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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-16
(45)【発行日】2022-12-26
(54)【発明の名称】流体噴射又は吸引装置
(51)【国際特許分類】
B05B 15/00 20180101AFI20221219BHJP
F04B 9/08 20060101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
B05B15/00
F04B9/08 G
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021000923
(22)【出願日】2021-01-06
(65)【公開番号】P2022106138
(43)【公開日】2022-07-19
【審査請求日】2022-06-02
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000237167
【氏名又は名称】富士フィルター工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085660
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 均
(74)【代理人】
【識別番号】100129425
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 護晃
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100087505
【氏名又は名称】西山 春之
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(72)【発明者】
【氏名】高橋 裕一
【審査官】鏡 宣宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２０３１１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第０２／３２５８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平９－１８４４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６０８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２２９６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２９４９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－５７６４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４８－９４３１（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０５Ｂ １／００－１７／０８
Ｆ０４Ｂ ９／００－１５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノズルを介して流体を対象空間に噴射又は前記対象空間から吸引する流体噴射又は吸引装置であって、中空管状に形成され、両端開口部が閉塞部材で閉塞されたシリンダと、
前記シリンダに前記両端開口部間で相対移動可能に挿嵌されて、前記シリンダの内部を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、
前記シリンダに挿嵌された前記ピストンから前記閉塞部材を貫通して前記シリンダの外部まで延びて固定され、前記ピストンを支持するとともに前記閉塞部材の貫通孔と摺接して前記シリンダの移動を案内し、前記第１流体室を外部の第１外部配管に連通接続する第１内部流路、及び、前記第２流体室を外部の第２外部配管に連通接続する第２内部流路を有する、前記ピストンよりも周方向外形の面積が小さいガイドと、
前記ノズルのうち前記第１流体室と前記対象空間とを連通する第１ノズルと、
前記ノズルのうち前記第２流体室と前記対象空間とを連通する第２ノズルと、
を備え、
前記第１外部配管及び前記第２外部配管のうち所定圧力の流体を発生させる流体圧力源に連通する配管が順次切り替えられるように構成され、
前記流体圧力源から前記第１ノズル及び前記第２ノズルまでの流路において、前記第１流体室と前記第２流体室とを短絡すると共に双方向に流体を流通可能な短絡流路を有し、前記短絡流路には流路を絞る絞り手段が設けられており、
前記絞り手段は、前記第１流体室と前記第２流体室のうち前記流体圧力源と連通する流体室と連通しない流体室との間に発生する内圧差に応じて、前記流体を高圧側の流体室から低圧側の流体室に向けて流通させ、前記低圧側の流体室の容積の減少速度を低下させながら前記ピストンを相対移動させるように構成されている、
流体噴射又は吸引装置。
【請求項2】
前記短絡流路は前記ピストンに形成されている、請求項１に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項3】
前記絞り手段としてオリフィスを有する、請求項２に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項4】
前記ピストンを前記第１流体室側から前記第２流体室側まで貫通する貫通孔が穿設されるとともに、前記貫通孔にはプラグが着脱可能に装着され、前記短絡流路は前記プラグにおいて前記第１流体室と前記第２流体室とを連通して形成された、請求項２又は請求項３に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項5】
前記閉塞部材のうち前記シリンダの一端開口部を閉塞する第一閉塞部材には前記プラグを出し入れ可能な作業用貫通孔が穿設されており、該作業用貫通孔は常閉蓋によって開閉可能に閉塞されている、請求項４に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項6】
前記プラグは前記貫通孔に螺合して装着され、前記プラグは該プラグの回転軸線と同軸の円錐面を有するとともに、前記貫通孔は前記プラグが装着されたときに前記円錐面と対向する対向円錐面を有し、
前記短絡流路は、前記円錐面と前記対向円錐面との間に形成された隙間を含んで形成され、
前記絞り手段として、前記貫通孔に対する前記プラグの螺合量に応じて前記隙間の間隔が変化する可変絞り弁を有する、請求項４又は５に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項7】
前記プラグの前記第２流体室側において、前記第１流体室から前記第２流体室への前記短絡流路を介した流体流入を許容し、かつ、前記第２流体室から前記第１流体室への前記短絡流路を介した流体流入を阻害する弁体を備えた、請求項４乃至６の何れか一項に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項8】
前記ピストンには前記第１流体室と前記第２流体室とを連通する別の貫通孔がさらに穿設されるとともに、前記別の貫通孔には前記プラグが追加プラグとしてさらに着脱可能に装着され、前記追加プラグの前記第１流体室側において、前記第２流体室から前記第１流体室への前記短絡流路を介した流体流入を許容し、かつ、前記第１流体室から前記第２流体室への前記短絡流路を介した流体流入を阻害する弁体を備えた、
請求項７に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項9】
前記短絡流路は前記シリンダの外部に現れる短絡配管を介して形成され、前記絞り手段として、前記短絡配管に配設された流量調整弁を有する、請求項１に記載の流体噴射又は吸引装置。
【請求項10】
ノズルを介して流体を対象空間に噴射又は前記対象空間から吸引する流体噴射又は吸引装置であって、中空管状に形成され、両端開口部が閉塞部材で閉塞されたシリンダと、
前記シリンダに前記両端開口部間で相対移動可能に挿嵌されて、前記シリンダの内部を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、
前記シリンダに挿嵌された前記ピストンから前記閉塞部材を貫通して前記シリンダの外部まで延びて固定され、前記ピストンを支持するとともに前記閉塞部材の貫通孔と摺接して前記シリンダの移動を案内し、前記第１流体室を外部の第１外部配管に連通接続する第１内部流路、及び、前記第２流体室を外部の第２外部配管に連通接続する第２内部流路を有する、前記ピストンよりも周方向外形の面積が小さいガイドと、
前記ノズルのうち前記第１流体室と前記対象空間とを連通する第１ノズルと、
前記ノズルのうち前記第２流体室と前記対象空間とを連通する第２ノズルと、
を備え、
前記第１外部配管及び前記第２外部配管のうち所定圧力の流体を発生させる流体圧力源に連通する配管が順次切り替えられるように構成され、
前記第１外部配管と前記第２外部配管とを連通接続する短絡配管を有し、前記短絡配管には流路を絞る絞り手段として流量調整弁が配設されている、
流体噴射又は吸引装置。
【請求項11】
ノズルを介して流体を対象空間に噴射又は前記対象空間から吸引する流体噴射又は吸引装置であって、中空管状に形成され、両端開口部が閉塞部材で閉塞されたシリンダと、
前記シリンダに前記両端開口部間で相対移動可能に挿嵌されて、前記シリンダの内部を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、
前記シリンダに挿嵌された前記ピストンから前記閉塞部材を貫通して前記シリンダの外部まで延びて固定され、前記ピストンを支持するとともに前記閉塞部材の貫通孔と摺接して前記シリンダの移動を案内し、前記第１流体室を外部の第１外部配管に連通接続する第１内部流路、及び、前記第２流体室を外部の第２外部配管に連通接続する第２内部流路を有する、前記ピストンよりも周方向外形の面積が小さいガイドと、
前記ノズルのうち前記第１流体室と前記対象空間とを連通する第１ノズルと、
前記ノズルのうち前記第２流体室と前記対象空間とを連通する第２ノズルと、
を備え、
前記第１外部配管及び前記第２外部配管のうち所定圧力の流体を発生させる流体圧力源に連通する配管が、前記流体圧力源と圧力接続管を介して接続された流路切換弁で順次切り替えられるように構成され、
前記流体圧力源から前記第１ノズル及び前記第２ノズルまでの流路において、前記流体圧力源に連通している流路と前記流体圧力源に連通していない流路とを短絡する短絡流路を有し、
前記流路切換弁を迂回して前記圧力接続管と前記第１外部配管とを連通接続する第１短絡配管と、前記流路切換弁を迂回して前記圧力接続管と前記第２外部配管とを連通接続する第２短絡配管と、を有し、
前記第１短絡配管及び前記第２短絡配管には、各流路を絞る絞り手段として流量調整弁がそれぞれ配設された、流体噴射又は吸引装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体の噴射又は吸引を行う流体噴射又は吸引装置に関する。
【背景技術】
【0002】
流体噴射又は吸引装置として、例えば特許文献１に記載のように、挿嵌したピストンでシリンダ内を区画した２つの空間のそれぞれに外部と連通するノズルを設け、２つの空間とシリンダ外部との間で２つのノズルを介して流体の噴射又は吸引を行うものが知られている。この流体噴射又は吸引装置では、ピストンを固定して、流体噴射時には高圧源から一方の空間へ流体を送り出し、あるいは、流体吸引時には一方の空間から低圧源へ流体を吸い込み、このときの２つの空間の容積変化を利用してシリンダを移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－２０３１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１に記載の流体噴射又は吸引装置では、流体の噴射量又は吸引量が一定であればシリンダを一定の速度で移動させることができるが、何らかの理由により、シリンダ移動速度の低下を必要とする状況が想定される。
【0005】
シリンダ移動速度は、高圧源又は低圧源の発生圧力の調整により低下させることが可能である。しかし、流体を噴射しているときに高圧源の発生圧力を減少させてシリンダ移動速度を低下させると、流体の噴射量が減少してしまう一方、流体を吸引しているときに低圧源の発生圧力を上昇させてシリンダ移動速度を低下させると、流体の吸引量が減少してしまう。
【0006】
また、シリンダ移動速度は、シリンダ内の２つの空間の最大容積の増大化設計やノズル口径の小径化設計により低下させることが可能である。しかし、シリンダ内の２つの空間の最大容積を増大させるとシリンダが大径化して設置空間が限定されたり、ノズル口径を小径化すると流体の噴射量又は吸引量の減少を招いたりするおそれがある。
【0007】
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、体格の大型化や流体の噴射量又は吸引量の減少を抑えつつ、簡易な構成でシリンダ移動速度の低下が可能な流体噴射又は吸引装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る流体噴射又は吸引装置では、ノズルを介して流体を対象空間に噴射又は対象空間から吸引するものであって、中空管状に形成され、両端開口部が閉塞部材で閉塞されたシリンダと、シリンダに両端開口部間で相対移動可能に挿嵌されて、シリンダの内部を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、シリンダに挿嵌されたピストンから閉塞部材を貫通してシリンダの外部まで延びて固定され、ピストンを支持するとともに閉塞部材の貫通孔と摺接してシリンダの移動を案内し、第１流体室を外部の第１外部配管に連通接続する第１内部流路、及び、第２流体室を外部の第２外部配管に連通接続する第２内部流路を有する、ピストンよりも周方向外形の面積が小さいガイドと、ノズルのうち第１流体室と対象空間とを連通する第１ノズルと、ノズルのうち第２流体室と対象空間とを連通する第２ノズルと、を備え、第１配管及び第２配管のうち所定圧力の流体を発生させる流体圧力源に連通する配管が順次切り替えられるように構成され、流体圧力源から第１ノズル及び第２ノズルまでの流路において、第１流体室と第２流体室とを短絡すると共に双方向に流体を流通可能な短絡流路を有し、短絡流路には流路を絞る絞り手段が設けられており、絞り手段は、第１流体室と第２流体室のうち流体圧力源と連通する流体室と連通しない流体室との間に発生する内圧差に応じて、流体を高圧側の流体室から低圧側の流体室に向けて流通させ、前記低圧側の流体室の容積の減少速度を低下させながら前記ピストンを相対移動させるように構成されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る流体噴射又は吸引装置によれば、体格の大型化や流体の噴射量又は吸引量の減少を抑えつつ、簡易な構成でシリンダ移動速度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る流体噴射又は吸引装置を模式的に示す概略構成図である。
【図2】噴射モードでの移動シリンダの方向Ｄ１への移動状態を示す説明図である。
【図3】噴射モードでの移動シリンダのＤ１規制状態を示す説明図である。
【図4】噴射モードでの移動シリンダの方向Ｄ２への移動状態を示す説明図である。
【図5】噴射モードでの移動シリンダのＤ２規制状態を示す説明図である。
【図6】吸引モードでの移動シリンダの方向Ｄ１への移動状態を示す説明図である。
【図7】吸引モードでの移動シリンダのＤ１規制状態を示す説明図である。
【図8】吸引モードでの移動シリンダの方向Ｄ２への移動状態を示す説明図である。
【図9】吸引モードでの移動シリンダのＤ２規制状態を示す説明図である。
【図10】第２実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図11】同装置におけるプラグ装着完了状態を示す断面図である
【図12】同装置の第１変形例を模式的に示す断面図である。
【図13】同変形例におけるプラグ装着完了状態を示す断面図である。
【図14】同装置の第２変形例を模式的に示す断面図である。
【図15】同装置の第３変形例を模式的に示す断面図である。
【図16】同変形例におけるプラグ装着完了状態を示す断面図である。
【図17】同変形例において複数プラグの装着状態を示す断面図である。
【図18】第３実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の一態様を模式的に示す概略構成図である。
【図19】同装置の別態様を模試的に示す概略構成図である。
【図20】第４実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の一態様を模式的に示す概略構成図である。
【図21】同装置の別態様を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
【0012】
〔第１実施形態〕
図１～図５を参照して、第１実施形態に係る流体噴射又は吸引装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の概略構成を示す断面図である。流体噴射又は吸引装置（以下、単に「流体装置」という）１は、例えば、濾過装置にフィルター洗浄機能として組み込まれ、流体をフィルターへ噴射して、あるいは、フィルターから流体を吸引することで、濾過装置の濾過機能によりフィルターに付着した捕捉物を除去する目的等で用いられる。概略構成として、流体装置１は、ピストン・シリンダ機構２と、ピストン・シリンダ機構２に接続された外部配管系３と、制御系４と、を備える。
図１～図５を参照して、第１実施形態に係る流体噴射又は吸引装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る流体噴射又は吸引装置の概略構成を示す断面図である。流体噴射又は吸引装置（以下、単に「流体装置」という）１は、例えば、濾過装置にフィルター洗浄機能として組み込まれ、流体をフィルターへ噴射して、あるいは、フィルターから流体を吸引することで、濾過装置の濾過機能によりフィルターに付着した捕捉物を除去する目的等で用いられる。概略構成として、流体装置１は、ピストン・シリンダ機構２と、ピストン・シリンダ機構２に接続された外部配管系３と、制御系４と、を備える。
【0013】
（ピストン・シリンダ機構）
ピストン・シリンダ機構２は、流体の噴射位置を移動させつつ流体を噴射し、あるいは、流体の吸引位置を移動させつつ流体を吸引する機構であり、流体の噴射又は吸引の対象となる空間（以下、「対象空間」という）Ｅに配置されるものである。ピストン・シリンダ機構２は、主に、移動シリンダ１１、ピストン１２、第１ガイド１３及び第２ガイド１４で構成される。
ピストン・シリンダ機構２は、流体の噴射位置を移動させつつ流体を噴射し、あるいは、流体の吸引位置を移動させつつ流体を吸引する機構であり、流体の噴射又は吸引の対象となる空間（以下、「対象空間」という）Ｅに配置されるものである。ピストン・シリンダ機構２は、主に、移動シリンダ１１、ピストン１２、第１ガイド１３及び第２ガイド１４で構成される。
【0014】
具体的には、移動シリンダ１１は断面一様な中空管状に形成され、移動シリンダ１１の内周面に倣って周方向外形が形成されたピストン１２が移動シリンダ１１にその両端開口部間で相対移動可能に挿嵌される。第１ガイド１３及び第２ガイド１４は、断面一様に延びる中実棒状に、かつ、それらの周方向外形の面積がピストン１２の周方向外形の面積よりも小さく形成され、以下の状態になるようにピストン１２と接続ないし一体成形される。すなわち、第１ガイド１３は、挿嵌されたピストン１２のうち移動シリンダ１１の一端開口部の方向を臨む部分からその一端開口部を介して外方に向けて延びる。また、第２ガイド１４は、挿嵌されたピストン１２のうち移動シリンダ１１の他端開口部の方向を臨む部分からその他端開口部を介して外方に向けて延びる。第１ガイド１３及び第２ガイド１４のうち少なくとも一方（図示の例では第２ガイド１４）はピストン・シリンダ機構２の外部（対象空間Ｅでもよい。以下同様。）の外部構造物Ｆに固定され、ピストン１２はガイド１３，１４の少なくとも一方を介して支持される。このように、ピストン・シリンダ機構２は、移動シリンダ１１がピストン１２と摺接しつつガイド１３，１４に案内されて往復動するように構成される。
【0015】
以下、説明を容易にするために、移動シリンダ１１は直管状に形成され、ガイド１３，１４は、移動シリンダ１１の形状に倣って、移動シリンダ１１に挿嵌されたピストン１２から移動シリンダ１１の両端開口後部を介して外方に向けて直線状に延びるものとする。これにより、移動シリンダ１１は、ピストン１２から第１ガイド１３に向かう方向Ｄ１あるいはピストン１２から第２ガイド１４に向かう方向Ｄ２へ直線状に移動する。なお、方向Ｄ１，Ｄ２としては、ピストン・シリンダ機構２の設置姿勢に応じて、鉛直方向や水平方向等の様々な方向を選択することができる。
【0016】
移動シリンダ１１の一端開口部は第１閉塞部材１５で閉塞され、移動シリンダ１１の他端開口部は第２閉塞部材１６で閉塞される。第１閉塞部材１５には第１ガイド１３が相対移動可能に貫通し、第２閉塞部材１６には第２ガイド１４が相対移動可能に貫通している。ガイド１３，１４は、その外周面が閉塞部材１５，１６の貫通孔の内周面と摺接することで移動シリンダ１１の移動を案内する。
【0017】
第１ガイド１３の外周面と対向する第１閉塞部材１５の貫通孔の内周面に全周に亘って陥凹形成された溝には、例えばＯリング等の環状のシール部材１７が保持される。また、第２ガイド１４の外周面と対向する第２閉塞部材１６の貫通孔の内周面に全周に亘って陥凹形成された溝には、シール部材１７と同様の環状のシール部材１８が保持される。このシール部材１７，１８は、ガイド１３，１４の外周面と接触して、移動シリンダ１１の内外間を液密ないし気密に保つように構成される。
【0018】
２つの閉塞部材１５，１６で閉塞された移動シリンダ１１の内部空間は、挿嵌されたピストン１２によって、第１流体室１９及び第２流体室２０の２つの空間に区画される。具体的には、第１流体室１９は、ピストン１２、第１閉塞部材１５、移動シリンダ１１及び第１ガイド１３によって画定され、第２流体室２０は、ピストン１２、第２閉塞部材１６、移動シリンダ１１及び第２ガイド１４によって画定される。例えば、方向Ｄ１又は方向Ｄ２からみてガイド１３，１４及びピストン１２の断面外形が重畳していなければ、第１流体室１９及び第２流体室２０は筒状の空間となる。
【0019】
移動シリンダ１１の内部空間を厳密に第１流体室１９及び第２流体室２０の２つの空間に区画するために、移動シリンダ１１の内周面と対向するピストン１２の外周面に全周に亘って陥凹形成された溝に、例えばＯリング等の環状のシール部材２１が保持される。このシール部材２１は、移動シリンダ１１がガイド１３，１４に沿って移動するときに移動シリンダ１１の内周面と摺接して、第１流体室１９と第２流体室２０との間を液密ないし気密に保つように構成される。
【0020】
ピストン１２及びガイド１３，１４等の相対的な静止体に対して運動を行う、移動シリンダ１１及び閉塞部材１５，１６等の運動体には、第１流体室１９と対象空間Ｅとを連通する第１連通路２２が形成される。図示の例では、第１連通路２２は第１閉塞部材１５に穿設されている。また、運動体には、第２流体室２０と対象空間Ｅとを連通する第２連通路２３が形成される。図示の例では、第２連通路２３は第２閉塞部材１６に穿設されている。
【0021】
上記の第１連通路２２には 対象空間Ｅに突出する中空管状の第１ノズル２４が設けられ、同様に、上記の第２連通路２３には対象空間Ｅに突出する中空管状の第２ノズル２５が設けられる。第１ノズル２４及び第２ノズル２５は、ピストン・シリンダ機構２に接続される外部配管系３の流体圧力源（後述する）の種類に応じて、流体室１９，２０の流体を対象空間Ｅへ噴射するか、あるいは、対象空間Ｅの流体を流体室１９，２０へ吸引するものである。第１ノズル２４は、第１流体室１９の内面のうち第１流体室１９内の流体圧力が方向Ｄ１に作用する実効的な面積（以下、「第１有効受圧面積」という）よりも極めて小さい流路断面積を有する。第２ノズル２５は、第２流体室２０の内面のうち第２流体室２０内の流体圧力が方向Ｄ２に作用する実効的な面積（以下、「第２有効受圧面積」という）よりも極めて小さい流路断面積を有する。以下、説明を容易にするために、第１有効受圧面積と第２有効受圧面積とが共通のシリンダ有効受圧面積Ｓであり、第１ノズル２４の流路断面積と第２ノズル２５の流路断面積とが相互に共通であるものとする。
【0022】
第１ガイド１３の内部には、第１流体室１９と外部配管系３とを連通接続する第１内部流路２６が形成される。具体的には、第１内部流路２６は、第１ガイド１３のうちピストン１２の近傍で第１流体室１９に臨んで開口する第１内側開口２７から、第１ガイド１３の延端部においてピストン・シリンダ機構２の外部に臨んで開口する第１外側開口２８まで延びる。第１外側開口２８には、第１内部流路２６を外部配管系３と連通接続するための第１コネクタ２９が設けられる。
【0023】
また、第１ガイド１３、ピストン１２及び第２ガイド１４の内部には、第２流体室２０と外部配管系３とを連通接続する第２内部流路３０が形成される。具体的には、第２内部流路３０は、第２ガイド１４のうちピストン１２の近傍で第２流体室２０に臨んで開口する第２内側開口３１から、第１ガイド１３の延端部において第１外側開口２８とは別にピストン・シリンダ機構２の外部に臨んで開口する第２外側開口３２まで延びる。第２外側開口３２には、第２内部流路３０を外部配管系３と連通接続するための第２コネクタ３３が設けられる。
【0024】
上述のように構成されるピストン・シリンダ機構２は、特開２０１６－２０３１１１公報に開示された流体供給・吸引手段と殆ど同様の構成を備えている。しかし、この流体供給・吸引手段は、ピストン１２に穿設されたオリフィス流路３４を備える点でピストン・シリンダ機構２と異なっている。オリフィス流路３４は、第１流体室１９と第２流体室２０とを連通接続（短絡）する短絡流路と、この短絡流路を絞る絞り手段としてのオリフィス（絞り）と、を有する。オリフィス流路３４の流路断面積は、上記のシリンダ有効受圧面積Ｓと比較して、極めて小さい値に設定されている。
【0025】
ピストン１２は、移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動したときには第２閉塞部材１６と当接することで、あるいは、移動シリンダ１１が方向Ｄ２へ移動したときには第１閉塞部材１５と当接することで、移動シリンダ１１の移動を規制するストッパとしても機能する。ここで、移動シリンダ１１の方向Ｄ１への移動が規制されるときの第１閉塞部材１５の位置をＤ１規制位置といい、このような位置で移動シリンダ１１の移動が規制されているときの流体装置１の状態をＤ１規制状態というものとする。また、移動シリンダ１１の方向Ｄ２への移動が規制されるときの第２閉塞部材１６の位置をＤ２規制位置といい、このような位置で移動シリンダ１１の移動が規制されているときの流体装置１の状態をＤ２規制状態というものとする。
【0026】
Ｄ２規制状態では、第１閉塞部材１５が第１内側開口２７を塞いで対象空間Ｅと第１内部流路２６との間で流体流通が困難となることが想定される。このため、第１閉塞部材１５は、その一部が第１流体室１９に向けて突出した第１突出部３５を有する。第１突出部３５の突出量は、Ｄ２規制状態において第１突出部３５がピストン１２と当接したときに、第１閉塞部材１５が第１内側開口２７を完全に塞がない位置までピストン１２と離間するように設定される。
【0027】
また、Ｄ１規制状態では、第２閉塞部材１６が第２内側開口３１を塞いで対象空間Ｅと第２内部流路３０との間で流体流通が困難となることが想定される。このため、第２閉塞部材１６は、その一部が第２流体室２０に向けて突出した第２突出部３６を有する。第２突出部３６の突出量は、Ｄ１規制状態において第２突出部３６がピストン１２と当接したときに、第２閉塞部材１６が第２内側開口３１を完全に塞がない位置までピストン１２と離間するように設定される。
【0028】
（外部配管系）
外部配管系３には、第１外部配管３７、第２外部配管３８、圧力接続管３９、流路切換弁４０及び流体圧力源４１が含まれる。第１外部配管３７は、一端が上記の第１コネクタ２９に接続され、他端が流路切換弁４０に接続される。第２外部配管３８は、一端が上記の第２コネクタ３３に接続され、他端が流路切換弁４０に接続される。圧力接続管３９は、一端が流路切換弁４０に接続され、他端が流体圧力源４１に接続される。流路切換弁４０としては、第１外部配管３７が接続される第１ポートと、第２外部配管３８が接続される第２ポートと、圧力接続管３９が接続される圧力源ポートと、を有する三方電磁弁が用いられる。三方電磁弁は、外部制御によって少なくとも第１ポート又は第２ポートのいずれか一方を閉塞可能に構成されている。三方向電磁弁のポート切り替えにより、第１流路系又は第２流路系のいずれか一方で、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間のピストン・シリンダ機構２を介した流体の流通が可能となる。ここで、第１流路系は、第１外部配管３７、第１内部流路２６、第１流体室１９、第１連通路２２及び第１ノズル２４で構成される。また、第２流路系は、第２外部配管３８、第２内部流路３０、第２流体室２０、第２連通路２３及び第２ノズル２５で構成される。
外部配管系３には、第１外部配管３７、第２外部配管３８、圧力接続管３９、流路切換弁４０及び流体圧力源４１が含まれる。第１外部配管３７は、一端が上記の第１コネクタ２９に接続され、他端が流路切換弁４０に接続される。第２外部配管３８は、一端が上記の第２コネクタ３３に接続され、他端が流路切換弁４０に接続される。圧力接続管３９は、一端が流路切換弁４０に接続され、他端が流体圧力源４１に接続される。流路切換弁４０としては、第１外部配管３７が接続される第１ポートと、第２外部配管３８が接続される第２ポートと、圧力接続管３９が接続される圧力源ポートと、を有する三方電磁弁が用いられる。三方電磁弁は、外部制御によって少なくとも第１ポート又は第２ポートのいずれか一方を閉塞可能に構成されている。三方向電磁弁のポート切り替えにより、第１流路系又は第２流路系のいずれか一方で、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間のピストン・シリンダ機構２を介した流体の流通が可能となる。ここで、第１流路系は、第１外部配管３７、第１内部流路２６、第１流体室１９、第１連通路２２及び第１ノズル２４で構成される。また、第２流路系は、第２外部配管３８、第２内部流路３０、第２流体室２０、第２連通路２３及び第２ノズル２５で構成される。
【0029】
なお、流路切換弁４０として、三方向電磁弁を用いる代わりに、２つの二方向電磁弁を用いてもよい。具体的には、流体圧力源４１に接続される圧力接続管３９を二分岐管として、二分岐管の一方の分岐口に二方向電磁弁を介して第１外部配管３７を接続し、二分岐管の他方の分岐口に二方向電磁弁を介して第２外部配管３８を接続してもよい。第１外部配管３７に接続された二方向電磁弁を開弁し、かつ、第２外部配管３８に接続された二方向電磁弁を閉弁することで、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間のピストン・シリンダ機構２を介した流体の流通が第１流路系により可能となる。一方、第１外部配管３７に接続された二方向電磁弁を閉弁し、かつ、第２外部配管３８に接続された二方向電磁弁を開弁することで、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間のピストン・シリンダ機構２を介した流体の流通が第２流路系により可能となる。要するに、流路切換弁４０は、第１流路系又は第２流路系のいずれか一方で、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間のピストン・シリンダ機構２を介した流体の流通を可能とすることができる外部制御可能な電磁弁であれば、その種類を問わない。
【0030】
流体圧力源４１としては、流体室１９，２０からノズル２４，２５を介して対象空間Ｅへ流体を噴射する場合には高圧源が用いられる一方、対象空間Ｅからノズル２４，２５を介して流体室１９，２０に流体を吸引する場合には低圧源が用いられる。
【0031】
高圧源は、対象空間Ｅの圧力（以下、「対象空間圧力」という）Ｐｔｇｔよりも高圧の流体を発生させる。具体的には、高圧源の発生圧力は、対象空間圧力Ｐｔｇｔに対して、高圧源からノズル２４，２５まで（第１流路系や第２流路系等）の流路損失等Δｐを考慮した圧力（Ｐｔｇｔ＋Δｐ）よりも高圧に設定される。高圧源としては、例えば、流体を貯蔵する流体貯蔵槽と、この流体貯蔵槽の流体を一定に加圧するポンプと、を含み、さらに圧力を一定にするためレギュレータやバッファ・タンク等を含んでもよい。ただし、対象空間圧力Ｐｔｇｔに対して高圧源から流体室までの流路損失等Δｐを考慮した圧力（Ｐｔｇｔ＋Δｐ）が大気圧よりも低圧の場合には、高圧源を省略して圧力源ポートを大気開放にしてもよい。
【0032】
低圧源は、対象空間圧力Ｐｔｇｔよりも低圧の流体を発生させる。具体的には、低圧源の発生圧力は、対象空間圧力Ｐｔｇｔに対して、ノズル２４，２５から低圧源まで（第１流路系や第２流路系等）の流路損失等Δｐを考慮した圧力（Ｐｔｇｔ－Δｐ）よりも低圧に設定される。低圧源としては、例えば、真空ポンプを含み、さらに圧力を一定にするためレギュレータやバッファ・タンク等を含んでもよい。ただし、対象空間圧力Ｐｔｇｔが、ノズル２４，２５から低圧源までの流路損失等Δｐを大気圧に加えた圧力よりも高圧の場合には、低圧源を省略して圧力源ポートを大気開放にしてもよい。
【0033】
（制御系）
制御系４には、第１近接検出器４２、第２近接検出器４３及びコントローラ４４が含まれる。第１近接検出器４２は、移動シリンダ１１がＤ１規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。第２近接検出器４３は、移動シリンダ１１がＤ２規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。近接検出器４２，４３としては、リミットスイッチ等による接触式や、光、磁気、静電誘導を用いた近接センサによる非接触式等、種々の検出方式を採用し得る。コントローラ４４は、第１近接検出器４２及び第２近接検出器４３の２つの出力信号に基づいて制御信号を出力することで、流路切換弁４０のポート切り替えを行う。
制御系４には、第１近接検出器４２、第２近接検出器４３及びコントローラ４４が含まれる。第１近接検出器４２は、移動シリンダ１１がＤ１規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。第２近接検出器４３は、移動シリンダ１１がＤ２規制位置まで移動してきたことを検出したときに検出信号を出力するように配置構成されている。近接検出器４２，４３としては、リミットスイッチ等による接触式や、光、磁気、静電誘導を用いた近接センサによる非接触式等、種々の検出方式を採用し得る。コントローラ４４は、第１近接検出器４２及び第２近接検出器４３の２つの出力信号に基づいて制御信号を出力することで、流路切換弁４０のポート切り替えを行う。
【0034】
コントローラ４４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有するマイクロコンピュータを備える。このマイクロコンピュータは、プロセッサと内部バスによって通信可能に接続された、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース等を有する。コントローラ４４は、マイクロコンピュータのプロセッサがＲＯＭから流体装置１の動作制御プログラムをＲＡＭに読み出して実行するソフトウェア処理によって、流体装置１の動作制御を行う。ただし、コントローラ４４における流体装置１の動作制御は、その一部又は全部がハードウェアの構成により実行されることを排除するものではない。
【0035】
上記のように、ピストン・シリンダ機構２、外部配管系３、制御系４を備える流体装置１において噴射又は吸引に用いられる流体としては、流体装置１の用途に合わせて様々な流体を用いることができる。例えば、洗浄用途の場合には、水の他、洗剤の水溶液、有機溶媒、油等、さらには気体として、空気や様々なガスを用いることができ、塗装用途の場合には様々な塗料を用いることができ、散布用途の場合には様々な散布液を用いることができる。なお、流体が液体の場合には、粘度が０．２ｃＰ～１０００ｃＰであることが好ましい。
【0036】
（流体を噴射する動作）
次に、図２～図５を参照して、流体室１９，２０からノズル２４，２５を介して対象空間Ｅへ流体を噴射する場合の流体装置１の運転方式である噴射モードについて説明する。噴射モードでは、上記のように、流体圧力源４１として、対象空間圧力Ｐｔｇｔよりも高圧の発生圧力ＰＨかつ送出流量ＱＨの高圧源が用いられる。以下、第１流路系及び第２流路系は流体で満たされているものとする。また、特記なき場合には、流体の位置エネルギや圧力損失を考慮しないものとする。
次に、図２～図５を参照して、流体室１９，２０からノズル２４，２５を介して対象空間Ｅへ流体を噴射する場合の流体装置１の運転方式である噴射モードについて説明する。噴射モードでは、上記のように、流体圧力源４１として、対象空間圧力Ｐｔｇｔよりも高圧の発生圧力ＰＨかつ送出流量ＱＨの高圧源が用いられる。以下、第１流路系及び第２流路系は流体で満たされているものとする。また、特記なき場合には、流体の位置エネルギや圧力損失を考慮しないものとする。
【0037】
図２は、噴射モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動している状態を示す。この状態では、コントローラ４４は、移動シリンダ１１を方向Ｄ１へ移動させるために、三方向電磁弁に対し、その第２ポートを閉止させる制御信号を出力している。三方向電磁弁の第２ポートの閉止により、高圧源と第１外部配管３７とが三方向電磁弁の第１ポートを介して連通接続され、これにより、高圧源から第１流体室１９へ流体が送り出される。高圧源から第１流体室１９へ流体が送り出されると、第１流体室１９の内圧上昇によって第１流体室１９内の流体が第１ノズル２４を介して対象空間Ｅへ噴射されるとともに、第１流体室１９の容積を増大させて、移動シリンダ１１を方向Ｄ１へ移動させる。すると、第２流体室２０の容積が減少するので、第２流体室２０内の流体が第２ノズル２５を介して対象空間Ｅへ噴射される。
【0038】
噴射モードにおいて一定の速度Ｖ１で方向Ｄ１へ移動している移動シリンダ１１に作用する力の釣り合いは、高圧源の発生圧力ＰＨ、第２流体室２０の内圧ＰＢ１、摩擦力Ｒ（＞０）及びシリンダ有効受圧面積Ｓを用いて下式（１）で示される。なお、下式（１）において、左辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ１に作用する力であり、右辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ２に作用する力である。下式（１）では、上記のように圧力損失を考慮せずに、第１流体室１９の内圧ＰＡ１として高圧源の発生圧力ＰＨを用いている。また、摩擦力Ｒ１は、移動シリンダ１１とピストン１２（あるいはシール部材２１）との間や閉塞部材１５，１６（あるいはシール部材１７，１８）とガイド１３，１４との間に生じる摩擦力である。
ＰＨ×Ｓ＝ＰＢ１×Ｓ＋Ｒ１ …（１）
ＰＨ×Ｓ＝ＰＢ１×Ｓ＋Ｒ１ …（１）
【0039】
第１流体室１９の内圧ＰＡ１と第２流体室２０の内圧ＰＢ１との差圧ΔＰ１（＝ＰＡ１－ＰＢ１）は、第１流体室１９の内圧ＰＡ１が高圧源の発生圧力ＰＨと同等値になるものとして、上式（１）を変形して下式（２）で示される。これにより、第２流体室２０の内圧ＰＢ１よりも第１流体室１９の内圧ＰＡ１の方が高圧となることがわかる（ＰＡ１＞ＰＢ１）。
ΔＰ１＝ＰＡ１－ＰＢ１＝Ｒ１／Ｓ …（２）
ΔＰ１＝ＰＡ１－ＰＢ１＝Ｒ１／Ｓ …（２）
【0040】
また、移動シリンダ１１における流入流量と流出流量との釣り合いは、高圧源の送出流量ＱＨ、第１ノズル２４の噴射流量ＱＡ１及び第２ノズル２５の噴射流量ＱＢ１を用いて下式（３）で示される。なお、下式（３）において、左辺は移動シリンダ１１への流入流量であり、右辺は移動シリンダ１１からの流出流量である。
ＱＨ＝ＱＡ１＋ＱＢ１ …（３）
ＱＨ＝ＱＡ１＋ＱＢ１ …（３）
【0041】
ところで、第２流体室２０の容積は、移動シリンダ１１の速度Ｖ１とシリンダ有効受圧面積Ｓとの乗算値で示される容積減少速度［ｍ３／ｓ］で減少する。しかし、第２流体室２０の内圧ＰＢ１よりも第１流体室１９の内圧ＰＡ１の方が高圧であるため、第２流体室２０には、オリフィス流路３４を介して、微小流量ｑ１（＞０）の流体が第１流体室１９から流入する。この微小流量ｑ１は、オリフィス流路３４の流路断面積やオリフィス流路３４の前後の差圧ΔＰ１（＝ＰＡ１－ＰＢ１）の大きさ等に応じて定まる。第２ノズル２５は、第２流体室２０の容積減少速度と微小流量ｑ１とを加えた流量の流体を噴射することになるので、噴射流量ＱＢ１について下式（４）が成立する。
ＱＢ１＝Ｓ×Ｖ１＋ｑ１ …（４）
ＱＢ１＝Ｓ×Ｖ１＋ｑ１ …（４）
【0042】
上式（４）を変形すると移動シリンダ１１の速度Ｖ１は下式（５）で得られる。
Ｖ１＝（ＱＢ１－ｑ１）／Ｓ …（５）
Ｖ１＝（ＱＢ１－ｑ１）／Ｓ …（５）
【0043】
次に、噴射モードにおける流体装置１のオリフィス流路３４による効果を理解するために、オリフィス流路３４を備えていない場合に、移動シリンダ１１の速度、第１ノズル２４の噴射流量及び第２ノズル２５の噴射流量の夫々について成立する関係式を説明する。
【0044】
噴射モードで一定の速度Ｖ１’で方向Ｄ１へ移動している移動シリンダ１１に作用する力の釣り合いは、上式（１）と同様に、高圧源の発生圧力ＰＨ、第２流体室２０の内圧ＰＢ１’、摩擦力Ｒ１’及びシリンダ有効受圧面積Ｓを用いて下式（６）で示される。なお、下式（６）において、左辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ１に作用する力であり、右辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ２に作用する力である。
ＰＨ×Ｓ＝ＰＢ１’×Ｓ＋Ｒ１’ …（６）
ＰＨ×Ｓ＝ＰＢ１’×Ｓ＋Ｒ１’ …（６）
【0045】
また、移動シリンダ１１における流入流量と流出流量との釣り合いは、上式（３）と同様に、高圧源の送出流量ＱＨ、第１ノズル２４の噴射流量ＱＡ１’及び第２ノズル２５の噴射流量ＱＢ１’を用いて下式（７）で示される。なお、下式（７）において、左辺は移動シリンダ１１への流入流量であり、右辺は移動シリンダ１１からの流出流量である。
ＱＨ＝ＱＡ１’＋ＱＢ１’ …（７）
ＱＨ＝ＱＡ１’＋ＱＢ１’ …（７）
【0046】
ところで、第２流体室２０の容積は、上記と同様に、移動シリンダ１１の速度Ｖ１’とシリンダ有効受圧面積Ｓとの乗算値で示される容積減少速度［ｍ３／ｓ］で減少する。しかし、ピストン・シリンダ機構２がオリフィス流路３４を備えていない場合には、第１流体室１９と第２流体室２０との間に流体流通は発生しない。このため、第２ノズル２５は、第２流体室２０の容積減少速度に等しい流量で流体を噴射するので、噴射流量ＱＢ１’について下式（８）が成立する。
ＱＢ１’＝Ｓ×Ｖ１’ …（８）
ＱＢ１’＝Ｓ×Ｖ１’ …（８）
【0047】
移動シリンダ１１とピストン１２との間や閉塞部材１５，１６とガイド１３，１４との間に生じる摩擦力は、厳密には移動シリンダ１１の速度に応じて変化する。しかし、移動シリンダ１１の方向Ｄ２に作用する力（上式（１）,（６）の右辺参照）としては、摩擦力Ｒ１，Ｒ１’よりも第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ１’の方が極めて支配的である。このため、上式（１）及び（６）において、速度Ｖ１’で移動している移動シリンダ１１に作用する摩擦力Ｒ１’と速度Ｖ１で移動している移動シリンダ１１に作用する摩擦力Ｒ１とが同等の値であるとみなして（Ｒ１’＝Ｒ１）、上式（１）及び（６）より下式（９）が成立する。
ＰＢ１’＝ＰＢ１ …（９）
ＰＢ１’＝ＰＢ１ …（９）
【0048】
第２ノズル２５の噴射流量は、第２流体室２０の内圧と対象空間圧力Ｐｔｇｔとの差圧に応じた値となるため、上式（９）に示されるようにＰＢ１’＝ＰＢ１であれば、下式（１０）が成立する。これにより、オリフィス流路３４がないときの第２ノズル２５の噴射流量ＱＢ’とオリフィス流路３４があるときの第２ノズル２５の噴射流量ＱＢとが同じになることがわかる。
ＱＢ１’＝ＱＢ１ …（１０）
ＱＢ１’＝ＱＢ１ …（１０）
【0049】
上式（１０）を上式（８）に代入して変形すると、移動シリンダ１１の速度Ｖ’は下式（１１）で得られる。
Ｖ１’＝ＱＢ１／Ｓ …（１１）
Ｖ１’＝ＱＢ１／Ｓ …（１１）
【0050】
したがって、オリフィス流路３４がないときの移動シリンダ１１の速度Ｖ１’とオリフィス流路３４があるときの移動シリンダ１１の速度Ｖ１との速度差ΔＶ１（＝Ｖ１’－Ｖ１）は、上式（５）及び（１１）により、下式（１２）で得られる。これにより、オリフィス流路３４があるときの移動シリンダ１１の速度Ｖは、オリフィス流路３４がないときの移動シリンダ１１の速度Ｖ’よりも低速となっていることがわかる。
ΔＶ１＝Ｖ１’－Ｖ１＝ｑ１／Ｓ …（１２）
ΔＶ１＝Ｖ１’－Ｖ１＝ｑ１／Ｓ …（１２）
【0051】
また、上式（３），（７）及び（１０）によれば、下式（１３）が成立する。これにより、オリフィス流路３４がないときの第１ノズル２４の噴射流量ＱＡ１’とオリフィス流路３４があるときの第１ノズル２４の噴射流量ＱＡ１とが同じになることがわかる。
ＱＡ１’＝ＱＡ１ …（１３）
ＱＡ１’＝ＱＡ１ …（１３）
【0052】
このように、流体装置１では、オリフィス流路３４を備えることで、噴射モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動するときに、第１ノズル２４の噴射流量及び第２ノズル２５の噴射流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。
【0053】
図３は、噴射モードにおける移動シリンダ１１のＤ１規制状態を示す。この状態では、移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止することで、第１流体室１９の容積が最大、かつ、第２流体室２０の容積が最小となって容積変化が停止する。移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止した当初は、高圧源から第１流体室１９へは未だ流体が送り出されているため、第１ノズル２４からの流体噴射が継続する。一方、第２流体室２０の容積変化が停止するため、第１流体室１９から第２流体室２０へオリフィス流路３４を介して流入する僅かな流量の流体が第２ノズル２５から対象空間Ｅへ流出するにすぎない。
【0054】
コントローラ４４は、第１近接検出器４２の出力信号に基づいて、移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止したことを検出すると、移動シリンダ１１の移動方向を方向Ｄ２へ切り替えるために、三方向電磁弁に対し、その第１ポートを閉止させる制御信号を出力する。
【0055】
図４は、噴射モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ２へ移動している状態を示す。この状態では、コントローラ４４による三方向電磁弁の第１ポートの閉止制御により、高圧源と第２外部配管３８とが三方向電磁弁の第２ポートを介して連通接続され、これにより、高圧源から第２流体室２０へ流体が送り出される。高圧源から第２流体室２０へ流体が送り出されると、第２流体室２０の内圧ＰＢ１の上昇によって第２流体室２０内の流体が第２ノズル２５を介して対象空間Ｅへ噴射されるとともに、第２流体室２０の容積を増大させて、移動シリンダ１１を方向Ｄ２へ移動させる。すると、第１流体室１９の容積が減少して内圧ＰＡ１が上昇し、第１流体室１９内の流体が第１ノズル２４を介して対象空間Ｅへ噴射される。
【0056】
移動シリンダ１１が一定の速度Ｖで方向Ｄ２へ移動している場合には、上式（１）～（１３）は、以下のようにすることで成立する。すなわち、上式（１）～（１３）は、第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ１’と第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ１’とをそれぞれ互いに入れ替え、第１ノズル２４の噴射流量ＱＡ１，ＱＡ１’と第２ノズル２５の噴射流量ＱＢ１，ＱＢ１’とをそれぞれ互いに入れ替えることで成立する。したがって、流体装置１では、オリフィス流路３４を備えることで、第１ノズル２４の噴射流量及び第２ノズル２５の噴射流量の減少を抑えつつ、移動シリンダ１１の方向Ｄ２への速度を低下させることができる。
【0057】
図５は、噴射モードにおける移動シリンダ１１のＤ２規制状態を示す。この状態では、移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止することで、第１流体室１９の容積が最小、かつ、第２流体室２０の容積が最大となって容積変化が停止する。移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止した当初は、高圧源から第２流体室２０へは未だ流体が送り出されているため、第２ノズル２５からの流体噴射が継続する。一方、第１流体室１９の容積変化が停止するため、第２流体室２０から第１流体室１９へオリフィス流路３４を介して流入する僅かな流量の流体が第１ノズル２４から対象空間Ｅへ流出するにすぎない。
【0058】
コントローラ４４は、第２近接検出器４３の出力信号に基づいて、移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止したことを検出すると、移動シリンダ１１の移動方向を方向Ｄ１へ切り替えるために、三方向電磁弁に対し、その第２ポートを閉止させる制御信号を出力する。これにより、図２に示すように、移動シリンダ１１が再び方向Ｄ１へ移動する。
【0059】
（流体を吸引する動作）
次に、図６～図９を参照して、対象空間Ｅからノズル２４，２５を介して流体室１９，２０へ流体を吸引する場合の流体装置１の運転方式である吸引モードについて説明する。吸引モードでは、上記のように、流体圧力源４１として、対象空間圧力Ｐｔｇｔよりも低圧の発生圧力ＰＬかつ吸込流量ＱＬの低圧源が用いられる。
次に、図６～図９を参照して、対象空間Ｅからノズル２４，２５を介して流体室１９，２０へ流体を吸引する場合の流体装置１の運転方式である吸引モードについて説明する。吸引モードでは、上記のように、流体圧力源４１として、対象空間圧力Ｐｔｇｔよりも低圧の発生圧力ＰＬかつ吸込流量ＱＬの低圧源が用いられる。
【0060】
図６は、吸引モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動している状態を示す。この状態では、コントローラ４４は、三方向電磁弁に対し、その第１ポートを閉止させる制御信号を出力している。三方向電磁弁の第１ポートの閉止により、低圧源と第２外部配管３８とが三方向電磁弁の第２ポートを介して連通接続され、これにより、第２流体室２０から低圧源へ流体が吸い込まれる。第２流体室２０から低圧源へ流体が吸い込まれると、第２流体室２０の内圧低下によって対象空間Ｅの流体が第２ノズル２５を介して第２流体室２０へ吸引されるとともに、第２流体室２０の容積を減少させて、移動シリンダ１１を方向Ｄ１へ移動させる。すると、第１流体室１９の容積が増大して、対象空間Ｅの流体が第１ノズル２４を介して第１流体室１９へ吸引される。
【0061】
吸引モードにおいて一定の速度Ｖ２で方向Ｄ１へ移動している移動シリンダ１１に作用する力の釣り合いは、低圧源の発生圧力ＰＬ、第１流体室１９の内圧ＰＡ２、摩擦力Ｒ２（＞０）及びシリンダ有効受圧面積Ｓを用いて下式（１４）で示される。なお、下式（１４）において、左辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ１に作用する力であり、右辺は移動シリンダ１１の方向Ｄ２に作用する力である。下式（１４）では、上記のように圧力損失を考慮せずに、第２流体室２０の内圧ＰＢ２として低圧源の発生圧力ＰＬを用いている。
ＰＡ２×Ｓ＝ＰＬ×Ｓ＋Ｒ２ …（１４）
ＰＡ２×Ｓ＝ＰＬ×Ｓ＋Ｒ２ …（１４）
【0062】
第１流体室１９の内圧ＰＡ２と第２流体室２０の内圧ＰＢ２との差圧ΔＰ２（＝ＰＡ２－ＰＢ２）は、第２流体室２０の内圧ＰＢ２が低圧源の発生圧力ＰＬと同等値になるものとして、上式（１４）を変形して下式（１５）で示される。これにより、第２流体室２０の内圧ＰＢ２よりも第１流体室１９の内圧ＰＡ２の方が高圧となることがわかる（ＰＡ２＞ＰＢ２）。
ΔＰ２＝ＰＡ２－ＰＢ２＝Ｒ２／Ｓ …（１５）
ΔＰ２＝ＰＡ２－ＰＢ２＝Ｒ２／Ｓ …（１５）
【0063】
また、移動シリンダ１１における流入流量と流出流量との釣り合いは、低圧源の吸込流量ＱＬ、第１ノズル２４の吸引流量ＱＡ２及び第２ノズル２５の吸引流量ＱＢ２を用いて下式（１６）で示される。なお、下式（１６）において、左辺は移動シリンダ１１からの流出流量であり、右辺は移動シリンダ１１への流入流量である。
ＱＬ＝ＱＡ２＋ＱＢ２ …（１６）
ＱＬ＝ＱＡ２＋ＱＢ２ …（１６）
【0064】
ところで、第１流体室１９の容積は、移動シリンダ１１の速度Ｖ２とシリンダ有効受圧面積Ｓとの乗算値で示される容積増大速度［ｍ３／ｓ］で増大する。しかし、第２流体室２０の内圧ＰＢ２よりも第１流体室１９の内圧ＰＡ２の方が高圧であるため、第１流体室１９からは、オリフィス流路３４を介して、微小流量ｑ２（＞０）の流体が第２流体室２０へ流出する。この微小流量ｑ２は、オリフィス流路３４の流路断面積やオリフィス流路３４の前後の差圧ΔＰ２（＝ＰＡ２－ＰＢ２）の大きさに応じて定まる。第１ノズル２４は、第１流体室１９の容積増大速度と微小流量ｑ２とを加えた流量の流体を吸引することになるので、吸引流量ＱＡ２について下式（１７）が成立する。
ＱＡ２＝Ｓ×Ｖ２＋ｑ２ …（１７）
ＱＡ２＝Ｓ×Ｖ２＋ｑ２ …（１７）
【0065】
上式（１７）を変形すると移動シリンダ１１の速度Ｖ２は下式（１８）で得られる。
Ｖ２＝（ＱＡ２－ｑ２）／Ｓ …（１８）
Ｖ２＝（ＱＡ２－ｑ２）／Ｓ …（１８）
【0066】
次に、吸引モードにおける流体装置１のオリフィス流路３４による効果を理解するために、オリフィス流路３４を備えていない場合に、移動シリンダ１１の速度、第１ノズル２４の吸引流量及び第２ノズル２５の吸引流量の夫々について成立する関係式を説明する。
【0067】
吸引モードで一定の速度Ｖ２’で方向Ｄ１へ移動している移動シリンダ１１に作用する力の釣り合いは、上式（１４）と同様に、低圧源の発生圧力ＰＬ、第１流体室１９の内圧ＰＡ２’、摩擦力Ｒ２’及びシリンダ有効受圧面積Ｓを用いて下式（１９）で示される。
ＰＡ２’×Ｓ＝ＰＬ×Ｓ＋Ｒ２’ …（１９）
ＰＡ２’×Ｓ＝ＰＬ×Ｓ＋Ｒ２’ …（１９）
【0068】
また、移動シリンダ１１における流入流量と流出流量との釣り合いは、上式（１６）と同様に、低圧源の吸込流量ＱＬ、第１ノズル２４の吸引流量ＱＡ２’及び第２ノズル２５の吸引流量ＱＢ２’を用いて下式（２０）で示される。
ＱＬ＝ＱＡ２’＋ＱＢ２’ …（２０）
ＱＬ＝ＱＡ２’＋ＱＢ２’ …（２０）
【0069】
ところで、第１流体室１９の容積は、上記と同様に、移動シリンダ１１の速度Ｖ２’とシリンダ有効受圧面積Ｓとの乗算値で示される容積増大速度［ｍ３／ｓ］で増大する。一方、ピストン・シリンダ機構２はオリフィス流路３４を備えていないので、第１流体室１９と第２流体室２０との間に流体流通は発生しない。このため、第１ノズル２４は、第１流体室１９の容積増大速度に等しい流量で流体を吸引するので、吸引流量ＱＡ２’について下式（２１）が成立する。
ＱＡ２’＝Ｓ×Ｖ２’ …（２１）
ＱＡ２’＝Ｓ×Ｖ２’ …（２１）
【0070】
上記のように、上式（１４）及び（１９）において、速度Ｖ２’で移動している移動シリンダ１１に作用する摩擦力Ｒ２’と速度Ｖ２で移動している移動シリンダ１１に作用する摩擦力Ｒ２とが同等の値であるとみなして（Ｒ２’＝Ｒ２）、上式（１４）及び（１９）より下式（２２）が成立する。
ＰＡ２’＝ＰＡ２ …（２２）
ＰＡ２’＝ＰＡ２ …（２２）
【0071】
第１ノズル２４の吸引流量は、第１流体室１９の内圧と対象空間圧力Ｐｔｇｔとの差圧に応じた値となるため、上式（２２）に示されるようにＰＡ２’＝ＰＡ２であれば、下式（２３）が成立する。これにより、オリフィス流路３４がないときの第１ノズル２４の吸引流量ＱＡ２’とオリフィス流路３４があるときの第１ノズル２４の吸引流量ＱＡ２とが同じになることがわかる。
ＱＡ２’＝ＱＡ２ …（２３）
ＱＡ２’＝ＱＡ２ …（２３）
【0072】
上式（２３）を上式（２０）に代入して変形すると、移動シリンダ１１の速度Ｖ２’は下式（２４）で得られる。
Ｖ２’＝ＱＡ２／Ｓ …（２４）
Ｖ２’＝ＱＡ２／Ｓ …（２４）
【0073】
したがって、オリフィス流路３４がないときの移動シリンダ１１の速度Ｖ２’とオリフィス流路３４があるときの移動シリンダ１１の速度Ｖ２との速度差ΔＶ２（＝Ｖ２’－Ｖ２）は、上式（１８）及び（２４）により、下式（２５）で得られる。これにより、オリフィス流路３４があるときの移動シリンダ１１の速度Ｖ２は、オリフィス流路３４がないときの移動シリンダ１１の速度Ｖ２’よりも低速となっていることがわかる。
ΔＶ２＝Ｖ２’－Ｖ２＝ｑ２／Ｓ …（２５）
ΔＶ２＝Ｖ２’－Ｖ２＝ｑ２／Ｓ …（２５）
【0074】
また、上式（１６），（２０）及び（２３）によれば、下式（２６）が成立する。これにより、オリフィス流路３４がないときの第２ノズル２５の吸引流量ＱＢ２’とオリフィス流路３４があるときの第２ノズル２５の吸引流量ＱＢ２とが同じになることがわかる。
ＱＢ２’＝ＱＢ２ …（２６）
ＱＢ２’＝ＱＢ２ …（２６）
【0075】
このように、流体装置１では、オリフィス流路３４を備えることで、吸引モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動するときに、第１ノズル２４の吸引流量及び第２ノズル２５の吸引流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。
【0076】
図７は、吸引モードにおける移動シリンダ１１のＤ１規制状態を示す。この状態では、移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止することで、第１流体室１９の容積が最大、かつ、第２流体室２０の容積が最小となって容積変化が停止する。移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止した当初は、第２流体室２０から低圧源へは未だ流体が吸い込まれているため、第２ノズル２５を介した流体吸引が継続する。一方、第１流体室１９の容積変化が停止するため、第１流体室１９から第２流体室２０へオリフィス流路３４を介して流出する僅かな流量の流体が、対象空間Ｅから第１流体室１９へ第１ノズル２４を介して流入するにすぎない。
【0077】
コントローラ４４は、第１近接検出器４２の出力信号に基づいて、移動シリンダ１１がＤ１規制位置で停止したことを検出すると、移動シリンダ１１の移動方向を方向Ｄ２へ切り替えるために、三方向電磁弁に対し、その第２ポートを閉止させる制御信号を出力する。
【0078】
図８は、吸引モードで移動シリンダ１１が方向Ｄ２へ移動している状態を示す。この状態では、コントローラ４４による三方向電磁弁の第２ポートの閉止制御により、低圧源と第１外部配管３７とが三方向電磁弁の第１ポートを介して連通接続され、これにより、第１流体室１９から低圧源へ流体が吸い込まれる。第１流体室１９から低圧源へ流体が吸い込まれると、第１流体室１９の内圧ＰＡ２の低下によって対象空間Ｅの流体が第１ノズル２４を介して第１流体室１９内へ吸引されるとともに、第１流体室１９の容積を減少させて、移動シリンダ１１を方向Ｄ２へ移動させる。すると、第２流体室２０の容積が増大して内圧ＰＢ２が低下し、対象空間Ｅの流体が第２ノズル２５を介して第２流体室２０内へ吸引される。
【0079】
移動シリンダ１１が一定の速度Ｖ２で方向Ｄ２へ移動している場合には、上式（１４）～（２６）は、以下のようにすることで成立する。すなわち、上式（１４）～（２６）は、第１流体室１９の内圧ＰＡ２，ＰＡ２’と第２流体室２０の内圧ＰＢ２，ＰＢ２’とを互いに入れ替え、第１ノズル２４の吸引流量ＱＡ２，ＱＡ２’と第２ノズル２５の吸引流量ＱＢ２，ＱＢ２’とを互いに入れ替えることで成立する。したがって、流体装置１では、オリフィス流路３４を備えることで、第１ノズル２４の吸引流量及び第２ノズル２５の吸引流量の減少を抑えつつ、移動シリンダ１１の方向Ｄ２への速度を低下させることができる。
【0080】
図９は、吸引モードにおける移動シリンダ１１のＤ２規制状態を示す。この状態では、移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止することで、第１流体室１９の容積が最小、かつ、第２流体室２０の容積が最大となって容積変化が停止する。移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止した当初は、第１流体室１９から低圧源へは未だ流体が吸い込まれているため、第１ノズル２４を介した流体吸引が継続する。一方、第２流体室２０の容積変化が停止するため、第２流体室２０から第１流体室１９へオリフィス流路３４を介して流出する僅かな流量の流体が、対象空間Ｅから第２流体室２０へ第２ノズル２５を介して流入するにすぎない。
【0081】
コントローラ４４は、第２近接検出器４３の出力信号に基づいて、移動シリンダ１１がＤ２規制位置で停止したことを検出すると、移動シリンダ１１の移動方向を方向Ｄ１へ切り替えるために、三方向電磁弁に対し、その第１ポートを閉止させる制御信号を出力する。これにより、図６に示すように、移動シリンダ１１が再び方向Ｄ１へ移動する。
【0082】
〔第２実施形態〕
図１０及び図１１を参照して、第２実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ａは、一部を除き、第１実施形態に係る流体装置１と同様の構成を備えているので、かかる同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。以下の実施形態において同様である。
図１０及び図１１を参照して、第２実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ａは、一部を除き、第１実施形態に係る流体装置１と同様の構成を備えているので、かかる同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。以下の実施形態において同様である。
【0083】
流体装置１ａのピストン・シリンダ機構２ａは、図１０及び図１１に示すように、ピストン１２において第１流体室１９に臨む部分から第２流体室２０に臨む部分までを貫通する貫通孔４５が穿設され、この貫通孔４５に、オリフィス流路３４が形成された別体のプラグ４６が着脱可能に装着される点でピストン・シリンダ機構２と異なる。なお、図１０はプラグ装着前のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示し、図１１はプラグ装着完了状態のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示す。
【0084】
図１０及び図１１の具体例では、略円柱状のプラグ４６が断面円形状の貫通孔４５に螺合して装着される。プラグ４６の外周面にプラグ４６の螺合回転の軸線を中心に螺旋状に形成された雄ねじ４７が、断面略円形状の貫通孔４５の内周面に形成された雌ねじ４８に螺入あるいは螺脱することで、プラグ４６が貫通孔４５に対して着脱可能となっている。プラグ４６の軸線方向の両端面４９，５０間にはオリフィス流路３４が形成され、プラグ４６を貫通孔４５に螺着した状態で第１流体室１９と第２流体室２０とがオリフィス流路３４を介して連通する。
【0085】
プラグ４６の軸線方向の両端面４９，５０のうち第１流体室１９に臨む端面（以下、「第１の端面」という）４９には、嵌合溝５１が陥凹形成されている。嵌合溝５１は、プラグ４６を回転させて貫通孔４５に螺入又は貫通孔４５から螺脱すべく、軸状工具の先端部を嵌合させて軸回転力を伝達する係合部である。嵌合溝５１は、例えば、軸状工具である六角棒スパナの先端部が嵌合する六角穴や、軸状工具であるマイナスドライバの先端部が嵌合する凹溝等、使用する軸状工具の先端部形状に合致した断面形状を有する。オリフィス流路３４は、嵌合溝５１と干渉せずに設けることができるが、第１の端面４９に面積的な余裕がない場合には、以下のようにしてもよい。すなわち、図１０及び図１１で示されるように、オリフィス流路３４が、例えば六角棒スパナの先端部が嵌合する六角穴の底部等、嵌合溝５１の底部から第２流体室２０に臨む端面（以下、「第２の端面」という）５０まで延びるようにしてもよい。
【0086】
貫通孔４５に螺着したプラグ４６の第１の端面４９と第１流体室１９を挟んで対向する第１閉塞部材１５には作業用貫通孔５２が穿設される。この作業用貫通孔５２はプラグ４６の交換作業時に用いられ、プラグ４６の嵌合溝５１に軸状工具の先端部を嵌合させた状態でプラグ４６を作業用貫通孔５２に挿通することで、プラグ４６を貫通孔４５に螺着させることが可能となる。作業用貫通孔５２は、プラグ４６の交換作業時以外は、常閉蓋５３の螺着等によって閉塞されている。
【0087】
上式（１２），（２５）によれば、移動シリンダ１１の速度低下量はオリフィス流路３４の微小流量ｑ１，ｑ２の値に応じて設定され、微小流量ｑ１，ｑ２の値はオリフィス流路３４の流路断面積に応じて変化する。したがって、プラグ４６を予め複数用意し、これらプラグ４６のオリフィス流路３４が様々な流路断面積で形成されていれば、適切な流路断面積のプラグ４６を選択して貫通孔４５に装着することで、移動シリンダ１１の速度を所望の低下量で低下させることができる。
【0088】
次に、図１２及び図１３を参照して、図１０及び図１１のピストン・シリンダ機構２ａの第１変形例について説明する。図１２はプラグ装着前のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示し、図１３はプラグ装着完了状態のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示す。本変形例のプラグ４６ａは、上記のプラグ４６の第２の端面５０が軸線と同軸の円錐状ないし截頭円錐状に膨出してなる円錐面５４を有している点でプラグ４６と異なる。また、本変形例の貫通孔４５ａは、プラグ４６ａが螺着されたときにプラグ４６ａの円錐面５４と対向し、かつ、プラグ４６ａの円錐面５４に倣った形状の対向円錐面５５を、内周面の一部として有している点で、貫通孔４５と異なる。
【0089】
プラグ４６ａのオリフィス流路３４のうち第２流体室２０側の開口５６は、プラグ４６ａが貫通孔４５ａに螺着されたときに円錐面５４と対向円錐面５５との間に形成される隙間５７に臨むように形成されている。これにより、円錐面５４と対向円錐面５５との間に形成される隙間５７がオリフィス流路３４の一部をなす。第２流体室２０側の開口５６は複数形成されてもよく、この場合、オリフィス流路３４は図示のようにプラグ４６ａの内部で複数分岐して各開口５６に接続されるか、あるいは、各開口５６が個別にオリフィス流路３４を有するようにしてもよい。
【0090】
第１流体室１９と第２流体室２０との間では、隙間５７を含むプラグ４６ａのオリフィス流路３４を通じて微小流量ｑ１，ｑ２の流体流通が行われる。このうち隙間５７は、その間隔が貫通孔４５ａの雌ねじ４８に対するプラグ４６ａの雄ねじ４７の螺合量に応じて変化する。このため、オリフィス流路３４は、絞り手段として、隙間５７の間隔を流路の絞り開度とする可変絞り弁を有している。したがって、プラグ４６ａによれば、上記の螺合量の調整により移動シリンダ１１の速度を所望の低下量で低下させることが可能となり、プラグ交換の必要性を排除できる。なお、オリフィス流路３４には隙間５７により実現される可変絞り弁が設けられているため、オリフィス流路３４からオリフィスを省略して、単に、第１流体室１９と第２流体室２０とを連通接続（短絡）する短絡流路としてもよい。
【0091】
次に、図１４を参照して、図１０及び図１１のピストン・シリンダ機構２ａの第２変形例について説明する。図１４は、基本的にプラグ装着前のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示しているが、プラグ装着完了状態ではプラグを破線で示している。本変形例のプラグ４６ｂは、上記のプラグ４６の第２の端面５０が軸線と同軸の円錐状ないし截頭円錐状に後退してなる円錐面５４ａを有している点で、プラグ４６と異なる。プラグ４６ｂが貫通孔４５に螺着されたときに円錐面５４ａに対向する対向円錐面５５ａを形成する円錐構造体５８は、プラグ４６ｂの第２流体室２０側で貫通孔４５を閉塞しないようにピストン１２に支持される。オリフィス流路３４は、円錐面５４ａと対向円錐面５５ａとの間に形成される隙間５７ａに均一に流体を供給するために、プラグ４６ｂの軸線上に形成され、このオリフィス流路３４と接続される隙間５７ａがオリフィス流路３４の一部をなす。
【0092】
第１流体室１９と第２流体室２０との間では、隙間５７ａを含むプラグ４６ｂのオリフィス流路３４を通じて微小流量ｑ１，ｑ２の流体流通が行われる。このうち隙間５７ａは、その間隔が貫通孔４５の雌ねじ４８に対するプラグ４６ａの雄ねじ４７の螺合量に応じて変化する。このため、オリフィス流路３４は、絞り手段として、隙間５７ａの間隔を流路の絞り開度とする可変絞り弁を有している。したがって、プラグ４６ｂによれば、上記の螺合量の調整により移動シリンダ１１の速度を所望の低下量で低下させることが可能となり、プラグ交換の必要性を排除できる。なお、オリフィス流路３４には隙間５７ａにより実現される可変絞り弁が設けられているため、オリフィス流路３４からオリフィスを省略して、単に、第１流体室１９と第２流体室２０とを連通接続（短絡）する短絡流路としてもよい。
【0093】
次に、図１５及び図１６を参照して、図１０及び図１１のピストン・シリンダ機構２ａの第３変形例について説明する。図１５はプラグ装着前のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示し、図１６はプラグ装着完了状態のピストン・シリンダ機構２ａの要部を示す。本変形例では、貫通孔４５ｂに装着されたプラグ４６の第２流体室２０側において弁体５９を備える。弁体５９は、第１流体室１９から第２流体室２０へのオリフィス流路３４を介した流体流入を許容し、かつ、第２流体室２０から第１流体室１９へのオリフィス流路３４を介した流体流入を阻害する機能を有する。
【0094】
貫通孔４５ｂは、これに対してプラグ４６が第１流体室１９側から第２流体室２０側へ途中までしか螺入できないように構成されている点で貫通孔４５と異なる。貫通孔４５ｂのうちこれに螺着したプラグ４６の第２の端面５０よりも第２流体室２０側には、弁体５９が貫通孔４５ｂの貫通方向に平行移動可能に保持される。弁体５９は、貫通孔４５ｂに螺着したプラグ４６のオリフィス流路３４から流出した流体を第２流体室２０へ通過させる１つ又は複数の流体流通孔６０を有する。弁体５９は、貫通孔４５ｂにおいて螺着したプラグ４６に向かう方向へ移動したときに、オリフィス流路３４の第２の端面５０側の開口ないしこれと接続された中間流路（図示省略）を閉塞するように形成される（図１６中の破線で示される弁体５９参照）。すなわち、流体流通孔６０は、オリフィス流路３４の第２の端面５０側の開口ないし上記の図示省略の中間流路と貫通孔４５ｂの貫通方向で重畳しないように形成される。
【0095】
第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２が第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２よりも高くなったときには、弁体５９はプラグ４６から離れる方向へ移動する。このため、第１流体室１９の流体がオリフィス流路３４及び流体流通孔６０を通過して第２流体室２０へ流れる。一方、第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２が第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２よりも高くなったときには、弁体５９はプラグ４６に向かう方向へ移動する。そして、弁体５９は、オリフィス流路３４の第２の端面５０側の開口ないし上記の図示省略の中間流路を閉塞するため、第２流体室２０から第１流体室１９への流体流出は阻害される。このように、弁体５９によれば、噴射モード及び吸引モードのいずれにおいても移動シリンダ１１の方向Ｄ１への移動速度のみを選択的に低下させることが可能となる。
【0096】
また、噴射モード及び吸引モードのいずれにおいても移動シリンダ１１の移動速度の低下量を方向Ｄ１と方向Ｄ２とで個別に設定する場合には、図１７に示すようにすればよい。すなわち、ピストン１２において貫通孔４５ｂとは別の位置に、プラグ４６と同様なプラグ４６’が第２流体室２０側から第１流体室１９側へ途中までしか螺入できないように構成された貫通孔４５ｂ’を穿設する。そして、貫通孔４５ｂ’に装着されたプラグ４６’の第１流体室１９側において弁体５９と同様に弁体５９’を備えればよい。
【0097】
第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２が第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２よりも高くなったときには、弁体５９’はプラグ４６’に向かう方向へ移動する。そして、弁体５９’は、図１７に示すようにオリフィス流路３４’の第２の端面５０’側の開口ないしこれに接続された中間流路（図示省略）を閉塞するため、第１流体室１９から第２流体室２０への流体流出は阻害される。一方、第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２が第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２よりも高くなったときには、弁体５９’はプラグ４６’から離れる方向へ移動する。このため、第２流体室２０の流体がオリフィス流路３４’及び流体流通孔６０’を通過して第１流体室１９へ流れる。したがって、オリフィス流路３４及びオリフィス流路３４’の２つのオリフィスの流路断面積が異なれば、移動シリンダ１１の移動速度の低下量を方向Ｄ１と方向Ｄ２とで個別に設定することができる。
【0098】
なお、本変形例の弁体５９，５９’は、プラグ４６ａを貫通孔４５ａに装着する第１変形例やプラグ４６ｂを貫通孔４５に装着する第２変形例にも適用可能である。すなわち、貫通孔４５ｂの内周面を変形して、隙間５７，５７ａと連通する中間流路を設け、この中間流路を閉塞できるように弁体５９，５９’を配設すればよい。
【0099】
また、弁体５９，５９’としては、図１５～図１７に示される構成に限らず、オリフィス流路３４，３４’の第２の端面５０，５０’側の開口を閉塞する可撓性の材料で形成されてもよい。例えば弁体５９は、第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２が第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２よりも高くなったときに、弾性変形してオリフィス流路３４の第２の端面５０側の開口を解放し、第１流体室１９の流体がオリフィス流路３４を介して第１流体室１９へ流れる。一方、第２流体室２０の内圧ＰＢ１，ＰＢ２が第１流体室１９の内圧ＰＡ１，ＰＡ２よりも高くなったときには、オリフィス流路３４の第２の端面５０側の開口を閉塞し、第２流体室２０から第１流体室１９へのオリフィス流路３４を介した流体流出を阻害する。
【0100】
〔第３実施形態〕
図１８及び図１９を参照して、第３実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ｂでは、第１流路系と第２流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路３４に代えて、移動シリンダ１１の外部に現れる短絡配管６１を介して形成され、この短絡配管６１に流量調整弁６２を設けている点で第１実施形態と異なる。流量調整弁６２は、その絞り開度を変化させることで通過流量を無段階に調整できる絞り弁であり、かつ、コントローラ４４により絞り開度の制御が可能な電動弁である。なお、図１９では、都合上、突出部３５，３６の図示を省略する。
図１８及び図１９を参照して、第３実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ｂでは、第１流路系と第２流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路３４に代えて、移動シリンダ１１の外部に現れる短絡配管６１を介して形成され、この短絡配管６１に流量調整弁６２を設けている点で第１実施形態と異なる。流量調整弁６２は、その絞り開度を変化させることで通過流量を無段階に調整できる絞り弁であり、かつ、コントローラ４４により絞り開度の制御が可能な電動弁である。なお、図１９では、都合上、突出部３５，３６の図示を省略する。
【0101】
例えば、図１８に示すように、短絡配管６１は第１外部配管３７と第２外部配管３８とを連通接続し、この短絡配管６１に流量調整弁６２が配設される。また例えば、図１９に示すように、短絡配管６１は、第１流体室１９に連通路６３を介して連通するコネクタ６４と、第２流体室２０に連通路６５を介して連通するコネクタ６６と、を連通接続し、この短絡配管６１に流量調整弁６２が配設される。要するに、短絡配管６１は、流体装置１において、移動シリンダ１１等の運動体の構成どうしを連通接続して第１流路系と第２流路系とを短絡するのか、あるいは、運動体に対して相対的に静止する静止体の構成どうしを連通接続して第１流路系と第２流路系とを短絡するのか、いずれか一方であればよい。
【0102】
短絡配管６１に配設された流量調整弁６２が所定の絞り開度で開弁することで、オリフィス流路３４と同様に、第１流路系と第２流路系との間で上記の微小流量ｑ１，ｑ２の流体が流通する。これにより、噴射モードで移動シリンダ１１が移動するときには、第１ノズル２４の噴射流量及び第２ノズル２５の噴射流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。一方、吸引モードで移動シリンダ１１が移動するときには、第１ノズル２４の吸引流量及び第２ノズル２５の吸引流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。
【0103】
また、上式（１２），（２５）によれば、移動シリンダ１１の速度低下量はオリフィス流路３４の微小流量ｑ１，ｑ２の値に応じて設定され、微小流量ｑ１，ｑ２の値はオリフィス流路３４の流路断面積に応じて変化する。したがって、流量調整弁６２の絞り開度を適宜調整することで、移動シリンダ１１の速度を所望の低下量で低下させることができる。
【0104】
〔第４実施形態〕
図２０及び図２１を参照して、第４実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ｃでは、以下の点で第１実施形態と異なる。すなわち、第１流路系と第２流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路３４に代えて、移動シリンダ１１の外部に現れる２つの短絡配管６１ａ，６１ｂを介して形成され、第１短絡配管６１ａに第１流量調整弁６２ａが配設されるとともに第２短絡配管６１ｂに第２流量調整弁６２ｂが配設される点で第１実施形態と異なる。流量調整弁６２ａ，６２ｂは、流量調整弁６２と同様の電動弁である。
図２０及び図２１を参照して、第４実施形態に係る流体装置について説明する。本実施形態に係る流体装置１ｃでは、以下の点で第１実施形態と異なる。すなわち、第１流路系と第２流路系とを短絡する短絡流路が、オリフィス流路３４に代えて、移動シリンダ１１の外部に現れる２つの短絡配管６１ａ，６１ｂを介して形成され、第１短絡配管６１ａに第１流量調整弁６２ａが配設されるとともに第２短絡配管６１ｂに第２流量調整弁６２ｂが配設される点で第１実施形態と異なる。流量調整弁６２ａ，６２ｂは、流量調整弁６２と同様の電動弁である。
【0105】
例えば、図２０に示すように、圧力接続管３９と第１外部配管３７とを連通接続する第１短絡配管６１ａに第１流量調整弁６２ａが配設され、圧力接続管３９と第２外部配管３８とを連通接続する第２短絡配管６１ｂに第２流量調整弁６２ｂが配設される。また例えば、上述のように流路切換弁４０として２つの二方向電磁弁４０ａ，４０ｂを用いた場合には、図２１に示すように、圧力接続管３９である二分岐管と第１外部配管３７とを二方向電磁弁４０ａを迂回して連通接続する第１短絡配管６１ａに第１流量調整弁６２ａが配設される。同様に、圧力接続管３９である二分岐管と第２外部配管３８とを二方向電磁弁４０ｂを迂回して連通接続する第２短絡配管６１ｂに第２流量調整弁６２ｂが配設される。
【0106】
流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間の流体流通が第１流路系を介して行われる場合、第２流量調整弁６２ｂが所定の絞り開度で開弁することで、オリフィス流路３４と同様に、第１流路系と第２流路系との間で上記の微小流量ｑ１，ｑ２の流体が流通する。一方、流体圧力源４１と対象空間Ｅとの間の流体流通が第２流路系を介して行われる場合、第１流量調整弁６２ａが所定の絞り開度で開弁することで、オリフィス流路３４と同様に、第１流路系と第２流路系との間で上記の微小流量ｑ１，ｑ２の流体が流通する。これにより、噴射モードで移動シリンダ１１が移動するときには、第１ノズル２４の噴射流量及び第２ノズル２５の噴射流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。一方、吸引モードで移動シリンダ１１が移動するときには、第１ノズル２４の吸引流量及び第２ノズル２５の吸引流量の減少を抑えつつ移動シリンダ１１の速度を低下させることができる。
【0107】
また、上式（１２），（２５）によれば、移動シリンダ１１の速度低下量はオリフィス流路３４の微小流量ｑ１，ｑ２の値に応じて設定され、微小流量ｑ１，ｑ２の値はオリフィス流路３４の流路断面積に応じて変化する。したがって、第１流量調整弁６２ａの絞り開度を適宜調整すれば、噴射モードでは移動シリンダ１１の方向Ｄ２への移動について、吸引モードでは移動シリンダ１１の方向Ｄ１への移動について、速度低下量を所望の値に設定することができる。一方、第２流量調整弁６２ｂの絞り開度を適宜調整すれば、噴射モードでは移動シリンダ１１の方向Ｄ１への移動について、吸引モードでは移動シリンダ１１の方向Ｄ２への移動について、速度低下量を所望の値に設定することができる。これにより、噴射モード及び吸引モードのそれぞれにおいて、移動シリンダ１１が方向Ｄ１へ移動するときと移動シリンダ１が方向Ｄ２へ移動するときとの間で、移動シリンダ１１の速度低下量を異なる値に設定することができる。
【0108】
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、以下のように種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【0109】
上記の第１～第４実施形態において、移動シリンダ１１を直管状に形成し、ガイド１３，１４を直線状に形成する代わりに、以下のように形成されてもよい。すなわち、移動シリンダ１１は円管状に形成され、ガイド１３，１４は、移動シリンダ１１の形状に倣って、移動シリンダ１１に挿嵌されたピストン１２から移動シリンダ１１の両端開口部を介して外方に向けて円弧曲線状に延びるようにしてもよい。これにより、噴射又は吸引の対象が円弧状に湾曲していても対応可能となる。
【0110】
移動シリンダ１１において、流体室１９，２０にそれぞれ連通するノズルを１つずつ設けたが、各流体室に連通するノズルを複数設けてもよい。また、ノズル２４，２５は、閉塞部材１５，１６を介さずに（連通路２２，２３を介さずに）、移動シリンダ１１に直接設けて流体室１９，２０と連通させてもよい。
【0111】
コントローラ４４は、移動シリンダ１１がＤ１規制位置又はＤ２規制位置に到達したか否かを、第１近接検出器４２及び第２近接検出器４３の出力信号によらず、タイマーのカウント出力に基づいてＤ１規制位置及びＤ２規制位置を推定してもよい。
【0112】
流路切換弁４０及び流量調整弁６２，６２ａ，６２ｂは、外部制御可能な電磁弁や電動弁に代えて、オペレータが手動で操作する手動弁としてもよい。この場合、オペレータは、目視により移動シリンダ１１がＤ１規制位置又はＤ２規制位置で停止していることを確認して流路切換弁４０を操作することができ、コントローラ４４の省略が可能である。
【0113】
第１ガイド１３の外側開口２８，３２に代えて第２ガイド１４に外側開口２８，３０を設けて、これらの開口から内側開口２７，３１まで内部流路２６，３０がそれぞれ延びるように形成されてもよい。また、ガイド１３，１４の断面外形を小さくすべく、外側開口２８，３２のいずれか一方を第２ガイド１４に設けて、これらの開口から内側開口２７，３１まで内部流路２６，３０がそれぞれ延びるように形成されてもよい。
【0114】
ピストン・シリンダ機構２が例えば円筒状のフィルター内に配置されて、ノズル２４，２５を介して、流体をフィルター内周面へ噴射あるいはフィルター内周面から流体を吸引する場合には、ピストン・シリンダ機構２は以下のように構成される。すなわち、移動シリンダ１１が、上記の往復動に加えて、ピストン１２及びガイド１３，１４の外周面に沿って回転運動を行うように、ピストン１２及びガイド１３，１４と閉塞部材１５，１６の貫通孔及びシリンダ１１とが互いに断面円形状に形成される。
【0115】
また、上記の第１～第４実施形態で説明した各技術的思想は、移動シリンダ１１の移動速度を所望の値まで低下させるという観点から、矛盾が生じない限りにおいて適宜組み合せて使用することができる。例えば、ピストン１２にオリフィス流路３４を穿設した場合であっても、移動シリンダ１１の移動速度を所望の値まで低下させることができない状況が想定される。このような想定に対しては、第１流路系と第２流路系とを短絡する短絡配管６１に流量調整弁６２を設けたり、圧力接続管３９と第１外部配管３７及び第２外部配管３８とを連通接続する短絡配管６１ａ，６１ｂに流量調整弁６２ａ，６２ｂを設けたりすることで移動速度の低下量不足を補うことができる。
【符号の説明】
【0116】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…流体装置、１１…移動シリンダ、１２…ピストン、１３…第１ガイド、１４…第２ガイド、１５…第１閉塞部材、１６…第２閉塞部材、１９…第１流体室、２０…第２流体室、２４…第１ノズル、２５…第２ノズル、２６…第１内部流路、３０…第２内部流路、３４，３４’…オリフィス流路、３７…第１外部配管、３８…第２外部配管、３９…圧力接続管、４０…流路切換弁、４１…流体圧力源、４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｂ’…貫通孔、４６，４６ａ，４６ｂ，４６’…プラグ、４７…雄ねじ、４８…雌ねじ、５４，５４ａ…円錐面、５５，５５ａ…対向円錐面、５７，５７ａ…隙間、５９，５９’…弁体、６１，６１ａ，６１ｂ…短絡配管、６２，６２ａ，６２ｂ…流量調整弁、Ｅ…対象空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
