(57)【要約】【課題】精度良く定量吐出を行うプランジャポンプおよび定量吐出装置を提供する。【解決手段】プランジャポンプ２０は、内部にポンプ室２５が形成されたポンプ本体２４と、ポンプ室２５に対して進退動作するプランジャとを備え、ポンプ本体２４は、ポンプ室２５へ液体を導入するための導入路２１と、ポンプ室２５から液体を導出するための導出路２２と、プランジャの進退方向の一端側に前記ポンプ室２５と連通して設けられ前記プランジャを前記ポンプ室２５から退出させる退出通路５１とを備え、退出通路５１は、前記プランジャが往復動可能であり前記プランジャの外径と略同一の通路幅を有し、通路壁にはプランジャの往復動作により開閉されるエア抜き口５２ａが開口している。【選択図】図１
2019206946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、
前記ポンプ室に対して進退動作するプランジャとを備え、
前記ポンプ本体は、
前記ポンプ室へ液体を導入するための導入路と、
前記ポンプ室から液体を導出するための導出路と、
前記プランジャの進退方向の一端側に前記ポンプ室と連通して設けられ前記プランジャを前記ポンプ室から退出させる退出通路とを備え、
前記退出通路は、前記プランジャが往復動可能であり前記プランジャの外径と略同一の通路幅を有し、通路壁には前記プランジャの往復動作により開閉されるエア抜き口が開口しているプランジャポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ本体は、前記プランジャの外径より大きい内径の前記ポンプ室と、前記ポンプ室の前記一端側に連続して設けられ前記ポンプ室の内径より大きい内径の室とが設けられ、
前記室に、前記退出通路および前記エア抜き口を有する組付けブロックが、前記退出通路が前記ポンプ室と連通するように嵌め込まれている請求項１に記載のプランジャポンプ。
【請求項３】
前記ポンプ本体は、前記室と連通するエア抜き路が設けられ、
前記組付けブロックは、前記エア抜き口を有するエア抜き孔が形成されており、前記エア抜き孔が前記エア抜き路と連通するように嵌め込まれている請求項２に記載のプランジャポンプ。
【請求項４】
前記組付けブロックは、前記外周面を周方向に一周する外周路を有し、前記エア抜き孔により前記退出通路と前記外周路とが連通しており、前記外周路は前記エア抜き路と連通している請求項３に記載のプランジャポンプ。
【請求項５】
前記エア抜き口およびエア抜き孔は、前記組付けブロックの周方向に複数設けられている請求項２から４のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項６】
前記組付けブロックの前記退出通路には、前記ポンプ室側の端部に、端に向けて通路幅が大きくなるテーパー部が形成されている請求項２から５のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項７】
前記エア抜き路は、前記ポンプ本体の外側より取り外し可能な栓により閉鎖される請求項２から６のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項８】
前記室には、前記組付けブロックに連続して、前記プランジャが摺動可能に密接に嵌合するシール部材が設けられている請求項２から８のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のプランジャポンプと、
前記プランジャポンプの導入路を開閉する第1の弁と、
前記プランジャポンプの導出路を開閉する第２の弁と、
前記プランジャを往復動させるプランジャ駆動機構と、
前記プランジャ駆動機構による前記プランジャの往復動と、前記第1の弁および前記第２の弁の開閉動作とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
エア抜き動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を開とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を閉とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記退出通路のエア抜き口よりも後退させることで前記エア抜き口を開き、
定量吐出動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を閉とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を開とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記ポンプ室に前進動作させる、液体定量吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプおよび液体定量吐出装置に関し、特に、精度良く定量吐出を行うプランジャポンプおよび液体定量吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、ポンプ室に対して進退動作するプランジャとを備えたプランジャポンプが提案されている（例えば、特許文献１）。プランジャポンプは、ポンプ室に液体を導入するための導入路と、ポンプ室より液体を導出するための導出路とが設けられており、導入路には液体が収容された液体収容容器が連結されている。液体がポンプ室に充填された状態で、導入路を閉、導出路を開とし、プランジャを前進動作させることで、ポンプ室に挿入されたプランジャの体積分の液体がポンプ室の導出路から導出し、液体の定量吐出が行われる。導出路を閉、導入路を開とし、プランジャをポンプ室に対して後退動作させることで導入路から液体が吸引される。
【０００３】
このようなプランジャポンプにおいて、ポンプ室にエア（空気）が混入すると、プランジャをポンプ室に前進動作させた際にエアに圧力が加わって体積が小さくなり、ポンプ室から所定量の液体が吐出されないという問題がある。特に、エアの混入は、プランジャポンプの導入路に連結された液体収容容器を交換する際に多く発生する。液体収容容器の交換時には液体収容容器をいったん取り外すため、導出路からポンプ室に多くのエアが入り込む。また、メンテナンス等によりプランジャポンプの内部を洗浄した後に、ポンプ室に液体を満たす際にもエアが入り込む。
【０００４】
ポンプ室に混入したエアを抜くために、例えば図９に示すプランジャポンプには、ポンプ本体１のポンプ室２の内部と外部とを連通させるエア抜き路３が設けられている。プランジャポンプを動作させる際には、定量吐出動作に先立ちエア抜き路３を用いてエア抜き動作を行う。エア抜き動作においては、まず、エア抜き路３を閉鎖する栓６を外してエア抜き路３を外部と連通させた開状態とし、液体の導出路４の弁４ａを閉状態とする。そして、導入路５の弁５ａを開いて導入路５に連結された液体収容容器（図示せず）から液体を導入し、ポンプ室２を介してエア抜き路３から導出させる。この際、ポンプ室２や導入路５、導出路４にあるエアも液体と一緒にポンプ室から出ていく。エア抜き路３の開口から出る液体にエアが混じっていないことを作業者が目視で確認すると、液体の導入を停止して液体の導入路５を閉状態とし、エア抜き路３の外部の開口を栓６で塞ぐ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３９０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにエア抜き動作の完了時にはエア抜き路３は栓６により外部から閉塞される。しかし、栓６による閉塞時にエア抜き路３にエアが入り込こんでしまい、ポンプ室から所定量の液体が吐出されず、定量吐出の精度が悪くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、精度良く定量吐出を行うプランジャポンプおよび液体定量吐出装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるプランジャポンプは、内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、前記ポンプ室に対して進退動作するプランジャとを備え、前記ポンプ本体は、前記ポンプ室へ液体を導入するための導入路と、前記ポンプ室から液体を導出するための導出路と、前記プランジャの進退方向の一端側に前記ポンプ室と連通して設けられ前記プランジャを前記ポンプ室から退出させる退出通路とを備え、前記退出通路は、前記プランジャが往復動可能であり前記プランジャの外径と略同一の通路幅を有し、通路壁には前記プランジャの往復動作により開閉されるエア抜き口が開口している。
【０００９】
上記の構成によれば、エア抜き動作においては、プランジャを退出方向に移動させて退出通路のエア抜き口を開口させ、導出路を閉状態、導入路を開状態とする。そして、導入路から液体を注入し、ポンプ室を通過させてエア抜き口から導出させる。この際、ポンプ室や導入路、導出路に溜まっているエアは液体と一緒にエア抜き口から出ていく。エアが十分にポンプ室から出ていくと、プランジャをエア抜き口が閉鎖される位置まで前進させるとともに、導出路、導入路を閉状態としてエア抜き動作を終了させる。
【００１０】
定量吐出動作においては、導出路を開状態、導入路を閉状態とした状態で、プランジャを、エア抜き口が閉鎖されている位置からポンプ室に対して前進動作させる。すると、ポンプ室に挿入されたプランジャの体積分の液体がポンプ室の導出路から導出し、液体の定量吐出が行われる。液体が吐出されると、導出路を閉状態、導入路を開状態とした状態で、プランジャを、エア抜き口が閉鎖されている位置までポンプ室から後退動作させる。上記の動作は所望の回数繰り返される。
【００１１】
プランジャは外径が退出通路の通路幅と略同一であり、エア抜き動作の終了時にはエア抜き口は退出通路側からプランジャにより閉鎖される。このため、エア抜き口の閉鎖時にポンプ室にエアが入り混むことがない。また、エア抜き口に連通するエア抜き孔を外部から栓により閉鎖してエア抜き口と栓との間にエアが残った場合であっても、エア抜き口は退出通路側からプランジャにより閉鎖されているため、残ったエアは定量吐出動作には影響しない。このため、精度良く定量吐出を行うことができる。
【００１２】
好ましい実施形態においては、前記ポンプ本体は、前記プランジャの外径より大きい内径の前記ポンプ室と、前記ポンプ室の前記一端側に連続して設けられ前記ポンプ室の内径より大きい内径の室とが設けられ、前記室に、前記退出通路および前記エア抜き口を有する組付けブロックが、前記退出通路が前記ポンプ室と連通するように嵌め込まれている。
【００１３】
この実施形態においては、前記ポンプ本体は、前記室と連通するエア抜き路が設けられ、前記組付けブロックは、前記エア抜き口を有するエア抜き孔が形成されており、前記エア抜き孔が前記エア抜き路と連通するように嵌め込まれている。
【００１４】
この実施形態においては、前記組付けブロックは、前記外周面を周方向に一周する外周路を有し、前記エア抜き孔により前記退出通路と前記外周路とが連通しており、前記外周路は前記エア抜き路と連通していてもよい。
【００１５】
この実施形態においては、前記エア抜き口は、前記組付けブロックの周方向に複数設けられていてもよい。
【００１６】
この実施形態においては、前記組付けブロックの前記退出通路には、望ましくは、前記ポンプ室側の端部に、端に向けて通路幅が大きくなるテーパー部が形成されている。
【００１７】
この実施形態においては、前記エア抜き路は、前記ポンプ本体の外側より取り外し可能な栓により閉鎖されていてもよい。
【００１８】
この実施形態においては、前記室には、前記組付けブロックに連続して、前記プランジャが摺動可能に密接に嵌合するシール部材が設けられていてもよい。
【００１９】
本発明の液体定量吐出装置は、上記のいずれかのプランジャポンプと、前記プランジャポンプの導入路を開閉する第1の弁と、前記プランジャポンプの導出路を開閉する第２の弁と、前記プランジャを往復動させるプランジャ駆動機構と、前記プランジャ駆動機構による前記プランジャの往復動と、前記第1の弁および前記第２の弁の開閉動作とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、エア抜き動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を開とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を閉とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記退出通路のエア抜き口よりも後退させることで前記エア抜き口を開とし、定量吐出動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を閉とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を開とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記ポンプ室に前進動作させる。
【００２０】
上記の構成によれば、エア抜き動作を行う際には、制御装置は第１の弁を制御して導入路を開とし、第２の弁を制御して導出路を閉とし、プランジャ駆動機構を制御してプランジャを退出通路のエア抜き口よりも後退させることでエア抜き口を開とする。そして、導入路から液体を注入し、ポンプ室を通ってエア抜き口から導出させる。この際、ポンプ室や導入路、導出路に溜まっているエアは液体と一緒にエア抜き口から出ていく。エアが十分にポンプ室から出ていくと、プランジャをエア抜き口が閉鎖される位置まで前進させるとともに、導出路、導入路を閉状態としてエア抜き動作を終了させる。
【００２１】
定量吐出動作においては、制御装置は第１の弁を制御して導入路を閉とし、第２の弁を制御して導出路を開とし、プランジャ駆動機構を制御してプランジャをポンプ室に前進動作させる。ポンプ室に挿入されたプランジャの体積分の液体がポンプ室の導出路から導出し、液体の定量吐出が行われる。液体が吐出されると、第２の弁を制御して導出路を閉とし、第１の弁を制御して導入路を開とし、プランジャ駆動機構を制御してプランジャをエア抜き口が閉鎖されている位置までポンプ室から後退動作させる。上記の動作は所望の回数繰り返される。
【００２２】
プランジャは外径が退出通路の通路幅と略同一であり、エア抜き動作の終了時にはエア抜き口は退出通路側からプランジャにより閉鎖される。このため、エア抜き口の閉鎖時にポンプ室にエアが入り込むことがない。また、エア抜き口に連通するエア抜き孔を外部から栓により閉鎖してエア抜き口と栓との間にエアが残った場合であっても、エア抜き孔は退出通路側からプランジャにより閉鎖されているため、残ったエアは定量吐出動作には影響しない。このため、精度良く定量吐出を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、精度良く定量吐出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体定量吐出装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】液体定量吐出装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】組付けブロックの斜視図である。
【図４】液体定量吐出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】エア抜き動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）はエア抜き動作の説明図である。
【図７】定量吐出動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は定量吐出動作の説明図である。
【図９】従来技術を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、プランジャ２３の進退方向を図１における上下方向とし、前進方向を下方向、退出方向を上方向ともいう。
【００２６】
図１〜図４は、本発明の一実施形態の液体定量吐出装置１０を示す。液体定量吐出装置１０は、図１、図２に示すように、プランジャポンプ２０と、プランジャポンプ２０の導入路２１を開閉する弁１２（「第１の弁」ともいう。）と、プランジャポンプ２０の導出路２２を開閉する弁１３（「第２の弁」ともいう。）と、プランジャ２３を往復動させるプランジャ駆動機構４０と、プランジャ駆動機構４０によるプランジャ２３の往復動と、第１の弁１２および第２の弁１３の開閉動作とを制御する制御装置１１（図４）とを備えている。なお、液体定量吐出装置１０が吐出する液体の種類は特に限定されない。また、液体は、液体の中に固体が分散された状態の液体も含む。
【００２７】
プランジャポンプ２０は、内部にポンプ室２５が形成されたポンプ本体２４と、ポンプ室２５に対して進退動作するプランジャ２３とを備えている。ポンプ本体２４は、内部にプランジャ２３の外径より大きい内径を有するポンプ室２５と、ポンプ室２５へ液体を導入するための導入路２１と、導入路２１より上方位置にポンプ室２５から液体を導出するための導出路２２と、ポンプ室２５の一端側、図１における上側に、ポンプ室２５に連続して設けられポンプ室２５の内径より大きい内径の室２６と、室２６と連通するエア抜き路２７とを備えている。導入路２１、導出路２２、エア抜き路２７は、ポンプ本体２４にそれぞれ１つずつ設けられている。
【００２８】
室２６は、上端が開口しており、開口から図３に示す略円筒状の組付けブロック５０が嵌め込まれている。組付けブロック５０は上下に貫通する中空部を有しており、中空部は、ポンプ室２５と連通しプランジャ２３をポンプ室２５から退出させる退出通路５１を構成している。退出通路５１は、プランジャ２３が往復動可能でありプランジャ２３の外径と略同一の通路幅を有している。退出通路５１の通路壁には、軸線方向の中央部に、エア抜き口５２ａが開口している。エア抜き口５２ａはエア抜き孔５２と連通し、エア抜き孔５２を介して退出通路５１と後述する外周路５４とが連通する。エア抜き口５２ａは、プランジャ２３の往復動作により開閉される。
【００２９】
エア抜き孔５２は、本実施形態では、周方向に等間隔の位置に４つ設けられている。なお、エア抜き孔５２の数は４つに限定されず、１つでもよく、２または３つでもよく、５以上であってもよい。
【００３０】
組付けブロック５０の外周面５０ａには、一周にわたって径方向に突出する鍔状の突出部材５３が２つ設けられている。突出部材５３の間の空間は外周路５４を構成し、突出部材５３の間の外周面５０ａにはエア抜き孔５２が開口し、この開口５２ｂによって退出通路５１と外周路５４とを連通させている。組付けブロック５０が室２６に嵌め込まれた状態で、外周路５４はポンプ本体２４のエア抜き路２７と連通している。ポンプ室２５から退出通路５１に移動したエアは、退出通路５１から複数のエア抜き孔５２を経て外周路５４に移動し、外周路５４を通り、ポンプ本体２４のエア抜き路２７から外部に出ていく。
【００３１】
組付けブロック５０の外周面５０ａの軸線方向の両端部には一周にわたって径方向に突出する鍔状の鍔部材５５が形成されている。鍔部材５５と突出部材５３との間の空間のそれぞれに、組付けブロック５０の位置ずれを防止し、組付けブロック５０と室２６の内壁との間の隙間から液体が漏れるのを防止するためのＯリング５６が装着されている。
【００３２】
突出部材５３および鍔部材５５は、直径が室２６の内径よりもわずかに小さく、組付けブロック５０を室２６に嵌め込むことが可能である。
【００３３】
組付けブロック５０の退出通路５１のポンプ室２５側の端部には、端に向けて退出通路５１の通路幅が大きくなるテーパー部５７が形成されており、テーパー部５７を介して退出通路５１の内壁がポンプ室２５の内壁と連続する。組付けブロック５０は、合成樹脂により一体に成形されている。
【００３４】
ポンプ本体２４の室２６には、組付けブロック５０よりも上側に、組付けブロック５０に連続して、プランジャ２３が摺動可能に貫通する貫通孔２８ｃを有するシール部材取り付けブロック２８が嵌め込まれている。シール部材取り付けブロック２８には、プランジャ２３が摺動可能に密接に嵌合する環状のシール部材２８ｂが嵌め込まれている。シール部材２８ｂは、例えばスプリングパッキンであるが、これに限定されず、液体が貫通孔２８ｃとプランジャ２３との間から外部に漏れるのを防止できればいずれのシール部材２８ｂであってもよい。シール部材取り付けブロック２８は、シール部材取り付けブロック２８ｂと室２６の内壁との間で液体の漏れを防止するためのＯリング２８ａを有している。
【００３５】
シール部材取り付けブロック２８の上方には、ポンプ本体２４の室２６の上端の開口を封鎖し、プランジャ２３が摺動可能に貫通する貫通孔２９ａが形成された封鎖部材２９が図示しないネジ等により取り付けられている。
【００３６】
プランジャ２３は、封鎖部材２９の貫通孔２９ａ、シール部材取り付けブロック２８の貫通孔２８ｃ、組付けブロック５０の退出通路５１を貫通して往復動し、この往復動によりプランジャ２３の先端はポンプ室２５に対して進退動作する。
【００３７】
ポンプ本体２４の外周面のエア抜き路２７に対応する部位には、取り外し可能な栓３１を有する栓取り付け部材３０が図示しないネジ止め等の取り付け手段により取り付けられている。栓取り付け部材３０にはエア抜き路２７と連通する栓取付用孔３２が形成されており、栓取付用孔３２に外側から栓３１を挿入することで、エア抜き路２７が閉鎖されている。栓取り付け部材３０とポンプ本体２４の外周面５０ａとの間にはＯリング３０ａが設けられている。
【００３８】
第１の弁１２は、ポンプ本体２４の外周面の導入路２１に対応する部位に取り付けられており、導入路２１を開閉している。第１の弁１２は、導入路２１と連通する通路１２ｃを開閉する第１の弁部材１２ａと、第１の弁部材１２ａを駆動する第１の弁駆動部１２ｂ（図４）とを備える。第１の弁１２は、例えばニードルとソレノイド等のアクチュエータ（図示せず）とを備えるニードル弁であるが、これに限定されず、導入路２１を開閉できればいずれの構成であってもよい。図示しないが、第１の弁１２の通路１２ｃの入口には液体収容容器が接続されており、液体は液体収容容器から第１の弁１２の通路１２ｃ、ポンプ本体２４の導入路２１を通ってポンプ室２５に導入される。
【００３９】
第２の弁１３は、ポンプ本体２４の外周面の導出路２２に対応する部位に取り付けられている。第２の弁１３は、導出路２２と連通する通路１３ｃを開閉する第２の弁部材１３ａと、第２の弁部材１３ａを駆動する第２の弁駆動部１３ｂ（図４）とを備える。第２の弁１３は、例えばニードルとソレノイド等のアクチュエータ（図示せず）とを備えるニードル弁であるが、これに限定されず、導入路２１を開閉できればいずれの構成であってもよい。図示しないが、第２の弁１３の通路１３ｃの出口には液体を吐出させるノズル部が接続されている。
【００４０】
プランジャ駆動機構４０は、サーボモータよりなるプランジャ駆動部４１と、プランジャ駆動部４１に動力伝達機構４２を介して接続されたボールネジ機構４３とを備えている。ボールネジ機構４３は、プランジャ駆動部４１の回転が動力伝達機構４２を介して伝達されるボールネジ、ボールネジを回転自由に支える軸受、ボールネジに螺合するナット部材等を含んでおり、プランジャ駆動部４１によりボールネジが正逆いずれかの方向に回転したとき、その回転方向に応じてナット部材と一体にプランジャ２３を往復動させる。
【００４１】
動力伝達機構４２は、サーボモータの回転をボールネジへ伝達するためのもので、サーボモータの出力軸に設けられた第１のプーリ４２ａと、ボールネジ４３ａに設けられた第２のプーリ４２ｂと、第１のプーリ４２ａと第２のプーリ４２ｂとの間に掛け渡されたベルト４２ｃとで構成されている。
【００４２】
プランジャ駆動機構４０は、図２に示すように、プランジャ２３の先端が、ホーム位置Ｐ１、エア抜き開始位置Ｐ２、吐出完了位置Ｐ３のいずれかに位置するように、プランジャ２３を駆動する。ホーム位置Ｐ１は、液体定量吐出装置１０のエア抜き動作の開始時および終了時、定量吐出動作の開始時および終了時にプランジャ２３の先端が定位する位置であり、プランジャ２３の先端がホーム位置Ｐ１に定位すると退出通路５１のエア抜き口５２ａは閉となる。本実施形態ではホーム位置Ｐ１を組付けブロック５０の下端と同じ位置に設定しているが、エア抜き口５２ａを閉鎖できればいずれの位置であってもよい。
【００４３】
エア抜き開始位置Ｐ２は、退出通路５１のエア抜き口５２ａを開とする位置であり、退出通路５１のエア抜き口５２ａより上方位置である。吐出完了位置Ｐ３は、ポンプ室２５内の所定位置である。吐出完了位置Ｐ３は、液体定量吐出装置１０が吐出する液体の種類、所望の吐出量、プランジャ２３の径等に応じて定まり、プランジャ２３のホーム位置Ｐ１から吐出完了位置Ｐ３までの所定の距離Ｌとして図４に示す制御装置１１の記憶部に予め記憶されている。
【００４４】
制御装置１１は、図示しないが、制御部、記憶部、インターフェース部を含んでいる。制御部は、例えばＣＰＵやワークエリアとなるメモリなどから構成されており、記憶部に記憶されているプログラムを実行することにより、サーボモータであるプランジャ駆動部４１、第１の弁駆動部１２ｂ、第２の弁駆動部１３ｂの動作を制御する。記憶部は、例えばフラッシュメモリや不揮発性メモリなどの記憶装置から構成され、制御部により実行されるプログラムを記憶している。また、記憶部には、定量吐出動作を行う回数、定量吐出動作時にプランジャ２３をホーム位置Ｐ１から吐出完了位置Ｐ３まで移動させる距離Ｌが記憶されている。インターフェース部は、信号を取り込む入力ポートや信号を送信する出力ポート、Ａ／Ｄ変換回路などから構成され、プランジャ駆動部４１、第１の弁駆動部１２ｂ、第２の弁駆動部１３ｂと制御装置１１を接続するためのものである。制御装置１１と、プランジャ駆動部４１、第１の弁駆動部１２ｂ、第２の弁駆動部１３ｂの各部とは、ケーブルにより接続されて制御信号の送受信を行っているが、制御装置１１、プランジャ駆動部４１、第１の弁駆動部１２ｂ、第２の弁駆動部１３ｂのそれぞれが通信部を備えて無線で制御信号の送受信を行ってもよい。
【００４５】
制御装置１１には、例えばタッチパネル等からなる入力装置１４が接続されており、作業者が入力装置１４を介して制御装置１１に指示を入力することできる。また、入力装置１４がモニタ等の表示装置を兼ねる場合には、制御装置１１により制御されるプランジャ駆動部４１の駆動状況や、第１の弁１２、第２の弁１３の開閉状態を表示させることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の液体定量吐出装置１０の動作について図５〜図８を用いて説明する。液体定量吐出装置１０は、液体の定量吐出動作を行うものであるが、メンテナンス等により液体定量吐出装置１０の内部を洗浄した後や、液体収容容器を交換した後には、液体定量吐出装置１０の内部にエアが存在しているため、液体の定量吐出動作に先だってエア抜き動作を行う。
【００４７】
図５はエア抜き動作時の制御装置１１の動作を説明するフローチャートであり、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）はプランジャ２３の位置、第１の弁１２および第２の弁１３の開閉状態、栓３１の取り付け状態を示す説明図である。図６においては、説明のために液体定量吐出装置１０を簡略化して示している。
【００４８】
エア抜き動作は、第１の弁１２が開、第２の弁１３が閉、プランジャ２３がホーム位置Ｐ１にある状態から開始する。しかし、メンテナンス等により液体定量吐出装置１０の内部を洗浄した後や、液体収容容器を交換した後においては、第１の弁１２、第２の弁１３、プランジャ２３が上記のエア抜き動作の開始時の状態にない場合がある。このため、作業者が入力装置１４からエア抜き動作の開始指示を入力すると、図５のＳＴ１０において、制御装置１１は、第１の弁１２が開、第２の弁１３が閉、プランジャ２３がホーム位置Ｐ１の各状態にあるか否かを確認し、この状態にない場合には、第１の弁駆動部１２ｂを制御して第１の弁１２を開、第２の弁駆動部１３ｂを制御して第２の弁１３を閉とするとともに、プランジャ駆動部４１を制御してプランジャ２３をホーム位置Ｐ１に移動させる（図６（Ａ））。次に、作業者は栓取り付け部材３０の栓３１を外し（図６（Ｂ））、入力装置１４から栓３１の取り外し完了の指示を制御装置１１に入力する。ＳＴ１１において、制御装置１１は、栓３１の取り外し完了の指示を受けると、ＳＴ１２に進む。栓３１の取り外し完了の指示を受けていない場合は、指示を受けるまでＳＴ１１を繰り返す。なお、栓取り付け部材３０に栓３１が取り付けられているか否かを検知するセンサを取り付けていてもよい。この場合、制御装置１１はセンサから栓取り付け部材３０から栓３１が取り外されたことを示す信号を受信した場合に、ＳＴ１２に進む。
【００４９】
ＳＴ１２において、制御装置１１は、プランジャ駆動部４１を駆動してプランジャ２３をエア抜き開始位置Ｐ２まで後退させる（図６（Ｃ））。すると、液体収容容器から液体が第１の弁１２を通ってポンプ室２５に導入され、組付けブロック５０の退出通路５１を通り、退出通路５１に設けられた複数のエア抜き孔５２から組付けブロック５０の外周路５４を回り、ポンプ本体２４のエア抜き路２７及び栓取り付け部材３０の栓取付用孔３２を通って外部に出ていく。このとき、エアも液体と一緒に外部に出ていく。栓取付用孔３２の開口付近には、図示しない液体受け容器等の液体受け手段が配置されており、液体受け容器は外部に出る液体を受ける。なお、液体受け手段としてチューブ及びチューブの一端に取り付けられた容器を用いてもよく、この場合、栓取付用孔３２の開口にチューブの他端を取り付けることで、外部に出る液体をチューブを介して容器に収容する。
【００５０】
作業者は、エア抜き路２７から出る液体にエアが混じっていないことを目視で確認すると、入力装置１４からエア抜き動作終了の指示を制御装置１１に入力する。ＳＴ１３において、制御装置１１は、エア抜き動作終了の指示を受けると、ＳＴ１４に進む。エア抜き動作終了の指示を受けていない場合には、制御装置１１はＳＴ１３を繰り返す。
【００５１】
ＳＴ１４において、制御装置１１は、プランジャ駆動部４１を制御してプランジャ２３をホーム位置Ｐ１に移動させる（図６（Ｄ））。作業者は栓取り付け部材３０の栓３１を取り付け（図６（Ｅ））、入力装置１４から栓３１の取り付け完了の指示を制御装置１１に入力する。ＳＴ１５において、制御装置１１は、栓３１の取り付け完了の指示を受けると、ＳＴ１６に進む。栓３１の取り付け完了の指示を受けていない場合は、指示を受けるまでＳＴ１５を繰り返す。なお、栓取り付け部材３０に栓３１が取り付けられているか否かを検知するセンサを取り付けてもよい。この場合、制御装置１１はセンサから栓取り付け部材３０から栓３１が取り付けられたことを示す信号を受信した場合に、ＳＴ１６に進む。
【００５２】
ＳＴ１６において、制御装置１１は、第１の弁駆動部１２ｂを駆動して第１の弁１２を閉とし（図６（Ｆ））、エア抜き動作を完了する。
【００５３】
次に、液体定量吐出装置１０の液体の定量吐出動作時の制御装置１１の動作について説明する。図７は定量吐出動作を説明するフローチャートであり、図８（Ａ）〜図８（Ｆ）は定量吐出動作時のプランジャ２３の位置、第１の弁１２（弁部材１２ａ）および第２の弁１３（弁部材１３ａ）の開閉状態、栓３１の取り付け状態を示す説明図である。図８においては、説明のために液体定量吐出装置１０を簡略化して示している。
【００５４】
図７のＳＴ３１において、制御装置１１は、第１の弁１２、第２の弁１３が閉であり、プランジャ２３がホーム位置Ｐ１にあることを確認する（図８（Ａ））。第１の弁１２、第２の弁１３がそれぞれ閉でない場合やプランジャ２３がホーム位置Ｐ１にない場合には、制御装置１１は、第１の弁駆動部１２ｂ、第２の弁駆動部１３ｂを制御して第１の弁１２、第２の弁１３を閉とし、プランジャ駆動部４１を制御してプランジャ２３をホーム位置Ｐ１に移動させる。
【００５５】
ＳＴ３２において、制御装置１１は、第２の弁駆動部１３ｂを制御して第２の弁１３を開とする（図８（Ｂ））。ＳＴ３３において、制御装置１１は、プランジャ２３を所定の距離Ｌだけ前進させ、プランジャ２３の先端を吐出完了位置Ｐ３に移動させる（図８（Ｃ））。プランジャ２３がポンプ室２５に進入した体積分の液体が、導出路２２から第２の弁１３の通路１３ｃを経て図示しないノズル部より吐出される。ＳＴ３４において、制御装置１１は、第２の弁駆動部１３ｂを制御して第２の弁１３を閉とする（図８（Ｄ））。ＳＴ３５において、制御装置１１は、第１の弁駆動部１２ｂを制御して第１の弁１２を開とする（図８（Ｅ））。ＳＴ３６において、制御装置１１は、プランジャ駆動部４１を制御してプランジャをホーム位置Ｐ１に移動させる（図８（Ｆ））。これにより、液体が第１の弁１２を通ってポンプ室２５に吸引される。ＳＴ３７において、制御装置１１は、第１の弁駆動部１２ｂを制御して第１の弁１２を閉とする（図８（Ａ））。ＳＴ３８において、制御装置１１は、定量吐出動作を所定の回数行ったか否かを判断する。行っていない場合には、ＳＴ３２に戻る。行った場合には、定量吐出動作を終了する。
【００５６】
上記の実施形態によれば、エア抜き動作において栓３１を取り付ける際にエアが入り込んで栓３１とエア抜き口５２ａとの間にエアが残った場合であっても、定量吐出動作を行う際には、エア抜き孔５２はプランジャ２３により常に閉鎖されてポンプ室２５とは連通しないため、残ったエアは吐出量には影響せず、精度良く定量吐出を行うことができる。
【００５７】
また、上記の実施形態によれば、ポンプ本体２４に退出通路５１およびエア抜き口５２ａを形成する組付けブロック５０を嵌め込む構成としているため、メンテナンス時には組付けブロック５０を取り外すことができ、ポンプ本体２４に退出通路５１やエア抜き口５２ａが形成されている場合に比べてメンテナンスが容易である。
【００５８】
組付けブロック５０には外周面５０ａにエアが通過可能な外周路５４が形成されており、組付けブロック５０のエア抜き孔５２をポンプ本体２４のエア抜き路２７に対応する位置に配置しなくても、エア抜き路２７とエア抜き孔５２とは外周路５４を介して連通するため、エアを、組付けブロック５０の退出通路５１からエア抜き孔５２、外周路５４を通って、ポンプ本体２４のエア抜き路２７へと移動させてエアをポンプ本体２４から抜くことができる。
【００５９】
エア抜き口５２ａは組付けブロック５０の周方向に複数設けられているため、組付けブロック５０の退出通路５１からエアが抜けやくなる。
【００６０】
また、組付けブロック５０を用いずにポンプ本体２４に直接エア抜き路２７を複数設ける場合には、エア抜き路２７ごとに栓取り付け部材３０を設けるとともに、それぞれの栓取り付け部材３０の近傍に、液体受け容器等の液体受け手段を配置して液体を受ける必要がある。しかし、ポンプ本体２４の外周面には弁１２、１３などが設けられており、複数個の液体受け手段を配置する十分なスペースがない。しかし、本実施形態では、組付けブロック５０に複数のエア抜き口５２ａを設けるとともにポンプ本体２４に１つのエア抜き路２７を設け、退出通路５１にあるエアは、複数のエア抜き孔５２から退出通路５１を出て外周路５４を通り、ポンプ本体２４のエア抜き路２７から外部へ出ていく構成としているため、退出通路５１からエアを抜けやすくするとともに、ポンプ本体２４の外周面に液体受け手段を複数設ける必要がなく、省スペースとなる。また、ポンプ本体２４には１つのエア抜き路２７が形成されるため、エア抜き路２７を複数設ける場合に比べてポンプ本体２４の構造が簡単である。
【００６１】
組付けブロック５０の退出通路５１には、ポンプ室２５側の端部に、端に向けて通路幅が大きくなるテーパー部５７が形成されているため、組付けブロック５０とポンプ室２５との間に段差が生じて段差にエアが溜まるのを防ぐことができる。
【００６２】
ポンプ本体２４のエア抜き路２７は、ポンプ本体２４の外側より取り外し可能な栓３１により閉鎖されているため、定量吐出動作時には液体が流れ出るのを防ぐことができる。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  液体定量吐出装置
１１  制御装置
１２  第１の弁
１３  第２の弁
２０  プランジャポンプ
２１  導入路
２２  導出路
２３  プランジャ
２４  ポンプ本体
２５  ポンプ室
２６  室
２７  エア抜き路
２８  シール部材
３１  栓
４０  プランジャ駆動機構
５０  組付けブロック
５０ａ  外周面
５１  退出通路
５２  エア抜き口
５２  エア抜き孔
５６  Ｏリング
５４  外周路
５７  テーパー部
【図１】
2019206946.tif 000003
【図２】
2019206946.tif 000004
【図３】
2019206946.tif 000005
【図４】
2019206946.tif 000006
【図５】
2019206946.tif 000007
【図６】
2019206946.tif 000008
【図７】
2019206946.tif 000009
【図８】
2019206946.tif 000010
【図９】
2019206946.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月1日(2018.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、
前記ポンプ室に対して進退動作するプランジャとを備え、
前記ポンプ本体は、
前記ポンプ室へ液体を導入するための導入路と、
前記ポンプ室から液体を導出するための導出路と、
前記プランジャの進退方向の一端側に前記ポンプ室と連通して設けられ前記プランジャを前記ポンプ室から退出させる退出通路とを備え、
前記退出通路は、前記プランジャが往復動可能であり前記プランジャの外径と略同一の通路幅を有し、通路壁には前記プランジャの往復動作により開閉されるエア抜き口が開口しており、
前記ポンプ本体は、前記プランジャの外径より大きい内径の前記ポンプ室と、前記ポンプ室の前記一端側に連続して設けられ前記ポンプ室の内径より大きい内径の室とが設けられ、
前記室に、前記退出通路および前記エア抜き口を有する組付けブロックが、前記退出通路が前記ポンプ室と連通するように嵌め込まれているプランジャポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ本体は、前記室と連通するエア抜き路が設けられ、
前記組付けブロックは、前記エア抜き口を有するエア抜き孔が形成されており、前記エア抜き孔が前記エア抜き路と連通するように嵌め込まれている請求項１に記載のプランジャポンプ。
【請求項３】
前記組付けブロックは、前記外周面を周方向に一周する外周路を有し、前記エア抜き孔により前記退出通路と前記外周路とが連通しており、前記外周路は前記エア抜き路と連通している請求項２に記載のプランジャポンプ。
【請求項４】
前記エア抜き口およびエア抜き孔は、前記組付けブロックの周方向に複数設けられている請求項２または３のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項５】
前記組付けブロックの前記退出通路には、前記ポンプ室側の端部に、端に向けて通路幅が大きくなるテーパー部が形成されている請求項１から４のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項６】
前記エア抜き路は、前記ポンプ本体の外側より取り外し可能な栓により閉鎖される請求項２から５のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項７】
前記室には、前記組付けブロックに連続して、前記プランジャが摺動可能に密接に嵌合するシール部材が設けられている請求項１から６のいずれかに記載のプランジャポンプ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のプランジャポンプと、
前記プランジャポンプの導入路を開閉する第１の弁と、
前記プランジャポンプの導出路を開閉する第２の弁と、
前記プランジャを往復動させるプランジャ駆動機構と、
前記プランジャ駆動機構による前記プランジャの往復動と、前記第１の弁および前記第２の弁の開閉動作とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
エア抜き動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を開とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を閉とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記退出通路のエア抜き口よりも後退させることで前記エア抜き口を開き、
定量吐出動作時は、前記第１の弁を制御して前記導入路を閉とし、前記第２の弁を制御して前記導出路を開とし、前記プランジャ駆動機構を制御して前記プランジャを前記ポンプ室に前進動作させる、液体定量吐出装置。