(57)【要約】【課題】  ピストン式のポンプをはじめとする往復ポンプ装置の上死点及び下死点におけるピストン変動時の吐出量の定量性を確保し、長時間に渡って一定量の流体を円滑に供給することができる定量ポンプ装置を提供する。【解決手段】  装置Ａのピストン２が上死点に達した後、ピストン２は再び下降を始め、流体の吸込みを開始し、予め設定された一定の下降速度まで加速され、一定の下降速度で一定時間一定量の流体を吸込む。そして、貯留が完了した時点で装置Ａのピストン２を停止し、装置Ｂのピストン２の上昇速度が減速を開始する時点まで待機させる。装置Ｂの上限リミットスイッチＢｕのＯＮ信号により装置Ａのピストン２が上昇し、吐出を開始し、装置Ｂの吐出量の減少分を補いながら加速し、予め設定された一定の上昇速度まで加速され定量吐出に移行する。Ｐｂ設定値まで装置Ａからの吐出圧力が上昇した時点で、装置Ｂのピストン２が減速を開始する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２台の往復ポンプ装置からなり、互いの往復動作を位相させて吐出量を平滑化する定量ポンプ装置であって、一方のポンプが定速度にて吐出を行っている間に、他方のポンプが前記一方のポンプの吐出速度よりも速い速度で吸込を行った後待機して、一方のポンプの吐出量が減少する変動時にタイミングを合わせて、装置全体としての吐出量が常に一定となるように他方のポンプから吐出する際に、予め設定された吐出圧力値に基づいて双方のポンプ動作を切替えることを特徴とする定量ポンプ装置。
【請求項２】
ポンプが、シリンダ内で相対的に往復動するピストンを有するピストン・シリンダ式のポンプであり、ピストンのオーバーラン防止用のリミットスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載の定量ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復ポンプ装置に関し、とくに往復ポンプ装置の上死点及び下死点における変動時の吐出量の定量性を確保するための多シリンダ式の定量ポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体用ポンプとしては、往復ポンプ、回転ポンプ、渦巻ポンプ、軸流ポンプ等がある。このうち往復ポンプの一種に筒状のシリンダを液槽とし、このシリンダ内でピストンを往復動させて流体の吸込み及び吐出を行うものがある。
【０００３】
ところで、上記のようなピストン式ポンプは、ピストンの上死点あるいは下死点において、吐出量が必ず０になる点が存在するという問題があり、例えば、一定量の添加剤等を長時間供給し続けるようなポンプ装置としての使用には不向きであった。このため、従来、互いのピストンの往復動作を位相させて、上記欠点を解決しようとする多シリンダ式ポンプ装置が存在する。しかしながら、従来の多シリンダ式ポンプ装置の駆動機構は、カムによるものがほとんどであり、ピストン変動時の上記問題点を完全に解消しているものではなかった。
【０００４】
そこで、本発明者は、少なくとも２台の往復ポンプ装置からなり、互いの往復動作を移相させて吐出量を平滑化する定量ポンプ装置であって、一方のポンプが定速度にて吐出を行っている間に、他方のポンプが前記一方のポンプの吐出速度よりも速い速度で吸込を行った後待機して、一方のポンプの吐出量が減少する変動時にタイミングを合わせて、装置全体としての吐出量が常に一定となるように他方のポンプから吐出するようにした定量ポンプ装置を先に提案している（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明もまた、上記のような課題に鑑みなされたものであり、ピストン式のポンプをはじめとする往復ポンプ装置の上死点及び下死点におけるピストン変動時の吐出量の定量性を確保し、長時間に渡って一定量の流体を円滑に供給することができる定量ポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため請求項１に係る本発明は、少なくとも２台の往復ポンプ装置からなり、互いの往復動作を移相させて吐出量を平滑化する定量ポンプ装置であって、一方のポンプが定速度にて吐出を行っている間に、他方のポンプが前記一方のポンプの吐出速度よりも速い速度で吸込を行った後待機して、一方のポンプの吐出量が減少する変動時にタイミングを合わせて、装置全体としての吐出量が常に一定となるように他方のポンプから吐出する際に、予め設定された吐出圧力値に基づいて双方のポンプ動作を切り替えることを第１の特徴とする。また、請求項１記載のポンプが、シリンダ内で相対的に往復動するピストンを有するピストン・シリンダ式のポンプであり、ピストンのオーバーラン防止用のリミットスイッチを設けたことを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、ピストン式ポンプをはじめとする往復ポンプ装置の上死点及び下死点における変動時の吐出量の定量性を確保し、長時間に渡って一定量の流体を円滑に供給することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、以下においては、説明の便宜上シリンダは固定され、ピストンがシリンダに対して往復運動するものとするが、両者の関係はピストンが固定され、シリンダがピストンに対して相対的に往復運動しても同じである。
【００１０】
図１は本発明に係る定量ポンプ装置を模式的に示す正面図、図２は定量ポンプ装置の吐出及び吸込み流量と時間の関係を示すグラフ、図３は本発明ポンプ装置の作動を示すフローチャートである。
【実施例】
【００１１】
図１に示すように、本発明に係る定量ポンプ装置は、液槽としての円筒形のシリンダ１と、このシリンダ１内に挿入されたピストン２とからなる２台のピストン式ポンプ３を、吸込口８ａ及び吐出口８ｂを設けた流通路８を介して連結して構成される。尚、本実施例では、これらピストン式ポンプ３を便宜上、往復ポンプ装置Ａ（以下、装置Ａという）及び往復ポンプ装置Ｂ（以下、装置Ｂという）として説明する。
【００１２】
装置Ａ及び装置Ｂとしてのピストン式ポンプ装置３は、シリンダ１を固定した状態でピストン２を往復動させ、シリンダ１内の容積を反復的に増減して、シリンダ１内への流体の吸込み及び吐出を連続的に行うものとする。ピストン１を往復動させる機構としては、ネジが形成されたピストン軸４をウォームギア５にて上昇及び下降させて往復動させるものとする。
【００１３】
装置Ａ及び装置Ｂのピストン２の上端開口は吸込口８ａ及び吐出口８ｂを設けた流通路８に各々一対の吸入バルブ６ａ及び６ｂ、吐出逆止弁７ａ及び７ｂ、そして、吐出圧力を計測する圧力計Ｐａ及びＰｂを介し連通されている。さらに具体的に説明すると、液槽としてのシリンダ１内への流体の吸入に際しては、装置Ａの場合、吸入バルブ６ａを開の状態で装置Ａのピストン２を下降させると、吸込口８ａから流体がシリンダ１内に貯留される。同様に、装置Ｂの場合も吸入バルブ６ｂを開の状態で装置Ｂのピストン２を下降させると、シリンダ１内に流体が貯留される。装置Ａのシリンダ１からの吐出は、吸入バルブ６ａを閉の状態でピストン２を上昇させると、貯留された流体が吐出口８ｂから吐出される。装置Ｂも同様に、吸入バルブ６ｂを閉の状態でピストン２を上昇させて吐出する。尚、図中Ａｕ及びＢｕはピストン２の上限リミットスイッチ、Ａｄ及びＢｄはピストン２の下限リミットスイッチであり、さらにピストン２のオーバーランを防止するためのリミットスイッチ９が各々設けられている。
【００１４】
図２のグラフを参照して本実施例装置の作動を説明する。
グラフ中、実線は装置Ａの、破線は装置Ｂの吐出及び吸込み流量の経時的変化を表す。装置Ａのピストン２が上昇を開始し、予め設定されたある一定の上昇速度まで加速される。そして、一定の上昇速度で、一定時間一定量の流体を吐出する。その後、装置Ａのピストン２の上昇速度が減速し、吐出量が下がるのに合わせて装置Ｂのピストン２が上昇を開始し、装置Ａからの吐出量が減少した流量分を補正しながら予め設定された一定の上昇速度まで加速される。すなわち、装置Ａのピストン２が上死点に達する前、装置Ａの上限リミットスイッチＡｕがＯＮし、装置Ｂが吐出を開始し、装置Ｂからの吐出圧力がＰｂ設定値に達した時点から装置Ａのピストン２の減速が始まり、次第に減少していく装置Ａの吐出量を、装置Ｂが補いながら装置Ａ及び装置Ｂ全体として常に一定量の流量を確保しながら吐出するものである。
【００１５】
装置Ａのピストン２が上死点に達した後、ピストン２は再び下降を始め、流体の吸込みを開始し、予め設定された一定の下降速度まで加速され、一定の下降速度で一定時間一定量の流体を吸込む。ここで、このピストン２の下降速度は、前述した上昇速度よりも速い速度であるのが望ましく、シリンダ１内に急速に流体を貯留する。そして、貯留が完了した時点で装置Ａのピストン２を停止し、装置Ｂのピストン２の上昇速度が減速を開始する時点まで待機させておき、再びピストン２を上昇させ吐出を開始し、装置Ｂの吐出量の減少分を補いながら加速し、前述したように、予め設定された一定の上昇速度まで加速され定量吐出に移行する。
【００１６】
その際、装置Ｂのピストン２の上昇速度の減速開始は、装置Ａからの吐出圧力が予め設定された吐出圧（一定量吐出圧の約２分の１程度）まで上昇することに基づいて行う。すなわち、装置Ｂの上限リミットスイッチＢｕのＯＮ信号により装置Ａが上昇を開始し、Ｐｂ設定値まで装置Ａからの吐出圧力が上昇した時点で、装置Ｂのピストン２が減速を開始する。このように、圧力計Ｐａ及びＰｂを設け、予め設定した吐出圧力に基づいてピストン動作速度を制御することで、装置Ａと装置Ｂ双方のピストン動作変動時にも常に一定量の吐出流量を確保することができる。
【００１７】
次に、図１、図２及び図３に示すフローチャートに基づいて、装置Ａ（以下、ポンプＡという）の吸入バルブ６ａ、装置Ｂ（以下、ポンプＢという）の吸入バルブ６ｂと、圧力計Ｐａ及びＰｂによる吸入バルブの開閉切替及びピストン速度制御の具体的な一例を示す。
先ず、予めポンプＡには流体が充満されているものとする。そして、吸入バルブ６ａ、６ｂが閉じた状態（ステップＳ１）で、始動スイッチをＯＮにすると（ステップＳ２）、ポンプＢの吸入バルブ６ｂが開く（ステップＳ３）、そして、双方のポンプの運転スイッチをＯＮにすると（ステップＳ４）、ポンプが駆動し始める。先ず、ポンプＡが上昇（吐出）を開始すると共に、ポンプＢが下降（吸入）を開始する（ステップＳ５）。そして、ポンプＢの下限リミットＢｄがＯＮし、ポンプＢの下降が停止すると（ステップＳ６）、その後にポンプＢが若干上昇作動を開始する。この動作は、ポンプ内に流体が充満した後でポンプを若干逆動させて、吸入した流体を貯留タンク側に少し戻して、シリンダ１内や切替部分にエア溜まりが生じるのを防止したり、ギアの遊びを取るために行うものである。以下、この動作をエア抜き上昇と呼ぶ。
【００１８】
そして、ポンプＢはエア抜き上昇を開始した後に停止する。その後、ポンプＢの吸入バルブ６ｂが閉じ（ステップＳ７）、ステップＳ５で上昇を開始したポンプＡの上限リミットスイッチＡｕがＯＮし、その信号によりポンプＢが上昇を開始し（ステップＳ８）、圧力計Ｐｂが設定値を検出した時点で、ポンプＡが減速を開始する（ステップＳ９）。そして、ポンプＢが一定量一定時間吐出を行う（ステップＳ１０）。同時にポンプＡの吸入バルブ６ａが開き（ステップＳ１１）、ポンプＡが下降（吸入）を開始する（ステップＳ１２）。ポンプＡの下限リミットスイッチＡｄがＯＮし、その信号によりポンプＡが下降（吸入）を停止すると（ステップＳ１３）、ポンプＡがエア抜き上昇を行い、ポンプＡの吸入バルブ６ａが閉じる（ステップＳ１４）。
【００１９】
次いで、ステップＳ８で上昇を開始して吐出を続けていたポンプＢの上限リミットスイッチＢｕがＯＮし、その信号によりポンプＡが上昇（吐出）を開始し（ステップＳ１５）、圧力計Ｐａが設定値を検出した時点で、ポンプＢが減速を開始する（ステップＳ１６）。そして、ポンプＡが一定量一定時間吐出を行う（ステップＳ１７）。同時にポンプＢの吸入バルブ６ｂが開き（ステップＳ１８）、ポンプＢが下降（吸入）を開始する（ステップＳ１９）。その後、ステップＳ６に戻って一連の動作が反復されることにより流体の定量吐出を行うものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の定量ポンプ装置は、例えば、振動型攪拌混合装置に取付けて使用される。振動型攪拌混合装置は、被混合流体がケーシングの内部に流通された状態で振動する攪拌体が、液体、気体あるいは粉体等の攪拌混合を行い、エマルションの製造、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応、各種の重合反応、有機合成、抽出、界面反応、コーキング剤、接着剤、転相乳化、粘度調整、ｐＨ調整、着色等の攪拌混合を行う装置として使用されるものである。そして、本発明定量ポンプ装置を使用することで、被混合流体の流量を、混合すべき比率に応じて正確且つ効率良く送液することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る定量ポンプ装置を模式的に示す正面図である。
【図２】定量ポンプ装置の吐出及び吸込み流量と時間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明ポンプ装置の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１    シリンダ
２    ピストン
３    ポンプ
４    ピストンの支持軸
５    ウオームギア
６ａ  吸入バルブ
６ｂ  吸入バルブ
７ａ  逆止弁
７ｂ  逆止弁
８    流通路
９    オーバーラン防止リミットスイッチ
Ｐａ  圧力計
Ｐｂ  圧力計
Ａｕ  上限リミットスイッチ
Ａｄ  下限リミットスイッチ
Ｂｕ  上限リミットスイッチ
Ｂｄ  下限リミットスイッチ
【図１】
2006052646.tif 000003
【図２】
2006052646.tif 000004
【図３】
2006052646.tif 000005