WO2006085433A1 - 液体吐出方法および装置 - Google Patents

Description

明 細 書

液体吐出方法および装置

技術分野

[0001] シリンダ内のプランジャを往復させて吐出を行う液体吐出方法および装置にお！、て

、気泡の発生と屑の発生を抑え、液体力 Sクリーンのまま所望量の液体を良好に吐出 するものであり、特には低粘度液体を吐出するものである。

背景技術

[0002] 従来の液体吐出装置として、往復動可能なプランジャが挿入されたシリンダが、吸 入バルブと排出バルブとに連通したものがある。この種の装置では、プランジャを往 復動させると、プランジャの後退時に、吸入バルブが開いて液体がシリンダに供給さ れ、プランジャを前進時に、排出ノ レブが開いて、液体がシリンダ力も排出され、排 出バルブに連通するノズルから吐出が行われる（特許文献 1)。

[0003] また、従来の液体吐出装置として、吸入ポートと、排出ポートと、プランジャが挿入さ れたシリンダとが、バルブ室内で弁体が回転する切換バルブによって、吸入ポートと シリンダの連通と、排出ポートとシリンダとの連通とを切替えるものがある（特許文献 2) 特許文献 1：特開昭 58-178888号公報

特許文献 2：特開昭 60-19970号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 特許文献 1の装置では、排出バルブ内の複雑な流路を液体が通過するときに、乱 流が発生し吐出が乱れたり、キヤビテーシヨンなどによる気泡が発生し大量にノズル 力も吐出されてしまうという不具合が生じることがあった。

[0005] 特許文献 2の装置では、切換バルブの弁体とバルブ室との隙間がきついと切換バ ルブがうまく摺動しないことがあり、ひどいときには切換バルブがねじ; |τ¾損したり、 切換バルブまたはバルブ室が磨耗し、その屑が液体内に混ざり吐出されたり、弁体と バルブ室との隙間に入り切換バルブの摺動を妨げたりするという不具合が生じること があった。

また、弁体とバルブ室との摺動を緩めに設定すると、今度は、プランジャの往復動 の有無とは関係なしに、吸入ポートの液体が弁体とバルブ室との隙間を流れて、ノズ ルから吐出されてしまうという不具合が生じることがある。このような現象は、低粘度の 液体を使用した場合に起こりやすぐ特に、液体をシリンダ内に供給されやすくする ために、吸入ポート側の液体を加圧する場合に起こりやすい。

[0006] 上記課題を鑑み、本発明はシリンダの往復動の作用によって液体を吐出する液体 吐出装置において、乱流や気泡が発生しにくぐ吸入ポートから排出ポートに液体が 勝手に流れたりせず、屑が発生せず、破損しにくぐ良好な吐出が得られる液体吐出 方法および装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するための方法および装置は、次の解決手段の思想に基づくもの である。

第 1の解決手段は、第 1ポート、第 2ポート、第 3ポートを有し、バルブ室内で弁体が 移動することによって、第 1ポートと第 2ポートとの連通と、第 1ポートと第 3ポートとの連 通とを切替える切換バルブと、前記第 1ポートに連通する内部にプランジャが挿入さ れたシリンダと、前記第 2ポートに連通する開閉弁と、前記第 3ポートに連通する液体 吐出口と、を有する液体吐出装置である。

[0008] 上記構造を有することにより、開閉弁を液体貯蔵手段や液体供給手段に接続し、 切換バルブを第 1ポートと第 2ポートが連通するように弁体を移動して切替え、その後 、開閉弁を開き液体貯蔵手段等と第 2ポートとを連通し、吐出する量に対応する距離 の分だけプランジャをバルブ室力 遠ざ力る方向に引くと、液体が開閉弁、第 2ポート 、切換バルブを通ってシリンダに充填される。次に、開閉弁を閉じ、切換バルブを第 1 ポートと第 3ポートが連通するように弁体を移動して切替え、その後、バルブ室に近づ く方向にプランジャを押すと、シリンダ内部の液体が切換バルブ、第 3ポート、液体吐 出口を通って吐出される。このとき吐出口側に開閉弁が無いために、気泡の発生が 抑えられ良好な吐出ができる。

また、シリンダ内に液体を充填するとき以外は、開閉弁が閉じられているので、切換 バルブのバルブ室と弁体との摺動を緩めに設定しても、液体力 Sこのバルブ室と弁体と の間を流れて、液体吐出口から吐出されることが無いため、切換バルブのバルブ室と 弁体との摺動を緩めに取ることができる。

[0009] また、液体吐出方法にお!、ては、バルブ室内で切換バルブを移動させることにより 、シリンダとバルブ室と液体貯留容器への通路またはシリンダとバルブ室と吐出口へ の通路との連通を切り換えながらシリンダ内のプランジャを往復させて吐出を行う液 体吐出方法であって、プランジャが後退するときに、シリンダとバルブ室と液体貯留容 器への通路を連通させ、かつ、該通路と液体貯留容器との間に設けられた開閉弁を 開き、プランジャが前進するときに、シリンダとバルブ室と吐出口への通路を連通させ 、かつ、開閉弁を閉じることを特徴とする。

すなわち、バルブ室内で切換バルブを移動させることにより、シリンダとバルブ室と 液体貯留容器への通路またはシリンダとバルブ室と吐出口への通路を切り換え、そ の際、プランジャが後退するときに、シリンダとバルブ室と液体貯留容器への通路を 連通させ該練通する通路と液体貯留容器の間に設けられた開閉弁を開にするととも にバルブ室とシリンダと吐出口への通路は閉鎖し、プランジャが前進するときに、ノ ルブ室とシリンダと吐出口への通路を連通させるとともにシリンダとバルブ室と液体貯 留容器への通路を閉鎖し前記開閉弁を閉にすることを特徴とする。

[0010] 第 2の解決手段は、さらに、前記開閉弁が、外部から前記第 2ポートへ液体を流し、 反対方向の液体の流れをせき止める向きで設置されたチヱック弁であることを特徴と する液体吐出装置である。

[0011] 上記構造を有することにより、切換バルブによって第 1ポートと第 2ポートを連通させ 、プランジャを後退させるとシリンダ内部の圧力が低下するので、チェック弁が開き液 体がシリンダ内に充填される。このように開閉弁をチェック弁にすることで、特別な開 閉制御を必要とせず、プランジャ後退により開閉弁を連動して開状態にすることがで きる。

[0012] また、液体吐出方法においては、開閉弁の開閉は、液体貯留容器力もバルブ室へ 液体を流し、バルブ室力 液体貯留容器への液体の流れをせき止める向きで設置さ れたチェック弁により自動で行うことを特徴とする。 [0013] 第 3の解決手段は、切換バルブがバルブ室の内壁面と近接な!/、し過度の摩擦が生 じない程度にノ レブ室の内壁面と摺接しながら移動することを特徴とする液体吐出 装置である。

[0014] 上記構造を有することにより、バルブ室または弁体に無理な力が掛カつて破損する ことが無ぐバルブ室と弁体の摩擦によって屑が発生することを防ぐことができる。

[0015] また、液体吐出方法にお!、ては、切換バルブの移動は、切換バルブがバルブ室の 内壁面と近接ないし過度の摩擦が生じない程度にバルブ室の内壁面と摺接しながら 行うことを特徴とする。

[0016] 第 4の解決手段は、さらに、切換バルブ力 弁体が回転することによって切替えを行 う切換バルブであり、第 1ポートが弁体の回転軸上に位置することを特徴とする液体 吐出装置である。

[0017] 上記構造を有することにより、バルブ室内の液体量を最小限とすることができ、液体 の反力の影響を最小限することができるため、流路の切り換えをスムーズに高速に行 うことができる。

[0018] また、液体吐出方法においては、切換バルブの移動は、回転軸上の第 1開口と第 1 開口と連通する第 2開口を有する切換バルブをバルブ室内で回転させて行うことを特 徴とする。

[0019] 第 5の解決手段は、シリンダが第 1ポートより低 、位置で、プランジャの先端が上方 を向くように設置されて 、ることを特徴とする液体吐出装置である。

[0020] 吐出口側 (第 3ポート側)に開閉弁が無いことにより、気泡の発生は抑えられるが、そ れでも不本意ながら、微小の気泡が発生する場合がある。このような場合においても 、プランジャ先端が上方を向いているので、液体より軽い気泡は上方に流れ第 1ポー トを通ったのち第 3ポートから吐出口のほうに流れて排出される。これにより、シリンダ 内に気泡が蓄積されないので、常に所望量の計量が行える。さらに、気泡が微小のう ちに即座に排出されるので、装置を止めて気泡を排出するような作業を不要とする。

[0021] また、液体吐出方法においては、シリンダをプランジャの先端が上向きとなるように 配して行うことを特徴とする。

発明の効果 [0022] 本発明によれば、排出バルブのような複雑な構成を液体が通らな 、ため、乱流が 発生し吐出が乱れたり、キヤビテーシヨンなどにより気泡が発生し大量にノズルから吐 出されてしまうことがなぐ良好な吐出ができる。

[0023] 切換バルブのバルブ室と弁体との摺動を緩めに取ることができるため、バルブ室ま たは弁体に無理な力が掛カつて破損することが無ぐバルブ室と弁体の摩擦によって 屑が発生して液体に混入することを防ぐことができる。

[0024] また、開閉弁をチェック弁にすることで、特別な開閉制御を必要とせず、プランジャ 後退により開閉弁を連動して開状態にすることができる。

[0025] さらには、シリンダ内に気泡が蓄積されないので、常に所望量の計量が行える。し 力も、気泡が微小のうちに即座に排出されるので、装置を止めて気泡を排出するよう な作業が不要となる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の装置の初期時の平面断面図（a)および側面断面図 (b)である。

[図 2]ピストン後退時の平面断面図（a)および側面断面図（b)である。

[図 3]ピストン後退後、弁体回転時の平面断面図（a)および側面断面図（b)である。

[図 4]切換バルブ回転後、ピストン前進時の平面断面図（a)および側面断面図 (b)で ある。

[図 5]ノ レブ室を説明するための透過斜視図である。

[図 6]実施例 1に係る装置の側面断面図である。

符号の説明

[0027] 10 切換バルブ

11 第 1開口

12 第 2開口

13 シリンダ

14 プランジャ

15 ピストン

16 ストローク調整ネジ 18 ピストンシリンダ室

19 弁座

20 本体

21 第 1ポート

22 第 2ポート

23 第 3ポート

24 ボール弁体

25 ノ^ネ

26 チェック弁

27 液送チューブ

28 液体貯留容器

29 回転ァクチユエ一:

30 バノレブ室

31 第 1エア開口

32 第 2エア開口

51 スライド弁

52 ボーノレネジ

53 モータ

A, B, C シーノレ

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下では、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図 1に示すとおり、本発明の液体吐出装置は、本体 20と本体 20内に形成された円 柱状の孔であるバルブ室 30と、バルブ室 30内で回転自在に挿入された切換バルブ 1 0を主たる要素とする。

[0029] 切換バルブ 10は、一方の底面の軸上に第 1開口 11が、側面部に第 2開口 12が形成 され、第 1開口 11と第 2開口 12とが L字形状に連通されている。バルブ室 30の開口部 付近には周状にシール Aがあり、バルブ室 30と切換バルブ 10との隙間に入った液体 が外に漏れないようにシールされている。ノ レブ室 30の底面中心に第 1ポート 21が形 成され、円柱状の孔で形成されたシリンダ 13に連通している。切換バルブ 10は、回転 ァクチユエータ 29の回転軸と連結されて回転可能になっており、所望の角度回転さ せることができる。

[0030] ノ レブ室 30の側面部には第 2ポートと第 3ポートとが形成され、挿入された切換バル ブ 10が回転することで、第 2開口 12と第 2ポート 22との連通と、第 2開口 12と第 3ポート 2 3との連通とが切替えられるようになつている。図 5に示すように、点線 αより上側の円 筒上の空間がバルブ室であり、点線 aより下側の部分がシリンダ 13である。

[0031] 第 2ポートには、ボール弁体 24とパネ 25とで構成されたチェック弁 26が設置され、さ らにチェック弁 26は液送チューブ 27を介して液体貯留容器 28に連通する。チェック弁 26はボール弁体が液体貯留容器側の弁座に押し付けるように配置され、液体貯留容 器力 第 2ポートに液体を流し、その反対には液体を流さな 、ようになって!/、る。 第 3ポートは、液送チューブ 27を介して液体吐出口に連通されている。

[0032] シリンダ 13内には、プランジャ 14がその先端がバルブ室 30に向くようにして挿入され ている。このプランジャ 14の後端部は、シリンダ 13の奥に形成されたピストンシリンダ 室 18内を往復摺動するピストン 15につながっている。ピストンシリンダ室 18の側面の 各端部付近に第 1エア開口 31、第 2エア開口 32があり、それぞれのエア開口力 供給 されるエア圧を調整することで、プランジャ 14を往復移動させる。シリンダ 13とピストン シリンダ室 18との間には、周状にシール Bがあり、プランジャ 14に対して摺動可能にす ることでシールして、シリンダ 13とピストンシリンダ室 18が隔てられている。

[0033] ピストン 15の外周のピストンシリンダ室 18の内壁と摺動する部分にはシール Cがあり 、第 1エア開口 31側のエアや第 2エア開口 32側のエアが反対側に漏れないようになつ ている。また、ピストンシリンダ室 18の後端にストローク調整 16ネジが設けられている。 ピストン 15はこのネジ 16の先端に当接するところまでしか後退移動できないので、スト ローク調整ネジ 16の進出量を設定することによってピストン 15とこれに連結されている プランジャ 14の移動量が決定し、これにより吐出量を設定することができる。

[0034] このような装置は以下のように動作する。

まず、図 1に示すように、所望する吐出量に合わせて、ストローク調整ネジ 16の進退 位置を設定する。回転ァクチユエータ 29によって切換バルブ 10を回転させて、切換 バルブ 10の第 2開口 12が第 2ポート 22と連通するように、すなわち第 2開口 12が第 2ポ ート 22に対向するように位置させる。第 1エア開口 31を開放し、第 2エア開口 32カもピ ストンシリンダ室 18にエアを吸入することで、プランジャ 14を前進させた状態にする。

[0035] このような状態において、図 2に示すように、第 2エア開口 32からピストンシリンダ室 1 8のエアを排出し、第 1エア開口 31からピストンシリンダ室 18にエアを吸入すると、ビス トン 15がストローク調整ネジ 16の先端部に当たるまで後退する。ピストン 15に連結され たプランジャ 14も後退し、シリンダ 13内のブランジャ 14の占める体積が減り、その分シ リンダ 13の内容積が増加する。このとき、切換バルブ 10は第 2開口 12と第 2ポート 22が 合い向力う位置、すなわちシリンダ 13と第 2ポート 22が連通した状態にあり、シリンダ 1 3内の容積が増加し圧力が低下しているので、第 2ポート 22の上流にあるチェック弁 26 内のボール弁体 24がパネ 25を縮めることで弁座 19力 離れ、液体貯留容器 28力 液 体がチェック弁 26内を通って第 2ポート 22のほうに流れ、切換バルブ 10の第 2開口 12 を通り第 1開口 11、そして第 1ポート 21を通ってシリンダ 13内に充填される。

[0036] シリンダ 13内に液体が充填されると、図 3に示すように、シリンダ 13内で低下した圧 力がもとに戻り、チェック弁 26の前後における液体の圧力差が少なくなるので、パネ によりボール弁体 24が弁座 19に押し付けられて、チェック弁 26が閉じられる。回転ァ クチユエータ 29によって切換バルブ 10を回転させて、切換バルブ 10の第 2開口 12が 第 3ポート 23と連通するように、すなわち第 2開口 12が第 2ポート 22に対向するように位 置させる。

[0037] このような状態において、図 4に示すように、第 1エア開口 31からピストンシリンダ室 1 8のエアを排出し、第 2エア開口 32力もピストンシリンダ室 18にエアを吸入すると、ビス トン 15がピストンシリンダ室 18の端部に当たるまで前進する。ピストン 15に連結された プランジャ 14も前進し、シリンダ 13内のブランジャ 14の閉める体積が増え、その分シリ ンダ 13内の容積が減少する。このとき、切換バルブ 10は第 2開口 12と第 3ポート 23が 合い向力う位置、すなわちシリンダ 13と第 3ポート 23が連通した状態にあり、シリンダ 1 3内の容積が減少するので、シリンダ 13内の液体が押し出され、第 1開口 11から、第 2 開口 12、そして第 3ポート 23を通って、吐出口 17から液体が吐出される。

以上のようにして 1回の吐出作業が完了する。 [0038] 本発明の装置では、液体供給側すなわち第 2ポート 22側にチェック弁 26を設けて ヽ ることで、切換バルブ 10とバルブ室 30の摺動を緩めにとっても、液体貯留容器 28側の 液体がチェック弁 26でせき止められて 、るために、液体貯留容器 28側の液体が切換 バルブ 10とバルブ室 30の隙間を流れて吐出口 17から吐出されるような事が無い。特 に、液体供給を行 ヽやすくするために液体貯留容器 28側の液体を加圧することがあ る力 このような場合に効果が大きい。

また、プランジャ 14前進時にはチェック弁 26で液体供給側はふさがれて 、るので、 シリンダ 13内の液体が切換バルブ 10とバルブ室 30との間を流れて、液体貯留容器 28 側に逆流することが無い。

このように、本発明の装置によれば、切換バルブ 10とバルブ室 30の摺動を緩めに設 定することができ、切換バルブ 10とバルブ室 30がこすれて屑が発生して、その屑が液 体に混ざり吐出口 17から吐出されたり、屑が切換バルブ 10とバルブ室 30との間に挟 まり摺動を妨げたりしない。

切換バルブ 10とバルブ室 30の摺動を緩めに設定したことにより、回転がスムーズに なるので、切換バルブ 10にねじれなどの無理な力が力かり破損することなどを防止す ることがでさる。

第 3ポート 23側すなわち吐出口 17側のポートにはチェック弁 26がないため、液体の 流れの乱れ、キヤビテーシヨンなどによる気泡の発生を防ぐことができる。

この装置は上下左右のどの向きに配置しても使用は可能である力 プランジャ 14の 先端が上方を向くように配置して使用することによって、不本意に気泡が発生した場 合も、その気泡がシリンダ 13内にたまりつづけることが無い。そのため、シリンダ 13内 に気泡がたまって液体がシリンダ 13内に充填される量が減り、吐出量が変化してしま うことが無ぐ常に安定した吐出量を維持することができる。また、その都度排出され るので、わざわざ気泡抜きを行わなくてもよく作業の効率ィ匕が図れる。

[0039] 回転ァクチユエータ 29は、切換バルブ 10の第 2開口が第 2ポート 22と対向する位置と 、第 2開口 12が第 2ポート 22と対向する位置とを、切替えるように所定の角度回転でき ればどのような機構でもよぐエア式でも、モータのようなものでも良い。

プランジャ 14とシリンダ 13の内壁とは密着していても、隙間があっても良い。隙間が ある場合は、摺動力 Sスムーズになり、摩擦して屑が発生することなどを防止することが できる。

[0040] 図においては、第 2ポート 22と第 3ポート 23との角度は、 180° となっているが、 90° など他の角度でもよい。各部品の接続部や、摺動部などに 0リングなどのシール剤を 用いてシールすることで、液体やエアの漏れをより防ぐことができる。液体貯留容器 2 8内の液体を加圧することにより、液体の供給を促進し、プランジャ 14の後退によって シリンダ 13内に液体を充填しやすくなる。

吐出口 17の形状は特に限定されず、吐出口 17は複数でも単数でも良ぐ作業の目 的に合わせて適宜選択することができる。

図においては、プランジャ 14を往復移動させるのに、エアシリンダとピストンによる機 構を用いている力 往復移動できるものであれば、他の機構を用いても良い。例えば 、カムを用いたり、ボールネジなどの機構を用いたりすることができる。ボールネジを 使用した機構ではボールネジの回転数によって移動量を設定でき、調整ネジなどの 設定を不要とすることができる。

チェック弁 26は、プランジャ 14の後退時に開状態になればよぐそのような機能を有 する他の開閉弁を利用しても良い。プランジャ 14の後退時に連動して開になる制御 機構を用いた弁でも良い。

[0041] 本発明の詳細を実施例によって説明するが、本発明は実施例に何ら限定されるも のではない。

実施例 1

[0042] 本実施例の装置は、基本的な構成は図 1〜4と同様である力 図 6に示すように、切 換バルブ 10の代わりにスライド弁 51を用い、プランジャ 14の往復移動のための駆動手 段をピストンによる機構の代わりに、ボールネジ 52による機構に変更している。本実施 例においても、第 2ポート 22側のチェック弁 26が閉じられていることにより、スライド弁 5 1とバルブ室 30の内壁との摺動をゆるく形成することができ、図 1〜4の構成と同様の 効果を得ることができる。

[0043] また、プランジャ 14をモータ 53によって回転するボールネジ 52による機構で往復移 動させることができ、モータ 53の回転数によって、プランジャ 14のストローク量を設定 できる。これにより、吐出ごとにモータ 53の回転数を変えることで、吐出ごとにプランジ ャ 14のストローク量を変えることかできる。

産業上の利用可能性

本発明は、吐出'塗布に限らず、液送を目的とするもの全般に応用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] ノ レブ室内で切換バルブを移動させることにより、シリンダとバルブ室と液体貯留容 器への通路またはシリンダとバルブ室と吐出口への通路との連通を切り換えながらシ リンダ内のプランジャを往復させて吐出を行う液体吐出方法であって、

プランジャが後退するときに、シリンダとバルブ室と液体貯留容器への通路を連通さ せ、かつ、該通路と液体貯留容器との間に設けられた開閉弁を開き、

プランジャが前進するときに、シリンダとバルブ室と吐出口への通路を連通させ、か つ、開閉弁を閉じることを特徴とする液体吐出方法。

[2] 開閉弁の開閉は、液体貯留容器力 バルブ室へ液体を流し、バルブ室力 液体貯 留容器への液体の流れをせき止める向きで設置されたチェック弁により自動で行うこ とを特徴とする請求項 1の液体吐出方法。

[3] 切換バルブの移動は、切換バルブがバルブ室の内壁面と近接ないし過度の摩擦 が生じない程度にバルブ室の内壁面と摺接しながら行うことを特徴とする請求項 1ま たは 2の液体吐出方法。

[4] 切換バルブの移動は、回転軸上の第 1開口と第 1開口と連通する第 2開口を有する 切換バルブをバルブ室内で回転させて行うことを特徴とする請求項 1, 2または 3の液 体吐出方法。

[5] シリンダをプランジャの先端が上向きとなるように配して行うことを特徴とする請求項

1な！、し 4の!、ずれかの液体吐出方法。

[6] プランジャが挿入されたシリンダと、液体吐出口と、切換バルブを備えたバルブ室と

、液体貯留容器と、バルブ室と液体貯留容器の間に設けられた開閉弁とから構成さ れ、

バルブ室は、シリンダと連通する第 1ポート、開閉弁と連通可能な第 2ポート、液体吐 出口と連通可能な第 3ポートを有し、

切換バルブが、バルブ室内で移動することにより第 1ポートと第 2ポートまたは第 1ポ 一トと第 3ポートとを連通させることを特徴とする液体吐出装置。

[7] 開閉弁は、液体貯留容器力 第 2ポートへ液体を流し、第 2ポートから液体貯留容 器への液体の流れをせき止める向きで設置されたチェック弁であることを特徴とする 請求項 6の液体吐出装置。

[8] 切換バルブは、バルブ室の内壁面と近接ないし過度の摩擦が生じない程度にバル ブ室の内壁面と摺接しながら移動することを特徴とする請求項 6または 7の液体吐出 装置。

[9] 切換バルブは、回転軸上の第 1開口と第 1開口と連通する第 2開口を有し、

該切換バルブが回転することによってバルブ室内で第 1ポートと第 2ポートまたは第 1 ポートと第 3ポートとを連通させることを特徴とする請求項 6, 7または 8の液体吐出装置

[10] シリンダは、プランジャの先端が上向きとなるように構成されることを特徴とする請求 項 6な!、し 9の!、ずれかの液体吐出装置。