JP4037861B2 - 流体の吐出路構造 - Google Patents

Description

この発明は、流体等を、複数個の吐出口からまたは、そこに装着したノズルから吐出するに用いて好適な液体の吐出路構造に関するものであり、とくに、それぞれの吐出口からの吐出量を十分均一ならしめるものである。

たとえば、接着剤、電子材料等の液状物質を能率的に定量吐出したり、塗布したりする場合に用いられる吐出路としては、図４に略線縦断面で例示するように、１の流入口101 から流入させた液状物質を、所要個数の吐出口102 まで自然に分岐流動させ、それらの各吐出口102 に装着したノズル103 から、ノズル103 の運動下で液状物質を同時に吐出させるものがある。

ところで、このような従来技術において、ノズル103 を図示のように横一列に配設した場合には、液状物質が、一の流入口101 からそれぞれの吐出口102 に至るまでの分岐流路の長さが吐出口102 の位置によって異なることに加え、分岐流路の長いものほど大きな流動抵抗を受けて圧力損失が大きくなること等に起因して、ノズル103 からの液状物質の吐出量が、分岐流路の長さの短い中央部分で多く、端部に向けて次第に減少するという、吐出量ないしは塗布量のばらつきの問題を生じ、この傾向は、粘性の小さい液体、圧縮性を有する気体についてもほぼ同様である。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題として検討した結果なされたものであり、それの目的とするところは、一の流入口から流入させた液体を、複数個の吐出口または、そこに装着したノズルから吐出するに当たり、流入口に対する吐出口の相対位置のいかんにかかわらず、全ての吐出口等での吐出量を十分均一にすることができる流体の吐出路構造を提供することにある。

この発明の、流体の吐出路構造は、流体の一の流入口から複数個の吐出口に至るまでの間に、流路を分岐させる複数段の流路分岐部を設け、各々が単一の区画室からなる各流路分岐部内の、それぞれの自然の分岐路の長さをともにほぼ等しくしたものであって、縦断面内で、上段側の流路分岐部を形成している区画室の横幅を、該流路分岐部に隣接する下段側の流路分岐部の流体入口間の距離よりも広く構成し、それらの上下の区画室を、下段側の区画室の分岐路の中心の延長線上に重ねて配置した、曲がりのないまっすぐな管路で連通させるとともに、その管路を、それによって連通される上下の区画室内のいずれの分岐路よりも短く形成したことを特徴とするものである。

ここで好ましくは、同一の分岐段内のそれぞれの流路分岐部の相互間で、分岐路の長さをともにほぼ等しくする。
これによれば、一の流入口から流入した流体が、それぞれの吐出口に達するまでの分岐路のトータル長さが、流路分岐部の段数の多少にかかわらず、また、それぞれの吐出口の配置位置のいかんにかかわらず、実質的に等しくなり、結果として、流体がどの分岐路を通る場合でも圧力損失がほぼ等しくなるので、それぞれの吐出口からの流体吐出量を十分均一なものとすることができる。

ところで、各流路分岐部内でのそれぞれの分岐路の長さがほぼ等しい場合であっても、流路分岐部の横断面内の内輪郭形状との関連において、それぞれの分岐路の圧力損失を十分等しくできないおそれもあるので、より好ましくは、それぞれの分岐路の、流路分岐部内表面からの距離および、流路分岐部中心からの距離の少なくとも一方をともにほぼ等しくして、それぞれの分岐路の圧力損失を一層均等ならしめる。
そしてこのことは、それぞれの分岐路を、流路分岐部の中心からともにほぼ等しい距離に、その中心に対して点対称に配置した場合および、流路分岐部の中心線からともにほぼ等しい距離に、その中心線に対して線対称に配置した場合にもまた効果的である。
また、全ての区画室において、分岐路本数を２本とすること、同一分岐段内において、区画室間が連通していないことが好ましい。

かくしてこの発明によれば、流体の一の流入口から複数個の吐出口に至るまでの間のそれぞれの分岐路のトータル長さをほぼ等しくすることで、どの分岐路を通る流体の圧力損失をもほぼ等しくして、それぞれの吐出口から吐出される流体の吐出量を高い精度で均一化させることができる。

以下に、この発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態を示す図であり、図１(a) は略線縦断面図であり、図１(b) は、一の流路分岐部の略線横断面図である。
これは、入口継手１から流入する液体の流路を、三段の分岐段２, ３, ４のそれぞれにて分岐させて、一列に並ぶ総計16本のノズル５から吐出させる場合について示す。従ってここでは、流体流入口としての一の入口継手１から流入した液体は、16個の吐出口６へ分岐流動されることになり、その分岐の態様は、第一段目の分岐段２に設けた一の流路分岐部７で、液体を二本の、均等にして実質的に等長の分岐路８に分岐させ、第二段目の分岐段３に設けた二つの流路分岐部９のそれぞれで、液体をさらに二本ずつの、均等にして実質的に等長の分岐路10に分岐させ、そして、第三段目の分岐段４に形成した四つの流路分岐部11で四本ずつのほぼ等長の分岐路12に分岐させ、さらに、同一の分岐段内に位置するそれぞれの流路分岐部の相互間でもまた分岐路の長さをともにほぼ等しくしたものである。

ここで、それぞれの流路分岐部７, ９における液体の均等なる分岐のためには、流路分岐部７を例にとって図１(b) に横断面図で示すように、仮想線で囲んで示すそれぞれの分岐路８が、流路分岐部７の内表面からともに等しい距離に存在し、また、流路分岐部７の中心Ｏからもともに等しい距離に存在する配置構成とすることが好ましく、これによれば、いずれの分岐路８を流動する液体も、ともにほぼ等しい液体摩擦、流路摩擦等を受けることになり、圧力損失もまたほぼ等しくなるので、両分岐路８からの次の分岐段３への液体吐出量は実質的に等しくなり、このことは、第二段目の分岐段３から第三段目の分岐段４への液体吐出量についても同様である。

ところで、第三段目の分岐段４における流路分岐部11では、液体を四本の分岐路12に分岐させていることから、中央寄りの二本の分岐路12の長さが他の二本のそれより必然的に短くなるが、そもそも、この流路分岐部11内の分岐路長さは、各分岐路8, 10, 12 のトータル長さに比してはるかに小さいものであるので、流路分岐部11内での分岐路12の長さの違いは、そのトータル長に対してほとんど無視し得る程度のものであり、従って、それぞれの吐出口６、ひいては、ノズル５からの液体吐出量もまた十分均等なものとなる。

なお、吐出量精度のより一層の向上のためには、第三段目の分岐段４の流路分岐部11での分岐路本数を二本とし、さらに付加した第四段目の分岐段の流路分岐部にさらに二本の分岐路を設けることも可能であり、これによれば、入口継手１から吐出口に至るまでの間のそれぞれの分岐路のトータル長さをより等しいものとすることができる。

以上のように構成したところによれば、入口継手１から流路分岐部７へ流入した液体は、二つに分岐されて、ともにほぼ等しい圧力損失の下で、それぞれの流路分岐部９へ流入し、それらのそれぞれにおいても同様に二つに分岐され、しかも、両流路分岐部９の相互間にてもほぼ等しい圧力損失にてそれぞれの流路分岐部11へ流入し、四本ずつの分岐路12からそれぞれの吐出口６を経てノズル５から吐出されることになり、ここでは、各分岐路８, 10, 12のトータル長さがほぼ等しくなって、各分岐路を通る液体の圧力損失がいずれもほぼ等しくなるので、それぞれのノズル５からの液体吐出量を高い精度で均一化させることができる。そしてこのことは、全てのノズル５を一列に並列配置することに代えて、それらのノズルを千鳥状に配置した場合にも同様である。

図２,３はそれぞれ、流路分岐部、なかでも流路分岐部７,９における流路の他の分岐形態を示す略線横断面図であり、これらはいずれも、流路分岐部７を例として、その横断面内の内輪郭形状を円形,正方形,正三角形とした場合に、図に仮想線で囲んで示すそれぞれの分岐路８の、任意の横断面内での、流路分岐部７の内表面および中心のそれぞれからの距離をともに等しくしたものである。
ここで、図２に示すそれぞれの分岐路８は、流路分岐部７の中心Ｏからの距離をともにほぼ等しくするとともに、その中心Ｏに対して点対称に位置するものであり、また、流路分岐部７の中心線からの距離をともにほぼ等しくし、その中心線を通るとともに二個の分岐路を通る平面内で、中心線に対して線対称に位置するものである。

ところで、最終段の分岐段の流路分岐部に設ける分岐路としては、ノズルの前後、左右等の二次元の吐出もしくは塗布運動に際して、吐出もしくは塗布軌跡が重複するおそれの少ない図３に示す配置構成の方が好ましい。

ノズル数を30本、ノズル間隔を３mmとするとともに、分岐段を３段としたこの発明に係る吐出路構造を用いて、フィラー入りの接着材を吐出した場合における、ノズル間の吐出量の最大ばらつき率を求めたところ、この発明の実施例では19.5％であったところ、図４に示す従来技術に基づき同数のノズルを１mm間隔で配置した場合の最大ばらつき率は27.5％であった。
従って、この実施例では、ノズル間隔を３倍としてなお、ばらつき率を５／７程度にまで低減させることが可能となった。

この発明の実施の形態を示す略線縦断面図および横断面図である。 分岐路の他の配置態様を示す略線横断面図である。 分岐路のさらに他の配置態様を示す略線横断面図である。 従来技術を示す略線縦断面図である。

符号の説明

１ 入口継手
２, ３, ４ 分岐段
５ ノズル
６ 吐出口
７, ９, 11 流路分岐部
８, 10, 12 分岐路

Claims (8)

1. 流体の一の流入口から複数個の吐出口に至るまでの間に、流路を分岐させる複数段の流路分岐部を設け、各々が単一の区画室からなる各流路分岐部内の、それぞれの自然の分岐路の長さをともにほぼ等しくしてなる流体の吐出路構造であって、
   縦断面内で、上段側の流路分岐部を形成している区画室の横幅を、該流路分岐部に隣接する下段側の流路分岐部の流体入口間の距離よりも広く構成し、
   それらの上下の区画室を、下段側の区画室の分岐路の中心の延長線上に重ねて配置した、曲がりのないまっすぐな管路で連通させるとともに、その管路を、それによって連通される上下の区画室内のいずれの分岐路よりも短く形成したこと
   を特徴とする流体の吐出構造。
2. 同一の分岐段内のそれぞれの流路分岐部の相互間で、分岐路の長さをともにほぼ等しくしてなる請求項１に記載の流体の吐出路構造。
3. それぞれの分岐路の、流路分岐部内表面からの距離をともにほぼ等しくしてなる請求項１もしくは２に記載の吐出路構造。
4. それぞれの分岐路の、流路分岐部中心からの距離をともにほぼ等しくしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の吐出路構造。
5. それぞれの分岐路を、流路分岐部の中心からともにほぼ等しい距離に、その中心に対して点対称に配置してなる請求項１〜４のいずれかに記載の吐出路構造。
6. それぞれの分岐路を、流路分岐部の中心線からともにほぼ等しい距離に、その中心線に対して線対称に配置してなる請求項１〜５のいずれかに記載の吐出路構造。
7. 全ての区画室において、分岐路本数を２本とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の吐出路構造。
8. 同一分岐段内において、区画室間が連通していないことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の吐出路構造。

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