KR102023522B1 - 액체 재료 토출 기구 및 액체 재료 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로드(30)를 왕복 동작시키는 구동부(28)와, 로드(30)가 축통되는 액실(44) 및 노즐(48)과 연통되는 밸브 시트(45)를 가지는 토출부(29)를 구비하고, 밸브 시트(45)와 로드(30) 선단을 이격시킴으로써 노즐(48)로부터 고체 입자 혼합 액체를 토출시키는 토출 기구(3)에 있어서, 토출부(29)가, 고체 입자 혼합 액체를 액실(44)에 유입시키는 유입로(52)와, 액실(44) 내의 고체 입자 혼합 액체를 유출시키는 유출로(53)를 가지고, 유입로(52) 및 유출로(53)가 V자형으로 접속되고, 액실(44)이 V자형의 골부에 배치되고, 밸브 시트(45)가 V자형의 하단에 배치되는 것이다. 상기 구성에 의해, 토출부 내의 순환로에 있어서, 고체 입자의 침강, 퇴적을 방지할 수 있다.

Description

액체 재료 토출 기구 및 액체 재료 토출 장치{LIQUID MATERIAL DISCHARGE MECHANISM AND LIQUID MATERIAL DISCHARGE DEVICE}

고체 입자를 혼합한 액체를 균일하게 혼합한 상태로 유지하기 위한 구조를 구비하는 토출(吐出) 기구(機構) 및 액체 재료 토출 장치에 관한 것이다.

각종 액체 재료를 소정량씩 가려내는 장치로서, 액체 재료를 저류(貯留)하는 용기를 가지고, 이 용기와 접속되는 노즐로부터 기체 압력 또는 기계적 압력의 작용에 의해 소정량씩 토출을 행하는 「디스펜서」라는 장치가 알려져 있다.

디스펜서로 토출을 행하는 다양한 종류의 액체 재료 중에서도, 특히, 액체보다 비중이 큰 고체 입자를 혼합한 액체를 토출하도록 한 경우, 시간이 경과함에 따라 고체 입자가 용기의 바닥부에 침강하거나, 노즐 포트 부근에 응집되거나 하는 것이 발생한다. 이것을 방지하기 위해서는, 고체 입자가 액체 내에 균일하게 혼합된 상태를 유지하도록 교반을 행할 필요가 있다.

교반은, 용기에 교반 장치를 설치하여 행하는 것이 일반적이다. 그러나, 용기나 그 바로 가까이에 노즐을 가지는 토출 기구를 설치하지 않고, 용기와 토출 기구가 이격되어 있는 경우, 용기와 토출 기구를 연결하는 배관의 도중에 고체 입자의 침강 등이 발생하여 버려, 용기에서의 교반으로는 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 많다. 그래서, 채용되는 다른 교반 방법 중 하나로서, 용기와 토출 기구와의 사이에 순환로를 형성하고, 이 순환로 내에서 액체를 항상 유동(流動)하게 하는 방법이 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 액상체(液狀體)를 저류하는 용기와, 그 용기 내의 액상체를 교반하는 수단과, 용기 내의 액상체를 상시 순환시키기 위한 루프 배관과, 그 루프 배관 내에 설치되고, 액상체를 압송(壓送)하기 위한 펌프와, 토출구(吐出口)를 가지는 노즐과, 루프 배관과 노즐과의 연통을 개폐하는 밸브를 구비하는 순환식 액상체 토출 장치로서, 밸브는, 루프 배관의 일부를 이루는 대략 수평으로 연장된 대략 직선의 유로(流路)를 가지는 동시에, 유로의 아래쪽의 내벽면에 형성된 밸브 시트(valve seat)로서, 밸브 시트 부근이 그 주변의 유로의 내벽면보다 아래쪽에 위치하지 않고, 유로의 내벽면의 최하단보다 높은 레벨에 있는 밸브 시트를 가지고, 또한 유로와 노즐과의 연통을 개폐하고, 그 선단이 유로를 가로질러 밸브 시트에 접촉하도록 형성된 리프트 밸브를 가지는 것을 특징으로 하는 순환식 액상체 토출 장치가 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 잉크가 토출되는 노즐공과, 노즐공에 가압된 잉크를 공급하는 잉크실과, 잉크실 내에 설치되어 있어, 노즐공을 개폐하는 니들 밸브와, 니들 밸브를 구동하는 구동 기구와, 구동 기구를 수용하는 구동 기구 수용 공간과, 잉크실과 구동 기구 수용 공간을 격리하는 탄성체 격막을 구비하고, 잉크실 내의 잉크에 가해지는 압력과 같은 정도의 압력이 구동 기구 수용 공간 내의 기체(氣體) 또는 액체에 가해지도록 구성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐에 있어서, 가압된 잉크 탱크가 순환로를 통하여 잉크실과 연결되고, 펌프에 의해 잉크를 순환시키는 것이 개시되어 있다.

일본 특허 제4377153호 공보 일본 특허 제4123897호 공보

특허 문헌 2의 장치에서는, 잉크실의 바닥면이 잉크 입출력 통로보다 낮은 위치에 있으므로, 잉크 성분(고체 입자)이 침강, 퇴적되기 쉽다. 그리고, 이들 침강, 퇴적된 고체 입자가 노즐공에 달하면, 노즐공의 막힘이나 농도의 불균일, 니들 밸브나 노즐공의 손상을 일으킨다는 문제가 있다.

이 점, 특허 문헌 1의 장치에서는, 밸브 시트가 유로 최하단보다 높은 레벨에 있으므로, 밸브 시트의 부분에 대한 침강, 퇴적에는 일정한 효과가 인정된다. 그러나, 밸브 시트보다 낮은 위치에 있는 부분에 고체 입자의 침강, 퇴적이 생겨, 침강, 퇴적된 고체 입자가 박리(剝離) 내지 흩날려 밸브 시트의 부분에 도달하는 것을 생각할 수 있다. 고체 입자의 침강, 퇴적은, 밸브 시트 부분을 급준하게 융기시킨 경우에 따라 현저해진다.

또한, 노즐과 연통되는 액실(液室)(공간)에 대략 수평인 유입관(流入管) 및 유출관(流出管)을 접속하여 액체를 순환시키는 구성에 있어서는, 유입관 및 유출관을 접속하기 위한 고정구(너트 등)가 토출 작업에 간섭하는 경우가 있다. 즉, 토출구와 액실과의 거리가 가까운 경우에는, 상기한 고정구(너트 등)가 토출구보다 낮은 위치 또는 토출구와 동등한 높이에 위치하게 되고, 예를 들면, 기판 상의 탑재 소자에 충돌하는 문제가 생기는 경우가 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결할 수 있는 액체 재료 토출 기구 및 액체 재료 토출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 로드(rod)를 왕복 동작시키는 구동부와, 로드가 축통(軸通)되는 액실 및 노즐과 연통되는 밸브 시트를 가지는 토출부(吐出部)를 구비하고, 밸브 시트와 로드 선단을 이격시킴으로써 노즐로부터 고체 입자 혼합 액체를 토출시키는 토출 기구로서, 토출부가, 고체 입자 혼합 액체를 액실에 유입시키는 유입로와, 액실 내의 고체 입자 혼합 액체를 유출시키는 유출로를 가지고, 유입로 및 유출로가 V자형으로 접속되고,

액실이 V자형의 골부(valley section)에 배치되고, 밸브 시트가 V자형의 하단에 배치되는 것을 특징으로 하는 토출 기구이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 액실의 중심축과 유입로의 중심축이 이루는 각과 액실의 중심축과 유출로의 중심축이 이루는 각이 같은 각도인 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제1 발명에 있어서, 액실의 중심축과 유입로의 중심축이 이루는 각과 비교하여, 액실의 중심축과 유출로의 중심축이 이루는 각이 큰 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 제3 발명에 있어서, 유출로와 밸브 시트가, 실질적으로 단차(段差)가 없이 접속되는 것을 특징으로 한다.

제5 발명은, 제1 발명에 있어서, 액실의 중심축과 유입로의 중심축이 이루는 각과 비교하여, 액실의 중심축과 유출로의 중심축이 이루는 각이 작은 것을 특징으로 한다.

제6 발명은, 제5 발명에 있어서, 유입로과 밸브 시트가, 실질적으로 단차가 없이 접속되는 것을 특징으로 한다.

제7 발명은, 제1 내지 6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 유입로의 중심축과 유출로의 중심축이 직선형으로 접속되는 것을 특징으로 한다.

제8 발명은, 제1 내지 6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 유입로의 중심축과 유출로의 중심축이 각도를 두고 접속되는 것을 특징으로 한다.

제9 발명은, 제1 내지 8 발명 중 어느 하나의 발명에 관한 토출 기구와, 고체 입자 혼합 액체를 저류하는 용기와, 고체 입자 혼합 액체를 압송하는 펌프와, 상기 토출 기구, 용기 및 펌프를 접속하여 순환로를 형성하는 액체 배관을 구비하는 액체 재료 토출 장치이다.

제10 발명은, 제9 발명에 있어서, 상기 토출 기구의 유입로와 상기 펌프가 복수의 레귤레이터를 통하여 접속되고, 상기 토출 기구의 유출로와 상기 용기가 레귤레이터를 통하여 접속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 토출부 내 순환로에서의 고체 입자의 침강, 퇴적의 문제를 해소할 수 있는 토출 기구 및 토출 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 유입관 및 유출관을 접속하기 위한 고정구(너트 등)가 토출 작업에 간섭하는 문제를 해소할 수 있다.

도 1은 실시형태의 순환 기구를 구비하는 토출 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 실시형태에서 사용되는 토출 기구를 설명하는 단면도(斷面圖)이다.
도 3은 실시형태의 순환 기구를 구비하는 토출 장치의 조작을 설명하는 플로우차트이다.
도 4는 토출부 내 순환로의 제1 변형예를 설명하는 단면도이다. 여기서, (a)는 액실의 중심축과 유입로의 중심축이 이루는 각보다 액실의 중심축과 유출로의 중심축이 이루는 각 쪽이 큰 경우, (b)는, 액실의 중심축과 유입로의 중심축이 이루는 각보다 액실의 중심축과 유출로의 중심축이 이루는 각 쪽이 작은 경우를 나타낸다.
도 5는 토출부 내 순환로의 제2 변형예를 설명하는 단면도이다. 여기서, (a)는 유입로와 유출로가 이루는 각이 180°인 경우, (b)는 유입로와 유출로가 이루는 각이 둔각(鈍角)인 경우, (c)는 유입로와 유출로가 이루는 각이 직각인 경우, (d)는 유입로와 유출로가 이루는 각이 예각(銳角)인 경우를 나타낸다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

그리고, 이후의 설명 중에서 사용하는 「액체 재료」는, 특별히 한정되지 않는 한, 고체 입자가 혼합된 상태의 액체 재료로 한다.

[순환 기구]

도 1은, 본 실시형태의 순환 기구를 구비하는 토출 장치를 설명하는 블록도를 나타낸다.

본 실시형태의 순환 기구(2)를 구비하는 토출 장치(1)는, 액체 재료(5)를 저류하는 용기(4)와, 액체 재료(5)를 정량적으로 토출하는 토출 기구(3)와, 액체 재료(5)를 압송하기 위한 펌프(8)로 주로 구성되어 있다. 그리고, 이들 기기(機器)의 사이는 액체 배관(6)에 의해 접속되고, 액체 재료(5)를 순환할 수 있도록 순환로를 형성한다.

용기(4)는, 순환로에 내장되므로, 유입구(26)와 유출구(27)를 별개로 가지고 있다. 유출구(27)의 앞에는, 2방향 밸브(7)가 접속되고, 연통과 폐쇄의 전환을 행한다. 용기(4)에는, 액체 재료(5)를 교반하는 교반기를 설치해도 된다.

본 실시형태의 토출 기구(3)는, 밸브체(30)를 구동하여 노즐(48)의 연통공(46)을 개폐함으로써 액체 재료(5)의 토출을 행하는 니들 밸브형의 토출 기구를 사용하고 있다. 토출 기구(3)에는, 밸브체(30)를 구동시키기 위한 작동 기체가, 압축 기체원(氣體源)(18)로부터 제5 레귤레이터(21)에 의해 압력이 조정된 후에 공급되고 있다. 또한, 동작을 제어하기 위해 제어 장치(16)와 제어 배선(17)에 의해 접속되어 있다. 그리고, 액체 재료(5)를 순환시키기 위해, 유입로(52)와 유출로(53)를 별개로 가지고, 내부에서 노즐(48)과 연통되는 유로를 형성하고 있다. 토출 기구(3)의 보다 상세한 설명은 후술한다.

본 실시형태의 펌프(8)는, 다이어프램 펌프를 사용하고 있다. 다이어프램 펌프는, 작동 기체를 공급함으로써 작동하고, 작동 기체의 압력을 조정함으로써 압송하는 액체 재료(5)의 압력을 조정할 수 있다. 그러므로, 공급 및 정지나, 압력 조정을 가능하게 행할 수 있는 제어 장치(16)를 통하여 작동 기체의 공급을 행한다. 작동 기체의 원로 되는 압축 기체원(18)은 제6 레귤레이터(22)를 통하여 제어 장치에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 다이어프램 펌프를 사용하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스크루 펌프, 기어 펌프, 플런저(plunger) 펌프 등의[용적식(容積式)] 펌프를 사용할 수 있다.

펌프(8)와 토출 기구(3)와의 사이에는, 레귤레이터가 2개(11, 12) 설치되어 있다. 이들 중, 제1 레귤레이터(11)는, 밸브의 개도(開度)를 조정함으로써 압력을 조정하는 통상의 감압 밸브이지만, 제2 레귤레이터(12)는, 외부보다 작동 기체를 내부 유로에 면하는 다이어프램에 작용시켜, 내부 유로의 개도를 조정함으로써 압력을 조정하는 레귤레이터이다. 그러므로, 작동 기체의 원(元)으로 되는 압축 기체원(18)이 제4 레귤레이터(20)를 통하여 제2 레귤레이터(12)에 접속되어 있다. 따라서, 제4 레귤레이터(20)의 압력을 조정함으로써, 제2 레귤레이터(12)의 압력을 조정할 수 있다. 그리고, 토출 기구(3)에 유입되는 액체 재료(5)의 압력(이른바 토출압)의 조정은, 제2 레귤레이터(12)를 조정함으로써 행한다. 조정 후의 액체 재료(5)의 압력을 확인하기 위해서는, 제2 레귤레이터(12)와 토출 기구(3)와의 사이에 설치한 제1 압력계(14)를 사용한다. 전술한 제2 레귤레이터(12)는 내부에 다이어프램을 구비하고 있으므로, 펌프(8)에 의한 액체 압력의 맥동(脈動)을 다이어프램의 유연성에 의해 억제할 수 있어, 액체 압력을 안정시킬 수 있다. 또한, 제1 레귤레이터(11)를 제2 레귤레이터(12)의 상류측에 설치하고 있으므로, (감압 밸브가 원래 구비하는 작용에 의해,) 펌프(8)에 의한 액체 압력의 맥동을 억제한 액체 재료(5)를 제2 레귤레이터(12)에 도입할 수 있어, 보다 액체 압력을 안정시킬 수 있다. 액체 압력이 안정되는 것에 의해, 안정된 정량 토출을 행하는 것, 안정된 순환을 행하는 것, 고체 입자가 액체에 균일하게 혼합한 상태를 유지할 수 있다.

여기서, 전술한 2개의 레귤레이터(11, 12)와 펌프(8)와의 사이에 3방향 밸브(9)를 설치하고, 3개의 포트 중 1개를 외부와 연통되는 포트(10)로 하고 있다. 이 외부와 연통되는 포트(10)는, 작업이 끝난 후나, 다른 종류의 액체 재료로 바꾸어 넣는 경우 등, 액체 배관(6) 내부를 빈 것으로 할 때의 배출구로서 사용한다. 또한, 빈 액체 배관(6)에 액체 재료(5)를 넣을 때의 기포 배출구로서 사용해도 된다. 통상은, 이 외부와 연통되는 포트(10)는 폐쇄하여 둔다.

토출 기구(3)와 용기(4)와의 사이에는, 제3 레귤레이터(13)가 설치되어 있다. 제3 레귤레이터(13)는, 밸브의 개도를 조정함으로써 압력을 조정하는 통상의 감압 밸브이다. 이 제3 레귤레이터(13)는, 제3 레귤레이터(13)보다 토출 기구(3) 측(상류측)에 위치하는 액체 배관(6) 내의 액체 재료(5)의 압력을 안정시키는 역할을 행한다. 이것은, 제3 레귤레이터(13)가 액체 재료(5)의 흐름을 막도록 기능하여, 흐름을 지연시킴으로써 펌프(8)나 토출 기구(3)에 의한 액체 압력의 변동을 억제하는 작용에 의한 것이다. 조정 후의 액체 재료(5)의 압력을 확인하기 위해서는, 제3 레귤레이터(13)와 토출 기구(3)와의 사이에 설치한 제2 압력계(15)를 사용한다. 전술한 2개의 레귤레이터(11, 12)의 경우와 마찬가지로, 액체 압력이 안정되는 것으로, 안정된 정량 토출을 행하는 것, 안정된 순환을 행하는 것, 고체 입자가 액체에 균일하게 혼합한 상태를 유지하는 것이 가능하다.

[토출 기구]

본 실시형태의 토출 기구(3)의 상세에 대하여 설명한다. 도 2는, 본 실시형태로 사용하는 토출 기구(3)의 단면도이다. 이하의 설명에서는, 스트로크 조정 나사(34) 측을 「위」, 노즐(48) 측을 「아래」라고 하는 경우가 있다.

본 실시형태의 토출 기구(3)는, 밸브체(30)를 구동하여 노즐(48)의 연통공(46)을 개폐함으로써 액체 재료(5)의 토출을 행하는 니들 밸브형의 토출 기구이며, 크게 나누어, 밸브체(30)를 상하 방향으로 구동시키는 구동부(28)와, 구동된 밸브체(30)의 작용에 의해 액체 재료(5)를 토출시키는 토출부(29)로 구성된다.

구동부(28)는, 밸브체인 로드(30)에 고정 설치된 피스톤(31)이 구동부(28) 내를 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 되어 있고, 피스톤(31)의 위쪽에는 로드(30)를 하강 구동시키기 위한 스프링(32)을 수용하는 스프링실(33)이 형성되고, 피스톤(31)의 아래쪽에는 로드(30)를 상승 구동시키기 위한 압축 공기를 유입시키는 공기실(38)이 형성되어 있다. 상기 스프링(32)에는 압축 코일 스프링을 사용하고 있다. 또한, 스프링실(33) 상부에는 로드(30)의 이동을 규제하고, 이동 거리인 스트로크를 조정하기 위한 스트로크 조정 나사(34)가 설치되어 있다. 로드(30)의 스트로크의 조정은, 조정 나사(34)의 외부에 노출되어 있는 손잡이부(35)를 돌려, 조정 나사(34)의 선단(36)을 상하 방향으로 이동시켜, 로드 상단(37)과 충돌할 때까지의 거리를 변경함으로써 행한다. 피스톤(31)의 아래쪽에서, 공기실(38)에 유입되는 압축 공기는, 압축 기체원(18)으로부터 전환 밸브(39)를 통하여 구동부(28)의 공기 유입구(40)로부터 유입된다. 압축 기체원(18)과 전환 밸브(39)와의 사이에는 압력 조정을 위한 제5 레귤레이터(21)가 설치되어 있다. 또한 전환 밸브(39)에는, 전자(電磁) 밸브나 고속 응답 밸브 등을 사용하고, 제어 장치(16)에 의해 개폐의 제어를 행하고 있다. 피스톤(31) 측면 및 공기실(38)의 하부의 로드(30)가 관통하는 부분에는, 공기실(38)에 유입된 압축 공기가 누출되지 않도록 실링 부재(41, 42)가 각각 설치되어 있다.

토출부(29)는, 로드(30)가 내부를 승강 이동 가능한 액실(44), 유입로(52) 및 유출로(53)를 가지는 토출 블록(59)을 구비한다. 토출 블록(59)의 상부에는 로드(30)가 관통하는 구멍이 형성되고, 이 부분에는, 액실(44)의 액체 재료(5)가 누출되지 않도록 제3 실링 부재(43)가 설치되어 있다. 토출 블록(59)의 하부에는 밸브 시트인 밸브 시트(45)와 액체 재료(5)를 배출하는 노즐(48)이 장착되어 있다. 밸브 시트(45)에는 액실(44)과 노즐(48)을 연통시키는 연통공(46)이 중앙을 관통하여 설치되어 있다. 또한, 밸브 시트(45) 상면에는 보울(bowl) 형상면(47)이 형성되어 있고, 로드 선단(51)이 이 형상면(47)의 가장 안쪽부에 접촉 또는 이 형상면(47)으로부터 이격되어 상기 연통공(46)을 개폐함으로써 액체 재료(5)가 노즐(48)을 통해 토출된다. 보울 형상면(47)은, 로드 선단(51)이 맞닿는 면적보다 넓은 면적으로 하는 것이 바람직하고, 이로써, 고체 입자의 침강, 퇴적의 문제는 완화된다.

노즐(48)에는, 밸브 시트(45)의 연통공(46)과 연통되는 관형 부재(49)가 관설(貫設)되어 있고 밸브 시트(45)의 연통공(46)을 통하여 흘러 온 액체 재료(5)가, 이 관형 부재(49)의 내부를 통하여 외부로 배출된다. 상기 밸브 시트(45)와 노즐(48)은, 캡형(cap shape) 부재(50)에 의해 액실(44) 하단에 착탈 가능하게 고정되어 있고, 교환이 용이하게 되어 있다.

유입로(52) 및 유출로(53)는, 액체 재료(5)를 순환시키기 위한 유로이며, 액실(44) 및 액체 배관(6)과 연통된다. 그리고, 이하에서는, 유입로(52)와 유출로(53)를 모아서 토출부 내 순환로라고 하는 경우가 있다. 유입로(52)는, 그 일단이 밸브 시트(45) 가까이의 액실(44) 측면과 연통되어 있고, 그로부터 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 예각을 이루도록 위쪽을 향해 연장되어 있다. 그리고, 유입로(52)의 타단은, 유입관(54)을 통하여 액체 배관(6)과 접속되어 있다. 한편, 유출로(53)는, 그 일단이 밸브 시트(45) 가까이의 액실(44) 측면에서, 유입로(52)가 연통되어 있는 측면과 대향하는 면과 연통되어 있고, 그로부터 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 예각을 이루도록 위쪽을 향해 연장되어 있다. 그리고, 유출로(53)의 타단은, 유출관(55)을 통하여 액체 배관(6)과 접속되어 있다. 다른 말로 하면, 유입로(52)와 유출로(53)가 밸브 시트(45) 근방을 교점(交点)으로 하는 V자형을 이루고, V자형의 골부분에서 액실(44)과 연통되어 있다. 본 실시형태에서는, 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각과 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각은 같은 각도로 되도록 형성하고 있다. 부가하여, 위로부터 보았을 때, 유입로(52)와 유출로(53)는 같은 방향을 이루도록 일직선으로 형성되어 있다[도 4의 (a) 참조]. 토출부 내 순환로[유입로(52)와 유출로(53)]가 예각을 이루도록 상방향으로 형성되어 있으므로, 토출 블록(59)과 액체 배관(6)을 접속하는 고정구(너트 등)가 공작물(work-object)에 충돌할 우려가 없다. 즉, 유입로(52)의 입구 개구 및 유출로(53)의 출구 개구가 노즐(48)보다 충분히 높은 위치에 있으므로, 노즐이 짧은 토출 기구를 채용할 수도 있다.

유입로(52)와 유출로(53)의 내부에서의 액체 재료(5)의 흐름은 다음과 같이 된다. 먼저, 유입측의 액체 배관(6)을 통하여 온 액체 재료(5)는 유입관(54)으로부터 유입로(52)에 흘러 간다. 그리고, 액체 재료(5)는 유입로(52) 중을 밸브 시트(45)를 향해 흘러내려간다. 액체 재료(5)의 흐름이 밸브 시트(45) 상에 도달하면, 아래로부터 위로의 방향을 바꾸어 유출로(53)로 흘러 간다. 그리고, 액체 재료(5)는 유출로(53) 중을 밸브 시트(45)로부터 멀어지도록 흘러가 유출관(55)을 통하여 유출측의 액체 배관(6)으로 흘러든다. 이와 같이, 액체 재료(5)를 밸브 시트(45)를 향해 각도를 접착하여 유동시킴으로써, 밸브 시트(45) 근방의 액체 재료(5)를 흩날리거나, 가압하여 흐르거나 하도록 작용하고, 밸브 시트(45)나 연통공(46)에 고체 입자가 침강, 퇴적되지 않아, 균일하게 혼합한 상태를 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 실시형태의 토출 기구(3)에는, 전환 밸브(39)의 ON/OFF나, 펌프(8)에 대한 작동 기체의 공급/정지(도 1 참조) 등을 제어하는 제어 장치(16)가 접속된다.

전술한 토출 기구(3)는, 대략, 다음과 같은 동작을 한다. 여기서, 로드(30)가 밸브 시트(45)에 접하여, 연통공(46)을 폐쇄하고 있는 상태(도 2에 도시한 상태)를 초기 상태로 한다.

먼저, 전환 밸브(39)에 동작 개시 신호가 송신되면(ON으로 되면), 밸브가 전환되어 압축 공기가 공기실(38)에 유입되고, 스프링(32)을 압축하면서, 피스톤(31)을 들어올리고, 그에 따라 로드(30)가 연통공(46)을 개방한다. 그러면, 액체 재료(5)는, 관형 부재(49)를 통하여 노즐(48)의 선단으로부터 배출된다. 그리고, 설정 시간 경과 후, 전환 밸브(39)에 대한 동작 신호가 끊어지면(OFF로 되면), 밸브가 전환되어 공기실(38) 내의 압축 공기를 대기 중으로 방출하기 시작해 스프링(32)의 반발력에 의해 피스톤(31)이 하강하고, 그리고, 로드(30)가 연통공(46)을 폐쇄한다. 그러면, 노즐(48)의 선단으로부터 배출된 액체 재료(5)가 노즐(48)로부터 멀어져, 대상(對象)으로 토출된다. 이상이, 본 실시형태의 토출 기구(3)에 의한 1회의 토출에서의 일련의 동작의 흐름이다.

이 토출 기구(3)에서는, 전술한 액체 압력[다이어프램 펌프(8)의 작동 압력], 스트로크, 연통공(46)을 개방하고 있는 시간 등을 변경함으로써, 연속하여 선형으로 토출하는 것이나, 방울형으로 되어 노즐(48)로부터 비상 토출할 수 있다.

본 실시형태에서는, 토출 기구(3)에 니들 밸브형을 사용하였지만, 이에 한정되지 않고, 다른 형식의 밸브에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 포펫(poppet) 밸브, 슬라이딩 밸브, 로터리 밸브 등을 들 수 있다.

[조작 플로우]

실시형태의 순환 기구(2)를 구비하는 토출 장치(1)의 조작을 도 1을 참조하면서, 도 3의 플로우차트에 따라 설명한다.

처음에, 2방향 밸브(7)를 폐쇄 상태로 전환하고, 또한 포트 즉 배출구(10)를 폐쇄하는 방향으로 3방향 밸브(9)를 전환하고(STEP 101), 용기(4)에 고체 입자가 혼합된 액체 재료(5)를 넣는다(STEP 102). 이어서, 2방향 밸브(7)를 연통 상태로 전환하는(STEP 103) 동시에, 제어 장치(16)를 조작하여 펌프(8)에 압축 기체를 공급하고, 펌프(8)를 시동(始動)시킨다(STEP 104). 펌프(8)가 동작하면 액체 재료(5)는 액체 배관(6) 내를 부호 "24"의 방향으로 순환을 개시한다. 이어서, 제4 레귤레이터(20)를 조정하고, 제2 레귤레이터(12)를 조정한다(STEP 105). 이 때, 제4 레귤레이터(20)에 제3 압력계(23)를 설치하고, 그 눈금을 보면서 조정을 행하면 된다. 또한, 제4 레귤레이터(20)의 압력의 크기와 펌프(8)로부터 배출되는 액체 압력 크기와의 관계를 미리 구하여 두고, 조정 시의 기준으로 하면 된다. 이어서, 제1 레귤레이터(11)를 조정하여, 1차측의 액체 압력을 목표 압력으로 조정한다(STEP 106). 또한, 제2 레귤레이터(12)를 조정하여, 2차측의 액체 압력을 목표 압력으로 조정한다(STEP 107). 여기서, 일반적으로는, 토출 기구(3)의 1차측[상류측 제1 압력계(14)]와 2차측[하류측 제2 압력계(15)]의 압력은 동일하게 되도록 조정됨으로써, 안정된 토출 및 순환을 행할 수 있다. 단, 액체 재료(5)의 점도가 높은 경우에는, 압력 손실이 크기 때문에 1차측 압력을 크게 하는 것이 바람직하다. 실험에서는, 점도 1[cps]일 때는, 설정 압력은 1차측, 2차측과도 20[kPa]로 양호한 순환이 행해지고, 점도 1000[cps]일 때는, 설정 압력은 1차측이 170[kPa], 2차측이 60[kPa]로 양호한 순환이 얻어진다. 모든 압력계에 대하여 압력의 조정을 종료하면, 토출 전의 준비는 완료된다. 그리고, 제어 장치(16)로부터 토출 신호를 발신하여, 토출을 실행한다(STEP 108). 그리고, 순환을 개시했다면, 작업이 끝날 때까지 순환시킨 채로 하여 두는 것이 바람직하다.

[토출부 내 순환로의 변형예]

여기서는, 토출 기구(3)의 토출부(29)에 형성되는 토출부 내 순환로(유입로(52) 및 유출로(53)의 변형예에 대하여 설명한다.

(1) 액실의 중심축에 대한 각도를 상이하게 하는 태양(態樣)

액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각과, 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각을 상이하게 하는 태양을 도 4를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 4의 (a)는 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각보다 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각 쪽이 큰 경우, 도 4의 (b)는, 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각보다 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각 쪽이 작은 경우를 나타낸다.

도 4의 (a)에서는, 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각보다 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각 쪽이 커지도록 토출부 내 순환로를 형성하고 있다. 유입로(52) 측의 각도가 작고, 액체 재료(5)가 밸브 시트(45)를 향해 수직에 가까운 상태로 흘러들므로, 밸브 시트(45) 근방의 액체 재료(5)를 흩날리도록 작용하여, 고체 입자의 침강, 퇴적을 방지한다. 그리고, 유출로(53) 측의 각도가 크고, 유입로(52) 측과 비교하여 수평에 가까운 상태로 되어 있으므로, 액체 재료(5)가 흘러나오기 쉬워, 원활한 순환을 실현할 수 있다. 여기서, 보울 형상면(47)은, 유출로(53)의 하면과 수평면이 이루는 각도와 같은 각도의 경사면으로 구성하고, 보울 형상면(47)과 유출로(53)가 실질적으로 단차가 없이 접속되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4의 (b)에서는, 액실의 중심축(56)과 유입로의 중심축(57)이 이루는 각보다 액실의 중심축(56)과 유출로의 중심축(58)이 이루는 각 쪽이 작아지도록 토출부 내 순환로를 형성하고 있다. 유입로(52) 측의 각도가 크고, 액체 재료(5)가 밸브 시트(45)의 상면[보울 형상면(47)]을 위를 따르도록 흐르므로, 밸브 시트(45) 근방의 액체 재료(5)를 가압하여 흐르도록 작용하여, 고체 입자의 침강, 퇴적을 방지한다. 그리고, 유출로(53) 측의 각도가 작고, 유입로(52) 측과 비교하여 수직에 가까운 상태로 되어 있으므로, 액체 재료(5)가 신속하게 위쪽으로 옮겨져 고체 입자가 액실(44) 내에 길게 머무는 것을 방지한다. 여기서, 보울 형상면(47)은, 유입로(52)의 하면과 수평면이 이루는 각도와 같은 각도의 경사면으로 구성하고, 유입로(52)와 보울 형상면(47)이 실질적으로 단차가 없이 접속되도록 하는 것이 바람직하다.

(2) 위로부터 보았을 때의 방향을 상이하게 하는 태양

위로부터 보았을 때의 유입로(52)와 유출로(53)의 방향을 상이하게 하는 태양을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 도 2에 나타낸 A―A 단면(斷面)을 나타낸다. 도 5의 (a)에서는 유입로의 중심축(57)과 유출로의 중심축(58)이 직선형으로 접속되고, 도 5의 (b)∼(d)에서는 유입로의 중심축(57)과 유출로의 중심축(58)이 각도를 두고 접속된다. 더욱 상세하게는, 위로부터 보았을 때, 도 5의 (a)는 유입로(52)와 유출로(53)가 이루는 각이 180°인 경우(도 2의 경우), 도 5의 (b)는 유입로(52)와 유출로(53)가 이루는 각이 둔각의 경우, 도 5의 (c)는 유입로(52)와 유출로(53)가 이루는 각이 직각인 경우, 도 5의 (d)는 유입로(52)와 유출로(53)가 이루는 각이 예각인 경우를 나타낸다.

도 5의 (b) 내지 (d)와 같이, 유입로(52)와 유출로(53)의 방향을 상이하게 하여 각도를 부여함으로써, 액체 재료(5)의 흐름이 액실(44) 내에서 로드(30) 주위를 돌아들어가도록 한 흐름으로 되고, 같은 방향으로 직선적으로 흐르는 경우[도 5의 (a)]보다, 교반 작용을 강하게 할 수 있다.

도 5의 (b) 내지 (d)에서는, 지면(紙面) 아래쪽[토출 기구(3)의 바로 앞] 측으로 각도를 부여하도록 했지만, 역방향[지면 위쪽, 토출 기구(3)의 안쪽]으로 각도를 부여하도록 해도 된다. 단, 토출 기구(3)의 안쪽은, 사용 시에 도시하지 않은 스탠드나 XYZ 이동 기구에 고정하기 위한, 도 5와 같이 바로 앞에 각도를 부여하도록 하는 쪽이 바람직하다.

상기 (1)의 각도를 상이하게 하는 태양과, 상기 (2)의 방향을 상이하게 하는 태양은, 각각 독립적으로 실시해도 되고, 조합시켜 실시해도 된다.

1: 액체 재료 토출 장치, 2: 순환 기구, 3: 토출 기구, 4: 용기, 5: 고체 입자 혼합 액체, 액체 재료, 6: 액체 배관, 7: 2방향 밸브, 8: 펌프, 9: 3방향 밸브, 10: 외부와 연통되는 포트(배출구), 11: 제1 레귤레이터, 12: 제2 레귤레이터, 13: 제3 레귤레이터, 14: 제1 압력계, 15: 제2 압력계, 16: 제어 장치, 17: 제어 배선, 18: 압축 기체원, 19: 기체 배관, 20: 제4 레귤레이터, 21: 제5 레귤레이터, 22: 제6 레귤레이터, 23: 제3 압력계, 24: 액체의 흐름, 25: 기체의 흐름, 26: 유입구( 용기), 27: 유출구(용기), 28: 구동부, 29: 토출부, 30: 로드(밸브체), 31: 피스톤, 32: 스프링, 33: 스프링실, 34: 스트로크 조정 나사, 35: 손잡이부, 36: 조정 나사 선단, 37: 로드 상단, 38: 공기실, 39: 전환 밸브, 40: 공기 유입구, 41: 제1 실링 부재, 42: 제2 실링 부재, 43: 제3 실링 부재, 44: 액실, 45: 밸브 시트, 46: 연통공, 47: 보울 형상면, 48: 노즐, 49: 관형 부재, 50: 캡형 부재, 51: 로드 선단, 52: 유입로, 53: 유출로, 54: 유입관, 55: 유출관, 56: 액실의 중심축, 57: 유입로의 중심축, 58: 유출로의 중심축, 59: 토출 블록

Claims (14)

1. 로드(rod)를 왕복 동작시키는 구동부; 및 상기 로드가 축통(軸通)되는 액실(液室) 및 노즐과 연통되는 밸브 시트(valve seat)를 가지는 토출부(吐出部)를 포함하고, 상기 밸브 시트와 상기 로드의 선단을 이격시킴으로써 상기 노즐로부터 고체 입자 혼합 액체를 선형 또는 방울형으로 토출(吐出)하는 디스펜서인 토출 기구로서,
   상기 토출부가, 상기 고체 입자 혼합 액체를 상기 액실에 유입시키는 유입로와, 상기 액실 내의 고체 입자 혼합 액체를 유출시키는 유출로를 가지고,
   상기 유입로 및 상기 유출로가 상기 밸브 시트 근방에서 V자형으로 접속되고,
   상기 액실이 V자형의 골부(valley section)에 배치되고, 상기 밸브 시트가 V자형의 하단을 이루는 액실의 하단에 배치되고,
   밸브 시트의 상면에는 로드 선단이 맞닿는 면적보다 넓은 보울(bowl) 형상면이 형성되어 있는,
   토출 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 액실의 중심축과 상기 유입로의 중심축이 이루는 각과, 상기 액실의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 이루는 각이 같은 각도인, 토출 기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 액실의 중심축과 상기 유입로의 중심축이 이루는 각과 비교하여, 상기 액실의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 이루는 각이 더 큰, 토출 기구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유출로와 상기 밸브 시트가, 실질적으로 단차(段差)가 없이 접속되는, 토출 기구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 액실의 중심축과 상기 유입로의 중심축이 이루는 각과 비교하여, 상기 액실의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 이루는 각이 더 작은, 토출 기구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유입로와 상기 밸브 시트가, 실질적으로 단차가 없이 접속되는, 토출 기구.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입로의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 위로부터 보았을 때 직선형으로 접속되는, 토출 기구.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입로의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 위로부터 보았을 때 각도를 가지고 접속되는, 토출 기구.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   액체 배관과 고정구에 의해 접속되는 상기 유입로 및 상기 유출로, 및 상기 액실을 가지는 토출 블록을 구비하는, 토출 기구.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 토출 기구;
    고체 입자 혼합 액체를 저류(貯留)하는 용기;
    상기 고체 입자 혼합 액체를 압송(壓送)하는 펌프; 및
    상기 토출 기구, 용기 및 펌프를 접속하여 순환로를 형성하는 액체 배관;
    을 포함하는 액체 재료 토출 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 토출 기구의 유입로와 상기 펌프가 복수의 레귤레이터를 통하여 접속되고, 상기 토출 기구의 유출로와 상기 용기가 레귤레이터를 통하여 접속되는, 액체 재료 토출 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 유입로의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 위로부터 보았을 때 직선형으로 접속되는, 액체 재료 토출 장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 유입로의 중심축과 상기 유출로의 중심축이 위로부터 보았을 때 각도를 가지고 접속되는, 액체 재료 토출 장치.
14. 제10항에 있어서,
    상기 액체 배관과 고정구에 의해 접속되는 상기 유입로 및 상기 유출로, 및 상기 액실을 가지는 토출 블록을 구비하는, 액체 재료 토출 장치.

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