JP7249069B1 - 液体供給装置および液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を内部に導入するときに、内部に空気が入り込むのを防ぎ、液体の無駄を少なくする液体供給装置を提供する。【解決手段】液体供給装置１０は、内部にポンプ室１２が形成されたポンプ本体１１と、ポンプ室１２に対して進退動作するプランジャ１３と、プランジャ駆動手段１４と、ポンプ室１２の一端側に設けられ、ポンプ室１２の液体を導出するための導出路１５と、導出路１５より他端側にポンプ室１２と連通する開口１６ａを有し、ポンプ室１２へ液体を導入するための導入路１６と、を備え、導入路１６の開口１６ａからポンプ室１２に液体を導入する動作の開始時に、プランジャ１３が最も一端側にある第２の位置Ｐ２と導入路１６の開口１６ａとの間の距離Ｌ２は、第２の位置Ｐ２とプランジャ１３がポンプ室１２の最も他端側にあるときの第１の位置Ｐ１との間の距離Ｌ１の３分の１以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吐出する液体供給装置および液体吐出装置に関するものである。

従来、往復移動するプランジャを用いて少量の液体を液体口から吐出する種々の液体供給装置が提案されている。例えば、引用文献１の液体供給装置２００は、図８に示すように、液剤圧出部から液体を圧出するシリンジ２０１と、シリンジ２０１の液剤圧出部に繋がる液剤流路２０２を有した接続部材２０３と、内壁には液剤流路２０２の開口２０２ａを有し、液剤流路２０２を通ってシリンジ２０１から送られてきた液体が流入する上下方向に延びた筒状路２０４を有したケーシング２０５と、ケーシング２０５の筒状路２０４内に設けられたプランジャ２０６と、ケーシング２０５の筒状路２０４内でプランジャ２０６を往復させてケーシング２０５の下端のノズル部２０７から液体を吐出させるプランジャ駆動手段２０８とを備えている。

液体吐出時には、筒状路２０４内に液体が流入している状態で、プランジャ駆動手段２０８によりプランジャ２０６が下方向に向けて駆動される。これにより、液体はプランジャ２０６から圧力を受け、筒状路２０４内の液体がノズル部２０７を経て下方に送出される。

プランジャ２０６の下端部が筒状路２０４の下端まで移動し、筒状路２０４内の液体がほぼ吐出されると、次に、筒状路２０４内に液体を供給する動作を行う。液体の供給動作の開始時には、プランジャ２０６の下端部がノズル部２０７の近傍にあり、液剤流路２０２の開口２０２ａはプランジャ２０６の外周面により塞がれている。プランジャ２０６は筒状路２０４のノズル部２０７の近傍から少なくとも開口２０２ａより上位置になるように上方向に移動する。開口２０２ａが筒状路２０４と連通すると、シリンジ２０１に正圧が供給されてシリンジ２０１から液剤流路２０２を通って筒状路２０４内に液体が供給される。

特開２０１３－１０７０３５号公報

引用文献１の液体供給装置においては、液体の筒状路２０４への供給動作時に、液剤流路２０２の開口２０２ａをプランジャ２０６の外周面により塞いだ状態でプランジャ２０６を引き上げるため、ノズル部２０７から空気を吸い込み、筒状路２０４やノズル部２０７に残った液体に混入する。特に開口２０２ａは筒状路２０４の上下方向の中央部に位置しているため、プランジャ２０６の移動距離が長く、空気を多く吸い込んでしまう。プランジャ２０６が液剤流路２０２の開口２０２ａより上に位置した後、シリンジ２０１に収容された液体は加圧されて液剤流路２０２の開口２０２ａから筒状路２０４内に流入する。このとき、液体は筒状路２０４内の空気を押し出しながら筒状路２０４内に流入するが、既に多くの空気が筒状路２０４にあり、空気の一部は液体中に気泡となって入り込む。このため、吐出対象物（ワーク）に液体を吐出する前に、気泡が混入した液体を予め吐出して捨てる捨て動作を行う必要があり、液体が無駄になる。

本発明は、上記した課題に着目してなされたものであり、液体を内部に導入するときに、内部に空気が入り込むのを防ぎ、捨て動作による液体の無駄を少なくする液体供給装置および液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、次の項に記載の主題を包含する。

項１：本発明の液体供給装置は、内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、前記ポンプ室に対して進退動作するプランジャと、前記プランジャを進退動作させるプランジャ駆動手段と、前記ポンプ室の一端側に設けられ、前記ポンプ室の液体を導出するための導出路と、前記導出路より他端側に前記ポンプ室と連通する開口を有し、前記ポンプ室へ液体を導入するための導入路と、を備え、前記導入路の開口から前記ポンプ室に液体を導入する動作の開始時に、前記プランジャが最も一端側にある第２の位置と前記導入路の開口との間の距離は、前記第２の位置と最も他端側にある第１の位置との間の距離の３分の１以下である。

上記の構成によれば、液体供給装置の使用の初期時や洗浄後など、ポンプ室に液体が収容されていない状態においてポンプ室に液体を導入する動作（初期時液体導入動作）においては、プランジャをポンプ室の下方に位置させ、プランジャを上方向に移動させることで、プランジャによる吸引力や導入路で液体に加えられる圧力により液体が導入路からポンプ室に導入される。このとき、ポンプ室内の空気は、ポンプ室内に導入される液体により導出路から押し出される。このように、空気は少なくとも液体の自重により下に押されて導出路から押し出されるため、空気が液体に混入しにくい。本発明においては、プランジャが最も一端側にある第２の位置と液体の導入路の開口との間の距離は、第２の位置とプランジャがポンプ室の最も他端側にあるときの第１の位置との間の距離の３分の１以下に設定されている。すなわち、導入路と第２の位置との間の空間の容積が小さく、空間に含まれる空気の量は少なくなる。このため、液体が空気を押し出す際に、押し出す空気の量が少なくてすみ、確実に空気をポンプ室から押し出すことができ、ポンプ室に導入された液体に気泡が混入しにくい。このため、液体吐出動作の前に気泡が混入した液体を捨てることが減り、液体を無駄にならない。

項２：前記導入路の開口は、前記導出路より他端側であって前記ポンプ室の内面に形成されている、項１に記載の液体供給装置。

項３：前記導入路を開閉する弁をさらに備え、
前記導出路から液体を導出する動作において、前記弁により前記導入路は閉じられ、前記プランジャは、前記第１の位置と、前記導入路の開口より他端側に位置する第３の位置との間を移動自由である、項１または２に記載の液体供給装置。

項４：前記ポンプ室に液体が収容されていない状態から前記ポンプ室に液体を導入する動作において、前記プランジャは、前記第１の位置と、前記プランジャが前記導入路の開口を塞ぐ第４の位置との間を移動自由である、項１から項３のいずれか一項に記載の液体供給装置。

項５：前記プランジャの前記ポンプ室内に位置する下端面は、少なくとも前記プランジャが進退動作する方向に直交する面に対して斜めに傾いた面を有し、
前記斜めに傾いた面は、前記導入路の開口を向く、項２から項４のいずれか一項に記載の液体供給装置。

項６：前記プランジャの内部に前記導入路が形成され、前記プランジャの下端面に前記導入路の開口が形成される、項１に記載の液体供給装置。

項７：前記ポンプ室と、前記プランジャと、前記導入路と、前記導出路とを含む組を複数備える、項１から項６のいずれか一項に記載の液体供給装置。

項８：前記導出路から液体の導出を止めるための封止手段をさらに備える、項１から項７のいずれか一項に記載の液体供給装置。

項９：前記導入路に接続され、液体が収容されるシリンジと、
前記シリンジ内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段と、前記弁の動作と、前記プランジャの動作を制御する制御部とをさらに備える、項３から項８のいずれか一項に記載の液体供給装置。

項１０：項１から項９のいずれか一項に記載の液体供給装置の前記導出路にニードルが接続された液体吐出装置。

項１１：前記ニードルから液体の導出を止めるための封止手段をさらに備える、項１０に記載の液体吐出装置。

本発明によれば、液体を内部に導入するときに、内部に空気が入り込むのを防ぎ、捨て動作による液体の無駄を少なくすることができる。

本発明の一実施形態に係る液体供給装置の全体の概略構成を示す説明図である。 プランジャの位置を示す説明図である。 プランジャの位置を示す説明図である。 プランジャの下端面の変形例である。 液体供給装置の他の実施形態である。 液体供給装置の他の実施形態である。 液体供給装置の他の実施形態である。 従来技術を示す図である。

（全体構成）
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１～３に本発明の一実施形態の液体供給装置１０の全体構成を示す。液体供給装置１０は、内部にポンプ室１２が形成されたポンプ本体１１と、ポンプ室１２に対して進退動作するプランジャ１３と、プランジャ１３を進退動作させるプランジャ駆動手段１４と、ポンプ室１２の一端側に設けられ、ポンプ室１２の液体を導出するための導出路１５と、導出路１５より他端側にポンプ室１２と連通する開口１６ａを有しポンプ室１２へ液体を導入するための導入路１６と、導入路１６を開閉するための弁１７と、弁１７を駆動させる弁駆動手段（図示せず）と、導入路１６に接続され、液体が収容されるシリンジ１８と、シリンジ１８内の圧力を調整する圧力調整手段１９と、圧力調整手段１９、弁駆動手段、プランジャ駆動手段１４等の各部の動作を制御する制御部２０とを備えている。

なお、本明細書においては、ポンプ室１２が延在する方向であって、プランジャ１３が進退動作する方向を図１に示す上下方向とし、一端側を下端側または前側、他端側を上端側または後側とするが、上下方向はかならずしも鉛直方向に限定されるものではない。なお、以下の説明において、図２～図７ではシリンジ１８、圧力調整手段１９、制御部２０の記載を省略している。また、図１～図７においては説明のためにポンプ本体１１、プランジャ１３、導出路１５、導入路本体２４等の構成の一部を断面で示している。

ポンプ本体１１は、長方形状の躯体からなり、内部に上下方向に延在する空間であるポンプ室１２を有する。ポンプ室１２は軸方向（上下方向）に直交する面の断面形状が円形に形成されている。なお、断面形状は円形に限定されず、例えば四角形状でもよい。ポンプ室１２の上端の内面にはＯリング等のシール部材１１ａが環状に設けられており、ポンプ室１２が気密および液密となるようにプランジャ１３を進退自由に保持している。ポンプ室１２の上端は閉鎖部材１１ｂで覆われており、閉鎖部材１１ｂの中央に設けられた貫通孔にプランジャ１３が貫通している。

ポンプ室１２の下端には、導出路１５が設けられている。導出路１５は、ポンプ室１２に収容された液体が通過する流路であり、軸方向（上下方向）に直交する断面の形状が円形に形成されている。導出路１５の直径は、ポンプ室１２の断面形状の直径よりも小さく形成されている。本実施形態では、ポンプ室１２とは、上下方向に沿って断面積が一定であって、導出路１５を含まない部分をいい、導出路１５とは、ポンプ室１２の下端に位置し、流路の断面形状の面積がポンプ室１２の断面形状の面積よりも小さい部分をいう。しかし、ポンプ室１２および導出路１５の断面積は本実施形態には限定されず、ポンプ室１２および導出路１５の断面積は任意に設定され、導出路１５の断面積がポンプ室１２の断面積と同じ、または導出路１５の断面積がポンプ室１２の断面積よりも大きくてもよい。

ポンプ室１２の内周面には導入路１６の開口１６ａが形成されており、導入路１６の開口１６ａは、導出路１５より上側に位置している。プランジャ１３が最も下端側にあるときの第２の位置Ｐ２と導入路１６の開口１６ａとの間の上下方向の距離Ｌ２は、プランジャ１３が最も下端側にある第２の位置Ｐ２とプランジャ１３の下端１３ａがポンプ室１２の最も上端側にある第１の位置Ｐ１との間の上下方向の距離Ｌ１の３分の１以下に設定されている。好ましくは、距離Ｌ２は距離Ｌ１の４分の１以下に設定され、より好ましくは、６分の１以下に設定される。さらに好ましくは、導入路１６の開口１６ａは、導出路１５の近傍に設けられる、すなわち、導入路１６の開口１６ａは導出路１５の上端１５ａにできるだけ近い位置、直上に設けられる。第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２については後述する。

一例では、ポンプ室１２の上下方向の長さは６０ｍｍ、断面円形状の直径は２ｍｍ、導出路１５の直径は１ｍｍ、導入路１６の断面形状の直径は１ｍｍに設定され、距離Ｌ１は５０ｍｍ、距離Ｌ２は７ｍｍに設定されているが、これに限定されるものではない。

プランジャ１３は断面形状が円形の棒状であって、上端部はポンプ本体１１の外側に位置し、プランジャ１３をポンプ室１２に対して進退動作させるためのプランジャ駆動手段１４が設けられている。プランジャ駆動手段１４は例えばボールネジとモータとを用いた往復動作機構から構成される。プランジャ１３の下端１３ａはポンプ室１２内に位置し、少なくとも下端１３ａは断面円形の直径がポンプ室１２の直径と略同じに設定され、ポンプ室１２の内面に気密及び液密に嵌合されてポンプ室１２に対して進退自由である。プランジャ１３のプランジャ１３の下端面１３ｂは、プランジャ１３が進退動作する方向に直交する面に平行な平坦面である。なお、プランジャ１３の下端１３ａは、必ずしも断面円形の直径がポンプ室１２の直径と略同じに設定されている必要はなく、液体を導出路１５から吐出できる圧力を加えることができれば、ポンプ室１２の直径よりも小さくてもよい。

プランジャ１３は、上下方向に沿って第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を物理的に移動自由である。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間に、第３の位置Ｐ３、第４の位置Ｐ４が設定される。プランジャ１３が最も上端側にある第１の位置とは、図１に示すように、液体供給装置１０においてプランジャ１３を上方向に移動させることの可能な最も上側（他端側）の位置をいい、プランジャ１３の下端１３ａが最も上側となる位置である。第１の位置Ｐ１は、ポンプ室１２の長さやプランジャ１３の長さによって定まる。

第２の位置Ｐ２とは、液体供給装置１０においてプランジャ１３を下方向に移動させることの可能な最も下側（一端側）の位置をいい、プランジャ１３の下端１３ａが最も下端側にある位置である。図１～図３に示す本実施形態においては、プランジャ１３が最も下端側にあるときの第２の位置Ｐ２は、導出路１５の上端１５ａと同じ位置となる。なお、導出路１５の径がプランジャ１３の径と同じか大きい場合には、プランジャ１３の下端１３ａは導出路１５内に位置することができ、この場合は第２の位置Ｐ２は導出路１５内に位置する。

第３の位置Ｐ３は、図２に示すように、プランジャ１３の下端１３ａが導入路１６の開口１６ａよりも上側に位置し、開口１６ａを塞がない位置であり、本実施形態では、プランジャ１３の下端１３ａが導入路１６の開口１６ａの上端１６ｂとほぼ同じとなる位置としている。第４の位置Ｐ４は、図３に示すように、導出路１５の上端１５ａと導入路１６の開口１６ａの下端１６ｃとの間の位置であって、プランジャ１３が導入路１６の開口１６ａを塞ぐ位置である。本実施形態では、第４の位置Ｐ４はプランジャ１３の下端１３ａが導入路１６の開口１６ａの下端１６ｃと同じ位置となる位置である。

プランジャ１３は、物理的には第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を移動することが可能であるが、後述する初期時液体導入動作時においては、プランジャ１３は第１の位置Ｐ１と第４の位置Ｐ４との間を移動し、後述する液体吐出動作時、液体導入動作時においては、プランジャ１３は第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３との間を移動する。

ポンプ本体１１の外面には導入路本体２４が取付けられ、導入路本体２４内に導入路１６が形成されている。導入路１６は液体が通過する流路であり開口１６ａを介してポンプ室１２と連通している。導入路１６はシリンジ１８に接続されており、シリンジ１８は電磁弁１９ａを介して圧力源１９ｂに接続されている。電磁弁１９ａ、圧力源１９ｂは圧力調整手段１９を構成している。シリンジ１８内には液体が収容されており、電磁弁１９ａが開かれてシリンジ１８内に圧力源１９ｂから正圧が供給されることで、液体が加圧されて導入路１６に供給され、導入路１６からポンプ室１２に導入される。導入路本体２４には導入路１６を開閉するための弁１７が設けられている。本実施形態では、弁１７は導入路１６の開口１６ａを開閉しているが、これに限定されず、導入路１６の任意の箇所を開閉してもよく、既知の開閉弁１７が用いられる。弁１７は、図示しない弁駆動手段により駆動される。

シリンジ１８内を加圧するための電磁弁１９ａの動作、プランジャ駆動手段１４の動作、弁駆動手段の動作等は、制御部２０により制御される。制御部２０は、例えば汎用のコンピュータが用いられる。汎用コンピュータのハードウェア構成として、ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサ、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの主記憶装置、および、ＨＤＤやＳＳＤなどの記憶部を備えている。記憶部には、圧力調整手段１９の電磁弁１９ａ、プランジャ駆動手段１４、弁駆動手段等の各部を動作させるための各種プログラム、パラメータ等が格納され、プロセッサによりこれらのプログラムが実行される。

（液体供給装置１０の動作）
（初期時液体導入動作）
液体供給装置１０の動作について説明する。まず、液体供給装置１０の使用の初期時や洗浄後など、ポンプ室１２に液体が収容されていない状態においてポンプ室１２に液体を導入する動作（初期時液体導入動作）について説明する。初期状態では、導入路１６の弁１７は閉である。制御部２０は、プランジャ駆動手段１４を動作させてランジャ１３を図３に示す第４の位置Ｐ４に移動させる。次に、制御部２０は電磁弁１９ａを開としてシリンジ１８内を正圧とし、弁駆動手段を動作させて導入路１６の弁１７を開とする。特に、液体が低粘度（例えば粘度が０．０００８～０．２Ｐａ・ｓ程度の液体）の場合には、液体の導入のタイミングに合わせて電磁弁１９ａを開閉してシリンジ１８内の正圧をオンオフすることで、弁１７に液体の漏れが生じてもポンプ室１２への液体の流入を防ぐことができる。なお、液体の粘度に応じて、電磁弁１９ａを常に開としてシリンジ１８内を常に正圧に保ってもよい。次に、制御部２０はプランジャ駆動手段１４を動作させてプランジャ１３を第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１に向けて移動させる。プランジャ１３が第４の位置Ｐ４にあるときには導入路１６の開口１６ａはプランジャ１３の外周面により塞がれているが、プランジャ１３が上方向に移動することで開口１６ａとポンプ室１２が連通し、液体が導入路１６からポンプ室１２に導入される。液体は、プランジャ１３の引き上げによりポンプ室１２内が負圧になることにより生じる吸引力と、圧力調整手段１９によるシリンジ１８内および導入路１６内の液体への加圧により生じる力により、ポンプ室１２に導入される。なお、液体が低粘度（例えば粘度が０．０００８～０．０５Ｐａ・ｓ程度の液体）の場合には、圧力調整手段１９による加圧は不要であり、吸引力のみでポンプ室１２に液体が導入することも可能である。プランジャ１３が第１の位置Ｐ１に到達すると、液体が、少なくとも第２の位置Ｐ２と第１の位置Ｐ１との間の空間Ｓ１、すなわち本実施形態ではポンプ室１２の導出路１５の上端１５ａと第１の位置Ｐ１との間の空間Ｓ１に充填された状態となる。また、液体は導出路１５にも導入され、プランジャ１３が上方向の移動している間に導出路１５から液体が導出されてもよい。

プランジャ１３の移動前には第２の位置Ｐ２とポンプ室１２内の第４の位置Ｐ４との間の空間Ｓ３、すなわち導出路１５の上端１５ａと第４の位置Ｐ４との間の空間Ｓ３には空気が存在するが、プランジャ１３の引き上げが開始されるとすぐに導入路１６の開口１６ａから液体が導入され、空間Ｓ１の空気は液体の重力や圧力調整手段１９により液体に加わる圧力により下側に押されて導出路１５から出て行く。制御部２０が圧力調整手段１９の動作を制御することで、シリンジ１８内および導入路１６内の液体に加わる圧力は、プランジャ１３の上方向への移動による吸引力により空間Ｓ３にある空気が気泡として液体に混入することが防がれるような圧力に調整される。なお、低粘度の液体がポンプ室１２に導入される場合には、圧力調整手段１９による加圧は不要であり、液体の自重のみで空気が導出路１５から出ていくことも可能である。

上記の構成によれば、初期時液体導入動作において、空間Ｓ３にある空気を液体により導出路１５から押し出しながら、液体をポンプ室１２内に導入する。空気は少なくとも液体の自重により下に押されて導出路１５から押し出されるため、空気が液体に混入しにくい。また、ポンプ室１２内の導入路１６の開口１６ａと導出路１５との間の距離Ｌ２が短く、導入路１６の開口１６ａと導出路１５との間の空間Ｓ３の容積も小さいため、空間Ｓ３に含まれる空気の量は少ない。初期時液体導入動作においては、この空間Ｓ３にある空気は液体により導出路１５から押し出されるが、押し出す空気の量が少なくてすむため、確実に空気をポンプ室１２から押し出すことができ、ポンプ室１２に導入された液体に気泡が混入しにくい。また、液体に気泡が混入しにくいので、液体吐出動作の前に気泡が混入した液体を吐出して廃棄する捨て動作が少ないか、捨て動作を行う必要がなく、液体の無駄を少なくすることができる。

また、本実施形態においては、プランジャ１３の第４の位置Ｐ４をプランジャ１３の下端１３ａが導入路１６の開口１６ａの下端１６ｃとほぼ同じ位置となるように設定しているため、プランジャ１３の上方向への移動を開始するとすぐに開口１６ａがポンプ室１２と連通して液体がポンプ室１２に導入される。このため、空間Ｓ３内の空気を確実に導出路１５から押し出すことができる。

また、プランジャ１３の第１の位置Ｐ１への上方向への移動とともに液体のポンプ室１２への導入を行っているので、プランジャ１３を引き上げた後にポンプ室１２へ液体を導入する場合に比べて液体の導入に必要な時間が短くなる。

（液体吐出動作）
次に、初期時液体導入動作後であってポンプ室１２に液体が十分に充填された状態において、導出路１５からワークや吐出対象物に向けて所望量の液体を導出する動作（液体吐出動作）について説明する。プランジャ１３は第１の位置Ｐ１にある。制御部２０は、導入路１６の弁１７を閉にする。この状態で制御部２０はプランジャ１３を所定の距離だけ下に向けて移動させる。プランジャ１３により液体に加わる圧力により、液体は導出路１５を通って吐出される。プランジャ１３が下方向に移動する速度および上下方向の移動距離は液体の種類や液体が吐出される対象物に応じて調整される。液体の吐出は、プランジャ１３が第３の位置Ｐ３に到達するまで行われる。プランジャ１３は、一度の吐出で第１の位置Ｐ１から第３の位置Ｐ３に移動してもよく、吐出を繰り返して第３の位置Ｐ３に移動してもよい。

導入路１６の弁１７は閉となっているので、プランジャ１３が液体を加圧するときに導入路１６に液体が浸入することがなく、液体は確実に導出路１５から吐出される。

（液体導入動作）
次に、液体吐出動作後にポンプ室１２内に充填された液体が少なくなった状態においてポンプ室１２に液体を導入する動作（液体導入動作）について説明する。プランジャ１３は第３の位置Ｐ３にあり、第３の位置Ｐ３と第２の位置Ｐ２との間の空間Ｓ２、すなわち本実施形態では第３の位置Ｐ３と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ２には液体が充填された状態である。制御部２０は導入路１６の弁１７を開にし、プランジャ１３を第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１まで上方向に移動させる。第３の位置Ｐ３は導入路１６の開口１６ａより上にあるので開口１６ａは塞がれておらず、プランジャ１３の引き上げにより液体は導入路１６の開口１６ａからポンプ室１２に導入される。液体は、プランジャ１３が引き上げられることによってポンプ室１２内が負圧になることによる吸引力と、圧力調整手段１９によるフランジ内および導入路１６内の液体への加圧により生じる力により、ポンプ室１２に導入される。

プランジャ１３が第１の位置Ｐ１に到達すると、液体がポンプ室１２の導出路１５の上端１５ａと第１の位置Ｐ１との間の空間Ｓ１に充填された状態となる。なお、制御部２０が圧力調整手段１９の動作を制御し、シリンジ１８内および導入路１６内の液体に加わる圧力を、プランジャ１３の上方向への移動による吸引力により導出路１５から空気が液体に混入することが防がれるような圧力に調整してもよい。なお、液体導入動作においても、低粘度の液体がポンプ室１２に導入される場合には、圧力調整手段１９による加圧は必ずしも必要ではない。

液体導入動作においては、第３の位置Ｐ３と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ２および導出路１５には既に液体が充填されているため、液体のポンプ室１２への導入とともに、空間Ｓ２および導出路１５にある液体の少なくとも一部が導出路１５から導出される。これにより、導出路１５から空気がポンプ室１２内に混入することが防がれる。

また、従来技術においては液体導入時にプランジャを引き上げるためにノズル部から空気を吸い込んでしまい、空気とともに異物や液体の粘性が高まった増粘物を吸い込むことがある。これらの異物や増粘物は導出路１５やポンプ室１２の詰まりの原因となる。本実施形態では、初期時液体導入動作および液体導入動作においては、導出路１５から空気とともに異物や増粘物を吸い込むことが防がれ、異物や増粘物による詰まりが生じにくい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（プランジャ１３の下端面１３ｂの他の実施形態）
図４（Ａ）、図４（Ｂ）にプランジャ１３の下端面１３ｂの他の実施形態を示す。図１～図３の実施形態では、プランジャ１３の下端面１３ｂは、プランジャ１３が進退動作する方向に直交する面に平行な平坦面であったが、プランジャ１３の軸方向に直交する面に対して斜めに傾いた面から形成されていてもよい。図４（Ａ）に示すように、導入路１６の軸線とプランジャ１３の軸線とを含む平面に沿う断面において、斜めに傾いた下端面１３ｂは導入路１６の開口１６ａを向いており、下端面１３ｂとプランジャ１３の軸方向と直交する方向（図４（Ａ）における左右方向）との間の角度αは１０度以上、７０度以下に設定される。その他の構成については、図１の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。

上記の構成によれば、初期時液体導入動作において、プランジャ１３が引き上げられて液体が導入路１６の開口１６ａからポンプ室１２内に導入されると、プランジャ１３の下端１３ａにある空気が液体によりプランジャ１３の下端面１３ｂに沿って斜め下向きに押され、下方向に向かい導出路１５から出て行く。このため、空間Ｓ３の特にプランジャ１３の下端１３ａ付近にある空気を確実にポンプ室１２から押し出すことができる。

また、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ１３の下端面１３ｂは、プランジャ１３の軸を中心として開口１６ａ側（図４（Ｂ）における右側）を平坦面１３ｃとし、開口１６ａ側と反対側をプランジャ１３の軸方向に直交する面に対して斜めに傾いた面１３ｄとしてもよい。斜めに傾いた面１３ｄは導入路１６の開口１６ａを向いており、面１３ｄとプランジャ１３の軸方向と直交する方向との間の角度αは１０度以上、８０度以下に設定される。その他の構成については、図１の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。

上記の構成によっても、空間Ｓ３のプランジャ１３の下端１３ａ付近にある空気は斜めに傾いた面１３ｄに沿って斜め下向きに押され、導出路１５から出て行くため、空気を確実にポンプ室１２から押し出すことができる。

なお、本実施形態では斜めに傾いた面１３は平坦面であるが、面１３は曲面でもよく、曲面と平坦面とを含んでいてもよい。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態は、図５に示すように、図１～図４のいずれかの実施形態の液体供給装置１０の導出路１５の下端にジョイント部２１を介してニードル２２（「ノズル」、「ディスペンサ」とも呼ばれ、これらを総称として本明細書では「ニードル」という。）が接続された液体吐出装置４０である。この液体吐出装置４０において、導出路１５からの液体の導出を止めるための封止手段２３を備えていてもよい。

図５の実施形態においては、液体吐出装置４０のニードル２２の下端に封止手段２３が着脱自由に取付けられている。本実施形態では封止手段２３はニードル２２の下端を封止するキャップであるが、封止手段２３はキャップに限定されず、導出路１５からの液体の導出を止めることが可能であればどのような形態でもよく、例えば、導出路１５を開閉する弁であってもよい。液体導入動作において、液体がポンプ室１２から導出路１５を通って流出しないため、液体が無駄になるのを防ぐことができる。その他の構成については、図１の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。

また、液体吐出装置４０のニードル２２は内部の液体流路の径が小さい。従来技術のように、液体導入時に空気とともに異物や増粘物を吸い込むと、特にニードル２２に詰まりが生じ易くなる。本実施形態では、初期時液体導入動作および液体導入動作においては、空気とともに異物や増粘物を吸い込むことが防がれるため、ニードル２２に異物や増粘物による詰まりが生じにくい。

なお、導出路１５にジョイント部２１やニードル２２を接続せずに、液体供給装置１０の導出路１５の下端に封止手段２３を直接取付けてもよく、導出路１５にジョイント部２１が接続された液体供給装置１０とし、ジョイント部２１の下端に封止手段２３を取付けてもよい。

（他の実施形態）
図６に示す実施形態の液体吐出装置４０は、液体供給装置１０に第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２が取付けられたものである。液体供給装置１０は、ポンプ室１２と、プランジャ１３と、導出路１５と、導入路１６と、弁１７と、弁駆動手段と、シリンジ１８と、圧力調整手段１９との各構成を含む組３０Ａ、３０Ｂを２組備えている。図６においては各部を示す符号の末尾にＡ、Ｂの符号を付して各部が属する組３０Ａ、３０Ｂを示している。以下の説明では、特に組３０Ａ、３０Ｂの区別が必要でない場合には、符号Ａ、Ｂを付していない。図６の実施形態では、１つのプランジャ駆動手段１４により各組３０Ａ、３０Ｂのプランジャ１３Ａ、１３Ｂを制御し、１つの制御部２０により圧力調整手段１９Ａ、１９Ｂ、弁１７Ａ、１７Ｂ、プランジャ１３Ａ、１３Ｂ等の各部の動作を制御しているが、各組３０Ａ、３０Ｂ毎にプランジャ駆動手段１４、制御部２０を備えていてもよい。なお、図６においては各組３０Ａ、３０Ｂのシリンジ１８、圧力調整手段１９の図示を省略している。

さらに、各組３０Ａ、３０Ｂの導出路１５Ａ、はそれぞれ第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂを介して混合部２５に接続されている。混合部２５は、各組３０Ａ、３０Ｂの導出路１５から導出される液体を混合するための部材であり、例えば混合エレメントを内部に備えている。混合部２５の下端には第２ジョイント部２１Ｃを介してニードル２２が接続されている。

図６の実施形態においては、液体吐出装置４０は、２種の液体を混合して吐出するものであり、例えば主剤と硬化剤とを混合することで硬化させる２液性接着剤を吐出する。この場合、各組３０Ａ、３０Ｂのポンプ室１２には性質の異なる液体（例えば主剤および硬化剤）が導入される。初期時液体導入動作では、各組３０Ａ、３０Ｂそれぞれにおいて、図１～図３の実施形態と同様に、プランジャ１３が第４の位置Ｐ４から第１の位置Ｐ１に向けて移動し、ポンプ室１２内の空気を押し出しながら、各液体がそれぞれのポンプ室１２に導入される。ポンプ室１２内の空気は、各導出路１５Ａ、１５Ｂ、第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、第２ジョイント部２１Ｃ、混合部２５、ニードル２２を通って液体吐出装置４０の外へ出て行く。

次に、液体吐出動作では、プランジャ１３が第１の位置Ｐ１から第３の位置Ｐ３に向けて移動し、各液体は所望の量が導出路１５から導出される。各液体は混合部２５で混合され、所望の混合比で混合された液体としてニードル２２から吐出される。

液体吐出動作後の液体導入動作では、プランジャ１３が第３の位置Ｐ３から第１の位置Ｐ１に向けて移動しポンプ室１２に液体が導入される。このとき、第３の位置Ｐ３と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ２および導出路１５に存在する液体、および導入路１６から導入された液体の一部は導出路１５から導出されて、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２に流れる。しかし、このような液体導入動作において導出された液体は、液体吐出動作時とは異なり導出量が調整されていないため、これらを混合しても所望の混合比で混合された液体とはならない。このため、次の液体吐出動作の開始前に、プランジャ１３を下方向に移動させ、混合部２５および第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２内にある液体をニードル２２から吐出して廃棄する。

上記の実施形態によれば、種類の異なる複数の液体を混合して吐出する液体吐出装置４０において、液体のポンプ室１２への液体の導入時に液体に気泡が混入しにくくなる。

（他の実施形態）
図６の実施形態において、初期時液体導入動作および液体吐出動作後の液体導入動作において、ニードル２２の下端に封止手段２３を取付けてニードル２２から液体の導出を止めてもよい。封止手段２３の構成は図５に示す実施形態と同様であり、対応する構成に同一の符号を付すことで詳細な説明は省略する。

初期時液体導入動作においては、各組３０Ａ、３０Ｂの第４の位置Ｐ４と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ３、導出路１５、および第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２には空気が含まれているが、液体は存在しない。ニードル２２の下端に封止手段２３を取付けて、プランジャ１３を第４の位置Ｐ４から上方向に移動させると、液体が導入路１６からポンプ室１２に導入される。このとき液体は、ポンプ室１２内の空気を押し出し、空気は第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２等の内部に圧縮した状態で溜まる。初期時液体導入動作の完了後、液体吐出動作の前に、封止手段２３を取り外し、プランジャ１３をニードル２２から液体が吐出されるまで下方向に移動させる。これにより、第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２等の内部の空気を完全に押し出す。その後、液体吐出動作を開始する。

プランジャ１３が第３の位置Ｐ３まで到達すると、液体吐出動作を停止し液体導入動作を行う。ニードル２２に封止手段２３を取付ける。液体導入動作の開始時には、各組３０Ａ、３０Ｂの第３の位置Ｐ３と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ２、導出路１５および第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂにはそれぞれ種類の異なる液体が充填され、混合部２５および第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２内には、所望の混合比で混合された液体が充填されている。封止手段２３により空間Ｓ３より下側にある液体は導出されず、各組３０Ａ、３０Ｂのポンプ室１２にはそれぞれシリンジ１８から導入路１６を介して各液体が導入される。

この構成によれば、初期時液体導入動作時、液体導入動作時に液体がニードル２２から吐出されないため、混合部２５および第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２内の液体は所望の混合比で充填された状態を保っており、液体が無駄になることがない。その他の構成については、図１の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。

（他の実施形態）
液体供給装置１０は図６の実施形態から第１ジョイント部２１Ａ、２１Ｂ、混合部２５、第２ジョイント部２１Ｃ、ニードル２２を取り除いた形態であってもよい。すなわち、ポンプ本体１１に、複数の組３０Ａ、３０Ｂのポンプ室１２と、プランジャ１３と導出路１５と、導入路１６と、弁１７と、弁駆動手段とが組み込まれたものである。この場合、組３０Ａ、３０Ｂの導入路１５にシリンジ１８と、圧力調整手段１９とがそれぞれ接続され、一つのプランジャ駆動手段１４で同時に各組３０Ａ、３０Ｂのプランジャ１３を動作させており、１つの制御部２０により圧力調整手段１９Ａ、１９Ｂ、弁１７Ａ、１７Ｂ、プランジャ１３Ａ、１３Ｂ等の各部の動作を制御している。

一つのプランジャ駆動手段１４で同時に各組３０Ａ、３０Ｂのプランジャ１３を動作させるため、液体供給装置１０は種類の異なる複数の液体を同時に供給することができる。また、各組３０Ａ、３０Ｂのポンプ室１２の直径およびプランジャ１３の直径が異なるように設定した場合には、液体吐出動作において一つのプランジャ駆動手段１４でプランジャ１３を同じ距離下方向に移動させて、各組３０Ａ、３０Ｂの導出路１６から吐出する液体の量を異ならせることができる。

（他の実施形態）
図７に本発明の他の実施形態を示す。図７に示す実施形態の液体供給装置１０では、プランジャ１３の内部に導入路１６が形成され、プランジャ１３の下端面１３ｂに前記導入路１６の開口１６ａが形成される。プランジャ１３は円筒形状を有し、プランジャ１３の上端は導入路本体２４と連結され、導入路本体２４内に形成された流路とプランジャ１３の内部空間とは連通して導入路１６を構成している。導入路本体２４内には、導入路１６を開閉するための弁１７が設けられている。導入路本体２４はプランジャ１３とともに進退方向に移動自由である。少なくとも初期時液体導入動作の開始時において、プランジャ１３は第５の位置Ｐ５にある。第５の位置Ｐ５とは、プランジャ１３の下端面１３ｂに形成された導入路１６の開口１６ａと第２の位置Ｐ２との間の距離Ｌ２が、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間の距離Ｌ１の３分の１以下となる位置である。第１の位置Ｐ１とは、図１に示すように、プランジャ１３の下端１３ａが最も上側となる位置である。プランジャ１３は第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を移動自由である。その他の構成については、図１の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。

初期時液体導入動作の開始直前においては、導入路１６の弁１７は閉であり、プランジャ１３は第５の位置Ｐ５にある。初期時液体導入動作の開始時に導入路１６の弁１７は開となり、液体は、圧力調整手段１９によるフランジ内および導入路１６内の液体への加圧により生じる力により、プランジャ１３の下端面１３ｂに形成された導入路１６の開口１６ａからポンプ室１２内に導入される。同時に、プランジャ１３は第５の位置Ｐ５から第１の位置Ｐ１に向けて引き上げられる。プランジャ１３が第１の位置Ｐ１に到達すると、ポンプ室１２の導出路１５の下端と第１の位置Ｐ１との間の空間Ｓ１に充填された状態となる。ポンプ室１２内の第５の位置Ｐ５と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ４には空気が存在するが、プランジャ１３の引き上げが開始されるとすぐに導入路１６の開口１６ａから液体が導入され、空間Ｓ４の空気は液体により下側に押されて導出路１５から出て行く。

液体吐出動作においては、導入路１６の弁１７を閉とし、プランジャ１３を第１の位置Ｐ１から所定の距離だけ下に向けて移動させる。プランジャ１３により液体に加わる圧力により、液体は導出路１５を通って吐出される。液体吐出動作は、プランジャ１３が第５の位置Ｐ５に到達するまで行われる。

次に、液体導入動作においては、導入路１６の弁１７を開にし、プランジャ１３を第５の位置Ｐ５から第１の位置Ｐ１まで上方向に移動させる。圧力調整手段１９によるフランジ内および導入路１６内の液体への加圧により生じる力により、導入路１６の開口１６ａからポンプ室１２に導入される。このとき、第５の位置Ｐ５と導出路１５の上端１５ａとの間の空間Ｓ４および導出路１５には既に液体が充填されており、少なくとも液体の自重によりこれらの液体が導出路１５から導出される場合がある。また、導入路１６から導入された液体の一部が導出路１５から導出されることもある。

上記の構成によっても、初期時液体導入動作および液体導入動作において、液体に空気による気泡が混入するのを防ぐことができる。なお、液体吐出装置４０として、図７の実施形態の導出路１５の下端にジョイント部２１を介してニードル２２を備えたものであってもよく、ニードル２２に封止手段２３を取付けてもよい。封止手段２３については図５の実施形態と同一であるため説明を省略する。

なお、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。「同じ」、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。四角形状、円形の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。「平行」「直交」とは、実質的に「平行」「直交」であることを意味し、厳密に「平行」「直交」な状態だけでなく、数度程度の誤差を含む意味である。

１０ 液体供給装置
１１ ポンプ本体
１３ プランジャ
１３ｂ 下端面
１４ プランジャ駆動手段
１５ 導出路
１６ 導入路
１６ａ 開口
１７ 弁
１８ シリンジ
１９ 圧力調整手段
２０ 制御部
Ｌ１ プランジャの第１の位置と導出路との間の距離
Ｌ２ 導入路の開口と導出路１との間の距離
Ｐ１～Ｐ４ 第１～第４の位置
３０Ａ、３０Ｂ 組
４０ 液体吐出装置

Claims (8)

1. 内部にポンプ室が形成されたポンプ本体と、
   前記ポンプ室に対して進退動作するプランジャと、
   前記プランジャを進退動作させる駆動手段と、
   前記ポンプ室の一端側に設けられ、前記ポンプ室の液体を導出するための導出路と、
   前記導出路より他端側に前記ポンプ室と連通する開口を有し、前記ポンプ室へ液体を導入するための導入路と、を備え、
   前記導入路の開口から前記ポンプ室に液体を導入する動作の開始時に、前記プランジャが最も一端側にある第２の位置と前記導入路の開口との間の距離は、前記第２の位置と前記プランジャが前記ポンプ室の最も他端側にあるときの第１の位置との間の距離の３分の１以下であり、
   前記導入路の開口は、前記導入路より他端側であって前記ポンプ室の内面に形成され、
   前記プランジャの前記ポンプ室内に位置する下端面は、少なくとも前記プランジャが進退動作する方向に直交する面に対して斜めに傾いた平坦面を有し、
   前記斜めに傾いた平坦面は、前記導入路の開口の側を向く、液体供給装置。
2. 前記導入路を開閉する弁をさらに備え、
   前記導出路から液体を導出する動作において、前記弁により前記導入路は閉じられ、前記プランジャは、前記第１の位置と、前記導入路の開口の上に位置する第３の位置との間を移動自由である、請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記ポンプ室に液体が収容されていない状態から前記ポンプ室に液体を導入する動作において、前記プランジャは、前記第１の位置と、前記プランジャが前記導入路の開口を塞ぐ第４の位置との間を移動自由である、請求項１に記載の液体供給装置。
4. 前記ポンプ室と、前記プランジャと、前記導入路と、前記導出路とを含む組を複数備える、請求項１に記載の液体供給装置。
5. 前記導出路から液体の導出を止めるための封止手段をさらに備える、請求項１に記載の液体供給装置。
6. 前記導入路に接続され、液体が収容されるシリンジと、
   前記シリンジ内の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記圧力調整手段と、前記弁の動作と、前記プランジャの動作を制御する制御部とをさらに備える、請求項２に記載の液体供給装置。
7. 請求項１に記載の液体供給装置の前記導出路にニードルが接続された液体吐出装置。
8. 前記ニードルから液体の導出を止めるための封止手段をさらに備える、請求項７に記載の液体吐出装置。

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