(57)【要約】【課題】  圧縮機の作動部品に到達する入口空気の空気圧を低減し、構造が比較的簡素で、製造費が安く、組み立てやすく、故障しにくく、空気圧縮機自身の頭部に容易に組み付けできる減圧弁を提供すること。【解決手段】  減圧弁は流路を有するハウジングと、流路内に配置された弁体と、流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備えている。弁体は流路を横切り流路を入力側と出力側に分離する壁部を有しており、該壁部はこれを貫通する複数の開口部を有し、開口部間の出力側に面する壁部の一部はシール面を形成している。ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部においてチャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部においてチャネルを囲繞するフランジと、シール用突起を囲繞する環状段部を有している。入力側の流体圧は段部に作用してピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧はフランジに作用してピストンを入力側に向かって付勢する。【選択図】図５
2005316956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を有するハウジングと、該ハウジングの前記流路内に配置された弁体と、前記ハウジングの前記流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備えた減圧弁であって、
前記弁体は前記流路を横切り前記流路を入力側と出力側に分離する壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに該開口部間の出力側に面する前記壁部の一部はシール面を形成し、前記ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部において前記チャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部において前記チャネルを囲繞するフランジと、前記シール用突起を囲繞する環状段部を有し、入力側の流体圧は前記段部に作用して前記ピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧は前記フランジに作用して前記ピストンを入力側に向かって付勢し、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、前記ピストンは出力側の圧力により付勢され、前記ピストンの前記シール用突起が前記弁体の前記壁部の前記シール面をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、前記ピストンは入力側の圧力により付勢され、前記ピストンの前記シール用突起による前記弁体の前記壁部の前記シール面のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、前記弁体の前記壁部の前記開口部と前記ピストンの前記チャネルを介して流体を入力側から出力側に流すようにしたことを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記フランジの有効面積は前記段部の有効面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記閾値は前記フランジの有効面積と前記段部の有効面積の関数であることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項４】
前記フランジの有効面積と前記段部の有効面積の少なくとも１つを変えることにより前記閾値は変わることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項５】
前記弁体の前記壁部を貫通する前記複数の開口部は前記流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部であることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項６】
前記弁体と前記ハウジングの前記流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、前記ピストンと前記ハウジングの前記流路の前記壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項７】
前記ハウジングの前記流路の前記壁部に形成された通気孔をさらに備え、前記ピストンが前記弁体に対し移動すると前記通気孔を空気が流れることを特徴とする請求項６に記載の弁。
【請求項８】
前記弁体は長手方向のチャネルを有し、前記ピストンは前記弁体の前記チャネル内に摺動自在に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項９】
前記ピストンと前記弁体の間に配置された環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項１０】
前記ハウジングは空気圧縮機のハウジングの一部として一体的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項１１】
加圧空気を受け入れる入口流路を有する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジングの前記入口流路内に配置された減圧弁とを備えた空気圧縮機であって、
前記減圧弁は、前記圧縮機ハウジングの前記入口流路内に静止して取り付けられた弁体と、前記圧縮機ハウジングの前記入口流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備え、前記減圧弁は前記圧縮機ハウジングの前記入口流路を入力側と出力側に分離し、入力側の流体圧は前記ピストンに作用して前記ピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧は前記ピストンに作用して前記ピストンを入力側に向かって付勢し、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、前記ピストンは出力側の圧力により付勢され、前記ピストンが前記弁体をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、前記ピストンは入力側の圧力により付勢され、前記ピストンによる前記弁体のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、前記減圧弁を介して流体を入力側から出力側に流すようにしたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項１２】
前記ピストンの出力側に面する側の有効面積は前記ピストンの入力側に面する側の有効面積より大きいことを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記閾値は前記ピストンの出力側に面する側の有効面積と前記ピストンの入力側に面する側の有効面積の関数であることを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。
【請求項１４】
前記ピストンの出力側に面する側の有効面積と前記ピストンの入力側に面する側の有効面積の少なくとも１つを変えることにより前記閾値は変わることを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記弁体は前記圧縮機ハウジングの前記入口流路を横切るように配置された壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに該開口部間の出力側に面する壁部の一部はシール面を形成し、前記ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部において前記チャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部において前記チャネルを囲繞するフランジと、前記シール用突起を囲繞する環状段部を有することを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。
【請求項１６】
前記弁体の前記壁部を貫通する前記複数の開口部は前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部であることを特徴とする請求項１５に記載の圧縮機。
【請求項１７】
前記弁体は長手方向のチャネルを有し、前記ピストンは前記弁体の前記チャネル内に摺動自在に取り付けられたことを特徴とする請求項１５に記載の圧縮機。
【請求項１８】
前記ピストンと前記弁体の間に配置された環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載の圧縮機。
【請求項１９】
前記弁体と前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、前記ピストンと前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の前記壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機。
【請求項２０】
前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の前記壁部に形成された通気孔をさらに備え、前記ピストンが前記弁体に対し移動すると前記通気孔を空気が流れることを特徴とする請求項１９に記載の圧縮機。
【請求項２１】
加圧空気を受け入れる入口流路を有する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジングの前記入口流路内に配置された減圧弁とを備えた空気圧縮機であって、
前記減圧弁は、前記圧縮機ハウジングの前記入口流路内に配置された弁体と、前記圧縮機ハウジングの前記入口流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備え、前記減圧弁は前記入口流路を横切り前記入口流路を入力側と出力側に分離する壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに該開口部間の出力側に面する前記壁部の一部はシール面を形成し、前記ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部において前記チャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部において前記チャネルを囲繞するフランジと、前記シール用突起を囲繞する環状段部を有し、入力側の流体圧は前記段部に作用して前記ピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧は前記フランジに作用して前記ピストンを入力側に向かって付勢し、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、前記ピストンは出力側の圧力により付勢され、前記ピストンの前記シール用突起が前記弁体の前記壁部の前記シール面をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、前記ピストンは入力側の圧力により付勢され、前記ピストンの前記シール用突起による前記弁体の前記壁部の前記シール面のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、前記弁体の前記壁部の前記開口部と前記ピストンの前記チャネルを介して流体を入力側から出力側に流すようにしたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２２】
前記フランジの有効面積は前記段部の有効面積より大きいことを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２３】
前記閾値は前記フランジの有効面積と前記段部の有効面積の関数であることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２４】
前記フランジの有効面積と前記段部の有効面積の少なくとも１つを変えることにより前記閾値は変わることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２５】
前記弁体の前記壁部を貫通する前記複数の開口部は前記入口流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部であることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２６】
前記弁体と前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、前記ピストンと前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の前記壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２７】
前記圧縮機ハウジングの前記入口流路の前記壁部に形成された通気孔をさらに備え、前記ピストンが前記弁体に対し移動すると前記通気孔を空気が流れることを特徴とする請求項２６に記載の圧縮機。
【請求項２８】
前記弁体は長手方向のチャネルを有し、前記ピストンは前記弁体の前記チャネル内に摺動自在に取り付けられたことを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【請求項２９】
前記ピストンと前記弁体の間に配置された環状シールをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機に使用され高圧（ターボ過給機で発生するような高圧）が圧縮機部品の性能及び信頼性に影響を与えないようにするための減圧弁（圧力調整弁としても知られている）に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、多くの車両、特に重量トラックやトレーラは、ブレーキシステム、乗り心地調整システム、トレーラレベリング及び高さ調整システム等のような様々な車両システムを操作するために圧縮空気を利用している。一般に、そのような車両システムの操作に必要な圧縮空気は車両に搭載された空気圧縮機により作られる。現在、北アメリカの重量トラックに搭載された空気圧縮機の場合、圧縮機の入口空気はトラックエンジンからの空気システムにより提供され、この入口空気は通常ターボ過給圧である。そのようなトラックの吸気マニホルド内の空気圧を連邦規則によって定められた排出条件に適合するために７５ｐｓｉにすることは珍しいことではない。ディーゼルエンジンに課せられたさらに高い排出規制により、ターボ過給機を改良して吸気マニホルド圧をさらに高くしたり、将来高くする予定のエンジンメーカーもある。このような高い圧力は、圧縮空気を利用する空気ブレーキシステムや他の車両システムに空気を送る空気圧縮機の性能及び耐久性に悪影響を与える。したがって、圧縮機の性能と耐久性を改善するために入口空気の圧力を減少する手段が必要である。
【０００３】
圧力調整弁と称されることもある減圧弁は公知である。そのような２種類の弁がリピアット（Lippiatt）の特許文献１（リピアット特許）に開示されている。リピアット特許の図１に示される第１の構造のものは、入口ポート２、一対の吐出ポート３、排気ポート４、追加のベントポート５を有する主ハウジング１を備えている。段付きダブルピストン６がハウジングに密封状態で移動自在に設けられており、吐出ポート３と連通する下側の領域７は、入口ポート２と連通するピストンの他側の有効面積８よりも大きい。ピストンの二つの部分は別々のシール９，１０を備えており、シール９，１０間の領域は追加のベントポート５を介して排気される。ピストンは、両端１１，１２を有するセルフラッピング型両頭弁装置を支承しており、端部１２は、ピストンと保持キャップ１５との間に保持されたスプリング１４により弁座１３と係合するように付勢されている。ピストンが下方に移動すると、弁部材下端が、排気弁座１６と係合して吐出ポートと排気ポート間の連通を遮断する。スプリング１４の安定化作用の後、さらに下方に移動すると、端部１２が弁座１３から離れ、入口ポートと吐出ポート間が連通する。
【０００４】
図１の装置を操作するに際し、全てのポートが排気された休止位置が図示されている。入口ポート２に流体圧が作用すると、ダブルピストン７は下方に移動してダブル弁部材を排気弁座１６に向かって移動させ、排気路を閉止するとともに弁端１２を弁座１３から離反させて、入口ポートから吐出ポートまで連通させる。したがって、吐出ポート圧が上昇し、面積８，７の概算比率に応じて決定され入口ポート圧より低い吐出ポートにおいて流体圧が確立すると、ピストン７は上方に向かってダブル弁により弁座１３，１６が閉止される位置に戻る。吐出ポートの圧力が所定の比率を超えるほど十分に増大してスプリング１４により主に確立される二重閉止の安定状態が解消すると、弁端１１は弁座１６から離反し、安定した平衡状態が再度得られるまで吐出ポートの圧抜きが行われる。ベントポート５を追加して設けたことで、シール１０あるいはシール９を介して発生する漏れは大気排出される。
【０００５】
図２を参照すると、第２の構造のものも、主ハウジング２１と、入口ポート２２と、一対の吐出ポート２３と、排気ポート２４とを備えている。ピストン２６は、吐出ポートの圧力を受ける領域２７（寸法Ｂにより形成される）と、入口ポートの圧力を受ける環状領域２８（寸法Ａにより形成される）とを有する。領域２８は領域２７より面積が小さいことは容易に理解できるところであり、その比率により弁の概算比例配分率が決定される。ピストンの大径部にはシール２９が設けられ、ピストンの小径部にはシール３０が設けられており、入口ポート圧の領域３１を常に排気ポート圧である領域３２から分離している。ピストン２６の内部には環状弁部材３３が密封状態で摺動自在に設けられており、この弁部材３３には、ピストンに形成された弁座３５と、排気ポート２４と連通する環状直立部３７に形成された弁座３６の一方あるいは両方に係合する閉止面３４が形成されている。直立部３７はピストンの中央開口部３８を上方に貫通することで係合し、弁部材３３は内部に収容されたスプリング３９により弁座３５に向かって付勢されている。ピストン２６の壁部の流路により領域３１から弁への経路が形成されている。
【０００６】
図２に示される装置を操作するに際し、入口ポート２２に加えられた流体圧はピストンを下方に移動させるようにピストン２６の小面積２８に作用し、閉止面３４が弁座３６に係合して排気ポート２４を閉止する。さらに下方に移動すると、部材３３がピストン内で密封状態を維持したまま移動し、面３４が弁座３５から離反し、領域３１を介して入口ポート２２と吐出ポート２３への流路が連通する。入口ポート２２の圧力と吐出ポート２３の圧力とが所定の比率になると、閉止面３４と弁座３６，３５を有する弁装置は二重の閉止を行い、吐出ポートを排気ポートと入口ポートの両方から分離する。吐出圧力が入口ポートの圧力の所定の比率を超えてスプリング３９により確立された安定性を圧倒するほど増大すると、ピストンが上方に移動し吐出ポートを排気ポートに開放して部分的に排気し平衡状態が再び確立される。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，４３８，９８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した減圧弁は他の公知のものと同様に所望の減圧作用を行うが、多くの欠点がある。欠点の一つは公知の弁構造は比較的複雑なことである（例えば、少なくとも二つの可動部品、一つもしくはそれ以上のスプリング、複雑な形状の部品、多くのシール等を必要とする）。したがって、これらの構造は製造費が高く、組み立てにくく、故障しやすい。公知の減圧弁の別の欠点は、構造が複雑なために空気圧縮機自身の頭部に容易に組み付けにくいことである。それらの全てはむしろ別体ユニットとして形成して空気圧縮機に適宜配管し、空気圧縮機とは一体的には形成されない。
【０００９】
したがって、圧縮機の作動部品に到達する入口空気の空気圧を低減し、構造が比較的簡素で（例えば、可動部品が少なく、スプリングを必要とせず、簡素な形状の部品を使用してシールが少ない、等）、製造費が安く、組み立てやすく、故障しにくく、空気圧縮機自身の頭部に容易に組み付けできる減圧弁が望まれている。
【００１０】
したがって、本発明は、圧縮機の作動部品に到達する入口空気の空気圧を低減する減圧弁を提供することを目的としている。
【００１１】
本発明の別の目的は、上述した特性を有し、比較的簡素な構造（例えば、可動部品が少なく、スプリングを必要とせず、簡素な形状の部品を使用してシールが少ない、等）の減圧弁を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、上述した特性を有し、製造費が安く、組み立てやすく、故障しにくい減圧弁を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、上述した特性を有し、空気圧縮機自身の頭部に容易に組み付けできる減圧弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記及び他の目的は１実施の形態にかかる減圧弁により達成され、減圧弁は、流路を有するハウジングと、該ハウジングの流路内に配置された弁体と、ハウジングの流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備えている。弁体は流路を横切り流路を入力側と出力側に分離する壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに開口部間の出力側に面する壁部の一部はシール面を形成している。ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部においてチャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部においてチャネルを囲繞するフランジと、シール用突起を囲繞する環状段部を有している。入力側の流体圧は段部に作用してピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧はフランジに作用してピストンを入力側に向かって付勢する。出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、ピストンは出力側の圧力により付勢され、ピストンのシール用突起が弁体の壁部のシール面をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、ピストンは入力側の圧力により付勢され、ピストンのシール用突起による弁体の壁部のシール面のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、弁体の壁部の開口部とピストンのチャネルを介して流体を入力側から出力側に流す。
【００１５】
ある実施の形態では、フランジの有効面積は段部の有効面積より大きい。また、ある実施の形態では、閾値はフランジの有効面積と段部の有効面積の関数である。ある実施の形態では、フランジの有効面積と段部の有効面積の少なくとも１つを変えることにより閾値は変わる。ある実施の形態では、弁体の壁部を貫通する複数の開口部は流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部である。
【００１６】
ある実施の形態では、弁は、弁体とハウジングの流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、ピストンとハウジングの流路の壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えている。ある実施の形態では、ハウジングの流路の壁部に通気孔が形成され、ピストンが弁体に対し移動すると通気孔を空気が流れる。ある実施の形態では、弁体は長手方向のチャネルを有し、ピストンは弁体のチャネル内に摺動自在に取り付けられている。ある実施の形態では、弁は、ピストンと弁体の間に配置された環状シールをさらに備えている。ある実施の形態では、ハウジングは空気圧縮機のハウジングの一部として一体的に形成される。
【００１７】
本発明の別の実施の形態によれば、空気圧縮機は、加圧空気を受け入れる入口流路を有する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジングの入口流路内に配置された減圧弁とを備えている。減圧弁は、圧縮機ハウジングの入口流路内に静止して取り付けられた弁体と、圧縮機ハウジングの入口流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備え、減圧弁は圧縮機ハウジングの入口流路を入力側と出力側に分離している。入力側の流体圧はピストンに作用してピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧はピストンに作用してピストンを入力側に向かって付勢する。出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、ピストンは出力側の圧力により付勢され、ピストンが弁体をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、ピストンは入力側の圧力により付勢され、ピストンによる弁体のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、減圧弁を介して流体を入力側から出力側に流す。
【００１８】
ある実施の形態では、ピストンの出力側に面する側の有効面積はピストンの入力側に面する側の有効面積より大きい。ある実施の形態では、閾値はピストンの出力側に面する側の有効面積とピストンの入力側に面する側の有効面積の関数である。ある実施の形態では、ピストンの出力側に面する側の有効面積とピストンの入力側に面する側の有効面積の少なくとも１つを変えることにより閾値は変わる。
【００１９】
ある実施の形態では、弁体は圧縮機ハウジングの入口流路を横切るように配置された壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに該開口部間の出力側に面する壁部の一部はシール面を形成している。ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部においてチャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部においてチャネルを囲繞するフランジと、シール用突起を囲繞する環状段部を有している。ある実施の形態では、弁体の壁部を貫通する複数の開口部は圧縮機ハウジングの入口流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部である。ある実施の形態では、弁体は長手方向のチャネルを有し、ピストンは弁体のチャネル内に摺動自在に取り付けられている。ある実施の形態では、圧縮機は、ピストンと弁体の間に配置された環状シールをさらに備えている。
【００２０】
ある実施の形態では、圧縮機は、弁体と圧縮機ハウジングの入口流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、ピストンと圧縮機ハウジングの入口流路の壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えている。ある実施の形態では、圧縮機は、圧縮機ハウジングの入口流路の壁部に形成された通気孔をさらに備え、ピストンが弁体に対し移動すると通気孔を空気が流れる。
【００２１】
本発明の別の実施の形態によれば、空気圧縮機は、加圧空気を受け入れる入口流路を有する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジングの入口流路内に配置された減圧弁とを備えている。減圧弁は、圧縮機ハウジングの入口流路内に配置された弁体を備え、弁体は入口流路を横切り入口流路を入力側と出力側に分離する壁部を有し、該壁部は入力側から出力側に貫通する複数の開口部を有するとともに該開口部間の出力側に面する壁部の一部はシール面を形成している。減圧弁はまた、圧縮機ハウジングの入口流路内に摺動自在に取り付けられたピストンを備え、ピストンは、長手方向に形成されたチャネルと、第１の端部においてチャネルを囲繞するシール用突起と、第２の端部においてチャネルを囲繞するフランジと、シール用突起を囲繞する環状段部を有している。入力側の流体圧は段部に作用してピストンを出力側に向かって付勢する一方、出力側の流体圧はフランジに作用してピストンを入力側に向かって付勢する。出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以下の時、ピストンは出力側の圧力により付勢され、ピストンのシール用突起が弁体の壁部のシール面をシールして入力側を出力側から隔離する一方、出力側の圧力に対する入力側の圧力の比率が閾値以上の時、ピストンは入力側の圧力により付勢され、ピストンのシール用突起による弁体の壁部のシール面のシールを解除して入力側を出力側と連通させ、弁体の壁部の開口部とピストンのチャネルを介して流体を入力側から出力側に流す。
【００２２】
ある実施の形態では、フランジの有効面積は段部の有効面積より大きい。ある実施の形態では、閾値はフランジの有効面積と段部の有効面積の関数である。ある実施の形態では、フランジの有効面積と段部の有効面積の少なくとも１つを変えることにより閾値は変わる。ある実施の形態では、弁体の壁部を貫通する複数の開口部は入口流路の長手方向の中心の周囲に環状に配置された少なくとも三つの開口部である。
【００２３】
ある実施の形態では、圧縮機は、弁体と圧縮機ハウジングの入口流路の壁部の間に配置された第１の環状シールと、ピストンと圧縮機ハウジングの入口流路の壁部の間に配置された第２の環状シールをさらに備えている。ある実施の形態では、圧縮機は、圧縮機ハウジングの入口流路の壁部に形成された通気孔をさらに備え、ピストンが弁体に対し移動すると通気孔を空気が流れる。ある実施の形態では、弁体は長手方向のチャネルを有し、ピストンは弁体のチャネル内に摺動自在に取り付けられている。ある実施の形態では、圧縮機は、ピストンと弁体の間に配置された環状シールをさらに備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明及びその特徴、利点は添付の図面を参照して以下の詳細説明により明らかとなる。
【００２５】
図３及び図４を参照すると、本発明にかかる圧縮機１００の一部が図示されている。さらに詳しくは、図３及び図４は、圧縮機１００の頭部を示している。圧縮機１００の特定構造は本発明の構造及び動作に重要ではないので、図面には圧縮機１００は細かくは図示されておらず、以下に詳述しない。
【００２６】
圧縮機１００は入口流路１０４を有するハウジング１０２を備えている。入口流路１０４は、トラックエンジンからの空気システムにより提供される空気供給源のように予めある程度部分的に加圧された空気源に接続される。上述したように、そのようなトラックの吸気マニホルド内の空気圧を連邦規則によって定められた排出条件に適合するために７５ｐｓｉにすることは珍しいことではなく、ディーゼルエンジンに課せられたさらに高い排出規制により、ターボ過給機を改良して吸気マニホルド圧をさらに高くしたり、将来高くする予定のエンジンメーカーもある。
【００２７】
入口流路１０４と予め部分的に加圧された空気供給源との流体接続は、例えば螺子によりあるいは多くの他の手段により行ってもよい。図５に最もよく示されているように、入口流路１０４−これはハウジング１０２に一体的に形成してもよい−は、長手方向に流路が形成された比較的簡素な構成で、構成部位が比較的少なく、これらは直径が異なり、その間に段部が形成されている。
【００２８】
圧縮機ハウジング１０２の入口流路１０４内には減圧弁１０６が配設されている。減圧弁１０６は、圧縮機ハウジング１０２の入口流路１０４内に静止して取り付けられた弁体１０８を備えている。弁体１０８は、入口流路１０４を横切るように配置されて入口流路１０４を入力側１１２と出力側１４に分割する壁部１１０を有している。壁部１１０には、複数の開口部１１６が入力側１１２から出力側１１４に向かって形成されている。好ましくは少なくとも三つ、最も好ましくはさらに多くの開口部１１６が、入口流路１０４の長手方向の中心Ａの周囲に環状に配置される（図４に最もよく示されている）。開口部１１６間の出力側１１４に面する壁部１１０の部分はシール面１１８を形成しており、その意義について以下に説明する。
【００２９】
図示されているように、弁体１０８は二つの部分を有する段付きブッシュの形態でもよく、二つの部分は直径が異なり、入口流路１０４の段部と当接する段部により分離されている。本発明の本質を変えない他の形状も勿論可能である。入口側１１２の流体が弁体１０８の周囲を通過しないように、弁体１０８と入口流路１０４の壁部との間に環状シール１２０を設けてもよい。
【００３０】
減圧弁１０６はまた、圧縮機ハウジング１０２の入口流路１０４内に摺動自在に取り付けられたピストン１２２を備えている。ピストン１２２は、長手方向に形成されたチャネル１２４と、第１の端部においてチャネル１２４を囲繞するシール用突起１２６と、第２の端部においてチャネル１２４を囲繞するフランジ１２８と、シール用突起１２６を囲繞する環状段部１３０を有している。ピストン１２２の最外壁部は入口流路１０４の壁部とともにシール部を形成しており、その壁部に対し摺動自在に設けられている。出力側１１４において流体がピストン１２２の周囲を通過しないようにこの領域に環状シール１３２を設けてもよい。
【００３１】
弁体１０８とピストン１２２の間（さらに詳しくは、シール１２０とシール１３２の間）の領域における圧縮機ハウジング１０２の入口流路１０４の壁部には通気孔１３４が形成されており、ピストン１２２が弁体１０８に対して移動すると、空気が通気孔１３４を流れる。弁体１０８は長手方向のチャネル１３６を有し、ピストン１２２はその中に摺動自在に取り付けられている。ピストン１２２と弁体１０８の間には流体が流れないように環状シール１３８を設けてもよい。
【００３２】
作動時、入力側１１２の流体圧は開口部１１６を介して段部１３０に作用してピストン１２２を出力側１１４に向かって付勢し、同時に出力側１１４の流体圧はフランジ１２８に作用してピストン１２２を入力側１１２に向かって付勢する。当業者には理解できるところであるが、ピストン１２２に作用する力は、両側の圧力及びこの圧力が作用する有効面積に依存する。段部１３０の有効面積は、直径Ｄ２により決まる面積と直径Ｄ１により決まる面積の差である。同様に、フランジ１２８の有効面積は、直径Ｄ３により決まる面積と直径Ｄ１により決まる面積の差である。
【００３３】
フランジ１２８の有効面積は段部１３０の有効面積より大きいので、ピストン１２２を入力側１１２に向かって移動させるのに必要な出力側１１４の圧力は、ピストン１２２を出力側１１４に向かって移動させるのに必要な入力側１１２の圧力より小さい。さらに、出力側１１４の圧力に対する入力側１１２の圧力のある閾比率において、ピストン１２２に加わる力は等しくなり、ピストン１２２は平衡状態になる。この閾圧力以上では、ピストン１２２は出力側１１４に向かって付勢される一方、この閾圧力以下では、ピストン１２２は入力側１１２に向かって付勢される。当業者には理解できるところであるが、この閾値は、フランジ１２８の有効面積と段部１３０の有効面積の関数であり、したがって、フランジ１２８の有効面積と段部１３０の有効面積の少なくとも１つを変えることにより閾値は変わる。
【００３４】
作動時、出力側１１４の圧力に対する入力側１１２の圧力の比率が閾値以下の時、ピストン１２２は出力側１１４の圧力により付勢され、ピストン１２２のシール用突起１２６が弁体１０８の壁部１１０のシール面１１８をシールし（図５に示される位置）、入力側１１２は出力側１１４から隔離される。出力側１１４の圧力に対する入力側１１２の圧力の比率が閾値以上の時、ピストン１２２は入力側１１２の圧力により付勢され、ピストン１２２は矢印Ｂに示される方向に移動して、ピストン１２２のシール用突起１２６による弁体１０８の壁部１１０のシール面１１８のシールを解除し、入力側１１２は出力側１１４と連通して、弁体１０８の壁部１１０の開口部１１６とピストン１２２の長手方向のチャネル１２４を介して流体は入力側１１２から出力側１１４に流れる。
【００３５】
図６を参照すると、本発明の実施の形態にかかる減圧弁１０６の定比能を示すグラフが示されている。図６に示される例の減圧弁１０６は次のような寸法を持つ。
Ｄ１＝０．３９０インチ
Ｄ２＝０．５００インチ
Ｄ３＝０．９６０インチ
したがって、段部１３０の有効面積は０．０７６９平方インチで、フランジ１２８の有効面積は０．６０４４平方インチであり、その結果として閾値は０．１２７２である。図６に示されるグラフはこの関係を示しており、各入口圧力に対し減圧弁１０６により発生する出口圧力を示している。
【００３６】
したがって、本発明は、圧縮機の作動部品に到達する入口空気の空気圧を低減し、構造が比較的簡素で（例えば、可動部品が少なく、スプリングを必要とせず、簡素な形状の部品を使用してシールが少ない、等）、製造費が安く、組み立てやすく、故障しにくく、空気圧縮機自身の頭部に容易に組み付けできる減圧弁を提供するものである。
【００３７】
本発明を特定の部品配置、特徴等を参照して説明したが、可能な全ての配置あるいは特徴を説明し尽くしたわけではなく、当業者には他の多くの変形例が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来構造の減圧弁の部分断面側面図である。
【図２】別の従来構造の減圧弁の部分断面側面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる減圧弁を備えた圧縮機の部分断面平面図である。
【図４】図３の減圧弁を備えた圧縮機の正面図である。
【図５】図３の強調した部分の拡大した部分断面平面図であり、圧縮機の減圧弁をさらに詳しく示している。
【図６】図５に示される減圧弁の入口圧と出口圧との比例関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１００  圧縮機、  １０２  ハウジング、  １０４  入口流路、  １０６  減圧弁、
１０８  弁体、  １１０  壁部、  １１２  入口側、  １１４  出口側、
１１６  開口部、  １１８  シール面、  １２０  環状シール、  １２２  ピストン、
１２４  チャネル、  １２６  シール用突起、  １２８  フランジ、  １３０  段部、
１３２  シール、  １３４  通気孔、  １３６  チャネル、  １３８  環状シール。
【図１】
2005316956.tif 000003
【図２】
2005316956.tif 000004
【図３】
2005316956.tif 000005
【図４】
2005316956.tif 000006
【図５】
2005316956.tif 000007
【図６】
2005316956.tif 000008
【外国語明細書】
2005316956.tif 000009
2005316956.tif 000010
2005316956.tif 000011
2005316956.tif 000012
2005316956.tif 000013
2005316956.tif 000014
2005316956.tif 000015
2005316956.tif 000016
2005316956.tif 000017
2005316956.tif 000018
2005316956.tif 000019
2005316956.tif 000020
2005316956.tif 000021
2005316956.tif 000022
2005316956.tif 000023
2005316956.tif 000024
2005316956.tif 000025
2005316956.tif 000026
2005316956.tif 000027
2005316956.tif 000028
2005316956.tif 000029
2005316956.tif 000030
2005316956.tif 000031
2005316956.tif 000032
2005316956.tif 000033
2005316956.tif 000034
2005316956.tif 000035
2005316956.tif 000036
2005316956.tif 000037
2005316956.tif 000038
2005316956.tif 000039
2005316956.tif 000040