(57)【要約】【課題】高精度かつ適正なポンプ作動を保証し、優れた耐久性能等を実現する定量ポンプヘッドおよびその製作方法を提供する。【解決手段】ピストン１３の作動によりシリンダ１８内に形成されるチャンバ内に吸入ポート１５を介して液体を吸入し、その液体を吐出ポート１６より吐出する。吸入ポート１５および吐出ポート１６が形成されるシリンダ１８の外周部にパッキン１９を嵌着し、シリンダ１３が内嵌すべきヘッド本体１１を加熱して焼嵌めにより、シリンダ１８およびヘッド本体１１を嵌合させる。【選択図】図２
2007170235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン作動によりシリンダ内に形成されるチャンバ内に吸入ポートを介して液体を吸入し、その液体を吐出ポートより吐出するようにした定量ポンプヘッドの製作方法であって、
前記吸入ポートおよび前記吐出ポートが形成される前記シリンダの外周部にパッキンを嵌着し、前記シリンダが内嵌すべきヘッド本体を加熱して焼嵌めにより前記シリンダおよび前記ヘッド本体を嵌合させることを特徴とする定量ポンプヘッドの製作方法。
【請求項２】
前記シリンダの外周部を小径化して前記パッキンを嵌着し、該パッキンの外径を前記シリンダの外径よりも僅かに大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の定量ポンプヘッドの製作方法。
【請求項３】
前記ヘッド本体を一体物として形成することを特徴とする請求項１または２に記載の定量ポンプヘッドの製作方法。
【請求項４】
ピストン作動によりシリンダ内に形成されるチャンバ内に吸入ポートを介して液体を吸入し、その液体を吐出ポートより吐出するようにした定量ポンプヘッドであって、
前記吸入ポートおよび前記吐出ポートが形成される前記シリンダの外周部と、前記シリンダが内嵌するヘッド本体の内周部との間にパッキンが挿着され、前記シリンダ、前記パッキンおよび前記ヘッド本体を含めて前記吸入ポートおよび前記吐出ポートがそれぞれ貫通形成されたことを特徴とする定量ポンプヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンもしくはプランジャをシリンダ内で回転・往復動させて吸入ポートおよび吐出ポートを交互にシリンダと連通させることにより、液体を吐出するようにした定量ポンプにおいて、そのポンプヘッドおよびその製作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学、薬品あるいは食品関係等の分野では、各種の液材あるいは薬液等（以下、単に液体という）を高い精度で定量吐出する定量ポンプが使用されている。吐出方式としてもダイアフラムタイプ、プランジャタイプあるいはサニタリータイプ等、複数のタイプのものが開発されており、用途に合わせて適当なものが使用される。
【０００３】
従来、たとえば特許文献１に記載されているようにプランジャポンプとして、シリンダ先端部に相対向してシリンダ室につながるバルブレスの吸込口と吐出口を設け、先端部外周にＤ型カット面が形成されたプランジャをシリンダ内で回転させながら往復動させて、吸込口および吐出口を交互にシリンダ室に連通させることにより液体の移送を行うものが知られている。
【０００４】
さらに、ポンプ特にプランジャをファインセラミックス製とすることにより、吸入および吐出バルブを持たない構造を実現し、ポンプ作動において所謂、カジリ等の問題を解消している。そして、研磨性の高粘性液や各種薬品液の移送に適したポンプとして注目されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４８５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の定量ポンプにおいて、プランジャ等の可動部分には直接的にはシール等の液密手段を配設せず、この点に関する限りシール素材の混入等によるトラブルを防止している。しかしながら、特に液体の吸込口および吐出口内部には継手シールが装着されており、この種の継手シール等は経時変化による交換のためにポンプから着脱される。その際、微細化もしくは微粉化したシール素材が吸込口および吐出口等に付着し、その後液体中に混入するおそれがある。この例はじめとして、定量ポンプとして長期に亘り適正性能を維持するのは必ずしも容易ではなかった。
【０００７】
そこで本発明は、高精度かつ適正なポンプ作動を保証し、優れた耐久性能等を実現する定量ポンプヘッドおよびその製作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の定量ポンプヘッドの製作方法は、ピストン作動によりシリンダ内に形成されるチャンバ内に吸入ポートを介して液体を吸入し、その液体を吐出ポートより吐出するようにした定量ポンプヘッドの製作方法であって、前記吸入ポートおよび前記吐出ポートが形成される前記シリンダの外周部にパッキンを嵌着し、前記シリンダが内嵌すべきヘッド本体を加熱して焼嵌めにより前記シリンダおよび前記ヘッド本体を嵌合させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の定量ポンプヘッドの製作方法において、前記シリンダの外周部を小径化して前記パッキンを嵌着し、該パッキンの外径を前記シリンダの外径よりも僅かに大きく設定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の定量ポンプヘッドの製作方法において、前記ヘッド本体を一体物として形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の定量ポンプヘッドは、ピストン作動によりシリンダ内に形成されるチャンバ内に吸入ポートを介して液体を吸入し、その液体を吐出ポートより吐出するようにした定量ポンプヘッドであって、前記吸入ポートおよび前記吐出ポートが形成される前記シリンダの外周部と、前記シリンダが内嵌するヘッド本体の内周部との間にパッキンが圧着され、前記シリンダ、前記パッキンおよび前記ヘッド本体を含めて前記吸入ポートおよび前記吐出ポートがそれぞれ貫通形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パッキンがヘッド本体とシリンダの間に圧着され、これにより極めて高い液密性が確保・維持される。しかも、化学的あるいは機械的に優れた耐性を有する材料によりパッキンを形成するため、ポンプヘッドが使用される間実質的に交換する必要性がなく、優れた性能を長期に亘り安定的に維持することができる。従来不可欠であったシール継手が不要となり、シール素材が液体中に混入する等の危険が全くない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基き、本発明による定量ポンプヘッドおよびその製作方法における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態における定量ポンプ装置の全体構成例を示している。この定量ポンプ装置は、ポンプヘッド１０とこれを駆動するポンプ駆動部１００を有し、ポンプ駆動部１００によりポンプヘッド１０内のピストンを駆動して、吸入ポートから吸入した液体を吐出ポートから吐出するようになっている。なお、取り扱う液体としては化学、薬品あるいは食品関係等の分野における各種の液体を対象にすることができる。
【００１４】
ここで先ず、ポンプ駆動部１００について概略説明する。このポンプ駆動部１００は往復動用の駆動源としてステッピングモータ１０１と、回転用の駆動源としてロータリバルブ１１０を有し、両者が所定タイミングで作動することでポンプヘッド１０内のピストンを所定のシーケンスに従って駆動するようになっている。
【００１５】
ステッピングモータ１０１の出力軸１０１ａには、ピストン軸方向にリードスクリュー１０２が連結されている。このリードスクリュー１０２と螺合するスリーブ１０４を有するスライダ１０３が、両側一対のガイドシャフト（図示せず）によってピストン軸方向にスライド可能に支持されている。スライダ１０３は、ステッピングモータ１０１すなわちリードスクリュー１０２の回転により往復動するようになっている。なお、ステッピングモータ１０１の出力軸１０１ａには原点検出用のスリットカム１０５が取り付けられており、スリットカム１０５のスリットが、たとえばフォトセンサ等でなる原点回転センサ１０６によって検出される。また、スライダ１０３にはスライドドグ１０７が取り付けられており、フォトセンサ等でなる原点スライドセンサ１０８によって検出されるようになっている。
【００１６】
スライダ１０３にはドライブシャフト１０９が連結されており、ピストン軸方向に所定ストローク進退する。ドライブシャフト１０９の先端にはロータリバルブ１１０が結合しており、ロータリバルブ１１０によってカップリング１１１を所定角度回転させることができる。この例ではロータリバルブ１１０の回転角度１８０°とする。なお、ロータリバルブ１１０はドライブシャフト１０９と共にピストン軸方向に往復動するようにガイドされている。
【００１７】
ステッピングモータ１０１およびロータリバルブ１１０は、図示しないコントローラあるいはシーケンサによって所定タイミングで作動するように制御され、最終的にはポンプ駆動部１００の出力としてカップリング１１１がピストン軸方向および回転方向に駆動される。
【００１８】
さて、ポンプヘッド１０においてヘッド本体１１がポンプハウジング１２によって支持され、ヘッド本体１１内部でピストン１３が作動するようになっている。なお、ピストン１３はカップリング１４を介してカップリング１１１と連結される。ヘッド本体１１には吸入ポート１５と吐出ポート１６が設けられ、吸入ポート１５を介して液体を吸入し、その液体を吐出ポート１６より吐出する。
【００１９】
つぎに、図２はポンプヘッド１０の具体的構成例を示している。吸入ポート１５および吐出ポート１６はヘッド本体１１の外周から突設され、それぞれ継手１７，１７′（図１参照）を介して配管が接続される。また、吸入ポート１５および吐出ポート１６は典型的にはステンレス鋼を用いて、ヘッド本体１１と一体形成される。ヘッド本体１１にはセラミック製のシリンダ１８が内嵌し、さらにシリンダ１８にはセラミック製のピストン１３が往復動および回転可能に嵌挿される。ピストン１３の先端外周部は所定寸法で所謂、Ｄカットされる（Ｄカット面１３ａ）。
【００２０】
吸入ポート１５および吐出ポート１６が形成されるシリンダ１８の外周部と、ヘッド本体１１の内周部との間にテフロン（登録商標）製のパッキン１９が挿着され、シリンダ１８、パッキン１９およびヘッド本体１１を含めて吸入ポート１５および吐出ポート１６がそれぞれ貫通形成される。ヘッド本体１１の先端にはテフロン（登録商標）製のパッキン２０を介してキャップ２１が締着する。
【００２１】
さらに、この例ではヘッド本体１１の基端側においてドレインポート２２が設けられ、このドレインポート２２が設けられるシリンダ１８の外周部と、ヘッド本体１１の内周部との間にテフロン（登録商標）製のパッキン２３が挿着される。
【００２２】
つぎに、この実施形態におけるポンプヘッド１０の製作方法について、図３を参照して説明する。なお、図中、矢印に付記した数字は、本実施形態においてポンプヘッド１０を製作する際の典型的な工程順序の一例を示している。
【００２３】
先ず、吸入ポート１５および吐出ポート１６が形成されるシリンダ１８の外周部１８ａにパッキン１９を嵌着するとともに、ドレインポート２２が形成されるシリンダ１８の外周部１８ｂにパッキン２３を嵌着する。なお、シリンダ１８の外周部１８ａおよび１８ｂはシリンダ１８の外周を予め、パッキン１９およびパッキン２３の肉厚よりも僅かに小さくなる量だけ切削することで形成されている。すなわち、この場合シリンダ１８の外周部１８ａおよび１８ｂを小径化してパッキン１９，２３を嵌着し、これらのパッキン１９，２３の外径を圧着代分として、シリンダ１８の外径よりも僅かに大きく（たとえば、１０分の数ｍｍ程度）設定する。
【００２４】
一方、かかるシリンダ１８が内嵌すべきヘッド本体１１全体が加熱される。この加熱温度としては、たとえば２００℃程度とし、加熱することによりヘッド本体１１の内径は大径化する。このように大径化しているヘッド本体１１内にシリンダ１８を挿入することにより、シリンダ１８およびヘッド本体１１を焼嵌めにより嵌合させる。ヘッド本体１１の冷却によりその内径は縮径化し、このときパッキン１９，２３はヘッド本体１１とシリンダ１１の間に圧着される。
【００２５】
さらに、ヘッド本体１１の先端にパッキン２０を介してキャップ２１を螺着させるとともに、シリンダ１８にピストン１３が嵌挿される。以上によりポンプヘッド１０自体の主要組付工程は完了するが、カップリング１４およびカップリング１１１を相互に結合し、ピストン１３がポンプ駆動部１００側と連結され定量ポンプ装置が完成する。
【００２６】
定量ポンプ装置の実使用において、ポンプ駆動部１００をコントローラによって作動制御することで、カップリング１１１を介してポンプヘッド１０が駆動される。その作動を概略説明すると、液体吸入工程では図２のように前進端にあるピストン１３のＤカット面１３ａが吸入ポート１５と連通し、これよりピストン１３が後退することでシリンダ１８内に形成されるチャンバ内に液体が吸入される。つぎに、ピストン１３を１８０°回転させることで吸入ポート１５がチャンバから遮断されるとともに、吐出ポート１６がチャンバ（あるいはＤカット面１３ａ）と連通し、ピストン１３を前進させることで吐出ポート１６から所定量の液体が吐出される。
【００２７】
上述のようにパッキン１９，２３はヘッド本体１１とシリンダ１８の間に圧着され、これにより極めて高い液密性が確保・維持される。しかも、化学的あるいは機械的に優れた耐性を有する材料によりパッキン１９，２３を形成するため、ポンプヘッド１０が使用される間実質的に交換する必要性がなく、優れた性能を長期に亘り安定的に維持することができる。そして、従来不可欠であったシール継手が不要となり、シール素材が液体中に混入する等の危険が全くない。
【００２８】
また、パッキン１９，２３は実質的に交換の必要性がないため、メンテナンス等の手間を減らし、取扱上利便性に優れている。
また、特にヘッド本体１１については一体物であるため、従来のシール継手を用いないで済み、構造の簡素化を図ることができる。結果的に組付工数を低減する等の利点を有している。
【００２９】
上述のように本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更等が可能である。
たとえば、各部品の材質等は本実施形態の場合と同等の性能を有するものであれば、使用可能である。また、上記実施形態で説明した数値等も本発明の範囲内で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における定量ポンプ装置の全体構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるポンプヘッドの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるポンプヘッドの製作工程の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ポンプヘッド
１１  ヘッド本体
１２  ポンプハウジング
１３  ピストン
１４  カップリング
１５  吸入ポート
１６  吐出ポート
１００  ポンプ駆動部
【図１】
2007170235.tif 000003
【図２】
2007170235.tif 000004
【図３】
2007170235.tif 000005