JP7851777B2 - パーティクル検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮流体に含まれるパーティクルを検出するパーティクル検出装置に関する。

パーティクル検出装置は、流体供給源からの圧縮流体を流体圧機器に供給する供給流路から分岐する分岐流路を備えている。分岐流路には、供給流路を流れる圧縮流体の一部が流れる。また、パーティクル検出装置は、光学的センサを備えている。光学的センサは、分岐流路に設けられている。そして、光学的センサは、分岐流路を流れる圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する。

ここで、減圧された圧縮流体を光学的センサに一定流量だけ流すために、例えば特許文献１のように、光学的センサよりも圧縮流体の流れ方向の下流側にポンプを設置することが知られている。ポンプは、減圧された圧縮流体が光学的センサに一定流量だけ流れるように、光学的センサに向けて圧縮流体を引き込む。このようにポンプが駆動することにより、減圧された圧縮流体が光学的センサに一定流量だけ流れることで、圧縮流体に含まれるパーティクルが光学的センサによって精度良く検出される。

特許第５５９９２４９号公報

しかしながら、特許文献１では、ポンプを駆動させることにより電力を消費することになるため、パーティクル検出装置において消費電力が増大してしまうという問題がある。

上記課題を解決するパーティクル検出装置は、流体供給源からの圧縮流体を流体圧機器に供給する供給流路から分岐するとともに前記供給流路を流れる圧縮流体の一部が流れる分岐流路と、前記分岐流路に設けられるとともに前記分岐流路を流れる圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する光学的センサと、を備えているパーティクル検出装置であって、前記分岐流路は、前記光学的センサよりも前記圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する一次側流路と、前記光学的センサよりも前記圧縮流体の流れ方向の下流側に位置する二次側流路と、を有し、前記一次側流路は、大気に接続されており、前記一次側流路には、前記一次側流路を流れる圧縮流体を減圧させる減圧部が設けられており、前記二次側流路には、エジェクタが設けられており、前記一次側流路における前記減圧部よりも前記圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する上流側流路を流れる圧縮流体の一部を前記エジェクタに導入する導入流路を備え、前記エジェクタは、前記上流側流路を流れる圧縮流体の一部が前記導入流路を介して導入されることにより、前記減圧部によって減圧された後の前記一次側流路を流れる圧縮流体を前記光学的センサに向けて引き込む。

上記パーティクル検出装置において、前記導入流路には、前記エジェクタに導入される圧縮流体の流量を調整する流量調整部が設けられているとよい。
上記パーティクル検出装置において、前記パーティクルを検出する際に開弁することで前記供給流路から前記分岐流路への圧縮流体の流れを許容する開閉弁を備えているとよい。

この発明によれば、消費電力を低減することができる。

実施形態におけるパーティクル検出装置を説明するための図である。

以下、パーティクル検出装置を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。
＜パーティクル検出装置１０の構成＞
図１に示すように、パーティクル検出装置１０は、ボディ１１を備えている。ボディ１１は、樹脂製又は金属製である。ボディ１１は、上流ポート１１ａ及び下流ポート１１ｂを有している。

上流ポート１１ａには、上流配管１２が接続されている。下流ポート１１ｂには、下流配管１３が接続されている。上流配管１２は、流体供給源１４に接続されている。したがって、上流配管１２は、流体供給源１４と上流ポート１１ａとを接続している。下流配管１３は、流体圧機器１５に接続されている。したがって、下流配管１３は、下流ポート１１ｂと流体圧機器１５とを接続している。流体供給源１４は、圧縮流体を流体圧機器１５に供給する。圧縮流体は、例えば、圧縮空気である。

ボディ１１は、接続流路１１ｃを有している。接続流路１１ｃは、ボディ１１の内部に形成されている。接続流路１１ｃは、上流ポート１１ａと下流ポート１１ｂとを接続している。そして、流体供給源１４からの圧縮流体は、上流配管１２、上流ポート１１ａ、接続流路１１ｃ、下流ポート１１ｂ、及び下流配管１３を介して流体圧機器１５に供給される。したがって、上流配管１２、上流ポート１１ａ、接続流路１１ｃ、下流ポート１１ｂ、及び下流配管１３は、流体供給源１４からの圧縮流体を流体圧機器１５に供給する供給流路１６を構成している。

パーティクル検出装置１０は、分岐流路２０を備えている。分岐流路２０は、ボディ１１の内部に形成されている。分岐流路２０は、接続流路１１ｃから分岐している。したがって、分岐流路２０は、供給流路１６から分岐する。分岐流路２０には、接続流路１１ｃを流れる圧縮流体の一部が流れる。したがって、分岐流路２０には、供給流路１６を流れる圧縮流体の一部が流れる。

パーティクル検出装置１０は、光学的センサ３０を備えている。光学的センサ３０は、ボディ１１内に内蔵されている。光学的センサ３０は、分岐流路２０に設けられている。光学的センサ３０は、分岐流路２０を流れる圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する。光学的センサ３０は、図示しない投光部及び受光部を有している。そして、光学的センサ３０は、投光部から出射された光が、分岐流路２０を流れる圧縮流体に照射されるとともに、圧縮流体に照射されて圧縮流体に含まれるパーティクルに反射した光である散乱光が受光部に受光されるように構成されている。光学的センサ３０は、受光部に受光された光の光量レベルに基づいて、分岐流路２０を流れる圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する。

分岐流路２０は、一次側流路２１と、二次側流路２２と、を有している。一次側流路２１は、分岐流路２０において、光学的センサ３０よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分である。二次側流路２２は、分岐流路２０において、光学的センサ３０よりも圧縮流体の流れ方向の下流側に位置する部分である。

一次側流路２１は、第１流路２１ａと、第２流路２１ｂと、を有している。第１流路２１ａの第１端は、接続流路１１ｃに接続されている。したがって、第１流路２１ａの第１端は、供給流路１６に接続されている。第１流路２１ａの第２端は、大気に接続されている。したがって、一次側流路２１は、大気に接続されている。

第２流路２１ｂの第１端は、第１流路２１ａに接続されている。第２流路２１ｂの第２端は、光学的センサ３０に接続されている。そして、第１流路２１ａを流れる圧縮流体の一部は、第２流路２１ｂに流れる。第１流路２１ａから第２流路２１ｂに流れ込んだ圧縮流体は、光学的センサ３０に向けて流れる。

第１流路２１ａには、減圧部２３が設けられている。したがって、一次側流路２１には、減圧部２３が設けられている。減圧部２３は、第１流路２１ａにおける第２流路２１ｂの第１端が接続されている部分よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分に設けられている。減圧部２３は、一次側流路２１を流れる圧縮流体を減圧させる。減圧部２３は、例えば、可変オリフィスである。

第１流路２１ａは、上流側流路２４を有している。上流側流路２４は、第１流路２１ａにおける減圧部２３よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分である。したがって、上流側流路２４は、一次側流路２１における減圧部２３よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分である。上流側流路２４の第１端は、接続流路１１ｃに接続されている。したがって、上流側流路２４の第１端は、供給流路１６に接続されている。上流側流路２４の第１端は、第１流路２１ａの第１端でもある。上流側流路２４の第２端は、減圧部２３に接続されている。

パーティクル検出装置１０は、圧力センサ２５を備えている。圧力センサ２５は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の圧力を検出する。したがって、圧力センサ２５は、一次側流路２１における減圧部２３よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分の圧力を検出する。

パーティクル検出装置１０は、開閉弁２６を備えている。開閉弁２６は、上流側流路２４における圧力センサ２５よりも圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する部分に設けられている。したがって、開閉弁２６は、分岐流路２０に設けられている。開閉弁２６は、パーティクルを検出する際に開弁することで供給流路１６から分岐流路２０への圧縮流体の流れを許容する。開閉弁２６は、例えば、電磁弁である。

二次側流路２２の第１端は、光学的センサ３０に接続されている。二次側流路２２の第２端は、大気に接続されている。そして、光学的センサ３０を通過した圧縮流体は、二次側流路２２を介して大気に開放される。

パーティクル検出装置１０は、流量センサ２７を備えている。流量センサ２７は、二次側流路２２に設けられている。流量センサ２７は、二次側流路２２を流れる圧縮流体の流量を検出する。したがって、流量センサ２７は、光学的センサ３０を流れる圧縮流体の流量を検出する。

二次側流路２２には、エジェクタ２８が設けられている。エジェクタ２８は、二次側流路２２における流量センサ２７よりも圧縮流体の流れ方向の下流側に位置する部分に設けられている。

パーティクル検出装置１０は、導入流路３１を備えている。導入流路３１は、ボディ１１の内部に形成されている。導入流路３１の第１端は、上流側流路２４における圧力センサ２５と減圧部２３との間の部分に接続されている。導入流路３１の第２端は、エジェクタ２８に接続されている。導入流路３１は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の一部をエジェクタ２８に導入する。

エジェクタ２８は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の一部が導入流路３１を介して導入されることにより、減圧部２３によって減圧された後の一次側流路２１を流れる圧縮流体を光学的センサ３０に向けて引き込む。

導入流路３１には、流量調整部３２が設けられている。流量調整部３２は、エジェクタ２８に導入される圧縮流体の流量を調整する。流量調整部３２は、例えば、可変オリフィスである。

＜コントローラ４０＞
パーティクル検出装置１０は、コントローラ４０を備えている。コントローラ４０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等の外部制御機器４１に電気的に接続されている。コントローラ４０には、外部制御機器４１からの電力が供給される。

コントローラ４０は、光学的センサ３０に電気的に接続されている。コントローラ４０には、例えば、光学的センサ３０の受光部に受光された光の光量レベルに関する情報が受光部から送信される。コントローラ４０は、受光部から送信される光の光量レベルに関する情報に基づいて、パーティクルの粒径や量などを検出する。そして、コントローラ４０は、コントローラ４０により検出されたパーティクルの粒径や量などの検出情報を外部制御機器４１に送信する。外部制御機器４１は、コントローラ４０から送信されるパーティクルの粒径や量などの検出情報をモニタリングする。

コントローラ４０は、圧力センサ２５に電気的に接続されている。コントローラ４０には、圧力センサ２５により検出された圧力に関する情報が送信される。コントローラ４０は、減圧部２３に電気的に接続されている。そして、コントローラ４０は、圧力センサ２５から送信された圧力の情報に基づいて、減圧部２３を通過した圧縮流体の圧力が大気圧まで減圧するように、減圧部２３の開度を制御する。なお、減圧部２３により減圧されて一次側流路２１を流れる圧縮流体の圧力は、大気圧よりも僅かに高い。

コントローラ４０は、流量センサ２７に電気的に接続されている。コントローラ４０には、流量センサ２７により検出された流量に関する情報が送信される。コントローラ４０は、流量調整部３２に電気的に接続されている。そして、コントローラ４０は、流量センサ２７から送信された流量の情報に基づいて、流量調整部３２の開度を制御する。

コントローラ４０は、例えば、流量センサ２７により検出された流量が、予め定められた流量よりも多い場合、流量調整部３２の開度を小さくする。一方で、コントローラ４０は、例えば、流量センサ２７により検出された流量が、予め定められた流量よりも少ない場合、流量調整部３２の開度を大きくする。

流量調整部３２の開度が小さくなるほど、上流側流路２４から導入流路３１を介してエジェクタ２８に導入される圧縮流体の流量が少なくなる。これにより、エジェクタ２８によって一次側流路２１から光学的センサ３０に向けて引き込まれる圧縮流体の流量が少なくなる。一方で、流量調整部３２の開度が大きくなるほど、上流側流路２４から導入流路３１を介してエジェクタ２８に導入される圧縮流体の流量が多くなる。これにより、エジェクタ２８によって一次側流路２１から光学的センサ３０に向けて引き込まれる圧縮流体の流量が多くなる。したがって、流量調整部３２は、エジェクタ２８によって一次側流路２１から光学的センサ３０に向けて引き込まれる圧縮流体の流量を調整する。流量調整部３２は、減圧された後の一次側流路２１を流れる圧縮流体が一定流量だけ光学的センサ３０に流れるように、コントローラ４０によって開度が調整される。

コントローラ４０は、開閉弁２６に電気的に接続されている。コントローラ４０には、外部制御機器４１から開閉弁２６の駆動に関する情報が送信される。例えば、開閉弁２６を開弁させる旨の指令情報が外部制御機器４１からコントローラ４０に送信されると、コントローラ４０は、開閉弁２６が開弁するように開閉弁２６の駆動を制御する。一方で、開閉弁２６を閉弁させる旨の指令情報が外部制御機器４１からコントローラ４０に送信されると、コントローラ４０は、開閉弁２６が閉弁するように開閉弁２６の駆動を制御する。

［実施形態の作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
流体供給源１４からの圧縮流体は、上流配管１２、上流ポート１１ａ、接続流路１１ｃ、下流ポート１１ｂ、及び下流配管１３を介して流体圧機器１５に供給される。ここで、作業者によって、外部制御機器４１が操作されて、開閉弁２６を開弁させる旨の指令情報が外部制御機器４１からコントローラ４０に送信されると、コントローラ４０は、開閉弁２６が開弁するように開閉弁２６の駆動を制御する。これにより、開閉弁２６が開弁する。

一次側流路２１は、大気に接続されているため、分岐流路２０には、供給流路１６からの圧縮流体の流れが常に生じ得る。よって、開閉弁２６が開弁すると、分岐流路２０には、供給流路１６からの圧縮流体の流れが常に生じる。供給流路１６から分岐流路２０の上流側流路２４に流れ込んだ圧縮流体は、開閉弁２６を通過して、減圧部２３に向かって流れる。圧力センサ２５は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の圧力を検出する。コントローラ４０は、圧力センサ２５から送信された圧力の情報に基づいて、減圧部２３の開度を制御する。減圧部２３は、一次側流路２１を流れる圧縮流体を減圧させる。

上流側流路２４を流れる圧縮流体の一部は、導入流路３１に流れ込む。そして、エジェクタ２８は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の一部が導入流路３１を介して導入されることにより、減圧部２３によって減圧された後の一次側流路２１を流れる圧縮流体を光学的センサ３０に向けて引き込む。流量センサ２７は、二次側流路２２を流れる圧縮流体の流量を検出する。コントローラ４０は、流量センサ２７から送信された流量の情報に基づいて、流量調整部３２の開度を制御する。これにより、減圧された圧縮流体が光学的センサ３０に一定流量だけ流れる。そして、光学的センサ３０は、圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する。

光学的センサ３０を通過して二次側流路２２へ流出した圧縮流体は、エジェクタ２８を通過した後、大気へ放出される。また、導入流路３１を介してエジェクタ２８に導入された圧縮流体は、エジェクタ２８を通過して二次側流路２２へ流出し、大気へ放出される。

作業者によって、外部制御機器４１が操作されて、開閉弁２６を閉弁させる旨の指令情報が外部制御機器４１からコントローラ４０に送信されると、コントローラ４０は、開閉弁２６が閉弁するように開閉弁２６の駆動を制御する。これにより、開閉弁２６が閉弁し、供給流路１６を流れる圧縮流体の一部が分岐流路２０に流れ込むことが規制される。そして、流体供給源１４からの圧縮流体は、上流配管１２、上流ポート１１ａ、接続流路１１ｃ、下流ポート１１ｂ、及び下流配管１３を介して流体圧機器１５に全て供給される。

［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）一次側流路２１は、大気に接続されているため、分岐流路２０には、供給流路１６からの圧縮流体の流れが常に生じ得る。さらに、減圧部２３が、一次側流路２１を流れる圧縮流体を減圧させる。そして、エジェクタ２８は、上流側流路２４を流れる圧縮流体の一部が導入流路３１を介して導入されることにより、減圧部２３によって減圧された後の一次側流路２１を流れる圧縮流体を光学的センサ３０に向けて引き込む。これにより、減圧された圧縮流体を光学的センサ３０に一定流量だけ流すことができる。よって、従来技術のように、光学的センサ３０よりも圧縮流体の流れ方向の下流側にポンプを設置する必要が無いため、ポンプを駆動させることにより電力が消費してしまうといった問題が生じ得ない。よって、パーティクル検出装置１０において消費電力を低減することができる。

（２）導入流路３１には、エジェクタ２８に導入される圧縮流体の流量を調整する流量調整部３２が設けられている。これによれば、上流側流路２４から導入流路３１を介してエジェクタ２８に導入される圧縮流体の流量を流量調整部３２によって調整することで、エジェクタ２８によって一次側流路２１から光学的センサ３０に向けて引き込まれる圧縮流体の流量を調整できる。したがって、減圧された後の一次側流路２１を流れる圧縮流体が一定流量だけ光学的センサ３０に流れるように調整し易くすることができる。その結果、圧縮流体に含まれるパーティクルを光学的センサ３０によって精度良く検出することができる。

（３）パーティクル検出装置１０は、パーティクルを検出する際に開弁することで供給流路１６から分岐流路２０への圧縮流体の流れを許容する開閉弁２６を備えている。これによれば、開閉弁２６が開弁しているときのみ、分岐流路２０に、供給流路１６からの圧縮流体の流れを常に生じさせることができる。したがって、圧縮流体に含まれるパーティクルの検出が不要なときであっても、供給流路１６を流れる圧縮流体の一部が分岐流路２０に流れ込んでしまうことが無いため、流体供給源１４からの圧縮流体を無駄に消費してしまうことを回避することができる。

（４）従来技術のように、光学的センサ３０よりも圧縮流体の流れ方向の下流側にポンプを設置する必要が無い。このため、ポンプが振動したり、ポンプからノイズが発生したりして、光学的センサ３０がパーティクルを精度良く検出することが困難となるといった問題を回避することができる。

（５）流量センサ２７は、二次側流路２２に設けられている。これによれば、例えば、流量センサ２７が一次側流路２１の第２流路２１ｂに設けられている場合のように、流量センサ２７から生じる塵等が光学的センサ３０に流れ込んでしまうことが回避される。したがって、圧縮流体に含まれるパーティクルを光学的センサ３０によって精度良く検出することができる。

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・実施形態において、パーティクル検出装置１０は、導入流路３１に流量調整部３２が設けられていない構成であってもよい。
・実施形態において、パーティクル検出装置１０は、開閉弁２６を備えていない構成であってもよい。

・実施形態において、開閉弁２６は、電磁弁に限らない。例えば、開閉弁２６は、手動弁であってもよい。
・実施形態において、例えば、上流側流路２４に、レギュレータを減圧部として設けてもよい。

・実施形態において、流量センサ２７が一次側流路２１の第２流路２１ｂに設けられていてもよい。
・実施形態において、光学的センサ３０は、例えば、投光部から出射された光が受光部に受光されており、圧縮流体に含まれるパーティクルによって、投光部から出射された光が遮られることにより、受光部に受光される光の光量レベルが変化する構成でもよい。

・実施形態において、減圧部２３を通過した圧縮流体の圧力を大気圧まで減圧させなくてもよい。要は、減圧部２３を通過した圧縮流体の圧力が、光学的センサ３０によってパーティクルが検出可能な圧力まで減圧されていればよい。

１０…パーティクル検出装置、１４…流体供給源、１５…流体圧機器、１６…供給流路、２０…分岐流路、２１…一次側流路、２２…二次側流路、２３…減圧部、２４…上流側流路、２６…開閉弁、２８…エジェクタ、３０…光学的センサ、３１…導入流路、３２…流量調整部。

Claims (4)

1. 流体供給源からの圧縮流体を流体圧機器に供給する供給流路から分岐するとともに前記供給流路を流れる圧縮流体の一部が流れる分岐流路と、
   前記分岐流路に設けられるとともに前記分岐流路を流れる圧縮流体に含まれるパーティクルを検出する光学的センサと、を備えているパーティクル検出装置であって、
   前記分岐流路は、
   前記光学的センサよりも前記圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する一次側流路と、
   前記光学的センサよりも前記圧縮流体の流れ方向の下流側に位置する二次側流路と、を有し、
   前記一次側流路は、第１流路と、第２流路と、を有し、
   前記第１流路の第１端は、前記供給流路に接続されるとともに、前記第１流路の第２端は、大気に接続されており、
   前記第１流路には、前記一次側流路を流れる圧縮流体を減圧させる減圧部が設けられており、
   前記第２流路の第１端は、前記第１流路に接続されるとともに、前記第２流路の第２端は、前記光学的センサに接続されており、
   前記二次側流路の第１端は、前記光学的センサに接続されるとともに、前記二次側流路の第２端は、前記第１流路の第２端とは異なる位置で大気に接続されており、
   前記二次側流路には、エジェクタが設けられており、
   前記一次側流路における前記減圧部よりも前記圧縮流体の流れ方向の上流側に位置する上流側流路を流れる圧縮流体の一部を前記エジェクタに導入する導入流路を備え、
   前記エジェクタは、前記上流側流路を流れる圧縮流体の一部が前記導入流路を介して導入されることにより、前記減圧部によって減圧された後の前記一次側流路を流れる圧縮流体を前記光学的センサに向けて引き込み、前記光学的センサを通過して前記二次側流路へ流出した流体は、前記エジェクタを通過した後、大気へ放出されることを特徴とするパーティクル検出装置。
2. 前記二次側流路における前記光学的センサと前記エジェクタとの間には、流量センサが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパーティクル検出装置。
3. 前記導入流路には、前記エジェクタに導入される圧縮流体の流量を調整する流量調整部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパーティクル検出装置。
4. 前記パーティクルを検出する際に開弁することで前記供給流路から前記分岐流路への圧縮流体の流れを許容する開閉弁を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパーティクル検出装置。