変形するようにその動作特
性を設定している。

【００１８】上記バイアススプリング１６は、所定バネ
径をもつ引張バネで構成されており、そのバネ力は、上
記形状記憶合金製部材１５の感温変形力よりも小さくな
るように相対的に設定されている。

【００１９】さらに、上記形状記憶合金製部材１５に対
する周囲温度の伝達を良好に維持するために、この実施
例においては上記ポンプケーシング１の周壁のうち、該
形状記憶合金製部材１５に対応する部分はこれを熱良導
材で構成してこれを感温部２としている。

【００２０】続いて、このように構成されたポンプＺの
動作を図２〜図５を参照して説明すると、ポンプ周辺の
温度が形状記憶合金製部材１５の動作温度より低温であ
る場合には、図２に示すように、該形状記憶合金製部材
１５はバイアススプリング１６のバネ力によって強制的
に縮小せしめられている。そして、この状態においては
、ピストン６はロッド支持ブッシュ９に当接してその最
後退位置に位置設定されており、流体室３内には供給タ
ンク２０内の送給流体が充填されている。

【００２１】この状態から、次第に周辺温度が上昇して
上記形状記憶合金製部材１５の動作温度以上に達すると
、該形状記憶合金製部材１５は予じめ記憶した形状（伸
張状態）になろうとして次第に伸張方向に変形する。 この場合、該形状記憶合金製部材１５の変形力がバイア
ススプリング１６のバネ力よりも大きく設定されている
ため、図３に示すように、該形状記憶合金製部材１５は
バイアススプリング１６のバネ力に打ち勝って次第に伸
張変形し、これに連結されたピストン６を最後退位置か
ら次第に前進させる。このピストン６の前進動により、
流体室３内に充填された送給流体は吐出管２４を介して
所定の送給位置に向けて送給される。

【００２２】この送給流体の送給作用は、図４に示すよ
うに、ピストン６が第１隔壁１１に当接する最前進位置
に達するまで続行される。尚、ピストン６が最前進位置
に達した後は、その後いかに周囲温度が上昇しても該ピ
ストン６は停止状態のまま保持される。

【００２３】一方、図４の状態において、周囲温度が低
下し、形状記憶合金製部材１５の動作温度以下になると
該形状記憶合金製部材１５の変形力が減少し、バイアス
スプリング１６のバネ力との関係が逆転するため、図５
に示すように、該形状記憶合金製部材１５はバイアスス
プリング１６のバネ力によって強制的に縮小方向に変形
せしめられ、上記ピストン６を次第に後退させる。この
時、上記流体室３内に吸入管２３を介して供給タンク２
０から新たに送給流体が吸入充填される。そして、この
ピストン６の後退動（即ち、形状記憶合金製部材１５の
縮小変形）は、図２に示すように該ピストン６がロッド
支持ブッシュ９に当接してその移動が規制されるまで続
行され、図２の状態に復帰した状態で次回の温度変化ま
で（即ち、送給流体の送給要求が出されるまで）そのま
ま待機する。

【００２４】このような形状記憶合金製部材１５の伸縮
変形に伴ってピストン６の往復動が繰り返されることに
よって、周囲温度に対応した送給流体の送給作用が実現
されるものである。そして、この場合、一回の動作によ
って送給される量は流体室３の有効容積と同じであり、
送給流体の定量送給が容易且つ確実に実現されるもので
ある。尚、図６にはこのようなポンプＺの動作モードを
示している。

【００２５】以上のように、この実施例のポンプＺにお
いては、ポンプ機構を構成するピストン６に、形状記憶
合金製部材１５とバイアススプリング１６とを付設する
ことのみによって温度変化に対応した送給流体の送給を
可能としていることから（換言すれば、形状記憶合金製
部材１５が駆動装置とセンサと制御装置の機能を兼用す
ることから）、全体として構成部品点数が少なく、構造
の簡略化、コンパクト化あるいは低コスト化が図られる
ものである。

【００２６】また、コンパクトな形状であることに加え
て、全体がポンプケーシング１によって覆われて単一物
化されるとともに外部への突起部分もないことから、そ
の取扱いが容易であるとともに、見映えが良好となり商
品価値の向上に寄与し得るものである。。

【００２７】さらに、ポンプケーシング１の形状記憶合
金製部材１５に対応する部分に熱良導材を配して感温部
２を構成していることから、ポンプ全体を該ポンプケー
シング１によって覆っているにもかかわらず該形状記憶
合金製部材１５への周囲温度の伝達が効率良く行なわれ
、精度の良い送給制御が実現され、その動作上の信頼性
が向上するものである。

【００２８】次に、上述の如きポンプＺの具体的な適用
例をいくつか示す。先ず、図７にはポンプＺを軸受３１
のブッシュ３２に対する給油装置に適用したものであっ
て、該ポンプＺを軸受３１のハウジング３３の上記ブッ
シュ３２に近い位置に配置し、ブッシュ３２への給油状
態が悪化してその温度が上昇した時に供給タンク２０内
の潤滑油を所定量（一回の動作によって送給される一定
給油量）だけ供給し、その潤滑性を回復させるようにし
たものである。

【００２９】従って、この適用例の場合には、ブッシュ
３２の温度変化として現れる潤滑状態に対応した最適な
給油が自動的に行われ、軸受３１のメンテナンスフリー
に寄与し得ることとなる。

【００３０】図８には、ポンプＺを花木の給水・給肥装
置に利用したものであって、該ポンプＺを日光の当たる
位置に設置しておくことにより、日中の日差しによって
ポンプＺの形状記憶合金製部材１５が加熱された場合に
は供給タンク２０から水あるいは液肥もしくはこの両者
の混合液を所定量だけ植木鉢３５内に送給することがで
きるものである。即ち、この適用例の場合には、給水が
必要な日差しのきつい日中に一度だけしかも一定量だけ
自動的に給水でき給水に手間がかからないことから、例
えば大規模な植物栽培施設において適用することによっ
てその効果はより顕著なものとなる。

【００３１】図９には、ポンプＺをバルブ３７の凍結防
止に適用した例である。ただし、この場合には上記実施
例における形状記憶合金製部材１５とバイアススプリン
グ１６の動作方向を全く逆に設定しておくことが必要と
なる。即ち、形状記憶合金製部材１５は低温時に記憶形
状に変形するように動作特性を設定し、またバイアスス
プリング１６は圧縮バネでこれを構成する。

【００３２】かかる構成とすることにより、外気温度が
形状記憶合金製部材１５の動作温度よりも低下して氷結
のおそれがあるような状態においては、ポンプＺにより
供給タンク２０内の解氷剤を所定量送給して該バルブ３
７の凍結を未然に防止したり、あるいは迅速に解氷した
りすることにより、バルブ３７の良好な作動の確保ある
いはその損壊を未然に防止したりすることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例にかかるポンプの縦断面図で
ある。

【図２】図１に示したポンプの動作説明図である。

【図３】図１に示したポンプの動作説明図である。

【図４】図１に示したポンプの動作説明図である。

【図５】図１に示したポンプの動作説明図である。

【図６】図１に示したポンプの動作モード説明図である
。

【図７】本願発明にかかるポンプの第１の適用例である
。

【図８】本願発明にかかるポンプの第２の適用例である
。

【図９】本願発明にかかるポンプの第３の適用例である
。

【符号の説明】

１はポンプケーシング、２は感温部、３は流体室、４は
バネ収容室、５はバルブ収容室、６はピストン、７はピ
ストンロッド、８はバネ受板、９はロッド支持ブッシュ
、１０は圧力バランス孔、１１は第１隔壁、１２は第２
隔壁、１３はバネ受用隔壁、１４はシリンダ、１５は形
状記憶合金製部材、１６はバイアススプリング、２０は
供給タンク、２１は第１逆止弁、２２は第２逆止弁、２
３は吸入管、２４は吐出管、３１は軸受、３２はブッシ
ュ、３３はハウジング、３５は植木鉢、３７はバルブ、
Ｚはポンプである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダ（１４）内でピストン（６）
   を往復動させることによって該ピストン（６）の頂部側
   に形成された流体室（３）内に送給流体を吸入してこれ
   を送給するようにしたポンプであって、上記ピストン（
   ６）に、特定の温度域で特定の形状を記憶した形状記憶
   合金製部材（１５）と、該形状記憶合金製部材（１５）
   の復帰変形方向に常時所定のバイアス力を付与するバイ
   アススプリング（１６）とを連結し、上記形状記憶合金
   製部材（１５）の変形力と上記バイアススプリング（１
   ６）のバネ力との差力によって上記ピストン（６）を駆
   動させるようにしたことを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】　　請求項１において、上記ピストン（６
   ）と形状記憶合金製部材（１５）とバイアススプリング
   （１６）とが、上記シリンダ（１４）と一体的に形成さ
   れたポンプケーシング（１）内に収容されていることを
   特徴とするポンプ。
3. 【請求項３】　　請求項２において、上記ポンプケーシ
   ング（１）のうち、上記形状記憶合金製部材（１５）に
   対応する部分が熱良導材で構成されていることを特徴と
   するポンプ。