JPH03271567A - 超高圧水用増圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ウォータージェットなどに用いる超高圧水用
増圧装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種超高圧水用増圧装置として、例えば特開昭
８３−３９７９９号公報に記載されたものが知られてお
り、この公報記載のものは、第７図に示したごとく、横
方向に長いシリンダ（Ｂ）内に、ヘッド（Ｈ）と該ヘッ
ド（Ｈ）の両側に２つの第１．第２ピストン（Ｐｉ）（
Ｐ２）を備えた段付ピストン（Ｐ）を往復動自由に内装
して、前記シリンダ（Ｂ）の内部で前記ヘッド（Ｈ）で
画成される径大な第１及び第２シリンダ（ｃｌ）（Ｃ２
）の−吉例に、油圧ポンプ（０）から圧力油を供給する
ことにより、前記ピストン（Ｐ）の全体を直線状に往復
動させて、前記各ピストン（Ｐｉ）（Ｐ２）の先端側に
設けた径小の第３及び第４シリンダ（Ｃ３）（Ｃ４）内
の何れか一方側で水の増圧を行い、この増圧されたｍ；
ｓｉｒ圧水を、前記各シリンダ（Ｃ３）（Ｃ４）に設け
た第１゜第２吐出ボー）　（ａ）（ｂ）から噴射ノズル
（Ｎ）へと供給し、該ノズル（Ｎ）からワーク（Ｗ）へ
と噴射させて、このワーク（Ｗ）の切断などを行うよう
にしている。

また、以上の構成では、前記ピストン（Ｐ）の−往復動
時に、前記第３．第４シリンダ（Ｃ３）（Ｃ４）内にお
いて吸入及び吐出行程が交互に行われ、この吐出行程時
に前記第１．第２吐出ボー）　（ａ）（ｂ）から交互に
所定量の超高圧水が吐出されるのである。

第８図は、縦軸に吐出量を、横軸に時間をとった水の吐
出状態を示しており、即ち、前記ピストン（Ｐ）の往復
動時には、第１吐出ポート（ａ）から所定量の超高圧水
が台形状の直線を描くように吐出され、この後に第２吐
出ポート（ｂ）側から同じく台形状の直線を描くように
超高圧水が吐出されるのであって、単位時間内に２・回
の吐出量を得ることができる。従って、単位時間内にお
いて第１吐出ボート（ａ）からの水吐出終了域と、第２
吐出ポート　（ｂ）からの水吐出開始域との間に、同図
の斜線で示したような一つの大きな流量変動領域（Ｅ）
が発生して、該領域（Ｅ）での流量変動、即ち、流量と
共に変動する圧力変動に伴い前記ノズル（Ｎ）側で脈動
が発生したのである。

そこで、同公報のものでは、前記各吐出ポート（ａ）（
ｂ）の吐出側にアキュムレータ（Ａ）を介装して、該ア
キュムレータ（Ａ）で圧力調整を行うことにより、前記
ノズル（Ｎ）側での脈動を防止するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 所で、以上の超高圧水用増圧装置では、直線往復動形式
となっているため前記シリンダ（Ｂ）の長さが長くなっ
て全体が大型化し、また、前記ノズル（Ｎ）側での脈動
を防止するために、前記アキュムレータ（Ａ）を別途設
ける必要がある問題があった。尚、前記アキュムレータ
（Ａ）を使用することなく、前記ノズル（Ｎ）側での脈
動を防止する手段として、前述したシリンダブロック（
Ｂ）とピストン（Ｐ）とをそれぞれ複数個用いることに
より、前記各吐出ポート（ａ）（ｂ）の吐出領域間に発
生する流量変動領域（Ｅ）を小さくすることが考えられ
るが、斯くするときには、前記した長さの長い直線往復
動形式の複数のシリンダ（Ｂ）を配設する必要があるた
め、装置全体が複雑かつ大型化する問題が発生するので
ある。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたちので、その
目的は、シリンダが複数でありながら全体構造を小形軽
量にでき、しかも、アキュムレータなどを別途必要とす
ることなく、圧力変動を少なく又はなくすことができる
超高圧水用の増圧装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の超高圧水用増圧装置
は、高圧流体を供給する複数の供給ポート（１１）と、
高圧流体を排出する複数の排出ボート（１２）とをもつ
ロータリ分配弁（１）と、該分配弁（１）を駆動回転さ
せる駆動装置（３）とを設けて、前記分配弁（１）の外
方に、該分配弁（１）の回転で前記供給ボー）（１１）
及び排出ポート（１２）に順次連通する複数のシリンダ
（５）を配設して、これらシリンダ（６）に段付増圧ピ
ストン（６）を設けたことを特徴とするものである。

（作用） 前記ロータリ分配弁（１）の回転駆動により、この分配
弁（１）に設けた供給ポート（１１）から前記各シリン
ダ（５）内へと高圧流体が供給され、また、該各シリン
ダ（５）内の高圧流体が前記排出ボー）（１２）から排
出されて、前記各シリンダ（５）内の段付増圧ピストン
（６）がそれぞれ往復動され、これら各ピストン（６）
の往復動に伴い、該各ピストン（６）の先端側に導入さ
れる低圧水が増圧されて吐出される。以上のように、前
記ロータリ分配弁（１）を使用することによって、多く
のシリンダ（５）を配設することが可能でありながら装
置全体を小形軽量にでき、また、前記各シリンダ（５）
内のピストン（６）を前記分配弁（１）の回転で順次往
復動させ乍ら、低圧水を増圧して吐出することにより、
水吐出時における圧力変動がなくなり又は少なくなるの
である。

（実施例） 第１図は超高圧水用増圧装置の全体構造を示しており、
高圧流体の供給ポート（１１）と高圧流体の排出ボート
（１２）を備えたロータリ分配弁（１）と、−側開放の
収容室をもち、この収容室内に前記分配弁（１）を回転
自由に保持する弁ブロック（２）と、前記分配弁（１）
を回転駆動させるギヤモータや油圧モータなどから成る
駆動装置（３）と、前記弁ブロック（２）の−側方位置
に前記分配弁（１）と対向状に配設されるシリンダブロ
ック（４）とで構成される。

前記分配弁（１）には、第２図で明らかなように、前記
供給ポート（１１）として、前記分配弁（１）の外周上
部側に、該分配弁（１）の回転方向に延びる大円弧状の
第１供給ポート（１１ａ）を設け、かつ、前記分配弁（
１）の中心下部位置に、前記第１供給ポート（１１ａ）
と対向状に、前記分配弁（１）の回転方向に延びる小円
弧状の第２供給ポート（１１ｂ）を設けるのであり、ま
た、前記排出ポート（１２）として、前記分配弁（１）
の外周下部側に、前記第１供給ポート（１１ａ）と同様
な大円弧状の第１排出ポート（１２ａ）を設け、かつ、
前記分配弁（１）の中心上部側に前記第２供給ポート（
ｌｌｂ）と同様な小円弧形状の第２排出ポート（１２ｂ
）を形成する。

そして、前記第１及び第２供給ポート（ｌｌａ）（ｌｌ
ｂ）を、それぞれ連通路（１１ｃ）を介して互いに連通
させ、また、前記第１及び第２排出ポート（１２ａ）（
１２ｂ）を、それぞれ連通路（１２ｃ）を介して互いに
連通させる。

また、前記分配弁（１）の外周部には、第１゜２図に示
すように、前記弁ブロック（２）に設けた高圧流体供給
口（２１）と対向される環状の第１周溝（１３）を形成
し、該周溝（１３）を通路（１３ａ）を介して前記各供
給ポート（１１ａ）（１１ｂ）に連通させると共に、前
記分配弁（１）の外周部で第１周溝（１３）と軸方向に
離れた位置に、前記弁ブロック（２）に設けた高圧流体
排出口（２２）と対向される環状の第２周溝（１４）を
形成し、該周溝（１４）を通路（１４ａ）を介して前記
各排出ボート（１２ａ）（１２ｂ）に連通させる。

更に、第３図及び第４図で明らかなように、前記シリン
ダブロック（４）の同一円周線上で上下左右位置に、大
径な第１シリンダ部（５１）と、これに連続する小径な
第２シリンダ部（５２）とから成る合計４個のシリンダ
（５）を前記第１シリンダ部（５１）が前記分配弁（１
）側となるように形成して、前記各第１シリンダ部（５
１）における前記分配弁（１）の対向側で、かつ、各第
１シリンダ部（５１）の中心位置に、前記分配弁（１）
に設けた前記第１供給ポート（１１ａ）と第１排出ポー
ト（１２ａ）とに選択的に連通される合計４つの第１〜
第４流体流通孔（５ａ）〜（５ｄ）を軸方向に貫通して
形成すると共に、前記第１シリンダ部（５１）における
第２シリンダ部（５２）との境界近くからＬ字形に屈曲
して前記分配弁（１）側へと延び、この分配弁（１）に
設けた前記第２供給ポート（１１ｂ）と第２排出ポート
（１２ｂ）とに選択的に連通される合計４つの第５〜第
８流体流通孔（５ｅ）〜（５ｈ）を形成する。

また、前記シリンダブロック（４）における各シリンダ
（５）の前記分配弁（１）と反対側外方に、低圧水の吸
入口（５３）と超高圧水の吐出口（５４）とを設け、こ
の吸入口（５３）と前記各シリンダ（５）における第２
シリンダ部（５２）との間に、それぞれ吸入通路（５５
）を形成して、該吸入通路（５５）に、前記吸入通路（
５５）を開閉する吸入弁（５６）を介装させると共に、
前記各第２シリンダ部（５２）と前記吐出口（５４）と
の間に、それぞれ排出通路（５７）を形成して、該排出
通路（５７）に、前記排出通路（５７）を開閉する吐出
弁（５８）を介装させる。

更に、前記各シリンダ（５）には、それぞれ段付増圧ピ
ストン（６）を往復動自由に内装するのであって、この
各ピストン（６）は、前記シリンダ（５）の第１シリン
ダ部（５１）に配置される径大な第１ピストン部（６１
）と、前記第２シリンダ部（５２）に配置される径小の
第２ピストン部（６２）とを備えている。

次に、以上の構成とした超高圧水用増圧装置の作用につ
いて説明する。

先ず、前記駆動装置（３）で前記分配弁（１）が第１図
に示した矢印方向に回転駆動されたとき、該分配弁（１
）の各供給ボート（ｌｌａ）（１１ｂ）が前記各シリン
ダ（５）の第１．第７流通孔（５ａ）（５ｇ）と対向さ
れて、前記供給ボート（Ｉｆａ）（ｌｆｂ）から供給さ
れる高圧流体が、これら各流通孔（５ａ）　　（５ｇ）
から、前記シリンダブロック（４）の対向位置に配置さ
れる各シリンダ（６）の第１シリンダ部（５１）内へと
導入され、又、前記分配弁（１）の各排出ボート（１２
ａ）（１２ｂ）が前記各シリンダ（５）の第３、第５流
通孔（５ｃ）（５ｅ）と対向されて、これら各流通孔（
５ｃ）　　（５ｅ）から前記各第１シリンダ部（５１）
内に供給された流体が外部へと排出される。以上の流体
移動に伴い、前記各ピストン（６）の第１ピストン部（
６１）が、前記各第１シリンダ部（５１）内で逆向き方
向に交互に往復動され、これに追従して前記第２ピスト
ン部（６２）が前記各第２シリンダ部（５２）内で同じ
く逆向き方向に交互に往復動されて、その復動行程時、
前記吸入口（５３）から吸入される低圧水が、前記吸入
通路（５５）及び吸入弁（５６）から前記第２シリンダ
部（５２）内に導入され、吐出行程時、前記第２シリン
ダ部（５２）内で増圧されて超高圧水となり、この超高
圧水が、前記排出通路（５７）及び吐出弁（５８）を経
て前記吐出口（５４）から外部に吐出される。

また、前記分配弁（１）の回転駆動に伴って、前記１１
１．　第２供給ポート　（１１ａ）（１１ｂ）と第１．
第２排出ポート（１２ａ）（１２ｂ）とが、それぞれ前
記各シリンダ（５）の第１〜第８流通孔（５ａ）〜（５
ｈ）に順次連通されて、この各シリンダ（５）内に配設
された前記各ピストン（６）が順次交互に往復動され、
この往復動に伴い低圧水が増圧されて順次吐出されるの
であり、従って、水吐出時における圧力変動をなくした
り又は少なくしたりすることができるのである。

第５図は、縦軸に吐出量を、横軸に時間をとった超高圧
水の吐出状態を示しており、読図において、直線（イ）
〜に）は、それぞれ前記分配弁（１）の回転方向に沿っ
て位置される各シリンダ（５）内の一行程における吐出
状態を示しており、分配弁（１）の１回転で４つのシリ
ンダ（５）からそれぞれ１回吐出されるので、分配弁（
１）が１回転する間における一定時間内で４回の吐出量
を得ることができる。

又、実線（ホ）は前記各シリンダ（５）の−行程による
合流吐出状態を示している。また、第５図においては、
前記分配弁（１）の駆動回転時に、前記各供給ボート（
ｌｌａ）（ｌｌｂ）と前記各排出ボート（１２ａ）（１
２ｂ）とが、各シリンダ（５）に設けた第１〜第８流通
孔（５ａ）〜（５ｈ）の２つに跨って連通されないよう
な円弧形状に形成した場合、つまり、零ラップ状態の水
吐出状態を示している。

しかして、第５図に示した実線（イ）〜に）から明らか
なように、分配弁（１）が１回転する間に前記各シリン
ダ（５）内で前記各ピストン（６）による吐出行程が順
次交互に１回行われ、分配弁（１）が１回転する間にお
ける一定時間内で４回の吐出量が得られるので、前記各
シリンダ（５）の合流吐出状態が実線（ホ）のようにな
る。

即ち、この場合、前記各供給ポート（１１ａ）（ｌｌｂ
）及び各排出ボート（１２ａ）　　（１２ｂ）を、前記
各流通孔（５ａ）〜（５ｈ）に対し零ラップとしている
ため、一つのシリンダ（５）から吐出される超高圧水の
吐出終了から、次のシリンダ（５）から吐出される超高
圧水の吐出開始との間に、吐出量零の吐出量変動域が生
ずることになるが、複数のシリンダ（５）を用いて、こ
れらシリンダ（５）に設けるピストン（６）を順次作動
させる構成としているから、単位時間内における吐出回
数を増大できることになり、第７図に示した従来例のよ
うに、単一ピストン（Ｐ）を用いる場合に比較して単位
時間当たりの吐出量を一定とすれば、一つのピストン（
６）の作動による吐出量を減少でき、従って、前記吐出
量変動域をそれだけ小さくできるのであって、作業機側
での圧力変動による脈動が少なくなるのである。この場
合、前記ピストン（６）の使用数を多くすればそれだけ
流量変動を少なくできるのである。また、以上のように
構成する場合前記各シリンダ（５）の吐出側と作業機と
の間にアキュムレータなどを介装させて、前記流量変動
と共に変動する圧力変動による作業機側での脈動をなく
すようにしてもよい。

また、本発明においては、前記各ポート（１１ａ）（１
１ｂ）、（１２ａ）（１２ｂ）を、前記各流通孔（５ａ
）〜（５ｈ）に対し零ラップにする必要がなく、前記各
ポート（ｌｌａ）（ｆｌｂ）（１２ａ）（１２ｂ）が前
記流通孔（５ａ）　〜（５ｈ）の二つに跨がって連通ず
るように、つまりラップ状に重合させることも可能であ
って、斯くすることにより、前記流量変動域はより少な
く又は零にすることができる。

即ち、前記各ポート（１１ａ）（ｌｌｂ）、（１２ａ）
（１２ｂ）を前記流通孔（５ａ）　〜（５ｈ）の二つに
ラップ状に重合させた場合、第６図の実線（へ）〜（す
）に示したように、前記各シリンダ（５）内で前記各ピ
ストン（６）による吐出行程が順次ラップ状態で行われ
、これに伴い前記各シリンダ（５）の合流吐出状態が実
線（ヌ）のようになって、前記各シリンダ（５）からの
水吐出終了域と水吐出開始域との間に流量変動域が形成
されることがなく、従って、この場合には、アキュムレ
ータなどを使用することなく、作業機側での脈動をなく
し得るのである。

以上の実施例では、前記各シリンダ（５）の第１シリン
ダ部（５１）に、前記分配弁（１）側へと延び、該分配
弁（１）に設けた第２供給ボート（ｌｌｂ）と第２排出
ボート（１２ｂ）とに選択的に連通される合計４つの第
５〜第８流体流通孔（５ｅ）〜（５ｈ）を形成して、こ
れら各流通孔（５ｅ）　〜（５ｈ）が第２供給ポート（
１１ｂ）と対向されたとき、該供給ポート（ｌｌｂ）か
らの高圧流体を前記第１シリンダ部（５１）内に導入さ
せて、前記各ピストン（６）を後退勤させるようにした
が、この各ピストンの後退勤は、皿状の復帰ばねなとで
行うことも可能である。

又、以上の実施例では、シリンダ（５）を４個設けてい
るが、このシリンダ（５）は２個以上であればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の超高圧水用増圧装置では
、高圧流体を供給する複数の供給ポート（１１）と、高
圧流体を排出する複数の排出ポート（１２）とをもつロ
ータリ分配弁（１）と、該分配弁（１）を駆動回転させ
る駆動装置（３）とを設けて、前記分配弁（１）の外方
に、該分配弁（１）の回転で前記供給ポート（１１）及
び排出ポート（１２）に順次連通される複数のシリンダ
（５）を配設して、これら各シリンダ（５）に段付増圧
ピストン（６）を設けたから、シリンダ（６）が複数で
ありながら、従来の直線往復動形のものに比べて、全体
構造を小形軽量とできるのであり、しかもアキュムレー
タなどを別途必要とすることなく、圧力変動を少なく又
はなくし得るに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超高圧水用増圧装置の縦断面図
、第２図〜第４図はそれぞれ第１図Ｘ−ｘ、ｙ−ｙ、ｚ
−ｚ線の断面図、第５図及び第６図はそれぞれ水吐出サ
イクルを示す図面、第７図は従来例を示す図面、第８図
は従来例による水吐出サイクルを説明する図面である。 （１）・・・・・ロータリ分配弁 （１１）・・・・供給ポート （１２）・・・・排出ポート （３）・・・・・駆動装置 （５）・・・・・シリンダ （６）・・・・・段付増圧ピストン 第３図 第５図 イ 貯部 第６図 ０闇 第４図 １ 第７図 第８図 ＰｒＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高圧流体を供給する複数の供給ポート（１１）と、
   高圧流体を排出する複数の排出ポート（１２）とをもつ
   ロータリ分配弁（１）と、該分配弁（１）を駆動回転さ
   せる駆動装置（３）とを設けて、前記分配弁（１）の外
   方に、該分配弁（１）の回転で前記供給ポート（１１）
   及び排出ポート（１２）に順次連通する複数のシリンダ
   （５）を配設して、これらシリンダ（５）に段付増圧ピ
   ストン（６）を設けたことを特徴とする超高圧水用増圧
   装置。