JP5735516B2

JP5735516B2 - 空気圧作動式液体吐出弁

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Publication number: JP5735516B2
Application number: JP2012530972A
Authority: JP
Inventors: セイン，ジョエル，イー．
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN102883990A; US20120168652A1; EP2480492A4; AU2010295346B2; EP2480492A2; US8800957B2; AU2010295346A1; WO2011035296A3; ES2764998T3; US20140361203A1; US9671039B2; CN102883990B; EP2480492B1; WO2011035296A2; JP2013511667A

Description

本発明は包括的に、空気圧作動式液体吐出弁、例えば、液体ホットメルト接着剤を吐出するように設計されている空気圧作動式液体吐出弁に関する。製造ライン速度の増加に伴い、これらの弁の性能を、オン状態およびオフ状態間で迅速に作動するそれらの能力に関して改善することが重要である。従来的に、最速に動作する吐出弁はより高価な電気ガンであった。

［関連出願の相互参照］
本願は、２００９年９月２１日に出願された（係属中の）米国仮特許出願第６１／２４４，２８９号（この開示は参照により本明細書に援用される）の優先権を主張する。

空気は圧縮性流体であるため、弁の作動部分の作動空気量と、弁に連結されている作動構成部材とが、吐出弁がオン状態およびオフ状態間で切り替わることができる速度を確立する役割を果たす。電動式ソレノイド弁のような空気供給装置が作動空気を供給および切り替えるのに用いられてきた。ソレノイドが液体吐出弁に加圧空気を供給するように電気的に起動すると、加圧空気は移動可能なピストン又はダイヤフラム等のアクチュエーターに対して作用する。これにより液体吐出弁が開放される。その後、ソレノイド弁を、加圧空気を遮断するか又は切り替えるために停止することができ、ばねおよび／又は加圧空気が液体吐出弁を閉鎖することを可能にする。ソレノイドの出口における空気量、ソレノイド弁と空気圧アクチュエーターとの間のポート、並びに吐出弁自体の空気経路および作動部分が、空気の圧縮性に起因して弁が開放および閉鎖する間、所望でない遅延をもたらす可能性がある。

概して、本発明は、液体吐出弁であって、液体を受容する液体入口および前記液体を吐出する液体出口を備える、液体吐出弁を提供する。弁部材が、開放位置および閉鎖位置間で前記液体出口に対して移動するように取り付けられる。液体通路が、前記液体入口および前記液体出口間を連通する。空気入口が、加圧空気源から空気を受容するために設けられる。空気通路が該空気入口と連結される。空気圧アクチュエーターが、少なくとも前記開放位置に前記弁部材を移動させるために前記空気通路と連通する。電動式空気供給装置が、前記空気圧アクチュエーターへの加圧空気の流れを制御するように前記空気通路と相互作用する。空気通路は、液体吐出弁内に位置付けられており、例えば、別個のソレノイド本体内又は液体吐出弁の外側の関連する構造体内には位置付けられていない。このようにして電動式空気供給装置を組み入れていることにより、液体吐出弁を作動させるのに用いられる全空気量が低減し、応答時間が改善される。

液体吐出弁の空気作動部分が空気圧アクチュエーターを担持することができ、この空気作動部分内に空気入口が位置付けられている。空気作動部分は、被加熱液体から電動式空気供給装置への伝熱を低減させるように断熱性非金属材料から形成することができる。空気供給装置は、加圧空気の流れを選択的に許可および阻止して空気圧アクチュエーターを動作させるように、作動部分と係合可能であるとともに空気通路に対して移動可能である移動可能な要素を更に備えることができる。空気供給装置は、移動可能な要素を含む電動式ソレノイドを更に備えることができる。代替的に又は加えて、液体からソレノイドを断熱又は分離するように断熱部材を設けることができる。ソレノイドはソレノイド弁を更に含むことができ、該ソレノイド弁は、液体吐出弁の弁部材を動作させるのに用いられる作動空気の流路を制御するように協働する弁構成部材を含む。作動部分はハウジングを更に備えることができ、このハウジングに空気供給装置を取り付けることができる。移動可能な要素は、ハウジングの外側から少なくとも部分的にハウジング内へ延びることができる。弁座を空気通路と流体連通して配置することができ、移動可能な要素は、空気通路を通しての空気圧アクチュエーターへの空気の流れを制御するように弁座と選択的に係合することができる。

別の実施の形態では、液体吐出弁はエアオーバーエア式の空気圧アクチュエーターを備える。特に、第１の空気通路が、前記閉鎖位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する。第２の空気通路が、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する。移動可能な要素は、空気接続通路を更に含むことができる。前記空気接続通路は、前記移動可能な要素が第１の位置にあるときに前記第１の空気供給通路と連通し、前記移動可能な要素が第２の位置にあるときに前記第２の空気供給通路を開放する。

別の実施の形態では、前記空気供給装置は、ハウジングであって、該ハウジング内で往復移動するようにそれぞれ取り付けられている第１のスプールおよび第２のスプールを収容しているハウジングを更に備える。前記空気供給装置は、前記スプールへの加圧空気の流れを制御する移動可能な要素を更に備え、前記加圧空気は、第１の位置および第２の位置間で前記スプールを往復させる。前記第１の位置は、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付け、前記第２の位置は、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付ける。前記空気供給装置は、前記移動可能な要素を有する電動式ソレノイドを更に備えることができ、前記スプールは、空気圧ピストンを更に備えることができる。前記移動可能な要素は、前記空気圧ピストンへの加圧空気の送達を選択的に制御する。代替的に、前記移動可能な要素は、前記空気圧アクチュエーターへの前記加圧空気の流れを制御するように構成されている少なくとも１つのスプールに物理的に接続される。いずれの場合においても、電動式空気供給装置の移動可能な要素、例えばソレノイドが、少なくとも１つのスプール弁に動作可能に接続される。

液体入口および液体出口は液体吐出弁の液体吐出部分内に位置付けることができ、この液体吐出部分から空気供給装置を断熱することができる。より具体的には、液体吐出弁のうち液体吐出部分のような、被加熱液体自体を含む被加熱部分（単数又は複数）から、ソレノイドの電磁コイルを断熱することができる。これにより、ソレノイドの耐用年数が増し、かつ／又は高温耐性ソレノイドを用いる必要性をなくすことができる。断熱は、概ねソレノイドコイルと被加熱液体との間に断熱部材を使用すること、および／又は断熱性空気作動ハウジングを使用することによる等、様々な方法で達成することができる。

別の実施の形態では、空気供給装置は電動式ソレノイド弁を更に備える。電動式ソレノイド弁は、空気への正圧空気の導入を選択的に制御するように動作可能な少なくとも１つの空気弁構成部材を含む。ソレノイド弁は協働する又は相互作用する弁構成部材を更に含むことができる。ソレノイド弁は、カートリッジ式ソレノイド弁のような内蔵型又は一体型の電動式ソレノイド弁として構成することができる。ソレノイド弁は、液体吐出弁の作動部分内のボア又は他の受容領域に挿入して固定することができる。ソレノイド弁の出口（複数の場合もあり）は、空気圧アクチュエーターのごく近く、例えば、空気圧ピストンアクチュエーターのピストン室のごく近くにある。更なる態様として、電動式ソレノイド弁は、液体吐出弁の作動部分に関連するハウジング内に位置決めされる空気出口を含むことができる。ソレノイド弁の空気出口は、液体吐出弁の空気通路および空気圧アクチュエーターと連通し、空気圧アクチュエーターに近い。

別の実施の形態では、液体吐出弁が提供され、該液体吐出弁は液体を受容する入口および液体を吐出する出口を有する液体吐出部分を備える。開放位置および閉鎖位置間で前記出口に対して移動する弁部材が取り付けられており、前記入口および前記出口間を液体通路路が連通する。液体吐出弁は、空気通路を有するとともに、少なくとも開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気通路内を流れる正圧空気によって動作する空気圧アクチュエーターを収容する、作動部分を更に備える。作動部分は、断熱性非金属材料から形成されるとともに前記空気圧アクチュエーターを収容するハウジングを含む。該ハウジングに電動式ソレノイドが連結され、該電動式ソレノイドは空気通路への正圧空気の導入を選択的に制御するように動作する。

本明細書に記載されている実施の形態のそれぞれでは、作動部分のハウジングは断熱性非金属材料を含むことができる。また、弁部材、移動可能な要素および／又は空気ポペット（複数の場合もあり）又はスプール（複数の場合もあり）のそれぞれの移動は、弁の設計に応じて他のタイプの移動が可能であるが、好ましくは往復移動である。これらの構成部材は、枢動又は回転移動のような他のタイプの動作移動を有するように設計することができる。

本発明の種々の他の特徴、詳細および利点は、添付の図面と併せて例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すれば当業者にはより容易に明らかとなるであろう。

空気／接着剤マニホルドと液体吐出弁とを含むアセンブリを示す本発明の第１の例示的な実施形態の斜視図である。図１に示されているアセンブリの分解斜視図である。図１の液体吐出弁を閉鎖位置で示す、該弁に縦方向に沿った断面図である。図３と同様であるが弁を開放位置で示す断面図である。本発明の第２の実施形態に従って構成された空気／接着剤マニホルドと液体吐出弁とを含むアセンブリを示す斜視図である。図５の液体吐出弁を閉鎖位置で示す、該弁の部分断片縦方向断面図である。図６と同様であるが弁を開放位置で示す断面図である。弁の別の代替的な実施形態を閉鎖位置で示す、部分断面で示されている側面図である。図８Ａと同様であるが弁を開放位置で示す図である。図８Ａの線９Ａ−９Ａに沿った断面図である。図８Ｂの線９Ｂ−９Ｂに沿った断面図である。別の実施形態を示す弁の斜視図である。カートリッジ式ソレノイド弁を組み込んでいる液体吐出弁の別の実施形態を示す、部分断面で示されている側面図である。

図１および図２を参照すると、例示目的で示されている第１の実施形態は、マニホルド又はサービスブロック１０を含み、このマニホルド又はサービスブロック１０は加熱され、取着される液体吐出弁１２に、液体ホットメルト接着剤、および任意選択的にプロセス空気又はパターン空気を供給するのに用いられることができる。弁１２およびマニホルド又はサービスブロックはともに一体化されるか又は任意の所望の方法で連結されることができることが理解されるであろう。本明細書に示す弁１２はプロセス空気アシスト式ではないが、プロセス空気又はパターン空気を用いて、吐出されたか又は押し出された接着剤に例えば旋回運動のような複数のパターンを与えることができ、これは、種々の既知の方法で達成することができる。液体吐出弁１２は例えば２つの締結具１４、１６によってマニホルド１０に取着される。液体吐出弁１２は、弁本体２２を含む下側液体吐出部分２０とハウジング又はキャップ２６を含む上側作動部分２４とを更に含むことができる。種々の実施形態における液体吐出部分２０は通常、ホットメルト接着剤を吐出するのに適した塗布温度にまで、適した方法で加熱される。ハウジング又はキャップ２６は２つの締結具３０、３２によって弁本体２２に連結される。ハウジング又はキャップ２６は、内部通路３６ａ内へ空気を受容する加圧空気入口フィッティング３６を含む。空気は、例えばおよそ８０ｐｓｉの従来の「工場」空気圧にあるものとすることができる。キャップ又はハウジング２６は、プラスチック若しくはセラミック等の断熱材料又は別の断熱性非金属材料（例えばＰＰＳ）から形成することができる。本明細書で用いられる場合の「非金属」という言葉は、例えばプラスチック等、全く金属を有しない材料、又は強度を加えるために例えば繊維のような少量の金属を有するが主として非金属材料を含み得る複合材を包含することを意味する。この後者の場合、断熱ハウジングの熱伝導性は、ハウジングが金属から全体的に又は主として作製されている場合に存在するであろうよりも低いものとなる。液体吐出弁１２は、弁部材に固定された差動ピストン４０のような空気圧アクチュエーターを更に備える。この実施形態では、弁部材は弁本体２２内を移動するように取り付けられている弁ステム４４である。ロックナット４６およびロックワッシャー４８が差動ピストン４０を弁ステム４４に固着するのに用いられる。図３および図４に更に示すように、弁ステム４４は、弁本体２２内に固定されたガイド４７によって弁座４５に対して移動するようにガイドされる。

弁本体２２は好ましくは、アルミニウムのような熱伝導性材料から形成される。この弁本体２２に吐出ノズル５０が連結される。コイルばね６６が弁ステム４４のための閉鎖機能を提供する。ソレノイド７０のような電動式空気供給装置が上側ハウジング又はキャップ２６に連結される。この連結は例えば２つの締結具７２、７４によって達成することができる。本明細書において用いられているように、「ソレノイド」という用語は概して、移動可能な要素と組み合わさった電磁コイルを指し、多くの場合、電機子と呼ばれる。コイルが励磁されると、移動可能な要素又は電機子が第１の位置から第２の位置に移動する。移動可能な要素は該移動可能な要素に関連する弁構成部材を有していてもよく又は有していなくてもよく、有している場合、ソレノイドはより具体的にはソレノイド弁と呼ぶことができる。以下に更に説明するように、ソレノイド７０は移動可能な要素又はポペット８０を含み、この移動可能な要素又はポペット８０は、電動式ソレノイド７０内に収容されている電磁コイル７１、およびコイルばね８２によって、２つの位置間で迅速に作動することができる。コイルばね８２はポペット８０を通常の伸張位置（図３）に保持し、一方、起動時には、電磁コイル７１はポペット８０を後退位置（図４）に引き寄せる。ソレノイド７０は適した電気ケーブル（図示せず）を受容するコネクター８４を含む。任意の適した向きおよび場所にソレノイド７０を位置付けることができる。例えば、図１に示すように、マニホルド１０の凹部１０ａにソレノイド７０を位置付けることができる。他の可能性として、マニホルド１０又はキャップ若しくはハウジング２６内に少なくともソレノイド７０の内部構成部材を組み入れることが挙げられる。弁本体２２は、ホットメルト接着剤のような熱可塑性液体を吐出する場合に被加熱マニホルド１０による伝導を通じて、また、液体自体の熱により加熱されることが理解されるであろう。弁本体２２からソレノイド７０への伝熱は低減することが好ましい。本体２２の上側面５４は、上側ハウジング又はキャップ２６から弁本体２２を離間させるスタンドオフ部分を含むことができ（又は別個のスタンドオフ要素を用いてもよく）、それによって、弁本体２２とハウジング２６との間の伝熱を制限し、この制限がさらに、ソレノイド７０の断熱に役立つ。ハウジング２６は同様のスタンドオフ５６を有することができる（図３）。

ここで図３および図４を参照すると、図示の例示的な実施形態では、弁本体２２は、液体入口９０と、液体出口９２を有するノズル受容部分５０と、それらの間を連通する液体通路９６とを含む。弁ステム４４は、弁１２を開放する（図４）および弁１２を閉鎖する（図３）ように通路９６内を移動するように取り付けられる。弾性シール部材１００を、弁１２の空気作動部分２４から弁１２の液体部分２０をシールするのに用いることができる。弁１２のこの下側シール部分は例えば米国特許公開第２００６／００９７０１５号（この開示は参照により本明細書に援用される）に従って設計することができる。他の実施形態は、オハイオ州ウエストレイク所在のNordson Corp.製のＨ２００およびClassic Blueの型式番号で販売されているもののような任意の数の異なる設計を用いることができる。シール部材１００は、図示のように２つの対向側のそれぞれの断面がアーチ状である球状中央セクションを含み、シール部材１００の対向端に向かって厚みがテーパー状になっている中央セクションに１つのコンボリューションを有する。弁１２の作動部分２４は、それぞれの加圧空気室部分１１０、１１２内に異なる直径および表面積の第１の側面４０ａおよび第２の側面４０ｂを有する差動ピストン４０の形態のような空気圧アクチュエーターを含む。上側室部分１１０は、フィッティングの通路３６ａと連通する、弁１２の入口空気通路１１４と連通し、下側室部分１１２は弁１２内の通路（passage or passageway）１１６と連通する。ソレノイド７０は好ましくは、その移動可能な要素又はポペット８０が別の通路１２０内に延びるとともに弁座１２４に対して移動可能である状態でこれらの２つの通路１１４、１１６間に取り付けられる。したがって、ポペット８０は少なくとも弁１２の通路１２０および１２８と相互作用する。移動可能な要素又はポペット８０が弁座１２４と係合しているその伸張位置（図３）にあるときに、図３に示すように、連通通路１２８がそれぞれの通路１１４および１１６、１２０間で遮断される。したがって、加圧空気はその場合、上側室部分１１０にのみ供給されてエアアシストされた弁閉鎖機能を与え、この機能は、コイルばね６６の力と一緒に弁部材又は弁ステム４４を閉鎖する。図４に示すように、移動可能な要素又はポペット８０が作動して電磁コイル７１の励磁によりソレノイド７０内のその後退位置に移動すると、加圧空気が連通通路１２８を通って通路１１６および下側室部分１１２に方向付けられることになる。差動ピストン４０の下側面４０ｂの表面積がより大きいことにより、ピストン４０を上方に押す力が、ピストン４０を下方に押す傾向にある全体的な力（すなわち、コイルばね６６の力とともに、より小さな上側面４０ａに対する空気圧）よりも大きくなる。したがって、弁ステム４４は、図４に示す開放位置に上方に移動することになる。移動可能な要素又はポペット８０は空気作動部分２４内に少なくとも部分的に延びているため、これにより、総加圧空気量が更に低減され、それによって、作動速度および性能が改善される。概説すれば、ソレノイド７０は通路１１６および１２８によって形成されるバイパスチャネルを開放および閉鎖する。このバイパスチャネル１１６、１２８は可能な限り短いものとする。弁座１２４は、バイパスチャネル１１６、１２８の長さを短くするように設計された方法で位置付けられるものとする。したがって、弁座１２４は好ましくは、空気作動部分２４内に位置付けられる。しかしながら、弁座１２４は任意選択的に、図示のように内側ではなくキャップ２６の外側面に位置付けられてもよい。いずれの場合においても、この実施形態では、移動可能な要素８０は、内蔵型ソレノイド弁の部分であることとは対照的に、弁又はモジュール１２の一部分と係合可能である。

吐出アセンブリの別の実施形態が図５〜図７に示されている。異なる実施形態における同様の参照符号は同様の構造および記載を指す。図５に示すように、この実施形態もまた、弁本体１５２を含む液体吐出部分１５０を有する液体吐出弁１４０を備え、この弁本体１５２は、前の実施形態と同じ設計、および、ここでも同様に前述したような断熱性非金属材料から形成することができる上側セクション１６０ａおよび下側セクション１６０ｂからなる上側ハウジング又はキャップ１６０を含む作動部分１５６を有することができる。この実施形態も同様に、前述したような空気／接着剤マニホルド１６２を含む。ソレノイド１７０は上側キャップ１６０に接続される。

図６および図７を参照すると、液体吐出弁１４０のこの実施形態はダイヤフラム１８０の形態のダイヤフラム空気圧アクチュエーターを利用する。ダイヤフラム１８０は、適した締結アセンブリ１８４を用いて弁ステム１８２に強固に連結される。加圧空気が上側室１９０内にダイヤフラム１８０に対して導入されると、これにより、ダイヤフラム１８０および取着されている弁ステム１８２が図６に示すような閉鎖位置に押しやられる。種々の他のアクチュエーター設計を代わりに用いることができることが理解されるであろう。加圧空気が代わりに下側室２００へ導入されると、これにより、ダイヤフラム１８０および取着されている弁ステム１８２が図７に示すような開放位置に上方へ押しやられる。この実施形態では、ソレノイド１７０の移動可能な要素又はスプール２１０が弁又はモジュール１４０と係合可能である。具体的には、スプール２１０は、図示のように、上部キャップ又はハウジング１６０の空気通路２１４に部分的に延びているか、又は、前述したように、ソレノイド構成部材はキャップ１６０に完全に組み入れられていてもよい。上部キャップ又はハウジング１６０は、およそ８０ｐｓｉの「工場」圧にあるものとすることができる供給部２２２から加圧空気を受容する加圧空気入口２１８および通路２２０を更に含む。

移動可能な要素又はスプール２１０が図６に示す第１の位置にある場合（例えば、ソレノイドコイル１７１が励磁されておらず、ばね２１９がポペット２１０を通路２１４に更に奥へ押し込む場合）、通路２２０が、スプール２１０内の環状凹部２２４およびキャップ１６０内の通路２２６によって圧縮空気供給部２２２と上側室１９０との間に加圧空気を連通させる。空気が別個の通路２３０を介して下側室２００に供給されるのをスプール２１０のシール２２８が阻止する。ソレノイドコイル１７１を（ばね２１９の力に抗して）励磁することによって移動可能な要素又はスプール２１０が後退すると、スプール２１０は、該スプール２１０の第２の環状凹部２２９と通路２２０を位置合わせする第２の位置に移動する。この位置では、第２の環状凹部２２９は通路２２０をハウジング１６０内の通路２３０（さらに下側室２００につながっている）と流体的に結合させる。スプール２１０がこの第２の位置にある場合、ダイヤフラムアセンブリ１８０、１８４およびステム１８２は、図７に示すような開放位置に移動するように加圧空気によって押しやられる。スプール２１０が図６に示す第１の位置にある場合、下側室２００、通路２３０および第２の環状凹部２２９は、排気サイレンサー２４０につながる排気通路（図示せず）と連通する。同様に、スプール２１０が図７に示す第２の位置にある場合、上側室１９０、通路２２６および環状凹部２２４は、排気サイレンサー２４０につながる排気通路（図示せず）と連通する。ここでも同様に、この実施形態は、ソレノイド１７０の移動可能な要素２１０が作動部分１５６内に少なくとも部分的に、例えば液体吐出弁１４０の上側キャップ又はハウジング１６０内に少なくとも部分的に収容されていることによって総加圧空気量の著しい低減を可能にするとともに弁の作動速度および性能を改善するという原理を示す。

ここで図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、別の実施形態の液体吐出弁２５０が示されており、この液体吐出弁２５０は、第１の実施形態と同様に、弁ステム２５４とともに移動するように連結されており、かつ弁２５０を閉鎖するためにばねアシストによるエアオーバーエア方式で動作可能であるピストン２５２を利用する。より具体的には、ピストン２５２は上側部分２６０ａおよび下側部分２６０ｂを有するピストン室２６０内に位置付けられる。弁座２６６に対して弁ステム２５４を閉鎖することを補助するばね２６２が上側部分２６０ａ内に収容されている。この実施形態は、弁２５０の下側部分すなわち吐出部分２５０ａの詳細は示さず、この部分は、前述したような任意の適した方法で構成することができる。弁２５０は、弁ステム２５４が図８Ｂに示すような開放位置にある場合に液体がノズル２７２から吐出されるようにマニホルド又はハウジング２７１を通じて加圧供給部２７０から接着剤のような液体を受け取る。加圧作動空気が弁２５０の上側ハウジング又はキャップ２７６の通路２７４を通ってピストン室２６０の上側部分２６０ａに方向付けられると、ピストン２５２および取着されている弁ステム２５４が図８Ａに示す閉鎖位置に下方へ移動し、一方、ピストン室２６０の下側部分２６０ｂの加圧空気は別の通路２７８を通って排出される。加圧空気が代わりに通路２７８を通ってピストン室２６０の下側部分２６０ｂに方向付けられると、ピストン室２６０の上側部分２６０ａの加圧空気が通路２７４を通って排出されるため、ピストン２５２および取着されている弁ステム２５４がばね２６２の力に抗して図８Ｂに示す開放位置に上方へ移動する。他の全ての実施形態の場合のように、ハウジング２７６は、前述したもののような断熱性非金属材料から形成することができる。この実施形態では、ハウジング２７６は、ピストン２５２および該ピストン２５２の動作のための種々の通路を含む、弁２５０の作動部分を収容する。

上記に概説したように正圧（例えば８０ｐｓｉ）の作動空気を制御するため、電動式ソレノイド２８０および空気弁２８２が設けられる。ソレノイド２８０および空気弁２８２はともに、作動空気供給装置を備える。ソレノイド２８０は、ハウジング２７６の空気通路２８６を選択的に開放および閉鎖する移動可能な要素又はポペット２８４を含む。ソレノイド２８０は、締結具（図示せず）によってハウジング２７６に締結され、該ハウジング２７６にＯリング２８７によってシールされる。別のＯリング２８８がポペット２８４をシールする。図９Ａおよび図９Ｂに最もよく示すように、この実施形態におけるそれぞれのスプール２９０、２９２は、ピストン室２９８、３００内に位置付けられているとともに、それぞれの動的シール３０２、３０４によってそれぞれのピストン室２９８、３００の上側部分２９８ａ、３００ａにシール係合する、それぞれの上側ピストン要素２９４、２９６を有する。加圧作動空気供給部３１０が、通路３１４を含むフィッティング３１２によってキャップ又は上側ハウジング２７６と流体連通する。キャップ又はハウジング２７６の本体２７６ａ内の空気通路３１６はフィッティング３１２の通路３１４と連通する。キャップ２７６の空気通路３１６はまた、図９Ａおよび図９Ｂに最もよく示すように横断方向空気通路３１８と連通する。横断方向通路３１８は、各ピストン室２９８、３００の下側部分２９８ｂ、３００ｂと連通する。ソレノイド２８０のポペット２８４が図８Ａおよび図９Ａに示すように伸張すると、ポペット２８４の端部２８４ａが、弁座として働く表面３２０と係合する。これにより、横断方向通路３１８と連通する通路２８６を閉鎖する。したがって、空気供給部３１０からの加圧空気は、フィッティング３１２の通路３１４およびキャップ２７６内の通路３１６を通って横断方向通路３１８に方向付けられる。空気は、図９Ａに示すように横断方向通路３１８から各ピストン室２９８、３００の下側部分２９８ｂ、３００ｂに分配される。加圧空気は、ピストン要素２９４、２９６の下側表面２９４ａ、２９６ａに対して作用し、ハウジング２７６の上部２７６ｂの上側内表面３３０に係止するまでスプール２９０、２９２のそれぞれを同時に上方に駆動する。空気はその後、図８Ａおよび図９Ａに示すようにスプール２９２と静的シール３３４との間のスペース３３２を通って通路２７４に入り、ピストン室２６０の上側部分２６０ａに方向付けられる。これにより、ピストン２５２および取着されている弁ステム２５４が閉鎖位置に下方へ駆動される。このような駆動が行われるため、ピストン室２６０の下側部分２６０ｂ内の空気が、通路２７８から、スプール２９０と静的シール３３８との間のスペース３３６（排気ポート（図示せず）に連結される）を通ってピストン室２９８の最下部分２９８ｃへ排出される。

前述したように、ソレノイド２８０を励磁することによってソレノイドポペット２８４がばね３４０の力に抗して後退すると、これにより、図８Ｂおよび図９Ｂに示すように通路２８６が開放される。その場合、加圧空気が通路２８６を通ってキャップ２７６の上側室３４２に上方に方向付けられ、その後、キャップ２７６の上部２７６ｂのそれぞれの通路３５０、３５２を通って、それぞれのピストン室２９８、３００の各スプールピストン要素２９４、２９６の上側表面２９４ｂ、２９６ｂに対して下方へ方向付けられる。加圧空気が各表面２９４ｂ、２９６ｂのほぼ全体の面積に対して作用することを確実にするために、円錐形状凹部３３１が表面３３０に形成され、表面２９４ｂ、２９６ｂと位置合わせされる。凹部３３１ａ、３３１ｂはそれぞれ通路３５０、３５２と連通する。通路３５０、３５２を通って凹部３３１ａ、３３１ｂに方向付けられる加圧空気は、表面２９４ｂ、２９６ｂに対して作用し、スプール２９０、２９２がそれぞれのナイロンストッパー３５８、３６０の係合によってハウジング本体２７６ａの下側表面３５４、３５６に係止するまで、図８Ｂおよび図９Ｂに示すようにスプール２９０、２９２を下方に同時に駆動する。スプール２９０は静的シール３３８に対してシールすることで、最下室部分２９８ｃおよび通路２７８間の空気連通を阻止する。図９Ｂの右側に示されているスプール２９２は、静的シール３３４に対してシールすることで、いかなる加圧空気も通路２７４を通って方向付けられることを阻止する。加圧空気は、図９Ｂに示すようにスプール２９０および静的シール３７２間のスペース３７０内を進んで、ピストン室２９８の下側部分２９８ｂと連通する空気通路２７８に入るため、代わりに図９Ｂに示されている左側の室２９８と連通する横断方向通路３１８を通って方向付けられる。これにより、ピストン２５２および取着されている弁ステム２５４がばね２６２の力に抗して開放位置（図８Ｂ）に上方へ駆動される。この上方進行の間、ピストン室２６０の上側部分２６０ａ内の空気は上方通路２７４を通って排出され、ピストン室３００の下側部分３００ｂに入る。排出された空気はスプール２９２と静的シール３８２との間のスペース３８０中を進み、その後、ハウジング本体２７６ａ内の第２の横断方向通路３８４を通って、最下室部分２９８ｃに入る。その後、空気は最下室部分２９８ｃと連通する排気ポート（図示せず）を通って排出される。

図１０は、電動式ソレノイド３９０とスプール２９０、２９２間に直接接続がなされていることを除けば、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに示されている実施形態と同様の、別の実施形態の弁２５０’を示す。これに関して、ソレノイドコイル３９２および移動可能な要素又はソレノイド電機子３９４が概略的に示されており、ソレノイド電機子３９４は横部材３９６によって、それぞれのスプール２９０、２９２に物理的に接続される。したがって、スプール２９０、２９２の同時の往復移動は空気圧駆動されるのではなく、電動式ソレノイド３９０の電機子３９４によって直接駆動される。他の全てに関して、スプール２９０、２９２および弁２５０’の設計および動作は、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに関して上述した通りである。したがって、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに関連して説明した同様の構成要素および同様の機能を指すのに同様の参照符号が図１０において用いられている。更なる説明は必要でない。スプール２９０、２９２を図１０に示す下方位置に移動させると、弁２５０’の動作は図８Ｂおよび図９Ｂに関して上述した通りになることが理解されるであろう。ソレノイド３９０がスプール２９０、２９２を上方位置（図１０には示さず）に移動させると、弁２５０’の動作は図８Ａおよび図９Ａに関連して説明した通りになる。図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂおよび図１０において開示されているスプールアセンブリは垂直に向くように示されていることが更に理解されるであろう。しかしながら、これらのアセンブリを代わりに水平な向き等の他の様式で向けてもよい。

図１１は、弁本体４０４を含む下側の液体吐出部分４０２と、ハウジング又はキャップ４０８を含む上側の空気作動部分４０６とを更に備える別の実施形態の液体吐出弁４００を示す。ハウジング又はキャップ４０８は、例えば本明細書に図示および記載されている方法の１つのような任意の適した方法で弁本体４０４に連結される。吐出弁４００が、被加熱マニホルドのような他のシステム構成部材（図示せず）およびホットメルト接着剤を加熱および吐出するのに必要な他の構成部材とも連結されることも理解されるであろう。ハウジング又はキャップ４０８は供給部４１１から空気を受容する加圧空気投入部４１０を含む。前述したように、空気は例えばおよそ８０ｐｓｉの従来の「工場」空気圧にあるものとすることができる。キャップ又はハウジング４０８は好ましくは、本明細書に記載されている他の実施形態の場合のように、プラスチック若しくはセラミック等の断熱材料又は別の断熱性非金属材料（例えばＰＰＳ）から形成される。別の任意選択肢又は態様として、断熱性非金属材料から形成されたブロックのような断熱部材４１３をハウジング４０８と弁本体４０４との間に位置決めすることができる。任意の実施形態においてこのような熱的分離特徴部を作動部分と液体吐出部分との間で用いることができることが理解されるであろう。弁本体４０４は、ホットメルト接着剤のような被加熱液体を供給するために被加熱マニホルド（図示せず）に挿入され、該マニホルドが直接接触により弁本体４０４に熱を伝導する。液体吐出弁４００は、弁部材４１４に固着されるピストン４１２のような空気圧アクチュエーターを更に備える。この実施形態では、弁部材はここでも同様に、弁本体４０４内で移動するように取り付けられている弁ステム４１４である。液体吐出部分４０２および作動部分４０６は、説明的な例として前述した方法のいずれかで形成することができる。上記に概説したように、ばね４２０は、ピストン室４２２の上側部分４２２ａ内に位置決めされており、ピストン４１２と係合して弁ステム４１４の閉鎖機能を与える。

カートリッジ式の電動式ソレノイド弁４３０の形態である空気供給装置が、上側ハウジング又はキャップ４０８のブラインドボア４３２に取り付けられる。具体的には、ソレノイド弁４３０は、該ソレノイド弁４３０のねじ山４３６、４３８をブラインドボア４３２の上部にて嵌合させることによってボア４３２内に固着される。この接続により、内蔵型ソレノイド弁４３０をボア４３２内に固着するとともにボア４３２から容易に取り外すことが可能となる。ソレノイド弁４３０は、例えば、インディアナ州インディアナポリス所在のSMC Corp.又はミシガン州ウィクソム所在のMAC Valves USA , Inc.から入手可能なもののいずれかのような、任意の数のカートリッジ式の電動式ソレノイド弁とすることができる。この例では、ソレノイド弁は、１つの入力ポート４４０、２つの出力ポート４４２、４４４および２つの排気ポート４４６、４４８を含め、５つのポートを有し、弁４３０は２つの出力ポート４４２、４４４間で空気を切り替えるように２つの位置を有するという点で５−２弁である。５つのポート４４０、４４２、４４４、４４６、４４８はそれぞれ、弁４３０の外部静止シリンダー４５０内に穿孔された複数の横穴を含み、シリンダー４５０に担持された５つの環状シール４５２によって分離されている。各ポート４４０、４４２、４４４、４４６、４４８は、シリンダー４５０とブラインドボア４３２との間のそれぞれの環状エアスペース４６０、４６２、４６４、４６６、４６８と更に連通する。環状空間４６０は、加圧空気投入部４１０と連通する、ハウジング４０８内の投入空気通路４７０と更に連通する。環状空間４６２、４６４はそれぞれ、ピストン室４２２の上側部分４２２ａおよび下側部分４２２ｂにつながる排出空気通路４７２、４７４と連通する。環状空間４６６、４６８はそれぞれ、ハウジング４０８の排気通路４７６、４７８と連通する。ソレノイド弁４３０は電力配線（図示せず）との連結のために上部に電気的なフィッティング４８０を含む。

シリンダー４５０内の移動可能な弁構成部材４８６を含む電機子要素は、励磁又は起動すると、一方の位置から別の位置へ移動する。一例では、この移動は往復移動であるが、回転移動のような他のタイプの移動であってもよい。このように、弁構成部材４８６は往復する弁構成部材であり、シリンダー４５０は静止弁構成部材である。図１１に示す位置では、ソレノイド弁４３０はその「通常の閉鎖」位置にあり、この閉鎖位置では、弁４３０の内部ばね（図示せず）が移動可能な弁構成部材４８６を所定位置に維持して、投入通路４７０からポート４４０を通って出力ポート４４２に空気を方向付ける空気経路を画定する。空気は環状空間４６２、通路４７２を通ってピストン室４２２の上側部分４２２ａに方向付けられることで弁ステム４１４を弁座４９０に対して閉鎖位置に押し込む。この通常の閉鎖位置では、供給部４９２からの接着剤が弁４００の出口通路４９４およびノズル４９６を通って吐出されることが阻止される。同時に、下側ピストン室部分４２２ｂからの空気が通路４７４、環状空間４６４、ポート４４４、４４６、環状空間４６６および排気通路４７６を通って排出される。ソレノイド弁４３０が励磁又は起動すると、これによって、内部の移動可能な要素４８６がその第２の位置に移動する。第２の位置では、投入通路４７０からの空気がポート４４０を通って出力ポート４４４および環状空間４６４に方向付けられる。空気は、通路４７４を通ってピストン室４２２の下側部分４２２ｂに方向付けられることで弁ステム４１４をばね４２０の力に抗して開放位置に上方へ押しやり、弁ステム４１４を弁座４９０から離脱させる。この開放状態（図示せず）では供給部４９２からの接着剤がノズル４９４を通じて吐出される。同時に、上側ピストン室部分４２２ａからの空気が通路４７２、環状空間４６２、ポート４４２、４４８、環状空間４６８および排出通路４７８を通って排出される。

液体吐出弁の種々の実施形態を本明細書において好ましい形態で開示してきたが、任意の数の弁構成および吐出弁本体の設計を発明態様と組み合わせて用いることができることが理解されるであろう。例えば、吐出弁は単一片又は複数片の本体構成を有することができ、その場合、空気作動部分および液体吐出部分は単一のハウジング若しくは本体内にあるか、又は本明細書において図示および記載されているような分離したハウジング若しくは本体内にある。液体吐出弁又はモジュールは、本明細書に示すような面取付け設計若しくはカートリッジ／インサートタイプの設計のような様々な方法又は更に他の構成で構成することができる。

本発明を種々の好ましい実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態を幾らか詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限するか又はいかようにも限定することは本出願人の意図ではない。更なる利点および変更点は当業者には容易に明らかであろう。本明細書において説明されている種々の特徴は、単独で、又はユーザーの必要性および好みに応じて任意の組み合わせで用いることができる。本明細書では、現在知られているような本発明を実施する好ましい方法とともに、本発明の例示的な態様および実施形態を記載した。しかしながら、本発明自体は添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるものとする。

Claims

液体を受容する液体入口および前記液体を吐出する液体出口と、開放位置および閉鎖位置間で前記液体出口に対して移動するように取り付けられる弁部材と、前記液体入口および前記液体出口間を連通する液体通路と、
加圧空気源から空気を受容する空気入口と前記空気入口と連結される空気通路とを有する空気作動部と、
前記空気作動部にて、少なくとも前記開放位置に前記弁部材を移動させる前記空気通路と連通する空気圧アクチュエーターと、
前記空気圧アクチュエーターへの加圧空気の流れを制御するように前記空気通路と相互作用する電動式空気供給装置と、
を備え、
前記空気作動部は室を有し、前記室は加圧空気と連続的に連通する第一の室部と前記空気通路から加圧空気を選択的に受容する第二の室部とに分割されている液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気作動部は断熱性非金属材料から形成されている液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は、さらに、前記加圧空気の流れを選択的に許可および阻止して前記空気圧アクチュエーターを動作させるように、前記空気作動部と係合可能であって前記空気通路に対して移動可能である可動部材を更に備える液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は、さらに、可動部材を備える電動式ソレノイドを備える液体吐出弁。
請求項４に記載の液体吐出弁であって、
さらに、前記ソレノイドを前記液体から断熱するように断熱部材を備える液体吐出弁。
請求項４に記載の液体吐出弁であって、
前記ソレノイドはソレノイド弁を備える液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気作動部はハウジングを更に備え、前記空気供給装置は前記ハウジングに取り付けられており、前記空気供給装置は、前記ハウジングの外側から少なくとも部分的に該ハウジング内に延びる可動部材を更に備える液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記液体吐出弁は、前記閉鎖位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する第１の空気供給通路、および、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する第２の空気供給通路を更に含み、前記空気供給装置は、空気接続通路を有する可動部材を更に含み、前記空気接続通路は、前記可動部材が第１の位置にあるときに前記第１の空気供給通路と連通し、前記可動部材が第２の位置にあるときに前記第２の空気供給通路を開放する液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は、さらに、ハウジングであって、該ハウジング内で往復移動するようにそれぞれ取り付けられている第１のスプールおよび第２のスプールを収容しているハウジングを備え、
前記空気供給装置は、さらに、前記スプールへの加圧空気の流れを制御する可動部材を備え、
前記加圧空気は、第１の位置および第２の位置間で前記スプールを往復させ、前記第１の位置は、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付け、前記第２の位置は、前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付ける液体吐出弁。
請求項９に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は、前記可動部材を有する電動式ソレノイドを更に備え、前記スプールは空気圧ピストンを更に備え、前記可動部材は、前記空気圧ピストンへの加圧空気の送達を選択的に制御する液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は、可動部材を有する電動式ソレノイドを更に備え、前記可動部材は、前記空気圧アクチュエーターへの前記加圧空気の流れを制御するように構成されている少なくとも１つのスプールに物理的に接続される液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記液体入口および前記液体出口は液体吐出部分内に位置付けられており、前記空気供給装置は前記液体吐出部分から断熱される液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記液体吐出弁は、前記空気通路と流体連通する弁座を更に備え、前記空気供給装置は、さらに、前記空気通路を通る前記空気圧アクチュエーターへの空気の流れを制御するように前記弁座と選択的に係合可能な可動部材を有する液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記閉鎖位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する第１の空気通路、および前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を供給する第２の空気通路を更に備える液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置は電動式ソレノイド弁を更に備え、該電動式ソレノイド弁は前記空気通路への正圧空気の導入を選択的に制御するように動作可能な少なくとも１つの空気弁構成部材を有する液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記電動式ソレノイド弁は、さらに、カートリッジ式ソレノイド弁を有する液体吐出弁。
液体を受容する入口および前記液体を吐出する出口、開放位置および閉鎖位置間で前記出口に対して移動するように取り付けられている弁部材、並びに前記入口および前記出口間を連通する液体通路を有する液体吐出部分と、
空気通路を有するハウジングを具備する作動部であって、前記ハウジングは、少なくとも前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気通路内に流れる正圧空気によって動作する空気圧アクチュエーターを更に収容する作動部と、
前記ハウジングに連結されるとともに、前記ハウジング内に延びる可動部材を有する電動式ソレノイドと、
前記ハウジング内に配置され第１のスプールであって、前記可動部材の移動が第１の位置および第２の位置間でのその第一のスプールの移動を制御するように前記可動部材に動作可能に連結され、前記第１の位置は前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付け、前記第２の位置は前記閉鎖位置への前記弁部材の移動中に前記空気圧アクチュエーターから加圧空気を排出する第１のスプールと、
を備え、
前記作動部は室を有し、その室は加圧空気と連続的に連通する第一の室部と前記空気通路から加圧空気を選択的に受容する第二の室部とに分割されている液体吐出弁。
請求項１７に記載の液体吐出弁であって、さらに、
前記ハウジング内に配置される第２のスプールであって、前記可動部材の移動が前記第１のスプールおよび該第２のスプールのそれぞれの第１の位置および第２の位置間での同時移動を制御するように前記可動部材に動作可能に連結され、前記第１の位置は前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付け、前記第２の位置は前記閉鎖位置に前記弁部材を移動させるように前記空気圧アクチュエーターに加圧空気を方向付ける第２のスプールを備える液体吐出弁。
請求項１７に記載の液体吐出弁であって、
前記第１のスプールは前記可動部材とともに移動するように物理的に接続される液体吐出弁。
請求項１７に記載の液体吐出弁であって、
前記第１のスプールは空気圧ピストンを更に備え、前記可動部材は、前記空気圧ピストンへの加圧空気の流れを制御することによって前記第１の位置および前記第２の位置間での前記第１のスプールの移動を制御する液体吐出弁。
請求項１７に記載の液体吐出弁であって、
前記電動式ソレノイドは前記液体吐出部分から断熱される液体吐出弁。
液体を受容する入口および前記液体を吐出する出口、開放位置および閉鎖位置間で前記出口に対して移動するように取り付けられている弁部材、並びに前記入口および前記出口間を連通する液体通路を有する液体吐出部分と、
空気通路を有するとともに、少なくとも前記開放位置に前記弁部材を移動させるように前記空気通路内を流れる正圧空気によって動作する空気圧アクチュエーターを収容する作動部と、
電動式ソレノイド弁であって、該電動式ソレノイド弁は、相互作用する空気弁構成部材を含み、該相互作用する空気弁構成部材の少なくとも一方は、前記空気通路への前記正圧空気の導入を選択的に制御するように他方に対して移動可能であり、前記相互作用する弁構成部材はそれぞれ、前記作動部内に少なくとも部分的に位置付けられる電動式ソレノイド弁と、を備え、
前記作動部は室を有し、その室は加圧空気と連続的に連通する第一の室部と前記空気通路から加圧空気を選択的に受容する第二の室部とに分割されている液体吐出弁。
請求項２２に記載の液体吐出弁であって、
前記電動式ソレノイド弁はカートリッジ式ソレノイド弁を更に含み、前記作動部はボアを更に含み、前記相互作用する弁構成部材は前記ボア内に取り付けられる液体吐出弁。
請求項２２に記載の液体吐出弁であって、
前記作動部は、さらに、断熱性非金属材料から形成されるハウジングを有する液体吐出弁。
請求項２２に記載の液体吐出弁であって、
前記液体吐出部分と前記ソレノイド弁のコイルとの間に断熱部材が配置される液体吐出弁。
請求項４に記載の液体吐出弁であって、
前記空気供給装置の前記可動部材は、前記空気通路と相互作用する液体吐出弁。
請求項１に記載の液体吐出弁であって、
前記空気圧アクチュエーターは、可動ダイアフラムを具備している液体吐出弁。
加圧空気を受容する空気入口と、接着剤を受容する接着剤入口と、接着剤を吐出する接着剤出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記接着剤出口から前記接着剤を吐出する開位置から前記接着剤出口から前記接着剤を吐出しない開位置まで移動をする弁部材と、
前記ハウジング内に配置され、少なくとも前記開位置から前記閉位置まで前記弁部材を移動するように前記弁部材に結合される空気圧作動部材と、
前記ハウジング内に配置され、前記空気入口と前記空気圧作動部材との間に延在する空気通路と、
前記空気通路内に配置される移動部を有し、前記空気圧作動部材まで加圧空気を流す開位置まで閉位置から移動するアクチュエーターであって、そのアクチュエーターが前記閉位置にあるときに前記加圧空気の流れが前記ハウジング内のある位置において止められる接着剤吐出弁。