JPH06221462A - スプレー電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴霧用ノズルに対して毎分２４００回以上の
高い周期で塗料を供給可能なスプレー電磁弁を提供する
こと。 【構成】 スプレー電磁弁は、中空状のコイルボビン１
６に導線が巻かれてなるコイル１０と、コイルボビン孔
の一端に挿入固定された固定鉄心１７と、コイルボビン
の他端に摺動可能に取り付けられコイル１０に通電され
ることにより固定鉄心１７に吸引される可動鉄心２と、
可動鉄心２の固定鉄心１７とは反対側の先端に固定され
た球状弁体３と、可動鉄心２の動きにより球状弁体３と
当接または離間される弁座４と、弁座４の近傍に固定さ
れた噴霧ノズル１とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、自動車製造工程等の
塗装設備で使用される塗料噴霧用ノズルに塗料を供給す
るスプレー電磁弁に関し、さらに詳細には、噴霧用ノズ
ルに毎分２４００回程度の高い周期で塗料を供給する高
周波数スプレー電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、均一な塗装面を得ることを目的と
して、塗料噴霧用ノズルにて連続的に塗料を噴霧し、色
の濃淡は塗料（液）の元圧を制御することが行われてい
る。噴霧用ノズルに対してパルス状に塗料を供給するこ
とにより、塗料の供給量を任意に制御できるからであ
る。また、噴霧用ノズルに対してパルス状に塗料を供給
することにより、噴霧ノズルから発生する塗料の粒子サ
イズ及び拡散速度が均一化できるからである。これによ
り、塗装対象物に対して通常噴霧用ノズルによりオーバ
ーラップさせて塗装面を形成するときに、塗料の流量を
一定に制御しやすいため、均一な塗装面を仕上げること
ができる。

【０００３】塗料をパルス状に噴霧するための具体的な
手段としては、噴霧用ノズルとは別体である市販の電磁
弁を使用して、塗料を毎分１０００回程度の高い周期で
パルス状に供給することが考えられる。そして、この電
磁弁をパイプ等により噴霧用ノズルに接続した塗料の供
給のスプレー装置が考えられる。一方、塗料の供給量を
より正確に制御するために、毎分２４００回以上の高い
周期のパルス状で噴霧することが望まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
プレー装置には、次のような問題点がある。 （１）塗料の供給を高い周期で制御する電磁弁におい
て、市販の電磁弁を使用するため、実際に流量をオンオ
フする弁座と弁体の当接部から噴霧用ノズルまでの距離
が長く、その間に塗料が貯る。従って、電磁弁を開いた
ときに、貯った塗料に圧力が加わるまでの時間噴霧され
ないため、時間のロスとなり、高い周期で噴霧すること
に適さない。また、圧力が一定になる前から塗料の噴霧
は開始されるが、圧力が一定にならないうちは、噴霧さ
れる塗料の量が不均一でありまた噴霧される塗料の飛散
分布が変化するため、塗装面の均一性を損なう問題があ
る。

【０００５】（２）上記問題点を解決するために、本発
明者は噴霧用ノズルと電磁弁とを一体的に構成すること
を考えた。しかし、電磁弁を毎分２４００回以上の高い
周期でオンオフするときに、可動鉄心と固定鉄心とのク
リアランスを小さくかつ微妙に設定する必要がある。可
動鉄心と固定鉄心との離間距離を短くする必要がある。
一方、離間距離をあまり短くしすぎると弁体と弁座との
離間距離が短く塗料が必要量流れないという問題があっ
た。そして、従来の電磁弁では固定鉄心に対する弁座の
位置が固定されているため、弁体と弁座との当接及び離
間の繰り返しを高い周期で行うことが困難であった。こ
こで、弁座、球状弁体、可動鉄心、固定鉄心等の加工精
度を精密に管理すれば、弁座と固定鉄心との最適な位置
関係を実現することが可能であるが、それでは、非常な
コストアップを招き現実的でない。

【０００６】本発明は、噴霧用ノズルに対して毎分２４
００回以上の高い周期で塗料を供給可能なスプレー電磁
弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のスプレー電磁弁は、中空状のコイルボビン
に導線が巻かれてなるコイルと、コイルボビン孔の一端
に挿入固定された固定鉄心と、コイルボビンの他端に摺
動可能に取り付けられコイルに通電されることにより固
定鉄心に吸引される可動鉄心と、可動鉄心の固定鉄心と
は反対側の先端に固定された球状弁体と、可動鉄心の動
きにより球状弁体と当接または離間される弁座と、弁座
の近傍に固定されたノズルとを有している。

【０００８】また、この目的を達成するために、本発明
のスプレー電磁弁は、中空状のコイルボビンに導線が巻
かれてなるコイルと、コイルボビン孔の一端に挿入固定
された固定鉄心と、コイルボビンの他端に摺動可能に取
り付けられコイルに通電されることにより固定鉄心に吸
引される可動鉄心と、可動鉄心の固定鉄心と反対側の先
端に固定された球状弁体と、可動鉄心の動きにより球状
弁体と当接または離間される弁座と、弁座の近傍に固定
されたノズルとを有すると共に、中空円筒状であって内
部に弁座を固定すると共に固定鉄心に対する弁座の位置
を変化させる弁座位置微調整手段とを有している。

【０００９】

【作用】上記の構成よりなる本発明のスプレー電磁弁の
コイルは、通電されることにより、磁界を発生させ可動
鉄心を固定鉄心に吸引する。ここで、通電が毎分２４０
０回以上の高い周期で行われるため、可動鉄心は、それ
に追従して固定鉄心への密着と離間とを毎分２４００回
以上の高い周期で繰り返す。また、可動鉄心の端部に固
定された球状弁体も、弁座との当接と離間とを毎分２４
００回以上の高い周期で繰り返す。ここで、球状弁体及
び弁座とは、超硬合金製であるため、強い衝撃でかつ繰
り返し衝突を繰り返しても変形したり破損したりするこ
とがない。

【００１０】また、弁座の近傍に固定されたノズルは、
塗料に回転力を加えながら狭い面積のノズル出口から噴
出することにより、塗料を微粒子状に均一に拡散させ
る。このとき、ノズルに供給される塗料が毎分２４００
回以上の高い周期でパルス状に供給されるため、塗料の
粒子の均一性が向上すると共に粒子の拡散分布の均一性
も向上する。また、弁座の近傍にノズルがあるので、弁
座とノズルとの間に貯っている塗料が少量であるため、
弁を毎分２４００回以上の高い周期で開放と閉鎖とを繰
り返した時でも、開放時の塗料の粒子の均一性及び拡散
分布の均一性が維持できるため、均一な塗装面を得るこ
とができる。

【００１１】また、弁座位置調整手段により、弁座と固
定鉄心との位置関係を微調整することができる。球状弁
体の弁座とを毎分２４００回以上当接及び離間させるた
めには、可動鉄心と固定鉄心との移動距離を短くする必
要がある。しかし、あまり近づけすぎると球状弁体と弁
座とで形成される隙間が狭くなりすぎて必要な量の塗料
が流れないため、その間で０．０１ｍｍのレベルで微調
整する必要がある。また、弁座を移動させて弁座と固定
鉄心との位置関係を変化させる時に、弁座を球状弁体に
対して平行に移動する必要があるが、本弁座位置調整手
段は、弁座を球状弁体に対して平行に移動可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例であるス
プレー電磁弁について図面を用いて詳細に説明する。図
１にスプレー電磁弁の構成を断面図で示す。中空状のコ
イルボビン１６の外周に導線が巻かれてなるコイル１０
を取り囲むように、導電性材料からなるコア１１が配設
されている。コイルボビン１６の中空孔の右端部に固定
鉄心１７が固定されている。固定鉄心１７の中心には、
塗料Ｆが通過する固定鉄心通路１７ａが穿設されてい
る。固定鉄心の上流側には、内ネジ状の継ぎ手部２１が
形成されている。

【００１３】また、コア１１の外側には、弁本体外枠１
２が取り付けられ、弁本体外枠１２、コア１１、固定鉄
心１７及びコイル１０とは、樹脂により一体的に成形さ
れ電磁弁部を構成している。ここで、電磁弁部全体を樹
脂により一体的に成形しているのは、コイルに電気を通
電したときに発生する恐れがある火花により塗料が引火
するのを防止するためである。コイルボビン１６の中空
孔の左端部には、可動鉄心２が摺動可能に嵌入されてい
る。可動鉄心２の固定鉄心１７側には、復帰ばね用孔２
ａが穿設され、復帰ばね用孔２ａと連通して可動鉄心通
路２ｂが穿設されている。復帰ばね用孔２ａには、復帰
ばね１５が装着されている。復帰ばね１５の右端は固定
鉄心１７の左端面に当接しており、復帰ばね１５は可動
鉄心２を左方向に付勢している。

【００１４】また、弁本体外枠１２の左端には、摺動ガ
イド９が固設されている。摺動ガイド９の左端には、内
側にネジ部が形成されている弁座外枠８が固設されてい
る。可動鉄心２の形状を図３に示す。可動鉄心２は図に
示すように外側が三段構造をなし、左端に凹部が形成さ
れている。そして、凹部には、金属炭化物粉末と金属粉
末を適当に配合して焼結してなる超硬合金製の球状弁体
３がロウ付けされている。

【００１５】弁座外枠８の内側のネジ部にねじ込まれた
状態で弁座保持体６が取り付けられている。弁座保持体
６の詳細な構成を図２に示す。図４に示すように、金属
炭化物粉末と金属粉末を適当に配合して焼結してなる超
硬合金製で外周部が傾斜を有する弁座４が、弁座保持体
６の内周の傾斜部に嵌合している。弁座４の球状弁体３
と当接する部分は、傾斜を有しているため球状弁体３と
弁座４とは、各々に精度に少しのバラツキがあっても正
確に円状に線接触できる。

【００１６】弁座保持体６の外側には、弁座外枠８の内
側のネジ部にねじ込まれている位置調整用ネジ部６ｂ、
弁座外枠８に対して弁座保持体６を固定するための固定
ネジ部６ａ、Ｏリング保持部が形成されている。ここ
で、調整用ネジ部６ｂは、微調整可能なように細かいピ
ッチのねじになっている。Ｏリング保持部にはゴム製の
Ｏリングが装着されている。また、固定ネジ部６ａに
は、固定ナット７がねじ込まれている。

【００１７】弁座保持体６の内周には、球状弁体ガイド
１４が固設されている。球状弁体ガイド１４の内周に
は、可動鉄心２の先端に球状弁体３がロウ付けされた細
い段差部２ｃが摺動可能に嵌合されている。ここで、細
い段差部２ｃの側面には、塗料Ｆが通るための面取り部
２ｄが一面形成されている。弁座保持体６の左側に噴霧
ノズル１が取り付けられている。噴霧ノズル１の内部に
は、図示しない塗料ガイドが形成されており、塗料Ｆは
塗料ガイドにより回転させられ、先端に穿設されたノズ
ル孔より霧状にされて噴霧される。ここで、噴霧ノズル
１は、塗料詰まり等の故障が発生しやすいため、一般に
部品として購入され、定期的に交換される。噴霧ノズル
１の出口側には、噴霧ガイド５が付設されている。

【００１８】次に、上記構成を有するスプレー電磁弁の
作用について説明する。図示しない塗料タンクから一定
圧力に制御された塗料Ｆが、継ぎ手２１からスプレー電
磁弁に供給される。供給された塗料Ｆは、固定鉄心通路
１７ａ、復帰ばね用孔２ａ、可動鉄心通路２ｂ及び面取
り部２ｄを通過して、弁座４と球状弁体３とが当接して
いるポイントまで供給されている。球状弁体は、コイル
１０に通電されていない状態では、復帰ばね１５により
弁体４に当接されているため、塗料Ｆは噴霧ノズル１に
供給されていない。

【００１９】次に、コイル１０に毎分２４００回以上の
高い周期で通電がされる場合を説明する。コイル１０に
通電されると、発生した磁界により磁石化された固定鉄
心１７に可動鉄心２が吸引され、球状弁体３は弁座４か
ら離間する。そして、可動鉄心２は、通電が切れると復
帰はね１５により弁座４方向に付勢されるため、球状弁
体３は再び弁座４と当接する。通電毎に当接と離間が繰
り返されることにより、塗料Ｆは噴霧ノズル１から毎分
２４００回以上の高い周期で噴霧される。

【００２０】次に、弁座４と固定鉄心１７との位置関係
の調整について説明する。弁座４と固定鉄心１７との位
置関係を微調整することが必要であるのは、毎分２４０
０回以上の電磁弁としては高い周期で可動鉄心２を固定
鉄心１７に対して移動させるためには、可動鉄心２の移
動距離を短く設定することが必要であるが、あまり移動
距離を短く設定すると、球状弁体３と弁座４ので形成さ
れる隙間が狭すぎて必要量の塗料が流れないという問題
があるからである。ここで、コイル１０の性能や球状弁
体３、弁座４等の製作精度により組み立てた後で、可動
鉄心２と固定鉄心１７との移動距離を０．０１ｍｍのレ
ベルで微調整する必要がある。

【００２１】噴霧ガイド５及び噴霧ノズル１は取り外し
容易であり、噴霧ガイド５と噴霧ノズル１とを取り外
し、固定ネジ７を緩めることにより、弁座保持体６を固
定鉄心１７に対して位置調整可能となる。すなわち、弁
座保持体６の孔部に形成された六角孔に六角レンチを装
着させ、弁体保持体６を回転させる。それにより、位置
調整ネジ部６ｂをねじ込みまたは緩めることで、弁座保
持体６を微小量調整できる。調整後固定ネジ７を締めて
弁座外枠８に当接させることにより、弁座保持体６が固
定鉄心１７に対して固定できる。

【００２２】弁座４の固定鉄心１７に対する位置を微調
整できるため、可動鉄心２と固定鉄心１７との離間する
移動距離を微調整でき、高い周期で可動鉄心２を作動さ
せることが可能となる。このとき、球状弁体３と弁座４
の離間距離を変更させると、球状弁体３と弁座４とが１
回離間した時に噴霧ノズル１に供給される塗料Ｆの量も
通常変化してしまうが、噴霧ノズル１から噴霧される塗
料の量は、ノズルのサイズにより限界があるため、その
限界量の塗料を供給するのに必要な最低の塗料を供給で
きるように球状弁体３と弁座４との離間距離を微調整す
れば良い。そうすれば、噴霧される塗料の量を一定にし
たままで、高い周期のパルス状の噴霧を得ることができ
る。

【００２３】上記実施例のスプレー電磁弁によれば、可
動鉄心の先端に固定された球状弁体と、可動鉄心の動き
により球状弁体と当接または離間される弁座と、弁座の
近傍に固定されたノズルとを有しているので、毎分２４
００回以上の高い周期で弁座と球状弁体の当接及び離間
を繰り返した場合に、１回当りの噴霧量が少なくても弁
座と球状弁体との間に貯っている塗料の量が少ないた
め、毎回一定量の塗料を迅速かつ安定して噴霧すること
ができる。また、噴霧ノズルが噴霧する時に塗料の供給
圧が変化しないため、噴霧される塗料の粒子径及び塗料
の飛散分布が一定となり、均一な塗装面を得ることがで
きる。

【００２４】また、本実施例のスプレー電磁弁は、中空
円筒状であって内部に弁座を固定すると共に固定鉄心に
対する弁座の位置を変化させる弁座位置微調整手段であ
る弁座保持体を有しているので、可動鉄心２と固定鉄心
１７との離間距離を微調整できるため、可動鉄心２を高
い周期で往復動させることができ、高い周期で球状弁体
３と弁座４とを当接離間させることができる。

【００２５】以上本発明の一実施例であるスプレー電磁
弁について説明したが、本発明の趣旨の範囲内で色々な
変更が可能である。例えば、可動鉄心２と固定鉄心１７
との間に非磁性のリング等を装着して可動鉄心２と固定
鉄心１７との磁気的な密着を常時遮断していてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のスプレー電磁弁によれば、可動鉄心の先端に固定
された球状弁体と、可動鉄心の動きにより球状弁体と当
接または離間される弁座と、弁座の近傍に固定されたノ
ズルとを有しているので、弁座と球状弁体との間に貯っ
ている塗料の量が少ないため、毎回一定量の塗料を迅速
かつ安定して噴霧することができる。また、噴霧ノズル
が噴霧する時に塗料の供給圧が変化しないため、噴霧さ
れる塗料の粒子径及び塗料の飛散分布が一定となり、均
一な塗装面を得ることができる。

【００２７】また、本発明のスプレー電磁弁は、中空円
筒状であって内部に弁座を固定すると共に固定鉄心に対
する弁座の位置を変化させる弁座位置微調整手段である
弁座保持体を有しているので、可動鉄心と固定鉄心との
離間距離を微調整できるため、可動鉄心を高い周期で往
復動させることができ、高い周期で球状弁体と弁座とを
当接離間させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスプレー電磁弁の構成
を示す断面図である。

【図２】弁座保持体の構成を示す断面図である。

【図３】球状弁体を保持する可動鉄心の構成を示す断面
図である。

【図４】弁座の形状を示す図面である。

【符号の説明】

１ 噴霧ノズル ２ 可動鉄心 ３ 球状弁体 ４ 弁座 ６ 弁座保持体 １０ コイル １７ 固定鉄心

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅一 東京都品川区東五反田５丁目10番18号 ス プレーイングシステムスジャパン株式会社 内 (72)発明者 小林 昭行 愛知県小牧市大字北外山早崎3005番地 シ ーケーディ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状のコイルボビンに導線が巻かれて
   なるコイルと、前記コイルボビン孔の一端に挿入固定さ
   れた固定鉄心と、前記コイルボビンの他端に摺動可能に
   取り付けられ、前記コイルに通電されることにより前記
   固定鉄心に吸引される可動鉄心と、前記可動鉄心の固定
   鉄心とは反対側の先端に固定された球状弁体と、前記可
   動鉄心の動きにより前記球状弁体と当接または離間され
   る弁座と、前記弁座の近傍に固定されたノズルとを有す
   ることを特徴とするスプレー電磁弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するスプレー電磁弁にお
   いて、中空円筒状であって内部に前記弁座を固定すると
   共に、前記固定鉄心に対する前記弁座の位置を変化させ
   る弁座位置微調整手段とを有することを特徴とするスプ
   レー電磁弁。