JP2013202607A - ノズル装置およびスプレー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の噴射形態を可及的に平行にすることができるノズル装置およびスプレー装置を提供すること。
【解決手段】液体を噴霧する第１の噴射口が形成された第１ノズル部と、前記第１の噴射口を囲むとともに、当該第１の噴射口の後方から先方まで延在し、先端には液体を噴射する第２の噴射口が設けられた筒状の第２ノズル部とを備え、前記第２ノズル部の基端に、前記第１の噴射口からの液体の噴霧に伴って外気が引き込まれる吸気口が形成された構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノズル装置およびスプレー装置に関する。

例えば、プリント基板にはんだ付けする場合、はんだ付けの前工程として、液体のフラックスの塗布が必要である。このとき、フラックスが付着しては困る部分については、従来、プリント基板に応じたマスキングを用い、所望箇所以外へのフラックスの付着を防止していた。

しかし、プリント基板が変わるとマスキングも変更せねばならず、また、マスキングの定期的清掃が必要なことなどから、結果的に工数が増加していた。そこで、マスキングを用いることなくフラックス塗布を可能とするために、噴霧されるフラックス液の拡散範囲を制御可能とした噴霧制御装置が提案された（例えば、特許文献１を参照）。

上記噴霧制御装置は、フラックス液を噴霧するノズルを包囲し、かつノズル上方に延在する中空の筒体から構成される。かかる噴霧制御手段を用いた場合、筒体からなる噴霧制御装置をプリント基板に近接させれば、フラックス液の拡散範囲が狭まり、例えばスルーホールが並ぶ局所領域へのフラックス塗布が可能となる。

特開２００３−３４７７１９号公報

しかしながら、複数のスルーホールが並設されている場合、噴霧領域の端部に近いスルーホールでは、内壁へのフラックスの付着量が減少し、はんだ付けの品質が低下するおそれがあった。

これは、噴霧制御手段を用いても、フラックス液はどうしても拡散するため、スルーホールに対してフラックス液が斜めに進入することに起因していると考えられる。すなわち、フラックス液は、スルーホールに対して拡散させた状態で噴射するのではなく、可及的に平行に噴射させることが望ましい。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、液体の噴射形態を可及的に平行にすることができるノズル装置およびスプレー装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、液体を噴霧する第１の噴射口が形成された第１ノズル部と、前記第１の噴射口を囲むとともに、当該第１の噴射口の後方から先方まで延在し、先端には液体を噴射する第２の噴射口が設けられた筒状の第２ノズル部とを備え、前記第２ノズル部の基端に、前記第１の噴射口からの液体の噴霧に伴って外気が引き込まれる吸気口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、液体を可及的に平行に噴射することができるため、例えばスルーホールなどの内壁にフラックス液を確実に塗布することができ、はんだ付け品質を良好に維持することが可能となる。

図１は、実施形態に係るスプレー装置の概要を示す説明図である。 図２は、実施形態に係るノズル装置の説明図である。 図３Ａは、実施形態に係るノズル装置を用いてフラックスを噴射した状態を示す説明図である。 図３Ｂは、比較例である従来のノズル装置を用いてフラックスを噴射した状態を示す説明図である。 図４は、変形例に係るノズル装置の説明図である。 図５は、他の変形例に係るノズル装置の説明図である。 図６は、他の実施形態に係るノズル装置の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施形態に係るノズル装置およびスプレー装置について具体的に説明する。なお、以下では、スプレー装置として、フラックススプレー装置を用いて、プリント基板に設けられたスルーホールにフラックス液を塗布する場合を例にとって説明する。しかし、以下の実施形態によってこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係るフラックススプレー装置について、図１を用いて説明する。図１は、フラックススプレー装置の概要を示す説明図である。図示するように、フラックススプレー装置１００は、プリント基板２００を搬送する搬送装置３００の下方にノズル装置１０が位置するように配置されている。なお、ノズル装置１０は、図示しないフラックス液供給装置と連通連結している。

また、ノズル装置１０は、フラックス液が上方に向かって噴射されるように所定の基台１１０にセットされる。そして、この基台１１０に移動装置３０が連結されており、移動装置３０によって、ノズル装置１０は基台１１０ごと、水平面上を自在に移動することができる。すなわち、図１におけるＸＹ方向に、ノズル装置１０は自在に移動可能となっている。

表面に複数の実装部品２１０が設けられたプリント基板２００は、搬送装置３００により両端を支持されて矢印Ｆ方向へ搬送される。そして、所定のフラックス塗布位置で停止し、ノズル装置１０によるフラックスの塗布作業が行われる。

フラックススプレー装置１００は、移動装置３０の駆動タイミングおよびフラックス液のスプレータイミングなどが予め制御部（不図示）内にプログラミングされている。したがって、フラックス塗布面となるプリント基板２００の下面に設けられた所望する領域にフラックスを塗布することが可能である。なお、フラックスの塗布が終了すると、プリント基板２００は次工程に送られ、フラックスを塗布した部分への実装部品２１０のはんだ付けが行われる。

ここで、フラックススプレー装置１００が備えるノズル装置１０について、図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係るノズル装置１０の説明図である。

図２に示すように、ノズル装置１０は、供給されたフラックス液を一次噴霧する第１の噴射口１１が形成された第１ノズル部１と、最終的にフラックス塗布対象に向けてフラックスを二次噴射する第２の噴射口２２が設けられた第２ノズル部２とを備えている。

第２ノズル部２は、第１の噴射口１１を囲むとともに、第１の噴射口１１の後方から先方まで延在する所定の内径を有する筒状のノズル本体２１を有し、このノズル本体２１の先端には、フラックス液を噴射する第２の噴射口２２が設けられている。

第１の噴射口１１を囲むように形成された第２ノズル部２の基端開口２０と、第２の噴射口２２とは、共に同径の円形に形成されており、ノズル本体２１の内部には、基端開口２０と第２の噴射口２２とを連通する平行流形成通路４が形成されている。なお、ノズル本体２１の先端外周面は、第２の噴射口２２から噴射したフラックスの垂れを切りやすくするために、この第２の噴射口２２を頂部とするテーパ状に形成されている。

そして、かかる第２ノズル部２の基端開口２０の周縁部に、第１の噴射口１１からのフラックス液の噴霧に伴って外気がノズル本体２１内に引き込まれる吸気口２３が形成されている。

詳しくは後述するが、この吸気口２３から吸引された外気であるエアがノズル本体２１内の平行流形成通路４において内壁に沿った平行流を形成し、このエアの平行流によって、第１ノズル部１の第１の噴射口１１から平行流形成通路４内に噴霧されるフラックス液についても第２の噴射口２２から平行流で噴射させることを可能としている。

ところで、本実施形態に係るノズル装置１０は、第１ノズル部１と第２ノズル部２とが別体で構成されている。すなわち、図示しないフラックス液供給装置に連通連結した第１ノズル部１に対し、キャップ状に構成した第２ノズル部２を着脱自在としている。

そして、第２ノズル部２には、当該第２ノズル部２を第１ノズル部１に着脱自在に取付可能とする連結部２４が設けられている。

連結部２４は、筒状体で構成されており、図２に示すように、連結部２４を第１ノズル部１の外周に当接させて取付けるようにしている。すなわち、連結部２４は、第１ノズル部１の外周面を被嵌可能な内径を有し、周方向に一定間隔をあけて複数の固定ビス３を取り付けている。

こうして、第１ノズル部１に被嵌した後、固定ビス３を締め込むことによって、第２ノズル部２を第１ノズル部１にしっかりと連結固定することができる。なお、本実施形態では、３本の固定ビス３で第２ノズル部２を第１ノズル部１に固定するようにしているが、固定ビス３の本数などは適宜設定することができる。

また、筒状体からなる連結部２４の中途には、ノズル本体２１における基端開口２０の周縁部に形成された吸気口２３と連通する外気連通口２５が形成されている。外気連通口２５は、その開口面積や開口形状などは適宜設定して構わないが、高さ方向では、第２ノズル部２に設けられた吸気口２３よりも下方に位置するように設けるとよい。本実施形態に係る第２ノズル部２では、固定ビス３を挿通するためのビス孔（図示せず）よりもやや上方位置に、２つの外気連通口２５が対向するように設けられている。

かかる外気連通口２５が形成されているため、第２ノズル部２と第１ノズル部１とが互いに密着するように連結されていても、第２ノズル部２に設けられた吸気口２３に外気を導入することができる。

また、上述したようにキャップ状に形成された第２ノズル部２は、その中途に、連結部２４の外径の略２倍の外径からなる鍔部２６が形成されている。

鍔部２６は、第２ノズル部２の軸心に対して垂直な面、すなわち水平面を有しており、フラックス塗布作業において、第２の噴射口２２から上方へ噴射された後、プリント基板２００に当たって跳ね返って落下したフラックスを受け止めることができる。そして、フラックスが、鍔部２６の上において適宜の厚みで固化すれば、まとめて除去すればよい。

なお、鍔部２６の表面に勾配をつけて、受けたフラックスを下方へ垂れ流すことも考えられるが、実際にはフラックスは粘性を有するため、鍔部２６に勾配をつけてしまうとフラックスは円滑に流れ落ちることはなく、中途半端な厚みのまま固化してしまい、却って清掃効率を損なってしまう。

そのため、本実施形態に係るノズル装置１０では、鍔部２６をあえて水平面となるようにしている。勿論、若干の勾配は許容されるものであり、略水平であればよい。

前述の連結部２４は、この鍔部２６に基端（図２における上端）が連接されており、先端（図２における下端）を下方へ延在させている。連結部２４の寸法などは、第１ノズル部１の大きさや形状に対応して設定されるもので、第１ノズル部１を安定した状態で内嵌したときに、第２ノズル部２（ノズル本体２１）の基端に第１ノズル部１の第１の噴射口１１が確実に臨むようにしておけばよい。

他方、鍔部２６の寸法を連結部２４の外径の略２倍とした点、すなわち、筒状体からなる連結部２４の直径と鍔部２６の直径との比を１：２とした点については、落下してくるフラックスが、連結部２４に設けた外気連通口２５に侵入することを可及的に防止可能とする観点から設定されている。

ここで、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、フラックスをプリント基板２００に実際に噴射し、当該プリント基板２００に設けられたスルーホール２０１，２０２，２０３にフラックスを塗布する場合について説明する。

図３Ａは、本実施形態に係るノズル装置１０を用いてフラックスを噴射した状態を示す説明図、図３Ｂは、比較例としての従来のノズル装置を用いてフラックスを噴射した状態を示す説明図である。なお、プリント基板２００のフラックス塗布面には、図示するように、フラックスが付着することを嫌う実装品２２０が取り付けられているものとし、スルーホール２０１，２０２，２０３は、これら実装品２２０,２２０の間の狭隘な領域に形成されていることとする。

まず、図３Ｂの従来のノズル装置を用いた場合について説明する。この場合、図示するように、実装品２２０へフラックスが吹き付けられることを避けるために、噴射口４００をプリント基板２００に近接させて噴霧することになる。しかし、矢印ｆ２で示すように、フラックス液はそれでも拡散してしまい、先広がりの状態となることが分かる。

したがって、３つのスルーホール２０１，２０２，２０３のうち、中央に位置するスルーホール２０２はともかく、左右のスルーホール２０１，２０３には、フラックス液は所定の角度をもって斜めに侵入する。

これでは、左右のスルーホール２０１，２０３の内壁、特に噴射口４００側の内壁には、フラックス液が十分に塗布されない状態が生じる可能性が高くなる。つまり、フラックス塗布不良、ひいてははんだ付け不良を引き起こすおそれがある。

一方、本実施形態に係るノズル装置１０を用いてフラックスを噴射した場合、図３Ａに示すように、フラックス液は第２の噴射口２２から平行流となって噴射される（矢印ｆ１参照）。

これは、図示するように、第２ノズル部２のノズル本体２１の内部において、第１ノズル部１の第１の噴射口１１から勢いよくフラックス液が噴霧されると、第１の噴射口１１の後方には負圧が生じる。

その結果、吸気口２３からノズル本体２１の平行流形成通路４内に外気が引き込まれ、矢印Ａで示すように、内壁に沿った平行流となってあたかもエアカーテンのように空気の壁を形成しながら第２の噴射口２２から噴射される。

したがって、第１の噴射口１１から噴霧されたフラックス液は、空気の壁によって拡散することが抑制され、矢印ｆ１で示すように、第２の噴射口２２から略平行な状態で噴射されることになる。

したがって、フラックス液の塗布幅を抑制することが可能となり、実装品２２０の間に形成された狭隘な領域であっても、実装品２２０にフラックスを付着させない程度に塗布することができる。

かかる狭隘な領域に平行流で噴射されたフラックス液は、３つのスルーホール２０１〜２０３それぞれに対して略直進して侵入するため、いずれにも均等に、かつ内壁全体に確実にフラックス液の塗布が行える。

なお、本実施形態に係るノズル装置１０では、吸気口２３を、ノズル本体２１の基端周縁に等間隔で４つ形成しているが、吸気口２３の数、開口形状、開口面積などは実験などによって適宜設定することができる。

以上、説明してきたように、本実施形態にかかるノズル装置１０を備えたフラックススプレー装置１００を用いることにより、フラックスが平行流として噴射されるため、狭隘な領域であってもマスキングを用いることなくフラックス塗布が行える。

しかも、かかる狭隘な領域内に並設されたスルーホール２０１〜２０３の内壁にも、均等かつ十分な量のフラックスを塗布することが可能となる。

（変形例）
次に、変形例に係るノズル装置１０について説明する。図４は第１の変形例に係るノズル装置１０の説明図である。なお、構成要素に付す符号については、図２に示したノズル装置１０と同じ構成要素には同符号を用い、詳細な説明は省略する。

変形例に係るノズル装置１０が図２に示したノズル装置１０と異なるのは、吸気口２３の形状や、当該吸気口２３のノズル本体２１に対する切り口の角度などを変更して、矢印Ａ１で示すように、吸引されるエアを平行流形成通路４の内壁に沿って螺旋状に噴出させるようにした点にある。

かかる構成とすれば、いわゆるエアカーテンのように機能する空気の壁を形成しやすくなり、フラックスを平行流として噴射させやすくなることが期待できる。

図５は、第２の変形例に係るノズル装置１０の説明図である。第２の変形例に係るノズル装置１０では、鍔部２６の周縁部を、外気連通口２５を覆う位置まで下方に伸延させている。

かかる構成としたことにより、落下してくるフラックスが外気連通口２５に侵入することをより確実に防止することが可能となる。

（他の実施形態）
次に、図６を参照しながら、他の実施形態に係るノズル装置５０について説明する。図６は、他の実施形態に係るノズル装置５０の説明図である。

上述してきた実施形態に係るノズル装置１０は、第１ノズル部１と第２ノズル部２とが別体で構成されていたが、ここでは、第１ノズル部１と第２ノズル部２とが一体的に設けられている。

すなわち、図示するように、第１ノズル部１の先端側をなす中途部と、第２ノズル部２の基端部とが、固定ビス３などを特に必要とすることなく一体的に連接されている。なお、第１ノズル部１と第２ノズル部２とを連接する形態としては、特に限定するものではなく、例えば、第１ノズル部１に第２ノズル部２を螺着する構成としてもよい。かかる構成であっても、フラックス液は、矢印ｆ１で示すように、第２の噴射口２２から平行流となって噴射されることは先の実施形態に係るノズル装置１０と同様である。

また、かかるノズル装置５０を、図１で示したノズル装置１０に代えてフラックススプレー装置１００の基台１１０にセットして用いることができることも当然である。

以上、実施形態を通して本発明を説明したが、本実施形態に係るノズル装置１０，５０を用いたフラックススプレー装置１００によれば、フラックス液を可及的に平行に噴射することができる。

したがって、スルーホール２０１〜２０３の内壁にフラックス液を確実に塗布することができ、後工程で行われるはんだ付けの品質を良好な状態に維持することができる。

ところで、本実施形態に係るノズル装置１０，５０については、フッ素加工などの表面処理を行うことの望ましい。かかる表面処理を行うことによって、付着したフラックスなどの除去が容易となり、メンテナンス性が向上する。

また、本実施形態に係るノズル装置１０，５０の全体的な形状や寸法などは、適宜設計することができる。

なお、上述してきた実施形態では、ノズル装置１０で噴射する液体をフラックス液とするとともに、スプレー装置もフラックススプレー装置１００として説明したが、これらに限定されるものではない。ノズル装置１０で噴射する液体としては、特に何でも構わないが、例えば、ペンキなどの塗料も好適に用いることができる。

また、さらなる効果やその他の変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 第１ノズル部
２ 第２ノズル部
３ 固定ビス
１１ 第１の噴射口
２２ 第２の噴射口
２３ 吸気口
２４ 連結部
２５ 外気連通口
２６ 鍔部
３０ 移動装置
１００ フラックススプレー装置
１１０ 基台

Claims (7)

1. 液体を噴霧する第１の噴射口が形成された第１ノズル部と、
   前記第１の噴射口を囲むとともに、当該第１の噴射口の後方から先方まで延在し、先端には前記液体を噴射する第２の噴射口が設けられた筒状の第２ノズル部と
   を備え、
   前記第２ノズル部の基端に、前記第１の噴射口からの液体の噴霧に伴って外気が引き込まれる吸気口が形成されていること
   を特徴とするノズル装置。
2. 前記第２ノズル部の中途に、当該第２ノズル部の軸心に対して垂直な面を有する鍔部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載のノズル装置。
3. 前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とが別体であり、
   前記第２ノズル部は、当該第２ノズル部を前記第１ノズル部に着脱自在に取付可能とする連結部を備えること
   を特徴とする請求項１または２に記載のノズル装置。
4. 前記連結部は、
   前記鍔部に基端が連接され、前記第１ノズル部の外周に当接させて取付可能な筒状体であり、
   当該筒状体の中途に、前記吸気口と連通する外気連通口が形成されていること
   を特徴とする請求項３に記載のノズル装置。
5. 前記連結部を構成する筒状体の直径と前記鍔部の直径との比を１：２としたこと
   を特徴とする請求項４に記載のノズル装置。
6. 前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とが一体的に設けられていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のノズル装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズル装置と、
   当該ノズル装置を、前記第２の噴出口を上向きにしてセットする基台と、
   当該基台ごと前記ノズル装置を水平移動自在に駆動する移動装置と
   を備えることを特徴とするスプレー装置。

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