(57)【要約】【課題】半導体加熱冷却素子や放熱器を大型化することなく、シリンジ本体内に収容された液状材料の温度を正確に素早く安定化させることが可能な温度調節式吐出装置を提供する。【解決手段】シリンジ本体を覆う塊状主熱交換器の他にシリンジ本体内に棒状の補助熱交換器を敷設し、さらに、制御目標温度値と液状材料温度の偏差を解消するために、温度センサをシリンジ本体に収容されている液状材料に浸漬する様に敷設し、温度観測点を液状材料として温度制御することとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアパルス方式の温度調節式吐出装置において
シリンジ本体の周囲を包囲するように配設されたる主熱交換器と
前記シリンジ本体内に収容された液状材料内に浸漬するように敷設された少なくとも一つの補助熱交換器と、
を用いて前記液状材料と熱交換を行うことを特徴とする温度調節式吐出装置。
【請求項２】
前記補助熱交換器には主熱交換器を媒介手段の少なくとも一つの構成要素として熱流が供給されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節式吐出装置。
【請求項３】
温度センサをシリンジ本体に収容されている液状材料に浸漬する様に敷設し、温度観測点を液状材料として温度制御することを特徴とする請求項１および請求項２に記載の温度調節式吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンジに収容された液状材料を一定温度に維持するための温度調整器を具備したエアパルス方式の吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状材料をワーク（対象物）に塗布する工程で使用される吐出装置として、エアパルス方式の吐出装置が広く利用されている。これはシリンジに収容された液状材料を空気圧で押し吐出を行うもので、吐出機構が液状材料と接触しないためランニングコストが安価である。
【０００３】
しかしながら、使用する液状材料が温度変化に伴い粘度変化するものであると、エアパルス方式の吐出装置では吐出量をシリンジ内へ加える圧縮空気の持続時間で定めているため、吐出される液状材料の量が変わってしまうこととなる。
【０００４】
従って、上述の様な液状材料を使用する場合、温度管理が不可欠となり、シリンジに温度調整器を具備した吐出装置が用いられる。
【０００５】
図５は従来の半導体加熱冷却素子を用いたエアパルス方式の温度調節式吐出装置５の構成例で、一部の部材を透視した側面図で示したものである。該温度調節式吐出装置５は、液状材料５４を収容したシリンジ本体５１と、該シリンジ本体５１の下端に備え付けられて、該液状材料５４を下方に吐出するように形成されたニードル５２と、図示しないエア源からエアパルス制御装置を介してシリンジ本体５１にエア圧を供給するためのチューブが備付けられたアダプター５３と、シリンジ本体５１およびニードル５２の周囲を覆うように形成された塊状の熱交換器５５と、その内部に備え付けられた温度センサ５８と、平板状の半導体加熱冷却素子５６と、該熱交換器５５とともに半導体加熱冷却素子５６を挟むように設置された放熱器５７とにより構成されている。
【０００６】
温度調整は、温度センサ５８による温度指示値により半導体加熱冷却素子を図示しない温度制御装置によってフィードバック制御することで、該熱交換器５５が所定の温度に維持されることで達成される。
【０００７】
特許文献１では、アルミニウム等の熱伝導性の良好な材料で作成され、シリンジ本体の周囲を包囲するように配設されたる熱交換器に対して密着するように取り付けられた半導体加熱冷却装置により小型化が達成される温度調節式吐出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平５−２６１６８号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液状材料５４が粒子を含むものである場合、粒子の比重によっては、初期的に粒子は液状材料内で均一な分散状態であったものから時間とともに液状材料内のシリンジ本体５１下方に沈降することになる。従って、このような液状材料が塗布される製品の塗布プロセスでは、吐出サイクル毎で塗布された樹脂内の粒子含有率に差が生じて、製品品質の悪化を招くことがある。
【００１０】
上記した塗布プロセスにおける不都合を軽減させるためには、液状材料５４をシリンジ本体５１に収容後、所定温度に素早く安定させ、塗布作業時間を短縮して行うことが望まれる。
【００１１】
しかしながら、シリンジ本体５１はポリプロピレン等の樹脂やホウケイ酸ガラス等を用いて作成されているために伝熱性が不十分であり、また殆どの場合、液状材料５４も熱伝導性は良好といえないため、液状材料の温度を素早く安定化させるためには、加熱／冷却能力を高める必要がある。結果的に、半導体加熱冷却素子５６、放熱器５７が大型化し、温度調節式吐出装置の小型化を妨げるものとなってしまう。
【００１２】
さらに、図５の例では温度観測点を熱交換器５５の内部に設置しているが、これは液状材料５４の温度はフィードバック制御ループ外に位置することになり、温度変化に対し、即応的に調節しているとは言い難く、熱交換器５５と液状材料５４との到達温度には偏差が残留することになってしまう。これは前述のような粒子を含む液状材料を用いる塗布プロセスではパラメータ設定精度を欠くことになる。
【００１３】
以上の課題を鑑みて、本発明の目的は、装置を大型化することなく、シリンジ本体内に収容された液状材料の温度を正確に素早く安定化させることが可能な温度調節式吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明よれば、エアパルス方式の温度調節式吐出装置において、シリンジ本体の周囲を包囲するように配設されたる主熱交換器と、前記シリンジ本体内に収容された液状材料内に浸漬するように敷設された少なくとも一つの補助熱交換器と、を用いて前記液状材料と熱交換を行うことを特徴とする温度調節式吐出装置とすることで、液状材料の温度を素早く安定化させることができる。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明よれば、前記補助熱交換器には主熱交換器を媒介手段の少なくとも一つの構成要素として熱流が供給されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節式吐出装置とすることで、装置を大型化することなく、液状材料の温度を素早く安定化させることができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項３に記載の発明よれば、温度センサをシリンジ本体に収容されている液状材料に浸漬する様に敷設し、温度観測点を液状材料として温度制御することを特徴とする請求項１および請求項２に記載の温度調節式吐出装置とすることで、設定温度値と液状材料の到達温度の偏差のない正確な温度制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置を大型化することなく、シリンジ本体内に収容された液状材料の温度を正確に素早く安定化させることが可能な温度調節式吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施例による温度調節式吐出装置を一部の部材を透視した側面図で示すものある。
【図２】図２は本発明の実施例における補助熱交換器と温度センサが備え付けられたフランジ継手を説明するもので、（ａ）が補助熱交換器と温度センサが装着された側面方向からみた部分投影図、（ｂ）が断面図、（ｃ）がエア配管コネクタ締結用ねじ穴部方向からみた部分投影図である。
【図３】図３はフランジ継手と主熱交換器の連結方法として、（ａ）はキャッチクリップを用いて連結した例を示した概略図、（ｂ）はキャッチクリップの外観を示す側面からみた局部投影図である。
【図４】図４は補助熱交換器の形状を示す正面図で、（ａ）は丸棒状、（ｂ）は異形棒状として捻転したリボン状としたものを示す。
【図５】図５は従来の半導体加熱冷却素子を用いたエアパルス方式の温度調節式吐出装置を一部の部材を透視した側面図で示すものある。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明による温度調節式吐出装置は、装置を大型化することなく、シリンジ本体内に収容された液状材料の温度を正確に素早く安定化させる手段として、シリンジ本体を覆う塊状主熱交換器の他にシリンジ本体内に棒状の補助熱交換器を敷設したことを特徴とする。加えて、前記補助熱交換器には主熱交換器を媒介手段の少なくとも一つの構成要素として熱流が供給されることを特徴とする。さらに、設定温度値と液状材料の到達温度の偏差を解消するために、温度センサをシリンジ本体に収容されている液状材料に浸漬する様に敷設し、温度観測点を液状材料として温度制御することを特徴とする。以下、本発明の好ましい実施形態を図１乃至図４を用いて説明を行うこととする。
【００２０】
図１はシリンジ本体内に棒状の補助熱交換器と温度センサを敷設した構成を持つ温度調節式吐出装置１を一部の部材を透視した側面図で示したものである。
【００２１】
図１において、該温度調節式吐出装置は、液状材料１４を収容したシリンジ本体１１と、該シリンジ本体１１の下端に備え付けられて、該液状材料１４を下方に吐出するように形成されたニードル１２と、シリンジ本体１１およびニードル１２の周囲を覆うように形成された塊状の主熱交換器１５と、平板状の半導体加熱冷却素子１６と、放熱器１７と、図示しないエア源からエアパルス制御装置を介してシリンジ本体１１にチューブを通してエア圧を供給するためエア配管用コネクタ１３と、シリンジ本体１１に係合し、該コネクタ１３が接続されるフランジ継手１９と、該フランジ継手１９からシリンジ本体内部に向けて備え付けられた少なくとも一本の棒状の補助熱交換器１０と、該フランジ継手１９からシリンジ本体内部に向けて備え付けられた熱電対等による温度センサ１８と、により構成されている。
ここで、前記主熱交換器１５とフランジ継手１９は接触熱抵抗低減のため必要に応じて熱伝導性シリコーンラバー等により作成されたガスケット（図示せず）を介して熱／機械的に結合されている。また、前記半導体加熱冷却素子１６は主熱交換器１５と放熱器１７で挟むように設置されている。
【００２２】
尚、前記主熱交換器１５、フランジ継手１９、補助熱交換器１０はアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料で作成される。また上記温度センサ１８は保護のためにシース管によって封止されている。
【００２３】
図２は補助熱交換器１０と温度センサ１８が備え付けられたフランジ継手１９を例示するもので、（ａ）が補助熱交換器１０と温度センサ１８が装着された側面方向からみた部分投影図、（ｂ）が断面図、（ｃ）がエア配管コネクタ締結用ねじ穴部１９１方向からみた部分投影図である。フランジ継手１９において、前記シリンジ本体１１への挿入部１９６にはシリンジ本体１１内部の密封を保つためＯリング１９５が装着されており、シリンジ本体１１内にエア圧が供給するために中心軸上に通気口１９２と前記コネクタ１３を締結するためのねじ穴部１９１が同軸状に設けられている。またフランジ部１９４にはビス用通し穴１９３が設けられており、フランジ継手１９が前記主熱交換器１５と熱／機械的に結合されることにより半導体加熱冷却素子１６で生じた熱流は主熱交換器１５およびフランジ継手１９で構成される媒介手段を通して補助熱交換器１０に伝搬し、シリンジ本体１１内に収納された前記液状材料１４に熱伝達される。
【００２４】
尚、必要に応じて該フランジ継手１９と主熱交換器１５の間の接触熱抵抗軽減のためガスケットを兼ねた熱伝導シートを挿入しても良い。また、この例では棒状の補助熱交換器１０を二本使用しているが、適宜シリンジ容量に応じて使用本数を設定するようにしても良い。
【００２５】
温度調整は、温度制御装置２が該フランジ継手１９から引き出された該温度センサ１８のセンサ用リード線１９７を介して液状材料１４の温度を観測しながら、半導体加熱冷却素子駆動用リード線１６７を介して前記半導体加熱冷却素子１６の駆動調整を行うことで液状材料１４の温度をフィードバック制御し、該温度検出値を所定値に維持することで達成される。
【００２６】
温度調節式吐出装置１が吐出サイクルを重ね、該シリンジ本体１１内の液状材料１４による液面が低下した状態においても吐出直前の液状材料１４に対する温度調節の機能を維持するために、温度センサ１８の先端付近にある測温個所（測温接点）１８１、および補助熱交換器１０の先端部１０１はシリンジ本体１１の内部下方の吐出孔近くに設置されるのが好ましい。
【００２７】
図２では該フランジ継手１９のフランジ部に設けられたビス用通し穴１９３を通してビスで締結することで、フランジ継手１９と該主熱交換器１５の熱的且つ機械的結合を成すものとしているが、液状材料１４を収納したシリンジ本体１１を前述の温度調整機構に設置する時間を短縮するためにフランジ継手１９と主熱交換器１５の間に適宜簡易な脱着機構を設けるようにしても良い。図３は簡易な脱着機構として十分な締め付け力を持つキャッチクリップ１５１により労力をかけずにフランジ継手１９と主熱交換器１５を連結するようにした例を示すものである。図３の例ではアーム受け金具がフランジ継手１９の側面に、キャッチクリップ本体を主熱交換器１５の側面に取付けられている。
【００２８】
前記フランジ継手１９と補助熱交換器１０との結合方法は圧入や焼きばめ工法によるものでも良いが、洗浄等の保全平易化や、耐久性の面から脱着可能な構造であることが好ましい。図４（ａ）は簡素な丸棒状の熱交換部１０ａによる補助熱交換器１０の例を示すもので、フランジ継手１９との結合部１０２にはダイス加工により雄ねじが設けてあり、該フランジ継手１９とねじ込み式で装着される。
【００２９】
補助熱交換器１０の熱交換部の形状は図４（ａ）の丸棒状に限らず、液状材料１４への熱交換効率を稼ぐため凹凸を設けることで表面積を増やした種々の異形棒状としてもよい。但し、液状材料１４の粘度が高い場合には付着量が多くなり局所的にシリンジ内の中心付近の液面が低下し、ひいてはエア貫通等による吐出不良を誘発することが想定されるので、熱交換部の形状は液状材料１４の粘度に応じて最適化することが好ましい。また液状材料１４が粒子を含むものである場合には、粒子の流動が妨げないように熱交換部の形状を設定することが好ましく、さらに平滑性や耐摩耗性を付与するためにＤＬＣコーティング等の表面処理を施してもよい。図４（ｂ）は熱交換部の形状を異形棒状として熱交換効率を向上させた例で、熱交換部１０ｂの形状を捻転したリボン状としたものである。
【００３０】
ところで、シリンジ本体１１に収容される液状材料１４が熱硬化型樹脂である場合には、温度制御プロセスの加温時にオーバーシュートやハンチングが発生してしまうと、設定温度によっては、該補助熱交換器１０の周囲の一部の樹脂が反応し、増粘、硬化が促進してしまう虞がある。このような場合、補助熱交換器１０から液状材料１４に伝達される熱流量の該主熱交換器１５からシリンジ本体１１を通して液状材料１４に伝達される熱流量に対する割合を低下させたほうが好ましく、そのために主熱交換器１５と補助熱交換器１０に適宜温度勾配を保つようにしても良い。例えば、フランジ継手１９と該主熱交換器１５との間に熱伝導性シリコーンラバー等で作成されたガスケットを挿入し、該ガスケットの厚みを厚くする方向に調整することで温度勾配を設定するようにしても良い。
【００３１】
上記構成において、補助熱交換器１０を設けることで液状材料１４の温度変化に対し、即応的に温度調節することができるようになる。即ち、液状材料１４の粘度を速やかにコントロールすることで塗布作業時間を短縮することができ、シリンジ本体１１内に収容した液状材料１４が粒子を含むものであっても、液状材料１４内での粒子の分散状態の変動を抑制しながらスムーズな吐出が可能となる。
【００３２】
尚、温度調節式吐出装置１では補助熱交換器１０に主熱交換器１５およびフランジ継手１９で構成される媒介手段を通して熱流を伝搬させるようにしているが、補助熱交換器と主熱交換器を直結して、半導体加熱冷却素子で生じた熱流の媒介手段の構成を主熱交換器のみとすることも可能である。
例えば、補助熱交換器は傘の柄のように「Ｊ」の字の逆さ形状として持ち手部分を主熱交換器１５に直結し、フランジ継手１９を樹脂モールドタイプのエアチューッブ付アダプターに変更すること（図示なし）等が考えられる。
【００３３】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    温度調節式吐出装置
２    温度制御装置
１０    補助熱交換器
１０ａ    丸棒状の補助熱交換器の熱交部
１０ｂ    捻転したリボン状の補助熱交換器の熱交部
１１    シリンジ本体
１２    ニードル
１３    エア配管用コネクタ
１４    液状材料
１５    主熱交換器
１６    半導体加熱冷却素子
１７    放熱器
１８    温度センサ
１９    フランジ継手
１０１    補助熱交換器の先端部
１０２    補助熱交換器の、フランジ継手との結合部
１５１    キャッチクリップ
１６７    半導体加熱冷却素子駆動用リード線
１８１    温度センサの測温個所
１９１    エア配管用コネクタを締結するためのねじ穴部
１９２    シリンジ本体内にエア圧が供給するための通気口
１９３    ビス用通し穴
１９４    フランジ継手のフランジ部
１９５    Ｏリング
１９６    シリンジ本体へのフランジ継手の挿入部
１９７    センサ用リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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