JPH1030557A - 液体放出及び気化システム - Google Patents

液体放出及び気化システム

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JPH1030557A
JPH1030557A JP9064041A JP6404197A JPH1030557A JP H1030557 A JPH1030557 A JP H1030557A JP 9064041 A JP9064041 A JP 9064041A JP 6404197 A JP6404197 A JP 6404197A JP H1030557 A JPH1030557 A JP H1030557A
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JP
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pump
valve
liquid
pressure
assembly
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JP9064041A
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English (en)
Inventor
James H Ewing
エッチ．ユーイング ジェームズ
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MKS Instruments Inc
Original Assignee
MKS Instruments Inc
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Publication date
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/10—Pumps having fluid drive
    • F04B43/107—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06—Flash distillation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプを通過する液体にさらされる部分を最
小にして、連続的一定体積速度で液体をポンピングする
改良された気化系を提供する。 【解決手段】 本発明に用いられるポンプにおいては、
非圧縮性液体に圧力をかけるときは流体出口に正圧をか
けるように閉じた通路の容積を減らし、当該液体から圧
力を抜くときは流体入口に関し負圧をかけるように当該
通路の容積を増す装置によって区画と通路が分離されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は液体ポンプおよび気化装置に関す
るものであり、さらに詳しくは液体をフラッシュ蒸発さ
せるために、改良された気化装置集合体に一定速度で連
続体積流を送り出すための新規な正変位ポンプ集合体を
含んでいる改良された液体送り出しおよび気化系に関す
る。
【０００２】注意深く環境的に制御されたプロセスの一
部分として、プロセス室で注意深く制御された量でガス
蒸発を次に使用できるように、腐食性のときに発火性の
液体物質を気化しなければならない多くのプロセスが知
られている。これらの物質の毒性と危険性のために、液
体を気化装置に送り出す系および気化装置自体を、注意
深く密封し、この物質の逃るのを防ぐ必要がある。種々
の上記系が知られている。上記系の一つの型は、液体を
自動的にびん内に充填する。熱質量または圧力に基づく
流量計を使ってガス流を測定し制御できるように十分な
圧力まで、びん内の蒸気圧を増すためにびんを加熱す
る。若干のこれらの系では、一層多くの蒸気を運ぶのを
助けるために、不活性ガスも液体を通しバブルする。上
記系は比較的高価で扱いにくい傾向があり、凝縮を防ぐ
ために、蒸気流ラインは強い加熱を必要とする。
【０００３】本発明の主目的は、上記従来の技術の問題
を克服しまたは実質上減少する改良された液体送り出し
気化系を提供するにある。
【０００４】さらに詳しくは、本発明の目的は、殆んど
蒸気流ラインを必要としない処理室に直接すえつけるの
に適合した、改良された比較的単純な安価な液体送り出
しおよび気化系を提供するにある。
【０００５】本発明の別の目的は、最小の霧化で、追加
の不活性ガスの必要なしに、エネルギー効率的方式で液
体を気化する改良された気化装置を提供するにある。
【０００６】本発明の別の目的は、連続的一定の体積流
量で、実質上下流圧に独立に、液体を気化装置に送り出
す改良された正変位ポンピング系を提供するにある。
【０００７】本発明のなお別の目的は、ポンプを通過す
る液体にさらされる部分を最小にして、連続的一定体積
速度で液体をポンピングする改良されたポンプ集合体を
提供するにある。
【０００８】本発明のなお別の目的は、弁の入口でしき
い圧に達したとき、一方向にのみ流すことのできる改良
された弁を提供するにある。
【０００９】本発明の一面に従えば、液体がディスクの
隣接表面間に強制されるとき、液体が殆んど霧化するこ
となくフラッシュ蒸発するように、スタック内に支持さ
れ液体の蒸発温度以上に加熱された複数の比較的薄いデ
ィスクからなる改良された気化装置によって、本発明の
上記および他の目的が達成される。
【００１０】本発明の別の面に従えば、改良された弁系
が提供される。この弁系は、弁がその入口で予め決めた
圧力に応答して開くが、弁本体に背圧として働くときは
予め決めた圧力に応答して開かず、弁系を閉じるよう
に、十分な力で弁座上に接近して弁本体を偏よらす装置
からなる。偏より力に対向する力を独立に働らかせて、
弁を開くことのできる装置も提供される。
【００１１】本発明の別の面に従えば、改良されたポン
プが提供される。このポンプは連続的な一定体積速度で
液体をポンプ送りする。このポンプはポンプを充填しつ
いで液体を送り出すことのできるように、ポンプの容積
を変える装置からなっている。ポンプ室の容積を変える
装置は、油のような実質上圧縮できない流体を充たした
区画を含む。上記の区画と部屋とは、作用装置が出口に
対し正圧を与えるように、圧縮できない液体に圧力をか
けるときは、部屋の容積を減らし、作用装置が入口に対
し負圧を与えるように圧縮できない液体から圧力を抜く
ときは部屋の容積を増して、部屋をみたす装置により分
離されている。
【００１２】最後に、本発明のなお別の面に従えば、連
続的な予め決めた体積速度で流体をポンプ送りする、改
良された正変位ポンプ集合体が提供される。この集合体
は、下記のように第１および第２の弁装置（夫々、図１
で、Ｖ1 、Ｖ2 として示した）間に連結された第１ポン
ピング装置（図１でＰx1として示した）および第２およ
び第３の弁装置（図１でＶ2 、Ｖ3 として示した）間に
連結された第２ポンピング装置（図１でＰx2として示し
た）を周期的に操作する制御装置を含んでいる。 （ａ）第１弁装置（Ｖ1 ）を開け、第２弁装置（Ｖ2 ）
を閉じて、第２ポンプ装置（Ｐx2）をその送り出し相
で、第３弁装置（Ｖ3 ）を通して第２ポンピング装置
（Ｐx2）の部屋に流体をポンプ送りするように操作し、
また第１ポンプ装置（Ｐx1）をその充填相で、予め決め
た速度より大きい体積速度で第１弁装置（Ｖ1 ）を通過
する流体で第１ポンピング装置の部屋を充たすように操
作し、そこで第１ポンプ装置（Ｐx1）の部屋は第２ポン
プ装置（Ｐx2）の送り出し相の完結前に充填され、 （ｂ）第１ポンプ装置（Ｐx1）の部屋が充填されるとき
は、第２弁装置（Ｖ2）を閉じた状態で第１弁装置（Ｖ1
）を閉じ、 （ｃ）第１ポンプ装置（Ｐx1）内の流体が予め決めた圧
力に達したときは、（ｉ）第２弁装置（Ｖ2 ）を開き、
第３弁装置（Ｖ3 ）を開けたままにし、（ii）第２ポン
プ装置（Ｐx2）の充填相を開始し、(iii）第１ポンプ装
置（Ｐx1）をその送り出し相で操作を続けるように、第
１および第２弁装置（Ｖ1 、Ｖ2 ）を閉じた状態で、第
１ポンプ装置（Ｐx1）の送り出し相を開始し、こうして
第１ポンプ装置（Ｐx1）の部屋から第２ポンプ装置（Ｐ
x2）の部屋へ送り出される流体の容積が、後者をみたし
ながら、予め決めた体積速度で第３弁装置（Ｖ3 ）を通
過する流体を生じるようにする。
【００１３】本発明の他の目的は、一部分は明らかであ
り、一部分は下記にみられる。従って、本発明は次に詳
しく例示する構造、要素の組合せ、部品の配置を有する
装置からなり、本出願の範囲は特許請求の範囲に示され
る。
【００１４】
【実施例】本発明の性質と目的をさらに十分に理解する
ように、添付図面に関し次に詳細に記載する。
【００１５】図１において、一般に２０で示す本発明の
気化系は、ため２４に連結された入口を有するポンプ集
合体２２からなり、ためは好ましくは加圧される。ため
２４から集合体２２に供給される液体は、操作者により
別に操作される弁２５で制御できる。ポンプ集合体２２
は、一定体積速度で液体を連続的にポンプ送りするのに
適合した正変位ポンプである。ポンプ集合体は、ため２
４から液体を受けるため連結された入口および第１ポン
プＰx1の入口に連結された出口を有する第１弁Ｖ1 をも
つ。ポンプＰx1の出口は弁Ｖ2 の入口に連結され、弁Ｖ
2 はポンプＰx2の入口に連結された出口をもつ。ポンプ
Ｐx2は弁Ｖ3 の入口に連結された出口をもつ。弁Ｖ3 の
出口はポンプ集合体２２の出口を形成する。第４の弁Ｖ
4 は弁Ｖ3 の出口に連結された入口をもち、その出口は
弁Ｖ1 の入口に連結され、ポンプ集合体が再循環方式で
操作するとき使われる。後で詳細に記載するように、弁
Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 は、閉じているときは背圧に応
答して開かないように、「一方向」弁として各々設計さ
れている。
【００１６】系２０は気化装置２８をもつ気化装置集合
体２６も含み、気化装置２８は、ポンプ集合体の液体排
出物を受けるようにポンプ集合体２２の出口（すなわ
ち、弁Ｖ3 の出口）に連結された入口をもつ。弁２５ａ
およびその下流の配管は、全系がトラップされたガスな
しに液体充填できるように、ポンプ送りおよび気化装置
真空排気に使われる。後で明らかになるように、気化装
置２８は二つの出口をもち、その一つは集合体２６の第
１弁Ｖ5 に気化装置ガス排出物を連結するためのもので
あり、第１弁Ｖ5 は真空ポンプ３０に連結されている。
ポンプ３０の排出物は、真空ポンプを使う場合その排出
物を捕獲するために、閉じた系（図示してない）に連結
されるのが好ましい。気化装置２８の他の出口は、集合
体２６の第２弁Ｖ6 に連結され、第２弁Ｖ6 は処理室
（図示してない）のような系３２に連結されている。
【００１７】後でさらに明らかとなるように、気化系は
ポンプ集合体２２および気化装置集合体２６のポンプＰ
x1、Ｐx2および弁Ｖ1 〜Ｖ6 の順序と操作を制御するた
めの制御装置３４を含んでいる。制御装置は、予め決め
た新規な順序に従って、ポンプと弁を操作するように好
ましくはプログラムされたマイクロプロセッサーを含む
のが好ましい、そのすべては後で一層明らかとなる。さ
らに、好ましい弁Ｖ1〜Ｖ6 は空気作用され、そこで夫
々相当する電気機械弁３８を通して加圧空気源３４に連
結されている。弁３８の開閉も制御装置３４により制御
される。後でさらに明らかとなるように、ポンプＰx1、
Ｐx2および弁Ｖ1 〜Ｖ4 は新規な方式で構成される。
【００１８】下記に示す以外、ポンプＰx1とＰx2は実質
上同一であり、その一つの単純化した模式的縦断面図を
図２に示す。図２に示すように、各ポンプＰの入口５２
と出口５４は、夫々５６、５８で示した関連弁に連結し
ている。ポンプは、ポンプが充填および送り出すとき変
化する容積をもつポンプ室６０を含んでいる。ポンプ室
は入口を出口に連結しており、弁５６と５８が開くと
き、液体が入口５２を通り部屋６０に入り、ついで出口
５４を通るようになっている。ポンプＰはまた、膨脹で
きるベローシール６４により部屋６０から分離された区
画６２を含む。シール６４の代りに、隔膜またはベロー
フラムのような他の膨脹できる要素を使えることは明ら
かである。区画６２には実質上非圧縮性液体、たとえば
油を充填する。ラム軸６６の形で示した作用装置は、シ
ール６８を通し区画６２の内外へと移動できる。軸６６
が均一速度で区画の内へまたは外へと動くとき、ずらさ
れた油が夫々ベローシールを一定速度で膨脹または収縮
し、部屋内の容積を一定速度で増加または減少するよう
に、軸はその長さに沿って均一な断面積をもつのが好ま
しい。
【００１９】さらに詳しくは、各ポンプの充填相中、軸
６６は一定速度で区画６２から引抜かれる（そこでベロ
ーシール６４を収縮させる）。この相中、液体を入口５
２を通し区画６２に入れるために、弁５６は開かれてい
る。ラム軸が引抜かれるとき、部屋６０の容積は一定速
度で拡大する。ポンプの送り出し相中、軸６６は反対方
向に（図２で上方向に）移動できるので、軸は区画内に
動き（そこでベローシールを膨脹させる）。後で一層明
らかとなるように、送り出し相中、弁５８ははじめ閉じ
られ、そこで弁５８が入口の増加圧に応答し自動的に開
く前に、系内のバックラッシュを止めて室６０内の液体
の圧力を増加できる。後で詳しく記載する理由で、入口
および出口５２と５４の各々の断面は、比較的小寸法
（たとえば、 1／32インチまたは 1／16インチ）であ
る。
【００２０】弁Ｖ1 〜Ｖ4 も互に同一であり、弁Ｖの一
つの単純化した断面図を図３に示す。各弁Ｖは弁通路７
６への入口７６と出口７４を含んでいる。入口と出口の
両者は比較的小さい断面寸法を有し、好ましい実施態様
では、図５および６で最もよくわかるように、関連ポン
プの単に入口と出口５２と５４の延長である。弁座７８
が出口７４で通路７６内に備えられている。弁本体８０
は、弁本体の端（球形ボール８２として示されている）
が弁座７８から間隔を置いた開いた位置と弁本体８０、
特にボール８２が弁座と接触し弁座で密封される閉じた
位置の間で、弁座に対し通路内で移動できる。上記開い
た位置と閉じた位置間を弁本体８０（および球形ボール
８２）を動かす装置は、弁本体８０と接触するピストン
ヘッド８６を含むピストン８４、弁座の方向へ弁本体を
動かすため弁座７８の方向および離れる方向への軸方向
移動のため備えつけられた軸８８、および軸を軸方向に
動かすための空気アクチュエータヘッド９０を含んでい
る。アクチュエータヘッドは空気室９２内に配置されて
いるから、弁本体８０および軸８８と同一軸方向に動く
ことができる。一つまたはそれ以上の圧縮ばね９４形の
装置は、アクチュエータヘッド９０、軸８８、ピストン
ヘッド８６、弁本体８０を閉じた位置にかたよらせる。
たわみ性ベローシール９６は、弁通路７６内の液体を弁
集合体の作用位置から分離している。圧縮ばね９４によ
り与えられる力は、ピストンヘッド８６の底と接触する
ベローシールの液体側により働かされる力によってベロ
ーシール９６内の液体の圧力が予め決めた圧力を越える
まで、弁を閉じて保つのに十分である。弁集合体の好ま
しい実施態様では、弁集合体の通路７６内の液体の予め
決めた圧力が２５０psi に達したとき、集合体は自動に
開くよう設計されるが、この設計しきい圧は変化でき
る。さらに、出口７４の比較的小さい断面寸法のため
に、弁集合体が閉じ、出口７４内の液体の背圧がしきい
水準に達するとき、力が働らくはるかに小さい面積（ピ
ストンヘッド８６の底と接触するベローシールの面積に
比較し）のために、ボール８２に働らく力は弁を開ける
には不十分である。空気ライン９７が空気室９２に連結
されている。加圧空気が空気ライン９７を通り部屋９２
に導入されると、十分な力がアクチュエータヘッド９０
に加わり、そこでヘッド９０を圧縮ばね９４のバイアス
に対抗して軸方向に動かし、軸８８および弁本体８０を
弁座７８から離れた開いた位置に動かす。Ｏ環シール９
８が空気室７２を気密に保つ。最後に、必要なときは、
弁が開いたときボデー８０が弁座７８から離れるのを確
実にするため、圧縮ばね９９を備えることができる。
【００２１】気化装置２８の単純化した縦断面図を図４
に示す。気化装置２８は、ブロック１０２およびディス
ク１０６のスタックに対し熱源を形成するようにブロッ
ク１０４に挿入された加熱器素子を含む加熱器集合体１
００を含んでいる。ディスクは好ましくは形状が平で環
状で、ごく薄く、液体流の不在では互に確実に接触する
から、良好な熱伝導がブロック１０２からディスクを通
し与えられ、各ディスクの表面積を気化装置内にポンプ
送りされている液体のフラッシュ点以上に加熱できる。
ディスクはたとえば１インチ対０．００１インチの直径
対厚さ比をもつことができるが、その寸法と比は変化で
きる。中央孔が加熱器ブロックに形成され、小管１０８
をブロックとディスクを通し置くことができるように、
ディスクの中央孔と並んでいる。管１０８は、ディスク
の内部へりに隣接したその周辺のまわりに複数の孔を有
しており、そこで管を通し強制される液体（図４でＬで
示した）はディスク１０６の間に強制される。ディスク
間の液体の通過を確保しながら、ディスクを共にかたよ
らすために、スタックのディスクを互におよび加熱器ブ
ロックトと強制的に接触させるように、アンビル１１０
をたとえば一つまたはそれ以上の圧縮ばね１１２でスタ
ックト接触するようかたよらせる。ディスク１０６、ア
ンビル１１０、ばね１１２、および加熱器ブロックを通
しディスク内にのびる管１０８の部分は、すべて蒸気出
口１１６を有する気化室１１４内に含まれている。液体
が管１０８を通し強制されると、液体はばね１１２のバ
イアスに対抗してディスクを強制的に離し、そこで液体
は隣接ディスク間に強制される。ディスクの大きな向い
合う表面積は、その間の液体の比較的薄い層をフラッシ
ュ点以上に加熱する大きな熱い表面積を与えるから、液
体はフラッシュ蒸発し、蒸気として出口１１６から出
る。
【００２２】ポンプ集合体の一層詳しい例を、図５およ
び６に示す。３ブロック１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ
が夫々、弁Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3 の入口７２および出口７４を
規定するために備えられている。弁Ｖ4 はブロック１３
０ｃの底にすえつけられている。弁Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3 は夫
々各ブロックの頂部にすえつけられている。弁Ｖ1 の出
口７４はポンプＰx1の入口５２を形成し、一方弁Ｖ2 の
出口７４はポンプＰx2の入口５２を形成している。ブロ
ック１３０ｂの出口５４がブロック１３０ａの入口７２
に連結され、同様にブロック１３０ａの出口５４がブロ
ック１３０ｃの入口７２に連結されるように、ブロック
１３０はガスケット１３２で固定されている。ブロック
１３０ａ、１３０ｂの各々の底は、部屋６０および区画
６２のための空間を形成するように深ざぐりされてい
る。
【００２３】ポンプＰx1とＰx2は、プレート１３６およ
びねじ１３４のような適当な手段で、夫々のブロック１
３０ａおよび１３０ｂの底に連結されている。油室６２
を液体通路６０から分離するように、ベローシール６４
の開口端は夫々のブロックの底とプレートの間に固定さ
れている。Ｏ環シール６８を支持するための環状肩を与
えるように、各プレートは深ざくりされた中央孔を含ん
でいる。各プレート１３６はハウジング１３８を支持
し、ハウジングはポンピングアクチュエータ機構を支持
している。
【００２４】さらに、ステッピングモータ１４０は、連
結器１４６を通しボールナット集合体１４４の軸１４２
を駆動する。ラム軸６６を支持する直線運動直動素子１
４８に対する回転は、ナット集合体に確保されまた逆回
転軸１５０上ですべることができるから、ステッピング
モータの回転はボールナット集合体１４４の軸１４２を
回転させる。これは素子１４８を軸１５０上ですべらせ
るから、モータ１４０の回転方向に依存して、ラム軸６
６はＯ環シール６８内で区画６２内の油の内外で動くこ
とができる。
【００２５】そこで、ステッピングモータ１４０を一定
の角速度で一方向に回転させることにより、軸６６は一
定の線速度で区画内に動く。同様に、モータの方向を逆
にしナット集合体の軸１４２を一定の角速度で逆方向に
回転させることにより、軸６６は一定の線速度で部屋か
ら後退する。後で一層明らかとなる理由で、ポンプＰx1
のラム軸６６ｂはポンプＰx2のラム軸６６ａの２倍の断
面積をもつから、モータ１４０が駆動される所定の角速
度に対し、ラム軸は同一線速度で相当する区画６２内へ
駆動され、その結果ラム軸６６ｂはブロック１３０ｂの
室６０内で、ラム軸６６ａがブロック１３０ａの室６０
内でずらす液体量の２倍の液体量をずらす。図示のよう
に、毒性の危険な液体にさらされるポンプ集合体の唯一
の部分は、ブロック１３０、ベローシール６４、ガスケ
ット１３２である。そこで、これらの要素は、ポンプを
通る液体と非反応性の材料でつくられる。たとえば、大
部分の応用では、これらの部品はステンレス鋼でつくら
れるが、他の材料も役立つ。
【００２６】弁Ｖ1 〜Ｖ4 はすべて同一であり、好まし
い弁の詳細は図６で最もよく示される。各弁はブロック
１３０に固定され、ピストン軸８８を受けるための中央
孔をもつ主ブロック要素１６０を含んでいる。主ブロッ
ク要素１６０はその底面に円筒形延長部分１６２を備
え、その内部でカウンターボアはベローシール９６およ
びばね９９を受け入れ、通路７６を規定するように入口
７２および出口７４と流体連絡している。延長部分１６
２は、弁が適当に確実に密封されるように、相当する本
体１３０の頂部に形成されたディンプルとつがうのに適
合している。弁本体８０およびボール８２はベロー８０
内に配置され、開いた位置および閉じた位置の間で上下
に移動できる（図６に示したように）。一方弁が開くと
き弁本体が弁座から確実に離れるように、圧縮ばね９９
がベローシール内に配置されている。主ブロック要素１
６０の頂部も、Ｏ環シール９８を受け入れるように深ざ
ぐりされ、またさらにカウンターボア１６３およびカウ
ンターボア１６３上に固定されたカバープレート１６４
が空気室９２を形成するように、要素の頂部１６３で深
ざぐりされている。Ｏ環９８が主ブロック要素内に形成
された環状肩上に備えられ、複数の圧縮ばね９４を受入
れるためウエルがプレート１６４内に形成されている。
空気入口９７が主ブロック要素１６０に形成されている
から、空気が部屋９２内に強制され、アクチュエータヘ
ッド９０を図６に示した上方向に強制する。また、液体
にさらされる弁の部品、すなわち弁本体８０、ボール８
２、ベローシール９６、主ブロック要素１６０はすべ
て、弁を通る液体と非反応性の材料でつくられる。
【００２７】最後に、気化装置集合体２６を図７で詳し
く示す。図示のように、ディスク１０６およびアンビル
１１０を蔽うように、キャップ１７０が密封ガスケット
１７２で加熱ブロック１０２上に固定されている。相当
する弁Ｖ5 、Ｖ6 の弁本体を受け入れるために、加熱ブ
ロック１０２は二つの弁座１７４を備えている。弁Ｖ5
とＶ6 は空気弁であり、夫々の弁本体１７６を夫々の弁
座１７４と接触および非接触するよう動かす。
【００２８】全気化装置系２０の操作を記載する。図８
に示したように、ポンプ集合体の出力で、液体流の一定
体積速度を気化装置２８に供給するように、制御装置は
予め決めた順序に従ってポンピング系２２を操作する。
さらに詳しくは、図８で開始時、工程２００で示したよ
うに、弁Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 、Ｖ6 、２５ａをまず
開き、空気をポンプ、気化装置、相互連結ラインから除
去する。圧力が実質上零（たとえば５０ミリトール以
下）に減少したら、弁Ｖ6 と２５ａを閉じ、弁２５を開
いて、液体をためから流し、気化装置ディスクに対し右
側の全ての排気空間を充たす。ここで、ポンピングと気
化を開始できる。
【００２９】制御装置は、その操作サイクルのはじめで
工程２０２に進み、弁３８ｆを閉じることによって弁Ｖ
6 を切り、ポンプＰx2のステッピングモータ１４０およ
びラム軸６６はポンプの送り出し相のはじめにあり、そ
こでラム軸は油室から十分に引抜かれる。ポンプＰx1の
ステッピングモータ１４０およびラム軸６６は、ポンプ
の充填相のはじめにあり、そこでラム軸は油室に十分に
のばされる。工程２０２で、弁Ｖ3 は開いており、Ｖ4
は閉じており、一方弁Ｖ5 を開き（弁３８ｅを開くこと
により）、弁Ｖ6 を閉じ、そこで気化装置集合体２６か
ら蒸気が系３２に向けられる。さらに、工程２０２で、
弁Ｖ2 を閉じる。各サイクル中、ポンプは互に反対に操
作するので、ポンプＰx2は弁Ｖ3 を通し一定体積速度で
液体を送り出しはじめ、ポンプＰx2で発生する液体圧が
空気ピストン頂部上のばね力にうちかつ水準に対する
と、弁Ｖ3 は自動的に開く（好ましい例では、２５０ps
i で）。同時に、ポンプＰx2の送り出し相中、ポンプＰ
x1のステッピングモータは、ポンプＰx2のステッピング
モータ１４０の２倍の速度で操作することによりその充
填相を開始するので、ポンプＰx1のラム軸の位置は、ポ
ンプＰx2の送り出し相の中途ではそのいわゆる出発位置
にある。ラム軸をさらにわずかに引抜き（たとえば、典
型的には完全な送り出し相中の計８００段からステッピ
ングモータの余分の１５段）、工程２０４で停止する。
ポンプＰx2の送り出し相は、そのポンプの送り出し相が
終るちょうど前まで続く（与えた実施例では、送り出し
相の完結前に、ポンプＰx2のモータ１４０の１５段が残
される）。
【００３０】工程２０６では、弁３８ａを閉じることに
よって弁Ｖ1 を空気的に閉じ、ポンプＰx1のモータ１４
０は逆になり、このポンプは弁Ｖ2 を閉じた状態で送り
出し相を開始し、ラム軸６６がいわゆる出発位置に達す
るまで続く（与えた実施例では、モータの最初の１５
段）。これは、ポンプＰx1のボールナット集合体中の機
械的バックラッシュに適応でき、また油および液体をポ
ンプの部屋および通路で圧縮できる程度まで圧縮でき
る。この点で、弁Ｖ2 の入口の圧力はしきい水準２５０
psiである。
【００３１】そこで、工程２０８では、ポンプＰx2の送
り出し相の完結で、ポンプＰx1は一定体積速度で予め決
めた圧力で液体を送り出す準備ができている。工程２０
８では、ポンプＰx1により生じる上流圧力により、弁Ｖ
2 は自動的に開く。ポンプＰx1は、弁Ｖ2 を自動的に開
いたまま、その送り出し相を続け、ポンプＰx2はその充
填相を開始する。ポンプＰx1はポンプＰx2の２倍の体積
速度で送り出すから、ポンプＰx1はポンプＰx2を同時に
充たすのに十分な液体を送り出し、またポンプＰx2によ
って送り出されるのと同一体積速度で弁Ｖ3 から液体を
送り出す。
【００３２】一旦ポンプＰx1が操作の工程２１０がその
送り出し相を完結すると、Ｖ1 が空気的に開けられるか
ら圧力の突然の降下によって、弁Ｖ1 が開き、弁Ｖ2 が
閉じ、工程を繰返す。ポンプＰx2はその送り出し相を開
始し、ポンプＰx1はポンプＰx2の２倍の速度でその充填
相を開始し、工程２０２、ついで工程２０４−２１０を
くり返す。
【００３３】液体がポンプＰx1、Ｐx2によって気化装置
２８を通しポンプ送りされるとき、液体はフラッシュ蒸
発され、圧力により弁Ｖ5 を通し系３２に強制される。
【００３４】図８に示したように、工程２１０の終りで
工程を一時的に止めたいときは、単に弁３８ｄを開くこ
とによって弁Ｖ4 を開き、弁Ｖ3 からの液体の排出流を
弁Ｖ1 のインプットに流し戻すことによって、ポンプ集
合体を再循環方式で操作できる。
【００３５】操作方式および再循環方式中、ポンプのス
テッピングモータ１４０は、充填相に対してはまず一方
向に、ついで送り出し相に対しては他の方向に、連続的
に操作し、一相から他相への方向の逆転は殆んど瞬間的
に起る。
【００３６】上記系２０は、殆んど短かい蒸気流しライ
ンを必要とせずに、蒸気処理室に直接すえつけるのに適
合した、改良された比較的簡単な安価な気化系を提供す
る。この改良された気化装置２８は、最小の霧化で、追
加の不活性ガスを必要とせずに、エネルギー効率的方式
で液体を気化する。ポンピング集合体２２は、一定体積
速度で気化装置に液体を送り出すための、改良された正
変位ポンピング系を提供する。ポンプＰx1およびＰ
x2は、ポンプを通る液体にさらされる部品を最小にし
て、送り出し相で操作するとき、一定の体積速度と圧力
送り出しを与える改良されたポンプを提供する。各弁Ｖ
1 〜Ｖ4 は、弁入口でしきい圧に達したときだけ流れを
おこさせ、弁が閉じているときしきい圧が弁に背圧とし
てかかるときは閉じて留まる改良された弁を提供する。
【００３７】本発明の範囲から離れることなく、上記装
置においてある種の変形を行えるから、上記または添付
図面に示したすべては例示のためのものであって、限定
するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の好ましい送り出しおよび気化系
を一般的に示す模式図である。
【図２】図２は本発明により設計され使われるポンプの
好ましい実施態様の縦断面の模式図である。
【図３】図３は、本発明により設計され使われる図１の
弁Ｖ1 〜Ｖ4 の各々の好ましい実施態様の縦断面の模式
図である。
【図４】図４は本発明により設計され使われる気化装置
の好ましい実施態様の縦断面の模式図である。
【図５】図５は図１に一般的に示したポンプ集合体の好
ましい実施態様の縦断面図である。
【図６】図６は図５に示したポンプおよび弁の一部分切
りとった、一層詳細な拡大縦断面図である。
【図７】図７は図１に一般的に示した気化装置の好まし
い実施態様の縦断面図である。
【図８】図８は、本発明の気化系の成分を順序づける制
御装置の操作を示すフローチャートである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は液体ポンプおよび気化装置に関す
るものであり、さらに詳しくは液体をフラッシュ蒸発さ
せるために、改良された気化装置集合体に一定速度で連
続体積流を送り出すための新規な容積式ポンプ集合体を
含んでいる改良された液体送り出しおよび気化系に関す
る。
【０００２】注意深く環境的に制御されたプロセスの一
部分として、プロセス室で注意深く制御された量でガス
蒸発を次に使用できるように、腐食性のときに発火性の
液体物質を気化しなければならない多くのプロセスが知
られている。これらの物質の毒性と危険性のために、液
体を気化装置に送り出す系および気化装置自体を、注意
深く密封し、この物質の逃るのを防ぐ必要がある。種々
の上記系が知られている。上記系の一つの型は、液体を
自動的にびん内に充填する。熱質量または圧力に基づく
流量計を使ってガス流を測定し制御できるように十分な
圧力まで、びん内の蒸気圧を増すためにびんを加熱す
る。若干のこれらの系では、一層多くの蒸気を運ぶのを
助けるために、不活性ガスも液体を通しバブルする。上
記系は比較的高価で扱いにくい傾向があり、凝縮を防ぐ
ために、蒸気流ラインは強い加熱を必要とする。
【０００３】本発明の主目的は、上記従来の技術の問題
を克服しまたは実質上減少する改良された液体送り出し
気化系を提供するにある。
【０００４】さらに詳しくは、本発明の目的は、殆んど
蒸気流ラインを必要としない処理室に直接すえつけるの
に適合した、改良された比較的単純な安価な液体送り出
しおよび気化系を提供するにある。
【０００５】本発明の別の目的は、最小の霧化で、追加
の不活性ガスの必要なしに、エネルギー効率的方式で液
体を気化する改良された気化装置を提供するにある。
【０００６】本発明の別の目的は、連続的一定の体積流
量で、実質上下流圧に独立に、液体を気化装置に送り出
す改良された容積式ポンピング系を提供するにある。
【０００７】本発明のなお別の目的は、ポンプを通過す
る液体にさらされる部分を最小にして、連続的一定体積
速度で液体をポンピングする改良されたポンプ集合体を
提供するにある。
【０００８】本発明のなお別の目的は、弁の入口でしき
い圧に達したとき、一方向にのみ流すことのできる改良
された弁を提供するにある。
【０００９】本発明の一面に従えば、液体がディスクの
隣接表面間に強制されるとき、液体が殆んど霧化するこ
となくフラッシュ蒸発するように、スタック（積み重ね
体）内に支持され液体の蒸発温度以上に加熱された複数
の比較的薄いディスクからなる改良された気化装置によ
って、本発明の上記および他の目的が達成される。
【００１０】本発明の別の面に従えば、改良された弁系
が提供される。この弁系は、弁がその入口で予め決めた
圧力に応答して開くが、弁本体に背圧として働くときは
予め決めた圧力に応答して開かず、弁系を閉じるよう
に、十分な力で弁座上に接近して弁本体を付勢する装置
からなる。付勢力に対抗する力を独立に働らかせて、弁
を開くことのできる装置も提供される。
【００１１】本発明の別の面に従えば、改良されたポン
プが提供される。このポンプは連続的な一定体積速度で
液体をポンプ送りする。このポンプはポンプを充填しつ
いで液体を送り出すことのできるように、ポンプの容積
を変える装置からなっている。ポンプ室の容積を変える
装置は、油のような実質上圧縮できない流体を充たした
区画を含む。上記の区画と部屋とは、作用装置が出口に
対し正圧を与えるように、圧縮できない液体に圧力をか
けるときは、部屋の容積を減らし、作用装置が入口に対
し負圧を与えるように圧縮できない液体から圧力を抜く
ときは部屋の容積を増して、部屋をみたす装置により分
離されている。
【００１２】最後に、本発明のなお別の面に従えば、連
続的な予め決めた体積速度で流体をポンプ送りする、改
良された正変位ポンプ集合体が提供される。この集合体
は、下記のように第１および第２の弁装置（夫々、図１
で、Ｖ1 ，Ｖ2 として示した）間に連結された第１ポン
ピング装置（図１でＰx1として示した）および第２およ
び第３の弁装置（図１でＶ2 ，Ｖ3 として示した）間に
連結された第２ポンピング装置（図１でＰx2として示し
た）を周期的に操作する制御装置を含んでいる。 (a) 第１弁装置（Ｖ1)を開け、第２弁装置（Ｖ2)を閉じ
て、第２ポンピング装置（Ｐx2）をその送り出し相で、
第３弁装置（Ｖ3)を通して第２ポンピング装置（Ｐx2）
の部屋の流体をポンプ送りするように操作し、また第１
ポンピング装置（Ｐx1）をその充填相で、予め決めた速
度より大きい体積速度で第１弁装置（Ｖ1)を通過する流
体で第１ポンピング装置の部屋を充たすように操作し、
そこで第１ポンピング装置（Ｐx1）の部屋は第２ポンピ
ング装置（Ｐx2）の送り出し相の完結前に充填され、 (b) 第１ポンピング装置（Ｐx1）の部屋が充填されたと
きは、第２弁装置（Ｖ2)を閉じた状態で第１弁装置（Ｖ
1)を閉じ、 (c) 第１および第２の弁装置（Ｖ1 ，Ｖ2)を閉じた状態
で、第１ポンピング装置（Ｐx1）の送り出し相を開始
し、第１ポンピング装置（Ｐx1）内の流体が予め決めた
圧力に達したときに、（ｉ）第２弁装置（Ｖ2)が開き、
第３弁装置（Ｖ3)は開いたままであり、（ii）第２ポン
ピング装置（Ｐx2）がその充填相を開始し、（iii)第１
ポンピング装置（Ｐx1）はその送り出し相で操作を続
け、こうして第１ポンピング装置（Ｐx1）の部屋から第
２ポンピング装置（Ｐx2）へ送り出される流体の容積
が、後者の部屋をみたしながら、予め決めた体積速度で
第３弁装置（Ｖ3)を通過する流体を生じるようにする。
【００１３】本発明の他の目的は、一部分は明らかであ
り、一部分は下記にみられる。従って、本発明は次に詳
しく例示する構造、要素の組合せ、部品の配置を有する
装置からなり、本出願の範囲は特許請求の範囲に示され
る。
【００１４】
【実施例】本発明の性質と目的をさらに十分に理解する
ように、添付図面に関し次に詳細に記載する。
【００１５】図１において、一般に２０で示す本発明の
気化系は、ため２４に連結された入口を有するポンプ集
合体２２からなり、ためは好ましくは加圧される。ため
２４から集合体２２に供給される液体は、操作者により
別に操作される弁２５で制御できる。ポンプ集合体２２
は、一定体積速度で液体を連続的にポンプ送りするのに
適合した容積式ポンプである。ポンプ集合体は、ため２
４から液体を受けるため連結された入口および第１ポン
プＰx1の入口に連結された出口を有する第１弁Ｖ1 をも
つ。ポンプＰx1の出口は弁Ｖ2 の入口に連結され、弁Ｖ
2 はポンプＰx2の入口に連結された出口をもつ。ポンプ
Ｐx2は弁Ｖ3 の入口に連結された出口をもつ。弁Ｖ3 の
出口はポンプ集合体２２の出口を形成する。第４の弁Ｖ
4 は弁Ｖ3 の出口に連結された入口をもち、その出口は
弁Ｖ1 の入口に連結され、ポンプ集合体が再循環方式で
操作するとき使われる。後で詳細に記載するように、弁
Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4 は、閉じているときは背圧に応
答して開かないように、「一方向」弁として各々設計さ
れている。
【００１６】系２０は気化装置２８をもつ気化装置集合
体２６も含み、気化装置２８は、ポンプ集合体の液体排
出物を受けるようにポンプ集合体２２の出口（すなわ
ち、弁Ｖ3 の出口）に連結された入口をもつ。弁２５ａ
およびその下流の配管は、全系がトラップされたガスな
しに液体充填できるように、ポンプ送りおよび気化装置
真空排気に使われる。後で明らかになるように、気化装
置２８は二つの出口をもち、その一つは集合体２６の第
１弁Ｖ6 に気化装置ガス排出物を連結するためのもので
あり、第１弁Ｖ6 は真空ポンプ３０に連結されている。
ポンプ３０の排出物は、真空ポンプを使う場合その排出
物を捕獲するために、閉じた系（図示してない）に連結
されるのが好ましい。気化装置２８の他の出口は、集合
体２６の第２弁Ｖ5 に連結され、第２弁Ｖ5 は処理室
（図示してない）のような系３２に連結されている。
【００１７】後でさらに明らかとなるように、気化系は
ポンプ集合体２２および気化装置集合体２６のポンプＰ
x1，Ｐx2および弁Ｖ1 〜Ｖ6 の順序と操作を制御するた
めの制御装置３６を含んでいる。制御装置は、予め決め
た新規な順序に従って、ポンプと弁を操作するように好
ましくはプログラムされたマイクロプロセッサーを含む
のが好ましい、そのすべては後で一層明らかとなる。さ
らに、好ましい弁Ｖ1〜Ｖ6 は空気作用され、そこで夫
々相当する電気機械弁３８を通して加圧空気源３４に連
結されている。弁３８の開閉も制御装置３６により制御
される。後でさらに明らかとなるように、ポンプＰx1，
Ｐx2および弁Ｖ1 〜Ｖ4 は新規な方式で構成される。
【００１８】下記に示す以外、ポンプＰx1とＰx2は実質
上同一であり、その一つの単純化した模式的縦断面図を
図２に示す。図２に示すように、各ポンプＰの入口５２
と出口５４は、夫々５６、５８で示した関連弁に連結し
ている。ポンプは、ポンプが充填および送り出すとき変
化する容積をもつポンプ室６０を含んでいる。ポンプ室
は入口を出口に連結しており、弁５６と５８が開くと
き、液体が入口５２を通り部屋６０に入り、ついで出口
５４を通るようになっている。ポンプＰはまた、膨脹で
きるベローシール６４により部屋６０から分離された区
画６２を含む。シール６４の代りに、隔膜またはベロー
フラムのような他の膨脹できる要素を使えることは明ら
かである。区画６２には実質上非圧縮性液体、たとえば
油を充填する。ラム軸６６の形で示した作用装置は、シ
ール６８を通し区画６２の内外へと移動できる。軸６６
が均一速度で区画の内へまたは外へと動くとき、ずらさ
れた油が夫々ベローシールを一定速度で膨脹または収縮
し、部屋内の容積を一定速度で増加または減少するよう
に、軸はその長さに沿って均一な断面積をもつのが好ま
しい。
【００１９】さらに詳しくは、各ポンプの充填相中、軸
６６は一定速度で区画６２から引抜かれる（そこでベロ
ーシール６４を収縮させる）。この相中、液体を入口５
２を通し部屋６０に入れるために、弁５６は開かれてい
る。ラム軸が引抜かれるとき、部屋６０の容積は一定速
度で拡大する。ポンプの送り出し相中、軸６６は反対方
向に（図２で上方向に）移動できるので、軸は区画内に
動き（そこでベローシールを膨脹させる）。後で一層明
らかとなるように、送り出し相中、弁５８ははじめ閉じ
られ、そこで弁５８が入口の増加圧に応答し自動的に開
く前に、系内のバックラッシュを止めて室６０内の液体
の圧力を増加できる。後で詳しく記載する理由で、入口
および出口５２と５４の各々の断面は、比較的小寸法
〔たとえば、0.79mm（ 1／32インチ）または0.159mm
（ 1／16インチ）〕である。
【００２０】弁Ｖ1 〜Ｖ4 も互に同一であり、弁Ｖの一
つの単純化した断面図を図３に示す。各弁Ｖは弁通路７
６への入口７２と出口７４を含んでいる。入口と出口の
両者は比較的小さい断面寸法を有し、好ましい実施態様
では、図５および６で最もよくわかるように、関連ポン
プの単に入口と出口５２と５４の延長である。弁座７８
が出口７４で通路７６内に備えられている。弁本体８０
は、弁本体の端（球形ボール８２として示されている）
が弁座７８から間隔を置いた開いた位置と弁本体８０、
特にボール８２が弁座と接触し弁座で密封される閉じた
位置の間で、弁座に対し通路内で移動できる。上記開い
た位置と閉じた位置間を弁本体８０（および球形ボール
８２）を動かす装置は、弁本体８０と接触するピストン
ヘッド８６を含むピストン８４、弁座の方向へ弁本体を
動かすため弁座７８の方向および離れる方向への軸方向
移動のため備えつけられた軸８８、および軸を軸方向に
動かすための空気アクチュエータヘッド９０を含んでい
る。アクチュエータヘッドは空気室９２内に配置されて
いるから、弁本体８０および軸８８と同一軸方向に動く
ことができる。一つまたはそれ以上の圧縮ばね９４形の
装置は、アクチュエータヘッド９０、軸８８、ピストン
ヘッド８６、弁本体８０を閉じた位置に付勢する。たわ
み性ベローシール９６は、弁通路７６内の液体を弁組立
体の作用位置から分離している。圧縮ばね９４により与
えられる力は、ピストンヘッド８６の底と接触するベロ
ーシールの液体側により働かされる力によってベローシ
ール９６内の液体の圧力が予め決めた圧力を越えるま
で、弁を閉じて保つのに十分である。弁組立体の好まし
い実施態様では、弁組立体の通路７６内の液体の予め決
めた圧力が２５０psi に達したとき、弁組立体は自動的
に開くよう設計されるが、この設計しきい圧は変化でき
る。さらに、出口７４の比較的小さい断面寸法のため
に、弁組立体が閉じ、出口７４内の液体の背圧がしきい
水準に達するとき、力が働らくはるかに小さい面積（ピ
ストンヘッド８６の底と接触するベローシールの面積に
比較し）のために、ボール８２に働らく力は弁を開ける
には不十分である。空気ライン９７が空気室９２に連結
されている。加圧空気が空気ライン９７を通り部屋９２
に導入されると、十分な力がアクチュエータヘッド９０
に加わり、そこでヘッド９０を圧縮ばね９４の付勢に対
抗して軸方向に動かし、軸８８および弁本体８０を弁座
７８から離れた開いた位置に動かす。Ｏ環シール９８が
空気室９２を気密に保つ。最後に、必要なときは、弁が
開いたとき弁本体８０が弁座７８から離れるのを確実に
するため、圧縮ばね９９を備えることができる。
【００２１】気化装置２８の単純化した縦断面図を図４
に示す。気化装置２８は、ブロック１０２およびディス
ク１０６のスタックに対し熱源を形成するようにブロッ
クに挿入された加熱器素子１０４を含む加熱器集合体１
００を含んでいる。ディスクは好ましくは形状が平で環
状で、ごく薄く、液体流の不在では互に確実に接触する
から、良好な熱伝導がブロック１０２からディスクを通
し与えられ、各ディスクの表面積を気化装置内にポンプ
送りされている液体のフラッシュ点（瞬間蒸発温度）以
上に加熱できる。ディスクはたとえば２.５cm （１イン
チ）対０．００２５cm（０．００１インチ）の直径対厚
さ比をもつことができるが、その寸法と比は変化でき
る。中央孔が加熱器ブロックに形成され、小管１０８を
ブロックとディスクを通し置くことができるように、デ
ィスクの中央孔と並んでいる。管１０８は、ディスクの
内部へりに隣接したその周辺のまわりに複数の孔を有し
ており、そこで管を通し強制される液体（図４でＬで示
した）はディスク１０６の間に強制される。ディスク間
の液体の通過を確保しながら、ディスクを共に付勢する
ために、スタックのディスクを互におよび加熱器ブロッ
クトと強制的に接触させるように、アンビル（金敷状の
ブロック）１１０をたとえば一つまたはそれ以上の圧縮
ばね１１２でスタックと接触するよう付勢する。ディス
ク１０６、アンビル１１０、ばね１１２、および加熱器
ブロックを通しディスク内にのびる管１０８の部分は、
すべて蒸気出口１１６を有する気化室１１４内に含まれ
ている。液体が管１０８を通し強制されると、液体はば
ね１１２の付勢に対抗してディスクを強制的に離し、そ
こで液体は隣接ディスク間に強制される。ディスクの大
きな向い合う表面積は、その間の液体の比較的薄い層を
フラッシュ点以上に加熱する大きな熱い表面積を与える
から、液体はフラッシュ蒸発し、蒸気として出口１１６
から出る。
【００２２】ポンプ集合体の一層詳しい例を、図５およ
び６に示す。３つのブロック１３０ｂ、１３０ａ、１３
０ｃが夫々、弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の入口７２および出口
７４を規定するために備えられている。弁Ｖ4 はブロッ
ク１３０ｃの底にすえつけられている。弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，
Ｖ3 は夫々各ブロックの頂部にすえつけられている。弁
Ｖ1 の出口７４はポンプＰx1の入口５２を形成し、一方
弁Ｖ2 の出口７４はポンプＰx2の入口５２を形成してい
る。ブロック１３０ｂの出口５４がブロック１３０ａの
入口７２に連結され、同様にブロック１３０ａの出口５
４がブロック１３０ｃの入口７２に連結されるように、
ブロック１３０はガスケット１３２で固定されている。
ブロック１３０ａ、１３０ｂの各々の底は、部屋６０お
よび区画６２のための空間を形成するように深ざぐりさ
れている。
【００２３】ポンプＰx1とＰx2は、プレート１３６およ
びねじ１３４のような適当な手段で、夫々のブロック１
３０ｂおよび１３０ａの底に連結されている。油室６２
を液体通路６０から分離するように、ベローシール６４
の開口端は夫々のブロックの底とプレートの間に固定さ
れている。Ｏ環シール６８を支持するための環状肩を与
えるように、各プレートは深ざくりされた中央孔を含ん
でいる。各プレート１３６はハウジング１３８を支持
し、ハウジングはポンピングアクチュエータ機構を支持
している。
【００２４】さらに、ステッピングモータ１４０は、連
結器１４６を通しボールナット集合体１４４の軸１４２
を駆動する。ラム軸６６を支持する直線運動直動素子１
４８に対する回転は、ナット集合体に確保されまた逆回
転軸１５０上ですべることができるから、ステッピング
モータの回転はボールナット集合体１４４の軸１４２を
回転させる。これは素子１４８を軸１５０上ですべらせ
るから、モータ１４０の回転方向に依存して、ラム軸６
６はＯ環シール６８内で区画６２内の油の内外で動くこ
とができる。
【００２５】そこで、ステッピングモータ１４０を一定
の角速度で一方向に回転させることにより、軸６６は一
定の線速度で区画内に動く。同様に、モータの方向を逆
にしナット集合体の軸１４２を一定の角速度で逆方向に
回転させることにより、軸６６は一定の線速度で部屋か
ら後退する。後で一層明らかとなる理由で、ポンプＰx1
のラム軸６６ｂはポンプＰx2のラム軸６６ａの２倍の断
面積をもつから、モータ１４０が駆動される所定の角速
度に対し、ラム軸は同一線速度で相当する区画６２内へ
駆動され、その結果ラム軸６６ｂはブロック１３０ｂの
部屋（第１室）６０内で、ラム軸６６ａがブロック１３
０ａの部屋（第２室）６０内でずらす液体量の２倍の液
体量をずらす。図示のように、毒性の危険な液体にさら
されるポンプ集合体の唯一の部分は、ブロック１３０、
ベローシール６４、ガスケット１３２である。そこで、
これらの要素は、ポンプを通る液体と非反応性の材料で
つくられる。たとえば、大部分の応用では、これらの部
品はステンレス鋼でつくられるが、他の材料も役立つ。
【００２６】弁Ｖ1 〜Ｖ4 はすべて同一であり、好まし
い弁の詳細は図６で最もよく示される。各弁はブロック
１３０に固定され、ピストン軸８８を受けるための中央
孔をもつ主ブロック要素１６０を含んでいる。主ブロッ
ク要素１６０はその底面に円筒形延長部分１６２を備
え、そのカウンターボア（先端から内部に向かってうが
たれた孔）はベローシール９６およびばね９９を受け入
れ、通路７６を規定するように入口７２および出口７４
と流体連絡している。延長部分１６２は、弁が適当に確
実に密封されるように、相当するブロック１３０の頂部
に形成されたくぼみとつがうのに適合している。弁本体
８０およびボール８２はベロー８０内に配置され、開い
た位置および閉じた位置の間で上下に移動できる（図６
に示したように）。一方弁が開くとき弁本体が弁座から
確実に離れるように、圧縮ばね９９がベローシール内に
配置されている。主ブロック要素１６０の頂部も、Ｏ環
シール９８を受け入れるように深ざぐりされ、またさら
にカウンターボア１６３およびカウンターボア１６３上
に固定されたカバープレート１６４が空気室９２を形成
するように、主ブロック要素の頂部で深ざぐりされてい
る。Ｏ環９８が主ブロック要素内に形成された環状肩上
に備えられ、複数の圧縮ばね９４を受入れるための孔が
プレート１６４内に形成されている。空気入口９７が主
ブロック要素１６０に形成されているから、空気が部屋
９２内に強制され、アクチュエータヘッド９０を図６に
示した上方向に強制する。また、液体にさらされる弁の
部品、すなわち弁本体８０、ボール８２、ベローシール
９６、主ブロック要素１６０はすべて、弁を通る液体と
非反応性の材料でつくられる。
【００２７】最後に、気化装置集合体２６を図７で詳し
く示す。図示のように、ディスク１０６およびアンビル
１１０を蔽うように、キャップ１７０が密封ガスケット
１７２で加熱ブロック１０２上に固定されている。相当
する弁Ｖ5 ，Ｖ6 の弁本体を受け入れるために、加熱ブ
ロック１０２は二つの弁座１７４を備えている。弁Ｖ5
とＶ6 は空気弁であり、夫々の弁本体１７６を夫々の弁
座１７４と接触および非接触するよう動かす。
【００２８】全気化装置系２０の操作を記載する。図８
に示したように、ポンプ集合体の出力で、液体流の一定
体積速度を気化装置２８に供給するように、制御装置は
予め決めた順序に従ってポンピング系２２を操作する。
さらに詳しくは、図８で開始時、工程２００で示したよ
うに、弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4 ，Ｖ6 ，２５ａをまず
開き、空気をポンプ、気化装置、相互連結ラインから除
去する。圧力が実質上零〔たとえば６．７Ｐａ（５０ミ
リトール以下）〕に減少したら、弁Ｖ6 と２５ａを閉
じ、弁２５を開いて、液体をためから流し、気化装置デ
ィスクに至るまでの全ての排気空間を充たす。ここで、
ポンピングと気化を開始できる。
【００２９】制御装置は、その操作サイクルのはじめで
ある工程２０２に進み、弁３８ｆを閉じることによって
弁Ｖ6 を閉じ、ポンプＰx2のステッピングモータ１４０
およびラム軸６６はポンプの送り出し相のはじめにあ
り、そこでラム軸は油室から十分に引抜かれている。ポ
ンプＰx1のステッピングモータ１４０およびラム軸６６
は、ポンプの充填相のはじめにあり、そこでラム軸は油
室に十分に押しこまれている。工程２０２では、弁Ｖ3
は開いており、Ｖ4 は閉じており、一方弁Ｖ5 を開き
（弁３８ｅを開くことにより）、弁Ｖ6 を閉じ、そこで
気化装置集合体２６から蒸気が系３２に向けられる。さ
らに、工程２０２では、弁Ｖ2 は閉じている。各サイク
ル中、ポンプは互に反対に操作するので、ポンプＰx2は
弁Ｖ3 を通し一定体積速度で液体を送り出しはじめ、ポ
ンプＰx2で発生する液体圧が空気ピストン頂部上のばね
力にうちかつ水準に対すると、弁Ｖ3 は自動的に開く
〔好ましい例では、１．７ＭＰａ（２５０psi ）で〕。
同時に、ポンプＰx2の送り出し相中、ポンプＰx1のステ
ッピングモータは、ポンプＰx2のステッピングモータ１
４０の２倍の速度で操作することによりその充填相を開
始するので、ポンプＰx1のラム軸の位置は、ポンプＰx2
の送り出し相の終了前にその送り出し相のいわゆる出発
位置にくる。このラム軸はさらにわずかに引抜かれ（た
とえば、典型的には完全な送り出し相中の計８００段か
らステッピングモータの余分の１５段）、工程２０４で
停止する。ポンプＰx2の送り出し相は、そのポンプの送
り出し相が終るちょうど前まで続く（与えた実施例で
は、送り出し相の完結前に、ポンプＰx2のモータ１４０
の１５段が残される）。
【００３０】工程２０６では、弁３８ａを閉じることに
よって弁Ｖ1 を空気的に閉じ、ポンプＰx1のモータ１４
０は逆になり、このポンプは弁Ｖ2 を閉じた状態で送り
出し相を開始し、ラム軸６６がいわゆる出発位置に達す
るまで続く（与えた実施例では、モータの最初の１５
段）。これは、ポンプＰx1のボールナット集合体中の機
械的バックラッシュに適応でき、また油および液体をポ
ンプの部屋および通路で圧縮できる程度まで圧縮でき
る。この点で、弁Ｖ2 の入口の圧力はしきい水準２５０
psiである。
【００３１】そこで、工程２０８では、ポンプＰx2の送
り出し相の完結で、ポンプＰx1は一定体積速度で予め決
めた圧力で液体を送り出す準備ができている。工程２０
８では、ポンプＰx1により生じる上流圧力により、弁Ｖ
2 は自動的に開く。ポンプＰx1は、弁Ｖ2 を自動的に開
いたまま、その送り出し相を続け、ポンプＰx2はその充
填相を開始する。ポンプＰx1はポンプＰx2の２倍の体積
速度で送り出すから、ポンプＰx1はポンプＰx2を同時に
充たすのに十分な液体を送り出し、またポンプＰx2によ
って送り出されるのと同一体積速度で弁Ｖ3 から液体を
送り出す。
【００３２】一旦ポンプＰx1が操作の工程２１０がその
送り出し相を完結すると、Ｖ1 が空気的に開けられるか
ら圧力の突然の降下によって、弁Ｖ1 が開き、弁Ｖ2 が
閉じ、工程を繰返す。ポンプＰx2はその送り出し相を開
始し、ポンプＰx1はポンプＰx2の２倍の速度でその充填
相を開始し、工程２０２、ついで工程２０４−２１０を
くり返す。
【００３３】液体がポンプＰx1、Ｐx2によって気化装置
２８を通しポンプ送りされるとき、液体はフラッシュ蒸
発され、圧力により弁Ｖ5 を通し系３２に強制される。
【００３４】図８に示したように、工程２１０の終りで
工程を一時的に止めたいときは、単に弁３８ｄを開くこ
とによって弁Ｖ4 を開き、弁Ｖ3 からの液体の排出流を
弁Ｖ1 のインプットに流し戻すことによって、ポンプ集
合体を再循環方式で操作できる。
【００３５】操作方式および再循環方式中、ポンプのス
テッピングモータ１４０は、充填相に対してはまず一方
向に、ついで送り出し相に対しては他の方向に、連続的
に操作し、一相から他相への方向の逆転は殆んど瞬間的
に起る。
【００３６】上記系２０は、殆んど短かい蒸気流しライ
ンを必要とせずに、蒸気処理室に直接すえつけるのに適
合した、改良された比較的簡単な安価な気化系を提供す
る。この改良された気化装置２８は、最小の霧化で、追
加の不活性ガスを必要とせずに、エネルギー効率的方式
で液体を気化する。ポンピング集合体２２は、一定体積
速度で気化装置に液体を送り出すための、改良された容
積式ポンピング系を提供する。ポンプＰx1およびＰ
x2は、ポンプを通る液体にさらされる部品を最小にし
て、送り出し相で操作するとき、一定の体積速度と圧力
送り出しを与える改良されたポンプを提供する。各弁Ｖ
1 〜Ｖ4 は、弁入口でしきい圧に達したときだけ流れを
おこさせ、弁が閉じているときしきい圧が弁に背圧とし
てかかるときは閉じて留まる改良された弁を提供する。
【００３７】本発明の範囲から離れることなく、上記装
置においてある種の変形を行えるから、上記または添付
図面に示したすべては例示のためのものであって、限定
するものではない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 閉じた通路を規定する装置、 流体を受入れるため当該通路への流体入口を規定する装
    置、 流体がポンプから通り抜ける当該通路からの流体出口を
    規定する装置、 実質上非圧縮性の液体を入れるための区画を規定する装
    置、 当該非圧縮性の液体に圧力をかけまた圧力を抜くための
    作用装置からなり、 当該出口に正圧をかけるように、当該作用装置が当該非
    圧縮性液体に圧力をかけるときは、当該通路の容積を減
    らし、当該通路を充填するように当該入口に関し負圧を
    かけるように、当該作用装置が当該非圧縮性液体から圧
    力を抜くときは、当該通路の容積を増す装置によって、
    区画と通路とが分離されている、一定の排出圧で流体を
    ポンプ送りするポンプ。
  2. 【請求項２】 当該通路の容積を増減する当該装置が、
    当該区画から当該通路を分離する膨脹できるベローシー
    ルを含んでいる請求項１のポンプ。
  3. 【請求項３】 当該作用装置が、その長さに沿って均一
    な断面をもつ軸および当該軸を一定速度で当該区画の内
    外へ動かす装置を含んでいる請求項２のポンプ。
  4. 【請求項４】 当該作用装置が、当該軸を一定速度で当
    該区画の内外へ動かすステッピングモータをさらに含ん
    でいる請求項３のポンプ。
  5. 【請求項５】 当該作用装置が、当該ステッピングモー
    タを当該軸に連結するボールナット集合体を含んでいる
    請求項４のポンプ。
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