流体注射或抽吸装置的制作方法

1.本发明涉及一种注射或抽吸流体的流体注射或抽吸装置。


背景技术：

2.如在例如专利文献1中描述的，已知一种流体注射或抽吸装置，在该流体注射或抽吸装置中，两个喷嘴与柱体的外部连通，两个喷嘴的每个喷嘴被提供用于由插入柱体中的活塞划分的两个空间中的每个空间，并且流体通过两个喷嘴在柱体的外部与两个空间之间注射或抽吸。在该流体注射或抽吸装置中，活塞被固定，并且在流体注射时，流体从高压源供给至空间中的一个，或者在流体抽吸时，流体从空间中的一个抽吸至低压源。该流体注射或抽吸装置在此时使用两个空间中的体积变化来移动柱体。
3.引用列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请公开第2016-203111号


技术实现要素：

6.技术问题
7.在专利文献1所描述的流体注射或抽吸装置中，在流体注射量或抽吸量不变的情况下，能够使柱体以不变的速度移动。然而，由于某些原因，假定存在需要降低柱体移动速度的情况。
8.可以通过调节从高压源或低压源产生的压力来降低柱体移动速度。然而，在流体注射期间，当通过减小从高压源产生的压力来减小柱体移动速度时，流体注射量减小。相反，在流体抽吸期间，当通过增加从低压源产生的压力来降低柱体移动速度时，流体抽吸量减小。
9.还可以通过将柱体设计为增加柱体中的两个空间的最大体积或通过将喷嘴设计为具有减小的直径来减小柱体移动速度。然而，随着柱体中的两个空间的最大体积增大，柱体的直径增大，这可能限制安装空间，或者随着喷嘴直径减小，这可能导致流体注射量或抽吸量的减小。
10.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种流体注射或抽吸装置，该流体注射或抽吸装置能够利用简单的配置减小柱体移动速度，同时防止本体尺寸的增大以及流体注射量或抽吸量的减小。
11.问题的解决方案
12.根据本发明的流体注射或抽吸装置通过喷嘴将流体注射至目标空间或从目标空间抽吸流体，该装置包括：柱体，该柱体形成为中空管形状并在相对的开口端部通过封闭构件封闭；活塞，该活塞在相对的开口端部之间以相对可移动的方式插入柱体中，并且将柱体的内部分隔成第一流体腔室和第二流体腔室；导向件，导向件从插入柱体中的活塞延伸、穿透封闭构件至柱体的外部并且被固定成支撑活塞并且以与封闭构件中的通孔滑动接触的
方式引导柱体的移动，导向件包括第一内部流动通道和第二内部流动通道，第一内部流动通道将第一流体腔室外部地连接至第一外部管以便使彼此连通，第二内部流动通道将第二流体腔室外部地连接至第二外部管以便使彼此连通，导向件具有的周向外部形状的面积小于活塞的周向外部形状的面积；喷嘴的第一喷嘴和第二喷嘴，第一流体腔室和目标空间通过第一喷嘴彼此连通，并且第二流体腔室和目标空间通过第二喷嘴彼此连通，其中，与在预定压力下产生流体的流体压力源连通的管被配置成在第一管道和第二管道之间切换；以及从流体压力源到第一喷嘴和第二喷嘴的流动通道，其包括短路流动通道，短路流动通道使与流体压力源连通的流动通道和不与流体压力源连通的流动通道短路，并且短路流动通道具有使流动通道节流的节流单元。
13.本发明的有利效果
14.根据本发明的流体注射或抽吸装置可以利用简单的配置减小柱体移动速度，同时防止本体尺寸的增大以及流体注射量或抽吸量的减小。
附图说明
15.[图1]为示意性图示了根据第一实施例的流体注射或抽吸装置的示意性配置图。
[0016]
[图2]是图示了注射模式中的可移动柱体在方向d1上的移动状态的说明图。
[0017]
[图3]是图示了注射模式中的可移动柱体的d1限制状态的说明图。
[0018]
[图4]是图示了在注射模式中的可移动柱体在方向d2上的移动状态的说明图。
[0019]
[图5]是图示了在注射模式中的可移动柱体的d2限制状态的说明图。
[0020]
[图6]是图示了在抽吸模式中的可移动柱体在方向d1上的移动状态的说明图。
[0021]
[图7]是图示了抽吸模式中的可移动柱体的d1限制状态的说明图。
[0022]
[图8]是图示了在抽吸模式中的可移动柱体在方向d2上的移动状态的说明图。
[0023]
[图9]是图示了抽吸模式中的可移动柱体的d2限制状态的说明图。
[0024]
[图10]是示意性地图示了根据第二实施例的流体注射或抽吸装置的相关部分的横截面视图。
[0025]
[图11]是本装置处于插入装配状态的横截面视图。
[0026]
[图12]是示意性图示了本装置的第一变型的横截面视图。
[0027]
[图13]是图示了第一变型中的插接装配状态的横截面视图。
[0028]
[图14]是示意性地示出本装置的第二变型的横截面视图。
[0029]
[图15]是示意性图示了本装置的第三变型的横截面视图。
[0030]
[图16]是图示了第三变型中的插接装配状态的横截面视图。
[0031]
[图17]是图示了第三变型中的多个插接件的装配状态的横截面视图。
[0032]
[图18]是示意性地图示了根据第三实施例的流体注射或抽吸装置的一个模式的示意性配置图。
[0033]
[图19]是示意性图示了本装置的另一模式的示意性配置图。
[0034]
[图20]是示意性地图示了根据第四实施例的流体注射或抽吸装置的一个模式的示意性配置图。
[0035]
[图21]是示意性图示了本装置的另一模式的示意性配置图。
具体实施方式
[0036]
下面参考附图详细描述实现本发明的实施例。
[0037]
[第一实施例]
[0038]
参照图1至图5，描述了根据第一实施例的流体注射或抽吸装置。图1是图示了根据第一实施例的流体注射或抽吸装置的示意性配置的横截面视图。流体注射或抽吸装置(在下文中，简称为“流体装置”)1并入到例如作为过滤器清洁功能的过滤装置中。流体装置1用于通过将流体注射到过滤器或通过抽吸流体通过过滤器来去除通过过滤装置的过滤功能而沉积在过滤器上的捕获物质的目的。在示意性配置中，流体装置1包括活塞-柱体机构2、连接至活塞-柱体机构2的外部管道系统3、控制系统4。
[0039]
(活塞-柱体机构)
[0040]
活塞-柱体机构2是在移动流体注射位置的同时注射流体或者在移动流体抽吸位置的同时抽吸流体的机构。活塞-柱体机构2位于流体注射或抽吸目标空间(在下文中，称为“目标空间”)e中。活塞-柱体机构2主要由可移动柱体11、活塞12、第一导向件13和第二导向件14构成。
[0041]
具体地，可移动柱体11在横截面上形成为均匀中空管形状，并且活塞12(其中，活塞12的周向外部形状沿着可移动柱体11的内周向表面形成)在可移动柱体11的相对的开口端部之间以可相对移动的方式插入可移动柱体11中。第一导向件13和第二导向件14形成为在横截面上以均匀的实心棒状形状延伸，并且第一导向件13和第二导向件14形成为具有小于活塞12的周向外部形状的面积的周向外部形状的面积，并且第一导向件13和第二导向件14连接至活塞12或与活塞12整体形成以进入如下所述的状态。即，第一导向件13从插入的活塞12的指向可移动柱体11的一个开口端部的部分向外延伸穿过该一个开口端部。第二导向件14从被插入的活塞12的朝向可移动柱体11的另一开口端部的部分向外延伸穿过该另一开口端部。第一导向件13和第二导向件14中的至少一个(在图示的示例中为第二导向件14)固定至活塞-柱体机构2外部的外部结构f(或者可在目标空间e中。这同样适用于下文)。活塞12通过导向件13、14中的至少一个被支撑。这样，活塞-柱体机构2被配置成使得可移动柱体11在与活塞12滑动接触的同时被导向件13、14引导以执行往复运动。
[0042]
在以下描述中，为了便于说明，假设可移动柱体11形成为直管形状，并且导向件13、14从插入可移动柱体11中的活塞12沿着可移动柱体11的形状穿过可移动柱体11的相对的开口端后部笔直地向外延伸。利用该配置，可移动柱体11在从活塞12朝向第一导向件13的方向d1上或者在从活塞12朝向第二导向件14的方向d2上笔直地移动。作为方向d1、d2，可以根据活塞-柱体机构2的安装定向从诸如垂直方向和水平方向的各种方向中选择方向。
[0043]
可移动柱体11的一个开口端部由第一封闭构件15封闭，而可移动柱体11的另一开口端部被第二封闭构件16封闭。第一导向件13以相对可移动的方式穿透第一封闭构件15。第二导向件14以相对可移动的方式穿透第二封闭构件16。导向件13、14通过在其外周向表面上分别与封闭构件15、16中的通孔的内周向表面滑动接触来引导可移动柱体11的移动。
[0044]
环形密封构件17(诸如o形环)被保持在凹槽中，该凹槽形成为凹部，该凹部在第一封闭构件15中的通孔的、与第一导向件13的外周向表面相对的整个内周向表面上延伸。类似于密封构件17的环形密封构件18被保持在凹槽中，该凹槽形成为凹部，该凹部在第二封闭构件16中的通孔的、与第二导向件14的外周向表面相对的整个内周向表面上延伸。这些
密封部件17、18被配置成分别与导向件13、14的外周向面接触，以保持可移动柱体11的内部和外部之间的液密性或气密性。
[0045]
由这两个封闭构件15和16封闭的可移动柱体11的内部空间由所插入的活塞12分隔成两个空间：第一流体腔室19和第二流体腔室20。具体地，第一流体腔室19由活塞12、第一封闭构件15、可移动柱体11以及第一导向件13限定，而第二流体腔室20由活塞12、第二封闭构件16、可移动柱体11以及第二导向件14限定。例如，假设当从方向d1或方向d2观察时导向件13、14的横截面外部形状与活塞12的横截面外部形状不重叠，则第一流体腔室19和第二流体腔室20是圆柱形空间。
[0046]
为了将可移动柱体11的内部空间精确地分隔成两个空间：第一流体腔室19和第二流体腔室20，环形密封构件21(诸如o形环)被保持在凹槽中，该凹槽形成为凹部，该凹部在活塞12的、与可移动柱体11的内周向表面相对的整个外周向表面上延伸。该密封构件21配置为，当可移动柱体11沿着导向件13、14移动时，与可移动柱体11的内周向表面滑动接触，并且保持第一流体腔室19与第二流体腔室20之间的液密性或气密性。
[0047]
在相对于静止元件(诸如活塞12和导向件13、14)移动的移动元件(诸如可移动柱体11和封闭构件15、16)中，形成第一连通通道22，第一流体腔室19通过该第一连通通道22与目标空间e连通。在示出的示例中，在第一封闭构件15中钻设有第一连通通道22。在移动元件中，还形成第二连通通道23，第二流体腔室20通过该第二连通通道23与目标空间e连通。在示出的示例中，在第二封闭构件16中钻设有第二连通通道23。
[0048]
上述第一连通通道22提供有朝向目标空间e突出并且具有中空管形状的第一喷嘴24。与上述类似的，上述第二连通通道23设置有朝向目标空间e突出并且具有中空管形状的第二喷嘴25。第一喷嘴24和第二喷嘴25根据与活塞-柱体机构2连接的外部管道系统3的流体压力源(稍后描述)的种类，将流体腔室19、20的流体注射到目标空间e，或者将目标空间e的流体抽吸到流体腔室19、20。第一喷嘴24具有比第一流体腔室19的内表面的有效面积显著更小的流动通道横截面面积，其中，在方向d1上将第一流体腔室19中的流体压力施加至该有效面积(在下文中，称为“第一有效压力接收面积”)。第二喷嘴25具有比第二流体腔室20的内表面的有效区域显著更小的流动通道横截面面积，其中在方向d2上将第二流体腔室20中的流体压力施加至该有效面积(在下文中，称为“第二有效压力接收面积”)。在以下的描述中，为了便于说明，将第一有效压力接收面积和第二有效压力接收面积定义为相等的有效柱体受压面积s，以及将第一喷嘴24的流动通道横截面面积和第二喷嘴25的流动通道横截面面积定义为彼此相等。
[0049]
在第一导向件13内，形成第一内部流动通道26，该第一内部流动通道26连接第一流体腔室19和外部管道系统3，以便彼此连通。具体地，第一内部流动通道26从第一内部开口27延伸至第一外部开口28，第一内部开口27在第一导向件13靠近活塞12的一部分处朝向第一流体腔室19开放，第一外部开口28在第一导向件13的延伸的端部处朝向活塞-柱体机构2的外部开放。第一外部开口28设置有第一连接器29，该第一连接器29将第一内部流动通道26连接至外部管道系统3，以便彼此连通。
[0050]
在第一导向件13、活塞12和第二导向件14内，形成第二内部流动通道30，第二内部流动通道30连接第二流体腔室20和外部管道系统3，以便彼此连通。具体地，第二内部流动通道30从第二内部开口31延伸至第二外部开口32，第二内部开口31在第二导向件14靠近活
塞12的一部分处朝向第二流体腔室20开放，第二外部开口32在第一导向件13的与第一外部开口28间隔开的另一延伸的端部处朝向活塞-柱体机构2的外部开放。第二外部开口32设置有第二连接器33，第二连接器33将第二内部流动通道30连接到外部管道系统3，以便彼此连通。
[0051]
如上所述配置的活塞-柱体机构2具有与日本专利申请公开第2016-203111号中公开的流体供应和抽吸单元基本相同的配置。然而，活塞-柱体机构2与该流体供应和抽吸单元的不同之处在于，活塞-柱体机构2包括在活塞12中所钻设的孔口流动通道34。孔口流动通道34包括短路流动通道以及孔口(节流部)，短路流动通道将第一流体腔室19与第二流体腔室20连接(短路)，以便相互连通，孔口(节流部)用作对该短路流动通道进行节流的节流单元。孔口流动通道34的流动通道横截面面积被设定成比上述有效柱体压力接受面积s小很多的值。
[0052]
活塞12还用作止动件，该止动件通过当可移动柱体11沿方向d1移动时邻接第二封闭构件16或者通过在可移动柱体11沿方向d2移动时邻接第一封闭构件15来约束可移动柱体11的移动。当限制可移动柱体11沿方向d1的移动时第一封闭构件15的位置被称为“d1限制位置”。当可移动柱体11的运动被限制在该位置处时，流体装置1的状态被称为“d1限制状态”。当限制可移动柱体11在方向d2上的移动时，第二封闭构件16的位置被称为“d2限制位置”。当可移动柱体11的运动被限制在该位置处时，流体装置1的状态被称为“d2限制状态”。
[0053]
在d2限制状态下，假设第一封闭构件15封闭第一内部开口27，这使得流体难以在目标空间e与第一内部流动通道26之间流动。考虑到该假设，第一封闭构件15包括第一突出部35，该第一突出部35从第一封闭构件15朝向第一流体腔室19部分地突出。第一突出部35具有突出量，该突出量被设定为使得，当第一突出部35在d2限制状态下邻接活塞12时，第一封闭构件15从活塞12间隔开至防止第一封闭构件15完全封闭第一内部开口27的位置。
[0054]
在d1限制状态下，假设第二封闭构件16封闭第二内部开口31，这使得流体难以在目标空间e与第二内部流动通道30之间流动。考虑到该假设，第二封闭构件16包括第二突出部36，第二突出部36从第二封闭构件16朝向第二流体腔室20部分地突出。第二突出部36具有突出量，该突出量被设定为使得，当在d1限制状态下第二突出部分36邻接活塞12时，第二封闭构件16从活塞12间隔开至防止第二封闭构件16完全封闭第二内部开口31的位置。
[0055]
(外部管道系统)
[0056]
外部管道系统3包括第一外部管37、第二外部管38、压力连接管39、流动通道切换阀40以及流体压力源41。第一外部管37在一端处连接于上述第一连接器29，而在另一端处连接于流动通道切换阀40。第二外部管38在一端处连接到上述第二连接器33，而在另一端处连接到流动通道切换阀40。压力连接管39在一端处连接于流动通道切换阀40，在另一端处连接于流体压力源41。作为流动通道切换阀40，使用三通电磁阀。三通电磁阀包括与第一外部管37连接的第一端口、与第二外部管38连接的第二端口以及与压力连接管39连接的压力源端口。三通电磁阀被配置成通过外部控制能够封闭第一端口或第二端口中的至少一个。三通电磁阀的端口之间的切换使得流体能够经由第一流动通道系统或第二流动通道系统通过活塞-柱体机构2在流体压力源41和目标空间e之间流动。第一流动通道系统包括第一外部管37、第一内部流动通道26、第一流体腔室19、第一连通通道22和第一喷嘴24。第二流动通道系统包括第二外部管38、第二内部流动通道30、第二流体腔室20、第二连通通道23
和第二喷嘴25。
[0057]
作为流动通道切换阀40，可使用两个单元的双向电磁阀来代替使用三通电磁阀。具体而言，也可以将与流体压力源41连接的压力连接管39分支为两条管，以便将两条分支管中一条分支管的分支端口通过双向电磁阀中的一个与第一外部管37连接，以及以便将两条分支管中另一条分支管的分支端口通过另一个双向电磁阀与第二外部管38连接。连接到第一外部管37的双向电磁阀打开，而连接到第二外部管38的双向电磁阀关闭，使得流体能够经由第一流动通道系统通过活塞-柱体机构2在流体压力源41和目标空间e之间流动。相反，连接到第一外部管37的双向电磁阀被关闭，而连接到第二外部管38的双向电磁阀被打开，使得流体能够经由第二流动通道系统通过活塞-柱体机构2在流体压力源41和目标空间e之间流动。简而言之，流动通道切换阀40可以是任意类型，只要流动通道切换阀40是外部可控的电磁阀，该外部可控的电磁阀使得流体能够经由第一流动通道系统或第二流动通道系统通过活塞-柱体机构2在流体压力源41和目标空间e之间流动。
[0058]
作为流体压力源41，当通过喷嘴24、25将流体从流体腔室19、20注射到目标空间e时使用高压源，而当通过喷嘴24、25将流体从目标空间e抽吸到流体腔室19和20中时使用低压源。
[0059]
高压源在比目标空间e中的压力(以下称为“目标空间压力”)p
tgt
高的压力下产生流体。具体而言，将来自高压源的产生压力设定为如下压力：该压力高于相对于目标空间压力p
tgt
将从高压源至喷嘴24、25(诸如第一流动通道系统或第二流动通道系统)的流动通道损失以及其他因素δp考虑在内而计算出的压力(p
tgt
+δp)。例如，高压源包括存储有流体的流体存储罐，以及将该流体存储罐中的流体加压至给定压力的泵，并且可进一步包括调节器、缓冲罐和将压力调节在给定水平的其他装置。但是，相对于目标空间压力p
tgt
将从高压源至流体腔室的流动通道损失及其他因素δp考虑在内而计算出的压力(p
tgt
+δp)比大气压低时，也可以省略高压源，可以将压力源端口向大气开放。
[0060]
低压源在比目标空间压力p
tgt
更低的压力下产生流体。具体而言，将来自低压源的产生压力设定为如下压力：该压力低于相对于目标空间压力p
tgt
将从喷嘴24、25至低压源(诸如第一流动通道系统或第二流动通道系统)的流动通道损失以及其他因素δp考虑在内而计算出的压力(p
tgt-δp)。例如，低压源包括真空泵，并且还可以包括调节器、缓冲罐和将压力调节在给定水平的其他装置。然而，当目标空间压力p
tgt
高于通过将从喷嘴24、25到低压源的流动通道损失和其他因素δp与大气压相加而计算出的压力时，可以省略低压源，并且可以将压力源端口向大气开放。
[0061]
(控制系统)
[0062]
控制系统4包括第一接近检测器42、第二接近检测器43和控制器44。第一接近检测器42被定位并且被配置成当检测到可移动柱体11移动至d1限制位置时输出检测信号。第二接近检测器43被定位并且被配置为当检测到可移动柱体11移动至d2限制位置时输出检测信号。对于接近检测器42、43，可以采用各种检测方法，包括使用限位开关或类似物的接触方法，以及使用光、磁或静电感应的接近传感器的非接触方法。控制器44通过基于来自第一接近检测器42和第二接近检测器43的两个输出信号输出控制信号来在流动通道切换阀40的端口之间切换。
[0063]
控制器44包括微型计算机，该微型计算机包括诸如cpu(中央处理单元)的处理器。
该微型计算机包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、输入/输出接口和通过内部总线连接到处理器使得这些装置能够与处理器通信的其他装置。控制器44通过执行软件处理来控制流体装置1的操作，在该软件处理中，微型计算机的处理器从rom向ram中读取流体装置1的操作控制程序，并且执行该操作控制程序。然而，控制器44中的流体装置1的操作控制可部分地或全部地通过流体装置1的硬件配置来进行。
[0064]
如上所述，各种类型的流体可以用作在包括活塞-柱体机构2、外部管道系统3以及控制系统4的流体装置1中注射或抽取的流体，适合于流体装置1的预期用途。例如，为了清洁的目的，除了水，可以使用水溶性洗涤剂、有机溶剂或油，并且进一步以气态形式，可以使用空气或各种其他种类的气体。出于涂覆目的，可以使用各种涂料。为了喷雾的目的，可以使用各种类型的喷雾溶液。当流体为液体形式时，优选地，流体具有0.2cp至1000cp的粘度。
[0065]
(流体注射操作)
[0066]
接下来，参考图2至图5，描述了注射模式。注射模式是当流体装置1通过喷嘴24、25将流体从流体腔室19、20注射至目标空间e时用于流体装置1的操作方法。在注射模式中，如上所述，具有高于目标空间压力p
tgt
的压力ph和进给流量qh的高压源被用作流体压力源41。在以下描述中，假设第一流动通道系统和第二流动通道系统充满流体。除非另外指明，否则不考虑流体的势能和压力损失。
[0067]
图2图示了在注射模式中可移动柱体11沿方向d1移动的状态。在这种状态下，控制器44向三通电磁阀输出用于封闭其第二端口的控制信号，以便沿方向d1移动可移动柱体11。三通电磁阀的第二端口封闭，高压源和第一外部管37通过三通电磁阀的第一端口相互连接并连通。因此，流体从高压源供给到第一流体腔室19。当从高压源向第一流体腔室19供给流体时，由于第一流体腔室19内的内部压力的增加，第一流体腔室19内的流体通过第一喷嘴24注射到目标空间e中。同时，第一流体腔室19的体积增加以使可移动柱体11在方向d1上移动。然后，第二流体腔室20的体积减小，因此，第二流体腔室20中的流体通过第二喷嘴25注射到目标空间e中。
[0068]
通过使用来自高压源的所产生的压力ph、第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、摩擦力r(》0)以及有效柱体压力接收面积s，将在注射模式中施加至以给定速度v1在方向d1上移动的可移动柱体11上的力之间的平衡表示为以下等式(1)。下面的等式(1)的左侧表示在方向d1上施加给可移动柱体11的力，而其右侧表示在方向d2上施加给可移动柱体11的力。在以下等式(1)中，从高压源产生的压力ph用作第一流体腔室19中的内部压力p
a1
，而不考虑如上所述的压力损失。在可移动柱体11与活塞12(或密封构件21)之间或在封闭构件15(或密封构件17)与导向件13之间以及在封闭构件16(或密封构件18)与导向件14之间产生摩擦力r1。
[0069]
ph×
s＝p
b1
×
s+r1…
(1)
[0070]
通过修改上述等式(1)，第一流体腔室19中的内部压力p
a1
与第二流体腔室20中的内部压力p
b1
之间的压力差δp1(＝p
a1-p
b1
)被表示为以下等式(2)，其中，第一流体腔室19中的内部压力p
a1
的值等于由高压源产生的压力ph的值。根据该等式可以理解，第一流体腔室19中的内部压力p
a1
变得高于第二流体腔室20中的内部压力p
b1
(p
a1
》p
b1
)。
[0071]
δp1＝p
a1-p
b1
＝r1/s
…
(2)
[0072]
通过使用高压源的进给流量qh、第一喷嘴24的注射流量q
a1
、第二喷嘴25的注射流
量q
b1
，可移动柱体11中的流入流量与流出流量之间的平衡被表示为以下等式(3)。下面的等式(3)的左侧表示向可移动柱体11的流入流量，而其右侧表示从可移动柱体11的流出流量。
[0073]
qh＝q
a1
+q
b1
…
(3)
[0074]
第二流体腔室20的体积以体积减小速率[m3/s]减小，该体积减小速率[m3/s]表示为通过将可移动柱体11的速度v1乘以有效柱体压力接收面积s而获得的值。但是，由于第一流体腔室19的内部压力p
a1
高于第二流体腔室20的内部压力p
b1
，因此微小的流体流量q1(》0)从第一流体腔室19经由孔口流动通道34流入第二流体腔室20内。根据孔口流动通道34的流动通道横截面面积、孔口流动通道34前后之间的压力差δp1(＝p
a1-p
b1
)以及其他因素来确定该微小流量q1。因为第二喷嘴25所注射的流体的流量是通过将第二流体腔室20的体积减小速率与微小流量q1相加而获得，所以对于注射流量q
b1
，以下等式(4)成立。
[0075]qb1
＝s
×v1
+q1…
(4)
[0076]
将上述等式(4)修改为以下等式(5)以获得可移动柱体11的速度v1。
[0077]v1
＝(q
b1-q1)/s
…
(5)
[0078]
接下来，为了理解流体装置1在注射模式下由于孔口流动通道34而产生的效果，对在不包括孔口流动通道34的情况下的可移动柱体11的速度、第一喷嘴24的注射流量以及第二喷嘴25的注射流量成立的关系式进行描述。
[0079]
类似于上述等式(1)，通过使用从高压源产生的压力ph、第二流体腔室20中的内部压力p
b1’、摩擦力r1’
以及有效柱体压力接收面积s，施加至以给定速度v1’
在方向d1上移动的可移动柱体11上的力之间的平衡被表示为以下等式(6)。下面的等式(6)的左侧表示在方向d1上施加给可移动柱体11的力，而其右侧表示在方向d2上施加给可移动柱体11的力。
[0080]
ph×
s＝p
b1
’×
s+r1’…
(6)
[0081]
与上述等式(3)类似，通过使用高压源的进给流量qh、第一喷嘴24的注射流量q
a1’和第二喷嘴25的注射流量q
b1’，可移动柱体11中的流入流量与流出流量之间的平衡被表示为以下等式(7)。下面的等式(7)的左侧表示向可移动柱体11的流入流量，而其右侧表示从可移动柱体11的流出流量。
[0082]
qh＝q
a1’+q
b1
’…
(7)
[0083]
与上述类似，第二流体腔室20的体积以体积减小速率[m3/s]减小，该体积减小速率[m3/s]表示为通过将可移动柱体11的速度v1’
乘以有效柱体压力接收面积s而获得的值。然而，在活塞-柱体机构2不包括孔口流动通道34的情况下，在第一流体腔室19与第二流体腔室20之间不产生流体流动。因此，由于第二喷嘴25以等于第二流体腔室20的体积减少率的流量注射流体，所以对于注射流量q
b1’，以下等式(8)成立。
[0084]qb1’＝s
×v1
’…
(8)
[0085]
在可移动柱体11与活塞12之间或在封闭构件15与导向件13之间以及在封闭构件16与导向件14之间产生的摩擦力根据可移动柱体11的速度而精确地变化。然而，作为沿方向d2施加到可移动柱体11的力(见上述等式(1)和(6)的右侧)，第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b1’比摩擦力r1、r1’
更显著地占主导地位。鉴于此，在上述等式(1)、(6)中，施加到以速度v1’
移动的可移动柱体11的摩擦力r1’
和施加到以速度v1移动的可移动柱体11的摩擦力r1被视为相等的值(r1’
＝r1)，然后下面的等式(9)基于上述等式(1)和(6)成立。
[0086]
p
b1’＝p
b1
…
(9)
[0087]
由于第二喷嘴25的注射流量的值根据第二流体腔室20的内部压力与目标空间压力p
tgt
之间的压力差而变化，因此如上述等式(9)所示，在p
b1’＝p
b1
的情况下，以下等式(10)成立。从该等式可以理解，当不存在孔口流动通道34时第二喷嘴25的注射流量q
b’等于当存在孔口流动通道34时第二喷嘴25的注射流量qb。
[0088]qb1’＝q
b1
…
(10)
[0089]
将上述等式(10)代入上述等式(8)，然后将等式(8)修改为以下等式(11)以获得可移动柱体11的速度v’。
[0090]v1’＝q
b1
/s
…
(11)
[0091]
因此，基于如上所述的等式(5)、(11)，通过以下等式(12)获得，当不存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v1’
与当存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v1之间的速度差δv1(＝v1’‑v1
)。从这个等式可以理解，当存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v低于当不存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v’。
[0092]
δv1＝v1’‑v1
＝q1/s
…
(12)
[0093]
下面的等式(13)基于上述等式(3)、(7)和(10)成立。根据该等式可知，不存在孔口流动通道34时的第一喷嘴24的注射流量q
a1’与存在孔口流动通道34时的第一喷嘴24的注射流量q
a1
相等。
[0094]qa1’＝q
a1
…
(13)
[0095]
流体装置1以如上所述的方式包括孔口流动通道34，使得当可移动柱体11在注射模式下沿方向d1移动时，流体装置1可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的注射流量和第二喷嘴25的注射流量减小。
[0096]
图3图示了在注射模式中处于d1限制状态下的可移动柱体11。在这种状态下，可移动柱体11停止在d1限制位置处，使得第一流体腔室19的体积最大化，而第二流体腔室20的体积最小化，并且然后体积改变停止。当可移动柱体11停止在d1限制位置时，最初流体仍从高压源供给至第一流体腔室19，并且因此，来自第一喷嘴24的流体继续注射。另一方面，由于第二流体腔室20的体积变化停止，因此从第一流体腔室19经由孔口流动通道34进入到第二流体腔室20内的微量的流体仅从第二喷嘴25流出至目标空间e。
[0097]
当控制器44基于来自第一接近检测器42的输出信号检测到可移动柱体11在d1限制位置处的停止时，控制器44向三通电磁阀输出用于封闭其第一端口的控制信号，以便将可移动柱体11的移动方向切换至方向d2。
[0098]
图4图示了在注射模式中可移动柱体11在方向d2上移动的状态。在该状态下，控制器44控制并关闭三通电磁切换阀的第一端口，所以高压源与第二外部管38通过三通电磁切换阀的第二端口相互连通并连接。因此，流体从高压源供给到第二流体腔室20。当从高压源向第二流体腔室20供给流体时，由于第二流体腔室20的内部压力p
b1
的增加，第二流体腔室20中的流体通过第二喷嘴25注射到目标空间e中。同时，第二流体腔室20的体积增加以使可移动柱体11在方向d2上移动。然后，随着第一流体腔室19的体积减小，内部压力p
a1
增大，因此第一流体腔室19中的流体通过第一喷嘴24注射到目标空间e中。
[0099]
当可移动柱体11以给定速度v在方向d2上移动时，上述等式(1)至等式(13)通过以下描述的方法成立。即，上述等式(1)至等式(13)中，第一流体腔室19的内部压力p
a1
、p
a1’和第二流体腔室20的内部压力p
b1
、p
b1’互换，第一喷嘴24的注射流量q
a1
、q
a1’和第二喷嘴25的
注射流量q
b1
、q
b1’互换。因此，流体装置1包括孔口流动通道34，并且因此可减小可移动柱体11在方向d2上的速度，同时防止第一喷嘴24的注射流量和第二喷嘴25的注射流量减小。
[0100]
图5图示了在注射模式中处于d2限制位置下的可移动柱体11。在该状态下，可移动柱体11停止于d2限制位置处，使得第一流体腔室19的体积最小化，而第二流体腔室20的体积最大化，并且然后体积改变停止。当可移动柱体11停止在d2限制位置处时，最初流体仍从高压源供给至第二流体腔室20，并且因此从第二喷嘴25的流体继续注射。另一方面，由于第一流体腔室19的体积变化停止，所以从第二流体腔室20通过孔口流动通道34进入到第一流体腔室19中的微量的流体仅从第一喷嘴24流出至目标空间e。
[0101]
当控制器44基于来自第二接近检测器43的输出信号检测到可移动柱体11停止在d2限制位置处时，控制器44向三通电磁阀输出用于封闭其第二端口的控制信号，以便将可移动柱体11的移动方向切换至方向d1。通过该操作，如图2所示，可移动柱体11再次在方向d1上移动。
[0102]
(流体抽吸操作)
[0103]
接着，参照图6-图9描述抽吸模式。抽吸模式是当流体装置1从目标空间e经由喷嘴24、25向流体腔室19、20中抽吸流体时的用于流体装置1的操作方法。在抽吸模式中，如上所述，具有产生压力p
l
比目标空间压力p
tgt
低和抽吸流量q
l
的低压源作为流体压力源41。
[0104]
图6图示了在抽吸模式中可移动柱体11沿方向d1移动的状态。在该状态下，控制器44向三通电磁阀输出用于关闭其第一端口的控制信号。三通电磁阀的第一端口关闭，所以低压源与第二外部管38通过三通电磁阀的第二端口相互连接且连通。因此，流体从第二流体腔室20抽吸进低压源。当流体从第二流体腔室20被抽吸进低压源时，由于第二流体腔室20的内部压力的降低，目标空间e中的流体通过第二喷嘴25被抽吸到第二流体腔室20中。同时，第二流体腔室20的体积减小以使可移动柱体11在方向d1上移动。然后，第一流体腔室19的体积增大，因此目标空间e中的流体通过第一喷嘴24被抽吸到第一流体腔室19中。
[0105]
通过使用来自低压源的所产生的压力p
l
、第一流体腔室19中的内部压力p
a2
、摩擦力r2(》0)以及有效柱体压力接收面积s，在抽吸模式中施加到以给定速度v2在方向d1上移动的可移动柱体11上的力之间的平衡被表示为以下等式(14)。下面的等式(14)的左侧表示在方向d1上施加给可移动柱体11的力，而其右侧表示在方向d2上施加给可移动柱体11的力。在以下等式(14)中，从低压源产生的压力p
l
用作第二流体腔室20中的内部压力p
b2
，而不考虑如上所述的压力损失。
[0106]
p
a2
×
s＝p
l
×
s+r2…
(14)
[0107]
第一流体腔室19中的内部压力p
a2
与第二流体腔室20中的内部压力p
b2
之间的压力差δp2(＝p
a2-p
b2
)通过修改上述等式(14)表示为以下等式(15)，其中第二流体腔室20中的内部压力p
b2
的值等于从低压源产生的压力p
l
的值。从该等式可以理解，第一流体腔室19中的内部压力p
a2
变得高于第二流体腔室20中的内部压力p
b2
(p
a2
》p
b2
)。
[0108]
δp2＝p
a2-p
b2
＝r2/s
…
(15)
[0109]
通过使用低压源的抽吸流量q
l
、第一喷嘴24的抽吸流量q
a2
以及第二喷嘴25的抽吸流量q
b2
，可移动柱体11中的流入流量与流出流量之间的平衡被表示为以下等式(16)。下面的等式(16)的左侧表示从可移动柱体11的流出流量，而其右侧表示向可移动柱体11的流入流量。
[0110]ql
＝q
a2
+q
b2
…
(16)
[0111]
第一流体腔室19的体积以体积增加速率[m3/s]增加，该体积增加速率[m3/s]表示为通过将可移动柱体11的速度v2乘以有效柱体压力接收面积s而获得的值。但是，由于第一流体腔室19的内部压力p
a2
高于第二流体腔室20的内部压力p
b2
，因此流体的微小流量q2(》0)从第一流体腔室19经由孔口流动通道34流入第二流体腔室20。根据孔口流动通道34的流动通道横截面面积、孔口流动通道34前后之间的压力差δp2(＝p
a2-p
b2
)来确定该微小流量q2。由于第一喷嘴24抽吸将第一流体腔室19的体积增加速率与微小流量q2相加而获得的流体的流量，因此对于抽吸流量q
a2，
以下等式(17)成立。
[0112]qa2
＝s
×v2
+q2…
(17)
[0113]
上述等式(17)被修改为下面的等式(18)以获得可移动柱体11的速度v2。
[0114]v2
＝(q
a2-q2)/s
…
(18)
[0115]
接下来，为了理解由于孔口流动通道34引起的抽吸模式中的流体装置1的效果，对未设置孔口流动通道34的情况下的可移动柱体11的速度、第一喷嘴24的抽吸流量以及第二喷嘴25的抽吸流量成立的关系式进行描述。
[0116]
类似于上述等式(14)，通过使用来自低压源的所产生的压力p
l
、第一流体腔室19中的内部压力p
a2’、摩擦力r2’
以及有效柱体压力接收面积s，在抽吸模式中施加到以给定速度v2’
在方向d1上移动的可移动柱体11上的力之间的平衡被表示为以下等式(19)。
[0117]
p
a2
’×
s＝p
l
×
s+r2’…
(19)
[0118]
与上述等式(16)类似，通过使用低压源的抽吸流量q
l
、第一喷嘴24的抽吸流量q
a2’和第二喷嘴25的抽吸流量q
b2’，可移动柱体11中的流入流量和流出流量之间的平衡被表示为以下等式(20)。
[0119]ql
＝q
a2’+q
b2
’…
(20)
[0120]
与以上类似，第一流体腔室19的体积以体积增加速率[m3/s]增加，该体积增加速率[m3/s]表示为通过将可移动柱体11的速度v2’
乘以有效柱体压力接收面积s而获得的值。相反，由于活塞-柱体机构2不包括孔口流动通道34，因此在第一流体腔室19与第二流体腔室20之间不产生流体流动。因此，第一喷嘴24以与第一流体腔室19的体积增加速度相等的流量抽吸流体，因此抽吸流量q
a2’满足以下等式(21)。
[0121]qa2’＝s
×v2
’…
(21)
[0122]
如上所述，在上述等式(14)和(19)中，施加至以速度v2’
移动的可移动柱体11的摩擦力r2’
和施加至以速度v2移动的可移动柱体11的摩擦力r2被视为相等的值(r2’
＝r2)，然后基于上述等式(14)和(19)，以下等式(22)成立。
[0123]
p
a2’＝p
a2
…
(22)
[0124]
由于第一喷嘴24的抽吸流量成为与第一流体腔室19的内部压力和目标空间压力p
tgt
之间的压力差相应的值，因此如上述等式(22)所示，在p
a2’＝p
a2
的情况下，以下等式(23)成立。根据该等式可知，不存在孔口流动通道34时的第一喷嘴24的抽吸流量q
a2’与存在孔口流动通道34时的第一喷嘴24的抽吸流量q
a2
相等。
[0125]qa2’＝q
a2
…
(23)
[0126]
将上述等式(23)代入上述等式(20)，然后将等式(20)修改为下述等式(24)，以获得可移动柱体11的速度v2’
。
[0127]v2’＝q
a2
/s
…
(24)
[0128]
因此，基于如上所述的等式(18)和(24)，通过以下等式(25)获得当不存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v2’
与当存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v2之间的速度差δv2(＝v2’‑v2
)。从该等式可以理解，当存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v2低于当不存在孔口流动通道34时可移动柱体11的速度v2’
。
[0129]
δv2＝v2’‑v2
＝q2/s
…
(25)
[0130]
下面的等式(26)基于上述等式(16)、(20)和(23)成立。根据该等式可知，不存在孔口流动通道34时的第二喷嘴25的抽吸流量q
b2’与存在孔口流动通道34时的第二喷嘴25的抽吸流量q
b2
相等。
[0131]qb2’＝q
b2
…
(26)
[0132]
流体装置1以上述方式包括孔口流动通道34，使得当可移动柱体11在抽吸模式中沿方向d1移动时，流体装置1可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的抽吸流量和第二喷嘴25的抽吸流量减小。
[0133]
图7图示了在抽吸模式中处于d1限制状态中的可移动柱体11。在这种状态下，可移动柱体11停止在d1限制位置处，使得第一流体腔室19的体积最大化，而第二流体腔室20的体积最小化，并且然后体积改变停止。当可移动柱体11停止在d1限制位置时，最初流体仍从第二流体腔室20抽吸至低压源，并且因此流体抽吸通过第二喷嘴25继续。另一方面，由于第一流体腔室19的体积变化停止，所以从第一流体腔室19通过孔口流动通道34到流出第二流体腔室20内的微量的流体仅从目标空间e经由第一喷嘴24进入到第一流体腔室19内。
[0134]
当控制器44基于来自第一接近检测器42的输出信号检测到可移动柱体11在d1限制位置处的停止时，控制器44向三通电磁阀输出用于关闭其第二端口的控制信号以便将可移动柱体11的移动方向切换至方向d2。
[0135]
图8图示了在抽吸模式中可移动柱体11沿方向d2移动的状态。在该状态下，控制器44控制并关闭三通电磁切换阀的第二端口，所以低压源与第一外部管37通过三通电磁切换阀的第一端口相互连接并连通。因此，流体从第一流体腔室19被抽吸至低压源中。在从第一流体腔室19向低压源中抽吸流体时，由于第一流体腔室19的内部压力p
a2
的降低，目标空间e中的流体通过第一喷嘴24被抽吸到第一流体腔室19中。同时，第一流体腔室19的体积减小以使可移动柱体11在方向d2上移动。然后，随着第二流体腔室20的体积增大，内部压力p
b2
减小，因此目标空间e中的流体通过第二喷嘴25被抽吸到第二流体腔室20中。
[0136]
当可移动柱体11以给定速度v2在方向d2上移动时，上述等式(14)至(26)由如下所述的方法保持。即，通过第一流体腔室19的内部压力p
a2
、p
a2’和第二流体腔室20的内部压力p
b2
、p
b2’互换，第一喷嘴24的抽吸流量q
a2
、q
a2’和第二喷嘴25的抽吸流量q
b2
、q
b2’互换，上述等式(14)至(26)成立。因此，流体装置1具有孔口流动通道34，并且因此能够降低可移动柱体11的方向d2的速度，同时能够防止第一喷嘴24的抽吸流量和第二喷嘴25的抽吸流量减少。
[0137]
图9图示了在抽吸模式中处于d2限制位置下的可移动柱体11。在该状态下，可移动柱体11停止于d2限制位置处，使得第一流体腔室19的体积最小化，而第二流体腔室20的体积最大化，并且然后体积改变停止。当可移动柱体11停止在d2限制位置处时，最初流体仍从第一流体腔室19抽吸至低压源，并且因此，流体抽吸通过第一喷嘴24继续。另一方面，由于
第二流体腔室20的体积变化停止，因此从第二流体腔室20通过孔口流动通道34流出到第一流体腔室19中的微量的流体仅从目标空间e通过第二喷嘴25进入到第二流体腔室20中。
[0138]
当控制器44基于来自第二接近检测器43的输出信号检测到可移动柱体11在d2限制位置处的停止时，控制器44向三通电磁阀输出用于关闭其第一端口的控制信号，以便将可移动柱体11的移动方向切换至方向d1。通过该操作，如图6所示，可移动柱体11再次在方向d1上移动。
[0139]
[第二实施例]
[0140]
参考图10和图11，描述了根据第二实施例的流体装置。另外，根据本实施例的流体装置1a，除了其一些零件以外具有与根据第一实施例的流体装置1的配置相同的配置，并且因此这种相同的配置标注相同标号并省略或简化说明。这同样适用于随后的实施例。
[0141]
如图10和图11所示，流体装置1a的活塞-柱体机构2a与活塞-柱体机构2的不同之处在于，在活塞12中钻设有通孔45，该通孔45从活塞12的面向第一流体腔室19的部分穿透至活塞12的面向第二流体腔室20的部分，并且单独的插接件46可移除地装配在该通孔45内，其中该插接件46具有形成在其中的孔口流动通道34。图10图示了在装配插接件之前的活塞-柱体机构2a的相关部件。图11图示了在插接装配状态下的活塞-柱体机构2a的相关零件。
[0142]
在图10和图11的具体示例中，具有大致圆柱形形状的插接件46被拧入并装配到具有圆形横截面形状的通孔45中。通过将外螺纹47(呈螺旋形状地围绕插接件46的螺纹旋转轴线的外螺纹47形成于插接件46的外轴向表面)拧入或拧出形成于通孔45的内周向表面的具有大致圆形横截面形状的内螺纹48，可从通孔45移除插接件46。孔口流动通道34形成在插接件46的在其轴向方向上的相对端面49、50之间。通过将插接件46螺纹装配到通孔45中，第一流体腔室19和第二流体腔室20通过孔口流动通道34彼此连通。
[0143]
装配凹槽51在端面49(在下文中，称为“第一端面”)上形成为凹部，该端面49是插接件46在其轴向方向上的相对端面49、50之一，并且面向第一流体腔室19。装配凹槽51是供轴工具的尖端部装配并传递轴工具的轴向旋转力而使插接件46旋转而被拧入通孔45或拧出通孔45的接合部分。装配凹槽51具有的横截面形状与所使用的轴工具的尖端部的形状匹配。例如，装配凹槽51是装配作为轴工具的六角扳手的尖端部的六角形孔、或者装配作为轴工具的一字螺丝刀的尖端部的凹的凹槽。孔口流动通道34可设置成不与装配凹槽51干涉。然而，除非第一端面49上有足够的面积余量，孔口流动通道34可以按如下所述的方式提供。即，如图10和图11所示，孔口流动通道34可从装配凹槽51的底部部分(例如，六角扳手的尖端部装配到其中的六边形孔的底部部分)延伸到面向第二流体腔室20的端面50(在下文中，称为“第二端面”)。
[0144]
在第一封闭构件15中钻设有工作通孔52，该工作通孔52与螺纹装配到通孔45中的插接件46的第一端面49相关于第一流体腔室19而相对。在更换插接件46时使用工作通孔52。通过将轴工具的尖端部装配在插接件46的装配凹槽51中，将插接件46插入加工通孔52，并且因此能够将插接件46螺纹嵌合在通孔45内。除了在更换插接件46期间，工作通孔52通过在其内螺纹装配的常闭盖53或通过其他方式而封闭。
[0145]
基于上述等式(12)、(25)，可移动柱体11的速度减小量根据孔口流动通道34的微小流量q1、q2的值来设定，而微小流量q1、q2的值根据孔口流动通道34的流动通道横截面面
积而变化。因此，如果预先准备多个插接件46，并以各种流动通道横截面面积形成插接件46的孔口流动通道34，则从这些插接件46中选择具有适当流动通道横截面面积的插接件46，并将其装配到通孔45中，从而能够将可移动柱体11的速度减小期望的减小量。
[0146]
接下来，参考图12和图13，描述图10和图11中的活塞-柱体机构2a的第一变型。图12图示了在装配插接件之前的活塞-柱体机构2a的相关零件。图13图示了插接装配状态中的活塞-柱体机构2a的相关零件。本变型的插接件46a与插接件46的不同之处在于，上述插接件46的第二端面50具有凸出成与轴线同轴的锥形状或截头锥形状的锥形面54。本变型中的通孔45a与通孔45的不同点在于，通孔45a具有相对的圆锥形面55作为其内周向表面的一部分。当插接件46a螺纹装配到通孔45a中时，相对的锥形面55与插接件46a的锥形面54相对。相对的锥形面55也具有沿插接件46a的锥形面54的形状延伸的形状。
[0147]
插接件46a中的孔口流动通道34的朝向第二流体腔室20开放的开口56形成为，当插接件46a螺纹装配到通孔45a中时面向形成在锥形面54与相对的锥形面55之间的间隙57。利用该配置，形成在锥形面54与相对的锥形面55之间的间隙57形成孔口流动通道34的一部分。可形成朝向第二流体腔室20开放的多个开口56。在这种情况下，如附图中所图示的，孔口流动通道34可在插接件46a内部分支成多个路径，并且多个路径可连接至各个开口56，或者各个开口56可单独地具有孔口流动通道34。
[0148]
流体的微小流量q1、q2通过包括间隙57的插接件46a中的孔口流动通道34而在第一流体腔室19与第二流体腔室20之间流动。间隙57的间隔根据插接件46a的外螺纹47相对于通孔45a上的内螺纹48的拧入量而变化。利用该配置，孔口流动通道34具有用作节流单元并且使用间隙57的间隔作为流动通道的节流开口的可变节流阀。因此，插接件46a通过调整上述拧入量，能够使可移动柱体11的速度减小期望的减小量。这可以消除更换插接件的必要性。由于孔口流动通道34设置有通过使用间隙57而获得的可变节流阀，因此省去节流孔的孔口流动通道34可简单地用作短路流动通道，该短路流动通道将第一流体腔室19与第二流体腔室20连接(短路)以便彼此连通。
[0149]
接下来，参考图14，描述图10和图11中的活塞-柱体机构2a的第二变型。图14基本上图示了装配插接件之前的活塞-柱体机构2a的相关零件，同时图示了已通过虚线装配的插接件。本变型中的插接件46b与上述的插接件46的不同之处在于，插接件46的第二端面50具有凹成与轴线同轴的锥形状或截头锥形状的锥形面54a。在活塞12上支撑锥形结构58，以此方式该锥形结构58在插接件46b的靠近第二流体腔室20的一侧防止封闭通孔45，该锥形结构58形成为，当插接件46b螺纹装配到通孔45中时与锥形面54a相对的相对锥形面55a。孔口流动通道34形成于插接件46b的轴线上，用于向形成于锥形面54a与相对的锥形面55a之间的间隙57a均匀地供给流体。连接到孔口流动通道34的间隙57a形成孔口流动通道34的一部分。
[0150]
流体的微小流量q1、q2通过包括间隙57a的插接件46b内的孔口流动通道34在第一流体腔室19与第二流体腔室20之间流动。间隙57a的间隔根据插接件46b的外螺纹47相对于通孔45上的内螺纹48的拧入量而变化。利用该配置，孔口流动通道34具有用作节流单元并且使用间隙57a的间隔作为流动通道的节流开口的可变节流阀。因此，插接件46b通过调整上述拧入量，能够使可移动柱体11的速度减小期望的减小量。这可以消除更换插接件的必要性。由于孔口流动通道34设置有通过使用间隙57a而获得的可变节流阀，因此省略节流孔
的孔口流动通道34可简单地用作短路流动通道，该短路流动通道将第一流体腔室19与第二流体腔室20连接(短路)以便彼此连通。
[0151]
接下来，参考图15和图16，描述图10和图11中的活塞-柱体机构2a的第三变型。图15图示了在装配插接件之前的活塞-柱体机构2a的相关零件。图16图示了插入装配状态中的活塞-柱体机构2a的相关零件。在本变型中，活塞-柱体机构2a包括阀体59，当插接件46装配到通孔45b中时，阀体59在插接件46的面向第二流体腔室20的一侧附近。阀体59具有允许流体从第一流体腔室19通过孔口流动通道34流入到第二流体腔室20中并且阻止流体从第二流体腔室20通过孔口流动通道34流入到第一流体腔室19的功能。
[0152]
相比之下，通孔45b与通孔45的不同之处在于，插接件46被配置成能够从第一流体腔室19朝向第二流体腔室20拧入穿过通孔45b的仅仅一半。在通孔45b的比螺纹装配到通孔45b中的插接件46的第二端面50更靠近第二流体腔室20的部分中，阀体59被保持成使得在平行于通孔45b的穿透方向是可移动的。阀体59包括一个或多个流体通道孔60，已经从螺纹装配到通孔45b中的插接件46中的孔口流动通道34流出的流体通过该流体通道孔60到达第二流体腔室20。形成阀体59以便当阀体59在朝向螺纹装配到通孔45b中的插接件46的方向上移动时(见图16中虚线所示的阀体59)，封闭朝向第二端面50开放的孔口流动通道34的开口，或封闭连接至该开口的中间流动通道(未示出)。即，流体通道孔60形成为使得流体通道孔60不与朝向第二端面50开放的孔口流动通道34的开口重叠，或在通孔45b的穿透方向上与上述中间流动通道(未示出)重叠。
[0153]
当第一流体腔室19中的内部压力p
a1
、p
a2
变得高于第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b2
时，阀体59在远离插接件46的方向上移动。通过该移动，第一流体腔室19中的流体通过孔口流动通道34和流体通道孔60，并且然后流到第二流体腔室20。相反，当第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b2
变得高于第一流体腔室19中的内部压力p
a1
、p
a2
时，阀体59在朝向插接件46的方向上移动。由于阀体59封闭朝向第二端面50打开的孔口流动通道34的开口，或者封闭上述中间流动通道(未示出)，因此流体被阻止从第二流体腔室20流出到第一流体腔室19。以如上所述的方式，阀体59仅使得可移动柱体11在方向d1上的移动速度能够在注射模式和抽吸模式两者中选择性地减小。
[0154]
在注射模式和抽吸模式两者中针对方向d1和方向d2分别设置可移动柱体11的移动速度的减小量的情况下，可以采用如图17所示的配置。即，在活塞12的与通孔45b间隔开的位置处钻设有通孔45b’。通孔45b’被形成为使得类似于插接件46的插接件46’，可以从第二流体腔室20朝向第一流体腔室19拧入穿过通孔45b’的仅仅一半。然后，当插接件46’被装配到通孔45b’中时，类似于阀体59的阀体59’可以被提供在插接件46’的靠近第一流体腔室19的一侧上。
[0155]
当第一流体腔室19中的内部压力p
a1
、p
a2
变得高于第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b2
时，阀体59’在朝向插接件46’的方向上移动。如图17所示，由于阀体59’封闭朝向第二端面50’开放的孔口流动通道34’的开口，或者封闭连接至开口的中间流动通道(未示出)，因此流体被阻止从第一流体腔室19流出到第二流体腔室20。相反，当第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b2
变得高于第一流体腔室19中的内部压力p
a1
、p
a2
时，阀体59’在远离插接件46’的方向上移动。通过该移动，第二流体腔室20内的流体通过孔口流动通道34’和流体通道孔60’，并且然后流动至第一流体腔室19。因此，只要孔口流动通道34和孔口流动通道
34’中的两个孔的流动通道横截面面积彼此不同，则可针对方向d1和方向d2分别设定可移动柱体11的移动速度的减小量。
[0156]
本变型中的阀体59、59’也能够应用于将插接件46a装配于通孔45a的第一变型和将插接件46b装配于通孔45的第二变型。即，通孔45b的内周向表面可以变形以提供与间隙57、57a连通的中间流动通道，并且可以设置阀体59、59’以便封闭该中间流动通道。
[0157]
阀体59、59’不限于具有图15至图17所示的配置。阀体59、59’可由柔性材料制成，该柔性材料封闭分别朝向第二端面50、50’开放的孔口流动通道34、34’的开口。例如，当第一流体腔室19中的内部压力p
a1
、p
a2
变得高于第二流体腔室20中的内部压力p
b1
、p
b2
时，阀体59弹性变形以解封孔口流动通道34的朝向第二端面50开放的开口，使得第一流体腔室19中的流体通过孔口流动通道34流动到第二流体腔室20。另一方面，若第二流体腔室20的内部压力p
b1
、p
b2
变得高于第一流体腔室19的内部压力p
a1
、p
a2
，则阀体59封闭朝向第二端面50开放的孔口流动通道34的开口，从而阻止流体从第二流体腔室20通过孔口流动通道34向第一流体腔室19流动。
[0158]
[第三实施例]
[0159]
参照图18和图19，描述了根据第三实施例的流体装置。根据本实施例的流体装置1b与第一实施例的不同之处在于，代替孔口流动通道34，经由存在于可移动柱体11的外部的短路管61形成使第一流动通道系统和第二流动通道系统短路的短路流动通道，在短路管61上设有流量调节阀62。流量调节阀62是能够通过改变其节流阀开口而无级地调节通道流量的节流阀。另外，流量调节阀62是通过控制器44控制节流阀开口可控的电动阀。在图19中，为了方便起见，省略了突出部35和36的图示。
[0160]
例如，如图18所示，短路管61连接第一外部管37和第二外部管38以便使第一外部管37和第二外部管38彼此连通，并且在短路管61内设置有流量调节阀62。作为另一个示例，如图19所示，短路管61连接连接器64、66，使得连接器64、66彼此连通，连接器64通过连通通道63与第一流体腔室19连通，连接器66通过连通通道65与第二流体腔室20连通。流量调节阀62设置在短路管61内。简而言之，在流体装置1中，短路管61能够通过以下方式使第一流动通道系统和第二流动通道系统短路：将诸如可移动柱体11等的可移动元件彼此连接，以便彼此连通；或者将相对于可移动元件静止的固定元件彼此连接，以便彼此连通。
[0161]
设置在短路管61中的流量调节阀62以预定的节流阀开口打开，使得与孔口流动通道34类似，上述微小流量q1、q2的流体在第一流动通道系统和第二流动通道系统之间流动。利用该配置，当可移动柱体11在注射模式中移动时，可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的注射流量和第二喷嘴25的注射流量减小。相反，当可移动柱体11在抽吸模式中移动时，可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的抽吸流量和第二喷嘴25的抽吸流量减小。
[0162]
基于上述等式(12)和等式(25)，可移动柱体11的速度减小量根据孔口流动通道34的微小流量q1和q2的值来设定，而微小流量q1、q2的值根据孔口流动通道34的流动通道横截面面积而变化。因此，通过适当调节流量调节阀62的节流阀开口，能够使可移动柱体11的速度减小期望的减小量。
[0163]
[第四实施例]
[0164]
参照图20和图21，描述了根据第四实施例的流体装置。根据本实施例的流体装置
1c在以下方面与第一实施例不同。即，流体装置1c与第一实施例不同之处在于：代替孔口流动通道34，经由存在于可移动柱体11的外部的两个短路管61a、61b而形成使第一流动通道系统和第二流动通道系统短路的短路流动通道，并且在第一短路管61a中设置第一流量调节阀62a，在第二短路管61b中设置第二流量调节阀62b。流量调节阀62a、62b是与流量调节阀62类似的电动阀。
[0165]
例如，如图20所示，在连接压力连接管39和第一外部管37的第一短路管61a中设置有第一流量调节阀62a，以便使彼此连通。另外，在连接压力连接管39和第二外部管38的第二短路管61b上设置有第二流量调节阀62b，以便使彼此连通。作为另一示例，在两个双向电磁阀40a、40b被用作为上述流动通道切换阀40的情况下，如图21所示，将第一流量调节阀62a绕过双向电磁阀40a而设置在第一短路管61a上，该第一短路管将压力连接管39的两条分支管中的一条分支管与第一外部管37连接以便使彼此连通。同样地，第二流量调节阀62b绕过二通电磁阀40b而设置在第二短路管61b上，该第二短路管将压力连接管39的两条分支管中的另一条分支管与第二外部管38连接以便使彼此连通。
[0166]
在流体压力源41与目标空间e之间的流体通过第一流动通道系统流动的情况下，第二流量调节阀62b以预定的节流阀开口打开，使得与孔口流动通道34类似，上述微小流量q1、q2的流体在第一流动通道系统与第二流动通道系统之间流动。相反，在流体压力源41与目标空间e之间的流体通过第二流动通道系统流动的情况下，第一流量调节阀62a以预定的节流阀开口打开，使得与孔口流动通道34同样地，上述微小流量q1、q2的流体在第一流动通道系统与第二流动通道系统之间流动。利用该配置，当可移动柱体11在注射模式中移动时，可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的注射流量和第二喷嘴25的注射流量减小。相反，当可移动柱体11在抽吸模式中移动时，可减小可移动柱体11的速度，同时防止第一喷嘴24的抽吸流量和第二喷嘴25的抽吸流量减小。
[0167]
基于上述等式(12)和等式(25)，可移动柱体11的速度减小量根据孔口流动通道34的微小流量q1和q2的值来设定，而微小流量q1和q2的值根据孔口流动通道34的流动通道横截面面积而变化。因此，通过适当地调节第一流量调节阀62a的节流阀开口，可以将用于注射模式中的可移动柱体11沿方向d2的移动以及用于抽吸模式中可移动柱体11沿方向d1的移动的速度减小量设定为期望值。相反，通过适当地调节第二流量调节阀62b的节流阀开口，用于在注射模式中可移动柱体11沿方向d1移动并且用于在抽吸模式中可移动柱体11沿方向d2移动的速度减小量可以被设置为期望值。利用该配置，在注射模式和抽吸模式两者中，当可移动柱体11沿方向d1移动时与当可移动柱体11沿方向d2移动时之间，可移动柱体11的速度减小量可以被设置为不同的值。
[0168]
虽然已经参考其优选实施例具体地说明了本发明的内容，但是明显的是，基于本发明的基本技术精神和教导，本领域技术人员可以采用如下所述的各种修改模式。
[0169]
在上述第一实施例至第四实施例中，代替将可移动柱体11形成为直管形状并且将导向件13、14形成为直线形状，这些元件可以以如下方式所描述地形成。即，可移动柱体11可以形成为圆管形状，导向件13、14可以从插入可移动柱体11中的活塞12沿着可移动柱体11的形状通过可移动柱体11的相对开口端部向外延伸，并且然后以弧形弯曲形状延伸。利用这种配置，即使当注射或抽吸目标弯曲成弧形形状时，仍可以向目标注射或抽吸流体。
[0170]
在可移动柱体11中，为流体腔室19、20中的每一个设置单个喷嘴，使得喷嘴与流体
腔室19、20中的每一个连通。然而，可为每个单独的流体腔室提供多个喷嘴，使得喷嘴与每个单独的流体腔室连通。此外，喷嘴24、25可以不通过封闭构件15、16(不通过连通通道22、23)直接设置在可移动柱体11上，使得喷嘴24、25分别与流体腔室19、20连通。
[0171]
代替基于来自第一接近检测器42和第二接近检测器43的输出信号确定可移动柱体11是否已经到达d1限制位置或d2限制位置，控制器44可以基于计时器的计数输出来估计d1限制位置和d2限制位置。
[0172]
流动通道切换阀40和流量调节阀62、62a、62b可以是操作者手动操作的手动阀，而不是外部可控的电磁阀或电动阀。在这种情况下，操作者可在视觉上确认可移动柱体11已经停止在d1限制位置或d2限制位置，并且然后可操作流动通道切换阀40。这使得可以省略控制器44。
[0173]
代替第一导向件13中的外部开口28、32，外部开口28、30可以设置在第二导向件14中，并且相应地，内部流动通道26、30可以形成为分别从这些开口延伸到内部开口27、31。为了减小导向件13、14的横截面外部形状，外部开口28或外部开口32可以设置在第二导向件14中，并且相应地，内部流动通道26、30可以形成为分别从这些开口延伸到内部开口27、31。
[0174]
在活塞-柱体机构2位于例如圆柱形过滤器中以通过喷嘴24、25向过滤器的内周向表面注射流体或从过滤器的内周向表面抽吸流体的情况下，活塞-柱体机构2以下述方式配置。即，为了可移动柱体11除了上述往复运动之外还沿着活塞12和导向件13、14的外周向表面执行旋转运动，封闭构件15、16中的通孔、活塞12、导向件13、14、柱体11相对于彼此形成为圆形横截面形状。
[0175]
从将可移动柱体11的移动速度降低至期望值的观点来看，上述第一实施例至第四实施例中解释的技术精神能够适当地组合使用，而不引起任何矛盾。例如，假设存在这样的情况：尽管在活塞12中钻设有孔口流动通道34，但是可移动柱体11的移动速度不能降低至期望值。对于这个假设，通过将流量调节阀62设置在使第一流动通道系统和第二流动通道系统短路的短路管61中，或者将流量调节阀62a、62b分别设置在将压力连接管39与第一外部管37和第二外部管38连接以便使彼此连通的短路管61a、61b中，能够补偿移动速度的减少量不足。
[0176]
附图标记列表
[0177]
1、1a、1b、1c流体装置，11可移动柱体，12活塞，13第一导向件，14第二导向件，15第一封闭构件，16第二封闭构件，19第一流体腔室，20第二流体腔室，24第一喷嘴，25第二喷嘴，26第一内部流动通道，30第二内部流动通道，34、34’孔口流动通道，37第一外部管道，38第二外部管道，39压力连接管，40流动通道切换阀，41流体压力源，45、45a、45b、45b’通孔，46、46a、46b、46’插接件，47外螺纹，48内螺纹，54、54a锥形面，55、55a相对锥形面，57、57a间隙，59、59’阀体，61、61a、61b短路管，62、62a、62b流量调节阀，e目标空间

技术特征：
1.一种流体注射或抽吸装置，所述流体注射或抽吸装置通过喷嘴将流体注射到目标空间或从所述目标空间抽吸流体，所述装置包括：柱体，所述柱体形成为中空管形状并且在相对的开口端部处通过封闭构件封闭；活塞，所述活塞在所述相对的开口端部之间以相对可移动的方式插入柱体中，并且将所述柱体的内部分隔成第一流体腔室和第二流体腔室；导向件，所述导向件从插入所述柱体中的所述活塞延伸、穿透所述封闭构件至所述柱体的外部并且被固定成支撑所述活塞并且以与所述封闭构件中的通孔滑动接触的方式引导所述柱体的移动，所述导向件包括第一内部流动通道和第二内部流动通道，所述第一内部流动通道将所述第一流体腔室外部地连接至第一外部管以便使彼此连通，所述第二内部流动通道将所述第二流体腔室外部地连接至第二外部管以便使彼此连通，所述导向件具有的周向外部形状的面积小于所述活塞的周向外部形状的面积；喷嘴的第一喷嘴，所述第一流体腔室和所述目标空间通过所述第一喷嘴彼此连通；以及喷嘴的第二喷嘴，所述第二流体腔室和所述目标空间通过所述第二喷嘴彼此连通，管，所述管与在预定压力下产生流体的流体压力源连通，所述管被配置成在所述第一外部管与所述第二外部管之间切换，以及从流体压力源到所述第一喷嘴和所述第二喷嘴的流动通道，所述流动通道包括短路流动通道，所述短路流动通道使与所述流体压力源连通的流动通道和不与所述流体压力源连通的流动通道短路，并且所述短路流动通道设置有使流动通道节流的节流单元。2.根据权利要求1所述的流体注射或抽吸装置，其中，所述短路流动通道形成在所述活塞中，所述第一流体腔室和所述第二流体腔室通过所述短路流动通道彼此连通。3.根据权利要求2所述的流体注射或抽吸装置，其中，所述流体注射或抽吸装置包括作为所述节流单元的孔口。4.根据权利要求2或3所述的流体注射或抽吸装置，其中，钻设有通孔，所述通孔从面向所述第一流体腔室的一侧穿透所述活塞到面向所述第二流体腔室的一侧，并且插接件能够移除地安装到所述通孔中，并且所述短路流动通道形成在所述插接件中，所述第一流体腔室和所述第二流体腔室通过所述短路流动通道彼此连通。5.根据权利要求4所述的流体注射或抽吸装置，其中所述插接件拧入并装配到所述通孔中，所述插接件包括与所述插接件的旋转轴线同轴的锥形面，并且所述通孔包括相对的锥形面，当所述插接件装配到所述通孔中时，所述相对的锥形面与所述锥形面相对，所述短路流动通道被形成为包括形成在所述锥形面与所述相对的锥形面之间的间隙，并且所述短路流动通道包括作为所述节流单元的可变节流阀，所述可变节流阀具有根据所述插接件相对于所述通孔的拧入量而可变的所述间隙的间隔。6.根据权利要求4或5所述的流体注射或抽吸装置，其中，阀体设置在所述插接件的面向所述第二流体腔室的一侧附近，以允许流体通过所述短路流动通道从所述第一流体腔室流入所述第二流体腔室中，并且以阻止流体通过所述短路流动通道从所述第二流体腔室流
入所述第一流体腔室中。7.根据权利要求6所述的流体注射或抽吸装置，其中在所述活塞中钻设有另外单独的通孔，所述第一流体腔室和所述第二流体腔室通过所述单独的通孔彼此连通，并且所述插接件进一步能够移除地装配到所述单独的通孔中作为附加的插接件，并且阀体被设置在所述附加的插接件的面向所述第一流体腔室的一侧附近，以允许流体通过所述短路流动通道从所述第二流体腔室流入所述第一流体腔室中，并且以阻止流体通过所述短路流动通道从所述第一流体腔室流入所述第二流体腔室中。8.根据权利要求1所述的流体注射或抽吸装置，其中所述短路流动通道通过存在于所述柱体外部的短路管形成，并且所述流体注射或抽吸装置包括作为所述节流单元的、设置在所述短路管中的流量调节阀。9.根据权利要求8所述的流体注射或抽吸装置，其中，所述短路管连接所述第一外部管和所述第二外部管以便使彼此连通。10.根据权利要求8所述的流体注射或抽吸装置，其中，所述短路管连接所述第一流体腔室和所述第二流体腔室以便使彼此连通。11.根据权利要求8所述的流体注射或抽吸装置，其中，与所述流体压力源连通的管由流动通道切换阀在所述第一外部管与所述第二外部管之间切换，所述流动通道切换阀通过压力连接管连接于所述流体压力源，所述短路管包括第一短路管和第二短路管，所述第一短路管绕过所述流动通道切换阀，并且将所述压力连接管与所述第一外部管连接以便使彼此连通，所述第二短路管绕过所述流动通道切换阀，并且将所述压力连接管与所述第二外部管连接以便使彼此连通，并且所述流量调节阀分别地设置在所述第一短路管中和所述第二短路管中。

技术总结
本发明的目的是使用简单的配置减小柱体移动速度，同时限制物理尺寸的增大和流体注射量或抽吸量的减小。该流体注射或抽吸装置设置有柱体11；活塞12，该活塞12插入到柱体11中以将柱体11的内部分隔成流体腔室19和流体腔室20；导向件13、14，导向件13、14支撑活塞12并且引导柱体11的移动，并且导向件13、14包括第一内部流动通道26和第二内部流动通道30，第一内部流动通道26将第一流体腔室19连接至第一外部管37，第二内部流动通道30将第二流体腔室20连接至第二外部管38；以及分别与流体腔室19、20连通的喷嘴24、25，其中，该配置使得外部管37、38中与流体压力源41连通的管依次切换；从流体压力源41到喷嘴24、25的流动通道包括短路流动通道，短路流动通道使与流体压力源41连通的流动通道和不与流体压力源41连通的流动通道短路，并且该短路流动通道设置有用于对流动通道节流的节流单元。通道节流的节流单元。通道节流的节流单元。


技术研发人员：高桥裕一
受保护的技术使用者：富士滤机工业株式会社
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/9/23