JPH07158600A - 流体ポンプ・システム - Google Patents

流体ポンプ・システム

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Publication number
JPH07158600A
JPH07158600A JP6248077A JP24807794A JPH07158600A JP H07158600 A JPH07158600 A JP H07158600A JP 6248077 A JP6248077 A JP 6248077A JP 24807794 A JP24807794 A JP 24807794A JP H07158600 A JPH07158600 A JP H07158600A
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JP
Japan
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piston
chamber
liquid
fluid
filling
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Pending
Application number
JP6248077A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter David Wilson
ピーター・デビツド・ウイルソン
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Sellafield Ltd
Original Assignee
British Nuclear Fuels PLC
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Filing date
Publication date
Application filed by British Nuclear Fuels PLC filed Critical British Nuclear Fuels PLC
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Pending legal-status Critical Current

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/06Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means including spring- or weight-loaded lost-motion devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
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    • F04B17/042Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • F04B17/044Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow using solenoids directly actuating the piston
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動流体を日常的に処理する必要がない流体
ポンプ・システムを提供する。 【構成】 システムは流体ブリッジ整流器(4)を介し
て液体入口(5)および液体出口(6)と連通している
2つの充填容器(1、2)を備えている。充填容器を交
互に加圧減圧するための加圧減圧構成(3)は、ピスト
ン(8)を収納しており、充填容器と連通しているチェ
ンバ(7)を備えている。駆動手段(9、10)が、ピ
ストンに往復運動をさせるために設けられている。一方
向へのピストン(8)の運動は一方の充填容器(1)を
加圧して、液体(L)を液体出口(6)を通して充填容
器から排出させる。同時に、他方の充填容器(2)が減
圧され、液体を液体入口(5)から減圧された充填容器
(2)に引き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流体ポンプ・システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】流体ポンプ・システムは保守要員に対す
る必然的な危険を伴う保守を必要とする可動部品を含ん
でいないため、放射性液体や危険性液体を移動するのに
適切なものであることが判明している。
【0003】典型的な周知の流体・ポンプ・システムは
ポンピング対象の液体を収納し、渦流ダイオードなどの
流体装置を介して給送パイプと排出パイプに接続されて
いる充填容器を含んでいる。充填容器は駆動ガスによっ
て加圧されることと、排気とを交互に行うので、加圧さ
れた場合には、液体を排出パイプから排出し、排気する
場合には、給送パイプから液体を引き込む。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この周知の欠点は駆動
ガスがポンピングされる液体と直接接触することであ
る。これによって、駆動ガスが汚染する可能性が生じ、
駆動ガスを排気する場合、汚染物を除去してから、大気
中へ排出しなければならなくなる。駆動ガスの流れがガ
ス処理システムへの主要な入力を構成するのであるか
ら、処理システムを、ほかの場合に必要なものよりもか
なり大きなものとする必要があり、また高価なものとな
る。
【0005】この問題を解決する1つの方法は、駆動ガ
スとポンピングされる放射性液体の間にバリア液体を設
けることである。この方法の例が英国特許第22207
09B号に開示されており、この特許においては第2の
ガスがバリア液体と放射性液体の間にトラップされてい
る。加圧された駆動ガスがバリア液体に印加されると、
トラップされた第2のガスが加圧され、放射性液体を変
位容器から流体整流装置を通して排出パイプへ送る。そ
れ故、駆動ガスが放射性液体と接触することはない。し
かしながら、バリア液体自体は拡散または過重駆動によ
って汚染するので、間接汚染に対して十分な保護を行っ
て、少なくとも予防処理を行わずに、排気ガスを大気へ
放出することができなくなる。このポンプ・システムの
他の欠点は、比較的複雑な準備手順が必要となることで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述の
欠点を解決する、充填容器の加圧及び減圧を行うための
改良された構成を有する流体ポンプ・システムを提供す
ることである。
【0007】本発明によれば、ポンピング対象の液体を
収納し、液体出口及び液体入口と連通している少なくと
も1つの充填容器と、液体出口と充填容器の間に配置さ
れた第1流体装置と、流体入口と充填容器の間に配置さ
れた第2流体装置とからなっており、該第1及び第2流
体装置が1方向において液体流に対して低い抵抗を示
し、反対方向において液体流に対して高い抵抗を示すも
のであり、充填容器を交互に加圧及び減圧し、充填容器
の加圧時に、液体が第1流体装置及び液体出口から排出
され、充填容器の減圧時に、液体が流体入口及び第2流
体装置から引き込まれるようにする加圧及び減圧構成を
含んでおり、加圧及び減圧構成が充填容器と連通するチ
ェンバと、チェンバ内に配置されたピストンと、ピスト
ンに機械的に接続することなく、ピストンの往復運動を
惹起するように作動する駆動手段とからなっており、こ
れにより、1方向へのピストンの運動が充填容器の加圧
を生じ、他方向へのピストンの運動が充填容器の減圧を
生じることを特徴とする流体ポンプ・システムが提供さ
れる。
【0008】ピストンに対する駆動手段はソレノイド巻
線と、ソレノイド巻線を活性化するための電源からなる
ことが好ましく、これによって活性化されたときに、ピ
ストンの磁気吸引力によって移動させられる。
【0009】駆動手段は、ピストンの存在を感知し、ピ
ストンの存在を感知したときにソレノイド巻線の電気的
活性化を開始するようになされた少なくとも1つの検出
器からなる制御手段を含んでいることが好ましい。
【0010】本発明の好ましい実施例において、駆動手
段はチェンバの外部にこれの一端に隣接して配設された
第1のソレノイド巻線と、チェンバの外部にこれの他端
に隣接して配設された第2のソレノイド巻線と、各ソレ
ノイド巻線を順次交互に活性化し、ピストンの往復運動
を引き起こすようにになされた制御手段とからなってい
る。
【0011】制御手段はピストンの存在を感知するため
の少なくとも2つの検出器からなっており、検出器の一
方がチェンバのチェンバの一端に向かって配設されてお
り、他方の検出器がチェンバの他端に向かって配設され
ており、その構成が検出器がピストンの存在を感知した
ときに、ピストンが感知された端部の反対端部にあるソ
レノイド巻線の活性化を開始するようになっているもの
であってもよい。
【0012】本発明の好ましい実施例において、第1お
よび第2流体装置の各々は渦流ダイオードからなってい
る。
【0013】流体ポンプ・システムは一方がチェンバの
一端と連通しており、他方がチェンバの多端と連通して
いる2つの充填容器からなっており、これによってピス
トンの往復運動が充填容器の各々の圧縮および圧縮解除
を交互に逆相で引き起こすことが望ましい。
【0014】充填容器の各々が第1渦流ダイオードを介
して液体出口と連通しており、かつ第2渦流ダイオード
を介して液体入口と連通しており、充填容器の一方と関
連している渦流ダイオードと充填容器の他方と関連して
いる渦流ダイオードが流体ブリッジ整流器を形成してい
ることが好ましい。
【0015】チェンバを垂直に配置し、チェンバの上端
に向かってその外部に配設したソレノイド巻線を設け、
これによって、ソレノイド巻線の活性化時にピストンが
上昇し、ソレノイド巻線の不活性化時に重力によってチ
ェンバの下端に向かって落下するようにしてもよい。
【0016】ポンピング対象の液体は放射性物質を含ん
でいてもよい。
【0017】本発明の実施例を、例として、添付図面を
参照して説明する。
【0018】
【実施例】図1を参照すると、流体ポンプ・システムは
2つの充填容器1、2、交互加圧減圧構成3、および渦
流ダイオード・ブリッジ整流器4を含んでいる。ポンピ
ング対象液体は給送入口管5からシステムに入り、出口
管6から排出される。
【0019】加圧減圧構成3は磁性体を組み込んでお
り、ハウジング内に摺動容易に嵌合したピストン8を収
納する水平に配設されたシリンダ状チェンバ7からなっ
ている。チェンバ7の両端には、外部ソレノイド巻線
9、10がある。巻線9、10の各々の一端は、図示の
ようにバッテリであってもよい電源11の第1端子に接
続されている。必要に応じ、ACまたはDCを供給する
他の電源を使用することもできる。ソレノイド巻線9、
10の各々の他端はスイッチ12の接点に接続されてお
り、該スイッチは次いで電源11の第2の端子に接続さ
れている。2個だけが示されている一連の検出器13、
13aがピストン8の位置を感知するためにチェンバ7
の外面に隣接して設けられている。たとえば、音響、磁
性あるいは容量性の原理で作動する各種の検出器を使用
することができる。検出器として可能性のあるタイプの
1つは、ソレノイド巻線9、10のリアクタンスに対す
るピストン8の影響を測定することによって作動するも
のである。検出器13、13aは制御装置14に接続さ
れており、該制御装置はスイッチ12の作動を制御し、
ソレノイド巻線9、10が交互に活性化され、これによ
って以下で説明するようにピストン8の往復運動を引き
起こすようになっている。
【0020】チェンバ7の内部はソレノイド巻線9に隣
接した端部でチェンバにつながっている管15によっ
て、充填容器1の内部と連通している。チェンバ7もチ
ェンバの他端につながっている管16によって充填容器
2の内部と連通している。充填容器1、2の各々には、
出口管6から排出される液体の一部を形成する、たとえ
ば、放射性液体またはその他の危険性液体などの液体L
が収められている。駆動ガスないし結合流体Fがピスト
ン8の両側でチェンバ7にもたらされ、結合ガスは液体
Lの水位より上で管15、16および充填容器1、2も
満たしている。
【0021】結合ガスはポンピング対象液体が水性であ
る場合にはケロシンを含んでいても、あるいは、場合に
よっては、給送液体そのものを含んでいてもよい。圧縮
損失を許容できる場合には、結合流体は空気あるいは不
活性ガスであってもよい。結合流体が液体である場合に
は、図示しない分岐接続によって管15、16に導入す
ることができ、該分岐接続は次いで閉鎖され、ポンプの
作動に関与しなくなる。
【0022】管15から離隔した端部において、充填容
器1は管17によって渦流ダイオード・ブリッジ整流器
4と連通している。同様に、管16から離隔した端部に
おいて、充填容器2は管18によってブリッジ整流器4
と連通している。充填容器1につながっている管17は
管19へ分岐しており、該管19は2つの流体装置2
0、21と相互接続している。同様に、充填容器2につ
ながっている管18は管22へ分岐しており、該管22
は2つの他の流体装置23、24を相互接続している。
流体装置20、21、23、24は渦流ダイオードを含
んでおり、これらは一方向への液体の流れを容易とする
が、逆方向への流れに対しては高い抵抗をもたらす。そ
れ故、渦流ダイオードは逆止弁と同様な態様で作動する
が、これらが可動部品を何ら含んでおらず、従って保守
を必要としない点で異なっている。これは移動対象の液
体Lが放射性であり、保守要員の被曝を回避しなければ
ならない場合に、特に有利である。
【0023】給送液体用の入口管5は管25へ分岐して
おり、該管25は2つの渦流ダイオード20、23の間
のリンクを形成している。出口管6が分岐している管2
6は2つの渦流ダイオード21、24の間のリンクを形
成している。
【0024】ポンプ・システムの作動は以下の通りであ
る。システムはポンピング対象の液体Lが充填容器1、
2の各々を部分的に満たすようになされる。結合流体F
は充填容器1、2の残余の容積、管15、16、および
ピストン7の両側のチェンバ7の内部を満たすようにな
される。ソレノイド巻線の一方、たとえば、巻線9が電
源11から導かれ、スイッチ12を介して供給される電
力によって活性化される。ピストン8の磁性体が活性化
されたソレノイド巻線9によって設定された地場によっ
て吸引されるので、図1に示すように、ピストンがチェ
ンバ7の左端へ移動する。結合液体Fの媒介によって、
充填容器1が加圧されるので、液体Lが放出される。放
出された液体は大部分が管17、渦流ダイオード21お
よび管26を介して出口管6から排出される。渦流ダイ
オード21は液体が出口管6を通過するのを許容する
が、渦流ダイオード20は入口管5に向かった方向へ流
れる液体の通過に抵抗する。
【0025】同時に、充填容器2はピストン8がソレノ
イド巻線9へ向かって移動したときに圧縮解除されるの
で、結合流体Fが管16を通ってチェンバ7へ流れる。
これによって、給送液体は入口管5から充填容器2へ、
管25、渦流ダイオード23および管18を介して引き
込まれる。渦流ダイオード23によって、液体が充填容
器2へ通ることが可能となるが、渦流ダイオード24は
出口管6からの方向へ流れる液体の通過に抵抗する。
【0026】ピストン8がソレノイド巻線9に近づく
と、その位置が検出器13によって感知され、該検出器
は制御装置14へ信号を放出する。その結果、制御装置
14がスイッチ12の作動を開始するので、電源11か
らの電力がソレノイド巻線10を活動化するとともに、
ソレノイド巻線9が不活性化される。これによって、ピ
ストン8の運動が逆転するので、ピストンは活性化した
巻線10の影響を受けて、図1に示すようにチェンバ7
の右端に向かって移動するようになる。それ故、結合流
体Fを媒介にして、充填容器2が加圧されることにな
る。液体Lのある程度は容器2から放出され、管18、
渦流ダイオード24および管26を介して出口管6から
排出される。渦流ダイオード24によって、液体がこの
方向へ流れることが可能となるが、渦流ダイオード23
は入口管5へ向かった方向への液体の流れに抵抗する。
【0027】同時に、充填容器1は減圧され、給送液体
を入口管5から容器1へ、管25、渦流ダイオード2
0、および管19、17を介して引き込むことが可能と
なる。この場合、渦流ダイオード20によって、液体が
充填容器1へ通過することが可能となるが、渦流ダイオ
ード21は出口管6からの方向へ流れる液体の通過に抵
抗する。ソレノイド巻線10の近傍にピストン8が存在
していることは、検出器13aによって感知され、該検
出器は他の巻線9の活性化を開始するので、ポンピング
・サイクルが繰り返される。
【0028】一連の検出器13、13aの数、位置およ
び制御装置14への出力接続は、ピストン8の往復運動
を維持するように構成される。したがって、2つの充填
容器1、2は交互に加圧および減圧される。逆相で操作
することによって、2つの充填容器は渦流ダイオード・
ブリッジ整流器4とともに、出口管6からの液体のほぼ
連続的な流れを維持する。
【0029】図2は本発明の他の実施例を示すもので、
図1のものに対応する数字は同様な部品を示す。この他
の実施例において、加圧減圧構成のチェンバ7は垂直に
配置されており、かつチェンバの上端に向かってチェン
バの外部に配設された単一のソレノイド巻線10を有し
ている。作動時に、ソレノイド巻線10は電源11から
導かれ、スイッチ12によって供給される電力によって
活性化される。ピストン8はしたがって、活性化された
ソレノイド巻線10によって設定される磁気吸引力によ
ってチェンバ7の上端に向かって上昇する。これは充填
容器2の加圧を生じ、同時に、充填容器1の減圧を生じ
る。
【0030】ピストン8がソレノイド巻線10に接近す
ると、それが存在していることが検出器13aによって
感知され、この検出器は制御装置14に信号を出す。制
御装置14がスイッチ12の作動を開始するので、ソレ
ノイド巻線が不活性化される。これによって、ピストン
8が重力によってチェンバ7の下端へ落下でき、したが
って、充填容器1の加圧を生じ、同時に、充填容器2の
減圧を生じる。チェンバ7の下端に達すると、ピストン
が検出器13によって感知され、上記のポンピング・サ
イクルが繰り返される。それ故、図1を参照して説明し
た実施例と同様に、交番液圧が渦流ダイオード・ブリッ
ジ整流器4に印加され、出口管6を通る流体の連続流を
引き起こす。
【0031】希望する場合には、加圧減圧構成3を、各
サイクルの非送出フェーズ中の、渦流ダイオードの作動
特性に応じた強さの限定された逆流を条件として、液体
の間欠的な排出をもたらすより単純なポンピング・シス
テムを作動するようになすことができる。このシステム
においては、1つの充填容器と渦流ダイオードの協働す
る対だけが必要である。たとえば、充填容器1が渦流ダ
イオードの関連した対20、21を有しているが、充填
容器2とその関連した渦流ダイオードの対23、24は
省かれることとなる。管16に接続された容器は減圧ス
トローク中にピストン8が放出する結合流体Fを受け取
って、ピストン8とチェンバ7の内面との間の環状ギャ
ップからの必然的な漏れを補充するために設けられる。
【0032】充填容器を加圧減圧するために使用される
結合流体Fは、完全に閉じ込められる。したがって、能
動処理システムにおいて流体を日常的に処理する必要が
なくなるが、これは駆動空気の定期的な放出をこのよう
な処理に回すことを必要とするある種の周知技術の構成
とは異なっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施例による流体ポンプ・シ
ステムの略図である。
【図2】本発明の他の態様による流体ポンプ・システム
の略図である。
【符号の説明】
1、2 充填容器 3 交互加圧減圧構成 4 渦流ダイオード・ブリッジ整流器 5 給送入口管 6 出口管 7 シリンダ状チェンバ 8 ピストン 9、10 ソレノイド巻線 11 電源 12 スイッチ 13、13a 検出器 14 制御装置 15、16、17、18、19、22、25 管 20、21、23、24 流体装置 F 結合流体 L 液体

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンピング対象の液体(L)を収めてお
    り、液体出口(6)および液体入口(5)と連通してい
    る少なくとも1つの充填容器(1、2)と、液体出口
    (6)と充填容器(1、2)の間に配置された第1流体
    装置(21、24)と、液体入口(5)と充填容器
    (1、2)の間に配置された第2流体装置(20、2
    3)とを備えており、前記第1および第2流体装置が1
    方向の流体流に対して低い抵抗を示し、反対方向の流体
    流に対して高い抵抗を示し、さらに充填容器(1、2)
    を交互に加圧減圧し、充填容器の加圧時に、液体(L)
    が第1流体装置(21、24)および液体出口(6)か
    ら排出され、充填容器の減圧時に、液体(L)が液体入
    口(5)および第2充填装置(20、23)から引き込
    まれるようにするための加圧減圧構成(3)を備えてい
    る流体ポンプ・システムにおいて、加圧減圧構成(3)
    が充填容器(1、2)と連通しているチェンバ(7)
    と、チェンバ内に配設されたピストン(8)と、ピスト
    ン(8)と機械的に接触することなく該ピストンの往復
    運動を引き起こすように作動する駆動手段(9、10)
    とからなっており、これによって一方向へのピストン
    (8)の運動が充填容器(1、2)の加圧を生じさせ、
    他方向へのピストン(8)の運動が充填容器の減圧を生
    じさせることを特徴とする、流体ポンプ・システム。
  2. 【請求項2】 ピストン用の駆動手段がソレノイド巻線
    (9、10)と、ソレノイド巻線を活性化するための電
    源(11)とを備えており、これによってソレノイド巻
    線の活性化時に、ピストンが磁気吸引力によって移動さ
    せられることを特徴とする、請求項1に記載の流体ポン
    プ・システム。
  3. 【請求項3】 ピストン(8)の存在を感知し、ピスト
    ンの存在の感知時にソレノイド巻線の電気的活性化を開
    始するようになされた少なくとも1つの検出器(13、
    13a)を備えている制御手段を、駆動手段が含んでい
    ることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の流
    体ポンプ・システム。
  4. 【請求項4】 駆動手段がチェンバ(7)の一端に隣接
    して該チェンバの外部に配設された第1ソレノイド巻線
    (9)と、チェンバ(7)の他端に隣接して該チェンバ
    の外部に配設された第2ソレノイド巻線(10)と、各
    ソレノイド巻線を順次交互に活性化し、ピストン(8)
    の往復運動を引き起こすようになされた制御手段とを備
    えていることを特徴とする、請求項3に記載の流体ポン
    プ・システム。
  5. 【請求項5】 制御手段がピストン(8)の存在を感知
    するための少なくとも2つの検出器を備えており、検出
    器の一方(13)がチェンバ(7)の一端に向かって配
    設されており、他の検出器(13a)がチェンバ(7)
    の他端に向かって配設されており、その構成が、ピスト
    ンの存在の感知時に、検出器がピストンの感知されたチ
    ェンバの端部と反対の端部においてソレノイド巻線の活
    性化を開始するようなものであることを特徴とする、請
    求項4に記載の流体ポンプ・システム。
  6. 【請求項6】 第1および第2流体装置(20、21、
    23、24)の各々が渦流ダイオードを備えていること
    を特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか一項に
    記載の流体ポンプ・システム。
  7. 【請求項7】 システムが2つの充填容器(1、2)を
    備えており、容器の一方がチェンバの一端と連通してお
    り、容器の他方がチェンバの他端と連通しており、これ
    によってピストンの往復運動が充填容器の各々の逆相で
    の交互の加圧減圧を引き起こすことを特徴とする、請求
    項1から請求項6のいずれか一項に記載の流体ポンプ・
    システム。
  8. 【請求項8】 充填容器(1、2)の各々が第1の渦流
    ダイオード(21、24)を介して液体出口と連通して
    おり、また第2の渦流ダイオード(20、23)を介し
    て液体入口と連通しており、充填容器の一方と結合され
    た渦流ダイオードと充填容器の他方と結合された渦流ダ
    イオードが流体ブリッジ整流器(4)を形成しているこ
    とを特徴とする、請求項7に記載の流体ポンプ・システ
    ム。
  9. 【請求項9】 チェンバ(7)が垂直に配置され、チェ
    ンバの上端に隣接して該チェンバの外部に配設されたソ
    レノイド巻線(10)が設けられており、これによって
    ソレノイド巻線の活性化時に、ピストン(8)がチェン
    バの上端に向かって上昇し、ソレノイド巻線の不活性化
    時に、チェンバの下端に向かって重力によって落下する
    ことを特徴とする、請求項2に記載の流体ポンプ・シス
    テム。
  10. 【請求項10】 ポンピング対象の液体(L)が放射性
    物質を含んでいることを特徴とする、請求項1から請求
    項9のいずれか一項に記載の流体ポンプ・システム。
JP6248077A 1993-10-13 1994-10-13 流体ポンプ・システム Pending JPH07158600A (ja)

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