(57)【要約】      （修正有）【課題】液剤の残量によらず一定量の吐出可能な装置。【解決手段】少なくとも、パラメータ取得部５７Ａにより取得された残量反映パラメータＲと、流量提示部４６Ａが提示する液剤の流量Ｑと、吐出量提示部４４Ａが提示する吐出量Ｗとに基づき、バルブの開時間を決定する。これにより、シリンジ３０Ａ内における液剤の残量に応じて、バルブ５６Ａの開時間を延長する。したがって、シリンジ内における液剤９Ａの残量に拘わらず、シリンジから略一定量の液剤を吐出できる。また、シリンジから吐出される液剤の流量に基づいて、開延長時間を算出する。これにより、開延長時間の決定のために予め行う測定や実験を、減らすことができる。【選択図】図１
2014108414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の圧力により液剤を吐出する液剤吐出装置であって、
液剤を内部に貯留するとともに、液剤を吐出する吐出口を有するシリンジと、
前記液剤吐出装置の内部または外部に設けられた気体供給源と前記シリンジとを繋ぐ配管と、
前記配管に設けられたバルブと、
前記バルブの開閉を制御する制御部と、
前記シリンジ内における液剤の残量を反映した残量反映パラメータを取得するパラメータ取得部と、
を有し、
前記制御部は、
一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤の吐出量を提示する吐出量提示部と、
前記シリンジから吐出される液剤の流量を提示する流量提示部と、
少なくとも、前記パラメータ取得部により取得された残量反映パラメータと、前記流量提示部が提示する液剤の流量と、前記吐出量提示部が提示する吐出量とに基づき、前記バルブの開時間を決定する動作指令部と、
を有し、
前記動作指令部が決定する前記開時間と前記吐出量との関係は、少なくともＴminからＴmaxの範囲において、前記吐出量が増加するほど前記開時間が増加する略一次関数で表される範囲を含み、前記一次関数を前記吐出量がゼロの点に外挿した場合の前記開時間である開延長時間は、正の値であり、
前記ＴminおよびＴmaxは、シリンジ容量をＶ、気体の最大圧力をＰａとして、
Ｔmin＝｛２＋（０．１５×Ｖ）｝×√Ｐａ
Ｔmax＝Ｖ×√Ｐａ
で表され、
前記開延長時間は、前記液剤の残量が減少するほど増大し、かつ、前記液剤の流量が増大するほど減少する液剤吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液剤吐出装置であって、
前記液剤の流量の増大に対する前記開延長時間の減少の大きさは、前記液剤の流量が大きいほど小さい液剤吐出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液剤吐出装置であって、
前記パラメータ取得部は、
前記配管の前記バルブより下流側の位置に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサにより計測される圧力の立ち上がり時間を計測するタイマーと、
を有し、
前記バルブが開放されたときに、前記タイマーにより計測される立ち上がり時間の標準時間からの遅延時間を、前記残量反映パラメータとして取得する液剤吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液剤吐出装置であって、
前記開延長時間をＴｄ、前記遅延時間をΔＴｒ、前記シリンジから吐出される液剤の流量をＱ、係数をＣとすると、
前記開延長時間Ｔｄは、
Ｔｄ＝Ｃ×ΔＴｒ／Ｑ
で表される第１計算式に従う液剤吐出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の液剤吐出装置であって、
前記シリンジは、前記吐出口を有するノズル部を含み、
前記制御部は、
前記ノズル部の内周面の直径、前記ノズル部の内部空間の吐出方向の長さ、前記液剤の粘度、および前記配管における気体の圧力を、第２計算式に代入することによって、前記液剤の流量を算出する流量算出部
をさらに有し、
前記流量提示部は、前記流量算出部により算出された流量を提示する液剤吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液剤吐出装置であって、
前記液剤の流量をＱ、前記ノズル部の内周面の直径をｄ、前記ノズル部の内部空間の吐出方向の長さをＬ、前記液剤の粘度をμ、前記配管における気体の圧力をＰ、円周率をπとして、
前記第２計算式は、
Ｑ＝（Ｐ×π×ｄ４）／（１２８×μ×Ｌ）
である液剤吐出装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の液剤吐出装置であって、
前記第２計算式に代入される前記気体の圧力は、予め設定された固定値である液剤吐出装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７までのいずれかに記載の液剤吐出装置であって、
前記液剤の粘度を測定する粘度測定部をさらに備え、
前記流量算出部は、前記粘度測定部により測定された粘度を、前記第２計算式に代入する液剤吐出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の液剤吐出装置であって、
前記シリンジから吐出される液剤の流量を計測する流量計をさらに有し、
前記流量提示部は、前記流量計により計測された流量を提示する液剤吐出装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の液剤吐出装置であって、
前記制御部は、
前記係数Ｃを変更入力する入力部
をさらに有する液剤吐出装置。
【請求項１１】
請求項３または請求項４に記載の液剤吐出装置であって、
前記パラメータ取得部は、
前記配管の前記バルブより上流側の位置に設けられた第２圧力センサ
をさらに有し、
前記タイマーは、前記第１圧力センサの計測値と前記第２圧力センサの計測値とが一致した時刻に基づいて、前記立ち上がり時間を計測する液剤吐出装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の液剤吐出装置であって、
前記配管は、
前記気体供給源と前記バルブとを繋ぐ第１配管と、
前記バルブと前記シリンジとを繋ぐ第２配管と、
外圧より低い圧力をもつ減圧部と前記シリンジとを繋ぐ第３配管と、
を含み、
前記バルブは、前記第１配管と前記第２配管とを繋ぐ状態と、前記第３配管と前記第２配管とを繋ぐ状態とを、切り替え可能である液剤吐出装置。
【請求項１３】
バルブの開放により供給される気体の圧力により、シリンジから液剤を吐出する液剤吐出方法であって、
ａ）一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤の吐出量を設定する工程と、
ｂ）前記シリンジ内における液剤の残量を反映した残量反映パラメータを取得する工程と、
ｃ）前記シリンジから吐出される液剤の流量を推定または測定する工程と、
ｄ）少なくとも、前記工程ａ）において取得される吐出量と、前記工程ｂ）において取得される残量反映パラメータと、前記工程ｃ）において取得される流量とに基づき、前記バルブの開時間を決定する工程と、
ｅ）前記工程ｄ）において決定された開時間だけ、前記バルブを開放する工程と、
を含み、
前記工程ｄ）において決定される前記開時間と前記吐出量との関係は、少なくともＴminからＴmaxの範囲において、前記吐出量が増加するほど前記開時間が増加する略一次関数で表される範囲を含み、前記一次関数を前記吐出量がゼロの点に外挿した場合の前記開時間である開延長時間は、正の値であり、
前記ＴminおよびＴmaxは、シリンジ容量をＶ、気体の最大圧力をＰａとして、
Ｔmin＝｛２＋（０．１５×Ｖ）｝×√Ｐａ
Ｔmax＝Ｖ×√Ｐａ
で表され、
前記開延長時間は、前記液剤の残量が減少するほど増大し、かつ、前記液剤の流量が増大するほど減少する液剤吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液剤吐出装置および液剤吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接着剤などの液体を定量吐出する吐出装置が知られている。例えば、特許第２５１１１１７号公報には、液体を充填するシリンジと、そのシリンジに加圧エアを供給するエア供給源とを具える液体定量吐出装置が記載されている（請求項１）。当該公報の液体定量吐出装置では、制御部から電圧信号を出力して吐出用電磁切換弁を作動させ、シリンジにエア供給源の加圧エアを供給する。それにより、シリンジからの液体の吐出が行われる（第２頁右欄第１８〜２２行）。
【特許文献１】特許第２５１１１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような吐出装置では、シリンジ内の液体の残存量が減少すると、シリンジ内に空隙が生じる。このため、シリンジに供給される加圧エアの一部が、当該空隙の圧力を高めるために使用される。そうすると、シリンジからの液体の吐出量が減少する。
【０００４】
この点について、特開第２５１１１１７号公報には、シリンジ内の液体の残存量に応じて吐出時間を制御することが、記載されている（第２頁右欄第２２〜２７行）。しかしながら、当該公報では、液体の粘性、配管の長さおよび内径、シリンジの大きさ等によって定まる定数ｎを用いて、吐出時間を求めている。当該方法では、当該定数ｎを実験により求める必要がある（第４頁左欄第２４〜２６行）。
【０００５】
本発明の目的は、シリンジから略一定量の液剤を吐出でき、かつ、開延長時間の算出のために予め行うべき測定や実験を、減らすことができる液剤吐出装置および液剤吐出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の例示的な第１発明は、気体の圧力により液剤を吐出する液剤吐出装置であって、液剤を内部に貯留するとともに、液剤を吐出する吐出口を有するシリンジと、前記液剤吐出装置の内部または外部に設けられた気体供給源と前記シリンジとを繋ぐ配管と、前記配管に設けられたバルブと、前記バルブの開閉を制御する制御部と、前記シリンジ内における液剤の残量を反映した残量反映パラメータを取得するパラメータ取得部と、を有し、前記制御部は、一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤の吐出量を提示する吐出量提示部と、前記シリンジから吐出される液剤の流量を提示する流量提示部と、少なくとも、前記パラメータ取得部により取得された残量反映パラメータと、前記流量提示部が提示する液剤の流量と、前記吐出量提示部が提示する吐出量とに基づき、前記バルブの開時間を決定する動作指令部と、を有し、前記動作指令部が決定する前記開時間と前記吐出量との関係は、前記吐出量が増加するほど前記開時間が増加する略一次関数で表される範囲を含み、前記一次関数を前記吐出量がゼロの点に外挿した場合の前記開時間である開延長時間は、正の値であり、前記開延長時間は、前記液剤の残量が減少するほど増大し、かつ、前記液剤の流量が増大するほど減少する液剤吐出装置である。
【０００７】
本願の例示的な第２発明は、バルブの開放により供給される気体の圧力により、シリンジから液剤を吐出する液剤吐出方法であって、ａ）一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤の吐出量を設定する工程と、ｂ）前記シリンジ内における液剤の残量を反映した残量反映パラメータを取得する工程と、ｃ）前記シリンジから吐出される液剤の流量を推定または測定する工程と、ｄ）少なくとも、前記工程ａ）において取得される吐出量と、前記工程ｂ）において取得される残量反映パラメータと、前記工程ｃ）において取得される流量とに基づき、前記バルブの開時間を決定する工程と、ｅ）前記工程ｄ）において決定された開時間だけ、前記バルブを開放する工程と、を含み、前記工程ｄ）において決定される前記開時間と前記吐出量との関係は、前記吐出量が増加するほど前記開時間が増加する略一次関数で表される範囲を含み、前記一次関数を前記吐出量がゼロの点に外挿した場合の前記開時間である開延長時間は、正の値であり、前記開延長時間は、前記液剤の残量が減少するほど増大し、かつ、前記液剤の流量が増大するほど減少する液剤吐出方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本願の例示的な第１発明および第２発明によれば、シリンジ内における液剤の残量に応じて、バルブの開時間を延長できる。これにより、液剤の残量に拘わらず、シリンジから略一定量の液剤を吐出できる。また、シリンジから吐出される液剤の流量に基づいて、開延長時間を算出する。これにより、開延長時間の決定のために予め行う測定や実験を、減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る液剤吐出装置の構成を示した図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る液剤吐出装置の外観図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る液剤吐出装置の給気系および制御系の構成を示した図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る液剤吐出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、バルブの切り替えと気体の圧力変化とを示す図である。
【図６】図６は、吐出量とバルブの開時間との関係を示したグラフである。
【図７】図７は、第２実施形態に係る開時間決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態に係る開時間の決定プロセスを、概念的に示したブロック図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係るシリンジの形状を示した図である。
【図１０】図１０は、液剤の流量と開延長時間との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、シリンジから吐出される液剤の流量と補正係数とを、それぞれ実測してプロットしたグラフである。
【図１２】図１２は、変形例に係る開時間の決定プロセスを、概念的に示したブロック図である。
【図１３】図１３は、変形例に係る開時間の決定プロセスを、概念的に示したブロック図である。
【図１４】図１４は、変形例に係る開時間の決定プロセスを、概念的に示したブロック図である。
【図１５】図１５は、変形例に係る開時間の決定プロセスを、概念的に示したブロック図である。
【図１６】図１６は、変形例に係る液剤吐出装置の給気系および制御系の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液剤吐出装置１Ａの構成を示した図である。この液剤吐出装置１Ａは、気体の圧力により液剤９Ａを吐出する装置である。図１に示すように、液剤吐出装置１Ａは、シリンジ３０Ａ、配管５０Ａ、バルブ５６Ａ、制御部４０Ａ、およびパラメータ取得部５７Ａを有する。
【００１２】
シリンジ３０Ａは、液剤９Ａを内部に貯留するとともに、液剤９Ａを吐出する吐出口３３Ａを有する。配管５０Ａは、液剤吐出装置１Ａの内部または外部に設けられた気体供給源と、シリンジ３０Ａとを繋いでいる。配管５０Ａの経路途中には、バルブ５６Ａが設けられている。制御部４０Ａは、バルブ５６Ａの開閉を制御する。パラメータ取得部５７Ａは、シリンジ３０Ａ内における液剤９Ａの残量を反映した残量反映パラメータＲを取得する。
【００１３】
また、図１に概念的に示したように、制御部４０Ａは、吐出量提示部４４Ａ、流量提示部４６Ａ、および動作指令部４５Ａを有する。吐出量提示部４４Ａは、一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤９Ａの吐出量Ｗを提示する。流量提示部４６Ａは、シリンジ３０Ａから吐出される液剤９Ａの流量Ｑを提示する。動作指令部４５Ａは、少なくとも、パラメータ取得部５７Ａにより取得された残量反映パラメータＲと、吐出量提示部４４Ａが提示する吐出量Ｗと、流量提示部４６Ａが提示する液剤９Ａの流量Ｑとに基づき、バルブ５６Ａの開時間を決定する。
【００１４】
動作指令部４５Ａが決定する開時間と吐出量Ｗとの関係は、吐出量Ｗが増加するほど開時間が増加する略一次関数で表される範囲を含む。そして、当該一次関数を吐出量Ｗがゼロの点に外挿した場合の開時間が、バルブ５６の開延長時間となる。開延長時間は、正の値となる。また、開延長時間は、液剤９Ａの残量が減少するほど増大し、かつ、液剤９Ａの流量Ｑが増大するほど減少する。
【００１５】
この液剤吐出装置１Ａでは、シリンジ３０Ａ内における液剤９Ａの残量に応じて、バルブ５６Ａの開時間を延長できる。これにより、液剤９Ａの残量に拘わらず、シリンジ３０Ａから略一定量の液剤９Ａを吐出できる。また、シリンジ３０Ａから吐出される液剤９Ａの流量Ｑに基づいて、開延長時間を算出する。これにより、開延長時間の決定のために予め行う測定や実験を、減らすことができる。
【００１６】
＜２．第２実施形態＞
＜２−１．液剤吐出装置１の構成＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る液剤吐出装置１の外観図である。この液剤吐出装置１は、気体の圧力を利用して、対象物の表面に液剤９を定量吐出する装置である。液剤吐出装置１は、例えば、自動車、電子機器、通信機器、フラットパネルディスプレイ、光ディスク、二次電池等の製造工程において、種々の対象物の表面に、接着剤やオイル等の液剤９を塗布するために使用される。液剤９は、流動性の高い液体であってもよく、ゲル状の物質であってもよい。図２に示すように、液剤吐出装置１は、本体ボックス１０と、本体ボックス１０に接続された外部配管２１と、外部配管２１の先端に取り付けられたシリンジ３０とを有する。
【００１７】
本体ボックス１０は、金属または樹脂からなる筐体である。本体ボックス１０の内部には、内部配管２２およびマイコン４０が収容されている。内部配管２２は、外部配管２１へ気体を供給するための配管である。マイコン４０は、液剤吐出装置１の各部を動作制御する制御部である。また、本体ボックス１０の前面には、表示部１１および操作部１２が設けられている。表示部１１は、マイコン４０から出力される種々の情報を表示する。操作部１２は、マイコン４０に対して種々のコマンドを入力するスイッチやボタンにより構成されている。
【００１８】
図３は、液剤吐出装置１の給気系および制御系の構成を示した図である。図３に示すように、液剤吐出装置１は、第１配管５１、第２配管５２、第３配管５３、および第４配管５４を有する。上述した外部配管２１は、第２配管５２の供給方向下流側の一部分に相当する。また、上述した内部配管２２は、第２配管５２の供給方向上流側の一部分と、第１配管５１、第３配管５３、および第４配管５４とに相当する。
【００１９】
第１配管５１は、給気部５５と、後述する切り替えバルブ５６とを繋ぎ、気体の流路を構成している。給気部５５は、清浄空気や窒素ガス等の気体を供給する気体供給源に接続される。気体供給源は、液剤吐出装置１の一部であってもよく、あるいは、液剤吐出装置１の外部に設置された工場内ユーティリティであってもよい。
【００２０】
第２配管５２は、切り替えバルブ５６とシリンジ３０とを繋ぎ、気体の流路を構成している。第２配管５２の経路上には、第２配管５２内の気体の圧力を計測する第１圧力センサ５７が、設けられている。シリンジ３０は、例えば、貯蔵部３１と、交換可能なノズル部３２とを含む。貯蔵部３１およびノズル部３２の内部には、液剤９が貯留されている。また、ノズル部３２の下端部には、液剤９を吐出する吐出口３３が設けられている。
【００２１】
第１配管５１および第３配管５３と第２配管５２との間には、切り替えバルブ５６が設けられている。切り替えバルブ５６は、第１配管５１と第２配管５２とを繋ぐ第１の状態（図３の状態）と、第１配管５１と第３配管５３とを繋ぐ第２の状態との間で、切り替え可能となっている。第１の状態においては、第１配管５１と第２配管５２との間が開放され、第３配管５３と第２配管５２との間が閉鎖される。第２の状態においては、第１配管５１と第２配管５２との間が閉鎖され、第３配管５３と第２配管５２との間が開放される。
【００２２】
第１配管５１の経路上には、第１電空レギュレータ５８とエアタンク５９とが、設けられている。第１電空レギュレータ５８は、入力される電気信号に基づき、エアタンク５９へ気体を充填する。後述する吐出処理を行うときには、予め、エアタンク５９内に圧縮された気体が充填される。エアタンク５９内に気体を充填した後、切り替えバルブ５６を第２の状態から第１の状態に切り替えると、エアタンク５９内の気体が、第２配管５２を通ってシリンジ３０へ供給される。そうすると、当該気体の圧力により、シリンジ３０の吐出口３３から液剤９が吐出される。
【００２３】
第４配管５４は、第１配管５１の第１電空レギュレータ５８より供給方向上流側の部位と、排気部６０とを繋ぎ、気体の流路を構成している。第４配管５４の経路上には、第２電空レギュレータ６１とエジェクタ６２とが、設けられている。また、第３配管５３は、切り替えバルブ５６とエジェクタ６２とを繋ぎ、気体の流路を構成している。第２電空レギュレータ６１を動作させると、第２電空レギュレータ６１から排気部６０へ、圧縮された気体が送られる。そうすると、エジェクタ６２の第３配管５３側の接続ポートに負圧が生じる。すなわち、本実施形態では、エジェクタ６２が、外圧より低い圧力をもつ減圧部を構成している。
【００２４】
マイコン４０は、液剤吐出装置１内の各部を動作制御する制御部である。図１中に概念的に示したように、マイコン４０は、Ｄ／Ａ変換器４１を介して、上述した切り替えバルブ５６、第１電空レギュレータ５８、および第２電空レギュレータ６１と、それぞれ電気的に接続されている。また、マイコン４０は、Ａ／Ｄ変換器４２を介して、上述した第１圧力センサ５７と電気的に接続されている。マイコン４０は、予め設定されたプログラムや第１圧力センサ５７の計測信号を参照しながら、切り替えバルブ５６、第１電空レギュレータ５８、および第２電空レギュレータ６１を動作制御する。これにより、液剤吐出装置１における液剤９の吐出処理が進行する。
【００２５】
なお、本実施形態では、限られた処理のみを行うマイコン４０により、制御部が構成されているが、本発明の制御部は、ＣＰＵやメモリを有する拡張性の高いパーソナルコンピュータであってもよい。また、本発明の制御部は、プログラマブルロジックコントローラなどのマイクロプロセッサを用いた機器であってもよい。
【００２６】
なお、第１配管５１の経路上には、本実施形態のように、エアタンク５９を設けることが好ましい。このようにすれば、切り替えバルブ５６を第１の状態としたときに、第２配管５２内における気体の圧力が安定し、シリンジ３０からより精度よく液剤９を吐出できる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、エアタンク５９が省略されていてもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、第４配管５４に第２電空レギュレータ６１が設けられているが、第２電空レギュレータ６１に代えて、ニードルバルブや、電空レギュレータ以外のレギュレータが、設けられていてもよい。
【００２８】
＜２−２．吐出処理について＞
続いて、上述した液剤吐出装置１における液剤９の吐出処理について、説明する。図４は、吐出処理の流れを示すフローチャートである。
【００２９】
この液剤吐出装置１において、液剤９を吐出するときには、まず、液剤９の吐出量Ｗを設定する（ステップＳ１）。例えば、液剤吐出装置１のユーザが、操作部１２を操作して、気体の最大圧力および切り替えバルブ５６の標準開時間を、任意に入力する。当該操作が行われると、入力された最大圧力および標準開時間から、一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤９の吐出量Ｗが、設定される。そして、設定された吐出量Ｗの情報が、マイコン４０に入力される。
【００３０】
なお、吐出量Ｗの設定は、上記以外の方法により行われてもよい。例えば、液剤吐出装置１のユーザが、操作部１２を操作して、一回の吐出動作にて吐出されるべき液剤９の吐出量Ｗを、直接入力してもよい。
【００３１】
次に、マイコン４０は、切り替えバルブ５６を、第２の状態から第１の状態に切り替える。すなわち、第１配管５１と第２配管５２との間において、切り替えバルブ５６を開放する（ステップＳ２）。そうすると、エアタンク５９に充填された気体が、第２配管５２を通ってシリンジ３０へ供給される。そして、当該気体の圧力により、シリンジ３０からの液剤９の吐出が開始される。
【００３２】
図５は、切り替えバルブ５６の切り替えと、当該切り替えによって第２配管５２内に生じる気体の圧力変化とを示す図である。図５の横軸には、時間が示されている。図５の縦軸には、切り替えバルブ５６の状態と、第２配管５２内における気体の圧力とが示されている。また、図５の上段には、吐出開始時において、シリンジ３０内に液剤９が満量充填されているケースが示されている。図５の下段には、吐出開始時において、シリンジ３０内の液剤９の残量が、満量より減っているケースが示されている。
【００３３】
なお、ここでは、シリンジ３０内に充填される液剤９の実際上の最大残量を「満量」と称している。したがって、「満量」は、必ずしも、シリンジ３０内の空間が完全に液剤９で満たされている状態でなくてもよい。
【００３４】
図５に示すように、切り替えバルブ５６を第２の状態から第１の状態に切り替えると、第２配管５２内における気体の圧力は、徐々に増加する。そして、図５の上段のケースでは、切り替えバルブ５６を第１の状態に切り替えてから、標準時間Ｔｒ１が経過した後に、最大圧力Ｐａに達している。一方、図５の下段のケースでは、シリンジ３０内の液剤９の残量が満量より減っているため、その分の空隙が、シリンジ３０内に存在する。このため、切り替えバルブ５６を第１の状態に切り替えてから最大圧力Ｐａに達するまでの立ち上がり時間Ｔｒ２が、標準時間Ｔｒ１より長くなる。図５の例では、標準時間Ｔｒ１と立ち上がり時間Ｔｒ２との間に、遅延時間ΔＴｒの差が生じている。
【００３５】
このように、シリンジ３０内における液剤９の残量が減ると、圧力Ｐの立ち上がりに遅れが生じる。このため、シリンジ３０内における液剤９の残量に拘わらず一定の吐出量Ｗで液剤９を吐出するためには、シリンジ３０内における液剤９の残量が減少するのに応じて、切り替えバルブ５６を第１の状態に維持する時間（以下、「開時間Ｔ」と称する）を延長する必要がある。
【００３６】
図６は、ステップＳ１において設定される吐出量Ｗと、開時間Ｔとの関係を示したグラフである。図６中の変化線７０は、吐出量Ｗと、シリンジ３０内に液剤９が満量充填されているときの開時間（以下、「標準開時間Ｔｓ」と称する）との関係を示している。変化線７０で示されるように、吐出量Ｗと標準開時間Ｔｓとの関係は、吐出量Ｗが増加するほど標準開時間Ｔｓが増加する略一次関数で表される。
【００３７】
また、図６中の変化線７１は、吐出量Ｗと、シリンジ３０内の液剤９の残量が満量より減っているときの開時間Ｔとの関係を示している。変化線７１で示されるように、吐出量Ｗと開時間Ｔとの関係は、少なくとも最小時間Ｔminから最大時間Ｔmaxの範囲において、吐出量Ｗが増加するほど開時間Ｔが増加する略一次関数となるように制御される。最小時間Ｔminは、シリンジ容量Ｖと気体の最大圧力Ｐａとを、次の第３計算式に代入することで算出され、最大時間Ｔmaxは、シリンジ容量Ｖと気体の最大圧力Ｐａとを、次の第４計算式に代入することで算出される。また、開時間Ｔは、標準開時間Ｔｓより長くなる。なお、変化線７１において、略一次関数で表される範囲より吐出量Ｗが小さい部分は、図６中の破線のように、曲線状になると推定される。
Ｔmin＝｛２＋（０．１５×Ｖ）｝×√Ｐａ      ・・・（第３計算式）
Ｔmax＝Ｖ×√Ｐａ      ・・・（第４計算式）
【００３８】
なお、ＴminおよびＴmaxは、バルブの開延長時間を算出することで吐出量を制御する本発明の制御方式の、本質的な特性に起因するものでは無い。たとえば略一次関数に制御される範囲が、Ｔminよりも大きくかつＴminよりも小さな時間範囲でしかない場合でも、その範囲内においては、本発明の制御方法は有効に機能する。しかし、本発明が実際に利用される用途を考慮すると、バルブの開時間はある程度の範囲にわたって、略一次関数で制御されなければ、実用に耐える装置にはならない。よって、ＴminおよびＴminの制限が必要になる。
【００３９】
本実施形態においては、例えば、シリンジ容積Ｖ＝３cc、最大圧力Ｐａ＝２００kPaのときには、およそ２６msecからおよそ８０msecの範囲において、略一次関数に従って制御される。第３計算式および第４計算式で与えられるＴmin、Ｔmaxは、それぞ３４msecおよび４２msecであるから、ＴminおよびＴmaxの制限に従っている。また、シリンジ容積７０cc、最大圧力Ｐａ＝８００kPaのときには、およそ２００msecからおよそ２７２０msecの範囲において、略一次関数に従って制御される。第３計算式および第４計算式で与えられるＴmin、Ｔmaxは３５４msecおよび１９７９msecであるから、ＴminおよびＴmaxの制限に従っている。
【００４０】
マイコン４０は、ステップＳ１において設定された吐出量Ｗと、シリンジ３０内の液剤９の残量とに応じた開時間Ｔを決定する（ステップＳ３）。そして、切り替えバルブ５６を第１の状態に切り替えた後、ステップＳ３において決定された開時間Ｔだけ、第１の状態を維持する。やがて、開時間Ｔが経過すると、マイコン４０は、切り替えバルブ５６を、第１の状態から第２の状態に切り替える。すなわち、第１配管５１と第２配管５２との間において、切り替えバルブ５６を閉鎖する（ステップＳ４）。
【００４１】
切り替えバルブ５６を第２の状態に切り替えると、エジェクタ６２により生じる負圧によって、第２配管５２内の気体が、第３配管５３へ送られる。これにより、液剤９の吐出を急速に停止させることができる。このようにすれば、吐出完了後のシリンジ３０から、液剤９が余分に垂れ落ちることを防止できる。その結果、シリンジ３０からの液剤９の吐出量を、設定された吐出量Ｗに、より近付けることができる。
【００４２】
＜２−３．開時間の決定処理について＞
図７は、上述したステップＳ３の処理、すなわち、切り替えバルブ５６の開時間Ｔを決定する処理を、より詳細に示したフローチャートである。図８は、マイコン４０内において、切り替えバルブ５６の開時間Ｔを決定する演算プロセスを、概念的に示したブロック図である。以下では、図７および図８を参照しながら、開時間Ｔの決定処理について説明する。
【００４３】
図８に示すように、マイコン４０は、記憶部４３、吐出量提示部４４、動作指令部４５、流量算出部４６、およびタイマー４７を有する。記憶部４３、吐出量提示部４４、動作指令部４５、流量算出部４６、およびタイマー４７の各機能は、マイコン４０内の演算処理により実現される。
【００４４】
開時間Ｔを決定するときには、まず、標準開時間Ｔｓを決定する（ステップＳ３１）。具体的には、ステップＳ１で吐出量Ｗを設定するにあたりユーザが入力した切り替えバルブ５６の標準開時間を、標準開時間Ｔｓとする。
【００４５】
ただし、ステップＳ１において、ユーザが吐出量Ｗを直接入力した場合には、当該吐出量Ｗに基づいて標準開時間Ｔｓを決定してもよい。その場合、吐出量提示部４４が、操作部１２からの入力信号に基づき、設定された吐出量Ｗを、動作指令部４５へ提示する。動作指令部４５には、図６中の変化線７０に相当するデータを、予め設定しておく。動作指令部４５は、当該データと、提示された吐出量Ｗとに基づいて、標準開時間Ｔｓを決定すればよい。
【００４６】
次に、タイマー４７が、第１圧力センサ５７により計測される圧力Ｐの立ち上がり時間Ｔｒ２を計測する。具体的には、第１圧力センサ５７の計測信号に基づいて、第２配管５２内の気体の圧力Ｐが、最大圧力Ｐａに達するまでの立ち上がり時間Ｔｒ２を計測する。そして、当該立ち上がり時間Ｔｒ２の標準時間Ｔｒ１からの遅延時間ΔＴｒを取得する（ステップＳ３２）。
【００４７】
図５に示すように、遅延時間ΔＴｒは、シリンジ３０内における液剤９の残量に応じて変化する。本実施形態では、この遅延時間ΔＴｒを、シリンジ３０内における液剤９の残量を反映した残量反映パラメータとして取得する。すなわち、本実施形態では、第１圧力センサ５７およびタイマー４７が、残量反映パラメータを取得するパラメータ取得部として機能している。遅延時間ΔＴｒを残量反映パラメータとして用いれば、シリンジ３０内における液剤９の残量を、直接計測する必要がない。
【００４８】
次に、流量算出部４６が、シリンジ３０から吐出される液剤９の流量Ｑを算出する（ステップＳ３３）。記憶部４３には、ノズル部３２の内周面の直径ｄ、ノズル部３２の内部空間の吐出方向の長さＬ、および液剤９の粘度μが、記憶されている。ステップＳ３３では、流量算出部４６が、記憶部４３から、直径ｄ、長さＬ、および粘度μを読み出す。また、流量算出部４６は、第１圧力センサ５７から、第２配管５２における気体の圧力Ｐを取得する。ここで取得される圧力Ｐは、立ち上がり後の圧力Ｐａとされることが好ましい。そして、流量算出部４６は、直径ｄ、長さＬ、粘度μ、および圧力Ｐを、次の第２計算式に代入することによって、液剤９の流量Ｑを算出する（ステップＳ３３）。なお、πは円周率である。
Ｑ＝（Ｐ×π×ｄ４）／（１２８×μ×Ｌ）      ・・・（第２計算式）
【００４９】
これにより、シリンジ３０から吐出される液剤９の流量Ｑが推定される。このようにすれば、シリンジ３０から吐出される液剤９の流量を、実測することなく得ることができる。算出された流量Ｑは、動作指令部４５へ提示される。すなわち、本実施形態では、流量算出部４６が、シリンジ３０から吐出される液剤９の流量Ｑを提示する流量提示部として機能している。
【００５０】
図９は、シリンジ３０のより詳細な形状を示した図である。図９に示すように、貯蔵部３１は、貯蔵本体部３１１、第１縮径部３１２、および内側接続部３１３を有する。一方、ノズル部３２は、外側接続部３２１、第２縮径部３２２、およびノズル本体部３２３を有する。貯蔵部３１とノズル部３２との接続は、内側接続部３１３の外周面に外側接続部３２１を装着することにより、行われる。
【００５１】
シリンジ３０がこのような形状を有する場合、上述した直径ｄは、例えば、ノズル本体部３２３の内周面の直径ｄとすればよい。また、上述した長さＬは、例えば、ノズル本体部３２３の内部空間の吐出方向の長さとすればよい。
【００５２】
続いて、動作指令部４５は、残量反映パラメータである遅延時間ΔＴｒと、流量算出部４６から提示された流量Ｑとを、次の第１計算式に代入する。これにより、開延長時間Ｔｄが算出される（ステップＳ３４）。なお、Ｃは係数である。
Ｔｄ＝Ｃ×ΔＴｒ／Ｑ      ・・・（第１計算式）
【００５３】
なお、ここで算出される開延長時間Ｔｄは、図６中の変化線７１に含まれる一次関数を、吐出量Ｗがゼロの点に外挿した場合の開時間となる。図６に示すように、開延長時間Ｔｄは正の値となる。また、第１計算式によれば、開延長時間Ｔｄは、遅延時間ΔＴｒが増加するほど、すなわち、液剤９の残量が減少するほど増大する。また、開延長時間Ｔｄは、遅延時間ΔＴｒが減少するほど、すなわち、液剤９の残量が増大するほど減少する。
【００５４】
図１０は、液剤９の流量Ｑと開延長時間Ｔｄとの関係を示したグラフである。図１０の横軸は、流量Ｑを示している。図１０の縦軸は、開延長時間Ｔｄを示している。遅延時間ΔＴｒが一定であると仮定すると、図１０のように、開延長時間Ｔｄは、流量Ｑに対して減少関数となる。すなわち、開延長時間Ｔｄは、液剤９の残量Ｑが減少するほど増大し、かつ、液剤９の流量Ｑが増大するほど減少する。また、図１０のように、液剤９の流量Ｑの増大に対する開延長時間Ｔｄの減少の大きさは、液剤９の流量Ｑが大きいほど小さい。
【００５５】
図１１は、あるシリンジ３０から吐出される液剤９の流量Ｑと、開延長時間Ｔｄと相関のある補正係数とを、それぞれ実測してプロットしたグラフである。図１１の結果を参照すると、液剤９の流量Ｑが増大するほど、補正係数は減少している。また、液剤９の流量Ｑの増大に対する補正係数の減少の大きさは、液剤９の流量Ｑが大きいほど小さい。測定条件が変われば、図１１の実測値は変化するものの、流量Ｑに対する補正係数の傾き自体は、測定条件に拘わらず同様の傾向を示す。
【００５６】
本実施形態では、このような図１１の結果を踏まえて、上述した第１計算式を設定している。すなわち、開延長時間Ｔｄが、Ｔｄ＝Ｃ×ΔＴｒ／Ｑで表される第１計算式に従うこととしている。これにより、液剤９の流量Ｑに応じて、開延長時間Ｔｄが、適切に算出される。
【００５７】
その後、動作指令部４５は、標準開時間Ｔｓに開延長時間Ｔｄを加算して、切り替えバルブ５６の開時間Ｔを算出する（ステップＳ３５）。以上の演算処理によれば、シリンジ３０内における液剤９の残量に応じて、切り替えバルブ５６の開時間Ｔを延長できる。これにより、液剤９の残量に拘わらず、シリンジ３０から略一定量の液剤を吐出できる。また、シリンジ３０から吐出される液剤９の流量に基づいて、開延長時間Ｔｄを算出する。これにより、開延長時間Ｔｄの決定のために予め行う測定や実験を、減らすことができる。
【００５８】
＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５９】
図１２は、切り替えバルブの開時間Ｔを決定する演算プロセスの一変形例を、概念的に示したブロック図である。図１２の例では、記憶部４３Ｂに、流量算出部４６Ｂの演算に用いられる圧力Ｐが、予め固定値として記憶されている。流量Ｑを算出するときには、流量算出部４６Ｂが、記憶部４３Ｂから、直径ｄ、長さＬ、粘度μ、および圧力Ｐを読み出す。そして、流量算出部４６Ｂは、直径ｄ、長さＬ、粘度μ、および圧力Ｐを、第２計算式に代入することによって、液剤の流量Ｑを算出する。
【００６０】
図１３は、切り替えバルブの開時間Ｔを決定する演算プロセスの他の変形例を、概念的に示したブロック図である。図１３の液剤吐出装置は、シリンジ３０Ｃ内に貯留された液剤９Ｃの粘度μを測定する粘度測定部３４Ｃを、さらに備えている。流量Ｑを算出するときには、流量算出部４６Ｃが、粘度測定部３４Ｃにより測定された粘度μを取得する。そして、流量算出部４６Ｃは、直径ｄ、長さＬ、粘度μ、および圧力Ｐを、第２計算式に代入することによって、液剤９Ｃの流量Ｑを算出する。このようにすれば、粘度μの実測値に基づいて、液剤９Ｃの流量Ｑをより正確に算出できる。
【００６１】
図１４は、切り替えバルブの開時間Ｔを決定する演算プロセスの他の変形例を、概念的に示したブロック図である。図１４の液剤吐出装置は、シリンジ３０Ｄから吐出される液剤９Ｄの流量Ｑを計測する流量計３５Ｄを、さらに有する。開延長時間Ｔｄを算出するときには、動作指令部４５Ｄが、流量計３５Ｄから入力される計測信号に基づき提示された流量Ｑを取得する。そして、動作指令部４５Ｄは、当該流量Ｑと遅延時間ΔＴｒとを、第１計算式に代入することによって、開延長時間Ｔｄを算出する。このようにすれば、流量Ｑの実測値に基づいて、開延長時間Ｔｄをより正確に算出できる。
【００６２】
図１５は、切り替えバルブの開時間Ｔを決定する演算プロセスの他の変形例を、概念的に示したブロック図である。図１５の液剤吐出装置は、係数Ｃを変更入力する入力部４８Ｅをさらに有する。開延長時間Ｔｄを算出するときには、動作指令部４５Ｅが、入力部４８Ｅから入力される係数Ｃを取得する。そして、動作指令部４５Ｅは、流量Ｑ、遅延時間ΔＴｒ、および係数Ｃを、第１計算式に代入することによって、開延長時間Ｔｄを算出する。このようにすれば、液剤９の種類に応じた適切な係数Ｃを用いて、開延長時間Ｔｄを算出できる。
【００６３】
図１６は、他の変形例に係る液剤吐出装置１Ｆの給気系および制御系の構成を示した図である。図１６の例では、第１配管５１Ｆの、第１電空レギュレータ５８Ｆとエアタンク５９Ｆとの間に、第２圧力センサ６３Ｆが設けられている。すなわち、切り替えバルブ５６Ｆより供給方向下流側の位置に、第１圧力センサ５７Ｆが設けられ、切り替えバルブ５６Ｆより供給方向上流側の位置に、第２圧力センサ６３Ｆが設けられている。第２圧力センサ６３Ｆは、Ａ／Ｄ変換器４２Ｆを介して、マイコン４０と電気的に接続されている。
【００６４】
図１６の例では、マイコン４０Ｆ内のタイマーが、第１圧力センサ５７Ｆの計測値と第２圧力センサ６３Ｆの計測値とを取得する。そして、両計測値が一致した時刻に基づいて、上述した立ち上がり時間Ｔｒ２を計測する。このようにすれば、第１圧力センサ５７Ｆの計測値が、予め設定された最大圧力Ｐａに達しない場合にも、立ち上がり時間Ｔｒ２を計測できる。
【００６５】
また、上記の実施形態では、マイコン４０が、Ｄ／Ａ変換器４１を介して、切り替えバルブ５６を制御していた。しかしながら、本発明の制御部は、Ｄ／Ａ変換器を介することなくバルブを制御してもよく、例えば、ＯＮ／ＯＦＦの２値で制御してもよい。
【００６６】
また、液剤吐出装置１の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、液剤吐出装置および液剤吐出方法に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１Ａ，１Ｆ  液剤吐出装置
９，９Ａ，９Ｃ，９Ｄ  液剤
１０  本体ボックス
１１  表示部
１２  操作部
２１  外部配管
２２  内部配管
３０，３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｄ  シリンジ
３１  貯蔵部
３２  ノズル部
３３，３３Ａ  吐出口
３４Ｃ  粘度測定部
３５Ｄ  流量計
４０  マイコン
４０Ａ  制御部
４１  Ｄ／Ａ変換器
４２  Ａ／Ｄ変換器
４３，４３Ｂ  記憶部
４４，４４Ａ  吐出量提示部
４５，４５Ａ，４５Ｄ，４５Ｅ  動作指令部
４６，４６Ｂ，４６Ｃ  流量算出部
４６Ａ  流量提示部
４７  タイマー
４８Ｅ  入力部
５１，５１Ｆ  第１配管
５２  第２配管
５３  第３配管
５４  第４配管
５６  第１切り替えバルブ
５６Ａ  バルブ
５７，５７Ｆ  第１圧力センサ
５７Ａ  パラメータ取得部
５８，５８Ｆ  第１電空レギュレータ
５９，５９Ｆ  エアタンク
６１  第２電空レギュレータ
６２  エジェクタ
６３Ｆ  第２圧力センサ
【図１】
2014108414.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014108414.tif 000012
【図１１】
2014108414.tif 000013
【図１２】
2014108414.tif 000014
【図１３】
2014108414.tif 000015
【図１４】
2014108414.tif 000016
【図１５】
2014108414.tif 000017
【図１６】
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