(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力が作用することによって変形する変形可能部を有する流体通路と、
前記流体通路の前記変形可能部に、異なる方向から、力を作用させる力作用手段と、
ケース体と、
凸部を有するスペーサ
とを具備してなり、
前記ケース体内に前記流体通路の変形可能部が位置するよう配設され、
前記ケース体の内部に膜が配設され、該ケース体壁面と該膜とによってチャンバが構成され、
前記スペーサは、前記凸部が前記流体通路の変形可能部に当接するよう、前記膜と前記流体通路との間に配設されてなり、
前記力作用手段は、
流体供給口および流体排出口を別々に有するチャンバと、
該チャンバの一部を構成する膜と、
前記チャンバ内に前記流体供給口を介して流体を供給し、前記チャンバ内の流体を前記流体排出口から排出して前記チャンバ内の圧力を制御する圧力制御手段
とを具備してなり、
前記膜は、前記流体通路の変形可能部の断面積が通路非変形時の状態から縮小方向にあっては該膜は伸びる方向のみであるよう、前記流体通路の変形可能部の断面積が縮小時から通路非変形時の状態への拡大方向にあっては該膜は縮む方向のみであるように構成されてなり、
前記圧力制御手段による前記チャンバ内の圧力変動による前記膜の変形によって、前記流体通路の前記変形可能部には、異なる位置で、変形が起きるよう構成されてなり、
前記流体通路の前記変形可能部の変形度によって該流体通路を流れる流体の流量が制御される
ことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記力作用手段は、複数個、設けられてなり、
前記複数個の力作用手段の中の膜が前記流体通路の前記変形可能部に対向して配置されてなる
ことを特徴とする請求項１の流量制御装置。
【請求項３】
前記力作用手段の膜は一つであり、
前記一つの膜は、前記流体通路の前記変形可能部の周囲が所定の角度以上で該流体通路の該変形可能部の一部または全周が囲まれるよう、該流体通路に垂直な断面方向から見た形状が略Ｃ形状あるいは略Ｏ形状であるよう構成されてなり、
前記圧力制御手段による前記チャンバ内の圧力変動による前記膜の変形によって、前記流体通路の前記変形可能部には、異なる位置で、変形が起きる
ことを特徴とする請求項１の流量制御装置。
【請求項４】
前記チャンバ内の圧力を制御する圧力制御手段がチャンバ内に気体を供給する気体供給手段である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの流量制御装置。
【請求項５】
前記流体通路は、力が作用することによって押し潰される押潰可能部を有する流体通路である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかの流量制御装置。
【請求項６】
前記流体通路は管である
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかの流量制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６いずれかの流量制御装置の流体通路を流れる流体の流量を制御する方法であって、
気体を供給する気体供給工程と、
気体を排出する気体排出工程と、
前記変形可能部の第１ポイントが、前記気体供給工程および気体排出工程による気体の圧力によって、変形を受けると共に、前記変形可能部の第１ポイントとは異なる第２ポイントが、前記気体供給工程および気体排出工程による気体の圧力によって、変形を受ける変形工程
とを具備することを特徴とする流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量制御技術は多方面で用いられている。様々なタイプの流量制御装置が提案されている。例えば、ダイヤフラムを用いた流量制御装置が提案（特開平１０−２８８１６０号公報、特開２００５−５４９５４号公報、特開２００８−２３２１９６号公報、特開２０１１−９０３８１号公報）されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８８１６０号公報
【特許文献２】特開２００５−５４９５４号公報
【特許文献３】特開２００８−２３２１９６号公報
【特許文献３】特開２０１１−９０３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記提案のダイヤフラム型流量制御装置において、流量制御は、ダイヤフラムの変形によって、行われている。ダイヤフラムの変形には、例えばモータの力が用いられている。しかしながら、モータによるダイヤフラムの変形は応答性が良いとは言えない。
【０００５】
そこで、エアを供給し、このエアの圧力によって、ダイヤフラムを変形させることが考えられた。
【０００６】
しかしながら、単に、エアを用いたと言うのみでは、ダイヤフラムの変形応答性が良いとは言えなかった。そして、応答性を向上させようとすると、大型化せざるを得なかった。
【０００７】
従って、本発明が解決しようとする課題は、装置は小型で、かつ、流量制御の応答性が優れた流量制御技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する為の検討が、本発明者によって、鋭意、推し進められて行った。その結果、１枚の大きなダイヤフラムを用いるよりも、ダイヤフラムを複数個に分割し、分割によって小さくなったダイヤフラムを用いたならば、少ない空気量でダイヤフラムを効率的に駆動（変形）させることが出来ることに気付いた。少ない空気量でダイヤフラムを駆動（変形）させることが出来ると言うことは、ダイヤフラムを駆動（変形）させる為の空気室が小さくて済む。このことは、小型化と応答速度とを共に向上させることが出来ることにも気付いた。
【０００９】
上記知見に基づいて本発明が達成された。
【００１０】
すなわち、前記の課題は、
力が作用することによって変形する変形可能部を有する流体通路と、
前記流体通路の前記変形可能部に、異なる方向から、力を作用させる力作用手段と、
ケース体と、
凸部を有するスペーサ
とを具備してなり、
前記ケース体内に前記流体通路の変形可能部が位置するよう配設され、
前記ケース体の内部に膜が配設され、該ケース体壁面と該膜とによってチャンバが構成され、
前記スペーサは、前記凸部が前記流体通路の変形可能部に当接するよう、前記膜と前記流体通路との間に配設されてなり、
前記力作用手段は、
流体供給口および流体排出口を別々に有するチャンバと、
該チャンバの一部を構成する膜と、
前記チャンバ内に前記流体供給口を介して流体を供給し、前記チャンバ内の流体を前記流体排出口から排出して前記チャンバ内の圧力を制御する圧力制御手段
とを具備してなり、
前記膜は、前記流体通路の変形可能部の断面積が通路非変形時の状態から縮小方向にあっては該膜は伸びる方向のみであるよう、前記流体通路の変形可能部の断面積が縮小時から通路非変形時の状態への拡大方向にあっては該膜は縮む方向のみであるように構成されてなり、
前記圧力制御手段による前記チャンバ内の圧力変動による前記膜の変形によって、前記流体通路の前記変形可能部には、異なる位置で、変形が起きるよう構成されてなり、
前記流体通路の前記変形可能部の変形度によって該流体通路を流れる流体の流量が制御される
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１１】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
前記力作用手段は、例えば、複数個、設けられてなり、
前記複数個の力作用手段の中の膜が前記流体通路の前記変形可能部に対向して配置されてなる
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１２】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
前記複数の膜が、例えば、前記流体通路の前記変形可能部を間に挟んで、対向配置されてなる
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１３】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
前記力作用手段の膜は一つであり、
前記一つの膜は、前記流体通路の前記変形可能部の周囲が所定の角度以上で該流体通路の該変形可能部の一部または全周が囲まれるよう、該流体通路に垂直な断面方向から見た形状が略Ｃ形状あるいは略Ｏ形状であるよう構成されてなり、
前記圧力制御手段による前記チャンバ内の圧力変動による前記膜の変形によって、前記流体通路の前記変形可能部には、異なる位置で、変形が起きる
ことを特徴とする請求項１の流量制御装置によって解決される。
【００１４】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
前記チャンバ内の圧力を制御する圧力制御手段が、例えばチャンバ内に気体を供給する気体供給手段である
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１５】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
例えば、ケース体を更に具備してなり、
前記ケース体内に前記流体通路の変形可能部が位置するよう配設され、
前記ケース体の内部に前記膜が配設され、該ケース体壁面と該膜とによって前記チャンバが構成され、
前記ケース体には孔が形成されていて、該孔から気体が供給されるよう構成されてなる
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１６】
前記の課題は、前記流量制御装置であって、
例えば、凸部を有するスペーサを更に具備してなり、
前記スペーサは、前記凸部が前記流体通路の変形可能部に当接するよう、前記膜と前記流体通路との間に配設されてなる
ことを特徴とする流量制御装置によって解決される。
【００１７】
前記の課題は、
前記流量制御装置の流体通路を流れる流体の流量を制御する方法であって、
気体を供給する気体供給工程と、
気体を排出する気体排出工程と、
前記変形可能部の第１ポイントが、前記気体供給工程および気体排出工程による気体の圧力によって、変形を受けると共に、前記変形可能部の第１ポイントとは異なる第２ポイントが、前記気体供給工程および気体排出工程による気体の圧力によって、変形を受ける変形工程
とを具備することを特徴とする流量制御方法によって解決される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の流量制御装置は、小型で、かつ、流量制御の応答性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態になる流量制御装置の要部断面図
【図２】本発明の他の実施形態になる流量制御装置の要部概略図
【図３】本発明の他の実施形態になる流量制御装置の要部概略図
【図４】本発明の他の実施形態になる流量制御装置の要部概略図
【図５】本発明の他の実施形態になる流量制御装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の本発明は流量制御装置である。本流量制御装置は流体通路を具備する。この流体通路は、力が作用することによって変形する変形可能部を有する。例えば、シリコンゴムと言ったゴムの如きの軟質樹脂で構成された管である。軟質樹脂製の管に力が印加されると、この印加個所において、管は押し潰される（管断面積が小さくなる）。従って、管内を流れる流体（例えば、気体あるいは液体）の量は少なくなる。印加された力が解放されると、管内を流れる流体の圧力や管自体が持つ復元力によって、管は復元する。すなわち、管の断面積は大きくなる。従って、管内を流れる流体の量は多くなる。前記の通り、管の変形度によって、管内を流れる流量が制御される。本流量制御装置は、前記変形可能部（管が軟質樹脂で構成されている場合、その軟質樹脂部）に力を作用させる力作用手段を具備する。力作用手段は、例えば力印加手段である。力作用手段（例えば、力印加手段）は、前記変形可能部に、異なる方向から、力を作用させる。例えば、軟質樹脂製の管は、複数の個所（位置）において、変形の力を受ける。例えば、複数の方向から押圧力を受ける。
【００２１】
前記力作用手段（力印加手段：押圧力付与手段）は、チャンバ（室）を具備する。又、前記チャンバ内の圧力を制御する圧力制御手段を具備する。圧力制御手段の代表例として、前記チャンバ内に流体（液体、或いは空気や窒素ガス等の気体。好ましくは、空気）を供給する手段が挙げられる。特に、エア供給手段が挙げられる。例えば、エアコンプレッサが挙げられる。ブロワが挙げられる。前記チャンバの少なくとも一部は膜（例えば、ダイヤフラム）で構成される。従って、例えばチャンバ内にエアが供給されると、この圧力によって、前記膜は変形する。例えば、膜は膨張する（膨らむ）。この膜の変形によって、前記変形可能部は、異なる位置で、変形が起きるよう構成されている。前記変形可能部の変形度によって前記流体通路を流れる流体量が制御される。
【００２２】
前記力作用手段（例えば、力印加手段）は、一つであっても、二つ以上有っても良い。力作用手段（例えば、力印加手段）は、例えば、複数個である。前記力作用手段（複数個の力作用手段）の構成要素（チャンバの構成要素）である膜が前記変形可能部（軟質樹脂製の管）に対向して配置される。複数個とは、２個でも、３個でも、４個でも、或いはそれ以上でも良い。すなわち、管周囲に、例えば管を囲む如く、２枚、３枚、４枚、……の膜が設けられる。尚、管を囲むように螺旋状に設けられても良い。但し、管の長手方向において、膜は、同一個所で、対向する如く設けられている方が好ましい。なぜならば、変形可能部を変形させる効果が高いからである。複数枚の膜が設けられる場合、左右方向において、複数枚の膜が設けられても良い。前記膜に対応してチャンバが設けられている。チャンバの構成要素である膜が管に対向しているように設けられている。コスト等の観点からすると、チャンバ（膜）の数は２であろう。すなわち、前記変形可能部（軟質樹脂製の管）の上下あるいは左右にチャンバ（チャンバ構成要素の膜）が対向配置（二つの膜が、変形可能部を間に挟む如く、配置）される。この状態にて、膜が変形圧力（膨張圧力）を受けると、間に挟まれている前記変形可能部（軟質樹脂製の管）は、両側から、直接的または間接的に、押圧力を受ける。管は、両側から、押し潰されるようになる。両側から変形圧力を受けて、管断面積は小さくなる。
【００２３】
上記説明では、膜は複数枚であった。しかしながら、膜の形状によっては、膜は一つでも済む。例えば、前記流体通路の前記変形可能部の周囲が所定の角度以上で該変形可能部の一部または全周が囲まれるよう、該流体通路に直交する面内での断面形状が略Ｃ形状あるいは略Ｏ形状である膜の場合、一つでも済む。例えば、水平線（回転軸）の上に置かれた文字「Ｕ」が前記水平線（回転軸）の回りで回転した時、前記「Ｕ」回転体で構成される形状である膜の場合、一つでも済む。例えば、鼓形状の膜である場合、一つでも済む。すなわち、斯かる構造（形状：（断面図（端面図）が、例えば後述の図１に示される形状と同等の図形）の膜であれば、一枚の膜でも、前記チャンバ内の圧力変動による前記膜の変形によって、前記変形可能部には、異なる位置で、変形が起きるからである。
【００２４】
本流量制御装置は、例えばケース体を更に具備する。前記ケース体内に前記変形可能部（例えば、軟質樹脂製の管）が位置するよう配設される。前記ケース体の内部に前記膜が配設される。前記ケース体の壁面と前記膜とによって前記チャンバが構成される。前記ケース体には孔が形成されている。前記孔から前記チャンバ内に気体（例えば、空気あるいは窒素ガス等）が供給される。供給された気体によって、前記膜が変形する。これによって、前記変形可能部（例えば、軟質樹脂製の管）の断面積が変わる。
【００２５】
本流量制御装置は、好ましくは、凸部を有するスペーサを具備する。このスペーサは、前記凸部が前記変形可能部（例えば、軟質樹脂製の管）に当接するよう、前記膜と前記流体通路との間に配設される。これによって、前記変形可能部（例えば、軟質樹脂製の管）にはピンポイント的に力が加わる。従って、変形可能部の変形が効果的である。
【００２６】
第２の本発明は流量制御方法である。特に、力が作用することによって変形する変形可能部を有する流体通路を流れる流体の流量を制御する方法である。本方法は、気体（例えば、空気、或いは窒素ガス）を供給する気体供給工程を具備する。本方法は、前記変形可能部の第１ポイントが、前記気体供給工程で供給された気体の圧力によって、変形を受けると共に、前記変形可能部の第２ポイント（第１ポイントとは異なる）が、前記気体供給工程で供給された気体の圧力によって、変形を受ける変形工程を具備する。本方法は、例えば前記流量制御装置が用いられて行われる。
【００２７】
以下、本発明が更に具体的に説明される。但し、本発明は以下の具体的な実施形態によって限定され無い。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態になる流量制御装置の要部断面図である。
【００２９】
同図中、１ａ，１ｂはケース半体である。ケース半体１ａとケース半体１ｂとの合体によって、ケース体１が構成される。ケース半体１ａ，１ｂの左右の側面部には、断面が半円状の孔が形成されている。そして、ケース半体１ａとケース半体１ｂとを合体してケース体１を構成した際に出来る断面円形の孔には、硬質材からなる管２ａ，２ｂが配置されている。
【００３０】
管２ａと管２ｂとの間には、例えばシリコンゴム製の管３が接続されている。管３はケース体１の内部に配置されている。
【００３１】
４，５，６，７は孔である。孔４，５は、ケース半体１ａの上面部に設けられている。孔６，７は、ケース半体１ｂの下面部に設けられている。矢印で示す通り、孔４，６を介して、空気がケース体１内に供給される。又、矢印で示す通り、孔５，７を介して、ケース体１内の空気が排出される。尚、図１では、空気の供給装置や排気装置は省略されている。
【００３２】
８は、ケース半体１ａの上面部の内面側に形成された略円形状の凹溝である。９は膜（ｏリング付きのダイヤフラム）である。この膜９のｏリング部９ａが凹溝８に嵌め込まれている。膜９とケース半体１ａの上面部とで、チャンバ１０が構成される。
【００３３】
１１は、ケース半体１ｂの下面部の内面側に設けられた略円形状の凹溝である。１２は膜（ｏリング付きのダイヤフラム）である。この膜１２のｏリング部１２ａが凹溝１１に嵌め込まれている。膜１２とケース半体１ｂの下面部とで、チャンバ１３が構成される。
【００３４】
１４，１５はスペーサである。このスペーサ１４，１５は、一面側に、略円錐台形状の凸部１６，１７を有する。スペーサ１４，１５は、膜９，１２と管３との間に配設されている。スペーサ１４，１５の配設形態は次の通りである。スペーサ１４，１５の平坦面側が膜９，１２に当接する。凸部１６，１７が管３に当接する。
【００３５】
１８，１９は管３の脱落防止用の挟持リングである。２０，２１は膜９，１２のｏリング部の離脱防止用のカラーである。
【００３６】
次に、上記構成の流量制御装置の動作（流量制御方法）が説明される。
【００３７】
図示されないエア供給装置で、孔４，６を介して、チャンバ１０，１３内に、エアが吹き込まれている。例えば、第１コンプレッサからのエアが孔４を介してチャンバ１０内に吹き込まれ、第２コンプレッサからのエアが孔６を介してチャンバ１３内に吹き込まれる。吹き込まれたエアは、孔５，７を介して、外部に放出（排出）されている。｛（エア供給量）−（エア放出量）｝＞０の場合、チャンバ１０，１３を構成する膜９，１２が膨らむ。｛（エア供給量）−（エア放出量）｝≦０の場合、チャンバ１０，１３を構成する膜９，１２は膨らまない。膜９，１２が膨らむと、スペーサ１４，１５は菅３を押圧する。特に、凸部１６，１７が管３の壁面を押圧する。管３の壁面は、図１中、上下方向において、凹み、菅３の断面積は小さくなる。従って、菅３内を流れる流体の量は少なくなる。孔４，６を介して、チャンバ１０，１３内に吹き込まれるエアの量が少なくなると、膜９，１２の膨張圧力は低下する。これに伴って、凸部１６，１７が管３の壁面を押圧する力は低下する。そうすると、管３自身の復元力や菅３内を流れる流体の圧力によって、菅３の断面積が大きくなる。従って、菅３内を流れる流体の量は多くなる。上記のようにして、流体の流量が制御される。
【００３８】
上記実施例では、二枚の膜９，１２が用いられた。ここで、チャンバ１０，１３には、共に、圧力Ｐが掛っていると仮定する。この圧力Ｐによって、膜９，１２は共に同様に変形する。膜９の変形によって、菅３は断面積がＳだけ減少したとすると、膜１２の変形によって、菅３は断面積がＳだけ減少する。従って、断面積が、合計２Ｓ、減少する。これに対して、膜１２が無かった場合、即ち、膜が一枚の場合を考える。チャンバ１０に圧力Ｐが掛かったと仮定すると、菅３の断面積減少量はＳである。そこで、断面積減少量を２Ｓにしようとすると、面積が２倍の大きさの膜が必要になる。このことは、それだけ、ケース体が大きくなることを意味する。すなわち、流量制御装置が大型化する。逆に言うと、本発明の流量制御装置は小型化が可能になる。更に、２倍の大きさの膜になると、このことは、チャンバ１０がそれだけ大きくなることを意味する。ところで、チャンバが小さいと、チャンバ内に供給される空気量が僅かでも、膜の変動（膨張）は顕著である。このことは、膜変形速度、即ち、応答速度が速いことを意味する。逆に、チャンバが大きくなると、チャンバ内に多量の空気が送り込まれても、圧力変動は小さい。このことは、膜変形速度、即ち、応答速度が遅いことを意味する。従って、本発明の技術は流量制御の応答速度が速い。クイックリスポンスが可能である。
【００３９】
本装置の設置個所は、これまで、流量制御装置が設置されて来た個所あるいは流量制御方法が実施されて来た個所である。例えば、特開２０１０−２６５７６号公報の図１の装置の如くに組み込まれる。
【００４０】
図２は、本発明の他の実施形態になる流量制御装置を説明する要部概略図である。本実施形態は、例えば一つのチャンバの内側の左右の面が、チャンバ内に供給・排出される気体によって、左右方向に膨らんだり縮んだりする膜で構成されている例である。前記膜の膨張・収縮によって、流体通路の変形可能部が変形し、これに伴って該流体通路を流れる流体の流量が制御される。尚、上述の技術思想が本実施形態にも応用されるから、詳細は省略される。
【００４１】
図３は、本発明の他の実施形態になる流量制御装置を説明する要部概略図である。本実施形態は、食材「ちくわ」の如きのチャンバが用いられた形態であり、内側の面が膜となっていて、チャンバ内を流体通路が通っている形態である。尚、上述の技術思想が本実施形態にも応用されるから、詳細は省略される。
【００４２】
図４は、本発明の他の実施形態になる流量制御装置を説明する要部概略図である。本実施形態は、チャンバが螺旋形態であり、内側の面が膜となっていて、チャンバ内を流体通路が通っている形態である。尚、上述の技術思想が本実施形態にも応用されるから、詳細は省略される。
【００４３】
図５は、本発明の他の実施形態になる流量制御装置を説明する要部概略図である。本実施形態は、ケース体内（但し、チャンバ外）の圧力を、チャンバ内の圧力（ａ気圧）より高くしたり低くしたりすることによって、チャンバを構成する膜が膨らんだり縮んだりすることを利用し、内側に設けられている流体通路の変形可能部を変形させ、これに伴って該流体通路を流れる流体の流量が制御されるようにしたものである。尚、上述の技術思想が本実施形態にも応用されるから、詳細は省略される。
【符号の説明】
【００４４】
１                  ケース体
１ａ，１ｂ          ケース半体
３                  シリコンゴム製管
４，５，６，７      孔
８，１１            略円形状の凹溝
９，１２            膜
９ａ，１２ａ        ｏリング部
１０，１３          チャンバ
１４，１５          スペーサ
１６，１７          凸部
【図１】
0005723241.tif 000002
【図２】
0005723241.tif 000003
【図３】
0005723241.tif 000004
【図４】
0005723241.tif 000005
【図５】
0005723241.tif 000006