特許 5753510 ポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5753510

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】ポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/02 20060101AFI20150702BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/02 311

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-83864(P2012-83864)

(22)【出願日】2012年4月2日

(65)【公開番号】特開2013-213426(P2013-213426A)

(43)【公開日】2013年10月17日

【審査請求日】2014年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141174

【氏名又は名称】株式会社丸山製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(72)【発明者】

【氏名】諫山 和博

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２４１９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を圧送するための電動ポンプ（１）を備え、ノズル（６ａ）の開閉と連動して、前記電動ポンプ（１）のモータをオン、オフさせるポンプ装置（Ｄ）であって、
前記電動ポンプ（１）と前記ノズル（６ａ）との間の前記液体の圧力を検知する圧力スイッチ（５）と、
前記電動ポンプ（１）の前記モータのオン、オフを制御する制御部（８）と、を備え、
前記制御部（８）は、
前記モータの電流値（Ａ）が、前記ノズル（６ａ）を開放した状態で前記電動ポンプ（１）を駆動しているときの電流値（Ａ_１）よりも大きい所定のカット値（Ａ_２）になったときに、前記モータをオフにし、
前記圧力スイッチ（５）に検知される圧力値（Ｐ）が、所定の作動圧力値（Ｐ_３）を下回ったときに、前記モータをオンにする、
ポンプ装置（Ｄ）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動ポンプを備えるポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電動ポンプを備えるポンプ装置が知られており、例えば、特許文献１には、電動ポンプである往復ポンプ装置を備えた装置が記載されている。この装置では、往復ポンプ装置の吐出口と、液体を噴霧するノズルを有する噴霧ホースとの間に、圧力スイッチが介されている。噴霧ホースには、当該噴霧ホースを開閉するためのバルブが設けられている。そして、この装置では、往復ポンプ装置を作動させた状態において、バルブを開にすることにより噴霧ホースを介してノズルから液体を吐出し、バルブを閉にすることによりノズルからの液体の吐出を停止する。この際、往復ポンプ装置を作動させた状態でバルブを閉にすると、吐出を停止しているにも拘らず、モータが回転を続けてしまう。そこで、この装置では、上述の圧力スイッチにより液圧の変化を検知し、当該液圧の変化に基づく圧力スイッチのオン、オフにより、モータのオン、オフを制御している。

【0003】

より具体的には、往復ポンプ装置を作動させた状態において、バルブを閉にすると、圧力スイッチ内部の液圧が上昇して吐出圧よりも高い所定の圧力となり、これにより、圧力スイッチが作動（オン又はオフ）して、モータがオフになる。この際、逆止弁等の弁部が閉となることにより、往復ポンプ装置の吐出口からバルブにおいては密閉状態となり、高い圧力（封入圧）が維持される。

【0004】

一方、この状態でバルブを開にすると、開放状態となるノズルから圧力が抜けて圧力スイッチが作動（オフ又はオン）し、モータがオンとされるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１００６７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述のようなポンプ装置では、バルブが閉となっている状態において、例えば、逆止弁に異物がはさまったり摩耗や傷等が生じていたりすると、圧力が抜けて封入圧よりも低下し、圧力スイッチがそれを感知して、モータがオンとなってしまう。そうすると、バルブが閉となっているため、再び圧力スイッチ内部の液圧が上昇して圧力スイッチがそれを感知し、モータがオフとなる。このように、バルブが閉となっているにもかかわらず、モータのオンとオフとが繰り返される、いわゆるハンチングが発生してしまう。このハンチングを抑制するためには、例えば、封入圧を高めに設定したり、逆止弁等の寸法精度を高めたりすることが必要となる。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ハンチングを好適に抑制できるポンプ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るポンプ装置（Ｄ）は、液体を圧送するための電動ポンプ（１）を備え、ノズル（６ａ）の開閉と連動して、電動ポンプ（１）のモータをオン、オフさせるポンプ装置（Ｄ）であって、電動ポンプ（１）とノズル（６ａ）との間の前記液体の圧力を検知する圧力スイッチ（５）と、電動ポンプ（１）のモータのオン、オフを制御する制御部（８）と、を備え、制御部（８）は、モータの電流値（Ａ）が、ノズル（６ａ）を開放した状態で電動ポンプ（１）を駆動しているときの電流値（Ａ_１）よりも大きい所定のカット値（Ａ_２）になったときに、モータをオフにし、圧力スイッチ（５）に検知される圧力値（Ｐ）が、所定の作動圧力値（Ｐ_３）を下回ったときに、モータをオンにする。

【0009】

本発明に係るポンプ装置（Ｄ）では、制御部（８）により、モータの電流値（Ａ）が所定のカット値（Ａ_２）になったときにモータがオフにされ、圧力スイッチ（５）の圧力値（Ｐ）が所定の作動圧力値（Ｐ_３）を下回ったときにモータがオンにされる。ここで、圧力スイッチの作動圧力値に基づいて、モータのオン、オフの双方が制御される従来のポンプ装置においては、作動圧力値をノズルを開放した状態で電動ポンプを駆動しているときの圧力（Ｐ_１）よりも高く設定する必要があった。これに対し、本発明に係るポンプ装置（１）では、上述のように、モータのオフについてはモータの電流値（Ａ）に基づいて制御されることにより、モータのオンを制御するための圧力スイッチ（５）の作動圧力値（Ｐ_３）を、上記圧力（Ｐ_１）とは無関係に設定することが可能になる。このため、例えば、作動圧力値（Ｐ_３）を上記圧力（Ｐ_１）よりも小さく設定することにより、ノズル（６ａ）が閉となっている状態において圧力が多少抜けても、圧力スイッチ（５）がすぐに作動することが抑制される。従って、ハンチングを好適に抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ハンチングを好適に抑制できるポンプ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るポンプ装置が設けられた薬剤噴霧装置を示す側面図である。

【図2】図１中の圧力スイッチを示す斜視図である。

【図3】図１中の圧力スイッチを示す底面図である。

【図4】図３中のIV-IV矢視図である。

【図5】図１中のポンプ装置におけるノズルの開閉のタイミングと圧力値及び電流値との関係を示すグラフである。

【図6】従来のポンプ装置におけるノズルの開閉のタイミングと圧力値との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ本発明のポンプ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0013】

図１は本発明の実施形態に係るポンプ装置が設けられた薬剤噴霧装置を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態に係るポンプ装置Ｄは、ここでは、液体状の薬剤を噴霧する薬剤噴霧装置１００に設けられている。薬剤噴霧装置１００は、電動ポンプ１、圧力スイッチ５、コントローラ（制御部）８及びバッテリ９を備えるポンプ装置Ｄの他、薬剤タンク２、吸水ホース３、接続ホース４、吐出ホース６及び余水ホース７を有している。

【0014】

電動ポンプ１は、薬剤タンク２に貯留された薬剤を圧送するものであり、ポンプの駆動源としてモータを有している。吸水ホース３は、薬剤タンク２内の薬剤を、電動ポンプ１に送るホースである。接続ホース４は、電動ポンプ１と圧力スイッチ５とを接続するホースである。

【0015】

圧力スイッチ５は、電動ポンプ１と後述するノズル６ａとの間の薬剤の圧力を検知するためのものである。この圧力スイッチ５には、給水口５ａ、吐出口５ｂ及び余水口５ｃが設けられており、圧力スイッチ５の内部において、三叉の流路によりそれぞれ連通されている（図４参照）。給水口５ａには、接続ホース４が接続され、電動ポンプ１からの薬剤が接続ホース４及び給水口５ａを介して圧力スイッチ５に供給される。吐出口５ｂには、吐出ホース６が接続され、圧力スイッチ５を通過した薬剤が吐出口５ｂを介して吐出ホース６に供給される。余水口５ｃには、余水ホース７が接続され、圧力スイッチ５内部の薬剤の圧力が所定以上に達した場合に、薬剤の一部が余水口５ｃを介して余水ホース７に逃がされ、薬剤タンク２に戻される。

【0016】

吐出ホース６は、電動ポンプ１から圧送された薬剤を噴霧するためのホースであり、その途中にバルブ６ｂを有すると共に、その先端にノズル６ａを有している。ノズル６ａは、薬剤を噴霧する部分であり、バルブ６ｂは、ノズル６ａの開閉を行うものである。

【0017】

図２は図１中の圧力スイッチを示す斜視図、図３は図１中の圧力スイッチを示す底面図、図４は図３中のIV-IV矢視図である。図４に示すように、圧力スイッチ５は、弁座５１、逆止弁５２、弁座押さえ５３、ダイヤフラム５４、バネ押さえ５５、圧縮コイルバネ５６、余水弁５８、圧縮コイルバネ５９及びマイクロスイッチ５７（図２及び図３参照）を有している。

【0018】

弁座５１は、逆止弁５２及び余水弁５８を受けるためのものであり、三叉の薬剤の流路において、分岐部分に設けられている。この弁座５１は、逆止弁５２を受ける部分に弁シート５１ａを有しており、余水弁５８を受ける部分に弁シート５１ｂを有している。

【0019】

逆止弁５２は、吐出口５ｂから給水口５ａに向けた薬剤の逆流を防止するための球状の部材であり、薬剤の流路において、弁座５１と吐出口５ｂとの間に設けられている。弁座押さえ５３は、逆止弁５２を受けつつ薬剤の流路を確保するためのものであり、逆止弁５２よりも下流側に配置されている。逆止弁５２が下流側の弁座押さえ５３と当接している場合には、弁座押さえ５３に設けられた溝５３ａを介して、給水口５ａから吐出口５ｂに向けて薬剤が流れるようにされている。一方、逆止弁５２が上流側の弁座５１の弁シート５１ａと当接している場合には、薬剤の流路が遮断され、吐出口５ｂから給水口５ａに向けて薬剤が逆流しないようにされている。

【0020】

ダイヤフラム５４は、薬剤の圧力の変化に応じて変形することにより薬剤の圧力を検知する膜状の部材であり、薬剤の流路において、弁座押さえ５３と吐出口５ｂとの間に設けられている。このダイヤフラム５４の一方側（図４において上側）の面は、薬剤の流路の途中に設けられたダイヤフラム室５ｄに面している。

【0021】

バネ押さえ５５は、ダイヤフラム５４の変形をマイクロスイッチ５７に伝えるための軸状の部材であり、その一方端部がダイヤフラム５４の他方側の面に当接している。圧縮コイルバネ５６は、バネ押さえ５５をダイヤフラム５４側に付勢するためのものであり、圧力スイッチ５のケーシングの内部とバネ押さえ５５に設けられた鍔部との間に挟持されている。

【0022】

マイクロスイッチ５７は、バネ押さえ５５から伝えられたダイヤフラム５４の変形に応じて作動（オープン、クローズ）するものであり、バネ押さえ５５の他方端部と当接している。マイクロスイッチ５７は、コントローラ８に接続されており（図１参照）、クローズになっている際にコントローラ８に信号を送信する。

【0023】

ここで、圧縮コイルバネ５６のバネ力Ｗは、以下の式（１）のように設定されている。
Ｗ＝Ｐ_３×Ｓ・・・（１）
但し、
Ｓ：ダイヤフラムと薬剤との当接面積
Ｐ_３：所定の圧力値（作動圧力値）

【0024】

式（１）から明らかなように、ダイヤフラム室５ｄ内の薬剤の圧力値Ｐが所定の作動圧力値Ｐ_３よりも大きい場合（Ｐ＞Ｐ_３の場合）、圧力値Ｐはバネ力Ｗに勝り、ダイヤフラム５４がバネ押さえ５５側に変形してバネ押さえ５５をマイクロスイッチ５７側に付勢し、これにより、マイクロスイッチ５７がクローズとされ、マイクロスイッチ５７からコントローラ８に信号が送信されるようになっている。一方、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回っている場合（Ｐ＜Ｐ_３の場合）、バネ力Ｗは圧力値Ｐに勝り、圧縮コイルバネ５６によりバネ押さえ５５がダイヤフラム５４側に付勢されてダイヤフラム５４がダイヤフラム室５ｄ側に変形し、これにより、マイクロスイッチ５７がオープンとされ、マイクロスイッチ５７からコントローラ８に信号が送信されないようになっている。すなわち、圧力スイッチ５では、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ると、マイクロスイッチ５７からコントローラ８への信号が途絶えるように構成されている。

【0025】

特に、本実施形態に係る圧力スイッチ５では、作動圧力値Ｐ_３が噴霧圧（吐出圧）Ｐ_１よりも小さくなるように、圧縮コイルバネ５６のバネ力Ｗが比較的小さい値に設定されている。ここで、噴霧圧Ｐ_１とは、ノズル６ａを開放した（開にした）状態で電動ポンプを駆動しているときの圧力であって、略一定に安定したときの圧力をいう（図５参照）。つまり、圧力スイッチ５では、噴霧圧Ｐ_１よりも小さい作動圧力値Ｐ_３を検知した場合に、マイクロスイッチ５７が作動するようになっている。

【0026】

余水弁５８は、圧力スイッチ５内部の薬剤の圧力が所定値よりも大きくなった場合に、給水口５ａから余水口５ｃに向けて薬剤を逃がすようにするための軸状の部材であり、薬剤の流路において、弁座５１と余水口５ｃとの間に配置されている。圧縮コイルバネ５９は、余水弁５８を弁座５１側に付勢するためのものであり、余水弁５８に設けられた鍔部と圧力スイッチ５のケーシングの内部との間に挟持されている。余水弁５８が上流側の弁座５１の弁シート５１ｂと当接している場合には、薬剤の流路が遮断され、余水口５ｃから給水口５ａに向けて薬剤が流れないようにされている。一方、薬剤の圧力が所定値よりも大きくなった場合、この圧力が圧縮コイルバネ５９のバネ力に勝って、余水弁５８が弁シート５１ｂから離間している場合には、給水口５ａから余水口５ｃに向けて薬剤が逃がされるようにされている。

【0027】

コントローラ８は、電動ポンプ１のモータのオン、オフを制御するためのものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。このコントローラ８は、上述のように、圧力スイッチ５のマイクロスイッチ５７に接続されている他、電動ポンプ１及びバッテリ９に接続されている。

【0028】

コントローラ８には、電動ポンプ１のモータがオンとなっている間は、マイクロスイッチ５７からの信号を受信しない回路が組み込まれており、これにより、電動ポンプ１のモータがオフとなっている間にのみ、マイクロスイッチ５７からの信号が受信されるようになっている。また、コントローラ８には、電動ポンプ１のモータがオフとなっている状態において、マイクロスイッチ５７からの信号が途絶えると、電動ポンプ１のモータをオンにする回路が組み込まれている。すなわち、コントローラ８は、圧力スイッチ５の圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ったときに、電動ポンプ１のモータをオンにするようになっている。

【0029】

また、コントローラ８は、電動ポンプ１のモータの電流値を検知することが可能になっている。このコントローラ８には、電動ポンプ１のモータの電流値Ａが、ノズル６ａを開放した状態で電動ポンプ（１）を駆動しているときの電流値（噴霧圧Ｐ_１においてポンプを駆動しているときの電流値）である定常電流値Ａ_１よりも大きい所定のカット値Ａ_２になると、バッテリ９から電動ポンプ１への電流を遮断する回路が組み込まれている。つまり、コントローラ８は、電動ポンプ１のモータの電流値Ａがカット値Ａ_２になると、電動ポンプ１のモータをオフするようになっている。バッテリ９は、電動ポンプ１、コントローラ８及びマイクロスイッチ５７の電力源となる。

【0030】

次に、ポンプ装置Ｄの動作について説明する。

【0031】

図５は、図１中のポンプ装置におけるノズルの開閉のタイミングと圧力値及び電流値との関係を示すグラフである。図５に示すように、まず、時刻Ｔ_０において、モータをオンにして電動ポンプ１を駆動し、ノズル６ａを開にしてノズル６ａからの薬剤の噴霧を開始すると、圧力スイッチ５の圧力値Ｐ、及び、電動ポンプ１のモータの電流値Ａが上昇する。この際、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３よりも大きくなると、マイクロスイッチ５７がクローズとなってコントローラ８に信号が送信される。しかし、この間、電動ポンプ１のモータはオンとなっているため、この信号は無視される。そして、圧力値Ｐが噴霧圧Ｐ_１に達すると共に、電流値Ａが定常電流値Ａ_１に達する。

【0032】

続いて、時刻Ｔ_１において、ノズル６ａを閉にして薬剤の噴霧を止めると、圧力値Ｐが上昇する。この際、圧力スイッチ５の内部では、ノズル６ａが閉にされたことに伴って吐出口５ｂから給水口５ａに向けて薬剤が流れようとし、この流れによって逆止弁５２が弁座５１の弁シート５１ａと当接して、逆流が防止される（図４参照）。これにより、弁座５１からノズル６ａにかけては密閉状態となり、高い圧力（封入圧）Ｐ_２が維持される。

【0033】

また、ノズル６ａが閉にされたことに伴って電動ポンプ１のモータに負荷がかかり、電流値Ａが上昇する。この際、電流値Ａがカット値Ａ_２になると、コントローラ８により電動ポンプ１のモータがオフにされ、電流値Ａ＝０となる。また、電動ポンプ１のモータがオフにされるのに伴って、マイクロスイッチ５７からの信号の受信が開始される。

【0034】

ところで、ノズル６ａが閉にされている状態で、逆止弁５２と弁シート５１ａとの間に異物が挟まったり、これらに傷や摩耗が生じていたりすると、圧力が抜けて圧力値Ｐが封入圧Ｐ_２よりも低下する。本実施形態に係る圧力スイッチ５では、作動圧力値Ｐ_３が噴霧圧Ｐ_１よりも小さく設定されているため、上述の要因等によって圧力が多少抜けても、圧力スイッチ５は作動せず、電動ポンプ１のモータはオンとはならない。

【0035】

続いて、時刻Ｔ_２において、ノズル６ａを開にして薬剤の噴霧を再開すると、ノズル６ａからの薬剤の噴霧に伴って圧力が抜け、圧力値Ｐが減少する。この際、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ると、マイクロスイッチ５７がオープンとなってコントローラ８への信号が途絶え、コントローラ８により電動ポンプ１のモータがオンにされる。これにより、電動ポンプ１が駆動し、再び圧力値Ｐ及び電流値Ａが上昇して、それぞれ噴霧圧Ｐ_１及び定常電流値Ａ_１に達する。このようにして、電動ポンプ１では、ノズル６ａの開閉と連動して、ポンプを駆動するモータがオン、オフされる。

【0036】

以上、本実施形態に係るポンプ装置Ｄでは、コントローラ８により、電動ポンプ１のモータの電流値Ａが所定のカット値Ａ_２になったときにモータがオフにされ、圧力スイッチ５の圧力値Ｐが所定の作動圧力値Ｐ_３を下回ったときにモータがオンにされる。

【0037】

ここで、図６は、従来のポンプ装置におけるノズルの開閉のタイミングと圧力値との関係を示すグラフである。図６に示すように、従来のポンプ装置では、まず、時刻Ｔ_０においてノズルを開にすると共にポンプを駆動し、続いて、時刻Ｔ_１においてノズルを閉にした際、圧力値Ｐが封入圧Ｐ_２よりも大きくなったときに、モータをオフにするようになっている。続いて、時刻Ｔ_２においてノズルを開にする際、圧力値Ｐが封入圧Ｐ_２を下回ったときに、モータをオンにするようになっている。このように、圧力スイッチによりモータのオン、オフの双方を制御する従来のポンプ装置においては、圧力スイッチの作動圧力値を、噴霧圧Ｐ_１より高い封入圧Ｐ_２に設定する必要があった。このため、逆止弁に異物がはさまること等により圧力が抜けて封入圧Ｐ_２よりも低下すると、圧力スイッチがすぐにそれを感知してしまい、ハンチングが発生しやすくなっていた。

【0038】

これに対し、本実施形態に係るポンプ装置Ｄでは、上述のように、モータのオフについてはモータの電流値Ａに基づいて制御することにより、モータのオンを制御するための圧力スイッチ５の作動圧力値Ｐ_３を、噴霧圧Ｐ_１とは無関係に設定することが可能となっている。そして、本実施形態のように、作動圧力値Ｐ_３を噴霧圧Ｐ_１よりも小さく設定することにより、圧力が多少抜けても、圧力スイッチ５がすぐに作動することが抑制される。従って、ハンチングを好適に抑制できる。また、これにより、逆止弁５２や弁シート５１ａ等の加工精度やメンテナンス等に気を配る必要がなくなり、製造コストやメンテナンスコスト等を低減できる。

【0039】

以上、本発明に係るポンプ装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態においては、作動圧力値Ｐ_３は、噴霧圧Ｐ_１よりも小さく設定されているが、噴霧圧Ｐ_１と封入圧Ｐ_２との間の値に設定されてもよい。要は、ノズル６ａが閉にされている状態で圧力が多少抜けても、圧力スイッチ５がすぐに作動しない程度に、封入圧Ｐ_２よりも小さい値に設定すればよい。

【0040】

また、上記実施形態では、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３よりも上昇したときにマイクロスイッチ５７がクローズし、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ったときにマイクロスイッチ５７がオープンするようにして、マイクロスイッチ５７からコントローラ８への信号が途絶えたときに、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ったことを検知する構成としているが、マイクロスイッチ５７のオープン及びクローズが逆となる構成としてもよい。要は、圧力値Ｐが作動圧力値Ｐ_３を下回ったことを検知し、この際に、電動ポンプ１のモータをオンにする構成とすればよい。

【符号の説明】

【0041】

１…電動ポンプ、５…圧力スイッチ、６ａ…ノズル、８…コントローラ（制御部）、Ａ…電流値、Ｐ…圧力値、Ａ_２…カット値、Ｐ_３…作動圧力値、ポンプ装置Ｄ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】