JP2006189025A - 高圧プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 原料スラリーの微粒化粉体がプランジャ表面に付着し難く、従来より封止装置の長寿命化を図ることのできる高圧プランジャポンプの提供。
【解決手段】 シリンダとプランジャとの間に形成される環状間隙を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置と、プランジャに対する粉体付着防止手段とを備えた高圧プランジャポンプであって、封止装置の弾性リングを、高圧部側に開放する溝部を備えた断面略Ｕ字形状で前記プランジャの外周面と接する円筒状部材からなり、プランジャ外周面との接触面が粉体付着防止手段として付着粉体掻き取り部を構成しているものとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばシリンダ内で高圧部と低圧部とを仕切るための封止手段を備えた高圧プランジャポンプに関するものである。

高圧プランジャポンプは、材料物質の衝突、粉砕による微粒化または乳化や微細粒子の分散などの流体の均質化を行うための、例えば図２に示すような微粒化装置において、各種原料スラリーを直接加圧して高圧噴射するのに用いられている。

この高圧プランジャポンプは、例えば図３に示すようなシリンダ１０１内を往復移動する高圧プランジャ１０２によって原料スラリーの高圧噴射を行うが、プランジャ１０２とシリンダ１０１との間には、両者間に形成される環状間隙１０３をシールして高圧側と低圧側とを仕切る封止装置１０４が設けられている。

この封止装置１０４は、高圧側から剛性のトップアダプタリング１０５と、弾性リング１０６と、この弾性リング圧縮用のパッキンリング１０８と該パッキンリング１０８よりも高い降伏強度を有するバックアップリング１０９とを配置してなるものであり、高圧プランジャポンプにおいて２４５ＭPaもの高圧原料スラリーに対して確実にシールを行ってきた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１６１９８２号公報

しかしながら、近年のセラミックス電子部品の需要の増加とあいまって電子部品材料としての高性能化が求められているチタン酸バリウム等のような、硬質粒子を含んだ強アルカリ性の原料スラリーに対しては、上記の如き従来の封止装置ではシール部品の寿命が極めて短かくなっていた。

これは、チタン酸バリウムなどの粉体は付着性が高く、微粒化装置で粉砕・分散処理を行うと、粒子の単分散化、微粒化が進むに伴ってより一層プランジャ表面に付着しやすくなり、この付着粉体がプランジャと封止装置のパッキンとの隙間に入り込むと、プランジャ表面を粗すだけでなくパッキンの磨耗を促進させ、短時間でパッキンの破損を引き起こして原料スラリー漏れを発生させるためである。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、原料スラリーの微粒化粉体がプランジャ表面に付着し難く、従来より封止装置の長寿命化を図ることのできる高圧プランジャポンプを提供することにある。また本発明は、硬質粒子・強アルカリ性原料スラリーに対して良好な封止状態が維持できる高圧プランジャポンプの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、シリンダ内でのプランジャの往復摺動によってシリンダ内に原料スラリーを吸引すると共にその原料スラリーを加圧して排出する高圧プランジャポンプにおいて、前記シリンダと前記プランジャとの間に形成される環状間隙を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置と、前記プランジャに対する粉体付着防止手段とを備え、該封止装置は、前記環状間隙内に高圧部側から順に剛性のトップアダプタリングと、弾性リングと、該弾性リング圧縮用のパッキンリングと該パッキンリングよりも高い降伏強度を有するバックアップリングとを配置したものであり、前記弾性リングは、高圧部側に開放する溝部を備えた断面略Ｕ字形状で前記プランジャの外周面と接する円筒状部材からなり、前記パッキンリングは、前記弾性リングの低圧部側でプランジャ外周面と接する円筒状部と、前記弾性リングの外周面を覆って該弾性リングをプランジャへ押圧する前記円筒状部から高圧部側へ延びる延設部とを有し、前記弾性リングのプランジャ外周面との接触面が、前記粉体付着防止手段として付着粉体掻き取り部を構成しているものである。

請求項２に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項１に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記弾性リングは、ショア硬度Ｈｓ７０以上、Ｈｓ９５以下のウレタンエラストマー部材からなることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項１または請求項２に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記パッキンリングは、超高分子量ポリエチレンにカーボン又はポリテトラフルオロエチレンを充填してなる部材で構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記粉体付着防止手段が、前記プランジャの外周面に被覆されたダイヤモンドライクカーボンコーティング層を含むものである。

請求項５に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項４に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層の下層にＳｉＣ下地被覆層が設けられていることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項４または請求項５に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層の膜厚が１．５μｍ以上であることを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項４に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層が、ＳｉＣを含有するＳｉＣ混合層であることを特徴とするものである。

請求項８に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記粉体付着防止手段が、前記原料スラリーに添加された、金属を含まない無灰型ポリカルボン酸系アンモニウム塩を主成分とする分散剤を含むものである。

請求項９に記載の発明に係る高圧プランジャポンプは、請求項８に記載の高圧プランジャポンプにおいて、前記分散剤の原料スラリー中の添加濃度が、原料スラリー中の固形分重量に対して０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とするものである。

本発明の高圧プランジャポンプにおいては、シリンダとプランジャとの間に形成される環状間隙を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置の弾性リングが、高圧部側に開放する溝部を備えた断面略Ｕ字形状で前記プランジャの外周面と接する円筒状部材からなり、プランジャ外周面との接触面が、前記粉体付着防止手段として付着粉体掻き取り部を構成しているものであるため、弾性リングのプランジャ接触面、即ち断面略Ｕ字形状の断面略Ｕ字形状の下側部分が弾性リングの復元力による高い接触面圧で強力なスクレーパとして機能し、プランジャ外周面に付着する微粒化粉体を良好に掻き取るため、付着粉体がプランジャと封止装置のパッキンとの隙間に入り込んでパッキンの磨耗、損傷を生じさせるのを防止でき、従来より封止装置の長寿命化が図れるという効果がある。

本発明は、シリンダとプランジャとの間に形成される環状間隙を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置と、プランジャに対する粉体付着防止手段とを備えた高圧プランジャポンプであり、封止装置を構成する高圧部側の弾性リングが、高圧部側に開放する溝部を備えた断面略Ｕ字形状でプランジャの外周面と接する円筒状部材からなり、弾性リングのプランジャ外周面との接触面が、前記粉体付着防止手段として付着粉体掻き取り部を構成しているものである。

従って、本発明の弾性リングは、リング外周面を低圧部側から延びる延設部で覆うパッキンリングによりプランジャへ押圧され、その復元力による高い接触面圧で断面略Ｕ字形状の下側部であるプランジャ接触面がスクレーパとして機能し、プランジャ表面に付着する微粒化粉体を良好に掻き取るため、チタン酸バリウムなどの硬質で付着性の高い微粒化粉体に対しても、低圧部側でパッキンリングの磨耗や損傷の原因となるプランジャとパッキンリングとの隙間への浸入を防止して、封止装置自体の長寿命化を図ることができる。

この弾性リングは、接触面圧が高いほどそのスクレーパ機能が高くなるため、弾性率の高いものが望ましく、例えば、ショア硬度Ｈｓ７０以上、Ｈｓ９５以下のウレタンエラストマー部材からなるものが適している。この範囲下限より小さいショア硬度のものでは、弾性リングのスクレーパ機能を発揮するのに充分な接触面圧が得られるものの、リング自体の強度が不足するため早期に損傷が生じ易くなり、前記上限より大きいショア硬度では、圧による変形量が小さくスクレーパ機能を発揮するのに充分な接触面圧が得られなくなってしまうためである。

また、粉体付着防止手段として、パッキンリング自身を摩擦係数の低い素材とすることによって、粉体が付着し難くなり、耐磨耗性が向上してより長寿命化を図ることができる。そこで、本発明のパッキンリングには、超高分子量ポリエチレン素材を用いることが望ましい。

超高分子量ポリエチレンは、分子量１００万以上と一般のポリエチレンより極めて分子量が高いものであるため、一般のポリエチレンに比べて耐摩耗性、摺動性、耐衝撃性において格段に優れたものであり、従来の高圧プランジャポンプの封止装置でもパッキンリングの素材として用いられている。また、現在では、このような超高分子量ポリエチレンにカーボン又はポリテトラフルオロエチレンを充填してより耐摩耗性、摺動性に優れた素材が開発されてきており、このような素材を本発明における封止装置のパッキンリングに用いることが好ましい。

一方、粉体付着防止手段としてプランジャ表面自体を摩擦係数の低いものとすることにより、パッキンリングの磨耗を低減させ、さらなる封止装置の長寿命化を図ることができる。例えば、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと記す）コーティング層をプランジャ外周面に被覆することによって、プランジャ表面へ粉体付着防止効果を付与することができる。ＤＬＣコーティング層は、チタンコーティング層に比べて２倍近い硬さであると共に約１／４の磨耗係数であり、またアモルファス構造であるため結晶粒界を持たず他の多結晶構造の硬質薄膜に比べて格段に平滑な表面が得られることから、近年は、潤滑性、低摩擦係数及び耐摩耗性、が求められる各種治工具の表面コーティングに用いられている。

なお、ＤＬＣコーティング層は、プランジャ表面上に直接形成しても良いが、下地層を介して形成しても良い。例えば、アルカリに強いＳｉＣ層を下地として形成しておけば、アルカリ液中においてＤＬＣコーティング層を剥離し難くすることができる。

現在、ＤＬＣコーティング層は比較的低温での処理が可能なプラズマイオン注入成膜法で形成されており、一度の成膜で最大膜厚約１．５μｍ程度が一般的となっている。そこで、プランジャ表面により充分な強度と耐摩耗性を付与するために、ＤＬＣコーティング層は少なくとも膜厚１．５μｍとすることが望ましく、上記の成膜法を繰り返して膜厚３μｍ以上とすればさらに寿命を長くすることができる。

また、ＤＬＣコーティング層を厚く形成する代わりに、ＤＬＣコーティング層にＳｉＣを含有させたＳｉＣ混合ＤＬＣコーティング層を用いることもできる。このＳｉＣ混合ＤＬＣコーティング層は摩擦係数が低いため、同程度の厚さのＤＬＣコーティング層に比べて優れた耐摩耗性と長寿命が得られる。

このＳｉＣ混合ＤＬＣコーティング層は、例えば、プラズマガスによるＤＬＣコーティング層形成時に、そのプラズマガスをＳｉＣガスを含む混合ガスとすることによって、形成することができる。

また、ＤＬＣコーティング層に限らず、同程度あるいはそれ以上に摩擦係数が低く硬度の高いコーティング層であれば広くプランジャ外周面への被覆に採用可能である。例えば、超硬質薄膜ＢＨ（Ｂluish Ｈard ）コーティング層が挙げられる。これは、特殊なプラズマ合成により開発された新しいダークブルー色の薄膜であり、ＤＬＣコーティング層よりさらに低摩擦係数であると共に、２０〜４０％高い硬度を示すものである。

上記ＤＬＣ、ＢＨのいずれのコーティング層によっても、プランジャ外周面の摩擦係数低下と表面平滑化により、微粒化粉体はプランジャ表面に付着し難くなり、相対的にパッキンリングの耐摩耗性も向上する。さらに、このような摩擦係数低下によって、プランジャ摺動時のパッキンリングとの摩擦音も小さくなり、装置の低騒音化も図られる。

また、粉体付着防止手段として、微粒化粉体の凝集を防止してプランジャへの粉体付着を軽減させるための分散剤を原料スラリーに添加して用いても良い。ただし、分散剤は微粒化粉体の種類およびその使用目的に応じて適宜選択する。

例えば微粒子原料が高純度セラミックス電子部品用である場合には、その電子部品の電気特性を損なうことなくプランジャへの付着を軽減させるものとする。具体的には、金属を含まない無灰型ポリカルボン酸系アンモニウム塩を主成分とする分散剤を用いる。なおここで云う「主成分」とは、分散剤を構成する成分のうち５０％以上を示す成分を指すものとする。この分散剤の原料スラリー中の添加濃度が、原料スラリー中の固形分（原料粉末）の重量に対して外部添加で０．５〜５ｗｔ％とするのが好適である。この範囲下限より少ない添加濃度では、分散剤としての効果が不充分となり、上限より多い添加濃度とすると、電気特性への影響が懸念されるからである。

本発明の一実施例による高圧プランジャポンプを図２に示す微粒化装置に組み込んでチタン酸バリウム粒子の微粒化を行った場合を以下に示す。まず、本実施例の高圧プランジャポンプは、図１の縦断面図に示すように、従来のものと基本構成は共通しており、即ち、シリンダ１内でのプランジャ２の往復摺動によってシリンダ１内に原料スラリーを吸引すると共にその原料スラリーを加圧して排出するものであり、シリンダ１とプランジャ２との間に形成される環状間隙３を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置４が備えられている。

封止装置４は、高圧部側から順に、剛性のトップアダプタリング５と、弾性リング６と、該弾性リング圧縮用のパッキンリング８と該パッキンリング８よりも高い降伏強度を有するバックアップリング９とを配置して構成されるものである。

本実施例においては、弾性リング６が、高圧部側に開放する溝部７を備えた断面略Ｕ字形状でプランジャ２の外周面と接する円筒状部材からなり、パッキンリング８が弾性リング６の低圧部側でプランジャ外周面と接する円筒状部８ｘから高圧部側へ延びる延設部８ｙによって弾性リング６の外周面を覆って該弾性リング６をプランジャへ押圧するものであるため、弾性リング６は、プランジャ外周面との接触面、即ち断面Ｕ字形状の下側部が弾性リング６の復元力による高い接触面圧でスクレーパ状にプランジャ外周面の付着粉体を掻き取る機能を備えたものである。

この弾性リング６をショア硬度Ｈｓ９０のウレタンエラストマーで構成し、パッキンリング８をそれぞれ３種の超高分子量ポリエチレン樹脂で構成してなる各封止装置を組み込んだ微粒化装置において、それぞれプランジャ２の被覆層１０として厚さ１．５μｍのＤＬＣコーティング層をＳｉＣ下地層を介して設けた場合とこれらの被覆層１０なしの場合とで以下のとおりチタン酸バリウム微粒化のための衝突処理テストを行った。

なお、超高分子量ポリエチレン樹脂３種とは、それぞれ超高分子ポリエチレン樹脂として従来も使われていたＵ−ＰＥ１００（商品名：日本ポリペンコ株式会社製）と、これをベースに微粒子カーボンを分散することによってより耐摩耗性、帯電防止性が付与されたＵ−ＰＥ３００（商品名：日本ポリペンコ株式会社製）と、ベースとなる超高分子量ポリエチレン樹脂にポリテトラフルオロエチレンを均一分散することによって摩擦係数が大きく低減されたＵ−ＰＥＡＳＷ（商品名：日本ポリペンコ株式会社製）である。

本衝突テストは、図２に示すように、２つの高圧プランジャポンプからなる増圧機を備えた微粒化装置にて、各高圧プランジャ２で原料スラリーをチャンバーに２４５ＭPa、流量０．７３ｋｇ／ｍｉｎで送り込み、チャンバー内でのボール（径０．１５ｍｍ）衝突を行い、衝突後スラリーを回収して再度チャンバへ送るという循環系で衝突処理を複数パス繰り返していくものである。

具体的には、正規パスとして、チタン酸バリウム６ｋｇ＋水１４ｋｇ＝２０ｋｇ（３０ｗｔ％、ｐＨ１２．４）を原料スラリー１ロットとし、１ロット８パスの処理時間が（２０ｋｇ×８÷０．７３ｋｇ／ｍｉｎ÷６０ｍｉｎ＝）約３．５時間という処理速度で行った。また、延長パスとして、正規パスを８パス経た後、さらに大型機で２０パスして微粒化したもの２０ｋｇを原料とし、処理時間８．５時間で１８パス循環処理を行った。この延長パスは、既にある程度微粒化されたものを原料としているため、プランジャ外周面に付着し易いと共にプランジャとパッキンリングとの隙間に入ってパッキンリングを磨耗させやすい条件である。

上記テストにおいて、それぞれ異なる素材のパッキンリングを持つ各封止装置およびプランジャのＳｉＣ下地層＋ＤＬＣコーティング層の被覆層１０の有無毎に、連続循環処理を繰り返していき、原料スラリーのリーク発生の確認による封止装置、即ちパッキンリングの寿命判定を行った。この判定では、リーク量３ｇ／ｍｉｎを基準とし、それ以下のリーク量は問題ないものとした。寿命判定のテスト結果を表１に示す。なお、図３に示すような従来タイプの封止装置、即ち弾性リングが掻き取り構造となっていないものを組み込んだ場合を対照として衝突テストを行った結果も合わせて示す。

表１の結果から明らかなように、本実施例による高圧プランジャポンプでは、硬質で付着し易く、しかも原料スラリーがｐＨ１２を越える強アルカリとなるチタン酸バリウムの微粒子化においても、封止装置４の弾性リング６を粉体付着防止手段としての掻き取り型を採用することによって、同じ材質の場合であっても封止装置４の寿命を従来型に比べて延ばすことができ、さらに弾性率の高いウレタンエラストマー製とすることで封止装置４の寿命が大幅に長期化した。

また、さらなる粉体付着防止手段としてプランジャ２の外周面にＳｉＣ下地層とＤＬＣコーティング層の被覆層１０を設けたことによって封止装置の寿命が著しく長くなると共に、パッキンリング８の素材としてより摩擦係数が低く摺動性の優れた超高分子量ポリエチレンを選択することによって、より長い封止装置の長寿命化が可能となることが確認された。なお、正規パスにおいて、パッキンリング８をＵ−ＰＥＡＳＷで構成した場合には原料スラリーのリークは全くなく、Ｕ−ＰＥ３００で構成した場合も、２０時間経過後に０．０３〜０．５ｇ／ｍｉｎとわずかなリークが見られただけであった。

本テストは、原料スラリーが無くなった時点で終了としたが、テスト終了時点で実質的に寿命に達していない封止装置もあり、本実施例においては、粉体付着防止手段として各部材の形状、素材としてより最適なものを選択することによって、原料スラリーが硬質粒子で強アルカリであっても、より長期に亘って原料スラリー漏れなく、良好な封止状態を維持できる高圧プランジャポンプが実現可能となる。

また、上記のテスト結果は、ＤＬＣコーティング層の下層にアルカリに強いＳｉＣ下地層を形成しておいた場合を検討したが、ここで、ＳｉＣ下地層の有無による封止装置寿命への影響を検討した。これは、ＳｉＣ下地層の無い場合とある場合のＤＬＣコーティング層を設けたプランジャで、パッキンリングにＵ−ＰＥ１００を用いた従来型封止装置にて上記と同様の正規パスと延長パスにおいて封止装置の寿命判定を行ったものである。結果を以下の表２に示す。

表２の結果から明らかなように、微粒化が困難な延長パスにおいて、ＳｉＣ下地層がないＤＬＣコーティングプランジャの場合に対してＳｉＣ下地層有りのＤＬＣコーティングプランジャの場合そのパッキンリングの寿命としての封止装置寿命は６倍となっている。これは、ＳｉＣ下地層を介することによって、ＤＬＣコーティング層がアルカリ液中においてもプランジャ表面から剥離し難くなっており、その分、さらなる封止装置の長寿命化につながったためである。

なお、上記のように良好な長寿命化を示したＳｉＣ下地層およびＤＬＣコーティング層からなる被覆層に対して、さらに耐摩耗性を向上させることでより長い寿命を期待できる。まず耐摩耗性による寿命の長期化を可能とする容易な方法として膜厚を大きくすることが考えられる。そこで、上記ＳｉＣ下地層の上にＤＬＣコーティング層を繰り返し積層して膜厚を２倍に増大せしめたもの（２重被覆層）に対して上記と同じ衝突テストで検討してみた。

このテストでは、寿命判定を磨耗と見られる状態で母材（プランジャ２表面）が露呈するまでの時間とした。ＤＬＣコーティング層の形成を１回のみ行ったもの（１重被覆層）の寿命が１６０時間であったのに対して、２重被覆層では３２０時間とほぼ倍の寿命が得られ、ＤＬＣコーティング層の膜厚を厚くすることによる効果が確認された。

ＤＬＣコーティング層の膜厚を増大させることなく、ＤＬＣコーティング層自体の摩擦係数を下げ耐摩耗性を向上させる方法として、ＤＬＣコーティング層中にＳｉＣを含有させたＳｉＣ混合ＤＬＣコーティング層を形成する方法がある。ＳｉＣ含有率としては、重量換算で１％以上、好ましくは５％以上、７０％以下とすると良い。このような混合層では、ＳｉＣの含有によって通常のＤＬＣコーティング層のみからなる被覆層よりもプランジャ表面から剥離し難くなると共に、摩擦係数も低下する。この混合層は、ＤＬＣコーティング層形成時のプラズマガスにＳｉＣガスを混合することによって形成することができる。

例えば、ＳｉＣ含有率が１０％〜５０％の混合層においては、被覆層なしのプランジャ表面の摩擦係数が約０．２、通常のＤＬＣコーティング層の摩擦係数が約０．１５程度であったのに対して、摩擦係数０．０８と大幅に低下していた。

また、前述と同様にプランジャ表面の露呈による寿命判定を行ったところ、ＳｉＣ混合層（１重被覆層）の場合の寿命は４８０時間にも達し、通常のＤＬＣコーティング層の場合に比較して大幅に寿命が長期化したことが確認された。この混合層においては、本来のＤＬＣコーティング層が備えている低摩擦係数及び耐摩耗性という特徴にさらなる耐摩耗性の向上効果によって、より原料粉体が付着し難くなることによるパッキンの磨耗の防止、その結果としての封止装置の寿命のさらなる長期化が期待できる。

また、ＤＬＣコーティング層より摩擦係数の低いプランジャ被覆層としては、上記のようなＳｉＣ混合ＤＬＣコーティング層の他に、超硬質薄膜ＢＨコーティング層が挙げられる。このＢＨコーティング層は、ＤＬＣコーティング層よりさらに低摩擦係数であると共に、より高い硬度を示すものであり、プランジャ被覆層として用いれば、ＤＬＣコーティング層のみからなる被覆層よりさらなる封止装置の長寿命化が期待できる。

また、さらなる粉体付着防止手段として、粉体粒子が凝集してプランジャ表面に付着し易くなるのを防ぐための分散剤を原料スラリーに添加して用いても良い。以下に、電子品の電気特性を損なう恐れのない分散剤として、金属を含まない無灰型ポリカルボン酸系アンモニウム塩を主成分とする分散剤を各種濃度で添加した場合の衝突微粒化テストを分散剤添加なしの場合と比較して行った。

本テストでは、図２に示す微粒化装置にて、パッキンリング８をＵ−ＰＥ１００で構成し、プランジャ２にコーティング層なしの場合で前述の衝突テストと同じ条件での正規パスでチタン酸バリウム微粒化のための衝突処理を行い、同様に封止装置の寿命判定を行った。結果を以下の表３に示す。

表３に示すように、分散剤の添加によっても封止装置の長寿命化効果が得られることが確認できた。また、分散剤の添加効果が発揮される好適な濃度は、０．５〜５ｗｔ％であった。従って、このような分散剤の添加を、上記のようなプランジャコーティング層やパッキンリングの低摩擦抵抗の部材などとの適度な併用によって、封止装置の寿命をさらに延ばすことも可能である。

以上の実施例に示されるように、本発明による高圧プランジャポンプにおいては、弾性リングを掻き取り型の構成とすると共に、上記のような各部材を含む設計条件を適度に選択することによって、原料スラリーが硬質粒子を含むものであるだけでなく、強アルカリ性である場合にも、充分な封止状態を維持でき、微粒化装置においては従来困難であった原料スラリーに対しても良好な微粒化処理を効率よく行える。

本発明の一実施例による高圧プランジャポンプの構成を示す概略縦断面図である。 微粒化装置の一例を示す全体構成図である。 （ａ）は従来の高圧プランジャポンプの構成を示す概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線で囲った封止装置部分の拡大図である。

符号の説明

１，１０１：シリンダ
２，１０２：プランジャ
３，１０３：環状間隙
４，１０４：封止装置
５，１０５：トップアダプタリング
６，１０６：弾性リング
７：溝部
８，１０８：パッキンリング
８ｘ：円筒状部
８ｙ：延設部
９，１０９：バックアップリング
１０：プランジャ被覆層（ＳｉＣ下地層＋ＤＬＣコーティング層）

Claims (9)

1. シリンダ内でのプランジャの往復摺動によってシリンダ内に原料スラリーを吸引すると共にその原料スラリーを加圧して排出する高圧プランジャポンプにおいて、
   前記シリンダと前記プランジャとの間に形成される環状間隙を封止して高圧部と低圧部を仕切る封止装置と、前記プランジャに対する粉体付着防止手段とを備え、
   該封止装置は、前記環状間隙内に高圧部側から順に剛性のトップアダプタリングと、弾性リングと、該弾性リング圧縮用のパッキンリングと該パッキンリングよりも高い降伏強度を有するバックアップリングとを配置したものであり、
   前記弾性リングは、高圧部側に開放する溝部を備えた断面略Ｕ字形状で前記プランジャの外周面と接する円筒状部材からなり、
   前記パッキンリングは、前記弾性リングの低圧部側でプランジャ外周面と接する円筒状部と、前記弾性リングの外周面を覆って該弾性リングをプランジャへ押圧する前記円筒状部から高圧部側へ延びる延設部とを有し、
   前記弾性リングのプランジャ外周面との接触面が、前記粉体付着防止手段として付着粉体掻き取り部を構成していることを特徴とする高圧プランジャポンプ。
2. 前記弾性リングは、ショア硬度Ｈｓ７０以上、Ｈｓ９５以下のウレタンエラストマー部材からなることを特徴とする請求項１に記載の高圧プランジャポンプ。
3. 前記パッキンリングは、超高分子量ポリエチレンにカーボン又はポリテトラフルオロエチレンを充填してなる部材で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高圧プランジャポンプ。
4. 前記粉体付着防止手段が、前記プランジャの外周面に被覆されたダイヤモンドライクカーボンコーティング層を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高圧プランジャポンプ。
5. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層の下層に、ＳｉＣ下地被覆層が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の高圧プランジャポンプ。
6. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層の膜厚が１．５μｍ以上であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の高圧プランジャポンプ。
7. 前記ダイヤモンドライクカーボンコーティング層が、ＳｉＣを含有するＳｉＣ混合層であることを特徴とする請求項４に記載の高圧プランジャポンプ。
8. 前記粉体付着防止手段が、前記原料スラリーに添加された、金属を含まない無灰型ポリカルボン酸系アンモニウム塩を主成分とする分散剤を含むことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の高圧プランジャポンプ。
9. 前記分散剤の原料スラリー中の添加濃度が、原料スラリー中の固形分重量に対して０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項８に記載の高圧プランジャポンプ。
   

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