JP2009160571A - 流体、特にホットメルト接着剤を供給するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的小さい設置空間しか占めず、且つ／又は感温流体、特にホットメルト接着剤を処理するのに適しており、且つ／又は特に流体の粘度を変化させることに関して流体的に最適化される、流体を供給する装置及び方法、並びに流体供給装置の熱伝達手段の仕様を定めること。
【解決手段】流体、特にホットメルト接着剤を供給する方法及び装置であって、その装置は、流体源からの流体を受け取る入口開口、及び流体をノズル構造体７へ供給する出口開口を有する基礎部材５と、基礎部材に結合され、流体を吐出する排出開口を設けた排出通路を有するノズル構造体と、流体が流れることができる熱伝達通路を有し流体を加熱又は冷却するための熱伝達手段３とを備え、熱伝達通路は流れの方向に変化する流れ断面を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体、特にホットメルト接着剤を供給する装置であって、流体源からの流体を受け取る入口開口、及び流体をノズル構造体へ供給する出口開口を有する基礎部材と、基礎部材に結合されているとともに、流体を吐出する排出開口が設けられた排出通路を有するノズル構造体と、流体が流れることができる熱伝達通路を有して流体を加熱又は冷却する本発明による熱伝達手段とを備える装置に関する。本発明は、流体を供給するための対応する方法にも関する。

多くの産業適用例において、自由流動性材料（流体）は、流体供給装置の助けによって供給され、基材上に塗布すなわち吐出される。流体は、例えば、接着剤、塗料、封止材料又は気体であってもよく、基材は、衛生製品、プラスチックフィルム、家具又は機械部品等であってもよい。特定の適用用途に応じて、流体を、例えば、ビード、帯状若しくは薄膜の形で吐出することができ、また、材料は、噴霧することができ、必要な場合、流体に影響を与える気体流を使用して噴霧することができる。流体供給装置は、流体源、例えば接着剤の容器に連結されており、流体は、ポンプによって、例えば、円形又はスロット形状の排出開口へ搬送される。

いくつかの適用用途では、流体を吐出の前に加熱することが有利であるか又は必要である。噴霧方法の場合、吐出される液体に作用する気体を加熱することが有利であり得る。多くの適用用途では、吐出される液体、特に流体ホットメルト接着剤を、基材又は材料へ吐出し塗布する前に加熱することが必要であり得る。熱伝達室と一体化された流体供給装置が、例えば、本出願人の欧州特許公開第１４１９８２６Ａ２号公報から既知であり、この特許公報では、特に焼結された材料から成り空洞を有する構造が提案されており、該空洞を有する構造は、熱の伝達に有利に影響を与えるように熱伝達室内に配置されている。

熱伝達手段を有する流体供給装置をさらに改良することが必要とされている。したがって、例えば、流体の粘度を変化させるためによりよく適合できるように、流体を加熱するか又は冷却する熱伝達手段の流体力学を最適化する必要がある。また、流体供給装置全体の幾何学的寸法を小さくすることも必要である。多くの場合、一時的な局所過熱を生じないように、したがって材料の特性に悪影響を与えないように、徐々に加熱しなければならない感温流体、特にホットメルト接着剤又は熱可塑性材料を処理及び塗布することも必要とされている。

本発明の目的は、比較的小さい設置空間しか占めず、且つ／又は感温流体、特にホットメルト接着剤を処理するのに適しており、且つ／又は特に流体の粘度を変化させることに関して流体的に最適化される、流体を供給する装置及び方法、並びに流体供給装置の熱伝達手段の仕様を定めることである。

本発明は、本発明の第１の態様によると、熱伝達通路が流れ方向に変化する流れ断面を有する、冒頭で詳説した種類の装置によってこの目的を達成する。

熱伝達手段は、流体の流れ方向に変化する熱伝達通路の流れ断面によって流体的に最適化される。それぞれの流体温度に応じて、加熱又は冷却される間に流体の粘度が変化する。そのような変化の結果として、流れ抵抗、流速及び流体内のせん断力も変化する。それぞれの塗布条件に適合し且つ変化する流れ断面を有する本発明の熱伝達通路によって、流速及び／若しくはせん断力又は他のパラメータは、特定の適用用途に応じて、適合させられ又は積極的に影響を受け、それによって、流体が除々に加熱又は冷却される。

例えば、ホットメルト接着剤又は他の流体若しくは気体を供給する特に好適な一実施の形態では、熱伝達通路が、少なくともその断面が流体の流れ方向に減少する流れ断面を有することが提案される。このように、粘度は通常、流体温度の上昇に伴って低下するということが考慮される。このように減少する流れ断面によって、実質的に均一の流れ抵抗が生じ、均一な流速及び流体のせん断力も生じ得る。

本発明の別の好適な実施の形態は、熱伝達通路が、実質的に互いに平行な関係で配置されると共に、互いの間隔が材料の意図される好適な流れの方向に減少する熱伝達表面によって画定されることを特徴とする。したがって、減少する流れ断面は、比較的簡単な設計措置によって実現される。

本発明の別の態様によると、熱伝達通路が少なくとも部分的に実質的に蛇行形状の構成を有する、冒頭で詳説した種類の装置によって、上記目的が達成されると共に本発明が有利に発展する。

そのような蛇行形状の構成によって、流体供給装置の設計及び製造を特に小型にすることができる。

本発明の一つの有利な発展形態では、熱伝達手段が基礎部材を備えており、熱伝達表面によって画定される熱伝達通路が２つの閉じ要素間に配置される湾曲通路に沿って基礎部材内に延在しており、基礎部材が少なくとも１つの閉じ要素において加熱要素又は冷却要素を収容するように構成されることを提案する。したがって、流体は湾曲経路に沿って蛇行して流れることによって、小さい設置空間内で効果的な熱伝達を達成する。基礎部材の少なくとも１つの閉じ要素又は基礎部材自体が、封止要素を収容するようになっている場合、有利である。

さらなる態様によると、本発明は、熱伝達手段が複数の板部材を有しており、複数の板部材のそれぞれは、少なくとも１つの接触面を有しており、２つの隣接する板部材の接触面は、それぞれ互いに接続されるように配置されており、連続的な熱伝達通路は、接続状態にある板部材全体にわたって延在しており、板部材は、加熱要素を収容する孔、特に貫通開口を有することで、冒頭で詳説した種類の装置においてその目的を達成し、且つ／又は有利に発展する。

複数の板部材によって、熱伝達手段はサンドイッチ構成を有し、これは、特に生産工学における利点を提供する。必要である場合、熱伝達手段の寸法及び熱容量は、適切な数の板部材を選択することによって簡単に適合することができる。

流れ通路の好適な蛇行形状の構成に関して、本発明の一発展形態によると、板部材は、少なくとも１つの面において、板部材の厚さを完全には貫通しない孔を有し、また、当該孔は、孔の端部に少なくとも１つの貫通開口を有し、この貫通開口は１つの孔から隣接する板部材の孔へ流体を貫流させるようになっており、それによって、熱伝達通路全体が、孔を連結することによって具現されるようにすることが提案される。板部材が、少なくとも１つの接触面において封止要素を収容するようになっている場合、有利である。板部材の組立体の外側板部材は、閉じ要素によって閉じることができることが好ましい。

本発明の他の１つの態様によると、熱伝達手段の熱伝達表面は、流体の基準出口温度を設定することができるように構成され、また、熱伝達手段の熱伝達表面は、流体の基準出口温度と実質的に等しい熱伝達表面の加熱温度によって基準出口温度に到達できるような大きさの表面積を有して設計されることで、冒頭で詳説した種類の装置の目的が達成され、且つ本発明は発展される。

同様に、本発明は、この態様により、流体が熱伝達手段の熱伝達表面上を流れると流体の基準温度に達し、また、流体の基準温度と実質的に等しい加熱温度が熱伝達表面において得られることで、最初に詳説した種類の方法を用いてその目的を達成する。

流体が熱伝達手段を流れているか又はこれを流れ終えたときに、流体の実際の温度すなわち基準温度が熱伝達表面の加熱温度と実質的に等しくなる、すなわち流体が熱伝達表面の表面温度に達するように、本発明の様式で熱伝達通路の寸法を決めることによって、流体の特にゆっくりとした加熱（又は冷却）を達成することができ、これは、感温流体、特に熱可塑性接着剤の場合に有利であり、過熱に起因するいかなる（局所的な）損傷も防止されるようになる。換言すると、本発明の様式で通路の寸法を決めることによって、選択される表面温度は、流体の過熱又は過度の温度勾配を効果的に防止できるように、低くすることができる。

本発明の好適な一実施の形態によると、熱伝達手段は、強力な熱伝導材料、特に銅又はアルミニウムから本質的に製造されることが提案される。熱伝達通路がワイヤ放電加工によって製造される場合、製造プロセスにとって特に有利である。

最後に、本発明は特許請求の範囲に明確に記載されるような特徴を有する熱伝達手段を提案する。有利な発展形態は従属請求項に明確に記載される。

ここで、本発明を実施形態に基づいて図面を参照して説明する。

図１は、流体を供給する本発明による装置１を示す。当該装置は、吐出ヘッド１とも称され得る。流体、特に液体ホットメルト接着剤が、入口開口２を通して装置１に供給される。流体は、固定手段４によって基礎部材５に固定されている熱伝達手段３を通って流れる。図示の実施形態では、固定手段４としてねじ接続部が設けられているが、差し込み接続部、又はレールによって部品を互いに摺動させること等、他の、好ましくは取り外し可能な接続部も同様に有利であると考えられる。熱伝達手段３では、熱伝達手段３を流れる流体は、所望の、特に流体の排出温度と実質的に同一である選択可能な基準温度になる。制御ユニット６が同様に基礎部材５に固定される。制御ユニット６は弁機構と協働して、流体の選択可能な断続的又は連続的な供給と、基材への流体の塗布とを制御する。

ノズル構造体７も基礎部材５に固定される。流体は基礎部材５からノズル構造体７によって受け取られ、排出開口９を通して吐出される。ノズル構造体７は口金ホルダ１０及び口金１１も有し、口金１１は固定手段８によって口金ホルダ１０に固定される。排出開口９は、口金ホルダ１０又は口金１１内に全体的若しくは部分的に具現され得る。

図２は、図１の装置１を下から見た平面図である。図２は、流体を装置１に供給する入口開口２と、熱伝達手段３と、基礎部材５と、基礎部材５に取り付けられているノズル構造体７とを示す。口金ホルダ１０が固定手段１３によって基礎部材５に接続されている。ノズル構造体７の排出開口９は、スロットノズル９’として構成される。口金１１は、口金ホルダ１０の長さ全体に沿って延在している。Ａ−Ａ断面は、入口開口２、熱伝達手段３、基礎部材５、制御ユニット６及びノズル構造体７が断面で示されるように、装置１を実質的に対称に通っている。

図３は、Ａ−Ａ断面による装置１の断面図を示す。流体が基材へ吐出されるまでに流体が通る経路が、この図から容易に分かる。流体は、入口開口２に入った後で、熱伝達手段３に送られる。当該熱伝達手段３は、熱伝達通路１４を有する。熱伝達通路１４は、２つの対向する熱伝達表面１５、１６によって画定された複数の平行な小区分を有する。図示の実施形態では、熱伝達通路１４は、理解を助けるために図５にも示される蛇行形状の構成を有する。熱伝達通路の流れ断面は一定の大きさではない。熱伝達表面間の距離が変化することによって、流れ断面は流れの方向に減少する。

熱伝達手段３は、片側が閉じ要素１７によって閉じられ、反対側は基礎部材５に当接している。熱伝達手段３は、閉じ要素１７と接触している表面上及び基礎部材５と接触している表面上に、孔１８を有し、当該孔１８は封止要素又は封止材料を収容するように構成される。

流体は、熱伝達通路１４から基礎部材５の貫通流路１９に送られ、当該流路を通過して制御ユニット６へ至る。制御ユニット６は、弁ピストン２１を動かすように構成される弁機構２０を有する。装置１の選択された向きにおいて、弁ピストン２１は垂直移動し、貫通開口２３を開閉させる。弁ピストン２１が開位置にある場合、流体は排出通路２５へ送られる。流体は、選択された実施形態では口金ホルダ１０及び口金１１内に部分的に配置される排出通路２５を通って、排出開口９に送られ、ここから基材上へ吐出される。

弁機構２０は基礎部材５に接続され、基礎部材５の内部に部分的に延在している。封止要素２２が孔内に設けられ、これらの位置で流体が排出されることを防止する。ノズル構造体は同様に、封止要素すなわち封止材料を収容するように構成される孔２４を有する。

図４は、熱伝達手段３の代替的な実施形態を示している。代替的な熱伝達手段は、図３に示すような適切な方法で基礎部材５に接続されており、基礎部材５の構成要素と機能的に協働する。この実施形態は、複数の別個の板部材２６を有し、これらの板部材２６は、当該板部材の表面に具現されると共にサンドイッチ構成で熱伝達通路を形成する孔１４’を有し、孔１４’の表面から板部材２６の厚さにわたって延在する貫通開口２７が各板部材の一部に設けられ、したがって、貫通開口２７は、流体が１つの孔１４’から次の孔へ流れる通路を形成する。熱伝達手段３は、片側が閉じ要素１７’によって閉じられている。選択された実施形態では、フィルタ機構２０’を収容するように構成される第２の閉じ要素２８が、反対側に設けられている。フィルタ機構２０’は、第２の閉じ要素２８の内部に部分的に延在している。フィルタ要素２１’は、図示のような向きの熱伝達手段３内を垂直方向に延在している。ろ過後の流体が通過することができる貫通開口２３’が、ここでは図示されていないが図３に示すものに対応する貫通流路１９に接続される。

板部材２６はそれぞれ、接触表面２９上に、封止要素を収容する孔１８’を有する。第２の閉じ要素２８も同様に、封止要素を収容する孔１８’を有する。フィルタ機構２０’も同様に、封止要素用の孔２２’を有する。

図５は、図３に示すような熱伝達手段３の一体的な実施形態の斜視図である。流路１４が熱伝達手段３内に配置され、蛇行形状の構成を有する。流れ断面は、熱伝達手段３が図５に示すように向いている場合、上部から下部へ流れる流れの方向に減少する。流体は開口３２を通って熱伝達手段３を出る。封止要素を収容する孔１８が、周囲溝の形で具現されている。熱伝達手段３は、固定手段４（図示せず）を通すための貫通穴３０も有する。

複数の別個の板部材２６を備える実施形態における加熱要素の構成が、図６に一例として示されている。熱伝達手段の側面に平行で当該側面に近接している断面では、板部材２６及び第２の閉じ要素２８は、固定手段を収容するように構成される穴３３を有する。閉じ要素１７’はねじ山付き穴３５を有する。ねじ山付き穴３５は、板部材２６及び閉じ要素１７’、２８を固定するためのねじと互いに係合することができる。第２の閉じ要素２８及び板部材２６は、穴３４を有しており、穴３４は、実質的に円筒形の加熱要素を収容するように構成されている。複数の板部材２６は、各板部材の穴３３、３４が互いに同軸になり、結果としてねじ及び挿入される加熱要素を複数の板部材内に通すことができるような関係で互いに配置される。

本発明による吐出ヘッドの側部立面図である。 図１の吐出ヘッドを下から見た図である。 図１及び図２の吐出ヘッドの側部立面図の、図２に示すＡ−Ａ断面における断面図である。 熱伝達手段の別の実施形態の断面図である。 熱伝達手段の一実施形態の斜視図である。 加熱要素用の孔を有する熱伝達手段の一実施形態の断面図である。

Claims (16)

1. 流体、特にホットメルト接着剤を供給する装置であって、
   流体源からの前記流体を受け取る入口開口、及び前記流体をノズル構造体へ供給する出口開口を有する基礎部材と、
   前記基礎部材に結合されているとともに、前記流体を吐出する排出開口が設けられた排出通路を有するノズル構造体と、
   前記流体が流れることができる熱伝達通路を有し、前記流体を加熱又は冷却するための熱伝達手段とを備え、
   前記熱伝達通路は流れの方向に変化する流れ断面を有することを特徴とする装置。
2. 前記熱伝達通路は、少なくとも部分的に、流れ方向に減少する流れ断面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記熱伝達通路は、熱伝達表面によって画定されており、前記熱伝達表面は、実質的に互いに平行な関係で配置されており、前記熱伝達表面の互いの間隔は、材料の意図される好適な流れの方向に減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記熱伝達通路は、少なくとも部分的に実質的に蛇行形状の構成を有することを特徴とする請求項１の前段部分又は請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記熱伝達手段は、基礎部材を有しており、前記熱伝達表面によって画定される前記熱伝達通路は、２つの閉じ要素の間で湾曲経路に沿って前記基礎部材内を通って延在しており、
   前記基礎部材は、少なくとも１つの閉じ要素において、加熱要素又は冷却要素を収容するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記基礎部材の前記少なくとも１つの閉じ要素又は該基礎部材自体は、封止要素を収容するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記熱伝達手段は、複数の板部材を有しており、前記複数の板部材のそれぞれは、少なくとも１つの接触面を有しており、２つの隣接する板部材の該接触面がそれぞれ互いに接続されるように配置されており、連続する熱伝達通路は、前記複数の板部材の接続状態で前記複数の板部材の全体にわたって延在しており、前記複数の板部材は、加熱要素を収容する孔、特に貫通開口を有することを特徴とする請求項１の前段部分又は請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記複数の板部材は、少なくとも１つの面において、板部材の厚さを完全には貫通しない孔を有し、該孔は、該孔の端部に少なくとも１つの貫通開口を有し、該貫通開口は、１つの孔から隣接する板部材の孔へ流体を貫流させるようになっており、それによって、前記熱伝達通路全体が前記孔を連結することによって具現されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記複数の板部材は、少なくとも１つの接触面において、封止要素を収容するように構成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記複数の板部材の組立体の外側板部材は、閉じ要素によって閉じられることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記熱伝達手段は、前記流体の基準出口温度を設定するように構成されており、
    前記熱伝達手段の前記熱伝達表面は、前記流体の前記基準出口温度と実質的に等しい前記熱伝達表面の加熱温度によって基準出口温度に到達できるような大きさの表面積を有することを特徴とする請求項１の前段部分又は請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記熱伝達手段は、熱伝導材料、特に銅又はアルミニウムから実質的に製造されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記熱伝達通路は、ワイヤ放電加工によって製造されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 流体を供給する方法であって、
    流体源からの流体、特にホットメルト接着剤が、流体を吐出する装置に送られ、該流体は入口開口を通り、次いで熱伝達手段を流れ、その結果として該流体が基準温度にされ、
    前記流体は次いで、前記熱伝達手段から排出通路を通って、前記流体を吐出するノズル構造体の排出開口に送られる方法において、
    前記流体は、前記熱伝達手段の前記熱伝達表面上を流れると該流体の前記基準温度に達し、
    前記流体の前記基準温度と実質的に等しい加熱温度が前記熱伝達表面で得られることを特徴とする方法。
15. 吐出される前記流体は、接着剤、特にホットメルト接着剤であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 請求項１又は４に記載の装置において用いるのに特に適しており、請求項１〜１３のうちの１つ又は複数の請求項の特徴的な構成を有する、流体、特にホットメルト接着剤を加熱又は冷却する熱伝達装置。

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