JPS63231089A - 流体の脈動防止方法及び装置 - 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） 本発明は流体を圧送部から目的部まで配管等で圧送する
時に生じる脈動を防止する方法及び装置に関し、さらに
詳しくは液体をダイヤフラムポンプ、プランジャーポン
プ又はギヤポンプなどの脈動を生じやすいポンプで圧送
した場合に生ずる流体の脈動を防止するための流体の脈
動防止方法及び装置に関するものである。

（発明の背景） 一般に溶剤、塗料および感光性塗布液等の液体又は気体
をパイプ等の配管を通じて他の装置又は設備へ圧送する
にあたり、ダイヤプラムポンプ。

プランジャーポンプ、ギヤポンプなどの脈動を生じゃす
い圧送ポンプが多く用いられている。

しかしながら圧送中に流体の脈動が激しくなると、流体
の輸送、供給が断続的となるために流体を定量的に輸送
、供給することが困難となり、しかも脈動による圧力変
動によって圧送ポンプに過負荷が生じ、圧送ポンプの故
障の原因となる。

また感光性塗布液を塗布装置まで圧送し、塗布する場合
、圧送中に該感光性塗布液の脈動があると、均一な塗布
品を得ることが出来ず、従って感光材料としての目的を
達することは出来ない。さらに塗料等を用いる塗装工程
中では塗料等の吐出が不均一あるいは断続的となるため
、均一に塗装することは極めて困難である。

従ってかかる圧送ポンプで液体をパイプ等の配管を通じ
て圧送するに当り、液体の脈動を出来るだけ小さくする
必要がある。

（従来技術） 従来、液体の圧送中に生ずる上記脈動を防止又は低減す
る方法として、圧送ポンプ等の圧送部から目的部までの
経路管の一部に密閉された中空状チャンバーを連通せし
めておき、圧送中に生ずる脈動を該中空状チャンバー内
の空気の圧縮、膨張に吸収させることが行なわれている
。この中空状チャンバーは、その内部が該経路管と連通
している以外は密閉された状態にあり、その内部の空気
圧力は液体圧送以前は大気圧と等しい状態にある。そし
て液体は圧送中において中空状チャンバー内に圧入する
ので、該中空状チャンバー内の空気圧は大気圧以上に上
昇する。

また、特開昭５８−１８０４９７号、特開昭５８−２１
７８９０号、実開昭５９−７３８９２号の各公報に開示
された発明や考案があった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの従来の脈動防止方法においては
種々の欠陥が認められている。

前記密閉された中空状チャンバーを連通せしめる方法に
おいては、圧送中に生じる液体の脈動の程度が、たとえ
ば圧送ポンプの形式、圧送圧力。

圧送量、圧送する液体の流動特性および経路管の材料な
らびにその内径などの条件によって著しく異なる。

一方、経路管に連通せしめる液体の、脈動を防止するた
めの該中空状チャンバーの大きさは、流体の脈動の程度
によって決定する必要があり、脈動が大きくなると該チ
ャンバーの内容積も大きくする必要がある。従って該中
空状チャンバーの大きさは上記の条件にもとづいて設計
しているのが現状であり１種々の内容積を持つ該チャン
バーが必要となりその製作費用、労力は多大なものであ
る。

また感光性塗布液のような高価なあるいは経時変化する
液体を上記方法で圧送する工程において、その脈動が大
きいと脈動を防止するために内容積の大きい中空状チャ
ンバーを用いる必要があり、その結果、圧送中に多量の
液体が該チャンバー内に流入する。モして圧送終了後該
チャンバー内に流入した多量の液体は廃却することにな
りそれがロスとなって経済的に不利である。

このような種々の欠陥を改良するための方法として特開
昭５８−１８０４９７号にはあらかじめ該中空状チャン
バー内部の空気圧を大気圧よりも加圧せしめたのち液体
を圧送することが開示されている。

しかしながらこのような方法においても、あらかじめ液
体中の溶存気体（例えば溶存空気）を除去（脱気処理と
呼ぶ）したものを圧送する場合には該中空状チャンバー
内において長時間圧送すると、脱気処理された液体は、
空気を吸収するので、脱気処理の効果を低下させるのみ
でなく該中空状チャンバー内への液体の流入量を多くす
るという欠点を有している。

さらに該中空状チャンバーを用いる脈動防止方法は、圧
送する液体を別の液体に切替える時の洗浄においても多
大な労力と時間を要するという欠点を有している。

上記の欠点を有する該中空状チャンバーによる脈動防止
方法に代るものとして特開昭５８−２１７８９０号や実
開昭５９−７３６９２号には半径方向に伸縮可能な弾性
チューブを用いた脈動防止方法が開示されている。

しかしながら、これらの弾性チューブを用いた脈動防止
方法は、有機溶剤、有機溶剤を溶媒とする感光性塗布液
あるいは有機溶剤を含む水系の感光性塗布液を使用した
場合は、該弾性チューブが、それらの有機溶剤によって
膨潤したり、溶解したり゛して、その特性を失ない、脈
動防止効果が得られない時があるという欠点を有してい
る。

従って有機溶剤に耐えられる弾性チューブの出現が強く
望まれていたが、現在全ての有機溶剤に対して脈動防止
のために用いた時耐えられる安価な弾性チューブは見当
らず、またある種の有機溶剤には耐えられる材質の弾性
チューブは存在するが、極めて高価であったりして、経
済的に非常に不利である。

本発明の目的は、」１記従来技術の問題点を解決した流
体の脈動防止方法及び装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的は１次のような新規な流体の脈動防止方法及び
装置により達成される。

即ち１本発明による流体の脈動防止方法は、経路管を通
じて流体を圧送するにあたり、該圧送の圧力に応じて該
経路管の断面の周の長さを変えずに断面積を変化させる
ことにより該経路管の内容積を変化させて該圧送の圧力
変化を吸収することを特徴とする。

また２本発明による流体の脈動防止装置は、少なくとも
一つの断面において可撓性を有する管ないし中空の略球
状体と、前記管ないし略球状体の孔の断面積を最大断面
積未満の断面積に弾性的に規制する弾性体として作用す
る部材から成ることを特徴とする。

（好適な実施の態様） 本発明の流体の脈動防止方法は、圧送の圧力に応じて該
経路管の断面の周の長さを変えずに断面積を変化させる
ことにより該経路管の内容積を変化させて該圧送の圧力
変化を吸収することを特徴としている。

経路管を通じて流体を圧送するためには、少なくとも経
路管中の液体の一部に圧力を加えることにより流体を移
送できれば良い。

本発明の流体の脈動防止方法は、経路管の内容積を増加
し又は減少して、液体が経路管内壁に及ぼす圧力の変化
を最小にするものである。

前記経路管の内容積の変化は、経路管の一部においてで
も良く、あるいは経路管の全体にわたっても良い。

前記経路管の内容積を変化させるには、圧送の圧力に応
じて前記経路管の断面の周の長さを変えずに断面積を変
化させることによる。

圧送の圧力に応じて経路管の断面の周の長さを変えずに
断面積を変化させることとは１例えば圧送された流体が
経路管内壁に及ぼす圧力と経路管の断面積との間に相関
関係を持たせて、経路管を構成する素材を伸縮させるこ
となく断面の周の長さを一定に保持しつつ断面の形状を
変化させることにより断面積を増減させることであり、
このための手段は特に限定されず１例えば経路管の少な
くとも一つの断面において可撓性を有する部材を用い、
該経路管の孔の断面積を最大断面積未満の断面積に弾性
的に規制しても良く、あるいは、経路管に設けた圧力セ
ンサー等により得られた圧力に基づいて断面積を制御し
ても良い。

経路管の内容積を変化させるためには、前記圧送の圧力
に応じて経路管の断面の周の長さを変えずに断面積を変
化させることを、経路管の少なくとも１以上の断面にお
いて行なえば良い。

本発明の脈動防止装置における可撓性を有する管ないし
中空の略球状体は、少なくとも断面の周の長さを変える
ことなく断面積が変化するものであれば良く、護管の内
容積が最大になった場合の護管の内壁により仕切られる
形状は、特に限定されず９円柱状、楕円柱状９球状、若
しくはその他の形状又はそれらの組合せ等どれでも良い
。

前記可撓性を有する管の内容積が最大になった時の、護
管の内壁により仕切られる形状の断面は、特に限定され
ないが２円又は楕円であることは好ましい。

前記可撓性を有する管ないし中空の略球状体の孔の内径
又は外径の大きさは限定されず、経路管と同じ径、より
大きい径又はより小さい径であっても良い。

前記可撓性をａする管ないし中空の略球状体が経路管と
結合する部分の孔の径の大きさは特に限定されず、経路
管と同じ径でも良く小さくても良い。このような孔を可
撓性を有する管ないし中空の略球状体に１つ設けて流体
の人出口としても良く、又は２つ以上設けて流体の人出
口を分けても良い。

前記可撓性を有する管ないし中空の略球状体の孔の断面
積の規制は、断面積を直接弾性体として作用する部材に
より最大断面積未満の一定の断面積に規制することに限
定されるものではなく、さらに剛体を介して間接的に最
大断面積未満の一定の断面積に弾性的に規制することで
も良い。

本発明の脈動防止装置における弾性体として作用する部
材には、コオルばね、うず巻ばね、板ばね、竹の子ばね
等のばね、天然ゴム、各種合成ゴム、合成樹脂等の公知
の弾性体のみならず、気体、液体等の流体を可撓性ある
いは伸縮性を有する膜又は容器等で包囲したもの又は形
状を規制したもの等、及びこれらのものに剛体を組み合
せたもの等も含まれる。

本発明の流体の脈動防止装置に用いられる可撓性を有す
る管ないし中空の略球状体（以下可撓性を有する管等と
いう）は、基本的にはその円周方向及び長さ方向等に伸
縮せず半径方向にのみ可撓性を有する弾性材料を用いる
ことができる。有機溶剤、有機溶剤を溶媒とする感光性
塗布液及び溶剤を含む感光性塗布液等を用いる場合に問
題となる弾性チューブでの耐薬品性、あるいは高価な弾
性チューブを使うための経済性等において問題点はなく
２例えばポリエチレン、はとんどの有機溶剤に対して安
定な六フッ化ポリエチレン等のテフロン等の比較的安価
な素材により、可撓性を有する管等を成形出来る。

ここで、六フッ化ポリエチレン等のホースはその肉厚に
もよるが１弾性チューブに比較すればその伸縮は極めて
小さいので上述のように円周方向および長さ方向の伸縮
で脈動を吸収する能力は極めて低い。

しかし本来２弾性チューブ等で脈動を防止する機構は、
圧送ポンプ等で周期的に発生する吐出量の変化を弾性チ
ューブの伸縮（特に円周方向）を利用する内容積の増減
により吸収することであるから弾性チューブの周期的な
体積変化と考えてよい。

従って圧送ポンプ等で液体を圧送する場合の脈動防止方
法は、ホース等を用いた時でも液体の圧送の圧力に応じ
て体積が変化する機能を用いる方法であればよく、何も
弾性チューブのように伸縮を利用する必要はない。

このような方法として例えば円又は円に近いホース等の
半径方向の断面積をあらかじめその最大断面積より減ら
してだ円又はだ円に近い形にしておき、脈動を吸収し、
該断面積が増加した時の半径方向の断面形状を円又は円
に近い形にし、これをくり返す方法が考えられる。

このような変化を利用すれば、ホース等の長さ及び周の
長さを変えずに体積を増減させることが可能となり、脈
動を防止する機能を持たせられる。

このような本発明の脈動防止方法における原理によれば
２体積を増減させるのに用いるホース等は、少くとも一
つの断面において可撓性を有するものであればよく、上
述の形状に限定されるものではない。

なお可撓性を有する管等の耐圧性を高めたりコストダウ
ンを図ったり、あるいは脈動の周波数に追従するように
弾性を持たせたりするため、有機溶剤に接触する部分の
み、耐薬品性のある素材（例えば０．５〜２．５ｍｍの
肉厚の六フッ化ポリエチレン等）にし、その外側をゴム
等で成形した複合ホースもこれらの可撓性を有する管等
に含まれることはいうまでもない。さらに、ゴム等の伸
縮性を有する素材から成る管等を伸縮性のない糸や針金
等によりその素材が伸縮しないよう規制したものも可撓
性を有する管等に含まれる。

（実施例） 次に本発明の脈動防止方法及び装置について具体的に述
べる。その−例としてホース等の可撓性を有する管等の
半径方向の断面がだ円ないし１円に近い形状をくり返す
場合の脈動防止方法及び装置を第１−ａ、　　１−ｂ、
　　１−ａ図に示しながら説明するが１本発明はこの形
状および方法に限定されるものではない。

ホース等の可撓性を有する管３の半径方向の断面積をあ
らかじめ、その最大面積より減らしておくと共に、液体
の脈動を該断面積の増加により吸収したあと、再びもと
の断面積に減じるため、第１−ａ図に示すように板バネ
等の弾性体１，１′をスペーサー２，２′及びボルト５
，５′及びナツト６．６′により固定し７次いで第１−
ｂ図に示すように弾性体１，１′の間に可撓性を有する
管３を設ける。

ダイヤフラムポンプ、プランジャーポンプ、ギヤポンプ
などの脈動を発生する圧送ポンプにより圧送された液体
４，４′は可撓性を有する管３の中を圧送されるが、可
撓性を有する管３を通過したあとにバルブ等（図示せず
）で背圧が加えられると、該液体４，４′の脈動による
圧力上昇は第１−ｃ図に示すように該可撓性を有する管
３の体積増加により吸収される。

脈動による圧力」１昇を吸収し２体積が増加した可撓性
を有する管３は次の瞬間弾性体１，１′によりその体積
が減じるように力が加えられ、第１−ｂ図に示すように
体積が増加する前の状態に戻る。

このような体積の増減をくり返すことにより圧送ポンプ
により発生する脈動は防止出来ることになる。

以上説明したように本発明の液体の脈動防止装置は、液
体の圧送時に発生する脈動による液体の圧力上昇を少く
とも一つの断面において可撓性を有する管等の体積増加
により吸収するから脈動防止効果に及ぼす要因としては
１例えば前記可撓性を有する管等の中を流れる液体に加
えられる圧力２弾性体として作用する部材の形状や素材
。

圧送ポンプの形式、圧送量等があり、これらは用いられ
る液体の流動特性、経路管の材料ならびにその形状や目
標とする脈動によって適宜選択される。

例えば弾性体として作用する部Ｈの弾性が大きい場合、
少くとも一つの断面において可撓性を有する管等の中を
流れる液体に加えられる圧力が低い時には、前記可撓性
を有する管等の体積増加が極めて少ないため、脈動防止
効果は少なく、一方圧力が高すぎる時にも脈動防止効果
は少なくなる。また弾性体として作用する部材の弾性が
小さい場合、前記可撓性を有する管等の中を流れる液体
に加えられる圧力が高い時にも脈動防止効果は少ない。

すなわち９弾性体として作用する部材の形状。

素材等が決まれば脈動を効果的に防止する圧力が存在す
るということを意味している。

弾性体として作用する部材として、剛体と弾性を有する
コイルバネ等との組み合せを用いても前記可撓性を有す
る管等の体積増減は可能であるので、この場合にも脈動
を効果的に防止する圧力が存在する。

第２図は上記効果を確認するための実験装置のフローを
示すもので１図中Ａは液体ストックタンク、Ｂは液体、
Ｃは圧送ポンプ、Ｄは圧力計、Ｅは第１−ａ、　　１−
ｂ、　　１−ｃ図に示された可撓性を有する管３１弾性
体１．１′及びその他の部材（図示しないものも含む）
から成る脈動防止装置、Ｆは脈動防止装置Ｅの中の可撓
性を有する管３に背圧を加えるためのバルブ、Ｇは脈動
を測定するための流量計である。

液体Ｂは圧送ポンプＣにより液体ストックタンクＡから
吸引され、脈動防止装置Ｅに供給される。脈動防止装置
Ｅのあとには脈動防止装置Ｅの可撓性ををする管３内に
ある液体に加圧するためのバルブＦが取り付けられてお
り、このバルブＦを調整して、圧力計りにより圧力を設
定する。次いでバルブＦを通過した液体の脈動を測定す
るための流量計Ｇが取りついており、液体は再び液体ス
トックタンクＡにもどされる。

これにより本発明の脈動防止能力を評価しようとするも
のである。

以下本発明の実施例をより具体的な実験例によって述べ
るが、これらの実験例は何ら本発明の範囲を限定するも
のではない。

（実験例） 実験例１ 第２図に示す実験装置を用い、第１表に示された組成と
物性を示す感光性塗布液での脈動を測定した。

１、脈動防止装置 ■可撓性を有する管 ａ、内径　　　　　　　３５　ｍｍ ｂ、長さ　　　　　　　７００　ｍｍ Ｃ１形状　　　　　　複合ホース 内側 六フッ化ポリエチレン 肉厚１．５關 外側 ＥＰＴゴム（ゴム硬度７０） 肉厚５　ｍｍ ■弾性体 ａ、素材　　　　　　ポリ塩化ビニール板（透明） ｂ、サイズ　　　　　６００ａ＋ａ（１、）　Ｘ　３５
０ｍｇ＋（Ｗ）　Ｘ　２ｍｍ（ｔ）ｅ、スペーサー高さ
　ｌＯ鰭 ｄ、スペーサー間距離２００　ｍｍ ２、圧送ポンプ ■形式　　　　　　無脈動型（２連） プランジャーポンプ ■モーター回転数　最大１４２Ｏｒ、ｐ、■■吐出量　
　　　　最大４．３で／分 第１表　感光性塗布液 上記条件にて感光性塗布液吐出量及び脈動防止装置に加
える圧力をそれぞれ圧送ポンプのモーター回転数及びバ
ルブＦにより変化させ、その時の脈動を流量計Ｇで測定
した結果を第３図に示す。

脈動の程度を表わす言葉として「脈動率」を次のように
定義する。圧送ポンプにおいて、あるモーター回転数に
設定した時の平均吐出量（Ｑ）とその吐出時の変動吐出
量（ΔＱ）の比を１００分皐で表わしたものをいい２次
式で表わす。

彎 比較例１ 実験例１における脈動防止装置の弾性体をとりはずし、
他は実験例１と同様な条件で脈動を測定した。結果を第
４図に示す。

比較例２ 実験例１における実験装置の脈動防止装置の代りにステ
ンレス製の配管を用い、他は実験例１と同様な条件で脈
動を測定した。結果を第５図に示す。

比較例１および２の結果によれば複合ホースのみの脈動
防止効果は極くわずかである。これは複合ホースの内側
に用いた六フッ化ポリエチレンの肉厚が１　、５　ｍｍ
となっているため半径方向への伸縮性を示さず従って脈
動を防止する効果は極めて小さいと考えられる。

一方、実験例と比較例１の結果によれば１本発明に係る
流体の脈動防止方法及び装置は極めて顕著な効果を奏し
ていることがわかり、実験例の弾性体および可撓性を有
する管を用いた場合には。

液体に加える圧力は０．８〜１．２ｋｇ／ｃｊゲージ圧
が最適であることがわかる。複合ホース内の液体への圧
力も高くしすぎると脈動防止効果が若干小さくなること
も示している。このように本発明の方法及び装置は、流
体とりわけ液体に対して顕著な効果を奏するが、固体や
気体を含む液体あるいは気体にも効果があることは言う
までもない。実験例では弾性体としてポリ塩化ビニール
板を使用しているが、他の弾性体として作用する部材あ
るいは少くとも一つの断面において可撓性を有する管な
いし中空の略球状体を使う条件では、別の結果になるこ
とは当然予想され、最適条件も存在すると考えられる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明に係る流体の脈動防止方法及び
装置は簡単な構成にもかかわらず、圧送ポンプが発生さ
せる脈動防止を大幅に低減させることが出来る。

従って流体を定量的に輸送供給出来るとともに圧送ポン
プの故障を防止し、特にを機溶剤を圧送する時の脈動を
防止しさらに存機溶剤を溶媒とするあるいは含有する感
光性塗布液を塗布装置で塗布する場合均一な感光膜を得
ることが出来を機溶剤系の塗料を塗装する場合は均一な
塗装面を得ることが出来る。

さらに、中空状チャンバーを用いた時に比べると、その
構造がシンプルであるのみでなく。

費用、労力、液体ロス、洗浄性の面で極めて経済的であ
り、その上、・円周方向に伸縮可能な弾性チューブに比
べても製作費用、使用する液体に対する汎用性の点で極
めて経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１−ａ図は２本発明に係る液体の脈動防止装置におけ
る弾性体として作用する部材の断面図。 第１−ｂ図は１本発明に係る液体の脈動防止装置の少な
くとも一つの断面において可撓性を有する管の孔が最大
断面積未満の断面積に規制された時の断面図。 第１−ｃ図は９本発明に係る液体の脈動防止装置の前記
可撓性を有する管が脈動を吸収した時の断面図。 第１−ｄ図、第１−ｅ図及び第１−ｆ図は２本発明に係
る液体の脈動防止装置における可撓性を有する管ないし
中空の略球状体を経路管へ設ける場合の例を示す図。 第１−ｇ図は１本発明の液体の脈動防止装置における少
なくとも一つの断面において可撓性を有する管等を弾性
的に規制する弾性体として作用する部材の例を示す図。 第２図は本発明の脈動防止方法及び装置の効果を確認す
るために用いる実験装置の概略図、第３図は実験例にお
ける実験結果を示す図、第４図および第５図はそれぞれ
比較例１，２における実験結果を示す図である。 １．１′・・・弾性体　　２，２′・・・スペーサー３
・・・脈動防止体　　　４，４′・・・液体５．５′・
・・ボルト　　６．６′・・・ナツトｄｉ、ｆｌ、ｇｌ
・・・可撓性を有する管ｅ１・・・可撓性を有する中空
の略球状体ｄ　２．　　ｅ　２．　　ｆ　２・・・経路
管ｇ２・・・バネ　　　　　ｇ３・・・剛体ｇ４・・・
流体　　　　　Ｃ・・・圧送ポンプＤ・・・圧力計　　
　　　Ｅ・・・脈動防止装置Ｆ・・・バルブ　　　　　
Ｇ・・・流量計出願人　　　富士写真フィルム株式会社
代理人　　　弁理士　加　藤　朝　道 （外１名） 第１−０図 第１（）図 第１−ｃ図 第１−ｄ図 第１−ｆ図 第１−８図 第ト９図 手続補正書 昭和６２年９月２９日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）経路管を通じて流体を圧送するにあたり、該圧送
   の圧力に応じて該経路管の断面の周の長さを変えずに断
   面積を変化させることにより該経路管の内容積を変化さ
   せて該圧送の圧力変化を吸収することを特徴とする流体
   の脈動防止方法。
2. （２）少なくとも一つの断面において可撓性を有する管
   ないし中空の略球状体と、前記管ないし略球状体の孔の
   断面積を最大断面積未満の断面積に弾性的に規制する弾
   性体として作用する部材から成ることを特徴とする流体
   の脈動防止装置。