JP2016079999A - Exhaust gas recovery type pressure gas supply auxiliary device and pressure gas supply system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増圧弁での排気を完全に回収する形式の、圧力気体供給補助装置、及びこれを使用した圧力気体供給システムに関するものである。 The present invention relates to a pressure gas supply auxiliary device of a type that completely recovers exhaust gas from a pressure increasing valve, and a pressure gas supply system using the same.
例えば、プリント配線板を製造する場合、その加工、搬送、清掃等の各工程において、圧縮空気を使用した各種機器が使用され、各機器には圧縮空気、つまり加圧空気または加圧気体がそれぞれ供給されている。また、包装処理装置では、ライン型であってもロータリー型であっても、処理工程毎に加圧気体が使用され供給されている。 For example, when manufacturing a printed wiring board, various devices using compressed air are used in each process such as processing, transport, and cleaning, and compressed air, that is, compressed air or pressurized gas is used for each device. Have been supplied. Moreover, in the packaging processing apparatus, whether it is a line type or a rotary type, pressurized gas is used and supplied for each processing step.
上記の代表的装置においては、何れの場合も、気体供給装置のエアー源から送り込まれた圧力気体の圧力は、配管を通されることによる「減圧ロス」が必ずあり、配管から取り出されたままの圧力気体では機能を果たさないことが多い。このため、各機器に送り込まれる圧力気体は、その各機器の手前に配置される、例えば特許文献1または特許文献2にて提案されているような「増圧弁」によって「増圧」または「昇圧」されて、最終的に機器側に供給されるのが一般的である。 In the above representative apparatus, in any case, the pressure of the pressure gas sent from the air source of the gas supply device always has a "decompression loss" due to passage through the pipe, and remains removed from the pipe. In many cases, the pressure gas does not function. For this reason, the pressure gas sent into each device is “increased” or “increased” by an “intensification valve” as proposed in, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2 disposed in front of each device. In general, it is generally supplied to the equipment side.
また、圧縮または圧力気体を使用する複数の気体機器への気体の供給を、一カ所のメイン供給装置からの長い配管によって行うと、当然、上述した「配管減圧ロス」が大きくなるため、気体圧力を「増圧弁」によって「増圧」または「昇圧」してから、各機器に送らなければならない。 In addition, if gas is supplied to a plurality of gas appliances that use compressed or pressurized gas by a long pipe from a single main supply device, the above-mentioned "pipe decompression loss" naturally increases, so the gas pressure Must be “pressure-increasing” or “pressure-increasing” by “pressure-increasing valve” and then sent to each device.
以上のような、圧力気体の増圧または昇圧を行う「増圧弁」は、上記の特許文献1等においても説明されている通り、例えばエアー源から配管を通して送られてきて減圧ロスした気体の残留圧力と大気圧との圧力差を利用して作動するものであり、特別な動力源を必要としないものであるから、省エネ機器としては優れたものである。 The “pressure increasing valve” for increasing or increasing the pressure gas as described above is, for example, a residual gas that has been sent from an air source through a pipe through a pipe and has lost pressure reduction as described in Patent Document 1 and the like. Since it operates using the pressure difference between pressure and atmospheric pressure and does not require a special power source, it is excellent as an energy-saving device.
ところで、圧力気体を動力源として作動する一般的な圧力気体機器(例えば、産業用ロボット)で、その作動のために必要な圧力気体の圧力が、0.7〜0.9MPa(以下同じであるため、この圧力単位は単にMと記載する)であるとすると、大元の圧力気体供給装置(メインコンプレッサー)で作成すべき圧力気体の圧力も、同程度の0.7〜0.9Mとする必要がある。これ以上大きくしても、メインコンプレッサーで余分なエネルギーを掛けなければならず無駄であるだけでなく、圧力気体機器が損傷する恐れがあるからである。 By the way, in the general pressure gas apparatus (for example, industrial robot) which operates using pressure gas as a power source, the pressure of the pressure gas required for the operation is 0.7 to 0.9 MPa (hereinafter the same). Therefore, if this pressure unit is simply described as M), the pressure of the pressure gas to be created by the original pressure gas supply device (main compressor) is also set to the same level of 0.7 to 0.9M. There is a need. Even if it is made larger than this, not only is it necessary to apply extra energy in the main compressor, it is not only useless, but also the pressure gas equipment may be damaged.
一方で、圧力気体供給装置から対象機器まで圧力気体を送るとなると「配管」を使用しなければならないが、この配管では、上述した「配管減圧ロス」が生じ、その具体的数値は、配管の長さにもよるが、本例の場合0.3〜0.5M程度ある。そこで、この「配管減圧ロス」を無くして、圧力気体機器が必要とする0.7〜0.9M程度にまでエネルギーを掛けることなく昇圧するために、省エネに優れた「増圧弁」が使用されているのである。 On the other hand, when the pressure gas is sent from the pressure gas supply device to the target device, the "pipe" must be used. However, in this pipe, the above-mentioned "pipe decompression loss" occurs, and the specific numerical value is as follows. Although it depends on the length, in this example, it is about 0.3 to 0.5M. Therefore, in order to eliminate this “pipe decompression loss” and increase the pressure without applying energy to the 0.7 to 0.9M required for pressure gas equipment, an “energy booster valve” with excellent energy saving is used. -ing
特許文献1に提案されている「増圧装置」は、図7に示すように、「第1の増圧弁10および第2の増圧弁20を有し、第1の増圧弁10にエアー源Pが接続され、第1の増圧弁10と第2の増圧弁20とは直列に接続されている」もので、第2の増圧弁20からの最終的な排気空気は、排気ポート1dから大気中に排出されるものである。
As shown in FIG. 7, the “pressure booster” proposed in Patent Document 1 is “having a first
また、特許文献2にて提案されている「空気圧シリンダの排気回収装置」は、その特許請求の範囲等に記載されているように「空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出し、所定圧より高圧の排気空気を出力する3ポート弁」を有しているものである。 In addition, the “pneumatic cylinder exhaust recovery device” proposed in Patent Document 2 is, as described in the claims and the like, “of the exhaust air discharged from the pneumatic cylinder, the pressure is lower than a predetermined pressure. Is provided with a three-port valve that discharges the exhaust air into the atmosphere and outputs exhaust air having a pressure higher than a predetermined pressure.
要するに、特許文献1の「増圧装置」も、特許文献2の「空気圧シリンダの排気回収装置」も、減圧ロスした気体の残留圧力と大気圧との圧力差を利用して作動するものであり、特別な動力源を必要としないから、省エネ機器としては優れたものではあるが、「増圧弁」としての機能を発揮するためには、「最終的な排気空気は、排気ポート1dから大気中に排出される」か、「空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出」しなければならないものである。 In short, both the “pressure booster” in Patent Document 1 and the “pneumatic cylinder exhaust recovery device” in Patent Document 2 operate using the pressure difference between the residual pressure of the gas that has been decompressed and the atmospheric pressure. Because it does not require a special power source, it is excellent as an energy-saving device. However, in order to perform the function as a “pressure increasing valve”, “the final exhaust air is discharged from the exhaust port 1d into the atmosphere. Or “exhaust air having a pressure lower than a predetermined pressure out of exhaust air discharged from the pneumatic cylinder” must be discharged into the atmosphere.
しかしながら、これらの特許文献1及び2で大気中に放出される排気中にも、大気中に排出できるだけの圧力、つまりエネルギーが残留しているものであり、この残留圧力またはエネルギーは、エアー供給源で付加されたものであるから、「最終的な排気空気は、排気ポート1dから大気中に排出」するか、「空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出」することは、エアー供給源で付加されたエネルギーを捨てているようなものである。 However, even in the exhaust gas discharged into the atmosphere in these Patent Documents 1 and 2, pressure that can be discharged into the atmosphere, that is, energy remains, and this residual pressure or energy is the air supply source. Therefore, “final exhaust air is discharged into the atmosphere from the exhaust port 1d” or “exhaust air that is lower than a predetermined pressure out of the exhaust air discharged from the pneumatic cylinder is discharged into the atmosphere. “Removing into” is like throwing away the energy added by the air supply.
そこで、本発明者は、「最終的な排気空気は、排気ポート1dから大気中に排出」されるか、「空気圧シリンダから排出される排気空気のうち、所定圧より低圧の排気空気を大気中に放出」された排気中に残存するエネルギーをも有効に利用するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本出願人が既に提案している特許文献3等のコンプレッサー技術を組み合わせることによって良い結果が得られること新たに知見して、本発明を完成したのである。 Therefore, the present inventor has stated that “the final exhaust air is discharged into the atmosphere from the exhaust port 1d” or “of the exhaust air discharged from the pneumatic cylinder, the exhaust air having a pressure lower than a predetermined pressure is discharged into the atmosphere. As a result of various studies on how to effectively use the energy remaining in the exhausted gas, the compressor technology such as Patent Document 3 already proposed by the present applicant is used. The present invention has been completed by newly finding that a good result can be obtained by combining them.
すなわち、本発明が第一目的とするところは、省エネに役立つ増圧弁を使用しながら、この増圧弁が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、コンプレッサーの耐久性を高め、圧力気体供給源での省エネをも果たすことのできる圧力気体供給補助装置を提供することにある。 That is, the first object of the present invention is to use a pressure increasing valve useful for energy saving, while being able to reuse all of the gas energy discharged by this pressure increasing valve, to improve the durability of the compressor, An object of the present invention is to provide a pressure gas supply auxiliary device that can achieve energy saving in a gas supply source.
また、本発明が第二目的とするところは、省エネに役立つ増圧弁を使用しながら、この増圧弁が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、コンプレッサーの耐久性を高め、圧力気体供給源での省エネをも果たすことのできる圧力気体供給補助装置を使用した圧力気体供給システムを提供することにある。 In addition, the second object of the present invention is that while using a booster valve useful for energy saving, all of the gas energy discharged by this booster valve can be reused, improving the durability of the compressor, An object of the present invention is to provide a pressure gas supply system using a pressure gas supply auxiliary device capable of achieving energy saving in a gas supply source.
以上の課題を解決するために、まず、請求項1に係る発明の採った手段は、後述する最良形態の説明中で使用する符号を付して説明すると、
「圧力気体供給源200と、この圧力気体供給源200からの圧力気体によって作動される圧力気体機器300との間に、配管210を介して接続される圧力気体補助供給装置100であって、
圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポート12から排気することにより、圧力気体供給源200からの圧力気体を加圧する増圧弁10と、
この増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20と、
増圧弁10で加圧された加圧気体を一旦貯めてから圧力気体機器300に向けて供給し得るようにしたタンク装置30とを備えたことを特徴とする圧力気体補助供給装置100」
である。
In order to solve the above problems, first, the means taken by the invention according to claim 1 will be described with reference numerals used in the description of the best mode described below.
“A pressure gas
When the pressure gas from the pressure gas supply source 200 is received from the
The
The pressure gas
It is.
この請求項1に係る圧力気体補助供給装置100は、図1及び図2に示すような形態を有するものであるが、その基本構成は、圧力気体供給源200から供給されながら、配管210にて減圧ロスを生じている圧力気体を加圧する増圧弁10と、この増圧弁10が加圧する際に排出する排気を全量取り込んで加圧してから再び増圧弁10に送り込むコンプレッサー20と、上記増圧弁10にて加圧された圧力気体を一旦溜めておいて、圧力気体機器300が必要とするときにこの圧力気体を供給するタンク装置30とからなっていることである。
The pressure gas
圧力気体供給源200としては、圧力気体機器300で使用される気体、例えば、空気、窒素ガス、あるいは「リーク検査」に必要な水素ガスやヘリウムガスを圧力気体とするものであれば何であってもよいが、後述する実施形態では、圧力気体機器300が必要とする0.8M〜0.9Mの圧力気体を供給できるものである。なお、この圧力気体供給源200から供給された圧力気体は、圧力気体供給源200や圧力気体機器300等の機器の大きさ、及び配管210の長さにもよるが、配管210にて前述した減圧ロスを生ずるが、後述する実施形態では、減圧後の圧力気体の圧力が0.4M〜0.6Mとなることを想定している。
The pressure gas supply source 200 may be any gas that is used in the
増圧弁10は、圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から取り込み、この圧力気体自体が有する0.4M〜0.6Mの圧力エネルギーだけを使用して、圧力気体の圧力0.4M〜0.6Mを圧力気体機器300が必要とする0.8M〜0.9Mまで増加して、その吐出ポート13から後述するタンク装置30に吐出するものである。増圧弁10としては、このような圧力増加が行えるのであればどのようなものであってよく、例えば特許文献1や2にて提案されているようなものであってもよい。ただし、この増圧弁10が排気ポート12から排出する排気の全量を、後述するコンプレッサー20に確実に送れるようにするため、増圧弁10の排気ポート12には、図1及び図2に示す配管64のような、一本のパイプに纏めて排出できるようにしておく必要はある。
The
なお、この増圧弁10の排気ポート12から排出される排気の圧力は、上記の例の場合、圧力気体を圧力気体機器300が必要とする0.8M〜0.9Mまで増加した結果、0.2M〜0.4Mまで圧力低下している。
In the case of the above example, the pressure of the exhaust gas discharged from the
以上のような増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20は、特許文献3にて出願人が提案しているようなタイプものであってもよいが、増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気するという条件を満たせば、どのようなタイプのものであってもよい。
All the exhaust from the
そして、このコンプレッサー20は、増圧弁10にて、0.2M〜0.4Mまで圧力低下した排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この排気をモーター21の作動によって、増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、例えば配管65を介して増圧弁10の吸気ポート11側に供給するものである。
The
この圧力気体補助供給装置100を構成しているコンプレッサー20において重要なことは、排気ポート12からの排気の全てを吸気するようにすることである。増圧弁10の排気ポート12からの排気には、最初の圧力気体供給源200からみれば圧力低下はしているけれども、0.2M〜0.4Mの圧力があり、例えば大気圧(0.0Pa)と比較してもまだ十分な圧力エネルギーを内在しているものである。そして、この圧力気体補助供給装置100の場合、コンプレッサー20に供給される0.2M〜0.4Mの排気を、増圧弁10の吸気ポート11に供給される0.4M〜0.6M程度に加圧するのがコンプレッサー20の仕事であるから、このコンプレッサー20には殆ど過激な負荷は掛からない。
What is important in the
このコンプレッサー20に圧力気体による過激な負荷が掛からない、ということは、コンプレッサー20の各部材にも負荷は殆んど掛からないということを意味するから、当該コンプレッサー20は、故障も少なくかつメンテナンスも少なくて済むことになる。結果として、このコンプレッサー20は耐久性がよくなるのである。
The fact that an extreme load due to the pressure gas is not applied to the
さて、以上のコンプレッサー20にて昇圧された圧力気体は、図2に示すように、配管65を通して上記増圧弁10の吸気ポート11側に再び供給される。この増圧弁10の吸気ポート11には、上述したように、圧力気体供給源200からの圧力気体が配管210を介して0.4M〜0.6M程度の減圧ロスした状態で送り込まれているが、これに追加される形でコンプレッサー20から圧力気体が送り込まれることになるので、圧力気体供給源200が必要とされる圧力気体の供給量は軽減される。つまり、圧力気体供給源200側の省エネが果たされるのである。
Now, the pressure gas boosted by the
一方で、増圧弁10にて作られた圧力気体は、上述したように、圧力気体機器300が必要とする0.8M〜0.9Mまで加圧された状態で、図2中の配管62を介してタンク装置30に給送されるが、このタンク装置30と圧力気体機器300との間にはバルブ31が介装してあって、このバルブ31の開閉によって圧力気体機器300への圧力気体の供給が制御される。また、タンク装置30には、圧力気体機器300に圧力気体が供給されるまでの間、あるいは増圧弁10から圧力気体が送られる間、圧力気体の貯留がなされるから、増圧弁10からの圧力気体の脈動を消去した状態で、圧力気体機器300への圧力気体の給送がなされるのである。
On the other hand, as described above, the pressure gas produced by the
従って、この請求項1に係る圧力気体補助供給装置100は、省エネに役立つ増圧弁10を使用しながら、この増圧弁10が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、コンプレッサー30の耐久性を高め、圧力気体供給源200での省エネをも果たすことのできるものとなっているのである。
Therefore, the pressure gas
また、上記課題を解決するために、請求項2に係る発明の採った手段は、上記請求項1に記載の圧力気体補助供給装置100について、
「タンク装置30に、増圧弁10、コンプレッサー20、及びこれらに必要な逆止弁等の機器を一体化したこと」
である。
Moreover, in order to solve the said subject, the means which the invention which concerns on Claim 2 took about the pressure gas
“The tank device 30 is integrated with the
It is.
この請求項2に係る発明は、当該発明に係る圧力気体補助供給装置100を図1に示すようなものとしたことをいうもので、図2に示す部品の全てをタンク装置30上に搭載したことを特徴とするものである。図1に示すように、増圧弁10、コンプレッサー20、及びこれらに必要な逆止弁等の機器をタンク装置30に一体化しておけば、当該圧力気体補助供給装置100の新規の設置や運搬を容易に行えることは当然として、圧力気体供給源200からの配管210と圧力気体機器300からの配管63とを当該圧力気体補助供給装置100にに連結または接続するだけで、圧力気体供給源200での省エネがより効果的に達成できるのである。
The invention according to claim 2 is that the pressurized gas
また、タンク装置30に増圧弁10やコンプレッサー20を一体化することにより、圧力気体補助供給装置100として必要な配管61〜配管67を非常に少なくすることができるだけでなく、増圧弁10やコンプレッサー20、さらにはタンク装置30等の操作、メンテナンスを、タンク装置30の近傍で直ちに行える。
Further, by integrating the
従って、この請求項2に係る圧力気体補助供給装置100は、上記請求項1のそれと同様な機能を発揮する他、その設置、運搬、操作及びメンテナンスが容易に行えるものとなっているのである。
Therefore, the pressure gas
さらに、上記課題を解決するために、請求項3に係る発明の採った手段は、後述する実施形態において使用する符号を付して説明すると、
「一つの圧力気体供給源200に、この圧力気体供給源200からの圧力気体によって作動される複数の圧力気体機器300を配管210を介して並列的に接続し、各圧力気体機器300の直前に位置する配管210に各圧力気体補助供給装置100を介装した圧力気体供給システムであって、
各圧力気体補助供給装置100を、圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポート12から排気することにより、圧力気体供給源200からの圧力気体を加圧する増圧弁10と、この増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20と、増圧弁10で加圧された加圧気体を一旦貯めてから圧力気体機器300に向けて供給し得るようにしたタンク装置30とを備えたものとしたことを特徴とする圧力気体供給システム」
である。
Furthermore, in order to solve the above problem, the means taken by the invention according to claim 3 will be described with reference numerals used in the embodiments described later.
“A plurality of
Each pressure gas
It is.
この請求項3に係る圧力気体供給システムは、図6に示すように、上記請求項1または請求項2に係る圧力気体補助供給装置100の複数を、一つの圧力気体供給源200に配管210を介して並列的に接続したものであり、各圧力気体補助供給装置100による省エネ効果を、システム全体で効果的に発揮させるようにしたものである。
As shown in FIG. 6, the pressurized gas supply system according to the third aspect includes a plurality of the pressurized gas
各圧力気体補助供給装置100を構成している増圧弁10、コンプレッサー20あるいはタンク装置30の構成は、上記請求項1の説明において詳述しているので、この説明や図1及び図2を援用するとともに、図6中の圧力気体補助供給装置100、圧力気体供給源200、及び圧力気体機器300の各符号を図2中のそれと一致させることで、圧力気体供給システム自体の説明は省略する。
Since the configuration of the
従って、この請求項3のシステムでは、省エネに役立つ増圧弁10を複数使用しながら、この増圧弁10が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、コンプレッサー30の耐久性を高め、圧力気体供給源200での省エネをも果たせるものとなっているのである。
Therefore, in the system of claim 3, while using a plurality of
以上説明した通り、請求項1または請求項2の発明においては、
「圧力気体供給源200と、この圧力気体供給源200からの圧力気体によって作動される圧力気体機器300との間に、配管210を介して接続される圧力気体補助供給装置100であって、
圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポート12から排気することにより、圧力気体供給源200からの圧力気体を加圧する増圧弁10と、
この増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20と、
増圧弁10で加圧された加圧気体を一旦貯めてから圧力気体機器300に向けて供給し得るようにしたタンク装置30とを備えたこと」
にその構成上の主た特徴があり、これにより、省エネに役立つ増圧弁10を使用しながら、この増圧弁10が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、コンプレッサー30の耐久性を高めることもでき、圧力気体供給源での省エネをも果たすことのできる圧力気体供給補助装置100を提供することができるのである。
As described above, in the invention of claim 1 or claim 2,
“A pressure gas
When the pressure gas from the pressure gas supply source 200 is received from the
The
And a tank device 30 that can store the pressurized gas pressurized by the
The main feature of the compressor is that it is possible to reuse all of the gas energy discharged from the
また、請求項3に係る発明においては、
「一つの圧力気体供給源200に、この圧力気体供給源200からの圧力気体によって作動される複数の圧力気体機器300を配管210を介して並列的に接続し、各圧力気体機器300の直前に位置する配管210に各圧力気体補助供給装置100を介装した圧力気体供給システムであって、
各圧力気体補助供給装置100を、圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポート12から排気することにより、圧力気体供給源200からの圧力気体を加圧する増圧弁10と、この増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20と、増圧弁10で加圧された加圧気体を一旦貯めてから圧力気体機器300に向けて供給し得るようにしたタンク装置30とを備えたものとしたこと」
にその構成上の特徴があり、これにより、省エネに役立つ増圧弁10の複数を使用しながら、この増圧弁10が排出する気体エネルギーの全てを再利用することができて、各コンプレッサー30の耐久性を高めることができ、圧力気体供給源200での省エネをも果たすことのできる圧力気体供給システムを提供することができるのである。
In the invention according to claim 3,
“A plurality of
Each pressure gas
Therefore, it is possible to reuse all of the gas energy discharged from the
次に、以上のように構成した各請求項に係る発明を、図面に示した実施の形態に係る圧力気体補助供給装置100について説明する。この実施形態に係る圧力気体補助供給装置100は、図1〜図5に示したようなものであるが、この圧力気体補助供給装置100の複数を使用した圧力気体供給システムから先に、図6を参照して説明することとする。なお、この実施形態中で説明している圧力気体の圧力単位はMPa(メガパスカル)であるが、説明の冗長を避けるために、この単位を以下では単に「M」として表記する。
Next, the pressure gas
さて、図6には、主として圧力気体のエネルギーで作動する産業用ロボットのような圧力気体機器300を複数設置して、これら各圧力気体機器300に一つの圧力気体供給源200から配管210を介して圧力気体が供給できるようにした工場内、つまり本発明に係る圧力気体供給システムの概略平面図が示してある。各圧力気体機器300は、配管210を介して圧力気体供給源200に対して並列的に接続されており、各圧力気体機器300の直前には、本発明に係る圧力気体補助供給装置100が直列的に配置される。
In FIG. 6, a plurality of
本実施形態では、各圧力気体機器300にて使用される圧力気体の圧力は、0.8M〜0.9Mを想定しており、このような圧力気体を創出するために、圧力気体供給源200でも0.8M〜0.9Mの圧力気体を創出できるようにしている。そして、このような圧力気体は配管210を介して各圧力気体機器300に供給されるが、その際に、配管210による減圧ロスが発生し、本発明に係る圧力気体補助供給装置100に至る頃には、0.2M〜0.4M程度まで圧力低下をきたしている。
In the present embodiment, the pressure gas used in each
そこで、この図6に示した圧力気体供給システムでは、本発明に係る圧力気体補助供給装置100において、これを構成している増圧弁10によって減圧ロスした圧力気体の圧力を0.8M〜0.9Mまで上げるとともに、この増圧弁10が排出した排気の全量をコンプレッサー20によって取り込んで昇圧してから、再び増圧弁10側の吸気ポート11に送るようにしているのである。勿論、増圧弁10の吐出ポート13からは、圧力気体補助供給装置100を構成しているタンク装置30を通して、0.8M〜0.9Mの圧力気体を対応する圧力気体機器300に向けて送り込むようにしている。
Therefore, in the pressure gas supply system shown in FIG. 6, in the pressure gas
さて、圧力気体補助供給装置100は、図1及び図2に示したように、圧力気体供給源200からの圧力気体を吸気ポート11から受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポート12から排気することにより、圧力気体供給源200からの圧力気体を加圧する増圧弁10と、この増圧弁10の排気ポート12からの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力に加圧してから、吸気ポート11側に供給するコンプレッサー20と、増圧弁10で加圧された加圧気体を一旦貯めてから圧力気体機器300に向けて供給し得るようにしたタンク装置30とを備えたものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressure gas
増圧弁10は、図2に概略的に示したように、吸気ポート11、排気ポート12、及び吐出ポート13を有している一般的なものであり、吸気ポート11は、配管61を介して電磁弁41に接続され、この電磁弁41には圧力気体供給源200側からの配管210に接続してある。この増圧弁10にて昇圧された圧力気体は吐出ポート13から配管62を介して、圧力気体補助供給装置100を構成しているタンク装置30側に逆止弁51を介して接続してある。そして、増圧弁10内にて圧力気体の増圧がなされる際には、増圧弁10の排気ポート12からの排気が配管64を介して圧力気体補助供給装置100を構成しているコンプレッサー20側に送られる。なお、本実施例において、増圧弁10の吸気ポート11に送られてくる圧力気体の圧力は、0.4M〜0.6M程度であり、当該増圧弁10にて増圧されてタンク装置30側に送られるときは、圧力気体機器300で必要な0.8M〜0.9Mとなっている。また、増圧弁10の排気ポート12から排出される排気の圧力は、0.2M〜0.4M程度となっている。
As schematically shown in FIG. 2, the
増圧弁10の排気ポート12から排出される、圧力0.2M〜0.4M程度の排気は、配管64を通して図3〜図5に示したコンプレッサー20側に送られる。本実施形態におけるコンプレッサー20は、特許文献3で出願人が提案しているものであるが、このコンプレッサー20としてはこれに限られるものではなく、圧力0.2M〜0.4M程度の増圧弁10からの排気を、上記増圧弁10の吸気ポート11に供給される圧力0.4M〜0.6M程度の圧力に加圧できるのであれば何であってもよい。
Exhaust gas having a pressure of about 0.2M to 0.4M discharged from the
本実施形態における図3〜図5に示したコンプレッサー20は、種々の特殊送気ガスに対して、ダイヤフラム式ポンプと同等の優れた密封性を有しながらも、従来のコンプレッサーでは達成し得なかった高圧化が可能で、しかも耐久性にも優れたコンパクトなレシプロ式の2段圧縮式のものとすることを目的となされたもので、次のような構成を有したものである。
Although the
以上の増圧弁10の排気ポート12に配管64を介して接続されているコンプレッサー20は、本実施形態の場合、図3〜図5に示したように、コモンベース22と、モーター21と、カップリング23と、コンプレッサー本体24とから成り、コンプレッサー本体24がモーター21によりカップリング23を介して駆動されるようになっている。
In the case of this embodiment, the
コンプレッサー本体24は、コモンベース22上に固定された内部が空洞のケーシング25と、ケーシング25内に内蔵された駆動部26と、ケーシング25上部に固定されたシリンダヘッド部27とから成っている。
The compressor
次に、コンプレッサー本体24の各部の構成を図4〜図5に基づいて、詳細に説明すると、図4は、図5のコンプレッサー本体24の部分断面図であり、このうち図4(a)は駆動部26及びシリンダヘッド部27の縦断面図、図4(b)は図4(a)のコンプレッサー本体24の圧力気体供給源200−圧力気体供給源200矢視の横断面図である。なお、図4(b)では、ピストン28以外の部分は図示を省略している。また、図3、図4とも、ピストン28が下死点状態にある場合を示している。
Next, the configuration of each part of the
図5(a)は、図4(a)の駆動部26及びシリンダヘッド部27の分解図、図5(b)は、そのピストンピン案内ガイド28部分の分解図である。図4(a)において、ケーシング25は、コンプレッサー本体24のベース的役割を成すもので、内部が空洞の強固な筐体となっている。そして、その側面は、吸気室に連通する、図示しない目的機器からのガス吸込口25aと、上記吸気室に開口する給気孔25bとが設けられている。
FIG. 5A is an exploded view of the
また、ケーシング25の上面の吸気室内には、後述する異径ピストン28が上下運動をするごとに給気孔25bを開弁及び閉弁する開閉弁25cがビス5dで固定されている。この開閉弁25cは、銅製の舌状片であり、他端部が給気孔25bを覆う片持ち梁となっている。
Further, in the intake chamber on the upper surface of the
駆動部26は、後述するピストン28にクランク運動を起こさせる部分であり、クランク軸の右端部には、カップリング23からの駆動力を受けるキー溝11が設けられ、ケーシング25に装着されたボールベアリングにより回転可能に水平に支持されている。このクランク軸は、図4(b)の横断面図に示すように、回転中心に対して変位中心までの変位距離だけ偏心している。
The
クランク軸の長手方向には、所定間隔を隔ててボールベアリング22が装着され、また、このボールベアリング22の外輪には、変位中心を中心として遥動する二枚のプレート状のコンロッドが嵌め込まれている。そして、二枚のコンロッドのさらに両側には、バランスウェイトが固定されている。このバランスウェイトの側面視形状は、図示は省略するが、コンロッドのピストンピン側に変位した変位質量及びクランク軸の偏心距離によって発生する回転中心からの変位質量を打ち消す形状に形成されている。
In the longitudinal direction of the crankshaft,
そして、二枚のコンロッドの上部には、ピストン28から垂下したピストンシャフト29とピン結合するためのピストンピンが、円筒形の軸受けメタルを介して回動可能に水平に挿入されている。ピストンピンの軸受け構造は、本実施形態では軸受けメタルを用いているが、高吐出圧タイプのコンプレッサーにはニードルベアリング(不図示)をピストンピンとコンロッドとの間に装着してもよい。
A piston pin for pin coupling with a
ピストンピンの軸方向の中央部には、ピストンピンを上下動可能に案内するためのピストンピン保持ブロックがピストンシャフト29の下端にボルトで固定されている。すなわち、図4(b)及び図5(b)に示すように、ピストンピン保持ブロックは、その縦断面が横長形状をしたブロックであり、中央部にはピストンピン保持ブロック固定用のボルト貫通孔と、このボルト貫通孔の両側にピストンピン案内棒を上下方向に摺動案内させるための2本のガイド孔とが垂直に設けられている。
A piston pin holding block for guiding the piston pin so as to be movable up and down is fixed to the lower end of the
従ってピストンピン保持ブロックの下方から差し入れたピストンピン保持ブロック固定用ボルトがピストンシャフト29の下部に設けられた雌ネジ9aに捻じ込まれることにより、ピストンシャフト29の下端にピストンピン保持ブロックが一体に固定できる。また、図4(a)に示すように、ピストンピン保持ブロックの両側面からは、ピストンピンが水平方向に片持ち状に突出して形成され、軸受けメタルを介してコンロッドとピン結合されている。
Therefore, when the piston pin holding block fixing bolt inserted from below the piston pin holding block is screwed into the female screw 9a provided at the lower part of the
図4(b)及び図5(b)が示すように、ピストンシャフト案内棒は、ケーシング25の裏面に中心線を跨いで支持間隔で穿設した2つの凹部23内に挿入される所定長さのパイプと、このパイプ内に下方から挿通され、その先端部をケーシング25の凹部先端に螺設した雌螺子cにねじ込んでパイプを固定するためのパイプ固定用ボルトbとで構成されている。なお、ピストンシャフト案内棒は、パイプを省略した単なる案内ボルト(不図示)であってもよい。
As shown in FIGS. 4B and 5B, the piston shaft guide rod is inserted into the two
また、ピストンシャフト29のケーシング25貫通部は、コンロッド側に位置するオイルシール20と、ピストン28側に位置するガスシール21とで軸シールされている。従って、以上に説明した駆動部26によれば、クランク軸がモーター21により駆動されてクランク運動をすると、コンロッドが図の上下方向に遥動運動をする。これにより2本のピストンピンが上下運動をし、同時にピストンピン保持ブロックも上下方向に往復駆動する。
Further, the
この場合、ピストンピン保持ブロックは、ピストンピン案内棒を案内ガイドとして、図の上下方向に摺動運動し、変位距離の2倍のストロークで上下動する。ピストンピン保持ブロックが上下動すると、ピストンシャフト29がピストン28の下部にピストン28と一体に固定されているので、同時にピストン28もストローク範囲内で上下動することになる。
In this case, the piston pin holding block slides in the vertical direction in the figure using the piston pin guide rod as a guide, and moves up and down with a stroke twice the displacement distance. When the piston pin holding block moves up and down, the
この際、前述したケーシング25を密閉式のクランクケースとしておくと、その内部に給油溜め(不図示)を設けることができ、駆動部26の全体を跳ねかけ給油方式の潤滑構造にすることができる。
At this time, if the
次に、図4を参照して、シリンダヘッド部27の構成について詳細に説明する。図5にも示したように、本発明のコンプレッサーに用いられているシリンダヘッド部27は、異径ピストン28と、大径部28aを外周面から包囲する大径シリンダと、小径部28bを同様に外周面から包囲する小径シリンダと、小径部28bの上面に固定されている弁体と、最上部のシリンダヘッドとから成る。
Next, the configuration of the
このうち、異径ピストン28は、図4に示したように、外径が大きく形成されている大径部28aと、大径部28aよりも外径が小さく形成されている最上部の小径部28bと、両者を接続し、小径部28bよりも外径が小さく形成されている冷却接続部とから成り、大径部28aと大径部28aの外周面には、それぞれピストンシール溝が形成されている。すなわち、これら部位の外径関係により、異径ピストン28は、異径の二段ピストンとなっている。
Among these, as shown in FIG. 4, the different-
また、大径部28aと小径部28bの外周には、ピストンリングの装着溝がそれぞれ複数条形成されており、内部の中心線上には、前述したピストンシャフト固定用ボルト29(図4(b)参照)の貫通孔と、その上部にそのボルト頭部の収容穴と、下部にピストンシャフト29の上部挿入穴とが穿設されている。
Further, a plurality of piston ring mounting grooves are formed on the outer circumferences of the large-
また、貫通孔から偏心した位置には、異径ピストン28が下降することで、大径部28a下方に形成される吸気室(図5(c)参照)に形成されるガスに第一段圧縮を加え、その圧縮ガスを小径部28b上方に形成される圧縮室まで供給するための第一段圧縮ガスの供給孔とが穿設されている。
In addition, the
また、異径ピストン28の小径部28b上面には、異径ピストン28が上下運動をするごとに第一段圧縮ガスの供給孔を開弁及び閉弁する、前述の開閉弁と同様構成の開閉弁(図5(a)参照)が不図示のビスで固定されている。
Further, on the upper surface of the small-
小径シリンダの上部外周面には、冷却フィンが複数条形成され、下部には、冷却室のガスを外部に導くリサイクルガス吐出口が設けられている。 A plurality of cooling fins are formed on the upper outer peripheral surface of the small-diameter cylinder, and a recycle gas discharge port for guiding the gas in the cooling chamber to the outside is provided at the lower portion.
シリンダヘッド27は、弁体を介して小径シリンダの開口部を閉塞する部材であり、内部には圧縮ガス溜め室と、圧縮ガスの吐出口とが設けられている。図4(a)に示すように、以上の各部材がケーシング25上に積み上げられ、シリンダヘッド27、弁体ケーシング25上に、小径シリンダ及び大径シリンダを貫通する固定ボルトで固定されている。
The
以上の構成により、異径ピストン28と、大径シリンダ及び小径シリンダとの間には、前述した吸気室と圧縮室の他、異径ピストン28の大径部28aから小径部28bに至る外周面と、大径シリンダ及び小径シリンダの内周面とで画成される冷却室も形成される。
With the above configuration, the outer peripheral surface from the large-
以上のように構成したコンプレッサー20は、これに配管64を介して供給されてきた排気を、増圧弁10の吸気ポート11に供給されている圧力、つまり0.4M〜0.6Mに加圧して、その排気ポート(不図示)から配管65及び配管66を通して増圧弁10の吸気ポート11側に給送するのである。
The
このコンプレッサー20の排気ポートと増圧弁10の吸気ポート11とを接続している配管65及び配管66の間には逆止弁52が設けてあって、もし、圧力気体供給源200からの増圧弁10への圧力気体の圧力が高い場合には、その圧力気体がコンプレッサー20側に入らないようにしてある。また、配管65には逆止弁52と並列的な電磁弁42と、その後流側となる配管67にマフラー22が設けてある。これらのマフラー22及び電磁弁42は、もしコンプレッサー20の排気側の配管65内の圧力が0.4M〜0.5Mより高い場合に、これを排気して、コンプレッサー20が定格範囲で作動できるようにするためのものである。
A
一方で、増圧弁10にて作られた圧力気体は、上述したように、圧力気体機器300が必要とする0.8M〜0.9Mまで加圧された状態で、図2中の配管62を介してタンク装置30に給送されるが、このタンク装置30と圧力気体機器300との間にはバルブ31が介装してあって、このバルブ31の開閉によって圧力気体機器300への圧力気体の供給が制御される。また、タンク装置30には、圧力気体機器300に圧力気体が供給されるまでの間、あるいは増圧弁10から圧力気体が送られる間、圧力気体の貯留がなされるから、増圧弁10からの圧力気体の脈動を消去した状態で、圧力気体機器300への圧力気体の給送がなされるのである。
On the other hand, as described above, the pressure gas produced by the
なお、本実施形態のタンク装置30では、図2に示したバルブ31を解放することにより圧力気体機器300への圧力気体供給がなされるが、当該タンク装置30内の圧力が所定以下になると圧力スイッチ32が作動し、この圧力スイッチ32からの信号によって増圧弁10及びコンプレッサー20の作動がなされるようになっているものである。
In the tank device 30 of the present embodiment, the pressure gas is supplied to the
以上のように構成した圧力気体補助供給装置100は、例えば圧力気体機器300が「リーク検査機」である場合も適用できる可能性がある。リーク検査では、窒素ガスやヘリウムガス等の検出し易い気体が使用されるが、これらのガスを有効的に使用するために、窒素ガスやヘリウムガス等の検出し易い気体の圧力気体機器300からの排気を上述したコンプレッサー20に送り込むようにするとともに、ボンベ等の圧力気体供給源200からの気体を増圧弁10にて増圧するようにしておくのである。これらの気体圧力がリーク検査機で必要な圧力以下になった場合や、ボンベ内の気体が少なくなってきた場合に、上記増圧弁10やコンプレッサー20を作動させれば、窒素ガスやヘリウムガス等のリーク検出ガスの使用量を少なくすることができるからである。
The pressure gas
100 圧力気体補助供給装置
10 増圧弁
11 吸気ポート
12 排気ポート
13 吐出ポート
20 コンプレッサー
21 モーター
22 マフラー
30 タンク装置
31 バルブ
32 圧力スイッチ
41・42 電磁弁
51・52 逆止弁
61〜67 配管
200 圧力気体供給源
300 圧力気体機器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記圧力気体供給源からの圧力気体を吸気ポートから受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポートから排気することにより、前記圧力気体供給源からの圧力気体を加圧する増圧弁と、
この増圧弁の前記排気ポートからの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を前記増圧弁の吸気ポートに供給される圧力に加圧してから、前記吸気ポート側に供給するコンプレッサーと、
前記増圧弁で加圧された加圧気体を一旦貯めてから前記圧力気体機器に向けて供給し得るようにしたタンク装置とを備えたことを特徴とする圧力気体補助供給装置。 A pressure gas auxiliary supply device connected via a pipe between a pressure gas supply source and a pressure gas device operated by the pressure gas from the pressure gas supply source,
A pressure increasing valve that pressurizes the pressure gas from the pressure gas supply source by receiving the pressure gas from the pressure gas supply source from the intake port and exhausting from the exhaust port when reciprocating the piston in the cylinder; ,
A compressor that sucks all the exhaust from the exhaust port of the booster valve, pressurizes the sucked exhaust to a pressure supplied to the intake port of the booster valve, and then supplies the compressor to the intake port side;
A pressure gas auxiliary supply device comprising: a tank device configured to temporarily store pressurized gas pressurized by the pressure increasing valve and then supply the pressurized gas to the pressure gas device.
前記各圧力気体補助供給装置を、前記圧力気体供給源からの圧力気体を吸気ポートから受けて、シリンダ内のピストンを往復動させる際に、排気ポートから排気することにより、前記圧力気体供給源からの圧力気体を加圧する増圧弁と、この増圧弁の前記排気ポートからの排気の全てを吸気して、この吸気した排気を前記増圧弁の吸気ポートに供給される圧力に加圧してから、前記吸気ポート側に供給するコンプレッサーと、前記増圧弁で加圧された加圧気体を一旦貯めてから前記圧力気体機器に向けて供給し得るようにしたタンク装置とを備えたものとしたことを特徴とする圧力気体供給システム。 A plurality of pressure gas devices operated by the pressure gas from the pressure gas supply source are connected in parallel through a pipe to one pressure gas supply source, and each of the pipes located immediately before each pressure gas apparatus is connected to the pressure gas supply source. A pressure gas supply system provided with a pressure gas auxiliary supply device,
Each of the pressure gas auxiliary supply devices receives the pressure gas from the pressure gas supply source from the intake port and exhausts it from the exhaust port when reciprocating the piston in the cylinder. A pressure-increasing valve that pressurizes the pressure gas, and all the exhaust from the exhaust port of the pressure-increasing valve, and the exhausted air is pressurized to the pressure supplied to the intake port of the pressure-increasing valve, A compressor that is supplied to the intake port side, and a tank device that can temporarily store the pressurized gas pressurized by the pressure increasing valve and then supply the pressurized gas to the pressure gas device. Pressure gas supply system.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10851806B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-12-01 | Smc Corporation | Pressure booster |
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- 2014-10-10 JP JP2014208658A patent/JP2016079999A/en active Pending
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