JPH0636323Y2 - 複動シリンダの排気を利用した増圧回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は一の複動シリンダの排気圧を利用して増圧シリ
ンダを駆動し、昇圧された圧力空気を蓄圧して他の使用
端に使用可能とする複動シリンダの排気を利用した増圧
回路に関する。

（従来の技術） 現今、自動化の進展に伴い工場内には多数の空気圧シリ
ンダが使用されており、その排気は利用されることなく
大気に放出されている。

特に負荷による抵抗力が負の場合、すなわち負荷力がシ
リンダの作用方向に向かっている場合では、加圧側の供
給圧力は負荷への加圧力としては使用されず、排出圧力
と連動して速度制御用に利用されるのみで、排出圧力は
供給圧力と比較して殆んど降下しないまま大気に放出さ
れていた。

一方、工場内には一の空気圧源から供給される一般用圧
力による使用端の他に、前記一般用圧力より高圧の作動
圧力を要する使用端も少くなく、従来かかる高圧使用個
所においては別途の高圧用コンプレッサを備えたり、前
記一般用圧力を供給一次圧として小型コンプレッサなど
を使用して昇圧して使用されていた。

（考案が解決しようとする課題） 上記のように負荷率の低い複動シリンダの排気に伴う余
剰エネルギーをそのまま大気に放出したのではエネルギ
ー経済上極めて不経済であり、これの有効な再利用が強
く求められていた。

また一般工場圧力以上の高圧使用端において、別途のコ
ンプレッサを設備するのは設備費が嵩み、余分の電力を
消費してコスト高をまねくという問題点があった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、簡単な増圧回路によって複動シリンダの排気をう
まく利用することにより余剰エネルギーの回収を計るの
みならず、さらに進んで一般用圧力以上の高圧使用端に
高圧空気を供給可能とした複動シリンダの排気を利用し
た増圧回路を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本考案の要旨とするところ
は、切換弁によって往復作動する複動シリンダと、大径
ピストン及び小径ピストンを有するピストンブロックを
内蔵し、該大径ピストン側の駆動室に排気を受け、空気
源からチェック弁を介して圧力空気を受ける前記小径ピ
ストン側の加圧室を備え該加圧室から昇圧された空気を
送出する増圧シリンダとから成る複動シリンダの排気を
利用した増圧回路であって、前記切換弁の排気ポート
と、増圧シリンダの前記駆動室とを連通させる排気導入
管路中に、排気圧を一定に保持する手段と、前記複動シ
リンダのストロークエンドにおいて、該排気導入管路の
排気圧を急速に大気圧に開放する手段とを備えたことを
特徴とする複動シリンダの排気を利用した増圧回路にあ
る。

（作用） 複動シリンダ（以後単にシリンダと称する）の排気を切
換弁の排気ポートを介し、排気導入管路を通じて増圧シ
リンダの駆動室に送入する。この際前記排気導入管路に
配設された圧力保持手段によって一定の圧力に保持され
るから、前記増圧シリンダの駆動室において大径ピスト
ンを押し進め、小径ピストンのある加圧室内において昇
圧作用が行なわれ、外部の蓄圧用タンクなどに送出され
る。

シリンダがストロークエンドに至ると、排気導入管路中
の排気圧を急速に大気圧に開放する手段によって前記管
路中の圧力は急速に大気圧まで低下し、前記増圧シリン
ダの駆動室内の空気も急速に排出される。そして加圧室
側の空気圧源からの空気の押圧力により増圧シリンダの
ピストンブロックは昇圧作動前の状態に復帰する。

切換弁を切換えて反対ストローク作動に移ると、排気導
入管路はシリンダとは遮断され、シリンダの他のポート
からの排気は大気に放出される。

（実施例） 以下、図面に基づき本考案の各種実施例を説明する。

第１図は本考案の第１実施例を示しており、複動シリン
ダ（以下単にシリンダと称する）10は縦方向に設置され
ており、負荷Ｗによる負荷抵抗力は常に負となってい
る。

シリンダ10はシリンダ筒体10a,ピストンロッド10b,ピス
トン10cから成り、シリンダ10と、切換弁15との間には
速度制御用のスピードコントローラ16が配設されてい
る。

シリンダ10のヘッド側ポート11には下降側配管13が、ま
たロッド側ポート12には上昇側配管14が配設されてい
る。

切換弁15は手動、メカニカル，もしくは電磁的手段によ
って２位置に切換えられるもので、その切換作動手段は
表示記号として記載を省いてある。そして切換弁15のＡ
ポートは上昇側配管14に、Ｂポートは下降側配管13に結
合されており、一方Ｐポートは供給管路17を介して空気
圧源Ｓに連通している。排気ポートR₁は増圧シリンダ30
の駆動室31に至る排気導入管路18に結合されている。排
気ポートR₂は大気に開放されている。

排気導入管路18には、該管路18中の圧力を一定に保持す
る手段としてのリリーフ弁40と、該管路18中の圧力を急
速に大気に開放するための手段としての急速排気弁50な
らびにニードル弁45とが配設されている。該ニードル弁
45は前記排気導入管路18中の排気を常に少量づつ漏出し
ている。

増圧シリンダ30内には駆動室31内にあって排気圧を受け
る大径ピストン32と、該大径ピストン32と連結ロッド33
によって結ばれ、加圧室34内にあって高圧を発生する小
径ピストン35とでピストンブロック36が構成されてい
る。

加圧室34に配設される圧力供給管路17には、昇圧行程中
空気圧源Ｓを遮断するチェック弁55が配設されており、
また前記圧力供給管路17から分岐され、高圧空気を一時
貯留する高圧タンク58に至る高圧分岐管57には高圧を保
持するチェック弁56が配設されている。

高圧タンク58には高圧供給管路59が配設されており、一
使用端における使用例Ｅが結合されている。なおその他
の供給源からの補充用としての分岐ポート60が設けられ
ている。

次に作用を説明する。

切換弁15がポジションＩ（第１図の位置）にあるときは
空気圧源Ｓからの圧力空気はＰポートからＡポートを経
てシリンダ10のロッド側ポート12に供給され、ピストン
ロッド10bは負荷Ｗを引上げながら縮退する。この際は
負荷Ｗはシリンダ推力の反対の方向に作用しつつヘッド
側ポート11から下降側配管13を通り切換弁15のＢポート
を経て排気ポートR₂から大気に排出される。

切換弁15を切換えてポジションII（第１図と反対のファ
ンクション）に切換えられると、供給圧力はＰポートか
らＢポートを通り、ピストン10Cのヘッド側に導入さ
れ、シリンダ10は伸長する。この際負荷はシリンダ推力
と同じ方向に作用するため、ピストンロッド10b側にか
かる圧力はシリンダ縮退時のピストン10cのヘッド側に
かかる圧力より高い状態を保ちつつスピードコントロー
ラ16aによって制御されながら排出される。この排出空
気は切換弁15のＡポート〜排出ポートR₁を通って排気導
入管路18を経て増圧シリンダ30の駆動室31内に送り込ま
れる。

排気導入管路18には、該管路18内の圧力を一定に保持す
る手段としてのリリーフ弁40が配設されており、増圧シ
リンダ30の駆動室31内に送入された排気はピストンブロ
ック36の大径ピストン32を加圧するから、ピストンブロ
ック36は図において上方に押し上げられ、加圧室34内に
おいて小径ピストン35によって昇圧作用がなされ、チェ
ック弁56を経て高圧タンク58に送入される。この際空気
圧源Ｓ側とはチェック弁55によって遮断されている。

シリンダ10がストロークエンドに至ると排気導入管路18
への排気の供給が止まり、一方ニードル弁45からは常に
少量の漏洩があるから、該管路18内の圧力が下降し、わ
ずかな圧力降下によって急速排気弁50が排気側に切換わ
り、駆動室31内の空気は大気に放出されるから、ピスト
ンブロック36にかかる小径ピストン35と、大径ピストン
32との圧力バランスが逆転し、ピストンブロック36は急
速に押し戻されて、図において下方に移動し、昇圧作用
以前に復位する。この際加圧室34内には空気圧源Ｓから
チェック弁55を介して圧力空気が供給される。

切換弁15を再びポジションＩ（第１図に示すファンクシ
ョン）に切換えると、シリンダ10は縮退作用をなし、排
気導入管路18は排気ポートR₁において閉ざされたままと
なっている。

次に第２図に基づき本考案の第２実施例を説明する。

本実施例においては、排気導入管路18内の排気圧力の保
持手段としては第１実施例と同様リリーフ弁40が用いら
れているが、シリンダ10の伸長ストロークエンドにおけ
る該管路18内の排気圧の急速な開放手段として二方弁70
が用いられる。

該二方弁70の切換手段としては、電磁式、パイロットエ
ヤ式、メカニカル式などが用いられるが、本実施例では
メカニカル式の符号で表示してある。

上記の排気圧開放手段以外はすべて第１実施例と同様で
ある。

次に作用を説明する。

シリンダ10の伸長中の作用は第１実施例と同様である。
そしてストロークエンドに達すると二方弁70はシリンダ
10に連接して設けられているドグによって切換えられ、
ポジションIIとなり、排気導入管路18中の排気圧は大気
に開放される。駆動室31内の空気が排出された後の作用
は第１実施例における作用と同様であるので説明は省略
する。

上記第1,第２実施例は共に、シリンダ10の一方向の作動
においてのみ負荷率が低い場合を示したが、もし両作動
方向に於て低負荷率の作用をなす場合には（このような
ケースは極めて稀としても）、切換弁15の２つの排気ポ
ートR₁とR₂とを第３図に示すように連結して、両方向作
動に於て、前記作用を行なわせることが可能である。
（第３実施例）但しこのような場合にはシリンダ10の両
ストロークエンドにおける切換えと、排気導入管路18か
らの開放作用、増圧シリンダ30内のピストンブロック36
の復位作用間にタイミングの調整が必要となる。例え
ば、ストロークエンドに到達するよりも若干早めに開放
作用を行なわせるなどである。この目的のためには前記
第２実施例による大気開放手段の方が適していると言え
る。

また、第４の実施例としては、第４図に示すように、排
気圧保持手段と、大気開放手段を共にパイロット制御付
リリーフ弁75に負わせ、大気開放作用にはパイロット切
換弁76を開放してリリーフ弁の制御圧力を大気圧に低下
させるようにしてもよい。

（考案の効果） 本考案に係る複動シリンダの排気を利用した増圧回路に
よれば、複動シリンダから排出される余剰エネルギーを
有効に回収出来て工場の動力節約に寄与するところ大で
あるばかりでなく、さらに一般用空気源より高い圧力使
用端に低コストで高圧空気を供給することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

各図は本考案の各種実施例を示しており、第１図は第１
実施例の回路図、第２図は第２実施例の回路図、第３図
は第３実施例の要部のみを示した回路図、第４図は第４
実施例の回路図である。 Ｓ……空気圧源、Ｗ……負荷、Ｅ……高圧使用端の例、
R₁……排気弁の排気ポート、10……複動シリンダ、15…
…切換弁、18……排気導入管路、30……増圧シリンダ、
31……駆動室、32……大径ピストン、34……加圧室、35
……小径ピストン、36……ピストンブロック、40……リ
リーフ弁（排気圧を一定に保持する手段）、45……ニー
ドル弁（排気圧を急速に大気圧に開放する手段）50……
急速排気弁、55……チェック弁、70……二方弁（排気圧
を急速に大気圧に開放する手段）、75……パイロット制
御付リリーフ弁（排気圧を一定に保持し、排気圧を急速
に大気圧に開放する手段）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】切換弁によって往復作動する複動シリンダ
   と、大径ピストン及び小径ピストンを有するピストンブ
   ロックを内蔵し、該大径ピストン側の駆動室に排気を受
   け、空気源からチェック弁を介して圧力空気を受ける前
   記小径ピストン側の加圧室を備え該加圧室から昇圧され
   た空気を送出する増圧シリンダとから成る複動シリンダ
   の排気を利用した増圧回路であって、前記切換弁の排気
   ポートと、増圧シリンダの前記駆動室とを連通させる排
   気導入管路中に、排気圧を一定に保持する手段と、前記
   複動シリンダのストロークエンドにおいて、該排気導入
   管路の排気圧を急速に大気圧に開放する手段とを備えた
   ことを特徴とする複動シリンダの排気を利用した増圧回
   路。
2. 【請求項２】排気圧を一定に保持する手段と、複動シリ
   ンダのストロークエンドにおいて排気圧を急速に大気圧
   に開放する手段とが、前記排気導入管路に設けられたリ
   リーフ弁と、排気を常に少量づつ大気に放出するニード
   ル弁と、排気を急速大量に放出する急速排気弁とで構成
   されたことを特徴とする第１項記載の複動シリンダの排
   気を利用した増圧回路。
3. 【請求項３】排気圧を一定に保持する手段と、複動シリ
   ンダのストロークエンドにおいて排気圧を急速に大気圧
   に開放する手段とが、前記排気導入管路に設けられたリ
   リーフ弁と、複動シリンダのストローク中に閉側にあ
   り、ストロークエンドにおいて開側に切換わる二方弁と
   で構成された第１項記載の複動シリンダの排気を利用し
   た増圧回路。