(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮室と第１，第２の吐出室とを有し、該第１，第２の吐出室と圧縮室との間には互いに独立して開，閉される第１，第２の吐出弁を設けてなる圧縮機本体と、
該圧縮機本体に設けられ、前記圧縮室内で圧縮空気を発生させるため該圧縮機本体を駆動する駆動源と、
前記圧縮機本体の各吐出室のうち一方の吐出室に接続され、前記圧縮室から一方の吐出室を介して吐出される圧縮空気を貯留する空気タンクと、
前記圧縮機本体の他方の吐出室に対し導管を介して離れた位置で接続され、常時は閉弁することにより前記他方の吐出室を高圧状態に保ち、無負荷運転時には開弁して前記他方の吐出室を大気に開放する弁手段と、
該弁手段を開，閉駆動する弁駆動手段とから構成してなる空気圧縮機の負荷軽減装置。
【請求項２】
前記圧縮機本体は、低圧側の圧縮室と高圧側の圧縮室とを有する多段式の圧縮機本体であり、前記弁手段は、当該圧縮機本体のうち高圧側の圧縮室側に配設する構成としてなる請求項１に記載の空気圧縮機の負荷軽減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエアモータやエアシリンダ等の空気圧機器に圧縮空気を供給するのに好適に用いられる空気圧縮機の負荷軽減装置に関し、特に、圧縮空気の圧力が大きく上昇したときに無負荷運転を行いうるようにした空気圧縮機の負荷軽減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クランク軸が回転可能に設けられるクランクケースと、該クランクケースに搭載されたシリンダと、該シリンダ上に設けられ該シリンダ内のピストンとの間で圧縮室を画成するシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内に互いに独立して設けられた吸込室および吐出室と、前記クランクケースに設けられ前記クランク軸を回転駆動する駆動源としての電動モータと、前記吸込室側に設けられ常時は前記ピストンの往復動に応じて吸込弁が開，閉するのを許し、無負荷運転時には前記吸込弁を開弁状態に保持するアンロード機構とからなる往復動式の空気圧縮機は、例えば特開平８−６１２３５号公報等によって知られている。
【０００３】
この種の従来技術による空気圧縮機では、電動モータによりクランク軸を回転駆動してピストンをシリンダ内で往復動させることにより、吸込室側から吸込んだ空気を圧縮室内で圧縮しつつ、圧縮空気を吐出室から外部の空気タンク等に吐出させる所謂圧縮運転を行うようにしている。
【０００４】
そして、この圧縮運転により空気タンク内の圧力が予め決められた最高の設定圧まで上昇したときには、アンロード機構を作動させて吸込弁を強制開弁し、前記圧縮室を吸込弁および吸込室を介して大気と連通させることにより、前記電動モータの回転を続行させたままの状態で無負荷運転を行わせる。
【０００５】
ここで、前記アンロード機構は、吸込室側に位置してシリンダヘッドに設けられた電磁アクチュエータと、該電磁アクチュエータで駆動されることにより前記吸込弁を押動するアンロードピストン等とから構成され、通常の圧縮運転時にはアンロードピストンを吸込弁から離間させることにより、この吸込弁がピストンの往復動に応じて開，閉されるのを許すようになっている。
【０００６】
そして、前記圧縮運転により空気タンク内の圧力が最高の設定圧まで上昇すると、前記電磁アクチュエータでアンロードピストンを吸込弁側に向けて駆動することにより、該アンロードピストンで吸込弁を押動して強制開弁させ、無負荷運転としてのアンロード運転を開始させる。
【０００７】
この結果、吸込弁を開弁状態に保持している間は、前記電動モータでピストンの往復動を続行させても圧縮室内の圧力は大気圧状態に保たれ、電動モータにかかる負荷を軽減した無負荷運転を行うことができる。
【０００８】
また、これにより空気タンク内の圧力変動に対応させて、前記電動モータを起動，停止させる必要がなくなり、省力化を図ることが可能となる。なお、圧縮運転を開始するため電動モータを起動するときにも、このモータが定格回転となるまではアンロード機構によって吸込弁を所定時間だけ開弁させ、起動負荷を軽減できるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、無負荷運転時に電磁アクチュエータによってアンロードピストンを駆動し、このときに該アンロードピストンで吸込弁を押動することにより吸込弁を強制開弁させる構成としているから、下記のような問題が生じる。
【００１０】
即ち、従来技術にあっては、例えばピストンの往復動に伴って吸込弁が開，閉弁している圧縮運転の途中でアンロード機構を作動させると、電磁アクチュエータで駆動されたアンロードピストンが開，閉弁動作中の吸込弁に強く衝突し、このときの衝撃により吸込弁が早期に摩耗、損傷される虞れがある。
【００１１】
また、シリンダ内のピストンが吐出（圧縮）行程にあるときに、吸込弁は閉弁することにより、シリンダ内の圧縮室を圧縮空気で高い圧力状態に昇圧させるから、吐出行程の瞬間にアンロード機構を作動させるときには、圧縮室内の高い圧力に抗してアンロードピストンで吸込弁を強制開弁させるために、電磁アクチュエータによりアンロードピストンに大きな駆動力を与えることが必要となる。特に、高圧の圧縮空気を発生させる大型の圧縮機にあっては、電磁アクチュエータによるアンロードピストンの駆動力を大きくするために、電磁アクチュエータ等を大型化せざるをえなくなる。
【００１２】
一方、圧縮機本体のクランクケースに複数のシリンダ（気筒）を設けた多段式の空気圧縮機にあっては、アンロード運転時に各気筒毎の吸込弁をそれぞれのアンロード機構により強制開弁させる構成としたものが知られている。しかし、この場合には各気筒毎にそれぞれアンロード機構を設けるようにしているから、部品点数が増加して組立時の作業性が低下する上に、各アンロード機構の制御回路等が複雑化し、製造コストの上昇を招くという問題がある。
【００１３】
さらに、別の従来技術として、例えば空気タンクとシリンダヘッドの吐出室との間にチェック弁を設け、空気タンク内の圧縮空気が吐出室側に逆流するのを防止すると共に、前記シリンダヘッドの吐出室側には該吐出室内を大気に開放させるアンロード機構を設ける構成としたものも知られている。
【００１４】
しかし、この場合には通常の圧縮運転時に、高圧の圧縮空気が吐出室側からチェック弁を介して空気タンクへと吐出されるから、このチェック弁は高温状態となった圧縮空気の熱影響に常にさらされ、早期に熱劣化し易くなる。そして、これを防止するためには高温、高圧または高荷重等に耐えられる高品質のチェック弁を採用する必要が生じ、これによってコストアップを招くばかりでなく、高品質のものであってもチェック弁としての動作安定性（信頼性）を必ずしも長期に亘って確保することは難しいという問題がある。
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明はチェック弁等を用いることなく、吐出室側を大気に開放することによって無負荷運転を容易に行うことができ、耐久性や信頼性等を向上できるようにした空気圧縮機の負荷軽減装置を提供することを目的としている。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、例えば多段式の空気圧縮機に適用する場合でも、各気筒毎にアンロード機構等を設ける必要をなくして、部品点数を削減することができ、組立時の作業性を向上できると共に、全体の構造を簡略化でき、耐久性や寿命を延ばすことができるようにした空気圧縮機の負荷軽減装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、請求項１に記載の如く、少なくとも圧縮室と第１，第２の吐出室とを有し、該第１，第２の吐出室と圧縮室との間には互いに独立して開，閉される第１，第２の吐出弁を設けてなる圧縮機本体と、該圧縮機本体に設けられ、前記圧縮室内で圧縮空気を発生させるため該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の各吐出室のうち一方の吐出室に接続され、前記圧縮室から一方の吐出室を介して吐出される圧縮空気を貯留する空気タンクと、前記圧縮機本体の他方の吐出室に対し導管を介して離れた位置で接続され、常時は閉弁することにより他方の吐出室を高圧状態に保ち、無負荷運転時には開弁して前記他方の吐出室を大気に開放する弁手段と、該弁手段を開，閉駆動する弁駆動手段とからなる構成を採用している。
また、請求項２に記載の発明によると、前記圧縮機本体は、低圧側の圧縮室と高圧側の圧縮室とを有する多段式の圧縮機本体であり、前記弁手段は、当該圧縮機本体のうち高圧側の圧縮室側に配設する構成としている。
【００１８】
上記構成によれば、請求項１に記載の発明は、圧縮機本体に設けた第１，第２の吐出室のうち、一方の吐出室を空気タンクに接続し、他方の吐出室は、離れた位置に設けた弁手段に導管を介して接続しているから、無負荷運転時に弁駆動手段によって弁手段を開弁させたときには、前記他方の吐出室を大気に開放でき、圧縮室内の圧力を大気圧状態まで下げることにより圧縮機本体および駆動源の負荷を自動的に軽減できる。そして、前記一方の吐出室側では吐出弁に空気タンクからの圧力が作用するから、この吐出弁が閉弁状態を保つことにより一方の吐出室側を高圧状態に保持でき、空気タンク内に貯留した圧縮空気が無負荷運転時に外部に漏れるのを防止することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、低圧側の圧縮室と高圧側の圧縮室とを有する多段式の圧縮機本体のうち、高圧側の圧縮室側に弁手段を配設することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って詳述する。
【００２０】
ここで、図１ないし図４は本発明の実施例による空気圧縮機の負荷軽減装置を往復動型の２段式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて示している。
【００２１】
図において、１は当該圧縮機の本体部を構成する圧縮機本体で、該圧縮機本体１はクランクケース２および後述のシリンダ５，１０等により水平対向型の２段式圧縮機として構成されている。そして、圧縮機本体１のクランクケース２内にはクランク軸３が回転可能に設けられ、該クランク軸３は後述の電動モータ１８により回転駆動される。また、クランクケース２から外部に突出したクランク軸３の先端側には冷却ファン４が設けられ、該冷却ファン４はクランク軸３と共に回転駆動されることにより、クランクケース２やシリンダ５，１０等に向けた冷却風を発生させる構成となっている。
【００２２】
５はクランクケース２に設けられた第１の気筒を構成する低圧側シリンダ、６は該低圧側シリンダ５内に摺動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピストン６はクランク軸３に連接棒７を介して連結され、電動モータ１８によりクランク軸３が回転駆動されるに伴って低圧側シリンダ５内を往復動する。そして、低圧側シリンダ５内にはピストン６と後述のシリンダヘッド８との間に低圧側の圧縮室Ａが画成されている。
【００２３】
８は低圧側シリンダ５の先端側に設けられ、該低圧側シリンダ５と共に第１の気筒を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド８内には低圧側シリンダ５の圧縮室Ａに対し吸込弁と吐出弁を介して連通，遮断される吸込室と吐出室（いずれも図示せず）が形成されている。そして、シリンダヘッド８の吸込室は吸込サイレンサ（図示せず）等を介して外気と連通し、吸込弁の開弁時に外部の空気を低圧側シリンダ５の圧縮室Ａ内に吸込ませるようになっている。また、シリンダヘッド８の吐出室側には吐出口８Ａが設けられ、該吐出口８Ａは連通配管９を介して後述する高圧側の吸込室Ｃに接続されている。
【００２４】
１０は低圧側シリンダ５の反対側に位置してクランクケース２に設けられた第２の気筒を構成する高圧側シリンダで、該高圧側シリンダ１０は低圧側シリンダ５よりも小さいシリンダ径をもって形成され、高圧の圧縮空気を発生させるようになっている。１１は高圧側シリンダ１０内に摺動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピストン１１はクランク軸３に連接棒１２を介して連結され、クランク軸３の回転に伴って高圧側シリンダ１０内を往復動する。
【００２５】
１３は高圧側シリンダ１０の先端側に設けられ、該高圧側シリンダ１０と共に第２の気筒を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１３はピストン１１との間で高圧側シリンダ１０内に圧縮室Ｂを形成している。また、シリンダヘッド１３には高圧側シリンダ１０との間に弁板１４が設けられ、該弁板１４は図２に示すようにシリンダヘッド１３内に、吸込室Ｃと第１，第２の吐出室Ｄ，Ｅとを画成している。
【００２６】
そして、これらの吐出室Ｄ，Ｅのうち一方の吐出室Ｄは後述の空気タンク１９に空気配管２０を介して接続され、他方の吐出室Ｅは後述のリリースバルブ２１にアンロード用の導管２２を介して接続されている。また、弁板１４には高圧側シリンダ１０の圧縮室Ｂ内を吸込室Ｃ内に連通，遮断させる吸込弁１５が設けられると共に、圧縮室Ｂを吐出室Ｄ，Ｅに連通，遮断させる第１，第２の吐出弁１６，１７が設けられている。
【００２７】
ここで、該吐出弁１６，１７はリード弁等からなり、吐出室Ｄ，Ｅを圧縮室Ｂ内に対し独立して開，閉させる構成となっている。また、シリンダヘッド１３には吸込室Ｃ内に常時連通する吸込口１３Ａが設けられ、該吸込口１３Ａは連通配管９を介して低圧側の吐出口８Ａに接続されている。
【００２８】
１８は圧縮機本体１のクランクケース２に一体に設けられた駆動源としての電動モータで、該電動モータ１８のモータケース１８Ａは図１に示す如く、クランクケース２の一部を構成するようにクランクケース２の一側に一体に設けられている。そして、電動モータ１８の回転軸１８Ｂはクランクケース２内のクランク軸３と一体的に連結され、クランク軸３を回転駆動する構成となっている。
【００２９】
１９は圧縮空気を貯留する空気タンクで、該空気タンク１９は図２に示すように略円筒状の密閉容器として形成され、例えば空気タンク１９の上部側には圧縮空気を空気タンク１９内に導入，出させるための接続管部１９Ａが一体に設けられている。そして、空気タンク１９は高圧側のシリンダヘッド１３内に形成した吐出室Ｄと空気配管２０を介して接続され、高圧側シリンダ１０の圧縮室Ｂ内で発生した高圧の圧縮空気は、吐出室Ｄから空気配管２０を介して空気タンク１９内に貯留される。
【００３０】
２１はシリンダヘッド１３の吐出室Ｅにアンロード用の導管２２を介して接続された弁手段としてのリリースバルブで、該リリースバルブ２１は、図２に示すように、流入ポート２３Ｂがシリンダヘッド１３の吐出室Ｅから離れた位置で導管２２に接続されている。そして、リリースバルブ２１は図３および図４に示す如く、ピストン摺動穴２３Ａが軸方向の段付き穴として形成されると共に、流入ポート２３Ｂおよびパイロットポート２３Ｃがピストン摺動穴２３Ａの軸方向に離間して形成された弁ハウジング２３と、ピストン摺動穴２３Ａの一端側を閉塞するように弁ハウジング２３の一端側に螺着され、後述の段付きピストン２９との間でパイロットポート２３Ｃに常時連通するパイロット圧室２４を画成した栓体２５と、後述の弁体３０等とから構成されている。
【００３１】
ここで、弁ハウジング２３の他端側には、ピストン摺動穴２３Ａの他端側端面との間に環状弁座２３Ｄを形成する拡径穴２３Ｅが設けられ、この拡径穴２３Ｅは弁ハウジング２３の一部を構成するカバー筒２６によって覆われている。そして、該カバー筒２６は拡径穴２３Ｅとの間に大気開放室２７を画成し、この大気開放室２７は多孔質の焼結金属等からなる消音フィルタ２８を介して外気に常時連通する構成となっている。
【００３２】
２９は弁ハウジング２３のピストン摺動穴２３Ａ内に挿嵌された段付きピストンで、該段付きピストン２９は拡径穴２３Ｅ側に向けて同軸に延びる小径軸部２９Ａを有し、該小径軸部２９Ａの先端側には短尺の筒状に形成された弁体３０がナット３１を介して一体に固着されている。そして、弁体３０の一端側には環状のバルブシート３２が設けられ、該バルブシート３２は弁体３０と共に弁ハウジング２３の環状弁座２３Ｄに離着座するようになっている。
【００３３】
ここで、段付きピストン２９は流入ポート２３Ｂからの圧力を端面２９Ｂ側で受圧することにより、パイロット圧室２４側が大気圧状態にある間は図３中の矢示Ｆ方向に押圧される。これにより、段付きピストン２９は弁体３０を環状弁座２３Ｄにバルブシート３２を介して着座させ、流入ポート２３Ｂを大気開放室２７に対して遮断する。
【００３４】
一方、パイロット圧室２４内に後述の配管３５を介して高圧の圧縮空気が供給されたときには、段付きピストン２９が端面２９Ｃ側でこの圧力を受圧する。そして、段付きピストン２９は端面２９Ｂ側よりも端面２９Ｃ側で大なる受圧面積を有しているから、流入ポート２３Ｂとパイロットポート２３Ｃとの間がほぼ等しい圧力状態になった場合でも、段付きピストン２９は端面２９Ｂ，２９Ｃの受圧面積差により矢示Ｇ方向に押圧される。
【００３５】
この結果、弁体３０がバルブシート３２と共に弁ハウジング２３の環状弁座２３Ｄから離座することにより、弁体３０が開弁して流入ポート２３Ｂは大気開放室２７に連通する。そして、流入ポート２３Ｂ側から大気開放室２７へと流れてくる圧縮空気は消音フィルタ２８を介して外部に排出される。これにより、図２に示すシリンダヘッド１３の吐出室Ｅはアンロード用の導管２２を介してリリースバルブ２１により大気に開放され、吐出室Ｅに吐出弁１７を介して連通される高圧側シリンダ１０内の圧縮室Ｂは、リリースバルブ２１の開弁によって大気圧に近い状態まで自動的に圧力が低下するようになる。
【００３６】
また、消音フィルタ２８はこのときに大気開放室２７からカバー筒２６の外部に向けて排出される圧縮空気の排気音を低減させ、騒音の発生を抑えると共に、外部のダスト等が大気開放室２７内へと侵入するのを防止し、バルブシート３２や段付きピストン２９の摺動面等がダストによって早期に摩耗、損傷されるのを抑えるようになっている。
【００３７】
さらに、消音フィルタ２８は多孔質構造をなすことにより、大気開放室２７から外部にへと排出される圧縮空気に絞り抵抗を与え、大気開放室２７側に大気圧よりも一定圧分だけ僅かに高い圧力を生じさせる。これにより、例えば無負荷運転（アンロード運転）から圧縮運転に切換えるときに、パイロット圧室２４側が大気圧状態に設定されると、大気開放室２７側は少なくとも大気圧よりも高い圧力に設定されているから、段付きピストン２９の端面２９Ｂ側は端面２９Ｃ側よりも高い圧力を受圧することによって、段付きピストン２９は図３中の矢示Ｆ方向に押圧され、弁体３０をバルブシート３２と共に弁ハウジング２３の環状弁座２３Ｄに着座させ、リリースバルブ２１を自動的に閉弁させる。
【００３８】
３３はリリースバルブ２１を開，閉駆動する弁駆動手段としての電磁弁で、該電磁弁３３は流入口３３Ａ、流出口３３Ｂおよび流出入口３３Ｃを有する３方向電磁弁等によって構成され、流入口３３Ａは配管３４を介して空気タンク１９の接続管部１９Ａに接続されている。また、電磁弁３３は流出口３３Ｂが大気開放口となり、流出入口３３Ｃは配管３５を介してリリースバルブ２１のパイロットポート２３Ｃに接続されている。
【００３９】
ここで、電磁弁３３は後述の制御装置３６からの制御信号により、常時は流出入口３３Ｃを流出口３３Ｂに連通させ、流入口３３Ａを流出口３３Ｂおよび流出入口３３Ｃに対して遮断させる。そして、このときにはリリースバルブ２１のパイロットポート２３Ｃが配管３５および電磁弁３３の流出入口３３Ｃ、流出口３３Ｂを介して大気に開放されるから、リリースバルブ２１のパイロット圧室２４は図３に示す如く大気圧状態となり、段付きピストン２９は弁体３０を流入ポート２３Ｂ側の圧力によって閉弁状態に保持する。
【００４０】
また、制御装置３６からの制御信号により電磁弁３３が切換制御されたときには、電磁弁３３の流入口３３Ａが流出入口３３Ｃに連通し、流出口３３Ｂは流入口３３Ａおよび流出入口３３Ｃに対して遮断される。これにより、空気タンク１９内の圧縮空気が配管３４、電磁弁３３の流入口３３Ａ、流出入口３３Ｃおよび配管３５を介してリリースバルブ２１のパイロット圧室２４に供給され、このパイロット圧室２４は空気タンク１９内とほぼ同圧となることによって、リリースバルブ２１の段付きピストン２９は図４に示す如く矢示Ｇ方向に押圧され、弁体３０を流入ポート２３Ｂ側の圧力に抗して強制的に開弁させる。
【００４１】
さらに、３６は電磁弁３３を切換制御する制御装置で、該制御装置３６は入力側が電圧検出器となって電動モータ１８の給電線等に接続され、出力側は電磁弁３３に接続されている。ここで、電動モータ１８は給電線の先端側がコンセント３７を介して商用電源（図示せず）等に接続され、この電源から電動モータ１８に給電される電圧値は、電動モータ１８の負荷状態に応じて変動することが知られている。
【００４２】
そこで、制御装置３６は前記電動モータ１８に電源から給電される電圧値を前記電圧検出器で検出し、これにより電動モータ１８の負荷状態をモニタ（監視）する。そして、前記電圧値が通常の電圧レベルにあるときには、電動モータ１８が通常の圧縮運転状態にあると判断できるから、制御装置３６は電磁弁３３を制御信号により励磁し、電磁弁３３の流出入口３３Ｃを流出口３３Ｂに連通させ、流入口３３Ａを流出口３３Ｂおよび流出入口３３Ｃに対して遮断させる。
【００４３】
一方、高圧側シリンダ１０内で発生させる圧縮空気の圧力が空気タンク１９側の設定圧よりも高くなると、圧縮機本体１の圧縮室Ａ，Ｂ（図１参照）は相対的に高い圧力状態となり、高い圧力がピストン６，１１に作用することによってクランク軸３の回転負荷が増大し、電動モータ１８は大きな回転負荷を受けることになる。そして、この場合には前記電圧値が電動モータ１８の負荷に応じて低下することにより、制御装置３６は電磁弁３３を消磁させて該電磁弁３３の切換制御を行い、該電磁弁３３の流入口３３Ａを流出入口３３Ｃに連通させ、流出口３３Ｂを流入口３３Ａおよび流出入口３３Ｃに対して遮断させる。
【００４４】
本実施例による２段式空気圧縮機の負荷軽減装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００４５】
まず、電動モータ１８の回転軸１８Ｂによりクランク軸３を回転駆動すると、各シリンダ５，１０内で各ピストン６，１１が往復動され、それぞれの圧縮室Ａ，Ｂにおいて圧縮空気を発生させる圧縮運転が行われる。そして、この圧縮運転により低圧側シリンダ５の圧縮室Ａ内で発生した圧縮空気は、シリンダヘッド８の吐出口８Ａから連通配管９を介して高圧側シリンダ１０の吸込室Ｃ内に吐出される。
【００４６】
そして、高圧側シリンダ１０の圧縮室Ｂ内ではピストン１１の往復動に応じて吸込室Ｃから前記圧縮空気を吸込みつつ、これをより高い圧力レベルまで圧縮することによって、高圧の圧縮空気を吐出弁１６，１７を介してそれぞれの吐出室Ｄ，Ｅへと吐出させる。
【００４７】
この場合、通常の圧縮運転状態ではリリースバルブ２１が閉弁状態を保っているため、リリースバルブ２１の流入ポート２３Ｂにアンロード用の導管２２を介して接続された吐出室Ｅ側は、圧力が空気タンク１９よりも早く昇圧するようになる。そして、吐出室Ｅ内の圧力が高圧側シリンダ１０の圧縮室Ｂよりも高い圧力状態になったときには、吐出弁１７がピストン１１の往復動時にも閉弁状態を保つことになる。
【００４８】
一方、空気タンク１９に空気配管２０を介して接続された吐出室Ｄ側では、ピストン１１の往復動時に応じて吐出弁１６が開，閉弁を続けることにより、高圧側シリンダ１０の圧縮室Ｂ内で発生した高圧の圧縮空気が吐出弁１６の開弁時に吐出室Ｄ内に吐出され、この圧縮空気は空気配管２０を介して空気タンク１９へと順次貯留されることになる。
【００４９】
そして、この圧縮運転の間は前記電源から電動モータ１８に給電される電圧値が通常の電圧レベルを保つから、制御装置３６は電磁弁３３を励磁し続け、電磁弁３３の流出入口３３Ｃを流出口３３Ｂに連通させると共に、流入口３３Ａを流出口３３Ｂおよび流出入口３３Ｃに対して遮断させることにより、リリースバルブ２１のパイロット圧室２４を大気圧状態に設定する。
【００５０】
次に、前述の如く圧縮運転を行っている途中で空気タンク１９内の圧力が設定圧レベルまで上昇してくると、圧縮機本体１の圧縮室Ａ，Ｂ（図１参照）は相対的に高い圧力状態となるので、電動モータ１８は大きな回転負荷を受けることになる。そして、電動モータ１８の負荷に応じて前記電圧値が予め決められた電圧値まで低下したときには、制御装置３６が電磁弁３３を自動的に消磁させるように電磁弁３３の切換制御を行い、該電磁弁３３は流入口３３Ａを流出入口３３Ｃに連通させ、流出口３３Ｂを遮断させる。
【００５１】
これにより、空気タンク１９内の圧縮空気が配管３４、電磁弁３３および配管３５を介してリリースバルブ２１のパイロット圧室２４に供給され、このパイロット圧室２４内は空気タンク１９とほぼ等しい圧力まで上昇する。そして、リリースバルブ２１の段付きピストン２９はパイロット圧室２４からの圧力を端面２９Ｃ側で受圧し、この端面２９Ｃ側は端面２９Ｂ側より段付きピストン２９の小径軸部２９Ａ分だけ受圧面積が大きくなっているから、段付きピストン２９は図４に示す如く矢示Ｇ方向に押圧され、弁体３０を流入ポート２３Ｂ側の圧力に抗して強制的に開弁させる。
【００５２】
この結果、リリースバルブ２１の弁体３０はバルブシート３２と共に弁ハウジング２３の環状弁座２３Ｄから離座し、流入ポート２３Ｂを大気開放室２７に連通させることによって、図２に示すシリンダヘッド１３の吐出室Ｅをアンロード用の導管２２等を介して大気に開放させる。そして、吐出室Ｅに吐出弁１７を介して連通される高圧側シリンダ１０内の圧縮室Ｂは、リリースバルブ２１の開弁により大気圧状態まで圧力降下されるから、低圧側シリンダ５内の圧縮室Ａ内も大気圧レベルまで圧力が低下し、圧縮機本体１はアンロード（無負荷）運転されるようになり、電動モータ１８にかかる負荷を自動的に軽減できる。
【００５３】
また、空気タンク１９内に圧縮空気を予め貯留した状態で、例えば一旦は停止させた状態の電動モータ１８を再び起動するような場合には、電動モータ１８に起動負荷が作用することにより、前記電源から電動モータ１８に給電される電圧値が大きく低下することがある。そして、この場合にも制御装置３６は電磁弁３３を切換制御することにより、空気タンク１９内の圧力をリリースバルブ２１のパイロット圧室２４に導入させ、リリースバルブ２１を開弁させることによって起動時の負荷を軽減させる。
【００５４】
次に、この状態で電動モータ１８に給電される前記電圧値が正規の電圧レベルまで上昇してくると、制御装置３６は電磁弁３３を励磁することによって該電磁弁３３の流入口３３Ａを遮断すると共に、流出入口３３Ｃを流出口３３Ｂに連通させ、リリースバルブ２１のパイロット圧室２４を大気圧状態に設定する。これによりリリースバルブ２１は再び閉弁状態となり、圧縮機本体１は電動モータ１８によって圧縮運転されるようになる。
【００５５】
かくして、本実施例によれば、高圧側シリンダ１０に設けたシリンダヘッド１３に第１，第２の吐出室Ｄ，Ｅを形成し、一方の吐出室Ｄを空気配管２０を介して空気タンク１９に接続すると共に、他方の吐出室Ｅをアンロード用の導管２２を介してリリースバルブ２１の流入ポート２３Ｂに接続し、リリースバルブ２１のパイロットポート２３Ｃ（パイロット圧室２４）側を配管３５、電磁弁３３および配管３４を介して空気タンク１９に接続する構成としたから、下記のような作用効果をうることができる。
【００５６】
即ち、電磁弁３３を切換制御する制御装置３６側では電動モータ１８の負荷状態をモニタしつつ、電動モータ１８の負荷が過大となるまでは電磁弁３３を励磁し続けることにより、リリースバルブ２１を閉弁状態に保持でき、前記吐出室Ｅを高圧状態に保って圧縮機本体１を電動モータ１８で駆動しつつ、圧縮運転を続けることができる。
【００５７】
そして、このような圧縮運転により空気タンク１９内に十分な圧縮空気を貯留させ、この空気タンク１９内の圧力が設定圧を越えるレベルまで上昇したときには、電動モータ１８にかかる負荷が増大してくるから、制御装置３６からの制御信号で電磁弁３３を消磁させ、空気タンク１９からの圧力でリリースバルブ２１を強制開弁することができる。
【００５８】
この結果、吐出室Ｅをアンロード用の導管２２を介して大気に開放でき、圧縮機本体１の圧縮室Ｂ，Ａを共に大気圧状態まで圧力降下させることができると共に、圧縮機本体１をアンロード運転でき、電動モータ１８にかかる負荷を自動的に軽減することができる。
【００５９】
また、シリンダヘッド１３内に形成した第１，第２の吐出室Ｄ，Ｅを、圧縮室Ｂに対し第１，第２の吐出弁１６，１７を介して個別に連通，遮断させる構成としたから、吐出室Ｄ，Ｅをそれぞれの吐出弁１６，１７により圧縮室Ｂに対し独立して開，閉することができ、例えば無負荷運転を行うために吐出室Ｅ側をリリースバルブ２１を介して大気に開放した場合でも、空気タンク１９内の圧縮空気が吐出室Ｄから圧縮室Ｂ側に逆流するのを吐出弁１６によって阻止することができる。
【００６０】
従って、本実施例によれば、シリンダヘッド１３内に２つの吐出室Ｄ，Ｅを形成し、該吐出室Ｄ，Ｅをそれぞれの吐出弁１６，１７により圧縮室Ｂに対し独立して開，閉する構成とすることにより、例えば一方の吐出室Ｄを空気タンク１９に接続する空気配管２０の途中等にチェック弁等を設けることなく、空気タンク１９内が十分に高い圧力となったときには、他方の吐出室Ｅ側をリリースバルブ２１を介して大気に開放することにより無負荷運転を容易に行うことができ、電動モータ１８にかかる負荷を自動的に軽減できる。
【００６１】
また、圧縮室Ｂと吐出室Ｄ，Ｅとの間に設けた吐出弁１６，１７は弁板１４上で開，閉するリード弁等により構成されているから、吐出弁１６，１７等が高温で高圧の圧縮空気にさらされても早期に熱劣化するのを防止でき、当該圧縮機の耐久性や寿命を確実に向上できると共に、長期間に亘って圧縮運転を続ける場合でも適宜に無負荷運転に切換えることにより圧縮機としての作動を安定させ、信頼性を高めることができる。
【００６２】
さらに、高圧側のシリンダヘッド１３に形成した吐出室Ｅをアンロード用の導管２２を介してリリースバルブ２１に接続することにより、無負荷運転時には高圧側と低圧側の圧縮室Ｂ，Ａを共に大気圧レベルまで圧力を下げて電動モータ１８の負荷を軽減できるから、従来技術の多段式空気圧縮機のように、各気筒毎にアンロード機構等を設ける必要をなくすことができ、部品点数を削減できると共に、組立時の作業性を向上させることができる。
【００６３】
さらにまた、アンロード機構となるリリースバルブ２１を弁ハウジング２３、段付きピストン２９および弁体３０等により構成し、空気タンク１９からの空気圧を利用して弁体３０を強制開弁させるようにしているから、従来技術のアンロード機構のようにプッシュロッド等を用いて吸込弁等を強制開弁する必要がなくなり、例えば圧縮空気の圧力を高めるようにした場合でも、リリースバルブ２１等を大型化することなく対処でき、全体の構造を簡略化して耐久性や寿命を延ばすことができる。
【００６４】
なお、前記各実施例では、低圧側シリンダ５と高圧側シリンダ１０とからなる２段式の空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば単一の気筒からなる１段式の空気圧縮機に適用してもよく、３段式以上の空気圧縮機に適用してもよい。また、往復動型の空気圧縮機にも限るものではなく、例えばロッキングピストン式、ロータリ式またはスクロール式の空気圧縮機等にも適用できる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、請求項１に記載の如く、第１，第２の吐出室および圧縮室を圧縮機本体に設け、これらの吐出室を圧縮室に対し第１，第２の吐出弁により互いに独立して開，閉させる構成にすると共に、これらの吐出室のうち一方の吐出室を空気タンクに接続し、他方の吐出室を導管を介して離れた位置の弁手段に接続する構成としたから、無負荷運転時には弁駆動手段で弁手段を開弁させることにより、前記他方の吐出室を大気に開放して、圧縮室内の圧力を大気圧状態まで下げることができ、圧縮機本体および駆動源の負荷を自動的に軽減できる。そして、前記一方の吐出室側では吐出弁に空気タンクからの圧力が作用することよって、この吐出弁を閉弁状態に保持することができ、空気タンク内に貯留した圧縮空気が無負荷運転時に外部に漏れるのを確実に防止できる。
【００６６】
従って、チェック弁等を用いることなく、例えば第２の吐出室側を大気に開放することにより無負荷運転を容易に行うことができ、耐久性や信頼性等の向上化を図ることができる。また、例えば多段式の空気圧縮機に適用する場合でも、各気筒毎にアンロード機構等を設ける必要がなく、部品点数を削減して組立時の作業性を向上できると共に、全体の構造を簡略化でき、耐久性や寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による２段式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１中の高圧側シリンダおよびシリンダヘッドをリリースバルブ等と共に示す負荷軽減装置の全体構成図である。
【図３】図２中のリリースバルブを拡大して示す縦断面図である。
【図４】リリースバルブの開弁時を示す図３と同様の縦断面図である。
【符号の説明】
１  圧縮機本体
２  クランクケース
３  クランク軸
５  低圧側シリンダ
６，１１  ピストン
８，１３  シリンダヘッド
９  連通配管
１０  高圧側シリンダ
１５  吸込弁
１６  第１の吐出弁
１７  第２の吐出弁
１８  電動モータ（駆動源）
１９  空気タンク
２１  リリースバルブ（弁手段）
２２  アンロード用の導管
２３  弁ハウジング
２４  パイロット圧室
２７  大気開放室
２８  消音フィルタ
２９  段付きピストン
３０  弁体
３３  電磁弁（弁駆動手段）
Ａ，Ｂ  圧縮室
Ｃ  吸込室
Ｄ  第１の吐出室
Ｅ  第２の吐出室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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