(57)【要約】【課題】本発明は、上記課題を解決すべく液体を連続して供給送液することができるとともに、液体に内在する気泡等を排除しながら精度よく供給送液することのできる液体ポンプ及び該液体ポンプによる送液方法を提供することを課題とする。【解決手段】吐出用の流路に開閉バルブを介してそれぞれ連結された複数のポンプ本体と該ポンプ本体に液体を供給送液するタンクとからなる液体ポンプであって、前記ポンプ本体のプランジャーの外径はタンクより吸入用の流路を介して供給送液される液体がシリンジとの隙間部を流れるべくシリンジの内径より小径に形成され、且つプランジャーの先端部には、シリンジ内壁に付着している気泡を排除すべくプランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられ、しかもシリンジの開口部側には、プランジャーの表面に付着する気泡を排除するプランジャーシールが設けられていることである。【選択図】図１
2006170178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出用の流路に開閉バルブを介してそれぞれ連結された複数のポンプ本体と該ポンプ本体に液体を供給送液するタンクとからなる液体ポンプであって、前記ポンプ本体のプランジャーの外径はタンクより吸入用の流路を介して供給送液される液体がシリンジとの隙間部を流れるべくシリンジの内径より小径に形成され、且つプランジャーの先端部には、シリンジ内壁に付着している気泡を排除すべくプランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられ、しかもシリンジの開口部側には、プランジャーの表面に付着する気泡を排除するプランジャーシールが設けられていることを特徴とする液体ポンプ。
【請求項２】
吐出口より連続して液体を吐出すべく一方のポンプ本体のプランジャーを作動してシリンジ内より液体を吐出するとともに他方のポンプ本体のプランジャーを逆方向に作動してシリンジ内にタンクより液体を供給送液する液体ポンプによる液体送液方法であって、前記ポンプ本体にプランジャーを作動して液体を供給送液する際、プランジャーとシリンジとの隙間部分より液体を送液するとともにシリンジ内壁及びプランジャーの表面に付着する気泡を排除することを特徴とする液体ポンプによる液体送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、例えば、化学薬品、医薬品等の分析、研究等で使用する気泡の内在を極力排除した精度のよい液体を精密に吐出するのに適する液体ポンプ及び該液体ポンプによる送液方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来、化学薬品、医薬品等の分析、研究等で液体の精密な吐出に使用する液体ポンプとしては、単頭複動ポンプ、単頭ピストンポンプ、ギヤポンプ等が使用されている。【０００３】一般に上記単頭複動ポンプは、液体の充填されたタンクの流路と４方切換バルブを介して連結された第１流路でポンプの一方向に送液しながら、４方切換バルブを介して連結された第２流路と吐出口の設けられた流路とより液体を吐出し、ポンプのストローク端部で前記４方切換バルブを切り換えて、液体の充填されたタンクの流路と４方切換バルブを介して連結された第２流路でポンプの一方向に送液しながら、４方切換バルブを介して連結された第１流路と吐出口の設けられた流路とより液体を吐出することを交互に繰り返す構成であり、また、単頭ピストンポンプは、第２チェック弁を閉鎖し第１チェック弁を開放しピストンポンプを稼働してポンプ内に送液した後、第１チェック弁を閉鎖し第２チェック弁を開放しピストンポンプを稼働してポンプ内の液体を吐出口より吐出する構成であります。【０００４】しかしながら、単頭複動ポンプはポンプの稼働するストロークの端部でそれぞれ流路を４方切換バルブを介して切り換える必要があり、その切り換える間、液体の吐出の流れが停止するという欠点があり、単頭ピストンポンプの場合も同様に、ピストン吸入時に液体の吐出の流れが停止するという欠点があった。【０００５】そこで、液体の吐出の流れが停止しない構成として、第１ポンプ本体１０２（モーター１１４でボールネジ１１６を回転駆動してプランジャー１１２を移動する構成）と第２ポンプ本体１０３（モーター１１５でボールネジ１１７を回転駆動してプランジャー１１３を移動する構成）と、液体の充填された第１タンク１０４と第２タンク１０５と、前記第１ポンプ本体１０２と第１タンク１０４とを連結する第１流路１０６と、前記第２ポンプ本体１０３と第２タンク１０５とを連結する第２流路１０７と、吐出口１０８の設けられた流路１０９と、前記第１流路１０６と流路１０９とをそれぞれ切り換えて連結する第１の三方切換バルブ１１０と、前記第２流路１０７と流路１０９とをそれぞれ切り換えて連結する第２の三方切換バルブ１１１とから構成された液体ポンプ１００が考えられた（図４参照）。【０００６】この液体ポンプ１００は、液体の充填された第１タンク１０４と連結された第１流路１０６を介して第１ポンプ本体１０２及び第２流路１０７を介して第２ポンプ本体１０３にそれぞれ液体を供給送液した状態で、第１三方切換バルブ１１０を切り換えて吐出口１０８の設けられた流路１０９と第１流路１０６とを連結して第１ポンプ本体１０２のプランジャー１１２を駆動して供給された液体を定量値まで送液して一定時間定量吐出し、その後、第１ポンプ本体１０２よりの吐出量の減少に応じて第２三方切換バルブ１１１を切り換えて第２ポンプ本体１０３の第２流路１０７と吐出口１０８の設けられた流路１０９とを連結して第２のプランジャー１１３を駆動して供給された液体を送液して吐出する。
この際、第１ポンプ本体１０２の吐出量の減少に対応して第２ポンプ本体１０３の吐出量を増加し併せた吐出量が定量値となるようにする。そして、その後第１ポンプ本体１０２よりの吐出量がゼロになると第２ポンプ本体１０３のみで液体を定量値を送液して吐出するとともに、第１三方切換バルブ１１０を切り換えて第１ポンプ本体１０２の第１流路１０６と第１タンク１０４の流路とを連結して第１ポンプ本体１０２に液体を供給送液し、第２ポンプ本体１０３よりの吐出量の減少に応じて第１三方切換バルブ１１０を切り換えて第１ポンプ本体１０２の第１流路１０６と吐出口１０８の設けられた流路１０９とを連結して第１ポンプ本体１０２のプランジャー１１２を駆動して供給された液体を送液して吐出する。この際、第２ポンプ本体１０３の吐出量の減少に対応して第１ポンプ本体１０２の吐出量を増加し併せた吐出量が定量値となるようにする。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】しかしながら、上記従来の装置は、連続した定量の液体の供給送液には適しているものの、各ポンプ本体への液体の供給送液はプランジャーを移動して先端側（吐出口側）よりシリンジ内に供給送液しているため、プランジャーを後退させて液体をシリンジ内に供給送液する際、シリンジ内が負圧になり液中の溶剤等が蒸発し気泡として露出、又はシリンジ内の気圧差、温度差により気泡が発生する。また、液体に内在する微小な気泡がシリンジ内壁面及びプランシャー表面に付着しやすく、これを放置すると順次発生する微小な気泡が次の微小な気泡を取り込み徐々に成長する。このため、気泡を極力排除した精度のよい液体の送液には適さない構成であった。
【０００８】また、上記気泡が液中に内在すると気泡は圧縮性が液体に対して非常に大きいために又は内在する気泡の量が一定でないために、プランジャーの移動を正確に制御しても、定量の液体の供給送液ができない。さらに、流路内の微小な凹凸による乱流が気泡を発生させる他、初回の液注入時空気と液体との置換が充分に行われず内部に気泡が残留する。特に上記のような２本のポンプ本体を切り換えて使用する液体ポンプにおいては、切換え時に、立ち上げ側のポンプは低速域より供給送液を始めるので、僅かな気泡の存在であっても供給送液の流量のみだれが発生し、微小な供給送液が要求される化学実験等に大きな影響を与えるという問題点があった。
【０００９】そこで本発明は、上記課題を解決すべく液体を連続して供給送液することができるとともに、液体に内在する気泡等を排除しながら精度よく供給送液することのできる液体ポンプ及び該液体ポンプによる送液方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】本発明の課題を解決するための第１の手段は、吐出用の流路に開閉バルブを介してそれぞれ連結された複数のポンプ本体と該ポンプ本体に液体を供給送液するタンクとからなる液体ポンプであって、前記ポンプ本体のプランジャーの外径はタンクより吸入用の流路を介して供給送液される液体がシリンジとの隙間部を流れるべくシリンジの内径より小径に形成され、且つプランジャーの先端部には、シリンジ内壁に付着している気泡を排除すべくプランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられ、しかもシリンジの開口部側には、プランジャーの表面に付着する気泡を排除するプランジャーシールが設けられていることを特徴とする。
【００１１】本発明の第２の手段は、吐出口より連続して液体を吐出すべく一方のポンプ本体のプランジャーを作動してシリンジ内より液体を吐出するとともに他方のポンプ本体のプランジャーを逆方向に作動してシリンジ内にタンクより液体を供給送液する液体ポンプによる液体送液方法であって、前記ポンプ本体にプランジャーを作動して液体を供給送液する際、プランジャーとシリンジとの隙間部分より液体を送液するとともにシリンジ内壁及びプランジャーの表面に付着する気泡を排除することを特徴とする。
【発明の作用及び効果】
【００１２】本発明の作用は、一方のポンプ本体のプランジャーを吐出口側に作動してシリンジ内に充填された液体を吐出するとともに他方のポンプ本体のプランジャーを逆方向に作動してプランジャーとシリンジとの隙間部分より液体をシリンジ内にタンクより供給送液する。シリンジ内に液体を供給送液する際、プランジャーの先端部には、プランジャーの外径より拡径でシリンジの内径より小径に形成されたリングが設けられているために、シリンジ内壁に付着している気泡を該リングがかき落とし、またシリンジの開口部側にはプランジャーシールが設けられているために、プランジャーの表面に付着する気泡を排除することができる。
【００１３】そして、一方のポンプ本体による液体の吐出量に応じて、他方のポンプ本体よりプランジャーを作動して液体を徐々に吐出して一定量を吐出するとともに、一方のポンプ本体による液体の吐出が終了すると、他方のポンプ本体だけで液体を一定量吐出する。その後、他方のポンプ本体のプランジャーを作動してプランジャーとシリンジとの隙間部分より液体をシリンジ内にタンクより供給送液する。以上のように、それぞれのポンプ本体のプランジャーを作動することで連続した液体の一定量の吐出を可能とした。
【００１４】しかも、液体をシリンジ内に供給送液する際、プランジャーとシリンジとの隙間部分より供給することかできるために急激な供給送液とならず気泡の発生をできるだけ抑えることができる他、発生した微小の気泡もプランジャーを移動することで容易にハイ状することができる。
【００１５】このように、本発明の液体ポンプは気泡の発生を極力抑えることができ、且つ気泡を排除することができるので、精度の良い液体送液が可能となり、微小な供給送液が要求される化学実験、材料分析、接着剤等の微量塗布に適切に使用することができる。
【００１６】また、ポンプの吐出量を微調整しながら制御することができるので、一定値の吐出量の制御が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態・実施例】
【００１７】以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明する。図１は、本発明の液体ポンプの一実施例を示す概略説明図であり、図２は液体ポンプのプランジャーシール及びガイドを示す概略説明断面図であり、図３は、液体ポンプの始動時供給状態を示す概略グラフであり、図４は従来の液体ポンプを示す概略説明図である。
【００１８】本発明の液体ポンプ１は、立体構造で立設状態に設置された第１ポンプ本体２と第２ポンプ本体３と、上部側に設けられた液体の充填された第１タンク４と第２タンク５と、前記第１ポンプ２と第１タンク４とを連結する第１流路６と、前記第２ポンプ３と第２タンク５とを連結する第２流路７と、吐出口８の設けられた流路９とから構成されている。
【００１９】前記第１ポンプ本体２、第２ポンプ本体３は、先端に吐出口１１、１２の設けられたシリンジ１３、１４と、該シリンジ１３、１４内に設けられ、シリンジ１３、１４内壁との間に液体が流れるのに充分でできるだけ狭い隙間Ｃを有するべくシリンジ１３、１４径Ａより小径Ｂに形成されたプランジャー１５、１６と、シリンジ１３、１４の開口部１７、１８側に設けられたプランジャーシート部１９、２０から構成されている。プランジャー１５、１６の先端側にはシリンジ１３、１４径Ａより小径Ｂで、プランジャー１５、１６の径Ｂより拡径Ｄに形成されたリング体２１、２２が設けられ、プランジャー１５、１６が移動することでシリンジ１３、１４内壁に付着した微小な気泡をかき除くべく構成されている。
【００２０】プランジャー１５、１６の後端側にはプランジャー１５、１６を上下方向に駆動するプランジャー駆動機構２３、２４が設けられている。
【００２１】前記プランジャーシート部１９、２０は、開口部１７、１８内側に形成されたメステーパー状に形成された嵌合部２５、２６と、該嵌合部２５、２６のメステーパーに先端側を嵌合すべくオステーパー状に形成されナイロン、テフロン等の軟質材料で構成されたガイドスリーブ２７、２８と、該ガイドスリーブ２７、２８にプランジャー１５、１６を挿入後該ガイドスリーブ２７、２８を後方より押圧しプランジャー１５、１６の表面に密接状態とする締付具２９，３０とから構成することで接液部に空気だまりができないようにしてある。
【００２２】前記第１タンク４と第１ポンプ本体２とを連結する第１流路６、前記第２タンク５と第２ポンプ本体３とを連結する第２流路７は、開閉バルブ３１、３２を介してシリンジ１３、１４の嵌合部２５、２６側のメステーパー部分近傍に連結されている。
【００２３】前記吐出口８の設けられた流路９は開閉バルブ３３、３４を介してシリンジ１３、１４の吐出口１１、１２と連結されている。前記開閉バルブ３１、３２、開閉バルブ３３、３４は、電動又はエア駆動等で個別に開閉駆動すべく構成されている。
【００２４】前記プランジャー駆動機構２３、２４と開閉バルブ３１、３２、開閉バルブ３３、３４の駆動とは、別体の制御盤（コントローラー図示せず）で制御すべく構成されている。
【００２５】本発明の液体ポンプ１は上記のように構成され、次に該液体ポンプ１の使用について説明する。
【００２６】予め、制御盤でプランジャーの駆動機構２３、２４と開閉バルブ３１、３２、開閉バルブ３３、３４の駆動の条件を設定し、初回の液体供給時の各流路内の気泡を洗い流す様に高速で液を流すようにプログラムしておき、第１タンク４、第２タンク５に所望の液体を充填する。
【００２７】次に、前記設定に沿って第１ポンプ本体２の供給送液側の流路６に設けられた開閉バルブ３１を閉じ、吐出送液側の流路９に設けられた開閉バルブ３３を開き、プランジャー１５をシリンジ１３内に押し込み移動してプランジャー１５の断面積×押し込み量の体積の液を吐出する。この際、第２ポンプ本体３の供給送液側の流路６に設けられた開閉バルブ３２を開き、吐出送液側の流路９に設けられた開閉バルブ３４を閉じ、プランジャー１６をシリンジ１４内で上方に引き上げ移動してプランジャー１６の断面積×引き上げ量の体積の液を第２タンク５より供給送液する。
【００２８】その後、第１ポンプ本体２よりの吐出量の減少に応じて、第２ポンプ本体３より吐出送液して全体の吐出量を一定にたもち、第１ポンプ本体２よりの吐出量が終了すると、第２ポンプ本体３のみ吐出量を一定にたもつ。
【００２９】そして、第１ポンプ本体２の供給送液側の流路６に設けられた開閉バルブ３１を開き、吐出送液側の流路９に設けられた開閉バルブ３３を閉じ、プランジャー１５をシリンジ１３内で上方に引き上げ移動してシリンジ１３内に液体を供給送液する。以上を繰り返すことにより連続した液体の吐出が可能となる。
【００３０】上記シリンジ１３、１４内に液体を供給送液する場合において、液体の供給がプランジャー１５、１６とシリンジ１３、１４の内壁との隙間Ｃよりシリンジ１３、１４の内壁に沿って供給されるために供給時の温度上昇、気圧の変化を従来の直接供給に比し抑えることができるので、気泡の発生を抑えることができる。また、プランジャー１５、１６をプランジャーシート部１９、２０近傍まで上方へ引き上げ移動すると、プランジャー１５、１６の表面に付着した液体に内在した微小な気泡はプランジャーシート部１９、２０のガイドスリーブ２７、２８の密接により確実に取り除かれるとともに、シリンジ１３、１４の内壁に付着した気泡はプランジャー１５、１６の先端側に設けられたリング２１、２２によりかき落とすように取り除かれることとなる。
【００３１】また、液体がシリンジ１３、１４内に供給送液されると液中の気泡は浮上してシリンジ１３、１４の上部側（プランジャーシート部１９、２０側）へ集まる。この気泡の取り除き方法は、開閉バルブ３１、３２及び開閉バルブ３３、３４を液体供給状態と同様にし、この状態でプランジャー１５、１６をシリンジ１３、１４内に押し込むと気泡は流路６、７から開閉バルブ３１、３２を介して第１タンク４、第２タンク５内に排出され、第１タンク４、第２タンク５内を浮上して大気中に放出される。従って、次の液体のシリンジ１３、１４内への供給送液の際、再度の気泡が吸入されない。
【００３２】上記プランジャー１５、１６のシリンジ１３、１４内への押し込み量は、気泡の存在量が不定量であるために、実験値、又はシリンジ１３、１４の内圧の検出、プランジャーの駆動機構２３、２４のモーター（図示せず）への負荷等を検出することで決定する。
【００３３】このように、本発明は、液体を連続して吐出するだけでなく、気泡の除去を確実に行うことができ、精度の高い液体を吐出することができる。
で、微小流速から高速流ポンプまで提供することができる。
【００３４】液中の気泡を完全に排除することにより、制御曲線に沿った流量を得ることができ、２連ポンプでありながら、継ぎ目のない連続流が可能となった。
【００３５】プランジャーの動きと、液体供給送液側の開閉バルブの開閉のみでシリンジ内の気泡の排除が行えるために、吐出中のポンプ側に悪影響を与えることがない。
【００３６】プランジャーの外周表面とシリンジの内壁は接触しない構成であるために、粗い粒子のあに液体（例えば、液晶のスペーサー、エポキシ樹脂のガラス粒子等のある液体）でも使用することができる等、使用範囲も広範囲である。
【００３７】上記実施例では、ポンプ本体の数を２本で構成したが、本発明においては２本で構成することに限定するものでなく、２本以上で構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明の液体ポンプの一実施例を示す概略説明図。
【図２】は液体ポンプのプランジャーシール及びガイドを示す概略説明断面図。
【図３】は液体ポンプの始動時供給状態を示す概略グラフ。
【図４】は従来の液体ポンプを示す概略説明図。
【符号の説明】
１  液体ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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