特許 7582786 磁気粘性流体の定量抜き取り装置、磁気粘性流体の注入装置、および磁気粘性流体の注入方法

(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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】磁気粘性流体の定量抜き取り装置、磁気粘性流体の注入装置、および磁気粘性流体の注入方法

(51)【国際特許分類】

   B65B 37/00 20060101AFI20241106BHJP

   H01F 1/44 20060101ALI20241106BHJP

   B65B 3/04 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

B65B37/00

H01F1/44 170

B65B3/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020047524

(22)【出願日】2020-03-18

(65)【公開番号】P2021147073

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110003801

【氏名又は名称】ＫＥＹ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100149870

【弁理士】

【氏名又は名称】芦北 智晴

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 宏貴

(72)【発明者】

【氏名】上嶋 優矢

(72)【発明者】

【氏名】辻 仁志

【審査官】種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１３５１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６２０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００８２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１２７４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｂ ３７／００

Ｈ０１Ｆ １／４４

Ｂ６５Ｂ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気粘性流体の定量抜き取り装置と、
取出容器内に流入した規定量の磁気粘性流体をデバイスに注入する注入手段と、
を備え、
前記定量抜き取り装置は、
磁気粘性流体が入る容器と、
前記容器の一部に形成された排出穴と、
前記排出穴から排出される磁気粘性流体が規定量流入するように設けられた前記取出容器と、
前記排出穴から前記取出容器への流路を開閉する弁と、
前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入することを促す流入促進手段と、
を有し、
前記注入手段は、前記取出容器から前記デバイスへの流路を開閉する開閉弁を有し、
前記弁、前記開閉弁および前記取出容器はそれぞれ別体であり、前記取出容器は前記流路を開閉する弁として機能しない、
ことを特徴とする磁気粘性流体の注入装置。

【請求項2】

請求項１に記載の磁気粘性流体の注入装置において、
前記取出容器は、筒部を有し、
前記流入促進手段は、前記筒部内に移動可能に嵌め込まれたピストンを用いて構成され、前記ピストンが前記容器から離れる方向に移動するとき、その移動量に応じて前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入するように構成されている、
ことを特徴とする磁気粘性流体の注入装置。

【請求項3】

請求項１に記載の磁気粘性流体の注入装置において、
前記取出容器は、筒部を有し、
前記流入促進手段は、前記筒部内に回転可能に挿入された螺旋羽根を用いて構成され、前記螺旋羽根が一方に回転するとき、その回転量に応じて前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入するように構成されている、
ことを特徴とする磁気粘性流体の注入装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の磁気粘性流体の注入装置において、
前記容器内の磁気粘性流体を撹拌する撹拌装置を更に備えることを特徴とする磁気粘性流体の注入装置。

【請求項5】

磁気粘性流体が入った容器と、前記容器の一部に形成された排出穴と、前記排出穴から排出される磁気粘性流体が規定量流入するように設けられた取出容器と、前記排出穴から前記取出容器への流路を開閉する弁と、前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入することを促す流入促進手段と、を備える磁気粘性流体の定量抜き取り装置を用い、前記容器から規定量の磁気粘性流体を取り出してデバイスに充填する方法であって、
前記弁を開くとともに、前記流入促進手段を用いて前記容器内から規定量の磁気粘性流体を前記取出容器内に流入させる流入工程と、
前記取出容器に前記規定量の磁気粘性流体が流入した後、前記弁を閉じる閉弁工程と、
前記閉弁工程の後、前記取出容器から前記デバイスへの流路を開閉する開閉弁を開いて、前記取出容器内に流入した全ての磁気粘性流体をデバイスに注入する注入工程と、
を含み、
前記弁、前記開閉弁および前記取出容器はそれぞれ別体であり、前記取出容器は前記流路を開閉する弁として機能しない、ことを特徴とする磁気粘性流体の注入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気粘性流体を用いるデバイス（以下「ＭＲデバイス」ともいう。）へ磁気粘性流体（以下「ＭＲ流体」ともいう。）を注入する装置、ＭＲデバイスへＭＲ流体を注入する方法などに関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＲ流体は、印加する磁場の強弱に応じて粘性を変化させる機能性流体である。このＭＲ流体を用いたデバイスによれば、ＭＲ流体を用いないデバイスでは実現困難な様々な動作、制御等が実現可能となる。

【0003】

ＭＲ流体は、鉄等の磁性粒子をオイル等の分散媒に分散させた流体で、同じ強さの磁場を印加してもＭＲ流体に含まれる磁性粒子の割合が大きいほど高い粘性を発現し、ＭＲ流体に含まれる磁性粒子の割合が小さいほど低い粘性を発現する。したがって、ＭＲデバイスに設計通りの性能を発揮させるためには、ＭＲデバイスに使用するＭＲ流体中の磁性粒子の割合（以下「磁性粒子含有率」ともいう。）を設計上の要求値に合せることが重要となる。

【0004】

一般に、ＭＲデバイスが小型で、そのＭＲデバイスに注入するＭＲ流体が極少量（例えば０．１ｍｌ）である場合、ディスペンサを使用することでＭＲ流体をＭＲデバイスに効率的に注入することができる。

【0005】

例えば特許文献１に開示されたＭＲ流体の注入方法では、磁性粒子含有率が設計上の要求値となったＭＲ流体が入ったシリンジ内を撹拌しながら、シリンジ内の空気を加減圧することで、ほぼ一定量のＭＲ流体を吐出し、吐出したＭＲ流体をＭＲデバイスに注入するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１６２０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記ディスペンサは、シリンジ内の空気を加圧する時間と減圧する時間を制御することで、ほぼ一定量のＭＲ流体を吐出するようにしているが、シリンジ内のＭＲ流体の量と空気の量の比率が一定していないため、ＭＲ流体の吐出量にバラつきが生じてしまう。すなわち、シリンジ内では、ＭＲ流体が排出されることにより、ＭＲ流体の液面が低下し、シリンジ内で空気の割合が多くなる。そして、シリンジ内の空気の量の割合が大きくなると、ＭＲ流体の吐出量の制御が難しくなり、吐出量にバラつきが生じるようになる。そして、ＭＲデバイスに対するＭＲ流体の注入量にバラつきが生じると、注入量が規定量よりも少ない場合は、ＭＲデバイスの性能を十分に発揮できないおそれがあり、注入量が規定量よりも多い場合は、注入時にＭＲ流体の一部がＭＲデバイスに収まり切れず溢れ出て無駄になってしまう。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、容器に入ったＭＲ流体から毎回同じ量のＭＲ流体をＭＲデバイスに注入するための装置および方法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】

【0009】

本発明の第１態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置は、磁気粘性流体が入る容器と、前記容器の一部に形成された排出穴と、前記排出穴から排出される磁気粘性流体が規定量流入するように設けられた取出容器と、前記排出穴から前記取出容器への流路を開閉する弁と、前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入することを促す流入促進手段と、を備える。

【0010】

かかる構成を備える磁気粘性流体の定量抜き取り装置によれば、容器から毎回同じ規定量の磁気粘性流体を取出容器内に抜き取ることができるため、抜き取った磁気粘性流体をＭＲデバイスに注入することで、毎回同じ規定量の磁気粘性流体をＭＲデバイスに注入することができる。

【0011】

本発明の第２態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置は、第１態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置において、前記取出容器は、筒部を有し、前記流入促進手段は、前記筒部内に移動可能に嵌め込まれたピストンを用いて構成される。前記ピストンが前記容器から離れる方向に移動するとき、その移動量に応じて前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入するように構成されている。

【0012】

本発明の第３態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置は、第１態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置において、前記取出容器は、筒部を有し、前記流入促進手段は、前記筒部内に回転可能に挿入された螺旋羽根を用いて構成される。前記螺旋羽根が一方に回転するとき、その回転量に応じて前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入するように構成されている。

【0013】

本発明の第４態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置は、第１態様～第３態様の何れか１態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置において、前記容器内の磁気粘性流体を撹拌する撹拌装置を更に備える。

【0014】

本発明の第５態様に係る磁気粘性流体の注入装置は、第１態様～第４態様の何れか１態様に係る磁気粘性流体の定量抜き取り装置と、前記取出容器内に流入した規定量の磁気粘性流体をデバイスに注入する注入手段と、を備える。

【0015】

本発明の第６態様に係る磁気粘性流体の注入方法は、磁気粘性流体が入った容器と、前記容器の一部に形成された排出穴と、前記排出穴から排出される磁気粘性流体が規定量流入するように設けられた取出容器と、前記排出穴から前記取出容器への流路を開閉する弁と、前記容器内の磁気粘性流体が前記取出容器内に流入することを促す流入促進手段と、を備える磁気粘性流体の定量抜き取り装置を用い、前記容器から規定量の磁気粘性流体を取り出してデバイスに充填する方法であって、前記弁を開くとともに、前記流入促進手段を用いて前記容器内から規定量の磁気粘性流体を前記取出容器内に流入させる流入工程と、前記取出容器に前記規定量の磁気粘性流体が流入した後、前記弁を閉じる閉弁工程と、前記閉弁工程の後、前記取出容器内に流入した全ての磁気粘性流体をデバイスに注入する注入工程と、を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、毎回同じ規定量のＭＲ流体を容器から取り出してＭＲデバイスに注入することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係るＭＲ流体の注入装置を示す断面図である。

【図2】上記ＭＲ流体の注入装置を用いてＭＲ流体をＭＲデバイスに注入する方法の工程図である。

【図3】他の形態に係る流入促進手段を採用したＭＲ流体の注入装置を用いてＭＲ流体をＭＲデバイスに注入する方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態に係るＭＲ流体の定量抜き取り装置、ＭＲ流体の注入装置、およびＭＲ流体の注入方法について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、ＭＲ流体の定量抜き取り装置は、ＭＲ流体の注入装置の一部を構成している。また、ＭＲ流体の注入方法は、ＭＲ流体の注入装置を用いて実施される。

【0019】

図１に示すように、ＭＲ流体の注入装置１（以下、単に「注入装置１」という。）は、定量抜き取り装置２と、注入手段３とで主に構成されている。定量抜き取り装置２は、容器６、取出容器７、弁８、流入促進手段９、撹拌装置１０および圧力調整装置１１を備えている。

【0020】

容器６には、ＭＲ流体が入っている。容器６の形状は特に限定されないが、例えば図１に示すように、有底筒状とすることができる。この容器６には、排出穴１３が形成されている。容器６内のＭＲ流体は、排出穴１３から流出し、後述する取出容器７内に流入可能になっている。本実施形態では、排出穴１３は、容器６の側部に形成されているが、排出穴１３が形成される位置は側部に限定されず、容器６の別の位置の側部や、容器６の下部に形成されていてもよい。図１に例示する容器６は、上端部にフランジ部６ａが形成されている。フランジ部６ａの上面に蓋材１４が密着固定され、容器６の内外で空気が出入りしないようにシールされる。なお、容器６は、保持具１５上に保持されている。

【0021】

取出容器７は、容器６の排出穴１３から排出されるＭＲ流体が流入するように設置されている。取出容器７には、一定量（ＭＲデバイス２４に注入すべきＭＲ流体の規定量）だけＭＲ流体が流入する。本実施形態では、取出容器７は、筒部７ａを有する。具体的には、取出容器７は、有底円筒形に形成されている。図１に例示する取出容器７は、容器６の側部から水平方向に延出しているが、延出方向はこれに限定されず、斜め上方又は斜め下方に延出していてもよい。また、容器６の下部に排出穴１３が形成されている場合は、取出容器７は、容器６の下部から下方に延出していてもよい。

【0022】

弁８は、排出穴１３から取出容器７への流路を開閉する。なお、図１および図２では、理解し易いように模式化した長方形の弁体が上下動する様子を描いているが、この弁８が、特定の種類や構造のものに限定される訳ではない。

【0023】

流入促進手段９は、容器６内のＭＲ流体１６が取出容器７内に流入することを促すものである。本実施形態における流入促進手段９は、筒部７ａ内に移動可能に嵌め込まれたピストン１８を用いて構成されている。ピストン１８は、所定の２つの位置の間で移動可能である。ピストン１８は、容器６から離れる方向に移動するとき、その移動量に応じて容器６内のＭＲ流体１６が取出容器７内に流入する。ピストン１８が最も容器６に近い位置から最も容器６から離れる位置まで移動するとき、ＭＲデバイス２４に注入すべき規定量のＭＲ流体１６が容器６から取出容器７内に流入する。ピストン１８を移動させる力の種類、形態等は特に限定されないが、本実施形態ではピストン１８にロッド２３が連結されており、ロッド２３に外力が付与されることでピストン１８が移動される。なお、流入促進手段９がピストン１８等を用いて構成される場合、ピストン１８の移動を円滑にするために、ピストン１８の背面側の圧力を大気圧とする通気孔７ｂを取出容器７に設けることが望ましい。

【0024】

撹拌装置１０は、図１に示すように、容器６内に配設された撹拌翼１９と、この撹拌翼１９をシャフト２０を介して回転させるモータ２１とで構成されている。

【0025】

圧力調整装置１１は、容器６と蓋材１４とで囲まれた空間の圧力を調整する。本実施形態では、圧力調整装置１１は、蓋材１４を貫通して設けられた空気配管２２を介して容器６内の空気圧を加減圧することにより、容器６内の圧力を調整する。

【0026】

注入手段３は、取出容器７内に流入した規定量のＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入するために設けられている。本実施形態では、注入手段３として、基端部が取出容器７内に連通した注入配管２５と、注入配管２５内の流路を開閉する開閉弁２６と、取出容器７内に圧縮空気を送給する圧縮空気送給手段２７とが設けられている。なお、注入手段３は、取出容器７内に流入した規定量のＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入するものであればよく、上記注入配管２５、開閉弁２６および圧縮空気送給手段２７からなるものに限定されない。

【0027】

次に、上記構成を備える注入装置１（定量抜き取り装置２）を用いて、容器６から規定量のＭＲ流体１６を取り出してＭＲデバイス２４に注入する方法について説明する。なお、容器６には予め磁性粒子含有率が規定値（ＭＲデバイス２４の設計上の要求値）のＭＲ流体１６が充填されているものとする。

【0028】

先ず、準備工程として、図１および図２（ａ）に示すように、弁８および開閉弁２６が閉鎖し、ピストン１８が最も容器６に近い位置に配置された状態で、撹拌装置１０を駆動して容器６内のＭＲ流体１６を撹拌する。この撹拌により、磁性粒子の沈降が防止され、容器６内の何れの場所でも均一な密度が形成される。また、圧力調整装置１１によって容器６の上部の空気溜まりを加圧して大気圧より若干高圧にすることが望ましい。容器６内を加圧しておくことで、後に行われる容器６内から取出容器７へのＭＲ流体１６の流れを促進することができる。

【0029】

次に、図２（ｂ）に示すように、弁８を開いて排出穴１３から取出容器７への流路を開放し、図２（ｃ）に示すように、流入促進手段９を用いて容器６内からＭＲ流体１６を取出容器７内に流入させる。具体的には、最も容器６に近い位置にあるピストン１８を最も容器６から離れる位置まで移動させることにより、容器６内からＭＲ流体１６を取出容器７内に流入させる。

【0030】

次に、図２（ｄ）に示すように、弁８を閉じて排出穴１３から取出容器７への流路を閉塞し、取出容器７内に上記規定量のＭＲ流体１６を閉じ込める。

【0031】

最後に、注入手段３を用いて、取出容器７内に閉じ込めた全ての（上記規定量の）ＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入する。本実施形態では、開閉弁２６を開き、圧縮空気送給手段２７により、取出容器７内に圧縮空気を送給することで、取出容器７内の全てのＭＲ流体１６が注入配管２５から排出され、排出された規定量のＭＲ流体１６がＭＲデバイス２４に注入されることとなる。

【0032】

＜流入促進手段の他の形態＞
図３に流入促進手段９の他の形態を示す。同図に示す流入促進手段９は、筒部７ａ内に回転可能に挿入された螺旋羽根３１を用いて構成されている。螺旋羽根３１が一方に回転するとき、その回転量に応じて容器６内のＭＲ流体１６が取出容器７内に流入する。螺旋羽根３１が一方に所定の回転量以上回転すると、ＭＲデバイス２４に注入すべき規定量のＭＲ流体１６が取出容器７内に流入する。なお、螺旋羽根３１を回転させる力の種類、形態等は特に限定されないが、本実施形態では螺旋羽根３１は、回転軸３２の周囲に設けられており、回転軸３２に回転外力が付与されることで螺旋羽根３１が回転される。流入促進手段９が上記のように螺旋羽根３１等を用いて構成される場合、既述した通気孔７ｂを設ける代わりに、取出容器７内に連通した通気管３３と通気管３３内の流路を開閉する通気開閉弁３４を設けることが望ましい。

【0033】

上記他の形態に係る流入促進手段９を備える注入装置１（定量抜き取り装置２）を用いて、容器６から規定量のＭＲ流体１６を取り出してＭＲデバイス２４に注入する場合、先ず、準備工程として、図３（ａ）に示すように、弁８および開閉弁２６を閉鎖し、通気開閉弁３４を開いた状態で、撹拌装置１０を駆動して容器６内のＭＲ流体１６を撹拌する。また、圧力調整装置１１によって容器６の上部の空気溜まりを加圧して大気圧より若干高圧にすることが望ましい。

【0034】

次に、図３（ｂ）に示すように、弁８を開いて排出穴１３から取出容器７への流路を開放し、螺旋羽根３１を一方に回転させることで、容器６内からＭＲ流体１６を取出容器７内に流入させる。螺旋羽根３１が一方に所定回転量以上回転すると、図３（ｃ）に示すように、取出容器７内がＭＲ流体１６で満たされる。そして、図３（ｄ）に示すように、弁８を閉じて排出穴１３を閉塞し、取出容器７内に上記規定量のＭＲ流体１６を閉じ込める。

【0035】

最後に、注入手段３を用いて、取出容器７内に閉じ込めた全ての（上記規定量の）ＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入する。本実施形態では、開閉弁２６を開き、通気開閉弁３４を閉じ、圧縮空気送給手段２７により取出容器７内に圧縮空気を送給することで、取出容器７内の全てのＭＲ流体１６が注入配管２５から排出され、排出された規定量のＭＲ流体１６がＭＲデバイス２４に注入されることとなる。

【0036】

以上に説明した注入装置１および該装置１を用いた注入方法によれば、常に一定量のＭＲ流体１６を容器６から取出容器７内に抜き取り、抜き取ったＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入することで、常に同じ規定量のＭＲ流体１６をＭＲデバイス２４に注入することができる。

【0037】

また、撹拌装置１０によって、磁性粒子の沈降を防止するために、容器６内のＭＲ流体を撹拌しながら、容器６から取出容器７へのＭＲ流体の抜き取りが行われるため、容器６に入れられたＭＲ流体の磁性粒子含有率と、ＭＲデバイス２４に注入されたＭＲ流体の磁性粒子含有率とが一致し、ＭＲデバイス２４に適した磁性粒子含有率のＭＲ流体１６を注入することができる。

【符号の説明】

【0038】

１ 磁気粘性流体の注入装置
２ 磁気粘性流体の定量抜き取り装置
３ 注入手段
６ 容器
７ 取出容器
７ａ 筒部
８ 弁
９ 流入促進手段
１０ 撹拌装置
１３ 排出穴
１６ 磁気粘性流体（ＭＲ流体）
１８ ピストン
２４ 磁気粘性流体を用いるデバイス（ＭＲデバイス）
３１ 螺旋羽根

【図1】

【図2】

【図3】