JP7273456B2

JP7273456B2 - 逆止弁、吐出装置および塗布装置

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Publication number: JP7273456B2
Application number: JP2017159847A
Authority: JP
Inventors: 豪士井部
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2037-08-23
Also published as: JP2019039454A

Description

本発明は、粘性流体を一方向に流す逆止弁、逆止弁を有する吐出装置および塗布装置に関する。

従来、粘性流体を基材へ塗布する塗布装置は、粘性流体供給装置と、粘性流体供給装置から供給される粘性流体を基材へ吐出する吐出装置と、吐出装置から粘性流体供給装置へ粘性流体が逆流することを防止する逆止弁９０を有する（特許文献１）。図６は、従来の逆止弁９０の断面図である。逆止弁９０は、本体９１、ばね９２、受け部材９３、ボール弁９４、押さえ部材９５、およびＯリング９６、９７を有する。本体９１は、粘性流体を通す流路９１ａと、流路９１ａに連通する室９１ｂが形成されている。ばね９２は、本体９１の室９１ｂに収納されている。受け部材９３は、室９１ｂに収納され、ばね９２を受けるばね受け部９３ａと、ボール弁９４を受けるボール弁受け部９３ｂが形成されている。ボール弁受け部９３ｂには、複数の流路９３ｃが設けられている。押さえ部材９５は、粘性流体を通す流路９５ａと、ボール弁９４を受ける弁座９５ｂが形成されている。押さえ部材９５の外周には、雄ねじ９５ｃが形成されている。本体９１の室９１ｂには、雌ねじ９１ｃが形成されている。雄ねじ９５ｃが雌ねじ９１ｃに螺合されて、押さえ部材９５は、本体９１に固定される。本体９１の室９１ｂと押さえ部材９５の間には、Ｏリング９６および９７が設けられている。Ｏリング９６および９７は、本体９１の室９１ｂと押さえ部材９５の間から粘性流体が漏れ出ることを防止する。

図６（ａ）は、逆止弁９０が閉じている状態を示す断面図である。押さえ部材９５の流路９５ａは、粘性流体供給装置から供給される粘性流体を受け入れる。本体９１の流路９１ａは、吐出装置に連通している。吐出装置の内部の粘性流体の圧力が高くなると、流路９１ａ内の粘性流体の圧力およびばね９２の圧縮力によりボール弁９４が弁座９５ｂに当接して流路９５ａをふさぐ。よって、吐出装置から粘性流体供給装置への粘性流体の逆流が防止される。

図６（ｂ）は、逆止弁９０が開いている状態を示す断面図である。粘性流体供給装置から流路９５ａへ供給される粘性流体の圧力により、ボール弁９４は、ばね９２の付勢力に抗して下方へ移動して弁座９５ｂから離れ、流路９５ａが開かれる。粘性流体は、流路９５ａからボール弁受け部９３ｂの複数の流路９３ｃを通り、ばね９２を通り、流路９１ａを通って吐出装置へ供給される。

特開平８－２０６５６８号公報

しかし、従来の逆止弁９０は、多数の部品からなるので粘性流体を通すための流路の形状が複雑であるとともに、多数の部品を配置するための空間が必要であるため、小型化が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、簡単な構造で小型化が容易な逆止弁を提供する。

前述した課題を解決する為に、本発明の一実施例による粘性流体を一方向に流す逆止弁は、
前記粘性流体を流す流路が形成された本体と、
前記流路を一次側流路と二次側流路に分割するように前記流路に配置され、前記一次側流路と前記二次側流路を連通する複数の穴が形成された支持部材と、
前記支持部材の前記二次側流路の側に配置され、弾性変形可能な封止部材と、
前記一方向に略垂直な平面内で前記封止部材の中心またはその近傍で前記封止部材を前記支持部材に接合する接合部材と、
を備え、
前記封止部材は、前記一次側流路の前記粘性流体の圧力が前記二次側流路の前記粘性流体の圧力より所定の圧力以上である場合、前記一次側流路の前記粘性流体の前記圧力により変形して、前記一次側流路から前記複数の穴を通して前記二次側流路へ前記粘性流体を流し、前記一次側流路の前記粘性流体の圧力が前記二次側流路の前記粘性流体の前記圧力より前記所定の圧力以上でない場合、前記二次側流路の前記粘性流体の前記圧力により前記支持部材に密着して前記粘性流体が前記二次側流路から前記複数の穴を通して前記一次側流路へ流れることを防止し、
前記一次側流路は、粘性流体供給装置から前記粘性流体を受け入れるように構成されており、
前記二次側流路は、前記粘性流体を吐出装置へ送るように構成されており、
前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されたときに、前記吐出装置内の圧力が低下し、
前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されていないとき、前記吐出装置内の圧力が上昇し、
前記封止部材は、前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されることに応答して前記吐出装置内の圧力が低下したときに、前記一次側流路から前記複数の穴を通して前記二次側流路へ前記粘性流体を流すように変形するように構成されており、
前記逆止弁は、前記粘性流体が前記粘性流体供給装置へ逆流することを防止するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造で小型化が容易な逆止弁を提供することができる。

本実施例の逆止弁の断面図。本実施例の逆止弁の底面図。本実施例の逆止弁の斜視断面図。塗布装置を示す図。塗布装置のブロック図。従来の逆止弁の断面図。

以下、本発明を、好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（逆止弁）
以下、図１、図２および図３を参照して、本実施例の逆止弁１を説明する。逆止弁１は、粘性流体を一方向（以下、流れ方向という）Ｘに流し、粘性流体が一方向と反対の逆方向に流れることを阻止する。図１は、一例として、粘性流体の流れ方向Ｘが重力に逆らって下から上へ向かう方向である場合を示しているが、流れ方向Ｘは、重力方向に上から下へ向かう方向であってもよいし、又は、横方向に左から右へあるいは右から左へ向かう方向であってもよい。図１は、本実施例の逆止弁１の断面図である。図２は、本実施例の逆止弁１の底面図である。図３は、本実施例の逆止弁１の斜視断面図である。逆止弁１は、本体２、支持部材３、封止部材４および接合部材５とからなる。本体（ブロック部材）２は、本体２を貫通する流路６が形成されている。粘性流体を通す流路６の断面形状は、円形である。しかし、流路６の断面形状は、任意の形状にしてもよい。流路６には、段差部９が形成されている。支持部材３は、段差部９に当接して配置されている。流路６は、支持部材３により一次側流路７と二次側流路８に分割されている。

支持部材３は、円盤形状である。本実施例において、支持部材３の外周形状は、流路６の内周形状と互いに相補的である。しかし、流路６の断面形状と支持部材３の形状は、円形に限らず任意の形状にすることができる。支持部材３は、複数の穴３ａが形成されている。複数の穴３ａは、一次側流路７と二次側流路８とを連通する。支持部材３は、金属板にパンチングプレスの金型で複数の穴３ａを開けたパンチングメタルである。支持部材３は、本体２に溶接されている。本実施例においては、段差部９と溶接により支持部材３は、本体２に固定されている。しかし、本体２と支持部材３との固定手段は、段差部９と溶接に限らず、溶接のみであってもよい。または、本体２の両側から切削により一次側流路７と二次側流路８を形成し、一次側流路７と二次側流路８の間に薄肉の支持部材３を本体２と一体に形成してもよい。封止部材４が接触する支持部材３の一面は、平面３ｂである。支持部材３の平面３ｂは、粘性流体の流れ方向Ｘに対して略垂直に設けられている。複数の穴３ａの軸線は、流れ方向Ｘにほぼ平行である。支持部材３は、支持部材３の中心またはその近傍に接合部材５を通す穴３ｃが形成されている。

封止部材４は、支持部材３の二次側流路８の側で支持部材３の平面３ｂに接触して配置されている。封止部材４は、弾性変形可能である。封止部材４は、二次側流路８の断面形状に合わせて円盤形状である。しかし、封止部材４の形状は、支持部材３の複数の穴３ａを閉じることができれば、任意の形状にすることができる。封止部材４は、流れ方向Ｘに垂直な平面内で封止部材４の中心またはその近傍で、接合部材５により支持部材３に固定されている。本実施例において、接合部材５は、ピンである。しかし、接合部材５は、ブラインドリベット、又はボルト及びナットであってもよい。あるいは、封止部材４と支持部材３は、それらの中心またはその近傍で溶接により接合されていてもよい。本実施例において、封止部材４は、一つの接合部材５により一つの接合部で支持部材３に接合されている。しかし、複数の接合部材により複数の接合部で封止部材４を支持部材３に接合してもよい。その場合、複数の接合部を封止部材４の中心部に配置するとよい。封止部材４は、封止部材４の面４ａの全体が支持部材３の平面３ｂに接触して支持部材３の複数の穴３ａを閉じる閉状態（第一状態）と、封止部材４の中心を除き面４ａが平面３ｂから離れ支持部材３の複数の穴３ａを開く開状態（第二状態）とを取ることができるように変形可能な弾性部材からなる。封止部材４は、例えば、ゴムシート又は耐熱樹脂シートである。封止部材４は、耐熱性材料で形成されているとよいが、必ずしも耐熱性材料で形成されていなくてもよい。

支持部材３に形成されている複数の穴３ａは、多数の細孔である。封止部材４と支持部材３との間の密閉性をよくするために、穴３ａの直径は、圧力損失が問題とならない限りできるだけ小さくしている。穴３ａの直径が大きいと、封止部材４が撓むおそれがある。封止部材４が撓むと密閉性が低下するので、穴３ａの直径はできるだけ小さくしている。

図１（ａ）、図２（ａ）及び図３（ａ）は、封止部材４の面４ａの全体が支持部材３の平面３ｂに接触して支持部材３の複数の穴３ａを閉じる閉状態（第一状態）を示す図である。図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、封止部材４の中心を除き面４ａが平面３ｂから離れ支持部材３の複数の穴３ａを開く開状態（第二状態）を示す図である。一次側流路７の粘性流体の圧力が二次側流路８の粘性流体の圧力より所定の圧力以上である場合、一次側流路７の粘性流体の圧力により封止部材４が変形し、粘性流体は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示す流れ方向Ｘに、一次側流路７から複数の穴３ａを通って二次側流路８へ流れる。一方、一次側流路７の粘性流体の圧力が二次側流路８の粘性流体の圧力より所定の圧力以上でない場合、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように封止部材４が二次側流路８の粘性流体の圧力により支持部材３の平面３ｂに密着して支持部材３の複数の穴３ａを閉じるので、粘性流体は、二次側流路８から一次側流路７へ流れることはない。所定の圧力は、流路６の断面積に対する複数の穴３ａの断面積の総和の比率、封止部材４の曲げ剛性、粘性流体の粘度などにより変化する。

（塗布装置）
以下、図４および図５を参照して、本実施例の逆止弁１が設けられた塗布装置１０を説明する。図４は、塗布装置１０を示す図である。図５は、塗布装置１０のブロック図である。塗布装置１０は、粘性流体としてのホットメルト接着剤を基材へ塗布してもよいし、粘性流体としてのチョコレートをアイスクリームコーンの内面へ塗布してもよい。塗布装置１０は、粘性流体供給装置（メルター）１１、吐出装置（ガン、吐出ヘッド、ノズル、ディスペンサ）１２、粘性流体供給装置１１から吐出装置１２へ粘性流体を移送するホース１３、及び吐出装置１２から粘性流体供給装置１１へ粘性流体が逆流することを防止する逆止弁１を備えている。

粘性流体供給装置１１は、材料を収容するホッパー（材料収容部）２６と、ホッパー２６内の材料を溶融して粘性流体にする加熱器２７と、粘性流体を吐出装置１２へ圧送するポンプ１９と、ポンプ１９を駆動するモータ２０を備える。吐出装置１２は、粘性流体を吐出するノズル３１と、粘性流体を受け入れる室３２と、ノズル３１を開いたり閉じたりする弁棒３３と、弁棒３３をノズル３１が閉じた閉位置へ付勢するばね３４とを備える。弁棒３３は、ノズル３１から粘性流体を吐出するためにノズル３１を開く開位置とノズル３１からの粘性流体の吐出を止めるためにノズル３１を閉じる閉位置とに移動可能である。弁棒３３は、ばね３４の付勢力により閉位置へ移動され、エアーの圧力によりばね３４の付勢力に抗して開位置へ移動される。

逆止弁１は、吐出装置１２に取り付けられている。逆止弁１は、室３２とホース１３の間に配置されている。逆止弁１の一次側流路７は、ホース１３へ連通している。逆止弁１の二次側流路８は、室３２へ連通している。本実施例において、逆止弁１は、ホース１３を介してポンプ１９に接続されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、ホース１３の代わりにブロックを介してポンプ１９に接続されていてもよい。あるいは、逆止弁１は、ポンプ１９の出口に直接接続されていてもよい。

（逆止弁の動作）
弁棒３３が開位置へ移動されると、室３２内の粘性流体は、ノズル３１から吐出される。室３２内の粘性流体の圧力が低下すると、逆止弁１の封止部材４は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、室３２の側へ向かってほぼ半球状に湾曲する。封止部材４の中心またはその近傍は、接合部材５により支持部材３に固定されているので、封止部材４の外周端部が支持部材３から離れ室３２の側へ向かって移動するように封止部材４が変形する。封止部材４の外周端部が支持部材３から離れることにより、支持部材３の複数の穴３ａが開き、複数の穴３ａを通して粘性流体が一次側流路７から二次側流路８へ流れる。これによって、ポンプ１９によりホース１３を介して供給される粘性流体は、逆止弁１を通って室３２へ供給される。なお、本実施例において、封止部材４は、ほぼ半球状に湾曲するが、封止部材４の湾曲形状は、半球状に限定されるものではない。封止部材４は、粘性流体の材料、粘度、流量、流速などに従って様々な形状に変形する。例えば、封止部材４は、皿形状、流線形状または波打った形状に湾曲してもよい。

弁棒３３が閉位置へ移動されると、ノズル３１が閉じられ室３２内の粘性流体の圧力が上昇する。逆止弁１の封止部材４は、室３２内の粘性流体の圧力および弾性部材である封止部材４の復元力により、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、支持部材３の平面３ｂを密閉する。支持部材３の複数の穴３ａは、封止部材４により閉じられるので、室３２からホース１３へ粘性流体が逆流することが防止される。

本実施例の逆止弁１は、支持部材３及び封止部材４が粘性流体の流れ方向Ｘに対して略垂直に配置されている。支持部材３に設けられた複数の穴３ａは、一次側流路７と二次側流路８の圧力差に従って湾曲したり平らになったりする封止部材４により開かれたり閉じられたりする。逆止弁１は、ポンプ１９から吐出装置１２への一方向への粘性流体の流れを許容し、吐出装置１２からポンプ１９への反対方向への粘性流体の流れを阻止する。本実施例の逆止弁１は、既存の流路のわずかな空間に配置されることができる。逆止弁１を設けるために、既存の構造に新たな追加の空間を設ける必要性を抑制することができる。

本実施例によれば、簡単な構造で小型化が容易な逆止弁１を提供することができる。

本実施例の逆止弁１は、塗布装置１０に限らず、溶融樹脂、ホットメルト、接着剤、食品などの様々な粘性流体を取り扱う様々な装置において粘性流体の逆流を防止するために使用される。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その特徴事項から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。

１・・・逆止弁
２・・・本体
３・・・支持部材
３ａ・・・複数の穴
４・・・封止部材
５・・・接合部材
６・・・流路
７・・・一次側流路
８・・・二次側流路

Claims

粘性流体を一方向に流す逆止弁であって、
前記粘性流体を流す流路が形成された本体と、
前記流路を一次側流路と二次側流路に分割するように前記流路に配置され、前記一次側流路と前記二次側流路を連通する複数の穴が形成された支持部材と、
前記支持部材の前記二次側流路の側に配置され、弾性変形可能な封止部材と、
前記一方向に略垂直な平面内で前記封止部材の中心またはその近傍で前記封止部材を前記支持部材に接合する接合部材と、
を備え、
前記封止部材は、前記一次側流路の前記粘性流体の圧力が前記二次側流路の前記粘性流体の圧力より所定の圧力以上である場合、前記一次側流路の前記粘性流体の前記圧力により変形して、前記一次側流路から前記複数の穴を通して前記二次側流路へ前記粘性流体を流し、前記一次側流路の前記粘性流体の圧力が前記二次側流路の前記粘性流体の前記圧力より前記所定の圧力以上でない場合、前記二次側流路の前記粘性流体の前記圧力により前記支持部材に密着して前記粘性流体が前記二次側流路から前記複数の穴を通して前記一次側流路へ流れることを防止し、
前記一次側流路は、粘性流体供給装置から前記粘性流体を受け入れるように構成されており、
前記二次側流路は、前記粘性流体を吐出装置へ送るように構成されており、
前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されたときに、前記吐出装置内の圧力が低下し、
前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されていないとき、前記吐出装置内の圧力が上昇し、
前記封止部材は、前記吐出装置が前記粘性流体を吐出するように操作されることに応答して前記吐出装置内の圧力が低下したときに、前記一次側流路から前記複数の穴を通して前記二次側流路へ前記粘性流体を流すように変形するように構成されており、
前記逆止弁は、前記粘性流体が前記粘性流体供給装置へ逆流することを防止するように構成されていることを特徴とする逆止弁。
前記支持部材を前記本体に固定する固定手段を備え、前記固定手段は、前記本体に配置された段差部を備え、前記段差部は、前記流路内に前記支持部材を支持するように構成されており、
前記吐出装置は、ノズルを開閉して前記粘性流体を吐出する弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
前記支持部材は、前記本体と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
前記複数の穴の軸線は、前記一方向に平行であり、前記吐出装置は、前記粘性流体を基材へ塗布するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の逆止弁。
前記封止部材が密着する前記支持部材の面は、平面であり、前記逆止弁は、前記粘性流体が前記粘性流体供給装置へ逆流することを防止するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の逆止弁。
前記支持部材の前記平面は、前記一方向に略垂直に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の逆止弁。
前記封止部材は、円盤形状であり、前記吐出装置は、室を備え、前記逆止弁は、前記室に連通していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の逆止弁。
前記封止部材は、前記接合部材により一つの接合部で前記支持部材に接合されており、前記粘性流体は、ホットメルト接着剤又は食品であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の逆止弁。
前記封止部材は、前記一次側流路の前記粘性流体の前記圧力が前記二次側流路の前記粘性流体の前記圧力より前記所定の圧力以上である場合、前記一次側流路の前記粘性流体の前記圧力により、前記封止部材の外周端部が前記支持部材から離れるようにほぼ半球状に湾曲することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の逆止弁。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の逆止弁を備え、
前記逆止弁を通して供給される粘性流体を基材へ吐出することを特徴とする吐出装置。
粘性流体を供給する粘性流体供給装置と、
前記粘性流体を前記粘性流体供給装置から受け取り前記粘性流体を基材へ吐出する吐出装置であって、ノズルを開閉して前記粘性流体を吐出する弁を備える吐出装置と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の逆止弁と、
を備え，
前記粘性流体供給装置は、材料収容部で構成されるホッパーと、前記ホッパー内の材料を溶融して前記粘性流体にする加熱器と、前記粘性流体を前記逆止弁に通して前記吐出装置へ圧送するポンプと、を備え、
前記逆止弁は、前記吐出装置又は前記ポンプのいずれかに取り付けられていることを特徴とする塗布装置。
前記粘性流体供給装置と前記吐出装置は、前記粘性流体供給装置から前記吐出装置へ前記粘性流体を移送するホースまたはブロックにより接続されており、
前記弁は、弁棒からなることを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
ホースを更に備え、
前記逆止弁は、前記吐出装置に取り付けられており、
前記粘性流体供給装置と前記吐出装置は、前記粘性流体供給装置から前記吐出装置へ前記粘性流体を移送する前記ホースにより接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
前記粘性流体供給装置は、前記粘性流体を前記吐出装置へ圧送するポンプを備え、
前記逆止弁は、前記ポンプに取り付けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の塗布装置。