JP2013212466A - 空圧ディスペンサ用プランジャ - Google Patents

Abstract

【課題】粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されるプランジャであって、シリンダへの粘性材料の充填段階において、空気抜きを実現しつつ、粘性材料漏れを防止するとともに、空圧ディスペンサからの吐出段階において、圧縮空気漏れを防止する。
【解決手段】プランジャ１０は、前方に位置する第１部分８０と、後方に位置する第２部分８２とを有する。第２部分は、中空構造であり、周壁部８４を有し、その周壁部の内周面８６は、テーパ面を有する。その周壁部は、第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、その結果、周壁部は、第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易い。第１部分は、中実構造であり、第２部分に対して相対的に剛体として機能し、また、第２部分の内部空間を第１部分の中実部から隔離する隔壁面８９を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャに関するものである。

粘性材料を取り扱う分野が既に存在する。そのような粘性材料の用途としては、機械部品または電子部品のシーラント、接着剤、電気・電子回路形成用ペースト、電子部品実装用はんだなどがある。そのような粘性材料は、例えば、航空宇宙産業や、電気・電子機器産業において使用される。

粘性材料を目標対象物に塗布するために、圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサが使用される。この種の空圧ディスペンサにおいては、プランジャすなわちピストンがシリンダに嵌合される。

この種の空圧ディスペンサを使用して粘性材料を目標対象物に向かって吐出するために、まず、その粘性材料を空圧ディスペンサのシリンダに充填することが必要である。その充填後、空圧ディスペンサにおいてプランジャを加圧することにより、粘性材料を目標対象物に向けて吐出する。

本出願人が出願した特許出願に係る特許文献１は、この種の空圧ディスペンサにおいて用いられる着脱可能なカートリッジ、すなわち、プランジャがシリンダに嵌合されて成るユニットのいくつかの従来例と、そのシリンダの吐出口から粘性材料をそのシリンダ内に充填する装置および方法のそれぞれのいくつかの従来例とを開示している。また、特許文献２は、この種の空圧ディスペンサの一従来例を開示している。

特許第４６５９１２８号公報 特公平７−１０６３３１号公報

本発明者らは、従来のプランジャがシリンダに嵌合されて成る従来のカートリッジ内に粘性材料を充填し、その充填後、そのカートリッジを空圧ディスペンサに装着してその空圧ディスペンサから粘性材料を吐出するという実験を繰返し行った。

その結果、本発明者らは、次のような知見を得た。すなわち、充填段階においては、カートリッジ内において粘性材料が充填されるべき充填室内に存在する空気がプランジャとシリンダとの間のクリアランスを通過して抜けるようにしたいという要望（予定された空気抜き）と、プランジャに接触する粘性材料から受ける力によってプランジャが変形し（例えば、プランジャの剛性不足が原因）、そのプランジャとシリンダとの間の気密性が低下して、粘性材料が充填室から漏れてしまうことを防止したいという要望（粘性材料漏れ防止）とを同時に実現することが重要である。

また、吐出段階においては、プランジャに作用する圧縮空気から受ける力によってプランジャが変形し（例えば、プランジャの剛性不足が原因）、そのプランジャとシリンダとの間の気密性が低下して、圧縮空気がプランジャから漏れてしまい、その結果、空圧ディスペンサから粘性材料が正常に吐出されないことを防止したいという要望（圧縮空気漏れ防止）と、プランジャやシリンダの製造寸法ばらつき等が原因でそれらプランジャとシリンダとの間の気密性が低下し（例えば、プランジャの柔軟性不足が原因）、圧縮空気がプランジャとシリンダとの間から漏れて前記充填室内に進入してしまうことを防止したいという要望（圧縮空気漏れ防止）とを同時に実現することが重要である。

以上説明した知見に基づき、本発明は、圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、シリンダへの粘性材料の充填段階において、予定された空気抜きを実現しつつ、予定外の粘性材料漏れを防止するとともに、粘性材料の空圧ディスペンサからの吐出段階において、予定外の圧縮空気漏れを防止するものを提供することを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。

（１） 圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、
前記シリンダの内部空間は、前記プランジャの嵌合により、互いに軸方向に並んだ、前記粘性材料を収容する第１部分空間と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間とに分離され、
前記シリンダの両端部のうち、前記第１部分空間に連通する端部は、前記粘性材料を吐出するための吐出口を有し、
前記プランジャは、前記第１部分空間に接触する第１部分と、前記第２部分空間に接触する第２部分とを互いに同軸的に有し、
前記第１部分および前記第２部分は、いずれも、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して前記シリンダと同軸的に延びており、
前記第２部分は、前記シリンダと同軸である周壁部を有する中空構造であり、
その周壁部は、前記プランジャの直径方向に弾性変形する弾性体として機能し、
その周壁部の内周面は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて大径化するテーパ面を有し、
その周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、それにより、前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易くなり、
前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有する中実構造であり、前記第２部分に対して相対的に剛体として機能し、
その第１部分は、前記第２部分の内部空間を前記第１部分の中実部から隔離する隔壁面を有する空圧ディスペンサ用プランジャ。

（２） 圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、
前記シリンダの内部空間は、前記プランジャの嵌合により、互いに軸方向に並んだ、前記粘性材料を収容する第１部分空間と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間とに分離され、
前記シリンダの両端部のうち、前記第１部分空間に連通する端部は、前記粘性材料を吐出するための吐出口を有し、
前記プランジャは、前記第１部分空間に接触する第１部分と、前記第２部分空間に接触する第２部分とを互いに同軸的に有し、
前記第１部分および前記第２部分は、いずれも、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して前記シリンダと同軸的に延びており、
前記第２部分は、前記シリンダと同軸である周壁部を有する中空構造であり、その周壁部は、前記プランジャの直径方向に弾性変形する弾性体として機能し、
前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有し、前記第２部分に対して相対的に剛体として機能し、
前記第１部分の外周面は、共に、前記プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第１リング溝と第１ランドとを有し、
前記第１部分は、前記第１ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に対向し、
前記第１ランドは、前記第１部分空間内に存在する空気が前記第２部分空間に向かう流れを許容する空気抜きと、同じ向きの前記粘性材料の流れを、その粘性材料の粘性を利用して実質的に阻止する粘性材料ブロックとが実現されるように、前記シリンダの内周面との間の半径方向クリアランスを有するとともに、前記プランジャの軸線に対して直径方向に変位しない固定ランドとして機能し、
前記第２部分の外周面は、共に、前記プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第２リング溝と第２ランドとを有し、
前記第２部分は、前記第２ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に接触し、
前記第２ランドは、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックと、前記第２部分空間内の前記圧縮空気が前記第２ランドと前記シリンダとの間から漏れて前記第１部分空間内に向かう流れを実質的に阻止する空気漏れ防止とが実現されるように、前記シリンダの内周面に実質的に接触するとともに、前記プランジャの軸線に対して直径方向に変位する可動ランドとして機能する空圧ディスペンサ用プランジャ。

（３） 前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、それにより、前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易くなる（２）項に記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（４） 前記周壁部の内周面は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて大径化するテーパ面である一方、前記周壁部の外周面は、非テーパ面である（３）項に記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（５） 前記プランジャは、さらに、前記周壁部の内部において、前記プランジャの軸線に対して傾斜した作用面を有するデフレクタを有し、
そのデフレクタは、前記空圧ディスペンサの作動中に前記圧縮空気の流れを前記作用面において受けると、その圧縮空気の流れから、前記周壁部を拡径させる向きの力を生成して、その力を前記周壁面に作用させる（２）ないし（４）項のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（６） 前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有する中実構造であり、
その第１部分は、前記第２部分の内部空間を前記第１部分の中実部から隔離する隔壁面を有する（２）ないし（５）項のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（７） 前記プランジャは、さらに、前記第１部分と前記第２部分との環状境界線に沿って延びる第３ランドを有し、
その第３ランドは、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックとが実現されるように、前記シリンダの内周面との間の半径方向クリアランスを有し、
前記プランジャは、その第３ランドと、前記第１ランドおよび第２ランドとにおいて局部的に、前記シリンダの内周面に対向する（２）ないし（６）項のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（８） 前記プランジャを代表する軸方向寸法は、同じプランジャを代表する直径方向寸法の約７０％以上である（１）ないし（７）項のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

（９） 前記プランジャの表面は、その表面より粘着性が低い材料特性を有する合成樹脂によってコーティングされており、それにより、前記プランジャは、それに付着した前記粘性材料を洗浄によって除去して再利用することが可能である（１）ないし（８）項のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

本発明によれば、プランジャの形状が適正化されることにより、粘性材料の充填段階においては、予定された空気抜きを実現しつつ、予定外の粘性材料漏れを防止するとともに、粘性材料の吐出段階においては、予定外の圧縮空気漏れを防止することが容易となる。

図１は、本発明の例示的な一実施形態に従うプランジャを用いるカートリッジを、空圧ディスペンサに装填されている状態で示す部分断面側面図である。 図２は、図１に示すカートリッジを示す側面断面図である。 図３（ａ）は、図１に示すプランジャを示す側面図であり、図３（ｂ）は、図１に示すプランジャを示す断面図である。 図４（ａ）は、薄肉プランジャを図１に示すプランジャとの比較例として示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す薄肉プランジャを用いるカートリッジ内に粘性材料を充填した場合にその粘性材料が前記比較例から漏れた様子を示す斜視図である。 図５は、図２に示すカートリッジに粘性材料を充填する充填方法を実施するために使用される充填装置における容器セットであって容器内に押出ピストンが挿入されて成るものを部分断面側面図である。 図６は、前記充装置を示す部分断面正面図である。 図７は、前記充装置を示す部分断面側面図である。 図８は、前記充填装置の要部を使用状態において示す部分断面正面図である。 図９は、前記充填方法を、それに先立って実施される粘性材料製造方法と共に示す工程図である。

以下、本発明のさらに具体的でかつ例示的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施形態に従うプランジャ１０がシリンダ１８に嵌合されて成るカートリッジ１２が部分断面側面図で示されている。カートリッジ１２は、シリンダ１８が粘性材料１４で予め充填され、かつ、シリンダ１８の先端に吐出ノズル１６が着脱可能に装着され、かつ、カートリッジ１２が手持ち型（図１に示すガン型でも、ストレート型でも可）のディスペンサ２０に着脱可能に装填される状態（組立状態かつ使用状態）で示されている。

まず、ディスペンサ２０を説明するに、図１に示すように、ディスペンサ２０は、円筒状のリテーナ２２と、そのリテーナ２２に着脱可能に装着される本体部２４とを有する。本体部２４は、作業者によって握られるハンドル２６と、そのハンドル２６に対して相対的に変位可能に装着されたトリガ（レバー、スイッチ、ボタン等でもよく、いずれにしても、操作部材の一例）２８とを有する。

本体部２４は、さらに、空圧制御ユニット３０を有する。その空圧制御ユニット３０は、トリガ２８によって操作されるバルブ３２を有し、そのバルブ３２は、プランジャ１０の背後に位置するチャンバ３３と、ホース接続口３４とを互いに流体的にかつ選択的に接続する。そのホース接続口３４には、フレキシブルなホース３６を介して、圧縮空気を供給する高圧源３８が接続されている。

作業者によってトリガ２８が引かれると、バルブ３２が閉位置から開位置に切り換わり、その結果、高圧源３８から圧縮空気がバルブ３２を通過してチャンバ３３内に導入される。プランジャ１０の背後に圧縮空気が作用すると、プランジャ１０がシリンダ１８に対して相対的に前進し（図１においては、左方に移動し）、それにより、粘性材料１４がシリンダ１８から吐出される。粘性材料１４の一例は、高粘性かつ非導電性のシーラントであり、そのシーラントの用途の一例は、航空機部品のシールである。

次に、カートリッジ１２を概略的に説明するに、側面断面図である図２に示すように、カートリッジ１２は、プランジャ１０がシリンダ１８内に嵌合されることにより、構成されている。プランジャ１０は、合成ゴム（例えば、ＮＢＲ）を単一の材料として用いて射出成形によって一部品として形成されており、カートリッジ１２内においていわゆるピストンとして機能する。合成ゴムという材料は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）のような合成樹脂より剛性が低く、その代わりに弾性が高い。ただし、プランジャ１０の素材は、ＰＰに変更したり、ＰＰとほぼ同等の弾性を有する材料に変更したり、ＰＰより高い弾性を有する材料に変更することが可能である。

次に、シリンダ１８をより詳細に説明するに、シリンダ１８は、円筒状の内部空間７０を有し、その内部空間７０内にプランジャ１０が着脱可能かつ実質的に気密かつ軸方向摺動可能に嵌合される。

具体的には、シリンダ１８は、一様な断面で真っ直ぐに延びる筒状の本体部６０と、その本体部６０の両端部のうちの一方に接続された中空の底部６２とを、互いに同軸的に有している。底部６２は、それの先端において、本体部６０より小径の筒部６４を有する一方、本体部６０と接続される側において、テーパ部６６を有している。筒部６４内の貫通穴が、シリンダ１８の吐出口６７であり、筒部６４には、図１に示すように、吐出ノズル１６が着脱可能に（例えば、ねじ結合により）装着される。本体部６０の他方の端部は、開口部６８である。シリンダ１８を構成する材料の一例は、ＰＰ（ポリプロピレン）であるが、これに限定されない。

本実施形態においては、粘性材料１４が、外部（図５に示す容器１１２）からカートリッジ１２内へ、そのカートリッジ１２の吐出口６７を通過するように充填され、その充填後、粘性材料１４を吐出して使用するために、その粘性材料１４が、カートリッジ１２から、同じ通路、すなわち、吐出口６７内の通路（シリンダ１８のうち最も小径である通路）を通過して排出される。すなわち、粘性材料１４の、カートリッジ１２に対する出入りが、最小径通路である吐出口６７を通過するように行われるのである。

図２に示すように、シリンダ１８の内部空間７０は、プランジャ１０により、互いに軸方向に並んだ、粘性材料１４を収容する第１部分空間７２と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間７２とに分離されている。第１部分空間７２は、吐出口６７に連通する一方、第２部分空間７４は、図１に示すように、バルブ３２を介して高圧源３８に接続される。

次に、プランジャ１０をより詳細に説明するに、図３に示すように、プランジャ１０は、第１部分空間７２に接触する第１部分８０と、第２部分空間７４に接触する第２部分８２とを、互いに同軸的に、かつ、互いに結合された状態で有している。第１部分８０は、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して軸方向に延びている。第２部分８２も、同様に、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して軸方向に延びている。

第１部分８０は、中実であり、一方、第２部分８２は、中空であり、シリンダ１８と同軸である中空の周壁部８４を有し、その周壁部８４は、内周面８６と外周面８８とを有する。第２部分８２は、力が半径方向外向きに作用すると、同じ向きに弾性変形して拡径する一方、力が半径方向内向きに作用すると、同じ向きに弾性変形して縮径する弾性体として機能する。これに対し、第１部分８０は、第２部分８２とは異なり、中実であり、第２部分８２より肉厚が厚いことから、第２部分８２に対して相対的に剛体として機能する。すなわち、第１部分８０は、中実部分、高剛性部分および低弾性部分であり、これに対し、第２部分８２は、中空部分、低剛性部分または高弾性部分なのである。

第１部分８０は、第２部分８２の内部空間を第１部分８０の中実部から隔離する隔壁面８９を有する。その隔壁面８９は、プランジャ１０の軸線に直交し、かつ、第２部分８２の側を向いている平面である。

周壁部８４は、第１部分８０から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、それにより、周壁部８４は、第１部分８０の隔壁面８９から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易くなる。具体的には、周壁部８４の内周面８６は、第１部分８０の隔壁面８９から遠ざかるにつれて大径化するテーパ面である一方、周壁部８４の外周面８８は、非テーパ面である。

第１部分８０の外周面９０は、幅広の第１リング溝９２と、幅狭の第１ランド（環状突起）９４とを、互いに同軸的に有する。第１リング溝９２の底面の断面を表す円の直径は、第１ランド９４の頂面の断面を表す円の直径より大きい。また、第１リング溝９２の幅、すなわち、第１リング溝９２の、プランジャ１０の軸線に沿った寸法は、第１ランド９４の幅、すなわち、第１ランド９４の、プランジャ１０の軸線に沿った寸法より長い。

プランジャ１０がシリンダ１８内に挿入された状態において、第１部分９０の外周面９０は、全体的にシリンダ１８の内周面９６に対向するのではなく、第１ランド９４のみにおいて局部的に対向する。第１ランド９４は、第１部分空間７２内に存在する空気が第２部分空間７４に向かう流れを許容する空気抜きと、同じ向きの粘性材料１４の流れを、その粘性材料１４の粘性を利用して実質的に阻止する粘性材料ブロックとが実現されるように、シリンダ１８の内周面９６との間の半径方向クリアランス（以下、「第１クリアランスＣＬ１」という。）を有する。

すなわち、第１ランド９４は、空気に対しては、第１部分空間７２と第２部分空間７４との間における双方向の流れを許容するが、粘性材料１４に対しては双方向の流れを阻止するように作用するのである。

第１部分８０は、さらに、凸状曲面を成す先端面９８を有し、その先端面９８は、図２に示すように、シリンダ１８の底部６２のうちのテーパ部６６の内周面（凹状曲面）を部分的に補完する。これに代えて先端面９８を、テーパ部６６の内周面を実質的に完全に補完するように設計すれば、プランジャ１０がシリンダ１８内においてボトミングしたときに、そのシリンダ１８内に残存する粘性材料１４の量が実質的に０となり、その結果、カートリッジ１２は、それに充填された粘性材料１４を、実質的に無駄なく、吐出し得る。先端面９８は、第１ランド９４に対して、軸方向に隙間なく隣接するように配置されている。

第２部分８２の外周面８８は、幅広の第２リング溝１０２と、幅狭の第２ランド（環状突起）１０４とを、互いに同軸的に有する。第２リング溝１０２の底面の断面を表す円の直径は、第２ランド１０４の頂面の断面を表す円の直径より大きい。また、第２リング溝１０２の幅は、第２ランド１０４の幅より広い。

プランジャ１０がシリンダ１８内に挿入された状態において、第２部分９２の外周面８８は、全体的にシリンダ１８の内周面９６に接触するのではなく、第２ランド１０４のみにおいて局部的に接触する。第２ランド１０４は、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックと、第２部分空間７４内の前記圧縮空気が第２ランド１０４とシリンダ１８との間から漏れて第１部分空間７２内に向かう流れを実質的に阻止する空気漏れ防止とが実現されるように、シリンダ１８の内周面９６との間の半径方向クリアランス（以下、「第２クリアランスＣＬ２」という。）を有する。第２ランド１０４は、プランジャ１０の後端位置に位置する。

すなわち、第２ランド１０４は、空気に対しては、第１部分空間７２から第２部分空間７４に向かう向きの流れは許容するが、その逆向きの流れは阻止するというように、逆止作用を有し、粘性材料１４に対しては、第１部分空間７２と第２部分空間７４との間における双方向の流れを阻止するように作用するのである。

プランジャ１０は、さらに、第１部分８０と第２部分８２との境界線上に、第３ランド（環状突起）１０６を有する。第３ランド１０６は、第１リング溝９２および第２リング溝１０２より大径である。第３ランド１０６は、第１ランド９４と第２ランド９６との間の、軸方向におけるほぼ中心位置に位置する。第３ランド１０６は、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックとが実現されるように、シリンダ１８の内周面９６との間の半径方向クリアランス（以下、「第３クリアランスＣＬ３」という。）を有する。

第２ランド１０４とシリンダ１８の内周面９６との間の気密性を高めることは、特に前記空気漏れ防止を向上させるために重要である。第２ランド１０４は、第１ランド９４とは異なり、半径方向における弾性変形が容易であるため、第２ランド１０４は、シリンダ１８への挿入前にあっては、シリンダ１８の内径の実際値（例えば、内径のばらつき範囲のうちの最大値（前記半径方向クリアランスが拡大する向きにおける内径ばらつきの最大値）よりわずかに大きい外径を有する。第２ランド１０４は、シリンダ１８に嵌合されると、シリンダ１８の実際の内径に合わせて、半径方向内向きに弾性変形して縮径し、その結果、しまり嵌合が行われる。それにより、両者間の半径方向クリアランス（すなわち、第２クリアランスＣＬ２）が実質的に０となり、プランジャ１０とシリンダ１８との間に高度な気密性が実現される。

このように、第２ランド１０４は、可動ランドとして機能し、自身の半径方向弾性変形により、シリンダ１８の内径ばらつきを吸収する機能を有するが、第１ランド９４は、実質的に剛体であるため、固定ランドとして機能し、ばらつき吸収機能を有しない。そのため、第１ランド９４は、いかなる実寸法のシリンダ１８にも過大に干渉しないように、シリンダ１８の内径よりも、第２ランド１０４の外径よりも小さい外径を有するように設計される。

次に、プランジャ１０の外径寸法を詳細に説明する。

プランジャ１０のシリンダ１８への挿入前（製造直後、すなわち、外力が作用していない自由状態）においては、第１ランド９４の直径Ｄ１と第２ランド１０４の直径Ｄ２との間に、
Ｄ２＞Ｄ１
が成立する。

また、プランジャ１０がシリンダ１８内に挿入された状態においては、第２ランド１０４がシリンダ１８の内径によって弾性的に収縮させられるため、Ｄ２は減少し、その結果、第２クリアランスＣＬ２は、前記空気抜きが行われるタイミングを除き、０となる。これに対し、プランジャ１０がシリンダ１８内に挿入されても、第１ランド９４がシリンダ１８の内周面９６に接触しないため、Ｄ１は変化せず、ひいては、第１クリアランスＣＬ１も変化しない。よって、プランジャ１０がシリンダ１８内に挿入された状態においても、
Ｄ２＞Ｄ１
が成立する。

また、第３ランド１０６の外径Ｄ３は、第１ランド９４の外径Ｄ１と実質的に等しい。すなわち、プランジャ１０のシリンダ１８への挿入の前後を問わず、
Ｄ３＝Ｄ１
が実質的に成立するのである。

次に、プランジャ１０の、側面視におけるアスペクト比（縦横比）を説明する。

プランジャ１０を代表する軸方向寸法（例えば、第１ランド９４の前端エッジ位置から、第２ランド１０４の後端エッジ位置までの軸方向長さ）は、同じプランジャ１０を代表する直径方向寸法（例えば、第２ランド１０４の外径）の約７０％以上である。このような寸法効果により、プランジャ１０が、シリンダ１８内において、圧縮空気の作用時に、その圧縮空気によって予定外に傾倒して半径方向クリアランスが拡大することが原因で、圧縮空気がプランジャ１０とシリンダ１８との間を通過して第１内部空間７２内に漏れてしまう傾向が抑制される。プランジャ１０を代表する軸方向寸法の、同じプランジャ１０を代表する直径方向寸法に対する比率であるアスペクト比は、約１００％以上としたり、約１５０％以上とすることが可能であり、そのアスペクト比が大きいほど、プランジャ１０の、シリンダ１８内での傾倒防止効果が増加する。

さらに、プランジャ１０のうち第１部分８０は、第２部分８２より剛性が高く、弾性変形し難いという材料特性効果があり、これによっても、外力に対するプランジャ１０の形状維持特性が向上し、その結果、外力に起因するシリンダ１８内におけるプランジャ１０の傾倒が抑制される。

次に、プランジャ１０の機能を、粘性材料１４がカートリッジ１２内に充填される充填段階と、充填された粘性材料１４が、空圧ディスペンサ２０を用いて、カートリッジ１２から吐出される吐出段階とに分けて説明する。

まず、プランジャ１０の機能を充填段階について説明する。

図２に示すように、粘性材料１４のカートリッジ１２への充填は、粘性材料１４を吐出口６７からカートリッジ１２の第１部分空間７２内に充填することによって行われる。第１部分空間７２内に粘性材料１４が充填されると、第１部分空間７２内の空気が粘性材料１４によって押し退けら、その結果、第１部分空間７２内の空気の圧力が第２部分空間７４内の空気の圧力（この圧力は、充填段階においては、ほぼ大気圧に等しい）より上昇し、それにより、第１部分空間７２と第２部分空間７４との間に差圧が発生する。その差圧のおかげで、第１部分空間７２内の空気（粘性材料１４によって押し退けられた空気）が、プランジャ１０とシリンダ１８との間の半径方向クリアランスＣＬ１，ＣＬ２およびＣＬ３を通過して第２部分空間７４に向かって流出する。

ところで、第１部分空間７２内への粘性材料１４の充填が完了した時点で、その第１部分空間７２内に空気が存在することは望ましくない。第１部分空間７２内に空気が存在する状態で、空圧ディスペンサ２０によって粘性材料１４を第１部分空間７２から吐出しようとすると、あるタイミングで、粘性材料１４ではなく空気が第１部分空間７２から吐出されてしまう。この場合には、目標対象物に塗布された粘性材料１４内に空気が予定外に混入してしまう可能性がある。

上述のように、第１ランド９４も第２ランド１０４も第３ランド１０６も、前記空気抜きが可能であるため、第１部分空間７２内への粘性材料１４の充填中、第１部分空間７２内の空気が第２部分空間７４に向かって排出される。したがって、第１部分空間７２内への粘性材料１４の充填が完了した時点で、その第１部分空間７２内に空気が存在することが防止される。

後に図５を参照して詳述される容器１１２から第１部分空間７２内に粘性材料１４が充填される際、第１部分空間７２内の粘性材料１４がプランジャ１０に強く押し当てられる可能性がある。粘性材料１４がプランジャ１０に強く押し当てられ、プランジャ１０が、そのときに作用する力により、変形してしまうと、プランジャ１０とシリンダ１８との間の半径方向クリアランスＣＬ１，ＣＬ２およびＣＬ３が拡大し、その結果、粘性材料１４が第１部分空間７２から第２部分空間７４に流出してしまう可能性がある。

プランジャ１０全体はゴムによって製造されているため、その全体をポリプロピレンのような合成樹脂によって製造する場合より、弾性変形し易い。それにもかかわらず、プランジャ１０のうち、剛性を高めることが許容される部分（シリンダ１８との間の気密性が低下しても許容される部分）、すなわち、第１部分８０が中実とされることにより、第２部分８２より剛性が高められている。

その結果、第１部分空間７２内の粘性材料１４が第１部分８０の先端面９８に強く押し当てられても、その第１部分８０は、自身の高剛性のおかげで、ほとんど弾性変形せずに済む。よって、第１ランド９４が変形して第１クリアランスＣＬ１が局部的に拡大せずに済み、その結果、粘性材料１４が第１部分空間７２から第２部分空間７４に流出してしまうことが阻止される。

さらに、第１部分８０は、第１部分空間７２内の粘性材料１４と第２部分８２とを互いに隔離する隔壁として作用する。その結果、第１部分８０が介在するおかげで、第１部分空間７２の圧力の影響が第２部分８２に及ばずに済み、第２部分８２が弾性変形せずに済む。よって、第２ランド１０４が変形して第２クリアランスＣＬ２が局部的に拡大せずに済み、その結果、粘性材料１４が第１部分空間７２から第２部分空間７４に流出してしまうことが阻止される。

容器１１２から第１部分空間７２内に粘性材料１４が充填される際、第１部分空間７２内の粘性材料１４が第１ランド９４とシリンダ１８との間の第１クリアランスＣＬ１を通過しようとする可能性がある。しかし、第１部分空間７２内の粘性材料１４が第１クリアランスＣＬ１を通過しようとしても、自身の粘性により、第１クリアランスＣＬ１内で詰まってブロックされ、粘性材料１４が第２部分空間７４内に進入してしまうことはない。

万一、粘性材料１４が第１クリアランスＣＬ１を通過しても、第３ランド１０６とシリンダ１８との間の第３クリアランスＣＬ３（第１クリアランスＣＬ１と同じ寸法）内で詰まってブロックされるため、粘性材料１４が第２部分空間７４内に進入してしまうことはない。

また、万一、粘性材料１４が第３クリアランスＣＬ３を通過しても、第２ランド１０４とシリンダ１８との間の第２クリアランスＣＬ２（第１クリアランスＣＬ１および第３クリアランスＣＬ３より狭い）内で詰まってブロックされるため、粘性材料１４が第２部分空間７４内に進入してしまうことはない。

このように、粘性材料１４に対しては、軸方向に直列に並んだ第１ランド９４、第３ランド１０６および第２ランド１０４による三重の粘性材料ブロックにより、第１部分空間７２から第２部分空間７４への粘性材料１４の漏れが防止される。

本発明者らは、充填段階において粘性材料１４がプランジャ１０とシリンダ１８との間から漏れないという、プランジャ１０の効果を確認するための実験を行った。この実験は、図３に示すプランジャ１０を用いて充填を行う第１の実験と、図４（ａ）に示す比較例である薄肉プランジャ１０８を用いて充填を行う第２の実験とを含んでいる。

その薄肉プランジャ１０８は、プランジャ１０と同じ材料を用いて射出成形されたものであるが、プランジャ１０とは異なり、中実部（第１部分８０の中身）もテーパ面（第２部分８２の内周面８６）も有しておらず、全体が同じ肉厚を有する。

まず、実験条件を説明するに、それら第１および第２の実験はいずれも、後述の２液混合タイプの粘性材料１４を用い、かつ、図６−図９を用いて後述する充填装置２１０を用いて行われた。

次に、実験結果を説明するに、第１の実験においては、粘性材料１４がプランジャ１０とシリンダ１８との間から一切漏れなかった。これに対し、第２の実験においては、図４（ｂ）に示すように、粘性材料１４の一部１１０（同図において黒色に着色して示す）が薄肉プランジャ１０８とシリンダ１８との間から漏れた。

最後に、その実験結果を考察すると、粘性材料１４がプランジャ１０とシリンダ１８との間から漏れないようにするために、プランジャ１０における中実部およびテーパ面の存在が重要であることが確認された。

次に、プランジャ１０の機能を吐出段階について説明する。

図１に示すように、粘性材料１４をカートリッジ１２から吐出するために作業者によってトリガ２８が引かれると、高圧源３８から圧縮空気がバルブ３２を通過してチャンバ３３内に導入される。プランジャ１０の背後に圧縮空気が作用すると、プランジャ１０がシリンダ１８に対して相対的に前進し、それにより、粘性材料１４がシリンダ１８から吐出される。

このとき、チャンバ３３（すなわち、第２部分空間７４）内の圧縮空気は、プランジャ１０とシリンダ１８との間の半径方向クリアランスＣＬ１，ＣＬ２およびＣＬ３を通過して、プランジャ１０の前方にあるチャンバ（すなわち、第１部分空間７２）に流出しようとする。しかし、プランジャ１０の、可動ランドとして機能する第２ランド１０４がシリンダ１８にしまり嵌合させられており、シリンダ１８の内径ばらつきにもかかわらず、第２ランド１０４がシリンダ１８に密着する。その結果、圧縮空気がチャンバ３３から漏れることが阻止される。よって、圧縮空気が粘性材料１４内に混入してしまうことも、カートリッジ１２から空気が吐出されてしまうことも防止される。

ここで、周壁部８４の内周面８６がテーパ面であることによって得られる効果を説明する。

図３に示すように、周壁部８４の内周面８６がテーパ面であることにより、周壁部８４の弾性変形し易さが第１部分８０から軸方向に遠ざかるにつれて増加する。一方、第２ランド１０４は、周壁部８４のうち、第１部分８０から最も離れた位置に位置する。その結果、周壁部８４は、第２ランド１０４の位置において、他の異なる軸方向位置におけるより、大きな弾性変形量を示す。これは、周壁部８４の内周面８６がテーパ面であることにより、第２ランド１０４の、可動ランドとしての性質が向上することを意味する。

次に、周壁部８４の内周面８６がテーパ面であることによって得られる他の効果を説明する。

空圧ディスペンサ２０の作動中には、プランジャ１０が、それの背後から前記圧縮空気の流れを受ける。概して軸方向に運動する圧縮空気は、周壁部８４の内周面８６および隔壁面８９に当たる。概して軸方向に運動する圧縮空気のうち、隔壁面８９に当たる部分から、プランジャ１０を前進させる力が生成される。これに対し、概して軸方向に運動する圧縮空気のうち、内周面８６に当たる部分から、その内周面８６の斜面効果により、周壁部８４を半径方向外向きに押す加圧時半径方向力ＣＲＦが生成される。

プランジャ１０はシリンダ１８内に、第２ランド１０４が半径方向内向きに収縮された状態で挿入される。その結果、その挿入後であって、空圧ディスペンサ２０の作動前（圧縮空気の流速が存在しない静圧状態）にあっては、第２ランド１０４がシリンダ１８の内周面９６に初期半径方向力ＩＲＦで押し付けられる。

これに対し、空圧ディスペンサ２０の作動中（圧縮空気の流速が存在する動圧状態）にあっては、初期半径方向力ＩＲＦに加圧時半径方向力ＣＲＦが加算される。それにより、第２ランド１０４の外周面がシリンダ１８の内周面９６に押し付けられる力が、空圧ディスペンサ２０の作動前より増加し、その結果、空圧ディスペンサ２０の作動中、第２ランド１０４とシリンダ１８との間の気密性を向上させる。その気密性の向上は、前記粘性材料ブロック、特に、前記空気漏れ防止に寄与する。

このように、テーパ面である内周面８６は、周壁部８４の内部において、プランジャ１０の軸線に対して傾斜した作用面を有するデフレクタとして機能する。そのデフレクタは、空圧ディスペンサ２０の作動中に前記圧縮空気の流れを前記作用面において受けると、デフレクタの斜面効果により、その圧縮空気の流れから、周壁部８４を拡径させる向きの力を生成して、その力を周壁面８４に作用させる。

次に、プランジャ１０が隔壁面８９を有することによって得られる効果を説明する。隔壁面８９は、第１部分８０の中実構造を利用して形成されているため、プランジャ１０が隔壁面８９を有することによって得られる効果は、第１部分８０が中実構造であることによって得られる効果でもある。

空圧ディスペンサ２０の作動中には、プランジャ１０が、それの背後から前記圧縮空気の流れを受ける。運動中の圧縮空気は、周壁部８４の内周面８６および隔壁面８９に当たる。

隔壁面８９は、内周面８６の前端位置と同じ位置に配置されており、そのため、第２部分空間７４内に導入された圧縮空気は、隔壁面８９のおかげで、内周面８６より前方に移動する部分を有しない。その結果、導入された圧縮空気のうちの一部が、内周面８６より前方に移動してしまう場合に比較して、その導入された圧縮空気が効果的に内周面８６に吹き付けられる。それにより、加圧時半径方向力ＣＲＦがより大きな値として生成され、その結果、第２ランド１０４とシリンダ１８との間の気密性がさらに向上する。

次に、プランジャ１０の再利用について説明する。

プランジャ１０の表面は、そのプランジャ１０の表面より粘着性が低い材料特性を有する合成樹脂（例えば、フッ素樹脂、テフロン（登録商標））によってコーティングされている。プランジャ１０は、表面粘着性（例えば、多孔性）が高い材料で製造されておりながら、低粘着性合成樹脂コーティングのおかげで、プランジャ１０に付着した粘性材料１４を、そのコーティングなしの場合より、洗浄によって簡単に除去して再利用することが可能である。

次に、粘性材料１４をカートリッジ１２内に充填する充填方法を説明する。

カートリッジ１２への充填に先立ち、粘性材料１４は、図５に示す容器１１２内において製造されて保存される。その後、容器１１２内に収容された粘性材料１４が、容器１１２から複数本のカートリッジ１２に分配される。容器１１２内の粘性材料１４は、その容器１１２内に押出ピストン１２２が押し込まれることにより、容器１１２から押し出される。押し出された粘性材料１４は、シリンダ１８内に充填される。

図５には、容器１１２が側面断面図で示されている。本実施形態においては、同じ容器１１２が、粘性材料１４の製造（後に詳述する２液混合）と、その製造後における粘性材料１４の脱泡（後に詳述する攪拌機による真空遠心脱泡）と、カートリッジ１２への充填に先立つ粘性材料１４の貯蔵・輸送と、カートリッジ１２への充填とに使用される。

図５に示すように、容器１１２は、軸方向に延びる中空のハウジング１５０と、そのハウジング１５０内に同軸的に形成された円筒状のチャンバ１５２とを有している。そのチャンバ１５２は、開口部１５４と底部１５６とを有している。底部１５６は、概して半球状を成す凹部を有している。このように底部１５６が連続的な形状を有することにより、チャンバ１５２内において粘性材料１４が、底部１５６が平面である場合よりスムーズに流れ、その結果、粘性材料１４の攪拌効率が向上する。容器１１２を構成する材料の一例は、ＰＯＭ（ポリアセタール）であり、別の例は、テフロン（登録商標）であるが、それらに限定されない。

チャンバ１５２の底部１５６には、そのチャンバ１５２内に収容されている粘性材料１４（Ａ液とＢ液との混合物）を、シリンダ１８に向けて排出するための排出通路１５７が形成されており、その排出通路１５７は、着脱可能なプラグ（図示しない）によって選択的に閉塞される。

図５に示すように、容器１１２から粘性材料１４を排出するために、その容器１１２のチャンバ１５２内に押出ピストン１２２が押し込まれる。その押出ピストン１２２は、本体部１５８と、その本体部１５８の後端部に形成された係合部１５９とを有している。本体部１５８は、容器１１２のチャンバ１５２の内面形状を補完する外面形状（例えば、概して半球状を成す凸部を有する形状）を有している。係合部１５９は、本体部１５８より小径であり、そこに外力が充填装置２１０から負荷されることにより、押出ピストン１２２が前進させられる。押出ピストン１２２がチャンバ１５２内を排出通路１５７に向かって接近するにつれて、その排出通路１５７から粘性材料１４が押し出される。

図６には、粘性材料１４を容器１１２からカートリッジ１２に移送して充填する充填装置２１０が部分断面正面図で示され、図７には、その充填装置２１０が部分断面側面図で示されている。図８には、使用状態にある充填装置２１０のうちの要部が、拡大された部分断面正面図で示されている。

本実施形態においては、粘性材料１４を容器１１２からカートリッジ１２に移し変える際、容器１１２が、図８に示すように、チャンバ１５２の開口部１５４が下を向く一方、底部１５６の排出通路１５７が上を向く姿勢（逆さま姿勢）で空間内に保持される。この状態で、押出ピストン１２２がチャンバ１５２内を上昇させられる。その結果、チャンバ１５２から粘性材料１４が上向きに押し出される。

さらに、粘性材料１４を容器１１２からカートリッジ１２に移し変える際、カートリッジ１２が、開口部６８が上を向く一方、底部６２が下を向く姿勢で空間内に保持される。この状態で、容器１１２から上向きに押し出された粘性材料１４が、カートリッジ１２の底部６２から注入される。

図６および図７に示すように、充填装置２１０は、それの下部において、容器１１２を着脱可能に保持する容器ホルダ機構２７０を有する一方、上部において、カートリッジ１２を着脱可能に保持するカートリッジホルダ機構２７２を有している。

容器ホルダ機構２７０は、設置されるベースプレート２８０と、そのベースプレート２８０より上方に位置する昇降不能なトッププレート２８２と、それらベースプレート２８０およびトッププレート２８２によって両端をそれぞれ固定された、垂直にかつ互いに平行に延びる複数本のシャフト（本実施形態においては、容器ホルダ機構２７０の垂直中心線を隔てて互いに対称的に配置された２本のシャフト）２８４とを有している。トッププレート２８２は、貫通穴２９０を有する。その貫通穴２９０は、容器ホルダ機構２７０の垂直中心線と同軸である。

トッププレート２８２の下面にガイドプレート２９２が固定されている。このガイドプレート２９２は、貫通穴２９０と同軸のガイド穴２９４を有する。ガイド穴２９４は、ガイドプレート２９２を、厚さ方向に、一様な断面で貫通している。このガイド穴２９４は、図８に示すように、容器１１２の底部１５６の外径よりわずかに大きい内径を有しており、容器１１２はガイド穴２９４内にがたなく嵌合することが可能である。このガイド穴２９４のおかげで、容器１１２が、水平方向（容器１１２の直径方向）における位置に関し、トッププレート２８２に対して相対的に位置合わせされる。

図８に示すように、容器１１２の底部１５６がガイド穴２９４に嵌合している状態において、容器１１２は、それの底部１５６の先端面（同一平面上にある）においてトッププレート２８２の下面に突き当たる。これにより、容器１１２は、垂直方向（容器１１２の軸線方向）における位置に関し、トッププレート２８２に対して相対的に位置合わせされる。

図６および図７に示すように、容器ホルダ機構２７０は、さらに、昇降可能な可動プレート３００を有する。その可動プレート３００は、シャフト２８４に軸方向に摺動可能に嵌合する複数本のスリーブ３０２を有している。作業者は、ロック機構３０４を操作することにより、可動プレート３００を、垂直方向における任意の位置に移動させて停止させることが可能である。

可動プレート３００は、段付きの位置決め穴３０６を、ガイド穴２９４と同軸的に有している。その位置決め穴３０６は、可動プレート３００を厚さ方向に貫通している。この位置決め穴３０６は、図８に示すように、ガイド穴２９４に近い側に大径穴３１０を有する一方、反対側に小径穴３１２を有しており、それら大径穴３１０と小径穴３１２との間に、ガイド穴２９４の側を向く肩面３１４を有している。

大径穴３１０は、容器１１２の開口部１５４の外径より僅かに大きい内径を有しており、これにより、容器１１２は、水平方向（容器１１２の直径方向）における位置に関し、可動プレート３００（ひいてはトッププレート２８２）に対して相対的に位置合わせされる。

肩面３１４には、容器１１２の開口部１５４の先端面（同一平面上にある）が突き当たり、これにより、容器１１２は、垂直方向（容器１１２の軸線方向）における位置に関し、可動プレート３００（ひいてはトッププレート２８２）に対して相対的に位置合わせされる。

小径穴３１２は、押出ピストン１２２の外径よりわずかに大きい内径を有しており、この小径穴３１２に押出ピストン１２２が摺動可能に嵌合する。小径穴３１２は、押出ピストン１２２の軸方向運動をガイドするガイド穴として機能する。

容器１１２に押出ピストン１２２が挿入されることによって容器セットが構成され、その容器セットは、可動プレート３００が、トッププレート２８２から下方に十分に退避させられた状態で、トッププレート２８２にセットされる。その後、可動プレート３００が、容器１１２の開口部１５４の先端面が肩面３１４に突き当たるまで、上昇させられる。この位置において、可動プレート３００がシャフト２８４に固定される。これにより、容器セットの、容器ホルダ機構２７０への保持作業が終了する。

図６および図７に示すように、容器ホルダ機構２７０は、さらに、アクチュエータとしてのエアシリンダ３２０を、ガイド穴２９４と同軸的に有している。昇降部材としてのロッド３２２がエアシリンダ３２０から上方に延び出しており、そのロッド３２２の先端にプッシャ３２４が装着されている。プッシャ３２４は、図８に示すように、容器ホルダ機構２７０に保持された容器セットのうちの押出ピストン１２２の係合部１５９に係合する。その係合状態においては、プッシャ３２４の前進に伴い、押出ピストン１２２が容器１１２に対して前進し、チャンバ１５２の容積を減少させる。

エアシリンダ３２０は複動式であり、プッシャ３２４の、初期位置から作用位置までの前進（加圧による上昇）と、作用位置から非作用位置までの後退（加圧による下降）と、任意の位置での停止（エアシリンダ３２０内の両ガス室からの排気が阻止される）とが作業者の操作に応じて選択的に行われる。エアシリンダ３２０は、切換バルブを有する空圧制御ユニット３２５ａを介して高圧源（一次圧の高さは、例えば、０．２ＭＰａ）３２５ｂに接続されている。

図７に示すように、容器ホルダ機構２７０は、さらに、ダンパとしてのガススプリング３２６を備えている。ガススプリング３２６は、垂直に延びるとともに、それの両端部において、ベースプレート２８０と可動プレート３００とにそれぞれ、ピボット可能に連結されている。ガススプリング３２６は、ロック機構３０４がアンロック状態にあるときに、可動プレート３００が自重で下降する運動を制限するために設置されている。

図６および図７に示すように、カートリッジホルダ機構２７２は、トッププレート２８２に固定されたベースフレーム３３０と、アクチュエータとしてのエアシリンダ３３２と、トップフレーム３３４と、可動フレーム３３６とを備えている。

エアシリンダ３３２は、垂直に延びて、トッププレート２８２とトップフレーム３３４とに固定された本体部３４０と、その本体部３４０に対して直線運動させられる昇降ロッド３４２とを有している。昇降ロッド３４２の上端部（本体部３４０から突出した端部）は、可動フレーム３３６に固定されている。

エアシリンダ３３２は複動式であり、昇降ロッド３４２の、初期位置から作用位置までの前進（加圧による上昇）と、作用位置から非作用位置までの後退（加圧による下降）と、任意の位置での浮動（エアシリンダ３３２内の両ガス室からの排気がいずれも許可される）とが作業者の操作に応じて選択的に行われる。すなわち、エアシリンダ３３２は、前進モードと、後退モードと、浮動モードとに選択的に移行するようになっているのである。エアシリンダ３３２は、空圧制御ユニット３２５ａを介して高圧源３２５ａに接続されている。

本体部３４０には、複数本のスリーブ（本実施形態においては、エアシリンダ３３２を隔てて互いに対称的に配置された２本の平行スリーブ）３４４が固定されている。それらスリーブ３４４に、垂直に延びる複数本のシャフト３４６が摺動可能に嵌合されている。それらシャフト３４６の上端部はいずれも、可動フレーム３３６に固定されている。

カートリッジホルダ機構２７２においては、ベースフレーム３３０、トップフレーム３３４、本体部３４０およびスリーブ３４４がそれぞれ静止部材であるのに対し、可動フレーム３３６、昇降ロッド３４２およびシャフト３４６はそれぞれ、互いに一体的に昇降させられる可動部材である。

図７に示すように、カートリッジホルダ機構２７２は、さらに、ダンパとしてのガススプリング３５０を備えている。ガススプリング３５０は、ベースフレーム３３０と、可動フレーム３３６との間を垂直に延びている。ガススプリング３５０は、ガス室（図示しない）を有するシリンダ３５２と、そのシリンダ３５２に対して伸縮させられるロッド３５４とを備えている。シリンダ３５２は、それの一端部においてベースフレーム３３０に、ピボット可能に連結されている。

ロッド３５４の先端部は、可動フレーム３３６の下面に分離可能に係合させられている。したがって、ロッド３５４は、可動フレーム３３６によって圧縮させられることはあるが、伸張させられることはない。ロッド３５４は、圧縮状態において、可動フレーム３３６に上向きの力を付与し、それにより、可動フレーム３３６が上昇することをアシストする。

本実施形態においては、容器１１２とカートリッジ１２とが、例えばおねじとめねじとの螺合により、互いに直接的に接続されることにより、容器１１２が充填装置２１０に保持されている状態において、カートリッジ１２が、直径方向と軸線方向との双方に関し、容器１１２に対して位置合わせされる。

図８に示すように、前記容器セットが容器ホルダ機構２７０によって保持され、かつ、その容器セットにカートリッジ１２が接続されている状態で、ロッド３６０がカートリッジ１２内に挿入される。

そのロッド３６０は、カートリッジホルダ機構２７２によって保持されている。本実施形態においては、カートリッジホルダ機構２７２が、ロッド３６０を保持し、そのロッド３６０がカートリッジ１２内に挿入されることにより、結果的に、カートリッジ１２がカートリッジホルダ機構２７２によって保持されている。

ロッド３６０は、剛性を有して真っ直ぐに延びるチューブとして構成されている。このロッド３６０は、鋼製のパイプ（合成樹脂製のパイプでも可）であり、軸方向に圧縮力を伝達することが可能である。

ロッド３６０は、それの先端面において、ストッパ３６２によって実質的に気密に閉塞されている。ロッド３６０は、ストッパ３６２の先端面において、プランジャ１０の隔壁面８９に突き当たり、これにより、プランジャ１０に対するロッド３６０の接近限度が一義的に決まる。

図８に示すように、押出ピストン１２２が容器１１２内に押し込まれることにより、その容器１１２から粘性材料１４が底部１５６から押し出され、その押し出された粘性材料１４は、第１内部空間７２に充填される。その充填される粘性材料１４の容積が増加するにつれて、プランジャ１０が、その粘性材料１４によって押されて、シリンダ１８に対して上昇させられる。それに伴い、ロッド３６０がカートリッジ１２に対して上昇させられる。

図６および図７に示すように、ロッド３６０が、可動フレーム３３６に固定されている。ロッド３６０は、充填装置２１０の垂直中心線（ガイド穴２９４の中心線と同軸）と同軸的に延びている。充填装置２１０により、カートリッジ１２の、トッププレート２８２に対する位置に関し、位置合わせされる。

次に、本充填方法を、図９に示す工程図を参照して具体的に説明するが、それに先立ち、粘性材料１４の製造方法を説明する。

粘性材料１４は、高粘性の合成樹脂であり、また、一定温度（例えば、５０℃）以上に加熱されると硬化し、一旦硬化すると、温度が低下しても性状が復元しない熱可塑性を有する。粘性材料１４は、硬化していない状態で、一定温度（例えば、−２０℃）以下に冷凍されると、粘性材料１４における化学反応の進行（硬化）が停止する。その後、粘性材料１４を加熱して解凍すると、粘性材料１４における化学反応の進行（硬化）が再開されるという性質を有する。

本実施形態においては、粘性材料１４は、２液混合タイプであり、Ａ液（硬化剤）およびＢ液（主剤）という２液を混合させることによって提供される。Ａ液の一例は、米国PRC-DeSoto International社のPR-1776 B-2, Part A（促進剤であり、二酸化マンガン分散である。）であり、これに組み合わされるＢ液の一例は、米国PRC-DeSoto International社のPR-1776 B-2, Part B（ベース成分であり、充填変性ポリスルフィド樹脂である。）である。

したがって、図９に示すように、粘性材料１４を製造するために、まず、ステップＳ１１において、容器１１２内において２液が混合される。次に、ステップＳ１２において、容器１１２内に収容された粘性材料１４に対して攪拌脱泡が攪拌機（図示しない）を用いて行われる。本実施形態においては、同じ容器１１２が、粘性材料１４を製造するための２液の混合と、粘性材料１４の、攪拌機による攪拌脱泡とに使用される。

攪拌機の一例が、特開平１１−１０４４０４号公報に開示されており、この公報の内容は、全体的に、引用によって本明細書に合体させられる。本実施形態においては、この種の攪拌機が、粘性材料１４で充填された容器１１２を、真空圧下において、公転軸まわりに公転させつつ、その公転軸に対して偏心した自転軸まわりに自転させ、それにより、容器１１２内において粘性材料１４を攪拌しつつ脱泡する。

攪拌機内において、粘性材料１４は、攪拌機による遊星運動に起因した遠心力により、攪拌される。さらに、粘性材料１４内に混入した気泡は、攪拌機による遊星運動に起因した遠心力と、真空雰囲気に起因した負圧との共同作用により、粘性材料１４から排出され、その結果、粘性材料１４が脱泡される。これにより、粘性材料１４にボイドが発生することが完全にまたは十分に防止される。

以上のようにして粘性材料１４が容器１１２内において混合されて攪拌脱泡されると、図８に示すように、充填装置２１０を用いて粘性材料１４を容器１１２からカートリッジ１２に移送して充填する作業が開始される。

まず、ステップＳ２１において、作業者が、図５に示すように、粘性材料１４で充填された容器１１２内に押出ピストン１２２を挿入することにより、前記容器セットを準備する。

次に、ステップＳ２２において、作業者が、図８に示すように、前記容器セットを逆さま姿勢で充填装置２１０のうちの容器ホルダ機構２７０にセットすることにより、前記容器セットを充填装置２１０に保持させる。

具体的には、可動プレート３００は、前記容器セットが容器ホルダ機構２７０に保持されるのに先立ち、前記容器セットから下方に退避させられている。作業者は、まず、退避している可動プレート３００に前記容器セットを逆さま姿勢で所定位置に載せる。その後、作業者は、可動プレート３００を、前記容器セットと一緒に、容器１１２がトッププレート２８２に突き当たるまで上昇させる。最後に、作業者は、可動プレート３００をその位置に固定する。

続いて、ステップＳ２３において、作業者が、図８に示すように、カートリッジ１２内にプランジャ１０を挿入することにより、カートリッジ１２を準備する。

その後、ステップＳ２４において、図８に示すように、先に充填装置２１０によって逆さま姿勢で保持されている容器セットに、カートリッジ１２を実質的に気密に接続し、それにより、カートリッジ１２を充填装置２１０に保持させる。

カートリッジ１２の充填装置２１０への装着に先立ち、エアシリンダ３３２は、前述の前進モードにあって、昇降ロッド３４２を押し出しており、その結果、ロッド３６０は、カートリッジ１２から上方に退避した位置にある。すなわち、カートリッジ１２の充填装置２１０への装着がロッド３６０によって邪魔されないようになっているのである。

続いて、ステップＳ２５において、エアシリンダ３３２が、前述の後退モードに切り換えられて、昇降ロッド３４２を引き込むことにより、退避位置にあるロッド３６０を、カートリッジ１２内に挿入する。ロッド３６０のストッパ３６２が、カートリッジ１２内に先に存在するプランジャ１０に突き当たるまで、ロッド３６０がエアシリンダ３３２によって下降させられる。プランジャ１０の前進限度は、例えば、容器１１２の底部１５６のうち、排出通路１５７を形成する部分の先端部との当接によって規定される。

その後、エアシリンダ３３２は、前述の浮動モードに切り換えられ、その結果、前述の、ガススプリング３５０によるアシストを無視すると、ロッド３６０からプランジャ１０には、ロッド３６０の重量、および、そのロッド３６０と一緒に昇降する部材の重量との和から摺動抵抗を除外した値を有する力が作用する。その力は、プランジャ１０をカートリッジ１２の底部６２に向かって押し付ける向きの力であって、第１部分空間７２の容積を減少させる向きの力である。

続いて、ステップＳ２６において、図８に示すように、押出ピストン１２２が上昇して容器１１２内に押し込まれる。それに伴い、容器１１２から粘性材料１４が、重力に抗して押し出され、これにより、第１部分空間７２内への充填が開始される。

粘性材料１４が容器１１２からカートリッジ１２の第１部分空間７２内に流入すると、第１部分空間７２内に存在する空気が、流入した粘性材料１４によって圧縮される。

それにより、カートリッジ１２内において、第１部分空間７２が、カートリッジ１２の外部に連通した第２部分空間７４（大気圧）より高圧であるという差圧が発生する。その差圧により、第１部分空間７２内の空気が、プランジャ１０とシリンダ１８との間の半径方向クリアランスを通過して、具体的には、第１ランド９４とシリンダ１８の内周面９６との間の第１クリアランスＣＬ１と、第３ランド１０６とシリンダ１８の内周面９６との間の第３クリアランスＣＬ３と、第２ランド１０４とシリンダ１８の内周面９６との間の第２クリアランスＣＬ２とをそれらの順に通過して、第２部分空間７４に流入し、ひいては、カートリッジ１２の開口部６８から外部に排出される。これにより、第１部分空間７２の空気に対し、空気抜きが行われる。

その結果、本実施形態によれば、第１部分空間７２内への粘性材料１４の充填中に、第１部分空間７２から空気が第２部分空間７４に排出され、第１部分空間７２内の粘性材料１４内に空気が混入することも、第１部分空間７２内に粘性材料１４が空気と共存することも起こらずに済む。

さらに、本実施形態によれば、カートリッジ１２内のプランジャ１０に、第１部分空間７２の容積が減少する向きの力がロッド２３０によって付与される。その付与される力は、カートリッジ１２内に流入した粘性材料１４にプランジャ１０が接近する向きの力である。

よって、本実施形態によれば、ロッド２３０による力の付与によっても、上述の差圧が発生し、ロッド２３０による力の付与が存在しない場合より、カートリッジ１２に大きな差圧が発生する。それにより、第１部分空間７２内に存在する空気が、プランジャ１０とシリンダ１８との間の半径方向クリアランスを通過して第２部分空間７４に流入する現象が促進される。

やがて、図８に示す初期状態（プランジャ１０の下端位置）にある第１部分空間７２内の空気全部が粘性材料１４で充填される（第１部分空間７２内のもともとの空気がすべて粘性材料１４で置換される）に至る。続いて、粘性材料１４の充填が継続すると、第１部分空間７２の容積が増加し、それに伴い、プランジャ１０、ロッド２３０および可動フレーム３３６が上昇しようとする。このとき、第１部分空間７２内の粘性材料１４は、前述の三重の粘性材料ブロックにより、第２部分空間７４への流出が阻止される。

本実施形態においては、粘性材料１４がプランジャ１０に、それの開口部６８からではなく、吐出口６７から充填され、それにより、充填が開始された当初の第１部分空間７２内においては、プランジャ１０に近い方に空気の層（上層）が形成され、その空気の層より下方に粘性材料１４の層が形成される。その結果、第１部分空間７２内に空気が存在する限り、粘性材料１４がプランジャ１０に接触しないようになっている。

粘性材料１４が第１部分空間７２内を上昇し、第１部分空間７２内の空気が完全に抜けると、粘性材料１４がプランジャ１０に接触し、そのプランジャ１０とシリンダ１８との間のクリアランスに粘性材料１４が進入する。その結果、前記粘性材料ブロックを行うシールがそれらプランジャ１０とシリンダ１８との間に形成される。そのシール完成後は、双方向の空気漏れも阻止される。

粘性材料１４のカートリッジ１２内への充填に先立ち、図７に示すガススプリング３５０は、可動フレーム３３６によって圧縮されている状態にある。その反作用として、ガススプリング３５０は、可動フレーム３３６をロッド２３０と共に上昇させる力を、可動フレーム３３６に付与している。

したがって、図８に示す初期状態（プランジャ１０の下端位置）における第１部分空間７２内の空気全体が粘性材料１４で充填されるに至った後、第１部分空間７２の容積がさらに増加すると、それに伴い、プランジャ１０、ロッド２３０および可動フレーム３３６が、第１部分空間７２内の粘性材料１４の圧力をそれほど上昇させることなく、上昇することが可能となる。

すなわち、ステップＳ２７において、ロッド２３０および可動フレーム３３６の上昇が、ガススプリング１５２によって機械的にアシストされるのである。

その後、ステップＳ２８において、シリンダ１８に充填された粘性材料１４の量が規定量に達し、ロッド２３０が規定位置まで上昇することが待たれる。ロッド２３０が規定位置まで上昇すると、エアシリンダ３２０の切換えによって押出ピストン１２２の前進が停止させられ、その後、エアシリンダ３３２が昇降ロッド３４２を押し出すことにより、プランジャ１０をシリンダ１８内に残したまま、ロッド３６０を上昇させ、それにより、ロッド３６０をカートリッジ１２から引き抜く。

続いて、ステップＳ２９において、カートリッジ１２が、容器１１２および充填装置２１０から取り外される。その後、ステップＳ３０において、前記容器セットが、充填装置２１０から取り外される。以上で、１個の容器１１２から１本のカートリッジ１２への粘性材料１４の移送充填が完了する。

本明細書は、ここに記載されている技術の実施態様のいくつかの例における組成物、方法、システムおよび／または構造物ならびに用途についての十分な説明を提供する。当該技術の種々の実施態様を、ある程度の具体性を有するか、または少なくとも一つの個別の実施態様を参照して上述したが、当業者であれば、その開示された実施態様に対する多数の変更を、当該技術の精神からも範囲からも逸脱することなく、行うことが可能である。さらに、反対のことが請求の範囲の欄において明示されていないか、特定の順序が請求の範囲中の用語によって本質的に不可欠とされていない限り、いなかる作動をいなかる順序で行ってもよいことを理解すべきである。上記の説明に含まれるとともに添付図面に図示されるすべての事項は、特定の実施態様のみについての例示として解釈すべきであって、それら事項は、説明されている実施態様に限定するものではないということを意図している。詳細部または構造の変更は、後続する請求の範囲の欄中に定義されている当該技術の基本的な要素から逸脱することなく、行うことができる。

その課題を解決するために、本発明の一側面によれば、圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、
前記シリンダの内部空間は、当該プランジャの嵌合により、互いに軸方向に並んだ、前記粘性材料を収容する第１部分空間と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間とに分離され、
前記シリンダの両端部のうち、前記第１部分空間に連通する端部は、前記粘性材料を吐出するための吐出口を有し、
当該プランジャは、前記第１部分空間に接触する第１部分と、前記第２部分空間に接触する第２部分とを互いに同軸的に有し、
前記第１部分および前記第２部分は、いずれも、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して前記シリンダと同軸的に延びており、
前記第２部分は、前記シリンダと同軸である周壁部を有する中空構造であり、
その周壁部は、当該プランジャの直径方向に弾性変形する弾性体として機能し、
前記第１部分は、実質的な中実構造であり、前記第２部分に対して相対的に剛体として機能し、
前記第１部分の外周面は、共に、当該プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第１リング溝と第１ランドとを有し、
前記第１部分は、前記第１ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に対向し、
前記第１ランドは、前記第１部分空間内に存在する空気が前記第２部分空間に向かう流れを許容する空気抜きと、同じ向きの前記粘性材料の流れを、その粘性材料の粘性を利用して実質的に阻止する粘性材料ブロックとが実現されるように、前記シリンダの内周面との間の半径方向クリアランスを有するとともに、当該プランジャの軸線に対して直径方向に変位しない固定ランドとして機能し、
前記第２部分の外周面は、共に、当該プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第２リング溝と第２ランドとを有し、
前記第２部分は、前記第２ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に接触し、
前記第２ランドは、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックと、前記第２部分空間内の前記圧縮空気が前記第２ランドと前記シリンダとの間から漏れて前記第１部分空間内に向かう流れを実質的に阻止する空気漏れ防止とが実現されるように、前記シリンダの内周面に実質的に接触するとともに、当該プランジャの軸線に対して直径方向に変位する可動ランドとして機能し、
前記第１ランドの外径は、当該プランジャに外力が作用しない自由状態において、前記第２ランドの外径より小さい空圧ディスペンサ用プランジャが提供される。
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。

図１は、本発明の例示的な一実施形態に従うプランジャを用いるカートリッジを、空圧ディスペンサに装填されている状態で示す部分断面側面図である。 図２は、図１に示すカートリッジを示す側面断面図である。 図３（ａ）は、図１に示すプランジャを示す側面図であり、図３（ｂ）は、図１に示すプランジャを示す断面図である。 図４（ａ）は、薄肉プランジャを図１に示すプランジャとの比較例として示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す薄肉プランジャを用いるカートリッジ内に粘性材料を充填した場合にその粘性材料が前記比較例から漏れた様子を示す斜視図である。 図５は、図２に示すカートリッジに粘性材料を充填する充填方法を実施するために使用される充填装置における容器セットであって容器内に押出ピストンが挿入されて成るものを部分断面側面図である。 図６は、前記充填装置を示す部分断面正面図である。 図７は、前記充填装置を示す部分断面側面図である。 図８は、前記充填装置の要部を使用状態において示す部分断面正面図である。 図９は、前記充填方法を、それに先立って実施される粘性材料製造方法と共に示す工程図である。

Claims (9)

1. 圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、
   前記シリンダの内部空間は、前記プランジャの嵌合により、互いに軸方向に並んだ、前記粘性材料を収容する第１部分空間と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間とに分離され、
   前記シリンダの両端部のうち、前記第１部分空間に連通する端部は、前記粘性材料を吐出するための吐出口を有し、
   前記プランジャは、前記第１部分空間に接触する第１部分と、前記第２部分空間に接触する第２部分とを互いに同軸的に有し、
   前記第１部分および前記第２部分は、いずれも、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して前記シリンダと同軸的に延びており、
   前記第２部分は、前記シリンダと同軸である周壁部を有する中空構造であり、
   その周壁部は、前記プランジャの直径方向に弾性変形する弾性体として機能し、
   その周壁部の内周面は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて大径化するテーパ面を有し、
   その周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、それにより、前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易くなり、
   前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有する中実構造であり、前記第２部分に対して相対的に剛体として機能し、
   その第１部分は、前記第２部分の内部空間を前記第１部分の中実部から隔離する隔壁面を有する空圧ディスペンサ用プランジャ。
2. 圧縮空気を用いて粘性材料を吐出する空圧ディスペンサのシリンダに嵌合されて使用されるプランジャであって、
   前記シリンダの内部空間は、前記プランジャの嵌合により、互いに軸方向に並んだ、前記粘性材料を収容する第１部分空間と、前記圧縮空気が導入される第２部分空間とに分離され、
   前記シリンダの両端部のうち、前記第１部分空間に連通する端部は、前記粘性材料を吐出するための吐出口を有し、
   前記プランジャは、前記第１部分空間に接触する第１部分と、前記第２部分空間に接触する第２部分とを互いに同軸的に有し、
   前記第１部分および前記第２部分は、いずれも、概して円形を成すシルエットを有する断面を有して前記シリンダと同軸的に延びており、
   前記第２部分は、前記シリンダと同軸である周壁部を有する中空構造であり、その周壁部は、前記プランジャの直径方向に弾性変形する弾性体として機能し、
   前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有し、前記第２部分に対して相対的に剛体として機能し、
   前記第１部分の外周面は、共に、前記プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第１リング溝と第１ランドとを有し、
   前記第１部分は、前記第１ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に対向し、
   前記第１ランドは、前記第１部分空間内に存在する空気が前記第２部分空間に向かう流れを許容する空気抜きと、同じ向きの前記粘性材料の流れを、その粘性材料の粘性を利用して実質的に阻止する粘性材料ブロックとが実現されるように、前記シリンダの内周面との間の半径方向クリアランスを有するとともに、前記プランジャの軸線に対して直径方向に変位しない固定ランドとして機能し、
   前記第２部分の外周面は、共に、前記プランジャの軸線まわりに周方向に延びる第２リング溝と第２ランドとを有し、
   前記第２部分は、前記第２ランドにおいて前記シリンダの内周面に局部的に接触し、
   前記第２ランドは、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックと、前記第２部分空間内の前記圧縮空気が前記第２ランドと前記シリンダとの間から漏れて前記第１部分空間内に向かう流れを実質的に阻止する空気漏れ防止とが実現されるように、前記シリンダの内周面に実質的に接触するとともに、前記プランジャの軸線に対して直径方向に変位する可動ランドとして機能する空圧ディスペンサ用プランジャ。
3. 前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて減少する肉厚寸法を有し、それにより、前記周壁部は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて曲げ剛性が低下して直径方向に弾性変形し易くなる請求項２に記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
4. 前記周壁部の内周面は、前記第１部分から軸方向に遠ざかるにつれて大径化するテーパ面である一方、前記周壁部の外周面は、非テーパ面である請求項３に記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
5. 前記プランジャは、さらに、前記周壁部の内部において、前記プランジャの軸線に対して傾斜した作用面を有するデフレクタを有し、
   そのデフレクタは、前記空圧ディスペンサの作動中に前記圧縮空気の流れを前記作用面において受けると、その圧縮空気の流れから、前記周壁部を拡径させる向きの力を生成して、その力を前記周壁面に作用させる請求項２ないし４のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
6. 前記第１部分は、前記第２部分より厚い肉厚を有する中実構造であり、
   その第１部分は、前記第２部分の内部空間を前記第１部分の中実部から隔離する隔壁面を有する請求項２ないし５のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
7. 前記プランジャは、さらに、前記第１部分と前記第２部分との環状境界線に沿って延びる第３ランドを有し、
   その第３ランドは、前記空気抜きと、前記粘性材料ブロックとが実現されるように、前記シリンダの内周面との間の半径方向クリアランスを有し、
   前記プランジャは、その第３ランドと、前記第１ランドおよび第２ランドとにおいて局部的に、前記シリンダの内周面に対向する請求項２ないし６のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
8. 前記プランジャを代表する軸方向寸法は、同じプランジャを代表する直径方向寸法の約７０％以上である請求項１ないし７のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。
9. 前記プランジャの表面は、その表面より粘着性が低い材料特性を有する合成樹脂によってコーティングされており、それにより、前記プランジャは、それに付着した前記粘性材料を洗浄によって除去して再利用することが可能である請求項１ないし８のいずれかに記載の空圧ディスペンサ用プランジャ。

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