JP6560122B2 - ノズルヒーターを有する流体吐出システム - Google Patents

Description

以下の記載は流体吐出システムに関し、特に、ノズルヒーターを有する流体吐出システムに関する。

流体吐出システムが多くの産業において、例えば、接着剤又は他の熱可塑性材料を物品上に吐出するのに用いられる。それらの用途の１つが、紙おむつの製造であり、この製造において、接着剤を弾性ストランドに吐出して、このストランドをおむつ本体に固定することができる。他の用途は、接着剤を包装容器又は包装カートンに塗布して、カートンのフラップをシールすることを含む。

これらのシステムはしばしば、満足のいく製造量を維持するように、高速で駆動される。また、高い生産量を維持するために、吐出ノズルを吐出温度に維持して、吐出材料が所望の温度にあることを確実にしなければならない。

現在の接着剤を繊維状にする技術では、能動的に加熱された供給ブロックと、空気熱交換器との組合せを用いて、押し出される接着剤が、塗布ノズルを出る際に所望の塗布温度にあることを確実にするようになっている。ノズルの温度の維持は、接着剤塗布供給ブロックからバルブモジュールを通ってノズル組立体に伝わる熱伝導により達成される。空気熱交換器は塗布装置に組み込まれて、接着剤が塗布される際にノズルを通る過熱空気の流れにより、ノズル温度が維持されることを更に確実にする。

しかし、塗布供給ブロックからモジュールを通ってノズルに伝わる熱伝導、及び過熱空気の使用の信頼性は、ノズルを所望の塗布温度に維持するのに不十分である。この不足分は、ノズルを通る空気量が増えるにつれて更に増大する。この結果、所望の設定温度を、華氏１００度（摂氏３８度）を超えて下回る温度が、ノズルの出口で観測される。

この温度の低下により、バルブモジュール及びノズル組立体を通って流れる際に、接着剤が冷却される。接着剤の温度の低下により、熱接着剤の粘性が増し、接着剤がノズルの細い通路を通って流れることが更に困難になる。このことにより、空気がノズルを通って流れるとともに、長引いた時間の間、接着剤がバルブモジュール及びノズル内で滞留するため、接着剤が付加的な冷却時間を有する際に、ノズルを通る流れが制限され、接着剤の塗布パターンが劣化し、また、特に塗布装置の不使用期間の後に、潜在的にノズルが詰まることになる。

したがって、ノズルの温度、ひいては接着剤の温度を最低限度の所望の温度に維持するように構成される吐出システムが必要である。

流体吐出システムは、第１の流体を供給する第１の流体供給装置と、第２の流体を供給する第２の流体供給装置とを備える。また、本システムは、前記第１の流体を第１の所定の温度に加熱する第１のヒーターと、前記第２の流体を第２の所定の温度に加熱する第２のヒーターと、前記第１の流体及び前記第２の流体を吐出するノズルであって、該ノズルは、第１の流体と第２の流体とを互に密接に接触した状態で吐出し、前記第１の流体及び前記第２の流体は、吐出温度で吐出される、ノズルと、ノズルヒーターとを備える。前記ノズルヒーターは前記ノズルを、前記第１の所定の温度及び／又は前記第２の所定の温度とは独立した第３の温度に維持する。

前記第２のヒーターは空気加熱器であることができ、前記第２の流体は空気とすることができる。

少なくとも１つの温度センサーを、前記ノズルヒーターの温度を測定するように設けることができる。前記温度センサーはコントローラーに信号を送って、前記第３の所定の温度を制御することができる。例示的な一実施形態において、前記コントローラーは、前記第３の所定の温度を、前記吐出温度程度に維持する。

前記ノズルヒーターはヒーターブロックに配置することができ、前記ヒーターブロックは、前記ノズルに直接接触又は近くに近接する。前記ノズルヒーターは、締結具を受けて、前記ノズルヒーターを前記ノズルに固定するように構成された締結穴を備えることもできる。

前記ノズルは、複数のノズルであることができ、前記ノズルヒーターは、前記複数のノズルを前記第３の所定の温度に維持することができる。

前記ノズルヒーターは電気ヒーターとすることができる。

前記第１の所定の温度及び前記第２の所定の温度は互に独立するようにできる。

本システムは、前記ノズルに直接接触するか、極端に近く近接して取り付けられる、独立制御式の、能動的に加熱される装置（ノズルヒーター）の直接取付け具を用いる。このようなシステムは、所望のノズル温度を維持して、前記接着剤を所望の吐出温度に維持することを確実にすることを補助し、したがって、ノズルを通る流れの制限、接着剤塗布パターンの劣化、及び潜在的なノズルの詰りを生じる可能性がある、接着材がバルブモジュール及び前記ノズルを通って流れる際の接着材の冷却を防止又は制限する。

本開示の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と併せて以下の記載から明らかとなるであろう。添付の図面において、同様の参照符号は同様の部分、部材、部品、ステップ及びプロセスを指す。

例示的な一実施形態による吐出システムの端部の斜視図である。 例示的な一実施形態による吐出システムの下面の平面図である。 例示的な一実施形態による吐出システムの頂面を示す斜視図である。 例示的な一実施形態による吐出システムの側面図である。 例示的な一実施形態による吐出システムの部分分解側面図である。 例示的な一実施形態によるノズルヒーターブロックの正面図である。 例示的な一実施形態によるノズルヒーターブロックの側面図である。

本開示は種々の形態の実施形態が可能であるが、本開示は、単なる例示とみなされ、また、本開示を記載又は図示されているいかなる特定の実施形態にも限定しないことが意図されることの了解の下、１つ又は複数の実施形態が図面に示されるとともに以下で記載される。

図を参照すると、流体吐出システムが全体として１０で示されている。図１は、吐出システム１０の斜視図を示している。図１を参照すると、吐出システム１０は、ノズル１２、第１の流体供給装置１４、ノズルヒーター１６、及び第２の流体供給装置１８を備える。一実施形態では、ノズル１２は複数積層プレート技術（ＬＰＴ：laminated plate technology）によるノズル１２である。ノズル１２は、単一のノズルとして形成するか、複数のノズルを含んでもよい。さらに、ノズル１２は、単一のセグメントに形成するか、複数のセグメントを含んでもよい。

ノズル１２は、第１の流体供給装置１４と流体連通して取り付けられる。第１の流体供給装置１４は、ポンプ（図示せず）から吐出システム１０に第１の流体を供給するように構成されている。第１の流体は、第１の流体供給装置１４及びノズル１２を通って吐出される。第１の流体は、接着剤又は熱可塑性樹脂等とすることができる。第１のヒーター２０（概略的に示す）が、第１の流体を第１の所定の温度に加熱するとともに維持する。第１のヒーター２０は、第１の流体供給装置１４内、又は第１の流体供給装置１４に隣接して配置することができる。一実施形態では、第１の流体供給装置１４は供給ブロックである。

ノズルヒーター１６は、ノズル１２に接触又は近くに近接して取り付けられている。一実施形態では、ノズルヒーター１６はノズル１２に直接接触する。ノズルヒーター１６は、直接的又は間接的に、ノズル１２又は吐出システム１０の他の隣接するコンポーネント、例えば第２の流体供給装置１８に固定されてもよい。

第２の流体供給装置１８は、ノズル１２及び第１の流体供給装置１４に隣接して配置される。第２の流体供給装置１８は第２の流体を吐出システム１０に供給するように構成されている。第２のヒーター２２（概略的に示す）が、第２の流体供給装置１８内、又は第２の流体供給装置１８に隣接して配置され、第２の流体を、第１の所定の温度とは独立した第２の所定の又は所望の温度に加熱することができる。第２の流体は、例えば、空気とすることができる。例示的な一実施形態では、第２の流体は、吐出温度よりも約華氏６０度だけ高い温度に加熱される。第２の流体供給装置１８は、加熱された第２の流体を供給して、第１の流体を流れやすくする。例示的な一実施形態では、第２の流体供給装置１８は空気ヒーター組立体であり、第２のヒーター２２は空気加熱器である。

図２は、一実施形態による吐出システム１０の下面の平面図である。図２を参照すると、ノズルヒーター１６は２つ以上のノズルヒーター１６を含んでもよく、各ノズルヒーター１６は、同様に形成するとともに、互に隣接して位置付けされてもよい。したがって、１つ又は複数のノズルヒーター１６を、ノズル又はノズル１２に隣接して取付け及び／又は位置付けすることができる。ノズルヒーター１６は、ノズル１２に接触又は近くに近接して配置されるヒーターブロック１６ａとして形成されるか、このヒーターブロック１６ａ内に配置されてもよい。一実施形態では、ヒーターブロック１６ａは、ノズル１２に直接接触する。ノズルヒーター１６は、ノズル１２に熱を供給して、ノズル１２を第３の所望の又は所定の温度に維持するように構成されている。一実施形態では、ノズルヒーター１６は、ノズル１２をノズルヒーター１６とほぼ同じ温度に維持する。

図３は、一実施形態による吐出システム１０の頂面の斜視図である。図３を参照すると、各ノズルヒーター１６は、その上に取り付けられる連結ブロック２４と、この連結ブロック２４から伸びるケーブル集成体２６とを備える。連結ブロック２４は、ケーブル集成体２６をそれぞれのノズルヒーター１６に通す機能を果たす。ケーブル集成体２６は、それぞれのノズルヒーター１６に電力を供給するように構成されている。

図４Ａ、４Ｂは、吐出システム１０の側面図、及び吐出システム１０の部分分解側面図をそれぞれ示している。図４Ａを参照すると、更なるケーブル集成体２６を、それぞれの第１の流体供給装置１４及び第２の流体供給装置１８に作動的に接続して、これらの第１の流体供給装置１４及び第２の流体供給装置１８に電力を供給することができる。一実施形態では、ケーブル集成体２６は、第１の流体供給装置１４の第１のヒーター２０と、第２の流体供給装置１８の第２のヒーター２２とのそれぞれに電力を供給する。

さらに、ノズルヒーター１６は１つ又は複数の加熱要素２８を備えることで、ノズルヒーター１６を所望の又は所定の温度に維持するようになっている。一実施形態では、加熱要素２８は電気加熱要素である。電力が、ケーブル集成体２６を介して加熱要素２８に供給される。加熱要素２８をノズルヒーター１６に配置することで、ノズルヒーター１６からノズル１２に直接熱が印加されるようにすることができる。

図４Ａ、４Ｂを更に参照すると、吐出システム１０は、抵抗温度検知器（「ＲＴＤ」）又は熱電対等の温度センサー３０を備えることができ、また、ノズルヒーター１６、連結ブロック２４、又は他の所望の位置に設置して、ノズルヒーター１６が維持される温度を監視及び制御することができる。コントローラー３２が温度センサー３０及び加熱要素２８に操作可能に接続され、ノズルヒーター１６の温度を監視及び制御し、ノズルヒーター１６を所望の又は所定の温度に維持する。すなわち、このコントローラーは温度センサー３０から受信する情報に基づいてノズルヒーター１６の温度を監視することができ、また、温度センサーから受信する情報に応答して加熱要素２８を制御することで、ノズルヒーター１６の温度を調整することができる。したがって、コントローラーは、ノズル１２の温度及び第３の所定の温度を維持することができる。

図５Ａ、５Ｂは、連結ボックス２４及びケーブル集成体２６を有するノズルヒーター１６の、分離している正面図及び側面図をそれぞれ示している。ノズルヒーター１６は、フライス加工等により、ノズル１２に設置されるか、ノズル１２に接することを可能にするように構成されてもよい。さらに、ノズル１２に面するノズルヒーター１６の面は、ネジ、ボルト、又はピン等の締結具を受ける締結穴３４を備え、図５Ａに示されるように、ノズルヒーター１６をノズル１２に固定することができる。したがって、一実施形態では、ノズルヒーター１６は、少なくとも１つの締結具により、連結ボックス２４及びケーブル集成体２６と一体に形成され、次いで吐出システム１０、例えばノズル１２に固定することができる。ノズルヒーター１６をノズル１２に固定する他の適切な締結具が構想されること、及び、上述した実施形態は、ノズルヒーター１６の締結穴に受けられる締結具に限定されないことが理解される。

稼働中は、コントローラーは、ノズルヒーター１６の加熱要素２８に供給される電力を制御する。したがって、ノズルヒーター１６の温度を所望の又は所定の温度に維持することができる。加熱要素２８は、ノズルヒーター１６に配置されることで、ノズル１２に直接熱を印加するようになっている。ノズルヒーター１６がノズル１２に近接しているため、ノズル１２は、ノズルヒーター１６とほぼ同じ温度に維持される。電気ヒーター以外の加熱形式が、直接ノズル１２を加熱するのに用いることができることが理解される。単一のノズルヒーター１６が、単一のノズル１２又は複数のノズル１２に熱を供給することができることも理解される。他の例示的な実施形態では、複数のノズルヒーター１６が、単一のノズル１２、又は代替的には、複数のノズル１２に熱を供給してもよい。

吐出システム１０の一実施形態では、ノズルヒーター１６を吐出温度（例えば、ポリウレタン接着剤では華氏２８５度）程度に維持し、ノズル１２を高温に維持して、接着剤が流体の状態のままであるとともに、硬化するか、別様に第１の流体の吐出の妨げとなることがないことを確実にするようになっている。他の適切な、所望の吐出温度が、当業者によって理解される。第２の流体供給装置１８を出る空気の温度が、所望の接着剤又は他の流体の吐出温度に応じて変化できることも理解される。第１の流体及び第２の流体は、吐出温度で、互に密接に接触してノズル１２から吐出される。

本ノズルヒーター１６は、接着剤又は他の流体の、第１の流体供給装置１４のバルブモジュール及びノズル１２を通って流れる際の冷却に関連する問題に対処する。そうでなければ、ノズル１２を通る第１の流体又は接着剤の流れが制限される場合があり、流体又は接着剤の塗布パターンが劣化する場合があり、また、潜在的に、ノズル１２が、特に吐出システム１０の不使用期間の後に、詰まる場合がある。本明細書に記載される本構成は、ＬＰＴノズル１２に直接接触又は近くに近接して取り付けられることで、ノズルヒーターブロック１６からノズル１２に熱を伝達することができ、これにより、ノズル１２における直接の制御された熱を提供するようになっている、独立して制御され、能動的に加熱されるノズルヒーター１６を設けることにより、これらの問題に対処する。

本ノズルヒーター１６はＬＰＴノズル１２に関連して記載され、また、いくつかの例では、接着剤の吐出に使用するように記載されているが、ノズルヒーター１６は、様々なノズルのタイプにおける使用、及び、様々な流体とともに使用するのに適合させることができることが、理解及び解釈される。

現時点で開示されている実施形態に対する様々な変形及び変更は、当業者には明らかであろうことも理解されるべきである。そのような変形及び変更は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、また、その意図する利点を減じることなく行うことができる。したがって、そのような変形及び変更は添付の特許請求の範囲によって包含されることを意図する。

１０ 吐出システム
１２ ノズル
１４ 第１の流体供給装置
１６ ノズルヒーターブロック
１６ 本ノズルヒーター
１６ ノズルヒーター
１６ａ ヒーターブロック
１８ 第２の流体供給装置
２０ 第１のヒーター
２２ 第２のヒーター
２４ 連結ブロック
２６ ケーブル集成体
２８ 加熱要素
３０ 温度センサー
３２ コントローラー
３４ 締結穴

Claims (10)

1. 第１の流体を供給する第１の流体供給装置と、
   第２の流体を供給する第２の流体供給装置と、
   前記第１の流体を第１の所定の温度に加熱する第１のヒーターと、
   前記第２の流体を第２の所定の温度に加熱する第２のヒーターと、
   前記第１の流体及び前記第２の流体を該流体吐出システムから吐出するノズルであって、該ノズルは、前記第１の流体と前記第２の流体とを互に密接に接触した状態で吐出し、前記第１の流体及び前記第２の流体は所定の吐出温度で吐出されるようにしたノズルと、
   前記ノズルにおいて外方に面した表面に接触させて該ノズルの外部に配置され、該ノズルを直接加熱して、該ノズルを前記第１の所定の温度及び前記第２の所定の温度とは独立した第３の所定の温度に維持する、ノズルヒーターとを具備し、
   前記第１の流体供給装置は前記第２の流体供給装置に接触し、かつ、前記ノズルには接触しないように配置されており、
   前記第２の供給装置が前記ノズルに接触するように配置されている流体吐出システム。
2. 前記第２のヒーターは空気加熱器であり、前記第２の流体は空気である請求項１に記載の流体吐出システム。
3. 前記ノズルヒーターの温度を検知する少なくとも１つの温度センサーを備える請求項１に記載の流体吐出システム。
4. コントローラーを備えており、前記温度センサーは該コントローラーに信号を送って、前記第３の所定の温度を制御するようになっている請求項３に記載の流体吐出システム。
5. 前記ノズルヒーターはヒーターブロックに配置され、該ヒーターブロックは前記ノズルに直接接触するか、近くに近接する請求項１に記載の流体吐出システム。
6. 前記コントローラーは、前記第３の所定の温度を概ね前記吐出温度に維持する請求項１に記載の流体吐出システム。
7. 複数のノズルを備えており、前記ノズルヒーターは該複数のノズルを前記第３の所定の温度に維持する請求項１に記載の流体吐出システム。
8. 前記ノズルヒーターは電気ヒーターである請求項１に記載の流体吐出システム。
9. 前記第１の所定の温度及び前記第２の所定の温度は、互に独立している請求項１に記載の流体吐出システム。
10. 前記ノズルヒーターは、締結具を受けて前記ノズルヒーターを前記ノズルに固定するための締結穴を備えている請求項１に記載の流体吐出システム。

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