(57)【要約】【課題】脈動等の圧力変動を減衰させて圧力流体の流量を安定して制御することにある。【解決手段】流体通路３６の内壁から突出して設けられた複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆを有する脈動減衰機構２４を備え、流体通路３６を流通する圧力流体が前記複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆに衝突して脈動エネルギを分散させ且つ消失させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を開閉する弁体によって前記流体通路を流通する圧力流体の流量を制御する装置において、
前記流体通路を流通する圧力流体の脈動による圧力変動を減衰させる脈動減衰機構を備え、前記脈動減衰機構は、前記流体通路の内壁から突出して設けられた複数の突起部を含むことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記複数の突起部は、流体通路の軸線方向に沿って螺旋状に配置されることを特徴とする流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通路を流通する圧力流体の脈動を減衰させることにより、圧力流体の流量を安定して制御することが可能な流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体通路を流通する流体の流量を制御する従来技術に係る流量制御システムを図８に示す。
【０００３】
この流量制御システム１は、タンク２に貯留された圧力流体を吸引して送給するポンプ３と、前記ポンプ３の下流側にチューブ等の管路４を介して接続され、該ポンプ３から送給される圧力流体の流体通路を開閉する開閉弁５と、前記開閉弁５の下流側にチューブ等の管路６を介して接続され、流体通路の流通する圧力流体の流量を制御する流量制御弁７とを含む。
【０００４】
なお、前記流量制御弁７の下流側には、流体通路を流通する圧力流体の流量を検出する流量センサ８が設けられ、前記流量センサ８からの検出信号に基づいて流体通路を流通する圧力流体の流量が表示計９に表示される。
【０００５】
前記流量制御弁７には、圧縮空気供給源１０から供給されるエアーの圧力を調圧して所定のパイロット圧を流量制御弁７のパイロット室に導出する電空レギュレータ１１がチューブ等の管路１２を介して接続される。この電空レギュレータ１１は、コントローラ１３から導出される制御信号に基づいて圧縮空気供給源１０から供給されるエアーを所定の圧力に制御してパイロット圧として導出するものである。
【０００６】
前記の従来技術に係る流量制御システム１の概略動作を説明すると、タンク２内に貯留されてポンプ３を介して送給される圧力流体は、開閉弁５が弁開状態となることにより流量制御弁７に導入される。前記流量制御弁７では、電空レギュレータ１１を介して所定の圧力に調圧されたパイロット圧がパイロット室に導入され、前記パイロット室に導入されるパイロット圧と開閉弁５を介して供給される圧力流体の圧力（一次側圧力）とを平衡させることにより図示しない弁体の弁開度が制御される。
【０００７】
従って、流量制御弁７では、コントローラ１３から導出される制御信号に基づいて制御されるパイロット圧と、開閉弁５を介して供給される圧力流体の一次側圧力とが平衡することにより弁体の弁開度が調整され、前記弁体の弁開度に対応する流量に制御されて導出される。
【０００８】
なお、前記流量制御弁７から導出された圧力流体の流量は、流量センサ８によって検出され、その流量が表示計９に表示される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る流量制御システムでは、例えば、ポンプの送給動作に起因して開閉弁を介して供給される圧力流体に脈動等の圧力変動が発生することにより、流量制御弁によって安定した流量制御が困難となる。
【００１０】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、脈動等の圧力変動を減衰させて圧力流体の流量を安定して制御することが可能な流量制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、流体通路を開閉する弁体によって前記流体通路を流通する圧力流体の流量を制御する装置において、
前記流体通路を流通する圧力流体の脈動による圧力変動を減衰させる脈動減衰機構を備え、前記脈動減衰機構は、前記流体通路の内壁から突出して設けられた複数の突起部を含むことを特徴とする。
【００１２】
この場合、前記複数の突起部を流体通路の軸線方向に沿って螺旋状に配置するとよい。
【００１３】
本発明によれば、流体通路に沿って流通する圧力流体に脈動等の圧力変動が発生した場合、前記脈動する圧力流体が流体通路の内部に設けられた複数の突起部に衝突し、前記複数の突起部によって圧力流体中に含まれる脈動エネルギが分散且つ消失する。
【００１４】
従って、本発明によれば、流体通路を流通する圧力流体の脈動等の圧力変動を減衰させて圧力流体の流量を安定して制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流量制御装置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。
【００１６】
図１において、参照数字２０は、本発明の実施の形態に係る流量制御装置を示す。
【００１７】
この流量制御装置２０は、図示しないチューブが着脱自在に所定間隔離間して接続される継手部２２と、前記継手部２２の軸線方向に沿った一方に設けられた脈動減衰機構２４と、前記継手部２２の軸線方向に沿った他方に設けられた流量調整機構（流量制御機構）２６とから構成される。
【００１８】
なお、前記継手部２２、脈動減衰機構２４および流量調整機構２６は、それぞれ一体的に組み付けられて構成される。
【００１９】
継手部２２は、一端部に第１ポート２８が形成された第１継手ボデイ３０と、他端部に第２ポート３２が形成された第２継手ボデイ３４とを有し、シール部材を介して略同軸状に連結された第１および第２継手ボデイ３０、３４には、前記第１ポート２８と第２ポート３２とを連通させる流体通路３６が設けられる。
【００２０】
さらに、前記継手部２２は、前記第１ポート２８および第２ポート３２にそれぞれ係合し、チューブ３８の開口部に挿入されるインナ部材４０と、前記第１および第２継手ボデイ３０、３４の端部に刻設されたねじ溝にそれぞれ螺入することによりチューブ３８の接続部位の液密性を保持するロックナット４２とを有する。
【００２１】
第１ポート２８に近接する継手部２２の一方には脈動減衰機構２４が配設され、前記脈動減衰機構２４は、上部のボンネット４４を含む複数のブロック体が一体的に連結されて構成されたハウジング４６を有する。
【００２２】
前記ボンネット４４の内部には、圧縮空気供給源４８に接続された圧力流体供給ポート５０を介してエアーが供給され、前記圧力流体供給ポート５０から供給されたエアーを所定の圧力に調圧し、前記調圧されたエアーを通路５２に向かって導出する圧力調圧部５４が設けられる。
【００２３】
この圧力調圧部５４では、圧力流体供給ポート５０から供給されたエアーをダイヤフラム室（図示せず）に導入し、図示しない調圧ハンドルによって調整されるばね部材のばね力と前記ダイヤフラム室に導入された圧力流体の圧力によってダイヤフラム（図示せず）を押圧する押圧力とを平衡させ、図示しないダイヤフラムの撓曲作用下に図示しないステムおよび弁体を変位させることにより、前記圧力流体供給ポート５０から供給されたエアーを所望の圧力に調圧することができる。
【００２４】
一方、ハウジング４６の下部側には、前記圧力調圧部５４から導出されたエアーに基づいて流体通路３６を開閉する弁体５６をオン／オフ動作させる脈動平衡部５８が設けられる。
【００２５】
この脈動平衡部５８には、図２に示されるように、通路５２を介して圧力調圧部５４から導出されたエアー（パイロット圧）が導入される圧力室６０が形成され、前記圧力室６０に導入されるエアーの作用下に、流体通路３６に臨む弁部材６２が変位するように設けられている。
【００２６】
前記弁部材６２は、上部側の第１ダイヤフラム６４と下部側の第２ダイヤフラム６６との間に配設され、上下方向に沿って変位自在に設けられた摺動プレート６８と、前記摺動プレート６８の下部側の中央部にねじ部材７０を介して連結され、ハウジング４６に形成された着座部７２に対して接近または離間自在に設けられた弁体５６と、前記摺動プレート６８の外周面に環状溝を介して装着されたシール部材７４と、前記摺動プレート６８と弁体５６との間に介装され、ハウジング４６に形成された斜面７６に接触することによりストッパとして機能する中間部材７８とを有する。
【００２７】
前記第１ダイヤフラム６４は、例えば、ゴム製材料によって形成され、摺動プレート６８を保護する機能を有し、前記第２ダイヤフラム６６は、圧力流体の液密性を保持するとともに液溜まりを除去するために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂製材料によって形成するとよい。
【００２８】
第１ポート２８に近接する流体通路３６の内壁には、該内壁面から流体通路３６の内部中心に向かって所定長だけ突出した複数の消波突起部（突起部）７７ａ〜７７ｆが設けられる。この複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆは、図３および図４に示されるように、流体通路３６の内壁から該流体通路３６の中心に向かって徐々に幅広となる略台形形状からなり、先端部が面取りされた曲線部７９と僅かに窪んだ凹部８１とを有する。また、前記複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆは、流体通路３６の内周壁面の時計回り方向に沿って螺旋状に所定間隔離間して配置される。
【００２９】
この場合、図４に示されるように、第１ポート２８に最も近接する第１の消波突起部７７ａは矢印Ａ方向に所定角度傾斜し、第２の消波突起部７７ｂは矢印Ｂ方向に所定角度傾斜し、第３の消波突起部７７ｃは矢印Ｃ方向に所定角度傾斜し、第４の消波突起部７７ｄは矢印Ｄ方向に所定角度傾斜し、第５の消波突起部７７ｅは矢印Ｅ方向に所定角度傾斜し、第６の消波突起部７７ｆは矢印Ｆに所定角度傾斜して形成される。なお、複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆは、６枚に限定されるものではなく、流体通路３６の口径および流路長等に対応して所望の数に設定される。
【００３０】
流体通路３６に沿って流通する圧力流体に脈動が発生した場合、脈動する圧力流体が複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆに衝突し、前記複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆによって圧力流体中に含まれる脈動エネルギを分散させ且つ消失させることができる。
【００３１】
従って、流体通路３６を流通する圧力流体に脈動等の圧力変動があっても、前記流体通路３６の内壁に突出して形成された複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆに圧力流体が衝突して脈動エネルギが減衰するとともに、前記圧力室６０に供給されるエアーの圧力によって前記流体通路３６を流通する圧力流体の脈動エネルギが減衰し、略一定の圧力に保持された圧力流体を流通させることができる。
【００３２】
流量調整機構２６は、第２継手ボデイ３４と一体的に連結されたハウジング８０と、前記ハウジング８０の内部に形成された室に沿って矢印Ｘ１またはＸ２方向に沿って変位する第１ピストン８２および第２ピストン８４とを有する。
【００３３】
第１ピストン８２には、図５に示されるように、下部側の大径な第１突出部８６ａと上部側の小径な第２突出部８６ｂとが形成され、下方に形成される第１突出部８６ａは、ハウジング８０の内部に摺動自在に挿入されている。また、第１ピストン８２の外周面には、環状溝を介してピストンパッキン８８ａが装着されている。
【００３４】
第２ピストン８４は、断面略コ字状に形成され、下方に形成される凹部に第１ピストン８２の第２突出部８６ｂが係合されるとともに、ハウジング８０の内部に摺動自在に挿入される外周面には、環状溝を介して一組のピストンパッキン８８ｂ、８８ｃが装着されている。
【００３５】
また、第２ピストン８４の内部と第２突出部８６ｂとの間にはばね部材９０が介装され、前記ばね部材９０のばね力によって第１ピストン８２と第２ピストン８４とが離間する方向に付勢されている。
【００３６】
さらに、第２ピストン８４の略中央部には、後述する駆動軸９２の軸部と螺合する貫通ねじ孔９６が形成されている。
【００３７】
第２ピストン８４の側面には、溝部を介してピン部材９８が所定長突出して装着され、前記ピン部材９８は、ハウジング８０の側面に形成される係合溝１００に係合するように設けられている。すなわち、ピン部材９８は、第２ピストン８４が軸線方向に沿って変位する際、前記第２ピストン８４の周方向に対する回転を阻止する回り止めの機能を有する。
【００３８】
前記第１ピストン８２の下端部には、例えば、樹脂製材料またはゴム製材料等の可撓性材料によって形成された弁体１０２が連結され、前記弁体１０２は第１ピストン８２と一体的に変位するように設けられる。前記弁体１０２は、略中央部に形成された厚肉部１０４ａと、前記厚肉部１０４ａと一体的に形成された薄肉部１０４ｂとからなり、撓曲自在に形成されている。
【００３９】
この場合、前記弁体１０２は、第２継手ボデイ３４に形成された着座部１０６から離間し、または前記着座部１０６に着座することにより、流体通路３６を開閉するとともに、該弁体１０２の弁リフト量（弁体１０２の軸線方向に沿った変位量）に基づいて流体通路３６を流通する圧力流体の流量を高精度に制御する機能を営む。
【００４０】
また、弁体１０２の上面部には、該弁体１０２の薄肉部１０４ｂを保護するリング状の緩衝部材１０８が設けられ、前記緩衝部材１０８は、例えば、ゴム等の弾性部材によって形成され、ハウジング８０の下面部によって保持される。
【００４１】
流量調整機構２６の上部側には、図１に示されるように、ハウジング８０の上部に一体的に組み付けられたボンネット１１０を有し、前記ボンネット１１０内には、図示しない電源を付勢することにより弁体１０２を駆動させるリニアアクチュエータ１１２と、前記リニアアクチュエータ１１２の変位量に基づいて弁体１０２の変位量を検出する回転検出部１１４がそれぞれ設けられている。
【００４２】
なお、前記回転検出部１１４には、リード線１１６を介して検出信号をコントローラ１１８に導出するためのコネクタ１２０が近接配置されている。
【００４３】
このリニアアクチュエータ１１２は、コントローラ１１８から導出される回転駆動制御信号（パルス信号）によって付勢・滅勢されるリニアステッピングモータからなり、ケーシング内に設けられた図示しないステータおよびロータと、図示しない電源から供給される励磁電流の作用下に図示しないロータが所定方向に回転するように設けられている。
【００４４】
なお、前記リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２は、その回転作用下に軸線方向（矢印Ｘ１またはＸ２方向）に沿って変位自在に設けられている。
【００４５】
一方、リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２には、所定のピッチからなるねじ部がそれぞれ刻設された第１軸部１２２および第２軸部１２４が設けられ、上部側の第１軸部１２２の直径は、下部側の第２軸部１２４の直径よりも大きくなるように設定されている。
【００４６】
前記回転検出部１１４には、図示しない発光部と受光部とが所定間隔離間して相互に対向する位置に配設され、リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２に連結されて一体的に回動する図示しないロータが設けられている。この場合、前記ロータの内部を通過した発光素子の発光光を受光素子で受光することにより、リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２の回転角度、回転数等が検出され、検出信号としてコントローラ１１８に導出される。
【００４７】
コントローラ１１８では、前記リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２のピッチデータと前記回転数等の検出信号とに基づいて前記駆動軸９２の軸線方向に沿った変位量が演算され、前記演算結果に基づいて、弁体１０２と着座部１０６との離間距離、すなわち、弁体１０２の弁リフト量が算出される。
【００４８】
従って、コントローラ１１８では、予め設定された弁体１０２のリフト量との偏差を求め、前記偏差が零となるように弁体１０２のリフト量を調整することにより、流体通路３６を流通する圧力流体の流量を高精度に制御することができる。
【００４９】
本発明の実施の形態に係る流量制御装置２０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。
【００５０】
図６に示されるように、ポンプ１３０の吸引作用下にタンク１３２内に貯留された圧力流体が流量制御装置２０の継手部２２に送給され、前記継手部２２の第１ポート２８を介して圧力流体が脈動平衡部５８に導入される。この場合、圧力調圧部５４では、圧力流体供給ポート５０から供給されたエアーを図示しないダイヤフラム室に導入し、図示しないダイヤフラムの撓曲作用下にばね部材のばね力とダイヤフラム室に導入されたエアーの圧力とを平衡させることにより、前記エアーが所望の圧力に調圧される。
【００５１】
従って、圧力調圧部５４によって所望の圧力に調圧されたエアーが通路５２を介して脈動平衡部５８の圧力室６０に導入され、流体通路３６を流通する圧力流体の一次側圧力と前記圧力室６０に導入されたエアーの圧力とがバランスする。
【００５２】
流体通路３６を流通する圧力流体に脈動等の圧力変動がある場合、前記圧力流体の圧力変動は、第２ダイヤフラム６６を介して摺動プレート６８に伝達され、前記摺動プレート６８が僅かに上下動作する。その際、前記摺動プレート６８を間にして流体通路３６と反対側に設けられた圧力室６０のエアーによって緩衝されることにより、圧力流体の圧力変動が減衰される。
【００５３】
さらに、本実施の形態では、流体通路３６を流通する圧力流体に脈動等の圧力変動がある場合、脈動する圧力流体が複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆの傾斜面にそれぞれ衝突し、前記複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆによって圧力流体中に含まれる脈動エネルギを分散させることにより、前記脈動エネルギを円滑に消失させることができる。
【００５４】
このように本実施の形態では、流体通路３６を流通する圧力流体に脈動等の圧力変動があっても、前記流体通路３６の内壁に突出して形成された複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆに圧力流体が衝突して脈動エネルギが減衰するとともに、前記圧力室６０に供給されるエアーの圧力によって前記流体通路３６を流通する圧力流体の脈動エネルギが減衰し、略一定の圧力に保持された圧力流体を流通させることができる。
【００５５】
前記脈動平衡部５８から導出された圧力流体は、流体通路３６に沿って流通し、流量調整機構２６に導入される。前記流量調整機構２６では、コントローラ１１８から導出される回転駆動制御信号に基づいてリニアアクチュエータ１１２を付勢・滅勢することにより、弁体１０２と着座部１０６との離間距離を調整する弁体１０２のリフト量が設定される。弁体１０２の弁開度が調整され、流体通路３６を流通する圧力流体は、前記弁体１０２の弁開度に対応する流量に制御される。
【００５６】
この場合、コントローラ１１８は、リニアアクチュエータ１１２に付勢信号を導出し、前記リニアアクチュエータ１１２の駆動軸９２である第１および第２軸部１２２、１２４を矢印Ｘ１方向に向かって変位させる。従って、駆動軸９２の回転作用下に貫通ねじ孔９６を介して前記第２軸部１２４に螺合された第２ピストン８４および第１ピストン８２が上方に向かって変位することにより弁体１０２が一体的に上昇し、着座部１０６から離間する。
【００５７】
前記弁体１０２の軸線方向に沿った変位量は、リニアアクチュエータ１１２の回転量を介して回転検出部１１４によって検出され、前記回転検出部１１４から導出される検出信号（パルス信号）に基づいて、コントローラ１１８は、予め設定された位置で弁体１０２が停止するようにリニアアクチュエータ１１２を制御する。
【００５８】
すなわち、コントローラ１１８は、回転検出部１１４から導出されるパルス信号をカウントして予め設定された所定のパルス数に到達したとき、リニアアクチュエータ１１２に滅勢信号を導出し、リニアアクチュエータ１１２の駆動状態を停止させる。前記コントローラ１１８では、駆動軸９２の回転数および回転角度等の回転量と、第２ピストン８４に螺合されている第２軸部１２４のねじピッチとから駆動軸９２の変位量を演算して算出することができる。その結果、弁体１０２のリフト量を高精度に制御することができるとともに、前記弁体１０２のリフト量に対応する圧力流体の流量を高精度に制御することができる。
【００５９】
本実施の形態では、脈動減衰機構２４として流体通路３６の内壁から突出する複数の消波突起部７７ａ〜７７ｆを設け、簡素な構造によって圧力流体の脈動等の圧力変動を円滑に減衰させることができる。従って、装置全体を大型化させることがなく、製造コストが増大することを防止することができる。
【００６０】
なお、図７に示されるように、流量制御装置２０の下流側の流体通路中に流量センサ１４０を配設し、前記流量センサ１４０からのセンサ検出信号をコントローラ１１８に導入してフィードバック制御を行うことにより、リアルタイムで流体通路３６を流通する流量をモニタするようにしてもよい。
【００６１】
この場合、コントローラ１１８では、予め設定された流量データと前記流量センサ１４０から導出されたセンサ検出信号とを比較し、その偏差が零となるように弁体１０２の弁リフト量を調整することにより、流体通路３６を実際に流通する流量を高精度に制御することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６３】
すなわち、流体通路の内壁から突出する複数の突起部に圧力流体が衝突することにより、脈動等の圧力変動を減衰させて圧力流体の流量を安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量制御装置の一部省略縦断面図である。
【図２】図１の流量制御装置を構成する脈動平衡部の一部拡大縦断面図である。
【図３】流体通路中の内壁に設けられた複数の消波突起部の透過斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１の流量制御装置を構成する流量調整機構の一部拡大縦断面図である。
【図６】図１に示す流量制御装置が組み込まれた流量制御システムのブロック構成図である。
【図７】図６の流量制御システムの変形例を示すブロック構成図である。
【図８】従来技術に係る流量制御システムのブロック構成図である。
【符号の説明】
２０…流量制御装置　　　　　　　　　　２２…継手部
２４…脈動減衰機構　　　　　　　　　　２６…流量調整機構
２８、３２…ポート　　　　　　　　　　３６…流体通路
５４…圧力調圧部　　　　　　　　　　　５６、１０２…弁体
５８…脈動平衡部　　　　　　　　　　　６０…圧力室
６４、６６…ダイヤフラム　　　　　　　６８…摺動プレート
７２、１０６…着座部　　　　　　　　　７７ａ〜７７ｆ…消波突起部
７９…曲線部　　　　　　　　　　　　　８１…凹部
８２、８４…ピストン　　　　　　　　　９２…駆動軸
９６…貫通ねじ孔　　　　　　　　　　　１１２…リニアアクチュエータ
１１４…回転検出部　　　　　　　　　　１１８…コントローラ
１２２、１２４…軸部　　　　　　　　　１４０…流量センサ
【図１】
2004019756.tif 000003
【図２】
2004019756.tif 000004
【図３】
2004019756.tif 000005
【図４】
2004019756.tif 000006
【図５】
2004019756.tif 000007
【図６】
2004019756.tif 000008
【図７】
2004019756.tif 000009
【図８】
2004019756.tif 000010