JP2006170178A - Liquid pump and method for feeding liquid by liquid pump - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、化学薬品、医薬品等の分析、研究等で使用する気泡の内在を極力排除した精度のよい液体を精密に吐出するのに適する液体ポンプ及び該液体ポンプによる送液方法に関するものである。The present invention relates to, for example, a liquid pump suitable for precisely discharging a liquid with high accuracy in which bubbles are excluded as much as possible, which is used in analysis and research of chemicals, pharmaceuticals, etc., and a liquid feeding method using the liquid pump It is.
従来、化学薬品、医薬品等の分析、研究等で液体の精密な吐出に使用する液体ポンプとしては、単頭複動ポンプ、単頭ピストンポンプ、ギヤポンプ等が使用されている。Conventionally, single-head double-acting pumps, single-head piston pumps, gear pumps, and the like have been used as liquid pumps used for precise discharge of liquids in the analysis and research of chemicals and pharmaceuticals.
一般に上記単頭複動ポンプは、液体の充填されたタンクの流路と4方切換バルブを介して連結された第1流路でポンプの一方向に送液しながら、4方切換バルブを介して連結された第2流路と吐出口の設けられた流路とより液体を吐出し、ポンプのストローク端部で前記4方切換バルブを切り換えて、液体の充填されたタンクの流路と4方切換バルブを介して連結された第2流路でポンプの一方向に送液しながら、4方切換バルブを介して連結された第1流路と吐出口の設けられた流路とより液体を吐出することを交互に繰り返す構成であり、また、単頭ピストンポンプは、第2チェック弁を閉鎖し第1チェック弁を開放しピストンポンプを稼働してポンプ内に送液した後、第1チェック弁を閉鎖し第2チェック弁を開放しピストンポンプを稼働してポンプ内の液体を吐出口より吐出する構成であります。In general, the single-head double-acting pump uses a first flow path connected to a flow path of a tank filled with liquid via a four-way switching valve, and sends liquid in one direction of the pump via a four-way switching valve. Liquid is discharged from the second flow path connected to the flow path and the flow path provided with the discharge port, and the four-way switching valve is switched at the stroke end of the pump, so that the flow path of the tank filled with liquid The liquid is supplied from the first flow path connected via the four-way switching valve and the flow path provided with the discharge port while the liquid flows in one direction of the pump through the second flow path connected via the one-way switching valve. The single-head piston pump closes the second check valve, opens the first check valve, operates the piston pump, and sends the liquid into the pump. Close the check valve, open the second check valve, and turn the piston pump That work will be configured to discharge from the discharge port of the liquid in the pump.
しかしながら、単頭複動ポンプはポンプの稼働するストロークの端部でそれぞれ流路を4方切換バルブを介して切り換える必要があり、その切り換える間、液体の吐出の流れが停止するという欠点があり、単頭ピストンポンプの場合も同様に、ピストン吸入時に液体の吐出の流れが停止するという欠点があった。However, the single-head double-acting pump has a disadvantage that the flow of the liquid is stopped during the switching because it is necessary to switch the flow path through the four-way switching valve at the end of the stroke where the pump operates. Similarly, in the case of a single-head piston pump, there is a drawback that the flow of liquid discharge stops when the piston is sucked.
そこで、液体の吐出の流れが停止しない構成として、第1ポンプ本体102(モーター114でボールネジ116を回転駆動してプランジャー112を移動する構成)と第2ポンプ本体103(モーター115でボールネジ117を回転駆動してプランジャー113を移動する構成)と、液体の充填された第1タンク104と第2タンク105と、前記第1ポンプ本体102と第1タンク104とを連結する第1流路106と、前記第2ポンプ本体103と第2タンク105とを連結する第2流路107と、吐出口108の設けられた流路109と、前記第1流路106と流路109とをそれぞれ切り換えて連結する第1の三方切換バルブ110と、前記第2流路107と流路109とをそれぞれ切り換えて連結する第2の三方切換バルブ111とから構成された液体ポンプ100が考えられた(図4参照)。Therefore, as a configuration in which the flow of liquid discharge does not stop, the first pump body 102 (a configuration in which the
この液体ポンプ100は、液体の充填された第1タンク104と連結された第1流路106を介して第1ポンプ本体102及び第2流路107を介して第2ポンプ本体103にそれぞれ液体を供給送液した状態で、第1三方切換バルブ110を切り換えて吐出口108の設けられた流路109と第1流路106とを連結して第1ポンプ本体102のプランジャー112を駆動して供給された液体を定量値まで送液して一定時間定量吐出し、その後、第1ポンプ本体102よりの吐出量の減少に応じて第2三方切換バルブ111を切り換えて第2ポンプ本体103の第2流路107と吐出口108の設けられた流路109とを連結して第2のプランジャー113を駆動して供給された液体を送液して吐出する。
この際、第1ポンプ本体102の吐出量の減少に対応して第2ポンプ本体103の吐出量を増加し併せた吐出量が定量値となるようにする。そして、その後第1ポンプ本体102よりの吐出量がゼロになると第2ポンプ本体103のみで液体を定量値を送液して吐出するとともに、第1三方切換バルブ110を切り換えて第1ポンプ本体102の第1流路106と第1タンク104の流路とを連結して第1ポンプ本体102に液体を供給送液し、第2ポンプ本体103よりの吐出量の減少に応じて第1三方切換バルブ110を切り換えて第1ポンプ本体102の第1流路106と吐出口108の設けられた流路109とを連結して第1ポンプ本体102のプランジャー112を駆動して供給された液体を送液して吐出する。この際、第2ポンプ本体103の吐出量の減少に対応して第1ポンプ本体102の吐出量を増加し併せた吐出量が定量値となるようにする。The
At this time, the discharge amount of the
しかしながら、上記従来の装置は、連続した定量の液体の供給送液には適しているものの、各ポンプ本体への液体の供給送液はプランジャーを移動して先端側(吐出口側)よりシリンジ内に供給送液しているため、プランジャーを後退させて液体をシリンジ内に供給送液する際、シリンジ内が負圧になり液中の溶剤等が蒸発し気泡として露出、又はシリンジ内の気圧差、温度差により気泡が発生する。また、液体に内在する微小な気泡がシリンジ内壁面及びプランシャー表面に付着しやすく、これを放置すると順次発生する微小な気泡が次の微小な気泡を取り込み徐々に成長する。このため、気泡を極力排除した精度のよい液体の送液には適さない構成であった。However, although the above-described conventional apparatus is suitable for supplying a constant amount of liquid, the liquid is supplied to each pump body by moving a plunger to move the syringe from the tip side (discharge port side). Since the liquid is fed into the syringe, when the liquid is fed into the syringe by retracting the plunger, the inside of the syringe becomes negative pressure, and the solvent in the liquid evaporates and is exposed as bubbles, or inside the syringe Bubbles are generated due to pressure difference and temperature difference. In addition, minute bubbles present in the liquid easily adhere to the inner wall surface of the syringe and the surface of the planer. If this is left as it is, the minute bubbles that are sequentially generated take in the next minute bubbles and gradually grow. For this reason, the configuration is not suitable for feeding a liquid with high accuracy in which bubbles are eliminated as much as possible.
また、上記気泡が液中に内在すると気泡は圧縮性が液体に対して非常に大きいために又は内在する気泡の量が一定でないために、プランジャーの移動を正確に制御しても、定量の液体の供給送液ができない。さらに、流路内の微小な凹凸による乱流が気泡を発生させる他、初回の液注入時空気と液体との置換が充分に行われず内部に気泡が残留する。特に上記のような2本のポンプ本体を切り換えて使用する液体ポンプにおいては、切換え時に、立ち上げ側のポンプは低速域より供給送液を始めるので、僅かな気泡の存在であっても供給送液の流量のみだれが発生し、微小な供給送液が要求される化学実験等に大きな影響を与えるという問題点があった。In addition, if the bubbles are present in the liquid, the bubbles are very compressible with respect to the liquid, or the amount of bubbles present is not constant. The liquid cannot be supplied. Furthermore, turbulent flow due to minute irregularities in the flow path generates bubbles, and air and liquid are not sufficiently replaced at the time of the first liquid injection, and bubbles remain inside. In particular, in a liquid pump that switches between two pump bodies as described above, at the time of switching, the pump on the startup side starts supplying liquid from the low speed range, so even if there are a few bubbles, There is a problem that dripping occurs only in the flow rate of the liquid, which has a great influence on a chemical experiment or the like that requires a minute supply liquid.
そこで本発明は、上記課題を解決すべく液体を連続して供給送液することができるとともに、液体に内在する気泡等を排除しながら精度よく供給送液することのできる液体ポンプ及び該液体ポンプによる送液方法を提供することを課題とする。Accordingly, the present invention provides a liquid pump capable of continuously supplying and feeding liquid in order to solve the above problems, and capable of feeding and feeding with high accuracy while eliminating bubbles and the like existing in the liquid, and the liquid pump It is an object of the present invention to provide a liquid feeding method according to the above.
本発明の課題を解決するための第1の手段は、吐出用の流路に開閉バルブを介してそれぞれ連結された複数のポンプ本体と該ポンプ本体に液体を供給送液するタンクとからなる液体ポンプであって、前記ポンプ本体のプランジャーの外径はタンクより吸入用の流路を介して供給送液される液体がシリンジとの隙間部を流れるべくシリンジの内径より小径に形成され、且つプランジャーの先端部には、シリンジ内壁に付着している気泡を排除すべくプランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられ、しかもシリンジの開口部側には、プランジャーの表面に付着する気泡を排除するプランジャーシールが設けられていることを特徴とする。A first means for solving the problem of the present invention is a liquid comprising a plurality of pump bodies connected to a discharge flow path via open / close valves, and a tank for supplying and feeding liquid to the pump bodies. The outer diameter of the plunger of the pump body is formed smaller than the inner diameter of the syringe so that the liquid supplied and sent from the tank through the suction channel flows through the gap between the syringe and The tip of the plunger is provided with a ring that is larger than the outer diameter of the plunger and smaller than the inner diameter of the syringe to eliminate air bubbles adhering to the inner wall of the syringe, and on the opening side of the syringe. Is characterized in that a plunger seal for eliminating bubbles adhering to the surface of the plunger is provided.
本発明の第2の手段は、吐出口より連続して液体を吐出すべく一方のポンプ本体のプランジャーを作動してシリンジ内より液体を吐出するとともに他方のポンプ本体のプランジャーを逆方向に作動してシリンジ内にタンクより液体を供給送液する液体ポンプによる液体送液方法であって、前記ポンプ本体にプランジャーを作動して液体を供給送液する際、プランジャーとシリンジとの隙間部分より液体を送液するとともにシリンジ内壁及びプランジャーの表面に付着する気泡を排除することを特徴とする。According to the second means of the present invention, the plunger of one pump main body is operated to discharge the liquid from the syringe in order to discharge the liquid continuously from the discharge port, and the plunger of the other pump main body is moved in the reverse direction. A liquid feeding method by a liquid pump that operates and feeds liquid from a tank into a syringe, and when the liquid is fed by feeding a plunger to the pump body, the gap between the plunger and the syringe It is characterized in that the liquid is fed from the part and bubbles adhering to the inner wall of the syringe and the surface of the plunger are excluded.
本発明の作用は、一方のポンプ本体のプランジャーを吐出口側に作動してシリンジ内に充填された液体を吐出するとともに他方のポンプ本体のプランジャーを逆方向に作動してプランジャーとシリンジとの隙間部分より液体をシリンジ内にタンクより供給送液する。シリンジ内に液体を供給送液する際、プランジャーの先端部には、プランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられているために、シリンジ内壁に付着している気泡を該リングがかき落とし、またシリンジの開口部側にはプランジャーシールが設けられているために、プランジャーの表面に付着する気泡を排除することができる。The operation of the present invention is to operate the plunger of one pump body to the discharge port side to discharge the liquid filled in the syringe and to operate the plunger of the other pump body in the reverse direction to operate the plunger and syringe. The liquid is supplied and fed from the tank into the syringe through the gap portion. When supplying and feeding liquid into the syringe, the tip of the plunger is attached to the inner wall of the syringe because a ring that is larger than the outer diameter of the plunger and smaller than the inner diameter of the syringe is provided. The ring scrapes off the air bubbles that are flowing, and since the plunger seal is provided on the opening side of the syringe, the air bubbles adhering to the surface of the plunger can be eliminated.
そして、一方のポンプ本体による液体の吐出量に応じて、他方のポンプ本体よりプランジャーを作動して液体を徐々に吐出して一定量を吐出するとともに、一方のポンプ本体による液体の吐出が終了すると、他方のポンプ本体だけで液体を一定量吐出する。その後、他方のポンプ本体のプランジャーを作動してプランジャーとシリンジとの隙間部分より液体をシリンジ内にタンクより供給送液する。以上のように、それぞれのポンプ本体のプランジャーを作動することで連続した液体の一定量の吐出を可能とした。Then, according to the amount of liquid discharged from one pump body, the plunger is operated from the other pump body to gradually discharge the liquid to discharge a fixed amount, and the discharge of the liquid by one pump body ends. Then, a fixed amount of liquid is discharged only by the other pump body. Thereafter, the plunger of the other pump body is actuated to supply and feed liquid from the tank into the syringe through the gap between the plunger and the syringe. As described above, a certain amount of continuous liquid can be discharged by operating the plunger of each pump body.
しかも、液体をシリンジ内に供給送液する際、プランジャーとシリンジとの隙間部分より供給することかできるために急激な供給送液とならず気泡の発生をできるだけ抑えることができる他、発生した微小の気泡もプランジャーを移動することで容易にハイ状することができる。Moreover, when supplying and feeding the liquid into the syringe, it can be supplied from the gap between the plunger and the syringe. A minute bubble can be easily made high by moving the plunger.
このように、本発明の液体ポンプは気泡の発生を極力抑えることができ、且つ気泡を排除することができるので、精度の良い液体送液が可能となり、微小な供給送液が要求される化学実験、材料分析、接着剤等の微量塗布に適切に使用することができる。As described above, the liquid pump of the present invention can suppress the generation of bubbles as much as possible, and can eliminate the bubbles. Therefore, it is possible to supply a liquid with high accuracy and a chemical that requires a minute supply liquid. It can be used appropriately for experiments, material analysis, and micro-applications such as adhesives.
また、ポンプの吐出量を微調整しながら制御することができるので、一定値の吐出量の制御が容易に行える。Further, since the discharge amount of the pump can be controlled while being finely adjusted, the discharge amount of a constant value can be easily controlled.
以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明する。図1は、本発明の液体ポンプの一実施例を示す概略説明図であり、図2は液体ポンプのプランジャーシール及びガイドを示す概略説明断面図であり、図3は、液体ポンプの始動時供給状態を示す概略グラフであり、図4は従来の液体ポンプを示す概略説明図である。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of the liquid pump of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory sectional view showing a plunger seal and a guide of the liquid pump, and FIG. FIG. 4 is a schematic graph showing a supply state, and FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a conventional liquid pump.
本発明の液体ポンプ1は、立体構造で立設状態に設置された第1ポンプ本体2と第2ポンプ本体3と、上部側に設けられた液体の充填された第1タンク4と第2タンク5と、前記第1ポンプ2と第1タンク4とを連結する第1流路6と、前記第2ポンプ3と第2タンク5とを連結する第2流路7と、吐出口8の設けられた流路9とから構成されている。The liquid pump 1 of the present invention includes a first pump main body 2 and a second pump
前記第1ポンプ本体2、第2ポンプ本体3は、先端に吐出口11、12の設けられたシリンジ13、14と、該シリンジ13、14内に設けられ、シリンジ13、14内壁との間に液体が流れるのに充分でできるだけ狭い隙間Cを有するべくシリンジ13、14径Aより小径Bに形成されたプランジャー15、16と、シリンジ13、14の開口部17、18側に設けられたプランジャーシート部19、20から構成されている。プランジャー15、16の先端側にはシリンジ13、14径Aより小径Bで、プランジャー15、16の径Bより拡径Dに形成されたリング体21、22が設けられ、プランジャー15、16が移動することでシリンジ13、14内壁に付着した微小な気泡をかき除くべく構成されている。The first pump body 2 and the
プランジャー15、16の後端側にはプランジャー15、16を上下方向に駆動するプランジャー駆動機構23、24が設けられている。
前記プランジャーシート部19、20は、開口部17、18内側に形成されたメステーパー状に形成された嵌合部25、26と、該嵌合部25、26のメステーパーに先端側を嵌合すべくオステーパー状に形成されナイロン、テフロン等の軟質材料で構成されたガイドスリーブ27、28と、該ガイドスリーブ27、28にプランジャー15、16を挿入後該ガイドスリーブ27、28を後方より押圧しプランジャー15、16の表面に密接状態とする締付具29,30とから構成することで接液部に空気だまりができないようにしてある。The
前記第1タンク4と第1ポンプ本体2とを連結する第1流路6、前記第2タンク5と第2ポンプ本体3とを連結する第2流路7は、開閉バルブ31、32を介してシリンジ13、14の嵌合部25、26側のメステーパー部分近傍に連結されている。A first flow path 6 that connects the first tank 4 and the first pump body 2 and a second flow path 7 that connects the
前記吐出口8の設けられた流路9は開閉バルブ33、34を介してシリンジ13、14の吐出口11、12と連結されている。前記開閉バルブ31、32、開閉バルブ33、34は、電動又はエア駆動等で個別に開閉駆動すべく構成されている。The flow path 9 provided with the
前記プランジャー駆動機構23、24と開閉バルブ31、32、開閉バルブ33、34の駆動とは、別体の制御盤(コントローラー図示せず)で制御すべく構成されている。The
本発明の液体ポンプ1は上記のように構成され、次に該液体ポンプ1の使用について説明する。The liquid pump 1 of the present invention is configured as described above. Next, the use of the liquid pump 1 will be described.
予め、制御盤でプランジャーの駆動機構23、24と開閉バルブ31、32、開閉バルブ33、34の駆動の条件を設定し、初回の液体供給時の各流路内の気泡を洗い流す様に高速で液を流すようにプログラムしておき、第1タンク4、第2タンク5に所望の液体を充填する。The driving conditions of the
次に、前記設定に沿って第1ポンプ本体2の供給送液側の流路6に設けられた開閉バルブ31を閉じ、吐出送液側の流路9に設けられた開閉バルブ33を開き、プランジャー15をシリンジ13内に押し込み移動してプランジャー15の断面積×押し込み量の体積の液を吐出する。この際、第2ポンプ本体3の供給送液側の流路6に設けられた開閉バルブ32を開き、吐出送液側の流路9に設けられた開閉バルブ34を閉じ、プランジャー16をシリンジ14内で上方に引き上げ移動してプランジャー16の断面積×引き上げ量の体積の液を第2タンク5より供給送液する。Next, the opening / closing valve 31 provided in the flow path 9 on the supply liquid side of the first pump body 2 is closed along the setting, and the opening / closing
その後、第1ポンプ本体2よりの吐出量の減少に応じて、第2ポンプ本体3より吐出送液して全体の吐出量を一定にたもち、第1ポンプ本体2よりの吐出量が終了すると、第2ポンプ本体3のみ吐出量を一定にたもつ。After that, according to the decrease in the discharge amount from the first pump body 2, the
そして、第1ポンプ本体2の供給送液側の流路6に設けられた開閉バルブ31を開き、吐出送液側の流路9に設けられた開閉バルブ33を閉じ、プランジャー15をシリンジ13内で上方に引き上げ移動してシリンジ13内に液体を供給送液する。以上を繰り返すことにより連続した液体の吐出が可能となる。Then, the open / close valve 31 provided in the flow path 6 on the supply liquid supply side of the first pump body 2 is opened, the open /
上記シリンジ13、14内に液体を供給送液する場合において、液体の供給がプランジャー15、16とシリンジ13、14の内壁との隙間Cよりシリンジ13、14の内壁に沿って供給されるために供給時の温度上昇、気圧の変化を従来の直接供給に比し抑えることができるので、気泡の発生を抑えることができる。また、プランジャー15、16をプランジャーシート部19、20近傍まで上方へ引き上げ移動すると、プランジャー15、16の表面に付着した液体に内在した微小な気泡はプランジャーシート部19、20のガイドスリーブ27、28の密接により確実に取り除かれるとともに、シリンジ13、14の内壁に付着した気泡はプランジャー15、16の先端側に設けられたリング21、22によりかき落とすように取り除かれることとなる。When supplying and feeding liquid into the
また、液体がシリンジ13、14内に供給送液されると液中の気泡は浮上してシリンジ13、14の上部側(プランジャーシート部19、20側)へ集まる。この気泡の取り除き方法は、開閉バルブ31、32及び開閉バルブ33、34を液体供給状態と同様にし、この状態でプランジャー15、16をシリンジ13、14内に押し込むと気泡は流路6、7から開閉バルブ31、32を介して第1タンク4、第2タンク5内に排出され、第1タンク4、第2タンク5内を浮上して大気中に放出される。従って、次の液体のシリンジ13、14内への供給送液の際、再度の気泡が吸入されない。Further, when the liquid is supplied and fed into the
上記プランジャー15、16のシリンジ13、14内への押し込み量は、気泡の存在量が不定量であるために、実験値、又はシリンジ13、14の内圧の検出、プランジャーの駆動機構23、24のモーター(図示せず)への負荷等を検出することで決定する。The pushing amount of the
このように、本発明は、液体を連続して吐出するだけでなく、気泡の除去を確実に行うことができ、精度の高い液体を吐出することができる。
で、微小流速から高速流ポンプまで提供することができる。Thus, according to the present invention, not only the liquid is continuously discharged, but also the bubbles can be reliably removed, and the liquid with high accuracy can be discharged.
Therefore, it can provide from a micro flow rate to a high-speed flow pump.
液中の気泡を完全に排除することにより、制御曲線に沿った流量を得ることができ、2連ポンプでありながら、継ぎ目のない連続流が可能となった。By completely eliminating bubbles in the liquid, a flow rate along the control curve can be obtained, and a continuous flow without a seam is possible even though the pump is a dual pump.
プランジャーの動きと、液体供給送液側の開閉バルブの開閉のみでシリンジ内の気泡の排除が行えるために、吐出中のポンプ側に悪影響を与えることがない。Since the bubbles in the syringe can be eliminated only by the movement of the plunger and the opening / closing valve on the liquid supply / feeding side, there is no adverse effect on the pump side during discharge.
プランジャーの外周表面とシリンジの内壁は接触しない構成であるために、粗い粒子のあに液体(例えば、液晶のスペーサー、エポキシ樹脂のガラス粒子等のある液体)でも使用することができる等、使用範囲も広範囲である。Since the outer peripheral surface of the plunger and the inner wall of the syringe are not in contact with each other, it can be used even with liquids (eg liquids with liquid crystal spacers, epoxy resin glass particles, etc.) after coarse particles. The range is also wide.
上記実施例では、ポンプ本体の数を2本で構成したが、本発明においては2本で構成することに限定するものでなく、2本以上で構成することも可能である。In the above embodiment, the number of pump bodies is two, but in the present invention, the number of pump bodies is not limited to two, and may be two or more.
1 液体ポンプ1 Liquid pump
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KR20230068829A (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-18 | 윤인수 | Quantitative supply pump of chemical liquid to remove bubbles |
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