TWI757434B - 密封構造及具備該密封構造之裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題，在於提供針與密封件不會滑動且裝卸較容易之密封構造及具備該密封構造之裝置。本發明係一種密封件、具備該密封件之密封構造、及具備該密封構造之裝置，該密封件係供具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內往返移動之針之閥裝置的針插通者，其中，其具備有：本體部，其由形成有供上述針插裝之針插裝孔的彈性體所構成；及凸緣部，其由自上述本體部向半徑方朝外側呈環狀延伸出的彈性體所構成；且上述針插裝孔一方之端部開口直徑(D3)小於上述針插裝孔另一方之端部開口直徑(D2)。

Description

密封構造及具備該密封構造之裝置
本發明係關於密封構造及具備該密封構造之裝置。
於針式閥中，為了防止流體自流體室進入驅動室，而於針設置有將流體室與驅動室隔開之密封構造。其原因在於：若流體進入至驅動室便會引起動作不良，而於最壞之情形時，甚至會導致無法動作之情形。
作為密封構造，一般雖然常使用O形環，但為了提高密封性，有時會使用針於貫通孔內滑動之桿密封(例如專利文獻1)或隔膜(diaphragm)(例如專利文獻2)等。
作為使用桿密封之例子，於專利文獻1揭示有一種塗抹器，其係藉由閥桿之往返移動而每次少量地排出液體者，其中，一對動態密封件(90、92)被設置於本體(14)內，且第1動態密封件(90)阻止液體流路內之液體在本體之頂部漏入或移動至活塞室內之情形，而第2動態密封件(92)阻止活塞室內之空氣漏入或移動至液體流路內之情形(說明書段落[0014])。
作為使用隔膜之例子，於專利文獻2揭示有一種針閥，係藉由針之週期性之開閉而吐出塗料者，其中，將隔膜(25)設置於殼體(22)之外筒(22a)與液室殼體(29)之間而構成液室及驅動室，並於隔膜(25)之驅動室側結合有與和針(34)一體化之導引軸(28) 一起供線圈(24)捲裝之捲線軸(23)，而於隔膜(25)之液室側結合有嵌合於噴嘴開口(30)之針(34)(說明書段落[0015]~[0016])。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2012-55883號公報
專利文獻2：日本專利特開平7-299402號公報
然而，於針在貫通孔內滑動之習知之桿密封中，存在有因針之往返移動產生熱，而對流體之物理性質(黏度或密度等)或密封件之形狀(變形、膨脹等)造成不良影響之問題。又，存在因針滑動產生磨耗而產生塵埃，從而導致零件之壽命變短的問題。
於使用隔膜之構成中，必須利用螺絲等之固定構件將隔膜水密地固定於針，但存在有會因較輕之力即變形之隔膜之裝卸耗費工時，而需要專用工具或特別之技能的問題。
因此，本發明之目的在於提供針與密封件不會滑動，使裝卸較為容易之密封構造及具備該密封構造之裝置。
本發明之密封件係供具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內進行往返移動之針之閥裝置的針插通者，其特徵在於，其具備有：本體部，其由形成有供上述針插裝之針插裝孔的彈性體所構成；及凸緣部(104、105)，其由自上述本體部向半徑方向外側呈環狀地延伸出的彈性體所構成；且上述針插裝 孔一方之端部開口直徑(D3)小於上述針插裝孔另一方之端部開口直徑(D2)。
於上述密封件中，其特徵亦可為上述本體部及上述凸緣部被一體地形成。
於上述密封件中，其特徵亦可為上述針插裝孔：(a)具備有第一直徑、第二直徑及階梯部；(b)內周面具有錐形之剖面；(c)內周面具有朝內側鼓起之曲線狀之剖面；或者(d)內周面具有朝外側鼓起之曲線狀之剖面。
於上述密封件中，其特徵亦可為於上述凸緣部之外周部(105)，形成有朝上述流出孔側及與上述流出孔之相反側之至少任一方向隆起之隆起部。
於上述密封件中，其特徵亦可為上述凸緣部(104、105)自較上述流出孔側之端部更靠與上述流出孔之相反側之端部之位置朝半徑方向外側延伸出。
於上述密封件中，其特徵亦可為上述凸緣部(104、105)自上述本體部之與上述流出孔之相反側之端部朝半徑方向外側延伸出。
本發明第1觀點之密封構造係具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內進行往返移動之針之閥裝置的密封構造，其特徵在於，具備有上述密封件、及被插通於上述密封件之針而成，且上述針插裝孔之上述流出孔側之端部開口直徑(D3)及上述針插裝孔之與上述流出孔之相反側之端部開口直徑(D2)之任一者，均小於上述針之直徑(D1)。
本發明第2觀點之密封構造係具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內進行往返移動之針之閥裝置的密封構 造，其特徵在於，具備有上述密封件、及形成有上述流體室之外殼而成，且上述密封件之本體部被構成為寬度較上述流體室狹窄，上述外殼具備有具備上述流體室之第一外殼構件(207)、及具備供上述針插通之寬度較針寬廣之驅動室(204)之第二外殼構件(206)，上述第一外殼構件(207)及上述第二外殼構件(206)之至少任一者，具備有與鄰接於上述凸緣部之外周端之面抵接之階梯部(215)，上述第一外殼構件(207)與上述第二外殼構件(206)係於對上述凸緣部之外周部(105)壓迫之狀態下被連結，若上述針進行往返移動，上述凸緣部之內周部(104)便追隨而產生變形，藉此使上述針與上述本體部之位置關係不會改變。
於上述第2觀點之密封構造中，其特徵亦可為上述針插裝孔之上述流出孔側之端部開口直徑(D3)及上述針插裝孔之與上述流出孔之相反側之端部開口直徑(D2)，均小於上述針之直徑(D1)。
本發明之閥裝置，其特徵在於，其具備有上述密封件、具有流出孔及流入孔之流體室、前端於流體室內進行往返移動之針、形成有上述流體室之外殼、以及使上述針進行往返移動之針驅動裝置，且將自上述流入孔所供給之流體自上述流出孔排出，其中，上述密封件之本體部，寬度較上述流體室狹窄，上述針插裝孔，寬度較上述針狹窄，上述外殼具備有具備上述流體室之第一外殼構件(207)、及具備供上述針插通之寬度較針寬度之驅動室(204)之第二外殼構件(206)，上述第一外殼構件(207)及上述第二外殼構件(206)之至少任一者，具備有與鄰接於上述凸緣部之外周端之面抵接之階梯部(215)，上述第一外殼構件(207)與上述第二外殼構件(206)係於對上述凸緣部之外周部(105)壓迫之狀態下被連結，若上述針進行往 返移動，上述凸緣部之內周部(104)便追隨而產生變形，藉此使上述針與上述本體部之位置關係不會改變。
於上述閥裝置中，其特徵亦可為上述針驅動裝置係具備有致動器而構成，而且具備有調整上述針之行程之行程調整機構。
本發明之流體吐出裝置，其特徵在於，其具備有：上述閥裝置；貯存容器，其與上述流入孔流體性地連接；噴嘴，其具有與上述流出孔流體性地連接之吐出口；及閥控制裝置，其控制上述閥裝置之動作。
於上述流體吐出裝置中，其特徵亦可為上述貯存容器係液體材料之貯存容器，而且，其特徵亦可為上述流體吐出裝置係噴射式之吐出裝置，該噴射式之吐出裝置使上述針進行進出移動，碰撞作為上述流出孔之入口部分之閥座，或者上述針進行進出移動，並於即將碰撞上述閥座之前停止，而使液滴自上述吐出口飛翔吐出。
本發明之塗佈裝置，其特徵在於，其具備有：上述流體吐出裝置；載台，其載置塗佈對象物；相對驅動裝置，其使上述流體吐出裝置與上述載台進行相對移動；及載台控制裝置，其控制上述相對驅動裝置之動作。
根據本發明，由於針不與密封件滑動，因此，可解決密封件所產生之發熱或磨耗之問題。
又，無需工具或技能即可容易地裝卸密封件。
101‧‧‧密封件
102‧‧‧本體部
103‧‧‧貫通孔(針插裝孔)
104‧‧‧(凸緣部)內周部
105‧‧‧(凸緣部)外周部
106‧‧‧上側端面
107‧‧‧下側端面
108‧‧‧階梯部
109‧‧‧密封件回復力
110‧‧‧因流體壓力產生之推壓力
111‧‧‧貫通孔側壁
113‧‧‧錐形部
114‧‧‧向內側鼓起之曲線部
115‧‧‧向外側鼓起之曲線部
116‧‧‧矩形狀隆起部
117‧‧‧圓形部
118‧‧‧梯形隆起部
119‧‧‧下側矩形狀隆起部
120‧‧‧上側矩形狀隆起部
121‧‧‧上側端部
122‧‧‧下側端部
131‧‧‧上方向動作
132‧‧‧下方向動作
201‧‧‧閥裝置
202‧‧‧針驅動裝置
203‧‧‧針
204‧‧‧驅動室
205‧‧‧流體室
206‧‧‧上外殼構件
207‧‧‧下外殼構件
208‧‧‧流入孔
209‧‧‧流出孔
210‧‧‧閥座
211‧‧‧固定構件
212‧‧‧驅動室下部內壁
213‧‧‧擴徑壁
214a、214b‧‧‧密封件按壓構件
215‧‧‧階梯部
216‧‧‧行程調整構件
217‧‧‧固定構件
218‧‧‧流體供給方向
219‧‧‧流體排出方向
220‧‧‧閥座固定構件
221‧‧‧閥座固定構件貫通孔
222‧‧‧控制裝置(閥)
223‧‧‧供給配管
224‧‧‧排出配管
301‧‧‧吐出裝置
302‧‧‧貯存容器
303‧‧‧延設構件
304‧‧‧壓縮氣體
305‧‧‧噴嘴構件
306‧‧‧管狀構件
307‧‧‧噴嘴固定構件
308‧‧‧控制裝置(吐出裝置)
401‧‧‧塗佈裝置
402‧‧‧載台
403‧‧‧塗佈對象物
404‧‧‧X方向驅動裝置
405‧‧‧Y方向驅動裝置
406‧‧‧Z方向驅動裝置
407‧‧‧X驅動方向
408‧‧‧Y驅動方向
409‧‧‧Z驅動方向
410‧‧‧架台
411‧‧‧罩部
412‧‧‧控制裝置(塗佈裝置)
D0‧‧‧流體室之內徑
D1‧‧‧針之外徑
D2‧‧‧上側端面之內徑
D3‧‧‧下側端面之內徑
D4‧‧‧本體部之外徑
H1‧‧‧凸緣部之高度
H2‧‧‧高度
H3‧‧‧長度
W1‧‧‧厚度
圖1係第1實施形態之密封件之剖面圖。
圖2係說明第1實施形態之密封件之設置狀態的圖。
圖3係說明第1實施形態之密封件之作用的圖。此處，圖3(a)係針朝向上方動作時之圖，圖3(b)係針未動作時之圖，而圖3(c)係針朝向下方動作時之圖。
圖4(a)係第2實施形態之密封件之剖面圖，圖4(b)係第3實施形態之密封件之剖面圖，而圖4(c)係第4實施形態之密封件之剖面圖。
圖5(a)係第5實施形態之密封件之主要部分剖面圖，圖5(b)係第6實施形態之密封件之主要部分剖面圖，圖5(c)係第7實施形態之密封件之主要部分剖面圖，圖5(d)係第8實施形態之密封件之主要部分剖面圖，圖5(e)係第9實施形態之密封件之主要部分剖面圖，而圖5(f)係第10實施形態之密封件之主要部分剖面圖。
圖6(a)係第11實施形態之密封件之剖面圖，而圖6(b)係第12實施形態之密封件之剖面圖。
圖7係說明第13實施形態之閥裝置的圖。
圖8係說明第14實施形態之吐出裝置的圖。
圖9係說明第15實施形態之塗佈裝置的圖。
以下，對用以實施本發明之形態例進行說明。第1至第12實施形態所例示之密封構造，雖然主要被用於藉由以針之前端部來開閉閥座而將液體材料吐出之分配器(dispenser)，但本發明之密封構造可應用於控制任意流體之流動的閥。
[第1實施形態]
第1實施形態之密封構造係構成為具備有密封件101、形成有流體室205之上下外殼構件(206、207)及針203。
如圖1所示，密封件101係構成為包含有：圓筒狀之本體部102；貫通孔103，其被形成為貫通本體部102，且內徑於上側及下側不同；以及凸緣部(104、105)，其等呈凸狀地被形成於本體部102之外周。
本體部102係圓筒狀之構件，且朝與針203平行之方向(即上下方向)延伸。本體部102之長度(H1+H2)例如為2~4mm，就另一觀點而言，為凸緣部(104、105)之厚度H1(或貫通孔側壁111之厚度W1)之例如2~5倍。藉由將本體部102之長度(H1+H2)設為一定以上，可實現較高之保持力。又，本體部102之外徑(D4)係以可不與流體室205之內壁接觸而動作之方式，被構成為小於流體室205之內徑(D0)。
貫通孔103係朝與針203平行之方向(即上下方向)貫通本體部102之中心的貫通孔。構成該貫通孔103之端面之上側端面106之內徑及下側端面107之內徑，均小於針203之外徑，而且，相較於上側端面106之內徑，下側端面107之內徑較小。亦即，若將針203之外徑設為D1，將貫通孔103之上側端面106之內徑設為D2，將貫通孔103之下側端面107之內徑設為D3，D1>D2>D3之關係便會成立。藉由下側端面107之內徑(D3)小於上側端面106之內徑(D2)，針203與密封件101之裝卸會變容易。其原因在於，由於針203之上側與針驅動裝置202連接，因此針203朝向密封件101之插入係自內徑較大之密封件101之上側來進行，且針203自密封件101之拔離，亦藉由朝向內徑較大之密封件101之上側移動來進 行。
又，由於藉由下側端面107之內徑小於上側端面106之內徑，使得在密封件101之下側鎖固地更緊，因此相較於以相同直徑構成貫通孔103之情形，可更加防止流體朝向密封件101上側之進入。再者，於本實施形態中，雖於貫通孔103設置有階梯部108，但亦可為其他形狀(例如，參照後述之圖4)。
凸緣部(104、105)係自本體部102之外周朝向半徑方向外側被形成為凸狀之環狀之板狀構件，且由內周部104、及外周部105所構成。本體部102及凸緣部(104、105)較佳係一體地構成。凸緣部(104、105)雖然亦可與水平面存在一點角度(例如15度以下之角度)而朝向半徑方向外側延伸出，但較佳為如本實施形態般朝水平方向延伸出。自上表面觀察時之凸緣部(104、105)之形狀並無為真圓之必要，上述環狀亦可包含在外周緣之一部分具有角部或凹部之形狀或多邊形。
內周部104係凸緣部之內側之部分，將本體部102與外周部105加以連接。就另一觀點而言，相當於自凸緣部之流體室205之內徑至本體部102之外徑之部分，相當於內周部104。內周部104之厚度H1，例如設為0.2~2mm之厚度。就另一觀點而言，設為本體部102之水平方向厚度(自本體部102之外徑(D4)減去貫通孔103之內徑(D2)再除以2所得之值)之例如0.5~3倍之厚度。其原因在於，若過厚便不易產生彈性變形，而存在有針203與貫通孔側壁111滑動之可能性。
內周部104於本體部102與外周部105之間彈性變形，藉此使針203不會在密封件101之貫通孔103內滑動，而可使針203適當 地動作。再者，於本實施形態中，雖然凸緣部(104、105)被設置於本體部102之上側端部121，但亦可如後述般，設置於較上側端部121更靠下方之位置(例如，參照後述之圖6)。
外周部105係凸緣部之外側之部分，且被形成於內周部104之外側端。就另一觀點而言，由凸緣部之上下之各外殼構件(206、207)所夾持之部分相當於外周部105。外周部105由上下之各外殼構件(206、207)所夾持而加以固定，藉此規定密封件101在流體室205內之位置。由於若外周部105之壁厚過薄，便無法確保利用上下外殼(206、207)之壓迫固定時之變形量，因此需要一定之厚度。本實施形態之外周部105之厚度與內周部104之厚度同為H1。再者，於本實施形態中，外周部105雖然成為如以與內周部104相同之形狀朝向半徑方向外側延伸之形狀，但如後述般，亦可為其他形狀(例如，參照後述之圖5)。
密封件101係由彈性材料所構成，於本實施形態中特別使用橡膠。更詳細而言，例如揭示使用矽酮橡膠、氟橡膠、腈橡膠、丙烯酸系橡膠、聚胺酯橡膠。
密封件101如圖2所示般，針203被插嵌於貫通孔103，使外周部105由上下外殼構件(206、207)所夾持而於流體室205內被定位。
如圖2所示，於下外殼構件207之上端部，形成有環狀之凹部(擴徑部)。於本說明書中，將該凹部之內周壁稱為擴徑壁213，並將內底面稱為階梯部215。擴徑壁213之內周與凸緣部(104、105)之外周，實質上為相同直徑。擴徑壁213之高度係構成為較凸緣部(104、105)之高度H1略低，藉由以上外殼構件206之端面(底 面)將密封件101之上表面壓扁來提高密封性。換言之，密封件101朝向上下外殼構件(206、207)之固定，由於藉由以上下外殼構件(206、207)之端面進行按壓來進行，因此可容易地進行密封件101之裝卸作業。上下外殼構件(206、207)藉由未圖示之連結機構而裝卸自如地被連結。
亦可與本實施形態不同地，於上外殼構件206設置擴徑壁213。又，亦可於上外殼構件206及下外殼構件207雙方設置相同直徑之擴徑壁213。
若將針203插嵌於貫通孔103，由於貫通孔103其內徑小於針203之外徑，因此會以沿著針203之外形之方式彈性變形。密封件101由於由彈性材料所構成，因此欲恢復原來之形狀，便會朝貫通孔103收縮之方向、即朝將貫通孔側壁111壓抵於針203之外壁面之方向施力(符號109)。藉由該力之作用，密封件101被固定於針203。於本實施形態中，由於該力充分地發揮作用，因此可不另外使用螺絲等之固定構件便將密封件101固定於針203。又，藉由該力之作用，可防止較內周部104更靠下側(流體室205側)之流體沿著針203朝向較內周部104更靠上側(驅動室204側)進入之情形。
於實施形態之密封件101中，除了貫通孔103之內徑小於針203之外徑以外，下側端面107之內徑(D3)亦小於上側端面106之內徑(D2)，藉此在作為流體室205側之密封件101下側鎖固地更緊，而可相較於習知之密封件101更顯著地防止流體朝向作為驅動室204側之密封件101之上側之進入。換言之，在自貫通孔103之下側端面107起一定之長度(H3)確保所需之密封力，對於超過一 定之長度(H3)之部分則降低密封力，藉此使裝卸容易性亦得以實現。
除此以外，在被用於如圖7所示之閥裝置201(細節將於後述之)之情形時，較內周部104更靠下側(流體室205側)由於由經加壓之流體所填滿，因此密封件101之表面會自流體受到壓力。該壓力朝將密封件101壓抵於針203之方向施力(符號110)。該力與上述密封件101之回復力(符號109)一同發揮作用，藉此更強力地將密封件101固定於針203，而可進一步防止較內周部104更靠下側(流體室205側)之流體朝向較內周部104更靠上側(驅動室204側)之進入。
本實施形態之密封件101於針203動作時如以下般發揮作用。
如圖2所示，密封件101係藉由前述之密封件回復力(符號109)及周圍之流體壓力所產生之推壓力(符號110)，被牢固地固定於針203。又，密封件101係藉由外周部105被上下之各外殼構件(206、207)夾持而被牢固地固定於流體室205內。
圖3係說明本實施形態之密封件101之作用的圖。密封件101由於由彈性材料所構成，因此於針203自非動作狀態(圖3(b))朝向上方動作(符號131)時(圖3(a))、或者針203自非動作狀態(圖3(b))朝向下方動作(符號132)時(圖3(c))，內周部104產生彈性變形。藉由如此產生彈性變形，貫通孔側壁111與針203不會滑動，而針203與密封件101之本體部102一起動作。其原因在於：於欲使針203動作時，藉由上述密封件回復力(Fs)(符號109)及由周圍流體壓力所產生之推壓力(Fp)(符號110)，使摩擦力(Ff=μ(Fs+Fp))作用於密封件101與針203之接觸面，而該摩擦力(稱為最大靜止摩 擦力)大於使針203動作之力(Fn)。亦即，存在有下述式1之關係。
[式1]Ff=μ(Fs+Fp)>Fn
此處，μ為摩擦係數。
如以上所述，第1實施形態之密封件101於針203動作時，由於密封件101雖會彈性變形但不會滑動，因此不會發熱或磨耗。藉此，可發揮對流體或密封件101本身之影響較少，亦不會產生塵埃，且零件壽命亦變長之效果。
[第2~4實施形態]
第2實施形態係關於如圖4(a)所示般具備有具有錐形部113之貫通孔側壁111之密封件101。
第3實施形態係關於如圖4(b)所示般具備有具有朝內側鼓起之曲線部114之貫通孔側壁111之密封件101。
第4實施形態係關於如圖4(c)所示般具備有具有朝外側鼓起之曲線部115之貫通孔側壁111之密封件101。
第2~4實施形態之貫通孔103滿足上側端面106之內徑(D2)及下側端面107之內徑(D3)均小於針203之外徑(D1)，且下側端面107之內徑小於上側端面106之內徑之關係(D1>D2>D3)。無論於哪一個形狀中，均與第1實施形態同樣地，藉由下側端面107之內徑小於上側端面106之內徑，使針203與密封件101之裝卸變容易。又，由於藉由下側端面107之內徑小於上側端面106之內徑，而在密封件101下側鎖固地更緊，因此可相較於具有相同直徑之貫 通孔103之密封件101，更可防止流體朝向密封件101之上側之進入。
[第5~10實施形態]
第5實施形態如圖5(a)所示，於凸緣部之端部具備有外周部105，該外周部105朝向上側及下側對稱地具有剖面呈矩形狀之隆起部116。
第6實施形態如圖5(b)所示，於凸緣部之端部具備有外周部105，該外周部105具有外徑大於內周部104之厚度之剖面呈圓形之圓形部117。
第7實施形態如圖5(c)所示，於凸緣部之端部具備有外周部105，該外周部105朝向上側及下側對稱地具有內側變窄之剖面呈梯形之隆起部118。
第8實施形態如圖5(d)所示，於凸緣部之端部具備有外周部105，該外周部105僅朝向下側具有剖面呈矩形狀之隆起部119。
第9實施形態如圖5(e)所示，於內周部104之端部僅朝向上側設置剖面呈矩形狀之隆起部120。
第10實施形態如圖5(f)所示，於凸緣部之端部具備有外周部105，該外周部105僅朝向下側具有剖面呈矩形狀之隆起部119，並於該內周部104及外周部105之各角部形成有圓弧。
再者，圖5中圖示之各密封件101由於為左右對稱形狀，因此僅圖示密封件101之右半部分，而省略左半部分之圖示。亦可為第5~10實施形態所例示之形狀以外之形狀，雖未圖示，但亦可為例如對稱之橢圓狀、長圓狀、十字狀或不對稱之半圓狀等。
如此，使外周部105之形狀與內周部104之形狀不同，並與其對應地於上下之各外殼構件(206、207)設置符合其形狀之溝槽，藉此可易於固定密封件101，且使其不易脫落。又，外周部105由上下之各外殼構件(206、207)所夾持而加以固定，藉此規定密封件101在流體室205內之位置。
[第11~12實施形態]
第11實施形態如圖6(a)所示，具備有被設置於本體部102之上側端部121與下側端部122之中間位置之凸緣部(104、105)。凸緣部(104、105)之位置並不限定於圖6(a)之位置，亦可以剖面成為線對稱之方式配置於偏離上側端部121與下側端部122之中間位置之位置。
第12實施形態如圖6(b)所示，具備有被設置於本體部102之下側端部122之凸緣部(104、105)。
如此，內周部104於本體部102與外周部105之間彈性變形，藉此可使針203不相對於密封件101滑動地朝上下動作。
凸緣部(104、105)之位置雖可配置於上側端部121與下側端部122之間之任意位置，但就有效地受到來自填滿流體室205之流體之壓力而提高密封力之觀點而言，較佳為配置於靠近上側端部121之位置。
第11~12實施形態所揭示之凸緣部(104、105)之位置與第2~4實施形態所揭示之貫通孔103之形狀及/或第5~10實施形態所揭示之外周部105之形狀，可任意地加以組合。
[第13實施形態]
如圖7所示，第13實施形態之閥裝置201主要被構成為包括：設置有收納針驅動裝置202之驅動室204、及供針203進行往返移動之流體室205之外殼(206、207)；與流體室205連通且供給流體之流入孔208及將流體排出之流出孔209；具有流出孔209之閥座210；以及將驅動室204與流體室205隔開之密封件101。再者，以下為了說明上的方便，存在有將驅動室204側稱為上，而將流體室205側稱為下之情形。
密封件101由於與第1實施形態相同，因此省略說明。再者，亦可取代第1實施形態之密封件101，而使用第2~12實施形態之密封件101。
外殼係由上外殼構件206及下外殼構件207所構成。於上外殼構件206之上部，設置有收納用以使針203動作之針驅動裝置202之驅動室204。於未圖示細節之驅動室204內部，針203被連結於針驅動裝置202。而且，驅動室204之下部以針203可不滑動地動作之方式設置有驅動室下部內壁212。此處，針驅動裝置202係致動器，例如可使用：於針203之驅動室204側設置活塞而將驅動室204一分為二，並利用壓縮氣體或將針203朝一方向賦能之彈性構件(彈簧)之力而使針203動作者；將電動馬達與滾珠螺桿加以組合而使針203動作者；利用電磁鐵使針203動作者；或利用壓電元件使針203動作者等。針驅動裝置202其動作係藉由控制裝置222所控制。
於與驅動室204鄰接之下外殼構件207，作為供針203之前端部配置之空間之流體室205，係設置於針203延伸之方向(即 上下方向)。於流體室205之上部，形成有由圓周狀之擴徑壁213所包圍之環狀之凹部(擴徑部)。於該環狀之凹部，配置有密封件101、密封件按壓構件214a、214b。
於由環狀之板狀構件所構成之密封件按壓構件214a、214b之中心部，設置有直徑較針203大之貫通孔。亦可與圖7之例示不同而藉由一片之板狀構件來構成密封件按壓構件214a、214b。又，密封件按壓構件214a、214b亦可配置於密封件101之下側。
於流體室205之側面貫通下外殼207之側壁而設置有用以將流體朝向流體室205內供給(符號218)之流入孔208。於流入孔208之外側，藉由固定構件217而連接有供給配管223，流入孔208與供給配管223始終相連通。流入孔208之上下方向位置並不限定於圖示之位置，既可對應於所使用之流體之性質或控制之態樣等而設置於密封件101之附近，亦可設置於流出孔209之附近。又，與流體室205相交之角度，亦可對應於所使用之流體，無需如圖7所例示般相對於流體室205呈直角地連接，而可以銳角或鈍角等之角度來連接。
於流體室205之下端，設置有具有將流體室205之內部與外部連通之流出孔209之閥座210。閥座210係藉由被螺合於下外殼207之下端部之閥座固定構件220所固定。於閥座固定構件220，設置有閥座固定構件貫通孔221。於閥座210之底面，藉由固定構件211而以與閥座固定構件貫通孔221連通之方式連接有排出配管224。
閥座210之流出孔209之內徑小於針203之外徑，若針203之半球狀之前端與閥座210接觸，便可將流出孔209加以閉塞。再者， 針203之前端之形狀並不限定於例示之形狀，例如既可為平面，亦可於中心設置有突起，亦可設為錐形。
流體朝向流體室205之供給係藉由未圖示之泵等所進行，朝向流體室205係於施加有壓力之狀態下被供給。藉此，密封件101朝向針203之固定，除了密封件101之回復力(符號109)以外，還可利用被施加於流體之壓力所產生之推壓力(符號110)，而可更確實地防止流體朝向驅動室204側之進入。
如以上所構成之第13實施形態之閥裝置201，大致如下述般動作。
如圖7所示，於以藉由針驅動裝置202使針203位於上方之方式動作，而使針203前端離開閥座210之流出孔209，從而使閥座210之流出孔209開放時，自流入孔208所供給之流體(符號218)通過流體室205，而自閥座210之流出孔209被排出(符號219)。
另一方面，若藉由針驅動裝置202使針203朝向下方動作，密封件101便如圖3(c)所示般變形，最後針203前端會閉塞閥座210之流出孔209，而可設為阻止流體之流動之封閉狀態。此時，由於密封件101之內周部104產生彈性變形，因此針203不會相對於密封件101位置偏移。如此，利用針驅動裝置202使針203動作，而以成為上述開放狀態與封閉狀態之任一狀態之方式進行控制，藉此可利用閥裝置201來控制流體之流動。例如，進行如下控制：(1)平常設為開放狀態，而於必要之情形時設為封閉狀態，反之，(2)平常設為封閉狀態，而於必要之情形時設為開放狀態等。
於上述動作中，雖將圖3(c)所示之狀態設為封閉狀態，並將圖3(b)所示之狀態設為開放狀態，但於圖3(a)至圖3(c)之 位置關係中，亦可將任一位置關係設為開放狀態或封閉狀態。例如，揭示有將圖3(b)設為封閉狀態並將圖3(a)設為開放狀態，或將圖3(c)設為封閉狀態並將圖3(a)設為開放狀態之情形。如此，由於密封件101未藉由螺絲等固定構件被固定於針203，因此可自由地改變密封件101與針203之位置關係。然而，就減輕對密封件101之負荷之觀點而言，較佳為於停止動作之狀態時設為作為無負荷狀態之圖3(b)，並根據控制條件使變形之狀態(圖3(a)或(c)之狀態)不會長時間持續。
於使針203動作時，必須注意作為移動距離之行程不要變得過大。若行程較大，便存在有藉由內周部104之變形將無法對應，而使針203滑動或內周部104超過彈性界限(應力)而產生塑性變形之可能性。因此，為了限制行程，可設置行程調整機構。行程調整機構不僅可將行程抑制為較小，亦用於調整為所需之行程。本實施形態之行程調整機構雖設置抵接於針203之後端部(上端部)來進行定位之行程調整構件216而得以實現，但亦可與此不同地，藉由利用可準確地進行定位之致動器來構成針驅動裝置202而實現。就另一觀點而言，例如，在藉由利用壓縮氣體或彈簧之力之類型或利用電磁鐵之類型之致動器來構成針驅動裝置202之情形時，可例示將突抵於針203之後端部之可進行長度調整之行程調整構件設置於驅動室204之情形。
於如以上所構成之閥裝置201中，由於針203不會相對於密封件101滑動(位置偏移)，因此不會產生發熱或磨耗。因此，對流體或密封件101本身之影響較少，亦不會產生塵埃，零件壽命亦會變長。又，由於密封件101朝向針203之固定，除了密封件之 回復力(符號109)以外，還可利用因施加於流體之壓力所產生之推壓力(符號110)，因此可更確實地防止流體朝向驅動室204側之進入。
[第14實施形態]
如圖8所示，第14實施形態之吐出裝置301係將貯存容器302連接於上述第13實施形態之閥裝置201之流入孔208，並將噴嘴構件305連接於下外殼構件207之下端部而構成者。對於閥裝置201，由於與第13實施形態相同，因此省略說明，而僅說明不同的部分。
貯存容器302係於內部貯存流體之圓筒狀之容器，且經由被設置於流入孔208外側之內部具有流路之延設構件303所連接。貯存容器302可使用市售之注射器。自貯存容器302之上部，用以壓送流體之壓縮氣體304係自未圖示之壓縮氣體源被供給。
於閥座210之下方設置有噴嘴構件305，該噴嘴構件305供與閥座210之流出孔209連通之管狀構件306貫穿設置。噴嘴構件305與閥座210一起藉由噴嘴固定構件307而被固定於下外殼構件207(流體室205)之下端。該噴嘴固定構件307裝卸自如，使噴嘴構件305之更換變容易。管狀構件306之下端開口構成吐出口。亦即，被供給至流體室205內之流體，自閥座210之流出孔209通過管狀構件306之內部而朝向外部被吐出。
雖然控制裝置308係進行針驅動裝置202之控制者，但除此以外，亦進行施加於貯存容器302之壓縮氣體304之壓力的控制。亦可與此不同地，另行設置對施加於貯存容器302之壓縮氣體304之壓力進行控制之控制裝置，而針驅動裝置202之控制則由 與第13實施形態之控制裝置222相同者來構成。
如以上所構成之第14實施形態之吐出裝置301，大致如下述般動作。
吐出裝置301於動作停止時設為封閉狀態。首先，若藉由針驅動裝置202使針203朝向上方動作，而自封閉狀態設為開放狀態，自貯存容器302所供給之施加有壓力之流體便自流入孔208進入流體室205，並通過閥座210之流出孔209而自噴嘴構件305朝向外部被排出。而且，若經過某時間後，藉由針驅動裝置202使針203朝向下方動作，而自開放狀態成為封閉狀態，針203之前端便會閉塞閥座210之流出孔209，藉此停止流體之流動，自噴嘴構件305之排出便會停止。以上為基本之1次吐出動作。換言之，吐出裝置301僅於成為開放狀態之時間中，將施加有壓力之流體自管狀構件306朝向外部排出。
如此，於使用針式閥之吐出裝置301中，可藉由控制成為開放狀態之時間及貯存容器302中被施加於流體之壓力之大小，來控制自噴嘴構件305所吐出流體的量。尤其，於該吐出裝置301中，藉由縮短打開時間(例如約1秒以下)，可使液體自噴嘴構件305分開而呈滴狀地吐出。
又，亦可減弱自流入孔208所供給之液體之壓力，使針203高速前進並突然停止，藉此對流體室205內之液體材料賦予慣性力，而使一個液滴飛翔吐出。該吐出方法存在有被稱為噴射式吐出方法之情形。於噴射式吐出方法中雖存在有：就座型之噴射式吐出方法，其於形成一個液滴時使針203之前端抵接於閥座210；及非就座型之噴射式吐出方法，其於形成一個液滴時不使針203之前端抵 接於閥座210；但本發明之密封件101可應用於任一者。
再者，於使針203動作時，必須注意不要使作為移動距離之行程變得過大之情形，與第13實施形態之閥裝置201相同。可視需要來設置行程調整構件。
於如以上所構成之吐出裝置301中，於針203動作時，由於亦與上述閥裝置201同樣地，密封件101會產生彈性變形，因此針203不會相對於密封件101滑動(位置偏移)，而不會產生發熱或磨耗。因此，對流體或密封件101本身之影響較少，亦不會產生塵埃，零件壽命亦會變長。又，於密封件101朝向針203之固定時，除了密封件之回復力(符號109)以外，還可利用因被施加於流體之壓力所產生之推壓力(符號110)，而可更確實地防止流體朝向驅動室204側之進入。此外，由於密封件101僅被夾持固定，因此無需工具或技能即可進行針203之拔離，除此以外，由於密封件101之裝卸亦無需工具或技能即可進行，因此可大幅地削減維護作業之負擔。
[第15實施形態]
如圖9所示，第15實施形態之塗佈裝置401主要係構成為包含：吐出裝置301，其用以吐出流體；載台402，其將塗佈對象物403載置於其上表面；XYZ驅動裝置(404、405、406)，其使吐出裝置301與載台402相對移動；及控制裝置412，其對上述各裝置之動作進行控制。
由於吐出裝置301與前述之第14實施形態所說明之吐出裝置301相同，因此省略說明，僅說明不同之部分。
載台402係上表面具有載置塗佈對象物403之平面之平板狀的構件。為了將塗佈對象物403固定於載台402，例如可使用：開設自載台402內部通向上表面之複數個孔，而自該孔吸入空氣，藉此吸附固定塗佈對象物403之機構；或者利用固定用構件夾入塗佈對象物403，並利用螺絲等之固定手段將該構件固定於載台402，藉此固定塗佈對象物403之機構等。
XYZ驅動裝置係由X方向驅動裝置404、Y方向驅動裝置405及Z方向驅動裝置406所構成。於本實施例中，構成為使吐出裝置301相對於載台402朝X方向(符號407)、Y方向(符號408)、Z方向(符號409)相對移動。然而，XYZ驅動裝置只要吐出裝置301與載台402可相對移動即可，並不限定於上述構成。例如，即可設為分別使吐出裝置301朝X方向(符號407)及Z方向(符號409)移動，而使載台402朝Y方向(符號408)移動，亦可將吐出裝置301以可朝Z方向(符號409)移動之方式設置於如橫跨載台402之倒U字形(或亦稱為門型)之框架，並使載台402朝X方向(符號407)及Y方向(符號408)移動。XYZ驅動裝置可使用將電動馬達(伺服馬達、步進馬達等)與滾珠螺桿組合而成者、或線性馬達等。
控制裝置412係由未圖示之處理裝置、儲存裝置、輸入裝置及輸出裝置所構成，且連接有前述之吐出裝置301、XYZ驅動裝置(404、405、406)，而對該等各裝置之動作進行控制。作為處理裝置、儲存裝置，例如可使用個人電腦(PC)、可程序邏輯控制器(PLC)等。又，作為輸入裝置、輸出裝置，除了鍵盤、滑鼠、顯示器以外，還可使用兼具輸入及輸出功能之觸控面板。
前述之各裝置係配置於架台410之上部及內部。較佳 為供前述之吐出裝置301、載台402、XYZ驅動裝置(404、405、406)設置之架台410之上部，由虛線所示之罩部411來覆蓋。藉此，可防止會導致裝置之故障或製品之不良之塵埃朝向塗佈裝置401內部之進入，並防止作業人員與XYZ驅動裝置(404、405、406)等之可動部意料外之接觸。再者，為了作業上之便利性，亦可於罩部411之側面設置可進行開閉之門。
如以上所構成之第15實施形態之塗佈裝置401，藉由將吐出裝置301之動作與XYZ驅動裝置(404、405、406)之動作加以組合，可將各種形狀(例如點、直線、曲線、該等之組合等)之流體塗佈於塗佈對象物403。
101‧‧‧密封件
104‧‧‧(凸緣部)內周部
105‧‧‧(凸緣部)外周部
109‧‧‧密封件回復力
110‧‧‧因流體壓力產生之推壓力
111‧‧‧貫通孔側壁
203‧‧‧針
204‧‧‧驅動室
205‧‧‧流體室
206‧‧‧上外殼構件
207‧‧‧下外殼構件
213‧‧‧擴徑壁
215‧‧‧階梯部
D0‧‧‧流體室之內徑
D1‧‧‧針之外徑

Claims (18)

  1. 一種密封構造，係具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內進行往返移動之針之閥裝置的密封構造；其特徵在於，其係具備密封件、及會被插通於上述密封件的針而成，上述密封件具備有：本體部，其由形成有供上述針插裝之針插裝孔的彈性體所構成；及凸緣部(104、105)，其由會自上述本體部朝半徑方向外側呈環狀地被延伸出的彈性體所構成；而上述針插裝孔之上述流出孔側之端部開口直徑(D3)小於上述針插裝孔之與上述流出孔相反側之端部開口直徑(D2)，且上述流出孔側之端部開口直徑(D3)及與上述流出孔相反側之端部開口直徑(D2)皆小於上述針之外徑(D1)。
  2. 如請求項1之密封構造，其中，上述本體部及上述凸緣部被一體地形成。
  3. 如請求項1或2之密封構造，其中，上述針插裝孔：(a)具備有第一直徑、第二直徑及階梯部；(b)內周面具有錐形之剖面；(c)內周面具有朝內側鼓起之曲線狀之剖面；或者(d)內周面具有朝外側鼓起之曲線狀之剖面。
  4. 如請求項1或2之密封構造，其中，於上述凸緣部之外周部(105)，形成有朝上述流出孔側及與上述流出孔之相反側之至少任一側隆起之隆起部。
  5. 如請求項1或2之密封構造，其中， 上述凸緣部(104、105)自較上述流出孔側之端部更靠與上述流出孔之相反側之端部之位置朝半徑方向外側延伸出。
  6. 如請求項1或2之密封構造，其中，上述凸緣部(104、105)自上述本體部之與上述流出孔之相反側之端部朝半徑方向外側延伸出。
  7. 如請求項1或2之密封構造，其中，上述凸緣部(104、105)自上述本體部之外周朝半徑方向外側延伸出。
  8. 一種密封構造，係具備有具有流出孔及流入孔之流體室、以及前端於流體室內進行往返移動之針之閥裝置的密封構造；其特徵在於，其係具備有密封件、及形成有上述流體室之外殼而成，上述密封件具備有：本體部，其由形成有供上述針插裝之針插裝孔的彈性體所構成；及凸緣部(104、105)，其由會自上述本體部朝半徑方向外側呈環狀地被延伸出的彈性體所構成；而上述密封件之本體部被構成為寬度較上述流體室狹窄，上述針插裝孔之上述流出孔側之端部開口直徑(D3)小於上述針插裝孔之與上述流出孔相反側之端部開口直徑(D2)，上述外殼具備有具備上述流體室之第一外殼構件(207)、及具備供上述針插通之寬度較針寬廣之驅動室(204)之第二外殼構件(206)，上述第一外殼構件(207)及上述第二外殼構件(206)之至少任一者，具備有與鄰接於上述凸緣部之外周端之面抵接之階梯部(215)，上述第一外殼構件(207)與上述第二外殼構件(206)係於對上述凸緣部之外周部(105)壓迫之狀態下被連結， 若上述針進行往返移動，上述凸緣部之內周部(104)便追隨而產生變形，藉此使上述針與上述本體部之位置關係不會改變。
  9. 如請求項8之密封構造，其中，上述針插裝孔之上述流出孔側之端部開口直徑(D3)及上述針插裝孔之與上述流出孔之相反側之端部開口直徑(D2)均小於上述針之直徑(D1)。
  10. 如請求項8或9之密封構造，其中，上述凸緣部(104、105)自上述本體部之外周朝半徑方向外側延伸出。
  11. 一種閥裝置，係具備有：密封件；流體室，其具有流出孔及流入孔；針，其前端於流體室內進行往返移動；外殼，其形成有上述流體室；以及針驅動裝置，其使上述針進行往返移動；且將自上述流入孔所供給之流體自上述流出孔排出的閥裝置；其特徵在於，上述密封件具備有：本體部，其由形成有供上述針插裝之針插裝孔的彈性體所構成；及凸緣部(104、105)，其由會自上述本體部朝半徑方向外側呈環狀地被延伸出的彈性體所構成；上述密封件之本體部係寬度較上述流體室狹窄，上述針插裝孔係寬度較上述針狹窄，且上述針插裝孔之一方之端部開口直徑(D3)小於上述針插裝孔之另一方之端部開口直徑(D2)，上述外殼具備有具備上述流體室之第一外殼構件(207)、及具備供上述針插通之寬度較針寬廣之驅動室(204)之第二外殼構件(206)，上述第一外殼構件(207)及上述第二外殼構件(206)之至少任一者，具備有與鄰接於上述凸緣部之外周端之面抵接之階梯部(215)，上述第一外殼構件(207)與上述第二外殼構件(206)係於對上述凸 緣部之外周部(105)壓迫之狀態下被連結，若上述針進行往返移動，上述凸緣部之內周部(104)便追隨而產生變形，藉此使上述針與上述本體部之位置關係不會改變。
  12. 如請求項11之閥裝置，其中，上述針驅動裝置係具備有致動器而構成，而且具備有調整上述針之行程之行程調整機構。
  13. 如請求項11之閥裝置，其中，上述流出孔側之端部開口直徑(D3)及與上述流出孔相反側之端部開口直徑(D2)皆小於上述針之外徑(D1)。
  14. 如請求項11、12或13之閥裝置，其中，上述凸緣部(104、105)自上述本體部之外周朝半徑方向外側延伸出。
  15. 一種流體吐出裝置，其具備有：請求項11所記載之閥裝置；貯存容器，其與上述流入孔流體性地連接；噴嘴，其具有與上述流出孔流體性地連接之吐出口；及閥控制裝置，其控制上述閥裝置之動作。
  16. 如請求項15之流體吐出裝置，其中，上述貯存容器係液體材料之貯存容器。
  17. 如請求項16之流體吐出裝置，其中，其係噴射式之吐出裝置，該噴射式之吐出裝置使上述針進行進出移動，碰撞作為上述流出孔之入口部分之閥座，或者使上述針進行進出移動，並於即將碰撞上述閥座之前停止，而使液滴自上述吐出口飛翔吐出。
  18. 一種塗佈裝置，其具備有： 請求項15至17中任一項所記載之流體吐出裝置；載台，其載置塗佈對象物；相對驅動裝置，其使上述流體吐出裝置與上述載台進行相對移動；及載台控制裝置，其控制上述相對驅動裝置之動作。
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