JP6855005B2

JP6855005B2 - エナーシャポンプ

Info

Publication number: JP6855005B2
Application number: JP2016011594A
Authority: JP
Inventors: 章裕五十嵐; 成紀豊田
Original assignee: アイメックス株式会社
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: JP2017133368A

Description

本発明は、種々の液体の移送に使用することができるエナーシャポンプに関するものである。

従来、極低温液体を移送するために種々のポンプが提案されている。

例えば、特表２０１５−５０１９０１号公報には、ポンピングチャンバ（４４）内を往復動可能なピストンを備えた往復式極低温ポンプ（２）が開示されている。

また、特開２０１５−６１９７８号公報には、超伝導線が超伝導転移する温度以下の液体を移送する極低温液体用ポンブ（１）が開示されている。

これらの従来のポンプは、いずれも極低温液体を移送するために複雑な構造を有する。

特表２０１５−５０１９０１号公報特開２０１５−６１９７８号公報

本発明の目的は、簡単な構成を有し、簡便な使用を可能にする、エナーシャポンプを提供することにある。

本発明の他の目的は、液体窒素等の極低温液体の移送にも、水等のその他の液体の移送にも使用することができる、エナーシャポンプを提供することにある。

本発明のエナーシャポンプは、エナーシャポンプ本体の汲み上げ用パイプの内部に流体通路を形成し、前記流体通路の流体流入口に少なくとも一つの逆止弁を設け、被移送流体中で前記逆止弁を開閉させる方向に前記汲み上げ用パイプを往復動させる、エナーシャポンプにおいて、前記逆止弁は、前記流体通路の前記流体流入口に連結された逆止弁内の流体通路と、前記逆止弁内の流体通路に配置され、前記汲み上げ用パイプを前記被移送流体から引き抜く方向に移動させると、前記逆止弁内の流体通路を閉鎖する方向に移動し、かつ、前記汲み上げ用パイプを前記被移送流体中に押し込む方向に移動させると、前記逆止弁内の流体通路を開放する方向に移動する、チェッキボールを有し、前記逆止弁は、前記汲み上げ用パイプに固定された上部材と、前記上部材の外面に螺合する弁ケースと、前記弁ケースの内面に螺合する下部材を有し、前記上部材と前記下部材に前記逆止弁内の流体通路を形成し、前記逆止弁は、前記上部材と前記下部材の間に配置されて前記弁ケースの内部に固定される、環状のチェッキボールホルダーを有し、前記チェッキボールホルダーの内周面に、前記チェッキボールの移動方向に延在する複数の突条と、隣り合う前記突条間に形成され、かつ、前記逆止弁内の流体通路の一部を構成する、溝状通路を形成し、前記チェッキボールホルダーの内周面に隣接する位置に前記チェッキボールを配置し、前記逆止弁内の流体通路に前記チェッキボールのリフトを規制するリフト規制部材を設けたことを特徴とする。

本発明のエナーシャポンプは、エナーシャポンプ本体の汲み上げ用パイプを被移送流体中に押し込む方向に移動させると、汲み上げ用パイプの流体通路の内部の被移送流体に慣性力が作用し、この移送流体がピストンのように汲み上げ用パイプの移動方向とは逆方向に相対的に移動することになる。これにより、汲み上げ用パイプの流体通路の内部に負圧が発生し、この負圧により逆止弁が開放して汲み上げ用パイプの流体通路に被移送流体が流入する。次いで、汲み上げ用パイプを被移送流体から引き抜く方向に移動させると、汲み上げ用パイプの流体通路の内部が正圧になり、この正圧によって逆止弁が閉鎖される。このように逆止弁を開閉させることにより、汲み上げ用パイプの流体通路には新たに被移送流体が流入するから、汲み上げ用パイプを往復動させることによって被移送流体を移送することができる。
また、汲み上げ用パイプの往復動の速度を低下させると、汲み上げ用パイプの流体通路の内部の被移送流体に慣性力が減少し、汲み上げ用パイプを被移送流体中に押し込む方向に移動させるときに汲み上げ用パイプの流体通路の内部に発生する負圧も減少し、汲み上げ用パイプを被移送流体から引き抜く方向に移動させるときに汲み上げ用パイプの流体通路の内部に発生する正圧も減少する。これにより、逆止弁は単に開閉を繰返すのみで、被移送流体は移送されない。したがって、汲み上げ用パイプを低速で往復動させておけば、汲み上げ用パイプの往復動を停止させることなく、被移送流体の移送を停止することができる。
本発明のエナーシャポンプは、流体通路を有する汲み上げ用パイプと、この流体通路に設けられた少なくとも一つの逆止弁と、被搬送流体中で前記逆止弁を開閉させる方向に前記汲み上げ用パイプを往復動させるための駆動機構とによって構成することができるから、簡単な構成で確実に被移送流体を移送することができる。

本発明のエナーシャポンプでは、ポンプ本体の流体通路に複数の逆止弁を直列に設けることができる。これにより、被移送流体を確実に移送することができる。

本発明のエナーシャポンプでは、また、ポンプ本体の流体通路に複数の逆止弁を並列に設けることができる。これにより、被移送流体の移送量を増加させることができる。

本発明のエナーシャポンプは、両端部にそれぞれ開口部を有する管部材によって汲み上げ用パイプを構成し、この管部材の一方の開口部を流体流入口とし、この管部材の他方の開口部を流体吐出口とすることができる。また、本発明のエナーシャポンプは、逆止弁をフート弁によって構成することができる。このフート弁を管部材の流体流入口に設ければ、本発明のエナーシャポンプの主要な構成部品を制作することができる。管部材もフート弁も入手が容易であるから、本発明のエナーシャポンプは容易に制作することができる。
前述のように、本発明のエナーシャポンプは、ポンプ本体を低速で往復動させておけば、ポンプ本体の往復動を停止させることなく、被移送流体の移送を停止させることができる。したがって、被移送流体の移送を停止している間も、フート弁のボール弁体を弁座に繰返し衝突させ、凍結によってボール弁体が弁座に固着することを防止することができるから、本発明のエナーシャポンプは、液体窒素等の極低温液体の移送に使用することができる。

図１は、本発明のエナーシャポンプの一実施例の正面図である。図２は、図１のエナーシャポンプの流体流入口付近の断面図である。図３は、図１のＡ部分の拡大断面図である。図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ方向の断面図であり、図４（ｂ）は図３のＣ−Ｃ方向の断面図である。図５は、本発明のエナーシャポンプのポンプ能力の実測値を示す線図である。

種々の液体を移送することが可能であり、液体窒素等の極低温液体の移送にも使用することができる、小型化が容易であり、簡単な構成のエナーシャポンプを提供する。

図１に示すように、エナーシャポンプ本体１は汲み上げ用パイプ２を有し、汲み上げ用パイプ２の一端に形成された流体流入口３には、逆流防止用フート弁４が設けられている。図示のように、汲み上げ用パイプ２はＵ字状屈曲部２ａを有し、Ｕ字状屈曲部２ａの先端には流体吐出口５が形成されている。流体流入口３は汲み上げ用パイプ２の内部に形成された流体通路６の一端に開口し、流体吐出口５は流体通路６の他端に開口している。汲み上げ用パイプ２は連結具７によって連結棒８に固定され、連結棒８はスライド板９に連結されている。スライド板９は機枠１０に上下動自在に支持され、機枠１０にはポンプ駆動用モータ１１が取り付けられている。ポンプ駆動用モータ１１の回転軸１２には偏心カム１３が取り付けられ、偏心カム１３はスライド板９のカム穴９ａと摺動自在に係合している。これにより、ポンプ駆動用モータ１１を駆動させると、偏心カム１３が回転し、スライド板９が上下動する。スライド板９の上下動は連結棒８を介して汲み上げ用パイプ２に伝達され、汲み上げ用パイプ２が上下動することになる。なお、機枠１０は機枠１４の上に固定され、機枠１４は中空の台座１５の上に設置される。台座１５の内部空間１５ａには被移送流体１６を収容した容器１７が配置される。

図２乃至４に示すように、逆流防止用フート弁４は汲み上げ用パイプ２の流体流入口３に取り付けられ、上部材４ａ、下部材４ｃをフート弁ケース４ｄの内部に螺合させて配置している。チェッキボールホルダー４ｂの内側にはチェッキボール４ｅが収容され、チェッキボール４ｅのリフトは、上部材４ａからチェッキボール４ｅに向かって突設されたリフト規制部材４ｆによって規制される。例えば、連結棒８の上下動の振幅を１５ｍｍに設定したとき、チェッキボール４ｅのリフトは、連結棒８の振幅よりも小さな値に、例えば、２ｍｍに設定することができる。図４（ｂ）に示すように、上部材４ａには逆止弁内の流体通路を構成する４つの流体通路４ａ_１、４ａ_２、４ａ_３、４ａ_４が形成されている。また、図４（ａ）に示すように、チェッキホルダー４ｂの内周面には複数の突条４ｂ_１が形成され、隣り合う突条４ｂ_１の間には、それぞれ、溝状通路４ｂ_２が形成されている。これによりチェッキボール４ｅとチェッキホルダー４ｂの内周面との間に逆止弁内の流体通路を画成している。なお、図４（ａ）中、参照番号４ｃ_１は、下部材４ｃに形成された逆止弁内の流体通路を示す。なお、図２及び図３中、参照番号４ｇはチェッキボールホルダー４ｂと下部材４ｃとの間に介装された環状のスペーサーを示す。

図１に示すように、ポンプ駆動用モータ１１を作動させ、汲み上げ用パイプ２を上下動させると、汲み上げ用パイプ２が下方へ移動するときには、汲み上げ用パイプ２の流体通路６の内部の被移送流体は、慣性力によって、汲み上げ用パイプ２に対して相対的に上方へ移動し、これにより、被移送流体があたかもピストンのように作用して流体通路６の内部に負圧を発生させる。この負圧により、逆流防止用フート弁４が開放し、容器１７内の被移送流体１６が汲み上げ用パイプ２の流体通路６の内部に流入する。次いで、汲み上げ用パイプ２が上方へ移動するときには、汲み上げ用パイプ２の流体通路６の内部の被移送流体は、慣性力によって、汲み上げ用パイプ２に対して相対的に下方へ移動し、これにより、被移送流体があたかもピストンのように作用して流体通路６の内部に正圧を発生させる。この正圧によって、逆流防止用フート弁４が閉鎖し、汲み上げ用パイプ２の流体通路６の内部の被移送流体は、流体通路の流体吐出口５に向かって、汲み上げ用パイプ２のリフト分だけ移動する。このように、汲み上げ用パイプ２を連続的に上下動させることによって、容器１７の内部の被移送流体１６を組み上げることができる。
また、ポンプ駆動用モータ１１の回転速度を低下させると、汲み上げ用パイプ２の上下動の速度も低下するから、汲み上げ用パイプ２の上下動に伴って汲み上げ用パイプ２の内部の被移送流体に作用する慣性力は減少する。これにより、逆流防止用フート弁４は単に開閉を繰り返すのみで、容器１７の内部の被移送流体１６は移送されない。したがって、汲み上げ用パイプ２を低速で上下動させておけば、エナーシャポンプ本体１を停止させることなく、被移送流体の移送を停止することができる。

図５は、本発明のエナーシャポンプのポンプ能力の実測値を表した線図である。同図中、参照番号２０は、被搬送流体１６を水としたときのポンプ駆動用モータ１１の回転数と流体吐出口５からの吐出量との関係を示す線図である。同図中、参照番号２１は、被搬送流体１６を液体窒素としたときのポンプ駆動用モータ１１の回転数と流体吐出口５からの吐出量との関係を示す線図である。被搬送流体１６を液体窒素としたときは、ポンプ駆動用モータ１１の回転数が約４００ｒｐｍのときに流体吐出口５からの吐出量がゼロになる。また、同図中、参照番号２２は、参照番号２０で示した水の吐出量の４０％を示す線図である。線図２１と線図２２を比較すると、ポンプ駆動用モータ１１の回転数の増減に伴う被搬送流体１６の吐出量の増減は、被搬送流体１６が水の場合も液体窒素の場合も、略同様の傾向を示すことが分かる。

本発明のエナーシャポンプでは、エナーシャポンプ本体１の流体通路６に複数の逆止弁を直列に設けることができる。これにより、被移送流体１６を確実に移送することができる。本発明のエナーシャポンプでは、また、エナーシャポンプ本体１の流体通路６に複数の逆止弁を並列に設けることができる。これにより、被移送流体１６の移送量を増加させることができる。

本発明のエナーシャポンプは、構造が簡単で、小型化が可能であるから、種々の産業機械に取り付けることができる。

１エナーシャポンプ本体
２汲み上げ用パイプ
３流体流入口
４逆流防止用フート弁
４ｅチェッキボール
５流体吐出口
６流体通路
７連結具
８連結棒
９スライド板
９ａカム面
１０機枠
１１ポンプ駆動用モータ
１２回転軸
１３偏心カム

Claims

エナーシャポンプ本体の汲み上げ用パイプの内部に流体通路を形成し、前記流体通路の流体流入口に少なくとも一つの逆止弁を設け、被移送流体中で前記逆止弁を開閉させる方向に前記汲み上げ用パイプを往復動させる、エナーシャポンプにおいて、前記逆止弁は、前記流体通路の前記流体流入口に連結された逆止弁内の流体通路と、前記逆止弁内の流体通路に配置され、前記汲み上げ用パイプを前記被移送流体から引き抜く方向に移動させると、前記逆止弁内の流体通路を閉鎖する方向に移動し、かつ、前記汲み上げ用パイプを前記被移送流体中に押し込む方向に移動させると、前記逆止弁内の流体通路を開放する方向に移動する、チェッキボールを有し、前記逆止弁は、前記汲み上げ用パイプに固定された上部材と、前記上部材の外面に螺合する弁ケースと、前記弁ケースの内面に螺合する下部材を有し、前記上部材と前記下部材に前記逆止弁内の流体通路を形成し、前記逆止弁は、前記上部材と前記下部材の間に配置されて前記弁ケースの内部に固定される、環状のチェッキボールホルダーを有し、前記チェッキボールホルダーの内周面に、前記チェッキボールの移動方向に延在する複数の突条と、隣り合う前記突条間に形成され、かつ、前記逆止弁内の流体通路の一部を構成する、溝状通路を形成し、前記チェッキボールホルダーの内周面に隣接する位置に前記チェッキボールを配置し、前記逆止弁内の流体通路に前記チェッキボールのリフトを規制するリフト規制部材を設けたことを特徴とする、エナーシャポンプ。
請求項１に記載したエナーシャポンプにおいて、前記逆止弁を前記流体通路に関して直列に複数設けたことを特徴とする、前記エナーシャポンプ。
請求項１に記載したエナーシャポンプにおいて、前記逆止弁を前記流体通路に関して並列に複数設けたことを特徴とする、前記エナーシャポンプ。
請求項１に記載したエナーシャポンプにおいて、前記汲み上げ用パイプを両端部にそれぞれ開口部を有する管部材によって構成し、前記管部材の一方の開口部を流体流入口とし、前記管部材の他方の開口部を流体吐出口としたことを特徴とする、前記エナーシャポンプ。
請求項４に記載したエナーシャポンプにおいて、前記逆止弁をフート弁によって構成し、前記フート弁を前記管部材の前記流体流入口に設けたことを特徴とする、前記エナーシャポンプ。