(57)【要約】【課題】圧力流体（エア等の気体）がシリンダ等の流体圧アクチュエータを駆動させて、一旦、所望の仕事を終えた後、前記圧力流体を効率的に再利用することにより、該圧力流体の省力化を図ることにある。【解決手段】コンプレッサ３２を含む周辺機器が一体的に組み付けられたローカルパワーユニット３４と、アウトレットポート４８から導出される圧縮エアによって駆動されるエアシリンダ８２と、サプライポート５０に接続されるサプライ用タンク４４とを備え、前記エアシリンダ８２を駆動させて仕事を終えたエアを前記ローカルパワーユニット３４のインレットポート４６に導入するクローズドループ４２を設けた。【選択図】図１
2004360735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレットポート、アウトレットポート及びサプライポートを有し、コンプレッサを含む周辺機器が一体的に組み付けられたローカルパワーユニットと、
前記ローカルパワーユニットのアウトレットポートから導出される圧力流体によって駆動される外部機器と、
前記ローカルパワーユニットのサプライポートに接続されるサプライ用タンクと、
を備え、前記外部機器を駆動させて仕事を終えた圧力流体を前記ローカルパワーユニットのインレットポートに導入する通路を設け、前記ローカルパワーユニット及び外部機器がそれぞれクローズドループによって接続されることを特徴とする流体回路システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記ローカルパワーユニットは、少なくとも、一次フィルタ、コンプレッサ、除湿器及び二次フィルタによって構成されることを特徴とする流体回路システム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記サプライ用タンクには、予め品質が管理されて製造された圧力流体が貯留され、前記圧力流体は前記サプライポートを介してクローズドループ内に供給されることを特徴とする流体回路システム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記クローズドループによって接続された外部機器の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧検出手段が設けられ、前記サプライ用タンク内の圧力流体は、前記差圧検出手段によって検出された圧力差に対応して、クローズドループ内に圧力流体が供給されて前記クローズドループ内の圧力制御がなされることを特徴とする流体回路システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シリンダ等の空気圧アクチュエータを駆動させるエアを省力化することが可能な流体回路システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁マニホールドに付設された複数のエアシリンダを駆動させる従来技術に係るエア回路を図４に示す。
【０００３】
このエア回路１は、それぞれ直列に接続された大容量タイプのコンプレッサ２、アフタクーラ３、エアタンク４、第１フィルタ５及びエアドライヤ６を含む。前記エアドライヤ６の出力側には、複数の分岐通路７ａ、７ｂ、…を介して第２フィルタ８、減圧弁９、圧力計１０及び複数の電磁弁マニホールド１１ａ、１１ｂ、…がそれぞれ直列に接続され、前記電磁弁マニホールド１１ａには、複数のエアシリンダ１２ａ〜１２ｃが並列に接続されている。なお、前記電磁弁マニホールド１１ａの共通排気ポート１３にはサイレンサ１４が接続され、大気に連通するように設けられている。
【０００４】
このエア回路１の概略動作を説明すると、コンプレッサ２から導出された大容量の圧縮エアは、アフタクーラ３、エアタンク４、第１フィルタ５及びエアドライヤ６をそれぞれ流通することにより、温度、湿度及び脈動等が制御される。
【０００５】
このように制御された圧縮エアは、分岐通路７ａ、７ｂ、…を介してそれぞれ適宜分配された後、減圧弁９によってエアシリンダ１２ａ〜１２ｃに対応する所定の圧力に減圧され、さらに、共通供給ポート１５から電磁弁マニホールド１１ａ、１１ｂ、…に供給される。前記電磁弁マニホールド１１ａでは、共通供給ポート１５に連通する図示しない各ポートを介して各エアシリンダ１２ａ〜１２ｃの一方のシリンダ室１６ａに向かって圧縮エアが供給され、各エアシリンダ１２ａ〜１２ｃが駆動される。
【０００６】
各エアシリンダ１２ａ〜１２ｃが駆動される際、他方のシリンダ室１６ｂから導出されたエアは、電磁弁マニホールド１１ａ、１１ｂ、…の共通排気ポート１３及びサイレンサ１４を介して大気中に排気される。
【０００７】
このように、従来技術に係るエア回路１では、エアシリンダ１２ａ〜１２ｃが駆動される際、前記エアシリンダ１２ａ〜１２ｃから排出されたエアは、再利用されることがなくその全量が大気中に排気され、次工程に移行する。
【０００８】
そこで、非特許文献１には、図５に示されるように、圧力を維持したまま排気エアを回収して再利用を図ろうとする排気回収回路２０が提案されている。
【０００９】
この排気回収回路２０では、エアシリンダ２１の作業ストローク中において、ヘッド側シリンダ室２２ａに供給された高圧エアが所定圧力に低下するまで回収弁２３を介してアキュムレータ２４に回収され、前記所定圧力以下に低下すると前記回収弁２３から大気中に排気されるように構成されている。前記アキュムレータ２４に回収された低圧エアは、復帰ストロークのロッド側シリンダ室２２ｂへのエア源として利用され、エアシリンダ２１を再駆動させる。
【００１０】
【非特許文献１】
小根山尚武著、「空気圧システムの省エネルギー」、第１版、財団法人省エネルギーセンター、２００３年３月３１日、ｐ．３０６−３０７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、圧力流体（エア等の気体）がシリンダ等の流体圧アクチュエータを駆動させて、一旦、所望の仕事を終えた後、前記圧力流体を効率的に再利用することにより、該圧力流体の省力化を図ることが可能な流体回路システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、インレットポート、アウトレットポート及びサプライポートを有し、コンプレッサを含む周辺機器が一体的に組み付けられたローカルパワーユニットと、
前記ローカルパワーユニットのアウトレットポートから導出される圧力流体によって駆動される外部機器と、
前記ローカルパワーユニットのサプライポートに接続されるサプライ用タンクと、
を備え、前記外部機器を駆動させて仕事を終えた圧力流体を前記ローカルパワーユニットのインレットポートに導入する通路を設け、前記ローカルパワーユニット及び外部機器がそれぞれクローズドループによって接続されることを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記ローカルパワーユニットは、少なくとも、一次フィルタ、コンプレッサ、除湿器及び二次フィルタによって構成されるとよい。前記サプライ用タンクには、予め品質が管理されて製造された圧力流体が貯留され、前記圧力流体は前記サプライポートを介してクローズドループ内に供給されるとよい。さらに、前記クローズドループによって接続された外部機器の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧検出手段が設けられ、前記サプライ用タンク内の圧力流体は、前記差圧検出手段によって検出された圧力差に対応して、クローズドループ内に圧力流体が供給されて前記クローズドループ内の圧力制御がなされるとよい。
【００１４】
本発明によれば、ローカルパワーユニットのコンプレッサを作動させて、例えば、圧縮エア等の圧力流体を外部機器に供給し、前記外部機器を駆動させる。前記外部機器が駆動された際、仕事を終えた圧力流体はクローズドループを形成する通路によってローカルパワーユニットのインレットポートに導入され、再利用される。
【００１５】
このように、ローカルパワーユニット及び外部機器をクローズドループによって接続することにより、仕事を終えた圧力流体を大気中に排出させることがなく、その全容量若しくは大部分を再利用してクローズドループ内を再循環させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体回路システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
図１において、参照数字３０は、本発明の実施の形態に係る流体回路システムを示す。
【００１８】
この流体回路システム３０は、コンプレッサ３２を含む複数の周辺機器が一体的に組み付けられて小型化されたローカルパワーユニット３４と、前記ローカルパワーユニット３４の出力側に接続され、該ローカルパワーユニット３４から導出された圧縮エア等の圧力流体を一時的に貯留するとともに、該ローカルパワーユニット３４から導出された圧縮エア等の脈動を抑制する第１タンク３６と、前記第１タンク３６から導出された圧力流体を外部機器３８に適応した圧力に減圧する減圧弁４０と、前記減圧弁４０の出力側に接続され、該所望の圧力に減圧された圧力流体が供給される外部機器３８とを備える。
【００１９】
前記ローカルパワーユニット３４、第１タンク３６、減圧弁４０及び外部機器３８は、クローズドループ４２を構成するようにそれぞれ接続される。また、前記ローカルパワーユニット３４には、前記クローズドループ４２内に対して圧力流体を初期的に供給し、あるいは前記クローズドループ４２内の圧力流体の減少に対応して予め貯留された圧力流体を該クローズドループ４２内に補充するためのサプライ用タンク４４が接続される。なお、前記サプライ用タンク４４内には、予め品質が管理されて製造されたガス等の圧力流体が貯留されていてもよい。
【００２０】
前記ローカルパワーユニット３４は、図２に示されるように、インレットポート４６、アウトレットポート４８及びサプライポート５０が形成されたマニホールドブロック５２と、前記マニホールドブロック５２上に一体的に組み付けられた一次フィルタ５４、コンプレッサ３２、除湿器５６、二次フィルタ５８及び操作部６０とを含む。
【００２１】
前記インレットポート４６には、後述する電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体排出ポート６４が接続され、前記アウトレットポート４８には、第１タンク３６が接続され、前記サプライポート５０には、初期的または補充的にクローズドループ４２内に圧力流体を供給するサプライ用タンク４４が接続される。
【００２２】
なお、図３に示されるように、サプライ用タンク４４とローカルパワーユニット３４との間に、オン／オフ弁６６を介して圧縮エア供給源６８を接続するようにしてもよい。
【００２３】
前記一次フィルタ５４、コンプレッサ３２、除湿器５６及び二次フィルタ５８は、図１に示されるように、前記マニホールドブロック５２のインレットポート４６とアウトレットポート４８とを連通させる連通路７０によってそれぞれ接続されている。また、一次フィルタ５４、二次フィルタ５８及び除湿器５６には、それぞれ排水用通路７２が接続され、前記排水用通路７２は、マニホールドブロック５２に形成された排水ポート７４に連通するように設けられ、前記排水ポート７４を介して水分が外部に排出される。
【００２４】
前記コンプレッサ３２は、例えば、スクロールタイプまたはスクリュータイプ等を含み、図示しない電源によって付勢されるモータ７５の駆動作用下に図示しない可動部材が回動することにより圧縮エア等が導出される。この場合、モータ７５の駆動作用下にコンプレッサ３２が作動すると、インレットポート４６側には該コンプレッサ３２内に圧力流体を吸入する負圧状態が発生する。
【００２５】
外部機器３８は、共通圧力流体供給ポート７６及び共通圧力流体排出ポート６４が形成された図示しないマニホールド上に複数の電磁弁７８が搭載された電磁弁マニホールド６２と、前記電磁弁７８の切換作用下にロッド側シリンダ室８０ａまたはヘッド側シリンダ室８０ｂのいずれか一方に圧力流体が供給されることにより、ピストン及びピストンロッドが一体的に進退動作するエアシリンダ８２とから構成される。
【００２６】
なお、本実施の形態では、図１に示されるように、４つのエアシリンダ８２を含む電磁弁マニホールド６２が２個接続されて構成されているが、これに限定されるものではなく、複数のエアシリンダ８２及び複数の電磁弁マニホールド６２をそれぞれ接続して流体回路システム３０を構成することが可能である。
【００２７】
各電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体供給ポート７６は、それぞれローカルパワーユニット３４の出力側に接続されて圧縮エアが導入され、前記圧縮エアは、各電磁弁７８の切換作用下に各エアシリンダ８２に供給されるように設けられている。また、各電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体排出ポート６４は、それぞれクローズドループ４２を形成する通路を介してローカルパワーユニット３４のインレットポート４６に接続されている。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る流体回路システム３０は、基本的には、以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。
【００２９】
電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体排出ポート６４とローカルパワーユニット３４との間には、第２タンク８４が配設される。また、クローズドループ４２を構成する外部機器３８の上流側に配置された第１タンク３６と前記外部機器３８の下流側に配置された第２タンク８４との圧力差を検出する差圧検出回路（差圧検出手段）８６が設けられる。
【００３０】
この場合、前記差圧検出回路８６からの差圧検出信号が図示しないコントローラに導入され、前記コントローラはサプライ用タンク４４に付勢信号を導出する。従って、前記第１タンク３６（上流側）と第２タンク８４（下流側）との差圧に対応するように、サプライ用タンク４４からクローズドループ４２内に圧力流体が供給される。この結果、クローズドループ４２内を流通する圧力流体の圧力を好適に制御することができる。
【００３１】
この場合、ローカルパワーユニット３４を含むクローズドループ４２内には、サプライ用タンク４４、あるいは、オン／オフ弁６６を介して接続された圧縮エア供給源６８から初期的に圧力流体が供給されているものとする。なお、圧力流体としては、エア、清浄化エア、窒素等を含む気体が用いられる。
【００３２】
そこで、図示しない電源を付勢してモータ７５を駆動させてローカルパワーユニット３４のコンプレッサ３２を作動させる。前記ローカルパワーユニット３４のアウトレットポート４８から圧縮エアが導出され、前記圧縮エアは、第１タンク３６及び減圧弁４０によって調圧された後、電磁弁マニホールド６２を介してエアシリンダ８２のロッド側シリンダ室８０ａに導入される。
【００３３】
前記ロッド側シリンダ室８０ａに導入された圧縮エアの作用下にピストン及びピストンロッドが押圧されて一体的に変位する。その際、ヘッド側シリンダ室８０ｂ内に残存するエアは、大気中に排気されることがなく、電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体排出ポート６４を介してローカルパワーユニット３４のインレットポート４６に導入されて再利用される。
【００３４】
なお、前記エアシリンダ８２内のピストンは、ローカルパワーユニット３４のコンプレッサ３２から出力された圧縮エアが供給されるロッド側シリンダ室８０ａと、既に仕事を終えたエアが残存するヘッド側シリンダ室８０ｂとの圧力差によって変位し、前記圧力差は、ローカルパワーユニット３４のコンプレッサ３２から出力された圧縮エアによって発生する。
【００３５】
次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づく電磁弁７８の弁位置の切換作用下に、前記ローカルパワーユニット３４から導出された圧縮エアは、電磁弁マニホールド６２を介してエアシリンダ８２のヘッド側シリンダ室８０ｂに導入される。前記ヘッド側シリンダ室８０ｂに導入された圧縮エアの作用下にピストン及びピストンロッドが押圧されて前記とは反対方向に向かって変位する。その際、ロッド側シリンダ室８０ａ内に残存するエアは、大気中に排気されることがなく、電磁弁マニホールド６２の共通圧力流体排出ポート６４を介してローカルパワーユニット３４のインレットポート４６に導入されて再利用される。
【００３６】
なお、ローカルパワーユニット３４のコンプレッサ３２は、エアシリンダ８２を駆動させることにより低下した圧力分だけ圧縮エアを発生させる。また、クローズドループ４２中におけるエアの漏洩による不足量は、サプライポート５０から導入されるサプライ用タンク４４内のエアによって補充される。
【００３７】
本実施の形態では、従来技術に係るエア回路１で大気中に排気されていた排気エアをローカルパワーユニット３４のインレットポート４６に導入してクローズドループ４２を構成することにより、エアシリンダ８２を駆動させる圧縮エアを効率的に再利用するができ、前記圧縮エアの省力化を図ることができる。
【００３８】
また、コンプレッサ３２を含む周辺機器が一体的に組み付けられたローカルパワーユニット３４を用いて排気エアの全容量を再循環させるクローズドループ４２を構成することにより、従来技術のような大規模な配管が不要となるとともに、外部機器３８単位で、しかもコンプレッサ３２のモータ７５を駆動させる電源のみによって空気圧アクチュエータ等の外部エア機器を使用することができる。
【００３９】
従って、従来、元圧として機能する大容量のコンプレッサ２が設置された工場等においてのみ使用されていた空気圧機器を、設置環境に影響されることがなく自由な環境において簡便に使用することができ、汎用性を向上させることができる。
【００４０】
さらに、クローズドループ４２によってエア回路を構成することにより、前記クローズドループ４２内に新たな水分及び塵埃等の流入を阻止することができるとともに、除湿器５６及びフィルタ５４、５８を小型化することができる。
【００４１】
さらにまた、エアシリンダ８２を駆動させ、一旦、仕事を終えたエアを大気中に排気することがなく再利用することにより、環境を汚染することがなく良好な環境に保持することができるとともに、清浄性が要求されるクリーンルーム等において好適に使用することができる。
【００４２】
またさらに、本実施の形態では、従来技術に係るエア回路１において、圧縮エアを生成する際に熱エネルギに変換されて上昇した温度を低下させるために使用されていたアフタクーラ３が不要となり、排熱を利用することができるため、熱力学的効率を向上させることができる。
【００４３】
従って、本実施の形態では、上昇した温度を無効エネルギとして大気開放していないため、熱エネルギ効率が上がり、消費エネルギを減少させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４５】
すなわち、従来技術において大気中に排出されていた圧力流体をローカルパワーユニットのインレットポートに導入してクローズドループを構成することにより、例えば、エアシリンダ等の外部機器を駆動させる圧縮エアを効率的に再利用するができ、前記圧縮エアの省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体回路システムの回路構成図である。
【図２】図１の流体回路システムを構成するローカルパワーユニットの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る流体回路システムの一部省略回路構成図である。
【図４】従来技術に係るエア回路の回路構成図である。
【図５】従来技術に係る排気回収回路の回路構成図である。
【符号の説明】
３０…流体回路システム                ３２…コンプレッサ
３４…ローカルパワーユニット          ３６…第１タンク
３８…外部機器                        ４０…減圧弁
４２…クローズドループ                ４４…サプライ用タンク
４６…インレットポート                ４８…アウトレットポート
５０…サプライポート                  ５４、５８…フィルタ
５６…除湿器                          ６２…電磁弁マニホールド
６４…共通圧力流体排出ポート          ７６…共通圧力流体供給ポート
７８…電磁弁                          ８２…エアシリンダ
８４…第２タンク                      ８６…差圧検出回路
【図１】
2004360735.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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