JP2004330119A

JP2004330119A - 循環式液状体吐出装置

Info

Publication number: JP2004330119A
Application number: JP2003131013A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Ikushima; 和正生島
Original assignee: Musashi Engineering Co Ltd
Current assignee: Musashi Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: JP4377153B2

Abstract

【課題】液状体中の固形物の沈殿・堆積を防止し、安定した吐出を行なうこと。
【解決手段】液状体を貯留する容器と、その容器内の液状体を攪拌する手段と、容器内の液状体を循環させるためのループ配管と、そのループ配管内に設けられ、液状体を圧送するためのポンプと、吐出口を有するノズルと、ループ配管とノズルとの連通を開閉するバルブとを有する循環式液状体吐出装置を提案する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、液体と固体の混合液（懸濁液）のような沈降・沈殿しやすい液状体を、良好に吐出する循環式吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、懸濁液のような液状体を定量吐出させるために、それ自体公知のニードルバルブが用いられていたが、流路内で沈降・沈殿が起き、良好な吐出が得られないという問題点や、流路内で沈降・沈殿した固形物が流路内で堆積し、流路を塞いでしまう惧れがあり、さらに、オペレータの休憩等で長時間作動停止させた場合、特に沈降・沈殿が起きてしまうという問題点があった。
そこで、上記問題点を解決する技術として、ダイコータによって懸濁液を塗布する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１９３９９
【０００４】
このようなダイコータは、スロットダイへの液体供給が、ポンプやシリンジ等の液体圧送機構を介したサイクル配管からの分岐（三方弁）により行なわれ、かつ分岐がスロットダイに接した部分で実施されるようにしたものであり、比較的に良好な吐出が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液体吐出時には、三方弁をなすバルブの一部が閉じられ、戻り流路内では液体の流れが止まって、その流路内で沈降・沈殿が起こる。戻り流路内で沈降・沈殿が起きても、この部分の液体は直接吐出されるわけではないが、沈降・沈殿が繰り返されると、堆積され流路が狭くなったり塞がれたりして、所望の循環が得られなくなるので、分散状態の維持が出来なくなり、その結果、吐出される液体が所望の分散状態ではなくなってしまうという問題点があった。
【０００６】
このような問題点は、一回の吐出時間と非吐出時間が長い場合に顕著に現れ、また、バルブ付近の構造によっては、液体中の固形物の沈殿・堆積が起こりやすく、所望の循環が得られないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を解消して、沈降・沈殿しやすい懸濁液等の液材を安定して吐出する装置を提供することにあり、特に、一回の吐出時間と非吐出時間が長い場合にも、安定して液材を吐出することができる循環式液状体吐出装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、鋭意研究した結果、液体の吐出停止時だけでなく吐出中においても、ループ配管内の液状体の流動を継続して行なうことができるようなバルブ構造を採用すれば、一回の吐出時間や非吐出時間が長い場合でも、液体中の固形物の沈殿・堆積が生じないということを見出し、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明の循環式液状体吐出装置は、
液状体を貯留する容器と、その容器内の液状体を攪拌する手段と、前記容器内の液状体を循環させるためのループ配管と、そのループ配管内に設けられ、液材を圧送するためのポンプと、吐出口を有するノズルと、前記ループ配管とノズルとの連通を開閉するバルブとを有することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、吐出停止時だけでなく、吐出中においても液状体をループ配管内で流動させ続けることができるので、液材中の固形物の沈殿・堆積が起きず、安定した液材吐出が可能となる。
【００１１】
上記循環式液状体吐出装置において、前記バルブは、ループ配管の一部をなす流路を有すると共に、その流路とノズルとの連通を開閉するリフト弁とから構成されることが望ましい。
【００１２】
このようなバルブを用いることにより、リフト弁の開閉（すなわち、液体の吐出あるいは吐出停止）にかかわらず、ループ配管内は常に液状体が流動するように構成されるので、常時良好な吐出が得られる。
【００１３】
また、上記バルブは、ループ配管を構成する流路の内壁面最下端と同じレベルかあるいはそれよりも高いレベルにある弁座を有していることが望ましい。
【００１４】
弁座の位置が流路の内壁面の最下端と同じ位置かそれよりも高い位置にあることにより、弁座の部分に沈殿・堆積しないので、以下のような問題が起こらず、良好な吐出を行なうことができるからである。
【００１５】
ループ配管を構成する流路の内壁面に一段低い部分があると、液状体の循環を継続しても、この低い部分にどうしても液状体中の固形物が沈殿し、そこに堆積し易い。弁座の位置が流路の内壁面より低いレベルにある場合は、弁座の部分に固形物が沈殿・堆積し、リフト弁を弁座から離して、開状態にしたときに、堆積した固形物がノズルに流れ込むので、所定の濃度よりも濃い液状体が吐出されたり、あるいは吐出口が固形物によって塞がれてしまったり、あるいはまた、弁座周辺に固体が滞留して弁座や弁体を傷つけて所望の弁機能を果たすことができないという深刻な問題を引き起こすことになるが、本発明は上記構成の採用により、これらの問題点を一挙に解決することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図１は、本発明の循環式液状体吐出装置の実施形態を示す概略図であり、図２は、この実施形態におけるバルブ構造を示す概略図である。
【００１７】
懸濁液１０が貯蔵された容器１２は、マグネット式のスターラー１４の上に載置され、容器１２の中には攪拌子１６が入れられている。
容器１２の上部開口には、栓１８が取り付けられ、この栓１８には、２つの貫通孔が離間して設けられ、これらの貫通孔を介してガラス管２０、２２が栓１８にそれぞれ装着されている。これらのガラス管２０、２２には、管路２４、２６の一端がそれぞれ挿入され、一方の管路２４の挿入端は容器１２に貯蔵される懸濁液１０内に浸るような状態に保持され、他方の管路２６の挿入端は、懸濁液１０の表面から上方に離間した位置にあるように保持されている。
上記ガラス管２０、２２の内周面と管路２４、２６の外周面との間には若干の隙間が形成されていて、容器１２内の懸濁液１０の減少に応じて、その隙間から外気が取り入れられるように構成されている。
また、各管路２４、２６の他端は、循環バルブ３０の第１の開口３２と第２の開口３４にそれぞれ接続されている。
【００１８】
上記循環バルブ３０の第１の開口３２に接続される管路２４の途中には、それ自体公知のチューブポンプ３６が設けられると共に、循環バルブ３０にはノズル３８が設けられている。
上記管路２４および２６は、容器１２と、その容器１２内の懸濁液１０を圧送するチューブポンプ３６と、循環バルブ３０と共に、循環路を構成している。
【００１９】
なお、ここでいう「チューブポンプ」とは、例えば、実開昭５６−１２９５９０号公報において「微量ポンプ」として記載されているようなタイプのものであり、液体が流入する可撓性管路を複数の押圧部材と受け部材とで挟着し、それらの押圧部材を選択的に可撓性管路に対して進退動作させることによって、可撓性管路内の液体を移送する装置として知られている。
【００２０】
次に、図２を参照して循環バルブ３０について詳述する。
循環バルブ３０は、管路２４、２６にそれぞれ連通する第１の開口３２および第２の開口３４を有し、第１の開口３２と第２の開口３４との間には、前記管路２４、２６に連通するほぼ水平方向に延長された流路３３が形成されるとともに、この流路３３の途中に垂直下方に延長された分岐路３５が形成され、この分岐路３５はバルブ下方に取り付けられたノズル３８に連通している。
【００２１】
上記分岐路３５の上端部の開口に対応した位置には、上記流路３３に直交する方向に往復動可能にニードル弁体４２が設けられ、分岐路３５の上端部の開口周縁はニードル弁体４２の先端部を受ける弁座４０として形成されている。すなわち、上記弁座４０のレベルは、流路３３の内壁面の最下端と同じレベルであるように形成されている。
【００２２】
このニードル弁体４２は、バルブ本体に設けたＯリング３７を介してシールされた状態で、その先端が流路３３を横切って弁座４０に接触できるように、図示を省略した駆動手段、たとえばエアシリンダによって駆動され、その上下動はバルブ制御装置４６によって制御される。
【００２３】
すなわち、ニードル弁体４２の先端が弁座４０に接触することによって分岐路３５が閉じられ、一方、ニードル弁体４２が上昇して、その先端が弁座４０から離脱することによって分岐路３５が開かれるように構成されている。
【００２４】
上記ニードル弁体４２の外径は、流路３３の内径より小さく形成されており、ニードル弁体４２が弁座４０に接触して分岐路３５を閉じた状態のときでも、流路３３自体がニードル弁体４２によって塞がれることがないように構成されている。
【００２５】
この実施形態では、上記バルブ３０に取り付けられているノズル３８は、短いほうが非吐出時に液体が滞留する部分が少ないので好ましい。
一方、上記ノズル３８を長く形成する場合には、空気の挿入口を設けるなどして、非吐出時にノズル内の液体を排出することが望ましい。このように液体を排出する場合には、バルブ３０の分岐路３５に連通するような適切な長さのチューブを取り付け、その先端にノズル３８を取り付けることも可能である。
【００２６】
以上のように構成してなる本発明の循環式液体吐出装置の作用を説明する。
まず、懸濁液１０を貯留する容器１２をスターラー１４上に載置した状態で、スターラー１４を作動させ、容器１２内の中の液体を攪拌して、常時、均一な分散状態となるようにしておく。
【００２７】
チューブポンプ３６を作動させることによって、容器内の懸濁液１０が吸い上げられ、第１の管路２４、バルブ３０および第２の管路２６を通って容器１２に還流される。
【００２８】
この実施形態では、容器１２内の懸濁液１０が、第１の管路２４、チューブポンプ３６、バルブ３０および第２の管路２６を通って容器１２に還流するように構成したが、逆方向に循環させても良く、また、常に一方向に還流させるのではなく、途中で流す方向を変えても良く、さらに、流す方向を小刻みに反転させて、往復させるように構成しても良い。
また、液状体の圧送にチューブポンプ３６を用いたが、これに限らず、モーノポンプやその他のタイプのポンプを用いることもできる。
【００２９】
上記懸濁液１０の非吐出時には、バルブ３０内のニードル弁体４２は、弁座４０に接している状態（図２（ａ）参照）であり、流路３３の内径よりもその外径が小さく形成されているので、そのような状態でも、流路３３を閉塞させることがなく、懸濁液１０は循環路内を還流することができる。
【００３０】
上記循環動作は、吐出時も非吐出時も常に行われ、懸濁液１０をノズル３８から吐出させたい場合には、バルブ制御装置４６を作動させ、その制御装置４６からの出力信号によって、バルブ３０内のニードル弁体４２が上昇して弁座４０から離脱し、流路３３とノズル３８が分岐路３５を介して連通することになる（図２（ｂ）参照）。
【００３１】
これにより、流路３３内の懸濁液１０の一部がノズル３８を通って吐出され、また、吐出されなかった残りの懸濁液１０は、第２の管路２６を通って、容器１２に還流される。したがって、吐出中も懸濁液１０が停滞することがないため、分離や沈殿が起こらず、常に良好な吐出を行うことができる。
【００３２】
さらに、弁座４０のレベルが、流路３３の内壁面最下端のレベルと同じであるため、懸濁液中に混合されている固形物が沈殿して弁座付近に滞留することがない。
【００３３】
以上説明したように、本発明においては、主として懸濁液を還流させた状態で安定して吐出させるようなバルブ構造について説明したが、懸濁液に限らず、流れが止まると流動抵抗が増えて次に流そうとしても流れにくくなるような液状体や、固まってしまうような液状体に対して使用しても、流路が詰まらず安定して吐出することが可能である。
【００３４】
上記弁座４０のレベルは、流路３３の内壁面の最下端と同じであることが好ましいが、それよりも高い位置に形成することもできる（図３参照）。この場合、図３のように段差が形成されていても、滑らかに形成されていても良い。
【００３５】
段差がある場合は、段差部に沈殿が生じても、常に循環されているため、必要以上の沈殿が生じることがなく、また、弁座４０が段差よりも高い位置にあるため、沈殿された固形物がノズルから吐出されたり、弁座４０やニードル弁体４２を傷つけたりすることがない。
【００３６】
さらに、本発明においては、バルブ３０を構成する流路３３のニードル弁体４２を設けた付近において、上方向や横方向にへこみ４８または５０を設けて（図４（ａ）、（ｂ）参照）、ニードル弁体４２あるいは弁座４０が流路３３内において占める分だけ流路を拡張して、液状体１０に含まれる固形物がバルブ３０内で沈殿して滞留することなくスムーズに流動できるように構成することもできる。
たとえば、上記弁座４０のレベルが流路３３の内壁面の最下端のレベルと同じであるように形成した場合には、液状体１０の流動方向に対して垂直上方にある内壁面の一部にへこみ４８を設け、一方、上記弁座４０のレベルが流路３３の内壁面の最下端のレベルよりも高くなるように形成した場合には、液状体１０の流動方向に対して左右にある内壁面の一部にへこみ５０を設けることができる。
このようなへこみ４８または５０は、弁座４０の位置が流路３３の内壁面の最下端より低い位置にある場合には、液状体１０に含まれる固形物が液体よりも重いために沈殿・滞留してノズルの詰まりなどの問題を引き起こす惧れがあるが、液状体１０の流動方向に対して上方や横方向にへこみ４８、５０を設けて、流路を拡張した構成では、液状体１０のバルブ内での流動がスムーズになるために、ループ配管内での液状体１０の循環が維持され、固形物の沈殿・滞留を防止することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態において、スターラー１４と攪拌子１６によって容器１２内の液状体１０を攪拌するように構成したが、これに限らず、攪拌羽根のように液状体１０をほぼ均一に攪拌できる手段であればよい。
【００３８】
また、上記バルブ３０のニードル弁体４２は、たとえばエアシリンダによって上下方向に往復動するように駆動されているが、往復動させることができる手段であれば、特に限定されるべきものではなく、エアの他に、スプリングや、磁力、モータ等によって駆動することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、本発明によれば、吐出停止時だけでなく、吐出中においても液状体をループ配管内で流動させ続けることができるので、液状体中の固形物の沈殿・堆積を防止して、良好な液体吐出を安定して行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１におけるバルブの構成を示す要部拡大断面図である。
【図３】バルブの弁座の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図４】バルブの流路周辺にへこみを設けた変形例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０懸濁液
１２容器
１４スターラー（攪拌機）
１６攪拌子
１８蓋
２０、２２ガラス管
２４第１の管路
２６第２の管路
３０循環バルブ
３２第１の開口
３３流路
３４第２の開口
３５分岐路
３６チューブポンプ
３７Ｏリング
３８ノズル
４０弁座
４２ニードル弁体
４６バルブ制御装置
４８へこみ
５０へこみ

Claims

液状体を貯留する容器と、その容器内の液状体を攪拌する手段と、前記容器内の液状体を循環させるためのループ配管と、そのループ配管内に設けられ、液状体を圧送するためのポンプと、吐出口を有するノズルと、前記ループ配管とノズルとの連通を開閉するバルブとを備える循環式液状体吐出装置。
上記バルブは、ループ配管の一部をなす流路を有すると共に、その流路と前記ノズルとの連通を開閉するリフト弁とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の循環式液状体吐出装置。
上記バルブは、前記流路の内壁面の最下端のレベルと同じかあるいはそれよりも高いレベルにある弁座を有していることを特徴とする請求項２に記載の循環式液状体吐出装置。