JP6180283B2 - 液体材料吐出装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体材料吐出装置および方法に関し、詳細には、内部流路構造に特徴のある液体材料吐出装置および方法に関する。本発明では、往復移動動作により吐出口との連通孔を開閉することができるロッド状の部材をニードルと呼称する。

液体材料を吐出する装置において、吐出量や吐出形状を一定に制御するため、液体材料の温度が一定になるよう制御することは一つの重要な要素である。液体材料の温度を制御するため、これまで種々の技術が提案されてきた。
特許文献１には、粘性体を収容して内部を加圧することで先端から粘性体を所定の部位に吐出する粘性体吐出装置において、粘性体を収容するとともに粘性体を外部に吐出する開口部を有した収容体と、収容体の内部を加圧する加圧手段と、粘性体が吐出する収容体の開口部を開閉する開閉手段と、開閉手段の開閉動作を外側から微調整する調節手段と、粘性体が吐出する収容体の開口部に不要充填スペースを低減するパイプ状の吐出経路を備えた吐出手段と、吐出手段の外周に覆設されるキャップと、収容体とキャップとを支持して温度を一定に保持する保持手段とを設けたことを特徴とする粘性体吐出装置、が開示される。

特許文献２には、塗料を収容したメインタンクと、塗料を吐出するための塗装手段と、メインタンクと塗装手段の間を塗料が循環するように配置された第１循環配管と、第１循環配管内を通る塗料を所定の温度に加熱するヒーターと、を有する塗装装置において、塗料を収容するサブタンクと、サブタンク内の塗料を再びサブタンク内に収容させる第２循環配管と、メインタンクに接続されている補給配管と、第２循環配管に設けられていて、第２循環配管内を流動する塗料を補給配管側に供給する切り替え手段とを有することを特徴とする塗装装置、が開示される。
特許文献３には、加温した液体又は溶融体を、吐出口を経由して、吐出口の下流に広幅に展開させる広幅ヘッド又はノズルブロックの温度安定化方法であって、広幅ヘッド又はノズルブロックの長手方向に少なくとも１個の液体又は溶融体の通路を設け、該通路に吐出口から吐出する液体又は溶融体と同じ液体又は溶融体を、通過させることを特徴とする、広幅ヘッド又はノズルブロックの温度安定化方法、が開示される。

特開２０００−３３３０６号公報 特開２００１−２７６７１６号公報 特開２００２−１８３４８号公報

特許文献１のように、吐出装置の吐出口近傍にヒーターおよびサーモセンサを設ける構成を取った場合、ヒーター等を収容するためのスペースが必要となり、また吐出ヘッドが大きく重いものになるという課題がある。

特許文献２のように、循環配管途中に吐出装置を配置した場合、ポンプの脈動を動的に低減するために、アキュムレータ等を設けることが必要であった。
また、吐出口と循環配管とを連通する流路を液体が通過する際に、当該流路にはヒーターが設けられていないため、液体の温度が低下するという問題があった。
特許文献３のように、ノズルブロックに保温用の分岐流路を設ける構成とした場合、当該分岐流路においても液体の温度低下が生じるためエネルギー効率が悪く、また温度制御が難しいという問題がある。

ところで、吐出装置をスプレー用途で使用する場合、待機時にノズル先端が乾燥しやすくなるため、乾燥防止のためにノズル先端をシンナー等の溶剤に浸漬することがある。ここで、溶剤は揮発性が高く高温にできないところ、低温の溶剤にノズル先端を浸漬することにより、ノズル先端およびノズル内の液体が冷やされてしまうという課題があった。このような用途においても、ノズル内の液体の温度低下を最小限とできる吐出装置が求められていた。

そこで、本発明は、液体材料の温度低下を最小限としながら、ポンプ脈動の影響を静的に低減することができる吐出装置および方法を提供することを目的とする。

液体材料吐出装置に係る本発明は、下方に開口する吐出口を有するノズルと、吐出口に連通する連通孔を有するバルブシートと、連通孔と連通する上下に延びる液室と、液室内で往復移動してバルブシートの連通孔を開閉するニードルと、液室に液体材料を供給する循環流路と、を備える液体材料吐出装置において、上端部に設けられた上部開口および下端部に設けられた下部開口を有する外側流路、並びに、外側流路と連通する下部開口および上端部に設けられた上部開口を有する内側流路が形成された棒状の流路形成部材を設け、前記液室に、前記流路形成部材を挿着し、前記外側流路の下部開口および前記内側流路の下部開口を前記バルブシートの連通孔と連通させ、前記循環流路を、ニードルが延在する方向とは異なる方向に延在し、前記流路形成部材の外側流路の上部開口と連通する第一流路と、ニードルが延在する方向とは異なる方向に延在し、前記流路形成部材の内側流路の上部開口と連通する第二流路と、前記流路形成部材の外側流路と、前記流路形成部材の内側流路とにより構成したこと、前記外側流路の流動抵抗が、前記第一流路の流動抵抗よりも高いことを特徴とする。

上記液体材料吐出装置において、前記流路形成部材の外側流路の断面積が、前記第一流路の断面積よりも小さいことを特徴とすることが好ましく、さらに好ましくは、前記流路形成部材の外側流路の断面積が、前記第一流路の断面積の１／２以下であることを特徴とする。
上記液体材料吐出装置において、前記流路形成部材の外側流路が、流路形成部材の外周に凹設された溝により構成され、前記流路形成部材の内側流路が、流路形成部材を貫通する貫通孔により構成され、前記流路形成部材の外径が、前記液室の内径よりも僅かに小径であることを特徴としてもよい。これに加え、上記液体材料吐出装置において、前記流路形成部材の外側流路が、外側流路の入口から出口に至るまでに流路形成部材を１周以上周回することを特徴とすることが好ましく、さらに好ましくは、前記流路形成部材の外側流路が、螺旋状に形成されることを特徴とする。
上記液体材料吐出装置において、前記液室を有するニードル収容体と、前記第一流路および前記第二流路を有する接液部材とを備え、ニードル収容体と接液部材とが着脱自在に固設されることを特徴としてもよく、好ましくは、前記第一流路および前記第二流路が、接液部材内を水平方向に延びる孔を前記流路形成部材で分断することにより構成されることを特徴とする。
上記液体材料吐出装置において、前記流路形成部材の外側流路に、多孔質部材または水車部材が配設されることを特徴としてもよい。

上記液体材料吐出装置において、液体材料を貯留するタンクと、液体材料の温度を調節するヒーターと、液体材料を前記タンクから前記第一流路または前記第二流路へと送り出すポンプと、前記タンク、前記ポンプ、前記第一流路および前記第二流路を連通する循環配管と、制御装置とを備え、温度調節された液体材料を前記液室に循環供給することを特徴としてもよい。これに加え、前記ポンプが、前記第一流路へ液体材料を送り出すこと、或いは、前記ポンプが、前記第二流路へ液体材料を送り出すことを特徴としてもよい。
液体材料の吐出方法に係る本発明は、上記ポンプを備える液体材料吐出装置を用いて、吐出口から温度調節された液体材料を吐出することを特徴とする。

本発明によれば、上下に延びる液室内に循環流路が設けられているので、吐出される直前の液体材料の温度低下を最小限とすることが可能である。また、流動抵抗が相対的に高い外側流路により、ポンプの脈動を静的に低減することが可能である。

第１実施形態に係る液体材料吐出装置の断面図である。 第１実施形態に係る流路形成部材の側面図および断面図である。 第１実施形態に係る循環機構のブロック図である。 第２〜５実施形態に係る流路形成部材の外側流路のバリエーションを例示する側面図および断面図である。ここで、（ａ）は第２実施形態、（ｂ）は第３実施形態、（ｃ）は第４実施形態、（ｄ）は第５実施形態である。 第６〜９実施形態に係る流路形成部材の側面図である。ここで、（ａ）は第６実施形態、（ｂ）は第７実施形態、（ｃ）は第８実施形態、（ｄ）は第９実施形態である。 第１０〜１１実施形態に係る液体材料吐出装置の要部断面図である。ここで、（ａ）は第１０実施形態、（ｂ）は第１１実施形態である。

以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。
《第１実施形態》
図１に、第１実施形態に係る液体材料吐出装置１の概略断面図を示す。本実施形態でベースに用いる液体材料吐出装置１は、圧縮気体やバネ７の力によりピストン５を駆動し、ピストン５に固設されたニードル４の先端がバルブシート３１の連通孔３０を開閉することで、液体材料Ｌがノズル１９より吐出されるニードルバルブ式吐出装置である。図１に示す吐出装置１は、液体材料Ｌを点状や線状に吐出するものであるが、ノズル１９を交換することで、霧状に吐出することもできる。
以下では、本実施形態の吐出装置１を構成する主要な要素である、駆動部２および接液部３について詳細に説明する。

［駆動部］
駆動部２は、ニードル４が固設されるピストン５と、ピストン５をその内部に移動可能に収容するピストン収容体６と、ピストン５およびニードル４をバルブシート３１の方向へと付勢するバネ７と、ピストン５を駆動するための圧縮気体を供給する配管を接続する配管継手（８、９）とから主に構成される。
ピストン収容体６は、ピストン５により上側ピストン室１１と下側ピストン室１２とに仕切られた気密空間が内部に形成された部材である。上側ピストン室１１はバネ７が配設され、下側ピストン室１２はピストン５駆動用圧縮気体が供給される室となっている。各ピストン室（１１、１２）には、圧縮気体の供給および排出を行うための上側配管継手８と下側配管継手９がそれぞれ設置されており、各配管継手（８、９）のピストン室（１１、１２）とは反対側には気体配管１０がそれぞれ接続されている。
上側ピストン室１１内を気密に保つため、ピストン５の側面にはシール部材Ｃ１５が配設される。下側ピストン室１２内を気密に保つため、下側ピストン室１２の底面に形成されたニードル貫通孔Ｂ１３の部分にはシール部材Ｂ１４が配設される。
ピストン収容体６の上端には、ピストン５の移動量を調整するためのストローク調整部材１６が固設されており、当該部材の内部への突き出し量を変えることでピストン５の最後退位置を調整することができる。

ピストン５は、バネ７によりバルブシート３１の方向（下方）へ付勢されており、ピストン室（１１、１２）に圧縮気体の供給が無い状態では、ニードル４の先端がバルブシート３１に当接する位置で止まっている。
下側ピストン室１２に圧縮気体を供給すると、バネ７の力に抗してピストン５が上方へ駆動する。このとき、上側配管継手８からは、上側ピストン室１１内の気体が排出される。続いて、下側ピストン室１２への圧縮気体の供給を停止し、上側ピストン室１１内へ圧縮気体を供給すると、バネ７の力によりピストン５が下方へ駆動する。このとき、下側配管継手９からは、下側ピストン室１２内の気体が排出される。
上側配管継手８および下側配管継手９には、速度制御弁（スピードコントローラ）を設けてもよい。速度制御弁により、ピストン室（１１、１２）内へ供給される気体またはピストン室（１１、１２）内から排出される気体の速度（流量）を制御することで、ピストン５の駆動速度を制御できる。

［接液部］
駆動部２の下方に連設された接液部３は、接液部材１７と、ニードル収容体１８と、ノズル１９と、流路形成部材３４とから主に構成される。
接液部材１７は、内部に流路およびニードル貫通孔Ａ２３が形成されたブロック状部材である。接液部材１７の内部には、ニードル４が延在する方向とは異なる方向（例えば水平方向）に貫通して延在する水平循環流路３２と、水平循環流路３２の側方に連通し、ニードル４が延在する方向と同じ方向（垂直方向下方）へ貫通して延在する挿入孔２２とが形成されている。図１の構成例では、接液部材１７の内部に、水平循環流路３２と挿入孔２２とが断面視Ｔ字状の流路を構成している。なお、挿入孔２２と連通する循環流路は必ずしも水平の貫通孔により構成する必要はなく、例えばＶ字状の循環流路であってもよい。

接液部材１７には、鉛直方向に延びるニードル貫通孔Ａ２３が、挿入孔２２と同心に形成されている。ニードル貫通孔Ａ２３にはニードル４が挿通され、ニードル４とニードル貫通孔Ａ２３の内壁の間には、液体材料Ｌが駆動部２側へ漏出するのを防ぐためのシール部材Ａ２４が設けられている。
本実施形態の水平循環流路３２は、流路形成部材３４により、図示右側にある第一流路２０と図示左側にある第二流路２１とに区画されている。第一流路２０には第一接続継手２５を介して液体配管２７が接続され、同様に第二流路２１にも第二接続継手２６を介して液体配管２７が接続されている。継手２５，２６に接続される液体配管２７は、温度調節された液体材料Ｌを循環する循環機構５０（詳細は図３参照しながら後述）と接続されている。第一接続継手２５から液体材料Ｌが供給される場合には、第一流路２０が上流で第二流路２１が下流となり、第二接続継手２６から液体材料Ｌが供給される場合には、第一流路２０が下流で第二流路２１が上流となる。以下では、説明の便宜上、第一流路２０が上流で第二流路２１が下流となる場合を説明する。

接液部材１７の下部には、上端につばを有する筒状のニードル収容体１８が、着脱自在に固設されている。接液部材１７とニードル収容体１８とを分解すれば、ニードル収容体１８に挿着された流路形成部材３４を容易に取り出すことができる。ニードル収容体１８の内部には上下に延びる円柱状の液室３３が形成されており、挿入孔２２および連通孔３０を連通している。液室３３は、挿入孔２２およびニードル貫通孔Ａ２３と同心である。液室３３の直径は、挿入孔２２の内径と実質的に同径であることが好ましい。

ニードル収容体１８の下端には、バルブシート３１およびノズル１９が穴付きキャップ形状の固定部材２９により固定されている。バルブシート３１は中心に連通孔３０が設けられた円盤状の部材である。バルブシート３１の上面の大部分は、内側流路３５に面しており、内側流路３５内の液体材料Ｌにより常時加熱された状態にある。従って、液体材料Ｌからの熱が連通孔３０に伝達されるように、バルブシート３１を熱伝導性の良好な金属により構成することが好ましい。より好ましくは、流路形成部材３４を金属により構成し、流路形成部材３４の先端面とバルブシート３１の上面を当接させ、流路形成部材３４からの熱がバルブシート３１に伝達されるようにする。

ノズル１９はバルブシート３１を収納するカップ状の部材であり、中心に液体材料Ｌを外部へ排出するための吐出口２８が設けられている。ニードル収容体１８の下端開口である液室３３の一端は、連通孔３０を介して吐出口２８と連通している。ピストン５の駆動により、ニードル４の先端がバルブシート３１と離間すると吐出口２８から液体材料Ｌが吐出され、ニードル４の先端がバルブシート３１に当接すると吐出口２８からの吐出が停止される。なお、ニードル４の先端の形状は図示のものに限定されず、連通孔３０を塞ぐことができれば、いかなる形状であってもよい。

［流路形成部材］
図２に、本実施形態に係る流路形成部材３４の側面図ならびにＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図を示す。
流路形成部材３４は、シール部材Ａ２４（水平循環流路３２の上端）からバルブシート３１にわたる長さを有した円筒状部材である。流路形成部材３４の外径は、挿入孔２２および液室３３の径よりも僅かに小径であり、挿入孔２２内に着脱自在に挿入される。ここで、流路形成部材３４の外径と挿入孔２２および液室３３の径との差は、外側流路３６から液体材料が漏れ無く移送されるように、着脱自在性を損なわない範囲で最小限とする。すなわち、挿入孔２２および液室３３の内壁と流路形成部材３４の外側面とが協働して凹溝である外側流路３６を閉じた流路とするように、流路形成部材３４の外径を設定する。流路形成部材３４は耐熱性の材により構成されており、例えばステンレスやアルミ合金などの金属、或いは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱性樹脂材料により構成される。なお、吐出装置１は、円柱状の液室を備える既存の吐出装置に流路形成部材３４を装着して構成することができ、この場合、流路形成部材３４の大きさは既存の吐出装置の液室の形状に合わせて作製される。流路形成部材３４の形状は円筒状に限定されず、例えば長手方向に延在する貫通孔が設けられた先細りの棒状部材、側面に段が設けられた（大径部と小径部を有する）棒状部材、断面が多角形である棒状部材であってもよい。

流路形成部材３４は、上端部に設けられた上部開口４０および下端部に設けられた下部開口４１を有する外側流路３６、並びに、外側流路３６と連通する下部開口４１および上端部に設けられた上部開口３７を有する内側流路３５を有する円柱状の部材である。すなわち、流路形成部材３４は、鉛直方向（中心軸に沿った方向）に貫設される内側流路３５と、内側流路３５の周りを囲むように外面に凹設される外側流路３６とを有する。

内側流路３５の直径は、ニードル４の直径より大きく構成されている。すなわち、内側流路３５は、ニードル４の往復移動を妨げないように、ニードル４の外周面と内側流路３５の内周面との間に間隙ができる大きさに構成されている。
内側流路３５の上端には、ニードル４が挿通され、内側流路３５と連通するニードル貫通孔Ｃ３７が設けてある。ニードル貫通孔Ｃ３７の内径は、ニードル４の外径と実質的に同径である。ニードル貫通孔Ｃ３７の僅かに下方となる位置には、中心軸と垂直（水平方向）に開口する、内側流路上部開口３８が設けられている。この内側流路上部開口３８を介して、内側流路３５と流路形成部材３４の外部とが連通される。内側流路３５の下端には、バルブシート３１の連通孔３０および内側流路３５と連通する流出孔３９が設けられている。

外側流路３６は、流路形成部材３４の上端部と下端部を周回しながらつなぐ一本の流路であり、流路形成部材３４の外面に凹設された溝である。図２では、流路形成部材３４の上端から下端へと向かいながら、内側流路３５の周りを囲うようにする最も単純な形状として、螺旋状の溝を例示している。ただし、外側流路３６の形状は螺旋状に限定されず、内側流路３５の周りを囲むように外面に凹設された溝であればよい。外側流路３６は、流路として機能すれば良く、あらゆる形状により実現することができるが、製造コストの観点からは外部に開放された同一断面積の凹溝により構成することが好ましい。外側流路３６は、偶数本の同一形状の流路を対称に配置することで構成してもよい。
また、外側流路３６の長さが一定以上とすることで、ポンプ脈動を低減することができる。外側流路３６が流路形成部材３４の外周を例えば２周、３周、４周または５周以上旋回させることで、外側流路３６の長さを確保することが可能である。さらに、外側流路３６の長さを一定以上とすることは、流路形成部材３４の材料を減らすことにも寄与する。このことは、流路形成部材３４を金属により構成した場合に、液体材料Ｌの温度低下が小さくなるという技術的効果につながるものである。

外側流路３６と内側流路３５とは、外側流路下部開口（または内側流路下部開口）４１でのみ連通しており、その他の箇所では連通していない。換言すれば、流路形成部材３４の外周壁により、外側流路３６と内側流路３５とは分断されている。外側流路３６の上端には、流路形成部材３４の外部と連通する外側流路上部開口４０、下端には、内側流路３５と連通する外側流路下部開口４１を設ける。図２のＡ−Ａ断面図に示すように、外側流路上部開口４０と内側流路上部開口３８とは、中心を通る直線上に一直線に並び、それぞれの孔が互いに外を向くような向きに形成することが好ましい。より好ましくは、外側流路上部開口４０と内側流路上部開口３８との軸方向位置（高さ位置）を実質的に同じ位置とする。なぜなら、外側流路上部開口４０および内側流路上部開口３８は、液体材料Ｌを循環させるために、それぞれ第一流路２０および第二流路２１と連通する必要があるからである（図１参照）。
一方、図２のＢ−Ｂ断面に示す外側流路下部開口４１は、いずれの向きに設けられていてもよい。流路形成部材３４の外側流路３６は、単体では外部に開放している溝状であるが、図１に示すように、吐出装置１に組み込まれた場合、ニードル収容体１８の内周面に覆われて閉じた（開放していない）流路を形成するからである。

内側流路３５および外側流路３６の太さについて具体例を挙げて説明する。
例えば、ニードル収容体１８の大きさがφ１２［ｍｍ］×４０［ｍｍ］のとき、外側流路３６は、断面積で１〜６［ｍｍ^２］、長さが２０〜８０［ｍｍ］の範囲で形成することが好ましい。また、内側流路３５の直径は、ニードル４の直径の１．５〜２．５倍の範囲で形成することが好ましい。他方、少なくとも第一流路２０は、直径４〜６［ｍｍ］（断面積１２．６〜２８．３［ｍｍ^２］）とし、外側流路３６よりも断面積が大きく（太く）なるように形成することが好まく、より好ましくは断面積を２倍以上、さらに好ましくは３倍以上とする。そうすることで、循環流路を液体材料Ｌが流動する際に外側流路３６が抵抗となって、循環のために用いるポンプ５３の脈動を抑える（すなわち、ノズル１９の吐出口２８へ脈動を伝えないようにする）ことができる。さらに好ましくは、第一流路２０の直径と第二流路２１の直径とを同一とする。なお、上記数値は、液体材料Ｌの物性や、吐出装置１の大きさなどに応じて適宜調整され得るものであり、本発明は上記数値例に限定されない。

［液体材料の充填工程］
流路形成部材３４に設けられた各流路（３５、３６）への液体材料Ｌの充填工程を図１および図２を参照しながら説明する。なお、ニードル４の先端はバルブシート３１に当接し、連通孔３０を閉じている状態とする。
図１において符号４２で示すように、液体材料Ｌは、液体配管２７から第一接続継手２５を通って第一流路２０へと供給され、流路形成部材３４に到達する。流路形成部材３４によって第二流路２１への連通が閉ざされているため、液体材料Ｌは流路形成部材３４の外側流路上部開口４０へと流れ込む（図１の符号４３）。外側流路上部開口４０へと流れ込んだ液体材料Ｌは外側流路３６を伝い、流路形成部材３４の外周を回りながら上部から下部へと流れ進み、外側流路下部開口４１に到達する。外側流路下部開口４１から流出した液体材料Ｌは、バルブシート３１に到達し、内側流路３５へと流れ込む。バルブシート３１の連通孔３０はニードル４の先端により閉じているので、液体材料Ｌがノズル１９の吐出口２８から外へ流れ出ることはない。バルブシート３１近傍（すなわち、内側流路３５の下端付近）から内側流路３５へと流れ込んだ液体材料Ｌは、内側流路３５とニードル４との隙間を通り、下から上へと流れていく。液体材料Ｌが内側流路３５の上端部分に達すると、内側流路上部開口３８から流路形成部材３４の外部へと流れ出て（図１の符号４４）、第二流路２１に流れ込む。第二流路２１に到達した液体材料Ｌは、第二接続継手２６を介して液体配管２７へと流入する（図１の符号４５）。液体配管２７へと流入した液体材料Ｌは、後述するタンク５１へと戻り、温度調節された後、ポンプ５３により再び吐出装置へと供給される（すなわち、循環する）。以上が流路形成部材３４での液体材料Ｌの充填工程の概略である。

［循環機構］
本実施形態の吐出装置１は、液体材料Ｌを循環させるための循環機構５０に接続される。図３に循環機構５０の構成例を示す。
図３に示す循環機構５０は、液体材料Ｌを貯留するタンク５１と、タンク５１に貯留された液体材料Ｌの温度を調節するヒーター５２と、タンク５１から液体材料Ｌを吸引し循環させるポンプ５３と、ポンプ５３とヒーター５２の動作並びに吐出装置１への圧縮気体の供給・排出を制御する制御装置５４と、レギュレータ６１とを備えている。本実施形態の吐出装置１は、循環流路を構成する流路（３５、３６）の近傍に吐出口２８が設けられており、循環流路から分岐された流路（３０）における温度低下の影響が小さいため、従来の循環流路を備える吐出装置と比べ、液体材料Ｌの温度制御が容易である。

タンク５１は、吐出装置１で塗布作業を行うために十分な容量を有しており、ヒータ５２によりタンク内の液体材料は設定された温度に保たれている。タンク５１には、タンク内の液体材料を撹拌するための撹拌機を設けてもよい。タンク５１は、液体材料を送出するための液体配管５５と、吐出装置１を通過した液体材料を回収するための液体配管５５とがそれぞれ接続されている。液体材料を送出するための液体配管５５と吐出装置１との間には、ポンプ５３が配設されている。ポンプ５３により圧送される液体材料Ｌは、符号５８で示すように、タンク５１→ポンプ５３→レギュレータ６１→吐出装置１→タンク５１の順に流れて循環する。レギュレータ６１により液体材料Ｌの圧力（吐出圧力）を調節することにより、吐出量を調節することが可能である。本実施形態例では、ポンプ５３により液体材料Ｌを循環させると脈動が生じるが、流路形成部材３４により脈動が静的に低減されるので、循環機構５０の循環路にアキュムレータを設けていない（但し、超高精度塗布を行う場合などには、アキュムレータを設けることもある。）。

ヒーター５２およびポンプ５３は、制御配線５７を介して制御装置５４と接続されており、制御装置５４により動作を制御される。制御装置５４は、さらに吐出装置１と気体配管５６で接続され、圧縮気体の供給・排出を制御することで吐出動作を制御する。レギュレータ６１に電空レギュレータを採用し、制御装置５４をレギュレータ６１と接続し、液体材料Ｌの圧力（吐出圧力）を自動調節可能としてもよい。
例えば、吐出装置１を回路基板へ絶縁防湿剤をコーティングする用途に用いる場合、設定温度は３５〜４０℃で、液体材料の粘度は４０〜６０［ｍＰａ・ｓ］となる。

循環機構５０に接続された吐出装置１は、図示しないＸＹＺ方向移動装置に取り付けられ、塗布対象物が載置されたワークテーブルに対して相対移動しながら塗布作業を行う。ＸＹＺ方向移動装置は、例えば、電動モータとボールネジの組み合わせ、リニアモータを用いた機構、ベルトやチェーンなどで動力を伝える機構を備えて構成することができる。

以上に説明した循環機構５０によれば、吐出装置１内の循環流路（２０→３６→３５→２１）の近傍に吐出口２８が設けられているので、循環流路と吐出口とを連通する流路での温度低下が最小限である。また、内側流路３５の周りに外側流路３６を旋回させる流路構造を、長尺のニードル収容体１８の下端部まで設けているので、液体材料Ｌの温度変化防止を高いエネルギー効率で実現することが可能である。また、第一流路２０および第二流路２１よりも断面積が小さい外側流路３６によりポンプ脈動を静的に低減することができる。さらに、メンテナンス時には流路形成部材３４を挿入孔２２から容易に取り出すことができ、また外側流路３６は外部に開口する凹溝であるため汚れの洗浄も容易である。したがって、フィーラーを含む液体材料や接着剤のような経時的に硬化する液体材料の吐出にも好適である。

以上の説明は、液体材料Ｌが第一接続継手２５から供給され第二接続継手２６から排出される場合を前提とするものであるが、液体材料Ｌを第二接続継手２６から供給し第一接続継手２５から排出する場合でも、液体材料Ｌが冷めにくく、ポンプ脈動を低減できるという本発明の効果は奏される。

《第２〜５実施形態》
第２〜５実施形態は、流路形成部材３４の外側流路３６の形状において第１実施形態と相違し、その他の点は第１実施形態と同一である。以下に開示するのは、流路形成部材３４に形成する外側流路３６は、いずれも同じ断面積形状で連続する一本の溝であり、液体材料Ｌの物性や塗布条件等に応じて最適な形態が選択される。図４に、第２〜５実施形態に係る流路形成部材３４を示す。なお、第２〜５実施形態に係る流路形成部材３４はいずれも円筒状であり、内側流路３５の形状はいずれも第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

図４（ａ）は第２実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第２実施形態は外側流路３６が螺旋状の溝により形成される点は第１実施形態と同じであるが、第１実施形態よりも隣接する外側流路３６同士の間隔をつめ、旋回する回数を多くした点で相違する。第２実施形態は、例えば、比較的粘度の低い液体材料Ｌや、比較的温度の変化しやすい液体材料Ｌ等、外側流路３６の流路長を長くする必要がある場合に向いている。

図４（ｂ）は第３実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第３実施形態は外側流路３６が螺旋状の溝により形成される点は第１実施形態と同じであるが、第１実施形態よりも隣接する外側流路３６同士の間隔を広げ、旋回する回数を少なくした点で相違する。第３実施形態は、例えば、比較的粘度の高い液体材料Ｌや、比較的温度変化しにくい液体材料Ｌ等、流路長を短くする必要がある場合に向いている。

図４（ｃ）は第４実施形態に係る流路形成部材３４を示しており、上図はＣ−Ｃ断面図である。第４実施形態は、流路形成部材３４の円周方向かつ水平方向である第一の方向に円周の６〜９割程度の長さの溝を形成し、続いて鉛直方向に延びる溝を形成し、続いて第一の方向と１８０度逆の第二の方向に円周の６〜９割程度の長さの溝を形成することを一つの基本パターンとしている。この基本パターンを複数回繰り返すことにより、流路形成部材３４の上端部近傍から下端部近傍まで連続する溝により、外側流路３６を形成している。軸方向単位長さ当たり（１つの基本パターン）の外側流路３６の長さを比較した場合、第２実施形態よりも流路長を長くできる。螺旋状流路では、外側流路３６の流路長が足りないような場合に適している。

図４（ｄ）は第５実施形態に係る流路形成部材３４を示しており、上図はＤ−Ｄ断面図である。流路形成部材３４の上端部から下端部にかけて軸方向に延びる一または複数の溝を、円周方向かつ水平方向に延びる溝と連続させて、外側流路３６を形成している。第５実施形態は、第２〜４実施形態と比べ、外側流路３６の長さを最も短くすることができる。外側流路３６を内側流路３５の長さ方向に並走させながら、外側流路３６の全長を短くしたい場合に向いている。第５実施形態では、３つの長い外側流路３６を設けているが（Ｄ−Ｄ断面図参照）、各流路間の周方向の間隔を狭めれば、例えば４〜１０の長い外側流路を並走させることも可能である。さらに、外側流路３６の断面積を大きくし、或いは、小さくすることで、外側流路３６の並走本数を最適な数とし、流路全長を所望の長さになるようにしてもよい。

《第６〜９実施形態》
第６〜９実施形態は、流路形成部材３４の外側流路３６の形状において第１〜５実施形態と相違し、その他の点は第１〜５実施形態と同一である。第１〜５実施形態では、隣接する外側流路３６の軸方向の間隔はいずれも等間隔であったが、第６〜９実施形態は隣接する外側流路３６の軸方向の間隔が等間隔でない点で第１〜５実施形態と相違する。なお、第６〜９実施形態に係る流路形成部材３４はいずれも円筒状であり、内側流路３５の形状はいずれも第１〜５実施形態と同じであるので説明を省略する。

図５（ａ）は第６実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第６実施形態では、上部では隣接する外側流路３６の軸方向の間隔が広く、下部では間隔が狭くなっている。
図５（ｂ）は第７実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第７実施形態では、上部では隣接する外側流路３６の軸方向の間隔が狭く、下部では間隔が広くなっている。
図５（ｃ）は第８実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第８実施形態では、上部および下部では隣接する外側流路３６の軸方向の間隔が広く、中央部では間隔が狭くなっている。
図５（ｄ）は第９実施形態に係る流路形成部材３４を示している。第９実施形態では、上部および下部では隣接する外側流路３６の軸方向の間隔が狭く、中央部では間隔が広くなっている。

このようにすることで、間隔の狭い箇所では温度が高く、間隔の広い箇所では温度が低くといった具合に、内側流路３５内の液体材料Ｌに温度差を設けることができる。なお、第６〜９実施形態では螺旋状流路の例を説明したが、第４実施形態（図４（ｃ））や第５実施形態（図４（ｄ））のような非螺旋状流路においても、隣接する外側流路３６の軸方向の間隔を不等間隔とすることはもちろん可能である。さらに、外側流路３６の断面積を大きくし、或いは、小さくすることで、隣接する外側流路３６の軸方向の間隔を最適に設計してもよい。

《第１０〜１１実施形態》
図６（ａ）は第１０実施形態に係る吐出装置１の接液部の側方断面図を示している。第１０実施形態の流路形成部材３４には、第５実施形態（図４（ｄ））の如く軸方向に延びる外側流路３６が形成されている。この外側流路３６の上部開口４０に近い箇所に、流動抵抗を高める多孔質材５９が固設されている。多孔質材５９は多数の孔を有しているので、液体材料Ｌの流動を完全に遮断することはない。この多孔質材５９には、ランダムに形成された孔を有する部材のみならず、規則的に孔が形成された部材も含まれる。外側流路３６の途中に配設する多孔質材５９の数は１個に限定されず、複数個設けることにより流動抵抗を調節してもよい。第１０実施形態は、外側流路３６の流路長を確保できない場合でも、高いポンプ脈動の抑制を実現可能とするものである。また、第１０実施形態によれば、外側流路３６の断面積を大きくすることができるので、外側流路３６のメンテナンス性を向上させることが可能となる。

図６（ｂ）は第１１実施形態に係る吐出装置１の接液部の側方断面図を示している。第１１実施形態の流路形成部材３４には、第１０実施形態同様の外側流路３６が形成されており、この外側流路３６の上部開口４０に近い箇所に、流動抵抗を高める水車部材６０が固設されている。水車部材６０の回転負荷を調節することにより流動抵抗を調整することが可能である。外側流路３６の途中に配設する水車部材６０の数は１個に限定されず、複数個設けることにより流動抵抗を調節してもよい。第１１実施形態も第１０実施形態と同様、短い流路長で高いポンプ脈動の抑制を実現可能とすること、外側流路３６の断面積を大きくしてメンテナンス性を向上させることが可能である。

１：液体材料吐出装置、２：駆動部、３：接液部、４：ニードル、５：ピストン、６：ピストン収容体、７：バネ、８：上側配管継手、９：下側配管継手、１０：気体配管、１１：上側ピストン室、１２：下側ピストン室、１３：ニードル貫通孔Ｂ、１４：シール部材Ｂ、１５：シール部材Ｃ、１６：ストローク調整部材、１７：接液部材、１８：ニードル収容体、１９：ノズル、２０：第一流路、２１：第二流路、２２：挿入孔、２３：ニードル貫通孔Ａ、２４：シール部材Ａ、２５：第一接続継手、２６：第二接続継手、２７：液体配管、２８：吐出口、２９：固定部材、３０：連通孔、３１：バルブシート、３２：水平循環流路、３３：液室、３４：流路形成部材、３５：内側流路、３６：外側流路、３７：ニードル貫通孔Ｃ、３８：内側流路上部開口、３９：流出孔、４０：外側流路上部開口、４１：外側流路下部開口（内側流路下部開口）、４２、４３、４４、４５：液体材料の流れ、５０：循環機構、５１：タンク、５２：ヒーター、５３：ポンプ、５４：制御装置、５５：液体配管、５６：気体配管、５７：制御配線、５８：循環流れ、５９：多孔質材、６０：水車部材、６１：レギュレータ、Ｌ：液体材料

Claims (13)

1. 下方に開口する吐出口を有するノズルと、吐出口に連通する連通孔を有するバルブシートと、連通孔と連通する上下に延びる液室と、液室内で往復移動してバルブシートの連通孔を開閉するニードルと、液室に液体材料を供給する循環流路と、を備える液体材料吐出装置において、
   上端部に設けられた上部開口および下端部に設けられた下部開口を有する外側流路、並びに、外側流路と連通する下部開口および上端部に設けられた上部開口を有する内側流路が形成された棒状の流路形成部材を設け、
   前記液室に、前記流路形成部材を挿着し、前記外側流路の下部開口および前記内側流路の下部開口を前記バルブシートの連通孔と連通させ、
   前記循環流路を、ニードルが延在する方向とは異なる方向に延在し、前記流路形成部材の外側流路の上部開口と連通する第一流路と、ニードルが延在する方向とは異なる方向に延在し、前記流路形成部材の内側流路の上部開口と連通する第二流路と、前記流路形成部材の外側流路と、前記流路形成部材の内側流路とにより構成したこと、
   前記外側流路の流動抵抗が、前記第一流路の流動抵抗よりも高いことを特徴とする液体材料吐出装置。
2. 前記流路形成部材の外側流路の断面積が、前記第一流路の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体材料吐出装置。
3. 前記流路形成部材の外側流路の断面積が、前記第一流路の断面積の１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の液体材料吐出装置。
4. 前記流路形成部材の外側流路が、流路形成部材の外周に凹設された溝により構成され、
   前記流路形成部材の内側流路が、流路形成部材を貫通する貫通孔により構成され、
   前記流路形成部材の外径が、前記液室の内径よりも僅かに小径であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体材料吐出装置。
5. 前記流路形成部材の外側流路が、外側流路の入口から出口に至るまでに流路形成部材を１周以上周回することを特徴とする請求項４に記載の液体材料吐出装置。
6. 前記流路形成部材の外側流路が、螺旋状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の液体材料吐出装置。
7. 前記液室を有するニードル収容体と、前記第一流路および前記第二流路を有する接液部材とを備え、ニードル収容体と接液部材とが着脱自在に固設されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体材料吐出装置。
8. 前記第一流路および前記第二流路が、接液部材内を水平方向に延びる孔を前記流路形成部材で分断することにより構成されることを特徴とする請求項７に記載の液体材料吐出装置。
9. 前記流路形成部材の外側流路に、多孔質部材または水車部材が配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体材料吐出装置。
10. 液体材料を貯留するタンクと、
    液体材料の温度を調節するヒーターと、
    液体材料を前記タンクから前記第一流路または前記第二流路へと送り出すポンプと、
    前記タンク、前記ポンプ、前記第一流路および前記第二流路を連通する循環配管と、
    制御装置とを備え、
    温度調節された液体材料を前記液室に循環供給することを特徴とする請求項１に記載の液体材料吐出装置。
11. 前記ポンプが、前記第一流路へ液体材料を送り出すことを特徴とする請求項１０に記載の液体材料吐出装置。
12. 前記ポンプが、前記第二流路へ液体材料を送り出すことを特徴とする請求項１１に記載の液体材料吐出装置。
13. 請求項１０、１１または１２に記載の液体材料吐出装置を用いて、吐出口から温度調節された液体材料を吐出する液体材料の吐出方法。