JPH02218896A

JPH02218896A - 振動柱ポンプ

Info

Publication number: JPH02218896A
Application number: JP3926189A
Authority: JP
Inventors: Hirokuni Hiyama; 浩国檜山; Kazuyoshi Yamamoto; 和義山本; Hiroyuki Hashimoto; 弘之橋本
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd; Research Development Corp of Japan
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-08-31
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2665366B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、振動柱ポンプ、即ち、一端を水中に浸漬し他
端を空中にあるように配し且つ該他端をばねで弾接され
た弁板を介して吐出側導液管に連通させるようにしたパ
イプ（振動管）を、長手方向に振動させ、該パイプ内を
経て揚液させるようにしたポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の振動柱ポンプは、下端を液中に浸漬し上
端を空中にあるように配したパイプの上端を、ばねで弾
接された弁板を介して吐出側導液管に連通させるように
したパイプ自身を、長手方向に振動させ、該パイプ（振
動管）内を経て揚液させるようになっているもの（−例
として特開昭５８−１４４７００号公報参照）、或いは
、下端が液中に連通し、上端が、吐出口を備えた導液管
中に密封して挿通され該導液管中にて開口している振動
管の上端に、ばねで弾接された弁板を当接させ、上記振
動管を長手方向に振動させ、該振動管を経て揚液させる
ようになっているもの（本出願人らが先に出願した特願
昭６３−４２１２３号明細書参照）などがある。

ところが、これらの従来のものは、振動管の上端にばね
で弾接させる弁板の背圧を積極的に制御するように考慮
された構造成いは形状のものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような振動柱ポンプを循環ポンプとして使用する
ときの作動過程は、２弁式のピストンポンプと比較して
考えると大別して吸込過程と吐出し過程とに分けられる
。この場合、振動柱ポンプでは導液管はピストンポンプ
のシリンダに相当し、振動管の下降過程では、弁が開放
して振動管内の液体が導液管内に流入する。一方、振動
管の上昇過程では、弁が閉鎖し振動管のピストン作用で
導液管内の液体が吐出口から押し出される。

ところで、振動管内の液体が導液管内に流入するために
は、振動管内の圧力が導液管内の圧力より大きくなって
弁が開放する必要があるが、吐出口の圧力が、振動管の
長手方向の振動によって振動管内の弁直下に発生する圧
力変動の最大値よりも大きい場合には、弁は開放しない
、即ち、２弁式のピストンポンプでは、吸込過程で吐出
し側の弁が閉鎖して吐出圧力を遮断するため、吸込側の
弁には吐出側の圧力はかからず、その作動に吐出側の条
件が影響を及ぼすことはない。ところが、振動柱ポンプ
では、吸込、吐出の両過程を一つの弁だけで開閉動作を
行なうために、吐出側の条件が該弁の作動に影響を及ぼ
す。

従って、振動柱ポンプでは、振動管内の圧力変動の最大
値より大きな吐出圧力を得ることができないという問題
点があった。

本発明は、上記した従来技術の有する問題点に鑑みてな
されたものであり、簡単な構造で高い吐出圧力の得られ
る振動柱ポンプを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、下端が液中に
連通し、上端が弾接された弁を介して導液管中に開口し
ている振動管を、長手方向に加振する加振手段を備えた
振動柱ポンプにおいて、上記導液管に空気室を連通し、
該空気室の気体と導液管中の液体とで形成される振動系
が、気体がばね、液体が質量に相当するばね質量系にな
るように構成し、系の固有振動数が振動管の加振振動数
に一致させられるように、空気室の体積調整機構を設け
たことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成されているので、振動管の長
手方向の振動により、弁の閉鎖中に振動管内に発生する
圧力変動は、普通、振動管の変位と同位相であるから、
最大圧力が発生するのは管が最高位置に達したときであ
る。このとき、導液管、つまり振動管より弁を経て吐出
された液を吐出口へ導く管部分（吐出ケーシング部分に
相当する。）の内部圧力が、振動管内の弁直下の圧力よ
りも小さければ該弁が開放するための必要条件を満足す
る。

上記の必要条件を満足するために、本発明は次のような
方法（手段）を用いている。即ち、上記導液管に空気室
を連通し、該導液管部分と空気室とで構成した振動系を
振動管の加振振動数と共振させるようにすると、該導液
管内の圧力も変動する。

従って、上記のように共振を利用すれば、空気室を連通
しないときの導液管内の圧力が、振動管内弁直下の最大
圧力よりも高い場合でも、導液管内の圧力変動の最小値
を振動管内弁直下の圧力よりも小さくすることができる
。

また、一般に固有振動数近傍では、加振変位に対して圧
力変動の位相は、０度から１８０度まで急激に変化する
から、空気室の体積を空気調節弁により調節して固有振
動数を変化させ、振動管内弁直下の最高圧力と導液管内
の最小圧力の位相を一致させることが可能である。この
ようにすれば、最小圧力時の導液管へ吐出された液を共
振による圧力上昇により、振動管内の弁直下に発生する
最高圧力よりも高い吐出し圧力を得ることができる。

また、空気室の内部に弾性膜を設置し、該膜を。

振動管の長手方向振動と同期して振動させるようにする
と、該膜振動によって空気室内の空気を圧縮、膨張させ
て吐出側導液管内の液体の圧力変動を得る。この場合、
気体を直接圧縮、膨張させるので、それだけ大きな圧力
変動が得られる。

（実施例〕次に１本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す振動柱ポンプの縦断
面図である。

図において、１は磁性材で作られた振動管で。

該振動管１の上端には、ばね２によって弾発された板状
の弁３が圧接（弾接）され、下端には、コイルばね４が
介装されて該振動管１を中立位置に弾性支持している。

上記振動管１の外側には、電磁コイル５が配設され、該
コイル５に正弦波電流を流すことにより、振動管１を長
手方向に振動させるようになっている。また振動管１の
下方には、静止管６がケーシング１２に固設されており
、該静止管６の下端は液中に没している。

上記ケーシング１２は、電磁コイル５を振動管１を中心
にして輪状に巻くようにして内装し、且つ中心部には、
振動管１を密封して挿通する通路１２ａを形成しており
、該通路１２ａは、下方が静止管６を経て液中に連通し
、上方は、振動管１より弁３を経て吐出される液を吐出
口１０へ導くように内径を若干大きく形成した導液管１
３に連通している。該導液管１３の上方には空気室７が
連通して形成されており、外気に連通された空気調節弁
９を開閉することによって、空気室７内の空気量を調節
し、導液管１３内の圧力変動の振幅と、圧力変動と振動
管変位との位相関係を調節するようになっている０図中
、８は導液管内の液面、１１は吸入口である。

第２図は、上記した振動柱ポンプの電磁コイル５に正弦
波電流を流して作動させたときの振動管内弁直下の圧力
と導液管内の圧力の時間的変動を示す作用線図で、吐出
側圧力Ｐａｌ、導液管１３内の圧力Ｐい振動管１内の弁
直下圧力Ｐ□の各関係を、横軸に時間ｔをとって示した
ものである６振動管１が静止しているとき、吸込液面か
ら弁３までの高さをＬとすれば、静止中の吸込管内弁直
下圧力は、Ｐａ−ρＬｇ（Ｐａ：大気圧、ρ：液体の密
度、ｇ：重力加速度）であるから、振動管１が長手方向
に振動しているときの振動管１内の弁直下圧力Ｐ工は、
図のように（Ｐａ−ρＬｇ）を中心に変動する。これに
対して、導液管１３内の圧力Ｐ２は。

空気室７を取り付けることにより、吐出側圧力Ｐ［）を
中心に図のように変動する。

上記導液管１３内の圧力Ｐ２の圧力変動の振幅と、Ｐｌ
に対する位相関係は、第１図の空気調節弁９の開閉によ
り空気量を加減することで調節することができる。第２
図の斜線部分ａのように。

Ｐ２よりＰＬが大きくなれば、そのとき弁３が開放して
、振動管１内の液体が導液管１３内に流入する。このよ
うにして導液管１３内に補給された液体は、振動管１の
上昇過程のピストン作用で吐出口１０より流出する。

第３図は、本発明の他の実施例を示す振動柱ポンプの縦
断面図であって、図中、第１図に記載した符号と同一の
符号は同一ないし同類部分を示すものとする。

この実施例では、空気室７が、導液管１３の上端部と通
路７ａで連通されるようにして側方に分離して設けられ
ており、該空気室７の内部には、弾性体からなる膜１５
が設置されており、該膜１５は、振動管１の長手方向振
動を腕１６に伝達させて振動させるようになっている。

図中、１４はシール部材である。

この実施例によれば、上記膜１５の振動により、空気室
７内の空気を圧縮、膨脹させて導液管１３内の液体の圧
力変動を得る。この場合、気体を直接圧縮、膨脹させる
ので、前記した第１図に示した実施例より大きな圧力変
動が得られる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成されているので、次のような
効果を奏する６下端を液中に連通させた振動管が密封して挿通している
吐出口を備えた導液管に、空気室を有する部屋を連通し
、振動管の長手方向振動によって該空気室と導液管中の
液体によって形成される振動系を共振させるようにした
ことにより、該導液管中の液体に大きな圧力変動を起こ
させ、振動管内の圧力変動の最大値より大きな吐出圧力
を得ることができる。

また、導液管に連通される空気室の内部に１弾性体から
なる膜を設置し、該膜を振動管の長手方向振動と同期し
て振動させるようにすることにより、空気室の気体を直
接圧縮、膨張させ、より大きな圧力変動を得て高い吐出
圧力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す振動柱ポンプの縦断面
図、第２図は振動管内弁直下の圧力と導液管内の圧力の
時間的変動を示す線図、第３図は本発明の他の実施例を
示す縦断面図である。１・・・振動管、　　２・・・ばね、　　３・・・弁。４・・・コイルばね、　　　　　５・・・電磁コイル。６・・・静止管、　　　　　　　７・・・空気室、９・
・・空気調節弁、　　　　１０・・・吐出口、１１・・
・吸入口、１３・・・導液管、１６・・・腕。第１図１２・・・ケーシング、１５・・・膜、第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、下端が液中に連通し、上端が吐出口を備えた導液管
中に密封して挿通され該導液管中にて開口している振動
管と、不動部分に一端が当接して弾発しているばねの他
端にて振動管の上端に当接している弁板と、振動管を長
手方向に加振する加振手段とを備えた振動柱ポンプにお
いて、上記導液管に空気室を有する部屋を連通し、振動
管の長手方向振動によって、該空気室と導液管中の液体
とによって形成される振動系が共振するように該空気室
の体積を調整して、導液管中の液体に大きな圧力変動を
起こさせるようにしたことを特徴とする振動柱ポンプ。２、導液管に連通される空気室の内部に、弾性体からな
る膜を設置し、該膜を振動管の長手方向振動と同期して
振動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
振動柱ポンプ。３、空気室に、空気調節弁を設けたことを特徴とする請
求項１又は２記載の振動柱ポンプ。