JP2011140888A - 送液ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの発熱による寿命や性能の低下を防止することができる送液ポンプを提供する。
【解決手段】モータ８はボルト２２とウエルナット２４によって保持部材１０に固定されている。ウエルナット２４は鍔部がモータ固定部２０と保持部材１０の間にくるように保持部材１０に取り付けられており、モータ固定部２０と保持部材１０の間にウエルナット２４のツバ厚分の隙間が設けられている。モータ固定部２０と保持部材１０の間には熱伝導性弾性部材２８が挟み込まれている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内部にポンプ室を備えたポンプヘッド、ポンプ室内に先端が挿入されて往復動を行なうプランジャ、及びプランジャを駆動するためのモータを備えた駆動部を備えた送液ポンプに関するものである。

液体クロマトグラフなどにおいて移動相などの送液に用いられる送液ポンプとして、モータの回転運動をカム機構によって一定方向への往復運動に変換してプランジャを駆動するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。プランジャの先端はポンプヘッド内に設けられたポンプ室内に挿入され、ポンプ室内でプランジャを摺動させることにより液の吸入と吐出を行なう。このような送液ポンプでは、プランジャやモータ、カム機構などがアルミダイカスト製の保持部材によって保持され一体化されている。

モータ本体が保持部材に直接接触していると、モータの駆動時の振動が保持部材を介してプランジャに伝達され、プランジャの動作に影響を与えるという問題がある。そのため、ゴム製のブラインドナットを用いてモータと保持部材とを離間させながら固定したり、モータと保持部材との間に振動を吸収する防振ゴムを挟み込んだりして対応していた。

特開平７−３１８５４８号公報

上記の振動による問題のほかに、従来の構造では、モータを長時間駆動したり高速で駆動したりしたときのモータ温度の上昇を抑制するための放熱効率が不十分であり、モータ温度が高温になって性能が低下するという問題が生じることがわかった。これは保持部材は放熱の機能を類することができるが、モータと保持部材の間に熱絶縁性ゴム製のブラインドナットや防振ゴムが介在すると、モータの熱が保持部材に伝わらないからである。モータの表面温度が高温になると、モータの寿命が短くなったり、性能が低下して送液精度が低下したりするなどの問題がある。

そこで本発明は、モータの発熱による寿命や性能の低下を防止することができる送液ポンプを提供することを目的とするものである。

本発明は、内部にポンプ室を備えるとともにポンプ室内への液の吸入と吐出を行なうための液出入口を備えたポンプヘッドと、ポンプ室内に先端が挿入されポンプ室内において摺動するプランジャと、そのプランジャを駆動するためのモータ及びモータの回転運動を一定方向への往復運動に変換してプランジャに伝達する駆動伝達部からなる駆動部と、熱伝導性材料からなり、駆動部を保持する保持部材と、を備えた送液ポンプであって、モータはその本体部分と保持部材との間に隙間をもって保持部材に固定されており、モータ本体と保持部材との間の固定はウエルナットとネジによりなされ、本体部分と保持部材との間の隙間はウエルナットの鍔部の厚みにより画定されており、その隙間に熱伝導性の弾性部材が挿入されていることを特徴とするものである。

本発明における保持部材としてアルミダイカスト製のものを挙げることができ、弾性部材として低分子シロキサン樹脂製のものを挙げることができる。

好ましい実施例では、保持部材と対向するモータ本体の面は四角形であり、その四角形の４つの隅部でモータ本体と保持部材との間の固定がなされており、その四角形の各辺に沿って弾性部材が挿入されている。

本発明の送液ポンプは、モータはその本体部分と保持部材との間に隙間をもって保持部材に固定されており、モータ本体と保持部材との間の固定はウエルナットとネジによりなされ、本体部分と保持部材との間の隙間はウエルナットの鍔部の厚みにより画定されており、その隙間に熱伝導性の弾性部材が挿入されているので、モータの振動がウエルナットと弾性部材で吸収されながらもモータの熱が弾性部材を介して保持部材へ伝達される。これにより、モータの振動を駆動部へ伝達することなくモータの放熱効率を向上させることができる。これにより、モータの発熱による性能低下を抑制することができ、送液精度を長時間にわたって維持することができる。

一実施例の送液装置の駆動部の正面側から見た内部構造の図である。 モータ取付け部分の裏面側を示す図である。

図１及び図２を参照しながら送液ポンプの一実施例を説明する。
この実施例の送液ポンプは、ポンプヘッド２と駆動部４からなる。図１は駆動部４の内部構造を示している。駆動部４はプランジャ６−１，６−２のほか、プランジャ６−１，６−２を駆動するためのモータ８やアルミダイカスト製の保持部材１０を備えている。同図ではポンプヘッド２の内部構造の図示が省略されているが、ポンプヘッド２内には２つのポンプ室が設けられており、それらのポンプ室内にプランジャ６−１，６−２の先端部６−１ａ，６−２ａが挿入されている。プランジャ先端部６−１ａ，６−２ａがポンプ室内で摺動することにより、それぞれのポンプ室において異なるタイミングで液の吸入と吐出が行なわれ、連続的な送液が行なわれる。

モータ８は上部にアルミニウム製のモータ固定部２０を備え、モータ固定部２０はボルト２２とウエルナット２４によって保持部材１０に固定されている。ウエルナット２４は円筒の一端に鍔部をもつ形状をしたクロロプレンゴム製であり、円筒の他端側に真鍮製の雌ネジが埋設されたものである。ウエルナット２４は鍔部がモータ固定部２０と保持部材１０の間にくるように保持部材１０に取り付けられており、モータ固定部２０と保持部材１０の間にウエルナット２４のツバ厚分の隙間が形成されている。さらに、モータ固定部２０と保持部材１０の間には熱伝導性弾性部材２８が挟み込まれている。ウエルナット２４の鍔部の厚みは２ｍｍであり、熱伝導性弾性部材２８は無圧縮状態での厚みが例えば３ｍｍであり、モータ固定部２０とアルミダイカスト２４との間の締め付けによって２ｍｍの厚みに圧縮されている。ウエルナット２４は、例えばポップリベット・ファスナー社製のウエルナットである。熱伝導性弾性部材２８は、例えば株式会社タイカ製のλゲルである。

モータ８の上部のモータ固定部２０は、図２に示されているように、平面形状が四角形であり、４隅にボルト２２を貫通させるための貫通穴２０ａが設けられている。熱伝導性弾性部材２８は四角形の各辺に沿ってそれらの貫通穴２０ａの間の４つのスペースに挟み込まれている。

図１に戻って説明を続けると、モータ８の駆動軸８ａは保持部材１０に設けられた貫通穴を貫通し、その先端にプーリ１２が取り付けられている。プーリ１２はプーリ１６との間でベルト１４を介して繋がっており、モータ８の駆動時の駆動軸８ａの回転運動がプーリ１６へ伝達される。

プーリ１６は駆動変換部１８を構成するシャフトの一端に取り付けられている。駆動変換部１８はプーリ１６が取り付けられたシャフトの回転運動を一定方向への往復運動に変換するカム機構を備えている。カム機構の２つのカム１８ａ，１８ｂのそれぞれにプランジャ６−１，６−２のそれぞれの基端部が当接しており、モータの回転にともなってプランジャ６−１，６−２を往復運動する。

この実施例の送液装置は、モータ８がウエルナット２４によって保持部材１０と離間した状態で固定されているため、モータ８の駆動時の振動が保持部材１０を介してプランジャ６−１，６−２側へ伝達されることがなくなり、モータ８の振動による送液への影響が小さくなる。そして、モータ８と保持部材１０との間には熱伝導性弾性部材２８が圧縮状態で挟み込まれているため、モータ８の振動が熱伝導性弾性部材２８によって吸収されるとともにモータ８の熱が熱伝導性弾性部材２８を介して保持部材１０へ伝達され、モータ８の放熱効率が向上する。

上記の効果を確認するために、モータ８と保持部材１０との間に熱伝導性弾性部材２８を挟み込んだときと挟み込まなかったときのモータ８の温度を比較する実験を行なった。この実験では、モータ固定部２０の上面の面積は３０６７ｍｍ²であり、熱伝導性弾性部材２８とモータ固定部２０との間の接触面積及び熱伝導性弾性部材２８と保持部材１０との間の接触面積はともに１９２０ｍｍ² であった。この実験では、モータ８と保持部材１０との間に熱伝導性弾性部材２８を挟み込まなかったときのモータ表面温度が６３．７℃まで上昇したのに対し、熱伝導性弾性部材２８を挟み込んだときのモータ表面温度は５８．３℃までしか上昇しなかった。すなわち、モータ８の熱を熱伝導性弾性部材２８を介して保持部材１０へ放熱させるようにした結果、モータ８の温度を５．４℃低下させることができた。

モータ表面温度はモータの寿命や性能に影響する。モータの寿命の観点から、上記実験で使用したモータの場合はモータの表面温度を６０℃以下に維持することが望ましい。表面温度を６０℃以下に維持することによって寿命を１５年程度にすることができる。上記の実験の条件では、モータ８と保持部材１０との間に熱伝導性弾性部材２８を挟み込まなかったときにはモータ表面温度が６３．７℃まで上昇するため、モータ表面温度を３．７℃以上低下させることが望ましい。熱伝導性弾性部材２８を上記実施例のとおりに挟み込むと、熱伝導性弾性部材２８を介したモータ８から保持部材１０への放熱は１ｍｍ²あたり２．８×１０^-3℃であることがわかっている。したがって、モータ表面温度を３．７℃以上低下させるために、熱伝導性弾性部材２８とモータ固定部２０との間の接触面積及び熱伝導性弾性部材２８と保持部材１０との間の接触面積を１３１６ｍｍ²以上にすることが望ましい。上記実験では、熱伝導性弾性部材２８の接触面積が１９２０ｍｍ²となっており、モータ８から保持部材１０への十分な放熱がなされ、モータ８の表面温度を６０℃以下に維持して寿命の低下を防止することができる。

２ ポンプヘッド
４ 駆動部
６−１，６−２ プランジャ
８ モータ
１０ 保持部材
１２，１６ プーリ
１４ ベルト
１８ 駆動変換部
２０ モータ固定部
２２ ボルト
２４ ウエルナット
２８ 熱伝導性弾性部材

Claims (3)

1. 内部にポンプ室を備えるとともに前記ポンプ室内への液の吸入と吐出を行なうための液出入口を備えたポンプヘッドと、
   前記ポンプ室内に先端が挿入され前記ポンプ室内において摺動するプランジャと、
   そのプランジャを駆動するためのモータ及びモータの回転運動を一定方向への往復運動に変換して前記プランジャに伝達する駆動伝達部からなる駆動部と、
   熱伝導性材料からなり、前記駆動部を保持する保持部材と、を備えた送液ポンプにおいて、
   前記モータはその本体部分と前記保持部材との間に隙間をもって前記保持部材に固定されており、前記モータ本体と前記保持部材との間の固定はウエルナットとネジによりなされ、前記隙間は前記ウエルナットの鍔部の厚みにより画定されており、前記隙間に熱伝導性の弾性部材が挿入されていることを特徴とする送液ポンプ。
2. 前記保持部材はアルミダイカスト製であり、
   前記弾性部材は低分子シロキサン樹脂製である請求項１に記載の送液ポンプ。
3. 前記保持部材と対向する前記モータ本体の面は四角形であり、その四角形の４つの隅部で前記モータ本体と前記保持部材との間の固定がなされており、その四角形の各辺に沿って前記弾性部材が挿入されている請求項１又は２に記載の送液ポンプ。

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