(57)【要約】【課題】スラリ（固液混合流体）を取り扱う場合であっても、固体成分による流路閉塞なくポンプに対して背圧を付与する。【解決手段】流体回路２０から分岐した分岐回路２２を、シリンダ１２とプランジャ１４で形成された流体室２４につなぐ。分岐回路２２の分岐点２８より、下流の流体回路２０に開閉弁３０を設ける。開閉弁３０を閉じた状態でポンプ１８を運転すると、ポンプ１８から吐出される流体は流体室２４に送られ、プランジャ１４を押し上げる。プランジャ１４とおもり２６の重量が負荷となり、ポンプ１８に背圧が付与される。流体室２４から流体を送り出すときは開閉弁３０を開放する。流路を狭めて背圧を付与しているものではないので、スラリを取り扱っても、流路が閉塞することがない。【選択図】　　　　図１
2004019903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプにより流れが生じる流体回路において前記ポンプより下流にて、当該流体回路より分岐した分岐流路に接続され、流体を蓄え、容積が可変の流体室と、
前記流体室内の流体に対し、流体室の容積の大小に関係がない所定の圧力を付与する圧力付与手段と、
前記分岐流路の分岐点より下流の流体回路に設けられ、閉止状態と開放状態に切換えられる開閉弁と、
を有し、前記ポンプに背圧を付与する背圧付与装置。
【請求項２】
ポンプにより流れが生じる流体回路において前記ポンプより下流にて、当該流体回路より分岐した２個の分岐流路にそれぞれ接続され、流体を蓄え、容積が可変の２個の流体室と、
前記２個の分岐流路が前記流体回路より分岐する位置に設けられ、前記２個の流体室のいずれか一方を前記ポンプ側に切り換え可能に接続し、他方の流体室を流体回路の下流側に接続する切換弁と、
前記２個の流体室内の流体に対し、流体室の大小に関係がない所定の圧力を付与する圧力付与手段と、
を有する、背圧付与装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の背圧付与装置において、
前記流体室は、シリンダと、前記シリンダ軸方向に摺動可能なプランジャとにより囲われれた空間であり、
前記圧力付与手段は、前記流体室の容積を縮小する方向に、前記プランジャに一定の押圧力を付与するものである、背圧付与装置。
【請求項４】
請求項３に記載の背圧付与装置において、前記押圧力付与手段は、重力に基づき押圧力を発生するものである、背圧付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体回路中に設けられたポンプに対し、背圧を付与する背圧付与装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体回路中の配管内や容器内の圧力を高め、これを保持するために、配管の一部に絞られた流路を設け、ポンプに対し背圧が付与されている。この背圧を付与する手段として、一般的には、弁、オリフィス、絞り管などが用いられる。いずれの場合であっても、流路の一部を狭くして抵抗を増加させ、これより上流側の圧力を保持するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような、流路を絞って背圧を付与する手段を用いた回路において、スラリ（固液混合流体）を扱おうとすると、流路の狭くなった部分で、スラリの固形成分が通過できずに、流路を閉塞する可能性があった。
【０００４】
本発明は、前述の問題点を考慮してなされたものであり、スラリを取扱い流体とする場合において、流路の閉塞を発生させずに背圧を付与することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる背圧付与装置は、ポンプの下流にて、流体回路から分岐した分岐流路に接続される流体室を有している。流体室は、その容積が変化可能となっており、またこの変化する容積の大小には関係しない所定の圧力が圧力付与手段により付与されている。前記流体回路の、分岐点より下流側には、その位置で流体回路の閉止、開放を行う開閉弁が設けられている。
【０００６】
開閉弁を閉じた状態でポンプにより流体の送出を行うと、流体は流体室に送られる。流体室には一定の圧力が付与されているので流体回路中の圧力は、この圧力に関連した圧力に制御される。流体室の容積が増加し、例えば上限となったら、ポンプの運転を中断し、開閉弁を開放し、流体室内の流体を下流へと送り出す。流体室の容積が拡大している間は、分岐流路より上流の流体回路内の圧力が、圧力付与手段による高い圧力に維持される。また、開閉弁は、絞りによって背圧を与えるものではないので、流路を狭める必要がなく、スラリを取り扱う場合であっても、固形成分が流体回路を閉塞することがない。または、往復動ポンプの場合、ポンプの吸込行程に同期して開閉弁を開放してやれば、ポンプの運転を中断することなく流体を送液可能となる。
【０００７】
また、本発明にかかる他の背圧付与装置は、前述と同様の流体室を２個設け、ポンプから送られてくる流体を、切換弁を切り換えることにより２個の流体室に交互に送り込む。切換弁は、一方の流体室をポンプに接続した状態では、他方が流体回路の下流側に接続されるように構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の背圧付与装置１０の概略を示す断面図である。シリンダ１２は、軸直交断面において略円形の内周面を有している。プランジャ１４は、前記シリンダ１２の内周面と対向する外周面を有し、シリンダ１２内で摺動可能となっている。シリンダ１２の内周面と、プランジャ１４の外周面の隙間を封止するために、パッキン１６が配置されている。シリンダ１２には、ポンプ１８の吐出側に接続される流体回路２０から分岐される分岐流路２２が接続されている。分岐流路２２を介して、流体回路２０を流れる流体が、シリンダ１２とプランジャ１４により囲まれた空間である流体室２４に導かれる。
【０００９】
シリンダ１２およびプランジャ１４は、その軸線が鉛直方向となるように設置され、プランジャ１４の重量およびプランジャ１４に付与されるおもり２６の重量が、流体室２４内の流体に圧力として作用する。流体回路２０の分岐回路２２が分岐する分岐点２８より下流には、流路を閉状態と開状態に切り換える開閉弁３０が配置されている。
【００１０】
開閉弁３０を閉じた状態でポンプ１８を運転すると、流体は流体室２４に送られ、プランジャ１４を押し上げる。このとき、プランジャ１４とおもり２６の重量が流体に加わり、ポンプ１８にとって背圧として作用する。このときの圧力は、プランジャおよびおもりの重量をプランジャの軸直交断面積で割った値である。さらに、この圧力は、プランジャ１４の位置、すなわち流体室２４の容積の大小に関係なく一定である。すなわち、ポンプ１８に一定の背圧が加わる。プランジャ１４が所定の位置まで上昇したら、ポンプ１８を停止し、開閉弁３０を開いた状態とする。このプランジャ１４の位置は、プランジャ１４がこの位置まで後退するとオンとなるリミットスイッチなどを用いて検出することができる。また、ポンプ１８が往復動ポンプなど、定量性のあるポンプである場合には、ポンプの吐出流量に基づきプランジャ１４の位置を求めることができる。ポンプ１８が往復動ポンプであれば、そのストローク回数から吐出流量が定まり、よってプランジャ１４の位置を求めることが可能である。開閉弁３０を開くと、流体室２４内の流体は、開閉弁３０を通って流体回路２０の下流へと流れる。流体室２４内の流体が所定量放出されたら、開閉弁３０を再び閉じて、ポンプ１８を運転する。開閉弁３０を開いている間、流体回路２０の、分岐点２８より下流側においては、脈動などの変動成分のない一定流量となる。
【００１１】
開閉弁３０は、背圧を付与するための弁ではないので、流路を絞る必要がない。また、流体回路２０の他の部分およびシリンダ１２内などの部分についても、流路が狭くなっている部分がなく、開閉弁３０において十分広い流路が確保されていれば、本実施形態の背圧付与装置をスラリ（固液混合流体）を取り扱う流路回路に適用することができる。
【００１２】
図２は、本発明にかかる他の実施形態の背圧付与装置４０の概略構成を示す図である。背圧付与装置４０は、二つの背圧付与構成１０Ａ，１０Ｂを有し、これらの構成要素は、それぞれ図１に示す背圧付与装置１０と同様であり、同様の構成要素には、これの符号に「Ａ」または「Ｂ」を添えて示し、個々の説明は省略する。
【００１３】
ポンプ１８から吐出された流体を導く流体回路２０には、切換弁４２が設けられている。切換弁４２は、ポンプ１８から送られてきた流体を流体室２４Ａ，２４Ｂのいずれか一方に導き、またこれと同時に他方の流体室を流体回路２０の下流側へと接続するように動作する。
【００１４】
図２に示すように、切換弁４２をポンプ１８から送られた流体が流体室２４Ｂに送られる状態とする。このとき流体室２４Ａは、流体回路２０の下流に接続される状態となる。ポンプ１８からの流体が流体室２４Ｂに送られることによってプランジャ１４Ｂは押し上げられ、このときの反作用が、ポンプ１８に対して背圧として作用する。前述したように、プランジャ１４Ｂとおもり２６Ｂの重さが一定であるので、プランジャ１４Ｂが押し上げられている間、ポンプ１８の背圧は一定となる。流体室２４Ｂが所定の容積に達すると、切換弁４２を図３に示すように切り換える。すなわち、ポンプ１８が吐出した流体を流体室２４Ａに導き、他方の流体室２４Ｂを流体回路２０の下流側につながるようにする。これによって、プランジャ１４Ａが押し上げられ、一方でプランジャ１４Ｂは流体室２４Ｂ内の流体を流体回路２０の下流側へ送り出す。流体室２４Ａの容積が所定値に達すると、切換弁４２を再び図２の示す位置に切り換え、ポンプ１８からの流体を流体室２４Ｂに送り、一方流体室２４Ａ内の流体を流体回路２０の下流へと送り出す。切換弁４２の切り換えのタイミングは、流体が送り込まれている流体室の容積が所定の値となったときに行う。これは、前述の背圧付与装置１０の場合と同様に、プランジャ１４Ａ，１４Ｂが所定位置まで上昇したことを検知するスイッチを設けることによって達成することができる。また、定量性のあるポンプであれば、そのポンプの吐出量に基づきタイミングを定めることもできる。
【００１５】
プランジャ１４Ａ，１４Ｂの移動の範囲は、プランジャの下面がシリンダの下端に当接する位置から、パッキン１６Ａ，１６Ｂにて流体室２４Ａ、２４Ｂ内の封止が行える上限の位置までとすることができる。また、プランジャ１４Ａ，１４Ｂの一方が、上昇している間に他方のプランジャが移動範囲の下端に移動している場合においては、切換弁４２の切り換えを続けることで、連続的にポンプ１８に背圧を付与することができる。また、プランジャ１４Ａ、１４Ｂの一方が上昇を終了する前に、他方が下降を終えない場合には、二つの流体室２４Ａ，２４Ｂの容積が共に所定の上限値に達するまで、ポンプ１８に連続的に背圧を付与することができる。また、この場合には、流体回路２０の、切換弁４２より下流側に対して、脈動がほとんどない一定流量で流体を送ることができる。ただし、切換弁４２の切り換え動作中には、わずかではあるが一時的に流れが止まる期間が発生する。
【００１６】
切換弁４２は、流路を切り換えるものであって、背圧を付与する必要がないので、流路を狭める必要がない。したがって、流体回路に流れる流体をスラリとした場合であっても、固体成分が流路を閉塞することがない。
【００１７】
図４は、前述の実施形態のプランジャに負荷を与える構成としてのおもり２６，２６Ａ，２６Ｂに代替可能な、ダンパ装置４４を設けた構成を示す。図中、シリンダ、プランジャなどは、符号１２，１４など背圧付与装置１０と同じものを付すが、背圧付与装置４０にも当然適用できる。ダンパ装置４４は、プランジャ１４の速度に比例した力を発生するダンパ部４６と、ダンパ部の発生する力を増幅するブースタ部４８を含む。ダンパ部４６は、ピストン５０で仕切られた二つの油圧室５２，５４を有し、この油圧室を連通する流路に、オリフィス５６と逆止弁５８が並列に配置されている。ブースタ部４８は、断面積の異なるピストン６０，６２と、これらの間に流体を封入した油圧室６４を有する。二つのピストンの断面積の比と、プランジャ１４とダンパ部４６に作用する力の比が等しくなる。
【００１８】
ポンプ１８からの流体が流体室２４に送られると、プランジャ１４は上昇し、ブースタ部４８を介して、ダンパ部４６のピストン５０を押し上げる。これにより、油圧室５４の流体がオリフィス５６を通過して、もう一つの油圧室５２に向かう。このとき、逆止弁５８は閉止状態となり、流体はここを流れない。このオリフィス５６を通過する速度にほぼ比例して減衰力が大きくなり、この減衰力がポンプ１８に背圧として作用する。この背圧は、流体室２４の容積、すなわちプランジャ１４の位置とは関係なく作用する。
【００１９】
流体室２４より流体を送り出す際には、プランジャ１４を含む往復運動を行う部分の重量が作用する。油圧室５２の流体は、逆止弁５８およびオリフィス５６を通過して油圧室５４へ流れる。
【００２０】
オリフィス５６の流路断面積を変更することにより、減衰力を変更することができ、ポンプ１８に付与する背圧を変更することができる。また、プランジャ１４が上昇する際と、下降する際においてプランジャ１４が流体に及ぼす圧力を変更するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】他の実施形態の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示す切換弁４２の異なる動作状態を示す図である。
【図４】負荷を与える構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０，４０　背圧付与装置、１２　シリンダ、１４　プランジャ、１８　ポンプ、２０　流体回路、２２　分岐回路、２４　流体室、２６　おもり、３０　開閉弁、４２　切換弁、４４　ダンパ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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