JPS6011236B2 - ポンプ構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 特に食品及び乳製品の処理に使用されるポンプは、厳格
な衛生法規の規制を受けるので、強力な、あるいは高温
の洗浄溶液を使用する徹底した反復洗浄サイクルに耐え
ることができるものでなければならない。

従来は、そのような規制に適合させるためにポンプを容
易に分解して洗浄することができるように設計すること
を企図してきた。しかしながら、そのようなポンプの分
解作業は、煩わしい時間のかかる手作業を必要とする。
そこでポンプを組立てたままで設置現場で洗浄する「装
置内洗浄」の構想が導入されたが、それでもなおポンプ
の部分的な分解が必要とされることが多く、ポンプを複
雑で高価な構造にしなければならない場合がある。更に
、ポンプの構成部品は洗浄サイクル中通常は高温にさら
されるので、ある種の部品が膨張し、その結果、洗浄サ
イクル中に、あるいは、遠隔部所から流体がポンプに到
達する前にポンプが空運転したような場合、あるいはポ
ンプがそのポンプ送り動作を再開したとき、ポンプの構
成部品に過度の摩耗を生じさせることになる。更に、装
置内洗浄サイクル中、従来のポンプではそのポンプが接
続されている導管内に相当大きな圧力降下を起させ、そ
の結果、その導管０に接続されている他の装置の洗浄に
支障をきたすことがある。従って「本発明の目的は、厳
格な衛生法規に適合し、しかも、ポンプの構成部品をた
とえ部分的にでも分解することを必要とせず、かつ、手
操作夕を必要とすることなく、組立てたままで洗浄する
ことのできる容積型流体ポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、装置内洗浄サイクルの際、ポンプ
室からィンベラを取外した場合に生じ０るような導管内
の圧力降下を最少限にする容積型流体ポンプを提供する
ことである。

本発明の更に他の目的は、各可動構成部品を、熱膨張を
起させるような非常な高温に頻繁に露呈させたとしても
「それらの部品の摩耗寿命が延長夕されるような容積型
流体ポンプを提供することである。

本発明の更に他の目的は、装置内洗浄サイクル中インベ
ラが自由にポンプ室の側壁から離れて軸方向に動くこと
ができ、それによってポンプ室及びィンベラを分解しな
くても、効果的に洗浄することができるようにした容積
型流体ポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、ポンプを設置したプラント内で通
常得られる汎用の清浄な低圧空気源を利用することので
きる容積型流体ポンプを提供することである。

本発明の１実施例によれば、内部に画定されたポンプ室
と、ポンプ室の入口及び出口を有するハウジングを設け
、通常のポンプ動作サイクル中は上記入口と出口とを分
離する１対のィンベラを前記ポンプ室内に回転自在に取
付ける。

ポンプ室は、その一部を一対の側壁によって画定し、一
方の側壁に空洞を形成し、該空洞内に壁部材を第１の位
置と第２の位置の間で移動しうるように滑り密封係合状
態に装着する。壁部材が第１位置に置かれると、その一
方の表面はィンベラの対応する端面に密接する位置に置
かれる。しかしながら、壁部材は、第２位置へ移動する
と、ポンプ室から前記側壁の空洞内へ引込めうれ、それ
によってィンベラがポンプ室の側壁に対して相対的に自
由に動くことができるようにする。上記壁部材は、ポン
プ動作サイクル中は、該壁部材の外側表面に及ぼされる
所定の空気圧によって第１位置に保持されるようにする
。ポンプを現場で洗浄する際は、上記空気圧を解放し、
それによって壁部村がポンプ室内を通る洗浄溶液の圧力
に応答して第２位置へ動くことができるようにする。第
１図を参照すると、本発明の好ましい実施例による容積
型流体ポンプ１０が縦断面図で示されている。

ポンプ１川こは、後述するように、例えば米国特許第２
８４８９５２号‘こ記載されたポンプの幾つかの構成要
素を組入れることができる。ポンプ１０は、汚染を受け
易い流体をポンプ送りするためのポンプとして、従って
、各構成部品に頻繁に、かつ完全な洗浄又は滅菌作用を
施すことを必要とするようなポンプに適用するのに特に
有用である。更に、異るフレーバーの、あるいは異ろ紙
成の流体を順次にポンプ送りする場合にはポンプにいよ
いよすすぎ洗いを施さねばならず、そのようなポンプを
組入れた系内から液体を完全に除去するために定期的に
空気流によるブローダウンを行なわなければならない。
従来は、ポンプの構成要素に適正な洗浄を施すためには
、ポンプを実質的に分解しなければならなかった。

これは、困難で、時間と費用のかかる手作業である。そ
のような手作業に付随する問題を軽減する試みとして、
「装置内洗浄」（ポンプを分解せずに洗浄すること）の
方式が採用されたが、このような方式を採用したにも拘
らず、多くの場合幾つかの部品の部分的な分解が依然と
して必要とされており、場合によっては精巧で高価な複
雑な構成部品がポンプに組込まれていることもあり、又
、他の場合には、ある種の構成部品がその熱膨張に基因
する過度の摩耗を受ける場合がある。本発明のポンプ１
０は、主として内部にポンプ室１２を画定するポンプハ
ウジング１１を改変することによって上述の問題を克服
したものである。第１図に示されたポンプ１０１こおい
ては、ポンプ室１２内に１対の互いに噛合わせたィンベ
ラ１３，１４を収容させ、ィンベラ１３，１４は、適当
な軸受Ｂ，，Ｂ２によってハウジング１ １内に支承さ
せた軸１５，１６のスプライン付端部１５ａ７ １６ａ
に取付ける。軸１５の反対機１５ｂは、ハウジングから
突出させ、慣用の手段によって駆動モータ等（図示せず
）に接続する。ハウジング内に形成した画室１７内には
、それぞれ軸１５及び１６にキー止めした１対の噛合歯
車１８，２０を鯨設する。かくして、インベラ１３及び
１４は、歯車１８，２０を介して単一の動力源によって
確実に駆動される。画室１７及び１対の軸受Ｂ，は、仕
切壁２１によってポンプ室１２から分離させ、仕切壁２
１の一方の表面２１ａが室１２の１側壁としての役割を
果すようにする。

ハウジング１１にはポンプ室１２に蓮適する入口２２及
び２３（いずれも第２図に仮想線で示されている）を設
ける。

通常のポンプ動作サイクル中は、入口２２と出口２３と
は、回転するインベラ１３，１４によって互いに分離さ
れている。ポンプ動作中ィンベラの周りからの流体の漏
れは、ほとんど、あるいは全くない。更に、所望ならば
、各ィンベラ１３，１４の端面には、ポンプ室１２の出
口側に運通し高圧流体で満たされて軸シールに潤滑を施
し軸シールを加圧する端面空洞１３ｂ，１４ｂを画定す
る周緑ボス１３ａ，１４ａを設けることができる。この
ような構成は、前記米国特許第２８４８９５２号‘こ詳
述されている。ィンベラ１３，１４は、最も熱膨張を受
け易い部分であり、そのような熱膨張を補償せずに放置
すれば、重大な摩耗問題を惹起することになる。以下に
説明するように、本発明のポンプによって解決されるの
はこの摩耗問題である。室１２の反対側の壁は、カバー
プレート２６に形成した空洞２５内に摺動自在に装着し
た不可操性壁部材２４によって画定する。

カバープレート２６は適当な綿着具２７によってハウジ
ング１１の外部に固定する。壁部村２４は、第１図に示
される第１位置１と第２ａ図に示される第２位層ロとの
間で移動しうるように構成する。壁部材２４が位置１に
あるときは、その一方の表面２４ａは両ィンベラの対応
する端面に密に近接し、ィンベラの端面に形成した周縁
ボス１３ａ，１４ａによつて摺動自在に係合される。そ
して表面２４ａの周縁部はハウジング１１の内部に形成
された肩１１ａに衝接する。壁部材２４は、通常のポン
プ動作サイクル中は、その他方の表面２４Ｍこ作用させ
る所定の空気圧によって位置１に保持されるようにする
。

この空気圧は、例えば、カバープレート２６に穿談した
適当な蓮通口２８を通して空洞２５内へ導入させること
ができる。壁部村２４を両インベラの対応する端面に密
接して保持するのに要する空気圧の大きさは、ィンベラ
が所望の速度での回転中にポンプ室１２内に醸成される
流体圧力の大きさによってきまつてくる。この目的のた
めに使用する圧縮空気としては、通常、工場や工業設備
等において得られる清浄な加圧空気（例えば６０〜７５
ｐｓｊ）を使用することができる。圧縮空気が壁部材２
４の周縁から室１２内へ漏れるのを防止するために、適
当シール３０（例えば０リング）を壁部材２４の外周面
に形成した溝内に装着する。

シール３０は、空気及びポンプ室の流体の漏れを防ぐと
ともに、壁部材２４が空洞２５内を情動するのを許容す
る。壁部村２４は、第２ａ図に示される位置ローこある
ときは、室１２に対して引込められており、その表面２
４ｂは、空洞２５の後壁に接触又は近接している。

壁部材２４が位置０へ移動することができるようにする
ために、該壁部材に作用してそれを位置１に保持してい
る空気圧を蓮通○２８に接続した空気導管内に設けた適
当な弁（図示せず）によって逃出させる。この空気圧は
、ポンプ１０の「装置内洗浄」サイクル中、即ちポンプ
１０を含む系内を通して洗浄溶液を循環させるときにの
み排出される。ポンプ１０を通して洗浄液が循環されて
いるときは、インベラ１３，１４はポンプ動作サイクル
のときに使用される駆動装置によっては駆動されない。
従って、循環する洗浄溶液が壁部村２４の表面２４ａに
圧力を及ぼし、それによって壁部材を自動的に位置１か
ら位置Ｄへ移動させる。壁部材２４がこのようにポンプ
室１２から引込められることによってバイパス３１が形
成され（第２ａ図）、洗浄溶液が入口から出口へポンプ
室及びバイパス３１を通って容易に流れることができる
ようにする。洗浄溶液がポンプ室及びバイパスを通って
循環するのと同時に、ィンべラ１３，１４は自由に滋１
５，１６のスプラィン付端１５ａ，１６ａに沿って軸方
向にバイパス３１内へ移動し、洗浄溶液がィンベラの反
対側の端面に沿っても流れることができるようにする。
ポンプ１０を通常のポンプ動作サイクルに戻すには、単
に、循環している洗浄溶液を遮断し、表面２４ｂに所要
の空気圧をかけて壁部材２４を位置１へ自動的に移動さ
せればよい。壁部材２４が位置１へ移動すると、ィンベ
ラ１３，１４は、壁部材の表面２４ａによって係合され
、ポンプ室１２内において適正な相対位置関係を取戻す
。即ち、インベラの端面はポンプ室の側壁に密接する。
壁部材２４によってインベラの端面に及ぼされる空気圧
の大きさは、高温の洗浄溶液に露呈されたことによって
生じたインベラの膨脹又は拡大を補償するように調整す
る（小さくする）ことができる。かくして、ィンベラの
過度の摩耗を容易に抑制することができる。このポンプ
に利用しうる空気圧が通常のポンプ動作サイクル中堅部
材２４を位置１に保持するのに十分でない場合は、増圧
器を用いることができる。

第３及び第５図には、それぞれ変型ポンプ構造体１００
、及び２００が示されている。これらのポンプ構造体は
、それぞれ、カバープレート１２６，２２６の外部に固
定した増圧装置１３２，３３２を有するという点でポン
プ１０と異る。糟圧装置１３２は、第３図に明示される
ように、拡大頭部分１３３ａとそれから一方の方向に横
断方向に突出した中央ステム部分１３３ｂとを有する増
圧ピストン１３３を含む。頭部１３３ａは、補助カバー
プレート１３５内に、カバープレート１２６内の空洞１
２５と整列関係をなすように配設した第２空洞１３４内
に摺動自在に、かつ密封係合した状態に取付ける。カバ
ープレート１２６は、カバープレート２６と同様の構造
であるが、カバ−プレート１２６１こは増圧ピストン１
３３のステム部分１３３ｂを摺動自在に収容する開□１
２８を形成してある。増圧ピストン１３３のステム及び
頭部分に鞠方向の内孔１３３ｃを形成し、ステム部分１
３３ｂの末端には、一端において内孔１３３ｃに蓮通し
、池端においてステム部分１３３ｂの外部及びカバープ
レート１２６の空洞１２５に蓮適する横断方向の開ロー
３３ｄを形成する。

ピストン１３３の頭部の周面には、空洞１３４の壁面に
摺動自在に係合するシ−ル１３６を装着する。補助カバ
ープレート１３５には空気圧源（図示せず）に接続する
運適口１３７を設ける。かくして、蓮通口１３７を通し
て空洞１３４内へ空気圧が導入されると、頭部分１３３
ａの表面Ａに力が作用してピストンを左方へ、即ち、カ
バープレート１２６の方へ移動させる。この運動は、ス
テム部分１３３ｂを介して壁部材１２４に伝えられる。
更に、頭部分の表面Ａに空気圧が加えられると、それと
同じ空気圧が内孔１３３ｃ及び閉口１３３ｄを通して壁
部材１２４の表面１２４ｂにも加えられる。壁部材１２
４に及ぼされる力がそれを位置１に保持するように増大
される度合は、ピストン表面Ａの面積によってきまる。
第３及び第４図に示されるように、補助カバープレート
１３５は、複数個の対称的に配置した縦着具１３８によ
ってカバープレート１２６の外面に固定する。

カバープレート１２６は、締着具１２７によってポンプ
のハウジングに固定する。第５及び第６図は、壁部材２
２４に及ぼされる力が、ポンプ１０川こおいて得られる
力より更に増大されるようにしたポンプ２００を示す。
ポンプ２００は、仕切部材２３８によって２つの別個の
部分２３４ａと２３４Ｍこ分割される空洞を有する補助
カバープレート２３５を備えた増圧装置２３２を使用す
る。仕切部材２３８は、それを取巻いて空洞壁の溝２４
１に弾性的に係合させた慣用の止めリング２４０‘こよ
って空洞内に保持する。更に、仕切部材２３８の周面に
○リングのようなシール２４２を装着する。仕切部材２
３８には、拡大頭部分２４３ａから横断方向に一方へ突
出したステム部分２４３ｂを摺動自在に受容する中央開
□２３８ａを形成する。

部分２４３ａと２４３ｂとで第１増圧ピストン２４３を
構成する。頭部分２４３ａは空洞部分２３４ａ内に摺敷
自在に、かつ、密封係合状態に収容する。ピストン２４
３には、増圧装置１３２の増圧ピストン１３３の内孔１
３３ｃ及び関口１３３ｄと同様な中央内孔２４３ｃ及び
横断方向の閉口２４３ｄを設ける。空洞部分２３４ｂ内
に増圧装置１３２のピストン１３３と同じ構造の第２増
圧ピストン２３３を配設する。

ポンプ２００の図示の実施例では増圧ポンプ２３３と２
４３の寸法及び形態は同じである。第２ピストン２３３
の中央内孔２３３ｃと第１ピストン２４３の中央内孔２
４３ｃとを互いに整列させる。第１ピストン２４３のス
テム部分２４３ｂに形成した横断方向の関口２４３ｄは
、空洞部分２３４ｂのうち仕切部村２３８と第２ピスト
ン２３３の頭部分２３３ａの表面Ａとによって画定され
る部分に運速させる。圧縮空気は、カバープレート２３
５の後壁に形成した蓮通口２４４を通して空洞部分２３
４ａ内へ導入する。

この圧縮空気は、頭部分２４３ａの表面Ｂに所定の力を
及ぼす。表面Ｂに空気圧をかけることによって創生され
るこの力は、ステム部分２４３ｂが頭部分２３３ａに係
合することにより第２ピストン２３３へ伝えられる。そ
れと餅行して、空気圧は、内孔２４３ｃ及び関口２４３
ｄを経て第１ピストン２３３の表面Ａに及ぼされ、この
力はステム部分２３３ｂを介して壁部材２２４に伝えら
れる。又、第１ピストンの内孔２４３ｃと第２ピストン
の内孔が整合しているので、空気圧は横断方向の開口２
３３ｄを通して壁部材２２４の表面２２４ｂに伝えられ
、ピストンのステム部分２３３ｂによって壁部材２２４
に加えられている力を更に増大させる。かくして、ポン
プ２００の増圧装置２３２の場合、壁部材２２４に及ぼ
される合計の力は、【ａ’ピストン表面Ｂにかかる空気
圧によりピストン２４３からピストン２３３に及ぼされ
る力と、‘ｂ｝ピストン表面Ａにかかる空気圧によりピ
ストン２３３によって壁部材２２４に及ぼされる力と、
【ｃ｝壁部材２２４の表面２２４ｂにかかる空気圧によ
る力の和である。一定の空気圧でもつて壁部材２２４に
作用させる力を更に増大させるためには、表面Ａ及びＢ
の面積を増大させるか、あるいは、増圧ピストンの個数
を増やせばよい。先に述べたように、壁部村を位置１に
保持するのに要する力の大きさは、通常のポンプ動作サ
イクル中にポンプ室内に醸成されるポンプ圧の大きさに
よって異る。以上の説明では壁部材の位層ロへの移動を
装置内洗浄サイクルに関連して説明したが、この壁部材
の移動は、その他の目的にも役立つことができる。

例えば、【ａーポンプ室内に予期しない圧力増大又はサ
ージが偶発的に生じた場合には、壁部材の後面と前面と
の間に生じる異常な圧力差によって壁部材が位置１から
位置０の方へ押しやられるので、ポンプ室内の圧力増大
が軽減される。｛ｂにの壁部材は、ポンプ送りすべき流
体のフレーバ（風味）又は組成を変更する場合それに先
立ってポンプ室をすすぎ洗いするのを容易にする。‘ｃ
にの壁部材は、ポンプ送りされた流体を系内から除去す
る場合、空気流によるポンプのブローダウン（吐出洗浄
）を容易にする。以上の説明は、本発明のポンプを食品
及び酪農製品（乳製品）の処理に使用する場合に関連し
て記述されたが、本発明のポンプは、そのような用途に
限定されるものではなく、広く一般の用途に供すること
ができるものであり、最少限の保守サービスですむので
大きな利点を有する。又、大きな構造上の改点を必要と
することなくそのポンプ送り容量を広範囲に亘つて変え
ることができる。本発明のポンプは「融通性があり、構
造が簡単で、作動能率が高い。本発明のポンプの各構成
要素の寸法及び形状は、本発明の範囲から逸脱すること
なく、いろいろに変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常のポンプ動作サイクルの状態にある本発明
の容積型流体ポンプの１実施例の縦断面図、第２図は第
１図の線２−２に沿ってみた部分断面図であり、インベ
ラ、入口及び出口を仮想線で示してある。 第２ａ図は、第１図と同様な拡大部分縦断面図であるが
、装置内洗浄サイクルの状態にあるポンプ室及びィンベ
ラを示す。第３図は、壁部材を有するポンプ室の側壁に
増圧ピストンを付設した変型実施例の拡大部分縦断面図
であり、通常のポンプ動作サイクル中における壁部材及
び増圧ピストンの位置を示す。第４図は第３図に示され
たポンプ室の側壁外部の拡大立面図、第５図はポンプ室
側壁の更に別の実施形態の縦断面図、第６図は第５図の
側壁外部の立面図である。１０：容積型流体ポンプ、１
１：ハウジング、１１ａ：肩部、１２：ポンプ室、１３
，１４：ィンベラ、１５，１６三藤、２１：仕切壁、２
２：入口、２３：出口、２４：壁部材、２５：空洞、２
６：カバープレート（側壁）、２８：運通口、３１：バ
イパス、１２５：第１空洞、１２６：カバープレート（
仕切壁）、１２８：関口、１３３：増圧ピストン、１３
３ａ：頭部分、１３３ｂ：中央ステム部分、１３３ｃ：
中央内孔、１３３ｄ：横断方向の閉口、１３４：第２空
洞、１３７：運通口。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．２０ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容積型流体ポンプにおいて、内部にポンプ室を有し
   、相互に離隔されて該ポンプ室に連通する入口と出口を
   有するハウジングを設け、該ポンプ室は１対の相対置し
   た側壁を有し、一方の側壁は他方の側壁に対して第１の
   位置と第２の位置の間で移動することのできる可動壁部
   材を有し、相互に噛合する１対のインペラを前記ポンプ
   室内に回転自在に取付け、それらのインペラは、前記一
   方の側壁の前記可動壁部材が前記第１位置に位置して該
   インペラの対応する端面に近接したときには、前記入口
   を前記出口から分離させるように構成し、該側壁の可動
   壁部材は、インペラとは独立して可動であり、第２位置
   に位置したときは前記ポンプ室から引込められて前記入
   口と出口とを相互に連通させる流体バイアスを形成する
   ようにし、それらのインペラを前記他方の側壁から前記
   ポンプ室内へ突出させた１対の平行な軸に該軸と共に回
   転するように、かつ、該軸に対し軸方向に移動可能に取
   付けて、前記一方の側壁の可動壁部材が第２位置にある
   ときは、該各インペラが該各対応する軸に対して軸方向
   に移動しうるようにし、前記可動壁部材に連絡する選択
   的に作動自在の作動手段を設け、該作動手段は、作動状
   態に置かれたときには前記側壁の可動壁部材を第１位置
   に保持する働きをし、不作動状態に置かれたときには該
   側壁の可動壁部材を前記ポンプ室内の流体圧に応動させ
   るようにし、それによつて該可動壁部材が第１位置から
   第２位置へ動かされるように構成したことを特徴とする
   容積型流体ポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のポンプにおいて、前記
   作動手段は、作動状態に置かれたとき、前記側壁の可動
   壁部材を所定の空気圧によつて第１位置に保持させるよ
   うにしたことを特徴とする容積型流体ポンプ。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のポンプにおいて、前記
   側壁の可動壁部材は、前記一方の側壁に形成した空洞内
   に移動自在に装着した不可撓性の壁部材であり、該壁部
   材の一方の表面は、前記第１位置にあるとき、前記ポン
   プ室の一側壁を構成し、該壁部材の他方の表面は前記所
   定の空気圧に露呈されるように構成したことを特徴とす
   る容積型流体ポンプ。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のポンプにおいて、前記
   一方の側壁を前記ハウジングに取外し自在に取付け、該
   側壁には前記空洞に連通する連通口を設け、前記壁部材
   が該空洞の壁に摺動密封係合し、前記連通口を前記ポン
   プ室から分離するように構成したことを特徴とする容積
   型流体ポンプ。 ５ 特許請求の範囲第３項記載のポンプにおいて、前記
   壁部材が第１位置に置かれたとき該壁部材の前記一方の
   平面状表面が固定肩部に衝接するようにしたことを特徴
   とする容積型流体ポンプ。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のポンプにおいて、前記
   ハウジングに不可撓性の仕切壁によつて前述の第１の空
   洞から分離させた第２の空洞を設け、該仕切壁に該両空
   洞を相互に連絡する開口を形成し、空気圧に応動する増
   圧ピストンを第２空洞内に移動自在に装着し、該ピスト
   ンを第２空洞の壁面に滑り密封係合させ、ピストンの一
   方の表面に細長いステムを突設し、該ステムを前記仕切
   壁の開口に滑り密封係合させ、ステムの末端を前記壁部
   材の前記他方の表面に係合させ、該ピストンにはそれを
   貫通しステムの長手方向に延びる第１通路と、該ステム
   の末端近くに形成され、第１通路と前記第１空洞のうち
   の前記壁部材の他方の表面に近接する部分とを連通させ
   る第２通路とを設け、該増圧ピストンの他方の表面を所
   定の空気圧に露呈させるための手段を設けたことを特徴
   とする容積型流体ポンプ。 ７ 特許請求の範囲第６項記載のポンプにおいて、前記
   壁部材の他方の表面の面積をピストンの他方の表面の面
   積より大きくしたことを特徴とする容積型流体ポンプ。