【手続補正書】
【提出日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス圧力を油圧に変換して、パイプライン等に設けられた弁を作動する操作機に前記油圧を供給するためのガス・油圧力変換器であって、
両端部をカバーによって閉じられた中空のシリンダー、前記カバーに前記シリンダーの中心軸と同心上に支持されたロッド、前記シリンダーの内部において前記ロッドに摺動可能に支持されたピストンにして、前記シリンダーの一方側においてガスを受容、排出し、かつ他方側に圧油を受容、供給するように設けられたピストン、および前記カバーから外に貫通するよう延長して設けられたロッドによって作動する油ポンプを起動するためのリミットスイッチ、を含むガス・油圧力変換器において、
前記ロッドは、前記カバーに対して軸線方向に移動可能に支持されていて、該ロッドが前記ピストンのガス側のガス圧により、前記ピストンの前記油側のカバーへの移動とともに所定の長さだけ移動するように構成されていることを特徴とするガス・油圧力変換器。
【請求項２】
前記ロッドが前記カバーのガス側に摺動可能に支持され、かつ前記ピストンとの摺動部よりも大きな断面を有する大径ロッド部を有して、該大径ロッド部の中心までガス圧力を受けるように支持され、さらに前記圧油側のカバーに摺動可能に支持され、かつ前記ピストンの摺動部よりも大径の大径ロッド部を有し、該圧油側の大径ロッド部における前記カバーに対する摺動部をシールし、かつ前記大径ロッド部の圧油側とは反対側に大気圧または油側より低圧の圧力を受けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項３】
前記ピストンの移動とともに、前記ロッドが所定の長さだけ移動したときに、前記ガス側の大径ロッド部の一部が所定の長さだけガス側カバーより内方向に突出するように構成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項４】
前記ピストンの移動とともに所定の長さだけ移動した前記ロッドは、前記ピストンが油側からの圧油により前記ガス側カバーに向かって移動し、先に所定の長さだけ移動した前記ロッドの前記ガス側の大径ロッド部に到達した後、前記ピストンと前記ロッドが一緒に移動するように構成したことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項５】
前記油側カバーにおける前記大径ロッド部の圧油側とは反対側に大気圧または圧油よりも低圧になる大気室を設け、前記ピストンのガス側カバーへの到達後およびその後の待機中に、油圧が、前記大気室の圧力との圧力差だけガス圧より高くなるように構成したことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項６】
前記油側の大径ロッド部は、前記リミットスイッチの作動中に、前記油側カバーに対して前記ピストンが接触しないように、必要な長さだけ、前記所定の長さに加えて前記油側カバーから内方向に突出するように構成したことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項７】
前記シリンダーに前記ガス側カバーの内面に近接して油溜りと該油溜りに連通する溜まった油を排出するためのドレン孔を設け、前記ガス側カバーのピストン側面には前記シリンダー内面に近接して前記ピストン接触時に機能するシールリングが設けられていることを特徴とする請求項１から６までのいずれかの１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【請求項８】
前記ガス側カバーには、ガス圧により右側に摺動可能に設けられた大径ロッド部に、該大径ロッド部からガス側カバーを貫通して外側に延長するロッドを設け、該延長ロッドが油ポンプ等を起動するためのリミットスィッチを作動することができることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載されたガス・油圧力変換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来、ガス・油圧式駆動装置は、作動のための動力源として、パイプラインのボールバルブの作動のためにパイプラインの高圧ガスを使用して油圧に変換するための変換器が使用され、この変換器は、ピストンが用いられない場合、垂直に設けられた縦型のものが使用されている。その場合、変換器内部では、ガスと油を離隔するために多くはゴム膜が使用されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記のようなピストンを用いないガス・油圧力変換器は、駆動装置に用いた場合、縦型設置をせざるをえないことになり、駆動装置のコンパクト化が不可能であった。また、ガスと油を仕切るために、ゴム膜を使用すると、ガスと油が同圧となり、長期間使用しているとガスがゴム膜を浸透して油に混入して、駆動装置の作動不良を引き起こす恐れがあった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
また、ガス、油圧力変換器にピストンを使用した増圧式の場合、ピストンロッドの先端に小ロッドが設けられており、この小ロッドがピストンのストロークと同じストロークの長さだけ外側へ突出するために、シリンダーの外に突出したインジケータまたは保護カバーが必要となり、このため全長が長くなるという問題があった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記ガス・油圧力変換器において、ピストンの移動とともに、ロッドも移動するが、ロッドは所定の長さだけしか移動しないので、ガス側の大径ロッド部の一部がロッドの移動分だけガス側カバーより内方向に突出するように構成したことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記ガス・油圧力変換器において、ピストンの移動とともに所定の長さだけ移動したロッドが、ピストンに油側からの圧油によりガス側カバーへ移動し、所定の長さだけ移動していたロッドのガス側大径ロッド部に到達した時点から、ピストンとロッドが一緒に移動するように構成したことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記ガス・油圧力変換器は、ロッドがカバーのガス側に摺動可能に支持されかつピストンとの摺動部よりも大きな断面を有する大径ロッド部を有して、この大径ロッド部の中心までガス圧力を受けるように支持され、さらに前記カバーの圧油側にも摺動可能に支持されかつピストンとの摺動部よりも大径の大径ロッド部を有し、この圧油側の大径ロッド部における前記カバーに対する摺動部をシールすることで、大径ロッド部の圧油側とは反対側に大気圧を受けるようにしたので、大径ロッド部によってロッドの支持をカバーに対して安定して行うことができるとともに、ピストンに対してガス圧を十分に作用させることができるとともに、ガス圧を油圧へと効率よく変換することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態によるガス・油圧力変換器１０は、図４および図５に示すように、パイプライン９０に設けられるボールバルブ８０の開閉作動を行うためのガス・油圧式駆動装置に使用されている。このガス・油圧式駆動装置は、ボールバルブ８０を作動するスコッチヨーク機構を操作するためのシリンダー、ピストン、ピストンロッド等からなる操作機２０へ、後で詳述する蓄圧器５０内の窒素ガスのようなガスによって油圧を生じさせるためのガス・油圧力変換器１０からの圧油が油圧回路を切換えるサブプレート３０に設けた二つの三方切換弁３２、３４をコントロールボックス４０からの信号により切り替えることにより供給される。さらに、電動油ポンプ６０および手動油ポンプ７０が設けられ、逆止弁７２、三方切換弁３２、３４を介してガス・油圧力変換器１０の油圧回路に接続され、操作機２０に付設された油タンク２６から油を供給する。操作機２０には、各作動の終了を検知するリミットスィッチ２２、２４が設けられ、コントロールボックス４０への信号を送り、三方切換弁３２、３４の切換操作を行うことができるようになっている。この油圧回路には安全確保のために安全弁７４が組み込まれている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
このガス・油圧式駆動装置は、図５に示すように、操作機２０に、ガス・油圧力変換器１０、蓄圧器５０、電動油ポンプ６０、手動油ポンプ７０、リミットスイッチ２２、２４、三方切換弁３２、３４が一体にされるとともに、最適の配置にして設けられている。なお、この図５には油圧回路用のパイプは省略されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上記のガス・油圧式駆動装置に設けられたガス・油圧力変換器１０は、図１から図３に示すように、適宜の内径Ｄを有する中空のシリンダ１２、このシリンダ１２の両端部を閉じるガス側カバー１８１、油側カバー１８５、これらのカバー１８１，１８５に対してほぼシリンダ１２の内周面と同心にロッド１６を支持し、このロッド１６上を両側のガス圧と油圧との差圧で摺動するようにピストン１４が設けられ、シリンダ１２のロッド１６との摺動部とシリンダ内周面の摺動部にはそれぞれ複数箇所に外周部シール１４４、内周部シール１４５が取り付けられて、ピストン１４によって分けられるシリンダ１２の両側室に存在するガスと油が混合しないようにされている。また、シリンダ１２に対するガス側カバー１８１と油側カバー１８５との取付け箇所にはそれぞれ複数箇所にシール１４６，１４７が取り付けられてガスまたは油の漏れを防止している。さらに、ガス側カバー１８１には、蓄圧器５０とシリンダ１２のガス室との間でガスを供給、流出させるためのガス流通孔１８４が周面に開放して設けられ、また、油側カバー１８５には、電動ポンプ６０あるいは手動油ポンプ７０および操作機２０への油の流出入させるための油流通孔１８７が同様に周面に開放して設けられている。ガス・油圧力変換器１０には、圧力計１０１、給排気弁１０２等を備えるとともに、蓄圧器５０には開閉弁１０３を介して接続されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記のロッド１２は、ピストン１４の摺動部の直径ｄ、油側カバー１８５に支持された大径ロッド部１６２の直径ｄ１、この大径ロッド部１６１から延長して油側カバー１８５を貫通して外部に突出するリミットスィッチ作動用ロッド部１６３の直径ｄ３、ガス側カバー１８１に支持された大径ロッド部１６１の直径ｄ２が通常ｄ３＜ｄ＜ｄ１≦ｄ２の関係を有するように形成されている。そして、ガス側の大径ロッド部１６１は、ガス側カバー１８１の支持孔１８３に摺動可能に嵌合されていて、ガス圧がその中心部まで作用するようにシール等を設けずに支持されている。一方、油側の大径ロッド部１６２は、油側カバー１８５にガス側の大径ロッド部１６１と同様に摺動可能に支持孔１８９に支持されているが、支持孔１８９の内方に大気室１８６が形成されるように、カバー１８５の外周面に開放する連通孔１８８によって油タンク２６に接続されるとともに、大径ロッド部１６２の外周は油側カバー１８５に対して２箇所にシールが設ることで大気室１８６を構成し、また大気室１８６への油の流入を阻止している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、三方切換弁３２または３４の操作によりロッド１２自体は、図１に示されるように、ピストン１４がガス側カバー１８１の端面からストロークＬだけ移動するが、この移動直後、油側カバー１８５の端面から長さＬ＋ｈだけ突出している油側大径ロッド部１６２は、ロッドの両側のガス側の大径ロッド部摺動室１８３と油側の大気室１８６の圧力差により、長さＨだけ大気室１８６側へ移動し、即ち、ロッド１２が移動しているので、ピストン１４は最大Ｌ＋Ｈの長さだけ移動する。それにより、図２に示すように、リミットスィッチ作動用ロッド部１６３が外側方向に移動されて、電動油ポンプ６０を作動するためにリミットスィッチ１９に設けられたローラ１９１に当接してリミットスィッチ１９を操作することができるようにされている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、図２に示すように、ピストン１４が油側の大径ロッド部１６２に油側カバー１８５から長さｈだけ突出した状態にあるので、油が電動油ポンプ６０によってあるいは操作機２０から戻された場合、ピストン１４に油圧が十分に作用することができる。そして、ガス側の大径ロッド部１６１は、図２に示すように、ロッド１６がピストン１４によって押され状態では、ガス側カバー１８１の内面から長さＨだけ突き出した状態にあるので、ピストン１４が電動ポンプ６０の作動による油圧よりガス側に押されて、ガス圧と同圧になるまで油圧が上り、ピストン１４がガス側カバー１８１に向かって移動して大径ロッド部１６１に接触すると、大気室に相当する分だけガス圧力より油圧がさらに上昇し、引き続きピストン１４をガス側カバー１８１に向かって移動させるので、ロッド１６全体が図１の状態まで移動される。それによって、リミットスィッチ１９は、作動用ロッド部１６３がローラ１９１から離脱してリミットスィッチ１９を解除して、電動油ポンプ６０の作動を停止させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、図３に示すように、リミットスィッチ１９’をガス側に設けた場合には、ロッド１６の延長部を大径ロッド部１６１にさらに連結、摺動可能にリミットスィツチ作動用延長ロッド部１６４として設けられてもよい。この延長ロッド部１６４は、端部に大径ロッド部１６１に形成した嵌合孔１６６に勘合する小径嵌合部とそれと一体の大径ロッド部１６１の外径と同径の大径部を有して、ガス側カバー１８１の支持孔１８３内を摺動することができるようになっている。そし延長ロッド部１６４に対してのみ、ガスの流出を防止するためのシール１６７が設けられている。延長ロッド部１６４の摺動ストロークは長さＨであり、リミットスイッチ１９’をオンにするようローラ１９１’を移動させる。さらに、延長ロッド部１６４側の大径ロッド部１６１、小径嵌合部を含む大径部１６５にはガス圧が両者の中心部まで作用するように、シール等を設けることなく、嵌合されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上記のような構成を有するガス・油圧力変換器１０は、以下のように作用する。
パイプライン１０に設けられたボールバルブ８０を開閉するために操作機２０を作動させる必要がある場合、まず、開閉弁１０３を開いて窒素ガス等のガスを蓄圧器５０からガス流通路１８４を通して、図１に示す状態にあるピストン１４に対して供給されると、ピストン１４はロッド１６に沿って移動され、ピストン１４の反対側の油がシリンダ１２室からガス圧力により押し出される。このように、ガス圧力によって生じられる圧油は、油側カバー１８５の油流通路１８７を通して操作機２０に向けて供給される。操作機２０への油圧回路の途中に設けられたサブプレート３０内の２つの三方切換弁３２，３４がコントロールボックス４０の操作により、図４に示された状態から一方の三方切換弁３２を切換操作すると、この一方の三方切換弁３２を介して操作機２０のピストンの操作側に圧油を供給し、ピストンの反対側に蓄積した油を他方の三方切換弁３４を介して油タンク２６に排出させる。そして、蓄圧器５０からのガスの継続した供給により油が操作機２０の操作を終えるまで供給される。しかし、ガス・油圧力変換器１０は、ピストン１４がロッド１６の油側カバー１８５の内面から最大長さＨ＋ｈだけ突出した大径ロッド部１６２に当接するまで移動して圧油の供給を行う。これらの実際の作動は、三方切換弁３２．３４の操作から起動する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
このように電動ポンプ６０による油供給が行われると、図２に示すように、ピストン１４は油側カバー１８５に対して長さｈだけ間隔を置いて大径ロッド部１６２に接した状態から、油の圧力が上がるにつれて、ピストン１４をガス側へと移動させ、ピストン１４の反対側にあるガスがガス側カバー１８１のガス流通路１８４を通して蓄圧器５０へとガス圧を上げながら戻すようにピストン１４が作動する。しかし、ロッド１６に関して、ガス側大径ロッド部１６１には、常にガス圧が作用しており、油側大径ロッド部１６２には、油側とは反対側の大気室１８６を設けているので、ロッド１６は常に図中右側へ移動しようとしている。ピストン１４の中間位置では、ピストン１４の両側のガス圧と油圧は同圧で、ガス側大径ロッド部１６１に達するまでは、ピストン１４の両側のガス圧と油圧が同圧であり、この大径ロッド部１６１が、図２に示すように、ガス側カバー１８１の内面から長さＨだけ突出した状態にあるので、この大径ロッド部１８１にピストン１４が達すると、ロッド１６全体をガス側に移動させるために、さらに油圧が上昇する。そして、図１に示される状態にピストン１４が達すると、リミットスィッチ作動用ロッド部１６３がリミットスィッチ１９のローラ１９１から離脱して、リミットスィッチ１９を切って、電動油ポンプ６０を停止して、蓄圧器５０へガスが戻された状態で開閉弁１０３を閉じて、次ぎの使用に備える。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、このガス・油圧力変換器１０には、図３に示すように、ガス側カバー１８１において、さらにリミットスィッチ１９’を作動することができるように、リミットスィッチ１９’の操作用ローラ１９１’に当接する延長ロッド部１６４がロッド１６と同軸心を有するように、設けられてもよい。その際、延長ロッド部１６４は、ガス側カバー１８１の支持穴内を移動する大径ロッド部１６１と同外径を有する大径部１６５を有すると共に、大径部と一体の小径部を設け、この小径部が大径ロッド部１６１の中心部に設けた摺動孔１６６に移動可能に設けられていて、延長ロッド部１６４の部分のみにガス側カバー１８１にシール１６７が設けられて、ガスの漏れを防止している。したがって、大径ロッド部１６１の内部の摺動孔１６６の内面にもガス圧が作用して、大径ロッド部１６１の中心部までガス圧が作用することができる。図２の状態のロッド１６の全体を移動させる際には、図３の状態で延長ロッド部１６４を外方向に移動させて、リミットスィッチ１９’を作動させることができる。このリミットスイッチ１９’は、他の用途に使用されてもよいが、リミットスィッチ１９’とは逆の作用をさせることにより、リミットスィッチ１９’の代わりをさせるようにしてもよい。なお、延長ロッド部１６４は、ガス圧によって大径ロッド部１６１を右側に移動させることができれば、この直径を小さくして、大径ロッド部１６１と一体に形成してもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
１０  ガス・油圧力変換器
１２  シリンダー
１４  ピストン
１６  ロッド
１９  リミットスィッチ
１９’  リミットスィッチ
２０  操作機
２２  リミットスイッチ
２４  リミットスイッチ
２６  油タンク
３０  サブプレート
３２  三方切換弁
３４  三方切換弁
４０  コントロールボックス
５０  蓄圧器
６０  電動油ポンプ
６１  エアー抜き
６２  フィルタ
７０  手動油ポンプ
７２  逆止弁
７４  安全弁
１４１  油溜り
１４２  ドレンプラグ
１４３  Ｏリング
１６１  ガス側大径ロッド部
１６２  油側大径ロッド部
１６３  リミットチィッチ作動用ロッド部
１６４  延長ロッド部
１６５  延長ロッド基部
１６６  摺動部
１８１  ガス側カバー
１８３  大径ロッド部摺動室
１８４  ガス連通路
１８５  油側カバー
１８６  大気室
１８７  圧油路
１８８  油逃路
１９１  ローラ
１９１’  ローラ