JP2014104453A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体吐出装置から吐出する液体の吐出量や濃度を安定させる。
【解決手段】 液体吐出装置１０は、液体Ｌを収納するシリンジ１１と、液体Ｌを撹拌するための撹拌部材１３と、撹拌部材１３を回転させる回転機構１７と、を備える。撹拌部材１３は、支持軸１３ｃと、羽根１３ｄを有する。支持軸１３ｃは、シリンジ底面１１ａと直交している。羽根１３ｄの羽根端部１３ａとシリンジ底面１１ａは対向しており、互いに平行である。撹拌部材１３が回転することにより、シリンジ１１の底部１１ｄにおいても、液体Ｌに流動性が付与され、液体Ｌ中のフィラーの凝集や沈降が起きにくくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を吐出するための液体吐出装置に関する。

液体吐出装置は、たとえば、接着剤、被覆材、充填材、塗料、インクなどの液体を定量吐出するために用いられ、液体を収納するためのシリンジと、液体を吐出するためのノズルと、を備える。シリンジに収納された液体は、ディスペンサーコントローラからの圧縮空気により押圧され、ノズルを通ってシリンジの外部へ吐出される。

この液体吐出装置は、種々の製品の生産現場において長時間にわたり使用され、たとえば４時間以上もの間、継続的に使用されることもある。その場合、液体に含まれる材料の経時的な凝集や沈降が起こり、吐出される液体の吐出量や濃度に変化をきたすことが多い。特に、液体が粒状または粉状のフィラーを含む場合には、フィラーの沈降が起きやすく、吐出される液体の吐出量や液体中に含まれるフィラーの含有率の変化が顕著となる。

この問題を解消するため、特許文献１（特開平６−１２６２２７号公報）には、図５に示されたような液体吐出装置１００が開示されている。この液体吐出装置１００では、シリンジ１１１の中部１１１ｃに撹拌部材１１３を設け、この撹拌部材１１３を回転させて液体Ｌに流動性を付与することにより、液体Ｌ中の凝集や沈降を抑制している。

特開平６−１２６２２７号公報

しかし、液体吐出装置１００は、シリンジ１１１の中部１１１ｃにおいては撹拌部材１１３が設けられているが、シリンジ１１１の底部１１１ｄにおいては撹拌部材１１３が設けられておらず液体Ｌに流動性を付与することが困難である。

また、液体吐出装置１００は、シリンジ１１１の内径が中部１１１ｃから底部１１１ｄに向かうにしたがい小さくなっており、それにともない、撹拌部材１１３の幅も小さくなっている。そのため、中部１１１ｃから底部１１１ｄにかけての撹拌部材１１３の側部の周速が、中部１１１ｃにおける撹拌部材１１３の側部の周速に比べ小さくなり、液体Ｌに十分な流動性を付与することができない。

このように、特許文献１に示された液体吐出装置１００では、依然として、液体Ｌ中のフィラーの凝集や沈降が起きやすくなっており、凝集物または沈降物が底部１１１ｄに滞留することにより、吐出される液体Ｌの吐出量や濃度に変化をきたす可能性があった。本発明の目的は、これらの課題を解決し得る液体吐出装置を提供することである。

本発明に係る液体吐出装置は、液体を内部に収納するためのシリンジと、シリンジに収納された液体を撹拌するため、シリンジの内部に設けられる撹拌部材と、撹拌部材を回転させるため、撹拌部材に取り付けられる回転機構と、シリンジに収納された液体を外部へ吐出するため、シリンジの内部と外部とを連通するように設けられるノズルと、を備えるものであって、シリンジは、シリンジの内部側においてシリンジ底面およびシリンジ側面を有し、撹拌部材は、回転するときに中心となる支持軸と、支持軸の周囲に配置される羽根と、を有し、撹拌部材の支持軸は、シリンジ底面に対し直交しており、羽根は、シリンジ底面に対向する羽根端部を有し、羽根端部とシリンジ底面は、互いに平行である。

好ましくは、シリンジ側面は、シリンジ底面に対して直交しており、羽根は、シリンジ側面に対向する羽根側部を有し、羽根側部とシリンジ側面は、互いに平行である。

また、シリンジ底面およびシリンジ側面により形成されるシリンジの内部の形状が有底円筒状であり、撹拌部材を回転させたときに形成される撹拌部材の回転軌跡が円柱状であることが好ましい。

また、撹拌部材の支持軸は、鉛直方向に対して傾いていることが好ましい。

本発明に係る液体吐出装置によれば、撹拌部材の支持軸がシリンジ底面に対し直交しており、シリンジ底面と撹拌部材の羽根端部とが対向しており互いに平行である。これにより、シリンジ底面に接する液体にも撹拌部材により確実に流動性が付与される。その結果、液体中のフィラーの凝集や沈降が起きにくくなり、吐出される液体の吐出量や濃度が安定する。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１０であって、図１（Ａ）は、液体吐出装置１０の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるシリンジ１１のＡ１−Ａ１断面図である。 図２（Ａ）は、液体吐出装置１０に関する第１変形例を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるシリンジ１１のＡ２−Ａ２断面図である。 図３（Ａ）は、液体吐出装置１０に関する第２変形例を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるシリンジ４１のＡ３−Ａ３断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置５０の正面図である。 特許文献１に係る液体吐出装置１００の正面図である。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る液体吐出装置１０は、図１（Ａ）に示すとおり、液体Ｌを収納するためのシリンジ１１と、液体Ｌを撹拌するための撹拌部材１３と、撹拌部材１３を回転させるための回転機構１７と、液体Ｌを吐出するためのノズル１４と、を備える。シリンジ１１の開口１１ｅ側には、シリンジ１１の内部１１ｃを密閉するための蓋１５が取り付けられる。蓋１５には押圧用配管１６が設けられ、押圧用配管１６には図示しないディスペンサーコントローラが取り付けられる。このディスペンサーコントローラから押圧用配管１６を介して、内部１１ｃに圧縮空気が投入される。これにより、内部１１ｃに収納された液体Ｌに押圧力がかかり、液体Ｌがノズル１４を通ってシリンジ１１の外部へ吐出される。

液体Ｌは、樹脂を溶剤で希釈することにより作製されたものである。液体Ｌの粘度は、たとえばＪＩＳＫ７１１７−１に記載された方法により、単一円筒回転粘度計で測定した場合、０．２〜１．０Ｐａ・ｓである。液体Ｌに含まれる樹脂、溶剤、フィラーについては特に限定されないが、たとえばフィラーの粒径が極めて小さい場合や、溶剤で希釈された樹脂とフィラーとの比重差が大きい場合は、液体Ｌ中でフィラーの凝集や沈降が起きやすくなる。これを抑制するためには、フィラーの沈降の起きやすい箇所において液体Ｌを撹拌することが有効である。第１実施形態に示す液体吐出装置１０は、フィラーの沈降の起きやすいシリンジ１１の底部１１ｄにおいても、液体Ｌが撹拌される構造となっている。

シリンジ１１は、開口１１ｅを有する容器状の形状をしている。シリンジ１１の内部１１ｃは、たとえば内径２２ｍｍの有底円筒形状である。シリンジ１１は、開口１１ｅ側の外周に鍔部１１ｆを有し、この鍔部１１ｆを回転させることにより、蓋１５に対して着脱可能となっている。シリンジ１１の材質としては、たとえば透明の樹脂、ガラスなどが挙げられる。

シリンジ１１は、その内部１１ｃ側において底面および側面を有する。以下において、シリンジ１１の内部１１ｃの底面をシリンジ底面１１ａと呼び、シリンジ１１の内部１１ｃの側面をシリンジ側面１１ｂと呼ぶ。シリンジ底面１１ａは平坦である。シリンジ側面１１ｂは直線状であり、シリンジ底面１１ａに対して直交している。すなわち、シリンジ底面１１ａとシリンジ側面１１ｂとにより形成される角度は、正面から見たときに直角である。液体Ｌは、これらシリンジ底面１１ａおよびシリンジ側面１１ｂに接しながら内部１１ｃに収納される。

ノズル１４は、シリンジ１１の底部１１ｄにおいて、シリンジ１１の内部１１ｃと外部とを連通するように設けられる。ノズル１４の上流端１４ａの位置は、シリンジ底面１１ａと一致している。ただし、上流端１４ａの位置は、シリンジ底面１１ａからシリンジ１１の内側に所定長さ突出していてもよい。ノズル１４の形状はパイプ状であり、具体的には、たとえば内径０．２５ｍｍの貫通孔を有している。ノズル１４の材質としては、たとえばステンレス鋼、アルミニウムなどの金属、ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。ノズル１４は、シリンジ１１の底部１１ｄに設けられた貫通孔に挿入され、接着剤などによりシリンジ１１に固定される。

撹拌部材１３は、シリンジ底面１１ａおよびシリンジ側面１１ｂと接触しないように、シリンジ１１の内部１１ｃに設けられる。撹拌部材１３は、回転するときに中心となる支持軸１３ｃと、支持軸１３ｃの周囲に配置される複数の羽根１３ｄと、を有する。支持軸１３ｃの回転中心Ｃは、シリンジ底面１１ａに対して直交している。

図１（Ａ）に示すとおり、複数の羽根１３ｄは、支持軸１３ｃの軸方向に対して、重複する箇所を一部設けながら異なる位置にそれぞれ設けられる。また、図１（Ｂ）に示すとおり、支持軸１３ｃに対して放射状に設けられる。この羽根１３ｄの構造により、撹拌部材１３を回転させたときの回転軌跡は、円柱状となる。撹拌部材１３の材質としては、たとえばステンレス鋼、アルミニウムなどの金属、ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。なお、図１（Ｂ）の方向から見たときに、羽根１３ｄの形状は、直線状でもよいし、曲線状でもよい。羽根１３ｄは、面積を有するものであれば、板状でもよいし、棒状でもよい。

撹拌部材１３には、連結部材１８を介して回転機構１７が取り付けられる。この回転機構１７の動作により、撹拌部材１３の羽根１３ｄが回転させられ、液体Ｌが撹拌される。回転機構１７としては、たとえば電動モータ、空圧モータなどが挙げられる。

回転機構１７は回転機構取付部材１９に取り付けられ、回転機構取付部材１９と蓋１５は互いに固定される。回転機構１７を取り付ける際は、回転機構１７の回転ロッド１７ａの中心、撹拌部材１３の支持軸１３ｃの回転中心Ｃ、およびシリンジ１１の内部１１ｃの中心が、一致するように調整される。回転ロッド１７ａが蓋１５を貫通できるように、蓋１５には回転摺動部１５ａが設けられる。この回転摺動部１５ａにより、シリンジ１１の内部１１ｃの密閉性が保たれながら、回転ロッド１７ａが回転可能となっている。

ここで、撹拌部材１３の羽根１３ｄとシリンジ１１の関係について詳しく説明する。羽根１３ｄには、シリンジ底面１１ａに対向する羽根端部１３ａと、シリンジ側面１１ｂに対向する羽根側部１３ｂとがある。羽根端部１３ａとシリンジ底面１１ａとは近接しており、その距離ｔａは、たとえば０．５ｍｍ〜４ｍｍである。羽根側部１３ｂとシリンジ側面１１ｂも近接しており、その距離ｔｂは、たとえば０．５ｍｍ〜４ｍｍである。なお、撹拌部材１３の回転数を大きくすれば、これらの距離ｔａ、ｔｂもそれぞれ大きく設定することができる。

羽根端部１３ａは、直線状であり、支持軸１３ｃに対して直交している。一方、支持軸１３ｃに対してシリンジ底面１１ａは直交しているので、羽根端部１３ａとシリンジ底面１１ａは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ１１の底部１１ｄにおいて、シリンジ底面１１ａに接する液体Ｌにも確実に流動性が付与される。その結果、液体Ｌ中のフィラーの凝集や沈降が起きにくくなり、吐出される液体Ｌの吐出量や液体Ｌ中に含まれるフィラーの含有率が安定する。また、シリンジ底面１１ａと一致するようにノズル１４の上流端１４ａが取り付けられる場合であっても、ノズル１４の上流端１４ａ付近の液体Ｌにも流動性が付与されるので、フィラーの凝集物や沈降物によるノズル１４の詰まりを抑制できる。

また、羽根側部１３ｂは、直線状であり、支持軸１３ｃに対して平行である。一方、シリンジ底面１１ａに対してシリンジ側面１１ｂは、直交しているので、羽根側部１３ｂとシリンジ側面１１ｂは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ１１の底部１１ｄにおいても羽根側部１３ｂの周速が小さくならず、シリンジ側面１１ｂに接する液体Ｌに対しても流動性が付与される。特に、シリンジ底面１１ａとシリンジ側面１１ｂとが交わる内角において、フィラーの凝集や滞留を抑制できる。

また、シリンジ底面１１ａおよびシリンジ側面１１ｂにより形成されるシリンジ１１の内部１１ｃの形状は有底円筒状であり、撹拌部材１３を回転させたときの撹拌部材１３の回転軌跡は円柱状である。これにより、シリンジ１１の内部１１ｃ全体において、液体Ｌがよどみなく撹拌される。特に、距離ｔａと距離ｔｂが等しい場合、すなわち、シリンジ１１の内部１１ｃの円筒形状と、撹拌部材１３の回転軌跡による円柱形状とが相似形である場合は、より均一に液体Ｌに対して流動性が付与される。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、第１変形例である液体吐出装置３０を説明するための図である。液体吐出装置３０は、ノズル３４の取り付け位置および撹拌部材３３の羽根端部の形状に特徴がある。第１実施形態と共通する構成については図中に同じ符号を記し、説明を省略する。

第１変形例において、ノズル３４はシリンジ底面１１ａより内側に突出している。具体的には、ノズル３４の上流端３４ａがシリンジ底面１１ａより２ｍｍ上方に位置する。ノズル３４は、突出された状態のまま、接着剤などによりシリンジ１１に固定される。

撹拌部材３３は、ノズル３４の上流端３４ａに対して所定の距離をあけて設けられる。撹拌部材３３は、支持軸３３ｃと、支持軸３３ｃの周囲に配置される複数の羽根３３ｄを有する。羽根３３ｄには、シリンジ底面１１ａに対向する羽根端部３３ａと、シリンジ側面１１ｂに対向する羽根側部３３ｂとがある。羽根端部３３ａは、支持軸３３ｃの先端よりシリンジ底面１１ａ側に張り出している。

第１変形例の羽根端部３３ａとシリンジ底面１１ａは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ１１の底部１１ｄにおいて、シリンジ底面１１ａ接する液体Ｌにも確実に流動性が付与される。また、羽根側部３３ｂとシリンジ側面１１ｂは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ１１の底部１１ｄにおいても羽根側部３３ｂの周速が小さくならず、シリンジ側面１１ｂに接する液体Ｌに対しても流動性が付与される。また、ノズル３４がシリンジ１１の内側に突出しているので、元々の液体Ｌに凝集物が含まれていたとしてもノズル３４の上流端３４ａに凝集物が入りにくく、ノズル３４の詰まりが抑制される。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第２変形例である液体吐出装置４０を説明するための図である。液体吐出装置４０は、ノズル４４の構造および撹拌部材４３の形状に特徴がある。第１実施形態と共通する構成については図中に同じ符号を記し、説明を省略する。

第２変形例において、ノズル４４は、シリンジ４１と同じ材質であり、シリンジ４１と一体に形成される。ノズル４４の上流端４４ａの位置は、シリンジ４１の底面４１ａと一致している。ノズル４４は、たとえば内径０．４ｍｍの貫通孔を有している。

シリンジ４１は、その内部４１ｃ側においてシリンジ底面１１ａおよびシリンジ側面１１ｂを有する。シリンジ底面１１ａは平坦である。シリンジ側面４１ｂは直線状であり、シリンジ底面４１ａに対して直交している。

撹拌部材４３は平板から作製されたものであり、支持軸４３ｃと、支持軸４３ｃの周囲に配置される複数の羽根４３ｄを有する。支持軸４３ｃは、シリンジ底面４１ａに対して直交している。複数の羽根４３ｄは、支持軸４３ｃの軸方向に対して、間隔をあけた状態で異なる位置にそれぞれ設けられる。回転機構１７の回転ロッド１７ａの中心、撹拌部材４３の支持軸４３ｃの回転中心Ｃ、およびシリンジ４１の内部４１ｃの中心は、それぞれが一致するように調整される。撹拌部材４３には、シリンジ底面４１ａに対向する羽根端部４３ａと、シリンジ側面４１ｂに対向する羽根側部４３ｂとがある。

第２変形例の羽根端部４３ａは、直線状であり、支持軸４３ｃに対して直交している。一方、支持軸４３ｃに対してシリンジ底面４１ａは直交しているので、羽根端部４３ａとシリンジ底面４１ａは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ４１の底部４１ｄにおいて、シリンジ底面４１ａに接する液体Ｌに対しても確実に流動性が付与される。また、羽根側部４３ｂは、直線状であり、支持軸４３ｃに対して平行である。一方、シリンジ底面４１ａに対してシリンジ側面４１ｂは、直交しているので、羽根側部４３ｂとシリンジ側面４１ｂは、互いに平行の状態で対向配置される。これにより、シリンジ４１の底部１１ｄにおいても羽根側部４３ｂの周速が小さくならず、シリンジ側面４１ｂに接する液体Ｌに対しても流動性が付与される。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る液体吐出装置５０の正面図である。液体吐出装置５０は、第１実施形態に係る液体吐出装置１０を傾けて配置した点に特徴がある。第１実施形態と共通する構成については、図中に同じ符号を記し、説明を省略する。

図４に示すとおり、液体吐出装置５０を構成するシリンジ１１、撹拌部材１３、ノズル１４および回転機構１７は、回転機構取付部材１９に対し実質的に一体となって組み立てられる。液体吐出装置５０は、さらに傾き調整部材２１を有する。回転機構取付部材１９は、傾き調整部材２１に設けられたピン２１ａを中心に回転可能となっている。回転機構取付部材１９は、所定の角度θ傾けられた後、ネジなどにより傾き調整部材２１に固定される。図４では、液体吐出装置５０における撹拌部材１３の支持軸１３ｃが、鉛直方向に対してθ＝３０°傾いた位置に固定されている。

液体Ｌに含まれる凝集物やフィラーは鉛直下向きに沈降しようとするが、液体吐出装置５０を傾けて設置することにより、撹拌部材１３による鉛直方向への撹拌力が増す。これにより、液体Ｌに大きな流動性が付与されるため、液体Ｌ中のフィラーの凝集や沈降をより効果的に抑制できる。なお、液体吐出装置５０の支持軸１３ｃの傾きを３０°より大きく設定すると、シリンジ１１の内部１１ｃおいて吐出されずに残る液体Ｌの量が増えるので、所定の角度θは０°より大きく３０°以下であることが好ましい。

第１実施形態および第２実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものでなく、技術的思想の同一性が認められる範囲で種々の変形が可能である。たとえば、回転ロッド１７ａと撹拌手段１３とを一体に形成してもよい。また、ノズル１４はシリンジ１１に対して着脱可能であってもよい。

なお、第１実施形態および第２実施形態に係る液体吐出装置を実際に使用したところ、液体Ｌの吐出量の変化は、４時間経過しても１０％以内であることを確認した。

１０：液体吐出装置
１１：シリンジ
１１ａ：シリンジ底面
１１ｂ：シリンジ側面
１１ｃ：シリンジの内部
１１ｄ：シリンジの底部
１１ｅ：シリンジの開口
１１ｆ：シリンジの鍔部
１３：撹拌部材
１３ａ：羽根端部
１３ｂ：羽根側部
１３ｃ：支持軸
１３ｄ：羽根
１４：ノズル
１４ａ：ノズルの上流端
１５：蓋
１５ａ：蓋の回転摺動部
１６：押圧用配管
１７：回転機構
１７ａ：回転ロッド
１８：連結部材
１９：回転機構取付部材
Ｃ：回転中心
Ｌ：液体

Claims (4)

1. 液体を内部に収納するためのシリンジと、
   前記シリンジに収納された液体を撹拌するため、前記シリンジの内部に設けられる撹拌部材と、
   前記撹拌部材を回転させるため、前記撹拌部材に取り付けられる回転機構と、
   前記シリンジに収納された液体を外部へ吐出するため、前記シリンジの内部と外部とを連通するように設けられるノズルと、
   を備える液体吐出装置であって、
   前記シリンジは、前記シリンジの内部側においてシリンジ底面およびシリンジ側面を有し、
   前記撹拌部材は、回転するときに中心となる支持軸と、前記支持軸の周囲に配置される羽根と、を有し、
   前記撹拌部材の前記支持軸は、前記シリンジ底面に対し直交しており、
   前記羽根は、前記シリンジ底面に対向する羽根端部を有し、
   前記羽根端部と前記シリンジ底面は、互いに平行であることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記シリンジ側面は、前記シリンジ底面に対して直交しており、
   前記羽根は、前記シリンジ側面に対向する羽根側部を有し、
   前記羽根側部と前記シリンジ側面は、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載された液体吐出装置。
3. 前記シリンジ底面および前記シリンジ側面により形成される前記シリンジの内部の形状が有底円筒状であり、前記撹拌部材を回転させたときに形成される前記撹拌部材の回転軌跡が円柱状であることを特徴とする請求項１または２に記載された液体吐出装置。
4. 前記撹拌部材の前記支持軸は、鉛直方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載された液体吐出装置。
   

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