Search

JP-2026514639-A - 高粘性液体の小さなサイズの液滴を迅速に製造するための液体吐出スプレーノズルアセンブリー

JP2026514639AJP 2026514639 AJP2026514639 AJP 2026514639AJP-2026514639-A

Abstract

モジュール式液体分配システム（１０）であり、各モジュール（１２）は、モジュール本体と、スプレーノズル（３０）と、スプレーノズル（３０）からの高粘性液体の吐出を制御するための反復的に動作可能なピストンとを有する。各スプレーノズル（３０）は、液体入口を有するノズル本体と、涙滴形状のピントル（８３）とを有し、ピントルはノズル本体と共に、飛散することなく小さな液滴の形態で吐出されるために十分に液体の速度を低下させる膨張チャンバを画定する。 【選択図】 図１

Inventors

  • コプリン， トーマス エル．

Assignees

  • スプレイング システムズ カンパニー

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240213
Priority Date
20230216

Claims (15)

  1. スプレーノズルであって、 反復的に動作する液体供給源に接続するための液体入口を有するノズル台座、 略中空円筒形状を有するノズル本体、および 前記ノズル本体内に配置された内部ノズルコア、 前記液体入口と前記ノズルコアとの間を連通する、前記ノズル本体内の膨張チャンバ、を備え、 前記ノズルコアが、前記膨張チャンバの下流端部に隣接する上流端部と、前記上流端部の下流に延在する涙滴形状のピントルとを有し、前記ピントルは、その前記上流端部に隣接する半径方向外向きの湾曲セクションと、半径方向内側に先細の円錐形の末端部セクションとを有し、 前記ノズル本体が、前記ピントルの前記半径方向内側に先細の円錐形の末端部セクションと共に、前記膨張キャビティと流体連通する広がる環状流路を画定する内部円筒壁セクションを有し、 前記ノズル本体が、前記ノズル台座液体入口への液体の前記反復的な供給に付随して、放出液体の小さく目立たない液滴への分裂を容易にするために、放出オリフィスから放出される液体を加速するための前記円筒壁セクションよりも直径が小さい下流の前記放出オリフィスを有する、スプレーノズル。
  2. 前記ピントルが、前記ノズル本体放出オリフィスと共に、前記ノズル本体放出オリフィスと前記ピントルとの間に環状放出通路を画定する下流端部を有する、請求項１に記載のスプレーノズル。
  3. 前記ピントルが、前記ノズル本体放出オリフィスを越えて下流に延びる、請求項２に記載のスプレーノズル。
  4. 前記ノズル本体環状放出通路および前記ノズル台座液体入口の面積の比が５：１である、請求項２に記載のスプレーノズル。
  5. 前記ノズル本体が、前記ノズル本体放出オリフィスを画定する内側に先細の端部を有する、請求項１に記載のスプレーノズル。
  6. 前記ノズル本体放出オリフィスの直径が、０．２８５インチである、請求項２に記載のスプレーノズル。
  7. 前記ノズルコアが、前記膨張チャンバと前記広がる環状通路との間を連通する円周方向に間隔を置いて配置された複数の液体流オリフィスを形成された上流取付けフランジを有する、請求項１に記載のスプレーノズル。
  8. 前記ノズル本体内部円筒壁セクションの上流端部が、前記ノズルコアの円周方向に間隔を置いて配置された液体流オリフィスの外周と整列する、請求項７に記載のスプレーノズル。
  9. 前記ノズル台座、ノズル本体、およびノズルコアが、共に組み立てられた別個の目立たない部品である、請求項１に記載のスプレーノズル。
  10. スプレーノズルであって、 反復的に動作する液体供給源に接続するための液体入口を有するノズル台座、 内部円筒壁セクションを画定する略中空円筒形状を有するノズル本体、 前記ノズル本体内に配置された内部ノズルコア、 前記液体入口と前記ノズルコアとの間を連通する前記ノズル本体内の膨張チャンバ、を備え、 前記内部ノズルコアが、前記膨張キャビティの下流端部に隣接する上流端部セクションと、前記上流端部セクションに隣接する半径方向外向きの湾曲セクションと、半径方向内側に先細の円錐形の末端部セクションとを有する涙滴形状のピントルを含み、 前記ノズル本体が、それらの間に環状放出通路を画定するために前記ピントルの前記下流端部セクションに対して周囲にある放出オリフィスを有し、前記ノズル本体放出オリフィスが、前記ノズル台座液体入口への液体の前記反復的な供給に伴う小さな目立たない液滴への放出液体の分裂を容易にするために、前記環状放出通路から放出される液体を加速するために前記円筒壁セクションよりも直径が小さい、スプレーノズル。
  11. 前記ノズル本体環状放出通路および前記ノズル台座液体入口の面積の比が５：１である、請求項１０に記載のスプレーノズル。
  12. 前記ノズル本体が、前記放出オリフィスを画定する内側に先細の端部を有する、請求項１０に記載のスプレーノズル。
  13. 前記ノズルコアが、前記膨張チャンバと前記広がる環状通路との間を連通する円周方向に間隔を置いて配置された複数の液体流オリフィスを形成された上流取付けフランジを有する、請求項１０に記載のスプレーノズル。
  14. 前記ノズルコア取付けフランジが、液体の移動方向に向けられた凹形状の上流側を有する、請求項１３に記載のスプレーノズル。
  15. 前記ノズル本体内部円筒壁セクションが、前記ノズルコアの周方向に間隔を置いて配置された液体流オリフィスの外周へ延在し、当該外周と整列している、請求項１３に記載のスプレーノズル。

Description

関連出願の相互参照 [0001]本特許出願は、２０２０年９月９日に出願された米国仮特許出願第６２／０７６，００１号明細書の利益を主張する、２０２１年９月９日に出願された米国特許出願第１７／４７０７７１号明細書の利益を主張する、２０２３年２月１６日に出願された米国一部継続出願第１８／１１０，５６９号明細書の利益を主張し、その各々の内容は、その中の任意の参考文献を含めて、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。 [0002]本発明は、液体吐出システムに関し、より詳細には、制御された少量の高粘性液体を吐出するためのノズルを有する液体吐出システムに関する。 [0003]多くの産業では、制御された少量の高粘性液体を吐出する必要性がある。食品産業では、例として、ピザの商業生産において、ピザ生地上に液滴サイズの量のソースを吐出することが必要とされる。ソースのどろっとした性質のために、厳密に制御された液滴を所望のように迅速に吐出することは困難である。さらに、そのようなソースおよび他の高粘性液体を、比較的小さな液滴で吐出することが望ましいが、これまで、そのような小さな液滴を迅速かつ繰返し可能な原理で吐出することは困難であった。ソースがノズル通路を詰まらせる可能性がある固体を含む場合、流路のサイズを大きくしなければならず、小さな液滴の吐出の制御をさらに困難にし、放出されたソースの望ましくない飛散がしばしば生じる。さらに、吐出装置が空気作動式液体制御ピストンを使用する場合、ピストンの迅速な作動は、制御空気の圧縮性によって制限される。さらに、空気作動式装置がばね復帰される場合、ばね復帰力は、装置を開くために使用される空気圧の力の約半分までに制限される場合があり、このことを敏速なピストン閉鎖を阻害する。 [0004]本発明の目的は、正確に制御された少量の液滴サイズの高粘性液体を確実に吐出するのに有効なスプレーノズルを有する液体吐出システムを提供することである。 [0005]別の目的は、液体の望ましくない飛散を伴わずに正確に制御されたピクセルサイズの液滴を迅速に堆積させるのに有効な、上記で特徴付けられた液体吐出システムを提供することである。 [0006]さらなる目的は、スプレーノズルが、液体中の固形分の目詰まりの影響を受けにくいより大きな入口通路で動作可能な、上記の種類の液体吐出システムを提供することである。 [0007]さらに別の目的は、異なるサイズの精密に制御された小さな液滴を吐出するために選択的に動作させることができるそのような液体吐出システムを提供することである。 [0008]別の目的は、より迅速に動作することができるそのような液体吐出システムを提供することである。 [0009]さらなる目的は、その作用が、システムの動作に使用される空気圧に対して、より小さく抵抗する復帰ばねを伴う空気作動式ピストンを有するそのようなタイプの液体吐出システムを提供することである。 [0010]さらに別の目的は、設計が比較的簡単であり、経済的な製造および効率的な使用に適した前述のタイプの液体吐出システムを提供することである。 [0011]本発明の他の目的および利点は、図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。 本発明による例示的なモジュール式に構築された液体吐出システムの部分斜視図である。完全に組み立てられた液体吐出システムの斜視図である。図示の液体吐出システムの液体吐出モジュールのうちの１つの垂直断面図である。図３に示す液体吐出モジュールの中央の液体制御ピストンアセンブリーの拡大垂直断面図である。図示のシステムの液体吐出モジュールのうちの１つのスプレーノズルアセンブリーの垂直断面の拡大斜視図である。図５に示すスプレーノズルアセンブリーの垂直断面図である。図５および図６に示すスプレーノズルアセンブリーの分解斜視図である。各それぞれの液体吐出モジュールに関連するソレノイド制御バルブの概略図である。本発明によるスプレーノズルアセンブリーの代替の実施形態の拡大の予期される垂直断面図である。図９に示すスプレーノズルアセンブリーの垂直断面図である。および図９および図１０に示すスプレーノズルアセンブリーの分解された予期される図である。 [0023]本発明は様々な修正および代替の構成が可能であるが、その特定の例示的な実施形態が図面に示されており、以下で詳細に説明される。しかしながら、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、逆に、その意図は、本発明の趣旨および範囲内にあるすべての修正、代替構造および均等物を網羅することであることを理解されたい。 [0024]ここで図面の図１～図３をより詳細に参照すると、本発明による例示的な液体吐出システム１０が示されている。図示の液体吐出システム１０は、タイロッド１５およびナット１６によって互いに固定された両端の端部ブロック１３と１４との間に、密封されて積み重ねられ横並びの関係で支持され保持された複数の個々の液体吐出モジュール１２を備えるモジュール式バルブマニホールド１１の形態である。各モジュール１２は、上流端部ブロック１３の液体入口ポート２３と下流端部ブロック１４の液体出口ポート２４との間を連通する共通液体供給通路２２を画定するために、隣接するモジュール１２の液体供給ポート２１と整列して配置された液体供給ポート２１が形成されたモジュールノズル支持体２０を含む。したがって、入口２３に向かう液体は、積み重ねられた各モジュール１２を通って伝わる。 [0025]図示の各モジュール１２は、モジュールノズル支持体２０の下側に対する関係に応じて取り付けられたそれぞれのスプレーノズル３０を有し、スプレーノズルは上側に、液体供給通路２２と連通する上流液体入口３１を有する。モジュール１２の共通液体供給通路２２からスプレーノズル入口３１への液体を制御するために、上昇した入口開放位置と下降した入口閉鎖位置との間で往復運動するために、スプレーノズル入口３１の上方の各モジュール本体２０内にピストン３２が支持されている。 [0026]この場合の各ピストン３２は、それぞれのモジュール本体２０の垂直開口部３４内に密封関係で取り付けられたキャリア３３内で選択的に相対移動するように支持され、ピストン３２の下流端部は、スプレーノズル入口３１と係合するために液体供給通路２２を通って延在する。ピストン３２をスプレーノズル入口３１を閉じる下降位置に付勢するために、復帰ばね３５が、ピストン３２のヘッド３２ａと、本体開口部３４の上端部内に固定され、本体開口部３４の上端部内にねじ留めされた保持キャップ３８によって保持された保持スリーブ３７との間の介在関係で、モジュール本体２０のばねチャンバ３６内に配置される。この場合の保持スリーブ３７は、図３および図４に最もよく示されているように、復帰ばね３５およびピストンヘッド３２ａの周りを下方に延びている。この場合、ばね保持スリーブ３７およびモジュール本体２０の開口部３４は、ばね保持スリーブ３７の円周方向の横枝の孔４１によってばねチャンバ３６を通って連通する保持スリーブ３７の周りの環状空気流路４０（図３）を画定する。密封されたピストンチャンバ４２は、ピストンヘッド３２ａの対向するアクセル端部とキャリア３３との間に画定される（図４）。 [0027]この実施形態の重要な特徴によれば、各モジュール本体は、ピストンを開位置に移動させる加圧空気がまた、閉鎖するためのピストンの迅速な移動を増加させるように、それぞれのバルブによって制御される加圧空気通路システムを有する。図示の実施形態では、各モジュール１２のピストン３２の開放位置と閉鎖位置との間の動作は、図３および図８に最もよく示されているように、それぞれのソレノイドバルブ４３によって制御される。各モジュールソレノイドバルブ４３は、ソレノイド取付けブロック４４がねじ４５によってそのそれぞれのモジュール本体２０に対して密封関係で取り付けられた状態で、そのそれぞれのモジュール本体２０に取り付けられている。モジュール本体２０の各々は、隣接する各モジュール本体の空気供給ポート５０と整列した空気供給ポート５０を有し、端部ブロック１４のシステム空気入口ポート５１と連通する共通空気入口通路を画定する。モジュール本体２０は各々、端部ブロック１４内のシステム排気出口ポート５３と連通する共通出口空気通路を画定するように整列された空気出口ポート５２をさらに有する。モジュール本体２０の空気供給ポート５０は、モジュール本体２０およびソレノイド取付けブロック４４内の入口空気通路６３、６３ａを介して、ソレノイドバルブ４３の空気入口ポート５５ａに連通している。モジュール本体２０の空気出口ポート５２は、保持スリーブ３７の孔４１およびスリーブ３７の周りの環状通路４０、ならびにモジュール本体２０およびソレノイドバルブ４３の排気ポート５５ｂを有するソレノイド取付けブロック４４内の出口通路６１、６１ａを介して、出口通路６０を通して復帰ばねチャンバ３６に連通している。ピストンチャンバ４２は、モジュール本体２０およびソレノイド取付けブロック４４内の作業通路６２、６２ａを介して、ソレノイド制御バルブ４３の作業ポート５５ｃに連通している。 [0028]この場合のソレノイドバルブ４３がその自然状態または非通電状態にあるとき、ソレノイドバルブポート空気入口５５ａにおける入口圧力は、ソレノイドバルブ４３の、この場合はステムの形態の機構４３ａによって遮断され（図８）、モジュール本体２０の空気供給ポート５０における加圧空気が、ソレノイド取付けブロック４４およびモジュール本体２０内の通路６２ａ、６２を介してピストンチャンバ４２と連通するのを防止する。ソレノイドバルブ４３がその自然状態または非通電状態にあるときの別の通路の経路は、ソレノイドバルブ４３のポート５５ｃ、５５ｂを接続し、モジュール本体２０およびソレノイド取付けブロック４４内の通路６２、６２ａ、ソレノイド取付けブロック４４およびモジュール本体２０内の出口通路６１ａ、６１、孔４１を介したばね３５の周りを通る環状通路４０、ならびに出口通路６０を介して、ピストンチャンバ４２とモジュール本体２０内の出口ポート５２との間の空気の連通を可能にする。 [0029]ソレノイドバルブ４３が通電されると、ソレノイドは作動機構４３ａを移動させて排気ポート５５ｂを閉じ、ポート５５ｃの大気への接続を取り除き、ソレノイドバルブポート５５ａ、５５ｃを接続する。次いで、モジュール本体２０の空気供給ポート５０における加圧空気は、モジュール本体２０およびソレノイド取付けブロック４４内の通路６３、６３ａ、ソレノイドバルブポート５５ａ、５５ｃ、および通路６２ａ、６２を介して圧力チャンバ４２と連通し、ピストン３２を上方にストロークさせ、ノズル入口３１を開放し、復帰ばね３５を圧縮する。ピストンヘッド３２ａの上向きストロークは、ばねチャンバ３６内に実際の空気変位を与え、わずかな圧力上昇をもたらす。ばねキャビティ３６内で上昇した圧力は、ばね保持スリーブ３７の孔４１、環状通路４０、出口通路６０、および空気出口ポート５２を通って大気圧まで徐々に減少する（図３および図４）。ソレノイドが通電されている間、ノズル入口３１は開放されたままであり、スプレーノズル３０を通る共通液体供給通路２２から大気への液体の流れを可能にする。 [0030]非通電時には、ソレノイドバルブ４３は自然状態に戻る。ソレノイドポート５５ａの入口空気圧力が再び遮断され、加圧空気が装置に入るのを防止する。ピストンチャンバ４２内の加圧空気の急速な減圧は、ピストンチャンバ４２内のシステム圧力が解放されて大気と均等になるときに、モジュール本体２０およびソレノイド取付けブロック４４内の通路６２、６２ａ、ソレノイドバルブ４３のポート５５ｃ、５５ｂ、ソレノイド取付