JP6545285B2 - 圧力容器用の安全制御装置及び安全制御装置を備えた圧力容器 - Google Patents

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Description

本発明は、液体媒体用の塗布装置に用いる圧力容器用の安全制御装置に関する。
特許出願ＤＥ３０３２３２９Ａ１には、空気制御型装置を含む空気回路内での圧縮空気流を制御するための空気圧及び流量制御用組合せ弁が記載されている。この装置は、開放位置と閉鎖位置との間で動かすことができる制御兼遮断弁本体を有する。また、この装置は、閉鎖位置にも開放位置にも動かすことができる流量制御弁本体を有する。この装置は、流出側の減圧が望まれるような工業的圧縮空気利用分野に適している。一例として、空気シリンダの動作を一方向又は両方向のいずれかに制御する目的で、その組合せ弁を空気シリンダの両端に接続することができるような応用例が挙げられている。空気シリンダは、様々な形式の産業機械に搭載することができる。しかし、この組合せ弁は非常に複雑な構造のものであり、液体媒体(liquid media)の塗布装置用圧力容器に使用することは記載されていない。
特許出願ＥＰ００３９００５Ａ１には、圧力調理器用の弁機構が記載されている。この弁機構には、圧力指示器としてフード(hood)から突き出したピン部材が用いられている。しかし、液体媒体用の塗布装置に用いられる圧力容器に使用することは記載されていない。
本発明にあっては、液体媒体用の塗布装置は、特に、塗装対象物に塗料を塗布するのに用いる空気圧式塗料スプレーガンである。塗料スプレーガンは、圧縮空気を収容する圧力容器を有している。しかしながら、本発明に係る装置は、塗料スプレーガンに用いるだけでなく、液体媒体用のスプレー（吹き付け）装置にも広く使用することができるものである。具体例としては、液状接着剤及び含浸液(impregnating fluid)などが挙げられる。
これ以降、本発明に係る装置を塗料スプレーガンに関連付けて説明する。
スプレー塗装法、例えば、塗料の静電気帯電を伴わないスプレー塗装法が、工業用及び商業用塗料工場で広く採用されている。この方法は、他の塗装方法と比較した場合、手動で使用することができる点において、また、塗装する対象物の形状、大きさ及び材質に対する柔軟性、並びに、塗料の選択及び塗料の変更に対する柔軟性が高く、また、使用に際し移動することができ、さらには、投資コストも比較的低いという点で、特に、相違する（Ｈ． Ｋｉｔｔｅｌ、“Ｌｅｈｒｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｌａｃｋｅ ｕｎｄ Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇｅｎ”［塗料及びコーティングのテキストブック（textbook of paints and coatings）］、第２版、第９巻、２６〜４０頁；Ｓ．Ｈｉｒｚｅｌ Ｖｅｒｌａｇ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ Ｌｅｉｐｚｉｇ、２００４）。
スプレー塗装方法は、空気支援を伴うか伴わないかによって、本質的に、高圧法又は低圧法による空気圧スプレー法及びエアレススプレー法に分けることができる。
１９００年頃、最初のスプレー塗装法として、空気霧化法(pneumatic atomization)又は空気圧スプレー法(pneumatic spraying)が開発された。今日においても、空気霧化法が、産業及び商業目的で最も頻繁に使用されている。従来のスプレー法又は空気圧スプレー法とも呼ばれる、高圧スプレー法の場合、通常、約２〜７バールの空気圧が使用され、一方、ＨＶＬＰスプレー法（「High Volume, Low Pressure」スプレー法、すなわち、高スプレー体積流量かつ低圧によるスプレー法）とも呼ばれる、低圧スプレー法の場合には、通常、０．２〜０．７バールの空気圧が使用されている（Ｈ．Ｋｉｔｔｅｌ、同上）。
霧化器（atomizer）ヘッドでは、圧縮空気が環状オリフィスから流出する構成になっている。このオリフィスはエア（空気）キャップに設けられた中心孔で形成されており、また、塗料ノズルが配置されている。また、様々なエアキャップ孔から噴射される空気ジェット（噴流）が、ジェット形状を制御し、かつ、霧化作用を支援する働きを行う。また、高速で流出する圧縮空気は、塗料ノズルの口部(mouth)に直接負圧の領域を作り出す効果を有すると共に、特に塗料を無加圧状態で供給するときには、いわゆる吸上げ式（吸引式：suction）カップから塗料が流出するのを促進する吸引効果を有するものである（Ｈ．Ｋｉｔｔｅｌ、同上）。
吸上げ式カップから塗料材料を供給することの他に、塗料の必要量及び粘度によっては、重力式カップなどの供給システム、圧力容器、又はスプレーガンノズルの空気循環システムを使用して塗料を供給することもできる。
圧力容器を備えた塗料スプレーガンを用いることにより、吸上げ式カップ又は重力式カップのガンを用いる場合より材料流出速度を高めることが可能になる。噴霧する塗料は圧力容器内に入れてある。実施形態に応じて、塗料を圧力容器に直接充填するか、又は、塗料をカートリッジに充填しこれを圧力容器内に設置する。圧力容器を閉じた後、圧縮空気の供給源に接続し加圧する。
安全上の理由から、手持ち式の塗料スプレーガン用加圧カップには、安全弁、安全ロック機構、圧力指示器及び圧力除去装置を取り付けることが必要である。同時に、そのカップには作動圧力が保証されなければならない。
安全弁は、当該カップが圧力供給装置の生成する全圧、例えば１２バールの圧力に曝されることがないことを保証し、また、この圧力を加圧カップについての最大許容圧力の限度内に制限することも保証するものである。
安全ロック機構は、加圧カップが手持ち式塗料スプレーガンから無意識のうちに、例えば、何らの工具も準備をしないまま外れ、その結果、材料が無制限に漏れ出てしまう可能性を防止するものである。
また、圧力指示器は、当該カップが加圧下にあることをユーザーに知らせるものである。
圧力除去装置によって、ユーザーが空気排出を迅速に行うことができる。
必要な作動圧力の確保は、圧力制御器を用いて行うことが意図されている。
ＤＥ３０３２３２９ ＥＰ００３９００５
Ｈ． Ｋｉｔｔｅｌ、"Ｌｅｈｒｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｌａｃｋｅ ｕｎｄ Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇｅｎ"［ｔｅｘｔｂｏｏｋ ｏｆ ｐａｉｎｔｓ ａｎｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ］、第２版、第９巻、２６〜４０頁；Ｓ．Ｈｉｒｚｅｌ Ｖｅｒｌａｇ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ Ｌｅｉｐｚｉｇ、２００４）
本発明の目的は、頭書に記載した型式の安全制御装置であって、上述の機能の全てを実行し得る装置を提供することである。同時に、本装置は簡単な構造を有し、小型かつ軽量であることが意図されている。また、本装置は取扱いが容易であるように意図されている。
上記の目的は、本発明に従って、液体媒体の塗布装置に用いる圧力容器用安全制御装置であって、安全弁、作動圧力の制御装置、圧力指示器及び圧力除去装置、並びに、当該装置を圧力容器に接続する手段を含む装置において、
圧縮空気供給部及び空気出口を備えたハウジング、
該ハウジング内に配置された多機能スライド部材であって、軸方向に移動可能で、かつ、該ハウジングによって囲まれている部材、
ピンを囲み、ハウジングの底部に対して多機能スライド部材を支持する渦巻ばねであって、ピンの領域のハウジング内に配置された渦巻ばね、及び
ハウジングから突き出た位置にピンを停止させることを可能にするロック手段
を有し、
該多機能スライド部材が、圧力容器に至る盲孔に接続された溝を有し、該溝は、多機能スライド部材の位置に応じて、休止位置では圧縮空気供給部のみに接続され、作動位置では圧縮空気供給部と空気出口とに接続され、通気位置では空気出口のみに接続されるものであり、
該多機能スライド部材が、盲孔とは反対側の端部で、開口部を介してハウジングから突き出ているピンに接続されており、該端部で、該ピンが手動操作によって圧力を軽減する手段を含む安全制御装置により達成することができる。
本発明に係る安全制御装置の休止位置における断面図である。 本発明に係る安全制御装置の作動位置における断面図である。 本発明に係る安全制御装置の通気位置における断面図である。 本発明に係る安全制御装置を備え、スプレーガンに接続した圧力容器を示す図である。 本発明に係る安全制御装置を備え、塗料材料を収容するためのカートリッジを充填した圧力容器の断面図である。 図５に記載した圧力容器断面の一部を示す拡大図である。 本発明に係る安全制御装置を備え、塗料材料を収容するためのカートリッジを充填した、図５に記載した圧力容器の一部を示す３Ｄ断面図である。
手動操作によって圧力を軽減する手段としては、有利には、レバー、プレート又はリングとして構成することができ、ハウジングから突き出たピンに接続するものである。
また、圧力を軽減するための手段は、有利には、圧縮空気供給部内に配置する別個の独立した構成要素として形成することもできる。
ハウジング内に配置された渦巻ばねは、好ましくは、ばね定数が異なる２つのばねからなる。ばね定数が高い方のばねが、ばね定数が低い方のばねよりも短い。これにより、多機能スライド部材が、最初に、ばね定数が低い方のばねによってのみ支持されるという効果が達成される。多機能スライド部材がその２つのばねの長さの差に特有の量だけ移動した場合にのみ、圧負荷の下でハウジングの底部の方向に、ばね定数の高い方のばねが作用する。このような構成によって、圧力を印加したときに、それに応答して、装置が特に有利な態様で動作できるようにすることができる。
適切なばね定数を有するばねを選択することによって、所望の作動圧力を制御することができる。
ロック手段は、有利には留め具（歯止め：catch）として形成することができる。この留め具は、各塗料スプレーガンに適切に適合されていれば、スプレーガンと相互作用して多機能スライド部材を持ち上げた位置に停止又は停留させることができる。また、このような停止を達成するために、留め具は、例えば、通気レバー上に移動可能に配置することができ、ピンが突き出たときハウジングの底部の下に押し込まれるようなものであってもよい。
また、ロック（固定）手段は、有利には差し込み（バヨネット式：bayonet）固定具（ファスナ：fastener）として形成することもできる。
ハウジングは、圧力嵌合(force-fitting)、形状嵌合(form-fitting)又は材料結合(material-bonding)の方法で圧力容器に接続することができる。
本発明は、また、本発明に係る安全制御装置を備えた圧力容器にも関する。当該安全制御装置は圧力容器の底部内に配置され、圧力容器に気密な態様で接続される。
以下に、本発明について図面に基づいてより詳細に説明する。
この装置はハウジング１を有し、このハウジングは圧縮空気供給部２と空気出口３とを備えている。ハウジング１内には多機能スライド部材４が配置されていて、この部材は軸方向に移動可能でありハウジングに囲まれている。ハウジング１の内径と多機能スライド部材４の外径とは、一方では、多機能スライド部材が、技術的に可能である程度に気密状態にあるような態様で、また、一方では、その移動性が依然として保証される態様で、相互に適合されている。
多機能スライド部材４は周辺溝（チャネル）５を有する。この溝は、圧力容器に通じる盲孔(blind bore)６に接続されている。溝は、多機能スライド部材の休止位置では圧縮空気供給部２のみに、多機能スライド部材の作動位置では圧縮空気供給部２及び空気出口３に、多機能スライド部材の通気位置では空気出口３のみに接続する。作動位置にあるとき空気出口３へ接続することにより、ごく一部の圧縮空気を運転中に空気出口３を通って逃がすという効果が達成できる。その結果、装置が作動状態にあるときの管理・制御を改善することができる。
多機能スライド部材４は、盲孔６とは反対側の端部が、ハウジング１から開口部を介して突き出ているピン７に接続されており、ハウジングの外側の端部では、そのピンが通気レバーの形態をした、圧力を緩和するための手段８を支持している。この通気レバーを渦巻ばね９のばね圧力に抗して引き下げて多機能スライド部材を通気位置に移動させることによって、装置の空気抜き（通気）を手動で行うことができる。ロック手段としての留め具１１により、多機能スライド部材４を通気位置に停止させることができる。留め具１１がスプレーガンの一部と相互作用することにより、又は、通気レバー８上を移動可能な留め具をハウジング１の下に押し込むことにより、上述の多機能スライド部材の停止を達成することができる。
ピンの領域のハウジング１内には、ばね９が配置されており、このばねは、ピンを取り囲んでおり、かつ、ハウジング１の底部１０に対して多機能スライド部材４を支持している。
図１〜図３に、それぞれの場合に圧縮空気用に開放した通路を矢印付きの線で示す。図１では、圧縮空気供給部により圧縮空気を圧力容器に供給している。圧縮空気は、多機能スライド部材４を介して圧力容器内に流れる。これにより、多機能スライド部材４が２つのばねに対して押し下げられる。その結果、ピン７の下端がハウジング１から押し出される。ユーザーは、ハウジング１からピン７の端部が突出することにより、圧力容器１２が加圧下にあることを知ることができる。これにより、圧力を表示するという要件が満たされることになる。
２つのばね９は、作動圧力に達したとき、図２に示すように、空気供給部が空気出口に接続する程度まで多機能スライド部材４が押し下げられるように設計されている。今度は、圧縮空気のごく一部が、再び空気出口のチャネル（導管）を直接通って除去される。これにより、噴霧を開始する度毎に空気供給側の空気柱を十分に加速させる必要がなくなるし、また、結果として制御装置が不安定になることが防止される。
こうした構造設計は、圧力容器内が作動圧力を超えて、それより高い圧力に高まることはあり得ないことを意味する。これにより、安全弁の機能がもたらされることになる。
空気抜き（通気）するには、塗装業者は上記レバーを使用して多機能スライド部材４を下に引っ張り、次いで、例えば、留め具１１を用いて停止させることができる。その結果、供給ラインが閉鎖されるので、圧縮空気はもはや圧力容器に入らなくなる。空気出口３を通して減圧が生じ、圧力容器は無加圧の状態になる（図３参照）。
安全ロック機構の機能は、以下のように保証される。
安全制御装置を圧力容器１２の底部１３内に配置する。圧力容器１２が加圧下にあるときは、ピン７の下端がハウジング１から下方に突き出ている。図４において、加圧下にある圧力容器１２をねじって手持ち式塗料スプレーガンから外そうとすると、ピン７の突出端部が塗料スプレーガンに当接することが分かる。その結果、圧力容器１２を回転させることはもはや不可能である。圧縮空気の供給が遮断されるか、又は、圧縮空気管が取り外されると直ちに、圧力容器は無加圧の状態となり、ピン７の下端は再びハウジング１内に後退する。そうすると、今度は、圧力容器１２を回して手持ち式塗料スプレーガンから取り外すことができる。こうして、安全機能が確保される。
図５に、圧力容器１２についての安全制御装置を示す。この圧力容器には、塗料材料を収納するためのカートリッジ１４が装填されている。このカートリッジは２成分塗料用のカートリッジである。塗料の各成分は、同心状に配置したチャンバー１５及び１６内に収容される。
別個の構成要素２１としての、圧力を軽減するための手段が、キャリッジ(carriage)１９に接続されている。図５に記載の実施形態の場合、当該手段は、圧縮空気供給部２内に配置されており、チャネル１７を通してハウジング１に接続している。空気抜きするには、キャリッジ１９を留め具１１によって解除する。別個の構成要素２１としての、圧力を軽減するための手段がばね２０により押し戻され、圧力容器１２が通気される。手持ち型塗料スプレーガンから加圧下の圧力容器１２を回して外そうとすると、キャリッジ１９が塗料スプレーガンの本体に当接する。さらに回転すると、キャリッジ１９が留め具１１から押し出される。次いで、別個の構成要素２１としての、圧力を軽減するための手段が、ばね２０によって押し戻され、圧力容器１２は強制的に通気される。これに関連する図５に示す細部を図６に拡大して図示する。
さらに、本装置は、通気レバーの機能を果たす、圧力を軽減するための手段８を有するものであり、これにより、圧力抜きを同様に行うことができる。
圧力を圧力容器１２に加えると、静的ミキサー１８によって塗料の各成分がスプレーガンに供給される。
図７に、図５に記載した圧力容器の一部の３Ｄ断面図を示す。この圧力容器は、本発明に係る安全制御装置を備え、塗料材料を収容するためのカートリッジが充填されている。また、図７には、キャリッジ１９、圧力を軽減する手段２１及び留め具１１の位置を示している。
１．ハウジング
２．圧縮空気供給部
３．空気出口
４．多機能スライド部材
５．溝
６．盲孔
７．ピン
８．圧力を軽減するための手段
９．２つのばねとして形成された渦巻ばね
１０．ハウジングの底部
１１．留め具の形状のロック手段
１２．圧力容器
１３．圧力容器の底部
１４．カートリッジ
１５．チャンバー
１６．チャンバー
１７．チャネル
１８．ミキサー
１９．キャリッジ
２０．ばね
２１．別個の構成要素としての、圧力を軽減するための手段

Claims (10)

  1. 液体媒体の塗布装置に用いる圧力容器用安全制御装置であって、安全弁、作動圧力の制御装置、圧力指示器及び圧力除去装置、並びに、当該装置を圧力容器に接続する手段を含む装置において、
    圧縮空気供給部（２）及び空気出口（３）を備えたハウジング（１）、
    該ハウジング（１）内に配置された多機能スライド部材であって、軸方向に移動可能で、かつ、該ハウジングによって囲まれている部材（４）、
    ピン（７）を囲み、前記ハウジング（１）の底部（１０）に対して前記多機能スライド部材（４）を支持する渦巻ばねであって、前記ピン（７）の領域の前記ハウジング（１）内に配置されたばね（９）、及び
    前記ハウジング（１）から突き出た位置に前記ピン（７）を停止させることを可能にするロック手段（１１）、
    を有し、
    前記多機能スライド部材（４）が、前記圧力容器に至る盲孔（６）に接続された溝（５）を有し、該溝は、前記多機能スライド部材（４）の位置に応じて、休止位置では前記圧縮空気供給部（２）のみに接続され、作動位置では前記圧縮空気供給部（２）と前記空気出口（３）とに接続され、通気位置では前記空気出口（３）のみに接続されるものであり、
    前記多機能スライド部材（４）が、前記盲孔（６）とは反対側の端部で、開口部を介して前記ハウジング（１）から突き出ている前記ピン（７）に接続されており、該端部で、前記ピン（７）が手動操作によって圧力を緩和する手段（８）を有し、該手動操作によって圧力を緩和する手段（８）を前記ばね（９）の圧力に抗して動かして前記多機能スライド部材（４）を前記通気位置に移動させることができることを特徴とする安全制御装置。

  2. 手動操作によって圧力を緩和する前記手段（８）が、レバー、プレート又はリングとして構成したものである請求項１に記載の安全制御装置。
  3. 圧力を緩和する前記手段（８）が、前記圧縮空気供給部（２）内に別個の構成要素（２１）として形成されている、請求項１又は２に記載の安全制御装置。
  4. 前記別個の構成要素（２１）が、キャリッジ（１９）に接続されている請求項３に記載の安全制御装置。
  5. 前記キャリッジ（１９）が、Ｌ字形に形成されており、前記ロック手段（１１）によって停止することができるものである請求項４に記載の安全制御装置。
  6. 前記渦巻ばね（９）が、ばね定数が異なる２つのばねによって構成されており、ばね定数が高い方のばねが、ばね定数が低い方のばねよりも短いものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  7. 前記ロック手段（１１）が、留め具として形成されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  8. 前記ロック手段（１１）が、差し込み固定具として形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  9. 前記ハウジングが、圧力嵌合、形状嵌合又は材料結合の方法で、前記圧力容器（１２）に接続されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全制御装置を有する圧力容器であって、前記安全制御装置が、該圧力容器（１２）の底部（１３）内に配置され、該圧力容器に気密な態様で接続されていることを特徴とする圧力容器。
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