JPH08144939A - 複式増圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複式増圧器に関し、吐出圧力を高圧にでき、
しかも確実に動作するようにした複式増圧器を提供する
ことを目的とする。 【構成】 対をなす増圧シリンダ１と、各増圧シリンダ
１の駆動シリンダ２を圧縮空気供給源５と大気中とに交
互に切り換え接続する差動型方向切替弁４と、この差動
型方向切替弁４を駆動するパイロット受圧室17を圧縮空
気供給源５と大気中とに交互に切り換え接続するパイロ
ット弁28とを備える複式増圧器において、上記パイロッ
ト弁28がいずれか一方の増圧シリンダ１の駆動シリンダ
２のシリンダヘッド７内に設けられ、このパイロット弁
28の操作杆31が駆動シリンダ２に摺動可能に内嵌された
ピストン８に所定の範囲内で摺動可能に係合し、各増圧
シリンダを駆動流体供給源と大気中とに交互に切り換え
接続する一連のポートを複数対で形成する差動型方向切
替弁を切り換え対をなす増圧シリンダを作動させる構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複式増圧器に関し、特
に吐出圧力を高圧にでき、しかも、確実に動作するよう
にした複式増圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば実開昭61-32801号公報に開
示されているように、隔壁を介して連設した１対のシリ
ンダにそれぞれピストンを挿入し、両ピストンを上記隔
壁を貫通するロッドで連結し、各ピストンの外面側に形
成された１対の駆動室に交互に圧縮空気を供給すること
により、両ピストンおよびロッドを往復させ、各ピスト
ンと上記隔壁との間に形成される増圧室に作動流体を入
口逆止弁を介して吸入した後、増圧室から増圧された作
動流体を出口逆止弁を介して吐出するようにしている。

【０００３】各駆動室への圧縮空気の供給は、上記隔壁
の中に組み込まれた方向切替弁によって切り替えられ、
この方向切替弁は一方の駆動室に圧縮空気を供給する時
には他方の駆動室を大気中に連通させるようにしてあ
る。また、この方向切替弁は、各増圧室に出没するプッ
シュロッドを有し、隔壁に接近したピストンがこのプッ
シュロッドを隔壁内に押し込んだ時に、弁が切替えられ
るとともに、ピストンが隔壁から遠ざかっている増圧室
にプッシュロッドが突出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の増圧器は、
方向切替弁が各増圧室に臨んでいるので、増圧率を高め
れば、上記プッシュロッドやスプールの周囲を封止する
シール材が作動流体の圧力によって摺接している面に強
く押圧されて摺動抵抗が大きくなり、方向切替弁の切替
えが遅れたり切替え不能になったりする。また、耐久寿
命が短い。

【０００５】このため、従来の増圧器では、５〜25MPa
程度の高圧の吐出ができないという課題がある。本発明
は、上記の事情を鑑みて、吐出圧力を高圧にでき、しか
も、確実に動作するようにした複式増圧器を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、対をなす増圧
シリンダと、各増圧シリンダの駆動シリンダを駆動流体
供給源と大気中とに交互に切り換え接続する差動型方向
切替弁と、この差動型方向切替弁の受圧室を駆動流体供
給源と大気中とに交互に切り換え接続するパイロット弁
とを備える複式増圧器において、上記の目的を達成する
ため、上記パイロット弁がいずれか一方の増圧シリンダ
の駆動シリンダのシリンダヘッド内に設けられ、このパ
イロット弁の操作杆を駆動シリンダに摺動可能に内嵌さ
れたピストンに所定の範囲内で摺動可能に係合させ各増
圧シリンダを駆動流体供給源を大気中とに交互に切り換
え接続する一連のポートを複数対で形成する差動型方向
切替弁を切り換え対をなす増圧シリンダを作動させるこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、パイロット弁が駆動シリンダ
のシリンダヘッド内に設けられるので、増圧された高圧
の作動流体の圧力がパイロット弁の操作杆や、差動型方
向切替弁の周囲をシールするシール部材に作用するおそ
れがなく、作動流体の吐出圧力を高くしてもパイロット
弁の動作が遅れたり動作不能になったりするおそれはな
くなる。また、摺動部の潤滑に対して特別な配慮の必要
もない。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例に係る複式増圧器を図面に
基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。図１
の等価回路図に示すように、この複式増圧器は１対の増
圧シリンダ１を備え、各増圧シリンダ１は駆動シリンダ
２とプランジャポンプ３とを有し、各駆動シリンダ２が
差動型方向切替弁４を介して圧縮空気供給源５と大気中
とに切替え接続される。

【０００９】上記各駆動シリンダ２は、円筒形のシリン
ダ室６と、このシリンダ室６の一端を閉塞するシリンダ
ヘッド７と、シリンダ室６に摺動可能に内嵌されたピス
トン８とを備え、このピストン８がプランジャポンプ３
のプランジャ９に一体的に連結される。各プランジャポ
ンプ３は、プランジャ９と、プランジャ９が摺動可能に
内嵌されるプランジャ室10と、プランジャ室10への作動
流体の流入を許す入口逆止弁11と、プランジャ室10から
の作動流体の流出を許す吐出逆止弁12とを備え、各プラ
ンジャポンプ３の入口側逆止弁11の吸入口13どうしが互
いに連通されると共に、各プランジャポンプ３の吐出逆
止弁12の吐出口14どうしが互いに連通される。

【００１０】図２の断面図に示すように、上記差動型方
向切替弁４は、一方の駆動シリンダ２のシリンダヘッド
７内に組み込まれており、シリンダ室６側で大径になる
段付異径孔状の弁室15を有し、この弁室15に進退可能に
挿入された段付異径スプール状の弁体16により、弁室15
の大径部内にパイロット受圧室17を区画している。ま
た、この弁体16の小径部の周囲には段付面側から順に並
らび、互いに気密状に区画された全周溝状の給気溝18
と、排気溝19と、給気溝20とが形成され、小径部内には
小径部側端面から上記排気溝19に連通する排気路21が形
成されている。

【００１１】上記シリンダヘッド７の一側面には、圧縮
空気供給源５が接続される給気口22が形成され、弁室15
の小径部には、段付面側から順に所定の距離を置いてこ
の給気口22に連通する給気路23、上記一方の増圧シリン
ダ１のシリンダ室６に連通する給排気路24、他方の増圧
シリンダ１のシリンダ室６に連通する給排気路25および
上記給気溝18と給気溝20とを連通させる延長給気路26を
開口させてある。

【００１２】上記給気口22はパイロット給気路27を介し
てパイロット弁28に接続され、このパイロット弁28は、
パイロット受圧室17とシリンダ室６との間で、パイロッ
ト受圧室17およびシリンダ室６と同軸心状に形成された
パイロット弁室29と、このパイロット弁室29を貫通して
パイロット受圧室17に突出するパイロット弁体30と、こ
のパイロット弁体30と一体に形成され、シリンダ室６に
突出する操作杆31とを備えている。

【００１３】このパイロット弁室29には、上記パイロッ
ト給気路27と大気中に連通するパイロット排気路32に通
じるパイロット排気室38とがパイロット受圧室17側とシ
リンダ室６側とに所定の間隔を置いて封止部材39を境に
して並べて開口させてあり、パイロット弁体30にはパイ
ロット受圧室17側の端面からパイロット弁体30の周面に
あるパイロット弁切替孔40に至るパイロット弁孔33が通
設される。

【００１４】上記一方の増圧シリンダ１のピストン８に
は端面から所定の深さの凹部34が凹入させてあり、上記
操作杆31の先端部35がこの凹部34内に進退可能に挿入さ
せて、ピストン８が上死点に達する時にこの凹部34の底
によって操作杆31をシリンダベッド７側に押し込むこと
により、パイロット弁切替孔40が封止部材39を上昇通過
してパイロット弁28がパイロット受圧室17をパイロット
給気路27に連通させる上位置に切替られるようにしてい
る。

【００１５】また、上記凹部34の入口側に上記操作杆31
が挿通される係合板36が設けられると共に、上記操作杆
31の先端部35がこの係合板36に鍵穴形状で形成された挿
通孔37よりも大径に形成され、図３に示すように、ピス
トン８が下死点に達するときに、この係合板36に操作杆
31の先端部35を引っ掛けて操作杆31をシリンダ室６側に
引き出すことより、パイロット弁切替孔40が封止部材39
を下降通過してパイロット弁28がパイロット受圧室17を
パイロット排気路32に連通させる下位置に切替られるよ
うにしている。

【００１６】図４に示す初期状態では、圧縮空気供給源
５からの圧縮空気の供給は遮断されており、各増圧シリ
ンダ１のピストン８はそれぞれプランジャポンプ３内の
作動流体（ここでは空気）の残圧によって上死点に位置
し、パイロット弁体30は上位置に位置し、パイロット受
圧室17がパイロット吸気路27を介して吸気口22に連通さ
れている。

【００１７】ここで、圧縮空気供給源５から圧縮空気を
供給すると、弁体16には、給気溝18からと、パイロット
受圧室17から圧縮空気の圧力が作用するが、弁体16の段
付面の面積よりもパイロット受圧室17側の端面の面積が
大きいので、給気溝18から弁体16から作用する圧力より
もパイロット受圧室17から弁体16に作用する圧力が大き
くなり、弁体16はパイロット受圧室17の容積が最大にな
る上位置に移動する。

【００１８】この弁体16が上位置にある時には、給気溝
18が上記一方の増圧シリンダ１の給排気路24を介して当
該増圧シリンダ１のシリンダ室６に連通され、ピストン
８を図５ないし図６に示すように下死点方向に移動さ
せ、プランジャポンプ３から増圧された空気を吐出させ
る。すなわち、ピストン８が上死点にある時にプランジ
ャポンプ３のプランジャ室10には吸入口13から入口逆止
弁11を介して圧縮空気供給源５からの圧縮空気が充填さ
れており、ピストン８が下死点側に移動することにより
増圧されて吐出逆止弁12を開弁し、吐出口14から例えば
５MPa 程度の吐出圧で作動流体としての圧縮空気が吐出
されるのである。

【００１９】また、弁体16が上位置にある時には、他方
の増圧シリンダ１のシリンダ室６は給排気路25を介して
排気溝19に連通され、さらにこの排気溝19から排気路21
を介して大気中に連通されているので、この増圧シリン
ダ１のピストン８はプランジャ室10内の作動流体の圧
力、すなわち、吸入口13から入口逆止弁11を介して圧縮
空気供給源５から充填された圧縮空気の供給圧によって
上死点に保持される。

【００２０】図６に示すように、上記一方の増圧シリン
ダ１のピストン８が下死点に到達すると、パイロット弁
28が下位置に位置を切替えられ、パイロット受圧室17が
パイロット排気路32に連通される。これにより、パイロ
ット受圧室17の内圧が大気圧に降下し、給気溝18から弁
体16に作用する圧力がパイロット受圧室17から作用する
圧力よりも大きくなり、図７に示すように、弁体16が下
位置に移動される。

【００２１】弁体16が下位置に移動されると、上記一方
の増圧シリンダ１のシリンダ室６が給排気路24を介して
排気溝19に連通され、さらに、この排気溝19が排気路21
を介して大気中に連通されるので、このシリンダ室６の
内圧が大気圧に降下し、図８ないし図９に示すように、
上記一方の増圧シリンダ１のピストン８はプランジャ９
がプランジャ室10から受ける作動流体の圧力によって上
死点側に移動する。

【００２２】このピストン８がある程度上死点側に移動
すると、プランジャ室10の内圧が低下してくるので、ピ
ストン８を上死点まで復帰させるためには、例えばバネ
などのバイアス手段を設ける必要がある。この実施例で
は、部品点数を削減して、構成を簡単にするために、上
記圧縮空気供給源５を吸入口13に接続することにより、
大気圧よりも高圧の作動流体をプランジャポンプ３の入
口逆止弁11を介してプランジャ室10に供給し、この作動
流体の圧力をバイアス手段として利用することにより、
ピストン８を上死点側に移動させるようにしている。

【００２３】また、弁体16が下位置に位置している時に
は、他方の増圧シリンダ１のシリンダ室６の給排気路25
が給気溝20を介して延長給気路26に連通され、さらに、
この延長排気路26が給気溝18および給気路23を介して圧
縮空気供給源５に接続される。これにより、図８ないし
図９に示すように、他方の増圧シリンダ１のピストン８
が下死点方向に駆動され、他方の増圧シリンダ１のプラ
ンジャポンプ３から増圧された作動流体が吐出されるこ
とになる。

【００２４】図９に示すように、上記一方の増圧ポンプ
１のピストン８が上死点まで復帰すると、パイロット弁
28が下位置から上位置に切替えられ、パイロット受圧室
17が再びパイロット給気路27に接続される。これによ
り、図10に示すように、差動型方向切替弁３の弁体16が
再び上位置に移動し、一方の増圧シリンダ１のシリンダ
室６が給排気路24を介して給気溝18に連通され、他方の
増圧シリンダ１のシリンダ室６が給排気路25を介して排
気溝19に連通される。

【００２５】この後、一方の増圧シリンダ１のピストン
８が下死点側に移動して、このピストン８により駆動さ
れるプランジャポンプ３から作動流体が吐出されると共
に、他方の増圧シリンダ１のピストン８が上死点側に移
動して、このピストン８により駆動されるプランジャポ
ンプ３のプランジャ室10に作動流体が充填されて図６に
示す状態になり、以後、図６ないし図10の状態が順に繰
り返される。

【００２６】吐出口14の圧力が所定値に達すると、上記
一方の増圧シリンダ１のシリンダ室６からピストン８に
作用している圧力と、プランジャ室10からプランジャ９
に作用している圧力とが釣り合い、ピストン８が停止し
て作動流体の吐出が自動停止される。この後、吐出口14
の圧力が低下すると、ピストン８の下死点側への移動が
開始され、所定の作動流体の吐出が自動的に再開され、
給気口22への圧縮空気の供給が停止されるとプランジャ
室10の内圧によって両増圧シリンダ１のピストン８が上
死点に戻される。

【００２７】なお、上記各増圧シリンダ１は互いに別々
に形成してもよいが、この実施例では外部配管を少なく
して設置時の作業性を高められるようにするため、２つ
の増圧シリンダ１を１つに連結している。また、２つの
増圧シリンダ１を１つに連結する場合には２つの増圧シ
リンダ１を平行に同じ方向に向けて並べて配置したり、
平行に互いに逆方向に向けて配置したりすることができ
るが、この実施例では２つの増圧シリンダ１を互いにプ
ランジャポンプ３が向き合うように対向させて、部品点
数と各部品の加工費用との削減を図ると共に各部品の組
立作業性を高めるようにしている。

【００２８】この複式増圧器によれば、上記パイロット
弁28が一方の増圧シリンダ１の駆動シリンダ２のシリン
ダヘッド７内に設けられ、このパイロット弁28の操作杆
31がその駆動シリンダ２に摺動可能に内嵌されたピスト
ン８に係合されているので、パイロット弁27が高圧に増
圧された作動流体にふれるおそれがない。したがって、
駆動シリンダ２のシリンダ室６とパイロット弁28のパイ
ロット弁室29との間を封止するシール部材に作用する差
圧は、増圧率、すなわち、駆動シリンダ２のピストン面
積とプランジャポンプ３のブランジャ面積との比率には
関係なく、駆動流体である圧縮空気と大気圧との差圧以
下になり、シール部材がパイロット弁室29の周面あるい
はパイロット弁体30の周面などの摺接面に強力に押圧さ
れるおそれがなくなり、パイロット弁体30の摺動抵抗を
小さく押さえることができる。

【００２９】そして、この摺動抵抗によってパイロット
弁体30の動作が遅れたり、パイロット弁体30が移動不能
になったりすることを確実に防止でき、増圧率の大小に
関係なく、例えば 0.4〜0.5MPa程度の圧縮空気供給源５
から５〜25MPa 程度の高圧に増圧された作動流体を吐出
するにもかかわらず、確実に動作する複式増圧器が得ら
れるのである。

【００３０】また、この複式増圧器は、２つの増圧シリ
ンダ１で交互に作動流体を吐出するので、１サイクル当
りの吐出量が単動型増圧器の２倍になるとともに、一方
のプランジャポンプ３からの吐出が休止している間に他
方のプランジャポンプ３から作動流体が吐出されるの
で、単動型増圧器に比べて吐出圧力の脈動の減衰され平
滑化されるのである。

【００３１】上記の一実施例においては、駆動流体と増
圧される作動流体とが同じ圧縮空気で構成されている
が、本発明においては駆動流体および作動流体としては
圧縮空気に限らず例えば圧油を用いることも可能であ
り、もちろん、駆動流体と作動流体とを異なる流体で構
成することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、パイ
ロット弁と差動型切替弁がいずれか一方の増圧シリンダ
の駆動シリンダのシリンダヘッド内に設けられ、このパ
イロット弁の操作杆が駆動シリンダに摺動可能に内嵌さ
れたピストンに所定の範囲内で摺動可能に係合され差動
型方向切替弁が切り換わるので、パイロット弁と差動型
方向切替弁が増圧される作動流体の圧力に曝されること
がなく、パイロット弁と差動型方向切替弁の内外を封止
するシール部材が摺動面に強く押圧されてパイロット弁
の操作杆の動作や差動型方向切替弁の動作を遅らせたり
停止させたりするおそれがなくなる。

【００３３】つまり、増圧率と関係なくパイロット弁や
差動型方向切替弁が確実に動作するようになり、増圧率
を高くしたにもかかわらず確実に動作する複式増圧器が
得られる。また、本発明によれば、対をなす増圧シリン
ダを設けているので、増圧シリンダが１本のものに比べ
ると吐出流量が多くなる。

【００３４】本発明において、上記差動型方向切替弁が
一方の増圧シリンダを駆動流体供給源に接続する時に他
方の増圧シリンダを大気中に接続するように構成する場
合には、両増圧シリンダの動作が互いに 180°ずつ反転
されるので、一方の増圧シリンダからの作動流体の吐出
が休止している間に他方の増圧シリンダから作動流体が
吐出されることになり作動流体の吐出圧の脈動を平滑化
される。

【００３５】また、本発明において、対をなす増圧シリ
ンダを互いに対向させる場合には、部品点数と、各部品
の加工費用との削減を図ることができると共に各部品の
組立作業性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の等価回路図である。

【図２】本発明の要部の断面図である。

【図３】本発明の要部の断面図である。

【図４】本発明の初期状態の断面図である。

【図５】本発明の始動時の断面図である。

【図６】本発明のパイロット弁下位置への切替時の断面
図である。

【図７】本発明の方向切替弁下位置への切替時の断面図
である。

【図８】本発明の他方の増圧シリンダの作動流体吐出時
の断面図である。

【図９】本発明のパイロット弁上位置への切替時の断面
図である。

【図10】本発明の方向切替弁上位置への切替時の断面図
である。

【符号の説明】

１…増圧シリンダ ２…駆動シリンダ ４…差動型方向切替弁 ５…圧縮空気供給源 ７…シリンダヘッド ８…ピストン 28…パイロット弁 31…操作杆

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対をなす増圧シリンダと、各増圧シリン
   ダの駆動シリンダを駆動流体供給源と大気中とに交互に
   切り換え接続する差動型方向切替弁と、この差動型方向
   切替弁の対をなす受圧室を駆動流体供給源と大気中とに
   交互に切り換え接続するパイロット弁とを備える複式増
   圧器において、上記パイロット弁がいずれか一方の増圧
   シリンダの駆動シリンダのシリンダヘッド内に設けら
   れ、このパイロット弁の操作杆を駆動シリンダに摺動可
   能に内嵌されたピストンに所定の範囲内で摺動可能に係
   合させ、各増圧シリンダを駆動流体供給源と大気中とに
   交互に切り換え接続する一連のポートを複数対で形成す
   る差動型方向切替弁を切り換え対をなす増圧シリンダを
   作動させることを特徴とする複式増圧器。
2. 【請求項２】 上記差動型方向切替弁が一方の増圧シリ
   ンダを駆動流体供給源に接続する時に他方の増圧シリン
   ダを大気中に接続するように構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載の複式増圧器。
3. 【請求項３】 対をなす増圧シリンダを互いに対向させ
   たことを特徴とする請求項１または２に記載の複式増圧
   器。