KR20040002869A - 액적의 형성방법 및 일정량의 액적 분사장치 - Google Patents

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KR20040002869A KR10-2003-7010966A KR20037010966A KR20040002869A KR 20040002869 A KR20040002869 A KR 20040002869A KR 20037010966 A KR20037010966 A KR 20037010966A KR 20040002869 A KR20040002869 A KR 20040002869A
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무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

플런저 로드(8)가 밸브시트로 부터 후진할 때 노즐 끝단의 분출구를 통해 공기가 흡수되는 현상이 발생하는 것을 방지한다. 조절된 압력하의 액체, 필요한 만큼 용기내에 저장된 액체를 밸브의 분출구에서 액적형태로 분사하도록 분사하는 액적을 분사하는 장치 또는 방법에서, 액체의 공급량이 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있는 방법으로 제어됨으로서 버블이 상기 분출구를 통해 액체로 혼합되는 것이 방지된다. 액체는 고속택트로 연속적으로 분사된다. 상기 분출구는 공기압에 의해 후진하는 플런저 로드로 인해 열리게 되며, 액적은 스프링의 탄성력에 의해 전진하는 상기 플런저 로드로 인해 상기 분출구를 통해 분사된다. 버블은 상기 플런저 로드의 후진속도가 공기 흐름율에 따라 제어됨으로서 상기 플런저 로드가 후진할 때 분출구를 통해 액체에 혼합되는 것이 방지된다.

Description

액적의 형성방법 및 일정량의 액적 분사장치{DROPLETS FORMING METHOD AND DEVICE FOR DISCHARGING CONSTANT-VOLUME DROPLETS}
종래의 액적분사장치는 밸브몸체내에 공급된 액체물질을 압력조절장치에 의해 조절된 일정압력하에서 밸브몸체내의 유동경로로 밀어 넣는다. 그러나, 그러한 종래장치는 다음과 같은 문제가 있다. 밸브가 열릴때, 즉, 플런저 로드(plunger rod)가 밸브시트로 부터 후진할 때, 공기가 노즐끝단에 있는 분출구를 통해 흡입되어, 밸브몸체내의 액체에는 버블(bubbles)이 혼합된다. 결과적으로, 분사된 액체는 요구하는 양을 만족시킬 수 없다.
본 발명자는 상기의 현상이 다음과 같은 이유때문에 발생된 것이라는 것을 알아냈다. 플런저 로드가 밸브몸체내에 제공된 밸브시트에 대향하여 상기 로드가안착되는 밸브밀폐 상태에서 밸브시트로 부터 멀리 떨어지도록 상기 로드가 후진하는 밸브개방 상태로 이동될 때, 상기 밸브몸체내의 유동경로에 압력에 의해 점유되는 양(volume)이 감소하며 상기 유동경로의 압력도 마찬가지로 낮아진다. 이것이 노즐끝단과 유동경로 사이의 압력차이를 야기하며, 상기 압력차는 플런저 로드의 이동속도가 증가함에 따라 증가한다. 그러므로, 일정압력하에서 밸브몸체내의 유동경로로 밀어 넣어진 액체물질의 공급량은 상기 압력차를 따르지 못하여, 결과적으로 압력의 균등성을 맞추기 위해 공기가 밸브에 있는 분출구를 통해 유동경로로 흡입되는 현상이 발생한다. 특히, 액체가 고속택트(tact)로 연속적으로 분사될 때, 그러한 현상은 상기 플런저 로드가 고속으로 후진되어야 하기 때문에 현저하게 나타난다.
상기의 밝혀낸 사실을 바탕으로, 본 발명의 목적은 밸브가 열릴때, 즉, 플런저 로드가 밸브시트로 부터 멀리 후진할 때 공기가 노즐끝단에 있는 분출구를 통해 흡입되는 현상을 방지하며, 그러한 현상이 발생한 이후 버블이 분사된 액체내에 혼합되는 것을 방지할 수 있는 액적의 형성방법 및 일정량의 액적 분사장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 조절된 압력하의 액체, 필요에 따라 용기에 저장되는 액체를 밸브 분출구로 부터 액적의 형태로 분산되도록 분사하는 액적 분사방법을 요지로 하며, 액체의 공급량은 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있는 방법으로 조절되므로서 버블이 분출구를 통해 액체내로 혼합되는 것이 방지된다.
액체는 고속택트(tact)로 연속적으로 분사된다. 이러한 경우에, 본 발명은조절된 압력하의 액체, 필요에 따라 용기에 저장되는 액체를 밸브 분출구로 부터 액적의 형태로 분사되도록 분사하는 고속 택트로 액적을 연속적으로 분사하는 방법을 요지로 하며, 액체의 공급량은 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있는 방법으로 조절되므로서 버블이 분출구를 통해 액체내로 혼합되는 것이 방지된다.
상기 분출구는 공기압에 의해 플런저 로드가 후진하므로서 열려지며, 액적은 스프링의 탄성력에 의해 전진되는 상기 플런저 로드를 구비한 분출구를 통해 분사된다. 이러한 경우에, 본 발명은 조절된 압력하의 액체, 필요에 따라 용기에 저장되는 액체를 밸브 분출구로 부터 액적의 형태로 분산되도록 분사하는 액적 분사방법, 바람직하게는 고속 택트로 액적을 연속적으로 분사하는 방법을 요지로 하며, 액체의 공급량은 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있는 방법으로 조절되므로서 버블이 분출구를 통해 액체내로 혼합되는 것이 방지되고, 상기 분출구는 공기압에 의해 플런저 로드가 후진하므로서 열려지며, 액적은 스프링의 탄성력에 의해 전진되는 상기 플런저 로드를 구비한 분출구를 통해 분사된다.
공기 흐름율에 따라 상기 플런저 로드의 후진속도를 제어함으로서 상기 플런저 로드의 후진으로 버블이 분출구를 통해 액체내에 혼합되는 것이 방지된다. 이러한 경우에, 본 발명은 조절된 압력하의 액체, 필요에 따라 용기에 저장되는 액체를 밸브 분출구로 부터 액적의 형태로 분산되도록 분사하는 액적 분사방법, 바람직하게는 고속 택트로 액적을 연속적으로 분사하는 방법을 요지로 하며, 액체의 공급량이 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있도록 공기 흐름율에따라 상기 플런저 로드의 후진속도를 제어함으로서 상기 플런저 로드의 후진으로 버블이 분출구를 통해 액체내에 혼합되는 것이 방지되고, 상기 분출구는 공기압에 의해 플런저 로드가 후진하므로서 열려지며, 액적은 스프링의 탄성력에 의해 전진되는 상기 플런저 로드를 구비한 분출구를 통해 분사된다.
또한, 본 발명은 일정양의 액적을 분사하는 장치를 요지로 하는데, 상기 장치는 분출구를 구비한 밸브몸체와; 전진과 후진으로 액적을 분사하는 플런저 로드와; 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체 공급수단, 바람직하게는 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체보관용기와 요구되는 압력으로 상기 액체 보관용기내의 액체를 압축하기 위한 액체가압수단을 포함하는 액체 공급수단과; 요구되는 압력으로 밸브 작동공기를 제어하기 위한 밸브작동 압력제어수단; 및 상기 밸브작동 압력제어수단이 상기 밸브몸체와 연통하는 제1위치와 상기 밸브작동 압력제어수단이 대기(atmoshpere)와 연통하는 제2위치 사이에서 이동할 수 있는 선택밸브를 포함하며, 상기 선택밸브는 솔레노이드 선택밸브가 바람직하며, 상기 밸브몸체의 분출구는 상기 선택밸브가 제1위치에 있고 상기 플런저 로드가 상기 밸브작동 공기에 의해 후진할 때 열리고 상기 선택밸브가 제2위치에 있고 상기 플런저 로드가 플런저 로드 구동수단, 즉 스프링이나 공기압에 의해 전진될 때 닫히며, 상기 밸브작동 압력제어수단과 상기 밸브몸체는 흐름제어 밸브에 의해 서로 연통한다.
상기 플런저 로드가 접해있는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면은 평면으로 형성되어 있고, 상기 분출구는 상기 양 면이 접촉상태에 있을때 닫히게 된다. 바람직하게는, 상기 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 가진 돌출부(projection)가 상기 플런저 로드의 전단면에 제공된다. 이러한 경우에, 본 발명은 일정양의 액적을 분사하는 장치를 요지로 하는데, 상기 장치는 분출구를 구비한 밸브몸체와; 전진과 후진으로 액적을 분사하는 플런저 로드와; 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체 공급수단, 바람직하게는 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체 보관용기와 요구되는 압력으로 상기 액체 보관용기내의 액체를 압축하기 위한 액체가압수단을 포함하는 액체 공급수단과; 요구되는 압력으로 밸브 작동공기를 제어하기 위한 밸브작동 압력제어수단; 및 상기 밸브작동 압력제어수단이 상기 밸브몸체와 연통하는 제1위치와 상기 밸브작동 압력제어수단이 대기(atmoshpere)와 연통하는 제2위치 사이에서 이동할 수 있는 선택밸브를 포함하며, 상기 선택밸브는 솔레노이드 선택밸브가 바람직하며, 상기 밸브몸체의 분출구는 상기 선택밸브가 제1위치에 있고 상기 플런저 로드가 상기 밸브작동 공기에 의해 후진할 때 열리고 상기 선택밸브가 제2위치에 있고 상기 플런저 로드가 플런저 로드 구동수단, 즉 스프링이나 공기압에 의해 전진될 때 닫히며, 상기 밸브작동 압력제어수단과 상기 밸브몸체는 흐름제어 밸브에 의해 서로 연통하며, 상기 플런저 로드가 접해있는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면은 평면으로 형성되어 있고, 상기 분출구는 상기 양 면이 접촉상태에 있을때 닫히게 되며, 바람직하게는 상기 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 가진 돌출부(projection)가 상기 플런저 로드의 전단면에 제공된다.
본 발명은 조절된 압력하에 있는 액체를 밸브의 분출구로부터 액적 형태로 분산되도록 분사하는 액적 분사방법 및 일정량의 액적을 분사하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 균일한 농도의 용액, 필러(fillers)를 내포한 액체, 낮은 농도부터 높은 농도까지의 임의의 농도를 가진 액체, 및 이들 액체들의 복합체로서 높은 점성의 페스트(paste)같은 액체를 포함하는 여러종류의 액체를 다루는데 적절하게 사용되는 액적 분사방법 및 일정량의 액적을 분사하는 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따라, 밸브가 열린 상태(제1위치)에서 일정양의 액적을 분사하는 장치의 개략도.
도2는 본 발명에 따라, 밸브가 닫힌 상태(제2위치)에서 일정양의 액적을 분사하는 장치의 개략도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 밸브몸체 2: 격벽
3: 관통홀 4: 구동챔버
41: 스프링 챔버 42: 공기챔버
5: 분사챔버 6: 분출구
7: 피스톤 8: 플런저 로드
9: 스프링 10: 스트로크 조정나사
11: 노즐 12: 접합부
13: 접합개구 14: 고압 공기압축원
15: 밸브작동압력제어수단 16: 유동제어밸브
17: 선택밸브 18: 액체압축수단
본 발명에 따른 액적의 분사방법의 바람직한 모드에서, 분출구는 공기압에의해 플런저 로드가 후진함으로서 열려지며, 액적은 스프링의 탄성력에 의해 전진되는 상기 플런저 로드를 구비한 분출구를 통해 분사되고, 공기 흐름율에 따라 상기 플런저 로드의 후진속도를 제어함으로서 상기 플런저 로드의 후진으로 버블이 분출구를 통해 액체내에 혼합되는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 일정량의 액적을 분사하는 장치의 바람직한 모드에서, 상기 장치는 분출구를 구비한 밸브몸체와; 전진과 후진으로 액적을 분사하는 플런저 로드와; 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체 공급수단; 요구되는 압력으로 밸브 작동공기를 제어하기 위한 밸브작동 압력제어수단; 및 상기 밸브작동 압력제어수단이 상기 밸브몸체와 연통하는 제1위치와 상기 밸브작동 압력제어수단이 대기(atmoshpere)와 연통하는 제2위치 사이에서 이동할 수 있는 선택밸브를 포함하며, 상기 선택밸브는 솔레노이드 선택밸브가 바람직하며, 상기 밸브몸체의 분출구는 상기 선택밸브가 제1위치에 있고 상기 플런저 로드가 상기 밸브작동 공기에 의해 후진할 때 열리고 상기 선택밸브가 제2위치에 있고 상기 플런저 로드가 플런저 로드 구동수단, 즉 스프링이나 공기압에 의해 전진될 때 닫히며, 상기 밸브작동 압력제어수단과 상기 밸브몸체는 흐름제어 밸브에 의해 서로 연통한다.
상기 밸브몸체는 상기 밸브가 닫힐 때, 상기 플런저 로드가 구동원으로, 스프링의 탄성력이나 공기압을 이용함으로서 밸브시트에 대향하여 안착되는 원리와 상기 밸브가 열릴 때, 스프링의 탄성력이나 함유된 공기압보다 더 높은 공기압을 가함으로서 상기 플런저 로드가 후진하여 상기 밸브시트로 부터 멀리 떨어지는 원리에 근거하여 작동된다. 상기 플런저 로드가 이동되는 방향과 속력은 스프링의 탄성력이나 함유한 공기압과 인가된 공기압 사이의 차이(즉, 스프링/공기 또는 공기/공기 압력차)에 따라 결정된다. 그러므로, 열린상태에서 밸브가 닫힐 때, 인가된 압력은 스프링의 탄성력(또는 함유한 공기압)보다 더 낮은 레벨로 감소하여, 상기 플런저 로드가 상기 밸브시트에 대향하여 안착되도록 한다.
구동원으로서, 스프링/공기 압력차를 이용하는 경우는 다음과 같이 설명될 수 있다.
분출구로 부터 액적을 분사하기 위해서는, 인가된 공기압의 급격한 감소와 함께 상기 플런저 로드에 큰 가속도가 요구되며, 상기 플런저 로드의 이동은 상기 플런저 로드가 상기 밸브시트에 대향하여 안착되자 마자 곧 정지되는 것이 요구된다. 상기 플런저 로드의 그러한 작동은 액체에 관성력을 제공하여 상기 분출구로 부터 액적 형태로 분사되도록 한다. 따라서, 상기 스프링은 요구되는 양만큼 액적을 분사할 수 있도록 충분한 가속도를 상기 플런저 로드에 줄 수 있는 스프링 상수를 갖는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 밸브시트에 대향하여 상기 플런저 로드의 안착과 상기 로드이동의 정지는 상기 플런저 로드가 인접되는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면을 평면으로 형성하고, 상기의 두 면을 표면 접촉상태에 있도록 하며, 상기 플런저 로드의 전단면에 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부를 바람직하게 제공하므로서 적절하게 완수된다. 또한 상기 돌출부는 상기 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부로 얻을 수 있는 것과 동등한 작용범위에서 상기 분출구의 내부직경과 실질적으로 동일한 최대 외부직경을 구비한 것을 포함한다.
상기 플런저 로드가 밀폐위치에서 개방위치로 이동될 때, 상기 밸브몸체내에 있는 유동경로에서의 압력강하는 증가되며 상기 플런저 로드의 이동속도가 증가함에 따라 대기는 더욱 쉽게 분출구를 통해 흡수된다. 이미 언급된 바와 같이, 상기 플런저 로드의 후진속도는 대기가 분출구를 통해 흡수되지 못하도록 제어된다. 다시 말하면, 상기 스프링의 탄성력보다 훨씬 더 큰 공기압이 상기 플런저 로드에 갑자기 적용되어서는 안된다.
잘 알려진 바와 같이, 스프링은 길이의 변위가 증가함에 따라 더 큰 힘이 비축된다. 본래의 스프링과 신장되거나 수축된 스프링을 비교하면, 후자의 스프링이 일정거리 만큼 변위시키는데 일을 요한다. 이것은 상기 플런저 로드의 이동 거리가 길수록 상응하는 거리만큼 상기 플런저 로드를 이동시키는데 더 큰 힘이 요구된다는 것을 의미한다.
인가된 공기압은 스프링의 탄성력보다 더 큰 것이 요구되며, 상기 플런저 로드의 스트로크(stroke)가 증가함에 따라 증가되어야 한다. 다른 한편, 스프링의 탄성력과 인가된 공기압이 감소됨에 따라, 상기 플런저 로드의 이동속도는 상기 밸브몸체에 공기압을 공급하는 성능이 일정하므로 유일하게 결정된다.
특히, 상기 플런저 로드의 이동속도는 상기 플런저 로드가 상기 밸브시트로 부터 멀리 떨어지는 순간에 최대로 되며, 상기 플런저 로드의 이동속도를 버블이 분출구를 통해 액체에 혼합되지 않는 밸브에 맞추는 것은 불가능하게 된다. 그러므로, 일정한 공기압을 갖도록 조절된 공기의 흐름율을 제어함으로서 상기 플런저 로드의 이동속도를 제어하는 것이 요구된다.
더욱 상세하게는, 유량제어밸브가 상기 밸브몸체와 연통하는 선택밸브와 상기 플런저 로드를 작동하도록 하는 공기를 요구되는 압력까지 제어하는 밸브작동 압력제어수단 사이에 배열된다.
상기 선택밸브는 상기 밸브작동 압력제어수단과 연통하는 상기 유동제어밸브가 상기 플런저 로드를 개방위치로 이동하도록 상기 밸브몸체와 연통하는 제1위치와, 상기 밸브몸체가 상기 플런저 로드를 밀폐위치로 이동하도록 대기와 연통하는 제2위치 사이에서 이동될 수 잇다.
밀폐위치의 플런저 로드가 개방위치로 이동하기 위해 후진할 때, 상기 선택밸브는 제2위치에서 제1위치로 이동된다. 상기 제1위치에서, 요구된 압력으로 제어된 상기 플런저 로드를 작동시키기 위한 작동용 공기가 그 작동용 공기의 흐름율이 유동제어밸브에 의해 제어되는 상기 밸브몸체에 공급된다. 그러므로, 상기 플런저 로드는 요구되는 속도로 후진하기 시작한다.
상기 플런저 로드가 요구되는 속도로 이동할 수 있기 때문에, 상기 플런저 로드의 이동량이 증가할 때 조차 버블이 분출구의 전단부를 통해 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 개방위치의 플런저 로드가 밀폐위치로 이동하기 위해 전진될 때, 상기 선택밸브는 제1위치에서 제2위치로 이동된다. 상기 제2위치에서, 상기 밸브몸체가 대기와 연통하므로, 같은 거리를 후진하도록 상기 플런저 로드에 작동된 작동용 공기가 스트로크에서 대기로 방출된다. 그러므로, 상기 플런저 로드를 작동하기 위한 공기압은 순식간에 대기압과 동일하게 된다. 따라서, 수축되어 복원력이 저장된 스프링이 순식간에 팽창되어 상기 플런저 로드를 전진하게 한다. 상기 플런저 로드는 상기 밸브몸체에 인접하게 되고 그 이동은 빠르게 멈춘다. 결과적으로, 액체만이 분출구를 통해 액적형태로 분사된다.
상기 플런저 로드의 이동은 상기 밸브시트에 대향하여 상기 플런저 로드를 안착시키는 것과 마찬가지로, 상기 플런저 로드가 인접되는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면을 평면으로 형성하고, 상기 분출구가 상기의 두 면이 표면 접촉상태에 있을 때 닫히며, 상기 플런저 로드의 전단면에 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부가 바람직하게 제공되는 배열로 인해 정지될 수 있다. 상기 플런저 로드의 작동은 액체에 관성력을 제공하여 상기 액체가 분출구로 부터 액적의 형태로 분사되도록 한다.
본 발명은 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이나, 다음의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 일정량의 액적을 분사하는 장치는 액적분사용 밸브부(valve unit)와, 상기 밸브부에 액체를 공급하기 위한 액체공급부, 및 상기 밸브부에 작동공기를 공급하기 위한 공기공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 이들 각 부의 상세한 구성이 첨부한 도면을 참조하여 설명된다. 도1은 밸브 개방상태(제1위치)에서의 각 부의 상태를 나타내는 개략도이며, 도2는 밸브 밀폐상태(제2위치)에서의 각 부의 상태를 나타내는 개략도이다.
상기 밸브부를 구성하는 밸브몸체(1)는 바닥부(bottom portion)에 액적 분사용 노즐(11)을 구비한다. 상기 밸브몸체의 내부공간은 플런저 로드(8)가 삽입되는 관통홀(3)을 구비한 격벽(2)에 의해 구동챔버(4)와 분사챔버(5)로 수직으로 양분된다. 상기 플런저 로드(8)를 수직으로 이동시키기 위한 피스톤(7)은 상기 상부 구동챔버(4)에 미끄러질 수 있게 장착된다. 상기 피스톤(7) 위에 위치한 상기 구동챔버(4) 부분은 스프링챔버(41)을 형성하며, 스프링(9)은 상기 피스톤(7)의 상부 표면과 상기 스프링챔버(41)의 상부 내부벽면 사이에 배치된다. 또한 상기 피스톤(7) 아래에 위치한 상기 구동챔버(4) 부분은 파이프(20)와 공기공급부를 통해 고압의 공기압원(14)에 연결된 공기챔버(42)를 형성하며, 상기 파이프(20)는 상기 밸브몸체(1)의 측벽에 형성된 접합부(12)에 연결된다. 이러한 배열에 의해, 상기 플런저 로드(8)를 후진시키는 고압의 공기가 공급된다.
또한, 도면부호 10 은 상기 구동챔버(4)의 상부 벽에 나사로 결합된 스트로크 조정나사(10)를 나타내며, 이는 상기 플런저 로드(8)의 이동상한을 조정하도록 수직으로 이동가능하여, 액체 분사량을 조정한다.
상기 피스톤(7)에 의해 전진하고 후진할 수 있는 상기 플런저 로드(8)는 분사챔버(5)로 삽입되고, 상기 밸브몸체(1)의 바닥부에 구비된 노즐(11)과 연통하는 액체분출구(6)가 상기 분사챔버(5)의 바닥벽에 형성된다. 또한, 상기 분사챔버(5)는 상기 밸브몸체(1)의 측벽에 형성된 접합개구(13)에 연결된 파이프(21)에 의해 액체보관용기(19)에 연결된다. 그래서, 액적을 형성하기 위한 액체는 상기 분사챔버(5)에 공급된다.
상기 플런저 로드(8)는 상기 분사챔버(5)의 바닥벽에 인접되며 상기 플런저 로드(8)가 전진할 때 상기 액체분출구(6)에 근접하는 전단면을 구비한다. 따라서,상기 플런저 로드(8)는 밸브를 닫기 위해 상기 분사챔버(5)의 바닥벽과 접촉하게 될 때 상기 피스톤(7) 아래에 공기챔버가 형성될 정도의 길이를 갖는다.
상기 플런저 로드(8)의 전단면과 상기 분사챔버(5)의 바닥 벽면은 평면으로 형성되어, 밸브가 닫힐때, 상기 양 면이 표면접촉상태로 되고, 상기 액체분출구(6)는 닫혀지고 액적분사도 정지된다. 이러한 배열에 의해, 분사되는 액적과 상기 분사챔버(5)내의 액체는 밸브가 닫힐 때 서로 확실히 분리된다.
또한, 상기 액체분출구(6)의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부가, 밸브가 닫힐 때 상기 액체분출구(6)에 장착되도록 상기 플런저 로드(8)의 전단면에 제공된다. 이러한 배열이 밸브가 닫힐 때 더 만족할 만한 방법으로 액체를 차단할 수 있게 한다.
상기 액체공급부는 상기 밸브몸체(1)와 일체로 형성되거나 분리되어 형성된 액체가압수단(18)과 액체보관용기(19)를 포함한다. 분리되어 형성된 경우에, 상기 액체보관용기(19)는 상기 밸브몸체(1)에 연결된 파이프(21)에 의해 상기 분사챔버(5)와 연통한다. 상기 액체보관용기(19)내의 액체는 상기 액체가압수단(18)에 의해 요구된 압력으로 조정되는 공기압에 의해 항상 일정압력을 유지하도록 조정된다.
상기 실시예에서, 액체가 상기 밸브부에 공급되면, 상기 액체압력은 상기 액체보관용기(19)내의 압력이 상기 액체가압수단(18)으로 일정하게 유지되므로서 조정된다. 그러나, 대안으로서, 압력조정수단이 액체공급원(도시되지 않음)과 상기 밸브부를 연결하는 라인(line)에 배치되어 액체가 상기 밸브부에 공급되면 액체압력이 상기 압력조정수단에 의해 조정되도록 한다.
상기 공기공급부는 일렬로 연결된 밸브작동 압력제어수단(15), 유량제어밸브(16) 및 선택밸브(17)를 포함한다. 구체적으로는, 상기 유량제어밸브(16)는 상기 밸브몸체(1)와 연통하는 솔레노이드 선택밸브(17)와 상기 플런저 로드(8)를 작동시키는 요구된 압력으로 공기를 제어하기 위한 상기 밸브작동 압력제어수단(15) 사이에 배치된다.
상기 선택밸브(17)는 상기 밸브작동 압력제어수단(15)과 연통하는 상기 유량제어밸브(16)가 상기 플런저 로드(8)를 개방위치로 이동하도록 상기 밸브몸체(1)와 연통하는 제1위치와 상기 구동챔버(4)의 공기챔버(42)가 상기 플런저 로드(8)를 밀폐위치로 이동하도록 대기와 연통하는 제2위치 사이에서 이동될 수 있다. 결과적으로, 상기 플런저 로드(8)의 이동방향은 전환된다.
상기의 구성으로, 밀폐위치의 상기 플런저 로드(8)가 개방위치로 이동하기 위해 후진할 때, 상기 선택밸브(17)는 상기 제2위치에서 상기 제1위치로 이동된다. 상기 제1위치에서, 상기 플런저 로드에 작동되는 요구된 압력으로 제어된 공기가 상기 밸브몸체(1)에 공급되며 작동공기의 흐름율은 상기 유동제어밸브(16)에 의해 제어된다. 그러므로, 상기 플런저 로드(8)는 요구되는 속도로 후진하기 시작한다.
상기 플런저 로드(8)가 요구되는 속도로 이동될 수 있기 때문에, 상기 플런저 로드(8)의 이동량이 증가할 때 조차 버블이 상기 분출구(6)의 전단부를 통해 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 개방위치의 플런저 로드(8)가 밀폐위치로 이동하기 위해 전진할 때, 상기 선택밸브(17)는 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 이동된다. 상기 제2위치에서, 상기 밸브몸체(1)가 대기와 연통하므로, 같은 거리를 후진하도록 상기 플런저 로드(8)에 작동된 작동용 공기가 스트로크에서 대기로 방출된다. 그러므로, 상기 플런저 로드(8)를 작동하기 위한 공기압은 순식간에 대기압과 동일하게 된다. 따라서, 수축되어 복원력이 저장된 스프링(9)이 순식간에 팽창되어 상기 플런저 로드(8)를 전진하게 한다. 상기 플런저 로드(8)는 상기 밸브몸체에 인접하게 되고 그 이동은 빠르게 정지한다. 결과적으로, 액체만이 분출구(6)를 통해 액적형태로 분사된다.
본 발명에서, 액체는 고속택트(tact)로 연속적으로 분사된다. 용어 "고속택트"는 액체분사가 짧은 사이클로 간헐적으로 반복되는 것을 의미한다. 액체의 초당 방출횟수는 적절하게 설정된다.
상기 구성의 본 발명에 따르면, 공기는 상기 플런저 로드가 액체를 방출하기 위해 후진할 때 상기 노즐 끝단에 형성된 분출구를 통해 흡수되는 것이 방지되며, 액체는 버블이 섞이지 않은 액적으로 되어 일정량으로 분사될 수 있다. 특히, 상기 플런저 로드의 이동량이 증가할 때 조차, 필요한 압력이 요구되는 시간내에 공급될 수 있다. 그러므로, 상기 밸브몸체내에 불필요한 네가티브(negative) 압력을 야기함이 없이 상기 밸브몸체내로 공기가 흡입되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 플런저 로드가 인접되는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면이 평면으로 형성되고, 상기 분출구가 상기 양 면이 표면 접촉상태가 됨에 따라 닫히게 되며, 분사된 액적과 상기 분사챔버내의 액체는 상기 밸브가 닫힐때 서로 확실하게 분리된다. 또한, 밸브가 닫힐 때 돌출부가 상기 분출구에 장착되도록 상기 플런저 로드의 전단면에 상기 액체분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부를 제공하므로서, 액체는 밸브가 닫힐 때 더 만족할 만한 방법으로 차단될 수 있다.

Claims (11)

  1. 조절된 압력하의 액체를 밸브의 분출구로 부터 액적형태로 분산하도록 분사하는 액적 분사방법에 있어서, 액체의 공급량이 분출구와 밸브몸체내의 유동경로 사이의 압력차를 따를수 있는 방법으로 제어됨으로서 버블(bubbles)이 상기 분출구를 통해 액체로 혼합되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 액적 분사방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조절된 압력하의 액체가 용기(container)내에 저장된 액체인 것을 특징으로 하는 액적 분사방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    액체가 고속택트(high-speed tact)로 연속적으로 분사되는 것을 특징으로 하는 액적 분사방법.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 분출구는 플런저 로드(plunger rod)가 공기압에 의해 후진함으로서 열리며, 상기 액적은 상기 플런저 로드가 스프링의 탄성력에 의해 전진함으로서 상기 분출구를 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 액적 분사방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플런저 로드의 후진속도를 공기 흐름율에 따라 제어함으로서 상기 플런저 로드가 후진할 때 버블이 상기 분출구를 통해 액체에 혼합되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 액적 분사방법.
  6. 분출구를 구비한 밸브몸체와;
    전진과 후진으로 액적을 분사하기 위한 플런저 로드와;
    상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체 공급수단과;
    요구되는 압력으로 밸브 작동공기를 제어하기 위한 밸브작동 압력제어수단과; 및
    상기 밸브작동 압력제어수단이 상기 밸브몸체와 연통하는 제1위치와 상기 밸브작동 압력제어수단이 대기(atmoshpere)와 연통하는 제2위치 사이에서 이동할 수 있는 선택밸브를 포함하며,
    상기 밸브몸체의 분출구는 상기 선택밸브가 상기 제1위치에 있고 상기 플런저 로드가 상기 밸브작동 공기에 의해 후진할 때 열리고 상기 선택밸브가 상기 제2위치에 있고 상기 플런저 로드가 플런저 로드 구동수단에 의해 전진할 때 닫히며, 상기 밸브작동 압력제어수단과 상기 밸브몸체는 흐름제어 밸브에 의해 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플런저 로드 구동수단이 스프링 또는 공기압 형태인 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 액체공급수단이 상기 밸브몸체에 액체를 공급하기 위한 액체보관용기와 요구되는 압력으로 상기 액체 보관용기내의 액체를 압축하기 위한 액체가압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
  9. 제 6 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기의 선택밸브가 솔레노이드 선택밸브인 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저 로드가 인접되는 상기 밸브몸체의 벽면과 상기 플런저 로드의 전단면(fore end surface)은 평면으로 형성되고, 상기 분출구는 상기의 양 면이 표면 접촉상태에 있을 때 닫히는 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분출구의 내부직경과 동일한 최대 외부직경을 구비한 돌출부가 상기 플런저 로드의 전단면에 제공되는 것을 특징으로 하는 일정량의 액적 분사장치.
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