WO2021131055A1

WO2021131055A1 - ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサー及びノズル、並びに、機械発泡装置

Info

Publication number: WO2021131055A1
Application number: PCT/JP2019/051559
Authority: WO
Inventors: 高田　正春; 山下　喜市
Original assignee: サンスター技研株式会社
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-01
Also published as: US20230110347A1; EP3868480B1; EP3868480A4; EP3868480A1; JP7278419B2; JPWO2021131055A1; CN114901402A

Abstract

ノズル詰まりを起こすことなく、気泡がペースト材料に適切に分散した発泡体を形成する。　ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサー１は、ボディ１１の先端部に設けられ、混合物を吐出する先端開口２２を有するノズル部２と、混合物の導入部５からノズル部２の中空空間２０を通って先端開口２２まで延在する、混合物の流路４と、流路４を開閉するためノズル部２の流路４内で移動可能なニードル部３と、ニードル部３を駆動する駆動部（７，８，９）と、ニードル部３の作動範囲を制限するストッパー部（１０，１４，１６）と、を備える。ノズル部２は、ニードル部３の先端の作動範囲に相対するノズル部２の流路４の内径が先端開口２２に向かう方向に減少するテーパー区分２３を有する。また、ストッパー部による停止位置を調整するストッパー位置調整部（１０ａ，１６ａ，１３，１２，１８）も提供される。

Description

ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサー及びノズル、並びに、機械発泡装置

　本発明は、ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサー及びノズルに関する。

　ペースト材料にガスを混合して微分散させた混合物を吐出して対象物に塗布するディスペンサーの技術が知られている（下記特許文献１）。

　ディスペンサーは、比較的高圧（４ＭＰａ以上）で混合物（ペースト材料とガスとの混合物）を配管を通してノズルまで搬送している。混合物の圧力の上限は、搬送する混合物中のペースト材料の粘度や材料温度に起因しており、通常、１２ＭＰａ以下となる。混合物が高圧過ぎる場合、材料中の粉状の硬化剤がつぶれて反応を開始し配管中で硬化するおそれがあり、ノズル詰まりの原因となるからである。また、材料と配管やノズルとの間の摩擦により温度が上昇してしまい、それによって材料の反応が始まることもある。

　一方、材料の圧力が低すぎる状態で配管内を材料が移送されると、材料中のガスの気泡が比較的大きくなり、これが移送時配管側壁とこすれるなどして破泡し、破泡したガスが集合し、吐出の際にガスの塊が大きくなり、ノズルから吐出される時にガスが抜けてしまうおそれがある。その結果、均等に気泡が分散した発泡体が実現できないだけでなく、ターゲットの発泡倍率に到達できないことになる。

特開２０１６－１０９７７６号公報

　本発明は、上記事実に鑑みなされたもので、ノズル詰まりを起こすことなく、気泡がペースト材料に適切に分散した発泡体を形成することを可能にした、ディスペンサー及びノズル、並びに、機械発泡装置を提供することを、その目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明のガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサーは、前記ディスペンサーの先端部に設けられ、前記混合物を吐出する先端開口を有するノズル部と、前記混合物の導入部から前記ノズル部の内部を通って前記先端開口まで延在する、前記混合物の流路と、前記流路を開閉するため前記ノズル部の流路内で移動可能なニードル部と、前記ニードル部を駆動する駆動部と、を備えて構成したものであり、前記ノズル部は、前記ニードル部の先端の作動範囲に相対する前記ノズル部の流路の内径が前記先端開口に向かう方向に減少するテーパー区分を有し、前記ニードル部の先端が前記テーパー区分の閉位置に当接することによって前記混合物の流路が閉じられ、前記ニードル部の先端が前記閉位置から離れることによって該流路が開放され、前記ニードル部の先端の移動範囲を前記閉位置から該閉位置より後方の停止位置までの範囲に制限するストッパー部をさらに備えて構成したものである。

　好ましくは、前記停止位置を変更するため前記ストッパー部の位置を調整するストッパー位置調整部をさらに備える。さらに好ましくは、前記ストッパー位置調整部により調整される前記停止位置の最も後方の位置は、前記閉位置から前記先端開口の直径の４倍以上隔てた位置である。

　例えば、前記ストッパー部は、前記ストッパー位置調整部として、前記ディスペンサーのボディに軸方向にねじ込まれたロッドを有し、該ロッドは、ねじ込み量に応じて軸方向の位置を調整され、前記ロッドの先端部が前記ニードル部の基端部と当接することにより、前記ニードル部を停止させる。

　前記ストッパー位置調整部の一態様は、前記ロッドを回転させるように配置された電動モータをさらに備え、前記電動モータによる前記ロッドの回転量の制御により、前記停止位置が設定される。この態様では、好ましくは、前記停止位置を制御するコントローラと、前記流路内の混合物の圧力を測定する圧力センサと、をさらに備え、前記コントローラは、混合物の吐出流量に対して、前記圧力センサにより測定された圧力が所望の圧力範囲となるように前記停止位置を設定する。

　別の態様の前記ストッパー位置調整部は、前記ロッドを手動により回転可能な機構を有する。この別の態様では、好ましくは、前記流路内の混合物の圧力を測定する圧力センサと、前記圧力センサにより測定された圧力を表示する表示部と、をさらに備える。

　好ましい本発明のディスペンサーは、前記閉位置から後方へ前記先端開口の直径の４倍の位置における前記流路の内径が、前記先端開口の直径の１．１倍から３倍である。

　本発明のノズルは、ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサーに連結可能なノズルであって、前記混合物が導入される基端開口及び該混合物が吐出される先端開口を形成するように内部を貫通する中空空間を有するノズル部と、前記中空空間に前記基端開口から挿入されたニードル部と、を備えて構成したものであり、前記ノズル部は、前記中空空間の内径が前記先端開口に向かう方向に減少するテーパー区分を有し、前記ニードル部の先端が前記テーパー区分の閉位置に当接することによって前記混合物の流路が閉じられ、前記ニードル部の先端が前記閉位置から離れることによって該流路が開放される。好ましい本発明のノズルは、前記閉位置から後方へ前記先端開口の直径の４倍の位置における前記中空空間の内径が、前記先端開口の直径の１．１倍から３倍である。

　本発明のガスとペースト材料との混合物を吐出するための機械発泡装置は、ガスを搬送するガス管路と、ペースト材料を搬送する材料管路と、前記ガス管路と前記材料管路とが結合される結合部と、前記結合部から出たガスとペースト材料とを混合する混合部と、前記混合部から出たガスとペースト材料との混合物が供給される、上述したディスペンサーと、を備えて構成したものである。

　好ましい一態様に係る前記結合部は、１つ又は複数のピストンポンプであり、前記ピストンポンプのシリンダに前記ガス管路と前記材料管路とが結合され、前記ピストンポンプのピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、前記ガス管路から搬送されたガスと、前記材料管路から搬送されたペースト材料とが、供給され、前記ピストンを下降させることにより、前記シリンダ空間内のガスとペースト材料とを前記混合部へと圧送する。

　好ましい別の態様に係る前記結合部は、前記ガス管路がピストンポンプ及び開閉バルブを介して前記材料管路に結合された部分であり、前記開閉バルブを閉じた状態で前記ピストンポンプのピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、前記ガス管路から搬送されたガスを供給し、前記ピストンを下降させることにより前記シリンダ空間内のガスを圧縮し、前記開閉バルブを開放することによって、圧縮されたガスを前記材料管路内を搬送されるペースト材料に混入させる。

　本発明の機械発泡装置は、前記混合部により混合されたガスとペースト材料との混合物を一定流量にして前記ディスペンサーに供給する定流量装置をさらに備えていてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係るディスペンサーを用いた機械発泡装置の概略全体図である。図２は、図１に示すディスペンサーの断側面図であり、図２（Ａ）は、ストッパー部によるニードル部の停止位置を後退させて作動範囲を最も広くした状態、図２（Ｂ）は、ストッパー部によるニードル部の停止位置を前進させて作動範囲を最も狭くした状態を各々示す。図３は、図１に示すディスペンサーに連結したノズル（第１の変形例）の断側面図である。図４は、図３に示したノズル（第１の変形例）で使用されるニードル部の側面図と、該ニードル部の先端部分の拡大図である。図５は、図１に示すディスペンサーに連結可能な別のノズル（第２の変形例）の断側面図である。図６は、図５に示したノズル（第２の変形例）で使用されるニードル部の側面図と、該ニードル部の先端部分の拡大図である。図７は、本発明の一実施形態に係るストッパー部の位置を調整する電動式ストッパー位置調整部の概略図であり、図７（Ａ）は、電動式ストッパー位置調整部の側面図、図７（Ｂ）は、電動式ストッパー位置調整部の分解斜視図である。図８は、ニードルスキ量とディスペンサーの流路内の圧力との間の関係を示すグラフである。図９は、図１に示された機械発泡装置における結合部の別の態様を示す概略図である。図１０は、図１に示された機械発泡装置における結合部のさらに別の態様を示す概略図である。

　以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るディスペンサーを説明する。

　図１には、本発明の一実施形態に係るディスペンサー１を使用して発泡ビード１１０を面に塗布する機械発泡装置１００の一例が示されている。

　機械発泡装置１００は、ガス供給源１０１（例えば工場加圧エア）からのガスを搬送するガス管路１０７と、ペースト材料供給源１０２（例えばペール缶ポンプ）からのペースト材料を搬送する材料管路１０８と、ガス管路１０７と材料管路１０８とが結合される結合部１０３と、結合部１０３から出たガスとペースト材料とを混合するミキサー１０４と、ミキサー１０４により形成された混合物の流れを一定流量にする定流量装置１０５と、を備えている。さらに、機械発泡装置１００は、ロボット１０６と、ロボット１０６のアームに取り付けられた、ノズル部２を有するディスペンサー１とを備え、ディスペンサー１は、定流量シリンダ１０５から供給されたガスとペースト材料との混合物をノズル部２から吐出する。吐出された混合物は、発泡し、面上に塗布される。ロボット１０６がノズル部２からの吐出中にディスペンサー１を制御された軌道に沿って動かすことによって、ノズル部２から塗布された発泡体は面上に発泡ビード１１０を形成する。

　なお、ペースト材料は、イソシアネート、アルコキシシリル、アクリル、エポキシなどの反応性を有する液状の樹脂に硬化剤、硬化促進剤、充填材、安定剤、添加剤などを加えられた流動性のある液状樹脂（ホットメルト材料を含む）である。これらのペースト材料とガスの混合物は、ディスペンサーから吐出される際には、ペースト材料にガスが微分散された状態となり、その後、熱硬化、湿気硬化、UV硬化等により樹脂が硬化することにより、発泡体となる。

　図１に示されるように、結合部１０３の一態様は、例えば２台のピストンポンプ１１１，１１２を備え、ピストンポンプ１１１、１１２の各々のシリンダにガス管路１０７と材料管路１０８とが結合されて構成されている。結合部１０３では、ピストンポンプ１１１、１１２の各ピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、ガス管路１０７から搬送されたガスと、材料管路１０８から搬送されたペースト材料とが、順次（順不同）供給され、ピストンを下降させることにより、シリンダ空間内のガスとペースト材料とがミキサー１０４へと圧送される。２台のピストンポンプ１１１、１１２は、交互に作動させることにより、途切れなく混合物をミキサー１０４に提供することで、連続的にビード１１０をディスペンサー１から吐出することが可能となる。

　本発明の上記態様の結合部１０３は、２台のピストンポンプに限定するものではなく、１台のピストンポンプでもよく、或いは、３台以上のピストンポンプを用いることができる。

　また、ミキサー１０４は、ダイナミックミキサーまたはスタティックミキサーのいずれであってもよく、或いは、ミキサーを設けずに、単なる配管で代用してもよい。配管中であっても、配管を通して材料が移送されるときに、ガスの気泡が微分散化し、材料中に気泡が分散する混合物を形成することができるからである。

　本発明の別の態様に係る結合部１０３ｂが図９に示されている。図９に示されるように、結合部１０３ｂは、ガス管路１０７がピストンポンプ及び開閉バルブ１１４を介して材料管路１０８に結合点１１５において結合された部分として構成される。好ましくは、ガス管路１０７は、ピストンポンプ１１３及び開閉バルブ１１４を介して結合点１１５で材料管路１０８に結合される。この別の態様では、開閉バルブ１１４を閉じた状態でピストンポンプのピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、ガス管路１０７から搬送されたガスをガス供給装置１１６でガス量を制御して送り、ピストンを下降させることによりシリンダ空間内のガスを圧縮し、開閉バルブ１１４を開放することによって、圧縮されたガスを材料管路１０８内を搬送されるペースト材料に混入させる。

　ピストンポンプ１１３のピストン上昇時に形成されたシリンダ空間は所定容積を有しているので、シリンダ空間内のガスの圧力が所定圧力となるようにガス供給装置１１６で送られるガスの量を調節すれば、ピストン下降時にペースト材料に混入されるガスの量を一定にすることができる。このとき、さらに材料管路１０８中を流れるペースト材料の流量を定流量ポンプ１０９により一定流量にしておけば、ペースト材料の量とガスの量との比率を一定に制御し、所望の発泡倍率を達成することができる。なお、材料管路１０８中を流れるペースト材料の流量を測定し、当該ペースト材料の流量に応じてガス量を調節することによっても、ペースト材料の量とガスの量との比率を一定に制御することが可能である。また、定流量ポンプ１０９により送られるペースト材料の流量は、ある時間内で総和したペースト材料の量と、それに混入されるガスの量との比が略一定になる限りで変動してもよく、或いは、ある目標値に略一致するように制御されてもよい。

　本発明のさらに別の態様に係る結合部１０３ｃが図１０に示されている。さらに別の態様では、開閉バルブ１１７を、ガスの導入を制御するためにニードル式若しくはボール式のパルス弁として構成したものである。このさらに別の態様では、開閉バルブ１１４のニードルのストロークの調整やニードルを開閉する周波数を調整することによって、一回当たりのガス導入量や時間当たりのガス導入量を制御することができる。さらには、ガス供給装置１１６を省略し、ガス供給源１０１の元圧をレギュレータで制御したり、ピストンポンプ１１３の駆動によって圧力を一定にすることが好ましい。パルス弁１１４前の圧力や結合部１１５の材料圧力をそれぞれ計測および設定し、ガスの導入量を制御する態様も考えられる。すなわち、図１０の態様では、（１）パルス弁１１４前の圧力と結合点１１５の材料圧力の差圧、（２）材料管路１０８のペースト材料の流量、（３）パルス弁１１４の設定（開度、周波数）によって、ガスの導入量を制御できる。

　なお、本発明の結合点は、上記例１０３ｂ、１０３ｃに限定されず、ピストンポンプ１１３やガス供給装置１１６を省略して、ガス供給源１０１を例えば高圧ボンベ等で構成すなど、高圧ガス導入の態様も含まれる。また、定流量ポンプ１０９は、結合点１１５の上流、下流のいずれに配置されていてもよい。

　次に、図２（Ａ）、（Ｂ）を用いてディスペンサー１の構成を説明する。

　図２（Ａ）に示されるように、ディスペンサー１は、ボディ１１と、該ボディ１１の先端部に取り付けられたノズル部２と、を備えている。

　ノズル部２には、ノズル部２の基端から先端まで貫通する中空空間２０が形成されており、これによりノズル部２の基端には基端開口２１が形成され、ノズル部２の先端では先端開口２２が形成されている。また、ノズル部２の内面には、軸方向に垂直な断面内での中空空間２０の内径が先端開口２２に向かう方向に減少するテーパー区分２３が形成されている。ノズル部２の中空空間２０には、ニードル部３が挿入され、後述するように、ニードル部３が中空空間２０内を昇降移動することによって、ノズル部２を開閉する。

　ノズル部２は、図３に詳細に示されるように、ノズルボディ２４と、ノズル先端部２５とを、それぞれの係合部２７、２８を用いて連結したものである。ノズルボディ２４とノズル先端部２５とは、同一傾斜率（軸方向長さに対する内径の変化率）のテーパー区分を有しており、滑らかに各々の内面が連結されて全体として同一傾斜率のテーパー区分２３を形成する。勿論、本発明はこの例に限定されず、ノズル部２には、ノズルボディ２４とノズル先端部２５とが一体成形される構成も含まれる。また、詳細を後述するように、テーパー区分２３の傾斜率を場所に応じて変えてもよい。

　ノズルボディ２４の基端には、上記した基端開口２１が形成され、基端外周には、ノズル部２をディスペンサー１のボディ１１に係合して取り付けるための係合部２６が形成されている。ノズル先端部２５の最先端には、先端開口２２を有する吐出口部２９が形成され、該吐出口部２９の内面は、その長さに亘って、先端開口２２と同一の内径に形成されている。すなわち、テーパー区分２３は、吐出口部２９の内面の最後縁で終了する。

　上記ノズル部２を開閉するためのニードル部３は、図４に詳細に示されるように、ニードルボディ３０と、基端部３１と、先細に形成された先端部３２と、基端部３１の近傍に形成された大径部３３と、を備える。基端部３１には、軸方向溝３４が形成されており、軸方向溝３４に、ピストン８の図示しない突起が嵌合することにより、ニードル動作中にニードル部３を回転させないようにピストン８に取り付けておくことができる。

　先端部３２の先端３５（最先端付近）の直径は、吐出口部２９の内径と同一か、吐出口部２９の近傍のテーパー区分２３の内径と同一に形成されており、これによって、ニードル部３をノズル部２の中空間２０内に挿入して前進させると、ニードル部３の先端３５は、テーパー区分２３の内壁（テーパー区分２３と吐出口部２９との境界も含まれる）の閉位置Ｔ１（図３）で係合し、このとき、ノズル部２が閉じられる（図２（Ａ）、（Ｂ）に示された状態）。この状態から、ニードル部３を後退させると、ニードル部３の先端３５が閉位置Ｔ１（図３）から離れるため、ノズル部２は開放される。なお、閉位置Ｔ１（図３）は、ニードル部３の先端３５の直径とテーパー区分２３の内径に応じて、テーパー区分２３と吐出口部２９との境界付近、或いは、吐出口部２９から後方のテーパー区分２３内のいずれに設定してもよい。

　本実施形態に係るノズル部２では、図３に示されるように閉位置Ｔ１から後方へ先端開口２２の直径ｄ１の４倍の距離ｌだけ離れた位置Ｔ２における内径ｄ２が、先端開口２２の直径ｄ１の１．６倍程度となるようにテーパー区分２３の傾斜率が定められている。

　図２Ａに戻ると、ディスペンサー１のボディ１１は、ガスとペースト材料との混合物が導入される導入ポート５と、導入ポート５からボディ１１内へと延びる通路６とを備えている。通路６は、ノズル部２の基端開口２１へと接続され、導入ポート５から通路６を介してノズル部２の中空空間２０を通って先端開口２２へと連結され、ディスペンサー１において、導入ポート５から先端開口２２までの混合物の流路４が形成される。

　また、ボディ１１は、ニードル部３を密閉状態で摺動可能に支持する支持部１９と、該支持部１９の後方（図では上方）に形成されたシリンダ部７と、シリンダ部７内で昇降するピストン部８と、ピストン部８とシリンダ部７の下面との間の空間に圧縮空気を出し入れするための圧縮空気ポート９と、を備えている。ピストン部８には、ニードル部３の基端近傍に形成された大径部３３が嵌合されており、ニードル部３の基端部３１がピストン８から上方に突出している。ピストン部８は、図示しないバネにより、図２（Ａ）に示された位置へと下方に付勢されており、この状態では、ニードル部３は、ノズル部２の流路４を閉じている。或いは、ピストン部８は、バネに替えて、ピストン部８の上方のシリンダ部７内の空間に送り込まれた圧縮空気によって下方に付勢されていてもよい。

　圧縮空気ポート９から圧縮空気がピストン部８とシリンダ部７の下面との間の空間に送り込まれると、ピストン部８が圧縮空気の圧力によってバネ力に抗して上昇し、これに伴い、ピストン部８に嵌合されているニードル部３も上昇し、ノズル部２の先端が閉位置Ｔ１から離れるため、図２（Ａ）に示された閉状態から、開状態へと移行する。その後、ピストン部８とシリンダ部７の下面との間の空間の空気を圧縮空気ポート９から抜くと、図示しないバネによりピストン部８が下降し、これに伴いニードル部３も下降してノズル部２の先端開口２２を閉じる。このようにしてニードル部３を上下に移動させることにより、ノズル部２の先端開口２２の開閉、すなわち流路４の開閉を行うことができる。

　導入ポート５からガスとペースト材料との混合物を供給すると、該混合物は流路４を通り、ノズル部２の先端開口２２付近に至る。ニードル部３が上方へ後退されて先端開口２２が開放されているときには、混合物は先端開口２２から吐出され、発泡体として面上に塗布される。ニードル部３を下方へと移動させると、ニードル部３の先端が先端開口２２を閉鎖するため、流路４は閉じられ、混合物の吐出は停止することになる。

　また、シリンダ部７の上方には、シリンダ部７の上面を画定するストッパー支持部１６が設けられている。ストッパー支持部１６には、軸方向に延びる貫通孔１６ａが形成されており、貫通孔１６ａの内面にはネジが切られている。この貫通孔１６ａに、ネジ１０ａが切られたロッド１０がねじ込まれており、ロッド１０の先端部１４は、シリンダ部７内に突出している。ニードル部３を一定距離上昇させると、ニードル部３の基端部３１は、ロッド１０の先端部１４に当接し、ニードル部３のさらなる上昇を停止させる。すなわち、ストッパー支持部１６、ロッド１０及びその先端部１４は、ニードル部３の作動範囲を制限するストッパーとして機能する。

　ロッド１０は、ストッパー支持部１６の貫通孔１６ａ内へのねじ込み量に応じて軸方向の位置を変更することができる。従って、ロッド１０のねじ込み量に応じてニードル部３の作動範囲を調整することが可能となる。図２（Ｂ）に示されるように、図２（Ａ）に比べて、ロッド１０のねじ込み量を多くして、ロッド１０の先端部１４をより下方に移動させることによって、ニードル部３の作動範囲をさらに制限できることが理解されよう。かくして、ロッド１０は、ニードル部３の先端３５（図４）の移動範囲を閉位置Ｔ１（図３）から閉位置Ｔ１より後方に距離ｌだけ隔てた停止位置Ｔ２（図３）までの範囲に制限する。好ましくは、距離ｌは、先端開口２２の直径ｄ１の４倍以上である。

　ロッド１０のねじ込み、すなわちニードル部３の作動範囲の調整は、手動で行う構成とすることもできるが、本実施形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように電動式のストッパー位置調整部を採用している。すなわち、電動式のストッパー位置調整部は、電動モータ部１８を備え、該電動モータ部１８の回転を回転伝達部１２を介してロッド１０の基端部１３に伝達する構成を有している。

　図７（Ａ）、（Ｂ）に詳細に示されるように、電動モータ部１８は、電動モータ５０と、電動モータ５０の回転を減速する減速ギア５１と、減速ギア５１の出力軸５２と、出力軸５２に嵌合された回転プレート５３と、を備えている。ロッド１０の基端部１３には、４本の円柱突起５４が直立に突出しており、隣接する円柱突起５４の間の隙間に回転プレート５３の底部から直角に延在するプレート部５５が嵌合することによって回転伝達部１２（図２（Ａ））を構成し、電動モータ部１８の出力軸５２の回転がロッド１０に伝達される。

　また、ディスペンサー１は、ロッド１０の先端部１４の位置、すなわちニードル部３（３ｂ）の作動範囲を調整するように電動モータ部１８を制御するコントローラ１７をさらに備えている。コントローラ１７は、図１の機械発泡装置１００の制御盤内に配置されるが、本発明は、これに限定されるものではない。さらに、ディスペンサー１は、流路４内に配置された圧力センサ１５を備えていてもよい。圧力センサ１５からの圧力検出信号は、コントローラ１７に送られ、コントローラ１７は、電動モータ部１８の制御に、当該圧力検出信号、すなわち流路４内の圧力を利用することができる。

　上記説明したノズル部２及びニードル部３を本発明の実施形態として説明したが、本発明は、この例に限定されない。ここで、上記説明したノズル部２及びニードル部３を第１の変形例として、第２の変形例としてのノズル及びニードル部を各々図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６において、第１の変形例と同様の構成要件については、同様の参照番号にｂを附して詳細な説明を省略し、主に相違点について述べる。

　図５に示されるように、第２の変形例に係るノズル部２ｂは、テーパー区分２３ｂが、異なる傾斜率を各々有する、複数のテーパー小区分６１，６２，６３，６４，６５から形成されており、この点が第１の変形例に係るノズル部２と異なっている。このノズル部２ｂの中空空間２０ｂに、図６に示されるニードル部３ｂが挿入される。ニードル部３ｂは、第１の変形例のニードル部３と同様に、ニードルボディ３０ｂと、基端部３１ｂと、先細に形成された先端部３２ｂと、基端部３１ｂの近傍に形成された大径部３３ｂと、を備える。第１の変形例との相違点は、ニードルボディ３０ｂと先端部３２ｂとの間に段差が存在する点である。

　第２の変形例に係るノズル部２ｂでは、図５に示されるように閉位置Ｔ１’から後方へ先端開口２２ｂの直径ｄ１’の４倍の距離ｌ’だけ離れた位置Ｔ２’における内径ｄ２’が、先端開口２２ｂの直径ｄ１’の２．９倍程度となるようにテーパー区分２３ｂ（図５の例では、テーパー小区分６５）の傾斜率が定められている。すなわち、第１の変形例ではｄ２／ｄ１＝１．６に対して、第２の変形例ではｄ２’／ｄ１’＝２．９となり、先端開口の直径を同じにした場合には、テーパー区分の傾斜率が大きくなっている。本発明の一実施形態では、好ましい傾斜率ｄ２／ｄ１の範囲は、１．１～４である。

　次に、本発明の一実施形態に係る作用を説明する。

　機械発泡装置１００からディスペンサー１の導入ポート５へガスとペースト材料との微分散された混合物が供給される。導入された混合物は、流路４を通り、ノズル部２（２ｂ）の先端開口２２（２２ｂ）付近へと至る。ロボット１０６は、ディスペンサー１を吐出位置までもってきたとき、圧縮空気を圧縮空気ポート９からシリンダ７に導入する。導入された圧縮空気により、ピストン８が上昇し、ニードル部３（３ｂ）の先端３５（３５ｂ）が閉位置Ｔ１（Ｔ１’）から離れ、ストッパー先端開口２２（２２ｂ）に至る流路４が閉状態から開状態となり、ニードル部３（３ｂ）の基端部３１（３１ｂ）は、ロッド１０の先端部１４と当接して停止する。

　このとき、開放された流路４を通って先端開口２２（２２ｂ）から発泡体が吐出され、面上に発泡ビード１１０として塗布される。ここで、流路４を通過する混合物は、先端開口２２（２２ｂ）を開放したとき減圧されるが、テーパー区分２３（２３ｂ）を通過する際に、急激な内径変化および圧力変化がなく、また吐出直前まで、比較的高圧を維持することができる。これによって、ノズル通過中に圧力低下に伴う気泡の集合による大気泡化を抑えることができ、吐出後の発泡体の発泡セルを小さくすることができるとともに、大気泡化を防止できたことから破泡も抑えられ、発泡倍率を安定化することができる。すなわち、均等に気泡が分散した所望の発泡倍率の発泡ビードを塗布することが可能となる。所望の発泡倍率は、好ましくは３倍以上であり、例えば、３．５倍、４倍、５倍等である。また、発泡倍率のばらつきは１０％以下、より好ましくは、５％である。本発明は、所望の発泡倍率を実現すると共に、そのばらつきも、好ましい範囲に抑えることを可能としている。また、テーパー区分２３（２３ｂ）により吐出直前まで混合物を比較的高圧に維持できるため、ペースト材料を極端に高圧でディスペンサー１に供給する必要はなくなり、材料詰まりや、吐出前の混合物の反応を未然に防止することができる。

　吐出時の混合物の圧力は、ペースト材料の粘度及び混合物の吐出流量のみならず、ニードル部３（３ｂ）の作動範囲を示す量である、ニードルスキ量とも一定の関係にある。ニードルスキ量とは、図３（図５）に示されるように、ニードル部３（３ｂ）がロッド１０の先端部１４と当接したときの、その先端３５（３５ｂ）の停止位置Ｔ２（Ｔ２’）と閉位置Ｔ１（Ｔ１’）との間の距離ｌ（ｌ’）である。

　図８には、ニードルスキ量に対する混合物の吐出圧力の関係が示されている。図８において、「Ａ１」は、標準のペースト材料（粘度80000mPa・s（せん断速度4.2sec^-1測定））を用いたときの第１の変形例（ノズル部２、ニードル部３）の結果品、「Ａ２」は、高粘度のペースト材料（粘度120000mPa・s）を用いたときの第１の変形例（ノズル部２、ニードル部３）の結果、「Ｂ１」は、標準のペースト材料を用いたときの第２の変形例（ノズル部２ｂ、ニードル部３ｂ）の結果を示す。ここで、高粘度のペースト材料は、標準のペースト材料を４０℃で２週間程度放置して少し粘度を高めたものである。また、Ａ１，Ｂ１のそれぞれについて、吐出流量５０ｇ／ｍｉｎと１００ｇ／ｍｉｎとの場合が試験された。

　図８のグラフでは、いずれのディスペンサーにおいても、ニードルスキ量の増大に従って、吐出圧力が急激に減少し、一定の圧力に近づくことが示されている。

　従って、使用するペースト材料の粘度が与えられたとき、混合物の吐出流量に対して、使用するディスペンサーにおいて上記効果を奏する所望の圧力を達成するようにニードル部３（３ｂ）のニードルスキ量を調整すればよいことになる。この目的のため、コントローラ１７は、所望の圧力を達成するニードルスキ量を与えるニードル部３（３ｂ）の先端３５（３５ｂ）のノズル部２（２ｂ）内の位置Ｔ２（Ｔ２’）を求め、位置Ｔ２（Ｔ２’）に対応するロッド１０の先端部１４の位置、すなわちロッド１０のねじ込み量を計算し、計算されたねじ込み量でロッド１０を回転するように電動モータ部１８の電動モータ５０を回転制御する。

　好ましくは、コントローラ１７は、圧力センサ１５により検出された流路４内の混合物の圧力が、所望の圧力範囲に収まるように、電動モータ５０を制御してニードルスキ量をフィードバック制御する。

　また、上記したように、ロッド１０のねじ込み、すなわちニードル部３（３ｂ）の作動範囲の調整を電動モータではなく手動で行う構成とした場合、コントローラ１７を省略することができる。その場合、好ましくは、圧力センサ１５により検出された圧力を表示するディスプレイを設け、使用者が、表示された圧力を見ながら、ニードル部３（３ｂ）の作動範囲を調整してもよい。

　以上が本発明の一実施形態であるが、本発明は、上記例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で任意好適に変更可能である。

　例えば、図１の例では、ディスペンサー１は、ロボット１０６に取り付けられて制御されていたが、使用者がディスペンサー１を持ってスイッチを押すことで発泡体を吐出する構成とすることもできる。また、機械発泡装置１００以外のガスとペースト材料との混合機構を用いてもよい。

　また、上記例では、ニードル部３、３ｂを駆動する機構として、圧縮ガスポート９からシリンダ７内に導入された圧縮空気によるピストン８の上昇機構及び図示しないバネによる下降機構を用いたが、電動モータを用いてニードル部３，３ｂの昇降機構を用いてもよい。ストッパー位置調整部の機構も、図２のロッドのねじ込みを用いる例に限定されず、例えば、シリンダのような摺動式を用いてもよい。

　　　１　　ディスペンサー
　　　２、２ｂ　　ノズル部
　　　３、３ｂ　　ニードル部
　　　４　　流路
　　　５　　導入ポート
　　　６　　導入ポート５からボディ１１内へと延びる通路
　　　７　　シリンダ部
　　　８　　ピストン部
　　　９　　圧縮空気ポート
　　１０　　ロッド
　　１０ａ　ロッドのネジ
　　１１　　ディスペンサーのボディ
　　１２　　回転伝達部
　　１３　　ロッドの基端部
　　１４　　ロッドの先端部
　　１５　　圧力センサ
　　１６　　ストッパー支持部
　　１６ａ　ネジが切られた貫通孔
　　１７　　コントローラ
　　１８　　電動モータ部
　　１９　　ニードル部の支持部
　　２０、２０ｂ　　中空空間
　　２１、２１ｂ　　基端開口
　　２２、２２ｂ　　先端開口
　　２３、２３ｂ　　テーパー区分
　　２４、２４ｂ　ノズルボディ
　　２５、２５ｂ　ノズル先端部
　　２６、２６ｂ　ノズルボディのディスペンサーボディへの係合部
　　２７、２７ｂ　　ノズルボディの係合部
　　２８、２８ｂ　　ノズル先端部の係合部
　　２９、２９ｂ　吐出口部
　　３０、３０ｂ　　ニードルボディ
　　３１、３１ｂ　ニードル部の基端部
　　３２、３２ｂ　ニードル部の先端部
　　３３、３３ｂ　大径部
　　３４、３４ｂ　軸方向溝
　　３５、３５ｂ　先端部の先端
　　５０　　電動モータ
　　５１　　減速ギア
　　５２　　減速ギア５１の出力軸
　　５３　　回転プレート
　　５４　　円柱突起
　１００　　機械発泡装置
　１０１　　ガス供給源
　１０２　　ペースト材料供給源
　１０３　　ピストンポンプ
　１０４　　ミキサー
　１０５　　定流量シリンダ
　１０６　　ロボット
　１０７　　ガス管路
　１０８　　材料管路
　１０９　　定流量ポンプ
　１１０　　発泡ビード
　１１１、１１２、１１３　　ピストンポンプ
　１１４　　バルブ
　１１５　　結合点
　１１６　　ガス供給装置

Claims

　ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサーであって、
　前記ディスペンサーの先端部に設けられ、前記混合物を吐出する先端開口を有するノズル部と、
　前記混合物の導入部から前記ノズル部の内部を通って前記先端開口まで延在する、前記混合物の流路と、
　前記流路を開閉するため前記ノズル部の流路内で移動可能なニードル部と、
　前記ニードル部を駆動する駆動部と、
を備え、
　前記ノズル部は、前記ニードル部の先端の作動範囲に相対する前記ノズル部の流路の内径が前記先端開口に向かう方向に減少するテーパー区分を有し、
　前記ニードル部の先端が前記テーパー区分の閉位置に当接することによって前記混合物の流路が閉じられ、前記ニードル部の先端が前記閉位置から離れることによって該流路が開放され、
　前記ニードル部の先端の移動範囲を前記閉位置から該閉位置より後方の停止位置までの範囲に制限するストッパー部をさらに備える、ディスペンサー。
　前記停止位置を変更するため前記ストッパー部の位置を調整するストッパー位置調整部をさらに備える、請求項１に記載のディスペンサー。
　前記ストッパー位置調整部により調整される前記停止位置の最も後方の位置は、前記閉位置から前記先端開口の直径の４倍以上隔てた位置である、請求項２に記載のディスペンサー。
　前記ストッパー部は、前記ストッパー位置調整部として、前記ディスペンサーのボディに軸方向にねじ込まれたロッドを有し、該ロッドは、ねじ込み量に応じて軸方向の位置を調整され、前記ロッドの先端部が前記ニードル部の基端部と当接することにより、前記ニードル部を停止させる、請求項２又は３に記載のディスペンサー。
　前記ストッパー位置調整部は、
　前記ロッドを回転させるように配置された電動モータをさらに備え、
　前記電動モータによる前記ロッドの回転量の制御により、前記停止位置が設定される、請求項４に記載のディスペンサー。
　前記停止位置を制御するコントローラと、
　前記流路内の混合物の圧力を測定する圧力センサと、をさらに備え、
　前記コントローラは、混合物の吐出流量に対して、前記圧力センサにより測定された圧力が所望の圧力範囲となるように前記停止位置を設定する、請求項５に記載のディスペンサー。
　前記ストッパー位置調整部は、前記ロッドを手動により回転可能な機構を有する、請求項４に記載のディスペンサー。
　前記流路内の混合物の圧力を測定する圧力センサと、
　前記圧力センサにより測定された圧力を表示する表示部と、
　をさらに備える、請求項７に記載のディスペンサー。
　前記閉位置から後方へ前記先端開口の直径の４倍の位置における前記流路の内径が、前記先端開口の直径の１．１倍から３倍である、請求項１から８のいずれか１項に記載のディスペンサー。
　ガスとペースト材料との混合物を吐出するためのディスペンサーに連結可能なノズルであって、
　前記混合物が導入される基端開口及び該混合物が吐出される先端開口を形成するように内部を貫通する中空空間を有するノズル部と、
　前記中空空間に前記基端開口から挿入されたニードル部と、
を備え、
　前記ノズル部は、前記中空空間の内径が前記先端開口に向かう方向に減少するテーパー区分を有し、
　前記ニードル部の先端が前記テーパー区分の閉位置に当接することによって前記混合物の流路が閉じられ、前記ニードル部の先端が前記閉位置から離れることによって該流路が開放される、ノズル。
　前記閉位置から後方へ前記先端開口の直径の４倍の位置における前記中空空間の内径が、前記先端開口の直径の１．１倍から３倍である、請求項１０に記載のノズル。
　ガスとペースト材料との混合物を吐出するための機械発泡装置であって、
　ガスを搬送するガス管路と、
　ペースト材料を搬送する材料管路と、
　前記ガス管路と前記材料管路とが結合される結合部と、
　前記結合部から出たガスとペースト材料とを混合する混合部と、
　前記混合部から出たガスとペースト材料との混合物が供給される、請求項１から９のいずれか１項に記載のディスペンサーと、
を備える、機械発泡装置。
　前記結合部は、１つ又は複数のピストンポンプであり、
　前記ピストンポンプのシリンダに前記ガス管路と前記材料管路とが結合され、
　前記ピストンポンプのピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、前記ガス管路から搬送されたガスと、前記材料管路から搬送されたペースト材料とが、供給され、前記ピストンを下降させることにより、前記シリンダ空間内のガスとペースト材料とを前記混合部へと圧送する、請求項１２に記載の機械発泡装置。
　前記結合部は、前記ガス管路がピストンポンプ及び開閉バルブを介して前記材料管路に結合された部分であり、
　前記開閉バルブを閉じた状態で前記ピストンポンプのピストンを上昇させて形成されたシリンダ空間に、前記ガス管路から搬送されたガスを供給し、前記ピストンを下降させることにより前記シリンダ空間内のガスを圧縮し、前記開閉バルブを開放することによって、圧縮されたガスを前記材料管路内を搬送されるペースト材料に混入させる、請求項１２に記載の機械発泡装置。
　前記混合部により混合されたガスとペースト材料との混合物を一定流量にして前記ディスペンサーに供給する定流量装置をさらに備える、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の機械発泡装置。