(57)【要約】【課題】ガス供給経路に設けられて、低圧のガスを効率よくしかも圧力の安定性良く増圧することができるガス増圧装置を提供することを目的とする。【解決手段】軸１１の一端および他端にそれぞれ設けられたピストン１４、１５と、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダ１２、１３と、これらのシリンダにそれぞれ設けられた流入口１６および流出口１７とから構成されてなり、前記流出口は、前記流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。【選択図】  図１
2004150566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の一端および他端にそれぞれ設けられたピストンと、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダと、これらのシリンダにそれぞれ設けられたガス流入路およびガス流出路とから構成されてなり、前記ガス流出路は、前記ガス流入路から流入する圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、
前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動させることを特徴とするガス増圧装置。
【請求項２】
前記送りねじ機構は、ボールねじからなることを特徴とする請求項１に記載のガス増圧装置。
【請求項３】
前記軸には雄ねじが形成され、該雄ねじと螺合する雌ねじをサーボモータによって駆動することを特徴とする請求項１または２に記載のガス増圧装置。
【請求項４】
前記ピストンの一方が前記シリンダの一方の端部近傍の所定位置に達したこと条件として前記軸の移動方向を逆に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス増圧装置。
【請求項５】
前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール部材からなるパッキンによってシールことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガス増圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧のガスを増圧して高圧のガスを生成するガス増圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮空気などのガス流通系に設けられて、低圧のガスを相対的に高圧のガスに増圧する増圧装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６７００２（図２、段落００１３、００１４）
【特許文献２】
特開２００２−３９１０５（図２、段落０００７、０００８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の増圧装置は、供給された低圧ガスを駆動源として利用して、高圧ガスを生成するものであるので、効率が悪く、また、安定した圧力のガスを生成することが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス供給経路に設けられて、低圧のガスを効率よくしかも圧力の安定性良く増圧することができるガス増圧装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、軸の一端および他端にそれぞれ設けられたピストンと、これらのピストンがそれぞれ往復動するシリンダと、これらのシリンダにそれぞれ設けられたガス流入口およびガス流出口とから構成されてなり、前記ガス流出口は、前記ガス流入口が許容する流入圧力より高い圧力のガスがシリンダから流出することを可能とし、前記軸は、送りねじ機構によって軸方向へ移動し、該移動によって前記ピストンが互いに反対方向へ連動して移動することを特徴とする。
また、前記送りねじ機構は、ボールねじからなることを特徴とする。
また、前記軸には雄ねじが形成され、該雄ねじと螺合する雌ねじをサーボモータによって駆動することを特徴とする。
また、前記ピストンの一方が前記シリンダの一方の端部近傍の所定位置に達したこと条件として前記軸の移動方向を逆に切り換える制御手段を設けたことを特徴とする。
また、前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール部材からなるパッキンによってシールことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
符号１はハウジングであって、このハウジング１は、図２に示すように、基台２上に端部プレート３、４および中央部材５を設け、これらをボルト６によって互いに連結した構造となっている。
前記中央部材５には、ラジアル軸受７が設けられ、このラジアル軸受７によって、雌ねじ部材８と一体の回転軸９が回転自在に支持されている。さらに、前記回転軸９は、前記端部プレート４に設けられたラジアル軸受１０によって回転自在に支持されている。
【０００９】
前記雌ねじ部材８は、ボールねじ機構を有し、このボールねじには、外周に雄ねじを有する軸１１が螺合している。この軸１１は、前記端部プレート３，４を貫通して図１の左右方向へ移動可能となっている。
前記端部プレート３，４には、前記軸１１と軸線を同じくして、それぞれシリンダ１２、１３が支持されている。これらのシリンダ１２、１３内には、それぞれピストン１４、１５が摺動自在に配置されており、これらのピストン１４、１５は、前記軸１１の両端に固定されている。
【００１０】
前記シリンダ１２、１３の端部にはそれぞれ流入口１６と流出口１７とが設けられている。前記流入口１６には逆止弁１８が設けられて流出方向への流れを規制し、また、前記流出口１７には逆止弁１９が設けられて流入方向への流れを規制している。
【００１１】
前記ピストン１４、１５の外周には、パッキン２０が設けられていて、シリンダ１２、１３の内周との間をシールしている。前記パッキン２０は、図３に示すように、少なくとも表面がフッ素樹脂とされた弾性変形可能なカバー部材２１と、このカバー部材２１をピストン１４、１５の外周に締め付けるコイルばね２２とから構成されている。
【００１２】
前記回転軸９には、プーリ３０が一体に設けられており、このプーリ３０は、図２に示すように、タイミングベルト３１を介して、サーボモータ３２のプーリ３３に連結されている。
【００１３】
さらに、前記シリンダ１２および１３の流出口１７は、タンク（図示略）に接続されている。このタンクには、タンク内の圧力を検知するセンサ（図示略）が設けられ、このセンサの出力は制御装置（図示略）に供給されている。この制御装置は、前記センサが所定以上の圧力を検知することによって前記サーボモータ３２を停止させることにより、タンク内を所定圧力に維持するようになっている。また前記サーボモータ３２を制御装置によって制御することにより、前記ピストン１４、１５が交互に圧縮動作を行うようになっている。
【００１４】
以上のように構成されたガス増圧装置は、以下のようにして増圧を行う。
図１は、ピストン１５が上死点（圧縮の限界位置）にあり、ピストン１４が下死点（吸い込みの限界位置）にある状態を示している。この状態からサーボモータ３２を所定方向へ回転させると、この回転がプーリ３３〜タイミングベルト３１〜プーリ３０を介して回転軸９に伝達され、雌ねじ部材８が所定方向へ回転する。雌ねじ部材８が軸方向への移動を拘束されながら所定方向へ回転すると、軸１１が例えば図１の左方向へ移動し、これに伴って、ピストン１４、１５も図１の左方向へ移動する。
【００１５】
このようなピストン１４の移動により、シリンダ１２は逆止弁１８および１９の作用によって、流入口１６からの流出が規制され、流出口１７からの流出が許容されるため、シリンダ１２内で圧縮された空気が流出口１７からタンク（図示略）へ送られる。
【００１６】
一方、ピストン１５の移動により、流入口１６からシリンダ１３内へ空気（所定圧の低圧圧縮空気あるいは大気）が流入する。この際、逆止弁１９の作用により、流出口１７を介してタンク（図示略）から圧縮空気が流入することは規制される。
【００１７】
さらに、ピストン１４が上死点（圧縮の限界位置）にあり、ピストン１５が下死点（吸い込みの限界位置）に達すると、サーボモータ３２が逆転し、ピストン１４および１５が図１の右方向へ移動して、シリンダ１２が吸い込み行程、シリンダ１３が圧縮行程に入る。以下、サーボモータ３２が正逆転を繰り返しながら、シリンダ１２および１３が交互に圧縮空気をタンク（図示略）へ蓄積する。さらに、タンク内が所定圧力になった旨の信号をセンサ（図示略）から制御装置（図示略）が受信すると、サーボモータ３２が停止する。さらに、タンクに貯留された圧縮空気が消費されて所定以下の圧力が検知されると、再度サーボモータ３２が起動されて前述の圧縮（増圧）が行われる。
【００１８】
尚、前記サーボモータ３２の正逆転の切り換えは、サーボモータ３２の回転数を例えばパルスのカウント等によって積算し、さらに、駆動系の減速比に基づいて軸１１の移動量を算出し、所定の移動量となることを条件として回転方向を切り換えることにより行われる。この切り換えは、サーボモータ３２の制御によって極めて高精度に行うことができるから、ピストン１４（１５）をシリンダ１２（１３）のほぼ全長にわたって移動させることができ、したがって、上死点と下死点との間のストロークを最大限に確保してシリンダ１２（１３）の容積を効率よく利用することができる。
【００１９】
また、ピストン１４（１５）〜シリンダ１２（１３）のシールをフッ素樹脂等からなるパッキン２０を用いて行っているので、増圧（圧縮）された空気に油が混入することもなく、クリーンな圧縮空気を得ることができる。
【００２０】
なお、ピストンの駆動方式は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、パルスモータを用いる方式、ボールねじを用いることなくリニアアクチュエータを用いる方式を採用してもよいのはもちろんである。また、軸の往復動の切り換えは、サーボモータを用いることなく、例えばリミットスイッチのような位置センサによってピストン位置を検出し、この検出結果に基づいて軸の移動方向（駆動源の回転方向）を切り換える方式であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、送りねじにより駆動される軸の両端にそれぞれ設けられたピストンを往復動させてシリンダ内の空気を圧縮するものであるから、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
また、送りねじ機構をボールねじからなる送りねじ機構とすれば、最少限の駆動力で装置を駆動することができる。
送りねじ機構をサーボモータによって駆動すれば、シリンダ内におけるピストン位置を正確に制御することができ、シリンダ内のストロークを最大限に利用してガスを増圧することができる。
前記ピストンとシリンダの間をオイルレスのシール材からなるパッキンによってシールすれば、オイルフリーな圧縮空気を得ることができる。
【００２２】
上記構成によれば、送りねじを回転させることにより、軸を往復動させ、この軸の移動により、一方のピストンと他方のピストンとを交互に圧縮あるいは吸い込み動作させて、交互に高圧空気を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の縦断面図。
【図２】一実施形態の平面図。
【図３】一実施形態におけるパッキン部分の拡大断面図。
【符号の説明】
１  ハウジング
３、４  端部プレート
５  中央部材
８  雌ねじ
９  回転部材
１１  軸
１２、１３  シリンダ
１４、１５  ピストン
１６  流入口
１７  流出口
１８  逆止弁
１９  逆止弁
２０  パッキン
３０  プーリ
３１  タイミングベルト
３２  サーボモータ
３３  プーリ
【図１】
2004150566.tif 000003
【図２】
2004150566.tif 000004
【図３】
2004150566.tif 000005