(57)【要約】【課題】構造が簡単で、脈動の発生が小さく、正逆の送りが対称的効率で行われ、駆動停止時点での液体の逆流を防止できるようにした液体の流動発生装置を提供する。【解決手段】液体の循環経路３に連通する流路３ａを形成したシリンダ４と、前記流路３ａに直交して前記シリンダ４内に適宜間隔をおいて往復移動可能に並列配置され、前記流路内を容積変動させる複数のピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆとを備え、前記各ピストンを相互に関係する条件で順次駆動することにより、前記シリンダ４の両側における流路３内に圧力差を生じさせ、その圧力差に応じた方向に液体を流動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の循環経路に連通する流路を形成したシリンダと、前記流路に直交して前記シリンダ内に適宜間隔をおいて往復移動可能に並列配置され、前記流路内を容積変動させる複数のピストンとを備え、前記各ピストンを相互に関係する条件で順次駆動することにより、前記シリンダの両側における流路内に圧力差を生じさせ、その圧力差に応じた方向に液体を流動させることを特徴とする液体の流動発生装置。
【請求項２】
前記ピストンがｎ個（但し、ｎは３以上）であり、各ピストンによる前記流路の容積変動が（２π／ｎ）周期の位相差となるように順次駆動することにより、前記シリンダを挟む流路の一方から他方に液体を流動させ、かつ（−２π／ｎ）周期の位相差となるように順次駆動することにより、前記シリンダを挟む流路の逆側に液体を流動させることを特徴とする請求項１記載の液体の流動発生装置。
【請求項３】
前記各ピストンはピストンロッドを介して駆動軸に取付けたカムに連動して往復してなり、前記各カムは前記各ピストンの内、１つのピストンが上死点である流路閉鎖位置にある状態を偏角０とし、これを基点として各ピストン毎に順次（２π／ｎ）°の偏角となるように前記駆動軸に固定したものであることを特徴とする請求項２記載の液体の流動発生装置。
【請求項４】
前記カムは、各ピストンの内、１つのピストンが上死点に位置している状態が、次のピストンの上死点位置に到達するまで継続するカムリード面形状に設定されていることを特徴とする請求項３記載の液体の流動装置。
【請求項５】
前記カムのカムリード面に対しピストンロッドの摺接端を押圧付勢するための付勢手段を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の液体の流動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の流動発生装置に関し、特に流動方向を逆転させる上で、切替バルブなどの機構を必要とせず、しかも正逆の流れを対称的とすることのできる機構に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
液体の流動を発生させるための装置として、従来から知られているものとしては、大別して往復式、ロータリ式、及び回転の三種類の機構がある。
【０００３】
往復式機構は、ピストンと、これに連繋するバルブの組合せにより、シリンダ内に供給された液体をピストンの往復運動によりシリンダの吐出側に吐出するものである。
ロータリ式のものは、ステータ内部で偏心ロータを回転させることで、ロータの回転方向の進み側と遅れ側との間にステータ内部の体積変化に伴う圧力差を生じさせてステータの吐出端側に吐出するものである。
回転のものは、筒状ケース内にスクリューのような羽根を配置しておきこの羽根の回転により、ケースの両端に圧力差を発生させ、羽根の回転方向に連続的に吐出する構造のものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上において、往復式機構では、液体の流動方向を逆転する場合には、バルブの切替が必要となっていた。また、ロータリ式機構では、構造が複雑で、摺動接触部分の摩耗を少なくするためには、高精度な加工技術が必要である。
更に、両方式ともピストンの往復またはロータの回転に伴い液体を吐出するため、脈動が発生し、特に低速領域で液体を輸送する場合には均一性を欠くものとなる。
これに対し、回転式のものでは連続的な輸送ができる。しかしこの構造では、スクリュを停止するとケース内が負圧となり、吐出した液体が逆流するため、完全に液体の流れを停止する場合には、逆流防止機構を付加することが必要である。
【０００５】
なお、いずれの方式にあっても、液体の正逆の流れが非対称的であった。すなわち、一般にこれら液体流動発生装置にあっては、一方向送りを基準として作られているため、逆方向送りに切替えた場合には、輸送効率が低下するためである。
【０００６】
本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的とするところは、構造が簡単で、液体輸送に伴う脈動の発生が小さく、正逆の送りが対称的効率で行われ、しかも駆動停止時点で他の手段を用いることなく液体の逆流を防止できるようにした液体の流動発生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明による液体の流動発生装置は、図の実施の形態にも示すごとく、液体の循環経路３に連通する流路３ａを形成したシリンダ４と、前記流路３ａに直交して前記シリンダ４内に適宜間隔をおいて往復移動可能に並列配置され、前記流路内を容積変動させる複数のピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆとを備え、前記各ピストンを相互に関係する条件で順次駆動することにより、前記シリンダ４の両側の流路３ａ内に圧力差を生じさせ、その圧力差に応じた方向に液体を流動させることを特徴としている。
【０００８】
また本発明では、前記ピストンがｎ個（但し、ｎは３以上）であり、各ピストンによる前記流路の容積変動が（２π／ｎ）周期の位相差となるように順次駆動することにより、前記シリンダを挟む流路の一方から他方に液体を流動させ、かつ（−２π／ｎ）周期の位相差となるように順次駆動することにより、前記シリンダを挟む流路の逆側に液体を流動させることを特徴としている。
【０００９】
更に本発明では、前記各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆはロッド１４を介して駆動軸７に取付けたカム１５に連動して往復してなり、前記各カム１５は前記各ピストンの内、１つのピストンが上死点である流路閉鎖位置にある状態を偏角０とし、これを基点として各ピストン毎に順次（２π／ｎ）°の偏角となるように前記駆動軸７に固定したものであることを特徴としている。
【００１０】
本発明における前記カム１５は、各ピストンの内、１つのピストンが上死点に位置している状態が、次のピストンの上死点位置に到達するまで継続するカムリード面形状に設定されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明は、前記カム１５のカムリード面に対しピストンロッド１４の摺接端を押圧付勢するための付勢手段１９を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
したがって本発明にあっては、構造が簡単であり、かつピストンの連続的な一連の動作により、あたかも腸のぜん動運動のような状態で、流路内の液体を一方から他方へと順次圧力を移動させることに効率的に流動させることができる。
【００１３】
この運動はシリンダ内において連続的に繰返されるため、脈動の発生が小さく、かつピストンの運動を逆方向とすることで、逆側への流動を行わせることができ、かつこの動作は正逆対称的な効率で行われる。
【００１４】
請求項２は請求項１の具体的構成を示すもので、ピストンの数を３以上とすることで、ピストンの相互運動による圧力差が生じさせ、加圧方向に流動させることができる。
【００１５】
請求項３とすることで、駆動軸の正逆回転により、上記流路の容積変動が（２π／ｎ）または−（２π／ｎ）周期の位相差となるように順次駆動することができる。
【００１６】
請求項４とすることで、締切り位置を境とする液体の吸引及び送り動作を確実に行うことができ、しかも任意の停止時点でピストンの１つが流路を閉塞しているため、停止時の逆流がない。
【００１７】
請求項５とすることで、ピストンとカム間のがたつきやバックラッシを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の最良の実施形態につき添付図面を用いて説明する。図１、２は本発明に係る液体の流動発生装置を示し、図１は側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１９】
図において、この流動発生装置１（以下装置１と略称する）は制御対象機器２に連通する液体の循環経路３のループ内に配置され、かつ循環経路３に連通する流路３ａを前後に貫通形成し、その前後を吸吐出ポートとしたシリンダ４と、前記流路３ａと直交してシリンダ４内に開口された６つのボアにそれぞれ往復移動可能に挿通され、前記流路３を順次閉塞する６つのピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆと、前記シリンダ４に平行に配置され、その両端を軸受部６に軸受された駆動軸７と、駆動軸７と平行配置された転駆動用のモータ８とを備え、モータ８の出力軸８ａをベルト９及びプーリ１０，１２を介して前記駆動軸７にＤ）所定の減速比で連繋させている。
【００２０】
各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆの下部にはピストンロッド１４の一端が固定され、このピストンロッド１４の他端側は前記駆動軸７の外周に固定された６つのカム１５のカムリード面にカムフロアローラ１６を介して当接している。
【００２１】
前記カムフロアローラ１６は、ピストンロッド１４の先端に固定されたブラケット１７に回転可能に軸受されたもので、このブラケット１７の上面には座面１８が一体化され、前記ピストンロッド１４の周囲において、座面１７とシリンダ４の間には圧縮コイルバネ１９が介在され、このバネ１９の圧縮付勢力により常時ピストンロッド１４をカム１５のカムリード面に押付けることにより、バックラッシを防止している。
【００２２】
前記各カム１０のカムリード面形状は、特に図２に示すように、それぞれ上死点、すなわち流路３ａの締切り位置と下死点に到達する範囲６０°が前記駆動軸８の軸と同心の円弧面となっており、これによってピストンが上死点に到達した位置から６０°の回動角度範囲では締切り位置が保持されるようになっている。
【００２３】
また各カム１０は前記各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆの内の１つが上死点、すなわち流路３ａを完全に閉じた状態で（例えば、図１の左端のピストン５ａ）、これと連続する各ピストンが２π／６の周期位置に位置すべく、各カム６は各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆ毎に順次６０°ずつの偏角を持って駆動軸７の外周に固定されている。
【００２４】
以上により、図３のグラフに示すように、駆動軸７の回転に対し、各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆの往復移動特性が定る。図３において、縦軸は各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆの往復移動距離を、横軸は駆動軸８の回転角度を示し、最初のピストン５ａが締切ってから駆動軸８が６０°回転するまで締切り位置が保持され、その次の６０°までは次のピストン５ｂが締め切続け、以下同様にして順次最後のピストン５ｆまで６０°毎の締切り状態が持続するサイクルが繰返される。
【００２５】
次に以上の装置１の駆動と液体の流動との関係について、図４を用いて説明する。まず最後部のピストン５ａが上死点に位置し、流路３ａを締切った状態では、最前部のピストン５ｆが流路３ａを僅かに明けた状態であり、この状態からθ＝６０°に至る過程で、後部側のピストン５ｂ，５ｃ，５ｄが順次上昇し、前部側のピストン５ｅ，５ｆは順次下降し、これによる流路３ａの容積減少に伴う圧力変化によりピストン５ａを仕切として流路３ａ内に閉じこめられた液体を順次黒矢印のごとくシリンダ４の前方側に押出す。
θ＝６０°になった時点では、最初のピストン５ａは下降を始め、最後尾から二番目のピストン５ｂが上死点となって流路３ａを締切り、その前部側２つのピストン５ｃ，５ｄは更に上昇を続け、最前部側の２つのピストン５ｅ，５ｄが下降を継続することで、同じく黒矢印のごとく引続き液体を押出す。
【００２６】
この時点で最後部のピストン５ａは下降し始め、流路３ａ内の容積を順次拡大することにより負圧生じさせ、白矢印のごとく流路３ａの後部側に液体を引込む。
【００２７】
これからθ＝１２０°に変位すると３番目のピストン５ｃが流路３ａを締切り、その前部側に液体を押出すとともに、これの後部側が負圧状態を高め、流路３ａの後部側に液体を引込む。以後θ＝１８０°では４番目のピストン５ｄが流路３ａを締切り、θ＝２４０°では５番目のピストン５ｅが流路３ａを締切り、θ＝３００°では最前部のピストン５ｆが流路３ａを締切り、それぞれ締切ったピストンを境としてその前部側を正圧状態、後部側を負圧状態として液体を流動させ、θ＝３６０°（０°）で再び同じサイクルが繰返され、恰も腸のぜん動運動のような各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆの連続的な往復運動により駆動軸８の一回転毎にシリンダ４の後部側から液体を連続的に吸引し、前部側に連続的に吐出するのである。
【００２８】
なお、以上の回転運動中に、任意の時点で駆動停止しても各ピストン５ａ，５ｂ・・・５ｆのうちのいずれかが上死点である締切り位置に保持されているため、逆流が発生することはない。
【００２９】
また、吐出方向を逆転する場合には、モータ１１を逆転させることにより、図４とは左右対称方向に液体を吸引、吐出するが、その効率は左右全く同じであることは言うまでもない。
【００３０】
更に本発明では、従来の往復式またはロータリ式の装置に比べて一回転で一揚程でなく、各ピストンの変位毎に順次流路内の液体を一方から吸引しつつ他方に順次押出すため、吐出による脈動は少なく、スムーズな吐出動作を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の装置１は、前記制御対象機器２として、ロボット用アクチュエータの油圧駆動源、航空機の舵角操作用の油圧駆動源、障害者用車椅子やベッドの昇降機などにおける油圧駆動源などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る液体の流動発生装置を示す側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】駆動軸の一回転中における各ピストンの往復動作を示すグラフである。
【図４】ピストンの挙動と液体の流動との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  液体の流動発生装置
３  液体の循環経路
３ａ  流路
４  シリンダ
５ａ，５ｂ・・・・５ｆ  ピストン
７  駆動軸
８  駆動用モータ
１４  ピストンロッド
１５  カム
１６  カムフロアローラ（摺接端）
１９  圧縮コイルバネ
【図１】
2006118377.tif 000003
【図２】
2006118377.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006118377.tif 000006