JP3577401B2 - 複数計量液の同時分配装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は複数計量液の同時分配および、特に限定的ではないが、一般的には数cm3の容積を有する複数の別々の試料処理容器に液体を満たす方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数計量液を別々の処理容器内へ同時に分配する1つの方法は該容器の数と同じ数のバルブを配設する方法である。この場合、これらのバルブは共通の液源と連絡すると共に各々の容器内へ開口する充填機のオリフィスと連絡する。各々のバルブの開放時間の調節によって分配される液量が制御される。処理容器の数が多くなり、これらの容器へ逐次的な処理液またはすすぎ液を分配するときにこのような方法を利用する場合には必要なバルブの数がこれに応じて増加するのでコストが非常に高くなるだけでなく、多数のバルブに起因して装置を大型にしなければならないという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は比較的構造が簡単で安価な複数計量液の同時分配装置を提供するためにされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
即ちこの発明は、下記の構成部材(i)〜(v)を具備する複数計量液の同時分配装置に関する:
(i)少なくとも1つの給液用入口で開口したハウジングを有する滑り弁体、
(ii)各々の入口オリフィスと出口オリフィスを介してハウジングと連絡すると共に、開放して液体を分配し得る各々の閉鎖手段を有する各々の計量液分配用出口を介して外部と連絡する一連の貯液室、
(iii)貯液室と連絡する各々の排除ガス供給溝、
(iv)ハウジング内において充填位置と分配位置の間で移動可能なセレクター部材、および
(v)ハウジング内において滑り弁体とセレクター部材の間に配設された封止部材(この場合、滑り弁体とセレクター部材の形態および封止部材の配置は次の条件が満たされるように選択される。即ち、セレクター部材が充填位置にあるときには、これらの構成部材は各々の貯液室からの出口オリフィスと次の貯液室への入口オリフィスの間においてハウジング内の液体用流路を制限することによって液体を給液用入口から逐次的に複数の貯液室を通して移動させ、一方、セレクター部材が分配位置にあるときには、これらの構成部材は該流路を隔離することによって、各々の貯液室と連絡する閉鎖手段の開放時に各々の貯液室の液体を排除ガスの作用によって対応する計量液分配用出口を通して移動させる。)。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、個々の容器内へ計量分配される計量液の数は容易かつ比較的低コストで増加させることができる。
本発明の一つの態様においては、排除ガス供給溝はハウジング内へ開口し、セレクター部材が充填位置にあるときには封止部材によって隔離される。
本発明の一つの態様においては、封止部材はセレクター部材によって搬送される。
また、本発明の一つの態様においては、セレクター部材は細長形態を有し、ハウジングの内部で摺動する。
本発明の一つの態様においては、各々の排除ガス供給溝は、ハウジング内へ開口する貯液室の入口溝と出口溝の間においてセレクター部材の経路に沿って配設されたオリフィスを介して該ハウジング内へ開口する。
【0006】
さらに、本発明の一つの態様においては、各々の貯液室は、上部壁を介して貯液室内へ開口する2つの平行な溝を介してハウジングと連絡する。
好ましくは、セレクター部材が充填位置にあるときに、液体を液体供給用入口から種々の貯液室へ順次送給する上記の流路はセレクター部材内の環状溝によって形成される。
また好ましくは、閉鎖手段は、関連する貯液室内の液圧が予め決められた値を越えたときに開放する逆止め弁によって構成される。
本発明の別の態様においては、貯液室の容積は逆止め弁の保持部材の調節によって調節可能である。
【0007】
本発明はまた、下記の過程(i)〜(iv)を含む複数計量液の同時分配法にも関する:
(i)滑り弁体および該弁体に対して所定の位置に配設されたセレクター部材の間に形成された流路を介して、予め計量された量の被分配液に対応する容積を有する貯液室を逐次連絡させ、
(ii)被分配液を第一の貯液室から最後の貯液室までオーバーフロー方式で順次満たし、
(iii)セレクター部材を滑り弁体に対して変位させて流路を閉鎖させることによって貯液室を相互に隔離し、次いで
(iv)各々の貯液室へ排除ガスを送給することによって各々の貯液室内の液体を各々の計量液分配用出口を介して外部へ排出させる。
【0008】
本発明のその他の特徴や利点は、本発明を特に限定するものではない以下の詳細な説明および添付図によって明らかとなる。
図1は本発明による装置の一態様を示す模式的断面図である。
図2〜図4は図1に示す装置の種々の操作段階を示す。
図5は本発明による装置の別態様を示す模式的断面図である。
【0009】
図1に本発明による装置(1)の一態様を示す。
装置(1)は縦軸(X)に沿って細長い形態を有するセレクター部材(4)を摺動的に収容するハウジング(3)を有する滑り弁体(2)を具有する。ハウジング(3)は縦軸(X)のまわりに環状の円筒状形態を有する。
ブロック(5)は滑り弁体(2)の下部に装着される。ブロック(5)の内部には複数の貯液室が配設される。添付図に示す態様の場合には4つの貯液室(100,200,300,400)が配設される。
【0010】
ハウジング(3)は図の左側に位置する端部(6)において開口し、また、セレクター部材(4)は該端部を通って滑り弁体(2)から突出する。セレクター部材(4)はハウジング内において部分(17)と部分的に嵌合するロッド(10)を有しており、該ロッドの長手方向に沿って間隔を置いて配置された該部分はハウジング(3)内において摺動性嵌合部を形成するのに適合した環状の垂直断面を有する。ハウジング(3)の外側に位置する端部においては、ロッド(10)はピン(8)を介してアーム(9)に丁番付けされたフォーク(7)に固定される。アーム(9)を軸(X)に対して垂直であって図1の断面に対して平行な軸のまわりに回転させることによって、貯液室(100,200,300,400)に液体を充填させる位置(図1〜図3)とこれらの貯液室内の液体を計量分配する位置(図4)との間においてセレクター部材(4)を軸(X)に対して平行に移動させることができる。
【0011】
停止環(11)はハウジング(3)の外側においてロッド(10)に固定され、また、ロッド(10)が貫通突出する滑り弁体(2)の平面(14)に対して部材(13)を装着させることによって形成されるハウジング(12)内を移動する。穴(16)がハウジング(12)の端部壁(15)内に形成され、ロッド(10)のフォーク(7)に接続された部分は該穴を通る。
セレクター部材(4)が充填位置にあるときには、停止環(11)は平面(14)と接触し、また、セレクター部材(4)が計量分配位置にあるときには、停止環(11)はハウジング(12)の端部壁(15)と接触する。
【0012】
各々の貯液室(100,200,300,400)は一対の溝(101,102;201,202;301,302;401,402)を介してハウジング(3)と連絡する。これらの溝は軸(X)に対して垂直であって図1の断面に対して平行な軸上の滑り弁体(2)の穴によって形成される。溝(101,201,301,401)は流入溝であり、溝(102,202,302,402)は流出溝である。
これらの対状溝(101,102;201,202;301,302;401,402)はオリフィス(101a,102a;201a,202a;301a,302a;401a,402a)を介してハウジング(3)内に開口し、一方、これらの対状溝はオリフィス(101b,102b;201b,202b;301b,302b;401b,402b)を介して貯液室(100,200,300,400)内へ開口する。
【0013】
各々の貯液室(100,200,300,400)は計量液分配管と連絡する。図を見やすくするために、貯液室と連絡するこれらの計量液分配管(103,203,303,403)は非常に簡略化して図示する。
各々の計量液分配管(103,203,303,403)は逆止め弁を具有しており、該逆止め弁は対応する貯液室内の液圧が予め決められた圧力よりも高くなると開放する。逆止め弁(104,204,304,404)はそれぞれ計量液分配管と連絡する。各々の逆止め弁は、貯液室の内部容積(従って逆止め弁を介して計量分配される液量)を修正するようにその位置を調整し得る部材(図示せず)に固定するのが好ましい。液体を計量分配するための流出オリフィスは逆止め弁(104,204,304,404)の下流に配設する。これらのオリフィスは個々の試料処理容器内へ浸漬する管の端部に配設してもよい。
【0014】
滑り弁体(2)には溝が形成されており、排除ガスはこれらの溝を通って各々の貯液室(100,200,300,400)内へ送給されるので、該貯液室内の液体は各々の貯液室と連絡する計量液分配管(103,203,303,403)を介して流出する。これらの排除ガス送給溝は105,205,305および405で示す。これらの溝の各々はハウジング(3)内へ開口する端部(105a,205a,305a,405a)および該端部と対置する端部を有しており、後者は排除ガス源に接続された管の接続基板を固定するためのねじ穴の端部内へ開口する。図示する態様の場合、圧縮空気を排除ガスとして使用する。逆止め弁(104,204,304,404)は他の閉鎖手段、例えば電気駆動制御弁等によって代替させてもよく、また、排除ガス源は周囲の空気と代替させてもよい。このような条件下では、貯液室内の液体は重力の作用で分配される。
【0015】
図1に示す態様の場合、溝(105,205,305,405)の軸は溝(101,102;201,202:301,302;401,402)に対して平行であり、排除ガス送給溝の軸は対応する流入溝と流出溝から等距離にある。例えば貯液室(100)の場合、溝(105)の軸は流入溝(101)と流出溝(102)から等距離にある。その他の貯液室(200,300,400)の場合も同様である。
【0016】
ロッド(10)の各々の部分(17)上に形成された環状溝はOリングを収容する。ハウジング(3)の端部(6)の近くにはOリング(18)が配設され、該端部の対置端部の近くにはOリング(19)が配設される。これらのOリング(18,19)はハウジング(3)の壁部とロッド(10)の間において半径方向に介在させる。
停止環(11)と隣接部分(17)の間においては、ロッド(10)は、ハウジング(3)の壁部とロッド(10)の間に介在するOリング(20)を収容するための環状溝を有する。
【0017】
これらの部分(17)の間においては、ロッド(10)は減サイズの円形断面を有するので環状間隙が形成され、該間隙はハウジング(3)の壁部と連絡する。ハウジング(3)の端部(6)から最も離れて位置する部分(17)およびロッド(10)の対応する自由端部(22)の間並びにOリング(20)を収容する環状溝およびハウジング(3)の端部(6)に最も近く位置する部分(17)の間においても同様の関係があり、それぞれ環状間隙(23)および(24)が形成される。
【0018】
ハウジング(3)内に開口するオリフィス(25)および(26)はそれぞれ貯液室(100,200,300,400)を満たす液体の供給および全ての貯液室(100,200,300,400)が液体で満たされたときの液体の流出の機能を果たす。オリフィス(26)はハウジング(3)の端部内に開口し、また、弁(28)を有する管(27)と連絡する。
【0019】
ロッド(10)が充填位置にあるとき[即ち、停止環(11)が平面(14)と接触するとき]、オリフィス(25)はハウジング(3)の端部(6)に隣接するロッド(10)の部分(17)のOリング(18)とOリング(20)の間に位置する。Oリング(20)は液体が端部(6)を介してハウジング(3)から流出するのを防止する。
【0020】
セレクター部材(4)が充填位置にあるとき、各々の部分(17)に対応する各々のOリング対(18)および(19)は排除ガス送給溝のいずれかの側に位置して該溝を隔離する。Oリング(18)および(19)は各々の貯液室(100,200,300,400)に対応する溝対(101,102;201,202;301,302;401,402)の間にも位置するので、オリフィス(25)から流入する液体は貯液室(100,200、300,400)を順次通過する。これについては以下に詳述する。
【0021】
セレクター部材(4)が図1の左側へ移動して計量分配状態(図4)になると、Oリング対(18)および(19)はそれぞれ流入溝(101,201,301,401)の反対側に位置するので、オリフィス(101a,201a,301a,401a)は隔離される。各々の排除ガス送給溝(105,205,305,405)はOリング(19)の右側に開口するので、セレクター部材(4)がこの位置に移動しても排除ガス送給溝(105a,205a,305a,405a)は隔離されなくなる。
【0022】
装置(1)は以下のようにして操作する。
貯液室(100,200,300,400)に液体を満たすためには、セレクター部材(4)を充填位置まで移動させ(即ち、該部材を図1〜図3に示すように右側へ完全に移動させる)、停止環(11)を平面(14)と接触させる。排除ガス源を閉鎖状態の電気駆動制御弁によって溝(105,205,305,405)から隔離する(この状態は図示せず)。オリフィス(25)を介して流出する液体は環状間隙(24)内に流入し、また、流入溝(101)を介して第一貯液室(100)内に流入する[これは図1の左から数えて一番目のOリング(18)が存在するからである]。第一貯液室(100)が満たされると、液体は流出溝(102)を介してあふれ出た後、第一Oリング(19)と第二Oリングによって軸方向が制限される環状間隙(21)内へ流入する。液体は流入溝(201)を介して第二貯液室(200)内へ流入して該貯液室を満たした後、流出溝(202)を介してあふれ出る。液体は第二Oリング(19)と第三Oリング(18)によって軸方向が制限される環状間隙(21)を介して第三貯液室(300)内へ流入する。第三貯液室(300)が満たされると、液体は流出溝(302)を介してあふれ出た後、第三Oリング(19)と第四Oリング(18)によって形成される環状間隙(21)内へ流入し、次いで流入溝(401)を介して第四貯液室(400)内へ流入する。第四貯液室(400)が完全に満たされると、液体は流出溝(402)を介してオリフィス(26)に達し、管(27)を介して排出され、次いで弁(28)が開放される。
【0023】
上記の充填過程においては、逆止め弁(104,204,304,404)は閉鎖状態にあるが、これは逆止め弁が開放する圧力よりも液圧が低いからである。全ての貯液室(100,200,300,400)が液体で満たされると、セレクター部材(4)は図4に示すように左側へ移動し、停止環(11)はハウジング(12)の端部壁(15)に接触する。排除ガス供給溝(105,205,305,405)を隔離していた弁が開放され、弁(28)は閉鎖される。Oリング対(18)および(19)はオリフィス(105a,205a,305a,405a)を隔離しないで流入溝(101,201,301,401)を隔離する。オリフィス(25)はOリング(20)と第一Oリング(18)によって隔離される。セレクター部材(4)がこの位置にあるときには、オリフィス(105a,205a,305a,405a)はそれぞれ流出溝(102,202,302,402)と連絡する。排除ガスの圧力は逆止め弁(104,204,304,404)を開放させる圧力よりも高くなるので、各々の貯液室(100,200,300,400)内の液体は対応する逆止め弁を介して計量分配オリフィスの方向へ押し出される。
【0024】
図5は前記の態様とは異なる本発明装置の別態様を示す。主要な相違点は付加的なOリングを配設する点にある。図5においては、図1〜図4に示す装置の場合と同じかまたは類似の機能をする構成要素は同じ数字を使用し、該構成要素についての詳細な説明は省略する。
セレクター部材(4’)はOリング(20)と第一Oリング(18)の間に付加的なOリング(30)を有する。このOリング(30)はセレクター部材(4’)の位置に応じて次の機能が発揮されるように該部材上に配設される。即ち、セレクター部材(4’)が図5に示すような充填位置にあるときには、送液オリフィス(25)がOリング(20)と第一Oリング(18)の間のハウジング(3’)内に開口し、また、セレクター部材(4’)が計量分配位置にあるときには、送液オリフィス(25)がOリング(20)および(30)の間に隔離される。
【0025】
セレクター部材(4’)は4つの付加的なOリング(31)も有しており、これらのOリングの各々はOリング(19)とOリング(18)の間に配設される。ハウジング(3’)内の環状凹部(32)が形成されているので、セレクター部材(4’)が充填位置にあるときには各々のOリング(31)とハウジング(3’)の壁部との間に間隙が形成される。これによって、一つの貯液室から次の充填過程へ移動する液流のOリングによる遮断が防止される。セレクター部材(4’)が充填位置にあるときには、Oリング(31)は環状凹部の右側の端部に近接して配置される。セレクター部材(4’)が右側へ移動して計量分配位置に達すると、3つのOリング(31)は環状凹部(32)と溝(201,301,401)との間に位置するハウジング(3’)の壁部を押圧する。セレクター部材(4’)の右側への移動行程は、セレクター部材(4’)が計量分配位置にあるときにオリフィス(102a,202a,302a,402a)が各々のOリング対(18)および(19)によって隔離されるように選択される。貯液室(100)へ供給される排除ガスはOリング(30)と第一Oリング(18)によって軸方向で制限された環状間隙を介して送給され、また、他の貯液室(200,300,400)へ供給される排除ガスはOリング(31)とその次のOリング(18)の間の環状間隙を介して送給され、該ガスは図5の左側から右側へ流れる。オリフィス(26)はセレクター部材(4’)が計量分配位置にあるときにはOリング(19)によって隔離されるので、排出管を閉鎖するための電気駆動式制御弁は不要となる。
【0026】
本発明によれば、多数の電気駆動式制御弁を用いることなく複数計量液を同時に分配することができる。従って、本発明は実験室用ベンチ上に設置するのに適合したサイズの実験室用装置の作動に特に適している。
本発明は前記の態様に限定されるものではない。特に、Oリングはハウジング(3)の壁部内に形成される環状溝内に収容してもよい。また、滑り弁体(2)は2つの端板(2a)および(2b)の間において、封止環(2e)および(2f)を保持するモジュール部材(2c)および(2d)と共に組み立ててもよい。さらに、滑り弁体(2)の構造形態は本発明の範囲内において適宜改変してもよい。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、多数の電気駆動式制御弁を用いる従来の計量分配装置に比べて構造が簡単で低コストの装置を用いることによって複数計量液を確実に同時分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による装置の一態様を示す模式的断面図である。
【図2】図1に示す装置の貯液室に液体が充填されてゆく一過程を示す模式的断面図である。
【図3】図1に示す装置の全ての貯液室に液体が充填された状態を示す模式的断面図である。
【図4】図1に示す装置の全ての貯液室に液体が充填された計量液を同時に分配する状態を示す模式的断面図である。
【図5】本発明による装置の別態様を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 複数計量液の同時分配装置
2 滑り弁体
3 ハウジング
4 セレクター部材
5 ブロック
18 封止部材
19 封止部材
20 封止部材
21 流路
25 給液用入口
30 封止部材
31 封止部材
100 貯液室
101 入口オリフィス
102 出口オリフィス
103 計量液分配管
104 閉鎖手段
105 排除ガス供給溝
105a オリフィス
Claims (11)
- (i)少なくとも1つの給液用入口(25)で開口したハウジング(3;3’)を有する滑り弁体(2)、
(ii)各々の入口オリフィス(101,201,301,401)と出口オリフィス(102,202,302,402)を介してハウジング(3;3’)と連絡すると共に、開放して液体を分配し得る各々の閉鎖手段(104,204,304,404)を有する各々の計量液分配用出口を介して外部と連絡する一連の貯液室(100,200,300,400)、
(iii)貯液室と連絡する各々の排除ガス供給溝(105,205,305,405)、
(iv)ハウジング内において充填位置と分配位置の間で移動可能なセレクター部材(4;4’)、および
(v)ハウジング内において滑り弁体とセレクター部材の間に配設された封止部材(18,19,20,30,31)を具備する複数計量液の同時分配装置であって、
滑り弁体とセレクター部材の形態および封止部材の配置が、(a)セレクター部材が充填位置にあるときには、これらの構成部材は各々の貯液室からの出口オリフィスと次の貯液室への入口オリフィスの間においてハウジング内の液体用流路を制限することによって液体を給液用入口から逐次的に複数の貯液室を通して移動させ、(b)セレクター部材が分配位置にあるときには、これらの構成部材は該流路を隔離することによって、各々の貯液室と連絡する閉鎖手段の開放時に各々の貯液室内の液体を排除ガスの作用によって対応する計量液分配用出口を通して移動させるという条件を満たすように選択されることを特徴とする複数計量液の同時分配装置。 - 排除ガス供給溝(105,205,305,405)がハウジング内へ開口し、また、セレクター部材が充填位置にあるときに封止部材によって隔離される請求項1記載の複数計量液の同時分配装置。
- 封止部材がセレクター部材によって搬送される請求項1または2記載の複数計量液の同時分配装置。
- セレクター部材(4;4’)が細長形態を有し、ハウジング(3;3’)の内側で摺動する請求項1から3いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 各々の排除ガス供給溝が、ハウジング(3;3’)内へ開口する貯液室の入口溝と出口溝の間においてセレクター部材の経路に沿って配設されたオリフィス(105a,205a,305a,405a)を介して該ハウジング内へ開口する請求項1から4いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 各々の貯液室が、上部壁を介して貯液室内へ開口する2つの平行溝である入口オリフィスと出口オリフィス(101,102;201,202;301,302;401,402)を介してハウジングと連絡する請求項1から5いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 流路(21)がセレクター部材内の環状溝によって形成される請求項1から6いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 閉鎖手段が、関連する貯液室内の液圧が予め決められた値を越えたときに開放する逆止め弁(104,204,304,404)によって構成される請求項1から7いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 貯液室の容積が対応する逆止め弁の保持部材の調節によって調節可能である請求項8記載の複数計量液の同時分配装置。
- 排除ガス源が圧縮空気源である請求項1から9いずれかに記載の複数計量液の同時分配装置。
- 下記の過程(i)〜(iv)を含む複数計量液の同時分配法:
(i)滑り弁体および該弁体に対して所定の位置に配設されたセレクター部材の間に形成された流路を介して、予め計量された量の被分配液に対応する容積を有する貯液室(100,200,300,400)を逐次連絡させ、
(ii)被分配液を第一の貯液室から最後の貯液室までオーバーフロー方式で順次満たし、
(iii)セレクター部材を滑り弁体に対して変位させて流路を閉鎖させることによって貯液室を相互に隔離し、次いで
(iv)各々の貯液室へ排除ガスを送給することによって各々の貯液室内の液体を各々の計量液分配用出口を介して外部へ排出させる。
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