JP6240576B2 - 定量シリンジ型ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、シリンジ内のピストンを往復移動させることにより、シリンジから液体を定量吐出する定量シリンジ型ポンプに関する。

従来から、塗料などの液体が収容された液体収容部から液体を吸引するとともに、吸引した液体を吐出することでスプレーガンなどの液体消費部へ液体を送出する定量シリンジ型ポンプが知られている。すなわち、定量シリンジ型ポンプは、吐出側の弁が閉弁された状態で吸引動作を行って液体収容部から液体を吸引し、吸引側の弁が閉弁された状態で吐出動作を行って液体を吐出する。そして、このように吸引動作と吐出動作を交互に行うことにより、液体を定量ずつ断続的に吐出する。

さらに、このような液体を断続的に吐出するポンプを複数用いることにより、液体を連続的に送出可能とするポンプも知られている（例えば特許文献１）。

特開平６−１４７１０２号公報

ところで、液体流路の途中に、例えば弁の内外の圧力差によって開閉するとともに、一方向への液体の流れを許容し、さらに逆方向への液体の流れを規制する逆止弁を用いる場合には、ポンプの駆動タイミングに対して弁の開閉タイミングがずれてしまう。そのため、ポンプが液体を送出する速度が変化してしまい、複数のポンプから連続するように液体を吐出する場合でも送出速度を安定させることができなかった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送出速度の変化を抑制して液体を連続して送出することができる定量シリンジ型ポンプを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する定量シリンジ型ポンプは、ピストン及びシリンジを有するポンプと、液体を収容する液体収容部と前記ポンプとを接続する吸引流路に設けられた吸引側弁と、液体を消費する液体消費部と前記ポンプとを接続する吐出流路に設けられた吐出側弁と、を有する複数の送出機構と、駆動源の駆動に基づいて回転運動する駆動軸と、該駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各ピストンを往復移動させる駆動機構と、前記駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各吸引側弁及び各吐出側弁をそれぞれ開閉する開閉機構とを備える。

この構成によれば、ポンプを駆動する駆動源の駆動力に基づいて吸引側弁及び吐出側弁を機械的に開閉することができる。すなわち、吸引側弁及び吐出側弁を駆動する駆動源を別に設ける場合と比べて、装置の小型化を図りつつ適切なタイミングで吸引側弁及び吐出側弁を開閉することができる。したがって、吸引側弁及び吐出側弁の開閉タイミングがずれてしまうことで生じる送出速度の変化を抑制して液体を連続して送出することができる。

上記定量シリンジ型ポンプにおいて、前記吸引側弁及び前記吐出側弁は、弁室を内部に有する本体と、前記弁室内に収容される弁体とを備え、前記本体が前記弁室から前記弁体を取り出し可能とするように分解可能に構成されているのが好ましい。

この構成によれば、吸引側弁及び吐出側弁は、本体を分解することによって弁室内から弁体を取り外すことができる。したがって、吸引側弁及び吐出側弁は容易に洗浄することができる。

上記定量シリンジ型ポンプにおいて、前記開閉機構は、前記駆動軸と共に回転する板カムと、前記板カムに係合した状態で当該板カムの回転に伴い前記吸引側弁及び前記吐出側弁を開閉させる方向に移動する移動部材とを備えるのが好ましい。

この構成によれば、駆動軸と共に回転する板カムの回転に応じて移動部材が移動し、吸引側弁及び吐出側弁を開閉させることができる。そのため、弁の開閉を正確に行うことができる。

上記定量シリンジ型ポンプにおいて、前記駆動機構は、前記駆動軸と共に回転する立体カムと、前記各ピストンにそれぞれ対応し、対応するピストンに対して動力伝達可能に連結された状態において、それぞれ回転自在な複数のタレット軸と、該複数のタレット軸にそれぞれ設けられた複数のカムフォロアとを備え、前記立体カムは、周囲に形成された環状のカム面に前記複数のカムフォロアがそれぞれ接した状態で回転するのが好ましい。

この構成によれば、複数のピストンは、同じ立体カムの回転に合わせて往復移動する。すなわち、立体カムのカム面の形状に合わせて複数のピストンをそれぞれ往復移動させることができるため、各ポンプの駆動タイミングを容易に合わせることができる。

上記定量シリンジ型ポンプにおいて、前記駆動機構は、前記ポンプの吸引動作と吐出動作とを切り替える際に前記ピストンを停止させ、前記開閉機構は、前記ピストンが停止した状態の前記ポンプと対応する前記吸引側弁及び前記吐出側弁の開閉を行うのが好ましい。

この構成によれば、吸引側弁及び吐出側弁はピストンが停止した状態で開閉される。すなわち、ポンプが吸引動作及び吐出動作をする場合には、吸引側弁及び吐出側弁は開弁もしくは閉弁しているため、送出速度をより安定させることができる。

本発明によれば、送出速度の変化を抑制して液体を連続して送出することができる。

実施形態の定量シリンジ型ポンプの模式図。 駆動機構の断面図。 第１吐出側弁の開弁状態を示す断面図。 吐出側板カムの平面図。 第１吐出側カムの平面図。 第２吐出側カムの平面図。 吸引側板カムの平面図。 第１吸引側カムの平面図。 第２吸引側カムの平面図。 第１吐出側弁の開弁状態と閉弁状態との中間状態を示す断面図。 第１吐出側弁の閉弁状態を示す断面図。 駆動軸の位相に対する各部材の状態を示すグラフであって、（ａ）は第１ピストンの位置を示すグラフ、（ｂ）は第１吐出側弁の開閉を示すグラフ、（ｃ）は第１吸引側弁の開閉を示すグラフ、（ｄ）は第２ピストンの位置を示すグラフ、（ｅ）は第２吐出側弁の開閉を示すグラフ、（ｆ）は第２吸引側弁の開閉を示すグラフ。 ピストンが加減速移動する場合のピストンの変位を示すグラフ。

以下、定量シリンジ型ポンプの一実施形態について、図を参照して説明する。
図１に示すように、定量シリンジ型ポンプ１１は、駆動源１２の駆動力に基づいて回転可能な駆動軸１３を備える。この駆動軸１３には、駆動源１２側から順に、１対の吐出側弁１４ａ，１４ｂを開閉する吐出側開閉機構１５と、１対の吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉する吸引側開閉機構１７と、１対のポンプ１８ａ，１８ｂを駆動する駆動機構１９とが設けられている。なお、吐出側開閉機構１５と吸引側開閉機構１７は、駆動軸１３の回転運動に基づいて吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂをそれぞれ開閉する開閉機構を構成している。

吸引側弁１６ａ，１６ｂは、塗料などの液体を収容する液体収容部２１とポンプ１８ａ，１８ｂとを接続する吸引流路２２ａ，２２ｂに設けられている。また、吐出側弁１４ａ，１４ｂは、液体を消費するスプレーガンなどの液体消費部２３とポンプ１８ａ，１８ｂとを接続する吐出流路２４ａ，２４ｂに設けられている。

すなわち、吐出側弁１４ａ，１４ｂ、吸引側弁１６ａ，１６ｂ、ポンプ１８ａ，１８ｂ、吸引流路２２ａ、２２ｂ及び吐出流路２４ａ、２４ｂは、それぞれ同じ数となるように複数（本実施形態では２つずつ）設けられている。

そして、第１吐出側弁１４ａ、第１吸引側弁１６ａ、第１ポンプ１８ａ、第１吸引流路２２ａ及び第１吐出流路２４ａにより、第１送出機構２６ａが構成されている。また、第２吐出側弁１４ｂ、第２吸引側弁１６ｂ、第２ポンプ１８ｂ、第２吸引流路２２ｂ及び第２吐出流路２４ｂにより、第２送出機構２６ｂが構成されている。すなわち、送出機構２６ａ，２６ｂは複数（本実施形態では２つ）設けられ、第１送出機構２６ａと第２送出機構２６ｂの構成は同じである。そして、各送出機構２６ａ，２６ｂにより上流側となる液体収容部２１から下流側となる液体消費部２３に向かって液体が送出される。

図１に示すように、第１ポンプ１８ａは、第１吸引流路２２ａの下流端と第１吐出流路２４ａの上流端とが接続された有底円筒状の第１シリンジ２８ａと、第１シリンジ２８ａ内を往復移動可能に設けられた円筒状の第１ピストン２９ａとを有している。

また、第２ポンプ１８ｂの構成も第１ポンプ１８ａの構成と同じである。すなわち、第２シリンジ２８ｂには、第２吸引流路２２ｂの下流端と第２吐出流路２４ｂの上流端とが接続されるとともに、第２ピストン２９ｂが第２シリンジ２８ｂ内を往復移動可能に設けられている。

図１、図２に示すように、駆動機構１９は、駆動軸１３と共に回転する立体カム３１を備える。立体カム３１は、駆動軸１３と軸線が同一で円柱状の本体部３１ａの周囲に環状のリブ部３１ｂが形成されたカムであって、そのリブ部３１ｂには、軸方向の一方側（図２では上側）で環状をなす上カム面３１ｃと、軸方向の他端側（図２で下側）で上カム面３１ｃとは別の環状をなす下カム面３１ｄとが形成されている。各カム面３１ｃ，３１ｄのカム面形状は、駆動軸１３の軸方向に位置をずらせつつ周方向に連続して一周する環状に形成されている。また、各カム面３１ｃ，３１ｄのカム面形状は、略半周ごとに軸方向で一方端となる位置と他方端となる位置を同様に経由する形状に形成されている。そして、この立体カム３１には、各ピストン２９ａ，２９ｂにそれぞれ対応する複数（本実施形態では２つ）のタレット軸３２ａ，３２ｂにそれぞれ１対ずつ設けられた複数（本実施形態では４つ）のカムフォロア３３ａａ，３３ａｂ，３３ｂａ，３３ｂｂが常に接している。

すなわち、第１タレット軸３２ａと第２タレット軸３２ｂは、駆動軸１３を基準として線対称となる位置に、駆動軸１３と直交する方向へ互いの軸線３２ａａ，３２ｂａが同一の高さで平行に延びるように分散して配置されている。そして、各タレット軸３２ａ，３２ｂの周面には、それぞれ一対のカムフォロアが周方向へ所定間隔をおいて隣り合う一方側カムフォロア及び他方側カムフォロアとして機能するように設けられている。

具体的には、第１ピストン２９ａに対応する第１タレット軸３２ａの一方側カムフォロア３３ａａと、第２ピストン２９ｂに対応する第２タレット軸３２ｂの一方側カムフォロア３３ｂａは、リブ部３１ｂの上カム面３１ｃに接している。さらに、第１タレット軸３２ａの他方側カムフォロア３３ａｂと第２タレット軸３２ｂの他方側カムフォロア３３ｂｂは、リブ部３１ｂの下カム面３１ｄに接している。すなわち、リブ部３１ｂは、その周方向の一箇所が第１タレット軸３２ａの一対のカムフォロア３３ａａ，３３ａｂにより常に挟まれているとともに、その箇所から略半周分離れた一箇所が第２タレット軸３２ｂの一対のカムフォロア３３ｂａ，３３ｂｂにより常に挟まれている。そのため、駆動軸１３とともに立体カム３１が回転すると、タレット軸３２ａ，３２ｂはリブ部３１ｂのカム面３１ｃ，３１ｄの形状に合わせて軸線３２ａａ，３２ｂａを中心に正逆両方向に回動する。

さらに、各タレット軸３２ａ，３２ｂには、軸線３２ａａ，３２ｂａを中心としてタレット軸３２ａ，３２ｂとともに回動するアーム部３２ａｂ，３２ｂｂが、タレット軸３２ａ，３２ｂの周面よりも径方向外側に突出して設けられている。アーム部３２ａｂ，３２ｂｂには、軸線３２ａａ，３２ｂａに沿う方向へ突出する凸部３２ａｃ，３２ｂｃが形成され、この凸部３２ａｃ，３２ｂｃが、伝達部材３４ａ，３４ｂに長穴状に形成された係合溝３４ａａ，３４ｂａに係合している。すなわち、伝達部材３４ａ，３４ｂは、係合溝３４ａａ，３４ｂａに凸部３２ａｃ，３２ｂｃを係合させることにより、アーム部３２ａｂ，３２ｂｂの回動動作を各ピストン２９ａ，２９ｂに伝達している。そして、立体カム３１、タレット軸３２ａ，３２ｂ、カムフォロア３３ａａ，３３ａｂ，３３ｂａ，３３ｂｂ、伝達部材３４ａ，３４ｂにより駆動機構１９が構成されている。

すなわち、駆動機構１９は、駆動軸１３の回転に基づいて複数の送出機構２６ａ，２６ｂの各ピストン２９ａ，２９ｂを往復移動させる。具体的には、第１ピストン２９ａは、図１に二点鎖線で示す吐出開始位置（吸引終了位置でもある。）と実線で示す吐出終了位置（吸引開始位置でもある。）との間を往復移動する。また、第２ピストン２９ｂも同様に吐出開始位置と吐出終了位置との間を往復移動する。そして、本実施形態では、吐出開始位置から吐出終了位置に向かう方向を吐出方向とし、吐出終了位置から吐出開始位置へ戻る方向を吸引方向とする。

次に吐出側弁１４ａ，１４ｂと吸引側弁１６ａ，１６ｂについて説明するが、吐出側弁１４ａ，１４ｂと吸引側弁１６ａ，１６ｂの各構成は同じである。したがって、以下では第１吐出側弁１４ａの構成について説明し、その他の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。

図３に示すように、第１吐出側弁１４ａは、駆動軸１３側に開口が向くように配置される略有底円筒状の基端側本体４０と、この基端側本体４０の底部に開口が対向するように配置される略有底円筒状の先端側本体４１とを備える。そして、基端側本体４０と先端側本体４１は、それらの軸線が駆動軸１３と直交する方向に沿って同軸に配置された連結状態でリング状のクランプ４２により締結される一方、このクランプ４２を外すことにより分解可能とされている。なお、第１吐出側弁１４ａは、基端側本体４０の内部と先端側本体４１の内部とに渡って挿通された弁体の一例であるニードル軸４３が、図３に実線で示す開弁位置と、二点鎖線で示す閉弁位置との間を移動することにより、開閉弁動作がなされるニードル弁である。

先端側本体４１には、基端側本体４０の底部と対向するように開口する弁室の一例としての大径穴４４と、大径穴４４よりも径が小さい小径穴４５とが、ニードル軸４３の移動方向となる軸方向において、大径穴４４の内奥側に小径穴４５が連続するように形成されている。なお、大径穴４４と小径穴４５との境界部分には、径がなだらかに変化するテーパ部４６が形成されている。さらに、先端側本体４１には、外部に液体を流出させるための流出開口４７と小径穴４５とを連通させる流出穴４８がニードル軸４３の軸方向と直交する方向に沿って形成されている。

そして、大径穴４４には、第１吐出流路２４ａにおける第１吐出側弁１４ａよりも第１ポンプ１８ａ側の流路部分が接続される流入開口４９が形成されている。なお、流出開口４７には、第１吐出流路２４ａにおける第１吐出側弁１４ａよりも液体消費部２３側の流路部分が接続されている（図３では図示略）。

また、先端側本体４１の開口側には大径穴４４を取り囲む環状の第１シール部材５１が基端側本体４０の底部と密着するように設けられているとともに、大径穴４４と対向する基端側本体４０の底部にはニードル軸４３が挿通される環状の第２シール部材５２が設けられている。すなわち、基端側本体４０の底部にはニードル軸４３を挿通可能な挿通孔５３が軸方向に貫通形成され、この挿通孔５３を取り囲むように第２シール部材５２は設けられている。したがって、大径穴４４、小径穴４５、及び流出穴４８は、第１吐出流路２４ａの一部を構成し、流入開口４９から流入した液体は流出開口４７から流出する。

また、ニードル軸４３の先端部４３ａは半球状に形成されているとともに、その先端部４３ａの経は、大径穴４４の径よりは小さく、小径穴４５の径よりは大きい。したがって、ニードル軸４３は、その半球状の先端部４３ａがテーパ部４６に当接することにより閉弁状態となって液体の流動を規制するとともに、先端部４３ａとテーパ部４６とが離間することにより流出開口４７と流入開口４９とを連通させる開弁状態となって液体の流動を許容する。すなわち、テーパ部４６は、弁座として機能している。

一方、基端側本体４０の内部には、有底円筒状のニードルホルダ５４がニードル軸４３の軸方向に沿って基端側本体４０内を移動可能に設けられている。また、ニードル軸４３の軸方向において、基端側本体４０とニードルホルダ５４との間には、第１ばね５５が設けられている。

また、ニードルホルダ５４には、軸方向に貫通孔５６が形成されているとともに、貫通孔５６にはニードル軸４３の基端側が挿通されている。このニードル軸４３の基端側には、スペーサ５７がナット５８により取り付けられている。さらに、ニードルホルダ５４には、その開口を覆うように蓋部材５９が取り付けられているとともに、蓋部材５９とスペーサ５７との間に第２ばね６０が設けられている。なお、第２ばね６０の付勢力は第１ばね５５の付勢力よりも大きく、図３に示す状態は第２ばね６０が伸長して最大長にある状態を示している。

図４に示すように、吐出側開閉機構１５は、駆動軸１３と同軸に配置されて駆動軸１３とともに回転する吐出側板カム６２と、吐出側板カム６２の回転に伴って駆動軸１３と垂直な方向に沿って往復移動する移動部材の一例としての従動軸６３ａ，６３ｂとを備える。従動軸６３ａ，６３ｂの一端には、駆動軸１３の軸方向に沿うローラ軸６４を中心に回転自在なローラ６５が吐出側板カム６２の輪郭形状で規定されるカム面と係合可能に設けられている。なお、従動軸６３ａ，６３ｂの他端は、吐出側弁１４ａ，１４ｂ（及び吸引側弁１６ａ，１６ｂ）の基端側本体４０内にその開口から挿入され、図３に実線で示す開弁位置と、二点鎖線で示す閉弁位置との間を往復移動する。また、吐出側板カム６２は、輪郭形状がカム面の形状を規定可能な第１吐出側カム６６と第２吐出側カム６７とを駆動軸１３を中心とする回転方向に位相調整して重ね合わせることにより構成されている。

図５に示すように、第１吐出側カム６６は、中央部に駆動軸１３が挿通される軸孔６８が形成された略円盤状をなし、その軸孔６８の周囲には複数のねじ穴６９が貫通形成されている。なお、第１吐出側カム６６においては、そのカム面形状を規定する輪郭形状が、小径部６６ａと大径部６６ｂとをなだらかに繋いだ非円形形状とされている。

図６に示すように、第２吐出側カム６７は、内径が駆動軸１３の外径よりも大きなリング状をなし、周方向に沿って延びる長孔７０が周方向に間隔をおいて複数（本実施形態では４つ）形成されている。なお、第２吐出側カム６７においても、そのカム面形状を規定する輪郭形状は、第１吐出側カム６６の場合と同様に、小径部６７ａと大径部６７ｂとをなだらかに繋いだ非円形形状とされている。

そして、図４〜図６に示すように、吐出側板カム６２は、第２吐出側カム６７の上に第１吐出側カム６６を、駆動軸１３を中心とする回転方向において第２吐出側カム６７とは位相が異なるように重ねた状態で、長孔７０に挿通させたねじ（図示略）を長孔７０内に位置するねじ穴６９と螺合させることにより形成されている。なお、吐出側板カム６２の小径部６２ａは、第１吐出側カム６６の小径部６６ａと第２吐出側カム６７の小径部６７ａがともに重なる部分で構成される。さらに、吐出側板カム６２の大径部６２ｂは、第１吐出側カム６６の大径部６６ｂと第２吐出側カム６７の大径部６７ｂのうち、少なくとも一方の大径部６６ｂ，６７ｂが位置している部分で構成される。そして、この吐出側板カム６２における小径部６２ａと大径部６２ｂとの間は両者をなだらかに繋ぐ連繋部６２ｃとされている。

図７に示すように、吸引側開閉機構１７は吐出側開閉機構１５と同様に、吸引側板カム７３と、吸引側板カム７３と接するように設けられた１対の従動軸６３ａ，６３ｂとを備える。そして、従動軸６３ａ，６３ｂの一端には、駆動軸１３の軸方向に沿うローラ軸６４を中心に回転自在なローラ６５が吸引側板カム７３の輪郭形状で規定されるカム面と係合可能に設けられている。また、吸引側板カム７３も、輪郭形状がカム面の形状を規定可能な第１吸引側カム７４と第２吸引側カム７５とを駆動軸１３を中心とする回転方向に位相調整して重ね合わせることにより構成されている。

図８に示すように、第１吸引側カム７４は、中央部に駆動軸１３が挿通される軸孔７６が形成された略円盤状をなし、その軸孔７６の周囲には複数のねじ穴７７が貫通形成されている。なお、第１吸引側カム７４においては、そのカム面形状を規定する輪郭形状が、小径部７４ａと大径部７４ｂとをなだらかに繋いだ非円形形状とされている。

図９に示すように、第２吸引側カム７５は、内径が駆動軸１３の外径よりも大きなリング状をなし、周方向に沿って延びる長孔７８が周方向に間隔をおいて複数（本実施形態では４つ）形成されている。なお、第２吸引側カム７５においても、そのカム面形状を規定する輪郭形状は、第１吸引側カム７４の場合と同様に、小径部７５ａと大径部７５ｂとをなだらかに繋いだ非円形形状とされている。

そして、図７〜図９に示すように、吸引側板カム７３は、第１吸引側カム７４の上に第２吸引側カム７５を、駆動軸１３を中心とする回転方向において第１吸引側カム７４とは位相が異なるように重ねた状態で長孔７８に挿通させたねじ（図示略）を長孔７８内に位置するねじ穴７７と螺合させることにより形成されている。なお、吸引側板カム７３の小径部７３ａは、第１吸引側カム７４の小径部７４ａと第２吸引側カム７５の小径部７５ａがともに重なる部分で構成される。さらに、吸引側板カム７３の大径部７３ｂは、第１吸引側カム７４の大径部７４ｂと第２吸引側カム７５の大径部７５ｂのうち、少なくとも一方の大径部７４ｂ，７５ｂが位置している部分で構成される。そして、この吸引側板カム７３における小径部７３ａと大径部７３ｂとの間は両者をなだらかに繋ぐ連繋部７３ｃとされている。

図４，図７に示すように、従動軸６３ａ，６３ｂは、駆動軸１３を基準にして互いに１８０度離れた位置に設けられ、図示しない付勢部材により吐出側板カム６２と吸引側板カム７３とを両側から挟んで押圧するように付勢されている。そして、従動軸６３ａ，６３ｂは、吐出側板カム６２及び吸引側板カム７３の小径部６２ａ，７３ａの周面で構成される小径カム面とローラ６５が接する場合には、駆動軸１３に近い側の開弁位置（図４に示す位置）に位置して吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開弁する。一方、従動軸６３ａ，６３ｂは、吐出側板カム６２及び吸引側板カム７３の大径部６２ｂ，７３ｂの周面で構成される大径カム面とローラ６５が接する場合には、駆動軸１３から離れた閉弁位置（図７に示す位置）に位置して吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを閉弁する。

なお、第１吐出側カム６６、第２吐出側カム６７、第１吸引側カム７４及び第２吸引側カム７５は、厚み、小径部６６ａ，６７ａ，７４ａ，７５ａの径及び大径部６６ｂ，６７ｂ，７４ｂ，７５ｂの径が互いに略同じである。

次に、駆動軸１３が回転して吐出側開閉機構１５が第１吐出側弁１４ａを開閉する場合の作用について説明する。
図３に実線で示すように、第１従動軸６３ａが第１吐出側弁１４ａから離れた開弁位置に位置する場合には、ニードル軸４３がテーパ部４６から離れた開弁位置に位置している。すなわち、このとき第１吐出側弁１４ａは開弁している。そして、駆動軸１３の回転に伴って第１従動軸６３ａのローラ６５が小径部６２ａから大径部６２ｂに向けて案内される連繋部６２ｃに係合すると、第１従動軸６３ａは、第１吐出側弁１４ａに近づくように移動して蓋部材５９を押圧する。

すると、図１０に示すように、第２ばね６０よりも付勢力が小さい第１ばね５５の付勢力に抗してニードルホルダ５４が先端側本体４１に近づく方向に移動する。さらに、ニードル軸４３の先端部４３ａがテーパ部４６に当接すると、第１吐出側弁１４ａは閉弁した状態となり、それ以上のニードル軸４３の移動が規制される。そして更に、駆動軸１３の回転に伴って第１従動軸６３ａのローラ６５が連繋部６２ｃから大径部６２ｂに乗り上げると、第１従動軸６３ａは、蓋部材５９を押圧した状態のまま更に第１吐出側弁１４ａに近づくように移動する。

すると、図１１に示すように、第２ばね６０の付勢力に抗してニードルホルダ５４と蓋部材５９とが先端側本体４１に近づく方向への移動を続けるのに対し、ニードル軸４３とスペーサ５７は、第２ばね６０の付勢力により押圧されて同じ位置に留まる。すなわち、ニードルホルダ５４及び蓋部材５９と、ニードル軸４３及びスペーサ５７とが軸方向で相対移動する。

続いて、さらに駆動軸１３が回転し、第１従動軸６３ａのローラ６５が大径部６２ｂから小径部６２ａに向けて案内される連繋部６２ｃに係合すると、第１従動軸６３ａは、第１吐出側弁１４ａから離れる方向に移動する。すると、第２ばね６０の付勢力により、まず蓋部材５９及びニードルホルダ５４が先端側本体４１から離れる方向に少し移動する。なお、このときニードル軸４３は、第２ばね６０の付勢力により先端部４３ａがテーパ部４６に当接している。そして、第２ばね６０が最大長まで伸長すると、次には第１ばね５５の付勢力により、ニードルホルダ５４とともにニードル軸４３がテーパ部４６から離れるように移動する。したがって、第１吐出側弁１４ａは開弁する。

次に定量シリンジ型ポンプ１１が液体収容部２１から液体消費部２３へ液体を送出する場合の作用について説明する。なお、ピストン２９ａ，２９ｂの位置と、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂの開閉状態は、駆動軸１３の回転位相によって決まる。そして、本実施形態では、第１ポンプ１８ａが吐出動作を開始する位相を基準位相Ｐ０とし、駆動軸１３の回転に伴って第１位相Ｐ１、第２位相Ｐ２と順に第９位相Ｐ９まで位相が変化し、１回転して再び基準位相Ｐ０に戻るものとする。

図１２（ａ）に示すように、基準位相Ｐ０では、第１ピストン２９ａは吐出開始位置に位置している。そして、第１ピストン２９ａは、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１の間で吐出方向に加速移動し、第１位相Ｐ１から第５位相Ｐ５まで等速移動し、第５位相Ｐ５から第６位相Ｐ６まで減速移動する。その後、第１ピストン２９ａは、第６位相Ｐ６から第７位相Ｐ７まで吐出終了位置で停止し、第７位相Ｐ７から第８位相Ｐ８では吸引方向へ順次に加速移動、等速移動、減速移動する。さらに第８位相Ｐ８から基準位相Ｐ０まで吐出開始位置で停止する。

図１２（ｂ）に示すように、第１吐出側弁１４ａは、基準位相Ｐ０から第６位相Ｐ６まで開弁している。そして、第１吐出側弁１４ａは、第６位相Ｐ６から第７位相Ｐ７の間に吐出側開閉機構１５により閉弁される。その後、第１吐出側弁１４ａは、第７位相Ｐ７から第９位相Ｐ９まで閉弁している。さらに、第１吐出側弁１４ａは、第９位相Ｐ９から基準位相Ｐ０の間に吐出側開閉機構１５により開弁される。

図１２（ｃ）に示すように、第１吸引側弁１６ａは、基準位相Ｐ０から第６位相Ｐ６まで閉弁している。そして、第１吸引側弁１６ａは、第６位相Ｐ６から第７位相Ｐ７の間に吸引側開閉機構１７により開弁される。その後、第１吸引側弁１６ａは、第７位相Ｐ７から第９位相Ｐ９まで開弁している。さらに、第１吸引側弁１６ａは、第９位相Ｐ９から基準位相Ｐ０の間に吸引側開閉機構１７により閉弁される。

図１２（ｄ）に示すように、基準位相Ｐ０では、それまで吐出方向へ等速移動していた第２ピストン２９ｂが減速移動へ移動態様を移行させる。すなわち、第２ピストン２９ｂは、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１まで吐出方向に減速移動し、第１位相Ｐ１から第２位相Ｐ２まで吐出終了位置で停止する。その後、第２ピストン２９ｂは、第２位相Ｐ２から第３位相Ｐ３では吸引方向へ順次に加速移動、等速移動、減速移動し、第３位相Ｐ３から第５位相Ｐ５まで吐出開始位置で停止する。さらに、第２ピストン２９ｂは、第５位相Ｐ５から第６位相Ｐ６まで吐出方向に加速移動し、第６位相Ｐ６から基準位相Ｐ０まで吐出方向に等速移動する。

図１２（ｅ）に示すように、第２吐出側弁１４ｂは、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１まで開弁している。そして、第２吐出側弁１４ｂは、第１位相Ｐ１から第２位相Ｐ２の間に吐出側開閉機構１５により閉弁される。その後、第２吐出側弁１４ｂは、第２位相Ｐ２から第４位相Ｐ４まで閉弁している。さらに、第２吐出側弁１４ｂは、第４位相Ｐ４から第５位相Ｐ５の間に吐出側開閉機構１５により開弁され、その後は基準位相Ｐ０まで開弁している。

図１２（ｆ）に示すように、第２吸引側弁１６ｂは、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１まで閉弁している。そして、第２吸引側弁１６ｂは、第１位相Ｐ１から第２位相Ｐ２の間に吸引側開閉機構１７により開弁される。その後、第２吸引側弁１６ｂは、第２位相Ｐ２から第４位相Ｐ４まで開弁している。さらに、第２吸引側弁１６ｂは、第４位相Ｐ４から第５位相Ｐ５の間に吸引側開閉機構１７により閉弁され、その後は基準位相Ｐ０まで閉弁している。

したがって、図１２に示すように、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１の間では、第１ピストン２９ａが吐出方向に加速移動するとともに、第２ピストン２９ｂが吐出方向に減速移動する。このとき、第１吸引側弁１６ａ及び第２吸引側弁１６ｂは閉弁しているのに対し、第１吐出側弁１４ａ及び第２吐出側弁１４ｂは開弁している。そのため、第１ポンプ１８ａから吐出された液体は、第１吐出流路２４ａを通過して液体消費部２３へ送出され、第２ポンプ１８ｂから吐出された液体は、第２吐出流路２４ｂを通過して液体消費部２３へ送出される。すなわち、第１ポンプ１８ａから吐出された液体と第２ポンプ１８ｂから吐出された液体とが一緒に液体消費部２３へ送出される。

第１位相Ｐ１では、第１ピストン２９ａの移動態様が加速移動から等速移動に移行する。一方、第２ピストン２９ｂは、吐出終了位置で停止する。そのため、第１位相Ｐ１から第５位相Ｐ５の間では、第１ポンプ１８ａから吐出された液体が一定の送出速度で液体消費部２３へ送出される。

第１位相Ｐ１と第２位相Ｐ２の間では、吐出側開閉機構１５と吸引側開閉機構１７が、第２ピストン２９ｂが停止した状態の第２ポンプ１８ｂと対応する第２吸引側弁１６ｂと第２吐出側弁１４ｂの開閉を行う。なお、第２吐出側弁１４ｂと第２吸引側弁１６ｂの開閉状態の切り替えは、タイミングを若干ずらして開始し、第２吐出側弁１４ｂの方を先に切り替える。

第２位相Ｐ２から第３位相Ｐ３の間では、第２吐出側弁１４ｂが閉弁しているとともに第２吸引側弁１６ｂが開弁している。そのため、第２ピストン２９ｂが吸引方向に移動すると第２吸引流路２２ｂを介して液体収容部２１に収容された液体が第２ポンプ１８ｂに吸引される。

第４位相Ｐ４と第５位相Ｐ５の間では、吐出側開閉機構１５と吸引側開閉機構１７が、第２ピストン２９ｂが停止した状態の第２ポンプ１８ｂと対応する第２吸引側弁１６ｂと第２吐出側弁１４ｂの開閉を行う。なお、第２吐出側弁１４ｂと第２吸引側弁１６ｂの開閉状態の切り替えは、タイミングを若干ずらして開始し、第２吸引側弁１６ｂの方を先に切り替える。

第５位相Ｐ５から第６位相Ｐ６間では、第１ピストン２９ａが吐出方向に減速移動するとともに、第２ピストン２９ｂが吐出方向に加速移動する。したがって、第１ポンプ１８ａから吐出された液体と第２ポンプ１８ｂから吐出された液体とが、ともに液体消費部２３へ送出される。

第６位相Ｐ６では、第２ピストン２９ｂの移動態様が加速移動から等速移動に移行する。一方、第１ピストン２９ａは、吐出終了位置で停止する。そのため、第６位相Ｐ６から基準位相Ｐ０の間では、第２ポンプ１８ｂから吐出された液体が一定の送出速度で液体消費部２３へ送出される。

第６位相Ｐ６と第７位相Ｐ７の間では、吐出側開閉機構１５と吸引側開閉機構１７が、第１ピストン２９ａが停止した状態の第１ポンプ１８ａと対応する第１吸引側弁１６ａと第１吐出側弁１４ａの開閉を行う。なお、第１吐出側弁１４ａと第１吸引側弁１６ａの開閉状態の切り替えは、タイミングを若干ずらして開始し、第１吐出側弁１４ａの方を先に切り替える。

第７位相Ｐ７から第８位相Ｐ８の間では、第１吐出側弁１４ａが閉弁しているとともに第１吸引側弁１６ａが開弁している。そのため、第１ピストン２９ａが吸引方向に移動すると第１吸引流路２２ａを介して液体収容部２１に収容された液体が第１ポンプ１８ａに吸引される。

第９位相Ｐ９と基準位相Ｐ０の間では、吐出側開閉機構１５と吸引側開閉機構１７が、第１ピストン２９ａが停止した状態の第１ポンプ１８ａと対応する第１吸引側弁１６ａと第１吐出側弁１４ａの開閉を行う。なお、第１吐出側弁１４ａと第１吸引側弁１６ａの開閉状態の切り替えは、タイミングを若干ずらして開始し、第１吸引側弁１６ａの方を先に切り替える。

図１３には、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１の間におけるピストン２９ａ，２９ｂの各変位量と、各変位量の合計とを示している。すなわち、基準位相Ｐ０での位置を基準として、第１ピストン２９ａの変位量を第１変位量Ａとして示すとともに、第２ピストン２９ｂの変位量を第２変位量Ｂとして示している。さらに、合計変位量Ｃは、第１変位量Ａと第２変位量Ｂの合計である。

そして、本実施形態では、第１位相Ｐ１から第５位相Ｐ５まで等速移動する第１ピストン２９ａの時間当たりの変位量と、第６位相Ｐ６から基準位相Ｐ０まで等速移動する第２ピストン２９ｂの時間当たりの変位量が等しい。さらに、これらの変位量は、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１の間の合計変位量Ｃの時間当たりの変位量とも等しい。

したがって、基準位相Ｐ０から第１位相Ｐ１の間に第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂから吐出される液体の送出速度は、第１位相Ｐ１から第５位相Ｐ５の間に第１ポンプ１８ａから吐出される液体の送出速度と等しい。さらに、この送出速度は、第６位相Ｐ６から基準位相Ｐ０の間に第２ポンプ１８ｂから吐出される液体の送出速度とも等しい。

また、第１送出機構２６ａと第２送出機構２６ｂの構成は同じである。そのため、第１ピストン２９ａが減速移動し、第２ピストン２９ｂが加速移動する第５位相Ｐ５から第６位相Ｐ６の間に第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂから吐出される液体の送出速度は、その他の位相において吐出される液体の送出速度と等しい。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ポンプ１８ａ，１８ｂを駆動する駆動源１２の駆動力に基づいて吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂを機械的に開閉することができる。すなわち、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂを駆動する駆動源を別に設ける場合と比べて、装置の小型化を図りつつ適切なタイミングで吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂを開閉することができる。したがって、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂの開閉タイミングがずれてしまうことで生じる送出速度の変化を抑制して液体を連続して送出することができる。

（２）吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂは、基端側本体４０と先端側本体４１とを分解することによって大径穴（弁室）４４内からニードル軸（弁体）４３を取り外すことができる。したがって、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂは容易に洗浄することができる。

（３）駆動軸１３と共に回転する吐出側板カム６２及び吸引側板カム７３の回転に応じて従動軸６３ａ，６３ｂ（移動部材）が移動し、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂを開閉させることができる。そのため、弁の開閉を正確に行うことができる。

（４）複数のピストン２９ａ，２９ｂは、同じ立体カム３１の回転に合わせて往復移動する。すなわち、立体カム３１のカム面３１ｃ，３１ｄの形状に合わせて複数のピストン２９ａ，２９ｂをそれぞれ往復移動させることができるため、各ポンプ１８ａ，１８ｂの駆動タイミングを容易に合わせることができる。

（５）吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂはピストン２９ａ，２９ｂが停止した状態で開閉される。すなわち、ポンプ１８ａ，１８ｂが吸引動作及び吐出動作をする場合には、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂは開弁もしくは閉弁しているため、送出速度をより安定させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、立体カム３１は、第１タレット軸３２ａのカムフォロアが接するカム面と、第２タレット軸３２ｂのカムフォロアが接するカム面を別にしてもよい。すなわち、例えば立体カム３１に２本の溝を形成し、一方の溝に第１タレット軸３２ａのカムフォロアを係合させ、他方の溝に第２タレット軸３２ｂのカムフォロアを係合させてもよい。また、第１タレット軸３２ａと係合するカムと第２タレット軸３２ｂと係合するカムを別々に設けてもよい。

・上記実施形態において、吐出側開閉機構１５及び吸引側開閉機構１７は、ピストン２９ａ，２９ｂが動いている状態で吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉してもよい。例えば、ポンプ１８ａ，１８ｂが吸引駆動している最中に吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉してもよい。

・上記実施形態において、駆動機構１９は、ピストン２９ａ，２９ｂを吐出開始位置及び吐出終了位置で一定時間停止させずに、すぐに折り返して移動させてもよい。また一方の位置で一定時間停止させて、他方の位置ではすぐに折り返して移動させてもよい。

・上記実施形態において、駆動機構１９は、駆動軸１３の回転運動に基づいてピストン２９ａ，２９ｂを往復移動させることができれば任意の構成に変更することができる。例えば、吐出側開閉機構１５と同様に板カムを用いてポンプ１８ａ，１８ｂを駆動してもよい。また、立体カム３１は、円柱や円筒、円錐、球体などの表面に全周に亘って形成された溝やリブなどに設けられたカム面に沿ってタレット軸３２ａ，３２ｂを回動もしくは移動させるカムとしてもよい。すなわち、タレット軸３２ａ，３２ｂを軸方向に沿って往復動させることによりピストン２９ａ，２９ｂを往復移動させてもよい。なお、カムに合わせてカムフォロアを変更し、例えば１つのタレット軸に１つのカムフォロアを設けてもよい。さらに、カムの回転に伴ってタレット軸３２ａ，３２ｂを支点を中心に揺動させることでピストン２９ａ，２９ｂを往復移動させてもよい。

・上記実施形態において、吐出側開閉機構１５及び吸引側開閉機構１７は、駆動軸１３の回転運動に基づいて吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉させることができれば任意の構成に変更することができる。例えば、円柱や円筒、円錐、球体などの表面に全周に亘って形成された溝やリブなどに設けられたカム面に沿って従動軸６３ａ，６３ｂを回動もしくは移動させるカムとしてもよい。さらに、従動軸６３ａ，６３ｂにカム面に接して回転するカムフォロアを設けてもよい。そして、カムの回転に伴って従動軸６３ａ，６３ｂを回動や往復動させることにより吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉させてもよい。さらに、カムの回転に伴って従動軸６３ａ，６３ｂを支点を中心に揺動させることで吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉させてもよい。そして、カムは、各吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び各吸引側弁１６ａ，１６ｂにそれぞれ個別に対応するように複数設けてもよく、全ての吐出側弁１４ａ，１４ｂ及び吸引側弁１６ａ，１６ｂを開閉させる１つとしてもよい。

・上記実施形態において、吸引側弁１６ａ，１６ｂ及び吐出側弁１４ａ，１４ｂは、従動軸６３ａ，６３ｂの移動に伴って弁体を移動させることで開閉するグローブ弁や、流路を仕切って開閉を行うゲート弁としてもよい。また、流路の一部をダイヤフラムで構成し、ダイヤフラムをカムなどで押圧して流路を閉塞するダイヤフラム弁としてもよい。

・上記実施形態において、液体消費部２３は、定量シリンジ型ポンプ１１に固定されて液体を補充可能としてもよい。また、液体収容部２１を定量シリンジ型ポンプ１１に対して着脱可能に設けてもよい。

・上記実施形態において、液体は定量シリンジ型ポンプ１１によって送出することができれば任意に選択することができる。例えば、ターゲットに対して噴射することによって下塗りを行うことが可能な下塗り剤、ターゲットを着色する着色剤、ニスや紫外線硬化樹脂などの保護剤としてもよい。

１１…定量シリンジ型ポンプ、１２…駆動源、１３…駆動軸、１４ａ，１４ｂ…吐出側弁、１５…吐出側開閉機構（開閉機構の一例）、１６ａ，１６ｂ…吸引側弁、１７…吸引側開閉機構（開閉機構の一例）、１８ａ，１８ｂ…ポンプ、１９…駆動機構、２１…液体収容部、２２ａ，２２ｂ…吸引流路、２３…液体消費部、２４ａ，２４ｂ…吐出流路、２６ａ，２６ｂ…送出機構、２８ａ，２８ｂ…シリンジ、２９ａ，２９ｂ…ピストン、３１…立体カム、３１ｃ…上カム面（カム面の一例）、３１ｄ…下カム面（カム面の一例）、３２ａ，３２ｂ…タレット軸、３３ａａ，３３ａｂ，３３ｂａ，３３ｂｂ…カムフォロア、４４…大径穴（弁室の一例）、６２…吐出側板カム（板カムの一例）、６３ａ，６３ｂ…従動軸（移動部材の一例）、７３…吸引側板カム（板カムの一例）。

Claims (5)

1. ピストン及びシリンジを有するポンプと、液体を収容する液体収容部と前記ポンプとを接続する吸引流路に設けられた吸引側弁と、液体を消費する液体消費部と前記ポンプとを接続する吐出流路に設けられた吐出側弁と、を有する複数の送出機構と、
   駆動源の駆動に基づいて回転運動して各送出機構に共通する１本の駆動軸と、
   該駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各ピストンを往復移動させる駆動機構と、
   前記駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各吸引側弁及び各吐出側弁をそれぞれ開閉する開閉機構と
   を備え、
   前記開閉機構は、
   前記駆動軸と共に回転して各送出機構に共通する１体の吸引側板カムと、
   前記吸引側板カムに係合した状態で当該吸引側板カムの回転に伴い各吸引側弁を別々に開閉させる方向に移動する、前記吸引側弁ごとの移動部材とを備える
   定量シリンジ型ポンプ。
2. ピストン及びシリンジを有するポンプと、液体を収容する液体収容部と前記ポンプとを接続する吸引流路に設けられた吸引側弁と、液体を消費する液体消費部と前記ポンプとを接続する吐出流路に設けられた吐出側弁と、を有する複数の送出機構と、
   駆動源の駆動に基づいて回転運動して各送出機構に共通する１本の駆動軸と、
   該駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各ピストンを往復移動させる駆動機構と、
   前記駆動軸の回転運動に基づいて前記複数の送出機構の各吸引側弁及び各吐出側弁をそ
   れぞれ開閉する開閉機構と
   を備え、
   前記開閉機構は、
   前記駆動軸と共に回転して各送出機構に共通する１体の吐出側板カムと、
   前記吐出側板カムに係合した状態で当該吐出側板カムの回転に伴い各吐出側弁を別々に開閉させる方向に移動する、前記吐出側弁ごとの移動部材とを備える
   定量シリンジ型ポンプ。
3. 前記吸引側弁及び前記吐出側弁は、弁室を内部に有する本体と、前記弁室内に収容される弁体とを備え、前記本体が前記弁室から前記弁体を取り出し可能とするように分解可能に構成されている請求項１または２に記載の定量シリンジ型ポンプ。
4. 前記駆動機構は、
   前記駆動軸と共に回転する立体カムと、
   前記各ピストンにそれぞれ対応し、対応するピストンに対して動力伝達可能に連結された状態において、それぞれ回転自在な複数のタレット軸と、
   該複数のタレット軸にそれぞれ設けられた複数のカムフォロアと
   を備え、
   前記立体カムは、周囲に形成された環状のカム面に前記複数のカムフォロアがそれぞれ接した状態で回転する請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の定量シリンジ型ポンプ。
5. 前記駆動機構は、前記ポンプの吸引動作と吐出動作とを切り替える際に前記ピストンを停止させ、
   前記開閉機構は、前記ピストンが停止した状態の前記ポンプと対応する前記吸引側弁及び前記吐出側弁の開閉を行う請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の定量シリンジ型ポンプ。