JPS62110741A - 定量液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体を定量吐出するための装置に関し、特に、
少量（例えば数ｃｃ程度或いはそれ以下）の液体を間欠
的に吐出させる為に使用するに好適な定量液体吐出装置
に関する。

〔従来の技術〕

定量の液体を高精度で且つ迅速に吐出しうる装置は。

各種の産業分野１例えば３食品、医薬、化学、燃料等の
製品製造過程等で要求されている。これらの要求を満た
すため、従来より各種の装；ぜが開発され、使用されて
いる。

液体の定量供給の最も一般的なものは、ピストンポンプ
、プランジャーポンプ、ギヤポンプ等の容積型ポンプで
ある。これらは、ピストンやプランジャーのストローク
長を変えるとか、ギヤの回転数を変える等により、容量
を変化させることが可能である。

また、液体を一定圧で供給し、ニードルバルブ等によっ
て流量を調整して一定流量を得るもの、或いは。

バルブの開閉時間を制御して定量の液体を供給するもの
等も知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来の装置はいずれも問題点を有
していた。即ち、容積型ポンプでは、吐出量の範囲を大
きくしようとすると、構造が大型となり、微小吐出量の
時の精度が低下してしまう。また、ニードルバルブを用
いる場合には、供給液圧を一定に保つ必要があり５その
為の装置を必要とし、構造を複雑化すると共に、吐出液
体の粘度変化の影響を敏感に受け、吐出量が変動する恐
れがある。バルブの開閉時間を制御して流量を可変とす
るものも、上記ニードルバルブを用いる場合と同様な問
題点があり、しかも高価な制御装置を必要とする。更に
、これらのバルブにより流量制御するものでも、吐出量
の範囲を大きくした場合には微小量吐出時の精度が低下
してしまう。

以−にのように、比較的大きな吐出量から微量な吐出Ｍ
まで、常にコンスタントに、しかも精度高く、且つ正確
に吐出量制御できるものは至難とされ、現在まで。

満足すべきものは見られない。

このような技術的背景において２本発明者は上記の問題
点を比較的簡単な構造のもとに解決する機構を検討し１
本発明に到達したものである。即ち１本発明は。

液体の吐出量範囲を拡大することができ、同時に微小量
吐出が可能で、且つ全域に渡って精度が高く、迅速に吐
出、供給が可能な定量液体吐出装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決すべくなされた本発明は、第５図の実
施例に示すように、所定流量の液体を吐出する容積型ポ
ンプ部分くシリンダ一孔２．ピストン３等）と。

該ポンプ部分の吐出側に互いに並列に接続された複数の
流路３１．３２とを有し、各流路３１，３２が、バルブ
シート１６Ａ、１６ｒ３と、吐出液圧を受けて前記バル
ブシートから離れる方向に移動可能に設けられたバルブ
ボデー１７Ａ、１７Ｂと、該バルブボデーをバルブシー
トに押付けるバルブスプリング２１Δ、２１Ｂとを備え
た逆止弁を有し、前記複数の流路の少なくとも一つを通
過する液を所望の吐出部（吐出ノズル２９）に供給する
ように構成したことを特徴とする定量液体吐出装置を要
旨とする。

〔作用〕

一］二記構成になる本発明の定量液体吐出装置では、容
積型ポンプ部分から吐出される定量の液体が並列に配列
された複数の流路３１．．３２に送られ、液圧により各
逆止弁のバルブボデー１７Ａ、１７Ｂをバルブシート１
６Ａ、１．６Ｂから離して逆止弁を通過する。この際、
各流路３１．３２を通過する液体量の比は、逆止弁を含
む各流路の通過抵抗に応じて定まり、換言すれば、容積
型ポンプ部分からの定量の液体が、各流路の通過抵抗に
応じて各流路に分配される。従って、一つの流路３１を
通る液量（■１）は、容積型ポンプ部分からの吐出ｆｔ
　（Ｖ）に対する一定割合、即ちＶ／Ｋ（Ｋは各流路の
抵抗比により定まる定数）となっているので、これを利
用することにより、高精度で所定量の液体を吐出させる
ことが可能となる。この時の吐出、ｆｆｔ　（ｖ＋　）
は、各流路の抵抗を変えることにより任意に変えること
が可能であり、且つ、容積型ポンプ部分の吐出量を変え
ることによっても、任意に変えることが可能であり、広
い吐出量範囲での高精度の定量吐出が可能となる。

ここで、各流路のＪ　ｉＭ　ｉｌｌ：抗を変える方法と
しては。

種々な方法が可能であり１例えば、バルブボデーをバル
ブシートに押付けるバルブスプリングの押圧力を変える
方法、バルブボデーの受圧面積を変える方法、流路に所
定の径の孔を有するノズル成いはオリフィスを取り外し
可能に設け、これを異なる径のものに交換する方法等が
可能である。

〔実施例〕

以下２図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその■−
■矢視断面図である。同図において、１は一体構造のシ
リンダ一本体を示し９円形断面のシリンダ一孔２を有す
る。このシリンダ一孔２内にはピストン３が移動可能に
嵌入される。４はモータ、５はこのモータ４により回転
駆動されるカムであり、カム５にはピストン３上端に保
持されたカムフォロワ６が保合する。

かくして、カム５の回転によりビスＩ〜ン３が一定スト
ロークで往復動する。カム５を代えることにより、ピス
トン３の往復ストロークを可変とすることができる。

７はモータ４の回転位置検出用のカム、８はそのカム７
により作動されるリミットスイッチである。

シリンダ一本体１のシリンダ一孔２の下面には、センタ
ーマンドレル１０がブロックジヨイント１１と共に螺合
され、六角ナツト１２によってシリンダ一本体１に固定
される。ブロックジヨイント１１には、その側面にサク
ションバルブ１３が螺合される。サクションバルブ１３
は内部に１図には詳細を示していないが。

バルブシート、バルブボデー、バルブスプリング等から
なる逆止弁機構が内蔵され、ピストン３の上昇過程に液
体がサクションバルブ１３からシリンダ一孔２内に流入
し、またピストン３の下降過程にはバルブボデーがバル
ブシートに密着して液体の通過を阻止する構成となって
いる。シリンダ一孔２．ピストン３．サクションバルブ
１３等は、容積型ポンプ部分を構成する。

シリンダ一本体１の右側下部には、２個のサブシリンダ
ー１５Ａ、１５Ｂが並列に配設され、このサブシリンダ
ー１５Ａ、１５Ｂの内部には、シリンダ一孔２に通じる
通路側にバルブシー）１６Ａ、１６Ｂが固定され、且つ
そのバルブシートに対して着座する位置及び離れた位置
に移動可能なバルブボデー１７Ａ、１７Ｂが配せられる
。このバルブボデー１７Ａ、１７Ｂはサブシリンダー１
５Ａ、１５１月ノ１面に案内されて摺動するように設け
られており、→Ｊブシリンダー内面には溝２０Ａ（第３
図参照）、２０１３が形成され、バルブボデーがバルブ
シートから離れて隙間が生じた時、液体が流出しうるよ
うになっている。バルブボデーの右側には、圧力調整バ
ー１８八、１８Ｂが、これを保持するねしスリーブ１９
Ａ、１９Ｂにより互いに螺合され、サブシリンダー１５
Ａ、１５ｒ３内部に摺動可能な様に配設される。バルブ
ボデー１７Ａ、１７Ｂと圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂの
間には、バルブスプリング２１Ａ、２１Ｂが配せられる
。このバルブスプリング２１Ａ、２１Ｂはバルブボデー
１７Ａ、１７Ｂをバルブシート１６Ａ、１６Ｂに押付け
るよう作用する。

圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂはその後端にツマミ２２Ａ
、２２Ｂが固定されており、このツマミ２２Ａ。

２２Ｂを手動により回転させることにより、圧力調整バ
ー１８Ａ、１８Ｂが回転し、ねじスリーブ１９Ａ。

１９Ｂとのねじ係合により軸方向に移動する。従って。

圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂを軸方向に移動させること
により、バルブスプリング２１Ａ、２１Ｂの長さを変え
ることができ、それによって、バルブシートに密合して
いるバルブボデーのバルブスプリングによる接触圧を変
えることが可能である。なお、ねじスリーブ１９Ａ、１
９Ｂの外面には、圧力調整バーの位置を示すため、目盛
を打っている。この目盛は、バルブスブ・　　リング２
１Ａ、２１Ｂのスプリング力の目安となる。

シリンダ一孔２と各サブシリンダー１５Ａ、１５Ｂ内の
バルブシート１６Ａ、１６Ｂは通路２５Ａ、２５Ｂによ
り連結されている。バルブボデー１７Ａ、ＩＴＢと圧力
調整バー１８Ａ、１８Ｂのほぼ中間位置の下部には外部
に通じる流出孔２６Ａ、２６Ｂが削孔され。

その下部にはそれぞれコネクター２７．パスニップル２
８　（第４図参照）が接続される。このコネクター２７
先端には、吐出ノズル２９が取付けられる。吐出ノズル
２９は通過する液を所定位置に吐出するためのものであ
るが、同時に通過液に適当な抵抗を与えるためにも使用
され、中心に適当な径のノズル孔を有している。この吐
出ノズルを内径の異なるノズル孔を有するノズルと交換
することにより９通過ｆｌＥ抗を変えることができる。

以上に説明した。バルブシート、バルブボデー、バルブ
スプリング等は、シリンダ一孔２からの液体を、吐出ノ
ズル２９及びパスニップル２８に送り出すことを許容す
る逆止弁を構成する。

第５図は上記装置に対する配管系統を示す配管図である
。シリンダ一孔２に通じるザクジョンバルブ１３は元液
タンク３０に接続され、サブシリンダー１５Ｂに接続し
たパスニップルも元液タンク３０に接続されている。他
方のサブシリンダー１５Ａに接続されたコネクター及び
吐出ノズル２９は所定位置に液を吐出するように構成さ
れている。かくして、シリンダ一孔２には１通路２５Ａ
、サブシリンダー１５Ａを経て吐出ノズル２９に到る第
一流路３１と３通路２５Ｂ、サブシリンダー１５Ｂ、パ
スニップル２８を通って元液タンク３０に到る第二流路
３２が並列に接続されたこととなる。なお、ピストン３
には通路３３が形成され。

吸入管３４を介してバキュームポンプ３５に接続されて
いる。

次に、上記装置の作動を説明する。

ポンプ構成は、正常な吐出動作を実施させるためには、
ポンプ内にあらかしめ液体を充填させておく必要がある
。そのため１作動開始に際し、ピストン３を最トイ立置
まで引き」−げておき、バキュームポンプ３５を作動さ
せてシリンダ一孔２内を排気し１元液タンク３０内の液
体を吸引し、シリンダ一孔２内に充填する。

充填後、吸入管３４のバルブを閉じる。

次にモータ４を作動させてピストン３を上下に往復動さ
せる。このピストン３の下降過程において、シリンダ一
孔２内の液体がピストン３により加圧される。

この時サクションバルブ１３はシリンダ一孔２内の液圧
により自動的に遮蔽し、一方１流路３１．３２のバルブ
ボデー１７Ａ、１７Ｂは液圧を受けて開く。か（して、
ピストン３の下降により、下降ストロークによって定ま
る量の液体がシリンダ一孔２から第一流路３１及び第二
流路３２を通って送り出され、第一流路３１からの液体
は所定位置に吐出されて使用され、他の第二流路３２を
通る液体は元液タンク３０に戻される。ピストン」１昇
時には、シリンダ一孔２内が負圧になり、第一流路３１
．第二流路３２のバルブボデーは共にバルブスプリング
によりハルゾシ−１・に押イリりられて流路を遮断し、
流路内の液体の逆流をＶ月１−シ＋’一方、サクション
バルブ１３が開いてシリンダ一孔２内に元液タンク３０
の液を供給する。以下、同様にし°ζ。

ビス１−ン３の下降の都度、液体が第一・流路３１をｊ
ｍって所望位置に吐出される。ピストン３を１−Ｌζ過
稈の１サイクルで動作が完了する電気的、若しくはａ軸
的構成をとれば、定量の液をワンショットの吐出がｉｉ
Ｊ能となり、連続ザイクルで行えば連続的な吐出が可能
となる。

次に、この際の吐出量を説明する。ビスＩ・ン３の下降
により、シリンダ一孔２内から引出される液量をＶとす
ると、この液ｍｖ＆；ｌビス１−ンスｌ−ロークにより
定まる一定量である。この液量Ｖが第一？Ａｉ路３１と
第一流路３２を通っ゛ζ吐出されるが、ごの際の各流路
の通過液量をＶ、、Ｖ２とすると２　この割合は、各流
路の通過抵抗によって定まる。例えば、第一・流路３１
と第二流路３２が同−ｔ１℃抗を有していれば、各流路
の通過液量は等しく、　　　ｖ、”’Ｖ２　””Ｖ／２
　　となり、第一流路、第二流路の抵抗を互いに５゛Ｃ
ならせば、■１゜Ｖ２は互いに異なることとなる。一般
的に言えば、第一流路３１からの吐出量■１は、Ｖ、　
−Ｖ／Ｋ　（ただし、には第一流路と第二流路の通過抵
抗の比によって定まる定数）となる。かくして、ピスト
ン３により。

高精度の一定の液量■を吐出すると、第一流路３１はそ
のｌ／にの液量を高精度で吐出する。

上記したように、第一流路３１からの吐出量ｖ１は各流
路の通過抵抗の絶対値ではなく９通過抵抗の比によって
定まるので、いずれか一方の流路の通過抵抗を変えるこ
とによって、変更可能である。各流路３１゜３２におけ
る液体の通過抵抗は９種々な因子により変更可能である
が２本実施例ではツマミ２２Ａ、２２Ｂを回すことによ
り無段階で変更可能である。即ち、前記したようにツマ
ミ２２Ａ、２２Ｂを回すと圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂ
がねし機構により軸方向に無段階で移動してバルブスプ
リング２１Ａ、２１Ｂの長さを変えるので、バルブボデ
ーに作用する押圧力が変化し。

バルブボデーが液圧を受けてバルブシートとの間に液体
通過用の隙間を生じる際の隙間の大きさが変化し。

流体抵抗が変化して吐出量が変化する。例えば、第一流
路３１の圧力調整バー１８Ａを一定位置に設定した状態
で、第二流路３２の圧力調整バー１８Ｂを締め込むと、
第二流路３２のｉｌｌ　ｉＮ　ＩＩ（抗が増して、シリ
ンダ一孔２から元液タンク３０に戻る液量が（１４下し
、第一流路３１から吐出される液Ｍ　ｖ　＋が増加し、
また、逆に圧力調整バー１８Ｂを緩めると、第二流路３
２の通過抵抗が減少して元液タンク３（］に戻る液量が
増加し。

必然的に第一流路３１から吐出される液ｆｆｔ　ｖ　＋
が増加する。更に、第一流路３１側の圧力調整バー１８
Ａの調整によっても、第−流ｌＩ′３３１から吐出され
る液１ｉＶ、を変化させることが可能である。かくして
、第一流路、第二流路の圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂの
調整により、即ちツマミ２２Δ、２２Ｂを回すことによ
り。

第一流路３１から吐出される液量を無段階で調整するこ
とが可能であり、且つその時の吐出量をねしスリーブ１
９Ａ、１９Ｂの目盛で把握することが可能である。

ここで、第一流路、第二流路におけるバルブボデー１７
Ａ、１７Ｂの受圧面積、バルブスプリング２１Ａ。

２１Ｂの強さ、圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂの移動範囲
等は、吐出量の調整範囲に影響を与えるものであり。

これらは必要な調整精度に応じて、或いは通過液体の物
性に応じて定めればよい。図示実施例では、同一寸法の
ものを示したが、これは必要に応じ適宜変更可能である
。

更に、第一流路３１に配置した吐出ノズル２９のノズル
孔径を変えることによっても流体抵抗を変えることは可
能であるので、このノズル交換によっても第一流路３１
からの吐出量■１を変えることが可能である。

なお、実施例では第二流路３２にはノズルを設けていな
いが、勿論第二流路３２に交換可能なノズルを設けてそ
のノズル孔の径を変えることによっても第一流路３１の
吐出量を変更可能である。

第７図は、上記実施例における吐出ノズル２９から吐出
される液の流量特性を示すグラフであり、縦軸に吐出量
（ｃｃ）を、横軸に第二流路のツマミ２２Ｂの目盛の読
みを示している。このグラフから明らかなように、ノズ
ル孔径を一定にしても、圧力調整バー１８Ｂのツマミ２
２Ｂの調整により、吐出量を無段階で変えることができ
、また、ノズル孔径を変えることによっても吐出量を変
えることができる。

以上は、ビス１〜ン３のストロークを一定とした場合の
説明であるが、当然、ピストン３のストロークをカム５
を交換して変えることにより、第一流路３１からの吐出
量Ｖ１を変えることができる。

なお、上記実施例では各流路に設けたバルブスプリング
の押圧力を無段階でｉ！Ｉ＋Ｊ整することができるよう
。

ねじ機構により歩進する圧力調整バー１８Ａ、１８Ｂを
設けたが、圧力調整バーは本発明に必須のものでなく、
一方、或いは双方を省略し、固定したバルブスプリング
受けを用いてもよい。この場合には、バルブスプリング
を適当な強さのものに交換することにより。

吐出量調整が可能である。更に、上記実施例ではシリン
ダ一孔２に連通ずる並列な二つの流路３１，３２を設け
たが、流路は二つに限定されるものでなく、更に増加す
ることが可能である。例えば、第５図に二点鎖線で示す
ように、シリンダ一孔２から元液タンク３０に戻る。逆
止弁を備えた第三流路３７を設けてもよい。

このように元液タンク３０に戻る流路を複数とすると。

第一流路３１からの吐出量の一層精密な調整が可能とな
る。また第６図に示すように、シリンダ一孔２に複数の
吐出用の流路３１，３８を設け、各流路から所定量の液
体を同時に吐出させるようにしてもよい。この場合には
、ワンショットで複数の位置に定量の液体を吐出するこ
とができ、好都合である。更に、各流路に液体を吐出す
る容積型ポンプ部分としては９図示実施例のピストン３
を用いたものに限らず、ギヤポンプ等の他０形式０も０
を使用Ｌ−Ｔｂ＝ｋｂ゛、ｔｓｒ、：Ｌ、、図示０よう
に、ピストンを用いたものはピストン上昇時に第一流路
３１内が負圧になり、その先端の吐出ノズルに。

吐出後いわゆる玉滴（先端にシズクが付着、玉状になっ
たもの）が発生せず、好ましい。この玉滴は、液体が揮
発性の場合で固化するときは、吐出をスムーズに実施で
きなくするので、防止する必要がある。

〔発明の効果〕

以上に説明したように９本発明の定量液体吐出装置は、
一定の液体を吐出する容積型ポンプ部分からの吐出液を
、複数の並列な流路に分割し、その内のいずれかの流路
を使用して所定量の液体を吐出させるように構成したも
のであるので、各流路の通過抵抗に定まる割合で、定量
の液体を分割して吐出することができ。

極めて高精度で定量の液体を吐出することが可能である
。しかも、この流路の通過ｔＩ（抗を変えることにより
。

液体吐出量を調整することが可能であり、且つ容積型ポ
ンプ部分からの吐出量を変えることによっても吐出量を
変える□ことが可能である。かくして、広い吐出量範囲
で、高程度の定量吐出が可能である。本発明装置は、特
に、数ｅｅ以下の少量のワンショット吐出に極めて好適
なものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はその
ｎ−ｎ矢視断面図、第３図は第１図にｍ−ｍ矢視断面図
、第４図は上記実施例に用いたパスニップルの断面図、
第５図は上記実施例の使用時の配管図、第６図は他の実
施例における配管図、第７図は第５図の実施例による流
量特性を示すグラフである。 １・−・−シリンダ一本体　　２−シリンダ一孔３−ピ
ストン　　４−モータ　　５−カム１３−サクションバ
ルブ １５Ａ、　　１　ｓＢ−サブシリンダー１６Ａ、１６Ｂ
−バルプシ一ト １７Ａ、　　１７Ｂ−一一ハルブポデー１８Ａ、１８Ｂ
−圧力調整バー ２１Ａ、２１Ｂ−−バルブスプリング ３０−元液タンク　３１−第一流路 ３２−第二流路 代理人　弁理士　乗　松　恭　三 第１図 牙２図 牙４図 牙６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定流量の液体を吐出する容積型ポンプ部分と、
   該ポンプ部分の吐出側に互いに並列に接続された複数の
   流路とを有し、各流路が、バルブシートと、吐出液圧を
   受けて前記バルブシートから離れる方向に移動可能に設
   けられたバルブボデーと、該バルブボデーをバルブシー
   トに押付けるバルブスプリングとを備えた逆止弁を有し
   、前記複数の流路の少なくとも一つを通過する液を所望
   の吐出部に供給するように構成したことを特徴とする定
   量液体吐出装置。
2. （２）前記逆止弁の少なくとも一つが、バルブスプリン
   グの強さを調整する圧力調整バーを備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の定量液体吐出装置
   。
3. （３）前記容積型ポンプ部分が、吐出量可変の容積型ポ
   ンプであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の定量液体吐出装置。