(57)【要約】      （修正有）【課題】液状樹脂に含まれた粒子の沈降を抑制することができるエアパルス式吐出装置を提供する。【解決手段】ノズル１５から加えられるエアパルスの圧力によってシリンジ１１に収納された液状材料１２を吐出する吐出装置１であって、液状材料を攪拌する攪拌子１６４１をシリンジ内に備え、攪拌子のシャフト１６３の延長上に付設されたロータ部１６からなるエアタービン機構によって、エアパルスの運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換させることで、攪拌子を回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンジの上端開口部に接続されたエアチューブから供給されるエアパルスの圧力によって前記シリンジに収納された液状材料を吐出する吐出装置であって、
前記シリンジ内に攪拌子を備え、
前記攪拌子は前記シリンジの外筒に対する同軸中心線上にベアリングで支持されたシャフトで保持され、
前記シャフトの上端部に付設されたロータ部を含むエアタービン機構を有し、
前記エアタービン機構は前記エアパルスが前記エアチューブによるエア供給口からシリンジ内の液状材料の液面に加圧力として作用するまでのエアの流れの経路の間に位置しており、
前記エアパルスを作動流体として前記エアタービン機構は前記ロータ部を回転させることで、前記攪拌子が回転することを特徴とした吐出装置。
【請求項２】
前記ロータ部は、複数の渦巻状の流路が形成されたインペラーと、
前記インペラーの中心部に設置された流路案内部材とで構成されており、
前記エアタービン機構は、前記エアチューブに接続されて前記流路案内部材へエアを噴出するノズルと、前記ロータ部とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐出装置。
【請求項３】
前記インペラーは、前記シャフトに対して上下何れかの片側が開いた片側オープンタイプであり、流路は開いた方向に向けて凹となる湾曲した底面を有していることを特徴とした請求項１および請求項２に記載の吐出装置。
【請求項４】
前記ロータ部は前記シリンジの上端開口部より突出したシャフトの上端に設置され、シリンジ内の液状材料に浸漬するのは前記攪拌子とシャフトの一部のみとした配置が特徴の請求項１乃至請求項３に記載の吐出装置。
【請求項５】
前記エアタービン機構はシャフト支持用のベアリングを保持するベアリング保持筒内に収められており、
前記ベアリング保持筒は、前記ベアリング保持筒の外部でシリンジの下端吐出口方向に突出したシャフトの片端に設置された攪拌子ともにシリンジ内に収容されており、
シリンジ内の液状材料に浸漬するのは前記攪拌子とベアリング保持筒の外部に突出したシャフトとベアリング保持筒の一部のみとした配置となっており、
液状材料の液面に作用する押子として、前記ベアリング保持筒とシリンジ内壁面の隙間を摺動可能としたプランジャが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の吐出装置。
【請求項６】
前記シリンジの側面を囲うように温調装置の熱交換器が装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンジに充填された固形粒子を分散させた液状材料の吐出に際して用いられるエアパルス式吐出装置について、特に時間経過にともない発生する液状材料の粒子濃度の不均一を抑制することが可能な吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアパルス式吐出装置は、供給圧力および時間が制御されたエアをシリンジに供給することにより、シリンジに収容された液状材料を、定量吐出するものである。図１４はエアパルス式吐出装置の概要を示す。シリンジ７１には液状材料７２が収容されており、エアパルスを供給するエアパルスジェネレータ７７とシリンジ７４はシリンジキャップ７４に備付けられたエアコネクタ７５とエアチューブ７６を介して接続されている。エアチューブ７６を介してエアパルスジェネレータ７７はエア源７８から供給される加圧エアからエアパルスを生成してシリンジ内にエアパルスを供給する。エアパルスの圧力がシリンジ内の液状材料７２の液面加わることで、液状材料７２はシリンジ７１から吐出される。
【０００３】
液状材料７２が液体と比重の異なる粒子７３を含む接着剤やコーティング剤等である場合、液状材料７２の粒子濃度を一定に保って吐出する必要がある。ところが、液状材料７２内部の粒子７３は比重の違いから時間経過と共に下方に沈降を始め,シリンジ先端部に溜まってしまい粒子の沈降部を発生させる。それによって液状材料７２の粒子濃度に不均一が発生することになり、生産時の連続吐出プロセスではロット内の初めと終わりでは品質に差異が生じてしまう。
【０００４】
液状材料７２に含有した粒子７３の分散性は時間とともに変化するが沈降に至る時間は樹脂材料７２の粘性に大きく依存し、粘性が高ければ、沈降に至る時間は長くなる。一般の液状材料の多くは、温度上昇に伴い粘度が低下する。従って、粒子濃度の不均一を抑制するために、容量の大きな攪拌槽を使用して攪拌した液状材料を温調器を具備した小型のシリンジに小分けにして、低い温度を保つように温調を施すことで粘度低下を抑えながら、吐出プロセスですぐに使用する等の処置が実施されている。
【０００５】
さらに、より能動的には、シリンジ内で樹脂材料と粒子を攪拌しながら吐出を実施するための装置も検討されている。例えば、耐食ポンプや防爆ポンプとして既に一般化しているマグネットポンプのインペラー回転駆動機構のように、攪拌層の内部に駆動部を設けず液体材料内に設置された攪拌子を回転させる攪拌装置として、密閉容器の外に駆動側マグネットロータを配置し、密閉容器の壁を挟んで内側に攪拌子を備えた従動側マグネットロータを配置し、駆動側マグネットロータによる回転磁界に従って、攪拌子を回転させる方法がある。この方式を吐出装置に組み込み、樹脂材料の攪拌を行う試みがなされてきた。
【０００６】
上記攪拌装置を備えた吐出装置の例として、特許文献１の装置がある。特許文献１には、容器と、撹拌子と、撹拌子を磁力により回転させる撹拌子回転手段とを具備した吐出装置であって、撹拌子を容器内底部に配置し、回転体を具備する撹拌子回転手段を容器の底面下方または容器の外周面底部に沿って配置した吐出装置が開示されている。
【０００７】
また、別の例として特許文献２の装置がある。特許文献２では、磁石を有する攪拌子と、攪拌子に側方から磁力を作用させることにより、攪拌子を位置規定する撹拌子保持機構と、撹拌子保持機構を回転させる回動機構と、を備え、回動機構により攪拌子保持機構を回転させることにより、攪拌子を回転させることを特徴とする攪拌装置を備えた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】特開２００５−１２０９５６号報
【特許文献２】特開２０１３−１５８７３３号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の装置において、容器底部に配置した攪拌子を容器外下方から磁力によって回転させているため、容器底面の外側に攪拌子回転手段を配設させる必要がある。このため吐出口の周りが煩雑になり、容器の筒径が大きくなり容量も大型化する。そのため、デッドボリュームが増し、塗布量の小さなワーク（被塗布対象物）では吐出量誤差が生じやすくなる。さらに、攪拌子回転手段が占める空間容量により、ワークの形状によっては接触や干渉が生じることも懸念させる。
【００１０】
一方、特許文献２の装置では、容器の側面を撹拌子回転手段が回転体として囲う構造となっているため、容器内の液状材料の粘度を一定に保つために設ける温調装置の熱交換器を容器に取り付けることができない。これは、温度により粘度が変化する高粘度の液状材料などを用いた場合に、安定吐出の隘路となる虞がある。
【００１１】
さらに、特許文献１の装置および特許文献２の装置の双方供に、撹拌子回転手段として駆動側マグネットロータを回転させるためのアクチュエータの駆動源として電動機が別途必要であり、吐出装置が大掛かりなものとなっている。
【００１２】
本発明は、容器に温調装置の熱交換器を装着することで液状樹脂の粘度管理をしながら、さらに特別に駆動源の付設を必要としない液状樹脂攪拌手段を具備することで、液状樹脂に含まれた粒子の沈降を抑制することができる吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明によれば、シリンジの上端開口部に接続されたエアチューブから供給されるエアパルスの圧力によって前記シリンジに収納された液状材料を吐出する吐出装置であって、前記シリンジ内に攪拌子を備え、前記攪拌子は前記シリンジの外筒に対する同軸中心線上にベアリングで支持されたシャフトで保持され、前記シャフトの上端部に付設されたロータ部を含むエアタービン機構を有し、前記エアタービン機構は前記エアパルスが前記エアチューブによるエア供給口からシリンジ内の液状材料の液面に加圧力として作用するまでのエアの流れの経路の間に位置しており、前記エアパルスを作動流体として前記エアタービン機構は前記ロータ部を回転させることで、前記攪拌子が回転することを特徴とした吐出装置とすることで、攪拌子駆動用の動力を別途設けることなく、液状樹脂に含まれた粒子の沈降を抑制することができる。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の請求項２に記載の発明によれば、前記ロータ部は、複数の渦巻状の流路が形成されたインペラーと、前記インペラーの中心部に設置された流路案内部材とで構成されており、前記エアタービン機構は、前記エアチューブに接続されて前記流路案内部材へエアを噴出するノズルと、前記ロータ部とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吐出装置とすることで、エアチューブから供給されるエアパルスの流速が低い場合においても、攪拌子を回転力を高めることができる。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の請求項３に記載の発明によれば、前記インペラーは、前記シャフトに対して上下何れかの片側が開いた片側オープンタイプであり、流路は開いた方向に向けて凹となる湾曲した底面を有していることを特徴とした請求項１および請求項２に記載の吐出装置とすることで、インペラーから排出されたエアの流れに対するエネルギー損失を低減することができ、シリンジ内部の液状材料に対する押子としての機能低下を抑制することができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項４に記載の発明によれば、前記ロータ部は前記シリンジの上端開口部より突出したシャフトの上端に設置され、シリンジ内の液状材料に浸漬するのは前記攪拌子とシャフトの一部のみとした配置が特徴の請求項１乃至請求項３に記載の吐出装置とすることで、本発明による吐出装置を簡素な構造で実現することができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項５に記載の発明によれば、前記エアタービン機構はシャフト支持用のベアリングを保持するベアリング保持筒内に収められており、前記ベアリング保持筒は、前記ベアリング保持筒の外部でシリンジの下端吐出口方向に突出したシャフトの片端に設置された攪拌子ともにシリンジ内に収容されており、シリンジ内の液状材料に浸漬するのは前記攪拌子とベアリング保持筒の外部に突出したシャフトとベアリング保持筒の一部のみとした配置となっており、液状材料の液面に作用する押子として、前記ベアリング保持筒とシリンジ内壁面の隙間を摺動可能としたプランジャが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の吐出装置とすることで、液状樹脂の粘度が高い場合でも、シリンジの壁面への液状材料の付着残留分を低減し、液面への均一な押し圧を保つことを可能とし、吐出不良を軽減することができる。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項６に記載の発明によれば、前記シリンジの側面を囲うように温調装置の熱交換器が装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の吐出装置とすることで、液状材料の粘度を一定に保つために温調を施すことができ、特に温度により粘度が変化しやすい高粘度の液状材料などの場合に、安定吐出を可能とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による吐出装置は、吐出時のエア圧送用に用いるエアパルスを回転アクチュエータの駆動源として流用するため専用の動力を必要せず、粒子が混和された液状材料の吐出プロセスにおいて、吐出毎の粒子濃度のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明による実施形態である吐出装置１の概略を示したもので、一部を断面とした構造図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の要部となる吐出装置１のロータ部１６とその周辺の部材を抜粋し、一部を断面として示し、この範囲におけるエアパルスの流れを明示的に書き添えた部分図で、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるロータ部１６のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３はロータ部１６を下方から観た斜視図である。
【図４】図４はロータ部１６の形状を示す投影図で、図４（ａ）は上方から観た平面図、図４（ｂ）は下方から観た平面図である。
【図５】図５は吐出装置１に使用されるロータ保持部材１３を示すもので、図５ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）おけるＢＯＢ’断面図である。
【図６】図６はロータ部を下方から観た平面図で、図６（ａ）は流路を回転軸対象に二か所設けたインペラーを組み合わせた例を示し、図６（ｂ）は流路を回転軸対象に四か所設けたインペラーを組み合わせた例を示している。
【図７】図７はロータ部を下方から観た平面図で、流路とは別に調速用流路を回転軸対象に二か所設けたインペラーを組み合わせた例を示している。
【図８】図８は一部を断面として示し、ノズル１５とノズル挿入口１６２１の隙間をシールした例を示す部分図である。
【図９】図９は本発明による別の実施形態である吐出装置２の概略を示したもので、一部を断面とした構造図である。
【図１０】図１０は吐出装置２のロータ部２６とその周辺の部材を抜粋し、一部を断面として示し、この範囲におけるエアパルスの流れを明示的に書き添えた部分図である。
【図１１】図１１は吐出装置２に使用される導管にベアリング保持筒を固定する環状部材の形状例を示すもので、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図である。
【図１２】図１２は吐出装置２に使用されるプランジャ２９の形状例を示すものであり、（ａ）は平面図で、（ｂ）はＤ−Ｄ’断面図である。
【図１３】図１３は白色ＬＥＤ装置３の樹脂封止工程における蛍光体が混和された樹脂を本発明による吐出装置１を使用して注入している様子を示した模式図である。
【図１４】図１４は従来のエアパルス式吐出装置の示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による吐出装置は上述の課題を考慮して成されたもので、エアパルスを作動流体として回転運動に変えるエアタービン機構によりシリンジ内に備えた攪拌子を回転させ、液状材料に混和された粒子の沈降を抑制することを特徴としたものである。
【００２２】
（第一の実施形態）
図１は第一の実施形態として本発明による吐出装置を簡素な構成で実現した吐出装置１の概略を示したもので、一部を断面とした構造図である。
【００２３】
吐出装置１は液状材料１２を収納するシリンジ１１と、フランジ継手１４とルーズフランジ１４１によってシリンジ１１の上端開口部に設けられているフランジ部１１２を挟み込むようにして設置されたロータ保持部材１３と、ロータ保持部材１３の中央に付設されたベアリング１３１と、ベアリング１３１で支持されシリンジ１１内にシリンジ１１の外筒に対する同軸中心線上に配設されたシャフト１６３と、シャフト１６３の一方の先端に付設されてシリンジ１１下端の吐出口１１１の近くに配置された回転ヘッダ１６４と、回転ヘッダ１６４が具備する複数の攪拌子１６４１と、シャフト１６３のシリンジ１１の外に突出した先端に設置された流路案内部材１６２とインペラー１６１で形成されたロータ部１６と、前記フランジ継手１４に設置され、流路案内部材１６２に設けられた円錐台状のノズル挿入口１６２１に先端部が同軸上に、且つ壁面が接触しないように一定の隙間を確保しながら保持されたノズル１５と、ノズル１５のエア吸入口に設けられたエア配管コネクタ１７１と、エア配管コネクタ１７１とエアパルスジェネレータ（図示せず）を接続するエアチュ―ブ１７とで構成されている。尚、以降、図１に正対視した状態でエアチューブ１７の方向を上方向、吐出口１１１の方向を下方向と記述する。
【００２４】
図２（ａ）は本発明の要部となる吐出装置１のロータ部１６とその周辺の部材を抜粋し、一部を断面として示し、この範囲におけるエアの流れをa１乃至ａ４として明示的に書き添えた部分図で、図２（ｂ）はロータ部１６のＡ−Ａ’断面図である。図３はロータ部１６を下方から観た斜視図である。図４はロータ部１６の形状を示す投影図で（ａ）は上方から観た平面図、（ｂ）は下方から観た平面図である。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、ロータ部１６は流路案内部材１６２とインペラー１６１の組合せで構成されており、インペラー１６１には流路案内部材１６２に設けられたエア供給口１６２３と接続されるように渦巻状の流路１６１１が設けられている。またインペラー１６１は下方側が開いた片側オープンタイプであり、図３に示すように流路１６１１は軸方向の下方に向けて凹となる湾曲した底面を有している。尚、インペラー１６１は始動トルクを低く抑えるために軽量な部材で作成されるものとし、例えばナイロン樹脂等の強度の高いプラスチックを用いた粉末積層造形等で作成する。
【００２６】
図５はロータ保持部材１３の平面図である。中央にはベアリング１３１が設置される丸孔１３３を有し、丸孔１３３を取り巻くように複数の通気孔１３２が配置されている。フランジ部１１２には前述のフランジ継手１４およびルーズフランジ１４１とともにねじ締結用の複数の通し孔１３４を有する。尚、図示していないが、必要に応じてフランジ継手１４とロータ保持部材１３あるいはロータ保持部材とルーズフランジ１４１の間の夫々にＯリング等のシール材を挿入してもよい。
【００２７】
ベアリング１３１は自己潤滑性樹脂で成形されたブッシュタイプのすべり軸受けを用いているが、小型の玉軸受け等を用いてもよい。
【００２８】
シャフト１６３の下端に設置されている独楽状の回転ヘッダ１６４および回転ヘッダ１６４の底面の逆円錐の部分に回転軸対象に取り付けられた二つの攪拌子１６４１は、この構成に限定するものではなく、攪拌子１６４１の員数を増しても良い。更に、回転ヘッダ１６４を設けずに、シャフト１６３を挟んで複数の翼を攪拌子として設けたものでも良い。
【００２９】
上述した吐出装置１の構成において、ノズル１５とロータ部１６の組合せは、エアチューブ１７を介して供給されたエアパルスの運動エネルギーを流用してシャフト１６３の回転運動エネルギーに変換するエアタービン機構を形成するものである。
【００３０】
ここで、吐出装置１におけるエアタービン機構と吐出機構に係るエアの作用について、以下、図２（ａ）の書き添えたエアの流れ（以降エア流と表記）a１乃至ａ４を用いて説明する。
（１）液状材料１２を押圧するためにエアチューブ１７を介して供給されたエア流ａ１はノズル１５によって流速を増しながら流路案内部材１６２の凹部１６２２へ噴出される。
（２）エア流ａ１はノズル１５から噴出した後に凹部１６２２の底面に設けられた円錐形状部１６２４に衝突して分流され、凹部１６２２の底面に沿う流れとなって、一部はインペラー１６１へのエア供給口１６２３に向かうエア流ａ２となる。
（３）エア流ａ２はエア供給口１６２３からインペラー１６１に供給され渦巻状（後述）の流路１６１１の壁面に衝動力を与えながら流路１６１１を通過することで、シャフト１６３に回転運動ｒ１を加えるように作用し、攪拌子１６４１を旋回させる。流路１６１１は軸方向に凹となる湾曲した底面を有しているため、不要なエネルギー損失を抑えながら、流路１６１１を通る流れは半径方向の外向きから軸方向の下向きに方向の変わるエア流ａ３となる。
（４）エア流ａ３はインペラー１６１から排出された後にロータ保持部材１３に設けられた通気孔１３２を通過しシリンジ１１内に向かうエア流ａ４となって、シリンジ１１内の空間の圧力を高める加圧エアとなって液状材料１２への押子として作用を担う。尚、エアパルスはエア流ａ３としてインペラー１６１から排出された後に、急激に速度は低下し、エア流ａ４に至る状態ではシリンジ１１内の空間の圧力を高めるためだけに作用し流速は失われる。
【００３１】
これにより、吐出装置１ではエアパルスジェネレータから供給されるエアパルスによるエア流が液状材料１２を吐出するための押子の機能を果たすために使用されるだけでなく、攪拌子１６４１を旋回させ、それにより液状材料１２を攪拌するため作動流体としても流用される。
【００３２】
多くの場合、液状材料１２の粘度の影響を受けるため、ロータ部１６は盛大に回転するものではない。しかしながら、前述のとおり、本発明の主たる目的はシリンジ１１に収容された液状材料１２が粒子１２１を混和されたものであるとき、連続吐出プロセスにおいて、吐出毎の粒子濃度のバラツキを抑制することが可能な吐出装置を実現することであり、エアパルス毎に液状材料１２に僅かに流動が生じれば良く、エアパルスによる一回の吐出では、攪拌子１６４１の旋回角度は小さくて良い。例えば液状材料１２がシリコーン樹脂で蛍光体粒子を含む場合、樹脂粘度が低く沈降が最も早いものでも、シリンジ１１に液状材料１２をセットした後に吐出毎の粒子濃度のバラツキが顕著となり始めるまでの余裕時間は１０分程度ある。従って、連続吐出プロセスにおいて、吐出間隔が前記余裕時間に比較して十分短ければ、シリンジ１１内部で液状材料１２の流動が連続的に生じ、蛍光体の沈降は抑制される。
【００３３】
インペラー１６１に設けられた流路１６１１は図４（ｂ）に示したように、回転軸対象に三か所配置することに限定するものではなく、液状材料１２の粘度や粒子の粒径等に応じて、最適な回転を得るために適宜変更しても良い。図６はロータ部１６を下方から観た平面図で（ａ）は流路１６１１を回転軸対象に二か所設けたインペラー１６１ａを組み合わせた例を示し、（ｂ）は流路１６１１を回転軸対象に四か所設けたインペラー１６１ｂを組み合わせた例を示している。このように設置される流路１６１１の員数に制限はないが、シャフト１６３のブレ発生を抑制するため配置は回転軸対象とするのが好ましい。
【００３４】
更に、回転力を調整するために、インペラー１６１にエア抜き用の流路を設けても良い。図７はロータ部１６を下方から観た平面図で流路１６１１とは別に調速用流路１６１２を回転軸対象に二か所設けたインペラー１６１ｃを組み合わせた例を示している。調速用流路１６１２は衝動力を受けずにエア流を通過させるようにラジアル方向の外に開いた三角州形状等としたものである。
【００３５】
また、ノズル１５とノズル挿入口１６２１の隙間による運動エネルギーの結合ロスが無視できない場合には、ロータ部１６の上側に設けたシールタイプのベアリング等でノズル１５を回転軸として支持すればよい。図８はノズル１５とノズル挿入口１６２１の隙間をシールした例を示すものである。インペラー１６１の上面に固定されたベアリング１６１３によりノズル１５を支持している。ベアリング１６１３とのはめあいを確保するために、ノズル１５の先端形状に応じたアダプター１５１をノズル１５に装着している。アダプター１５１はノズル１５とシャフト１６３のずれ、即ち軸のたわみを許す弾性構造体とするのが好ましく、例えばゴム、皮などを用いて作成する。
【００３６】
（第二の実施形態）
第一の実施形態として説明した吐出装置１は、液状樹脂１２１の粘度が高い場合、シリンジ１１の壁面に液状材料１２の付着残留分が多くなり、液面レベルに部分的に高低差が生じる場合がある。それはやがて液状樹脂１２１内でのエア貫通を引き起こし、吐出不良に至る虞がある。そこで、プランジャを装着することで液面を均一に押し圧することを可能とする吐出装置２を第二の実施形態として図９乃至図１２により以下説明していく。
【００３７】
図９は本発明を用いた第二の実施形態として吐出装置２の概略を示したもので、一部を断面とした構造図である。吐出装置２は液状材料１２を収納するシリンジ２１と、シリンジ２１のフランジ部２１２を挟みこむようにしてルーズフランジ２４１とフランジ継手２４が締結されており、前記フランジ継手２４の中央部でフランジ継手２４を貫通するように敷設され、シリンジ２１の中心軸に沿い、シリンジ２１内部まで進展して配置され、下方先端部にノズル２５が形成されている導管２５１と、前記フランジ継手２４の上面から露出した導管２５１の上方端部に接続されたエア配管コネクタ１７１と、該エア配管コネクタ１７１で接続されておりエアパルスジェネレータ（図示せず）から配管されたエアチュ―ブ１７と、前記導管２５１に装着された二つの環状部材２８２と、前記環状部材２８２によって固定されたベアリング保持筒２８と、前記ベアリング保持筒２８とシリンジ２１の間のスペースを摺動するプランジャ２９と、前記ベアリング保持筒２８の下端部に付設されたシールタイプのベアリング２８１と、前記ベアリング２８１で支持されベアリング保持筒２８から下方に伸びたシャフト２６３と、前記シャフト２６３の下方先端に付設されてシリンジ２１の吐出口２１１の近くに配置される回転ヘッダ１６４と、回転ヘッダ１６４が具備した複数の攪拌子１６４１と、前記ベアリング保持筒２８の内側に位置するシャフト２６３の先端に設置された流路案内部材２６２とインペラー２６１で形成されたロータ部２６とで構成されている。
【００３８】
尚、前記流路案内部材２６２の上面部には円錐台状のノズル挿入口２６２１が設けられており、前記ノズル２５が接触しないように一定の間隔を保ちながら同軸上に挿入されている。
【００３９】
図１０は吐出装置２のロータ部２６とその周辺の部材を抜粋し、一部を断面として示し、この範囲におけるエアの流れをa２１乃至ａ２４として明示的に書き添えた部分図である。流路案内部材２６２は前記ノズル挿入口２６２１の他、ノズル２５から噴出されたエア流の分流器として機能する凹部２６２２及び円錐形状部２６２４、インペラー２６１へのエア供給口２６２３が設けられており、吐出装置１における流路案内部材１６２と構成は同様である。該流路案内部材２６２と組み合されるインペラー２６１は吐出装置１におけるインペラー１６１と同様に、複数の凹となる湾曲した底面を有する流路２６１１が設けられているが、インペラー２６１は上方側が開いた片側オープンタイプであり、流路２６１１の湾曲した底面は軸方向の上方に向いている点で前記インペラー１６１と相違がある。
【００４０】
ベアリング２８１は液状材料１２に浸漬して使用されるため機密を確保が求められる。従って、はめあいにすきまが存在するすべり軸受け等の使用は好ましくなく、シール型の小型玉軸受けを用いる。
【００４１】
図１１に導管２５１にベアリング保持筒２８を固定する環状部材２８２の形状例を示す。（ａ）は平面図で、（ｂ）はＣ−Ｃ’断面図である。環状部材２８２は車輪のスポークホイールに類似した円形外周を持つ板材で、中央部に円形外周の中心部に導管２５１と嵌め合わせるための丸孔２８２１、通風を得るために丸孔２８２１の周囲を囲む複数個の扇型の通気孔２８２２、が設けられている。図１０に示したようにベアリング保持筒２８の下端部で保持されるベアリング２８１によって、導管２５１と同軸配置されるシャフト２６３を保持する構造となっているため、導管２５１とベアリング保持筒２８は十分に同軸度を確保することが求められる。従って、環状部材２８２の外周と丸孔２８２１との同心度を小さくすることが必要で、環状部材２８２は切削用樹脂板材や金属板材を用いた切削加工で作成することが望ましい。
【００４２】
ベアリング保持筒２８の外側側面はプランジャ２９との摺動部分となるため、ベアリング保持筒２８はプランジャ２９に用いる材料に比較して硬度があり、自己潤滑性を有する樹脂材料等により作成してもよいが、使用後の洗浄時に炭化水素系溶剤を用いる必要がある場合、使用可能な材料は接着性に乏しいフッ素樹脂系に限られてしまう。従って、ベアリング保持筒２８はステンレス等の金属材料によるパイプを用いてバフ研磨等の表面仕上げに留意して作成するのが好ましい。更に液状樹脂１２に含まれる粒子１２１に対する耐摩耗性の向上が求められる場合、ＤＬＣコーティング等の表面処理を施してもよい。
【００４３】
図１２にプランジャ２９の形状例を示す。（ａ）は平面図で、（ｂ）はＤ−Ｄ’断面図である。プランジャ２９は弾性樹脂材料からなり、ベアリング保持筒２８とシリンジ２１間で摺動可能に装着されるリング状の部材である。プランジャ２９は中央にベアリング保持筒２８を通すための貫通孔２９１が設けられている。また、プランジャ２９の外径は、シリンジ２１の内径よりわずかに大径に、中央の貫通孔２９１の穴径はベアリング保持筒２８外形よりわずかに小径に作成される。さらに、吐出後の液状材料１２による圧縮反力の作用によって、プランジャ２９がシリンジ２１上方に押し返されることを抑制するために、外周面上にはシリンジ２１の軸方向と平行に複数本のスリット２９２が、貫通孔２９１による内周面上にも軸方向と平行に複数本のスリット２９３が設けられており、これにより上部へ圧力を排出するようになっている。
【００４４】
プランジャ２９がなく、液状材料１２の粘性が高い場合、シリンジ２１やベアリング保持筒２８の壁面に液状材料１２の付着残留分が多くなり、液面レベルに部分的に高低差が生じてしまうが、プランジャ２９を装着することで液面を均一に押圧することが可能となる。
【００４５】
ここで、吐出装置２におけるエアタービン機構と吐出機構に係るエアパルスによるエアの作用について、以下、図１０の書き添えたエアの流れ（以降エア流と表記）a２１乃至ａ２４を用いて説明する。
（１）液状材料１２を押圧するためにエアチューブ１７を介して供給されたエア流ａ２１はノズル２５によって流速を増しながら流路案内部材２６２の凹部２６２２へ噴出される。
（２）エア流ａ２１はノズル２５から噴出した後に凹部１６２２の底面に設けられた円錐形状部２６２４に衝突して分流され、凹部２６２２の底面に沿う流れとなって、一部はインペラー２６１へのエア供給口２６２３に向かうエア流ａ２２となる。
（３）エア流ａ２２はエア供給口２６２３からインペラー２６１に供給され流路２６１１の壁面に衝動力を与えながら流路２６１１を通過することで、シャフト２６３に回転運動ｒ２を加えるように作用し、攪拌子２６４１を旋回させる。流路２６１１は軸方向の上方に向けて凹となる湾曲した底面を有しているため、不要なエネルギー損失を抑えながら、流路２６１１を通る流れは半径方向の外向きから軸方向の上向きに方向の変わるエア流ａ２３となる。
（４）エア流ａ２３はインペラー２６１から排出された後にシリンジ保持筒２８内を上向きに通過しシリンジ２１内に向かう流れａ２４となって、シリンジ２１内の空間の圧力を高める加圧エアとなってプランジャ２９を下方に押し下げる。尚、エアパルスによるエアはエア流ａ２３としてインペラー２６１から排出された後に、急激に速度は低下し、エア流ａ２４に至る状態ではシリンジ２１内の空間の圧力を高めるためだけに作用し流速は失われる。
【００４６】
これにより、吐出装置２ではエアパルスジェネレータから供給されるエアパルスが液状材料１２を吐出するためのプランジャ２９を押圧するために使用されるだけでなく、攪拌子２６４１を旋回させ、それにより液状材料１２を攪拌するため作動流体としても流用される。
【００４７】
図１３は白色ＬＥＤ装置３の樹脂封止工程における蛍光体が混和された樹脂を本発明による吐出装置１を使用して注入している様子を模式的に示したものである。白色ＬＥＤ装置３は基台３５と枠体３５１とで形成されたキャビティ３５２内に複数個の青色ＬＥＤ素子３３が載置されており、キャビティ３５２を黄色蛍光体が混和された封止樹脂３４により封止して作成されるものである。吐出装置１へのエアパルスはエア源３８から供給されるエアをエアパルスジェネレータ３６によって減圧されたエアパルスとしてエアチューブ３７を介して供給される。吐出装置１のシリンジには温調装置（図示なし）の熱交換器３９が取り付けられており、液状材料３２の粘度管理がなされている。吐出装置１は液状材料１２を押圧するためのエアパルスの運動エネルギーを流用し、内部のエアタービン機構により回転ヘッダ１６４の回転運動エネルギーに変換することで、エアパルスのワンショット毎に液状材料３２を流動させ、該液状材料３２に分散された粒子３２１の沈降を抑制しながら吐出を行うことを可能としている。
【００４８】
白色ＬＥＤ装置３のキャビティ３５２は浅く広い形状を有するものであり、連続吐出することで樹脂封止が達成されるものであるため、従来は局所的に樹脂の蛍光体濃度ばらつきが生じ、それによって色度ムラの発生が避けられず、出来栄えの検査において歩留りを低下させていた。本発明による吐出装置を使用して連続吐出により樹脂封止を行うことで、蛍光体濃度ばらつきを抑制し、白色ＬＥＤ装置３の色度ムラは軽減される。
【符号の説明】
【００４９】
１、２    吐出装置
３    白色ＬＥＤ装置
１１、２１    シリンジ
１２、３２    液状材料
１３    ロータ保持部材
１４、２４    フランジ継手
１５、２５    ノズル
１６、２６    ロータ部
１７、３７    エアチューブ
２８    ベアリング保持筒
２９    プランジャ
３３    青色ＬＥＤ素子
３４    封止樹脂
３５    基台
３６    エアパルスジェネレータ
３８    エア源
１１１、２１１    吐出口
１１２、２１２    シリンジのフランジ部
１２１、３２１    粒子
１３１    ベアリング
１３２    通気孔
１３３    丸孔
１３４    通し孔
１４１、２４１    ルーズフランジ
１５１    アダプター
１６１、２６１    インペラー
１６２、２６２    流路案内部材
１６３、２６３    シャフト
１６４、２６４    回転ヘッダ
１７１    エア配管用コネクタ
２５１    導管
２８１    ベアリング（シールタイプ）
２８２    環状部材
２９１    貫通孔
２９２、２９３    スリット
３５１    枠体
３５２    キャビティ
１６１１、２６１１    インペラーの流路
１６１２    インペラーの調速用流路
１６２１、２６２１    ノズル挿入口
１６２２、２６２２    インペラーの凹部
１６２３、２６２３    インペラーエア供給口
１６２４、２６２４    円錐形状部
１６４１、２６４１    攪拌子
２８２１    丸孔
２８２２    扇型の通気孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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