JP6574539B2

JP6574539B2 - 流動体供給システム

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Publication number: JP6574539B2
Application number: JP2015015833A
Authority: JP
Inventors: 田中　圭; 圭田中
Original assignee: Heishin Ltd
Current assignee: Heishin Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2016142132A

Description

本発明は、流動体を所定の流量に調整して供給する流動体供給システムに関する。

従来、下記特許文献１に開示されているような一軸偏心ねじポンプが流動体を圧送するためのものとして提供されている。下記特許文献１の一軸偏心ねじポンプは、雌ねじ状に形成されたステータの貫通孔に対し、雄ネジ状のロータを挿通したものである。一軸偏心ねじポンプは、ロータの回転量を調整することにより流動体の圧送量を精度良く調整できるという特徴を有する。

特開２０１２−１５４２１５号公報

上述した一軸偏心ねじポンプは、流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、圧送目標量に対する実際の圧送量の乖離が所定の範囲内に収まるように圧送量を精度良く調整できる。しかしながら、流動体の圧送目標量が前述した安定領域を外れたものである場合には、圧送量の制御精度が低下してしまう懸念があった。そのため、流動体の圧送目標量が広範囲に亘る用途等に対応するためには、前述した安定領域が相違する複数種の一軸偏心ねじポンプを準備する等せねばならなかった。

そこで本発明は、広範囲に亘る圧送目標量に対して高精度に流量調整可能な流動体供給システムの提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の流動体供給システムは、流動体が流れる主流路と、前記主流路の中間部に接続された副流路と、流動体の供給制御を行う制御装置とを有し、前記主流路において前記中間部を境界として一方側をなす第一主流路構成部に流動体を圧送可能な第一圧送装置が設けられ、他方側をなす第二主流路構成部に流動体を圧送可能な第二圧送装置が設けられており、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置のいずれか一方により流動体を前記副流路に向けて圧送する通常モードによる運転と、前記第一圧送装置により前記中間部に向かう方向に流動体を圧送しつつ、前記第二圧送装置により前記中間部から前記第二主流路構成部側に向かう方向に流動体を圧送させることにより、前記第一主流路構成部側から圧送されてきた流動体の一部又は全部が前記中間部を経由して前記第二主流路構成部側に至る流れを形成するように流動体を圧送することにより、前記副流路における流動体の流量を前記通常モードよりも小流量の流量範囲内で制御する小流量モードによる運転と、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置により流動体を圧送させることにより、前記副流路における流動体の流量を前記通常モードよりも大流量の流量範囲内で制御する大流量モードによる運転とが可能であり、前記小流量モードによる運転に際し、前記制御装置が、前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を調整することにより、前記副流路における流動体の流れ方向を制御可能なものである。

本発明の流動体供給システムにおいては、第一圧送装置及び第二圧送装置のいずれか一方により流動体を副流路に向けて圧送する通常モードだけでなく、大流量モードや小流量モードにより流動体の流れを制御できる。大流量モードにおいては、第一圧送装置及び第二圧送装置により圧送された流動体を合流させることにより、第一圧送装置あるいは第二圧送装置の一方だけでは達し得ない大流量で安定的に流動体を圧送できる。また、小流量モードにおいては、第一圧送装置及び第二圧送装置の出力調整を行うことにより、主流路を流れる流動体に対する副流路における流動体の流れ方向を制御しつつ、副流路を流れる流動体の流量を第一圧送装置あるいは第二圧送装置の一方だけでは達し得ない小流量とした状態で安定的に流動体を圧送できる。従って、本発明によれば、広範囲に亘る圧送目標量に対して高精度に流量調整可能な流動体供給システムを提供できる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、前記圧送目標量に対する実際の圧送量の乖離が所定の範囲内に収まるものであり、前記制御装置が、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置をそれぞれ前記安定領域内において流動体を圧送するように動作させるものであることが好ましい。

本発明のように前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置を安定領域内において作動させることにより、いずれの運転モードによって運転する場合であっても圧送目標量に対して高精度に流量調整可能となる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、筒状で内周面が雌ねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において前記内周面に対して内接しながら回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路とを備え、前記ロータを回転させることにより前記ステータの一端側に設けられた吸込口から前記流体搬送路内に流動体を吸い込み、前記ステータの他端側に設けられた吐出口から前記流動体を吐出可能なものであることが好ましい。

本発明の流動体供給システムは、第一圧送装置及び第二圧送装置として、ロータ及びステータを備えた、いわゆる一軸偏心ねじポンプを採用している。そのため、本発明の流動体供給システムは、第一圧送装置及び第二圧送装置においてステータに対するロータの回転量を調整することにより流動物の流量を高精度に調整できる。従って、本発明によれば、より一層流量制御精度の高い流動体供給システムを提供できる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記小流量モードにおいて、前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を低く設定することにより、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の出力差に相当する流量で流動体を前記中間部から前記副流路側に接続された供給先に向けて圧送可能であることが望ましい。

かかる構成によれば、副流路に接続された供給先に対する流動体の供給を小流量の範囲において高精度に制御できる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、前記圧送目標量に対する実際の圧送量の乖離が所定の範囲内に収まるものであり、前記供給先への流動体の供給要求量が、前記第一圧送装置により流動体を安定供給可能な前記安定領域を下回ることを条件として、前記制御装置が、前記第一圧送装置について前記安定領域内の流量Ｒｇで前記中間部に向けて流動体が流れるように動作制御しつつ、前記第二圧送装置について前記安定領域内の流量Ｒｂで前記中間部から前記第二主流路構成部に向かう方向に流動体が流れるように動作制御するものであることが好ましい。

本発明の流動体供給システムにおいては、第一圧送装置についての安定領域を下回る流量範囲において流動体を圧送しようとする際であっても、第一圧送装置及び第二圧送装置の双方が安定領域内の流量Ｒｇ，Ｒｂで動作するように制御される。そのため、本発明の流動体供給システムによれば、第一圧送装置についての安定領域を下回る流量範囲において高精度に流動体を圧送できる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記小流量モードにおいて、前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を高く設定することにより、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の出力差に相当する流量で流動体を前記中間部を介して前記副流路側から前記主流路側に流動体を合流させうるものであっても良い。

本発明の流動体供給システムにおいては、小流量モードにおいて第一圧送装置の出力に対する第二圧送装置の出力を高く設定することにより、第一圧送装置及び第二圧送装置の出力差に相当する流量で副流路側から主流路側に流動体を合流させることができる。そのため、第一圧送装置あるいは第二圧送装置を単独で作動させるだけでは達しえない小流量の範囲において高精度に副流路側から主流路側に流動体を合流させることができる。

上述した本発明の流動体供給システムは、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の圧送能力が同等のものとすることができる。

本発明によれば、安定領域が相違する圧送装置を準備することなく、流動体の圧送目標量を広範囲に亘って調整できる。

本発明によれば、広範囲に亘る圧送目標量に対して高精度に流量調整可能な流動体供給システムを提供できる。

本発明の一実施形態に係る流動体供給システムの流路構成図である。第一圧送装置及び第二圧送装置を構成する一軸偏心ねじポンプを示す断面図である。一軸偏心ねじポンプにおけるロータの回転量と圧送目標量との相関関係を示したグラフであり、（ａ）は理想的な状態を例示し、（ｂ）は現実的な状態を例示したものである。（ａ）は図１の流動体供給システムの通常モードでの動作状態を示す説明図であり、（ｂ）は大流量モードで動作状態を示す説明図である。（ａ）は図１の流動体供給システムの小流量モードでの第一の動作状態を示す説明図であり、（ｂ）は小流量モードでの第二の動作状態を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る流動体供給システム１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。流動体供給システム１０は、流動体の流量を精度良く調整して供給先に供給するためのものである。図１に示すように、流動体供給システム１０は、貯留部２０と、主流路３０と、副流路４０と、第一圧送装置５０と、第二圧送装置６０と、制御装置７０とを備えている。

貯留部２０は、流動体を貯留しておくためのタンク等によって構成されている。貯留部２０には、主流路３０が配管接続されており、主流路３０を介して流動体を流出入させることができる。具体的には、貯留部２０には、第一接続口２２及び第二接続口２４が設けられており、それぞれに主流路３０をなす配管が接続されている。

主流路３０は、流動体が通過可能な配管によって構成された流路である。主流路３０は、中間に設けられた中間部３２を境界として一方側が第一主流路構成部３４とされ、他方側が第二主流路構成部３６とされている。第一主流路構成部３４の端部は貯留部２０の第一接続口２２に接続され、第二主流路構成部３６の端部は第二接続口２４に接続されている。また、第一主流路構成部３４には後述の第一圧送装置５０が設けられ、第二主流路構成部３６には後述の第二圧送装置６０が設けられている。

副流路４０は、主流路３０と同様に、流動体が通過可能な配管によって構成された流路である。副流路４０は、一端側が中間部３２において主流路３０に接続されており、主流路３０との間で流動体を流出入させうる。

第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０は、流動体を圧送するための圧送装置である。第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０には、それぞれ流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、圧送目標量に対する実際の圧送量ｆの乖離が所定の範囲内に収まる特性を有するものが採用されている。また、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０は、圧送に際して単位容積Ｌ分の流動体が流出入する空間（後述の流出入部１７５に相当）を有する。第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０は、後に詳述するように、所定の低流量域と高流量域を除いて安定した圧送量ｆで流動体を移送できるという特性を有する。第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０には、圧送能力が同等のものが採用されている。

第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０は、例えばいわゆる回転容積型のポンプなど、上述した特性を備えたものであればいかなるものであっても良い。本実施形態では、図２に示した一軸偏心ねじポンプ１００が第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０として採用されている。

図２に示すように、一軸偏心ねじポンプ１００は、一軸偏心ねじポンプ機構１１０を主要部として構成される、いわゆる回転容積型のポンプである。図２に示すように、一軸偏心ねじポンプ１００は、ケーシング１５２の内部にステータ１６６、ロータ１７２、及び動力伝達機構１７８等を収容した構成とされている。ケーシング１５２は、金属製で筒状の部材であり、長手方向一端側に第一開口部１５４が設けられている。また、ケーシング１５２の外周部分には、第二開口部１６４が設けられている。第二開口部１６４は、ケーシング１５２の長手方向中間部分に位置する中間部１６０においてケーシング１５２の内部空間に連通している。

第一開口部１５４及び第二開口部１６４は、それぞれ吸込口および吐出口として機能する部分である。一軸偏心ねじポンプ１００は、ロータ１７２を正方向に回転させることにより、第一開口部１５４を吐出口、第二開口部１６４を吸込口として機能させることができる。また、ロータ１７２を逆方向に回転させることにより、第一開口部１５４を吸込口、第二開口部１６４を吐出口として機能させることができる。

ステータ１６６は、ゴム等の弾性体、又は樹脂等によって形成された略円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ１６６の内周面１７０は、ｎ条で単段あるいは多段の雌ネジ形状とされている。本実施形態においては、ステータ１６６は、２条で多段の雌ねじ形状とされている。また、ステータ１６６の貫通孔１６８は、ステータ１６６の長手方向のいずれの位置において断面視しても、その断面形状（開口形状）が略長円形となるように形成されている。

ロータ１７２は、金属製の軸体であり、ｎ−１条で単段あるいは多段の雄ねじ形状とされている。本実施形態においては、ロータ１７２は、１条で偏心した雄ねじ形状とされている。ロータ１７２は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状が略真円形となるように形成されている。ロータ１７２は、上述したステータ１６６に形成された貫通孔１６８に挿通され、貫通孔１６８の内部において自由に偏心回転可能とされている。

ロータ１７２をステータ１６６に対して挿通すると、ロータ１７２の外周壁１７４とステータ１６６の内周面１７０とが両者の接線で密接した状態になり、ステータ１６６の内周面１７０とロータ１７２の外周壁１７４との間に流体搬送路１７６が形成される。流体搬送路１７６は、単位容積Ｌ分の流動体が流出入する流出入部１７５が複数連なったものであり、ステータ１６６やロータ１７２の長手方向に向けて螺旋状に伸びるように形成されている。

流体搬送路１７６は、ロータ１７２をステータ１６６の貫通孔１６８内において回転させると、ステータ１６６内を回転しながらステータ１６６の長手方向に進む。そのため、ロータ１７２を回転させると、ステータ１６６の一端側から流体搬送路１７６内に流動体を吸い込むと共に、この流動体を流体搬送路１７６内に閉じこめた状態でステータ１６６の他端側に向けて移送し、ステータ１６６の他端側において吐出させることが可能である。本実施形態のポンプ機構１１０は、ロータ１７２を正方向に回転させることにより使用され、第二開口部１６４から吸い込んだ粘性液を圧送し、第一開口部１５４から吐出可能とされている。

動力伝達機構１７８は、駆動機１９６から上述したロータ１７２に対して動力を伝達するためのものである。動力伝達機構１７８は、動力伝達部１８０と偏心回転部１８２とを有する。動力伝達部１８０は、ケーシング１５２の長手方向の一端側に設けられている。また、偏心回転部１８２は、動力伝達部１８０とステータ取付部１５６との間に形成された中間部１６０に設けられている。偏心回転部１８２は、動力伝達部１８０とロータ１７２とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部１８２は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成された連結軸１８８を備えている。そのため、偏心回転部１８２は、駆動機１９６を作動させることにより発生した回転動力をロータ１７２に伝達させ、ロータ１７２を偏心回転させることが可能である。

図３に示すように、一軸偏心ねじポンプ１００（第一圧送装置５０，第二圧送装置６０）は、流動体の圧送目標量Ｆが所定の安定領域内であることを条件として、圧送目標量Ｆに対する実際の圧送量（実圧送量ｆ）の乖離が所定の範囲内に収まる特性を有する。すなわち、一軸偏心ねじポンプ１００は、理想的には図３（ａ）のようにロータ１７２の回転量に比例して流動体の実圧送量ｆが増大する特性を有する。しかしながら、図３（ｂ）のように、圧送目標量Ｆが安定領域を外れて低流量である領域（低流量領域）や高流量である領域（高流量領域）においては、圧送目標量Ｆに対する実圧送量ｆの乖離が所定範囲を超えて大きくなる懸念がある。このように、安定領域や、実圧送量ｆの乖離が所定量以上に大きくなる懸念のある不安定領域が発生する要因は種々想定されるが、概ね以下の理由によるものと想定される。

具体的には、低流量領域において実圧送量ｆが不安定となる第一の理由として、一般的に、駆動機１９６には回転ムラがあり、特に低回転数域（低流量領域）において顕著であることが考えられる。駆動機１９６がこのような特性を有するため、駆動機１９６を低回転数で作動させねばならない低流量領域においては、実圧送量ｆが不安定になる懸念がある。また、第二の理由として、駆動機１９６が低回転数で作動する状況においては、動力伝達機構１７８に設けられたユニバーサルジョイントのガタや、フレキシブルロッドのねじれにより、駆動機１９６の動きにロータ１７２がうまく追従しないことが考えられる。これにより、特に一軸偏心ねじポンプ１００の起動時においては、実圧送量ｆを精度良く調整できない懸念がある。

第三の理由として、駆動機１９６の回転数が低回転数である領域（低流量領域）においては、動力伝達機構１７８に設けられたジョイントが潤滑不十分な状態になりがちであることが考えられる。すなわち、動力伝達機構１７８に設けられたジョイントが、潤滑剤の存在あるいは流動体が存在することにより潤滑が図られるものである場合には、潤滑作用を促進するための潤滑剤等がうまくジョイントに回らなければスムーズに動作しない。しかしながら、駆動機１９６が低速回転する領域（低流量領域）においては、潤滑剤等の回り込みが不十分であり、ジョイントの摩擦係数が下がらず、流動体の移送が不安定化する原因となりうる。第四の理由として、低流量領域においては、ステータ１６６とロータ１７２との摩擦係数が下がらず、ステータ１６６に対してロータ１７２が引っかかりつつ回転するような状態になることが考えられる。ステータ１６６に対してロータ１７２がなめらかに回らなければ、流動体の移送が不安定化する原因となりうる。

また、高流量領域において実圧送量ｆが不安定となる理由としては、流動体の吸込不足（キャビテーション）等の原因が考えられる。

一軸偏心ねじポンプ１００においては、概ね上述したような理由から低流量領域及び高流量領域において実圧送量ｆが不安定になる可能性がある。その反面、低流量領域及び高流量領域の中間においては、上述した実圧送量ｆを不安定なものとする要因の影響が殆どなく、流動体の実圧送量ｆが安定する。このように、一軸偏心ねじポンプ１００は、低流量領域及び高流量領域の中間に、流動体の実圧送量ｆを精度良く制御可能な安定領域を有する。

制御装置７０は、流動体供給システム１０における流動体の供給制御を行うためのものである。制御装置７０は、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０をそれぞれ安定領域内において流動体を圧送するように動作させることにより、複数の運転モードで流動体を供給することができる。本実施形態では、制御装置７０による制御の下、通常モード、大流量モード、及び小流量モードを含む複数の運転モードで流動体供給システム１０を動作させることができる。以下、各モードについて説明する。

通常運転モードは、副流路４０を通過する流動体の流量（圧送目標量）が第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０が圧送能力を安定して発揮できる流量範囲内である場合に選択される運転モードである。通常モードにおいては、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０のいずれか一方をなす一軸偏心ねじポンプ１００が作動する。

例えば図４（ａ）に示す例のように、第二圧送装置６０を停止状態としつつ、第一圧送装置５０を作動させる。これにより、図４（ａ）でハッチングを付して示すように、貯留部２０、主流路３０の第一主流路構成部３４、及び副流路４０を流動物が流れる。一軸偏心ねじポンプ１００のロータ１７２を正方向に回転させた場合には、図４（ａ）において矢印ｘで示したように流動体が貯留部２０側から副流路４０に向けて圧送される。また、ロータ１７２を逆方向に回転させた場合には、図４（ａ）において矢印ｙで示したように、流動体が副流路４０側から貯留部２０側に向けて圧送される。これにより、第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０が安定して流量制御可能な範囲内（安定領域内）の流量で、副流路４０に流動体を通過させることができる。

大流量モードは、副流路４０を通過する流動体の流量（圧送目標量）が第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０が圧送能力を安定して発揮できる流量範囲を越える場合に選択される運転モードである。すなわち、大流量モードは、通常運転モードのように第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０の一方を単体で作動させただけでは安定供給できない大流量で流動体を圧送する必要がある場合に選択される運転モードである。

図４（ｂ）に矢印で示すように、大流量モードにおいては、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０の双方を同一方向に流動体を圧送するように作動させる。第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０を、それぞれ貯留部２０側から中間部３２側に向かう方向に流動体を圧送するように作動させると、図４（ｂ）に矢印ｘ１，ｘ２で示すように第一主流路構成部３４及び第二主流路構成部３６を流動体が流れ、中間部３２において合流する。中間部３２において合流した流動体は、図４（ｂ）に矢印Ｘで示すように副流路４０に向けて圧送される。

一方、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０を、それぞれ中間部３２側から貯留部２０側に向かう方向に流動体を圧送するように作動させると、図４（ｂ）に矢印Ｙで示すように、副流路４０から中間部３２に向けて流動体が流れる。その後、図４（ｂ）に矢印ｙ１，ｙ２で示すように、流動体の流れが中間部３２において第一主流路構成部３４及び第二主流路構成部３６に分岐され、貯留部２０に向けて圧送される。いずれの方向に流動体を圧送した場合についても、第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０を単体で作動させた場合には達し得ない大流量で精度良く副流路４０に流動体を通過させることができる。

小流量モードは、副流路４０を通過する流動体の流量（圧送目標量）が第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０が圧送能力を安定して発揮できる流量範囲を下回る場合に選択される運転モードである。すなわち、小流量モードは、通常運転モードのように第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０の一方を単体で作動させただけでは安定供給できない小流量で流動体を圧送する必要がある場合に選択される運転モードである。

図５（ａ），（ｂ）に矢印で示すように、小流量モードにおいては、第一圧送装置５０により中間部３２に向かう方向に流動体を圧送しつつ、第二圧送装置６０により中間部３２から第二主流路構成部３６側に向かう方向に流動体を圧送させる。これにより、第一主流路構成部３４側から圧送されてきた流動体の一部又は全部が中間部３２を経由し、第二主流路構成部３６側に至る流れを形成する。小流量モードにおいては、第一圧送装置５０の出力に対する第二圧送装置６０の出力を調整することにより、副流路４０を流れる流動体の流れ方向を制御可能である。

具体的には、第一圧送装置５０の出力（圧送能力）に対し、第二圧送装置６０の出力（圧送能力）を低く設定することにより、図５（ａ）に矢印Ｚ１で示すように第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０の出力差に相当する流量で流動体が中間部３２から副流路４０側に向かう方向に流れるように流動体の流れを制御できる。さらに詳細には、副流路４０に接続された供給先に向けて流動体を供給すべき場合であって、流動体の供給要求量が、第一圧送装置５０により流動体を安定供給可能な安定領域を下回る場合には、図５（ａ）において矢印ｘで示すように、第一主流路構成部３４において中間部３２に向けて安定領域内の流量Ｒｇで流動体が流れるように第一圧送装置５０が動作制御される。

その一方で、第二圧送装置６０については、図５（ａ）において矢印ｙで示すように、第二主流路構成部３６において中間部３２から遠ざかる方向（貯留部２０側）に向けて安定領域内の流量Ｒｂで流動体が流れるように動作制御される。ここで、第一主流路構成部３４における流量Ｒｇに対し、第二主流路構成部３６における流量Ｒｂが小さく（Ｒｂ＜Ｒｇ）なるように流量調整がなされる。これにより、図５（ａ）に矢印Ｚ１で示すように、副流路４０において主流路３０（中間部３２）側から遠ざかる方向に、流量Ｒｇと流量Ｒｂの差に相当する流量（Ｒｇ−Ｒｂ）で流動体が流れる。

一方、第一圧送装置５０の出力に対し、第二圧送装置６０の出力を高く設定することにより、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０の出力差に相当する流量で流動体を中間部３２を介して副流路４０側から主流路３０側に流動体を合流させうる。さらに詳細には、副流路４０側から主流路３０側に向けて流動体を供給すべき場合であって、流動体の供給要求量が第一圧送装置５０により流動体を安定供給可能な安定領域を下回る場合には、図５（ｂ）において矢印ｘで示すように、第一主流路構成部３４において中間部３２に向けて安定領域内の流量Ｒｇで流動体が流れるように第一圧送装置５０が動作制御される。

その一方で、第二圧送装置６０については、図５（ｂ）に矢印ｙで示すように、第二主流路構成部３６において中間部３２から遠ざかる方向に安定領域内の流量Ｒｂで流動体が流れるように動作制御される。ここで、第一主流路構成部３４における流量Ｒｇに対し、第二主流路構成部３６における流量Ｒｂが大きく（Ｒｂ＞Ｒｇ）なるように流量調整がなされる。これにより、図５（ｂ）に矢印Ｚ２で示すように、副流路４０において、流量Ｒｂと流量Ｒｇの差に相当する流量（Ｒｂ−Ｒｇ）で主流路３０（中間部３２）側に向かう方向に流動体が供給される。

上述したように、本実施形態の流動体供給システム１０においては、通常モードだけでなく、大流量モードや小流量モードにより流動体の流れを制御できる。大流量モードにおいては、第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０の一方だけでは達し得ない大流量で安定的に流動体を圧送できる。また、小流量モードにおいては、第一圧送装置５０あるいは第二圧送装置６０の一方だけでは達し得ない小流量で安定的に流動体を圧送できる。さらに、小流量モードにおいては、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０の出力バランスを調整することにより、副流路４０における流動体の流れ方向を制御できる。従って、本実施形態の流動体供給システム１０によれば、広範囲に亘る圧送目標量に対して高精度に流動体の流量を調整できる。

また、上述したように小流量モードにおいて、副流路４０を通過する流動体の流れ方向を主流路３０側に向かう方向とすることにより、主流路３０を流れる流動体に対して副流路４０を介して供給された流動体を混合させることができる。そのため、例えば２液混合型の接着剤などのように複数の流動体を混合する用途に流動体供給システム１０を有効利用できる。具体的には、副流路４０の端部に混合用の流動体の供給源を別途設け、小流量モードにおいて副流路４０を主流路３０側に向けて流動体が流れるように動作させることにより複数種の流動体を混合する用途に流動体供給システム１０を利用できる。また、流動体供給システム１０は、主流路３０を流れる流動体と同種のものを、副流路４０を介して微少量合流させる用途にも利用できる。これにより、図３（ｂ）に示した安定領域内において、より一層少ない流量単位での流動体の流量調整が可能となる。

また、本実施形態の流動体供給システム１０は、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０を安定して流量を制御可能な作動領域（安定領域）内で作動させつつ、大流量モードや小流量モードによる運転を行うことができる。そのため、流動体吐出システム１０によれば、いずれの運転モードによって運転する場合であっても圧送目標量に対して高精度に流量調整できる。

本実施形態の流動体供給システム１０では、第一圧送装置５０及び第二圧送装置６０の圧送能力が略同等とされている。このように、流動体供給システム１０においては、安定領域が相違する圧送装置を準備することなく、流動体の圧送目標量を広範囲に亘って調整できる。

本発明の流動体供給システムは、流動体の流量を広範囲に亘って精度良く調整する必要がある用途全般において好適に利用できる。また、本発明の流動体供給システムは、主となる流動体に対し、従となる少量の流動体を精度よく配合するための用途にも好適に利用できる。

１０流動体供給システム
３０主流路
３２中間部
３４第一主流路構成部
３６第二主流路構成部
４０副流路
５０第一圧送装置
６０第二圧送装置
７０制御装置
１６６ステータ
１６８貫通孔
１７０内周面
１７２ロータ
１７５流出入部
１７６流体搬送路

Claims

流動体が流れる主流路と、
前記主流路の中間部に接続された副流路と、
流動体の供給制御を行う制御装置とを有し、
前記主流路において前記中間部を境界として一方側をなす第一主流路構成部に流動体を圧送可能な第一圧送装置が設けられ、他方側をなす第二主流路構成部に流動体を圧送可能な第二圧送装置が設けられており、
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置のいずれか一方により流動体を前記副流路に向けて圧送する通常モードによる運転と、
前記第一圧送装置により前記中間部に向かう方向に流動体を圧送しつつ、前記第二圧送装置によって前記中間部から前記第二主流路構成部側に向かう方向に流動体を圧送させることにより、前記第一主流路構成部側から圧送されてきた流動体の一部又は全部が前記中間部を経由して前記第二主流路構成部側に至る流れを形成するように流動体を圧送させ、前記副流路における流動体の流量を前記通常モードよりも小流量の流量範囲内で制御する小流量モードによる運転と、
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置により流動体を圧送させることにより、前記副流路における流動体の流量を前記通常モードよりも大流量の流量範囲内で制御する大流量モードによる運転とが可能であり、
前記小流量モードによる運転に際し、前記制御装置が、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の出力を調整することにより前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を調整し、前記副流路における流動体の流れ方向を制御可能であることを特徴とする流動体供給システム。
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、前記圧送目標量に対する実際の圧送量の乖離が所定の範囲内に収まるものであり、
前記制御装置が、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置をそれぞれ前記安定領域内において流動体を圧送するように動作させることを特徴とする請求項１に記載の流動体供給システム。
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、
筒状で内周面が雌ねじ形状に形成されたステータと、
前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、
雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において前記内周面に対して内接しながら回転可能なロータと、
前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路とを備え、
前記ロータを回転させることにより前記ステータの一端側に設けられた吸込口から前記流体搬送路内に流動体を吸い込み、前記ステータの他端側に設けられた吐出口から前記流動体を吐出可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流動体供給システム。
前記小流量モードにおいて、前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を低く設定することにより、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の出力差に相当する流量で流動体を前記中間部から前記副流路側に接続された供給先に向けて圧送可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流動体供給システム。
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置が、流動体の圧送目標量が所定の安定領域内であることを条件として、前記圧送目標量に対する実際の圧送量の乖離が所定の範囲内に収まるものであり、
前記供給先への流動体の供給要求量が、前記第一圧送装置により流動体を安定供給可能な前記安定領域を下回ることを条件として、前記制御装置が、前記第一圧送装置について前記安定領域内の流量Ｒｇで前記中間部に向けて流動体が流れるように動作制御しつつ、前記第二圧送装置について前記安定領域内の流量Ｒｂで前記中間部から前記第二主流路構成部に向かう方向に流動体が流れるように動作制御することを特徴とする請求項４に記載の流動体供給システム。
前記小流量モードにおいて、前記第一圧送装置の出力に対する前記第二圧送装置の出力を高く設定することにより、前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の出力差に相当する流量で流動体を前記中間部を介して前記副流路側から前記主流路側に流動体を合流させうることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流動体供給システム。
前記第一圧送装置及び前記第二圧送装置の圧送能力が同等であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流動体供給システム。