特開 2025-11653 流動物供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025011653

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】流動物供給装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 11/10 20060101AFI20250117BHJP

【ＦＩ】

B05C11/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113886

(22)【出願日】2023-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000239758

【氏名又は名称】兵神装備株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】澤村 智史

(72)【発明者】

【氏名】翁 昂平

(72)【発明者】

【氏名】高橋 洋平

【テーマコード（参考）】

4F042

【Ｆターム（参考）】

4F042AA01

4F042AB00

4F042BA06

4F042BA08

4F042BA12

4F042CA01

4F042CA09

4F042CB03

4F042CB08

4F042CB10

4F042CB11

4F042CB19

4F042DH02

4F042DH09

4F042ED03

(57)【要約】

【課題】 流動物が充填されたカートリッジが軟質であっても、流動物の自動吐出動作を安定させる。
【解決手段】 流動物供給装置１は、流動物Ｆが充填された充填容器９１、及び充填容器９１の一端部に設けられて流動物Ｆを充填容器９１から流出させる流出口９２を有するカートリッジ９０を取外し可能に収容する収容容器２と、カートリッジ９０から流出された流動物Ｆを吐出する吐出口４と、充填容器９１の他端部を第１押圧力Ｐ１で押圧する第１押圧部３Ａと、充填容器９１と収容容器２との間の環状空間２ｃに第２押圧力Ｐ２に加圧された流体を供給する第２押圧部３Ｂと、を備える。流動物Ｆの吐出の開始のため第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂが起動するときに、第２押圧部３Ｂにより供給される流体が第２押圧力Ｐ２に到達した後、第１押圧部３Ａによる押圧力が第１押圧力Ｐ１に到達する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄膜で成形されて流動物が充填された充填容器、及び前記充填容器の一端部に設けられて前記流動物を前記充填容器から流出させる流出口を有するカートリッジを、取外し可能に収容する収容容器と、
前記収容容器に設けられ、前記カートリッジから流出された流動物を吐出する吐出口と、
前記カートリッジが前記収容容器に収容された収容状態において、前記充填容器の他端部を第１押圧力で押圧する第１押圧部と、
前記収容状態において、前記充填容器と前記収容容器との間の環状空間に、第２押圧力に加圧された流体を供給する第２押圧部と、
を備え、
前記流動物の吐出の開始のため前記第１押圧部及び前記第２押圧部が起動するときに、前記第２押圧部により供給される前記流体が前記第２押圧力に到達した後、前記第１押圧部による押圧力が前記第１押圧力に到達する、
流動物供給装置。

【請求項2】

前記第１押圧部は、前記収容容器の内部を摺動する押圧部材を有し、前記収容容器の前記内部が、前記押圧部材により、前記カートリッジが収容されるべき収容空間と、加圧された流体が供給される圧力室とに仕切られ、
前記押圧部材が、前記圧力室に供給された前記流体により、前記充填容器の前記他端部を押圧するよう駆動される、
請求項１に記載の流動物供給装置。

【請求項3】

前記第１押圧力が前記第２押圧力よりも大きい、
請求項２に記載の流動物供給装置。

【請求項4】

前記第２押圧部により供給される前記流体の圧力が、前記第１押圧部による前記押圧力に先立って立ち上がる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流動物供給装置。

【請求項5】

前記第２押圧部により供給される前記流体の圧力が前記第２押圧力に到達した後に前記第１押圧部による前記押圧力を前記第１押圧力に到達させるように、少なくとも前記第１押圧部による前記押圧力の上昇速度を調整する速度調整部を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流動物供給装置。

【請求項6】

前記第２押圧部が、前記環状空間に供給される前記流体の圧力を前記第２押圧力に保つ圧力リリーフ部を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流動物供給装置。

【請求項7】

前記収容容器が、両端が開口した容器本体と、前記容器本体の一端又は他端に選択的に装着される第１ヘッドと、前記容器本体の前記一端及び前記他端のうち前記第１ヘッドとは反対側に装着される第２ヘッドと、を有し、
前記吐出口が前記第１ヘッドに設けられ、前記第１押圧部が前記第２ヘッドに設けられている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流動物供給装置。

【請求項8】

前記第１押圧部及び前記第２押圧部の動作を制御する制御部を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流動物供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流動物供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、筒状のカートリッジから液体材料を定量吐出する定量吐出装置を開示している。カートリッジは、液体材料が充填される充填室を圧縮するピストンを有する。定量吐出装置は、カートリッジを収容する筒状の装置本体を有する。圧縮空気を装置本体内へと供給することによってピストンが押圧され、液体材料がカートリッジから吐出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０８４３２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、カートリッジの中には、環境負荷を考慮して、軟質の材料で成形されているものもある。このようなカートリッジを対象にして、押圧力が上記同様に圧力バランスへの配慮なく供給されると、カートリッジが部分的に折れ曲がったり、最悪の場合、カートリッジ内圧の急増により破壊されたり等、定量吐出が困難になるおそれがある。

【0005】

本発明は、流動物が充填されたカートリッジが軟質であっても、流動物を自動的に吐出する動作を安定させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態は、薄膜で成形されて流動物が充填された充填容器、及び前記充填容器の一端部に設けられて前記流動物を前記充填容器から流出させる流出口を有するカートリッジを、取外し可能に収容する収容容器と、前記収容容器に設けられ、前記カートリッジから流出された流動物を吐出する吐出口と、前記カートリッジが前記収容容器に収容された収容状態において、前記充填容器の他端部を第１押圧力で押圧する第１押圧部と、前記収容状態において、前記充填容器と前記収容容器との間の空間に、第２押圧力に加圧された流体を供給する第２押圧部と、を備え、前記流動物の吐出の開始のため前記第１押圧部及び前記第２押圧部が起動するときに、前記第２押圧部により供給される前記流体が前記第２押圧力に到達した後、前記第１押圧部による押圧力が前記第１押圧力に到達する、流動物供給装置を提供する。

【0007】

上記構成によれば、充填容器及びその一端部に設けられた流出口を有するカートリッジが、取外し可能に収容容器に収容される。充填容器に充填された流動物は、第１押圧部及び第２押圧部の作用で、収容容器に設けられた吐出口を介し、収容容器から自動的に吐出される。充填容器は、薄膜で成形されているため流動物が空になった後小さく折りたたむことができ、廃棄物の減容等によって環境負荷の低減に貢献できる一方、軟質であるため流動物を良好に吐出するための形状を保つ力が弱い。

【0008】

第１押圧部は、充填容器の他端部、すなわち流出口とは反対側の端部に第１押圧力を付与する。他方、第２押圧部は、充填容器と収容容器との間の空間に第２押圧力の流体を供給し、それにより充填容器の外周面に第２押圧力を付与する。このため、第１押圧力が充填容器の内周面に付与されても、第２押圧力により薄膜の充填容器の外周が十分に支えられ、内圧と外圧の差圧も小さい状態で流出口方向への第１押圧力が付与されるため、充填容器がひしゃげることなく吐出困難に至る変形や破裂を防止できる。特に、吐出開始時に、第２押圧部により供給される流体の圧力が第２押圧力に到達してから、第１押圧部による押圧力が第１押圧力に到達する。第１押圧部及び第２押圧部が安定動作に入る前の過渡期において、充填容器が吐出困難に至る変形や破裂するおそれを低減できる。これにより、第１押圧力が、吐出のためのエネルギーとして有効に活用され、カートリッジが軟質であっても流動物の吐出動作を安定化できる。

【0009】

前記第１押圧部は、前記収容容器の内部を摺動する押圧部材を有し、前記収容容器の前記内部が、前記押圧部材により、前記カートリッジが収容されるべき収容空間と、加圧された流体が供給される圧力室とに仕切られ、前記押圧部材が、前記圧力室に供給された前記流体により、前記充填容器の前記他端部を押圧するよう駆動されてもよい。

【0010】

上記構成によれば、押圧部材の他端部に第１押圧力を満遍なく付与でき、吐出動作が安定する。また、吐出動作に応じて、押圧部材が摺動して収容空間が圧縮され、薄膜のカートリッジが自動的に減容する。カートリッジの廃棄作業の省力化に資する。さらに、他の方式の押圧機構に比べて流動物供給装置の大きさを小さくすることができる。

【0011】

前記第１押圧力が前記第２押圧力よりも大きくてもよい。

【0012】

上記構成によれば、第１押圧力は、流出口とは反対側の端部に付与され、第２押圧力は、充填容器の周面に外側から付与される。第１押圧力が第２押圧力よりも大きいと、流動物が充填容器内で流出口に向けて流動させやすくなり、カートリッジの使い切り性が向上する。

【0013】

前記第２押圧部により供給される前記流体の圧力が、前記第１押圧部による前記押圧力に先立って立ち上がってもよい。

【0014】

上記構成によれば、吐出開始時において、第１押圧部による押圧力が第１押圧力に到達する前に、第２押圧部により供給される流体の圧力を適切に上昇させ、第２押圧力に到達させることができる。よって、第１押圧部及び第２押圧部が安定動作に入る前の過渡期において、充填容器が吐出困難に至る変形や破裂するおそれを低減できる。

【0015】

流動物供給装置が、前記第２押圧部により供給される前記流体の圧力が前記第２押圧力に到達した後に前記第１押圧部による前記押圧力を前記第１押圧力に到達させるように、少なくとも前記第１押圧部による前記押圧力の上昇速度を調整する速度調整部を更に備えてもよい。

【0016】

上記構成によれば、第１押圧部及び第２押圧部が安定動作に入る前の過渡期において、充填容器が吐出困難に至る変形や破裂するおそれを一層低減できる。

【0017】

前記第２押圧部が、前記環状空間に供給される前記流体の圧力を前記第２押圧力に保つ圧力リリーフ部を有してもよい。

【0018】

上記構成によれば、流動物の消費に伴いカートリッジの減容が進行し、空間の容積が小さくなっていっても、空間内の流体の圧力が過剰に高くなることを抑制できる。したがって、流動物の吐出動作が、カートリッジを使い切るまで継続的に安定する。

【0019】

前記収容容器が、両端が開口した容器本体と、前記容器本体の一端又は他端に選択的に装着される第１ヘッドと、前記容器本体の前記一端及び前記他端のうち前記第１ヘッドとは反対側に装着される第２ヘッドと、を有し、前記吐出口が前記第１ヘッドに設けられ、前記第１押圧部が前記第２ヘッドに設けられていてもよい。

【0020】

上記構成によれば、吐出口の位置と第１押圧部の位置とを入替可能になる。収容容器がこのような「リバーシブル構造」を有していると、カートリッジの交換作業を迅速に行うことができる。

【0021】

前記第１押圧部及び前記第２押圧部の動作を制御する制御部を更に備えてもよい。

【0022】

上記構成によれば、吐出開始時において、第２押圧部により供給される流体の昇圧と、第１押圧部による押圧力の上昇とを自動化でき、充填容器が破裂するおそれを低減しやすい。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、流動物が充填されたカートリッジが軟質であっても、流動物を自動的に吐出する動作を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態に係る流動物供給装置が適用された吐出システムの構成図。

【図2】第１実施形態に係る流動物供給装置の断面図。

【図3A】第１実施形態に係る流動物供給装置の正面図。

【図3B】第１実施形態に係る流動物供給装置の側面図。

【図3C】第１実施形態に係る流動物供給装置の平面図。

【図4】第１実施形態に係る流動物供給装置のブロック図。

【図5】第１実施形態に係る流動物供給装置のタイミングチャート。

【図6】第１実施形態に係る流動物供給装置の流動物吐出時の作用図。

【図7A】新品カートリッジが収容され且つ一端に吐出口が設けられた状態を示す流動物供給装置の断面図。

【図7B】図７Ａに示す状態からカートリッジ内の流動物を使い切り且つヘッドを取り外した状態を示す流動物供給装置の断面図。

【図7C】使い切ったカートリッジを収容容器から取り除き、新品のカートリッジを収容容器に挿入している状態を示す流動物供給装置の断面図。

【図7D】新品のカートリッジが収容され且つ他端に吐出口が設けられた状態を示す流動物供給装置の断面図。

【図8】第２実施形態に係る流動物供給装置が適用された吐出システムの構成図。

【図9】第２実施形態に係る流動物供給装置のブロック図。

【図10】第２実施形態に係る流動物供給装置のタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全図を通じて同一の符号を付して詳細な説明の重複を省略する。

【0026】

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る流動物供給装置１は、流動物Ｆを吐出してワーク（図示せず）の所要箇所に流動物Ｆを塗布する吐出システム１００に適用される。吐出システム１００は、流動物供給装置１のほか、カートリッジ９０、ディスペンサ８０、流動物供給路８５、及び移動機構（図示せず）を備えている。流動物供給装置１は、収容容器２及び押圧部３を備えている。

【0027】

カートリッジ９０は、取外し可能に収容容器２に収容される。カートリッジ９０は、流動物Ｆが充填される充填容器９１、及び充填容器９１の一端部に設けられた流出口９２を有する。収容容器２には、吐出口４が設けられている。吐出口４は、流動物供給路８５を介してディスペンサ８０と接続される。ディスペンサ８０は、例えば一軸偏心ねじポンプによって構成され、当該ポンプの先端に設けられた吐出ノズル８１を有している。

【0028】

押圧部３は、収容容器２内に収容されている状態（以下単に「収容状態」ともいう）のカートリッジ９０に対し、流動物Ｆを流出させるために必要な押圧力を付与する。押圧部３は、第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂを含む。第１押圧部３Ａは、充填容器９１の他端部を第１押圧力Ｐ１で押圧する。第２押圧部３Ｂは、充填容器９１と収容容器２との間の環状空間２ｃに、第２押圧力Ｐ２に加圧された流体を供給する。

【0029】

本実施形態では、第１押圧部３Ａも、第２押圧部３Ｂと同様に、第１押圧力Ｐ１まで加圧された流体を供給する。流体は、作動油のような液体でもよく、本実施形態のようにエアでもよい。第１押圧力Ｐ１も第２押圧力Ｐ２も、大気圧よりも高圧である。第１押圧力Ｐ１は、第２押圧力Ｐ２よりも高圧である。

【0030】

収容容器２は、第１押圧力Ｐ１のエアが供給される第１圧力ポート５と、第２押圧力Ｐ２のエアが供給される第２圧力ポート６とを有する。第１圧力ポート５は、収容容器２の端部であって吐出口４とは反対側の端部に設けられる。第２圧力ポート６は、収容容器２の端部であって吐出口４と同じ側の端部に設けられる。

【0031】

収容容器２の内部に、押圧部材の一例としてのピストン７が収容されている。ピストン７は、個々のカートリッジ９０に備わっているものではない。ピストン７は、第１押圧部３Ａの一部を構成する。収容容器２の内部は、ピストン７により、カートリッジ９０が収容されるべき収容空間２ａと、第１圧力ポート５が開口する圧力室２ｂとに仕切られる。第１押圧力Ｐ１のエアは、第１圧力ポート５を介し、圧力室２ｂに供給される。ピストン７は、そのエアによって駆動され、収容容器２の内部を摺動し、充填容器９１の他端部を押圧する。

【0032】

流動物Ｆは、充填容器９１から流出口９２を介して充填容器９１の外部且つ収容容器２の内部に流出し、吐出口４を介して収容容器２の外部に吐出される。更に、流動物Ｆは、流動物供給路８５を介してディスペンサ８０に供給され、吐出ノズル８１から吐出され、ワーク（図示せず）に塗布される。

【0033】

詳細図示を省略するが、移動機構は、少なくともディスペンサ８０を変位させ、ワークに対する吐出ノズル８１の相対位置を変更する。流動物供給路８５がチューブによって構成され、そのチューブが可撓性を有し且つ長尺である場合には、収容容器２が定置されていてもよい。移動機構は、ディスペンサ８０と共に収容容器２を変位させてもよい。例えば、移動機構は、産業用多関節ロボットにより実現されてもよい。この場合、ディスペンサ８０は、ロボットアームの先端に取り付けられる。

【0034】

図２を参照して、カートリッジ９０は、充填容器９１、及び流出口９２を有する。充填容器９１は、長尺の袋状であり、流動物Ｆが、充填容器９１の内部に充填される。充填容器９１は、少なくとも新品状態において、円筒状である。流出口９２は、充填容器９１の一端部に設けられる。充填容器９１の内部が加圧されると、流動物Ｆは、流出口９２を介して充填容器９１の外部に流出する。本実施形態では、充填容器９１には、流出口９２以外に、開口が設けられていない。

【0035】

充填容器９１は、薄膜で成形されている。膜厚は、一例として、１０～５０μｍである。ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのポリエチレン系樹脂材や、それらの樹脂にアルミニウム蒸着加工を施した素材、またはプレス加工したアルミニウム箔は、バリア性及び可撓性に優れる点に照らして、充填容器９１に適用される薄膜の素材の好適例である。

【0036】

充填容器９１が薄膜で成形されるため、充填容器９１は、流動物Ｆの流出に応じて容易に圧縮される。流動物Ｆを使い切ると、カートリッジ９０の容積は、新品状態と比べて大きく減少する。廃棄量を削減でき、環境負荷の低減に資する。

【0037】

なお、流動物Ｆは、接着剤、シーリング剤、充填剤、放熱剤、潤滑剤、及びコーティング剤であってもよい。流動物Ｆの粘度は、一例として、１０～１００００Ｐａ・ｓである。

【0038】

カートリッジ９０は、充填容器９１の一端部に設けられた流出ヘッド９３と、充填容器９１の他端部に設けられた受圧ヘッド９４とを有する。流出ヘッド９３及び受圧ヘッド９４は、充填容器９１よりも硬質の樹脂で成形されている。流出ヘッド９３は、充填容器９１の一端面に接合された円筒状である。受圧ヘッド９４は、充填容器９１の他端面に接合された円筒状である。充填容器９１をヘッドと接合するための手段は、特に限定されず、接着剤を使用した接着を適用してもよいし、熱融着を適用してもよい。

【0039】

流出ヘッド９３は、充填容器９１に接合される円盤状の底壁９３ａ、底壁９３ａの中心部から充填容器９１とは反対側に突出する筒状のノズル９３ｂ、及び底壁９３ａの周縁から充填容器９１とは反対側に突出する外周壁９３ｃを有する。ノズル９３ｂは両端が開口する貫通穴を有し、この貫通穴が流出口９２を構成する。ノズル９３ｂの外周面には、雄ねじが切られている。

【0040】

受圧ヘッド９４は、充填容器９１に接合される円盤状の底壁９４ａ、底壁９４ａの周縁から突出する外周壁９４ｂを有する。外周壁９４ｂは、充填容器９１の他端部に外嵌され、充填容器９１の他端部の外周面に接合される。

【0041】

図２、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して、収容容器２は、容器本体２０、第１ヘッド２１、及び第２ヘッド２２を有する。

【0042】

容器本体２０は、高い剛性を有し、鋼やアルミニウム合金のような金属で成形されている。容器本体２０は、両端が開口した円筒状である。容器本体２０の外周面の一端部及び他端部には、雄ねじ部２０ａ，２０ｂが形成されている。２つの雄ねじ部２０ａ，２０ｂのねじ仕様（例えばピッチなど）は、互いに同じである。

【0043】

第１ヘッド２１は、円筒部２１ａを有する。円筒部２１ａの内周面には、雄ねじ部２０ａにも雄ねじ部２０ｂにも螺合可能な雌ねじ部２１ｂが形成されている。第２ヘッド２２も、円筒部２２ａを有する。円筒部２２ａの内周面には、雄ねじ部２０ａにも雄ねじ部２０ｂにも螺合する雌ねじ部２２ｂが形成されている。

【0044】

第１ヘッド２１は、容器本体２０の一端部又は他端部に選択的に取外し可能に装着される。第２ヘッド２２も、容器本体２０の一端部又は他端部に取外し可能に選択的に装着される。装着において、ヘッドの円筒部が容器本体２０の端部に締め回される。容器本体２０の端部の開口は、当該端部に装着されているヘッドによって閉じられる。

【0045】

第１ヘッド２１が一端部に装着されると、第２ヘッド２２は反対側の他端部に装着される。以下、この状態を「（収容容器２の）第１状態」という。第１ヘッド２１が他端部に装着されると、第２ヘッド２２が反対側の一端部に装着される。以下、この状態を「（収容容器２の）第２状態」という。以下、特段断らなければ、収容容器２は第１状態にある。

【0046】

吐出口４は、第１ヘッド２１に設けられている。具体的には、第１ヘッド２１は、円筒部２１ａの中央部から外方へ突出する突出部２１ｃを有し、吐出口４は、突出部２１ｃの内部に形成される。吐出口４は、突出部２１ｃの内部で軸方向に延びるアキシャル部４ａと、アキシャル部４ａから径方向外周側に延びるラジアル部４ｂとを含む。アキシャル部４ａは円筒部２１ａの内部に開口し、ラジアル部４ｂは突出部２１ｃの外面に開口する。アキシャル部４ａは、突出部２１ｃに形成された貫通穴の先端をプラグ８で閉塞することによって構成される。アキシャル部４ａの内周面には、雌ねじが切られている。

【0047】

第１圧力ポート５は、第２ヘッド２２に設けられている。具体的には、第２ヘッド２２の円筒部２２ａの底壁の中心に、ねじ穴が形成されており、第１圧力ポート５は、ねじ穴に螺合されたプラグ部材によって構成されている。第１圧力ポート５の一端は、プラグ部材の外面に開口し、第１圧力ポート５の他端は、ねじ穴内で開口する。

【0048】

図２及び図３Ｃを参照して、第２圧力ポート６は、第１ヘッド２１に設けられている。具体的には、第１ヘッド２１の円筒部２１ａの底壁の内面には、円環溝６ａが形成されている。複数のアキシャル溝６ｂが、周方向に等間隔をあけて配置されている。各アキシャル溝６ｂは、円環溝６ａから軸方向に延び、第１ヘッド２１の円筒部２１ａの外面に開口している。

【0049】

図２を参照して、ピストン７は、円柱状である。ピストン７の外周面の軸方向中央部には、リング７ａが嵌め込まれている。リング７ａは、ピストン７の収容容器２内における軸方向の摺動を許容しつつ、収容容器２の内周面に密着する。

【0050】

カートリッジ９０の収容状態において、ノズル９３ｂは、アキシャル部４ａに締め回されており、カートリッジ９０は、収容容器２に取外し可能に固定される。充填容器９１の内部は、流出口９２を介し、吐出口４と連通する。

【0051】

ピストン７の収容空間２ａ側の端面は、カートリッジ９０の受圧ヘッド９４の底壁９４ａの外面に当接する。充填容器９１の外径は、収容容器２の内径よりも小さい。そのため、前述した環状空間２ｃが形成される。環状空間２ｃは、第１ヘッド２１の円環溝６ａ、すなわち第２圧力ポート６に連通する。一方、収容空間２ａの一部としての環状空間２ｃは、ピストン７によって閉塞され、圧力室２ｂから隔絶されている。

【0052】

図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、第１ヘッド２１には、ブラケット２３を介し、近接センサ１１が取り付けられている。近接センサ１１は、ピストン７の接近、より詳しくは、ピストン７が第１ヘッド２１付近の下死点（ＢＤＣ）に到達したことを検出する。近接センサ１１の原理は、特に限定されない。近接センサ１１が、例えば磁気形である場合、永久磁石７ｂがピストン７に内蔵される。

【0053】

図１に戻り、押圧部３は、空圧源３０、共通ライン３１、第１分岐ライン３２Ａ、第２分岐ライン３２Ｂ、一次レギュレータ３３、残圧排気弁３４、第１開閉弁３５、第１スピードコントローラ３６（速度調整部）、二次レギュレータ弁３７（圧力リリーフ部）、第２開閉弁３８、及び第２スピードコントローラ３９（速度調整部）を有する。

【0054】

空圧源３０は、高圧（元圧Ｐ０）のエアを貯留する。共通ライン３１は、空圧源３０から延在する。第１分岐ライン３２Ａ及び第２分岐ライン３２Ｂは、共通ライン３１から互いに分かれて延在する。第１分岐ライン３２Ａは、第１圧力ポート５に接続される。第２分岐ライン３２Ｂは、第２圧力ポート６に接続される。空圧源３０内のエアは、共通ライン３１及び第１分岐ライン３２Ａを介して第１圧力ポート５に供給され、共通ライン３１及び第２分岐ライン３２Ｂを介して第２圧力ポート６に接続される。

【0055】

一次レギュレータ３３及び残圧排気弁３４は、共通ライン３１上に介在し、空圧源３０からこの順で並ぶ。一次レギュレータ３３は、元圧Ｐ０を第１押圧力Ｐ１に調整（減圧）する。残圧排気弁３４は、第１圧力ポート５及び第２圧力ポート６を大気開放する排気位置と、第１圧力ポート５及び第２圧力ポート６を一次レギュレータ３３に接続する加圧位置とを切り換える。

【0056】

第１開閉弁３５、及び第１スピードコントローラ３６は、第１分岐ライン３２Ａ上に介在し、第２分岐ライン３２Ｂとの分岐点から第１圧力ポート５に向かってこの順で並ぶ。第１開閉弁３５は、第１圧力ポート５を残圧排気弁３４から遮断する閉位置と、第１圧力ポート５を残圧排気弁３４と連通させる開位置とを切り換える。

【0057】

第１スピードコントローラ３６は、可変絞り３６ａと、可変絞り３６ａに並列接続された逆止弁３６ｂとを有する。逆止弁３６ｂは、加圧方向（残圧排気弁３４から第１圧力ポート５に向かう方向）の流れを阻止し、排気方向（第１圧力ポート５から残圧排気弁３４に向かう方向）の流れを許容する。これにより、第１分岐ライン３２Ａにおいてエアが加圧方向に通流するときには、エアが可変絞り３６ａを通過する。

【0058】

二次レギュレータ３７、第２開閉弁３８、及び第２スピードコントローラ３９は、第２分岐ライン３２Ｂ上に介在し、第１分岐ライン３２Ａとの分岐点から第２圧力ポート６に向かってこの順で並ぶ。二次レギュレータ３７は、例えば精密レギュレータと呼ばれる内部にリリーフ弁を備えた圧力制御弁である。すなわち、一次レギュレータ３３から出力される第１押圧力Ｐ１を第２押圧力Ｐ２に調整（減圧）する。また、二次レギュレータ３７は、内部のリリーフ弁により、自身から見て第２圧力ポート６側におけるエアの圧力（すなわち、二次圧）が第２押圧力Ｐ２以上になった場合エアを外部にリリーフし、二次圧を定圧に維持する。

【0059】

第２開閉弁３８は、第２圧力ポート６を二次レギュレータ３７から遮断する閉位置と、第２圧力ポート６を二次レギュレータ３７と連通させる開位置とを切り換える。第２スピードコントローラ３９は、第１スピードコントローラ３６と同様に構成され、可変絞り３９ａ及び逆止弁３９ｂを有する。

【0060】

第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂは、空圧源３０、共通ライン３１、一次レギュレータ３３、及び残圧排気弁３４を共通構成として具備する。

【0061】

図２も併せて参照して、第１押圧部３Ａは、上記の共通構成に加えて、第１分岐ライン３２Ａ、第１開閉弁３５、第１スピードコントローラ３６を更に有する。また、第１押圧部３Ａは、第１圧力ポート５、圧力室２ｂ、及びピストン７を更に有する。第１押圧部３Ａは、残圧排気弁３４が加圧位置にあり且つ第１開閉弁３５が開位置にあると、空圧源３０からのエアを第１押圧力Ｐ１に調整して第１圧力ポート５に供給する。第１押圧力Ｐ１のエアが圧力室２ｂに供給され、それによりピストン７が摺動する。充填容器９１の他端部がピストン７により押圧される。

【0062】

第２押圧部３Ｂは、上記の共通構成に加えて、第２分岐ライン３２Ｂ、二次レギュレータ３７、第２開閉弁３８、及び第２スピードコントローラ３９を更に有する。また、第２押圧部３Ｂは、第２圧力ポート６を更に有する。第２押圧部３Ｂは、残圧排気弁３４が加圧位置にあり且つ第２開閉弁３８が開位置にあると、空圧源３０からのエアを第２押圧力Ｐ２まで順次に減圧し、第２押圧力Ｐ２のエアを第２圧力ポート６に供給する。第２押圧力Ｐ２のエアは、収容容器２と充填容器９１との間の環状空間２ｃに供給され、充填容器９１の外周面に第２押圧力Ｐ２が付与される。第２圧力ポート６は、複数の開口を有するため、第２分岐ライン３２Ｂの下流端部は、第２圧力ポート６の開口数に応じて更に分岐され、複数の開口それぞれに接続される。

【0063】

本実施形態では、一次レギュレータ３３及び二次レギュレータ３７が、二次圧をパイロット圧として利用するパイロット駆動弁である。残圧排気弁３４、第１開閉弁３５、及び第２開閉弁３８は、手動切換弁である。第１スピードコントローラ３６及び第２スピードコントローラ３９の可変絞り３６ａ，３９ａにおける絞り量は、手動で調整される。本実施形態では、押圧部３が、電子制御によって作動する要素を有さない。

【0064】

図４を参照して、流動物供給装置１は、前述した近接センサ１１のほか、第１圧力センサ１２ａ、第２圧力センサ１２ｂ、操作盤１９、コントローラ１０（制御部）、及び警報器１８を備える。第１圧力センサ１２ａは、一次レギュレータ３３の二次圧を検出する。第２圧力センサ１２ｂは、二次レギュレータ３７の二次圧を検出する。操作盤１９は、作業員によって操作される。操作盤１９には、例えば吐出動作を起動するスイッチ、吐出動作を緊急停止するスイッチなどが設けられる。

【0065】

コントローラ１０は、第１圧力センサ１２ａ、第２圧力センサ１２ｂ、操作盤１９、及び警報器１８と接続されている。コントローラ１０は、メモリ、ＣＰＵ、及び入出力インターフェイスを有するコンピュータによって実現されてもよい。ＣＰＵは、メモリに予め記憶されたプログラムを読み出し、プログラムによって指示される手順に沿って情報処理を実行する。警報器１８は、どのような形態であってもよく、ランプやディスプレイのように視覚に訴えて作業員に情報を報知してもよく、ブザーやスピーカのように聴覚に訴えて作業員に情報を報知してもよい。

【0066】

上記構成の流動物供給装置１の動作について説明する。図５において、第１押圧力Ｐ１及び第２押圧力Ｐ２は、大気圧に対するゲージ圧である。

【0067】

図５を参照して、流動物供給装置１が停止しているときには、残圧排気弁３４が排気位置に位置し、第１開閉弁３５及び第２開閉弁３８が開位置に位置する。第１圧力ポート５が、第１スピードコントローラ３６、第１開閉弁３５、及び残圧排気弁３４を介し、大気に開放される。第２圧力ポート６が、第２スピードコントローラ３９、第２開閉弁３８、二次レギュレータ３７、及び残圧排気弁３４を介し、大気開放される。これにより、圧力室２ｂ及び環状空間２ｃは、大気圧（ゲージ圧：０）となる。その後、作業員は、手動で第１開閉弁３５及び第２開閉弁３８を閉位置に切り換える。図５のタイムチャートは、この状態からスタートしている。

【0068】

流動物供給装置１を起動させるため、作業員が、手動で残圧排気弁３４を排気位置から加圧位置に切り換える（時点ｔ０）。次に、作業員が、手動で第２開閉弁３８を閉位置から開位置に切り換える（時点ｔ１Ｂ）。このとき、第１開閉弁３５は、閉位置に維持され、第２押圧部３Ｂにより供給されるエアの圧力が、第１押圧部３Ａによる押圧力に先立って立ち上がる。そのため、第１圧力ポート５は大気圧で維持される一方、第２圧力ポート６の圧力は、空圧源３０からのエアが供給されることにより上昇していく。第２分岐ライン３２Ｂには、第２スピードコントローラ３９が介在する。そのため、第２圧力ポート６の圧力は、第２スピードコントローラ３９で設定された絞り量に応じた速度で、大気圧から第２押圧力Ｐ２へと上昇する。

【0069】

作業員は、第２開閉弁３８の切換操作から所定時間が経過するのを待機する。待機中に、第２圧力ポート６の圧力が第２押圧力Ｐ２に到達する（時点ｔ２Ｂ）。所定時間は、第２押圧力Ｐ２の圧力値及び第２スピードコントローラ３９で設定された圧力上昇速度に応じて、適宜決定される。

【0070】

所定時間の経過後、すなわち環状空間２ｃに供給されるエアの圧力が第２押圧力Ｐ２に到達した後、作業員は、手動で第１開閉弁を開位置に切り換える（時点ｔ１Ａ）。すると、第１圧力ポート５の圧力は、空圧源３０からのエアが供給されることにより上昇していく。第１分岐ライン３２Ａには、第１スピードコントローラ３６が介在する。第１圧力ポート５の圧力は、第１スピードコントローラ３６で設定された絞り量に応じた速度で、大気圧から上昇し、第１押圧力Ｐ１に到達する（時点ｔ２Ａ）。

【0071】

図示例では、第１スピードコントローラ３６で設定された圧力上昇速度は、第２スピードコントローラ３９で設定された圧力上昇速度と同じであるが、これは単なる一例である。第２押圧力Ｐ２への到達後に第１圧力ポート５の圧力上昇を開始させる本実施形態において、圧力上昇速度はどちらが速くてもよい。

【0072】

図２及び図６は、カートリッジ９０が新品状態であり、ピストン７が上死点（ＴＤＣ）にある。ピストン７が上死点にあるとき、カートリッジ９０の軸方向長さが最大化され、収容空間２ａの容積が最大化され、圧力室２ｂは最小化される。ピストン７の収容空間２ａ側の端面は、新品カートリッジ９０Ｎの受圧ヘッド９４に当接する。

【0073】

図６を参照して、本実施形態では、流動物Ｆの吐出の開始のため第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂが起動するときに、第２押圧部３Ｂにより環状空間２ｃに供給されるエアの圧力が、第２押圧力Ｐ２に到達する。その後に、第１押圧部３Ａにより圧力室２ｂに供給されるエアの圧力が、第１押圧力Ｐ１に到達する。特に、本実施形態では、第２押圧部３Ｂにより供給されるエアの圧力の上昇中は、圧力室２ｂの圧力は大気圧のまま維持されている。第２押圧部３Ｂによる環状空間２ｃの圧力上昇開始から環状空間２ｃの圧力上昇完了まで、一貫して、圧力室２ｂの圧力は環状空間２ｃの圧力よりも低く維持される。

【0074】

ここで、環状空間２ｃへの圧力供給がなく、ピストン７がカートリッジ９０の受圧ヘッド９４を他端部から一端部に向けて第１押圧力Ｐ１で押圧する場合を仮想する。この場合、充填容器９１内の流動物Ｆに、第１押圧力Ｐ１に応じた高圧が付与される。それにより、流動物Ｆが流出口９２より流出する一方、流動物Ｆは、充填容器９１の内周面に高圧を付与する。充填容器９１は薄膜で成形されているため、ピストン７のわずかな傾きなどに起因して押圧する軸が偏り、充填容器９１が中間部で折れ曲がるように変形したり、内外の差圧の急激な変動により充填容器９１が破損するおそれがある。

【0075】

そこで、本実施形態では、環状空間２ｃに第２押圧力Ｐ２のエアが供給され、充填容器９１の外周面が第２押圧力で押し返される。第２押圧力Ｐ２により薄膜の充填容器９１の外周面が十分に支えられ、内圧と外圧の差圧も小さい状態で流出口９２方向への第１押圧力Ｐ１が付与される。よって、充填容器９１がひしゃげるのを抑制したうえで、充填容器９１の破裂を防止できる。ピストン７の上死点からの摺動に応じて、充填容器９１内の流動物Ｆは流出口９２から安定して吐出される。

【0076】

本実施形態では、吐出の開始において、第２押圧部３Ｂにより供給されるエアの圧力が第２押圧力Ｐ２に到達してから、第１押圧部３Ａによる押圧力が第１押圧力Ｐ１に到達する。第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂが安定動作に入る前の過渡期においても、充填容器９１が破裂するおそれを低減できる。

【0077】

ピストン７が上死点から摺動すると、ピストン７が受圧ヘッド９４に当接する状態を維持しつつ、充填容器９１の可撓性の高さに起因してカートリッジ９０は減容されていく。収容空間２ａが圧縮され、収容空間２ａの一部としての環状空間２ｃも圧縮されていく。圧力室２ｂは膨張するが、第１押圧部３Ａは第１押圧力Ｐ１のエアを供給し続けており、圧力室２ｂの内圧は第１押圧力Ｐ１で安定する。

【0078】

環状空間２ｃの圧縮に伴い、環状空間２ｃに供給されるエアの圧力が上昇するおそれがある。本実施形態では、第２分岐ライン３２Ｂにリリーフ機能を備えた二次レギュレータ３７が設けられている。二次レギュレータ３７の内部のリリーフ弁は、自身を基準として第２圧力ポート６側の圧力を第２押圧力Ｐ２で維持するように作動する。そのため、環状空間２ｃが圧縮されても、即座に二次レギュレータ３７のリリーフ弁の作用で環状空間２ｃの内圧は第２押圧力Ｐ２で保たれる。よって、第１押圧力Ｐ１が環状空間２ｃの圧力に押し負けて吐出が不安定となることはなく流動物Ｆの吐出動作を安定的に継続できる。

【0079】

ピストン７が下死点（ＢＤＣ）まで移動すると（図７Ａを参照）、近接センサ１１が検出信号を出力する。コントローラ１０は、検出信号に応じて警報器１８を作動させる。作業員は、吐出を停止すべき時期が到来したことを知ることができる。図５を参照して、作業員は、手動で残圧排気弁３４を加圧位置から排気位置に切り換える（時点ｔ３）。圧力室２ｂ及び環状空間２ｃの圧力はどちらも、大気圧まで降圧する。残圧排気弁３４の切換後に所定時間が経過すると、作業員は、手動で第１開閉弁３５及び第２開閉弁３８を開位置から閉位置に切り換える（時点ｔ４）。

【0080】

図７Ｂを参照して、作業員は、カートリッジ９０の交換のため、第１ヘッド２１を容器本体２０の一端部から取り外し、第２ヘッド２２を容器本体２０の他端部から取り外す。このとき、第１ヘッド２１には流動物供給路８５及び第２分岐ライン３２Ｂが接続されたままでもよい。また、第２ヘッド２２には第１分岐ライン３２Ａが接続されたままでもよい。

【0081】

図７Ｃを参照して、使い切ったカートリッジ９０が、容器本体２０の一端側の開口から排出される。この廃カートリッジ９０Ｗは、新品カートリッジ９０Ｎと比べて大きく減容されており、廃棄が容易である。併せて、新品カートリッジ９０Ｎが、容器本体２０の他端側の開口から容器本体２０の内部に挿入される。このとき、新品カートリッジ９０Ｎは、受圧ヘッド９４から先に容器本体２０内に挿入される。

【0082】

次に、図７Ｄを参照して、第１ヘッド２１が容器本体２０の他端部に装着され、新品カートリッジ９０Ｎのノズル９３ｂと螺合される。第２ヘッド２２が容器本体２０の一端部に装着される。このように、収容容器２が第１状態から第２状態に切り換えられる。第１状態でのピストン７の下死点は、第２状態において上死点となる。圧力室２ｂに第１押圧力Ｐ１のエアを供給することで、ピストン７は、一端部側の上死点から、他端部側の下死点へと摺動する。第２状態でのピストン７の下死点は、第１状態において上死点となる。

【0083】

このように、本実施形態に係る収容容器２はリバーシブル型に構成されている。交換時に作業員がピストン７の位置を戻す必要がなくなり、吐出動作の停止から再開までの時間を短縮できる。

【0084】

（第２実施形態）
次に、図８～図１０を参照して、上記実施形態との相違点を中心に第２実施形態に係る流動物供給装置１について説明する。

【0085】

図８を参照して、本実施形態に係る流動物供給装置１においては、残圧排気弁３４、第１開閉弁３５、２次レギュレータ３７Ａ、及び第２開閉弁３８が電磁弁である。また、第１分岐ライン３２Ａ上において、第１開閉弁３５よりも上流側に、圧力センサ１２ｃが設けられている。２次レギュレータ３７Ａは、第１実施形態と異なり、例えば電空レギュレータなどの、リリーフ機能を備えると共に電気信号により圧力設定が可能な圧力制御弁である。圧力計１２ａは、一次レギュレータ３３に付属し、一次レギュレータ３３の一次圧（元圧Ｐ０）又は二次圧（第１押圧力Ｐ１）を指針で示し、作業員は目視で当該圧力を確認可能である。圧力センサ１２ｃは、一次レギュレータ３３の二次圧（別の言い方では、二次レギュレータ３７Ａの一次圧）を検出する。圧力センサ１２ｄは、二次レギュレータ３７Ａの二次圧を検出する。

【0086】

図９を参照して、圧力センサ１２ｃ、１２ｄが、コントローラ１０に接続されている。コントローラ１０は、残圧排気弁３４、第１開閉弁３５、２次レギュレータ３７Ａ、及び第２開閉弁３８に接続されており、これらのバルブに駆動信号を出力する。

【0087】

図１０を参照して、作業員が操作盤１９で吐出動作を起動する入力操作を行うと、コントローラ１０は、順次バルブの動作を制御する。

【0088】

まず、残圧排気弁３４が排気位置から加圧位置に切り換えられる（時点ｔ０）。次に、所定時間の経過後、第１開閉弁３５及び第２開閉弁３８が閉位置から開位置に切り換えられる（時点ｔ１）。第２押圧部３Ｂにより供給されるエアの圧力と、第１押圧部３Ａによる押圧力とが、同時に立ち上がる。

【0089】

本実施形態では、第１スピードコントローラ３６で設定された圧力上昇速度が、第２スピードコントローラ３９で設定された圧力上昇速度よりも遅い。また、第２押圧力Ｐ２は、第１押圧力Ｐ１よりも流動物Ｆを正常に吐出するために必要な圧力差の所定値Ｐｎだけ低圧である。そのため、第２圧力ポート６の圧力が、第１圧力ポート５の圧力よりも高い状態を維持して、第２押圧力Ｐ２に到達する（時点ｔ２Ａ）。これに遅れて、第１圧力ポート５の圧力が、第１押圧力Ｐ１に到達する（時点ｔ２Ｂ）。

【0090】

本実施形態においても、吐出の開始において、第２押圧部３Ｂにより供給されるエアの圧力が第２押圧力Ｐ２に到達してから、第１押圧部３Ａによる押圧力が第１押圧力Ｐ１に到達する。第１押圧部３Ａ及び第２押圧部３Ｂが安定動作に入る前の過渡期においても、充填容器９１が破裂するおそれを低減できる。

【0091】

本実施形態では、コントローラ１０は、圧力センサ１２ｄが取得した（二次レギュレータ３７Ａの）二次圧と、圧力センサ１２ｃが取得した（二次レギュレータ３７Ａの）一次圧との圧力差が常に所定値Ｐｎであるかどうかを監視する。コントローラ１０は、流動物Ｆの消費に伴いカートリッジ９０の減容が進行し、ピストン７の移動で環状空間２ｃの容積が減少することにより二次圧が第２押圧力Ｐ２以上に上昇した場合、電気信号により二次レギュレータ３７Ａのリリーフ弁を開放して二次圧を低下させる。これにより、常に一次圧と二次圧との圧力差を所定値Ｐｎに維持することができ、カートリッジ９０からの流動物Ｆの吐出量を安定化できる。

【0092】

近接センサ１１が検出信号を出力すると、コントローラ１０は、残圧排気弁３４を加圧位置から排気位置に切り換える（時点ｔ３）。これにより、第１圧力ポート５及び第２圧力ポート６が大気開放され、ピストン７の動作が停止する。所定時間の経過後、第１開閉弁３５及び第２開閉弁３８が開位置から閉位置に切り換えられる（時点ｔ４）。このように、ピストン７が下死点まで移動した後には、ピストン７の停止動作を自動化できる。

【0093】

（変形例）
これまで、実施形態について説明したが、上記の構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜追加、変更、又は削除可能である。

【0094】

上記実施形態では、第１押圧部３Ａが、第１押圧力Ｐ１のエアで駆動されるピストン７を有している。第１押圧部３Ａは、カートリッジ９０の他端部を一端部に向けて押すことができれば、どのように構成されていてもよく、プランジャ、油圧シリンダ、又はその他の機械的アクチュエータによって構成されてもよい。

【0095】

上記実施形態では、二次レギュレータ３７，３７Ａを内部にリリーフ弁を備えた圧力制御弁であったが、これに替えて、リリーフ機能のない圧力制御弁と、別体のリリーフ弁とを組み合わせた構成としてもよい。

【符号の説明】

【0096】

１ 流動物供給装置
２ 収容容器
２ａ 収容空間
２ｂ 圧力室
２ｃ 環状空間
３ 押圧部
３Ａ 第１押圧部
３Ｂ 第２押圧部
４ 吐出口
４ａ アキシャル部
４ｂ ラジアル部
５ 第１圧力ポート
６ 第２圧力ポート
６ａ 円環溝
６ｂ アキシャル溝
７ ピストン
７ａ リング
７ｂ 永久磁石
８ プラグ
１０ コントローラ
１１ 近接センサ
１２ａ 第１圧力センサ
１２ｂ 第２圧力センサ
１２ｃ，１２ｄ 圧力センサ
１８ 警報器
１９ 操作盤
２０ 容器本体
２０ａ，２０ｂ 雄ねじ部
２１ 第１ヘッド
２１ａ 円筒部
２１ｂ 雌ねじ部
２１ｃ 突出部
２２ 第２ヘッド
２２ａ 円筒部
２２ｂ 雌ねじ部
２３ ブラケット
３０ 空圧源
３１ 共通ライン
３２Ａ 第１分岐ライン
３２Ｂ 第２分岐ライン
３３ 一次レギュレータ
３４ 残圧排気弁
３５ 第１開閉弁
３６ 第１スピードコントローラ
３７，３７Ａ ２次レギュレータ
３８ 第２開閉弁
３９ 第２スピードコントローラ
８０ ディスペンサ
８１ 吐出ノズル
８５ 流動物供給路
９０ カートリッジ
９１ 充填容器
９２ 流出口
９３ 流出ヘッド
９３ａ 底壁
９３ｂ ノズル
９３ｃ 外周壁
９４ 受圧ヘッド
９４ａ 底壁
９４ｂ 外周壁
１００ 吐出システム
Ｆ 流動物
Ｐ０ 元圧
Ｐ１ 第１押圧力
Ｐ２ 第２押圧力

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10】