JP7819086B2 - 往復動ポンプ - Google Patents
往復動ポンプInfo
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Description
をさらに備える。
往復動ポンプ100は、一例として液体水素のような極低温の液体を高圧(90MPa程度)まで昇圧するための装置である。図1に示すように、往復動ポンプ100は、ピストン1と、シリンダ2と、駆動部3と、ケーシング4と、逆止弁5と、排出配管6と、吐出弁7と、計測部8と、を備えている。ピストン1とシリンダ2はポンプ本体9を構成する。
ピストン1は、上下方向に延びる軸線Oを中心とする円柱状のピストン本体10と、このピストン本体10に取り付けられたウェアリング11、及びピストンリング12と、を有している。ピストン本体10の径方向における寸法は軸線O方向の全域にわたって一定である。ウェアリング11は、ピストン本体10の先端部に設けられている。ウェアリング11は、軸線Oを中心とする円環状をなし、樹脂材料で形成されている。
シリンダ2は、ピストン1を外周側から覆う有底円筒状をなしている。ピストン1は、シリンダ2の上方の開口部hから当該シリンダ2の内部に挿入されている。シリンダ2の内部におけるピストン1の先端部よりも下方の空間は圧縮室21とされている。シリンダ2の底部には、この圧縮室21への液体水素を導くための逆止弁5が設けられている。この逆止弁5は、シリンダ2の外部から圧縮室21内に向かう方向のみに液体水素を流入させることが可能とされている。言い換えると、圧縮室21の圧力が高まっても、逆止弁5を通じて液体水素がシリンダ2の外部に流出することがない。
上述のピストン1は、シリンダ2内で駆動部3によって駆動力を与えられることで軸線O方向に往復動する。駆動部3は、偏心軸部31と、回転体32と、リンク部33と、揺動軸部35と、クロスヘッド36と、ハウジング37と、ウェアバンド38と、を有している。偏心軸部31と回転体32は駆動部本体50を構成している。
ケーシング4は、上述のシリンダ2を外側から覆う容器である。ケーシング4は、有底筒状のケーシング本体41と、供給管42と、ガス排出管43と、を有している。供給管42は、外部の供給源から液体水素をケーシング本体41内(液貯留室44)に導くための配管である。供給管42はケーシング本体41の底面近傍に設けられている。ガス排出管43は、液貯留室44内で気化した成分(ガス成分)を外部に排出するために設けられている。ガス排出管43は、供給管42よりも上方に離間した位置に設けられている。また、液貯留室44内の液体水素の液面は、このガス排出管43よりも下方に位置するように調節される。なお、上述した排出配管6は、このケーシング4の外部にまで延びている。
計測部8としての第一センサ部81は、ピストン本体10の径方向における変位量を検出する非接触のセンサである。具体的には、第一センサ部81として光学式又は渦電流式のセンサが用いられる。第一センサ部81は、シリンダ2の外側(つまり、シリンダ2の開口部よりも上方)で、ピストン本体10に径方向から対向するようにして配置されている。第一センサ部81は、軸線Oに対する周方向に90°の間隔をあけて2つ設けられている。一方の第一センサ部81は、揺動軸部35の揺動する面方向に沿って設けられている。つまり、当該一方の第一センサ部81は、揺動軸部35の揺動による荷重がピストン1にかかる方向から当該ピストン1の径方向の変位を計測する。他方の第一センサ部81はこの一方の第一センサ部81に直交する方向からピストン1の変位を計測する。なお、第一センサ部81の数は2つに限定されず、1つや3つ以上であってもよい。また、2つの第一センサ部81の周方向間隔は、必ずしも完全に90°でなくてもよく、製造上の誤差等は許容される。
上記の往復動ポンプ100を運転するに当たっては、まず供給管42によって液体水素をシリンダ2内に供給した状態で、駆動部3によってピストン1をシリンダ2内で往復動させる。これにより、シリンダ2内の液体水素が順次圧縮されて高圧状態となる。高圧状態の液体水素は、排出配管6を通じて外部に取り出される。
特に、ウェアバンド38に近いシリンダ2の外側でピストン1の変位を計測することから、ウェアバンド38の摩耗量をより正確に検知することができる。
続いて、本開示の第二実施形態に係る往復動ポンプ100について、図4を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
上記構成によれば、貯留部60に溜まった摩耗粉の量から、ウェアバンド38の摩耗の進行度を視覚的にも定量的にも評価することが可能となる。例えば、摩耗粉の重量から摩耗量を定量的に評価することができる。また、そもそも摩耗粉が散逸することによる周辺の汚損をも抑制することができる。これにより、摩耗粉が不用意な個所に侵入する等して生じる装置の不具合を回避することも可能となる。
続いて、本開示の第三実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
上記構成によれば、ウェアバンド38に光ファイバー70が埋設されていることから、当該ウェアバンド38が摩耗すると光ファイバー70がクロスヘッド36側に露出する等して断面形状が変化する。このため、光ファイバー70内で反射を繰り返しつつ、他端まで通過した出射光の性状にも変化が生じる。この性状を判定部72によって評価することで、ウェアバンド38の摩耗の進行度を精度高く、かつ容易に検知することができる。また、光ファイバー70はウェアバンド38と同様に樹脂材料であることから、ハウジング37やクロスヘッド36に傷をつける可能性が低い。つまり、ウェアバンド38の摩耗の進行度を計測するに当たって、通常の装置の運用状態に影響を与える可能性が低い。これにより、さらに長期にわたって往復動ポンプ100を安定的に動作させることができる。
次に、本開示の第四実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
ここで、ウェアバンド38が摩耗すると、形状が変化することに起因して、クロスヘッド36の往復動方向もわずかに変化する。つまり、クロスヘッド36の加速度の方向成分の比率が変化する。上記構成によれば、ウェアバンド38の摩耗に伴って生じるクロスヘッド36の加速度の変化を加速度センサ73によって計測することで、当該ウェアバンド38の摩耗の進行度を評価することができる。また、自己発電機構76を有することから、外部から別の電源を供給する必要がない。これにより、装置全体の運転効率の低下を回避することもできる。したがって、さらに長期にわたって安定的に往復動ポンプ100を運用し続けることが可能となる。
各実施形態に記載の往復動ポンプは、例えば以下のように把握される。
1 ピストン
2 シリンダ
3 駆動部
4 ケーシング
5 逆止弁
6 排出配管
7 吐出弁
8 計測部
9 ポンプ本体
10 ピストン本体
11 ウェアリング
12 ピストンリング
21 圧縮室
31 偏心軸部
32 回転体
33 リンク部
33a 上部環状部
33b 接続部
33c 下部環状部
35 揺動軸部
36 クロスヘッド
37 ハウジング
38 ウェアバンド
41 ケーシング本体
42 供給管
43 ガス排出管
44 液貯留室
50 駆動部本体
60 貯留部
70 光ファイバー
71 照射部
72 判定部
73 加速度センサ
74 第一部材
75 第二部材
76 自己発電機構
81 第一センサ部
82 第二センサ部
h 開口部
O 軸線
X 回転軸
Claims (6)
- 液体を圧縮するピストン、及び該ピストンを外側から覆うシリンダを有するポンプ本体と、
前記シリンダに対して前記ピストンを往復方向に往復動させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記往復方向に交差する方向に延びる中心軸を中心とする円盤状の回転体、及び該回転体の表面に設けられた偏心軸部を有する駆動部本体と、
該駆動部本体を外周側から覆うとともに、前記往復方向に延びる筒状のハウジングと、
該ハウジング内で前記往復方向に進退動可能なクロスヘッドと、
前記回転体と前記クロスヘッドとを接続するリンク部と、
該クロスヘッドの外周面と前記ハウジングの内周面との間に設けられたウェアバンドと、
を有し、
前記ピストンにおける前記シリンダの外側で、前記往復方向に対する径方向に間隔をあけて設けられて、前記ピストンの径方向における変位を計測する複数の第一センサ部をさらに備え、
前記ウェアバンドの内周面と前記クロスヘッドの外周面との間に設けられた加速度センサと、
前記ウェアバンドの内周面に設けられた第一部材、及び前記クロスヘッドの外周面に設けられて前記第一部材と摺動可能な第二部材を有し、前記ウェアバンドの往復動に基づいて前記第一部材と前記第二部材とが摺動することで、該加速度センサに電力を供給する自己発電機構と、
をさらに備える往復動ポンプ。 - 前記複数の第一センサ部は、周方向に90°の間隔をあけて配置されている請求項1に記載の往復動ポンプ。
- 前記ピストンにおける前記シリンダの内側で、前記往復方向に対する径方向に間隔をあけて設けられて、前記ピストンの径方向における変位を計測する複数の第二センサ部をさらに備える請求項1又は2に記載の往復動ポンプ。
- 前記複数の第二センサ部は、周方向に90°の間隔をあけて配置されている請求項3に記載の往復動ポンプ。
- 前記ハウジングの下方に設けられ、前記ウェアバンドの摩耗粉を貯留可能な貯留部をさらに備える請求項1に記載の往復動ポンプ。
- 前記ウェアバンドの内部に埋設された光ファイバーと、
該光ファイバーに光を伝送する照射部と、
前記光ファイバーを通過した後の出射光を受光するとともに、該出射光の性状に基づいて前記ウェアバンドの摩耗量を判定する判定部と、
をさらに備える請求項1に記載の往復動ポンプ。
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| JP2022188465A JP7819086B2 (ja) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 往復動ポンプ |
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