(57)【要約】【課題】  一層厳密な吐出し過程を可能とする調量装置を提供する。【解決手段】  媒体貯蔵装置と媒体を移送するための少なくとも１つの媒体通路と媒体を運び出すための少なくとも１つの吐出し口とを有する調量装置であって、媒体通路に制御ユニットが付設されている。この制御ユニットが媒体流の実際値を把握するための測定機構と、媒体流目標値用記憶装置と、実際値・目標値比較器と、比較器の評価に依存して媒体流を調節するための操作機構とが設けられている。媒体調量用として利用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体用の調量装置（１）であって、媒体貯蔵装置（２）と媒体（２３）を移送するための少なくとも１つの媒体通路（３）と媒体（２３）を運び出すための少なくとも１つの吐出し口（４）とを有し、媒体通路（３）に制御ユニット（５）が付設されており、この制御ユニットが媒体流の実際値を把握するための測定機構（６）と、媒体流目標値用記憶装置（７）と、実際値・目標値比較器（８）と、比較器（８）の評価に依存して媒体流を調節するための操作機構（９）とを有することを特徴とする調量装置。
【請求項２】
液体量を少なくとも時々受容するための調量空間（１０）が媒体通路（３）に設けられており、この調量室に少なくとも１つの吐出し口（４）が付設されており、調量空間（１０）が振動ユニット（１１）を備えており、この振動ユニットが少なくとも調量空間（１０）の１つの境界面（１２）と作用結合されて吐出し過程用にこの境界面を振動させ、分与時間の間振動ユニットを作動させるために分与機能ユニット（１３）が振動ユニット（１１）と接続して設けられていることを特徴とする、請求項１記載の調量装置。
【請求項３】
分与機能ユニット（１３）が、点検下に媒体を分与するために制御ユニット（５）と接続されていることを特徴とする、請求項２記載の調量装置。
【請求項４】
調量空間（１０）に付設された予備室（１４）内に測定機構（６）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の調量装置。
【請求項５】
測定機構（６）が媒体の流れ方向で吐出し口（４）の下流側で調量空間（１０）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の調量装置。
【請求項６】
測定機構（６）が光学式および／または容量式および／または誘導式センサ配置（１５）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の調量装置。
【請求項７】
媒体貯蔵装置（２）が圧力負荷されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の調量装置。
【請求項８】
媒体通路（３）および／または媒体貯蔵装置（２）内に気液分離器（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１の前文または請求項１〜７のいずれか１項記載の調量装置。
【請求項９】
特に疎水性膜フィルタとして実施される気体出口（１８）が媒体貯蔵装置（２）および／または気液分離器（１７）に設けられていることを特徴とする、請求項８記載の調量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体貯蔵装置と媒体を移送するための少なくとも１つの媒体通路と媒体を運び出すための少なくとも１つの吐出し口とを有する媒体用調量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような調量装置は多様な実施形態において技術の現状から公知である。それらは美容や製薬の分野で液体媒体または粉末媒体を調量し吐き出すのに利用される。このため公知の調量装置は媒体貯蔵装置を有し、吐き出されるべき媒体は吐出し過程に至るまでこの媒体貯蔵装置内に貯蔵されている。さらに少なくとも１つの媒体通路が設けられており、この媒体通路は媒体貯蔵装置から吐出し口へと媒体の移送を許容する。吐き出されるべき媒体は吐出し口を通した圧力負荷によって圧縮され、調量装置の周囲に放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、一層厳密な吐出し過程を可能とする調量装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、媒体通路に制御ユニットが付設されており、この制御ユニットが媒体流の実際値を把握するための測定機構と、媒体流目標値用記憶装置と、実際値・目標値比較器と、比較器の評価に依存して媒体流を調節するための操作機構とを有することによって解決される。制御ユニットは、記憶装置に格納された媒体流目標値を基に媒体流の実際値の比較と調節とによって操作機構の制御を可能とする。媒体流の実際値は所定の目標値に従って調節される。このため吐出し過程の間持続的にまたは少なくとも時々目標値と実際値との間の比較が行われ、比較から帰結する制御信号が操作機構に送られる。制御信号は操作機構において媒体流の減少または増大をもたらす。操作機構は特に液圧または空気圧制御弁として、および／または圧力発生器または減圧器として設計しておくことができる。
【０００５】
測定機構として考慮に値するのは特に誘導式、容量式、光学式または機械式体積流量計である。さらに、体積流量測定を目的にオリフィス板付き差圧測定機構、または特に光電走査式浮子を設けることもできる。目標値記憶装置として特に電気式、電子式または機械式記憶装置を設けることができる。比較器として考慮に値するのはやはり電気式、電子式または機械式比較機構である。制御ユニットによって特に、設定された媒体量を吐き出すことができ、この設定は固定式または利用者によって調整可能に設けておくことができる。
【０００６】
本発明の構成において、液体量を少なくとも時々受容するための調量空間が媒体通路に設けられており、この調量室に少なくとも１つの吐出し口が付設されている。その際、調量空間が振動ユニットを備えており、この振動ユニットが少なくとも調量空間の１つの境界面と作用結合されて吐出し過程用にこの境界面を振動させる。分与時間の間振動ユニットを作動させるために分与機能ユニットが振動ユニットと接続して設けられている。調量空間は複数の境界面によって限定され、振動ユニットは少なくとも１つの境界面に設けられている。特に圧電振動子として実施される振動ユニットは電圧の印加によって境界面を振動させることができる。吐出し過程用に媒体は特に、手動式または電気機械操作式ポンプ機構等の移送機構を介して、弁を開くことによって加圧媒体貯蔵装置に持ち込まれ、または媒体通路を好適に形成して毛管力によって無圧媒体貯蔵装置から調量空間内に持ち込まれる。調量空間内は大気圧が支配している。このような構成はごく微量の液体をごく正確に調量するための微視的調量装置において利用するのに特に適している。特に製薬分野において利用が予定されている。
【０００７】
調量空間に付設して１境界面に吐出し口が設けられており、この吐出し口を媒体が通過できるのは、特に吐出し口の幾何学形状、境界面の表面性状、媒体の表面張力もしくは粘性によって特定の流れ抵抗を克服できる場合だけである。流れ抵抗の克服をもたらす相応する圧力を調量空間内の媒体に加えるために、調量空間内にある媒体に圧力波を負荷する振動ユニットが設けられており、少なくとも時々吐出し口から媒体吐出しが行われる。振動ユニットの作動用に、特に時間に依存した電気信号を振動ユニットに送る分与機能ユニットが設けられている。
【０００８】
本発明の他の構成において分与機能ユニットは、点検下に媒体を分与するための制御ユニットと接続されている。分与機能ユニットを制御ユニットと接続することによって、媒体流の実際値、目標値と振動ユニットの作動との間に同期を実現することができる。こうして、媒体流の目標値を達成するのにそれが不可欠である限りでのみ、もしくは媒体流の実際値が目標値に一致する限りでのみ、分与機能ユニットが相応する駆動信号を振動ユニットに送信することを達成することができる。
【０００９】
本発明の他の構成において、調量空間に付設された予備室内に測定機構が設けられている。予備室は特に媒体通路と直接連結することができ、および／または調量空間を介して媒体通路と連絡しておくことができる。予備室は特に、媒体吐出し過程中に時間依存狭隘部なしに連続的体積流量を確保するのに役立つ。予備室はこの目的のため特に毛細管または空洞として設けておくことができ、特に体積または体積流量を検出するための測定機構を備えておくことができる。予備室の容積が正確に算定可能であるとき、測定機構を体積流量計として実施するのが考慮に値する。運び出すべき媒体を流通させる幾何学形状が予備室の限定された区域内でのみ厳密に算定可能である限り、体積流量計としての配置が好ましい。予備室から吐き出される体積の算定は、調量空間から吐き出される総媒体量の逆推定を直接的または間接的に許容し、従って吐出し過程中に調量装置から放出される媒体量の厳密な算定を可能とする。
【００１０】
本発明の他の構成において測定機構は媒体の流れ方向で吐出し口の下流側で調量空間に配置されている。移送機構、特に調量空間に設けられる振動ユニットから加えられる圧縮力に起因して、媒体は圧力負荷され、吐出し口の流れ抵抗に逆らって調量装置の周囲に放出することができる。その際媒体は明確に限定された流れ方向を占め、この流れ方向は媒体貯蔵装置から移送機構、調量空間および吐出し口を経て周囲を向く。吐出し口の下流側に測定機構を取付けると、吐出し口を通して周囲に実際に放出される媒体量の検出が可能となる。
【００１１】
本発明の他の構成において測定機構は光学式および／または容量式および／または誘導式センサ配置を有する。光バリヤまたは反射率計の態様に実施することのできる光学センサ配置用に光源から光信号が、吐出し口を備えた境界面の伸長平面に対して特にほぼ平行に送出される。次に光電センサによって透過光線の分析かまたは反射光線の分析のいずれかが行われ、これにより、限定された測定区間内での液体粒子の数および／または密度に関する情報を提供する測定信号を検出することができる。選択的にまたは補足的に測定機構は電荷計として形成することも考えられる。その際、吐き出される液体粒子は電気バイアスをかけられた境界面によって電荷が備えられる。特に各液体粒子に正確に１つの単位電荷を割当てることができ、または大きさに比例した電荷を一緒に与えることができる。その場合電荷均衡を作り出すことによって、流れ落ちる電荷の数は算定することができ、従って吐き出される液体流出の数は逆推定することができる。
【００１２】
本発明の他の構成において媒体貯蔵装置は圧力負荷されている。媒体貯蔵装置の圧力負荷は特に、媒体貯蔵容器内に設けられる気体状態または液体状態の噴射剤によって、および／または媒体貯蔵装置の変形可能な壁または可動壁の機械的付勢によって実現することができる。噴射剤、特に二酸化炭素等の噴射ガスの使用は、媒体に圧力負荷するための可動部品が必要でないので、媒体貯蔵装置の特別単純な機械的構成を許容する。それに対して機械的圧力負荷は、温度変動等のさまざまな環境条件においても、媒体貯蔵装置内に設けられる媒体の確実な吐出しを許容する。圧力負荷式媒体貯蔵装置はさらに、調量弁の開放時に媒体貯蔵装置からの実質連続的媒体流を保証できる利点を有する。
【００１３】
本発明の課題は、媒体通路および／または媒体貯蔵装置内に気液分離器を設けておくことによっても解決される。気液分離器は特に半透膜として実施することができ、この半透膜は明確に限定された媒体成分のみを周囲に流出させる一方、別の媒体成分は引き留められる。このような気液分離器の利用が予定されるのは、特に、気体なしに媒体吐出しが行われるべき特別厳密な調量が追求されるときである。媒体貯蔵装置内にあって体積流量測定または体積測定を妨げるような別の成分は半透膜を通過できず、従って吐き出されない。このような望ましくない成分は特に媒体中に溶存する気体粒子であることがあり、このような気体粒子は測定機構の誤測定、および／または調量空間内の気泡発生、またそのことにより特に吐出し効率および／または吐出し品質の低下をもたらすことがある。
【００１４】
本発明の他の構成において、媒体貯蔵装置および／または気液分離器に気体出口が設けられている。気体出口は特に疎水性膜フィルタとして実施することができ、液体媒体から気体成分を分離するのに役立つ。気体出口は持続的に、または制御命令に依存して単に時々、媒体から気体を流出させるために自由に切り換えることができる。
【００１５】
本発明の他の利点および特徴は特許請求の範囲と、図面に示す本発明の好ましい実施例についての以下の説明とから明らかとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
調量装置１は圧力タンク２として実施される媒体貯蔵装置と媒体点検機構２４とを有する。圧力タンク２は特にガラス容器２２内に密閉された量の液体媒体２３を含む。液体媒体２３はばね機構２１によって圧縮力を加えられる加圧ピストン２０によって静水圧下に置かれる。媒体点検機構２４は連絡管３として実施される媒体通路と詳しくは図示しないノズル４として実施される吐出し口とを有する。さらに、制御弁９として実施される操作機構と体積流量計６として実施される測定機構が媒体点検機構に設けられている。体積流量計６と制御弁９は集積回路５として実施される制御ユニットを介して接続されている。集積回路５は体積流量計６の入力信号２５を受け取り、制御弁９を駆動するための出力信号２６を発生する。このため入力信号２５は実際値として回路５の記憶装置７内に時々格納され、次に比較器８において目標値レジスタ１９の目標値と比較される。この比較から生じる出力信号２６は制御弁９を調節するためのものである。
【００１７】
媒体吐出しのために図示しない解除機構を介して吐出し信号が集積回路５に送られ、この吐出し信号はそこで目標値レジスタ１９から第１目標値を比較器８内に入れさせる。この時点に吐出し過程が起きないので、比較器８は目標値と入力信号２５から検出される実際値との間の大きな差を検知し、制御弁９を駆動するための相応する出力信号２６を生じる。この出力信号２６によって制御弁９は開き、こうして液体媒体２３が圧力タンク２から体積流量計６の脇を通ってノズル４内に流出するのを可能とする。そこから媒体は調量装置の周囲に進出する。体積流量計６の脇を流れる間に新たな入力信号２５が発生されて集積回路５の記憶装置７に転送される。この入力信号は比較器８において目標値レジスタ１９からの相応する目標値で調整され、新規な出力信号２６をもたらす。この閉制御回路によって媒体吐出しは所定の目標値に基づいて厳密に調量することができる。
【００１８】
媒体点検機構２４の後段に接続可能な噴霧機構３２が図２に示してあり、この噴霧機構は超音波室１０として実施される調量空間と制御装置１３として実現される分与機能ユニットとを有する。超音波振動子１１として実施される振動ユニットが超音波室１０に付設されている。超音波振動子１１は基板１２として設けられる境界面に取付けられており、制御装置１３の操作信号３０を介して作動のための電圧を受けることができる。超音波室１０はさらに膜２８によって限定されており、ノズル４として設けられる複数の吐出し口がこの膜に穿設されている。超音波室１０への液体媒体２３の供給は流入通路３３と、蛇行貯蔵装置１４として実施される予備室とを介して行われる。蛇行貯蔵装置１４は体積流量計６として実施される測定機構を備えており、この測定機構が測定信号２９を制御装置１３に送る。噴霧機構３２の機能を媒体点検機構２４と同期化するために制御装置１３から同期信号が媒体点検機構２４の図示しない集積回路５に転送される。
【００１９】
吐出し過程のために同期信号３１が図示しない集積回路５から制御装置１３へと送られる。これにより流れ方向２７において媒体流が図示しない媒体点検機構から流入通路３３内に分与される。同期信号３１によって制御装置１３内で操作信号３０が生成され、この操作信号は超音波振動子１１に作用し、これを作動させて振動運動を実行させる。この振動運動によって、超音波室１０に流入する媒体は超音波室１０の容積減少を介して少なくとも時々圧力下に置かれ、ノズル４の流れ抵抗に逆らって周囲に放出することができる。超音波振動子１１が超音波室１０に特に周期的振動を加えるので、ノズル４を通して時々媒体吐出しの実行直後に、再び超音波室内で自由容積が増大する。そのため特に毛管力によって媒体が蛇行貯蔵装置１４から超音波室１１内に伴流できる。流入通路３３は図１もしくは図４に示す制御弁９によって閉鎖されているので、流入通路３３から媒体の伴流は起きない。蛇行貯蔵装置１４からの媒体伴流は図２によれば、蛇行貯蔵装置１４内に設けられる体積流量計６での信号変化を生じる。相応する測定信号２９が制御装置１３に転送され、そこで、吐き出された体積流量を表すための総信号に換算される。蛇行貯蔵装置１４が完全に空になると、同期信号３１が図示しない集積回路５に帰還されることによって吐出し過程は終了する。
【００２０】
図３に示す噴霧機構３２では、図２による実施例とは異なり、膜２８の下流側で光バリヤ１５として実施されるセンサ配置が設けられており、これが測定信号２９を集積ユニット３４に送る。集積ユニット３４は制御装置１３と電気的に接続されており、制御装置への測定値の伝送を可能とする。この測定値は制御装置１３において超音波振動子１１用操作信号３０に変換され、超音波振動子は図２の実施形態と同様に超音波室１０を励起して振動させることができる。光バリヤ１５は透過値に基づいて吐き出された絶対媒体量を検出して制御ユニットおよび図示しない集積回路５に転送する。
【００２１】
本発明の図４に示す実施形態は図１に既に示した実施例の変更態様にすぎず、ここでは連絡管３に気液分離器１７が設けられている。気液分離器は液体媒体２３から気体粒子を引き留め、気体出口を介して周囲に気体粒子を排出する。それに対して気体粒子を取り除かれた液体媒体２３は他の調量に供することができる。気液分離器は図５によればフィルタ室３５として実施されており、媒体流入口３６と媒体流出口３７とを有する。媒体流入口３６を通して液体媒体２３がフィルタ室３５に流入し、液体媒体２３中に含まれた気体粒子が気体フィルタ３８で保持される一方、気体粒子を取り除かれた液体媒体は媒体流出口３７の方向に引き続き流れることができる。引き留められた気体粒子はフィルタ室３５内に蓄積され、分圧が増加すると、疎水性膜フィルタとして実施される気体出口１８を通して周囲に排出される。それとともに気液分離器１７によって調量装置の調量精度は高めることができる。さらに、超音波室１０内で吐出し過程中、不要なエネルギー消費と気泡形成が防止される。
【００２２】
媒体貯蔵装置として役立つ圧力タンク２の図６に示す実施形態では、特に図４と図５に示す気体分離装置の補充物または代用物として気体出口１８が、特にガラス容器２２として実施される容器の出口領域に直接設けられている。図５により公知の気体出口におけると同様に、図６による気体出口１８も疎水性膜フィルタとして実施されている。ばね機構２１から加圧ピストン２０を介して液体媒体２３に伝達される圧縮力によって圧力タンクは静圧を負荷される。この圧力負荷によって、液体媒体２３中に溶存する気体粒子が気体出口１８を通して周囲に放出され、圧力タンク２から流れ方向２７で連絡管３を通して流出する液体媒体２３は少なくとも十分に気体を取り除かれて調量装置の図示しない後段の流入通路に流入できる。図示しない実施形態において、圧力タンク２の気体出口１８を補足して、圧力タンク２を超音波噴霧器と結合するとき他の気液分離器および／または気体出口が超音波室の直接的周囲に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】制御機構を有する調量装置を略図で示す。
【図２】分与機能ユニット、振動ユニットおよび測定機構を有する調量装置の調量空間を略図で示す。
【図３】分与機能ユニット、予備室および光学測定機構を有する調量空間を略図で示す。
【図４】制御ユニットおよび気液分離器を有する調量装置を略図で示す。
【図５】気体出口を有する気液分離器を略図で示す。
【図６】先行実施形態の１つによる調量装置用気液分離器を有する媒体貯蔵装置を略図で示す。
【符号の説明】
【００２４】
１  調量装置
２  圧力タンク
３  連絡管
４  ノズル
５  集積回路
６  体積流量計
７  記憶装置
８  比較器
９  制御弁
１０  超音波室
１１  超音波振動子
１２  基板
１３  制御装置
１４  蛇行貯蔵装置
１５  光バリヤ
１７  気液分離器
１８  気体出口
１９  目標値レジスタ
２０  加圧ピストン
２１  ばね機構
２２  ガラス容器
２３  液体媒体
２４  媒体点検機構
２５  入力信号
２６  出力信号
２７  流れ方向
２８  膜
２９  測定信号
３０  操作信号
３１  同期信号
３２  噴霧機構
３３  流入通路
３４  集積ユニット
３５  フィルタ室
３６  媒体流入口
３７  媒体流出口
３８  気体フィルタ
【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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