JP2018204538A

JP2018204538A - エアコンプレッサ

Info

Publication number: JP2018204538A
Application number: JP2017110662A
Authority: JP
Inventors: 義一杉山; Giichi Sugiyama
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-12-27

Abstract

【課題】エアコンプレッサ内で溜まった空気に起因して発生する抵抗を抑制する。【解決手段】第１気筒２１及び第２気筒２２によって空気を圧縮するエアコンプレッサ２０において、第１気筒２１は、シリンダ３１内にて往復動して空気が圧縮される圧縮室３１ａの容積を変化させるピストン３１と、アンロード状態の際に圧縮室３１ａに連通可能なデッドボリューム室３５を有し、第２気筒２２は、シリンダ４１内にてピストン３２とは異なる位相で往復動して空気が圧縮される圧縮室４１ａの容積を変化させるピストン４２と、デッドボリューム室３５に連通管２４を介して連通していると共に、アンロード状態の際に圧縮室４１ａに連通可能なデッドボリューム室４５を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に設けられており、空気を圧縮するエアコンプレッサに関する。

トラック等の車両には、空気を圧縮するエアコンプレッサが設けられており、例えばエアコンプレッサで圧縮された空気がエアタンクに供給される。また、エアタンク内の圧縮空気は、エアブレーキやエアサスペンション等に供給される。

エアコンプレッサは、エアタンク内の圧力が所定圧よりも低下した場合に、所定圧になるまで圧縮動作を行って、エアタンクに圧縮空気を供給する（ロード状態）。一方で、エアタンク内の圧力が所定圧よりも大きくなると、エアタンクへの圧縮空気の供給を中止する（アンロード状態）ために、下記の特許文献１に記載のように、エアコンプレッサ内には空気の圧縮室と連通可能なデッドボリューム空間部が設けられている。

特開２０００−１９２８８６号公報

上記のデッドボリューム空間部を設けた場合には、圧縮室で圧縮された空気が次第に溜まることになる。そして、デッドボリューム空間部に圧縮された空気が溜まった状態が継続すると、ピストンが往復動する際に抵抗となってしまい、ピストンを駆動する駆動源のエネルギーのロスとなってしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、エアコンプレッサ内で溜まった空気に起因して発生する抵抗を抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、第１気筒及び第２気筒によって空気を圧縮するエアコンプレッサであって、前記第１気筒は、一の動力源によって第１シリンダ内にて往復動して、前記空気が圧縮される第１圧縮室の容積を変化させる第１ピストンと、アンロード状態の際に前記第１圧縮室に連通可能な第１空間部と、を有し、前記第２気筒は、前記動力源によって第２シリンダ内にて前記第１ピストンとは異なる位相で往復動して、前記空気が圧縮される第２圧縮室の容積を変化させる第２ピストンと、前記第１空間部に連通管を介して連通していると共に、前記アンロード状態の際に前記第２圧縮室に連通可能な第２空間部と、を有する、エアコンプレッサを提供する。
上記のエアコンプレッサによれば、エアコンプレッサのアンロード状態において圧縮行程が実行される際に、第１空間部と第２空間部との間で連通管を介して圧縮空気が流れる。これにより、圧縮行程の際に第１空間部又は第２空間部に圧縮空気が溜まることを防止できるので、第１空間部又は第２空間部に溜まった空気に起因する抵抗の発生を抑制できる。

また、前記第１気筒及び前記第２気筒は、それぞれ圧縮行程と膨張行程とを繰り返し、前記第１気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第２気筒が前記膨張行程を実行し、前記第１気筒が前記膨張行程を実行する際に、前記第２気筒が前記圧縮行程を実行することとしてもよい。

また、前記第１気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第１圧縮室と連通している前記第１空間部の空気が、前記連通管を介して前記第２空間部へ流れ、前記第２気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第２圧縮室と連通している前記第２空間部の空気が、前記連通管を介して前記第１空間部へ流れることとしてもよい。

また、前記エアコンプレッサは、前記第１圧縮室に対して前記第１空間部を連通又は遮断させる第１バルブと、前記第２圧縮室に対して前記第２空間部を連通又は遮断させる第２バルブと、圧縮された前記空気の供給先であるエアタンク内の圧力が所定圧よりも大きい場合には、前記第１バルブ及び前記第２バルブを共に動作させて、前記第１空間部と前記第１圧縮室を連通させ、かつ前記第２空間部と前記第２圧縮室を連通させる制御部と、を更に備えることとしてもよい。

本発明によれば、エアコンプレッサ内で溜まった空気に起因して発生する抵抗を抑制できるという効果を奏する。

エアコンプレッサが搭載された車両１の構成の一例を示す模式図である。エアコンプレッサ２０の外部構成の一例を示す模式図である。第１気筒２１の内部構成を説明するための模式図である。第２気筒２２の内部構成を説明するための模式図である。アンロード状態の際の第１気筒２１を説明するための模式図である。

＜エアコンプレッサの構成＞
図１を参照しながら、本発明に係るエアコンプレッサが搭載された車両１の構成について説明する。

（車両の概要）
図１は、エアコンプレッサが搭載された車両１の構成の一例を示す模式図である。車両１は、ここではトラックであるが、これに限定されず、例えばバスであってもよい。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、エアコンプレッサ２０と、エアタンク５０と、制御装置７０とを有する。

エンジン１０は、気筒内で燃料と空気の混合気を燃焼・膨張させて、車両１の駆動輪を駆動させる駆動力を発生する動力源である。エンジン１０は、駆動力を伝達するための駆動軸１１を有する。なお、駆動軸１１は、エアコンプレッサ２０と連結されており、エアコンプレッサ２０にも駆動力を伝達する。

エアコンプレッサ２０は、気筒内で空気を圧縮して、圧縮した空気をエアタンク５０に供給する。エアコンプレッサ２０は、気筒内で膨張行程と圧縮行程を繰り返して、空気を圧縮する。エアコンプレッサ２０は、圧縮空気をエアタンク５０に供給する状態（以下、ロード状態）と、圧縮空気をエアタンク５０に供給しない状態（アンロード状態）との間で動作を切り替える。本実施形態に係るエアコンプレッサ２０は、複数の気筒を有しており、複数の気筒によって空気を圧縮する構成となっている。

エアタンク５０は、エアコンプレッサ２０から供給された圧縮空気を収容している。エアタンク５０には、エアコンプレッサ２０から供給路５２を介して、圧縮空気が供給される。エアタンク５０内の圧縮空気は、車両１のエアブレーキやエアサスペンション等に供給される。

制御装置７０は、エアタンク５０内の圧力に応じて、エアコンプレッサ２０の動作を制御する。例えば、制御装置７０は、エアタンク５０内の圧力が所定圧よりも小さい場合に、エアコンプレッサ２０から圧縮空気をエアタンク５０へ供給させ、エアタンク５０内の圧力が所定圧よりも大きい場合に、エアタンク５０へ圧縮空気を供給させない。

（エアコンプレッサの詳細構成）
図２〜図４を参照しながら、一の実施形態に係るエアコンプレッサ２０の詳細構成について説明する。
図２は、エアコンプレッサ２０の外部構成の一例を示す模式図である。図３は、第１気筒２１の内部構成を説明するための模式図である。図４は、第２気筒２２の内部構成を説明するための模式図である。

エアコンプレッサ２０は、図２に示すように、第１気筒２１と、第２気筒２２と、回転軸２３と、連通管２４とを有する。第１気筒２１と第２気筒２２は、ここではＶ字状に配置されている。第１気筒２１及び第２気筒２２は、それぞれ膨張行程と圧縮行程を繰り返す。本実施形態では、第１気筒２１が膨張行程（図３）を行っている際に第２気筒２２が圧縮行程（図４）を行い、第１気筒２１が圧縮行程を行っている際に第２気筒２２が膨張行程を行うように、クランク軸である回転軸２３によって位相が異なるように動作する。

第１気筒２１は、吸引した空気を圧縮して吐出する。第１気筒２１は、図３に示すように、第１シリンダであるシリンダ３１と、第１ピストンであるピストン３２と、吸入部３３と、吐出部３４と、第１空間部であるデッドボリューム室３５と、第１バルブである制御バルブ３６とを有する。

シリンダ３１は、筒状に形成されている。シリンダ３１には、空気が吸引される。シリンダ３１内においてピストン３２よりも上方の空間が、空気が圧縮される圧縮室３１ａとなっている。

ピストン３２は、シリンダ３１内で上下に往復動して、圧縮室３１ａの容積を変化させる。ピストン３２が往復動することで、圧縮室３１ａ内の空気が圧縮される。ピストン３２は、クランク軸である回転軸２３（図２）と連結されている。なお、ピストン３２は、エアタンク５０に圧縮空気を供給しないアンロード状態でも、往復動する。

吸入部３３は、圧縮室３１ａと連通可能に設けられており、外部の空気を圧縮室３１ａへ吸引する部分である。吸入部３３には、圧縮室３１ａに対して吸入部３３を連通又は遮断する吸引側バルブ３３ａが設けられている。第１気筒２１が膨張行程（図３）の際に、吸引側バルブ３３ａが吸入部３３と圧縮室３１ａを連通させることで、空気が圧縮室３１ａに吸引される。

吐出部３４は、圧縮室３１ａと連通可能に設けられており、圧縮室３１ａで圧縮された空気を吐出する部分である。吐出部３４には、圧縮室３１ａに対して吐出部３４を連通又は遮断する吐出側バルブ３４ａが設けられている。第１気筒２１が圧縮行程の際に、吐出側バルブ３４ａが吐出部３４と圧縮室３１ａを連通させることで、圧縮室３１ａから空気が吐出される。吐出部３４から吐出された圧縮空気は、供給路５２（図１）を介してエアタンク５０へ供給される。

デッドボリューム室３５は、圧縮室３１ａと連通可能に設けられており、圧縮室３１ａの空気が流入可能となっている。例えば、圧縮室３１ａ内の圧縮空気をエアタンク５０に供給しない場合には（アンロード状態）、図５に示すように、圧縮空気がデッドボリューム室３５に流入する。図５は、アンロード状態の際の第１気筒２１を説明するための模式図である。

制御バルブ３６は、デッドボリューム室３５に設けられており、圧縮室３１ａに対してデッドボリューム室３５を連通又は遮断する。制御バルブ３６は、制御装置７０によって制御され、連通位置と遮断位置との間で移動する。制御バルブ３６は、エアコンプレッサ２０のロード状態の際に図３に示す遮断位置に位置し、エアコンプレッサ２０のアンロード状態の際に図５に示す連通位置に位置する。

第２気筒２２も、第１気筒２１と同様に、吸引した空気を圧縮して吐出する。第２気筒２２は、図４に示すように、第２シリンダであるシリンダ４１と、第２ピストンであるピストン４２と、吸入部４３と、吐出部４４と、第２空間部であるデッドボリューム室４５と、第２バルブである制御バルブ４６とを有する。

第２気筒２２のピストン４２、吸入部４３、吐出部４４及びデッドボリューム室４５は、第１気筒２１と同様な構成である。制御バルブ４６は、制御装置７０によって制御され、連通位置と遮断位置との間で移動する。制御バルブ４６は、第１気筒２１の制御バルブ３６と同じタイミングで移動する。例えば、制御バルブ３６が遮断位置から連通位置へ移動する際に、制御バルブ４６も遮断位置から連通位置へ移動する。

図２に戻り、回転軸２３は、第１気筒２１のピストン３２と第２気筒２２のピストン４２を往復動させるクランク軸である。回転軸２３は、例えば、ピストン３２とピストン４２の位相が約１８０度異なるように、ピストン３２、４２を往復動させる。回転軸２３は、エンジン１０の駆動軸１１と連結されており、エンジン１０の動作中は回転を継続する。

連通管２４は、第１気筒２１のデッドボリューム室３５と、第２気筒２２のデッドボリューム室４５とを連通している管である。例えば、連通管２４は、デッドボリューム室３５の連結部３７と、デッドボリューム室４５の連結部４７に連結されている。本実施形態では、エアコンプレッサ２０のアンロード状態の場合に、連通管２４を介して、第１気筒２１のデッドボリューム室３５と第２気筒２２のデッドボリューム室４５との間で空気が流れる。

具体的には、アンロード状態において第１気筒２１が圧縮行程を実行する際には、圧縮室３１ａと連通しているデッドボリューム室３５の空気が、連通管２４を介して、膨張行程を実行中の第２気筒２２のデッドボリューム室４５へ流れる（図２の矢印Ａ１の向き）。かかる場合には、アンロード状態において第１気筒２１が圧縮行程を実行する際に、デッドボリューム室３５の圧縮空気が、連通管２４を介して第２気筒２２のデッドボリューム室４５へ流れる。これにより、第１気筒２１が圧縮行程を実行する際に、圧縮空気がデッドボリューム室３５に溜まることを防止できる。

同様に、アンロード状態において第２気筒２２が圧縮行程を実行する際には、圧縮室４１ａと連通しているデッドボリューム室４５の空気が、連通管２４を介して、膨張行程を実行中の第１気筒２１のデッドボリューム室３５へ流れる（図２の矢印Ａ２の向き）。かかる場合には、アンロード状態において第２気筒２２が圧縮行程を実行する際に、デッドボリューム室４５の圧縮空気が、連通管２４を介して第１気筒２１のデッドボリューム室３５へ流れる。これにより、第２気筒２２が圧縮行程を実行する際に、圧縮空気がデッドボリューム室４５に溜まることを防止できる。

制御装置７０は、第１気筒２１の制御バルブ３６と、第２気筒２２の制御バルブ４６を制御する。具体的には、制御装置７０は、エアタンク５０内の圧力が所定圧よりも大きい場合には（アンロード状態）、制御バルブ３６及び制御バルブ４６を共に連通位置に位置させる。これにより、アンロード状態の際に、第１気筒２１のデッドボリューム室３５と圧縮室３１ａが連通し、第２気筒２２のデッドボリューム室４５と圧縮室４１ａが連通する。この結果、第１気筒２１の圧縮室３１ａと、第２気筒２２の圧縮室４１ａとの間で、連通管２４を介して空気の流れが生じ易くなる。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態のエアコンプレッサ２０は、エアタンク５０に供給する空気を圧縮する第１気筒２１及び第２気筒２２を有する。第１気筒２１及び第２気筒２２は、互いに異なる位相で往復動するピストン３２、４２を有する。また、第１気筒２１のデッドボリューム室３５と第２気筒２２のデッドボリューム室４５は、連通管２４によって連通されている。
上記の構成によれば、エアコンプレッサ２０のアンロード状態において圧縮行程が実行される際に、デッドボリューム室３５とデッドボリューム室４５との間で、連通管２４を介して圧縮空気が流れる。これにより、圧縮行程の際にデッドボリューム室３５、４５に圧縮空気が溜まることを防止できるので、デッドボリューム室３５、４５に溜まった空気に起因する抵抗の発生を抑制できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

２０エアコンプレッサ
２１第１気筒
２２第２気筒
２４連通管
３１シリンダ
３２ピストン
３５デッドボリューム室
３６制御バルブ
４１シリンダ
４２ピストン
４５デッドボリューム室
４６制御バルブ
７０制御装置

Claims

第１気筒及び第２気筒によって空気を圧縮するエアコンプレッサであって、
前記第１気筒は、
一の動力源によって第１シリンダ内にて往復動して、前記空気が圧縮される第１圧縮室の容積を変化させる第１ピストンと、
アンロード状態の際に前記第１圧縮室に連通可能な第１空間部と、を有し、
前記第２気筒は、
前記動力源によって第２シリンダ内にて前記第１ピストンとは異なる位相で往復動して、前記空気が圧縮される第２圧縮室の容積を変化させる第２ピストンと、
前記第１空間部に連通管を介して連通していると共に、前記アンロード状態の際に前記第２圧縮室に連通可能な第２空間部と、を有する、エアコンプレッサ。
前記第１気筒及び前記第２気筒は、それぞれ圧縮行程と膨張行程とを繰り返し、
前記第１気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第２気筒が前記膨張行程を実行し、
前記第１気筒が前記膨張行程を実行する際に、前記第２気筒が前記圧縮行程を実行する、
請求項１に記載のエアコンプレッサ。
前記第１気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第１圧縮室と連通している前記第１空間部の空気が、前記連通管を介して前記第２空間部へ流れ、
前記第２気筒が前記圧縮行程を実行する際に、前記第２圧縮室と連通している前記第２空間部の空気が、前記連通管を介して前記第１空間部へ流れる、
請求項２に記載のエアコンプレッサ。
前記第１圧縮室に対して前記第１空間部を連通又は遮断させる第１バルブと、
前記第２圧縮室に対して前記第２空間部を連通又は遮断させる第２バルブと、
圧縮された前記空気の供給先であるエアタンク内の圧力が所定圧よりも大きい場合には、前記第１バルブ及び前記第２バルブを共に動作させて、前記第１空間部と前記第１圧縮室を連通させ、かつ前記第２空間部と前記第２圧縮室を連通させる制御部と、を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載のエアコンプレッサ。