JP7331330B2 - 圧縮流体吐出制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮流体を吐出制御する圧縮流体吐出制御装置に関する。

切削加工においては、金属の切削粉が発生してワークの表面に付着する。この切削粉を除去してワークの表面を清浄化するべく、圧縮流体（主には圧縮エア）を吹き付けることが広汎に実施されている。このような吹き付け（ブロー）を行うための圧縮流体吐出制御装置として、例えば、特開２００５－２４６３５６号公報、特開２０１４－８３５１８号公報に開示されるようなガン形状のものが挙げられる。この種のガン形状圧縮流体吐出制御装置は、「エアブローガン」、「流体ブローガン」又は「吐出ガン」等と指称されることもあるが、以下では「エアブローガン」と表記する。

この種のエアブローガンは、作業者が握持するハンドルを含むハウジングと、該ハウジングに対して回動可能に設けられたレバーとを備える。作業者が前記レバーを指でハンドル側に押圧することにより、ハンドル内に形成された供給路と吐出路の間に介在する開閉弁が開き、供給路と吐出路が連通する。これにより、圧縮エア供給源から供給路に供給された圧縮エアが吐出路に流通し、さらに、吐出路の開口（吐出口）から吐出されるに至る。

上記したように、エアブローガンで吐出を行うには作業者がレバーを握る必要がある。すなわち、作業者は、吐出を行う作業場でエアブローガンを操作しなければならない。このため、例えば、水飛沫が飛散する場所でエアブローガンを操作しなければならない場合、作業者が濡れてしまうという不具合がある。

本発明の主たる目的は、作業者の直接的な手作業による開閉を行わずとも電気的に開閉が可能な圧縮流体吐出制御装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、遠隔操作で開閉することも可能な圧縮流体吐出制御装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、圧縮流体を吐出制御する圧縮流体吐出制御装置であって、
前記圧縮流体を供給する供給路と、前記圧縮流体を吐出する吐出口が形成された吐出路とに連通するとともに、弁座が設けられた弁室が形成され、
前記弁座に対して着座又は離間することで、前記供給路と前記吐出路とを連通遮断又は連通するとともに、パイロット通路が形成されたダイヤフラム弁と、
前記供給路から前記パイロット通路を介して前記圧縮流体が導入されるパイロット室を開放又は閉止するパイロット室開閉弁と、
を有し、
前記パイロット室開閉弁は、通電に伴って開状態となり且つ通電停止に伴って閉状態となる電磁弁からなり、
前記パイロット室開閉弁が開状態となって前記パイロット室が開放されるとともに、前記ダイヤフラム弁が前記弁座から離間して前記供給路と前記吐出路が連通する圧縮流体吐出制御装置が提供される。

本発明においては、ダイヤフラム弁を開閉するためにパイロット室を開閉するためのパイロット室開閉弁として、電磁弁を採用するようにしている。この電磁弁に対して通電を行い、又は通電を停止することで、パイロット室を開閉してダイヤフラム弁を開閉することができる。すなわち、作業者が作業場で開閉作業を行う必要がない。従って、水飛沫が飛散するような作業場であっても、作業者が濡れる事態を回避することができる。

しかも、この構成では、電磁弁を開閉するための制御スイッチを電磁弁から離間した場所に設けることも可能である。この場合、遠隔操作で電磁弁及びダイヤフラム弁を開閉することができるので、作業者が水飛沫等で濡れることを一層確実に回避することができる。

加えて、この構成では、弁室まで到達していた圧縮流体が一挙に吐出路に流入し、該吐出路の開口した一端（吐出口）から吐出される。このため、吐出開始直後に瞬間的に高吐出圧（ピーク圧）が得られる。このように、高吐出圧の圧縮流体を瞬間的に吐出することにより、例えば、静止していた物体を運動状態とすることが容易となる。このため、切削粉や粉塵等の除去効率が向上する。また、ピーク圧を得るべく大量の圧縮流体を吐出する必要がないので、圧縮流体の使用量の低減、ひいては省エネルギ化を図ることができる。

供給路と弁室との間に、圧縮流体を貯留する貯留室を設けることが好ましい。この場合、貯留室に予め貯留された圧縮流体が、ダイヤフラム弁が開くことに伴って一挙に吐出路に流入する。従って、一層大きな吐出圧を容易に得ることができる。勿論、この場合、切削粉や粉塵等の除去効率が一層向上する。

貯留室を設けるときには、該貯留室を、容量を変更することが可能な容量可変式の内室として構成するとよい。これにより、圧縮流体の吐出圧（ピーク圧）の上限を用途に合わせて設定することが可能となる。

また、貯留室を設けるときには、供給路から貯留室に導入される圧縮流体の流量を調整する流量調整弁を設けることが好ましい。この場合、例えば、流量調整弁を絞ることにより、貯留室に導入される圧縮流体の流量を少なく設定することができる。高吐出圧の吐出が終了した後にダイヤフラム弁が引き続いて開いていると、圧縮流体は、貯留室を通過して吐出路に到達し、低圧で吐出される。すなわち、低圧でのブローを継続することができる。

一般的に、運動状態にある物体の動摩擦力は、静止している物体の静止摩擦力に比して小さい。このため、高吐出圧が付与されて運動状態にある切削粉や粉塵に対して低吐出圧を付与するようにしても、切削粉や粉塵を運動状態に維持することができる。従って、このような異物の除去を継続して行うことができる。

さらに、パイロット室開閉弁は、パイロット室と吐出路とを連通又は連通遮断するものであることが好ましい。この場合、パイロット室が開放されると、該パイロット室内の圧縮流体が吐出路に流入する。すなわち、パイロット室内の圧縮流体も吐出して粉塵等の除去に用いることができる。従って、吐出開始直後のピーク圧が一層大きくなり、しかも、一層の省エネルギ化を図ることができる。

ダイヤフラム弁のストロークを小さくすることにより、応答速度を一層迅速にすることができる。すなわち、作業者が開閉用操作部材を操作した直後にピーク圧を得ることができる。これを具現化するには、ダイヤフラム弁を構成する弁本体に対して変位自在な当接部材を設け、当接部材が弁本体に当接することによって弁本体の変位が規制されるようにすることが好ましい。すなわち、変位量規制手段を設けるとよい。

この場合、当接部材が弁本体に当接すると、弁本体のそれ以上の変位が阻止される。この変位が停止した時点が、ダイヤフラム弁の最大開度として定められる。これにより、ダイヤフラム弁の最大開度を、当接部材を弁本体に当接させないときの設計最大開度よりも小さくすることができる。これに伴い、ダイヤフラム弁から導出される圧力流体の流量が、設計流量よりも小さくなる。従って、必要量以上の圧力流体の吐出がなされることを防止することができる。

また、当接部材の位置を変更することで、弁本体の停止位置を変更することができる。すなわち、ダイヤフラム弁の最大開度を任意に変更することができる。当接部材の位置を厳密に調節することにより、ダイヤフラム弁の最大開度、ひいてはダイヤフラム弁から導出される圧力流体の流量及びピーク圧を精密に規制することができる。

パイロット室開閉弁（電磁弁）を、作業場か離間する場所に配設することも可能である。このためには、パイロット室開閉弁の弁室に対し、パイロット室及び吐出路を、配管を介して連通すればよい。配管の長さの分、パイロット室開閉弁を作業場から遠ざけることができる。これにより、水飛沫が飛散するような作業場であっても、パイロット室開閉弁が濡れることを回避することができる。

本発明によれば、パイロット室を開閉するパイロット室開閉弁として、通電に伴って開状態となり且つ通電停止に伴って閉状態となる電磁弁を採用するようにしている。この構成により、電磁弁を電気的に開閉することが可能となる。すなわち、作業者が作業場で手作業を行うことなくパイロット室開閉弁を開閉することができる。従って、作業者が濡れることを回避することができる。

しかも、パイロット室を開閉することでダイヤフラム弁が開閉する。ダイヤフラム弁が開いたときには、弁室まで到達していた圧縮流体が一挙に吐出路に流入し、吐出口から吐出されるので、開閉用操作部材の操作速度の大小に関わらず、吐出開始直後に瞬間的に高吐出圧（ピーク圧）が得られる。従って、高吐出圧を得るべく大量の圧縮流体を吐出する必要がないので、圧縮流体の使用量の低減、ひいては省エネルギ化を図ることができる。

そして、高吐出圧の圧縮流体を瞬間的に吐出することにより、例えば、静止していた物体に大きな力が作用する。このため、該物体を運動状態とすることが容易となる。物体が切削粉や粉塵等である場合、これら異物の除去効率が向上する。

本発明の第１実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置の要部概略縦断面図である。 図１の圧縮流体吐出制御装置の要部拡大断面図である。 図１の圧縮流体吐出制御装置を構成する電磁弁及びダイヤフラム弁が開状態となったときの要部拡大断面図である。 吐出圧の経時変化を示すグラフである。 電磁弁が配管を介して第２ハウジングから離間する位置に設けられた圧縮流体吐出制御装置の模式構成図である。 本発明の第２実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置の要部拡大縦断面図である。 図６の圧縮流体吐出制御装置の一部拡大断面図である。 図６の圧縮流体吐出制御装置を構成する電磁弁及びダイヤフラム弁が開状態となったときの要部拡大断面図である。

以下、本発明に係る圧縮流体吐出制御装置につき、圧縮流体として圧縮エアを用いる場合を例示して好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「左」、「右」、「下」及び「上」は、図１～図３、図５～図８の左方、右方、下方及び上方に対応するが、これは理解を容易にするための便宜的なものであり、圧縮流体吐出制御装置を実使用するときの姿勢を限定するものではない。

図１は、第１実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置１０の要部概略側面断面図である。この圧縮流体吐出制御装置１０は、内室として貯留室１２が形成された第１ハウジング１４と、ダイヤフラム弁１６を収容した第２ハウジング１８と、パイロット室開閉弁である電磁弁２０を保持したホルダ２２とを有する。圧縮流体吐出制御装置１０は、箱形形状の第１ハウジング１４が作業場の所定箇所に位置決め固定されて使用される、いわゆる据置型である。

第１ハウジング１４は、側部に第１供給路２４が形成された中空の本体部２６を有する。第１供給路２４には流量調整弁３０が設けられており、この流量調整弁３０に対してＬ字型管継手３２が連結される。流量調整弁３０は、第１ハウジング１４の長手方向に沿って直線状に延在するとともに、連結部が上方を臨む。この連結部に、Ｌ字型管継手３２を構成する縦部３４の被連結部が連結される。その一方で、Ｌ字型管継手３２を構成する水平部３６の被連結部には図示しない供給管が連結される。このため、流量調整弁３０から供給管が分岐するような外観となっている。なお、供給管内には、図示しない圧縮エア供給源から供給された圧縮エアが流通する。

流量調整弁３０の内部には、オリフィス４０を含む流量制御通路４２が形成される。オリフィス４０には、ニードル４４が退避（後退）可能に進入する。ニードル４４がオリフィス４０に進入しているときには流量制御通路４２が閉塞され、一方、後退してオリフィス４０から退避したときには流量制御通路４２が開放される。

本体部２６の上部には、中空内部の開口が形成される。この開口に蓋部５０が設けられることにより、中空内部が閉塞されて貯留室１２が形成される。該貯留室１２と前記第１供給路２４が連通することは勿論である。蓋部５０と本体部２６は、例えば、図示しないネジによって接合される。この場合、前記ネジを弛緩することにより、蓋部５０から本体部２６を取り外すことが可能である。本体部２６を、蓋部５０とともに貯留室１２を形成する中空内部の容積が相違するものに交換することにより、貯留室１２の容量を変更することが可能となる。なお、蓋部５０と本体部２６の間は、第１シール部材５２によってシールされる。

蓋部５０には、その厚み方向に沿って連通路５４が形成される。この連通路５４内には、断面略Ｔ字形状をなす筒部材５６が嵌入される。筒部材５６には、連通路５４に比して開口幅が狭小な連通孔５８が形成されている。筒部材５６と蓋部５０との間は、第２シール部材６０によってシールされる。

第２ハウジング１８には、ダイヤフラム弁１６を挟持する第１挟持部材６２と第２挟持部材６４を有する。この中の第１挟持部材６２には、連通孔５８に臨んで開口する第２供給路６６と、該第２供給路６６に連なるとともに第２ハウジング１８内を周回する弁室６８とが形成される。弁室６８には、第２ハウジング１８の長手方向に沿って延在する吐出路７０が連通する。すなわち、弁室６８は、第２供給路６６と吐出路７０の間に介在して両流路６６、７０に連通する。また、吐出路７０の弁室６８に臨む開口には、円環状に突出した第１弁座７２が設けられる。

ダイヤフラム弁１６は、略円柱形状をなす肉厚の弁本体７４と、該弁本体７４に比して薄肉で且つ大径なフランジ部７６とを有する。該フランジ部７６の外周縁部が、第１挟持部材６２と第２挟持部材６４の間に挟まれることで、ダイヤフラム弁１６が第１挟持部材６２と第２挟持部材６４に保持される。

また、弁本体７４には、その側壁部から直径に沿って延在する短尺な縦孔７８と、該縦孔７８に対して略直交するように連なり、第２挟持部材６４に向かって延在する横孔８０とが形成される。これらの縦孔７８と横孔８０により、弁室６８とパイロット室８２（後述）が連通する。すなわち、縦孔７８及び横孔８０は、パイロット室８２に圧縮エアを導入するための第１パイロット通路を構成する。

第２挟持部材６４の、ダイヤフラム弁１６に臨む側の端面には、凹部が形成される。この凹部と、ダイヤフラム弁１６の、第２挟持部材６４に臨む側の端面とで、パイロット室８２が形成される。パイロット室８２には、ホルダ２２に向かって直線状に延在する第２パイロット通路８４が連なる。

吐出路７０の一端は、大気に開放された吐出口である。なお、吐出口にノズルやディフューザ（いずれも図示せず）等の所定の部材を取り付けるようにしてもよい。吐出路７０の、吐出口に向かう途中には、ホルダ２２側に向かうように折曲ないし傾斜して延在するパイロット出口通路８６の導出口が開口する。

ホルダ２２には、弁入口通路９０、弁取付口９２及び弁出口通路９４が形成される。弁入口通路９０は第２パイロット通路８４の出口開口から弁取付口９２まで延在し、弁出口通路９４は、弁取付口９２からパイロット出口通路８６の導入口まで延在する。弁出口通路９４の、弁取付口９２に臨む開口の近傍には、円環状に突出した第２弁座９６が設けられる。なお、第２挟持部材６４とホルダ２２の間は、第３シール部材９８、第４シール部材１００によってシールされる。

弁取付口９２には、電磁弁２０が取り付けられる。具体的には、弁取付口９２の内周壁には図示しない第１刃部が形成される。一方、電磁弁２０は、断面略Ｔ字形状の筒体１０２を有し、該筒体１０２を構成する大径部１０４の外周壁には図示しない第２刃部が形成される。第１刃部に対して第２刃部が噛合されることにより、電磁弁２０がホルダ２２に保持される。弁取付口９２は、電磁弁２０の弁室としての役割を果たす。

図２に詳細を示すように、電磁弁２０は、線材がボビン１１０に巻回されることで作製された電磁コイル１１２と、ボビン１１０の挿入孔１１４内に挿入された固定コア１１６及び可動コア１１８と、可動コア１１８の先端に保持された弁体１２０とを有する。ボビン１１０や可動コア１１８、弁体１２０は、ケーシング１２２内に収容される。

ケーシング１２２の右方の閉塞面には露呈孔１２４が形成され、該露呈孔１２４からは固定コア１１６を構成する小径な円柱部１２６が露呈する。円柱部１２６の側面には凹溝１２８が形成されており、該凹溝１２８にＣ字型クリップ１３０が係合されることにより、固定コア１１６が挿入孔１１４内で位置決め固定されている。

挿入孔１１４内には、中空のカラー部材１３２の大部分が挿入される。可動コア１１８の大部分は、カラー部材１３２内に挿入されている。カラー部材１３２の左方はケーシング１２２から露呈するとともに拡径するように折曲され、左方端部には、周壁部１３４が立ち上がったフランジ部１３６が形成される。前記筒体１０２の大径部１０４は、フランジ部１３６と周壁部１３４によって画成されるスペースに嵌入されている。カラー部材１３２とホルダ２２の間は、第５シール部材１３８によってシールされる。

可動コア１１８の左端には、係合穴１４０が形成されている。また、該係合穴１４０の開口近傍には、係合穴１４０の内径を小さくするように直径方向内方に向かう内方掛止部１４２が突出形成される。係合穴１４０には、ゴムからなる弁体１２０の頭部が挿入される。頭部は、テーパー状に拡径する円錐台形状をなし、最も大径な部位が、前記内方掛止部１４２に掛止される。これにより、弁体１２０の、係合穴１４０からの抜け止めがなされている。なお、頭部を係合穴１４０に挿入する際には、該頭部が径方向に沿って押圧されることで弾性的に収縮する。係合穴１４０に挿入後、頭部が弾性によって元の形状に戻ることにより、該頭部の最も大径な部位が内方掛止部１４２に掛止される。

内方掛止部１４２の外周側には、その近傍に、外方掛止部１４４が設けられる。この外方掛止部１４４には、外嵌が円錐台形状をなすリターンスプリング１４６の小径側端部が当接する。なお、該リターンスプリング１４６の大径側端部は、カラー部材１３２の、径差によって形成された段部に当接する。リターンスプリング１４６は、可動コア１１８を弁出口通路９４側に指向して弾発付勢している。このため、電磁弁２０は、通電がなされていないときには、弁体１２０の等径な円柱部が第２弁座９６に着座することで閉状態となる。

電磁弁２０には通電端子（図示せず）が設けられ、該通電端子には、導線１５０を介して電源１５２が電気的に接続される。電源１５２から供給された電流は、導線１５０及び通電端子を介して電磁コイル１１２に流れる。導線１５０の、電磁弁２０から離間した箇所には、制御回路１５４の制御作用下に作動する制御スイッチ１５６が設けられる。

第１実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

圧縮エアは、前記圧縮エア供給源から前記供給管、流量調整弁３０を介して第１供給路２４に送気され、該第１供給路２４から貯留室１２に導入される。貯留室１２が圧縮エアで充填されると、圧縮エアは、第２供給路６６、連通路５４（連通孔５８）、弁室６８、ダイヤフラム弁１６に形成された縦孔７８及び横孔８０（第１パイロット通路）を経てパイロット室８２に流通する。圧縮エアは、さらに、第２パイロット通路８４及び弁入口通路９０を経て弁取付口９２内に導入される。弁体１２０が第２弁座９６に着座しているので、圧縮エアのそれ以上の流通が阻止される。

この状態では、弁室６８内の圧縮エアによる内圧と、パイロット室８２内の圧縮エアによる内圧とが均衡する。従って、ダイヤフラム弁１６は、弁本体７４が第１弁座７２に着座した状態を維持する。すなわち、ダイヤフラム弁１６は閉じており、このため、貯留室１２と吐出路７０の連通が遮断されている。

エアブローによって清掃作業等を行うとき、作業者は、制御回路１５４を介して制御スイッチ１５６を操作する。これにより制御スイッチ１５６が閉じ（ＯＮとなり）、電源１５２から導線１５０及び通電端子を経て電磁コイル１１２に電流が供給される。すなわち、電磁弁２０に対して通電がなされ、固定コア１１６が磁気を帯びる。これに伴って発現した固定コア１１６の励磁作用により、図３に示すように、可動コア１１８が固定コア１１６に引き寄せられるように変位する。その結果、可動コア１１８の左端に保持された弁体１２０が第２弁座９６から離間する。これに伴い、リターンスプリング１４６が圧縮される。

弁体１２０の第２弁座９６からの離間により、弁入口通路９０と弁出口通路９４が弁取付口９２を介して連通する。従って、パイロット室８２が、第２パイロット通路８４、弁入口通路９０、弁取付口９２（電磁弁２０の弁室）、弁出口通路９４及びパイロット出口通路８６を介して吐出路７０に連通する。このため、パイロット室８２内の圧縮エアが吐出路７０に流通し、吐出口から吐出される。このように、制御スイッチ１５６が閉じられることで、パイロット室８２が開くとともに該パイロット室８２内の圧縮エアが排出される。

従って、パイロット室８２の内圧が弁室６８の内圧よりも小さくなる。このため、ダイヤフラム弁１６の弁本体７４が弁室６８内の圧縮エアに押圧され、その結果、該弁本体７４が第１弁座７２から速やかに離間する。すなわち、ダイヤフラム弁１６が速やかに開く。このように、パイロット室８２内の圧縮エアが排出されることに伴ってダイヤフラム弁１６が開くようにしたことにより、迅速な応答速度が得られる。

ダイヤフラム弁１６が開くことに伴い、貯留室１２が吐出路７０と連通する。流量調整弁３０（図１参照）を構成するニードル４４が流量制御通路４２を全閉にしていない場合には、第１供給路２４も吐出路７０と連通する。

貯留室１２には、所定容量の圧縮エアが予め充填されている。換言すれば、所定量の圧縮エアが貯留室１２に既に貯留されている。このため、貯留室１２内の圧縮エアが第２供給路６６及び弁室６８を介して吐出路７０に導入されるとともに、パイロット室８２から上記のようにして吐出路７０に送気された圧縮エアと合流する。従って、吐出口からは、大流量の圧縮エアが一挙に吐出される。このため、図４に実線で示すように、吐出（ブロー）の開始直後、瞬間的に高吐出圧（ピーク圧）が得られる。ここで、貯留室１２を形成するための本体部２６を交換し、貯留室１２の容量を適宜変更することにより、用途に応じてピーク圧の上限を設定することが可能となる。すなわち、必要以上の高圧で圧縮エアが吐出されることが回避される。

図４には、従来技術に係る圧縮流体吐出制御装置における吐出圧を破線で示している。この図４から、従来技術では吐出の開始から終了まで吐出圧が略一定であること、これに対し、第１実施形態では、吐出の開始直後にピーク圧が得られることが分かる。このように、第１実施形態では、パイロット室８２を開くことでダイヤフラム弁１６を開放し、しかも、貯留室１２に貯留された圧縮エアを一挙に吐出するようにしている。このため、制御スイッチ１５６を閉じるという簡便な操作によってピーク圧が容易に得られる。

加えて、制御回路１５４を、ブローを行う場所から離れた箇所に設置することで、ブローを行う作業場とは別の場所で制御スイッチ１５６を閉じること、換言すれば、電磁弁２０を遠隔操作することが可能となる。従って、水飛沫が飛散するような作業場であったとしても、作業者が濡れる事態を回避することができる。

流量調整弁３０を構成するニードル４４が流量制御通路４２を全閉にしているときには、第１供給路２４と貯留室１２との連通が遮断されているので、制御スイッチ１５６を閉に維持していたとしても、貯留室１２内の圧縮エアの吐出が終了することに伴ってブローが終了する。ブローを再度行うときには、流量調整弁３０を開いて貯留室１２内に圧縮エアを再充填すればよい。

一方、流量調整弁３０のニードル４４が後退してオリフィス４０が所定の開度で開放されているときには、第１供給路２４と貯留室１２とが連通しているので、貯留室１２内の圧縮エアが吐出されると同時に第１供給路２４を介して圧縮エアが供給される。この時点では、ダイヤフラム弁１６が開いているので、圧縮エアは貯留室１２に貯留されることなく該貯留室１２内を流通し、第２供給路６６及び弁室６８を経て吐出路７０に流通する。従って、圧縮エアの吐出が継続される。

このときに吐出口から吐出される圧縮エアの圧力（吐出圧）は、吐出直後の吐出圧に比して小さい。すなわち、図４に示すように、一定の低圧下でブローが継続される。この際の吐出圧は、流量調整弁３０の開度に応じて調節することができる。すなわち、流量調整弁３０の開度が大きくなるに従って吐出圧が大きくなる。

このように、第１実施形態では、貯留室１２に貯留した圧縮エアを先ず吐出することで吐出直後の吐出圧を大きくし（ピーク圧を得）、その後に吐出圧を小さくするようにしている。一般的に、運動している物体に作用する動摩擦力は、静止している物体に作用する静止摩擦力に比して小さい。従って、吐出圧を上記のように変更した場合であっても、吐出直後のピーク圧によって切削粉や粉塵等が静止状態から運動状態とされ、その後の低吐出圧によって切削粉や粉塵等の運動状態を維持することができる。このため、切削粉や粉塵等を容易に除去することができる。

しかも、吐出圧を大きくするべく大流量の圧縮エアを吐出するのは極短時間でよい。すなわち、圧縮エアを大流量で吐出し続ける必要はない。このために圧縮エアの使用量が低減するので、省エネルギとなる。

加えて、第１実施形態においては、上記したようにパイロット室８２、第２パイロット通路８４、弁入口通路９０内に滞留した圧縮エアをブローに用いるようにしている。このため、吐出直後のピーク圧を一層大きくすることができるとともに、圧縮エアの消費量が低減して一層の省エネルギ化を図ることができる。

ブローを終了するには、作業者の操作、又は制御回路１５４の自動制御により、制御スイッチ１５６を開けば（ＯＦＦとすれば）よい。これに伴い、電磁コイル１１２への通電が停止されて固定コア１１６の励磁作用が消失する。従って、それまで圧縮されていたリターンスプリング１４６が伸長し、可動コア１１８を弾発付勢する。その結果、弁体１２０が弁出口通路９４側に指向して変位し、第２弁座９６に着座する（図１及び図２参照）。

換言すれば、電磁弁２０が閉状態となるとともに、パイロット室８２と吐出路７０の連通が遮断される。その一方で、パイロット室８２には、弁室６８から縦孔７８及び横孔８０を介して圧縮エアが供給される。このためにパイロット室８２の内圧が弁室６８の内圧に比して大きくなるので、ダイヤフラム弁１６の弁本体７４が第１弁座７２に着座する。すなわち、ダイヤフラム弁１６が閉じ、貯留室１２及び弁室６８と、吐出路７０との連通が遮断される。

図５に示すように、ホルダ２２及び電磁弁２０を第２挟持部材６４から離間させて配置するようにしてもよい。この場合、第２パイロット通路８４と弁入口通路９０との間、弁出口通路９４とパイロット出口通路８６との間に、弁導入用配管１６０、弁導出用配管１６２をそれぞれ介在させればよい。この場合、水飛沫が飛散するような作業場と離間した位置に電磁弁２０を配置することができるので、電磁弁２０が濡れることを回避することができる。

ダイヤフラム弁１６のストロークを小さくすることにより、応答速度を一層迅速にすることができる。次に、これを具現化するための構成につき、第２実施形態として説明する。なお、図１～図３に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、図６～図８では、導線１５０や電源１５２、制御回路１５４及び制御スイッチ１５６の図示を省略している。

図６に示す第２実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置２００は、変位量規制手段の一例である流量制御装置２０２を有する。なお、流量制御装置２０２は、基本的には特許第６１７９５１０号公報に記載された構成と同様の構成であることから、概略を説明するに留める。

流量制御装置２０２は、流量調節部２０４と、変位部材２０６と、当接部材であるストッパ２０８とを有する。変位部材２０６は、ホルダ２２に形成されたネジ孔２１０と、第２挟持部材６４に形成された挿通孔２１２とに通され、その左方先端部がパイロット室８２内に突出する。ストッパ２０８は、この左端先端部に取り付けられる。

流量調節部２０４は、パイロット室８２内における変位部材２０６の突出量を調節し、これにより弁本体７４の変位、換言すれば、ダイヤフラム弁１６の開度を規制するための操作機構を兼ねる。この流量調節部２０４は、前記操作機構を収容する筐体２１４と、筐体２１４に対して回転自在に取り付けられるノブ２１６とを有し、筐体２１４がホルダ２２に対して着脱自在となっている。

図７に詳細を示すように、筐体２１４は、分割可能な第１ケース２１８と第２ケース２２０を有する。この中の第２ケース２２０は、第１ケース２１８との装着状態で所定の容積からなる内部空間を有するようにドーム状に形成される。該第２ケース２２０の、第１ケース２１８に臨む端部は内径が比較的大きな開口であり、この開口に、第１ケース２１８の右端部が挿入される。また、第２ケース２２０の側面には、複数個（例えば、４個）の図示しない係止口が等間隔に形成されている。各係止口には、第１ケース２１８の側面に突出形成された装着用フック２２２が挿入される。この装着用フック２２２の係止口への挿入により、第１ケース２１８と第２ケース２２０が連結される。

ノブ２１６は、作業者により筐体２１４と相対的に回転操作されることで、圧縮流体吐出制御装置２００内の流体の流量を調節する操作部として機能する。すなわち、ノブ２１６は、右方側が底部となる有底筒状に形成され、筒内の底部中央には左方に向かって延出する筒状の嵌合部２２４が形成されている。嵌合部２２４には、回転伝達部材２２６が嵌合される。嵌合部２２４の内周面（雌型）と回転伝達部材２２６の外周面（雄型）は、ノブ２１６が左右方向に変位可能となるように嵌合される。従って、ノブ２１６の回転力が回転伝達部材２２６にスムーズに伝達される。

回転伝達部材２２６は、変位部材２０６及びストッパ２０８の変位を操作する部材であり、所定長さで形成される。この回転伝達部材２２６は、中空円筒状の筒部２２８と、筒部２２８の端面から右方に向かって延在する柱部２３０とを有する。

筒部２２８の中空内部は、その軸線方向に沿って、変位部材２０６のシャフト部２３２が進退可能な空間として形成されている。筒部２２８の内周壁には雌ネジ部が刻設されており、この雌ネジ部、及び前記ネジ孔２１０には、変位部材２０６のシャフト部２３２の側周壁に刻設された雄ネジ部が螺合される。

柱部２３０は、外径が筒部２２８に比して小径な円柱状に形成されており、筐体２１４内を通って右方に延在し、その右端部がノブ２１６に連結されている。

変位部材２０６は、左右方向に沿って延在する中実状の円棒部材である。この変位部材２０６は、連結端部２３３と前記シャフト部２３２を有する。ストッパ２０８は、この中の連結端部２３３の端面に設けられ、弁本体７４の端面に当接可能である。

シャフト部２３２は、軸線方向に沿って所定長さで形成され、その側壁には、上記したように雄ネジ部が刻設されている。この雄ネジ部は、シャフト部２３２に向かって延出する回転伝達部材２２６の内面の雌ネジ部に螺合される。このため、回転伝達部材２２６を回転させると、シャフト部２３２を含む変位部材２０６を左右方向に沿って進退移動（変位）させることができる。

流量調節部２０４は、上述した筐体２１４、ノブ２１６及び回転伝達部材２２６の他に、筐体２１４内に設けられる表示リング２３４を備える。

表示リング２３４は、ドーム状の第２ケース２２０内に回転可能に収納される。第２ケース２２０の側面には図示しない表示窓が形成され、この表示窓から、表示リング２３４の目盛が視認可能となっている。

第２ケース２２０は、所定の内径を有する筒状の突出部２３８を有する。この突出部２３８は、ノブ２１６の内部に挿入されるとともにノブ２１６を回転可能に支持している。突出部２３８の外周面には、右端部にノブ回転規制部２４０が設けられ、さらにノブ回転規制部２４０の左方には第１環状突部２４２、第２環状突部２４４が形成されており、ノブ２１６の左端部の内側突部２４５が第１環状突部２４２及び第２環状突部２４４に段階的に係合可能となっている。

嵌合部２２４を囲うノブ２１６の壁部の外周面には、作業者が把持しやすいように複数の突条（図示せず）が形成されている。また、壁部の内周面右端部にはノブ回転規制部２４０に当接される当接部２４６が設けられ、壁部の内周面左端部には、径方向内側に突出する内側突部２４５が設けられている。

ノブ２１６は、突出部２３８に対する左右位置により、回転可能状態と回転阻止状態とに切り替えられる。すなわち、ノブ２１６が左方位置にあり、内側突部２４５が突出部２３８の第２環状突部２４４に引っ掛かる状態では、ノブ２１６の当接部２４６がノブ回転規制部２４０に当接することになり回転が規制される。ノブ２１６を回転操作する場合は、ノブ２１６が第２環状突部２４４を乗り越えるように右方に変位させることで、当接部２４６とノブ回転規制部２４０の当接を解除する。これによりノブ２１６が第２ケース２２０に対し回転可能となる。

表示リング２３４の配置状態では、孔部２４８内に対し、回転伝達部材２２６の柱部２３０が挿通される。表示リング２３４には図示しない内接歯部が形成されるとともに、回転伝達部材２２６の外周面には、図示しない一対の噛合部が形成される。表示リング２３４は、噛合部が内接歯部に係合した（噛み合った）ときにのみ回転操作される。

このように構成される圧縮流体吐出制御装置２００において、その内部を流通する圧力流体につき流量制御が必要な場合、作業者は、ノブ２１６を把持して右方に変位させる。これにより、ノブ２１６の左端部の内側突部２４５が第１環状突部２４２に係合し、且つ噛合部が内接歯部に係合した状態となる。その後、作業者がノブ２１６を回転させることにより、回転伝達部材２２６及び表示リング２３４が回転する。回転伝達部材２２６の回転に追従し、変位部材２０６が回転しながら、筒部２２８の中空内部を左方又は右方に進行する。これに追従し、ストッパ２０８がパイロット室８２内を左方又は右方に進行する。

ストッパ２０８の位置は、表示リング２３４の目盛によって把握することができる。すなわち、例えば、目盛の数字に対応して圧縮流体吐出制御装置２００内の圧力流体の流量を多くしたいときには、目盛の数字が大きくなるにつれて変位部材２０６及びストッパ２０８が右方に進行するように設定すればよい。

目盛が所定値を示したとき、作業者は、ノブ２１６の回転を停止する。さらに、ノブ２１６を左方に押し込み、ノブ２１６の左端部の内側突部２４５が第２環状突部２４４に係合するとともに、噛合部と内接歯部の係合が解除された状態とする。これにより、ノブ２１６がロックされて回転することができなくなるとともに、変位部材２０６及びストッパ２０８が変位することができなくなる。このように、内側突部２４５と第２環状突部２４４は、ロック手段として機能する。

このロックにより、当接部材であるストッパ２０８が位置決め固定される。従って、ダイヤフラム弁１６の最大開度が一定となるとともに、ダイヤフラム弁１６が最大開度となったときの圧縮エアの流量が安定する。また、作業者が簡単に開度を調整することができなくなるので、管理者が予め設定した必要量以上の吐出等を防止することができる。

このように構成される第２実施形態に係る圧縮流体吐出制御装置２００の動作につき、以下に説明する。

第１実施形態と同様に、圧縮エアがパイロット室８２、第２パイロット通路８４及び弁入口通路９０内に導入されるのみでは、弁室６８内の圧縮エアによる内圧と、パイロット室８２内の圧縮エアによる内圧とが均衡するので、ダイヤフラム弁１６は閉状態を維持する。従って、貯留室１２と吐出路７０の連通が遮断される。

エアブローによって清掃作業等を行うとき、作業者は、第１実施形態と同様に制御回路１５４を介して制御スイッチ１５６を操作する。これにより制御スイッチ１５６が閉じ（ＯＮとなり）、電源１５２から導線１５０及び通電端子を経て電磁コイル１１２に電流が供給されるとともに、固定コア１１６が磁気を帯びて励磁作用が発現する。従って、図８に示すように、可動コア１１８が固定コア１１６に引き寄せられるように変位するとともに、可動コア１１８の左端に保持された弁体１２０が第２弁座９６から離間する。これに伴い、リターンスプリング１４６が圧縮される。

弁体１２０の第２弁座９６からの離間により、弁入口通路９０と弁出口通路９４が弁取付口９２（電磁弁２０の弁室）を介して連通する。従って、パイロット室８２が、第２パイロット通路８４、弁入口通路９０、弁取付口９２、弁出口通路９４及びパイロット出口通路８６を介して吐出路７０に連通する。このため、パイロット室８２内の圧縮エアが吐出路７０に流通し、吐出口から吐出される。このように、制御スイッチ１５６が閉じられることで、パイロット室８２が開くとともに該パイロット室８２内の圧縮エアが排出される。

この現象に基づいてパイロット室８２の内圧が弁室６８の内圧よりも小さくなると、ダイヤフラム弁１６の弁本体７４が弁室６８内の圧縮エアに押圧され、その結果、該弁本体７４が第１弁座７２から速やかに離間する。すなわち、ダイヤフラム弁１６が速やかに開く。

弁本体７４の第１弁座７２から離間する方向への変位は、図８に示すように、該弁本体７４の端面がストッパ２０８に当接することで停止する。すなわち、ストッパ２０８により、弁本体７４のそれ以上の変位が阻止される。従って、弁本体７４と第１弁座７２との離間距離、換言すれば、ダイヤフラム弁１６の開度が定まる。貯留室１２内から流通した圧縮エアと、パイロット室８２から送気された圧縮エアとは、この開度に見合った流量で吐出路７０から導出される。

変位部材２０６及びストッパ２０８の位置は、ノブ２１６を回転させることで変更される。ストッパ２０８の、パイロット室８２内への突出量が大きいほど、弁本体７４の変位量が少なくなり且つダイヤフラム弁１６の開度が小となる。従って、圧縮エアの流量、すなわち、吐出量が少なくなる。これとは逆に、ストッパ２０８の突出量が小さくなるほど弁本体７４の変位量及びダイヤフラム弁１６の開度が大きくなり、圧縮エアの流量、すなわち、吐出量が多くなる。

このことから諒解されるように、ストッパ２０８の弁本体７４に対する当接位置により、ダイヤフラム弁１６の開度が定まるとともに圧縮エアの吐出量が定まる。すなわち、流量制御装置２０２によって圧縮エアの最大流量及びピーク圧が規制される。

ストッパ２０８の突出量は、ノブ２１６を回転させることで精緻に変更することができる。従って、吐出路７０から導出される圧縮エアの最大流量を微少に変化させることが可能である。すなわち、圧縮エアの吐出量及びピーク圧を精密に規制することができる。このため、圧縮流体吐出制御装置２００から必要量以上の吐出がなされることを防止することができる。また、ダイヤフラム弁１６の変位量、換言すれば、ストロークを小さくすることにより、応答速度を一層迅速にすることができる。

また、第１実施形態と同様に、第１ハウジング１４を構成する本体部２６を交換することで貯留室１２の容量を適宜変更することにより、用途に応じてピーク圧の上限を設定して必要以上の高圧で圧縮エアが吐出されることを回避することができる。

この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られることは勿論である。

本発明は、上記した第１、第２実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、圧縮エアに代替して圧縮窒素等を用いるようにしてもよいし、その他と圧縮流体を用いることもできる。また、圧縮流体吐出制御装置１０は、据置型に特に限定されるものではなく、ガン形状やその他の形状のものであってもよい。

Claims (6)

1. 圧縮流体を吐出制御する圧縮流体吐出制御装置（１０）であって、
   前記圧縮流体を供給する供給路（２４、６６）と、前記圧縮流体を吐出する吐出口が形成された吐出路（７０）とに連通するとともに、第１弁座（７２）が設けられた第１弁室（６８）が形成され、
   前記第１弁座（７２）に対して着座又は離間することで、前記供給路（２４、６６）と前記吐出路（７０）とを連通遮断又は連通するとともに、パイロット通路（７８、８０）が形成されたダイヤフラム弁（１６）と、
   前記供給路（２４、６６）から前記パイロット通路（７８、８０）を介して前記圧縮流体が導入されるパイロット室（８２）を開放又は閉止するパイロット室開閉弁と、
   を有し、
   前記パイロット室開閉弁は、通電に伴って開状態となり且つ通電停止に伴って閉状態となる電磁弁（２０）からなり、
   前記電磁弁（２０）は、第２弁室と、前記第２弁室に設けられた第２弁座（９６）と、前記第２弁座（９６）に対して着座又は離間する弁体（１２０）とを有し、
   前記弁体（１２０）が前記第２弁座（９６）から離間することで前記パイロット室開閉弁が開状態となって前記パイロット室（８２）が開放されるとともに、前記ダイヤフラム弁（１６）が前記第１弁座（７２）から離間して前記供給路（２４、６６）と前記吐出路（７０）が連通し、
   前記供給路（２４、６６）と前記第１弁室（６８）との間に、前記圧縮流体を貯留する貯留室（１２）が介在し、
   前記貯留室（１２）は第１ハウジング（１４）に形成され、且つ前記第１弁座（７２）及び前記第１弁室（６８）は第２ハウジング（１８）に設けられ、
   前記ダイヤフラム弁（１６）が閉じているとき、前記供給路（２４）から供給された前記圧縮流体を前記貯留室（１２）に貯留し、前記ダイヤフラム弁（１６）が開いた直後、前記貯留室（１２）に貯留された前記圧縮流体を、前記吐出路（７０）を介して最大の吐出圧で吐出し、その後、前記ダイヤフラム弁（１６）の開状態を維持するとともに前記貯留室（１２）を流通した前記圧縮流体を、前記吐出路（７０）を介して前記吐出圧よりも低圧の吐出圧で吐出する、圧縮流体吐出制御装置（１０）。
2. 請求項１記載の圧縮流体吐出制御装置（１０）において、前記貯留室（１２）が、容量を変更することが可能な容量可変式の内室である圧縮流体吐出制御装置（１０）。
3. 請求項１又は２記載の圧縮流体吐出制御装置（１０）において、前記供給路（２４）から前記貯留室（１２）に導入される前記圧縮流体の流量を調整する流量調整弁（３０）を有する圧縮流体吐出制御装置（１０）。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の圧縮流体吐出制御装置（１０）において、前記パイロット室開閉弁が、前記パイロット室（８２）と前記吐出路（７０）とを連通又は連通遮断する圧縮流体吐出制御装置（１０）。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の圧縮流体吐出制御装置（１０）において、前記ダイヤフラム弁（１６）を構成する弁本体（７４）に対して変位自在な当接部材（２０８）を有し、前記当接部材（２０８）が前記弁本体（７４）に当接することで、前記弁本体（７４）の変位を規制する変位量規制手段（２０２）が設けられている圧縮流体吐出制御装置（１０）。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の圧縮流体吐出制御装置（１０）において、前記パイロット室開閉弁の前記第２弁室が、配管（１６０、１６２）を介して前記パイロット室（８２）及び前記吐出路（７０）に連通する圧縮流体吐出制御装置（１０）。

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