(57)【要約】【課題】求められる性能を落とすことなく、ガラス製のシリンジ装置が有する問題を解消することができるシリンジ装置を提供する。【解決手段】シリンジ装置は、シリンダ２と前記シリンダ２の内腔を密閉、摺動するピストン３から構成され、前記ピストン３は、先端部近傍の外周面にカーボン入りフッ素樹脂からなる筒状のシール部材６を配置して構成される。【選択図】　図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと前記シリンダの内腔を密閉、摺動するピストンから構成されるシリンジ装置であって、
前記ピストンは、先端部近傍の外周面にカーボン入りフッ素樹脂からなる筒状のシール部材を配置して構成されることを特徴とするシリンジ装置。
【請求項２】
前記ピストンは、ピストン本体と、当該ピストン本体の先端に螺合する固定具とを備えており、前記シール部材を前記ピストン本体と前記固定具とで挟持して固定することを特徴とする、請求項１記載のシリンジ装置。
【請求項３】
前記ピストンは、前記シール部材の内径と略同等の径を有するリング状のパッキンを有し、前記固定具の前記ピストン本体への螺合に伴って、当該パッキンが挟持されるように固定されることを特徴とする、請求項２記載のシリンジ装置。
【請求項４】
前記固定具及び前記ピストン本体は、それぞれ互いに螺合する螺合部と前記パッキンを挟持するパッキン挟持部とが同心状に配置されていることを特徴とする、請求項３記載のシリンジ装置。
【請求項５】
前記パッキンは、弾性部材で構成されていることを特徴とする、請求項３又は４記載のシリンジ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の計量装置などにおいて好適に用いられるシリンダ及びピストンから構成されるシリンジ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体特に液体の計量等を行う装置において、ピストンとシリンダとから構成されるシリンジ装置がその構成部品として広く用いられている。
【０００３】
当該シリンジ装置においては、シリンジ装置に求められる性能が、組み込まれる装置の用途に応じて異なる。一般的には、液体を的確に吸引・排出することができるようにシリンダとピストン間を密閉できること及び、繰り返し用いても密閉性を損なうことがないことが重要な性能となることが多い。
【０００４】
すなわち、医薬用注射器のような一時使用のためのシリンジと異なり、液体排出量の精度確保のためのシリンダ部内径の均一性（加工精度）と、繰り返し使用することにより発生する摩擦による変形への対策（耐久性確保）が求められる。
【０００５】
以上のような理由から、従来シリンジ装置としては、加工精度に優れ、耐磨耗性に優れたガラスを材料としてシリンダとピストンが製造されることが多かった。
【０００６】
しかし、ガラス製のシリンジは、製作時にそのすり合わせ部分の隙間が生じるのを防止するために、シリンダとピストンとを一対として製作し、かつその組み合わせで使用する必要があった。このため、使用時において、シリンダまたはピストンの一方のみが破損した場合であっても、双方を交換する必要があった。
【０００７】
また、図１０に示すように、シリンダ５１内でピストン５２が矢印７１に示すような往復運動時において、双方同士の摩擦を抑えるために、ピストン５２の表面に潤滑水５５を供給する潤滑水射出機構５３が必要となる。また、同時に、供給された潤滑水を受け止めて排水するための排水機構５４も必要となる。したがって、コスト上の問題が生じ、また装置が大型化するという問題もあった。
【０００８】
さらに、シリンダ５１とピストン５２との密閉性を確保するために、シリンダの内径Ａとピストンの外径Ｂとは、ほぼ同じになるように構成されており、ピストンの往復運動時の移動方向がシリンダ５１の軸方向から少しでもずれると抉によりシリンダ５１またはピストン５２が破損するために、ピストンの動作軸とシリンダの中心軸とを一致させる必要があり、装置へ組み付けシリンジ装置を組み付ける場合に高度な精度が要求されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述のガラス製のシリンダとピストンが抱える種々の問題を解消するために、新たな構成を有するシリンジ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のシリンジ装置を提供する。
【００１１】
シリンジ装置は、シリンダと前記シリンダの内腔を密閉、摺動するピストンから構成される。そして、前記ピストンは、先端部近傍の外周面にカーボン入りフッ素樹脂からなる筒状のシール部材を配置して構成される。
【００１２】
上記構成において、カーボン入りフッ素樹脂は、フッ素樹脂にカーボンブラックや短いカーボンファイバーなどの粉末を分散させたものが例示される。添加量は、一般的には、１０〜２０重量％程度のものが用いられるが、この範囲に限定されるものではない。具体的には、カーボン入りフッ素樹脂として市販されているものが広く使用可能である。カーボン入りフッ素樹脂は、耐磨耗性と高い吸着性を併せ持つという特徴を有する。
【００１３】
ピストンは、上記のカーボン入りフッ素樹脂を筒状に成形したものをシール部材として用いる。シール部材は、ピストンの先端部近傍の外周面に配置されるため、使用時においてシリンダの内面に密着して摺動する。
【００１４】
上記構成によれば、カーボン入りフッ素樹脂の有する耐磨耗性と高吸着性によりシリンダとピストンとの耐久性を確保することができる。また、シール部材によりシリンダとの間の密着を確保することができるので、ピストンをシリンダの内径にあわせた寸法とする必要がないことから、ガラスによることなく、金属などの広く他の材質を用いることができる。よって、ピストンとしてガラスを用いることに起因する抉による問題を解消することができる。
【００１５】
また、耐磨耗性に優れるため、潤滑水射出機構を設ける必要がなく、シリンジ装置が用いられる装置の原価低減と小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明のシリンジ装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【００１７】
好ましくは、前記ピストンは、ピストン本体と、当該ピストン本体の先端に螺合する固定具とを備えており、前記シール部材を前記ピストン本体と前記固定具とで挟持して固定する。
【００１８】
上記構成において、ピストン本体と固定具とは、互いに螺合するように構成されており、筒状のシール部材を嵌入した状態で挟持して固定する。
【００１９】
上記構成によれば、シール部材の固定を容易にすることができ、例えば、シール部材が破損したような場合などは容易に交換することができる。
【００２０】
好ましくは、前記ピストンは、前記シール部材の内径と略同等の径を有するリング状のパッキンを有し、前記固定具の前記ピストン本体への螺合に伴って、当該パッキンが挟持されるように固定される。
【００２１】
上記構成において、パッキンは例えば、Ｏ−リングのようなものが好適に用いられる。パッキンはシール部材の内径とほぼ同じの径を有するリング上のもので構成され、固定具がピストン本体と螺合するときに挟持される。パッキンがシール部材の内部に固定されることにより、シール部材とピストンとの間の液漏れを防止することができ、密閉性を確保して液体排出量の精度を高めることができる。
【００２２】
好ましくは、前記固定具及び前記ピストン本体は、それぞれ互いに螺合する螺合部と前記パッキンを挟持するパッキン挟持部とが同心状に配置されている。
【００２３】
上記構成において、シール部材を挟持するほかにパッキンを挟持するパッキン挟持部を有する。このようにパッキンを挟持するパッキン挟持部が固定具及びピストン本体それぞれにも受けられていることにより、螺合時にパッキン挟持部によって、パッキンが挟持されるため、その挟み込み度を調整することで、パッキンのシリンダ内面への密着度を調整することができる。
【００２４】
したがって、上記構成によれば、シール部材の内面に設けられているパッキンによってシール部材を外側へ付勢することができるため、シール部材自身とシリンダとの加工精度が必要でなくなる。これにより、シリンダとピストンの組み合わせ時の加工精度を高くすることが不要になりシリンダとピストンを別々に製作することができる。よってどちらかが破損した場合であっても、破損した方だけの交換でよい。
【００２５】
好ましくは、前記パッキンは、弾性部材で構成されている。
【００２６】
上記構成によれば、パッキンの弾性により、シール部材がパッキンの弾性により変形しやすくなるため、シリンダとピストンとの間の抉を吸収することができ、ピストンの動作軸とシリンダの中心軸とを一致させる必要がなくなる。よって、装置へ組み付けシリンジ装置を組み付ける場合に高度な精度が要求されることがない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態に係るシリンジ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明にかかる第１実施形態のシリンジ装置の構成を示す斜視外略図である。本実施形態のシリンジ装置１は、シリンダ２とピストン３とから構成されている。
【００２９】
シリンダ２はガラス製であり、円筒状の本体２ａにより小径の液体の吸引口２ｂが設けられている。シリンダ２は矢印６１に示すようなピストン３の往復運動に伴って、吸引口２ｂより液体を吸引、排出する。
【００３０】
ピストン３は、後述するように、大部分が金属で構成されており、カーボンファイバー入り（１５重量％）のテフロン（商標）で構成されたシール部材をその先端部に固定して構成される。
【００３１】
図２は、図１のシリンジ装置のピストンの要部分解斜視図である。ピストン３は、ピストン本体７と、その先端に螺合するように構成された固定具４によって、カーボンファイバー入り（１５重量％）のテフロン（商標）で構成された筒状のシール部材６を挟持するように構成されている。シール部材６の内面には、その内径とほぼ同じ外径を有するゴム製のＯ−リングが設けられており、シール部材６の内面に密着するように配置される。
【００３２】
本実施形態のシール部材は、ニチアス株式会社製のカーボンファイバー（１５％入り）テフロン（商標）、Ｔ／＃９００２−ＣＦ１５を用いて、筒状に成形したものを用いた。カーボンファイバー入りテフロンは、耐磨耗性と高吸着性を有する素材であり、これをピストンのシール部材として用いることにより、シリンジ装置を繰り返し使用することにより発生する摩擦による変形を防止することができると共に、シリンダとの間の密着性を確保して液体の排出量の精度を高めることができる。
【００３３】
テフロン（商標）に分散されるカーボンの量は、特に制限はないが、概ね１０〜２０重量％程度であることが望ましい。カーボンの量を多くすると、シリンダ内面との摩擦を少なくすることができる一方、あまりに多くすると、強度が弱くなる傾向がある。
【００３４】
図３は、図２のピストンに用いられる固定具の斜視図である。固定具４は、円盤状のシール部材挟持部１１の表面に、Ｏ−リング挟持部１２が同心状に設けられ、さらにその上に雄ネジ１３が設けられた形状である。シール部材挟持部１１の表面１５は、シール部材６の端部と接触するように平板状に構成されている。シール部材挟持部１１は、その外径寸法が、シール部材６の外径寸法と略等しくなるように構成され、Ｏ−リング挟持部１２はその外径寸法がシール部材６の内径寸法よりも若干小さくなるように構成される。また、雄ネジ１３の外径寸法は、Ｏ−リングの内径寸法と略等しく構成される。
【００３５】
図４は、図２のピストンに用いられるピストン本体の要部斜視図である。ピストン本体は、脚部２１の先端に円板状のシール部材挟持部２２が設けられている。シール部材挟持部２２の表面には、Ｏ−リング挟持部２３が同心状に設けられ、その中央部に固定具４の雄ネジと螺合する雌ネジ２５が設けられている。ピストン本体も、シール部材挟持部２２は、その外径寸法が、シール部材６の外径寸法と略等しくなるように構成され、Ｏ−リング挟持部２３はその外径寸法がシール部材６の内径寸法よりも若干小さくなるように構成される。
【００３６】
ピストン本体７と固定具４とを完全に螺合したとき、あるいは、両者のシール部材挟持部１１，２２の表面１５，２６にシール部材６の両端が完全に密着するように両者を螺合したときに、両者のＯ−リング挟持部１２，２３の挟持面１４，２４との間には、用いられるＯ−リングの厚さ寸法よりも小さい寸法の隙間ができるように構成することが望ましい。
【００３７】
図５は、組み立て途中にある図２のピストンの要部断面図である。図５に示すように、ピストンは、ピストン本体７と固定具との間に、シール部材６と断面が円形のＯ−リング５とを挟持するように組み立てる。具体的には、シール部材６の内表面に密着するようにＯ−リング５を挿入し、これを固定具４の雄ネジ１３部分に被せるように配置し、矢印６２に示す方向に固定具４を進めて、ピストン本体７との間でこれらを固定する。
【００３８】
図６は、組み上がり後の図２のピストンの要部断面図である。図６に示すように、固定具４の雄ネジ１３部分に被せるように配置されたシール部材６とＯ−リング５は、それぞれ、固定具４とピストン本体７との間に挟持されて固定される。具体的には、シール部材６は、固定具４のシール部材挟持部１１の表面１５とピストン本体のシール部材挟持部２２の表面２６とで挟持される。一方、Ｏ−リング５は、固定具４のＯ−リング挟持部１２の表面１４とピストン本体のＯ−リング挟持部２３の表面２４とで挟持される。
【００３９】
上述のように、シール部材挟持部１１，２２の表面１５，２６にシール部材６の両端が完全に密着するように、ピストン本体７と固定具４とを螺合したとき、両者のＯ−リング挟持部１２，２３の挟持面１４，２４との間には、用いられるＯ−リングの厚さ寸法よりも小さい寸法の隙間ができるように構成されているため、Ｏ−リング５は、螺合方向に押しつぶされて矢印６３に示すように外側に広がるように変形する。これに伴って、シール部材６は外側方向に広がって大径化しシリンダ２の内表面により強い押し圧力で密着する。本実施形態においては、Ｏ−リング５は、固定具とピストン本体との螺合の程度を調整することにより、Ｏ−リングの変形の程度を調整することができる。
【００４０】
このようにシール部材６を固定することにより、シール部材６をシリンダにあわせて成形する場合の加工精度を軽減することができる。これにより、シリンダとピストンの組み合わせ時の加工精度を高くすることが不要になりシリンダとピストンを別々に製作することができる。よってどちらかが破損した場合であっても、破損したもののみを交換することができる。
【００４１】
また、Ｏ−リング５の変形によりシール部材６が外側に押し広げられた状態になっているため、シール部材６の表面に内側方向の力が加わった場合には、Ｏ−リング５が弾性により変形し、シール部材にかかる力を軽減することができる。したがって、シリンダ２とピストン３との間の抉を吸収することができ、ピストン３の動作軸とシリンダ２の中心軸とを一致させる必要がなくなる。よって、装置へ組み付けシリンジ装置を組み付ける場合に高度な精度が要求されることがない。
【００４２】
次に本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置について説明する。本シリンジ装置は、第１実施形態にかかるシリンジ装置と概ね共通するが、ピストンにシール部材６を固定するための構造が異なる。
【００４３】
図７は、本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置のピストンに用いられる固定具の斜視図である。固定具４は、円盤状のシール部材挟持部１１の表面に、Ｏ−リング挟持部１２が同心状に設けられ、さらにその上に雄ネジ１３が設けられた形状である。シール部材挟持部１１の表面１５は、シール部材６の端部と接触するように平板状に構成されている。シール部材挟持部１１は、その外径寸法が、シール部材６の外径寸法と略等しくなるように構成され、Ｏ−リング挟持部１２はその外径寸法がシール部材６の内径寸法よりも若干小さくなるように構成される。また、雄ネジ１３の外径寸法は、Ｏ−リングの内径寸法よりも小さく構成される。本実施形態では、ピストン本体側において、Ｏ−リングの面方向の位置を決定するように構成されている。
【００４４】
図８は、本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置のピストンに用いられるピストン本体の斜視図である。ピストン本体は、脚部２１の先端に円板状のシール部材挟持部２２が設けられている。シール部材挟持部２２の表面には、Ｏ−リング挟持部２３が同心状に設けられ、さらに、その表面にリングはめ込み部２７が同心状に設けられている。その中央部に固定具４の雄ネジと螺合する雌ネジ２５が設けられている。ピストン本体も、シール部材挟持部２２は、その外径寸法が、シール部材６の外径寸法と略等しくなるように構成され、Ｏ−リング挟持部２３はその外径寸法がシール部材６の内径寸法よりも若干小さくなるように構成される。リングはめ込み部２７の外径寸法は、Ｏ−リングの内径寸法と略等しく構成される。また、リングはめ込み部２７の高さ寸法は、用いられるＯ−リングの厚み寸法よりも若干小さく構成されている。
【００４５】
ピストン本体７と固定具４とは、両者のネジを完全に螺合したとき、すなわち、ピストン本体７のリングはめ込み部２７の表面が、固定具４のＯ−リング挟持部１２の挟持面１４に接触したとき、両者のシール部材挟持部１１，２２の表面１５，２６にシール部材６の両端が完全に密着するように構成されている。
【００４６】
図９は、組み立て途中にあるピストンの要部断面図である。図５に示すように、ピストンは、ピストン本体７と固定具４との間に、シール部材６と断面が円形のＯ−リング５とを挟持するように組み立てる。具体的には、ピストン本体７のリングはめ込み部２７にＯ−リング５を挿入し、シール部材６を固定具４の雄ネジ１３部分に嵌入するようにして配置し、固定具とピストン本体とを矢印６２に示す方向に固定具４を螺合する。
【００４７】
本実施形態においては、ピストン本体７のリングはめ込み部２７がＯ−リングの厚みよりも若干短く構成されているため、固定具４とピストン本体７とを螺合すると、リングはめ込み部２７とＯ−リングとの厚みの差だけＯ−リングが螺合方向に押しつぶされ、第１実施形態の図６に示したように、外側方向に広がって変形する。よって、Ｏ−リングの変形幅はリングはめ込み部２７の厚みとＯ−リングの厚みの差により一律に決定し、ピストン本体７と固定具４とを完全に螺合したとき、Ｏ−リングの変形量を一定にすることができる。
【００４８】
以上説明したように、上記構成のシリンジ装置によれば、ガラス製のシリンジ装置が有する問題点を解消することができる。また、加工精度及び耐久性確保等といった求められる性能は維持することができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるシリンジ装置の構成を示す斜視外略図である。
【図２】図１のシリンジ装置のピストンの要部分解斜視図である。
【図３】図２のピストンに用いられる固定具の斜視図である。
【図４】図２のピストンに用いられるピストン本体の要部斜視図である。
【図５】組み立て途中にある図２のピストンの要部断面図である。
【図６】組み上がり後の図２のピストンの要部断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置のピストンに用いられる固定具の斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置のピストン本体の要部斜視図である。
【図９】組み立て途中にある本発明の第２実施形態にかかるシリンジ装置のピストンの要部断面図である。
【図１０】従来のシリンジ装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１　シリンジ装置
２　シリンダ
３　ピストン
４　固定具
５　Ｏ−リング
６　シール部材
７　ピストン本体
１１，２２　シール挟持部
１２，２３　Ｏ−リング挟持部
１３　雄ネジ
１４，２４　Ｏ−リング挟持面
２１　脚部
２５　雌ネジ
２７　リングはめ込み部
【図１】
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【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】
2004019761.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004019761.tif 000011
【図１０】
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