(57)【要約】  プランジャポンプ又はプランジャモータは、第１の円筒状チャンバ（７）、このチャンバ内で移動可能なプランジャ（２）、およびこのプランジャ（２）に接続された駆動軸（１９）のほか、第２の円筒状チャンバ（７Ｂ）およびこの第２の円筒状チャンバ内で移動可能なコントロールバルブ（３）を収容したブロック（１）を備えている。孔Ｏ３、Ｏ４は、プランジャ（２）によって、吐出管用の接続（６）と交互に連通可能であるとともに、圧力管路用の接続孔（５）と交互に連通可能である。コントロールバルブ（３）は、孔Ｏ２と接続孔（５）との間を連通可能である。駆動軸（１９）は、吸入孔又は吐出孔（９）が存在する第３の円筒状チャンバ（８）内で移動可能な別のプランジャ（２ａ）に接続されている。コントロールバルブ（３）は、吸入孔又は吐出孔（９）と吸入管用の接続孔（４）および圧力管路用の接続孔（５）間を交互に連通可能である。このようにして、簡素なプランジャポンプ又はプランジャモータが得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャポンプ又はプランジャモータであって、
第１の円筒状チャンバ（７）を有するモータケーシング（１Ａ）と、
前記チャンバ内で移動可能なプランジャ（２）であって、当該プランジャの第１面（Ａ）に当該第１面（Ａ）のプランジャ表面が反対の第２面（Ｂ）よりも小さくなるように取り付けられた駆動軸（１９）と共に移動可能なプランジャ（２）と、を備え、
前記モータケーシング（１Ａ）には、第１および第２の孔（Ｏ１、Ｏ２）が、前記プランジャ（２）がいずれの位置にあるときにおいても当該プランジャの両側でそれぞれ１つの当該孔が利用可能となるような個所に設けられ、
前記プランジャポンプ又はプランジャモータは、第２の円筒状チャンバ（７Ｂ）と、当該チャンバ内で移動可能なコントロールバルブ（３）と、を有するバルブケーシング（１Ｂ）を含むバルブであって、吐出管用の接続孔（６）と前記第２の孔（Ｏ２）との間を連通可能なバルブを備えた、プランジャポンプ又はプランジャモータにおいて、
前記バルブケーシング（１Ｂ）は、第１の別の孔および第２の別の孔（Ｆ１、Ｆ２）を、前記コントロールバルブ（３）がいずれの位置にあるときにおいても当該コントロールバルブの両側でそれぞれ１つの当該別の孔が利用可能となるような個所に有する一方、前記モータケーシング（１Ａ）は、第３および第４の孔（Ｏ３、Ｏ４）をさらに有し、当該第３の孔（Ｏ３）は、前記バルブケーシングの前記第１の別の孔（Ｆ１）と連通し、当該第４の孔（Ｏ４）は、前記バルブケーシングの前記第２の別の孔（Ｆ２）と連通し、当該第３および第４の孔（Ｏ３、Ｏ４）は、前記プランジャ（２）によって、前記吐出管用の接続孔（６）と交互に連通可能であることを特徴とする、プランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項２】
前記第３および第４の孔（Ｏ３、Ｏ４）は、前記プランジャ（２）によって、周囲環境（１８）または吐出管用の接続孔（５）と交互に連通されることを特徴とする、請求項１記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項３】
前記モータケーシング（１Ａ）は、周囲環境（１８）または前記吐出管用の接続孔（５）と連通した第５および第６の孔（Ｏ５、Ｏ６）をさらに有し、前記プランジャ（２）は、前記第３の孔および前記第４の孔（Ｏ３、Ｏ４）と前記第５の孔および前記第６の孔（Ｏ５、Ｏ６）との間を交互に連通可能であることを特徴とする、請求項２記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項４】
前記コントロールバルブ（３）は、前記第２の孔（Ｏ２）と前記周囲環境（１８）または前記吐出管用の接続孔（５）との間を連通可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項５】
前記コントロールバルブケーシング（１Ｂ）は、前記周囲環境（１８）または前記吐出管用の接続孔（５）と連通した第３の別の孔（Ｆ３）を有し、前記コントロールバルブ（３）は、前記第２の孔（Ｏ２）と前記第３の別の孔（Ｆ３）との間を連通可能であることを特徴とする、請求項４記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項６】
前記駆動軸（１９）は、吸入孔又は吐出孔が存在するポンプケーシング（１Ｃ）に配置された第３の円筒状チャンバ（８）内を移動可能な別のプランジャ（２ａ）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項７】
前記コントロールバルブ（３）は、吸入管用の接続孔（４）および前記吐出管用の接続孔（５）に対して前記吸入孔又は吐出孔（９）を交互に連通可能であることを特徴とする、請求項６記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項８】
前記バルブケーシング（１Ｂ）には、前記吸入孔又は吐出孔（９）と連通した第４の別の孔（Ｆ４）のほか、前記吸入管用の接続孔（４）と連通した第５の別の孔（Ｆ５）が設けられていることを特徴とする、請求項７記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項９】
前記第３の別の孔（Ｆ３）は、前記吐出管用の接続孔（５）と連通したことを特徴とする、請求項７または８記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項１０】
前記モータケーシング（１Ａ）およびバルブケーシング（１Ｂ）は、前記第１および第２の円筒状チャンバ（７、７Ｂ）を収容した単一のブロック（１）で構成され、当該ブロックには、前記吐出管を接続可能な少なくとも単一の接続孔（６）のほか、前記孔（Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６）および別の孔（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）を互いに接続するとともに前記少なくとも１つの接続孔（６）に接続するチャネル（１２、１３、１６，１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項１１】
前記ブロック（１）は、前記ポンプケーシング（１Ｃ）をも構成し、前記吸入管および前記吐出管を接続可能な別の２つの接続孔（４、５）が設けられていることを特徴とする、請求項６、７、８、または９および請求項１０記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【請求項１２】
前記プランジャ（２）および前記別のプランジャ（２ａ）は、互いに取り付けられていることを特徴とする、請求項６、７、８、または９、または１１記載のプランジャポンプ又はプランジャモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプ又はプランジャモータであって、第１の円筒状チャンバを有するモータケーシングと、当該チャンバ内で移動可能なプランジャであって、当該プランジャの第１面に当該第１面のプランジャ表面が反対の第２面よりも小さくなるように取り付けられた駆動軸と共に移動可能なプランジャと、を備え、前記モータケーシングには、第１および第２の孔が、プランジャがいずれの位置にあるときにおいても当該プランジャの両側でそれぞれ１つの孔が利用可能となるような個所に設けられ、前記プランジャポンプ又はプランジャモータは、第２の円筒状チャンバと、当該チャンバ内で移動可能なコントロールバルブとを有するバルブケーシングを含むバルブであって、吐出管用の接続孔と前記第２の孔との間を連通可能なバルブを備えた、プランジャポンプ又はプランジャモータに関する。
【０００２】
プランジャモータの場合、駆動軸は、たとえば並進運動を回転運動に変換する機構を駆動する。プランジャポンプの場合、駆動軸は、たとえばポンプ動作を行うピストンを駆動する。
【０００３】
背景技術
この種のプランジャポンプ又はプランジャモータは、一般的に知られている。既知のプランジャポンプ又はプランジャモータにおいて、バルブは、コントロールバルブを動かすための独立した電源を有する。
【０００４】
発明の概要
本発明の目的は、導入部において定義した種類のプランジャポンプ又はプランジャモータであって、既知のプランジャポンプ又はプランジャモータよりも簡素なものを提供することにある。この目的のため、本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、前記バルブケーシングが、第１の別の孔および第２の別の孔を、前記コントロールバルブがいずれの位置にあるときにおいても当該コントロールバルブの両側でそれぞれ１つの当該別の孔が利用可能となるような個所に有する一方、前記モータケーシングが、第３および第４の孔をさらに有し、当該第３の孔は、前記バルブケーシングの第１の別の孔と連通し、当該第４の孔は、前記バルブケーシングの第２の別の孔と連通し、当該第３および第４の孔は、前記プランジャによって、前記吐出管用の接続孔と交互に連通可能であることを特徴とする。本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータにおけるバルブは、その動作に外部電源が必要なく、プランジャモータへの供給と同一の吐出管による供給を受けるため、簡素な構成が得られる。
【０００５】
本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、沸騰液の循環に特に適している。沸騰液は、電気駆動モータに結合された回転ポンプ（遠心および側面チャネルまたはそれらの組み合わせ）によって循環させることが多い。循環させる液体が人間および周囲環境に及ぼす有害な作用を考慮して、ポンプとモータ間の結合は、漏れ防止型とされている。これらは通常、コストが高く且つ摩耗の影響を受けやすい、極めて効率の悪い解決法である。これに代わり、プロセス技術においてｍｏｎｔｅｊｕｓと称するいわゆるポンパードラムが用いられている。そして、液体の循環には、圧縮空気の代わりに圧縮ガスまたはフラッシュガスが使用される。この解決法は、多くの付属品が必要であり、エネルギーが小さく、吐出が周期的に起こる、といった欠点がある。
【０００６】
本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、沸騰液の循環について、以下のような条件を有するコスト効率の良い解決法を提供する。
【０００７】
１．エネルギー消費が最小
２．ＮＰＳＨ値が最小
３．保守の不要化が可能
【０００８】
条件１は、フラッシュガスを供給するエキスパンダモータを利用することによって満たされる。条件２は、ポンプ中の流れ損を最小化することによって満たされる。条件３は、ほとんど摩擦なしに運動する構成部品の数の最小化（ひいては低原価化）の追求によって満たされる。
【０００９】
本発明の一実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、前記第３および第４の孔が、前記プランジャによって、周囲環境または吐出管用の接続孔と交互に連通されることを特徴とするため、これ以上の設備を設ける必要がない。
【００１０】
前記モータケーシングは、周囲環境または前記吐出管用の接続孔と連通した第５および第６の孔をさらに有し、前記プランジャは、前記第３および第４の孔と前記第５および第６の孔との間を交互に連通可能であるのが好ましい。
【００１１】
さらに、当該プランジャポンプ又はプランジャモータは、前記コントロールバルブが、前記第２の孔と周囲環境または前記吐出管用の接続孔との間を連通できるように構成されているのが好ましい。
【００１２】
前記バルブケーシングは、周囲環境または前記吐出管用の接続孔と連通した第３の別の孔を有し、前記コントロールバルブが、前記第２の孔と前記第３の別の孔との間を連通可能であるのが好ましい。
【００１３】
プランジャポンプとして構成された本発明の一実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、前記駆動軸が、吸入孔又は吐出孔が存在するポンプケーシングに配置された第３の円筒状チャンバ中を移動可能な別のプランジャに接続されたことを特徴とする。
【００１４】
前記コントロールバルブは、吸入管用の接続孔および前記吐出管用の接続孔と交互に連通可能であるのが好ましい。
【００１５】
本発明の別の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、前記バルブケーシングに、前記吸入孔又は吐出孔と連通した第４の別の孔のほか、前記吸入管用の接続孔と連通した第５の別の孔が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータは、前記第３の別の孔が前記吐出管用の接続孔と連通したことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータのコンパクトかつ簡素な構成は、前記モータケーシングおよびバルブケーシングは、前記第１および第２の円筒状チャンバを収容した単一のブロックで構成され、当該ブロックには、前記吐出管を接続可能な少なくとも単一の接続孔のほか、前記孔および別の孔を互いに接続するとともに前記少なくとも１つの接続孔に接続するチャネルが設けられたことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータのコンパクトかつ簡素な別の構成は、前記ブロックが、前記ポンプケーシングをも構成し、前記吸入管および前記吐出管を接続可能な別の２つの接続孔が設けられたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るプランジャポンプ又はプランジャモータのさらに簡素な構成は、前記プランジャおよび前記別のプランジャが互いに取り付けられたことを特徴とする。
【００２０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータの例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】吸入ストロークの端部に位置するプランジャポンプとして構成された本発明の第１の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータを示す図である。
【図２】コントロールバルブを切り替えた図１の状態を示す図である。
【図３】吐出ストロークの端部に位置するプランジャポンプ又はプランジャモータを示す図である。
【図４】コントロールバルブを切り替えた図３の状態を示す図である。
【図５】プランジャモータとして構成された本発明の第２の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータを示す図である。
【００２２】
図面の詳細な説明
図１〜図４は、ポンプ過程の異なる段階における、プランジャポンプとして構成された本発明の第１の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータを示す図である。プランジャポンプ又はプランジャモータは、第１の円筒状チャンバ７と、このチャンバ内で移動可能なプランジャ２とを収容したモータケーシング１Ａを備えている。プランジャ２の第１面Ａには、駆動軸１９が取り付けられているため、この第１面Ａのプランジャ表面は、反対の第２面Ｂよりも小さい。
【００２３】
モータケーシング１Ａには、第１の孔および第２の孔Ｏ１、Ｏ２が、プランジャ２がいずれの位置にあるときにおいても当該プランジャの両側でそれぞれ１つの孔が利用可能となるような個所に設けられている。
【００２４】
プランジャポンプ又はプランジャモータは、第２の円筒状チャンバ７Ｂと、当該チャンバ内で移動可能なコントロールバルブ３とを収容したバルブケーシング１Ｂを有するバルブをさらに備えている。このコントロールバルブによって、吐出管用の接続孔６は、第２の孔Ｏ２と連通可能である。
【００２５】
バルブケーシング１Ｂには、第１の別の孔および第２の別の孔Ｆ１、Ｆ２が設けられている。これら別の孔は、コントロールバルブ３がいずれの位置にあるときにおいても当該コントロールバルブの両側でそれぞれ別の１つの孔が利用可能となるような個所に配置されている。
【００２６】
モータケーシング１Ａには、第３および第４の孔Ｏ３、Ｏ４がさらに設けられている。第３の孔Ｏ３は、バルブケーシングの第１の別の孔Ｆ１と連通し、第４の孔Ｏ４は、バルブケーシングの第２の別の孔Ｆ２と連通する。また、第３および第４の孔Ｏ３、Ｏ４は、プランジャ２によって、吐出管用の接続６と交互に連通可能である。
【００２７】
吐出管用の接続６は、第１の孔Ｏ１と常に連通している。また、第３および第４の孔Ｏ３、Ｏ４は、プランジャ２によって、吐出管用の接続孔５と交互に連通可能である。
【００２８】
モータケーシング１Ａには、吐出管用の接続孔５と連通した第５および第６の孔Ｏ５、Ｏ６がさらに設けられている。第３および第４の孔Ｏ３、Ｏ４は、プランジャ２によって、それぞれ第５および第６の孔Ｏ５、Ｏ６と交互に連通可能である。コントロールバルブ３は、第２の孔Ｏ２と吐出管用の接続孔５間を連通可能である。
【００２９】
バルブケーシング１Ｂには、吐出管用の接続孔５と連通した第３の別の孔Ｆ３が設けられている。駆動軸１９は、吸入又は吐出孔９が存在するポンプケーシング１Ｃに収容された第３の円筒状チャンバ８内を移動可能な別のプランジャ２ａに接続されている。
【００３０】
コントロールバルブ３は、吸入孔又は吐出孔９と吸入管用の接続孔４および吐出管用の接続孔５間を交互に連通可能である。バルブケーシング１Ｂには、吸入孔又は吐出孔９と連通した第４の別の孔Ｆ４のほか、吸入管用の接続孔４と連通した第５の別の孔Ｆ５が設けられている。第３の別の孔Ｆ３は、吐出管用の接続孔５と連通する。
【００３１】
モータケーシング１Ａ、バルブケーシング１Ｂ、およびポンプケーシング１Ｃは、第１、第２、および第３の円筒状チャンバ７、７Ｂ、８が配置された単一のブロック１で構成されている。このブロック１には、吸入管、吐出管、および圧力管を接続可能な３つの接続孔４、５、６が設けられている。また、ブロック１には、孔Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６および別の孔Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を互いに接続するとともに前記３つの接続孔に接続するチャネル１２、１３、１６，１７が設けられている。このプランジャ２および別のプランジャ２ａが全体を構成する。
【００３２】
プランジャポンプ又はプランジャモータは、可動部品を２つしか備えていない。すなわち、別のプランジャ２ａが取り付けられたプランジャ２およびコントロールバルブ３である。別のプランジャ２ａが取り付けられたプランジャ２は、２つの部品で構成され、左側にはポンプ部品２ａ、２ｂが、右側にはモータ部品２ｃ、２ｄが存在する。プランジャとコントロールバルブとは、油圧で結合されているため、複雑な機構や摩耗の影響を受ける機構は存在しない。
【００３３】
モータ直径に対するポンプ直径の比によってポンプの持ち上げ力および又はまたはストローク数が決まり、これによって、ポンプの流量が決まる。ポンプの持ち上げ力が等しい場合にモータへの圧力の差が大きくなると、ポンプの流量も大きくなる。
【００３４】
モータによる供給は、ポンプ圧力よりも高い圧力を有する媒体により、接続孔６を通じて発生する。これは、液体でもよいし、気体でもよいし、２相の混合でもよい。
【００３５】
以下、図１〜図４を参照して、プランジャポンプ又はプランジャモータの動作をさらに説明する。図１は、コントロールバルブ３およびプランジャ２の位置が実質的に吸入ストロークの端部にある場合を示している。この時、コントロールバルブ３が切り替わるとともにプランジャ２のスロット２ｂがチャネル１２を開き始めているため、チャネル１２とチャネル１３とが接続され、コントロールバルブ３の左側の圧力が、吐出管用の接続孔５で支配的なポンプ吐出圧へと急速に低下することになる。
【００３６】
それから少し経つと、円筒状チャンバ７（液体と気体を利用した圧縮ばねを形成）に行きわたった高圧がチャネル１６を通ってコントロールバルブ３の右側に到達し、バルブを急速に切り替える。図２は、切り替えた位置にある状態を示す図である。
【００３７】
プランジャ２のモータ側がその端部位置に到達する前であっても、チャネル１６内は既に高圧となっているため、プランジャは吐出ストロークを開始する。左側位置においては、コントロールバルブのスロット３ｄを通じてプランジャ２のモータ部に一定の高圧が掛かっているため、プランジャ２は、吐出管用の接続孔５を通じて、（ポンプチャンバである）円筒状チャンバ８内の液体を押し退ける。吐出ストロークを終える頃（図３参照）には、狭いチャネル１０を通じてチャンバ１１内の液体を押し退けることになるため、プランジャ２は減速する。プランジャ２がチャネル１２の第３の孔Ｏ３を通過すると、高圧媒体が円筒状チャンバ７（圧縮ばね）の接続孔６を通ってコントロールバルブ３の左側に流れ込む。コントロールバルブ３の右側では、チャネル１５、スロット２ｄ、チャネル１７を通って吐出管用の接続５に至るまで圧力を低くすることができる。
【００３８】
そして、コントロールバルブ３が切り替わり（図４参照）、スロット３ｃおよびチャネル１３を通ってポンプ吐出圧が行きわたった吐出管のための接続孔５に至るまでチャネル１６を開くことにより、モータの圧力を放出する。ここで、円筒状チャンバ７（圧縮ばね）の圧力によってプランジャ２が右側に押されることにより、液体が接続孔４を通じて円筒状チャンバ８（ポンプチャンバ）に引き込まれることになる。
【００３９】
ディスク３ａは、切り替えコックとして機能することにより、吸入ストロークおよび吐出ストロークにおいて液体の流れを適正に保つ。また、ディスク３ｂは、圧力のバランスを取るために使用される。これらのディスク周りでチャンバを等しくするため、バルブはボア３ｅを有する。
【００４０】
次に、図５は、プランジャモータとして構成された本発明の第２の実施形態に係るプランジャポンプ又はプランジャモータを示す図である。第１の実施形態の部品と類似するすべての部品すなわち第１の実施形態の部品と類似の機能を有するすべての部品には、同じ符号を付している。本実施形態においては、ポンプ部が無くなっており、駆動軸１９がブロック１の外側まで延伸している。この駆動軸はプランジャ２によって駆動され、それによって、たとえばスロット付きリンク機構により軸を駆動可能である。さらに、第３および第４の孔Ｏ３、Ｏ４は、吐出管用の接続孔に代わって、周囲環境１８と交互に連通可能である。
【００４１】
以上、図面を参照して本発明を説明したが、当然のことながら、本発明は、如何なる様態または手段によっても、図面に示した実施形態に限定されるものではない。また、本発明は、請求の範囲によって規定される趣旨および範囲内において、図面に示した実施形態から外れたすべての実施形態にも及ぶ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2014532143.tif 000008
2014532143.tif 000009