(57)【要約】【課題】構造が単純で構成部品も少なく、流体を強制的に撹拌することなく静圧状態でそのまま加圧・昇圧できるため、部品の磨耗が生じ難く耐久性に優れ、また各々のラムは断面積が小さくても、ユニット全体として大量の流体を吸引し移送できるので、小型で汎用的な駆動装置を用いて断面積の小さなラムを往復移動させることができ、駆動装置の入手が容易で短納期で製造でき、さらに微量の流体も正確に移送することが容易で、定量性に優れた往復ポンプユニットを提供する。【解決手段】本発明は、流体配管３の上流側と下流側に各々配設された第一バルブ４，１３と、第一バルブ４，１３間の流体配管３に配設された複数の流体室５，１３と、流体室５，１３に連通した１乃至複数のポンプ装置７，１５と、を備え、ポンプ装置７，１５が、流体室５，１３に連通したラムケース８，１６と、ラムケース８，１６内を往復動により進退するラム１０，１８と、を備える。【選択図】図１
2010116882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された複数の流体室と、前記流体室に連通した１乃至複数のポンプ装置と、を備え、
前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えていることを特徴とする往復ポンプユニット。
【請求項２】
流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された１乃至複数の流体室と、前記流体室に連通した複数のポンプ装置と、を備え、
前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えていることを特徴とする往復ポンプユニット。
【請求項３】
並列に複数本配設された流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された１乃至複数の流体室と、前記流体室に連通した１乃至複数のポンプ装置と、を備え、
前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えていることを特徴とする往復ポンプユニット。
【請求項４】
前記ポンプ装置が、前記ラムケースに配設され前記ラムの外周面が摺接するシール部と、前記ラムケースの先端側から前記シール部までの前記ラムケースの内壁と前記ラムの外周面との間に形成された間隙と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の往復ポンプユニット。
【請求項５】
前記ラムケースが、前記ラムが挿入された開口部を上向きに略垂設されていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載の往復ポンプユニット。
【請求項６】
前記流体配管を分岐又は合流させる多岐ブロックを備えていることを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１に記載の往復ポンプユニット。
【請求項７】
前記多岐ブロック内に、前記流体配管と接続されるＹ字状の分岐流路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の往復ポンプユニット。
【請求項８】
前記流体室間の前記流体配管に、直列に配設された第二バルブを備えていることを特徴とする請求項１に記載の往復ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を移送する往復ポンプユニットに関し、特に、河川や湖沼等の用水路、排水路、養殖用水槽、沈殿池、化学工業や食品加工等で用いられる処理槽等の懸濁液を移送するのに好適な往復ポンプユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリンダー内でプランジャを往復移動させ、それに対応させて吸込管或いは吐出管を開閉し、ポンプ室内の流体の容積を変化させることにより、流体を吐出管へ移送する往復ポンプが知られている。
この従来の技術としては、例えば、（特許文献１）に「プランジャを往復移動させ、それに対応して吸込管或いは吐出管をバルブによって開閉し、流体を高圧で圧送する高圧往復ポンプにおいて、内部にポンプ室を有しプランジャを収納する加圧ケースと、加圧ケースに対して取り外し可能に設けられ、ポンプ室に流体を給排する方向制御弁（逆止弁）と、を備えた高圧往復ポンプ」が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３２４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術は、プランジャが加圧ケース内を往復移動することにより、流路内の流体を移送する構造なので、移送される流体の量は、プランジャが加圧ケース内を移動することによる容積の変化量に依存する。大量の流体を一度に移送するためには、プランジャの断面積を大きくし、かつ、移動量を大きくしなければならない。断面積の大きなプランジャを往復移動させるためには、プランジャの駆動装置が大型化し特殊化するという問題があった。このため、駆動装置の入手が困難となり、ポンプを短納期で製造できないという課題を有していた。さらに、プランジャの断面積が大きくなると、微量の流体を正確に移送することが難しくなり、定量性が低下するという課題を有していた。
（２）流体を吸込管からポンプ室に吸引し、次いで、流体をポンプ室から排出して吐出管から移送するため、吸引と移送を交互に行なって流体を間欠的に移送するしかなく、連続的に移送できないという課題を有していた。
（３）シール構造が、シール部、圧縮コイルスプリング、スプリング受けを順に挿入して構成されているので、部品点数が多く、またそれらの部品について精密加工を要するため、生産性に欠けるという課題を有していた。
（４）プランジャを後退させる方向に移動させると、流体（液体やスラリー）が吸込管から吸引されポンプ室（ヘッドプレートとプランジャの先端との空間）に吸込まれる。次いで、プランジャを反対方向に移動させると、流体がポンプ室から排出されて吐出管から移送される。（特許文献１）の高圧往復ポンプのシール構造は、プランジャケースとプランジャとの間に、シール部、圧縮コイルスプリング、スプリング受けを順に挿入して構成されており（段落００６０欄）、プランジャ（３）の外周面と、圧縮コイルスプリング（７）及びスプリング受け（４）の内周面との間に間隙がみられないので、無機物、特に沈殿槽等に沈殿した大径で硬質の懸濁物を含む懸濁流体を吸引して移送すると、プランジャ（３）の外周面とスプリング受け等との間に懸濁物が噛み込まれて、プランジャがスムーズに動かなくなり流体を移送できなくなることがあるという課題を有していた。また、噛み込まれた懸濁物によってシール部等の破損が生じ易いため、頻繁にシール部等の摺動部分のメンテナンスを行う必要があり、耐久性に欠けるという課題を有していた。
（５）以上のように、大径で硬質の懸濁物を含む懸濁流体を加圧若しくは昇圧し、安定した流量を次工程に供給できる簡便なポンプ装置やシステムが存在しなかった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、構造が単純で構成部品も少なく、流体を強制的に撹拌することなく静圧状態でそのまま加圧・昇圧できるため、部品の磨耗が生じ難く耐久性に優れ、また各々のラムは断面積が小さくても、ユニット全体として大量の流体を吸引し移送できるので、小型で汎用的な駆動装置を用いて断面積の小さなラムを往復移動させることができ、駆動装置の入手が容易で短納期で製造でき、さらに微量の流体も正確に移送することが容易で、定量性に優れる往復ポンプユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の往復ポンプユニットは、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の往復ポンプユニットは、流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された複数の流体室と、前記流体室に連通した１乃至複数のポンプ装置と、を備え、前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ユニット全体には、複数の流体室に連通した複数のポンプ装置が配設されており、各々のポンプ装置のラムケース内をラムが往復動することにより、流体を流体室内に吸引し、流体室の下流側に移送できる。移送される流体の量は、ラムがラムケース内を移動することによる容積の変化量の総量（装置全体の合計量）に依存するため、各々のラムは断面積が小さくても、ユニット全体として大量の流体を吸引し移送できる。断面積の小さなラムを往復移動させるのに必要な駆動装置は小型で汎用的なもので良いため、駆動装置の入手が容易で、ユニットを短納期で製造できる。
（２）流体の移送量は、ラムがラムケース内を移動することによる容積の変化量の総量（装置全体の合計量）で決まるため、各々のラムは断面積を小さくすることができ、微量の流体を正確に移送することが容易で、定量性に優れる。
（３）ポンプ装置の構造が単純で構成部品も少なく、強制的に撹拌することなく静圧状態のままで加圧・昇圧できるので、機械的な損傷が少なく耐久性に優れる。
【０００６】
ここで、本発明の往復ポンプユニットで移送可能な流体としては、水，有機溶剤，薬剤等の液体や懸濁液、液体中に有機物や無機物を含んだスラリーを挙げることができる。
第一バルブとしては、ラムの往復動に応じて操作可能な開閉弁、ラムの往復動により生じる流体の流れに応じて自然に開閉する逆止弁を用いることができる。
ラムとしては、ラムの外周部とラムケースに配設されたシール部とが密接し、ラムの外周部にシール部が摺接して往復動を行なうものが用いられる。この場合のラムは、長さに比べて直径の短いものが好適に用いられる。摺動範囲を長くして容積の変化量を大きくするためである。また、ラムに配設されたシール部とラムケースの内壁とが密接し、ラムケースの内壁にシール部が摺接して往復動を行なうものも用いることができる。この場合のラムは、長さに比べて直径の短いものの他、直径に比べて長さの短いもの（ピストン型）も用いることができる。ラムは、油圧，空気圧等の媒体を用いて、又は、スクリューネジ等の機構を用いて駆動され、ラムケース内を往復運動しラムケース内を進退する。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の往復ポンプユニットは、流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された１乃至複数の流体室と、前記流体室に連通した複数のポンプ装置と、を備え、前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体室に連通した複数のポンプ装置の内、駆動させるポンプ装置の数を選択することにより、流体の吸引及び吐出容量を制御して流体の移送量を制御でき、さらに吸引力及び吐出圧力を制御して次工程に移送する流体のエネルギーを制御できる。移送される流体は、次工程の濾過等の処理内容、移送距離による管路抵抗、汲み上げ高さによる位置エネルギー等の様々な大きさのエネルギーを消費するが、その消費エネルギーに応じたエネルギーを流体に供給することができ、応用性に優れる。
【０００８】
本発明の往復ポンプユニットで移送可能な流体、第一バルブ、ラムとしては、請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
懸濁流体を扱う場合は、次工程において、流体の濾過，圧搾，噴射等の種々の処理が行われるが、その処理に必要な流体のエネルギーは処理内容に応じて異なる。流体室に連通した複数のポンプ装置の内、駆動させるポンプ装置の数を選択することにより、次工程の処理内容や汲み上げ高さ等に応じたエネルギーを流体に与えることができるため、次工程における懸濁流体の処理を円滑に行うことができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の往復ポンプユニットは、並列に複数本配設された流体配管の上流側と下流側に各々配設された第一バルブと、前記第一バルブ間の前記流体配管に配設された１乃至複数の流体室と、前記流体室に連通した１乃至複数のポンプ装置と、を備え、前記ポンプ装置が、前記流体室に連通したラムケースと、前記ラムケース内を往復動により進退するラムと、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体配管が並列に複数本配設されているので、ラムを選択的に往復移動させ、それに対応させて第一バルブを開閉させることにより、複数の流体配管の内から任意に選択して流体を移送できる。この結果、沈殿分離槽により個別に分離された沈殿物等を選択的に移送することができ、沈殿物に含まれる資源等の回収効率を高めることができる。
（２）流体配管が並列に複数本配設されているので、一つの流体配管内の流体を吸引している間に、他の流体配管内の流体を下流側へ移送することにより、流体を連続的に流体配管の下流側に移送することができ、脈動を少なくして単位時間当たりの流量を平均化させ定量性を高めるとともに、エネルギーを付与した流体を連続して安定的に次工程に供給できる。
【００１０】
本発明の往復ポンプユニットで移送可能な流体、第一バルブ、ラムとしては、請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の往復ポンプユニットであって、前記ポンプ装置が、前記ラムケースに配設され前記ラムの外周面が摺接するシール部と、前記ラムケースの先端側から前記シール部までの前記ラムケースの内壁と前記ラムの外周面との間に形成された間隙と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ポンプ装置が、ラムケースの先端側からシール部までのラムケースの内壁とラムの外周面との間に間隙を有しているので、沈殿槽等に沈殿した大径で硬質の懸濁物を含む懸濁流体を移送する場合でも、ラムの外周面とラムケースの内壁との間に硬質の懸濁物が噛み込まれ難いため、ラムの前後動がスムーズに行なわれる。また、ポンプ装置がラムを後退させて流体を吸引すると、ラムケース内は負圧となり、ラムケースに配設されたシール部がラム側へ吸引されてラムに強く密着するため、シール部に懸濁物が噛み込まれるのを防ぐ。一方、吸引した流体を圧送するためにラムを前進させると、シール部は加圧力を受けてラムに強く密着するため、シール部に懸濁物が噛み込まれるのを防ぐ。以上のように、懸濁流体も確実に移送できるとともに、懸濁物を噛み込むことによるシール部の破損を防ぐため、頻繁にシール部等の摺動部分のメンテナンスを行う必要がなく耐久性に優れる。特に、５〜３０ｍｍ若しくは１０〜３０ｍｍ程度の大粒径で硬質の無機物（懸濁物）を含んだ懸濁流体を移送するのに好適である。
【００１２】
ラムの外周面とラムケースの内壁との間に形成される間隙の大きさは、流体に含まれる懸濁物の粒径に１〜２ｍｍを加えた大きさとするのが適当である。粒径が３０ｍｍ程度の懸濁物が流体に含まれるとすれば、間隙は３１〜３２ｍｍである。間隙を有することにより、ラムの外周面とラムケースの内壁との間に懸濁物が噛み込まれるのを防ぎ、またラム及びラムケースに高精度加工を施すことなくポンプ装置を製造できる。
ラムの外周面とラムケースの内壁との間に間隙が形成されているので、ラムが芯振れ無くラムケース内を往復動できるように、ラムケースの後端側に、ラムの芯出しを行うガイド部を設けるのが好ましい。ガイド部は、ラムの外周面が摺接する筒状や突条等に形成することができる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載の往復ポンプユニットであって、前記ラムケースが、前記前記ラムが挿入された開口部を上向きに略垂設された構成を有している。
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ラムが挿入された開口部を上向きにラムケースが略垂設されているので、ラムケース内に吸引された流体がシール部とラムとの間から漏れ難く、また吸引された流体に含まれる懸濁物が沈降するのはラムケースの先端側なので、懸濁物がシール部等の摺動部分に噛み込まれ難く、懸濁物の噛み込みによってシール部が破損するのを防止する。
（２）ラムに作用する重力の方向とラムの摺動方向とが略同一のため、ラムケース内をラムが摺動する際の芯ぶれを少なくすることができ、シール部等の摺動部分の偏磨耗を防ぐことができる。
（３）ラムケースの後端側に空気抜き弁を配設することにより、流体に含まれる空気（気体）を系外に除去することができ、流体を安定に移送できる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の往復ポンプユニットであって、前記流体配管を分岐又は合流させる多岐ブロックを備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体配管を分岐又は合流させる多岐ブロックを備えているので、流体配管を合流させてポンプ装置等の数を減らしてユニットの小型化を図ったり、流体配管を分散させてポンプ装置等の数を増やして操作性を向上させたり、用途に応じて流体配管を連結させることができ自在性に優れる。
（２）流体配管を分岐し、各々の分岐ラインで流体を加工・処理した後、合流させることが可能となり、さらに配管の吸入側・吐出側のいずれか若しくは双方で樹枝状配管網を構築し、任意の配管を使って流体の吸入若しくは吐出を行なうことができ、自在性に優れる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の往復ポンプユニットであって、前記多岐ブロックに、前記流体配管と接続されたＹ字状の分岐流路が形成された構成を有している。
この構成により、請求項６で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）Ｙ字状の分岐流路によって、流体が多岐ブロック内を低損失・低抵抗でスムーズに流れるため、流体の損失や抵抗に依存して発生する振動や騒音を抑えることができる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の往復ポンプユニットであって、前記流体室間の前記流体配管に、直列に配設された第二バルブを備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体室間の流体配管に直列に配設された第二バルブを備えているので、高低差があって流体配管の下流側が上流側より高い場合や、流体配管が長い場合でも、第二バルブの開閉とラムの往復動とを交互に行なうことで、流量を減衰させることなく流体を順次移送できるため、高圧の圧送ポンプを用いなくても流体を下流側に容易に移送することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の往復ポンプユニットによれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）各々のラムは断面積が小さくても、ユニット全体として大量の流体を吸引し移送できるので、小型で汎用的な駆動装置を用いて断面積の小さなラムを往復移動させることができ、駆動装置の入手が容易で短納期で製造できる往復ポンプユニットを提供できる。
（２）各々のラムの断面積を小さくできるため、微量の流体を正確に移送することが容易で、定量性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
（３）ポンプ装置の構造が単純で構成部品も少なく、強制的に撹拌することなく静圧状態のままで加圧・昇圧できるので、機械的な損傷が少なく耐久性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）流体室に連通した複数のポンプ装置の内、駆動させるポンプ装置の数を選択することにより、流体の吸引及び吐出容量を制御して流体の移送量を制御でき自在性に優れ、さらに吸引力及び吐出圧力を制御して次工程に移送する流体のエネルギーを制御でき応用性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）流体配管が並列に複数本配設されているので、ラムを選択的に往復移動させ、それに対応させてバルブを開閉させることにより、複数の流体配管の内から任意に選択して流体を移送できる。この結果、沈殿分離槽により個別に分離された沈殿物等を選択的に移送することができ、沈殿物に含まれる資源等の回収効率を高めることができる往復ポンプユニットを提供できる。
（２）流体配管が並列に複数本配設されているので、一つの流体配管内の流体を吸引している間に、他の流体配管内の流体を下流側へ移送することにより、流体を連続的に流体配管の下流側に移送することができ、脈動を少なくして単位時間当たりの流量を平均化させ定量性に優れるとともに、エネルギーを付与した流体を連続して安定的に次工程に供給できる往復ポンプユニットを提供できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）沈殿槽等に沈殿した大径で硬質の懸濁物を含む懸濁流体を移送する場合でも、ラムの外周面とラムケースの内壁との間に硬質の懸濁物が噛み込まれ難いため、懸濁流体を確実に移送できるとともに、懸濁物を噛み込むことによるシール部の破損を防ぐため、頻繁にシール部等の摺動部分のメンテナンスを行う必要がなく耐久性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）ラムケース内に吸引された流体がシール部とラムとの間から漏れ難く、また吸引された流体に含まれる懸濁物が沈降するのはラムケースの先端側なので、懸濁物がシール部等の摺動部分に噛み込まれ難く、懸濁物の噛み込みによってシール部が破損するのを防止する往復ポンプユニットを提供できる。
（２）ラムに作用する重力の方向とラムの摺動方向とが略同一のため、ラムケース内をラムが摺動する際の芯ぶれを少なくすることができ、シール部等の摺動部分の偏磨耗を防ぐことができる往復ポンプユニットを提供できる。
（３）ラムケースの後端側に空気抜き弁を配設することにより、流体に含まれる空気（気体）を系外に除去することができ、流体を安定に移送できる往復ポンプユニットを提供できる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）流体配管を合流させてポンプ装置等の数を減らしてユニットの小型化を図ったり、流体配管を分散させてポンプ装置等の数を増やして操作性を向上させたり、用途に応じて流体配管を連結させることができ自在性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
（２）流体配管を分岐し、各々の分岐ラインで流体を加工・処理した後、合流させることが可能となり、さらに配管の吸入側・吐出側のいずれか若しくは双方で樹枝状配管網を構築し、任意の配管を使って流体の吸入若しくは吐出を行なうことができ、自在性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）Ｙ字状の分岐流路によって、流体が多岐ブロック内を低損失・低抵抗でスムーズに流れるため、流体の損失や抵抗に依存して発生する振動や騒音を抑え、低振動・低騒音の往復ポンプユニットを提供できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）高低差があって流体配管の下流側が上流側より高い場合や、流体配管が長い場合でも、第二バルブの開閉とラムの往復動とを交互に行なうことで、流量を減衰させることなく流体を順次移送できるため、高圧の圧送ポンプを用いなくても流体を下流側に容易に移送することができる往復ポンプユニットを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における往復ポンプユニットの構成図である。
図中、１は実施の形態１における往復ポンプユニット、２は用水路，排水路，養殖用水槽，沈殿池，沈殿槽，処理槽等の液体，懸濁液，スラリー等の流体が貯留された流体容器、３は流体容器２の底部に接続された流体配管、４は流体配管３に配設された開閉弁等の第一バルブ、５は第一バルブ４の下流の流体配管３に配設された流体室、６は流体室５の２ヶ所に連通した連通路、７は連通路６の各々に配設されたポンプ装置、８は開口部を上向きに略垂設され先端に連通路６が接続され図示しない空気抜き弁が後端側に配設された略円筒状のラムケース、９はラムケース８の後端に形成された開口部に配設された図示しないパッキン箱に収装されたシール部、１０は開口部に挿入され外周部がシール部９に密接しラムケース８内に先端が下向きに略垂設されたラム、１１はラム１０の後端に連結されシール部９を摺動してラム１０を往復動させラムケース８内を進退させる駆動装置、１２はラムケース８の先端側からシール部９までのラムケース８の内壁とラム１０の外周面との間に形成された間隙、１３は流体室５の下流の流体配管３に配設された流体室、１４は流体室１３の２ヶ所以上の複数箇所に連通した連通路、１５は連通路１４の各々に配設されたポンプ装置、１６は開口部を上向きにして略垂設され先端に連通路１４が接続され図示しない空気抜き弁が後端側に配設された略円筒状のラムケース、１７はラムケース１６の後端に形成された開口部に配設された図示しないパッキン箱に収装されたシール部、１８は開口部に挿入され外周部がシール部１７に密接しラムケース１６内に先端が下向きに略垂設されたラム、１９はラム１８の後端に連結されシール部１７を摺動してラム１８を往復動させラムケース１６内を進退させる駆動装置、２０はラムケース１６の先端側からシール部１７までのラムケース１６の内壁とラム１８の外周面との間に形成された間隙、２１は流体室１３の下流の流体配管３に配設された開閉弁等の第一バルブである。
なお、本実施の形態においては、間隙１２，２０の大きさは、流体に含まれる懸濁物の粒径に１〜２ｍｍを加えた大きさに設定されている。
【００２６】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における往復ポンプユニットについて、以下その使用方法を説明する。
第一バルブ４を閉止し第一バルブ２１を開弁した後、駆動装置１１，１９を稼動させラム１０，１８を前進させる。次に、第一バルブ２１を閉止し第一バルブ４を開弁した後、駆動装置１１，１９の全部乃至は一つを稼動させラム１０，１８の全部乃至は一つを後退させて、流体容器２に貯留された流体を、流体配管３から流体室５及び／又は流体室１３、ラムケース８及び／又はラムケース１６に吸引する。次いで、第一バルブ４を閉止し第一バルブ２１を開弁した後、駆動装置１１，１９を稼動させラム１０，１８を前進させ、ラムケース８，１６内の容積変化に応じて流体をラムケース８，１６及び流体室５，１３から流体配管３に押し出し、バルブ２１を通過させて流体配管３の下流に移送する。なお、流体に空気（気体）が噛み込むことによって流体の移送効率が低下した場合は、図示しない空気抜き弁を開弁して、空気を系外に除去する。
【００２７】
以上のように、本発明の実施の形態１における往復ポンプユニットは構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）往復ポンプユニット１全体には、複数の流体室５，１３に連通した複数のラムケース８，１６が配設されており、各々のラムケース８，１６内をラム１０，１８が往復動することにより、流体を流体室５，１３及びラムケース８，１６内に吸引し、流体室５，１３の下流側の流体配管３に移送できる。移送される流体の量は、ラム１０，１８がラムケース８，１６内を移動することによる容積の変化量の総量（装置全体の合計量）に依存するため、各々のラム１０，１８は断面積が小さくても、往復ポンプユニット１全体として大量の流体を吸引し移送できる。断面積の小さなラム１０，１８を往復移動させるのに必要な駆動装置１１，１９は小型で汎用的なもので良いため、駆動装置１１，１９の入手が容易で、往復ポンプユニット１を短納期で製造できる。
（２）各々のラム１０，１８の断面積を小さくできるため、微量の流体を正確に移送することが容易で、定量性に優れる。
（３）ポンプ装置７，１５が間隙１２，２０を有しているので、大径で硬質の懸濁物を含む懸濁流体を移送する場合でも、ラム１０，１８の外周面とラムケース８，１６の内壁との間に硬質の懸濁物が噛み込まれ難いため、ラム１０，１８の前後動がスムーズに行なわれる。また、ポンプ装置７，１５がラム１０，１８を後退させて流体を吸引すると、ラムケース８，１６内は負圧となり、シール部９，１７がラム１０，１８側へ吸引されてラム１０，１８に強く密着するため、シール部９，１７に懸濁物が噛み込まれるのを防ぐ。一方、吸引した流体を圧送するためにラム１０，１８を前進させると、シール部９，１７は加圧力を受けてラム１０，１８に強く密着するため、シール部９，１７に懸濁物が噛み込まれるのを防ぐ。以上のように、懸濁流体も確実に移送できるとともに、懸濁物を噛み込むことによるシール部９，１７の破損を防ぐため、頻繁にシール部９，１７等の摺動部分のメンテナンスを行う必要がなく耐久性に優れる。
（４）シール部９，１７がラムケース８，１６の後端に形成された開口部の開口縁部に配設され、ラム１０，１８の外周部がシール部９，１７に密接するようにラムケース８，１６内に配設されており、間隙１２，２０があるため、ラム１０，１８はシール部９，１７のみと密接する構造のため、ラムケース８，１６を高精度に製造・加工する必要がなく、またメンテナンス性にも優れる。
（５）ラムケース８，１６が開口部を上向きに略垂設されているので、ラムケース８，１６内に吸引された流体がシール部９，１７とラム１０，１８との間から漏れ難く、また吸引された流体に含まれる懸濁物が沈降するのはシール部９，１７と反対側（ラムケース８，１６の先端側）なので、懸濁物がシール部９，１７等の摺動部分に噛み込まれ難く、懸濁物の噛み込みによってシール部９，１７が破損するのを防止する。
（６）複数の流体室５，１３の各々に複数のラムケース８，１６が連通しており、各々のラム１０，１８を任意に往復動させられるので、流体の移送能力を任意に調整することができる。
（７）基本設計を変更することなく、必要に応じて、ポンプ装置７，１５を流体室５，１３に接続し増設することで、流体の移送能力を増加させることができる。
（８）ポンプ装置７，１５の構成が単純で部品点数も少なく、回転によって流体を撹拌する渦流型ポンプと異なり、静圧状態で流体を昇圧できるので、懸濁流体に含まれる硬質の懸濁物粒子による部品の磨耗が生じ難く耐久性に優れる。
【００２８】
ここで、本実施の形態においては、流体配管３に流体室５及び流体室１３が配設された場合について説明したが、流体室５，流体室１３のいずれか一方だけを配設する場合もある。また、流体室５及び流体室１３にそれぞれ２つのポンプ装置７，１５が配設された場合について説明したが、ポンプ装置７，１５はそれぞれ１台ずつとする場合もあるし、３台以上の複数台とする場合もある。これらの場合も、同様の作用が得られる。
また、第一バルブ４，２１を任意に開閉可能な開閉弁とした場合について説明したが、流体配管３の下流から上流への逆流を防止する逆止弁とする場合もある。この場合も同様の作用が得られる。
また、流体が清水又は清水に近い清浄な場合は、ポンプ装置７，１５のシール部９，１７をラム１０，１８側に固定し、シール部９，１７がラムケース８，１６の内壁と摺接するようなポンプ装置を用い、同様の往復ポンプユニットを構成する場合もある。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における往復ポンプユニットの構成図であり、図３は多岐ブロックの模式断面図である。
図２において、１ａは実施の形態２における往復ポンプユニット、２２は液体，懸濁液，スラリー等の流体が流れる流体配管、２３は流体配管２２に配設された多岐ブロック、２４は多岐ブロック２３で複数本に分岐された流体配管、２５は流体配管２４に配設された開閉弁等の第一バルブ、２６は第一バルブ２５の下流の流体配管２４に配設された流体室、２７は流体室２６の各々に連通した連通路、２８は３本の連通路２７の各々に配設されたポンプ装置、２９は開口部を上向きに略垂設され先端に連通路２７が接続され図示しない空気抜き弁が後端側に配設された略円筒状のラムケース、３０はラムケース２９の後端に形成された開口部に配設された図示しないパッキン箱に収装されたシール部、３１は開口部に挿入され外周部がシール部３０に密接しラムケース２９内に先端が下向きに略垂設されたラム、３２はラム３１の後端に連結されシール部３０を摺動してラム３１を往復動させラムケース２９内を進退させる駆動装置、３３はラムケース２９の先端側からシール部３０までのラムケース２９の内壁とラム３１の外周面との間に形成された間隙、３４は流体室２６の下流の流体配管２４に配設された開閉弁等の第一バルブ、３５は第一バルブ３４の下流の流体配管２４に配設された多岐ブロック、３６は多岐ブロック３５で合流された流体配管である。
図３において、２３ａは多岐ブロック２３内に形成され流体配管２２，２４と接続するＹ字状の分岐流路である。なお、多岐ブロック３５も同様に構成されているので、図示を省略する。
【００３０】
以上のように構成された本発明の実施の形態２における往復ポンプユニットについて、以下その使用方法を説明する。
第一バルブ２５を閉止し第一バルブ３４を開弁した後、駆動装置３２を稼動させラム３１を前進させる。次に、第一バルブ３４を閉止し第一バルブ２５の１乃至複数を開弁した後、第一バルブ２５を開弁した流体配管２４に繋がる駆動装置３２の１乃至複数を稼動させラム３１の１乃至複数を後退させて、流体を流体配管２４から流体室２６、連通路２７及びラムケース２９内に吸引する。次いで、開弁していた第一バルブ２５を閉止し第一バルブ３４を開弁した後、駆動装置３２を稼動させラム３１を前進させ、ラムケース２９内の容積変化に応じて流体を流体室２６及びラムケース２９から流体配管２４に押し出し、第一バルブ３４から多岐ブロック３５を通過させて流体配管３６に移送する。なお、流体に空気（気体）が噛み込むことによって流体の移送効率が低下した場合は、図示しない空気抜き弁を開弁して、空気を系外に除去する。
【００３１】
以上のように、本発明の実施の形態２における往復ポンプユニットは構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体配管２４が並列に複数本配設されているので、ラム３１を選択的に往復移動させ、それに対応させて第一バルブ２５，３４を開閉させることにより、複数の流体配管２４の内から任意に選択して流体を移送できる。
（２）流体配管２４が並列に複数本配設されているので、一つの流体配管２４内の流体を吸引している間に、他の流体配管２４内の流体を下流側へ移送することにより、流体を連続的に流体配管３６に移送することができ、脈動を少なくして単位時間当たりの流量を平均化させ定量性を高めることができる。
（３）多岐ブロック２３に形成されたＹ字状の分岐流路２３ａによって、流体が多岐ブロック２３内を低損失・低抵抗でスムーズに流れるため、流体の損失や抵抗に依存して発生する振動や騒音を抑えることができる。
【００３２】
ここで、本実施の形態においては、流体配管２２が多岐ブロック２３で３本に分岐された場合について説明したが、これに限定するものではなく、２本若しくは４本以上に分岐される場合もある。また、各々の流体室２６にラムケース２９が一つ連通された場合について説明したが、二つ以上が連通される場合もある。これらの場合も、同様の作用が得られる。
また、流体が清水又は清水に近い清浄な場合は、ポンプ装置２８のシール部３０をラム３１側に固定し、シール部３０がラムケース２９の内壁と摺接するようなポンプ装置を用い、同様の往復ポンプユニットを構成する場合もある。
【００３３】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における往復ポンプユニットの構成図である。
図中、１ｂは実施の形態３における往復ポンプユニット、３７は沈殿物を粒度毎等に分けて各室に分離する沈殿槽、３８は沈殿槽３７の任意の各室の底部に連通し沈殿物を含む流体が流れる流体配管、３９は流体配管３８に配設された開閉弁等の第一バルブ、４０は第一バルブ３９の下流の流体配管３８に配設された多岐ブロック、４１は多岐ブロック４０で合流された流体配管、４２は沈殿槽３７の任意の他の各室の底部に連通し沈殿物を含む流体が流れる流体配管、４３は流体配管４２に配設された開閉弁等の第一バルブ、４４は第一バルブ４３の下流の流体配管４２に配設された多岐ブロック、４５は多岐ブロック４４で合流された流体配管、４６は流体配管４１，４５の下流に配設された多岐ブロック、４７は多岐ブロック４６で合流された流体配管、４８は流体配管４７に配設された流体室、４９は流体室４８の２ヶ所に連通した連通路、５０は連通路４９の各々に配設されたポンプ装置、５１は開口部を上向きに略垂設され先端に連通路４９が接続され図示しない空気抜き弁が後端側に配設された略円筒状のラムケース、５２はラムケース５１の後端に形成された開口部に配設された図示しないパッキン箱に収装されたシール部、５３は開口部に挿入され外周部がシール部５２に密接しラムケース５１内に先端が下向きに略垂設されたラム、５４はラム５３の後端に連結されシール部５２を摺動してラム５３を往復動させラムケース５１内を進退させる駆動装置、５５はラムケース５１の先端側からシール部５２までのラムケース５１の内壁とラム５３の外周面との間に形成された間隙、５６は流体室４８の下流の流体配管４７に配設された開閉弁等の第一バルブである。
【００３４】
以上のように構成された本発明の実施の形態３における往復ポンプユニットについて、以下その使用方法を説明する。
第一バルブ３９，４３を閉止し第一バルブ５６を開弁した後、駆動装置５４を稼動させラム５３を前進させる。次に、第一バルブ５６を閉止し任意の第一バルブ３９及び／又は第一バルブ４３を開弁した後、駆動装置５４の１乃至複数を稼動させラム５３の１乃至複数を後退させて、流体を任意の流体配管４７から流体室４８及びラムケース５１に吸引する。次いで、開弁していた第一バルブ３９，４３を閉止し第一バルブ５６を開弁した後、駆動装置５４を稼動させラム５３を前進させ、ラムケース５１内の容積変化に応じて流体を流体室４８及びラムケース５１から流体配管４７に押し出し、第一バルブ５６を通過させて流体を流体配管４７の下流に移送する。なお、流体に空気（気体）が噛み込むことによって流体の移送効率が低下した場合は、図示しない空気抜き弁を開弁して、空気を系外に除去する。
【００３５】
以上のように、本発明の実施の形態３における往復ポンプユニットは構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体配管３８，４２，４１，４５を合流させる多岐ブロック４０，４４，４６を備えているので、流体室４８を統合させてポンプ装置５０の数を減らして往復ポンプユニット１ｂの小型化を図ることができる。
（２）沈殿槽３７に流体配管３８，４２が並列に複数本配設されているので、各室に分離された沈殿物を選択的に移送することができ、沈殿物に含まれる資源等の回収効率を高めることができる。また、第一バルブ３９，４２を任意に開閉することにより、沈殿槽３７の各室に分離された沈殿物を選択的に吸引するため、強力な吸引が可能となり、室底の詰まりや棚掛けを排除できる。さらに、沈殿槽３７の各室に分離された沈殿物を流体とともに選択的に吸引することで、流体の処理量を減らし、次工程における処理作業を簡素化できる。
【００３６】
なお、第一バルブ５６の下流に多岐ブロック接続して流体配管４７を分岐し、分岐配管に開閉弁を配設して流体の流れを選択的にコントロールできるようにすることで、流体の移送場所をコントロールすることも可能となる。
【００３７】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における往復ポンプユニットの構成図である。
図中、１ｃは実施の形態４における往復ポンプユニット、５７は液体，懸濁液，スラリー等の流体が流れる流体配管、５８は流体配管５７に配設された開閉弁等の第一バルブ、５９は第一バルブ５８の下流の流体配管５７に配設された流体室、６０は流体室５９の下流の流体配管５７に配設された開閉弁等の第二バルブ、６１は第二バルブ６０の下流の流体配管５７に配設された流体室、６２は流体室６１の下流の流体配管５７に配設された開閉弁等の第二バルブ、６３は第二バルブ６２の下流の流体配管５７に配設された流体室、６４は流体室６３の下流の流体配管５７に配設された開閉弁等の第二バルブ、６５は第二バルブ６４の下流の流体配管５７に配設された流体室、６６は流体室６５の下流の流体配管５７に配設された開閉弁等の第一バルブ、６７は流体室５９に連通した連通路、６８は流体室６１に連通した連通路、６９は流体室６３に連通した連通路、７０は流体室５９に連通した連通路、７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃは連通路６７，６８，６９，７０の各々に配設されたポンプ装置である。なお、ポンプ装置７１ａ，７１ｂ，７１ｃの構成は、ポンプ装置７１と同様なので、以下、ポンプ装置７１について説明し、ポンプ装置７１ａ，７１ｂ，７１ｃについては説明を省略する。
７２は開口部を上向きに略垂設され先端に連通路６７が接続され図示しない空気抜き弁が後端側に配設された略円筒状のラムケース、７３はラムケース７２の後端に形成された開口部の開口縁部に配設された図示しないパッキン箱に収装されたシール部、７４は開口部に挿入され外周部がシール部７３に密接しラムケース７２内に先端が下向きに略垂設されたラム、７６はラム７４の後端に連結されシール部７３を摺動してラム７４を往復動させラムケース７２内を進退させる駆動装置、７６はラムケース７２の先端側からシール部７３までのラムケース７２の内壁とラム７４の外周面との間に形成された間隙である。
【００３８】
以上のように構成された本発明の実施の形態４における往復ポンプユニットについて、以下その使用方法を説明する。
まず、第一バルブ５８を閉止し第二バルブ６０，６２，６４，第一バルブ６６を開弁した後、ポンプ装置７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃの駆動装置７５を稼動させラム７４を前進させる。次に、第二バルブ６０を閉止し第一バルブ５８を開弁した後、ポンプ装置７１の駆動装置７５を稼動させラム７４を後退させて、流体を流体配管５７から流体室５９及びラムケース７２に吸引する。次いで、第一バルブ５８，第二バルブ６２を閉止し第二バルブ６０を開弁した後、ポンプ装置７１のラム７４を前進させるとともにポンプ装置７１ａのラム７４を後退させ、流体室５９及びラムケース７２内の流体を流体室６１及びポンプ装置７１ａ内に移送する。次に、第二バルブ６０，６４を閉止し第二バルブ６２を開弁した後、ポンプ装置７１ａのラム７４を前進させるとともにポンプ装置７１ｂのラム７４を後退させ、流体室６１及びポンプ装置７１ａ内の流体を流体室６３及びポンプ装置７１ｂに移送する。次に、第二バルブ６２，第一バルブ６６を閉止し第二バルブ６４を開弁した後、ポンプ装置７１ｂのラム７４を前進させるとともにポンプ装置７１ｃのラム７４を後退させ、流体室６３及びポンプ装置７１ｂ内の流体を流体室６５及びポンプ装置７１ｃ内に移送する。次に、第二バルブ６４を閉止し第一バルブ６６を開弁した後、ポンプ装置７１ｃのラム７４を前進させ、流体室６５及びポンプ装置７１ｃ内の流体を流体配管５７の下流に移送する。なお、流体に空気（気体）が噛み込むことによって流体の移送効率が低下した場合は、図示しない空気抜き弁を開弁して、空気を系外に除去する。
【００３９】
以上のように、本発明の実施の形態４における往復ポンプユニットは構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流体室５９，６１，６３，６５間の流体配管５７に第二バルブ６０，６２，６４が、流体室５９，６１，６３，６５と直列に交互に配設されているので、高低差があって流体配管５７の下流側が上流側より高い場合や、流体配管５７が長い場合でも、バルブの開閉とラムの往復動とを交互に行なうことで、流量を減衰させることなく流体を順次移送できるため、高圧の圧送ポンプを用いなくても、最小限の圧力で流体を下流側に容易に移送することができる。
【００４０】
ここで、本実施の形態においては流体配管が一本の場合について説明したが、実施の形態２で説明したように、流体配管が並列に複数本配設された場合も、各々の流体配管において、第二バルブを流体室と直列に交互に配設することで、最小限の圧力で流体を下流側に容易に移送することができる。
また、流体が清水又は清水に近い清浄な場合は、ポンプ装置７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃのシール部７３をラム７４側に固定し、シール部７３がラムケース７２の内壁と摺接するようなポンプ装置を用い、同様の往復ポンプユニットを構成する場合もある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、流体を移送する往復ポンプユニットに関し、構造が単純で構成部品も少なく、流体を強制的に撹拌することなく静圧状態でそのまま加圧・昇圧できるため、部品の磨耗が生じ難く耐久性に優れ、また各々のラムは断面積が小さくても、ユニット全体として大量の流体を吸引し移送できるので、小型で汎用的な駆動装置を用いて断面積の小さなラムを往復移動させることができ、駆動装置の入手が容易で短納期で製造でき、さらに微量の流体も正確に移送することが容易で、定量性に優れた往復ポンプユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１における往復ポンプユニットの構成図
【図２】実施の形態２における往復ポンプユニットの構成図
【図３】多岐ブロックの模式断面図
【図４】実施の形態３における往復ポンプユニットの構成図
【図５】実施の形態４における往復ポンプユニットの構成図
【符号の説明】
【００４３】
１  往復ポンプユニット
２  流体容器
３  流体配管
４，２１  第一バルブ
５，１３  流体室
６，１４  連通路
７，１５  ポンプ装置
８，１６  ラムケース
９，１７  シール部
１０，１８  ラム
１１，１９  駆動装置
１２，２０  間隙
１ａ  往復ポンプユニット
２２，２４，３６  流体配管
２３，３５  多岐ブロック
２３ａ  分岐流路
２５，３４  第一バルブ
２６  流体室
２７  連通路
２８  ポンプ装置
２９  ラムケース
３０  シール部
３１  ラム
３２  駆動装置
３３  間隙
１ｂ  往復ポンプユニット
３７  沈殿槽
３８，４１，４２，４５，４７  流体配管
３９，４３  第一バルブ
４０，４４，４６  多岐ブロック
４８  流体室
４９  連通路
５０  ポンプ装置
５１  ラムケース
５２  シール部
５３  ラム
５４  駆動装置
５５  間隙
５６  第一バルブ
１ｃ  往復ポンプユニット
５７  流体配管
５８，６６  第一バルブ
６０，６２，６４  第二バルブ
５９，６１，６３，６５  流体室
６７，６８，６９，７０  連通路
７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ  ポンプ装置
７２  ラムケース
７３  シール部
７４  ラム
７５  駆動装置
７６  間隙
【図１】
2010116882.tif 000003
【図２】
2010116882.tif 000004
【図３】
2010116882.tif 000005
【図４】
2010116882.tif 000006
【図５】
2010116882.tif 000007