JPH08114178A - 可逆パルスポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造簡単で小型軽量の可逆ポンプ装置を提供
する。 【構成】 三方切換弁と可変容積装置とを組合せ、三方
切換弁の切換タイミングと可変容積装置の容積増減のタ
イミングとを二種類に切換えることにより送り方向が逆
転できるポンプ装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を送るポンプに係
り、特に流体の送り方向を任意に反転することのできる
可逆ポンプに係る。

【０００２】

【従来の技術】ポンプ装置は従来より種々の構造に於て
知られている。これらのポンプ装置の内、弁室内にてロ
ータが回転する構造の所謂ロータリ式のポンプは、一般
にロータの回転方向が反転されることにより流体の送り
方向を反転することができる可逆ポンプである。またピ
ストンやダイヤフラムが往復動される往復動式のポンプ
に於ては、ポンプ室への流体吸入通路とポンプ室よりの
流体吐出通路とにそれぞれ逆止弁が設けられており、こ
れらの逆止弁の逆止方向を反転することによりピストン
やダイヤフラムの同じ往復動に対し流体の送り方向を逆
転することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、往復動式ポ
ンプの流体吸入通路及び流体吐出通路に於ける逆止弁を
一体の三方切換弁により置換えることによって構造を簡
単化し、小型軽量であって、特に試薬等の小量の流体を
貯蔵瓶より点滴位置へ向けて送り出し又は点滴終了後に
は管路の途中に残った流体を貯蔵瓶へ戻しておくような
用途に適した可逆ポンプを提供することを課題としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、第一、第二及び第三のポートを有する弁ハウジ
ングと、前記弁ハウジング内に配置され第一の切換位置
にあるときには前記第一のポートと前記第二のポートと
を連通させ且前記第三のポートを前記第一のポートより
遮断し又第二の切換位置にあるときには前記第一のポー
トと前記第三のポートとを連通させ且前記第二のポート
を前記第一のポートより遮断する弁要素と、前記弁要素
を前記第一の切換位置と前記第二の切換位置との間に反
復的に切換える第一の作動手段と、前記第一のポートに
接続され内容積が比較的小さい第一の状態と内容積が比
較的大きい第二の状態との間で変化する可変容積装置
と、前記可変容積装置を前記第一の状態と前記第二の状
態との間に反復的に切換える第二の作動手段と、前記第
一の作動手段と前記第二の作動手段とを、前記弁要素が
前記第一の切換位置にあるとき前記可変容積装置が前記
第一の状態から前記第二の状態へ切換えられ又前記弁要
素が前記第二の状態にあるとき前記可変容積装置が前記
第二の状態から前記第一の状態へ切換えられる第一の同
期態様と、前記弁要素が前記第二の切換位置にあるとき
前記可変容積装置が前記第一の状態から前記第二の状態
へ切換えられ又前記弁要素が前記第一の状態にあるとき
前記可変容積装置が前記第二の状態から前記第一の状態
へ切換えられる第二の同期態様との間に、選択的に切換
えて同期作動させる制御装置とを有する可逆パルスポン
プによって達成される。

【０００５】上記の如き構成に於て、前記弁要素は前記
弁ハウジングに形成され軸線方向両端部に前記第二のポ
ートと前記第三のポートとを有する実質的に円筒状の弁
室内に配置されており、前記第三のポートは該円筒状弁
室の軸線方向中央部の側壁に開口しており、前記弁要素
は電磁コイルとして構成された前記第一の作動手段によ
り及ぼされる電磁気に磁気的に応答して前記円筒状弁室
内を軸線方向に移動する実質的に円柱状の部材であり、
該部材はその軸線方向両端部にてそれぞれ前記第二のポ
ート及び前記第三のポートを閉じるようになっていてよ
い。

【０００６】更に又、上記の構成に於て、前記弁要素の
軸線方向両端部は円錐形であり、該弁要素は軸線方向中
央部の周りに円環状に隆起したリブを有し、該弁要素が
前記リブを支点として傾動可能であることによって該弁
要素の円錐形両端部はそれぞれが対応する前記第二のポ
ート又は前記第三のポートに係合したとき該ポートに対
し自動的に芯合せされるようになっていてよい。

【０００７】

【発明の作用及び効果】かかる本発明の可逆パルスポン
プによれば、前記制御手段により前記第一の作動手段と
前記第二の作動手段との間の同期態様が前記第一の同期
態様と前記第二の同期態様との間に切換えられることに
より、ポンプによる流体の送り方向を容易に反転するこ
とができる。

【０００８】特に前記弁要素が前記弁ハウジング内に形
成され軸線方向両端部に前記第二のポートと前記第三の
ポートとを有する実質的に円筒状の弁室内に配置され、
前記第三のポートが該円筒状弁室の軸線方向中央部の側
壁に開口し、前記弁要素が前記円筒状弁室内を軸線方向
に移動する実質的に円柱状の部材であってその軸線方向
両端部にてそれぞれ前記第二のポート及び前記第三のポ
ートを閉じるようになっており、前記弁要素を前記第一
の切換位置と前記第二の切換位置との間に切換える前記
第一の作動手段が電磁コイルとして構成され、前記弁要
素が前記電磁コイルの電磁気に磁気的に応答して軸線方
向に移動されるようになっているときには、前記電磁コ
イルへ通電される電流の方向を反転することにより前記
弁要素は容易に且速やかに前記第一の切換位置と前記第
二の切換位置との間に切換えられ、又前記電磁コイルに
対する通電の反転のタイミングを前記可変容積装置を作
動させる前記第二の作動装置の作動タイミングに対し位
相的にずらせることにより、前記第一の同期態様と前記
第二の同期態様との間の切換えを容易に達成することが
できる。

【０００９】また上記の構造に於て、更に前記弁要素は
その軸線方向両端部にて円錐形とされ、その軸線方向中
央部の周りに円環状に隆起したリブを有し、該リブを支
点としてその周りに傾動可能な構造とされることによ
り、該弁要素が前記円筒状弁室内にて軸線方向に切換え
られてその終端に達し、その円錐形端部が前記第二のポ
ート又は前記第三のポートに係合するとき、自動的に芯
合せが行われ、これによって前記弁要素は前記弁室内に
て軸線方向に軽やかに移動することができ、しかもそれ
が終端位置に達したとき前記第二のポート又は前記第三
のポートを確実に閉鎖することができる。

【００１０】

【実施例】以下に添付の図を参照して本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。

【００１１】添付の図１は本発明による可逆パルスポン
プの一つの実施例を示す縦断面図である。図に於て１０
にて全体的に示されているポンプハウジングは、本体部
１２とプラグ部１４との組合せよりなっており、その内
部に実質的に円筒状をなす弁室１６が形成されている。
弁ハウジング１０には、円筒状の弁室１６の軸線方向中
央部の側壁に開口する第一のポート１８と、該弁室の一
方の軸線方向端部に開口する第二のポート２０と、該弁
室の軸線方向他端部に開口する第三のポート２２とが設
けられている。

【００１２】弁室１６内には、その円筒形状に沿って軸
線方向に移動することができる実質的に円筒状の部材と
して形成された弁要素２４が配置されている。弁要素２
４はその軸線方向両端部が円錐形に形成されており、そ
の軸線方向中央部の周りに円環状に隆起したリブ２６を
備えている。リブ２６の外周部はその横断面が円弧状を
なしており、該リブの最大直径は円筒形状の弁室２６の
内径より僅かに小さくされており、弁要素２４はリブ２
６の外周面にて弁室１６の円筒状内周面に接しつつ該弁
室に沿って軸線方向に軽やかに移動することができ、又
リブ２６にて弁室の内周面上に支点的に支持されること
により、該リブの周りに傾動することができる。

【００１３】かくして弁要素２４が弁室１６内にてその
軸線方向に沿って図に示す如く左方への終端位置に達す
ると、その円錐形の端部はポート２０に丁度係合するよ
う自動的に芯合せされる。尚この場合ポート２０及び２
２は円形ポートであり、また図示の実施例に於てはポー
ト２０及び２２の周縁は弁要素２４の端部の円錐形より
頂角の大きい円錐面により形成されている。弁要素２４
が図にて右方へ移動したときには、弁要素の他端部の円
錐形状部が円形ポート２２に同じ要領にて同芯に係合す
る。

【００１４】ハウジング１０の本体部１２及びプラグ部
１４はアルミ合金或いはプラスチック等の非磁性材料に
て作られている。弁要素２４は強磁性材料にて作られて
おり、軸線方向に沿ってその一端部が正極となり又その
他端部が負極となるよう予め磁化されている。弁ハウジ
ングの本体部１２の一端部は図示の如く縮径されてお
り、この部分に電磁コイル２８が装着されている。かく
して電磁コイル２８にある一つの方向に沿って直流電流
が供給されると、弁要素２４は電磁コイル２８により生
じた電磁気に磁気的に反撥するよう応答して図示の如く
図にて左方へ移動し、ポート２０をポート１８に対し遮
断し、ポート１８とポート２２とを連通させる第一の切
換位置にくる。これに対しコイル２８へ通される電流の
方向が逆にされると、弁要素２４は電磁コイル２８が生
ずる電磁気により磁気的に吸引され、弁要素２４は図に
て右方へ移動し、ポート２２をポート１８に対し遮断
し、ポート１８とポート２０とを連通させる第二の切換
位置にくる。

【００１５】ポート１８にはベローズ３０にて構成され
その内容積が比較的小さい第一の状態とその内容積が比
較的大きい第二の状態との間で内容積を変化させる可変
容積装置が接続されている。ベローズ３０は図示の状態
では内容積が比較的大きい前記第二の状態にあり、この
状態はベローズ３０が復帰ばね３１のばね力により引伸
ばされた状態である。尚、ベローズ３０が弾性に富んだ
材料にて作られ、自己の弾性にて図示の状態へ復するよ
うに構成されている場合には、復帰ばね３１は省略され
てもよい。この状態に於ては、ベローズ３０の下端部を
構成するディスク部材３２は電磁コイル３４に当接した
状態にある。ディスク部材３２には軸部材３６を経て磁
性材よりなるディスク部材３８が取付けられている。か
くして電磁コイル３４が通電されていないときには、ベ
ローズ３０は自己の弾性及び（又は）復帰ばね３１のば
ね力により図示の如くその下端部のディスク部材３２が
電磁コイル３４に当接するまで伸張した状態にあるが、
電磁コイル３４が通電されると、ディスク部材３８が電
磁コイル３４により磁気的に吸引されることにより、ベ
ローズ３０は軸線方向に圧縮され、その内容積が比較的
小さい前記第一の状態となる。

【００１６】電磁コイル２８及び３４には制御装置４０
より導線４２及び４４を経て電流が選択的に供給される
ようになっている。制御装置４０は制御つまみ４６を有
し、この制御つまみはその指標が図示の如く中立点０に
一致した回動位置より時計廻り方向にも又反時計廻り方
向にも回動されるようになっている。

【００１７】図２には、図１に示す弁要素２４を電磁石
２８への通電の制御によって左右に往復動させまたベロ
ーズ３０を電磁石３４への通電の制御によって上下方向
に伸縮させる作動とによって、図１に示す装置をパルス
ポンプとして作動させるときの電磁石２８及び３４への
通電及びそれに伴うベローズ３０の伸縮のタイミングが
グラフにより示されている。

【００１８】先ず第一の作動態様として、電磁コイル２
８に図２のグラフ（１）に示すタイミングにて通電が行
われ、同時に電磁コイル３４へグラフ（３）に示すタイ
ミングにて通電が行われたとする。グラフ（１）に於
て、＋Ａは電磁コイル２８に弁要素２４を図１にて右方
の切換位置へ引付ける磁力が発生する方向に電流を流す
ことを意味し、−Ａは逆に電磁石２８に弁要素２４を図
１にて左方の切換位置へ押しやる磁気を発生させる方向
に電流が供給されることを意味する。又＋Ｂは電磁石３
４にそれがディスク部材３８を引付ける磁力を発生させ
る方向に電流を流すことを意味する。

【００１９】制御装置４０に於ける制御つまみ４６が０
点より時計廻り方向に回動されると、その回動角の増大
に応じて減小する周期Ｐにて電磁石３４にはグラフ
（３）に示すタイミングによるパルス電流が供給され、
それに同期して電磁石２８にはグラフ（１）に示すタイ
ミングによる電流が供給される。また制御つまみ４６が
０点より反時計廻り方向に回動されると、その回動角の
増大に応じて減小する周期Ｐにて電磁石３４にはグラフ
（３）に示すタイミングにて電流が供給され、電磁石２
８にはグラフ（２）に示すタイミングにて電流が供給さ
れる。

【００２０】ポート２０には管４８の一端が接続されて
おり、その他端は試薬貯蔵瓶５０内に差込まれていると
する。又ポート２２には管５２の一端が装着されてお
り、この管の他端は試験管５４の入口に向けられている
とする。

【００２１】かかる状態にて今制御つまみ４６が０点よ
り時計周り方向の或る回動位置へ回動されたとする。こ
の時点をＴ１とすると、電磁石２８にはグラフ（１）に
示す如く−Ａの通電がなされ、弁要素２４はそれまでの
位置の如何に拘らず直ちに図１に示す如き左方への切換
位置に設定される。但し弁の位置が切換るときには、電
磁石２８への通電の切換わり時点に対し弁の位置が実質
的に切換る迄に処理される流体の粘度に応じて増大する
幾分かの時間遅れが生ずる。又電磁石３４が通電される
ことにより、ディスク部材３８は電磁石３４へ向けて磁
気的に引付けられる。このときベローズ３０内には既に
試薬が満されているとすると、ベローズによる流体の圧
縮は直ちに始まるので、弁の位置の切換わりに生ずる時
間遅れを考慮して電磁石２８への通電はグラフ（４）に
示す如くＴ１より幾分遅れた時点Ｔ１１とされるのが好
ましい。このＴ１とＴ１１の間の遅れ時間の好ましい大
きさは処理される流体の粘度に応じて変化するので、処
理される流体の粘度に応じてこの遅れ時間を制御つまみ
４７により調節できるようにしてよい。ベローズ３０は
流体の抵抗を受けつつ収縮するので、その下端を構成す
るディスク部材３２の位置はグラフ（４）に示す如く下
降位置より上昇位置へ向けて徐々に上昇し、それに伴っ
てベローズ３０内の試薬はポート１８より弁室１６、ポ
ート２２、管５２を経て押出され、試験管５４への試薬
の供給が行われる。

【００２２】時点Ｔ２に達すると、電磁石２８への通電
の方向は＋Ａに反転され、電磁石３４への通電は解除さ
れる。これによって弁要素２４は直ちに右方の切換位置
に切換えられ（但し上記の時間遅れは伴う）、ポート２
２は遮断され、ポート１８とポート２０とが連通され
る。電磁石３４への通電が解除されたことによりディス
ク部材３８に作用していた図にて上向きの力は消滅し、
ベローズ３０はそれが有する自己の弾性及び（又は）復
帰ばね３１のばね力により伸張を始め、ディスク部材３
２の位置はグラフ（４）に示す如く上昇位置より下降位
置へ向けて次第に降下する。かかるベローズ３０の伸張
に伴うその内容積の増大に応じて、試薬貯蔵瓶５０内の
試薬は管４８、ポート２０、弁室１６、ポート１８を経
てベローズ３０内へ吸込まれる。

【００２３】時点Ｔ３にては再び電磁石２８への通電の
方向が反転され、また電磁石３４への通電が開始され
る。以下同様のパルス的作動態様の繰返しにより順次試
薬貯蔵瓶５０より試験管５４へ向けて試薬を送るポンプ
作用がなされる。この場合制御つまみ４６を時計廻り方
向へ回動する角度が大きい程、それに反比例的に周期Ｐ
が小さくされることにより、単位時間内に於けるポンプ
往復動の回数が増大し、単位時間当りのポンプ送り量が
増大する。但しその増大は相前後して行われるポンプ往
復動間の休み時間が丁度無くなる時の最大送り量迄であ
る。

【００２４】こうして制御つまみ４６の回動角を調節す
ることによりポンプ送り流量を調節することができる。
又このようにポンプ送り流量の調節をパルス周期の調節
により行い、電磁石２８及び３４に供給される電流の大
きさは一定とすることにより、ポンプ送り流量の如何に
拘らず弁要素２４の切換えを確実にし、またベローズ３
０の伸縮を確実にすることができる。勿論これは一つの
好ましい実施例であり、他に制御つまみの回動角に応じ
て電流又は電圧或いはその両方の大きさを変える等の制
御が行われてもよい。

【００２５】制御つまみ４６が０点より反時計廻り方向
に回動されると、電磁石３４への通電に対応した電磁石
２８への通電はグラフ（２）に従って行われるようにな
る。この場合には、ベローズ３０が縮み行程にあるとき
弁要素２４は図にて右方の切換位置にあり、ベローズ３
０内の試薬を試薬貯蔵瓶５０へ向けて戻す作用が行わ
れ、またベローズ３０が伸張行程にあるときには弁要素
２４は図にて左方の切換位置に切換えられており、ベロ
ーズ３０の伸張に伴って管５２内に残留する試薬をベロ
ース３０内へ引戻す作用が行われる。従って制御つまみ
４６を反時計廻り方向に回すことによって試薬使用後の
管５２内に残留する試薬を試薬貯蔵瓶５０へ向けて回収
する作用が行われる。

【００２６】図示の実施例に於ては、ポート１８に対す
るポート２０と２２の連通及び遮断の切換えを行う三方
弁として、外部からの電磁力に直接応答して軸線方向に
往復動する部材として構成された弁要素による切換弁構
造が用いられているが、上記の機能を達成する三方切換
弁としては、図３及び図４に示す如き、三方弁としては
従来より公知の弁構造が用いられてもよいことは明らか
であろう。また図示の実施例に於ては可変容積装置とし
てベローズが用いられているが、かかるベローズに代え
て同じくそれ自身周知のシリンダ−ピストン装置が用い
られてよいことも明らかであろう。従って、本発明は、
三方切換弁及び可変容積装置に関する公知の構造との置
換えを含むものである。またその他にも図示の実施例に
ついて本発明の範囲内にて種々の修正が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による可逆パルスポンプの一つの実施例
を示す縦断面図。

【図２】図１に示す可逆パルスポンプの作動タイミング
を示すグラフ。

【図３】公知の三方弁の一つの例を示す解図的断面図。

【図４】公知の三方弁の他の一つの例を示す解図的断面
図。

【符号の説明】

１０…弁ハウジング １２…本体部 １４…プラグ部 １６…弁室 １８…第一のポート ２０…第二のポート ２２…第三のポート ２４…弁要素 ２６…リブ ２８…電磁石 ３０…ベローズ ３１…復帰ばね ３２…ディスク部材 ３４…電磁石 ３６…軸部材 ３８…ディスク部材 ４０…制御装置 ４２，４４…導線 ４６，４７…制御つまみ ４８…管 ５０…試薬貯蔵瓶 ５２…管 ５４…試験管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一、第二及び第三のポートを有する弁ハ
   ウジングと、前記弁ハウジング内に配置され第一の切換
   位置にあるときには前記第一のポートと前記第二のポー
   トとを連通させ且前記第三のポートを前記第一のポート
   より遮断し又第二の切換位置にあるときには前記第一の
   ポートと前記第三のポートとを連通させ且前記第二のポ
   ートを前記第一のポートより遮断する弁要素と、前記弁
   要素を前記第一の切換位置と前記第二の切換位置との間
   に反復的に切換える第一の作動手段と、前記第一のポー
   トに接続され内容積が比較的小さい第一の状態と内容積
   が比較的大きい第二の状態との間で変化する可変容積装
   置と、前記可変容積装置を前記第一の状態と前記第二の
   状態との間に反復的に切換える第二の作動手段と、前記
   第一の作動手段と前記第二の作動手段とを、前記弁要素
   が前記第一の切換位置にあるとき前記可変容積装置が前
   記第一の状態から前記第二の状態へ切換えられ又前記弁
   要素が前記第二の状態にあるとき前記可変容積装置が前
   記第二の状態から前記第一の状態へ切換えられる第一の
   同期態様と、前記弁要素が前記第二の切換位置にあると
   き前記可変容積装置が前記第一の状態から前記第二の状
   態へ切換えられ又前記弁要素が前記第一の状態にあると
   き前記可変容積装置が前記第二の状態から前記第一の状
   態へ切換えられる第二の同期態様との間に、選択的に切
   換えて同期作動させる制御装置とを有する可逆パルスポ
   ンプ。
2. 【請求項２】請求項１による可逆パルスポンプにして、
   前記弁要素は前記弁ハウジングに形成され軸線方向両端
   部に前記第二のポートと前記第三のポートとを有する実
   質的に円筒状の弁室内に配置されており、前記第三のポ
   ートは該円筒状弁室の軸線方向中央部の側壁に開口して
   おり、前記弁要素は電磁コイルとして構成された前記第
   一の作動手段により及ぼされる電磁気に磁気的に応答し
   て前記円筒状弁室内を軸線方向に移動する実質的に円柱
   状の部材であり、該部材はその軸線方向両端部にてそれ
   ぞれ前記第二のポート及び前記第三のポートを閉じるよ
   うになっている可逆パルスポンプ。
3. 【請求項３】請求項２による可逆パルスポンプにして、
   前記弁要素の軸線方向両端部は円錐形であり、該弁要素
   は軸線方向中央部の周りに円環状に隆起したリブを有
   し、該弁要素が前記リブを支点として傾動可能であるこ
   とによって該弁要素の円錐形両端部はそれぞれが対応す
   る前記第二のポート又は前記第三のポートに係合したと
   き該ポートに対し自動的に芯合せされるようになってい
   る可逆パルスポンプ。