JP7228995B2 - 空気圧ポンプ及び当該ポンプへの圧縮ガスの供給を制御するバルブを備えるポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を吸い上げるための空気圧ポンプと、圧縮ガス源及び空気圧ポンプに圧縮ガス源を流体接続するための流体接続部を有し、圧縮ガスを空気圧ポンプに供給するシステムとを備えるタイプのポンプ装置に関する。

また、コーティングすべき表面にコーティング物をスプレーするためのアプリケーター、及びコーティング物を吸い上げ、当該コーティング物をアプリケーターに供給するためのポンプ装置を備えるタイプの、当該コーティング物を当該表面上にスプレーするための装置に関する。

公知のコーティング物スプレー装置、例えばスプレー塗装などにおいては、典型的にはスプレーガンからなるアプリケーターが、一般的にはポンプ装置による圧力下においてコーティング物とともに供給される。このポンプ装置は、通常、一般にペイントキッチン（paint kitchen）と呼ばれる建物の専用の部屋に配設された複数の空気圧ポンプを有し、各空気圧ポンプは、コーティング物を清浄な缶の内部に吸い上げる。

これらのポンプは、圧縮ガス、通常は空気を供給して当該ポンプを駆動し、コーティング物の缶内への吸引を可能にし、ポンプ装置のアプリケーターの１つにポンプを接続する流体接続部を介して、コーティング物の輸送を可能にしている。圧縮ガスによって提供される付勢力は、ポンプダクト中をコ－ティング物が循環することによる圧力損失と、所望の圧力でアプリケーターに向けてコーティング物を輸送するための圧力損失とを補完するように調整されている。

しかしながら、コーティング物の貯留槽が空になると問題が生じる。事実、この段階では、貯留槽は乾きあがっているので、コーティング物を最早吸引することができない。そして、圧縮ガスによる付勢力がコーティング物の抵抗力に見合うことがないので、ポンプは空回りするようになり、当該ポンプの構成要素にダメージを与える危険がある。この危険性は、ポンプが専用の部屋に孤立して配設され、その１つのポンプの暴走に素早く反応すべき操作者が近くにいない場合は、深刻なものとなる。

この問題を解決するために、圧縮ガスの需要をロックし、圧縮ガスの供給をブロックする膜からなる安全装置を備えたポンプが提案されている。しかしながら、これらの安全装置は信頼性に足るものではない。

ポンプと独立した安全装置も提案されているが、それらは、ポンプが暴走した際に、複雑な空気圧増幅ロジックを介して圧縮ガスのポンプへの供給を遮断するように設計されたものであり、非常に高価である。

したがって、本発明の目的は、コーティング物のポンプの暴走による危険を制限できる、経済的で信頼性に足る解決策を提供することである。本発明の他の目的は、提案された解決策で現状の装置の改造を可能にすることである。

このため、本発明の目的は、ポンプ装置が圧縮ガスを空気圧ポンプに供給するのを制御するシステムを備える上記したタイプのポンプ装置を提供することである。この制御システムは、流体接続部上に配設されたバルブを有し、当該バルブは、圧縮ガス源と空気圧ポンプとの間の圧縮ガスの流れをせき止める閉状態と、圧縮ガス源と空気圧ポンプとの間の圧縮ガスの循環を許容する開状態とを切り替える。

本発明の特別な実施形態によれば、ポンプ装置は、次に示す１以上の特徴を、単独あるいは技術的に実行可能な任意の組み合わせによって有する。
－制御システムは、パラメータをモニタリングするためのセンサと、センサで生成され、モニタリングしたパラメータを代表している信号の関数として、バルブを開状態から閉状態に自動的に切り替える当該バルブに作用するアクチュエータとを備える自動バルブ制御システムを有する。
－モニタリングしたパラメータは、空気圧ポンプの状態を示す。
－センサは、空気圧ポンプの少なくとも１つの所定の状態を検知した際、所定の電気信号を生成することができ、アクチュエータは、当該電気信号を受信するためにセンサと電気的に結合し、当該電気信号を受信した際に、バルブを開状態から閉状態に切り替えるように設計されている。
－所定の状態が空気圧ポンプの暴走状態を含む。
－バルブは、圧縮ガスの流路を内部で画定する本体を有し、流路を閉じた状態とする閉位置と、流路を開いた状態とする開位置との間で、当該本体に対して移動するように配設され、バルブを閉位置に移動するバルブ復元部材を有する。また、アクチュエータは、バルブを開位置に保持することができる。
－アクチュエータは、開バルブを付勢して当該バルブを開状態とする活性状態と、開バルブを付勢しない非活性状態とを有する。
－アクチュエータは、電流が供給されない際に活性状態となることができ、電流が供給される際に非活性状態となることができる。
－アクチュエータは、電磁ロック、特には永久磁石型電磁ロックを有する。
－バルブは、当該バルブが開状態のときに電磁ロックに対して力が作用され、当該バルブが閉状態のときに電磁ロックから離隔して保持される、バルブとともに移動可能な金属カウンタープレートを有する。電磁ロックは、アクチュエータが活性状態の時に、カウンタープレートに圧力位置に向けてバイアス力を作用させる。バイアス力はバルブが開状態の復元力よりも大きく、バルブが閉状態の復元力よりも小さい。
－バルブは、開位置と閉位置との間において、長手方向において本体に対して移動するように配設されている。
－制御システムは、閉状態から開状態にバルブを切り替えるためのマニュアル操作ボタン、特に押ボタンを有する。
－ポンプ装置は、空気圧ポンプを配設するための閉込め囲いを有し、バルブは当該閉込め囲い外に配設する。
－ポンプ装置は、流体を貯留する槽、特に缶を有し、空気圧ポンプは、槽内の流体を吸い上げることができる。

また、本発明は、上述したようなタイプの、コーティングすべき表面にコーティング物をスプレーする装置に関し、そのポンプ装置は、上述したようなポンプ装置を有する。

その他の特徴及び利点については、実施例及び添付した図面を参照し、詳細な説明において明らかになる。

本発明のスプレー装置の概略図である。 図１に示すスプレー装置の開状態のバルブの断面図である。 図２に示す装置と同様の、閉状態のバルブの断面図である。

図１に示すスプレー装置１０は、コーティングすべき表面（図示せず）上に流体のコーティング物１２、典型的には塗料をスプレーするためのものである。このために、スプレー装置１０は、コーティング物１２をコーティングすべき表面に塗布するためのアプリケーター１４と、コーティング物１２を吸い上げるポンプ装置１６と、当該ポンプ装置１６によって吸い上げたコーティング物をアプリケーター１４に供給するために、アプリケーター１４にポンプ装置１６を流体接続する流体接続部１８とを有する。

アプリケーター１４は、典型的にはスプレーガンを有し、流体接続部１８に流体接続されたコーティング物供給口１９を有する。

ポンプ装置１６は、コーティング物１２を貯留する槽２０と、槽２０内に含まれるコーティング物１２を吸い上げる空気圧ポンプ２２と、空気圧ポンプ２２に圧縮ガスを供給するためのシステム２４とを有する。また、ポンプ装置１６は、槽２０及びポンプ２２が配設された閉じ込めチャンバー２５を有する。

槽２０は、典型的には缶の形態である。

空気圧ポンプ２２は、公知の方法で、槽２０内に挿入され、コーティング物１２に対しての吸引ポート２８を画定するプローブ２６と、流体接続部１８に流体接続されたコーティング物１２の排出ポート３０と、圧縮ガスの膨張から動力を引き出し、ポンプ部材（図示せず）を駆動させ、コーティング物１２を、吸引ポート２８を介して吸引し、排出ポート３０に向けて押出す空気圧モータ（図示せず）と、典型的には、空気圧モータの変位の反転を制御するためのシステム（図示せず）とを有する。また、空気圧ポンプ２２は、当該ポンプ２２に圧縮ガスを供給するための供給ポート３２を有する。

空気圧モータの変位を制御する反転システムは、例えば、空気圧モータの往復運動を生ぜしめるために、圧縮ガスを当該モータの２つのキャビティ内に交互に供給するための分配器と、モータが変位の終端部に到達したことを検知する複数のストロークセンサとを有し、それに応じて、圧縮ガスを供給すべきモータキャビティを変えるように、分配器を制御する。

供給システム２４は、圧縮ガス源３４、ポンプ２２の供給ポート３２に圧縮ガス源３４を流体接続する流体接続部３６、及びポンプ２２への圧縮ガスの供給を制御するシステム３８を有する。

圧縮ガス源３４は、例えば圧縮空気などの圧縮ガスを供給することができる。このため、圧縮ガス源３４は、典型的にはコンプレッサー、特にはエアーコンプレッサーを有する。

制御システム３８は、チャンバー２５の外部において、流体接続部３６上に配設されたバルブ４０を有する。バルブ４０は、圧縮ガス源３４及び空気圧ポンプ２２間を圧縮ガスが循環するのを阻止する閉状態と、圧縮ガス源３４及び空気圧ポンプ２２間を圧縮ガスが循環するのを許容する開状態とを切り替える。また、制御システム３８は、バルブ４０を自動的に制御するシステム４２を有する。

流体接続部３６は、圧縮ガス源３４とバルブ４０との間に上流部分３７を有し、バルブ４０とポンプ２２との間に下流部分３９を有している。

図２を参照すると、バルブ４０は、圧縮ガスの流路４６を内部に画定する本体４４と、流路４６を閉じた状態の閉位置と、流路４６を開放した状態の開位置との間を、本体４４に対して移動するように配設したバルブ４８とを有する。バルブ４８の開位置は、バルブ４０の開状態に対応し、バルブ４８の閉位置は、バルブ４０の閉状態に対応する。さらに、バルブ４０は、バルブ４８を閉位置に戻すための部材５０を有する。

貫通流路４６は、流体接続部３６の上流部分３７に流体接続された上流ポート５２を介して本体４４の外部に開口し、下流ポート５４を介して流体接続部３６の下流部分３９に流体接続される。流路４６は、上流ポート５２を介して本体４４の外部に開口する上流部分５６と、下流ポート５４を介して本体４４の外部に開口する下流部分５８とを有する。

図示された実施例において、上流部分５６は、短手方向Ｔを向いた第１直線チャネル６０と、短手方向Ｔに垂直な長手方向Ｌに向いた第２直線チャネル６２とを有している。下流部分５８は、短手方向Ｔに向いた第３直線チャネル６４を有している。ここで、第２チャネル６２の断面よりも大きい断面積を有するキャビティ６６が、第２チャネル６２を延長した先に長手方向に配設されている。また、下流部分５８は、第３チャネル６４及びキャビティ６６間に流体接続部６８を有している。第１チャネル６０は、上流ポート５２を介して本体４４の外部に開口しており、第３チャネル６４は、下流ポート５４を介して本体４４の外部に開口している。

第２チャネル６２は、キャビティ６６内に開口するとともに、本体４４の外部に開口している。

本体４４は、上流部分５６及び下流部分５８の結合部において、閉位置におけるバルブ４８のシート７０を画定する。このシート７０は、示された実施例において、第２チャネル６２がキャビティ６６内に開口したポートを囲む肩部によって形成されている。

バルブ４８は、開位置と閉位置との間で、本体４４に対し、その長手方向Ｌに沿って移動するように配設されている。このために、本実施例では、バルブ４８は、第２チャネル６２において係合するシャフト７２と一体となっており、シャフト７２は、第２チャネル６２の９０％未満の断面を有する狭小部７４と、第２チャネル６２と実質的に同じ断面を有する拡張部７６とを有する。したがって、シャフト７２は、本体４４に対するバルブ４８の移動のためのガイドとなる第２チャネル６２とともに形成することができる。

狭小部７４は、特にはバルブ４８と拡張部７６との間に介在しており、図２に示すように、バルブ４８が開位置のときは、バルブ４８から拡張部７６までの距離が、バルブ４８から第１チャネル６０までの距離よりも大きい。したがって、バルブ４８が開状態のときは、第１チャネル６０は拡張部７６によって閉塞されない。

シール７８が、拡張部７６及び第２チャネル６２の壁部間において、当該拡張部７６の周囲に配設されている。これによって、第２チャネル６２が本体４４の外部に開口した端部を介して、圧縮ガスが本体４４の外部に漏れ出るのを防止する。

バルブ４８は環状のシール８０を有する。環状シール８０は、バルブ４８が閉じられているときに、シート７０に対してバルブ４８を支える面８２を画定する。

図示された実施例では、バルブ４８はキャビティ６６内に収納されている。

図示された実施例では、復元部材５０は、バルブ４８及びキャビティ６６の底部８４間において、キャビティ６６内に収納された圧縮ばねによって形成されている。

さらに図２を参照すると、バルブ４０は、本体４４の外部に配設され、バルブ４８が閉じているときは、本体４４と近接した位置を占め、バルブ４８が開いているときは、本体４４から離隔した位置を占めるために、バルブ４８とともに移動可能な金属カウンタープレート８６を有する。

カウンタープレート８６は、バルブ４８とともに長手方向に配列しており、バルブ４８は、シート７０とカウンタープレート８６との間に介挿されている。

カウンタープレート８６は、特にバルブ４８の動きと一体となっている。このために、示された実施例では、カウンタープレート８６は、シャフト７２上に配設、典型的には螺合され、キャビティ６６の底部８４及び本体４４の外部に開口した開口部８８を介して延在したシャフト８７を有する材料から作製する。特に、シール８９が開口部８８内でシャフト８７を囲み、キャビティ６６と本体４４の外側との間のシール性を確保している。

図１に戻ると、自動制御システム４２は、パラメータをモニタリングするためのセンサ９０と、センサ９０で生成され、モニタリングされたパラメータを代表している信号の関数としてバルブ４０を開状態から閉状態に自動的に切り替えるようにバルブ４０に対して作用するアクチュエータ９２（図２）とを有している。

センサ９０は、閉込め囲い２５内に配設された第１部分９４と、閉込め囲い２５外に配設された第２部分９６とを有している。

第１部分９４は、通常の操作中に第１状態を占有し、モニタリングされたパラメータが所定の状態にあることを確認した際に第２状態を占有するように設計されている。ここで、第２状態は、当該所定の状態が確認された場合に固有のものである。

ここで、モニタリングされたパラメータは、ポンプ２２の状態からなる。所定の状態とは、ポンプ２２の状態が所定の状態、典型的には暴走状態にある場合である。

また、モニタリングされたパラメータは、
－槽２０内に貯留されるコーティング物１２のレベルであって、所定の状態は、当該レベルが所定の値よりも低い場合、
－ポンプ２２のモータにおいて、コーティング物１２の漏れ度合を示すパラメータ、特に、例えば、ポンプ２２から出るコーティング物１２の流れと、ポンプ２２に流入するコーティング物１２の流れとの比などの、ポンプ２２の効率度合いを示すパラメータであり、所定の状態は、当該比が所定の値よりも小さい場合、
－例えば、ポンプ２２で消費されるエアーの流量などのポンプ２２のモータにおける空気圧の漏れのレベルを示すパラメータ、ここで、所定の状態は、当該流量が所定の値よりも小さい場合、
から構成することもできる。

第２部分９６は、第１部分９４が第２状態にあるとき、及び専ら第１部分９４が第２状態にあるときに電気信号を生成することができる。したがって、所定の状態が確認されたとき、及び専ら所定の状態が確認されたときに、第２部分９６は電気信号を生成することができる。

アクチュエータ９２は、電気信号が生成されたときに、当該電気信号を受信するために、センサ９０と電気的に接続されている。このために、電気接続９８は、アクチュエータ９２をセンサ９０に電気的に接続する。

図２を参照すると、アクチュエータ９２は電磁ロック、特にはカウンタープレート８６とともに長手方向に配列した永久磁石の電磁ロックからなる。カウンタープレート８６は、バルブ４８と電磁ロックとの間に位置し、電磁ロックは、バルブ４８が開位置のときに、カウンタープレート８６が電磁ロックを押圧し、バルブ４８が閉位置のときに、カウンタープレート８６が電磁ロックから離隔するように配設されている。

したがって、アクチュエータ９２は、電流が存在しない場合に、カウンタープレート８６に磁力を作用させて、当該カウンタープレート８６をアクチュエータ９２に押しつける位置にバイアスする活性状態を有し、非活性状態において電流が供給されたときに、カウンタープレート８６にそのようなバイアス力を作用させない。

復元部材５０及びアクチュエータ９２の磁力は、カウンタープレート８６がアクチュエータ９２に押し当てられたときに、アクチュエータ９２によってカウンタープレート８６に作用するバイアス力が復元部材５０の復元力よりも大きくなるように設定される。したがって、アクチュエータ９２は、バルブ４８を開位置に保持することができる。バルブ４８が開位置のとき、バイアス力は、バルブ４８が開位置を保持するような力を形成する。

また、アクチュエータ９２に電流が供給されると保持力が除去されるので、したがって、典型的には、アクチュエータ９２が、センサ９０の第２部分９６によって生成された電気信号を受信したときに、この保持力が除去され、バルブ４８に継続的に負荷される力のみの効果で、すなわち、部材５０の復元力のみで、バルブ４８は自動的にその閉位置に変位する。したがって、アクチュエータ９２は、センサ９０の第２部分９６によって生成された電気信号を受信したときに、バルブ４０を開状態から閉状態に自動的に切り替えるように設計されている。

また、復元部材５０及びアクチュエータ９２の磁力は、バルブ４８が閉じているとき、アクチュエータ９２によってカウンタープレート８６に作用するバイアス力が復元部材５０の復元力よりも小さくなるように設定される。したがって、アクチュエータ９２は、バルブ４８を閉位置から開位置に移動させることができない。

バルブ４８を開位置に戻すには、図２に示されるように、制御システム３８は、さらにバルブ４０を閉状態から開状態に切り替えるためのマニュアル操作ボタン１００を有する。ボタン１００は、特にはバルブ４８と長手方向に並ぶ押ボタンによって形成されている。シート７０は、バルブ４８とボタン１００との間に位置する。したがって、ボタン１００に対して単純に圧力負荷を行えば、バルブ４８をシート７０から離隔して変位させることができ、バルブ４８を開位置に戻すことができる。

上述した本発明によって、ポンプ２２の空回りが発生すると、圧縮ガスが供給されないので、ポンプ２２の暴走の危険性を避けることができる。この目的は、制御システム３８が単純なデザインであるので、何よりも経済的に達成され、かつバルブ４０の閉状態への切替えが阻害される虞がないので、信頼性のある形で達成される。

また、本発明は、制御システム３８をインストールすればよいだけであるので、簡易かつ経済的に、現状の装置を改造することができる。

Claims (11)

1. 流体（１２）を吸い上げるための空気圧ポンプ（２２）と、前記空気圧ポンプ（２２）に圧縮ガスを供給するための供給システム（２４）と、を備え、
   前記供給システム（２４）は、圧縮ガス源（３４）と、前記空気圧ポンプ（２２）に前記圧縮ガス源（３４）を流体接続する流体接続部（３６）と、を有するポンプ装置（１６）であって、
   前記ポンプ装置（１６）は、さらに、前記空気圧ポンプ（２２）への圧縮ガスの供給を制御するための制御システム（３８）を備え、
   前記制御システム（３８）は、
   前記流体接続部（３６）上に配設され、前記圧縮ガス源（３４）と前記空気圧ポンプ（２２）との間における前記圧縮ガスの流れを阻止する閉状態と、前記圧縮ガス源（３４）と前記空気圧ポンプ（２２）との間における前記圧縮ガスの流れを許容する開状態とを切替可能なバルブ（４０）であって、前記圧縮ガスの流路（４６）を内部に画定する本体（４４）と、前記流路（４６）を閉塞する閉位置と前記流路（４６）を開放する開位置との間で前記本体（４４）に対して相対移動するように配設されたバルブ（４８）と、前記バルブ（４８）を前記閉位置に戻すための部材（５０）と、を有する、バルブ（４０）と、
   前記バルブ（４０）を自動制御するための自動制御システム（４２）と、
   を備え、
   前記自動制御システム（４２）は、
   パラメータをモニタリングするセンサ（９０）と、
   前記センサ（９０）で生成され、前記モニタリングされるパラメータを示す信号の関数として、前記バルブ（４０）を、開位置から閉位置に自動的に切り替えるように前記バルブ（４０）に作用するアクチュエータ（９２）と、
   を有し、
   前記アクチュエータ（９２）は、前記バルブ（４８）を前記開位置に保持するように設計され、
   前記アクチュエータ（９２）は、電磁ロックを有し、
   前記バルブ（４０）は、前記バルブ（４８）が開いているときに、前記電磁ロックに対して押し当てられ、前記バルブ（４８）が閉じているときに、前記電磁ロックから離隔するように、前記バルブ（４８）とともに移動可能な金属のカウンタープレート（８６）を有し、
   前記アクチュエータ（９２）が活性状態のときに、前記電磁ロックは前記カウンタープレート（８６）に対し、その押し当て位置に向けてバイアス力を作用させ、
   前記バイアス力は、前記バルブ（４８）が開いているときの復元力よりも大きく、前記バルブ（４８）が閉じているときの復元力よりも小さいことを特徴とする、ポンプ装置（１６）。
2. 前記モニタリングされるパラメータは、前記空気圧ポンプ（２２）の状態であることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ装置（１６）。
3. 前記センサ（９０）は、前記空気圧ポンプ（２２）の少なくとも１つの所定の状態を検出した際に所定の電気信号を生成するように設計され、
   前記アクチュエータ（９２）は、前記センサ（９０）に電気的に接続されて、前記電気信号が生成された際に当該電気信号を受信するものであって、さらに、当該電気信号を受信した際に、前記バルブ（４０）を開状態から閉状態に切り替えるように設計されていることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ装置（１６）。
4. 前記所定の状態は、前記空気圧ポンプ（２２）の暴走状態を含むことを特徴とする、請求項３に記載のポンプ装置（１６）。
5. 前記アクチュエータ（９２）は、開状態の前記バルブ（４８）に当該バルブ（４８）を開位置に保持する力を作用させる活性状態と、開状態の前記バルブ（４８）に保持力を作用させない非活性状態と、を有することを特徴とする、請求項１～４の何れかに記載のポンプ装置（１６）。
6. 前記アクチュエータ（９２）は、電流が供給されていないときに前記活性状態であり、電流が供給されているときに前記非活性状態であることを特徴とする、請求項５に記載のポンプ装置（１６）。
7. 前記バルブ（４８）は、その開位置及び閉位置の間において、長手方向（Ｌ）において、前記本体（４４）に対して移動するように配設されていることを特徴とする、請求項１～６の何れかに記載のポンプ装置（１６）。
8. 前記制御システム（３８）は、前記バルブ（４０）を前記閉状態から前記開状態に切り替えるためのマニュアル操作ボタン（１００）を有することを特徴とする、請求項１～７の何れかに記載のポンプ装置（１６）。
9. 前記空気圧ポンプ（２２）を配設する閉込め囲み（２５）を備え、前記バルブ（４０）は前記閉込め囲み（２５）外に配設したことを特徴とする、請求項１～８の何れかに記載のポンプ装置（１６）。
10. 前記流体（１２）を貯留する槽（２０）を備え、前記空気圧ポンプ（２２）は、前記槽（２０）に貯留される前記流体（１２）を吸い上げることを特徴とする、請求項１～９の何れかに記載のポンプ装置（１６）。
11. コーティングすべき表面上にコーティング物をスプレーする装置（１０）であって、
    前記コーティングすべき表面上に前記コーティング物をスプレーするためのアプリケーター（１４）と、
    前記コーティング物を吸い上げて前記アプリケーター（１４）に供給するための請求項１～１０の何れかに記載のポンプ装置と、
    を備えることを特徴とする装置（１０）。

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