(57)【要約】【課題】プランジャーの温度上昇を防止することによりシール部の耐久性の向上を図れるポンプヘッド及びこのポンプヘッドの数を任意に増設でき、吐出容量を高めることを可能にする往復ポンプ装置を提供することにある。【解決手段】プランジャー６に所定の間隔を介して配置されるとともに、プランジャー６を両持ち支持する第１の軸受９Ａ及び第２の軸受９Ｂと、第１の軸受９Ａと第２の軸受９Ｂとの間に配置されるとともに、プランジャー６を冷却するランタンリング１２と、プランジャー６の外周に摺接配置され、加圧ポンプ室７Ａからの流体漏れを防止するロッドシール１４Ａとを有する。【選択図】図２
2008095523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー内を往復移動することにより加圧ポンプ室内に流体を吸引するとともに、前記加圧ポンプ室内の流体を吐出するプランジャーと、
前記プランジャーに所定の間隔を介して配置されるとともに、前記プランジャーを両持ち支持する第１の軸受及び第２の軸受と、
前記第１の軸受と前記第２の軸受との間に配置されるとともに、前記プランジャーを冷却する冷却部と、
前記プランジャーの外周に摺接配置され、前記加圧ポンプ室からの流体漏れを防止するシール部と、を有する
ことを特徴とするポンプヘッド。
【請求項２】
前記プランジャーは、軸芯ずれ補正が可能なフレキシブルジョイントを介してピストンロッドと接続されるとともに、このピストンロッドの移動に同期して前記シリンダー内を往復移動する
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプヘッド。
【請求項３】
前記冷却部は、前記プランジャーが軸通するランタンリングである
ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のポンプヘッド。
【請求項４】
前記ランタンリング近傍には、水漏れ防止のシール部材が装着されていることを特徴とする請求項３に記載のポンプヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型シリンダーと、この単動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、
前記往復ポンプのそれぞれには、切換手段が接続されており、
この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有し、
前記制御部からの指示に基づき前記切換手段のそれぞれを切り換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御する
ことを特徴とする往復ポンプ装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプヘッド２器とこの双方のポンプヘッドに接続された複動型シリンダーと、この複動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、
前記往復ポンプのそれぞれには、切換手段が接続されており、
この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有し、
前記制御部からの指示に基づき前記切換手段のそれぞれを切り換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御する
ことを特徴とする往復ポンプ装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型プランジャー接続部と、この単動型プランジャー接続部を往復動機構部を介して往復動させるサーボモーターとからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、
更に、前記サーボモーターのすべての回転方向を制御する制御部を備えるとともに、
前記制御部からの指示に基づき前記サーボモーターの回転方向を換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御する
ことを特徴とする往復ポンプ装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプヘッド２器と、この双方のポンプヘッドに接続された複動型プランジャー接続部と、この複動型プランジャー接続部を往復動機構部を介して往復動させるサーボモーターとからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、
更に、前記サーボモーターのすべての回転方向を制御する制御部を備えるとともに、
前記制御部からの指示に基づき前記サーボモーターの回転方向を換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御する
ことを特徴とする往復ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体中に懸濁させた微粒子若しくは微生物由来の汚泥を混合・液化・分散・解砕・破砕するために用いられる、又はスラリーが含まれた液体を直接加圧する必要のある場合に用いられるポンプヘッド及びそれを用いた往復ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、往復ポンプは、シリンダー内でプランジャーを往復移動させ、それに対応させて吸込管或いは吐出管への流路を弁を介して開閉し、ポンプ室内の流体の容積を変化させることにより、流体を高圧側へ送り出すように構成されている。
【０００３】
この種の往復ポンプは、化学プラント、食品加工工場、ビルにおける排水溝、船舶等の洗浄用、または土木、建設機械の整備及び洗浄用として用いられ、また、工作機械におけるウオータージェット加工機や電子部品洗浄装置等に組み込まれて使用されている。
【０００４】
このような往復ポンプとして例えば特許文献１に記載の高圧往復ポンプがある（以下の説明においてカッコ内の符号は特許文献１に記載された符号である）。この高圧往復ポンプ（Ｐ）は、複数のプランジャー（３）をそれぞれ軸通させる複数のプランジャーケース（５）と、プランジャーケース（５）内壁とプランジャー（３）との隙間のシールを行うシール部（６）と、複数のプランジャーケース（５）を互いに平行に配置させ取外し可能に支持する支持フレーム（９）と、各プランジャーケース（５）の先端面を取外し可能に閉鎖してプランジャー（３）が往復移動するポンプ室（５ｃ）を形成するとともに、内部に備えられた通路（１０ｂ）の一方がポンプ室（５ｃ）と連通するヘッドプレート（１０）と、通路（１０ｂ）の他方と連通する状態でヘッドプレート（１０）に接続される方向制御弁（１４）と、から構成されており、駆動部に連結されたプランジャーを往復移動させ、それに対応して吸込流路あるいは吐出流路をバルブによって開閉し、流体を高圧で圧送している。
【０００５】
この高圧往復ポンプ（Ｐ）では、ラミーシールを複数枚積層配置してなるシール部（６）をプランジャー（３）に摺接配置しており、プランジャー（３）とシール部（６）との間で摩擦熱を生じ、プランジャー（３）表面とシール部（６）の摺動面の温度が上昇する。シール部（６）は上記した通り樹脂で形成されているため、この温度上昇を放置しておくと寿命を低下させてしまうという問題が生じ得るが、この高圧往復ポンプ（Ｐ）においてはこの温度上昇に対する対策が施されていない。
【０００６】
そのうえ、この高圧往復ポンプ（Ｐ）は、スラリーを加圧して圧送する用途にも適用されるものであることから、例えば、１０〜４００ＭＰａという高圧で動作させた場合には、プランジャー（３）は１分間に数回〜数十回の割合で往復動する。その際に、スラリー中の固体粒子が、シール部（６）とプランジャー（３）との間の隙間に噛み込んだり、更に、プランジャー（６）とプランジャーケース（５）との間の摺動隙間にまで侵入する可能性がある。このような場合、このスラリー中の固体粒子によりシール部（６）が磨耗、破損して液漏れを起こしやすくなったり、スラリー中の固体粒子とプランジャー（６）との間で摩擦が起こり、その結果プランジャー（３）表面が温度上昇し、これにより上記同様シール部（６）の寿命を低下させるといった問題が生じ得る。
【０００７】
ここで、この高圧往復ポンプ（Ｐ）においては、プランジャー（３）がプランジャーケース（５）内の上死点（Ｂ１）―下死点（Ｂ２）間を往復動しているが、この往復動作の間において、プランジャー（３）を支持する部材はシール部（６）のみであり、軸受などの支持部材が存在せず、往復動作間においてシール部（６）とプランジャー（３）との同芯は保てない。その結果、シール部（６）において偏摩擦が発生し、その発生した摩擦熱によりプランジャー（３）表面が高温化し、上記同様シール部（６）の寿命を低下させてしまう。そのうえ、発生した偏磨耗がさらに偏磨耗を誘起させ、その結果シール寿命を低下させてしまう。
【０００８】
また、この種の往復ポンプとしては、吐出容量を高めるためポンプヘッドを複数並列に連接したユニット形式のものが知られており、特に３連式のものが良く知られている。この特許文献１に記載の高圧往復ポンプ（Ｐ）も３連式のものであり、ピストン（１）の後端は連結棒を介してベースプレート（Ｐ１）内のクランク軸に連結されており、プランジャー（３）と３連式として高圧を発生させるものである。この高圧往復ポンプ（Ｐ）においては、ポンプヘッドが３連式のため、ポンプヘッドが１つのものよりも吐出容量を多くすることは可能である。しかしながら、各プランジャー（３）はクランク軸の回転に同期して往復動作を行うため、３つのポンプヘッドのうち２つのポンプヘッドのみを動作させることは出来ず、高圧往復ポンプ（Ｐ）の動作が開始すると３つ全てのポンプヘッドが動作してしまう。また、ユーザにおいて、更に吐出容量を高めたいとしたならば、３連式の一体構造であるため、ポンプヘッドを１つずつ増加させることは出来ず、３の倍数で増加することしか出来ない。つまり、高圧ポンプ装置を一台そのまま追加する必要がある。
【０００９】
【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】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、プランジャーの温度上昇を防止することによりシール部の耐久性の向上を図ることにある。第２の目的は、ポンプヘッドの数を任意に増設でき、吐出容量を高めることを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のポンプヘッドは、シリンダー内を往復移動することにより加圧ポンプ室内に流体を吸引するとともに、前記加圧ポンプ室内の流体を吐出するプランジャーと、前記プランジャーに所定の間隔を介して配置されるとともに、前記プランジャーを両持ち支持する第１の軸受及び第２の軸受と、前記第１の軸受と前記第２の軸受との間に配置されるとともに、前記プランジャーを冷却する冷却部と、前記プランジャーの外周に摺接配置され、前記加圧ポンプ室からの流体漏れを防止するシール部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
前記流体には、水、有機溶剤、薬液等の他、これらの液体中に有機、無機質を含んだスラリーも含まれる。
【００１３】
前記冷却部は、例えば、冷却水をプランジャー表面に流しプランジャー自体を冷却するものが適用可能であるが、この場合には、プランジャー自体を冷却することは勿論のことその周辺をも冷却することも含まれる。
【００１４】
前記プランジャーは、軸心ずれ補正が可能なフレキシブルジョイントを介してピストンロッドと接続されるとともに、このピストンロッドの移動に同期して前記シリンダー内を往復移動するようにしてもよい。
【００１５】
前記冷却部は、前記プランジャーが軸通するランタンリングであってもよい。
【００１６】
前記ランタンリング近傍には、水漏れ防止のシール部材が装着されるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明の往復ポンプ装置は、前記記載のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型シリンダーと、この単動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、前記往復ポンプのそれぞれには、切換手段が接続されており、この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有し、前記制御部からの指示に基づき前記切換手段のそれぞれを切り換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の往復ポンプ装置は、前記記載のポンプヘッド２器とこの双方のポンプヘッドに接続された複動型シリンダーと、この複動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、前記往復ポンプのそれぞれには、切換手段が接続されており、この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有し、前記制御部からの指示に基づき前記切換手段のそれぞれを切り換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の往復ポンプ装置は、前記記載のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型プランジャー接続部と、この単動型プランジャー接続部を往復動機構部を介して往復動させるサーボモーターとからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、更に、前記サーボモーターのすべての回転方向を制御する制御部を備えるとともに、前記制御部からの指示に基づき前記サーボモーターの回転方向を換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の往復ポンプ装置は、前記記載のポンプヘッド２器と、この双方のポンプヘッドに接続された複動型プランジャー接続部と、この複動型プランジャー接続部を往復動機構部を介して往復動させるサーボモーターとからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、更に、前記サーボモーターのすべての回転方向を制御する制御部を備えるとともに、前記制御部からの指示に基づき前記サーボモーターの回転方向を換えることにより、前記ポンプヘッドのそれぞれのプランジャーの移動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、ポンプヘッドにおいて、プランジャーに所定の間隔を介して配置されるとともに、前記プランジャーを両持ち支持する第１の軸受及び第２の軸受と、前記第１の軸受と前記第２の軸受との間に配置されるとともに、前記プランジャーを冷却する冷却部と、前記プランジャーの外周に摺接配置され、前記加圧ポンプ室からの流体漏れを防止するシール部と、を有するように構成した。これにより、プランジャーとシール部との間における摩擦やプランジャーの軸芯ずれによるシール部の偏摩擦等に起因するシール部の劣化を防止することができ、シール部の耐久性の向上が図れる。
【００２２】
また、本発明によれば、往復ポンプ装置において、前記記載のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型あるいは複動型シリンダーと、この単動型あるいは複動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、前記往復ポンプのそれぞれには、切換手段が接続されており、この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有するように構成した。これにより、ユーザは、ポンプヘッドの数を任意に増設でき、吐出容量を容易に高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、添付した図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のポンプヘッドを適用した往復ポンプの概略構成を示す部分断面図、図２は本発明のポンプヘッドの構造を示す断面図、図３は図２に示すポンプヘッドの正面図である。
【００２４】
図１に示すように、ポンプヘッド１には、ヘッドプレート７１に形成された流体流路１９に継手２１を介してチェック弁２が接続されているとともに、ヘッドプレート７１に形成された空気流路３２に継手３１を介してエア抜きバルブ３が接続されている。また、プランジャー６にはフレキシブルジョイント５を介してピストンロッド４が接続されている。なお、このピストンロッド４は後述する単動型シリンダーあるいは複動型シリンダーに装着されているものであるが、ここでは、先端部のみを記載し後は省略している。
【００２５】
チェック弁２は、入口側チェック弁２Ａと出口側チェック弁２Ｂとから成り、プランジャー３の往復動作に同期してそれぞれのチェック弁２Ａ、２Ｂが開閉することにより流体が吸入され吐出される。具体的には、プランジャー６が図１中矢印Ａ方向に移動すると、入口側チェック弁２Ａが開放され、流体が流体流路１９を通って加圧ポンプ室７Ａ内に吸い込まれる。他方、プランジャー６が矢印Ｂ方向に移動すると、加圧ポンプ室７Ａ内の流体が圧縮され、これに同期して出口側チェック弁２Ｂが開放され流体が吐出される。なお、入口側チェック弁２Ａも出口側チェック弁２Ｂも共に逆止弁から構成されており、流体を一方向にのみ通過させるようになっている。
【００２６】
エア抜きバルブ３は、加圧ポンプ７Ａ室内の空気抜きを行うものであり、加圧ポンプ室７Ａの空気を空気流路３２を介して排出するよう構成されている。
【００２７】
次に図２及び図３を参照して本発明のポンプヘッドの構成について説明する。なお便宜上、図２中ヘッドプレート７１側を「前」、ピストンロッド４側を「後」として説明する。
【００２８】
ポンプヘッド１は、円筒状のシリンダー７、シリンダー７内に収容された円柱状のプランジャー６、プランジャー６とピストンロッド４とを接続するフレキシブルジョイント５、ヘッドプレート７１、ベースプレート７２、ベースプレート７３及びポスト７４を有する。
【００２９】
ヘッドプレート７１には、図示しない貫通孔が４箇所形成されており、この４箇所の貫通孔にはボルト１６Ａが軸通されている。また、ベースプレート７２には図示しない貫通孔が４箇所形成されており、シリンダー７は、ヘッドプレート７１とベースプレート７２との間にボルト１６Ａを用いて固定されている。より詳しくは、ベースプレート７２の所定の位置にシリンダー７の後端面を位置決め配置する。他方、ヘッドプレート７１にシリンダー７の前端面を当接させ、ヘッドプレート７１の図示しない貫通孔にボルト１６Ａを軸通させるとともに、ボルト１６Ａの先端を図示しないベースプレート７２の貫通孔にネジ止めし、ナット１６をボルト１６Ａに螺合して締め付けを行う。すると、ベースプレート７２とシリンダー７とヘッドプレート７１とがそれぞれ一体化される。
【００３０】
また、図２に示すように、シリンダー７内にはスペーサ８を介してプランジャー６が挿入され、プランジャー６の前端面とヘッドプレート７１との間には加圧ポンプ室７Ａが形成されるとともに、プランジャー６先端の対応する位置には、ヘッドプレート７１に形成された流体流路１９が位置している。この流体流路１９の一方としての入口は加圧ポンプ室７Ａと連通しており、他方の出口は図１に示すようにチェック弁２と接続するための継手２１と連通している。
【００３１】
スペーサ８の後端側には第１の軸受９Ａが配置されているとともに、プランジャー６の後端側には、後述するシールケース１１、ランタンリング１２、スタッド１３を介して第２の軸受９Ｂが配置されており、これら２つの軸受９Ａ、９Ｂによりプランジャー６が軸支されている。これら第１の軸受９Ａ及び第２の軸受９Ｂは共にベアリングから構成されており両軸受９Ａ、９Ｂにプランジャー６が軸通されることにより、プランジャー６は前方側と後方側とにより両持ち支持される。なお、第１の軸受９Ａは、プランジャー６の下死点、すなわちプランジャー６が図２中矢印Ａ方向に移動する最大の点よりも手前（図２中Ｂ方向）に配置されている。このように、プランジャー６は第１の軸受９Ａと第２の軸受９Ｂにより両持ち支持されているので、プランジャー６の往復動作間においてもプランジャー６の軸芯がずれることなく後述するロッドシール（シール部）１４Ａに対し偏摩擦を生ずることを防止することができる。
【００３２】
また、第１の軸受９Ａの後側には、ロッドシール１４Ａ（シール部）が配置されており、このロッドシール１４Ａは、シールケース１１によりシリンダー７とプランジャー６との間に、プランジャー６表面に摺接するよう配置されている。このロッドシール１４Ａは、加圧ポンプ室７Ａ内に吸引された流体が漏れないようシールするための部材であり、例えば、Ｕパッキン（断面がＵ字形のリップパッキン）、Ｖパッキン（断面がＶ字形のパッキン）などが適用可能である。他方、シールケース１１には、シールケース１１とシリンダー７との間の隙間を塞ぎ、後述するランタンリング１２に注水される冷却水が漏れないようにするためのシール部材例えばＯリング１５Ａが装着されている。
【００３３】
シールケース１１の後端側にはランタンリング１２が配設されている。ランタンリング１２は環状部材からなり、この環状部材の外周面と内周面にはそれぞれ周方向に溝が設けられているとともに、それぞれの溝は図示しない連通孔で適宜に連通されている。シリンダー７には給水孔と排水孔（図示しない）が穿設されており、この給水孔と排水孔には継手１２Ａ、１２Ａを介して給水ホース１２Ｂ、排水ホース１２Ｃがそれぞれ接続されている。そして、給水ホース１２Ｂから給水された冷却水は、給水孔を経てランタンリング１２の外周面に供給されることにより、図示しない連通孔を介してプランジャー６とシールケース１１との間の摺動隙間Ｇに冷却水が供給され、プランジャー６の表面が冷却される。これによりプランジャー６の高温化を防止することができ、その結果ロッドシール（シール部）１４Ａの熱による劣化を防止することができシール部の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
なお、加圧ポンプ室７Ａ内に吸引された流体がスラリーである場合には、第１の軸受９Ａを通過しロッドシール１４Ａとプランジャー６との間にスラリーが噛み込み、更にシールケース１１とプランジャー６との間の摺動隙間Ｇまでスラリーが侵入する可能性もある。このような場合には、冷却水をランタンリング１２Ａに注入すると、プランジャー６の表面を冷却するだけでなく、冷却水が前記摺動隙間Ｇにも漏れ出すこととなるので、摺動隙間Ｇに侵入したスラリーを洗い流すこともできる。摺動隙間Ｇ内に侵入したスラリーをそのままにしてプランジャー６の往復移動を行うと、プランジャー６が傷ついたり、プランジャー６とスラリーとの間で摩擦が生じ、プランジャー６表面が更に高温化する可能性がある。本発明のポンプヘッド１においては、これらの要因と成り得るスラリーを洗い流すことができるので、このスラリーに起因するプランジャー６の故障やプランジャー６の高温化を防止することができる。
【００３５】
また、ランタンリング１２Ａの後面側には、スタッド１３が配設されており、このスタッド１３により、シリンダー７とスタッド１３との間の隙間を埋めるべくＯリング１５Ｂが、プランジャー６とスタッド１３との間の隙間を埋めるべくロッドシール１４Ｂがそれぞれ配設されており、ランタンリング１２に給水された冷却水が第２の軸受９Ｂの方に漏れないようになっている。第２の軸受９Ｂはプランジャー６とスタッド１３との間に配設され緩み止めナット２０により締め付け固着され、プランジャー６を軸支するようになっている。
【００３６】
次いで、プランジャー６とピストンロッド４との接続構造について説明する。プランジャー６とピストンロッド４とはフレキシブルジョイント５を介して接続されている。より詳細に説明すると、プランジャー６の後端にはジョイントスタッド６１が取り付けられており、このジョイントスタッド６１には中央部に嵌挿孔が穿設されたプランジャージョイント６２が嵌合装着されており、ジョイントスタッド６１の先端部には円板状のフランジ６３Ａを有するジョイントヘッド６３が固着されている。一方、ピストンロッド４の先端部にもジョイントスタッド４１が取り付けられており、このジョイントスタッド４１を介して円板状のフランジ４２Ａを有するジョイントヘッド４２が固着されている。
【００３７】
そして、プランジャー６とピストンロッド４とは、プランジャー６側のフランジ６３Ａとピストンロッド４側のフランジ４２Ａとを突き合わせ状態で下側結合部材５１に嵌め込まれ、この状態で上側結合部材５２を上から被せて４箇所ねじ止めされる。この際、ピストンロッド４側のフランジ４２よりプランジャー６側のフランジ６３Ａの方が円板の径が小さく形成されているので、フランジ６３Ａと、下側結合部材５１及び上側結合部材５２との間には隙間５３ができる。同様に、ジョイントヘッド６３と下側結合部材５１及び上側結合部材５２との間にも隙間５４ができる。すなわち、これら隙間５３、５４が遊びになり、プランジャー６に軸芯ずれが生じた場合には、そのずれをこの遊びが吸収することとなる。このフレキシブルジョイント５を用いることにより、部品製作上の誤差やポンプの組立て誤差を吸収し、軸芯ずれが補正される。
【００３８】
ベースプレート７２及びベースプレート７３には図示しない貫通孔がそれぞれ４つずつ穿設されており、ベースプレート７２とベースプレート７３との間にはポスト７４が配設されており、ベースプレート７２の貫通孔にスタッド１７を嵌挿し、ベースプレート７３の貫通孔にスタッド１８を嵌挿することにより、ベースプレート７２とポスト７４とベースプレート７３とが一体化される。なお、ベースプレート７２とベースプレート７３とにはそれぞれ中央部に貫通孔が穿接されており、このそれぞれの貫通孔にはフレキシブルジョイント５によりピストンロッド４と接続されたプランジャー６が軸通している。
【００３９】
次にこのように構成されたポンプヘッド１の動作について図１〜３を参照して説明する。
【００４０】
ポンプヘッド１は流体の吸入工程と吐出工程とを繰り返し行うこととなるので、以下においては、吸入工程と吐出工程とに分けて説明する。
【００４１】
まず、吸入工程においては、図示しない油圧シリンダー等の駆動部によりピストンロッド４が図２中矢印Ａ方向に移動すると、このピストンロッド４の動作に同期してプランジャー６も矢印Ａ方向に移動する。すると、加圧ポンプ室７Ａの容積が拡張するとともに、入口チェック弁２Ａが開き流体流路１９を介して流体が加圧ポンプ室７Ａ内に流入し、プランジャー６が下死点に移動すると吸入工程は終了する。
【００４２】
次に、吐出工程においては、ピストンロッド４が矢印Ｂ方向に移動するのに同期してプランジャー６が矢印Ｂ方向に移動し、加圧ポンプ室７Ａの容積が縮小され、加圧ポンプ室７Ａ内の流体に圧力がかかる。すると、出口側チェック弁２Ｂが開き、加圧ポンプ室７Ａ内の流体が流体流路１９を介して吐出される。
【００４３】
ポンプヘッド１においては、これら吸入工程及び吐出工程を繰り返し行うこととなるが、この際に、同時に冷却工程が行われる。すなわち、プランジャー６の表面の高温化を防止すべく、運転開始時から給水ホース１２Ｂから継手１２Ａを介してランタンリング１２に冷却水が連続して注入される。この冷却水はプランジャー６表面をつたって継手１２Ａを介して排水ホース１２Ｃから排出される。また、この際、ランタンリング１２に注入された冷却水は、摺動隙間Ｇ内に侵入する。この際に、摺動隙間Ｇ内にスラリーが上記のようにして侵入していた場合には、このスラリーを洗い流せることとなる。なお、ポンプ起動時でまだ空の状態若しくは運転中に空気を吸ってしまい、ポンプが加圧出来ない場合には、エア抜きバルブ３を手動で開閉することでエア抜きが行われる。
【００４４】
また、このプランジャー６の往復動作の際には、第１の軸受９Ａと第２の軸受９Ｂとで両持ち支持されているので、軸芯のずれを防止することができる。
【００４５】
次に、上記説明したポンプヘッドを用いた本発明の往復ポンプ装置の実施形態について図４〜図１０を参照して説明する。なお上記説明したものと重複するものに関しては適宜省略して説明する。
【００４６】
図４は本発明のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される複動型シリンダーとからなる往復ポンプの概略構成を示す説明図、図５は本発明の往復ポンプ装置において駆動部を油圧駆動とした場合のブロック図、図６は図５の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は単動型２連タイプ、（ｂ）は単動型３連タイプをそれぞれ示すブロック図、図７は図５の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は複動型タイプ、（ｂ）は複動型２連タイプをそれぞれ示すブロック図、図８は本発明の往復ポンプ装置において駆動部をサーボモーター駆動とした場合のブロック図、図９は図８の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は単動型２連タイプ、（ｂ）は単動型３連タイプをそれぞれ示すブロック図、図１０は図８の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は複動型タイプ、（ｂ）は複動型２連タイプをそれぞれ示すブロック図である。
【００４７】
以下の説明においては、油圧駆動型とサーボモーター駆動型の２タイプの実施形態について説明するが、これに限定されるものではなく例えば、空圧駆動型や他の駆動型でも適用可能である。
【００４８】
まず、図５を参照しながら、油圧駆動型の往復ポンプ装置の基本構成について説明する。往復ポンプ装置１００Ａは、上記ポンプヘッド１とこのポンプヘッド１に接続される単動型のシリンダーを有する油圧シリンダー（以下単に「油圧シリンダー」と言う）とからなる往復ポンプ１０Ａと、切換手段であるソレノイドバルブ１０１Ａと、油圧を制御する制御部１０２Ａと、油圧ポンプからなる動力源１０３Ａとから構成される。
【００４９】
制御部１０２Ａは、動力源１０３Ａから供給されるオイルの圧力（油圧）を減圧弁により調整し、ソレノイドバルブ１０１Ａにかける油圧を調整し、ソレノイドバルブ１０１Ａは、制御部１０２Ａによる制御のもと油圧シリンダーにかける油圧の切換を行う。加えて、比例弁、サーボ弁を使用し、電気的に制御してもよい。また、オイルポンプの回転を制御してオイル圧力を調整しても良い。
【００５０】
具体的には、ソレノイドバルブ１０１Ａは、磁気吸引力で所定方向に付勢されるスプール１１３と、スプール１１３を磁気吸引力とは逆向きに付勢する弾性部材１１４と、入力ポート１１０と、出力ポート１１１と、ドレインポート１１２とを有している。この入力ポート１１０と油路１１５とが接続され、出力ポート１１１と油圧シリンダーとが接続され、ドレインポート１１２とオイルドレイン口とが接続されている。
【００５１】
このように構成されたソレノイドバルブ１０１Ａの油圧の切換により油圧シリンダーの動作が制御される、すなわち、ソレノイドバルブ１０１Ａの油圧の切換によりピストンロッド４の動作及びプランジャー６の動作が制御される。
【００５２】
具体的に説明すると、制御部１０２Ａにより減圧を行い減圧された油圧がソレノイドバルブ１０１Ａに加わると、ソレノイドバルブ１０１Ａは、出力ポート１１１とドレインポート１１２とが接続され、入力ポート１１０が遮断されるように制御される。このため、油圧シリンダーのオイルがドレインポート１１２から排出されて、油圧シリンダーの油圧が低下する。すると、この油圧シリンダーにピストンロッド４を介して接続されたプランジャー６が図１中矢印Ａ方向に移動し、流体を吸引することとなる。なお、流体の吸引工程は上記ポンプヘッドにおける吸引工程と同様である。
【００５３】
一方、制御部１０２Ａにより減圧を行わずに油圧がソレノイドバルブ１０１Ａに加わると、ソレノイドバルブ１０２Ａは、入力ポート１１０と出力ポート１１１とが接続され、ドレインポート１１２が遮断されるように制御される。その結果、オイルポンプから吐出されたオイルが、油路１１５および入力ポート１１０および出力ポート１１１を経由して油圧シリンダーに供給されて、油圧シリンダーの油圧が上昇する。すると、この油圧シリンダーにピストンロッド４を介して接続されたプランジャー６が図１中矢印Ｂ方向に移動し、流体を吐出することとなる。なお、流体の吐出工程は上記ポンプヘッドにおける吐出工程と同様である。
【００５４】
このように構成した往復ポンプ装置１００Ａにおいて、吐出容量を高めるべく図６に示すような改良が可能である。なお、図５に示す往復ポンプ装置１００Ａと同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、各構成についての詳細な説明は上記図５に示す往復ポンプ１００Ａと同様なので、ここでは説明を省略する。図６（ａ）は、図５に示す往復ポンプ装置１００Ａにおいて、往復ポンプ１０Ａにソレノイドバルブ１０１Ａを接続したもの（以下「油圧切換往復ポンプ」と言う）を２つ並列に配列したものであり、同（ｂ）は油圧切換往復ポンプを３つ並列に配列したものである。要するに図５に示す往復ポンプ装置１００Ａとは、油圧切換往復ポンプが複数配列されている点と、後述するように制御部１０２Ａにおけるソレノイドバルブ１０１Ａの選択制御が付加される点が異なるだけで、その他の構成に関しては同様である。
【００５５】
ここで、上記選択制御について説明すると、油圧切換往復ポンプが複数配設されると、制御部１０２Ａにおいて、どのソレノイドバルブにどの程度の油圧をかけるかを制御する必要がある。そこで、制御部１０２Ａにおいては、減圧弁でオイル圧力を設定値に調整し、ソレノイドバルブにかける圧力を選択制御するように構成されている。
【００５６】
なお、図６においては、油圧切換往復ポンプが２つあるいは３つの場合について説明したが、これに限定されず、動力源である油圧ポンプのポンプ性能に応じて、ユーザにおいて任意に油圧切換往復ポンプを増設することが可能であり、吐出容量を高めることができる。
【００５７】
一方、上記においては、往復ポンプ装置において使用する油圧シリンダーを単動型としたが、複動型の油圧シリンダーでも適用可能である。
【００５８】
この場合、上記ポンプヘッド１同士を図４のように配設し、図７（ａ）に示すように中央部に複動型の油圧シリンダーを配設する。この場合においても、上記単動型の油圧シリンダーを用いて構成した往復ポンプ装置１００Ａと同様の動作を行うが、図７（ａ）に示すように複動型の油圧シリンダーの両側にポンプヘッド１−１、１−２が配設されているため、例えば、ポンプヘッド１−１において吸引工程を行っている場合には、同時にポンプヘッド１−２において吐出工程を行うことになる。すなわち、１のポンプヘッド１−１が吸引工程を行っている間は必ず他のポンプヘッド１−２は吐出工程を行うこととなり、１のポンプヘッド１−２が吐出工程を行っている間は、必ず他のポンプヘッド１−１は吸引工程を行うこととなり、よって、往復ポンプ装置全体としてみると、油圧シリンダーが動作中は常に吐出工程も吸引工程も同時に行われることとなる。複動型の油圧シリンダーにおいては、両側を交互に使用できるため、動力が有効に使用でき、一方、単動型の油圧シリンダーにおいては、ポンプの吸入工程は殆ど動力が必要ない。
【００５９】
なお、この複動型の油圧シリンダーにより往復ポンプ装置を構成した場合においても、上記同様任意に増設が可能であり、上記単動型の油圧シリンダーを使用した往復ポンプ装置と同様に制御部が各ソレノイドバルブ１０１Ａを制御すればよい。
【００６０】
次に、サーボモーター駆動型について図８〜図１０を参照して説明する。なお、図５及び図８に示す往復ポンプ装置１００Ａあるいは１００Ｂと同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、各構成についての詳細な説明は上記図５あるいは図８に示す往復ポンプ１００Ａあるいは１００Ｂと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６１】
まず、図８を参照しながら、サーボモーター駆動型の往復ポンプ装置の基本構成について説明する。往復ポンプ装置１００Ｂは、上記ポンプヘッド１とこのポンプヘッド１に接続される単動型プランジャー接続部１０Ｂ−３と、ボールスクリュー１０Ｂ−２を介してこの単動型シリンダー１０Ｂ−３を駆動させるサーボモーター１０Ｂ−１と、図示しない制御部及び電動動力源とから構成される。
【００６２】
サーボモーター１０Ｂ−１は、図示しない制御部により回転方向が制御され、正逆回転する。このサーボモーター１０Ｂ−１の回転に同期してボールスクリュー１０Ｂ−２（往復動機構部）も回転する。するとこのボールスクリュー１０Ｂ−２の回転動作に応じて単動型プランジャー接続部１０Ｂ−３が駆動する。例えば、ボールスクリュー１０Ｂ−２が正転すればこれに同期して単動型プランジャー接続部１０Ｂ−３はピストンロッド４を図１中Ｂ方向に移動させ、逆転させればＡ方向に移動させるように構成されている。
【００６３】
サーボモーター駆動型においても、上記油圧駆動型と同様、単動型シリンダーや複動型シリンダーを複数配設した往復ポンプ装置に相当する構成とすることも可能である。図９（ａ）には、上記油圧駆動型における単動型２連タイプの構成と対応する構成例が示されており、同様に（ｂ）には、単動型３連タイプの構成と対応する構成例が示されており、ここでは、動力源及び制御部が省略して示されている。上記油圧駆動型における単動型２連タイプと対比すると、ソレノイドバルブ及び単動型油圧シリンダーを、サーボモーター、ボールスクリュー及び単動型プランジャー接続部に置き換え、動力源を油圧ではなく電源としたものである。そして図示しない制御部により各サーボモーターの回転方向を制御すれば、各往復ポンプは、上記油圧駆動単動型２連タイプにおける往復ポンプと同様の動作をすることとなる。
【００６４】
更に、図１０（ａ）には、上記油圧駆動型における複動型タイプの構成と対応する構成例が示されており、同様に（ｂ）には、複動型２連タイプの構成と対応する構成例が示されている。この構成例においても、上記図９の説明においてしたのと同様であるので説明は省略する。
【００６５】
以上説明したように、本発明の往復ポンプ装置においては、上記記載のポンプヘッド１とこのポンプヘッド１に接続される単動型あるいは複動型シリンダーと、この単動型あるいは複動型シリンダーを駆動する駆動部とからなる往復ポンプを１あるいは複数有し、前記往復ポンプのそれぞれには、ソレノイドバルブあるいはボールスクリュー等の切換手段が接続されており、この切換手段のすべての切換を制御する制御部を有するように構成した。これにより、ユーザは、ポンプヘッドの数を任意に増設でき、吐出容量を容易に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明のポンプヘッドを適用した往復ポンプの概略構成を示す部分断面図。
【図２】本発明のポンプヘッドの構造を示す断面図。
【図３】図２に示すポンプヘッドの正面図。
【図４】本発明のポンプヘッドとこのポンプヘッドに接続される単動型シリンダーとからなる往復ポンプの概略構成を示す説明図。
【図５】本発明の往復ポンプ装置において駆動部を油圧駆動とした場合のブロック図。
【図６】図５の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は単動型２連タイプ、（ｂ）は単動型３連タイプをそれぞれ示すブロック図。
【図７】図５の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は複動型タイプ、（ｂ）は複動型２連タイプをそれぞれ示すブロック図。
【図８】本発明の往復ポンプ装置において駆動部をサーボモーター駆動とした場合のブロック図。
【図９】図８の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は単動型２連タイプ、（ｂ）は単動型３連タイプをそれぞれ示すブロック図。
【図１０】図８の往復ポンプ装置の他の実施形態であり、（ａ）は複動型タイプ、（ｂ）は複動型２連タイプをそれぞれ示すブロック図。
【符号の説明】
【００６７】
１    ポンプヘッド
１０Ａ、１０Ｂ  往復ポンプ
１０Ｂ−１  サーボモーター
１０Ｂ−２  ボールスクリュー
１０Ｂ−３  単動型プランジャー接続部
１０Ｂ−４  複動型プランジャー接続部
１００Ａ、１００Ｂ  往復ポンプ装置
２    チェック弁
２Ａ  入口側チェック弁
２Ｂ  出口側チェック弁
２１  継手
３    エア抜きバルブ
３１  継手
３２  空気流路
４    ピストンヘッド
４１  ジョイントスタッド
４２  ジョイントヘッド
４２Ａ  フランジ
５    フレキシブルジョイント
５１  下側結合部材
５２  上側結合部材
５３  隙間
５４  隙間
６    プランジャー
６１  ジョイントスタッド
６２  プランジャージョイント
６３  ジョイントヘッド
６３Ａ  フランジ
７    シリンダー
７Ａ  加圧ポンプ室
７Ｂ  摺動隙間
７１  ヘッドプレート
７２  ベースプレート
７３  ベースプレート
７４  ポスト
８    スペーサ
９Ａ  第１の軸受
９Ｂ  第２の軸受
１１  シールケース
１２  ランタンリング（冷却部）
１２Ａ  継手
１２Ｂ  給水ホース
１２Ｃ  排水ホース
１３  スタッド
１４Ａ  ロッドシール（シール部）
１４Ｂ  ロッドシール
１５Ａ  Ｏリング（シール部材）
１５Ｂ  Ｏリング（シール部材）
１６  ナット
１６Ａ  ボルト
１７  スタッド
１８  スタッド
１９  流体流路
２０  緩み止めナット
１０１Ａ  ソレノイドバルブ
１０２Ａ  制御部
１０３Ａ  動力源
１１０  入力ポート
１１１  出力ポート
１１２  ドレインポート
１１３  スプール
１１４  弾性部材
【図１】
2008095523.tif 000003
【図２】
2008095523.tif 000004
【図３】
2008095523.tif 000005
【図４】
2008095523.tif 000006
【図５】
2008095523.tif 000007
【図６】
2008095523.tif 000008
【図７】
2008095523.tif 000009
【図８】
2008095523.tif 000010
【図９】
2008095523.tif 000011
【図１０】
2008095523.tif 000012