JP3752751B2 - オイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無負荷運転が可能なエアコンプレッサを備えた圧縮空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック、バス、トラクタ等の大型車両においては、ブレーキやクラッチの作動機構に空圧式の倍力装置等の空圧作動機器を搭載しており、これらの空圧作動機器に圧縮空気を供給するため、車両には、エンジンによって駆動されるエアコンプレッサを備えた圧縮空気供給装置が設けられている。また、圧縮空気に含まれる湿分を除去するために、エアコンプレッサからエアタンクに至る空気管には、通常、吸湿成分として乾燥剤を備えたエアドライヤが設けられている。
【０００３】
エアコンプレッサは、作動上、ピストン等の作動機構とその作動機構を摺動案内する部材との摺動面を潤滑させるのに潤滑油を必要としている。エアコンプレッサは、ピストンの作動によって空気を圧縮する際に、潤滑油を吸い上げて圧縮空気と共に空気管に吐出するが、空気管に吐出された潤滑油は、所謂、オイル上がりと称されて、種々の不具合を起こす。即ち、圧縮空気に含まれる潤滑油は空気管に設けられたエアドライヤにおいて湿分と共に除去され、乾燥した圧縮空気がエアドライヤに一時的に蓄えられるが、エアドライヤを再生するために、乾燥した圧縮空気を、乾燥剤を通して外部に放出するとき、湿分と共に潤滑油も放出される。放出された潤滑油は、車両や周囲の空気、床等を汚すことになる。以下に説明するように、エアコンプレッサの構造上、この現象に対してエアコンプレッサ本体において対策を講じることは困難である。
【０００４】
上記のオイル上がり現象を、図３に示した従来の圧縮空気供給装置に基づいて説明する。エアコンプレッサ１は、ピストン２がシリンダ３内を往復運動する往復動形式のものとする。ピストン２が下降している吸気行程において、エアクリーナ（図示せず）で浄化された空気が、吸込み弁５が開放した状態の吸込み口５ａを通して吸込み管６から吸い込まれる。このとき、吐出し弁７は閉じており吐出し口７ａ側から圧縮空気が逆流することはない。ピストン２が上昇する圧縮行程において、圧縮室４で圧縮した空気は、吐出し弁７が開いた状態の吐出し口７ａを通じて第１空気管としての空気管８へ吐出する。このとき、吸込み弁５は閉じており吸込み口５ａを通じて吸込み管６へ圧縮空気を送り出すことはない。冬期における空気管や各種の弁内において凝結した水分の凍結を防止するために、圧縮空気供給装置にはエアドライヤ９を具備して、圧縮空気のエアタンク１５への充填作動中に圧縮空気に含まれる湿分を除去している。エアドライヤ９は、乾燥剤１０と、乾燥空気が供給され且つ一時的に蓄えられるパージタンク１２と、通常は閉じているが、パージサイクルに入ると開いて、パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気を乾燥剤１０を通過させた後に外部に排出するパージ弁１３とを有している。エアチャージ状態では、空気管８を通じてエアドライヤ９に入った圧縮空気は、乾燥剤１０を通過するときに湿分が吸湿除去され、連通部１１を通じてパージタンク１２に送られる。連通部１１は、チェックバルブとオリフィスと並列に配設して構成されている。チェックバルブは、エアチャージ状態では、乾燥された圧縮空気を乾燥剤１０側からパージタンク１２へと通過可能とするが、その逆（即ち、パージ状態）では空気の通過を遮断する。
【０００５】
パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気は、第２空気管としての空気管１４を通じてメインタンクであるエアタンク１５に供給される。空気管１４のエアタンク１５に対する接続位置には逆止弁１６が設けられている。逆止弁１６は、エアドライヤ９からエアタンク１５への圧縮空気の流れは許容するが、その逆の流れを阻止する働きをする。エアタンク１５内の圧縮空気は、空気管１７，１８を通じてサブタンク（図示せず）、又は空気管１９を経てアクセサリーラインへ供給される。エアタンク１５には、高くなり過ぎた圧力を解放するための安全弁２０が設けられている。
【０００６】
エアタンク１５内の空気圧力は、圧力管２１を通じてエアガバナ２２に伝わる。エアガバナ２２は、通常は、ばね２３の力によって閉じている制御弁２４を有している。エアタンク１５内の空気圧力がばね２３によって設定される圧力以上の圧力になると、制御弁２４は開き、エアタンク１５内の空気圧力は、圧力管２５を通じてエアドライヤ９のパージ弁１３と、エアコンプレッサ１の吸込み弁５に対して設けられているアンロード弁２６とに伝えられる。
【０００７】
エアガバナ２２から供給される圧力がパージ弁１３に作用すると、パージ弁１３は開くので、パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気が連通部１１のオリフィスを通じて乾燥剤１０側に排出される。この際、空気は断熱膨張するので、ドライとなる。乾燥剤１０を通過する空気は、エアコンプレッサ１の吐出し弁７からエアドライヤ９までの空気管８内に残っている圧縮空気と共に、開いたパージ弁１３を通じて大気に一気に解放される。エアタンク１５内の圧縮空気は、逆止弁１６の作用によってエアドライヤ９側に流れ出ることはない。乾燥剤１０に吸湿された水分は、乾燥空気が乾燥剤１０を通過して流れるときに乾燥剤１０から取り除かれて外部に排出される。したがって、乾燥剤１０は吸湿可能な状態に戻るので、エアドライヤ９は再生されることになる。
【０００８】
エアガバナ２２から供給される圧力は、他方で、エアコンプレッサ１のアンロード弁２６に作用して吸込み弁５を強制的に開放するので、エアコンプレッサ１のピストン２が上下動しても、圧縮室４に吸い込まれたり圧縮室４から吐き出される空気は、吸込み弁５と吸込み管６とを比較的少ない抵抗で流れるのみであり、吐出し口７ａ側に圧縮空気をほとんど送ることができず、エアコンプレッサ１はアンロード運転状態、即ち、無負荷運転状態となる。
【０００９】
上述のオイル上がりの研究の結果、オイル上がりの大部分は、エアコンプレッサ１が無負荷運転状態のときに発生していることが分かっている。即ち、エアコンプレッサ１が無負荷運転状態にある場合に、ピストン２が下降しているときには、圧縮室４は大気圧以下となり、空気が吸込み口５ａから吸い込まれる以外に、圧縮室４内の圧力より高い圧力となるクランクケース２７から潤滑油がオイルミスト状態でピストン２、シリンダ３及びＯリングの各相互間の隙間を通じて圧縮室４内に流れ込んでいる。無負荷運転状態では、エアドライヤ９のパージ弁１３が開いているので、吐出し弁７の背圧が大気圧にまで低下している。ピストン２が上昇するときには、圧縮室４内が幾分圧縮状態となるので、圧縮室４内の空気の全量が吸込み弁５を通じて出るのではなく、オイルミスト状態の潤滑油と共に吐出し弁７を開いて空気管８に流れ出ることになる。その後、エアコンプレッサ１の運転モードが無負荷運転から負荷運転に切り換わると、空気管８に流れ出ている潤滑油は、圧縮空気と共にエアドライヤ９に送り込まれ、湿分と共に乾燥剤１０に吸着される。更にその後、エアコンプレッサ１の運転モードが無負荷運転になると、エアドライヤ９内に溜まった潤滑油は、パージタンク１２内の圧縮空気によってパージ弁１３を通じて大気に放出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなエアドライヤへのオイル上がりを防止する対策として、エアコンプレッサ１の吐出し弁７が開くことになる設定圧力を高くすることが考えられる。即ち、吐出し弁７を閉める方向に付勢するばね（図示せず）のはね力を高めに設定しておき、無負荷運転状態で吐出し弁７が開かないようにして潤滑油が空気管８に流れ出ないようにすることが考えられる。しかしながら、このような対策では、負荷運転状態になると、圧縮室４内の圧縮空気は、常に、高めに設定されたばね力に抗して吐出し弁７を開く必要があり、エアコンプレッサ１にとっては多大な負荷となり、却ってエアタンクへの充填効率が著しく低下する。また、圧縮率が高まるために圧縮室４内の温度が上昇し、潤滑油がカーボン化して、バルブや管に堆積して作動不良を起こすという二次的な不具合も発生する。
【００１１】
また、エアコンプレッサとエアドライヤとの間の空気管に静電式浄化器を設けて、エアコンプレッサから吐出し弁側にオイルミストが漏れ出た場合でも、オイルミストや水分を強制的に除去することも提案されている（特開平５−２０１３２９号公報参照）。しかしながら、この種の対策は、別途、高価な静電式浄化器を必要とするものであり、コスト上昇を招いてしまう。
【００１２】
したがって、エアコンプレッサにおいては、負荷運転状態にある場合に負荷の増大をもたらすことなく、また別途の高価な機器を設けることなく、無負荷運転状態におけるオイル上がりをなくすことについて解決すべき課題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、エアコンプレッサの無負荷運転中に、吐出し弁の背圧を前記吐出し弁を閉じるのに十分な程の高い圧力に維持してオイル上がりを防止することである。
【００１４】
この発明は、上記の目的を解決するため、以下のように構成されている。即ち、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、圧縮室に設けた吸込み口に吸込み弁が且つ吐出し口に吐出し弁が配置され且つピストンの作動によって前記圧縮室内の空気を圧縮するエアコンプレッサ、前記エアコンプレッサの吐出し口に接続の第１空気管を通じて供給される圧縮空気を乾燥して一時的に蓄えるエアドライヤ、前記エアドライヤから第２空気管を通じて供給される圧縮空気を蓄えるエアタンク、前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記吸込み口を開放して前記エアコンプレッサを無負荷運転するため、前記吸込み弁を開弁するように作用する前記エアコンプレッサに設けられたアンロード弁、及び前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記エアタンクの前記圧縮空気を前記アンロード弁に作用させるエアガバナを備えてなる圧縮空気供給装置において、前記第１空気管の途中には制御弁が設けられており、前記制御弁は、前記エアコンプレッサの無負荷運転中に前記エアドライヤへのオイル上がりを防止するため、前記制御弁と前記エアコンプレッサの吐出し口との間の前記第１空気管内における前記吐出し弁の背圧を前記吐出し弁が前記吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するものであることを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成されたオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、次のように作動する。即ち、エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の圧力状態になると、アンロード弁が吸込み弁を開弁するように作用して吸込み口を開放するので、エアコンプレッサは無負荷運転となる。エアコンプレッサの無負荷運転中には、ピストンの作動によって圧縮室内のオイルミストを含む空気の圧力が高くなってエアドライヤへのオイル上がりが生じようとする。しかしながら、エアコンプレッサの無負荷運転中には、第１空気管の途中に設けられている制御弁は、制御弁とエアコンプレッサの吐出し口との間の第１空気管内における吐出し弁の背圧を吐出し弁が吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するので、圧縮室内での空気圧は、吐出し弁の背圧を超えることはなく、吐出し弁は吐出し口を開放しない。したがって、エアドライヤへのオイル上がりを防止することができる。なお、前記エアガバナは、アンロード弁への作用と同時に、エアドライヤのパージ弁に作用してパージ弁を開放するように構成してもよい。
【００１６】
エアドライヤは、圧縮空気に含まれる湿分を除去する乾燥剤、この乾燥剤によって湿分が除去された乾燥空気を一時的に蓄えるパージタンク、及びパージタンク内の乾燥した圧縮空気を乾燥剤に通して外部に放出して再生するためのパージ弁を有している。通常の圧縮空気の供給状態では、エアコンプレッサから第１空気管を通じてエアドライヤに供給された圧縮空気は、乾燥剤によって圧縮空気に含まれる湿分が除去される。乾燥した圧縮空気は、パージタンクに一時的に蓄えられ、更に第２空気管を通じてエアタンクへ供給される。エアタンク内の空気圧が予め定めた圧力以上になると、パージタンク内に一時的に蓄えられていた乾燥した圧縮空気は、乾燥剤を通過し、乾燥剤に吸湿されていた湿分を奪い、更にパージ弁を通じて外部に放出されるので、エアドライヤが再生する。
【００１７】
パージ弁は、エアタンク内が予め定められた所定値以上の空気圧になることに応答して開放するように構成すると、エアコンプレッサが無負荷運転状態になるのと同時に、エアドライヤはパージサイクルに入り、エアドライヤの再生処理が行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の実施例を説明する。図１は、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の一実施例を示す図である。図２は、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置によるエアコンプレッサの回転数とオイル上がり量との関係を、従来の圧縮空気供給装置の場合と比較して示すグラフである。図１に示した圧縮空気供給装置は、図３に示した従来の圧縮空気供給装置と比較して、エアコンプレッサの吐き出し側の空気管に制御弁を設けた以外は同一の構造を有している。したがって、図１に示した圧縮空気供給装置の構成鋳要素のうち、図３に示した従来の圧縮空気供給装置の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して、圧縮空気供給装置としての基本的な構造及びその作動についての再度の説明を省略する。
【００２０】
図１に示すオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置が、図３に示すものと相違する点は、エアコンプレッサ１の吐出し口７ａとエアドライヤ９とを接続する第１空気管としての空気管８に制御弁２８を介在させた点である。制御弁２８が開く圧力は、無負荷運転状態にあるエアコンプレッサ１が、ピストン２の上昇行程において、幾分圧縮された空気をすべて吸込み弁５を通じて吐き出しができないことにより圧縮室４に生じてしまう圧力よりも高い圧力、例えば、５０ｋＰａ程度に設定されている。
【００２１】
このオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の実施例の作動を説明すると、エアコンプレッサ１が負荷運転状態にあるとき、圧縮室４から吐き出された空気管８内の圧力が制御弁２８の設定圧よりも高い圧力であるとすると、制御弁２８は開いて、圧縮空気は乾燥剤１０を通過するときに乾燥され、連通部１１のチェックバルブを開いてパージタンク１２に至る。エアドライヤ９からの乾燥された圧縮空気は、逆止弁１６を通じてエアタンク１５に送られて蓄圧される。エアタンク１５内の圧力がエナガバナ２２で定まる上限圧に達すると制御弁２４が開き、エアタンク１５内の圧力は、圧力管２５を経て、一方ではエアドライヤ９のパージ弁１３に作用し、他方ではエアコンプレッサ１のアンロード弁２６に作用する。
【００２２】
エアコンプレッサ１のアンロード弁２６がエアタンク１５内の圧力の作用を受けて作動すると、吸込み弁５は強制的に開放され、エアコンプレッサ１は無負荷運転状態になる。エアドライヤ９のパージ弁１３は、エアタンク１５内の圧力の作用を受けて開放される。エアドライヤ９のパージタンク１２内の乾燥空気は、連通部１１のオリフィスを通過するときに断熱膨張してドライとなり、乾燥剤１０を通過し、更にパージ弁１３を通じて外部に放出されるので、エアドライヤ９が再生する。また、空気管８に存在していた圧縮空気もパージ弁１３を通じて外部に放出されようとする。したがって、エアドライヤ９内の空気圧は大気圧まで低下する。
【００２３】
空気管８のうち、エアコンプレッサ１の吐出し口７ａから制御弁２８までの空気管部分８ａに存在する空気は、制御弁２８の設定圧以上の圧力状態であると制御弁２８及びパージ弁１３を通じて外部へ排出されるが、制御弁２８の設定圧よりも低下すると制御弁２８が閉じるため、排出されなくなる。したがって、空気管８のうち、エアドライヤ９内の圧力及び制御弁２８からエアドライヤ９までの空気管部分８ｂに存在していた空気の圧力は大気圧まで低下しても、空気管部分８ａに存在する空気は、制御弁２８の設定圧以下にならない。この結果、吐出し弁７の背圧は、制御弁２８の設定圧に維持されることになる。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、無負荷運転状態になっているエアコンプレッサ１のピストンが上昇する行程において、圧縮室４内のオイルミストを含む空気は、吐出し弁７をその背圧に打ち勝って開放することができない。したがって、オイルミストを含む圧縮空気は、制御弁２８から空気管部分８ｂを通じてエアドライヤ９へと流れ出ることがなく、エアドライヤ９の乾燥剤１０の潤滑油による汚れは、大幅に減少する。尚、実施例として、制御弁２８を空気管８内に介在させる他、エアドライヤ９の空気管８との継手（コネクタ）内に組み込むことも可能である。
【００２５】
図２は、エアコンプレッサ１のオイル上がりの量を従来のものとの比較において示したグラフであるが、本発明による圧縮空気供給装置は、エアコンプレッサ１の通常の運転回転数の範囲において、オイル上がり量を大幅に低減していることが見て取れるであろう。特に、エアコンプレッサ１が低回転数の領域で効果が著しく、１５００ｒｐｍの回転数では、オイル上がり量が１０００分の１のオーダーに低下している。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この発明によれば、エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の圧力状態になると、アンロード弁が吸込み弁を開弁するように作用して吸込み口を開放するので、エアコンプレッサは無負荷運転状態になる。エアコンプレッサの無負荷運転中には、圧縮室内での空気の圧力は負荷運転状態のときの圧力と比較すると格段に低い水準にある。また、第１空気管の途中に設けられている制御弁は、制御弁とエアコンプレッサの吐出し口との間の第１空気管内における吐出し弁の背圧を吐出し弁が吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するので、圧縮室内での空気圧は、吐出し弁の背圧を超えることはなく、吐出し弁は吐出し口を開放しない。したがって、エアドライヤへのオイル上がりが防止される。したがって、エアコンプレッサにおいては、吐出し弁のばね力を大きくすることによる対策に見られるような負荷の増大をもたらすこともなければ、別途、高価な静電式浄化器を必要とすることもなく、無負荷運転時におけるオイル上がりを、低負荷で且つ低コストでなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の一実施例を示す図である。
【図２】この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置によるエアコンプレッサの回転数とオイル上がり量との関係を、従来の圧縮空気供給装置の場合と比較して示すグラフである。
【図３】従来の圧縮空気供給装置を示す図である。
【符号の説明】
１ エアコンプレッサ
２ ピストン
４ 圧縮室
５ 吸込み弁
５ａ 吸込み口
７ 吐出し弁
７ａ 吐出し口
８ 空気管（第１空気管）
８ａ，８ｂ 空気管部分
９ エアドライヤ
１０ 乾燥剤
１２ パージタンク
１３ パージ弁
１４ 空気管（第２空気管）
１５ エアタンク
２２ エアガバナ
２６ アンロード弁
２７ クランクケース
２８ 制御弁
【発明の属する技術分野】
この発明は、無負荷運転が可能なエアコンプレッサを備えた圧縮空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック、バス、トラクタ等の大型車両においては、ブレーキやクラッチの作動機構に空圧式の倍力装置等の空圧作動機器を搭載しており、これらの空圧作動機器に圧縮空気を供給するため、車両には、エンジンによって駆動されるエアコンプレッサを備えた圧縮空気供給装置が設けられている。また、圧縮空気に含まれる湿分を除去するために、エアコンプレッサからエアタンクに至る空気管には、通常、吸湿成分として乾燥剤を備えたエアドライヤが設けられている。
【０００３】
エアコンプレッサは、作動上、ピストン等の作動機構とその作動機構を摺動案内する部材との摺動面を潤滑させるのに潤滑油を必要としている。エアコンプレッサは、ピストンの作動によって空気を圧縮する際に、潤滑油を吸い上げて圧縮空気と共に空気管に吐出するが、空気管に吐出された潤滑油は、所謂、オイル上がりと称されて、種々の不具合を起こす。即ち、圧縮空気に含まれる潤滑油は空気管に設けられたエアドライヤにおいて湿分と共に除去され、乾燥した圧縮空気がエアドライヤに一時的に蓄えられるが、エアドライヤを再生するために、乾燥した圧縮空気を、乾燥剤を通して外部に放出するとき、湿分と共に潤滑油も放出される。放出された潤滑油は、車両や周囲の空気、床等を汚すことになる。以下に説明するように、エアコンプレッサの構造上、この現象に対してエアコンプレッサ本体において対策を講じることは困難である。
【０００４】
上記のオイル上がり現象を、図３に示した従来の圧縮空気供給装置に基づいて説明する。エアコンプレッサ１は、ピストン２がシリンダ３内を往復運動する往復動形式のものとする。ピストン２が下降している吸気行程において、エアクリーナ（図示せず）で浄化された空気が、吸込み弁５が開放した状態の吸込み口５ａを通して吸込み管６から吸い込まれる。このとき、吐出し弁７は閉じており吐出し口７ａ側から圧縮空気が逆流することはない。ピストン２が上昇する圧縮行程において、圧縮室４で圧縮した空気は、吐出し弁７が開いた状態の吐出し口７ａを通じて第１空気管としての空気管８へ吐出する。このとき、吸込み弁５は閉じており吸込み口５ａを通じて吸込み管６へ圧縮空気を送り出すことはない。冬期における空気管や各種の弁内において凝結した水分の凍結を防止するために、圧縮空気供給装置にはエアドライヤ９を具備して、圧縮空気のエアタンク１５への充填作動中に圧縮空気に含まれる湿分を除去している。エアドライヤ９は、乾燥剤１０と、乾燥空気が供給され且つ一時的に蓄えられるパージタンク１２と、通常は閉じているが、パージサイクルに入ると開いて、パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気を乾燥剤１０を通過させた後に外部に排出するパージ弁１３とを有している。エアチャージ状態では、空気管８を通じてエアドライヤ９に入った圧縮空気は、乾燥剤１０を通過するときに湿分が吸湿除去され、連通部１１を通じてパージタンク１２に送られる。連通部１１は、チェックバルブとオリフィスと並列に配設して構成されている。チェックバルブは、エアチャージ状態では、乾燥された圧縮空気を乾燥剤１０側からパージタンク１２へと通過可能とするが、その逆（即ち、パージ状態）では空気の通過を遮断する。
【０００５】
パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気は、第２空気管としての空気管１４を通じてメインタンクであるエアタンク１５に供給される。空気管１４のエアタンク１５に対する接続位置には逆止弁１６が設けられている。逆止弁１６は、エアドライヤ９からエアタンク１５への圧縮空気の流れは許容するが、その逆の流れを阻止する働きをする。エアタンク１５内の圧縮空気は、空気管１７，１８を通じてサブタンク（図示せず）、又は空気管１９を経てアクセサリーラインへ供給される。エアタンク１５には、高くなり過ぎた圧力を解放するための安全弁２０が設けられている。
【０００６】
エアタンク１５内の空気圧力は、圧力管２１を通じてエアガバナ２２に伝わる。エアガバナ２２は、通常は、ばね２３の力によって閉じている制御弁２４を有している。エアタンク１５内の空気圧力がばね２３によって設定される圧力以上の圧力になると、制御弁２４は開き、エアタンク１５内の空気圧力は、圧力管２５を通じてエアドライヤ９のパージ弁１３と、エアコンプレッサ１の吸込み弁５に対して設けられているアンロード弁２６とに伝えられる。
【０００７】
エアガバナ２２から供給される圧力がパージ弁１３に作用すると、パージ弁１３は開くので、パージタンク１２内の乾燥した圧縮空気が連通部１１のオリフィスを通じて乾燥剤１０側に排出される。この際、空気は断熱膨張するので、ドライとなる。乾燥剤１０を通過する空気は、エアコンプレッサ１の吐出し弁７からエアドライヤ９までの空気管８内に残っている圧縮空気と共に、開いたパージ弁１３を通じて大気に一気に解放される。エアタンク１５内の圧縮空気は、逆止弁１６の作用によってエアドライヤ９側に流れ出ることはない。乾燥剤１０に吸湿された水分は、乾燥空気が乾燥剤１０を通過して流れるときに乾燥剤１０から取り除かれて外部に排出される。したがって、乾燥剤１０は吸湿可能な状態に戻るので、エアドライヤ９は再生されることになる。
【０００８】
エアガバナ２２から供給される圧力は、他方で、エアコンプレッサ１のアンロード弁２６に作用して吸込み弁５を強制的に開放するので、エアコンプレッサ１のピストン２が上下動しても、圧縮室４に吸い込まれたり圧縮室４から吐き出される空気は、吸込み弁５と吸込み管６とを比較的少ない抵抗で流れるのみであり、吐出し口７ａ側に圧縮空気をほとんど送ることができず、エアコンプレッサ１はアンロード運転状態、即ち、無負荷運転状態となる。
【０００９】
上述のオイル上がりの研究の結果、オイル上がりの大部分は、エアコンプレッサ１が無負荷運転状態のときに発生していることが分かっている。即ち、エアコンプレッサ１が無負荷運転状態にある場合に、ピストン２が下降しているときには、圧縮室４は大気圧以下となり、空気が吸込み口５ａから吸い込まれる以外に、圧縮室４内の圧力より高い圧力となるクランクケース２７から潤滑油がオイルミスト状態でピストン２、シリンダ３及びＯリングの各相互間の隙間を通じて圧縮室４内に流れ込んでいる。無負荷運転状態では、エアドライヤ９のパージ弁１３が開いているので、吐出し弁７の背圧が大気圧にまで低下している。ピストン２が上昇するときには、圧縮室４内が幾分圧縮状態となるので、圧縮室４内の空気の全量が吸込み弁５を通じて出るのではなく、オイルミスト状態の潤滑油と共に吐出し弁７を開いて空気管８に流れ出ることになる。その後、エアコンプレッサ１の運転モードが無負荷運転から負荷運転に切り換わると、空気管８に流れ出ている潤滑油は、圧縮空気と共にエアドライヤ９に送り込まれ、湿分と共に乾燥剤１０に吸着される。更にその後、エアコンプレッサ１の運転モードが無負荷運転になると、エアドライヤ９内に溜まった潤滑油は、パージタンク１２内の圧縮空気によってパージ弁１３を通じて大気に放出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなエアドライヤへのオイル上がりを防止する対策として、エアコンプレッサ１の吐出し弁７が開くことになる設定圧力を高くすることが考えられる。即ち、吐出し弁７を閉める方向に付勢するばね（図示せず）のはね力を高めに設定しておき、無負荷運転状態で吐出し弁７が開かないようにして潤滑油が空気管８に流れ出ないようにすることが考えられる。しかしながら、このような対策では、負荷運転状態になると、圧縮室４内の圧縮空気は、常に、高めに設定されたばね力に抗して吐出し弁７を開く必要があり、エアコンプレッサ１にとっては多大な負荷となり、却ってエアタンクへの充填効率が著しく低下する。また、圧縮率が高まるために圧縮室４内の温度が上昇し、潤滑油がカーボン化して、バルブや管に堆積して作動不良を起こすという二次的な不具合も発生する。
【００１１】
また、エアコンプレッサとエアドライヤとの間の空気管に静電式浄化器を設けて、エアコンプレッサから吐出し弁側にオイルミストが漏れ出た場合でも、オイルミストや水分を強制的に除去することも提案されている（特開平５−２０１３２９号公報参照）。しかしながら、この種の対策は、別途、高価な静電式浄化器を必要とするものであり、コスト上昇を招いてしまう。
【００１２】
したがって、エアコンプレッサにおいては、負荷運転状態にある場合に負荷の増大をもたらすことなく、また別途の高価な機器を設けることなく、無負荷運転状態におけるオイル上がりをなくすことについて解決すべき課題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、エアコンプレッサの無負荷運転中に、吐出し弁の背圧を前記吐出し弁を閉じるのに十分な程の高い圧力に維持してオイル上がりを防止することである。
【００１４】
この発明は、上記の目的を解決するため、以下のように構成されている。即ち、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、圧縮室に設けた吸込み口に吸込み弁が且つ吐出し口に吐出し弁が配置され且つピストンの作動によって前記圧縮室内の空気を圧縮するエアコンプレッサ、前記エアコンプレッサの吐出し口に接続の第１空気管を通じて供給される圧縮空気を乾燥して一時的に蓄えるエアドライヤ、前記エアドライヤから第２空気管を通じて供給される圧縮空気を蓄えるエアタンク、前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記吸込み口を開放して前記エアコンプレッサを無負荷運転するため、前記吸込み弁を開弁するように作用する前記エアコンプレッサに設けられたアンロード弁、及び前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記エアタンクの前記圧縮空気を前記アンロード弁に作用させるエアガバナを備えてなる圧縮空気供給装置において、前記第１空気管の途中には制御弁が設けられており、前記制御弁は、前記エアコンプレッサの無負荷運転中に前記エアドライヤへのオイル上がりを防止するため、前記制御弁と前記エアコンプレッサの吐出し口との間の前記第１空気管内における前記吐出し弁の背圧を前記吐出し弁が前記吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するものであることを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成されたオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、次のように作動する。即ち、エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の圧力状態になると、アンロード弁が吸込み弁を開弁するように作用して吸込み口を開放するので、エアコンプレッサは無負荷運転となる。エアコンプレッサの無負荷運転中には、ピストンの作動によって圧縮室内のオイルミストを含む空気の圧力が高くなってエアドライヤへのオイル上がりが生じようとする。しかしながら、エアコンプレッサの無負荷運転中には、第１空気管の途中に設けられている制御弁は、制御弁とエアコンプレッサの吐出し口との間の第１空気管内における吐出し弁の背圧を吐出し弁が吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するので、圧縮室内での空気圧は、吐出し弁の背圧を超えることはなく、吐出し弁は吐出し口を開放しない。したがって、エアドライヤへのオイル上がりを防止することができる。なお、前記エアガバナは、アンロード弁への作用と同時に、エアドライヤのパージ弁に作用してパージ弁を開放するように構成してもよい。
【００１６】
エアドライヤは、圧縮空気に含まれる湿分を除去する乾燥剤、この乾燥剤によって湿分が除去された乾燥空気を一時的に蓄えるパージタンク、及びパージタンク内の乾燥した圧縮空気を乾燥剤に通して外部に放出して再生するためのパージ弁を有している。通常の圧縮空気の供給状態では、エアコンプレッサから第１空気管を通じてエアドライヤに供給された圧縮空気は、乾燥剤によって圧縮空気に含まれる湿分が除去される。乾燥した圧縮空気は、パージタンクに一時的に蓄えられ、更に第２空気管を通じてエアタンクへ供給される。エアタンク内の空気圧が予め定めた圧力以上になると、パージタンク内に一時的に蓄えられていた乾燥した圧縮空気は、乾燥剤を通過し、乾燥剤に吸湿されていた湿分を奪い、更にパージ弁を通じて外部に放出されるので、エアドライヤが再生する。
【００１７】
パージ弁は、エアタンク内が予め定められた所定値以上の空気圧になることに応答して開放するように構成すると、エアコンプレッサが無負荷運転状態になるのと同時に、エアドライヤはパージサイクルに入り、エアドライヤの再生処理が行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の実施例を説明する。図１は、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の一実施例を示す図である。図２は、この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置によるエアコンプレッサの回転数とオイル上がり量との関係を、従来の圧縮空気供給装置の場合と比較して示すグラフである。図１に示した圧縮空気供給装置は、図３に示した従来の圧縮空気供給装置と比較して、エアコンプレッサの吐き出し側の空気管に制御弁を設けた以外は同一の構造を有している。したがって、図１に示した圧縮空気供給装置の構成鋳要素のうち、図３に示した従来の圧縮空気供給装置の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して、圧縮空気供給装置としての基本的な構造及びその作動についての再度の説明を省略する。
【００２０】
図１に示すオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置が、図３に示すものと相違する点は、エアコンプレッサ１の吐出し口７ａとエアドライヤ９とを接続する第１空気管としての空気管８に制御弁２８を介在させた点である。制御弁２８が開く圧力は、無負荷運転状態にあるエアコンプレッサ１が、ピストン２の上昇行程において、幾分圧縮された空気をすべて吸込み弁５を通じて吐き出しができないことにより圧縮室４に生じてしまう圧力よりも高い圧力、例えば、５０ｋＰａ程度に設定されている。
【００２１】
このオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の実施例の作動を説明すると、エアコンプレッサ１が負荷運転状態にあるとき、圧縮室４から吐き出された空気管８内の圧力が制御弁２８の設定圧よりも高い圧力であるとすると、制御弁２８は開いて、圧縮空気は乾燥剤１０を通過するときに乾燥され、連通部１１のチェックバルブを開いてパージタンク１２に至る。エアドライヤ９からの乾燥された圧縮空気は、逆止弁１６を通じてエアタンク１５に送られて蓄圧される。エアタンク１５内の圧力がエナガバナ２２で定まる上限圧に達すると制御弁２４が開き、エアタンク１５内の圧力は、圧力管２５を経て、一方ではエアドライヤ９のパージ弁１３に作用し、他方ではエアコンプレッサ１のアンロード弁２６に作用する。
【００２２】
エアコンプレッサ１のアンロード弁２６がエアタンク１５内の圧力の作用を受けて作動すると、吸込み弁５は強制的に開放され、エアコンプレッサ１は無負荷運転状態になる。エアドライヤ９のパージ弁１３は、エアタンク１５内の圧力の作用を受けて開放される。エアドライヤ９のパージタンク１２内の乾燥空気は、連通部１１のオリフィスを通過するときに断熱膨張してドライとなり、乾燥剤１０を通過し、更にパージ弁１３を通じて外部に放出されるので、エアドライヤ９が再生する。また、空気管８に存在していた圧縮空気もパージ弁１３を通じて外部に放出されようとする。したがって、エアドライヤ９内の空気圧は大気圧まで低下する。
【００２３】
空気管８のうち、エアコンプレッサ１の吐出し口７ａから制御弁２８までの空気管部分８ａに存在する空気は、制御弁２８の設定圧以上の圧力状態であると制御弁２８及びパージ弁１３を通じて外部へ排出されるが、制御弁２８の設定圧よりも低下すると制御弁２８が閉じるため、排出されなくなる。したがって、空気管８のうち、エアドライヤ９内の圧力及び制御弁２８からエアドライヤ９までの空気管部分８ｂに存在していた空気の圧力は大気圧まで低下しても、空気管部分８ａに存在する空気は、制御弁２８の設定圧以下にならない。この結果、吐出し弁７の背圧は、制御弁２８の設定圧に維持されることになる。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、無負荷運転状態になっているエアコンプレッサ１のピストンが上昇する行程において、圧縮室４内のオイルミストを含む空気は、吐出し弁７をその背圧に打ち勝って開放することができない。したがって、オイルミストを含む圧縮空気は、制御弁２８から空気管部分８ｂを通じてエアドライヤ９へと流れ出ることがなく、エアドライヤ９の乾燥剤１０の潤滑油による汚れは、大幅に減少する。尚、実施例として、制御弁２８を空気管８内に介在させる他、エアドライヤ９の空気管８との継手（コネクタ）内に組み込むことも可能である。
【００２５】
図２は、エアコンプレッサ１のオイル上がりの量を従来のものとの比較において示したグラフであるが、本発明による圧縮空気供給装置は、エアコンプレッサ１の通常の運転回転数の範囲において、オイル上がり量を大幅に低減していることが見て取れるであろう。特に、エアコンプレッサ１が低回転数の領域で効果が著しく、１５００ｒｐｍの回転数では、オイル上がり量が１０００分の１のオーダーに低下している。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この発明によれば、エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の圧力状態になると、アンロード弁が吸込み弁を開弁するように作用して吸込み口を開放するので、エアコンプレッサは無負荷運転状態になる。エアコンプレッサの無負荷運転中には、圧縮室内での空気の圧力は負荷運転状態のときの圧力と比較すると格段に低い水準にある。また、第１空気管の途中に設けられている制御弁は、制御弁とエアコンプレッサの吐出し口との間の第１空気管内における吐出し弁の背圧を吐出し弁が吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するので、圧縮室内での空気圧は、吐出し弁の背圧を超えることはなく、吐出し弁は吐出し口を開放しない。したがって、エアドライヤへのオイル上がりが防止される。したがって、エアコンプレッサにおいては、吐出し弁のばね力を大きくすることによる対策に見られるような負荷の増大をもたらすこともなければ、別途、高価な静電式浄化器を必要とすることもなく、無負荷運転時におけるオイル上がりを、低負荷で且つ低コストでなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置の一実施例を示す図である。
【図２】この発明によるオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置によるエアコンプレッサの回転数とオイル上がり量との関係を、従来の圧縮空気供給装置の場合と比較して示すグラフである。
【図３】従来の圧縮空気供給装置を示す図である。
【符号の説明】
１ エアコンプレッサ
２ ピストン
４ 圧縮室
５ 吸込み弁
５ａ 吸込み口
７ 吐出し弁
７ａ 吐出し口
８ 空気管（第１空気管）
８ａ，８ｂ 空気管部分
９ エアドライヤ
１０ 乾燥剤
１２ パージタンク
１３ パージ弁
１４ 空気管（第２空気管）
１５ エアタンク
２２ エアガバナ
２６ アンロード弁
２７ クランクケース
２８ 制御弁
Claims (3)
- 圧縮室に設けた吸込み口に吸込み弁が且つ吐出し口に吐出し弁が配置され且つピストンの作動によって前記圧縮室内の空気を圧縮するエアコンプレッサ、前記エアコンプレッサの吐出し口に接続の第１空気管を通じて供給される圧縮空気を乾燥して一時的に蓄えるエアドライヤ、前記エアドライヤから第２空気管を通じて供給される圧縮空気を蓄えるエアタンク、前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記吸込み口を開放して前記エアコンプレッサを無負荷運転するため、前記吸込み弁を開弁するように作用する前記エアコンプレッサに設けられたアンロード弁、及び前記エアタンク内が予め定められた所定の空気圧以上の状態で前記エアタンクの前記圧縮空気を前記アンロード弁に作用させるエアガバナを備えてなる圧縮空気供給装置において、
前記第１空気管の途中には制御弁が設けられており、前記制御弁は、前記エアコンプレッサの無負荷運転中に前記エアドライヤへのオイル上がりを防止するため、前記制御弁と前記エアコンプレッサの吐出し口との間の前記第１空気管内における前記吐出し弁の背圧を前記吐出し弁が前記吐出し口を閉じるのに十分な圧力に維持するように作動するものであることを特徴とするオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置。 - 前記エアドライヤは、前記圧縮空気に含まれる湿分を除去する乾燥剤、前記乾燥剤によって湿分が除去された乾燥空気を一時的に蓄えるパージタンク、及び前記パージタンク内の乾燥した前記圧縮空気を前記乾燥剤を通して外部に放出して再生するためのパージ弁を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置。
- 前記パージ弁は、前記エアタンク内が予め定められた所定値以上の空気圧になることに応答して開放するものであることを特徴とする請求項２に記載のオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置。
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