JP5998333B2 - 液体吐出バルブ - Google Patents

Description

本発明は、粘性流体などを精密に吐出する、液体吐出バルブに関するものである。

従来より液体吐出バルブは、吐出液体を入れたタンク内の液面に圧をかけ、チューブにより液体吐出バルブ内に液体を注入する。液体吐出バルブ内にも上記チューブに連通する液体貯留部があり、液体貯留部の上部のプランジャーを往復動させて、所定量の液体を先端のノズルより吐出させる。プランジャーの往復駆動には、エアーシリンダーやモーターによりボールネジなどで駆動させる。

このような液体吐出バルブは使用液体の種類も多く、たとえばグリス、オイル、塗料接着剤、薬液、食品等、非常に多種類の液剤であり、粘度も低粘度から高粘度のものまで幅が広く、使用されている業界は、自動車、電機、食品、繊維、医療等のほぼ全産業に及ぶといっても過言ではない。

使用される用途も上記のように幅広く、従来より液体貯留部上のプランジャーを往復動させ、プランジャー径とストロークの体積分の液体をノズルより吐出する、プランジャー方式の液体吐出バルブは従来よりあった。

ところで、従来の液体吐出バルブは、上部に液体吐出のためにプランジャーを上下動させるための駆動部機能があり、そのプランジャーの下部には圧液タンクより供給された液体貯留部があり、その下部にはボールプランジャー等の構造で液体の滴下を止め、その下端部には液体の吐出ノズルがあり、同軸一体的に構成されている。
プランジャーを往復動させることにより、プランジャーガイド内の液体が、プランジャー上下駆動部の摺動体と一体的に直結されたプランジャーにより液体を圧縮し、ボールプランジャーのボールを下降させ、液体を吐出ノズルより吐出させる。
従来は、駆動部に一体的に直結したプランジャーにより、液体を押圧し吐出を行っていた。

上記ような構成で、上下動する駆動部に一体的にプランジャーを固定した場合、駆動部摺動体の上下摺動方向の軸芯に対し、プランジャーの同軸保持ができないと、プランジャーガイド部のシールに対し偏荷重が加わり、シールの耐久性が短くなることがあった。これは、上下に摺動するためのクリアランスや、摺動部の加工精度によるものや、また駆動部摺動体の上下摺動方向とプランジャーガイド部との同軸度に関しては、シール等を入れるため本体を一体的に加工することが難しく、複数の部品により構成することになり、プランジャーガイドに対して同軸度を維持、安定させるのは非常に困難であった。

本発明に係わる液体吐出バルブは、上記課題を解決するために、液体を押し出すプランジャーに対するプランジャーガイド軸芯に対し、プランジャー駆動部の往復摺動する摺動体の摺動方向がずれていても、プランジャーガイド部のシールの耐久性に影響しないように、偏荷重がかからないようにするための連結部を設け、両者の軸芯がずれても、Ｘ−Ｙ方向に微調できるような嵌合連結部を設け、プランジャーガイド部に対しプランジャーの摺動を安定させる構成とした。

上記の嵌合連結部は、プランジャーのみ着脱可能な構造にし、且つ押圧面はゆるやかな球面形状として、当たり部が上部推力の中心軸により近い位置で押圧できるような構成としている。

以上説明したように、本発明に従えばプランジャー往復駆動の摺動方向に対し、プランジャーガイド部の軸芯がずれていても、プランジャーガイド部のシールに偏荷重がかかりにくくなり、シールの耐久性が向上することによりシール磨耗による液漏れ、液上がりが減少し長時間使用が可能となる。
また、嵌合連結部としているため、プランジャーのみの交換も可能であり、メンテナンス性も向上する。

本発明の実施形態を示すエアー駆動方式の断面図である。 本発明のプランジャー連結部の詳細図である。 従来の液体吐出バルブの断面図 本発明の実施形態を示すモーター駆動方式の断面図である。 プランジャー連結部の別構成の正面図である。 プランジャー連結部の別構成の側面図である。

以下、本発明の実施例である液体吐出バルブを、図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の液体吐出バルブのエアー駆動方式の断面図を示している。液体は、図示していないが液体圧送タンクよりチューブ１より液体吐出バルブ２に入り、液体溜まり部３およびプランジャーガイド４内の３ａの空間には液体が満たされている。
プランジャー５は、プランジャーガイド４との関係で、液体が上方に出ないようにシール６がある。シール６の上方にはシール押さえ７がありシール６の位置を安定させている。

プランジャー５を上下動させるためにシリンダー駆動部８があり、ピストンロッド９は１０ａおよび１０ｂのエアー切換えにより、ピストンロッド９を上下動させる。ピストンロッド９の下部と、プランジャー５を保持する連結部１１があり、プランジャーガイド４の中をプランジャー５を上下方向に摺動させ、プランジャーガイド４内の液体溜まり部３ａの液体を、ピストンロッド９のストロークＬの体積分、液体を吐出する。

上記液体吐出に対して、プランジャー５に押されたプランジャーガイド４内の圧縮液体は、下方の一般的にあるボールバルブ構造により液体の通路を構成している。
通常時はノズル１２内の下方にバネ１３があり、鋼球１４を押し上げシール１５と密閉するようになっている。液体吐出時はプランジャー５の下降にともない液体溜まり部３ａの液体は圧縮され、鋼球１４を下降させノズル１２の下端開口部より液体は吐出される。この時吐出量を調整するため、ピストンロッド９の上方にはストローク調整ナット１６があり、本体１７の上端面との隙間を調整し吐出量を調整している。

本体１８は液体吐出バルブの中間に位置して、ピストンロッド９を駆動するためのエアー口１０ｂがあり、その下方には液体注入継ぎ手２０、および液体を吐出するためのノズル１２、およびプランジャー５をガイドするための本体１９がある。シール押さえ７内の空間部２１は、プランジャー５が上下することにより液体に接し、シール６で液上がりしないようにしているが、非常に薄い液膜が生じるため、プランジャー５の上下動を繰り返すことで、わずかにプランジャー５の表面に付着した液膜の液を溜めるための空間であり、２２はその液体を外部に出すための穴である。当然シール６の磨耗が生じた場合には、液上がりは短期間で発生することになり、メンテナンスが必要となってくる。 ２３はストローク調整ナット１６の緩み止め用ネジであり、２４はピストンロッド９の上下摺動時のエアー漏れ対応のシールである。

上記の様に液体吐出バルブは構成されており、いくつもの嵌合部があり、またピストンロッド９と本体１７との隙間などが構成的に生じてしまう。このためピストンロッド９とプランジャー５を一体的な構造にしておくと、プランジャーガイド４に対してプランジャー５は安定して軸中心を摺動せず、シール６の耐久性に影響を及ぼす。このため連結部１１を本発明の様に、プランジャーガイド４の軸芯に沿うようにプランジャー５を保持する構成としたものである。連結部１１を図２を用いて詳細に説明する。

図２は、プランジャー連結部の詳細である。ピストンロッド９の下部にプランジャー５の上部を保持連結させる。プランジャー５の上部はピストンロッド９の保持溝２５により着脱可能に保持され、高さＨ方向にはわずかな隙間を持たせている。また水平方向にはＳ１、Ｓ２の隙間が左右、前後方向に構成している。このうち、左右前後の少なくても一方向には、着脱可能な様に切り欠きの空間部を設けている。このため、ピストンロッド９の摺動方向や、プランジャーガイド４に対するプランジャー５の摺動方向および軸芯がずれていても影響せずにプランジャー５を押すことができる。また、プランジャー５の上部を緩やかな球面形状とすることで、より軸芯に近い方向で押圧させるようにしている。このことにより、シール６の耐久性とプランジャーガイド４の耐久性が非常に向上した。

図３は、図１に対するエアー駆動方式の従来例である。基本構成は図１と同様のため、異なる部分のみ説明をする。従来はほとんどの場合、プランジャー２７とピストンロッド２６が一体化されていた。このため、プランジャー２７とピストンロッド２６との同軸度を維持するために、ピストンロッド２６の長さをＦの様に長くして、加工精度と形状で同軸度や傾きに対応していた。しかし、本体の全長が長くなることや、プランジャーガイド４に対してプランジャー２７の軸芯を合わせることは、加工精度を厳しくしなければならず、また組立時の累積公差が生じるため、実際には非常に困難となっていた。このため、従来はシール６やプランジャーガイド４の耐久性が非常に短くなっていた。

図４は、図１のエアー駆動方式に対して、モーター駆動方式で実施した場合の構成図である。図１のエアー駆動方式をベースにモーター駆動方式として異なる部分のみ以下に説明をする。モータ駆動方式の場合まずプランジャー５を上下動させるための駆動モーター２８がありモーター取り付け本体２９に固定されている。３０は駆動モーター２８のシャフトとボールネジ３１とを連結するカップリングである。ボールネジガイド３２は、モーター取り付け本体２９に取り付けられている。ボールナット３３は摺動ホルダー３４に固定されている。また摺動ホルダー３４は摺動本体３５の中を上下に摺動し、プランジャー５を最適なストローク上下させる。摺動ホルダー３４の下部にある連結部１１からの下方の構成は、図１のエアー駆動方式と同様の構成である。

図５および図６は、連結部の別の構成案である。エアー方式の場合で説明すると、図５はピストンロッド９の下部に取り付けた連結部１１の正面図と、図６はその側面図である。 ピストンロッド９の下部に取り付けたＴ字型ブロック３７に対し、上部接続部をＵ字型としたプランジャー３８があり、Ｔ字型ブロック３７とＵ字型プランジャー３８を連結ピン３９で連結し、Ｘ方向ではＸ１と同等のＸ２の隙間をもたせ、Ｙ方向にはＹ寸法の長穴とすることで、ＸＹ方向に自由度をもたせている。
４０は連結ピン３９の抜け防止用の止め輪である。

３ 液体溜まり部
４ プランジャーガイド
５ プランジャー
６ シール
７ シール押さえ
９ ピストンロッド
１１ 連結部
１４ 鋼球

Claims (2)

1. 液体貯留部およびプランジャーガイド内に導入された加圧液体に対し、上部よりプランジャーを往復駆動させることにより、先端ノズルから液体を所定量吐出させる液体吐出バルブであり、
   プランジャーの摺動方向に対し、プランジャーを駆動する上部との摺動方向がずれていても、プランジャーの摺動方向に影響させないように、プランジャーとプランジャー駆動部の摺動体との間に連結部を設け、
   連結部はピストンロッドの下部に設けられた保持溝とプランジャーの上部で構成され、
   ピストンロッドの下部の保持溝にプランジャーの上部は保持連結され、
   そしてピストンロッドの下部に前記保持溝の前後方向にプランジャーが着脱可能な様に切り欠きの空間部を備え、
   前記連結部はプランジャーの軸芯とプランジャー駆動部摺動体の往復摺動方向の軸芯に対して、プランシャー上部とピストンロッド下部の保持溝の間に水平方向の隙間（Ｓ１、Ｓ２）があり、移動が可能で、
   プランジャーの上端面は、ゆるやかな球面形状とし、当たり部が上部推力の中心軸により近い位置で押圧できることを特徴とする液体吐出バルブ。
2. 前記液体吐出バルブのプランジャーの上下駆動には、エアーシリンダー駆動、またボールネジとボールナットからなるネジ構造で、
   モーターによりストロークさせることを特徴とした、請求項１に記載の液体吐出バルブ。

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