JP2021156374A - 圧力調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧状態で吐出される液体の圧力を微調整できる圧力調整機構を提供する。【解決手段】加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構は、アッパーディスク２１７と、ウェッジ２０８と、連結機構とを有する。アッパーディスクは、ロアディスク２１９に対して移動して、ロアディスクとの間のクリアランスを調整することにより、液体の圧力を調整する。ウェッジは、直進運動し、この直進運動の方向に対して傾斜するテーパ面２０８ｂを備える。連結機構は、アッパーディスク及びウェッジを連結し、テーパ面との接触位置に応じて、ロアディスクに対するアッパーディスクの位置を変位させる。【選択図】図２

Description

本発明は、加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構に関する。

特許文献１に記載のホモジナイザーでは、均質バルブを流れる液体の圧力（ホモ圧）を調整する機構（圧力調整機構）として、空気圧を変化させるエアシリンダを利用した機構や、電動アクチュエータを利用した機構を用いている。また、エアシリンダの代わりに、液体を利用した機構（例えば、油圧機構）もある。

特開２０１０−０１７６２３号公報

特許文献１では、圧力調整機構にエアシリンダを利用しているが、エアシリンダ内の空気層は、圧力に応じて膨張したり収縮したりするため、エアシリンダの駆動によってホモ圧を微調整することは難しい。また、特許文献１には、圧力調整機構として電動アクチュエータを利用することが記載されているものの、電動アクチュエータの具体的な構造については何ら開示されていない。

一方、液体を利用した機構（例えば、油圧機構）では、液体を収容する部分に、弾性変形するシーリングが使用されるが、液体の容積変化に伴うシーリングの弾性変形が圧力調整機構の作動に影響を与えることにより、ホモ圧を微調整することは難しい。

本発明は、加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構であって、アッパーディスクと、ウェッジと、連結機構とを有する。アッパーディスクは、ロアディスクに対して移動して、ロアディスクとの間のクリアランスを調整することにより、液体の圧力を調整する。ウェッジは、直進運動し、この直進運動の方向に対して傾斜するテーパ面を備える。連結機構は、アッパーディスク及びウェッジを連結し、テーパ面との接触位置に応じて、ロアディスクに対するアッパーディスクの位置を変位させる。

ウェッジは、アッパーディスクの移動方向と直交する方向に移動させることができる。連結機構には、テーパ面と接触するローラ軸受と、ローラ軸受をテーパ面に付勢するスプリングとを含めることができる。ここで、ローラ軸受は、ウェッジの移動に応じてアッパーディスクの移動方向に移動することにより、ロアディスクに対してアッパーディスクを移動させることができる。

連結機構にはバネユニットを含めることができる。バネユニットは、液体の圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに圧縮されることにより、ロアディスクから離れる方向にアッパーディスクを移動させることができる。

連結機構には、スプラインナットと、スプラインシャフトと、受けシャフトとを含めることができる。スプラインナットは、ローラ軸受との間でスプリングを支持する。スプラインシャフトは、ローラ軸受の移動に応じて、スプラインナットに沿って移動する。受けシャフトは、スプラインシャフトに固定されるとともに、アッパーディスクを支持する。

受けシャフトは、シャフトと、バネユニットと、調整ナットとで構成することができる。シャフトは、フランジ部及び軸部を備え、アッパーディスクを支持する。バネユニットは、シャフトの軸部に沿って配置される。調整ナットは、軸部の外周面に形成されたネジ部と係合し、フランジ部との間でバネユニットを圧縮させる。受けシャフトは、圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに、この圧力によるバネユニットの圧縮に伴うシャフトの移動により、ロアディスクから離れる方向にアッパーディスクを移動させることができる。

本発明によれば、ウェッジのテーパ面を利用してアッパーディスクの位置を変位させるため、ロアディスクに対するアッパーディスクの位置を微調整することができ、結果として、加圧状態で吐出される液体の圧力を微調整して設定圧力に保つことができる。

第１実施形態である液体供給装置の内部構造を示す概略図である。 第１実施形態である液体吐出装置の内部構造を示す概略図（ウェッジの長手方向図）である。 第１実施形態である液体吐出装置の内部構造を示す概略図（ウェッジの断面方向図）である。 第１実施形態において、ウェッジの移動とアッパーディスクの移動との関係を示す図である。 ウェッジの下面（テーパ面）の変形例を示す図である。 第２実施形態である液体吐出装置の内部構造を示す概略図である。 第２実施形態における受けシャフトの断面図である。 第２実施形態における受けシャフトを分解した断面図である。

（第１実施形態）
（液体供給装置１００の構造）
図１に示す液体供給装置１００は、後述する液体吐出装置２００に液体を供給するものである。液体供給装置１００の構造について、図１を用いて説明する。図１は、液体供給装置１００の内部構造を示す概略図である。なお、液体供給装置１００の構造は、図１に示す構造に限るものではなく、液体吐出装置２００に液体を供給できる構造であればよい。

液体供給装置１００は、一対のプランジャ駆動機構１０１を有し、各プランジャ駆動機構１０１は、プランジャ１０２を矢印Ｄｐ１の方向又は矢印Ｄｐ２の方向に移動させる。プランジャ駆動機構１０１は、プランジャ１０２を駆動するための駆動力を発生する動力源（モータ等、不図示）と、駆動源からの駆動力をプランジャ１０２に伝達する伝達機構（不図示）とを有する。

プランジャ１０２の先端部１０２ａは、加圧シリンダ１０３の加圧室１０３ａに挿入されている。プランジャ１０２の外周面と加圧室１０３ａの内壁面との間には、シーリング部材１０４が配置されている。

加圧シリンダ１０３は、液体を吸い込むための吸込口１０３ｂを有しており、吸込口１０３ｂには、配管（不図示）を介して、液体を収容するタンク（不図示）が接続されている。これにより、タンク内の液体は、配管を介して吸込口１０３ｂに移動することができる。吸込口１０３ｂにはチェック弁１０５が設けられており、吸込口１０３ｂは、連絡通路１０３ｃを介して加圧室１０３ａにつながっている。これにより、吸込口１０３ｂから吸い込まれた液体を、連絡通路１０３ｃを介して加圧室１０３ａに導くことができる。チェック弁１０５を設けることにより、液体は、吸込口１０３ｂから加圧室１０３ａに向かう方向にのみ移動する。

加圧シリンダ１０３は、液体を送り出すための送出口１０３ｄを有しており、送出口１０３ｄは、連絡通路１０３ｅを介して加圧室１０３ａにつながっている。これにより、加圧室１０３ａ内の液体は、連絡通路１０３ｅを移動して送出口１０３ｄに導かれる。送出口１０３ｄにはチェック弁１０７が設けられており、液体は、連絡通路１０３ｅから送出口１０３ｄの外部に向かう方向にのみ移動する。

一対の加圧シリンダ１０３には、合流管１０６が接続されている。合流管１０６は、２つの吸込口１０６ａを有する。一方の吸込口１０６ａは、一方の加圧シリンダ１０３の送出口１０３ｄと接続されており、他方の吸込口１０６ａは、他方の加圧シリンダ１０３の送出口１０３ｄと接続されている。合流管１０６は、図２及び図３に示す液体吐出装置２００に接続されており、合流管１０６から液体吐出装置２００に液体が供給される。

（液体供給装置１００の動作）
上述した液体供給装置１００の動作について、以下に説明する。

加圧室１０３ａに液体が収容されているとき、プランジャ１０２が矢印Ｄｐ１の方向に移動することにより、加圧室１０３ａ内の液体が圧縮されて加圧室１０３ａ内の圧力が上昇する。これにより、加圧された液体を加圧室１０３ａから液体吐出装置２００に供給することができる。加圧室１０３ａから液体が送り出された後、プランジャ１０２が矢印Ｄｐ２の方向に移動することにより、このプランジャ１０２の移動に伴う吸引力によって、吸込口１０３ｂに供給されている液体が、連絡通路１０３ｃを移動して加圧室１０３ａに移動する。これにより、加圧室１０３ａに液体を収容させることができる。

プランジャ１０２が矢印Ｄｐ１及び矢印Ｄｐ２の方向に移動することにより、加圧室１０３ａに液体を吸い込む工程（吸込工程という）と、加圧室１０３ａから液体を送り出して液体吐出装置２００に液体を供給する工程（供給工程という）とを交互に行うことができる。ここで、２つのプランジャ１０２のうち、一方のプランジャ１０２において吸込工程が行われているとき、他方のプランジャ１０２では供給工程が行われる。これにより、２つのプランジャ１０２から交互に液体吐出装置２００に液体を供給することができる。

（液体吐出装置２００の構造）
図２及び図３に示す液体吐出装置２００は、液体供給装置１００から供給された液体を所定の圧力で吐出させるものである。液体吐出装置２００の構造について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、液体吐出装置２００の内部構造を示す概略図であり、図３は、図２に示す矢印Ｄｓの方向から液体吐出装置２００を見たときにおける、液体吐出装置２００の内部構造を示す概略図である。

合流管１０６は、液体吐出装置２００と接続されている。合流管１０６には、合流管１０６内を移動する液体の圧力を検出するための圧力センサ３０１が設けられている。圧力センサ３０１によって検出された圧力は、コントローラ３０２に送信される。図２に示す点線は、電気的な接続を意味する。コントローラ３０２は、圧力センサ３０１によって検出された圧力が予め設定された目標圧力となるようにモータ２０１を駆動する。目標圧力は、固定値であってもよいし、上限圧力及び下限圧力によって規定される所定範囲の圧力であってもよい。モータ２０１の駆動方法については、後述する。

モータ２０１の出力軸２０１ａには駆動プーリ２０２が固定されており、駆動プーリ２０２は、出力軸２０１ａの回転に伴って回転する。タイミングベルト２０３は、駆動プーリ２０２及び従動プーリ２０４に掛けられており、駆動プーリ２０２の回転力を従動プーリ２０４に伝達する。従動プーリ２０４は、ボールスクリュー２０５の一端部に固定されており、ボールスクリュー２０５を矢印Ｒの方向に回転させる。ボールスクリュー２０５は、ベアリング２０６によって回転可能に支持されている。

なお、モータ２０１の回転力をボールスクリュー２０５に伝達する機構は、図２に示す機構に限るものではない。すなわち、モータ２０１の回転力をボールスクリュー２０５に伝達してボールスクリュー２０５を回転させることができればよく、回転力を伝達するための公知の機構を適宜採用することができる。ここで、モータ２０１の回転力をボールスクリュー２０５に伝達する機構には、ギヤ等によって構成された減速機構を含めることができる。

ボールスクリュー２０５は、ボールスプライン２０７と係合しており、ボールスクリュー２０５及びボールスプライン２０７の係合部分によって、ボールスクリュー２０５の回転運動がボールスプライン２０７の直進運動（矢印Ｄｌの方向の移動）に変換される。

ボールスプライン２０７の先端部にはウェッジ２０８が接続されており、ウェッジ２０８は、ボールスプライン２０７と共に移動する。具体的には、ウェッジ２０８は、矢印Ｄｈの方向に移動する。図３に示すように、ウェッジ２０８の長手方向（図２の左右方向）と直交する断面の形状は十字状に形成されており、ウェッジ２０８は、上面２０８ａ、下面２０８ｂ及び一対の側面２０８ｃを有する。上面２０８ａ及び一対の側面２０８ｃのそれぞれは、ウェッジ２０８の移動方向（矢印Ｄｈの方向）と略平行に延びており、平坦な面で構成されている。

下面２０８ｂは、ウェッジ２０８の移動方向（矢印Ｄｈの方向）に対して傾斜するテーパ面で構成されている。具体的には、ウェッジ２０８の基端部（ボールスプライン２０７との接続部分）において、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離（図２の上下方向の長さ）が最も大きくなっている。また、ウェッジ２０８の先端部（基端部とは反対側の端部）において、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離（図２の上下方向の長さ）が最も小さくなっている。そして、ウェッジ２０８の基端部から先端部に向かうにつれて、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離が連続的に小さくなっている。

図３に示すように、ウェッジ２０８の上面２０８ａ及び一対の側面２０８ｃのそれぞれにはローラ軸受２０９ａが接触しており、ウェッジ２０８の下面２０８ｂにはローラ軸受２０９ｂが接触している。これにより、ウェッジ２０８は、ローラ軸受２０９ａ，２０９ｂによって支持されながら、矢印Ｄｈの方向に移動することができる。３つのローラ軸受２０９ａは、装置本体２１０に固定されており、ローラ軸受け２０９ｂは、装置本体２１０に対して図２又は図３の上下方向に移動可能である。ローラ軸受２０９ａ，２０９ｂを用いることにより、ウェッジ２０８及びローラ軸受２０９ａ，２０９ｂの接触部分における摩擦抵抗を低減することができる。

図２に示すように、ウェッジ２０８は装置本体２１０を貫通可能であり、ウェッジ２０８の先端部分（図２の一点鎖線で示す部分）は装置本体２１０から突出することがある。ここで、装置本体２１０から突出したウェッジ２０８の先端部分を覆うためのカバー２１１が装置本体２１０に取り付けられている。

ローラ軸受２０９ｂの下端面には、スプリング２１２の上端面が接触しており、スプリング２１２の下端面には、スプラインナット２１３の上端面が接触している。スプリング２１２は、図２又は図３の上下方向で圧縮された状態において、ローラ軸受２０９ｂ及びスプラインナット２１３の間に配置されて支持されている。これにより、ローラ軸受２０９ｂ及びスプラインナット２１３の間には、図２又は図３の上下方向において、ローラ軸受２０９ｂ及びスプラインナット２１３を引き離す付勢力が発生する。スプラインナット２１３の下端面は、スプリング２１２の付勢力を受けてナット押さえ部材２１４に押しつけられる。

スプラインナット２１３の内周面は、スプラインシャフト２１５の外周面と係合しており、スプラインナット２１３は、図２又は図３の上下方向においてスプラインシャフト２１５を移動可能に支持する。スプラインシャフト２１５の上端面は、ローラ軸受２０９ｂの下端面と接触している。後述するようにローラ軸受２０９ｂが図２又は図３の下方向に移動したとき、ローラ軸受２０９ｂは、スプリング２１２の付勢力に抗してスプラインシャフト２１５を図２又は図３の下方向に押しつける。ここで、スプラインシャフト２１５は、ローラ軸受２０９ｂの移動に応じて移動する。

スプラインシャフト２１５は穴部２１５ａを有しており、穴部２１５ａは、スプラインシャフト２１５の下端面から図２又は図３の上方向（スプラインシャフト２１５の移動方向）に延びている。穴部２１５ａには、受けシャフト２１６が固定されており、受けシャフト２１６は、スプラインシャフト２１５と共に移動する。

受けシャフト２１６の下端面には、アッパーディスク２１７の基端部（言い換えれば、上端部）が固定されており、受けシャフト２１６は、アッパーディスク２１７を支持する。アッパーディスク２１７は、受けシャフト２１６と共に移動する。アッパーディスク２１７の外周面にはガイド２１８が設けられており、ガイド２１８は、アッパーディスク２１７を図２又は図３の上下方向にガイドする。

アッパーディスク２１７の先端部（言い換えれば、下端部）よりも下方には、液体が移動するスペースＳが形成されている。このスペースＳは、装置本体２１０、アッパーディスク２１７、ガイド２１８、ロアディスク２１９及びインパクトリング２２０によって囲まれたスペースである。ロアディスク２１９の下端面は、ディスクサポート２２１によって支持されている。

ロアディスク２１９、ディスクサポート２２１及び装置本体２１０には、スペースＳに液体を導くための連絡通路２２２が設けられている。連絡通路２２２は、上述した合流管１０６に接続されている。一方、図３に示すように、スペースＳには連絡通路２２３が接続されており、連絡通路２２３は、スペースＳから排出された液体を排出管２２４に導く。排出管２２４からは、所定圧力の液体が吐出される。

（液体吐出装置２００の動作）
液体吐出装置２００では、モータ２０１を駆動してアッパーディスク２１７を移動させることにより、アッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランス（以下、「バルブ開度」という）を調整して、液体吐出装置２００から吐出する液体の圧力を上述した目標圧力となるように調整する。上述したように、モータ２０１を回転させると、ボールスクリュー２０５が矢印Ｒの方向に回転することにより、ボールスプライン２０７が矢印Ｄｌの方向に移動するとともに、ウェッジ２０８が矢印Ｄｈの方向に移動する。

ウェッジ２０８の移動方向（矢印Ｄｈの方向）には、図４に示すように、矢印Ｄｈ１の方向と矢印Ｄｈ２の方向とが含まれる。図４は、ウェッジ２０８の移動に伴うアッパーディスク２１７の移動を説明する概略図である。図４では、ウェッジ２０８の下面（テーパ面）２０８ｂを分かりやすく表している。本実施形態において、ウェッジ２０８の移動方向（矢印Ｄｈ１，Ｄｈ２の方向）は、アッパーディスク２１７の移動方向（矢印Ｄｖ１，Ｄｖ２の方向）と直交している。

上述したように、ウェッジ２０８は、ローラ軸受２０９ｂ、スプラインシャフト２１５及び受けシャフト２１６を介して、アッパーディスク２１７に連結されている。ここで、ローラ軸受２０９ｂがウェッジ２０８の下面（テーパ面）２０８ｂに接触する位置に応じて、アッパーディスク２１７の位置を変位させることができる。下面（テーパ面）２０８ｂのテーパ角は、ウェッジ２０８の移動量に応じたアッパーディスク２１７の移動量を考慮して適宜決めることができる。

ローラ軸受２０９ｂが下面（テーパ面）２０８ｂの端部２０８ｂ１に接触している場合において、ウェッジ２０８が矢印Ｄｈ１の方向に移動すると、下面（テーパ面）２０８ｂがローラ軸受２０９ｂを下方に押し込むことにより、アッパーディスク２１７が矢印Ｄｖ１の方向に移動する。端部２０８ｂ１は、下面（テーパ面）２０８ｂのうち、ウェッジ２０８の先端部側に位置する端部である。矢印Ｄｖ１の方向は、ロアディスク２１９に近づく方向であり、アッパーディスク２１７がロアディスク２１９に近づくことにより、バルブ開度が狭くなり、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を上昇させることができる。

ローラ軸受２０９ｂが下面（テーパ面）２０８ｂの端部２０８ｂ２に接触している場合において、ウェッジ２０８が矢印Ｄｈ２の方向に移動すると、ローラ軸受２０９ｂは、スプリング２１２の付勢力を受けて下面（テーパ面）２０８ｂに接触しながら上方に移動する。これにより、アッパーディスク２１７は、矢印Ｄｖ２の方向に移動する。端部２０８ｂ２は、下面（テーパ面）２０８ｂのうち、ウェッジ２０８の基端部側に位置する端部である。矢印Ｄｖ２の方向は、ロアディスク２１９から離れる方向であり、アッパーディスク２１７がロアディスク２１９から離れることにより、バルブ開度が広がり、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を低下させることができる。

本実施形態によれば、ウェッジ２０８の下面（テーパ面）２０８ｂに対するローラ軸受２０９ｂの接触位置を変化させることにより、ロアディスク２１９に対するアッパーディスク２１７の位置、言い換えれば、バルブ開度を調整することができる。また、下面（テーパ面）２０８ｂは連続した傾斜面であるため、この下面（テーパ面）２０８ｂに沿ってローラ軸受２０９ｂを移動させることにより、ロアディスク２１９に対するアッパーディスク２１７の位置、言い換えれば、バルブ開度を微調整することができる。

上述したバルブ開度の調整は、コントローラ３０２によって行われる。圧力センサ３０１によって検出された圧力が上述した目標圧力よりも低いとき、コントローラ３０２は、モータ２０１を駆動してアッパーディスク２１７をロアディスク２１９に近づく方向（図４に示す矢印Ｄｖ１の方向）に移動させることにより、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を上昇させる。これにより、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を目標圧力に到達させることができる。

一方、圧力センサ３０１によって検出された圧力が上述した目標圧力よりも高いとき、コントローラ３０２は、モータ２０１を駆動してアッパーディスク２１７をロアディスク２１９から離れる方向（図４に示す矢印Ｄｖ２の方向）に移動させることにより、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を低下させる。これにより、液体吐出装置２００から吐出される液体の圧力を目標圧力に到達させることができる。

本実施形態では、ウェッジ２０８の下面２０８ｂ全体がテーパ面によって構成されているが、下面２０８ｂの一部だけをテーパ面によって構成することもできる。この場合には、テーパ面が形成された領域内において、ローラ軸受２０９ｂを接触させればよい。

本実施形態では、下面（テーパ面）２０８ｂが図４に示すように傾斜しているが、下面（テーパ面）２０８ｂを図５に示すように傾斜させることもできる。図５に示す構成では、ウェッジ２０８の基端部（ボールスプライン２０７との接続部分）において、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離（図５の上下方向の長さ）が最も小さくなっている。また、ウェッジ２０８の先端部（基端部とは反対側の端部）において、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離（図５の上下方向の長さ）が最も大きくなっている。そして、ウェッジ２０８の基端部から先端部に向かうにつれて、下面２０８ｂ及び上面２０８ａの間の距離が連続的に大きくなっている。

本実施形態では、ウェッジ２０８の上面２０８ａがウェッジ２０８の移動方向と略平行に延びる平坦な面で構成されているが、これに限るものではない。本実施形態で説明したように、ウェッジ２０８の下面（テーパ面）２０８ｂを用いて、アッパーディスク２１７を図４に示す矢印Ｄｖ１又は矢印Ｄｖ２の方向に移動させることができればよく、この機能を果たす限りにおいて、ウェッジ２０８の上面２０８ａの形状を変更することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態とは別の構造を備えた液体吐出装置２００であり、図６には、本実施形態である液体吐出装置２００の内部構造（図３に対応した内部構造）を示す。本実施形態である液体吐出装置２００において、第１実施形態で説明した受けシャフト２１６以外の構造は、第１実施形態と同様である。以下、本実施形態の受けシャフト４００の構造について、図７及び図８を用いて説明する。なお、第１実施形態で説明した受けシャフト２１６と、本実施形態で説明する受けシャフト４００は、液体吐出装置２００の使用目的等に応じて使い分けることができる。

受けシャフト４００は、シャフト本体４０１と、複数の皿バネが積層されたバネユニット４０２と、調整ナット４０３と、ロックナット４０４とを有する。シャフト本体４０１の軸部４０１ａは、バネユニット４０２の貫通孔４０２ａを貫通しており、軸部４０１ａの外周面に形成されたネジ部が、調整ナット４０３の内周面４０３ａに形成されたネジ部と係合する。バネユニット４０２及び調整ナット４０３は、ロックナット４０４とシャフト本体４０１のフランジ部４０１ｂとの間に配置される。シャフト本体４０１の固定円筒穴４０１ｃには、第１実施形態で説明したアッパーディスク２１７の基端部が固定される。

調整ナット４０３を回転させることにより、調整ナット４０３をフランジ部４０１ｂに近づく方向に移動させたり、調整ナット４０３をフランジ部４０１ｂから離れる方向に移動させたりすることができる。調整ナット４０３をフランジ部４０１ｂに近づく方向に移動させると、調整ナット４０３は、バネユニット４０２を押しつけることにより、バネユニット４０２の圧縮力を上昇させることができる。一方、調整ナット４０３をフランジ部４０１ｂから離れる方向に移動させると、軸部４０１ａの長手方向にバネユニット４０２が伸張し、バネユニット４０２の圧縮力を低下させることができる。調整ナット４０３が位置決めされた後、ロックナット４０４の内周面４０４ａに形成されたネジ部を軸部４０１ａのネジ部に係合させることにより、軸部４０１ａに対して調整ナット４０３をロックすることができる。

受けシャフト４００はバネユニット４０２を有しているため、バネユニット４０２が圧縮するときには、シャフト本体４０１の移動を許容し、ロアディスク２１９から離れる方向にアッパーディスク２１７を移動させることができる。本実施形態では、アッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランスの圧力が過度に上昇したときには、バネユニット４０２を圧縮させてアッパーディスク２１７をロアディスク２１９から離れる方向に移動させるようにしている。

例えば、液体吐出装置２００から吐出される液体に過大なサイズの粒子が含まれる場合には、過大なサイズの粒子がアッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランスに詰まることにより、クリアランスの圧力が過度に上昇することがある。この場合において、バネユニット４０２の圧縮によりアッパーディスク２１７をロアディスク２１９から離れる方向に移動させることにより、過大なサイズの粒子がクリアランスを通過することができ、クリアランスの詰まりを解消させることができる。クリアランスの詰まりが解消すれば、クリアランスの圧力が低下するため、バネユニット４０２の付勢力によって、アッパーディスク２１７は元の状態に戻る。このように、本実施形態の受けシャフト４００を用いれば、クリアランスの圧力が過度に上昇したときに、バネユニット４０２を瞬時に圧縮させてバルブ開度を広げることにより、クリアランスにおける過大な粒子の詰まりと、この詰まりに伴う過度の圧力上昇を解消させることができる。

本実施形態では、複数の皿バネを積層することにより、バネユニット４０２を構成しているが、これに限るものではない。上述したように、クリアランスにおける過度の圧力上昇を解消するために、バネユニット４０２を瞬時に圧縮させることができればよく、このような機能を果たすことができるように、バネユニット４０２を構成すればよい。

上述した実施形態で説明した液体吐出装置２００を用いれば、例えば、乳化処理や破砕処理を行うことができる。乳化処理では、脂肪球を含む液体がアッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランスを通過するときに、脂肪球が破壊されて微小の脂肪球を生成することができる。破砕処理では、例えば、原料繊維を含む液体がアッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランスを通過するときに、原料繊維を破壊して微小繊維を生成することができる。破砕処理では、クリアランスに原料繊維が詰まってしまうおそれがあるが、第２実施形態で説明した受けシャフト４００を用いることにより、原料繊維の詰まりを解消することができる。

本実施形態では、アッパーディスク２１７及びロアディスク２１９の間のクリアランスの圧力が液体吐出装置２００を作動させる圧力の範囲内である場合には、バネユニット４０２が圧縮しないように、バネユニット４０２の圧縮力を調整する必要がある。具体的には、クリアランスの圧力が液体吐出装置２００を作動させる圧力の上限値よりも高くなったときに初めてバネユニット４０２が圧縮するように、バネユニット４０２の圧縮力を調整することができる。これにより、クリアランスの圧力が過度に上昇していないときには、バネユニット４０２の付勢力によって、アッパーディスク２１７を所望の位置に保持させることができる。

なお、本実施形態の液体吐出装置２００は、様々な技術分野で使用することができる。例えば、繊維分野では、セルロースナノファイバーの開発が行われている。ここで、原料繊維を含む液体を液体吐出装置２００に供給することにより、液体吐出装置２００において、原料繊維を破砕してセルロースナノファイバーを製造することができる。

一方、化学工業では、多くのプロセスで乳化工程が行われており、一例としては、シリコン油及び水のエマルジョンは幅広い分野で利用されている。本実施形態の液体吐出装置２００を用いれば、高圧下（例えば、１５０ＭＰａ以上）でシリコン油を吐出させることにより、微小粒径のシリコン油のエマルジョンを生成することができ、エマルジョンを含む液体に透明性を与えることができる。

また、顔料系塗料（粒子）は、水などの媒質に分散しにくいが、本実施形態の液体吐出装置２００を用いて高圧下で顔料系塗料を吐出させることにより、顔料系塗料を媒質中で分散させやすくなる。さらに、インク液中に顔料粒子を分散させるときに、本実施形態の液体吐出装置２００を用いることができる。ここで、高圧下で顔料粒子を吐出させることにより、微細な顔料粒子を生成できるとともに、この顔料粒子をインク液中で分散させやすくなる。また、化粧品で用いられる粒子を微細化するときに、本実施形態の液体吐出装置２００を用いることができる。液体吐出装置２００を用いて、高圧下で化粧品原料を吐出させることにより、微細な粒子を生成することができる。

１００：液体供給装置、２００：液体吐出装置、２０１：モータ、
２０５：ボールスクリュー、２０７：ボールスプライン、２０８：ウェッジ、
２０９ａ，２０９ｂ：ローラ軸受、２１２：スプリング、２１３：スプラインナット、
２１５：スプラインシャフト、２１６，４００：受けシャフト、
２１７：アッパーディスク、２１９：ロアディスク、４０１：シャフト、
４０２：バネユニット、４０３：調整ナット、４０４：ロックナット

本発明は、加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構であって、アッパーディスク（２１７）と、ウェッジ（２０８）と、連結機構と、圧力センサ（３０１）とを有する。アッパーディスク（２１７）は、ロアディスク（２１９）に対して移動して、ロアディスク（２１９）との間のクリアランスを調整することにより、クリアランスを通過する液体の圧力を調整する。ウェッジ（２０８）は、直進運動し、この直進運動の方向に対して傾斜するテーパ面（２０８ｂ）を備える。連結機構は、アッパーディスク（２１７）及びウェッジ（２０８）を連結し、テーパ面（２０８ｂ）との接触位置に応じて、ロアディスク（２１９）に対するアッパーディスク（２１７）の位置を変位させる。圧力センサ（３０１）は、液体の圧力を検出する。圧力センサ（３０１）によって検出した圧力が目標圧力よりも低いとき、アッパーディスク（２１７）がロアディスク（２１９）に近づくようにウェッジ（２０８）が移動し、圧力センサ（３０１）によって検出した圧力が目標圧力よりも高いとき、アッパーディスク（２１７）がロアディスク（２１９）から離れるようにウェッジ（２０８）が移動する。

ウェッジ（２０８）は、アッパーディスク（２１７）の移動方向と直交する方向に移動させることができる。連結機構には、テーパ面（２０８ｂ）と接触するローラ軸受（２０９ｂ）と、ローラ軸受（２０９ｂ）をテーパ面（２０８ｂ）に付勢するスプリング（２１２）とを含めることができる。ここで、ローラ軸受（２０９ｂ）は、ウェッジ（２０８）の移動に応じてアッパーディスク（２１７）の移動方向に移動することにより、ロアディスク（２１９）に対してアッパーディスク（２１７）を移動させることができる。ウェッジ（２０８）のうち、テーパ面（２０８ｂ）とは反対側の面は、直進運動の方向と平行な平坦面（２０８ａ）であり、連結機構には、固定された状態でウェッジ（２０８）の平坦面（２０８ａ）と接触するローラ軸受（２０９ａ）を設けることができる。

連結機構にはバネユニット（４０２）を含めることができる。バネユニット（４０２）は、液体の圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに、アッパーディスク（２１７）を介して、クリアランスを通過する液体からの圧力を受けて圧縮されることにより、ロアディスク（２１９）から離れる方向にアッパーディスク（２１７）を移動させることができる。

連結機構には、スプラインナット（２１３）と、スプラインシャフト（２１５）と、受けシャフト（２１６，４００）とを含めることができる。スプラインナット（２１３）は、ローラ軸受（２０９ｂ）との間でスプリング（２１２）を支持する。スプラインシャフト（２１５）は、ローラ軸受（２０９ｂ）の移動に応じて、スプラインナット（２１３）に沿って移動する。受けシャフト（２１６，４００）は、スプラインシャフト（２１５）に取り付けられるとともに、アッパーディスク（２１７）を支持する。

受けシャフト（４００）は、シャフト（４０１）と、バネユニット（４０２）と、調整ナット（４０３）とで構成することができる。シャフト（４０１）は、フランジ部（４０１ｂ）及び軸部（４０１ａ）を備え、アッパーディスク（２１７）を支持する。バネユニット（４０２）は、シャフト（４０１）の軸部（４０１ａ）に沿って配置される。調整ナット（４０３）は、軸部（４０１ａ）の外周面に形成されたネジ部と係合し、フランジ部（４０１ｂ）との間でバネユニット（４０２）を圧縮させる。受けシャフト（４００）は、圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに、アッパーディスク（２１７）を介して、クリアランスを通過する液体からの圧力を受けたバネユニット（４０２）の圧縮に伴うシャフト（４０１）の移動により、ロアディスク（２１９）から離れる方向にアッパーディスク（２１７）を移動させることができる。

本発明は、加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構であって、アッパーディスク（２１７）と、ウェッジ（２０８）と、連結機構と、第１のローラ軸受（２０９ａ）と、圧力センサ（３０１）とを有する。アッパーディスク（２１７）は、ロアディスク（２１９）に対して移動して、ロアディスク（２１９）との間のクリアランスを調整することにより、クリアランスを通過する液体の圧力を調整する。ウェッジ（２０８）は、直進運動だけを行い、この直進運動の方向に対して傾斜するテーパ面（２０８ｂ）と、テーパ面（２０８ｂ）に対して反対側に形成され、直進運動の方向と平行な平坦面（２０８ａ）とを備える。連結機構は、アッパーディスク（２１７）及びウェッジ（２０８）を連結し、テーパ面（２０８ｂ）との接触位置に応じて、ロアディスク（２１９）に対するアッパーディスク（２１７）の位置を変位させる。第１のローラ軸受（２０９ａ）は、固定された状態でウェッジ（２０８）の平坦面（２０８ａ）と接触する。圧力センサ（３０１）は、液体の圧力を検出する。連結機構は、テーパ面（２０８ｂ）と接触する第２のローラ軸受（２０９ｂ）と、第２のローラ軸受（２０９ｂ）をテーパ面（２０８ｂ）に付勢するスプリング（２１２）とを有する。第２のローラ軸受（２０９ｂ）は、ウェッジ（２０８）の移動に応じてアッパーディスク（２１７）の移動方向に移動することにより、ロアディスク（２１９）に対してアッパーディスク（２１７）を移動させる。圧力センサ（３０１）によって検出した圧力が目標圧力よりも低いとき、アッパーディスク（２１７）がロアディスク（２１９）に近づくようにウェッジ（２０８）が移動し、圧力センサ（３０１）によって検出した圧力が目標圧力よりも高いとき、アッパーディスク（２１７）がロアディスク（２１９）から離れるようにウェッジ（２０８）が移動する。

ウェッジ（２０８）は、アッパーディスク（２１７）の移動方向と直交する方向に移動させることができる。

連結機構には、スプラインナット（２１３）と、スプラインシャフト（２１５）と、受けシャフト（２１６，４００）とを含めることができる。スプラインナット（２１３）は、第２のローラ軸受（２０９ｂ）との間でスプリング（２１２）を支持する。スプラインシャフト（２１５）は、第２のローラ軸受（２０９ｂ）の移動に応じて、スプラインナット（２１３）に沿って移動する。受けシャフト（２１６，４００）は、スプラインシャフト（２１５）に取り付けられるとともに、アッパーディスク（２１７）を支持する。

Claims (6)

1. 加圧状態で吐出される液体の圧力を調整する圧力調整機構であって、
   ロアディスクに対して移動して、前記ロアディスクとの間のクリアランスを調整することにより、前記圧力を調整するアッパーディスクと、
   直進運動するウェッジであって、この直進運動の方向に対して傾斜するテーパ面を備えたウェッジと、
   前記アッパーディスク及び前記ウェッジを連結し、前記テーパ面との接触位置に応じて、前記ロアディスクに対する前記アッパーディスクの位置を変位させる連結機構と、
   を有することを特徴とする圧力調整機構。
2. 前記ウェッジは、前記アッパーディスクの移動方向と直交する方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の圧力調整機構。
3. 前記連結機構は、
   前記テーパ面と接触するローラ軸受と、
   前記ローラ軸受を前記テーパ面に付勢するスプリングと、を有し、
   前記ローラ軸受は、前記ウェッジの移動に応じて前記アッパーディスクの移動方向に移動することにより、前記ロアディスクに対して前記アッパーディスクを移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力調整機構。
4. 前記連結機構は、前記圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに圧縮されることにより、前記ロアディスクから離れる方向に前記アッパーディスクを移動させるバネユニットを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の圧力調整機構。
5. 前記連結機構は、
   前記ローラ軸受との間で前記スプリングを支持するスプラインナットと、
   前記ローラ軸受の移動に応じて、前記スプラインナットに沿って移動するスプラインシャフトと、
   前記スプラインシャフトに固定されるとともに、前記アッパーディスクを支持する受けシャフトと、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の圧力調整機構。
6. 前記受けシャフトは、
   フランジ部及び軸部を備え、前記アッパーディスクを支持するシャフト本体と、
   前記軸部に沿って配置されるバネユニットと、
   前記軸部の外周面に形成されたネジ部と係合し、前記フランジ部との間で前記バネユニットを圧縮させる調整ナットと、
   を有し、
   前記受けシャフトは、前記圧力が予め定められた作動圧力の上限値よりも高いときに、前記圧力による前記バネユニットの圧縮に伴う前記シャフト本体の移動により、前記ロアディスクから離れる方向に前記アッパーディスクを移動させることを特徴とする請求項５に記載の圧力調整機構。

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