(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧Ｐｓの計量媒体が充填されている吸引ラインと、この吸引ラインに吸引弁を介して接続される計量ポンプと、この計量ポンプに圧力弁を介して接続されて液圧Ｐｄの前記計量媒体が充填されている圧力ラインとを備えていて液体計量媒体を計量する計量システムであって、
前記計量ポンプが、前記吸引ラインから前記計量媒体を吸い出して前記圧力ラインに排出する搬送チャンバと、この搬送チャンバの容積を変化させる可動変位要素とを備えていて、
前記可動変位要素が第一位置にあるとき前記搬送チャンバの容積が最小Ｖｍｉｎとなり、前記可動変位要素が第二位置にあるとき前記搬送チャンバの容積が最大Ｖｍａｘとなる状態に前記可動変位要素が移動可能に構成されて、前記Ｖｍｉｎと前記Ｖｍａｘとは下記の数式（１）を満たす範囲で設定されていて、
前記計量ポンプが、前記可動変位要素の振動移動により前記吸引ラインから前記搬送チャンバへの前記計量媒体の吸い出しと、前記搬送チャンバから前記圧力ラインへの前記計量媒体の排出とを交互に実行する構成を備えることを特徴とする計量システム。
【数１】
0006339072.tif 000009
ここでκの値はκ＝１．５に設定されている。
【請求項２】
0006339072.tif 000010
である請求項１に記載の計量システム。
【請求項３】
前記液圧Ｐｄが、Ｐｄ＞７バールである請求項１または２に記載の計量システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の計量システムに使用される計量ポンプであって、
吸引ラインから計量媒体を吸い出して圧力ラインに排出する搬送チャンバと、この搬送チャンバの容積を変化させる可動変位要素とを備えていて、
前記可動変位要素が第一位置にあるとき前記搬送チャンバの容積が最小Ｖｍｉｎとなり、前記可動変位要素が第二位置にあるとき前記搬送チャンバの容積が最大Ｖｍａｘとなる状態に前記可動変位要素が移動可能に構成されていて、
前記搬送チャンバが、前記圧力ラインへの接続のため圧力弁を介して圧力接続部に接続され、前記吸引ラインへの接続のため吸引弁を介して吸引接続部に接続されていて、
前記Ｖｍｉｎと前記Ｖｍａｘとは下記の数式（２）を満たす範囲で設定されていることを特徴とする計量ポンプ。
【数２】
0006339072.tif 000011
【請求項５】
前記第一位置と前記第二位置との間に設けられる第三位置を有していて、前記可動変位要素が前記第三位置にあるときの前記搬送チャンバの作動容積ＶＡがＶｍｉｎ＜ＶＡ＜Ｖｍａｘの条件を満たすものであり、
前記可動変位要素が、前記第二位置と前記第三位置との間を前後方向に移動する一つの動作モードと、前記第一位置と前記第二位置との間を前後方向に移動する排出モードとの二つの動作モードを有する請求項４に記載の計量ポンプ。
【請求項６】
前記計量ポンプを、定期的に前記排出モードへと一時的に切り替える装置が備えられている請求項５に記載の計量ポンプ。
【請求項７】
前記搬送チャンバにおいて、気体媒体を検知する装置が備えられ、前記検知装置が前記搬送チャンバの中の気体媒体を検知すると、前記計量ポンプを前記排出モードに切り替える装置が備えられている請求項５に記載の計量ポンプ。
【請求項８】
前記可動変位要素の移動方向と前記圧力弁の閉止要素の移動方向とによりなす角度が１５〜８５°であり、前記可動変位要素の移動方向と前記吸引弁の閉止要素の移動方向とによりなす角度が１５〜８５°である請求項４〜７のいずれかに記載の計量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の計量媒体を計量する計量システムに関し、当該システムは、液圧ｐｓの液体媒体が充填されている吸引ラインと、液圧ｐｄの計量媒体が充填されている圧力ラインとを有し、当該吸引ラインは、計量ポンプとして構成された計量部材により、当該圧力ラインに接続されている。計量ポンプを用いて、吸引ラインから圧力ラインへの計量媒体の搬送が可能となる。このため、計量ポンプは搬送チャンバを備え、例えばダイアフラムなどの可動変位要素の第一位置で搬送チャンバの容積が最小Ｖｍｉｎとなり、この変位要素の第二位置で搬送チャンバの容積が最大Ｖｍａｘとなるよう、変位要素の補助により容積を変化させることができる。この場合、搬送チャンバは圧力弁により圧力ラインに接続され、吸引弁により吸引ラインに接続される。変位要素が振動移動することで、計量媒体の、吸引弁を介した吸引ラインから搬送チャンバへの吸い出しと、圧力弁を介した搬送チャンバから圧力ラインへの排出とを交互に行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
この種の計量システム及びこれに対応する計量ポンプは、長年にわたり公知である。
【０００３】
膜ポンプとして構成された計量ポンプは、ＥＰ１５４６５５７Ｂ１に記載されている。
【０００４】
液体、特に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）などの脱気搬送媒体の計量時、吸引接続部に接続された吸引ライン内に気泡が発生し、計量ヘッドに吸引される可能性がある。搬送チャンバ内で気泡が発生する可能性もある。これは、例えば週末明けなど、比較的長期の計量休止の後にしばしば発生する。吸引接続部は吸引ラインに接続されており、当該吸引ラインは、最も単純な場合、ホースとして構成され、保存チャンバ内に終端しているため、保存チャンバの交換時、特にポンプ稼働時では、吸引ラインが一時的に搬送媒体に接続されず、空気が吸引される場合がある。
【０００５】
振動している搬送ポンプの搬送チャンバに過剰な気体が存在する場合、取り込まれた気体の体積に起因するポンプ自身の圧縮率が、液圧ｐｄに対して圧力弁を開き、任意において、戻りバネや圧力弁自身の重量で閉止させるほど十分ではない場合、計量行程で障害が発生する可能性がある。言い換えれば、搬送チャンバ内の気体の割合が高くなりすぎると、圧力接続部に接続されている圧力弁を開くため、第二位置から第一位置へと変位要素が移動するが、搬送チャンバの圧力が十分に上がらないことも起こりうる。これは、液体に比べて気体の圧縮率が高いためである。
【０００６】
従って、変位要素が圧力弁を開くために十分高い圧力をかけることができなくなった場合、搬送媒体はポンプで供給されなくなる。言い換えれば、所望の計量ができなくなる。
【０００７】
このような状況を解決するには、圧力接続部にかけられた対圧ｐｄに対する圧縮率を元に戻す必要がある。
【０００８】
これについては様々な対策が公知となっている。最も単純な事例として、手動で開放できる搬送チャンバに螺合可能な排出開口部が計量ポンプに設けられており、液圧ｐｄに対して一時的に作動しなくなるが、大気圧に対して作動するよう構成されている。従って、排出開口部を介して搬送チャンバ内の気体を逃すことができる。ただし人の介入が必要な点がこの方法の欠点である。
【０００９】
別の対策では、稼働弁にそれぞれ排出用開口部が設けられ、定期的にこの弁が開かれる
。ただし搬送チャンバ内に気体が存在しなくても、上記排出開口部が開かれるため、搬送媒体の一定の漏れが発生する点が、この方法の欠点である。
【００１０】
一方、ＥＰ１５４６５５７Ｂ１に開示されている搬送ポンプは、その一方が搬送チャンバ、他方が圧力接続部に接続されるよう構成されており、液体が圧力ラインから搬送チャンバへと再流入可能となるよう、間欠的に開くようになっている。このため、搬送チャンバから気体を同時に逃すことができ、圧縮性気体と非圧縮性液体との割合が再び向上し、理想的には、圧力接続部にかかる対圧ｐｄが搬送チャンバ内で再度到達可能となる。
【００１１】
しかしながら、このような解決策は、更に設けられたバイパスラインの他に、これを閉じる弁や、弁を作動させる作動装置が必要になるため、やや煩雑である。更に、搬送チャンバに気体が存在していないときにもバイパス弁を間欠的に開くことで、開放に伴うポンプ効率の低下が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術に鑑み、本発明の目的は、単純な構成で漏れが発生せず、高効率の計量システムおよびこれに適した計量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】
【００１３】
この計量システムにおいて、以下により目的が達成される。
0006339072.tif 000002
ここで、κ＝１．５。
【００１４】
上記指数κは断熱指数であり、一定体積の媒体の比熱容量に対する、一定圧力の媒体の比熱容量の比を示す物理量である。この値κは、それぞれの気体で異なり、温度によっても変化する。実用上あらゆる適用を含めるよう、κの値は１．５に設定されている。最初に記載しているように、変位要素は対圧すなわち圧力ライン上の圧力ｐｄに対して作動しなければならない。搬送チャンバは一般に逆止弁によって圧力ラインに接続されているため、変位要素は更に逆止弁のばね力に対して作動しなければならず、また任意において、閉止する弁体の配置によっては、その重量に対して作動しなければならない場合もある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、搬送チャンバに多くの空気が存在する場合でも、搬送チャンバの最大容積Ｖｍａｘと最小容積Ｖｍｉｎとの比が大きくなるよう選択されているので、必要な圧力ｐｄに到達させることができる。吸引ラインｐｓの計量媒体の液圧は、大気圧に対応する場合がほとんどであるが、吸引ラインがすでに過剰な圧力または負圧になっている場合の適用も想定可能である。
従ってＶｍａｘとＶｍｉｎの比は、圧力ラインで想定される液圧ｐｄに依存する。
【００１６】
好適な実施形態において、圧力ラインの計量システムの液圧ｐｄは、ｐｄ＞７バール、好適にはｐｄ＞１０バール、最適にはｐｄ＞１６バールである。このように高い液圧で精度の高い計量を実行する場合、信頼性のある排出部が特に有利である。
好適な実施形態の代表的な適用を以下に示す。
0006339072.tif 000003
、好適には
0006339072.tif 000004
、最適には
0006339072.tif 000005
。
【００１７】
上記の比により、幅広い適用に対応し、機能的に信頼性を有する計量システムが得られる。
【００１８】
本発明にかかる上記計量システムで使用される計量ポンプに関し、以下により目的が達成される。
0006339072.tif 000006
、好適には
0006339072.tif 000007
、最適には
0006339072.tif 000008
【００１９】
ほとんどの適用において、計量ポンプを使用する計量システムは、搬送チャンバの最大圧力と最小圧力との比を適宜選択することで、搬送チャンバに多くの空気が入り込んでいる場合でも、計量ポンプ自身の圧縮率は、搬送チャンバから圧力ラインの液圧ｐｄに対して空気を搬送できる十分なレベルとされる。
【００２０】
計量ポンプの特に好適な実施形態では、変位要素の第一位置と第二位置との間に、変位要素の第三位置が設定されている。搬送チャンバの作動容積をＶＡとし、Ｖｍｉｎ＜ＶＡ＜Ｖｍａｘの関係において、計量ポンプは以下の二つの動作モードを有する。即ち、第一位置と第二位置、又は第二位置と第三位置との間を変位要素が前後に移動する計量モードと、第一位置と第二位置の間を変位要素が前後に移動する排出モードである。
【００２１】
言い換えれば、最大行程容積（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）は、排出モードにおいてのみ達成され、通常の計量モードでは、行程容積は（Ｖｍａｘ−ＶＡ）または（ＶＡ−Ｖｍｉｎ）
のいずれかのみとなる。
【００２２】
行程容積が小さくなり、これに伴って変位要素の行程も小さくなると、特にダイアフラムとして構成されている変位要素の耐用年数を延ばすことができる。従って、好適な実施形態では、最大行程は排出モードにおいてのみ発生し、計量モードでは、短縮行程のみ発生する。
【００２３】
好適な実施形態では、一定間隔で、計量ポンプを一時的に排出モードに切り替える装置が提供される。例えばこのような計量ポンプを、５０行程又は２００行程毎に１行程の割合で排出モードに切り替えることができる。これにより、搬送チャンバ内に存在しうる気体媒体が、搬送チャンバから確実に押し出される。
【００２４】
あるいは、搬送チャンバ内の気体媒体の検出装置を計量ポンプに備え、この検出装置によるヘッド内の気体媒体の検出に対応し、計量ポンプを排出モードに切り替える制御装置を提供してよい。
【００２５】
更なる利点、特徴及び適用可能性については、好適な実施形態の説明及び以下の図面を参照することで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明にかかる計量ポンプの計量ヘッドの断面図である。
【図２】図２は、図１に示す実施形態の平面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明にかかる計量ポンプの実施形態としての計量ヘッドの断面図である。計量ヘッド１０は、ダイアフラム２に接続された変位要素１を有する。変位要素１の移動により、ダイアフラム２が前後に移動することで、搬送チャンバ３の容積が変化する。搬送チャンバ３は、直列接続され、吸引弁を構成する二個の逆止弁８、９により、吸引接続部５に接続されている。計量システムの吸引ラインは、例えば吸引接続部５に接続されることで、搬送チャンバ３の容積が増えるよう、ダイアフラム２が変位要素１と共に移動する際、計量媒体が吸引ラインから搬送チャンバ３へと吸引される。
【００２８】
直列に配列され、圧力弁を構成する二個の逆止弁６，７により、搬送チャンバ３は圧力接続部４にも接続されている。この圧力接続部は、計量システムの圧力ラインに接続可能であり、搬送チャンバ３の容積が減少するよう、変位要素１と共にダイアフラム２が移動する際、二個の逆止弁６，７及び圧力接続部４を介して、計量媒体が圧力ラインへと押し出される。
【００２９】
図２は、計量ヘッド１０の斜視図であり、圧力接続部４及び吸引接続部５を示す。
【００３０】
搬送チャンバ３は、ダイアフラムが内部で前後に移動するチャンバから構成される一方、ダイアフラムチャンバを逆止弁９に接続する吸引路１２と、ダイアフラムチャンバを逆止弁７に接続する圧力路１１から構成される。圧力路１１と吸引路１２は、搬送チャンバの容積の一部を構成する。可動ダイアフラム２の補助により調節可能な、搬送チャンバ３の最小容積Ｖｍｉｎは、少なくとも圧力路１１の容積及び吸引路１２の容積を構成する。
【００３１】
搬送チャンバの最小容積Ｖｍｉｎとして、できるだけ小さい値を選択するために、圧力路１１と吸引路１２は、変位要素１の移動方向に対して横方向に配列される。言い換えれば、変位要素の移動方向は、圧力弁の閉止要素の移動方向及び吸引弁の閉止要素の移動方向に対して約４５°の角度をなす。
【００３２】
上記実施形態において、上記比Ｖｍａｘ/Ｖｍｉｎの値は約３に設定されている。計量ポンプが高圧に対して作動する場合、これよりも高い比の値を選択してよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  変位要素
２  ダイアフラム
３  搬送チャンバ
４  圧力接続部
５  吸引接続部
６，７  逆止弁
８，９  逆止弁
１０  計量ヘッド
１１  圧力路
１２  吸引路
【図１】
0006339072.tif 000012
【図２】
0006339072.tif 000013