JP2022142040A - factory air system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、工場エアシステムに関する。 The present disclosure relates to factory air systems.
工場エアシステムに関し、特許文献1には、流体を増圧する増圧装置が開示されている。この増圧装置では、第1駆動室、増圧室、第2駆動室のそれぞれに配置されたピストンが一のピストンロッドによって連結されている。各駆動室は、内部のピストンによって、内側の加圧室と外側の加圧室とに区画されている。この増圧装置では、内側の加圧室の排気を、リターン流路を通じて外側の加圧室に供給することにより、駆動室内のピストンを増圧室側に変位させ、増圧室内を増圧する。 Regarding a factory air system, Patent Literature 1 discloses a pressure increasing device for increasing the pressure of a fluid. In this pressure booster, pistons arranged in the first drive chamber, the pressure booster chamber, and the second drive chamber are connected by one piston rod. Each drive chamber is divided into an inner pressure chamber and an outer pressure chamber by an internal piston. In this pressure intensifying device, the exhaust gas from the inner pressurizing chamber is supplied to the outer pressurizing chamber through the return passage, thereby displacing the piston in the drive chamber toward the pressurizing chamber and increasing the pressure in the pressurizing chamber.
上記文献では、エアの増圧が可能である。これに対して、工場エアシステムでは、エアの減圧が行われる場合がある。こうしたエアの減圧を行う工場エアシステムにおいて、エアの供給効率を高めるために、負荷に供給するエアの流量を増加させることのできる技術が望まれている。 In the above document, it is possible to increase the pressure of the air. In contrast, factory air systems may have an air pressure reduction. In a factory air system that reduces the pressure of air, there is a demand for a technique capable of increasing the flow rate of air supplied to a load in order to improve the efficiency of air supply.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be implemented as the following forms.
(1)本開示の第1の形態によれば、エア供給源から供給された圧縮エアを減圧して負荷へ供給する工場エアシステムが提供される。この工場エアシステムは、第1シリンダと、第2シリンダと、前記第1シリンダに収容され、前記第1シリンダの内部を、第1室と、第1逆止弁を介して外部のエアが流入可能な第2室と、に区画する第1ピストンと、前記第2シリンダに収容され、前記第2シリンダの内部を、第3室と、第2逆止弁を介して外部のエアが流入可能な第4室と、に区画する第2ピストンと、前記第2室および前記第4室にそれぞれ設けられた貫通孔に挿通され、一方の端部に前記第1ピストンが設けられ、他方の端部に前記第2ピストンが設けられたピストンロッドと、前記第2室および前記第4室に連通し、前記第2室または前記第4室から送気されたエアを前記負荷に供給するエア出口と、前記エア供給源、前記第1室、前記第2室、前記第3室、および、前記第4室と接続され、前記エア供給源、前記第1室、前記第2室、前記第3室、および、前記第4室の連通状態を切り換え可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記エア供給源と前記第1室とを連通させる場合に、前記第2室と前記第3室とを連通させることによって、前記第3室内のエアを前記第2室内に排気させることにより減圧し前記第2室内のエアとともに前記第2室から前記エア出口に送気する。
このような形態であれば、第1室に圧縮エアを供給する際に、第2室と第3室とを連通させることによって、第3室内のエアを第2室内に排気させて第2室内のエアとともにエア出口に送気するので、負荷に供給する減圧エアの流量を増加させることができる。
(2)上記形態において、前記切換弁は、前記エア供給源と前記第3室とを連通させる場合に、前記第1室と前記第4室とを連通させることによって、前記第1室内のエアを前記第4室内に排気させることにより減圧し前記第4室内のエアとともに前記第4室から前記エア出口に送気してもよい。このような形態であれば、第3室に圧縮エアを供給する際に、第1室と第4室とを連通させることによって、第1室内のエアを第4室内に排気させて第4室内のエアとともにエア出口に送気するので、負荷に供給する減圧エアの流量をより増加させることができる。
(3)上記形態において、前記切換弁と前記第1室とが、前記切換弁から前記第1室に向けて制御流を発生させ前記第1室から前記切換弁に向けて自由流を発生させる第1速度制御弁を介して接続されてもよい。このような形態であれば、エア供給源と第1室とを連通させた場合に、第1ピストンを安定して移動させることができる。また、第1室と第4室とを連通させた場合に、第1室から第4室にエアをスムーズに排気させることができる。
(4)上記形態において、前記切換弁と前記第3室とが、前記切換弁から前記第3室に向けて制御流を発生させ前記第3室から前記切換弁に向けて自由流を発生させる第2速度制御弁を介して接続されてもよい。このような形態であれば、エア供給源と第3室とを連通させた場合に、第2ピストンを安定して移動させることができる。また、第2室と第3室とを連通させた場合に、第3室から第2室にエアをスムーズに排気させることができる。
(5)上記形態は、前記ピストンロッドの位置を検出するメカニカルバルブを備え、前記切換弁は、前記メカニカルバルブから出力されるパイロットエアに応じて前記連通状態を切り換えてもよい。このような形態であれば、電気を用いることなくエアの圧力によって工場エアシステムを動作させることができる。
本開示は、上述した工場エアシステムとしての形態以外にも、例えば、減圧装置や減圧方法などの種々の形態で実現することが可能である。
(1) According to a first aspect of the present disclosure, there is provided a factory air system that decompresses compressed air supplied from an air supply source and supplies it to a load. This factory air system is housed in a first cylinder, a second cylinder, and said first cylinder, and outside air flows into said first cylinder via a first chamber and a first check valve. a first piston that partitions into a possible second chamber; a first piston that is housed in the second cylinder; the interior of the second cylinder is allowed to flow into a third chamber; and external air can flow through the second check valve. and a second piston partitioning into a fourth chamber, and through holes respectively provided in the second chamber and the fourth chamber, and the first piston is provided at one end and the other end an air outlet communicating with the second chamber and the fourth chamber and supplying air supplied from the second chamber or the fourth chamber to the load; and the air supply source, the first chamber, the second chamber, the third chamber and the fourth chamber, and the air supply source, the first chamber, the second chamber and the third chamber are connected to each other. and a switching valve capable of switching the communication state of the fourth chamber, wherein the switching valve switches between the second chamber and the fourth chamber when communicating the air supply source and the first chamber. By communicating with the three chambers, the air in the third chamber is exhausted into the second chamber to be decompressed and sent from the second chamber to the air outlet together with the air in the second chamber.
With such a configuration, when compressed air is supplied to the first chamber, the air in the third chamber is discharged into the second chamber by communicating the second chamber with the third chamber. Since the compressed air is supplied to the air outlet together with the air of the compressed air, the flow rate of the decompressed air supplied to the load can be increased.
(2) In the above aspect, when the air supply source and the third chamber are communicated, the switching valve communicates the first chamber with the fourth chamber, thereby controlling the air in the first chamber. may be exhausted into the fourth chamber to reduce the pressure and supply the air from the fourth chamber to the air outlet together with the air in the fourth chamber. With such a configuration, when compressed air is supplied to the third chamber, the air in the first chamber is discharged into the fourth chamber by communicating the first chamber and the fourth chamber. Since the compressed air is supplied to the air outlet together with the air of the compressed air, the flow rate of the decompressed air supplied to the load can be further increased.
(3) In the above aspect, the switching valve and the first chamber generate a controlled flow from the switching valve toward the first chamber and generate a free flow from the first chamber toward the switching valve. It may be connected through a first speed control valve. With such a configuration, the first piston can be stably moved when the air supply source and the first chamber are communicated with each other. Further, when the first chamber and the fourth chamber are communicated with each other, the air can be smoothly exhausted from the first chamber to the fourth chamber.
(4) In the above aspect, the switching valve and the third chamber generate a controlled flow from the switching valve toward the third chamber and generate a free flow from the third chamber toward the switching valve. It may be connected through a second speed control valve. With such a configuration, the second piston can be stably moved when the air supply source and the third chamber are communicated with each other. Further, when the second chamber and the third chamber are communicated with each other, the air can be smoothly exhausted from the third chamber to the second chamber.
(5) The above aspect may include a mechanical valve that detects the position of the piston rod, and the switching valve may switch the communication state according to pilot air output from the mechanical valve. With such a form, the factory air system can be operated by air pressure without using electricity.
The present disclosure can be implemented in various forms other than the above-described factory air system, such as a decompression device and a decompression method.
A.第1実施形態:
図1~3は、本開示の実施形態としての工場エアシステム100の概略構成を示す説明図である。以下では主に図1を参照する。工場エアシステム100は、コンプレッサ等のエア供給源105から供給された圧縮エアを減圧して負荷へ供給するシステムである。工場エアシステム100のことを、減圧装置と呼ぶこともできる。工場エアシステム100は、第1シリンダ110と、第2シリンダ120と、第1ピストン131と、第2ピストン132と、ピストンロッド150と、エア出口160と、切換弁170とを備える。
A. First embodiment:
1 to 3 are explanatory diagrams showing a schematic configuration of a
第1シリンダ110は、第1上面118および第1底面119を有する中空の筒状部材である。第2シリンダ120は、第2上面128および第2底面129を有する中空の筒状部材である。第1シリンダ110には、第1ピストン131が収容され、第2シリンダ120には第2ピストン132が収容されている。第1シリンダ110と第2シリンダ120とは、第1シリンダ110の第1底面119と第2シリンダ120の第2底面129とが対向するように配置されている。
第1シリンダ110に収容された第1ピストン131は、第1シリンダ110の内部を、第1室111と第2室112とに区画する。第2室112には、第1逆止弁181を介して外部のエア、すなわち、大気が流入可能である。第1逆止弁181は、外部から第2室112へのエアの流入を許容し、第2室112から外部へのエアの流出を抑制するように構成されている。
A
第2シリンダ120に収容された第2ピストン132は、第2シリンダ120の内部を、第3室123と第4室124とに区画する。第4室124には、第2逆止弁182を介して外部のエア、すなわち、大気が流入可能である。第2逆止弁182は、外部から第4室124へのエアの流入を許容し、第4室124から外部へのエアの流出を抑制するように構成されている。
A
ピストンロッド150は、第1シリンダ110の第2室112および第2シリンダ120の第4室124にそれぞれ設けられた貫通孔に挿通されている。より具体的には、ピストンロッド150は、第1シリンダ110の第2室112の一部を構成する第1底面119の中心に設けられた貫通孔と、第2シリンダ120の第3室123の一部を構成する第2底面129の中心に設けられた貫通孔とに挿通されている。ピストンロッド150の一方の端部には第1ピストン131が設けられ、他方の端部には第2ピストン132が設けられている。ピストンロッド150の、第1シリンダ110と第2シリンダ120との間に位置する部分には、他の部分よりも直径の大きい拡径部151が設けられている。
The
第1シリンダ110と第2シリンダ120との間には、ピストンロッド150の位置を検出するためのメカニカルバルブが配置されている。本実施形態では、ピストンロッド150に接続された第1ピストン131および第2ピストン132の位置を個別に検出するために、第1メカニカルバルブ101と第2メカニカルバルブ102とが配置されている。第1メカニカルバルブ101は、第1シリンダ110と第2メカニカルバルブ102との間に配置され、第2メカニカルバルブ102は、第1メカニカルバルブ101と第2シリンダ120と間に配置されている。メカニカルバルブのことを、リミットバルブと呼ぶこともできる。
A mechanical valve for detecting the position of
本実施形態では、第1ピストン131が第1シリンダ110の第1上面118に最も接近し、かつ、第2ピストン132が第2シリンダ120の第2底面129に最も接近した場合、つまり、第1室111の容積と第4室124の容積とが最も小さくなった場合に、第1メカニカルバルブ101に、ピストンロッド150の拡径部151が接触する。第1メカニカルバルブ101に拡径部151が接触すると、第1メカニカルバルブ101は図示していない流路を通じて圧縮エアをパイロットエアとして後述する切換弁170に出力する。第1メカニカルバルブ101から出力されるパイロットエアを、以下では第1パイロットエアともいう。第1パイロットエアに用いられる圧縮エアは、エア供給源105から供給される。
In this embodiment, when the
また、本実施形態では、第1ピストン131が第1シリンダ110の第1底面119に最も接近し、かつ、第2ピストン132が第2シリンダ120の第2上面128に最も接近した場合、つまり、第2室112の容積と第3室123の容積とが最も小さくなった場合に、第2メカニカルバルブ102に、ピストンロッド150の拡径部151が接触する。第2メカニカルバルブ102に拡径部151が接触すると、第2メカニカルバルブ102は図示していない流路を通じて圧縮エアをパイロットエアとして後述する切換弁170に出力する。第2メカニカルバルブ102から出力されるパイロットエアを、以下では第2パイロットエアともいう。第2パイロットエアに用いられる圧縮エアは、エア供給源105から供給される。
Further, in this embodiment, when the
エア出口160は、第1シリンダ110の第2室112および第2シリンダ120の第4室124に連通している。エア出口160は、第2室112または第4室124から送気されたエアを負荷に供給する。エア出口160は、第2室112に連通する第1出口流路161と第4室124に連通する第2出口流路162との合流部に接続されている。第1出口流路161には、第3逆止弁183が配置され、第2出口流路162には、第4逆止弁184が配置されている。第3逆止弁183は、第2室112からエア出口160への空気の流出を許容し、エア出口160および第4室124から第2室112への空気の流入を抑制する。第4逆止弁184は、第4室124からエア出口160への空気の流出を許容し、エア出口160および第2室112から第4室124への空気の流入を抑制する。上述した第1逆止弁181は、本実施形態では、第1出口流路161を介して第2室112に連通する。また、上述した第2逆止弁182は、第2出口流路162を介して第4室124に連通する。ただし、第1逆止弁181は、第1出口流路161を介することなく直接的に第2室112に接続されてもよいし、第2逆止弁182は、第2出口流路162を介することなく直接的に第4室124に接続されてもよい。
切換弁170には、エア供給源105、第1室111、第2室112、第3室123、および、第4室124が接続されている。具体的には、第1室111と切換弁170とは、第1流路171によって接続されている。第2室112と切換弁170とは、第2流路172によって接続されている。第3室123と切換弁170とは、第3流路173によって接続されている。第4室124と切換弁170とは、第4流路174によって接続されている。
切換弁170は、メカニカルバルブ101,102から出力されるパイロットエアに応じてエア供給源105、第1室111、第2室112、第3室123、および、第4室124の連通状態を切り換える。本実施形態の切換弁170は、内部にスプールを備える方向切換弁として構成されている。より具体的には、本実施形態では、5つのポートを備え、2つ位置にスプールの位置を切り換え可能なダブル型のエアオペレートバルブによって切換弁170が構成されている。
The switching
第1流路171には、第1速度制御弁191が設けられている。つまり、切換弁170と第1室111とは、第1速度制御弁191を介して接続されている。第1速度制御弁191は、逆止弁と絞り弁とが並列的に接続された構成を有する。第1速度制御弁191は、これら逆止弁と絞り弁とにより、切換弁170から第1室111に向けて制御流を発生させ、第1室111から切換弁170に向けて自由流を発生させるように構成されている。
A first
第3流路173には、第2速度制御弁192が設けられている。つまり、切換弁170と第3室123とは、第2速度制御弁192を介して接続されている。第2速度制御弁192は、逆止弁と絞り弁とが並列的に接続された構成を有する。第2速度制御弁192は、これら逆止弁と絞り弁とにより、切換弁170から第3室123に向けて制御流を発生させ、第3室123から切換弁170に向けて自由流を発生させるように構成されている。
A second
第1速度制御弁191および第2速度制御弁192に含まれる絞り弁の絞り開度は、工場エアシステム100による減圧動作が円滑に行われるよう、シミュレーションや実験を行うことにより設定される。なお、速度制御弁は、スピードコントローラとも呼ばれる。
The throttle opening of the throttle valves included in the first
図1には、切換弁170が第1位置に変位されている状態を示している。第1位置では、切換弁170は、エア供給源105と第4室124とを第3流路173を通じて連通させ、第1室111と第4室124とを第1流路171および第4流路174を通じて連通させる。また、第1位置では、切換弁170は、第2室112を、エア供給源105、第1室111、第3室123、および、第4室124に連通させないよう、第2流路172を遮断する。
FIG. 1 shows a state in which the switching
図2には、切換弁170が第2位置に変位されている状態を示している。第2位置では、切換弁170は、エア供給源105と第1室111とを第1流路171を通じて連通させ、第2室112と第3室123とを第2流路172と第3流路173とを通じて連通させる。また、第2位置では、切換弁170は、第4室124を、エア供給源105、第1室111、第2室112、および、第3室123に連通させないよう、第4流路174を遮断する。
FIG. 2 shows a state in which the switching
本実施形態では、切換弁170は、第1メカニカルバルブ101から第1パイロットエアの送気を受けた場合に、第1位置から第2位置に位置を変位する。また、切換弁170は、第2メカニカルバルブ102から第2パイロットエアの送気を受けた場合に、第2位置から第1位置に位置を変位する。このように、切換弁170が、第1位置と第2位置とに交互に変位することで、工場エアシステム100では、圧縮エアの減圧が連続的に行われる。
In this embodiment, the switching
図1~図3を参照して、工場エアシステム100の動作を説明する。図1には、切換弁170が第1位置に変位された状態で、第1シリンダ110内の第1ピストン131が第1上面118側の端部に到達し、第2シリンダ120内の第2ピストン132が第2底面129側の端部に到達している状態を示している。以下では、説明の便宜上、第1シリンダ110の第1底面119から第1上面118に向かう方向を「L方向」といい、その反対方向を「R方向」という。L方向およびR方向は、第1ピストン131と第2ピストン132とが移動する方向であり、ピストンロッド150の軸方向に沿った方向である。
The operation of
図1に示す状態では、第2シリンダ120の第3室123は、エア供給源105から切換弁170および第3流路173を通じて供給された圧縮エアで満たされた状態になっている。そして、第1シリンダ110の第2室112は、第1逆止弁181を通じて外部から吸い込まれた空気で満たされた状態になっている。
In the state shown in FIG. 1 , the
図1に示すように、第1ピストン131および第2ピストン132がL方向の端部に到達すると、第1メカニカルバルブ101がピストンロッド150の拡径部151に接触し、第1メカニカルバルブ101から第1パイロットエアが切換弁170に出力される。切換弁170は、この第1パイロットエアの入力により、その位置を、図1に示す第1位置から、図2に示す第2位置に変位させる。
As shown in FIG. 1, when the
図2には、切換弁170が第2位置に変位されたことにより、第1シリンダ110内の第1ピストン131がR方向に移動するとともに、第2シリンダ120内の第2ピストン132がR方向に移動している状態を示している。
In FIG. 2, by displacing the switching
切換弁170が第1位置から図2に示す第2位置に切り換えられると、エア供給源105から圧縮エアが、第1流路171および第1速度制御弁191を通じて第1シリンダ110の第1室111に供給される。すると、第1ピストン131の表裏の受圧面積の差に応じた推力によって、第1ピストン131がR方向に移動し、それに伴い、第2室112に溜まっていたエアが、第1出口流路161および第3逆止弁183を通じてエア出口160に送気される。また、第1ピストン131がR方向に移動すると、それに伴い、第2ピストン132も、ピストンロッド150に押されて第2シリンダ120内をR方向に移動する。そうすると、第2シリンダ120の第4室124には、第2逆止弁182を通じて外部のエアが吸い込まれ、第3室123に溜まっていた圧縮エアは、第3流路173および第2流路172を通じて第2室112に減圧されながら送気される。第2室112に送気されたエアは、第2室112に溜まっていたエアと共に、第1出口流路161および第3逆止弁183を通じてエア出口160に送気され、減圧エアとして負荷に供給される。
When the switching
図3には、第1ピストン131および第2ピストン132がR方向の端部に到達した状態を示している。この状態では、第2室112内のエアと、第3室123内の圧縮エアとがすべてエア出口160に送気され、負荷に供給された状態となっている。そして、第1室111は、エア供給源105から供給された圧縮エアによって満たされ、第4室124には、外部から吸引したエアで満たされた状態になっている。
FIG. 3 shows a state in which the
図3に示すように、第1ピストン131および第2ピストン132がR方向の端部に到達すると、第2メカニカルバルブ102がピストンロッド150の拡径部151に接触し、第2メカニカルバルブ102から第2パイロットエアが切換弁170に出力される。切換弁170は、この第2パイロットエアの入力により、その位置を、図3に示す第2位置から、図1に示す第1位置に変位させる。そうすると、第3室123に圧縮エアが供給され、第2ピストン132の表裏の受圧面積の差に応じた推力によって、第2ピストン132がL方向に移動し、それに伴い、第1ピストン131もL方向に移動する。そうすると、第1シリンダ110の第2室112には、第1逆止弁181を通じて外部のエアが吸い込まれる、第1室111に溜まっていた圧縮エアは、第1流路171および第4流路174を通じて第4室124に減圧されながら送気される。第4室124に送気されたエアは、第4室124に溜まっていたエアと共に、第2出口流路162および第4逆止弁184を通じてエア出口160に送気され、減圧エアとして負荷に供給される。
As shown in FIG. 3, when the
本実施形態では、上述した動作が繰り返し実行されることで、工場エアシステム100から負荷に対して減圧エアが供給される。
In this embodiment, the operation described above is repeatedly performed to supply decompressed air from the
以上で説明した本実施形態の工場エアシステム100によれば、第1シリンダ110の第1室111に圧縮エアを供給して第1ピストン131および第2ピストン132をR方向に移動させる際に、第2室112と第3室123とを連通させることによって、第3室123内に存在するエアを外部に排出することなく、第1シリンダ110の第2室112に排気させて第2室112に既に溜まっているエアとともに第2室112から負荷に供給する。そのため、負荷に供給する減圧エアの流量を増加させることができる。また、本実施形態では、第2シリンダ120の第3室123に圧縮エアを供給して第2ピストン132および第1ピストン131をL方向に移動させる際に、第1室111と第4室124とを連通させることによって、第1シリンダ110の第1室111内に存在するエアを外部に排出することなく、第2シリンダ120の第4室124に排気させて第4室124に既に溜まっているエアとともに第4室124から負荷に供給する。そのため、負荷に供給する減圧エアの流量をより増加させることができる。このように、本実施形態では、第1ピストン131および第2ピストン132のR方向の動作とL方向の動作との両方の動作において減圧エアの流量を増加させることができる。
According to the
更に、本実施形態では、切換弁170と第1シリンダ110の第1室111とが第1速度制御弁191を介して接続されているので、エア供給源105と第1室111とを連通させてエア供給源105から圧縮エアを第1室111に供給する際に、圧縮エアに制御流れを生じさせることができる。そのため、第1ピストン131を安定して移動させることができる。また、第1室111と第4室124とを連通させて第1室111から第4室124に圧縮エアを排気する際には、圧縮エアに自由流れを生じさせることができるので、第1室111から第4室124にエアをスムーズに排気させることができる。また、本実施形態では、切換弁170と第2シリンダ120の第3室123とが第2速度制御弁192を介して接続されているので、エア供給源105と第3室123とを連通させてエア供給源105から圧縮エアを第3室123に供給する際に、圧縮エアに制御流れを生じさせることができる。そのため、第2ピストン132を安定して移動させることができる。また、第2室112と第3室123とを連通させて第3室123から第2室112に圧縮エアを排気する際には、圧縮エアに自由流れを生じさせることができるので、第3室123から第2室112にエアをスムーズに排気させることができる。このように、本実施形態では、第1速度制御弁191と第2速度制御弁192とを工場エアシステム100に設けることにより、工場エアシステム100に安定した減圧動作を行わせることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the switching
また、本実施形態では、切換弁170が、メカニカルバルブ101,102から出力されるパイロットエアによって各流路の連通状態を切り換えるので、電気を用いることなく、圧縮エアのみによって工場エアシステム100を動作させることができる。そのため、工場エアシステム100の省エネルギー性能を向上させることができる。
Further, in this embodiment, the switching
なお、本実施形態において、圧縮エアが供給されるシリンダのことを、駆動用シリンダと呼ぶことができる。また、負荷に減圧エアを供給するシリンダのことをポンプ用シリンダと呼ぶことができる。本実施形態では、切換弁170が、第1位置と第2位置とに繰り返し変位することにより、第1シリンダ110と第2シリンダ120とは、それぞれ、交互に、駆動用シリンダおよびポンプ用シリンダとして動作する。
In this embodiment, the cylinder to which compressed air is supplied can be called a driving cylinder. Also, a cylinder that supplies decompressed air to a load can be called a pump cylinder. In the present embodiment, the switching
B.応用例:
図4は、上述した工場エアシステム100の第1の応用例を示す説明図である図4に示した第1の応用例では、400kPaの圧縮エアを生成するエア供給源としての原動力コンプレッサ10に対して、NC装置等を有する機械加工ライン20が並列的に接続されている。各機械加工ライン20には、圧縮エアを400kPaから300kPaに減圧する減圧弁30が備えられている。この300kPaの減圧エアは、機械加工ラインに備えられた各種エアシリンダ40の駆動に利用される。機械加工ライン20には、減圧弁30と並列的に、上記実施形態の工場エアシステム100が備えられており、工場エアシステム100は、圧縮エアを400kPaから150kPa程度に減圧する。この150kPaの減圧エアは、例えば、NC装置で用いられるオイルのエアブローや主軸のエアパージに用いられる。
B. Application example:
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first application example of the
上記のとおり、工場エアシステム100は、負荷に供給する減圧エアの流量を増加させることができる。そのため、図4に示した第1の応用例において、工場エアシステム100の第1シリンダ110および第2シリンダ120の内径を300mm、ストローク長を400mmに設定し、工場エアシステム100に166Nm3/(h・台)のエアを供給したところ、減圧後のエアの流量を200Nm3/(h・台)程度まで増加させることができた。そのため、例えば、エアの流量が増加しないブリード型の減圧弁を用いて減圧を行うよりも、少なくとも17%程度、エアの供給効率を高めることが可能になった。
As noted above, the
図5は、上述した工場エアシステム100の第2の応用例を示す説明図である。図5に示した第2の応用例では、必要圧力の高い組付ライン50に合わせて、600kPaの圧縮エアを生成する原動力コンプレッサ10が用意されている。組付ライン50では、例えば、自動車に対して各種の部品の取り付けが行われる。原動力コンプレッサ10には、組付ライン50とは並列的に上記実施形態の工場エアシステム100が接続されている。工場エアシステム100には、複数の機械加工ライン20が並列的に接続されている。各機械加工ライン20では、工場エアシステム100によって減圧された減圧エアが、各種エアシリンダ40に供給され、減圧弁30によってさらに減圧されたエアが、エアブローやエアパージに用いられる。このような第2の応用例であれば、各機械加工ライン20で用いられるエアを工場エアシステム100において一括して減圧することができるので、各機械加工ライン20を効率的に動作させることができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a second application example of the
なお、上述した第1の応用例および第2の応用例における各圧力値は例示であり、工場設備に応じて様々な圧力値とすることができる。また、上記実施形態の工場エアシステム100は、第1の応用例および第2の応用例に限らず、様々な工場設備に組み込むことが可能である。
Each pressure value in the first application example and the second application example described above is an example, and various pressure values can be set according to factory equipment. Moreover, the
C.他の実施形態:
(C-1)上記実施形態では、切換弁170として、エアオペレートバルブを用いたが、ソレノイドバルブを用いてもよい。また、上記実施形態では、ピストンの位置をメカニカルバルブによって検出したが、光学的あるいは電気的なスイッチを用いて検出してもよい。
C. Other embodiments:
(C-1) In the above embodiment, an air operated valve is used as the switching
(C-2)上記実施形態では、第1シリンダ110の第1室111に第1速度制御弁191が接続され、第2シリンダ120の第3室123に第2速度制御弁192が接続されている。これに対して、第1速度制御弁191および第2速度制御弁192を省略した構成や、いずれか一方を省略した構成とすることも可能である。
(C-2) In the above embodiment, the first
(C-3)上記実施形態では、2つのメカニカルバルブ101,102と1つの切換弁170とによって工場エアシステム100を制御している。これに対して、メカニカルバルブおよび切換弁の構成は任意であり、上記実施形態の構成には限定されない。例えば、1つのメカニカルバルブと、バネを有するシングル型の方向制御弁とを用いて工場エアシステムを構成してもよい。また、工場エアシステムは、ピストンのL方向への移動およびR方向への移動の両方で減圧を行う構成ではなく、いずれか一方向へのピストン移動時に減圧が行われる構成としてもよい。
(C-3) In the above embodiment, the
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the Summary of the Invention column may be used to solve some or all of the above problems, or Substitutions and combinations may be made as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
10…原動力コンプレッサ、20…機械加工ライン、30…減圧弁、50…組付ライン、100…工場エアシステム、101…第1メカニカルバルブ、102…第2メカニカルバルブ、105…エア供給源、110…第1シリンダ、111…第1室、112…第2室、118…第1上面、119…第1底面、120…第2シリンダ、123…第3室、124…第4室、128…第2上面、129…第2底面、131…第1ピストン、132…第2ピストン、150…ピストンロッド、151…拡径部、160…エア出口、161…第1出口流路、162…第2出口流路、170…切換弁、171…第1流路、172…第2流路、173…第3流路、174…第4流路、181…第1逆止弁、182…第2逆止弁、183…第3逆止弁、184…第4逆止弁、191…第1速度制御弁、192…第2速度制御弁
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第1シリンダと、
第2シリンダと、
前記第1シリンダに収容され、前記第1シリンダの内部を、第1室と、第1逆止弁を介して外部のエアが流入可能な第2室と、に区画する第1ピストンと、
前記第2シリンダに収容され、前記第2シリンダの内部を、第3室と、第2逆止弁を介して外部のエアが流入可能な第4室と、に区画する第2ピストンと、
前記第2室および前記第4室にそれぞれ設けられた貫通孔に挿通され、一方の端部に前記第1ピストンが設けられ、他方の端部に前記第2ピストンが設けられたピストンロッドと、
前記第2室および前記第4室に連通し、前記第2室または前記第4室から送気されたエアを前記負荷に供給するエア出口と、
前記エア供給源、前記第1室、前記第2室、前記第3室、および、前記第4室と接続され、前記エア供給源、前記第1室、前記第2室、前記第3室、および、前記第4室の連通状態を切り換え可能な切換弁と、を備え、
前記切換弁は、前記エア供給源と前記第1室とを連通させる場合に、前記第2室と前記第3室とを連通させることによって、前記第3室内のエアを前記第2室内に排気させることにより減圧し前記第2室内のエアとともに前記第2室から前記エア出口に送気する、工場エアシステム。 A factory air system for depressurizing compressed air supplied from an air supply and supplying it to a load, comprising:
a first cylinder;
a second cylinder;
a first piston that is housed in the first cylinder and divides the interior of the first cylinder into a first chamber and a second chamber into which external air can flow via a first check valve;
a second piston that is housed in the second cylinder and divides the interior of the second cylinder into a third chamber and a fourth chamber into which external air can flow via a second check valve;
a piston rod inserted through through-holes respectively provided in the second chamber and the fourth chamber, having one end provided with the first piston and the other end provided with the second piston;
an air outlet that communicates with the second chamber and the fourth chamber and supplies the air supplied from the second chamber or the fourth chamber to the load;
connected to the air supply source, the first chamber, the second chamber, the third chamber, and the fourth chamber, the air supply source, the first chamber, the second chamber, the third chamber, and a switching valve capable of switching the communication state of the fourth chamber,
The switching valve discharges the air in the third chamber into the second chamber by communicating the second chamber with the third chamber when the air supply source and the first chamber are communicated with each other. a factory air system that decompresses and supplies air from the second chamber to the air outlet together with the air in the second chamber.
前記切換弁は、前記エア供給源と前記第3室とを連通させる場合に、前記第1室と前記第4室とを連通させることによって、前記第1室内のエアを前記第4室内に排気させることにより減圧し前記第4室内のエアとともに前記第4室から前記エア出口に送気する、工場エアシステム。 The factory air system of claim 1, comprising:
When the air supply source and the third chamber are communicated, the switching valve communicates the first chamber with the fourth chamber, thereby exhausting the air in the first chamber into the fourth chamber. a factory air system that depressurizes and sends air from the fourth chamber to the air outlet together with the air in the fourth chamber.
前記切換弁と前記第1室とが、前記切換弁から前記第1室に向けて制御流を発生させ前記第1室から前記切換弁に向けて自由流を発生させる第1速度制御弁を介して接続された、工場エアシステム。 A factory air system according to claim 1 or claim 2, wherein
The switching valve and the first chamber are connected via a first speed control valve that generates a controlled flow from the switching valve toward the first chamber and a free flow from the first chamber toward the switching valve. factory air system.
前記切換弁と前記第3室とが、前記切換弁から前記第3室に向けて制御流を発生させ前記第3室から前記切換弁に向けて自由流を発生させる第2速度制御弁を介して接続された、工場エアシステム。 A factory air system according to any one of claims 1 to 3,
The switching valve and the third chamber are connected via a second speed control valve that generates a controlled flow from the switching valve toward the third chamber and a free flow from the third chamber toward the switching valve. factory air system.
前記ピストンロッドの位置を検出するメカニカルバルブを備え、
前記切換弁は、前記メカニカルバルブから出力されるパイロットエアに応じて前記連通状態を切り換える、工場エアシステム。 A factory air system according to any one of claims 1 to 4,
Equipped with a mechanical valve that detects the position of the piston rod,
The factory air system, wherein the switching valve switches the communication state according to the pilot air output from the mechanical valve.
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