高圧流体発生装置
【課題】油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収し、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染しない高圧流体発生装置を実現する。
【解決手段】ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して圧力室に給排することによってピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置において、シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を本体に設ける。
【解決手段】ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して圧力室に給排することによってピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置において、シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を本体に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧を用いてピストンを動作させてプランジャポンプを駆動することにより高圧の流体を発生する高圧流体発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧流体発生装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されたものが挙げられ、圧油の消費に応じて空気圧を油圧に変換して供給するような用途に使用した場合、圧油の消費が停止している時の圧油の微小な漏れによりピストンが超微速度で移動してデッドポイントに入ってしまい、作動しなくなる状態が起こる問題があったが、かかる問題は特許文献３に記載の技術によって解決された。
【０００３】
特許文献３に記載の装置においては、例えば図６に示すように、本体３０２に設けたシリンダ３０４内にピストン３０６が設けられている。ピストン３０６の下側に復帰バネ３０８が設けられ、ピストン３０６の上側のシリンダ３０４が圧力室３１０とされている。圧力室３１０に給排気弁３１２を介して圧縮空気を給排することによってピストン３０６が上下動し、プランジャ式ポンプ（図示せず）が駆動される。給排気弁３１２は、給気路３１４と、排気路３１６と、給排気路３１８と、給排弁体３２０とを、本体３０２内のシリンダ３０４の上方に有している。給気路３１４は、圧縮空気源（図示せず）に接続され、排気路３１６は外界に連通している。給排気路３１８は、圧力室３１０に連通している。
【０００４】
給排弁体３２０は、ピストン３０６の移動方向に沿って移動可能であって、第１弁部３２２と、第２弁部３２４とを有し、給気位置と排気位置との２つの切換位置に切り換えられる。給気位置では、第１弁部３２２が給排気路３１８を給気路３１４に接続し、第２弁部３２４が給排気路３１８を排気路３１６と遮断している。排気位置では、第１弁部３２２が給排気路３１８を給気路３１４と遮断し、第２弁部３２４が給排気路３１８を排気路３１６と接続している。給排弁体３２０の移動方向の上端に第１パイロット室３２６が設けられている。給排弁体３２０の移動方向の下端に第２パイロット室３２８が設けられ、第２パイロット室３２８は給気路３１４に連通している。給排弁体３２０の中心部には内孔３３０が形成されている。この内孔３３０は、給排弁体３２０を上下方向に貫通し、第１パイロット室３２６及び第２パイロット室３２８に達している。
【０００５】
ピストン３０６と同軸的に且つ一体にパイロットロッド３３２が形成されている。このパイロットロッド３３２は内孔３３０内を摺動可能である。第２パイロット室３２８と内孔３３０との間を開閉するように、パイロットロッド３３２の先端部には、図７に示すように給気弁部３３４が設けられている。パイロットロッド３３２の先端によって押圧可能にパイロット排気弁３３６が第１パイロット室３２６の上方に設けられている。パイロット排気弁３３６は、パイロットロッド３３２の先端によって押圧されたとき、開弁して第１パイロット室３２６を排気路３１６に接続する。パイロット排気弁３３６は、パイロットロッド３３２の先端によって押圧されていないとき、閉弁し第１パイロット室３２６を排気路３１６から遮断する。給排弁体３２０の第１パイロット室３２６側のパイロット圧受圧面積は、第２パイロット室３２８側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成されている。
【０００６】
パイロットロッド３３２の給気弁部３３４は、図７に拡大して示すように、Ｏリングによって形成されている。パイロットロッド３３２の先端側にＯリング溝が設けられている。このＯリング溝は、その溝底が先端側に拡大した角度θ3を有するテーパ状溝底３３８を有し、しかもＯリング３３４の線径よりも充分に広い溝幅を有している。このＯリング溝に装着されているＯリング３３４は、Ｏリング溝の大径側溝底径よりも小さい内径を有し、内孔３３０内に侵入したとき、給気圧力によって溝底大径側に移動して、内孔３３０を気密に封鎖可能な大きさに形成されている。
【特許文献１】特開昭６３−１３０９０４号公報
【特許文献２】特開平３−２２９００４号公報
【特許文献３】特許第３３４２９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３に記載の装置であっても、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に、微小量ではあるが油がシリンダ内に混入してしまうという問題がある。即ち、上記ピストンロッドのうちのプランジャ式ポンプ側に位置する部分には、接触した油が表面張力等によって上記ピストンロッドの表面に油膜を形成する。そして、上記ピストンロッドがシリンダ側に移動した後に再度プランジャ式ポンプ側に移動する際、図示しないが、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面のエッジ部分において、上記油膜だけがシリンダ内に残されてしまう。
【０００８】
このようにシリンダ３０４内に油が混入すると、本来は空気や圧縮空気のみが存在する部分に油が存在することになり、例えば本体３０２内のシリンダ３０４の上方に位置する給排気弁３１２、給気路３１４、排気路３１６、給排気路３１８及び給排弁体３２０の部分から、油が外部に飛散して周囲環境を汚染してしまうという問題がある。また、シリンダ３０４内も油で汚染されてしまうことから、給排弁体３２０の移動が妨げられて圧縮空気を形成しにくくなり、高圧流体発生装置としての機能が低下するおそれがある。そのため、比較的頻繁に定期的に装置を分解してシリンダ３０４内を清浄化する必要があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような課題を解決すべく、本発明は、
ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、前記シリンダ内における前記ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して前記圧力室に給排することによって前記ピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置であって、
前記給排気弁が、前記シリンダが設けられている本体内に、圧縮空気源に接続される給気路と、外界に連通する排気路と、前記圧力室に連通する給排気路と、前記ピストンの移動方向に沿って移動可能である給排弁体とを、有し、
前記給排弁体は、第１弁部及び第２弁部を有し、前記給排気路と前記給気路とを前記第２弁部で接続し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で遮断した給気位置と、前記給排気路と前記給気路とを第２弁部で遮断し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で接続した排気位置とに、切換可能であり、
前記給排弁体の移動方向の一端に第１パイロット室を設け、他端に前記給気路に連通した第２パイロット室を設け、
第１パイロット室及び第２パイロット室を連通する内孔が、前記給排弁体内を前記ピストンの移動方向に貫通し、
前記ピストンと連動するように前記本体内に設けられたパイロットロッドを、前記内孔に挿通し、第２パイロット室と前記内孔との間を開閉するように前記パイロットロッドに給気弁部を形成し、
前記パイロットロッドの先端による押圧によって開弁されて、第１パイロット室を前記排気路に接続するパイロット排気弁を設け、
前記給排弁体の第１パイロット室側のパイロット圧受圧面積を第２パイロット室側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成した高圧流体発生装置において、
前記シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、前記油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を前記本体に設ける。
【００１１】
このような構成によれば、表面に油膜を有するピストンロッドがシリンダ側に移動した後に再度プランジャ式ポンプ側に移動する際、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面のエッジ部分において、上記油膜だけがシリンダ内に残されても、即ち、一旦油がシリンダ内に混入したとしても、油回収用経路及び油回収用逆止弁によって当該油のみを効率よくシリンダの内部から外部に追い出し回収することができる。
【００１２】
また、本発明の高圧流体発生装置においては、
前記油回収用経路の油回収用入口が、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面に設けられており、
前記油回収用経路の油回収用出口が前記プランジャ式ポンプ側に設けられている、
ことが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、一旦シリンダ内に混入した油が、シリンダ内全体に拡散する前に効率よく回収することができ、かつ油圧ポンプにおいて再利用することができることから好ましい。
【００１４】
また、本発明の高圧流体発生装置においては、
前記シリンダ内において前記油回収用入口が設けられている面が、前記ピストンロッド側に傾斜していることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側に移動する際に、前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面の端部において油膜がシリンダ内に残されて混入すると同時に、当該油が上記油回収用経路内に導かれることから、より確実にシリンダ内全体に拡散する前に効率よく回収することができ、かつ油圧ポンプにおいて再利用することができることから好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００１８】
図１は、本発明の高圧流体発生装置の好適な一実施の形態の構成において右半分と左半分とで異なる状態を示す概略断面図であり、図２は、図１における第１パイロット室９７、第２パイロット室８５及び圧力室８７の付近を拡大した図である。また、図３は、図１における給排弁体９１の付近を拡大した図である。さらに、図４及び図５は、図１においてＰで示される部分を拡大した図である。
【００１９】
本発明の高圧流体発生装置は、図１に示すように、本体８１内に、空気圧動作用ピストン８２、給排気弁８３、油圧ポンプ１１９等が設けられおり、圧縮空気を給排気弁８３を介して圧力室８７に給排することによりピストン８２を往復動作させ、その往復動作によってプランジャー式油圧ポンプ１１９を駆動して高圧流体を発生する装置である。給排気弁８３と油圧ポンプ１１９とが、本体８１においてピストン８２を介して対向する位置に設けられている。
【００２０】
ピストン８２は、図１に示すように、シリンダ８６内に上下に摺動可能に収容され、ピストン８２の上側を圧力室８７、下側をばね室８８に形成され、ばね室８８にはピストン８２が上方端位置に復帰するための復帰ばね１０５が設けられている。また、ピストン８２には、下方に伸延したピストンロッド８９と、上方に伸延したパイロットロッド９０とが設けられている。ピストン８２は圧力室８７に圧縮空気が供給されると下方へ前進し、圧力室８７内の圧縮空気が排出されると復帰ばね１０５によって上方へ後退する。
【００２１】
給排気弁８３は、給気路１０３、排気路９８、給排気路９９、給排弁体９１、第１パイロット室９７、第２パイロット室８５、パイロット給気弁１０６、パイロット排気弁１１１等を具備している。給気路１０３は圧縮空気源に接続される給気ポート１０４に接続する本体８１内に形成された通路であり、排気路９８は本体８１内に形成された通路であり、図1における上部側に位置する外界に解放された排気口１２１に連通している。給排気路９９は、それぞれ後述する第１弁部９３及び第２弁部９４の第１弁座１０１及び第２弁座１０２の間の空間１００（図２参照）を圧力室８７に連通している本体８１内に形成された通路である。
【００２２】
給排弁体９１は、本体８１内に収容され前記ピストン８２の移動方向（図１における矢印Ｘの方向）に沿って上下に小寸法移動可能であり、第１弁部９３及び第２弁部９４を有し、これらの各弁部に対応して本体８１に第１弁座１０１及び第２弁座１０２が設けられており、これらのいずれか一方に着座するようになっている。即ち、給排弁体９１が上方へ移動したときは第１弁部９３が第１弁座１０１に着座し、給排弁体９１が下方へ移動したときは第２弁部９４が第２弁座１０２に着座するような構成を有している。
【００２３】
そして、第１弁部９３と第１弁座１０１は給排気路９９と排気路９８の間に設けられており、第２弁部９４と第２弁座１０２は給気路１０３と給排気路９９の間に設けられている。これによって給排弁体９１が上方へ移動したときは、圧力室８７に対する給気位置であり、第１弁部９３が離座して給排気路９９と排気路９８との間を連通し且つ第２弁部９４が着座して給排気路９９と給気路１０３との間を遮断する。給排弁体９１が下方へ移動したときは、圧力室８７に対する排気位置であり、第１弁部９３が着座して給排気路９９と排気路９８との間を遮断し且つ第２弁部９４が離座して給排気路９９と給気路１０３との間を連通する。
【００２４】
給排弁体９１の移動方向の上端側には第１パイロット室９７が設けられており、下端側に第２パイロット室８５が設けられている。第１パイロット室９７においては、給排弁体９１の上端においてピストン状に形成された大径部９２が、本体８１に形成されたシリンダ状の部分に嵌合した構成を有している。この大径部９２は第１弁座１０１の径よりも大きい径を有し、第２弁座１０２は第１弁座１０１の径よりも小さい径を有する。
【００２５】
第２パイロット室８５においては、給排弁体９１の第２弁部９４の径よりも小さい径を有する下端部が、本体８１内に形成された空間によって包囲されており、当該空間は給気路１０３に連通している。給排弁体９１の有効受圧面積は、第１パイロット室９７側が第２パイロット室８５側よりも十分に大きく、双方のパイロット室に同じ空気圧が作用したときは給排弁体９１が下降動作する。
【００２６】
また、給排弁体９１の中心部には、ピストン８２の移動方向において貫通し、第１パイロット室９７及び第２パイロット室８５に達する内孔９６が穿設されている（図３参照）。本体８１内には、ピストン８２と同軸的に且つ一体的に上方へ伸延形成されたパイロットロッド９０が、本体８１内のシリンダ端壁を摺動可能に貫通させて設けられており、ピストン８２の往復動作により第２パイロット室８５を通り内孔９６に出入りして前記第２パイロット室８５と内孔９６の間を開閉するように、パイロットロッド９０の先端部１１０には給気弁部を形成するパイロット給気弁１０６が設けられている。内孔９６と内孔９６内に進入したパイロットロッド９０との間には空気圧が導入される程度の小さな間隙１０９が存在する。
【００２７】
パイロット給気弁１０６は、図３に示すように、給気弁部がＯリングで形成されており、パイロットロッド９０の先端部１１０にＯリング溝が設けられ、当該Ｏリング溝の溝底は先端側に拡大した角θ1を有するテーパ状溝底１０８とその小径側に続くストレート部１０７で形成され、その溝幅はＯリングの線径よりも十分に広い溝幅に形成されている。Ｏリングは、Ｏリング溝のテーパ状溝底１０８の大径側溝底径よりも小さく略ストレート部１０７の外径に一致するか若しくは小さい内径を有し、Ｏリングの線径はＯリングがストレート部１０７にあるときその外周が内孔９６の内周面から僅かに離れる程度のものである。
【００２８】
これにより、弁部であるＯリングが内孔９６に進入した状態で第２パイロット室８５側に供給空気圧が作用し第１パイロット室９７側が大気圧になると、給気圧力によりテーパ状溝底１０８の大径側へ移動して内孔９６とパイロットロッド９０との間隙１０９を気密に封鎖する。このテーパ状溝底１０８の大径側へ移動した状態では、Ｏリングは周長が弾性的に引き伸ばされている。Ｏリングは内孔９６から出ている状態では周方向の収縮力によってストレート部１０７側に移動している。給排弁体９１の内孔９６の下端縁９５は図示のように丸みを有する面取りをしてある。
【００２９】
第１パイロット室９７には、パイロットロッド９０の先端１１０（図３における上端部分）で押されて開弁し、第１パイロット室９７を排気路１１２に接続するパイロット排気弁１１１が設けられている。また、図２に示すように、パイロット排気弁１１１の閉弁方向作用ばね１１３、及び弁座１１４が設けられており、排気通路１１２は排気口１２１に連通している。なお、図１及び図２に示すように、本発明の高圧流体発生装置は、大径部９２に設けられたＯリング１１５、油吸い込みポート１１６、逆止弁１１７、圧油出力ポート１１８、及びばね室の空気出入りのための通路１２０を有する。
【００３０】
このように構成された高圧流体発生装置は、給気路１０３に圧縮空気が供給さた初期の状態は、図１〜図３の右半分に示すように、ピストン８２が復帰ばね１０５で上昇して復帰した復帰位置にあり、従ってパイロットロッド９０も上昇していてパイロット給気弁１０６が内孔９６内にあって閉弁状態であり、パイロットロッド９０の先端１１０でパイロット排気弁１１１が開弁していて第１パイロット室９７が大気圧であり、第２パイロット室８５の空気圧力で給排弁体９１が上昇した給気位置にある状態である。この状態では第２弁部９４が第２弁座１０２から離座して給排気路９９が給気路１０３に接続され、そして第１弁部９３が第１弁座１０１に着座して排気路９８が遮断された状態であるから、ピストン８２の圧力室８７に圧縮空気が供給され、ピストン８２が復帰ばね１０５に抗して下方へ前進移動する。
【００３１】
ピストン８２が少し前進したときパイロットロッド９０も共に下方へ前進するからその先端１１０がパイロット排気弁１１１から離れてこれを閉弁させる。そしてピストン８２が前進端近くに達するとパイロット給気弁１０６が開弁する。すなわち、給気弁部のＯリングがそれまでは給気圧に押圧されてＯリング溝底のテーパ状溝底１０８の大径側に移動し周長が大きくなって給排弁体９１の内孔９６内面に密着していた状態が内孔９６の下端縁９５から外れて開弁状態となる。この時内孔９６の下端縁９５からＯリングが一旦外れるとＯリングの周長が収縮しようとし、テーパ状溝底１０８を小径側のストレート部１０７に移動する。
【００３２】
パイロット給気弁１０６の開弁によって第２パイロット室８５が内孔９６を介して第１パイロット室９７に連通し、圧縮空気が第１パイロット室９７に供給され、これによって給排弁体９１が下降して排気位置に切り換わる。この給排弁体９１の移動は内孔９６の下端縁９５が給気弁部のＯリング側に近寄る移動であるが、Ｏリングは既にテーパ溝底１０８の小径側へ移動しており閉弁することはない。
【００３３】
給排気弁８３が排気位置になると、シリンダの圧力室８７の圧縮空気が給排気路９９とこれに接続された排気路９８を通って外界に排出されるから、ピストン８２が復帰ばねによって後退して復帰する。ピストン８２の後退の終わり付近でパイロットロッド９０の先端１１０がパイロット排気弁１１１を開弁させ、第１パイロット室９７を大気圧とし、これによってパイロット給気弁１０６が確実に閉じて、第２パイロット室８５の圧力で給排弁体９１が上昇する。この状態は給気路１０３に圧縮空気を供給した初期の状態と同じであり、以下は上述した過程を繰り返すことになる。従って、ピストン８２は往復動作を繰り返すから、プランジャー式油圧ポンプ１１９が駆動されて高圧流体を発生する。
【００３４】
高圧流体の出力側が所定の高圧となりそのままで停止状態となっているとき、出力側に流体漏れが生じて圧力が少しずつ低下してくると、その圧力の低下を補うように高圧流体発生装置が動作する。この時前記流体漏れが極めて微小であれば、前述の超微速度でピストンが往動作し、通常速度で復動作することになる。超微速度でピストン８２が往動作してその前進端に近づいたとき第２パイロット室８５と内孔９６との間を閉じていたパイロット給気弁１０６が開く。パイロット給気弁１０６が開く状態は、前述した場合と同様に一旦開弁するとＯリングの周長が収縮してテーパ状溝底１０８を小径側へ移動するから、完全に開弁してしまうので、第１パイロット室９７へ圧縮空気が供給され、給排気弁８３が確実に排気位置に切り換わる。これによって、給排弁体９１がデッドポイントに入ることはない。
【００３５】
ここで、図１においてＹで示される部分の拡大図を図４及び図５に示す。本発明の高圧流体発生装置においては、ピストン８２がシリンダ８６内を油圧ポンプ１１９側（即ち、矢印Ｘで示される方向における下方）に移動した際に、油圧ポンプ１１９側から伝って来た油２００によって形成されたピストンロッド８９の表面の油膜が、図４に示すように、シリンダ８６内においてピストンロッド８９が本体に貫入する面２０６の端部（図４においてＺで示される部分）よってシリンダ８６内に残される。
【００３６】
しかしながら、この一旦シリンダ８６内に混入した油２００は、油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４によって効率よくシリンダ８６の内部から外部に追い出される。より具体的には、シリンダ８６内に入った油２００は、油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２に入り込み、下方に移動したピストン８２によって上昇した圧力室８７（特にばね室８８）の圧力、又は重力により、下方に流れて油回収用逆止弁２０４の部分に到達する。このとき、油回収用経路２０２の一部を構成する弁体収容路２０２ｄの上端部（矢印Ｘの方向において油回収用逆止弁２０４と対向する部分）には、孔２０２ｃが設けられており、これによって油が油回収用経路２０２内を下方に移動することを促進させる。
【００３７】
また、図４においては、略球状の弁体２０４ａが弁座２０４ｂで油回収用出口２０２ｂを塞ぐ位置にあるが、ピストン８２が上方に移動した際には、図５に示すように、上方に移動したピストン８２によって下降した圧力室８７（特にばね室８８）の圧力により（若しくは更にピストン８２の上下運動による高圧流体発生装置の振動により）、弁体２０４ａは弁座２０４ｂから矢印Ｘの方向において上方に浮き上がって油回収用出口２０２ｂが開放され、弁体２０４ａと油回収用経路２０２との間隙を通過して油２００が排出される。更には、本実施の形態の高圧発生流体装置を連続して運転すると、ピストン８２の上下運動に伴う圧力室８７内の圧力変化が連続して起こり、弁体２０４ａが油回収用経路２０２を連続して上下し、一旦シリンダ８６内に混入した油２００が連続して排出される。
【００３８】
したがって、ピストンロッド８９が油圧ポンプ１１９側とシリンダ８６内とを往復運動する際に油２００がシリンダ８６内に混入したとしても、これを効率的に回収することによってシリンダ８６内が油２００によって過度に汚染されることを防止することができ、高圧流体発生装置を分解して清浄化する頻度を低減させることができる。加えて、シリンダ８６の上方に位置する給排気弁８３、給気路１０３、排気路９８、給排気路９９及び給排弁体９１の部分から、油２００が外部に飛散して周囲環境を汚染してしまうことをより確実に防止することができる。
【００３９】
本実施の形態においては、図４に示すように、油回収用経路２０２の油回収用入口２０２ａが設けられている面２０６が、ピストンロッド８９側に傾斜しており、面２０６とピストンロッド８９とが角θ1をなしており、ピストンロッド８９が油圧ポンプ１１９側に移動する際に面２０６の端部Ｚによって油膜がシリンダ８６内に混入すると同時に、当該油２００が油回収用経路２０２内に導かれることから、シリンダ８６内全体に拡散する前に油２００を効率よく回収することができる。角θ1の大きさは特に限定されるものではなく、高圧流体発生装置のスペック等に応じて適宜選択すればよいが、例えば４５°付近であるのが好ましい。
【００４０】
また、本実施の形態においては、弁体２０４ａが略球状であるため、油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の断面が略円状であり、これにより油２００が油回収用経路２０２の内面をより滑らかに下方に移動させることができる。なお、油圧ポンプ１１９の下方の油吸い込みポート１１６の下方には油用タンク（図示せず）が配置されることから、油回収用経路２０２の油回収用出口２０２ｂから排出される油２００は再利用することができ好ましい。
【００４１】
上記の略球状の弁体２０４ａを構成する材料としては、油によって膨潤しない材料であれば特に制限なく用いることができ、例えばポリアセタール、ウレタン又はゴム等を用いることができる。ポリアセタールとしては、例えばDu Pont社製のデルリン（商品名）やポリプラスチックス社製のジュラコン等が挙げられ、より具体的には、例えば佐藤鉄工株式会社製のジュラコン球等を好適に用いることができる。また、軽量であれば金属を用いることも可能である。
【００４２】
また、本実施の形態においては、油回収用逆止弁２０４において弁座２０４ｂを構成する面（フランジ面）が、弁体収容路２０２ｄの長さ方向（矢印Ｘの方向）に対して角θ3をもつテーパ状の形状を有する構成となっている。角θ3の大きさは適宜選択することができるが、よりスムースに弁体２０４ａを回転及び移動させて油２００の排出をより確実にするという観点からは、例えば約１２０°であるのが好ましい。
【００４３】
略円状の弁体２０４ａの寸法及び油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の寸法は、適宜選択することができるが、弁体２０４ａが弁座２０４ｂから矢印Ｘの方向において上方に浮き上がって油２００が油回収用出口２０２ｂにより確実に達するように、略球状の弁体２０４ａの外径は、油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の内径よりも若干小さいのが好ましい。
【００４４】
油回収用入口２０２ａの寸法（径）については、油２００が効率よく油回収用経路２０２内に入ることができる範囲であれば特に制限はない。油回収用出口２０２ｂの寸法（径）については、弁体２０２ａが油回収用経路２０２又は弁体収容路２０２ｄ外に出てしまわず、かつ油２００を確実に排出できる範囲であれば特に制限はない。本実施の形態においては、弁体収容路２０２ｄに延長部２０２ｅが設けられており、弁体２０２ａが油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）から外に出てしまわないような構成を有している。
【００４５】
なお、孔２０２ｃの寸法は、弁体２０２ａが油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）から外に出てしまわず、かつ空気を油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）に取り込むことができる範囲で適宜設計することができる。
【００４６】
上記の実施の形態においては、油圧ポンプを駆動して高圧の油圧を発生するようにしたが、空気圧ポンプを駆動して高圧の圧縮空気を発生させるようにしてもよい。また、上記実施の形態においては面２０６に単一の油回収用経路２０２を設けた態様について説明したが、例えばピストンロッド８９を中心にして矢印Ｘの方向からみた場合に互いに点対称となる位置に、複数の油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４を設けてもよい。
【００４７】
ピストン８２の上下運動によって圧力室８７内の圧力を確実に上昇させて高圧流体発生装置の機能を低下させないという観点からは、油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４の数は増加させ過ぎないことが好ましいが、ピストンロッド８９を中心にして矢印Ｘの方向からみた場合に互いに点対称となる位置に、少なくとも２つの油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４を設けるのが好ましい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、油回収用経路２０２の断面が略円状で、弁体２０４ａの形状が略球状である場合について説明したが、これらについても適宜設計変更が可能である。油回収用経路の断面は、例えば三角柱及び四角柱等の多角注状であっても構わない。また、油回収用経路の断面形状に合わせて、弁体の形状は角柱状であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、ピストンロッドが油圧ポンプ側とシリンダ側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を提供することができる。かかる本発明の高圧流体発生装置は、各種成型装置において金型を固定するために用いるクランプ機構の一部として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の高圧流体発生装置の好適な一実施の形態の構成において右半分と左半分とで異なる状態を示す概略断面図である。
【図２】図１における第１パイロット室９７、第２パイロット室８５及び圧力室８７の付近を拡大した図である。
【図３】図１における給排弁体９１の付近を拡大した図である。
【図４】図１においてＰで示される部分を拡大した図である。
【図５】図１においてＰで示される部分を拡大した別の図である。
【図６】従来の装置の要部を拡大した図である。
【図７】従来の装置の要部をさらに拡大した図である。
【符号の説明】
【００５１】
８１・・・本体、８２・・・ピストン、８３・・・給排気弁、８５・・・第２パイロット室、８６・・・シリンダ、８７・・・圧力室、９０・・・パイロットロッド、９１・・・給排弁体、９３・・・第１弁部、９４・・・第２弁部、９６・・・内孔、９７・・・第１パイロット室、９８・・・排気路、９９・・・給排気路、１０１・・・第１弁座、１０２・・・第２弁座、１０３・・・給気路、１０５・・・復帰ばね、１０６・・・パイロット給気弁、１０７・・・ストレート部、１０８・・・テーパ状溝底、１１１・・・パイロット排気弁、１１２・・・排気通路、１１９・・・油圧ポンプ、２００・・・油、２０２・・・油回収用経路、２０２ａ・・・油回収用入口、２０２ｂ・・・油回収用出口、２０２ｃ・・・孔、２０２ｄ・・・弁体収容路、２０４・・・油回収用逆止弁、２０４ａ・・・弁体、２０４ｂ・・・弁座、２０６・・・面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧を用いてピストンを動作させてプランジャポンプを駆動することにより高圧の流体を発生する高圧流体発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧流体発生装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されたものが挙げられ、圧油の消費に応じて空気圧を油圧に変換して供給するような用途に使用した場合、圧油の消費が停止している時の圧油の微小な漏れによりピストンが超微速度で移動してデッドポイントに入ってしまい、作動しなくなる状態が起こる問題があったが、かかる問題は特許文献３に記載の技術によって解決された。
【０００３】
特許文献３に記載の装置においては、例えば図６に示すように、本体３０２に設けたシリンダ３０４内にピストン３０６が設けられている。ピストン３０６の下側に復帰バネ３０８が設けられ、ピストン３０６の上側のシリンダ３０４が圧力室３１０とされている。圧力室３１０に給排気弁３１２を介して圧縮空気を給排することによってピストン３０６が上下動し、プランジャ式ポンプ（図示せず）が駆動される。給排気弁３１２は、給気路３１４と、排気路３１６と、給排気路３１８と、給排弁体３２０とを、本体３０２内のシリンダ３０４の上方に有している。給気路３１４は、圧縮空気源（図示せず）に接続され、排気路３１６は外界に連通している。給排気路３１８は、圧力室３１０に連通している。
【０００４】
給排弁体３２０は、ピストン３０６の移動方向に沿って移動可能であって、第１弁部３２２と、第２弁部３２４とを有し、給気位置と排気位置との２つの切換位置に切り換えられる。給気位置では、第１弁部３２２が給排気路３１８を給気路３１４に接続し、第２弁部３２４が給排気路３１８を排気路３１６と遮断している。排気位置では、第１弁部３２２が給排気路３１８を給気路３１４と遮断し、第２弁部３２４が給排気路３１８を排気路３１６と接続している。給排弁体３２０の移動方向の上端に第１パイロット室３２６が設けられている。給排弁体３２０の移動方向の下端に第２パイロット室３２８が設けられ、第２パイロット室３２８は給気路３１４に連通している。給排弁体３２０の中心部には内孔３３０が形成されている。この内孔３３０は、給排弁体３２０を上下方向に貫通し、第１パイロット室３２６及び第２パイロット室３２８に達している。
【０００５】
ピストン３０６と同軸的に且つ一体にパイロットロッド３３２が形成されている。このパイロットロッド３３２は内孔３３０内を摺動可能である。第２パイロット室３２８と内孔３３０との間を開閉するように、パイロットロッド３３２の先端部には、図７に示すように給気弁部３３４が設けられている。パイロットロッド３３２の先端によって押圧可能にパイロット排気弁３３６が第１パイロット室３２６の上方に設けられている。パイロット排気弁３３６は、パイロットロッド３３２の先端によって押圧されたとき、開弁して第１パイロット室３２６を排気路３１６に接続する。パイロット排気弁３３６は、パイロットロッド３３２の先端によって押圧されていないとき、閉弁し第１パイロット室３２６を排気路３１６から遮断する。給排弁体３２０の第１パイロット室３２６側のパイロット圧受圧面積は、第２パイロット室３２８側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成されている。
【０００６】
パイロットロッド３３２の給気弁部３３４は、図７に拡大して示すように、Ｏリングによって形成されている。パイロットロッド３３２の先端側にＯリング溝が設けられている。このＯリング溝は、その溝底が先端側に拡大した角度θ3を有するテーパ状溝底３３８を有し、しかもＯリング３３４の線径よりも充分に広い溝幅を有している。このＯリング溝に装着されているＯリング３３４は、Ｏリング溝の大径側溝底径よりも小さい内径を有し、内孔３３０内に侵入したとき、給気圧力によって溝底大径側に移動して、内孔３３０を気密に封鎖可能な大きさに形成されている。
【特許文献１】特開昭６３−１３０９０４号公報
【特許文献２】特開平３−２２９００４号公報
【特許文献３】特許第３３４２９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３に記載の装置であっても、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に、微小量ではあるが油がシリンダ内に混入してしまうという問題がある。即ち、上記ピストンロッドのうちのプランジャ式ポンプ側に位置する部分には、接触した油が表面張力等によって上記ピストンロッドの表面に油膜を形成する。そして、上記ピストンロッドがシリンダ側に移動した後に再度プランジャ式ポンプ側に移動する際、図示しないが、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面のエッジ部分において、上記油膜だけがシリンダ内に残されてしまう。
【０００８】
このようにシリンダ３０４内に油が混入すると、本来は空気や圧縮空気のみが存在する部分に油が存在することになり、例えば本体３０２内のシリンダ３０４の上方に位置する給排気弁３１２、給気路３１４、排気路３１６、給排気路３１８及び給排弁体３２０の部分から、油が外部に飛散して周囲環境を汚染してしまうという問題がある。また、シリンダ３０４内も油で汚染されてしまうことから、給排弁体３２０の移動が妨げられて圧縮空気を形成しにくくなり、高圧流体発生装置としての機能が低下するおそれがある。そのため、比較的頻繁に定期的に装置を分解してシリンダ３０４内を清浄化する必要があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような課題を解決すべく、本発明は、
ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、前記シリンダ内における前記ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して前記圧力室に給排することによって前記ピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置であって、
前記給排気弁が、前記シリンダが設けられている本体内に、圧縮空気源に接続される給気路と、外界に連通する排気路と、前記圧力室に連通する給排気路と、前記ピストンの移動方向に沿って移動可能である給排弁体とを、有し、
前記給排弁体は、第１弁部及び第２弁部を有し、前記給排気路と前記給気路とを前記第２弁部で接続し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で遮断した給気位置と、前記給排気路と前記給気路とを第２弁部で遮断し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で接続した排気位置とに、切換可能であり、
前記給排弁体の移動方向の一端に第１パイロット室を設け、他端に前記給気路に連通した第２パイロット室を設け、
第１パイロット室及び第２パイロット室を連通する内孔が、前記給排弁体内を前記ピストンの移動方向に貫通し、
前記ピストンと連動するように前記本体内に設けられたパイロットロッドを、前記内孔に挿通し、第２パイロット室と前記内孔との間を開閉するように前記パイロットロッドに給気弁部を形成し、
前記パイロットロッドの先端による押圧によって開弁されて、第１パイロット室を前記排気路に接続するパイロット排気弁を設け、
前記給排弁体の第１パイロット室側のパイロット圧受圧面積を第２パイロット室側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成した高圧流体発生装置において、
前記シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、前記油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を前記本体に設ける。
【００１１】
このような構成によれば、表面に油膜を有するピストンロッドがシリンダ側に移動した後に再度プランジャ式ポンプ側に移動する際、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面のエッジ部分において、上記油膜だけがシリンダ内に残されても、即ち、一旦油がシリンダ内に混入したとしても、油回収用経路及び油回収用逆止弁によって当該油のみを効率よくシリンダの内部から外部に追い出し回収することができる。
【００１２】
また、本発明の高圧流体発生装置においては、
前記油回収用経路の油回収用入口が、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面に設けられており、
前記油回収用経路の油回収用出口が前記プランジャ式ポンプ側に設けられている、
ことが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、一旦シリンダ内に混入した油が、シリンダ内全体に拡散する前に効率よく回収することができ、かつ油圧ポンプにおいて再利用することができることから好ましい。
【００１４】
また、本発明の高圧流体発生装置においては、
前記シリンダ内において前記油回収用入口が設けられている面が、前記ピストンロッド側に傾斜していることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側に移動する際に、前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面の端部において油膜がシリンダ内に残されて混入すると同時に、当該油が上記油回収用経路内に導かれることから、より確実にシリンダ内全体に拡散する前に効率よく回収することができ、かつ油圧ポンプにおいて再利用することができることから好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ピストンロッドがプランジャ式ポンプ側と大気側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００１８】
図１は、本発明の高圧流体発生装置の好適な一実施の形態の構成において右半分と左半分とで異なる状態を示す概略断面図であり、図２は、図１における第１パイロット室９７、第２パイロット室８５及び圧力室８７の付近を拡大した図である。また、図３は、図１における給排弁体９１の付近を拡大した図である。さらに、図４及び図５は、図１においてＰで示される部分を拡大した図である。
【００１９】
本発明の高圧流体発生装置は、図１に示すように、本体８１内に、空気圧動作用ピストン８２、給排気弁８３、油圧ポンプ１１９等が設けられおり、圧縮空気を給排気弁８３を介して圧力室８７に給排することによりピストン８２を往復動作させ、その往復動作によってプランジャー式油圧ポンプ１１９を駆動して高圧流体を発生する装置である。給排気弁８３と油圧ポンプ１１９とが、本体８１においてピストン８２を介して対向する位置に設けられている。
【００２０】
ピストン８２は、図１に示すように、シリンダ８６内に上下に摺動可能に収容され、ピストン８２の上側を圧力室８７、下側をばね室８８に形成され、ばね室８８にはピストン８２が上方端位置に復帰するための復帰ばね１０５が設けられている。また、ピストン８２には、下方に伸延したピストンロッド８９と、上方に伸延したパイロットロッド９０とが設けられている。ピストン８２は圧力室８７に圧縮空気が供給されると下方へ前進し、圧力室８７内の圧縮空気が排出されると復帰ばね１０５によって上方へ後退する。
【００２１】
給排気弁８３は、給気路１０３、排気路９８、給排気路９９、給排弁体９１、第１パイロット室９７、第２パイロット室８５、パイロット給気弁１０６、パイロット排気弁１１１等を具備している。給気路１０３は圧縮空気源に接続される給気ポート１０４に接続する本体８１内に形成された通路であり、排気路９８は本体８１内に形成された通路であり、図1における上部側に位置する外界に解放された排気口１２１に連通している。給排気路９９は、それぞれ後述する第１弁部９３及び第２弁部９４の第１弁座１０１及び第２弁座１０２の間の空間１００（図２参照）を圧力室８７に連通している本体８１内に形成された通路である。
【００２２】
給排弁体９１は、本体８１内に収容され前記ピストン８２の移動方向（図１における矢印Ｘの方向）に沿って上下に小寸法移動可能であり、第１弁部９３及び第２弁部９４を有し、これらの各弁部に対応して本体８１に第１弁座１０１及び第２弁座１０２が設けられており、これらのいずれか一方に着座するようになっている。即ち、給排弁体９１が上方へ移動したときは第１弁部９３が第１弁座１０１に着座し、給排弁体９１が下方へ移動したときは第２弁部９４が第２弁座１０２に着座するような構成を有している。
【００２３】
そして、第１弁部９３と第１弁座１０１は給排気路９９と排気路９８の間に設けられており、第２弁部９４と第２弁座１０２は給気路１０３と給排気路９９の間に設けられている。これによって給排弁体９１が上方へ移動したときは、圧力室８７に対する給気位置であり、第１弁部９３が離座して給排気路９９と排気路９８との間を連通し且つ第２弁部９４が着座して給排気路９９と給気路１０３との間を遮断する。給排弁体９１が下方へ移動したときは、圧力室８７に対する排気位置であり、第１弁部９３が着座して給排気路９９と排気路９８との間を遮断し且つ第２弁部９４が離座して給排気路９９と給気路１０３との間を連通する。
【００２４】
給排弁体９１の移動方向の上端側には第１パイロット室９７が設けられており、下端側に第２パイロット室８５が設けられている。第１パイロット室９７においては、給排弁体９１の上端においてピストン状に形成された大径部９２が、本体８１に形成されたシリンダ状の部分に嵌合した構成を有している。この大径部９２は第１弁座１０１の径よりも大きい径を有し、第２弁座１０２は第１弁座１０１の径よりも小さい径を有する。
【００２５】
第２パイロット室８５においては、給排弁体９１の第２弁部９４の径よりも小さい径を有する下端部が、本体８１内に形成された空間によって包囲されており、当該空間は給気路１０３に連通している。給排弁体９１の有効受圧面積は、第１パイロット室９７側が第２パイロット室８５側よりも十分に大きく、双方のパイロット室に同じ空気圧が作用したときは給排弁体９１が下降動作する。
【００２６】
また、給排弁体９１の中心部には、ピストン８２の移動方向において貫通し、第１パイロット室９７及び第２パイロット室８５に達する内孔９６が穿設されている（図３参照）。本体８１内には、ピストン８２と同軸的に且つ一体的に上方へ伸延形成されたパイロットロッド９０が、本体８１内のシリンダ端壁を摺動可能に貫通させて設けられており、ピストン８２の往復動作により第２パイロット室８５を通り内孔９６に出入りして前記第２パイロット室８５と内孔９６の間を開閉するように、パイロットロッド９０の先端部１１０には給気弁部を形成するパイロット給気弁１０６が設けられている。内孔９６と内孔９６内に進入したパイロットロッド９０との間には空気圧が導入される程度の小さな間隙１０９が存在する。
【００２７】
パイロット給気弁１０６は、図３に示すように、給気弁部がＯリングで形成されており、パイロットロッド９０の先端部１１０にＯリング溝が設けられ、当該Ｏリング溝の溝底は先端側に拡大した角θ1を有するテーパ状溝底１０８とその小径側に続くストレート部１０７で形成され、その溝幅はＯリングの線径よりも十分に広い溝幅に形成されている。Ｏリングは、Ｏリング溝のテーパ状溝底１０８の大径側溝底径よりも小さく略ストレート部１０７の外径に一致するか若しくは小さい内径を有し、Ｏリングの線径はＯリングがストレート部１０７にあるときその外周が内孔９６の内周面から僅かに離れる程度のものである。
【００２８】
これにより、弁部であるＯリングが内孔９６に進入した状態で第２パイロット室８５側に供給空気圧が作用し第１パイロット室９７側が大気圧になると、給気圧力によりテーパ状溝底１０８の大径側へ移動して内孔９６とパイロットロッド９０との間隙１０９を気密に封鎖する。このテーパ状溝底１０８の大径側へ移動した状態では、Ｏリングは周長が弾性的に引き伸ばされている。Ｏリングは内孔９６から出ている状態では周方向の収縮力によってストレート部１０７側に移動している。給排弁体９１の内孔９６の下端縁９５は図示のように丸みを有する面取りをしてある。
【００２９】
第１パイロット室９７には、パイロットロッド９０の先端１１０（図３における上端部分）で押されて開弁し、第１パイロット室９７を排気路１１２に接続するパイロット排気弁１１１が設けられている。また、図２に示すように、パイロット排気弁１１１の閉弁方向作用ばね１１３、及び弁座１１４が設けられており、排気通路１１２は排気口１２１に連通している。なお、図１及び図２に示すように、本発明の高圧流体発生装置は、大径部９２に設けられたＯリング１１５、油吸い込みポート１１６、逆止弁１１７、圧油出力ポート１１８、及びばね室の空気出入りのための通路１２０を有する。
【００３０】
このように構成された高圧流体発生装置は、給気路１０３に圧縮空気が供給さた初期の状態は、図１〜図３の右半分に示すように、ピストン８２が復帰ばね１０５で上昇して復帰した復帰位置にあり、従ってパイロットロッド９０も上昇していてパイロット給気弁１０６が内孔９６内にあって閉弁状態であり、パイロットロッド９０の先端１１０でパイロット排気弁１１１が開弁していて第１パイロット室９７が大気圧であり、第２パイロット室８５の空気圧力で給排弁体９１が上昇した給気位置にある状態である。この状態では第２弁部９４が第２弁座１０２から離座して給排気路９９が給気路１０３に接続され、そして第１弁部９３が第１弁座１０１に着座して排気路９８が遮断された状態であるから、ピストン８２の圧力室８７に圧縮空気が供給され、ピストン８２が復帰ばね１０５に抗して下方へ前進移動する。
【００３１】
ピストン８２が少し前進したときパイロットロッド９０も共に下方へ前進するからその先端１１０がパイロット排気弁１１１から離れてこれを閉弁させる。そしてピストン８２が前進端近くに達するとパイロット給気弁１０６が開弁する。すなわち、給気弁部のＯリングがそれまでは給気圧に押圧されてＯリング溝底のテーパ状溝底１０８の大径側に移動し周長が大きくなって給排弁体９１の内孔９６内面に密着していた状態が内孔９６の下端縁９５から外れて開弁状態となる。この時内孔９６の下端縁９５からＯリングが一旦外れるとＯリングの周長が収縮しようとし、テーパ状溝底１０８を小径側のストレート部１０７に移動する。
【００３２】
パイロット給気弁１０６の開弁によって第２パイロット室８５が内孔９６を介して第１パイロット室９７に連通し、圧縮空気が第１パイロット室９７に供給され、これによって給排弁体９１が下降して排気位置に切り換わる。この給排弁体９１の移動は内孔９６の下端縁９５が給気弁部のＯリング側に近寄る移動であるが、Ｏリングは既にテーパ溝底１０８の小径側へ移動しており閉弁することはない。
【００３３】
給排気弁８３が排気位置になると、シリンダの圧力室８７の圧縮空気が給排気路９９とこれに接続された排気路９８を通って外界に排出されるから、ピストン８２が復帰ばねによって後退して復帰する。ピストン８２の後退の終わり付近でパイロットロッド９０の先端１１０がパイロット排気弁１１１を開弁させ、第１パイロット室９７を大気圧とし、これによってパイロット給気弁１０６が確実に閉じて、第２パイロット室８５の圧力で給排弁体９１が上昇する。この状態は給気路１０３に圧縮空気を供給した初期の状態と同じであり、以下は上述した過程を繰り返すことになる。従って、ピストン８２は往復動作を繰り返すから、プランジャー式油圧ポンプ１１９が駆動されて高圧流体を発生する。
【００３４】
高圧流体の出力側が所定の高圧となりそのままで停止状態となっているとき、出力側に流体漏れが生じて圧力が少しずつ低下してくると、その圧力の低下を補うように高圧流体発生装置が動作する。この時前記流体漏れが極めて微小であれば、前述の超微速度でピストンが往動作し、通常速度で復動作することになる。超微速度でピストン８２が往動作してその前進端に近づいたとき第２パイロット室８５と内孔９６との間を閉じていたパイロット給気弁１０６が開く。パイロット給気弁１０６が開く状態は、前述した場合と同様に一旦開弁するとＯリングの周長が収縮してテーパ状溝底１０８を小径側へ移動するから、完全に開弁してしまうので、第１パイロット室９７へ圧縮空気が供給され、給排気弁８３が確実に排気位置に切り換わる。これによって、給排弁体９１がデッドポイントに入ることはない。
【００３５】
ここで、図１においてＹで示される部分の拡大図を図４及び図５に示す。本発明の高圧流体発生装置においては、ピストン８２がシリンダ８６内を油圧ポンプ１１９側（即ち、矢印Ｘで示される方向における下方）に移動した際に、油圧ポンプ１１９側から伝って来た油２００によって形成されたピストンロッド８９の表面の油膜が、図４に示すように、シリンダ８６内においてピストンロッド８９が本体に貫入する面２０６の端部（図４においてＺで示される部分）よってシリンダ８６内に残される。
【００３６】
しかしながら、この一旦シリンダ８６内に混入した油２００は、油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４によって効率よくシリンダ８６の内部から外部に追い出される。より具体的には、シリンダ８６内に入った油２００は、油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２に入り込み、下方に移動したピストン８２によって上昇した圧力室８７（特にばね室８８）の圧力、又は重力により、下方に流れて油回収用逆止弁２０４の部分に到達する。このとき、油回収用経路２０２の一部を構成する弁体収容路２０２ｄの上端部（矢印Ｘの方向において油回収用逆止弁２０４と対向する部分）には、孔２０２ｃが設けられており、これによって油が油回収用経路２０２内を下方に移動することを促進させる。
【００３７】
また、図４においては、略球状の弁体２０４ａが弁座２０４ｂで油回収用出口２０２ｂを塞ぐ位置にあるが、ピストン８２が上方に移動した際には、図５に示すように、上方に移動したピストン８２によって下降した圧力室８７（特にばね室８８）の圧力により（若しくは更にピストン８２の上下運動による高圧流体発生装置の振動により）、弁体２０４ａは弁座２０４ｂから矢印Ｘの方向において上方に浮き上がって油回収用出口２０２ｂが開放され、弁体２０４ａと油回収用経路２０２との間隙を通過して油２００が排出される。更には、本実施の形態の高圧発生流体装置を連続して運転すると、ピストン８２の上下運動に伴う圧力室８７内の圧力変化が連続して起こり、弁体２０４ａが油回収用経路２０２を連続して上下し、一旦シリンダ８６内に混入した油２００が連続して排出される。
【００３８】
したがって、ピストンロッド８９が油圧ポンプ１１９側とシリンダ８６内とを往復運動する際に油２００がシリンダ８６内に混入したとしても、これを効率的に回収することによってシリンダ８６内が油２００によって過度に汚染されることを防止することができ、高圧流体発生装置を分解して清浄化する頻度を低減させることができる。加えて、シリンダ８６の上方に位置する給排気弁８３、給気路１０３、排気路９８、給排気路９９及び給排弁体９１の部分から、油２００が外部に飛散して周囲環境を汚染してしまうことをより確実に防止することができる。
【００３９】
本実施の形態においては、図４に示すように、油回収用経路２０２の油回収用入口２０２ａが設けられている面２０６が、ピストンロッド８９側に傾斜しており、面２０６とピストンロッド８９とが角θ1をなしており、ピストンロッド８９が油圧ポンプ１１９側に移動する際に面２０６の端部Ｚによって油膜がシリンダ８６内に混入すると同時に、当該油２００が油回収用経路２０２内に導かれることから、シリンダ８６内全体に拡散する前に油２００を効率よく回収することができる。角θ1の大きさは特に限定されるものではなく、高圧流体発生装置のスペック等に応じて適宜選択すればよいが、例えば４５°付近であるのが好ましい。
【００４０】
また、本実施の形態においては、弁体２０４ａが略球状であるため、油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の断面が略円状であり、これにより油２００が油回収用経路２０２の内面をより滑らかに下方に移動させることができる。なお、油圧ポンプ１１９の下方の油吸い込みポート１１６の下方には油用タンク（図示せず）が配置されることから、油回収用経路２０２の油回収用出口２０２ｂから排出される油２００は再利用することができ好ましい。
【００４１】
上記の略球状の弁体２０４ａを構成する材料としては、油によって膨潤しない材料であれば特に制限なく用いることができ、例えばポリアセタール、ウレタン又はゴム等を用いることができる。ポリアセタールとしては、例えばDu Pont社製のデルリン（商品名）やポリプラスチックス社製のジュラコン等が挙げられ、より具体的には、例えば佐藤鉄工株式会社製のジュラコン球等を好適に用いることができる。また、軽量であれば金属を用いることも可能である。
【００４２】
また、本実施の形態においては、油回収用逆止弁２０４において弁座２０４ｂを構成する面（フランジ面）が、弁体収容路２０２ｄの長さ方向（矢印Ｘの方向）に対して角θ3をもつテーパ状の形状を有する構成となっている。角θ3の大きさは適宜選択することができるが、よりスムースに弁体２０４ａを回転及び移動させて油２００の排出をより確実にするという観点からは、例えば約１２０°であるのが好ましい。
【００４３】
略円状の弁体２０４ａの寸法及び油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の寸法は、適宜選択することができるが、弁体２０４ａが弁座２０４ｂから矢印Ｘの方向において上方に浮き上がって油２００が油回収用出口２０２ｂにより確実に達するように、略球状の弁体２０４ａの外径は、油回収用経路２０２（弁体収容路２０２ｄを含む。）の内径よりも若干小さいのが好ましい。
【００４４】
油回収用入口２０２ａの寸法（径）については、油２００が効率よく油回収用経路２０２内に入ることができる範囲であれば特に制限はない。油回収用出口２０２ｂの寸法（径）については、弁体２０２ａが油回収用経路２０２又は弁体収容路２０２ｄ外に出てしまわず、かつ油２００を確実に排出できる範囲であれば特に制限はない。本実施の形態においては、弁体収容路２０２ｄに延長部２０２ｅが設けられており、弁体２０２ａが油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）から外に出てしまわないような構成を有している。
【００４５】
なお、孔２０２ｃの寸法は、弁体２０２ａが油回収用入口２０２ａから油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）から外に出てしまわず、かつ空気を油回収用経路２０２（更には弁体収容路２０２ｄ）に取り込むことができる範囲で適宜設計することができる。
【００４６】
上記の実施の形態においては、油圧ポンプを駆動して高圧の油圧を発生するようにしたが、空気圧ポンプを駆動して高圧の圧縮空気を発生させるようにしてもよい。また、上記実施の形態においては面２０６に単一の油回収用経路２０２を設けた態様について説明したが、例えばピストンロッド８９を中心にして矢印Ｘの方向からみた場合に互いに点対称となる位置に、複数の油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４を設けてもよい。
【００４７】
ピストン８２の上下運動によって圧力室８７内の圧力を確実に上昇させて高圧流体発生装置の機能を低下させないという観点からは、油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４の数は増加させ過ぎないことが好ましいが、ピストンロッド８９を中心にして矢印Ｘの方向からみた場合に互いに点対称となる位置に、少なくとも２つの油回収用経路２０２及び油回収用逆止弁２０４を設けるのが好ましい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、油回収用経路２０２の断面が略円状で、弁体２０４ａの形状が略球状である場合について説明したが、これらについても適宜設計変更が可能である。油回収用経路の断面は、例えば三角柱及び四角柱等の多角注状であっても構わない。また、油回収用経路の断面形状に合わせて、弁体の形状は角柱状であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、ピストンロッドが油圧ポンプ側とシリンダ側とを往復運動する際に油がシリンダ内に混入したとしてもこれを効率的に回収することによって、シリンダ内が油によって過度に汚染されることを防止し、分解清浄化の頻度が少なく、かつ外部を油で汚染することのない高圧流体発生装置を提供することができる。かかる本発明の高圧流体発生装置は、各種成型装置において金型を固定するために用いるクランプ機構の一部として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の高圧流体発生装置の好適な一実施の形態の構成において右半分と左半分とで異なる状態を示す概略断面図である。
【図２】図１における第１パイロット室９７、第２パイロット室８５及び圧力室８７の付近を拡大した図である。
【図３】図１における給排弁体９１の付近を拡大した図である。
【図４】図１においてＰで示される部分を拡大した図である。
【図５】図１においてＰで示される部分を拡大した別の図である。
【図６】従来の装置の要部を拡大した図である。
【図７】従来の装置の要部をさらに拡大した図である。
【符号の説明】
【００５１】
８１・・・本体、８２・・・ピストン、８３・・・給排気弁、８５・・・第２パイロット室、８６・・・シリンダ、８７・・・圧力室、９０・・・パイロットロッド、９１・・・給排弁体、９３・・・第１弁部、９４・・・第２弁部、９６・・・内孔、９７・・・第１パイロット室、９８・・・排気路、９９・・・給排気路、１０１・・・第１弁座、１０２・・・第２弁座、１０３・・・給気路、１０５・・・復帰ばね、１０６・・・パイロット給気弁、１０７・・・ストレート部、１０８・・・テーパ状溝底、１１１・・・パイロット排気弁、１１２・・・排気通路、１１９・・・油圧ポンプ、２００・・・油、２０２・・・油回収用経路、２０２ａ・・・油回収用入口、２０２ｂ・・・油回収用出口、２０２ｃ・・・孔、２０２ｄ・・・弁体収容路、２０４・・・油回収用逆止弁、２０４ａ・・・弁体、２０４ｂ・・・弁座、２０６・・・面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、前記シリンダ内における前記ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して前記圧力室に給排することによって前記ピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置であって、
前記給排気弁が、前記シリンダが設けられている本体内に、圧縮空気源に接続される給気路と、外界に連通する排気路と、前記圧力室に連通する給排気路と、前記ピストンの移動方向に沿って移動可能である給排弁体とを、有し、
前記給排弁体は、第１弁部及び第２弁部を有し、前記給排気路と前記給気路とを前記第２弁部で接続し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で遮断した給気位置と、前記給排気路と前記給気路とを第２弁部で遮断し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で接続した排気位置とに、切換可能であり、
前記給排弁体の移動方向の一端に第１パイロット室を設け、他端に前記給気路に連通した第２パイロット室を設け、
第１パイロット室及び第２パイロット室を連通する内孔が、前記給排弁体内を前記ピストンの移動方向に貫通し、
前記ピストンと連動するように前記本体内に設けられたパイロットロッドを、前記内孔に挿通し、第２パイロット室と前記内孔との間を開閉するように前記パイロットロッドに給気弁部を形成し、
前記パイロットロッドの先端による押圧によって開弁されて、第１パイロット室を前記排気路に接続するパイロット排気弁を設け、
前記給排弁体の第１パイロット室側のパイロット圧受圧面積を第２パイロット室側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成した高圧流体発生装置において、
前記シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、前記油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を前記本体に具備することを特徴とする高圧流体発生装置。
【請求項２】
前記油回収用経路の油回収用入口が、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面に設けられており、
前記油回収用経路の油回収用出口が前記プランジャ式ポンプ側に設けられている、
請求項１に記載の高圧流体発生装置。
【請求項３】
前記油回収用入口が設けられている面が、前記ピストンロッド側に傾斜している請求項２に記載の高圧流体発生装置。
【請求項４】
前記給排気弁と前記プランジャ式ポンプとが、前記本体において前記ピストンを介して対向する位置に設けられている、
請求項１〜３のうちのいずれかに記載の高圧流体発生装置。
【請求項５】
前記油回収用経路の断面が略円状であり、前記逆止弁が略球状の弁体を含む、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載の高圧流体発生装置。
【請求項１】
ピストンロッドを備えたピストンをシリンダ内に設け、前記シリンダ内における前記ピストンの一方の側に復帰バネを設け、他方の側を圧力室として、圧縮空気を給排気弁を介して前記圧力室に給排することによって前記ピストンが往復動作し、その往復動作によってプランジャ式ポンプを駆動して、高圧流体を発生する装置であって、
前記給排気弁が、前記シリンダが設けられている本体内に、圧縮空気源に接続される給気路と、外界に連通する排気路と、前記圧力室に連通する給排気路と、前記ピストンの移動方向に沿って移動可能である給排弁体とを、有し、
前記給排弁体は、第１弁部及び第２弁部を有し、前記給排気路と前記給気路とを前記第２弁部で接続し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で遮断した給気位置と、前記給排気路と前記給気路とを第２弁部で遮断し、かつ前記給排気路と前記排気路とを第１弁部で接続した排気位置とに、切換可能であり、
前記給排弁体の移動方向の一端に第１パイロット室を設け、他端に前記給気路に連通した第２パイロット室を設け、
第１パイロット室及び第２パイロット室を連通する内孔が、前記給排弁体内を前記ピストンの移動方向に貫通し、
前記ピストンと連動するように前記本体内に設けられたパイロットロッドを、前記内孔に挿通し、第２パイロット室と前記内孔との間を開閉するように前記パイロットロッドに給気弁部を形成し、
前記パイロットロッドの先端による押圧によって開弁されて、第１パイロット室を前記排気路に接続するパイロット排気弁を設け、
前記給排弁体の第１パイロット室側のパイロット圧受圧面積を第２パイロット室側のパイロット圧受圧面積よりも大きく形成した高圧流体発生装置において、
前記シリンダ内から外界に接続された油回収用経路と、前記油回収用経路に設けられた油回収用逆止弁と、を前記本体に具備することを特徴とする高圧流体発生装置。
【請求項２】
前記油回収用経路の油回収用入口が、前記シリンダ内において前記ピストンロッドが前記本体に貫入する面に設けられており、
前記油回収用経路の油回収用出口が前記プランジャ式ポンプ側に設けられている、
請求項１に記載の高圧流体発生装置。
【請求項３】
前記油回収用入口が設けられている面が、前記ピストンロッド側に傾斜している請求項２に記載の高圧流体発生装置。
【請求項４】
前記給排気弁と前記プランジャ式ポンプとが、前記本体において前記ピストンを介して対向する位置に設けられている、
請求項１〜３のうちのいずれかに記載の高圧流体発生装置。
【請求項５】
前記油回収用経路の断面が略円状であり、前記逆止弁が略球状の弁体を含む、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載の高圧流体発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６７２２３（Ｐ２００８−２６７２２３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０９５１３（Ｐ２００７−１０９５１３）
【出願日】平成１９年４月１８日（２００７．４．１８）
【出願人】（０００１０２４５２）エスアールエンジニアリング株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１８日（２００７．４．１８）
【出願人】（０００１０２４５２）エスアールエンジニアリング株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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