JP2022106138A - 流体噴射又は吸引装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1~図5を参照して、第1実施形態に係る流体噴射又は吸引装置について説明する。図1は、第1実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の概略構成を示す断面図である。流体噴射又は吸引装置(以下、単に「流体装置」という)1は、例えば、濾過装置にフィルター洗浄機能として組み込まれ、流体をフィルターへ噴射して、あるいは、フィルターから流体を吸引することで、濾過装置の濾過機能によりフィルターに付着した捕捉物を除去する目的等で用いられる。概略構成として、流体装置1は、ピストン・シリンダ機構2と、ピストン・シリンダ機構2に接続された外部配管系3と、制御系4と、を備える。
ピストン・シリンダ機構2は、流体の噴射位置を移動させつつ流体を噴射し、あるいは、流体の吸引位置を移動させつつ流体を吸引する機構であり、流体の噴射又は吸引の対象となる空間(以下、「対象空間」という)Eに配置されるものである。ピストン・シリンダ機構2は、主に、移動シリンダ11、ピストン12、第1ガイド13及び第2ガイド14で構成される。
外部配管系3には、第1外部配管37、第2外部配管38、圧力接続管39、流路切換弁40及び流体圧力源41が含まれる。第1外部配管37は、一端が上記の第1コネクタ29に接続され、他端が流路切換弁40に接続される。第2外部配管38は、一端が上記の第2コネクタ33に接続され、他端が流路切換弁40に接続される。圧力接続管39は、一端が流路切換弁40に接続され、他端が流体圧力源41に接続される。流路切換弁40としては、第1外部配管37が接続される第1ポートと、第2外部配管38が接続される第2ポートと、圧力接続管39が接続される圧力源ポートと、を有する三方電磁弁が用いられる。三方電磁弁は、外部制御によって少なくとも第1ポート又は第2ポートのいずれか一方を閉塞可能に構成されている。三方向電磁弁のポート切り替えにより、第1流路系又は第2流路系のいずれか一方で、流体圧力源41と対象空間Eとの間のピストン・シリンダ機構2を介した流体の流通が可能となる。ここで、第1流路系は、第1外部配管37、第1内部流路26、第1流体室19、第1連通路22及び第1ノズル24で構成される。また、第2流路系は、第2外部配管38、第2内部流路30、第2流体室20、第2連通路23及び第2ノズル25で構成される。
制御系4には、第1近接検出器42、第2近接検出器43及びコントローラ44が含まれる。第1近接検出器42は、移動シリンダ11がD1規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。第2近接検出器43は、移動シリンダ11がD2規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。近接検出器42,43としては、リミットスイッチ等による接触式や、光、磁気、静電誘導を用いた近接センサによる非接触式等、種々の検出方式を採用し得る。コントローラ44は、第1近接検出器42及び第2近接検出器43の2つの出力信号に基づいて制御信号を出力することで、流路切換弁40のポート切り替えを行う。
次に、図2~図5を参照して、流体室19,20からノズル24,25を介して対象空間Eへ流体を噴射する場合の流体装置1の運転方式である噴射モードについて説明する。噴射モードでは、上記のように、流体圧力源41として、対象空間圧力Ptgtよりも高圧の発生圧力PHかつ送出流量QHの高圧源が用いられる。以下、第1流路系及び第2流路系は流体で満たされているものとする。また、特記なき場合には、流体の位置エネルギや圧力損失を考慮しないものとする。
PH×S=PB1×S+R1 …(1)
ΔP1=PA1-PB1=R1/S …(2)
QH=QA1+QB1 …(3)
QB1=S×V1+q1 …(4)
V1=(QB1-q1)/S …(5)
PH×S=PB1’×S+R1’ …(6)
QH=QA1’+QB1’ …(7)
QB1’=S×V1’ …(8)
PB1’=PB1 …(9)
QB1’=QB1 …(10)
V1’=QB1/S …(11)
ΔV1=V1’-V1=q1/S …(12)
QA1’=QA1 …(13)
次に、図6~図9を参照して、対象空間Eからノズル24,25を介して流体室19,20へ流体を吸引する場合の流体装置1の運転方式である吸引モードについて説明する。吸引モードでは、上記のように、流体圧力源41として、対象空間圧力Ptgtよりも低圧の発生圧力PLかつ吸込流量QLの低圧源が用いられる。
PA2×S=PL×S+R2 …(14)
ΔP2=PA2-PB2=R2/S …(15)
QL=QA2+QB2 …(16)
QA2=S×V2+q2 …(17)
V2=(QA2-q2)/S …(18)
PA2’×S=PL×S+R2’ …(19)
QL=QA2’+QB2’ …(20)
QA2’=S×V2’ …(21)
PA2’=PA2 …(22)
QA2’=QA2 …(23)
V2’=QA2/S …(24)
ΔV2=V2’-V2=q2/S …(25)
QB2’=QB2 …(26)
図10及び図11を参照して、第2実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置1aは、一部を除き、第1実施形態に係る流体装置1と同様の構成を備えているので、かかる同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。以下の実施形態において同様である。
図18及び図19を参照して、第3実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置1bでは、第1流路系と第2流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路34に代えて、移動シリンダ11の外部に現れる短絡配管61を介して形成され、この短絡配管61に流量調整弁62を設けている点で第1実施形態と異なる。流量調整弁62は、その絞り開度を変化させることで通過流量を無段階に調整できる絞り弁であり、かつ、コントローラ44により絞り開度の制御が可能な電動弁である。なお、図19では、都合上、突出部35,36の図示を省略する。
図20及び図21を参照して、第4実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置1cでは、以下の点で第1実施形態と異なる。すなわち、第1流路系と第2流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路34に代えて、移動シリンダ11の外部に現れる2つの短絡配管61a,61bを介して形成され、第1短絡配管61aに第1流量調整弁62aが配設されるとともに第2短絡配管61bに第2流量調整弁62bが配設される点で第1実施形態と異なる。流量調整弁62a,62bは、流量調整弁62と同様の電動弁である。
Claims (11)
- ノズルを介して流体を対象空間に噴射又は前記対象空間から吸引する流体噴射又は吸引装置であって、
中空管状に形成され、両端開口部が閉塞部材で閉塞されたシリンダと、
前記シリンダに前記両端開口部間で相対移動可能に挿嵌されて、前記シリンダの内部を第1流体室と第2流体室とに区画するピストンと、
前記シリンダに挿嵌された前記ピストンから前記閉塞部材を貫通して前記シリンダの外部まで延びて固定され、前記ピストンを支持するとともに前記閉塞部材の貫通孔と摺接して前記シリンダの移動を案内し、前記第1流体室を外部の第1外部配管に連通接続する第1内部流路、及び、前記第2流体室を外部の第2外部配管に連通接続する第2内部流路を有する、前記ピストンよりも周方向外形の面積が小さいガイドと、
前記ノズルのうち前記第1流体室と前記対象空間とを連通する第1ノズルと、
前記ノズルのうち前記第2流体室と前記対象空間とを連通する第2ノズルと、
を備え、
前記第1外部配管及び前記第2外部配管のうち所定圧力の流体を発生させる流体圧力源に連通する配管が順次切り替えられるように構成され、
前記流体圧力源から前記第1ノズル及び前記第2ノズルまでの流路において、前記流体圧力源に連通している流路と前記流体圧力源に連通していない流路とを短絡する短絡流路を有し、前記短絡流路には流路を絞る絞り手段が設けられた、
流体噴射又は吸引装置。 - 前記短絡流路は前記ピストンに形成されて前記第1流体室と前記第2流体室とを連通する、請求項1に記載の流体噴射又は吸引装置。
- 前記絞り手段としてオリフィスを有する、請求項2に記載の流体噴射又は吸引装置。
- 前記ピストンを前記第1流体室側から前記第2流体室側まで貫通する貫通孔が穿設されるとともに、前記貫通孔にはプラグが着脱可能に装着され、
前記短絡流路は前記プラグにおいて前記第1流体室と前記第2流体室とを連通して形成された、請求項2又は請求項3に記載の流体噴射又は吸引装置。 - 前記プラグは前記貫通孔に螺合して装着され、
前記プラグは該プラグの回転軸線と同軸の円錐面を有するとともに、前記貫通孔は前記プラグが装着されたときに前記円錐面と対向する対向円錐面を有し、
前記短絡流路は、前記円錐面と前記対向円錐面との間に形成された隙間を含んで形成され、
前記絞り手段として、前記貫通孔に対する前記プラグの螺合量に応じて前記隙間の間隔が変化する可変絞り弁を有する、請求項4に記載の流体噴射又は吸引装置。 - 前記プラグの前記第2流体室側において、前記第1流体室から前記第2流体室への前記短絡流路を介した流体流入を許容し、かつ、前記第2流体室から前記第1流体室への前記短絡流路を介した流体流入を阻害する弁体を備えた、請求項4又は請求項5に記載の流体噴射又は吸引装置。
- 前記ピストンには前記第1流体室と前記第2流体室とを連通する別の貫通孔がさらに穿設されるとともに、前記別の貫通孔には前記プラグが追加プラグとしてさらに着脱可能に装着され、
前記追加プラグの前記第1流体室側において、前記第2流体室から前記第1流体室への前記短絡流路を介した流体流入を許容し、かつ、前記第1流体室から前記第2流体室への前記短絡流路を介した流体流入を阻害する弁体を備えた、
請求項6に記載の流体噴射又は吸引装置。 - 前記短絡流路は前記シリンダの外部に現れる短絡配管を介して形成され、
前記絞り手段として、前記短絡配管に配設された流量調整弁を有する、請求項1に記載の流体噴射又は吸引装置。 - 前記短絡配管は、前記第1外部配管と前記第2外部配管とを連通接続する、請求項8に記載の流体噴射又は吸引装置。
- 前記短絡配管は、前記第1流体室と前記第2流体室とを連通接続する、請求項8に記載の流体噴射又は吸引装置。
- 前記第1外部配管及び前記第2外部配管のうち前記流体圧力源に連通する配管は、前記流体圧力源と圧力接続管を介して接続された流路切換弁で切り替えられ、
前記短絡配管は、前記流路切換弁を迂回して前記圧力接続管と前記第1外部配管とを連通接続する第1短絡配管と、前記流路切換弁を迂回して前記圧力接続管と前記第2外部配管とを連通接続する第2短絡配管と、で構成され、
前記流量調整弁は、前記第1短絡配管及び前記第2短絡配管にそれぞれ配設された、請求項8に記載の流体噴射又は吸引装置。
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