KR20190036468A - 토출 밸브 - Google Patents

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Abstract

(과제) 토출량의 변동의 적은 토출 밸브를 제공한다.
(해결 수단) 토출 밸브는, 밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서, 밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점은, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 혹은, 밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서, 밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점은, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

토출 밸브{DISPENSING VALVE APPARATUS}
본 발명은, 액체를 토출하기 위한 토출 밸브에 관한 것이다.
물, 기름, 레진 등의 액체를 일정량으로 공급하는 디스펜서는, 반도체 공정이나 의료 분야 등의 여러 가지 분야에 사용되고 있다. 반도체 공정에 있어서는, 언더필 (underfill) 공정에 디스펜서가 많이 사용되고 있고, 반도체 소자의 패키지의 내부를 레진으로 충전하는 용도에도 디스펜서가 많이 사용되고 있다. 또, LED 소자의 제조 공정에 있어서는, 형광 물질과 레진이 혼합된 형광액을 LED 칩에 도포하는 공정에 디스펜서가 사용되고 있다. 이와 같은 디스펜서에서는, 용액의 공급을 받아 정확한 위치에 정량을 디스펜스하는 토출 밸브가 핵심 장치로서 사용된다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).
일본 공개특허공보 2015-182043호
액체를 고정밀도로 정량 토출할 수 있는 정량 토출 밸브라도, 일정 기간 밸브를 차폐하고 있던 직후에 토출한 경우에는, 설정되어 있던 액량보다 다량의 액체가 토출되는 경향이 있다. 이것은 토출 밸브가 액체를 차폐할 때에, 스테인리스제의 밸브가 액체의 리크를 방지하기 위해서, 비교적 강한 압력으로 밸브를 밸브 시트에 가압하고 있어, 밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점이 약간 탄성 변형되어 패이고, 직후의 토출에서는, 액체 유로가 그 패임의 분만큼 설정보다 넓어지기 때문이라고 생각된다. 즉, 통상적으로 액체를 토출하는 상태에서는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트 (12) 와 밸브 (11) 사이에는, 소정의 폭의 유로가 형성되고, 차폐된 상태에서는 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트 (12) 가 밸브 (11) 에 가압된 상태가 유지된다. 그리고, 차폐 상태가 일정 기간 계속된 후 토출 상태로 이행된 직후에 있어서는, 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 이 탄성 변형되고, 그 탄성 변형으로부터 복귀할 때까지의 동안, 유로가 소정의 폭보다 넓은 상태가 되어, 소망보다 다량의 액체가 토출된다.
밸브의 인상량을 줄이고 액체 유로를 좁게 하고, 송압을 높게 설정한 경우, 액체 유로의 게이트폭에 대해 밸브 시트의 변형량이 차지하는 비율이 커지므로, 액량의 변동이 커지는 경향이 있다. 한편, 송압을 낮게 하고, 밸브의 인상량을 많이 하고, 액체 유로를 넓게 설정한 경우에는, 밸브의 동작량이 커져 액체 유로에 기체를 말려 들게 할 리스크가 높아진다. 따라서, 정밀 토출을 실시하기 위해서는, 토출 초기시의 예비 토출 작업이 필요해지지만, 이것은 작업성을 악화시켜, 토출 재료를 낭비하게 된다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 토출량의 변동이 적은 토출 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들의 예의 검토한 결과, 밸브 시트의 재질을 탄성 변형하기 어려운 재료로 함으로써, 밸브가 가압됨으로써 밸브 시트의 변형이 작고, 특히, 액체의 토출을 재개할 때 등 토출 초기시의 토출량의 변동을 억제할 수 있는 것을 알아냈다.
즉, 이하의 토출 밸브이다.
〔1〕밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서, 밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점은, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
〔2〕밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서, 밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점은, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
〔3〕밸브가 니들 밸브인 것을 특징으로 하는〔1〕또는〔2〕에 기재된 토출 밸브.
〔4〕정량 토출 밸브인 것을 특징으로 하는〔1〕내지〔3〕중 어느 하나에 기재된 토출 밸브.
〔5〕밸브 시트에 있어서의 밸브와 접하는 지점을 구성하는 재료는, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 스테인리스의 군에서 선택되는 1 종의 재료인 것을 특징으로 하는〔1〕내지〔4〕중 어느 하나에 기재된 토출 밸브.
본 발명의 토출 밸브에 의하면, 액체의 토출량의 변동을 억제할 수 있어, 액체의 정밀 토출이 가능해진다. 또, 정밀 토출을 위해서 종래 필요하였던 토출 초기시의 예비 토출 작업이 불필요하게 되어, 작업성의 향상, 토출 재료의 절약이 가능해진다.
도 1 은 토출 밸브의 모식도이다.
도 2 는 종래의 토출 밸브에 있어서, 밸브에 의해 가압되어 있던 밸브 시트가 변형되어 유로가 넓어져, 액량이 증가하는 원리를 나타내는 모식도이다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 토출 밸브 (1) 의 구조를 나타내는 모식적 단면도이다. 즉, 토출 밸브 (1) 는, 밸브 본체 (10) 의 내부에 밸브 (11) 와 밸브 시트 (12) 를 구비하고, 밸브 (11) 와 밸브 시트 (12) 가 접함으로써 공급구 (13) 와 토출구 (14) 사이의 유체의 유로를 폐쇄한다. 본 실시형태의 토출 밸브 (1) 는, 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 이, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 토출 밸브 (1) 는, 밸브 (11) 와 밸브 시트 (12) 가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서, 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 이, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
밸브 (11) 는, 니들 밸브인 것이 바람직하다. 또, 토출 밸브 (1) 는, 정량 토출 밸브인 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 재질은, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상의 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리이미드, 스테인리스의 군에서 선택되는 1 종의 재료인 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 인장 탄성률은, 3 ㎬ 이상인 것이 바람직하고, 4 ㎬ 이상인 것이 보다 바람직하고, 100 ㎬ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 인장 탄성률은 큰 편이 변형되기 어렵기 때문에 바람직하지만, 밸브 (11) 를 손상시키지 않기 위해서, 밸브 (11) 에 있어서의 밸브 시트 (12) 와 접하는 지점의 인장 탄성률 이하의 인장 탄성률인 재료인 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 는, 단일의 재료로 이루어져도 되고, 복수의 재료를 조합하여도 된다. 예를 들어, 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 이외에는, 인장 탄성률이 2 ㎬ 미만의 재료를 사용해도 된다.
또한, 수지 재료의 인장 탄성률은, ASTM D651 에 규정된다. 또, 금속 재료의 인장 탄성률은, JIS Z 2280：1993 에 규정된다. 여기에서의 인장 탄성률은 실온에서의 값이다.
밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 재질은, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상의 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리이미드, 스테인리스의 군에서 선택되는 1 종의 재료인 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 압축 탄성률은, 3 ㎬ 이상인 것이 바람직하고, 4 ㎬ 이상인 것이 보다 바람직하고, 100 ㎬ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 의 인장 탄성률은, 큰 편이 변형되기 어렵기 때문에 바람직하지만, 밸브 (11) 를 손상시키지 않기 위해서, 밸브 (11) 에 있어서의 밸브 시트 (12) 와 접하는 지점의 압축 탄성률 이하의 압축 탄성률인 재료인 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 는, 단일의 재료로 이루어져도 되고, 복수의 재료를 조합하여도 된다. 예를 들어, 밸브 시트 (12) 에 있어서의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 이외에는, 압축 탄성률이 2 ㎬ 미만의 재료를 사용해도 된다.
또한, 수지 재료의 압축 탄성률은, ASTM D695 에 규정된다. 여기에서의 압축 탄성률은 실온에서의 값이다.
밸브 시트 (12) 의 밸브 (11) 와 접하는 지점 (12a) 은, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상이고, 또한, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
밸브 시트 (12) 는, 링 형상으로 형성되고, 토출구 (14) 와 밸브 (11) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 밸브 (11), 밸브 시트 (12), 토출구 (14) 의 중심은, 동일 직선 상에 배치되는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 참고예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1〉 이와시타 엔지니어링의 액체 정밀 토출용 밸브 AV502 의 밸브 (SUS304) 가 가압되는 폴리프로필렌 (PP) 제의 링상 밸브 시트를, 동형상으로 성형한 PEEK (빅트렉스사 제조, 인장 탄성률：3.7 ㎬, 압축 탄성률：4.1 ㎬) 제 밸브 시트와 교환하였다.
AV502 밸브의 액체 투입공에 실리콘 수지를 송압 0.30 ㎫ 로 공급하였다. 10 초간의 액체 토출량이 0.3 g 정도가 되도록 AV502 상부의 조정용 버니어 핸들을 조정하여, 실린더의 개도를 설정하였다.
1 시간 밸브를 닫아 액체가 차단된 상태로 한 후, AV502 에 밸브 개폐용의 에어를 공급하여 액체를 토출시켰다. 10 초간의 액체 토출량을, 1 분 간격으로 7 회 측정한 결과, 액체 토출량은 최대로 0.32 g, 최소로 0.27 g 이고, 그 변동량은 0.05 g 이었다.
〈실시예 2〉 이와시타 엔지니어링의 액체 정밀 토출용 밸브 AV502 의 밸브 (SUS304) 가 가압되는 폴리프로필렌 (PP) 제의 링상 밸브 시트를, 동형상으로 성형한 폴리이미드 (듀폰사 제조 베스펠, 인장 탄성률：3.2 ㎬, 압축 탄성률：2.4 ㎬) 제 밸브 시트와 교환하였다.
AV502 밸브의 액체 투입공에 실리콘 수지를 송압 0.30 ㎫ 로 공급하였다. 10 초간의 액체 토출량이 0.3 g 정도가 되도록 AV502 상부의 조정용 버니어 핸들을 조정하여, 실린더의 개도를 설정하였다.
1 시간 밸브를 닫아 액체가 차단된 상태로 한 후, AV502 에 밸브 개폐용의 에어를 공급하여 액체를 토출시켰다. 10 초간의 액체 토출량을, 1 분 간격으로 7 회 측정한 결과, 액체 토출량은 최대로 0.33 g, 최소로 0.27 g 이고, 그 변동량은 0.06 g 이었다.
〈실시예 3〉 이와시타 엔지니어링의 액체 정밀 토출용 밸브 AV502 의 밸브가 가압되는 폴리프로필렌 (PP) 제의 링상 밸브 시트를, 동형상으로 성형한 스테인리스 (SUS304, 인장 탄성률：193 ㎬, 압축 탄성률：170 ㎬) 제 밸브 시트와 교환하였다.
AV502 밸브의 액체 투입공에 실리콘 수지를 송압 0.30 ㎫ 로 공급하였다. 10 초간의 액체 토출량이 0.3 g 정도가 되도록 AV502 상부의 조정용 버니어 핸들을 조정하여, 실린더의 개도를 설정하였다.
1 시간 밸브를 닫아 액체가 차단된 상태로 한 후, AV502 에 밸브 개폐용의 에어를 공급하여 액체를 토출시켰다. 10 초간의 액체 토출량을, 1 분 간격으로 7 회 측정한 결과, 액체 토출량은 최대로 0.31 g, 최소로 0.29 g 이고, 그 변동량은 0.02 g 이었다.
〈비교예 1〉 이와시타 엔지니어링의 액체 정밀 토출용 밸브 AV502 의 밸브가 가압되는 폴리프로필렌 (PP, 인장 탄성률：1.5 ㎬, 압축 탄성률：1.5 ㎬) 제의 링상 밸브 시트를 그대로 사용하였다. AV502 밸브의 액체 투입공에 실리콘 수지를 송압 0.30 ㎫ 로 공급하였다. 10 초간의 액체 토출량이 0.3 g 정도가 되도록 AV502 상부의 조정용 버니어 핸들을 조정하여, 실린더의 개도를 설정하였다.
1 시간 밸브를 닫아 액체가 차단된 상태로 한 후, AV502 에 밸브 개폐용의 에어를 공급하여 액체를 토출시켰다. 10 초간의 액체 토출량을, 1 분 간격으로 7 회 측정한 결과, 액체 토출량은 최대로 0.57 g, 최소로 0.26 g 이고, 그 변동량은 0.31 g 이었다.
Figure pat00001
표 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 ∼ 3 을 사용함으로써, 비교예와 비교하면, 토출량의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시로, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은 어떤 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1 : 토출 밸브
10 : 밸브 본체
11 : 밸브
12 : 밸브 시트
13 : 공급구
14 : 토출구

Claims (5)

  1. 밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서,
    상기 밸브 시트에 있어서의 상기 밸브와 접하는 지점은, 인장 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
  2. 밸브와 밸브 시트가 접함으로써 유체를 폐쇄하는 토출 밸브로서,
    상기 밸브 시트의 상기 밸브와 접하는 지점은, 압축 탄성률이 2 ㎬ 이상인 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브가 니들 밸브인 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정량 토출 밸브인 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 상기 밸브와 접하는 지점을 구성하는 재료는, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 스테인리스의 군에서 선택되는 1 종의 재료인 것을 특징으로 하는 토출 밸브.
KR1020180104473A 2017-09-27 2018-09-03 토출 밸브 KR20190036468A (ko)

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