(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体貯留タンクから粉粒体を噴射ノズルに供給するに際して使用される粉粒体供給量可変式開閉弁であって、
前記粉粒体貯留チャンバからの圧送空気及び粉粒体が流入する流入口を有する上部チャンバと、該上部チャンバに対して上下方向下方に設けられ、圧送空気及び粉粒体が流出する流出口を有する下部チャンバとを備えたバルブ本体と、
前記上部チャンバ及び下部チャンバを隔てるように前記バルブ本体に設けられ、上下方向に貫通して前記上部チャンバ及び下部チャンバを連通させる断面円形状の開口を有する弁座体と、
前記弁座体の開口を上下方向に貫通するように、前記バルブ本体に対して上下方向移動自在に設けられた弁軸と、
該弁軸の下端であって前記弁座体の下方に設けられ、前記弁軸の上下方向の移動により前記弁座体の開口を開閉する球状の弁体とを備え、
前記弁軸の上下方向の移動量を調節することにより、前記弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整し、前記弁座体の開口と球状の前記弁体との間に形成される通路を通って前記上部チャンバから前記下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を調整する調整手段を備え、
前記上部チャンバの流入口から投入する粉粒体の投入量が、前記粉粒体が自由落下する場合及び前記粉粒体が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合にもかかわらず、前記弁座体の開口と球状の前記弁体との間に形成される通路を通って前記下部チャンバに流入する粉粒体の最大供給量よりも多くなるように、前記流入口の開口面積を設定することを特徴とする粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項２】
前記弁体を、前記弁軸に対して、前記弁体の中心を通る中心軸と前記弁軸の中心軸とが同軸となるように取り付けるとともに、前記弁軸を前記バルブ本体に対してスライド軸受を介して上下方向移動自在に設けたことを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項３】
前記スライド軸受を前記バルブ本体における上部チャンバの上方に配置するとともに、前記スライド軸受を前記上部チャンバに対してシール材で隔離していることを特徴とする請求項２記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項４】
前記弁軸を上方に付勢して前記弁体を前記弁座体に押しつけるばね部材と、オン操作により前記ばね部材の付勢力に抗して前記弁軸を下方に押し下げ、オフ操作により前記弁軸を下方に押し下げる力を解除するアクチュエータとを備え、該アクチュエータのオンオフ操作により前記弁軸を上下方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項５】
前記粉粒体の質量をＷ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力をＰ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力をＰ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力をＦａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力をＦｓとしたとき、次の（１）式が成立するように、前記粉粒体の質量Ｗ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力Ｆａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力Ｆｓを設定することを特徴とする請求項４記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
Ｆａ≫Ｆｓ≫（Ａ×（Ｐ３−Ｐ４）＋Ｗ）…（１）
【請求項６】
圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３と圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４を次の（２）式が成立するように設定することを特徴とする請求項５記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
Ｐ３＞Ｐ４…（２）
【請求項７】
前記バルブ本体に、前記上部チャンバ内の圧力を取り出す第１圧力取出し口と、前記下部チャンバ内の圧力を取り出す第２圧力取出し口とを設けたことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項８】
前記バルブ本体のうち下部チャンバを形成する部分が、透明部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項９】
前記弁座体は前記バルブ本体に着脱自在に取り付けられると共に、前記弁体は前記弁軸に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁の前記上部チャンバの流入口を、粉粒体供給管を介して前記粉粒体貯留タンクに接続し、前記粉粒体供給量可変式開閉弁の前記下部チャンバの流出口を、一端が圧送エア供給ホースに接続され、他端が前記噴射ノズルを有するブラストホースに接続された混合管に接続したことを特徴とするエアブラスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体供給量可変式開閉弁及びそれを組み込んだエアブラスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ブラスト処理は、圧送空気と研掃材とを混合させた研掃材混合空気をノズルから加工対象物の表面に噴射して表面処理を行うものや、回転するインペラーへ研掃材を投入し、遠心力で研掃材を加工対象物の表面に投射して表面処理を行うものである。ここで、加工対象物の表面に所望の精度や仕上がりを求めるに際しブラスト処理の設定条件出しが必要となる。圧送空気圧や風量と研掃材供給量の混合比の設定で研掃材の供給量にバラツキが生じると、加工対象物の表面における加工精度もバラツキが生じる。このため、従来にあっては、図７に示すような圧送空気に対して定量ずつ研掃材を混合させるボール弁を組み込んだエアブラスト装置が提案されている。
図７に示すエアブラスト装置１０１は、粉粒体１２０を貯留する粉粒体貯留タンク１０７と、図示しない被加工物の表面に粉粒体１２０を圧送空気とともに噴射する噴射ノズル１０５との間に配置されたボール弁１１０を有している。
【０００３】
ここで、ボール弁１１０は、粉粒体貯留タンク１０７の下端部と粉粒体貯留タンク１０７の下方に設置された混合管１０３との間を接続する粉粒体供給管１０８の途中に設けられている。粉粒体供給管１０８は、垂直方向に延びている。混合管１０３は、水平方向に延びている。ボール弁１１０は、粉粒体供給管１０８の途中に設けられた弁座体１１１と、弁座体１１１内において回動自在に設けられた球状の弁体１１２とを備えている。弁体１１２には、一端から他端に向けて貫通する貫通孔が形成され、弁体１１２は弁座体１１１内で回動することにより、粉粒体貯留タンク１０７側（粉粒体の流入側）から混合管１０３側（粉粒体の流出側）へ流出する粉粒体の供給量を簡易的に調整するようになっている。ボール弁１１０は、球状の弁体１１２の回動角度を調整することによって上流側（粉粒体の流入側）と下流側（粉粒体の流出側）とを連通させる通路の断面積の大きさを調整し、上流側から下流側へ流れる粉粒体１２０の供給量を簡易的に調整する。粉粒体１２０の供給量（単位時間当たりの）は、当該通路の断面積の大きさと、ボール弁１１０の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧とにより決定される。
【０００４】
そして、粉粒体供給管１０８のボール弁１１０よりも下流側には、粉粒体の供給をオンオフするオンオフバルブ１１３が設けられ、粉粒体供給管１０８のオンオフバルブ１１３よりも下流側には、流下量を一定に保つ機能を有する固定オリフィス１１４が設けられている。
また、混合管１０３の一端には、圧送エア供給ホース１０２が接続され、混合管１０３の他端には、噴射ノズル１０５付きのブラストホース１０４が接続されている。圧送エア供給ホース１０２には、圧送空気導入管１０６の一端が接続され、圧送空気導入管１０６の他端は、粉粒体貯留タンク１０７に接続されている。
【０００５】
そして、粉粒体１２０を被加工物の表面に圧送空気とともに噴射するときには、ボール弁１１０が所定量開き（開度は粉粒体供給量によって異なる）オンオフバルブ１１３が閉じた状態で混合管１０３へ圧送エア供給ホース１０２により圧送空気を送入するとともに、粉粒体貯留タンク１０７へ圧送空気導入管１０６により圧送空気を送入して粉粒体貯留タンク１０７内を加圧する。そして、オンオフバルブ１１３を開くと、粉粒体貯留タンク１０７内に貯留されている粉粒体１２０が、粉粒体供給管１０８を垂直方向に、即ち重力方向にボール弁１１０、オンオフバルブ１１３、及び固定オリフィス１０４を通って混合管１０３内に入る。
【０００６】
そして、粉粒体１２０は、混合管１０３内において、圧送エア供給ホース１０２から供給される圧送空気と混合されてブラストホース１０４へ流入して噴射ノズル１０５から被加工物の表面に向けて噴射されるのである。
また、エアブラスト装置に用いられる粒体供給用開閉弁として、例えば、図８に示すものも知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
図８に示す粒体供給用開閉弁２０１は、粒体をエアブラスト装置に供するものであって、内部に隔壁２１１を有するバルブ本体２１０を備えている。バルブ本体２１０内には、隔壁２１１によって第１室２１２と第２室２１３とが形成される。バルブ本体２１０には、圧送空気と粒体とが流入する流入孔２１４と、圧送空気と粒体とが流出する流出孔２１５とが設けられている。流入孔２１４及び流出孔２１５はそれぞれ第１室２１２に開口している。流入孔２１４は水平方向に延び、流出孔２１５は流入孔２１４と直交する垂直方向に延びている。また、バルブ本体２１０には、第２室２１３に開口するコントロールエア出入孔２１６が設けられている。
【０００８】
また、流入孔２１４に形成した弁座２１７に対し進退自在となるように隔壁２１１を貫通して第１室２１２と第２室２１３とに跨って水平方向に設けられた弁軸２１８が備えられている。この弁軸２１８の第１室２１２側の端部には、弁軸２１８の進退により弁座２１７に接離する半球状の弁体２１９が設けられている。また、弁軸２１８には、第１室２１２の内壁に密接状態でスライド可能とされた摺動壁２２０が設けられている。また、弁軸２１８には、コントロールエア出入孔２１６からの加圧空気によって弁軸２１８を弁座２１７に向けて進出させるピストン２２１が設けられている。
【０００９】
また、バルブ本体２１０には、弁軸２１８の第２室２１３側の端部に当接して弁体２１９の最大開度を決定するアジャストボルト２２２が設けられている。アジャストボルト２２２を回転させて第２室２１３内への突出量を調整することにより、弁体２１９の開度を調整することができる。また、第２室２１３内のピストン２２１と第２室２１３の壁部との間にはスプリング２２３が設けられている。
【００１０】
この粒体供給用開閉弁２０１において、ブラスト作業室内のノズル（図示せず）に粒体の供給を停止する場合には、コントロールエア出入口２１６から加圧空気を第２室２１３内に流入させる。これにより、ピストン２２１を介して弁軸２１８を弁座２１７側にスライドさせ、弁体２１９を弁座２１７に密着させる。一方、ブラスト作業室内のノズルに粒体の供給を開始する場合には、コントロールエア出入口２１６から加圧空気排出して第２室２１３内を減圧させる。これにより、ピストン２２１を介して弁軸２１８を第２室２１３側に引き寄せ、弁体２１９を弁座２１７から離隔させる。すると、弁座２１７と弁体２１９との間の間隙から第１室２１２内へ粒体が流入し、次いで、粒体が流出孔２１５から流出し、圧送空気と混合してノズルに圧送されるのである。
【００１１】
更に、エアブラスト装置に用いられる粉粒体供給用開閉弁として、例えば、図９に示すものも知られている（特許文献２参照）。
図９に示す粉粒体供給用開閉弁３０１は、加圧タンク３２０から粉粒体を粉粒体輸送配管３３３に供給するに際して使用されるものであり、立設筒状の弁ケース３１０を備えている。弁ケース３１０の上部には流入口３１１が備えられるとともに、弁ケース３１０の下部であって流入口３１１の垂直方向下部には流出口３１２が備えられている。そして、流入口３１１の入側には、加圧タンク３２０からの粉粒体の流量を定量化するためのオリフィス管３１３が脱着可能に設けられている。
【００１２】
また、弁ケース３１０の流入口３１１と流出口３１２との間には、弁ケース３１０に対して同心的に配置される円柱状の弁座体３１４が設けられている。そして、弁座体３１４の外周には、当該弁座体３１４に対して同心的に配置されかつ弁座体３１４の外周全周に対して圧着・離脱可能に設けられる筒状隔膜式の弁体３１５が設置されている。そして、流入口３１１と流出口３１２との間には、弁座体３１４の外周と弁体３１５の内周との間で環状開閉路３１６が形成される。
【００１３】
更に、弁座体３１５の上面部及び下面部には、流入口３１１及び流出口３１２が環状開閉路３１６に連通する粉粒体通過空間３１７が形成されている。
また、弁ケース３１０の流出口３１２には、水平方向に延びる混合継手３３２が接続されている。混合継手３３２の一端には、圧送エア供給ホース３３１が接続され、混合継手３３２の他端には、粉粒体輸送配管３３３が接続されている。
【００１４】
そして、粉粒体を被加工物の表面に圧送空気とともに噴射するときには、環状開閉路３１６を閉じた状態で、先ず、加圧タンク３２０内を加圧し、次いで混合継手３３２へ圧送エア供給ホース３３１により圧送空気を送入するとともに、弁作動空間内の加圧流体を排気する。すると、加圧タンク３２０内の空気圧により弁体３１５の弁座体３１４に対する圧着が解除され、環状開閉路３１６が開く。これにより、粉粒体供給用開閉弁３０１が開となり、加圧タンク３２０内の粉粒体は、実質的に重力方向に流れ、当該開閉弁３０１を通って混合継手３３２内に入る。
そして、粉粒体は、混合継手３３２内において、圧送エア供給ホース３３１から供給される圧送空気と混合されて粉粒体輸送配管３３３へ流入して噴射ノズルから被加工物の表面に向けて噴射されるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第２７８９５１３号公報
【特許文献２】特開２００８−８１２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、これら従来の図７に示すボール弁１１０を組み込んだエアブラスト装置１０１、図８に示すエアブラスト装置に用いられる粒体供給用開閉弁２０１、及び図９に示すエアブラスト装置に用いられる粉粒体供給用開閉弁３０１にあっては、以下の問題点があった。
即ち、図７に示すボール弁１１０を組み込んだエアブラスト装置１０１の場合、ボール弁１１０は、粉粒体供給管１０８の途中に設けられた弁座体１１１と、弁座体１１１内において回動自在に設けられた球状の弁体１１２とからなっている。そして、ボール弁１１０は、球状の弁体１１２の回動角度を調整することによって上流側（粉粒体の流入側）と下流側（粉粒体の流出側）とを連通させる通路の断面積の大きさを調整し、上流側から下流側へ流れる粉粒体１２０の供給量を調整するようになっている。
【００１７】
しかしながら、球状の弁体１１２の回動角度の調整による開度（通路断面積の大きさ）の調整は、弁体１１２の回動角度を僅かに変えただけで開度が大きく異なるため、その開度の調整が困難である。このため、粉粒体１２０の安定した供給量が得られない。また、回動する弁体１１２と弁座体１１１との間に粉粒体１２０が噛み込み弁体１１２の回動不良が生じ易い。更に、弁体１１２の使用回数が多い場合には、弁体１１２及び弁座体１１の摩耗が早いという問題があった。
【００１８】
また、図８に示すエアブラスト装置に用いられる粒体供給用開閉弁２０１の場合、流入孔２１４及び流出孔２１５はそれぞれ第１室２１２に開口しているが、流入孔２１４は水平方向に延び、流出孔２１５は流入孔２１４と直交する垂直方向に延びている。流入孔２１４が水平方向に延びているため、加圧された粒体が流入孔２１４及び弁座２１７のところでは自重により下方に偏り、弁座２１７に接触する半球状の弁体２１９に対して円周状に均等に分布しない。このため、弁体２１９が開いて粒体が弁座２１７と弁体２１９との間の間隙から第１室２１２内へ粒体が流入するときに、粒体の供給量は弁体２１９に対して下方よりも上方が少なくなってしまうという問題がある。また、圧送空気と粒体が第１室２１２内に流入しているときに、第１室２１２の内壁と摺動壁２２０とが常に粒体に接触しており、摺接の状態で摺動壁２２０が摺動するため摺動面に粒体が噛み込むという問題がある。また、粒体の硬度が硬い場合は、弁体２１９が摩耗したり、弁座２１７と弁体２１９との同軸度がずれて、弁体２１９の動きが安定しないという問題もある。更に、弁軸２１８を貫通する隔壁２１１の貫通孔の摺動部に粒体が入り込み、摩耗が拡大するという問題もある。また、アジャストボルト２２２を回転させて第２室２１３内への突出量を調整することにより、弁体２１９の開度を調整することができるが、圧送空気と粒体の噴出圧力が変化すればスプリング２２３により弁体２１９の位置が変化し、圧送空気と粒体の供給量が変化する、即ち、弁体２１９の開度位置における粒体の供給量の再現性の精度に問題があった。
【００１９】
更に、図９に示すエアブラスト装置に用いられる粉粒体供給用開閉弁３０１の場合、流入口３１１の入側に、加圧タンク３２０からの粉粒体の流量を定量化するためのオリフィス管３１３が脱着可能に設けられており、粉粒体の供給量を連続的に変化させることができないという問題があった。
従って、本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弁座体の開口と弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整して粉粒体の供給量を連続的に変化させることができるとともに、調整した通路の断面積における粉粒体の供給量を連続的に高精度にばらつきなく安定させることができ、供給量の再現性の精度を高めた粉粒体供給量可変式開閉弁及びそれを組み込んだエアブラスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記問題を解決するために、本発明のうち請求項１に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、粉粒体貯留タンクから粉粒体を噴射ノズルに供給するに際して使用される粉粒体供給量可変式開閉弁であって、前記粉粒体貯留チャンバからの圧送空気及び粉粒体が流入する流入口を有する上部チャンバと、該上部チャンバに対して上下方向下方に設けられ、圧送空気及び粉粒体が流出する流出口を有する下部チャンバとを備えたバルブ本体と、前記上部チャンバ及び下部チャンバを隔てるように前記バルブ本体に設けられ、上下方向に貫通して前記上部チャンバ及び下部チャンバを連通させる断面円形状の開口を有する弁座体と、前記弁座体の開口を上下方向に貫通するように、前記バルブ本体に対して上下方向移動自在に設けられた弁軸と、該弁軸の下端であって前記弁座体の下方に設けられ、前記弁軸の上下方向の移動により前記弁座体の開口を開閉する球状の弁体とを備え、前記弁軸の上下方向の移動量を調節することにより、前記弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整し、前記弁座体の開口と球状の前記弁体との間に形成される通路を通って前記上部チャンバから前記下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を調整する調整手段を備え、前記上部チャンバの流入口から投入する粉粒体の投入量が、前記粉粒体が自由落下する場合及び前記粉粒体が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合にもかかわらず、前記弁座体の開口と球状の前記弁体との間に形成される通路を通って前記下部チャンバに流入する粉粒体の最大供給量よりも多くなるように、前記流入口の開口面積を設定することを特徴としている。
【００２１】
ここで、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って下部チャンバに流入する粉粒体の供給量は、当該通路の断面積と上部チャンバ内の圧力及び下部チャンバ内の圧力の差圧とによって決定されるものである。当該通路の断面積Ｂは、球状の弁体が弁座体に対して下方に距離Ｓだけ離れた場合、弁座体の開口の直径がＤの場合には、次式によって決定される。
当該通路の断面積Ｂ＝πＤ×Ｓ
そして、前述の「最大供給量」は、上部チャンバ内の圧力及び下部チャンバ内の圧力の差圧が０の時（自由落下の時）、弁座体の開口と弁軸との間に形成される通路の上方から見た断面積Ａ＝π／４・（Ｄ２−ｄ２）を通過する粉粒体の量が飽和状態になった時の量を意味する。ここで、Ｄは弁座体の開口の直径、ｄは弁軸の直径である。
【００２２】
また、本発明のうち請求項２に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項１記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁体を、前記弁軸に対して、前記弁体の中心を通る中心軸と前記弁軸の中心軸とが同軸となるように取り付けるとともに、前記弁軸を前記バルブ本体に対してスライド軸受を介して上下方向移動自在に設けたことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項３に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項２記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記スライド軸受を前記バルブ本体における上部チャンバの上方に配置するとともに、前記スライド軸受を前記上部チャンバに対してシール材で隔離していることを特徴としている。
【００２３】
更に、本発明のうち請求項４に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁軸を上方に付勢して前記弁体を前記弁座体に押しつけるばね部材と、オン操作により前記ばね部材の付勢力に抗して前記弁軸を下方に押し下げ、オフ操作により前記弁軸を下方に押し下げる力を解除するアクチュエータとを備え、該アクチュエータのオンオフ操作により前記弁軸を上下方向に移動させることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の請求項５に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項４記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記粉粒体の質量をＷ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力をＰ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力をＰ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力をＦａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力をＦｓとしたとき、次の（１）式が成立するように、前記粉粒体の質量Ｗ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力Ｆａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力Ｆｓを設定することを特徴としている。
Ｆａ≫Ｆｓ≫（Ａ×（Ｐ３−Ｐ４）＋Ｗ）…（１）
【００２５】
更に、本発明のうち請求項６に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項５記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３と圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４を次の（２）式が成立するように設定することを特徴としている。
Ｐ３＞Ｐ４…（２）
【００２６】
また、本発明のうち請求項７に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記バルブ本体に、前記上部チャンバ内の圧力を取り出す第１圧力取出し口と、前記下部チャンバ内の圧力を取り出す第２圧力取出し口とを設けたことを特徴としている。
また、本発明のうち請求項８に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記バルブ本体のうち下部チャンバを形成する部分が、透明部材で形成されていることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項９に係る粉粒体供給量可変式開閉弁は、請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁座体は前記バルブ本体に着脱自在に取り付けられると共に、前記弁体は前記弁軸に着脱自在に取り付けられることを特徴としている。
【００２７】
更に、本発明のうち請求項１０に係るエアブラスト装置は、請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁の前記上部チャンバの流入口を、粉粒体供給管を介して前記粉粒体貯留タンクに接続し、前記粉粒体供給量可変式開閉弁の前記下部チャンバの流出口を、一端が圧送エア供給ホースに接続され、他端が前記噴射ノズルを有するブラストホースに接続された混合管に接続したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のうち請求項１に係る粉粒体供給量可変式開閉弁及び請求項１０に係るエアブラスト装置によれば、弁軸の上下方向の移動量を調節することにより、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整し、弁座体の開口と球状の前記弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を調整する調整手段を備えているので、弁座体の開口と弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整して粉粒体の供給量を連続的に変化させることができる。そして、弁軸の上下方向の移動量を調節することにより、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路の断面積の大きさを調整できるから、弁体の開度調整を容易に行うことができる。
【００２９】
そして、粉粒体貯留チャンバからの圧送空気及び粉粒体が流入する流入口を有する上部チャンバに対して、圧送空気及び粉粒体が流出する流出口を有する下部チャンバを上下方向下方に設け、上部チャンバ及び下部チャンバを隔てるように、上下方向に貫通して上部チャンバ及び下部チャンバを連通させる断面円形状の開口を有する弁座体を設け、弁座体の開口を上下方向に貫通するように、バルブ本体に対して上下方向移動自在に弁軸を設け、弁軸の上下方向の移動により弁座体の開口を開閉する球状の弁体を弁軸の下端であって弁座体の下方に設ける。これにより、弁体は弁座体の下方且つ、重力方向に配置されているため、粉粒体は自由落下でも、加圧落下でも拡散落下状態になり安定して弁座体の開口に流下し、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を安定化させることができる。これにより、調整した通路の断面積における粉粒体の供給量を連続的に高精度にばらつきなく安定させることができ、供給量の再現性の精度を高めた粉粒体供給量可変式開閉弁及びエアブラスト装置を提供できる。
【００３０】
そして、上部チャンバの流入口から投入する粉粒体の投入量が、粉粒体が自由落下する場合及び粉粒体が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合にもかかわらず、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って下部チャンバに流入する粉粒体の最大供給量よりも多くなるように、流入口の開口面積を設定するので、粉粒体が自由落下する場合及び粉粒体が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合であっても、弁体が弁座体の開口に対して開閉しているいずれの状態でも、常に、粉粒体が上部チャンバ内の弁座体の上方に溜まり、弁座体の開口において円周状に均等に粉粒体が堆積することになる。このため、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を安定化させることができる。これにより、調整した通路の断面積における粉粒体の供給量を連続的に高精度にばらつきなく安定させることができ、供給量の再現性の精度を高めた粉粒体供給量可変式開閉弁及びエアブラスト装置を提供できる。
【００３１】
また、本発明のうち請求項２に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項１記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁体を、前記弁軸に対して、前記弁体の中心を通る中心軸と前記弁軸の中心軸とが同軸となるように取り付けるとともに、前記弁軸を前記バルブ本体に対してスライド軸受を介して上下方向移動自在に設けたので、弁座体の開口に対して弁体が偏心することを回避することができる。このため、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路の断面積が均等になり、粉粒体の供給量の再現性の精度を高めることができる。
【００３２】
更に、本発明のうち請求項３に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項２記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記スライド軸受を前記バルブ本体における上部チャンバの上方に配置するとともに、前記スライド軸受を前記上部チャンバに対してシール材で隔離しているので、スライド軸受に粉粒体が接触することがなく、粉粒体の噛み込みを回避でき、粉粒体の噛み込みによる弁軸の摩耗を回避することができ、弁軸がスムーズに移動することができる。
【００３３】
また、本発明のうち請求項４に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁軸を上方に付勢して前記弁体を前記弁座体に押しつけるばね部材と、オン操作により前記ばね部材の付勢力に抗して前記弁軸を下方に押し下げ、オフ操作により前記弁軸を下方に押し下げる力を解除するアクチュエータとを備え、該アクチュエータのオンオフ操作により前記弁軸を上下方向に移動させるので、簡単な構成で弁軸の上下動移動、即ち弁体の開閉を行うことができる。
【００３４】
更に、本発明のうち請求項５に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項４記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記粉粒体の質量をＷ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力をＰ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力をＰ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力をＦａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力をＦｓとしたとき、次の（１）式が成立するように、前記粉粒体の質量Ｗ、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３、圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４、前記開口の断面積をＡ、前記アクチュエータによる押し下げ力Ｆａ、前記ばね部材による弁軸の上方への付勢力Ｆｓを設定する。
Ｆａ≫Ｆｓ≫（Ａ×（Ｐ３−Ｐ４）＋Ｗ）…（１）
このため、ばね部材による弁軸の上方への付勢力Ｆｓが、圧送空気及び粉粒体の質量を加えた力よりも大きいので、外乱によっても弁体の弁座体に対する位置が変化せずに、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を安定化させることができる。
【００３５】
また、本発明のうち請求項６に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項５記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、圧送空気の流入時における前記上部チャンバ内の圧力Ｐ３と圧送空気の流入時における前記下部チャンバ内の圧力Ｐ４を次の（２）式が成立するように設定する。
Ｐ３＞Ｐ４…（２）
このため、圧送空気の流入時における上部チャンバ内の圧力Ｐ３が圧送空気の流入時における下部チャンバ内の圧力Ｐ４よりも大きく設定され、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量を安定化させることができる。
【００３６】
更に、本発明のうち請求項７に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記バルブ本体に、前記上部チャンバ内の圧力を取り出す第１圧力取出し口と、前記下部チャンバ内の圧力を取り出す第２圧力取出し口とを設けたので、第１圧力取出し口から取り出した上部チャンバ内の圧力と、第２圧力取出し口から取り出した下部チャンバ内の圧力との差圧を検知し、その差圧を制御することにより、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の供給量をより安定化させることができる。
【００３７】
また、本発明のうち請求項８に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記バルブ本体のうち下部チャンバを形成する部分が、透明部材で形成されているので、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバから下部チャンバに流入する粉粒体の流下状態を外部から観察することができる。
【００３８】
また、本発明のうち請求項９に係る粉粒体供給量可変式開閉弁によれば、請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の粉粒体供給量可変式開閉弁において、前記弁座体は前記バルブ本体に着脱自在に取り付けられると共に、前記弁体は前記弁軸に着脱自在に取り付けられるので、弁座体あるいは弁体が摩耗した際に、それぞれをバルブ本体あるいは弁軸から取り外して反転し、再度それらバルブ本体あるいは弁軸に取り付けることにより、初期の状態を復元でき、ぞれぞれの耐久性を２倍にすることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るエアブラスト装置の概略説明図である。
【図２】図１に示すエアブラスト装置に用いられる本発明に係る粉粒体供給量可変式開閉弁の概略説明図で、弁体が弁座体の開口に対し閉じた状態を示している。
【図３】図１に示すエアブラスト装置に用いられる本発明に係る粉粒体供給量可変式開閉弁の概略説明図で、弁体が弁座体の開口に対し開いた状態を示している。
【図４】弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を説明するための図である。
【図５】図１に示すエアブラスト装置における、圧送空気送入時における圧送エア供給ホース内の圧力、粉粒体貯留タンク内の圧力、上部チャンバ内の圧力、下部チャンバ内の圧力、及び混合管内の圧力を説明するための説明図である。
【図６】弁体を弁座体対して上方に配置した場合の問題点を説明するための図である。
【図７】従来のエアブラスト装置の一例の概略説明図である。
【図８】従来のエアブラスト装置に用いられる粒体供給用開閉弁の一例を示す断面図である。
【図９】従来のエアブラスト装置に用いられる粉粒体供給用開閉弁の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明に係る粉粒体供給量可変式開閉弁を図面を参照して説明する。
図１に示すエアブラスト装置１は、粉粒体４０を貯留する粉粒体貯留タンク７と、図示しない被加工物の表面に粉粒体４０を圧送空気とともに噴射する噴射ノズル５との間に配置された粉粒体供給量可変式開閉弁１０を有している。
ここで、粉粒体供給量可変式開閉弁１０は、粉粒体貯留タンク７から粉粒体４０を噴射ノズル５に供給するに際して使用される粉粒体供給量可変式開閉弁であり、粉粒体貯留タンク７と混合管３との間にバルブ本体１５を備えている。
このバルブ本体１５は、粉粒体貯留タンク７からの圧送空気及び粉粒体が流入する流入口１１を有する上部チャンバ１２と、上部チャンバ１２に対して上下方向下方に設けられ、圧送空気及び粉粒体が流出する流出口１３を有する下部チャンバ１４とを備えている。
【００４１】
上部チャンバ１２は、円筒状の上部チャンバ形成部材１６の内部に形成され、上部チャンバ形成部材１６の上側開口は開口部閉塞部材１７により閉塞されている。流入口１１は、上部チャンバ形成部材１６の上下方向略中央部に形成されて、内部の上部チャンバ１２と外部とを連通させるように貫通している。流入口１１には、粉粒体供給管８の一端が接続され、粉粒体供給管８の他端は、バルブ本体１５よりも上方に位置する粉粒体貯留タンク７の下端に接続されている。
【００４２】
また、下部チャンバ１４は、円筒状の下部チャンバ形成部材１８の内部に形成され、下部チャンバ形成部材１８の下側開口は底部材１９により閉塞されている。流出口１３は、底部材１９の中央部に形成され、内部の下部チャンバ１４と外部とを連通させるように上下方向に貫通している。下部チャンバ形成部材１８及び底部材１９は、透明部材（透明の樹脂部材）で形成されている。底部材１９の下方には、水平方向に延びる混合管３が接続されている。流出口１３には、図１に示すように、粉粒体導入管９が接続され、この粉粒体導入管９は、混合管３内に延びている。そして、水平方向に延びる混合管３の一端は圧送エア供給ホース２に接続され、他端は噴射ノズル５を有するブラストホース４に接続されている。また、圧送エア供給ホース２には、圧送空気導入管６の一端が接続され、圧送空気導入管６の他端は、粉粒体貯留タンク７に接続されている。
【００４３】
そして、バルブ本体１５内には、上部チャンバ１２及び下部チャンバ１４を隔てるように弁座体２０設けられている。弁座体２０は、上部チャンバ形成部材１６の底部に着脱自在に取り付けられている。そして、弁座体２０の中央部には、上下方向に貫通して上部チャンバ１２及び下部チャンバ１４を連通させる断面円形状の開口２１が形成されている。
【００４４】
また、バルブ本体１５の開口部閉塞部材１７には、弁座体２０の開口を上下方向に貫通するように弁軸２２が上下方向移動自在に設けられている。そして、弁軸２２の下端であって弁座体２０の下方には、弁軸２２の上下方向の移動により弁座体２０の開口２１を開閉する球状の弁体２３が設けられている。弁体２３の直径は、開口２１の直径よりも大きくなっている。弁体２３の材料は、粉粒体の種類により耐摩耗性を考慮し、鋼球、ボロンカーバイト、ポリウレタン等から選択することが好ましい。
【００４５】
この弁体２３は、図２に示すように、弁軸２２に螺合するナット２３ａにより弁軸２２に着脱自在に取り付けられる。また、弁体２３は、弁軸２２に対して、弁体２３の中心を通る中心軸と弁軸２２の中心軸とが同軸となるように取り付けられるとともに、弁軸２２はバルブ本体１５の開口部閉塞部材１７に対してスライド軸受２８を介して上下方向移動自在に設けられる。スライド軸受２８は、開口部閉塞部材１７に設けられていて上部チャンバ１２の上方に配置されている。また、このスライド軸受２８は、上部チャンバ１２に対してシール材２９で隔離されている。
【００４６】
そして、弁軸２２の上端に形成されたフランジ部と開口部閉塞部材１７の上端面との間には、図１乃至図３に示すように、弁軸２２を上方に付勢して弁体２３を弁座体２０に押しつけるばね部材２４が設けられている。また、弁軸２２の上端は、アクチュエータを構成するシリンダ２５のシリンダロッド２６の下端に固定されている。シリンダ２５は、オン操作によりばね部材２４の付勢力に抗してシリンダロッド２６を下方にストロークさせて弁軸２２を下方に押し下げ、オフ操作により弁軸２２を下方に押し下げる力を解除してシリンダロッド２６が元の位置にもどるようになっている。従って、アクチュエータを構成するシリンダ２５のオンオフ操作により弁軸２２を上下方向に移動させるようになっている。
【００４７】
また、シリンダ２５には、シリンダロッド２６の下方へのストローク量を規制する、即ち、弁軸２２の上下方向の移動量を調節するストローク調整部材（調整手段）２７が設けられている。このストローク調整部材２７は、シリンダロッド２６の下方へのストローク量を規制する、即ち、弁軸２２の上下方向の移動量を調節することにより、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路の断面積の大きさを調整し、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を調整するようになっている。
【００４８】
ここで、当該通路の断面積について図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、球状の弁体２３が弁座体２０に対して下方に距離Ｓだけ離れた場合、弁座体２０の開口２１の直径がＤ場合には、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路の断面積は、図４（ｂ）に示すように、斜線部分の面積となり、その大きさは、次式によって表される。
当該通路の断面積Ｂ＝πＤ×Ｓ
そして、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量は、当該通路の断面積Ｂ＝πＤ×Ｓと、上部チャンバ１２内の圧力及び下部チャンバ１４内の圧力の差圧とによって決定される。
【００４９】
また、上部チャンバ１２に設けられた流入口１１の開口面積は、上部チャンバ１２の流入口１１から投入する粉粒体４０の投入量が、粉粒体４０が上部チャンバ１２に自由落下する場合及び粉粒体４０が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合にもかかわらず、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の最大供給量よりも多くなるように、設定してある。ここで、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って下部チャンバ１４に流入する粉粒体の供給量は、前述したように、当該通路の断面積Ｂ＝πＤ×Ｓと上部チャンバ１２内の圧力及び下部チャンバ１４内の圧力の差圧とによって決定される。そして、前述の「最大供給量」は、上部チャンバ内の圧力及び下部チャンバ内の圧力の差圧が０の時（自由落下の時）、弁座体２０の開口２１と弁軸２２との間に形成される通路の上方から見た断面積Ａ＝π／４・（Ｄ２−ｄ２）（図４（ａ）参照）を通過する粉粒体の量が飽和状態になった時の量を意味する。ここで、Ｄは弁座体２０の開口２１の直径、ｄは弁軸２２の直径である。
【００５０】
上部チャンバ１２に設けられた流入口１１の開口面積は、具体的には次式が成立するように設定することが好ましい。
当該流入口１１の開口面積≫弁座体２０の開口２１と弁軸２２との間に形成される通路の上方から見た断面積Ａ＝π／４・（Ｄ２−ｄ２）
なお、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って下部チャンバ１４に流入する粉粒体の供給量を調整できる範囲は、前記断面積Ａ＝π／４・（Ｄ２−ｄ２）≧前記断面積Ｂ＝πＤ×Ｓが成立する場合のみであり、Ａ＜Ｂのときには前記粉粒体の供給量は、Ａで規制され、いくらＢが大きくなっても変わらない。
【００５１】
また、図３に示すように、バルブ本体１５の上部チャンバ形成部材１６に上部チャンバ１２内の圧力を取り出す第１圧力取出し口３０を設け、下部チャンバ形成部材１８に、下部チャンバ１４内の圧力を取り出す第２圧力取出し口３１が設けられている。そして、第１圧力取出し口３０には導圧管３２が接続されるとともに、第２圧力取出し口３１には導圧管３３が接続され、これら導圧管３２，３３には、上部チャンバ１２内の圧力と下部チャンバ１４内の圧力との差圧を測定する差圧計３５が接続されている。
【００５２】
このような粉粒体供給量可変式開閉弁１０を組み込んだエアブラスト装置１において、粉粒体４０を被加工物の表面に圧送空気とともに噴射ノズル５から噴射するときには、弁体２３が弁座体２０の開口２１を閉じた状態で混合管３へ圧送エア供給ホース２により圧送空気を送入するとともに、粉粒体貯留タンク７へ圧送空気導入管６により圧送空気を送入して粉粒体貯留タンク７内を加圧する。これにより、図１及び図２に示すように、粉粒体貯留タンク７内に貯留されている粉粒体４０が粉粒体供給管８を通って流入口１１に入り、上部チャンバ１２内に流下するとともに、粉粒体４０が上部チャンバ１２内で弁座体２０上に堆積される。ここで、粉粒体貯留タンク７へ圧送空気導入管６により圧送空気を送入して粉粒体貯留タンク７内を加圧する必要は必ずしもなく、粉粒体４０の下流チャンバ１４への供給量が少なくてよい場合には、粉粒体貯留タンク７から上流チャンバ１２内へ粉粒体４０を自由落下させてもよい。
【００５３】
次いで、図３に示すように、シリンダ２５をオン操作して弁軸２２を下方に移動させ、弁体２３を弁座体２０の開口２１に対して開く。すると、粉粒体４０は、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する。下部チャンバ１４内に流入した粉粒体４０は、流出口１３を通って粉粒体導入管９から混合管３内に入る。
【００５４】
そして、粉粒体４０は、混合管３内において、圧送エア供給ホース２から供給される圧送空気と混合されてブラストホース４へ流入して噴射ノズル５から被加工物の表面に向けて噴射される。
ここで、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０及びエアブラスト装置１によれば、ストローク調整部材２７によって、シリンダロッド２６の下方へのストローク量を規制する、即ち、弁軸２２の上下方向の移動量を調節することにより、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路の断面積の大きさを調整し、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を調整できる。このため、弁座体２０の開口２１と弁体２３との間に形成される通路の断面積の大きさを調整して粉粒体４０の供給量を連続的に変化させることができる。そして、弁軸２２の上下方向の移動量を調節することにより、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路の断面積の大きさを調整できるから、弁体２３の開度調整を容易に行うことができる。
【００５５】
そして、粉粒体貯留チャンバ７からの圧送空気及び粉粒体４０が流入する流入口１１を有する上部チャンバ１２に対して、圧送空気及び粉粒体が流出する流出口１３を有する下部チャンバ１４を上下方向下方に設けている。また、上部チャンバ１２及び下部チャンバ１４を隔てるように、上下方向に貫通して上部チャンバ１２及び下部チャンバ１４を連通させる断面円形状の開口２１を有する弁座体２０を設け、弁座体２０の開口２１を上下方向に貫通するように、バルブ本体１５に対して上下方向移動自在に弁軸２２を設け、弁軸２２の上下方向の移動により弁座体２０の開口２１を開閉する球状の弁体２３を弁軸２２の下端であって弁座体２０の下方に設けている。これにより、弁体２３は弁座体２０の下方且つ、重力方向に配置されているため、粉粒体４０は自由落下でも、加圧落下でも拡散落下状態になり安定して弁座体２０の開口２１に流下し、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を安定化させることができる。これにより、調整した通路の断面積における粉粒体４０の供給量を連続的に高精度にばらつきなく安定させることができ、粉粒体４０の供給量の再現性の精度を高めた粉粒体供給量可変式開閉弁１０及びエアブラスト装置１を提供できる。
【００５６】
ここで、弁体２３は球状に形成してあるため、弁体形状が円錐形状のもののように弁体２３が開口２１から抜けなくなるといった不都合を回避することができる。
また、弁体２３を弁座体２０の上方に配置した場合には、図６（ａ）に示すように弁体２３が閉状態から開く場合及び図６（ｂ）に示すように弁体２３が開状態から閉じる場合のそれぞれにつき以下の不都合がある。
【００５７】
先ず、図６（ａ）に示す弁体２３が閉状態から開く場合、粉粒体４０の自重方向と弁軸２２の操作方向（下から上方向）とが異なり、弁軸２２を押し上げるときに上部チャンバ１２に供給された粉粒体４０を弁体２３によって押し上げる力が必要となり、弁軸２２の操作力が大きくなり、弁体２３の応答性が悪くなると共に、弁軸２２を操作する機構が大型化するなどの問題が生じる。
【００５８】
また、図６（ｂ）に示す弁体２３が開状態から閉じる場合、弁軸２２の操作方向が上から下方向で弁体２３によって弁体２３の下側周囲にある粉粒体４０を押し固めるようになるため、弁体２３が閉じるまで時間と大きな力が必要になり、弁軸２２の操作力が大きくなり、弁体２３の応答性が悪くなると共に、弁軸２２を操作する機構が大型化するなどの問題が生じる。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０においては、弁体２３を弁座体２０の下方に配置しているので、弁体２３が閉状態から開く場合、粉粒体４０の自重方向と弁軸２２の操作方向（上から下方向）とが同一であり、弁軸２２の操作力が小さくて済む。このため、弁体２３の応答性が良好で、弁軸２２を操作する機構が大型化するなどの問題は生じない。
【００６０】
また、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０においては、弁体２３を弁座体２０の下方に配置しているので、弁体２３が開状態から閉じる場合、弁軸２２の操作方向が下から上方向で弁体２３によって粉粒体４０を押し固めるようにならず、弁体２３が閉じるまで時間と大きな力が不要で、弁軸２２の操作力が小さくて済む。このため、弁体２３の応答性が良好で、弁軸２２を操作する機構が大型化するなどの問題は生じない。
【００６１】
そして、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０においては、上部チャンバ１２の流入口１１から投入する粉粒体４０の投入量が、粉粒体４０が自由落下する場合及び粉粒体４０が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合にもかかわらず、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の最大供給量よりも多くなるように、流入口１１の開口面積を設定している。このため、粉粒体４０が自由落下する場合及び粉粒体４０が圧送空気によって加圧されて落下する場合のいずれの場合であっても、弁体２３が弁座体２０の開口２１に対して開閉しているいずれの状態でも、常に、粉粒体４０が上部チャンバ１２内の弁座体２０の上方に溜まり、弁座体２０の開口２１において円周状に均等に粉粒体４０が堆積することになる。このため、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を安定化させることができる。これにより、調整した通路の断面積における粉粒体４０の供給量を連続的に高精度にばらつきなく安定させることができ、粉粒体４０の供給量の再現性の精度を高めた粉粒体供給量可変式開閉弁１０及びエアブラスト装置１を提供できる。
【００６２】
また、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、弁体２３を、弁軸２２に対して、弁体２３の中心を通る中心軸と弁軸２２の中心軸とが同軸となるように取り付けるとともに、弁軸２２をバルブ本体１５に対してスライド軸受２８を介して上下方向移動自在に設けてある。このため、弁座体２０の開口２１に対して弁体２３が偏心することを回避することができる。これにより、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路の断面積が均等になり、粉粒体４０の供給量の再現性の精度を高めることができる。
【００６３】
更に、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、スライド軸受２８をバルブ本体１５における上部チャンバ１２の上方に配置するとともに、スライド軸受２８を上部チャンバ１２に対してシール材２９で隔離している。このため、スライド軸受２８に粉粒体４０が接触することがなく、粉粒体４０の噛み込みを回避でき、粉粒体４０の噛み込みによる弁軸２２の摩耗を回避することができ、弁軸２２がスムーズに移動することができる。
【００６４】
更に、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、弁軸２２を上方に付勢して弁体２３を弁座体２０に押しつけるばね部材２４と、オン操作によりばね部材２４の付勢力に抗して弁軸２２を下方に押し下げ、オフ操作により弁軸２２を下方に押し下げる力を解除するシリンダ（アクチュエータ）２５とを備え、シリンダ２５のオンオフ操作により弁軸２２を上下方向に移動させる。このため、簡単な構成で弁軸２２の上下動移動、即ち弁体２３の開閉を行うことができる。
【００６５】
また、本実施形態に粉粒体供給量可変式開閉弁１０において、粉粒体４０の質量をＷ、圧送空気の流入時における上部チャンバ１２内の圧力をＰ３、圧送空気の流入時における下部チャンバ１４内の圧力をＰ４、開口２１の断面積をＡ、シリンダ（アクチュエータ）２５による押し下げ力をＦａ、ばね部材２４による弁軸２２の上方への付勢力をＦｓとしたとき、次の（１）式が成立するように、粉粒体４０の質量Ｗ、圧送空気の流入時における上部チャンバ１２内の圧力Ｐ３、圧送空気の流入時における下部チャンバ１４内の圧力Ｐ４、開口２１の断面積Ａ、シリンダ２５よる押し下げ力Ｆａ、ばね部材２４による弁軸２２の上方への付勢力Ｆｓを設定することが好ましい。
Ｆａ≫Ｆｓ≫（Ａ×（Ｐ３−Ｐ４）＋Ｗ）…（１）
【００６６】
これにより、ばね部材２４による弁軸２２の上方への付勢力Ｆｓが、圧送空気及び粉粒体４０の質量を加えた力よりも大きいので、外乱によっても弁体２３の弁座体２０に対する位置が変化せずに、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を安定化させることができる。また、シリンダ（アクチュエータ）２５による押し下げ力をＦａがばね部材２４による弁軸２２の上方への付勢力をＦｓよりも大きいので、前記通路が確実に形成される。
また、図５に示すように、圧送空気送入時における圧送エア供給ホース２内の圧力をＰ１、粉粒体貯留タンク内の圧力をＰ２、上部チャンバ１２内の圧力をＰ３、下部チャンバ１４内の圧力をＰ４、及び混合管３内の圧力をＰ５としたとき、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５が成立するようにそれぞれの圧力を設定することが好ましい。
【００６７】
特に、圧送空気の流入時における上部チャンバ１２内の圧力Ｐ３と圧送空気の流入時における下部チャンバ１４内の圧力Ｐ４を次の（２）式が成立するように設定することが好ましい。
Ｐ３＞Ｐ４…（２）
これにより、圧送空気の流入時における上部チャンバ１２内の圧力Ｐ３が圧送空気の流入時における下部チャンバ内の圧力Ｐ４よりも大きく設定され、弁座体１２の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量を安定化させることができる。
【００６８】
更に、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、バルブ本体１５に、上部チャンバ１２内の圧力を取り出す第１圧力取出し口３０と、下部チャンバ１４内の圧力を取り出す第２圧力取出し口３１とを設けた。このため、第１圧力取出し口３０から取り出した上部チャンバ内の圧力と、第２圧力取出し口３１から取り出した下部チャンバ内の圧力との差圧を検知し、その差圧を制御することにより、弁座体の開口と球状の弁体との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の供給量をより安定化させることができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、バルブ本体１５のうち下部チャンバ形成部材１８及び底部材１９（下部チャンバを形成する部分）は、透明部材（透明の樹脂部材）で形成されている。このため、弁座体２０の開口２１と球状の弁体２３との間に形成される通路を通って上部チャンバ１２から下部チャンバ１４に流入する粉粒体４０の流下状態を外部から観察することができる。
【００７０】
また、本実施形態に係る粉粒体供給量可変式開閉弁１０によれば、弁座体２０はバルブ本体１５に着脱自在に取り付けられると共に、弁体２３は弁軸２２に着脱自在に取り付けられる。このため、弁座体２０あるいは弁体２３が摩耗した際に、それぞれをバルブ本体１５あるいは弁軸２２から取り外して反転し、再度それらバルブ本体１５あるいは弁軸２２に取り付けることにより、初期の状態を復元でき、ぞれぞれの耐久性を２倍にすることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、粉粒体供給量可変式開閉弁１０は、エアブラスト装置１に組み込まれる場合について説明してきたが、エアブラスト装置１に組み込まれる場合のみならず、粉粒体貯留タンクから粉粒体を噴射ノズルに供給するに際して使用される他の粉粒体供給量可変式開閉弁に適用できる。
【実施例】
【００７２】
弁体２３の開度（弁座体２０から弁体２３が離れる距離Ｓ、図４参照）を３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍに設定して粉粒体４０を開口２１（開口径：２４ｍｍ）から下部チャンバ１４に自由落下させた場合（加圧力：０ＫＰａ）と加圧落下させた場合の粉粒体４０の落下量を調査した。その結果を表１に示す。なお、弁体２３は直径が２５．４ｍｍのものを使用し、粉粒体４０として粒度が７０μｍ〜１８０μｍのメラニン樹脂を使用した。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
粉粒体４０を開口２１から下部チャンバ１４に自由落下させた場合において、粉粒体４０の落下量のばらつき率は、弁開度が３ｍｍの場合は０．８１％、弁開度が４ｍｍの場合は１．５０％、弁開度が５ｍｍの場合は０．７７％であり、ばらつきは非常に小さかった。
また、粉粒体４０を開口２１から下部チャンバ１４に加圧落下させた場合において、粉粒体４０の落下量のばらつき率は、弁開度が３ｍｍの場合は１．５９％、弁開度が４ｍｍの場合は２．３０％、弁開度が５ｍｍの場合は１．０６％であり、ばらつきは自由落下の場合よりも大きいが小さかった。
また、粉粒体４０を自由落下させた場合の平均落下量Ｂと自由落下させた場合の平均落下量Ａとの比は、弁開度が３ｍｍの場合が３．５３、弁開度が４ｍｍの場合が３．４７、弁開度が５ｍｍの場合が３．４５なり、弁開度を異ならせた相互間での粉体落下量のばらつきも非常に小さくできることが表１からわかる。
【符号の説明】
【００７５】
１  エアブラスト装置
２  圧送エア供給ホース
３  混合管
４  ブラストホース
５  噴射ノズル
６  圧送空気導入管
７  粉粒体貯留タンク
８  粉粒体供給管
９  粉粒体導入管
１０  粉粒体供給量可変式開閉弁
１１  流入口
１２  上部チャンバ
１３  流出口
１４  下部チャンバ
１５  バルブ本体
１６  上部チャンバ形成部材
１７  開口部閉塞部材
１８  下部チャンバ形成部材
１９  底部材
２０  弁座体
２１  開口
２２  弁軸
２３  弁体
２４  ばね部材
２５  シリンダ（アクチュエータ）
２６  シリンダロッド
２７  ストローク調整部材（調整手段）
２８  スラスト軸受
２９  シール部材
３０  第１圧力取出し口
３１  第２圧力取出し口
３２，３３  導圧管
３５  差圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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