(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧機器で発生した騒音を伴う排気を流通させるとともに、枝分かれしてそれぞれの端部から当該排気を排出し得る第１流路及び第２流路と、
該第１流路及び第２流路それぞれの途中に配設され、流通する排気の騒音を低減させるための第１消音手段及び第２消音手段と、
を具備した空気圧用消音装置において、
前記第１流路又は第２流路の何れか一方における前記第１消音手段又は第２消音手段より上流側にフェードイン発生手段を配設するとともに、
当該フェードイン発生手段は、
当該第１流路又は第２流路を全開状態として排気の流通を許容する全開位置と当該排気の流通を遮断する全閉位置との間で変位可能な変位手段と、
前記空気圧機器からの排気の流通開始を条件として、前記変位手段を全開位置から全閉位置まで変位させる駆動手段と、
前記変位手段を全閉位置から全開位置の方向に付勢する付勢手段と、
を具備するとともに、前記駆動手段は、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するアクチュエータとしての螺旋状の形状記憶合金から成ることを特徴とする空気圧用消音装置。
【請求項２】
前記空気圧機器からの排気の流通開始を検知し得るセンサを具備するとともに、当該センサによる検知に基づき前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とする請求項１記載の空気圧用消音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧機器で発生した騒音を低減し得る空気圧用消音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば高齢者に対する介護のための福祉機器として空気圧機器を使用する場合が多々あり、その場合、物理的に低騒音であるとともに心理的にうるささを低減した特性が求められている。従来、空気圧機器で発生した騒音を低減すべく、当該騒音を伴う空気を流通させつつ先端から排出させる流路と、該流路の途中に配設された消音器とを具備した空気圧用消音装置が提案されるに至っている。
【０００３】
かかる従来の空気圧用消音装置における消音器として、例えば内部に吸音材が配設されたものや音の共鳴や干渉を利用したもの等が挙げられる。例えば、吹出口消音器、共鳴形消音器、膨張形消音器、干渉形消音器又は膨張形消音器なる消音器があり、これらを流路に対して複数直列配置させたものも提案されている。また、空気圧機器で発生した騒音を伴う空気を流通させる流路を枝分かれさせて、それぞれの流路に異なった消音器を配設することにより、広い範囲の消音特性を具備させることも提案されていた。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の空気圧用消音装置においては、空気圧機器の駆動開始直後に発生する過大な騒音を低減させるには不十分であるという問題があった。すなわち、空気圧機器の駆動開始時には、通常、その後の運転経過時に比べて極めて大きなレベルの騒音が発生するのであるが、従来のものにおいては、一律的に騒音を低減させ得るものの、駆動開始時の過大な騒音を人間が許容し得る騒音レベルまで抑制させることが困難であったのである。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、空気圧機器の駆動開始直後に発生する過大な騒音を、例えば人間が許容し得る騒音レベルまで抑制させることができる空気圧用消音装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、空気圧機器で発生した騒音を伴う排気を流通させるとともに、枝分かれしてそれぞれの端部から当該排気を排出し得る第１流路及び第２流路と、該第１流路及び第２流路それぞれの途中に配設され、流通する排気の騒音を低減させるための第１消音手段及び第２消音手段とを具備した空気圧用消音装置において、前記第１流路又は第２流路の何れか一方における前記第１消音手段又は第２消音手段より上流側にフェードイン発生手段を配設するとともに、当該フェードイン発生手段は、当該第１流路又は第２流路を全開状態として排気の流通を許容する全開位置と当該排気の流通を遮断する全閉位置との間で変位可能な変位手段と、前記空気圧機器からの排気の流通開始を条件として、前記変位手段を全開位置から全閉位置まで変位させる駆動手段と、前記変位手段を全閉位置から全開位置の方向に付勢する付勢手段とを具備するとともに、前記駆動手段は、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するアクチュエータとしての螺旋状の形状記憶合金から成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気圧用消音装置において、前記空気圧機器からの排気の流通開始を検知し得るセンサを具備するとともに、当該センサによる検知に基づき前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、フェードイン発生手段の変位手段が変位する過程で付勢手段にて逆方向に負荷が付与されるため、一方の流路の開口面積を全開から全閉まで緩やかに減少させるので、空気圧機器の駆動開始直後に発生する過大な騒音を、例えば人間が許容し得る騒音レベルまで抑制させることができる。
【００１０】
また、フェードイン発生手段の駆動手段が、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するアクチュエータとしての螺旋状の形状記憶合金から成るので、他のアクチュエータに比べ、動作時の騒音を著しく抑制することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、空気圧機器からの排気の流通開始を検知し得るセンサを具備するとともに、当該センサによる検知に基づきアクチュエータに電流を流すので、変位手段の動作を素早く且つ正確に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る空気圧用消音装置は、空気圧機器で発生した騒音を低減し得るものであり、図１に示すように、空気圧機器における排気の発生源２と、該発生源２から枝分かれして延びる第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２と、第１流路Ｌ１の途中に配設された速度制御弁Ｃ、超高性能消音器３及び（ノーマル）消音器５と、第２流路Ｌ２の途中に配設されたフェードイン発生手段１、高性能消音器４及び（ノーマル）消音器６とを具備したものである。
【００１３】
尚、第１流路Ｌ１の途中に配設された超高性能消音器３及び（ノーマル）消音器５は、本発明の第１消音手段を構成するとともに、第２流路Ｌ２の途中に配設された高性能消音器４及び（ノーマル）消音器６は、本発明の第２消音手段を構成している。特に、高性能消音器４及び超高性能消音器３は、異なった特定の周波数の騒音を有効的に低減させるものを直列配置したものであり、例えば吹出口消音器、共鳴形消音器、膨張形消音器、干渉形消音器又は膨張形消音器を選択的に直列配置したものが挙げられる。
【００１４】
また、（ノーマル）消音器５及び６は、周波数に拘わらず騒音レベルを一律に低下させるものから成り、例えば焼結材などの吸音材を内部に具備したものが挙げられる。第１流路Ｌ１の途中に配設された速度制御弁Ｃは、超高性能消音器３よりも上流側に配設された絞り弁などから成り、当該第１流路Ｌ１を流れる排気の流量を任意に調整し得るようになっている（但し、一旦設定した流量を手動にて変更するものであり、消音中の設定の変更は困難とされている）。
【００１５】
第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２は、空気圧機器で発生した騒音を伴う排気を流通し、それぞれの端部から当該排気を排出し得るものであり、例えば排気管や排気チューブ等により構成される。すなわち、発生源２からの排気は、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２に分岐してそれぞれ流通し、各消音器にて騒音が低減された後、各端部から排出されるよう構成されている。
【００１６】
フェードイン発生手段１は、第２流路Ｌ２を時間経過と共に全開から全閉状態とし得るものであり、図２で示すように、ケース７、８及び９を組み合わせて成る筐体部と、変位手段としてのスプール１０と、駆動手段としてのアクチュエータ１１と、付勢手段としてのコイルスプリング１２と、筐体部内部に配設されたパイプＰ１〜Ｐ３とを主に有して構成されている。尚、同図中符号Ｂ１、Ｂ２は、ケース７と８、ケース７と９を連結するためのボルトを示しており、符号Ｂ３、Ｂ４は、ケース９と蓋１７、ケース８と蓋１６とを連結するためのボルトを示している。
【００１７】
ケース７、８及び９から成る筐体部は、その内部に長手方向に延びる空間を有したものであり、端部の開口が蓋１６及び１７にて塞がれたものである。このうちケース７には発生源２からの排気を吸入し得る吸入口７ａが、ケース９には第２流路Ｌ２の下流側に通じて当該排気を排出し得る排出口７ｂがそれぞれ形成されており、スプール１０が同図の位置にあるとき、吸入口７ａから吸入した排気が後述するパイプＰ１の微小孔を流通して排出口７ｂから排出され得るよう構成されている。
【００１８】
スプール１０は、パイプＰ１内を同図中左右方向に摺動自在とされたもので、その外周面がパイプＰ１の内周面と略等しい寸法（摺動のための微小クリアランスはある）に設定されている。また、スプール１０の周面には２本の溝が形成されており、当該溝内にパイプＰの内周面とのシールを図るためのシール部材が介装されている。一方、パイプＰ１は、その周面の所定位置に排気を通過させ得る微小孔が複数形成されたものから成り、当該パイプＰ１の外側には、排出口７ｂに通じる空間Ｄ２が形成されている。尚、パイプＰ１に形成された微小孔は、当該パイプＰ１の軸方向における中央近傍に螺旋状に形成されている。
【００１９】
また、スプール１０からは連結棒１５が延設され、その突端が摺動部材１８に固定されている。かかる摺動部材１８は、パイプＰ２（周面においてパイプＰ１の如き微小孔は形成されていない）の内周面においてシールしつつスプール１０の動作と共に摺動するものであり、これにより、スプール１０と摺動部材１８との間には吸入口７ａに通じる空間Ｄ１が形成されることとなる。
【００２０】
そして、スプール１０が右端の位置にあるとき（図３参照）は、吸入口７ａから吸入された排気は、空間Ｄ１からパイプＰ１の微小孔を介して空間Ｄ２に至り、排出口７ｂから下流側へ排出される一方、スプール１０が同図中左端の位置にあるとき（図４参照）は、パイプＰ１の微小孔が全てスプール１０の外周面にて遮断されることとなり、空間Ｄ１に至った排気の更なる下流側への流通が遮断されることとなる。即ち、スプール１０が右端位置にあるときは、第２流路Ｌ２を全開状態とし、左端位置にあるときは当該第２流路Ｌ２を全閉状態とするよう構成されているのである。
【００２１】
更に、摺動部材１８からはアクチュエータ１１が延設されており、その端部が筐体部に対して固定された固定部１４に接続されている。かかるアクチュエータ１１は、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するものであり、通常状態においては電流が遮断された状態（即ち、元の長さ）とされている。具体的には、アクチュエータ１１は、加熱して高温となることにより縮む材質（形状記憶合金）から成るものであり、例えば螺旋状に形成して電流を流すことにより発熱させ、それにより縮むようなものとされている。
【００２２】
尚、図２中符号Ｅ１及びＥ２は、図示しない電源と接続され得る電極を示しており、これら電極に電圧を印可することによりアクチュエータ１１に電流を流し得るよう構成されている。具体的には、電極Ｅ１と接続された固定部１３、後述の案内部材１９、スプール１０、連結棒１５、摺動部材１８及び電極Ｅ２と接続された固定部１４は、何れも金属等の導電性材料から成り、アクチュエータ１１へ供給する電流の流路を構成しているのである。
【００２３】
これにより、アクチュエータ１１に電流を供給するための別個の配線を不要とすることができ、例えば配線のためにケース７や８に孔を形成する必要がなくなる。また、パイプＰ１〜Ｐ４は、例えばアクリルなど絶縁材料から成り、電極Ｅ１及びＥ２で印可された電流がケース７〜９側に漏れて漏電が生じてしまうのを回避している。
【００２４】
一方、スプール１０からはコイルスプリング１２が延設されており、その端部が筐体部（厳密にはパイプＰ３）に対して固定された固定部１３に接続されている。かかるコイルスプリング１２により、スプール１０は全閉位置から全開位置の方向（同図中右方向）に常時付勢されることとなる。尚、符号１９は、２つのパイプ材を長手方向に組み合わせて伸縮自在とされた案内部材であり、スプール１０の左右への摺動に伴って伸縮し、当該摺動を妨げず且つ案内し得るよう構成されている。
【００２５】
従って、アクチュエータ１１に電流を流すと、当該アクチュエータ１１が縮んで、スプール１０をコイルスプリング１２による付勢力に抗して全開位置（右端位置）から全閉位置（左端位置）まで変位させることができる。すなわち、コイルスプリング１２によってスプール１０の変位速度が任意速度まで低下されており、これにより、当該スプール１０の変位に伴い、全開状態から除々に全閉状態に至るようになっている。
【００２６】
然るに、吸入口７ａより上流側の流路には、空気圧機器からの排気の流通開始を検知し得るセンサ（図示せず）が配設されており、かかるセンサによる検知に基づきアクチュエータ１１に電流を流して第２流路Ｌ２を除々に全開状態から全閉状態とし得るようになっている。このセンサは、流路を流通する排気の流速を検知するもの、或いは排気の圧力を検知するもの等如何なる形態であってもよく、排気の流れや圧力の増加を検知して図示しない制御手段等に電気信号を送信し、そこからアクチュエータ１１に電流を流すよう指示し得るものとすることができる。
【００２７】
次に、上記空気圧用消音装置における作用について説明する。
フェードイン発生手段１のアクチュエータ１１に対する電流は遮断しておくことによりコイルスプリング１１の付勢力で、図３の如く、スプール１０を全開位置（右端の位置）に位置決めさせておく。この状態で、空気圧機器における排気の発生源２から排気が供給されると、その排気は第１流路Ｌ１を通過する過程において速度制御弁Ｃを通過し、超高性能消音器３及び消音器５にて騒音が低減され端部より排出されるとともに、枝分かれした第２流路Ｌ２をも通過して高性能消音器４及び消音器６による騒音の低減が図られることとなる。
【００２８】
このとき、フェードイン発生手段１の吸入口７ａより上流側に配設されたセンサが、空気圧機器からの排気の流通開始が検知されるので、アクチュエータ１１に対して電流が流され、当該アクチュエータ１１が縮んでスプール１０がコイルスプリング１２の付勢力に抗して除々に変位することとなる。すなわち、フェードイン発生手段１におけるスプール１０が変位する過程でコイルスプリング１２にて逆方向に負荷が付与されるため、第２流路Ｌ２（一方の流路）の開口面積を全開から全閉まで緩やかに減少させることができるのである。
【００２９】
最終的には、スプール１０は図４に示す如き全閉位置となり、第２流路Ｌ２における排気の流通が遮断され、排気は第１流路Ｌ１のみを通過して排出されることとなる。上記過程における騒音レベルは、図５に示すように、全開状態では急激に上がるものの、その後緩やかに上昇し続けることとなる。尚、同図中符号ａは、アクチュエータ１１に対する電流の供給開始時（スプール１０の変位開始時であって流路の全開時）、符号ｂはスプール１０の変位終了時（流路の全閉時）を示している。
【００３０】
従って、本実施形態に係る空気圧用消音装置によれば、図５に示すように、空気圧機器の駆動開始直後に発生する過大な騒音を、時間軸方向に分散することができ、例えば人間が許容し得る騒音レベルまで抑制させることができる。また、コイルスプリング１２を任意変更すれば、スプール１０の変位速度を任意に設定することができ、より消音効果を高めることができる。
【００３１】
更に、上記の如き実施形態によれば、フェードイン発生手段１の駆動手段が、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するアクチュエータ１１から成るので、モータやシリンダ等他のアクチュエータに比べ、動作時の騒音を著しく抑制することができる。また更に、空気圧機器からの排気の流通開始を検知し得るセンサを具備するとともに、当該センサによる検知に基づきアクチュエータ１１に電流を流すので、変位手段の動作を素早く且つ正確に行わせることができる。
【００３２】
尚、空気圧機器の駆動開始直後に発生する過大な騒音を伴う排気が排出された後、アクチュエータ１１に対する電流を遮断すれば、当該アクチュエータ１１の元の長さまでの復元力とコイルスプリング１２による付勢力によってスプール１０が全閉位置から全開位置まで戻り、通常の消音作用を行わせることができる。よって、コイルスプリング１２は、全開位置から全閉位置へのスプール１０の変位に対する制動機能を有するとともに、全閉位置から全開位置へのスプール１０の変位に対する補助機能を有することとなる。
【００３３】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばコイルスプリング１２に代えて他の形態の付勢手段（板ばね等他のスプリングや弾性部材など）としてもよい。また、本実施形態におけるフェードイン発生手段１は、第２流路Ｌ２における第２消音手段（高性能消音器４及び消音器６）より上流側に配設されているが、これに代えて第１流路Ｌ１における第１消音手段（超高性能消音器３及び消音器５）より上流側に配設するようにしてもよい。勿論、各流路に配設される消音器については、適宜選択した汎用の消音器を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
第１流路又は第２流路を全開状態として排気の流通を許容する全開位置と当該排気の流通を遮断する全閉位置との間で変位可能な変位手段と、空気圧機器からの排気の流通開始を条件として、変位手段を全開位置から全閉位置まで変位させる駆動手段と、変位手段を全閉位置から全開位置の方向に付勢する付勢手段を有するフェードイン発生手段を具備するとともに、駆動手段は、電流を流すことにより縮み、当該電流の遮断により元の長さまで復元するアクチュエータとしての螺旋状の形状記憶合金から成る空気圧用消音装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る空気圧用消音装置を示す全体模式図
【図２】同空気圧用消音装置におけるフェードイン発生手段を示す断面模式図
【図３】同フェードイン発生手段における変位手段が全開位置にある状態を示す断面模式図
【図４】同フェードイン発生手段における変位手段が全閉位置にある状態を示す断面模式図
【図５】同空気圧用消音装置の消音効果を実証するための実験データ
【符号の説明】
【００３６】
１    フェードイン発生手段
２    空気圧機器における排気の発生源
３    超高性能消音器
４    高性能消音器
５、６  （ノーマル）消音器
７、８、９  ケース
１０  スプール（変位手段）
１１  アクチュエータ（駆動手段）
１２  コイルスプリング（付勢手段）
１３、１４  固定部
１５  連結棒
１６、１７  蓋
１８  摺動部材
１９  案内部材
Ｌ１  第１流路
Ｌ２  第２流路
Ｐ１〜Ｐ４  パイプ
Ｃ    速度制御弁
Ｅ１、Ｅ２  電極
【図１】
0004742206.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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