JP2003227460A - ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】定量の流体を吸引及び吐出できるとともに、複
雑な構造を持たずに流路の切り換えが行えるピストンポ
ンプの提供。 【解決手段】有底筒状のシリンダー１１内部に収容した
ピストン１２を往復動作させ、シリンダー奥部の加減圧
室１３に連通されたポートから流体の吸引及び吐出を行
うピストンポンプにおいて、シリンダー１１は、ピスト
ン１２を回転自在に収容するとともにシリンダー周壁に
吸引ポート１４及び吐出ポート１５ａ〜１５ｅを備え、
ピストン１２は、加減圧室１３と連通するとともに、ピ
ストンを回転させることにより、吸引ポート１４或いは
吐出ポート１５と選択的に連通される接続溝１６を備
え、接続溝１６を介して選択されたポートのみが加減圧
室１３と連通されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダー内部に
収容したピストンを往復動作させ、定量の流体を吸引及
び吐出させるとともに流路の切換が可能なピストンポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】ピストンポンプは、自動調色機やクロマ
トグラフィ等の装置において塗料や試料等の流体を定量
吸引するための定量ポンプとして、複数の流路と切換自
在に連通した切替弁に接続して使用される。このように
構成すれば、一つの液体槽より定量の流体を吸引し、そ
れを他の流路に吐出（供給）するような場合に、図７に
示すように、液体槽１に連通した吸引流路２とピストン
ポンプ３とを接続させてピストン４を引き、加減圧室５
内を減圧することにより液体をシリンダー内に吸引し、
シリンダー内に液体を内蔵した状態で切替弁６を切り換
えて排出路７とピストンポンプ３とを連通させ、そこで
ピストン４を押し、加減圧室５内を加圧することによ
り、シリンダー内に内蔵された定量の液体を他の排出路
に供給することができるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の技術では、ピストンポンプと切替弁（流路切換用
機構）とが別個に存在し、従来の切換弁は種類によっ
て、構造が複雑であったり、高価であったり、或いは動
作させるために大量の外力が必要であったりするため、
このようにピストンポンプと切換弁とを備えた構造を持
つ装置はその制御が複雑であったり、装置全体がとても
高価であったりという問題があった。

【０００４】本発明は、このような従来の技術の状況を
鑑み、定量の流体を吸引及び吐出できるとともに、複雑
な構造を持たずに流路の切り換えが行えるピストンポン
プの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、
有底筒状のシリンダー内部に収容したピストンを往復動
作させ、シリンダー奥部の加減圧室に連通されたポート
から流体の吸引及び吐出を行うピストンポンプにおい
て、前記シリンダーは、前記ピストンを回転自在に収容
するとともにシリンダー周壁に吸引ポート及び吐出ポー
トを備え、前記ピストンは、前記加減圧室と連通すると
ともに、該ピストンを回転させることにより、前記吸引
ポート或いは前記吐出ポートと選択的に連通される接続
溝を備え、該接続溝を介して前記選択されたポートのみ
が前記加減圧室と連通されるようにしたことにある。

【０００６】尚、吸引ポート及び／又は吐出ポートを複
数備え、該吸引ポート及び吐出ポートが放射状に配置さ
れることが好ましく、吸引ポート及び吐出ポートが螺旋
状に配置されるのが好ましく、ピストンの回転角度を制
御する回転制御手段と、該ピストンのストローク量を制
御するスライド制御手段とを備えることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るピストンポン
プの実施の形態を図１〜５について説明する。尚、上述
した従来例と同一の部分には同一符号を付して説明す
る。

【０００８】図１は本発明に係るピストンポンプの概略
を示し、図中の符号１０はピストンポンプである。

【０００９】ピストンポンプ１０は、有底円筒状のシリ
ンダー１１と、シリンダー１１内部に軸方向及び円周方
向にそれぞれ摺動（往復及び回転）自在に収容されるピ
ストン１２とを備えて構成され、シリンダー１１の内壁
とピストン１２とに囲まれてシリンダー奥部に加減圧室
１３が形成されている。

【００１０】シリンダー１１は、図３に示すように、周
壁部に加減圧室１３に連通した一つの吸引ポート１４
と、複数の吐出ポート１５，１５…とを備え、この吸引
ポート１４及び吐出ポート１５，１５…が放射状、即ち
シリンダー外周面の一つの円周上に配置されている。

【００１１】ピストン１２は、図４に示すように、円柱
状に形成され、その外周には接続溝１６が形成されてい
る。また、手前側端部にはピストンロッド１７がピスト
ン１２に対して回転不能に連結されている。また、ピス
トン１２には、ピストンロッド１７を介して回転制御手
段１８及び往復動作制御手段１９とが接続されている。

【００１２】接続溝１６は、外周に軸方向に沿って形成
され、その長さは、ピストン１２が奥部まで押し込まれ
た位置、即ち、加減圧室１３内の容積が零の状態である
位置にあっても、ポート１４，１５と連通できる長さと
し、その幅はポート開口部外径と略同じ幅となってい
る。

【００１３】回転制御手段１８は、回転軸２０ａがピス
トンロッド１７に直結され、該ピストンロッド１７に回
転を与えるステッピングモータ２０と、ステッピングモ
ータ２０の回転を制御する図示しないＣＰＵとを備えて
構成されている。そして、ステッピングモータ２０は、
ＣＰＵの命令信号により所定の角度だけピストンロッド
を回転させるようになっている。

【００１４】往復動作制御手段１９は、ステッピングモ
ータ２０を固定した昇降台１９ａを、ピストン１２の所
望のストローク分だけ上下方向に移動させるようにして
いるものであり、昇降台１９ａ及び、昇降台１９ａに固
定した雌ネジ部材１９ｂを螺嵌したネジ軸１９ｃ、該ネ
ジ軸１９ｃをベルト伝動機構を介して回転制御させるス
テッピングモータ１９ｄとから構成されている。

【００１５】このように構成されたピストンポンプを使
用すれば、一つの液体槽から定量の液体を吸引し、それ
を他の流路に供給するような場合に、次のような手順を
もって好適に行うことができる。

【００１６】まず、図５（Ａ）に示すように、ピストン
１２を奥側に押し込んだ状態、即ち加減圧室１３内の容
積が零の状態で回転制御手段１８によりピストン１２を
回転させ、接続溝１６を選択的に吸引ポート１４に連通
させる。このとき、吸引ポート１４は接続溝１６を介し
て加減圧室１３内と連通し、一方、吐出ポート１５ａ〜
１５ｅはピストン１２の外周面により閉鎖された状態と
なり、吸引ポート１４のみが加減圧室内と連通する。

【００１７】この状態で、往復動作制御手段１９を動作
させ、所定のストローク量でピストン１２を手前側に引
き、加減圧室１３内を減圧し、吸引ポート１４から液体
を定量だけシリンダー内（加減圧室内）に吸引する（図
５（Ｂ））。

【００１８】次に、シリンダー１１内に液体を内蔵した
状態で、回転制御手段１８を動作させ、接続溝１６が所
望の吐出ポート（図中では１５ａ）と連通する位置まで
ピストン１２を回転させ（図５（Ｃ））、加減圧室１３
内と所望の吐出ポート１５ａと連通させる。このとき、
所望の吐出ポート１５ａ以外、即ち、吸引ポート１４及
び吐出ポート１５ｂ〜１５ｅはピストン外周面によって
閉鎖される。

【００１９】この状態で往復動作制御手段１９によりピ
ストン１２を奥側へ押し込むことで加減圧室１３内を加
圧し、液体を吐出ポート１５ａと連通した流路に吐出
（供給）する（図５（Ｄ））。

【００２０】こうして、吸引ポート１４から吸引された
液体が他の流路に供給される。

【００２１】また、吐出ポート１５ａ〜１５ｅを状況に
応じて適宜選択することにより各吐出ポート１５ａ〜１
５ｅと連通した流路に液体を供給することができる。

【００２２】尚、図６に示すように、ポート２２，２２
…を螺旋状に配置するようにしてもよい。ポート２２，
２２…を螺旋状に配置することにより、隣り合うポート
間の最低限必要な肉厚やポートに接続されるパイプ等の
外径を考慮した際に、円周上に（放射状に）配置するよ
りも隣り合うポート２２，２２間の円周方向の間隔を短
くすることができる。即ち、接続溝１６との連通状態を
所望のポートから隣のポートまで切り換えるために必要
なピストン１２の回転角度を小さくすることができ、ポ
ートを円周上に配置するよりも、多くのポートを形成す
ることができる。このとき、ピストンに形成される接続
溝１６の長さは、ピストンが加減圧室内容積零となる位
置にあっても、奥側から最も遠い位置にあるポートと連
通できる長さに形成され、ピストンのストローク量は、
奥側から最も近い位置にあるポートまでの間の距離とな
る。

【００２３】尚、上述の実施例では、一つの吸気ポート
に対し、複数の吐出ポートを備える例について説明した
が、吸気ポートを複数箇所設けてもよく、吐出ポートを
一箇所に限定するようにしてもよい。

【００２４】また、上述の実施例では、主に液体につい
て適用した例について説明したが、気体についても適用
することができる。

【００２５】

【発明の効果】上述のように、本発明に係るピストンポ
ンプは、有底筒状のシリンダー内部に収容したピストン
を往復動作させ、シリンダー奥部の加減圧室に連通され
たポートから流体の吸引及び吐出を行うピストンポンプ
において、前記シリンダーには、前記ピストンを回転自
在に収容するとともにシリンダー周壁に吸引ポート及び
吐出ポートを備え、前記ピストンには、前記加減圧室と
連通するとともに、該ピストンを回転させることによ
り、前記吸引ポート或いは前記吐出ポートと選択的に連
通される接続溝を備え、該接続溝を介して前記選択され
たポートのみが前記加減圧室と連通されるようにしたこ
とにより、切替弁を使用することなく定量ポンプの役割
とともに切替弁の役割を兼ね備え、装置を簡略化するこ
とができるので制御が容易で、装置全体も安価となる。

【００２６】また、吸引ポート及び／又は吐出ポートを
複数備え、該吸引ポート及び吐出ポートが放射状に配置
されたことにより、所望のポートを適宜選択することに
より、複数の流路に流体を分配供給することができる。

【００２７】吸引ポート及び吐出ポートが螺旋状に配置
されたことにより、隣り合うポート間の円周方向距離が
短くなり、接続溝との連通状態をあるポートから隣のポ
ートまで切り換えるために必要なピストンの回転角度を
小さくすることができるので、円周上に並べて（放射状
に）配置するよりも多数のポートを備えることができ
る。

【００２８】ピストンの回転角度を制御する回転制御手
段と、該ピストンのストローク量を制御するスライド制
御手段とを備えたことにより、複数の流路の切り換えが
好適に行うことができるとともに、定量の流体を好適に
吸引及び吐出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るピストンポンプの実施の一例を示
す断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である

【図３】（Ａ）は図１中のシリンダーを示す縦断面図、
（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図４】（Ａ）は同上のピストンを示す正面図、（Ｂ）
は同底面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）はピストンの回転動作状態を示
す断面図である。

【図６】本発明に係るピストンポンプの他の実施例を示
す正面図である。

【図７】従来のピストンポンプを使用した配液装置の概
略を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ピストンポンプ １１ シリンダー １２ ピストン １３ 加減圧室 １４ 吸引ポート １５ 吐出ポート １６ 接続溝 １７ ピストンロッド １８ 回転制御手段 １９ 往復動作制御手段 １９ａ 昇降台 １９ｂ 雌ネジ部材 １９ｃ ネジ軸 １９ｄ ステッピングモータ ２０ モータ ２０ａ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA09 AA12 AA22 AA37 BA19 BA28 CA06 DA05 DA15 DA21 EA14 EA44 3H070 AA07 BB04 BB07 CC12 DD08 DD24 DD72 3H075 AA01 BB03 BB13 CC11 CC35 DA03 DA04 DB03 DB33 EE02 EE04 EE12 EE17 EE18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底筒状のシリンダー内部に収容したピス
   トンを往復動作させ、シリンダー奥部の加減圧室に連通
   されたポートから流体の吸引及び吐出を行うピストンポ
   ンプにおいて、 前記シリンダーは、前記ピストンを回転自在に収容する
   とともにシリンダー周壁に吸引ポート及び吐出ポートを
   備え、前記ピストンは、前記加減圧室と連通するととも
   に、該ピストンを回転させることにより、前記吸引ポー
   ト或いは前記吐出ポートと選択的に連通される接続溝を
   備え、該接続溝を介して前記選択されたポートのみが前
   記加減圧室と連通されるようにしたことを特徴としてな
   るピストンポンプ。
2. 【請求項２】吸引ポート及び／又は吐出ポートを複数備
   え、該吸引ポート及び吐出ポートが放射状に配置された
   請求項１に記載のピストンポンプ。
3. 【請求項３】吸引ポート及び吐出ポートが螺旋状に配置
   された請求項１又は２に記載のピストンポンプ。
4. 【請求項４】ピストンの回転角度を制御する回転制御手
   段と、該ピストンのストローク量を制御するスライド制
   御手段とを備えた請求項１、２又は３に記載のピストン
   ポンプ。