JP2008036619A

JP2008036619A - シリンジを用いたエア圧送式液体吐出方法とその装置

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Publication number: JP2008036619A
Application number: JP2006240810A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakamura; 稔中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】水頭差による吐出量変化を無視することができ、ヒーター等の設置が容易であり、コスト的にも安価に対応することができ、圧力、時間の調整の単純化の図れるシリンジを用いたエア圧送式液体吐出方法とその装置を提供する。
【解決手段】三方弁７の１の位置で大容量のシリンジ１と小容量のシリンジ９とが連結されるとともにエア管路が閉止され、三方弁７の２の位置で小容量のシリンジ９とエア管路とが連結されるとともに大容量のシリンジ１が閉止され、しかも三方弁７の１の位置で大容量のシリンジ１内がエアで加圧されることで、大容量のシリンジ１内の液は小容量のシリンジ９内に流入して充填され、その後三方弁７の２の位置でエア管路より圧力と時間の制御されたエアが導入されることで、前記小容量のシリンジ９内に充填された液がノズルより吐出することを繰り返すことで、分注を繰り返えす。
【選択図】図１

Description

薬品、接着剤、ペースト等を充填したシリンジの液体を分析、液送塗布に使用するシリンジを用いたエア圧送式液体吐出方法とその装置に関する。

従来、エア圧送式液体吐出装置は、ペースやエポキシ樹脂等を充填したシリンジに時間と圧力を制御した加圧エアをシリンジ内に導入し、シリンジ吐出口に装着したノズルより液を吐出する構成である。

上記従来のエア圧送式液体吐出装置においては、
▲１▼液の吐出を続けると、シリンジ内の液量が減少するに連れて吐出量が減少する。（水頭差による吐出量の増減）
▲２▼シリンジ内の液の粘度変化により吐出量が増減する。（冷凍保存している液は室温になるまで粘土変化が大）
▲３▼シリンジは液の容器であると同時に液を圧送吐出するため、肉厚を厚くしたり、精度よく形成するので高価である。しかもほとんどの場合液を使い切るとシリンジ毎廃却してしまうという問題点があった。

この問題を解決するために現状では、シリンジに圧力センサーや液面センサー等を設けるような種々の補正手段をとることで解決している。

また、シリンジの大きさを小さくすると必要空気量が少量になり、液量の多少に関わらず瞬時に圧力が設定値に達する。また粘度も速やかに常温に達する。

しかしながら、上記圧力センサーや液面センサー等を設けるような種々の補正手段は技術的な難易度が大きく実用的でなく、しかもコストが高価になるという欠点があった。

また、シリンジの大きさを小さくすると充填した液がすぐ無くなりシリンジの交換頻度が多くなり、作業効率が悪く、シリンジの廃棄物が増えるという問題点があった。

そこで、本発明は、水頭差による吐出量変化を無視することができ、ヒーター等の設置が容易であり、コスト的にも安価に対応することができ、圧力、時間の調整の単純化の図れるシリンジを用いたエア圧送式液体吐出方法とその装置を提供することを課題とする。

本発明は従来の上記課題を解決するために、三方弁の３個のポートに大容量のシリンジと小容量のシリンジとエア管路を連結することで、三方弁の１の位置で大容量のシリンジと小容量のシリンジとが連結されるとともにエア管路が閉止され、三方弁の２の位置で小容量のシリンジとエア管路とが連結されるとともに大容量のシリンジが閉止され、しかも三方弁の１の位置で大容量のシリンジ内がエアで加圧されることで、大容量のシリンジ内の液は小容量のシリンジ内に流入して充填され、その後三方弁の２の位置でエア管路より圧力と時間の制御されたエアが導入されることで、前記小容量のシリンジ内に充填された液がノズルより吐出することを繰り返すことで、分注を繰り返して行うことを特徴とする。

シリンジ内に加圧エアを導入してノズルより液を吐出するエア圧送式液体吐出装置において、シリンジを大容量のシリンジと小容量のシリンジで形成し、前記大容量のシリンジと小容量のシリンジとが１の位置で連通され、２の位置で小容量のシリンジと加圧用のエア管路とが連通されるように３個のポートの設けられた三方弁と、１の位置で大容量のシリンジ内にエアを加圧し、２の位置でエア管路を介して小容量のシリンジ内に供給されるエアの圧力を調整し、且つそれそれの駆動タイミングを制御する制御装置とが設けられていることを特徴とする。

発明の作用・効果

本発明のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置は、先ず三方弁の３個のポートに大容量のシリンジと小容量のシリンジとエア管路をそれぞれ連結する。この際、三方弁の１の位置で大容量のシリンジと小容量のシリンジとが連結されるとともにエア管路が閉止されるように連結し、また三方弁の２の位置で小容量のシリンジとエア管路とが連結されるとともに大容量のシリンジが閉止されるように連結する。

次に、上記三方弁の３個のポートにそれぞれ連結した後、三方弁を１の位置にして大容量のシリンジ内のエアを加圧することで、大容量のシリンジ内の液を小容量のシリンジ内に流入して充填する。その後、三方弁を２の位置にして、圧力と時間とを制御したエアをエア管路を介して小容量のシリンジ内に導入し、シリンジ内に充填された液をノズルより吐出する。小容量のシリンジ内の液を数十回から数百回に分けて分注し、小シリンジ内の液が無くなると再び上記三方弁を１の位置し、再度大容量のシリンジ内の液を小容量のシリンジ内に流入して充填する。上記各作用を繰り返すことで、ノズルよりの分注を繰り返して行う。

このように、大容量のシリンジのエアの加圧、小容量のシリンジのエアの加圧、三方弁の１の位置又は２の位置の切り換えを制御装置で制御することでスムーズな作業を確保することができる。

制御の具体的な手順は、三方弁を切換えて加圧エアを一定時間（小容量のシリンジに液が充満する時間）大容量のシリンジに供給し、次に三方弁を切り換えて加圧エアを一定時間（小容量のシリンジ内の液がノズルより所要量吐出する時間）を小容量のシリンジに供給する。小容量のシリンジ内の液が無くなるまで加圧エアを供給することを繰り返す。再び大容量のシリンジのエア加圧、三方弁の切り換えを行うことである。

好ましい実施の形態

実施例１は本発明のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置であり、その詳細について図面１を用いて説明する。

図面１はシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置を示す概略説明図である。

エア圧送式液体吐出装置は、広く流通している市販品で、ペースト、樹脂等を充填して供給される大容量のシリンジ１と、大容量のシリンジ１の容積の５分の１より小さい小容量のシリンジ９と、加圧エア配管１１とから構成され、大容量のシリンジ１は連結具８を介して、小容量のシリンジ９は連結具１０を介して、加圧エア配管１１は連結具１２を介して三方弁７に連結されている。前記三方弁７のローター１３には回転位置により、大容量のシリンジ１と小容量のシリンジ９とが連通され、加圧エア配管１１が閉止される１の位置と、小容量のシリンジ９と加圧エア配管１１とが連通され、大容量のシリンジ１が閉止されの２の位置を選択する管路１５が刻設されている。また、それぞれの回転位置はローター１３とエア駆動回転装置１４で回転位置を決める。

前記大容量のシリンジ１の開放端は加圧エア導入具２が連結されている。

前記小容量のシリンジ９は先端に吐出ノズル５が装着され、後端は連結具１０と着脱容易な連結部１６が設けられている。

前記加圧エア配管１１、加圧エア導入具２及びエア駆動回転装置１４はそれぞれ一つの筺状の制御盤２５によりその圧力、回転位置が制御されている。

前記制御盤２５は、加圧エア配管１１に接続されたソレノンドバブル２０と、加圧エア導入具２及びエア駆動回転装置１４に接続されたソレノンドバブル２１と、それぞれのソレノンドバブル２０、２１に接続され、加圧する圧力を調整するための圧力調整部２２と、圧力調整部２２に接続され、前記それぞれの動きを制御するための制御部２３と、制御部２３に接続され電源、コネクター等の附属部品からなる附属機能部２４とから構成されている。

前記加圧エア配管１１はソレノンドバブル２０に接続され、三方弁７のローター１３の２の位置で小容量のシリンジ９内への加圧又は大気開放を制御している。また、加圧エア導入具２はソレノンドバブル２１に接続され、三方弁７のローター１３の１の位置で大容量のシリンジ１の加圧又は大気開放を制御する。また、エア駆動回転装置１４はソレノンドバブル２１に接続され、１の位置及び２の位置の三方弁７のローター１３の位置を決める。

本発明は、シリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置は上記のように構成され、次にエア圧送式液体吐出装置の作用について記載する。

先ず、三方弁７の管路１５を大容量のシリンジ１と小容量のシリンジ９を連通する１の位置に切り換えると同時に、大容量のシリンジ１内に加圧エア導入具２を介して加圧エアを導入することで、大容量のシリンジ１内の液を小容量のシリンジ９内に送り出し、小容量のシリンジ９に液を充填する。

次に、液が充填できたらソレノンドバブル２１を切り換え、大容量のシリンジ１への加圧を停止すると共に三方弁７の位置を小容量のシリンジ９と加圧エア配管１１を連通する２の位置に切り換える。

次に、圧力調整部２２で加圧力を調整し、制御部２３で加圧時間を設定した電気信号をソレノンドバブル２０に付加し、加圧エアを小容量のシリンジ９内に導入すると、小容量のシリンジ９内は加圧エアが瞬時に設定圧まで上昇し、設定加圧時間の間小容量のシリンジ９内の液を吐出ノズル５より適量吐出する。その後、電気信号が無くなるとソレノンドバブル２０は元の位置に切り換り吐出を終了する。このようにして小容量のシリンジ９内の液を分注し、小容量のシリンジ９内の液がなくなったら、再度ソレノンドバブル２１を切り換え、三方弁７をエア駆動回転装置１４で駆動し、大容量のシリンジ１内の液を小容量のシリンジ９内に充填する。実施例１では少なくとも大容量のシリンジ１内の液が５回繰り返して小容量のシリンジ９内に充填されることとなる。

上記三方弁７の管路１５を１の位置し大容量のシリンジ１内の液を小容量のシリンジ９内に充填し、三方弁７の管路１５を２の位置し小容量のシリンジ９内の液を吐出ノズル５より吐出することを繰り返すことで分注することが可能となる。

本発明の利点は、小容量のシリンジ９の空間体積変化が小さいので水頭差による吐出量変化をほとんど無視できる。

小容量のシリンジ９の外径や体積が小さいので、冷凍保存されていた液は速やかに常温に戻りる。またヒーターや液面センサー等の設置が容易になる。

大容量のシリンジ１は液の貯蔵のみの役割なので、吐出機能への配慮が不要である。すなわちチャウブ状の容器でも適応でき、安価に提供できることとなる。

大容量のシリンジ１、小容量のシリンジ９と共に三方弁７と連結具８、連結具１０で直結しているから液の流れがスムーズで、かつ流れ抵抗が変わらない。

従来大容量のシリンジ１は液量毎に多くの容量のものを取り揃えているが、単純化することが可能となる。

従来シリンジ交換毎にノズル５の位置調整を必要としたが、大容量のシリンジ１のみの交換で済み、ノズル５の調整を必要としない。

エポキシ樹脂液の様に反応の進行とともに粘度変化の成ずる液の場合、従来は加圧エアの圧力、時間を調整する時期が難しかった。実施例１の場合だと小容量のシリンジ９への液充填毎に加圧エアの調整を行うことで調整の単純化を計れる。

大容量のシリンジ１内に攪拌羽根を挿入したり、液循環のポートを設置するなどの充填する液に容易に対応することができる。

小容量のシリンジ９で吐出している間に大容量のシリンジ１を交換することができる。

実施例２は本発明のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置であり、図面２を用いて説明する。

図２はシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置を示す概略説明図である。

上記実施例１ではＴ字形の管路１５の切り換えバルブを使用したが管路１５の形状はこれに限定されるものでなく、Ｌ字形の管路１５の場合であっても可能である。
次に、Ｌ字形の管路１５の場合について、説明する。

この場合上記実施例１の三方弁７と三方ボールバルブを置き換えるのみで作用、効果においては相違点のみ記載し、同一点については詳述は省略する。制御盤２５は実施例１をそのまま使用する。

三方ボールバルブ３０のポート３１は大容量のシリンジ１と、ポート３２は小容量のシリンジ９と、ポート３３は加圧エア配管１１とそれぞれ連結する。

三方ボールバルブ３０の内部管路３５はＬ字形に刻設され、１の位置ではポート３１とポート３２が連通し、２の位置ではポート３３とポート３２が連通する。すなわち１の位置では大容量のシリンジ１と小容量のシリンジ９が連通し、２の位置では小容量のシリンジ９と加圧エア配管１１が連通する。

三方ボールバルブ３０はエア駆動回転装置３４で位置決めされ、エア駆動回転装置３４はソレノイドバルブ２１で駆動制御される。

実施例１と同じ利点が同様にあり、相違点としては実施例１より若干剛性があるので大容量のシリンジ１に大きなサイズを選定できるために、チュウブに入れた液体を吐出するためのカートリッジディスペンサーなどの装置ができるという利点がある。

実施例３は本発明のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置であり、図面３及び図面４を用いて説明する。

図３はシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置のシリンジ部分を示す概略一部断面説明図であり、図４は図３のＡ線による概略一部断面説明図である。

上記実施例の大容量のシリンジ１と小容量のシリンジ９とを一体成形した２段式のシリンジ４０を構成し、その中間（連結部）に２位置の切り換えバルブ４６が内蔵されている。

２段式のシリンジ４０は、大容量のタンク部４１と小容量の分注部４２とが一体成形され、分注部４２の先端にノズル部４４が形成され、タンク部４１の開放端には加圧エア導入部４８が装着されている。

分注部４２の上部壁面で円筒状に形成された切り換えバルブ４３の円周を半分程度包み込むようにして、回転自在に設置する。分注部４２の内径に露出する切り換えバルブ４３胴部に液送路４５を刻設し、該液送路４５の直角位置にエア導入路４６を刻設し、さらに外部端へ導通させる。エア導入路４６の露出端にエア継ぎ手ポート４７を刻設する。

切り換えバルブ４３には、回転位置決め機構４９が外側に設置されている。切り換えバルブ４３と回転位置決め機構４９の連結は簡単に着脱可能（例えば分離形のカップリング）に構成する。

切り換えバルブ４３は、１の位置でタンク部４１と分注部４２を液送路４５で連通し、９０度回転した２の位置で分注部４２とエア継ぎ手ポート４７をエア導入部４６で連通する。液送路４５とエア導入部４６は分注部４２に連通しないとき分注部４２の壁面で閉止される。

上記実施例１と同様の制御盤２５を連結して全体を操作する。

上記のような一体成形した２段シリンジ４０は安価に製造でき、切り換えバルブ４３と組付けて供給でき、複雑な段差や接合部の無い吐出装置は液の流れがスムーズで洗浄も容易である。

また、色、薬液、血液等汚染で再使用が出来ない液の吐出装置に最適に使用することができる。

上記実施例では、切り換えバルブ４３は回転により位置を変えているが、直線往復運動で位置を変える構造のものも容易に提供できる。この場合液送路をシリンジの壁面で閉止するのに壁面の肉厚を要する。

上記実施例１、２、３は小容量のシリンジ９の上から液を充填しているが、下から充填する実施例を次に詳述する。

図５はシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置のシリンジ部分を示す概略説明図である。

三方弁５０は大容量のシリンジ５１との連結具５２、小容量のシリンジ５３との連結具５４、ノズル５５との連結具５６を設け、三方弁５０のローター５７は、回転位置により大容量のシリンジ５１と小容量のシリンジ５３を連結する１の位置と、小容量のシリンジ５３とノズル５５を連結する２の位置の２位置を選択する管路５８を刻設している。

ローター５７はエア駆動回転装置５９で回転位置決めする。

制御は実施例１と同じ制御盤２５を用いて、大容量のシリンジ５１の後端に加圧エア導入部６０を設置して圧力配管２６と連結し、小容量のシリンジ５３の後端に加圧エア導入具６１を設置して圧力配管１１と連結する。

ローター５７の前記１の位置で大容量のシリンジ５１と小容量のシリンジ５３が管路５８で導通し、圧力配管２６に、圧力と導入時間を制御盤２５で設定した圧力エアを導入すると、大容量のシリンジ５１内の液は小容量のシリンジ５３の満タン分が小容量のシリンジ５３の下から送り込まれる。この時小容量のシリンジ５３の上方はソレノイドバルブ２０を通して大気開放されているので液は抵抗なく充填でき、気泡を残すことも無い。

ローター５７の前記２の位置で小容量のシリンジ５３とノズル５５が導通し、圧力配管１１に、圧力と導入時間を制御盤２５で設定した圧力エアを導入すると、小容量のシリンジ５３内の液は所要量がノズル５５より吐出することとなる。

小容量のシリンジ５３は圧肉のフッソ樹脂等で成形すると、加圧による膨張を小さくして高精度吐出が計れ、内壁面に付着する液を極力少なくすることができる。

加圧エア導入具６１内にフィルターを設置し、小容量のシリンジ５３内の液が圧力配管１１内に進入しないようにすることもできる。

は実施例１のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置を示す概略説明図は実施例２のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置を示す概略説明図は実施例３のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出裝置を示す概略一部断面説明図は図３のＡ線による概略一部断面説明図は実施例４のシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置を示す概略説明図

符号の説明

１…大容量のシリンジ、７…三方弁、９…小容量のシリンジ、２５…制御盤、４０…２段シリンジ、４１…タンク部、４２…分注部、４３…切り換えバルブ

Claims

三方弁の３個のポートに大容量のシリンジと小容量のシリンジとエア管路を連結することで、三方弁の１の位置で大容量のシリンジと小容量のシリンジとが連結されるとともにエア管路が閉止され、三方弁の２の位置で小容量のシリンジとエア管路とが連結されるとともに大容量のシリンジが閉止され、しかも三方弁の１の位置で大容量のシリンジ内がエアで加圧されることで、大容量のシリンジ内の液は小容量のシリンジ内に流入して充填され、その後三方弁の２の位置でエア管路より圧力と時間の制御されたエアが導入されることで、前記小容量のシリンジ内に充填された液が先端のノズルより吐出することを繰り返すことで、分注を繰り返して行うことを特徴とするシリンジを用いたエア圧送式液体吐出方法
シリンジ内に加圧エアを導入してノズルより液を吐出するエア圧送式液体吐出装置において、シリンジを大容量のシリンジと小容量のシリンジで形成し、前記大容量のシリンジと小容量のシリンジとが１の位置で連通され、２の位置で小容量のシリンジと加圧用のエア管路とが連通されるように３個のポートの設けられた三方弁と、１の位置で大容量のシリンジ内にエアを加圧し、２の位置でエア管路を介して小容量のシリンジ内に供給されるエアの圧力を調整し、且つそれそれの駆動タイミングを制御する制御装置とが設けられていることを特徴とするシリンジを用いたエア圧送式液体吐出装置。