JP2004076602A

JP2004076602A - ポンプ用プランジャ

Info

Publication number: JP2004076602A
Application number: JP2002234500A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ueda; 上田　幸一
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】複式プランジャポンプのシリンダ内に設けられるプランジャで、その軸線方向に横断する形で形成された凹溝を備えてなるもので、その凹溝内にスライダを設け、このスライダと、シリンダに回転自在に取付けられた回転リンクとを回り対偶で連結し、回転リンクを回転することで、スライダを凹溝内で往復運動させることで、シリンダ内で往復運動させられるプランジャで、その凹溝におけるスライド面をなす側壁面の部位が分離することを防ぐ。
【解決手段】スライダ６１が往復運動してプランジャ１をシリンダ５１内で往復運動させるための凹溝３ｂにおける、対向する側壁面５を、プランジャ本体１ａとセラミック製で一体のものとして形成した。側壁面５が別途製造されて接着されたものでないため、分離することがない。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複式プランジャポンプのポンプ用プランジャに関し、詳しくは、人工血液透析器用の複式プランジャポンプ（以下、単にポンプともいう）に使用されるプランジャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工血液透析器用の複式プランジャポンプにおいては、透析用血液を患者から取出して透析するとともに、透析した血液を患者に戻すために使用されるという用途からして、ポンプ内において血液が触れる可能性のある各スライド面（摺動面）には潤滑油を使用することはできない。また、ポンプ内の各スライド面において発生する摩耗粉は人体に悪影響のないものであり、その発生を可及的に低減できるものであることが要請される。このため、この種のポンプに使用されるポンプ用プランジャ（以下、単にプランジャともいう）は、人体に安全なセラミック材で形成され、表面を超仕上げにより、高度の表面粗さに仕上げたものとされている。
【０００３】
図３は、そのプランジャ１を示したものである。このものは、円柱状をなしており、複式プランジャポンプのシリンダ５１内に往復運動するように設けられる。そして、往復運動をさせるため、その運動方向である円柱の軸線Ｇ方向に対して直角に横断する形で、周面の一側が開口するように凹溝３が設けられている。凹溝３は、その奥所にさらに幅の狭い凹溝３ｂを備えており、その凹溝３ｂ内に、その凹溝に沿って（軸線Ｇ方向に対し直角の方向に）スライドするスライダ６１が配置され、そのスライダ６１と、シリンダ５１に回転軸ａを中心として回転自在に取付けられた回転リンク７１とが、回転軸ｂを中心として回り対偶で連結され、スライダクランク機構を構成している。これにより、回転リンク７１を回転することで、スライダ６１が回転軸ａを中心として回転しつつ、その凹溝３ｂ内を軸線Ｇ方向に対し直角の方向にスライドして往復運動し、プランジャ１をシリンダ５１内で軸線Ｇ方向に往復運動させるように構成されている。こうして、シリンダ５１内においてその両端部に設けられた図示しない吸込み、吐出しの各弁を開閉して、対象流体（透析用血液）の吸込み、送り出しを行うように構成されている。
【０００４】
このようなリンク機構を有するポンプにおいて、プランジャ１の往復運動をさせるスライダ６１は、プランジャ１の凹溝３ｂ内を、その凹溝に沿って往復運動するものであり、したがって、スライダ６１がスライド（すべり接触）する、凹溝３ｂ内のうち、対向する２つの側壁面（スライド面）５はできるだけ高度の表面粗さに仕上げることが必要となる。摩擦係数を小さくし、スライド面の摩耗を防止するためである。このため、従来においては、プランジャ１の凹溝におけるその対向する側壁面５の部位の仕上げ面粗度をいかにして高めるかが課題とされていた。そこで、従来では、対向する２つの側壁面５部分を、プランジャ本体とは別体の略直方体形状のブロック片（図中、破線で示す部分）４１、４１として、別途に成形して焼成し、そのうちの側壁面（スライド面）５をなす面等をラップ仕上げ等によって仕上げ、そのブロック片４１をそれぞれ接着によりプランジャ本体に固定してプランジャ１を形成していた。これは、一体のものとして焼成した後で、その側壁面の部分を高度の仕上げ面粗度に仕上げることは、その形状ないし構造からして困難とされていたためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のプランジャでは、そのスライダ用の凹溝３ｂにおけるスライド面をなす側壁面５の部位を、別途にブロック片４１を製造して接着していたため、ポンプの使用過程で、そのブロック片４１が分離（脱落）するといった危険があった。本発明は、こうした従来のプランジャにおける問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スライド面なす側壁面の部位が分離する危険性のないセラミック製のプランジャを提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解消するために請求項１記載の発明は、複式プランジャポンプのシリンダ内に設けられる柱状をなすポンプ用プランジャであって、その軸線方向を横断する形で周面の一側が開口するように形成された凹溝を備えており、
該凹溝内には、その凹溝に沿ってスライドするスライダが配置され、該スライダと、シリンダに対して回転自在に取付けられた回転リンクとが回り対偶で連結され、該回転リンクを回転することで、前記スライダが凹溝に沿ってスライドして往復運動することによって前記シリンダ内で往復運動させられるポンプ用プランジャであり、
前記スライダがスライドして往復運動して該ポンプ用プランジャをシリンダ内で往復運動させるための前記凹溝における対向するスライド用の側壁面がセラミック製で、ポンプ用プランジャ本体と一体のものとして形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のセラミック製のプランジャによれば、前記した構成によりその凹溝における対向する前記側壁面がセラミック製で一体のものとして形成されていることから、従来のように別途の部品（ブロック片）を接着して取付けていたため、その接着面で分離して、スライド面をなす側壁面の部位が分離するといったことがない。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、前記側壁面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで、０．２μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用プランジャである。また、請求項３に記載の本発明は、前記側壁面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで、０．１μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用プランジャである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のプランジャの実施の形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかるプランジャ１を示したものであり、Ａは正面図、Ｂは平面図であり、図２は、図１−Ａのプランジャのみの中央縦断面図である。
【００１０】
本形態のプランジャ１は、例えばアルミナセラミックからなる一体のものであり、したがって、プランジャ本体１ａのみからなっている。そして、このものは、外径４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱体をベースに、その中間部位に、円柱の軸線Ｇ方向に対して直角に横断する形で、周面の一側が開口するように凹溝３が形成されている。凹溝３は、本形態では、正面視、幅３６ｍｍ、深さ２４ｍｍで割円状に形成された外周面寄りの凹溝３ａと、その溝底の中央に、正面視、幅１６ｍｍ、深さ８ｍｍで切り込まれた幅の狭い凹溝３ｂの部分とからなっている。この凹溝３における幅の狭い凹溝３ｂ部分は、プランジャ１の直径分の長さをなす溝をなしており、後述するようにスライダ６１が隙間嵌めされてスライド自在をなすように配置されており、開口側の幅の広い凹溝３ａ部分に回転リンク７１が収容されるように形成されている。
【００１１】
このような凹溝における奥所の幅の狭い凹溝３ｂ部分における対向する側壁面５の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．２μｍとされている。ただし、凹溝３ｂの溝底面も中心線平均粗さでＲａ０．２μｍとされている。そして、その他の外周面を含む略全面が研磨仕上げされている。すなわち、外観的には従来のものと同じであるが、従来のものが側壁面５をなす部位が別途製造されたブロック片を接着してなるものであったのに対して、本形態のものは側壁面５をなす部位も一体の焼結体からなるものとした点が相違するだけである。
【００１２】
しかして、このようなプランジャ１は、人工血液透析器用の複式プランジャポンプのシリンダ５１内に設けられる。そして、その凹溝３における幅の狭い凹溝３ｂ部分にスライダ６１が配置され、このようなスライダ６１はその凹溝３ｂ内を軸線Ｇ方向に対し直角の方向にスライドするように組立てられる。そして、スライダ６１と、シリンダ（ポンプ）５１に回転軸ａを中心として回転自在に取付けられた回転リンク７１とが軸ｂを中心とする回り対偶で連結され、往復両スライダクランク機構を構成し、回転軸ａを中心として回転リンク７１を回転させることで、プランジャ１を往復運動させるように構成される。しかして、回転リンク７１をモーターによって回転駆動することで、スライダ６１は、平面視、同じ姿勢で軸ａの回りに回転しつつ、凹溝３ｂ内をその溝に沿って往復運動し、プランジャ１をシリンダ５１内で往復運動させるように構成されている。
【００１３】
このような本形態のプランジャ１によれば、凹溝３ｂにおけるスライダ６１のスライドする側壁面（スライド面）５がプランジャ（本体）１と一体のものとして形成されているため、ポンプの作動過程で、従来のようにスライド面をなすものとして接着されていたブロック片（部位）が、接着面で分離して取れてしまうといったことがない。
【００１４】
本形態のプランジャ１は、アルミナセラミック粉体を主成分とする原材料を、図示の形状のものにプレス成形した後で焼結し、その後で、外周面、及び側壁面（スライド面）５を含む凹溝３の内面等を研磨仕上げすることで形成されている。なお本形態では、側壁面５は次のようにして仕上げられている。すなわち、砥石車、例えば外周面寄り部位の側面が平坦な砥石車（ダイヤモンド砥石）をその軸線をプランジャ１の軸線Ｇと平行にして凹溝３ｂに入り込ませ、その砥石車の外周面寄り部位の側面で、凹溝３ｂにおける側壁面５を平面研磨し、その後バフ仕上げすることで仕上げられている。本形態では、側壁面５の表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．２μｍとされているが、このような表面粗さは、例えば、＃２３０の砥石で研磨した後で、＃４００以上の砥石で研磨し、さらにその後バフ仕上げすることで得ることができる。また、中心線平均粗さＲａで０．１μｍを得るには、＃２３０の砥石で研磨した後で、＃２０００の砥石で研磨することで得ることができる。
【００１５】
本発明のプランジャは、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜に設計変更して具体化できる。例えば、プランジャの直径や長さ、凹溝の溝幅、深さ等は、ポンプの流量やスライダのサイズなどに応じて適宜のものに設計すればよい。また、前記形態では凹溝を溝の奥が幅狭の段付き（凸形）溝としたが、そのような段のない単純な凹溝としたものにおいても具体化できる。さらに、奥が２段付きの幅狭の凹溝を有するプランジャとしても具体化できる。すなわち、スライダがスライドして凹溝内を往復運動してプランジャをシリンダ内で往復運動させるため、その凹溝における対向するスライド用の側壁面が、セラミック製でプランジャ本体と一体のものとして形成されてなるものである限り、その凹溝の形状に関係なく本発明を具体化できる。さらに、セラミック（材質）は、アルミナセラミックに限定されるものではなく、ジルコニアや窒化珪素であってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のプランジャによれば、その凹溝における側壁面（スライド面）が、プランジャ本体と一体（同時焼結の一体）のセラミックで形成されているため、ポンプの作動過程で、従来のようにスライド面をなすものとして接着されたブロック片（部位）が、接着面の分離によって取れてしまうといった問題の発生を防止できる。しかも、側壁面がブロック片を接着してなるものでないため、その接着手間が不要となる分、プランジャの製造コストの低減も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明のプランジャの実施形態の正面図、Ｂはその平面図。
【図２】図１−Ａのプランジャのみの中央縦断面図。
【図３】Ａは、複式プランジャポンプにおける従来のプランジャを説明する正面図、Ｂは平面図。
【符号の説明】
１　プランジャ
１ａ　プランジャ本体
３ｂ　凹溝
５　スライド用の側壁面
５１　シリンダ
６１　スライダ
７１　回転リンク
Ｇ　プランジャの軸線

Claims

複式プランジャポンプのシリンダ内に設けられる柱状をなすポンプ用プランジャであって、その軸線方向を横断する形で周面の一側が開口するように形成された凹溝を備えており、
該凹溝内には、その凹溝に沿ってスライドするスライダが配置され、該スライダと、シリンダに対して回転自在に取付けられた回転リンクとが回り対偶で連結され、該回転リンクを回転することで、前記スライダが凹溝に沿ってスライドして往復運動することによって前記シリンダ内で往復運動させられるポンプ用プランジャであり、
前記スライダがスライドして往復運動して該ポンプ用プランジャをシリンダ内で往復運動させるための前記凹溝における対向するスライド用の側壁面がセラミック製で、ポンプ用プランジャ本体と一体のものとして形成されてなることを特徴とするポンプ用プランジャ。
前記側壁面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで、０．２μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用プランジャ。
前記側壁面の表面粗さが、中心線平均粗さＲａで、０．１μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用プランジャ。