JPH0341123Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、圧縮空気を昇圧して出力する昇圧エ
ア供給装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、入口ポートから供給した圧縮空気を昇圧
して出口ポートから出力するシリンダ装置を、隔
壁を介して連設した一対のシリンダにおけるピス
トンを上記隔壁に気密状態で貫通させたロツドで
連結することにより構成し、上記入口ポートを、
一対のシリンダにおいてピストンにより区画され
た隔壁側の昇圧室に、空気の流入のみを許容する
入口チエツク弁を介して連通させると共に、上記
出口ポートを両昇圧室に空気の流出のみを許容す
る出口チエツク弁を介して連通させ、上記入口ポ
ートをピストンのストローク端への到達により切
換えられる駆動弁を介して両シリンダにおけるピ
ストンの外端面側の駆動室に連通させるようにし
た昇圧エア供給装置は、米国特許第3349995号明
細書等により公知である。

しかしながら、上記昇圧エア供給装置において
は、例えば２次側で急激な空気消費量の増減等が
あつて、負荷流量が増減した場合に、それに対す
る出力圧の十分な追従を期待することができず、
従つて、負荷流量の増減に伴つて出力エア圧が設
定圧力から大きく減増することが避けられない。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、負荷流量の増減または設定出力圧の
変更等に拘らず、設定した出力エア圧を略一定に
維持することのできる昇圧エア供給装置を提供し
ようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案の昇圧エア供
給装置は、入口ポートから供給した圧縮空気を昇
圧して出口ポートから出力するシリンダ装置を、
隔壁を介して連設した一対のシリンダにおけるピ
ストンを上記隔壁に気密状態で貫通させたロツド
で連結することにより構成し、上記入口ポート
を、一対のシリンダにおいてピストンにより区画
された隔壁側の昇圧室に、空気の流入のみを許容
する入口チエツク弁を介して連通させると共に、
上記出口ポートを両昇圧室に空気の流出のみを許
容する出口チエツク弁を介して連通させ、上記入
口ポートを調整弁及び上記ピストンのストローク
端への到達により切換えられる駆動弁を介して両
シリンダにおけるピストンの外端面側の駆動室に
連通させ、上記調整弁を、設定値が変更可能な圧
力設定手段による設定値と、フイードバツク路に
より出口ポートからフイードバツクされた出力エ
ア圧との偏差に応じて、その偏差ガ減少するよう
に直接出力エア圧により弁開口量を調整して出力
エア圧を増減させるものとして構成される。

［作用］ 調整弁における圧力設定手段による設定値を変
更すると、その設定値と出口ポートからフイード
バツクされた出力エア圧との偏差量が変化して、
調整弁の弁開口量も変化して出力エア圧を増減さ
せるので、出力エア圧を一定の範囲内で任意の圧
力に設定することができる。

負荷流量の増減によつて出力エア圧が設定圧力
に対して減増すると、この出力エア圧の減増が調
整弁にフイードバツクされ、調整弁において昇圧
用のシリンダの駆動室に加えられる圧縮空気の圧
力、流量が出力エア圧を増減させるように調整す
るので、シリンダ装置からの出力エア圧が所期の
設定圧力に維持される。

［考案の効果］ 本考案の昇圧エア供給装置によれば、調整弁に
おける圧力設定手段の設定値を変更することによ
つて、出力エア圧を一定範囲内の任意の圧力に設
定することができる。

また、この出力エア圧が負荷流量の増減に伴つ
て減増しても、出力圧のフイードバツクにより調
整弁の開口量を調整して出力エア圧を増減させる
ので、出力圧を所期の設定圧力に維持することが
でき、しかも、調整弁と出力エア圧のフイードバ
ツク路とによつて出力エア圧を増減できるので、
出力エア圧の調整機構を簡単で安価かつコンパク
トにすることができる。

さらに、入口ポートからの供給圧力に変動があ
つた場合にも、上記調整弁の作用により、出力圧
を所期の設定圧力に近い状態に維持することがで
きる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明すると、第１図において、１は入口ポート、
２はシリンダ装置、３は出口ポートで、入口ポー
ト１に供給した工場におけるラインエアをシリン
ダ装置２において昇圧して出口ポート３から出力
できるように構成している。

上記シリンダ装置２は、隔壁４を介して連設し
た一対のシリンダ５ａ，５ｂを備え、各シリンダ
５ａ，５ｂにおけるピストン６ａ，６ｂはロツド
７によつて連結し、該ロツド７は隔壁４に対して
気密状態で軸方向に摺動可能に貫通させている。
各シリンダ５ａ，５ｂは、ピストン６ａ，６ｂに
より区画した隔壁４側に位置する昇圧室９ａ，９
ｂとピストンの外端面側の駆動室１０ａ，１０ｂ
とを備え、上記入口ポート１を隔壁４内に埋設し
た一対の入口チエツク弁１１ａ，１１ｂを介して
昇圧室９ａ，９ｂに連通させ、ラインエアが入口
ポート１から昇圧室９ａ，９ｂに流入するのを許
容すると共にその逆流を阻止し、また昇圧室９
ａ，９ｂを隔壁４内に埋設した一対の出口チエツ
ク弁１２ａ，１２ｂを介して出口ポート３に連通
させ、昇圧室９ａ，９ｂにおいて圧縮昇圧した空
気が出口ポート３へ流出するのを許容すると共に
その逆流を阻止している。

さらに、上記入口ポート１は調整弁１４を介し
て駆動弁１５の入力口１５ｃに接続し、該駆動弁
１５の第１出力口１５ａ及び第２出力口１５ｂは
それぞれ上記駆動室１０ａ，１０ｂに連通させて
いる。

上記調整弁１４は、フイードバツク圧力に応じ
た開口量の増減により駆動弁１５を介して駆動室
１０ａ，１０ｂに加えられる圧縮空気の流量、圧
力を調整するもので、出力圧を任意に設定可能に
した圧力設定手段を備え、出口ポート３からの出
力圧が負荷流量等の増減に伴つて変動した場合
に、その出力圧の変化をフイードバツク路１６を
通して調整弁１４にフイードバツクし、調整弁１
４において上記圧力設定手段によるばね力等の設
定値と拮抗させることにより、駆動室１０ａ，１
０ｂに加えられる流量、圧力の調整を行い、それ
によつてシリンダ装置２に、定圧力吐出性能をも
たせるようにしたものであり、その具体的構成に
ついては後述する。

上記調整弁１４の次段に接続された駆動弁１５
は、ピストン６ａ，６ｂのストローク端への到達
を検出する検出器１７，１８の出力により自動的
に交互に切換えられるように構成され、その切換
えにより二つの切換位置、即ち調整弁１４に接続
された入力口１５ｃを一方の駆動室１０ａに通じ
る第１出力口１５ａに連通させると共に他方の駆
動室１０ｂに通じる第２出力口１５ｂを大気に連
通させる切換位置と、それとは逆に入力口１５ｃ
を第２出力口１５ｂに連通させると共に第１出力
口１５ａを大気に連通させる切換位置とに切換え
られる。

次に、上記構成の昇圧エア供給装置の動作を説
明する。

第１図は、ピストン６ａ，６ｂ及びロツド７が
ストローク端に達し、下方の昇圧室９ａ内の圧縮
空気を昇圧して出口ポート３から出力し終った状
態を示している。この後、駆動弁１５が検出器１
８の出力により図示した位置から他の位置に自動
的に切換えられると、下方の駆動室１０ａが駆動
弁１５を介して大気に連通し、該駆動室１０ａ内
の圧縮空気が大気に放出されると共に、入口ポー
ト１が調整弁１４及び駆動弁１５を介して上方の
駆動室１０ｂに連通し、入口ポート１のラインエ
アが調整弁１４を経て駆動室１０ｂに流入する。
これにより、ピストン６ａ，６ｂ及びロツド７
は、上方の駆動室１０ｂにおいてピストン６ｂに
作用する力と下方の昇圧室９ａにおいてピストン
６ａに作用する力の合力により駆動され、これに
伴つて上方の昇圧室９ｂにおける圧縮空気が圧縮
され、出口チエツク弁１２ｂを通して出口ポート
３から流出する。これと並行して、入口ポート１
からのラインエアが入口チエツク弁１１ａを通し
て下方の昇圧室９ａに流入するのは勿論である。

ピストン６ａ，６ｂ及びロツド７がストローク
端に達すれば、駆動弁１５が自動的に図示した位
置に切換わり、これによりピストン６ａ，６ｂ及
びロツド７は再び上動し、下方の昇圧室９ａにお
いて昇圧したラインエアが出口チエツク弁１２ａ
を通して出口ポート３から出力される。

而して、上記シリンダ装置２は上下対称構造と
したので、上記動作の繰返しにより、両昇圧室に
おいて同じ圧力まで昇圧したラインエアを連続し
て出力させることができる。

上記昇圧エア供給装置においては、設定値が変
更可能な圧力設定手段を備えた調整弁１４によ
り、出力ポート３からの出力エア圧を一定の範囲
内で任意の圧力に設定できると共に、その設定出
力エア圧を、負荷流量の増減に拘らず略一定に調
圧することができる。即ち、出口ポート３におけ
る出力圧がフイードバツク路１６を介して調整弁
１４にフイードバツクされ、出力圧の変動に応じ
て調整弁１４の開口量が増減するため、駆動室１
０ａ，１０ｂに加わる圧縮空気の流量、圧力が増
減し、出力圧を所期の設定圧に調圧することがで
きる。

上記調整弁１４としては各種の構造のものを用
いることができるが、その構造例を第２図乃至第
４図に示す。

第２図及び第３図は、つまみ２１，４１の回転
により設定スプリング２２，４２の付勢力を増減
し、該付勢力をフイードバツク室２３，４３にフ
イードバツクされる出口ポート３の出力圧に拮抗
させて弁開口量を調整するようにしたものであ
る。而して、第２図の調整弁は、入力口２４と出
力口２５との間における制御弁座２６に、復帰ス
プリング２７で付勢した弁体２９を対設すると共
に、該弁体２９に突設した杆部２９ａを出口ポー
ト３に連通させるフイードバツク口３０を備えた
フイードバツク室２３まで貫通させ、その先端の
リリーフ弁体２９ｂを設定スプリング２２で背面
側から付勢された調圧ピストン３１のリリーフ孔
３１ａに対設している。上記設定スプリング２２
を支持する座板３３は、排気口３４を備えたスプ
リング室３５においてねじ３６に回転可能に螺合
すると共に、該座板３３の回転をスプリング室３
５の内壁により阻止し、スプリング室３５の外部
に導出したねじ３６はその外端を本体２８に対し
て回転自在のつまみ２１に一体に固定している。
従つて、つまみ２１の回転により設定スプリング
２２の付勢力を調節することができ、それによつ
て前記圧力設定手段が構成され、つまみ２１の回
転による設定スプリング２２の付勢力の調節によ
つて、出力圧を任意の圧力に設定することができ
る。

このような構造の調整弁では、設定スプリング
２２の付勢力を受けた調圧ピストン３１がフイー
ドバツク室２３のフイードバツク圧力とバランス
する位置に保持され、その位置において調圧ピス
トンが弁体２９を復帰スプリング２７の付勢力に
抗して下動させると、制御弁座２６が開口して入
力口２４からの圧縮空気が駆動弁１５を経て一方
の駆動室に送給され、それに伴つて昇圧室から昇
圧された圧縮空気が出口ポート３に出力され、そ
れがフイードバツク室２３にフイードバツクされ
て、調圧ピストン３１を設定スプリング２２の付
勢力とバランスする位置に移動させる。その結
果、弁体２９も復帰スプリング２７の付勢力によ
り復帰して制御弁座２６の開口量を減少させ、こ
れにより制御弁座２６は所要の開口量で開口する
ことになる。

而して、出口ポート３からの負荷流量が減少し
た場合には、出口ポート３の出力圧即ちフイード
バツク室２３の圧力が上昇して調圧ピストン３１
を上動させるため、それに伴つて上昇する弁体２
９により制御弁座２６は閉鎖される。逆に、出口
ポート３からの負荷流量が増大して出口ポート３
の出力圧が低下したときには、設定スプリング２
２による調圧ピストン３１の下動によつて制御弁
座２６の開口量が増加する。さらに、出口ポート
３の出力圧が設定圧力よりも上昇すれば、調圧ピ
ストン３１がそのリリーフ孔３１ａをリリーフ弁
体２９ｂから離間させる程度に上動し、出口ポー
ト３からフイードバツク室２３に流れる高圧空気
が、リリーフ孔３１ａ、スプリング室３５を通し
て排気口３４からリリーフ排気され、出口ポート
３の異常昇圧が阻止される。

第３図の調圧弁は、上記調圧ピストン３１に代
えて調圧ダイヤフラム５１を用いたもので、入力
口４４と出力口４５との間における制御弁座４６
を、復帰スプリング４７で付勢した弁体４９で閉
鎖すると共に、弁体４９における中空の杆部４９
ａを調圧ダイヤフラム５１で区画形成したフイー
ドバツク室４３まで貫通させ、その先端を調圧ダ
イヤフラム５１におけるシール材５１ａに当接さ
せている。また、該調圧ダイヤフラム５１の背面
に付勢力を作用させる設定スプリング４２の端部
を、つまみ４１と一体に回転するねじ５６に回転
可能に螺合した座板５３で支持させ、該座板５３
の回転をスプリング室５５内壁により阻止するよ
うにしている。なお、図中、４９ｃは弁体４９の
杆部４９ａに穿設したリターン口である。

而して、上記調整弁は、第２図の調整弁におけ
る調圧ピストン３１を調圧ダイヤフラム５１に置
換したものであり、そのため主要動作は第２図の
ものと同様である。なお、フイードバツク室４３
の圧力が著しく上昇した場合には、調圧ダイヤフ
ラム５１の上昇に伴つて開口する弁体４９の杆部
４９ａの先端開口４９ｄからリターン口４９ｃを
介して排気が行われる。

第４図の調整弁は、上記設定スプリング２２，
４２に代えて通電量に応じた駆動力の得られる比
例ソレノイド６１を用いたもので、入力口６３，
出力口６４及びフイードバツク口６５を備えた弁
函６６内に、入力口６３と出力口６４との間の開
口量を調整するスプール６７を軸方向に摺動可能
に挿嵌し、該スプール６７の一端にフイードバツ
ク口６５に通じるフイードバツク室６２を区画形
成すると共に、スプール６７の他端に上記比例ソ
レノイド６１における可動鉄心と一体の駆動杆６
８を当接させている。従つて、比例ソレノイド６
１への所要の通電と、フイードバツク室６２への
出口ポート３の出力圧の導入により、スプール６
７がバランス位置に保持され、入力口６３と出力
口６４との間の開口量が設定されることになる。

第５図及び第６図は、第１図の昇圧エア供給装
置における調圧動作特性及び調整弁の特性を示す
もので、出力圧Ｐ及び入口ポート１から出口ポー
ト３に流れる流量Ｑの関係をあらわす第５図にお
いて、曲線Ａは調整弁を備えない場合の特性、曲
線Ｂ及び曲線Ｃは本考案の昇圧エア供給装置にお
いて調整弁の設定圧を異にする場合の特性を示し
ている。また、第６図は、調整弁の開口量を、該
調整弁の圧力設定手段における設定値とフイード
バツク路を通してフイードバツク室に導入された
圧力信号の偏差との関係において示している。

いま、調整弁が第６図の動作点ｅにおいて動作
し、それによつて昇圧エア供給装置が第５図の動
作点Ｅにあると仮定し、この状態において負荷流
量Ｑが増大すると、それに伴つて出力圧Ｐが一時
的に降下するが、その降下した出力圧Ｐがフイー
ドバツク路１６により調整弁１４にフイードバツ
クされ、その圧力信号と上記調整弁における設定
値との偏差が大きくなつて、調整弁１４の動作点
が第６図におけるｅからｆに移行して、それによ
り調整弁を通して駆動室１０ａ，１０ｂの一方に
加えられる圧縮空気の流量、圧力が増大して、出
力圧Ｐを再び設定圧まで昇圧させ、第５図の動作
点Ｆに至る。なお、負荷流量が零である場合に
は、昇圧エア供給装置及び調整弁がそれぞれ動作
点Ｇ，ｇに保たれる。

上記昇圧エア供給装置における昇圧比Ｌは、動
作点が第５図のＨ点にある場合の最大値が、 Ｌ＝２＋１／（Ｄ／ｄ）２−１ Ｄ：ピストン６ａ，６ｂの直径 ｄ：ロツド７の直径 によりあらわされる。従つて、例えばＤ＝140mm、
ｄ＝100mm、ラインエア圧力＝４Kg／cm²とすれ
ば、Ｌ＝３，最大出力圧12Kg／cm²となり、出力
圧は前記圧力設定手段の操作により最大出力圧よ
り低い任意の値に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図乃至
第４図はその調整弁の異なる構造例を示す断面
図、第５図及び第６図は本考案の昇圧エア供給装
置及び調整弁の特性図である。 １……入口ポート、２……シリンダ装置、３…
…出口ポート、４……隔壁、５ａ，５ｂ……シリ
ンダ、６a.６ｂ……ピストン、７……ロツド、９
ａ，９ｂ……昇圧室、１０ａ，１０ｂ……駆動
室、１１ａ，１１ｂ……入口チエツク弁、１２
ａ，１２ｂ……出口チエツク弁、１４……調整
弁、１５……駆動弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入口ポートから供給した圧縮空気を昇圧して出
   口ポートから出力するシリンダ装置を、隔壁を介
   して連設した一対のシリンダにおけるピストンを
   上記隔壁に気密状態で貫通させたロツドで連結す
   ることにより構成し、上記入口ポートを、一対の
   シリンダにおいてピストンにより区画された隔壁
   側の昇圧室に、空気の流入のみを許容する入口チ
   エツク弁を介して連通させると共に、上記出口ポ
   ートを両昇圧室に空気の流出のみを許容する出口
   チエツク弁を介して連通させ、上記入口ポートを
   調整弁及び上記ピストンのストローク端への到達
   により切換えられる駆動弁を介して両シリンダに
   おけるピストンの外端面側の駆動室に連通させ、
   上記調整弁を、設定値が変更可能な圧力設定手段
   による設定値と、フイードバツク路により出口ポ
   ートからフイードバツクされた出力エア圧との偏
   差に応じて、その偏差が減少するように直接出力
   エア圧により弁口量を調整して出力エア圧を増減
   させるものとして構成したことを特徴とする昇圧
   エア供給装置。