JP4188534B2 - プランジャポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プランジャをシリンダ内を回転させながら往復動させて吸込口及び吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより液体の移送を行う微量タイプに適したプランジャポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プランジャポンプとして、シリンダ先端部に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸込口と吐出口を設け、先端部外周にＤ型カット面が形成されたプランジャをシリンダ内を回転させながら往復動させて吸込口及び吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより液体の移送を行うものが知られている。
図６は、この種のプランジャポンプの動作原理を示している。図６（ａ）に示すように、プランジャの回転に伴ってプランジャ先端のカット面の先行する側辺が吸込口に接して吸込口がシリンダ室に連通するとスタート状態となり、この状態から図中矢印に示す方向に回転しながらプランジャが引き出されると、同図（ｂ）に示すように、吸込口からシリンダ室に移送液体が吸い込まれる吸込状態となる。同図（ｃ）のようにプランジャ先端のカット面の後ろ側の側辺が吸込口から離れると吸込口はプランジャによって塞がれ、吸込工程は終了する。続いて同図（ｄ）に示すように、プランジャ先端のカット面の先行する側辺が吐出口に接すると、吐出口がシリンダ室と連通する。同時にプランジャがシリンダ内に回転しながら押し込まれるので、シリンダ室内の移送液体が吐出口から吐出される吐出工程に切り替わる。更に、同図（ｅ）のようにプランジャ先端のカット面の後ろ側の側辺が吐出口から離れると吐出口はプランジャによって塞がれ、吐出工程は終了する。プランジャが更に回転すると、同図（ａ）に示すスタート状態に戻る。以下同様の動作を繰り返す。
【０００３】
以上のようにこのプランジャポンプは、バルブレスで液体移送が可能である。従って、弁によるトラブルがないという基本的特徴を有する。また、真空部への直接定量注入や高圧部からの定量引き抜きができる。更に、ポンプをファインセラミックス製とすることにより、研磨性の高粘性液や各種薬品液の移送に適したポンプとして注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６の原理図に示したように、プランジャ先端外周に形成するカット面がＤ形となる一つの平坦面とした場合、液体から分離した気泡が含まれたり、気泡の混入した液体を微量で定量移送する場合、ポンプが１回に吸い込む流量に比較してポンプ室内の液量が多いので、ポンプ室に気泡の混入した液が残ることが多い。このため、高圧移送又は負圧移送の場合に、ポンプ室内の気泡が圧縮されたり、膨脹するため、吐出流量精度が著しく悪化する。
この発明は、プランジャのカット面形状を改良して吐出流量精度を向上させた、微量定量ポンプに適したプランジャポンプを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るプランジャポンプは、シリンダ先端部に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸込口と吐出口が設けられ、先端部外周にカット面が形成されたプランジャをシリンダ内を回転させながら往復動させて前記吸込口及び吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより流体の移送を行うプランジャポンプにおいて、前記プランジャの先端部外周のカット面は、前記プランジャの周方向の両側縁部に対して中央部を外周方向に突出させた、前記プランジャの往復動方向に平行な、Ｄカットよりも全体が外周方向に突出する面により形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明はまた、シリンダ先端部に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸込口と吐出口が設けられ、先端部外周にカット面が形成されたプランジャをシリンダ内を回転させながら往復動させて前記吸込口及び吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより流体の移送を行うプランジャポンプにおいて、前記プランジャの先端部外周のカット面として、前記プランジャの外周に周方向に隣接する少なくとも二つの面が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によると、プランジャ先端外周のカット面を、例えばプランジャの外周に周方向に隣接する少なくとも二つの面を形成するなどして、外周方向に突出させることにより、ポンプ室内の容積は小さくなり、ポンプ室内に残留する流体も少なくなるので、移送される流体の流速が増加する。このため、移送される流体に混入する気泡が完全に吐出され、圧縮比も上がるので吐出流量精度が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。
図１はこの発明の一実施例によるプランジャポンプの一部を切開して示す平面図であり、図２は正面図、図３は図２の右側から見た側面図である。
ベース１上に架台２に載せられてポンプヘッド３が配置される。ポンプヘッド３は架台２と共に、図１に矢印で示すようにベース１上で水平方向の角度調整が可能とされ、後述するようにこの角度調整により吐出量の設定が可能となっている。ロックレバー１４はポンプヘッド３の角度調整用であり、ロックを解除して角度を任意に設定できるようになっている。
【０００９】
ポンプヘッド３は、ポンプブラケット３１に収納されたシリンダ３２と、このシリンダ３２に挿入されたプランジャ３３を有する。シリンダ３２の先端近くには、水平方向に相対向するように、シリンダ室につながるバルブレスの吸込口１２と吐出口１３が取り付けられている。プランジャ３３は、シリンダ３２内を回転しながら往復動するように駆動される。そのために、プランジャ３３の基端部には、プランジャ３３の軸と直交するピン３４が取り付けられ、このピン３４の先端が球面玉軸受１１を介して円筒状のドライブ継手５の内周部に保持される。このドライブ継手５の基端部はベアリング６を介してモータブラケット７に回転可能に取り付けられ、インダクションモータ９の回転がギヤヘッド８を介してドライブ継手５に与えられる。１０はコンデンサである。
【００１０】
図５（ａ）（ｂ）は、ポンプヘッド３のプランジャ３３の回転往復動の原理を示している。前述のようにポンプヘッド３は、振り角度θが任意に設定され、この角度θによりプランジャ３３のストローク長が決まる。プランジャ３３の基端部はピン３４を介して円筒状のドライブ継手５の内周部の球面玉軸受１１に保持され、ドライブ継手５の回転駆動により、球面玉軸受１１がドライブ継手５の回転軸の回りを円運動し、且つその円軌道がプランジャ３３の中心軸に対して傾いているため、プランジャ３３は回転しながらシリンダ３２内を往復動する。図５（ａ）は、プランジャ３３が最も引き抜かれた状態であり、図５（ｂ）はプランジャ３３が最も押し込まれた状態である。このプランジャ３３の回転往復動により、その先端部のカット面３５の作用によって、先に図６で説明したように、液の移送が行われる。
【００１１】
但しこの実施例において、プランジャ３３のカット面３５は、従来と異なり、図４（ａ）（ｂ）のように形成されている。即ちプランジャ３３の先端部外周に、所定角度をなして周方向に隣接する三つの平面３５ａ，３５ｂ，３５ｃが加工されている。その端面形状は、図４（ｂ）に示すように、カット部分がＤ形ではなく台形であり、カット部分は外周から僅かの隙間（例えば０．１〜０．２ｍｍ）を維持している。この様に、カット面形状を外周方向に突出させた形状とすることにより、従来のように端面形状がＤ形となるような大きな一つのカット面を形成した場合に比べてポンプ室内の容積が小さくなり、ポンプ室内に残留する液体も少なく、通路断面積も小さくなる。このため、移送される流体の流速が増加してポンプ室内に気泡が残ることは殆どない。またこの様な形状とすることにより、圧縮比が上がって吐出流量精度も向上する。
【００１２】
なお、カット面は、三つの平面３５ａ，３５ｂ，３５ｃから構成されるものに限定されない。例えば図４（ｃ）に示すように、カット面は、頂角と外周との間に僅かの隙間を設けるように周方向に隣接する二つの平面３５ａ，３５ｂによって構成するようにしても良い。特に複数の平面によってカット面を形成すると、カット面の加工が容易であるという利点がある。しかし、カット面は特に平面に限定されるものではなく、従来のＤカットよりも外周方向に突出する形状であれば、曲面によって構成してもよい。またプランジャ３３には、用途に応じて選択されたファインセラミックスが用いられる。例えば、研磨性のスラリー液移送の用途には、耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れたＳｉＣセラミックスが用いられる。研磨性スラリー液以外の各種薬品液にはＡｌ₂Ｏ₃・ＺｒＯ₃セラミックス等が用いられる。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、プランジャ先端外周のカット面を外周方向に突出する形状としたので、気泡の停留が少なく、吐出流量精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例によるプランジャポンプの一部切開した平面図である。
【図２】 同プランジャポンプの正面図である。
【図３】 同プランジャポンプの側面図である。
【図４】 同プランジャポンプのプランジャ形状を示す図である。
【図５】 同プランジャポンプのプランジャの回転往復動を説明するための図である。
【図６】 従来のプランジャポンプの動作原理図である。じ
【符号の説明】
１…ベース、２…架台、３…ポンプヘッド、３１…ポンプブラケット、３２…シリンダ、３３…プランジャ、３４…ピン、３５ａ〜３５ｃ…平面（カット面）。

Claims (2)

1. シリンダ先端部に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸込口と吐出口が設けられ、先端部外周にカット面が形成されたプランジャをシリンダ内を回転させながら往復動させて前記吸込口及び吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより流体の移送を行うプランジャポンプにおいて、
   前記プランジャの先端部外周のカット面は、前記プランジャの周方向の両側縁部に対して中央部を外周方向に突出させた、前記プランジャの往復動方向に平行な、Ｄカットよりも全体が外周方向に突出する面により形成されていることを特徴とするプランジャポンプ。
2. 前記プランジャの先端部外周のカット面は、前記プランジャの外周に周方向に隣接する少なくとも二つの面によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。

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