JP6041421B2 - 液体材料吐出機構および液体材料吐出装置 - Google Patents
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Description
ディスペンサで吐出を行う様々な種類の液体材料の中でも、特に、液体よりも比重の大きい固体粒子を混合した液体を吐出しようとした場合、時間が経過するにつれ固体粒子が容器の底部へ沈降したり、ノズル口付近へ凝集したりといったことが発生してしまう。これを防ぐためには、固体粒子が液体内に均一に混合した状態を保つように攪拌を行う必要がある。
この点、特許文献1の装置では、弁座が流路最下端よりも高いレベルにあるので、弁座の部分に対する沈降、堆積には一定の効果が認められる。しかしながら、弁座より低い位置にある部分へ固体粒子の沈降、堆積が生じ、沈降、堆積した固体粒子が剥離ないし舞い上げられ弁座の部分に到達することが考えられる。固体粒子の沈降、堆積は、弁座部分を急峻に***させた場合により顕著となる。
第2の発明は、第1の発明において、液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が同じ角度であることを特徴とする。
第4の発明は、第3の発明において、液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と比べ、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が大きく、流出路とバルブシートとが、実質的に段差が無く接続されていることを特徴とする。
第5の発明は、第1の発明において、液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と比べ、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が小さく、流入路とバルブシートとが、実質的に段差が無く接続されていることを特徴とする。
第6の発明は、第1ないし5のいずれかの発明において、流入路、流出路およびロッドよりも幅広の液室が三つ股を構成することを特徴とする。
第8の発明は、第1ないし6のいずれかの発明において、流入路中心軸と流出路中心軸とが上から見たときに角度をもって接続されることを特徴とする。
第10の発明は、第1ないし9のいずれかの発明に係る吐出機構と、固体粒子混合液体を貯留する容器と、固体粒子混合液体を圧送するポンプと、前記吐出機構、容器およびポンプを接続して循環路を形成する液体配管と、を備える液体材料吐出装置である。
第11の発明は、第10の発明において、前記吐出機構の流入路と前記ポンプとが複数のレギュレータを介して接続され、前記吐出機構の流出路と前記容器とがレギュレータを介して接続されることを特徴とする。
また、流入管および流出管を接続するための固定具(ナット等)が吐出作業に干渉する問題を解消することができる。
なお、以降の説明中で用いる「液体材料」は、特に断りのない限り、固体粒子が混合した状態の液体材料とする。
図1は、本実施形態の循環機構を備える吐出装置を説明するブロック図を示す。
本実施形態の循環機構2を備える吐出装置1は、液体材料5を貯留する容器4と、液体材料5を定量的に吐出する吐出機構3と、液体材料5を圧送するためのポンプ8とから主に構成されている。そして、これら機器の間は液体配管6で接続され、液体材料5が循環できるよう循環路を形成する。
本実施形態の吐出機構3は、弁体30を駆動してノズル48の連通孔46を開閉することにより液体材料5の吐出を行うニードルバルブ型の吐出機構を用いている。吐出機構3には、弁体30を駆動するための作動気体が、圧縮気体源18から第五のレギュレータ21により調圧された後に供給されている。また、動作を制御するために制御装置16と制御配線17によって接続されている。そして、液体材料5を循環させるため、流入路52と流出路53とを別々に有し、内部でノズル48へと連通する流路を形成している。吐出機構3のより詳細な説明は後述する。
本実施形態の吐出機構3の詳細について説明する。図2は、本実施形態で用いる吐出機構3の断面図である。以下の説明では、ストローク調整ネジ34側を「上」、ノズル48側を「下」ということがある。
本実施形態の吐出機構3は、弁体30を駆動してノズル48の連通孔46を開閉することにより液体材料5の吐出を行うニードルバルブ型の吐出機構であり、大きく分けて、弁体30を上下方向に駆動させる駆動部28と、駆動された弁体30の作用により液体材料5を吐出する吐出部29とから構成される。
ノズル48には、バルブシート45の連通孔46と連通する管状部材49が貫設しておりバルブシート45の連通孔46を通って流れてきた液体材料5が、この管状部材49の内部を通って外部に排出される。上記バルブシート45とノズル48は、キャップ状部材50により液室44下端に着脱自在に固定されており、交換が容易になっている。
以上に説明した本実施形態の吐出機構3には、切換弁39のON/OFFや、ポンプ8への作動気体の供給/停止(図1参照)などを制御する制御装置16が接続される。
まず、切換弁39へ動作開始信号が送信されると(ONになると)、弁が切り換わって圧縮空気が空気室38へ流入し、バネ32を圧縮しながら、ピストン31を持ち上げ、それに伴いロッド30が連通孔46を開放する。すると、液体材料5は、管状部材49を通ってノズル48先端から排出される。そして、設定時間経過後、切換弁39への動作信号が切られると(OFFになると)、弁が切り換わって空気室38内の圧縮空気を大気中へ放出し始め、バネ32の反発力によってピストン31が下がり、そしてロッド30が連通孔46を閉鎖する。すると、ノズル48先端から排出された液体材料5がノズル48から離れ、対象へと吐出される。以上が、本実施形態の吐出機構3による一回の吐出における一連の動作の流れである。
実施形態の循環機構2を備える吐出装置1の操作を図1を参照しながら、図3のフローチャートに従い説明する。
始めに、二方弁7を閉鎖状態に切り換え、かつ排出口10を閉鎖する方向へ三方弁9を切り換え(STEP101)、容器4に固体粒子混合液体5を入れる(STEP102)。次いで、二方弁7を連通状態に切り換える(STEP103)とともに、制御装置16を操作してポンプ8に圧縮気体を供給し、ポンプ8を始動させる(STEP104)。ポンプ8が動作すると液体材料5は液体配管6内を符号24の方向に循環を開始する。次いで、第四のレギュレータ20調整し、第二のレギュレータ12を調整する(STEP105)。この際、第四のレギュレータ20に第三の圧力計23を設け、その目盛りを見ながら調整を行うとよい。また、第四のレギュレータ20の圧力の大きさと、ポンプ8から排出される液体圧力大きさとの関係を予め求めておき、調整の際の目安とするとよい。次いで、第一のレギュレータ11を調整して、一次側の液体圧力を目標圧力へと調整する(STEP106)。また、第二のレギュレータ12を調整して、二次側の液体圧力を目標圧力へと調整する(STEP107)。ここで、一般には、吐出機構3の一次側(上流側;第一の圧力計14)と二次側(下流側;第二の圧力計15)の圧力は同じになるように調整することで、安定した吐出および循環が行える。ただし、液体材料5の粘度が高い場合は、圧力損失が大きいので一次側圧力を大きくすることが好ましい。実験では、粘度1[cps]のときは、設定圧力は一次側、二次側とも20[kPa]で良好な循環が得られ、粘度1000[cps]のときは、設定圧力は一次側が170[kPa]、二次側が60[kPa]で良好な循環が得られた。全ての圧力計について圧力の調整を終えたら、吐出前の準備は完了である。そして、制御装置16より吐出信号を発信して、吐出を実行する(STEP108)。なお、循環を開始したら、作業が終わるまで循環させたままにしておくことが好ましい。
ここでは、吐出機構3の吐出部29に形成される吐出部内循環路(流入路52および流出路53)の変形例について説明する。
(1)液室中心軸に対する角度を異ならせる態様
液室中心軸56と流入路中心軸57とがなす角と、液室中心軸56と流出路中心軸58とがなす角とを異ならせる態様を図4を用いて説明する。ここで、図4(a)は液室中心軸56と流入路中心軸57とがなす角より液室中心軸56と流出路中心軸58とがなす角の方が大きい場合、図4(b)は、液室中心軸56と流入路中心軸57とがなす角より液室中心軸56と流出路中心軸58とがなす角の方が小さい場合を示す。
上から見たときの流入路52と流出路53の向きを異ならせる態様を図5を用いて説明する。図5は、図2で示すA−A断面を表す。図5(a)では流入路中心軸57と流出路中心軸58とが直線状に接続され、図5(b)〜(d)では流入路中心軸57と流出路中心軸58とが角度をもって接続される。より詳細には、上から見た際に、図5(a)は流入路52と流出路53のなす角が180度の場合(図2の場合)、図5(b)は流入路52と流出路53のなす角が鈍角の場合、図5(c)は流入路52と流出路53のなす角が直角の場合、図5(d)は流入路52と流出路53のなす角が鋭角の場合を示す。
図5(b)から(d)のように、流入路52と流出路53の向きを異ならせて角度をつけることにより、液体材料5の流れが液室44内でロッド30周囲を回り込むような流れとなり、同じ向きで直線的に流れる場合(図5(a))よりも、攪拌作用を強くすることができる。
図5(b)から(d)では、紙面下方(吐出機構3の手前)側へ角度をつけるようにしたが、逆方向(紙面上方、吐出機構3の奥側)へ角度をつけるようにしてもよい。ただし、吐出機構3の奥側は、使用時に図示しないスタンドやXYZ移動機構に固定するため、図5のように手前に角度をつけるようにする方が好ましい。
Claims (11)
- ロッドを往復動作させる駆動部と、ロッドが軸通される液室およびノズルと連通するバルブシートを有する吐出部とを備え、バルブシートとロッド先端を離間することによりノズルから固体粒子混合液体を線状または滴状に吐出するディスペンサである吐出機構であって、
吐出部が、固体粒子混合液体を液室に流入させる流入路と、液室内の固体粒子混合液体を流出させる流出路を有し、
流入路および流出路がバルブシート近傍でV字状に接続され、
液室がV字の谷部に配置され、バルブシートがV字の下端をなす液室の下端に配置されること、
バルブシートの上面には、ロッド先端が当接される面積よりも広いすり鉢状面が形成されていることを特徴とする吐出機構。 - 液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が同じ角度であることを特徴とする請求項1の吐出機構。
- 流入路および/または流出路とバルブシートとが、実質的に段差が無く接続されていることを特徴とする請求項1または2の吐出機構。
- 液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と比べ、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が大きく、流出路とバルブシートとが、実質的に段差が無く接続されていることを特徴とする請求項1または2の吐出機構。
- 液室中心軸と流入路中心軸とがなす角と比べ、液室中心軸と流出路中心軸とがなす角が小さく、流入路とバルブシートとが、実質的に段差が無く接続されていることを特徴とする請求項1または2の吐出機構。
- 流入路、流出路およびロッドよりも幅広の液室が三つ股を構成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの吐出機構。
- 流入路中心軸と流出路中心軸とが上から見たときに直線状に接続されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの吐出機構。
- 流入路中心軸と流出路中心軸とが上から見たときに角度をもって接続されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかの吐出機構。
- 液体配管と固定具で接続される前記流入路および前記流出路、並びに、前記液室を有する吐出ブロックを備えることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかの吐出機構。
- 請求項1ないし9のいずれかの吐出機構と、
固体粒子混合液体を貯留する容器と、
固体粒子混合液体を圧送するポンプと、
前記吐出機構、容器およびポンプを接続して循環路を形成する液体配管と、を備える液体材料吐出装置。 - 前記吐出機構の流入路と前記ポンプとが複数のレギュレータを介して接続され、前記吐出機構の流出路と前記容器とがレギュレータを介して接続されることを特徴とする請求項10の液体材料吐出装置。
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