JP2008217829A

JP2008217829A - バイパス付き流体圧力調整装置モジュール

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Publication number: JP2008217829A
Application number: JP2008141275A
Authority: JP
Inventors: Michael J Diana; ジェイ．ダイアナマイケル; David L Hamilton; エル．ハミルトンデイビッド
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP2003223226A; US6874534B2; CA2405213A1; DE60215438D1; EP1308816B1; US20040154675A1; US20030079786A1; DE60215438T2; EP1308816A1; JP4856118B2

Abstract

【課題】流体圧力調整装置内の圧力調整器を流体が迂回できるバイパスを持った流体圧力調整装置を提供する。
【解決手段】流体圧力調整装置が、第一ポートから第二ポートに延びる第一流路と、第三ポートから第四ポートへ延びる第二流路とを持つボデーを含んでいる。圧力調整器が、第二ポートから第三ポートへ流れる流体の圧力を制御するために第二ポートと第三ポートの間に連結される。流体圧力調整装置はバイパス弁を更に含んでおり、またボデーはバイパス弁のためのハウジングを含んでいる。第三流路が第一流路からハウジングへ延びて、第四流路が、ハウジングから第二流路へ延びる。バイパス弁が、第一流路から第三流路と第四流路を通って第二流路に至る流れを、バイパス弁に接続されたバイパス制御信号に応答して制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は流体圧力を調整するための装置に関するものである。それは、流体塗料吐出装置のための流体圧力調整装置との関連で説明されるが、他の用途でも同様に有用なものであると考えられる。

自動車用及び工業用塗料吐出装置のための流体圧力調整装置は公知である。例えば、特許文献１〜１６において明らかにされ、また説明された装置がある。これらの特許の開示は、本明細書では引用することにより記載に代える。この文献を記載することによって、全ての関連する先行技術の完全な調査が実施されたとか、上に記載した特許より良い引例は無いとか、上に記載した特許のいずれかが特許性に必須であるといったことを主張しようと意図したわけではない。またそのような主張が意味されるものでもない。

一般的に、そのような流体圧力調整装置への流体供給管路と流体圧力調整装置からの流体供給管路とを洗浄することが必要であるか所望されるときはいつでも、制御流体圧力、例えば調整装置の制御ポートに供給される圧縮空気圧力、がかなり高められて、流体供給管路を洗浄するために使われる洗浄流体、一般的には溶剤、の圧力を高める。このことは、工業用もしくは自動車用塗料吐出の場面で生じ、例えば、流体圧力調整装置を通して吐出される塗料の色またはタイプを変更するときに所望されることである。配管を流れる溶剤の圧力を高めることは、速度を増加させ、その速度により、溶剤の供給源と、圧力が調整されている流体を吐出する装置との間の回路が、浄化されて汚れが落とされ、そして圧力が調整されるべき別の流体の吐出のために準備される。前記別の流体は、例えば他の色又はタイプの塗料である。次にこのことは、装置が前色の交換色で塗装することを停止する時から後色の交換色で塗装することを開始する時までの色替え時間を短縮する。

米国再発行特許発明第３２１５１号明細書米国特許第２５８３６６４号明細書米国特許第２８０６４８１号明細書米国特許第３０４５６９１号明細書米国特許第３０５３４６１号明細書米国特許第３１５０６７５号明細書米国特許第３３２６２２８号明細書米国特許第３４３３２６２号明細書米国特許第３８２８８０７号明細書米国特許第４１４８９３２号明細書米国特許第４３１１７２４号明細書米国特許第４３４８４２５号明細書米国特許第４３６２１２４号明細書米国特許第４５９２３０５号明細書米国特許第４６６０５９７号明細書米国特許第４８２８２１８号明細書

数回の色替えの後、調整装置の構成部品は劣化し、調整装置は整備されることが必要となる。溶剤洗浄中に流体供給管路と調整装置とを通して必要な溶剤の流れが得られるような高い制御圧力に調整装置をさらすことが必要でなければ、整備の時間間隔を延ばすことが可能である。

本発明の一つの態様によると、流体圧力調整装置は、第一及び第二及び第三側壁（２８，３０，３２）を有すると共にハウジングを含む一つの流体調整装置ボデー（２６）と、第一側壁（２８）上の入口ポート（４４）から第三側壁（３２）上の出口ポート（４６）へ延びる流体流入路（４２）にして、流体を流体供給源から該流体圧力調整装置内へ導くようにされた流体流入路（４２）と、第三側壁（３２）上の入口ポート（５０）から第二側壁（３０）上の出口ポート（５２）へ延びる流体流出路（４８）にして、流体を該流体圧力調整装置から第二側壁（３０）上の出口ポート（５２）へ導くようにされた流体流出路（４８）と、流体調整装置ボデー（２６）のハウジング内に設けられた一つのバイパス弁組立体（５６）と、流体流入路（４２）からハウジングへ延びる第一バイパス流路と、ハウジングから流体流出路（４８）へ延びる第二バイパス流路と、流体供給源から供給された流体の圧力を制御する一つの圧力調整器（２４）とを含んでいる。バイパス弁組立体（５６）は、流体流入路（４２）から第一及び第二バイパス流路を通って流体流出路（４８）へ流れる流体をバイパス弁組立体（５６）に連結されたバイパス制御信号に応答して制御する。圧力調整器（２４）は、流体調整装置ボデー（２６）から分離可能であると共に、圧力を調整すべき流体を受け入れる流体流入路（４２）の出口ポート（４６）に接続可能な流体入口ポート（７８）と、該圧力調整器（２４）の作動によって圧力が調整された流体を供給する流体流出路（４８）の入口ポート（５０）に接続可能な流体出口ポート（８３）とを含み、第一及び第二バイパス流路によって流体が圧力調整器（２４）を迂回させられ、流体流出路（４８）へ迂回させられた流体の圧力が圧力調整器（２４）による調整を受けない。

本発明のこの態様によれば、一つの圧力調整器（２４）が一つの調整器ボデー（７０）を具備しており、調整器ボデー（７０）はダイヤフラム（９４）を有する内部チャンバを区画形成しており、ダイヤフラム（９４）は、内部チャンバを調整流体部分（９６）と被調整流体部分（９８）とに分離しており、調整器ボデー（７０）は、流体流入路（４２）の出口ポート（４６）から流体流出路（４８）の入口ポート（５０）へ流れる流体の圧力を制御するための調整流体圧力信号を受信するために調整流体部分（９６）に連通する制御ポート（９２）を有すると共に、流体入口ポート（７８）及び流体出口ポート（８２）を有し、調整器ボデー（７０）の流体入口ポート（７８）は流体流入路（４２）の出口ポート（４６）及び被調整流体部分（９８）に連通しており、調整器ボデー（７０）の流体出口ポート（８２）は流体流出路（４８）の入口ポート（５０）及び被調整流体部分（９８）に連通している。

実例的に本発明のこの態様によれば、流体調整装置ボデー（２６）は概ね垂直な四角柱形状である。

加えて実例的に本発明のこの態様によれば、流体流入路（４２）は概ね直角な屈曲部を含んでいる。

実例的に本発明のこの態様によれば、流体流出路（４８）は概ね直角な屈曲部を含んでいる。

実例的に更に本発明のこの態様によれば、流体圧力調整装置は、該流体圧力調整装置へ流体の流れを与える第一構成要素（３９）と、該流体圧力調整装置から流体の流れを受ける第二構成要素（４１）と、保持手段とを更に含んでいる。第一構成要素（３９）は、流体流入路（４２）の入口ポート（４４）に対して嵌合可能な相補的構造を有する出力ポートを有し、第二構成要素は、流体流出路（４８）の出口ポート（５２）に対して嵌合可能な相補的構造を有する入力ポートを有し、保持手段は、第一構成要素（３９）及び流体圧力調整装置を出力ポートと流体流入路（４２）の入口ポート（４４）とが流体密閉係合で結合される姿勢で保持し、且つ第二構成要素（４１）及び流体圧力調整装置を入力ポートと流体流出路（４８）の出口ポート（５２）とが流体密閉係合で結合される姿勢で保持する。

実例的に本発明のこの態様によれば、バイパス弁組立体（５６）は、可動弁部材（１４４）と弁座（１４６）とを含んでおり、可動弁部材（１４４）及び弁座（１４６）は、バイパス弁組立体（５６）を閉弁する第一相対位置と、バイパス弁組立体（５６）を開弁する第二相対位置とを有し、該流体圧力調整装置は可動弁部材（１４４）に接続された標識（１５３）を更に含み、標識（１５３）は可視的であって、可動弁部材（１４４）が第一及び第二相対位置の一つにあるときバイパス弁組立体（５６）の状態を示す。

本発明は、以下の詳細な説明と、本発明を図示する添付図面とを参照することにより最も良く理解されるであろう。

流体圧力調整装置２０は流体調整装置ボデー組立体２２（図２、３及び５）と圧力調整器２４（図１〜３）とを含んでいる。流体調整装置ボデー組立体２２は、概ね四角柱形状のボデー２６（図２、３、５、及び６）を含んでいて、このボデーは、対向する側壁２８、３０と、対向する上壁３２、底壁３４と、対向する端壁３６、３８とを含んでいて、それらの各々は概ね四角形である。対向する側壁２８、３０の各々は、長手方向に延びて間隔のあけられた二本の平行溝４０（図２）を含んでおり、この平行溝４０は、ミシガン州４８３９３、ウィクスオム、４８１５２ウエストロードのＩＴＷ自動車塗装部門（ITW Automotive Finishing Group, 48152 West Road, Wixom, Michigan 48393）から市販されているＩＴＷランスバーグモデルＭＣＶ７８０１１（ITW Ransburg model MCV 78011）シリーズ色換え機のような色換え機に装置２０を取り付けるときに役立つ。この関連で、ＩＴＷランスバーグ静電気システムＭＣＶシリーズモジュール式色換え機モデル：７８０１１−ＸＸ（ITW Ransburg Electrostatic Systems MCV Series Modular Color Changer Model(s):78011-XX）のサービスマニュアルは、本明細書では引用することにより記載に代える。ＩＴＷランスバーグ静電気システムＭＣＶシリーズモジュール式色換え機モデル：７８０１１−ＸＸのサービスマニュアルに記載されたタイプの色換え機においては、流体圧力調整装置２０は通常、例えば、二色、若しくは四色、若しくは八色ブロック装置３９と流量計ブロック装置４１との間に配置されるであろう。なお前記二つのブロックは図１に略図で描かれている。各々の溝４０は、その全長を横切る形状においてやや転倒したＴ字形である。

流体調整装置ボデー２６は、ほぼ直角な流体流入路４２（図２と６）を含んでおり、この流体流入路４２は、側壁２８の溝４０の間にある入口ポート４４と、上壁３２のほぼ中央にある出口ポート４６とを持っている。流体調整装置ボデー２６は、ほぼ直角な被調整流体流出路４８をも持っており、この流体流出路４８は、上壁３２の中央からオフセットした入口ポート５０と、側壁３０の溝４０の間にある出口ポート５２とを持っている。流体調整装置ボデー２６は、バイパス弁組立体５６を収容するために流路５４（図３、５、及び６）をも含んでいる。

バイパス流路５４は、端壁３６に開口５７を含んでおり、また開口５７から内側に延びて、流路４２の中の凡そ直角部５８の位置で流体流入路４２と交わっている。流体調整装置ボデー２６は、斜めに延びているバイパス流路６０をも含んでいて、このバイパス流路６０は、バイパス流路５４に交わっており、また流路４８の中の凡そ直角部６２の位置で被調整流体流出路４８に交わっている。最後に、流体調整装置ボデー２６は、圧力調整器２４を避けて流体をバイパスパスするために、流体制御信号、実例的には圧縮空気バイパス信号をバイパス弁組立体５６の中へ導入するための流路６４を含んでおり、またバイパス弁組立体５６の中の一つ又は複数のシールに漏れが生じていることを示して、バイパス弁組立体に整備の必要性があることを示すために、被調整流体を排出させるベント流路６６を含んでいる。流路６４、６６は、上壁３２から延びており、また流路５４に交わる。

圧力調整器２４は、ほぼ垂直な直円柱状ボデー７０（図１〜４）を含んでおり、このボデー７０は、その端壁７４に隣接して半径方向に延びているフランジ７２を持っている。ボデー７０は、端壁７４のほぼ中央に位置するポート７８を含む流路７６を含んでおり、前記ポート７８は、流体の流入のためのものであり、またこの流体は、本例では液体の塗料で、その圧力が調整されるべきものである。ボデー７０は、端壁７４の中央からオフセットしたポート８２を含む流路８０も含んでおり、このポート８２は流体の流出のためのもので、この流体の圧力は調整器２４の働きにより調整される。流路８０のもう一方の端の出力ポート８３は、流体を調整された圧力で、例えば一つ又は複数の塗料噴霧吐出装置に供給する。

ボデー７０のもう一方の端８４は、端８４の近傍のフランジ９０の内壁に設けられたねじ８８と係合するねじ付きの蓋８６により、塞がれる。蓋８６は、制御流体圧力信号のための中央ポート９２を含んでおり、前記制御流体圧力信号は、この例では、ポート５２で所望の出力塗料圧力を与えるのに十分な圧力にある圧縮空気信号である。それらが組立てられたとき、ボデー７０と蓋８６は空隙を形成し、この空隙は、ダイヤフラム９４（図２、３）により、調整流体、ここでは圧縮空気、のチャンバ９６と、被調整流体、ここでは液体塗料、のチャンバ９８とに分けられる。

ポート９２に与えられた信号は、サポートスペーサ９９の中の穴をとおしてチャンバ９６に結び付けられる。ダイヤフラム９４は、調整流体と被調整流体とに対して比較的不活性な弾性材料から作られる。ダイヤフラム９４は、調整流体側のサポート１００と被調整流体側のサポート１０２とを含み、これらのサポートは、サポート１００、１０２の両方とダイヤフラム９４との中の穴を通して延びるねじ１０４により、相互に結合される。ボデー７０と蓋８６の間にダイヤフラム９４とスペーサ９９との縁が置かれてボデー７０と蓋８６とが組立てられたとき、ダイヤフラム９４とスペーサ９９は、ボデー７０と蓋８６との間に固定される。ねじ１０４の先端１０６は突き出て、弁１１０のバルブクロージャ１０８と関係して作動する。弁１１０のバルブクロージャ１０８は、被調整圧力流体のチャンバ９８からポート４６への逆流を防ぐために、通常は、弁座１１４に接するようにばね１１２により付勢されている。調整器２４の出力は、ポート９２において調整流体圧力により決められた圧力の程度の被調整圧力流体であり、そして通常、ポート９２の空気圧信号の圧力は、６．８９５×１０³Ｎ／ｍ²（１ｐｓｉ）以内かその程度である。

流体調整装置ボデー組立体２２と圧力調整器２４は流体調整装置上板１２０（図１〜３）により互いに結合され、この流体調整装置上板１２０は、ボデー７０を収容する程度に大きいが、フランジ７２を通すほどには大きくない中央穴１２２を持っていて、その結果、板１２０が圧力調整器２４の上に置かれそして流体調整装置ボデー組立体２２に、例えば押えねじ１２４により取り付けられたとき、フランジ７２は板１２０と上壁３２との間に捕捉される。この組立工程の前にポート４６と７８の、及び８２と５０の位置合わせを助けるために、適切な流体カップラー１２６（図２、３）が、ポート４６と５０とに位置を定められる。適切なＯリングシールを、カップラー１２６、及びポート４４、４６、５０、５２、７８、８２、８３、９２、及び弁座１１４、１４６の中に、必要なときに与えることができる。板１２０は流路１２８（図１）を含んでいて、この流路１２８は、バイパス弁組立体５６制御信号をこの信号の源からバイパス弁５６へ通すことができるように流路６４と連通している。板１２０は流路１２９をも含んでいて、この流路１２９は、弁組立体５６にあるシール１３１の近くで洩れる塗料の検出を可能とするために流路６６と連通している。

バイパス弁組立体５６に注目すると、それは、シリンダ１３２を形成している弁体１３０（図３及び５）を含んでいる。弁ピストン１３４はシリンダ１３２の中に閉鎖部材１３６により捕捉されており、閉鎖部材１３６は弁体１３０に例えば押えねじ１３８によって結合されている。閉鎖部材１３６とピストン１３４との間に捕捉されたばねは、ピストン１３４を閉鎖部材１３６から離すように押す。ピストン１３４は、弁閉鎖部材、若しくはニードル、１４４の端部１４２を受け入れるためのソケット１４０を含んでいる。ニードル１４４のもう一方の端の面１５０に対して相補的な座面１４８を含んでいる弁座１４６は、流路４２と流路５４の交差部の近傍の流路５４の端部に置かれており、その結果、弁座１４６に接しているか離れているニードル１４４の位置が、ポート４４と５２との間のバイパス流路５４と６０とを通して流体を流すか流さないか、もしくは代わりに、ポート４４からポート５２へ達するために調整器２４を必ず通して流すかを決める。

シリンダ１３２は、ピストン１３４の上のシリンダ１３２の中に設けられたポート１５２を経由して流路６４に連結されている。弁５６の位置、つまり、それがポート４４に導入された流体をポート５２へバイパスパスしているか、若しくはポート４４に導入されたその流体の全てが調整器２４を通ってポート５２へ達するように流れているかは、ピストン１３４に備えられた標識１５３によって視覚的に示される。もし標識１５３が、閉鎖部材１３６の端で穴１５４から飛び出しているのであれば、弁５６は流体をバイパスしている。もしそうでなければ、その時バイパス弁５６は閉じられていて、そしてポート５２から流出する流体の全ては調整器２４により調整されている。

この構造の利点は、別個の調整装置ボデー２６と調整器２４のために、それが、調整器モジュール（圧力調整器）２４を、調整装置ボデー２６から取り外すことと、別の調整器２４と替えることと、整備のために離れた場所に持っていくこととを可能にすることである。このことは、調整器２４が整備を必要とするとき、調整器２４を塗装エリアで分解することを必要としないということを意味する。

図１は、本発明による流体圧力調整装置の平面図であり、前記装置は、共に使用されることがある他の構成要素の間に置かれており、前記他の構成要素は部分的に描かれている。図２は、図１に描かれた流体圧力調整装置の、図１の切断線２−２に概ね従って切断した断面図である。図３は、図１と２に描かれた流体圧力調整装置の、図１の切断線３、５−３、５に概ね従って切断した断面図である。図４は、図１〜３に描かれた流体圧力調整装置の一部の詳細の分解断面図である。図５は、図３に描かれた流体圧力調整装置の一部の詳細の拡大断面図である。図６は、図１〜３に描かれた流体圧力調整装置の一部の詳細の透視図である。

符号の説明

２０流体圧力調整装置
２４圧力調整器
２６流体圧力調整装置ボデー
４２流体流入路
４８流体流出路
５４バイパス流路
５６バイパス弁組立体
６０バイパス流路
６６ベント流路

Claims

流体圧力調整装置であって：
第一及び第二及び第三側壁（２８，３０，３２）を有すると共にハウジングを含む一つの流体調整装置ボデー（２６）と；
前記第一側壁（２８）上の入口ポート（４４）から前記第三側壁（３２）上の出口ポート（４６）へ延びる流体流入路（４２）にして、流体を流体供給源から該流体圧力調整装置内へ導くようにされた流体流入路（４２）と；
前記第三側壁（３２）上の入口ポート（５０）から前記第二側壁（３０）上の出口ポート（５２）へ延びる流体流出路（４８）にして、流体を該流体圧力調整装置から前記第二側壁（３０）上の前記出口ポート（５２）へ導くようにされた流体流出路（４８）と；
前記流体調整装置ボデー（２６）の前記ハウジング内に設けられた一つのバイパス弁組立体（５６）と；
前記流体流入路（４２）から前記ハウジングへ延びる第一バイパス流路と；
前記ハウジングから前記流体流出路（４８）へ延びる第二バイパス流路と；
前記流体供給源から供給された流体の圧力を制御する一つの圧力調整器（２４）と；を含み、
前記バイパス弁組立体（５６）が、前記流体流入路（４２）から前記第一及び第二バイパス流路を通って前記流体流出路（４８）へ流れる流体を前記バイパス弁組立体（５６）に連結されたバイパス制御信号に応答して制御する流体圧力調整装置において、
前記圧力調整器（２４）は、前記流体調整装置ボデー（２６）から分離可能であると共に、圧力を調整すべき流体を受け入れる前記流体流入路（４２）の前記出口ポート（４６）に接続可能な流体入口ポート（７８）と、該圧力調整器（２４）の作動によって圧力が調整された流体を供給する前記流体流出路（４８）の前記入口ポート（５０）に接続可能な流体出口ポート（８３）とを含み、前記第一及び第二バイパス流路によって流体が前記圧力調整器（２４）を迂回させられ、前記流体流出路（４８）へ迂回させられた流体の圧力が前記圧力調整器（２４）による調整を受けないことを特徴とする、流体圧力調整装置。
一つの前記圧力調整器（２４）が一つの調整器ボデー（７０）を具備する請求項１に記載の流体圧力調整装置であって、
前記調整器ボデー（７０）はダイヤフラム（９４）を有する内部チャンバを区画形成しており、前記ダイヤフラム（９４）は、前記内部チャンバを調整流体部分（９６）と被調整流体部分（９８）とに分離しており、前記調整器ボデー（７０）は、前記流体流入路（４２）の前記出口ポート（４６）から前記流体流出路（４８）の前記入口ポート（５０）へ流れる流体の圧力を制御するための調整流体圧力信号を受信するために前記調整流体部分（９６）に連通する制御ポート（９２）を有すると共に、流体入口ポート（７８）及び流体出口ポート（８２）を有し、前記調整器ボデー（７０）の前記流体入口ポート（７８）は前記流体流入路（４２）の前記出口ポート（４６）及び前記被調整流体部分（９８）に連通しており、前記調整器ボデー（７０）の前記流体出口ポート（８２）は前記流体流出路（４８）の前記入口ポート（５０）及び前記被調整流体部分（９８）に連通している、流体圧力調整装置。
前記流体調整装置ボデー（２６）が概ね垂直な四角柱形状である請求項１又は２に記載の流体圧力調整装置。
前記流体流入路（４２）が概ね直角な屈曲部を含んでいる請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体圧力調整装置。
前記流体流出路（４８）が概ね直角な屈曲部を含んでいるところの請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体圧力調整装置。
該流体圧力調整装置へ流体の流れを与える第一構成要素（３９）と、該流体圧力調整装置から流体の流れを受ける第二構成要素（４１）と、保持手段とを更に含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体圧力調整装置であって、前記第一構成要素（３９）が、前記流体流入路（４２）の前記入口ポート（４４）に対して嵌合可能な相補的構造を有する出力ポートを有し、前記第二構成要素が、前記流体流出路（４８）の前記出口ポート（５２）に対して嵌合可能な相補的構造を有する入力ポートを有し、前記保持手段が、第一構成要素（３９）及び流体圧力調整装置を前記出力ポートと前記流体流入路（４２）の前記入口ポート（４４）とが流体密閉係合で結合される姿勢で保持し、且つ前記第二構成要素（４１）及び流体圧力調整装置を前記入力ポートと前記流体流出路（４８）の前記出口ポート（５２）とが流体密閉係合で結合される姿勢で保持する、流体圧力調整装置。
前記バイパス弁組立体（５６）が、可動弁部材（１４４）と弁座（１４６）とを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体圧力調整装置であって、
前記可動弁部材（１４４）及び前記弁座（１４６）は、前記バイパス弁組立体（５６）を閉弁する第一相対位置と、前記バイパス弁組立体（５６）を開弁する第二相対位置とを有し、該流体圧力調整装置は前記可動弁部材（１４４）に接続された標識（１５３）を更に含み、前記標識（１５３）は可視的であって、前記可動弁部材（１４４）が前記第一及び第二相対位置の一つにあるとき前記バイパス弁組立体（５６）の状態を示す、流体圧力調整装置。