JPH0433423Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、水や油等の非圧縮性流体、あるい
は、蒸気や空気等の圧縮性流体を作動流体とし、
非圧縮性流体あるいは圧縮性流体の圧力を上記作
動流体の圧力の数倍から数百倍に増圧するための
増圧機に関し、特に、流体圧を利用してピストン
の方向を自動的に切り換える自動方向切換機構を
利用して流体を増圧する増圧機に関する。

［従来の技術］ 従来、チエツク弁やパイロツト切換弁を単動形
増圧器の本体に組込み、主ピストンの行程端で自
動的に上記パイロツト切換弁を反対側に切り替
え、上記主ピストンを連続往復運動させることに
より高圧の油を連続的に送り出すものが知られて
いるが、現在市販されているものは、その増圧が
３〜５倍程度であり、吐出される油は間欠的にな
り、その脈動も大きくなる傾向がある。

また、オイルモータを２台以上直結し、増圧作
用を行わせるものが知られている。この様な増圧
機では、片側のオイルモータを低圧油圧で駆動
し、その回転力が他方のオイルモータに伝達され
ることから、流量は減少するが、その油圧は増圧
されることとなる。

これらの技術については、例えば、1983年発行
の不二越油圧研究グループによる「知りたい油
圧・応用編」（株式会社ジヤパンマシニスト社、
東京）第172頁から第179頁により知られている。

［考案が解決しようとする問題］ しかしながら、上記の従来技術になる増圧機
は、その機構が複雑であり、また、その作動流体
は油が主であり、その圧力も数10Kgｆ／cm²〜数
100Kgｆ／cm²と高く、作動流体の流量も少なく、
増圧比も小さい。

さらに、上記の従来技術になる増圧機では、そ
の作動流体を、油等の非圧縮流体から空気等の圧
縮性流体に代えることはほとんど困難であり、ま
た、大流量の作動流体を扱うことは不適であり不
可能であつた。

そこで、本考案は、上記の従来技術に鑑み、圧
縮性流体及び非圧縮性流体であつても作動流体と
して利用することが出来る機構が簡単な増圧機を
提供することをその目的とするものである。

［問題を解決するための手段］ 上記の目的は、本考案によれば、主ピストンシ
リンダ及び補ピストンシリンダと、上記主ピスト
ンシリンダ及び上記補ピストンシリンダの内部に
それぞれ摺動自在に嵌合された主ピストン及び補
ピストンと、上記主ピストンの往復運動に伴つて
その位置を往復移動する流体路切換弁と、上記補
ピストンの往復運動に伴つてその位置を往復移動
するパイロツト切替弁とから成り、上記流体路切
換弁及び上記パイロツト切換弁は上記ピストンシ
リンダ及び上記補ピストンシリンダに形成された
流体ポートと共同し、上記主ピストン及び上記補
ピストンの往復移動に伴つて流体通路を交互に切
換え自動的に加圧流体の方向を切換える自動方向
切換機構を備え、さらに、上記主ピストンの往復
運動に伴つて流体を増圧する増圧ピストンと増圧
シリンダとを備えたことを特徴とする増圧機によ
つて達成される。

［作用］ すなわち、上記増圧機によれば、上記主ピスト
ン及び上記補ピストンの往復移動に伴つて流体通
路を交互に切換え自動的に加圧流体の方向を切換
える自動方向切換機構を利用し、上記主ピストン
の往復運動によつて流体を増圧する様に構成した
ことにより、圧縮性流体及び非圧縮性流体であつ
ても作動流体として利用することが出来、また、
その機構も簡単なものになる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について、添付の図面を
参照しながら説明する。

先ず、第１図には、本考案の実施例である自動
方向切換機構を利用した増圧機が示されており、
この増圧機は、特に、作動流体が少流量の場合に
適したものである。この図において、自動方向切
換機構は、主ピストンシリンダ１と補ピストンシ
リンダ２とから構成されている。上記主ピストン
シリンダ１には、外周面を上記主ピストンシリン
ダ１の内周面に接触し、左右に摺動可能な主ピス
トン３と、この主ピストン３の外周に形成された
切換弁溝４，４とが設けられ、そして、上記主ピ
ストンシリンダ１の壁面（図の下側）には複数の
圧力ポートＥ，Ｉ，Ｈ，Ｊ，Ｇ，Ｉ，Ｆが設けら
れている。

一方、上記補ピストンシリンダ２の内部には、
細長いシヤフト５１の両端に円盤状のピストン部
５２，５２を取り付けた補ピストン５と、この補
ピストン５のシヤフト５１の外周に配置され、パ
イロツト切換弁としての働きを行うスプール６と
が設けられ、この補ピストンシリンダ２の壁面に
は、やはり、複数の圧力ポートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｒ，Ｒ，Ｐが形成されている。そして、これらの
圧力ポートの内、ポートＡはポートＥに、ポート
ＢはポートＦに、ポートＣはポートＧに、ポート
ＤはポートＨに、それぞれ、接続されている。さ
らに、これらのポートの内、ポートＰは補ピスト
ンシリンダ２の壁面に形成された作動流体の導入
ポートであり、ポートＲ，Ｒはいわゆる戻りポー
トである。

そして、本考案によれば、さらに、上記の自動
方向切換機構に、すなわち、上記主ピストン３の
左右に突出して増圧機ピストン６１，６１を取り
付けると共に、上記主ピストンシリンダ１の左右
の端部には増圧機シリンダ６２，６２を取り付
け、もつて、ピストン式の増圧機を形成してい
る。そして、これら増圧機シリンダ６２，６２の
閉端部付近には、それぞれ、被増圧流体入口６
３，６３及び被増圧流体出口６４，６４が設けら
れている。

次に、以上に説明した増圧機の動作を説明する
と、添付の第２図において、まず、その自動方向
切換機構については、上記スプール６が左側に移
動した状態を考えると、導入ポートＰから導入さ
れた作動流体は、補ピストンシリンダ２の内部に
導入される。この導入された作動流体は、上記ス
プール６の右側の第１スプール弁部６０１と上記
補ピストンシリンダ２の右方内面に形成した第１
スリーブ９との間の隙間を通つてポートＢに導か
れる。そして、このポートＢに導かれた作動流体
は、ポートＦを通つて上記主ピストンシリンダ１
の右側の室に導かれ、その圧力で主ピストン３を
左側に押し付けて移動させる。この主ピストン３
の左側への移動に伴つて、その外周に形成された
切換弁溝４，４も移動し、図にも示す様に、右側
の切換弁溝４を介して上記ポートＪがポートＧに
連通し、もつて、上記補ピストンシリンダ２の内
部の作動流体がこれらのポートＪ及びポートＧを
通り、さらには、補ピストンシリンダ２の左端に
設けられたポートＣから内部に導入されることと
なる。

同時に、上記主ピストンシリンダ１の左側の室
の流体はポートＥからポートＡを通り、上記スプ
ール６の第２スプール弁部６０２と第２スリーブ
１０との間の隙間を通つて左側の戻りポートＲへ
と導かれる。また、上記補ピストンシリンダ２の
右端に設けられたポートＤはポートＨから切換弁
溝４（左側）を介して他の戻りポートＩに連通
し、上記補ピストンシリンダ２と上記補ピストン
部５２（右側）とで形成される室を解放する。一
方、上記の様に、上記補ピストンシリンダ２と上
記補ピストン部５２（左側）とで形成される左端
の室にはポートＧからの作動流体がポートＣを介
して内部に導入されることから、上記補ピストン
５を右側に移動させる。

次に、添付の第３図には、上記補ピストン５が
右側に移動した時の様子が示されている。この状
態では、上記導入ポートＰから補ピストンシリン
ダ２の内部に導入された作動流体は、上記スプー
ル６の左側の第１スプール弁部６０１と上記補ピ
ストンシリンダ２の左方内面に形成した第１スリ
ーブ９との間の隙間を通つてポートＡに導かれ
る。そして、このポートＡに導かれた作動流体
は、ポートＥを通つて上記主ピストンシリンダ１
の左側の室に導かれ、その圧力で主ピストン３を
右側に押しつけて移動させる。この主ピストン３
の右側への移動に伴つて、その外周に形成された
切換弁溝４，４も移動し、図にも示す様に、左側
の切換弁溝４を介して上記ポートＪがポートＨに
連通し、もつて、上記補ピストンシリンダ２の内
部の作動流体がこれらのポートＪ及びポートＨを
通り、さらには、補ピストンシリンダ２の右端に
設けられたポートＤから内部に導入されることと
なる。同時に、上記主ピストンシリンダ１の右側
の室の流体はポートＦからポートＢを通り、上記
スプール６の第２スプール弁部６０２と第２スリ
ーブ１０との間の隙間を通つて右側の戻りポート
Ｒへと導かれる。また、上記ピストンシリンダ２
の左端に設けられたポートＣはポートＧから切換
弁溝４（右側）を介して他の戻りポートＩ（右側）
に連通し、上記補ピストンシリンダ２と上記補ピ
ストン部５２（左側）とで形成される室を解放す
る。一方、上記の様に、上記補ピストンシリンダ
２の右端の室にはポートＤから作動流体が内部に
導入されることから、上記補ピストン５を左側に
移動させて上記の第２図に示す状態に戻る。以上
の動作を繰り返して加圧流体の方向切換が自動的
に行われることとなる。

そして、この様な加圧流体の自動方向切換動作
に伴つて左右に移動する主ピストン３の働きによ
り、上記主ピストン３の左右に突出して設けられ
た増圧機ピストン６１，６１が増圧機シリンダ６
２，６２中を左右に移動し、上記被増圧流体入口
６３，６３から流体を導入すると共に、圧縮して
増圧し、被増亜流体出口６４，６４から排出する
こととなる。

次いで、添付の第４図には、本考案の他の実施
例になる自動方向切換機構を利用した増圧機が示
されており、この増圧機は、特に、作動流体が大
流量の低圧力流体の場合に適したものである。図
において、自動方向切換機構は、上記第１図の実
施例と同様に、円筒状の主ピストンシリンダ１
と、この円筒状の主ピストンシリンダ１を取り囲
む様に、同心円に設けられた環状の補ピストンシ
リンダ２とから構成されている。上記主ピストン
シリンダ１の内部には、その外周面を上記主ピス
トンシリンダ１の内周面に接触しながら、左右に
摺動可能な主ピストン３が設けられると共に、こ
の主ピストン３の外周壁には切換弁溝４，４が形
成されている。そして、この主ピストンシリンダ
１の外周壁面１１には複数の圧力ポートＥ，Ｉ，
Ｈ，Ｊ，Ｇ，Ｉ，Ｆが設けられていることも上記
の第１図の実施例と同様である。この主ピストン
３の外観は、第５図に示される通りである。

一方、上記の環状の補ピストンシリンダ２の内
部には、管状のシヤフト５１の両端に環状のピス
トン部５２を取り付けた補ピストン５と、この補
ピストン５のシヤフト５１の内周側に配置され、
パイロツト切換弁としての働きを行う、やはり管
状のスプール６とが設けられている。この環状の
補ピストンシリンダ２の内周側の壁面２１には、
圧力ポートＡ，Ｂ，Ｊ，Ｒ，Ｒが形成され、その
外周側の壁面２２には、中央部に導入ポートＰが
形成されている。また、上記補ピストンシリンダ
２の両端の壁面２３，２４には、圧力ポートＣ，
Ｄが形成されている。そして、これらの圧力ポー
トの内、ポートＡはポートＥに、ポートＢはポー
トＦに、ポートＣはポートＧに、ポートＤはポー
トＨに接続され、そして、戻りポートＲ，Ｒは、
それぞれ、左右側方に解放されると共に、上記主
ピストンシリンダ１の壁面に形成されたポート
Ｉ，Ｉにも連通している。また、図中の符号７１
及び７２は、それぞれ、上記スプール６及び上記
補ピストン５の管状のシヤフト５１に形成された
スプール貫通部及び補ピストン貫通部を示してい
る。また、図中の符号７０は主ピストンライナー
である。

そして、本考案によれば、上記の自動方向切換
機構の上記主ピストン３の左右には、増圧機ピス
トン６１，６１が突出して取り付けられると共
に、上記主ピストンシリンダ１の左右の端部には
増圧機シリンダ６２，６２が取り付けられ、もつ
て、ピストン式の増圧機を形成している。そし
て、これら増圧機シリンダ６２，６２の閉端部付
近には、それぞれ、被増圧流体入口６３，６３及
び被増圧流体出口６４，６４が設けられているこ
とは上記の実施例と同様である。

また、添付の第６図には上記ポートＡ及びＢの
部分の拡大断面図が、第７図には上記補ピストン
５端部の環状ピストン部５２の組立て構造を示す
拡大断面図が示されている。特に、この第７図に
示す環状ピストン部５２の組立て構造は、上記補
ピストン５の組み立てを容易にする構造となつて
いる。さらに、第８図ａ及びｂには、上記環状の
補ピストンシリンダ２を形成する内周側壁面２１
の端部の構造が示されている。これらの図からも
明らかな様に、上記環状の補ピストンシリンダ２
の内周側壁面２１には、上記管状のスプール６の
内周に形成された第１及び第２のスプール弁部６
０１，６０２と接触する第１及び第２のスリーブ
９，１０が形成されると共に、これら第１及び第
２のスリーブ９，１０から軸方向に延長して複数
本のスリーブガイド６５，６６が形成されてい
る。また、添付の第９図には、上記の流体通路
（例えば、流体通路８０）の構造が示されており、
この図からも明らかな様に、通路を形成する外枠
８１の内部には複数の仕切板８２，８２…が挿入
され、もつて、機械的強度を持たせる様になつて
いる。更に、添付の第１０図には、第４図のＮ−
Ｎ断面が示されており、上記の流体通路８０が半
径方向に設けられると共に、その軸方向には他の
流体通路８３，８４が設けられている。

次に、以上に説明した増圧機の動作を説明する
と、まず、その自動方向切換機構については、や
はり上記第１図の実施例と同様、上記スプール６
が左側に移動した状態を考えると、導入ポートＰ
から導入された作動流体は、補ピストンシリンダ
２の内部に導入される。この導入された作動流体
は、上記スプール６の右側の第１スプール弁部６
０１と上記補ピストンシリンダ２の右方内面に形
成した第１スリーブ９との間の隙間を通つてポー
トＢに導かれる。そして、このポートＢに導かれ
た作動流体は、ポートＦを通つて上記主ピストン
シリンダ１の右側の室に導かれ、その圧力で主ピ
ストン３を左側に押し付ける。この主ピストン３
の左側への移動に伴い、その外周に形成された切
換弁溝４，４も左側に移動し、その右側の切換弁
溝４を介して上記ポートＪがポートＧに連通し、
もつて、上記補ピストンシリンダ２の内部の作動
流体がこれらのポートＪ及びポートＧを通り、さ
らには、補ピストンシリンダ２の左端に設けられ
たポートＣから補ピストンシリンダ２の内部に導
入されることとなる。

同時に、上記主ピストンシリンダ１の左側の室
の流体はポートＥからポートＡを通り、上記スプ
ール６の第２のスプール弁部６０２と第２スリー
ブ１０との間の隙間を通つて左側の戻りポートＲ
へと導かれる。また、上記補ピストンシリンダ２
の右端に設けられたポートＤはポートＨから切換
弁溝４（左側）を介して他の戻りポートＩに連通
し、上記補ピストンシリンダ２と上記補ピストン
５のピストン部５２（右側）とで形成される室を
解放する。一方、上記の様に、上記補ピストンシ
リンダ２の左端の室にはポートＧからの作動流体
がポートＣを通つて内部に導入されることから、
上記補ピストン５を右側に移動させる。

次に、上記補ピストン５が右側に移動した状態
では、上記導入ポートＰから補ピストンシリンダ
２の内部に導入された作動流体は、上記スプール
６の左側の第１スプール弁部６０１と上記補ピス
トンシリンダ２の左方内面に形成した第１スリー
ブ９との間の隙間を通つてポートＡに導かれる。
そして、このポートＡに導かれた作動流体は、ポ
ートＥを通つて上記主ピストンシリンダ１の左側
の室に導かれ、その圧力で主ピストン３を右側に
押しつけて移動させる。この主ピストン３の右側
への移動に伴つて、その外周に形成された切換弁
溝４，４も移動し、左側の切換弁溝４を介して上
記ポートＪがポートＨに連通し、もつて、上記補
ピストンシリンダ２の内部の作動流体がこれらの
ポートＪ及びポートＨを通り、さらには、補ピス
トンシリンダ２の右端に設けられたポートＤから
補ピストンシリンダ２の内部に導入されることと
なる。同時に、上記主ピストンシリンダ１の右側
の室の流体はポートＦからポートＢを通り、上記
スプール６の第２スプール弁部６０２と第２スリ
ーブ１０との間の隙間を通つて右側の戻りポート
Ｒへと導かれる。また、上記補ピストンシリンダ
２の左端に設けられたポートＣはポートＧから切
換弁溝４（右側）を介して他の戻りポートＩ（右
側）に連通し、上記補ピストンシリンダ２と上記
補ピストン５のピストン部５２とで形成される左
側の室を解放する。一方、上記の様に、上記補ピ
ストンシリンダ２の右端の室にはポートＤから作
動流体が内部に導入されることから、上記補ピス
トン５を左側に移動させた状態に戻る。以上の動
作を繰り返して加圧流体の方向切換が自動的に行
われ、この様な加圧流体の自動方向切換動作に伴
つて左右に移動する主ピストン３の働きにより、
上記主ピストン３の左右に突出して設けられた増
圧機ピストン６１，６１が増圧機シリンダ６２，
６２中を左右に移動し、上記被増圧流体入口６
３，６３から流体を導入すると共に、圧縮して増
圧し、被増圧流体出口６４，６４から排出するこ
とは上記の実施例と同様である。

そして、この他の実施例では、上記主ピストン
シリンダ１の外側に同心円状に補ピストンシリン
ダ２を設け、これらの間に流体通路を形成するこ
とにより、これら流体通路を短くすると共に、そ
れらポートの断面積をも大きく取ることが出来、
そのため、作動流体の圧力損失を低減することが
出来る。また、上記の他の実施例によれば、ピス
トンの面積を大きく取ることが可能になるため、
その増圧比を大きく取ることが可能であり、この
実施例になる増圧機を用いることにより、低圧の
作動流体を利用して高圧力の流体を容易に得るこ
とが可能になる。

さらに、以上に述べた増圧機の応用範囲につい
ては、まず、低圧になつた蒸気、または、温水等
の熱源で得られる低圧蒸気を作動流体として流体
を増圧し、エネルギーを回収し易い状態にする応
用方法、次に、波力等で得られる低圧空気圧を作
動流体として流体を増圧し、エネルギーを回収し
易い状態にする応用方法が、さらには、低落差の
水、または、濾過された低落差の水等を作動流体
として流体を増圧し、エネルギーを回収し易い状
態にする応用方法、そして、流体として水を増圧
する場合には、水を低地から高地へ送水すること
が出来る等の種々の応用範囲が考えられる。

［考案の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本考案によ
れば、加圧流体による主ピストン及び補ピストン
の往復移動に伴い、自動的に流体通路を交互に切
換え加圧流体の方向を切換える自動方向切換機構
を利用することにより、比較的圧力の低い圧縮性
流体及び非圧縮性流体であつても作動流体として
利用することが出来、かつ、その機構も簡単な増
圧機を提供することが出来るという極めて優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる実施例である自動方向切
換機構を利用した増圧機の構造を示す断面図、第
２図及び第３図は上記増圧機の動作を示す図、第
４図は本考案の他の実施例になる、自動方向切換
機構を利用した増圧機の構造を示す断面図、第５
図は上記増圧機の主ピストンを示す平面図、第６
図は上記増圧機の流体通路の一部を示す一部拡大
断面図、第７図は上記増圧機の環状ピストン部の
端部の組立て構造を示す一部拡大断面図、第８図
ａ及びｂは、上記増圧機の環状補ピストンシリン
ダ内部構造を示す一部拡大断面図及び平面図、第
９図は上記増圧機の流体通路の構造を示す斜視
図、そして、第１０図は上記第４図のＮ−Ｎ断面
図である。 １……主ピストンシリンダ、２……補ピストン
シリンダ、３……主ピストン、４……切換弁溝、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｐ，
Ｒ……ポート、５……補ピストン、５１……シヤ
フト、５２……ピストン部、６……スプール、６
１……増圧機ピストン、６２……増圧機シリン
ダ、６３……被増圧流体入口、６４……被増圧流
体出口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 主ピストンシリンダ及び補ピストンシリンダ
   の内部にそれぞれ摺動自在に嵌合された主ピス
   トン及び補ピストンと、上記主ピストンの往復
   運動に伴つてその位置を往復移動する流体路切
   換弁と、上記補ピストンの往復運動に伴つてそ
   の位置を往復移動するパイロツト切替弁とから
   成り、上記流体路切換弁及び上記パイロツト切
   換弁は上記主ピストンシリンダ及び上記補ピス
   トンシリンダに形成された流体ポートと共同
   し、上記主ピストン及び上記補ピストンの往復
   移動に伴つて流体通路を交互に切換え自動的に
   加圧流体の方向を切換える自動方向切換機構を
   備え、さらに、上記主ピストンの往復運動に伴
   つて流体を増圧する増圧ピストンと増圧シリン
   ダーとを備えたことを特徴とする増圧機。 (2) 上記実用新案登録請求の範囲第１項に記載し
   た増圧機において、上記増圧機を構成する自動
   方向切換機構は、上記主ピストンシリンダ及び
   上記補ピストンシリンダを、同心円上に配置
   し、さらに、上記主ピストン及び上記補ピスト
   ンを上記同心円の回転軸方向に往復摺動運動さ
   せる様に構成されたことを特徴とする増圧機。 (3) 上記実用新案登録請求の範囲第１項に記載し
   た増圧機において、上記主ピストンの両端に上
   記増圧ピストンを取り付け、さらに、上記主ピ
   ストンシリンダの両端に上記増圧シリンダーを
   取り付けたことを特徴とする増圧機。