JPH10129462A - オイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、無負荷運転中のエアコンプレッ
サからのオイル上がりを防止する圧縮空気の供給装置を
提供する。 【解決手段】 エアタンク１５内の圧力が予め定めた圧
力以上になると、エアガバナ２２が作動し、エアタンク
１５内の圧力はアンロード弁２６に作用して、エアコン
プレッサ１を無負荷運転すると共に、エアドライヤ９の
パージ弁１３に作用してパージタンク１２内の圧縮空気
を乾燥剤１０を通して排出し、エアドライヤ９を再生す
る。エアドライヤ９内の圧力が大気圧程度に下がって
も、制御弁２８は、エアコンプレッサ１の吐出し弁７の
背圧を、吐出し弁７を閉じておくのに十分な圧力に維持
するので、無負荷運転中の吐出し口７ａを通じてのオイ
ル上がりが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２
１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２
４を有している。エアタンク１５内の空気圧力がばね２
３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２
５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２
７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
ッサから第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、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か
ら成る圧縮空気供給装置において、前記第１空気管には
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
圧縮空気供給装置に関する。

【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空気管に設けられている制御弁は、
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。

【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。

【００１８】更に、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エアタンクの圧縮空気をアンロー
ド弁に作用させるエアガバナが設けられている。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になる
と、エアガバナがその所定の空気圧に応答してエアタン
クの圧縮空気をアンロード弁に作用させる。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。

【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１
５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２
６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空気管に
設けられている制御弁は、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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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から第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、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から成る圧縮空気供給装置におい
   て、 前記第１空気管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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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が設けられて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
   載のオイル上がり防止機構付き圧縮空気供給装置。