JP2002130201A - 増圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧先での圧力を降圧又は一定の圧力に保つ
ため、加圧媒体を加圧先から増圧器側へ戻すための手段
を備えた増圧器を提供すること。 【解決手段】 加圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒
体圧を増圧するための複動シリンダを備えた複動式タイ
プの増圧器であって、上記増圧器１は、加圧媒体を加圧
先から増圧器側へ戻すための手段を備え、この手段は、
上記増圧器１の各ポートに接続する各管路２〜５にそれ
ぞれ、開閉弁６〜９を配設することで構成し、この開閉
弁６〜９の開閉切換操作によって降圧流路を確保するこ
とで、加圧先での圧力を降圧又は所定の圧力に保つこと
ができるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】この発明は、例えば、バルジ成形装置や超
高圧水発生装置等のように、加圧先で高圧が要求される
各種液圧装置において用いられる増圧器に関し、特に、
加圧先での圧力を必要に応じて降圧又は所定の圧力に調
整するため、加圧媒体を加圧先から増圧器側又はタンク
側へ戻すことのできる機能を備えた増圧器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えば、バルジ成形装置
や超高圧水発生装置等のように、高圧が要求される各種
液圧装置は、油タンク、液圧ポンプ、電動機、制御弁、
アクチュエータ及び配管類等に加え、増圧器を主な構成
要素としている。上記増圧器は液圧ユニットから供給さ
れる低圧・大容量の液圧を、高圧・小容量の液圧に変え
る場合に用いられ、この増圧器によってバルジ成形時あ
るいは超高圧水発生時に加圧先で必要な高圧力を得るよ
うになっている。

【０００３】ここで、ウォータジェット超高圧水発生装
置で用いられる増圧器を従来例として図８を参照しなが
ら説明する。図８は従来の増圧器を適用したウォータジ
ェット超高圧水発生装置の油水圧回路の原理図であり、
同装置は、所定の液圧システムの駆動によってノズル先
端から高圧水を噴射できるように構成したものである。

【０００４】すなわち、図例の油ユニット側では、油タ
ンクからの油が電動機によって駆動させられる液圧モー
タによって吸い上げられ、方向制御弁３９によって所定
の管路を経て増圧器３８内に導かれる。この増圧器３８
である高圧水シリンダ内のプランジャを液圧ピストンに
よって左右に駆動し、プランジャ断面積に対するピスト
ン面積の比率（増圧比）に応じて、給水ユニット側から
の水を、（液圧）×（増圧比）に相当する圧力をかけて
高圧水として発生させられるようになっている。このよ
うにして、上記増圧器３８によって複動式に発生された
高圧水はアキュムレータ４１を通して脈動を取り去った
後、ノズル４３先端から高圧で吐出される。なお、４０
は逆流防止のためのチェック弁、４４はシリンダ位置を
検出するための検出器である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ウォー
タジェット超高圧水発生装置で用いられる従来の増圧器
は、連続吐出できる構成になっているものの、逆流防止
用のチェック弁４０が設けられているので、加圧媒体を
加圧先から増圧器３８側に戻すことができず、したがっ
て加圧先では所定の圧力以上に圧力が上昇してしまうと
いう不具合があった。

【０００６】また、上記増圧器以外の従来形増圧器で
は、通常、単動式で単一のシリンダで構成されている
が、この場合においては、吐出量を多くするためには増
圧器の容量を大きくするしかなく、増圧器の容量を大き
くすると、当然、シリンダ自体が大容量のものになって
しまい、これにより増圧器全体の重量が重くなり、製作
コストも高くなるという不具合があった。

【０００７】この発明は上記従来の増圧器が有する不具
合を解決するためになされたものであって、その目的
は、加圧先での圧力を必要に応じて降圧又は一定の圧力
に保つため、加圧媒体を加圧先から増圧器側又はタンク
側へ戻すための手段を備えた増圧器を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の増圧器
は、加圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒体圧を増圧
するための複動シリンダを備えた複動式タイプの増圧器
であって、上記増圧器は、加圧媒体を加圧先から増圧器
側へ戻すための手段を備え、この手段は、上記増圧器の
各ポートに接続する各管路に開閉弁を配設することで構
成され、この開閉弁の開閉操作によって降圧流路を確保
し、加圧先での圧力を降圧又は所定の圧力に保つことが
できるようにしたことを特徴としている。

【０００９】単動シリンダで構成される単動式タイプの
増圧器の場合、加圧媒体の吐出量を多くするためには、
増圧器自体の容量を大きくせざるをえなかった。したが
って、シリンダが大きく、かつ重くなって、コスト的に
も高価となっていた。また、複動シリンダで構成される
複動式タイプの増圧器においても、逆流防止用のチェッ
ク弁が設けられているので、加圧媒体を加圧先から増圧
器側へ戻すことができず、したがって、加圧先で所定の
圧力以上に圧力が上昇することを避けられなかった。

【００１０】そこで請求項１の発明では、複動式タイプ
の増圧器に対し、加圧媒体を加圧先から増圧器側へ戻す
ための手段を付加することで、必要に応じて加圧先の圧
力を所定の圧力に保つことを実現した。つまり、上記増
圧器の各ポートに接続する管路にそれぞれ、開閉弁を配
設し、これらの開閉弁の開閉操作によって降圧流路が確
保されるので、加圧先での圧力を降圧させたり、又はそ
の圧力を一定に保つことが容易に行える。なお、上記開
閉弁の開閉切換操作は加圧先の圧力を常時、検知き、検
知した圧力が一定圧を超えたときに適切な弁の切換が行
えるように自動制御されているものとし、この開閉弁の
切換のための自動制御は請求項１の発明に限らず、この
発明のすべてについて適用されるものとする。

【００１１】また、この請求項１の発明では、複動式シ
リンダを構成するいずれか一方のシリンダが常に増圧し
ており、ピストンのストロークエンドで開閉弁の開・閉
を切り換えるだけで所期するところの目的が達成でき、
制御性が良好で複雑な制御は不要となる。また、開閉弁
の切換も、ピストンの移動方向に合わせ、２パターン
（開・閉）をピストン移動方向の切換時に行えばよく、
動作を簡素化できるのみならず、既述した開閉弁の自動
切換操作の制御が行いやすくなる。さらに、シリンダを
２つ組み合わせた複動式としたことで、低圧シリンダ部
が１つにまとめられ、大幅なコンパクト化及び機構の簡
略化を図ることができる。

【００１２】また、請求項２の発明は、加圧媒体を連続
的に加圧でき、低圧の媒体圧を増圧するための単動シリ
ンダを複数基備えた単動式連結タイプの増圧器、又は加
圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒体圧を増圧するた
めの複動シリンダを備えた複動式タイプの増圧器であっ
て、上記増圧器は、加圧媒体を加圧先から増圧器側へ戻
すための手段を備え、この手段は、上記増圧器の各ポー
トに接続する管路に配設した各チェック弁に対応させて
それぞれ、開閉弁を付加し組み合わせることで構成さ
れ、この開閉弁の開閉切換操作によって降圧流路を確保
し、加圧先での圧力を降圧又は所定の圧力に保つことが
できるようにしたことを特徴としている。

【００１３】上記請求項２の発明では、開閉弁の開閉切
換操作の必要がない場合（加圧先から加圧媒体を戻す必
要がない場合）には、開閉弁を動作させることなく、各
チェック弁を逆流防止用としてそのまま使用できる。特
に、複動式タイプの場合には、上記理由により、開閉弁
の動作回数を大幅に減らすことができ、開閉弁の寿命を
向上させることができる。また、請求項１の発明と同様
の理由により、シリンダ動作の制御ならびに開閉弁の動
作制御も大幅に簡単となる。さらに、単動シリンダを左
右対称に２基備えた単動式連結タイプの場合には加圧先
から加圧媒体を戻す場合にのみ、開閉弁を動作させれば
よく、一般に耐久性の低い開閉弁の動作回数を大幅に減
らすことができて、この開閉弁の耐久性の向上を図るこ
とができる。

【００１４】さらに請求項３の発明は、加圧媒体を連続
的に加圧でき、低圧の媒体圧を増圧するための単動シリ
ンダを複数基備えた単動式連結タイプの増圧器、又は加
圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒体圧を増圧するた
めの複動シリンダを備えた複動式タイプの増圧器であっ
て、上記増圧器は、加圧媒体を加圧先からタンク側へ戻
すための手段を備え、この手段は、上記増圧器の高圧側
に位置する管路に開閉弁を設けることで構成され、上記
開閉弁を開いて加圧媒体をリークさせて降圧し、加圧先
での圧力を降圧又は所定の圧力に保つことができるよう
にしたことを特徴としている。

【００１５】上記請求項３の発明では、必要に応じて加
圧先の圧力を降圧させる際には、開閉弁を開くことで加
圧媒体を高圧側の管路側からタンク側にリークさせて容
易に降圧させることができる。しかも、開閉弁の動作は
降圧時のみであってこの開閉弁は頻繁に使用されないか
ら、弁寿命を長くできる利点がある。さらに、この開閉
弁は１つあれば足り、構造上簡素化が図れるので、例え
ば、公知のウォータジェット超高圧水発生装置等、既存
のこの種装置類に対しても少ない改造で容易に適用でき
て実効性がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】次にこの発明の増圧器の具体的な
実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。図１は、この発明の一実施の形態である増圧器要部
の回路構成図であって、特に複動式タイプへの適用例と
なっている。図２はこの発明の他の実施の形態である増
圧器の要部（チェック弁と開閉弁との組み合わせ）であ
る回路構成図であって、（ａ）は複動式タイプへの適用
例を示し、（ｂ）は単動式連結タイプへの適用例を示
す。図３はこの発明の他の実施の形態である増圧器の要
部（開閉弁とリーク用オリフィスとの組み合わせ）であ
る回路構成図であって、（ａ）は複動式タイプへの適用
例を示し、（ｂ）は単動式連結タイプへの適用例を示
す。また、図４は図１の増圧器の動作図であって、
（ａ）は昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の動作
図を示す。また、図５は図２で示す増圧器の動作図であ
って、（ａ）は昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時
の動作図を示す。図６は図２で示す増圧器を変形した実
施の形態を示し、（ａ）は昇圧時の動作図を示し、
（ｂ）は降圧時の動作図を示す。さらに、図７は図３
（ａ）で示す増圧器の動作図であって、（ａ）は昇圧時
の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の動作図を示す。

【００１７】まず、この発明の一実施の形態である増圧
器について図１を参照しながら説明する。この増圧器１
では、増圧器１の左右にある各ポートに接続された管路
２、３、４、５にそれぞれ、開閉弁６、７、８、９（計
４個）を設ける構成とした。すなわち、管路２に対して
開閉弁６を、管路３に対して開閉弁７を、また管路２に
対して開閉弁６を、さらに管路３に対して開閉弁７をそ
れぞれ設ける構成とした。

【００１８】上記のように構成される増圧器の動作につ
いて図４の（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。ま
ず、昇圧させる場合には、図４（ａ）で示すように、管
路２側の開閉弁６及び管路５側の開閉弁９の両者を開い
て上記管路２及び５を開放状態として高圧の加圧媒体の
流路ｆを確保する一方で、他方の開閉弁７及び８は閉じ
て管路３、４を閉鎖状態として流路を閉塞する。このよ
うに開閉弁６〜９の開・閉の切換操作を選択することに
より、増圧器１にて増圧された加圧媒体（例えば高圧
水）は流路ｆを経由して加圧先に送られる。そして、得
られた高圧は、加圧先の圧力源（例えばバルジ成形時の
圧力源、超高圧水発生の圧力源あるいは液圧駆動ドリル
等の圧力源）として利用される。

【００１９】一方、降圧させる場合には、図４（ｂ）で
示すように、開閉弁６、９を開き、かつ開閉弁７、８を
閉じることで点線ｇで示される流路が確保され、加圧先
の加圧媒体（図例では高圧水）は上記流路ｇに沿って戻
され、降圧が可能となる。

【００２０】次に、この発明の他の実施の形態である増
圧器の要部（チェック弁と開閉弁の組み合わせ）である
回路構成を図２を参照しながら説明する。まず、図２の
（ａ）は複動式タイプの場合への適用例であって、同図
で示すように、増圧器１の左右にある各ポートに接続さ
れた各管路２〜５に配設した各チェック弁１０〜１３に
対応させて、各チェック弁１０〜１３をバイパスするよ
うに並列に、それぞれ開閉弁１４〜１７（計４個）を設
けた。一方、図２の（ｂ）は単動式連結タイプの場合へ
の適用例であって、同図で示すように、この場合の増圧
器では、単動シリンダ１８と単動シリンダ１９とが左右
対象となるように配されるとともに、これらのシリンダ
１８、１９の各ポートが管路で接続され、各管路２０、
２１、２２、２３にはチェック弁２４、２５、２６、２
７が配設されている。このような増圧器において、上記
各チェック弁２４、２５、２６及び２７に対応させて、
各チェック弁２４、２５、２６及び２７をバイパスする
ように並列に、開閉弁２８、２９、３０及び３１を設け
た。

【００２１】ここで、上記図２（ａ）、（ｂ）で示す増
圧器の動作例について図５を参照しながら簡単に説明す
る。まず、昇圧時には、図５（ａ）で示すように、開閉
弁１４、１５、１６及び１７をすべて閉じ、チェック弁
１０及び１３を含む流路（点線ｈで示す）を経由して加
圧媒体が流れるようにする。これにより、増圧器１で増
圧された加圧媒体（図例では高圧水）が加圧先へ送られ
る。一方、降圧時には、図５（ｂ）で示すように、開閉
弁１４、１７を開にするとともに開閉弁１５、１６を閉
じることで、加圧先の加圧媒体が開閉弁１４、１７を含
む流路（点線ｉで示す）を経由して戻される。

【００２２】次に、図２の増圧器を変形した実施の形態
を図６を参照しながら説明する。同図（ａ）は昇圧時の
動作図であって、同図で示す増圧器では、チェック弁１
０、１１、１２、１３の外側に配設した管路にそれぞ
れ、開閉弁１４、１５、１６、１７を設けた回路構成を
採用しており、昇圧時にはすべての開閉弁を閉じること
で、チェック弁経由で低圧水（図例の場合）を増圧して
加圧先へ高圧水（図例の場合）として供給できるように
なっている。一方、同図（ｂ）は降圧時の動作図であっ
て、この場合、開閉弁１５及び１６を閉じるとともに開
閉弁１４、１７を開いて加圧先の高圧水（図例の場合）
が上記開閉弁１４及び１７を経由して戻るように動作さ
せる。

【００２３】さらに、この発明の他の実施の形態である
増圧器の要部（開閉弁とリーク用のオリフィスとの組み
合わせ）である回路構成について図３を参照しながら説
明する。まず、同図（ａ）により複動式タイプへの適用
例について説明する。同図で示すように、増圧器１の各
ポートに接続する各管路に配設されるチェック弁３２、
３３、３４及び３５とは別に、加圧先側の管路から分岐
させた管路にタンク側へのリーク用オリフィス３７を設
け、このオリフィス３７の手前に開閉弁３６を設けた。
一方、同図（ｂ）は単動式連結タイプへの適用例を示し
ており、左右対称に位置させた単動シリンダ１８、１９
とを連絡する管路に配設したチェック弁２４〜２７とは
別に、加圧先側の管路から分岐させた管路にタンク側へ
のリーク用オリフィス３７を設け、このリーク用オリフ
ィス３７の手前に開閉弁３６を設けた。なお、上記リー
ク用オリフィス３７は必ずしも必要ではないが、リーク
用オリフィス３７を設ける場合には、複動式であると、
単動式であるとを問わず、降圧速度等を考慮して適切な
径を選択することが望ましい。

【００２４】上記した図３で示す増圧器は、複動式タイ
プであると、単動式連結タイプであるとを問わず、その
動作は両者でほぼ同様であるので、図３（ａ）の複動式
パイプについて動作説明し、単動式連結タイプの場合に
ついてはその説明を省略する。すなわち、昇圧時には図
７（ａ）で示すように、開閉弁３６を閉じてチェック弁
にしたがう流路で加圧媒体が流れるようにする。一方、
降圧時には、図７（ｂ）で示すように、開閉弁３６を開
いて管路を開放し、オリフィス３７から加圧媒体がリー
クするようにする。このように、高圧側から加圧媒体を
タンク側へとリークさせることで、簡単に降圧させるこ
とができる。なお、加圧媒体リーク用のオリフィス３７
の径は適切なサイズに設定する必要があるが、径寸法に
よってリーク量を加減でき、したがって径寸法の選択に
より降圧速度を制御することもできる。

【００２５】以上にこの発明の一実施形態について説明
をしたが、この発明は上記実施形態に限られるものでは
なく、その主旨を損なわない限り、バルジ成形装置や超
高圧水発生装置に限らず、この種タイプのあらゆる液圧
装置類に対しても適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように請求項１の増圧器によれ
ば、複動式タイプの増圧器に対し、加圧媒体を加圧先か
ら増圧器側へ戻すための手段を付加することで、必要に
応じて加圧先での圧力を降圧又は所定の圧力に保つこと
を実現した。つまり、上記増圧器の各ポートに接続する
管路に開閉弁を配設し、この開閉弁の開閉切換操作によ
って降圧流路を確保できるようにしたので、加圧先での
圧力を降圧又は所定の圧力に保つことが容易に行える。
また、複動式シリンダを構成するいずれか一方のシリン
ダが常に増圧しており、シリンダのストロークエンドで
開閉弁の切換方向を切り換えるだけで所期の目的が達成
できるから複雑な制御は不要となる。また、開閉弁の切
換も、ピストンの移動方向に合わせ、２パターンをピス
トン移動方向の切り替え時に行えばよく、簡単な動作と
なる。したがって、開閉弁の自動切換操作の制御が行い
やすくなる。さらに、シリンダを２つ組み合わせた複動
式としたことで、低圧シリンダ部が１つにまとめられ、
大幅なコンパクト化及び機構の簡略化を図ることができ
る。

【００２７】また請求項２の増圧器によれば、開閉弁の
開閉切換操作の必要がない場合（加圧先から加圧媒体を
戻す必要がない場合）には、開閉弁を動作させることな
く、各チェック弁を逆流防止用としてそのまま使用でき
る。特に、複動式の場合には、上記理由により、開閉弁
の動作回数を大幅に減らすことができ、開閉弁の寿命を
向上させることができる。また、請求項１の発明と同様
の理由により、シリンダ動作の制御ならびに開閉弁の動
作制御も大幅に簡単となる。さらに、単動式連結タイプ
の場合には加圧先から加圧媒体を戻す場合にのみ、開閉
弁を動作させればよく、一般に耐久性の低い開閉弁の動
作回数を大幅に減らすことができ、この開閉弁の耐久性
の向上を図ることができる。

【００２８】請求項３の増圧器によれば、必要に応じて
降圧させる際には、開閉弁の開閉切換操作によって開く
ことで加圧媒体を高圧側の管路からタンク側にリークさ
せることで容易に降圧させることができる。また、開閉
弁の動作は降圧時のみであるからこの弁の使用頻度が低
くなって弁寿命を長くできる利点がある。さらに、この
開閉弁は１つあれば足り、構造上簡素化が図れるので、
例えば、公知のウォータジェット超高圧水発生装置等
の、この種既存の装置に対しても改造個所を少なくして
直ちに実用でき、設備コストを低く抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態である増圧器の要部で
ある回路構成図であって、特に複動式タイプへの適用例
である。

【図２】この発明の他の実施の形態である増圧器の要部
（チェック弁と開閉弁との組み合わせ）である回路構成
図であって、（ａ）は複動式タイプへの適用例を示し、
（ｂ）は単動式連結タイプへの適用例を示す

【図３】この発明の他の実施の形態である増圧器の要部
（開閉弁とリーク用オリフィスとの組み合わせ）である
回路構成図であって、（ａ）は複動式タイプへの適用例
を示し、（ｂ）は単動式連結タイプへの適用例を示す。

【図４】図１で示す増圧器の動作図であって、（ａ）は
昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の動作図を示
す。

【図５】図２で示す増圧器の動作図であって、（ａ）は
昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の動作図を示
す。

【図６】図２で示す増圧器を変形した実施の形態を示
し、（ａ）は昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の
動作図を示す。

【図７】図３（ａ）で示す増圧器の動作図であって、
（ａ）は昇圧時の動作図を示し、（ｂ）は降圧時の動作
図を示す。

【図８】従来の増圧器を適用したウォータジェット超高
圧水発生装置の油水圧回路の原理図である。

【符号の説明】

１ 増圧器 ２、３、４、５ 管路 ６、７、８、９ 開閉弁 １０、１１、１２、１３ チェック弁 １８、１９ 単動シリンダ ３６ 開閉弁 ３７ リーク用オリフィス

フロントページの続き (72)発明者 木村 剛 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 安友 隆廣 明石市二見町南二見15番地−１ 川崎油工 株式会社内 Ｆターム(参考） 3H086 AA24 AB03 AB12 BA02 BA03 BA14 BA19 BC01 BC12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒
   体圧を増圧するための複動シリンダを備えた複動式タイ
   プの増圧器であって、上記増圧器は、加圧媒体を加圧先
   から増圧器側へ戻すための手段を備え、この手段は、上
   記増圧器の各ポートに接続する各管路に開閉弁を配設す
   ることで構成され、この開閉弁の開閉切換操作によって
   降圧流路を確保し、加圧先での圧力を降圧又は所定の圧
   力に保つことができるようにしたことを特徴とする増圧
   器。
2. 【請求項２】 加圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒
   体圧を増圧するための単動シリンダを複数基備えた単動
   式連結タイプの増圧器、又は加圧媒体を連続的に加圧で
   き、低圧の媒体圧を増圧するための複動シリンダを備え
   た複動式タイプの増圧器であって、上記増圧器は、加圧
   媒体を加圧先から増圧器側へ戻すための手段を備え、こ
   の手段は、上記増圧器の各ポートに接続する管路に配設
   されたチェック弁に対応させてそれぞれ、開閉弁を付加
   し組み合わせることで構成され、この開閉弁の開閉切換
   操作によって降圧流路を確保し、加圧先での圧力を降圧
   又は所定の圧力に保つことができるようにしたことを特
   徴とする増圧器。
3. 【請求項３】 加圧媒体を連続的に加圧でき、低圧の媒
   体圧を増圧するための単動シリンダを複数基備えた単動
   式連結タイプの増圧器、又は加圧媒体を連続的に加圧で
   き、低圧の媒体圧を増圧するための複動シリンダを備え
   た複動式タイプの増圧器であって、上記増圧器は、加圧
   媒体を加圧先からタンク側へ戻すための手段を備え、こ
   の手段は、上記増圧器の高圧側に位置する管路に開閉弁
   を設けることで構成され、上記開閉弁を開いて加圧媒体
   をリークさせることで降圧し、加圧先での圧力を降圧又
   は所定の圧力に保つことができるようにしたことを特徴
   とする増圧器。