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材料製造プロセス

脈動率を大幅に低減する高機能薄膜製造用の高粘度スラリー液用極低脈動移送ポンプ

滋賀県

ヘイシンテクノベルク株式会社

2020年4月21日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 高機能薄膜製造における高粘度スラリー液用極低脈動移送ポンプの開発
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、農業、産業機械、情報通信、スマート家電、食品、建築物・構造物、電池、半導体、工作機械、化学品製造
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)
キーワード 精密塗工、低脈動、セラミックス、スラリー移送、定量移送
事業化状況 実用化に成功し事業化間近
事業実施年度 平成26年度~平成28年度

プロジェクトの詳細

事業概要

薄膜製造過程において精密塗工技術における塗工部分へ液を供給する際の脈動は、製品の品質や性能の不具合に直結する問題のため重要な課題となっている。また、製造技術の進歩に伴い高粘度液や沈降性スラリーを含むような液体での移送要求も高まっている。本研究では、移送ポンプの根幹をなすローター・ステーターの加工技術を高度化することにより、市場ニーズに対応した低脈動移送ポンプを開発する

開発した技術のポイント

耐摩耗性、化学安定性に優れたアルミナセラミックスの精密研削、研磨、計測技術を確立し、当該材料を主要部材に用い、脈動率が±1%以下である極低脈動移送ポンプを開発する
(新技術)
特殊ハイポサイクロイド曲面の創成に特化した軌跡を立案し、±1μM以内の運動精度を持つ工作機械をベースマシンとして研削加工が可能な機械設備導入
(新技術の特徴)
特殊ハイポサイクロイド曲面を高精度に研削加工するための工法、工具、研削装置を開発し、加工条件を最適化

具体的な成果

・従来と比較して寸法精度を一桁向上させた、アルミナセラミックスローターの加工技術を実用化した
・面性状を高精度化するための加工検証結果から、面粗度Ra0.3以下を達成した
・電子ビーム加工によりジルコニアセラミックスに対して、1μM以下の微小な凹凸を平滑化する効果を確認した
・機上高精度計測装置により「測定精度±0.001MMで、曲面の多点かつ輪郭度の計測」を実現した
・ローター・ステーターの挙動解析および、部品精度と脈動率との関係のシミュレーションにおいて、「流体→構造→流体の2Way解析」を達成した
・脈動率と塗工性能との実機評価において、高精度アルミナ製ローター(型式:3N10)を完成させた

試作ローター・ステーター
本技術を活用した製品例
知財出願や広報活動等の状況

・砥粒加工学会、精密工学会の学術講演会にて、研究成果を公開。
・各種展示会にて、該当技術を搭載した製品を展示、PR

研究開発成果の利用シーン

開発した特殊ハイポサイクロイド曲面高精度加工技術により、セラミックス製のローターを搭載した一軸偏心ねじポンプの液体移送精度が飛躍的に向上した。
その結果、耐薬品性と耐摩耗性とともに、塗工の精度と安全性が求められる、全固体電池など次世代二次電池の電極塗工用途における利活用が可能である。
また、近年セラミックス製フィラーが多用される電子部品組立て用の放熱ゲルの塗工工程など、耐摩耗性と塗工精度が求められる製造工程における利活用が可能である。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

実用化に向けた社内テストを完了した。
リチウムイオン電池の電極塗工用途での引き合いが増えているが、現時点では従来品に対して価格面がネックとなり販売には至っていない。
高精度セラミックスローターによる塗工精度、耐摩耗性、耐薬品性の向上に対する市場からの要求は高まっており、今後の販売増を見込んでいる。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、製品製造

製品・サービスのPRポイント

・耐摩耗性、化学安定性に優れたアルミナセラミックスの精密研削、研磨、計測技術を確立し、当該材料を主要部材に用い、従来品と比較して、脈動率を大幅に低減した極低脈動移送ポンプ
・ヘイシンモーノポンプのコア部品である、ローターの表面(自由曲面)を精密に研削加工し、従来の製品と比較して形状精度を飛躍的に高めたアルミナセラミックス製ローターであり、沈降性スラリーなどの摩耗性材料を含む様々な液体の精密定量移送が可能

極低脈動移送ポンプとローター
モーノポンプのキャビティーの移動
今後の実用化・事業化の見通し

・タッチパネル業界および、二次電池業界を想定している。ポンプの脈動低減に関する要求や問い合わせが日々増してきている
・高精度なローター、ステーターのラインアップが完成した時点で、サンプル出荷を開始する計画である

実用化・事業化にあたっての課題

加工工程のコストダウン

事業化に向けた提携や連携の希望

技術と製品を、効率よくエンドユーザーにPRする場があるとありがたい。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 ヘイシンテクノベルク株式会社
事業管理機関 公益財団法人滋賀県産業支援プラザ
研究等実施機関 中川加工技術研究所 所長 中川平三郎
兵神装備株式会社 技術部 次長 上辻英史
滋賀県工業技術総合センター 主査 今田琢巳
アドバイザー 京都大学 博士(工学)山路伊和夫
東京大学 教授 帯川利之

サポイン事業者 企業情報

企業名 ヘイシンテクノベルク株式会社(法人番号:2140001013992)
事業内容 ヘイシン モーノポンプの主要部品(ローター・ステーター)の開発・製造
社員数 39 名
生産拠点 滋賀県長浜市高月町東物部1020
本社所在地 〒529-0261 滋賀県長浜市高月町東物部1020
ホームページ http://www.mohno-pump.co.jp/
連絡先窓口 取締役 専務執行役員 槇山 正
メールアドレス tadashi_makiyama@mohno-pump.co.jp
電話番号 0749-85-5538