专利名称：注液器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于流体的计量装置等中的由圆筒和活塞构成的注液器装置。
背景技术：
以往，在进行流体、特别是液体的计量等的配液装置中，由活塞和圆筒构成的注液器装置作为其构成部件而广泛采用。配液装置是用于将多种液体量取规定量的装置，例如，在合成所希望的颜色的染料的情况下，是在将多种染料以任意的比例混合时使用的装置。这种配液装置具备多个收放作为计量对象的液体的容器和连接在该容器上的圆筒装置，通过驱动装置使活塞以与计量的液体量相对应的移动幅度驱动，以便可将收放在容器中的液体量取规定量，并排出由注液器装置计量的液体进行混合。
在用于该配液装置中的注液器装置中，根据所组装的装置的用途而所要求的性能不同。通常，作为对用于医疗等的注液器所要求的性能，为了可靠地抽吸、排出液体，要求尽可能地减小圆筒和活塞之间的间隙，使其能够基本上完全封闭的性能。除此之外，在用于配液装置中的注液器装置中，即使重复使用也不会因磨损等原因引起封闭性降低也是很重要的。
即，与医疗用注射器那样一次性的注液器不同，要求用于确保液体排出量精度的圆筒部内径的均匀性(加工精度)，以及对重复使用产生的磨损导致的变形的对策(确保耐久性)。
由于以上的理由，作为以往的注液器装置，多采用将加工精度优良、耐磨损性优良的玻璃作为原料，为了提高封闭性而对滑动配合部分进行了研磨加工的圆筒和活塞构成的注液器装置。
但是，玻璃制的注液器由于在制作时使其滑动配合部分的间隙完全封闭，要将圆筒和活塞作为一对进行制作，并且在其组合的状态下使用。因此，在使用时，即使是圆筒或者活塞的一方破损的情况下，另一方也必须要更换。
而且，在将玻璃制的注液器装置用于配液装置中的情况下，如图10所示，在活塞52如箭头71所示在圆筒51内往返运动时，为了抑制双方间的摩擦，需要向活塞52的表面上供应润滑水55的润滑水喷射机构53。而且，同时还需要接收供应的润滑水并向装置外部排出的排水机构54。因此，产生配液装置成本上的问题，并存在配液装置大型化的问题。
另外，为了确保圆筒51和活塞52的封闭性，要精密地构成为圆筒的内径X和活塞的外径Y大致相同，而且，为了确保两者间的高封闭性，将活塞制成圆柱状，增大滑动配合部分的面积。因此，存在即使活塞往返运动时的移动方向稍稍偏离圆筒51的轴向，圆筒51或活塞52也因摩损而破损的问题。为了防止这一问题，必须要使活塞的动作轴和圆筒的中心轴基本上完全一致，要求活塞的移动机构要有高精度，同时在注液器装置向配液装置上组装时要求高度的安装精度。
因此，本实用新型要解决的问题是，为了消除上述的玻璃制的圆筒和活塞所具有的各种问题，提供一种具有新的结构的、配液装置中使用的注液器装置。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供以下述的注液器装置。
注液器装置由圆筒和密封上述圆筒的内腔并滑动的活塞构成。而且上述活塞的结构为在前端部附近的外周面上配置有由含碳氟系高分子化合物构成的筒状的密封部件。
在上述的结构中，活塞是将上述的含碳氟系高分子化合物成形为筒状的部件作为密封部件而使用的。含碳氟系高分子化合物具有同时具备耐磨损性和高吸附性的特征。含碳氟系高分子化合物可采用使碳黑或短碳纤维等粉末分散在氟树脂或氟橡胶中的含碳氟系高分子化合物。添加量通常是10～20重量％，但并不仅限于该范围。具体地说，可广泛使用作为含碳氟树脂而销售的产品。
活塞是将上述的含碳氟系高分子化合物成形为筒状的部件作为密封部件而使用的。由于密封部件被配置在活塞的前端部附近的外周面上，所以在使用时紧贴在圆筒的内表面上滑动。
根据上述结构，可通过含碳氟系高分子化合物所具有的耐磨损性和高吸附性提高活塞和圆筒的耐久性。而且，由于能够通过密封部件确保圆筒之间的密合，所以不必将活塞制成与圆筒的内径相配合的尺寸，从而不必依赖于玻璃，可采用金属等其他广泛的材质。因此，能够消除采用玻璃作为活塞所产生磨损问题。
而且，由于耐磨损性优良，所以不必设置润滑水喷射机构，可实现采用注液器装置的装置低成本化和小型化。
优选地，上述活塞具备活塞杆和旋合在该活塞杆的前端部上的固定件，由上述活塞杆和上述固定件夹持、固定上述密封部件。
在上述的结构中，活塞杆和固定件是相互旋合地构成的，在嵌入了筒状的密封部件的状态下夹持、固定。
根据上述结构，能够容易地进行密封部件的固定，例如在密封部件破损的情况下也容易更换。
优选地，上述活塞具备具有直径与上述密封部件的内径大致相同的环状密封垫，随着上述固定件向上述活塞杆上旋合，该密封垫被夹持地固定。
在上述的结构中，密封垫例如采用O型环的部件。密封垫由具有直径与密封部件的内径大致相同的部件构成，在固定件与活塞杆旋合时被夹持。由于密封垫固定在密封部件的内部，能够防止密封部件和活塞之间的漏液，可确保封闭性，提高液体排出量的精度。
优选地，上述固定件和上述活塞杆是相互旋合的旋合部和夹持上述密封垫的密封垫夹持部同心地配置的。
在上述的结构中，具有除了夹持密封部件之外还夹持密封垫的密封垫夹持部。由于夹持密封垫的密封垫夹持部也分别由固定件和活塞杆承受，所以在旋合时通过密封垫夹持部夹持密封垫，所以可通过调整该夹入程度而调整密封垫和圆筒表面的紧贴程度。
因此，根据上述结构，由于通过设置在密封部件的内壁面上的密封垫将密封部件向外侧施力，所以无需密封部件本身和圆筒的加工精度。因此，不需要提高圆筒和活塞组合时的加工精度，可分别制作圆筒和活塞。因此，即使在某一个破损的情况下，也可以仅更换破损的一方。
优选地，上述密封垫由弹性部件构成。
根据上述结构，由于密封垫的弹性，密封部件在密封垫的弹性作用下容易变形，可吸收圆筒和活塞之间的磨损，不必使活塞的动作轴和圆筒的中心轴相一致。因此，在注液器装置向装置上组装时不要求高精度。
图1为表示本实用新型第1实施方式的注液器装置结构的示意立体图。
图2为图1的注液器装置的活塞的放大分解立体图。
图3为用于图2的活塞上的前端侧安装部件的立体图。
图4为用于图2的活塞上的活塞杆的局部放大立体图。
图5为组装中途的图2的活塞的局部放大剖视图。
图6为组装后的图2的活塞的局部放大剖视图。
图7为用于本实用新型第2实施方式的注液器装置的活塞上的前端侧安装部件的立体图。
图8为本实用新型第2实施方式的注液器装置的活塞杆的局部放大立体图。
图9为组装中途的本实用新型第2实施方式的注液器装置的活塞的局部放大剖视图。
图10为表示以往的注液器装置结构的示意图。
图11为表示搭载了本实用新型的注液器装置的配液装置大致结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型各实施方式的注液器装置加以说明。对附图中相同的部件赋予相同的附图标记。
图1为表示本实用新型第1实施方式的注液器装置结构的示意立体图。本实施方式的注液器装置1在量取染料等多种液体、以任意的比例混合而作为混合液的配液装置的配液装置(参照图11)中用作量取规定量的液体的部件。
图11为表示搭载了本实用新型的注液器装置的配液装置大致结构的框图。配液装置100为将多种液体以任意的比例混合的装置，具备收放液体的容器102a～102n，吸引、排出容器102a～102n内的液体的圆筒装置1(在图15中，赋予1a～1n的符号，以区别各个注液器装置)，作为将注液器装置的活塞3向其轴向驱动的驱动机构一例的驱动马达103，以及收放混合的液体的混合容器104。作为驱动机构的驱动马达103连接在各注液器装置1a～1n的活塞3上，使所有的注液器装置的活塞3一齐移动。在各容器102a～102n上连接有各自的配管111a～111n，通过三通阀101a～101n以及配管112a～112n与各自的注液器装置1a～1n连接。三通阀101a～101n另外连接在配管110a～110n上。
各三通阀101a～101n通过未图示的控制装置进行与容器102a～102n连通的配管111a～111n和与混合容器104连接的配管110a～110n的切换，与配管112a～112n连通的配管在容器一侧和混合容器一侧之间切换。
在此，作为一例，对以不同的分量混合容器102a和102b的液体时的配液装置的动作加以说明。首先，在所有的三通阀101a～101n连接在容器一侧上的状态下，驱动马达103拉动活塞3。这样一来，在注液器装置中，液体从所有的容器102a～102n吸引到圆筒中。然后，驱动马达103推入活塞。这样一来，存在于注液器装置1a～1n中的液体被送回到容器102a～102n中。另一方面，控制装置在任意的时刻将三通阀101a、101b切换到配管110一侧，使注液器装置1a、1b与配管110连通。因此，通过驱动马达进行的活塞的驱动，混合在注液器装置1a、1b内的液体送入混合容器104中。之后，控制装置一边检测驱动马达的驱动间隔，一边分别检测送入混合容器104中的液体分量，当确认已送入所希望的液体分量时，将三通阀101a、101b切换到容器一侧。
以下，对注液器装置加以说明。注液器装置由圆筒2和活塞3构成。圆筒2由玻璃构成，在圆筒状的主体2a的前端部附近设置有小直径的流体出入口2b。流体出入口2b连接在配液装置中进行配液的液体的容器上，圆筒2随着箭头61所示的活塞3的往复运动而通过出入口2b抽吸、排出收放在容器中的液体。
活塞3如后所述，具备大部分由金属构成的活塞杆3a和设置在活塞杆3a向圆筒2插入侧前端上的密封部件6，以及作为将密封部件固定在活塞杆3a的插入上述圆筒中一侧的前端上的固定机构的一例的固定部件4、5构成。而且，在活塞杆3a的另一端上设置有用于连接在配液装置(未图示)的驱动机构上的连接部3c。密封部件6由含碳纤维(15重量％)的氟树脂或氟橡胶等氟系高分子化合物构成，通过固定部件4、5而变形，在朝向圆筒2的内壁2E受力的状态下固定在活塞杆3a的前端部。作为氟树脂，例示出聚四氟乙烯(例如特氟伦(商标))，聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)，四氟乙烯-六氟丙稀共聚物(FEP)，四氟乙烯-六氟丙稀-全氟烷氧基乙烯三元共聚物(EPE)，四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，聚氯三氟乙烯共聚物(PCTFF)，三氟氯乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)，聚偏氟乙稀(PVDF)，聚氟乙烯(PVF)，四氟乙烯-全氟甲氧基乙烯共聚物(MFA)，氟化乙烯叉-六氟丙稀共聚物，四氟乙烯-六氟丙稀-氟化乙烯叉共聚物(THV)，四氟乙烯-丙稀共聚物，DAI-EL热塑性塑料(商品名，大金工业制)，CEFTRAL SOFT(商品名，中央玻璃公司制)，CYTOP(商品名，旭硝子制)，DYNEONTMHTE(商品名，3M制)，以及这些中任意两种以上的混合树脂。而且，作为氟橡胶，例示出氟化乙烯叉-三氟化氯乙烯共聚物，氟化乙烯叉-六氟化丙稀-四氟化乙烯三元共聚物，四氟化乙烯丙稀橡胶，以及这些中任意两种以上的混合橡胶。
本实施方式中的密封部件6为由含碳纤维(15重量％)的氟树脂(聚四氟乙烯树脂(例如特氟伦(商标)))构成的筒状的可弹性变形的部件。含碳纤维的氟树脂为具有耐磨损性和高吸附性的坯料，通过将其用作活塞的密封部件，可减少因重复使用注液器装置而引起的密封部件的磨损，同时能够确保与圆筒之间的密合性，提高液体排出量的精度。本实施方式的密封部件是采用NICHIAS株式会社制的碳纤维(含15％)特氟伦(商标)、T/#9002-CF15并制成筒状。混入氟树脂中的碳量没有特别的限制，但优选地大致为10～20重量％。当增加碳量时，能够减少与圆筒内表面的摩擦，但另一方面，若碳量过多，则具有强度减弱的倾向。在密封部件的外周面28上设置有在其轴向上垂直延伸的带状突起29，构成厚壁部，如后所述，在从内侧被推压而变形的情况等下抵接在圆筒2的内壁2I上。
图2为图1的注液器装置的活塞的放大分解立体图。图3为表示图2的前端侧安装部件结构的立体图。图4为表示图2的杆侧安装部件结构的立体图。如图2所示，活塞3具备活塞杆3a和设置在其前端上的密封部件6。密封部件6由固定部件固定，该固定部件具备由圆板构成、其中心固定在活塞杆3a的前端上的杆侧安装部件4，可与杆侧安装部件4连接地设置、能够将密封部件6夹持在其与杆侧安装部件4之间的前端侧安装部件5，以及紧贴在密封部件6的内侧地配置、作为密封垫的橡胶制O型环7。
杆侧安装部件4由金属等刚性体构成，如图4所示，在圆板状的板状部20上不与活塞杆3a连接一侧的表面21上，与板状部20同心地设置有环状突起形状的O型环夹持部21。O型环夹持部21具有与O型环7的外径尺寸大致相同或者比其稍小的外径尺寸R1。而且，在O型环夹持部21的内侧面24上切出了螺纹，后述的前端侧安装部件5的螺纹部分可插入并旋合在O型环夹持部21的内侧上形成的螺纹孔23中。
前端侧安装部件5由金属等刚性体构成，如图3所示，在圆盘状的板状部30的表面31上，同心地设置有O型环夹持部32，另外，在其上设置有阳螺纹部33。板状部30的表面31与密封部件6的端部接触地构成平板状。板状部30构成为其外径尺寸与密封部件6的外径尺寸大致相等，O型环夹持部32构成为其外径尺寸R2比密封部件6的内径尺寸稍小。而且，阳螺纹部13的外径尺寸与O型环7的内径尺寸大致相等。
杆侧安装部件和前端侧安装部件通过夹持密封部件6而固定在活塞的前端附近。阳螺纹部33和螺纹孔23的结构为在杆侧安装部件4和前端侧安装部件5完全旋合时，两者的板状部20、30的夹持面21、31之间的间隔B比密封部件6的长度尺寸A稍短。
图5为组装中途的图2的活塞的放大剖视图。如图5所示，活塞夹持密封部件6和截面为圆形的O型环7地组装在固定于活塞杆2上的杆侧安装部件4和前端侧安装部件5之间。具体地说，紧贴在密封部件6的内表面上地插入O型环7，配置成将其套在前端侧安装部件5的阳螺纹部13部分上，沿着箭头62所示的方向拧入前端侧安装部件5，将其固定在与杆侧安装部件4之间。
图6为组装后的图2的活塞的放大剖视图。如图6所示，配置成套在前端侧安装部件5的阳螺纹部13部分上的密封部件6和O型环7分别被夹持固定在前端侧安装部件5和杆侧安装部件的O型环夹持部32、22的夹持面35、25之间。前端侧安装部件5的O型环夹持部22和杆侧安装部件4的O型环夹持部23的结构为组装时作为推压O型环7的面的夹持面35、25之间的间隔比O型环7的厚度小，O型环7由前端侧安装部件5和杆侧安装部件4的O型环夹持部22、32推压而变形。在O型环7的内侧上，由于插入有前端侧安装部件5的螺栓34，所以O型环7的变形朝向外侧，使密封部件6如箭头63所示地向外侧变形。而且，O型环7可通过调整前端侧安装部件和活塞杆的旋合程度而调整O型环的变形程度。密封部件6随之向外侧方向扩张而直径变大，进一步强力地推压圆筒2的内表面而紧贴，而且可调整紧贴的程度。另外，由于变形后的O型环7以使前端侧安装部件5和杆侧安装部件4相互离开的方式施力，所以防止了作为前端侧安装部件5和杆侧安装部件4的连接的螺纹部23、33的松动。
密封部件6的变形程度根据对配液装置所要求的性能或注液器装置的大小等而不同，但优选地为非变形时的密封部件6的外周面28的外径相对于圆筒2的内径为90至小于100％，通过O型环7的变形，密封部件6的最大直径部分(包括带状突起29)是相对于圆筒的内径为100～105％。
通过这样可变形地固定密封部件6，能够减轻与圆筒配合地成形密封部件6时的加工精度。而且，不需要提高圆筒和活塞组合时的加工精度，能够分别地制作圆筒和活塞，即使在某一个破损了的情况下，也可以仅更换破损的一方。
而且，由于因O型环7的变形而密封部件6成为向外侧扩张的状态，所以密封部件由O型环7以及前端侧安装部件5和杆侧安装部件4夹持而向外侧膨胀地变形，所以，例如在活塞斜向偏离，活塞杆从圆筒的中心轴偏离的情况下，能够吸收这种偏离地变形，防止圆筒的破损。因此，能够吸收圆筒2和活塞3之间的磨损，即使活塞3的动作轴和圆筒2的中心轴不完全一致，也能够减少活塞或圆筒的破损。因此，在注液器装置向配液装置中组装时不必要求高精度。
以下，对本实用新型第2实施方式的注液器装置加以说明。本注液器装置虽然具有与第1实施方式的注液器装置大致相同的结构，但用于将密封部件6固定在活塞上的密封部件是不同的。
图7为用于本实用新型第2实施方式的注液器装置的活塞上的前端侧安装部件的立体图。前端侧安装部件5是在圆板状的板状部30的表面31上同心地设置O型环夹持部32，并在其中心部上向垂直方向延伸地设置有阳螺纹部33的形状。板状部30的表面31构成为平板状，在组装时与密封部件6的端部接触。板状部30构成为其外径尺寸与密封部件6的外径尺寸大致相等，O型环夹持部32构成为其外径尺寸比密封部件6的内径尺寸稍小。而且，阳螺纹部33的外径尺寸小于O型环的内径尺寸。在本实施方式中，通过固定在活塞上的杆侧安装部件4，决定O型环的面方向上的位置。
图8为用于本实用新型第2实施方式的注液器装置的活塞上的活塞前端部分的放大立体图。活塞的结构为活塞杆3a的前端固定在杆侧安装部件4的中心，杆侧安装部件4具备圆板状的板状部20。在板状部20的表面21上同心地设置有O型环夹持部22，另外，在其上同心地设置有环状嵌入部26。在其中央部上设置有具有与前端安装部件5的阳螺纹部33旋合的阴螺纹部24的螺纹孔23。杆侧安装部件的板状部20构成为其外径尺寸与密封部件6的外径尺寸大致相等，O型环夹持部22构成为其外径尺寸比密封部件6的内径尺寸稍小。环状嵌入部26的外径尺寸与O型环的内径尺寸大致相等。而且，环状嵌入部26的高度比所采用的O型环的厚度尺寸稍小。
杆侧安装部件4和前端侧安装部件5构成为在两者的螺纹部24、23完全旋合时，即杆侧安装部件4的环状嵌入部26的表面与前端侧安装部件5的O型环夹持部32的夹持面35相接触时，两者的板状部20、30的表面21、31之间的间隔比密封部件6的两端稍短。因此，在杆侧安装部件4和前端侧安装部件5完全旋合的情况下，密封部件6被杆侧安装部件4和前端侧安装部件5的表面21、31推压，稍稍向外侧膨胀地变形。
图9为组装中途的活塞的局部剖视图。如图9所示，活塞3以夹持密封部件6和截面为圆形的O型环7的方式组装在杆侧安装部件4和前端侧安装部件5之间。具体地说，O型环7嵌入并固定在杆侧安装部件4的环状嵌入部26上，将密封部件6嵌入前端侧安装部件5的阳螺纹部33部分地配置，将前端侧安装部件5和杆侧安装部件4向箭头62所示的方向旋合。
本实施方式的注液器装置由于构成为杆侧安装部件4的环状嵌入部26的高度尺寸比O型环7的厚度稍小，所以前端侧安装部件5和杆侧安装部件4完全旋合时，O型环在旋合方向上被压扁，向外侧方向扩张地变形。因此，能够一律通过环状嵌入部26的厚度和O型环的厚度决定O型环7的变形幅度，能够使将杆侧安装部件4和前端侧安装部5完全旋合时的密封部件6的变形量为一定。
权利要求1.一种注液器装置，由圆筒(2)和密封上述圆筒(2)的内侧并滑动的活塞(3)构成，其特征是，上述活塞(3)的结构为在前端部附近的外周面上配置有由含碳氟素高分子化合物构成的筒状的密封部件(6)。
2.如权利要求1所述的注液器装置，其特征是，上述活塞(3)具备活塞杆(3a)和旋合在该活塞杆的前端部(4)上的固定件(5)，由上述活塞杆的前端部(4)和上述固定件(5)夹持、固定上述密封部件(6)。
3.如权利要求2所述的注液器装置，其特征是，上述活塞(3)具备具有直径与上述密封部件(6)的内径大致相同的环状密封垫(7)，随着上述固定件(5)向上述活塞杆的前端部(4)上旋合，该密封垫(7)被夹持地固定。
4.如权利要求3所述的注液器装置，其特征是，上述固定件(5)和上述活塞杆的前端部(4)是相互旋合的旋合部(23、33)和夹持上述密封垫(7)的密封垫夹持部(22、32)同心地配置的。
5.如权利要求3或4所述的注液器装置，其特征是，上述密封垫(7)由弹性部件构成。
专利摘要本实用新型提供一种注液器装置，不会降低所要求的性能，并可消除玻璃制的注液器装置的问题。注液器装置由圆筒(2)和密封圆筒(2)的内侧并滑动的活塞(3)构成，上述活塞(3)的结构为在前端部附近的外周面上配置有由含碳氟系高分子化合物构成的筒状的密封部件(6)。
文档编号F04B53/00GK2718256SQ200420001810
公开日2005年8月17日 申请日期2004年1月5日 优先权日2004年1月5日
发明者砂藤茂之, 上西由和, 藤井菊春 申请人:仓敷纺绩株式会社