(57)【要約】      （修正有）【課題】高い使用寿命を有し、非常に少ない分量を計量するのに適したジェットバルブの提供。【解決手段】吐出孔１２に至るとともに、シール座１６に対して取り付け可能なシール要素１４により開閉可能である媒体通路１０を備える。シール座は、環状細片状のシール面２０を有すると共にシール要素から離間した表面輪郭２２を有する。表面輪郭は、シール要素がシール面に接触するとき、シール要素に対して隙間２４を形成し、表面輪郭及びシール要素が少なくとも隙間の領域で球形なので、表面輪郭とシール要素の間には、球形シェルの形状で、非常に小さい体積が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出孔に至るとともに、シール座（１６）に対して取り付け可能な球形シール要素（１４）により開閉可能である媒体通路（１０）を備えるジェットバルブであって、
前記シール座（１６）は、球形状に曲がった環状細片状のシール面（２０）を有し、
前記シール座（１６）は、前記シール面（２０）に続き、前記シール要素（１４）から離間した球形の表面輪郭（２２）を有し、
前記表面輪郭（２２）は、前記シール要素（１４）が前記シール面（２０）に当接するとき、前記シール要素（１４）に対して隙間（２４）を形成する、
ジェットバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載のジェットバルブにおいて、
前記表面輪郭（２２）と前記シール面（２０）との間に段差（２６）を設けた、
ジェットバルブ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のジェットバルブにおいて、
前記表面輪郭（２２）は、前記隙間（２４）の領域において、前記シール要素に対して平行に延伸する、
ジェットバルブ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のジェットバルブにおいて、
前記隙間（２４）の幅（Ｓ）は、前記環状細片の幅（Ｂ）以下である、
ジェットバルブ。
【請求項５】
請求項４に記載のジェットバルブにおいて、
前記環状細片の前記幅（Ｂ）は、２５〜５０μｍ、特に、３０〜５０μｍになる、
ジェットバルブ。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のジェットバルブにおいて、
前記隙間の幅（Ｓ）は、１〜３０μｍ、特に、５〜２５μｍになる、
ジェットバルブ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のジェットバルブにおいて、
吐出孔（１２）に至る前記隙間（２４）の中央には、開口部（２８、３０）が設けられ、
前記開口部（２８、３０）は、前記隙間（２４）から始まり、最初は、円錐状に先細になり、その後、前記吐出孔（１２）まで中空筒状の排出通路（３０）として形成される、
ジェットバルブ。
【請求項８】
請求項７に記載のジェットバルブにおいて、
前記開口部の前記中空筒状の排出通路は、４０〜５０μｍの直径と、１００〜３００μｍの長さの少なくとも一方を有する、
ジェットバルブ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のジェットバルブにおいて、
吐出孔（１２）は、中空筒状の排出通路（３０）のオリフィスとして構成され、前記排出通路（３０）の壁部（３２）と前記吐出孔（１２）を囲む面との角度は、断面視で鋭角であり、６０°未満であり、特に、４５°以下である、
ジェットバルブ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のジェットバルブにおいて、
前記シール面（２０）と、吐出孔（１２）に至る開口部（２８、３０）との間の前記隙間（２４）の幅（Ｓ）は、特に、約１０〜１５μｍの小さくした幅（Ｓ’）まで段階的に小さくされる、
ジェットバルブ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のジェットバルブにおいて、
前記隙間の幅の縮小は、前記開口部（２８、３０）の周りに配置された環状ウェブ（３４）により起こる、
ジェットバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量した分量の媒体を非接触で塗布するためのジェットバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレットなどの電子部品や装置の製造における多くの製造工程において、接着結合処理が必要とされる。ジェットバルブは、この目的のためにしばしば用いられる。なぜならば、それらは、粘着性の媒体あるいは他の媒体の非接触での塗布を許容し、一方では、非常に高い計量頻度を可能にするからである。ここでは、電子デバイス用の構成要素の最小化が増加しているため、ずっと小さい液滴及びより狭い接着層を必要とする。個々のショットごとに分配される計量する分量も、計量する弁のシール座の形状に依存する。
【０００３】
典型的に、シール座の形状は、球形、円錐、円柱、あるいは平面から構成されており、製造次第である。シール要素についても同様であり、典型的に、弁駆動により移動する弁ニードルである。それは、しばしば、シール要素又はシール輪郭として、球体、機械加工した球体、あるいは円錐輪郭を有する。しかしながら、幾何学的図形のこの制限は、計量する分量をさらに減らすことができないという結果をもたらす。
【０００４】
弁座の縁を封止する計量ニードルのとがった円錐も、更なる幾何学的図形として考えられる。この形状は、実際には、非常に限られた使用寿命を有するのみである。
【０００５】
弁ニードルは、弁が閉止状態で適切に封止するように、シール面の中心になければならない。シール面により、この作用を引き継ぐことができる。しかしながら、シール面のセンタリング効果は、計量ニードルが弁座に接触する角度が小さすぎないことを意味する。しかしながら、この角度も、計量ニードルの移動により、吐出孔を通して弁から下方に噴射される体積を決定する。
【０００６】
脱出速度は、媒体の表面張力に打ち勝つのに十分である噴射に到達しなければならない。同様に、表面張力は、ノズルの外表面及び外面形状の設計に依存する。計量する分量は、弁の閉止で加速される体積により決定される。この体積は、ノズルの排出通路の流れ抵抗とシール面における流れ抵抗の間の比率と、ノズル通路の流れ抵抗がシール面の流れ抵抗より小さくなると、シール要素がまだ閉止で覆うストロークとから生じる。シール面における流れ抵抗が排出ノズルの流れ抵抗より大きくなるとすぐに、媒体は、弁の閉止時にもはやシール面に沿って押し戻されることはなく、むしろノズル通路を通して押圧され、加速される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高い使用寿命を持ち、非常に少量の高粘性媒体の噴射を可能とするジェットバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴により達成される。
【０００９】
本発明のジェットバルブは、吐出孔に至る媒体通路であって、シール座に対して取り付け可能な球形シール要素により開閉可能な媒体通路を備える。本発明によれば、シール座は、球形状に曲がった環状細片状のシール面を有し、シール座は、シール面に続き、シール要素から離間した表面輪郭を有し、前記表面輪郭は、シール要素がシール面に接触するとき、シール要素に対して隙間を形成する。
【００１０】
本発明によれば、計量する体積の減少のためのシール座のもとに、加速した体積を減らすのに有利であることが認識される。しかしながら、同時に、効果的に活動的なシール面は、小さいままにしなければならない。シール面が大きすぎると、計量ニードルの下方への移動は、あまりに大きく減衰又は制動される。媒体、とりわけ高粘性媒体の噴射は、もはや不可能である。表面輪郭及びシール要素が少なくとも隙間の領域で球形なので、表面輪郭とシール要素の間には、球形シェルの形状で、非常に小さい体積が設けられる。
【００１１】
図面の記載及び従属請求項において、本発明の有利な実施形態を記述する。
【００１２】
一実施形態によれば、シール面の表面輪郭とシール要素との間の隙間の幅を環状細片の幅に満たないようにすることができる。これにより、シール要素の閉止動作における顕著な流体力学的減衰を防止する。
【００１３】
さらに有利な実施形態によれば、表面輪郭とシール面との間に段差を設けることもできる。これにより、十分に狭い環状細片がシール面として外表面に存在することを保証することができる。一方、表面輪郭とシール要素の間に、小さいが十分な間隔を設けることができる。
【００１４】
さらに有利な実施形態によれば、表面輪郭は、隙間の領域において、シール要素に対して平行に延伸する。これにより、顕著な減衰が発生することなく、隙間の領域における弁の閉止において、媒体を薄い液膜に圧縮する。
【００１５】
さらに有利な実施形態によれば、環状細片の幅は、約２０〜５５μｍ、特に、約３０〜５０μｍになる。これにより、十分なシール面であるが、十分に小さいシール面を提供する。
【００１６】
さらに有利な実施形態によれば、隙間の幅は、約１〜３０μｍ、特に、約５〜２５μｍになることができる。すなわち、そのような寸法で、流体力学的減衰を最小化するために、シール要素と表面輪郭との間に十分に大きい体積を設けることができる。一方、その体積は、非常に小さい体積の噴射が可能となるほど小さくなるように選択される。
【００１７】
さらに有利な実施形態によれば、吐出孔に至る隙間の中央に開口部を設けることができる。開口部は、隙間から始まり、最初は、円錐状に先細になり、その後、吐出孔まで中空筒状の排出通路として形成される。この点で、開口部の中空筒状の排出通路は、４０〜５０μｍの直径と約１００〜３００μｍの長さの少なくとも一方を有することができる。そのような寸法で、高サイクルタイムに媒体の非常に少ない分量を計量することができる。
【００１８】
さらに有利な実施形態によれば、吐出孔は、中空筒状の排出通路のオリフィスとして構成され得る。排出通路の壁部と吐出孔を囲む面との角度は、断面視で鋭角であり、６０°未満であり、特に、４５°以下である。これにより、吐出孔の外表面で計量すべき媒体の蓄積をかなり減少させる。媒体は、縁（エッジ）では曲面に見える。表面張力は、表面の最小化をもたらし、濡らすべき液体が平面の方向にずらされる縁という結果を有する。したがって、液体の層厚さは、縁領域で減らされ、液膜を断つことができる（ディウェッティング）。縁角度が鋭角になればなるほど、この効果が大きくなる。
【００１９】
さらに有利な実施形態によれば、弁のコアに吐出孔を形成できない。これは、吐出孔とそこに至る排出通路とが、固体材料、例えば、ジェットバルブの収容部に加工されることを意味する。これにより、利点は、個別アセンブリを必要とせず、コアのセンタリング（中心化）も起こる必要がないコアとして形成される先行技術から公知の排出ノズルに対しても結果として生じる。同時に、吐出孔及び排出通路をかなり小さく形成することができる。
【００２０】
更なる実施形態によれば、シール面と、吐出孔に至る排出通路との間の隙間の幅は、特に、約１０〜１５μｍまで段階的に減らすことができる。ここで、隙間の幅の縮小は、排出通路の周りに配置された環状ウェブにより起こる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、シール面を十分に大きい角度にすることができる。しかしながら、シール面に直接続くより大きいものとして、シール要素とシール座との間の隙間を形成することができる。しかしながら、典型的には、１０μｍまでの排出通路の周りの領域において、この隙間を段階的に減少させる。このより狭い隙間は、ノズルの効果的に作用する流れ抵抗を増加させる。ノズル通路の流れ抵抗がシール面の流れ抵抗よりも小さくなると、シール要素がまだ閉止させるストロークは、より小さくなり、したがって、計量する分量も減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
有利な実施形態及び図面を参照して、単に例として本発明を以下に記述する。
【図１】一実施形態におけるジェットバルブの断面を示す。
【図２】ジェットバルブの更なる実施形態における断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に部分的にのみ示すジェットバルブは、媒体通路１０を備える。媒体通路１０は、吐出孔１２に至るとともに、シール要素１４により開閉可能である。シール要素１４は、シール座１６に対して取り付け可能である。図示の本実施形態におけるシール要素１４は、弁ニードル１８の端部にしっかりと留められる球体の形状を有する。ここで、弁ニードルは、弁駆動、例えば、高い反復動数を有するピエゾ素子により、公知の方法でばねの力に抗ってシール座に設定される。
【００２４】
シール座１６に形成されるシール面２０は、シール要素１４とシール座１６との間のシールに役立つ。前記シール面２０は、シール面取りとして構成され、幅Ｂを有する環状細片の形状を有する（図示の実施形態では、球形表面の形状の一部として）。
【００２５】
さらに、シール座１６は、シール面２０に続き、吐出孔１２の方向に表面輪郭２２を有する。表面輪郭２２は、シール要素１４から離間している。表面輪郭２２は、シール要素１４がシール面２０に接触するとき、そこに隙間２４を形成する。ここで、シール面２０の環状細片の幅Ｂ以下となるように、隙間２４の幅Ｓを選択することができる。
【００２６】
図１でさらに示すように、円環形状を有する段差２６は、シール面２０と表面輪郭２２の間に位置する。表面輪郭２２とシール要素１４の両方が球形であり、同じ半径を持つので、表面輪郭は、隙間２４の領域において、シール要素１４に対して平行に延伸し、段差２６は、表面輪郭とシール要素との間に、膜のような（球形状に曲がった）体積を決定する。
【００２７】
図１に示す実施形態では、シール面２０（すなわち、上記シール面取り）の環状細片の幅Ｂは、約４０μｍの範囲であり、シール面２０とジェットバルブの中心軸との角度は、約４５°となる。それは、よい中心性をもたらす。同時に、隙間２４の幅Ｓは、約１０〜２０μｍの大きさのオーダーで選択される。それは、流体力学的減衰を最小化するとともに、同時に、非常に少量を噴射するのに十分である。
【００２８】
媒体通路１０を通した媒体供給の排出は、吐出孔１２に至る開口部を通したシール要素１４の閉止で起こる。開口部は、隙間２４から始まり、第１部２８において最初に円錐状に先細になり、その後、吐出孔１２まで中空筒状の排出通路３０として形成される。この点で、中空筒状の排出通路３０は、約４０〜５０μｍの直径と約１００〜３００μｍの長さの少なくとも一方を有する。
【００２９】
さらに、吐出孔１２は、中空筒状の排出通路３０のオリフィスとして構成される。排出通路３０の壁部３２と吐出孔１２を囲む面３４との角度αは、断面視で鋭角であり、図示の実施形態では、約４５°となる。
【００３０】
最後に、図１は、吐出孔１２が、弁本体にねじ止めされ、そうでなければ、挿入されるコアに形成されないことを示す。吐出孔１２及び排出通路３０は、むしろ固体材料であり、すなわち、シール座１６及びシール面２０を１つに形成したジェットバルブの構成要素である。
【００３１】
図２は、計量する分量の減少を可能にする更なるシール座配置を示す。図２に示すジェットバルブの本実施形態は、その基本設計では、相違点のみを見るように、図１の実施形態に対応する。図２に示す実施形態では、球形の表面輪郭２２とシール要素１４との間の隙間２４の幅Ｓは、図１に示す実施形態のものよりかなり大きい。しかしながら、隙間２４は、環状ウェブ３４により、ノズル通路２８、３０周りの領域において、例えば、約１０μｍの隙間の幅Ｓ’まで段階的に減らされる。排出通路の領域のそのような薄い隙間は、効果的に排出を行う排出ノズルの流れ抵抗を増加させる。ノズル通路の流れ抵抗がシール面２０の流れ抵抗よりも小さくなると、シール要素１４が最終的に弁を閉止させるストロークはより小さくなり、したがって、計量する分量も減らすことができる。
【００３２】
図２は、図示の本実施形態において、排出通路の円錐状に先細になる領域２８が環状ウェブの中央に配置されることを示す。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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