JP4891896B2 - 液体吐出バルブ、改良ストローク長較正方法、及び流体取付具 - Google Patents

液体吐出バルブ、改良ストローク長較正方法、及び流体取付具 Download PDF

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Description

本発明は、概略的には、流体吐出装置、及びプロセス空気の助けを用いて又は用いずに液体を吐出する方法に関し、より詳しくは、液体出口を通る液体の流れを調節し、及びバルブ内部の空気通路及び液体通路に結合するための方法に関する。

本発明に関連したタイプの液体吐出バルブにおいては、一般に、プロセス空気を用いて又は用いずにたとえば液体のような流体の選択的な流れを、バルブ本体に通し、そしてノズルオリフィス又は液体出口の外へ提供する。プロセス空気は、ノズルオリフィスから放出される液体にいろいろな特性を与えるもので、例えば、渦を巻かせたり、その他液体フィラメントを移動させたり、または排出の際に液体を霧化させたりする。ノズルオリフィスを通しての流れは、代表的には、ストローク長さに沿って、バルブ部材を往復させることによって制御される。通常、バルブ部材は、ノズルオリフィスを備えたバルブシート部材に対して着座する。バルブ部材をバルブシートから遠ざけるように動かすと、バルブとバルブシートとの間の隙間の大きさに比例した液体がオリフィスを通って流出する。バルブ部材をバルブシートに対して当接させると、ノズルオリフィスを通る液体の流れは阻止される。

ノズルオリフィスを通しての液体の流れを精密に制御するために、様々なやり方が過去に提案され、今日、それらは実施されている。例えば、ノズルを別のものに交換させて、ノズルオリフィス自体のサイズを変化させてもよい。しかしながら、ノズルの交換には時間を要し、部品の在庫を増やす必要がある。他の方法は、バルブ部材のストローク長さを変化させるように、バルブ部材が開いた位置にある際のバルブ部材とバルブシートとの間の隙間を変化させる。従来、そうしたストローク長さの調節機構は、例えば、使用及びデザインが複雑さ、または適切な調節の再現性に関する様々な不都合があった。

液体吐出バルブに代表的に使用されてきた流体取付具では、取付具をバルブ本体に結合するために、しばしばネジ部を用いていた。残念ながら、流体取付具を所定位置にねじ込むと、シールの圧縮はバルブ毎に首尾一貫せず、このために漏れを生じることがある。また、ねじ込み式の取付具においては、液体が澱むキャビティが生じ易く、特に無菌状態を必要とする用途において問題となる。最後に、ねじ込み式の取付具は、例えば様々なタイプのプッシュ・オン式の可撓性配管に結合するように容易に改変出来ず、また、防腐を求める用途を含む、ある種の用途において必要とされる容易な清浄化も出来ない。

少なくとも上述した理由から、ストローク長さを容易に較正及び設定でき、また従来技術に関連した不都合を解消できるような改良された流体結合を提供できるような液体吐出バルブを提供することが求められる。

本発明は、一般に、バルブ本体と、バルブシートと、バルブ部材と、そのバルブ部材に結合された較正装置とを具備する液体吐出バルブを提供するものである。バルブ本体は、液体入口と、液体出口と、液体入口と、該液体出口に連通する内部液体チャンバとを備えている。バルブシートは、バルブ本体に配置され、選択的に係合するようにバルブ部材を受容する。バルブ部材は、バルブシートに係合した閉じた位置と、バルブシートから係合しない開いた位置との間において、往復運動するように取付けられる。較正装置は、バルブ部材のストローク長の漸増的な増加を示すように、第1のゼロ基準指標と追加的な指標とを備えてなる回転可能な基準リングを具備している。較正装置はさらに、第2のゼロ基準指標を有する回転可能なストローク制御停止部材を具備している。停止部材を回転させると、ゼロと最大ストローク長さとの間において、バルブ部材のストローク長さを変化させることができる。ストローク制御停止部材をストローク長がゼロとなるように調節し終えた後に、第1および第2のゼロ基準指標を整列させるようにしてもよい。その後、回転可能なストローク制御停止部材を基準リングに対して回転させて、ゼロと最大ストローク長さとの間において、所望のストローク長に設定する。

概略については上述したように、液体吐出バルブのストローク長を較正する方法は、閉じた位置にあるバルブ部材に係合させるようにストローク制御停止部材を回転させて、バルブ部材が開いた位置へ動くことを防止する工程を備える。次に、基準リングを回転させて、ストローク制御停止部材上のゼロストローク長の基準指標を用いて、ゼロストローク長の基準指標を並べる。次に、ストローク制御停止部材をバルブ部材に対する係合から外すように回転させて、ストローク制御停止部材上のストローク長基準指標を、ストローク基準リング上の複数のストローク基準指標のうちの所望のひとつに並べて、バルブ部材のストローク長さを指示し設定する。

本発明の別の目的では、液体吐出バルブは、バルブ本体と、バルブシートと、概略については上述した往復するバルブ部材とを具備する。第1の流体取付具は第1のシール部分と第1の結合部分とを有し、バルブ本体の液体入口に流体的に連通するように配置される。第1のシールは、バルブ本体と第1の流体取付具との間に配置される。クランプ板は、バルブ本体に取外し可能に固定され、第1の流体取付具における第1のシール部分を、液体導管に結合させるための第1の結合部分で、第1のシールに対してクランプする。望ましくは、吐出バルブは、同様な第2の流体取付具を具備し、バルブ本体におけるプロセス空気入口に連通させる。第2の流体取付具は、クランプ板を用いて、第2のシールに対してクランプされる。

本発明における様々な目的、利点、及び追加的な特徴については、添付図面と関連付けられた、以下の詳細な説明を読むことで、当業者に明らかになるであろう。

図1を参照すると、本発明の例示的なひとつの実施形態による液体吐出バルブ10はバルブ本体12を具備し、バルブ本体12は、上端にキャップ14を、下端にノズル16を、中央本体部分18を備えている。ノズル16はネジ付きナット20によって、中央本体部分18に保持される。流体取付具22,24は、それぞれ液体とプロセス空気とを、バルブ本体12に供給する。好ましい実施形態においては、取付具22,24はシリコンチューブのようなプッシュオンタイプの柔軟な間を受容する引っかかり部22a,24aを含んでいる。別の流体取付具23は、後述の如く、作動空気を供給するために用いられる。流体取付具22,24は、クランプ板26によって、後述するやり方にて、バルブ本体18に保持される。キャップ14は、例えばキャップネジ30,32によって中央本体部分18に保持される(図4)。

次に、図2及び図3を参照すると、これらの図面はそれぞれ、吐出バルブ10が開いた位置と閉じた位置とを示している。往復運動するバルブ部材40は、選択的に、バルブ10を通る液体を、流し、またはその流れを止める。バルブ部材40は、その一端にはニードル部分42を備え、他端にはピストン44を備えている。ニードル部分42は好ましくは、バルブシート46の内に位置しており、より一般的には、中央本体部分18内の液体供給通路52と、バルブシート46内の液体出口ないしオリフィス54との間に実質的に延在してなる、液体チャンバ50の部分内に配置されている。Oリング47は、中央本体部分18とバルブシート46との間をシールする。ダイアフラム型のシール部材56は、中央本体部分18とバルブ部材40とに対して固定され、バルブ10の上方にある作動部分に液体が漏出することを防止すると共に、バルブ10の作動部分から液体チャンバ50に不純物が入ることを防止する。バルブ部材40におけるネジ部分58は、ピストン44のネジ部分60に結合されて、それらの間にダイアフラム56を保持する。また、Oリング62は、ピストン44の下方部分のまわりに、動的なシールを提供する。通気口64は、図3に示す閉じた位置から図2に示す開いた位置に向かってダイアフラム56が上方向へ動くときには空気を逃がし、またダイアフラムが下方向へ動くときには空気を導入する。

バルブ部材40を図2に示す開いた位置へと動かすためには、空気供給通路70及びピストンチャンバ72に作動空気を導入し、それにより、ピストン44の上側を回転可能なストローク制御停止部材76に対して、より詳しくは同停止部材の下端76aに対して接触するまで、圧縮コイルバネ74の力に抗してピストン44を上方へと動かせしめる。停止部材76における雄ネジ部分76bは、キャップ14に設けられた雌ネジ部分14bに係合している。これにより、停止部材76は回転することができ、キャップ14及びピストン44に対して、上下に並進ないし移動する。これにより、下端76aの位置が調節され、同様に、ピストン44とバルブ部材40のストローク長の上端を調節できる。ピストン44における上方に突出した部分78は、停止部材76における中央の中空部分76cに受容される。停止部材76と突出部分78との間の相互作用によって、軸線77まわりの回転及び軸線77に沿っての並進運動ができる。回転可能な基準リング80は、保持リング82によってキャップ14に取り付けられており、基準リング80は、停止部材76の上端のまわりに回転できる。停止部材76と基準リング80との両方に係合させるようにOリング84がキャップ14の内部に配置されている。Oリング84は、シール機能を提供すると共に、ストローク長が設定されたとき、これらの部品を互いに所望の位置に保持する補助となるように停止部材76と基準リング80とに摩擦を与えるものである。中央本体部分18には、通気口86が設けられ、ピストンチャンバ72におけるピストン44の上方に連通しており、これによりピストン44が図2に示す開いた位置へと上方に動くときには空気を逃がし、また、ピストン44が図3に示す閉じた位置へと下方に動くときには空気を導入する。

さらに、図2及び図3に示すように、流体取付具22,24は、シール部分22b,24bを具備する。流体取付具22,24中の液体及びプロセス空気の供給通路94,96がそれぞれ中央本体部分18における液体供給通路52及びプロセス空気供給通路98にと並び、クランプ板26が固定具100,102を用いて所定位置に固定されたときに、シール部分22b,24bはそれぞれOリングシール又はガスケット90,92に係合する。プロセス空気通路98は、それぞれ追加的な空気通路104,106に連通しており、この実施形態においては、これらの空気通路は、加圧されたプロセス空気を液体出口54の近くに放出するように設計され、それにより放出された液体を霧化させる。理解されるであろうが、多くの異なるタイプの吐出バルブを本発明の特徴に組み込むことができ、それらには、放出される液体に所望の特性を与えるように設計したプロセス空気を使用すること又は使用しないことも含む。

バルブ部材40が軸線77に沿って往復運動するストローク長さを較正及び設定するために、初期において、図3に示す閉じた位置へとバルブ部材40を動かす。そして、下端76aがピストン44の上面44bに接触するまで、回転可能なストローク制御停止部材76を時計まわりであって、その下端(図3で見たときの)が下方へと動くように回転する。これは、停止部材76に設けられた相補的な凹部76dに挿入される適当な工具(図示せず)を用いて行う。不用意にいじられないように、工具は、特殊ないし独特なものとする。この位置においては、停止部材76はバルブ部材40が上方へ動くことを完全に阻止するので、ストローク長は「ゼロ」に設定されたことになる。次に、図4を参照すると、ゼロ指標112がストローク基準指標110に並ぶまで基準リング80を回転させ、これにより、基準リング80は回転可能な停止部材76におけるストローク長がゼロであることを表示すことになる。次に、所望のストローク長に設定するために、基準リング80の目盛りをストローク長さの指標として用いながら、所望のストローク長さになるまで、回転可能な停止部材76を反時計まわりに回転する。この例においては、それぞれの目盛りは、0.001インチのストローク長さを示している。従って、指標110を回転させて、「10」とラベルされた目盛りに並べたならば、これは、ストローク長さが0.01インチであることを示すことになる。もちろん、例えば停止部材76及びキャップ14のネジのピッチを変更するなどすれば、他のストローク長さの増分を用いることもできる。

本発明による様々な実施形態を例示して、充分に詳細であると考えられる程度に開示したけれども、特許請求の範囲をそうした詳細に限定することをなんら意図したものではない。追加的な利点や変形例は当業者にとって明らかである。本発明の様々な特徴は、ユーザのニーズや好みに応じて、単独で、または、様々に組み合わせて、用いることができる。本発明についての説明は、本発明を実施する好ましい方法と併せて、現在知られているものについて述べた。しかしながら、発明自体は、特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。

本発明の好ましい実施形態による液体吐出バルブを示した側立面図である。 図1に示した吐出バルブについて、バルブ部材が開いた位置にある状態を示した横断面図である。 図2と同様な横断面図であって、バルブ部材が閉じた位置を示している。 吐出バルブの上面図である。

Claims (12)

  1. 体入口と、液体出口と、該液体入口および該液体出口に連通してなる内部液体チャンバとを有するバルブ本体と、
    前記バルブ本体に配置されたバルブシートと、
    前記液体チャンバの内部において、液体が該液体出口から出るのを防止するために前記バルブシートと係合する閉じた位置と、液体が該液体出口を通って流れるように前記バルブシートと係合しない開いた位置との間を往復運動するように取付けられるバルブ部材と、
    前記バルブ部材に結合された較正装置であって、該較正装置は、前記バルブ部材のストローク長の漸増的な増加を示すように、第1のゼロ基準指標と追加的な指標とを有する回転可能な基準リングと、第2のゼロ基準指標を有し、ゼロと最大ストローク長との間で該バルブ部材のストローク長を変化するように回転可能なストローク制御停止部材と、前記ストロークがゼロになるように前記ストローク制御停止部材を調節し終えた状態がゼロ基準を表示するように前記第1及び/または第2のゼロ基準指標を設定可能であって、前記第1及び第2のゼロ基準指標を並べ後に前記ストローク制御停止部材を前記基準リングに対して回転させてゼロと最大ストロークとの間における所望のストローク長に設定することが可能な該較正装置とを備えることを特徴とする液体吐出バルブ。
  2. 請求項1に記載の吐出バルブであって、
    前記バルブ部材と一緒に往復運動するために結合されたピストンであって、前記ピストンは、第1の側と第2の側とを有し、前記バルブ部材が開いた位置にあるときに前記第1の側は前記ストローク制御停止部材に対して停止し、前記第2の側に配置された空気チャンバは、前記ピストン及び前記バルブ部材を開いた位置へと動かすような加圧作動空気を受容するピストンをさらに備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  3. 請求項2に記載の吐出バルブであって、
    前記ピストンにおける前記第1の側において作用する圧縮バネであって、前記チャンバから加圧作動空気が排出されている際に、前記ピストン及び前記バルブ部材を閉じた位置へ移動可能な圧縮バネをさらに備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  4. 請求項3に記載の吐出バルブであって、
    前記ストローク制御停止部材は、前記圧縮バネの内に配置されていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  5. 請求項1に記載の吐出バルブであって、
    前記基準リング及び前記ストローク制御停止部材と係合するように配置され、ゼロ基準点及び所望のストロークを設定した後に、前記基準リング及び前記ストローク制御停止部材が偶発的に回転することを防止する摩擦部材を備えることを特徴とする液体吐出バルブ。
  6. 請求項5に記載の吐出バルブであって、
    前記摩擦部材は、さらにOリングを備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  7. 体入口と、液体出口と、該液体入口および該液体出口に連通してなる内部液体チャンバとを有するバルブ本体と、
    前記バルブ本体に配置されたバルブシートと、
    前記液体チャンバの内部において、液体が該液体出口から出るのを防止するために前記バルブシートと係合する閉じた位置と、液体が該液体出口を通って流れるように前記バルブシートと係合しない開いた位置との間を往復運動するように取付けられるバルブ部材と、
    前記バルブ部材に結合された較正装置であって、該較正装置は、前記バルブ部材のストローク長の漸増的な増加を示すように、第1のゼロ基準指標と追加的な指標とを有する回転可能な基準リングと、第2のゼロ基準指標を有し、ゼロと最大ストローク長との間で該バルブ部材のストローク長を変化するように回転可能なストローク制御停止部材と、前記ストロークがゼロになるように前記ストローク制御停止部材を調節し終えた状態がゼロ基準を表示するように前記第1及び/または第2のゼロ基準指標を設定可能であって、前記第1及び第2のゼロ基準指標を並べ後に前記ストローク制御停止部材を前記基準リングに対して回転させてゼロと最大ストロークとの間における所望のストローク長に設定することが可能な該較正装置と、
    第1のシール部分と第1の結合部分とを有し、該液体入口と流体的に連通する前記第1の流体取付具と、
    前記バルブ本体と前記第1の流体取付具との間に配置される第1のシールと、
    前記バルブ本体に取外し可能に固定されるクランプ板であって、前記第1の流体取付具の前記第1のシール部分を前記第1のシールに対して、液体導管に結合させるための前記第1の結合部分でクランプするためのクランプ板とを備えることを特徴とする液体吐出バルブ。
  8. 請求項7に記載の液体吐出バルブであって、
    前記第1の結合部分は、さらに、可撓性の液体導管に結合させるための第1の引っかかり部を備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  9. 請求項7に記載の液体吐出バルブであって、
    前記バルブ本体はさらに、前記液体出口に近い位置へ空気を導くためのプロセス空気入口を備え、
    第2のシール部分と第2の結合部分とを有する第2の流体取付具であって、前記プロセス空気入口と流体的に連通するように配置される第2の流体取付具と、
    前記バルブ本体と前記第2の流体取付具との間に配置される第2のシールと、
    前記クランプ板は、前記第2の流体取付具における前記第2のシール部分を前記第2のシールに対して、空気導管と結合させるための前記第2の結合部分でクランプするためのクランプ板とを備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  10. 請求項9に記載の液体吐出バルブであって、
    前記第2の結合部分はさらに、可撓性の空気導管に結合させるための第2の引っかかり部を備えていることを特徴とする液体吐出バルブ。
  11. 液体吐出バルブのストロークを較正するための方法であって、該液体吐出バルブは請求項1に記載の吐出バルブであって、
    該方法は、
    閉じた位置にあるバルブ部材に係合させるべくストローク制御停止部材を回転させ、それによりバルブ部材が開いた位置のほうへ動くことを防止する工程と、
    前記第1及び/または第2のゼロ基準指標のうち所望する少なくとも一方または両方をゼロ基準が示すように並べる工程と、を備えることを特徴とする方法。
  12. 請求項11に記載の方法であって、
    該バルブ部材は、バルブ・ステムに結合されたピストンをさらに備え、
    前記ストローク制御停止部材を回転させる工程は、該ピストンに係合しまたは係合しないようにバルブ部材を回転させる工程をさらに備えていることを特徴とする方法。
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