シリンジ内への充填装置
【課題】構造簡単で取扱い容易なシリンジ内への充填装置を提供する。
【解決手段】収納容器と供給流路と流路開放閉塞手段と真空形成手段と加圧供給手段とを具備し、解放状態の流路開放閉塞手段４０を通して真空引きすることにより供給流路２５内、シリンジ１０（先端部１４）内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路内が設定真空値以下の値に低下したことを条件として流路開放閉塞手段（内外差圧作動要素４１）が閉塞状態に切換わった後に、収納容器内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することでシリンジ（外筒）内に流動体を充填する。
【解決手段】収納容器と供給流路と流路開放閉塞手段と真空形成手段と加圧供給手段とを具備し、解放状態の流路開放閉塞手段４０を通して真空引きすることにより供給流路２５内、シリンジ１０（先端部１４）内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路内が設定真空値以下の値に低下したことを条件として流路開放閉塞手段（内外差圧作動要素４１）が閉塞状態に切換わった後に、収納容器内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することでシリンジ（外筒）内に流動体を充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納容器内の流動体を加圧しつつシリンジ内に充填させるためのシリンジ内への充填装置に関する。
【背景の技術】
【０００２】
図１０において、シリンジ１０は、細長形状の外筒１１とプランジャー１６とからなる。外筒１１の基端部１２は大口径で、先端部１４は小口径のノズル形状である。プランジャー１６は、押圧部１７とロッド部１８とピストン部１９とを有し、ピストン部１９の外周壁面には、ピストン部１９を挟む基端部１２と先端部１４とを密封状態に隔離するシール部材（Ｏリング）が装着されている。図１０は、プランジャー１６を一番押し込んだ状態である。
【０００３】
かかる構造のシリンジ１０は、図１０に示す状態のまま製品として販売される場合と、図１１に示す如く流動体５を充填した状態の製品として販売される場合とがある。前者の場合は、購入者が流動体５を充填することになる。
【０００４】
ここに、本願明細書中でいう流動体５とは、例えばペースト状の半田，歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、接着剤、粘性の強い液状の薬剤等が含まれる。つまり、シリンジ１０（１１）内に充填可能でかつプランジャー１６の押込み量に比例して先端部１４から吐出可能な性質（流動性）の組成や物質の総称であるものとする。
【０００５】
流動体５が充填されたシリンジ１０の使用方法としては、対象物に先端部１４を位置決めし、プランジャー１６（１７）に外力を付加しつつ流動体５を対象物に向けて吐出（供給）して使用する場合が圧倒的に多い（特許文献１を参照）。
【０００６】
また、流動体５の定量吐出を実現するには、シリンジ１０をディスペンサにセットし、プランジャー１６（１９）の押込み量を調整（制御）することによる。ねじ機構や空気圧機構を利用した機械的調整手段や、一段の精度を要求される場合の圧電素子等の伸縮動作を利用した電気的調整手段による。
【０００７】
ところで、シリンジ１０（外筒１１）内に流動体５を充填する方法としては、プランジャー１６を引き抜いた状態で外筒１１の基端部１２側から流動体５を充填しかつその後にプランジャー１６を挿着する方法（先込め式）と、プランジャー１６を引上げつつ先端部１４側から吸引しつつ流動体５を充填する方法（同時込め式）とがある。前者は粘性の高い流動体の場合に、後者は粘性の低い流動体の場合に採られることが一般的である。
【特許文献１】特開２００５−１３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、いずれの充填方法でも、図１１に示すように、外筒１１内に空気が入ってしまう場合がある。侵入空気は、空気玉（空気粒）７となり外筒１１内乃至充填流動体内に残存する。液状流動体の場合は気泡（７）と言われる。同図（Ａ）はピストン部１９の下方（基端部１２内）に残存し、同図（Ｂ）は中央部に残存し、同図（Ｃ）は先端部１４内に残像した状態を示す。なお、低粘度液状の流動体５の場合は気泡（７）と称される。また、同じ部位に複数の空気玉７が集中して残存する場合や、複数の部位に空気粒や気泡が散らかって残存する場合もある。比較的に、粘性の高い流動体５の場合に大きな空気玉７が残存し易い。シリンジ構造の特殊性（密封性）からして、後から残存空気玉７を取り除く（放出させる）ことは難しい。特に、多数の空気粒の全てを取り除くことは不可能に近い。しかも、空気玉７が残存するか否かを外部から目視判断することは非常に困難である。
【０００９】
この空気玉７が残存したままでは充填後製品としては不合格で、粗悪品乃至不良品として取り扱われる。また、運用の実際上は、プランジャー１６を押込んでも、空気（７）が吐出されるだけで流動体５が吐出されない空打ち現象、空気玉７が緩衝層として作用することから流動体５の吐出量が一時的に変化する脈動現象や、空気玉７の破裂により吐出された流動体５が周囲に飛び散る飛散現象が発生する虞が強い。特に、正確な定量吐出を保証できない事態は、例えば歯科材料である２液混合接着剤を調合する場合等において、致命的欠陥と言わざるを得ない。
【００１０】
かくして、従来は、シリンジ１０（外筒１１）内への充填作業を、厳格かつ慎重に行うことで対処していたのが実状である。つまり、作業効率が悪くかつ長時間を必要とする。この点に関しては、技術的に種々検討されている。しかし、検討結果に基づいて実際に具現化しても、構造複雑でかつ取扱いが面倒な装置であることが多かった。しかも、空気玉７を排斥できかつ確実に充填することができる保障性が低く、さらに経済的負担が大きいという問題点が残っている。このように、有用な装置は未だ実現されていない。
【００１１】
本発明の目的は、流動体の確実な充填ができる構造簡単で取扱い容易なシリンジ内への充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係る充填装置は、流動体を収納する密封型の収納容器と、一方端部が収納容器に密封接続可能でかつ他方端部がシリンジの先端部を密封接続可能であるとともに収納容器内およびシリンジの先端部内を密封状態で連通可能に形成された供給流路と、常態において解放状態でかつ供給流路内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる内外差圧作動型の流路開放閉塞手段と、解放状態の流路開放閉塞手段を通して真空引きすることで供給流路内，シリンジの先端部内および収納容器内に真空を形成するための真空形成手段と、収納容器内の流動体を加圧しつつ供給流路およびその先端部を通してシリンジ内に当該流動体を供給可能な加圧供給手段と、を具備してなる。
【００１３】
請求項２の発明は、流路開放閉塞手段が本体内に装着された内外差圧作動要素が内包気体圧力と供給流路内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されている。請求項３の発明は、シリンジおよび流路開放閉塞手段が共通のチャンバー内に収容されている。また、請求項４の発明は、シリンジの基端部内に真空を形成するための第２の真空形成手段が設けられている。
【００１４】
また、請求項５の発明は、加圧供給手段が収納容器の内容積を小さくすることで加圧・供給可能に形成されている。請求項６の発明は、供給流路が複数のシリンジを着脱可能に形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、シリンジ内に空気玉を残存させないで流動体の確実な充填ができ、構造簡単で取扱い容易である。しかも、経済的負担が小さくかつ具現化が容易である。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の場合に比較して、一段と構造簡単でかつコスト低減ができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、請求項１，２の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、流動体充填時の加圧供給手段の負荷を大幅に軽減できる。請求項４の発明によれば、請求項３の発明の場合と比較して、１台の真空形成手段であるからシリンジへの着脱作業を含む取り扱いが一段と容易である。
【００１８】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、流動体への空気玉の混入阻止効果を一段と助長できるとともに、加圧供給手段の負荷軽減化およびコスト低減を一層促進できる。さらに、請求項６の発明によれば、請求項１〜５の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、充填済シリンジの生産効率を大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本シリンジ１０内への充填装置１は、図１に示す如く、収納容器５０と供給流路２５と流路開放閉塞手段４０と真空形成手段７０と加圧供給手段８０とを具備し、解放状態の流路開放閉塞手段４０（４１）を通して真空引きすることにより供給流路２５内、シリンジ１０（先端部１４）内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に流路開放閉塞手段４０（４１）が閉塞状態に切換わった後に、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することでシリンジ１０（外筒１１，先端部１４）内に流動体５を充填可能に形成されている。
【００２１】
図１において、収納容器５０の上壁面５１Ｕに着脱用の冶具２０が取り付けられ、この冶具２０にシリンジ１０が装着されている。冶具２０内に供給流路２５が形成されている。加圧供給手段８０は、収納容器５０の下方側に設けてある。
【００２２】
シリンジ１０は、図１０に示した場合と同じ構造である。同一部分には同一の符号を付してそれらについての構造説明は省略する。なお、この実施形態における流動体５は、比較的に粘性の高いペースト状の歯科用印像材料である。
【００２３】
収納容器５０は、下部解放型のタンク部５１と隔壁板部材５５とからなり、流動体５を収納可能な密封型である。タンク部５１は、図示しない架台に固定されている。隔壁板部材５５は、タンク部５１の起立内周面にシール部材５６を介して上下方向に摺動（移動）可能に装着されている。隔壁板部材５５を上昇させれば、タンク部５１内の内容積を小さくすることができ、収納された流動体５の供給圧力を高められる。
【００２４】
ここに、供給流路２５は、一方端部（図１で下端部）２５Ｌが収納容器５０に密封状態で接続可能でありかつ他方端部（上端部）２５Ｕがシリンジ１０（外筒１１）の先端部１４を密封接続可能である。すなわち、供給流路２５は、収納容器５０（タンク部５１）内およびシリンジ１０（外筒１１）の先端部１４内を密封状態で連通可能に形成されている。
【００２５】
この実施の形態では、収容容器５０への取付け容易化およびシリンジ１０の装着容易化や構造簡素化を企図する着脱用冶具２０を採用し、この円筒形状の冶具２０の縦方向に延在する中空部（垂直軸線方向に貫通する。）をそのまま供給流路２５として利用している。
【００２６】
すなわち、冶具２０は、上記した中空部（２５）を有する本体２１からなり、上端部がシリンジ１０の着脱部２２で、下端部がタンク部５１（５１Ｕ）への装着部２９である。供給流路２５の一方端部２５Ｌはタンク部５１内に連通され、他方端部２５Ｕは装着されたシリンジ１０に連通される。中空円筒形状の本体２１は、合成樹脂や金属製である。
【００２７】
さらに、供給流路２５を形成する中空部の中央付近には、水平方向に延在する中空部（嵌装部２８）が設けられている。この嵌装部２８の内側は供給流路２５に連通され、外側は接続具７４および吸込管７３を介して真空形成手段（真空ポンプ７２）に接続される。
【００２８】
ここにおいて、流路開放閉塞手段４０は、内外差圧作動型であり、常態（大気圧下：１０１３ｈＰａ）において解放状態でかつ供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる。なお、設定真空値は例えば１３３．３ｈＰａであり、供給経路２５内の圧力がこれ以下に低下したときに、流路開放閉塞手段４０は閉塞する。ただし、設定真空値は、流路開放閉塞手段４０の構造によって自由に設定することが可能である。設定真空値は、例えば大気圧の１０分の１、あるいは、大気圧の１００分の１としてもよい。
【００２９】
流路開放閉塞手段４０は、この実施の形態では、内外差圧作動要素４１を本体２１（嵌装部２８）内に装着した構造とされている。外周面は嵌装部２８の内周面に接着固定されている。段差を設けて機械的に保持するように形成してもよい。
【００３０】
内外差圧作動要素４１は、図２に示す如く、中空円筒形状の伸縮性部材（弾性部材）４２内に１または２以上の気体（空気）４３を内包させた構造で、内包気体４３の圧力と供給流路２５内の実際圧力との差によって全体形状が３次元方向に膨張収縮可能に形成されている。伸縮性部材４２は、例えば、スポンジや可撓性に富んたゴム、プラスチック等であり、複数の不連続（不連通）の気体を内包させる。
【００３１】
内包する気体の種類は、空気に限定されない。空気以外の気体としては膨張（収縮）率の大きなガスが望ましい。但し、空気とすることが、経済性、安全性の点から好ましい。なお、内包気体４３は、玉形状，粒形状や層形状などである。つまり、その形態乃至形状は問わない。
【００３２】
具体的には、供給流路２５内の圧力が、内包気体４３の圧力よりも低い圧力状態になるにつれて空気（４３）が膨張するので、伸縮性部材４２が伸長しかつ膨張（変形拡大）する。このとき、供給流路２５内の圧力が下がるに従い、伸縮性部材４２（内外差圧作動要素４１）は徐々に膨張する。その結果、伸縮性部材４２（内外差圧作動要素４１）全体の総体積が大きくなる。さらに、低圧化して供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下すると、図３（Ａ）に示すように伸縮性部材４２が一段と膨張拡大する。伸縮性部材４２の外周部は嵌装部２８で位置規制されているので、中空部４４を縮径する方向に変形する。すなわち、中空部４４（嵌装部２８）を閉塞することができる。中空部４４が閉塞されるときの供給流路２５内の圧力（設定値）は、嵌装部２８の形状や内外差圧作動要素４１の形状や構造（伸縮性部材４２の材質や内包気体４３の圧力）を調整することによって設定することができる。この閉塞状態は、大気開放されるまで維持される。なお、充填後に大気解放されると、図２に示す解放状態（初期状態）に戻るので、再利用が可能である。
【００３３】
この供給流路２５内の圧力を低圧化するために真空形成手段が設けられている。この実施の形態では、真空ポンプ７２からなる。すなわち、真空形成手段（７２）は、解放状態の流路開放閉塞手段４０（内外差圧作動要素４１の中空部４４）を通して真空引きすることで供給流路２５内に真空を形成する。同時に、供給流路２５に連通されたシリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内にも真空を形成することができる。
【００３４】
つまり、真空引きにより供給流路２５内の圧力を負圧化しつつ設定真空値以下の圧力（真空）を確立（形成）する。内外差圧作動要素４１が閉塞状態にある限りにおいて、その圧力（真空）を維持できる。この状態では、真空ポンプ７２を停止させてもよい。
【００３５】
ここに、本願発明の特別な技術的特徴は、真空雰囲気内において先端部１４から流動体５を供給してシリンジ１０（ピストン部１９よりも下方の外筒１１および先端部１４）内に充填することにある。かくすれば、空気玉（大気）７を取り込まずに確実な充填ができる。しかも、真空形成手段（７２）を用いて真空雰囲気を確立（形成）できたことを条件として、内外差圧作動型の流路開放閉塞手段４０（４１）が自動的作動して真空雰囲気を維持可能に形成されていることである。
【００３６】
すなわち、真空ポンプ７２で真空雰囲気が確立されたことを圧力センサで検出し、この検出信号を用いて例えばソレノイドバルブを閉めて流路を閉塞するような構造や、取り扱いが複雑でコスト高の複雑高価なシステムを構築する必要がない。換言すれば、本願発明によれば、真空ポンプ７２を起動するだけでよく、供給流路内の圧力監視やバルブの切換作業等を必要としない。よって、構造簡単で取り扱いが非常に容易であると理解される。
【００３７】
かかる観点から、流路開放閉塞手段４０は、内外差圧作動型であれば、この実施の形態の構造に限定されない。例えば、密閉型蛇腹構造体の先に閉塞駒を設けかつ供給流路２５内の圧力低下に伴い蛇腹構造体を吸引方向に伸長させることで、テーパー形状とされた真空引き管路（吸込管７３）内を閉塞する構造、または密閉型蛇腹構造体の代わりに弾性に富んだ材料からなる風船を用いる構造、さらにはシール剤を内蔵させた風船の破裂によりシール剤を飛散させて閉塞する構造、あるいは圧力低下により球体係止用のカンチレバー（弾性部材）を傾斜させることで球体係止を解きかつ吸引移動される当該球体で流路内を閉塞する構造等である。さらには、吸込管７３自体を弾性に富んだ材料のチューブから形成し、真空形成後にチューブがつぶれる構造としてもよい。
【００３８】
加圧供給手段８０は、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ供給流路２５および先端部１４を通してシリンジ１０（外筒１１）内に供給する手段である。この実施の形態では、図１で上下移動可能な隔壁板部材５５と、この隔壁板部材５５の下面に連結された頭部８２を有するロッド部８１と、図示しない昇降手段とからなる。頭部８２と下面とは、当接分離可能に形成してもよい。
【００３９】
かかる実施の形態では、プランジャー１６を押込んだ状態のシリンジ１０を、図１に示すように冶具２０にセットする。この段階で、供給流路２５内、シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内は、密封状態で連通する。この供給流路２５内および吸込管７３内は大気圧（常態）であるから、内外差圧作動要素４１内の気体４３は初期状態（収縮状態）であり供給流路２５は解放状態である。
【００４０】
真空ポンプ７２を起動し、吸込管７３および解放状態の流路開放閉塞手段（４１）を通して真空引きすると、供給流路２５内，シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内が負圧化され、やがて真空が形成される。そして、内外差圧作動要素４１の内包気体圧力が初期圧力（例えば、１０１３ｈＰａ＋α）であるところ、供給流路２５内の圧力が低下して設定真空値以下の値になる。
【００４１】
内外差圧作動要素４１は、内外圧力差によって、徐々に総体積が膨張（拡大変形）し、最終的に中空部４４を閉塞する。つまり、図３（Ａ）に示すように供給流路２５を閉塞状態に切換える。供給流路２５と外部（７３等）とが遮断されるので、供給流路２５内、シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内に確立された真空が維持される。
【００４２】
すなわち、供給流路２５に接続されかつ常態（大気圧下）において解放状態の流路開放閉塞手段４０を通して真空引きすることにより、供給流路２５内、供給流路２５の一方端部２５Ｌに連通された収納容器５０内およびその他方端部２５Ｕに連通されたシリンジ１０の先端部１４内を真空状態とする。
【００４３】
次いで、流路開放閉塞手段４０が、供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わった後に、加圧供給手段８０を稼動（ロッド部８１を上昇させる。）させることで、図３（Ｂ）に示すように、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ供給流路２５を通しかつその先端部１４側から供給する。真空雰囲気内で行なわれるので、空気玉７の混入（侵入）を完全に防止できる。つまり、シリンジ１０（１１，１４）内に流動体５を確実に充填することができる。
【００４４】
また、加圧供給手段８０が、隔壁板部材５５を押上げて収納容器５０の内容積を小さくすることにより流動体５を加圧・供給するので、この点からも空気の混入（侵入）を阻止できる。
【００４５】
この流動体５の加圧・供給の際に、外力を加えてプランジャー１６の引き上げを行なうようにすれば、加圧供給手段８０の負荷を軽減しつつ流動体５の吸引力も発生し得る。例えば、加圧供給手段８０の駆動源にリンク機構の主動リンクを連結しかつ従動リンクをプランジャー１６の押圧部１７に係止させれば自動的な引き上げが可能になる。
【００４６】
しかして、この実施の形態によれば、解放状態の流路開放閉塞手段４０（４１）を通して真空引きすることにより供給流路２５内，シリンジ先端部１４内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に流路開放閉塞手段４０（４４）が閉塞状態に切換わった後に収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側からシリンジ１０内に流動体５を充填可能に形成されているから、粘度の高い流動体５でも空気玉７を残存させないでシリンジ１０内に確実に充填することができるとともに、構造簡単で取扱い容易である。しかも、経済的負担が小さくて具現化できる。
【００４７】
シリンジ１０（１１，１４）内および流動体５内に空気玉７が残存しないので、目的に応じた流動体５の実際使用に際し、空打ち現象、脈動現象や飛散現象を一掃することができ、定量吐出を保証できる。つまり、流動体５のもつ特性を有効・確実に発現できるとともに高品質な加工品（例えば、歯科材料である２液混合接着剤の調合品）を得られる。
【００４８】
また、流路開放閉塞手段４０が、気体４３を内包する内外差圧作動要素４１を冶具２０（本体２１）内に装着した構造とされ、その内包気体圧力と供給流路２５内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されているので、一段と構造簡単でかつコスト低減ができる。取り扱いが一層容易で、故障がなく安定作動できる。
【００４９】
また、冶具２０を介して収納容器５０にシリンジ１０を着脱する構造であるから、装置組立てが簡単で、この点からもシリンジ１０の着脱作業が容易になる。
【００５０】
さらに、加圧供給手段８０が、収納容器５０の内容積を小さくすることで流動体５を加圧かつ供給可能に形成されているので、流動体５への空気混入阻止効果を一段と助長できるとともに、加圧供給手段８０（８１，５５等）の構造簡素化およびコスト低減を一層促進できる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
この実施の形態の充填装置１は、図４に示す如く流路開放閉塞手段４０（４４）を通すことなく真空引きしてシリンジ１０（外筒１１）の基端部１２内に真空を形成するための第２の真空形成手段（第２の真空ポンプ７６）を設けている。
【００５２】
すなわち、基本的な構成・機能は、第１の実施形態の場合（図１〜図３）と同様であるが、シリンジ１０をチャンバー６０内に収納させかつ第２の真空ポンプ７６でチャンバー６０内に真空を形成し、結果として基端部１２内に真空を形成するように構築してある。
【００５３】
なお、第１の実施形態の場合と共通乃至同一の部分には同一の符号を付して、それらについての構造説明等は省略する。
【００５４】
図４において、チャンバー６０は、下方のフランジ６５を介して収納容器５０の上壁面５１Ｕに着脱容易な構造とされている。パッキンは図示省略した。シリンジ１０を冶具２０に取付けおよび取外しするための着脱作業を容易に行なえるようにする。なお、チャンバー６０を上下に２分割して、上半分を収納容器５０に固定された下半分に着脱可能に形成してもよい。
【００５５】
このチャンバー６０の上方の接続具６３には、吸込管７７を介して第２の真空ポンプ７６が連結されている。この第２の真空ポンプ７６は、真空ポンプ７２に遅れて起動させることが望ましい。かくすれば、流動体５に供給時におけるプランジャー１６の上昇移動を円滑化しつつ加圧供給手段８０の負荷軽減化を促進することができる。
【００５６】
かかる実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様に真空ポンプ７２を用いて供給流路２５内に真空を形成する。この際、チャンバー６０内は大気圧であるから、プランジャー１６（１７）には重力作用により下降（押下）力が働く。つまり、真空ポンプ７２による真空引きの際に、大気圧が掛かるプランジャー１６を外筒１１の下限位置まで迅速かつ確実に下降させることができる。しかも、真空ポンプ７２の負荷を軽減することができる。
【００５７】
真空ポンプ７２の起動により供給流路２５内が真空となった後でかつ加圧供給手段８０により流動体５を加圧・供給する以前（乃至加圧・供給中）に、第２の真空ポンプ７６を起動させる。つまり、時間差（時間遅れ）をもって起動させる。
【００５８】
また、供給流路２５内および基端部１２内が真空となった後は、プランジャー１６（ピストン部１９）に掛かる上下圧力差がなくなるので、第１の実施の形態の場合に比較して、プランジャー１６の上昇移動負荷を小さくすることができる。つまり、シリンジ１０内に流動体５を加圧・供給する際の加圧供給手段８０の負荷（加圧力）を大幅に軽減できる。さらに、加圧力が小さいので、流路解放閉塞手段４０（内外差圧作動要素４１）の閉塞状態を確実かつ安定して維持できる。
【００５９】
しかして、この実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに流動体５の充填時の加圧供給手段８０の負荷を大幅に軽減できる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図５に示す如く、基本的構成・機能は、第２の実施の形態の場合（図４）と同様であるが、チャンバー６０内に複数（図５では、２つ）のシリンジ１０を収納可能としかつ加圧供給手段８０を上方側から操作可能に形成してある。なお、第２の実施形態の場合（図４）と同じ構造・機能については説明を割愛する。
【００６１】
さて、複数のシリンジ１０を、各プランジャー１６を同じ下限位置（図５に示す状態）に位置決めした状態で準備（用意）できる場合も多い。この点に着目してこの実施の形態では、第２の実施形態における第２の真空形成手段（第２の真空ポンプ７６）と真空形成手段（真空ポンプ７２）とを兼用する１台の真空形成手段（７２）で、充填作業中においてチャンバー６０内に真空形成することができるように構築してある。チャンバー６０は、フランジ６５を介してタンク部５１に着脱可能である。
【００６２】
つまり、真空ポンプの台数削減を達成できるとともに、各プランジャー１６がランダムな位置に位置決めされた状態でシリンジ１０が準備された場合に比較して、重力利用によるプランジャー１６ごとの下降移動時間（そのうちの最長時間）だけ待つという無駄時間を一掃することができるから、流動体５の充填作業に迅速に移行できる。
【００６３】
図５において、加圧供給手段８０は、第１、第２の実施の形態の場合と異なり、チャンバー６０の上壁面６０Ｕを貫通するロッド部８１を外部から押下操作することで、流動体５を加圧供給する構造である。
【００６４】
また、収納容器５０は、上部解放型のタンク部５１と隔壁板部材５５とからなる。冶具２０（シリンジ１０）は、隔壁板部材５５に取り付けられている。冶具２０（シリンジ１０）は隔壁板部材５５とともに上下方向に同期移動可能である。かかる巧みな構造により、各冶具２０および各シリンジ１０の重量を、流動体５の加圧・供給負荷を軽減するための助長手段として有効利用することができる。
【００６５】
かかる実施の形態では、真空ポンプ７２を起動してチャンバー６０内に真空を形成する。すると、各シリンジ１０に対応する供給流路２５内，先端部１４内および収納容器５０内のみならず各シリンジ１０の基端部１２（詳しくは、ピストン部１９よりも上方の外筒１１内）を同時に真空状態とすることができる。
【００６６】
各プランジャー１６は最下位置にありかつ各プランジャー１６（１９）の上下圧力差が生じないので、第２の実施の形態の場合に比較して、プランジャー１６の上昇移動に必要な待ち時間を一掃できるから、充填作業に迅速に移行できる。
【００６７】
各供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に、各流路開放閉塞手段４０（４４）が同時的に閉塞状態に切換わる。その後に、１台の加圧供給手段８０を駆動して収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することで、各シリンジ１０内に流動体５を同時に充填することができる。
【００６８】
しかして、この実施の形態によれば、第２の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに１台の真空形成手段（７２）でよいのでシリンジ１０への着脱作業を含む取り扱いが一段と容易である。
【００６９】
また、チャンバー６０内に装着された複数のシリンジ１０に同時に充填できるので、生産性が高い。
【００７０】
（第４の実施の形態）
本充填装置１は、図６に示す如く、基本的構成・機能は、第３の実施形態の場合（図５）と同様であるが、流路開放閉塞手段４０（４１）の装着構造が異なりかつ冶具２０の構造を変更してある。
【００７１】
図６において、各冶具２０は、複数の着脱部３２を有する本体水平部３１と、この本体水平部３１と隔壁板部材５５とを連結する本体起立部３３とからなる。供給流路２５は、本体水平部３１内の水平供給流路３６および本体起立部３３内の起立供給流路３７から形成されている。
【００７２】
予めシリンジ１０および流路開放閉塞手段４０を装着した冶具２０を、隔壁板部材５５の所定位置に取り付けることができるので、準備作業および交換作業が簡単である。
【００７３】
ここに、流路開放閉塞手段４０は、シリンジ１０（外筒１１）と同じ構造の外筒状部材４５に、第３の実施形態の場合と同様な内外差圧作動要素４１を装着してある。この実施の形態では、内外差圧作動要素４１の外周面を外筒状部材４５の内周面に接着固定してある。
【００７４】
なお、外筒状部材４５をシリンジ１０の外筒１１を利用して形成してもよい。
【００７５】
内外差圧作動要素４１の固定方法としては、図７に示すようにプランジャー１６と同じ構造のプランジャー状部材４７を設け、上端部４８を押下げることにより下端部４９で内外差圧作動要素４１を所定位置まで押込んで装着保持させる構造や、外筒状部材４５内に図示しない段差を設けかつこの段差を利用して脱落防止を図るように形成してもよい。第１〜第３の実施の形態においても、かかる構造を採用することができる。
【００７６】
しかして、この実施の形態によれば、第３の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに流路開放閉塞手段４０の装着構造がシリンジ１０の一部を構成する外筒１１相当部材（４５）から形成されているので、組み立てが容易で一段のコスト低減ができる。
【００７７】
（第５の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図８に示す如く、基本的構成・機能は、第４の実施形態の場合（図６）と同様であるが、１つの冶具２０に１つの流路開放閉塞手段４０と複数のシリンジ１０を装着可能に形成されている。
【００７８】
図８において、冶具２０（本体水平部３１）の中央に設けられた着脱部３２には流路開放閉塞手段４０が装着され、他の着脱部３２にはシリンジ１０が装着される。この本体水平部３１の平面は円盤形状とされ、シリンジ装着用の着脱部３２が外筒状部材（４５）を装着する中央の着脱部３２を中心とした複数（２つ）の同心仮想円軌跡上に等間隔に配設されている。したがって、仮想円軌跡の数と間隔を適宜に決定した構造とすれば、多数（例えば、５０以上）にシリンジ１０に１回動作で同時に充填作業を行なえる。
【００７９】
なお、図８では図示省略したが、図６の場合と同様な加圧供給手段８０が設けられている。この場合において、機械的強度と左右前後方向の操作力のバランスの観点からは、ロッド部８１は複数本とすることが好ましい。本体起立部３３および起立供給流路３７の複数化についても同様である。
【００８０】
しかして、この実施の形態によれば、第４の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらなる組立容易化、コスト低減化ができかつ生産性を大幅に向上できる。しかも、準備作業および交換作業を迅速かつ簡単に行なえるので、この点からも製品コストの低減ができる。大量生産に好適な充填装置を提供できる。
【００８１】
（第６の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図９に示す如く、基本的構成・機能は、第５の実施形態の場合（図８）と同様であるが、流路開放閉塞手段４０（詳しくは、内外差圧作動要素４１）の構造が改良してある。
【００８２】
図９（Ａ）において、内外差圧作動要素４１は、外形が四角形状の伸縮性部材（例えば、弾力性に富んだ柔軟なゴム系材料）４２に不連通の複数の空気粒乃至気泡形状の気体４３を内包させた構造である。各角部４２Ｋは外筒状部材４５の内周面４５Ｎに当接された状態で接着剤により固定されている。
【００８３】
外筒状部材４５内つまり供給流路２５内が真空になると、図９（Ｂ）に示すように各気体４３の内圧が相対的に高くなるのでその内外差圧により外筒状部材４５が全体膨張する。つまり、伸縮性部材４２の総体積が膨張拡大する。この実施形態では外筒状部材４５のラジアル方向に膨張する。結果として、外筒状部材４５内の空間を閉塞することができる。
【００８４】
しかして、この実施の形態によれば、第５の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに外側への体積膨張現象を利用することから、中空円筒状の伸縮性部材４２の場合に比較して製造コストが低く、閉塞効果を一段と確実とすることができる。
【００８５】
なお、他の実施形態の場合においても、流路開放閉塞手段４０（４１）をこの構造に変えても本願発明を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、流動体（歯科用材料、接着剤等々）を空気混入なくシリンジ内に確実に充填する場合に利用され、充填済シリンジ製品の品質向上および生産性向上に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図２】同じく、流路解放閉塞手段を構成する内外差圧作動要素を説明するための図である。
【図３】同じく、動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図７】同じく、流路解放閉塞手段を説明するための図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る内外差圧作動要素を説明するための横断面図である。
【図１０】シリンジを説明するための図である。
【図１１】従来例とその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…充填装置、 ５…流動体、 ７…空気玉、 １０…シリンジ、 １１…外筒、 １４…先端部、 ２０…冶具、 ２５…供給流路、 ４０…流路解放閉塞手段、 ４１…内外差圧作動要素、 ５０…収納容器、 ６０…チャンバー、 ７２…真空ポンプ（真空形成手段）、 ７６…第２の真空ポンプ（第２の真空形成手段）、 ８０…加圧供給手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納容器内の流動体を加圧しつつシリンジ内に充填させるためのシリンジ内への充填装置に関する。
【背景の技術】
【０００２】
図１０において、シリンジ１０は、細長形状の外筒１１とプランジャー１６とからなる。外筒１１の基端部１２は大口径で、先端部１４は小口径のノズル形状である。プランジャー１６は、押圧部１７とロッド部１８とピストン部１９とを有し、ピストン部１９の外周壁面には、ピストン部１９を挟む基端部１２と先端部１４とを密封状態に隔離するシール部材（Ｏリング）が装着されている。図１０は、プランジャー１６を一番押し込んだ状態である。
【０００３】
かかる構造のシリンジ１０は、図１０に示す状態のまま製品として販売される場合と、図１１に示す如く流動体５を充填した状態の製品として販売される場合とがある。前者の場合は、購入者が流動体５を充填することになる。
【０００４】
ここに、本願明細書中でいう流動体５とは、例えばペースト状の半田，歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、接着剤、粘性の強い液状の薬剤等が含まれる。つまり、シリンジ１０（１１）内に充填可能でかつプランジャー１６の押込み量に比例して先端部１４から吐出可能な性質（流動性）の組成や物質の総称であるものとする。
【０００５】
流動体５が充填されたシリンジ１０の使用方法としては、対象物に先端部１４を位置決めし、プランジャー１６（１７）に外力を付加しつつ流動体５を対象物に向けて吐出（供給）して使用する場合が圧倒的に多い（特許文献１を参照）。
【０００６】
また、流動体５の定量吐出を実現するには、シリンジ１０をディスペンサにセットし、プランジャー１６（１９）の押込み量を調整（制御）することによる。ねじ機構や空気圧機構を利用した機械的調整手段や、一段の精度を要求される場合の圧電素子等の伸縮動作を利用した電気的調整手段による。
【０００７】
ところで、シリンジ１０（外筒１１）内に流動体５を充填する方法としては、プランジャー１６を引き抜いた状態で外筒１１の基端部１２側から流動体５を充填しかつその後にプランジャー１６を挿着する方法（先込め式）と、プランジャー１６を引上げつつ先端部１４側から吸引しつつ流動体５を充填する方法（同時込め式）とがある。前者は粘性の高い流動体の場合に、後者は粘性の低い流動体の場合に採られることが一般的である。
【特許文献１】特開２００５−１３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、いずれの充填方法でも、図１１に示すように、外筒１１内に空気が入ってしまう場合がある。侵入空気は、空気玉（空気粒）７となり外筒１１内乃至充填流動体内に残存する。液状流動体の場合は気泡（７）と言われる。同図（Ａ）はピストン部１９の下方（基端部１２内）に残存し、同図（Ｂ）は中央部に残存し、同図（Ｃ）は先端部１４内に残像した状態を示す。なお、低粘度液状の流動体５の場合は気泡（７）と称される。また、同じ部位に複数の空気玉７が集中して残存する場合や、複数の部位に空気粒や気泡が散らかって残存する場合もある。比較的に、粘性の高い流動体５の場合に大きな空気玉７が残存し易い。シリンジ構造の特殊性（密封性）からして、後から残存空気玉７を取り除く（放出させる）ことは難しい。特に、多数の空気粒の全てを取り除くことは不可能に近い。しかも、空気玉７が残存するか否かを外部から目視判断することは非常に困難である。
【０００９】
この空気玉７が残存したままでは充填後製品としては不合格で、粗悪品乃至不良品として取り扱われる。また、運用の実際上は、プランジャー１６を押込んでも、空気（７）が吐出されるだけで流動体５が吐出されない空打ち現象、空気玉７が緩衝層として作用することから流動体５の吐出量が一時的に変化する脈動現象や、空気玉７の破裂により吐出された流動体５が周囲に飛び散る飛散現象が発生する虞が強い。特に、正確な定量吐出を保証できない事態は、例えば歯科材料である２液混合接着剤を調合する場合等において、致命的欠陥と言わざるを得ない。
【００１０】
かくして、従来は、シリンジ１０（外筒１１）内への充填作業を、厳格かつ慎重に行うことで対処していたのが実状である。つまり、作業効率が悪くかつ長時間を必要とする。この点に関しては、技術的に種々検討されている。しかし、検討結果に基づいて実際に具現化しても、構造複雑でかつ取扱いが面倒な装置であることが多かった。しかも、空気玉７を排斥できかつ確実に充填することができる保障性が低く、さらに経済的負担が大きいという問題点が残っている。このように、有用な装置は未だ実現されていない。
【００１１】
本発明の目的は、流動体の確実な充填ができる構造簡単で取扱い容易なシリンジ内への充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係る充填装置は、流動体を収納する密封型の収納容器と、一方端部が収納容器に密封接続可能でかつ他方端部がシリンジの先端部を密封接続可能であるとともに収納容器内およびシリンジの先端部内を密封状態で連通可能に形成された供給流路と、常態において解放状態でかつ供給流路内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる内外差圧作動型の流路開放閉塞手段と、解放状態の流路開放閉塞手段を通して真空引きすることで供給流路内，シリンジの先端部内および収納容器内に真空を形成するための真空形成手段と、収納容器内の流動体を加圧しつつ供給流路およびその先端部を通してシリンジ内に当該流動体を供給可能な加圧供給手段と、を具備してなる。
【００１３】
請求項２の発明は、流路開放閉塞手段が本体内に装着された内外差圧作動要素が内包気体圧力と供給流路内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されている。請求項３の発明は、シリンジおよび流路開放閉塞手段が共通のチャンバー内に収容されている。また、請求項４の発明は、シリンジの基端部内に真空を形成するための第２の真空形成手段が設けられている。
【００１４】
また、請求項５の発明は、加圧供給手段が収納容器の内容積を小さくすることで加圧・供給可能に形成されている。請求項６の発明は、供給流路が複数のシリンジを着脱可能に形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、シリンジ内に空気玉を残存させないで流動体の確実な充填ができ、構造簡単で取扱い容易である。しかも、経済的負担が小さくかつ具現化が容易である。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の場合に比較して、一段と構造簡単でかつコスト低減ができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、請求項１，２の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、流動体充填時の加圧供給手段の負荷を大幅に軽減できる。請求項４の発明によれば、請求項３の発明の場合と比較して、１台の真空形成手段であるからシリンジへの着脱作業を含む取り扱いが一段と容易である。
【００１８】
また、請求項５の発明によれば、請求項１〜４の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、流動体への空気玉の混入阻止効果を一段と助長できるとともに、加圧供給手段の負荷軽減化およびコスト低減を一層促進できる。さらに、請求項６の発明によれば、請求項１〜５の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、充填済シリンジの生産効率を大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本シリンジ１０内への充填装置１は、図１に示す如く、収納容器５０と供給流路２５と流路開放閉塞手段４０と真空形成手段７０と加圧供給手段８０とを具備し、解放状態の流路開放閉塞手段４０（４１）を通して真空引きすることにより供給流路２５内、シリンジ１０（先端部１４）内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に流路開放閉塞手段４０（４１）が閉塞状態に切換わった後に、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することでシリンジ１０（外筒１１，先端部１４）内に流動体５を充填可能に形成されている。
【００２１】
図１において、収納容器５０の上壁面５１Ｕに着脱用の冶具２０が取り付けられ、この冶具２０にシリンジ１０が装着されている。冶具２０内に供給流路２５が形成されている。加圧供給手段８０は、収納容器５０の下方側に設けてある。
【００２２】
シリンジ１０は、図１０に示した場合と同じ構造である。同一部分には同一の符号を付してそれらについての構造説明は省略する。なお、この実施形態における流動体５は、比較的に粘性の高いペースト状の歯科用印像材料である。
【００２３】
収納容器５０は、下部解放型のタンク部５１と隔壁板部材５５とからなり、流動体５を収納可能な密封型である。タンク部５１は、図示しない架台に固定されている。隔壁板部材５５は、タンク部５１の起立内周面にシール部材５６を介して上下方向に摺動（移動）可能に装着されている。隔壁板部材５５を上昇させれば、タンク部５１内の内容積を小さくすることができ、収納された流動体５の供給圧力を高められる。
【００２４】
ここに、供給流路２５は、一方端部（図１で下端部）２５Ｌが収納容器５０に密封状態で接続可能でありかつ他方端部（上端部）２５Ｕがシリンジ１０（外筒１１）の先端部１４を密封接続可能である。すなわち、供給流路２５は、収納容器５０（タンク部５１）内およびシリンジ１０（外筒１１）の先端部１４内を密封状態で連通可能に形成されている。
【００２５】
この実施の形態では、収容容器５０への取付け容易化およびシリンジ１０の装着容易化や構造簡素化を企図する着脱用冶具２０を採用し、この円筒形状の冶具２０の縦方向に延在する中空部（垂直軸線方向に貫通する。）をそのまま供給流路２５として利用している。
【００２６】
すなわち、冶具２０は、上記した中空部（２５）を有する本体２１からなり、上端部がシリンジ１０の着脱部２２で、下端部がタンク部５１（５１Ｕ）への装着部２９である。供給流路２５の一方端部２５Ｌはタンク部５１内に連通され、他方端部２５Ｕは装着されたシリンジ１０に連通される。中空円筒形状の本体２１は、合成樹脂や金属製である。
【００２７】
さらに、供給流路２５を形成する中空部の中央付近には、水平方向に延在する中空部（嵌装部２８）が設けられている。この嵌装部２８の内側は供給流路２５に連通され、外側は接続具７４および吸込管７３を介して真空形成手段（真空ポンプ７２）に接続される。
【００２８】
ここにおいて、流路開放閉塞手段４０は、内外差圧作動型であり、常態（大気圧下：１０１３ｈＰａ）において解放状態でかつ供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる。なお、設定真空値は例えば１３３．３ｈＰａであり、供給経路２５内の圧力がこれ以下に低下したときに、流路開放閉塞手段４０は閉塞する。ただし、設定真空値は、流路開放閉塞手段４０の構造によって自由に設定することが可能である。設定真空値は、例えば大気圧の１０分の１、あるいは、大気圧の１００分の１としてもよい。
【００２９】
流路開放閉塞手段４０は、この実施の形態では、内外差圧作動要素４１を本体２１（嵌装部２８）内に装着した構造とされている。外周面は嵌装部２８の内周面に接着固定されている。段差を設けて機械的に保持するように形成してもよい。
【００３０】
内外差圧作動要素４１は、図２に示す如く、中空円筒形状の伸縮性部材（弾性部材）４２内に１または２以上の気体（空気）４３を内包させた構造で、内包気体４３の圧力と供給流路２５内の実際圧力との差によって全体形状が３次元方向に膨張収縮可能に形成されている。伸縮性部材４２は、例えば、スポンジや可撓性に富んたゴム、プラスチック等であり、複数の不連続（不連通）の気体を内包させる。
【００３１】
内包する気体の種類は、空気に限定されない。空気以外の気体としては膨張（収縮）率の大きなガスが望ましい。但し、空気とすることが、経済性、安全性の点から好ましい。なお、内包気体４３は、玉形状，粒形状や層形状などである。つまり、その形態乃至形状は問わない。
【００３２】
具体的には、供給流路２５内の圧力が、内包気体４３の圧力よりも低い圧力状態になるにつれて空気（４３）が膨張するので、伸縮性部材４２が伸長しかつ膨張（変形拡大）する。このとき、供給流路２５内の圧力が下がるに従い、伸縮性部材４２（内外差圧作動要素４１）は徐々に膨張する。その結果、伸縮性部材４２（内外差圧作動要素４１）全体の総体積が大きくなる。さらに、低圧化して供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下すると、図３（Ａ）に示すように伸縮性部材４２が一段と膨張拡大する。伸縮性部材４２の外周部は嵌装部２８で位置規制されているので、中空部４４を縮径する方向に変形する。すなわち、中空部４４（嵌装部２８）を閉塞することができる。中空部４４が閉塞されるときの供給流路２５内の圧力（設定値）は、嵌装部２８の形状や内外差圧作動要素４１の形状や構造（伸縮性部材４２の材質や内包気体４３の圧力）を調整することによって設定することができる。この閉塞状態は、大気開放されるまで維持される。なお、充填後に大気解放されると、図２に示す解放状態（初期状態）に戻るので、再利用が可能である。
【００３３】
この供給流路２５内の圧力を低圧化するために真空形成手段が設けられている。この実施の形態では、真空ポンプ７２からなる。すなわち、真空形成手段（７２）は、解放状態の流路開放閉塞手段４０（内外差圧作動要素４１の中空部４４）を通して真空引きすることで供給流路２５内に真空を形成する。同時に、供給流路２５に連通されたシリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内にも真空を形成することができる。
【００３４】
つまり、真空引きにより供給流路２５内の圧力を負圧化しつつ設定真空値以下の圧力（真空）を確立（形成）する。内外差圧作動要素４１が閉塞状態にある限りにおいて、その圧力（真空）を維持できる。この状態では、真空ポンプ７２を停止させてもよい。
【００３５】
ここに、本願発明の特別な技術的特徴は、真空雰囲気内において先端部１４から流動体５を供給してシリンジ１０（ピストン部１９よりも下方の外筒１１および先端部１４）内に充填することにある。かくすれば、空気玉（大気）７を取り込まずに確実な充填ができる。しかも、真空形成手段（７２）を用いて真空雰囲気を確立（形成）できたことを条件として、内外差圧作動型の流路開放閉塞手段４０（４１）が自動的作動して真空雰囲気を維持可能に形成されていることである。
【００３６】
すなわち、真空ポンプ７２で真空雰囲気が確立されたことを圧力センサで検出し、この検出信号を用いて例えばソレノイドバルブを閉めて流路を閉塞するような構造や、取り扱いが複雑でコスト高の複雑高価なシステムを構築する必要がない。換言すれば、本願発明によれば、真空ポンプ７２を起動するだけでよく、供給流路内の圧力監視やバルブの切換作業等を必要としない。よって、構造簡単で取り扱いが非常に容易であると理解される。
【００３７】
かかる観点から、流路開放閉塞手段４０は、内外差圧作動型であれば、この実施の形態の構造に限定されない。例えば、密閉型蛇腹構造体の先に閉塞駒を設けかつ供給流路２５内の圧力低下に伴い蛇腹構造体を吸引方向に伸長させることで、テーパー形状とされた真空引き管路（吸込管７３）内を閉塞する構造、または密閉型蛇腹構造体の代わりに弾性に富んだ材料からなる風船を用いる構造、さらにはシール剤を内蔵させた風船の破裂によりシール剤を飛散させて閉塞する構造、あるいは圧力低下により球体係止用のカンチレバー（弾性部材）を傾斜させることで球体係止を解きかつ吸引移動される当該球体で流路内を閉塞する構造等である。さらには、吸込管７３自体を弾性に富んだ材料のチューブから形成し、真空形成後にチューブがつぶれる構造としてもよい。
【００３８】
加圧供給手段８０は、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ供給流路２５および先端部１４を通してシリンジ１０（外筒１１）内に供給する手段である。この実施の形態では、図１で上下移動可能な隔壁板部材５５と、この隔壁板部材５５の下面に連結された頭部８２を有するロッド部８１と、図示しない昇降手段とからなる。頭部８２と下面とは、当接分離可能に形成してもよい。
【００３９】
かかる実施の形態では、プランジャー１６を押込んだ状態のシリンジ１０を、図１に示すように冶具２０にセットする。この段階で、供給流路２５内、シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内は、密封状態で連通する。この供給流路２５内および吸込管７３内は大気圧（常態）であるから、内外差圧作動要素４１内の気体４３は初期状態（収縮状態）であり供給流路２５は解放状態である。
【００４０】
真空ポンプ７２を起動し、吸込管７３および解放状態の流路開放閉塞手段（４１）を通して真空引きすると、供給流路２５内，シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内が負圧化され、やがて真空が形成される。そして、内外差圧作動要素４１の内包気体圧力が初期圧力（例えば、１０１３ｈＰａ＋α）であるところ、供給流路２５内の圧力が低下して設定真空値以下の値になる。
【００４１】
内外差圧作動要素４１は、内外圧力差によって、徐々に総体積が膨張（拡大変形）し、最終的に中空部４４を閉塞する。つまり、図３（Ａ）に示すように供給流路２５を閉塞状態に切換える。供給流路２５と外部（７３等）とが遮断されるので、供給流路２５内、シリンジ１０の先端部１４内および収納容器５０内に確立された真空が維持される。
【００４２】
すなわち、供給流路２５に接続されかつ常態（大気圧下）において解放状態の流路開放閉塞手段４０を通して真空引きすることにより、供給流路２５内、供給流路２５の一方端部２５Ｌに連通された収納容器５０内およびその他方端部２５Ｕに連通されたシリンジ１０の先端部１４内を真空状態とする。
【００４３】
次いで、流路開放閉塞手段４０が、供給流路２５内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わった後に、加圧供給手段８０を稼動（ロッド部８１を上昇させる。）させることで、図３（Ｂ）に示すように、収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ供給流路２５を通しかつその先端部１４側から供給する。真空雰囲気内で行なわれるので、空気玉７の混入（侵入）を完全に防止できる。つまり、シリンジ１０（１１，１４）内に流動体５を確実に充填することができる。
【００４４】
また、加圧供給手段８０が、隔壁板部材５５を押上げて収納容器５０の内容積を小さくすることにより流動体５を加圧・供給するので、この点からも空気の混入（侵入）を阻止できる。
【００４５】
この流動体５の加圧・供給の際に、外力を加えてプランジャー１６の引き上げを行なうようにすれば、加圧供給手段８０の負荷を軽減しつつ流動体５の吸引力も発生し得る。例えば、加圧供給手段８０の駆動源にリンク機構の主動リンクを連結しかつ従動リンクをプランジャー１６の押圧部１７に係止させれば自動的な引き上げが可能になる。
【００４６】
しかして、この実施の形態によれば、解放状態の流路開放閉塞手段４０（４１）を通して真空引きすることにより供給流路２５内，シリンジ先端部１４内および収納容器５０内を真空状態とし、供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に流路開放閉塞手段４０（４４）が閉塞状態に切換わった後に収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側からシリンジ１０内に流動体５を充填可能に形成されているから、粘度の高い流動体５でも空気玉７を残存させないでシリンジ１０内に確実に充填することができるとともに、構造簡単で取扱い容易である。しかも、経済的負担が小さくて具現化できる。
【００４７】
シリンジ１０（１１，１４）内および流動体５内に空気玉７が残存しないので、目的に応じた流動体５の実際使用に際し、空打ち現象、脈動現象や飛散現象を一掃することができ、定量吐出を保証できる。つまり、流動体５のもつ特性を有効・確実に発現できるとともに高品質な加工品（例えば、歯科材料である２液混合接着剤の調合品）を得られる。
【００４８】
また、流路開放閉塞手段４０が、気体４３を内包する内外差圧作動要素４１を冶具２０（本体２１）内に装着した構造とされ、その内包気体圧力と供給流路２５内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されているので、一段と構造簡単でかつコスト低減ができる。取り扱いが一層容易で、故障がなく安定作動できる。
【００４９】
また、冶具２０を介して収納容器５０にシリンジ１０を着脱する構造であるから、装置組立てが簡単で、この点からもシリンジ１０の着脱作業が容易になる。
【００５０】
さらに、加圧供給手段８０が、収納容器５０の内容積を小さくすることで流動体５を加圧かつ供給可能に形成されているので、流動体５への空気混入阻止効果を一段と助長できるとともに、加圧供給手段８０（８１，５５等）の構造簡素化およびコスト低減を一層促進できる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
この実施の形態の充填装置１は、図４に示す如く流路開放閉塞手段４０（４４）を通すことなく真空引きしてシリンジ１０（外筒１１）の基端部１２内に真空を形成するための第２の真空形成手段（第２の真空ポンプ７６）を設けている。
【００５２】
すなわち、基本的な構成・機能は、第１の実施形態の場合（図１〜図３）と同様であるが、シリンジ１０をチャンバー６０内に収納させかつ第２の真空ポンプ７６でチャンバー６０内に真空を形成し、結果として基端部１２内に真空を形成するように構築してある。
【００５３】
なお、第１の実施形態の場合と共通乃至同一の部分には同一の符号を付して、それらについての構造説明等は省略する。
【００５４】
図４において、チャンバー６０は、下方のフランジ６５を介して収納容器５０の上壁面５１Ｕに着脱容易な構造とされている。パッキンは図示省略した。シリンジ１０を冶具２０に取付けおよび取外しするための着脱作業を容易に行なえるようにする。なお、チャンバー６０を上下に２分割して、上半分を収納容器５０に固定された下半分に着脱可能に形成してもよい。
【００５５】
このチャンバー６０の上方の接続具６３には、吸込管７７を介して第２の真空ポンプ７６が連結されている。この第２の真空ポンプ７６は、真空ポンプ７２に遅れて起動させることが望ましい。かくすれば、流動体５に供給時におけるプランジャー１６の上昇移動を円滑化しつつ加圧供給手段８０の負荷軽減化を促進することができる。
【００５６】
かかる実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様に真空ポンプ７２を用いて供給流路２５内に真空を形成する。この際、チャンバー６０内は大気圧であるから、プランジャー１６（１７）には重力作用により下降（押下）力が働く。つまり、真空ポンプ７２による真空引きの際に、大気圧が掛かるプランジャー１６を外筒１１の下限位置まで迅速かつ確実に下降させることができる。しかも、真空ポンプ７２の負荷を軽減することができる。
【００５７】
真空ポンプ７２の起動により供給流路２５内が真空となった後でかつ加圧供給手段８０により流動体５を加圧・供給する以前（乃至加圧・供給中）に、第２の真空ポンプ７６を起動させる。つまり、時間差（時間遅れ）をもって起動させる。
【００５８】
また、供給流路２５内および基端部１２内が真空となった後は、プランジャー１６（ピストン部１９）に掛かる上下圧力差がなくなるので、第１の実施の形態の場合に比較して、プランジャー１６の上昇移動負荷を小さくすることができる。つまり、シリンジ１０内に流動体５を加圧・供給する際の加圧供給手段８０の負荷（加圧力）を大幅に軽減できる。さらに、加圧力が小さいので、流路解放閉塞手段４０（内外差圧作動要素４１）の閉塞状態を確実かつ安定して維持できる。
【００５９】
しかして、この実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに流動体５の充填時の加圧供給手段８０の負荷を大幅に軽減できる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図５に示す如く、基本的構成・機能は、第２の実施の形態の場合（図４）と同様であるが、チャンバー６０内に複数（図５では、２つ）のシリンジ１０を収納可能としかつ加圧供給手段８０を上方側から操作可能に形成してある。なお、第２の実施形態の場合（図４）と同じ構造・機能については説明を割愛する。
【００６１】
さて、複数のシリンジ１０を、各プランジャー１６を同じ下限位置（図５に示す状態）に位置決めした状態で準備（用意）できる場合も多い。この点に着目してこの実施の形態では、第２の実施形態における第２の真空形成手段（第２の真空ポンプ７６）と真空形成手段（真空ポンプ７２）とを兼用する１台の真空形成手段（７２）で、充填作業中においてチャンバー６０内に真空形成することができるように構築してある。チャンバー６０は、フランジ６５を介してタンク部５１に着脱可能である。
【００６２】
つまり、真空ポンプの台数削減を達成できるとともに、各プランジャー１６がランダムな位置に位置決めされた状態でシリンジ１０が準備された場合に比較して、重力利用によるプランジャー１６ごとの下降移動時間（そのうちの最長時間）だけ待つという無駄時間を一掃することができるから、流動体５の充填作業に迅速に移行できる。
【００６３】
図５において、加圧供給手段８０は、第１、第２の実施の形態の場合と異なり、チャンバー６０の上壁面６０Ｕを貫通するロッド部８１を外部から押下操作することで、流動体５を加圧供給する構造である。
【００６４】
また、収納容器５０は、上部解放型のタンク部５１と隔壁板部材５５とからなる。冶具２０（シリンジ１０）は、隔壁板部材５５に取り付けられている。冶具２０（シリンジ１０）は隔壁板部材５５とともに上下方向に同期移動可能である。かかる巧みな構造により、各冶具２０および各シリンジ１０の重量を、流動体５の加圧・供給負荷を軽減するための助長手段として有効利用することができる。
【００６５】
かかる実施の形態では、真空ポンプ７２を起動してチャンバー６０内に真空を形成する。すると、各シリンジ１０に対応する供給流路２５内，先端部１４内および収納容器５０内のみならず各シリンジ１０の基端部１２（詳しくは、ピストン部１９よりも上方の外筒１１内）を同時に真空状態とすることができる。
【００６６】
各プランジャー１６は最下位置にありかつ各プランジャー１６（１９）の上下圧力差が生じないので、第２の実施の形態の場合に比較して、プランジャー１６の上昇移動に必要な待ち時間を一掃できるから、充填作業に迅速に移行できる。
【００６７】
各供給流路２５内が設定真空値以下の値に低下したことを条件に、各流路開放閉塞手段４０（４４）が同時的に閉塞状態に切換わる。その後に、１台の加圧供給手段８０を駆動して収納容器５０内の流動体５を加圧しつつ先端部１４側から供給することで、各シリンジ１０内に流動体５を同時に充填することができる。
【００６８】
しかして、この実施の形態によれば、第２の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに１台の真空形成手段（７２）でよいのでシリンジ１０への着脱作業を含む取り扱いが一段と容易である。
【００６９】
また、チャンバー６０内に装着された複数のシリンジ１０に同時に充填できるので、生産性が高い。
【００７０】
（第４の実施の形態）
本充填装置１は、図６に示す如く、基本的構成・機能は、第３の実施形態の場合（図５）と同様であるが、流路開放閉塞手段４０（４１）の装着構造が異なりかつ冶具２０の構造を変更してある。
【００７１】
図６において、各冶具２０は、複数の着脱部３２を有する本体水平部３１と、この本体水平部３１と隔壁板部材５５とを連結する本体起立部３３とからなる。供給流路２５は、本体水平部３１内の水平供給流路３６および本体起立部３３内の起立供給流路３７から形成されている。
【００７２】
予めシリンジ１０および流路開放閉塞手段４０を装着した冶具２０を、隔壁板部材５５の所定位置に取り付けることができるので、準備作業および交換作業が簡単である。
【００７３】
ここに、流路開放閉塞手段４０は、シリンジ１０（外筒１１）と同じ構造の外筒状部材４５に、第３の実施形態の場合と同様な内外差圧作動要素４１を装着してある。この実施の形態では、内外差圧作動要素４１の外周面を外筒状部材４５の内周面に接着固定してある。
【００７４】
なお、外筒状部材４５をシリンジ１０の外筒１１を利用して形成してもよい。
【００７５】
内外差圧作動要素４１の固定方法としては、図７に示すようにプランジャー１６と同じ構造のプランジャー状部材４７を設け、上端部４８を押下げることにより下端部４９で内外差圧作動要素４１を所定位置まで押込んで装着保持させる構造や、外筒状部材４５内に図示しない段差を設けかつこの段差を利用して脱落防止を図るように形成してもよい。第１〜第３の実施の形態においても、かかる構造を採用することができる。
【００７６】
しかして、この実施の形態によれば、第３の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに流路開放閉塞手段４０の装着構造がシリンジ１０の一部を構成する外筒１１相当部材（４５）から形成されているので、組み立てが容易で一段のコスト低減ができる。
【００７７】
（第５の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図８に示す如く、基本的構成・機能は、第４の実施形態の場合（図６）と同様であるが、１つの冶具２０に１つの流路開放閉塞手段４０と複数のシリンジ１０を装着可能に形成されている。
【００７８】
図８において、冶具２０（本体水平部３１）の中央に設けられた着脱部３２には流路開放閉塞手段４０が装着され、他の着脱部３２にはシリンジ１０が装着される。この本体水平部３１の平面は円盤形状とされ、シリンジ装着用の着脱部３２が外筒状部材（４５）を装着する中央の着脱部３２を中心とした複数（２つ）の同心仮想円軌跡上に等間隔に配設されている。したがって、仮想円軌跡の数と間隔を適宜に決定した構造とすれば、多数（例えば、５０以上）にシリンジ１０に１回動作で同時に充填作業を行なえる。
【００７９】
なお、図８では図示省略したが、図６の場合と同様な加圧供給手段８０が設けられている。この場合において、機械的強度と左右前後方向の操作力のバランスの観点からは、ロッド部８１は複数本とすることが好ましい。本体起立部３３および起立供給流路３７の複数化についても同様である。
【００８０】
しかして、この実施の形態によれば、第４の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらなる組立容易化、コスト低減化ができかつ生産性を大幅に向上できる。しかも、準備作業および交換作業を迅速かつ簡単に行なえるので、この点からも製品コストの低減ができる。大量生産に好適な充填装置を提供できる。
【００８１】
（第６の実施の形態）
この実施の形態に係る充填装置１は、図９に示す如く、基本的構成・機能は、第５の実施形態の場合（図８）と同様であるが、流路開放閉塞手段４０（詳しくは、内外差圧作動要素４１）の構造が改良してある。
【００８２】
図９（Ａ）において、内外差圧作動要素４１は、外形が四角形状の伸縮性部材（例えば、弾力性に富んだ柔軟なゴム系材料）４２に不連通の複数の空気粒乃至気泡形状の気体４３を内包させた構造である。各角部４２Ｋは外筒状部材４５の内周面４５Ｎに当接された状態で接着剤により固定されている。
【００８３】
外筒状部材４５内つまり供給流路２５内が真空になると、図９（Ｂ）に示すように各気体４３の内圧が相対的に高くなるのでその内外差圧により外筒状部材４５が全体膨張する。つまり、伸縮性部材４２の総体積が膨張拡大する。この実施形態では外筒状部材４５のラジアル方向に膨張する。結果として、外筒状部材４５内の空間を閉塞することができる。
【００８４】
しかして、この実施の形態によれば、第５の実施の形態の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに外側への体積膨張現象を利用することから、中空円筒状の伸縮性部材４２の場合に比較して製造コストが低く、閉塞効果を一段と確実とすることができる。
【００８５】
なお、他の実施形態の場合においても、流路開放閉塞手段４０（４１）をこの構造に変えても本願発明を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、流動体（歯科用材料、接着剤等々）を空気混入なくシリンジ内に確実に充填する場合に利用され、充填済シリンジ製品の品質向上および生産性向上に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図２】同じく、流路解放閉塞手段を構成する内外差圧作動要素を説明するための図である。
【図３】同じく、動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図７】同じく、流路解放閉塞手段を説明するための図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を説明するための縦断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る内外差圧作動要素を説明するための横断面図である。
【図１０】シリンジを説明するための図である。
【図１１】従来例とその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…充填装置、 ５…流動体、 ７…空気玉、 １０…シリンジ、 １１…外筒、 １４…先端部、 ２０…冶具、 ２５…供給流路、 ４０…流路解放閉塞手段、 ４１…内外差圧作動要素、 ５０…収納容器、 ６０…チャンバー、 ７２…真空ポンプ（真空形成手段）、 ７６…第２の真空ポンプ（第２の真空形成手段）、 ８０…加圧供給手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動体を収納する密封型の収納容器と、
一方端部が収納容器に密封接続可能でかつ他方端部がシリンジの先端部を密封接続可能であるとともに収納容器内およびシリンジの先端部内を密封状態で連通可能に形成された供給流路と、
常態において解放状態でかつ供給流路内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる内外差圧作動型の流路開放閉塞手段と、
解放状態の流路開放閉塞手段を通して真空引きすることで供給流路内，シリンジの先端部内および収納容器内に真空を形成するための真空形成手段と、
収納容器内の流動体を加圧しつつ供給流路およびその先端部を通してシリンジ内に当該流動体を供給可能な加圧供給手段と、を具備したシリンジ内への充填装置。
【請求項２】
前記流路開放閉塞手段が、気体を内包する内外差圧作動要素を本体内に装着した構造とされ、この内外差圧作動要素が内包気体圧力と前記供給流路内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されている、請求項１記載のシリンジ内への充填装置。
【請求項３】
前記シリンジおよび流路開放閉塞手段が共通のチャンバー内に収容され、このチャンバーに前記真空形成手段が接続されている、請求項１または２に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項４】
流路開放閉塞手段を通すことなく真空引きしてシリンジの基端部内に真空を形成するための第２の真空形成手段が設けられている、請求項１または２に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項５】
前記加圧供給手段が、前記収納容器の内容積を小さくすることで流動体を加圧かつ供給可能に形成されている、請求項１〜４までのいずれか１項に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項６】
前記供給流路が、他方端部に複数のシリンジを着脱可能に形成されている、請求項１〜５までのいずれか１項に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項１】
流動体を収納する密封型の収納容器と、
一方端部が収納容器に密封接続可能でかつ他方端部がシリンジの先端部を密封接続可能であるとともに収納容器内およびシリンジの先端部内を密封状態で連通可能に形成された供給流路と、
常態において解放状態でかつ供給流路内の圧力が設定真空値以下の値に低下したことを条件に閉塞状態に切換わる内外差圧作動型の流路開放閉塞手段と、
解放状態の流路開放閉塞手段を通して真空引きすることで供給流路内，シリンジの先端部内および収納容器内に真空を形成するための真空形成手段と、
収納容器内の流動体を加圧しつつ供給流路およびその先端部を通してシリンジ内に当該流動体を供給可能な加圧供給手段と、を具備したシリンジ内への充填装置。
【請求項２】
前記流路開放閉塞手段が、気体を内包する内外差圧作動要素を本体内に装着した構造とされ、この内外差圧作動要素が内包気体圧力と前記供給流路内の圧力との差によって膨張収縮可能に形成されている、請求項１記載のシリンジ内への充填装置。
【請求項３】
前記シリンジおよび流路開放閉塞手段が共通のチャンバー内に収容され、このチャンバーに前記真空形成手段が接続されている、請求項１または２に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項４】
流路開放閉塞手段を通すことなく真空引きしてシリンジの基端部内に真空を形成するための第２の真空形成手段が設けられている、請求項１または２に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項５】
前記加圧供給手段が、前記収納容器の内容積を小さくすることで流動体を加圧かつ供給可能に形成されている、請求項１〜４までのいずれか１項に記載されたシリンジ内への充填装置。
【請求項６】
前記供給流路が、他方端部に複数のシリンジを着脱可能に形成されている、請求項１〜５までのいずれか１項に記載されたシリンジ内への充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１１３８６１（Ｐ２００９−１１３８６１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３９７１（Ｐ２００７−３１３９７１）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]