JP2946005B2 - ガス増圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮空気等の圧力流体
によって往復駆動される大径のピストンとプランジャ室
に挿入した小径のプランジャとを直列に連結して、その
プランジャ室内に導入した低圧ガスを上記ピストンとプ
ランジャとの断面積比に応じて増圧する形式のガス増圧
器に関する。

【０００２】(発明の背景)一般に、射出成形機等の固定
台に金型を固定する流体圧クランプには、油圧クランプ
が採用されている。この油圧クランプは、圧力が約250k
gf/cm²の高圧油によって強力なクランプ力が得られるの
でクランプ装置を小形化できる点で優れるが、高圧油封
止用パッキンから極微少量ながらも油がリークすること
から、そのリーク油によって雰囲気が汚染されてしまう
のが現状である。このため、最近になって特に高まって
きた超クリーン化の要求を油圧クランプによって達成す
ることには限度があった。

【０００３】本発明者は、上記のクリーン化の要求と流
体圧クランプの小形化とを両立させるために、次のクラ
ンピングシステムを先に考えた。そのシステムとは、空
気コンプレッサから供給されてきた約５kgf/cm²の圧縮
空気をガス増圧器によって約４０kgf/cm²にまで増圧し
て、この高圧空気を流体圧クランプの作動流体として使
用する技術である。

【０００４】上記ガス増圧器は、本発明者が先に提案し
た特公昭55-40761号公報または特開昭63-130904号公報
に記載した空圧ピストン発動機によってガスポンプを駆
動するように構成したものである。

【０００５】即ち、空圧ピストンの上側に発動室を設
け、その発動室に対して圧縮空気を給排切換手段によっ
て供給・排出させるように構成し、その空圧ピストンよ
りも小径のプランジャを空圧ピストンから下向きに突設
して、そのプランジャの下側にプランジャ室を設け、そ
のプランジャ室の下部にガス受入用の第１逆止弁とガス
吐出用の第２逆止弁とを接続したものである。

【０００６】 上記ガス増圧器は、発動室から空圧ピス
トンに作用する下向きの流体圧力がプランジャ室からプ
ランジャに作用する上向きの吐出反力に打ち勝ってその
空圧ピストンを下降駆動する構成であるため、ガスポン
プの運転開始から所定時間が経過して吐出圧力が十分に
高まった高負荷時には、ピストン及びプランジャが低速
度で下降駆動される。このため、その高負荷時には、ピ
ストンの下降慣性力が小さく、そのピストンが下死点の
直前にまで下降した時点で給排切換手段によって発動室
から圧縮空気を排出させると、そのピストンが即座に反
転して上昇復帰行程に切り換わる。

【０００７】これに対して、吐出圧力が低い低負荷時に
は、ピストン及びプランジャが高速度で下降駆動される
ため、ピストンの下降慣性力が大きくて、そのピストン
を下死点の直前で上昇復帰行程に切換えても、そのピス
トンが高負荷時の下死点よりも下側にオーバーランし
て、プランジャの下降ストロークが大きくなる。

【０００８】

【従来の技術】従来では、第１ピストンの下降行程の終
期にプランジャがプランジャ室の底壁に衝突するのを防
止するため、プランジャ室の深さ寸法を低負荷時のプラ
ンジャの下降ストロークよりも少しだけ深い値に設定し
ていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造では次
の問題がある。ガス増圧器の高負荷時においては、ピス
トンの下降移動の慣性力が小さくなる分だけピストンの
下死点が低負荷時よりも上昇するので、プランジャ室の
底壁とプランジャ下端との間の隙間が大きくなる。この
ため、プランジャ室の圧縮率が小さくなり、その圧縮率
が小さい分だけガス吐出量が少なくなる。本発明はガス
増圧器の高負荷時のガス吐出性能を向上することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１から図３に示すように、ガ
ス増圧器を次のように構成した。

【００１１】第１シリンダ孔７に気密移動自在に挿入し
た第１ピストン８の上側に発動室９を設けて、その発動
室９に圧力流体を供給・排出させる給排切換手段５を設
ける。上記の第１シリンダ孔７よりも小径のプランジャ
孔２０をその第１シリンダ孔７の下側に設ける。上記プ
ランジャ孔２０にプランジャ２１を上下方向へ気密移動
自在に挿入して、そのプランジャ２１を上記の第１ピス
トン８に連結する。上記プランジャ２１の下端２１ａの
下側にプランジャ室２３を設けて、そのプランジャ室２
３の下部にガス受入用の第１逆止弁２４とガス吐出用の
第２逆止弁２５とを接続する。上記プランジャ孔２０の
下側に当該プランジャ孔２０とほぼ同径の第２シリンダ
孔５７を直列に設ける。上記プランジャ２１をこの第２
シリンダ孔５７内に進出可能に構成するとともに、その
第２シリンダ孔５７に上記プランジャ下端２１ａに対面
接当可能な第２ピストン５８を上下方向へ気密移動自在
に挿入する。その第２ピストン５８の下側にクッション
室６１を設けて、そのクッション室６１と上記の第２逆
止弁２５の出口２５ｂとを連通路６２で接続する。上記
の第２シリンダ孔５７の周壁に上記第２ピストン５８の
所定量以上の上向き移動を阻止するストッパー部６４を
設ける。

【００１２】

【作用】本発明のガス増圧器は、主として図３に示すよ
うに、次のように作用する。図３(ａ)乃至図３(ｃ)はガ
ス増圧器の低負荷時の作動を示している。プランジャ２
１が図３(ａ)の上死点位置から図３(ｂ)に示すように下
降して、プランジャ室２３の圧力が上昇していくと、第
２逆止弁２５が開かれて、その出口２５ｂから増圧され
たガスが吐出されていく。すると、そのガス圧力が連通
路６２を介してクッション室６１に作用し、第２ピスト
ン５８を上昇位置に保持する。

【００１３】この低負荷時には、第２逆止弁２５の出口
２５ｂ及びプランジャ室２３の圧力が低い状態であるた
め、第１ピストン８(ここでは図示せず)によって上記プ
ランジャ２１が比較的急速度で下降駆動されていく。こ
れに伴う下降慣性力により、そのプランジャ２１の下端
２１ａが第２ピストン５８に対面接当し、引き続いて、
図３(ｃ)に示すように、プランジャ２１がクッション室
６１のガス圧力に抗して第２ピストン５８を押し下げて
いく。すると、そのクッション室６１内のガスは、さら
に圧縮され、連通路６２から第２逆止弁２５の出口２５
ｂへ押し出されていく。

【００１４】次に、第１ピストン８が下降行程から上昇
行程へ切換えられ、上記プランジャ２１が反転して上昇
していくと、第２ピストン５８が図３(ｃ)の下降位置か
ら図３(ｂ)又は図３(ａ)の上昇位置へ復帰するのであ
る。

【００１５】上記プランジャ２１が昇降行程を繰り返す
ことにより、第２逆止弁２５の出口２５ｂの圧力が次第
に上昇していく。これに伴って、第１ピストン８の下降
速度が遅くなっていくので、その第１ピストン８及びプ
ランジャ２１の下降時の慣性力が小さくなって、プラン
ジャ下端２１ａのオーバーランが漸減していく。このた
め、図３(ｄ)に示す高負荷時には、低負荷時と比べて、
プランジャ２１の下降ストロークＤが小さくなってい
く。

【００１６】一方、第２逆止弁２５の出口２５ｂの圧力
上昇に伴ってクッション室６１の圧力も高まっていくの
で、第２ピストン５８の高さ位置も次第に上昇してい
く。これにより、プランジャ２１の下端２１ａと第２ピ
ストン５８との隙間がなくなるか又は小さくてすむの
で、プランジャ室２３の圧縮率が大きくなる。つまり、
第２ピストン５８がプランジャ２１の下端２１ａに対面
接当可能に設けられていることで、実質的にプランジャ
室２３の圧縮率が大きくなる。また、クッション室６１
が連通路６２を介して第２逆止弁２５の出口２５ｂに連
通していることで、プランジャ２１の下端２１ａが第２
ピストン５８に対面接当する際の衝撃を緩衝する。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから、高負荷時のプランジャ室の圧縮率を大きく
して、低負荷時から高負荷時の全領域にわたってガス吐
出量を多くできる。

【００１８】しかも、クッション室の圧縮作動によって
プランジャの下降移動を緩衝できるので、その下降移動
を緩やかに減速して、プランジャと第２ピストンとの衝
突による衝撃力が小さくてすむ。その結果、ガス増圧器
は振動や騒音が小さい。

【００１９】なお、前記の構成において、第２ピストン
を上向きに弾圧する戻しバネをクッション室に設けた場
合には、低負荷時でクッション室のガス圧力が低い時で
あっても第２ピストンを戻しバネによってプランジャ下
端に押圧接当できるので、圧縮率を大きくできる。これ
により、増圧器は、運転の全領域で圧縮率が大きくな
り、平均吐出量がさらに多くなる。

【００２０】また、前記の構成において、連通路に絞り
部を設けた場合には、第２ピストンのクッション作動時
に、絞り部が与える流動抵抗によって連通路から押し出
されるガス流出速度を低下できるので、クッション室の
圧力上昇率が大きくなって、プランジャの下降移動を十
分に緩衝できる。これにより、ガス増圧器の振動や騒音
をさらに低減できる。

【００２１】

【実施例】

(第１実施例)図１から図３は第１実施例を示している。
図１において、符号１はガス増圧器で、これは、圧縮空
気を利用して往復直線運動を発生する空圧ピストン発動
機２と、この発動機２で駆動されてガスを増圧するプラ
ンジャ式ガスポンプ３とで構成されている。

【００２２】上記の発動機２は、圧縮空気の圧力エネル
ギーを動力に変換する発動機本体４を有し、この発動機
本体４に対して給排切換手段５によって圧縮空気が供給
・排出される。これら発動機本体４および給排切換手段
５が複数のタイロッド６でガスポンプ３に締結されてい
る。

【００２３】発動機本体４は次のように構成されてい
る。第１シリンダ孔７に第１ピストン８がパッキン１０
を介して上下方向へ気密摺動自在に挿入される。その第
１シリンダ孔７の上壁７ａと第１ピストン８との間に発
動室９が形成される。その発動室９に圧縮空気を供給す
ると、第１ピストン８が下死点側へ駆動される。これに
対して、その発動室９から圧縮空気を排出すると、第１
ピストン８が上死点側へ復帰可能となる。

【００２４】 前記の給排切換手段５は給排弁１３を有
し、上記の発動室９が給排弁１３を介して給圧口１４と
排圧口１５とに選択的に接続される。給圧口１４は、減
圧弁１６を介して空気コンプレッサ１７に接続される。
このコンプレッサ１７の吐出圧力は、５．０から９．９
ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲に設定できるようになっている。
また、排圧口１５は大気側へ開放されている。また、上
記の給排弁１３はパイロット弁１８によって圧縮空気の
給圧位置Ｘと排圧位置Ｙ（図２参照）とに切換え可能に
構成されている。

【００２５】前記プランジャ式ガスポンプ３は次のよう
に構成される。第１シリンダ孔７よりも小径のプランジ
ャ孔２０がその第１シリンダ孔７の下側に直列に形成さ
れる。そのプランジャ孔２０にプランジャ２１がパッキ
ン２２を介して上下方向へ気密移動自在に挿入され、そ
のプランジャ２１の上部が第１ピストン８に連結され
る。上記プランジャ２１の下端２１ａの下側にプランジ
ャ室２３を形成してある。その室２３の下部に、ガス受
入用の第１逆止弁２４の出口２４ｂとガス吐出用の第２
逆止弁２５の入口２５ａを接続してある。また、第１逆
止弁２４の入口２４ａに前記のコンプレッサ１７を接続
してある。

【００２６】 上記の第１ピストン８を下降駆動する
と、プランジャ下端２１ａがプランジャ室２３内に進出
してその内圧を高めて、第１逆止弁２４の弁体２６を押
し閉じるとともに第２逆止弁２５の弁体２７を押し開い
て出口２５ｂから増圧した圧縮空気を吐出する。これと
は逆に、上昇復帰行程では、第１逆止弁２４の入口２４
ａの圧力によって弁体２６が押し開かれて約５ｋｇｆ／
ｃｍ^２の圧縮空気がプランジャ室２３へ導入されて、そ
の圧力によってプランジャ２１が第１ピストン８を上昇
復帰させる。以上の行程を繰り返すことにより、吐出さ
れた圧縮空気が最終的には４０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧
力に到達する。

【００２７】前記の給排切換手段５の具体的な構成を上
記の図１と図２で説明する。図２中の左半図および図１
は第１ピストン８の下降駆動行程の初期状態を示し、そ
の図２中の右半図は同上の第１ピストン８の上昇復帰行
程の初期状態を示している。

【００２８】給排弁１３は、シリンダ孔７の上壁７ａの
上部に固定した給排弁箱２９内に筒状の給排弁体３０を
挿入してなる。この弁体３０は、押し上げられると図２
中の左半図の給圧位置Ｘに切換わり、押し下げられると
同図２中の右半図の排圧位置Ｙに切換わる。

【００２９】前記の給圧口１４が、フィルタ３７・給圧
用作動室３３・給圧側弁座２９ａ内・作業用室３２・排
圧側弁座２９ｂ内・排圧室３４・排圧孔３８・出口室３
９の順で前記の排圧口１５に連通される。出口室３９に
は消音器４０が内装されている。さらに、給圧用作動室
３３は、弁体３０の筒孔３０ｄを経て排圧用作動室３５
に連通される。その排圧用作動室３５はＯリング４２に
よって排圧室３４と区画されている。

【００３０】図２中の左半図に示すように、給排弁体３
０を押し上げて給圧位置Ｘに切換えると、その弁体３０
の下部に設けた給圧作動用受圧面３０ａが給圧側弁座２
９ａから離間して、給圧用作動室３３と作業用室３２と
が連通されるとともに、同上の弁体３０の途中高さ部に
設けた排圧側受圧面３０ｂが排圧側弁座２９ｂに座着し
て作業用室３２と排圧室３４との間が封止される。

【００３１】これとは逆に、同図２中の右半図に示すよ
うに、給排弁体３０を押し下げて排圧位置Ｙに切換える
と、給圧作動用受圧面３０ａが給圧側弁座２９ａに座着
して給圧用作動室３３と作業用室３２との間が封止され
るとともに、排圧側受圧面３０ｂが排圧側弁座２９ｂか
ら離間して作業用室３２と排圧室３４とが連通されるの
である。

【００３２】前記のパイロット弁１８は、上記の給排弁
体３０を給圧位置Ｘと排圧位置Ｙとに切換えるものであ
って、ピストン式のパイロット弁箱７１と前記の第１ピ
ストン８に固定したスプール４６とＯリング製の導圧弁
座４８と圧抜き弁体５３と圧抜き弁座５２とからなる。

【００３３】より詳しくいえば、給排弁箱２９の上部内
にパイロット用シリンダ７０のシリンダ室７０ａが形成
され、そのシリンダ室７０ａにパイロット弁箱７１がＯ
リング７２を介して上下方向へ気密移動自在に挿入され
る。また、パイロット弁箱７１の下面に対面させて形成
した受圧作動室７０ｂが排圧用作動室３５に連通され
る。パイロット弁箱７１は、受圧作動室７０ｂの内圧力
によって復帰バネ７３の弾圧力に抗して上向きに駆動さ
れるようになっている。上記のパイロット弁箱７１から
下向きに突設した支持筒３１が給排弁体３０の筒孔３０
ｄに挿入され、その支持筒３１の下部４９に導圧弁座４
８が下側から装着される。パイロット弁箱７１の上部内
に設けた圧抜き弁座５２に圧抜き弁体５３が閉弁ばね５
４で下向きに閉弁弾圧される。圧抜き弁体５３の上側に
配置した圧抜き口５１は排圧口１５に連通されている。

【００３４】上記の第１ピストン８の移動に同行して下
降するスプール４６が、図２中の左半図の実線で示す上
死点にある状態から同左半図中の二点鎖線で示す下死点
にある状態に切換えられる場合には、まず、圧抜き弁体
５３が圧抜き弁座５２に座着して圧抜き口５１が閉じら
れ、次いで、スプール４６の外周面と導圧弁座４８の内
周面とが離間し始める。すると、給圧用作動室３３内の
圧縮空気が、上記のスプール４６と弁座４８との間の開
弁隙間とパイロット弁室４５と支持筒３１の貫通孔３１
ａとを順に通って排圧用作動室３５および受圧作動室７
０ｂへ導入される。

【００３５】 その受圧作動室７０ｂの内圧力により、
右半図中の実線で示すように、パイロット弁箱７１を両
ばね７３・５４の弾圧力に抗して上昇させて導圧弁座４
８をスプール４６から急速に離間させる。これにより、
排圧用作動室３５に圧縮空気が急速に導入されて、その
圧縮空気が、給排弁体３０を強力に押し下げて右半図の
排圧位置Ｙに切換える。その結果、発動室９は、給排気
孔３６・作業用室３２・排圧室３４・排圧孔３８の経路
で排圧口１５に連通され、第１ピストン８の上昇復帰行
程が可能とされる。

【００３６】なお、上記の給排弁体３０の押し下げ時に
は、その下降途中で、その弁体３０の受ける上向きの背
圧抵抗が、排圧側受圧面３０ｂの受圧断面積に加わる力
から給圧作動用受圧面３０ａの受圧断面積に加わる力に
低下する。このため、給排弁体３０は、下降途中から下降
速度が増加して、排圧位置Ｙへの切換えが確実である。

【００３７】上記とは逆に、第１ピストン８の上昇に同
行してスプール４６が右半図中の実線で示す下死点位置
から左半図中の実線で示す上死点位置に切換えられる場
合には、まず、スプール４６の外周面が弁座４８の内周
面に封止接触し、次いで、圧抜き弁体５３を閉弁ばね５
４に抗して圧抜き弁座５２から離間させ、排圧用作動室
３５を支持筒３１の貫通孔３１ａ・弁座５２と弁体５３
との間の開弁隙間・圧抜き口５１の経路で排圧口１５に
連通させる。これにより、給排弁体３０が上下の差圧力
で押し上げられ左半図の給圧位置Ｘに切換わる。する
と、発動室９は、給排気孔３６・作業用室３２・給圧用
作動室３３の経路で給圧口１４に連通されて、第１ピス
トン８の下降駆動行程が開始されるのである。

【００３８】前記のガスポンプ３は、さらに次のように
構成されている。図１に示すように、プランジャ孔２０
の下側には、その孔２０と同径の第２シリンダ孔５７が
設けられる。その第２シリンダ孔５７に、プランジャ２
１の下端２１ａに対面する第２ピストン５８がＯリング
５９を介して上下方向へ気密移動自在に挿入される。そ
の第２ピストン５８と蓋ボルト６０との間にクッション
室６１が設けられる。このクッション室６１と前記の第
２逆止弁２５の出口２５ｂとが連通路６２によって接続
される。

【００３９】また、上記の第２ピストン５８は、クッシ
ョン室６１に装着した戻しバネ６３によって上向きに弾
圧される。その第２ピストン５８下部のフランジ６６を
第２シリンダ孔５７の周壁のストッパー部６４に下側か
ら接当させることによって、その第２ピストン５８が所
定量以上に上向き移動することを阻止してある。上記フ
ランジ６６の切り欠き溝によって、前記の連通路６２の
絞り部６８を構成してある。

【００４０】上記の第２ピストン５８及びクッション室
６１は、図３に示すように、次のように作動する。図３
(ａ)(ｂ)(ｃ)は低負荷時の作動を示し、(ａ)図はプラン
ジャ２１が上死点に位置する状態、(ｂ)図はプランジャ
２１の下降途中の状態、(ｃ)図はプランジャ２１が下死
点に下降した状態である。また、図３(ｄ)は、高負荷時
にプランジャ２１が下死点に下降した状態を示してい
る。

【００４１】図３(ａ)の状態では、第１逆止弁２４から
プランジャ室２３へ導入された圧縮空気によってプラン
ジャ２１が上死点に復帰している。また、第２ピストン
５８が、クッション室６１へ導入された圧縮空気による
上向き力とプランジャ室２３の内圧による下向き力との
差力と、戻しバネ６３の弾圧力との合力とによって、上
側へ押圧されている。符号Ｓは、第２ピストン５８の許
容ストロークを示している。

【００４２】図３(ｂ)に示すように、プランジャ２１が
下降してプランジャ室２３の圧力が上昇していくと、第
２逆止弁２５が開かれて、その出口２５ｂから増圧され
た圧縮空気が吐出されていく。すると、その圧力が連通
路６２からクッション室６１に作用して、第２ピストン
５８を上昇位置に保持する。

【００４３】この低負荷時には、第２逆止弁２５の出口
２５ｂ及びプランジャ室２３の圧力が低い状態であるた
め、第１ピストン８(図１又は図２を参照)によって上記
プランジャ２１が急速に下降駆動されていく。これに伴
って、そのプランジャ２１の下端２１ａが第２ピストン
５８に接当し、引き続いて、図３(ｃ)に示すように、プラ
ンジャ２１がクッション室６１の圧力と戻しバネ６３と
に抗して第２ピストン５８を押し下げていく。すると、
そのクッション室６１内の圧縮空気は、さらに圧縮され
て、連通路６２を通って第２逆止弁２５の出口２５ｂへ
押し出されていく。図中の符号Ｃは、この低圧吐出状態
におけるプランジャ２１の下降ストロークを示してい
る。

【００４４】クッション室６１が上記の圧縮作動をする
ことによって、プランジャ２１の下降移動を緩衝してそ
の下降移動を緩やかに減速できるので、プランジャ２１
と第２ピストン５８との衝突による衝撃力が小さくてす
む。なお、このクッション作動時には、連通路６２に設
けた絞り部６８が与える流動抵抗によって連通路６２か
ら押し出される圧縮空気の流出速度を低下できるので、
クッション室６１の圧力上昇率が大きくなって、プラン
ジャ２１の下降移動を十分に緩衝できる。

【００４５】 これに対して，上昇復帰行程では、第１
逆止弁２４からプランジャ室２３へ導入されたガスの圧
力によってプランジャ２１が上昇していく。すると、第
２ピストン５８が、クッション室６１の圧力とバネ６３
とによって、図３（ｃ）の下降位置から図３（ａ）に示
す上昇位置へ復帰するのである。

【００４６】プランジャ２１が上記の昇降行程を繰り返
すことにより、第２逆止弁２５の出口２５ｂの圧力が次
第に上昇していく。これに伴って、第１ピストン８の下
降速度が遅くなっていくので、その第１ピストン８及び
プランジャ２１の下降時の慣性力が小さくなって、プラ
ンジャ下端２１ａのオーバーランが漸減していく。

【００４７】このため、図３(ｄ)の高負荷時には、低負
荷時と比べて、プランジャ２１の下降ストロークＤが小
さくなっていく。これに対応して、第２逆止弁２５の出
口２５ｂの圧力上昇によってクッション室６１の圧力も
高まっていくので、吐出行程の終期における第２ピスト
ン５８の高さ位置も次第に上昇していく。すると、プラ
ンジャ２１の下端２１ａと第２ピストン５８との隙間が
なくなるか又は小さくてすみ、プランジャ室２３の圧縮
率が大きいので、高負荷時であってもガス吐出量が多
い。

【００４８】さらに、第１ピストン８が上死点の近くに
まで上昇した時にその第１ピストン８の上昇速度を減速
させるブレーキ手段７５が設けられる。即ち、前記の発
動室９の上側で第１シリンダ孔７の上壁７ａに、第３シ
リンダ孔７６が設けられる。この第３シリンダ孔７６
は、上記のプランジャ孔２０よりも小径に形成されてい
る。また、上記の第３シリンダ孔７６に第３ピストン７
７がパッキン７８を介して上下方向へ嵌脱自在に気密状
に嵌合される。この第３ピストン７７は、前記プランジ
ャ２１とスプール４６との間に設けられて、第１ピスト
ン８に同行移動可能な状態で嵌合されている。

【００４９】図２に示すように、上記の第１ピストン８
の上向き復帰移動の終期には、上記の第３シリンダ孔７
６内で第３ピストン７７の上側に制動室７９が形成され
る。その制動室７９と前記の給圧口１４とが連通路８１
によって接続される。この連通路８１を開閉操作する開
閉手段８２は、スプール４６の下部に形成した溝８３と
前記の第１シリンダ孔７の上壁７ａの貫通孔８４とから
なる。

【００５０】上記の制動室７９と開閉手段８２は次のよ
うに作動する。前記の図２中の右半図において、第１ピ
ストン８が実線図に示す下死点から一点鎖線図の位置へ
上昇していくと、第３ピストン７７も実線図の位置から
一点鎖線図の位置へ上昇していく。

【００５１】上記の第１ピストン８の上昇移動の初期か
ら中期には、発動室９内の圧縮空気が、二点鎖線矢印で
示すように、給排気孔３６・作業用室３２・排圧室３４
・排圧孔３８の経路で外部へ排出されている。また、制
動室７９が発動室９に連通されているのに対して、スプ
ール４６の上部外周面が貫通孔８４を閉じている。

【００５２】同上の第１ピストン８が上死点の近くにま
で上昇していくと、第３ピストン７７がパッキン７８に
封止接当して、上記の制動室７９を発動室９から仕切る
とともにスプール４６の溝８３が貫通孔８４に対面し
て、給圧用作動室３３を制動室７９に連通させる。する
と、その作動室３３内の圧縮空気が溝８３から制動室７
９へ導入されて、その圧力によって第３ピストン７７を
下向きに押圧する。これにより、第１ピストン８の上昇
速度が減速されて、第１逆止弁２４からプランジャ室２
３への圧縮空気の供給時間が長くなるので、第１逆止弁
２４の出口２４ｂの圧縮空気がプランジャ室２３へ十分
に導入される。つまり、第１ピストン８の上昇移動の終
期にその上昇速度を減速することにより、プランジャ室
２３内に流入する圧縮空気の圧力が一次圧（ここではコ
ンプレッサ１７の圧力）にまで高まる。すると、プラン
ジャ２１へ作用する押し上げ力が制動室７９からの押し
下げ力に打ち勝って、第１ピストン８を上死点へ移動さ
せるのである。

【００５３】このように、第１ピストン８の上昇移動の
終期にその上昇速度を減速することにより、プランジャ
室２３内に流入する圧縮空気圧（以下、「受け入れ圧
力」という）が高まるので次の吐出量が増加する。この
吐出量の増加は、第２逆止弁２５の出口２５ｂの圧力が
低い低負荷時に著しい長所となって現れる。即ち、前述
したように、ガス増圧器１は発動室９から第１ピストン
８へ作用する下降駆動力とプランジャ室２３からプラン
ジャ２１へ作用する吐出反力との相反作用により昇降作
動する。そして第２逆止弁２５の出口２５ｂの圧力増加
につれて、下降速度が遅くなり、それにつれて発動室９
内に流入する圧縮空気の受け入れ圧力が高まっていく。
逆に低負荷時には高負荷時よりも発動室９内の受け入れ
圧力が低いため、この低負荷時には、発動室９内の圧縮
空気の排気に要する時間が短くてすみ、第１ピストン８
の上昇復帰時間も短くなる。その結果、プランジャ室２
３内の受け入れ圧力が低くなり、次の吐出量も少なくな
るのである。しかし、本発明のブレーキ手段７５によれ
ば、第１ピストン８の上昇移動の終期にその上昇速度を
減速することで、低負荷時にプランジャ室２３内の受け
入れ圧力を高めて次の吐出量を増加できるので、平均吐
出量が多くなり、設定圧力(ここでは約４０kgf/cm²)に
到達させるまでの昇圧時間を短縮できる。なお、高負荷
時においてもプランジャ室２３内の受け入れ圧力が高ま
って次の吐出量が増加することは、もちろんである。

【００５４】上記の第１実施例は次のように変更するこ
とが可能である。ガス増圧器１は、縦向き姿勢に配置す
ることに代えて、横向き姿勢または斜め向き姿勢もしく
は上下逆の姿勢であってもよい。給排切換手段５は、前
記の従来例の項で述べた特公昭55-40761号公報または特
開昭63-130904号公報などに記載されたものであっても
よい。プランジャ孔２０と第２シリンダ孔５７とは、同
径に造ることが製作するうえで好ましいが、異径であっ
てもよい。第１ピストン８の下側には、その第１ピスト
ン８を上昇復帰させる戻しバネを追加してもよい。

【００５５】前記クッション室６１に設けた戻しバネ６
３は省略することも可能である。しかし、その戻しバネ
６３を設けたことにより、低圧作動時にバネ６３によっ
て第２ピストン５８をプランジャ２１に押圧接当できる
ので、低負荷時の圧縮率も大きくなって、平均圧縮率が
高まるというメリットがある。

【００５６】ガスポンプ３の作動流体は、圧縮空気に代
えて、窒素ガスやヘリウムガスであってもよい。また、
ガスポンプ３によって増圧されるガスは、発動機２へ供
給されるガスとは別の種類のガスであってもよい。各シ
リンダ孔７・５７・７６のパッキン１０・５９・７８
は、Ｏリングに代えて、ＸリングやＵパッキン等であっ
てもよい。

【００５７】図４から図６は、それぞれ、第２実施例か
ら第４実施例を示している。これらの実施例において
は、上記の第１実施例と同じ構成の部材には原則として
同一の符号を付けてある。

【００５８】(第２実施例)図４に示すように、スプール
４６とシリンダ上壁７ａの貫通孔８４とをパッキン８６
によって封止してある。また、開閉手段８２は、連通路
８１に設けた逆止弁体８７と、その弁体８７から下向き
に突設した開弁用ロッド８８とで構成してある。Ｏリン
グからなる逆止弁座８９は、支持筒９０によって下側か
ら受け止められる。

【００５９】 そして、第１ピストン８が上死点の近く
にまで上昇してきたときに、その第１ピストン８がロッ
ド８８を押し上げて逆止弁体８７をＯリング８９から離
間させる。これにより、給圧口１４内の圧縮空気が連通
路８１を通って制動室７９へ導入されるのである。

【００６０】(第３実施例)この実施例では、前記ブレー
キ手段７５を図５に示すように変更してある。上記の図
４と同様に、スプール４６とシリンダ上壁７ａの貫通孔
８４とをパッキン９２で封止してある。また、制動室７
９は、第３シリンダ孔７６と第３ピストン７７との嵌合
隙間からなる絞り路９３を介して発動室９に連通され
る。

【００６１】そして、第１ピストン８が上死点の近くに
まで上昇してきたときに、絞り路９３の絞り作用によっ
て制動室７９の内圧が高められる。これにより、第３ピ
ストン７７を下向きに押圧して第１ピストン８を減速さ
せるのである。

【００６２】(第４実施例) この実施例では、上記図５のブレーキ手段７５をさらに
次のように変更してある。図６に示すように、第３シリ
ンダ孔７６と第３ピストン７７とをパッキン９５によっ
て封止し、制動室７９と発動室９とを連通路９６によっ
て連通させ、その連通路９６にニードル弁９７を設けた
ものである。そして、第１ピストン８が上死点の近くに
まで上昇してきたときに、ニードル弁９７の絞り作用に
よって制動室７９の内圧を高めて第１ピストン８の上昇
移動を減速させるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示し、ガス増圧器の縦断面図であ
る。

【図２】上記の増圧器のピストン発動機の作動説明図で
ある。

【図３】上記の増圧器のガスポンプの作動説明図であ
る。

【図４】第２実施例を示し、第１ピストンのブレーキ手
段を示す部分図である。

【図５】第３実施例を示し、上記の図４に相当する図で
ある。

【図６】第４実施例を示し、同上の図４に相当する図で
ある。

【符号の説明】

４…発動機本体、５…給排切換手段、７…第１シリンダ
孔、８…第１ピストン、 ９…発動室、２０…プランジャ孔、２１…プランジャ、２
１ａ…下端、 ２３…プランジャ室、２４…第１逆止弁、２５…第２逆止
弁、２５ｂ…出口、 ５７…第２シリンダ孔、５８…第２ピストン、６１…クッ
ション室、６２…連通路、 ６３…戻しバネ、６４…ストッパー部、６８…絞り部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発動機本体(４)の第１シリンダ孔(７)に
   挿入した第１ピストン(８)が上下方向へ移動する状態で
   見て、 その第１ピストン(８)の上側に発動室(９)を設け、 その発動室(９)に圧力流体を供給・排出させる給排切換
   手段(５)を設け、 上記の第１シリンダ孔(７)よりも小径のプランジャ孔
   (２０)をその第１シリンダ孔(７)の下側に設け、 上記プランジャ孔(２０)にプランジャ(２１)を上下方向
   へ気密移動自在に挿入し、そのプランジャ(２１)を上記
   の第１ピストン(８)に連結し、 上記プランジャ(２１)の下端(２１ａ)の下側にプランジ
   ャ室(２３)を設け、 そのプランジャ室(２３)の下部にガス受入用の第１逆止
   弁(２４)とガス吐出用の第２逆止弁(２５)とを接続し
   た、ガス増圧器において、 上記プランジャ孔(２０)の下側に当該プランジャ孔(２
   ０)とほぼ同径の第２シリンダ孔(５７)を直列に設け、上記プランジャ(２１)をこの第２シリンダ孔(５７)内に
   進出可能に構成するとともに、こ の第２シリンダ孔(５
   ７)内に、上記プランジャ下端(２１ａ)に対面接当可能
   な第２ピストン(５８)を上下方向へ気密移動自在に挿入
   して、その第２ピストン(５８)の下側にクッション室
   (６１)を設け、 そのクッション室(６１)と上記の第２逆止弁(２５)の出
   口(２５ｂ)とを接続する連通路(６２)を設け、 上記の第２シリンダ孔(５７)の周壁に、上記の第２ピス
   トン(５８)の所定量以上の上向き移動を阻止するストッ
   パー部(６４)を設けた、 ことを特徴とするガス増圧器。
2. 【請求項２】 請求項１のガス増圧器において、 前記の第２ピストン(５８)を上向きに弾圧する戻しバネ
   (６３)を前記のクッション室(６１)に設けた、ことを特
   徴とするガス増圧器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のガス増圧器において、 前記の連通路(６２)に絞り部(６８)を設けた、ことを特
   徴とするガス増圧器。