JP2002202066A - 液体吐出装置 - Google Patents
液体吐出装置Info
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- Reciprocating Pumps (AREA)
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Abstract
も容易でシールの摩耗の偏りも無くすことができ、ポン
プブロックの小型化も実現できる液体吐出装置を提供す
ること。 【解決手段】 液体吐出装置は、バルブブロック35
と、バルブブロック35の摺接面38に摺接可能なポン
プブロック50と、ポンプブロック50のプランジャ挿
入孔53に軸方向摺動自在に挿入されたプランジャ55
とを備える。プランジャ挿入孔53は、プランジャ55
とプランジャ挿入孔53との間をシールするシール部5
31Bと、プランジャ55をガイドするガイド部531
Aとを備える。シール部531Bは、溝531Cにより
リップ状に形成し、リップ部分の内径はプランジャ55
の外径よりも小さくし、弾性を有するPTFE等で構成
する。ポンプブロック50に、シール部531Bを一体
に形成したので、取り扱いが容易になり、組立作業性も
向上できる。
Description
動を利用して液体を吸入、吐出する液体吐出装置に係
り、特に液体を一定量毎に繰り返し吐出するディスペン
サや、液体を連続して供給するポンプに利用できる。
が出願した特開平9−324743号に記載されたもの
がある。この液体吐出装置は、吸入ポートおよび吐出ポ
ートに連通する連通孔が開口された摺接面を有するバル
ブブロックと、このバルブブロックの摺接面に一端の摺
接面が当接された状態でボディに回転自在に支持される
とともに、前記バルブブロックの連通孔の開口に連通可
能な位置に軸方向に穿設されたプランジャ挿入孔を有す
るポンプブロックとを備え、ポンプブロックをバルブブ
ロック側に付勢しながら回転駆動してプランジャ挿入孔
を順次連通孔に連通させるとともに、プランジャ挿入孔
内のプランジャを軸方向にそれぞれ駆動して液体の吸引
および吐出を順次繰り返すものである。
された液体吐出装置では、バルブブロックやポンプブロ
ックを容器内に配置させていたため、ポンプブロックの
プランジャ挿入孔とプランジャとの間は特にシールせ
ず、その間から漏れた液体は容器に戻るように構成して
いた。
を使用しない場合もあり、このような場合には、プラン
ジャ挿入孔とプランジャとの間にプランジャシールを設
けて漏れが発生しないようにする必要がある。このよう
なシールとしては、通常ゴム等で形成されるOリング
や、樹脂材を金属スプリングでプランジャに当接させる
構造のシールが利用されていた。そして、ポンプブロッ
クにシール材を配置するシール配置溝を形成し、この溝
内にシールを配置し、プランジャに密着させてシールし
ていた。
の外周に設けられるシールは、一般的な液体吐出装置に
おいては、問題無く使用できるが、特に極微量の液体を
吐出する液体吐出装置では、次のような問題があった。
すなわち、極微量の液体を吐出する液体吐出装置では、
ポンプブロックやプランジャ等の各パーツも非常に小さ
い。従って、Oリングなどのシールや、シール配置溝も
小さかった。
く、シールをシール配置溝等に組み込む作業も煩雑であ
るという問題がある。また、シール配置溝の径は、Oリ
ング等のシールを多少押圧してプランジャに密着させる
ことができるように、シールの外周よりも多少小さい。
一方で、シール配置溝の幅(プランジャ軸方向の長さ寸
法)は、シールの厚さに比べて大きくなっている。この
ため、シールがシール配置溝内でプランジャの軸方向に
多少移動してしまうという問題もある。特に、極微量の
吐出の場合、シールの移動による僅かな吐出量の変化で
あっても、その誤差の影響が大きく、極微量の液体を高
精度で吐出することが難しいという問題がある。
ル配置溝とプランジャとの間で挟持されるため、プラン
ジャをガイドするプランジャ挿入孔とシールとの芯ズレ
が起こるという問題もあった。その上、シールは取り扱
いのために最小限ある程度の大きさが必要であり、シー
ルおよびシール配置溝の小型化にも限度があるため、液
の吐出性能上は必要が無くても、シール配置溝を形成す
るために、ポンプブロックをある程度の大きさにする必
要があり、液体吐出装置の小型化が難しいという問題が
あった。特に、ポンプブロックの小型化が難しいと、そ
れを駆動する駆動機構の小型化も困難であり、製造コス
トの低減が難しいという問題もある。
吐出することができ、取り扱いも容易でかつシールの摩
耗の偏りも無くすことができ、ポンプブロックの小型化
も実現できる液体吐出装置を提供することにある。
は、摺接面を有するバルブブロックと、前記バルブブロ
ックの摺接面に当接可能な摺接面を有するポンプブロッ
クと、このポンプブロックの軸方向に沿って穿設された
少なくとも1本のプランジャ挿入孔に軸方向摺動自在に
挿入されたプランジャと、前記ポンプブロックをバルブ
ブロック側に付勢する付勢手段と、前記ポンプブロック
を回転駆動する回転駆動手段と、前記プランジャを軸方
向に進退駆動するプランジャ進退駆動手段と、を備え、
前記バルブブロックには、前記摺接面に形成された吐出
開口と前記摺接面に対向する外面側に形成された吐出口
とを連通する吐出ポートと、前記摺接面に形成された吸
入開口と液体の供給側に開口された供給口とを連通する
吸入ポートとが設けられ、前記ポンプブロックのプラン
ジャ挿入孔は、前記バルブブロックの吐出開口および吸
入開口に連通可能な位置に軸方向に沿って穿設され、か
つプランジャとプランジャ挿入孔との間をシールするシ
ール部がポンプブロックに一体に形成されていることを
特徴とするものである。
が形成されたポンプブロックに、シール部を一体に形成
したので、従来のように別部材のシール材を用いた場合
に比べて、ポンプブロック全体で取り扱うことができる
ので、シール部が小さくても取り扱いが容易になり、組
立作業性も向上できる。また、シール部はポンプブロッ
クに一体に形成されているため、シール材が移動して吐
出量が変化することによる誤差は発生せず、極微量の液
体であっても高精度で吐出することができる。さらに、
シールがポンプブロックに一体であるため、プランジャ
挿入孔との芯ズレも防止することができる。また、シー
ル単体で取り扱う必要がなく、かつシール配置溝を形成
する必要もないため、ポンプブロックの大きさを最小限
に押さえることができる。このため、ポンプブロックを
駆動する駆動機構も小型化でき、液体吐出装置全体のサ
イズを小さくできるとともに、製造コストも低減するこ
とができる。
孔の内周面から所定の肉厚を残してかつプランジャ挿入
孔のバルブブロック側の開口に連通する溝を形成するこ
とでリップ状に形成され、かつそのリップ部分の内径
は、プランジャの外径よりも小さくされ、さらに弾性を
有する材料で構成されていることが好ましい。
し、そのリップ部分の外周側にプランジャ挿入孔に連通
する溝が形成され、かつ弾性を有する材料で構成されて
いれば、内径がプランジャの外径に比べて僅かに小さい
シール部を、適度な弾性力でプランジャに当接させるこ
とができる。さらに、溝はバルブブロック側の開口に連
通しているため、プランジャ挿入孔部分に液が存在して
いる場合には、その液の一部が溝内に流れ込む。そし
て、プランジャをバルブブロック側に押し出して液を吐
出する場合のように、液の圧力が高まっている場合に
は、溝内の液の圧力も高まり、シール部をより大きな力
でプランジャ側に付勢し、当接させる。逆に、プランジ
ャを引いて液を吸引している場合のように、液の圧力が
小さい場合には、溝内の液の圧力も低減し、シール部を
プランジャに付勢する力も弱くなる。従って、シール部
をいわゆるセルフシール構造にできるため、液の圧力が
高まってシール性能を高める必要がある場合にシールの
当接力を高めることができ、シール性能を向上できる。
一方、液の圧力が低く、それほどシール部をプランジャ
に圧接しなくてもシールできる場合には、付勢力を弱め
て摩擦力を低減できる。このため、常時、同じ圧力でシ
ール部をプランジャに接触させている場合に比べて、確
実なシール性能を確保できるとともに、シール部の摩耗
を軽減することができる。
5mmの範囲で設定され、プランジャ挿入孔の内径は、設
定されたプランジャ外径に対して+0.01〜+0.1
0mmの範囲で設定され、シール部の内径は、設定された
プランジャ外径に対し−0.01〜−0.50mmの範囲
でかつその絶対値が前記プランジャ挿入孔とプランジャ
との隙間よりも大きな値に設定されていることが好まし
い。
細ければ、そのストローク量を調整することで、極微量
の液体を吐出することができる。その上、プランジャの
外径が小さいと、従来のようなOリングを配置すること
は非常に困難であるが、本発明によれば、シール部はポ
ンプブロックと一体であるため、設置も容易である。こ
のため、特に、プランジャ外径が2mm程度以下と非常に
細い場合には、本発明は非常に有効である。
りプランジャ挿入孔においてプランジャをガイドするガ
イド部の内径は、プランジャを挿通可能な大きさであれ
ばよく、通常は、プランジャ外径に対して+0.01〜
+0.10mm程度の範囲で設定すればよい。なお、この
寸法は、プランジャを確実に挿通できるようにプランジ
ャ挿入孔を孔開け加工する加工機で許容されている公差
(加工精度)に応じて設定される。
実に当接可能な大きさで設定すればよく、通常は、プラ
ンジャ外径に対して−0.01〜−0.50mmの範囲と
なるような寸法でかつその絶対値が前記プランジャ挿入
孔内面とプランジャとの隙間よりも大きな値に設定すれ
ばよい。このように構成すれば、プランジャがプランジ
ャ挿入孔の一方側にずれた場合でも、シール部をプラン
ジャの外周面に確実に当接させることができる。従っ
て、各寸法を上記寸法に設定すれば、確実なシール性能
が得られる上、シール部の摩耗も最小限に押さえること
ができる。なお、このシール部の内径は、特にシール部
の形状などによって決まるバネ定数によって設定すれば
よい。例えば、シール部をリップ状に形成した場合のよ
うにバネ定数が小さい場合には、シール部の変位量を大
きくできるので、シール部の突出寸法(プランジャ外径
とシール部内径の差)も大きくでき、例えば−0.05
〜−0.50mm程度にできる。一方で、シール部がリッ
プ状に形成されておらず、シール部が変形した際にその
変形を吸収できる溝等が無い場合には、バネ定数も大き
くなるため、シール部の変位量も小さくなり、その分、
シール部の突出寸法(プランジャ外径とシール部内径の
差)も小さくする必要があり、例えば−0.01〜−
0.05mm程度にする必要がある。
性や摺動性に優れ、耐薬品性なども良好な各種のエンジ
ニアリングプラスチックが利用できるが、特に架橋フッ
素樹脂またはポリアミドイミドで構成されていることが
好ましい。架橋フッ素樹脂としては、特に、架橋タイプ
のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成され
ていることが好ましい。
によりバネ弾性力が増加しているので、シール部も弾性
力を有するものにできて、特にシール部をリップ状に形
成してセルフシールタイプとした場合に、適切なシール
力を得ることができる。また、ポリテトラフルオロエチ
レン等のフッ素樹脂は、耐薬品性に優れているため、様
々な液体の吐出に利用できる。その上、摩擦係数が小さ
く、耐摩耗性に優れているため、長寿命化を図ることが
でき、特にシール部を一体に形成した本発明のポンプブ
ロックの材料として最適である。
素樹脂と同様に、耐摩擦摩耗性、耐薬品性等に優れてい
る上、さらに耐衝撃性等に優れ、より大きな荷重を支持
できる。
れる方向にストロークする際のストロークエンド位置に
ある場合でもシールできるように、そのストロークエン
ド位置にあるプランジャの先端よりもストローク方向側
(バルブブロックから遠い側)に、前記シール部が形成
されていることが好ましい。この場合には、プランジャ
が駆動している際に、シール部は常時プランジャに接触
してガイドできるので、プランジャがシール部から一端
離れて再度挿入される場合のようにプランジャがシール
部にぶつかってシール部を破損してしまうことを確実に
防止できる。
入孔の周囲にリング状に配置されているとともに、押圧
手段によって押圧されて前記プランジャの外周面に当接
されていることを特徴とするものでもよい。
ンプブロックに一体形成されていることによる上記効果
を奏することができる上、押圧手段でシール部をプラン
ジャに当接させてシールすることができるので、シール
部自身の弾性力でプランジャに当接させる必要がなく、
シール部つまりはポンプブロックを、弾性力を有さない
部材で構成することができる。このため、ポンプブロッ
クの材料として、例えば、カーボンやガラス繊維等の一
般的な充填材を加えた四フッ化エチレン共重合体(商品
名テフロン)等を用いることができる。従って、使用す
る材料の制限が少なくなり、他の特性やコスト等を考慮
して適宜な材料でポンプブロックを製造することがで
き、容易にかつ安価に製造することができる。
力を確保してシール機構を構成する場合には、シール部
内径の寸法を所定範囲に抑えなければならないが、本発
明では、押圧部材で押しつけてプランジャに当接させて
いるので、シール部の寸法精度がそれほど要求されず、
この点でも容易に製造できる。
ロック本体と、ポンプブロック本体に対して回り止めさ
れて一体的に回転可能な回転側シールディスクとを備え
て構成され、前記シール部はポンプブロック本体に一体
に形成されているとともに、前記押圧手段は、ポンプブ
ロック本体および回転側シールディスク間に介装されて
前記シール部の外周面に当接されるOリングで構成され
ていることが好ましい。
にできるとともに、Oリングで隙間を埋めることができ
るのでデッドスペースを小さくできて、吐出する液体の
流入や滞留を少なくできる。また、Oリングはゴム製等
で弾性を有するため、シール部を押圧した際にOリング
自身が適度に変形することで、シール部に加える圧力を
適切にコントロールでき、シール部とプランジャとの当
接圧力を適正な範囲に容易に制御することができる。そ
の上、ポンプブロック本体と回転側シールディスクとの
2部材でポンプブロックを構成した場合には、これらの
部材間から液体が漏れ出さないようにシールする必要が
あるが、このシールを前記Oリングで兼用できるので、
部品点数を少なくできて組立性も向上できる。さらに、
Oリング自体をシールとして用いるものではないため、
従来のようなOリングをシールとして用いた場合の問題
点、例えば、取扱性が低下したり、シールが軸方向に移
動したり、芯ズレが生じるといった問題点の発生を防止
できる。
に基づいて説明する。図1には、本発明の第1実施例の
液体吐出装置であるディスペンサ1の正面図が示されて
いる。ディスペンサ1は、駆動機構を内蔵する駆動部2
およびポンプ部3を備えて構成されている。
板材やブロック材でボックス状に形成されたボディ10
と、このボディ10に固定されたモータ11とを備えて
いる。このモータ11は、サーボモータやステッピング
モータなどが用いられ、後述する回転位置検出センサ1
7や、サーボモータ内に内蔵されるエンコーダ等の位置
検出センサを用いて1回転毎に制御が可能なモータが用
いられる。
された回転連動部材12が固定されている。この回転連
動部材12には、図4に示すように、1カ所に切欠き1
2Bが設けられたフランジ12Aが形成され、このフラ
ンジ12A部分に配置された回転位置検出センサ17に
より、前記切欠き12Bが回転位置検出センサ17部分
を通過することで、回転連動部材12つまりはモータ1
1の1回転を検出できるようにされている。また、回転
連動部材12の下方部分(先端部分)の周面には、図4
にも示すように、3つのローラ13が軸支されている。
このローラ13は、回転連動部材12の周面に中心角が
120度間隔で配置されている。
上には、ボディ10に対して回動自在に支持されたポン
プ駆動軸60が配置されている。ポンプ駆動軸60は、
図2,3に示すように、駆動部2からポンプ部3まで延
長されており、かつ駆動部2部分に配置される駆動部側
駆動軸60Aと、ポンプ部3部分に配置されるポンプ部
側駆動軸60Bとに分離可能に形成されている。これに
より、ポンプ部3を洗浄する場合等、ポンプ部3を駆動
部2から取り外す際に、ポンプ部側駆動軸60Bもポン
プ部3と一緒に取り外すことができる。
側)には、略円筒状に形成され、前記ローラ13がガイ
ドされる3つのガイド溝15Aが形成された回転伝動部
材15が固定されている。この回転伝動部材15のガイ
ド溝15A内に前記ローラ13が配置されていることに
より、ポンプ駆動軸60は、回転連動部材12つまりモ
ータ11に対してその軸方向に進退可能(上下動可能)
に、かつモータ11の回転力はそのまま伝達されて回転
連動部材12と共に回転するように構成されている。
動部側駆動軸60Aに隣接し、かつ軸60Aに直交する
固定軸21が取り付けられている。この固定軸21に
は、略角板状に形成されたガイド部材20が回動自在に
支持されている。ガイド部材20には、図6にも示すよ
うに、ポンプ駆動軸60が嵌挿可能な貫通孔22と、U
字状の切り欠き23とが形成されている。そして、ガイ
ド部材20の下面(ポンプ部3側の面)において、貫通
孔22の周囲には断面が半円状で貫通孔22の周囲にリ
ング状(円形状)に配置されたローラガイド24が一体
に形成されている。また、前記切り欠き23部分には、
固定軸21と平行な当接軸25が取り付けられている。
当接している。この当接部材82は、当接軸25に当接
される本体およびこの本体に螺合されたネジで構成さ
れ、このネジの上面には、ボディ10に固定されたマイ
クロメータ80のスピンドル81が当接されている。一
方、当接軸25の下面側には、ボディ10内に配置され
た付勢手段であるコイルばね85によって上方(モータ
11側)に付勢される付勢部材86が当接されている。
って常時上方に付勢され、前記マイクロメータ80の操
作摘みを回動してスピンドル81を進退(上下動)させ
て当接部材82を上下動させると、その移動に連動して
当接軸25も上下動し、その結果、ガイド部材20が固
定軸21を支点に回動して傾斜角度を調整できるように
されている。このため、本実施形態では、前記マイクロ
メータ80、当接部材82、コイルばね85、付勢部材
86により、吐出量設定手段が構成されている。
ポンプ駆動軸60に対して直交、つまりポンプ駆動軸6
0が垂直方向に沿って配置されていればガイド部材20
が水平な状態の時に、付勢部材86の下端がボディ10
に当接するように設定されている。このため、ガイド部
材20は、固定軸21と当接軸25とが同じ高さ位置、
つまり水平な状態から、当接軸25が固定軸21よりも
上方に位置する状態、つまり当接軸25側が上方に移動
してガイド部材20が傾斜されるように構成されてい
る。また、当接部材82のネジの螺合位置を変えること
で、ガイド部材20が水平な状態の時に、前記マイクロ
メータ80の目盛りが「0」(基準位置)になるよう
に、当接部材82の寸法が調整している。
駆動部側駆動軸60Aに固定された従動部であるローラ
65が当接されている。このローラ65は、後述するコ
イルばね(付勢手段)56でポンプ駆動軸60が上方
(モータ11側)に付勢されることで、ローラガイド2
4に常時当接されている。従って、モータ11およびポ
ンプ駆動軸60が回転すると、ローラガイド24に沿っ
てローラ65が移動する。この際、ガイド部材20が水
平な状態であれば、ポンプ駆動軸60は上下動しない
が、前記マイクロメータ80を操作してガイド部材20
が傾斜されていれば、ローラガイド24に沿ってローラ
65が上下動し、その動きに連動してポンプ駆動軸60
も回転しながら上下動する。
2のボディ10にビス止めされた円筒状の連結部材5に
袋ナット31によって着脱可能に取り付けられたケース
30を備えている。このケース30は、ステンレス、フ
ッ素樹脂、チタン等で構成されてほぼ円筒状に形成され
ている。連結部材5は前記ポンプ部側駆動軸60Bを回
動自在に支持している。
ィスクとしても機能するステンレス製のバルブブロック
35がビス止めされている。バルブブロック35は、図
7〜9にも示すように、断面凸状の段付き円板状に形成
され、ケース30の内部に面する平滑な摺接面38と、
この摺接面38に連続して形成されてケース30内に露
出するテーパ面39および側面39Aとを備えている。
また、バルブブロック35の大径部の円周面の一部は、
図8に示すように、鉛直な接続面36とされている。
38に形成された吐出開口40から軸方向に貫通された
吐出ポート41と、摺接面38に形成された吸入開口4
3から接続面36に形成された供給口44に向かって斜
めに貫通された吸入ポート42とが形成されている。な
お、吐出開口40や吸入開口43は、吐出ポート41や
吸入ポート42の直径よりも大きくされている。
も示すように、吐出針46を有する吐出ノズル45がビ
ス止めされており、吐出ポート41から吐出された液体
7が吐出ノズル45を介して吐出針46から吐出される
ようになっている。
1,3にも示すように、容器連結部材91を介して容器
90が連結されている。すなわち、容器連結部材91
は、容器90が連結される連結部92と、この容器90
から前記供給口44までを連通して液体7を供給する液
供給路93とが形成され、接続面36にボルト止めされ
ている。また、ケース30の側面には、ケース30内に
漏れた液を排出するドレンポート30Aが必要に応じて
適宜形成されている。
隣接して全体がほぼ円筒状に形成されたポンプブロック
50が配置されている。ポンプブロック50は、ポンプ
ブロック本体50Aと、ポンプブロック本体50Aに対
してピン50Cにより回り止めされて、ポンプブロック
本体50Aと一体的に回転可能な回転側シールディスク
50Bとで構成されている。
ールディスク50Bの下面)には、固定側シールディス
クでもある前記バルブブロック35の摺接面38に摺接
する平滑な摺接面51が形成されている。なお、本実施
形態では、ポンプブロック本体50Aは、耐薬品性があ
り、摩擦係数が小さく、耐摩耗性があり、さらにばね性
(弾性)を有する材料で構成されている。具体的には、
架橋フッ素樹脂であり、より具体的には、架橋タイプの
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。ま
た、回転側シールディスク50Bは、ポリアミドイミド
などのスーパーエンジニアリングプラスチックやセラミ
ックで構成され、バルブブロック35はステンレスで構
成されている。また、バルブブロック35の摺接面38
は、ダイヤモンドライクカーボン膜(DLC)でコーテ
ィングされており、摺接面51と摺接した際のシール性
と摺動性とを共に満足し、かつ耐久性に優れた構造とな
っている。
部61には、図8に示すように、2本の回転伝達ロッド
62が係合固定されている。すなわち、大径部61の外
周面には、大径部61の軸方向に2本の係合溝63が形
成されており、円周方向に1本の係合溝64が形成され
ている。そして、回転伝達ロッド62にも係合溝64に
合わせた溝62Aが形成されており、回転伝達ロッド6
2の上端部を各係合溝63に配置し、前記係合溝64と
溝62Aとにバネ性を有するCリング66等の係止部材
を係合させることで、各回転伝達ロッド62は大径部6
1に対して着脱可能に固定されている。
の回転伝達ロッド62が係合される係合溝52が形成さ
れている。これにより、ポンプ駆動軸60が回転すると
回転伝達ロッド62、係合溝52を介してポンプブロッ
ク50が回転するように構成されている。また、この回
転伝達ロッド62の下端には、ピン62Bが軸直交方向
に突設されており、ポンプブロック50の側面切り欠き
部分の範囲内でポンプブロック50に対して回転伝達ロ
ッド62が上下動できるようにされている。
すように、ポンプブロック50を貫通して1本のプラン
ジャ挿入孔53が形成されている。このプランジャ挿入
孔53は、具体的には、ポンプブロック本体50Aを貫
通して形成されたプランジャ挿入孔531と、回転側シ
ールディスク50Bを貫通して形成されかつプランジャ
挿入孔531よりも大径のプランジャ挿入孔532とで
構成されている。このプランジャ挿入孔53は、ポンプ
ブロック50の回転に伴い、前記バルブブロック35の
吐出開口40および吸入開口43に連通可能な位置に形
成されている。
挿入されるプランジャ55をガイドするガイド部531
Aと、プランジャ55とプランジャ挿入孔531との間
をシールするシール部531Bとを備えて形成されてい
る。ガイド部531Aは、プランジャ55をスムーズに
かつがたつき無く案内することができる内径で形成され
ている。例えば、ガイド部531Aの内径は、プランジ
ャ55の外径に対して+0.01〜+0.10mmの範囲
となるような寸法で形成されている。
31の内周面から所定の肉厚を残してかつプランジャ挿
入孔531のバルブブロック側の開口つまりは回転側シ
ールディスク50Bのプランジャ挿入孔532に連通す
る溝531Cを形成することでリップ状に形成されてい
る。そして、このリップ部分つまりシール部531Bの
内径は、プランジャ55の外径よりも僅かに小さくされ
ている。例えば、シール部531Bの内径は、プランジ
ャ55の外径に対し−0.01〜−0.50mmの範囲と
なるような寸法で形成されている。また、ポンプブロッ
ク本体50Aが弾性を有する架橋タイプのPTFE製の
ため、シール部531Bも弾性を有している。このよう
なシール部531Bは、プランジャ55がそのストロー
クの上端位置にある時のプランジャ55の先端よりも僅
かに上の位置に形成されている。従って、プランジャ5
5がストローク範囲内で移動している限り、シール部5
31Bは常にプランジャ55に接触してシールしてい
る。
55が挿入され、このプランジャ55およびポンプブロ
ック50間には付勢手段であるコイルばね56が介装さ
れている。このコイルばね56により、プランジャ55
は常時ポンプ駆動軸60の大径部61に当接されるとと
もに、ポンプブロック50はバルブブロック35側に付
勢され、バルブブロック35の摺接面38とポンプブロ
ック50の摺接面51とが所定の圧力で摺接するように
なっている。なお、プランジャ55の前記プランジャ挿
入孔53に挿入されている部分の直径は適宜設定でき
る。例えば、最も細くした場合には、約0.3〜0.8
mm程度にまで細くできる。一方、太くする場合には、特
に制限はなく、吐出量に応じて設定すればよいが、特に
本実施形態のディスペンサ1は極微量の吐出に適してい
るため、通常は上限5mm程度にすればよい。さらに、コ
イルばね56は、プランジャ55を介してポンプ駆動軸
60を常時上方に付勢しており、これにより、ローラ6
5もガイド部材20のローラガイド24に常時当接され
ている。
12をも参照して説明する。なお、図11(A)、図1
1(B)、図12(C)、図12(D)の各図におい
て、左側の図は、上からガイド部材20部分の断面図、
ポンプブロック50およびバルブブロック35部分の断
面図、バルブブロック35の上面とプランジャ挿入孔5
3との位置関係を示す模式図であり、右側の図はポンプ
ブロック50およびバルブブロック35部分の左側の断
面図に対して側面方向(90度異なる位置)で断面とし
た図である。
連結部材91に取り付ける。また、予めマイクロメータ
80を操作してガイド部材20を傾斜させて、吐出量を
設定しておく。本実施形態では、吐出量は、プランジャ
55のストローク量に比例して変化する。このストロー
ク量は、ローラ65の上下移動量つまりガイド部材20
のローラガイド24の下端位置から上端位置までの高さ
寸法によって設定される。このローラガイド24の上下
位置の高さ寸法は、ガイド部材20の傾斜角度に比例
し、この傾斜角度は当接部材82の位置つまりマイクロ
メータ80のスピンドル81の位置で設定される。従っ
て、予め、マイクロメータ80の1目盛り当たりの吐出
量を計測しておけば、所望の吐出量に相当する目盛りを
算出できるため、マイクロメータ80を操作して目盛り
を合わせておくだけで、吐出量の調整が行える。
態を原点としている。原点状態では、プランジャ挿入孔
53が吸入開口43に連通している。また、プランジャ
55は、下方ストロークエンド(ローラ65がガイド部
材20の固定軸21に最も近接する位置)から上方のス
トロークエンド(ローラ65が当接軸25に最も近接す
る位置)に移動する中間位置(上下ストロークエンドの
中間位置)に移動した状態にある。
押すことなどでスタート信号が入力されると、モータ1
1が作動されて回転連動部材12が回転される。この回
転連動部材12の回転は、回転伝動部材15、ポンプ駆
動軸60、回転伝達ロッド62を介してポンプブロック
50に伝達され、ポンプブロック50をバルブブロック
35と摺接させた状態のまま回転させる。この回転に伴
い、プランジャ55は徐々に上昇し、プランジャ挿入孔
53が吸入開口43から外れるまで、プランジャ挿入孔
53内に吸入ポート42から液7が吸引される。
ンジャ55の外形よりも僅かに小さく、かつリップ状に
形成されているため、プランジャ55によって僅かに外
側に押されながら、シール部531B自身の弾性力でプ
ランジャ55に当接し、プランジャ55およびプランジ
ャ挿入孔531間をシールしている。
ンジャ55が上方ストロークエンドの位置まで移動した
時点では、プランジャ挿入孔53は吸入開口43から吐
出開口40に移動する中間位置にあり、これらの各開口
43,40と完全に隔離された状態になるため、プラン
ジャ挿入孔53内に吸引された液7も他の液から区画さ
れる。
12(C)に示すように、プランジャ55が上方ストロ
ークエンドから下方ストロークエンドの中間位置に移動
した時点では、プランジャ挿入孔53は吐出開口40と
連通する位置に移動し、プランジャ55は下方に移動し
続ける。そして、この移動に伴いプランジャ挿入孔53
内の液体7が吐出ポート41を介して吐出針46から吐
出される。
にプランジャ挿入孔53の一部分が連通し始めてから、
吐出開口40から外れるまで、つまり図12(C)の状
態の手前からその後まで続く。
押し出されるために液体7の圧力が高まる。この液体7
の一部は、シール部531Bの周囲の溝531Cにも流
入しており、シール部531Bはこの溝531C内の液
体7の圧力によってもプランジャ55側に押しつけられ
る。このため、シール部531Bの当接力が高まってシ
ール性能が向上するため、液体7の圧力が増加しても確
実にシールできる。
ることで、プランジャ挿入孔53が吐出開口40から外
れると、液体7の吐出が停止する。その後、図12
(D)に示すように、プランジャ55が下方ストローク
エンドの位置まで移動した時点では、プランジャ挿入孔
53は吐出開口40および吸入開口43の中間位置に移
動し、これらの各開口43,40と完全に隔離された状
態になる。
ると、プランジャ55は上昇し、吸入開口43にプラン
ジャ挿入孔53が連通した時点から、プランジャ55の
上昇に伴い液体7がプランジャ挿入孔53内に吸引され
る。そして、図11(A)の状態に戻ると、この回転位
置は、回転位置検出センサ17によって検出されるた
め、モータ11が停止される。以下、前述の各動作を繰
り返すことで、所定量の液体7が順次吐出される。な
お、図11(A)から図11(B)、図12(C)、図
12(D)を経て図11(A)に戻るまで、つまりモー
タ11が1回転するまでは連続して動作し、図11
(B)、図12(C)、図12(D)の各状態で停止す
ることはない。
始まれば、液体7の圧力も低下するため、シール部53
1Bのプランジャ55への当接力も低下し、シール部5
31Bの弾性力でプランジャ55に当接することにな
る。すなわち、シール部531Bはセルフシールとして
機能する。
ータ11および回転位置検出センサ17によって、ポン
プ駆動軸60を1回転毎制御できる。このため、本実施
形態では、モータ11、回転連動部材12、回転位置検
出センサ17により、ポンプ駆動軸を1回転単位で回転
駆動する回転駆動手段が構成されている。さらに、ガイ
ド部材20、従動部であるローラ65、ローラ65をガ
イド部材20のローラガイド24に当接させるコイルば
ね56によって進退駆動手段が構成されている。
な効果がある。 (1)プランジャ挿入孔53が形成されたポンプブロッ
ク50に、シール部531Bを一体に形成したので、従
来のように別体の小さなシール材を用いる場合に比べ
て、ポンプブロック50全体で取り扱うことができ、部
品点数も減少できるので、取り扱いが容易になり、組立
作業性も向上できる。
50に一体に形成されているため、シール材が移動して
吐出量が変化することによる誤差は発生せず、極微量の
液体であっても高精度で吐出することができる。さら
に、シール部531Bからの液漏れが無いため、プラン
ジャ55の移動量に比例して液体7を高精度に吐出する
ことができる。さらに、別体のシール材を用いた場合の
ように、シール部531Bとプランジャ挿入孔53との
芯ズレも無いため、プランジャ55が傾いてストローク
することもなく、シール部531Bの一部分のみが偏っ
て摩耗することも防止できる。従って、ポンプブロック
本体50Aを長寿命化することができ、シール部531
Bをポンプブロック本体50Aに一体に形成しても、交
換頻度を少なくすることができる。
なく、かつシール配置溝を形成する必要もないため、ポ
ンプブロック50の大きさを最小限に押さえることがで
きる。このため、ポンプブロック50を駆動するモータ
11等の駆動機構も小型化でき、ディスペンサ(液体吐
出装置)1のサイズを小さくでき、製造コストも低減す
ることができる。
くできるので、ポンプブロック50とバルブブロック3
5との接触面積を小さくできる。このため、ポンプブロ
ック50をバルブブロック35に押しつけるコイルばね
56の力が従来と同じであれば吐出圧を大きくできる
し、吐出圧が同じでよければポンプブロック50をバル
ブブロック35に押しつけるコイルばね56の力をより
小さなものに変更できる。
し、そのリップ部分の外周側にプランジャ挿入孔53に
連通する溝531Cを形成し、かつシール部531Bを
含むポンプブロック本体50Aを弾性を有する材料で構
成しているので、シール部531Bを適度な弾性力でプ
ランジャ55に当接させることができる。その上、溝5
31Cはプランジャ挿入孔53のバルブブロック側の開
口に連通しているため、液吐出時のように液体7の圧力
が高い時には、溝531C内の液体7の圧力も利用して
シール部531Bをより大きな力でプランジャ55に付
勢することができる。従って、プランジャ挿入孔53内
の液体7の圧力が高くなってシール性能を向上させる必
要がある場合には、シール部531Bのプランジャ55
への当接力を高めてシール性能を向上できる。一方、液
体7の圧力がそれほど高くない場合には、シール部53
1Bのプランジャ55への当接力(シール性能)を押さ
えて、摩擦力を低減でき、シール部531Bの摩耗の発
生も抑えることができる。従って、シール部531B
は、必要なシール性能を確実に確保できるとともに、長
寿命化を実現することができる。
まりシール部531Bを、架橋タイプのPTFEで構成
したので、耐薬品性に優れており、様々な液体の吐出に
利用できる。その上、摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優
れているため、長寿命化を図ることができる。
ポンプブロック50を摺接させた状態で回転し、摺接面
38に形成された吐出開口40、吸入開口43の切替を
行う平面バルブプランジャポンプ方式を採用しているの
で、プランジャ55は、プランジャ挿入孔53内を進退
移動するだけでよい。従って、Dカットプランジャポン
プのように、それ自身の回転で切替を行う必要がなく、
プランジャ55の直径を非常に細くできる。このため、
プランジャ55の直径とそのストロークで設定される液
体7の吐出量を非常に小さくでき、数マイクロリットル
さらには数ナノリットルといった極微量の液体吐出を容
易に実現できる。
ンジャ挿入孔53を1本しか形成していないため、各摺
接面38、51において、プランジャ挿入孔53、各開
口40,43が形成されていない平面部分の面積を大き
く確保できる。このため、各摺接面38、51が互いに
摺接することによるシール性能を向上でき、吸入開口4
3および吐出開口40間を確実にシールすることができ
る。その上、平面部分の面積が大きいため、プランジャ
挿入孔53を吸入開口43から吐出開口40に移動させ
る間に、プランジャ挿入孔53を各開口40,43から
確実に隔離でき、吐出精度を向上できる。さらに、1本
のプランジャ挿入孔53およびプランジャ55のみを設
けたので、ポンプ駆動軸60つまりはポンプブロック5
0の1回転によって1回の吐出動作が行われるため、1
回毎の吐出動作が同一になり、1回毎の吐出量の精度も
向上できる。
ーボン膜をコーティングしているので、摺接面38、5
1のシール性能、摺動性を向上でき、平面バルブの性能
を大幅に向上することができる。
ロック35、ポンプブロック50等をステンレスやセラ
ミックス、フッ素樹脂等の耐薬品性等に優れた材質で形
成しているので、各種の吐出液7を取り扱うことができ
る。また、ポンプ部3と駆動部2とが分かれているた
め、ポンプ部3のみに単価の高いステンレスやセラミッ
クスを用いることもでき、耐薬品性のディスペンサ1で
あっても低価格で提供することができる。
したので、容器90を容易に交換でき、容器入りで販売
されているような高価な液体7も容易に取り扱うことが
できる。
置100を図13〜17に基づいて説明する。本実施形
態の液体吐出装置100は、主に、3本のプランジャ1
45を設け、この3本のプランジャ145による液体の
吐出が順次連続して行われるようにすることで、一定量
の液体を連続して吐出できるポンプとして利用できるよ
うに構成された点で、前記第1実施形態と相違する。
に、ボディ110を備え、このボディ110は、主筒1
11と、この主筒111の一端にボルト止めされたキャ
ップ112と、主筒111の他端にカム113を介して
ボルト止めされた接続筒114とから構成されている。
に、覗き穴112Bが形成され、その内周面には透明樹
脂等で形成された円筒状のカバー材190が嵌挿されて
いる。さらに、キャップ112には漏洩液体の排出やポ
ンプ内部の洗浄用に用いられるドレンポート119も形
成されている。
も示すように略円盤状のバルブブロック120が取り付
けられている。バルブブロック120は、雌ねじが形成
された吸入ポート121及び吐出ポート122を備えて
いる。これらの各ポート121,122には、吐出液が
入れられた容器や吐出用のノズルなどが適宜螺合され
る。
ク120の摺接面138にそれぞれ開口されている。バ
ルブブロック120は、前記第1実施形態と同様に、ス
テンレス製であり、摺接面138はダイヤモンドライク
カーボン膜(DLC)でコーティングされており、固定
側シールディスクとしても機能するように構成されてい
る。
38の開口部は、図16,17に示されるように、それ
ぞれ円弧状の溝134,135とされている。
ク120に隣接して略円筒状のポンプブロック140が
回転可能に配置されている。このポンプブロック140
は、前記第1実施形態と同様に、ポンプブロック本体1
40Aと、本体140Aに対してピン140Cで回り止
めされた回転側シールディスク140Bとで構成されて
いる。
シールディスク140Bの下面)には、摺接面138に
摺接する摺接面141が形成されている。なお、本実施
形態においても、ポンプブロック本体140Aは、架橋
フッ素樹脂(架橋タイプのPTFE)で構成され、回転
側シールディスク140Bは、ポリアミドイミドなどの
スーパーエンジニアリングプラスチックやセラミックで
構成されている。
ブロック140を貫通して複数、例えば3本のプランジ
ャ挿入孔142が形成されている。各プランジャ挿入孔
142も、前記実施形態と同じく、ポンプブロック本体
140Aを貫通して形成されたプランジャ挿入孔241
と、回転側シールディスク140Bを貫通して形成され
かつプランジャ挿入孔241よりも大径のプランジャ挿
入孔242とで構成されている。
側の開口は、前記バルブブロック120の2つの溝13
4,135に対向可能な位置に形成され、かつ、このプ
ランジャ挿入孔142と溝134,135とは、各プラ
ンジャ挿入孔142に挿入されるプランジャ145が吸
入あるいは吐出動作をしているとき、すなわちプランジ
ャ145が軸方向に摺動しているときには溝134,1
35のいずれかに連通され、一方、溝134,135か
らプランジャ挿入孔142が離れているときには吸入も
しくは吐出動作が行われないような大きさ及び位置とさ
れている。
形態と同じく、この孔241に挿入されるプランジャ1
45をガイドするガイド部241Aと、プランジャ14
5とプランジャ挿入孔241との間をシールするシール
部241Bとを備えて形成されている。すなわち、ガイ
ド部241Aは、プランジャ145をスムーズにかつが
たつき無く案内することができる内径(プランジャ14
5の外径に対して+0.02〜0.10mm)で形成され
ている。また、シール部241Bは、プランジャ挿入孔
241の内周面から所定の肉厚を残してかつプランジャ
挿入孔241のバルブブロック120側の開口つまりは
回転側シールディスク140Bのプランジャ挿入孔24
2に連通する溝241Cを形成することでリップ状に形
成されている。
41Bの内径は、プランジャ145の外径よりも僅かに
小さく(例えば、プランジャ145の外径に対し−0.
01〜−0.50mm)形成されている。また、ポンプブ
ロック本体140Aが弾性を有する架橋タイプのPTF
E製のため、シール部241Bも弾性を有する材料で構
成されている。このシール部241Bも、プランジャ1
45がそのストロークの上端位置にある時のプランジャ
145の先端よりも僅かに上の位置に形成されている。
40に隣接してばねガイドブロック150が配置されて
いる。このばねガイドブロック150と主筒111内に
配置された回転体161との間には皿ばね151が介装
されている。
ブロック150とは、各ブロック140,150の各当
接面に120度等配間隔で形成された孔に3本のピン1
40Cを嵌挿することで一体に回転可能とされている。
45が配置されるばねガイド孔153内には、プランジ
ャ145が進退可能に貫通された略円筒状のばね受け1
54が配置されている。このばね受け154とプランジ
ャ145の図中右端側に嵌合されたばね受け155との
間には、圧縮コイルばねからなる付勢部材である押圧ば
ね156が介装されている。押圧ばね156は、プラン
ジャ145を吸入方向つまりポンプブロック140から
離れる方向に付勢している。
151の付勢力により、ばねガイドブロック150を介
してポンプブロック140はバルブブロック120側に
付勢され、バルブブロック120の摺接面138とポン
プブロック140の摺接面141とが所定の圧力で摺接
するようになっている。この押圧ばね156および皿ば
ね151で付勢手段が構成されている。なお、低粘度の
液体等、それほど付勢力を大きくする必要がない場合に
は、皿ばね151を設けずに、押圧ばね156のみの付
勢力でバルブブロック120とポンプブロック140と
を摺接させてもよい。
が嵌合され、プランジャ145をばねガイドブロック1
50から外した際に、ばね受け154が止めリング15
8に係止されて外れないようにされている。
ある図14中右端側には、回転体161が主筒111及
びカム113内にベアリング117,118を介して回
動自在に配置されている。この回転体161のガイドブ
ロック150側の端面には、120度等配間隔で3本の
連結ピン162が突設され、これらの連結ピン162
は、ブロック150の端面に開口された連結孔157内
に挿入され、回転体161の回転がブロック150に伝
達されるようになっている。
ダム継ぎ手などからなるカップリング167を介してモ
ータ165の出力軸166に固定されている。ここにお
いて、モータ165、カップリング167、回転体16
1、ばねガイドブロック150及び各連結ピン140
C,162により、ポンプブロック140の回転駆動手
段160が構成され、モータ165の回転がポンプブロ
ック140に円滑に伝達されるようになっている。
ック140のプランジャ挿入孔142に挿入された3本
のプランジャ145に対向して同じく120度等配位置
に配置された3本のロッド181が軸受182を介して
軸方向摺動自在に挿入されている。このロッド181の
途中には、回転体161の途中に形成された凹部161
B内において、フォロワホルダ183がピン止めされて
いる。
Bには2個のローラからなるカムフォロワ184が回動
自在に取付けられている。これらの各カムフォロワ18
4は、回転体161の周面に120度等配位置に形成さ
れた軸方向のフォロワガイド孔161C内に、軸方向移
動可能、回転方向移動不可能に案内されている。
13の端面に形成されたカム面113Aに前記押圧ばね
156の押圧力により当接され、回転体161の回転に
伴いカム面113Aの形状に沿って軸方向に進退し、こ
のカムフォロワ184の進退がフォロワホルダ183を
介してロッド181に伝達され、さらに、プランジャ1
45に伝達されるようになっているここにおいて、ロッ
ド181、フォロワホルダ183、カムフォロワ184
及びカム113のカム面113Aによりプランジャ進退
駆動手段180が構成されている。
る。まず、吸入ポート121にチューブ等を介して移送
すべき液体のタンクを接続するとともに、吐出ポート1
22に同じくチューブ等を介して移送先の容器を連結す
る。また、ドレンポート119に同じくチューブ等を介
して液回収タンクを連結する。
モータ165を駆動すると、出力軸166の回転は、カ
ップリング167、回転体161、ばねガイドブロック
150等からなる回転駆動手段160を介してポンプブ
ロック140に伝達され、ポンプブロック140をバル
ブブロック120と摺接した状態で回転させる。
れたロッド181は、回転体161とともに回転するた
め、ロッド181にフォロワホルダ183を介して支持
されたカムフォロワ184は、押圧ばね156の作用に
よりカム面113Aに当接したまま、カム面113Aの
軸方向変位に沿って進退することとなる。この際、カム
フォロワ184は回転体161のフォロワガイド孔16
1Cにより軸方向のみに移動するように案内されている
ため、ロッド181はスムーズにカム面113Aの軸方
向変位に沿って進退する。
を介してプランジャ145に伝達され、プランジャ14
5は、ポンプブロック140のプランジャ挿入孔142
内で軸方向に進退する。このプランジャ145の進退
は、カム面113Aの形状を適宜な形状に設定すること
により、プランジャ145が吸入ポート121に対向し
ている位置では、吸入ポート121側から離れる方向、
すなわち、第1図中右方に移動される。このプランジャ
145の右方への移動により、プランジャ挿入孔142
の左端側に形成される空間に負圧が生じ、この負圧によ
り吸入ポート121、溝134を介して移送すべき液体
が吸入される。
了する地点において、プランジャ挿入孔142は、吸入
ポート121に連通された溝134の位置から外れ、吐
出ポート122の溝135側に向って移動することとな
る。この移動の途中においては、カム面113Aは軸方
向の変位がないフラットな形状とされているため、プラ
ンジャ145は軸方向に進退することなく、そのままの
位置を保った状態で溝135側へと移動する。
2側の溝135に連通する位置にくると、カム面113
Aの作用により、プランジャ進退駆動手段180のカム
フォロワ184は図中左方へ移動され、このカムフォロ
ワ184の移動に伴い、ロッド181等を介してプラン
ジャ145は同じく左方へ移動され、前記吸引した液体
をプランジャ145の左端面でプランジャ挿入孔142
内から押出し、連通孔132を介して吐出ポート122
内へと吐出する。
作は、プランジャ挿入孔142が円弧状の溝135に連
通している間に行われ、この溝135からプランジャ挿
入孔142が外れる前に完了し、プランジャ挿入孔14
2が溝135から外れた位置にくると、プランジャ14
5の軸方向の移動は停止される。このプランジャ145
の停止状態は、カム面113Aの作用によりプランジャ
挿入孔142が再び吸入ポート121側の溝134の位
置にくるまで保持される。
が再び吸入ポート121の溝134側にくると、前記カ
ム面113Aの作用により、プランジャ145は再び右
方に移動され、吸入ポート121から液体を吸入する吸
入動作へと移動し、以下同様の作用を繰り返し、一つの
プランジャ挿入孔142のポンプブロック140の回転
に伴う各一回転により、液体の吸入、吐出動作が1サイ
クルずつ行われることとなる。
動作は、各プランジャ挿入孔142毎に同様に行われ、
図16,17から判るように、隣接する二つのプランジ
ャ挿入孔142は、その吸入あるいは吐出動作の途中に
おいて、溝134や溝135に同時に二つが連通可能と
されているため、各プランジャ挿入孔142へ吸入さ
れ、あるいはプランジャ挿入孔142から吐出される液
体は、連続して吸入あるいは吐出され、一定の流量を保
持するようになっている。しかも、カム面113Aの形
状を適宜に設定することにより、各プランジャ挿入孔1
42に吸入され、あるいは吐出される液体の合計の流量
は常に一定となるようにされているため、脈動のない吸
入及び吐出が行える。
いて、ポンプブロック140は、付勢手段としての皿ば
ね151、押圧ばね156によりばねガイドブロック1
50を介してバルブブロック120側に付勢され、摺接
面138および摺接面141が所定の接触圧で当接され
てシールが必要十分になされている。
ジャ挿入孔142内の液体の圧力が高くなってシール性
能を向上させる必要がある場合には、シール部241B
のプランジャ55への当接力を高めてシール性能を向上
できる。一方、液体の圧力がそれほど高くない場合に
は、シール部241Bのプランジャ55への当接力(シ
ール性能)を押さえて、摩擦力を低減でき、シール部2
41Bの摩耗の発生も抑えることができる。従って、シ
ール部241Bは、必要なシール性能を確実に確保でき
るとともに、長寿命化を実現することができる。
1実施形態の(1)〜(7),(9)〜(11)と同様の
作用効果を奏することができる。さらに、(12)3本のプ
ランジャ挿入孔142を設けたので、各プランジャ挿入
孔142を吸入ポート121および吐出ポート122に
連通させて液体の吸入および吐出を同時に行うことがで
きるため、吐出サイクルを短縮できる。
に円弧状の溝134,135を形成し、1本のプランジ
ャ挿入孔142が各溝134,135から外れ始める
と、次のプランジャ挿入孔142がその溝134,13
5部分に位置するようにしているので、常時少なくとも
1本のプランジャ挿入孔142を各溝134,135に
位置させることができる。これにより、液体の連続吸入
および連続吐出を行うことができ、無脈動で連続した液
体吐出を行うことができ、ポンプとして利用することが
できる。
81を介したカム113のカム面113Aの形状により
一義的に設定されるから、カム面113Aの形状を適宜
に設定することにより、プランジャ145の動きを正確
に制御でき、この点でも脈動のない正確な吐出を行うこ
とができる。
定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲
の変形は本発明に含まれるものである。
0Aの材質としては、PTFE等の架橋形フッ素樹脂に
限らず、各種のエンジニアリングプラスチックやゴム等
でもよく、要するにシール部241B,531Bに弾性
を有するものであれば、吐出する液体7の種類に応じて
適宜選択すればよい。また、回転側シールディスク50
B,140B、固定側シールディスクであるバルブブロ
ック35,120の材質も実施にあたって適宜設定すれ
ばよい。
成としては、前記各実施形態のように、ポンプブロック
本体50A,140Aおよび回転側シールディスク50
B,140Bの2部材で構成されたものに限らず、一体
に形成されたものでもよい。この場合には、例えば、プ
ランジャ挿入孔53、142の溝531C,241Cが
形成されたシール部531B,241Bの下側(バルブ
ブロック35,120側であり、前記実施形態では符号
532,242の部分)を大径あるいは下端開口から徐
々に内径が大きくなるようにテーパ状に加工し、シール
部531B,241Bの上側(ガイド部531A,24
1Aの部分)をプランジャ55と略同じ径に加工して、
リップ状のシール部とガイド部とがあるポンプブロック
を構成すればよい。但し、前記実施形態のように2部材
で構成した方が、特に溝531C,241C部分の加工
が容易である。
ては、前記各実施形態のようにリップ状に形成されたセ
ルフシール構造のものに限らない。例えば、図18に示
すように、ポンプブロック250を一体(2体でも可)
とし、ポンプブロック250を貫通するプランジャ挿入
孔53の中間部(プランジャ55がバルブブロック35
から離れる方向である上端ストロークエンドにある際の
プランジャ55下端よりも上方)に、他のガイド部53
1Aよりも内径が小さくされた凸部を形成してシール部
531Bとしてもよい。
成したほうが、凸部状のシール部531Bに比べて、シ
ール部のバネ定数を小さくでき、シール部の変位量を大
きくできるので、シール部の突出寸法(プランジャ外径
とシール部内径の差)も大きくできる。例えば、リップ
状のシール部であれば、シール部の内径は、プランジャ
外径に対し−0.05〜−0.50mm程度にできるが、
バネ定数の大きな凸部状のシール部の場合、−0.01
〜−0.05mm程度に小さくする必要がある。このた
め、プランジャ55の移動でシール部が摩耗した際に、
突出寸法が小さい場合には、摩耗によってシール部が機
能しなくなるまでの寿命が短いが、突出寸法が大きく、
シール部が変形してシールすることができるリップ状の
シール部では、摩耗しても突出寸法が大きい分、寿命も
長くできる。
れた第1実施形態におけるシール部分の構成としては、
図19に示すような押圧手段を用いたものでもよい。す
なわち、図19の変形例では、回転側シールディスク5
0Bのプランジャ挿入孔532は、プランジャ55の直
径よりも内径が大きな小径部532Aと、小径部532
Aよりも内径の大きな大径部532Bとで構成されてい
る。
本体50Aの端面から突出され、プランジャ挿入孔53
1の周囲にリング状に配置されたシール部531Bが挿
入配置されている。そして、大径部532Bとシール部
531Bとの間つまり大径部532Bの内周面とシール
部531Bの外周面との間には、ゴム等で形成された押
圧手段であるOリング540が介装されている。
態の(1)〜(4)、(6)〜(11)と同様の作用効果
を奏することができる。 (15)その上、Oリング540の弾性力でプランジャ5
5の外周面にシール部531Bを当接することができる
ので、シール部531Bのプランジャ55への当接圧力
を適正な範囲に容易に制御することができる。このた
め、シール部531Bは、必要なシール性能を確実に確
保できるとともに、長寿命化を実現することができる。
31Bをプランジャ55に当接させているので、前記各
実施形態のようにシール部自身つまりポンプブロック本
体50Aを弾性材料で形成する必要がない。このため、
弾性力を備えない材料、例えば、カーボンやガラス繊維
等の一般的な充填材を加えた四フッ化エチレン共重合体
(商品名テフロン)等を用いてポンプブロック本体50
Aを製造でき、使用する材料の制限が少なくなるため、
他の特性やコスト等を考慮して適宜な材料でポンプブロ
ック50を製造することができる。
シール部531Bをプランジャ55に当接させているの
で、シール部531Bの内径寸法の精度はそれほど必要
なく、シール部531Bを容易に製造できる。
ンプブロック本体50Aおよび回転側シールディスク5
0Bの接触面もシールできるので、吐出液がポンプブロ
ック本体50Aおよび回転側シールディスク50Bの接
触面部分から外周側に漏れ出すことを防止することがで
きる。このため、別途シール材を配置する必要が無くて
コストを低減できる。
32Bとシール部531Bとの間に介在されているの
で、セルフシール用の溝531Cのようなデッドスペー
スを小さくでき、吐出する液体の流入や滞留を少なくで
きる。このため、接着剤のような滞留すると固化するよ
うな液体でも吐出することができ、様々な種類の液体を
吐出することができる。
シール構造は、図20に示すように、3本のプランジャ
145を用いた前記第2実施形態のポンプブロック14
0に適用してもよい。すなわち、ポンプブロック140
を構成する回転側シールディスク140Bのプランジャ
挿入孔242を、図19と同様に、小径部242Aと大
径部242Bとで構成し、ポンプブロック140Aのシ
ール部241Bを大径部242Bに挿入配置し、シール
部241Bおよび大径部242B間にOリング540を
配置すればよい。この場合も、第2実施形態における作
用効果および上記(15)〜(19)と同様の作用効果を奏
することができる。
41B,531Bはそれぞれガイド部241A,531
Aよりも内径が小さくされていたが、図21(A)に示
すように、シール部531Bの内径がガイド部531A
の内径と同一となるように、あるいはガイド部531A
の内径よりも大きくなるようにしてもよい。この場合
も、大径部532Bとシール部531Bとの間にOリン
グ540を介在させることで、図21(B)のようにシ
ール部531Bを湾曲させてプランジャ55に当接させ
てシールすることができる。
同様の作用効果を奏することができる上、シール部53
1Bの内径をガイド部531Aに揃えることができるの
で、容易に加工できて製造コストを低減できる。
に限らず、コイルばね等の各種の弾性部材や、スペーサ
等の弾性力を有さない部材を用いてもよい。また、押圧
手段としては、ポンプブロック本体50A、回転側シー
ルディスク50Bと別体のものに限らない。例えば、回
転側シールディスク50Bの大径部532Bの内周面に
所定間隔で突部を形成し、大径部532B部分にシール
部531Bを挿入すると、回転側シールディスク50B
の突部で押圧されてシール部531Bがプランジャ55
に当接するように構成してもよい。
41B,531Bは、ポンプブロックと一体に形成され
ていればよく、その具体的な構造などは実施にあたって
適宜設定すればよい。また、ガイド部241A,531
A、溝241C,531C、プランジャ挿入孔242,
532の具体的な寸法、形状は、前記各実施形態に限ら
ず、実施にあたって適宜設定すればよい。
るいは3本に限らず、2本あるいは4本以上でもよい。
また、プランジャ55,145やバルブブロック35,
120の駆動機構も前記実施形態の構成に限らず、例え
ば、プランジャ55,145の進退駆動と、バルブブロ
ック35,120の回転駆動とを独立した駆動機構で実
現してもよく、実施にあたって適宜選択すればよい。
ば、極微量の液体を精度よく吐出することができ、取り
扱いも容易でかつシールの摩耗の偏りも無くすことがで
き、ポンプブロックの小型化も実現できる。
ィスペンサを示す正面図である。
る。
線に沿った断面図である。
る。
ある。
である。
正面図である。
視図である。
る。
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 摺接面を有するバルブブロックと、前記
バルブブロックの摺接面に当接可能な摺接面を有するポ
ンプブロックと、このポンプブロックの軸方向に沿って
穿設された少なくとも1本のプランジャ挿入孔に軸方向
摺動自在に挿入されたプランジャと、前記ポンプブロッ
クをバルブブロック側に付勢する付勢手段と、前記ポン
プブロックを回転駆動する回転駆動手段と、前記プラン
ジャを軸方向に進退駆動するプランジャ進退駆動手段
と、を備え、 前記バルブブロックには、前記摺接面に形成された吐出
開口と液体の吐出側に開口された吐出口とを連通する吐
出ポートと、前記摺接面に形成された吸入開口と液体の
供給側に開口された供給口とを連通する吸入ポートとが
設けられ、 前記ポンプブロックのプランジャ挿入孔は、前記バルブ
ブロックの吐出開口および吸入開口に連通可能な位置に
軸方向に沿って穿設され、かつプランジャとプランジャ
挿入孔との間をシールするシール部がポンプブロックに
一体に形成されていることを特徴とする液体吐出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の液体吐出装置におい
て、 前記シール部は、プランジャ挿入孔の内周面から所定の
肉厚を残してかつプランジャ挿入孔のバルブブロック側
の開口に連通する溝を形成することでリップ状に形成さ
れ、かつそのリップ部分の内径は、プランジャの外径よ
りも小さくされ、さらに弾性を有する材料で構成されて
いることを特徴とする液体吐出装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の液体吐
出装置において、前記プランジャの外径は0.3〜5mm
の範囲で設定され、プランジャ挿入孔の内径は、設定さ
れたプランジャ外径に対して+0.01〜+0.10mm
の範囲で設定され、シール部の内径は、設定されたプラ
ンジャ外径に対し−0.01〜−0.50mmの範囲でか
つその絶対値が前記プランジャ挿入孔とプランジャとの
隙間よりも大きな値に設定されていることを特徴とする
液体吐出装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の液体吐
出装置において、 前記ポンプブロックは、架橋フッ素樹脂またはポリアミ
ドイミドで構成されていることを特徴とする液体吐出装
置。 - 【請求項5】 請求項1に記載の液体吐出装置におい
て、 前記シール部は、前記プランジャ挿入孔の周囲にリング
状に配置されているとともに、押圧手段によって押圧さ
れて前記プランジャの外周面に当接されていることを特
徴とする液体吐出装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の液体吐出装置におい
て、 前記ポンプブロックは、ポンプブロック本体と、ポンプ
ブロック本体に対して回り止めされて一体的に回転可能
な回転側シールディスクとを備えて構成され、 前記シール部はポンプブロック本体に一体に形成されて
いるとともに、 前記押圧手段は、ポンプブロック本体および回転側シー
ルディスク間に介装されて前記シール部の外周面に当接
されるOリングで構成されていることを特徴とする液体
吐出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001092563A JP4614564B2 (ja) | 2000-10-24 | 2001-03-28 | 液体吐出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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| JP2000324288 | 2000-10-24 | ||
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Publications (2)
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|---|---|
| JP2002202066A true JP2002202066A (ja) | 2002-07-19 |
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