(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる供給口と、前記供給口に連通し流体を流出させる吐出口と、前記供給口と前記吐出口とに連通して大きい径の空間部と小さい径の空間部とが同軸上に連設された貫通孔と、が穿設されたケースと、
前記貫通孔内で前後に摺動し、前記流体の流れの開閉を先端側と後端側で前記貫通孔の周壁との間で可能に収容され、前記供給口側の近傍に先端を有し、前記小さい径の空間部に収容される前記先端を含む小径部と、前記小径部と一体に形成され、前記大きい径の空間部に収容される大径部と、を少なくとも有するピストンと、
前記大きい径の空間部と隣接する空間部との境近傍の前記大きい径の空間部側に開口されており、少なくとも前記大きい径の空間部の流体を、前記ケース外へ放出可能な開放口と、
前記ピストンの小径部の先端側と、前記大径部の後端側と、これらの中間位置とに、前記貫通孔の周壁との間にそれぞれ機密を保つように配設された環状シールと、
前記流入または流出する流体の一部を分流して前記大きい径の空間部の前記ピストンの前記大径部の端面側の前記ケースに設けられた分流口に流体を流入させる分流路と、
を備えた無電源流体間欠供給装置。
【請求項２】
前記分流路が前記貫通孔の周囲近傍の前記ケース内に穿設されてなる請求項１に記載の無電源流体間欠供給装置。
【請求項３】
前記ケース内に設けられた前記大きい径の空間部と前記小さい径の空間部との間に設けられた中間径の空間部と、
前記大径部と前記小径部との間であって、前記中間径の空間部に収納される中間径部を有し、前記小径部の先端側が前記小さい径の空間部を、前記中間径部が前記中間径の空間部と、前記大きい径の空間部の一部分とを、それぞれ往復動するピストンと、
を備えた請求項１または２に記載の無電源流体間欠供給装置。
【請求項４】
前記分流路からの流体を流入させる前記分流口を有し、前記貫通孔を閉塞する蓋部を備えた請求項１、２、または３に記載の無電源流体間欠供給装置。
【請求項５】
前記分流路の経路中に流量を調節する周波数調節弁を備えた請求項１、２、３または４に記載の無電源流体間欠供給装置。
【請求項６】
前記分流路の前記周波数調節弁を経た部分から前記分流口へ繋ぐ一方で、さらに分岐した分岐子路に開時間調節弁を設けた請求項５に記載の無電源流体間欠供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電源を必要とせず、流体を間欠に供給するための装置及びその機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工品の生産工程において、加工切粉や切削油などの汚れや、洗浄水や冷却水の除去の目的の洗浄作業に、一般的に広く使用されているエアブローやエアダスターやエアガンについて、供給する圧縮空気を間欠にすることにより、圧縮空気の消費量を削減する工夫がなされているが、その目的のための従来の製品は、形状も大きく、重く、高価なため、企業側の負担が大きく、導入が進んでいない。
【０００３】
また、その他の方法は、特許文献１に提示してあるように、ノズルの噴射方向を回転させたり、特許文献２に提示してあるように、ノズルの噴射方向を左右または上下に振らしたりして、洗浄効果を上げるように工夫しているが、使用する圧縮空気の消費量を削減する対策ではなく、省エネの効果は期待できない。
【０００４】
また特許文献３に提示してあるように、電磁弁のオンオフにより、間欠に噴霧している方法もあるが、電源が必要であり、高価でもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案平４−２０５１８号
【特許文献２】特開２０１２−８１４２５号
【特許文献２】特開２０１２−４０５２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加工品の生産工程において、洗浄等に使用する圧縮空気の消費量を削減するための、小型で、軽量で、安価で、無電化である流体間欠供給装置が必要とされている。
【発明が解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための発明１では、
コンプレッサーなどから送られる流体を流入させる供給口、この供給口に連通し流体をエアダスターなどに吐出させる吐出口、前述の供給口と吐出口ともに連通して大きい径の空間部と小さい径の空間部とが同軸上に連なって形成された貫通孔と、が空洞のように形成されたケースと、
先に説明した貫通孔内で前後に摺動することができ、使用される流体の流れの開閉を先端側と後端側で前述の貫通孔の周壁との間でできるように収容され、前述の供給口側の近傍に先端を有すると共に、小さい径の空間部に収納されたその先端を含む小径部と、この小径部と一体になるように形成され、前述の大きい径の空間部に収容された大径部と、を少なくとも有するピストンと、
前述の大きい径の空間部と隣接する空間部との境近傍であって、前述の大きい径の空間部側に開口されており、前述の大きい径の空間部の流体を、前述したケース外へ放出可能な開放口と、
前述のピストンの小径部の先端側と、前述の大径部の後端側と、これらの中間側との位置に、貫通孔の周壁との間でそれぞれ機密を保つようにピストン表面の溝に配設された環状シールと、
前述の流入または流出する流体の一部を分流して先のピストンの大径部の端面側に流体を流入可能な分流路と、
を備えている流体間欠供給装置、を提供する。
【０００８】
上述の上位発明におけるケースの形態において、下位概念の発明２として、
前述の分流路が先の貫通孔の周囲近傍となるように前述のケース内に穿設されてなる流体間欠供給装置、を提供する。
【０００９】
上述の上位発明におけるピストンとそのピストンを収容する貫通孔の空間部の形態において、下位概念の発明３として、
前述されたケース内に設けられた大きい径の空間部と小さい径の空間部との間になるように設けられた中間径の空間部と、
上述の大径部と上述の小径部との間であって、前述の中間径の空間部に収納される中間径部を有し、先の小径部の先端側が先の小さい径の空間部を、前記中間径部が前記中間径の空間部と、前記大きい径の空間部の一部分とを、それぞれ往復動するピストンと、
を備えた発明１または発明2に記載されている流体間欠供給装置、を提供する。
【００１０】
上述の上位発明における下位概念の発明４として、
前記分流路からの流体を流入させる流入口を形成した前記ケースの一部を蓋部で構成させた上位発明の１、２、または３に記載されている流体間欠供給装置、を提供する。
【００１１】
上述の上位発明における下位概念の発明５および６として、
前述の分流路の経路中に流量を調節する周波数調節弁を備え、間欠の周期を可変することが可能な発明１、２、３または４に記載の流体間欠供給装置（発明5）、ならびに、この発明５の分流路の周波数調節弁を経た経路から前述の流入口へ繋ぐ一方で、さらに分岐した分岐子路に開時間調節弁を設けた発明５に記載の流体間欠供給装置（発明６）、を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、加工品の生産工程の洗浄作業において、簡易な構造であることから小型で、軽量で、安価で、無電化である間欠供給装置は、圧縮空気の消費量を削減するため、省エネに効果がある。また本発明の無電源流体間欠供給装置は、圧縮空気のみならず、圧縮性の流体全般に使用出来るもので、各種ガスや気液混合状態にも有用であり、広い用途で効果をもたらすものである。
【００１３】
塵埃や液体などの除去、洗浄清掃において使用すれば、対象物を振動させて飛ばしやすくする効果もある。
【００１４】
圧縮空気を利用して間欠動作させるため、電源が必要のない方式でもある。
【００１５】
また、簡易な構造のため小型で軽量化も実現されることから、設置場所を選ばず、設置作業も容易である。
【００１６】
間欠する周波数の設定は、周波数調節弁により広い範囲で任意に設定が可能である。
【００１７】
間欠する開時間の設定は、開時間調節弁により変更ができ、周波数調節弁を閉にして開時間用調節弁を開くことで、全開状態を保持することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の状態１の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の状態２の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の状態３の断面図である。
【図４】本発明の実施例１の状態４の断面図である。
【図５】本発明の実施例１の透視斜視図である。
【図６】本発明の無電源間欠供給装置を使用するシステム構成図である。
【図７】本発明の実施例２の状態１の断面図である。
【図８】本発明の実施例２の状態２の断面図である。
【図９】本発明の実施例３の状態１の断面図である。
【図１０】本発明の実施例３の状態２の断面図である。
【図１１】本発明の実施例３の状態３の断面図である。
【図１２】本発明の実施例３の状態４の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図６は本発明の無電源流体間欠供給装置１１が用いられるシステム構成図で、コンプレッサー１４で昇圧された圧縮空気がエアユニット１３を介して連続的に本発明の無電源流体間欠供給装置１１に供給される。本発明の無電源流体間欠供給装置１１によって圧縮空気の供給、停止を繰り返すことによって間欠的にエアダスター１２に供給されるものである。なお、無電源流体間欠供給装置１１から吐出される圧縮空気の一部を分流路２１によって分流させ、分流路２１に間欠周期を調節する周波数調節弁３が接続されている。分流路２１の圧縮空気を分流路２１からさらに、分流させる分流子路２４が設けられ、無電源流体間欠供給装置１１での圧縮空気の供給時間を調節する開時間調節弁１５が接続されている。
本発明の実施例１について、図１を参照して説明する。図１は本発明の状態１の無電源流体間欠供給装置１１の断面図である。状態１は、ピストン１が図において、右に位置している状態である。配管その他の部品等は模式的に記載してある。実施例１はエアダスター４（記号で図示）を使用している。
【００２０】
本発明の無電源流体間欠供給装置１１は、円柱形状をしたピストン１とこのピストン１を摺動可能に収容するケース２とこのケース２を密閉する蓋１０とで構成されている。ピストン１は、大径部１Ａ、小径部１Ｃ、中間径部１Ｂを備えた径の異なる３段階のピストン形状をしている。ケース２にはピストン１の大径部を収容する大きい径の空気室７と中間径の中間径部１Ｂを収容する空気室６と小径部１Ｃを収容する小さい径の空気室１６がケース２の一端面から他端面へ向けて同軸上に順次形成されている貫通孔２０が穿設されている。各空気室６、７、１６とピストン１の各径部とはOリング（環状シール）１７等で気密状態を保って摺動可能に構成されている。すなわち、小径部１Ｃの先端部側と、大径部１Ａの後端部側と、中間径部１Ｂの先端側とに設けられた表面の溝にそれぞれOリングがはめ込まれている。空気室６には、圧縮空気が供給されるように連通した供給口５が空気室７へ連通するように垂直に形成されている。また、空気室７の左（中間径の空気室６側）には、開放口９が空気室７へ連通するように垂直に形成されている。空気室１６の出口もしくは無電源流体間欠供給装置１１の吐出口２２とエアダスター４との間になる分岐部８から分流路２１を設け、その分流路２１の途中に周波数調節弁３を介して空気室７へ圧縮空気がケースの蓋１０に設けた分流口２３から供給できるようになっている。すなわち、ピストン１の大径部１Ａの後端面に圧縮空気が送れるようになっている。その一方で分流路２１から分流子路２４が設けられ、分流された圧縮空気を流入口２３から大径部１Ａの背後にへ送る量を調節できるように、分流子路２４へ分流調節をする開時間調節弁１５が連結されている。
【００２１】
次に本発明の無電源流体間欠供給装置１１の動作について説明する。図１、図９(図1の模式的な表現を具体的な装置にした断面図)において、ピストン１が右端に位置して停止している状態１から説明する。説明上、図を見ている状態での左右がそのまま左右である。エアダスター４は閉であり、圧縮空気の供給が停止しているためピストン１も停止している。
【００２２】
この状態１においてエアダスター４を開にすると、圧縮空気は供給口５から中間径の空気室６を通過し、小さい径の空気室１６吐出口２２を通過し、エアダスター４から噴射する。
【００２３】
同時に途中の分岐部８から分流路２１へ、周波数調節弁３を介してケース２の蓋１０に開口された分流口２３から大きい径の空気室７、すなわち、ピストン１の大径部１Ａの後端面にも圧縮空気が供給される。そうすると、ピストン１の径の差による受圧面積の差のため、大きい径の空気室７でピストン１の大径部端面が受ける力が中間径の空気室６でピストン１の中間径部の端面が受ける力より強くなる。その力の差によりピストン１はそれぞれの図の左に移動し、ピストン１の小径部１Ｃの先端部分とケース２の小さい径の空間部１６の貫通孔２０の壁とによって中間径の空気室６から吐出口２２を通じてエアダスター４に行く圧縮空気は遮断され吐出も停止する。また、分岐部８から分流路２１に流れる圧縮空気も遮断される。（状態２の図２、図１０参照）。
【００２４】
分流路２１からの圧縮空気が遮断されると、大きい径の空気室７内の圧縮空気は分流路２１を逆流し、吐出口２２を通じエアダスター４から吐出される。吐出後、大きい径の空気室７の圧力は低くなり、供給口５から圧縮空気の供給を受けている中間径の空気室６でピストン１を押す力は大きい径の空気室７でピストン１を押す力より強くなり、その結果ピストン１は右に移動し始める。すなわち、状態３の図３や図１１(図３の模式的な表現を具体的な装置にした断面図)のように、ピストン1が右に少し動いた状態になる。
【００２５】
さらにピストン１は図面右に移動することにより、圧縮空気は分流口２２からエアダスター４に吐出され、同時に分岐部８の分流路２１から分流口２２を通じて、大きい径の空気室７のピストン1の大径部１Ａの背面にも供給される。すなわち、状態４の図４、図１２(図４の模式的な表現を具体的な装置にした断面図)の状態になる。
【００２６】
このため、再度大きい径の空気室７のピストン1の大径部１Ａの後端面に圧縮空気が供給され、その結果ピストン１は図面左に移動する。以後はエアダスター４を開にする間は、ピストン１が左右移動を繰り返すため、エアダスター４からの圧縮空気は間欠吐出を繰り返す。
【００２７】
エアダスター４を閉にすると、供給口５からの圧縮空気の供給が停止するため、無電源流体間欠供給装置１１のピストン１の動きも停止する。
【００２８】
なお間欠の周波数の変更は、分流路２１の途中に設けられた周波数調節弁３で流量を変更して行う。流量を大きくすれば周波数は大きくなる。
【００２９】
また流体の間欠する開時間の設定は、分流子路２４の途中に接続された開時間調節弁１５により変更ができ、周波数調節弁３を閉にして開時間調節弁１５を開くことで、全開状態を保持することも可能である。
【００３０】
図２はピストン１が左端に位置して、停止している状態２である。この状態２からエアダスター４を開にした場合を説明する。エアダスター４は閉であり、圧縮空気の供給が停止しているためピストン１も停止している。
【００３１】
この状態２においてエアダスター４を開にすると、大きい径の空気室７のエアは周波数調節弁３を通過し、エアダスター４から吐出するため、大きい径の空気室７の圧力が低くなる。したがって供給口５からの圧縮空気が中間径の空気室６に入り、ピストン１の小径部１Ｃの周りと中間径部１Ｂの段起部分にかかる圧力は高まり、ピストン１を図面右方向に移動させて、図１の状態１になり、圧縮空気は供給口５からエアダスター４に送られ吐出する。
【００３２】
その結果、圧縮空気は途中の分岐部８から分流路２１を通じて流れ、大きい径の空気室７（図２参照）のピストン１の大径部１Ａの後端面にも供給され、空気室の受圧面積の差のため、大きい径の空気室７の圧力が高くなるにつれピストン１を押す力が中間径の空気室６のピストン１を押す力より強くなる。その力の差によりピストン１は図面左に移動し、ピストン１に配設されたOリングと小さい径の空間部１６の貫通孔２０の壁面により、中間径の空気室６からエアダスター４に行く圧縮空気は遮断され、吐出口２２からの圧縮空気の吐出も停止し、分流路２１に行く圧縮空気も遮断される。（図２、図１０参照）
【００３３】
分岐部８の分流路２１からの圧縮空気が遮断されると、大きい径の空気室７内の圧縮空気は分流路２１を逆流し、吐出口２２を通じてエアダスター４から吐出される。吐出後、大きい径の空気室７の圧力は低くなりピストン１を押す力は弱くなることで、供給口５から圧縮空気の供給を受けている中間径の空気室６の圧力によるピストン１を押す力の方が強くなり、その力の差によりピストン１は図面右に移動する。（図３、図１１参照）
【００３４】
この移動により、圧縮空気はエアダスター４から噴射され、同時に分流路２１を通じて大きい径の空気室７のピストン１の大径部１Ａの後端面にも供給される。（図４、図１２参照）
【００３５】
その後、再度大きい径の空気室７の圧力は高くなりピストン１を押す力が強くなることで、その結果ピストン１は図面左に移動する。以後はエアダスター４を開にしている間は、ピストン１が左右移動を繰り返すため、エアダスター４からの圧縮空気は間欠吐出を繰り返す。
【００３６】
エアダスター４を閉にすると、供給口５からの圧縮空気の供給が停止するため、無電源流体間欠供給装置１１のピストン１の動きも停止する。
【００３７】
図３は本発明の状態３の無電源流体間欠供給装置の断面図である。
【００３８】
ピストン１が図３のように、中間径の空気室６の出口をふさぐように位置して、しかも中間にて停止している状態３の場合もある。この時にエアダスター４を開にすると、供給口５から圧縮空気の供給を受けている中間径の空気室６でピストン１を押す力は大きい径の空気室７でピストン１を押す力より強くなり、その結果ピストン１は右に移動する。
【００３９】
この移動により、今度は圧縮空気がエアダスター４に供給され、同時に分流路２１からは大きい径の空気室７にも供給される。（図４、図１２参照）。
【００４０】
このため、大きい径の空気室７の圧力が高くなり、ピストン１は図面左に移動する。以後はこの作動を繰り返す為、エアダスター４からの圧縮空気の吐出は間欠になる。
【００４１】
図４は本発明の状態４の無電源流体間欠供給装置の断面図である。ピストン１が図４のように、移動の中間においてやや左に位置して停止している状態４の時に、エアダスター４を開にすると、大きい径の空気室７内の圧縮空気は分流路２１を逆流し、エアダスター４から放出され大きい径の空気室７の圧力が低くなる。
【００４２】
したがって供給口５から圧縮空気の供給を受けている中間径の空気室６でピストン１を押す力は大きい径の空気室７でピストン１を押す力より強くなり、その結果ピストン１は右に移動し、図１の状態１になり、圧縮空気は供給口５から吐出口２２を通じてエアダスター４に送られ吐出する。
【００４３】
以後は、この作動を繰り返す為、エアダスター４からの圧縮空気の吐出は間欠になる。
【００４４】
また、大きい径の空気室７の左には、空気の出入りのための開放口９が設けられている。これはピストン１の動きが阻害されないようにするため必要である。この出入りする空気は大気であり、特別に供給の必要は無く、したがって供給されるエアは、すべてエアダスター４から噴射され無駄が無い。
【００４５】
以上の説明により、無電源間欠供給装置１１の停止状態が状態１、２、３、４のいずれであっても、エアダスター４の開によりエアが間欠に噴射される。
【００４６】
図５は、本発明の無電源流体間欠供給装置の透視斜視図である。
【００４７】
図６は、本発明の無電源流体間欠供給装置を作業現場で使用するシステム構成図である。
【実施例２】
【００４８】
図７は、本発明の実施例２の状態１の断面図である。この実施例２の無電源流体間欠供給装置１１は、すなわち中間径部１Ｂが省かれ、小径部１Ｃと大径部１Ａが結合された径の異なる２段階の形状のピストン１と、本体に分流路２１を配設し、分流口２３の直前に周波数調節弁３を組み込んだ構造である。特に、ピストン１の配置方向と圧縮空気の供給口の５の位置が、実施例１の場合と全く異なるため、これに伴い他の構成が異なっているが、各部位の動作は全く同様である。この場合には、図面右側の供給口５から圧縮空気が供給される小さい径の空気室６は、ピストン１の小径部端面を臨むように構成され、分岐部８は小さい径の空気室１６から分流路２１のような通路を経て吐出口２２へ流れる構成になっている。また、大きい径の空気室７から小さい径の空気室１６になる手前のケース２に開放口９が穿設されている。この為、エアダスター４の中間にストレートに接続出来るし、装置も非常に小型化出来る。この無電源流体間欠供給装置１１も、実施例１において説明した動作と同様の動作を繰り返すので、ここでは詳しい説明は省く。
【００４９】
また図８は、本発明の実施例２の状態２の断面図である。これも前項記載の実施例１において説明した動作の説明と同様であるので、詳しい説明は省く。
【実施例３】
【００５０】
また図９〜１２は、実施例３の状態図である。この無電源流体間欠供給装置１１は、本体のケース２を出来るだけ簡素化し、安価な市販の調節弁等を利用している。この無電源流体間欠供給装置１１も、実施例１において説明した動作と同様の動作を繰り返すので、ここでは詳しい説明は省く。
【００５１】
また、ピストン１の小径部１Ｃの径を大きくすることで、同じ隙間でも円周が長くなるために、圧縮空気が通過する断面積も大きくなり、間欠エアの供給量を多くすることが出来る。また間欠エアの供給量が少ない場合には、逆にピストンの小径部の径を小さくして対応できるため、ケースも小さくなり全体がコンパクトに納まる。
【００５２】
供給口５から小径部の空気室１６までの流路を短くすることで、流路抵抗が少なくなり間欠エアの供給量を多くすることが出来る。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、本発明の実施例では、ピストンは円柱形状をなしているが、角柱形状であってもよい。また、ピストンと空気室との機密状態を保つためにOリングに限らず、機密状態を保持できて摺動性を損なうことがなければ種々変更可能である。
【００５４】
また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ピストン
１Ａ 大径部
１Ｂ 中間径部
１Ｃ 小径部
２  ケース
３  周波数調節弁（記号でも図示）
４  エアダスター（記号でも図示）
５  供給口
６  中間径の空気室（空間部）
７  大きい径の空気室（空間部）
８  分岐部
９  開放口
１０  ケースの蓋
１１  無電源間欠供給装置
１２  エアダスター
１３  エアユニット
１４  コンプレッサー
１５  開時間調節弁
１６  小さい径の空気室（空間部）
１７  Oリング
１８  ホース継手
１９  L形ホース継手
２０ 貫通孔
２１ 分流路
２２ 吐出口
２３ 分流口
２４ 分流子路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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