JP2006122905A - 加熱液体の吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットメルト接着剤などの加熱された液体の吐出装置では、加熱された吐出器本体とソレノイドバルブとの間における不都合な熱移動があった。
【解決手段】 ホットメルト接着剤などの加熱された液体を吐出するための装置であって、加熱された液体を吐出すべく適合してなる吐出器本体と、ソレノイドバルブと、ソレノイドバルブと吐出器本体との間を結合する空気圧ハウジング部分を具備した吐出装置により解決する。吐出装置の空気圧ハウジングは、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）や、フッ素樹脂ポリマーなどの熱可塑性ポリマーを含むような、断熱素材から形成されていて、吐出器本体から空気圧ハウジングを介して流れる熱移動を減少させ、もってソレノイドバルブを断熱できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、加熱された液体を吐出する装置に関し、特に、断熱されたソレノイドバルブを備えているような、加熱された液体を吐出する装置に関する。

ホットメルト接着剤などの加熱された液体を供給する代表的な吐出装置は、一般に、加熱される吐出器本体を備え、かかる吐出器本体は、アルミニウムや真鍮又はステンレス鋼などの熱伝導性がある金属から構成され、この吐出器本体は代表的に、液体を加熱すべく適合してなるマニホールド又はその他の加熱ブロックに結合されている。吐出器本体は、加熱された液体を受けるためにマニホールドと流体的に連通する液体入口を備え、さらに、入口に連通している出口を開閉させて、加熱された液体を不連続的に吐出させるためのバルブ要素を具備している。バルブ要素は通例、ピストンなどの動作要素によって制御され、かかる動作要素は、ソレノイドバルブなどのアクチュータによって操作されて、液体出口を通る加熱された液体の吐出を制御するようになっている。

本発明に関連した著名な吐出装置においては、ソレノイドバルブを吐出器本体に隣接して結合させて、それらの鉛直方向上方に動作要素を設けている。さらに、動作要素を取り囲むハウジングと、ソレノイドバルブを取り囲むハウジングとは、代表的に金属製になっている。すなわち、結合構成が密接的であること、及びハウジングが金属製であることから、吐出器本体からソレノイドバルブへ向けて不都合な熱移動が生じる。かかる不都合な熱移動は、ソレノイドバルブを過熱せしめて、その早期故障を引き起こす。さらに、吐出装置の内部における熱移動のため、作業者は耐熱手袋で両手を保護した上で、加熱された装置を動かす必要がある。

従って、ホットメルト接着剤などの加熱された液体を吐出する、改良された装置であって、加熱された吐出器本体とソレノイドバルブとの間における不都合な熱移動を解消ないし減少できるような装置を求める要望が存在する。

本発明による装置は、加熱された液体を受け入れるべく、加熱されたマニホールドに連通してなる液体入口を備えているような、吐出器本体を具備している。吐出器本体はさらに、液体入口と、液体入口に連通してなる液体通路と、液体通路に連通してなる出口とを備えている。吐出器本体はまた、液体通路から出口を通る加熱された液体を流したり又は止める選択を的に許容又は阻止すべく適合してなるバルブ要素を具備している。

ソレノイドバルブと吐出器本体との間にはソレノイドバルブを収容したハウジングが結合されるようになっている。ハウジングは、液体出口を通る加熱された液体の吐出を制御するために、ソレノイドバルブによって動作され、該バルブ要素と動作可能に結合されるたとえばピストンなどの動作要素を具備している。このハウジングは空気圧ハウジングであって、プラスチック断熱素材から形成され、空気圧ハウジングを通して吐出器本体からの熱移動を減少させ、それによりソレノイドバルブを断熱する。これにより、ソレノイドバルブの長寿命化が図られると共に、耐熱手袋を必要とせずに装置を取り扱うことが可能になる。

例示的なプラスチック断熱素材には熱可塑性ポリマーが含まれ、例えば、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、または、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、及び過フルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂ポリマーなどである。さらに、空気圧ハウジングと吐出器本体とは、並列に並べられ、ソレノイドバルブは吐出器本体に対してほぼ反対側に位置している。

本発明の特徴及び種々の利益については、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって容易に明らかになるだろう。
添付図面は、本願に組み込まれてその一部を構成するものであって、本発明の実施形態を示しており、前述した本発明の概要、及び以下の詳細な説明と併せて、本発明の実施形態を説明する上で役に立つものである。

図１及び図２に示すように、ホットメルト接着剤などの加熱された液体（図示せず）を吐出するための装置１０は、一般に、加熱された液体を吐出するようになっている吐出器本体１２と、ハウジング１４を有しアクチュータたるソレノイドバルブ１６と、ハウジング２０と、ソレノイドバルブ１６と吐出器本体１２との間に結合されていて、吐出器本体１２から空気圧ハウジング２０を介して流れる熱移動を減少させ、もってソレノイドバルブ１６を断熱する空気圧部分１８とを備えている。図１の装置に対する変形例として、空気圧動作する吐出装置１０に代えて、電気的に動作する吐出装置としても良いことに留意されたい。

吐出器本体１２は、ボルトやネジ（図示せず）などの当業者に周知である手段によって、マニホールド２６に結合されていて、該マニホールドは、液体を収容するためのチャンバ（図示せず）と、液体を加熱するようになっている加熱要素３０と、チャンバに連通している出口ポート３２とを具備している。マニホールド２６の動作については、当業者に周知の通り、加熱された液体を加圧下において、出口ポート３２を介して、吐出器本体１２へと送出するものである。吐出器本体１２はさらに、加熱された液体を受け入れるべく出口ポート３２に流体的に連通している液体入口３６と、液体入口３６に連通している液体通路３８と、液体通路３８に連通している出口４０とを具備している。吐出器本体１２は、加熱されるようになっていて、アルミニウムや、真鍮、ステンレス鋼、その他などの、熱伝導性をもち無反応性である金属から構成されている。バルブ要素４４は、吐出器本体１２の内部に配置され、通路３８から出口４０を通る加熱された液体を流したり又は止めたりする選択ができるようになっている。

図２に良く示されているように、バルブ要素４４は、弁座４８に係合すべく構成されたバルブ先端部４６を備えていて、バルブ先端部４６が弁座に係合したときには、加圧された流体は、ノズル５０における流体通路３８から出口４０を通ることが出来なくなり、つまり流体は液体通路３８の内部に保持される。他方において、バルブ要素４４が弁座４８から係脱すると、加圧流体は出口４０を通って吐出される。バネ５４は、バルブ要素４４を下方へ向けて付勢すべく配置されており、後述するようにピストン５６が動くと、かかる動きは、充分にバネ５４の力を克服し、バルブ要素４４を動かして、加熱された液体は、出口４０を通して吐出される。図２に示すように、キャップ６４を貫通したネジロッド６２を具備したニードルストローク調整機構６０を使用することもできる。ロッド６２を、時計まわりに又は反時計まわりに回転させて、バルブ要素４４の上端からの距離を調整することで、バルブ要素の可動長を制御する。

当業者は、あらゆる数の代替的な吐出器本体１２が使用可能であることを理解すべきである。例えば、吐出器本体１２は、加熱器ブロックを一体的に形成されて具備していたり、及び／又は、マニホールドその他類似の組立体と一体的に形成されていたりしても良い。さらに、本願における“バルブ要素”という用語は、総称的な意味において用いられ、様々な形状及び輪郭をもった広範囲の可動部材を包含することを意図している。例えば、ボールと弁座から構成されるタイプのバルブ装置（図示せず）を用いても、加熱された液体の出口４０を通る吐出を制御することが可能である。

さらに図１及び図２を参照すると、ソレノイドバルブ１６の動作については、当業者に周知の通り、空気圧ハウジング２０の内部に設けられたピストン５６の動作を制御して、加圧空気を送り届ける。好ましいソレノイドバルブ１６は、商業的に入手可能な製品であるので、ソレノイドバルブ１６の動作については、詳しくは述べない。しかしながら、概略的な動作は以下の通りである。

図示の如く、ソレノイドバルブ１６が電気的に制御されることで、空気圧部分１８の内部に設けられた動作要素つまりピストン５６に対する、加圧空気の通路が許容され又は阻止される。より詳しくは、ソレノイドバルブ１６は、巻線６６と、たとえば本体７０及びシャフト７２である電機子、を備えてなるソレノイド６５を具備している。電気コネクタ７４を介して巻線６６に電流が供給されると、電磁場が発生し、それにより、本体７０及びシャフト７２が上下に動く。ソレノイドバルブ１６はさらに、スプールないしポペット７８を備えている。ポペット７８は、シャフト７２によって下方向へと押し下げられ、また、バネ８０は、シャフト７２の力に抗して、ポペット７８を上方向へと付勢する。バルブハウジング１４には、第１の排気ポート８２と、第２の排気ポート８４と、空気入口ポート８６とが設けられている。第１の通路８８と第２の通路９０とは、空気圧部分１８における通路９４と通路９６とにそれぞれ連通している。

一定の空気源からの加圧空気が空気入口ポート８６に受け入れられて、加圧空気は、通路８８又は通路９０のうち、いずれか一方へ導かれる。ポペット７８の垂直位置によって、通路８８又は通路９０のいずれを空気入口ポート８６に連通させるのかが定められる。例えば、空気が空気入口ポート８６から通路９０へ導かれるようにポペット７８が位置決めされると、空気は、通路９６に流入し、ピストン５６の下方にあるキャビティ１００に流入する。この空気流は、ピストン５６を上方へ押し上げる。ピストン５６が上方へ動くと、空気は、通路９４を通ってキャビティ１０２から押し出される。ポペット７８がこの位置にあるとき、通路９４を出た空気は、通路８８を経て、第１の排気ポート８２から排出される。

逆に、空気が入通路８８を通して口ポート８６から導かれると、空気は、通路９４に流入し、ピストン５６の上方にあるキャビティ１０２に流入する。この空気流は、空気圧ハウジング１４内において、ピストン５６を下方へ押し下げる。従って、空気は、通路９６を経てキャビティ１００から排出され、通路９０に流れる。ポペット７８の位置のため、空気は、通路９０を出て、第２の排気ポート８４から排出される。

このように、ソレノイドバルブ１６とポペット７８とを使用することで、空気圧部分１８の内部において、ピストン５６を上下に動かすことができ、かかる空気圧部分は代表的に、ピストン５６が内部に挿入可能であるような開いた底部を備えている。この底部は、空気圧ハウジング２０に螺着またはその他の方法によって結合される、栓１０４を用いて封止される。加圧空気を用いてピストン５６を上下方向に動かせば、他の吐出装置において一般的である、例えばバネなどの付勢要素（図示せず）を使用する必要がなくなる。すなわち、ピストン５６が動くためにバネ力を克服する必要がなく、このため、ピストン５６を動かすために必要とされる力（すなわち空気の体積や圧力）が小さくてすむ。さらに、空気圧が変化したときに、開閉力は、釣合がとれたままで維持される。

ピストン５６は、その周の中心まわりに、ピボットアーム１１２の一端１１０が係合する延在する溝１０８を備えている。ピボットアーム１１２は、可撓性のシール１１４を介して、吐出器本体１２における液体通路３８の中に延在し、その他端部１１６はバルブ要素４４に連結されている。ピボットアーム１１２は、ピボット点１２０を中心として揺動し、一端１１０が下方へ動くと、他端１１６が上方へ動き、またこれと逆の動作もする。従って、一端１１０または他端１１６のいずれか一方が上に動き、その他方が下に動くと、バルブ要素４４は上下動を起こす。吐出器本体１２は、シール１１４が収容されるキャビティが作られるように形成されている。シール１１４は好ましくは、例えばエラストマー材料など、弾性的又は可撓性の素材から作られていて変形可能になっていて、シール１１４は、キャビティ領域の内部にて若干の圧縮状態にあり、空気圧部分１８と吐出器本体１２とが互いに結合されたとき、両者の間にシールを提供する。

注目すべきことは、空気圧ハウジング２０が、ソレノイドバルブ１６と吐出器本体１２との間に結合されていることである。空気圧ハウジング２０と吐出器本体１２とは、並列に並べられ、ソレノイドバルブ１６は吐出器本体１２に対して実質的に反対側に位置していることが有利である。吐出器本体１２と空気圧ハウジング２０とは、任意の様々な手段によって、互いに結合させることができる。例えば、図１においては、４本のボルト１２４を使用して、空気圧ハウジング２０と吐出器本体１２とを結合させている。また、空気圧ハウジング２０とソレノイドバルブハウジング１４とは、２本のネジ１２６を使用して、同様なやり方で結合されていることを当業者は理解するだろう。空気圧ハウジング２０を、ソレノイドバルブハウジング１４及び吐出器本体１２に結合させるやり方は、当業者に公知である様々な方法によって可能であることを理解されたい。

空気圧ハウジング２０は、プラスチック断熱素材から作られていて、有利には、かかる素材には熱可塑性ポリマーが含まれ、さらに有利には、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、または、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、及び過フルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂ポリマーなどである。プラスチック断熱素材として用いるのに好ましい、ひとつのポリフェニレンスルフィドとしては、ペンシルヴェニア州に所在する、Quadrant EPP of Reading 社から入手可能な、Techtron（登録商標）PPS がある。

プラスチック断熱素材は、吐出器本体１２から空気圧ハウジング２０を介して流れる熱移動を減少させ、それによってソレノイドバルブ１６を断熱する。例えば、図１及び図２に示した例示的な構成についての熱モデリングによれば、空気圧ハウジング２０と吐出器本体１２との面間の温度は、試験中には約３５０゜Ｆを示し、一方、空気圧ハウジング２０とソレノイドバルブハウジング１４との間の境界面温度は約１００゜Ｆであった。かかる温度低減化ないし温度差は、ソレノイドバルブ１６がはるかに高温にさらされていた従来の吐出装置や吐出ガンとは対照的である。従って、ソレノイドバルブ１６と吐出器本体１２との間に断熱性の空気圧ハウジング２０を結合させることによって、ソレノイドバルブ１６の過熱と、その早期故障を防ぐ助けになって、その寿命は長くなる。

さらに、上述した実施形態にあっては、空気圧部分１８とアクチュータたるソレノイドバルブ１６とを備え、これらが協働して、動作要素つまりピストン５６を、空気圧ハウジング２０の内部において加圧空気にて動かしていたけれども、本発明はそうした空気圧部分１８だけの用途に限定されるものではない。例えば、ある種の吐出装置１０にあっては、電磁電機子（図示せず）を用いた動作が行われ、電磁石が直接電機子に係合又は係脱して、加圧空気を用いずに、電機子の動きを制御する。変形例としては、圧電素子（図示せず）を用いて、ピストン５６の上下動作に類似した作用をさせても良い。本願において開示したものと同様なピボットアームに、電気的に動作可能であるピストンを結合させることも、本発明の範囲から逸脱するものではない。そして、空気圧部分に置換されるべき電気的部分を、吐出器本体１２に並列に並べて配置することで、上述した利益及び効果が得られる。また、本発明における吐出器本体１２は、一般的に“プロセス空気”と称される追加的な空気の入口を備えていても良い。そうした空気は、空気圧部分１８とは別に使用でき、当業者もことを理解するところ、液体出口４０から吐出される液体を調節するために使用される。

本発明について、様々な実施形態の説明によって例示し、これらの実施形態は詳細であると考えられるものであるけれども、本出願人による発明は、そうした詳細事項に限定されるものではなく、特許請求の範囲もそれらの詳細事項に限定されるものではない。当業者にとっては、追加的な利点や改変が明らかである。本発明における様々な特徴は、ユーザの要望や好みに応じ、単独でまたは様々に組み合わせて使用することができる。本願において説明したものは、現在の知見による本発明、及び本発明を実施するための好ましい方法である。

本発明の実施形態による、加熱された液体の吐出装置を示した斜視図である。 図１の吐出装置の断面図である。

Claims (22)

1. 加熱された液体を吐出するための吐出装置であって、
   液体入口と、前記液体入口に連通する液体通路と、前記液体通路と連通する出口とを備え、加熱されるようになっている吐出器本体であって、前記液体通路から前記出口を通る加熱された液体を流し又は止める選択ができるようになっているバルブ要素をさらに具備する前記吐出器本体と、
   前記吐出器本体に結合され、前記出口を通る前記加熱された液体の吐出を制御するために、前記バルブ要素を第１の位置から第２の位置へと動かすべく前記バルブ要素に結合された動作要素を具備するハウジングであって、前記ハウジングを通して前記吐出器本体かへ流れる熱移動を減少させるべく断熱材から形成されているハウジングと、
   を備えていることを特徴とする吐出装置。
2. 請求項１に記載の吐出装置であって、
   前記動作要素の動作を制御するためのアクチュータであって、前記ハウジングに結合され、前記吐出器本体に対して断熱されているアクチュータをさらに具備していることを特徴とする吐出装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、
   前記ハウジングは、前記アクチュータと前記吐出器本体との間に結合されてなる空気圧ハウジングを備え、前記空気圧ハウジングは、プラスチック断熱素材から形成されていて、前記空気圧ハウジングを通して前記吐出器本体から流れる熱移動を減少させ、それにより前記アクチュータを断熱していることを特徴とする吐出装置。
4. 請求項３に記載の装置であって、
   前記アクチュータはソレノイドバルブを備え、前記動作要素はピボットアームにより動作するように前記バルブ要素に結合されて前記ソレノイドバルブによって動作されるピストンを備え、前記出口を通る前記加熱された液体の吐出を制御することを特徴とする吐出装置。
5. 請求項３に記載の装置であって、
   前記プラスチック断熱素材は、熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする吐出装置。
6. 請求項５に記載の吐出装置であって、
   前記熱可塑性ポリマーは、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）であることを特徴とする吐出装置。
7. 請求項５に記載の吐出装置であって、
   前記熱可塑性ポリマーは、フッ素樹脂ポリマーであることを特徴とする吐出装置。
8. 請求項１に記載の吐出装置であって、
   前記ハウジングは、並列に並べられた形態にて、液圧部分に結合されていることを特徴とする吐出装置。
9. 加熱された液体を吐出するための吐出装置であって、
   液体入口と、前記液体入口に連通する液体通路と、前記液体通路と連通する出口とを備え、加熱されるようになっている吐出器本体であって、前記液体通路から前記出口を通る加熱された液体を流し又は止める選択ができるようになっているバルブ要素をさらに具備する前記吐出器本体と、
   前記吐出器本体に結合され、前記出口を通る前記加熱された液体の吐出を制御するために、前記バルブ要素を動かすべく前記バルブ要素に結合された動作要素を具備する空気圧ハウジングであって、前記空気圧ハウジングを通して前記吐出器本体かへ流れる熱移動を減少させるべく断熱材から形成されている空気圧ハウジングと、
   を備えていることを特徴とする吐出装置。
10. 請求項９に記載の吐出装置であって、
    前記動作要素の動作を制御するためのソレノイドバルブであって、前記空気圧ハウジングに結合され、前記吐出器本体に対して断熱されているソレノイドバルブをさらに具備していることを特徴とする吐出装置。
11. 請求項１０に記載の吐出装置であって、
    前記空気圧ハウジングは、並列に並べられた形態にて、前記吐出器本体に結合されていることを特徴とする吐出装置。
12. 請求項９に記載の吐出装置であって、
    前記動作要素は、ピボットアームを介して前記バルブ要素に結合されたピストンを備えていることを特徴とする吐出装置。
13. 請求項９に記載の吐出装置であって、
    前記断熱素材は、熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする吐出装置。
14. 請求項１３に記載の吐出装置であって、
    前記熱可塑性ポリマーは、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）であることを特徴とする吐出装置。
15. 請求項１３に記載の吐出装置であって、
    前記熱可塑性ポリマーは、フッ素樹脂ポリマーであることを特徴とする吐出装置。
16. 加熱された液体を吐出するための装置であって、この装置が、
    液体を加熱するようになっている加熱要素と出口ポートとを有しているマニホールドと、
    前記マニホールドに結合され、加熱された液体を受ける前記出口ポートに流体的に連通している液体入口を備え、加熱されるようになっている吐出器本体であって、前記液体入口と流体的に連通する液体通路と該液体通路と流体的に連通する出口と、該液体通路から前記出口を通る加熱された液体を流し又は止める選択ができるようになっているバルブ要素とをさらに具備する吐出器本体と、
    前記ソレノイドバルブと前記吐出器本体との間に結合され、空気圧ハウジングであって、前記出口を通る前記加熱された液体の吐出を制御するために、前記バルブ要素に動作可能に結合されて前記ソレノイドバルブによって動作される動作要素を具備する空気圧ハウジングであって、前記空気圧ハウジングを通して前記吐出器本体からの熱移動を減少させるプラスチック断熱素材から形成され、これにより前記ソレノイドバルブを断熱する空気圧ハウジングと、
    を備えていることを特徴とする吐出装置。
17. 請求項１６に記載の吐出装置であって、
    前記動作要素の動作を制御するためであって、前記空気圧ハウジングに結合され、前記吐出器本体に対して断熱されているソレノイドバルブをさらに具備していることを特徴とする吐出装置。
18. 請求項１６に記載の吐出装置であって、
    前記空気圧ハウジングは、並列に並べられた形態にて、前記吐出器本体に結合されていることを特徴とする吐出装置。
19. 請求項１６に記載の吐出装置であって、
    前記動作要素は、ピボットアームを介して前記バルブ要素に結合されたピストンを備えていることを特徴とする吐出装置。
20. 請求項１６に記載の吐出装置であって、
    前記プラスチック断熱素材は、熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする吐出装置。
21. 請求項２０に記載の吐出装置であって、
    前記熱可塑性ポリマーは、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）であることを特徴とする吐出装置。
22. 請求項２０に記載の吐出装置であって、
    前記熱可塑性ポリマーは、フッ素樹脂ポリマーであることを特徴とする吐出装置。

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