(57)【要約】【課題】  軽く駆動可能であるとともに、外部への液漏れを簡単な構成で防止できる液体吐出し装置を提供することにある。【解決手段】  モータ部50及び伝動部60からなる駆動機構で動作されるポンプ10は、ピストン31の押込み動作で、吸入部28を通って吸入されポンプ室Ｐに充満している液体を吐出し弁11ａに通して吐出す。ポンプ10は、シリンダ11、ピストン31、及びピストンの往復移動に追従して変形される筒状のポンピング部材41を備える。ピストン31を、シリンダ11に嵌合してこのシリンダとの隙間Ｇから漏液するように設ける。部材41を弾性材料により成形してその両端部に第１、第２のフランジ42,43を設け、この部材41の内側に隙間Ｇから漏れた液体が収容されるタンク室47を形成する。シリンダ11とこれに連結された第１の押え部材46とでフランジ42を液密に狭着し、ピストン31とこれに連結された第２の押え部材39とでフランジ43を液密に狭着する。【選択図】      図６
2006104965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ及びこのポンプを動作させる駆動機構を具備し、前記ポンプのシリンダに対するピストンの押込み動作で、吸入部を通って吸入されてポンプ室に充満している液体を吐き出す液体吐出し装置であって、
前記ポンプが、
前記シリンダと、
このシリンダに嵌合されて前記シリンダとの間の隙間から漏液するように設けられた前記ピストンと、
第１のフランジと第２のフランジとを両端部に個別に有して弾性材料により成形され、前記シリンダに連結された第１の押え部材と前記シリンダとで前記第１のフランジを液密に狭着するとともに、前記ピストンとこれに連結された第２の押え部材とで前記第２のフランジを液密に狭着して設けられ、内側に前記隙間から漏れた液体が収容されるタンク室を形成して前記ピストンの往復移動に追従して伸縮される筒状のポンピング部材と
を備えた液体吐出し装置。
【請求項２】
前記第１のフランジを前記ポンピング部材の外側に突設するとともに、前記第２のフランジを前記ポンピング部材の内側に突設し、この第２のフランジを、前記ピストンに設けられた環状のフランジ押え部と前記ピストンに連結された前記第２の押え部材とで狭着した請求項１に記載の液体吐出し装置。
【請求項３】
前記シリンダに密接する環状凸部を前記第１のフランジに一体に設けるとともに、前記第２の押え部材に密接する環状凸部を前記第２のフランジに一体に設けた請求項１又は２に記載の液体吐出し装置。
【請求項４】
前記駆動機構が、
出力歯車及びこの歯車を回転させる電動モータを有し、前記出力歯車を前記ポンピング部材が伸びる方向に配置して前記ポンプの側方に並べられたモータ部と、
前記第２の押え部材に接続されて前記ピストンの軸方向に往復移動される駆動部材、及び前記出力歯車の回転を前記駆動部材の往復移動に変換する運動変換部を有して、前記モータ部と前記ポンプとにわたって配置された伝動部と
を具備した請求項２又は３に記載の液体吐出し装置。
【請求項５】
前記第２のフランジの外周に対し外側に突出する食み出し部を前記第２の押え部材が有し、この食み出し部に前記駆動部材を嵌めて前記ポンプと前記伝動部とを接続した請求項４に記載の液体吐出し装置。
【請求項６】
前記ポンプ、モータ部、及び伝動部の夫々をユニットとした請求項４又は５に記載の液体吐出し装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出し装置が組込まれた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定量吐出し型の液体吐出し装置に係り、例えば生体内に薬液を定量ずつ注入し、或いは発熱する電子部品を有した各種機器に内蔵されて前記発熱部品を冷却する液体を定量ずつ送り出すため等に使用可能な液体吐出し装置、この及び液体吐出し装置を備え電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定量の液体を吐出すためにプランジャーポンプを用いた液体吐出し装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に記載の液体吐出し装置は、シリンダの一端が閉じたシリンダ穴にプランジャー型のピストンを摺動可能に嵌挿し、シリンダに吸入弁と吐出弁とを取付けている。吸入弁は、ピストンの引き出し動作の際に、ピストンとシリンダとによって形成されたポンプ室の圧力低下に伴って、このポンプ室に液体が吸い込まれるように開く逆止め弁である。吐出弁は、ピストンの押し込み動作の際に、ポンプ室の圧力上昇によりこのポンプ室から液体が吐出されるように開く逆止め弁である。ピストンの先端部と中央部には、シリンダ穴内面との密接性を向上させるシールリングが装着されている。このシールリングには、通常エラストマ等の弾性変形が可能なＯリングが使用される。
【特許文献１】特開2001-315713号公報（段落0008−0011、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、携帯式の小形ポンプにより糖尿病患者に薬液を注入する治療は、ＣＳＩＩ（Continuous subcutaneous Insulin Infusion）、つまり、持続皮下インスリン注入治療として知られている。この治療での薬液注入速度はきわめて速く、注入される薬液の量も数μｃｃと微量である。この微量の薬液注入を小形ポンプの吐出し動作で保証しなければならない。
【０００５】
特許文献１に記載のプランジャーポンプは、シールリングでシリンダとピストンとの間の嵌め合い隙間を仕切って液漏れがないようにして、ポンプ室内に充満された薬液全体をピストンの押し込みに伴って加圧することにより、吐出弁からの薬液の吐出しを行なわせている。
【０００６】
シリンダ穴内面に弾性的に密接されているシールリングは、ピストンが往復移動される度に、シリンダ穴内面を強く擦る。この摺動摩擦により、プランジャーポンプの使用期間が長くなるほど、シリンダに比較して柔らかいシールリングの摩耗が進行して、シール性能が低下することは避けられない。この場合、シリンダ穴内面へのシールリングの密接力が強いほど、前記摺動摩擦が増えて、シールリングの摩耗は進行し易くなる。
【０００７】
このように特許文献１に記載のプランジャーポンプは、ピストンが往復移動される度に、シリンダ穴内面に弾性的に密接されているシールリングがシリンダ穴内面を強く擦るので、摩擦抵抗が大きい。このため、ポンプを駆動する駆動機構に大きな駆動エネルギーを発生するものを必要とする。
【０００８】
しかも、前記特許文献１に記載のプランジャーポンプは、使用開始当初は正確な量を吐出し可能であるにも拘らず、使用の長期化によるシールリングの摩耗による劣化に伴って、外部への液漏れを発生する。
【０００９】
その上、このシールリングの摩耗が進行するにつれて液漏れ量は次第に増える。これにより、特許文献１に記載のプランジャーポンプは、前記液漏れにより吐出し特性が変化する恐れが考えられるので、長期間にわたり継続使用可能とするには、更なる工夫が必要とされる。特に、ＣＳＩＩ用のポンプを生体内に埋め込まれている使用形態とする場合には、その埋め込み使用期間が数年以上に想定されている。このため、埋め込み期間にわたって正確な薬液吐出しを保証する上では、特許文献１に記載のプランジャーポンプは適していない。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、軽く駆動可能であるとともに、外部への液漏れを簡単な構成で防止できる液体吐出し装置及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の液体吐出し装置は、ポンプ及びこのポンプを動作させる駆動機構を具備し、前記ポンプのシリンダに対するピストンの押込み動作で、吸入部を通って吸入されてポンプ室に充満している液体を吐出す液体吐出し装置であって、前記ポンプが、前記シリンダと、このシリンダに嵌合されて前記シリンダとの間の隙間から漏液するように設けられた前記ピストンと、第１のフランジと第２のフランジとを両端部に個別に有して弾性材料により成形され、前記シリンダに連結された第１の押え部材と前記シリンダとで前記第１のフランジを液密に狭着するとともに、前記ピストンとこれに連結された第２の押え部材とで前記第２のフランジを液密に狭着して設けられ、内側に前記隙間から漏れた液体が収容されるタンク室を形成して前記ピストンの往復移動に追従して伸縮される筒状のポンピング部材とを備えている。
【００１２】
この発明では、ピストンの往復移動に伴い、シリンダとピストンとの隙間を流路として、ポンピング部材がその内側に形成するタンク室側にシリンダから僅かな量液漏れすることを可能にしている。前記隙間を通過する流量、つまり、漏れ量は、ピストン及びピストンの寸法精度等によって規定できるので、寸法制度を上げることによりきわめて少量になるように一定に管理可能である。タンク室にはピストンの往復移動に追従するポンピング部材の伸縮に伴って、液体が出入りする。このため、ピストンの往復移動に伴い、前記隙間から漏れた液体はタンク室に収容されるとともに、この液体は、やがてはポンプ室に吸込まれて、このポンプ室から吐出される。このように、この発明の液体吐出し装置は、シリンダに弾性的に強く密接して擦られるシールリングをシリンダが有していないので、ピストンの駆動力が小さくて済む。
【００１３】
そして、タンク室の外部への液漏れは、ピストンの往復移動に追従して伸縮される筒状のポンピング部材によって防止している。この場合、弾性材料からなるポンピング部材両端のフランジを夫々挟んでシリンダとピストンとにポンピング部材の両端を連結したことによって、フランジ自体をシール材として機能させることができる。このため、タンク室外部への液漏れを、格別なシール部材を要することなく簡単な構成で防止できる。
【００１４】
又、本発明の好ましい形態では、前記第１のフランジを前記ポンピング部材の外側に突設するとともに、前記第２のフランジを前記ポンピング部材の内側に突設し、この第２のフランジを、前記ピストンに設けられた環状のフランジ押え部と前記ピストンに連結された前記第２の押え部材とで狭着している。
【００１５】
この発明では、第１のフランジより第２のフランジの方が小径であるので、第１の押え部材を用いたシリンダへの第１のフランジの取付けと、第２の押え部材を用いたピストンへの第２のフランジの取付けとを、シリンダ側に向けて同一方向から実施できる点で、ポンピング部材の取付け作業上好ましい。
【００１６】
又、本発明の好ましい形態では、前記シリンダに密接する環状凸部を前記第１のフランジに一体に設けるとともに、前記第２の押え部材に密接する環状凸部を前記第２のフランジに一体に設けている。
【００１７】
この発明では、第１の押え部材をシリンダに連結するに伴って、これらの間に挟まれた第１のフランジの環状凸部に連結力を集中させて、この凸部をシリンダに強く密接させることができるとともに、第２の押え部材をピストンに連結するに伴って、この押え部材とピストンのフランジ押え部との間に挟まれた第２のフランジの環状凸部に連結力を集中させて、この凸部を第２の押え部材に強く密接させることができる。これにより、タンク室の液密性能を向上できる点で好ましい。
【００１８】
又、本発明の好ましい形態では、前記駆動機構が、出力歯車及びこの歯車を回転させる電動モータを有し、前記出力歯車を前記ポンピング部材が伸びる方向に配置して前記ポンプの側方に並べられたモータ部と、前記第２の押え部材に接続されて前記ピストンの軸方向に往復移動される駆動部材、及び前記出力歯車の回転を前記駆動部材の往復移動に変換する運動変換部を有して、前記モータ部と前記ポンプとにわたって配置された伝動部とを具備している。
【００１９】
この発明では、モータ部とポンプとを、これらにわたって配置された伝動部で連結しているので、ポンプに対してその軸方向に連続してモータ部が連続して配置されることがない。これにより、全体の長さが短く、コンパクトな構成の液体吐出し装置ができる。
【００２０】
又、本発明の好ましい形態では、前記第２のフランジの外周に対し外側に突出する食み出し部を前記第２の押え部材が有し、この食み出し部に前記駆動部材を嵌めて前記ポンプと前記伝動部とを接続している。
【００２１】
この発明では、既述のように第１のフランジよりも第２のフランジが小径であることを利用し、その外周に対して食み出した第２の押え部材の食み出し部に駆動部材を嵌めたので、この駆動部材とピストンとの離間距離が短い。このため、ポンプとモータ部とが並んだ方向に伝動部の長さが大きくなることが抑制され、液体吐出し装置のコンパクト化に貢献できる。
【００２２】
又、本発明の好ましい形態では、前記ポンプ、モータ部、及び伝動部の夫々をユニットとしている。この発明では、ポンプ、モータ部、及び伝動部の夫々が予めユニットとなった状態で装置全体の組立てができるので、組立て作業性を向上できる点で好ましい。
【００２３】
又、前記課題を解決するために本発明の電子機器は、請求項６に記載の液体吐出し装置を組込んでいる。この電子機器は、例えばＣＰＵ等の発熱する電子部品を冷却する液体を定量ずつ送り出すため等に使用される液体吐出し装置を電子機器本体に組込んでいる。そして、液体吐出し装置をなすポンプ、モータ部、及び伝動部の夫々が予めユニットとなった状態で、この液体吐出し装置全体の組立てができるので、その組立て作業性がよく、しかも、組立てられた液体吐出し装置の機器本体への組込みも容易である点で好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、シリンダに弾性的に密接して擦られるシールリングを用いないので、軽く駆動することが可能であり、シリンダとピストンとの間の隙間から漏れた液を収納可能なタンク室を内側に形成したポンピング部材を利用して、タンク室をシールしたので、外部への液漏れを簡単な構成で防止可能な液体吐出し装置、及びこの液体吐出し装置を備えた電子機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１〜図８を参照して本発明の一実施形態を説明する。この実施形態に係る液体吐出し装置は、例えば電子機器に組み込まれ、この電子機器内の発熱する電子部品を液冷する冷却用液体を循環させる冷却液吐出し装置１として使用される。この冷却液吐出し装置１を備える図示しない電子部品冷却装置は、発熱する電子部品（発熱体）より液体へ熱を伝達する受熱部と、前記液体より外部へ熱を放出する放熱部と、前記液体を移動させる冷却液吐出し装置１と、これら受熱部、放熱部、及び冷却液吐出し装置１とにわたって液体を循環させる流路とを有している。
【００２６】
冷却液吐出し装置１は、図３、図４、図６等に示すように夫々ユニット化されたポンプ１０と、モータ部５０と、伝動部６０とを組立てて形成されている。この冷却液吐出し装置１は、超小型であり、例えば図１に示したｘ（縦）寸法が15mm、図２に示したY（横）寸法が10mm、図２に示したｚ（奥行き）寸法が5mmである。モータ部５０と伝動部６０とは、ポンプ１０を駆動する駆動機構を形成している。ポンプ１０及びモータ部５０は、後述の吸入部２８を除いて伝動部６０の投影領域内に配置されている。
【００２７】
ポンプ１０は、吐出し弁１１ａ付きのシリンダ１１、外付けの吸入部２８、ピストン３１、及びポンピング部材４１等を備えている。
【００２８】
図４〜図７に示すようにシリンダ１１は、防錆及び耐摩耗性に優れた材料例えばSUS304等の金属材料で作られたシリンダ本体１２及びシリンダヘッド１３を、複数本のねじなどの固定部品１４（図２及び図５参照）で連結してなる。シリンダ本体１２は、その軸線と直交する方向の断面が円形のヘッド摺動穴１２ａを有し、この摺動穴１２ａの開放端はシリンダヘッド１３で覆われている。
【００２９】
シリンダ本体１２の奥壁１２ｂの中央部には、これと一体のガイド筒部１５が、ヘッド摺動穴１２ａを境にシリンダヘッド１３と反対側に突設されている。外周面が円形のガイド筒部１５は、これを軸方向に貫通するピストン通孔１５ａと、少なくとも一つ例えば複数の通液孔１５ｂとを有している。各通液孔１５ｂは、ガイド筒部１５を軸方向に貫通して設けられている。これらの通液孔１５ｂは、本実施形態ではピストン通孔１５ａに連通して設けられているが、連通していなくてもよい。ピストン通孔１５ａ及び各通液孔１５ｂはヘッド摺動穴１２ａに連通している。なお、ガイド筒部１５は、シリンダ本体１２の軸線に対する後述するピストンの傾きを抑制して、このピストンの軸方向移動をより円滑ならしめる上で好ましい。しかし、このガイド筒部１５は省略することも可能であり、その場合、ピストン通孔１５ａと、少なくとも一つの通液孔１５ｂを奥壁１２ｂに設ければよい。
【００３０】
シリンダ本体１２の奥壁１２ｂにはフランジセット溝１６が設けられている。このフランジセット溝１６は、ガイド筒部１５より大径でかつガイド筒部１５と同心的な環状をなしていて、本実施形態ではガイド筒部１５の根元部を囲んで設けられている。シリンダ本体１２の外周形状は図５に示すように四角形状であり、その一側壁にはサイドポートをなす吸入部２８がねじ込んで取付けられている。この一側壁と平行な他側壁には複数の位置決め穴１７，１８が設けられている。
【００３１】
吸入部２８は循環する冷却用の液体を後述の吸入室Ｓに導入するために設けられている。図５等に示すように吸入部２８は、吸入パイプ座２８ａと吸入パイプ２８ｂとを、互いの間にシールリング２８ｃを挟み込んで連結してなり、その吸入パイプ座２８ａが前記一側壁との間にシールリング２８ｄを挟み込んでシリンダ本体１２にねじ込まれている。吸入パイプ２８ｂには、図示しない前記放熱部を通った液体を吸入室Ｓに戻す流路をなす戻し配管（図示しない）が接続される。
【００３２】
シリンダヘッド１３は、ヘッド本体２０と吐出しパイプ２１とを、互いの間にシールリング２２を挟み込んで連結してなり、そのヘッド本体２０がシリンダ本体１２の開口端との間にシールリング２３を挟み込んでシリンダ本体１２に前記固定部品１４を共用して連結されている。吐出しパイプ２１には図示しない前記受熱部に液体を導く流路をなす供給配管（図示しない）が接続される。
【００３３】
吐出し弁１１ａは、後述するポンプ室とシリンダ１１の外部との連通及びこの連通を断つことを担う逆止め弁であって、弁本体と、弁体２５と、弁体受け２６とから形成されている。弁本体は、ヘッド本体２０が兼ねていて、弁座面２７を有している。この弁座面２７に接離する弁体２５は、例えばボールからなり、ヘッド本体（弁体）２０に収容されている。弁体受け２６は、ヘッド本体（弁体）２０に取付けられていて、弁体２５の抜け出しを防止しつつ液体の通過を許すように格子状等に形成されている。この吐出し弁１１ａにおいて、弁体２５と弁体受け２６との間にばねを挟んで、このばねで弁体２５を弁座面２７に押し付けるように付勢してもよい。
【００３４】
ピストン３１は、ピストンヘッド３２と、このヘッド３２が一端に一体に形成されたピストン軸３３とを備えている。ピストンヘッド３２及びピストン軸３３の周面は、研磨加工が施された所定表面精度の研磨加工面で形成されているが、この周面に金属めっき層を被着することは妨げない。このピストン３１はシリンダ１１と同じ硬さの材料、好適には同種金属材料とすることができ、又、金属めっき層を設ける場合、少なくともこのめっき層をシリンダ１１と同じ硬さとすることができる。
【００３５】
ピストンヘッド３２は、円形状をなしていて、ヘッド摺動穴１２ａに収容されている。ピストンヘッド３２は、ヘッド摺動穴１２ａをポンプ室Ｐと、吸入室Ｓとに仕切っている。ポンプ室Ｐはピストンヘッド３２と奥壁１２ｂとの間に形成され、吸入室Ｓはピストンヘッド３２とシリンダヘッド１３との間に形成されている。ピストンヘッド３２の直径はヘッド摺動穴１２ａの穴径より若干小さく、相互間にポンプ室Ｐと吸入室Ｓとに渡る漏液を許す嵌め合い隙間Ｇが設けられている。
【００３６】
図６及び図７に示すようにピストンヘッド３２より小径なピストン軸３３は、その軸方向に直交する方向の断面が円形である。このピストン軸３３は、ピストン通孔１５ａを摺動自在に貫通して、この通孔１５ａに支持されている。
【００３７】
ピストン３１には、ポンプ室Ｐと吸入室Ｓとの連通及びこの連通を断つことを担う逆止め弁３４が設けられている。この逆止め弁３４は、中間部に弁座面３５ａを有してポンプ室Ｐと吸入室Ｓとにわたってピストン３１に設けられた連通路３５と、弁座面３５ａに接離する弁体３６と、弁体受け３７とから形成されている。弁体３６は、例えばボールからなり、連通路３５に収容されている。弁体受け３７は、ピストンヘッド３２に取付けられていて、弁体３６の抜け出しを防止しつつ液体の通過を許すように格子状等に形成されている。この逆止め弁３４において、弁体３６と弁体受け３７との間にばねを挟んで、このばねで弁体３６を弁座面３７に押し付けるように付勢してもよい。
【００３８】
シリンダ１１の外部に突出したピストン軸３３の軸端部３３ａは、例えばピストン通孔１５ａを貫通した摺動軸部分とは別体であって、この摺動軸部分にねじ込んで一体に連結されている。この軸端部３３ａは環状のフランジ押え部３８を有している。フランジ押え部３８は軸端部３３ａの外周に突設された鍔部で形成されている。なお、フランジ押え部３８は、ピストン軸３３の軸端部３３ａを小径にすることによって形成される段差で形成することも可能である。軸端部３３ａには第２の押え部材３９がねじ等の固定部品４０により固定されている。第２の押え部材３９は円板からなり、その外径はフランジ押え部３８の径より大きい。これにより、第２の押え部材３９の周縁部は後述する第２のフランジ４３の外周に対する食み出し部３９ａとして用いられるようになっている。
【００３９】
ポンピング部材４１はゴム状の弾性材料により成形されたべローズからなり、耐液性及び可撓性を有している。このポンピング部材４１は、両端が開口された筒状をなし、一端開口縁に第１のフランジ４２を一体に有しているとともに、他端開口縁と第２のフランジ４３を一体に有している。なお、本発明において、筒状とは、両端が夫々開口された形状を指しており、図示のように中間部が両端開口より膨らんだ形状を含むことは勿論のこと、蛇腹形状も含んでいる。
【００４０】
ポンピング部材４１を成形するゴム状弾性材料としては、シリコンゴム、ＥＰＤＭ、フッ素樹脂などを挙げることができ、液体が薬品の場合には耐薬品性を有したシリコンゴムを使用することが好ましく、又、ポンピング部材４１の軟らかさを優先する場合には、軟らかさに優れたＥＰＤＭを使用することが好ましい。ポンピング部材４１をＥＰＤＭ製とする場合には、ポンピング部材４１の伸縮を伴う可撓変形が容易でその伸縮速度が速くなるので、ポンプ性能を向上することが可能で、モータ部５０の消費電力も低減できる。
【００４１】
図８に示すように第１のフランジ４２はポンピング部材４１の外側に張り出すように突設されていて、その側面に環状凸部４２ａを一体に有している。第１のフランジ４２は前記フランジセット溝１６に収容される大きさであって、自由状態での環状凸部４２ａから第１のフランジ４２の他側面までの第１のフランジ４２の厚みＡは、前記フランジセット溝１６の深さより若干厚い。第２のフランジ４３はポンピング部材４１の内側に突設されていて、その側面に環状凸部４３ａを一体に有している。自由状態での環状凸部４３ａから第２のフランジ４３の他側面までの第２のフランジ４３の厚みＢは、フランジ押え部３８と第２の押え部材３９との離間距離より若干厚い。第２のフランジ４３を内向きとしたことによって、ポンピング部材４１の第２のフランジ４３側は第１のフランジ４２より小径に形成されている。
【００４２】
ポンピング部材４１の第１のフランジ４２と第２のフランジ４３との間はたる形状の可撓部をなしていて、その中央部位４１ａと、可撓部と第１のフランジ４２との連結部４１ｂ、及び可撓部と第２のフランジ４３との連結部４１ｃの厚みは、中央部位４１ａと連結部４１ｂとの間の部位の厚み、及び中央部位４１ａと連結部４１ｃとの間の部位の厚みよりも厚い。言い換えれば、可撓部の内で可撓変形が大きい部位の厚みを可撓変形が小さい部位の厚みより厚くしている。これにより、可撓変形が大きい部位の耐久性を向上できる。これとともに、可撓変形が小さい部位が薄いことから、ポンピング部材４１を成形するのに必要な材料の使用量が少なく済み、ポンピング部材４１のコストダウンができる。
【００４３】
ポンピング部材４１はシリンダ１１とピストン３１とにわたって配置されている。即ち、フランジセット溝１６に収容された第１のフランジ４２は、外形形状がシリンダ本体１２と同じ四角形状の第１の押え部材４６を、シリンダ１１の奥壁１２ｂの外面に、シリンダ１２を貫通した前記固定部品１４を共用して連結することによって、この第１の押え部材４６とフランジセット溝１６の奥面との間に挟着されている。この挟着により、第１のフランジ４２は弾性変形してフランジセット溝１６の奥面及び第１の押え部材４６に密着してシール機能を発揮して、ポンピング部材４１内から外部への液密を確保できる。この場合、第１の押え部材４６を連結する力が、フランジセット溝１６の奥面に当たった環状凸部４２ａに集中するので、この環状凸部４２ａが押し潰されてシール機能が確実に発揮される。第１の押え部材４６はポンピング部材４１の可撓変形を許すための円錐状の逃げを有している。
【００４４】
第２のフランジ４３は、ピストン軸３３のフランジ押え部３８に被せた状態で、ピストン軸３３に第２の押え部材３９を固定部品４０で連結することによって、この第２の押え部材３９とフフランジ押え部３８との間に挟着されている。この挟着により、第２のフランジ４３は弾性変形してフランジ押え部３８及び第２の押え部材３９に密着してシール機能を発揮して、ポンピング部材４１内から外部への液密を確保できる。この場合、第２の押え部材３９を連結する力が、この第２の押え部材３９に当たった環状凸部４３ａに集中するので、この環状凸部４３ａが押し潰されてシール機能が確実に発揮される。
【００４５】
こうして取付けられたポンピング部材４１の内面とその中央部に配置されているピストン軸３３との間にはタンク室４７が形成されている。このタンク室４７は通液孔１５ｂを通じて吸入室Ｓに連通している。この吸入室Ｓにはポンプ室Ｐの増圧時に嵌め合い隙間Ｇを通ってポンプ室Ｐの液体の一部が漏れるので、この漏液を吸入室Ｓから通液孔１５ｂを通じてタンク室４７に受け入れることができる。なお、循環される液体は、ポンプ室Ｐ，吸入室Ｓ，タンク室４７、及び図示しない全ての流路にあらかじめ満たされている。
【００４６】
図４〜図６に示すようにモータ部５０は、モータベース５１と、電動モータ５２と、出力歯車５３とを備えている。
【００４７】
モータベース５１はシリンダ本体１２の前記他側壁に固定されている。この固定は、モータベース５１が有した位置決めピン５４，５５を前記位置決め穴１７，１８に夫々挿入させて、シリンダ本体１２に位置決めした状態で、図５に示した複数の固定ねじ５６をシリンダ本体１２にねじ込むことによってなされている。
【００４８】
電動モータ５２にはステッピングモータが使用されている。この電動モータ５２は図示しないモータドライバにより適当時間駆動される。電動モータ５２はモータベース５１にねじ止めされている。電動モータ５２の出力軸５２ａには出力歯車５３が固定されている。なお、出力軸５２ａに歯を刻んで出力歯車５３を出力軸５２ａと一体に作ることも可能である。このモータ部５０は、ポンピング部材４１が伸びる方向（図４〜図６において上方）に出力軸５２ａ及び出力歯車５３を配置して、既述のようにシリンダ本体１２にモータベース５１を固定することによりポンプ１０の側方に並べられている。
【００４９】
図４〜図６に示すように伝動部６０は、ポンプ１０とモータ部５０とにわたって配置されている。こうした伝動部６０とポンプ１０とモータ部５０との配置により、ポンプ１０に対してその軸方向に連続してモータ部５０が連続して配置されることがないから、冷却液吐出し装置１全体の長さが短く、この装置１をコンパクトにできる。
【００５０】
伝動部６０は、伝動部ベース６１と、カバー６２と、伝動要素６３と、運動変換部６４と、駆動部材６５とを備えている。
【００５１】
平面視長方形状の伝動部ベース６１は、モータベース５１の出力軸５２ａ側の端面に凹凸嵌合により位置決めされて、第２の押え部材３９を覆って配置されている。平面視長方形状のカバー６２は、モータベース５１とは反対側から伝動部ベース６１に被されて、このベース６１に凹凸嵌合により位置決めされている。重ね合わされた伝動部ベース６１とカバー６２とは、これらを挿通してモータベース５１にねじ込まれた固定ねじ６６（図３及び図５参照）、及び伝動部ベース６１とカバー６２を挿通して第１の押え部材４６にねじ込まれた固定ねじ６７（図３及び図５参照）により、モータ部５０とポンプ１０とに連結されている。伝動部ベース６１とカバー６２とに互いに連続して形成された貫通孔６０ａには出力歯車５３が挿入されている。
【００５２】
伝動要素６３及び運動変換部６４は夫々伝動部ベース６１とカバー６２との間に配置されている。伝動要素６３は伝動部ベース６１とカバー６２との夫々に対応して設けた一対の軸受６７に回転自在に支持されて、同様に運動変換部６４は伝動部ベース６１とカバー６２との夫々に対応して設けた一対の軸受６８に回転自在に支持されている。
【００５３】
伝動要素６３は大歯車６３ａと小歯車６３ｂとを有している。大歯車６３ａは出力歯車５３に噛み合わされている。運動変換部６４は歯車６４ａ付きのカム体であって、その歯車６４ａは小歯車６３ｂに噛み合わされている。運動変換部６４はその軸線に対して斜めでかつリング状に連続するカム溝６４ｂを有している。
【００５４】
駆動部材６５は、ガイド軸６９にその軸方向に沿って摺動自在に支持されている。図３〜図５に示すようにガイド軸６９は、その一端がカバー６２の一つの隅部に接続され、他端が第１の押え部材４６の一つの隅部に接続されて、ピストン３１と平行に配置されている。これによりガイド軸６９が、ポンプ１０とモータ部５０とが並んだ方向に対して斜めにずれて配置されるので、伝動部６０を大型化することなく、その投影領域にガイド軸６９及びこれに支持された駆動部材６５を納めることができる。
【００５５】
駆動部材６５は、その一端部に側方に突出するカム従動子として例えばローラ６５ｄを有している。ローラ６５ｄはカム溝６４ｂに転接するように挿入されている。運動変換部６４の回転運動はカム溝６４ｂとローラ６５ｄとの係合を介して駆動部材６５の往復運動に変換されるので、駆動部材６５はガイド軸６９を案内としてピストン３１の軸方向に沿って往復移動可能に設けられている。したがって、後述のようにピストン３１を軸方向に往復移動させるのに、一方向回転の電動モータ５２を用いることができる。
【００５６】
駆動部材６５は、その他端側に第１の係止部６５ａと第２の係止部６５ｂを有しているとともに、これらの間に形成された嵌合溝６５ｃを有している。この嵌合溝６５ｃは、前記第２の押え部材３９の周縁部、つまり、第２のフランジ４３の外周に対して外側に突出した食み出し部３９ａの一部に嵌合されている。
【００５７】
前記構成を備えた冷却液吐出し装置１は、既述のようにタンク室４７及び液体が通る部分に液体が満された状態を維持して以下のように使用される。
【００５８】
図６の状態は液体吐出し装置１の非動作状態及び動作状態でのポンプ吸込み工程を示し、図７の状態は冷却液吐出し装置１の動作状態でのポンプ吐出し工程を示している。非動作状態及びポンプ吸込み工程では、モータ部５０が待機状態にあるので、ポンピング部材４１は伸びた状態に保持されている。
【００５９】
モータ部５０の電動モータ５２が動作されると、出力歯車５３の回転が伝動要素６３を介して運動変換部６４に減速されて伝動されるので、運動変換部６４が所定速度で回転される。この運動変換部６４が180度回転するごとに、そのカム溝６４ｂに係合しているローラ６５ｄを介して駆動部材６５がガイド軸６９に沿って摺動方向を反転して往復移動する。往復移動される駆動部材６５は、シリンダ本体１２に近づく往動時に、第１の係止部６５ａにより第２の押え部材３９をシリンダ本体１２に近付けるように押圧するとともに、シリンダ本体１２から遠ざかる複動時に、第２の係止部６５ｂにより第２の押え部材３９を引っ張ってシリンダ本体１２から遠ざける。
【００６０】
第２の押え部材３９が駆動部材６５でシリンダ本体１２側に押されると同時に、ピストン３１が押し込まれるので、図７に示すようにポンピング部材４１が外側に膨れつつ長さを短くするように可撓変形される。これにより、タンク室４７の内圧が高められると同時に、ピストンヘッド３２が吐出し弁１１ａに近づけられるとともに、ポンプ室Ｐが縮められてその内圧が高められる一方で、吸入室Ｓの容積が拡大してその内圧が下がる。
【００６１】
こうしたピストン３１の押込みが進行するに従い、ピストン３１の逆止め弁３４が閉じ状態となってポンプ室Ｐの内圧が更に高められるので、ポンプ室Ｐ内に充満されている液体が吐出し弁１１ａを押し開いて、この弁１１ａから外部に吐出される。この一方で、圧力が低下する吸入室Ｓには、圧力が高いポンプ室Ｐ内の液体の一部が、シリンダ１１とピストン３１との嵌め合い隙間Ｇを通って流入する。これとともに、吸入室Ｓには、吸入部２８に還流された液体が吸入部２８を通って吸込まれるとともに、ポンピング部材４１で加圧されたタンク室４７内の液体の一部が通液孔１５ｂを通って吸込まれる。嵌め合い隙間Ｇを通って吸入室Ｓに漏れる液体の量、及びタンク室４７から吸入室Ｓに戻される液体の量は、吸入部２８から吸入室Ｓに吸込まれる液体の量に比較して僅かである。嵌め合い隙間Ｇを通る漏液量が僅かであることにより、吐出し弁１１ａを押し開くに十分な液圧をポンプ室Ｐに得ることができる。以上の液体の吐出しは前記カム溝６４ｂによってピストン３１が所定ストローク押し込まれた段階で終了する。なお、ポンピング作動に伴う前記漏液は、嵌め合い隙間Ｇには限るものではなく、用途に応じて他の漏液手段を採用できる。
【００６２】
この後、駆動部材６５が複動されるので、ピストン３１が図７に示す押込み位置から図６に示す引出し位置まで引き戻される。こうしてピストン３１が引き戻されるに従って、そのピストンヘッド３２がシリンダヘッド１３から遠ざけられ、ポンプ室Ｐの容積が拡大しその内圧が低下する一方で、吸入室Ｓの容積が減ってその内圧が上昇するので、逆止め弁３４が開いてポンプ室Ｐと吸入室Ｓとが連通する。このため、吸入室Ｓ内の液体が連通路３５を通ってポンプ室Ｐに補給される。
【００６３】
同時に、ピストン３１が引き戻されるに従って、ポンピング部材４１は引き伸ばされるように可撓変形されるので、タンク室４７の内圧が低下する。このため、圧力が高い吸入室Ｓ内の液体の一部は、通液孔１５ｂを通ってタンク室４７内に流入して、このタンク室４７に溜められる。
【００６４】
以上のように冷却液吐出し装置１は、シリンダ１１に対するピストン３１の往復移動の繰り返しに伴い、その繰り返し回数に応じた量の液体をポンプ１０によって循環させることができる。この場合、冷却液吐出し装置１は、シリンダ１１のヘッド摺動穴１２ａとピストン３１のピストンヘッド３２との間での液漏れを考慮して液体の吐出し動作を行っている。言い換えれば、ヘッド摺動穴１２ａの内面に弾性的に強く密接されるシールリングを用いることなく、所定量となるように制御された微量の液体をポンプ室Ｐから吐出し弁１１ａを通して排出させている。
【００６５】
これにより、シリンダ１１の内面に弾性的に強く密接して擦られるシールリングを用いた構成のように、シールリングの摩耗を原因とする吐出し量の変化がもたらされることがない。その上、シリンダ１１の内面に対するピストン３１の摺動に伴う摩耗は、これら両者間の嵌め合い隙間Ｇから漏れ出る液体によって抑制できる。したがって、長期間の使用での摩耗に基づく吐出し量の変化が抑制されて、長期間にわたり安定した定量吐出し性能を持続可能である。
【００６６】
これとともに、シリンダ１１の内面に弾性的に強く密接して擦られるシールリングを用いた構成に比較して、シリンダ１１とピストン３１との間での摩擦損失がない。このため、ピストン３１の駆動力が小さくて済むものであり、モータ部５０の電動モータ５２に、よりトルクが小さく、それ故に小形に形成された電動モータを使用可能である。
【００６７】
既述の動作において、ピストン３１は、その軸方向一端部をヘッド摺動穴１２ａに支持されているとともに、軸方向中間部をピストン通孔１５ａに支持されている。これにより、ピストン３１のぐらつきが有効に抑制され、ピストン３１をその軸方向に沿って安定して往復移動させることが可能であるので、定量吐出し動作が円滑である。
【００６８】
又、前記構成の冷却液吐出し装置１では、筒状のポンピング部材４１の内側に形成されたタンク室４７に溜められた液体が、ポンピング部材４１が押されてタンク室４７が増圧される際などに、吸入室Ｓ以外の外部に漏れることは、ポンピング部材４１によって防止されている。
【００６９】
すなわち、ゴム状弾性材料からなるポンピング部材４１の第１のフランジ４２をシリンダ本体１２の奥壁１２ｂと第１の押え部材４６との間に挟着するとともに、ポンピング部材４１の第２のフランジ４３をピストン３１のフランジ押え部３８と第２の押え部材３９との間に挟着して、シリンダ１１とピストン３１とにポンピング部材４１の両端を連結したことによって、フランジ４２，４３自体をシール材として機能させることができる。このため、タンク室４７室から外部への液漏れ防止を、格別なシール部材を要することなく簡単な構成で実現できる。
【００７０】
前記構成の冷却液吐出し装置１では、既述のようにポンピング部材４１の第１のフランジ４２よりも第２のフランジ４３が小径であることを利用し、その外周に対して食み出した第２の押え部材３９の食み出し部３９ａに駆動部材６５の嵌合溝６５ｃを嵌めて、ポンプ１０と伝動部６０とが接続されている。この構成により、ピストン３１の径方向に関して駆動部材６５とピストン軸３３との離間距離が短くなる。このため、ポンプ１０とモータ部５０とが並んだ方向に沿う伝動部６０の長さが大きくなることが抑制され、冷却液吐出し装置１のコンパクト化に貢献できる。
【００７１】
しかも、駆動部材６５を第２の押え部材３９に嵌めてピストン３１を往復移動させることによりポンピング部材４１を強制的に伸縮させているので、ポンピング部材４１の伸縮に要する速度を、駆動機構に依存させて速めることができる。なお、押し縮められたポンピング部材４１を伸ばすには、このポンピング部材４１の弾性による復元作用で自然に伸ばすことも可能である。しかし、この場合には復元時間が長く掛かるので、単位時間当たりのポンピング回数が低下するが、こうした不具合は前記構成ではない。更に、押し縮められたポンピング部材４１を伸ばす速度を速めるのに、コイルばねでポンピング部材４１を伸び方向に付勢することも考えられる。しかし、この場合、部品点数が増えて好ましくないとともに、ポンピング部材４１を押し縮めるのにコイルばねの抵抗が加わって、トルクの大きな電動モータを必要とするか、こうしたモータを使用しない場合にはポンピング部材４１を押し縮め時間が長くなって単位時間当たりのポンピング回数が低下するが、こうした不具合も前記構成ではない。
【００７２】
前記構成の冷却液吐出し装置１では、ポンプ１０、モータ部５０、及び伝動部６０の夫々がユニットとなっているので、これらポンプ１０、モータ部５０、及び伝動部６０の夫々が予めユニットとなった状態で冷却液吐出し装置１全体の組立てができるので、組立て作業性を向上できる。しかも、ポンピング部材４１の第１のフランジ４２より第２のフランジ４３の方が小径であるので、ポンプ１０の組立てにおいては、第１の押え部材４６を用いたシリンダ１１への第１のフランジ４２の取付けと、第２の押え部材３９を用いたピストン３１への第２のフランジ４３の取付けとを、シリンダ１１側に向けて同一方向から実施できる。この点で、ポンプ１０の組立てにおいてポンピング部材４１の取付け作業性がよい。
【００７３】
なお、本発明の液体吐出し装置は、既述の冷却液循環用以外の用途、例えば微量の薬液注入用などに使用できるとともに、これら以外の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体吐出し装置を示す正面図。
【図２】図１の液体吐出し装置を示す下面図。
【図３】図１の液体吐出し装置を示す斜視図。
【図４】図１の液体吐出し装置を一部切欠くとともに拡大して示す斜視図。
【図５】図１の液体吐出し装置を分解して示す斜視図。
【図６】図１の液体吐出し装置を示す断面図。
【図７】図１の液体吐出し装置のポンプを拡大して示す断面図。
【図８】図７のポンプが備えるポンピング部材を示す断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１…冷却液吐出し装置（液体吐出し装置）
１０…ポンプ
１１…シリンダ
１１ａ…吐出し弁
１２…シリンダ本体
１２ａ…ヘッド摺動穴
１３…シリンダヘッド
１５ａ…ピストン通孔
１５ｂ…通液孔
１６…フランジセット溝
２０…ヘッド本体
２８…吸入部
３１…ピストン
３２…ピストンヘッド
３３…ピストン軸
Ｐ…ポンプ室
Ｓ…吸入室
Ｇ…嵌め合い隙間
３４…逆止め弁
３５…連通路
３８…フランジ押え部
３９…第２の押え部材
３９ａ…食み出し部
４１…ポンピング部材
４２…第１のフランジ
４３…第２のフランジ
４２ａ，４３ａ…環状凸部
４６…第１の押え部材
４７…タンク室
５０…モータ部（駆動機構）
５２…電動モータ
５２ａ…出力軸
５３…出力歯車
６０…伝動部（駆動機構）
６４…運動変換部
６４ｂ…カム溝
６５…駆動部材
６５ａ…第１の係止部
６５ｂ…第２の係止部
６５ｃ…嵌合溝
６５ｄ…ローラ
６９…ガイド軸
【図１】
2006104965.tif 000003
【図２】
2006104965.tif 000004
【図３】
2006104965.tif 000005
【図４】
2006104965.tif 000006
【図５】
2006104965.tif 000007
【図６】
2006104965.tif 000008
【図７】
2006104965.tif 000009
【図８】
2006104965.tif 000010