JP5725823B2 - 多連式シリンジポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体供給装置や反応装置のシステムなどに用いられるシリンジポンプ装置のうち、特に複数のシリンジを並設するとともに、各シリンジを構成しているピストンを共通のピストン支持部に保持してそのピストン支持部の可動により各ピストンを同時に往復動するようにした多連式シリンジポンプ装置に関するものである。

図４は特許文献１に開示の多連式シリンジポンプ装置を示している。この多連式シリンジポンプ装置は、複数のシリンジ１４ａ〜１４ｈと、各シリンジを構成している複数のシリンダを保持するシリンダ側支持部（シリンジ側ホルダ）１８と、各シリンジを構成している複数のピストン（ブランジャ）１６ａ〜１６ｈを保持するピストン支持部（プランジャ側ホルダ）２０と、ピストン支持部２０を可動して各ピストンを同時に往復動する駆動機構部とを備え、各ピストンの往復動により各シリンダ内に流体を吸引したり吐出するものである。この駆動機構部は、シリンジ側支持部１８又はピストン支持部２０の一方を固定する固定台２２と、他方の支持部を固定された支持部に対して移動させる３本の送りネジ２４−１〜２４−３と、動力源となる１以上のモータ２６とからなる。

図５は、多連式シリンジポンプ装置の用途例として、原液ＡとＢとを反応させる２つの反応装置１４Ａ，１４Ｂに多連式シリンジポンプ装置（以下、装置と略称することもある）を用いたシステムを示している。この例では、各装置１Ａ〜１Ｄがピストン２及びシリンダ３からなるシリンジ４の２組を単位とし構成されている。シリンダ支持部８が固定されるとともに、ピストン支持部５が対応する駆動機構部６Ａ〜６Ｄにより可動されて各シリンジ４Ａ，４Ｂのピストン２を同時に移動する。反応装置１４Ａには、原液Ａが装置１Ａのシリンジ４Ｂと装置１Ｂのシリンジ４Ｂより、原液Ｂが装置１Ｃのシリンジ４Ｂと装置１Ｄのシリンジ４Ｂより配管１２及びチャッキ弁１３を介して供給される。反応装置１４Ｂには、原液Ａが装置１Ａのシリンジ４Ａと装置１Ｂのシリンジ４Ａより、原液Ｂが装置１Ｃのシリンジ４Ａと装置１Ｄのシリンジ４Ａより配管１２及びチャッキ弁１３を介して供給される。

特開２００６−７０８６８号公報

上記従来の多連式装置は、各装置が複数のシリンジの各ピストンを同時に出没移動するため、各シリンジ毎に駆動機構部を設ける単動式に比べ、図５の例だと駆動機構部が半分でよく設備費及び設置スペースを大幅に抑えることができ、経済的に極めて有効となる。

しかし、従来の多連式装置では、図５のシステムの例だと、仮に１個のシリンジ（例えば装置１Ａのシリンジ４Ａ）が破損で使用不能となると、そのシリンジだけではなく、装置１Ａのシリンジ４Ｂも停止しなくてはならない。これは、シリンジ４Ａ，４Ｂ共に同じピストン支持部に保持されているため破損したシリンジを停止すると、もう一方のシリンジも停止せざるを得ないためである。これらはシリンジの破損だけではなく、吸引や吐出ラインを形成している配管の目詰まりなどでも同じであり、一旦問題が起こると復旧まで全停止が続くことになる。なお、シリンジポンプでは、通常、ピストンがその先端をシリンダ内周に摺接して往復動するため、ピストン先端の摩耗進行（寿命）がはやいということからも全停止による稼働率の低下は深刻な問題となる。

本発明の目的は、多連式装置において、複数のシリンジのうち、１以上が異常となったときも全停止を避けることができ、それにより多連式装置全体の稼働率を高い状態に維持することにある。

請求項１の発明は、図１及び図２を参照して特定すると、複数のシリンジ４Ａ，４Ｂと、各シリンジを構成している複数のシリンダ３を保持するシリンダ支持部８と、各シリンジを構成している複数のピストン２を保持するピストン支持部５と、前記ピストン支持部から前記ピストンを分離する分離手段とを備え、前記各ピストンの往復動により前記各シリンダ内に流体を吸引したり吐出するとともに、シリンジ破損等の異常時に前記各ピストンのうち対応するピストンを前記分離手段を介して前記ピストン支持部５から分離する多連式シリンジポンプ装置において、前記分離手段は、前記ピストン支持部５の上面側に設けられてピストン２の基端２ｂを装着する保持状態及び離脱する非保持状態に切り換えられる複数の真空チャック７Ａ,７Ｂと、前記真空チャックと真空ポンプとを接続している配管１１に設けられて前記真空チャックを保持状態と非保持状態とに切り換える切換手段とを有し、前記切換手段を介して前記各真空チャックのうち、１以上の真空チャックを非保持状態にし、前記ピストン２が前記シリンダ３に没した状態から突出方向へ切り換えられるのと連動して、非保持状態にした前記真空チャックと該真空チャックに対応した前記ピストンとが離間されるようにしたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記切換手段は、前記真空チャックを遠隔操作により保持状態と非保持状態とに切り換える電磁弁であることを特徴としている。

請求項１の発明は、多連式シリンジポンプ装置として、図２の例から明きらかなように、ピストン支持部に設けられた複数の真空チャックのうち、同（ａ）のごとく異常になったシリンジに対応する真空チャックを非保持状態にすると、同（ｂ）のごとくピストンがシリンダに没した状態から突出方向へ切り換えられるのと連動して、非保持状態にした真空チャックと該真空チャックに対応したピストンとが離間、つまりポンプ停止状態となる。これにより、本発明では、図１の多連式装置１Ａ〜１Ｄを用いたシステムの例だと、異常のシリンジ４Ｂと同じ反応装置１４Ａに接続されている他の装置１Ｂ、装置１Ｃ、装置１Ｄの各シリンジ４Ｂのピストンを保持している３つの真空チャックを非保持状態に切り換えれば、もう一方の反応装置１４Ｂに接続されている各装置１Ａ〜１Ｄのシリンジ４Ａを有効に駆動でき、それにより全停止を回避（図１の例では稼働率５０％を維持）できる。

また、本発明は、上記した各真空チャックを保持状態と非保持状態とに切り換える切換手段を有しているため、異常に基づいて対応する真空チャックを非保持状態となるよう迅速に切り換えることができ、しかも自動切り換えも可能となる。

本発明形態の多連式シリンジポンプ装置を用いたシステム例を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は上記多連式シリンジポンプ装置の異常時の作動を示す模式図である。 上記多連式シリンジポンプ装置の変形例を示す模式図である。 特許文献１に開示の多連式シリンジポンプ装置を示す図である。 多連式シリンジポンプ装置を用いた用途例のシステムを示す模式図である。

以下、本発明形態の多連式シリンジポンプ装置を図面を参照しながら説明する。この説明では、図１に示した多連式シリンジポンプ装置の構造特徴、図２の異常時の作動特徴、図３の変形例の順に詳述する。図１〜図３では、重複した説明を省くため図５と同一箇所に同一符号を付している。

（構造特徴）図１のシステムは、図５と同様に反応装置１４Ａ，１４Ｂに原液ＡとＢを本発明形態の多連式シリンジポンプ装置１Ａ〜１Ｄにより供給する例である。ここで、多連式シリンジポンプ装置１Ａ〜１Ｄは、複数（この例では２つ）のシリンジ４Ａ，４Ｂと、各シリンジ４Ａ，４Ｂを構成している複数のシリンダ３、及び各シリンダ３を保持するシリンダ支持部８と、各シリンジを構成している複数のピストン２、及び各ピストン２を保持するピストン支持部５と、ピストン支持部５を可動して各ピストンを同時に往復動可能なピストン駆動機構部６Ａ〜６Ｄとを備え、各ピストン２の往復動により各シリンダ３内に流体（気体、液体、流動体）を吸引したり吐出して移送する点で従来と同じ。異なる構成は、装置１Ａ〜１Ｄの各ピストン支持部５がピストン２を着脱する真空チャック７Ａ,７Ｂと、各真空チャック７Ａ,７Ｂをピストンの基端２ｂを装着する保持状態及び離脱する非保持状態に切り換える切換手段としての電磁弁９Ａ,９と、不図示の真空ポンプに接続されているメインの配管１０及び配管１０と各装置１Ａ〜１Ｄの真空チャック７Ａ,７Ｂとの間を接続している配管１１とを備えている点にある。

なお、図１のシステムにおいて、反応装置１４Ａには、原液Ａが装置１Ａのシリンジ４Ｂと装置１Ｂのシリンジ４Ｂより、原液Ｂが装置１Ｃのシリンジ４Ｂと装置１Ｄのシリンジ４Ｂより配管１２及びチャッキ弁１３を介して供給される。反応装置１４Ｂには、原液Ａが装置１Ａのシリンジ４Ａと装置１Ｂのシリンジ４Ａより、原液Ｂが装置１Ｃのシリンジ４Ａと装置１Ｄのシリンジ４Ａより配管１２及びチャッキ弁１３を介して供給される。

ここで、装置１Ａ〜１Ｄのピストン駆動機構部６Ａ〜６Ｄは、図２（ａ）に示されるごとく、駆動源としてサーボモータやステッピングモータなどを用いて、対応するピストン支持部５を上下動するとともに、シリンダ支持部８を固定支持する箇所として利用される。つまり、各シリンダ支持部８は、シリンジ２の数に対応した係合孔８ｃを形成しているホルダ部８ａと、板状の取付部８ｂとを一体に形成しており、取付部８ｂがピストン駆動機構部６の上側固定部に対し装着されている。そして、シリンダ３は、係合孔８ｃに対し下から上向きに挿入され、ホルダ部８ａの下端面に対し開口縁のフランジ部３ｂを当接した状態で固着されている。

これに対し、各ピストン支持部５には真空チャック７Ａ,７Ｂが設けられている。真空チャック７Ａ,７Ｂは、ピストン支持部５の上面側にあってシリンダ支持部８の係合孔８ｃと同軸線上に装着されている。また、各配管１１は、ピストン支持部５に設けられた連通孔を通って対応する真空チャック７Ａ,７Ｂに接続されている。真空チャック７Ａ,７Ｂ自体は、チャック面がピストン２の基端２ｂ（この基端２は端面がブラケットにより覆われている）の接触面を受け止めて吸着固定する公知のものからなる。

各配管１１の途中には電磁弁９Ａ又は９Ｂが介在されている。電磁弁９Ａ，９Ｂは、３ポート電磁弁であり、励磁時は当該真空チャック７Ａ又は７Ｂが配管１０及び配管１１を通じて真空引きされる接続ないしは保持状態となり、消磁時は当該真空チャック７Ａ又は７Ｂが真空引きされない開放（接断）ないしは非保持状態となる。

（作動特徴）次に、図１のシステムの稼働中に装置１Ａのシリンジ４Ｂが寿命などで故障した例で、作動特徴を明らかにする。この場合は、図２（ａ）のごとく故障した装置１Ａのシリンジ４Ｂの下方にある電磁弁９Ｂを消磁状態に切り換える。同時に、異常となった装置１Ａのシリンジ４Ｂと同じ反応装置１４Ａに接続されている他の装置１Ｂ、装置１Ｃ、装置１Ｄに用いられている各シリンジ４Ｂの下方にある３箇所の電磁弁９Ｂを消磁状態に切り換える。

そして、この例では、各電磁弁９Ｂが励磁から消磁状態に切り換えられると、対応する各真空チャック７Ｂが保持状態から非保持状態となる。以後は、ピストン２がシリンダ３に没した同（ａ）の状態から、同（ｂ）のごとく突出方向へ切り換えられるのと連動して、各真空チャック７Ｂとそれに対応したピストン２とが離間、つまりポンプ停止状態となる。この結果、この構造では、図５のシステムに比べて、異常のシリンジ４Ｂと同じ反応装置１４Ａに接続されている他の装置１Ｂ、装置１Ｃ、装置１Ｄの各シリンジ４Ｂのピストン２を保持している各真空チャックを非保持状態に切り換えるだけで、もう一方の反応装置１４Ｂに接続されている各装置１Ａ〜１Ｄのシリンジ４Ａを有効に駆動できることとなり、それによって従来のような全停止を回避できるのである。本発明は、この例から推察されるごとく各装置１Ａ〜１Ｄに設定されるシリンジの数を多くするほど、かつ、システムを複雑化するほど有効なものとなる。

（変形例）図３は上記形態の変形例を示している。この多連式シリンジポンプ装置１Ｅは、図１の２連式に対して６連式にした一例である。この説明では、上記形態と同じ部材ないしは部位に同じ符号を付して、変更点だけを説明する。

すなわち、このシリンジポンプ装置１Ｅでは、合計６つのシリンジ４Ａ〜４Ｆが組として構成されている。各シリンジ４Ａ〜４Ｆを構成している６つのシリンダ３はシリンダ支持部（シリンダホルダとも称されている）１８に保持され、６つのピストン２はピストン支持部１５に保持されている。ピストン支持部１５には、シリンジ４Ａ〜４Ｆないしはピストン２の数だけ真空チャック７が設けられている。各真空チャック７には、不図示の真空ポンプに接続されている配管１０が配管１１及び電磁弁９を介して接続されている。

また、ピストン支持部１５は、両側に設けられたピストン駆動機構部６Ｅにより、上下に可動制御されてシリンジ４Ａ〜４Ｆの各ピストン２を同時に往復動して、各シリンダ２内に流体（気体、液体、流動体）を吸引したり吐出して移送可能にする。そして、この構造では、ピストン支持部１５に設けられた６つの真空チャック７のうち、異常になったシリンジ及びそのシリンジと関連するシリンジ（この例ではシリンジ４Ｂ、４Ｄ、４Ｆ）に対応する真空チャック７を電磁弁９を介して保持状態から非保持状態にすると、同（ｂ）のごとくピストン２がシリンダ３に没した状態から突出方向へ切り換えられるのと連動して、各真空チャック７とそれに対応したピストン２とが離間し、シリンジ４Ａ〜４Ｆの一部をポンプ停止状態にできる。

なお、本発明は、請求項で特定される構成を備えておればよく、細部は以上の形態例や変形例を参考にして更に変更したり展開可能なものである。例えば、図１の各装置１Ａ〜１Ｄでは、２つのシリンジを組としているが、図３の変形例のごとく３以上のシリンジを組として構成可能である。この場合、原理的にはシリンジの数に上限はないが、実際上は駆動機構部の具体的な構造に応じて上限が制約されることになる。

１Ａ〜１Ｄ・・・多連式シリンジポンプ装置
４Ａ〜４Ｄ・・・シリンジ（２はピストン、３はシリンダ）
５，１５・・・・ピストン支持部
６・・・・・・・ピストン駆動機構部（駆動機構部）
７Ａ，７Ｂ・・・真空チャック（チャック）
８，１８・・・・シリンダ支持部
９Ａ，９Ｂ・・・電磁弁
１０〜１２・・・配管
１３・・・・・・チャッキ弁

Claims (2)

1. 複数のシリンジと、前記各シリンジを構成している複数のシリンダを保持するシリンダ支持部と、前記各シリンジを構成している複数のピストンを保持するピストン支持部と、前記ピストン支持部を可動して前記各ピストンを同時に往復動可能な駆動機構部と、前記ピストン支持部から前記ピストンを分離する分離手段とを備え、前記各ピストンの往復動により前記各シリンダ内に流体を吸引したり吐出するとともに、シリンジ破損等の異常時に前記各ピストンのうち対応するピストンを前記分離手段を介して前記ピストン支持部から分離する多連式シリンジポンプ装置において、
   前記分離手段は、前記ピストン支持部の上面側に設けられて前記ピストンの基端を装着する保持状態と離脱する非保持状態と切り換えられる複数の真空チャックと、前記各真空チャックと真空ポンプとを接続している配管に設けられて前記真空チャックを保持状態と非保持状態とに切り換える切換手段とを有し、
   前記切換手段を介して前記各真空チャックのうち、１以上の真空チャックを非保持状態にし、前記ピストンが前記シリンダに没した状態から突出方向への切り換えと連動して、前記非保持状態にした前記真空チャックと該真空チャックに対応した前記ピストンとが離間されることを特徴とする多連式シリンジポンプ装置。
2. 前記切換手段は、前記真空チャックを遠隔操作により保持状態と非保持状態とに切り換える電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の多連式シリンジポンプ装置。

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