KR20230022445A

KR20230022445A - 다액 혼합 토출 장치

Info

Publication number: KR20230022445A
Application number: KR1020237001238A
Authority: KR
Inventors: 준 이와호리; 구니히로 이치다
Original assignee: 헤이신 엘티디.
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2023-02-15
Also published as: TW202218752A; JP7489097B2; WO2021256238A1; CN115697572A; JP2021194613A

Abstract

액 치환의 발생을 최소한으로 억제할 수 있는 다액 혼합 토출 장치의 제공을 목적으로 하였다. 다액 혼합 토출 장치(10)는, 적어도 제1 유체와 제1 유체보다도 밀도가 작은 제2 유체를 혼합하여 토출하는 것이며, 제1 유체를 이송하는 제1 유로(20)와, 제2 유체를 이송하는 제2 유로(30)와, 제1 유로(20)에 의해 이송된 제1 유체 및 제2 유로(30)에 의해 이송된 제2 유체를 혼합시키는 합류부(43)와, 제1 유로(20)에 대한 제2 유체의 침입 및 제2 유로(30)에 대한 제1 유체의 침입 중 적어도 어느 것을 억제하는 침입 억제부(50)를 구비하고 있다.

Description

다액 혼합 토출 장치

본 발명은, 복수의 유체를 혼합하여 토출하는 다액 혼합 토출 장치에 관한 것이다.

종래, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 2액 혼합형 접착제 토출 장치와 같이, 예를 들어 주제 및 경화제로 이루어지는 2액성 접착제 등, 복수의 유체를 내부에서 혼합하고 나서 토출하는 장치가 있다. 하기 특허문헌 1의 2액 혼합형 접착제 토출 장치는, 나일론제의 프레임의 선단에 놋쇠제의 노즐을 삽입하고, 프레임 중에, 폴리프로필렌제의 믹싱 유닛과, 놋쇠제의 중통을 교호로 삽입한 것으로 되어 있다. 또한, 이 2액 혼합형 접착제 토출 장치는, 스태틱 믹서를 상하에 배치한 홀더 블록에 의해 끼움과 함께, 홀더 블록의 대향면에 마련된 오목부에 스태틱 믹서를 끼워 넣어, 볼트에 의해 홀더 블록을 체결함으로써, 홀더에 의해 스태틱 믹서를 사이에 끼워서 지지하는 것으로 되어 있다.

일본 특허 공개 평5-31426호 공보

여기서, 상술한 2액 혼합형 접착제 토출 장치 등의 다액 혼합 토출 장치에 있어서, 혼합하는 액의 밀도(비중)가 다른 경우, 예를 들어 휴지 시간 등에 있어서 액의 토출을 정지하여 방치하고 있는 상태 등에 있어서, 밀도가 큰 쪽의 유체가, 밀도가 작은 쪽의 유체와 치환하는 현상(이하, 「액 치환」이라고도 칭함)이 발생할 우려가 있다. 액 치환이 발생하면, 혼합에 사용하는 하나의 액이, 다른 하나의 액을 공급하기 위한 관에 들어가, 예를 들어 세정 등의 메인터넌스를 행하기 어려운 개소나, 액끼리가 반응하면 안 되는 장소에서 반응해 버리는 등의 불량이 발생할 수도 있다.

따라서 본 발명은 액 치환의 발생을 최소한으로 억제할 수 있는 다액 혼합 토출 장치의 제공을 목적으로 하였다.

(1) 본 발명의 다액 혼합 토출 장치는, 적어도 제1 유체와 상기 제1 유체보다도 밀도가 작은 제2 유체를 혼합하여 토출하는 것이며, 상기 제1 유체를 이송하는 제1 유로와, 상기 제2 유체를 이송하는 제2 유로와, 상기 제1 유로에 의해 이송된 상기 제1 유체 및 상기 제2 유로에 의해 이송된 상기 제2 유체를 혼합시키는 혼합 유닛과, 상기 제1 유로에 대한 상기 제2 유체의 침입 및 상기 제2 유로에 대한 상기 제1 유체의 침입 중 적어도 어느 것을 억제하는 침입 억제부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다액 혼합 토출 장치는, 제1 유로 및 제2 유로가 접속된 혼합 유닛에 있어서, 제1 유체와 제2 유체를 혼합시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 다액 혼합 토출 장치는, 침입 억제부를 구비하고 있고, 제1 유로에 대한 제2 유체의 침입 및 제2 유로에 대한 제1 유체의 침입 중 적어도 어느 것을 억제할 수 있는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 본 발명의 다액 혼합 토출 장치는, 제1 유체 및 제2 유체 중 밀도가 큰 쪽의 유체가, 밀도가 작은 쪽의 유체와 치환하는 것에 의한 액 치환의 발생을 억제할 수 있다.

(2) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 상기 혼합 유닛이, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로가 합류하는 합류부와, 믹서부를 구비하고, 상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로의 종단 부근, 상기 제2 유로의 종단 부근, 상기 합류부, 상기 믹서부의 적어도 어느 것에 마련되는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 제1 유로의 종단 부근, 제2 유로의 종단 부근, 합류부, 믹서부라고 한 제1 유체 및 제2 유체의 접촉이 상정되는 개소에 있어서, 제1 유체 및 제2 유체의 접촉에 수반하는 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(3) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 상기 침입 억제부가, 착탈 자유자재인 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 예를 들어 침입 억제부가 마련된 개소에 있어서 제1 유체 및 제2 유체가 혼합된 경우 등에 있어서도, 침입 억제부를 탈착하여 메인터넌스를 실시할 수 있는 다액 혼합 토출 장치를 제공할 수 있다.

(4) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로 또는 상기 제2 유로의 유로 단면적보다도 작은 개구 단면적의 개구부를 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 개구부에 있어서의 유체의 통과 저항이나, 계면 장력의 작용에 의해, 제1 유로 및 제2 유로 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 유체가 유입될 가능성을 한층 억제할 수 있다. 이에 의해, 침입 억제부를 마련하는 것에 의한 액 치환된 억제 효과를 보다 한층 향상시킬 수 있다.

(5) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 상기 침입 억제부가, 그물눈 형상, 격자 형상, 복수의 구멍을 갖는 유공반 형상, 액이 통과 가능한 다공질 형상 중 어느 것의 형상으로 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 침입 억제부에 있어서의 계면 장력 등의 작용에 의해, 제1 유로 및 제2 유로 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 유체가 유입될 가능성을 더 억제할 수 있다. 따라서, 침입 억제부를 상술한 구성으로 함으로써, 액 치환의 발생을 보다 한층 확실하게 억제할 수 있다.

(6) 상술한 다액 혼합 토출 장치에 있어서, 상기 침입 억제부는, 제1 유체 및 제2 유체 중 한쪽의 유체가 다른 쪽의 유체를 이송하기 위한 유로에 침입하려고 하는 것에 대하여 대항하는 힘을, 계면 장력 및 관로 저항 중 적어도 어느 것에 의해 발생시킬 수 있는 세공을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 침입 억제부가 구비하는 세공에 있어서 발생하는 계면 장력이나 관로 저항으로 이루어지는 대항력의 작용에 의해, 제1 유로 및 제2 유로 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로의 유체의 유입에 대항하여, 액 치환의 발생을 보다 한층 억제할 수 있다.

(7) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로의 한쪽 또는 양쪽에, 토출 방향으로의 유체의 흐름을 허용하고, 그 역을 억제하는 역지 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 침입 억제부가 구비하는 역지 구조에 의해, 제1 유로 및 제2 유로 중 한쪽부터 다른 쪽에 유체가 유입하고, 액 치환이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(8) 상술한 다액 혼합 토출 장치는, 제1 유체, 제2 유체를 상기 혼합 유닛에 이송하기 위한 유체 공급 장치로서, 1축 편심 나사 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이면 된다.

이러한 구성에 의하면, 1축 편심 나사 펌프가 구비하고 있는 유체의 토출 컨트롤 능력을 활용하여 액 치환의 발생을 보다 한층 확실하게 억제할 수 있다. 구체적으로는, 1축 편심 나사 펌프는, 로터의 회전 방향을 전환함으로써, 유체를 토출 방향으로 이송하는 동작뿐만 아니라, 토출 방향과는 역방향으로 되돌리는 동작(역흡입; suck back)을 고정밀도로 실시할 수 있다. 이에 의해, 적하를 일으키지 않도록 유체를 토출시키거나, 침입 억제부를 넘어 일방측의 유로로부터 타방측의 유로를 향하여 유체를 되돌리지 않는 정도로 역흡입을 행하거나 할 수 있다. 따라서, 상술한 구성에 의하면, 1축 편심 나사 펌프의 토출 컨트롤 능력을 활용하여, 액 치환의 발생을 보다 한층 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 액 치환의 발생을 최소한으로 억제할 수 있는 다액 혼합 토출 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 다액 혼합 토출 장치 구성의 일부를 단면에서 본 단면도이다.
도 2는, 도 1의 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 3은, 도 1의 다액 혼합 토출 장치가 구비하는 유체 공급 장치의 일부를 단면에서 본 단면도이다.
도 4는, 제1 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 5는, 제2 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 6은, 제3 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 7은, 제4 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 8은, 제5 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 9는, 제6 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 10은, 제7 변형예에 관한 다액 혼합 토출 장치의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 11은, 침입 억제부에 형성되는 개구부에 있어서의 유체의 상태를 도시한 모식도이다.
도 12는, 침입 억제부에 형성되는 개구부에 있어서의 유체의 상태를 도시한 모식도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 다액 혼합 토출 장치(10)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 우선 다액 혼합 토출 장치(10)의 구성에 대하여 설명하고, 그 후에 다액 혼합 토출 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.

≪다액 혼합 토출 장치(10)의 구성에 대하여≫

다액 혼합 토출 장치(10)는, 예를 들어 주제 및 경화제로 이루어지는 2액성 접착제 등, 복수의 유체를 내부에서 혼합하여 토출하는 것이다. 본 실시 형태의 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유체 및 제1 유체보다도 밀도가 작은 제2 유체로 이루어지는 2종의 유체를 혼합하여 토출하는 장치이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유체로서, 제2 유체보다도 밀도가 큰 것을 사용하는 것을 전제로 한 구성으로 되어 있다. 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20), 제2 유로(30), 혼합 유닛(40), 침입 억제부(50) 및 유체 공급 장치(60)를 구비하고 있다.

제1 유로(20)는, 제1 유체를 이송하는 유로이다. 또한, 제2 유로(30)는, 제2 유체를 이송하는 유로이다. 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)는, 각각 상방으로부터 하방을 향하여 유체를 이송 가능한 것으로 되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)는, 후에 상세하게 설명하는 합류부(43)의 외측에 배치되는 제1 외부 유로(20a) 및 제2 외부 유로(30a)와, 합류부(43)의 내부에 배치되는 제1 내부 유로(20b) 및 제2 내부 유로(30b)를 갖는다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 혼합 유닛(40)은, 합류부(43)의 내부에 상술한 제1 내부 유로(20b) 및 제2 내부 유로(30b)를 경로 배정하고, 양쪽 유로의 종단측에 합류 유로(45)를 마련함과 함께, 믹서부(42)를 마련한 것으로 되어 있다.

구체적으로는, 합류부(43)는, 내부 공간을 갖는 중공의 부재에 의해 구성되어 있고, 천장면(43a)측으로부터 제1 외부 유로(20a) 및 제2 외부 유로(30a)가 접속되어 있다. 합류부(43)의 내부에는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)에 있어서 제1 내부 유로(20b) 및 제2 내부 유로(30b)를 이루는 부분이 저면(43b)에 도달하도록 경로 배정되어 있다. 합류부(43)의 천장면(40a)측으로부터 제1 외부 유로(20a)를 접속하면, 제1 외부 유로(20a) 및 제1 내부 유로(20b)가 연통하여, 제1 유로(20)가 일련의 유로로서 형성된다. 마찬가지로, 천장면(40a)측으로부터 제2 외부 유로(30a)를 접속하면, 제2 외부 유로(30a) 및 제2 내부 유로(30b)가 연통하여, 제2 유로(30)가 일련의 유로로서 형성된다. 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)는, 각각 합류부(43) 내에 있어서 제1 내부 유로(20b) 및 제2 내부 유로(30b)를 이루는 부분이 합류하고 있다.

더욱 상세하게는, 합류부(43)의 내부에 있어서, 제2 유로(30)(제2 내부 유로(30b))의 종단측에는, 합류 유로(45)가 마련되어 있다. 합류 유로(45)는, 유로 직경이 이것보다도 상류측에 있어서의 제2 유로(30)의 유로 직경보다도 확대되어 있다. 또한, 제1 유로(20)(제1 내부 유로(20b))는, 합류부(43)의 천장면(43a)측으로부터 저면(43b)측에 도달하도록 형성되어 있다. 제1 유로(20)는, 종단측에 있어서 합류 유로(45)의 축심 위치에 삽입되어 있다. 그 때문에, 합류 유로(45)는, 제1 유로(20)를 내부관, 제2 유로(30)를 외부관으로 하는 이중관 구조로 되어 있다. 이에 의해, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)는, 각각의 종단부가 합류 유로(45)에 있어서 합류하고 있다. 그 때문에, 제1 유로(20)에 의해 이송된 제1 유체는, 합류 유로(45)에 있어서, 제2 유로(30)에 의해 이송된 제2 유체와 합류하여 접촉한다.

믹서부(42)는, 예를 들어 스태틱 믹서, 모터 등의 구동원으로부터 동력을 받아서 작동하는 구동 스크루를 구비한 다이내믹 믹서 등으로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 믹서부(42)는, 스태틱 믹서에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 믹서부(42)는, 믹서 케이싱(42a)과, 엘리먼트(42b)를 갖는다. 믹서 케이싱(42a)은, 엘리먼트(42b)를 수용하는 것이다. 믹서 케이싱(42a)은, 합류부(43)의 저면(43b)측에 있어서, 합류 유로(45)에 연통하도록 마련되어 있다. 또한, 엘리먼트(42b)는, 합류 유로(45)에 있어서 합류하여 믹서 케이싱(42a)에 유입해 온 제1 유체 및 제2 유체를 혼합하는 것이다. 엘리먼트(42b)는, 우 비틀림, 혹은 좌 비틀림의 나선상의 판을 교호로 나열한 것이고, 통과하는 유체를 대략 균일하게 교반 혼합할 수 있다. 믹서부(42)는, 예를 들어 청소 등의 메인터넌스 작업이나, 용도에 따라서 교환하거나 떼어 내어 사용하거나 할 수 있도록, 합류부(43)의 케이싱에 대하여 착탈 가능하게 되어 있다.

침입 억제부(50)는, 밀도가 다른 제1 유체 및 제2 유체 중 한쪽의 유체가, 다른 쪽의 유체를 이송하기 위한 유로(제1 유로(20) 혹은 제2 유로(30))에 침입하는 것을 억제하기 위하여 마련된 것이다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)는, 상방으로부터 하방을 향하여 제1 유체 및 제2 유체를 이송하는 것으로 되어 있다. 또한, 제1 유체의 밀도는, 제2 유체의 밀도보다도 큰 것으로 되어 있다. 그 때문에, 다액 혼합 토출 장치(10)의 운전 휴지 기간 중 등에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 흐름이 정지하면, 합류 유로(45)에 있어서 밀도가 큰 제1 유체가 하강하고, 밀도가 작은 제2 유체가 상승하는 현상이 발생할 가능성이 있다. 이러한 현상이 발생하면, 밀도가 큰 제1 유체를 이송하기 위한 제1 유로(20)의 종단 부분으로부터 밀도가 작은 제2 유체가 침입하고, 액 치환이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 다액 혼합 토출 장치(10)에서는, 제1 유로(20)의 종단 부분으로부터 제2 유체가 침입하지 않도록 침입 억제부(50)가 배치되어 있다.

침입 억제부(50)는, 제1 유로(20)의 종단 부분에 내부 삽입되어 있다. 침입 억제부(50)는, 제1 유로(20)에 대하여 착탈 자유자재로 되어 있다. 침입 억제부(50)는, 원통상이며, 그 외경이 제1 유로(20)를 이루는 배관의 내경과 대략 합치하는 형상으로 되어 있다. 침입 억제부(50)는, 대략 축심 위치에 세공(52)을 갖는다.

세공(52)은, 제1 유로(20)의 유로 단면적보다도 대폭으로 작은 개구 단면적을 갖는 구멍이다. 세공(52)은, 제1 유로(20)를 이루는 배관과 마찬가지로 대략 원형의 단면을 갖고, 제1 유로(20)의 내경에 비하여 대폭으로 축경된 것이다. 세공(52)은, 토출 정지 상태에 있어서 제2 유체가 제1 유로(20)에 침입하는 힘과 길항하는 계면 장력 및 관로 저항을 갖는 구멍이 되도록, 그 개구 영역의 크기나, 통로 길이(도시 상태에 있어서의 상하 방향의 길이)가 규정되어 있다.

세공(52)의 개구 영역의 크기나 통로 길이는, 실험적이나 각종 시뮬레이션, 논리적 방법 등에 기초하여 설정하면 된다. 또한, 세공(52)의 개구 영역의 크기나 통로 길이를 시뮬레이션, 논리적 방법 등에 기초하여 설정하는 경우에는, 예를 들어 사용하는 유체(제1 유체, 제2 유체)의 점도나 밀도 등의 특성, 유체의 혼합 비율, 유량, 토출압 등의 조건을 고려하여, 소정의 논리식 등에 기초하여 도출하는 등의 방법으로 설정하면 된다. 또한, 제1 유체나 제2 유체가 슬러리나 필러 등의 미립자를 포함하는 것인 경우에는, 세공(52)의 개구 영역의 크기를 눈막힘이 일어나지 않는 크기가 되도록 규정하면 된다.

유체 공급 장치(60)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)를 통해 합류부(43)를 향하여 제1 유체 및 제2 유체를 공급하기 위한 장치이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 유체 공급 장치(60)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30) 각각에 마련되어 있다. 유체 공급 장치(60)에는, 예를 들어 종래 공지된 회전 용적식의 펌프나, 플런저식의 펌프, 에어 가압식의 펌프 등을 사용할 수 있다. 유체의 토출 컨트롤 능력 등을 고려하면, 유체 공급 장치(60)는, 1축 편심 나사 펌프에 의해 구성하면 된다.

구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 유체 공급 장치(60)는, 케이싱(100)의 내부에, 로터(102), 스테이터(104) 및 동력 전달 기구(106) 등을 수용한 구성으로 되어 있다. 케이싱(100)은, 금속제로 통 형상의 부재이고, 긴 쪽 방향 일단측에 제1 개구부(110)가 마련되어 있다. 또한, 케이싱(100)의 외주 부분에는, 제2 개구부(112)가 마련되어 있다. 제2 개구부(112)는, 케이싱(100)의 긴 쪽 방향 중간 부분에 위치하는 중간부(114)에 있어서 케이싱(100)의 내부 공간에 연통하고 있다.

제1 개구부(110) 및 제2 개구부(112)는, 각각 유체 공급 장치(60)를 이루는 1축 편심 나사 펌프의 흡입구 및 토출구로서 기능하는 부분이다. 유체 공급 장치(60)는, 로터(102)를 정방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구부(110)를 토출구, 제2 개구부(112)를 흡입구로서 기능시킬 수 있다. 또한, 로터(102)를 역방향으로 회전시킴으로써, 제1 개구부(110)를 흡입구, 제2 개구부(112)를 토출구로서 기능시킬 수 있다.

스테이터(104)는, 고무 등의 탄성체, 또는 수지 등으로 형성된 대략 원통형의 외관 형상을 갖는 부재이다. 스테이터(104)의 내주벽(116)은, n조에서 단단 혹은 다단의 암나사 형상으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 스테이터(104)는, 2조에서 다단의 암나사 형상으로 되어 있다. 또한, 스테이터(104)의 관통 구멍(118)은, 스테이터(104)의 긴 쪽 방향의 어느 위치에 있어서 단면에서 보아도, 그 단면 형상(개구 형상)이 대략 타원형이 되도록 형성되어 있다.

로터(102)는, 금속제의 축체이고, n-1조에서 단단 혹은 다단의 수나사 형상으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 로터(102)는, 1조에서 편심된 수나사 형상으로 되어 있다. 로터(102)는, 긴 쪽 방향의 어느 위치에서 단면에서 보아도, 그 단면 형상이 대략 원형이 되도록 형성되어 있다. 로터(102)는, 상술한 스테이터(104)에 형성된 관통 구멍(118)에 삽입 관통되어, 관통 구멍(118)의 내부에 있어서 자유롭게 편심 회전 가능하게 되어 있다.

로터(102)를 스테이터(104)에 대하여 삽입 관통하면, 로터(102)의 외주벽(120)과 스테이터(104)의 내주벽(116)이 양자의 접선에서 밀접한 상태가 된다. 이에 의해, 스테이터(104)의 내주벽(116)과 로터(102)의 외주벽(120) 사이에 유체 반송로(122)(캐비티)가 형성된다. 유체 반송로(122)는, 스테이터(104)나 로터(102)의 긴 쪽 방향을 향하여 나선상으로 신장되어 있다.

유체 반송로(122)는, 로터(102)를 스테이터(104)의 관통 구멍(118) 내에 있어서 회전시키면, 스테이터(104) 내를 회전하면서 스테이터(104)의 긴 쪽 방향으로 진행한다. 그 때문에, 로터(102)를 회전시키면, 스테이터(104)의 일단측으로부터 유체 반송로(122) 내에 유체를 흡입함과 함께, 이 유체를 유체 반송로(122) 내에 가둔 상태에서 스테이터(104)의 타단측을 향하여 이송하고, 스테이터(104)의 타단측에 있어서 토출시키는 것이 가능하다. 구체적으로는, 로터(102)를 정회전시키면, 제2 개구부(112)로부터 유동물을 흡입하여, 제1 개구부(110)로부터 토출시키는 동작(토출 동작)을 실행할 수 있다. 또한, 로터(102)를 역방향으로 회전시킴으로써, 토출 동작과는 역방향, 즉 제1 개구부(110)측으로부터 제2 개구부(112)측을 향하여 유동물을 흡입하는 동작(되돌림 동작)을 실행할 수 있다.

동력 전달 기구(106)는, 구동기(124)로부터 상술한 로터(102)에 대하여 동력을 전달하기 위한 것이다. 동력 전달 기구(106)는, 동력 전달부(126)와 편심 회전부(128)를 갖는다. 동력 전달부(126)는, 케이싱(100)의 긴 쪽 방향의 일단측에 마련되어 있다. 또한, 편심 회전부(128)는, 중간부(114)에 마련되어 있다. 편심 회전부(128)는, 동력 전달부(126)와 로터(102)를 동력 전달 가능한 것처럼 접속하는 부분이다. 편심 회전부(128)는, 종래 공지된 커플링 로드나, 플렉시블 샤프트 등에 의해 구성된 연결 축(130)을 구비하고 있다. 그 때문에, 편심 회전부(128)는, 구동기(124)를 작동시킴으로써 발생한 회전 동력을 로터(102)에 전달시켜, 로터(102)를 편심 회전시키는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)가 접속된 합류부(43) 내에 마련된 합류 유로(45)에 있어서, 제1 유체와 제2 유체를 합류시켜, 혼합시킬 수 있다. 또한, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50)를 구비하고 있다. 이에 의해, 다액 혼합 토출 장치(10)의 운전 휴지 기간 중 등에 있어서, 제1 유체 및 제2 유체의 흐름이 정지한 상태에 있어서도, 제1 유로(20)에 대한 제2 유체의 침입을 억제할 수 있다. 따라서, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유체 및 제2 유체 중 밀도가 큰 쪽의 유체(본 실시 형태에서는 제1 유체)가 밀도가 작은 쪽의 유체(본 실시 형태에서는 제2 유체)와 치환하는 것에 의한 액 치환의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50)가, 도시하지 않은 나사나 끼워 넣기 등의 수단에 의해 착탈 자유자재로 되어 있다. 그 때문에, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 메인터넌스 등을 위해서, 적절히 침입 억제부(50)를 착탈할 수 있다.

상술한 바와 같이, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유체, 제2 유체를 합류부(43)에 이송하기 위한 유체 공급 장치(60)로서, 1축 편심 나사 펌프를 구비한 것으로 되어 있다. 유체 공급 장치(60)를 이루는 1축 편심 나사 펌프는, 유체의 토출 컨트롤 능력이 우수한 특성을 갖는다. 구체적으로는, 유체 공급 장치(60)는, 로터(102)의 회전 방향을 전환함으로써, 제1 유체 및 제2 유체를 토출 방향으로 이송하는 동작뿐만 아니라, 토출 방향과는 역방향으로 되돌리는 동작(역흡입)을 고정밀도로 실시할 수 있다. 이에 의해, 제1 유로(20)나 제2 유로(30)의 종단부에 있어서 적하를 일으키지 않도록 제1 유체 및 제2 유체를 토출시키거나, 침입 억제부(50)를 넘어 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 한쪽으로부터 다른 쪽을 향하여 유체를 되돌리지 않는 정도로 역흡입을 행하거나 할 수 있다. 따라서, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50)에 의한 액 치환된 억제 효과와, 1축 편심 나사 펌프에 의한 유체의 토출 컨트롤 능력의 상승 효과에 의해, 액 치환의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 양쪽에, 각각 1축 편심 나사 펌프로 이루어지는 유체 공급 장치(60)를 접속한 구성을 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 예를 들어 1축 편심 나사 펌프와 같은 고정밀도의 토출 컨트롤 능력을 요구하지 않는 등의 각종 조건에 따라, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 한쪽 또는 양쪽에 대해서, 1축 편심 나사 펌프와는 다른 펌프를 유체 공급 장치(60)로서 마련한 것으로 하면 된다.

상술한 바와 같이, 침입 억제부(50)는, 제1 유로(20) 또는 제2 유로(30)의 유로 단면적보다도 작은 개구 단면적의 세공(52)(개구부)을 구비한 것이다. 그 때문에, 침입 억제부(50)는, 세공(52)에 있어서의 유체의 통과 저항이나, 계면 장력의 작용에 의해, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 유체가 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50)에 의한 높은 액 치환 억제 효과를 기대할 수 있다.

또한, 상술한 침입 억제부(50)에 마련된 세공(52)은, 토출 정지 상태에서 제1 유체 및 제2 유체 중 한쪽(본 실시 형태에서는 제2 유체)이, 다른 쪽의 유체(본 실시 형태에서는 제1 유체)를 이송하기 위한 유로(본 실시 형태에서는 제1 유로(20))에 침입하는 힘과 길항하는 계면 장력 및 관로 저항을 갖는 것으로 되어 있다. 그 때문에, 침입 억제부(50)는, 세공(52)의 계면 장력 및 관로 저항의 작용에 의해, 액 치환이 발생할 가능성을 보다 한층 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서 예시한 침입 억제부(50)는, 축심 위치에 세공(52)을 하나 마련한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 침입 억제부(50)는, 예를 들어 제1 유로(20)에 있어서 구해지는 제1 유체의 토출량이나, 토출 위치 등의 조건을 고려할 필요가 있는 경우 등에 있어서, 세공(52)과 마찬가지의 개구부를 축심 위치에서 벗어난 위치에 마련한 것이나, 세공(52)과 마찬가지의 개구부를 축심 위치나 기타의 부위 등에 복수 마련한 것 등으로 하면 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 침입 억제부(50)로서 세공(52)을 구비한 것을 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 바와 같이, 침입 억제부(50) 대신에, 역지 구조(152)를 구비한 침입 억제부(150)를 마련한 것으로 해도 된다. 역지 구조(152)는, 제1 유로(20)로부터 제1 유체를 토출하는 방향으로의 유체의 흐름을 허용하고, 그 역을 억제하는 구조를 구비한 것이다. 도시 예의 역지 구조(152)는, 고무 등의 가요성을 갖는 소재로 형성된 역지 밸브(154)를 구비한 것이다. 이러한 침입 억제부(150)를 사용한 경우에 있어서도, 침입 억제부(50)를 마련한 경우와 마찬가지로, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 유체가 유입하고, 액 치환이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 5에 예시하는 바와 같이, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50) 대신에, 침입 억제부(250)를 마련한 것으로 해도 된다. 침입 억제부(250)는, 제1 유로(20)의 종단부의 개구 영역에 설치되는 메시부(252)를 구비하고 있다. 메시부(252)는, 개구 영역의 크기가 제1 유로(20)의 개구 단면적에 비하여 대폭으로 작은 그물눈을 다수 구비한 그물눈 형상의 것으로 되어 있다. 이러한 침입 억제부(250)를 마련한 경우도, 침입 억제부(50)를 마련한 경우와 마찬가지로, 계면 장력 등의 작용에 의해 제2 유체가 제1 유로(20)에 침입하여 액 치환이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 5에서는, 침입 억제부(250)로서, 그물눈 형상의 것을 채용한 예를 나타냈지만, 침입 억제부(250)는, 격자 형상의 것이나, 복수의 구멍을 갖는 유공반 형상의 것이어도 된다. 침입 억제부(250)를 격자 형상의 것이나 복수의 구멍을 갖는 유공반 형상의 것으로 한 경우도, 하나하나의 개구 영역의 크기가 제1 유로(20)의 개구 단면적에 비하여 대폭으로 작은 것으로 함으로써, 계면 장력 등의 작용에 의해 제2 유체가 제1 유로(20)에 침입하여 액 치환이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 6에 예시하는 바와 같이, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 침입 억제부(50) 등 대신에, 침입 억제부(350)를 마련한 것으로 해도 된다. 침입 억제부(350)는, 상술한 침입 억제부(250)와 같이 평평한 것은 아니고, 소위 스펀지와 같이 입체적이며, 유체가 통과 가능한 구멍을 다수 구비한 다공질 형상의 다공질부(352)를 갖는 것이다. 다공질부(352)는, 제1 유로(20)의 종단부로부터 상류측을 향하여 삽입되어 있다. 이러한 침입 억제부(350)를 마련한 경우도, 침입 억제부(50) 혹은 침입 억제부(150)를 마련한 경우와 마찬가지로, 제2 유체가 제1 유로(20)에 침입하여 액 치환이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

상술한 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 종단부에 있어서, 양쪽 유로를 이루는 배관이 축심 위치가 대략 합치하도록 배치된 이중 관상의 부분을 갖고, 그 하류측에 합류 유로(45)가 마련된 것이었지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어 도 7에 도시하는 바와 같이, 합류부(43)의 내부에 공간(432)을 마련하고, 이 공간(432)에 대하여 각각 따로따로 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)를 연통시킨 구성으로 해도 된다. 또한, 이러한 구성으로 하는 경우, 상술한 침입 억제부(50, 150, 250, 350) 등을, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 어느 한쪽 또는 양쪽의 종단부에 마련하면 된다. 도시 예에 있어서는, 제1 유로(20)의 종단부에, 그물눈상의 침입 억제부(250)를 마련하고 있다. 이러한 구성으로 한 경우도, 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지로, 액 치환의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상술한 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 어느 한쪽(상술한 예에서는 제1 유로(20))의 종단부에 침입 억제부(50, 150, 250, 350)를 마련한 것이지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 8에 도시하는 바와 같이, 병렬로 배치된 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 양쪽의 종단부에, 메시부(452)를 구비한 침입 억제부(450)를 마련한 구성으로 해도 된다. 메시부(452)는, 상술한 메시부(252)와 마찬가지로 메시상의 것으로 되어 있다. 다액 혼합 토출 장치(10)는, 이러한 구성으로 함으로써도, 액 치환의 발생을 억제할 수 있다.

도 8의 예에서는, 침입 억제부(450)로서 메시부(452)를 구비한 것을 예시했지만, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 예를 들어 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 각각에 대응하는 위치에 침입 억제부(50)의 세공(52)에 상당하는 것을 마련한 것이어도 된다. 또한, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 각각에, 역지 구조(152)나 다공질부(352)를 마련한 구성으로 해도 된다. 또한, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 세공(52), 역지 구조(152), 메시부(252), 다공질부(352)와 같은 침입 억제 기능을 발휘하는 것을, 제1 유로(20)와 제2 유로(30)에서 적당한 조합으로 마련한 것(예를 들어, 제1 유로(20)에 세공(52), 제2 유로(30)에 다공질부(352) 등)으로 해도 된다. 또한, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 양쪽 또는 한쪽에, 전술한 바와 같은 침입 억제 기능을 발휘하는 것을 복수 조합하여 배치한 것(예를 들어, 제1 유로(20)에 역지 구조(152)와 메시부(252)의 양쪽을 마련하는 등)으로 해도 된다.

상술한 실시 형태나 변형예에 있어서는, 제1 유로(20)에 공급되는 제1 유체가, 제2 유로(30)에 공급되는 제2 유체보다도 밀도가 큰 것을 사용하는 것을 전제로 한 구성을 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 제1 유체가 제2 유체보다도 밀도가 작은 것으로 하는 경우에는, 상술한 침입 억제부(50, 150, 250, 350, 450)의 배치를 역전시키는, 즉 제1 유로(20)에 마련되어 있었던 침입 억제부를 제2 유로(30)에 마련하고, 제2 유로(30)에 마련되어 있었던 침입 억제부를 제1 유로에 마련하면 된다.

또한, 상술한 실시 형태나 변형예에 있어서, 다액 혼합 토출 장치(10)는, 제1 유체 및 제2 유체를 중력의 작용 방향(도면 중 상방으로부터 하방)을 향하여 공급하는 것으로서 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 9에 도시하는 바와 같이, 중력의 작용 방향과는 역방향(도면 중 하방으로부터 상방)으로 제1 유체 및 제2 유체를 공급하는 것으로 해도 된다. 이러한 구성으로 하는 경우이며, 제1 유체가 제2 유로(30)에 공급되는 제2 유체보다도 밀도가 큰 것인 경우에는, 밀도가 작은 제2 유체가 부력의 영향으로 상승하게 된다. 그 결과, 상술한 실시 형태 등의 경우와는 반대로, 제2 유체를 공급하는 제2 유로(30)의 종단부에 있어서 액 치환이 일어날 가능성이 있다. 그 때문에, 이러한 경우에는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 침입 억제부(50, 150, 250, 350, 450)를 제2 유로(30)의 종단부에 마련함으로써, 액 치환의 발생을 억제할 수 있다.

상술한 실시 형태나 변형예에 있어서 예시한 다액 혼합 토출 장치(10)는, 스태틱 믹서로 이루어지는 믹서부(42)를 채용한 예를 나타냈지만, 예를 들어 도 10과 같이 다이내믹 믹서로 이루어지는 믹서부(542)를 합류부(43)에 마련한 것으로 해도 된다. 믹서부(542)는, 교반실(544)의 내부에, 예를 들어 스크루상 등의 형상으로 된 교반 부재(546)를 마련하고, 모터 등의 구동원(548)에 의해 교반 부재(546)를 작동시키는 것으로 되어 있다. 또한, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이, 교반실(544)에 대하여 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)를 횡방향으로 접속할 때는, 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 양쪽 모두, 액 치환이 발생할 가능성이 있다. 그 때문에, 이러한 경우에는, 횡방향으로 접속된 제1 유로(20)나 제2 유로(30)의 단부에 침입 억제부(50, 150, 250, 350, 450)의 어느 하나 또는 복수(도시 예에서는 침입 억제부(250))를 마련하면 된다. 또한, 교반실(544)이나 교반 부재(546)마다 침입 억제부(250)를 합류부(43)로부터 착탈 가능하게 구성해도 된다.

실시예 1

계속해서, 사용하는 유체의 특성 등의 토출 조건, 제1 유로(20), 제2 유로(30), 합류 유로(45) 및 믹서부(42) 등의 사이즈나 형상 등의 조건을 고려하면서, 상술한 침입 억제부(50, 150, 250, 350, 450) 등(이하, 「침입 억제부(50) 등」이라고도 칭함)에 형성하는 구멍이나 개구의 크기를 규정하기 위한 방법 일 실시예를 이하에 상세하게 설명한다.

침입 억제부(50) 등에 형성하는 구멍이나 개구의 크기는, 이하의 (1) 내지 (4)의 수순에 의해 도출한 값으로 규정하면 된다.

(1) 사용하는 유체의 특성(유체의 점도, 유체의 밀도 차 등), 제1 유체와 제2 유체의 혼합 비율, 원하는 유량, 토출압 등으로부터 토출 조건을 결정한다.

(2) (1)에 의해 결정된 토출 조건에 기초하여, 제1 유체 및 제2 유체를 이송하는 제1 유로(20) 및 제2 유로(30)의 직경이나 길이, 합류 유로(45)의 형상, 믹서부(42) 등을 결정함과 함께, 액체가 제1 유로(20) 또는 제2 유로(30)을 통할 때에 발생하는 압력 손실 ΔP를 도출한다.

(3) 제1 유체 및 제2 유체의 표면 장력, 제1 유체 및 제2 유체와 침입 억제부(50)를 구성하는 재질의 접촉각, 제1 유체와 제2 유체의 계면 장력을 도출한다.

(4) 침입 억제부(50)의 개구의 크기를 설계한다.

여기서, 상기 (2)에 있어서의 압력 손실 ΔP는, 예를 들어 이하의 달시·바이스 바하의 (수식 1)에 기초하여 도출하면 된다.

상기 (3)에 있어서, 제1 유체 및 제2 유체의 표면 장력은, 예를 들어 표면 장력계로 측정하거나 하여 도출하면 된다. 또한, 제1 유체 및 제2 유체와 침입 억제부(50) 등을 구성하는 재질과의 접촉각은, 예를 들어 접촉각계로 측정하거나 하여 도출하면 된다. 제1 유체 및 제2 유체의 계면 장력은, 예를 들어 드롭 볼륨법을 사용한 계면 장력계로 측정하거나 하여 도출하면 된다.

상기 (4)에 있어서의 침입 억제부(50) 등의 개구의 크기는, 예를 들어 다음과 같이 하여 도출하면 된다. 또한, 이하에 있어서는, 설명을 간략화하는 것을 상정하고, 침입 억제부(50) 등이 구비하는 개구 형상이 진원 형상인 경우를 상정하여 설명하지만, 침입 억제부(50) 등이 구비하는 개구 형상으로서, 예를 들어 다각형 형상이나 타원 형상 등을 배제하는 것은 아니다.

상기 (4)에 있어서의 침입 억제부(50) 등의 개구의 크기를 도출하는 전제로서, 제1 유체나 제2 유체 등의 유체가 부력에 의해 분리하려고 하는 힘을 F1로 한 경우, 액 치환에 수반하는 유체의 이동을 멈추려고 하는 힘이 상회하면 액 치환은 발생하지 않고, 상회할 수 없어도 충분히 크면 실용상 충분한 정도까지 액 치환을 억제할 수 있다. 한편, 제1 유체나 제2 유체의 토출에 대한 영향을 최소한으로 하는 것을 고려하면, 액 치환에 수반하는 유체의 이동을 멈추려고 하는 힘이, 전술한 힘 F1을 그다지 크게 상회하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 액 치환을 멈추려고 하는 힘에는, 유체의 계면 장력에서 유래되는 힘 F2와 관로 저항에서 유래되는 힘 F3의 2종류의 힘이 상정된다. 따라서, 침입 억제부(50)는, 유체의 부력 F1에 대한, 유체의 계면 장력에서 유래되는 힘 F2 및 관로 저항에서 유래되는 F3의 밸런스가 떨어지도록 침입 억제부(50) 등을 설계하면 된다.

여기서, 도 11의 모델도와 같이, 밀도가 작은 쪽의 액(상기 실시 형태에서는 제2 유체)이, 침입 억제부(50, 150, 250, 350, 450)의 어느 것(도시 예에서는 침입 억제부(250))보다도 중량 방향 하측에 오는 혼합부 형상을 상정하면, 유체의 부력 F1은, 이하의 (수식 2)로 표시된다.

또한, 상기 (수식 2)에 있어서, V는, 도 11의 모델도에 있어서의 초기 상태에 있어서 한쪽의 유체의 접촉부가, 침입 억제부(50) 등의 개구 영역을 넘어 다른 쪽의 유체측에 볼록 상태로 된 부분의 체적을 의미한다. 또한, ρH는 밀도가 큰 쪽의 유체의 밀도, ρL은 밀도가 작은 액의 밀도, g는 중력 가속도를 의미한다.

유체의 계면 장력에 유래하여 액 치환을 멈추려고 하는 힘 F2는, 2종류의 유체(제1 유체 및 제2 유체)와, 침입 억제부(50) 등을 구성하는 소재의 재질에서 발생하는 계면 장력 σi와, 침입 억제부(50)에 마련되는 개구부의 원주(다각형 구멍의 경우에는 둘레 길이)의 곱에 의해 정해진다. 따라서, 힘 F2의 크기는, 이하의 (수식 3)으로 정해진다.

또한, 상술한 계면 장력 σi는, 영의 식의 변형인 이하의 (수식 4)로 구할 수 있다.

γL1: 제1 유체의 표면 장력

γL2: 제2 유체의 표면 장력

γL12: 제1 유체와 제2 유체의 계면 장력

θ1: 제1 유체와 침입 억제부(50) 등의 재질의 접촉각

θ2: 제2 유체와 침입 억제부(50) 등의 재질의 접촉각

θ12: 제1 유체와 제2 유체의 접촉각(γL12로부터 산출 가능)

또한, 관로 저항에서 유래되는 부력에 저항하는 힘 F3에 대해서는, 달시·바이스 바하의 식을 사용하여, 이하의 (수식 5)에 기초하여 도출할 수 있다.

이상에 나타내는 대로, 침입 억제부(50) 등의 개구부의 유로 길이 l이나 개구부의 직경 d에 의해, 계면 장력에서 유래되는 힘 F2 및 관로 저항에서 유래되는 힘 F3이 변하기 때문에, 유로 길이 l이나 개구부의 직경 d를 적절하게 규정함으로써, 액 치환을 억제 가능한 침입 억제부(50) 등을 실현할 수 있다.

실시예 2

계속해서, 세공(52)을 구비한 침입 억제부(50) 및 메시상의 침입 억제부(250)를 마련한 경우에 작용하는 힘의 관계와, 침입 억제부(50)나 침입 억제부(250)의 설계 사상의 일 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 2에 있어서의 설명에 있어서, 상술한 실시예 1에 관한 설명과 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부합에 의해 설명하고, 상세의 설명에 대해서는 생략한다.

제1 유체나 제2 유체 등의 유체가 부력에 의해 분리하려고 하는 힘을 F1은, 상술한 (수식 2)에 의해 도출할 수 있다. 또한, 유체의 계면 장력에 유래하여 액 치환을 멈추려고 하는 힘 F2는 상기 (수식 3), 배관 저항에 유래하여 액 치환을 멈추려고 하는 힘 F3은 상기 (수식 5)에 기초하여 도출할 수 있다.

여기서, 액 치환을 억제할 수 있는 상태로서, 도 12의 (a)와 같이 계면 장력만으로 액 치환을 완전히 억제하고 있는 상태(상태 1) 및 도 12의 (b)와 같이 계면 장력과 배관 저항으로 액 치환은 멈출 수 없지만 감속시키고 있는 상태(상태 2)의 2개의 상태를 생각할 수 있다. 도 12의 (a)의 상태에 있어서는, F1≤F2의 힘의 관계가 된다. 또한, 도 12의 (b)의 상태에 있어서는, F1>F2+F3의 힘의 관계가 된다. 또한, 유체에 움직임이 발생하지 않으면, 상술한 힘 F3에 의한 감속 효과는 효과를 이루지 않는다고 생각된다. 메시상인 침입 억제부(250)는 (상태 1)을 유지하기 쉽고, 세공(52)을 구비한 침입 억제부(50)는 (상태 2)를 유지하기 쉬운 경향에 있다. 또한, 도 12의 (b)의 상태에 있어서는, 드물게 유체의 일부가 절단되어서 도 12의 (c)와 같이 한쪽의 유체의 일부(액적)가 다른 쪽의 유체측으로 유입한 상태로 될 가능성을 상정할 수 있다. 도 12의 (c)의 상태에 있어서는, F1>F3의 힘 관계가 된다. F2+F3의 크기를 F1에 대하여 충분히 커지도록 침입 억제부(50)가 구비하는 개구부의 크기나 유로 길이를 규정함으로써, 도 12의 (c)와 같은 상태가 되는 것을 억제하거나, 침입하는 액적의 사이즈를 억제하거나 할 수 있다.

여기서, 상술한 침입 억제부(50)와 같이 세공(52)을 구비한 세관 타입의 것과, 침입 억제부(250)와 같은 개구부를 다수 구비한 메시 타입의 것을 비교하여, 침입 억제부(50, 250)의 근방에 있어서 작용하는 힘에 대하여 검토한다.

우선, 침입 억제부(50, 250)를 통해 일방측에 있는 유체가, 타방측의 액체 방향을 향하여 침입하려고 하고 있는 상태를 상정한다. 이 경우, 침입 억제부(50, 250)를 넘어 침입하려고 하고 있는 유체에 있어서, 볼록형으로 되어 있는 부분(이하, 「볼록부(254)」라고도 칭함)의 체적 V는, 침입 억제부(50, 250)에 형성된 개구부의 직경 d의 3승의 n％(n<100)이다. 그 때문에, 침입 억제부(50, 250)에 형성된 하나의 구멍에 주목하면, 구멍의 원주와 유체의 볼록부(254)의 체적 V의 비는, 개구부의 구멍 직경이 작을수록, 구멍의 원주에 대하여 유체의 볼록부(254)의 체적 V가 작아지는 경향을 나타낸다. 따라서, 침입 억제부(50, 250)에 형성된 개구부의 구멍이 작을수록, 상대적으로 계면 장력 F2가 부력에 의해 분리하려고 하는 힘 F1에 비해 뛰어난 경향이 된다. 또한, 관로 저항 F3에 대해서도, 침입 억제부(50, 250)에 형성된 개구부의 구멍 원주에 대하여 유체의 볼록부(254)의 체적 V가 작아지는 경향을 나타낸다.

세관 타입의 침입 억제부(50)는, 하나의 세공(52)에 의해 유체의 토출도 행하지 않으면 안 되기 때문에, 전체의 유량을 상정하면, 하나의 세공(52)의 작음에는 한도가 있다. 단 계면 장력 F2가 힘 F1보다도 작다고 해도, 세공(52)을 이루는 관로의 길이가 있으면, 관로 저항 F3의 영향에 의해 액 치환된 진행을 늦게 하는 것이 가능하다. 한편, 메시 타입의 침입 억제부(250)는, 개구부가 다수 있기 때문에, 하나하나의 개구부 크기가 작아도, 전체로서 보면 토출을 저해하는 원인은 되기 어렵다. 메시 타입의 침입 억제부(250)에 있어서는, 세관 타입의 침입 억제부(50)보다도 하나의 개구부의 크기를 작게 하여, 계면 장력 F2를 힘 F1에 비해 상대적으로 크게 할 수 있다. 또한, 침입 억제부(250)에 있어서는, 침입 억제부(50)와는 달리, 관로 저항 F3이 거의 발생하지 않는다고 생각된다. 그 때문에, 침입 억제부(250)에 있어서 액 치환을 확실하게 억제하기 위해서는, 계면 장력 F2를 힘 F1에 비해 충분히 커지도록 개구부의 크기를 조정하는 것이 바람직하다.

계속해서, 상술한 바와 같이 세관 타입으로 하는 경우 및 메시 타입으로 하는 경우의 특성을 고려하여 침입 억제부(50, 250)를 설계하기 위한 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 세관 타입의 침입 억제부(50)의 경우, 전술한 바와 같이, F1≤F2로 하는 것을 목표로 하면, 단일의 세공(52)에서는 유체를 토출할 수 없을수록 개구부의 크기를 작게 하지 않으면 안 되는 경향이 된다. 그 때문에, 세관 타입의 침입 억제부(50)의 경우에는, 계면 장력 F2뿐만 아니라, 관로 저항 F3에 의한 효과도 고려하여 설계하는 것이 바람직하다. 즉, 침입 억제부(50)의 경우에는, F1>F2+F3의 관계가 성립하고, F1과 (F2+F3)의 차가 작아지도록 설계하면 된다. 구체적으로는, 침입 억제부(50)의 경우에는, 이하의 (수식 6)에 있어서, 액 치환된 유속 u가 0 부근이어도, 좌항과 우항의 차가 최대한 작아지는 길이 l에서 직경 d의 세공(52)을 설계한다.

또한, 메시 타입의 침입 억제부(250)의 경우에는, 전술한 바와 같이 하나하나의 개구부의 크기가 작아도 유체의 토출에 끼치는 영향은 작다. 그 때문에, 계면 장력 F2만에 의해 액 치환을 멈추는 것으로 기대할 수 있다. 계면 장력 F2에 대해서는 하나하나의 개구부마다 생각하면 되므로, 볼록부(254)의 체적 V를 상대적으로 상당히 작게 할 수 있다. 따라서, 메시 타입의 침입 억제부(250)의 경우에는, F1≤F2를 만족시키도록 설계를 행하면 된다. 구체적으로는, 이하의 (수식 7)을 만족시키도록 메시를 구성하는 개구부의 직경 d를 규정하면 된다.

또한, 침입 억제부(50)에 복수의 세공(52)을 마련하는 경우나, 단일의 세공(52)을 구비한 침입 억제부(50)를 복수 병렬로 마련하는 경우, 침입 억제부(250)로서 두께가 있는 것을 사용하는 경우 등에, 상기 (수식 6)에 기초하여 설계를 행해도, (수식 7)에서 설계하면서, 유로 길이를 가능한 한 길게 취함으로써, 관로 저항 F3을 액 치환된 억제를 확실하게 하기 위한 요소로서 확보하게 해도 된다.

실시예 3

이하, 상술한 침입 억제부(50, 250)를 마련하는 것에 의한 효과를 검증하기 위하여 행한 시험에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 본제와 경화제를 경화 반응시켜서 접착하는 에폭시계 구조용 2액성 접착재(쓰리본드 파인 케미컬 가부시키가이샤제 TB3950D)를 시험에 사용하였다. 본 시험에서 사용되는 에폭시계 구조용 2액성 접착재는, 본제와 경화제를 혼합비 1:1로 혼합함으로써, 15분으로 경화하는 특성을 갖는 것이다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 본제는, 비중 1.18g/㎤, 점도가 2.7Pa·s(25℃)인 것이고, 경화제는, 비중이 1.00g/㎤, 점도가 2.2Pa·s(25℃)인 것이다.

본 실시예에서는, 유로 길이 약 10cm, 유로 내경 3mm의 아크릴제의 직관을, 합류부(43)에 접속되는 유로 중, 밀도가 큰 유체를 이송하기 위한 유로(상기 실시 형태에서는 제1 유로(20)에 상당)로 선정하여, 이 직관에 본제를 채웠다. 또한, 내용적 2ml의 컵을 합류 유로(45)에 선정하여, 이 컵 내에 직관을 수직으로 유지하였다. 이 컵 내에 직관의 하단이 접촉할 때까지 경화제를 채우고, 경과를 관찰함으로써, 다액 혼합 토출 장치(10)의 운전 정지 상태를 재현하였다. 온도 환경은, 어느 시험도 대략 25℃였다.

우선, 아크릴제의 직관 종단부에 침입 억제부(50, 250)에 상당하는 것을 마련하지 않고, 상기의 시험을 행하였다. 그 결과, 합류 유로(45)에 선정한 컵 내에 채운 경화제의 최상단은, 본제를 채운 아크릴제의 직관을, 경화제가 채워진 컵에 대하여 투입한 직후로부터 약 5분 후까지의 기간에 있어서, 아크릴 관 내를 약 1mm 상승하는 정도였다. 그러나, 5분을 경과한 후는, 본제보다도 내측의 아크릴 관 중심 부근에 있어서, 경화제는, 5분마다 약 8mm씩 계속하여 상승하였다. 본제를 채운 아크릴제의 직관을 컵에 투입하고 나서 약 4시간이 경과할 때까지 방치한 결과, 아크릴 관 전체에 경화제가 침입한 후, 경화 반응이 진행되는 정도의 혼합까지 보였다. 따라서, 침입 억제부(50, 250)에 상당하는 것을 마련하지 않는 경우에는, 경시적으로 액 치환이 진행되는 것이 확인되었다.

계속해서, 상술한 아크릴제의 직관 종단부에 세관형의 침입 억제부(50)를 마련한 것에 대해서, 마찬가지의 시험을 행하였다. 본 실시예에서는, 세공(52)의 크기 다른 3종류의 침입 억제부(50)를 샘플로서 준비하고, 시험을 행하였다. 구체적으로는, 세공(52)의 내경이 2mm, 세공(52)의 길이 약 5mm의 제1 샘플에 대하여 시험을 행한 바, 시험 개시로부터 30분경까지는, 경화 반응이 발생하지 않는 직경 1mm 이하 정도의 작은 경화제의 액적이 5분에 1회 정도의 비율로 아크릴제의 직관 내에 발생하여 상승하고 있었다. 그러나, 시험 개시로부터 30분 정도 경과한 후는 이러한 액적의 발생 간격이 완만해졌다. 시험 개시로부터 약 17시간 후까지 방치해도, 아크릴제의 직관 내에 침입한 경화제의 액적은 수십개 정도이고, 경화 반응으로 직관이 폐색하는 정도가 아니었다.

또한, 세공(52)의 내경이 1mm, 세공(52)의 길이 약 5mm로 한 침입 억제부(50)의 제2 샘플에 대하여 시험을 행한 바, 시험 개시로부터 약 6시간이 경과해도 액 치환은 보이지 않았다. 시험을 개시하고 나서 약 23시간 후에는, 아크릴제의 직관 하단부에서 경화제가 극히 미세한 줄무늬상으로 1cm 정도 상승하는 현상이나, 상술한 제1 샘플에 관한 시험 시보다도 작은 경화제의 액적이 수개 정도, 아크릴제의 직관 내에 침입하는 현상이 보였지만, 경화 반응에서 직관이 폐색하는 정도가 아니었다.

또한, 세공(52)의 내경이 2mm, 세공(52)의 길이 약 1mm로 한 침입 억제부(50)의 제3 샘플에 대하여 시험을 행한 바, 시험 개시로부터 60분 후까지는 변화가 보이지 않았다. 그러나, 시험 개시로부터 60분이 경과한 후는 상술한 제1 샘플에 관한 시험 시보다도 큰 경화제의 액적이 아크릴제의 직관 내에 침입하는 현상이 고빈도로 발생하고, 270분 후에는 직관 내 전체에 걸쳐 액적이 보였다. 시험 개시 후, 약 8시간이 경과한 무렵에는, 경화 반응에 의한 폐색의 우려가 있는 정도까지 본제 및 경화제의 혼합이 진행되고 있었다.

이상의 결과로부터, 상술한 제1 샘플이나 제2 샘플의 경우와 같이, 세공(52)의 크기를 최적화함으로써, 예를 들어 야간이나 메인터넌스 등에 의해 수시간에 걸쳐서 공장 가동 정지를 하는 것과 같은 경우에도, 액 치환된 발현을 억제할 수 있다는 지견에 이르렀다.

계속해서, 상술한 아크릴제의 직관 종단부에 메시형의 침입 억제부(250)를 마련한 것에 대해서, 마찬가지의 시험을 행하였다. 본 실시 형태의 시험에서는, 침입 억제부(250)를 구성하는 메시로서, 나일론제이며, 110메시, 선 직경 71㎛, 개구율 48％, 두께 130㎛의 메시 시트를 채용하였다. 이러한 침입 억제부(250)를 아크릴제의 직관 종단부에 마련하고, 마찬가지의 시험을 행한 바, 시험 개시로부터 160분이 경과해도 메시를 넘어 액 치환하는 현상이 보이지 않았다. 또한, 메시 상에 있어서 경화 반응에 의해 겔화하는 등의 현상도 보이지 않았다. 이 결과에 의해, 메시형의 침입 억제부(250)를 마련함으로써도, 액 치환된 발현을 억제할 수 있다는 지견에 이르렀다.

본 발명은, 상술한 실시 형태나 변형예 등으로서 나타낸 것에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위를 일탈하지 않는 범위에서 그 교시 및 정신으로부터 다른 실시 형태가 있을 수 있다. 상술한 실시 형태의 구성 요소는 임의로 선택하여 조합하여 구성하면 된다. 또한 실시 형태의 임의의 구성 요소와, 발명을 해결하기 위한 수단에 기재된 임의의 구성 요소 또는 발명을 해결하기 위한 수단에 기재된 임의의 구성 요소를 구체화한 구성 요소와는 임의로 조합하여 구성해도 된다. 이들에 대해서도 본원의 보정 또는 분할 출원 등에 있어서 권리 취득하는 의사를 갖는다.

본 발명은, 예를 들어 주제 및 경화제로 이루어지는 2액성 접착제와 같이, 복수의 유체를 혼합하여 토출하는 것이 구해지는 유체를 토출하는 다액 혼합 토출 장치의 전반에 있어서 적합하게 이용 가능하다.

10: 다액 혼합 토출 장치
20: 제1 유로
30: 제2 유로
40: 혼합 유닛
50: 침입 억제부
52: 세공
60: 유체 공급 장치
150: 침입 억제부
152: 역지 구조
250: 침입 억제부
350: 침입 억제부
450: 침입 억제부

Claims

적어도 제1 유체와 상기 제1 유체보다도 밀도가 작은 제2 유체를 혼합하여 토출하는 다액 혼합 토출 장치이며,
상기 제1 유체를 이송하는 제1 유로와,
상기 제2 유체를 이송하는 제2 유로와,
상기 제1 유로에 의해 이송된 상기 제1 유체 및 상기 제2 유로에 의해 이송된 상기 제2 유체를 혼합시키는 혼합 유닛과,
상기 제1 유체와 상기 제2 유체의 밀도 차에 의한, 상기 제1 유로에 대한 상기 제2 유체의 침입 및 상기 제2 유로에 대한 상기 제1 유체의 침입 중 적어도 어느 것을 억제하는 침입 억제부를
구비하는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항에 있어서, 상기 혼합 유닛이,
상기 제1 유로 및 상기 제2 유로가 합류하는 합류부와,
믹서부를 구비하고,
상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로의 종단 부근, 상기 제2 유로의 종단 부근, 상기 합류부, 상기 믹서부의 적어도 어느 것에 마련되는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 침입 억제부가, 착탈 자유자재인 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로 또는 상기 제2 유로의 유로 단면적보다도 작은 개구 단면적의 개구부를 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침입 억제부가, 그물눈 형상, 격자 형상, 복수의 구멍을 갖는 유공반 형상, 액이 통과 가능한 다공질 형상 중 어느 것의 형상으로 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침입 억제부는, 토출 정지 상태에 있어서, 제1 유체 및 제2 유체 중 한쪽의 유체가 다른 쪽의 유체를 이송하기 위한 유로에 침입하려고 하는 것에 대하여 대항하는 힘을, 계면 장력 및 관로 저항 중 적어도 어느 것에 의해 발생시킬 수 있는 세공을 구비하는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침입 억제부가, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로의 한쪽 또는 양쪽에, 토출 방향으로의 유체의 흐름을 허용하고, 그 역을 억제하는 역지 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체, 제2 유체를 상기 혼합 유닛에 이송하기 위한 유체 공급 장치로서, 1축 편심 나사 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다액 혼합 토출 장치.