(57)【要約】【課題】微小な流量で送液できる送液装置を提供する。【解決手段】本発明の送液装置１０は、液体５０を流す流路としての管２０と、液体５０の温度を調整する温度調整部３０，３２と、を備え、管２０は、鉛直方向に高低差のある液体制御部４０，４２を有し、温度調整部３０，３２は、液体制御部４０，４２において液体５０の鉛直方向に温度差を生じさせることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送液装置であって、
液体を流す流路と、
前記液体の温度を調整する温度調整部と、を備え、
前記流路は、鉛直方向に高低差のある液体制御部を有し、前記温度調整部は、前記液体制御部において前記液体の鉛直方向に温度差を生じさせることが可能であることを特徴とする送液装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送液装置において、
前記温度調整部は、前記液体制御部における送液方向の下流側と上流側とで、温度差を生じさせることが可能であることを特徴とする送液装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の送液装置において、
前記流路は、曲がり部を有していることを特徴とする送液装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記温度調整部は、加熱部および冷却部を有していることを特徴とする送液装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記温度調整部は、ペルチェ素子を有していることを特徴とする送液装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記温度調整部は、熱伝導部を有し、前記熱伝導部を介して前記液体制御部における前記液体の温度を調整することを特徴とする送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送液装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の送液ポンプ（送液装置）では、ポンプ室の容積を増大させて液体を吸い込んだ後、ポンプ室の容積を減少させて液体を圧送する動作を繰り返し、液体を送液する方法が知られている。
特許文献１には、ダイアフラムを変形させることで、ポンプ室の容積を増減させて、液体を送液する送液ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６０８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の送液装置では、ダイアフラムを機械的な可動部が必要なため、構造が複雑であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る送液装置は、送液装置であって、液体を流す流路と、前記液体の温度を調整する温度調整部と、を備え、前記流路は、鉛直方向に高低差のある液体制御部を有し、前記温度調整部は、前記液体制御部において前記液体の鉛直方向に温度差を生じさせることが可能であることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、液体制御部における液体を温度調整部により、液体の鉛直方向に温度差を生じさせ、液体の対流を発生させることが可能である。そのため、液体の対流を利用して流路内の液体を送液することができる。
従って、機械的な可動部を必要とせず、流路内の液体を送液することができる送液装置を得ることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の送液装置において、前記温度調整部は、前記液体制御部における送液方向の下流側と上流側とで、温度差を生じさせることが可能であることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、液体制御部における送液方向の下流側と上流側とで、温度差を生じさせることで、液体制御部における液体に対流が生じるので、液体制御部における液体を移動させることができる。そのため、流路内の液体を送液することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の送液装置において、前記流路は、曲がり部を有していることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、曲がり部を挟んで流路内の上流側と下流側の液体の温度を調整することにより、鉛直方向の上方向きの対流と、鉛直方向の下方向きの対流と、を利用して、流路内の液体を送液することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の送液装置において、前記温度調整部は、加熱部および冷却部を有していることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、流路の曲がり部の上流側に加熱部を配置することで、加熱部で熱せられた液体制御部における液体は鉛直方向の上方向きの対流により上方へ移動させることができる。また、曲がり部の下流側に冷却部を配置することで、冷却部で冷やされた液体制御部における液体は鉛直方向の下方向きの対流により下方へ移動させることができる。従って、加熱部と冷却部とを一緒に有することで、送液装置の液体の送液能力を向上させることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載の送液装置において、前記温度調整部は、ペルチェ素子を有していることが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、ペルチェ素子は加熱部と冷却部の両方を有しているため、装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載の送液装置において、前記温度調整部は、熱伝導部を有し、前記熱伝導部を介して前記液体制御部における前記液体の温度を調整することが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、熱伝導部を有することで、加熱部および冷却部の熱を効率良く液体制御部へ伝導することができるため、液体制御部における液体の温度を精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図。
【図４】本実施形態に係る送液装置を備えた滴下装置の構成を示す模式図。
【図５】本実施形態に係る送液装置を備えた流量制御装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。また、図１〜図３では、説明の便宜上、互いに直交する２軸として、Ｘ軸およびＹ軸を図示しており、以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向を「水平方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「鉛直方向」と言う。
【００２０】
［送液装置］
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係る送液装置１０について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図である。
【００２１】
本実施形態の送液装置１０は、図１に示すように、液体５０を流す流路としての管２０と、液体５０の温度を調整する温度調整部３０，３２と、を備えている。
【００２２】
管２０は、鉛直方向に高低差のある液体制御部４０，４２と、２つの液体制御部４０，４２の間に設けられた管２０の折り返し部分である曲がり部２２と、を有している。なお、液体５０は、管２０の上流部２４から曲がり部２２を通過し、下流部２６へと流れる。
【００２３】
管２０を構成する材料としては、金属やガラス、プラスチック等が用いられる。なお、管２０に曲がり部２２を設ける必要があるため、Ｕ字状などへの曲げ加工が容易であることが好ましい。また、液体５０に対する耐蝕性に優れていることが好ましい。
【００２４】
２つの温度調整部３０，３２は、曲がり部２２と連通する上流側の直線状の管２０に温度調整部３０が、下流側の直線状の管２０に温度調整部３２が、それぞれ配置されている。
温度調整部３０は、液体制御部４０を加熱する加熱部３４と、液体制御部４０および加熱部３４を囲む熱伝導部３８と、を備えている。また、温度調整部３２は、液体制御部４２を冷却する冷却部３６と、液体制御部４２および冷却部３６を囲む熱伝導部３８と、を備えている。
【００２５】
温度調整部３０，３２は、それぞれ熱伝導部３８を備えているため、加熱部３４および冷却部３６の熱を効率良く液体制御部４０，４２へ伝導することができ、液体制御部４０，４２における液体５０の温度を効率良く調整することができる。
【００２６】
温度調整部３０の加熱部３４としては、ヒーターやペルチェ素子等が好適である。また、温度調整部３２の冷却部３６としては、クーラーやペルチェ素子等が好適である。
熱伝導部３８としては、熱伝導率の大きい、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等が好適である。
【００２７】
次に、本実施形態の送液装置１０における液体５０の送液方法について、図１を参照して説明する。
本実施形態の送液装置１０において、温度調整部３０により液体制御部４０における液体５０を加熱すると、液体５０は暖められて膨張し、管２０の液体５０の中で相対的に密度が低くなる。そのため、温度調整部３０により暖められた液体５０は液体制御部４０よりも上方である曲がり部２２の方向へ移動しようとする。
【００２８】
また、温度調整部３２により液体制御部４２における液体５０を冷却すると、液体５０は冷やされて収縮し、管２０の液体５０の中で相対的に密度が高くなる。そのため、温度調整部３２により冷やされた液体５０は液体制御部４２よりも下方へ移動しようとする。
【００２９】
よって、温度調整部３０により液体５０を加熱し、温度調整部３２により液体５０を冷却することで、液体制御部４０から曲がり部２２の方向へ液体５０が移動し、液体制御部４２から曲がり部２２とは反対の方向へ液体５０が移動するので、送液方向への液体５０の流動が起こる。つまり、温度調整部３０，３２により、液体制御部４０，４２における液体５０に鉛直方向の温度差を生じさせることで、液体５０の流動を生じさせて管２０内の液体５０を送液することができる。
【００３０】
なお、本実施形態の送液装置１０は、管２０内の液体５０を加熱又は冷却することにより生じる対流を利用しているため、送液力は小さい。そのため、微小量の液滴を滴下又は吐出するような装置の送液装置として特に優れている。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態に係る送液装置１０によれば、以下の効果を得ることができる。
温度調整部３０，３２により、液体制御部４０，４２における液体５０に鉛直方向の温度差を生じさせることで、流動を生じさせて管２０内の液体５０を送液することができる。
従って、機械的な可動部を必要とせず、温度調整部３０，３２により液体制御部４０，４２における液体５０の温度変化による対流を利用することで、管２０内の液体５０を送液することができる送液装置１０を得ることができる。
【００３２】
また、液体制御部４０，４２における送液方向の下流側と上流側とで、温度差を生じさせることで、液体制御部４０，４２における液体５０が流動するので、液体制御部４０，４２における液体５０を移動させることができる。そのため、管２０内の液体５０を送液することができる。
【００３３】
また、曲がり部２２を挟んで管２０の上流側の液体制御部４０の液体５０を温度調整部３０で暖めることにより、液体制御部４０における液体５０に鉛直方向の温度差が生じ、鉛直方向の上方向きの対流により液体制御部４０の液体５０が曲がり部２２の方向へ流動する。さらに、曲がり部２２を挟んで管２０の下流側の液体制御部４２の液体５０を温度調整部３２で冷やすことにより、液体制御部４２における液体５０に鉛直方向の温度差が生じ、鉛直方向の下方向きの対流により液体制御部４２の液体５０が曲がり部２２とは反対の方向へ流動する。従って、管２０に曲がり部２２を設け、曲がり部２２を挟んで管２０の上流側と下流側の液体の温度を調整することにより、鉛直方向の上方向きの対流と、鉛直方向の下方向きの対流とを利用して、管２０内の液体５０を送液し易くすることができる。
【００３４】
すなわち、管２０の曲がり部２２の上流側に加熱部３４を配置することで、加熱部３４で熱せられた液体制御部４０における液体５０は鉛直方向の上方向きの対流により上方へ移動させることができる。また、曲がり部２２の下流側に冷却部３６を配置することで、冷却部３６で冷やされた液体制御部４２における液体５０は鉛直方向の下方向きの対流により下方へ移動させることができる。従って、加熱部３４を有する温度調整部３０と冷却部３６を有する温度調整部３２とを備えていることで、送液装置１０の液体５０の送液能力を向上させることができる。
【００３５】
また、温度調整部３０，３２に熱伝導部３８を有することで、加熱部３４および冷却部３６の熱を効率良く液体制御部４０，４２へ伝導することができるため、液体制御部４０，４２における液体５０の温度を効率良く調整することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る送液装置１０ａについて、図２を参照して説明する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図である。なお、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００３７】
本実施形態の送液装置１０ａは、図２に示すように、液体制御部４０，４２における液体５０の温度を調整する温度調整部３０ａにペルチェ素子３２ａが設けられている。
ペルチェ素子３２ａは、異なる金属の接合部に電流を流すことにより、一方側が吸熱し、他方側が発熱する性質を有するため、発熱する側を加熱部３４、吸熱する側を冷却部３６として利用可能である。従って、加熱部３４を上流側の液体制御部４０を囲む熱伝導部３８に接続し、冷却部３６を下流側の液体制御部４２を囲む熱伝導部３８に接続することで、液体制御部４０における液体５０を加熱し、液体制御部４２における液体５０を冷却することができる。
【００３８】
以上のような構成とすることで、第１実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係る送液装置１０ａは、温度調整部３０ａに加熱部３４と冷却部３６との両方を有するペルチェ素子３２ａを用いているため、温度調整部３０ａの小型化が図れ、小型の送液装置１０ａを得ることができる。
また、流す電流の大きさを調整することで、温度を調整することができ、液体５０の送液量を調整することが可能である。さらに、異なる金属の接合部に流す電流の極性を反転させることにより、吸熱する側と発熱する側が反転する。そのため、加熱部３４で液体５０を冷却し、冷却部３６で液体５０を加熱することも可能になるため、液体制御部４０および液体制御部４２における液体５０の温度調整がし易くなり、液体５０を逆流させることも可能である。
【００３９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る送液装置１０ｂについて、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第３実施形態に係る送液装置の構成を示す概略断面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００４０】
本実施形態の送液装置１０ｂは、図３に示すように、管２０ｂが鉛直方向に高低差のある４つの液体制御部４０１，４０２，４２１，４２２と、３つの曲がり部２２１，２２２，２２３と、を有している。また、液体制御部４０１，４０２，４２１，４２２と、曲がり部２２１，２２２，２２３と、温度調整部３０ｂと、を覆う遮蔽部６０を有している。
【００４１】
管２０ｂは、液体５０の送液方向に沿って、上流部２４側から液体制御部４０１、曲がり部２２１、液体制御部４２１、曲がり部２２２、液体制御部４０２、曲がり部２２３、液体制御部４２２の順で配置されている。つまり、第１実施形態および第２実施形態で説明した送液順路を直列に並べたようなタンデム構成である。
【００４２】
温度調整部３０ｂは、ペルチェ素子３２ｂの発熱する側を加熱部３４として利用して液体制御部４０１，４０２を囲む熱伝導部３８に接続し、ペルチェ素子３２ｂの吸熱する側を冷却部３６として利用して液体制御部４２１，４２２を囲む熱伝導部３８に接続することが可能である。そのため、液体制御部４０１，４０２における液体５０を加熱し、液体制御部４２１，４２２における液体５０を冷却することができる。
従って、２つの液体制御部４０１，４０２における液体５０にそれぞれ鉛直方向の上方向きの対流を生じさせ、２つの液体制御部４２１，４２２における液体５０にそれぞれ鉛直方向の下方向きの対流を生じさせることができるため、管２０ｂ内の液体５０を下流部２６方向に送液することができる。
【００４３】
遮蔽部６０は、温度調整部３０ｂと、管２０ｂの３つの曲がり部２２１，２２２，２２３と、を覆っている。
遮蔽部６０の内部には、温度調整部３０ｂと、曲がり部２２１，２２２，２２３と、を覆う断熱部材６２が備えられており、温度調整部３０ｂや管２０ｂ内の液体５０等の熱が外部に放出するのを防いでいる。また、外部の熱が温度調整部３０ｂや管２０ｂ内の液体５０に伝わるのを防いでいる。
なお、本実施形態では、遮蔽部６０が温度調整部３０ｂや管２０ｂの３つの曲がり部２２１，２２２，２２３を含めて覆っているが、これに限定されることはなく、温度調整部３０ｂや曲がり部２２１，２２２，２２３の一部を覆う構造でも構わない。
【００４４】
遮蔽部６０を構成する材料としては、温度調整部３０ｂ、曲がり部２２１，２２２，２２３、断熱部材６２等に対して、外部の影響を与え難くできるものであれば、どのような材料でもよい。
また、断熱部材６２を構成するとしては、グラスウールや硬質ウレタン等が好適である。なお、本実施形態では遮蔽部６０内に断熱部材６２を用いているが、これに限定されることはなく、遮蔽部６０の内部を減圧状態としても構わない。
【００４５】
以上のような構成とすることで、第１実施形態および第２実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係る送液装置１０ｂは、送液順路を直列に並べたようなタンデム構成のため、送液力を向上させることができる。従って、微小量の液滴を滴下又は吐出するような装置に用いられる送液力の高い送液装置１０ｂを得ることができる。
なお、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態の何れの実施形態も、曲がり部は、折り返しの形状に限定はなく、湾曲形状、屈曲形状、あるいは、それらの複合形状でもよい。曲がり部としては、折り返しを挟んで鉛直方向に延びる流路を有し、鉛直方向における液体５０の温度差を生じさせることが可能な構成であればよい。
【００４６】
［滴下装置］
次に、本実施形態に係る送液装置１０を備えた滴下装置１００について、図４を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る送液装置を備えた滴下装置の構成を示す模式図である。
滴下装置１００は、図４に示すように、送液装置１０と、収容容器７０と、配管７２と、電流制御回路７４と、を含み構成されている。
【００４７】
収容容器７０に収容された溶液を送液装置１０で送液し、配管７２の先端部から一定量を滴下又は吐出する。なお、電流制御回路７４により、送液装置１０のペルチェ素子への電流を調整することで、送液装置１０の送液量（流量）を調整できるので、滴下装置１００の滴下量を調整することができる。
【００４８】
［流量制御装置］
次に、本実施形態に係る送液装置１０を備えた流量制御装置２００について、図５を参照して説明する。
図５は、本実施形態に係る送液装置を備えた流量制御装置の構成を示す模式図である。
流量制御装置２００は、図５に示すように、送液装置１０と、収容容器８０と、配管８２と、流路抵抗部８４と、流量センサー８６と、電流制御回路８８と、を含み構成されている。
【００４９】
収容容器８０に収容された溶液は、流路抵抗部８４により流量調整される。その後、送液装置１０により送液され、配管８２の先端から流出する溶液の流量は、配管８２を流れる溶液の流量を検出する流量センサー８６によって、正確に測定される。ここで、所望の流量でない場合は、流量センサー８６から信号が出力され電流制御回路８８より送液装置１０のペルチェ素子への電流を調整することで、流量を制御することができる。
【００５０】
以上、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…送液装置、２０…流路としての管、２２…曲がり部、２４…上流部、２６…下流部、３０，３２…温度調整部、３４…加熱部、３６…冷却部、３８…熱伝導部、４０，４２…液体制御部、５０…液体、７０…収容容器、７２…配管、７４…電流制御回路、８０…収容容器、８２…配管、８４…流路抵抗部、８６…流量センサー、８８…電流制御回路、１００…滴下装置、２００…流量制御装置。
【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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