(57)【要約】【課題】  外力が加わった場合でも、液体を流通させる流路が影響を受けない送液パイプを提供する。【解決手段】  液体が流通可能な薄肉かつ小径の第１パイプ３２ａと、第１パイプ３２ａを収容した肉厚かつ大径の第２パイプ３２ｂとを含み、第２パイプ３２ｂの内部に第１パイプ３２ａを少なくとも所定の間隙を存して収容可能となるように第１パイプ３２ａの外径および第２パイプ３２ｂの内径が設定されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流通可能な薄肉かつ小径の第１パイプと、第１パイプを収容した肉厚かつ大径の第２パイプとを含み、第２パイプの内部に第１パイプを少なくとも所定の間隙を存して収容可能となるように第１パイプの外径および第２パイプの内径が設定されていることを特徴とする送液パイプ。
【請求項２】
請求項１の送液パイプと、送液パイプの一方の端部に連通された液体収容部と、液体収容部から送液パイプに液体を供給すべく液体収容部を加圧する加圧部と、送液パイプの他方の端部において負圧を生じさせるべく気体を噴出させる気体噴出部と、気体噴出部に加圧気体を供給する加圧気体供給部とを含むことを特徴とする送液システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は送液パイプおよび送液システムに関し、さらに詳細にいえば、送液性能に殆ど影響を及ぼすことなく取扱い易くできる送液パイプ、および気体の送出に伴う負圧を利用して送液パイプを通して液体を送出するための送液システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体の送出に伴う負圧を利用して送液パイプを通して液体を送出するようにした送液システムが提案され、種々の分野で実用に供されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の送液システムは、噴液ノズルと、噴液ノズルを包囲する状態で空気を噴出する噴気ノズルと、噴液ノズルに対する給液流路と、給液を断続させる開閉弁と、噴気ノズルに対する給気流路と、給気の断続、圧力を制御する給気制御部とを有している。
【０００４】
この送液システムを採用すれば、開閉弁を開いた状態で噴気ノズルから空気を噴出させることにより、負圧を利用して液体を送出することができる。
【０００５】
特許文献２、３に記載の送液システムは、空気噴出部および液体吸引部を有するノズルと、ノズルに高圧空気を供給する高圧空気供給部と、開閉バルブを介在させた液体供給パイプによって液体吸引部と連通された液体タンクと、液体タンクの負圧になった空間に正圧を供給する正圧供給部とを有している。
【０００６】
この送液システムを採用すれば、開閉バルブを開いた状態で、高圧空気の供給と、正圧の供給とを行うことにより、ノズルから空気と共に液体を送出することができる。
【特許文献１】特開平４−８７６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３５９９９号公報
【特許文献３】特開２００３−１３６０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された送液システムを採用した場合には、噴液ノズルのみを小径とし、比較的大径の給液流路に開閉弁を設けているので、噴気ノズルから噴出する空気の圧力、流速などを制御することにより、送出される液体の量を制御することができるが、空気の圧力、流速などと無関係には送出される液体の量を制御することができない。換言すれば、空気の圧力、流速などを一定に保持している状態では、送出される液体の量を制御することができない。
【０００８】
特許文献２、３に記載された送液システムを採用した場合には、高圧空気の制御により液体の送出速度を、正圧の制御により液体の送出量を、それぞれ制御できると思われるかもしれないが、実際には、ノズルの空気噴出部および液体吸引部のみを小径としているので、液体の送出速度と液体の送出量とを独立には制御することができない。
特許文献１〜３に記載された送液パイプは、通常よく使われているものであり、負圧により液体を送出するノズル部分と比較して著しく大きい内径を有している。したがって、微少流量（例えば、数ｍｌ以下）の液体の送出には不向きであり、送液システムに使用した場合に、上記のような不都合を生じさせることになってしまう。また、送液パイプの途中部に外力が作用した場合には、送液パイプが押しつぶされたような状態になってしまい、液体のスムーズな流通ができなくなってしまう。
【０００９】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、外部気体の流量が変化した場合に変動する圧力の影響を受けにくくすることができる送液システムを提供することを第１の目的としている。
また、このような送液システムに好適に使用できる送液パイプを提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の送液パイプは、液体が流通可能な薄肉かつ小径の第１パイプと、第１パイプを収容した肉厚かつ大径の第２パイプとを含み、第２パイプの内部に第１パイプを少なくとも所定の間隙を存して収容可能となるように第１パイプの外径および第２パイプの内径が設定されたものである。
【００１１】
この送液パイプであれば、第１パイプが小径であっても、第２パイプの内部に収容しているのであるから、全体としての取り扱い性を十分に高めることができるとともに、第１パイプの内径に対する長さの比率を、送液パイプの全長を余り長くすることなく十分に大きくすることができ、ひいては流体抵抗を十分に大きくすることができる。また、外力が作用した場合であっても、第１パイプが押しつぶされた状態になることは殆どなく、液体のスムーズな流通を確保し続けることができる。
【００１２】
ただし、第２パイプの内部に第１パイプを３本以上収容可能となるように第１パイプの外径および第２パイプの内径を設定することが好ましい。
【００１３】
請求項２の送液システムは、請求項１の送液パイプと、送液パイプの一方の端部に連通された液体収容部と、液体収容部から送液パイプに液体を供給すべく液体収容部を加圧する加圧部と、送液パイプの他方の端部において負圧を生じさせるべく気体を噴出させる気体噴出部と、気体噴出部に加圧気体を供給する加圧気体供給部とを含んでいる。
【００１４】
この送液システムであれば、加圧気体供給部からの加圧気体を気体噴出部に供給して噴出させることにより送液パイプの他方の端部において負圧を生じさせ、負圧に応じた流速などでの送液を行わせることができる。そして、送液パイプは、上述のように流体抵抗を十分に大きくしているのであるから、負圧によっては送液量が変動されず、加圧部による加圧の程度によって送液量を制御することができる。
【００１５】
この結果、加圧気体の制御による送液の制御と液体収容部の制御による送液の制御とを互いに独立に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明は、全体としての取り扱い性を十分に高めることができるとともに、第１パイプの内径に対する長さの比率を、送液パイプの全長を余り長くすることなく十分に大きくすることができ、ひいては流体抵抗を十分に大きくすることができるという特有の効果を奏する。
【００１７】
請求項２の発明は、加圧気体の制御による送液の制御と液体収容部の制御による送液の制御とを互いに独立に行うことができるという特有の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、この発明の送液パイプおよび送液システムの実施の態様を詳細に説明する。
【００１９】
図１はこの発明の送液システムの一実施態様を示すブロック図である。
【００２０】
この送液システムは、密閉容器である薬液タンク１と、薬液供給ノズル２と、薬液タンク１から薬液を薬液供給ノズル２に供給する薬液供給配管３と、図示しない圧縮ガス供給源から圧縮ガスを薬液供給ノズル２に供給する圧縮ガス供給配管４とを有している。
【００２１】
ここで、薬液としては、純水、水、超純水、アルコール、シンナー、洗剤などが例示でき、比較的低粘度のものであることが好ましい。また、圧縮ガスとしては、空気が例示できるが、窒素、希ガスなどの不活性ガスを採用することも可能である。
【００２２】
前記薬液タンク１は、圧力調整部５、および分岐路部材６を介して前記圧縮ガス供給源に連通され、薬液タンク１の内部を加圧できるようにしている。ここで、圧力調整部５としては、ダイヤフラム式レギュレータが例示できるが、手動操作により制御されるものであってもよく、電気信号により制御されるものであってもよい。
【００２３】
前記薬液供給ノズル２は、図２および図３に示すように、薬液流路２１、圧縮ガス流路２２、薬液噴出ノズル２３、圧縮ガス噴出ノズル２４、および薬液流路２１の途中に位置して薬液供給を中断させる開閉弁機構（または、流量調節絞り）２５を有している。そして、開閉弁機構２５は、弁体２５ａと、弁座２５ｂと、弁体２５ａを閉鎖方向に付勢するコイルばね２５ｃと、コイルばね２５ｃに抗して弁体２５ａを移動させるべく前記圧縮ガス供給源からの圧縮ガスが供給されるガスチャンバー２５ｄとを有している。なお、薬液噴出ノズル２３、圧縮ガス噴出ノズル２４が外部混合方式の２流体混合ノズルを構成しているが、内部混合方式のものであってもよい。
【００２４】
前記薬液供給配管３は、薬液タンク１に連通される薬液用主配管３１と、薬液用主配管３１と薬液流路２１との間に接続される送液パイプ３２と、薬液用主配管３１の途中に介在される流量計３３、開閉機構３４とを有している。なお、流量計３３としては、面積式流量計が例示できるが、マスフローメータ、レーザドップラー流量計などであってもよい。また、開閉機構３４としては、電磁式３方弁が例示できるが、手動式切り換え弁であってもよい。
【００２５】
前記圧縮ガス供給配管４は、分岐路部材６を介して前記圧縮ガス供給源に連通されるものであり、分岐路部材４１により分岐された混合流用配管４２およびノズル開閉用配管４３を有している。混合流用配管４２は圧縮ガス流路２２に連通され、ノズル開閉用配管４３はガスチャンバー２５ｄに連通されている。また、混合流用配管４２には流量計４４、および流量調節機構４５が介在されており、ノズル開閉用配管４３には開閉機構４６が介在されている。なお、流量計４４としては、面積式流量計が例示できるが、マスフローメータ、レーザドップラー流量計などであってもよい。また、開閉機構４６としては、電磁式３方弁が例示できるが、手動式切り換え弁であってもよい。
【００２６】
前記送液パイプ３２は、例えば、図４に示すように、薬液が流通可能な小径の第１パイプ３２ａと、第１パイプ３２ａを収容する大径の第２パイプ３２ｂと、第１パイプ３２ａの両端部と第２パイプ３２ｂの両端寄り部との間に位置して両パイプを一体的に連結する連結部材３２ｃとを有している。具体的には、連結部材３２ｃは、３層のパイプ３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ３で構成されていることが好ましい。
【００２７】
この送液パイプ３２の製造を、図５から図１１を参照して説明する。
【００２８】
先ず、第２パイプ３２ｂを貫通させて第１パイプ３２ａを配置する（図５参照）。
【００２９】
次いで、第１パイプ３２ａの延長状にパイプ３２ｃ１を位置決めし（図６参照）、そのまま第１パイプ３２ａとパイプ３２ｃ１とを嵌合する（図７参照）。
【００３０】
同様に、パイプ３２ｃ１とパイプ３２ｃ２とを嵌合し、次いでパイプ３２ｃ２とパイプ３２ｃ３とを嵌合する（図８参照）。ただし、パイプ３２ｃ３の最も第２パイプ３２ｂに近い側の外周部に面取りが形成されている。
【００３１】
このように第１パイプ３２ａの端部に、３層のパイプ３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ３が順次嵌合されれば、図９中に矢印で示す方向に移動させ、図１０に示すように第２パイプ３２ｂに挿入し、最終的に図１１に示すように、第２パイプ３２ｂの端部から所定距離だけ入り込んだ状態になるまで挿入することにより、送液パイプ３２を完成することができる。
【００３２】
前記第１パイプ３２ａは、例えば、長さが１０００ｍｍ、内径が０．３ｍｍ、外径が０．５ｍｍに設定されたものであり、フッ素樹脂からなるものである。ただし、液体の特性に合わせて、ナイロン、ポリウレタン、ポリオレフィン、プラスチック等の樹脂、金属、非金属材料などからなるものを使用することができる。
【００３３】
前記第２パイプ３２ｂは、例えば、長さが３００ｍｍ、内径が４ｍｍ、外径が６ｍｍに設定されたものであり、フッ素樹脂からなるものである。ただし、液体の特性に合わせて、ナイロン、ポリウレタン、ポリオレフィン、プラスチック等の樹脂、金属、非金属材料などからなるもの、これらの組み合わせからなるもの、テーパ状に加工した樹脂、金属を互いに圧入してなるものなどを使用することができる。また、耐熱性の良い材料を使用することにより、一時的に高温物質と接触する雰囲気中でも使用可能となり、この場合には、第１パイプ３２ａのままだと溶けてしまう状況であっても、第２パイプ３２ｂが保護パイプの役割りを果たす。
【００３４】
前記パイプ３２ｃ１は、例えば、長さが１０ｍｍ、内径が０．５ｍｍ、外径が１．６ｍｍに設定されたものであり、フッ素樹脂からなるものである。このパイプ３２ｃ１の内径と第１パイプ３２ａの外径とが等しいので、そのままでは両者を嵌合することができない。ただし、針先のようなテーパ状の治具を挿入してパイプ３２ｃ１の内径を一時的に大きくし、この状態で第１パイプ３２ａを挿入すればよく、パイプ３２ｃ１が自然に収縮するので、互いに接触しあい、両者間の摩擦力により嵌合状態が保持される。
【００３５】
前記パイプ３２ｃ２は、例えば、長さが１０ｍｍ、内径が１．６ｍｍ、外径が３．２ｍｍに設定されたものであり、フッ素樹脂からなるものである。このパイプ３２ｃ２の内径とパイプ３２ｃ１の外径とが等しいので、そのままでは両者を嵌合することができない。ただし、針先のようなテーパ状の治具を挿入してパイプ３２ｃ２の内径を一時的に大きくし、この状態でパイプ３２ｃ１を挿入すればよく、パイプ３２ｃ２が自然に収縮するので、互いに接触しあい、両者間の摩擦力により嵌合状態が保持される。
【００３６】
ただし、第１パイプ３２ａをパイプ３２ｃ１と嵌合した後に、パイプ３２ｃ２と嵌合させてもよく、または、パイプ３２ｃ２をパイプ３２ｃ１と嵌合した後に、第１パイプ３２ａと嵌合させてもよい。
【００３７】
前記パイプ３２ｃ３は、例えば、長さが１０ｍｍ、内径が２．５ｍｍ、外径が４ｍｍに設定されたものであり、ポリウレタンからなるものである。ポリウレタンはかなり大きい伸縮性があるため、パイプ３２ｃ３の内径よりもパイプ３２ｃ２の外径が大きいにも拘らず、内径を広げる治具を用いることなくパイプ３２ｃ２を挿入可能である。パイプ３２ｃ２を挿入すれば、パイプ３２ｃ３自身の収縮力により、全周にわたって中心に向かう力が作用するので、第１パイプ３２ａ、パイプ３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ３の相互間の摩擦力が増大し、抜けにくさが向上する。
【００３８】
ただし、この状態では、パイプ３２ｃ３の外周の長さが元の外周長さよりも長くなり、第２パイプ３２ｂの内周の長さよりも長くなってしまい、そのままでは、パイプ３２ｃ３を第２パイプ３２ｂに挿入することができない。しかし、この実施形態では、パイプ３２ｃ３のうち、挿入時に第２パイプ３２ｂに接する側の外周部に面取りを形成しているので、パイプ３２ｃ３の外周の長さが第２パイプ３２ｂの内周の長さよりも短くなり、パイプ３２ｃ３を第２パイプ３２ｂに挿入することができることになる。ただし、全周にわたる面取りを形成する代わりに一部分のみを削ってもよく、要は、パイプ３２ｃ３の外周の長さが第２パイプ３２ｂの内周の長さよりも短くなればよい。
【００３９】
挿入後は、第２パイプ３２ｂの端部の外径が元の外径と等しくなるように、パイプ３２ｃ３を十分に内奥部にまで挿入する。具体的には、元の第２パイプ３２ｂと同様に取り扱うことができるように端部長さＬ１を確保すればよい。
【００４０】
前記送液パイプ３２における第１パイプ３２ａと第２パイプ３２ｂとの関係は、図１２から図１５に概略的に示すように、適宜設定することができるので、要求される流体抵抗などを考慮して最適の関係を設定すればよい。
【００４１】
また、何れの構成の送液パイプ３２を採用した場合であって、一部に外力が作用した場合であっても、図１６に示すように第２パイプ３２ｂは外力に応じて変形し、局所的に内部断面積が減少するにも拘らず、第１パイプ３２ａは変形せず、内部断面積を一定に保ち続けることができる。
【００４２】
上記の構成の送液システムの作用は次のとおりである。
【００４３】
ノズル開閉用配管４３に介在している開閉機構４６を制御することにより、薬液供給を中断させる状態、薬液供給を許容する状態を選択すべく開閉弁機構２５を動作させることができる。
【００４４】
そして、薬液供給を許容する状態を選択すべく開閉弁機構２５を動作させた状態においては、分岐路部材６を通して圧縮ガスが供給される圧力調製部５により薬液タンク１に供給する圧力を調整する。この調整の結果、薬液タンク１内の薬液は、流量計３３、開閉機構３４を有する薬液用主配管３１、および送液パイプ３２を通して薬液供給ノズル２の薬液流路２１に供給される。
【００４５】
また、流量調節機構４５により、分岐路部材６、４１、を通して薬液供給ノズル２の圧縮ガス流路２２に供給する圧縮ガスの流量を調整する。この調整の結果、圧縮ガス噴出ノズル２４から噴出される圧縮ガスの量が定まり、薬液噴出ノズル２３の噴出部に生成される負圧が定まる。
【００４６】
したがって、調製された圧力に対応する量の薬液が薬液噴出ノズル２３に供給され、圧縮ガス噴出ノズル２４から噴出される圧縮ガスによる負圧により薬液が引き込まれ、薬液と圧縮ガスとが混合されたミスト流が送り出される。
【００４７】
この場合において、圧縮ガス（エア）流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を０、５、１０、１５、１７．５に設定し、薬液タンク圧力（ｋＰａ）に対するミスト流量（ｍｌ／ｍｉｎ）の変化を測定したところ、図１７および表１に示すように、薬液タンク圧力に対してほぼ線形の変化特性を示す一方、圧縮ガス流量の影響を殆ど受けないことが分かった。なお、この測定結果は、第１パイプ３２ａとして、長さが１０００ｍｍ、内径が０．３ｍｍのものを採用した場合に対応している。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
したがって、圧縮ガス流量による影響を受けることなく、薬液タンク圧力によりミスト流量を簡単に意図どおりに制御することができる。
上記の構成の送液パイプは、第２パイプ３２ｂを薬液供給ノズル２などに対する接続部として使用するようにしているが、図１８、図１９に示すように、パイプ３２ｃ２を薬液供給ノズル２などに対する接続部として使用することができる他、図２０、図２１に示すように、パイプ３２ｃ３を薬液供給ノズル２などに対する接続部として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の送液システムの一実施態様を示す概略図である。
【図２】図１の送液システムの薬液供給ノズルの一例を示す概略縦断面図である。
【図３】図２の薬液供給ノズルの概略側面図である。
【図４】図１の送液システムの送液パイプの一例を示す概略縦断面図である。
【図５】図４の送液パイプの組み立ての第１ステップを示す概略斜視図である。
【図６】図４の送液パイプの組み立ての第２ステップを示す概略斜視図である。
【図７】図４の送液パイプの組み立ての第３ステップを示す概略斜視図である。
【図８】図４の送液パイプの組み立ての第４ステップを示す概略斜視図である。
【図９】図４の送液パイプの組み立ての第５ステップを示す概略縦断面図である。
【図１０】図４の送液パイプの組み立ての第６ステップを示す概略縦断面図である。
【図１１】図４の送液パイプの組み立ての第７ステップを示す概略縦断面図である。
【図１２】図１の送液システムの送液パイプの他の例を示す概略縦断面図である。
【図１３】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の例を示す概略縦断面図である。
【図１４】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の例を示す概略縦断面図である。
【図１５】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の例を示す概略縦断面図である。
【図１６】図１の送液システムの送液パイプの所定位置に外力が加えられた状態を示す概略縦断面図である。
【図１７】圧縮ガス（エア）流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を０、５、１０、１５、１７．５に設定し、薬液タンク圧力（ｋＰａ）に対するミスト流量（ｍｌ／ｍｉｎ）の変化を測定した結果を示す図である。
【図１８】図１の送液システムの送液パイプの他の構成を示す概略縦断面図である。
【図１９】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の構成を示す概略縦断面図である。
【図２０】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の構成を示す概略縦断面図である。
【図２１】図１の送液システムの送液パイプのさらに他の構成を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  薬液タンク
２  薬液供給ノズル
３  薬液供給配管
４  圧縮ガス供給配管
５  圧力調整部
３２  送液パイプ
３２ａ  第１パイプ
３２ｂ  第２パイプ
４５  流量調節機構
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2005188666.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
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