JPH0341775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶液乳化液あるいは懸濁液などの液
体を次の処理部、例えば検査、混合あるいは希釈
を行なう処理部に定量ずつの移送、あるいは接着
剤、溶剤、剥離剤、半田用フラツクス、絶縁剤、
注形樹脂、エツチツグ剤など液体を定量ずつ供給
あるいは試料液体に気体を混合させながら定量ず
つ供給する分野に適用される液体の計量搬送方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば化学分析に供する液体を所定の分
量ずつ順次間欠的に供給する計量供給手段には、
高い精度を有する注射器タイプの電動ビユーレツ
トあるいは電動シリンジを用いる手段、および若
干低精度であるが汎用性の大きいチユーブポンプ
などの定量供給ポンプを用いる手段があり、いず
れもストローク長あるいは稼動時間などを制御し
てなるものである。

検査などの液体計量用途には前者が主として用
いられ、該用途で扱う液量が通常μ乃至mlのオ
ーダーであるため、その搬送には内径が３〜５mm
以下の細い導通管が使用されている。したがつて
該導通管に液体を充満させ、その１端を閉鎖して
静置すると、他の１端位置で該液体は空気との界
面すなわち先端を生じ、該導通管の隅々まで液体
の充満している状態が保持されることから、特開
昭57−44857公報あるいは特開昭57−144464号公
報などにみられるごとく少量の液体の定量供給手
段は殆んどこの現象を利用して計量性を保持して
いる。その具体的な例を第８図に示す電動ビユー
レツトの概略図にもとずき説明すると、計量すべ
き液体をまずシリンダー部１１、コツク部１３及
び搬送管１４の先端の吐出口１４Ａまで充満させ
た状態で静止滞留させて該液体の先端を常に吐出
口１４Ａ位置で規定し、次いでピストン１２を所
望量押してシリンダー部１１より該液体を押し出
し、上記吐出口１４Ａから上記所望量の液体を排
出する。そして該ピストン１２を停止すると、該
液体の先端は該吐出口１４Ａ位置に留まり送液が
停止され、再び該ピストン１２を押すと該吐出口
１４Ａから所望量の液体が排出されるものであ
る。

また送液手段として定量供給ポンプを用いる場
合は、一般に第９図の状態で用いられる。即ち定
量供給ポンプ３を操作して所望量の液体７を液体
容器１から吸い上げ管２を介して搬送管５に送
り、該搬送管５の吐出口５Ａより排出して供給す
るものであるが、定量供給ポンプを使用する場合
においては、一段に内径が６〜10mm程度の搬送管
５が用いられているためポンプを停止すると液だ
れが生じ、該搬送管５の水平部分に該液体７と空
気との界面すなわち該液体７の先端７Ａが傾斜状
態をなした界面となり、また該先端７Ａの位置が
極めて変動しやすく、常に一定の個所に位置しな
いので高い計量精度を保ちがたい。より高い精度
が要求される用途においては、第１０図の様に搬
送管５の内径を細くしさらに吐出口５Ａを細く絞
つて上記した不安定な界面の発生を防止してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来の液体定量供給手段においては、
搬送中はもとより、搬送を中断した状態において
も供給部から搬送管の吐出口までの流路には液体
が充満しており、搬送中断時に搬送管の吐出口か
ら液体が滴下するという液だれ現象が生じ易くな
り、搬送管に何らかの振動が伝達されると吐出口
から該液体が滴下するという不都合が生じる。

また液体の所定供給量が極めて少なく液体が該
吐出口より液滴として排出されるような場合に
は、供給部より該液体を高精度かつ定流量で供給
しても、供給先では１粒の液滴の整数倍という間
欠段階的な供給となつているため最後の液滴が自
己滴下できない大きさの侭供給されずに残るとい
う現象がしばしば発生し、供給先で供給部の液量
精度が保たれないという不都合が生じる。この不
都合である間欠段階的な供給による液量精度低下
をさけるために、吐出口周辺に残る半端量を特開
昭57−127853号公報の様にブロー気流で排除して
供給し、あるいは供給先の受器壁に吐出口を接触
させ該受器壁をつたわらして供給したり、あるい
は吐出口を供給先の受器内部液に浸して供給する
手段が従来とられてきた。しかしながらかかる液
切り手段を少量の液体の高精度な供給が要求され
る分野に採用した場合には、次の供給のために滞
留している吐出口内の液体の１部が拡散あるいは
落下して過剰供給を招いたり、あるいは、複数種
の液体を供給するために単一の受器に複数の搬送
管を集中させた場合においては、供給を意図とし
ない液体の拡散などにより受器内部液が汚染する
などの問題が生じる。

更にまた、計量供給装置と供給先との間の送液
距離の大きい場合は、従来の方法では供給部から
搬送管端末の吐出口までの流路に常時液体を充満
しておく必要があるので、至近距離の供給に比ら
べ余分量の液体を必要とし、また、該液体の搬送
管内での滞留時間が増加するため、貴重あるいは
少量しか入手しえない液体試料、あるいは接着剤
などの固形化反応や分解反応を生じる液体を搬送
する場合は著しく不具合となる。

また更に従来の方法による計量中の液体に気泡
を混入することは計量の精度低下を招くことか
ら、計量した液体を瀑気などの手法による気液接
触、あるいはあらかじめ計量する液体を瀑気して
おき無気泡状態で計量に供しているのが実情であ
る。しかしながら微少量の計量供給の場合はかか
る従来方法を採用することが困難であり、固形硫
化物あるいは炭酸塩などの懸濁液を試薬液として
計量供給するには計量精度確保がむつかしい。

本発明は液だれの恐れなく、また送液距離の長
短に関係なく、必要量の液体を高精度で供給先に
移送でき、必要に応じ更に移送中、液体中の溶存
ガス成分を混入できる液体の計量搬送方法を提供
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による液体の計量搬送方法は、水平方向
において内部液体が定常的に最小面積の気・液界
面を形成する内径の搬送管による搬送経路の中間
部に、該搬送管よりも小径の細管を設けて該細管
出口位置に送気管を開口させ、該搬送管に液量制
御部を備えた供給部より所望量の液体を送給し、
該供給部による所望量の送液終了時に該送気管か
ら気体を噴出せしめて該細管出口での液切りを行
なうと共に該細管出口から送液方向に延びる搬送
管内の液体の排出を遂行することによつて従来の
上記した種々の問題点を解決しているものであ
る。

本発明は１回の計量搬送液量の大きい、あるい
は搬送管を計量操作ごとに空にする必要のある場
合に特に好適であるが、液量制御部から間欠的に
少量の液体を送り出し、上記送気管から噴出する
気体量を制御して、搬送管内で該気体層をはさん
で各々の所望量からなる液体層を位置させて個々
の液体層を順次個別に排出することによつて、計
量液量が数ml以下の微量な液体の搬送供給を達成
することができる。また更に計量する液体の溶存
ガス成分の変換あるいは気液反応を必要とする場
合には、上記細管出口より計量されて吐出してく
る液体に水流ポンプ効果などの手段により上記送
気管から微少量の気体を導入し気液を接触させる
ことによつて液体内への気泡の混入を行なうこと
もできる。

上記した本発明の液体の計量搬送方法に適用さ
れる液体の供給手段としては、定量ポンプや電動
ビユーレツトが挙げられ、液量制御は往復運動回
数、稼動時間あるいは変位量などの数値因子を制
御することによつてなされ、また上記細管部は液
体の供給部に近い位置に設けることが望ましい。

上記した吸い上げ管、供給部の接液部、搬送
管、細管および送気管は液体によつて侵蝕あるい
は変質されない材料、例えばガラス、ステンレス
スチールおよびふつ素樹脂やポリエチレン樹脂や
アクリル樹脂などのプラスチツク等によつて形成
され、搬送管はその内部を液体で満したのち一端
の開口を閉じ、もう一端の開口を大気に開放した
としても、液体と内周壁との間および液体と空気
などの気体との間に働く表面張力の作用によつて
内部液体が開放された開口から流出しない程度の
内径、例えばガラス管においては、おおむね５mm
φ以下の内径、好ましくは1.5〜４mmφ程度の小
さな内径のものが適用され、細管は、少なくとも
上記搬送管よりも小径の内径であつて、好ましく
は搬送管内径の1/2以下の内径、通常数10μｍ〜
１mm程度の細い内径のものが適用される。また送
気管は上記搬送管の内径よりも小さく、好ましく
は数10〜数100μｍ程度の内径のものが適用され
る。これに代えて３〜5φmm程度の小径のステン
レスボールなどを用いた逆止弁あるいは、回転式
コツクや導通方向以外の方向に導通穴をスライド
させるスライドバルブなどの作動によつて容積変
化を生じない遮断具を用いる場合には、上記細管
および送気管の径を若干大きくなしても本発明の
目的を達成できる。

供給部には定量ポンプや電動シリンジを用いる
が、混合などのデシタル供給が許されるにおいて
はパルスモータなどのデジタル信号によつて作動
する形式のものが制御の簡易化に好都合であり、
微少な一定容量の液体を１パルス毎に吐出する例
えば67μ／Pulsあるいは0.5ml／PuLsのパルス
定量ポンプを用い、積算パルス数によつて制御す
ると特に好都合である。分注などのアナログ供給
においては、供給部として定速流量で液体を供給
するチユーブポンプなどの定量ポンプあるいは電
動シリンジを用い、稼動時間制御やピストン変位
量制御によつて、あるいは液量計を付属させた液
体用ポンプを用い該液量計を通過する液量を把握
して制御することによつて、あるいは、ダイヤフ
ラムポンプなどの吸排動作を交互に行う定量ポン
プを用い排出動作時のみ積算した稼動時間制御に
よつて、本発明方法を自動的に遂行することがで
きる。

〔作用〕

第１図および第２図にもとずき、本発明方法に
よる液切りおよび液体の定量搬送作用の概要を述
べると、液体容器１内の液体７を吸い上げ管２を
経て定量供給ポンプなどよりなる供給部３によつ
て汲み上げると、該液体７は搬送管５内を通つて
目的位置まで移送され、吐出口５Ａから排出され
る。そして供給部３の停止と同期して該搬送管５
による搬送経路の中間部に設けた細管４Ａの出口
位置に任意の送気源６から送気管４ｃを経て気体
を噴出させると、細管出口４Ｂ以降の液体は噴出
気体によつて吐出側に向つて積極的に排出され、
同時に細管出口４Ｂによつて液切れされて第１図
の状態となる。したがつて以後の送液は第１図の
状態からスタートし、また第１図の状態において
送液が停止されるから、供給部３の作動による液
体の搬送量は該供給部３の作動時間や変位量など
によつて数値的に正確に決定され、また細管部に
おいて液切れされているから供給部３と細管出口
４Ｂとの間に残留する液体７は吐出口５Ａ側に流
動することなく滞留する。

上記の様に本発明の計量性は、供給部３近くに
設けられた細管出口４Ｂを基準とする。すなわち
第４図に示すように計量開始前および計量終了後
では液体の先端７Ａが該細管出口４Ｂ位置に保持
される。今送気管４Ｃより噴出する気体量をＧ、
上記細管出口４Ｂ以降吐出口５Ａまでの搬送管５
の体積をＶ、供給された液体量をＬとすると、第
１番目の発明においては第１図に示すようにＶ＜
Ｇである上記噴出気体を用いて計量吐出された液
体を一気に搬送管５の吐出口５Ａまで搬送吐出す
るものであり、液体の計量停止中は上記細管出口
４Ｂ以降吐出口５Ａまでの搬送管５内には液が存
在しない。

第２番目の発明においては、第３図に示すよう
にＶ＞Ｇ＞Ｏである上記噴出気体を用いて計量吐
出された液体の液切りと搬送を搬送管５内で行う
もので、計量吐出された少量の液体は、上記噴出
気体をその吐出体積分だけ押して吐出口５Ａ側に
移送する。したがつて先に吐出された少量の液体
は同様にして該噴出気体によつて押され吐出口５
Ａ側に移動する。上記操作の繰り返しによつて搬
送管５内には気体層をはさんで各々所定量をなす
液体層が並び、吐出口５Ａに達した液体層から
個々に順次全量ずつ吐出される。

第３番目の発明においては、上記第１番目の発
明の方法でもつて細管出口４Ｂより吐出されつつ
ある液体に所望の種類の気体が細かい気泡状で導
入される。上記気体の導入は、細管４Ａから搬送
管５に液体を勢いよく吐出すると、該細管出口４
Ｂ位置にある送気管開口部４Ｄ内に位置する気体
は該搬送管５に吸い出され、細かい気泡となつて
上記吐出液体に混入され、また他の手法として上
記送気管４Ｃに若干の押圧をもつ気体を送給し細
管出口４Ｂより吐出されつつある液体と合流させ
ることによつて気液混合がなされる。液体の搬送
は、例えば細管出口４Ｂより送液方向側の搬送管
５を長さ１〜1.5ｍ内径４mmとすると、おおむね
数10〜数100mmH₂O圧力の気体を数10ml／分の割
合で送気することにより良好に行なわれる。送気
源６に弱出力のエアーポンプを備え、該エアーポ
ンプと上記送気管４Ｃを内径３〜４mmのビニール
ホースでつなぎ、該ビニールホースの一部にホフ
マン式ピンチコツクなどを用いて流量調節して供
給された空気を通常搬送用気体として用いるが、
容積数100mlの簡易ボンベあるいはオーダ以上
のガスボンベに充填された、酸素、炭酸ガス、窒
素、フレオン、エチレンオキサイド、ブタンある
いはプロパンガスなどの常温常圧で気相をなす気
体を、減圧器とそれに続くストツプバルブ９Ｂを
介して上記送気管４Ｃに供給し、搬送用気体とし
て用いてもよい。

実施例 １ 第１〜６図において１は液体容器、２は吸い上
げ管、３は例えば定量ポンプによる定量供給部、
４Ａは搬送管５の経路の中間部に設けられた細
管、４Ｂは細管出口、４Ｃは細管出口４Ｂの位置
に開口させた送気管、４Ｄは送気管開口部、５Ａ
は吐出口、６は送気源、７は液体、７Ａは液体の
先端、８Ａ，８Ｂは逆止弁、そして９Ａ，９Ｂは
ストツプバルブを示している。

吸い上げ管２および搬送管５として内径４mmの
ガラス管を使用し、該吸上げ管２と該搬送管５と
の間に定量ポンプ３設けるとともに該搬送管５の
定量ポンプ３側の搬送経路の１部に内形0.3mm長
さ30mmの細管４Ａを設け、該細管４Ａ出口４Ｂの
上方に送気源６に連らなる内径１mmの送気管４Ｃ
を開口させ、第５図に略示しているようにポンプ
３と細管４Ａとの間および送気管４Ｃの経路にそ
れぞれ逆止弁８Ａ，８Ｂを設けて第１図に示した
ごとき容器１内の液体７の搬送流路を形成した。
そしてまずポンプ３を操作して搬送管５内に20ml
の液体７を流入させたのち該ポンプ３を停止し、
同時に送気源６を操作して送気管４Ｃから搬送管
５内に50mlの空気を送入して細管４Ａの出口４Ｂ
での液切りを行なうと共に該出口４Ｂ以降の液体
を吐出口５Ａが排出し、液体７でもつて搬送流路
の洗浄を行なつた。第２図は液体７の搬送中の状
態を示している。第４図は細管出口４Ｂでの液切
れ状態を示し、液体の先端７Ａは僅かに中窪みし
た垂直面を保持している。本発明はこの状態から
容器１内の液体７の定量供給が開始される。予め
設定された自動プログラムにもとづき、ポンプ３
が動作されて、所望量の液体、例えば５mlの液体
が搬送管５に送入され、ポンプ３が停止すると同
時に送気源６が作動されて送気管４Ｃから50mlの
空気が送入されると、前記したように細管出口４
Ｂにおいて液切りが行なわれ、該細管出口４Ｂ以
降の液体、即ち５mlの液体はこの送入空気によつ
て吐出口５Ａに向つて押し出され、吐出口５Ａか
ら図示せざる受入容器内に５mlの液体が供給され
る。そして上記動作を繰返すことによつてポンプ
３から搬送管５内に送り入れた定量液体は順次吐
出口５Ａから受入容器に供給される。

実施例 ２ 上記した内径４mmの搬送管５の細管出口４Ｂか
ら吐出口５Ａまでの長さを１ｍとなし、上記実施
例１における第１図の状態からポンプ３により１
mlの液体を送り出したのち送気源６から細管出口
４Ｂに向つて３mlの空気を送入するという操作を
繰り返して行なつた。この場合の液体の搬送状態
は第３図に示しているように、搬送管５内に間欠
的に送入された各１mlの液体７，７間に３mlの空
気が介在し、上記ポンプ３および送気源６の作動
毎に先頭の液体から順次吐出口５Ａから受け入れ
容器に供給された。

この実施例２による計量搬送方法において、液
体の供給部に第７図に示したような電動シリンジ
を使用し、細管出口４Ｂから移送方向に延びる搬
送管５を、例えばふつ素樹脂製の内径１mm程度の
可撓性チユーブでもつて構成し、上記電動シリン
ジ内に接着剤を充填して該電動シリンジおよび送
気源を上記のように交互に操作して微量の接着剤
と微量の空気を送り入れれば、微量の接着剤を第
３図に示したごとく順次移送することができ、部
品の接着工程における接着剤の供給装置として活
用することができる。

実施例 ３ 実施例１における送気管４Ｃの経路に、第７図
に示したごとく、３方切替バルブ１０を設けて該
バルブ１０の操作によつて送気源６と送気管４
Ｃ、該バルブ１０の自由開口１０Ａと送気管４Ｃ
をそれぞれ選択的に連通可能となし、更に上記細
管４Ａの出口４Ｂの開口を細小化して上記ポンプ
３の作用によつて送入された液体が細管出口４Ｂ
からジエツト流状に噴出されるように構成し、液
体の噴出時即ちポンプ３が動作している間に、送
気管４Ｃとバルブ１０の自由開口１０Ａとを連通
せしめて上記液体の搬送管５内への噴出による水
流アスピレーシヨン作用によつて該自由開口１０
Ａから気体を導入した。かくして導入された気体
は搬送液体中に微細な気泡となつて混入され、次
いでバルブ１０を操作して送気源６と送気管４Ｃ
とを連通させて前記実施例１と同様にポンプ３の
停止時に細管４Ａの出口４Ｂに空気を送入する
と、細管出口４Ｂにおいて液切れされ気泡を含ん
だ定量の液体は吐出口５Ａから排出された。

この方法は供給先に例えば酸素飽和の希釈水を
所定量搬送する場合に極めて好都合である。

またこの実施例において上記バルブ１０の自由
開口部１０Ａ側に、例えば酸化エチレンガスと炭
酸ガスの混合気体を収容した容器（図示せず）に
接続し、細管出口４Ｂから搬送管５内への液体の
噴射時に上記混合気体を導入すれば、該混合気体
が微細な気泡となつて液体内に混入され搬送液体
の殺菌を達成することができる。

〔発明の効果〕

以上詳記した通り本発明による液体の計量搬送
方法は、水平方向において内部液体が定常的に最
小面積の気・液界面を形成する内径の搬送管５に
よる搬送経路の中間部に該搬送管５よりも小径の
細管４Ａを設けて該細管出口４Ｂの位置に送気管
４Ｃを開口させ、該搬送管５に液量制機能を備え
た供給部、例えば定量ポンプ３より所望量の液体
を送給し、該液体７の送給停止時に上記細管出口
４Ｂに搬送用気体を圧送して該細管出口４Ｂで液
切りを行なうと共に該細管出口４Ｂから送液方向
に延びる上記搬送管５内の計量された液体を排出
するものであり、これによつて前述の各実施例に
おいて説明しているように、所定量供給された液
体を細管出口４Ｂにおいて確実に液切りされ、細
管出口４Ｂの以降には計量された所望量の液体を
供給することができる。かくして供給された計量
液体は送気管４Ｃからの送入気体によつて吐出口
５Ａから一気に、または計量液体が微少の場合に
は計量液体間に気体を介在せしめてその先頭部の
液体から順次に吐出口５Ａより排出され、吐出口
５Ａにおいて液だれすることなく供給先に定量の
液体を確実に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明方法を略示しているもので
あつて、第１図は液切り状態を示した説明図、第
２図は搬送状態を示した説明図、第３図は微少量
の液体の搬送状態を示した説明図、第４図は第１
図の細管出口部分の拡大図、第５図および第６図
は逆止弁またはバルブを設けた説明図、第７図は
気泡混入の態様を例示した説明図、第８図は従来
の電動ビユーレツト方式を示した説明図、そして
第９図および第１０図は、定量ポンプによる従来
の搬送方法を略示した説明図である。 ３は定量ポンプ、４Ａは細管、４Ｂは細管出
口、４Ｃは送気管、５は搬送管、５Ａは吐出口、
６は送気源、７は液体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平方向において内部液体が定常的に最小面
   積の気・液界面を形成する内径の搬送管による搬
   送経路の中間部に該搬送管よりも小径の細管を設
   けて該細管出口位置に送気管を開口させ、該搬送
   管の液量制御機能を備えた供給部より所望量の液
   体を送給し、該液体の送給停止時に上記細管出口
   に搬送用気体を圧送して該細管出口で液切りを行
   なうと共に該細管出口から送液方向に延びる上記
   搬送管内の該液体を排出することを特徴とする液
   体の計量搬送方法。 ２ 水平方向において内部液体が定常的に最小面
   積の気・液界面を形成する内径の搬送管による搬
   送経路の中間部に該搬送管よりも小径の細管を設
   けて該細管出口位置に送気管を開口させ、該搬送
   管の液量制御機能を備えた供給部より所望量の液
   体を送給し、該液体の送給停止時に上記細管出口
   に規定量の搬送用気体を圧送して該細管出口で液
   切りを行なうと共に該細管出口から送液方向に延
   びる上記搬送管内の上記所望量の液体を隔離移送
   せしめて搬送用気体層をはさんで上記液体層を位
   置させ、該搬送管末端の吐出口に達した液体層か
   ら順次個別に排出することを特徴とする液体の計
   量搬送方法。 ３ 水平方向において内部液体が定常的に最小面
   積の気・液界面を形成する内径の搬送管による搬
   送経路の中間部に該搬送管よりも小径の細管を設
   けて該細管出口位置に送気管を開口させ、該搬送
   管の液量制御機能を備えた供給部より所望量の液
   体を送給しながら上記送気管から微少量の混入用
   気体を導入して該液体内に気泡を混入させ、該液
   体の送給停止時に上記細管出口に上記送気管から
   搬送用気体を圧送して該細管出口で液切りを行な
   うと共に該細管出口から送液方向に延びる上記搬
   送管内の該液体を排出することを特徴とする液体
   の計量搬送方法。