(57)【要約】【課題】  流動体圧送動作機構の一部に可撓性部材を使用し、固液混合体の圧送に好適で、長期使用の際にも可撓性部材に繰り返し変形に基づく強度劣化の発生しにくい、新規な構成のピストンポンプを提供する。【解決手段】  流動体流通路３２に沿って順に配置されている第１、第２及び第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれは、加圧エアーの供給により流動体流通路に進出してこれを閉鎖する閉鎖状態と、加圧エアーの排出により流動体流通路から後退してこれを開放する開放状態とをとる。第１〜第３のエアーバッグのそれぞれに接続された加圧エアー供給配管３８及び加圧エアー排出配管４０にそれぞれ設けられた供給側開閉弁３９及び排出側開閉弁４１の開閉のタイミングを制御手段により設定し、隣接するエアーバッグが閉鎖状態とされた開放状態のエアーバッグが第１〜第３のエアーバッグの順に移行するようにする。【選択図】  図２
2006152985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動体流通路に沿って第１のエアーバッグ、第２のエアーバッグ及び第３のエアーバッグが順に配置されており、
これら第１〜第３のエアーバッグのそれぞれは、内部への加圧エアーの供給により前記流動体流通路に進出して該流動体流通路を閉鎖する閉鎖状態と、内部からの加圧エアーの排出により前記流動体流通路から後退して該流動体流通路を開放する開放状態とをとることができ、
前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定する制御手段を備えており、該制御手段は、隣接するエアーバッグが前記閉鎖状態とされた前記開放状態のエアーバッグが前記第１のエアーバッグ、第２のエアーバッグ及び第３のエアーバッグの順に移行するように前記第１〜第３のエアーバッグに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定することを特徴とするエアーピストンポンプ。
【請求項２】
前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれはその内容積を減少させるように付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のエアーピストンポンプ。
【請求項３】
前記付勢手段は前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれの内部に配置されたバネからなることを特徴とする、請求項２に記載のエアーピストンポンプ。
【請求項４】
前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれには内部に加圧エアーを供給するエアー供給配管と内部から加圧エアーを排出するエアー排出配管とが接続されており、前記エアー供給配管には供給側開閉弁が設けられており、前記エアー排出配管には排出側開閉弁が設けられており、前記制御手段は前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉のタイミングを設定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のエアーピストンポンプ。
【請求項５】
前記制御手段は、前記エアー供給配管に接続され且つ前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉の切替を行うエアー圧回路を含んでなり、該エアー圧回路が前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉のタイミングを設定するためのタイマーを含むことを特徴とする、請求項４に記載のエアーピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ技術に属するものであり、特に流動体を圧送するための動作機構の一部に可撓性部材を使用してなるピストンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプは、その使用目的に応じて各種の形式のものが使用されており、特に圧送される流動体の種類に応じて好適な構造のものが使用されている。
【０００３】
土木工事においては、土砂水のように固体と液体との混合物（固液混合体）を搬送することがある。そのような場合、ポンプ機能実現のための構成部材の全てに剛体からなるものを使用すると、摺動部分などに固体粒子が浸入してポンプを損傷させ、長期的に安定なポンプ作用を行うことができなくなることがある。
【０００４】
このような問題の発生を避けるために、ポンプ機能実現のための動作機構の一部に可撓性部材を用いることがある。例えば、チューブポンプにおいては、流動体流通路を可撓性チューブからなるものとし、該チューブに対してその延在方向に互いに異なる複数の位置にて外部から複数の挟圧部材をそれぞれ当接し、該挟圧部材によりチューブを複数位置で挟圧し、この挟圧状態を維持しながら該挟圧部材をチューブに沿って移動させることで、ポンプ作用を実現している。チューブポンプによれば、固液混合体の圧送に際して固体粒子が浸入するような動作機構部分は存在しないので、固体粒子の存在に基づくポンプ損傷のおそれは少ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記チューブポンプは、挟圧部材によりチューブを挟圧しながら該挟圧部材をチューブに対して移動させるので、挟圧部材により挟圧されるチューブは極めて小さな曲率半径から大きな曲率半径にまで幅広い曲率半径範囲にわたって変形せしめられる。この変形は繰り返し行われるのでチューブの疲労が大きく、これによるチューブの強度劣化及び破損が生じやすい。従って、チューブを頻繁に交換することが要求され、維持管理が面倒である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、流動体を圧送するための動作機構の一部に可撓性部材を使用し、固液混合体の圧送に好適で、長期使用の際にも可撓性部材に繰り返し変形に基づく強度劣化の発生しにくい、新規な構成のピストンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
流動体流通路に沿って第１のエアーバッグ、第２のエアーバッグ及び第３のエアーバッグが順に配置されており、
これら第１〜第３のエアーバッグのそれぞれは、内部への加圧エアーの供給により前記流動体流通路に進出して該流動体流通路を閉鎖する閉鎖状態と、内部からの加圧エアーの排出により前記流動体流通路から後退して該流動体流通路を開放する開放状態とをとることができ、
前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定する制御手段を備えており、該制御手段は、隣接するエアーバッグが前記閉鎖状態とされた前記開放状態のエアーバッグが前記第１のエアーバッグ、第２のエアーバッグ及び第３のエアーバッグの順に移行するように前記第１〜第３のエアーバッグに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定することを特徴とするエアーピストンポンプ、
が提供される。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれはその内容積を減少させるように付勢する付勢手段を備えている。本発明の一態様においては、前記付勢手段は前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれの内部に配置されたバネからなる。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記第１〜第３のエアーバッグのそれぞれには内部に加圧エアーを供給するエアー供給配管と内部から加圧エアーを排出するエアー排出配管とが接続されており、前記エアー供給配管には供給側開閉弁が設けられており、前記エアー排出配管には排出側開閉弁が設けられており、前記制御手段は前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉のタイミングを設定する。本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記エアー供給配管に接続され且つ前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉の切替を行うエアー圧回路を含んでなり、該エアー圧回路が前記供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉のタイミングを設定するためのタイマーを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のエアーピストンポンプによれば、流動体流通路に沿って順に配列された第１〜第３のエアーバッグのそれぞれを流動体流通路を閉鎖する閉鎖状態と開放する開放状態とをとるようにし、第１〜第３のエアーバッグのそれぞれに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定する制御手段により、隣接エアーバッグが閉鎖状態とされた開放状態のエアーバッグが第１〜第３のエアーバッグの順に移行するように第１〜第３のエアーバッグに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定しているので、エアーバッグの変形の際の曲率半径変動範囲は比較的狭くてよく、長期使用の際にもエアーバッグに繰り返し変形に基づく強度劣化は発生しにくく、長寿命が可能で、固液混合体の圧送に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明によるエアーピストンポンプの一実施形態を説明するための平面図であり、図２及び図３はそれぞれその断面図である。
【００１３】
本実施形態のエアーピストンポンプにおいては、流動体流通路３２に沿って第１のエアーバッグ３４Ａ、第２のエアーバッグ３４Ｂ及び第３のエアーバッグ３４Ｃが順に配置されている。これら第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれは、内部への加圧エアーの供給により流動体流通路３２に進出して該流動体流通路を閉鎖する閉鎖状態（図示されている第１及び第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｃの状態）と、内部からの加圧エアーの排出により流動体流通路３２から後退して該流動体流通路を開放する開放状態（図示されている第２のエアーバッグ３４Ｂの状態）とをとることができる。
【００１４】
第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれは、その内容積を減少させるように付勢する付勢手段として、内部に配置されたバネ３６を備えている。バネ３６は、コイルバネからなり、下端がエアーバッグの先端に取り付けられており、上端がエアーバッグ保持基材に取り付けられている。バネ３６は、エアーバッグが上記閉鎖状態の時には伸張状態とされて付勢力を発生させており、エアーバッグが上記開放状態の時には定常状態とされ付勢力を発生させない。
【００１５】
第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれには、内部に加圧エアーを供給するために不図示の加圧エアー源に接続されたエアー供給配管３８と、内部から加圧エアーを排出するエアー排出配管４０とが接続されている。第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれについて、エアー供給配管３８には供給側開閉弁３９が設けられており、エアー排出配管４０には排出側開閉弁４１が設けられている。
【００１６】
第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれに対する加圧エアーの供給及び排出のタイミングを設定する制御手段としての制御部４２が設けられている。該制御部は、上記供給側開閉弁３９及び排出側開閉弁４１の開閉のタイミングを設定する。
【００１７】
このタイミング設定は、たとえば予め設定されたプログラムに従いマイクロコンピュータ制御により実施することができる。ただし、これに限定されるものではなく、後述の図９及び図１０に関し説明するような具体例も可能である。
【００１８】
図１において、制御部４２からは、第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれについての供給側開閉弁３９及び排出側開閉弁４１に対して、隣接するエアーバッグが上記閉鎖状態とされた上記開放状態のエアーバッグが、第１〜第３のエアーバッグの順に移行するように、弁開閉の指令信号が発せられる。
【００１９】
すなわち、まず、図４（ａ）に示されているように、第１のエアーバッグ３４Ａについては、供給側開閉弁３９を閉じ且つ排出側開閉弁４１を開くように指令を行い、バネ３６の付勢力により内部の加圧エアーを排出して、開放状態とする。同時に、第２及び第３のエアーバッグ３４Ｂ，３４Ｃについては、供給側開閉弁３９を開き且つ排出側開閉弁４１を閉じるように指令を行い、内部にバネ３６の付勢力に抗して加圧エアーを供給して、閉鎖状態とする。これにより、第１のエアーバッグ３４Ａに対応する流動体流通路３２の部分には流動体Ｓが導入される。
【００２０】
続いて、図４（ｂ）に示されているように、第２のエアーバッグ３４Ｂについては、供給側開閉弁３９を閉じ且つ排出側開閉弁４１を開くように指令を行い、バネ３６の付勢力により内部の加圧エアーを排出して、開放状態とする。同時に、第１及び第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｃについては、供給側開閉弁３９を開き且つ排出側開閉弁４１を閉じるように指令を行い、内部にバネ３６の付勢力に抗して加圧エアーを供給して、閉鎖状態とする。これにより、第２のエアーバッグ３４Ｂに対応する流動体流通路３２の部分には流動体Ｓが導入される。
【００２１】
続いて、図４（ｃ）に示されているように、第３のエアーバッグ３４Ｃについては、供給側開閉弁３９を閉じ且つ排出側開閉弁４１を開くように指令を行い、バネ３６の付勢力により内部の加圧エアーを排出して、開放状態とする。同時に、第１及び第２のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂについては、供給側開閉弁３９を開き且つ排出側開閉弁４１を閉じるように指令を行い、内部にバネ３６の付勢力に抗して加圧エアーを供給して、閉鎖状態とする。これにより、第３のエアーバッグ３４Ｃに対応する流動体流通路３２の部分には流動体Ｓが導入される。
【００２２】
以下同様にして、図４（ａ）〜図４（ｃ）を順次繰り返す。
【００２３】
以上のように、開放状態のエアーバッグが第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの順に移行し、その際に当該開放状態のエアーバッグに隣接するエアーバッグが閉鎖状態となるように、供給側開閉弁３９を開き且つ排出側開閉弁４１を制御することで、流動体Ｓは第１のエアーバッグ３４Ａに対応する位置から第３のエアーバッグ３４Ｃに対応する位置へと圧送される。
【００２４】
本実施形態においては、エアーバッグの変形の際の曲率半径はそれほど小さくする必要がなく、長期使用の際にもエアーバッグに繰り返し変形に基づく強度劣化は発生しにくく、長寿命化が可能である。本実施形態は、固液混合体の圧送に好適であるが、圧送される流動体はこれに限定されることはなく、その他の粘性の低いものから粘性の高いものまでの幅広い流動体に適用することが可能である。なお、第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとしては、以上のような動作が可能な程度の可撓性があり且つ流動体による物理的及び化学的な作用に基づく劣化の生じにくいものを使用する。
【００２５】
図５は本発明によるエアーピストンポンプの他の実施形態を説明するための部分平面図であり、図６及び図７はそれぞれその断面図である。また、図８は本実施形態の動作説明図である。これらの図において、上記図１〜図４におけると同様の機能を有する部材または部分には同一の符号が付されている。
【００２６】
本実施形態では、第１〜第３のエアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれは、付勢手段としてのバネ３６を備えていない。その代わりに、エアーバッグを開放状態とするための手段として、エアー排出配管４０には不図示の減圧源が接続されている。
【００２７】
図８に示されている実施形態の動作は、上記図４に関し説明したものと同等である。すなわち、本実施形態によれば、上記図１〜図４に関し説明した実施形態と同様な作用効果がえられる。
【００２８】
図９は、上記図１〜図４に関し説明した実施形態における制御手段の他の具体例を示す図である。この図において、上記図１〜図４におけると同様の機能を有する部材または部分には同一の符号が付されている。
【００２９】
この具体例では、制御手段は、エアー供給配管に接続され且つ供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉の切替を行うエアー圧回路を含んでなる。図９のエアー圧回路において、スーパースプールバルブ４は、上記図１〜図４の実施形態の供給側開閉弁３９及び排出側開閉弁４１の複合体に相当する。加圧エアー源としては内燃エンジンなどのエンジンＥを動力源とするエアーコンプレッサ１４が使用されている。符号１２は加圧エアータンクを示し、符号１３はリリーフバルブを示し、符号１１はストップバルブを示す。符号１０はＦ．Ｒ．Ｌ．ユニット（フィルター・レギュレーター・リュブリケーター・ユニット）を示し、符号９はリリーフバルブを示す。符号８はボールバルブを示す。符号６はタイマーリレー（ＯＮ動作用［閉鎖状態実現用］）を示し、符号７はタイマーリレー（ＯＦＦ動作用［開放状態実現用］）を示す。符号５は２ポートチェンジバルブを示す。
【００３０】
図１０に、この具体例におけるボールバルブ８、タイマーリレー６［エアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃについて、それぞれＴ１（Ａ），Ｔ１（Ｂ），Ｔ１（Ｃ）］及びタイマーリレー７［エアーバッグ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃについて、それぞれＴ2（Ａ），Ｔ2（Ｂ），Ｔ2（Ｃ）］の動作タイミングを示す。これにより、上記図４（ａ）〜図４（ｃ）に関し説明した３つの状態の変化が２秒間隔で順次なされ、６秒サイクルでのポンプ動作がなされる。
【００３１】
このように制御手段としてエアー供給配管に接続され且つ供給側開閉弁及び排出側開閉弁の開閉の切替を行うエアー圧回路を含んでなるものを使用することで、電気源のない場所であっても流動体圧送を実行することができ、トンネル内などの可燃性ガスの滞留の可能性のある場所でも引火の危険性なく流動体圧送を実行することができ、災害時などの非常時における流動体圧送が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるエアーピストンポンプの一実施形態を説明するための平面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の断面図である。
【図４】図１の実施形態の動作説明図である。
【図５】本発明によるエアーピストンポンプの他の実施形態を説明するための平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】図５の断面図である。
【図８】図５の実施形態の動作説明図である。
【図９】図１の実施形態における制御手段の他の具体例を示す図である。
【図１０】図９の具体例の動作タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
３２  流動体流通路
３４Ａ  第１のエアーバッグ
３４Ｂ  第２のエアーバッグ
３４Ｃ  第３のエアーバッグ
３６  コイルバネ
３８  エアー供給配管
３９  供給側開閉弁
４０  エアー排出配管
４１  排出側開閉弁
４２  制御部
Ｓ  流動体
４  スーパースプールバルブ
５  ２ポートチェンジバルブ
６  タイマーリレー（ＯＮ動作用［閉鎖状態実現用］）
７  タイマーリレー（ＯＦＦ動作用［開放状態実現用］）
８  ボールバルブ
９，１３  リリーフバルブ
１０  Ｆ．Ｒ．Ｌ．ユニット
１１  ストップバルブ
１２  加圧エアータンク
１４  エアーコンプレッサ
Ｅ  内燃エンジン
【図１】
2006152985.tif 000003
【図２】
2006152985.tif 000004
【図３】
2006152985.tif 000005
【図４】
2006152985.tif 000006
【図５】
2006152985.tif 000007
【図６】
2006152985.tif 000008
【図７】
2006152985.tif 000009
【図８】
2006152985.tif 000010
【図９】
2006152985.tif 000011
【図１０】
2006152985.tif 000012