JP7220479B2 - 送液装置 - Google Patents

Description

この発明は、容積形ポンプに関する。

従来、容積形ポンプとしてプランジャの往復移動を利用したプランジャポンプが知られている。プランジャポンプは、プランジャがポンプ室内を往復移動することによる吸引流路からポンプ室内への流体の吸引動作とポンプ室内から吐出流路への流体の吐出動作を交互に行う往復ポンプである。

特開２００１－２３４８７３号公報

流体の吐出流路が複数ある場合において、ポンプと接続されている電磁弁といったバルブを使用して各吐出流路への送液を制御していたが、電磁弁を使用せずに複数の吐出流路への流体の切り替えが可能なポンプの提案が望まれていた。

この発明は、簡易な構成で種々の用途に使用可能な送液装置を提供することを目的とする。

［１］
有底筒状のシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの内部に形成されているポンプ室を往復移動可能に挿入されたプランジャと、有するポンプ部と、
前記プランジャを、第一軸体を中心に回動させる第一駆動部と、
前記プランジャを、第二軸体が伸びている方向に往復移動させる第二駆動部と、を備える
流体の送液装置であって、
前記シリンダヘッドは、その肉厚を貫通し、前記シリンダヘッドの周方向に所定の間隔を空けて形成されているポートを複数備え、
前記プランジャの外周壁に、前記ポンプ室及び前記ポートと連通する溝が形成され、
前記第二軸体の一方側は前記プランジャと接続され、前記第二軸体の他方側と前記第一軸体とが同軸に接続されて前記第一軸体と前記第二軸体の接続部が形成され、
前記接続部には、前記プランジャの前記往復移動をガイドするガイド部が形成されている
ことを特徴とする送液装置。

この発明によれば、簡易な構成で種々の用途に使用可能な送液装置を提供することができる。

本発明の構成の一例を表す図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 （ａ）、（ｂ）ともに第一軸体と第二軸体の接続部の一例を表す。 （ａ）、（ｂ）ともに第一軸体と第二軸体の接続部の一例を表す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。本実施形態の送液装置１は、図１に示すように、ポンプ部２と、第一駆動部３と、第二駆動部４と、を備えるプランジャポンプである。

ポンプ部２は、図１に示すように、シリンダヘッド５と、プランジャ８と、を備えている。
シリンダヘッド５は、有底筒状の形状で成形されている。シリンダヘッド５の内部には、流体を吸引して貯留するためのポンプ室６が形成されている。シリンダヘッド５の材質に特に限定はないが、本実施形態では従来公知の種々のセラミックス材料で成形されている。セラミックス材料で形成することによりシリンダヘッド５の耐久性が向上する。

シリンダヘッド５は、肉厚５ａを貫通し、シリンダヘッド５の周方向に所定の間隔を空けて形成されているポート７を複数備えている。本実施形態では、図１、図２に示すように、シリンダヘッド５の肉厚５ａを径方向に貫通している６つのポート７ａ～７ｆが、周方向に６０度の間隔を空けて形成されている。各ポートのシリンダヘッド５の内周壁側はポンプ室６と連通し、シリンダヘッド５の外周壁側は、流体の吸引流路又は吐出流路（不図示）と連通している。この他、ポート７の数に限定はなく、また、ポンプ室６と、流体の吸引流路又は吐出流路と連通することができれば、ポート７は肉厚５ａを種々の方向に貫通して形成されてもよい。

プランジャ８はロッド状の可動部材である。図１に示すように、プランジャ８は矢印２０及び矢印２１の方向へ往復移動可能にポンプ室６に挿入されている。プランジャ８の材質に特に限定はないが、本実施形態では従来公知の種々のセラミックス材料で成形されている。セラミックス材料で形成することによりプランジャ８の耐久性が向上する。

プランジャ８の外周壁には、ポンプ室６及びポート７と連通する溝９が形成されている。本実施形態では、図１、図２に示すように、プランジャ８の外周壁に所定の容積を有する一つの溝９が、プランジャ８が伸びている方向に形成されている。この溝９はポンプ室６と連通するとともに、ポート７ａ～７ｆの何れかと連通する。この他、本実施形態の送液装置１の用途に応じて、複数の溝９をプランジャ８の外周壁に形成し、それぞれの溝９を、対応するポート７と連通する構成としてもよい。

第一駆動部３は、プランジャ８を、軸を中心に回動させる各種の駆動部材を備えて構成されている。本実施形態では、図１に示すように第一駆動部３は、ステッピングモータといった回転制御モータ１０と第一軸体１１を備えている。また、第一駆動部３は制御部（不図示）と接続され、制御部から制御信号を受けて各部材が作動する。

第二駆動部４は、プランジャ８を、軸が伸びている方向に往復移動させる各種の駆動部材を備えて構成されている。本実施形態では、図１に示すように第二駆動部４は、中空形状のステッピングモータといった直動制御モータ１３と送りねじ機構１４とを備えている。

送りねじ機構１４は、第二軸体１５とナット１６とを備えている。図１に示すように、第二軸体１５の一方側は直動制御モータ１３の中空部を挿通し、アダプタ１７を介してプランジャ８と接続され、第二軸体１５の他方側１５ｂは第一軸体１１と接続されている。ナット１６は直動制御モータ１３の軸体の外周に配備されている。第一軸体１１と第二軸体１５の接続部１８には、プランジャ８の往復移動をガイドするガイド部が形成されている。また、第二駆動部４は前記制御部と接続され、前記制御部から制御信号を受けて各部材が作動する。本実施形態では、送りねじ機構１４として、すべりねじを採用している。この他、回転運動を直線運動に変換する機構であれば、ボールねじ、等、従来公知の機構を採用することができる。

以下、第一軸体１１と第二軸体１５との接続部１８及びプランジャ８の往復移動をガイドするガイド部の態様を説明する。

（接続部及びガイド部の第一の態様）
図１、図３（ａ）に示すように、第一軸体１１は筒状あるいは有底筒状に形成され、第二軸体１５の他方側１５ｂが第一軸体１１内に嵌装されて接続部１８が形成される。

また、第一軸体１１の外周に、第一軸体１１が伸びている方向にガイド溝１２が形成され、第二軸体１５の他方側１５ｂの外周壁に、径方向の外側へ突出した凸部１５ｃが形成されている。第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に突入してガイド部が形成される。

前記制御部からの信号を受けて回転制御モータ１０が作動すると、第一軸体１１、第二軸体１５及び第二軸体１５と接続しているプランジャ８が矢印１９の方向に回動し、例えば図２に示すように、ポート７ａと連通しているプランジャ８の溝９がポート７ｂと連通する。

前記制御部からの信号を受けて直動制御モータ１３が作動すると、ナット１６が回転し、その回転力によって第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０又は２１の方向へ往復移動する。この場合、第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に突入しているので、凸部１５ｃが第二軸体１５の直動制御モータ１３に対する回転を防ぐ回転止めとして作用する。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０の方向へ往動する場合、ポンプ室６内に貯留している流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポンプ室６と連通している溝９を介してポート７ｂへ供給され、図示していない吐出流路へ吐出される。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２１の方向へ復動する場合、図示していない吸引流路から流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポート７ｂと連通している溝９を介してポンプ室６内へ吸引される。

なお、プランジャ８の往復移動によるストローク量Ｌ_１は、第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に沿って移動する移動量Ｌ_２と同一である。そのため、ポンプ部２による流体の吐出量又は吸引量は、前記制御部からのＬ_１又はＬ_２の値によって制御される。

（接続部及びガイド部の第二の態様）
図３（ｂ）に示すように、第二軸体１５の他方側１５ｂは筒状あるいは有底筒状に形成され、第一軸体１１が第二軸体１５内に嵌装されて接続部１８が形成される。

また、第二軸体１５の他方側１５ｂの外周に、第二軸体１５が伸びている方向にガイド溝１５ｄが形成され、第一軸体１１の外周壁に、径方向の外側へ突出した凸部１１ａが形成されている。第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに突入してガイド部が形成される。

前記制御部からの信号を受けて回転制御モータ１０が作動すると、第一軸体１１、第二軸体１５及び第二軸体１５と接続しているプランジャ８が矢印１９の方向に回動し、例えば図２に示すように、ポート７ａと連通しているプランジャ８の溝９がポート７ｂと連通する。

前記制御部からの信号を受けて直動制御モータ１３が作動すると、ナット１６が回転し、その回転力によって第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０又は２１の方向へ往復移動する。この場合、第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに突入しているので、凸部１１ａが第二軸体１５の直動制御モータ１３に対する回転を防ぐ回転止めとして作用する。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０の方向へ往動する場合、ポンプ室６内に貯留している流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポンプ室６と連通している溝９を介してポート７ｂへ供給され、図示していない吐出流路へ吐出される。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２１の方向へ復動する場合、図示していない吸引流路から流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポート７ｂと連通している溝９を介してポンプ室６内へ吸引される。

なお、プランジャ８の往復移動によるストローク量Ｌ_１は、第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに対して相対的に移動する移動量と同一である。そのため、ポンプ部２による流体の吐出量又は吸引量は、前記制御部からのＬ_１又は第一軸体１１の凸部１１ａの、第二軸体１５のガイド溝１５ｄに対する相対移動量の値によって制御される。

（接続部及びガイド部の第三の態様）
図４（ａ）に示すように、第二軸体１５の他方側１５ｂは筒状あるいは有底筒状に形成され、第一軸体１１が第二軸体１５内に嵌装されて接続部１８が形成される。

また、第一軸体１１の外周壁に、第一軸体１１が伸びている方向にガイド溝１２が形成され、第二軸体１５の他方側１５ｂの内周壁に、径方向の内側へ突出した凸部１５ｃが形成されている。第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に突入してガイド部が形成される。

前記制御部からの信号を受けて回転制御モータ１０が作動すると、第一軸体１１、第二軸体１５及び第二軸体１５と接続しているプランジャ８が矢印１９の方向に回動し、例えば図２に示すように、ポート７ａと連通しているプランジャ８の溝９がポート７ｂと連通する。

前記制御部からの信号を受けて直動制御モータ１３が作動すると、ナット１６が回転し、その回転力によって第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０又は２１の方向へ往復移動する。この場合、第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に突入しているので、凸部１５ｃが第二軸体１５の直動制御モータ１３に対する回転を防ぐ回転止めとして作用する。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０の方向へ往動する場合、ポンプ室６内に貯留している流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポンプ室６と連通している溝９を介してポート７ｂへ供給され、図示していない吐出流路へ吐出される。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２１の方向へ復動する場合、図示していない吸引流路から流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポート７ｂと連通している溝９を介してポンプ室６内へ吸引される。

なお、プランジャ８の往復移動によるストローク量Ｌ_１は、第二軸体１５の凸部１５ｃが第一軸体１１のガイド溝１２に沿って移動する移動量と同一である。そのため、ポンプ部２による流体の吐出量又は吸引量は、前記制御部からのＬ_１又は第二軸体１５の凸部１５ｃ移動量の値によって制御される。

（接続部及びガイド部の第四の態様）
図４（ｂ）に示すように、第一軸体１１は筒状あるいは有底筒状に形成され、第二軸体１５の他方側１５ｂが第一軸体１１内に嵌装されて接続部１８が形成される。

また、第二軸体１５の他方側１５ｂの外周壁に、第二軸体１５が伸びている方向にガイド溝１５ｄが形成され、第一軸体１１の内周壁に、径方向の内側へ突出した凸部１１ａが形成されている。第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに突入してガイド部が形成される。

前記制御部からの信号を受けて回転制御モータ１０が作動すると、第一軸体１１、第二軸体１５及び第二軸体１５と接続しているプランジャ８が矢印１９の方向に回動し、例えば図２に示すように、ポート７ａと連通しているプランジャ８の溝がポート７ｂと連通する。

前記制御部からの信号を受けて直動制御モータ１３が作動すると、ナット１６が回転し、その回転力によって第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０又は２１の方向へ往復移動する。この場合、第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに突入しているので、凸部１１ａが第二軸体１５の直動制御モータ１３に対する回転を防ぐ回転止めとして作用する。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２０の方向へ往動する場合、ポンプ室６内に貯留している流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポンプ室６と連通している溝９を介してポート７ｂへ供給され、図示していない吐出流路へ吐出される。

第二軸体１５及びプランジャ８が矢印２１の方向へ復動する場合、図示していない吸引流路から流体が、例えば図２（ｂ）に示すように、ポート７ｂと連通している溝９を介してポンプ室６内へ吸引される。

なお、プランジャ８の往復移動によるストローク量Ｌ_１は、第一軸体１１の凸部１１ａが第二軸体１５のガイド溝１５ｄに対して相対的に移動する移動量と同一である。そのため、ポンプ部２による流体の吐出量又は吸引量は、前記制御部からのＬ_１又は第一軸体１１の凸部１１ａの、第二軸体１５のガイド溝１５ｄに対する相対移動量の値によって制御される。

このように、本実施形態では、第一駆動部３による駆動及び第二駆動部４による駆動の組み合わせにより、プランジャ８が回動してシリンダヘッド５内のポート７と連通するプランジャヘッド８の溝９の位置が設定され、また、プランジャ８が往復移動して流体の吐出又は吸引が行われる。そのため、従来のような電磁弁を採用することなく、複数の流路への流体の吐出の切り替えや、複数の流路からの流体の吸引の切り替えを簡易な構成で行うことができる。

１ 送液装置
２ ポンプ部
３ 第一駆動部
４ 第二駆動部
５ シリンダヘッド
６ ポンプ室
７ ポート
８ プランジャ
９ 溝
１０ 回転制御モータ
１１ 第一軸体（リニアガイド）
１１ａ 凸部
１２ ガイド溝
１３ 直動制御モータ（中空モータ）
１４ 送りねじ機構
１５ 第二軸体
１５ａ 一方側
１５ｂ 他方側
１５ｃ 凸部
１５ｄ ガイド溝
１６ ナット
１７ アダプタ
１８ 接続部

Claims (5)

1. 有底筒状のシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの内部に形成されているポンプ室を往復移動可能に挿入されたプランジャと、有するポンプ部と、
   前記プランジャを、第一軸体を中心に回動させる第一駆動部と、
   前記プランジャを、第二軸体が伸びている方向に往復移動させる第二駆動部と、を備える
   流体の送液装置であって、
   前記シリンダヘッドは、その肉厚を貫通し、前記シリンダヘッドの周方向に所定の間隔を空けて形成されているポートを複数備え、
   前記プランジャの外周壁に、前記ポンプ室及び前記ポートと連通する溝が形成され、
   前記第二軸体の一方側は前記プランジャと接続され、前記第二軸体の他方側と前記第一軸体とが同軸に接続されて前記第一軸体と前記第二軸体の接続部が形成され、
   前記接続部には、前記プランジャの前記往復移動をガイドするガイド部が形成されている
   ことを特徴とする送液装置。
2. 前記第二軸体の他方側は前記第一軸体内に嵌装され、
   前記ガイド部は、
   前記第一軸体の外周に、前記第一軸体が伸びている方向に形成されているガイド溝と、
   前記第二軸体の他方側の外周壁に、径方向の外側へ突出して形成されている凸部と、を備え、
   前記凸部が前記ガイド溝内に突入している
   ことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
3. 前記第一軸体は前記第二軸体内に嵌装され、
   前記ガイド部は、
   前記第二軸体の他方側の外周に、前記第二軸体が伸びている方向に形成されているガイド溝と、
   前記第一軸体の外周壁に、径方向の外側へ突出して形成されている凸部と、を備え、
   前記凸部が前記ガイド溝内に突入している
   ことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
4. 前記第一軸体は前記第二軸体内に嵌装され、
   前記ガイド部は、
   前記第一軸体の外周壁に、前記第一軸体が伸びている方向に形成されているガイド溝と、
   前記第二軸体の内周壁に、径方向内側へ突出して形成されている凸部と、を備え、
   前記凸部が前記ガイド溝内に突入している
   ことを特徴とする請求項１記載の送液装置。
5. 前記第二軸体の他方側は前記第一軸体内に嵌装され、
   前記ガイド部は、
   前記第二軸体の他方側の外周壁に、前記第二軸体が伸びている方向に形成されているガイド溝と、
   前記第一軸体の内周壁に、径方向内側へ突出して形成されている凸部と、を備え、
   前記凸部が前記ガイド溝内に突入している
   ことを特徴とする請求項１記載の送液装置。

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