(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度、微量、微速、無脈動の液体噴霧に於いて、液供給ポンプと噴霧ガンは構成部材の弾性変位、液の圧縮等の影響を十分に考慮することが重要である。高剛性であること、圧力の発生を減じること、液中に気泡が無いこと、管路内に空気だまりを形成しないこと、あらかじめプログラムされた噴霧パターンに確実に応答すること。【解決手段】シリンジ容量の大きさは、ストロークが同じであれば断面積に比例する。シリンジポンプ１の負荷を減らすにはシリンジ容量を小さくして断面積を減らす。気泡排出動作のできるシリンジポンプの採用、流れセンサー３０の採用を計る。【選択図】図１
2014020365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンジポンプと、２流体ノズルと、気体と液体を制御する制御装置とで構成する噴霧装置であって、連続無脈動吐出液量近辺をシリンジ容量としたシリンジポンプ。
【請求項２】
シリンジポンプと、２流体ノズルと、気体と液体を制御する制御装置とで構成する噴霧装置であって、混合ブロックに気体導入穴と吐出ノズル用穴を設け、夫々の穴を延長導通させて混合室とし、この混合室に細管で成る液供給ノズル先を突き出して設置したことを特徴とする２流体ノズル。
【請求項３】
シリンジポンプと、２流体ノズルと、気体と液体を制御する制御装置とで構成する噴霧装置であって、噴霧開始時に気体圧力により戻される量分、シリンジポンプ液送りの初頭に素早く送り出す初期補正と、噴霧終了時には押し出されて混合室内に滞留する前に素早く引き戻す後期補正の動作プログラムを備えた制御盤。
【請求項４】
請求項１のシリンジポンプと請求項２の２流体ノズルと請求項３の制御盤とで成ることを特徴とする噴霧装置。
【請求項５】
請求項４の噴霧装置を焼付き防止油噴霧装置として備えたことを特徴とする自動焼菓子機
【請求項６】
請求項４の噴霧装置を離形剤噴霧装置として備えたことを特徴とする射出成型機
【請求項７】
請求項４の噴霧装置を皮膜形成剤噴霧装置として備えたことを特徴とする皮膜形成噴霧装置
【請求項８】
請求項４の噴霧装置を濃湿度調整液噴霧装置として備えたことを特徴とする濃湿度調整装置
【請求項９】
請求項４の噴霧装置を着色液噴霧装置として備えたことを特徴とする多液調合装置
【請求項１０】
請求項４の噴霧装置を切削油噴霧装置として備えたことを特徴とする工作機械
【請求項１１】
請求項４の噴霧装置を潤滑油噴霧装置として備えたことを特徴とする工作機械
【請求項１２】
請求項２の２流体ノズルとエア圧送ディスペンサーとで成ることを特徴とする噴霧装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０１】セミドライ加工、潤滑油噴霧塗布、薄膜形成、塗装、スプレードライヤー、濃湿度調整、多液調合等の噴霧に於いて、特に高精度、微量、データー化容易、再現性良好等を要求されるものに関する。
【背景技術】
【０２】セミドライ加工では切削油の供給量は数ｃｃ／時、薄膜形成や塗装等もμＬ単位の定量、定速の液供給が要求される。この様な微量、微速、無脈動の液供給を要求される時、液供給のシリンジポンプ（パルスモーター、ボールネジでシリンジプランジャーを駆動するもの）と、２流体ノズル（液体と気体を一つの混合室に送り込み混合し、噴霧口より噴霧するもの）と、気体と液体を制御する制御装置とで構成する噴霧装置に於いて、更なる高精度、高機能を要求されると種々の課題が出現する。液送りのポンプは所要の液を確実に噴霧ガンに供給し、噴霧ガンは供給された液を全量確実に噴霧することである。
【課題】
【０３】高精度、微量、微速、無脈動の液体噴霧に於いて、液供給ポンプと噴霧ガンは構成部材の弾性変位、液の圧縮等の影響を十分に考慮することが重要である。高剛性であること、圧力の発生を減じること、液中に気泡が無いこと、管路内に空気だまりを形成しないこと、あらかじめプログラムされた噴霧パターンに確実に応答すること。狭い範囲でも確実に噴霧できること。
【０４】２流体ノズルに於いて、気体が吐出し液は吐出していないとき、混合室内の液吐出口は気体の圧力を受けて液面は押し戻される。押し戻される要因は液の収縮、ポンプ剛性、残留気泡等がある。例えば水１０ｃｃのシリンジポンプで気体圧が０．３ＭＰａのとき押し戻される量は１０μＬあった。液送り速度が５ｃｃ／時（１．４μＬ／秒）の時、１０μＬ送るには７．２秒かかる。即ち、噴霧信号が入力されてから７．２秒遅れて液が噴霧する応答性の悪いことになる。
残留気泡があると更に大きく押し戻される。次に噴霧停止信号が入力されると、押し戻されていた液は元に戻り、混合室内に滞留し、次の噴霧時にこの滞留液を液送り速度と無関係に噴霧吐出し、液面が混合室に達してから正しい噴霧速度で噴霧される。間欠噴霧ではこのような応答性の悪さは許容できなくなる。気体の気流により液面が負圧になって液が吸い込まれる場合は液送り速度と無関係に液が噴霧されてしまう。
従来液の吐出確認にダイアフラム式の圧力センサーが使用されていたが、ダイアフラムの動き分が気泡と同じ作用をして応答性を悪くしている。（参考文献１：流れセンサー実用新案登録第３１７２４５３）
【０５】従来の２流体ノズルは液ノズルと気体ノズルが同心上に配置されたり、開閉弁が付加されたりして概して複雑な構造をしているため空気溜り部が形成されたり、分解が容易でないことがある。特に液の供給部に空気溜り部が形成されると気体圧の影響が大きくなる。
【解決手段】
【０６】シリンジ容量の大きさは、ストロークが同じであれば断面積に比例する。シリンジポンプの負荷を減らすにはシリンジ容量を小さくして断面積を減らす。気泡排出動作のできるシリンジポンプの採用、流れセンサーの採用を計る。シリンジ容量を小さくする手段は連続無脈動吐出液量と気泡排出動作用液量を加えた程度とする。連続無脈動吐出液量とはシリンジピストンの進み方向と切換えバルブの方向を切り換えることなく吐出できる液量である。この切換え動作があると一瞬であっても脈動が発生する。（参考文献２：シリンジポンプ特許第４５２４７６７号、参考文献３特許第３７００１００号）
【０７】噴霧開始時に気体圧力により戻される液量分、液送りの初頭に素早く送り出す初期補正動作を与えて液の遅れを補正する。噴霧終了時には押し出されて混合室内に滞留する前に素早く引き戻す後期補正動作を与える。この液送りの初めと終わりの補正動作をシリンジポンプ制御装置にプログラムしておき、補正値はパラメーターとしタッチパネルの入力装置で設定する手段を設ける。噴霧気体の制御に於いては比例流量制御弁を適応して、液滴の大きさを調節する手段を講じることもある。間欠噴霧に於いては噴霧休止中に液吸入、気泡排出を行う。
【０８】２流体ノズルは混合ブロックに気体導入穴と噴霧ノズル用穴を設け、夫々の穴を延長導通させて混合室とし、この混合室の気体流路に細管で成る液供給ノズル先を突き出して設置する。液残りが発生するポケット部がないので液は噴霧中に全量吐出される。
【効果】
【０９】噴霧信号に対して非常に応答性が良好で、短時間の噴霧ＯＮ−ＯＦＦの制御が可能となり、液量精度の良好な噴霧が得られる。
【１０】シリンジポンプの制御で噴霧パターンが決定でき、精度良好、再現性良好、データー化が容易。
【１１】噴霧ノズルに於いて通常液管路に開閉バルブを設置し、液の噴霧時のみ開閉バルブを開として液を供給するが、本発明ではシリンジポンプの動作で液を供給するので開閉バルブが不要になる。噴霧ノズルは単純な１本の細管にできるので狭い範囲に噴霧が可能になる。
【実施例１】図１、２【１２】セミドライ加工を切削油供給量６ｃｃ／時、加工時間１０分を１分間休止して繰り返す設定で説明する。２流体ノズルの混合室内の切削油吐出口に丁度油面があるとする。気体供給時の油面戻され量は２０μＬと仮定する。加工時間１０分の時、切削油の供給は１ｃｃ／１０分（１．７μＬ／秒）、噴霧信号がＯＮして約１２秒は噴霧しない。１０分の加工終了と同時に噴霧を停止すると混合室内に２０μＬの切削油が残り、次の加工時に噴霧信号がＯＮすると、混合室内の２０μＬの切削油はシリンジポンプの動きに関係なく気体の流れに従って噴霧され、１２秒後にシリンジポンプに従って噴霧される。この様な不具合を回避するため現状では切削油の噴霧は加工準備中に開始しておき、加工が終了して後に適宜に噴霧を終了している。
加工休止中の１分間も噴霧を続けるので切削油やエアを無駄に使用し、霧化した油は環境を悪くしている。【１３】セミドライ加工用噴霧装置２７は、シリンジポンプ１と、連結ブロック２と、２流体ノズル３と、可撓管４と、制御盤５とを主として構成する。連結ブロック２は液チューブ１４と気体供給管２０を夫々別の管路として２流体ノズル３に連結する。【１４】シリンジポンプ１は往復で吐出、吸入できるタイプのシリンジ６を装着し、プランジャー７を駆動し、配管８に連結する開閉電磁弁９，１０，１１，１２と、タンク１３と、液チューブ１４と、駆動装置１５と、センサー１６とで構成する。更に油供給管１４に流れセンサー３０を設置する。シリンジ６の容積は２ｃｃとする。【１５】連結ブロック２は液チューブ１４と気体供給管２０を可撓管４内に連接し２流体ノズル３に接合する。気体供給管２０は可撓管４内にチューブを挿入して連結するか、可撓管４内を気体の通路としてもよい。御盤５は気体供給口２１から供給されるエアを気体供給管２０に圧力制御、ＯＮ−ＯＦＦ制御して供給するとともに、シリンジポンプ１の動作を制御する。２流体ノズル３はボディ２２に気体管路２３を貫通さし、出口に噴霧ノズル２５を螺合さし、気体管路２３の途中に液ノズル２６の先端を突き出して設置し混合室２４とする。液ノズル２６は液チューブ１４に連接する。ボディ２２は可撓管４に連設する。【１６】制御盤５の制御プログラムは、外部から設定可能にしたパラメーターとして、切削油供給量、供給時間、休止時間、初期補正量、後期補正量、エア圧力、エア流量、エア吹きタイミング等を設けている。自動運転、手動運転、液吸入、気泡追い出し、液排出、気体噴出等の運転モード選択もプログラムしておく。
【作用】
【１７】プランジャー７がＢ方へ移動するとき、開閉電磁弁１０，１１を開、９，１２を閉にするとシリンジ６のＢ側内の切削油は液チューブ１４、連結ブロック２、可撓管４を通り２流体ノズル３に供給される。Ａ側はタンク１３の切削油を吸引する。プランジャー７がＡ方へ移動するとき、開閉電磁弁１０，１１を閉、９，１２を開にするとシリンジ６のＡ側内の切削油は２流体ノズル３に供給される。２流体ノズル３に切削油と気体が供給されると混合室２４で気液混合され噴霧ノズル２５より噴霧吐出される。シリンジ６がＢ側原点として左行し１ｃｃ１０分吐出したら次項で述べる気泡追い出し動作を１分以内に行い、次の吐出信号を受けたらプランジャー７をＢ側に右行し１ｃｃ１０分吐出する様に制御する。
【１８】シリンジ内の気泡追い出し動作として、プランジャー７をＢ側に移動さし、開閉電磁弁１０を閉じ、１２を開とすると液はタンク１３へ流れ、シリンジ内の気泡も同時にタンク１３に追い出す。
プランジャー７をＡ側に移動さし、開閉電磁弁９を閉じ、１１を開とすると液はタンク１３へ流れ、シリンジ内の気泡も同時にタンク１３に追い出す。この動作の制御はシリンジの往復毎に行う、単独で行う、初期のみに行う、数回毎に行う等制御盤５の指令にて行う。混合室内に残液が無いように、気体吐出後少し遅らせて液を吐出し、液の吐出終了後少し遅らせて気体の吐出を終了させる。
【１９】流れセンサー３０は、液が流れたかどうかを確認するもので、初期補正時の速い流れで感度よく検知する。気泡検知ができるので気泡追い出し制御の時期を予測できる。
【２０】気泡追い出しができるので、クッション作用、気泡吐出による空吐出を防止でき、高精度、応答性のよい噴霧が可能になる。応答性がよいので種々の噴霧パターンを制御装置で構築できる。プランジャー７の移動方向切換えは一瞬にできるから加工していないときに操作して液補給時間を不要にする。シリンジ６の容量を必要最小限に選定し、シリンジポンプ１の剛性を高め、液の収縮作用を減じている。
【２１】噴霧ノズル２５は微量噴霧に適する細管（口径１ミリ等）とするが、サイズ変更、損傷時の交換等が容易。
【実施例２】図３【２２】噴霧塗布は適正最少量の潤滑油を所要個所に噴霧塗布し、過剰給油による機械の汚れ、製品の汚れを防止しするとともに潤滑油の消費量を節約する。潤滑油の噴霧量は所要個所により異なるが薄膜塗布するものであるから一吹き数μＬを数秒程度噴霧することになる。潤滑油供給量１０μＬ、噴霧時間１０秒間を１０分毎に噴霧して繰り返す設定で説明する。潤滑油の供給量は１μＬ／秒を１０秒間噴霧。６０μＬ／時、６００μＬ／１０時間の供給量となる。【２３】噴霧装置３０は、シリンジポンプ３１と、連結ブロック３２と、２流体ノズル３３と、可撓管３４と、制御盤３５とを主構成とする。連結ブロック３２と、２流体ノズル３３と、可撓管３４とは実施例１の連結ブロック２と、２流体ノズル３と、可撓管４と同様構成作用とする。
シリンジポンプ３１は片道供給式で、プランジャー３７が上方に移動するとき２流体ノズル３３に液を供給し、下方に移動するときタンク３８より液を吸入する。切換えバルブ３９で管路の切換えを行う。気泡を抜く時は切換えバルブ３９をタンク３８側に切換えてプランジャー３７を上方に移動さすと液と共に気泡がタンク３８に排出される。気泡が完全にタンク３８に抜けてから吸入動作に入るのが良策である。シリンジ容量を１ｃｃとすると１００回の噴霧ができ、１０分の休止中に吸入と気泡排出を行い次の吐出信号を待つ。タンク３８の容量は１０ｃｃもあれば充分であり、シリンジポンプ３１は小型軽量になる。【２４】制御盤３５はシリンジポンプ３１、切換えバルブ３９、噴霧気体の制御を行う。液量、液速度、供給間隔時間、初期補正量、後期補正量、エア圧力、エア流量、エア吹きタイミング等を可変パラメーターとして設定している。他に実施例１と同様の運転モード選択もプログラムする。１００回の噴霧に於いて吐出量がずれる場合（送りネジの精度の影響、吸入直後の安定性の影響等）制御で補正を施して所要の精度を得るのが容易。
【実施例３】図４【２５】潤滑油噴霧に於いて２か所に噴霧塗布するとき、交互に噴霧する場合に実施例１のシリンジポンプ１の液チューブ１４を、シリンジ６の左右夫々から分岐さして、開閉電磁弁９、１０、１１、１２、連結ブロック２、可撓管４、２流体ノズル３に連結する。【２６】交互に噴霧吐出するように制御すると１台のシリンジポンプで２か所に噴霧でき経済的な装置になる。夫々の噴霧量、噴霧パターンを別設定可能。
【実施例４】図５【２７】工作機の案内面でＶ−平摺動面がある。このＶ−平摺動面に潤滑油を間欠に滴下しているが、潤滑油切れを防ぐため多い目の潤滑油を滴下してしまう。滴下位置には潤滑油が溜り、機構部を伝って広がり、周辺を汚染する。Ｖ−平摺動面に潤滑油を必要最小限噴霧塗布し、油膜が消失する少し前に次の噴霧塗布を行う。潤滑油量削減になり周辺の汚染も減らせる。【２８】工作機４０はＶ−平摺動面用の潤滑油の噴霧装置３０を複数備える。噴霧ノズル４２は口径１ｍｍ程度の細管で形成し、Ｖ−平摺動面に向ける。噴霧しながらテーブル４１を摺動さして潤滑油を噴霧塗布する。消費潤滑油量が少ないのでシリンジ、タンク、切換えバルブのサイズが小さくて済み、小型軽量化が計れる。間欠噴霧すると更に消費潤滑油量を少なくすることができる。
【実施例５】図６【２９】凹型鉄板、金網、ベルト上等で焼かれる自動焼菓子機に於いて、微量の焼付き防止油を素早く塗ることが重要である。焼付き防止だけでなくどれくらい塗布すれば美味になるかを決定することも重要である。塗布量、塗布速度等微妙な調節を必要とし、データーの繰り返しの正確度が必要となる。【３０】自動焼菓子機５０はベルト５１に凹型５２を設置し、上方に噴霧装置３０のノズル３２を備える。自動焼菓子機５０の他の部分は省略する。【３１】ノズル３２の直下に凹型５２が来たとき焼付き防止油を噴霧する。１個のノズル３２で噴霧面積が不足する場合は複数のノズル３２を設置する、ノズル３２の移動手段を設置する等の処置は必要。【３２】間欠噴霧のサイクルは０．１秒程度が可能であり、自動焼菓子機５０の高性能化を計れる。
噴霧装置３０は噴霧の全てをデーターとして扱えるので微妙な調節に役立つ。
【実施例６】図７【３３】実施例１のセミドライ加工用噴霧装置２７の液を離形剤に変えて離形剤噴霧装置６１を構成し射出成型機６０に装着する。固定型６２と移動型６３が開き成形物６４を取り出している間にノズル３２を挿入し型面内に離形剤を噴霧する。噴霧時間が短いほど射出成型機６０の稼働率が向上する。【３４】離形剤噴霧装置６１は微量の離形剤を短時間で噴霧でき、繰返し精度良好で安定した射出成型が可能となる。間欠噴霧を連続して操作できるので液補給の時間を要しない。
【実施例７】図８【３５】実施例１のセミドライ加工用噴霧装置２７の液を皮膜形成剤に変えて皮膜形成剤噴霧装置７１を構成し皮膜形成機７０に装着する。２流体ノズル３は各方向に移動手段を持つアーム７２に固定され、噴霧ノズル２５は被塗布物７３上方に置かれる。吸入ダクト７４は浮遊する噴霧液を吸入排出する。【３６】アーム７２の移動と皮膜形成剤噴霧装置７１との制御を合成して所要の被膜を被塗布物７３上面に形成する。アーム７２は２流体ノズル３と可撓管４の軽量な負荷を受けるのみでよいから素早い移動動作が可能になる。【３７】有機ＥＬの被膜形成、液晶パネルの被膜形成、精密電着塗装、薬剤塗布等に適応できる。
【実施例８】図９【３８】実施例２の噴霧装置３０は液の吸入時間を必要とするが、吐出中の精度は確実に確保できる。吸入時間を無視できる間欠高精度噴霧に最適である。噴霧装置３０の液を水、薬液等の濃湿度調整液に換えて濃度、湿度を調整する濃湿度調整装置８０を提供する。【３９】濃湿度調整装置８０は濃湿度管理箱８２の濃湿度をセンサー８１で計側し、計測値を制御装置８３に送り、シリンジポンプの動作を制御する。２流体ノズル３の噴霧ノズル２５より微小量の液を噴霧して濃湿度を調整する。精度の高い微小量の液を噴霧供給出来るからきめ細かい濃湿度管理が行える。
【実施例９】図１０、１１【４０】実施例２の噴霧装置３０の液を着色液に換えて、複数個の噴霧装置で成る多液調合装置９０を提供する。【４１】所要数の２流体ノズル３を容器９２の上方に置き、回転テーブル９１を回転さす。夫々の噴霧装置３０の液噴霧量を同一時間で噴霧するように制御装置９３で制御する。噴霧液は重なり合い混合状態になり、更に回転により混合が促進される。市販の混合機の容器を使用すると移し替えることなく混合機に適応し、完全な混合が可能になる。【４２】所要数の２流体ノズル３の占有面積が容器９２の開口面積より大きいとき、２流体ノズル３に移動アーム９４に固定し、容器９２の外周に放射状に配置する。所要の移動アーム９４を容器９２の上方に突き出して噴霧する。移動アーム９４の制御も制御装置９３で行う。高精度、微量の噴霧が可能な噴霧装置３０の適応は多液調合を容易に出来る。絵具、染料、塗料等の色調合、化学薬品、医薬品等の成分調合に適応する。
【実施例１０】図１２【４３】噴霧装置１５０は２流体ノズル１と、エア圧送ディスペンサー１５１と、シリンジ１０を保持固定する固定具１５５と、制御盤１５４とで構成することを特徴とする。エア配管１５２は噴霧エアを、エア配管１５３は、エア圧送用エアを供給し、制御盤１５４で夫々エア圧力、時間、タイミング等を制御する。
２流体ノズル１に噴霧エアを供給し、シリンジ１０に所要の吐出量の得られる圧力と加圧時間を制御してエアを送ると噴霧が始まり、エア送りが止まると液の噴霧が止まり、次に噴霧エアの供給を停止すると噴霧が終了する。高粘度の液に適応する。
【図面の簡単な説明】
【４４】
【図１】実施例１の簡略全体図
【図２】実施例１の２流体ノズルの断面図
【図３】実施例２の簡略全体図
【図４】実施例３の簡略全体図
【図５】実施例４の簡略全体図
【図６】実施例５の簡略全体図
【図７】実施例６の簡略全体図
【図８】実施例７の簡略全体図
【図９】実施例８の簡略全体図
【図１０】実施例９の簡略全体図
【図１１】実施例１０の簡略全体図
【図１２】実施例１１の簡略全体図
【符号の説明】
【４５】１、シリンジポンプ  ２、連結ブロック  ３、２流体ノズル  ４、可撓管  ５、制御盤  ６、シリンジ
【図１】
2014020365.tif 000003
【図２】
2014020365.tif 000004
【図３】
2014020365.tif 000005
【図４】
2014020365.tif 000006
【図５】
2014020365.tif 000007
【図６】
2014020365.tif 000008
【図７】
2014020365.tif 000009
【図８】
2014020365.tif 000010
【図９】
2014020365.tif 000011
【図１０】
2014020365.tif 000012
【図１１】
2014020365.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月25日(2012.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１２】
2014020365.tif 000014