(57)【要約】【課題】本発明は、レシプロ式空気圧縮機を利用した空気供給システムに関する。【解決手段】空気供給システムは、圧縮チャンバ、空気が圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、空気が圧縮チャンバを出る際に通過する出口ポート、理想的なシステムの空気圧力が維持される場合に無負荷運転モードとされるアンローダー、及び少なくとも絶縁バルブが空気の圧縮機の入口ポートへの流入を防止する場合に加圧空気を圧縮機の入口ポートに供給する加圧空気源を含んでいる。【選択図】図１
2008057536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮チャンバ、空気が該圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が該圧縮チャンバから流出する際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、
信号ポートで受信された空気圧信号に反応して前記圧縮機をアンロード状態にするアンローダーと、
吸気源と流通している入口ポート、前記圧縮機の前記入口ポートと流通している出口ポート、及び信号ポートを有している絶縁バルブであって、空気圧信号が前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信されない場合に、空気を前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流し、これにより空気を前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流して、空気圧信号が前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信された場合には、空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れることを防止し、これにより空気を前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流すことを防止する前記絶縁バルブと、
前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナであって、所望のシステム空気圧が維持されている場合に空気圧信号を前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートに供給する前記ガバナと、
少なくとも前記空気圧信号が前記絶縁バルブによって受信された場合に、前記圧縮機の前記入口ポートに加圧空気を供給する加圧空気源と、
を備えていることを特徴とする空気供給システム。
【請求項２】
前記加圧空気源によって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が、前記圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一の圧力を有していることを特徴とする請求項１の空気供給システム。
【請求項３】
前記加圧空気源は、前記圧縮機の前記入口ポートと流通している空気リザーバを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気供給システム。
【請求項４】
前記空気リザーバと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させる圧力調節器であって、前記空気リザーバによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が前記圧縮機の前記クランク室の空気の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記空気リザーバによって供給される空気の圧力を調整する前記圧力調節器をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の空気供給システム。
【請求項５】
前記ガバナの前記アンロードポートは、前記圧縮機の前記入口ポートと流通し、
前記加圧空気源は、前記ガバナの前記アンロードポートを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気供給システム。
【請求項６】
前記ガバナの前記アンロードポートと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させる圧力調節器であって、前記ガバナの前記アンロードポートによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が前記圧縮機のクランク室の空気の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記ガバナの前記アンロードポートによって供給される加圧空気の圧力を調整する前記圧力調節器をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の空気供給システム。
【請求項７】
前記ガバナは、リザーバポートをさらに備え、
前記空気供給システムは、前記ガバナの前記リザーバポートと流通しているポートを有しているリザーバをさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の空気供給システム。
【請求項８】
前記絶縁バルブは、前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信された空気圧信号に応答して、前記絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れ、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れる開位置と、前記絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れることが防止され、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れることが防止される閉位置との間で移動することができるバルブ本体を備えていることを特徴とする請求項１の空気供給システム。
【請求項９】
前記バルブ本体は、前記開位置に向かって付勢され、前記空気圧信号が前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信された場合に前記閉位置に向かって付勢力に抗して移動することができることを特徴とする請求項８に記載の空気供給システム。
【請求項１０】
圧縮チャンバ、空気が前記圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が前記圧縮チャンバから流出する際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、
所望のシステム空気圧が維持されている場合に、前記圧縮機をアンロード状態にするアンローダーと、
前記圧縮機がアンロード状態にある場合に、吸気が前記圧縮機の前記入口ポートに流入することを防止する絶縁バルブと、
少なくとも吸気が前記圧縮バルブによって前記圧縮機の前記入口ポートに流入することを防止される場合に、加圧空気を前記圧縮機の前記入口ポートに供給する加圧空気源と、
を備えている空気供給システム。
【請求項１１】
前記加圧空気源によって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が、前記圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一の圧力を有していることを特徴とする請求項１０に記載の空気供給システム。
【請求項１２】
前記加圧空気源は、前記圧縮機の前記入口ポートと流通している空気リザーバを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の空気供給システム。
【請求項１３】
前記空気リザーバと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させている圧力調節器であって、前記空気リザーバによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が前記圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記空気リザーバによって供給される空気の圧力を調整する前記圧力調節器をさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載の空気供給システム。
【請求項１４】
前記絶縁バルブ及び前記アンローダーと流通しているガバナをさらに備え、
前記ガバナは、所望のシステム空気圧が維持されている場合に、前記圧縮機をアンロード状態にするように前記アンローダーに発信し、且つ、空気が前記圧縮機の前記入口ポートに流入することを防止するように前記絶縁バルブに発信することを特徴とする請求項１０に記載の空気供給システム。
【請求項１５】
前記ガバナは前記圧縮機の前記入口ポートと流通し、前記加圧空気源が前記ガバナを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の空気供給システム。
【請求項１６】
前記ガバナと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させている圧力調節器であって、前記ガバナによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が前記圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記ガバナによって供給される空気の圧力を調整する前記圧力調節器をさらに備えていることを特徴とする請求項１５の空気供給システム。
【請求項１７】
前記ガバナと流通しているリザーバをさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の空気供給システム。
【請求項１８】
圧縮チャンバ、空気が該圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が該圧縮チャンバから流出する際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、
信号ポートで受信された空気圧信号に反応して前記圧縮機をアンロード状態にするアンローダーと、
吸気源と流通している入口ポート、前記圧縮機の前記入口ポートと流通している出口ポート、及び信号ポートを有している絶縁バルブであって、該絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れ、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れる開位置と、前記絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れることが防止され、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れることが防止される閉位置との間で移動することができるバルブ本体であって、前記開位置に向かって付勢され、前記空気圧信号が前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信された場合に前記閉位置に向かって付勢力に抗して移動することができる前記バルブ本体をさらに備えている前記絶縁バルブと、
前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナであって、所望のシステム空気圧が維持されている場合に前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートに空気圧信号を供給する前記ガバナと、
前記圧縮機の前記入口ポートと流通している空気リザーバであって、少なくとも空気圧信号が前記絶縁バルブによって受信された場合に、前記圧縮機の前記入口ポートに加圧空気を供給する前記空気リザーバと、
を備えていることを特徴とする空気供給システム。
【請求項１９】
前記空気リザーバと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させている圧力調節器であって、前記空気リザーバによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給された加圧空気が前記圧縮機のクランク室内の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記空気リザーバによって供給された空気の圧力を調節する前記圧力調節器をさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載の空気供給システム。
【請求項２０】
圧縮チャンバ、空気が該圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が該圧縮チャンバから流出する際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、
信号ポートで受信された空気圧信号に反応して前記圧縮機をアンロード状態にするアンローダーと、
吸気源と流通している入口ポート、前記圧縮機の前記入口ポートと流通している出口ポート、及び信号ポートを有している絶縁バルブであって、該絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れ、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れる開位置と、前記絶縁バルブによって空気が前記絶縁バルブの前記入口ポートから前記絶縁バルブの前記出口ポートに流れることが防止され、これにより空気が前記吸気源から前記圧縮機の前記入口ポートに流れることが防止される閉位置との間で移動することができるバルブ本体であって、前記開位置に向かって付勢され、前記空気圧信号が前記絶縁バルブの前記信号ポートで受信された場合に前記閉位置に向かって付勢力に抗して移動することができる前記バルブ本体をさらに備えている前記絶縁バルブと、
前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナであって、所望のシステム空気圧が維持されている場合に前記絶縁バルブの前記信号ポート及び前記アンローダーの前記信号ポートに空気圧信号を供給する前記ガバナと、
を備え、
前記ガバナの前記アンロードポートは、前記圧縮機の前記入口ポートと流通し、少なくとも所望のシステム空気圧が維持されている場合に加圧空気を前記圧縮機の前記入口ポートに供給することを特徴とする空気供給システム。
【請求項２１】
前記ガバナの前記アンロードポートと前記圧縮機の前記入口ポートとの間を流通させている圧力調節器をさらに備え、
前記圧力調節器は、前記ガバナの前記アンロードポートによって前記圧縮機の前記入口ポートに供給される加圧空気が前記圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一の圧力を有しているように、前記ガバナの前記アンロードポートによって供給される空気の圧力を調節することを特徴とする請求項２０に記載の空気供給システム。
【請求項２２】
前記ガバナは、リザーバポートをさらに備え、
前記空気供給システムは、前記ガバナの前記リザーバポートと流通しているポートを有しているリザーバをさらに備えていることを特徴とする請求項２０に記載の空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レシプロ式空気圧縮機を利用した空気供給システムに関する。より詳しくは、トラックの空気ブレーキやこれに類するブレーキのための前記空気供給システムで利用可能な圧縮機のアンロードシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の属する技術分野、例えばトラックの空気ブレーキ及びこれに類するもののための空気供給システムでは、空気圧縮機が比較的に短時間でのみポンプ運転モードで動作し、ポンプ運転モードの約７０〜９０％の時間でいわゆる無負荷運転モードで動作することがよく知られている。圧縮機がポンプ運転していない場合に、他の問題を発生させずに圧縮機をアンロード状態とし出力を低減する方法は、本発明の属する技術分野では長年来の問題である。
【０００３】
例えば輸送トラック、旅客バス、及びこれら類するもののような中型車両及び大型車両の空気供給システムで利用される空気圧縮機には、一般に車両用エンジンによって直接駆動され、且つ、大気圧で入口空気、又は今日の多くの輸送トラックの場合では、エンジンのターボ過給機からエンジンのエアインテークマニホールドを介してターボ過給された空気を供給する空気圧縮機が含まれている。
【０００４】
これら空気圧縮機は、その性質上一般に単気筒、二気筒、又は四気筒である。二気筒の圧縮機において空気圧縮機内部を無負荷にするために、両気筒を解放し、両気筒間で空気を吸入及び排出することが初期に試みられた。これにより、燃料コストや損失する出力を度外視すれば、比較的満足できる結果が得られた。
【０００５】
単気筒の空気圧縮機では、初期のアンロード方法には、空気が圧縮機のインテークの開口部を通じて吸入及び排出されるようにインテークバルブを開放状態に維持するステップが含まれていた。
【０００６】
欧州諸国では、前記問題の解決方法が幾分異なっていた。インテークバルブが非接触状態とされる際に、アンロード機能がアンローダーバルブと呼ばれる分離転向式システム（separate diverted type system）を介して圧縮機の外部で発揮されている間、常に圧縮機を動作させる必要があるからである。このアンロード方法では、騒音が発生し且つ出力が損失されるので、概して満足できる結果を得ることができなかった。従って、設計開発においては、インテークバルブの解放状態を維持させる方法以外の空気圧縮機をアンロード状態にするための、より良い方法に注目が集まった。
【０００７】
多くの場合には、単気筒の空気圧縮機のインテークバルブが開放されることと、自然給気された空気が圧縮機に供給されることとが同時に発生したことが当時あったが、その場合には、圧縮機のインテークは独立したエアクリーナーを備えているので、エアクリーナーを通じて排出及び吸気されることによって、大抵の場合にエアクリーナーが破壊されるか、又はそれ自体の効果が低減され、これによりエアクリーナーはそれ自体が意図した目的を達成するために十分に機能しなくなる。
【０００８】
このことによって、数社のトラック製造業者は、エンジンのターボ過給機からターボ加給された吸気を供給し、これによりエアクリーナーの問題を回避し、且つ清浄された吸気の供給を確実にするシステムに切り替えた。しかしながら、従来方法、すなわちインテークバルブの解放状態を保持することによってアンロード状態にした場合に、エンジンを高回転で回せば回すほどに、空気の密度が高まり、アンロード状態に起因する出力損失が大きくなる。従って、前記問題の満足できる解決策の研究が続けられた。
【０００９】
クラッチ式圧縮機が開発されたが、出力損失の問題を解決するものではなかった。圧縮機の軸は、通常圧縮機自体を通じて例えばパワーステアリングやエンジン燃料ポンプのような他の構成部品を駆動するためである。圧縮機がアンロード状態とされている間、パワーステアリングや他の構成部品を動作させないという点において満足できるものではなかった。また、クラッチ式圧縮機は、実質的に吸気供給システムのコストを増大させるものであり、この点において満足できるものではなかった。従って、より効率的な圧縮機のアンロードシステムを開発するという点においてさほど進歩はなかった。単にインテークバルブの開放状態を保持し、これにより大気又はエンジンのターボ過給機をアンロード状態とする方法は、この方法が考案されてからしばらくの間、空気圧縮機をアンロード状態にするために許容できる方法であった。
【００１０】
近年、幾つかの試みが従来技術における上述の長年来の問題を解決するために行われ、大型車両の空気供給システムと共に利用するための、より効率的な圧縮機のアンロードシステムがもたらされた。このような試みのうち１つの試みが特許文献１に記載されている。この特許文献には、一般に圧力作動バネ式とされるインテークバルブ及び排出バルブのアンロードサイクル間の動作を効果的に防止するために、機械的手段又は空気圧式手段のいずれかを実行するシステムが開示されている。この開示されたシステムでは、機械的手段は、バネ式の圧力で作動するインテークバルブが圧縮機のインテークを遮断することによって動作することを防止する。一方、エアシステム（air system）を備えたエアドライヤ（air dryer）と共に利用するために絶縁バルブを含んでいる圧力作動手段は、空気圧縮機の排出バルブの動作を防止し、これにより“空気バネ”の機能を発揮する。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムは従来から知られているシステムを上回る利点を提供するが、それ自体の欠点も有している。このような欠点のうち１つの欠点が、前記システムでは、排出バルブの作動を防止するために圧縮機の排出側で上昇する圧力を作用させるが、インテーク側で圧力が依然として低いことである。従って、圧力差分は、高い圧力が排出側で維持され、且つ、低い圧力がインテーク側で維持されている状態で、圧縮機のピストンに亘って形成される。この圧力差分は、既知の如く通過する油量を増加させ、前記システム内でさらに複合的な問題（complication）を生じさせる。
【００１２】
理想とされるものは、無負荷運転モードで空気圧縮機によって利用される出力を従来システムと比較して低減し、無負荷運転モードで自動的に動作し、圧縮機のピストンの両側面で維持された略一定圧力を発生させ、その結果として、圧縮機が無負荷運転モードにある場合に圧縮機のピストンリングの周辺を通過する油量を低減することができる、効率的に動作し製造コストに優れた空気供給システムである。
【特許文献１】米国特許第４，９９３，９９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の目的は、効率的に動作し、製造コストに優れた空気供給システムを提供することである。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、上記特徴を有し、無負荷運転モードで空気圧縮機によって利用される出力が従来システムと比較して低減された空気供給システムを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、上記特徴を有し、無負荷運転モードで自動的に動作する空気供給システムを提供することである。
【００１６】
本発明のさらにさらなる目的は、上記特徴を有し、比較的均一化された圧力が圧縮機のピストンの両側で維持される空気供給システムを提供することである。
【００１７】
本発明のさらにさらなる目的は、上記特徴を有し、圧縮機が無負荷運転モードにある場合に圧縮機のピストンリングの周囲を通過する油量を低減させる空気供給システムを提供することである。
【００１８】
本発明の前記目的及び他の目的は、圧縮チャンバを有している圧縮機と、圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポートと、圧縮チャンバを出る際に通過する出口ポートと、信号ポートで受信された空気圧信号に応答して圧縮機を無負荷運転モードにするアンローダーと、絶縁バルブとを含んでいる空気供給システムによって、本発明の一の実施例によって達成される。絶縁バルブは、入口ポート、出口ポート、及び信号ポートを有している。絶縁バルブの入口ポートは、吸気源と流通し、絶縁バルブの出口ポートは圧縮機の入口ポートと流通している。空気圧信号が絶縁バルブの信号ポートで受信されない場合には、絶縁バルブによって、空気は絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れ、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れる。空気圧信号が絶縁バルブの信号ポートで受信された場合には、空気が絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出力ポートに流れることを防止し、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れることを防止する。空気供給システムは、絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナも含んでいる。このガバナは、空気圧信号を、理想的なシステムの空気圧が維持されている場合に絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートに、少なくとも空気圧信号が絶縁バルブによって受信された場合に加圧空気を圧縮機の入口ポートに供給する加圧空気源に供給する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
幾つかの実施例では、加圧空気源によって圧縮機の入口ポートに供給された加圧空気は、圧縮機のクランク室内の空気の圧力に略同一とされる所定圧力を有している。幾つかの実施例では、加圧空気源は、圧縮機の入口ポートと流通している空気リザーバを備えている。前記実施例では、空気供給システムは、空気リザーバ及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調整器をさらに含んでいる。圧力調整器は、リザーバによって圧縮機の入口ポートに供給された加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力に略同一とされる所定圧力を有しているように、リザーバによって供給された空気の圧力を調節する。
【００２０】
幾つかの実施例では、ガバナのアンロードポートは圧縮機の入口ポートと流通している。加圧空気源がガバナのアンロードポートを備えている。前記実施例では、空気供給システムは、ガバナのアンロードポート及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調整器をさらに含んでいる。圧力調整器は、ガバナのアンロードポートによって圧縮機の入口ポートに供給される加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力に略同一とされる所定圧力を有しているように、ガバナのアンロードポートによって供給される空気の圧力を調整する。前記実施例では、ガバナはリザーバポートをさらに備え、空気供給システムはガバナのリザーバポートと流通しているポートを有しているリザーバをさらに含んでいる。
【００２１】
幾つかの実施例では、絶縁バルブは、絶縁バルブの信号ポートで受信された空気圧信号に応答して、絶縁バルブによって空気は絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れ、これにより吸気源から圧縮機の入口ポートに流れる開位置と、絶縁バルブによって空気は絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れることが防止され、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れることが防止される閉位置と、の間で移動可能なバルブ本体を備えている。前記実施例では、バルブ本体は、開位置に向かって付勢されており、空気圧信号が絶縁バルブの信号ポートで受信された場合に付勢力に抗して閉位置に移動可能とされる。
【００２２】
本発明の他の実施例では、空気供給システムは、圧縮チャンバ、圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び圧縮チャンバを出る際に通過する出口ポートを有する圧縮機と、理想的なシステムの空気圧が維持される場合に圧縮機を無負荷運転状態にするアンローダーと、圧縮機がアンロード状態とされる場合に空気が圧縮機の入口ポートに流入されることを防止する絶縁バルブと、少なくとも絶縁バルブによって吸気が圧縮機の入口ポートに流入することが防止された場合に加圧空気を圧縮機の入口ポートに供給する加圧空気源と、を含んでいる。
【００２３】
幾つかの実施例では、加圧空気源によって圧縮機の入口ポートに供給された加圧空気は、圧縮機のクランク室内の空気の圧力に略同一とされる所定圧力を有している。幾つかの実施例では、加圧空気源は圧縮機の入口ポートと流通しているリザーバを備えている。前記実施例では、空気供給システムは、空気リザーバ及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調整器をさらに含んでいる。この圧力調整器は、リザーバによって圧縮機の入口ポートに供給される加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力に略同一とされる所定圧力を有しているように、リザーバによって供給される空気の圧力を調整する。
【００２４】
幾つかの実施例では、空気供給システムは、絶縁バルブ及びアンローダーと流通しているガバナをさらに含んでいる。ガバナは、理想的なシステムの空気圧が維持されている場合に、圧縮機をアンロード状態とするようにアンローダーに発信し、さらに空気が圧縮機の入口ポートに流入することを防止するように絶縁バルブに発信する。前記実施例では、ガバナは圧縮機の入口ポートに流通している。加圧空気源はガバナを備えている。前記実施例では、空気供給システムは、ガバナ及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調整器をさらに含んでいる。圧力調整器は、ガバナによって圧縮機の入口ポートに供給される加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一とされる所定圧力を有しているように、ガバナによって供給される空気の圧力を調節する。前記実施例では、空気供給システムは、ガバナと流通しているリザーバをさらに含んでいる。
【００２５】
本発明のさらなる実施例では、空気供給システムは、圧縮チャンバ、空気が圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が圧縮チャンバから出る際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、圧縮機を信号ポートで受信された空気圧信号に応答してアンロード状態にするアンローダーと、絶縁バルブと、を含んでいる。絶縁バルブは、入口ポート、出口ポート、及び信号ポートを有している。絶縁バルブの入口ポートは、吸気源と流通している。絶縁バルブの出口ポートは、圧縮機の入口ポートと流通している。絶縁バルブは、絶縁バルブによって、空気が絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れ、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れる開位置と、絶縁バルブによって、空気が絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れることを防止し、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れることも防止する閉位置と、の間で移動可能なバルブ本体も含んでいる。バルブ本体は、開位置に向かって付勢されており、空気圧信号が絶縁バルブの信号ポートで受信された場合に付勢力に抗して閉位置に移動可能とされる。空気供給システムは、絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナをさらに含んでいる。ガバナは、理想的なシステムの空気圧が維持されている場合に、空気圧信号を絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートに供給する。さらに、空気供給システムは、圧縮機の入口ポートと流通している空気リザーバを含んでいる。空気リザーバは、少なくとも空気圧信号が絶縁バルブによって受信された場合に、圧縮機の入口ポートに加圧空気を供給する。
【００２６】
幾つかの実施例では、空気供給システムは、空気リザーバ及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調節器をさらに含んでいる。圧力調節器は、リザーバによって圧縮機の入口ポートに供給された加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一とされる所定圧力を有しているように、リザーバによって供給された空気の圧力を調整する。
【００２７】
本発明の他の実施例では、空気供給システムは、圧縮チャンバ、空気が圧縮チャンバに流入する際に通過する入口ポート、及び空気が圧縮チャンバから出る際に通過する出口ポートを有している圧縮機と、圧縮機を信号ポートで受信された空気圧信号に応答してアンロード状態にするアンローダーと、及び絶縁バルブとを含んでいる。絶縁バルブは、入口ポート、出口ポート、及び信号ポートを有している。絶縁バルブの入口ポートは吸気源と流通しており、絶縁バルブの出口ポートは圧縮機の入口ポートと流通している。絶縁バルブは、絶縁バルブによって空気が絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れ、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れる開位置と、絶縁バルブによって空気が絶縁バルブの入口ポートから絶縁バルブの出口ポートに流れることを防止し、これにより空気が吸気源から圧縮機の入口ポートに流れることを防止する閉位置と、の間で移動可能とされるバルブ本体をさらに含んでいる。バルブ本体は、開位置に向かって付勢されており、空気圧信号が絶縁バルブの信号ポートで受信された場合に付勢力に抗して閉位置に向かって移動可能とされる。空気供給システムは、絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートと流通しているアンロードポートを有しているガバナも含んでいる。ガバナは、理想的なシステムの空気圧が維持されている場合に圧力信号を絶縁バルブの信号ポート及びアンローダーの信号ポートに送信する。ガバナのアンロードポートは、少なくとも理想的なシステムの空気圧が維持されている場合にガバナのアンロードポートが加圧空気を圧縮機の入口ポートに供給するように、加圧空気を圧縮機の入口ポートに供給する。
【００２８】
幾つかの実施例では、空気供給システムは、ガバナのアンロードポート及び圧縮機の入口ポートと流通している圧力調整器をさらに含んでいる。圧力調整器は、ガバナのアンロードポートによって圧縮機の入口ポートに供給された加圧空気が圧縮機のクランク室内の空気の圧力と略同一とされる所定圧力を有しているように、ガバナのアンロードポートによって供給された空気の圧力を調整する。幾つかの実施例では、ガバナはリザーバポートをさらに含んでいる。さらに、空気供給システムは、ガバナのリザーバポートと流通しているポートを有しているリザーバをさらに含んでいる。
【００２９】
本発明と特定の特徴及び利点とは、添付図面と共に発明の詳細な説明を精査することによって明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の一の実施例における空気供給システム１０を表わしている。空気供給システム１０は、圧縮チャンバ１４、圧縮機のヘッド１５、空気が圧縮チャンバ１４に流入する際に通過する入口ポート１６、及び空気が圧縮チャンバ１４から流出する際に通過する出口ポート１８を有している圧縮機１２を含んでいる。圧縮機１２は、一般にレシプロ式圧縮機であって、多くの既知の構成又は既に開発された構成のうち任意の構成とされる。しかしながら、前記圧縮機の構成は、本明細書に開示される発明の作用に対して重要ではない。多くの前記圧縮機は本発明の属する技術分野で非常によく知られているので、本明細書では、空気圧縮機１２の構造及び動作について詳細には説明しない。
【００３１】
アンローダー２０は、前記アンローダーの信号ポート２２で受信される空気圧信号に応答して圧縮機１２をアンロード状態とされる。アンローダー２０は、（図１に表わすように）圧縮機１２の一部として一体に形成されているか、又は独立した構成要素である。このようなアンローダーの多くが本発明の属する技術分野で非常によく知られているので、本明細書では、アンローダー２０の構造及び動作について詳細には説明しない。
【００３２】
空気供給システム１０は、入口ポート２６、出口ポート２８、及び信号ポート３０を有している絶縁バルブ２４も含んでいる。絶縁バルブ２４の入口ポート２６は、吸気源（矢印Ａで示す）と流通している。吸気源は、単なる大気とされるか、又はターボ過給機で供給される加圧空気（air under pressure）とされる。エアフィルタ、これに類するもの（図示しない）、又は１つ以上の他の構成要素を本発明の作用に影響を与えない範囲で自由に設けることができる。絶縁バルブ２４の出口ポート２８は、管路３２，３４を介して圧縮機１２の入口ポート１６と流通している。
【００３３】
絶縁バルブ２４は、空気圧信号が絶縁バルブ２４の信号ポート３０で受信されない場合には、空気が絶縁バルブ２４の入口ポート２６から絶縁バルブ２４の出口ポート２８に流れ、これにより吸気源Ａから圧縮機１２の入口ポート１６に流れるように機能し、空気圧信号が絶縁バルブ２４の信号ポート３０で受信された場合には、空気が絶縁バルブ２４の入口ポート２６から絶縁バルブ２４の出口ポート２８に流れることを防止し、これにより空気が吸気源Ａから圧縮機１２の入口ポート１６に流れることを防止するように機能する。図示された典型的な実施例を詳細に参照すると、絶縁バルブ２４は、絶縁バルブ２４の信号ポート３０で受信された空気圧信号に応答して、絶縁バルブ２４によって空気が絶縁バルブ２４の入口ポート２６から絶縁バルブ２４の出口ポート２８に流れ（矢印Ｂで示す）、これにより空気が吸気源Ａから圧縮バルブ２４及び管路３２，３４を介して圧縮器１２の入口ポート１６に流れる（図示された）開位置と、（バルブ本体が図面に表わす方向に関して下方に移動し、バルブ本体３６がバルブシート３８によって密閉された場合に）絶縁バルブ２４によって空気が絶縁バルブ２４の入口ポート２６から絶縁バルブ２４の出口ポート２８に流れることを防止され、これにより吸気源Ａから圧縮機１２の入口ポート１６に流れることを防止される閉位置と、の間で移動可能とされるバルブ本体３６を備えていることがわかる。バルブ本体３６は、バネ４０又はこれに類するものによって開位置に向かって付勢されており、空気圧信号が絶縁バルブ２４の信号ポート３０で受信された場合には付勢力に抗して閉位置に移動可能とされる。
【００３４】
空気供給システム１０は、（管路４６，４８を介して）絶縁バルブ２４の信号ポート３０と流通し、さらに（管路４６，５０を介して）アンローダー２０の信号ポート２２と流通しているアンロードポート４４（unloading port）を有している従来型のガバナ４２も含んでいる。ガバナ４２は、（例えば大気圧のような）低圧環境と流通している排出ポート５２と、管路６０，６２を介してリザーバ５８の信号出力ポート５６と流通しているリザーバポート５４とも含んでいる。
【００３５】
リザーバ５８の信号出力ポート５６も、管路６２，６４，３４を介して圧縮機１２の入口ポート１６と流通している。圧力調整弁６６は、好ましくは管路６４に沿って、リザーバ５８の信号出力ポート５６と圧縮機１２の入口ポート１６との間を流通するように配置されている。
【００３６】
圧縮機１２の出口ポート１８は、１つ以上の管路６８を介してリザーバ５８の入口ポート６７と流通している。参照符号７０で示すように、このような流通状態は直接的な流通である必要はなく、例えば空気乾燥器や（特許文献１に開示されるシステムのような）圧縮機１２の排出側を調整するためのシステム全体のような１つ以上の構成要素が存在する場合がある。これら構成要素は、圧縮機１２の出口ポート１８とリザーバ５８の入口ポート６７との間に配置されている。リザーバ５８の出口ポート７２は、動作するために圧縮空気を作用させる必要があるブレーキシステムや他のシステムの様々な他の構成要素に、（矢印Ｃで示した）圧縮空気を供給する。
【００３７】
空気圧縮機システム１０の動作を以下に示す。圧縮機１２が負荷ポンプ運転状態（loaded pump mode）である場合に、絶縁バルブ２４は開位置にあり、空気は吸気源Ａから絶縁バルブ２４の入口ポート２６、絶縁バルブ２４の出口ポート２８、管路３２，３４、及び圧縮機１２の入口ポート１６を通じて圧縮チャンバ１４に取り込まれる。その後、圧縮チャンバ１４内部で圧縮された空気は、圧縮機１２の出口ポート１８から排出され、管路６８及び任意の中間構成要素７０を介してリザーバ５８の入口ポート６７に吸入される。
【００３８】
圧縮空気は、リザーバ５８からリザーバ５８の信号出力ポート５６を通じて管路６２，６０を介してガバナ４２のリザーバポート５４に移送され、さらに管路６２，６４，３４及び圧力調整器６６を介して圧縮機１２の入口ポート１６に移送される。この時点で、空気圧信号はガバナ４２から絶縁バルブ２４又はアンローダー２０に送信されていない。
【００３９】
リザーバ５８内部、ひいては前記ガバナのリザーバポート５４での圧力が閾値に到達した場合に、空気圧信号（すなわち加圧空気）は、本発明の属する技術分野で知られた方法によってガバナ４２からアンロードポート４４を通じて（管路４６，４８を介して）絶縁バルブ２４の信号ポート３０に送信され、同時に（管路４６，５０を介して）アンローダー２０の信号ポート２２に送信される。アンローダー２０によって受信された空気圧信号によって、圧縮機１２は無負荷運転状態に切り替えられる。一方で、絶縁バルブ２４によって受信された信号によって、絶縁バルブ２４は閉位置に切り替えられ、これにより圧縮機１２の入口ポート１６と吸気源Ａとの間の流通状態が遮断される。
【００４０】
同時に、加圧空気はリザーバ５８からリザーバ５８の出口ポート５６を通じて管路６２，６４，３２及び圧力調整器６６を介して圧縮機１２の入口ポート１６に継続的に移送され、これにより圧力が圧縮機１２の入口側で維持される。圧力調節器６６は、リザーバ５８によって圧縮機１２の入口ポート１６に供給される加圧空気が圧縮機１２のクランク室内の空気の圧力と略同一とされるように、空気圧信号によって所定圧力に調節することが望ましい。
【００４１】
圧力調節器６６によって、望む前に絶縁バルブ２４のバルブ本体３６が確実に解放されないようになる。より詳しくは、管路３２内部の圧力が管路４８内部の圧力に等しい場合に、絶縁バルブ２４の出口ポート２８での圧力とバネ４０によって作用する力の合成力は、絶縁バルブ２４の信号ポート３０での圧力に起因する力よりも大きくなるので、バルブ本体３６が閉位置から離間するように移動する。圧力調節器６６が確実且つ十分に空気圧信号の圧力を低減することによって、この問題を回避することができる。管路３２又は絶縁バルブ２４の出口ポート２８内に逆止弁やこれに類するものを配置することによっても、この問題を回避することができることは言うまでもない。
【００４２】
図２は、空気供給システム１０’の他の実施例を表わす。空気供給システム１０’は、多くの点で空気供給システム１０に類似するので、類似する要素には類する参照符号を付す。空気供給システム１０’と空気供給システム１０との主要な相違は、空気供給システム１０’では、加圧空気が、圧縮機１２の入口ポート１６に加圧空気を直接供給するリザーバ５８ではなく、ガバナ４２を介して圧縮機１２の入口ポート１６に供給されることである。
【００４３】
より詳しくは、リザーバ５８の信号出力ポート５６は、（管路７４を介して）ガバナ４２のリザーバポート５４のみと直接流通し、圧縮機１２の入口ポート１６とは流通していない。ガバナ４２のアンロードポート４４は、（管路４６，４８を介して）絶縁バルブ２４の信号ポート３０と、（管路４６，７４，７６を介して）アンローダー２０の信号ポート２２と、（管路４６，７４，７８，３４及び圧力調整器６６を介して）圧縮機１２の入口ポート１６と流通している。
【００４４】
空気圧縮システム１０’の動作を以下に説明する。圧縮機１２が負荷ポンプ運転状態である場合に、絶縁バルブ２４は開位置にあり、空気は吸気源Ａから絶縁バルブ２４の入口ポート２６、前記絶縁バルブの出口ポート２８、管路３２，３４、及び圧縮機１２の入口ポート１６を介して圧縮チャンバ１４に取り込まれる。その後、圧縮チャンバ１４内部で圧縮された空気は、圧縮機１２の出口ポート１８から出て、管路６８及び任意の中間構成要素７０を介してリザーバ５８の入口ポート６７に入る。
【００４５】
圧縮空気は、リザーバ５８からリザーバ５８の信号出力ポート５６を通じて管路７４を介してガバナ４２のリザーバポート５４に移送される。この時点で、空気圧信号は、ガバナ４２から絶縁バルブ２４、アンローダー２０、又は圧縮機１２の入口ポート１６に発信されていない。
【００４６】
リザーバ５８内部の圧力、ひいては前記ガバナのリザーバポート５４での圧力が閾値に到達した場合に、空気圧信号（すなわち加圧空気）は、本発明の属する技術分野で知られた方法によってガバナ４２からアンローダー４４を通じて（管路４６，４８を介して）絶縁バルブ２４の信号ポート３０、（管路４６，７４，７６を介して）アンローダー２０の信号ポート２２、及び（管路４６，７４，７８，３４及び圧力調整器６６を介して）圧縮機１２の入口ポート１６に送信される。アンローダー２０によって受信された空気圧信号によって、圧縮機１２は無負荷運転状態に切り替えられる一方、絶縁バルブ２４によって受信された信号によって、前記絶縁バルブは閉位置に切り替えられ、これにより圧縮機１２の入口ポート１６と吸気源Ａとの間に流通が遮断される。
【００４７】
同時に、圧力は、ガバナ４２のアンロードポート４４から（管路４６，７４，７８，３４及び圧力調整器６６を介して）圧縮機１２の入口ポート１６に移送される加圧空気によって、圧縮機１２の入口側で維持される。圧力調整器６６は、ガバナ４２によって圧縮機１２の入口ポート１６に供給される加圧空気が圧縮機１２のクランク室内の空気の圧力と略同一とされるように、空気圧信号によって所定圧力に調整することが望ましい。圧力調節器６６によって、上述の方法における望む前に絶縁バルブ２４のバルブ本体３６が確実に解放されないようになる。
【００４８】
システムの動作を詳細に説明した上記記載から、加圧空気がガバナ４２を通過することなくリザーバ５８から圧縮機１２に直接的に供給されるので、圧縮機１２が負荷運転状態であるか、又は無負荷運転状態であるかに関わらず、空気供給システム１０は加圧空気を圧縮機に供給可能なことが理解される。しかしながら、空気供給システム１０’では、加圧空気がガバナ４２のアンロードポート４４を介して圧縮機１２に供給されるので、圧縮機１２が無負荷運転状態である場合に限り、加圧空気が供給される。
【００４９】
従って、本発明は、効率的に動作し、製造コストに優れた空気供給システムを提供するものである。前記システムは、従来システムと比較して無負荷運転状態で空気圧縮機によって利用される出力を低減し、無負荷運転状態で自動的に動作し、圧縮機ピストンの両側で略一定圧力を維持させ、その結果として、圧縮機が無負荷運転状態である場合に圧縮機のピストンリングの周囲を通過する油量を低減させることができる。
【００５０】
本発明は構成部品の配置、特徴、及びこれらに類するものを参照して説明されるが、すべての実施可能な態様又は特徴を表わしている訳ではなく、多くの他の改良及び変形が当業者によって想到される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例における給気供給システムの概略図である。
【図２】本発明の他の実施例における空気供給システムの概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  空気供給システム
１０’  空気供給システム
１２  空気圧縮機
１４  圧縮チャンバ
１５  圧縮機のヘッド
１６  入口ポート
１８  出口ポート
２０  アンローダー
２２  信号ポート
２４  絶縁バルブ
２６  入口ポート
２８  出口ポート
３０  信号ポート
３２  管路
３４  管路
３６  バルブ本体
３８  バルブシート
４０  バネ
４２  ガバナ
４４  アンロードポート
４６  管路
４８  管路
５０  管路
５２  排出ポート
５４  リザーバポート
５８  リザーバ
６０  管路
６２  管路
６４  管路
６６  圧力調整器
６７  入口ポート
６８  管路
７０  任意の中間構成要素
７２  出口ポート
７４  管路
７６  管路
７８  管路
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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