(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体チャンバと、前記流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体と、
前記入口ポートに直接連結され、流体を前記入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、
前記出口ポートに直接連結され、流体を前記出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、
前記ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、ピストンチャンバを画定する、ピストンハウジングと、
少なくとも部分的に前記ピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に前記流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリであって、ピストンと、前記ポンプ本体に近接して前記ピストンに連結されるポペットと、を含み、前記ピストンは、前記ポペットと逆側の前記ピストンの端部にフランジを含む、ピストンアセンブリと、
前記ピストンハウジングの一部と前記ポンプ本体の間に配置されるグランドであって、前記ピストンチャンバの作動容積は前記ピストンの前記フランジと前記グランドの間に画定される、グランドと、を含み、
前記ポペットは、半径方向に延在するポペットのフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有し、前記ポペットヘッドは前記ピストンに連結され、前記フランジは、前記グランドと前記ポンプ本体の間に軸方向に配置される、
ポンプ。
【請求項２】
前記流体チャンバの端部に配置される座部をさらに含み、前記入口および出口ポートは、前記座部内の開口部を通じて前記流体チャンバと流体連通している、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記流体チャンバは、前記ポンプ本体の第１および第２の内部環状壁により範囲を定められ、前記第１の内部環状壁は、軸方向において、前記第２の内部環状壁よりも前記座部に近接して配置され、前記第２の内部環状壁は、前記第１の内部環状壁よりも、前記ポンプの中心線から遠い半径方向距離を有する、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記グランドは、前記ピストンハウジングと前記ポンプ本体の間に配置されるヘッドと、前記ポンプ本体の前記第２の内部環状壁に沿って延在する環状アームと、を含み、
前記ダイアフラムは、前記ピストンの動きに応答して前記グランドの環状アームに沿って巻き上がることとなる、請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
前記ポペットのフランジは、前記グランドの前記環状アームと前記ポンプ本体の間に配置される、請求項４に記載のポンプ。
【請求項６】
前記ポンプ本体と逆側の前記ピストンハウジングの端部において前記ピストンハウジングに連結されるケーシング端部であって、ねじ状の孔を含む、ケーシング端部と、前記ケーシング端部の前記ねじ状の孔を通って延在するボルトを含む容量制御部であって、前記ボルトの終端が前記ピストンに接し、前記ピストンのストローク長さを制限することとなる、容量制御部と、をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項７】
前記ピストンハウジングを通じて前記作動容積と流体連通しているピストン速度制御部をさらに含み、前記ピストン速度制御部は、前記作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能な、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項８】
前記ピストン速度制御部は、前記ピストンハウジングのアクセスポートに直接連結されるニードルバルブを含む、請求項７に記載のポンプ。
【請求項９】
流体チャンバと、前記流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体と、
前記入口ポートに連結され、流体を前記入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、
前記出口ポートに連結され、流体を前記出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、
前記ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、前記ピストンハウジングはピストンチャンバを画定する、ピストンハウジングと、
少なくとも部分的に前記ピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に前記流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリであって、前記ピストンアセンブリは、ピストンと、前記ポンプ本体に近接して前記ピストンに連結されるポペットと、を含み、前記ピストンは、前記ポペットと逆側の前記ピストンの端部にフランジを含む、ピストンアセンブリと、
少なくとも部分的に前記ピストンハウジングの一部と前記ポンプ本体の間に配置され、ピストンチャンバの作動容積が前記ピストンの前記フランジと前記グランドの間に画定される、グランドと、
前記ピストンハウジングを通じて前記作動容積と流体連通しているピストン速度制御部であって、前記作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能な、ピストン速度制御部と、を含み、
前記ポペットは、半径方向に延在するポペットのフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有し、前記ポペットヘッドは前記ピストンに連結され、前記フランジは前記グランドと前記ポンプ本体の間に軸方向に配置される、
ポンプ。
【請求項１０】
前記ピストン速度制御部は、前記ピストンハウジングのアクセスポートに直接連結されるニードルバルブを含む、請求項９に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記グランドは、前記ポンプ本体の内部環状壁に沿って延在する環状アームを含み、前記ポペットの前記フランジは、前記グランドの前記環状アームと前記ポンプ本体の間に配置され、前記ダイアフラムは前記グランドの前記環状アームに沿って巻き上がることとなる、請求項９または請求項１０に記載のポンプ。
【請求項１２】
流体チャンバと、前記流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体であって、座部が前記流体チャンバの端部に配置され、前記入口および出口ポートは前記座部内の開口部を通じて前記流体チャンバと流体連通しており、前記座部は、前記開口部を越えて半径方向に延在する直径を有する、ポンプ本体と、
前記入口ポートに連結され、流体を前記入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、
前記出口ポートに連結され、流体を前記出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、
前記ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、ピストンチャンバを画定する、ピストンハウジングと、
少なくとも部分的に前記ピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に前記流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリであって、ピストンと、前記ポンプ本体に近接して前記ピストンに連結されるポペットと、を含み、前記ピストンは、前記ポペットと逆側の前記ピストンの端部にフランジを含む、ピストンアセンブリと、
前記ピストンハウジングの一部と前記ポンプ本体の間に配置されるグランドであって、前記ピストンチャンバの作動容積が前記ピストンの前記フランジと前記グランドの間に画定される、グランドと、を含み、
前記ポペットは、半径方向に延在するポペットのフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有し、前記ポペットヘッドは前記ピストンに連結され、ポンプが空の状態において前記座部に接することとなる、
ポンプ。
【請求項１３】
前記ポペットヘッドは前記座部と同一領域を占める、請求項１２に記載のポンプ。
【請求項１４】
前記グランドは、前記ポンプ本体の内部環状壁に沿って延在する環状アームを含み、前記ポペットの前記フランジは、前記グランドの前記環状アームと前記ポンプ本体の間に配置され、前記ダイアフラムは前記グランドの前記環状アームに沿って巻き上がることとなる、請求項１２または請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
流体チャンバと、前記流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体であって、前記流体チャンバは、前記ポンプ本体の第１および第２の内部環状壁により範囲を定められ、座部が前記流体チャンバの端部に配置され、前記入口および出口ポートは、前記座部内の開口部を通じて前記流体チャンバと流体連通しており、前記第１の内部環状壁は、軸方向において、前記第２の内部環状壁よりも前記座部に近接して配置され、前記第２の内部環状壁は、前記第１の内部環状壁よりも、前記ポンプの中心線から遠い半径方向距離を有する、ポンプ本体と、
前記入口ポートに直接連結され、流体を前記入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、
前記出口ポートに直接連結され、流体を前記出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、
前記ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、ピストンチャンバを画定する、ピストンハウジングと、
前記ポンプ本体と逆側の前記ピストンハウジングの端部において前記ピストンハウジングに連結されるケーシング端部であって、ねじ状の孔を含む、ケーシング端部と、
少なくとも部分的に前記ピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に前記流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリであって、ピストンと、前記ポンプ本体に近接して前記ピストンに連結されるポペットと、を含み、前記ピストンは、前記ポペットと逆側の前記ピストンの端部にフランジを含む、ピストンアセンブリと、
前記ピストンハウジングの一部と前記ポンプ本体の間に配置されるヘッドと、前記ポンプ本体の前記第２の内部環状壁に沿って延在する環状アームと、を含むグランドであって、前記ピストンチャンバの作動容積は、前記ピストンの前記フランジと前記グランドの前記ヘッドの間に画定される、グランドと、
前記ケーシング端部の前記ねじ状の孔を通って延在するボルトを含む容量制御部であって、前記ボルトの終端が前記ピストンに接し、前記ピストンのストローク長さを制限することとなる、容量制御部と、
前記ピストンハウジングを通じて前記作動容積と流体連通しているピストン速度制御部であって、前記作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能な、ピストン速度制御部と、を含み、
前記ポペットは、半径方向に延在するポペットのフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有し、前記ポペットヘッドは前記ピストンに連結され、前記フランジは、前記グランドの前記環状アームと前記ポンプ本体の間に軸方向に配置され、前記ダイアフラムは、前記ピストンの動きに応答して前記グランドの前記環状アームに沿って巻き上がることとなる、
ポンプ。
【請求項１６】
前記ポペットヘッドは、前記座部と半径方向に同一の領域を占める、請求項２に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的に、分注ポンプおよびその使用のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の業界では、少量の流体の分注に依存している。半導体業界などの業界においては、半導体素子の加工時に少量の腐食性の強い材料が分注される。医薬業界などの業界においては、濃縮成分を含む少量の溶液が分注される。
【０００３】
当業者は、添付の図面を参照することにより、本開示をより良く理解し、その多くの特徴および利点を明確にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】例示的な分注ポンプの断面図を含む。
【図２】例示的な分注ポンプの頂面図を含む。
【図３】例示的な分注ポンプの斜視図を含む。
【図４】例示的な分注ポンプの一部の断面図を含む。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
異なる図における同じ参照符号の使用は、類似または同一の部材を示す。
【０００６】
特定の実施形態において、ポンプは、流体チャンバと、入口および出口ポートを画定するポンプ本体を含む。流体チャンバ内に配置されるポペットが第１の方向に動くと、流体が、入口ポートと連結された入口逆止め弁を通って引き込まれ、それが第２の方向に動くと、流体が、流体チャンバから、出口逆止め弁を通って押し出される。入口逆止め弁は、ポンプ本体の、ポンプ本体により画定される入口ポートと同一直線上に直接連結されうる。出口逆止め弁は、ポンプ本体の、ポンプ本体の出口ポートと同一直線上に直接連結されうる。ピストンはポペットに取り付けられ、ピストンチャンバ内に配置される。空気などの作動ガスに応答してピストンが動き、ポペットを作動させ、流体を流体チャンバに流入させる。加えて、ポンプは、分注量制御部と、ピストン速度コントロール部と、漏れを検知するための、ピストンチャンバ内の種々の容積へのアクセスポートと、を含みうる。
【０００７】
例示的な実施形態において、図１は、空の状態にある分注ポンプ１００の図を含む。分注ポンプ１００は、ピストンハウジング１４０に連結されるポンプ本体１１０を含む。ポンプ本体１１０は、内部環状壁１３１および１３２により範囲を定められる流体チャンバ１３０を画定する。加えて、ポンプ本体１１０は、入口ポート１１２および出口ポート１１４を画定する。ピストンハウジング１４０により画定されるピストンチャンバ１４６内、およびポンプ本体１１０の流体チャンバ１３０内にピストンアセンブリ１６０が配置される。加えて、逆止め弁１１６が流体入口ポート１１２に直接連結され、逆止め弁１１８が流体出口ポート１１４に直接連結される。ピストンアセンブリ１６０がポンプ本体１１０の座部１２８から離れると、逆止め弁１１６が開き、流体を流体チャンバ１３０内に引き込み、逆止め弁１１８が閉位置にあるようにする。ピストンアセンブリ１６０が座部１２８の方へ動くと、流体チャンバ１３０内の流体の圧力が増加して、逆止め弁１１８を開き、逆止め弁１１６を閉じる。よって、流体チャンバ１３０内の流体がポンプ本体１１０の出口ポート１１４から押し出される。
【０００８】
ポンプ本体１１０は、内部環状壁１３１により画定される流体チャンバ１３０と、内部環状壁１３２と、流体チャンバ１３０の端部に配置される座部１２８と、を含む。流体チャンバ１３０と流体連通している入口ポート１１２が画定される。逆止め弁１１６が、入口ポート１１２と流体キャビティ１３０とに直接連結され、かつそれらと流体連通している。特に、逆止め弁１１６は、管または管継手を介在することなくポンプ本体１１０に直に接する。入口逆止め弁１１６は、ばねなどの付勢部品１２２に連結される入口逆止め弁ピストンアセンブリ１２０を含む。入口逆止め弁ピストンアセンブリ１２０および付勢部品１２２は、流体を、入口ポート１１２および流体チャンバ１３０に入らせるが、流体入口ポート１１２を介して流体チャンバ１３０から出さないように構成される。出口ポート１１４は流体チャンバ１３０と流体連通している。加えて、逆止め弁１１８が、例えば管または管継手を介在することなく流体出口ポート１１４に直接連結される。出口逆止め弁１１８は、流体が、流体チャンバ１３０から、出口ポート１１４を出て、逆止め弁１１８を通るように流れることを可能とするが、逆方向には流れないように構成される出口逆止め弁ピストンアセンブリ１２６と、付勢部品１２４と、を含む。
【０００９】
逆止め弁１１６および逆止め弁１１８は、高分子部品または金属部品などの部品を含みうる。特定の例において、逆止め弁１１６および１１８は、腐食環境に耐えうる高分子部品を含む。特定の例において、入口逆止め弁１１６および出口逆止め弁１１８の部品は、フルオロポリマーで形成されうる。特に、逆止め弁１１６または１１８は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などのフルオロポリマー、それらのあらゆるブレンドまたは共重合体、またはそれらのあらゆる組み合わせで形成されうる。
【００１０】
特定の例において、入口ポート１１２および出口ポート１１４は、ポンプ本体１１０により流体チャンバ１３０の端部に画定される座部１２８と流体連通している。座部１２８は、流体入口および出口ポート１１２および１１４が流体チャンバ１３０に連通する位置を越えて半径方向に延在しうる。流体チャンバ１３０は、第１の環状壁１３１および第２の環状壁１３２により画定される。第１の環状壁１３１は、軸方向において、第２の環状壁１３２よりも座部１２８に近接して配置される。第２の環状壁１３２は、第１の環状壁１３１よりも、ポンプ１００の中心線から離れた半径方向距離を有する。加えて、ポンプ本体１１０は環状溝１３３を含む。図１に示されるように、環状溝１３３は環状壁１３２と整列し、ポペット１６２の舌部１６９に係合するよう構成される。加えて、ポンプ本体１１０は、図３に示されるように、漏れ検知アクセス部１２７を含んでもよい。
【００１１】
ポンプ本体１１０は、高分子または金属材料で形成されうる。特定の例において、ポンプ本体１１０は、腐食性溶液に耐性のある高分子材料などの高分子材料で形成される。例えば、ポンプ本体１１０はフルオロポリマーで形成されうる。特定の例において、ポンプ本体１１０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料、ＰＦＡ材料、それらのブレンドまたは共重合体、またはそれらのあらゆる組み合わせで形成されうる。
【００１２】
ポンプ本体１１０は、ピストンハウジング１４０に連結される。例えば、ポンプ本体１１０は、端部１３６に、ピストンハウジング１４０のねじ状連結部１４８に係合するねじ状連結部１３４を含みうる。ピストンハウジング１４０は、中にピストンアセンブリ１６０が配置されるピストンチャンバ１４６を画定する。ピストンハウジング１４０は、また、グランド１８０に係合するために肩部１４２を含みうる。特に、グランド１８０は、ピストンハウジング１４０とポンプ本体１１０の間に係合するヘッド１８２を含む。
【００１３】
ピストンハウジング１４０は、また、作動容積１４４と流体連通している作動圧力ポート１５０を含む。ピストンアセンブリ１６０のフランジ１７１とグランド１８０の間に作動容積１４４が画定される。空気などの作動ガスが作動用容積１４４に供給されると、ピストンアセンブリ１６０は、ポンプ本体１１０の座部１２８から離れる方向に動く。作動ガスが作動用容積１４４から放出されると、ピストンアセンブリ１６０はポンプ本体１１０の座部１２８に向かう方向に動く。
【００１４】
加えて、分注ポンプ１００は、ピストンハウジング１４０に、ポンプ本体１１０の逆側のピストンハウジング１４０の端部において連結されるケーシング端部１５２を含む。一例において、ケーシング端部１５２は、ねじ状連結部を使用してピストンチャンバ１４０に連結されうる。加えて、ケーシング端部１５２には、容量制御ボルト１９０の、ピストンチャンバ１４６への通路が設けられうる。一例において、ボルト１９０は上部１５２の孔１５４に差し込まれる。ボルト１９０は、細かいねじ山１９２を含みうる。
【００１５】
グランド１８０は、中央の孔を画定する環状構造であり、それを通ってピストンアセンブリ１６０が延在する。グランド１８０は、ヘッド１８２および環状アーム１８４を含む。ヘッド１８２はピストンハウジング１４０とポンプハウジング１１０の間に配置され、その２つの間に圧縮によって固定されうる。環状アーム１８４は、ポンプハウジング１１０の第２のチャンバの壁１３２に沿って延在する。加えて、グランド１８０は、その内部に、シールが、ピストンアセンブリ１６０またはピストンハウジング１４０に接して環状に延在しうる環状のキャビティ１８６および１８８を含む。特に、グランド１８０は、ポペット１６２のフランジ１６８をポンプ本体１１０に対して、例えばグランド１８０とポンプ本体１１０の間に、軸方向にしっかりと固定する。
【００１６】
ピストンアセンブリ１６０は、流体チャンバ１３０と連通しているポペット１６２を含む。ポペット１６２はヘッド１６４を含む。ヘッド１６４はポンプ本体１１０の座部１２８に接するように延在し、かつピストン１７０のキャビティ１７８内に延在する。一例において、ヘッド１６４は、座部１２８と半径方向に同一の領域を占める。ポペット１６２のダイアフラム部１６６は、ヘッド１６４の縁端から、ダイアフラム部１６６から半径方向に延在するフランジ１６８まで軸方向に延在する。フランジ１６８は、ポンプ本体１１０とグランド１８０の間に固定されうる。さらに、フランジ１６８は、環状溝１３３に係合するよう構成されうる。例えば、フランジ１６８は、環状溝１３３内に延在する舌部１６９を含みうる。ポペット１６２のダイアフラム部１６６は、ピストン１７０の動きに応答し、グランド１８０の環状アーム１８４の内部表面に沿って回転するか、またはそれに沿って巻き上がるよう構成される。特定の例において、ポペット１６２は、腐食性化学種に対して耐性のある高分子材料などの高分子材料で形成される。例えば、ポペット１６２は、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーで形成されうる。特に、ＰＴＦＥは、従来のＰＴＦＥの３倍の屈曲を示す、疲労性に優れたＰＴＦＥとすることができる。
【００１７】
ポペット１６２は、ピストン１７０のキャビティ１７８内に延在して固定され、かつピストン１７０に連結される。ピストン１７０の、ポンプハウジング１１０とは逆側の端部に配置されるピストン１７０のフランジ状の端部１７１に、内部にシール１７４が配置されうる環状のキャビティ１７２が配置される。加えて、ピストン１７０は、ばねなどの付勢物１９６を係合するための環状のキャビティ１７６を含みうる。ピストン１７０のフランジ状の端部１７１は、ピストン１７０のフランジ状の端部１７１と、ピストンハウジング１４０内のグランド１８０との間に作動用の容積１４４を画定する。
【００１８】
分注される量は、容量制御ボルト１９０を含む容量制御部を使用して制御されうる。例えば、ボルト１９０は、例えば細かい歯のねじ状連結部１９２を使用してポンプのケーシング端部１５２に係合しうる。ボルト１９０が係合されて回転されると、ボルト１９０の終端１９１はポンプ本体１１０に対して動きうる。その結果、ピストンアセンブリ１６０は作動ガスによりチャンバ１４４内を上方に動くため、ピストンアセンブリ１６０が動きうる量は、ボルト１９０の終端１９１の位置決めに基づいて決定される。言い換えると、ボルト１９０の終端１９１の位置決めがピストンのストローク長さ、つまり、満杯の状態にある場合の流体チャンバ１３０の容積を決定する。そのように、ボルト１９０を調節して分注されうる量を増加または減少することができる。例えば、システムは５ｃｃから３０ｃｃの範囲の最大値を有する量の流体を分注するよう構成されうる。例えば、その範囲は５ｃｃと２０ｃｃの間、例えば、５ｃｃと１５ｃｃの間、またはさらには５ｃｃから１０ｃｃの範囲とすることができる。ボルト１９０を動かし、ストローク毎に最大量のうちのどれほどを分注しうるかを設定することができる。例えば、１０ｃｃの最大値を有するシステムにおいて、ボルト１９０は、分注される量を０ｃｃから１０ｃｃの範囲の値に制限するよう設定することができる。ボルト１９０が配置される場合、ボルト１９０の位置をポンプのケーシング端部１５２にしっかりと固定し、ボルト１９０のさらなる動きを制限するためにナット１９４が使用されうる。本明細書では、ポペットヘッド１６４が座部１２８と接している場合にはポンプ１００は空の状態であり、ピストンアセンブリ１６０がボルト１９０またはケーシング端部１５２と接している場合には満杯の状態である。
【００１９】
図２は、例示的なデバイスの頂面図を含む。図２に示されるように、入口逆止め弁１１６と入口ポート１１２は、出口ポート１１４と出口逆止め弁１１８とに半径方向に整列している。一方、入口および出口ポート１１２および１１４と、入口および出口逆止め弁１１６および１１８は、例えば、０ｏと９０ｏの間の量だけ互いに位置をずらすことができる。図２にさらに示されるように、ボルト１９０の反時計回りの動きが、特定の実施形態によるポンプから分注されうる量を増加させうる。そのような特定の実施形態において、ピストン１９０の時計回りの回転が、ストローク毎にポンプから分注されうる量の減少につながる。
【００２０】
図３は、例示的な分注ポンプの斜視図を含む。図３に示されるように、ポンプのケーシング端部１５２を通るピストンチャンバ１４６へのアクセス部１５０が設けられうる。
【００２１】
動作時、ピストンアセンブリ１６０は、作動圧力ポート１５０に入る作動ガスに応答してポンプ本体１１０の座部１２８から離れる方向に動く。作動ガスは、作動用容積１４４に入り、ピストン１７０をケーシング端部１５０に向かう方向に動くよう作動させ、ケーシング端部１５２に到達するか、またはボルト１９０の終端に接すると停止させうる。ピストンアセンブリ１６０が動く際、ポペット１６２のダイアフラム部１６６が回転してグランド１８０の環状アーム１８４に接する。加えて、ピストンアセンブリ１６０の動きが、流体チャンバ１３０内の圧力を低下させ、逆止め弁１１６を開き、流体を流体チャンバ１３０内に流れ込ませる。適切な量の流体が流体チャンバ１３０に充填されると、作動ガスは作動用の容積１４４から取り除かれうる。ピストンアセンブリ１６０は、付勢物１９６によって動かされてケーシング端部１５２と逆方向に動く。流体チャンバ１３０内の流体が逆止め弁１１６および１１８に押し流される。圧力の変化により入口逆止め弁１１６が閉じて出口逆止め弁１１８が開き、流体を出口ポート１１４から流出させる。
【００２２】
ピストンアセンブリ１６０が動く速度は、作動用の容積１４４に供給される作動ガス（例えば、空気、Ｎ２）の速度に基づいて操作または制御されうる。図４に示されるように、ピストンハウジング４０２は、作動圧力ポート４０３を含みうる。ニードルバルブなどのピストン速度制御部４０４が、例えば管継手または細管を介在することなくピストンハウジング４０２に直接連結されうる。ピストン速度制御部４０４は、制御部４０４を作動ガス源にしっかりと固定する連結部分４１０を含む。加えて、制御部４０４は、作動ガス源から作動用の容積に伝送される作動ガスの量または速度を制御するための、調節可能な要素４０６を含みうる。例えば、制御部４０４は、回転すると、制御部４０４を通過しうる作動ガスの速度、つまり、ピストン１７０が動く速度を変化させる、ハンドルを含むニードルバルブとすることができる。
【００２３】
特定の例において、上記の設計で分注ポンプの寿命が延長される。材料は、ポンプが０℃と５０℃の間、例えば、０℃と４０℃の間の周囲温度で使用されうるように分注ポンプを形成するよう選択されうる。さらに、ポンプは、５℃から８２℃の範囲、例えば、５℃から６５℃の範囲、またはさらには５℃から４０℃の範囲の温度を有する媒体を扱うことができる。ポンプの作動は少なくとも６０ｐｓｉｇの作動ガスを使用して実施され、ポンプは８０ｐｓｉｇという最大設定値を有しうる。特定の例においては、２ｐｓｉｇ以下、１ｐｓｉｇ以下、またはさらには０．５ｐｓｉｇ以下等の低い開圧力を有する逆止め弁を選択することができる。さらに、逆止め弁は、５ｐｓｉｇ以下、４ｐｓｉｇ以下、またはさらには３ｐｓｉｇ以下等の圧力で着座しうる。
【実施例】
【００２４】
上述のように構成される例示的なポンプが、３秒のオンと３秒のオフが連続的に継続するサイクル時間を使用して試験される。作動空気圧は７０ｐｓｉｇ、周囲温度は２２℃である。汲み上げられる媒体は常温水であり、それは１２インチから吸い上げられ、同じフラスコ内に分注される。チャンバは１０ｃｃの水を７０ｐｓｉｇで分注するように設定される。
【００２５】
ポンプは、少なくとも５００，０００サイクルを故障なく動作し、試験を通過した。そのように、ポンプは予期せぬ耐久性と性能を示した。
【００２６】
第１の実施形態において、ポンプは、流体チャンバと、流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体と、入口ポートに直接連結され、流体を入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、出口ポートに直接連結され、流体を出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、ピストンチャンバを画定するピストンハウジングと、少なくとも部分的にピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリと、ピストンハウジングの一部とポンプ本体の間に配置されるグランドと、ポペットフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有するポペットと、を含む。ピストンチャンバの作動容積は、ピストンのフランジとグランドの間に画定される。ピストンアセンブリはピストンを含み、ポペットはポンプ本体に近接してピストンに連結される。ピストンは、ポペットと逆側のピストンの端部にフランジを含む。ポペットヘッドはピストンに連結される。ポペットフランジは、グランドとポンプ本体の間に軸方向に配置される。ダイアフラムはピストンの動きに応答してグランドの環状アームに沿って巻き上がる。
【００２７】
第１の実施形態の例において、ポンプは、流体チャンバの端部に配置される座部をさらに含む。入口および出口ポートは、座部内の開口部を通じて流体チャンバと流体連通している。流体チャンバは、ポンプ本体の第１および第２の内壁により範囲を定められうる。第１の内壁は、軸方向において、第２の内壁よりも座部に近接して配置され、第２の内壁は、第１の内壁よりも、ポンプの中心線から遠い半径方向距離を有しうる。グランドは、ピストンハウジングとポンプ本体の間に配置されるヘッドを含むことができ、かつポンプ本体の第２の内壁に沿って延在する環状アームを含むことができる。ポペットフランジは、グランドの環状アームとポンプ本体の間に配置されうる。
【００２８】
第１の実施形態のさらなる例において、ポペットのフランジは、第２の内壁と整列する、ポンプ本体の環状溝内に配置される舌部を含む。
【００２９】
第１の実施形態の別の例において、ポンプは、ポンプ本体の逆側のピストンハウジングの端部においてピストンハウジングに連結されるケーシング端部をさらに含む。ケーシング端部はねじ状の孔を含む。ポンプは、ケーシング端部のねじ状の孔を通って延在するボルトを含む容量制御部をさらに含む。ボルトの終端がピストンに接し、ピストンのストローク長さを制限しうる。
【００３０】
第１の実施形態のさらなる例において、ポンプは、ピストンハウジングを通して作動容積と流体連通しているピストン速度制御部をさらに含む。ピストン速度制御部は、作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能である。ピストン速度制御部は、ピストンハウジングのアクセスポートに直接連結されたニードルバルブを含みうる。
【００３１】
第２の実施形態において、ポンプは、流体チャンバと、流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体と、入口ポートに連結され、流体を入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、出口ポートに連結され、流体を出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、ポンプ本体に連結されるピストンハウジングと、を含む。ピストンハウジングはピストンチャンバを画定する。ポンプは、少なくとも部分的にピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリをさらに含む。ピストンアセンブリは、ピストンと、ポンプ本体に近接してピストンに連結されるポペットと、を含む。ピストンは、ポペットと逆側のピストンの端部にフランジを含む。ポンプは、少なくとも部分的にピストンハウジングの一部とポンプ本体の間に配置されるグランドをさらに含む。ピストンチャンバの作動容積は、ピストンのフランジとグランドの間に画定される。ポンプは、また、ピストンハウジングを通して作動容積と流体連通しているピストン速度制御部を含む。ピストン速度制御部は、作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能である。加えて、ポンプは、ポペットフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有するポペットを含む。ポペットヘッドはピストンに連結される。ポペットフランジは、グランドとポンプ本体の間に軸方向に配置される。ダイアフラムは、ピストンの動きに応答してグランドに沿って巻き上がることとなる。
【００３２】
第２の実施形態の一例において、ピストン速度制御部は、ピストンハウジングのアクセスポートに直接連結されたニードルバルブを含む。
【００３３】
第２の実施形態の別の例において、グランドは、ポンプ本体の内壁に沿って延在する環状アームを含む。ポペットのフランジは、グランドの環状アームとポンプ本体の間に配置される。ダイアフラムは、グランドの環状アームに沿って巻き上がることとなる。
【００３４】
第３の実施形態において、ポンプは、流体チャンバと、流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体を含む。座部が流体チャンバの端部に配置される。入口および出口ポートは、座部内の開口部を通じて流体チャンバと流体連通している。座部は、開口部を越えて半径方向に延在する直径を有する。ポンプは、入口ポートに連結され、流体を入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、出口ポートに連結され、流体を出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、ポンプ本体に連結されるピストンハウジングであって、ピストンチャンバを画定するピストンハウジングと、少なくとも部分的にピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリと、をさらに含む。ピストンアセンブリは、ピストンと、ポンプ本体に近接してピストンに連結されるポペットと、を含む。ピストンは、ポペットと逆側のピストンの端部にフランジを含む。ポンプは、ピストンハウジングの一部とポンプ本体の間に配置されるグランドをさらに含む。ピストンチャンバの作動容積は、ピストンのフランジとグランドの間に画定される。ポンプは、また、ポペットフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有するポペットを含む。ポペットヘッドはピストンに連結され、空の配置において座部に接することとなる。ダイアフラムは、ピストンの動きに応答してグランドに沿って巻き上がることとなる。
【００３５】
第３の実施形態の一例において、ポペットヘッドは座部と同一領域を占める。第３の実施形態の別の例において、グランドは、ポンプ本体の内壁に沿って延在する環状アームを含む。ポペットのフランジは、グランドの環状アームとポンプ本体の間に配置される。ダイアフラムは、グランドの環状アームに沿って巻き上がることとなる。
【００３６】
第４の実施形態において、ポンプは、流体チャンバと、流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体を含む。流体チャンバは、ポンプ本体の第１および第２の内壁により範囲を定められる。座部が流体チャンバの端部に配置される。入口および出口ポートは、座部内の開口部を通じて流体チャンバと流体連通している。第１の内壁は、軸方向において、第２の内壁よりも座部に近接して配置され、第２の内壁は、第１の内壁よりも、ポンプの中心線から遠い半径方向距離を有する。ポンプは、入口ポートに直接連結され、流体を入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、出口ポートに直接連結され、流体を出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、ポンプ本体に連結されるピストンハウジングと、をさらに含む。ピストンハウジングはピストンチャンバを画定する。ポンプは、また、ポンプ本体の逆側のピストンハウジングの端部においてピストンハウジングに連結されるケーシング端部を含む。ケーシング端部はねじ状の孔を含む。ポンプは、少なくとも部分的にピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリをさらに含む。ピストンアセンブリは、ピストンと、ポンプ本体に近接してピストンに連結されるポペットと、を含む。ピストンは、ポペットと逆側のピストンの端部にフランジを含む。ポンプは、ピストンハウジングの一部とポンプ本体の間に配置されるヘッドを含み、ポンプ本体の第２の内壁に沿って延在する環状アームを含むグランドを含む。ピストンチャンバの作動容積は、ピストンのフランジとグランドのヘッドの間に画定される。ポンプは、また、ケーシング端部のねじ状の孔を通って延在するボルトを含む容量制御部を含む。ボルトの終端がピストンに接し、ピストンのストローク長さを制限することとなる。ポンプは、ピストンハウジングを通して作動容積と流体連通しているピストン速度制御部をさらに含む。ピストン速度制御部は、作動容積に入る作動ガスの速度を制御するよう調節可能である。ポンプは、また、ポペットフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有するポペットを含む。ポペットヘッドはピストンに連結される。ポペットフランジは、グランドの環状アームとポンプ本体の間に軸方向に配置される。ダイアフラムは、ピストンの動きに応答してグランドの環状アームに沿って巻き上がることとなる。
【００３７】
第５の実施形態において、流体を分注する方法は、ポンプの流体チャンバ内に流体を引き込むステップを含む。ポンプは、流体チャンバと、流体チャンバと流体連通している入口および出口ポートと、を画定するポンプ本体と、入口ポートに直接連結され、流体を入口ポートに流入させる入口逆止め弁と、出口ポートに直接連結され、流体を出口ポートから流出させる出口逆止め弁と、ポンプ本体に連結されるピストンハウジングと、を含む。ピストンハウジングはピストンチャンバを画定する。ポンプは、少なくとも部分的にピストンチャンバ内に、および少なくとも部分的に流体チャンバ内に配置されるピストンアセンブリをさらに含む。ピストンアセンブリは、ピストンと、ポンプ本体に近接してピストンに連結されるポペットと、を含む。ピストンは、ポペットと逆側のピストンの端部にフランジを含む。ポンプは、ピストンハウジングの一部とポンプ本体の間に配置されるグランドをさらに含む。ピストンチャンバの作動容積は、ピストンのフランジとグランドの間に画定される。ポンプは、ポペットフランジに連結されるダイアフラムに軸方向に連結されるポペットヘッドを有するポペットを含む。ポペットヘッドはピストンに連結される。ポペットフランジは、グランドとポンプ本体の間に軸方向に配置される。ダイアフラムは、ピストンの動きに応答してグランドの環状アームに沿って巻き上がることとなる。方法は、引き込むステップに続いて、流体チャンバから出口ポートを通じて流体を排出するステップをさらに含む。
【００３８】
第５の実施形態の一例において、引き込むステップには、作動容積にガスを添加するステップを含む。第５の実施形態の別の例において、排出するステップには、作動容積からガスを放出するステップを含む。第５の実施形態のさらなる例において、引き込むステップの間、入口逆止め弁は開位置にあり、出口逆止め弁は閉位置にある。排出ステップの間、入口逆止め弁は閉位置にあり、出口逆止め弁は開位置にある。
【００３９】
上の概要または例に記載された動作の全てを必要とするわけではなく、特定の動作の一部を必要とせず、記載されたものに加えて１つまたは複数のさらなる動作が実施されてもよいことに留意されたい。またさらに、動作が記載された順序は、必ずしもそれらが実施される順序というではない。
【００４０】
前述の仕様において、概念は特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、当業者であれば、以下の特許請求の範囲に述べられる本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良および変形がなされうることを理解する。したがって、明細書および図面は限定的な意味ではなく例証的な意味のものであるとみなされ、そのような全ての改良は本発明の範囲内に含まれるものと意図される。
【００４１】
本明細書中において使用される、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語またはそれらの他のいかなる変形も、非排他的な包含を含むことを意図するものである。例えば、列挙された特徴を含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもこれらの特徴のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、物品または装置に本来備わっていない他の特徴も含みうる。さらに、そうでないことが明示されていない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的論理和を意味するものであって、排他的論理和を意味するものではない。例えば、ＡまたはＢという条件は、以下のいずれか１つによって満たされる。Ａが真（または存在する）かつＢが偽（または存在しない）、Ａが偽（または存在しない）かつＢが真（または存在する）、ＡとＢ両方が真（または存在する）。
【００４２】
同様に、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の使用は、本明細書中に記載される要素および構成要素を記載するために用いられる。これは単に便宜上および本発明の範囲の一般的な意味を与える目的で行われる。この記載は、それ以外を意味することが明白でない限りは、１つまたは少なくとも１つを含み、また、単数形は複数形も含むと解釈されるべきである。
【００４３】
特定の実施形態に関する利益、他の利点および課題の解決策が上方に記載された。しかしながら、利益、利点、課題の解決策、および何らかの利益、利点または解決策を生じさせる、またはより顕著なものにするあらゆる特徴（複数）は、特許請求の範囲のいずれかまたは全てにおいて重要な、必要な、または必須の特徴とみなされないものとする。
【００４４】
本明細書を読むと、明確化のため別々の実施形態という形態で本明細書中に記載される特定の特徴は、同様に、１つの単一の実施形態と組み合わせて提供してもよいことを当業者は理解するであろう。反対に、簡略化のために単一の実施形態という形態で記載された種々の特徴は、同様に、別々にまたはいかなる部分的な組み合わせにおいて提供されてもよい。さらに、範囲で示した値の参照値はその範囲内のあらゆる値を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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