JP5128415B2 - プランジャポンプ - Google Patents

Description

本発明は、プランジャをシリンダ室内で回転運動させながら往復運動させることによって吸入口および吐出口を交互にシリンダ室に連通させ、流体の移送を行うようにしたプランジャポンプの改良技術に関するものである。

従来から、シリンダの先端部近傍に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸入口と吐出口とを設けるとともに、先端部外周にカット面が形成されたプランジャを前記シリンダ室内で回転運動させながら往復運動させることにより、吸入口および吐出口を交互にシリンダ室に連通させ、液体の移送を行うようにしたプランジャポンプが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

ここで、図５は、この種のプランジャポンプの動作原理を説明するための図である。この図５を用いて従来技術に係るプランジャポンプの動作原理を説明すると、図５（ａ）のスタート時、プランジャ先端のカット面は吸入口、吐出口のいずれにも対向していない状態にある。この状態からプランジャが引き出されることによって図５（ｂ）のように９０°回転すると、カット面が吸入口にギャップをもって対向し、吸入口がシリンダ室に連通した状態となる。この状態からプランジャがさらに引き出されて１８０°回転した図５（ｃ）の状態は、吸入から吐出への切り替わりが実施される状態である。そして、プランジャが押し込まれ、図５（ｄ）のようにプランジャが２７０゜になると、カット面が吐出口にギャップをもって対向した状態、すなわち吐出口がシリンダ室に連通した状態となり、液の吐出が行われる。その後、図５（ｅ）の３６０°回転によって、プランジャポンプはスタート時と同じ状態になる。

以上のように、図５で示した従来のプランジャポンプは、バルブレスで液体移送が可能となっている。したがって、弁によるトラブルがないという基本的特徴を有している。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可能である。さらに、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。

特開２００１−２３４８５０号公報

しかしながら、従来のプランジャポンプを用いて流体を移送する場合には、プランジャとシリンダとの隙間に液体が入り込み、この液体がポンプ外部にリークしてしまうことがある。そして、この液体が、例えば固着性液の場合には、わずかにリークした固着性液が空気に触れることで乾燥してしまい、プランジャ表面で結晶化してしまう。このようにして発生した結晶化物は、ポンプ内部に入り込んでプランジャとシリンダとをロックし、ポンプの動作を阻害してしまうという不具合を誘起する虞があった。また、状況によってはプランジャとシリンダとの隙間で固着性液が結晶化する事態も発生する可能性があり、この場合でもポンプが動作できなくなるという不具合発生の原因となる。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、移送しようとする流体が、たとえ固着性液のような液体であったとしても、ポンプの良好な動作を常時維持することのできる従来にはない新しいプランジャポンプを提供することにある。

本発明に係るプランジャポンプは、シリンダ室を有するシリンダと、前記シリンダ室に対して進退自在に構成されるプランジャと、を有し、前記シリンダは、先端部近傍にてシリンダ室につながるとともに相対向して形成される吸入口および吐出口を備え、前記プランジャは、先端部外周に形成されるカット面を備え、前記プランジャを前記シリンダ室に対して回転運動させながら往復運動させることにより、前記カット面が前記吸入口および前記吐出口を交互にシリンダ室と連通させ、かかる連通状態の切替によって流体の移送を行うようにしたプランジャポンプにおいて、前記プランジャの外周面に溝を設けたことを特徴とする。

本発明に係るプランジャポンプにおいて、前記溝は、前記カット面とは離れた箇所に設けることができる。

また、本発明に係るプランジャポンプにおいて、前記溝は、前記プランジャの全周方向にわたって設けることができる。

さらに、本発明に係るプランジャポンプにおいて、前記溝は、複数個設けることができる。

またさらに、本発明に係るプランジャポンプにおいて、前記溝は、前記シリンダ室の内壁面と前記プランジャの外周面とで形成される摺接面間に設けられる流体保持空間として機能させることができる。

本発明によれば、移送しようとする流体が、たとえ固着性液のような液体であったとしても、ポンプの良好な動作を常時維持することのできる従来にはない新しいプランジャポンプを提供することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るプランジャポンプの外観斜視図である。また、図２は、本実施形態に係るプランジャポンプの動作状態を説明するための概略部分縦断面であり、図中（ａ）は吐出口がシリンダ室と導通した状態を示しており、図中（ｂ）は吸入口がシリンダ室と導通した状態を示している。

本実施形態に係るプランジャポンプ１０は、シリンダ室１２を有するシリンダ１１と、このシリンダ室１２に対して進退自在に構成されるプランジャ２１と、を有して構成されている。

シリンダ１１は、先端部近傍にてシリンダ室１２につながるとともに相対向して形成される吐出口１３および吸入口１４を備えている。一方、プランジャ２１は、先端部外周に形成されるカット面２２を備えている。したがって、プランジャ２１をシリンダ室１２に対して回転運動させながら往復運動させることにより、カット面２２が吐出口１３および吸入口１４を交互にシリンダ室１２と連通させ、かかる連通状態の切替によって流体の移送を行うようになっている。

この流体移送の動作原理については、背景技術の欄で図５を用いて説明した内容と同様であり、プランジャポンプ１０が図２（ｂ）の状態にあるときには、プランジャ２１が吐出口１３を塞ぐとともに、カット面２２の作用によって吸入口１４がシリンダ室１２と導通状態にあるので、吸入口１４を通じて流体がプランジャポンプ１０に対して吸入されることとなる（図５（ｂ）と同じ状態）。

また、プランジャポンプ１０が図２（ａ）の状態にあるときには、プランジャ２１が吸入口１４を塞ぐとともに、カット面２２の作用によって吐出口１３がシリンダ室１２と導通状態にあるので、吐出口１３を通じて流体がプランジャポンプ１０外に吐出されることとなる（図５（ｄ）と同じ状態）。

本実施形態に係るプランジャポンプ１０は、以上説明した構成によって流体を移送することが可能となっているのであるが、さらに優位な構成として、本実施形態に係るプランジャポンプ１０は、プランジャ２１の外周面に溝２３が設けられたことを特徴としている。

この溝２３は、シリンダ室１２の内壁面とプランジャ２１の外周面とで形成される摺接面間に設けられる流体保持空間として機能するものであり、溝２３内に移動対象の流体を保持できるようになっている。そして、例えばこの流体が、固着性を有する液体の場合であっても、溝２３の作用によって液体が常に運ばれて周囲を濡らすことになるので、液体は乾燥することがない。具体的には、図２（ｂ）の紙面左側のように、プランジャ２１の後端側に設けられた溝２３がシリンダ室１２の外側に露出し、固着性液がシリンダ１１外部にリークしたとしても、この部分には当該溝２３によって常に新しい液体が供給されてくるので、このリーク部分では液体が乾燥状態となることがなく、液体が結晶化することが防止されることとなる。したがって、シリンダ１１とプランジャ２１との良好な摺接状態が常に維持され、プランジャポンプ１０の動作が阻害されることが防止されることとなるのである。

また、シリンダ１１の内壁面とプランジャ２１の外周面との摺接面間においても、溝２３の作用効果によって常に結晶化することのない液体がこの摺接面間に存在することになるので、シリンダ１１とプランジャ２１との良好な摺接状態が常に維持されることとなる。

なお、上述した作用効果を好適に発揮するために、本実施形態に係る溝２３については、プランジャ２１に形成されたカット面２２とは離れた箇所に設けられている。かかる構成は、溝２３が流体保持空間としての機能を発揮するために必要な構成である。

また、流体（特に、固着性液などの液体）の結晶化を、シリンダ１１の内壁面とプランジャ２１の外周面との摺接面全体で確実に防止するために、本実施形態に係る溝２３は、プランジャ２１の全周方向にわたって設けられている。かかる構成によって、シリンダ１１とプランジャ２１との摺接面全体に流体が行き渡るので、流体の結晶化防止効果を好適に発揮することが可能となる。

さらに、図１および図２において例示した本実施形態に係るプランジャポンプ１０では、プランジャ２１の外周面に対して２つの溝２３，２３を形成した場合を例示して説明した。しかし、この溝２３の形成数については、１つの溝を設けるようにしても良いし、複数個形成するようにしても良い。例えば、図３において例示するように、１つの溝２４をプランジャ２１の外周面に形成しても良い。

またさらに、図４に示すように、溝２５の形成範囲を大きくすることも可能である。このような溝２３，２４，２５の形状条件については、流体を保持して常に流体を供給し、流体の結晶化を防止するという流体保持空間としての作用効果を発揮できることを条件として種々変形することが可能であり、前述のような作用効果を発揮できることを条件として、あらゆる形状、個数の溝が本発明の技術的範囲に含まれることを記しておく。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、本実施形態では、単数形成された溝２４，２５、および２箇所形成された溝２３を例にとって説明したが、３箇所以上溝を形成する形態も採用することができる。このような溝の形状や個数といった形態については、プランジャポンプの形状や使用条件、設置条件、要求仕様等に応じて変形することができる。

また、上述した実施形態では、単一のプランジャポンプ１０のみを示して説明したが、本発明は、複数のプランジャポンプが組み合わされた多連式のものや、流体供給装置等のその他の装置に組込まれたプランジャポンプであっても適用することが可能である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態に係るプランジャポンプの外観斜視図である。 本実施形態に係るプランジャポンプの動作状態を説明するための概略部分縦断面であり、図中（ａ）は吐出口がシリンダ室と導通した状態を示しており、図中（ｂ）は吸入口がシリンダ室と導通した状態を示している。 本実施形態に係るプランジャポンプの取り得る多様な変形形態のうちの一例を示す外観斜視図である。 本実施形態に係るプランジャポンプの取り得る多様な変形形態のうちの別の一例を示す外観斜視図である。 従来のプランジャポンプの動作原理を説明するための図である。

符号の説明

１０ プランジャポンプ、１１ シリンダ、１２ シリンダ室、１３ 吐出口、１４ 吸入口、２１ プランジャ、２２ カット面、２３，２４，２５ 溝。

Claims (2)

1. シリンダ室を有するシリンダと、
   前記シリンダ室に対して進退自在に構成されるプランジャと、
   を有し、
   前記シリンダは、先端部近傍にてシリンダ室につながるとともに相対向して形成される吸入口および吐出口を備え、
   前記プランジャは、先端部外周に形成されるカット面を備え、
   前記プランジャを前記シリンダ室に対して回転運動させながら往復運動させることにより、前記カット面が前記吸入口および前記吐出口を交互にシリンダ室と連通させ、かかる連通状態の切替によって流体の移送を行うようにしたプランジャポンプにおいて、
   前記プランジャの外周面に溝を設け、
   前記溝は、前記カット面とは離れた箇所に前記プランジャの全周にわたって設けられ、前記シリンダ室の内壁面と前記プランジャの外周面とで形成される摺接面間に設けられる流体保持空間として機能し、吸入時にシリンダ室の外側に露出する
   ことを特徴とするプランジャポンプ。
2. 請求項１に記載のプランジャポンプにおいて、
   前記溝が、複数個設けられていることを特徴とするプランジャポンプ。

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