KR102216471B1

KR102216471B1 - 플런저 펌프 및 액체 정량 토출장치

Info

Publication number: KR102216471B1
Application number: KR1020190020681A
Authority: KR
Inventors: 타다야스 치바; 마사히로 나가이; 고 타카시나; 타쿠마 카와조에; 토모아키 키무라
Original assignee: 가부시키가이샤 나카리퀴드컨트롤
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2021-02-17
Also published as: CN110552877B; JP6392481B1; KR20190136910A; CN110552877A; JP2019206946A

Abstract

[과제] 정밀도 양호하게 정량토출을 행하는 플런저 펌프 및 정량토출장치를 제공한다.
[해결 수단] 플런저 펌프(20)는, 내부에 펌프 챔버(25)가 형성된 펌프 본체(24)와, 펌프 챔버(25)에 대하여 진퇴 동작하는 플런저를 포함하되, 펌프 본체(24)는, 펌프 챔버(25)에 액체를 도입하기 위한 도입로(21)와, 펌프 챔버(25)로부터 액체를 도출하기 위한 도출로(22)와, 플런저의 진퇴 방향의 일단측에 상기 펌프 챔버(25)와 연통해서 설치되어 상기 플런저를 상기 펌프 챔버(25)로부터 퇴출시키는 퇴출 통로(51)를 구비하고, 퇴출 통로(51)는, 상기 플런저가 왕복 이동 가능하고 상기 플런저의 외경과 거의 동일한 통로폭을 지니고, 통로벽에는 플런저의 왕복 동작에 의해 개폐되는 에어빼기구(52a)가 개구되어 있다.

Description

플런저 펌프 및 액체 정량 토출장치{PLUNGER PUMP AND FIXED-VOLUME LIQUID DISPENSER}

본 발명은, 플런저 펌프 및 액체 정량 토출장치에 관한 것으로, 특히, 정밀도 양호하게 정량토출을 행하는 플런저 펌프 및 액체 정량 토출장치에 관한 것이다.

종래부터, 내부에 펌프 챔버가 형성된 펌프 본체와, 펌프 챔버에 대해서 진퇴 동작하는 플런저를 구비한 플런저 펌프가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 플런저 펌프는, 펌프 챔버에 액체를 도입하기 위한 도입로와, 펌프 챔버로부터 액체를 도출하기 위한 도출로가 설치되어 있고, 도입로에는 액체가 수용된 액체 수용 용기가 연결되어 있다. 액체가 펌프 챔버에 충전된 상태에서, 도입로를 폐쇄하고, 도출로를 개방해서 플런저를 전진 동작시킴으로써, 펌프 챔버에 삽입된 플런저의 체적분의 액체가 펌프 챔버의 도출로로부터 도출되고, 액체의 정량토출이 행해진다. 도출로를 폐쇄, 도입로를 개방해서, 플런저를 펌프 챔버에 대해서 후퇴 동작시킴으로써 도입로로부터 액체가 흡인된다.

이러한 플런저 펌프에 있어서, 펌프 챔버에 에어(공기)가 혼입되면, 플런저를 펌프 챔버에 전진 동작시켰을 때에 에어에 압력이 가해져서 체적이 작아져, 펌프 챔버로부터 소정량의 액체가 토출되지 않는다는 문제가 있다. 특히, 에어의 혼입은, 플런저 펌프의 도입로에 연결된 액체 수용 용기를 교환할 때에 많이 발생한다. 액체 수용 용기의 교환 시에는 액체 수용 용기를 일단 제거하므로, 도출로로부터 펌프 챔버에 많은 에어가 인입된다. 또한, 유지 보수 등에 의해 플런저 펌프의 내부를 세정한 후에, 펌프 챔버에 액체를 채울 때에도 에어가 인입된다.

펌프 챔버에 혼입된 에어를 빼내기 위하여, 예를 들면, 도 9에 나타낸 플런저 펌프에는, 펌프 본체(1)의 펌프 챔버(2)의 내부와 외부를 연통시키는 에어빼기로(3)가 설치되어 있다. 플런저 펌프를 동작시킬 때에는, 정량토출 동작에 앞서서 에어빼기로(3)를 이용해서 에어빼기 동작을 행한다. 에어빼기 동작에 있어서는, 우선, 에어빼기로(3)를 폐쇄하는 마개(6)를 빼서 에어빼기로(3)를 외부와 연통시킨 개방 상태로 하여, 액체의 도출로(4)의 밸브(4a)를 폐쇄상태로 한다. 그리고, 도입로(5)의 밸브(5a)를 열어서 도입로(5)에 연결된 액체 수용 용기(도시 생략)로부터 액체를 도입하고, 펌프 챔버(2)를 개재해서 에어빼기로(3)로부터 도출시킨다. 이때, 펌프 챔버(2)나 도입로(5), 도출로(4)에 있는 에어도 액체와 함께 펌프 챔버로부터 나간다. 에어빼기로(3)의 개구로부터 나오는 액체에 에어가 섞이지 않고 있는 것을 작업자가 육안으로 확인하면, 액체의 도입을 정지시켜 액체의 도입로(5)를 폐쇄상태로 하고, 에어빼기로(3)의 외부의 개구를 마개(6)로 막는다.

JP

2003-139073

A

전술한 바와 같이 에어빼기 동작의 완료 시에는 에어빼기로(3)는 마개(6)에 의해 외부로부터 폐쇄된다. 그러나, 마개(6)에 의한 폐쇄 시에 에어빼기로(3)에 에어가 유입되어 버려, 펌프 챔버로부터 소정량의 액체가 토출되지 않아, 정량토출의 정밀도가 나빠진다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 감안해서 이루어진 것으로, 정밀도 양호하게 정량토출을 행하는 플런저 펌프 및 액체 정량 토출장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명에 의한 플런저 펌프는, 내부에 펌프 챔버가 형성된 펌프 본체와, 상기 펌프 챔버에 대해서 진퇴 동작하는 플런저를 구비하고, 상기 펌프 본체는, 상기 펌프 챔버에 액체를 도입하기 위한 도입로와, 상기 펌프 챔버로부터 액체를 도출하기 위한 도출로와, 상기 플런저의 진퇴 방향의 일단 측에 상기 펌프 챔버와 연통해서 설치되어 상기 플런저를 상기 펌프 챔버로부터 퇴출시키는 퇴출 통로를 구비하고, 상기 퇴출 통로는, 상기 플런저가 왕복 이동 가능하고 상기 플런저의 외경과 거의 동일한 통로폭을 지니고, 통로벽에는 상기 플런저의 왕복 동작에 의해 개폐되는 에어빼기구가 개구되어 있다.

상기 구성에 따르면, 에어빼기 동작에 있어서는, 플런저를 퇴출 방향으로 이동시켜서 퇴출 통로의 에어빼기구를 개구시켜, 도출로를 폐쇄상태, 도입로를 개방 상태로 한다. 그리고, 도입로로부터 액체를 주입하고, 펌프 챔버를 통과시켜서 에어빼기구로부터 도출시킨다. 이때, 펌프 챔버나 도입로, 도출로에 머물러 있는 에어는 액체와 함께 에어빼기구로부터 나간다. 에어가 충분히 펌프 챔버로부터 나가면, 플런저를 에어빼기구가 폐쇄되는 위치까지 전진시키는 동시에, 도출로, 도입로를 폐쇄상태로 해서 에어빼기 동작을 종료시킨다.

정량토출 동작에 있어서는, 도출로를 개방 상태, 도입로를 폐쇄상태로 한 상태에서, 플런저를, 에어빼기구가 폐쇄되어 있는 위치로부터 펌프 챔버에 대해서 전진 동작시킨다. 그러면, 펌프 챔버에 삽입된 플런저의 체적분의 액체가 펌프 챔버의 도출로로부터 도출되어, 액체의 정량토출이 행해진다. 액체가 토출되면, 도출로를 폐쇄상태, 도입로를 개방상태로 한 상태에서, 플런저를, 에어빼기구가 폐쇄되어 있는 위치까지 펌프 챔버로부터 후퇴 동작시킨다. 상기 동작은 소망의 횟수 반복된다.

플런저는 외경이 퇴출 통로 통로폭과 거의 동일하고, 에어빼기 동작의 종료 시에는 에어빼기구는 퇴출 통로 측에서부터 플런저에 의해 폐쇄된다. 이 때문에, 에어빼기구의 폐쇄 시에 펌프 챔버에 에어가 혼입되는 일이 없다. 또한, 에어빼기구에 연통하는 에어빼기 구멍을 외부에서부터 마개에 의해 폐쇄해서 에어빼기구와 마개 사이에 에어가 남은 경우이더라도, 에어빼기구는 퇴출 통로 측에서부터 플런저에 의해 폐쇄되어 있기 때문에, 남은 에어는 정량토출 동작에는 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 정밀도 양호하게 정량토출을 행할 수 있다.

바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 펌프 본체는, 상기 플런저의 외경보다 큰 내경의 상기 펌프 챔버와, 상기 펌프 챔버의 상기 일단 측에 연속해서 설치되고 상기 펌프 챔버의 내경보다 큰 내경의 챔버가 설치되고, 상기 챔버에, 상기 퇴출 통로 및 상기 에어빼기구를 갖는 부착블록이, 상기 퇴출 통로가 상기 펌프 챔버와 연통하도록 끼워 넣어져 있다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 펌프 본체는 상기 챔버와 연통하는 에어빼기로가 설치되고, 상기 부착블록은, 상기 에어빼기구를 갖는 에어빼기 구멍이 형성되어 있고, 상기 에어빼기 구멍이 상기 에어빼기로와 연통하도록 끼워 넣어져 있다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 부착블록은, 상기 외주면을 둘레방향으로 한 바퀴 도는 외주로를 갖고, 상기 에어빼기 구멍에 의해 상기 퇴출 통로와 상기 외주로가 연통하고 있으며, 상기 외주로는 상기 에어빼기로와 연통하고 있어도 된다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 에어빼기구는 상기 부착블록의 둘레방향으로 복수 설치되어 있어도 된다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 부착블록의 상기 퇴출 통로에는, 바람직하게는, 상기 펌프 챔버 측의 단부에, 끝을 향해서 통로폭이 커지는 테이퍼부가 형성되어 있다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 에어빼기로는 상기 펌프 본체의 외측에서 제거 가능한 마개에 의해 폐쇄되어 있어도 된다.

이 실시형태에 있어서는, 상기 챔버에는, 상기 부착블록에 연속해서, 상기 플런저가 슬라이딩 가능하게 밀접하게 끼워맞춤되는 밀봉부재가 설치되어 있어도 된다.

본 발명의 액체 정량 토출장치는, 전술한 어느 하나의 플런저 펌프와, 상기 플런저 펌프의 도입로를 개폐하는 제1 밸브와, 상기 플런저 펌프의 도출로를 개폐하는 제2 밸브와, 상기 플런저를 왕복 이동시키는 플런저 구동기구와, 상기 플런저 구동기구에 의한 상기 플런저의 왕복 이동과, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는, 에어빼기 동작 시에는, 상기 제1 밸브를 제어해서 상기 도입로를 개방하고, 상기 제2 밸브를 제어해서 상기 도출로를 폐쇄하고, 상기 플런저 구동기구를 제어해서 상기 플런저를 상기 퇴출 통로의 에어빼기구보다도 후퇴시킴으로써 상기 에어빼기구를 개방하며, 정량토출 동작 시에는, 상기 제1 밸브를 제어해서 상기 도입로를 폐쇄하고, 상기 제2 밸브를 제어해서 상기 도출로를 개방하고, 상기 플런저 구동기구를 제어해서 상기 플런저를 상기 펌프 챔버에 전진 동작시킨다.

상기 구성에 따르면, 에어빼기 동작을 행할 때에는, 제어장치는 제1 밸브를 제어해서 도입로를 개방하고, 제2 밸브를 제어해서 도출로를 폐쇄하고 플런저 구동기구를 제어해서 플런저를 퇴출 통로 에어빼기구보다도 후퇴시킴으로써 에어빼기구를 개방한다. 그리고, 도입로로부터 액체를 주입하고, 펌프 챔버를 통해서 에어빼기구로부터 도출시킨다. 이때, 펌프 챔버나 도입로, 도출로에 머물러 있는 에어는 액체와 함께 에어빼기구로부터 나간다. 에어가 충분히 펌프 챔버로부터 나가면, 플런저를 에어빼기구가 폐쇄되는 위치까지 전진시키는 동시에, 도출로, 도입로를 폐쇄상태로 해서 에어빼기 동작을 종료시킨다.

정량토출 동작에 있어서는, 제어장치는 제1 밸브를 제어해서 도입로를 폐쇄하고, 제2 밸브를 제어해서 도출로를 개방하고, 플런저 구동기구를 제어해서 플런저를 펌프 챔버에 전진 동작시킨다. 펌프 챔버에 삽입된 플런저의 체적분의 액체가 펌프 챔버의 도출로로부터 도출하고, 액체의 정량토출이 행해진다. 액체가 토출되면, 제2 밸브를 제어해서 도출로를 폐쇄하고, 제1 밸브를 제어해서 도입로를 개방하고, 플런저 구동기구를 제어해서 플런저를 에어빼기구가 폐쇄되어 있는 위치까지 펌프 챔버로부터 후퇴 동작시킨다. 상기의 동작은 소망의 횟수 반복된다.

플런저는 외경이 퇴출 통로 통로폭과 거의 동일하고, 에어빼기 동작의 종료 시에는 에어빼기구는 퇴출 통로 측에서부터 플런저에 의해 폐쇄된다. 이 때문에, 에어빼기구의 폐쇄 시에 펌프 챔버에 에어가 유입되는 일이 없다. 또한, 에어빼기구에 연통하는 에어빼기 구멍을 외부로부터 마개에 의해 폐쇄해서 에어빼기구와 마개 사이에 에어가 남았을 경우더라도, 에어빼기 구멍은 퇴출 통로 측에서부터 플런저에 의해 폐쇄되고 있기 때문에, 남은 에어는 정량토출 동작에는 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 정밀도 양호하게 정량토출을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정밀도 양호하게 정량토출을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 액체 정량 토출장치의 전체 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 액체 정량 토출장치의 요부를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 3은 부착블록의 사시도이다.
도 4는 액체 정량 토출장치의 회로 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 에어빼기 동작의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 6(A) 내지 (F)는 에어빼기 동작의 설명도이다.
도 7은 정량토출 동작의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 8(A) 내지 (F)는 정량토출 동작의 설명도이다.
도 9는 종래 기술을 나타낸 설명도이다.

본 발명의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 플런저(23)의 진퇴 방향을 도 1에 있어서의 상하 방향으로 하고, 전진 방향을 아래쪽 방향, 퇴출 방향을 위쪽 방향이라고도 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시형태의 액체 정량 토출장치(10)를 나타낸다. 액체 정량 토출장치(10)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 플런저 펌프(20)와, 플런저 펌프(20)의 도입로(21)를 개폐하는 밸브(12)("제1 밸브"라고도 지칭함)와, 플런저 펌프(20)의 도출로(22)를 개폐하는 밸브(13)("제2 밸브"라고도 지칭함)와, 플런저(23)를 왕복 이동시키는 플런저 구동기구(40)와, 플런저 구동기구(40)에 의한 플런저(23)의 왕복 이동과, 제1 밸브(12) 및 제2 밸브(13)의 개폐 동작을 제어하는 제어장치(11)(도 4)를 구비하고 있다. 또, 액체 정량 토출장치(10)가 토출하는 액체의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 액체는 액체 중에 고체가 분산된 상태의 액체도 포함한다.

플런저 펌프(20)는, 내부에 펌프 챔버(25)가 형성된 펌프 본체(24)와, 펌프 챔버(25)에 대해서 진퇴 동작하는 플런저(23)를 구비하고 있다. 펌프 본체(24)는, 내부에 플런저(23)의 외경보다 큰 내경을 갖는 펌프 챔버(25)와, 펌프 챔버(25)에 액체를 도입하기 위한 도입로(21)와, 도입로(21)보다 위쪽 위치에 펌프 챔버(25)로부터 액체를 도출하기 위한 도출로(22)와, 펌프 챔버(25)의 일단측, 도 1에 있어서의 위쪽에, 펌프 챔버(25)에 연속해서 설치되어 펌프 챔버(25)의 내경보다 큰 내경의 챔버(26)와, 챔버(26)와 연통하는 에어빼기로(27)를 구비하고 있다. 도입로(21), 도출로(22), 에어빼기로(27)는, 펌프 본체(24)에 각각 1개씩 설치되어 있다.

챔버(26)는, 상단이 개구되어 있고, 개구로부터 도 3에 나타낸 대략 원통 형상의 부착블록(50)이 끼워 넣어져 있다. 부착블록(50)은 일단부로부터 타단부로 관통하는, 즉, 도 1에 있어서의 상하로 관통하는 중공부를 가지고 있고, 중공부는, 펌프 챔버(25)와 연통해서 플런저(23)를 펌프 챔버(25)로부터 퇴출시키는 퇴출 통로(51)를 구성하고 있다. 퇴출 통로(51)는, 플런저(23)가 왕복 이동 가능하고 플런저(23)의 외경과 거의 동일한 통로폭을 지니고 있다. 퇴출 통로(51)의 통로벽에는, 축선방향의 중앙부에 에어빼기구(52a)가 개구되어 있다. 에어빼기구(52a)는 에어빼기 구멍(52)과 연통하고, 에어빼기 구멍(52)을 개재해서 퇴출 통로(51)와 후술하는 외주로(54)가 연통한다. 에어빼기구(52a)는, 플런저(23)의 왕복 동작에 의해 개폐된다.

에어빼기 구멍(52)은, 본 실시형태에서는, 둘레방향으로 등간격의 위치에 4개 설치되어 있다. 또, 에어빼기 구멍(52)의 수는 4개로 한정되지 않고, 1개여도 되고, 2 또는 3개이어도 되고, 5개 이상이어도 된다.

부착블록(50)의 외주면(50a)에는, 한 바퀴에 걸쳐서 직경 방향으로 돌출하는 날밑 형상의 돌출부재(53)가 2개 설치되어 있다. 돌출부재(53) 사이의 공간은 외주로(54)를 구성하고, 돌출부재(53) 사이의 외주면(50a)에는 에어빼기 구멍(52)이 개구되고, 이 개구(52b)에 의해서 퇴출 통로(51)와 외주로(54)를 연통시키고 있다. 부착블록(50)이 챔버(26)에 끼워 넣어진 상태에서, 외주로(54)는 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)와 연통하고 있다. 펌프 챔버(25)로부터 퇴출 통로(51)로 이동한 에어는, 퇴출 통로(51)로부터 복수의 에어빼기 구멍(52)을 거쳐서 외주로(54)로 이동하여, 외주로(54)를 통과해서, 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)로부터 외부로 나간다.

부착블록(50)의 외주면(50a)의 축선방향의 양단부에는 한 바퀴에 걸쳐서 직경 방향으로 돌출하는 날밑 형상의 날밑부재(55)가 형성되어 있다. 날밑부재(55)와 돌출부재(53) 사이의 공간의 각각에, 부착블록(50)의 위치 어긋남을 방지하고, 부착블록(50)과 챔버(26)의 내벽 사이의 간극으로부터 액체가 새는 것을 방지하기 위한 Ｏ링(56)이 장착되어 있다.

돌출부재(53) 및 날밑부재(55)는, 직경이 챔버(26)의 내경보다도 약간 작고, 부착블록(50)을 챔버(26)에 끼워 넣는 것이 가능하다.

부착블록(50)의 퇴출 통로(51)의 펌프 챔버(25) 측의 단부에는, 끝을 향해서 퇴출 통로(51)의 통로폭이 커지는 테이퍼부(57)가 형성되어 있고, 테이퍼부(57)를 개재해서 퇴출 통로(51)의 내벽이 펌프 챔버(25)의 내벽과 연속한다. 부착블록(50)은 합성 수지에 의해 일체로 형성되어 있다.

펌프 본체(24)의 챔버(26)에는, 부착블록(50)보다도 위쪽에, 부착블록(50)에 연속해서, 플런저(23)가 슬라이딩 가능하게 관통하는 관통 구멍(28c)을 갖는 밀봉부재 부착블록(28)이 끼워 넣어져 있다. 밀봉부재 부착블록(28)에는, 플런저(23)가 슬라이딩 가능하게 밀접하게 끼워맞춤되는 환상의 밀봉 부재(28b)가 끼워 넣어져 있다. 밀봉 부재(28b)는, 예를 들면 스프링 패킹이지만, 이것으로 한정되지 않고, 액체가 관통 구멍(28c)과 플런저(23) 사이에서 외부에 누설되는 것을 방지할 수 있으면 어느 쪽의 밀봉 부재(28b)이어도 된다. 밀봉부재 부착블록(28)은, 밀봉부재 부착블록(28b)과 챔버(26)의 내벽 사이에서 액체의 누설을 방지하기 위한 Ｏ링(28a)을 구비하고 있다.

밀봉부재 부착블록(28)의 위쪽에는, 펌프 본체(24)의 챔버(26)의 상단의 개구를 봉쇄하고, 플런저(23)가 슬라이딩 가능하게 관통하는 관통 구멍(29a)가 형성된 봉쇄부재(29)가 도시하지 않은 나사 등에 의해 부착되어 있다.

플런저(23)는, 봉쇄부재(29)의 관통 구멍(29a), 밀봉부재 부착블록(28)의 관통 구멍(28c), 부착블록(50)의 퇴출 통로(51)를 관통해서 왕복 이동하고, 이 왕복 이동에 의해 플런저(23)의 선단은 펌프 챔버(25)에 대하여 진퇴 동작한다.

펌프 본체(24)의 외주면의 에어빼기로(27)에 대응하는 부위에는, 제거 가능한 마개(31)를 갖는 마개설치부재(30)가 도시하지 않은 나사 클램프 등의 부착 수단에 의해 부착되어 있다. 마개설치부재(30)에는 에어빼기로(27)와 연통하는 마개설치용 구멍(32)이 형성되어 있고, 마개설치용 구멍(32)에 외측에서부터 마개(31)를 삽입함으로써, 에어빼기로(27)가 폐쇄되어 있다. 마개설치부재(30)와 펌프 본체(24)의 외주면(50a) 사이에는 O링(30a)이 설치되어 있다.

제1 밸브(12)는, 펌프 본체(24)의 외주면의 도입로(21)에 대응하는 부위에 부착되어 있고, 도입로(21)를 개폐하고 있다. 제1 밸브(12)는, 도입로(21)와 연통하는 통로(12c)를 개폐하는 제1 밸브부재(12a)와, 제1 밸브부재(12a)를 구동하는 제1 밸브 구동부(12b)(도 4)를 구비한다. 제1 밸브(12)는, 예를 들면, 니들과 솔레노이드 등의 액추에이터(도시 생략)를 구비하는 니들 밸브이지만, 이것으로 한정되지 않고, 도입로(21)를 개폐할 수 있으면 어느 쪽의 구성이어도 된다. 도시되어 있지 않지만, 제1 밸브(12)의 통로(12c)의 입구에는 액체 수용 용기가 접속되어 있고, 액체는 액체 수용 용기로부터 제1 밸브(12)의 통로(12c), 펌프 본체(24)의 도입로(21)를 통과해서 펌프 챔버(25)에 도입된다.

제2 밸브(13)는, 펌프 본체(24)의 외주면의 도출로(22)에 대응하는 부위에 부착되어 있다. 제2 밸브(13)는, 도출로(22)와 연통하는 통로(13c)를 개폐하는 제2 밸브부재(13a)와, 제2 밸브부재(13a)를 구동하는 제2 밸브 구동부(13b)(도 4)를 구비한다. 제2 밸브(13)은, 예를 들면 니들과 솔레노이드 등의 액추에이터(도시 생략)를 구비하는 니들 밸브이지만, 이것으로 한정되지 않고, 도입로(21)를 개폐할 수 있으면 어느 쪽의 구성이어도 된다. 도시되어 있지 않지만, 제2 밸브(13)의 통로(13c)의 출구에는 액체를 토출시키는 노즐부가 접속되어 있다.

플런저 구동기구(40)는, 서보모터로 이루어진 플런저 구동부(41)와, 플런저 구동부(41)에 동력전달 기구(42)를 개재해서 접속된 볼 나사 기구(43)를 구비하고 있다. 볼 나사 기구(43)는, 플런저 구동부(41)의 회전이 동력전달 기구(42)를 개재해서 전달되는 볼 나사, 볼 나사를 회전 자유롭게 지지하는 베어링, 볼 나사에 나나사맞춤하는 너트부재 등을 포함하고 있고, 플런저 구동부(41)에 의해 볼 나사가 정방향 또는 역방향의 어느 한쪽 방향으로 회전했을 때, 그 회전 방향에 따라서 너트부재와 일체로 플런저(23)를 왕복 이동시킨다.

동력전달 기구(42)는, 서보모터의 회전을 볼 나사에 전달하기 위한 것으로서, 서보모터의 출력축에 설치된 제1 풀리(42a)와, 볼 나사(43a)에 설치된 제1 풀리(42b)와, 제1 풀리(42a)와 제2 풀리(42b) 사이에 걸쳐서 놓인 벨트(42c)로 구성되어 있다.

플런저 구동기구(40)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 플런저(23)의 선단이, 홈(home) 위치(P1), 에어빼기 개시위치(P2), 토출완료위치(P3) 중 어느 것인가에 위치하도록, 플런저(23)를 구동한다. 홈 위치(P1)는, 액체 정량 토출장치(10)의 에어빼기 동작의 개시 시 및 종료 시, 정량토출 동작의 개시 시 및 종료 시에 플런저(23)의 선단이 정위하는 위치이며, 플런저(23)의 선단이 홈 위치(P1)에 정위하면 퇴출 통로(51)의 에어빼기구(52a)는 폐쇄된다. 본 실시형태에서는 홈 위치(P1)를 부착블록(50)의 하단과 같은 위치에 설정하고 있지만, 에어빼기구(52a)를 폐쇄할 수 있으면 어느 쪽의 위치이어도 된다.

에어빼기 개시위치(P2)는, 퇴출 통로(51)의 에어빼기구(52a)를 개방하는 위치이며, 퇴출 통로(51)의 에어빼기구(52a)보다 위쪽 위치이다. 토출완료위치(P3)는, 펌프 챔버(25) 내의 소정의 위치이다. 토출완료위치(P3)는, 액체 정량 토출장치(10)가 토출하는 액체의 종류, 소망의 토출량, 플런저(23)의 직경 등에 따라서 정해지고, 플런저(23)의 홈 위치(P1)로부터 토출완료위치(P3)까지의 소정의 거리(L)로서 도 4에 나타낸 제어장치(11)의 기억부에 미리 기억되어 있다.

제어장치(11)는, 도시되어 있지 않지만, 제어부, 기억부, 인터페이스부를 포함하고 있다. 제어부는, 예를 들면 CPU나 작업 구역이 되는 메모리 등으로 구성되어 있고, 기억부에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 서보모터인 플런저 구동부(41), 제1 밸브 구동부(12b), 제2 밸브 구동부(13b)의 동작을 제어한다. 기억부는, 예를 들면, 플래시 메모리나 불휘발성 메모리 등의 기억장치로 구성되고, 제어부에 의해 실행되는 프로그램을 기억하고 있다. 또한, 기억부에는, 정량토출 동작을 행하는 횟수, 정량토출 동작 시에 플런저(23)를 홈 위치(P1)로부터 토출완료위치(P3)까지 이동시키는 거리(L)가 기억되어 있다. 인터페이스부는, 신호를 수신하는 입력 포트나 신호를 송신하는 출력 포트, A/D 변환 회로 등으로 구성되고, 플런저 구동부(41), 제1 밸브 구동부(12b), 제2 밸브 구동부(13b)와 제어장치(11)를 접속하기 위한 것이다. 제어장치(11)와, 플런저 구동부(41), 제1 밸브 구동부(12b), 제2 밸브 구동부(13b)의 각 부는, 케이블에 의해 접속되어서 제어 신호의 송수신을 행하고 있지만, 제어장치(11), 플런저 구동부(41), 제1 밸브 구동부(12b), 제2 밸브 구동부(13b)의 각각이 통신부를 구비해서 무선으로 제어 신호의 송수신을 행해도 된다.

제어장치(11)에는, 예를 들면 터치 패널 등으로 이루어진 입력장치(14)가 접속되어 있고, 작업자가 입력장치(14)를 개재해서 제어장치(11)에 지시를 입력하는 것이 가능하다. 또한, 입력장치(14)가 모니터 등의 표시장치를 겸할 경우에는, 제어장치(11)에 의해 제어되는 플런저 구동부(41)의 구동 상황이나, 제1 밸브(12), 제2 밸브(13)의 개폐 상태를 표시시킬 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 액체 정량 토출장치(10)의 동작에 대해서 도 5 내지 도 8을 이용해서 설명한다. 액체 정량 토출장치(10)는, 액체의 정량토출 동작을 행하는 것이지만, 유지 보수 등에 의해 액체 정량 토출장치(10)의 내부를 세정한 후나, 액체 수용 용기를 교환한 후에는, 액체 정량 토출장치(10)의 내부에 에어가 존재하고 있기 때문에, 액체의 정량토출 동작에 앞서 에어빼기 동작을 행한다.

도 5는 에어빼기 동작 시의 제어장치(11)의 동작을 설명하는 순서도이며, 도 6(A) 내지 도 6(F)는 플런저(23)의 위치, 제1 밸브(12) 및 제2 밸브(13)의 개폐 상태, 마개(31)의 설치 상태를 나타낸 설명도이다. 도 6에 있어서는, 설명을 위하여 액체 정량 토출장치(10)를 간략화해서 나타내고 있다.

에어빼기 동작은, 제1 밸브(12)가 개방, 제2 밸브(13)가 폐쇄, 플런저(23)가 홈 위치(P1)에 있는 상태로부터 개시한다. 그러나, 유지 보수 등에 의해 액체 정량 토출장치(10)의 내부를 세정한 후나, 액체 수용 용기를 교환한 후에 있어서는, 제1 밸브(12), 제2 밸브(13), 플런저(23)가 상기 에어빼기 동작의 개시 시의 상태가 아닌 경우가 있다. 이 때문에, 작업자가 입력장치(14)로부터 에어빼기 동작의 개시 지시를 입력하면, 도 5의 ST10에 있어서, 제어장치(11)는, 제1 밸브(12)가 개방, 제2 밸브(13)가 폐쇄, 플런저(23)가 홈 위치(P1)의 각 상태에 있는지의 여부를 확인하고, 이 상태가 아닌 경우에는, 제1 밸브 구동부(12b)를 제어해서 제1 밸브(12)를 개방하고, 제2 밸브 구동부(13b)를 제어해서 제2 밸브(13)를 폐쇄하는 동시에, 플런저 구동부(41)를 제어해서 플런저(23)를 홈 위치(P1)로 이동시킨다(도 6(A)). 다음에, 작업자는 마개설치부재(30)의 마개(31)를 빼고(도 6(B)), 입력장치(14)로부터 마개(31)의 제거 완료 지시를 제어장치(11)에 입력한다. ST11에 있어서, 제어장치(11)는, 마개(31)의 제거 완료 지시를 받으면, ST12로 진행된다. 마개(31)의 제거 완료 지시를 받고 있지 않을 경우에는, 지시를 받을 때까지 ST11을 반복한다. 한편, 마개설치부재(30)에 마개(31)가 부착되어 있는지의 여부를 검지하는 센서를 부착하고 있어도 된다. 이 경우, 제어장치(11)는 센서로부터 마개설치부재(30)로부터 마개(31)가 제거된 것을 나타낸 신호를 수신했을 경우에, ST12로 진행된다.

ST12에 있어서, 제어장치(11)는, 플런저 구동부(41)를 구동해서 플런저(23)를 에어빼기 개시위치(P2)까지 후퇴시킨다(도 6(C)). 그러면, 액체 수용 용기로부터 액체가 제1 밸브(12)를 통과해서 펌프 챔버(25)에 도입되고, 부착블록(50)의 퇴출 통로(51)를 통과하고, 퇴출 통로(51)에 설치된 복수의 에어빼기 구멍(52)으로부터 부착블록(50)의 외주로(54)를 통과하고, 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27) 및 마개설치부재(30)의 마개설치용 구멍(32)을 통과해서 외부로 나간다. 이때, 에어도 액체와 함께 외부로 나간다. 마개설치용 구멍(32)의 개구 부근에는, 도시하지 않은 액체받이 용기 등의 액체받이 수단이 배치되어 있고, 액체받이 용기는 외부로 나오는 액체를 받는다. 또, 액체받이 수단으로서 튜브 및 튜브의 일단에 부착된 용기를 이용해도 되고, 이 경우, 마개설치용 구멍(32)의 개구에 튜브의 타단부를 부착함으로써, 외부로 나오는 액체를 튜브를 개재해서 용기에 수용한다.

작업자는, 에어빼기로(27)로부터 나오는 액체에 에어가 섞여 있지 않은 것을 육안으로 확인하면, 입력장치(14)로부터 에어빼기 동작 종료 지시를 제어장치(11)에 입력한다. ST13에 있어서, 제어장치(11)는, 에어빼기 동작 종료 지시를 받으면, ST14로 진행된다. 에어빼기 동작 종료 지시를 받고 있지 않을 경우에는, 제어장치(11)는 ST13을 반복한다.

ST14에 있어서, 제어장치(11)는, 플런저 구동부(41)를 제어해서 플런저(23)를 홈 위치(P1)로 이동시킨다(도 6(D)). 작업자는 마개설치부재(30)의 마개(31)를 부착하고(도 6(E)), 입력장치(14)로부터 마개(31)의 설치 완료 지시를 제어장치(11)에 입력한다. ST15에 있어서, 제어장치(11)는, 마개(31)의 설치 완료의 지시를 받으면, ST16으로 진행된다. 마개(31)의 설치 완료의 지시를 받고 있지 않을 경우에는, 지시를 받을 때까지 ST15를 반복한다. 또, 마개설치부재(30)에 마개(31)가 부착되어 있는지의 여부를 검지하는 센서를 부착해도 된다. 이 경우, 제어장치(11)는 센서로부터 마개설치부재(30)로부터 마개(31)가 부착된 것을 나타낸 신호를 수신했을 경우에, ST16으로 진행된다.

ST16에 있어서, 제어장치(11)는, 제1 밸브 구동부(12b)를 구동해서 제1 밸브(12)를 폐쇄하고(도 6(F)), 에어빼기 동작을 완료한다.

다음에, 액체 정량 토출장치(10)의 액체의 정량토출 동작 시의 제어장치(11)의 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 정량토출 동작을 설명하는 순서도이며, 도 8(A) 내지 도 8(F)는 정량토출 동작 시의 플런저(23)의 위치, 제1 밸브(12)(밸브부재(12a)) 및 제2 밸브(13)(밸브 부재(13a))의 개폐 상태, 마개(31)의 설치 상태를 나타낸 설명도이다. 도 8에 있어서는, 설명을 위하여 액체 정량 토출장치(10)를 간략화해서 나타내고 있다.

도 7의 ST31에 있어서, 제어장치(11)는, 제1 밸브(12), 제2 밸브(13)가 폐쇄 상태이고, 플런저(23)가 홈 위치(P1)에 있는 것을 확인한다(도 8 (A)). 제1 밸브(12), 제2 밸브(13)가 각각 폐쇄 상태가 아닐 경우나 플런저(23)가 홈 위치(P1)에 없을 경우에는, 제어장치(11)는, 제1 밸브 구동부(12b), 제2 밸브 구동부(13b)를 제어해서 제1 밸브(12), 제2 밸브(13)를 폐쇄하고 플런저 구동부(41)를 제어해서 플런저(23)를 홈 위치(P1)로 이동시킨다.

ST32에 있어서, 제어장치(11)는, 제2 밸브 구동부(13b)를 제어해서 제2 밸브(13)를 개방한다(도 8(B)). ST33에 있어서, 제어장치(11)는, 플런저(23)를 소정의 거리(L)만큼 전진시켜, 플런저(23)의 선단을 토출완료위치(P3)로 이동시킨다(도 8(C)). 플런저(23)가 펌프 챔버(25)에 진입한 체적분의 액체가, 도출로(22)로부터 제2 밸브(13)의 통로(13c)를 경유해서 도시하지 않은 노즐부에서 토출된다. ST34에 있어서, 제어장치(11)는, 제2 밸브 구동부(13b)를 제어해서 제2 밸브(13)를 폐쇄한다(도 8(D)). ST35에 있어서, 제어장치(11)는, 제1 밸브 구동부(12b)를 제어해서 제1 밸브(12)를 개방한다(도 8(E)). ST36에 있어서, 제어장치(11)는, 플런저 구동부(41)를 제어해서 플런저를 홈 위치(P1)로 이동시킨다(도 8(F)). 이것에 의해, 액체가 제1 밸브(12)를 통과해서 펌프 챔버(25)에 흡인된다. ST37에 있어서, 제어장치(11)는, 제1 밸브 구동부(12b)를 제어해서 제1 밸브(12)를 폐쇄한다(도 8(A)). ST38에 있어서, 제어장치(11)는, 정량토출 동작을 소정의 횟수 행하였는지의 여부를 판단한다. 행하고 있지 않고 있은 경우에는, ST32로 되돌아간다. 행한 경우에는, 정량토출 동작을 종료한다.

상기 실시형태에 따르면, 에어빼기 동작에 있어서 마개(31)를 부착할 때에 에어가 인입되어서 마개(31)와 에어빼기구(52a) 사이에 에어가 남았을 경우이어도, 정량토출 동작을 행할 때에는, 에어빼기 구멍(52)은 플런저(23)에 의해 항상 폐쇄되어서 펌프 챔버(25)와는 연통하지 않으므로, 남은 에어는 토출량에는 영향을 주지 않고, 정밀도 양호하게 정량토출을 행할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 따르면, 펌프 본체(24)에 퇴출 통로(51) 및 에어빼기구(52a)를 형성하는 부착블록(50)을 끼워넣게 구성하고 있으므로, 유지 보수 시에는 부착블록(50)을 제거할 수 있어서, 펌프 본체(24)에 퇴출 통로(51)나 에어빼기구(52a)가 형성되어 있을 경우에 비해서 유지 보수가 용이하다.

부착블록(50)에는 외주면(50a)에 에어가 통과 가능한 외주로(54)가 형성되어 있고, 부착블록(50)의 에어빼기 구멍(52)을 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)에 대응하는 위치에 배치하지 않아도, 에어빼기로(27)와 에어빼기 구멍(52)은 외주로(54)를 개재해서 연통하므로, 에어를, 부착블록(50)의 퇴출 통로(51)로부터 에어빼기 구멍(52), 외주로(54)를 통과해서, 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)로 이동시켜서 에어를 펌프 본체(24)로부터 뺄 수 있다.

에어빼기구(52a)는 부착블록(50)의 둘레방향으로 복수 설치되어 있기 때문에, 부착블록(50)의 퇴출 통로(51)로부터 에어가 빠져나가기 쉽게 된다.

또한, 부착블록(50)을 이용하지 않고 펌프 본체(24)에 직접 에어빼기로(27)를 복수 설치할 경우에는, 에어빼기로(27)마다 마개설치부재(30)를 설치하는 동시에, 각각의 마개설치부재(30)의 근방에, 액체 받이 용기 등의 액체 받이 수단을 배치해서 액체를 받을 필요가 있다. 그러나, 펌프 본체(24)의 외주면에는 밸브(12), (13) 등이 설치되어 있고, 복수개의 액체받이 수단을 배치할 충분한 스페이스가 없다. 그러나, 본 실시형태에서는, 부착블록(50)에 복수의 에어빼기구(52a)를 설치하는 동시에 펌프 본체(24)에 1개의 에어빼기로(27)를 설치하고, 퇴출 통로(51)에 있는 에어는, 복수의 에어빼기 구멍(52)으로부터 퇴출 통로(51)를 나와서 외주로(54)를 통과하고, 펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)로부터 외부로 나가게 구성하고 있으므로, 퇴출 통로(51)로부터 에어를 빠지기 쉽게 하는 동시에, 펌프 본체(24)의 외주면에 액체받이 수단을 복수 설치할 필요가 없어, 공간절약이 된다. 또한, 펌프 본체(24)에는 1개의 에어빼기로(27)가 형성되므로, 에어빼기로(27)를 복수 설치할 경우에 비해서 펌프 본체(24)의 구조가 간단하다.

부착블록(50)의 퇴출 통로(51)에는, 펌프 챔버(25) 측의 단부에, 끝을 향해서 통로폭이 커지는 테이퍼부(57)가 형성되어 있기 때문에, 부착블록(50)과 펌프 챔버(25) 사이에 단차가 생겨서 단차에 에어가 머무는 것을 방지할 수 있다.

펌프 본체(24)의 에어빼기로(27)는, 펌프 본체(24)의 외측에서 제거 가능한 마개(31)에 의해 폐쇄되어 있기 때문에, 정량토출 동작 시에는 액체가 흘러 나오는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 각종 변경이 가능하다.

10: 액체 정량 토출장치 11: 제어장치
12: 제1 밸브 13: 제2 밸브
20: 플런저 펌프 21: 도입로
22: 도출로 23: 플런저
24: 펌프 본체 25: 펌프 챔버
26: 챔버 27: 에어빼기로
28: 밀봉부재 31: 마개
40: 플런저 구동기구 50: 부착블록
50a: 외주면 51: 퇴출 통로
52: 에어빼기구 52: 에어빼기 구멍
56: O링 54: 외주로
57: 테이퍼부

Claims

플런저 펌프로서,
내부에 펌프 챔버가 형성된 펌프 본체; 및
상기 펌프 챔버에 대해서 진퇴 동작하는 플런저를 포함하되,
상기 펌프 본체는,
상기 펌프 챔버에 액체를 도입하기 위한 도입로와,
상기 펌프 챔버로부터 액체를 도출하기 위한 도출로와,
상기 플런저의 진퇴 방향의 일단측에 상기 펌프 챔버와 연통해서 설치되어 상기 플런저를 상기 펌프 챔버로부터 퇴출시키는 퇴출 통로를 구비하고,
상기 퇴출 통로는, 상기 플런저가 왕복 이동 가능하고 상기 플런저의 외경과 거의 동일한 통로폭을 지니고, 통로벽에는 상기 플런저의 왕복 동작에 의해 개폐되는 에어빼기구가 개구되어 있고,
상기 펌프 본체는, 상기 플런저의 외경보다 큰 내경의 상기 펌프 챔버와, 상기 펌프 챔버의 상기 일단측에 연속해서 설치되고 상기 펌프 챔버의 내경보다 큰 내경의 챔버가 설치되고,
상기 챔버에, 상기 퇴출 통로 및 상기 에어빼기구를 갖는 부착블록이, 상기 퇴출 통로가 상기 펌프 챔버와 연통하도록 끼워 넣어져 있는, 플런저 펌프.
삭제
제1항에 있어서, 상기 펌프 본체는, 상기 챔버와 연통하는 에어빼기로가 설치되고,
상기 부착블록은, 상기 에어빼기구를 갖는 에어빼기 구멍이 형성되어 있고, 상기 에어빼기 구멍이 상기 에어빼기로와 연통하도록 끼워 넣어져 있는, 플런저 펌프.
제3항에 있어서, 상기 부착블록은, 외주면을 둘레방향으로 한 바퀴 도는 외주로를 갖고, 상기 에어빼기 구멍에 의해 상기 퇴출 통로와 상기 외주로가 연통하고 있으며, 상기 외주로는 상기 에어빼기로와 연통하고 있는, 플런저 펌프.
제3항에 있어서, 상기 에어빼기구 및 상기 에어빼기 구멍은 상기 부착블록의 둘레방향으로 복수 설치되어 있는, 플런저 펌프.
제1항에 있어서, 상기 부착블록의 상기 퇴출 통로에는, 상기 펌프 챔버 측의 단부에, 끝을 향해서 통로폭이 커지는 테이퍼부가 형성되어 있는, 플런저 펌프.
제3항에 있어서, 상기 에어빼기로는, 상기 펌프 본체의 외측에서 제거 가능한 마개에 의해 폐쇄되는, 플런저 펌프.
제1항에 있어서, 상기 챔버에는, 상기 부착블록에 연속해서, 상기 플런저가 슬라이딩 가능하게 밀접하게 끼워맞춤되는 밀봉부재가 설치되어 있는, 플런저 펌프.
액체 정량 토출장치로서,
제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 플런저 펌프;
상기 플런저 펌프의 도입로를 개폐하는 제1 밸브;
상기 플런저 펌프의 도출로를 개폐하는 제2 밸브;
상기 플런저를 왕복 이동시키는 플런저 구동기구; 및
상기 플런저 구동기구에 의한 상기 플런저의 왕복 이동과, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어장치를 포함하되,
상기 제어장치는,
에어빼기 동작 시에는, 상기 제1 밸브를 제어해서 상기 도입로를 개방하고, 상기 제2 밸브를 제어해서 상기 도출로를 폐쇄하고, 상기 플런저 구동기구를 제어해서 상기 플런저를 상기 퇴출 통로의 에어빼기구보다도 후퇴시킴으로써 상기 에어빼기구를 개방하고,
정량토출 동작 시에는, 상기 제1 밸브를 제어해서 상기 도입로를 폐쇄하고, 상기 제2 밸브를 제어해서 상기 도출로를 개방하고, 상기 플런저 구동기구를 제어해서 상기 플런저를 상기 펌프 챔버에 전진 동작시키는, 액체 정량 토출장치.