スプレー装置

本発明はスプレー装置に係り、特に、往復動ポンプによって圧送された液体材料をスプレーガンを通して吐出させるスプレー装置に関する。

大規模な食品工場では、油などの液材はロータリポンプ等大型のポンプによって液材をスプレー装置に供給し、スプレー装置の作動により噴霧することが一般的である。 しかしながら小規模な製造現場では、ロータリポンプなど大型のポンプは設置スペースや費用の面で問題があり、なかなか導入されず刷毛塗りなど手作業で液材を塗るのが一般的であった。 この様な中、往復動ポンプは、回転ポンプなど他のポンプと比べ液材の塗出量の制御がし易く、小型化の面でも優位性がある。 また、往復動ポンプの中でもチューブポンプは、同じ往復動ポンプであるダイヤフラムポンプよりも更に小型化が可能であり、且つ、またチューブポンプは、ポンプ内の接液部がチューブの内面のみとなるため衛生面において高い安全性を有する。 この様に、チューブポンプは、設置スペースが限られ、且つ油などの液材を噴霧するには非常に好適なポンプといえる。

しかしながら、チューブポンプは圧送される液材の圧力変動による脈動が比較的大きいという不都合を有しており、その解決手段として下記特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。 特許文献１のチューブポンプは、複数のローラを備え、ローラを等間隔で奇数個にし、また、ローラ取り付けの円盤の左右に等間隔互い違いにローラを配置することで脈動を低減するものである。 特許文献２のチューブポンプは、軸を共通とする４つチューブポンプから構成され、各チューブポンプは２つのローラを備え、ローラの位相をチューブポンプによって互いにずらすことで脈動を低減するものである。

しかしながら特許文献１に開示されたチューブポンプは、複数のローラを備えるため、チューブを押し潰す回数が多くなり、液材を内包するためのチューブ内容積が減少するため十分な吐出量を得られないという不都合を有していた。 また、特定の油によっては、押し潰すことによって固形物が発生するものがあり、液材を潰す数を減少させる必要があった。
特許文献２に開示されたチューブポンプは、２つのローラによって構成されたチューブポンプであり、特許文献１での不都合を解消するものではあるが、脈動低減のための複数のチューブポンプを備える必要があり設備投資による費用面で不都合を有していた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成にも拘わらず、往復動ポンプから圧送される液材の圧力変動の脈動を小さくでき、省スペースでの設置ができ、且つ、液材を圧迫する回数を極力減少させることが可能なスプレー装置を提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のスプレー装置は、駆動部の作動により液体材料を圧送する往復動ポンプと、前記往復動ポンプによって圧送された前記液体材料が供給され、前記液体材料を吐出させるスプレーガンと、前記往復動ポンプから前記スプレーガンに圧送される前記液体材料の圧力を検出する圧力検知器と、前記圧力検知器の検知した圧力が第１設定値になった場合に前記駆動部の作動を停止し、前記圧力が前記第１設定値よりも小さな値の第２設定値になった場合に前記駆動部を作動させるように制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
（２）本発明のスプレー装置は、（１）の構成において、前記往復動ポンプは、電動式チューブポンプ、電動式ダイヤフラムポンプのうちいずれかであることを特徴とする。
（３）本発明のスプレー装置は、（１）の構成において、液材を保持する容器と蓋体、蓋体には液材をチューブポンプへと供給する管路を備えたことを特徴とする。
（４）本発明のスプレー装置は、液材を保持するための容器と、駆動部の作動により液体材料を圧送する電動式往復動ポンプと、前記電動式往復動ポンプによって圧送された前記液体材料が供給され、前記液体材料を吐出させる手持ち式スプレーガンと、前記電動式往復動ポンプから前記スプレーガンに圧送される前記液体材料の圧力を検出する圧力検知器を有することを特徴とするスプレー装置。

このように構成したスプレー装置によれば、往復動ポンプから圧送される液体材料の脈動の圧力変動を小さくでき、スプレーガンから吐出される液体材料の脈動による影響を低減させることができる。

本発明のスプレー装置の実施形態１の外観を示す斜視図である。

（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、該チューブポンプの内部を示した斜視図、および正面図である。

本発明のスプレー装置の実施形態１を模式的に示した図である。

本発明のスプレー装置のチューブポンプの駆動機構を示すブロック図である。

本発明のスプレー装置の効果を示すグラフである。

本発明のスプレー装置の実施形態２の外観を示す斜視図である。

本発明のスプレー装置の実施形態２の電動式ダイヤフラムポンプの動作原理を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。 なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明のスプレー装置の外観を示す斜視図である。
図１に示すスプレー装置１０は、たとえば、食パンを焼く際に用いられる金型に食パンが付着してしまうのを回避するため、該金型の表面に食油を噴霧させるスプレー装置を例にとって示している。 しかし、本発明のスプレー装置は、このような用途に限定されることはなく、たとえば塗料の塗布等の他の用途にも適用できるものである。

図１において、スプレー装置１０は、食油（図３にて符号２１で示す）が給油された容器２０を有し、この容器２０の蓋体２２の上面に、たとえばＤＣモータ（図４にて符号３４で示す：この明細書において駆動部と称する場合がある）等を内蔵する筐体３０と、該ＤＣモータ３４によって作動する電動式のチューブポンプ４０（この明細書において往復動ポンプと称する場合がある）と、が載置されている。
なお、筐体３０の内部には、ＤＣモータ３４とともに、このＤＣモータ３４の回転数を可変できる操作部（図４にて符号３３で示す）が組み込まれている。

図４は、チューブポンプ４０の駆動機構を示すブロック図である。 図４において、たとえば１００ＶのＡＣ電源をたとえば２４ＶのＤＣ電源に変換させるＡ／Ｄ変換器３１を有し、このＡ／Ｄ変換器３１によって変換されたＤＣ電源は、後述のスイッチング回路３２を介して、操作部３３に供給されるようになっている。 操作部３３は、たとえば可変抵抗器からなり、筐体２２に取り付けた操作つまみ３３'（図２（ａ）参照）の回転によって所定の値の抵抗器に可変し、所定の値の電流を出力させるようになっている。 この電流はＤＣモータ３４に流れるようになっており、該ＤＣモータ３４の回転軸は該電流に応じた回転数で回転できるようになっている。 そして、ＤＣモータ３４はチューブポンプ４０を駆動するようになっており、該チューブポンプ４０の回転体（図２（ａ）、（ｂ）において符号４２で示す）を回転させるようになっている。

図１に戻り、チューブポンプ４０は、一端を容器２０内の食油に浸漬させ、他端を後述するスプレーガン６０に接続させるチューブ４１の一部を内蔵させて構成されている。
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、チューブポンプ４０のケーシングの蓋部（図１にて符号４０Ａで示す）を外して、該チューブポンプ４０の内部を示した斜視図、および正面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、チューブポンプ４０は、ＤＣモータ３４（図４参照）の回転軸３４Ａに軸支され、図中矢印α方向に回転する回転体４２を有している。 この回転体４２は、たとえば、ＤＣモータ３４の回転軸３４Ａから長さＬを有して直線上に配置される一対の突出部４２ａ、４２ｂから構成されている。

そして、回転体４２の回りには、ＤＣモータ３４の回転軸３４Ａを中心とする円弧状の弾性チューブ４１Ａが配置されている。 この弾性チューブ４１Ａは、約３００°の円弧で湾曲され、その両端は同方向（図中右側）へ延在されて形成されている。
弾性チューブ４１Ａの一端は、容器２０の食油２１側へ伸長するチューブ４１（第１チューブ４１Ｂと称する）、他端はスプレーガン６０側へ伸長するチューブ４１（第２チューブ４１Ｃと称する）に接続されるようになっている。 弾性チューブ４１Ａは、第１チューブ４１Ｂ、第２チューブ４１Ｃと比べて、比較的大きな弾性を有する材料で構成されている。
また、弾性チューブ４１Ａは、その外周の側面がケーシング４３に形成された段差部４３Ｔによって移動が規制され、該弾性チューブ４１Ａの円弧状の形を保持できるようになっている。
弾性チューブ４１Ａは、ＤＣモータ３４の回転軸３４Ａを中心にして、内周の側面が半径Ｒとなる円弧状をなし、この半径Ｒは回転体４２の各突出部４２ａ、４２ｂの前記長さＬよりも小さな値となっている。

これにより、ＤＣモータ３４の駆動によって、チューブポンプ４０の回転体４２が回転し、回転体４２の各突出部４２ａ、４２ｂの先端部が弾性チューブ４１Ａの一部を長手方向に沿って押しつぶす（押圧する）ように移動するようになっている。
このような弾性チューブ４１Ａの長手方向に沿った押圧の移動において、その通過後に元の径に戻った弾性チューブ４１Ａ内に発生する負圧によって食油２１が第１チューブ４１Ｂを通して吸入され、通過時に径の小さくなった弾性チューブ内に発生する加圧によって食油２１が第２チューブ４１Ｃを通して圧送され、この動作が繰り返されることになる。 このことから、チューブポンプ４０から第２チューブ４１Ｃへ圧送される食油２１は、その脈動による圧力変動が生じてしまうことが免れ得ないものとなる。

なお、上述したチューブポンプ４０の機能から、チューブポンプ４０は上述した構成に限定されることはなく、回転体４２の突出部を３個以上としてもよく、これら突出部の先端にローラを取り付けるようにしてもよい。 また、ローラを取り付ける場合、上述した突出部を設けることなく、円盤状の回転体の周囲に該ローラをその一部が外方に突出するように取り付けた構成としてもよい。
このようにチューブポンプ４０から第２チューブ４１Ｃへ圧送される食油２１は、後述する圧力スイッチ５０を介してスプレーガン６０に供給され、該スプレーガン６０の銃身から吐出されるようになっている。

図３は、図１および図２に示したスプレー装置１０を模式的に示した図である。 図３に示すように、容器２０内の食油２１は、チューブポンプ４０内の弾性チューブ４１Ａが回転体４２による押圧の移動に伴って生じる負圧によって弾性チューブ４１Ａ内に吸引されるようになる。 また、吸引された弾性チューブ４１Ａ内の食油２１は、回転体４２による押圧の移動に伴って生じる加圧によって第２チューブ４１Ｃへ圧送されるようになる。 その後は、第２チューブ４１Ｃに圧送された食油２１は、該スプレーガン６０を介して噴霧されるようになっている。

ここで、チューブポンプに近接する第２チューブには、圧力スイッチ５０が設けられている。
この圧力スイッチ５０は、図４に示すように、第２チューブ４１Ｃ内の食油の圧力を検知する圧力検出器５０Ｓと、該圧力検出器５０Ｓの検知した圧力がたとえば０．１５ＭＰａ（第１設定値）以上になった場合にＯＦＦ信号を出力し、該圧力がたとえば０．１４ＭＰａ（第２設定値）以下になった場合にＯＮ信号を出力する制御回路５０Ｃとから構成されている。
制御回路５０Ｃは、第１設定値および第２設定値を任意の値で外部から入力できるようになっている。 しかし、これに限定されることはなく、予め、制御回路５０Ｃにおいて、第１設定値および第２設定値が設定されていてもよい。 そして、制御回路５０Ｃは、第２チューブ４１Ｃ内の食油２１の圧力が第１設定値以上になった場合にＯＦＦ信号を出力し、該圧力が第２設定値以下になった場合にＯＮ信号を出力できるようになっている。 なお、この実施態様では、前記第１設定値をたとえば０．０１ＭＰａ〜０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲内に設定し、第２設定値をたとえば０．００ＭＰａ〜０．１４ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲内に設定するのが好ましい。

そして、圧力スイッチ５０の制御回路５０ＣからのＯＮ／ＯＦＦ信号は、図４に示すように、チューブポンプ４０の駆動機構において、Ａ／Ｄ変換器３１と操作部３３との間に接続されるスイッチング回路３２に入力されるようになっている。 制御回路５０ＣからのＯＦＦ信号は、スイッチング回路３２への入力によって、チューブポンプ４０を駆動させていたＤＣモータ３４の作動を停止させ、ＯＮ信号は、スイッチング回路３２への入力によって、停止されたＤＣモータ３４を作動させるようになっている。 なお、この明細書において、前記制御回路５０Ｃは前記スイッチング回路３２と併せて制御装置７０と称する場合がある。

図５は、前記制御装置７０によって制御されたチューブポンプ４０の出力（第２チューブ４１Ｃの圧力）を示すグラフである。 図５では、横軸に時間（秒）を、縦軸に圧力（ＭＰａ）をとっている。
グラフ中、実線は、制御装置７０によって制御された場合の特性図であり、二点鎖線は、制御装置７０によって制御されていない場合の特性図である。

図５において、制御装置７０によって制御されていない場合、チューブポンプ４０から第２チューブ４１Ｃへ至る食油２１は、０．１３ＭＰａと０．１７ＭＰａの間を変動し、周期が比較的大きな脈動となって圧送されるようになっている。 これに対し、制御装置７０によって制御される場合、チューブポンプ４０から第２チューブ４１Ｃへ至る食油２１は、０．１５ＭＰａと０．１４ＭＰａの間を変動し、周期が比較的小さな脈動となって圧送されるようになっている。
ここで、０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａは、それぞれ、圧力スイッチ５０の制御回路５０Ｃに、第１設定値、第２設定値として入力した値に対応するものとなっている。
このことから明らかになるように、実施形態１のスプレー装置１０によれば、制御装置７０による制御によって、チューブポンプ４０から圧送される食油２１の脈動の圧力変動を小さくでき、スプレーガン６０から吐出される食油の脈動による影響を低減させることができる。

（実施形態２）
実施形態１に示した往復動ポンプは、その一例としてチューブポンプ４０を挙げたものである。 しかし、これに限定されることはなく、たとえば、電動式のダイヤフラムポンプであってもよいことはもちろんである。 ダイヤフラムポンプであっても、該ダイヤフラムポンプから圧送される食油２１等の液体材料の脈動の圧力変動が比較的大きいという不都合を有するからである。
図６は、このような電動式ダイヤフラムポンプを備えるスプレー装置１０'を示す斜視図である。 図６に示すように、スプレー装置１０'は、食油２１が給油された容器２０を有し、この容器２０の蓋体２２の上面に、ダイヤフラムポンプ８０が載置されている。
ダイヤフラムポンプ８０は、管８１を通して容器２０内の食油２１を吸入し、チューブ４１へ圧送するようになっている。 チューブ４１（図１の第２チューブ４１Ｃに相当する）にはスプレーガン６０が接続され、該スプレーガン６０からは食油２１が噴霧されるようになっている。
また、チューブ４１のダイヤフラムポンプ８０に近接する箇所には圧力スイッチ５０が設けられ、実施形態１で示したように、該圧力スイッチ５０からのＯＮ／ＯＦＦ信号によって、ダイヤフラムポンプ８０の作動、およびその停止を行うようになっている。

この場合においても、圧力スイッチ５０の制御回路５０Ｃは、実施形態１で示したように、たとえば、圧力検出器５０Ｓの検知した圧力がたとえば０．１５ＭＰａ（第１設定値）以上になった場合にＯＦＦ信号を出力し、該圧力がたとえば０．１４ＭＰａ（第２設定値）以下になった場合にＯＮ信号を出力するようになっている。

図７（ａ）、（ｂ）は、電動式ダイヤフラムポンプの動作原理を示す模式図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、図６のVII−VII線に相当する断面を示す図である。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、管８１からの食油２１は、まず、第１流路８３Ａと第２流路８３Ｂに分岐された後に合流されチューブ４１に供給されるようになっている。
第１流路８３Ａの一方の側面は第１ダイヤフラム８４Ａで構成され、第２流路８３Ｂの一方の側面は第２ダイヤフラム８４Ｂで構成されている。
第１ダイヤフラム８４Ａと第２ダイヤフラム８４Ｂの間には、図示しないモータによって回転する偏心カム８５が配置されている。 第１ダイヤフラム８４Ａの偏心カム８５側の面には、該偏心カム８５と当接する第１ロッド８６Ａが設けられ、第２ダイヤフラム８４Ｂの偏心カム８５側の面には、該偏心カム８５と当接する第２ロッド８６Ｂが設けられている。
なお、第１ロッド８６、第２ロッド８６Ｂは、いずれも、図示しないスプリングによって偏心カム８５の回転軸側へ付勢されるようになっている。

第１ダイヤフラム８４Ａは、図７（ａ）に示すように、偏心カム８５の回転によって第１ロッド８６Ａが前記スプリングの付勢力に抗して偏心カム８５の回転軸から離れる方向へ移動することにともなって、第１流路８３Ａの流路幅を狭めるように移動するようになっている。 この場合、第２ダイヤフラム８４Ｂは前記スプリングの付勢力によって同方向に移動し、第２流路８３Ｂの流路幅を広げるようになっている。
第２ダイヤフラム８４Ｂは、図７（ｂ）に示すように、偏心カム８５の回転によって第２ロッド８６Ｂが前記スプリングの付勢力に抗して偏心カム８５の回転軸から離れる方向へ可動することにより、第２流路８３Ｂの流路幅を狭めるように移動するようになっている。 この場合、第１ダイヤフラム８４Ａは前記スプリングの付勢力によって同方向に移動し、第１流路８３Ａの流路幅を広げるようになっている。

このように、偏心カム８５の前記モータによる回転によって、一方の流路８３（たとえば第２流路８３Ｂ）において、一方のダイヤフラム８４（たとえば第２ダイヤフラム８４Ｂ）による負圧によって、食油２１の吸い込みがなされ、他方の流路８３（たとえば第１流路８３Ａ）において、他方のダイヤフラム８４（たとえば第１ダイヤフラム８４Ａ）による加圧によって、食油の吐出がなされるようになっている。
このため、ダイヤフラムポンプ８０からチューブ４１Ｃへ圧送される食油２１は、その脈動による圧力変動が生じてしまうことが免れ得ないものとなる。
このことから、本発明によるスプレー装置は、電動式ダイヤフラムポンプを備えたものであっても、上述したように、チューブ４１に設けた圧力スイッチ５０からのＯＮ／ＯＦＦ信号によって、ダイヤフラムポンプ８０の作動、およびその停止を行うことによって、上記脈動による圧力変動を小さくできるようになる。

（実施形態３）
実施形態１、２に示したスプレー装置１０、１０'は、上述したように、たとえば、食パンを焼く際に用いられる金型の表面に食油を噴霧させるスプレー装置を例にとって示したものである。 しかし、これに限定されることはなく、塗装を行う場合、あるいは他の用途に用いられるスプレー装置であってもよいことはもちろんである。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。 上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。 また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０、１０'……スプレー装置、
２０……容器、
２１……食油、
２２……蓋体、
３０……筐体、
３１……ＡＤ変換器、
３２……スイッチング回路、
３３……操作部、
３３'……操作つまみ、
３４……ＤＣモータ、
３４Ａ……回転軸、
４０……チューブポンプ、
４１……チューブ、
４１Ａ……弾性チューブ、
４１Ｂ……第１チューブ、
４１Ｃ……第２チューブ、
４２……回転体、
４２ａ、４２ｂ……突出部、
４３……ケーシング、
４３Ｔ……段差部、
５０……圧力スイッチ、
５０Ｓ……圧力検出器、
６０……スプレーガン、
７０……制御装置、
８０……ダイヤフラムポンプ、
８１……管、
８３Ａ……第１流路、
８３Ｂ……第２流路、
８４Ａ……第１ダイヤフラム、
８４Ｂ……第２ダイヤフラム、
８５……偏心カム、
８６Ａ……第１ロッド、
８６Ｂ……第２ロッド。