JPS6321370A - 無脈動定量ポンプ - Google Patents

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〕 この発明は、往復動形プランジャポンプを使用した無脈
動定量ポンプに係り、特に駆動モータの速度制御を行う
ことなく、機械的な構成によって安定した無脈動特性を
得ると共に流量調節も簡便に行うことができる無脈動定
量ポンプの改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、シングルプランジャ式往復動ポンプは、吸入行
程時に吐出量が零となるため、吐出流体は大きな脈動を
発生することから、２本の同径のプランジャポンプを使
用して各プランジャの往復動の位相を１／２サイクルず
らして各プランジャの合計移動容積が常に一定となるよ
うに制御する無脈動定量ポンプが実施されている。この
種の無脈動定量ポンプは、各プランジャの合計移動容積
が常に一定になるよう作動さＩる特殊な曲線を有する１
個または２個のカムを使用し、２本のプランジャのポン
プ動作による合計吐出量を理論上無脈動にすることがで
きる。しかしながら、実際にはカムの加工−ヒの問題点
から、前述した合成吐出量の脈動を完全に回避すること
が困難であり、特に２本のプランジャの合成部分におい
て、流量が局部的に減少すると共に吐出圧力も低下して
脈動が発生する。

このような観点から、出願人は先に、２本のプランジャ
を駆動するカムに駆動モータを連結すると共に駆動モー
タに駆動制御回路を接続し、さらに合成吐出量の圧力を
検出して圧力変動位置を検出する回路と、カムの回転位
置を検出する回１２３とを設けて、これらの回路で得ら
れる出力信号を前記駆動制御回路に供給して駆動モータ
の速度制御を行うよう構成した無脈動定置ポンプを提案
し特許出願を行った（特開昭５７−７０９７６号）。こ
のように構成された無脈動定量ポンプは、合成吐出量の
圧力変動の生じる位置を圧力検出器の検出信号で発生し
、一方実際のカムの回転位置信号を発生し、これらの信
号に基づいて圧力変動の生じる時点において適宜駆動モ
ータの速度制御を行うことにより、カム特性に頼る方式
に比べて脈動の発生を極めて小さく抑えることができる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、この種の定量ポンプにおいては、プランジャの
ストローク長を変更することにより、ポンプ室の容積変
化量を変化させてポンプ吐出量を調整することが可能で
ある。しかしながら、前述したように、無脈動ポンプに
おいては、脈動を防止するために２連のプランジャポン
プの吐出方向の中位時間当りの容積変化量の和を常に一
定とするものであり、カム形状は一定となることから流
量は一定となり調整することはできない。このため、流
量調整を行うには、カムを回転１動させる駆動モータの
回転数を変化させることにより、中位時間当りの流量変
化を実現することができる。従って、前述した従来の無
脈動定量ポンプにおいては、流量調整を行うために可変
速モータを必要とした。

しかし、可変速モータによって無脈動の安定化や流量調
整を行うためには、制御回路が複雑となり、特に流量調
整を行う場合に無脈動特性が不安定化することも考えら
れ、この種ポンプシステムの設備コストが嵩む等の難点
がある。

そこで、本発明の目的は、制御回路が複雑となる可変速
モーフを使用することなく、２連のプランジャポンプの
プランジャを同時に連動させてストローク長の調整が可
能なカム機構を設けることにより、常に安定した無脈動
特性を保持しながら流量調整を簡便かつ円滑に達成する
ごとができる無脈動定量ポンプを提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る無脈動定量ポンプは、２本のプランジャを
カム駆動により往復動させて各プランジャのポンプ動作
による合成吐出量を得るよう構成した無脈動定量ポンプ
において、前記各プランジャの軸線に対しこれと直交す
る軸方向に変位しかつその変位と共に偏心量が次第に変
化する相似形のカム機構を設け、このカム機構の回転軸
を回転自在にかつ軸方向に摺動自在に軸支し、前記回転
軸の一部に軸方向の移動調節機構を設けると共に回転駆
動手段を結合することを特徴とする。

前記の無脈動定量ポンプにおいて、カム機構は、共通の
回転軸に設けられ、回転軸の軸方向移動に際し２本のプ
ランジャの往復動の単位時間当りの速度の和が一定とな
るよう構成することができる。

また、回転軸の移動調節機構は、回転軸の一端部に継手
を介して調節ねじ軸を結合し、この調節ねじ軸をダイヤ
ルで回転することにより回転軸を移動させて流量調整を
行うよう構成することができる。

さらに、回転軸の回転駆動手段は、回転軸の一部と駆動
軸とを平歯車もしくはウオームホイールを介して結合す
るかまたは駆動軸と直結して構成することができる。

〔作用〕

矛発明に係る無脈動定量ポンプによれば、プランジャの
往復動を制御するためのカム機構につき、前記各プラン
ジャの軸線に対しこれと直交する軸方向に変位しかつそ
の変位と共に偏心量が次第に変化する相似形の一体構成
とすることにより、前記カム機構の回転軸を軸方向に移
動調節すれば、前記各プランジャに対するカム機構の偏
心量が相伯的に変化してそのストローク長が加減調節さ
れて、流Ｎ調整を簡便かつ円泪に達成することができる
。

〔実施例〕

次に、本発明に係る無脈動定量ポンプの実施例につき添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る無脈動定量ポンプの一実施例を
示す機構説明図である。第１図において、参照符号１０
．１２は２本の平行に配置したプランジャを示し、これ
らのプランジャ１０゜１２の一端部をクロスヘッド１４
．１６の一端部に固定すると共にクロスヘッド１４，１
６の他端部に球受１８，２０を設けて、これらの球受１
８，２０にそれぞれカムフォロアとしての硬球２２．２
４を転勤自在に収納配置する。そこで、本実施例におい
て、前記カムフォロアとしての硬球２２．２４と当接す
るカム２６ａ。

２６ｂは、図示のように、クロスヘッド１４゜１６と直
交する回転軸２８に対し偏心して設けられかつ前記回転
輪２８の軸方向にその偏心量が直線的に変化するよう構
成された相似形の三次元構造を有するものである。この
場合、前記カム２６ａ、２６ｂはその間に平歯車３０を
介して一体構成とされ、吐出行程時の２本のプランジャ
１０，１２の合計移動容積が常に一定となるような速度
曲線（第４図参照）を有するよう位相を１８０°ずらし
て前記回転軸２８に軸着する。一方、前記カム２６ａ、
２６ｂに対し、クロスヘッド１４．１６の外周にスプリ
ング３２゜３４を設けて前記硬球２２．２４が常に圧接
するよう設定する。また、回転軸２８は、それぞれ軸受
３６．３８を介して回転自在に支承すると共に、その一
端を継手４０等を介して調節ねじ軸４２に結合し、この
調節ねじ軸４２に設けたダイヤル４４を操作することに
より前記調節ねじ軸４２をその軸方向に進退させて回転
軸２８を移動させ、カム２６ａ、２６ｂと硬球２２．２
４との当接位置を変化し得るよう構成する。

なお、プランジャ１０，１２の他端部は、それぞれポン
プ室４６．４８にグランドシール５０゜５２を介して挿
通する。この場合、各ポンプ室４６．４８に連通される
流体吸込配管は、それぞれ逆止弁を介して共通の流体供
給源５４と接続し、また各ポンプ室４６．４８から導出
される流体吐出配管はそれぞれ逆止弁を介して合流黒人
で合流するよう配管構成する。

さらに、前記カム２６ａ、２６ｂと一体的に設けられた
平歯車３０に対し、これと噛合すると共にその軸方向の
移動を許容し得るよう構成した平歯車５６を回転駆動軸
５４に設ける。従って、この回転駆動軸５８を電動モー
タ等の駆動源（図示せず）に結合して駆動することによ
り、カム２６ａ、２６ｂを回転軸２８を中心にして偏心
回転させることができる。

第２図および第３図は、前述したカム２６ａ。

２６ｂを回転させるための駆動手段の別の実施例を示す
ものである。すなわち、第２図においては、回転軸２８
の他端部にウオームホイール６０を結合すると共にウオ
ームホイール６０にウオーム６２を噛合させてこのウオ
ーム軸６４を駆動源に結合するよう構成したものである
。

また、第３図においては、回転軸２８の他端部に直接駆
動源の出力軸６６を同軸結合したものである。このよう
に駆動手段を構成すれば、カム２６ａ、２６ｂから平歯
車３０を省略することができるので、構成が簡略化され
る。

次に、このように構成した本発明に係る無脈動定量ポン
プの動作につき説明する。

今、第１図に示す状態において、カム２６ａ５２６ｂが
回転すると、これらのカム２６ａ。

２６ｂの所定位置と硬球２２．２４を介して弾力的に当
接するクロスヘッド１４，１６は、それぞれプランジャ
１０．１２と共に回転軸２８に対し遠心方向と求心方向
（二次元の偏位）にそれぞれ１８０°の位相差を以って
変位する。

この時、各プランジャ１０．１２の遠心方向（吐出行程
）のみの速度の和が常に一定となるように設定され（第
４図参照）、実質的にポンプ吐出配管の合流黒人では無
脈動定量吐出特性が得られる。

そこで、例えば、ダイヤル４４を操作して調節ねじ軸４
２を進退させて、回転軸２８を軸方向に移動させれば、
硬球２２．２４が当接する力Ａ２６ａ、２６ｂの部分は
偏心量が変化（三次元の偏位）することになる。すなわ
ち、図示例において、カム２６ａ、２６ｂが右へ移動す
れば偏心量が増大し、またカム２６ａ、２６ｂが左へ移
動すれば偏心量が減少する。なお、この場合のポンプ吐
出配管の合流点Ａにおける吐出流量の変化は第４図に示
す通りである。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
２本のプランジャを往復動させて各プランジャのポンプ
動作による合成吐出量を得て無脈動定量吐出特性を得る
ため、前記プランジャをカム駆動させるカム機構につき
、前記２本のプランジャのストローク長を同時にしかも
対称的に調整し得るよう三次元の偏心量調整が可能な構
成とすることにより、このカム機構の回転軸の軸方向位
置調整を行うだけで、簡便にしかも無脈動特性に影響を
与えることなく適正な流量調整を行うことができる。

特に、本発明に係る無脈動定量ポンプによれば、前述し
たような特殊なカム構造を採用することにより、簡単な
構成でしかも調整操作も容易にして精度の高い流量調整
を行うことができる。従って、従来のように、カム機構
の駆動を行う駆動源としての電動モータに高価な可変速
モータを使用して高精度の速度制御を行う必要もなくな
り、この種無脈動定量ポンプシステムを低コストに製作
することができる。

また、本発明に係る無脈動定量ポンプにおいて、流量調
整を行う場合は、従来のようにカムの回転速度を変化さ
せて単位時間当りの流量を変化させる場合に比べて、カ
ムの回転速度は一定に保持することができるために無脈
動特性は常に安定化させることができ、流量調整特性に
直線性を保持することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る無脈動定量ポンプの一実施例を示
す機構説明図、第２図および第３図は本発明に係る無脈
動定量ポンプのカム機構の駆動手段のそれぞれ異なる実
施例を示す要部機構説明図、第４図は本発明に係る無脈
動定量ポンプの吐出流量特性を示す波形図である。 １０．１２．、、プランジャ　　１４．１６．、、クロ
スへ・ノド１Ｂ、２０．、、球受　　　　　２２，２４
．、、硬球２６、、、カム　　　　　　２Ｂ、、、回転
軸３０、、、平歯車　　　　　３２，３４　、、、スプ
リング３６．３８．、、軸受　　　　　４０．、、継手
４２）、、調節ねじ軸　　　４４．、、ダイヤル４６．
４８．、、ポンプ室　　５０．５２．、、グランドシー
ル５４、、、流体供給源　　　５６．、、平歯車５８１
９、回転駆動軸　　６０．、、ウオームホイール６２）
、、ウオーム　　　　６４．、、ウオーム軸６６、、、
出力軸 ＦＩＧ　　３ ＦＩＧ、４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）２本のプランジャをカム駆動により往復動させて
   各プランジャのポンプ動作による合成吐出量を得るよう
   構成した無脈動定量ポンプにおいて、前記各プランジャ
   の軸線に対しこれと直交する軸方向に変位しかつその変
   位と共に偏心量が次第に変化する相似形のカム機構を設
   け、このカム機構の回転軸を回転自在にかつ軸方向に摺
   動自在に軸支し、前記回転軸の一部に軸方向の移動調節
   機構を設けると共に回転駆動手段を結合することを特徴
   とする流量調整可能な無脈動定量ポンプ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の無脈動定量ポンプに
   おいて、カム機構は、共通の回転軸に設けられ、回転軸
   の軸方向移動に際し２本のプランジャの往復動の単位時
   間当りの速度の和が一定となるよう構成してなる無脈動
   定量ポンプ。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の無脈動定量ポンプに
   おいて、回転軸の移動調節機構は、回転軸の一端部に継
   手を介して調節ねじ軸を結合し、この調節ねじ軸をダイ
   ヤルで回転することにより回転軸を移動させて流量調整
   を行うよう構成してなる無脈動定量ポンプ。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載の無脈動定量ポンプに
   おいて、回転軸の回転駆動手段は、回転軸の一部と駆動
   軸とを平歯車もしくはウォームホイールを介して結合す
   るかまたは駆動軸と直結してなる無脈動定量ポンプ。