(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力増幅駆動システムを含む流体噴射ディスペンサーであって、
第１の距離に沿って移動するように取り付けられている動力作動部材を含むアクチュエーターと、
前記第１の距離よりも短い第２の距離に沿って移動するように取り付けられている弁部材を含む弁と
を備え、
前記動力作動部材は、前記弁部材と機械的に連結される前に間隙を通って移動可能であり、続いて前記第２の距離に沿って前記弁部材とともに移動し、それによって、エネルギーは、前記動力作動部材から前記弁部材へ前記第２の距離に沿って伝達され、前記弁部材は、前記第２の距離を移動した結果として前記弁から流体の噴流を吐出するように動作し、
前記弁部材は、弁座と係合可能な先端部を有する弁棒を更に含み、前記弁座は、流体室内に配置され、それによって、前記先端部は、前記第２の距離の終端で前記弁座と係合し、流体の噴流を放出し、
前記弁部材を開始位置へ戻すように動作可能な付勢式復帰機構と、
前記弁部材を前記開始位置に停止させる停止部と
を更に備え、
前記停止部は、前記流体室内で前記弁部材に連結されていることを特徴とする流体噴射ディスペンサー。
【請求項２】
前記アクチュエーターは、空気圧式に駆動される請求項１に記載の流体噴射ディスペンサー。
【請求項３】
前記アクチュエーターは、電気式に駆動される請求項１に記載の流体噴射ディスペンサー。
【請求項４】
作動部材と、先端部を有する弁部材と流体室内に位置する弁座とを含む弁とを含むディスペンサーを用いて流体の噴流を吐出する方法であって、
前記作動部材を動力で間隙を通して軸線に沿って移動させることと、
前記作動部材を、前記間隙の終端で前記弁部材と機械的に連結させ、前記弁部材に増幅力を与えることと、
前記作動部材と前記弁部材とを、前記増幅力を用いて前記軸線に沿う作動距離に沿って一緒に移動させることと、
前記弁部材の前記先端部を前記流体室内で前記軸線に沿って移動させ、前記弁から前記流体の噴流を吐出することと、
前記先端部を前記作動距離の終端で前記弁座と係合させて前記流体の噴流を放出することと、
前記弁部材の前記先端部が前記弁座から離れるように、ばね付勢を用いて前記弁部材を開始位置へ戻すこと
を含み、
前記ディスペンサーは、前記流体室内で前記弁部材に連結されている停止部を含み、
前記方法は、前記停止部によって前記弁部材を前記開始位置に停止させることを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記作動部材を移動させることは、前記作動部材を空気動力で移動させることを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記作動部材を移動させることは、前記作動部材を電力で移動させることを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記弁部材を開始位置へ戻すことは、
前記作動部材と前記弁部材とを離すことを更に含む請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、被駆動要素を迅速な短い加速によって移動させる駆動システムに関し、より詳細には、弁部材が迅速に加速されて材料を基材上に吐出するか又は噴射する噴射ディスペンサーすなわち噴射弁に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００９年１２月８日に出願された（係属中の）米国仮特許出願第６１／２６７，５８３号（その出願の開示内容は、この参照により本明細書に援用される）の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
様々な作業を行うための駆動装置は、空気圧式、油圧式、電気式、磁気式、又はこれらの組み合わせなどの数多くの方法で駆動することができる。多くの場合、ホットメルト材料などの液体を吐出する駆動装置は、空気圧式アクチュエーター又は電磁ソレノイドを含む。
【０００４】
米国特許第５，３２０，２５０号、同第５，７４７，１０２号及び同第６，２５３，９５７号、並びに米国出願公開第２００６／０１５７５１７号（これらの開示内容は、この参照により本明細書にその全体が援用される）に示されているような様々なタイプの噴射ディスペンサーが既知である。多くの弁装置及びポンプ装置にとって、その装置の寸法は重要であり、必要な機能を果たせれば、通常はより小さい寸法が好ましい。たいていは、弁要素又はピストンは、空気圧モーター若しくは空気圧式アクチュエーター又はソレノイドアクチュエーターなどのアクチュエーターによって移動するように直接連結される。そのような設計では、装置の全体的な寸法を低減すれば、有用な作業（すなわち弁要素又はピストンの移動）を行うために利用可能な力も通常は低減する。したがって、アクチュエーターは、行うべき作業の量によって要求される所望の寸法よりも大きく寸法決めすることが必要な場合がある。アクチュエーターが小型化された場合、装置の性能が低下する可能性がある。作業を行う装置にアクチュエーターを直接連結することも、該アクチュエーターが熱の影響を受けやすく、被駆動要素が被加熱システムの一部である場合に、課題を提示することがある。このことは、例えば、吐出される材料が華氏２５０度（１２１℃）を越える温度まで加熱される可能性があるホットメルト吐出の分野において生じる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は概して、第１の距離に沿って移動するように取り付けられている動力作動部材を有するアクチュエーターを含む力増幅駆動システムを提供する。被駆動部材が、第１の距離よりも短い第２の距離に沿って移動するように取り付けられている。動力作動部材は、被駆動部材と機械的に連結する前に間隙を通って移動し、次いで被駆動部材と機械的に連結した状態で第２の距離に沿って移動する。このように、動力作動部材から被駆動部材へエネルギーが第２の距離に沿って伝達される。動力作動部材は、その間隙を通って移動する間に加速して運動エネルギーを生成し、この運動エネルギーが次いで、機械的連結（例えば接触）時及び第２の距離に沿った移動中に被駆動部材へ伝達される。したがって、動力作動部材と被駆動部材とは、動力作動部材の全体的な移動距離の一部の間のみ機械的に連結される。それによって、アクチュエーターは、従来の直接連結される駆動機構のより大きいアクチュエーターと等しい量のエネルギーを被作動装置すなわち被駆動部材へ送達する。加えて、アクチュエーターを被駆動部材から分離することによって、被駆動部材の行程長さ（移動距離）を短縮して被作動装置すなわち被駆動部材の全体的な長さを短縮することが可能である。
【０００６】
被駆動部材は、様々な要素を含むことができ、１つの好ましい実施の形態では弁部材を含む。弁部材は、弁座と係合可能な先端部を有する弁棒を更に含むことができる。弁座は、流体室内に配置され、先端部は、第２の距離の終端において弁座と係合し、流体の噴流、すなわち個別の少量の流体を放出する。アクチュエーターは、空気圧系又は電気系のアクチュエーターを用いることによる等の任意の好適な方法で駆動することができる。コイルばねのような付勢式復帰機構を用いて被駆動部材を開始位置へ戻すことができ、動力作動部材との間に間隙を作り出すように設計されている開始位置に被駆動部材を停止させる停止部を設けることができる。同じ力を送達する直接連結された弁棒及びアクチュエーターと比較して、この弁棒は、より短い行程を移動するため、より小さい流体粒を吐出することができる。このことは、個別のより少量の流体を吐出することが望ましいであろう様々な用途においても有益であるとすることができる。
【０００７】
本発明は、動力下で間隙を通して作動部材を移動させることを含む、被駆動部材を作動する方法を更に含む。作動部材は、次いで、間隙の終端において被駆動部材と接触する。作動部材と被駆動部材とは、機械的に連結すると、作動距離に沿って一緒に移動することで作動部材から被駆動部材へエネルギーを伝達する。本方法の他の詳細は、上記で説明し、また以下で更に説明するような装置の使用に基づいて明らかとなるであろう。
【０００８】
様々な付加的な特徴及び詳細は、添付の図面と併せて例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すればより容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例示的な実施形態を組み込んだ流体噴射ディスペンサーの概略的な縦断面図であり、該ディスペンサーが吐出状態にあるところを示す。
【図２】図１と同様の概略図であるが、非吐出状態にリセットされたディスペンサーを示す。
【図３】図１と同様の流体噴射ディスペンサーの概略図であるが、空気圧式アクチュエーターの代わりに代替的な電気式アクチュエーターを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な記載は、本発明の原理を説明するために概略的に示される流体噴射ディスペンサーに関して与えられる。しかし、この原理は、例えば、被駆動部材を迅速に加速することが望ましく、被駆動部材を移動させるために、かつ／又は他の利点を与えるために用いられるアクチュエーターの寸法を最小限に抑えることが望ましい場合がある状況において他のタイプの作業を行う他の駆動システムに適用することができる。
【００１１】
図１及び図２を参照すると、流体噴射ディスペンサー１０が示されており、概してアクチュエーター１２と噴射弁部分１４とを含む。ディスペンサー１０は、概略的にしか示されていないが、上記で援用された特許又は公報において図示され、かつ／又は、説明されている特徴のいずれかのような任意の所望の設計上の特徴を含むことができる。前述したように、アクチュエーター１２は、例えば、任意の多くのタイプの空気圧式又は電気式に動力が供給されるアクチュエーターを含むことができるが、アクチュエーター１２は、図示するために本明細書では空気圧式タイプとして概略的に示されている。空気圧式アクチュエーター１２は、キャップ１８、２０によって両端が閉じられているシリンダー１６を概して含む。ピストン２２が、シリンダー１６内で直線移動するように取り付けられており、シリンダー１６の内壁と気密シールを形成する。ピストンロッド２４がピストン２２に堅く連結されており、下側キャップ２０、具体的には運動用気密シール２６を貫通する。ピストンロッド２４は、好適な締結具２８を用いてピストン２２に堅く連結されている。アクチュエーター１２は、ピストン２２の上及び下のそれぞれに加圧可能な空気領域３０、３２を有する複動アクチュエーターとして示されている。当該技術分野において既知であるように、加圧空気が吸排気口３１を通して上側空気領域３０内に導入され、ピストン２２を下方へ駆動する一方で、下側空気領域３２から吸排気口３３を通して空気が排出される。逆に、加圧空気が吸排気口３３を通して下側空気領域３２内に導入され、ピストン２２を上方へ駆動する一方で、上側空気領域３０から吸排気口３１を通して空気が排出される。ピストン２２を駆動する他の方法は、従来のばね式復帰機構の使用を含む。
【００１２】
噴射弁部分１４は、以下で説明する非接触方式で吐出される流体４２を収容するハウジング４０を含むように概略的に示されている。ハウジング４０は、加圧流体を受け取る流体入口４４を含む。弁部分１４は、出口５２を開閉するように弁座５０と係合可能である先端部４８を有する弁棒４６を更に含む。通常、流体４２は、弁棒４６が上側位置（図２）にあるときに流体を浸出させないか又は別様に吐出させない程度まで加圧されているが、その代わりにハウジング４０の流体室を満杯の状態で維持する。特定のタイプの噴射ディスペンサーに関して既知であるように、弁の先端部４８が弁座５０に対して加速されると、少量の流体４２が迅速に放出されて基材（図示せず）上に液滴を形成する。弁棒４６の反対側の端部は、図１に示されるようにロッド２４の表面５６と接触するようになっている表面５４を含む。コイルばね５８は、フランジ６０とハウジング４０の上面との間に位置決めされており、停止部材６２がハウジング４０の内側の上面に係合した状態で図２に示される上昇位置に弁棒４６を維持する。弁棒４６は、運動用シール６４と係合し、ハウジング４０内での弁棒４６の移動中の流体の漏れを防止する。
【００１３】
動作時に、流体噴射ディスペンサー１０は、表面５６が表面５４から間隙「Ｚ」だけ離間した状態で図２に示される初期位置において開始する。ピストン２２と、取着されているピストンロッド２４とは、第１の距離「Ｘ」を移動するように取り付けられるとともに構成され、一方で弁棒４６は、第１の距離「Ｘ」よりも短い第２の距離「Ｙ」を移動するように構成されるとともに取り付けられる。第２の距離「Ｙ」は、この場合は噴射弁１４の行程長さである作動距離であると考えることができる。これに関して、距離「Ｘ」は、距離すなわち間隙「Ｚ」に作動距離すなわち行程長さ「Ｙ」を足したものに等しい。吸排気口３１を通して加圧空気を上側空気領域３０内へ導入する一方で空気領域３２から吸排気口３３を通して空気を排出するときに、ピストン２２とピストンロッド２４とは、表面５６と表面５４との接触時の、また間隙すなわち距離「Ｚ」を移動した後の最大加速に達するまで、距離「Ｘ」に沿って加速し始める。この時点で、ピストンロッド２４は弁棒４６に機械的に連結されており、両方とも距離「Ｙ」に沿って移動する。したがって、ピストン２２と、それに接続されているピストンロッド２４との運動エネルギーが、先端部４８が弁座５０と係合するまで弁棒４６へ伝達される。結果として生じる先端部４８の距離「Ｙ」にわたる加速と、弁座５０において生じる急激な停止によって、図１に示されるように流体４２の噴流が吐出される。流体４２は、用途に応じて任意の粘性流体とすることができるが、例が上記で援用した特許及び公報に記載されている。次いで、吸排気口３３を通して空気領域３２内に加圧空気を導入するとともに空気を空気領域３０から吸排気口３１を通して排出することによって、ピストン２２が上昇する。ピストンロッド２４が上昇するにつれて、ばね５８がその通常の付勢下で図２に示される位置まで伸び、それによって別の吐出サイクルに備えて弁棒４６を上昇させる。ピストン２２と、取着されているピストンロッド２４とは、別の吐出サイクルを開始することができる図２に示される開始位置に到達するまで上昇する。
【００１４】
図３は、流体噴射ディスペンサー１０’の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、第１の実施形態の空気圧式アクチュエーター１２の代わりに、ソレノイド７０の形態の電気式アクチュエーターが用いられている。概略的に示されるソレノイド７０は、鉄芯すなわちポペット７４を囲む電磁コイル７２を概して含む。コイル７２の通電及び通電解除の動作を含むソレノイド７０の活性化及び非活性化によって、鉄芯すなわちポペット７４が２つの位置間で往復運動する。これらの２つの位置は、上述したような距離「Ｘ」の両端にある。ポペット７４は、活性化中、間隙「Ｚ」を通って下方へ移動してから、ポペット７４の表面７６と弁棒４６の表面５４とが接触している間に弁行程長さ「Ｙ」に沿って移動し、その一方で流体液滴４２を吐出する。図３に示される全ての他の参照符号は、図１及び図２において図示及び説明されている同じ構造を言及する符号と同一である。ポペット７４が上述したピストンロッド２４と同様であり、空気圧式アクチュエーター１２を電気式アクチュエーター７０で代用することに伴う変更を除いて、流体噴射ディスペンサー１０’に関連する全ての他の動作は噴射ディスペンサー１０に関して上記で記載したとおりであることが理解されるであろう。
【００１５】
本発明を好ましい実施形態の記載によって例示し、またこれらの実施形態を幾らか詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に限定するか又は多少なりとも制限することは本出願人の意図ではない。付加的な利点及び変更が当業者には容易に明らかであろう。本明細書において説明された様々な特徴は、ユーザーの必要性及び好みに応じて単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。本明細書では、現在知られているような本発明を実施する好ましい方法とともに、本発明の例示的な態様及び実施形態を記載した。しかしながら、本発明自体は添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるものとする。
【図１】
0005843780.tif 000002
【図２】
0005843780.tif 000003
【図３】
0005843780.tif 000004