(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切換弁側カバーとシリンダ側カバーとの間に第１通路及び第２通路が形成され、第１通路内に第１中空糸膜モジュールセットが配設されるとともに第２通路内に第２中空糸膜モジュールセットが配設され、切換弁側カバーにＡポート及びＢポートが形成され、かつシリンダ側カバーにロッド側ポート及びヘッド側ポートが形成され、Ａポートを空気圧力源に連通させかつＢポートを大気に連通させたとき、流入空気はＡポートから第１中空糸膜モジュールセットの内部通路を通ってロッド側ポートに流れ、流出通気はヘッド側ポートから第１通路内を通ってＢポートに流れ、またＢポートを空気圧力源に連通させかつＡポートを大気に連通させたとき、流入空気はＢポートから第２中空糸膜モジュールセットの内部通路を通ってヘッド側ポートに流れ、流出通気はロッド側ポートから第２通路内を通ってＡポートに流れるようにされた高分子膜使用の除湿式結露防止装置。
【請求項２】
Ａポートと第１中空糸膜モジュールセットとの間にＡポート側三方弁が配設され、第１中空糸膜モジュールセットとロッド側ポートとの間にロッド側三方弁が配設され、Ｂポートと第２中空糸膜モジュールセットとの間にＢポート側三方弁が配設され、第２中空糸膜モジュールセットとヘッド側ポートとの間にヘッド側三方弁が配設され、各三方弁の内側ポートが各中空糸膜モジュールセットの内部通路に連通され、Ａポート側三方弁の中間ポートがＡポートに連通され、ロッド側三方弁の中間ポートがロッド側ポートに連通され、Ｂポート側三方弁の中間ポートがＢポートに連通され、ヘッド側三方弁の中間ポートがヘッド側ポートに連通され、Ａポート側三方弁の外側ポートが第２通路の切換弁側端に連通され、ロッド側三方弁の外側ポートが第２通路のシリンダ側端に連通され、Ｂポート側三方弁の外側ポートが第１通路の切換弁側端に連通され、ヘッド側三方弁の外側ポートが第１通路のシリンダ側端に連通された請求項１の高分子膜使用の除湿式結露防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧シリンダ駆動回路において発生する結露を防止するための、高分子膜使用の除湿式結露防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の空気圧シリンダ駆動回路を示す。複動型のエアシリンダ10のロッド側の作動室20は配管15によって切換弁（４ポート電磁切換弁）11のＡポートに連通され、エアシリンダ10のヘッド側の作動室21は配管16によって切換弁11のＢポートに連通されている。切換弁11のＰポートは配管17によって空気圧力源12に連通され、切換弁11のＲポートは配管18によってサイレンサ13に連通されている。また、図示はされていないが、配管15、16に絞りとチェック弁を並列に接続したスピードコントローラが配設されているのが通常である。
【０００３】
従来の空気圧シリンダ駆動回路において、切換弁11を切り換え操作してエアシリンダ10のピストン14を繰り返し往復動させる。このとき、圧力空気の流入（充填）側の切換弁11の絞り部分及びスピードコントローラの絞りで圧力降下が起こり、空気の流出（放出）側のエアシリンダ11内及び配管（15又は16）内で圧力降下が生ずる。圧力降下が生ずる箇所では、断熱変化により空気の温度が低下し、空気の温度が露点以下になると、空気中の水分が凝縮し、微小な霧状ミストとなる。このミストは、外部からの熱伝達あるいは加圧による温度上昇で蒸発するが、ミストが残存している場合、ミストと空気との密度差により、ミストは流入側では空気よりも先に進み、流出側では空気よりも遅れる。
【０００４】
その結果、流入，流出の繰り返しにより、ミストは次第にエアシリンダ10側へ移行し、エアシリンダ10側に近くなるほど空気中の湿度が高くなる。特に、エアシリンダ10の容積に対して配管15、16の容積が大きい場合、ピストン14の往復動の繰り返しによって、新しい空気と元にあった湿度の高い空気とが交換されず、長時間の作動後、飽和し水滴となって留まり、結露を起こすことがある。結露により、錆の発生や潤滑油の流出が起こり、エアシリンダ10が作動不良を生ずることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、空気圧シリンダ駆動回路において、エアシリンダに流入される空気を除湿して結露の発生を防止することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するために、切換弁側カバーとシリンダ側カバーとの間に第１通路及び第２通路が形成され、第１通路内に第１中空糸膜モジュールセットが配設されるとともに第２通路内に第２中空糸膜モジュールセットが配設され、切換弁側カバーにＡポート及びＢポートが形成され、かつシリンダ側カバーにロッド側ポート及びヘッド側ポートが形成され、Ａポートを空気圧力源に連通させかつＢポートを大気に連通させたとき、流入空気はＡポートから第１中空糸膜モジュールセットの内部通路を通ってロッド側ポートに流れ、流出通気はヘッド側ポートから第１通路内を通ってＢポートに流れ、またＢポートを空気圧力源に連通させかつＡポートを大気に連通させたとき、流入空気はＢポートから第２中空糸膜モジュールセットの内部通路を通ってヘッド側ポートに流れ、流出通気はロッド側ポートから第２通路内を通ってＡポートに流れるようにされた高分子膜使用の除湿式結露防止装置となしたことを第１構成とする。
本発明は、第１構成において、Ａポートと第１中空糸膜モジュールセットとの間にＡポート側三方弁が配設され、第１中空糸膜モジュールセットとロッド側ポートとの間にロッド側三方弁が配設され、Ｂポートと第２中空糸膜モジュールセットとの間にＢポート側三方弁が配設され、第２中空糸膜モジュールセットとヘッド側ポートとの間にヘッド側三方弁が配設され、各三方弁の内側ポートが各中空糸膜モジュールセットの内部通路に連通され、Ａポート側三方弁の中間ポートがＡポートに連通され、ロッド側三方弁の中間ポートがロッド側ポートに連通され、Ｂポート側三方弁の中間ポートがＢポートに連通され、ヘッド側三方弁の中間ポートがヘッド側ポートに連通され、Ａポート側三方弁の外側ポートが第２通路の切換弁側端に連通され、ロッド側三方弁の外側ポートが第２通路のシリンダ側端に連通され、Ｂポート側三方弁の外側ポートが第１通路の切換弁側端に連通され、ヘッド側三方弁の外側ポートが第１通路のシリンダ側端に連通されたことを第２構成とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の高分子膜使用の除湿式結露防止装置の実施の形態を示す。図１において、ボディ23には２つの段付孔が軸線方向に貫通して形成され、上側の第１段付孔はＡポート側大径孔26Ａ，第１中径孔24，ロッド側大径孔26Ｃから構成され、下側の第２段付孔はＢポート側大径孔26Ｂ，第２中径孔25，ヘッド側大径孔26Ｄから構成されている。なお、Ａポート側、Ｂポート側、ロッド側、ヘッド側という用語は、後述のＡポート28Ａ、Ｂポート28Ｂ、ロッド側ポート28Ｃ、ヘッド側ポート28Ｄに近い位置にあることを意味する。
【０００８】
Ａポート側大径孔26Ａ，Ｂポート側大径孔26Ｂ，ロッド側大径孔26Ｃ，ヘッド側大径孔26Ｄには、Ａポート側インナボディ27Ａ，Ｂポート側インナボディ27Ｂ，ロッド側インナボディ27Ｃ，ヘッド側インナボディ27Ｄがそれぞれ嵌合され、各大径孔26Ａ〜Ｄと各インナボディ27Ａ〜Ｄとの間はシールによりそれぞれ密封されている。ボディ23の右側（一側）及び左側（他側）にシリンダ側カバー56及び切換弁側カバー55がそれぞれ当接され、ボルトによりそれぞれ固定され連結されている。
【０００９】
Ａポート側インナボディ27Ａ及びＢポート側インナボディ27Ｂの左側（外側）の凹部には切換弁側カバー55の右側（内側）の突出部が嵌合されて、Ａポート側インナボディ27Ａ及びＢポート側インナボディ27Ｂの位置決めがされている。同様に、ロッド側インナボディ27Ｃ及びヘッド側インナボディ27Ｄの右側（外側）の凹部にシリンダ側カバー56の左側（内側）の突出部が嵌合されて、ロッド側インナボディ27Ｃ及びヘッド側インナボディ27Ｄの位置決めがされている。
【００１０】
各インナボディ27Ａ〜Ｄには軸線方向に貫通した段付孔が形成され、各段付孔の内側端部が接続孔29Ａ〜Ｄとなり、接続孔29Ａ〜Ｄに隣接して三方弁30Ａ〜Ｄの摺動孔31Ａ〜Ｄが形成されている。摺動孔31Ａ〜Ｄの右端（一端）には中空のガイド35Ａ〜Ｄが螺合されて固定され、摺動孔31Ａ〜Ｄとガイド35Ａ〜Ｄとの間はシールにより密封されている。摺動孔31Ａ〜Ｄの左端（他端）には半径方向内側に突出した環状のストッパー37Ａ〜Ｄが一体的に形成され、摺動孔31Ａ〜Ｄ内でガイド35Ａ〜Ｄとストッパー37Ａ〜Ｄとの間に弁体36Ａ〜Ｄが摺動自在に嵌合されている。弁体36Ａ〜Ｄの外周には環状で弾性体のリップがあり、リップは左方（他方）から右方（一方）への空気の流れのみを許す機能を有している。
【００１１】
三方弁30Ａ〜Ｄには内側ポート32Ａ〜Ｄ、中間ポート33Ａ〜Ｄ、外側ポート34Ａ〜Ｄが形成され、内側ポート32Ａ〜Ｄは接続孔29Ａ〜Ｄに隣接しかつ連通されている。切換弁側カバー55には外側に開口したＡポート28Ａ及びＢポート28Ｂが形成され、シリンダ側カバー56にも外側に開口したロッド側ポート28Ｃ及びヘッド側ポート28Ｄが形成されている。ポート28Ａ〜Ｄは、カバー55、56に形成された連通孔39Ａ〜Ｄ及びインナボディ27Ａ〜Ｄに形成された外側連通孔38Ａ〜Ｄを介して中間ポート33Ａ〜Ｄに連通されている。連通孔39Ａ〜Ｄと外側連通孔38Ａ〜Ｄの接続部分は、二つの環状シールによって密封されている。
【００１２】
第１中径孔24内及び第２中径孔25内には、高分子透過膜を有する多数の中空糸60が所定の間隔をおいて並べられた第１中空糸膜モジュールセット51及び第２中空糸膜モジュールセット52が、それぞれ配置されている。第１中空糸膜モジュールセット51及び第２中空糸膜モジュールセット52の右端（一端）は、シール部材41Ｃ及び41Ｄを用いてインナボディ27Ｃ及び27Ｄの接続孔29Ｃ及び29Ｄにそれぞれ固定され、シール部材41Ｃ及び41Ｄの外周と接続孔29Ｃ及び29Ｄとの間はシールによってそれぞれ密封されている。同様に、第１中空糸膜モジュールセット51及び第２中空糸膜モジュールセット52の左端（他端）は、シール部材41Ａ及び41Ｂを用いてインナボディ27Ａ及び27Ｂの接続孔29Ａ及び29Ｂにそれぞれ固定され、シール部材41Ａ及び41Ｂの外周と接続孔29Ａ及び29Ｂとの間はシールによってそれぞれ密封されている。
【００１３】
シール部材41Ａ〜Ｄと第１，第２中空糸膜モジュールセット51，52の中空糸60の端部の外周面との間は密封され、第１，第２中空糸膜モジュールセット51，52の中空糸60の内部通路はその左右端で開口されている。第１中空糸膜モジュールセット51（の中空糸60）の内部通路の右端及び左端は内側ポート32Ｃ及び32Ａにそれぞれ連通され、同様に第２中空糸膜モジュールセット52の右端及び左端は内側ポート32Ｄ及び32Ｂにそれぞれ連通されている。第１中径孔24と第１中空糸膜モジュールセット51との間は第１通路53であり、第２中径孔25と第２中空糸膜モジュールセット52との間は第２通路54である。
【００１４】
インナボディ27Ａ〜Ｄには、内端と外周面を連通する内側連通孔40Ａ〜Ｄ、外側ポート34Ａ〜Ｄと外周面を連通する外端連通孔42Ａ〜Ｄがそれぞれ形成され、ボディ23内には連通路43Ａ〜Ｄが形成されている。インナボディ27Ａの外側ポート34Ａは外端連通孔42Ａ、連通路43Ｂ、インナボディ27Ｂの内側連通孔40Ｂを介して第２連通路54の切換弁側端に連通されている。同様に、インナボディ27Ｂの外側ポート34Ｂは外端連通孔42Ｂ、連通路43Ａ、インナボディ27Ａの内側連通孔40Ａを介して第１連通路53の切換弁側端に連通されている。インナボディ27Ｃの外側ポート34Ｃは外端連通孔42Ｃ、連通路43Ｄ、インナボディ27Ｄの内側連通孔40Ｄを介して第２連通路54のシリンダ側端に連通されている。インナボディ27Ｄの外側ポート34Ｄは外端連通孔42Ｄ、連通路43Ｃ、インナボディ27Ｃの内側連通孔40Ｃを介して第１連通路53のシリンダ側端に連通されている。
【００１５】
ここで、三方弁30Ａ〜Ｄの機能について説明する。切換弁側カバー55に隣接する三方弁30Ａ，Ｂでは中間ポート33Ａ，Ｂから摺動孔31Ａ，Ｂに空気が入ると、空気の圧力によって弁体36Ａ，Ｂは外側に移動してストッパー37Ａ，Ｂに当接する。そして、空気は、弁体36Ａ，Ｂのリップによって遮断されて外側ポート34Ａ，Ｂへ流れることができず、ガイド35Ａ，Ｂの中空孔を通って内側ポート32Ａ，Ｂへのみ流れることとなる。これに対して、シリンダ側カバー56に隣接する三方弁30Ｃ，Ｄでは中間ポート33Ｃ，Ｄから摺動孔31Ｃ，Ｄに空気が入ると、空気の圧力によって弁体36Ｃ，Ｄは内側に移動してストッパー37Ｃ，Ｄに当接する。そして、空気は、弁体36Ｃ，Ｄのリップによって遮断されて内側ポート32Ｃ，Ｄへ流れることができず、ガイド35Ｃ，Ｄの中空孔を通って外側ポート34Ｃ，Ｄへのみ流れることとなる。
【００１６】
三方弁30Ａ，Ｂでは外側ポート34Ａ，Ｂから摺動孔31Ａ，Ｂに空気が入ると、空気の圧力によって弁体36Ａ，Ｂは内側に移動してガイド35Ａ，Ｂに当接する。入った空気は、弁体36Ａ，Ｂのリップを押し開いて（実際にはリップを縮めて）中間ポート33Ａ，Ｂへ流れる。また、三方弁30Ｃ，Ｄでは内側ポート32Ｃ，Ｄから摺動孔31Ｃ，Ｄに空気が入ると、空気の圧力によって弁体36Ｃ，Ｄは内側に移動してガイド35Ｃ，Ｄに当接する。入った空気は、弁体36Ｃ，Ｄのリップを押し開いて中間ポート33Ｃ，Ｄへ流れる。
【００１７】
図２，図３は、本発明の実施の形態の高分子膜使用の除湿式結露防止装置を空気圧シリンダ駆動回路に適用した状態を示す。なお、図２，図３では高分子膜使用の除湿式結露防止装置が縦方向に向けて図示されているが、実際には除湿式結露防止装置は横に向けて配置されている。また、図２，図３では煩雑になるのを避けるため、主な符号のみが記入されており、省略された記号は図１を参照することとする。Ａポート28Ａ及びＢポート28Ｂには切換弁11のＡポート及びＢポートが配管を介して連通され、ロッド側ポート28Ｃ及びヘッド側ポート28Ｄは配管15、16を介してエアシリンダ10のロッド側の作動室20及びヘッド側の作動室21に連通されている。図２はピストン14を後退させる状態を示し、図３はピストン14を前進させる状態を示す。
【００１８】
図２において、空気圧力源12からの流入空気は、切換弁11のＰポート・Ａポート、配管、Ａポート28Ａ、連通孔39Ａ、Ａポート側インナボディ27Ａの外側連通孔38Ａ、中間ポート33Ａを通ってＡポート側三方弁30Ａの摺動孔31Ａ内に流入する。弁体36Ａはストッパー37Ａに当接し、流入空気はガイド35Ａの中空孔、内側ポート32Ａ、第１中空糸膜モジュールセット51（の中空糸60）の内部通路を通過する。そして、除湿され乾燥された流入空気は、ロッド側三方弁30Ｃの内側ポート32Ｃに入り、弁体36Ｃのリップを押し開いて中間ポート33Ｃに流れ、ロッド側インナボディ27Ｃの外側連通孔38Ｃ、連通孔39Ｃ、ロッド側ポート28Ｃ、配管15を通ってエアシリンダ10のロッド側の作動室20に流入する。
【００１９】
このとき、ピストン14は後退し、エアシリンダ10のヘッド側の作動室21内の空気は、配管16、ヘッド側ポート28Ｄ、連通孔39Ｄ、ヘッド側インナボディ27Ｄの外側連通孔38Ｄ、中間ポート33Ｄを通ってヘッド側三方弁30Ｄの摺動孔31Ｄ内に流れる。弁体36Ｄはストッパー37Ｄに当接し、流出空気はガイド35Ｄの中空孔、外側ポート34Ｄ、外端連通孔42Ｄ、連通路43Ｃ、ロッド側インナボディ27Ｃの内側連通孔40Ｃを通って第１連通路53のシリンダ側端に流れる。流出空気は第１中空糸膜モジュールセット51（の中空糸60）の外周面を通り、Ａポート側インナボディ27Ａの内側連通孔40Ａ、連通路43Ａ、Ｂポート側インナボディ27Ｂの外端連通孔42Ｂを通ってＢポート側三方弁30Ｂの外側ポート34Ｂに入る。弁体36Ｂはガイド35Ｂに当接し、流出空気は弁体36Ｂのリップを押し開いて中間ポート33Ｂに流れ、Ｂポート側インナボディ27Ｂの外側連通孔38Ｂ、連通孔39Ｂ、Ｂポート28Ｂ、配管、切換弁11のＢポート、Ｒポート、配管18、サイレンサ13を通って大気に流出される。
【００２０】
第１中空糸膜モジュールセット51（の中空糸60）の内部通路には流入空気が切換弁側からシリンダ側へ流れ、流出空気が第１中空糸膜モジュールセット51（の中空糸60）の外周面をシリンダ側から切換弁側へ流れる。第１中空糸膜モジュールセット51の内部通路と外周との間には圧力差が存在するので、この圧力差によって内部通路を通過する流入空気中の水分は、水の分子は透過し易いが空気は透過し難い高分子透過膜を透過し、流入空気は除湿されて乾燥空気となる。第１中空糸膜モジュールセット51の外周（高分子透過膜の外側）には流出空気（パージ空気）が流れているので、高分子透過膜を透過して外周面に移動した水の分子は、流出空気により運ばれ、大気中に排出される。
【００２１】
図３において、流入空気はＢポート28Ｂから第２中空糸膜モジュールセット52の内部通路を通ってヘッド側ポート28Ｄに流れ、エアシリンダ10のヘッド側作業室21に流入する。ピストン14は前進し、ロッド側作業室20内の空気は、ロッド側ポート28Ｃから第２通路52内（第２中空糸膜モジュールセット52の外側）、Ａポート28Ａを通って流出される。図３における空気の流れは、図２における空気の流れと左右対象であるので、図３を見て理解することとし、詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２では、第１中空糸膜モジュールセット51において、流入空気が除湿され、流出空気が加湿される。これに対して、図３では、第２中空糸膜モジュールセット52において、流入空気が除湿され、流出空気が加湿される。このように、ピストン14の後退時（図２）でも、ピストン14の前進時（図３）でも、流入空気は高分子膜使用の除湿式結露防止装置によって除湿され、流入空気は常に乾燥空気となってエアシリンダ10へ流れ、こうした作用が繰り返して行われる。従って、エアシリンダにおける結露が防止される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の高分子膜使用の除湿式結露防止装置では、流入空気が常に中空糸膜モジュールセットの内部通路を通過し、この内部通路を通過中に流入空気が除湿されて乾燥空気となってエアシリンダに流入する。エアシリンダからの流出空気は常に中空糸膜モジュールセットの外周を通り、流出空気が加湿され大気に流出される。この高分子膜使用の除湿式結露防止装置を空気圧シリンダ駆動回路に適用すると、エアシリンダに流入される空気が除湿され乾燥空気となっているので、結露の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高分子膜使用の除湿式結露防止装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の除湿式結露防止装置を空気圧シリンダ駆動回路に適用した状態（ピストン後退時）を示す回路図である。
【図３】図１の除湿式結露防止装置を空気圧シリンダ駆動回路に適用した状態（ピストン前進時）を示す回路図である。
【図４】従来の空気圧シリンダ駆動回路である。
【符号の説明】
28Ａ：Ａポート
28Ｂ：Ｂポート
28Ｃ：ロッド側ポート
28Ｄ：ヘッド側ポート
51：第１中空糸膜モジュールセット
52：第２中空糸膜モジュールセット
53：第１通路
54：第２通路
55：切換弁側カバー
56：シリンダ側カバー
【図１】
0004200254.tif 000002
【図２】
0004200254.tif 000003
【図３】
0004200254.tif 000004
【図４】
0004200254.tif 000005