JP7284627B2 - エンジン駆動圧縮機の容量制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジン駆動型圧縮機の容量制御装置に関し，より詳細には，消費側における圧縮気体の消費量に応じて，圧縮機本体の吸気量を制御する吸気制御と，エンジンの回転速度を制御する速度制御を行う，容量制御装置に関する。

圧縮機本体をエンジンによって駆動するエンジン駆動型圧縮機は，電源の確保が困難である土木作業現場や建築現場等の屋外における作業等において圧縮空気等の圧縮気体の供給源として広く使用されている。

このようなエンジン駆動型圧縮機の一例として，後掲の特許文献１に記載されているエンジン駆動型圧縮機１００の構成例を図７に示す。

このエンジン駆動型圧縮機１００では，前述した圧縮機本体１２０とエンジン１３０の他，圧縮機本体１２０より潤滑油と共に吐出された圧縮気体を貯留して，圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンク１３２を備え，このレシーバタンク１３２内で潤滑油が分離された後の圧縮気体を，図示せざる空気作業機等が接続された消費側に供給することができるように構成されている。

そして，図７のエンジン駆動型圧縮機１００では，消費側に安定した圧力の圧縮気体を供給することができるようにするために，レシーバタンク１３２内の圧力に応じて，圧縮機本体１２０の吸気を制御すると共に，エンジン１３０の回転速度を制御する，容量制御装置１０５が設けられている。

このような容量制御装置１０５として，図７に示すエンジン駆動圧縮機１００は，圧縮機本体１２０の吸気口１２１を開閉するバタフライバルブ１５１と，圧縮気体の導入を受けて前記バタフライバルブ１５１を閉じるアンローダレギュレータ１５２により構成される吸気制御弁１５０と，圧縮気体の導入を受けてエンジン１３０のガバナレバー１３５を低速側に移動させるスピードレギュレータ１６０と，レシーバタンク１３２に連通された圧力レギュレータ１７０を備え，圧力レギュレータ１７０の二次側に連通された制御流路１８１を分岐して，一方の流路１８１ａをスピードレギュレータ１６０に，他方の流路１８１ｂをアンローダレギュレータ１５２にそれぞれ並列に連通した構成の容量制御装置１０５を備えている。

これにより，図７に示すエンジン駆動圧縮機１００では，消費側において圧縮気体の消費が行われる等してレシーバタンク１３２内の圧力が圧力レギュレータ１７０の作動開始圧力未満になると，圧力レギュレータ１７０が閉じてアンローダレギュレータ１５２の受圧室及びスピードレギュレータ１６０の受圧室のいずれにも作動圧力が導入されず，吸気制御弁１５０は圧縮機本体１２０の吸気口１２１を全開と成すと共に，スピードレギュレータ１６０は，エンジン１３０のガバナレバー１３５を高速位置に移動して全負荷運転を開始する。

そして，消費側における圧縮気体の消費が停止する等して，レシーバタンク１３２内の圧力が圧力レギュレータ１７０の作動開始圧力以上に上昇すると，圧力レギュレータ１７０が開き始めてアンローダレギュレータ１５２の受圧室及びスピードレギュレータ１６０の受圧室に対する作動圧力の導入が開始され，導入された圧縮気体の圧力に応じて吸気制御弁１５０は圧縮機本体１２０の吸気口１２１を絞ると共に，スピードレギュレータ１６０は，エンジン１３０の回転速度を低下させる。

その後も圧縮気体の消費が停止した状態が継続する等してレシーバタンク１３２内の圧力が所定の無負荷運転開始圧力以上に上昇すると，圧力レギュレータ１７０が全開となり，吸気制御弁１５０により圧縮機本体１２０の吸気口１２１が閉ざされると共に，スピードレギュレータ１６０がエンジン１３０を低速として無負荷運転に移行し，消費側における圧縮気体の消費が再開される等してレシーバタンク１３２内の圧力が低下すると，前述の動作を繰り返す。

このように，容量制御装置１０５は，エンジン駆動圧縮機１００の運転中，消費側における圧縮気体の消費量に応じて圧縮機本体１２０の吸気制御とエンジン１３０の速度制御を行うことで，消費側に対し安定した圧力の圧縮気体を供給することができるように構成されている。

なお，エンジン駆動圧縮機１００では，エンジン１３０に圧縮機本体１２０が連結されていることから，エンジン１３０には，常に圧縮機本体１２０の回転抵抗が負荷として掛かっている一方，不安定な運転状態にある始動直後のエンジン１３０に負荷が掛かると，エンジンは容易に停止する。

そのため，特許文献１に記載の容量制御装置１０５には，エンジン駆動圧縮機１００の始動時に，エンジン１３０が圧縮機本体１２０から受ける負荷を低減することを目的として，圧力レギュレータ１７０の一次側と二次側を連通するバイパス流路１８４と，このバイパス流路１８４を開閉する開閉弁１４１から成る始動負荷軽減機構１０４を設けている。

これにより，開閉弁１４１を操作してバイパス流路１８４を開いた状態でエンジン駆動圧縮機１００を始動すると，圧力レギュレータ１７０をバイパスしてバイパス流路１８４がレシーバタンク１３２内の圧縮気体をアンローダレギュレータ１５２の受圧室とスピードレギュレータ１６０の受圧室にそれぞれ導入し，その結果，エンジン駆動圧縮機１００の始動運転を，圧縮機本体１２０の吸気口１２１を閉じると共に，エンジン１３０の回転速度を低速とした，無負荷運転の状態で行うことができるものとなっている（特許文献１の図５参照）。

特開２００２－１６８１７７号公報

前掲の特許文献１に記載の容量制御装置１０５の構成では，圧力レギュレータ１７０の二次側に連通された制御流路１８１を分岐して，一方の流路１８１ａをスピードレギュレータ１６０の受圧室に，他方の流路１８１ｂをアンローダレギュレータ１５２の受圧室にそれぞれ並列に連通する構成を採用する。

その結果，レシーバタンク１３２内の圧力が上昇して全負荷運転から無負荷運転へ移行する際，アンローダレギュレータ１５２の受圧室とスピードレギュレータ１６０の受圧室には，略同時に作動圧力の導入が開始されることから，エンジン１３０の回転速度の低下と，圧縮機本体１２０の吸気口１２１の閉塞を，略同時に行うことができるようになっている。

しかし，エンジン駆動圧縮機１００の燃費向上という観点からは，全負荷運転から無負荷運転へ移行する際，先ず，エンジン１３０の回転速度を低下させ，その後，圧縮機本体１２０の吸気口１２１を閉じる動作を行う構成とする方が，有利である。

その一方で，エンジン１３０の回転速度の低下と吸気制御弁１５０の動作タイミングを前述した順番で行うために，大規模な構成要素の追加や，電子制御の採用を行う場合，装置構成が複雑となるだけでなく，部品点数の増加や高価な電子制御装置の追加によって容量制御装置の製造コストが嵩むことになる。

そこで，上記の課題を解決するために，本発明の発明者らは鋭意研究を重ねた結果，大規模な構成要素の追加や電子制御化を行うことなく，配管接続の変更によって，全負荷運転から無負荷運転に移行する際に，先ずエンジンの回転速度が低下し，次いで吸気制御弁を閉じる動作を行う，新たな容量制御装置の開発に成功した。

しかし，新たに開発した容量制御装置では，全負荷運転から無負荷運転への移行の際には吸気制御弁の閉弁動作に先立ち，エンジンの回転速度を低下させることで燃費の向上を得ることができたものの，この容量制御装置の構成に，図７を参照して説明した容量制御装置１０５に倣い，圧力レギュレータ１７０をバイパスするバイパス流路１８４と，このバイパス流路１８４を開閉する開閉弁１４１から成る始動負荷軽減機構１０４を設けた場合，バイパス流路１８４を開いて行う始動時においても，通常運転時と同様，エンジン１３０の回転速度を低下した後，吸気制御弁１５０が圧縮機本体１２０の吸気口１２１を閉じることになる。

その結果，圧縮機本体１２０の吸気口１２１が開いたままの高い負荷が掛かった状態で，始動時の不安定な状態にあるエンジン１３０の回転速度を低下させ，その後に，圧縮機本体１２０の吸気口１２１を閉じて負荷を軽減させる構成となるため，回転速度を低下させた際に，エンジン１３０がストールしてしまうという新たな問題が発生した。

本発明は，これらの問題を解決すべく成されたもので，構成部品の大幅な追加や，電子制御化することなく，機械式の容量制御装置を，配管構成の変更により，全負荷運転から無負荷運転に移行する際に，エンジンの回転速度を低下させた後に，吸気制御弁を閉じる動作を行わせることができるように改変することで，エンジン駆動圧縮機の燃費を改善することができる容量制御装置を提供することを第１の目的とする。

また，本発明は，前述したように，通常運転時に全負荷運転から無負荷運転に移行する際，エンジンの回転速度を低下させた後，吸気制御弁が閉じる動作を行う構成でありながら，始動時には，エンジンの速度低下と同時に，又は，エンジンの速度低下に先立って，吸気制御弁を閉弁して負荷の軽減を図るという，通常運転時の動作とは相反する動作を両立させることができる始動負荷軽減機構を備えた容量制御装置を提供することを第２の目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と，発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明のエンジン駆動圧縮機１の容量制御装置５は，
エンジンと，該エンジンによって駆動される圧縮機本体２を備え，前記圧縮機本体２が吐出した圧縮気体を消費側に供給する供給流路３を備えたエンジン駆動圧縮機１において，
前記圧縮機本体２の吸気口２１を開閉制御する受圧閉弁型の吸気制御弁５０と，受圧室６１内の圧力上昇に応じて前記エンジンの回転速度を低下させるスピードレギュレータ６０と，前記供給流路３（図示の例では，供給流路３を構成するレシーバタンク３２）に接続された一次側の圧力が所定の作動開始圧力以上になると開弁して前記供給流路３内の圧縮気体を二次側に導入する圧力レギュレータ７０を設け，
前記圧力レギュレータ７０の前記二次側と前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１を連通する第１流路８１と，前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１を，前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に絞り９１を介して連通する第２流路８２を設けて，前記圧力レギュレータ７０の二次側に前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１を直列に連通し，
前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１を連通する前記第２流路８２より前記絞り９１の二次側において分岐した分岐流路８３を設け，該分岐流路８３に絞り９２を設けると共に該分岐流路８３を大気開放したことを特徴とする（請求項１；図１，４～６参照参照）。

上記構成の容量制御装置５には，更に，前記圧力レギュレータ７０をバイパスして一端８４ａが前記供給流路３（図示の例では，供給流路３を構成するレシーバタンク３２）に連通されると共に，他端８４ｂが前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１に連通された流路（８２，８５，８６）を介して前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と，前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１にそれぞれ並列に連通されるバイパス流路８４と，該バイパス流路８４を開閉する開閉弁４１から成る始動負荷軽減機構４を設けることができる（請求項２；図５及び図６参照）。

上記構成の始動負荷軽減機構４は，前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを，前記絞り９１の二次側において前記第２流路８２に連通して，前記第２流路８２を介して前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを，前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と，前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１にそれぞれ並列に連通するものとしても良い（請求項３；図５参照）。

このように，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１を連通する第２流路８２より前記絞り９１の二次側において分岐した分岐流路８３を設け，該分岐流路８３に絞り９２を設けると共に該分岐流路８３を大気開放した構成では，前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂより例えばマニホールド９５を介して分岐した２つの流路８５，８６を設け，分岐した一方の流路８５を介して前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１に連通すると共に，分岐した他方の流路８６を介して前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１に連通し，
前記一方の流路８５に，前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１に向かう圧縮気体の流れを許容する逆止弁９７を設けると共に，前記他方の流路８６に，前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１に向かう圧縮気体の流れを許容する逆止弁９８を設けるものとしても良い（請求項４；図６参照）。

以上で説明した本発明の構成により，本発明のエンジン駆動圧縮機１の容量制御装置５では，以下の顕著な効果を得ることができた。

本発明の容量制御装置５では，前述した第１流路８１と，絞り９１を備えた第２流路８２によって，圧力レギュレータ７０の二次側に，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１を直列に連通した構成を採用したことで，通常運転時に供給流路３（レシーバタンク３２）内の圧力が上昇して圧力レギュレータ７０が開くと，圧力レギュレータ７０を通過した圧縮気体は，先ず，スピードレギュレータ６０の受圧室６１内に導入されて，スピードレギュレータ６０の受圧室６１内の圧力を上昇させた後，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１内に導入されて吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１内の圧力を上昇させる。

その結果，全負荷運転から無負荷運転へ移行する際，先ず，スピードレギュレータ６０によるエンジンの回転速度の低下が行われ，その後に吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を閉じることで，エンジン駆動圧縮機１の燃費を向上させることができた。

前記圧力レギュレータ７０をバイパスして一端８４ａが供給流路３（実施形態においてレシーバタンク３２）に連通されると共に，他端８４ｂが前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１と前記吸気制御弁５０の前記閉弁受圧室５１に連通された流路（８２，８５，８６）を介して前記スピードレギュレータ６０の受圧室６１と，前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１にそれぞれ並列に連通されるバイパス流路８４と，該バイパス流路８４を開閉する開閉弁４１から成る始動負荷軽減機構４を備えた容量制御装置５では，エンジン駆動圧縮機１の始動時には開閉弁４１を操作してバイパス流路８４を開いておくことで，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に対し同時に圧縮気体を導入することができ，通常運転時に全負荷運転から無負荷運転に移行する際には吸気制御弁５０の閉弁動作に先立ってエンジンの速度低下を行うことができる構成でありながら，始動時には，エンジンの速度低下と同時，又はエンジンの速度低下に先立ち吸気制御弁５０に閉弁動作を行わせるという，相反する動作を行わせることができ，これによりエンジン駆動圧縮機１の始動性についても向上させることができた。

前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを，前記絞り９１の二次側において前記第２流路８２に連通して，前記バイパス流路８４を前記スピードレギュレータ６０の受圧室６１と，前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１にそれぞれ並列に連通した構成では，配管の共用によって回路構成を簡略化することができるだけでなく，始動時，スピードレギュレータ６０の受圧室６１には，絞り９１を介して圧縮気体が導入されることとなることから，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１の圧力上昇に対し，スピードレギュレータ６０の受圧室６１の圧力上昇を遅らせることができた。

その結果，始動時，吸気制御弁５０によって圧縮機本体２の吸気口２１を閉じて負荷が軽減された後，エンジンを低速に移行させることとなり，エンジン駆動圧縮機１の始動性をより向上させることができた。

前記スピードレギュレータ６０の受圧室６１と前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１を連通する前記第２流路８２を前記絞り９１の二次側において分岐した分岐流路８３を設け，該分岐流路８３を，絞り９２を介して大気開放した構成では，エンジン駆動圧縮機１の停止時，バイパス流路８４に設けた開閉弁４１を開くことで，前述の始動負荷軽減機構４に，エンジン駆動圧縮機１の停止時にレシーバタンク３２内の圧縮気体を放気するパージ機構としての機能を持たせることができた。

なお，レシーバタンク３２内に充填されている圧縮気体を短時間で放出してレシーバタンク３２内を急激に減圧すると，レシーバタンク３２内の潤滑油が泡立つ，所謂「フォーミング」が生じるが，前述した分岐流路８３を設けると共に，前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂより分岐した２つの流路８５，８６を設けると共に，それぞれの流路８５，８６に逆止弁９７，９８を設け，分岐した一方の流路８５を介して前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを前記スピードレギュレータ６０の前記受圧室６１に連通すると共に，分岐した他方の流路８６を介して前記バイパス流路８４の前記他端８４ｂを前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に連通した構成では，始動負荷軽減機構４を使用して前述したパージを行うと，レシーバタンク３２内の圧縮気体は，第２流路８２に設けた絞り９１と，分岐流路８３に設けた絞り９２を通過した後に，大気放出される構成となることで，レシーバタンク３２内の圧縮気体がゆっくりと大気放出され，前述したフォーミングの発生を防止することができた。

本発明のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置の説明図。 スピードレギュレータの断面図。 吸気制御弁の断面図であり，（Ａ）は閉弁受圧室５１に対する圧縮気体の導入がされていない状態の吸気制御弁の断面図，（Ｂ）は閉弁受圧室５１に対し圧縮気体が導入された状態の吸気制御弁の断面図。 本発明のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置（図１）に，特許文献１の始動負荷軽減機構（図７）を単純に適用した場合に得られる構成，及び該構成において新たに生じる問題点の説明図。 始動負荷軽減機構を備えた本発明のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置の（Ａ）は始動時，（Ｂ）は通常運転時，（Ｃ）は停止（パージ）時における圧縮気体の流れを示した説明図。 別の始動負荷軽減機構を備えた本発明のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置の（Ａ）は始動時，（Ｂ）は通常運転時，（Ｃ）は停止（パージ）時における圧縮気体の流れを示した説明図。 始動負荷軽減機構を備えた従来のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置の説明図。

以下に，添付図面を参照しながら本発明のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置について説明する。

〔エンジン駆動圧縮機の全体構成〕
図１中の符号１は本発明の容量制御装置５を備えたエンジン駆動型圧縮機であり，このエンジン駆動型圧縮機１は，圧縮機本体２，該圧縮機本体２を駆動するエンジン（図示せず），前記圧縮機本体２より吐出された圧縮気体を吐出配管３１を介して導入するレシーバタンク３２，前記レシーバタンク内の圧縮気体を図示せざる空気作業機等が接続された消費側に供給するサービス配管３３を備え，圧縮機本体２が吐出した圧縮気体を，吐出配管３１，レシーバタンク３２，及びサービス配管３３から成る供給流路３を介して消費側に導入することができるように構成されている。

なお，図１に示した実施形態は，圧縮機本体２として圧縮作用空間の潤滑，冷却及び密封のために潤滑油と共に被圧縮気体を圧縮する油冷式の圧縮機本体２を採用した構成例を示したもので，そのため，圧縮機本体２の吐出側には，潤滑油との気液混合流体として吐出された圧縮気体から潤滑油を分離するために前述のレシーバタンク３２を設けているが，圧縮機本体２として，潤滑，冷却，及び密封のために圧縮作用空間に潤滑油を噴射する必要のない，オイルフリー型の圧縮機本体を採用した場合，供給流路３にレシーバタンク３２を設けない構成とすることもできる。

前述したように圧縮機本体２として油冷式のスクリュ圧縮機を採用する本実施形態では，レシーバタンク３２内には，レシーバタンク３２内に回収された潤滑油を，図示せざるオイルクーラやオイルフィルタを介して圧縮機本体２に再度供給することができるように構成されている。

〔容量制御装置〕
以上のように構成されたエンジン駆動圧縮機１に設けた本発明の容量制御装置５は，圧縮機本体２の吸気口２１を開閉制御する受圧閉弁型の吸気制御弁５０と，エンジン（図示せず）のガバナレバー（図示せず）に連結されたスピードレギュレータ６０と，圧縮機本体が吐出した圧縮気体を消費側に供給する供給流路３（図示の例では，供給流路３を構成するレシーバタンク３２）に連通された圧力レギュレータ７０を備えている。

この容量制御装置５は，供給流路３（図示の例ではレシーバタンク３２）内の圧力が，圧力レギュレータ７０の作動開始圧力以上に上昇すると，スピードレギュレータ６０がエンジンの減速を開始すると共に，吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を絞り，供給流路３（レシーバタンク３２）内の圧力が無負荷運転開始圧力以上に上昇して圧力レギュレータ７０が全開になると，スピードレギュレータ６０がエンジンの回転速度を低速とし，かつ，吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を閉塞して無負荷運転に移行する容量制御を行うものである点は，図７を参照して説明した従来の容量制御装置１０５と共通する。

しかし，図７を参照して説明した容量制御装置１０５では，圧力レギュレータ１７０の二次側に連通した制御流路１８１を分岐して，スピードレギュレータ１６０の受圧室とアンローダレギュレータ１５２の受圧室に並列に連通する構成を採用していたのに対し，本発明の容量制御装置５では，供給流路３（レシーバタンク３２）に連通した圧力レギュレータ７０の二次側にスピードレギュレータ６０の受圧室６１を連通すると共に，スピードレギュレータ６０の受圧室６１を，絞り９１を介して吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に連通することで，圧力レギュレータ７０の二次側に前記スピードレギュレータ６０の受圧室６１と前記吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１を直列に連通した構成とした点で相違する。

前述の圧力レギュレータ７０は，レシーバタンク３２内の圧力によって開閉して，二次側に対する圧縮気体の導入の開始及び停止を行うもので，レシーバタンク３２内の圧力が該圧力レギュレータ７０の作動開始圧力未満では閉じた状態にあり，二次側に対する圧縮気体の導入を停止している一方，レシーバタンク３２内の圧力が圧力レギュレータ７０の作動開始圧力以上になると，内部に設けた流路が開き始め，レシーバタンク３２内の圧縮気体が所定の無負荷運転開始圧力以上となると全開となり，このようにして二次側に対する圧縮気体の導入を制御する。

この圧力レギュレータ７０の二次側に連通されるスピードレギュレータ６０は，本実施形態では図２に示すようにダイヤフラム式のエアシリンダであり，スピードレギュレータ６０の受圧室６１を画成するダイヤフラム６７に取り付けられたシャフト６２の先端に図示せざるエンジンのガバナレバーが連結されており，受圧室６１に対する圧縮気体の導入がされていないときには，リターンスプリングＳによってシャフト６２がシリンダ６３内に後退した状態にあり，エンジンのガバナレバーを高速の位置に移動させると共に，受圧室６１内に圧縮気体の導入が開始されると，受圧室６１内の圧力の上昇に伴って，シャフト６２がシリンダ６３外に押し出され，エンジンのガバナレバーを低速位置に移動させる。

このスピードレギュレータ６０のシリンダ６３には，図１及び図２に示すように前述した受圧室６１と連通する複数の連通孔６４～６６が形成されており，このうちの１つの連通孔６４を圧力レギュレータ７０の二次側に連通して圧力レギュレータ７０の二次側とスピードレギュレータ６０の受圧室６１間を連通する第１流路８１が形成されている。

このスピードレギュレータ６０のシリンダ６３に設けた連通孔６４～６６のうち，絞り（オリフィス）９１が内蔵された連通孔６５には，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１が連通孔５９（５９ａ）を介して連通されており，これにより，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１間を連通する，絞り９１を備えた第２流路８２が形成されている。

なお，図１に示す容量制御装置５の構成では，スピードレギュレータ６０の連通孔６６に対する接続は行われず，連通孔６６は蓋をして閉じるか，連通孔６６自体を設けない構成とする。

また，図３に示した吸気制御弁５０の構成では，閉弁受圧室５１に連通する２つの連通孔５９ａ（５９），５９ｂを設けた構成を示しているが，図１に示した容量制御装置５の構成では，連通孔５９ｂに対する配管の接続は行わないことから，連通孔５９ｂについても同様に蓋をして閉じるか，連通孔５９ｂ自体を設けない構成とする。

スピードレギュレータ６０の受圧室６１を通過した圧縮気体が導入される吸気制御弁５０は，圧縮機本体２に設けた吸気口２１を開閉して，圧縮機本体２の吸気量を制御するもので，本実施形態にあってはこの吸気制御弁５０を，開弁時において，一次側から二次側に対する気体の通過を許容するが，二次側から一次側への気体の逆流を阻止する逆止機能付きの常時開型の弁として構成している。

前述した逆止機能を付与するために，本実施形態にあっては，図３に示すピストンバルブ式の吸気制御弁５０を採用し，ボディ５２内に形成された吸入流路５３のうち，弁座５４の一次側を，エアフィルタ（図示せず）を介して大気開放すると共に，弁座５４の二次側を圧縮機本体２の吸気口２１に連通している。

この吸気制御弁５０の弁体５５は，弁軸５５ａと，弁軸５５ａの一端に取り付けられた円板状のフランジ５５ｂを備えたキノコ形を有し，この弁体５５のフランジ５５ｂ周縁部を吸入流路５３中に設けた弁座５４に着座させることで，吸入流路５３を閉じることができるように構成されている。

前述のボディ５２内にはシリンダ５６が設けられており，このシリンダ５６内に有底中空のピストン５７がリターンスプリングＳ１と共に収容されており，このピストン５７の中空空間内に，前述の弁体５５の弁軸５５ａがリターンスプリングＳ２と共に挿入されている。

前述のピストン５７の底部下方には，閉弁受圧室５１が形成されており，閉弁受圧室５１に対する圧縮気体の導入がされていないときには，図３（Ａ）に示すようにピストン５７がリターンスプリングＳ１によってシリンダ５６内の下端位置に付勢されていると共に，弁体５５の弁軸５５ａが，ピストン５７の中空空間内に収容されたリターンスプリングＳ２によって押し上げられて，フランジ５５ｂが弁座５４に緩やかに接触しており，吸入流路５３内を弁座５４の二次側から一次側に向かう流体の移動は規制されるが，圧縮機本体２０の吸気によって弁座５４の二次側における吸入流路５３内の圧力が負圧になると，弁体５５のフランジ５５ｂが弁座５４から離れて吸気を通過させることができるように構成されている。

一方，閉弁受圧室５１に対し圧縮気体が導入されると，シリンダ５６内をピストン５７が上昇し，ピストン５７の上端が弁体５５のフランジ５５ｂ裏面を押し上げて，図３（Ｂ）に示すように弁体５５のフランジ５５ｂが弁座５４に圧接されて吸入流路５３を塞ぐことで，圧縮機本体２の吸入口２１を閉塞することができるように構成されている。

なお，本実施形態では，吸気制御弁５０を前述した逆止機能付きの構造として説明したが，本発明の容量制御装置５に使用する吸気制御弁５０は，このような逆止機能付きのものに限定されず，図７を参照して説明した従来の容量制御装置の吸気制御弁１５０同様，バタフライバルブ１５１とアンローダレギュレータ１５２の組み合わせから成る吸気制御弁１５０等，既知の各種構成の吸気制御弁を採用可能であり，図７に示す構成では，アンローダレギュレータ１５２の受圧室が，前述した吸気制御弁の閉弁受圧室５１となる。

スピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１間を連通する第２流路８２は，前述の絞り９１の二次側においてこれを分岐して分岐流路８３を設け，この分岐流路８３に絞り９２を設けると共に，これを大気開放するものとしても良い。

図示の実施形態では，この分岐流路８３を，絞り９２が内蔵された連通孔５９’を介して吸気制御弁５０の弁座５４の一次側における吸入流路５３に連通することで，該分岐流路８３を介して放気される圧縮気体を，吸気制御弁５０の一次側に設けたエアフィルタ（図示せず）を介して大気放出することで，放気音の低減を図っている。

このように，第２流路８２より分岐した分岐流路８３を大気開放した構成では，レシーバタンク３２内の圧力が圧力レギュレータ７０の作動開始圧力未満に低下して圧力レギュレータ７０が閉じると，スピードレギュレータ６０の受圧室６１に導入されていた圧縮気体が大気放出され，スピードレギュレータ６０を，エンジンのガバナレバーを高速位置とする原位置に復帰させることができる。

一方，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１には絞り９３を内蔵した放気口５８を設け，この放気口５８を介して閉弁受圧室５１内の圧縮気体を絞りながら放気することで，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１内に導入された圧縮気体を放気できるようにし，レシーバタンク３２からの圧縮気体の導入が停止すると，閉弁受圧室５１内の圧力が低下して，吸気制御弁５０が開位置に復帰できるようにしている。

この構成では，前述の分岐流路８３との分岐点の二次側における第２流路８２中に逆止弁９６を設けるものとしても良い。

以上のように構成された本発明の容量制御装置５を備えたエンジン駆動圧縮機１では，レシーバタンク３２内の圧力が上昇して，圧力レギュレータ７０が開くと，圧力レギュレータ７０を通過したレシーバタンク３２内の圧縮気体が，第１流路８１を介してスピードレギュレータ６０の受圧室６１に導入される。

スピードレギュレータ６０の受圧室６１に導入された圧縮気体は，第２流路８２を介して吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１内にも導入されるが，第２流路８２には絞り９１が設けられていることから，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１内の圧力上昇に先行して，スピードレギュレータ６０の受圧室６１内の圧力が上昇する。

その結果，本発明の容量制御装置５では，レシーバタンク３２内の圧力上昇によって無負荷運転に移行する際，吸気制御弁５０による圧縮機本体２の吸気口２１の閉塞に先立って，エンジンの回転速度が低速に移行されることから，エンジン駆動圧縮機１の燃費を向上させることができるものとなっている。

〔始動負荷例軽減機構〕
図４は，図１を参照して説明した本発明の容量制御装置５の構成に，図７を参照して説明した従来の容量制御装置１０５に設けられている始動負荷軽減機構１０４をそのまま転用した場合に想定される構成である。

この構成では，エンジン駆動圧縮機１の始動時に開閉弁１４１を操作してバイパス流路１８４を開くと，レシーバタンク３２内の圧縮気体が圧力レギュレータ７０をバイパスしてスピードレギュレータ６０と吸気制御弁５０に導入されることで，エンジン駆動圧縮機１の始動を，無負荷運転の状態で行うことができる。

しかし，本発明の容量制御装置５の構成では，前述したように通常運転時における無負荷運転への移行の際，スピードレギュレータ６０の動作に遅れて吸気制御弁５０が動作するように，圧力レギュレータ７０の二次側に，スピードレギュレータ６０の受圧室６１を連通すると共に，このスピードレギュレータ６０の受圧室６１に，絞り９１を介して吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１を直列に連通していることから，図４に示した始動負荷軽減機構１０４の構成では，始動時においてもエンジンが先に低速運転に移行し，その後，吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を閉じることとなるため，始動直後の不安定な運転状態にあるエンジンは，吸気口２１の閉塞による負荷の低減が行われる前に，回転速度を低下することとなるため，エンジンがストールし易いという新たな問題が生じる。

そこで，本願の容量制御装置５では，通常運転時に無負荷運転へ移行する際には，先ず，エンジンの回転速度を低下させ，これに遅れて吸気制御弁５０による圧縮機本体２の吸気口２１を閉塞して無負荷運転を行うようにして燃費の向上を図る一方，始動時には，エンジンの回転速度の低下と圧縮機本体２の吸気口２１の閉塞を同時に，又は，圧縮機本体２の吸気口２１を閉塞して負荷を低減した後に，エンジンの回転速度を低下させることができる始動負荷軽減機構４を設けることで，エンジン駆動圧縮機の始動性を向上させている。

このような始動負荷軽減機構４の構成として，本発明のエンジン駆動圧縮機１の容量制御装置５は，図５及び図６に示すように，圧力レギュレータ７０をバイパスして一端８４ａをレシーバタンク３２に連通するバイパス流路８４と，該バイパス流路８４を開閉する開閉弁４１を設けると共に，このバイパス流路８４の他端８４ｂを，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と，吸気制御弁６０の閉弁受圧室６１に，それぞれ並列に連通させて，始動負荷軽減機構４を形成している。

図５に示す実施形態では，バイパス流路８４の他端８４ｂを，絞り９１の二次側において前述の第２流路８２に連通して，スピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１の双方に対し並列にバイパス流路８４の他端８４ｂを連通する構成としている。

このように構成することで，図５に示した回路構成では，開閉弁４１を操作してバイパス流路８４を開いた状態でエンジン駆動圧縮機１を始動すると，図５（Ａ）に示すように，レシーバタンク３２内の圧縮気体を，圧力レギュレータ７０をバイパスしてスピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に対し，同時に導入することができる。

図５に示す構成では，バイパス流路８４を介したスピードレギュレータ６０の受圧室６１に対する圧縮気体の導入は，第２流路８２に設けた絞り９１を介して行われることから，このような絞りを介することなく圧縮気体の導入が行われる吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に対し，圧力上昇に遅れが生じる。

その結果，始動時，スピードレギュレータ６０よりも先に，吸気制御弁５０が作動し，吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を閉じてエンジンの負荷を軽減した後に，スピードレギュレータ６０がエンジンの回転速度を低下させる制御が行われることで，エンジン駆動圧縮機１の始動性を向上させることができるものとなっている。

このようにして，エンジン駆動圧縮機１を始動し，所定時間の暖機運転を行った後，開閉弁４１を操作してバイパス流路８４を閉じることで，圧力レギュレータ７０による容量制御を行う通常運転に移行する。

なお，図示の例では，バイパス流路８４を開閉する開閉弁４１を，電磁弁により構成する例を示したが，この開閉弁４１は，電磁弁に限定されず手動で開閉する開閉弁により構成するものとしても良い。

また，第２流路を分岐して設けた分岐流路８３を大気開放した図示の容量制御装置５の構成では，図５（Ｃ）に示すようにバイパス流路８４に設けた開閉弁４１は，始動時のみならず，これをエンジン駆動圧縮機１の停止時にも開放して，始動負荷軽減機構４を，エンジン駆動圧縮機１の停止時にレシーバタンク３２内の圧縮気体を放気する，パージ機構として使用するものとしても良い。

以上，図５を参照して説明した容量制御装置５では，バイパス流路８４の他端８４ｂを絞り９１の二次側で第２流路８２に連通した構成例について説明したが，この構成に代えて，図６では，バイパス流路８４の他端８４ｂを，マニホールド９５を介して二方向に分岐し，分岐した一方の流路８５をスピードレギュレータ６０の受圧室６１に逆止弁９７を介して連通すると共に，分岐した他方の流路８６を吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に逆止弁９８を介して連通している。

なお，図６に示す実施形態では，第２流路８２を接続した連通孔５９ａとは別に，他方の流路８６を吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に連通する連通孔５９ｂを設け，この連通孔５９ｂに他方の流路８６を連通するものとしているが，この構成に代えて，例えば前記他方の流路８６を，逆止弁９６の二次側において第２流路８２に連通することで，吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に連通するものとしても良い。

図６に示した始動負荷軽減機構４の構成においても，開閉弁４１の操作によってバイパス流路８４を開いた状態でエンジン駆動圧縮機１を始動することで，圧力レギュレータ７０をバイパスしてスピードレギュレータ６０の受圧室６１と吸気制御弁５０の閉弁受圧室５１に同時に圧縮気体の導入を開始することができる。

その結果，エンジン駆動圧縮機１の始動時，吸気制御弁５０によって圧縮機本体２の吸気口２１を閉じるタイミングを，エンジンを低回転速度に移行するタイミングと同時とすることができ，また，例えばバイパス流路８４を分岐して形成した一方の流路８５に絞り（図示せず）を設ける等して，スピードレギュレータ６０がエンジンを低速運転に移行するタイミングを，吸気制御弁５０が圧縮機本体２の吸気口２１を閉じた後に行わせるものとしても良い。

このように，図６を参照して説明した始動負荷軽減機構４を備えた容量制御装置５では，エンジン駆動圧縮機１の停止時に開閉弁４１を開いてレシーバタンク３２内の圧縮気体をパージすると，レシーバタンク３２内の圧縮気体は，図６（Ｃ）中に矢印で示すように，第２流路８２に設けた絞り９１と分岐流路８３に設けた絞り９２の２つの絞り（前述したように，バイパス流路８４の他端８４ｂを分岐して形成した一方の流路８５に図示せざる絞りを設けた場合には，３つの絞り）を介して放気されることとなるため，レシーバタンク３２内の圧縮気体は，分岐流路８３に設けた絞り９２のみを介して放気される図５（Ｃ）を参照して説明した容量制御装置５の構成に比較して，ゆっくりと放気される。

ここで，レシーバタンク３２の急激な減圧は，レシーバタンク３２内に貯留されている潤滑油を泡立たせる，フォーミングの発生原因となるが，図６を参照して説明したエンジン駆動圧縮機１の容量制御装置５の構成では，前述したように図５を参照して説明した容量制御装置５の構成に比較して，レシーバタンク３２内の減圧が緩やかに行われる結果，より一層，フォーミングが発生し難い構成となっている。

１ エンジン駆動圧縮機
２ 圧縮機本体
２１ 吸気口（圧縮機本体の）
３ 供給流路
３１ 吐出配管
３２ レシーバタンク
３３ サービス配管
４ 始動負荷軽減機構
４１ 開閉弁（電磁弁）
５ 容量制御装置
５０ 吸気制御弁
５１ 閉弁受圧室
５２ ボディ
５３ 吸入流路
５４ 弁座
５５ 弁体
５５ａ 弁軸
５５ｂ フランジ
５６ シリンダ
５７ ピストン
５８ 放気口
５９，５９’，５９ａ，５９ｂ 連通孔
６０ スピードレギュレータ
６１ 受圧室
６２ シャフト
６３ シリンダ
６４，６５，６６ 連通孔
６７ ダイヤフラム
７０ 圧力レギュレータ
８１ 第１流路
８２ 第２流路
８３ 分岐流路
８４ バイパス流路
８４ａ 一端（バイパス流路の）
８４ｂ 他端（バイパス流路の）
８５ 一方の流路
８６ 他方の流路
９１～９３ 絞り
９５ マニホールド
９６～９８ 逆止弁
１００ エンジン駆動圧縮機
１０４ 始動負荷軽減機構
１０５ 容量制御装置
１２０ 圧縮機本体
１２１ 吸気口
１３０ エンジン
１３２ レシーバタンク
１３５ ガバナレバー
１４１ 開閉弁
１５０ 吸気制御弁
１５１ バタフライバルブ
１５２ アンローダレギュレータ
１６０ スピードレギュレータ
１７０ 圧力レギュレータ
１８１ 制御流路
１８１ａ 一方の流路
１８１ｂ 他方の流路
１８４ バイパス流路
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ リターンスプリング

Claims (4)

1. エンジンと，該エンジンによって駆動される圧縮機本体を備え，前記圧縮機本体が吐出した圧縮気体を消費側に供給する供給流路を備えたエンジン駆動圧縮機において，
   前記圧縮機本体の吸気口を開閉制御する受圧閉弁型の吸気制御弁と，受圧室内の圧力上昇に応じて前記エンジンの回転速度を低下させるスピードレギュレータと，前記供給流路に接続された一次側の圧力が所定の作動開始圧力以上になると開弁して前記供給流路内の圧縮気体を二次側に導入する圧力レギュレータを設け，
   前記圧力レギュレータの前記二次側と前記スピードレギュレータの前記受圧室を連通する第１流路と，前記スピードレギュレータの前記受圧室を，前記吸気制御弁の閉弁受圧室に絞りを介して連通する第２流路を設けて，前記圧力レギュレータの二次側に前記スピードレギュレータの前記受圧室と前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室を直列に連通し，
   前記スピードレギュレータの前記受圧室と前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室を連通する前記第２流路より前記絞りの二次側において分岐した分岐流路を設け，該分岐流路に絞りを設けると共に該分岐流路を大気開放したことを特徴とする，エンジン駆動圧縮機の容量制御装置。
2. 前記圧力レギュレータをバイパスして一端が前記供給流路に連通されると共に，他端が前記スピードレギュレータの前記受圧室と前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室に連通された流路を介して前記スピードレギュレータの前記受圧室と，前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室にそれぞれ並列に連通されるバイパス流路と，該バイパス流路を開閉する開閉弁から成る始動負荷軽減機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置。
3. 前記バイパス流路の前記他端を，前記絞りの二次側において前記第２流路に連通して，前記第２流路を介して前記バイパス流路の前記他端を，前記スピードレギュレータの前記受圧室と，前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室にそれぞれ並列に連通したことを特徴とする請求項２記載のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置。
4. 前記スピードレギュレータの前記受圧室と前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室を連通する前記第２流路より前記絞りの二次側において分岐した分岐流路を設け，該分岐流路に絞りを設けると共に該分岐流路を大気開放し，
   前記バイパス流路の前記他端より分岐した２つの流路を設け，分岐した一方の流路を介して前記バイパス流路の前記他端を前記スピードレギュレータの前記受圧室に連通すると共に，分岐した他方の流路を介して前記バイパス流路の前記他端を前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室に連通し，
   前記一方の流路に，前記スピードレギュレータの前記受圧室に向かう圧縮気体の流れを許容する逆止弁を設けると共に，前記他方の流路に，前記吸気制御弁の前記閉弁受圧室に向かう圧縮気体の流れを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項２記載のエンジン駆動圧縮機の容量制御装置。

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