JPS63275888A - 流体の脈動防止方法 - 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（特に液状流体）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灘しくなると、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ノくイブ等の配管を通
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５０−１８０４９７号、特開昭５１＋−２
１７８９０号、実開昭５９−７３６９２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９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。そして圧送終了後接
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５６−１８０４９７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５９−７３８９２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、上記従来技術の問題点を解決した流体
（特に液状流体）の脈動防止方法を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、経路管を通じて流体を圧送するにあた
り、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中空部
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脈動防止装置であっ
て、前記弾性体として作用する部材の弾性力が異なる２
以上の前記脈動防止装置を経路管に設けることを特徴と
する流体の脈動防止方法により上記目的が達成される。

２以上の前記脈動防止装置を経路管に直列に設けること
は好ましい。

（好適な実施態様） 本願発明の流体の脈動防止方法は、防止できる脈動の圧
力範囲が異なる２つ以上の脈動防止装置を経路管に設け
ることを特徴とし、好ましくは前記脈動防止装置を経路
管に直列に設ける。以下。

本願発明の液体の脈動防止方法における脈動防止装置に
ついて述べる。

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、読管の内容積が最
大になった場合の読管の内壁により仕切られる形状は、
特に限定されないが１円柱状、楕円柱状１球状、多角柱
状又はそれらの組合せ等は好ましい。

前記可撓性を有する管の内容積が最大になった時の、読
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、成形のため円、　ｊ？ｆ円又は多角形であるこ
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
や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。

前記可撓性を有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、コイルばね、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。

前記弾性体として作用する′部材の弾性の応力は２弾性
体として作用する部材を選定することにより、あるいは
同一の弾性体として作用する部材に異なるひずみを与え
ることにより変化させることができる。このようにして
得られた弾性体として作用する部材の弾性の応力が異な
る脈動防止装置を２つ以上経路管に（好ましくは直列に
）設けることにより、防止できる脈動の圧力範囲を拡張
することができる。

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開
面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
１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１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
１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円に近い形状をくり返す場合の脈動
防止方法を第１−ａ、１−ｂ、１−ｃ図に示しながら説
明するが１本発明における脈動防止装置はこの形状に限
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、示すように弾
性体として作用する部材の一つである板バネ等の弾性体
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１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。

脈動による圧力上昇を吸収し１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（こ
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脈動防止装置であって
弾性体として作用する部材の弾性の応力が異なる２つ以
上のものを経路管に設けることにより、圧送ポンプによ
り発生する圧力の大きさが広範囲にわたる脈動を防止出
来ることになる。

以上説明したように本発明における脈動防止装置は、流
体の圧送時に発生する脈動による流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
２例えば前記可撓性を有する管等の中を流れる流体に加
えられる圧力９弾性体として作用する部材の形状、構造
あるいは素材による弾性の応力、圧送ポンプの形式。

圧送量等があり、これらは用いられる流体の流動特性、
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材の弾性の応力が大きい
場合、少くとも一つの断面において可撓性を有する管等
の中を流れる流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、一方接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
の弾性の応力が小きい場合、前記可撓性を有する管等の
中を流れる流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１弾性体として作用する部材の゛形状。

構造あるいは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。

従って１弾性体として作用する部材の形状、構造あるい
は素材等によりその応力が決まれば、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の大きさが前記応
力の範囲を越えた広い範囲にわたる場合、この広い圧力
の大きさの範囲内で脈動を効果的に防止することは出来
ない。

しかしながら、可撓性を有する管等に設けられた弾性体
として作用する部材は、上述のようにその形状、構造、
素材等を決めれば、それに応じた応力の大きさの範囲で
脈動を効果的に防止出来るのであるから、要求される脈
動の圧力の大きさの範囲を２つ以上の圧力の大きさの範
囲に分割し。

それぞれの圧力の大きさの範囲において効果的に脈動を
防止出来るように弾性体として作用する部材を適宜選択
し、それぞれの可撓性を有する管等に設けて２つ以上の
異った脈動防止装置とし、それらを経路管に好ましくは
直列に設けることにより要求される広い圧力の大きさの
範囲で脈動を防止することが可能となる。

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。

Ｅｌ及びＥ２は第１−ａ、　　１−ｂ、　　１−ｃ図に
示された可撓性を有する管３．一対の弾性体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
防止装置であって該弾性体の弾性の応力が互いに異なる
もの、Ｆは脈動防止装置Ｅ１及びＥ２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１１
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Ｅ２及びＥｌｌ；０（給される
。脈動防止装置Ｅ１のあとには脈動防止装置Ｅ１及びＥ
２の可撓性を有する管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市 す、長さ　　　　　　　４００　ｍｍ Ｃ１形状 複合ホース　内側：六フッ化ポリエチレン肉厚０　、３
　ｍｌ 外側：　ＥＰＴゴム（ゴム硬度７０） 肉厚２關 ■弾性体Ｉ ａ、素材　　　　　　ポリ塩化ビニール板（透明）ｂ、
４Ｊ−イス３００ｍｍ（Ｌ）　ｘ　３５０＋＋ｌｌ１（
Ｗ）　Ｘ　ｌａ＋ｆｆ１（ｔ）Ｃ，スペーサー高さ　　
２０市 ｄ、ス”ペーサ−間隔　３００關 ■弾性体■ ａ、素材　　　　　　ポリ塩化ビニール板（透明）ｂ、
サイズ　　　　　３００ａ＋ｍ（Ｌ）　ｘ　３５０ＩＩ
１ｍ（Ｗ）　Ｘ　３ｍｆｌｌ（ｔ）Ｃ，スペーサー高さ
　　２０順 ｄ、スペーサー間隔　３００　ｎｏｎ ２、圧送ポンプ ■形式　　　　　無脈動型（２連） プランジャーポンプ ■モータ回転数　最大１４２０ｒ、ｐ、ｍ■吐出量　　
　　最大４．３Ｊ：！／分（以下余白） 第１表　感光性塗布液 上記可撓性を有する管と、一対の弾性体！又は■とから
成る脈動防止装置Ｃ１笈びＣ２を第２図に示すように直
列につないで経路管に設け、脈動防止装置を通る感光性
塗布液に加える圧力をバルブＦにより変化させ、そのと
きの脈動を流量計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ｆｆｌ　（Ｑ）とその吐出量時の
変動吐出！（ΔＱ）の比を１００分率で表わしたものを
いい２次式で表わす。

彎 比較実験例 実験例における脈動防止装置のかわりとして。

実験例で用いられた可撓性を有する管の長さのみを７０
０　ａｒｍとしたものと、前記弾性体Ｉ及び■の幅及び
厚みを変えず長さのみをそれぞれ［ｉ　００　ｍｍとし
た弾性体Ｉ′及び■′のどちらか一方の一対とから成る
２種の脈動防止装置を製作した。つまり比較実験例１及
び比較実験例２に用いられた脈動防止装置は、それぞれ
次のものである。

（比較実験例１） 前記可撓性を有する管の長さのみ７０　［１ｍｍとした
ものと、前記弾性体Ｉの幅及び厚みを変えず長さのみ６
００　ｍｎ＋とじた弾性体１′の一対とからなる脈２　
　　動防１１−装置。

（比較実験例２） 前記可撓性を有する管の長さのみ７００　ｍｍとしたも
のと、前記弾性体■の幅及び厚みを変えず長さのみ００
０　ｍｍとした弾性体■′の一対とからなる脈動防止装
置。

これらをそれぞれ使って実験例と同様な条件で脈動を測
定した結果を比較実験例１及び２として第４図に示す。

実験例および比較実験例１及び２の結果によれば１弾性
の応力がそれぞれ異なる弾性体Ｉ及び■をそれぞれ一対
ずつ用いた２つの脈動防止装置を直列に設置した時の脈
動率（実験例）は、感光性塗布液に加える圧力を０．３
［ｋｇ／ｃｄゲージ圧］から２．５［ｋｇ／ｃ＋Ｊゲー
ジ圧〕と変えても約０．５％〜０．７％の範囲である。

一方、脈動防止装置を１つだけ用いた比較実験例１及び
２は、加える圧力により脈動率は変動する。

弾性体■′を用いた脈動防止装置による脈動防止方法は
、特に低圧力側で脈動率が大きく、また弾性体１′を用
いた脈動防止装置による脈動防止方法は、高圧力側で脈
動率が大きくなっている。

従って弾性の応力の異なる弾性体Ｉ及び■をそれぞれ一
対ずつ用いた脈動防止装置を２つ直列に配置した実験例
の結果は、比較実験例に比らべると圧力変化に対する脈
動率の安定性という点において極めて顕著な効果を奏す
ることがわかる。実験例および比較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
あるいは可撓性を有する管等を使う条件では、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は、
簡単な構成にもかかわらず、圧送ポンプに加わる圧力が
低圧から高圧まで、より広範囲にわたって脈動を低く押
えることが出来る。

従って、液体を定量的に輸送供給出来ると共に、有機溶
剤を溶媒とするあるいは含をする感光性塗布液を塗布装
置で塗布する場合、圧送ポンプに加わる圧力の大きさが
広範囲にわたっても、均一な感光膜を得ることが出来る
のみならず、有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。

【図面の簡単な説明】

第１−ａ図は１本発明における脈動防止装置の弾性体と
して作用する部材の断面図。 第１−ｂ図は１本発明における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本発明における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２図は本発明の脈動防止方法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図は比較実験例１及び２における結
果を示す図である。 １．１′・・・弾性体　　　２．２′・・・スペーサー
３・・・可撓性を有する管　４，４′・・・液体５．５
′・・・ボルト　　　６，６′・・・ナツトＣ・・・圧
送ポンプ　　　　Ｄ・・・圧力計Ｅｌ、Ｅ２・・・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−ａ図 第１−ｂ図 第１−ａ図 第２図

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、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中空部の断面積を
   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脈動防止装置であって、前記弾
   性体として作用する部材の弾性力が異なる２以上の前記
   脈動防止装置を経路管に設けることを特徴とする流体の
   脈動防止方法。
2. （２）２以上の前記脈動防止装置を経路管に直列に設け
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体の
   脈動防止方法。