JP2013194695A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのポンプ室が、それぞれ液体の吸入と吐出を交互に連続して実施し、かつ、２つのポンプ室の一方が液体の吸入をしている時は、他方は、液体の吐出を実施し、連続してノズル４から液体を吐出できる軽量、小型の液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体吐出装置１００は、それぞれ吸入弁５ａ、５ｂを介して液体タンク１に接続された２つのポンプ室３ａ、３ｂと、同時に各前記ポンプ室３ａ、３ｂ内に、それぞれ一端部が挿通され、それぞれの前記ポンプ室内を往復運動する１本のプランジャ７と、前記２つのポンプ室３ａ、３ｂにそれぞれ吐出弁６ａ、６ｂを介して接続されたノズル４を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体塗布を行うにあたり、プランジャの駆動により液体の吐出量を制御する液体吐出装置に関するものである。

従来、接着剤などの液体を定量供給する手段として、ディスペンサと称される液体吐出装置が用いられている。
液体吐出装置には、液体を圧送するポンプ室が設けられている。
ポンプ室には少なくとも３ヶ所の挿通口が設けられており、少なくとも１ヶ所の挿通口には、プランジャと呼ばれる円筒形状の棒が挿通され、残り２ヶ所の挿通口には、弁が設けられている。
そして、プランジャの動作と弁の開閉の組み合わせによりポンプ室への液体供給、並びにポンプ室からの液体吐出を行う。

このようなプランジャを用いるポンプでは、プランジャのポンプ室内への進入により液体を押し出しているため、所望の量の液体を吐出することができる。
また、ポンプ室内は、完全に液体で満たされているため、ポンプ室内部の液量が変化することに起因して発生する吐出量の変化が生じることもない。
また、プランジャにより液体を直接押圧しているため、５０，０００ｍＰａ・ｓ程度の中粘度の液体にまで対応できるという利点もある。

しかしながら、このような液体吐出装置では、ポンプ室内へプランジャを進行させて、液体を吐出した後、プランジャを後退させてポンプ室内に液体を供給する必要があり、連続的な液体の吐出動作が不可能である。
この問題に対し、例えば、液体を吐出するノズルと、液体の吸入口と吐出口を設けた２つのポンプ室と、それぞれのポンプ室に内接して進退する２本のプランジャと、プランジャを駆動する２つの駆動手段と、ポンプ室と液体を貯留する貯留容器またはノズルとを連通する切換弁を備えた液体定量吐出装置が提案されている。（例えば、特許文献１）

この装置では、連結された２本のプランジャが内壁に接して進退移動する。
一方のプランジャが吐出量に等しい量だけ退行移動して貯留容器からポンプ室内に液体を吸入している時に、他方のプランジャが進行移動してポンプ室からノズルへ液体を吐出する。
この２本のプランジャが、吸入、吐出動作を交互に行うことで、液体供給による吐出停止が解消され、連続的な液体吐出が可能となる。

特開平２００３−９３９４２号公報

ところで、特許文献１の装置では、連続して液体を吐出するためにプランジャを２本要し、交互に吸入と吐出を繰り返すことでタイムロスを削減し、連続的な吐出を実現している。
しかし、プランジャを２本要するため、プランジャ駆動部が２セット必要であり、液体吐出装置の小型軽量化が困難であるという課題があった。
また、プランジャやアクチュエータ等の構成部品点数が増加するため、段取り作業やメンテナンス作業が増え、労務費の増加にも繋がるという課題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、プランジャを駆動するアクチュエータの部品数及びプランジャの数を低減することにより、小型で軽量な液体吐出装置を提供することを目的とする。

この発明に係る液体吐出装置は、それぞれ吸入弁を介して液体タンクに接続された２つのポンプ室と、
同時に各ポンプ室内に、それぞれ一端部が挿通され、それぞれのポンプ室内を往復運動する１本のプランジャと、
２つのポンプ室にそれぞれ吐出弁を介して接続されたノズルを有するものである。

この発明に係る液体吐出装置は、それぞれ吸入弁を介して液体タンクに接続された２つのポンプ室と、
同時に各ポンプ室内に、それぞれ一端部が挿通され、それぞれのポンプ室内を往復運動する１本のプランジャと、
２つのポンプ室にそれぞれ吐出弁を介して接続されたノズルを有するものなので、１本のプランジャを２つのポンプ室で共有できる。
これにより、液体吐出装置の小型軽量化やコストダウンを実現できる。

本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置のプランジャを右に移動する時の各弁の開閉状態と液体の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置のプランジャを左に移動する時の各弁の開閉状態と液体の流れを示す図である。 吸入と吐出を別工程として実施する比較例の液体吐出フロー図である 吸入と吐出を同時に行っている本発明のフロー図である。 本発明の実施の形態１に使用する他のアクチュエータを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液体吐出装置の断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置を、図を用いて説明する。
図１は、液体吐出装置１００（以下、装置１００と称す）の断面図である。
液体タンク１は、装置１００が使用する液体を貯める容器である。
パイプ２は、液体タンク１から送出する液体を途中で分岐してポンプ室３ａ、３ｂに輸送するパイプ２ａと、各ポンプ室３ａ、３ｂから別々に送出される液体を、同じノズル４に送出するパイプ２ｂからなる。

ポンプ室３ａの液体タンク１側に接続されたパイプ２ａには、吸入弁５ａが設置されており、ポンプ室３ｂの液体タンク１側に接続されたパイプ２ａには、吸入弁５ｂが設置されている。
また、ポンプ室３ａのノズル４側に接続されたパイプ２ｂには、吐出弁６ａが設置されており、ポンプ室３ｂのノズル４側に接続されたパイプ２ｂには、吐出弁６ｂが設置されている。

ポンプ室３ａ、３ｂは、液体タンク１からの液体を一時的に貯めて圧送するための部屋である。
プランジャ７は、ポンプ室３ａ、ポンプ室３ｂの間に配設され、それらの内部へ進退動作することにより、ポンプ室３ａ、３ｂ内に液体を吸入し、或いはノズル４に液体を吐出する。
円筒状のプランジャ７は、アクチュエータの動作に合わせて左右に駆動される。
本実施の形態のアクチュエータは、サーボモータ８と、このサーボモータ８によって回転駆動されるボールネジ９と、これに螺合されたナット１０と、さらにナット１０に接続された継手１１とで構成されている。
ノズル４は、液体タンク１からポンプ室３ａ、３ｂを経由して圧送されてくる液体を吐出する部品である。

図２は、装置１００を使用する液体の塗布工程において、装置１００のプランジャ７を、左から右に移動する時の吸入弁５ａ、５ｂ及び吐出弁６ａ、６ｂの開閉状態と、液体の搬送状態を示す図である。
図２に示すように、吸入弁５ａが開放されると同時に吸入弁５ｂが閉鎖され、更に吐出弁６ｂが開放されると同時に吐出弁６ａが閉鎖される。
ここで装置１００は、ポンプ室３ｂ方向にプランジャ７を移動させることにより、プランジャ７がポンプ室３ｂに進入した容積分の液体を、開放された吐出弁６ｂを介してノズル４に吐出する。
また、同時に、プランジャ７がポンプ室３ａから退出した容積分の液体を、開放された吸入弁５ａを介して液体タンク１からポンプ室３ａ内に吸入する。

図３は、塗布工程において、装置１００のプランジャ７を、右から左に移動する時の吸入弁５ａ、５ｂ及び吐出弁６ａ、６ｂの開閉状態と、液体の搬送状態を示す図である。
図２の工程が済むと、装置１００は、次にプランジャ７を逆方向（左側）へ移動させる。
図３に示すように、吸入弁５ｂが開放されると同時に吸入弁５ａが閉鎖され、更に吐出弁６ａが開放されると同時に吐出弁６ｂが閉鎖される。
ここで装置１００は、ポンプ室３ａ方向にプランジャ７を移動させることにより、プランジャ７がポンプ室３ａに進入した容積分の液体を、開放された吐出弁６ａを介してノズル４に吐出する。
また、同時に、プランジャ７がポンプ室３ｂから退出した容積分の液体を、開放された吸入弁５ｂを介して液体タンク１からポンプ室３ｂ内に吸入する。

吐出弁６ａ、６ｂからノズル４に伸びるパイプ２ｂは途中で合流していることから、ノズル４には、それぞれのポンプ室３ａ、３ｂから交互に液体が供給される。
このように、プランジャ７が往復運動を繰り返すことで、ノズル４には各ポンプ室３ａ、３ｂから絶えず液体が供給されるので、液体を継続して吐出可能であり、タイムロスが無く、連続的な液体の吐出が可能となる。

次に、例えば液体を３回吐出する場合の本実施例の利点を、比較例と対比して説明する。
図４は、吸入と吐出を別工程として実施する比較例のフロー図である。
図５は、吸入と吐出を同時に行っている本発明のフロー図である。
同時に、吐出と吸入を行っているので、図５の方が２ステップ少なくて済む。

本発明の実施の形態１に係る液体吐出装置１００によれば、１本のプランジャ７を２つのポンプ室３ａ、３ｂで共有できるので、液体吐出装置１００の小型軽量化やコストダウンを実現できる。
また、それぞれのポンプ室３ａ、３ｂが液体の吸入と吐出を交互に連続して実施し、かつ、２つのポンプ室３ａ、３ｂの一方が液体の吸入をしている時は、他方は、液体の吐出を実施するので、連続してノズル４から液体を吐出できる。
また、ポンプ室は２室あるので、液体の吸入時には吐出を行うことは出来ないといったタイムロスが無くなる。
さらに、プランジャやパッキン等の部品点数低減により、段取り作業やメンテナンス作業の簡素化が図れ、装置の維持費の削減が可能となる。

図６は、実施の形態１の他の例を示す図である。
図１の装置１００ではプランジャ７を１本として構成したが、２本のプランジャ７a、７ｂを中間で接続して一体化する構成としても良い。
また、図１の装置１００では、サーボモータ８とボールネジ９等を用いてアクチュエータを構成したが、アクチュエータに高い駆動精度が要求されない場合には、低コストなエアシリンダーを用いて駆動させる構成や、図６に示すようなピニオンギヤ１２とラック１３を用いてプランジャ７ａ、７ｂを往復駆動させる構成としても良い。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る液体吐出装置を、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図７は、液体吐出装置２００（以下、装置２００と称す）の断面図である。
本実施の形態に係る装置２００と、実施の形態１に係る装置１００との大きな違いは３つある。
第１に、装置１００では液体タンク１を共用していたが、装置２００では各ポンプ室２０３ａ、２０３ｂ用に別々の液体タンク２０１ａ、２０１ｂを備えている。

第２に、プランジャ２０７ａとプランジャ２０７ｂの移動方向に対する垂直な断面積が、それぞれ異なっている。
第３に、各ポンプ室２０３ａ、２０３ｂ用に別々のノズル２０４ａ、２０４ｂを備えている。

このように装置２００を構成することで、異なる２つの液体を、１つの駆動機構で吐出する装置を実現できる。
装置２００は、２液を独立して交互に塗布するような場合に利用できる。
また、プランジャ２０７ａとプランジャ２０７ｂの移動方向に対する垂直な断面積を変えることにより、１方向へのプランジャ２０７ａ、２０７ｂの駆動に対して吐出する各液体の吐出量を変えることができる。
これにより、例えば１：２の割合等、異なった割合の量の２液を交互に塗布する用途に利用できる。

また、アクチュエータを制御して、プランジャ２０７ａ、２０７ｂをポンプ室２０３ａ側に駆動する速度と、ポンプ室２０３ｂ側に駆動する速度を、異なった速度に設定することにより、各ノズル２０４ａ、２０４ｂからの液体の吐出速度を制御することも可能である。

なお、プランジャ２０７ａ、２０７ｂの駆動方向と、各吸入弁、吐出弁の開閉のタイミングについては実施の形態１と同じである。
また、プランジャ２０７ａ、２０７ｂは、１本の部材として構成できることは言うまでもない。

本発明の実施の形態２に係る液体吐出装置２００によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、２種類の液体に対応しつつプランジャとアクチュエータを統合できる。

なお、各実施の形態では、弁体として機械制御可能なニードル弁や、シリンダ内の圧力の上昇下降に伴ってバネにより開閉する逆止弁用いることを想定して、弁体を各２個使用する構成の図を示しているが、これ以外に、液体の吸入と吐出の２つの流路を持つ部品を用い、吸入弁と吐出弁を一体化した切換弁を用いても良い。

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，２００ 液体吐出装置、１，２０１ａ，２０１ｂ 液体タンク、
２，２ａ，２ｂ パイプ、３ａ，３ｂ，２０３ａ，２０３ｂ ポンプ室、
４，２０４ａ，２０４ｂ ノズル、５ａ，５ｂ 吸入弁、６ａ，６ｂ 吐出弁、
７，７ａ，７ｂ，２０７ａ，２０７ｂ プランジャ、８ サーボモータ、
９ ボールネジ、１０ ナット、１１ 継手、１２ ピニオンギヤ、１３ ラック。

Claims (9)

1. それぞれ吸入弁を介して液体タンクに接続された２つのポンプ室と、
   同時に各前記ポンプ室内に、それぞれ一端部が挿通され、それぞれの前記ポンプ室内を往復運動する１本のプランジャと、
   前記２つのポンプ室にそれぞれ吐出弁を介して接続されたノズルを有する液体吐出装置。
2. 前記２つのポンプ室は、同じ前記液体タンクに接続され、前記２つのポンプ室は、同じ前記ノズルに接続されている請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記２つのポンプ室内における、前記プランジャの往復運動方向に垂直な断面積は、互いに異なる請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記プランジャの移動速度は、前記プランジャが移動する向きによって異なる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記２つのポンプ室にそれぞれ接続されている前記吸入弁の開閉状態は相互に逆であり、それぞれの前記ポンプ室の前記吸入弁と前記吐出弁の開閉状態も相互に逆である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記プランジャは、アクチュエータによって駆動されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記プランジャは、ピニオンギヤによって駆動されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記プランジャは、各ポンプ室毎に分割可能である請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記２つのポンプ室は、それぞれ別の前記液体タンクと前記ノズルを備える請求項１に記載の液体吐出装置。

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