JP2016114122A - Seal structure of valve, valve, liquid discharge device, and liquid coating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブのシール構造、バルブ、液体吐出装置、及び液体塗工装置に関する。 The present invention relates to a valve seal structure, a valve, a liquid discharge apparatus, and a liquid coating apparatus.
微量の液体を滴下する液体滴下装置が知られている(特許文献1)。この液体滴下装置は、シリンジと、シリンジの中で往復運動をするプランジャロッドと、シリンジとプランジャロッドとの間の隙間を密閉するバネシール部材とを備えている。 A liquid dropping device for dropping a small amount of liquid is known (Patent Document 1). This liquid dropping apparatus includes a syringe, a plunger rod that reciprocates in the syringe, and a spring seal member that seals a gap between the syringe and the plunger rod.
特許文献1はシリンジとプランジャロッドとの隙間を密封する際に、バネシールを使用する技術を開示している。前記特許文献1に開示されているバネシールを、本実施形態のシール構造に用いる場合、液体が流れ出て来る側にバネシールの凹部が無いと、シール性が十分に保たれない場合がある。 Patent document 1 is disclosing the technique which uses a spring seal, when sealing the clearance gap between a syringe and a plunger rod. When the spring seal disclosed in Patent Document 1 is used in the seal structure of this embodiment, the sealing performance may not be sufficiently maintained if there is no spring seal recess on the side from which the liquid flows out.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、バルブのシール構造が提供される。このシール構造は、弁座を有するシリンダと、前記シリンダ内に設けられたシャフトと、前記シャフトに設けられた弁体と、を備える。前記シリンダの一部には貫通孔が設けられ、前記シャフトの一方の端部は、前記貫通孔を通って前記シリンダの外部に設けられており、前記シャフトの側面と前記貫通孔との間には、前記シャフトを案内する貫通路が設けられたガイドを備える。前記貫通孔の端部には、前記シャフトが貫通する穴を有するシール部材と、前記シール部材を押圧する押さえ部材と、が前記シャフトの前記一方の端部に向けて順に設けられ、かつ前記押さえ部材と前記シリンダとはクランプ部材により固定されており、前記ガイドは、前記シャフトの前記一方の端部側かつガイドの貫通路の表面に第1の凹部を有し、前記第1の凹部に、前記シャフトの前記一方の端部側が凸となる第1のバネシール部材を備える。この形態によれば、第1のバネシール部材は、前記シャフトの前記一方の端部側が凸となっているので、弁座、弁体側から液体が漏れてきても、液体の圧力によりバネが広げられるので、シール性が高くなる。また、クランプ部材を外せば、シール部材、第1のバネシール部材を取り外せるので、シール部材、第1のバネシール部材の取り外しやメンテナンス性が良い。 (1) According to one aspect of the present invention, a valve seal structure is provided. The seal structure includes a cylinder having a valve seat, a shaft provided in the cylinder, and a valve body provided on the shaft. A through hole is provided in a part of the cylinder, and one end of the shaft is provided outside the cylinder through the through hole, and between the side surface of the shaft and the through hole. Comprises a guide provided with a through path for guiding the shaft. A seal member having a hole through which the shaft passes, and a pressing member that presses the seal member are sequentially provided at the end of the through hole toward the one end of the shaft, and the presser The member and the cylinder are fixed by a clamp member, and the guide has a first recess on the one end side of the shaft and on the surface of the guide passage, and the first recess A first spring seal member having a convex portion on the one end side of the shaft; According to this embodiment, since the first spring seal member has a convex portion on the one end side of the shaft, even if liquid leaks from the valve seat or the valve body side, the spring is expanded by the pressure of the liquid. As a result, the sealing performance is increased. Further, if the clamp member is removed, the seal member and the first spring seal member can be removed, so that the seal member and the first spring seal member can be easily removed and maintained.
(2)上記形態のシール構造において、前記押さえ部材は、前記シール部材側かつ前記シャフト側に第2の凹部を有し、前記第2の凹部に、前記シール部材側が凸となる第2のバネシール部材を備えてもよい。この形態によれば、第2のバネシール部材を備えるので、シール性を高めることが出来る。また、クランプ部材を外せば、第2のバネシール部材を取り外せるので、第2のバネシール部材の取り外しやメンテナンス性が良い。 (2) In the seal structure of the above aspect, the pressing member has a second recess on the seal member side and the shaft side, and the second spring seal in which the seal member side is convex in the second recess. A member may be provided. According to this aspect, since the second spring seal member is provided, the sealing performance can be improved. In addition, since the second spring seal member can be removed by removing the clamp member, the second spring seal member can be easily removed and maintained.
(3)上記形態のシール構造において、前記ガイドは、前記弁座側かつ前記シャフト側に第3の凹部を有し、前記第3の凹部に、第3のバネシール部材を備えてもよい。この形態によれば、ガイドは、弁座側に第3のバネシール部材を備えるので、シール性を高めることが出来る。 (3) In the seal structure of the above aspect, the guide may include a third recess on the valve seat side and the shaft side, and a third spring seal member may be provided in the third recess. According to this aspect, since the guide includes the third spring seal member on the valve seat side, the sealing performance can be improved.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、バルブのシール構造の他、バルブ、液体吐出装置、液体塗工装置等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, it can be realized in the form of a valve, a liquid discharge device, a liquid coating device, etc. in addition to a valve seal structure.
図1は、本実施形態の触媒インク塗工装置を示す説明図である。触媒インク塗工装置10は、シート40に触媒インク30を塗工する液体塗工装置であり、インクタンク100と、インク供給管110と、送液ポンプ120と、第1のバルブ20と、第2のバルブ21と、インク送出管130と、インク還流管135と、ダイコーターヘッド140と、ローラー150と、を備える。
FIG. 1 is an explanatory view showing the catalyst ink coating apparatus of the present embodiment. The catalyst
インクタンク100は、触媒インク30を貯蔵する液体タンク、あるいは、供給源である。触媒インク30は、触媒が担持された触媒担持粒子と、アイオノマと、溶媒と、を含んでいる。触媒としては、例えば、白金あるいは白金の合金が用いられる。触媒担持粒子としては、例えばカーボンブラックなどのカーボン粒子が用いられる。アイオノマとしては、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマのようなイオン性を有するポリマが用いられる。溶媒は、水とアルコール(例えばエタノール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール))を含んでいる。インクタンク100は、脱気用のファン(図示せず)を備えていても良い。
The
インク供給管110は、液体流路であり、下流側が2つに分岐しており、それぞれ、第1のバルブ20と、第2のバルブ21とに接続されている。送液ポンプ120は、インク供給管110上であってインク供給管110の分岐点よりも上流の位置に配置されている。第1のバルブ20は、インク送出管130を介してダイコーターヘッド140と接続されている。ダイコーターヘッド140は、ローラー150上を搬送されるシート40上に薄い触媒層35を形成する液体吐出部である。第2のバルブ21は、還流流路であるインク還流管135を介してインクタンク100に接続されている。
The
バルブ20、21は、同じ構成を有しており、それぞれシリンダ200と、弁体210と、弁座220と、シャフト230と、駆動装置240と、を備える。以下、バルブ20を例にとって説明する。シリンダ200は、内部側に略円柱形の空間を有する部材である。シリンダ200の内壁に弁座220が形成されている。シリンダ200の内部には、シャフト230が挿入されており、シャフト230の一方の端部には、弁体210が接続されている。シャフト230の他方の端部は、シリンダ200の外部に突き出ており、駆動装置240と接続されている。駆動装置240は、シャフト230をシャフト230の軸に沿った方向に駆動する。シャフト230がシリンダを突き出る部分については、後述するシール構造部(以下「シール構造」とも呼ぶ。)を備える。
The
第1のバルブ20と第2のバルブ21とは、構成は同じであるが、弁体210の位相が互いに異なる状態で動作する。図1に示すように、第1のバルブ20の弁体210が弁座220から離間しているときは、第2のバルブ21の弁体210は、弁座220に着座している。このとき、触媒インク30は、インク供給管110から第1のバルブ20を通ってインク送出管130に流れ、ダイコーターヘッド140から吐出される。一方、触媒インク30は、インク供給管110から第2のバルブ21までは流れるが、インク還流管135には流れない。図示しないが、逆に第1のバルブ20の弁体210が弁座220に着座しているときは、第2のバルブ21の弁体210は、弁座220から離間している。この場合、触媒インク30は、インク供給管110から第2のバルブ21を通ってインク還流管135に流れ、インクタンク100に還流される。一方、触媒インク30は、インク供給管110から第1のバルブ20までは流れるが、インク送出管130には流れない。したがって、2つのバルブ20、21から交互に触媒インクを吐出させることにより、ダイコーターヘッド140から間欠的に触媒インク30を吐出できる。
The
第1の実施形態のシール構造:
図2は、第1の実施形態のシール構造を示す説明図である。シリンダ200の内側の一部には、貫通孔202が設けられ、シャフト230が貫通しており、シャフト230側面232と、シリンダ200の貫通孔202との間には、シャフト230の案内するための貫通路262を備えたガイド260が配置されている。シリンダ200とガイド260との駆動装置240(図1)側には、シール部材であるテフロン製のパッキン270が配置されている(「テフロン」は登録商標)。なお、パッキン270は、テフロン製でなくても良い。このパッキン270は、シャフト230が貫通する穴を有する穴あき円板部材(穴あき板状部材)である。パッキン270の両面のうち、駆動装置240側の面(図2では下面)には、パッキンを押圧する押さえ部材280が配置されている。シリンダ200の下端には、パッキン270の上面に接する位置に、フランジ200fが形成されている。このフランジ200fは、押さえ部材280とともに、クランプ部材290により固定されている。クランプ部材290としては、例えば、サニタリークランプが用いられても良い。
Seal structure of the first embodiment:
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a seal structure according to the first embodiment. A through
ガイド260の下端部の内面側(すなわちシャフト230側かつパッキン270側)の表面には、第1の凹部264が形成されており、第1の凹部264には、第1のバネシール部材300が配置されている。第1のバネシール部材300の形状は、例えば、断面U字状の環状板材で形成されており、そのU字状の底部に相当する凸部をパッキン270側に突き出させた形状を有する。すなわち、本形態では、第1のバネシール部材300の凸部の先端は、シャフト230の軸方向に沿ってパッキン270の方を向いており、第1のバネシール部材300の開いた側は、シャフト230の軸方向に沿って押さえ部材280と反対側を向いている。
A
第1の実施形態では、クランプ部材290を取り外せば、押さえ部材280、パッキン270、第1のバネシール部材300、ガイド260を容易に取り外すことができるので、特許文献1(特開2011−143362号公報)に示す構成よりも、メンテナンス性が高い。
In the first embodiment, if the
図3は、第1のバネシール部材300の動作を示す説明図である。第1のバネシール部材300は、中心の曲板302が金属で形成されており、曲板302の両面にテフロン層304が形成されている。曲板302の開口側が開こうとするバネ力でシャフト230と押さえ部材280との間をシールする。送液ポンプ120(図1)により触媒インク30に圧力が掛かると、触媒インク30は、ガイド260の方から漏れてくる。第1の実施形態では、第1のバネシール部材300は、触媒インク30が漏れてくる方向が開いている。そのため、触媒インク30は、第1のバネシール部材300の内側に入り、第1のバネシール部材300がより開くような力F1を作用させる。その結果、第1のバネシール部材300によるシール性が高くなる。
FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the first
参考例のシール構造:
図4は、参考例のシール構造を示す説明図である。参考例のシール構造は、第1の実施形態のシール構造と以下の点が異なる。
(i)ガイド260に第1の凹部264が設けられておらず、第1のバネシール部材300を備えていないこと
(ii)押さえ部材280のシャフト230側かつパッキン270側には第2の凹部284が形成されており、第2の凹部284には、第2のバネシール部材310が配置されていること
Seal structure of reference example:
FIG. 4 is an explanatory view showing a seal structure of a reference example. The seal structure of the reference example is different from the seal structure of the first embodiment in the following points.
(I) The
参考例でも、クランプ部材290を取り外せば、押さえ部材280、第2のバネシール部材310、パッキン270、ガイド260を容易に取り外すことができるので、メンテナンス性については第1の実施形態のシール構造と同等であるが、シール性については、以下に説明するように、第1の実施形態が優れている。
Also in the reference example, if the
図5は、参考例の第2のバネシール部材310の動作を示す説明図である。第2のバネシール部材310は、第1のバネシール部材300と略同型であり、中心の曲板312が金属で形成されており、曲板312の両面にテフロン層314が形成されている。但し、凸部がパッキン270の方を向いており、配置の向き(U字の向き)が、上下逆である。そのため、触媒インク30は、第2のバネシール部材310の凸側から流れてくる。そのため、触媒インク30は、第2のバネシール部材310とシャフト230との間の隙間、及び第2のバネシール部材310と、押さえ部材280との隙間に入り込み、第2のバネシール部材310の開口側が狭くなるような力F2を作用させる。その結果、第2のバネシール部材310によるシール性が低くなる。
FIG. 5 is an explanatory view showing the operation of the second
以上説明したように、第1の実施形態のシール構造によれば、クランプ部材290を取り外せば、押さえ部材280、パッキン270、第1のバネシール部材300、ガイド260を容易に取り外すことができるので、メンテナンス性が高く、触媒インク30が第1のバネシール部材300の内側に入り、第1のバネシール部材300がより開くような力F1を作用させので、第1のバネシール部材300によるシール性を高くできる。
As described above, according to the seal structure of the first embodiment, if the
第2の実施形態のシール構造:
図6は、第2の実施形態のシール構造を示す説明図である。第2の実施形態のシール構造は、第1の実施形態のシール構造と、参考例のシール構造の両方を備える。すなわち、ガイド260のシャフト230側かつパッキン270側に第1の凹部264を有し、第1の凹部264に第1のバネシール部材300を備え、押さえ部材280のシャフト230側かつパッキン270側に第2の凹部284を備え、第2の凹部284に第2のバネシール部材310を有する。
Seal structure of the second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory view showing a seal structure of the second embodiment. The seal structure of the second embodiment includes both the seal structure of the first embodiment and the seal structure of the reference example. That is, the
第2の実施形態のシール構造によれば、クランプ部材290を取り外せば、押さえ部材280、第2のバネシール部材310、パッキン270、第1のバネシール部材300、ガイド260を容易に取り外すことができるので、メンテナンス性が高い。また、第1のシール構造に加えて、さらに参考例のシール構造を備えるので、第2の実施形態のシール構造のシール性は、第1の実施形態のシール構造のシール性と同等以上である。
According to the seal structure of the second embodiment, if the
第3の実施形態のシール構造:
図7は、第3の実施形態のシール構造を示す説明図である。第3の実施形態のシール構造は、第2の実施形態のシール構造に加えて第3のバネシール部材320を備える。すなわち、ガイド260のシャフト230側であって、パッキン270と反対側(図1の弁体210、弁座220側)に第3の凹部268が形成され、第3の凹部268に第3のバネシール部材320を備える。第3のバネシール部材320の形状は、第1のバネシール部材300、あるいは、第2のバネシール部材310の形状と同じである。第3のバネシール部材320の向きは、上側(図1の弁体210、弁座220側)に凸であってもく、下側(パッキン270側)に凸であってもよい。
Seal structure of the third embodiment:
FIG. 7 is an explanatory view showing a seal structure of the third embodiment. The seal structure of the third embodiment includes a third
第3の実施形態のシール構造であっても、クランプ部材290を取り外せば、押さえ部材280、第2のバネシール部材310、パッキン270、第1のバネシール部材300、ガイド260、第3のバネシール部材320を容易に取り外すことができるので、メンテナンス性が高い。また、第2のシール構造に加えて、さらに第3のバネシール部材320を備えるので、第3の実施形態のシール構造のシール性は、第1、第2の実施形態のシール構造のシール性と同等以上である。
Even in the seal structure of the third embodiment, if the
なお、第3のシール構造において、第2のバネシール部材310を備えない構成であってもよい。メンテナンス性は変わらず、第1のシール構造に加えて、さらに第3のバネシール部材320を備えるので、シール性は、第1のシール構造のシール性と同等以上である。
In the third seal structure, the second
変形例:
本実施形態の触媒インク塗工装置10では、2つのバルブ20、21を備え、交互に触媒インクを吐出させることで、シート40に間欠的に触媒インク30を吐出させ、シート40に触媒インク30を吐出しないときには、インクタンク100に触媒インク30を還流させた。ここで、バルブを2つでは無く1つのバルブ20のみを備える構成であってもよい。触媒インクを連続して吐出できる。また、弁体210が弁座220に接触している時間を長くするように駆動装置240の動作を制御することで、1つのバルブで、触媒インク30の間欠吐出が可能である。
Variations:
In the catalyst
本実施形態では、バルブ20は、弁体210が弁座220に接触している間は触媒インク30を透過させず、弁体210が弁座220に接触していない間に触媒インク30を透過させる構成であったが、逆に、弁体210が弁座220に接触している間に触媒インク30を透過させ、弁体210が弁座220に接触していない間は、触媒インク30を透過させない構成であってもよい。
In the present embodiment, the
本実施液体では、バルブ20とバルブ21とは、構成は同じであるが、バルブ20とバルブ21の大きさは、異ならせても良い。間欠塗工の塗工期間と塗工されない期間の長さを調整できる。なお、間欠塗工の塗工期間と塗工されない期間の長さは、駆動装置240によって制御しても良い。
In the present embodiment liquid, the
本実施形態では、触媒インク塗工装置10を例にとって説明したが、説明したシール構造は、バルブ20単体や、液体を吐出できる液体吐出装置にも適用が可能である。
In the present embodiment, the catalyst
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
10…触媒インク塗工装置
20…第1のバルブ
21…第2のバルブ
30…触媒インク
35…触媒層
40…シート
100…インクタンク
110…インク供給管
120…送液ポンプ
130…インク送出管
135…インク還流管
140…ダイコーターヘッド
150…ローラー
200…シリンダ
200f…フランジ
202…貫通孔
210…弁体
220…弁座
230…シャフト
232…側面
240…駆動装置
260…ガイド
262…貫通路
264、268…凹部
270…パッキン
280…押さえ部材
284…凹部
290…クランプ部材
300…第1のバネシール部材
302…曲板
304…テフロン層
310…第2のバネシール部材
312…曲板
314…テフロン層
320…第3のバネシール部材
F1…力
F2…力
DESCRIPTION OF
Claims (7)
弁座を有するシリンダと、
前記シリンダ内に設けられたシャフトと、
前記シャフトに設けられた弁体と、
を備え、
前記シリンダの一部には貫通孔が設けられ、
前記シャフトの一方の端部は、前記貫通孔を通って前記シリンダの外部に設けられており、
前記シャフトの側面と前記貫通孔との間には、前記シャフトを案内する貫通路が設けられたガイドを備え、
前記貫通孔の端部には、
前記シャフトが貫通する穴を有するシール部材と、
前記シール部材を押圧する押さえ部材と、
が前記シャフトの前記一方の端部に向けて順に設けられ、
かつ前記押さえ部材と前記シリンダとはクランプ部材により固定されており、
前記ガイドは、
前記シャフトの前記一方の端部側かつガイドの貫通路の表面に第1の凹部を有し、
前記第1の凹部に、前記シャフトの前記一方の端部側が凸となる第1のバネシール部材を備える、バルブのシール構造。 A valve seal structure,
A cylinder having a valve seat;
A shaft provided in the cylinder;
A valve body provided on the shaft;
With
A through hole is provided in a part of the cylinder,
One end of the shaft is provided outside the cylinder through the through hole,
Between the side surface of the shaft and the through hole, provided with a guide provided with a through path for guiding the shaft,
At the end of the through hole,
A seal member having a hole through which the shaft passes;
A pressing member that presses the sealing member;
Are provided in order toward the one end of the shaft,
And the said pressing member and the said cylinder are being fixed by the clamp member,
The guide is
A first recess on the one end side of the shaft and on the surface of the through-passage of the guide;
A valve sealing structure comprising a first spring seal member in which the one end side of the shaft is convex in the first recess.
前記押さえ部材は、前記シール部材側かつ前記シャフト側に第2の凹部を有し、
前記第2の凹部に、前記シール部材側が凸となる第2のバネシール部材を備える、
バルブのシール構造。 The valve seal structure according to claim 1,
The pressing member has a second recess on the seal member side and the shaft side,
The second recess is provided with a second spring seal member that is convex on the seal member side,
Valve seal structure.
前記ガイドは、
前記弁座側かつ前記シャフト側に第3の凹部を有し、
前記第3の凹部に、第3のバネシール部材を備える、
バルブのシール構造。 The valve seal structure according to claim 1 or 2,
The guide is
A third recess on the valve seat side and the shaft side;
The third recess includes a third spring seal member.
Valve seal structure.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブのシール構造と、
前記押さえ部材の外であって、前記シャフトの他方の端部に設けられ、前記シャフトを駆動する駆動装置と、
を備えるバルブ。 A valve,
The valve seal structure according to any one of claims 1 to 3,
A driving device provided outside the pressing member and provided at the other end of the shaft, for driving the shaft;
With a valve.
一方の端部が液体の供給源に接続された液体流路と、
前記液体流路の他方の端部に接続された請求項4に記載のバルブと、
前記バルブに接続された液体吐出部と、
を備える、
液体吐出装置。 A liquid ejection device comprising:
A liquid flow path having one end connected to a liquid supply source;
The valve according to claim 4 connected to the other end of the liquid channel;
A liquid discharge unit connected to the valve;
Comprising
Liquid ejection device.
液体タンクと、
下流側が2つに分岐した液体流路であって、上流側の端部が前記液体タンクに接続された液体流路と、
前記液体流路の下流側の2つの端部にそれぞれ接続された第1のバルブと第2のバルブと、
前記第1のバルブに接続された液体吐出部と、
前記第2のバルブと前記液体タンクとに接続された還流流路と、
を備え、
前記第1のバルブ及び第2のバルブは、請求項4に記載のバルブである、
液体吐出装置。 A liquid ejection device comprising:
A liquid tank,
A liquid flow path branched into two on the downstream side, and a liquid flow path with an upstream end connected to the liquid tank;
A first valve and a second valve respectively connected to two downstream ends of the liquid flow path;
A liquid ejection unit connected to the first valve;
A reflux flow path connected to the second valve and the liquid tank;
With
The first valve and the second valve are the valves according to claim 4,
Liquid ejection device.
請求項5または6に記載の液体吐出装置と、
前記液体吐出部としてのダイコーターヘッドと、
を備える、液体塗工装置。 A liquid coating apparatus,
A liquid ejection device according to claim 5 or 6,
A die coater head as the liquid discharge unit;
A liquid coating apparatus comprising:
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