JPH02264170A - エアコンプレッサアンローダシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は一般に往復式のエアコンプレッサな使用する空
気供給システムに関し、詳しくは往復式のエアコンプレ
ッサがトラックのエアブレーキその他の空気供給システ
ムに於て見出されるようなエアドライヤと共に或はそれ
ら無しに使用される場合に使用し得る、そうした空気供
給システムにおけるコンプレッサアンローディングシス
テムに関する。そうしたシステムに於てはエアコンプレ
ッサはそのポンピングモードに於て短時間だけ作動され
、そして約７０から９０％の時間はアンロードモードと
して知られるモードでに於て作動されることが良く知ら
れている。エアコンプレッサがボンビグ作動されないア
ンロード時の馬力をいかに節約するかは斯界に於て長年
の問題である。

［従来技術の説明］ 運送トラック、乗り合いバスその他に見出される様な中
間重量及び高重量車両の空気供給システムに於て使用さ
れるエアコンプレッサは一般に、車両エンジンによって
直接駆動され且つ大気圧での空気供給を受ける、また多
くの今日の運送トラックはエンジンの吸気マニホルドを
介してエンジンのターボチャージャーからの過給気を受
けるエアコンプレッサを具備する。

これらエアコンプレッサは一般に、本来１．２或は４本
のシリンダから構成される。２本のシリンダコンプレッ
サに関してエアコンプレッサを内側からアンロードしよ
うとする初期の試みは、単に両シリングの為の吸気弁を
開放状態に維持し各シリンダ間で空気を前後にポンピン
グさせるだけのものであった。これは消費される燃料の
経費及び馬力を無関係とした場合には比較的満足される
ものであった。

シリンダが単一のエアコンプレッサでの初期のアンロー
ド方法は、単に吸気弁を開放状態に維持し、この開放さ
れた吸気弁を通して空気を内外にポンピングするだけの
ものであった。

欧州ではこの問題に対する方策は幾分異なっている。吸
気弁に手が加えられることはなく、コンプレクサは全て
の時間ポンピングされその間のアンロード機能は、コン
プレッサ外部から別体の分流式アンローダバルブと称す
るシステムを介してコンプレッサに対して作用される。

こうしたアンロード方法は現在では一般に失敗であると
見なされている。何故ならそれは騒音の発生及び馬力の
損失を引き起こすからである。斯くして、単に吸気弁を
開放状態のままとすること以外に焦点を当てた．エアコ
ンプレッサのより良いアンロード方法の為の設計及び開
発が為されている。

多（の場合、今日では普通であるが、単一のシリンダ及
びコンプレッサに於て吸気弁が開放状態に維持されコン
プレッサに自然吸気が供給される場合、コンプレッサの
吸気口には別体のエアクリーナが設けられることから、
エアクリーナを介して前後のポンピングを行なうと多く
の場合エアクリーナが破壊され或はその効率が低減しそ
れによってその初期の目的性能は発揮されない。

これによりトラック製造業者はエアクリーナの問題を回
避する為及び正常な吸気供給を保証する為に、エンジン
のターボチャージャーからの過給気を受けるシステムへ
の変更を余儀なくされた。

しかしそれにより、従来通り吸気弁を開放状態に維持し
てアンロードした場合、エンジン回転が高くなる程空気
密度が濃（なり、従ってアンロードすることによってよ
り多くの馬力が損失されることが分った。斯くして、こ
の問題を満足の行くように解決する為の追及が継続され
ている。

最近開発されたクラッチイ」コンプレッサが馬力損失の
問題を解決するとは考えられない。何故ならエアコンプ
レッサ軸は常にエアコンプレッサを貫いて回転し、しば
しばパワーステアリング或はフューエルポンプの如きそ
の他アクセザリーを駆動するからであり．エアコンプレ
ッサがアンロードされている間パワーステアリングその
他を機能させないでお（わけにはいかないからである。

また、クラッチ付コンプレッザは空気供給システムのコ
ストをも実質的に増大させてしまう。斯くしてより有効
なエアコンプレッサアンローディングシステム開発にお
りる進歩は少さく、また本発明以前には単に吸気弁を開
放して大気或はエンジンのターボチャージャーに対する
アンロードを許容することが、容認されたエアコンプレ
ッサアンロード方法であった。

こうした方法でのエアコンプレッサアンロード方法は、
過給気が使用される場合には幾つかの理由によって失敗
であることが知られている。その理由は、特定の作動状
況下では５馬力もの損失を招くこと．エアコンプレッサ
がアンロードモードにある場合はエアコンプレッサ及び
エアドライヤを介して有意量のエンジン吸気が分流され
ること、そしてエアドライヤを具備する中重量及び高重
量車両の現在のエアブレーキシステムの出現に伴いエン
ジン動力が著しく損失され、オイル消費量が増大しそし
てアンロードモード時に燃料が浪費されること、である
。こうした新しい問題によって、過去の解決策はもはや
エンジン及びエアコンプレッサメーカーにとっては受入
れ難いものとなった。従ってエアコンプレッサアンロー
ダシステムの分野における満足の行く解決策を得るまで
の更なる研究開発の必要性がある。

［発明の概要］ 前述の従来技術の長年の問題を解決し、そして重荷重空
気供給システムと共に使用する為のより有効なエアコン
プレッサアンローディングシステムを提供する為には、
そうした空気供給システムに使用される往復式のエアコ
ンプレッサのシリンダ内に゛空気ばね°′を創出させる
ことが意外にも望ましいことが分った。従来は．エアコ
ンプレッサのアンロードはエアコンプレッサのアンロー
ド時の゛′ボンビングパを回避する為のものであると考
えられたことから、アンローディングサイクル中には°
゛仕事°°は為されないないと考えられた。

しかし正しく行なえばエアコンプレッサのアンロード時
の圧縮サイクルで使用されるエネルギーは、以下にもっ
と詳しく説明されるようにアンロード時の膨張サイクル
に於て通常そうであるようにほとんど完全に回収される
ことが分った。

これは、一般に圧動されるばね式の吸排気弁を機械的手
段か或は空気圧的手段によってアンロドサイクル中は作
動しないようにすることによって有効に達成される。記
載された具体例では、圧動されるばね式の吸気弁機械的
手段をエアコンプレッサの吸入口を塞ぐことによって作
動しないようにする一方、エアドライヤを装備する空気
システムと共に使用する為の遮断弁を含む圧動手段がエ
アコンプレッサの排気弁の作動を有効に停止させ、それ
らによって空気ばねが創出される。

上記態様にて作動する好ましい具体例が記載されたが、
直接的に作用する機械的手段であれ、記載された遮断弁
の如きその細手段であれ、圧縮チャンバ内に空気ばねを
創出する為に本発明の範囲における任意の実用的手段を
使用し得ることを理解されたい。本発明はアンローダを
必要とする任意形式の流体ポンプにもまた使用し得る。

〔発明の目的〕

従って、本発明の目的は、空気供給システムに於て使用
されるエアコンプレッサのアンロードの為のより効果的
な方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、製造費用が安価で効率的なエアコ
ンプレッサアンローディングシステムを提供することに
ある。

本発明の他の目的は、既存のエアコンプレッサアンロー
ディングシステムを、本発明の使用するそれと最少費用
でもって代替する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は．エアコンプレッサがアンロードモ
ード時に使用する馬力を著しく低減するエアコンプレッ
サアンローディングシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、自然吸気及び過給気エアコンプレ
ッサの両方に於て使用し得るエアコンプレッサアンロー
ディングシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、リング弁及びばね式弁往復エアコ
ンプレッサのみならず、任意のその細形式の往復エアコ
ンプレッサと共に使用し得るエアコンプレッサアンロー
ディングシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は．エアコンプレッサの排気弁におけ
る圧力を維持しそれにより．エアコンプレッサがエアド
ライヤを使用するシステムの為のアンロードモードにあ
る場合のその作動を阻止する遮断弁を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、構造が簡単で、アンロードモード
時に自動的に作動される、前記態様の遮断弁を提供する
ことにある。

［実施例の説明］ 第１図を参照するに、従来からのエアコンプレッサアン
ローディングシステムが全体を参照番号２０によって示
されている。エアコンプレッサアンローディングシステ
ム２０はエアコンプレッサ２１と、空気タンク或はウェ
ットタンク２２と、エアドライヤ２３及びエアガバナ２
４とを含んでいる。

エアガバナ２４はタンクポート２５と、アンローダポー
ト２６と、そして排気ポート２７とを具備している。エ
アガバナ２４は従来形状のものであり、斯界に周知の手
段によってエアコンプレッサが自然吸気式のものであれ
或はエンジンのタボチャージャーからの過給気を送給さ
れるものであれ、システムの特定の要求作動状況に応答
するべくプリセットされる。タンクポート２５は第１の
導管２８によって空気クンク２２の信号出力ポート２９
に接続される。エアガバナ２４のアンローダポート２６
は、第２の導管３０によって第１のＴコネクタ３２及び
導管８４を介して従来通りのアンローディング装置３１
に接続される。第３の導管３３が、第１のＴコネクタに
、従ってエアガバナ２４のアンローダポート２６及びエ
アドライヤ２３の吐出弁３４間を連通させる。吐出弁３
４はハンドル３５によって手動的にもまた作動され得る
。エアドライヤ２３の入口３６は第４の導管３７によっ
てエアコンプレッサ２１の出口３８に結合され、従って
そこと流通状態とされる。エアドライヤ２３の出口は、
第５の導管によって逆止弁４５を介し空気タンク２２の
入口４３に結合される。

本発明のエアコンブレッサアンローダシステムは中重量
及び高重量車両のエアブレーキシステムへの主たる適用
を意図するものであり、従って例示目的上、従来技術及
び本発明がそうした中重量及び高重量車両のエアブレー
キシステムに適用された状態で例示されるが、本発明の
アンローダシステムが任意の往復式のエアコンプレッサ
の為に使用し得ること、従ってそうしたエアコンプレッ
サな使用する任意のシステムの為に使用し得ることを理
解されたい。

これに関し空気タンク２２は、エアブレーキシステムに
於て使用される複数のタンクの第１のタンクとされ、ま
たエアコンプレッサ運転に付随する水の大半を収集する
、圧縮空気システムに於て通常ウェットタンクとしても
また参照されるものである。その他、乾燥タンク或は−
次及び二次タンクとして知られるタンクを、空気タンク
２２の主出口４６の下流に位置付は得る。

従来のエアコンプレッサアンローディングシステムの作
動を説明する前に、１９５０年代以前にはエアドライヤ
２３は広（使用されておらず、第４の導管３７はエアコ
ンプレッサの出口３８から空気タンクの入口４３に直結
され、従って勿論、第３の導管３３は必要ではなかった
ことを理解されたい。アンロードモード時には従来から
のアンロード装置３１は単に吸気弁を開放状態に維持す
るだけのものであり、第４の導管３７内の圧力はエアコ
ンプレッサの排気弁作動を防止し、それにより空気は単
にエアコンプレッサの入口４７から出入りするだけであ
った。

こうしたシステムは、より耐久性のあるエアブレーキシ
ステムが要求されたことにより、参照番号２３で示され
る様なエアドライヤが広く使用されるようになるまで長
年にわたり使用された。しかしながらエアドライヤが使
用されるようになるとすぐにエアコンプレッサのオイル
消費量が急増した。この理由は長年不明であったが本発
明者はこの問題の原因を発見し、以下にその解決策と共
にそれを記載する。

第１図に示される様なエアドライヤな具備するシステム
に於ては、エアドライヤ２３は第３の導管３３によって
従来通りのエアガバナ２４のアンローダポート２６と流
通状態で結合された吐出弁３４を具備する。エアコンプ
レッサがポンピングモードにある場合は本システムは、
第１の導管２８を介して空気タンク２２の信号出力ポー
ト２９をエアガバナのタンクポート２５と連通させた状
態で作動するだけであり、従来からのアンローダ装置３
１には圧力は供給されず、従ってエアコンプレッサ２１
からの圧縮空気は第４の導管３７を介して単に出口３８
に抜け、第４の導管４４を貫いて逆止弁４５から出、空
気タンクの入口４３に達する。エアコンプレッサが空気
タンク２２を所望の圧力に充填すると、斯界に周知の手
段によってエアガバナ２４がタンクポート２５及びアン
ローダポート２６間を連通させそれにより空気タンク２
２内の圧力をしてアンローディング装置３１を従来から
のエアコンプレッサの吸気弁を開放状態に維持させるべ
（作動させ、シリンダをエアコンプレッサ２１の入口４
７を通して出入りせしめる。

しかしながら、空気圧力がアンローダ装置３１に供給さ
れると同時に第１のＴコネクタ３２によって前記空気圧
力がエアドライヤ２３の吐出弁３４にもまた供給され、
導管８４及び第３の導管３３によるエアガバナのアンロ
ーダポート２６との流通を提供する。これが、従来のエ
アドライヤ２３を有さないシステムのように排気弁の排
気圧力を維持するのに代わり、アンロードモード時の出
口３８を吐出弁３４を介して大気に開放させる。

これによって生じる問題が第４ａ図から第４ｃ図を参照
して示される。第４ａ図には２つの曲線が示される。１
つは自然吸気式のエアコンプレッサの、そして１つは過
給気式のエアコンプレッサの、３６０°のクランクサイ
クル中のポンピングモード（ロード時の）時のものであ
る。自然吸気式のエアコンプレッサでは、従来通りアン
ロードされるか或は本発明に従ってアンロードされるか
を問わず、ばね負荷された弁作動の為に必要な圧力に依
存してポンピングモード時のストロークの上死点から下
死点に至る時間は短く、シリンダ」二方の圧力はエアコ
ンプレッサクランクケース内の圧力よりも低く、それが
Ｏｐｓｉｇ以下である場合にはオイルはピストンリング
を迂回しそして出口から吐出されてしまうことを理解さ
れよう。この問題に対する解決策はエアコンプレッサな
過給すること、即ちエアコンプレッサの吸気口をエンジ
ンのターボチャージャーに結合することであると考えら
れた。これは曲線を上昇させはするが第４ｃ図に示され
るようにアンロード時の従来のエアコンプレッサの馬力
損失を引き起こすことが見出された。第４ｃ図には２つ
の従来のエアコンプレッサの為の、第４ａ図に示される
曲線と同一の曲線が示される。アンロード時の馬力損失
は曲線によって包囲される全領域によって表される。

第４ｃ図は、当業者には従来通りにアンロードされたエ
アコンプレッサがそのアンロードモード時に消費する馬
力を曲線内部の領域によって表すものとして知られてい
る。過給気式のエアコンプレッサがそのアンロードモー
ド時に自然吸気式のエアコンプレッサのそれよりも多く
馬力を使用し、過給圧が増大するに従ってアンロー１ヘ
モード時に使用される馬力が第３図に示されるように増
大することを理解されよう。斯（して、オイル損失を排
除する為にエアコンプレッサを過給するという解決策は
部分的な成功に止まり、トラック工業界における燃料節
減に対する関心が顕著になるにつれ、馬力損失を増大さ
せることな（オイル損失をなくすことに対する研究が継
続される必要があった。

第３図の最も下方の曲線によって示されるように、本発
明ではエアコンプレッサのアンロード方法を完全に変え
ることにより馬力損失の低減が達成される。第４ｂ図に
は本発明のための３６０°クランクサイクル中のシリン
ダ容積対シリンダ圧力を表す２つの曲線が示される。」
一方の曲線は（１）及び（２）の形状として認識される
状況、即ち、 （１）遮断弁を具備しエアドライヤを装備するシステム
。

（２）遮断弁を具備せず（この形態の為には必要とされ
ない）エアドライヤを装備しないシステム。

に関する状況を表す。

排気弁背圧は１２０ｐｓｉｇでありこれが、こうした１
２０ｐｓｉｇ水準以下のシリンダ圧力でもって排気弁を
閉じた状態に維持する。圧縮空気は閉じた吸排気弁によ
ってシリンダボア内部に捕捉され、斯くしてエアコンプ
レッサ内部に°°空気ばね°゛が創出され、アンロード
モード時のエアコンプレッサの圧縮サイクル中に消費さ
れるエネルギーはその多くが膨張サイクル中に回収され
る。

第４ｂ図の下方の曲線は、本発明が遮断弁を具備せずエ
アドライヤを装備するシステムと共に使用された、図面
では形状（３）として認識される状況を表す。

２つの曲線を比較するに本発明を、遮断弁を組込まない
エアドライヤを装備するシステムと共に使用するとエア
ドライヤがアンロード時の排気ラインの通気に依存して
大気に連通され、排気弁の背圧がＯｐｓｉｇに低減され
て圧力差が生じ．エアコンプレッサクランクケースから
リングを越えて上方へと移動するオイルが次の負荷（ポ
ンピング）サイクル中に空気システム内へと実質的に送
入され、オイル流通の問題は劇的に増大することが示さ
れる。

２つの曲線を更に比較すれば、排気弁背圧が１２０ｐｓ
ｉｇに維持される各状況（状況（１）及び状況（２））
では、前記背圧が０以下のｐｓｉｇである場合は作動時
間はずっと短く、それによってオイル流通量が低減され
ることが示される。斯くして本発明ではアンロードサイ
クル時に、第４Ｃ図の包囲部分によって表される従来か
らのアンローディングシステムの馬力曲線に対して第４
ｂ図で曲線で包囲された非常に小さい領域として示され
る非常に小サイクル時に使用されるのに加え、実際上オ
イル流通の問題はなくなる。

本発明では、システムの背圧を維持する為の遮断弁の使
用及びエアドライヤがシステムで使用される場合のケー
ス内のエアコンプレッサ排気弁は臨界的なものである。

そうでない場合にはエアコンプレッサはシリンダボア及
びエアコンプレッサのクランクケースのオイルポンプ間
の圧力差に依存して、アンロード時に連続基底部上でオ
イルをクランクケースからリングへと引出してしまう。

これは第３図、第５図及び第６図を参照することによっ
て理解されよう。

第５図及び６図を参照するに、本発明に使用し得るエア
コンプレッサの１形式が示される。エアコンプレッサは
その全体を参照番号２１によって示され、シリンダ５１
がその内部に形成されたハウジング５０を具備している
。シリンダ５１の内部には、クランクケース５４に回転
自在に付設されたピストンロッド５３が配設され、該ピ
ストンロッド５３には往復運動する為のピストン５２が
取付けられる。シリンダヘッド５５がシリンダ５１を閉
塞する。シリンダヘッド５５はカバー５６によって閉鎖
され、該カバー５６には、全体を参照番号６０によって
示されるトップハツトアンローダが取付けられる。

第７図を特に参照するに、シリンダヘッド５５の内部に
は排気弁座６２を受けるようになっている内側キャビテ
ィ６］を含む複数の通路が設けられていることを理解さ
れよう。排気弁座６２は、排気弁ばね６３及び排気弁６
４が然るべき位置に組立てられた後にしかるべく位置決
めされる。次いで、吸気弁ばね６５が然るべき位置に組
立てられ、吸気弁６６が同様に組立てられ、そして吸気
弁座６７が組立てられる。第７図にはエアコンプレッサ
が休止状態で例示される。従ってピストン５２は上死点
にあり、トップハツトアンローダ６０は作動していない
。ピストン５２が下方に移動すると、十分な真空が創出
された場合に吸気弁ばね６５が吸気弁６６によって下方
に押され、次いで吸気弁が吸気弁座６７から離座し、矢
印方向でのシリンダ内への空気の流動を可能ならしめる
ことを理解されよう。

同様に、ピストン５２が圧縮工程を開始すると吸気弁６
４は吸気弁座６７に当接した状態で後方に押され．エア
コンプレッサの吸気口を閉塞する。これと同時に空気は
もはや吸気弁６６を通しては逃出し得ないことから、シ
リンダ５】内に創出された、吸気弁を通しては逃出し得
ない空気圧力によって排気弁６４が下方に押される。も
しくは、該空気圧力は排気弁６４を排気弁座６２から離
座させそれによって圧縮空気をして矢印方向にてエアコ
ンプレッサから逃出可能ならしめる。

エアコンプレッサ２１のシリンダ５１内部に空気ばねを
創出する為には先ず、吸気弁６６の作動を阻止するべく
吸気口を閉塞することが必要である。これは、アンロー
ダキャビテイ７１内部にアンローダ本体７０を形成する
ことによって達成される。アンローダキャビティ７１内
にはコンプレッションシール７４によってシールされた
トップハツト７２がシール状態で取付けられる。明瞭化
の為に吸気弁のシールの為のその他シール、排気弁座及
びアンローダ本体は省略される。トップハツト７２及び
吸気弁座６７間の内側に介挿されたアンローダばね７３
がトップハツトを、アンローダポート２６（図示せず）
と連通ずる空気チャンバ７４内に空気圧力が導入される
まで通常的に弓込まぜておく。空気圧力が空気ヂャンバ
７４に導入されるとトップハツト７２はアンローダばね
７３を圧縮してトップハラｌ−７２を下方に押し、参照
番号７５の位置の吸気口を閉じる。斯くして、エアガバ
ナ２４がタンクポート２５及びアンローダポート２６間
を連通せしめると、空気タンク２２からの圧力が第１の
導管２８を介して信号出力ポート２９からタンクポート
２５の位置でエアガバナ２４に入り、そしてアンローダ
ボー１〜２６を通してエアガバナを出、第１のＴコネク
タ３２、導管８４、そして第２の導管３０を経てトップ
ハツトアンローダ６０に至り、吸気弁６６の作動を防止
すると共にシリンダ５１内に空気ばねを創出するために
必要な第１の段階を行なう。

記載された一般形式のトップハツトアンローダは１９５
０年代に使用されたものであり、またインデイアナ州コ
ロンバスのカミンズエンジンカンパニー社によって製造
されたエアコンプレッサに於て１９６７年まで使用され
たものである。しかしながら、エアコンブレッザアンロ
ーディングシステムにおけるその使用及び実益が認識さ
れたのはトップハツトアンローダが１９６７年に製造を
中止されて長年の後であった。本発明に使用されるトッ
プハツトアンローダが、吸気圧力が作用する小領域を提
示する為にトップハツトのリムが更に小さいものでなけ
ればならないことが見出された点で、初期のトップハツ
トアンローダとは異なることをも理解されたい。こうす
ることなくしてはエアコンプレッサはアンロードされな
いことが分った。何故なら、真空ベローと結合されたリ
ムでの圧力はアンローダのばねがそれに打勝つ為には強
過ぎるからである。また、アンローダには代表的に１５
ボンドばねが使用されるのに対し、アンローダばねは２
７ボンドばねに増大されねばならない。

多くの実験の後、゛空気ばね°°の創出は従来技術のエ
アコンプレッサアンローディングシステムのオイル消費
問題及び馬力損失問題の両方を解決するものであり、し
かも代表的なエアコンプレッサの吸気弁の作動を防止す
る為に満足される手段を提供することが判明した。次の
問題は、システム圧力での空気を補足することによって
シリンダ内に°゛空気ね°°の創出を完成させるために
排気弁の作動をいかにして効果的に防止するかであった
。

本発明者は、アンロード時における多量のオイル損失を
生じるサイクルの一部であると見なされるところの、エ
アドライヤ２３が吐出弁３４を介して大気に通気される
状況下に於て、排気弁における背圧を維持することによ
って排気弁の作動を防止させることを試みこれを成功さ
せた。エアコンプレッサ２１の出口３８を閉塞する為の
第１の解決策は、第１図に示される従来技術のエアドラ
イヤへと前記出口から導出する第４の導管に単に弁を設
けることであった。

しかしながら、エアガバナ２４によって前記弁が作動さ
れる以前に、第４の導管３７内の圧力がピストンをして
排気弁６４を作動させピストンを通しての排気弁への前
述の如きオイルの送入を十分可能ならしめるほどに降下
することが見出された。斯くして、エアドライヤ２３か
ら出口３８を独立させるのに加え．エアコンプレッサの
出口３８を介し第４の導管３７を通して補給空気を逆送
することが必要であると判明した。これは、全体を参照
番号９０で示される遮断弁を与えることによって達成さ
れた。

第２図の具体例には中実構造を有する一次弁部材が含ま
れる。該中実構造を有する一次弁部材は全体を参照番号
１１０によって示され、その丸み付けされた端部は参照
番号１１０ａによって示される弁座９４ａに座着してい
る。

認識されるように、第１のポート９３、第２のポート９
４そして第３のポート９５は内側通路１００と連通して
いる。

第４の導管３７内の損失空気圧力を補充する為に、従っ
て排気弁６４の作動を防止し続ける為、空気クンク２２
に補充空気ポート１１１が設けられ、逆止弁１１．２を
通して作動する補充空気導管１１３が遮断弁９０に設け
られた第４のポート１０８と連通される。製造を容易と
する為に、遮断弁ハウジング９１はここでは第１のポー
ト９３、第３のポート９５及び第４のポート１０８を収
納し、第２のポートがカラー９９を有する下方部分９１
ａに設けられる。斯くして、第４の導管３７における圧
力降下は補充空気導管１１３を通して供給される空気に
よって迅速に補充される。補充空気導管１１３の相対寸
法は第４の導管３７に比較して小さく、その正確な寸法
は選択された適用例に依存する。

゛第２図には、本発明のシステムが任意の往復式のエア
コンプレッサに使用し得るものであることから、異なる
形式のエアコンプレッサもまた示される。第２図にはリ
ング弁式エアコンプレッサが示される。第７図及び８図
にもっと完全に説明されるリング弁式エアコンブレッザ
の特性上、その吸気口を閉塞しそれによって吸気弁の作
動を防止しシリンダ内に空気ばねを創出させる為には外
部アンローダが必要である。

第７図及び８図を参照するに、外部アンローダを具備す
るリング弁式エアコンプレッサが示されるとともに、既
存のエアコンプレッサな本発明のアンローディングシス
テムに変更する際にエアコンプレッサの吸気口を圧縮チ
ャンバから分離するべくその内部のアンローディング装
置を改変し得ない場合に使用し得る別体の外部アンロー
ダが示される。

リング弁式のエアコンプレッサ１２０の吸気口１２２を
覆って弁本体或はマニホルド１２３が設けられる。マニ
ホルド１２３は吸気口１２２と連通ずる内側キャビティ
１２３ａを具備する。内側キャビティ１２３ａを完全に
包囲する為に吸気口１２５を有する弁体１２４が設けら
れる。前記弁体１２４内を往復運動する弁１３１がマニ
ホルド１２３の内側キャビティ１２３ａを閉塞するが、
該内側キャビティ１２３ａ及び大気間の連通は開放した
吸気口１２５によって可能とされる。シリンダ１２７に
固定状態で取付けられたピストンロッド１２９の拡大端
部１２９ａ及びアンローダばね１３０間に弁１３１が拘
束される。これが、弁１３１がシリンダの運動によって
作動される以前のピストン１２７の多少の運動を可能と
する。弁１３１及びマニホルド１２３間に拘束された弁
ばね１３２が弁１３１の運動を助成する。ピストン１２
７はコンプレッションシール１２８によってシリンダポ
ア１２６内にシール状態で取付けられる。シリンダボア
１２６は、エアガバナ２４のアンローダボー１・２６を
通して空気圧力が供給された場合に、ピストン１２７が
シリンダ内で第８図に示されるように下方に移動し、リ
ング弁式のエアコンプレッサ２０の吸気弁の作動を防止
することによってその圧縮チャンバからコンプレッサ吸
気口１２２を遮断する為に、アンローダポート１３３と
連通される。

第９図は第６図と多くの部分が類似するものであるが、
本発明のニアコンブＩ／ツザアンローダシステムに於て
直結エアガバナばか使用される場合に使用し得るアンロ
ーダハウジングの改変例が示される。ここではアンロー
ダポート１３３は直結エアガバナ（図示せず）の爪側け
を提供する為にエアコンプレッサのシリンダ軸に関して
角度イ」けされている。

本発明の改良エアコンプレッサアンローディングシステ
ムは、既存のシステムに於てアンロード時に吸気弁を開
放状態に維持する従来通りのアンローダを、トップハツ
トアンローダ６０と交換するか或はそうした改変が不可
能な場合には既存のアンローディング装置が利かないよ
うにし、そしてエアコンプレッサの吸気口を覆って外部
アンローダを組み（−１けするかの何れかによって、従
来からのエアコンプレッサアンローディングシステムを
改善し得るものである。いずれの場合でも排気弁６４は
．エアコンプレッサの出口３８に結合された第４の導管
３７内に背圧が維持されることによってその作動が防止
される。斯くして、既存のアンローダ装置を改変するこ
と或は既存のアンロード時を利かな（し外部アンローダ
を組み付けること．エアコンプレッサ及びエアドライヤ
間に遮断弁９０を介設すること、そして該遮断弁をアン
ロードモード時にエアガバナ２４からの空気によって作
動させること、によって馬力損失及びオイル損失を排除
する、既存のエアコンプレッサの改良方法が説明された
。

従来技術に於てエアコンプレッサアンローディングシス
テムを提供することに関する長年の問題を注意深く分析
することによって、またそうした問題を解決する為の多
くの試みを含む長期間の実験を行なったことにより、前
記エアコンプレッサの吸気弁及び排気弁の作動を機械的
或は空気圧的に防止することで往復式のエアコンプレッ
サ内部に゛°空気ばね°゛を形成する独特の段階を含む
、新規なエアコンプレッサアンローディングシステムが
最終的に開発され、ここに従来技術における長年の問題
であった馬力損失及び過剰なオイル損失の問題は解決さ
れた。

ＩＪ戸（社）飼ｍ色朋 第１図はエアドライヤがシステムに含まれている場合の
使用の為の従来のエアコンプレッサアンローディングシ
ステムの概略図である。

第２図はエアドライヤがシステムに含まれている場合の
使用の為の、遮断弁を具備する本発明の別態様の概略図
である。

第３図は本発明及び従来のエアコンプレッサアンローデ
ィングシステムの空気圧縮速度対馬力損失の比較図であ
る。

第４ａ図はポンピングモードにおける３６０°クランク
周期中のエアコンプレッサシリンダ容積対シリンダ圧力
の比較図であり、自然吸気及び吸気がエンジンのターボ
ヂャージャーによって１０ｐｓｉｇに圧縮された状態が
示される。

第４ｂ図は以下の態様での３６０°クランク周期中の記
載された空気ばねアンローディングシステムの為のシリ
ンダ容積対シリンダ圧力を示す図である。

（１）遮断弁を具備するエアドライヤを装備するシステ
ム。

（２）エアドライヤを装備しないシステム（エアドライ
ヤは必要としない）。

（３）空気乾燥弁を具備しないエアドライヤを装備する
システム。

第４ｃ図は自然吸気エアコンプレッサ及びｌＯｐｓｉｇ
過給気の為の、何れも従来通りのアンローディングシス
テムを使用する、３６０°クランク周期中のエアコンプ
レッサシリンダ容積対シリンダ圧力の比較図である。

第５図はトップハツトアンローダを使用し、従来通りの
ばね式弁（圧力作用式の）を具備するエアコンプレッサ
の部分破除した断面図である。

第６図は第５図に示されるシリンダヘッド及びアンロー
ダ装置の拡大図である。

第７図は本発明に使用し得るリング弁形式のエアコンプ
レッサの部分断面図である。

第８図は、第７図に示されるエアコンプレッサに付設さ
れた外部エアコンプレッサの拡大図である。

第９図は直付はエアガバナが使用される場合に使用し得
る改変シリンダヘッド形状を示す、第６図と類似の拡大
図である。

尚、図中主な部分の名称は以下の通りである。

２０：従来からのエアコンプレッサアンローディングシ
ステム ２１：エアコンプレッサ ２２：空気タンク ２３：エアドライヤ ２４：エアガバナ ２５：タンクポート ２６：アンローダポート ２７：排気ポート ２８：第１の導管 ２９：信号出力ポート ３０：第２の導管 ３２：第１のＴコネクタ ３１：アンローディング装置 ３３：第３の導管 ３４：吐出弁 ３５：ハンドル ３７；第４の導管 ４５：逆止弁 ５１ニジリンダ ５３：ピストンロッド ５４：クランクケース ５５ニジリンダヘツド ６０ニドツブハツトアンローダ ６２、排気弁座 ６３、排気弁ばね ６４：排気弁 ６６：吸気弁 ６７：吸気弁座 ７０：アンローダ本体 ７１：アンローダキャビティ ７２ニドツブハツト ７３：アンローダばね ７４；空気チャンバ ９０：遮断弁 ト、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧縮チャンバ及び該圧縮チャンバへの入口及びそこ
   からの出口を具備する往復式のエアコンプレッサ手段と
   、 　エアコンプレッサのアンロード時にシリンダボア及び
   ヘッドアセンブリ内にシステム空気圧を捕捉し前記圧縮
   チャンバ内に空気ばねを創出する為に前記入口及び出口
   を閉塞する閉塞手段と 　を含むエアコンプレッサアンローディングシステム。 ２．圧動される吸気弁及び排気弁を具備する往復式のエ
   アコンプレッサ手段と、 　エアコンプレッサのアンローディングサイクル中の前
   記圧動される吸気弁の作動を防止するための吸気弁作動
   防止手段と、 　エアコンプレッサのアンローディングサイクルの組み
   合せ体を包含し、それによりエアコンプレッサのアンロ
   ーディングサイクル中に圧縮チャンバ内に空気ばねが創
   出されるようになっている特許請求の範囲第１項記載の
   エアコンプレッサアンローディングシステム。 ３．圧縮チャンバと該圧縮チャンバと連通する吸気口及
   び排気口とを具備する往復式のエアコンプレッサ手段と
   、 　前記圧縮チャンバに対して前記吸気口を閉塞するため
   の吸気口閉塞手段と、 　前記圧縮チャンバに対して前記排気口を閉塞するため
   の排気口閉塞手段と、 　前記吸気口閉塞手段及び排気口閉塞手段に結合される
   調節手段と、 　該調節手段に結合されるタンクと、 　該タンク及び前記吸気口閉塞手段及び排気口閉塞手段
   に結合されるエアドライヤと 　の組み合せ体を包含するエアコンプレッサアンローデ
   ィングシステム。 ４．圧縮チャンバに対して前記排気口を閉塞するための
   排気口閉塞手段は、 　エアドライヤ、調節手段、往復式のエアコンプレッサ
   手段、のそれぞれに結合された遮断弁を含んでいる特許
   請求の範囲第３項記載のエアコンプレッサアンローディ
   ングシステム。 ５．入口ポート、出口ポート、アンローディング装置、
   を具備するエアコンプレッサと、 　タンクポート、前記アンローダ装置と連通されたアン
   ローダポート、排気ポート、を具備しているエアガバナ
   と、 　前記エアガバナのタンクポートと連通している信号出
   力ポート、主出口、入口、を具備しているタンクと、 　前記エアガバナの前記アンローダポートと流通状態と
   された第３のポート、前記エアコンプレッサの前記出口
   ポートと連通している第１のポート、を具備する遮断弁
   と、 　入口及び出口を有するエアドライヤにして、前記出口
   が前記タンクの入口と連通し、前記入口が前記遮断弁の
   第２のポートと連通しているエアドライヤと の組み合せ体を包含するエアコンプレッサアンローディ
   ングシステム。 ６．エアドライヤに取付けられ、該エアドライヤの内側
   と連通する吐出弁と、 該吐出弁をエアガバナのアンローダポートと連通状態で
   作動させるための弁手段と を含んでいる特許請求の範囲第５項記載のエアコンプレ
   ッサアンローディングシステム。 ７．遮断弁の第１のポートと連通する補充空気ポートが
   タンクに取付けられている特許請求の範囲第５項記載の
   エアコンプレッサアンローディングシステム。 ８．遮断弁は、 　該遮断弁の第１のポート及び第２のポート及び第３の
   ポートと連通する内側キャビティが設けられたハウジン
   グと、 　開閉位置間での移動のために前記内側キャビティ内に
   取付けられ空気圧的に応答し得る主弁体手段にして、エ
   アコンプレッサがポンピング負荷モードにある場合に開
   放し、前記エアコンプレツサがアンロードされ且つタン
   ク及びエアガバナのアンロードポートが相互に連通する
   状態にある場合に閉じる前記主弁体手段と を包含し、それにより前記エアコンプレッサ内部に空気
   ばねが形成されるようになっている特許請求の範囲第７
   項記載のエアコンプレッサアンローディングシステム。 ９．主弁体手段は丸み付けされた端部を具備し、該丸み
   付けされた端部は前記主弁体手段が完全に閉じ且つエア
   コンプレッサがアンロードモードにある時ハウジングの
   内側キャビティに形成された弁座と係合される特許請求
   の範囲第８項記載のエアコンプレッサアンローディング
   システム。 １０．遮断弁の第２のポート及び第３のポートは相互に
   実質的に整列している特許請求の範囲第８項記載のエア
   コンプレッサアンローディングシステム。 １１．エアコンプレッサがアンロードモードとされ、タ
   ンク及びエアガバナの排気ポートが相互に連通状態とさ
   れる時、主弁体はタンクの空気圧力に応答して前記主弁
   体を閉じた位置とするようになっている特許請求の範囲
   第８項記載のエアコンプレッサアンローディングシステ
   ム。 １２．通常の且つアンロードモードに於て作動するよう
   になっており、吸気口、排気口、アンローディング装置
   、エアドライヤ、を具備する往復式のエアコンプレッサ
   を含む既存の空気圧システムの効率を改良するための方
   法であって、 　所望に応じて前記エアコンプレッサの前記排気口を圧
   縮チャンバから実質的に閉塞するための排気口閉塞手段
   を前記空気圧システムに設ける段階と、 　前記アンローディング装置をして前記吸気口を所望に
   応じて実質的に閉塞せしめるべく改変する段階と、 　前記エアコンプレッサのアンロードが所望される場合
   に、前記排気口閉塞手段及び前記改変されたアンローデ
   ィング装置を実質的に同時に作動させ、システム空気圧
   を前記エアコンプレッサのシリンダ及びヘッドアセンブ
   リ内部に捕捉し、それによって前記エアコンプレッサの
   アンロードモード時に前記シリンダ内部に空気ばねを創
   出させる段階と 　を包含する前記方法。 １３．通常の且つアンロードモードに於て作動するよう
   になっており、吸気口、排気口、アンローディング装置
   、エアドライヤ、を具備する往復式のエアコンプレッサ
   を含む既存の空気圧システムの効率を改良するための方
   法であって、 　既存のアンローディング装置を、それを所望に応じて
   前記吸気口を閉塞するよう改変し得ない場合にその機能
   が利かないようにする段階と、　所望に応じて前記エア
   コンプレッサの排気口を実質的に閉塞するための排気口
   閉塞手段を前記空気圧システムに設ける段階と、 　所望に応じて前記エアコンプレッサの吸気口を実質的
   に閉塞するための排気口閉塞手段を前記空気圧システム
   に設ける段階と、 　前記エアコンプレッサのアンロードが所望される場合
   に、前記吸気口閉塞手段及び排気口閉塞手段を実質的に
   同時に作動し、システム空気圧或はそれ以下の圧力でエ
   アコンプレッサのシリンダボア内部に加圧空気を捕捉す
   ることによって、エアコンプレッサのアンロードモード
   時に前記シリンダ内に空気ばねを創出させる段階と を包含する前記方法。 １４．ポンピング負荷モード及びアンロードモードに於
   て作動するようになっており第１、第２及び第３のポー
   トを具備するエアコンプレッサと、　入口ポート及び出
   口ポートを具備するエアドライヤと、 　入口ポート、出口ポート、補充空気ポートそして信号
   出力ポートを具備する空気タンクにして、該空気タンク
   の入口ポートは前記エアドライヤの出口ポートと連通し
   ている前記空気タンクと、タンクポート、アンローダポ
   ートそして排出ポートを具備するガバナにして、予備設
   定状況下で前記タンクポート、アンローダポート、排出
   ポート間を選択的に連通させるようになっているガバナ
   と、 　を含む空気圧システムに於て使用するための遮断弁で
   あって、 　内側キャビティが設けられたハウジング及び前記内側
   キャビティと連通するようになっており且つ前記エアコ
   ンプレッサの出口と連通するようになっている第１のポ
   ートと、 　前記内側キャビティと連通し、前記エアドライヤの入
   口ポートと連通するようになっている第２のポートと、 　前記内側キャビティと連通し、前記エアドライヤのア
   ンローダポートと連通するようになっている第３のポー
   トと、 　開閉位置間で移動するために前記ハウジングの内側キ
   ャビティ内に取付けされた中実の、空気圧的に応答し得
   る主弁体手段にして、前記エアコンプレッサがポンピン
   グ負荷モードにある場合に前記開放位置とされ、前記エ
   アコンプレッサがアンロードモードにある場合に閉じた
   位置とされ、前記エアガバナのタンクポート及びアンロ
   ーダポートが相互に流通状態とされ、それによってエア
   コンプレッサのシリンダボア及びヘッドアセンブリ内部
   にシステム空気圧が捕捉され、これが前記シリンダ内の
   空気ばねを創出するようになっている前記主弁体手段と
   、 　によって成立つ前記遮断弁。 １５．主弁体手段は、該主弁体手段が完全に閉じた位置
   にあり且つエアコンプレッサがアンロードモードにある
   場合にハウジングの内側キャビティに形成された弁座と
   係合する、丸み付けされた端部を有している特許請求の
   範囲第１４項に記載の遮断弁。 １６．ハウジングの第２及び第３のポートは相互に実質
   的に整列する特許請求の範囲第１４項に記載の遮断弁。 １７．エアコンプレッサがアンロードモードにあり、そ
   してエアガバナのタンクポート及びアンロードポートが
   相互に連通状態にある場合は、主弁体手段は空気タンク
   の空気圧に同時に応答し、主弁体を閉じた位置とするよ
   うになっている特許請求の範囲第１４項に記載の遮断弁
   。 １８．通常のポンピングモード及びアンロードモードに
   於て作動し得、エアコンプレッサの吸気弁を閉じた状態
   に維持するためにアンロードモード時に作動される空気
   圧応答手段を具備する往復式のエアコンプレッサにして
   、前記空気圧応答手段と流通する吸気ポート及び排気ポ
   ートと、入口ポートと、補充空気ポートと、主出口ポー
   トと、そして信号出力ポートとを具備する空気充填のた
   めの空気タンクと、前記信号出力ポートと連通するタン
   クポート及び前記空気圧応答手段と流通するアンローダ
   ポート及び排気ポートを具備するエアガバナにして、前
   記エアコンプレッサがアンロードモードに於て作動され
   る場合に前記タンクポート及びアンローダポート間を連
   通させるべく予備設定されるエアガバナと組み合わされ
   る遮断弁であって、該遮断弁は、 　内側キャビティが設けられたハウジングと、該内側キ
   ャビティ及び前記エアコンプレッサの排気ポートと連通
   された第１のポートと、 　前記内側キャビティと連通し且つ前記タンクポートと
   連通する第２のポートと、 　前記内側キャビティ及び前記エアガバナのアンローダ
   ポートと連通する第３のポートと、 　前記内側キャビティ及び前記空気圧応答手段と連通す
   る補充空気ポートと、 　開閉位置間で移動するために前記内側キャビティ内に
   も受けられた、空気圧に応答し得る主弁体手段にして、
   前記エアコンプレッサが通常のポンピング負荷モードに
   ある場合は開放し、前記エアコンプレッサがアンロード
   モードにある場合には閉じる前記主弁体手段と、 　を包含し、 　前記エアガバナのタンクポート及びアンローダポート
   は相互に連通し、空気タンクの前記補充空気ポートは補
   充空気を提供するために前記遮断弁の前記補充空気ポー
   トと連通し、それにより前記排気ポートに空気圧が行使
   され、前記エアコンプレッサがアンロードモード中の、
   前記遮断弁の主弁体手段が閉じた位置にある場合の前記
   エアコンプレッサの排気弁の作動を防止するようにした
   前記遮断弁。 １９．遮断弁のハウジングの第２のポートはエアドライ
   ヤに形成された入口ポートと連通し、空気タンクの入口
   ポートは前記エアドライヤに形成された排出ポートと連
   通される特許請求の範囲第１８項記載の遮断弁。 ２０．遮断弁のハウジングは複合構造を有し、第１のポ
   ート、第３のポート及び補充空気ポート、そしてその内
   部に形成された穿孔にして、その一端が第２のポートに
   隣合って終端し、他端が前記第３のポートに隣合って終
   端する前記穿孔、を有する本体セクションと、該本体セ
   クションに取外し自在に取付けられ、内側キャビティを
   形成するために穿孔の残余部分と協動する下方セクショ
   ンにして、前記内側キャビティと連通し且つハウジング
   の第３のポートを画定する前記下方セクションとを含む
   特許請求の範囲第１４項記載の遮断２１．エアコンプレ
   ッサは、その吸気口を閉塞するための外部アンローディ
   ング装置を具備しているリング式のエアコンプレッサで
   ある特許請求の範囲第１項記載のエアコンプレッサアン
   ローディングシステム。 ２２．往復式のエアコンプレッサは、アンロードモード
   中にその吸気口を閉塞するための外部アンローディング
   装置を具備するリング弁式のエアコンプレッサである特
   許請求の範囲第２項記載のエアコンプレッサアンローデ
   ィングシステム。 ２３．エアコンプレッサはリング弁式のエアコンプレッ
   サであり、アンローディング装置は外部アンローディン
   グ装置である特許請求の範囲第５項記載のエアコンプレ
   ッサアンローディングシステム。 ２４．エアコンプレッサの吸気口を覆ってシール状態で
   取付けられ前記吸気口と連通する内側キャビティを有す
   るマニホルドと、 　開閉位置間での選択的な移動のためにその内部に取付
   けられた弁を有し且つその途次対置に於て前記マニホル
   ドの内側キャビティを閉じるようになっている弁本体と 　の組み合せ体を含む、エアコンプレッサのための外部
   アンローディング装置。 ２５．弁本体は吸気マニホルドに取付けられ、該吸気マ
   ニホルドの内側キャビティと連通する内側通路と、 　開閉位置間での移動のために前記内側通路に配設され
   た弁部材にして、その途次対置に於て前記吸気マニホル
   ドの内側キャビティを閉塞する弁部材と、 　前記弁本体に形成されたシリンダと、 　該シリンダ内に摺動自在に且つシール状態で嵌合され
   たピストンと、 　前記シリンダ及び弁部材を結合するピストンロッドと
   、 　前記ピストン及び弁部材間に維持されるアンローダば
   ねと、 　前記弁部材及び吸気マニホルド間に介設される第２の
   ばね手段と、 　前記シリンダと連通するアンローダポートとを含んで
   いる特許請求の範囲第２４項記載の外部アンローディン
   グ装置。