(57)【要約】【課題】  膜ポンプ及びその調節方法を提供する。【解決手段】  本発明は、ポンプ室と、該ポンプ室に接続された圧出接続部及び吸入接続部と、液圧室とを備え、ポンプ室と液圧室とは膜によって互いに隔てられ、作動流体を充填することができる液圧室には脈動する作動流体圧を加えることができ、膜は、ポンプ室の容積が小さくなる第１の位置とポンプ室の容積が大きくなる第２の位置との間で移動し、液圧室は、漏出補償弁を介して作動流体用リザーバに接続され、膜は、第１の所定の力を第２の位置の方向において膜にかけるように設計され、第１のばね定数を有するばね要素を備える、膜ポンプに関する。本発明によれば、上述した問題を低減させ完全に克服することができる膜ポンプ及びその調節方法を提供するために、ばね要素は、第２の所定の力を第２の位置の方向において膜にかけるように設計された他のばね要素と交換することができるか、あるいは、第２の位置の方向においてばね要素によって膜にかけられる力は調節可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室と、
前記ポンプ室に接続された圧出接続部及び吸入接続部と、
液圧室と
を備え、
前記ポンプ室と前記液圧室とは膜によって互いに隔てられ、
作動流体を充填することができる前記液圧室には脈動する作動流体圧を加えることができ、
前記膜は、前記ポンプ室の容積が小さくなる第１の位置と前記ポンプ室の容積が大きくなる第２の位置との間で移動し、
前記液圧室は、漏出補償弁を介して作動流体用リザーバに接続され、
前記膜は、第１の所定の力を前記第２の位置の方向において前記膜にかけるように設計され、第１のばね定数を有するばね要素を備える、膜ポンプにおいて、
前記ばね要素は、第２の所定の力を前記第２の位置の方向において前記膜にかけるように設計された他のばね要素と交換することができるか、あるいは、前記第２の位置の方向において前記ばね要素によって前記膜にかけられる力が調節可能であることを特徴とする膜ポンプ。
【請求項２】
前記ばね要素は前記膜から取り外すことができることを特徴とする請求項１に記載の膜ポンプ。
【請求項３】
液圧体及び膜体が設けられ、それらの間に前記膜が挟持され、前記液圧室が前記液圧体に配置され、前記ポンプ室が前記膜体に配置され、
前記液圧体は、前記ばね要素の力の方向に配置された閉じることが可能な開口部を備え、該開口部を介して前記ばね要素を交換又は調節できることを特徴とする請求項１又は２に記載の膜ポンプ。
【請求項４】
前記脈動する作動流体は、流路を介して前記液圧室に供給され、前記流路は、少なくともその前記液圧室への開口部の領域において、前記ばね要素の力の方向と角度αを形成するように配向され、該角度αは、０°よりも大きく、好ましくは４５°よりも大きく、特に好ましくは７０°よりも大きく、最も好ましくは約９０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜ポンプ。
【請求項５】
前記液圧室は、前記漏出補償弁を介して前記作動流体用リザーバに接続され、前記漏出補償弁が、弁ゲートが閉じられる閉位置と該弁ゲートが開かれる開位置との間で往復移動できる閉鎖体を備え、該閉鎖体は、圧力要素によって前記閉位置に保持され、前記圧力要素は、前記液圧室の圧力が設定圧力ｐLよりも低い場合に、前記閉鎖体が前記開位置の方向に動くように設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜ポンプ。
【請求項６】
前記漏出補償弁の前記圧力要素及び前記膜の前記ばね要素は、前記液圧室の圧力ｐHと前記ばね要素によって前記作動流体に加えられる力ｐFVとの和がいつでも前記設定圧力ｐLよりも高くなるように構成・配置されることを特徴とする請求項５に記載の膜ポンプ。
【請求項７】
前記閉鎖体（１６）の質量は、前記液圧室（８）における圧力パルスの結果として最長で１ミリ秒の間続く０バールまでの圧力低下が起こる場合に、前記閉鎖体（１６）が最大でも０．２ｍｍだけ、好ましくは、最大でも０．１ｍｍだけ前記開位置の方向に動くようになっていることを特徴とする請求項６に記載の膜ポンプ。
【請求項８】
ポンプ室と、
前記ポンプ室に接続された圧出接続部及び吸入接続部と、
液圧室と
を備え、
前記ポンプ室と前記液圧室とは膜によって互いに隔てられ、
作動流体を充填することができる前記液圧室には脈動する作動流体圧を加えることができ、
前記膜は、前記ポンプ室の容積が小さくなる第１の位置と前記ポンプ室の容積が大きくなる第２の位置との間で移動し、
前記液圧室は、漏出補償弁を介して作動流体用リザーバに接続され、
前記膜は、第１の所定の力を前記第２の位置の方向において前記膜にかけるように設計され、第１のばね定数を有するばね要素を備える、膜ポンプを調節する方法において、
前記ばね定数は、ｐAを大気圧、ｐSOを吸入接続部における静圧とすると、前記膜を介して前記ばね要素によって前記作動流体に加えられる圧力ｐFVに対して、ｐFV＞ｐA−ｐSOとなるように選択されることを特徴とする膜ポンプの調節方法。
【請求項９】
前記ばね要素は、ｐAが大気圧とすると、前記ばね要素によって前記作動流体にかかる圧力ｐFVが、ｐA＞ｐFV＞ｐA−ｐSOとなるように選択されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記吸入接続部が逆止弁を介して前記ポンプ室に接続される前記膜ポンプを使用し、前記逆止弁は、前記吸入接続部における圧力と、前記ポンプ室における圧力との圧力差ΔｐSVがある場合に開くように設計され、前記ばね要素は、前記ばね要素によって作動流体にかけられる圧力ｐFVに対して、ｐA＞ｐFV＞ｐA−ｐSO＋ΔｐSVとなるように選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜ポンプ及び膜ポンプの調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜ポンプは一般に、膜によって液圧室から隔てられたポンプ室を備え、該ポンプ室は、吸入接続部及び圧出接続部に接続される。作動流体を充填することができる液圧室には、脈動する作動流体圧を加えることができる。脈動する作動流体圧により膜が脈動して、ポンプ室の容積が周期的に膨張・収縮する。このように、ポンプ媒体は、ポンプ室の容積が膨張すると、対応する逆止弁を介してポンプ室に接続された吸入接続部から吸引され、また、ポンプ室の容積が収縮すると、対応する逆止弁を介してポンプ室に接続された圧出接続部から圧力により排出される。
【０００３】
通例、作動流体は油圧オイルであるが、原理的には、例えば、水溶性のミネラルサプリメントを含む水等他の適切な流体を用いることもできる。
【０００４】
膜によって、吸入される媒体が駆動部から隔てられているため、ポンプ媒体によるダメージから駆動部を保護するとともに、駆動部によるダメージ、例えば汚染等からポンプ媒体も保護する。
【０００５】
脈動する作動流体圧は通常、作動流体と接触している可動ピストンによって生成される。
【０００６】
この目的のために、例えば、ピストンが円筒状の中空要素の中で往復運動すると、それにより液圧室の容積が膨張・収縮して、液圧室内の圧力が増減し、その結果、膜が動く。
【０００７】
作動流体がピストンの周りを流れるのを防止するために幅広い様々な対策が採られているが、実際には、一方のピストンと他方の円筒状の中空要素との間に残存する狭い隙間から作動流体が少量ずつストローク毎に失われるのを防止することができないため、液圧室内の作動流体の量は、徐々に減少する。この結果、膜の圧縮動作を行うため利用できる十分な作動流体が無くなるため、膜による圧力行程が完了しなくなってしまう。
【０００８】
一例として、特許文献１には、液圧室を、介在弁いわゆる漏出補償弁を介して、作動流体用のリザーバに接続することが提案されている。
【０００９】
この漏出補償弁を用いることで、必要に応じて作動流体を液圧室に加えることができる。しかしながら、この作業時には、作動流体を液圧室に加え過ぎないように注意する必要がある。加え過ぎると、圧出行程の間に膜がポンプ室に入り過ぎ、場合によっては弁や他の構成要素に接触してダメージを受けることがありうる。
【００１０】
このため、漏出補償弁は通常、弁ゲートが閉じられる閉位置と弁ゲートが開かれる開位置との間で移動できる、例えば閉鎖ボールの形状の閉鎖体を備える。この閉鎖体は、例えば、ばね等の圧力要素によって閉位置に付勢される。この圧力要素は、液圧室内の圧力が設定圧力ｐLよりも低い場合に閉鎖体が開位置の方向にのみ動くように設計される。吸入行程の際、すなわち、ピストンが後方に移動して液圧室の容積が膨張している間に漏出補償弁が早く開き過ぎるのを防止するために、膜には、膜が液圧室の方向に付勢されるように膜に対して力を加えるように設計されたばね要素がよく設けられる。このように、ばね要素によって、膜はその吸入行程の方向に移動する。
【００１１】
通常、圧力ポンプは、所定の期間、通常５０００〜１００００時間の使用時間、整備や故障なしに動作することが要求される。
【００１２】
これを確実にするためには、膜の動作範囲が常にピストンの動作に追従し、ポンプ室と液圧室から形成される、そのために設けられたドーム室の内部に、確実に留まるようにしなければならない。
【００１３】
従って、何らかの理由で作動流体が液圧室内に入り過ぎた場合、膜は、圧出行程の方向にピストンの動作から離れるように動作するため、ピストンが圧出行程を完了する前にポンプ室の壁に突き当たり、弁に通じるボアにおいて穿孔されてしまう。
【００１４】
この穿孔により、膜ポンプの破壊が起こるので、穿孔を回避することが重要である。
【００１５】
よって、漏出補償弁を、膜が吸入行程の最後に液圧側のドームに位置付けられる時にだけ漏出補償弁が開くような寸法にすることが非常に重要である。これにより、短い間圧力不足になり、ばねを搭載した漏出補償弁が開き、液圧室にはちょうど足りない量の作動流体が供給される。
【００１６】
膜に穿孔する危険性は、膜が液圧側の境界位置に到達する前に漏出補償弁が開く場合にいつも起こる。これを回避するために、膜がドームに位置する場合に、吸入行程中の液圧室の圧力が漏出補償弁の設定圧力よりも低くなる場合がある。
【００１７】
さらに、ポンプが停止するとポンプ室において圧力不足が生じている場合でも、液圧室の圧力は、少なくとも１バール（大気圧）でなければならず、そうでなければ、常に存在するリークのために膜が圧出行程の方向に動き、ピストン又は漏出補償弁を介して少量の流体が流れ込みポンプの作動時に膜の穿孔が起こってしまうことがある。
【００１８】
この条件を毎回満たすために、特許文献２は、ポンプ室が真空、すなわち、膜を介してばね力によって作動流体にかかる圧力が常に１バールよりも大きい場合、吸入行程において膜もピストンに従うようにばね力を設定することを提案している。膜がピストンに従わなくなるので、吸入行程の終わりに膜がドームの液圧側の端部にある場合にだけ圧力は低下する。このとき、作動流体は、必要に応じて漏出補償弁を介して加えることができる。
【００１９】
圧力差により膜にかかる力Ｆは、膜の直径Ｄの２乗に比例するが、同時に、膜の挟持リムにおいて表面にかかる剪断力及び曲げ力は、直径に比例するだけであり、剪断応力は、膜の直径Ｄに比例して増加する。そのため、特に大きい膜ポンプでは、膜の過負荷が起こり、その結果、想定された動作寿命がくる前に膜の破壊が起こってしまう。
【００２０】
ばね力Ｆは、Ｄ2に比例して増加するので、直径の大きな膜では、少なくとも１バールの圧力は、非常に強い、従って高価なばねを必要とする。例えば、膜の直径が１００ｍｍの場合、７５０Ｎのばね力が要求され、膜の直径が４００ｍｍの場合、１２０００Ｎのものが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】独国特許第１０３４０３０号
【特許文献２】欧州特許第１２９１５２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記先行技術から始めて、本発明の目的は、上記問題を軽減又は完全に克服できる膜ポンプ及びその調節方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
膜ポンプに関して、この目的は、ポンプ室と、当該ポンプ室に接続された圧出接続部及び吸入接続部と、液圧室とを備え、ポンプ室と液圧室とは膜によって互いに隔てられ、液圧室には脈動する作動流体圧を加えることができると共に作動流体を充填することができ、膜は、ポンプ室の容積が小さくなる第１の位置とポンプ室の容積が大きくなる第２の位置との間で移動し、液圧室は、漏出補償弁を介して作動流体用リザーバに接続され、膜は、第１の所定の力を第２の位置の方向において膜にかけるように設計されたばね要素を備える、膜ポンプによって実現される。本発明によれば、ばね要素は、第２の所定の力を第２の位置の方向において膜にかけるように設計された他のばね要素と交換することができ、第２の位置の方向においてばね要素によって膜にかけられる力は、調節可能である。
【発明の効果】
【００２４】
ばね要素が調節可能又は交換可能であるため、ばね力は、吸入接続部での静圧等一般的な条件に合わせることができる。例えば、所望の利用法のために吸入接続部での静圧自体が既に１バールであり、吸入接続部をポンプ室に接続する吸入弁が、圧力差が０．３バールよりも大きい場合に開くように設計されている場合、ポンプ室の圧力は、０．７バールよりも低下できない。その結果、ばね要素も、小さい力だけを膜に加えなくてはならないため、膜の動作寿命がさらに増加する。
【００２５】
そのため、本発明によれば、ばね要素のばね力は、周囲の状況に合わせることができる。
【００２６】
好適な実施形態によれば、ばね要素は、膜から取り外すことができる。そのため、ばね要素は、膜を交換することなく交換することができる。しかしながら、原則として、膜自体も適切な弾性特性を有することも可能である。
【００２７】
さらに、液圧体及び膜体が設けられ、それらの間に膜が挟持され、液圧室が液圧体に配置され、ポンプ室が膜体に配置されると有利である。この液圧体は、ばね要素が交換されたりそのばね定数が調節できたりするばね要素の力の方向に配置された、閉じることができる開口部を備える。一般に、駆動ピストンは、力の方向においてばね要素の後ろに配置されるので、非常に手間のかかるポンプを解体する方法によってのみばね要素を交換又は調節することが可能となる。本発明の閉じることができる開口部は、ポンプが組み立てられ、静圧が吸入接続部に設定された後に、ばね定数を条件に対して容易に調節することができる。原則として、ばね要素をポンプ室に配置することも可能である。その場合、膜体にとって、ばね要素の力の方向に配置され、それを通してばね要素を交換又は調節でき、閉じることができる開口部を備えると有利である。
【００２８】
さらに他の好適な実施形態において、脈動する作動流体は、流路を介して液圧室に供給され、該流路は、少なくとも液圧室へのその開口部の領域において、前記ばね要素の力の方向と角度αを形成するように配向され、該角度は、０°よりも大きく、好ましくは４５°よりも大きく、特に好ましくは７０°よりも大きく、最も好ましくは約９０°である。これにより、脈動する作動流体が液圧室に向かって横方向に供給されるようになるので、ばね要素を「後方から」調節する又は交換する、すなわち、膜に背を向ける側面からばね要素へ接近することができる。
【００２９】
膜ポンプを調節する方法に関しては、上記の目標は、ｐAを大気圧、ｐSOを吸入接続部における静圧とすると、前記膜を介して前記ばね要素によって前記作動流体に加えられる圧力ｐFVがｐFV＞ｐA−ｐSOとなるようにばね定数を選択・調節するステップを設けることによって実現される。
【００３０】
さらに好適な実施形態において、ばね要素によって作動流体にかかる圧力ｐFVは、ｐA＞ｐFV＞ｐA−ｐSOとなるように選択される。
【００３１】
これにより、漏出補償弁を介して作動流体が液圧室に供給され過ぎないようにすることができる。しかしながら、本発明により、一般に低圧がポンプ室では存在できないように静圧を吸入接続部に加えることが始めて可能となるので、ばね要素によって作動流体に加えられる力は、従来技術において通常選ばれる力より実質的に小さくなるように選択することができる。
【００３２】
実施形態によっては、吸入接続部が逆止弁を介してポンプ室に接続され、この逆止弁は、吸入接続部における圧力と、ポンプ室における圧力との圧力差ΔｐSVがある場合にのみ開くように設計された適切なばね要素も有し、好ましい実施形態では、ばね要素によって作動流体にかけられる圧力ｐFVは、ｐA＞ｐFV＞ｐA−ｐSO＋ΔｐSVとなるように設定される。
【００３３】
さらに他の好適な実施形態において、液圧室は、漏出補償弁を介して作動流体用リザーバに接続され、該漏出補償弁が、弁ゲートが閉じられる閉位置と弁ゲートが開かれる開位置との間で往復移動できる閉鎖体を備え、該閉鎖体は、圧力要素によって閉位置に保持され、圧力要素は、液圧室の圧力が設定圧力ｐLよりも低い場合に、閉鎖体が開位置の方向に動くように設計される。漏出補償弁の圧力要素及び膜のばね要素は、液圧室の圧力ｐHとばね要素によって作動流体に加えられる圧力ｐFVとの和がいつでも設定圧力ｐLよりも高くなるように構成・配置されると有利である。
【００３４】
さらに他の好適な実施形態において、閉鎖体の質量は、最長で１ミリ秒の間続く０バールまでの圧力低下が液圧室における圧力パルスの結果として起こる場合に、最大でも０．２ｍｍだけ、好ましくは、最大でも０．１ｍｍだけ開位置の方向に動くようになっている。
【００３５】
他の利点、特徴、可能な応用については、以下の好適な実施形態の説明及び添付の図から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係る膜ポンプヘッド部の概略断面図である。
【図２】図２は、液圧室の時間経過による圧力の説明図である。
【図３】図３は、特別に設計された漏出補償弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、断面図において膜ポンプヘッド部の詳細を示す図である。膜ポンプは、液圧体２３と膜体２２との間に挟持された膜１を含む。膜によってドーム型キャビティがポンプ室９と液圧室８とに分けられる。膜１は、ばね要素１０によって液圧体の中へと引っ張られるボルトを有するねじ接続部によって接続される。すなわち、ばね要素１０は、膜１に対して液圧室８の方向に力を加える。
【００３８】
ポンプ室９は、適切な弁を介して吸入接続部（図示せず）及び圧出接続部（図示せず）に接続される。流路２４を介して周期的に変わる液圧を膜１に加えることができる。流路２４において圧力が増加すると、膜１は、図１において左に動く。すなわち、ポンプ室９が収縮する。そこにある全てのポンプ媒体が弁を介して圧出接続部の外へと押し出される。そして、流路２４における圧力が低下すると、ばね要素１０によって膜が確実に液圧室へと引き戻される。そして、ポンプ媒体が吸入接続部からポンプ室へと送られる。
【００３９】
膜の周期的な運動によって、ポンプ媒体は、吸入接続部から周期的に引き戻され、高圧において圧出接続部を介して排出される。膜は、挟持リム１１，１２の間に保持される。ばね要素１０によって膜１が膨張することがある。
【００４０】
動作中の特定の状況下では、脈動する作動流体圧によって引き起こされる漏出によって作動流体がピストンを介して逃げてしまう。正しい量の作動流体が確実に液圧室８に存在するようにするために漏出補償弁６を設けるが、それを介して液圧室８が作動流体用リザーバに接続される。この漏出補償弁６は、ばね１７によって弁座へと促される小球１６を備える。漏出補償弁６のばね１７は、設定圧力ｐLを設定する。液圧室８の圧力がこの設定圧力ｐLよりも低下すると、漏出補償弁６の球体が弁座から持ち上がり、液圧室８の圧力が設定圧力ｐLまで上昇した後で漏出補償弁６のばねが球体を弁座まで押し戻して弁ゲートが閉まるまで、追加的な作動流体が通常大気圧（１バール）である作動流体用リザーバ１５から液圧室８まで流れる。
【００４１】
示した実施形態では、液圧要素２３には、キャップ２１によって閉じることができる開口部が設けられる。キャップ２１が液圧体から取り外されると、ばね要素１０にアクセス可能となる。このようにばね要素は、ばね要素１０を介して加えられる力ができるだけ小さくなるようにするとともに漏出補償弁６が必要な時だけ開くことを確実とするために容易に交換又は再設定可能である。
【００４２】
このアクセスの容易さは、ばね要素１０の力の方向に対して本質的に９０°に配置される流路２４を介して脈動する作動流体が供給されるために可能となるものである。
【００４３】
図２は、時間の関数としての吸入行程の間の液圧室における圧力を示すグラフである。吸入行程の開始時における液圧室の圧力は、ポンプがポンプ媒体を圧出接続部から排出する時の圧力と近似している。この圧力は、吸入ラインの静圧よりも実質的に高い。なお、液圧室における圧力は、戻しばね１０によっても決定される。
【００４４】
吸入行程は、ピストンを脈動する作動流体圧を発生させるために逆に移動させる時に始まる。最初は、液圧室の圧力がゆっくり減少してポンプ室の圧力が高くなるので、膜が右、すなわち、液圧室の方向に動くことを意味する。ここでポンプ室の圧力は、吸入接続部ｐSOにおける静圧に到達するまでゆっくり降下する。圧力低下が続く場合、ポンプ室を吸入接続部に接続するそれぞれの逆止弁が開き、ポンプ媒体が吸入接続部を介して流れる。ポンプ室の圧力が吸入接続部での静圧に達すると、流体速度の急激な変化が吸入ラインにおいて生じる。この速度ΔＶにおける変化は、いわゆるジューコフスキーパルス（Ｊｏｕｋｏｗｓｋｙ  ｐｕｌｓｅ）、ΔｐST＝ρ×ａ×ΔＶ、を生じる。ここで、ρは、ポンプ媒体の密度であり、“ａ”は、流体で満たされた吸入パイプにおける波動伝搬の速度である。両方の室は膜を介して接続されているので、ポンプ室におけるこのジューコフスキーパルスにより液圧室における圧力パルスが生じる。高周波の急激に減退する圧力波は、以下の説明ではとりあえず無視することができる。
【００４５】
ピストンの逆方向の動きによって液圧室の圧力が下がる。そのため、液圧室の圧力が漏出補償弁の設定圧力よりも低下しないように、ばね要素１０によって液圧室の作動流体に十分な力をかけなければならない。そうでなければ、漏出補償弁が開き、液圧室に追加の作動流体を供給しなければならなくなる。
【００４６】
そのため、既知の膜ポンプは、全ての場合において液圧室の圧力が設定圧力より確実に高くなる適切な戻しばね１０を備えている。ポンプ室の圧力は、ゼロよりも低くなれず、作動流体用リザーバの圧力は、典型的には大気圧（１バール）よりも低いので、吸入行程の終わりに、すなわち、ばねが液圧室において膜をその引き返し点まで引っ張る時でさえ１バールよりも高くなるようにばねを選択する。これにより、最悪の場合でも、漏出補償弁が予想外に開くことがなくなる。
【００４７】
しかしながら、本発明によれば、膜ポンプは、ゼロより大きい静圧ｐSOが吸入接続部においてかかる環境において通常採用されているので、膜にかかる力は、戻しばね１０によって確実に調節可能である。膜がばね要素１０によって液圧室に向かって不必要に強く引っ張られるのを防止するため、この場合にどの圧力を適用するかによって、ばね力を低減させることができる。設定された力が低ければ低いほど、膜の動作寿命は長くなる。また、ばね要素１０の小さなばね力に対してだけ作用すればよいので、ポンプの駆動も減らすことができる。
【００４８】
本発明の、ばね要素１０によって膜に加えられた力の調節によって、膜ポンプの消費エネルギーをかなり削減することができる。
【００４９】
後で膜ポンプを吸入ラインにおいて他の静圧に調節しなければならない場合、ばね要素１０を、他のものに調節又は交換しなければならない。
【００５０】
本発明の構成によって、多大な費用をかけずにそれが可能となる。
【００５１】
上述したように、吸入行程“ｓ”の開始から特定の時間が経った後で、液圧室の圧力ｐHは急に短い間隔（ΔｐST）の間低下する。少しすると、液圧室の圧力が再び急激に上昇して高周波の急激に減退する圧力の振動（ジューコフスキーパルス）が発生する。最大の圧力パルスがＰ＝０まで低下することがすぐに分かる。しかしながら、液圧室の圧力は、実際にはゼロまで低下せず操作パラメータ及び膜ポンプの構造によって設定される最小圧力ｐminまで低下する。
【００５２】
この圧力の短時間の低下のために、圧力は、設定圧力ｐLよりも低下し、そのため、漏出補償弁が開いてしまう。
【００５３】
従来技術では、圧力パルスがｐminまで低下した際の開放を防ぐため、ｐL＜ｐminとなるように漏出補償弁の設定圧力を選択するのが通常である。しかしながら、これでは、液圧室に含まれる作動流体が不足している場合、吸入行程の終わりに圧力が実際に漏出補償弁の設定圧力よりも低下していることを確実にするための適切で建設的な対策を取らなければならない。そのため、膜ポンプのコストが増加してしまう。
【００５４】
そのため、０．１ｍｍよりも多くなるまで閉鎖体を移動させるために１ミリ秒までの間、圧力パルスが十分でないようにするように、漏出補償弁の閉鎖要素の質量を増加させることが提案されている。
【００５５】
しかしながら、これらの本発明の対策は、液圧室における平均圧力ｐmよりも設定圧力ＰLが低い限りにおいて、設定圧力ＰLを実質的にｐminよりも高くなるように選択することができることを意味している。
【００５６】
本発明は、圧力パルスが、非常に短い時間間隔Δｔｓ＜１ミリ秒の間だけ起こるという事実に基づく。
【００５７】
本発明によれば、閉鎖体の質量は、そのような圧力パルスが０．２ｍｍ、好ましくは、０．１ｍｍも持ち上げられないように十分に大きくなるように選択することができる。
【００５８】
適切な漏出補償弁を図３に示す。
【００５９】
この漏出補償弁は、閉位置にある弁体１８におけるボアを閉じる閉鎖要素２０を備える、弁体１８に収容された閉鎖体１６を備えるので、作動流体用リザーバ１９へのラインは、液圧室８から分かれている。閉鎖体は、図３に示すように、ばね要素１７によって閉位置へと付勢される。作動流体用リザーバ中の作動流体の圧力及び、ライン１９における圧力は、実質的に一定のままである。液圧室８の圧力が、ばね１７に本質的にもたらされる設定圧力ｐLよりも低下すると、図３に示した位置にある閉鎖体１６が上方に動き、ライン１９と液圧室８との間の接続が開放される。
【００６０】
原則として、閉鎖体が０．２ミリメートルだけ動く場合、弁体１８と閉鎖体２０との間の間隙は、相当量の作動流体を、ライン１９を介して液圧室へと排出させるためには不十分であるものとする。
【００６１】
閉鎖体の行程Δｓは、以下のように計算される。
2013536363.tif 000003
ここで、Δｔは、圧力パルスの経過時間であり、ｂは、圧力パルスによる閉鎖体の加速度であり、以下のように計算される。
2013536363.tif 000004
ここで、Ｆは、閉鎖体にかかる力であり、ｍは、閉鎖体の質量である。よって、以下のようになる。
2013536363.tif 000005
2013536363.tif 000006
【００６２】
圧力パルスは、１ミリ秒よりも長く続かない、すなわち、Δｔｓ＝１ミリ秒と仮定すると、閉鎖体の動きは、最大でも０．１ｍｍ、すなわち、Δｓs＝０．１ｍｍとなり、圧力パルスが圧力を０バールまで低減させる、すなわち、圧力パルスが設定圧力ｐL、すなわち、０．７バールと同じ大きさであると仮定すると、閉鎖要素の８ｍｍの直径、すなわち、対応する表面積は約０．５ｃｍ2となり、
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となる。よって、
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【００６３】
示した例では、閉鎖体の質量は、閉鎖体が０．１ｍｍよりも動かないようにするためには、少なくとも１７．５ｇでなければならない。
【００６４】
閉鎖体の質量がこの大きさになるように選択されれば、かなりの量の作動流体が液圧室に解放される限り、０バールまでの圧力パルスでも閉鎖体を動かすことはない。
【００６５】
説明した方法は、圧力パルスの低下が一般に０バールではなく最小圧力ｐminまでであることを考慮することによってさらに改善することができる。上記（５）の式において、設定圧力ｐLの代わりに、圧力パルスによる設定圧力ｐLと最小圧力ｐminと差ｐL−ｐminを用いることができる。ここでは、質量をさらに減らすことができる。あるいは、設定圧力ｐLは、増加させてもよく、ばねを弱くしてポンプの操作を簡単にしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  膜
６  漏出補償弁
８  液圧室
９  ポンプ室
１０  ばね要素
１１，１２  挟持ホイール
１５  作動流体用リザーバ
１６  球体
１７  ばね
１８  弁体
１９  ライン
２０  閉鎖要素
２１  キャップ
２２  膜体
２３  液圧体
２４  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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