JP2019011811A - シリンダーバルブ - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1に基づいて、本発明の一実施形態に係るシリンダーバルブの適用例について説明する。図1は、本実施形態に係るシリンダーバルブを液体噴射装置に適用した場合の構成例を示す概略斜視図である。
次に、図2〜図7に基づいて、シリンダーバルブ110の構成を詳細に説明する。図2は、図1のA−A切断線における断面図である。図3は、シリンダーバルブ110の開口状態及び閉口状態を示す断面図である。図4は、当て板117の平面図である。図5は、図3の部分拡大図であって、シリンダーバルブ110の当て板117付近の内部形状を示す。図6は、鋼板の板幅方向に応じた液体の供給量制御によるポンプ駆動電力の削減量の一例を示すグラフである。図7は、シリンダーの内径断面積Abと開口断面積Awとの比Aw/Abと圧力損失(以下、「圧損」ともいう。)ΔPとの一関係例を示すグラフである。なお、図3は、中心線(軸)Cに対し、上側は開口部が開口している状態を示しており、下側は開口部が閉口している状態を示している。
シリンダーバルブ110は、図2に示すように、アダプタ13を介してヘッダー11と接続されている。ノズル100は、シリンダーバルブ110と、ノズル部120とからなる。
シリンダーバルブ110は、シリンダー機構により液体の流れのオンオフを行う機構であり、図3に示すように、接続部111と、シリンダー113と、外郭部115と、当て板117とからなる。シリンダーバルブ110の一端にはシリンダーバルブ110へ液体が流入する液体流入口101が設けられ、他端にはシリンダーバルブ110から液体が流出する液体流出口103が設けられている。なお、本実施形態では、液体流入口101側を上流とし、液体流出口103側を下流として、シリンダーバルブ110での液体の流れ方向を規定する。
ノズル部120は、液体を噴射する対象物に対して液体5を噴射するノズルチップであり、例えばシリンダーバルブ110を備えるノズル100をスプレーノズルとして機能させるノズルチップが設けられる。ノズル部120は、シリンダーバルブ110の先端に位置する第2外郭部115Bに取り付けられる。例えば、ノズル部120の外周面に形成されたねじ山と第2外郭部115Bの内周面115dに形成されたねじ溝とを螺合させることで、第2外郭部115Bにノズル部120を固定させることができる。
本実施形態に係るシリンダーバルブ110は、第1のエア流路口115aまたは第2のエア流路口115bからエア流入空間に圧縮空気を流入させることでシリンダー113を軸方向に変位させることで、液体の流路を開閉する。このように、液体の噴射のオンオフを容易に切り替え可能なシリンダーバルブ110を液体噴射装置10に設けることで、液体噴射装置10が液体を噴射する対象物に対して供給する液体の供給量制御を容易に行うことが可能となる。
シリンダーバルブ110は、液体流路の開閉機構を設けるために、図3に示すように、当て板117の設置位置において、液体流路が中心から外周側へ迂回させた形状となる。また、当て板117の貫通孔117a〜117dを通過した後は、液体流路は再び外周側から中心側へ戻る。このように液体流路が屈曲すると、圧損が大きくなり、大量の液体を流すことが難しくなる。
まず、シリンダー113と当て板117との当接部である領域P1では、シリンダー113が開口位置にあるときの、軸方向における開口幅wをなるべく大きくして、開口断面積Awを大きくすることで、領域P1の圧損を低減させることができる。開口幅wは、開口状態におけるシリンダー113の先端部113a1と当て板117の当接領域117eとの距離である。これにより、液体の流れがスムーズとなり、圧損が低減される。
Ab=πb2/4 ・・・(2)
Aw=πdw ・・・(3)
次に、液体が当て板117の貫通孔117a〜117dを通過する領域P2では、貫通孔117a〜117dの開口面積をなるべく大きくすることで、領域P2の圧損を低減させることができる。このとき、軸方向から見たときの貫通孔117a〜117dの全開口面積が、シリンダー113の開口面積(以下、「シリンダー断面積」ともいう。)よりも大きいことが望ましい。なお、かかる関係はシリンダーバルブ110のサイズが変化しても満たすようにするのが望ましく、例えばシリンダー113の内径bが大きくなった場合には、シリンダー断面積よりも大きくなるように貫通孔117a〜117dの全開口面積も大きくするのがよい。
液体が当て板117の貫通孔117a〜117dを通過した後の屈曲部を通過する領域P3では、屈曲部を曲面115eに形成し、当該曲面115eの曲率をなるべく大きくすることで、領域P3の圧損を低減させることができる。具体的には、図5に示すように、屈曲部の曲面115eの径方向の長さxに対して軸方向の長さyが1倍より大きくされる。これにより、当て板117の貫通孔117a〜117dを通過した液体がスムーズに流れるようになり、圧損が低減される。
以上、本実施形態に係るシリンダーバルブ110と、これを備える液体噴射装置10について説明した。本実施形態に係るシリンダーバルブ110は、シリンダー113を用いて構成し、圧縮空気によってシリンダー113を軸方向に変位させることで、液体の流れのオンオフを容易に制御することができる。部品点数も少ないため、コンパクトであり、設置スペースに余裕がない場所への適用も可能である。
10 液体噴射装置
11 ヘッダー
13 アダプタ
15 ノズル
100 ノズル
101 液体流入口
103 液体流出口
110 シリンダーバルブ
111 接続部
113 シリンダー
113a 円筒部
113b フランジ部
115 外郭部
115a 第1のエア流路口
115b 第2のエア流路口
117 当て板
117a〜117d 貫通孔
117e 当接領域
120 ノズル部
Claims (5)
- 上流側に液体流入口が設けられ、下流側に液体流出口が設けられた中空の外郭部と、
前記外郭部の内部に設けられ、流体により軸方向に変位するシリンダーと、
前記外郭部の前記液体流出口と前記シリンダーとの間に設けられ、複数の貫通孔を有し、前記液体流出口側へ変位した前記シリンダーの前記液体流出口側の端部と当接可能な位置に配置された当て板と、
を備える、シリンダーバルブ。 - 前記シリンダーの内径断面積Abと、軸方向における前記当て板と前記シリンダーの前記液体流出口側の端部との間の開口断面積Awとの比Aw/Abが2.5以上となるように構成されている、請求項1に記載のシリンダーバルブ。
- 前記シリンダーバルブの中心に形成される液体の流路は、前記シリンダーバルブの軸方向において前記当て板の設置位置で外周側に屈曲しており、
前記当て板に対して前記液体流出口側の屈曲部は、軸方向に曲率の大きい曲面に形成されている、請求項1または2に記載のシリンダーバルブ。 - 前記当て板は円板状部材であり、前記貫通孔は楕円形状であって周方向に複数形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリンダーバルブ。
- 前記当て板に形成された各前記貫通孔による全開口面積は、液体の流路となる前記シリンダーの断面積より大きい、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリンダーバルブ。
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