JP2008031904A - 負圧増圧発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は負圧及び増圧を効率よく生成することを課題とする。
【解決手段】負圧増圧発生装置１０は、液圧供給源から供給された液圧により駆動される駆動側ピストン・シリンダ機構２０と、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動ピストン２４の往復動が伝達される伝達部材３０と、伝達部材３０を介して駆動される従動ピストン４４を有する従動側ピストン・シリンダ機構４０と、従動側ピストン・シリンダ機構４０の従動ピストン４４の往復動に伴って気体を吸引または吐出することで発生する負圧または圧力を供給する圧力供給経路５０と、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動シリンダ２２内に供給される液圧の供給先を切り替える切替手段６０と、を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は負圧増圧発生装置に係り、特に液圧を駆動源として負圧（大気圧以下の圧力）または圧力（大気圧以上の圧力）を発生させる負圧増圧発生装置に関する。

例えば、真空ポンプあるいはコンプレッサなどのように負圧あるいは圧力を発生させる負圧増圧発生装置が各種開発されている。この種の負圧増圧発生装置は、主に電動モータを駆動源としてピストンを駆動し、吸い込み行程で発生した負圧を下流側の機器に供給したり、あるいは圧縮行程で発生した圧力を下流側の機器に供給するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−０２９１９２号公報 特開平７−２３８９０１号公報

しかしながら、上記従来の負圧増圧発生装置は、電動モータの駆動力でピストンを駆動する方式であるので、負圧または圧力を発生させるために電力を消費しており、電気代が余計にかかるばかりか、電気を供給するためのコンセントや配線が無い場所では使用することができず、例えば、住宅や建物から離れた場所などの電気設備が十分でない場所での使用が制限されていた。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した負圧増圧発生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、液圧供給源から供給された液圧により駆動される駆動側ピストン・シリンダ機構と、該駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンの往復動が伝達される伝達部材と、該伝達部材を介して駆動される従動ピストンを有する従動側ピストン・シリンダ機構と、該従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動に伴って気体を吸引または吐出することで発生する負圧または圧力を供給する圧力供給経路と、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動シリンダ内に供給される液圧の供給先を切り替える切替手段と、を備えることにより、上記課題を解決するものである。

前記切替手段は、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動シリンダ内に形成される一対のシリンダ室と、前記液圧供給源に連通された液圧供給側経路と、前記一対のシリンダ室の何れか一方から排出された液体を排出する液圧排出経路とが連通された４方切替弁と、前記４方切替弁の弁体を、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンの位置に応じて動作させ、前記駆動ピストンが前記駆動側ピストン・シリンダ機構のストロークの上死点または下死点に達したときに反転して前記一対のシリンダ室の何れかへ液圧供給先を切り替える駆動機構と、を有することが望ましい。

前記駆動機構は、前記４方切替弁の弁体に結合され、回動可能に支持された操作レバーと、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンと共に往復動する移動体と、一端が前記操作レバーの端部に掛止され、他端が前記移動体に掛止された弾性部材と、を有することが望ましい。

前記移動体は、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンがストロークの終点の直前位置に至ると、前記操作レバーを移動方向に押圧する押圧部材を有することが望ましい。

また、前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された圧力を蓄える圧力容器と、前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された負圧を蓄える負圧容器と、を有することが望ましい。

前記圧力供給経路は、前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動に伴って発生する負圧または圧力を供給する際に前記気体の逆流を防止する逆流防止弁を有することが望ましい。

また、前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された負圧を所定圧に調整する圧力調整弁を有することが望ましい。

前記圧力供給源は、水道管であり、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンは、前記水道管から供給される水道水の水圧により駆動されることが望ましい。

本発明によれば、液圧供給源から供給された液圧により駆動される駆動側ピストン・シリンダ機構のピストンの往復動が伝達部材を介して駆動される従動側ピストン・シリンダ機構のピストンの往復動に伴って気体を吸引または吐出することで発生する負圧または圧力を供給するため、電気を駆動源として使用しないので、電気代がかからず、且つ環境に対する影響も少ないので、クリーンな装置として使用でき、例えば、電気設備がない場所でも水道管が敷設されている場所であれば、使用することができる。また、水道管が無い場所でも、液体を圧送する配管（例えば、工場などで使用される工業用水や油や化学薬品などの液体を送液する管路または河川の落差を利用するなど）に接続することで負圧または圧力を発生させることが可能になり、既にある設備の液圧を駆動源として用いることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明による負圧増圧発生装置の一実施例を示す構成図である。図１に示されるように、負圧増圧発生装置１０は、液圧により駆動される駆動側ピストン・シリンダ機構２０と、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動力が伝達される伝達部材３０と、伝達部材３０を介して駆動される従動側ピストン・シリンダ機構４０と、従動側ピストン・シリンダ機構４０のピストン４２の往復動に伴って発生する負圧または圧力を供給する圧力供給経路５０と、切替手段６０とを備えた構成である。

駆動側ピストン・シリンダ機構２０は、固定ベース７０に固定部材７２により固定された駆動シリンダ２２と、駆動シリンダ２２内をＸ方向に往復動する駆動ピストン２４と、駆動ピストン２４と一体に設けられたピストンロッド２６と、ピストンロッド２６を支持する軸受け２８とを有する。駆動シリンダ２２は、内径が従動側ピストン・シリンダ機構４０よりも大径であり、より大きな駆動力が得られるようになっている。

伝達部材３０は、ピストンロッド２６の端部に結合されたスライダ３２と、スライダ３２の上端に固定されたＬ字状の連結部３４とを有する。

従動側ピストン・シリンダ機構４０は、駆動シリンダ２２の上面に固定された支持ベース４２に固定された従動シリンダ４２と、従動シリンダ４２内をＸ方向に往復動する従動ピストン４４と、従動ピストン４４と一体に設けられたピストンロッド４６と、ピストンロッド４６を支持する軸受け４８とを有する。ピストンロッド４６は、端部が伝達部材３０の連結部３４に連結されており、駆動ピストン２４の駆動力が伝達部材３０を介して伝達されるように設けられている。

本実施例においては、駆動側ピストン・シリンダ機構２０と従動側ピストン・シリンダ機構４０が、上下に積み重なるように配置されているが、ピストン動作方向が同方向となるように平行に配置されていれば良い。また、従動シリンダ４２の内径及び従動ピストン４４の外径は、従動ピストン４４が１ストロークする間に発生する負圧及び圧力の供給量に応じて設定される。従って、負圧及び圧力の使用量が多い場合には、従動シリンダ４２の内径及び従動ピストン４４の外径を大きくすることにより、対応することができる。

圧力供給経路５０は、従動ピストン４４の往復動に伴って発生する負圧を供給する負圧供給経路５２と、従動ピストン４４の往復動に伴って発生する圧力を供給する増圧供給経路５４とを有する。従動ピストン４４によって画成された一対のシリンダ室４２ａと４２ｂとでは、従動シリンダ４２内をＸ方向に往復動する際に、従動ピストン４４が移動する側で圧縮行程となり、反対側で吸い込み行程となる。

そして、従動ピストン４４が移動する方向が１８０度反転すると、シリンダ室４２ａ，４２ｂでは、圧縮行程が吸い込み行程に切り替わり、吸い込み行程が圧縮行程に切り替わる。このように、駆動側ピストン・シリンダ機構２０では、従動ピストン４４が移動することで吸い込み行程と圧縮行程とが同時に行われ、負圧と増圧とが同時に発生するので、効率よく負圧及び増圧による圧力を生成することができる。

従動シリンダ４２の両端には、第１シリンダ室４２ａに連通する第１ポート４２ｃと、第２シリンダ室４２ｂに連通する第２ポート４２ｄとが設けられている。第１ポート４２ｃには、第１負圧供給経路５２ａと第１増圧供給経路５４ａの上流側が連通されており、第２ポート４２ｄには、第２負圧供給経路５２ｂと第２増圧供給経路５４ｂの上流側が連通されている。

また、第１負圧供給経路５２ａと第２負圧供給経路５２ｂの下流側は、負圧取出し部９０に連通されており、第１増圧供給経路５４ａと第２増圧供給経路５４ｂの下流側の管路５８には、エアを濾過するフィルタ１００が設けられ、その先端には増圧取出し部（継手）１０２が設けられている。そして、負圧取出し部９０に連通された管路５６には、負圧を調整する圧力調整弁９４と、エアを濾過するフィルタ９６とが設けられている。

例えば、負圧取出し部９０に空容器１１０の口を接続すると、従動ピストン４４の往復動によって発生した負圧が空容器１１０に供給され、空容器１１０内の空気が吸引される。これにより、空容器１１０は、内部が真空となるため、大気圧によって潰される。
その際の負圧による吸引力は、圧力調整弁９４によって設定される絞り率（空気吸引量）で決まる。そして、圧力調整弁９４は、従動シリンダ４２の容積と従動ピストン４４のストロークによって生じる空気吸引量を絞ることで負圧取出し部９０に供給される負圧を所定圧力に調整する。

さらに、負圧供給経路５２ａ，５２ｂ及び増圧供給経路５４ａ，５４ｂには、負圧または増圧に伴う気体の流れ方向によって開弁または閉弁動作する逆流防止弁８１〜８４が設けられている。この逆流防止弁８１〜８４の開閉によって負圧及び増圧の供給先が適宜振り分けられる。

例えば、従動ピストン４４が左方向（Ｘ１方向）に移動する場合は、第１シリンダ室４２ａが圧縮行程になり、第２シリンダ室４２ｂが吸い込み行程になる。そのため、第１ポート４２ｃから吐出された気体により逆流防止弁８１が開弁して増圧取出し部１００に圧縮（増圧）された気体が供給される。これと共に、逆流防止弁８４が開弁して負圧取出し部９０から気体を第２ポート４２ｄから第２シリンダ室４２ｂに吸引して負圧を発生させる。

また、従動ピストン４４が右方向（Ｘ２方向）に移動する場合は、第２シリンダ室４２ｂが圧縮行程になり、第１シリンダ室４２ａが吸い込み行程になる。そのため、第２ポート４２ｄから吐出された気体により逆流防止弁８３が開弁して増圧取出し部１００に圧縮された気体が供給される。これと共に、逆流防止弁８２が開弁して負圧取出し部９０から気体を第１ポート４２ｃから第１シリンダ室４２ａに吸引して負圧を発生させる。

切替手段６０は、４方切替弁６６と、４方切替弁６６を駆動する駆動機構６８とを有する。４方切替弁６６は、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動シリンダ２２により形成される一対のシリンダ室２２ａ，２２ｂと、液圧供給源に連通された液圧供給側経路８８と、一対のシリンダ室２２ａ，２２ｂの何れか一方から排出された液体を排出する液圧排出経路８９とが連通される各ポート６６ａ〜６６ｄが周方向の９０度間隔で設けられている。また、切替弁６６は、円筒形状の凹部に円筒形状の弁体７４が挿入されている。

弁体７４には、円弧形状に貫通する一対の連通路７４ａ，７４ｂが形成されている。連通路７４ａ，７４ｂの両端開口は、弁体７４の外周に９０度間隔となるように配置されている。さらに、弁体７４の軸７４ｃには、伝達部材３０の往復動を４方切替弁６６の弁体７４に伝達する駆動機構６８（図１では一点鎖線で示す）が連結されている。

この駆動機構６８は、後述するように、４方切替弁６６の弁体７４を、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動ピストン２４の位置に応じて動作させ、駆動ピストン２４が駆動側ピストン・シリンダ機構２０のストロークの上死点または下死点に達したときに反転して一対のシリンダ室２２ａ，２２ｂの何れかへ液圧供給先を切り替える。

切替弁６６のポート６６ａ，６６ｂには、夫々駆動シリンダ２２の第１シリンダ室２２ａ，２２ｂのポート２２ｃ，２２ｄに連通される駆動水管路８６，８７が接続されている。また、切替弁６６のポート６６ｃには、液圧供給源から供給された液圧を供給する液圧供給管路８８が接続され、切替弁６６のポート６６ｄには、駆動シリンダ２２から排出された排出管路８９が接続されている。本実施例では、液圧供給管路８８が液圧供給源としての水道管に接続されており、水道水の水圧が駆動ピストン２４を駆動するための駆動源となる。

さらに、排出管路８９には、排水弁１１２が配設されており、この排水弁１１２を開弁することにより駆動シリンダ２２内の駆動水が排水されて駆動ピストン２４が移動開始する。例えば、切替弁６６の弁体７４が図１に示す位置にある場合、駆動シリンダ２２の第１シリンダ室２２ａに充填された駆動水が切替弁６６を介して排水可能な状態になる。また、液圧供給管路８８から切替弁６６のポート６６ｄに供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ｂ、ポート６６ｃ、駆動水管路８７を介して第２シリンダ室２２ｂに供給される。これにより、第２シリンダ室２２ｂの圧力が増大し、第１シリンダ室２２ａとの圧力差により駆動ピストン２４がＸ１方向に移動開始する。

駆動ピストン２４がＸ１方向に移動開始すると、第１シリンダ室２２ａの駆動水が駆動水管路８６，ポート６６ａ，連通路７４ａ，ポート６６ｂを介して排出管路８９へ押し出されて外部へ排出される。尚、駆動シリンダ２２から排出された駆動水は、例えば、回収タンク（図示せず）などに溜めておき、再利用することも可能である。その場合、回収タンクを高所に設置することで、駆動水の位置エネルギを用いて駆動ピストン２４を駆動することが可能になる。

駆動ピストン２４がＸ１方向の終点（上死点）に至ると、図２に示されるように、駆動機構６８により弁体７４が反時計方向に９０度回動する。これで、駆動水の供給先が切り替わる。すなわち、液圧供給管路８８から切替弁６６のポート６６ｄに供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ａ、ポート６６ａ、駆動水管路８６を介して第１シリンダ室２２ａに供給される。これにより、第１シリンダ室２２ａの圧力が増大し、第２シリンダ室２２ｂとの圧力差により駆動ピストン２４がＸ２方向に移動する。

駆動ピストン２４がＸ２方向に移動開始すると、第２シリンダ室２２ｂの駆動水が駆動水管路８７，ポート６６ｃ，連通路７４ｂ，ポート６６ｂを介して排出管路８９へ排出される。

駆動ピストン２４がＸ２方向の終点（下死点）に至ると、図１に示されるように、駆動機構６８により弁体７４が時計方向に９０度回動する。これで、駆動水の供給先が切り替わる。このように、駆動水の供給により弁体７４が時計方向または反時計方向に９０度回動して駆動ピストン２４が往復動する。

そして、駆動ピストン２４の往復動により得られた駆動力は、前述した伝達部材３０を介して従動側ピストン・シリンダ機構４０のピストンロッド４６及び従動ピストン４４に伝達される。そのため、従動側ピストン・シリンダ機構４０では、従動ピストン４４の移動方向によって、第１シリンダ室４２ａまたは第２シリンダ室４２ｂの一方が圧縮行程になり、他方が吸い込み行程になる。

ここで、駆動機構６８の構成について説明する。図３は駆動機構６８の正面図である。図４は駆動機構６８の平面図である。図５は駆動機構６８の側面図である。図３乃至図５に示されるように、駆動機構６８は、４方切替弁６６の弁体７２の軸７２ｃに結合され、回動可能に支持された操作レバー１３０と、駆動側ピストン・シリンダ機構２０のピストンロッド２６と共に往復動する移動体１４０と、一端が操作レバー１３０の端部に設けられた掛止ピン１３２に掛止され、他端が移動体１４０の掛止ピン１４２に掛止されたコイルバネ（弾性部材）１５０とを有する。

また、移動体１４０の下部には、移動方向（Ｘ方向）への移動をガイドするガイド機構１６０が設けられている。このガイド機構１６０は、駆動側ピストン・シリンダ機構２０の上部に固定された軸受け部１６２と、軸受け部１６２に摺動可能に挿通されたガイドシャフト１６４とより構成されている。そして、ガイドシャフト１６４は、移動体１４０に結合されているため、移動体１４０を移動方向にガイドすることができる。

移動体１４０は、伝達部材３０のスライダ３２に締結された支持アーム１４２と、支持アーム１４２の端部に締結された四角形状のフレーム１４３と、フレーム１４３の上部中央より水平方向に突出するバネ支持部材１４４と、フレーム１４３より操作レバー１３０の延在方向に対向するように延在形成された一対の水平アーム１４５，１４６と、水平アーム１４５，１４６の端部より移動方向（Ｘ方向）に突出するように締結された押圧部材１４７，１４８とを有する。

バネ支持部材１４４には、コイルバネ１５０の一端が掛止される掛止ピン１４２が設けられ、操作レバー１３０の端部に起立する掛止ピン１３２には、コイルバネ１５０の一端が掛止されている。そのため、移動体１４０の移動により掛止ピン１３２，１４２の距離が変化し、従動ピストン４４が上死点または下死点に位置するとき、掛止ピン１３２，１４２間の離間距離が最大となるように各部材の位置関係が決められている。

押圧部材１４７，１４８は、夫々水平アーム１４５，１４６の端部側面に螺入されており、移動方向（Ｘ方向）の突出位置を調整できるように取り付けられている。そのため、移動体１４０が移動することにより駆動ピストン２４が上死点または下死点に達する直前位置に至ると、押圧部材１４７，１４８の何れか一方が操作レバー１３０の端部を移動方向に押圧して４方切替弁６６の弁体７２の回動動作（切替動作）をアシストすることができる。

このように、操作レバー１３０の端部が押圧部材１４７，１４８の何れかによって押圧されて４方切替弁６６の弁体７２の軸７２ｃを回動させるため、この後にコイルバネ１５０が増大する際は、比較的小さな操作力（バネ力）で弁体７２を回動させて切替動作させることが可能になる。

ここで、図６及び図７を参照して駆動機構６８の切替動作について説明する。

図６（Ａ）〜（Ｅ）は、移動体１４０がＸ１方向（往路）に移動する過程の切替動作を示す図である。また、図７（Ａ）〜（Ｅ）は、移動体１４０がＸ２方向（復路）に移動する過程の切替動作を示す図である。

図６（Ａ）に示されるように、この動作状態Ａ１では、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）よりもＸ２方向に位置しているので、上記掛止ピン１４２と操作レバー１３０の掛止ピン１３２との間に装架されたコイルバネ１５０が、操作レバー１３０の右側にあり、操作レバー１３０を反時計方向に付勢している。

さらに、この動作状態Ａ１では、操作レバー１３０が反時計方向に回動しており、４方切替弁６６の弁体７２は、図１に示すように動作している。今、排出管路８９に設けられた排水弁１１２を開弁操作すると、駆動シリンダ２２の第１シリンダ室２２ａ内の駆動水が排水される。

このとき、液圧供給管路８８から切替弁６６に供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ｂ、駆動水管路８７などを介して第２シリンダ室２２ｂに供給されるため、第２シリンダ室２２ｂの圧力が増大している。よって、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１＜Ｐ２）により駆動ピストン２４がＸ１方向に移動開始する。

図６（Ｂ）に示されるように、次の動作状態Ｂ１では、駆動ピストン２４がＸ１方向に移動することにより、移動体１４０がＸ１方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に近接し、移動方向上ほぼ重なる位置に至る。

また、この動作状態Ｂ１では、コイルバネ１５０が、操作レバー１３０の右側にあり、操作レバー１３０を反時計方向に付勢している。そのため、切替弁６６の弁体７４は、図１に示す状態に保持されている。よって、この動作状態Ｂ１においても、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第２シリンダ室２２ｂに供給されており、第２シリンダ室２２ｂを加圧した状態に維持している。

図６（Ｃ）に示されるように、次の動作状態Ｃ１では、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１＜Ｐ２）により駆動ピストン２４がさらにＸ１方向に移動することにより、移動体１４０も同方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ線上に至る。この動作状態Ｃ１では、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に対して回転力を作用させない中立位置にある。よって、コイルバネ１５０のバネ力は操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に向かって作用するため、操作レバー１３０に対して回動させようとするモーメントが働かない。

従って、この動作状態Ｂ１においても、切替弁６６の弁体７４は、図１に示す状態に保持されており、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第２シリンダ室２２ｂに供給されており、第２シリンダ室２２ｂを加圧した状態に維持している。

図６（Ｄ）に示されるように、次の動作状態Ｄ１では、さらに駆動ピストン２４がＸ１方向に移動することにより、移動体１４０がＸ１方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）より移動方向（Ｘ１方向）へずれた位置に至る。

また、この動作状態Ｄ１では、コイルバネ１５０が、操作レバー１３０の左側にあり、操作レバー１３０を時計方向に付勢し始める。尚、この動作状態Ｄ１においては、コイルバネ１５０の作用方向と操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ中心線との角度が鋭角であるので、操作レバー１３０を時計方向に付勢する力は小さい。

また、移動体１４０の水平アーム１４６の端部に設けられた押圧部材１４８が操作レバー１３０の先端に当接する。しかしながら、切替弁６６の弁体７４は、まだ動作しておらず、図１に示す状態に保持されている。よって、この動作状態Ｄ１においても、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第２シリンダ室２２ｂに供給されており、第２シリンダ室２２ｂを加圧した状態に維持している。

図６（Ｅ）に示されるように、次の動作状態Ｅ１では、さらに駆動ピストン２４がＸ１方向に移動することにより、移動体１４０も同方向に移動するため、移動体１４０の水平アーム１４６の端部に設けられた押圧部材１４８が操作レバー１３０の先端をＸ１方向に押圧する。これにより、操作レバー１３０は、押圧部材１４８の押圧動作により時計方向に回動し始める。

これと共に、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）より移動方向（Ｘ１方向）へ離間した位置に至る。

そのため、この動作状態Ｅでは、バネ掛止ピン１３２，１４２の距離が離れているので、コイルバネ１５０のバネ力が増大している。そして、この動作状態Ｅにおいては、コイルバネ１５０の作用方向と操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ中心線との角度が大きくなるので、操作レバー１３０を時計方向に付勢する力は増大する。

このように、操作レバー１３０は、押圧部材１４８により押圧されて時計方向に回動し始めた瞬間に操作レバー１３０の左側に位置するコイルバネ１５０のバネ力が増大するため、弁体７４の摩擦よりも操作レバー１３０を時計方向に付勢する力の方が急速に大となる。そのため、切替弁６６の弁体７４は、トグル的に時計方向に回動して図２に示す状態に切替動作する。よって、この動作状態Ｅにおいては、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第１シリンダ室２２ａに供給される。これにより、第１シリンダ室２２ａが加圧された状態に切り替り、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差は、Ｐ１＞Ｐ２となる。

これで、駆動水の供給先が第２シリンダ室２２ｂから第１シリンダ室２２ａに切り替わる。すなわち、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ａ、駆動水管路８６などを介して第１シリンダ室２２ａに供給される。これにより、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１が増大し、第２シリンダ室２２ｂとの圧力差により駆動ピストン２４がＸ２方向に移動し始める。

続いて、図７（Ａ）〜（Ｅ）を参照して駆動ピストン２４がＸ２方向に移動する場合の動作状態について説明する。

図７（Ａ）に示されるように、この動作状態Ａ２（図６（Ｅ）と同じ状態）では、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）よりもＸ１方向に位置しているので、上記掛止ピン１４２と操作レバー１３０の掛止ピン１３２との間に装架されたコイルバネ１５０が、操作レバー１３０の左側にあり、操作レバー１３０を時計方向に付勢している。

さらに、この動作状態Ｅでは、操作レバー１３０が時計方向に回動しており、４方切替弁６６の弁体７２は、図２に示すように動作している。この状態で駆動ピストン２４がＸ２方向に移動開始（復路）すると、第２シリンダ室２２ｂの駆動水が駆動水管路８７，ポート６６ｃ，連通路７４ｂ，ポート６６ｂを介して排出管路８９へ排出される。

このとき、液圧供給管路８８から切替弁６６に供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ａ、駆動水管路８６などを介して第１シリンダ室２２ａに供給されるため、第１シリンダ室２２ａの圧力が増大している。よって、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１＞Ｐ２）により駆動ピストン２４がＸ２方向に移動開始する。

図７（Ｂ）に示されるように、次の動作状態Ｂ２では、駆動ピストン２４がＸ２方向に移動することにより、移動体１４０が同方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に近接し、移動方向上ほぼ重なる位置に至る。

また、この動作状態Ｂ２では、コイルバネ１５０が、操作レバー１３０の左側にあり、操作レバー１３０を時計方向に付勢している。そのため、切替弁６６の弁体７４は、図２に示す状態に保持されている。よって、この動作状態Ｂ２においても、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第１シリンダ室２２ａに供給されており、第１シリンダ室２２ａを加圧した状態に維持している。

図７（Ｃ）に示されるように、次の動作状態Ｃ２では、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差（Ｐ１＞Ｐ２）により駆動ピストン２４がさらにＸ２方向に移動することにより、移動体１４０も同方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ線上に至る。この動作状態Ｃ２では、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に対して回転力を作用させない中立位置にある。よって、コイルバネ１５０のバネ力は操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）に向かって作用するため、操作レバー１３０に対して回動させようとするモーメントが働かない。

従って、この動作状態Ｂ２においても、切替弁６６の弁体７４は、図２に示す状態に保持されており、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第１シリンダ室２２ａに供給されており、第１シリンダ室２２ａを加圧した状態に維持している。

図７（Ｄ）に示されるように、次の動作状態Ｄでは、さらに駆動ピストン２４がＸ２方向に移動することにより、移動体１４０が同方向に移動するため、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）より移動方向（Ｘ２方向）へずれた位置に至る。

また、この動作状態Ｄ２では、コイルバネ１５０が、操作レバー１３０の右側にあり、操作レバー１３０を反時計方向に付勢し始める。尚、この動作状態Ｄ２においては、コイルバネ１５０の作用方向と操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ中心線との角度が鋭角であるので、操作レバー１３０を反時計方向に付勢する力は小さい。

また、移動体１４０の水平アーム１４５の端部に設けられた押圧部材１４７が操作レバー１３０の先端に当接する。しかしながら、切替弁６６の弁体７４は、まだ動作しておらず、図２に示す状態に保持されている。よって、この動作状態Ｄ２においても、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第１シリンダ室２２ａに供給されており、第１シリンダ室２２ａを加圧した状態に維持している。

図７（Ｅ）に示されるように、次の動作状態Ｅ２では、さらに駆動ピストン２４がＸ２方向に移動することにより、移動体１４０も同方向に移動するため、移動体１４０の水平アーム１４５の端部に設けられた押圧部材１４７が操作レバー１３０の先端をＸ２方向に押圧する。これにより、操作レバー１３０は、押圧部材１４７の押圧動作により反時計方向に回動し始める。

これと共に、バネ支持部材１４４の掛止ピン１４２が操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）より移動方向（Ｘ２方向）へ離間した位置に至る。

そのため、この動作状態Ｅ２では、バネ掛止ピン１３２，１４２の距離が離れているので、コイルバネ１５０のバネ力が増大している。そして、この動作状態Ｅ２においては、コイルバネ１５０の作用方向と操作レバー１３０の回動中心（軸７４ｃ）と掛止ピン１３２とを結ぶ中心線との角度が大きくなるので、操作レバー１３０を反時計方向に付勢する力は増大する。

このように、操作レバー１３０は、押圧部材１４７により押圧されて反時計方向に回動し始めた瞬間に操作レバー１３０の右側に位置するコイルバネ１５０のバネ力が増大するため、弁体７４の摩擦よりも操作レバー１３０を反時計方向に付勢する力の方が急速に大となる。そのため、切替弁６６の弁体７４は、トグル的に反時計方向に回動して図１に示す状態に切替動作する。よって、この動作状態Ｅ２においては、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、第２シリンダ室２２ｂに供給される。これにより、第２シリンダ室２２ｂが加圧された状態に切り替り、第１シリンダ室２２ａの圧力Ｐ１と第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２との圧力差は、Ｐ１＜Ｐ２となる。

これで、駆動水の供給先が第１シリンダ室２２ａから第２シリンダ室２２ｂに切り替わる。すなわち、液圧供給管路８８から供給された駆動水は、弁体７４の連通路７４ｂ、駆動水管路８７などを介して第２シリンダ室２２ｂに供給される。これにより、第２シリンダ室２２ｂの圧力Ｐ２が増大し、第１シリンダ室２２ａとの圧力差により駆動ピストン２４がＸ１方向に移動し始める。

このように、切替弁６６は、移動体１４０の往復動に連動して自動的に切り替り、駆動ピストン２４が往復駆動されるようにシリンダ室２２ａ，２２ｂの何れか一方にのみ駆動水を供給する。また、切替弁６６の弁体７４が駆動ピストン２４によって駆動される移動体１４０の往復動により自動的に切替動作するため、負圧増圧発生装置１０は、電気回路やモータなどの電気系統を全く必要とせず、電気代もかからず、電気設備のない場所でも使用することが可能になる。さらには、負圧増圧発生装置１０は、省電力化と共に、液圧駆動源が水道管であるので、汚染部質を排出することがないので、環境への影響が少なくクリーンなシステムになっている。

次に変形例について説明する。

図８は変形例の構成を示す図である。尚、図８において、前述した図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図８に示されるように、負圧増圧発生装置２００は、従動側ピストン・シリンダ機構２０の従動ピストン４４の往復動により発生された負圧を蓄える負圧容器２１０と、従動側ピストン・シリンダ機構４０の従動ピストン４４の往復動により発生された圧力を蓄える圧力容器２２０とを有する。

第１負圧供給経路５２ａと第２負圧供給経路５２ｂの下流側の管路５６には、負圧容器２１０と、圧力調整弁９４と、フィルタ９６と、逆流防止弁２３０が設けられている。逆流防止弁２３０は、ノーマルクローズ型であり、負圧取出し部９０に空容器１１０の口が押し付けられると、開弁して負圧容器２１０に蓄圧された負圧が空容器１１０に導入され、空容器１１０の内部の空気が吸引される。これにより、空容器１１０は、大気圧によって潰される。

また、第１増圧供給経路５４ａと第２増圧供給経路５４ｂの下流側の管路５８には、フィルタ１００と、圧力調整のためのリリーフ弁２４０と、圧力容器２２０と、圧力調整弁２４２と、開閉弁２１４とが設けられている。リリーフ弁２４０は、圧力容器２２０に蓄圧される圧力が上限圧力（予め設定された圧力）を超える場合に開弁して従動側ピストン・シリンダ機構２０からの圧縮気体を大気中に放出するように構成されている。そのため、圧力容器２２０には、従動側ピストン・シリンダ機構２０からの圧縮気体が貯留され、その圧力が上限圧力Ｐ４（予め設定された圧力）に達すると、リリーフ弁２４０は開弁して圧力容器２２０の圧力が上限圧力を超えないように調整する。

また、圧力調整弁２４２は、開閉弁２１４を開弁して圧力容器２２０の圧力を取り出す際に開閉弁２１４から供給される圧力が予め設定された圧力Ｐ３になるように調整する。従って、圧力調整弁２４２は、開閉弁２１４の下流の圧力が設定圧力Ｐ３に達すると、閉弁して圧力の供給を停止するように構成されている。従って、圧力容器２２０の圧力Ｐは、Ｐ３＜Ｐ＜Ｐ４の範囲となるように自動的に調整され、上限圧力以上に昇圧しないように制御される。

また、変形例の負圧増圧発生装置２００では、従動ピストン４４を駆動したときに発生した負圧及び圧力を予め負圧容器２１０及び圧力容器２２０に蓄圧することができるので、負圧または圧力を使用する際に従動ピストン４４を駆動する必要がなく、例えば、排出管路８９の下流に散水用水栓あるいはトイレ用水栓を設けることにより、下流側で水を使用する度に駆動側ピストン・シリンダ機構２０の駆動ピストン２４が往復駆動され、その駆動力により従動側ピストン・シリンダ機構４０の従動ピストン４４を往復動させて負圧及び増圧を発生させるように設定することができる。

従って、負圧及び増圧をする前に予め、上記負圧容器２１０に負圧（大気圧以下の圧力）を蓄圧し、圧力容器２２０に増圧された圧力（大気圧以上の圧力）を蓄圧しておくことで、何時でも負圧及び圧力を取り出すことができる。

また、負圧容器２１０及び圧力容器２２０は、負圧及び圧力の使用量に応じた容量（容積）を選択することができ、例えば、負圧の使用量が多い場合には、負圧容器２１０を大容量とすることも可能である。

また、負圧及び圧力の使用量と設置スペースとの関係から、負圧容器２１０及び圧力容器２２０を複数個設ける構成とすることも可能である。

上記実施例では、空容器１１０に負圧を供給して空容器１１０を潰す場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の用途（例えば、布団収納袋の空気を吸引する）にも適用することができる。

また、増圧された気体は、例えば、自転車や自動車のタイヤの空気圧を補充するのにも使用することが可能であり、それ以外の用途にも用いることができるのは勿論である。

また、上記実施例では、液圧供給源として水道管を例に挙げたが、これに限らず、例えば、水道管以外の液圧供給源として、例えば、工場などで使用される工業用水や油や化学薬品などの液体を送液する管路または河川の落差を利用することが可能である。

本発明による負圧増圧発生装置の一実施例を示す構成図である。 切替弁６６の弁体７４の切替動作を示す図である。 駆動機構６８の正面図である。 駆動機構６８の平面図である。 駆動機構６８の側面図である。 移動体１４０がＸ１方向（往路）に移動する過程の切替動作を示す図である。 移動体１４０がＸ２方向（復路）に移動する過程の切替動作を示す図である。 変形例の構成を示す図である。

符号の説明

１０，２００ 負圧増圧発生装置
２０ 駆動側ピストン・シリンダ機構
２２ 駆動シリンダ
２２ａ 第１シリンダ室
２２ｂ 第２シリンダ室
２４ 駆動ピストン
２６ ピストンロッド
３０ 伝達部材
３２ スライダ
３４ 連結部
４０ 従動側ピストン・シリンダ機構
４２ 従動シリンダ
４２ａ 第１シリンダ室
４２ｂ 第２シリンダ室
４４ 従動ピストン
４６ ピストンロッド
５０ 圧力供給経路
５２ 負圧供給経路
５４ 増圧供給経路
６０ 切替手段
６２ 液圧供給側経路
６６ ４方切替弁
６８ 駆動機構
７４ 弁体
７４ａ，７４ｂ 連通路
８１〜８４ 逆流防止弁
８６，８７ 駆動水管路
８８ 液圧供給管路
８９ 排出管路
９０ 負圧取出し部
９４ 圧力調整弁
１０２ 増圧取出し部（継手）
１１０ 空容器
１３０ 操作レバー
１３２，１４２ 掛止ピン
１４０ 移動体
１４２ 支持アーム
１４３ フレーム
１４４ バネ支持部材
１４５，１４６ 水平アーム
１４７，１４８ 押圧部材
１５０ コイルバネ（弾性部材）
１６０ ガイド機構
２１０ 負圧容器
２２０ 圧力容器
２３０ 逆流防止弁
２４０ リリーフ弁
２４２ 圧力調整弁

Claims (8)

1. 液圧供給源から供給された液圧により駆動される駆動側ピストン・シリンダ機構と、
   該駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンの往復動が伝達される伝達部材と、
   該伝達部材を介して駆動される従動ピストンを有する従動側ピストン・シリンダ機構と、
   該従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動に伴って気体を吸引または吐出することで発生する負圧または圧力を供給する圧力供給経路と、
   前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動シリンダ内に供給される液圧の供給先を切り替える切替手段と、
   を備えたことを特徴とする負圧増圧発生装置。
2. 前記切替手段は、
   前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動シリンダ内に形成される一対のシリンダ室と、前記液圧供給源に連通された液圧供給側経路と、前記一対のシリンダ室の何れか一方から排出された液体を排出する液圧排出経路とが連通された４方切替弁と、
   前記４方切替弁の弁体を、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンの位置に応じて動作させ、前記駆動ピストンが前記駆動側ピストン・シリンダ機構のストロークの上死点または下死点に達したときに反転して前記一対のシリンダ室の何れかへ液圧供給先を切り替える駆動機構と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の負圧増圧発生装置。
3. 前記駆動機構は、
   前記４方切替弁の弁体に結合され、回動可能に支持された操作レバーと、
   前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンと共に往復動する移動体と、
   一端が前記操作レバーの端部に掛止され、他端が前記移動体に掛止された弾性部材と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の負圧増圧発生装置。
4. 前記移動体は、前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンがストロークの終点の直前位置に至ると、前記操作レバーを移動方向に押圧する押圧部材を有することを特徴とする請求項３に記載の負圧増圧発生装置。
5. 前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された圧力を蓄える圧力容器と、
   前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された負圧を蓄える負圧容器と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の負圧増圧発生装置。
6. 前記圧力供給経路は、前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動に伴って発生する負圧または圧力を供給する際に前記気体の逆流を防止する逆流防止弁を有することを特徴とする請求項１に記載の負圧増圧発生装置。
7. 前記従動側ピストン・シリンダ機構の従動ピストンの往復動により発生された負圧を所定圧に調整する圧力調整弁を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の負圧増圧発生装置。
8. 前記圧力供給源は、水道管であり、
   前記駆動側ピストン・シリンダ機構の駆動ピストンは、前記水道管から供給される水道水の水圧により駆動されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の負圧増圧発生装置。

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