JPS6120338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の数を限定することなく、その
混合比率を無限に変化させることができる可変式
流体比例混合装置に関する。この装置は、混合さ
れるべき流体の割合を単にダイヤル操作するだけ
でその混合比率を無限に調節することができ、さ
らにオンオフ弁と流体容器を追加すればいかなる
数の流体をも混合することができるものである。
この装置では、摩耗する部品の数が少ないので実
質的なメンテナンスフリーとなる。

従来技術には、本発明のように作動する可変式
流体比例混合装置はなく、また同じ効果を達成す
るような装置もない。

米国特許第3038449号明細書には、隔室内のピ
ストンに対する流量制御のためのフイードバツク
ループを備えた油圧制御システムが開示されてい
る。このシステムには、ピストンの位置を検知す
るための手段が設けられ、この検知情報は圧力流
体源を制御するオンオフ弁を調整するための手段
として用いられている。しかしながら、本発明の
ようにピストンの移動がポンプの吸込み又は圧送
によつて達成されることはなく、また異なる流体
を混合することを目的としたものではない。

米国特許第3813990号明細書には、油圧作動の
ピストンを有する油圧式位置決め手段と、この位
置決め手段に流体を供給して移動可能な出口部材
を位置決めする多数のサーボ弁と、各サーボ弁に
対して独立したサーボ弁チヤンネルを形成するよ
うに出口部材の位置を代表するフイードバツク手
段と、不完全作動の場合にサーボ弁を制御する手
段とを備えた油圧作動システムが記載されてい
る。

前述の２つの特許明細書には、隔室内のピスト
ン位置を検知するフイードバツク手段を用いて弁
の作用を制御する装置が開示されている。しかし
ながら、これらの制御装置は、ポンプがシリンダ
からの流体を押したり引いたりする時にピストン
を動かすことはなく、また連続工程としてシリン
ダの一端から流体を追い出すようにピストンを作
動させることもない。さらに、流体を比例混合す
るような連結はいずれの装置においても達成され
ない。

本発明の可変式流体比例混合装置は、ポンプ
と、シリンダの第１端部と第２端部との間を移動
でき複動形自由移動ピストンを含んだ閉鎖シリン
ダと、それぞれがオンオフ入口弁を有する複数の
分離した流体源と、上記ポンプおよび上記シリン
ダの両端部ならびに各入口弁に連結された四方弁
と、制御手段とを備えており、上記四方弁のセツ
テイングによつてポンプはシリンダの一方の端部
に圧力をかけ、ピストンをシリンダの出口側端部
に向けて動かし、流体を出口側端部から排出する
ことができ、これによりある流体に対して上記入
口弁が開いているときにはピストンの移動によつ
て流体がシリンダの入口側端部内へと供給される
ようになつており、さらに上記制御手段は、各流
体の所定量がシリンダ内に導入されたときにピス
トンの位置を連続的に検出し、ピストンが全スト
ロークを走行する間に別のオンオフ入口弁を切換
えるようになされている。

以下図示の実施例を参照しなながら、本発明を
さらに詳細に説明する。各図は配管概略図であつ
て、第１図は全体の配置、第２図は第１流体がシ
リンダ内に供給された状態、第３図はつづいて第
２流体が供給された状態、第４図はつづいて第３
流体が供給された状態を表わしている。

各図において、多数の流体源は１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ（図示せず）等で表わされ、
各流体源は流体源の数に対応して分離されてい
る、例えば電磁弁あるいは電動弁等の、オンオフ
制御可能な入口弁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１
Ｄ（図示せず）等を有している。各入口弁にはパ
イプ１２が連結され、パイプ１２の他端は、例え
ば従来周知の電動式回転型スプール弁等の、四方
弁１３に連結されている。流体源からの流体は、
四方弁１３のセツテイングによつて、パイプ１２
からパイプ１４又はパイプ５のいずれかに導かれ
る。

パイプ１４はシリンダ１６の第１端部（図にお
いて左側）に連結され、パイプ１５はシリンダ１
６の第２端部（図において右側）に連結されてい
る。シリンダ１６には複動式自由移動ピストン１
７が取付けられ、ピストン１７はシリンダの２つ
の端部間を前方および後方に動く。

同様にパイプ１８が四方弁１３に連結され、パ
イプ１８の他端は出口ポンプ１９に連結され、ポ
ンプ１９はさらに適当な出口パイプ２０に連結さ
れている。流体は、シリンダの第１端部からパイ
プ１４と１８を通つてポンプに達するか、あるい
はシリンダの第２端部からパイプ１５と１８を通
つてポンプに到達する。出口ポンプは、これらの
パイプ１４，１８あるいは１５，１８を通じてシ
リンダ内に吸込み作用を及ぼし、この作用によつ
てシリンダ内のピストンを動かす。

ピストン位置検出手段すなわちセンサー２１
は、シリンダ内を動くピストンの位置をいかなる
時点でも検知してピストン位置に応じた電気信号
を発生するようにシリンダに固定されている。こ
のセンサーからの電気信号は制御手段２２に入力
され、この制御手段２２は所定ピストンの位置に
応じた入力電気信号に応答して制御信号を発生し
てオンオフ入口弁と四方弁とを作動させる。この
よう制御手段は、いかなる量又は組合せの流体を
も混合できるようにプログラムすることができ
る。検出手段２１と制御手段２２とを別々に図示
しかつ説明したが、これらを組み合わせて制御手
段とすることもできる。

尚、上記センサー２１としては、一般に用いら
れる光学式反射パルス読取り型のセンサーを用い
ることができる。この場合には、ピストンの側部
に光吸収帯および光反射帯を長手方向に沿つて交
互に設け、反射パルス数を計測することによつ
て、ピストン位置の検出が行われる。またピスト
ンの位置は、シリンダの周囲に巻いたコイルと、
ピストンの中に埋め込まれた鉄心とから成る差動
トランスによつて検出することもできる。

本発明の流体比例混合装置は次のように作用す
る。

流体比例混合装置を始動するにあたつては、第
１図に示すピストンの位置において、四方弁１３
をパイプ１２とパイプ１４とを連結しかつパイプ
１５とパイプ１８とを連結する状態（第２図乃至
第４図に示された状態）にセツテイングしまたオ
ンオフ入口弁の１つ例えば入口弁１１Ａを開の状
態に設定する。この状態において、第１図のシリ
ンダ１６の第２の端部側およびパイプ１５，１８
の内部は適宜な流体によつて充満されていること
が必要である。

上述のように準備された第１図に示す流体比例
混合装置においてポンプ１９を作動すると、シリ
ンダ１６の第２の端部側にポンプの負圧が作用し
て第２図に示すようにシリンダ１６の第２の端部
側から流体が排出されると同時にこの排出される
流体の体積を補償するためにピストン１７が第２
の端部に向つて移動しシリンダの第１の端部側に
負圧を生ぜしめる。したがつて、この負圧の作用
により、開状態となされている入口弁１１Ａから
パイプ１２およびパイプ１４を介して第１流体で
ある流体１０Ａがシリンダの第１の端部側へ吸入
される。

ピストン１７が所定の距離だけ第２の端部へ向
つて移動したことをセンサー２１が検出すると制
御手段２２は第１流体である流体１０Ａ用のオン
オフ入口弁１１Ａを閉じ、同時に第２流体である
流体１０Ｂ用のオンオフ入口弁１１Ｂを開く。第
２図では、説明の都合上、ピストンが移動可能全
ストロークの50％だけ走行した状態を示してい
る。このことはすなわち、ピストンがシリンダ内
を全ストローク走行した場合には、混合流体中に
50％の流体１０Ａが含まれることを意味してい
る。

オンオフ入口弁１１Ｂが開くと、ピストンの移
動により第２流体である流体１０Ｂがシリンダの
第１の端部側に導入されて流体１０Ａと混合する
（第３図）。ピストンが所定の距離だけ動くと、制
御手段が弁１１Ｂを閉じ、同時に第３流体である
流体１０Ｃ用のオンオフ入口弁１１Ｃを開く。第
３図では、ピストンが全ストロークの70％だけ走
行した状態を示している。従つてこの状態では、
シリンダ内全容積の50％流体１０Ａと20％の流体
１０Ｂが含まれていることになる。比例混合装置
は、流体１０Ｃについても同様に作用する（第４
図）。この作用は、ピストンが全ストローク走行
しすべての流体が比例的にシリンダの第１の端部
側に導入されるまで継続する。

このように、ピストンがシリンダの第２の端部
側に向つて全ストローク（すなわち100％のスト
ローク）を走行しすべての流体が比例的にシリン
ダの第１の端部側に導入されると、制御手段２２
は第３の流体である流体１０Ｃ用のオンオフ入口
弁１１Ｃを閉じると同時に四方弁１３を今迄とは
反対の状態すなわちパイプ２とパイプ１５とを連
結しかつパイプ１４とパイプ１８とを連結する状
態に切換える。この四方弁の切換え操作によりポ
ンプ１９からの負圧はパイプ１８およびパイプ１
４を通じてシリンダの第１の端部側に伝達され
る。このような状態において第１流体である流体
１０Ａ用のオンオフ入口弁１１Ａを開けると、シ
リンダ１６の第１の端部側にある流体１０Ａ，１
０Ｂ，１０Ｃの混合流体がポンプ１９の負圧の作
用によりパイプ１４およびパイプ１８を通じて排
出される。

したがつてこの排出される混合流体の体積を補
償するためにピストン１７は第４図の状態から第
１の端部へ向つて移動を開始し、こののピストン
の移動によつてシリンダの第２の端部側に生ずる
負圧により第１流体である流体１０Ａがパイプ１
２およびパイプ１５を通じて第２の端部側へ導入
される。以後は前述の如き制御手段の作用により
ピストンのストロークに応じてオンオフ入口弁を
切換えながら流体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを所定
の容積比率で第２の端部側シリンダ空所内へ導入
する。

以上のサイクルを繰り返すことによつて一定の
比率で混合された流体を供給することができるの
である。

制御手段は、ピストンの各ストロークに対して
いかなる数の流体をも導入するようにプログラム
することができるから、比例混合の組合せは無限
となる。すなわち、第１図に破線で示すように、
四方弁の入口側にオンオフ弁を単に追加すだけで
いかなる数の流体をも用いることができる。

これまで述べてきたように、ポンプ１９は流体
を出口２０にけて移送するように管路１８内に位
置している。このような配置では、配管内にはピ
ストン１７を引張ろうとする負圧又は吸込力を生
じる。しかしながら、ポンプは管路１２内のシリ
ンダの上流側に配置して、ピストン１７を押圧す
るような圧力を生じさせることもできる。パイプ
１２がパイプ１４と連結されたときはピストンは
シリンダの第１端部から第２端部に向けて押さ
れ、一方パイプ１２がパイプ１５と連結されたと
きはピストン第２端部から第１端部に向けて押さ
れる。いずれの場合も流体は前述のようにして移
動する。

従来技術に比べて本発明の比例混合装置がその
利点とするところは、混合されるべき流体の比率
を単にダイヤル操作するだけで無限にその比率を
調節することができる点と、追加したい流体のた
めにオンオフ弁と流体容器を付加するだけでいか
なる数の流体をも比例混合させることができる点
にある。さらに他の利点は、摩耗させられる構成
要素がほとんど含まれていないので、実質的にメ
ンテナンスフリーが保たれることである。

本発明は、前述の実施例に限定されることな
く、種々の変形が可能であることは当業者にとつ
て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体比例混合装置の配管
図、第２図、第３図、第４図は装置の作動を表わ
す配管図である。 １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…流体源、１１Ａ，１
１Ｂ，１１Ｃ…オンオフ弁、１３…四方弁、１６
…シリンダ、１７…ピストン、１９…ポンプ、２
１…検出手段、２２…制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプと、シリンダの第１端部と第２端部と
   の間を移動できる複動形自由移動ピストンを閉鎖
   シリンダと、それぞれがオンオフ入口弁を有する
   複数の分離した流体源と、前記ポンプおよび前記
   シリンダの両端部ならびに各入口弁に連結された
   四方弁と、制御段とを備えて成る流体比例混合装
   置であつて、 前記四方弁のセツテイングによつてポンプはシ
   リンダ一方の端部に圧力をかけ、ピストンをシリ
   ンダの出口側端部に向けて動かし、流体を出口側
   端部から排出することができ、これによりある流
   体に対して前記入口弁が開いているときはピスト
   ンの移動によつて流体がシリンダの入口側端部内
   へと供給されるようになつており、さらに前記制
   御手段は、各流体の所定量がシリンダ内に導入さ
   れたときにピストンの位置を連続的に検出し、ピ
   ストンが全ストロークを走行する間に別のオンオ
   フ入口弁を切換えるようになされていることを特
   徴とする可変式流体比例混合装置。 ２ ポンプがシリンダに対して負圧力を供給し、
   ピストンをシリンダの出口側端部に向けて引張る
   ようになされている特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３ ポンプがシリンダに対して正圧力を供給し、
   ピストンをシリンダの出口側端部に向けて押圧す
   るようにされている特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ４ 前記制御手段ピストンの各ストロークに対応
   していかなる数の流体をいかなる比率でも混合す
   るようにプログラムできるようになされている特
   許請求の範囲第１項記載の装置。