JP4077206B2

JP4077206B2 - 圧縮機の始動負荷軽減装置

Info

Publication number: JP4077206B2
Application number: JP2002021152A
Authority: JP
Inventors: 真広土田; 史久鷲津; 幸夫横山
Original assignee: HOKUETSU INDUSTRIES CO., LTD.
Current assignee: HOKUETSU INDUSTRIES CO., LTD.
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003222081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の始動時、圧縮機本体に対する外気の導入を制限することにより圧縮機の始動負荷を軽減する、圧縮機の始動負荷軽減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な圧縮機の構成を図８を参照して説明する。
【０００３】
図８において圧縮機１は、エアフィルタ１２を備えた吸気口１１を介して外気を導入すると共にこの導入された外気を圧縮する、油冷式のスクリュ型である圧縮機本体１０と、この圧縮機本体１０を駆動する、例えばエンジンやモータ等の駆動源２０、及び前記圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気が導入されるレシーバタンク３０を備えている。
【０００４】
そして、この圧縮機本体１０の吐出口１３を、逆止弁８２を備えた吐出回路８１を介してレシーバタンク３０に連通し、圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気をレシーバタンク３０に導入可能と成すと共に、このレシーバタンク３０には、レシーバタンク３０内に貯溜された圧縮空気を図示せざると空気作業機に供給するための供給回路８３が連通されている。
【０００５】
以上のような基本構成を備えた圧縮機１において、圧縮機本体１０の吸気口１１には、圧縮機本体１０に対する導入空気量を制御するための吸気制御弁６０（図示の例ではバタフライバルブ６０）が設けられていると共に、この吸気制御弁６０を開閉操作して圧縮機本体に対する導入空気量を制御するアンローダレギュレータ５０が設けられている。
【０００６】
また、駆動源２０たる例えばエンジンには、このエンジンの運転速度を調整するためのガバナレバー２１が設けられ、このガバナレバー２１を高速・低速位置間で揺動するスピードレギュレータ７０を設け、前記レシーバタンク３０内の圧縮空気を導入する導入回路８４（８４ａ〜８４ｃ）により、前記スピードレギュレータ７０の受圧室及びアンローダレギュレータ５０の受圧室を前記レシーバタンク３０に連通し、レシーバタンク３０より導入された圧縮空気によりこれを作動圧力として前記スピードレギュレータ７０及びアンローダレギュレータ５０が動作する。
【０００７】
スピードレギュレータ７０は、受圧室に圧縮空気の導入がないとき、前記ガバナレバー２１を高速位置とすると共に、圧縮空気の導入に伴い、ガバナレバー２１を導入された圧縮空気の圧力に応じて低速側へ揺動する。また、アンローダレギュレータ５０は、図示の例では内蔵された図示せざるリターンスプリング等の復帰手段により圧縮空気の導入がないとき吸気制御弁６０を開方向に付勢して吸気制御弁６０を開いて圧縮機本体１０の吸気口１１を開放し、圧縮空気の導入時、導入された圧縮空気の圧力に応じて吸気制御弁６０を閉方向に動作させて圧縮機本体１０の吸気口１１を絞る吸気制御を行う。
【０００８】
スピードレギュレータ７０と、アンローダレギュレータ５０とをレシーバタンク３０に連通する前述の導入回路８４（８４ａ〜８４ｃ）のうち、両レギュレータ７０，５０に共通の回路８４ａにはレシーバタンク３０内の圧縮空気の圧力に応じて開閉する圧力レギュレータ７６が設けられ、レシーバタンク３０内の圧力が圧力レギュレータ７６の作動圧力に達すると、圧力レギュレータ７６が導入回路８４ａを開いてスピードレギュレータ７０及びアンローダレギュレータ５０にレシーバタンク３０内の圧縮空気を導入し、アンローダレギュレータ５０は導入された圧縮空気の圧力に応じて圧縮機本体１０の吸気口１１を絞ると共に、スピードレギュレータ７０はエンジン２０の回転を低速へと移行し、レシーバタンク３０内の圧力が圧力レギュレータ７６を全開と成す圧力に上昇すると、圧縮機本体１０の吸気口１１を完全に閉じると共にエンジン２０を低速運転としたアンロード運転に移行する。そして、レシーバタンク３０内の圧縮空気の消費によりレシーバタンク３０内の圧力が低下すると、スピードレギュレータ７０の受圧室、及びアンローダレギュレータ５０の受圧室に導入される圧縮空気の圧力も低下してエンジン２０を高速運転へと移行すると共に、圧縮機本体１０の吸気口１１を開いてレシーバタンク３０に導入される圧縮空気量を調整する容量制御が行われる。
【０００９】
なお、図８中８５は放気回路で、圧縮機本体１０の吐出口１３と逆止弁８２間における吐出回路８１内の圧力をパイロット圧として開閉するオートレリーフバルブ７８を備え、エンジン２０の停止により圧縮機本体１０が停止して、圧縮機本体１０の吐出口１３側の圧縮空気が、吸気口１１とシリンダ１５間に形成された吸入通路１４側に逆流することにより生じた圧力低下によりオートレリーフバルブ７８が開放し、サイレンサ７９を介してレシーバタンク３０内の圧縮空気が機外に放出されるよう構成されている。
【００１０】
このように構成された圧縮機１は、停止時においてレシーバタンク３０内の圧縮空気が放出された状態にあるので、レシーバタンク３０内の圧力は圧縮機１の始動時において低くなっている。そのため、始動時において圧力レギュレータ７６は導入回路８４ａを閉じた状態にあり、アンローダレギュレータ５０の受圧室に対する圧縮空気の導入は行われておらず圧縮機本体１０の吸気口１１は全開の状態にある。そして、このように圧縮機本体１０の吸気口１１が全開の状態で駆動源たる例えばエンジン２０を始動すると、このエンジン２０の回転に伴い圧縮機本体１０は吸気口１１から外気の導入を開始して、導入された外気の圧縮を開始する。そのため、空気の圧縮を行う圧縮機本体１０を駆動するエンジン２０には始動時から高い負荷が加わるためにエンジンの始動性が悪いものとなっており、特に酷寒時等においてはこの現象が顕著である。
【００１１】
駆動源としてモータを使用する場合も同様に始動時において高い負荷が加わるので、始動性が悪く、また、高負荷によりモータの回転が長時間停止すると、モータが焼き付きを起こす等の故障の原因となる。
【００１２】
このような始動時における負荷を軽減する目的で、圧力レギュレータ７６が設けられた導入管路８４ａに圧力レギュレータ７６の一次側と二次側間を連通するバイパス回路８０を設けると共に、このバイパス回路８０を開閉する開閉手段（以下、「始動アンローダバルブ」という。）７７を設け、始動時においてこの始動アンローダバルブ７７を開き、バイパス回路８０を介してアンローダレギュレータ５０にレシーバタンク３０内の圧縮空気を導入して、例えばエンジン２０の暖気運転中、圧縮機本体１０の吸気口１１を閉じた負荷の軽減された状態で運転する始動負荷軽減装置が設けられている。
【００１３】
しかし、レシーバタンク３０内の圧縮空気は、前述のように圧縮機１の停止に伴い放出されているので、この回路構成により圧縮機本体１０の吸気口１１を全閉とするためにはエンジン２０の始動後、圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気がレシーバタンク３０内に導入されて、レシーバタンク３０の圧力がアンローダレギュレータ５０を作動させる圧力に高まる迄待たなければならない。
【００１４】
そのため、図８に示す始動負荷軽減装置にあっては、最も負荷の軽減が必要となる始動時及び始動直後において負荷を軽減するとこができない。
【００１５】
このような始動時及び始動直後における負荷を軽減することを目的として、レシーバタンク３０からアンローダレギュレータ５０に至る導入回路８４に、別途設けられたモータ駆動圧縮機により発生した空気供給路を連結し、この空気供給路に第１の電磁弁を設け、駆動源２０を始動する前にこの第１の電磁弁を開いてモータ駆動型圧縮機が吐出した圧縮空気をアンローダレギュレータ５０に供給し、圧縮機本体１０の吸気口１１を閉塞するよう構成した始動負荷軽減装置がある（特開平９−８８８６３号公報）。
【００１６】
また別の始動負荷軽減装置としては、アンローダレギュレータ５０の他に電磁ソレノイドを設け、この電磁ソレノイドにより吸気制御弁であるバタフライバルブを常時開放方向に付勢すると共に、励磁時においてバタフライバルブを閉方向に付勢可能と成し、始動直後の所定時間この電磁ソレノイドを励磁してバタフライバルブを閉じてディーゼルエンジンに加わる負荷を軽減し、酷寒時における圧縮機の始動性を向上させるよう構成した始動負荷軽減装置がある（特開平９−８８８６３号公報）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された圧縮機の始動負荷軽減装置のうち、前述の特開平９−８８８６３号公報に記載の始動負荷軽減装置にあっては、始動時に圧縮機本体の吸気口を閉塞するためにアンローダレギュレータに作動空気を導入するためのモータ駆動型圧縮機を別途設ける必要があると共に、このモータ駆動型圧縮機を作動させるための電源が必要であり、装置が大がかりになってしまう。
【００１８】
また、圧縮機の始動をする前に予めモータ駆動型圧縮機を始動させてアンローダレギュレータに圧縮空気を供給しておかなければならず、始動時の作業が繁雑であると共に始動までに時間がかかるという問題がある。
【００１９】
また、特開平９−２４２６７３号公報に記載の始動負荷軽減装置にあっては、電磁ソレノイドを励磁してバタフライバルブを回動し吸気口を閉じる構成であるが、この電磁ソレノイドによるバタフライバルブの開閉操作が、アンローダレギュレータによる影響を受けないよう、アンローダレギュレータのロッドとバタフライバルブの開閉レバー間をピストンとシリンダにより伸縮自在に連結している。
【００２０】
そのため、例えばピストンとシリンダとの間にゴミが詰まったり、長期の使用によりピストンとシリンダとが摩耗しそれぞれの隙間が大きくなってシリンダの中心方向からずれた方向にピストンが摺動するなどの何等かの原因によりピストンとシリンダ間で滑らかな摺動が行えなくなると、電磁ソレノイドの動作がアンローダレギュレータの影響を受けて電磁ソレノイドを励磁してもプランジャが後退しなくなることが考えられる。そして、プランジャが後退しない状態が長時間継続すると、電磁ソレノイドに大電流が流れて焼けてしまうおそれがある。このことから、予め力に余裕のある電磁ソレノイドを使用しなければならず、装置が大型化すると共にコスト高となる問題点がある。
【００２１】
また、アンローダレギュレータのロッドが伸長し、バタフライバルブで吸入口を閉塞する際には電磁ソレノイドのスプリングに打ち勝つ力を生じさせなければならず、アンローダレギュレータが大型化し、コストを高めるという問題点がある。
【００２２】
なお、いずれの始動負荷軽減装置においても圧縮機１を始動する前に圧縮機本体１０の吸気口１１をバタフライバルブで閉じるための所定の操作が必要であり、始動時における操作が煩雑であると共に、圧縮機１の停止時においては圧縮機本体１０の吸気口１１が開放されているために、圧縮機本体１０として例えば液封式のスクリュ圧縮機を使用すると、圧縮機１の停止に伴って圧縮機本体１０の吐出口１３側から導入流路１４側に圧縮空気の逆流が生じたとき、この圧縮空気の逆流に伴って圧縮作用空間の密封等に使用されていたシリンダ１５内の潤滑油等の液体が吹き出し、吸気口１１より吐出されてエアフィルタ１２を目詰まりさせるおそれがある。
【００２３】
そこで本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、別途の圧縮空気の発生源等を設けることなく、比較的簡単な構成により圧縮機の始動時及び始動直後においても圧縮機本体の吸気口を閉塞して始動負荷を軽減することができ、構造が簡単で作動不良等が生じ難いと共に廉価に製造することができる圧縮機の始動負荷軽減装置を提供することを目的とする。
【００２４】
また、本発明の別の目的は、圧縮機の停止に伴い圧縮機本体の吸気口を開閉する吸気制御弁が始動位置に係止されて吸気口を閉じ、その結果、始動時において特別な操作を行うことなく圧縮機を負荷の軽減された状態で即座に始動させることができると共に、圧縮機本体として液封型の圧縮機を使用する場合にあっては、圧縮機の停止時に潤滑油等の液体が逆流して吸気口より吐出することを好適に防止することのできる圧縮機の始動負荷軽減装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧縮機の始動負荷軽減装置は、圧縮機本体１０と、前記圧縮機本体１０を駆動する駆動源２０と、前記圧縮機本体１０から吐出された圧縮空気を貯溜するレシーバタンク３０を備えると共に、前記圧縮機本体１０の吸気口１１には導入空気量を制御するための吸気制御弁６０と、前記レシーバタンク３０内の圧縮空気により作動されて前記吸気制御弁６０を開閉操作するアンローダレギュレータ５０を備えた圧縮機において、
前記アンローダレギュレータ５０は、導入された圧縮空気の圧力が該アンローダレギュレータ５０の作動圧力に満たないとき、前記吸気制御弁６０を全開と成す動作位置に操作して前記吸気口１１を開放し、導入された圧縮空気の圧力が該アンローダレギュレータの作動圧力以上であるとき、導入された圧縮空気の圧力に応じて前記吸気制御弁６０を操作して前記吸気口１１を絞るよう構成すると共に、
前記レシーバタンク３０に連通し、該レシーバタンク３０内の圧力に応じて作動する始動レギュレータ４０と、この始動レギュレータ４０により変位されて前記吸気制御弁６０と係脱可能な係止手段４２を設け、
前記レシーバタンク３０内の圧力が前記始動レギュレータ４０の作動圧力に満たないとき、前記始動レギュレータ４０が前記係止手段４２を前記吸気制御弁６０との係合位置に配置し、該位置の前記係止手段４２が前記吸気口１１を僅かに開く位置に前記吸気制御弁６０を係止して前記アンローダレギュレータ５０による前記吸気制御弁６０の開方向への動作を規制すると共に、前記レシーバタンク３０内の圧力が前記始動レギュレータ４０の作動圧力以上となったとき、前記始動レギュレータが前記係止手段４２を前記吸気制御弁６０との係止を解除する位置に変位して、前記アンローダレギュレータ５０による前記吸気制御弁６０の操作を可能と成すよう構成されて成ることを特徴とする（請求項１）。
【００２６】
前記圧縮機１は更に、前記レシーバタンク３０内の圧力に応じて前記アンローダレギュレータ５０と前記レシーバタンク３０間の回路８４を開閉する圧力レギュレータ７６を備えると共に、前記圧縮機１の始動時、前記圧力レギュレータ７６をバイパスして前記アンローダレギュレータ５０と前記レシーバタンク３０間を連通するバイパス回路８０と、該バイパス回路８０を開閉する開閉手段（始動アンローダバルブ７７）を備えて成り、
前記圧縮機１の始動時、前記バイパス回路８０を介して前記アンローダレギュレータ５０に導入された前記レシーバタンク３０からの圧縮空気が前記アンローダレギュレータ５０の作動圧力に満たないとき、前記始動レギュレータ４０が前記係止手段４２を前記吸気制御弁６０との係合位置に配置し、前記レシーバタンク３０からの圧縮空気が前記アンローダレギュレータ５０の前記所定の作動圧力以上となった後、前記始動用レギュレータ４０が前記係止手段４２を前記吸気制御弁６０との係止を解除する位置に変位するよう、前記始動レギュレータ４０の作動圧力を設定しても良い（請求項２）。
【００２７】
前記係止手段４２は、僅かな開度δで開いた動作位置において前記吸気制御弁６０を係止することにより、圧縮機本体１０の吸気口１１が僅かに開いた状態とすることができ（請求項３）、
または、前記吸気制御弁６０に図示せざる開孔ないしは切欠を設け、この開孔ないしは切欠の設けられた前記吸気制御弁６０を前記係止手段４２が全閉の動作位置において係止することにより、圧縮機本体１０の吸気口１１が僅かに開いた状態としても良い（請求項４）。
【００２８】
さらに、前記圧縮機１の停止時に開放するオートレリーフバルブ７８を設け、このオートレリーフバルブ７８の一次側を前記レシーバタンク３０に連通し、二次側を逆止弁８２ｂを介して前記アンローダレギュレータ５０に連通すると共に、前記逆止弁８２ｂの上流において前記オートレリーフバルブ７８の二次側を例えばサイレンサ７９等の絞りを介して大気開放する構成を備えることが好ましい（請求項５）。
【００２９】
また、揺動により前記吸気制御弁６０を開閉する開閉レバー６２を設け、前記アンローダレギュレータ５０の例えばロッド５１に前記開閉レバー６２を連結すると共に、前記始動レギュータ４０の例えばロッド４１の進退移動に伴って変位される前記係止手段４２との係合を可能と成す係合突起６５を前記開閉レバーに設けて成り、
前記係止手段４２は係止段部４３を備え、該係止段部４３は前記レシーバタンク３０内の圧力が前記始動レギュレータ４０の作動圧力に満たないとき前記開閉レバー６２の揺動における支点を中心とした前記係合突起６５の移動軌道上に位置して前記係合突起６５を係止すると共に、前記レシーバタンク３０内の圧力が前記始動レギュレータの作動圧力以上となったとき前記開閉レバー６２の揺動における支点を中心とした前記係合突起６５の移動軌道外に前記係止段部４３を位置する構成とすることができる（請求項６）。
【００３０】
前述の構成において、前記開閉レバー６２の支点から前記係合突起６５の形成位置迄の距離を、前記開閉レバー６２の支点から前記アンローダレギュレータ５０の例えばロッド５１連結位置迄の距離よりも長くすれば好適である（請求項７）。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下説明する。
【００３２】
〔圧縮機の全体構造〕
本発明の始動負荷軽減装置が適用される圧縮機の基本構成については、図８を参照して説明した従来の圧縮機１と同様であるが、本発明の始動負荷軽装置を備えた圧縮機１にあっては、図８の構成に加え、始動時において吸気制御弁６０の動作を規制する始動レギュレータ４０を設け、この始動レギュレータ４０を減圧弁８７を備えた始動回路８６を介してレシーバタンク３０に連通し、この始動レギュレータ４０により、圧縮機１の始動時、アンローダレギュレータ５０により吸気制御弁６０が開方向に動作することを規制している。なお、この減圧弁８７は、始動レギュレータ４０の耐圧を超えた圧縮空気が導入されることを防止するためのもので、必要に応じて設けられるものである。また前記減圧弁に変えてオリフィスにすることもできる。
【００３３】
また、圧縮機１の停止時、レシーバタンク３０内の圧縮空気を大気放出するオートレリーフバルブとして、例えば圧縮機本体１０の吐出口１３と逆止弁８２ａとの間の吐出回路８１内の圧力をパイロット圧としてこの吐出回路８１内の圧力低下により開放してレシーバタンク３０内の圧縮空気を放出するオートレリーフバルブ７８を設け、このオートレリーフバルブ７８の開放により放出されるレシーバタンク３０内の圧縮空気の一部をアンローダレギュレータ５０に導入する復帰回路８８を備えている。
【００３４】
なお、アンローダレギュレータ５０とスピードレギュレータ７０とに圧縮空気を導入する導入回路８４には、必要に応じて圧力レギュレータ７６の下流側においてアンローダレギュレータ５０及びスピードレギュレータ７０に導入された圧縮空気を絞り９１を介して放出するための逃がし回路８９が設けられる。この逃がし回路８９は、本実施形態にあっては、その一端を圧縮機本体１０の吸気口１１とシリンダ１５間に設けられた吸入通路１４に連通し、アンローダレギュレータ５０とスピードレギュレータ７０に導入された圧縮空気が、絞り９１を介して徐々にこの吸入通路１４に放出されるよう構成している。
【００３５】
始動レギュレータ４０は、圧縮空気の導入がない非作動状態、すなわちロッド４１が原位置にあるときアンローダレギュレータ５０による吸気制御弁６０の動作を規制し、圧縮空気の導入がされた作動状態においてロッド４１を進退移動させてこの規制を解除するものであり、本実施形態にあってはこの始動レギュレータ４０として、アンローダレギュレータ５０と同一のベロフラム式のレギュレータを使用している。
【００３６】
なお、この始動レギュレータ４０は始動時において、アンローダレギュレータ５０による付勢力に抗して吸気制御弁６０の開方向への動作を規制し得るものであればその形式は限定されず、シリンダ内をピストンが摺動するピストン型のもの、シリンダ内を仕切る可撓性の膜にロッドが連結されたダイアフラム型のもの、その他既知の各種のレギュレータを使用することができる。
【００３７】
図１に示す例において、吸気制御弁６０はバタフライバルブであり、このバタフライバルブ６０の回転軸６１に一端を連結された開閉レバー６２が設けられており、この開閉レバー６２を回転軸６１を中心として揺動させることによりバタフライバルブ６０により吸気口１１を開閉可能としている。
【００３８】
この開閉レバー６２の長さ方向の略中心位置には、アンローダレギュレータ５０のロッド５１が連結されており、アンローダレギュレータ５０に対する圧縮空気の導入及び排出によりこのロッド５１を進退移動させることにより、圧縮機本体１０の吸気口１１が開閉する。
【００３９】
始動レギュレータ４０は、図２に示す例にあっては受圧室に対して圧縮空気の導入が行われていない非作動状態において、図示せざるリターンスプリング等の復帰手段の作用によりロッド４１を後退した状態（図２中左側に移動した状態）にあり、このロッド４１の後退位置においてロッド４１の先端に取り付けられた係止手段４２が開閉レバー６２を係止して、バタフライバルブ６０を所定の回動位置において係止している。
【００４０】
この係止手段４２は、図２に示すように開閉レバー６２を係止するための係止段部４３を備えており、前述の係止手段４２と係止される位置において、開閉レバー６２にはこの係止段部４３に係合される係合突起６５が設けられている。本実施形態にあってはこの係合突起６５はピン６３と、このピン６３によってその中心を貫通されて回転自在に軸承されたローラ６４から成り、始動レギュレータ４０の非作動時において、始動レギュレータ４０のロッド４１に連結された係止手段４２の係止段部４３が、前述の係合突起６５と係合してバタフライバルブ６０が吸気口１１を僅かな開度δで開いた状態に保持されるよう、各部の形成位置が調整されている。
【００４１】
そして、始動レギュレータ４０に圧縮空気が導入された作動状態にあるとき、この係止手段４２の係止段部４３が、開閉レバー６２の揺動に伴う係合突起６５の移動軌道外に移動して、開閉レバー６２の揺動を妨げることのない位置に配置されるように構成されている。
【００４２】
本実施形態においてこの始動レギュレータ４０は、受圧室に対する圧縮空気の導入によりロッド４１が伸長すると共に、圧縮空気の導入が行われていないとき、内部に収容されたリターンスプリング等の復帰手段によりロッド４１が後退するよう構成されたもので、この始動レギュレータ４０を圧縮機本体の吸気口１１を中心として前述のアンローダレギュレータ５０に対向配置すると共に、この始動レギュレータ４０のロッド４１先端に前述の係止手段４２を連結し、始動レギュレータ４０のロッド４１が進退移動することによりアンローダレギュレータ５０によるアンローダバルブ６０の開閉動作を制限し、又はこの制限を解除可能としている。もっとも、この始動レギュレータ４０は前述の構成に限定されず、例えば圧縮空気の導入時、ロッド４１を後退するよう構成しても良く、これに対応してその配置位置を適宜変更することもできる。
【００４３】
本実施形態にあっては、係止手段４２には、前述の係合突起６５を嵌合するガイド溝４４が形成されており、このガイド溝４４は、始動レギュレータ４０のロッド４１が前進位置（図３中右側に伸長した状態）にあるとき、アンローダバルブ６０の回転軸６１を中心とした係合突起６５の移動軌道に略重なる形状を成すと共に、このガイド溝４４の外周側縁部４４ｂを一部切り欠いて係止段部４３を形成し、始動レギュレータ４０のロッド４１が後退位置（図２中左側に縮小した状態）にあるとき、アンローダバルブ６０の開閉レバー６２に設けられた係合突起６５を係止してアンローダバルブ６０を微小な開度δで係止する。
【００４４】
このように、バタフライバルブ６０が吸気口１１を僅かな開度δで開放した状態に係止するのは、後述するように駆動源２０を始動させることにより駆動された圧縮機本体１０に対して僅かに外気を導入し、この導入された外気を圧縮してレシーバタンク３０内に導入してこれをアンローダレギュレータ５０や始動レギュレータ等の作動圧力として使用するためであり、同様に圧縮機本体１０に対する外気の僅かな導入を行い得る構成であれば、バタフライバルブ６０に開孔を形成し、または、バタフライバルブ６０の周縁を切り欠く等して圧縮機本体１０に外気を導入可能とすることにより、バタフライバルブ６０を開度δを設けることなく全閉位置において係止する構成としても良い。
【００４５】
なお、図２〜図４中、９２は案内体であり、始動レギュレータ４０による係止手段４２の進退移動を案内して、係止手段４２が位置ずれすることを防止している。復帰手段としてコイルスプリングを使用する場合、ロッド４１が進退移動する際にこのコイルスプリングによりロッド４１がねじられて係止手段４２がロッド４１を中心軸として回動等するおそれがあるが、このように案内体９２を設けることにより係止手段４２の位置がずれ、係合突起６５がガイド溝４４から抜け落ちる等して発生する作動不良を防止することができる。
【００４６】
なお、前述の係止手段４２の進退移動を案内する案内体９２は、図２及び図３に示す実施形態にあっては、進退移動方向に直線状に形成された係止手段４２の上端に、案内体９２にピン９３により回転自在に軸承されたローラ９４を当接して、案内可能に構成したものであるが、この構成に代え、例えば図５に示すように係止手段４２の移動方向を軸線方向と成す案内棒９２’を該係止手段に設け、前記アンローダレギュレータ５０を取り付けるブラケット５２に形成された開孔をこの案内棒９２’で貫通することにより案内棒９２’の長さ方向に係止手段４２が進退移動するよう構成しても良い。
【００４７】
また、図２及び図３に示す実施形態にあっては、係止手段４２がガイド溝４４を備えるものとして説明したが、始動レギュレータ４０が非作動状態にあるときの係止手段４２の配置位置において、バタフライバルブ６０の開閉レバー６２の揺動を係止し得るものであれば必ずしも案内溝４４を備える必要はなく、バタフライバルブ６０の開閉レバー６２を係止し得る係止段部４３を備える形状であると共に、始動レギュレータ４０に対して圧縮空気の導入がされたとき、この係止段部４３が係合突起６５の移動軌道外に位置するものであれば、図６に示すように略下向きコ字状の形状に形成されていても良い。
【００４８】
〔動作〕
以上のように構成された本発明の圧縮機の始動負荷軽減装置を備えた圧縮機１全体の動作について説明する。
【００４９】
圧縮機１の始動時において、バタフライバルブ６０は図２に示すように吸気口１１を微小な開度δで開いた位置にあり、また、圧縮空気の導入が行われていない始動レギュレータ４０は、リターンスプリング等の復帰手段の作用によりロッド４１を後退させた位置にあり、始動レギュレータ４０のロッド４１に連結された係止手段４２は、そのガイド溝４４に形成された係止段部４３に開閉レバー６２に取り付けられた係合突起６５を係止した状態にある。
【００５０】
また、この開閉レバー６２の長さ方向の略中央位置においてロッド５１の先端が連結されているアンローダレギュレータ５０は、リターンスプリング等の復帰手段の付勢力によりロッド５１を後退させてバタフライバルブ６０を開く方向の付勢力を生じているが、始動レギュレータ４０とアンローダレギュレータ５０とを同一のレギュレータにより構成した本実施形態において、始動レギュレータ４０のロッド４１先端は、アンローダレギュレータ５０のロッド先端５１に対して開閉レバー６２の揺動中心より離れた位置で連結しているために、アンローダレギュレータ５０の復帰手段により生じる付勢力に対して始動レギュレータ４０の復帰手段により開閉レバー６２に作用する力が打ち勝って、バタフライバルブ６０は僅かな開度δで係止される。
【００５１】
なお、この時点において同様にスピードレギュレータ７０に対しても圧縮空気の導入が行われておらず、エンジンガバナレバー２１は高速の位置にある。
【００５２】
この状態において、バイパス回路８０に設けられた始動アンローダバルブ７７を開き、レシーバタンク３０を圧力レギュレータ７６をバイパスしてアンローダレギュレータ５０及びスピードレギュレータ７０に連通する。その後、エンジンやモータ等の駆動源２０を駆動すると、駆動源２０は高速で始動されて圧縮機本体１０を高速で駆動し、圧縮本体１０はバタフライバルブ６０により僅かな開度δで開かれた吸気口１１を介して外気を導入する。
【００５３】
このように、駆動源２０の始動時において吸気制御弁６０は僅かな開度δで開放しており、その結果、圧縮機本体１０に対する外気の導入・圧縮が行われて負荷が生じるが、圧縮機本体１０に導入される外気は極めて微量であることから、この僅かな開度δによって生じる負荷は殆ど無視し得る程度のものである。従って、圧縮機１は略無負荷の状態で始動することができると共に、始動時において駆動源２０が高速で始動されることから、酷寒時等においても圧縮機の始動が容易である。
【００５４】
僅かな開度δで開かれた吸気口１１より導入された外気は、圧縮機本体１０のシリンダ１５内に導入されて圧縮され、吐出回路８１を介してレシーバタンク３０内に導入されてレシーバタンク３０内の圧力を徐々に上昇させる。
【００５５】
このようにして、レシーバタンク３０内の圧力が上昇すると、このレシーバタンク３０に導入回路８４を介して連通されたアンローダレギュレータ５０の受圧室及びスピードレギュレータ７０の受圧室内の圧力も上昇し、アンローダレギュレータ５０のロッド５１が前進する。
【００５６】
また、スピードレギュレータ７０に圧縮空気が導入されることにより、スピードレギュレータ７０がガバナレバー２１を高速側から低速側へ移動させ、駆動源２０を低速運転に移行する。
【００５７】
レシーバタンク３０内の圧力が上昇すると、始動回路８６を介してレシーバタンク３０に連通された始動レギュレータ４０の受圧室に対しても、減圧弁８７を介して圧縮空気の導入が開始され、この圧縮空気の導入により始動レギュレータ４０はリターンスプリングの付勢力に抗してロッド４１の前進を開始する。
【００５８】
始動レギュレータ４０のロッド４１が前進すると、係止手段４２のガイド溝４４に形成された係止段部４３が、開閉レバー６２に設けられた係合突起６５の移動軌道の外周に移動し、係合突起６５はガイド溝４４内を自由に移動可能となる。
【００５９】
その後、駆動源２０を所定時間暖気運転させた後、始動アンローダバルブ７７を操作してバイパス回路８０を閉じ、その後のスピードレギュレータ７０及びアンローダレギュレータ５０に対するレシーバタンク３０内の圧縮空気の導入は圧力レギュレータ７６を介して行う。
【００６０】
この時点において、レシーバタンク３０内の圧力は、圧力レギュレータ７６の作動圧力まで上昇しておらず、そのため、スピードレギュレータ７０に対する圧縮空気の導入が停止され、スピードレギュレータ７０はエンジンガバナレバー２１を高速側に揺動させて駆動源２０を高速運転に移行する。
【００６１】
同時に、アンローダレギュレータ５０に対する圧縮空気の導入も停止して、アンローダレギュレータ５０のロッド５１が後退を開始する。このとき、圧力レギュレータ７６を介することなく始動回路８６を介してレシーバタンク３０内の圧縮空気が導入されている始動レギュレータ４０に対しては、レシーバタンク３０内の圧縮空気の導入が継続して行われており、係止手段４２のガイド溝４４に形成された係止段部４３は、依然として係合突起６５の移動軌道外にあり、係合突起６５はガイド溝４４内を自由に移動可能となっている。したがって、このアンローダレギュレータ５０のロッド５１の後退により、バタフライバルブ６０は圧縮機本体１０の吸気口１１を開き、圧縮機は全負荷運転に移行する。
【００６２】
このようにして、全負荷運転を継続すると、圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気が導入されたレシーバタンク３０内の圧力が徐々に高まり、このレシーバタンク３０内の圧力が圧力レギュレータ７６の作動圧力となると、圧力レギュレータ７６が導入回路８４を開いてスピードレギュレータ７０とアンローダレギュレータ５０にレシーバタンク３０内の圧縮空気が導入され、導入された圧縮空気の圧力に応じてスピードレギュレータ７０はガバナレバー２１を低速側に揺動させて駆動源２０の運転を低速に移行すると共に、アンローダレギュレータ５０は吸気制御弁６０を閉方向に動作して圧縮機本体１０の吸気口１１を絞る。
【００６３】
圧力レギュレータ７６が全開となる迄レシーバタンク３０内の圧力が上昇すると、スピードレギュレータ７０はガバナレバー２１を低速位置に揺動して駆動源２０を低速運転と成すと共に、アンローダレギュレータ５０は、圧縮機本体１０の吸気口１１を全閉と成し、アンロード運転に移行する。
【００６４】
その後、図示せざる空気作業機等による圧縮空気の消費に伴ってレシーバタンク３０内の圧力が変動すると、アンローダレギュレータ５０及びスピードレギュレータ７０による既知の容量制御が行われる。
【００６５】
次に、圧縮機１の停止時の動作について説明すると、圧縮機本体１０を駆動している駆動源２０を停止すると、これにより駆動される圧縮機本体１０も停止し、レシーバタンク３０に対する圧縮空気の導入も停止する。
【００６６】
この圧縮空気の導入停止により、吐出回路８１に設けられた逆止弁８２ａが閉じてレシーバタンク３０から圧縮機本体１０に向かう圧縮空気の逆流が防止されると共に、圧縮機本体１０の吐出口１３側の圧縮空気が吸入流路１４側へ逆流して、吐出口１３と逆止弁８２ａ間の吐出回路８１内では圧力低下が生じる。
【００６７】
その結果、逆止弁８２ａの上流側における吐出回路８１内の圧力をパイロット圧とするオートレリーフバルブ７８が開放して、放気回路８５及びサイレンサ７９を介してレシーバタンク３０内の圧縮空気が機外に放出される。
【００６８】
この放気回路８５は、サイレンサ７９の上流において分岐され、復帰回路８８に連通されており、また、サイレンサ７９が放出される圧縮空気に対して絞りの役目をしていることから、オートレリーフバルブ７８の開放によりレシーバタンク３０より放出された圧縮空気は、一部この復帰回路８８に導入される。
【００６９】
この復帰回路８８は、導入回路８４に設けられた圧力レギュレータ７６をバイパスしてアンローダレギュレータ５０の受圧室に連通されていることから、この復帰回路８８を介してアンローダレギュレータ５０に導入された圧縮空気によりアンローダレギュレータ５０のロッド５１が前進し、バタフライバルブ６０の開閉レバー６２を揺動させて圧縮機本体１０の吸気口１１を閉じる。
【００７０】
圧縮空気の放出によりレシーバタンク３０内の圧力が低下してくると、始動レギュレータ４０のロッド４１が後退し、この始動レギュレータ４０のロッド４１に連結された係止手段４２もこのロッド４１の後退に伴って移動するが、この時、アンローダレギュレータ５０のロッド５１は後退しておらず、バタフライバルブ６０を閉じた位置にあるために、バタフライバルブ６０の開閉レバー６２に設けられた係合突起６５は確実に係止手段４２の係止段部４３に係合される。
【００７１】
このようなアンローダレギュレータ５０の動作の遅れは、前述の復帰回路８８に逆止弁８２ｂを設けていること、及び、逃がし回路８９を設ける場合には、この逃がし回路８９に絞り９１を設けることにより実現される。すなわち、復帰回路８８を介してアンローダレギュレータ５０に導入された圧縮空気は、逆止弁８２ｂにより放気回路８５側への逆流が防止されているので、逃がし回路８９を介して（逃がし回路８９を設けない場合には、各所における漏れ等により）放出されるが、この逃がし回路８９には絞り９１が設けられているために、アンローダレギュレータ５０の受圧室内の圧縮空気の放出は始動レギュレータ４０に比べて低速で行われ、アンローダレギュレータは前述の始動レギュレータ４０に遅れて原位置に復帰するのである。
【００７２】
なお、図１に示す例では前述の逃がし回路８９を圧縮機本体１０の吸入通路１４に連通しているが、これはオートレリーフバルブ７８を介して放出されたレシーバタンク３０内の圧縮空気を吸入通路１４に導入して圧力上昇させることにより、圧縮機本体１０の吐出口１３側から吸入通路１４側に圧縮空気が逆流することを防止して、圧縮空気の逆流に伴う悪影響を防止するためのものである。
【００７３】
このようにしてアンローダレギュレータ５０の受圧室内の圧縮空気が放出されることにより、アンローダレギュレータ５０のロッド５１が始動レギュレータ４０のロッド４１に遅れて後退するが、開閉レバー６２は係止手段４２により係止されているために、圧縮機本体１０の吸気口１１は、僅かな開度δで開放するものの、この位置で係止手段４２により係止される。
【００７４】
特に、開閉レバー６２に対するアンローダレギュレータ５０のロッド５１先端の取付位置を、係合突起６５の取付位置に比較してバタフライバルブ６０の回転軸６１側に設けた図示の例では、アンローダレギュレータ５０と始動レギュレータ４０とで同一性能のレギュータを使用した場合でも回転軸６１より離間した位置において開閉レバー６２に連結される始動レギュレータ４０のリターンスプリングの力がアンローダレギュレータ５０のリターンスプリングの力に打ち勝って、開閉レバー６２が揺動されることはない。
【００７５】
このようにして、バタフライバルブ６０は、前述の復帰回路の作用により僅かな開度δで係止された始動位置に係止され、本発明の始動負荷軽減装置を備えた圧縮機は、特別な事前操作をすることなく負荷の軽減された状態で圧縮機１を始動させることができる。
【００７６】
また、圧縮機１の停止時において圧縮機本体１０の吸気口１１が、バタフライバルブ６０により略閉ざされた状態にあるので、圧縮機本体１０の停止により吐出口１３側から導入通路１４側に圧縮空気が逆流することに伴って潤滑油等の逆流が生じた場合であってもバタフライバルブ６０により吸気口１１が閉ざされていることから、このような液体の吐出を防止でき、エアフィルタ１２等にこの潤滑油等が含浸して目詰まり等が生じることを防止できる。また、急激に逆流する圧縮空気が吸気口を通過することを防止できることから、逆流した圧縮空気の圧力によりエアフィルタ１２が破損することを防止できる。
【００７７】
なお、図２及び図３に示す実施形態にあっては、アンローダレギュレータ５０と始動レギュレータ４０とを圧縮機本体１０の吸気口１１を中心に対向配置した例について説明したが、図７に示す実施形態にあっては、アンローダレギュレータ５０と始動レギュレータ４０とをいずれも圧縮機本体１０の吸気口１１に対して同一側（図示の例では右側）に設けると共に、バタフライバルブ６０の回転軸６１を開閉レバー６２の両端間に取り付けて、一端にアンローダレギュレータ５０のロッド５１先端を、他端に始動レギュレータ４０のロッド４１先端に連結された係止手段４２により係止される係合突起６５を取り付けて図２及び図３を参照して説明した前述の実施形態と同様に動作するよう構成している。
【００７８】
なお、この場合、開閉レバー６２に対する係合突起６５の回転軸６１中心からの距離は、回転軸６１の中心からアンローダレギュレータ５０のロッド５１先端の取付位置迄の距離に対して長く形成することが好ましい。
【００７９】
このように、アンローダレギュレータ５０と始動レギュータ４０とを同一方向に設けることにより、アンローダレギュレータ５０と始動レギュレータ４０とを対向配置する図２及び図３に示す実施形態に比較して、これらを省スペース内に配置することが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明した本発明の構成により、別途の圧縮空気の発生源等を設けることなく、比較的簡単な構成により圧縮機の始動時及び始動直後においても圧縮機本体の吸気口を閉塞して始動負荷を軽減することができ、構造が簡単で作動不良等が生じ難いと共に廉価に製造することができる圧縮機の始動負荷軽減装置を提供することができた。
【００８１】
また、前述の復帰回路を備えた本発明の始動負荷軽減装置にあっては、圧縮機の停止時に吸気制御弁が始動位置に係止されることから、特別な事前操作を行うことなく負荷の軽減された状態で圧縮機を始動することができると共に、圧縮機の停止時、圧縮機本体の吸気口が略閉塞された状態にあることから、潤滑油等の逆流が生じた場合であっても吸気口に設けられたエアフィルタにこの潤滑油が付着して目詰まりを生じさせること等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の始動負荷軽減装置を備えた圧縮機の概略回路図。
【図２】圧縮機本体の吸気口部分の正面図であり、始動前の状態を示す。
【図３】圧縮機本体の吸気口部分の正面図であり、全負荷運転の状態を示す。
【図４】圧縮機本体の吸気口部分の平面図。
【図５】案内体の別の構成例を示す圧縮機本体の吸気口部分の正面図。
【図６】ガイド部材の別の構成例を示す圧縮機本体の吸気口部分の正面図。
【図７】始動レギュレータの別の配置例を示す圧縮機本体の吸気口部分の正面図。
【図８】従来の圧縮機の概略回路図。
【符号の説明】
１圧縮機
１０圧縮機本体
１１吸気口
１２エアフィルタ
１３吐出口
１４吸入通路
１５シリンダ
２０駆動源（エンジン）
２１ガバナレバー
３０レシーバタンク
４０始動レギュレータ（第２のレギュレータ）
４１ロッド
４２係止手段
４３係止段部
４４ガイド溝
５０アンローダレギュレータ
５１ロッド
５２ブラケット
６０吸気制御弁（バタフライバルブ）
６１回転軸
６２開閉レバー
６３ピン
６４ローラ
６５係合突起
７０スピードレギュレータ
７６圧力レギュレータ
７７始動アンローダバルブ
７８オートレリーフバルブ
７９サイレンサ（絞り）
８０バイパス回路
８１吐出回路
８２逆止弁（８２ａ−吐出回路用；８２ｂ−復帰回路用）
８３供給回路
８４（８４ａ〜８４ｃ）導入回路
８５放気回路
８６始動回路
８７減圧弁
８８復帰回路
８９逃がし回路
９１絞り
９２案内体
９３ピン
９４ローラ

Claims

圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を貯溜するレシーバタンクを備えると共に、前記圧縮機本体の吸気口には導入空気量を制御するための吸気制御弁と、前記レシーバタンク内の圧縮空気によって作動されて前記吸気制御弁を開閉操作するアンローダレギュレータを備えた圧縮機において、
前記アンローダレギュレータは、導入された圧縮空気の圧力が該アンローダレギュレータの作動圧力に満たないとき、前記吸気制御弁を全開と成す動作位置に操作して前記吸気口を開放し、導入された圧縮空気の圧力が該アンローダレギュレータの作動圧力以上であるとき、導入された圧縮空気の圧力に応じて前記吸気制御弁を操作して前記吸気口を絞るよう構成すると共に、
前記レシーバタンクに連通し、該レシーバタンク内の圧力に応じて作動する始動レギュレータと、この始動レギュレータにより変位されて前記吸気制御弁と係脱可能な係止手段を設け、
前記レシーバタンク内の圧力が前記始動レギュレータの作動圧力に満たないとき、前記始動レギュレータが前記係止手段を前記吸気制御弁との係合位置に配置し、該位置の前記係止手段が前記吸気口を僅かに開く位置に前記吸気制御弁を係止して前記アンローダレギュレータによる前記吸気制御弁の開方向への動作を規制すると共に、前記レシーバタンク内の圧力が前記始動レギュレータの作動圧力以上となったとき、前記始動レギュレータが前記係止手段を前記吸気制御弁との係止を解除する位置に変位して前記アンローダレギュレータによる前記吸気制御弁の操作を可能と成すよう構成されて成ることを特徴とする圧縮機の始動負荷軽減装置。
前記圧縮機が、前記レシーバタンク内の圧力に応じて前記アンローダレギュレータと前記レシーバタンク間の回路を開閉する圧力レギュレータを備えると共に、前記圧縮機の始動時、前記圧力レギュレータをバイパスして前記アンローダレギュレータと前記レシーバタンク間を連通するバイパス回路と、該バイパス回路を開閉する開閉手段を備えて成り、
前記圧縮機の始動時、前記バイパス回路を介して前記アンローダレギュレータに導入された前記レシーバタンクからの圧縮空気が該アンローダレギュレータの作動圧力に満たないとき、前記始動レギュレータが前記係止手段を前記吸気制御弁との係合位置に配置し、前記レシーバタンクからの圧縮空気が該アンローダレギュレータの作動圧力以上となった後、前記始動レギュレータが前記係止手段を前記吸気制御弁との係止を解除する位置に変位するよう、前記始動レギュレータの作動圧力が設定されている請求項１記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。
前記係止手段は、僅かな開度で開いた動作位置において前記吸気制御弁を係止する請求項１又は２記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。
前記吸気制御弁が開孔ないしは切欠を備えると共に、前記係止手段が、全閉の動作位置において前記吸気制御弁を係止する請求項１又は２記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。
前記圧縮機の停止時に開放するオートレリーフバルブを設け、このオートレリーフバルブの一次側を前記レシーバタンクに連通し、二次側を逆止弁を介して前記アンローダレギュレータに連通すると共に、前記逆止弁の上流において前記オートレリーフバルブの二次側を絞りを介して大気開放した請求項１〜４いずれか１項記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。
揺動により前記吸気制御弁を開閉する開閉レバーを設け、前記アンローダレギュレータに前記開閉レバーを連結すると共に、前記始動レギュータにより変位される前記係止手段との係合を可能と成す係合突起を前記開閉レバーに設けて成り、
前記係止手段は係止段部を備え、該係止段部は前記レシーバタンク内の圧力が前記始動レギュレータの作動圧力に満たないとき前記開閉レバーの揺動における支点を中心とした前記係合突起の移動軌道上に位置して前記係合突起を係止すると共に、前記レシーバタンク内の圧力が前記始動レギュレータの作動圧力以上となったとき前記開閉レバーの揺動における支点を中心とした前記係合突起の移動軌道外に前記係止段部を位置する請求項１〜５いずれか１項記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。
前記開閉レバーの支点から前記係合突起の形成位置迄の距離を、前記開閉レバーの支点から前記アンローダレギュレータの連結位置迄の距離よりも長くした請求項６記載の圧縮機の始動負荷軽減装置。