JP4708535B2

JP4708535B2 - ガス状媒体の調整装置

Info

Publication number: JP4708535B2
Application number: JP2000223142A
Authority: JP
Inventors: ジェイハロルドマーティン; シーウェブエイドリアン
Original assignee: ノーグレンリミテッド
Priority date: 1999-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: GB0017109D0; GB2353233B; EP1079120A3; ES2219271T3; DE60009614T2; GB2353233A; GB9917353D0; ATE263930T1; EP1079120A2; EP1079120B1; JP2001079460A; DE60009614D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス状媒体を調整するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本装置は主として圧縮空気を調整するために計画されたもので、以後、明細書ではこのような用法について説明するが、この装置は必要に応じその他のガス状媒体を調整するためにも使用される。「調整」という語句は例えば油霧、水霧、固形粒子を空気から除去する濾過作用、空気の圧力や流速の調節や、空気の管理式潤滑作用を含むいかなる処理法も意味するものである。
【０００３】
圧縮空気を制御または利用する装置、例えば空気制御弁および空気シリンダの適正な有効寿命と機能を確保するため、空気をこれらの装置に供給する前に調整（または「用意」）すること、およびその目的で空気を空気調整装置に通す作業が通常行われている。このような空気調整装置は通常濾過装置と圧力調整装置、必要に応じ潤滑装置も一緒に組入れ、これらの装置は互いに接近して連結され、空気が各装置を順次通過する。例えば、清浄にして乾燥しているが潤滑されていない空気が必要なスプレーガンの場合、この装置は濾過装置および圧力調整装置（これらはしばしば一体に統合されている）を含む。これに反して、潤滑された空気を必要とする空気制御バルブ／シリンダ応用例の場合、この装置は付加的に潤滑装置を持っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
いかなる場合も、濾過装置と潤滑装置は従来それぞれ濾過エレメントを収容し、濾過された液体／固体を集め、かつ潤滑油を入れる垂下式ボウル（bowl）を備えている。通常ポリカーボネートや金属で作られているボウルにより、装置全体が幾分大型になってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、特に垂下式ボウルを省略することができ、その結果従来の設計の装置に比較して割合簡潔なガス状媒体調整装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による調整装置は、細長い中空の本体部（１）を有するガス状媒体の調整装置において、前記本体部（１）の１端またはその近くに該本体部（１）の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の入口を備え、且つ前記本体部（１）の他端またはその近くに該本体部（１）の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の出口を備え、前記本体部（１）がその中空内部に、実質的に端と端とをつないだ状態で配置された圧力調整器（８）と濾過装置（５）とを収容し、それによって使用時に前記入口に供給されたガス状媒体が全体的に前記本体部（１）の境界内で前記圧力調整器（８）と前記濾過装置（５）とを次々に経由して前記出口に流れるよう構成され、前記圧力調整器（８）において、流体の入口および出口と、該入口および出口の間に設けられたオリフィス（２２）と、該オリフィス（２２）の入口の近くに配置され該オリフィス（２２）に接近または離去できる弁蓋（２３）と、前記弁蓋（２３）を前記オリフィス（２２）の方に押圧する第１圧縮スプリング（２４）と、前記オリフィス（２２）の出口側の近くに配置された軸方向摺動自在のピストン（２５）と、該ピストン（２５）を前記オリフィス（２２）の方に押圧する第２圧縮スプリング（２７）と、前記弁蓋（２３）に接触するよう前記オリフィス（２２）の中を同軸に延びている突起（２６）と、前記オリフィス（２２）と流体出口とを連通させるため前記ピストン（２５）の中を延びている通路と、前記第２圧縮スプリング（２７）の媒介により前記ピストン（２５）の前記オリフィス（２２）に対する軸方向位置と前記弁蓋(２３)の前記オリフィス（２２）に対する位置とを変化させるための調節装置（９）とを前記本体部（１）内に包含し、使用時に前記流体入口から前記オリフィス（２２）と前記ピストン（２５）の中の通路とを経て前記出口へ流れる流体が前記第２圧縮スプリング（２７）による前記ピストン（２５）への力の逆方向の力を該ピストンに与え、かくして前記ピストン（２５）および前記弁蓋（２３）が実質的に対抗力の平衡するそれぞれの位置を動的に取り、前記調節装置（９）の任意の調整位置において前記出口にほぼ一定の圧力を提供できるように構成したことを特徴とするものである。
なお、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、前記本体部（１）が、ほぼ円筒形であってもよい。
また、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、前記本体部（１）が、潤滑装置（１０）をさらに収容するものであってもよい。
また、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、ガス状媒体が使用時に前記濾過装置（５）と前記圧力調整器（８）と前記潤滑装置（１０）とを該順序で次々に通過するものであってもよい。
また、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、前記本体部（１）のそれぞれの端部に前記入口と出口を形成するパイプカップリング（１４，１４‘）を備え、該パイプカップリングが実質的に前記本体部（１）の長手方向軸線上に配置され、これによってガス状媒体の調整装置がガス状媒体用の整列した供給・分配用管具と一直線状に連結されるものであってもよい。
また、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、前記濾過装置（５）が、前記本体部（１）内にほぼ同軸に取り付けられた管状の濾過エレメント（１７）を有し、使用時にガス状媒体が、前記濾過エレメントをその外部から内部へ、もしくはその逆へほぼ放射状に濾過されるように流通するものであってもよい。
また、本発明によるガス状媒体の調整装置においては、前記調節装置が環状手輪（９）を有し、該環状手輪（９）が前記本体部（１）の外部に配置され、且つ前記本体部（１）の周囲に同軸に延びているものであってもよい。
本発明によるガス状媒体の調整方法は、本発明によるガス状媒体の調整装置にガス状媒体を通過させる工程を有することを特徴とするものである。
また、本発明によれば、細長い中空本体部を有し、前記中空本体部の１端またはその近くに該中空本体部の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の入口を備え、且つ前記中空本体部の他端またはその近くに該中空本体部の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の出口を備え、前記中空本体部がその中空内部に２個以上の調整装置を収容し、該２個以上の調整装置が実質的に端と端とをつないだ状態で配置され、それによって使用時に前記入口に供給されたガス状媒体が全体的に前記中空本体部の境界内で前記２個以上の調整装置を次々に経由して前記出口に流れるよう構成されたガス状媒体、例えば圧縮空気の調整装置が得られる。
【０００７】
前記細長の中空本体部はなるべくほぼ円筒状であるが、一般原則として例えばほぼ矩形またはその他の断面形状を有することができる。なるべく、中空本体部は１個以上のプラスチック成形品を有するが、任意の適当な材料を使用してもよい。
【０００８】
前記細長の中空本体部は少なくとも濾過装置と圧力制御装置と潤滑装置の中から選ばれた２個の調整装置を収容している。例えば、ある実施の形態では、ガス状媒体調整装置が、ハウジングの中に実質的に端と端とを接触した状態で配置された濾過装置と圧力制御装置とを有し、その結果圧縮空気がまず濾過装置を流通し、次に圧力制御装置を流通する。再説すれば、中空本体部は濾過装置（filter unit ）と圧力制御装置（pressure regulating unit）と潤滑装置（lubricating unit）と（これらの３装置を圧縮空気業界で「ＦＲＬ」と呼んでいるので、以下、ＦＲＬ装置と称する）を実質的に端と端とを接触した状態で収容しており、その結果空気がこの順番で３個の装置を次々に流動する。いかなる場合も中空本体部は遮断弁を付加的に収容している。
【０００９】
好適な実施の形態において、圧縮空気の入口と出口はインライン（in-line ）」状の圧縮空気の供給・配送用パイプラインに連結または分離するため、細長い中空本体部の閉鎖状対向端部に軸方向に固定された付属具をそれぞれ有している。この付属具はなるべく解放自在の押し込み式がよいが、任意の適当な形式のバイプ連結品を使用してもよい。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態を可能にすることにより、中空本体部を有する新規なデザインの流体圧力調整器の開発を誘導し、前記中空本体部内に、流体の入口および出口と、該入口および出口の間に設けられたオリフィスと、該オリフィスの入口の近くに配置され該オリフィスに接近または離去できる弁蓋と、前記弁蓋を前記オリフィスに押圧する第１圧縮スプリングと、前記オリフィスの出口側の近くに配置された軸方向摺動自在のピストンと、該ピストンを前記オリフィスに押圧する第２圧縮スプリングと、前記弁蓋に接触するよう前記オリフィスの中を同軸に延びている突起と、前記オリフィスと流体出口とを連通させるため前記ピストンの中を延びている通路と、前記第２圧縮スプリングの媒介により前記ピストンの前記オリフィスに対する軸方向位置と前記弁蓋の前記オリフィスに対する位置とを変化させるための調節装置とを包含し、使用時に前記流体入口から前記オリフィスと前記ピストンの中の通路とを経て前記出口へ流れる流体が前記第２圧縮スプリングによる前記ピストンへの力の逆方向の力を該ピストンに与え、かくして前記ピストンおよび前記弁蓋が実質的に対抗力の平衡するそれぞれの位置を動的に取り、前記調節装置の任意の調整位置において前記出口にほぼ一定の圧力を提供できるように構成した。
【００１１】
このような圧力調整器の好適な実施の形態の詳細を図面を参照して以下に説明する。
【００１２】
さらに、本発明は上記の装置にガス状媒体を通過させる工程を有するガス状媒体、特に圧縮空気の調整方法を提供する。
【００１３】
本発明により構成されたＦＲＬ装置を添付図面を参照して、単に例示として、一層詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
先ず、図１特にガス状媒体調整装置（ＦＲＬ装置）の外部の特徴を参照すれば、該ＦＲＬ装置は別々に成形された２個の部品１ａと１ｂを一体に結合した本体部１を有する。本体部１はほぼ円筒形であり、圧力調整装置（または圧力調整器とも言う）を収容するため（以下図２を参照）外径３が僅かに増大している。さらに本体部品１ａはそれと一体となったほぼ立方形突起を基底部に有し、該突起は本体部品１ａに収容されている濾過装置５により空気から濾過された液体および固形粒子を入れるための水だめ４となる。水だめ４には自動ドレン出口７に接続するボス６を備え、濾過ずみの液体と固体が水だめ４からドレン出口７を通じて排出される。
【００１５】
また、本体部品１ａは濾過装置５と並んで圧力調整器８を収容しており、この圧力調整器８は環状の手輪９を使用者が回転することにより調節することができる。圧力調整器８は圧縮空気の送出圧力を調節することができる。
【００１６】
本体部品１ｂは潤滑装置１０を収容し且つそれと一体となったほぼ立方形突起を基底部に有し、該突起は圧縮空気をＦＲＬ装置から使用場所へ排出する以前に潤滑させるための潤滑油を入れる浅い油だめ１１となる。潤滑の程度はレバー１２を回転することにより変えられる。
【００１７】
本体部品１ａの空気入口端はプラグ１３により閉鎖され、該プラグ１３は圧縮空気供給パイプライン（図示せず）をＦＲＬ装置に連結するための押込み式管付属具１４を備えている。類似の付属具１４’（図１には見えないが、図２に示されている）が圧縮空気配送管（図示せず）に連結するため、本体部品１ｂの端部に固定されている。したがって、本装置は「インライン（in-line ）」状すなわち一直線状に連結されることができる。
【００１８】
最後に図１を参照すれば、本体部品１ａは着色バンド型の圧力計を収容する小さなアーチ形突起２も備えている。
【００１９】
図２を参照すれば、濾過装置と圧力調整器と潤滑装置の構造が一層明確に理解できる。圧縮機（図示せず）から送られてくる圧縮空気は矢印で示すように先ず本体部品１ａに収容されている濾過装置５を通過する。濾過装置５はその左端に、ルーバ１６を基底部に設けた円錐形の案内羽根１５を有する。案内羽根１５とルーバ１６は流入してくる圧縮空気をほぼ放射状外向きに偏向させ、且つその際に圧縮機の油滴や水滴のような液状汚染物が本体部品１ａの壁に投げ付けられ、ここで合体し、この壁を伝って水だめ４に入る。圧縮空気は次に、粒状固形の汚染物を除去する作用を持った例えば多孔性燒結材料で作った環状の濾過エレメント１７を貫通する。濾過エレメント１７はその１端が案内羽根１５により且つその他端が環状リテーナ１８により水平に支持されている。矢印で分かるように空気は濾過エレメント１７の外側から放射状にその内部に入り、軸方向に進み近くの圧力調整器８に入る。したがって、一般的に言えば、上記の濾過装置は従来の圧縮空気用フィルターと同じような作用をする。しかしながら、案内羽根１５と濾過エレメント１７が従来の竪型と違って水平に配置されているので、濾過水を収容し集めるために付属のボウル（bowl）を設ける必要がなく、濾過水は水だめ４に入る。水だめ４に集った汚染物は周期的に自動式フロートバルブ１９により出口７から排出される。自動式フロートバルブ１９の作動は周知である。
【００２０】
圧力調整器８は本体部品１ａと一体的に形成されたフランジ２１の環状シート２０を有し、該フランジ２１は環状シート２０により囲繞されている中央孔すなわち中央オリフィス２２を持っている。軸方向に移動可能な弁蓋２３が、リテーナ１８に同一中心に配置された圧縮スプリング２４により環状シート２０の方に押されている。環状シート２０に対する弁蓋２３の軸方向の位置が本装置の圧縮空気の出口圧力を支配する。さらに圧力調整器８は本体部品１ａに密封的に且つ摺動自在に取りつけられた中空ピストン２５を備えており、該中空ピストン２５には中央孔２２から突出する軸方向のノズル２６が形成されている。ピストン２５とノズル２６は圧縮スプリング２７により弁蓋２３に向かって押され、その押圧力の程度は調節機構（詳細に後述する）により変えられる。
【００２１】
調節機構は本体部品１ａの外面にねじ止めされている環状手輪９を備えている。この環状手輪９が環状スラストワッシャー２９に形成された突起２８に当接する。突起２８は本体部品１ａの壁に形成された細孔から外へ放射状に延在している。次に環状スラストワッシャー２９はスプリング２７の右端に当接する。かくして、環状手輪９を１方向にまたは別の方向に回転させることによりスプリング２７の大圧縮力または小圧縮力が与えられ、これによりピストン２５の軸方向位置を左右する。例えば、スプリング２７の圧縮力を増大しようとすればピストン２５は左方向に移動させられ、もちろんノズル２６も移動させられる。したがって、ノズル２６は弁部材の弁蓋２３を環状シート２０から離れさせ、かくして、圧縮空気の出口圧力を増大させる。逆に、環状手輪９を反対方向に回転させると出口圧力を減少させる。理解できるように、安定状態においてピストン２５は平衡位置、すなわち、主としてピストン２５の左側面に作用する圧縮空気の力が、スプリング２７がピストン２５に及ぼす反対向きの力と平衡する位置を取る。入口付近の供給圧力が増大すればピストン２５は右方向に移動させられ、その際ノズル２６は弁蓋２３から離れ、空気は矢印で示すように排気通路３０、３０’を通じて大気中に出て、遂に出口圧力は環状手輪９の調整で決められている予定圧力値まで低下させられる。その反対に、出口圧力が設定値以下に低下するとピストン２５はスプリング２７による平衡位置から左方向に移動させられ、かくして弁蓋２３をさらに開き、遂に予定の出口圧力が再び得られる。このようにして、圧力調整器８はほぼ一定の出口圧力値を提供することができる。
【００２２】
図３は僅かに修正した圧力調整器８の構造を一層明瞭に示すための拡大図である。図２で使用した同じ参照番号を類似の部品に使用している。
【００２３】
図２の圧力調整器との主要な相違点は圧力調節機構の構造にある。すなわち、図３の実施の形態では手輪９が本体部品１ａの外面にねじ止めされずに、本体部品１ａに固定した栓３１にねじ止めされている。さらに、スラストワッシャー２９は放射状突起２８を持たず、手輪９と係合する軸方向突起２８’を有する。この機構は図２に図示したものと同様な作動をする。
【００２４】
さて、図１、２のＦＲＬ装置の潤滑装置１０は、本体部品１ａに端部どうしを堅く固定した本体部品１ｂに含まれている。潤滑油３２を容れる油溜め１１を構成するほぼ立方形の突起が本体部品１ｂの基部に形成されている。本体部品１ｂの頂部に取りつけた回転自在のレバー１２から多孔性の灯心３３が潤滑油３２の中に垂下している。運転時に潤滑油３２が毛細管現象により灯心３３から吸い上げられる。したがって、灯心３３は扁平面および曲面を持った半円筒形断面を有する。この扁平面が直接気流に向くようにレバー１２を回転すると、灯心３３の可能な最大面が気流に露出され、そのため微細な油滴の形状をした（図２に点で示す）最大量の潤滑油が、灯心３３上を通過する空気に乗せられる。しかし、レバーが９０度回転されると、空気に直面する灯心３３の表面積は最小となり、その結果空気中の潤滑油の量は減少する。このように２極間でレバー１２を回転させることにより中間程度の潤滑油量が得られる。概して言えば上記形式の灯心潤滑法は公知であるが、本発明の潤滑装置１０は、垂下式ボウルが省略され、その代わりに潤滑油３２と灯心３３がほぼ円筒形の本体部品１ｂの中に収容されている点において、従来公知のデザインのものと異なっている。
【００２５】
その後で、濾過され且つ圧力調整され且つ潤滑された空気が使用場所（単数または複数の）へ管輸送される。
【００２６】
図４、５は本発明により作られたＦＲＬ装置の別の実施の形態を示す。明瞭にするため殆どすべての参照番号は省略しているが、以下に記載される参照番号は図１、２に示した実施の形態の部品について使用したものと同一である。
【００２７】
明らかに、図４、５に示すＦＲＬ装置は第一に図１、２に示したものと外観が異なっている。特に、本体部１は一層「流線型」になり、端部が緩やかなカーブで、カップリングすなわち押込み式管付属具１４、１４’に向かって、傾斜細になっている。さらに、環状手輪９は本体部１の外面から離れることなく、その近くに配置されている。また、潤滑装置１０については、灯心３３の配置方向を、細孔１２’に係合できるねじ回し工具により調節し、レバー１２により調節しない。
【００２８】
他の点では、図４、５に示すＦＲＬ装置は図１、２に示したものに非常に類似しているが、図３に示したものと類似の圧力調節機構を有する。明らかにドレン出口７とその相手のバルブ１９は図４、５から省略されている。しかしながら、図１、２に示した実施の形態におけるように、手動式または自動式の適当な形式のバルブ１９を使用してもよい。同様に、ＦＲＬ装置の内部部品について本発明から逸脱することなく多くの変更を行ってもよい。
【００２９】
結論として、空気が本装置の中を殆ど１軸線方向に流れるので、本発明は従来の装置に比較して非常に簡潔な流線型の空気調整装置を提供できることが判明する。前述したように、前記装置は例えば濾過装置と圧力調整器を有し、その場合に図１、２に示した実施の形態を参照すると、潤滑装置１０が省略され且つ本体部品１ａの出口端が例えば本体部品１ａの入口端におけるプラグ１３／連結具１４のようなプラグとパイプ連結具により閉鎖されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＲＬ装置の一デザインの斜視図
【図２】図１のＦＲＬ装置の長手方向断面図
【図３】圧力調整器の別の形式の拡大断面図
【図４】ＦＲＬ装置の別のデザインの正面図
【図５】図４のＦＲＬ装置の断面図
【符号の説明】
１本体部
１ａ本体部品
１ｂ本体部品
２突起
３外径
４水だめ
５濾過装置
７ドレン出口
８圧力調整器
９環状手輪
１０潤滑装置
１１油だめ
１２レバー
１３プラグ
１４、１４’ 押込み式管付属具
１５案内羽根
１６ルーバ
１７濾過エレメント
１８環状リテーナ
１９自動式フロートバルブ
２０環状シート
２１フランジ
２２中央孔
２３弁蓋
２４圧縮スプリング
２５中空ピストン
２８放射状突起
２８’ 軸方向突起
３２潤滑油
３３灯心

Claims

細長い中空の本体部（１）を有するガス状媒体の調整装置において、
前記本体部（１）の１端またはその近くに該本体部（１）の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の入口を備え、且つ前記本体部（１）の他端またはその近くに該本体部（１）の中空内部と連通した調整用ガス状媒体の出口を備え、前記本体部（１）がその中空内部に、実質的に端と端とをつないだ状態で配置された圧力調整器（８）と濾過装置（５）とを収容し、それによって使用時に前記入口に供給されたガス状媒体が全体的に前記本体部（１）の境界内で前記圧力調整器（８）と前記濾過装置（５）とを次々に経由して前記出口に流れるよう構成され、前記圧力調整器（８）において、流体の入口および出口と、該入口および出口の間に設けられたオリフィス（２２）と、該オリフィス（２２）の入口の近くに配置され該オリフィス（２２）に接近または離去できる弁蓋（２３）と、前記弁蓋（２３）を前記オリフィス（２２）の方に押圧する第１圧縮スプリング（２４）と、前記オリフィス（２２）の出口側の近くに配置された軸方向摺動自在のピストン（２５）と、該ピストン（２５）を前記オリフィス（２２）の方に押圧する第２圧縮スプリング（２７）と、前記弁蓋（２３）に接触するよう前記オリフィス（２２）の中を同軸に延びている突起（２６）と、前記オリフィス（２２）と流体出口とを連通させるため前記ピストン（２５）の中を延びている通路と、前記第２圧縮スプリング（２７）の媒介により前記ピストン（２５）の前記オリフィス（２２）に対する軸方向位置と前記弁蓋(２３)の前記オリフィス（２２）に対する位置とを変化させるための調節装置（９）とを前記本体部（１）内に包含し、使用時に前記流体入口から前記オリフィス（２２）と前記ピストン（２５）の中の通路とを経て前記出口へ流れる流体が前記第２圧縮スプリング（２７）による前記ピストン（２５）への力の逆方向の力を該ピストンに与え、かくして前記ピストン（２５）および前記弁蓋（２３）が実質的に対抗力の平衡するそれぞれの位置を動的に取り、前記調節装置（９）の任意の調整位置において前記出口にほぼ一定の圧力を提供できるように構成したことを特徴とするガス状媒体の調整装置。
前記本体部（１）が、ほぼ円筒形であることを特徴とする請求項１に記載のガス状媒体の調整装置。
前記本体部（１）が、潤滑装置（１０）をさらに収容することを特徴とする請求項１または２に記載のガス状媒体の調整装置。
ガス状媒体が使用時に前記濾過装置（５）と前記圧力調整器（８）と前記潤滑装置（１０）とを該順序で次々に通過することを特徴とする請求項３に記載のガス状媒体の調整装置。
前記本体部（１）のそれぞれの端部に前記入口と出口を形成するパイプカップリング（１４，１４‘）を備え、該パイプカップリングが実質的に前記本体部（１）の長手方向軸線上に配置され、これによってガス状媒体の調整装置がガス状媒体用の整列した供給・分配用管具と一直線状に連結されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガス状媒体の調整装置。
前記濾過装置（５）が、前記本体部（１）内にほぼ同軸に取り付けられた管状の濾過エレメント（１７）を有し、使用時にガス状媒体が、前記濾過エレメントをその外部から内部へ、もしくはその逆へほぼ放射状に濾過されるように流通することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス状媒体の調整装置。
前記調節装置が環状手輪（９）を有し、該環状手輪（９）が前記本体部（１）の外部に配置され、且つ前記本体部（１）の周囲に同軸に延びていることを特徴とする請求項１に記載のガス状媒体の調整装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載の装置にガス状媒体を通過させる工程を有することを特徴とするガス状媒体の調整方法。