特開 2015-124613 圧縮機の容量制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-124613(P2015-124613A)

(43)【公開日】2015年7月6日

(54)【発明の名称】圧縮機の容量制御装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20150609BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/06 341Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-267530(P2013-267530)

(22)【出願日】2013年12月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000241795

【氏名又は名称】北越工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081695

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 正明

(74)【代理人】

【識別番号】100103414

【弁理士】

【氏名又は名称】戸村 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】柳 仁人

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 政史

【テーマコード（参考）】

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H145AA05

3H145AA26

3H145BA20

3H145BA38

3H145CA03

3H145DA13

3H145DA18

(57)【要約】

【課題】オーバーシュートの発生や消費動力の上昇を防止しつつ容量制御弁の閉弁動作に伴う弁体と弁座の衝突により生じる衝突音の発生を抑制する。
【解決手段】容量制御弁１０の受圧室３７に圧縮機本体４０の吐出側圧力を作動圧として導入する導入流路８１を，パージ弁８０の二次側で分岐し，一方を放気流路８１ｃと成すと共に，他方を容量制御弁１０の受圧室３７に連通する制御流路８１ｂとする。この制御流路８１ｂと逃がし流路７１に絞り７２，７４を設け，受圧室３７内の圧力上昇速度を維持しつつ，受圧室３７を通過する圧縮気体の流量を減少させて容量制御弁１０の閉弁時に生じる前述の衝突音を小さくすると共に，放気流路８１ｃによって必要な放気量を確保し，アンロード運転移行後，速やかな吸気制御と逆止弁４４の一次側における圧縮機本体４０の吐出側圧力の放気を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の設定吐出圧力となるように圧縮機本体の吸気量を制御すると共に，圧縮機本体の吐出側圧力が前記設定吐出圧力に対して所定の高い圧力であるアンロード開始圧力以上になると，前記圧縮機本体に対する吸気を停止してアンロード運転に移行する容量制御装置を備えた圧縮機において，
前記圧縮機本体から消費側に至る供給流路中に逆止弁を設け，前記逆止弁の一次側における前記供給流路を吐出流路，前記逆止弁の二次側における前記供給流路を消費流路とし，
前記容量制御装置が，前記圧縮機本体の吸気側に設けられた容量制御弁と，前記吐出流路内の圧縮気体を作動圧として前記容量制御弁の受圧室に導入する導入流路と，前記導入流路を開閉するパージ弁と，前記容量制御弁の前記受圧室内の圧縮気体を排出する逃がし流路と，前記消費流路内の圧力を検知する圧力検知手段と，前記圧力検知手段の検知信号に基づいて前記パージ弁を開閉制御するパージ動作制御手段を備え，
前記導入流路は，前記パージ弁の下流側を分岐して形成された，放気流路と，前記容量制御弁の前記受圧室に連通される制御流路を備え，
前記パージ動作制御手段が，前記消費流路の圧力が所定のアンロード開始圧力以上になったことを示す前記圧力検知手段からの検知信号を受信することにより前記パージ弁を開くよう構成されていることを特徴とする，圧縮機の容量制御装置。

【請求項2】

前記放気流路の流路面積を，前記制御流路の流路面積よりも大きく形成したことを特徴とする，請求項１記載の圧縮機の容量制御装置。

【請求項3】

前記放気流路を前記容量制御弁内に形成した吸入通路のうち弁体の上流側にある部分に連通したことを特徴とする請求項１または２記載の圧縮機の容量制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は圧縮機の容量制御装置に関し，より詳細には，エンジンや電動機等の原動機によって駆動される圧縮機本体の吸気を制御して，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の目標圧力に近付くように制御する容量制御装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

原動機によって駆動される圧縮機本体に気体を吸い込むと共に圧縮し，空気作業機等が接続された消費側に圧縮気体を供給する圧縮機には，圧縮機本体の吐出側圧力に応じて圧縮機本体の吸気量を制御する容量制御装置が設けられており，この容量制御装置により圧縮機本体の吸気量を制御することで圧縮機本体の吐出側圧力を所定の目標圧力に近付ける制御（容量制御）を行い，消費側に安定した圧力の圧縮気体を供給できるようにしている。

【0003】

このような容量制御装置を備えた圧縮機の一例として，電動機駆動型の油冷式スクリュ圧縮機の構成例を図５に示す。

【0004】

図５に示す圧縮機１００は油冷式スクリュ圧縮機であり，圧縮機本体１４０の吐出側に圧縮機本体１４０より吐出された圧縮気体を貯留するレシーバタンク１６０を設けると共に，圧縮機本体１４０の吸気口を開閉する容量制御弁１１０を設け，この容量制御弁１１０にレシーバタンク１６０内の圧縮気体を作動圧力として導入する導入流路１６３を連通すると共に，この導入流路１６３を開閉する放気弁１８０と，レシーバタンク１６０から消費側に至る流路中に設けた逆止弁１４４の二次側圧力を測定する圧力センサ１２１と，前記圧力センサ１２１の検知圧力に応じて放気弁１８０を開閉制御する制御装置１２０が設けられており，図５に示す圧縮機１００の例では前述した容量制御弁１１０，導入流路１６３，放気弁１８０，圧力センサ１２１，及び制御装置１２０によって，容量制御装置が構成されている（特許文献１の図１）。

【0005】

この容量制御装置を構成する前述の容量制御弁１１０は，前述した放気弁１８０の開弁によって導入流路１６３を介して圧縮機本体１４０の吐出側圧力が導入された際に閉弁するよう構成されており，一例として，図６に示すようにシリンダ１３５内に摺動可能に設けられたピストン１１４と，このピストン１１４に取り付けた軸１１４ａと，この軸１１４ａの先端側にスライド可能に挿通された弁体１１２と，この弁体１１２によって開閉される弁座１１３とを備えており，シリンダ１３５内をピストン１１４によって区切り，一方側（弁体側）にバネ室を形成してバネ１１５を収容すると共に，他方に導入流路１６３が連通される受圧室１３７を形成し，この受圧室１３７内に導入流路１６３を介してレシーバタンク１６０内の圧縮気体を導入すると，ピストン１１４がばね１１５の付勢力に抗して弁体１１２を弁座１１３に押し当てることで閉弁が行われるようになっている。

【0006】

なお，図６において，符号１７１は逃がし流路であり，容量制御弁１１０の受圧室１３７を，容量制御弁１１０の吸入側の空間に連通することで，受圧室１３７内の圧力を逃がすことができるようになっている（特許文献１参照の図２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−３２７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

以上で説明した特許文献１に記載の容量制御装置の構成にあっては，圧力センサ１２１からの検知信号に基づいて制御装置１２０が放気弁１８０を開くと，レシーバタンク１６０から導入流路１６３を介して受圧室１３７に対し圧縮気体が導入される。

【0009】

この圧縮気体の導入によって，受圧室１３７内の圧力がバネ室内に収容したばね１１５の付勢力に打ち勝つと，ピストン１１４が弁座１１３側に向かって摺動し，このピストン１１４と軸１１４ａを介して連結された弁体１１２が，弁座１１３に向かって移動して弁座１１３を塞ぐ。

【0010】

また，前述したように，容量制御弁１１０の受圧室１３７は，逃がし流路１７１を介して容量制御弁１１０の一次側と連通されていることから，導入流路１６３を介して受圧室１３７に導入されたレシーバタンク１６０内の圧縮気体は，前述の逃がし流路１７１を経て容量制御弁１１０の一次側へと導入され，エアフィルタ１７０を介して大気放出されることにより，レシーバタンク１６０内の圧力（逆止弁１４４の一次側における圧縮機本体１４０の吐出側圧力）を低下させ，所謂「アンロード運転」へと移行する。なお、以下の説明では弁体１１２の作動やレシーバタンク１６０内の圧力低下に係わらず、放気弁１８０を開弁したことを以てアンロード運転に移行したものとする。

【0011】

ここで，図５及び６を参照して説明した従来の容量制御装置の構成にあっては，アンロード運転時におけるレシーバタンク１６０内の圧縮気体の放気を，導入流路１６３，受圧室１３７，及び逃がし流路１７１を介して行っているため，レシーバタンク１６０内の圧力を速やかに低下させるためには，比較的大流量の圧縮気体が導入流路１６３，受圧室１３７，及び逃がし流路１７１を通って放気できるように構成する必要がある。

【0012】

しかし，流路内を通過する流体の流量が増えると，その分，ピストン１１４の運動エネルギーが大きくなり，このピストン１１４に軸１１４ａを介して取り付けられている弁体１１２が，弁座１１３に対して衝突した際の衝撃も大きくなることから，従来の容量制御装置の構成にあっては，圧縮機がアンロード運転に移行し，容量制御弁１１０を閉じる毎に，弁座１１３に対し弁体１１２が激しく衝突することで，耳障りな衝突音が騒音として発生する。

【0013】

この衝突音を小さくしようとした場合，例えば，導入流路１６３に絞りを設け，あるいは導入流路１６３自体の管径を小さくする等して導入流路１６３の流路面積を狭めて導入流路１６３を介して受圧室１３７に導入される圧縮気体の流量を減少させることも考えられる。

【0014】

しかしながら，このようにして導入流路１６３の流路面積を狭めて圧縮気体の流量を減少すると，前述した衝撃音については小さくすることができたとしても，受圧室１３７内の圧力上昇速度が遅くなるために，放気弁１８０の開弁後，容量制御弁１１０が直ちに作動せず，閉弁タイミングに遅れを生じる。

【0015】

その結果，容量制御弁１１０の閉弁動作が遅れた分，アンロード運転に移行した後も圧縮機本体１４０に対し被圧縮気体の導入が継続される。

【0016】

また，導入流路１６３を絞り，受圧室１３７に導入される圧縮気体の流量を減少させると，逃がし流路１７１を介して行われる放気量も減少するため，アンロード運転に移行しても，逆止弁１４４の一次側における圧縮機本体１４０の吐出側圧力が直ぐには低下しないだけでなく，前述したように容量制御弁１１０の閉弁動作が遅れて圧縮機本体１４０の吸気が継続されることも相俟って，圧縮機本体１４０の吐出側圧力が所定値よりも上昇する，「オーバーシュート」が生じる。

【0017】

その結果，消費側に供給する圧縮気体の圧力を所定範囲内に維持することができなくなると共に，アンロード運転への移行後でありながら，暫くの間，負荷がかかった状態で圧縮機本体の運転が継続されることとなるために，消費動力の上昇を招くこととなる。

【0018】

そこで本発明は，上記従来技術における欠点を解消するために成されたものであり，アンロード運転に移行した際，容量制御弁の閉弁動作や，逆止弁の一次側における圧縮機本体の吐出側圧力の降下を迅速に行って，オーバーシュートの発生や消費動力の上昇を招くことを防止できると共に，容量制御弁の閉弁時に発生する騒音（衝突音）を小さく抑えることができる容量制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

【0020】

上記目的を達成するために，本発明の圧縮機の容量制御装置は，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の設定吐出圧力となるように圧縮機本体４０の吸気量を制御すると共に，圧縮機本体４０の吐出側圧力が前記設定吐出圧力に対して所定の高い圧力であるアンロード開始圧力以上になると，前記圧縮機本体に対する吸気を停止してアンロード運転に移行する容量制御装置を備えた圧縮機において，
前記圧縮機本体４０から消費側に至る供給流路６０中に逆止弁４４を設け，前記逆止弁４４の一次側における前記供給流路６０を吐出流路６０ａ，前記逆止弁４４の二次側における前記供給流路６０を消費流路６０ｂとし，
前記容量制御装置が，前記圧縮機本体４０の吸気側に設けられた容量制御弁１０と，前記吐出流路６０ａ内の圧縮気体を作動圧として前記容量制御弁１０の受圧室３７に導入する導入流路８１と，前記導入流路８１を開閉するパージ弁８０と，前記容量制御弁１０の前記受圧室３７内の圧縮気体を排出する逃がし流路７１と，前記消費流路６０ｂ内の圧力を検知する圧力検知手段２１と，前記圧力検知手段２１の検知信号に基づいて前記パージ弁８０を開閉制御するパージ動作制御手段２０を備え，
前記導入流路８１は，前記パージ弁８０の下流側を分岐して形成された，放気流路８１ｃと，前記容量制御弁１０の前記受圧室３７に連通される制御流路８１ｂを備え，
前記パージ動作制御手段２０が，前記消費流路６０ｂの圧力が所定のアンロード開始圧力以上になったことを示す前記圧力検知手段２１からの検知信号を受信することにより前記パージ弁８０を開くよう構成されていることを特徴とする（請求項１）。

【0021】

前記構成の容量制御装置において，前記放気流路８１ｃに設けた絞り７３を，前記制御流路８１ｂに設けた絞り７２よりも大きく形成する等して，前記放気流路８１ｃの流路面積を，前記制御流路８１ｂの流路面積よりも大きく形成することが好ましい（請求項２）。

【0022】

更に，前記放気流路８１ｃを前記容量制御弁１０内に形成した吸入通路３０のうち弁体１２の上流側にある部分３１に連通するものとしても良い（請求項３）。

【発明の効果】

【0023】

以上説明した本発明の構成により，本発明の容量制御装置を備えた圧縮機１では，容量制御弁１０の閉弁時における弁体１２と弁座１３との衝突音を小さなものとすることができるものでありながら，容量制御弁１０の閉弁タイミングに遅れを生じさせることなく，しかも，アンロード運転への移行後，可及的速やかに逆止弁４４の一次側における圧縮機本体４０の吐出側圧力を低下させることができた。

【0024】

すなわち，本発明の容量制御装置を備えた圧縮機では，パージ弁８０の二次側において導入流路８１を分岐して放気流路８１ｃを設けたことにより，制御流路８１ｂを介して容量制御弁１０の受圧室３７に導入される圧縮気体の流量を減少させて容量制御弁の閉弁時に生じる衝突音を小さくした場合であっても，吐出流路６０ａ内の圧力を迅速に降下させるために必要な放気量は放気流路８１ｃを介した放気によって確保することができるため，アンロード運転時，吐出流路６０ａ内の圧縮気体を放気して圧力を可及的速やかに低下させることが可能となった。

【0025】

しかも，このように放気流路８１ｃを介して吐出流路６０ａ内の圧縮気体を放気できることから，逃がし流路７１を絞って放気量をさらに減少させることが可能で，その結果，制御流路８１ｂの流路面積の減少に拘わらず受圧室３７内の圧力上昇速度の低下を抑制することができ，パージ弁８０の開弁動作に対し，容量制御弁１０の閉弁動作に大幅な遅れが生じることを防止することができた。

【0026】

その結果，パージ弁８０の開弁によってアンロード運転に移行すると，比較的早期に逆止弁４４の一次側における圧縮機本体４０の吐出側圧力の低下と，圧縮機本体４０に対する吸気制御が行われることで，前述したオーバーシュートの発生や，消費動力の増大を抑えることができた。

【0027】

前記放気流路８１ｃの流路面積を，前記制御流路８１ｂの流路面積よりも大きなものとした構成にあっては，制御流路８１ｂを介して受圧室３７内に導入される圧縮気体の流量を大幅に低下させることができ，その結果，閉弁時に生じる衝突音を更に小さなものとすることができた。

【0028】

更に，前記放気流路８１ｃを前記容量制御弁１０内に形成した吸入通路３０のうち弁体１２の上流側にある部分３１に連通した構成にあっては，容量制御弁１０の吸気側に設けられたエアフィルタ７０を介して吐出流路６０ａ内の圧縮気体が放気される結果，エアフィルタ７０がサイレンサの役割を果たすことで，別途サイレンサを設けることなく放気音を低減させることができ，部品点数の減少を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の容量制御装置を備えた圧縮機の説明図。

【図2】本発明の容量制御装置で使用した容量制御弁の拡大説明図。

【図3】本発明の容量制御装置の変更例を示した圧縮機の説明図。

【図4】本発明の容量制御装置の別の変更例を示した圧縮機の説明図。

【図5】従来の容量制御装置を備えた圧縮機の説明図（特許文献１の図１に対応）。

【図6】従来の容量制御装置における容量制御弁の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下に，添付図面を参照しながら本発明の容量制御装置を備えた圧縮機１について説明する。

【0031】

〔圧縮機の全体構成〕
図１中の符号１は本発明の容量制御装置を備えた圧縮機であり，この圧縮機１は，圧縮機本体４０，前記圧縮機本体４０を駆動するエンジンや電動機等の原動機５０，前記圧縮機本体４０より吐出された圧縮気体を貯留するレシーバタンク６１を備え，圧縮機本体４０より吐出された圧縮気体を，レシーバタンク６１内に貯留した後，逆止弁４４を介し，必要に応じて圧縮気体をアフタクーラ６７により冷却し，あるいはドライヤ６８により乾燥させた後，サービスバルブ６９を介して図示せざる空気作業機等に対して供給することができるようになっている。

【0032】

なお，本明細書において，前述のレシーバタンク６１，セパレータ６２，逆止弁４４，アフタクーラ６７，ドライヤ６８，サービスバルブ６９等の機器や，これらの機器間を連通する配管６３〜６６によって，圧縮機本体４０の吐出口から消費側に至る迄の間に形成された流路を全体として供給流路６０として説明すると共に，供給流路６０のうち，圧縮機本体４０の吐出口から前述の逆止弁４４迄の部分を吐出流路６０ａと，逆止弁４４から消費側に至る迄の流路を消費流路６０ｂとして説明する。

【0033】

本実施形態において，前述の圧縮機本体４０は潤滑，冷却及び密封のための潤滑油と共に被圧縮気体を圧縮する油冷式のスクリュ圧縮機であり，レシーバタンク６１内には，配管６３を介して潤滑油との気液混合流体として導入された圧縮気体から油分を分離するためのセパレータ６２が設けられていると共に，レシーバタンク６１内で回収された潤滑油を再度圧縮機本体４０に供給するための給油流路４１が設けられており，レシーバタンク６１内に回収された潤滑油はこの給油流路４１においてオイルクーラ４２で冷却され，オイルフィルタ４３で異物が除去された後，圧縮機本体４０に再度供給されて循環使用することができるようになっている。

【0034】

〔容量制御装置〕
以上のように構成された圧縮機１に設けた本発明の容量制御装置は，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の設定吐出圧力となるように圧縮機本体４０の吸気量を制御すると共に，圧縮機本体４０の吐出側圧力が前記設定吐出圧力に対して所定の高い圧力であるアンロード開始圧力以上になると，前記圧縮機本体４０に対する吸気を停止してアンロード運転に移行する，所謂「容量制御」を行う点では，既知の容量制御装置と同様である。

【0035】

この容量制御装置は，
・圧縮機本体４０の吸気側に設けられた容量制御弁１０，
・吐出流路６０ａ内の圧縮気体を，作動圧として前記容量制御弁１０の受圧室３７に導入する導入流路８１，
・前記導入流路８１を開閉するパージ弁８０，
・前記容量制御弁１０の前記受圧室３７内の圧縮気体を排出する逃がし流路７１，
・前記消費流路６０ｂ内の圧力を検知する圧力検知手段２１，
・前記圧力検知手段２１の検知信号に基づいて前記パージ弁８０を開閉制御するパージ動作制御手段２０，によって構成されている。

【0036】

（１）容量制御弁
圧縮機本体４０の吸気口には，圧縮機本体４０に対する吸気を制御する容量制御弁１０が取り付けられており，この容量制御弁１０のボディ３内に形成された空間によって圧縮機本体４０に対して導入する被圧縮気体が通過する吸入通路３０が形成されている。

【0037】

本実施形態にあってはこの容量制御弁１０を，開弁時，一次側から二次側に対する気体の通過を許容するが，二次側から一次側への気体の逆流を阻止する逆止機能付きの常時開型の弁として構成している。

【0038】

前述した逆止機能を付与するために，本実施形態にあっては，図２に示すピストンバルブ式の容量制御弁１０を採用し，ボディ３内に形成された吸入通路３０のうち，弁体１２の一次側にあたる部分３１をエアフィルタ７０を介して圧縮機１の防音箱（図示せず）内で大気開放すると共に，弁体１２の二次側を成す部分３２を圧縮機本体４０の吸気口に連通している。

【0039】

この容量制御弁１０の弁体１２は，弁軸１２ａと，弁軸１２ａの一端に取り付けられた円板状のフランジ１２ｂを備えたキノコ形を有しており，この弁体１２のフランジ１２ｂ周縁部を吸入通路３０中に設けた弁座１３に圧接することで，吸入通路３０を閉じることができるようになっている。

【0040】

前述のボディ３内には，吸入通路３０と円筒状のスリーブ３４を介して連通するシリンダ３５が設けられており，このスリーブ３４内に，前述の弁体１２の弁軸１２ａが先端をシリンダ３５側に向けて進退移動可能に挿入されている。

【0041】

一方，このスリーブ３４を介して吸入通路３０（吸入通路３０の部分３２）と連通する前述のシリンダ３５には，ピストン軸１４ａとこのピストン軸１４ａの一端に取り付けられた円板状のフランジ１４ｂを備えたピストン１４が収容され，このピストン１４のピストン軸１４ａの先端部が，弁体１２に向けて前記スリーブ３４内に進退移動可能に挿入されている。

【0042】

前述のシリンダ３５内において，ピストン１４はピストンスプリング１５によって弁体１２より離間する方向に付勢されていると共に，シリンダ３５の端部を塞ぐカバー３６によって後退位置が規制されている。

【0043】

また，弁軸１２ａの先端とピストン軸１４ａの先端間には，両先端間を比較的弱い力で離間する方向に付勢する弁体付勢スプリング１６が取り付けられており，開弁時，この弁体付勢スプリング１６の付勢力によって弁体１２のフランジ１２ｂは吸入通路３０中に設けた弁座１３に緩やかに押し付けられている。

【0044】

なお，前述のカバー３６には，入口３６ａと出口３６ｂが設けられており，この入口３６ａを介して，カバー３６とピストン１４のフランジ１４ｂ間に形成された受圧室３７に作動圧を導入することができるようになっていると共に，出口３６ｂを介して受圧室３７内の作動圧を逃がすことができるようになっている。

【0045】

以上のように構成された容量制御弁１０では，受圧室３７に対する圧縮気体の導入が行われていない開弁時には，弁体１２のフランジ１２ｂは弁座１３に緩やかに押し当てられた状態にあるため，弁体１２の一次側である吸入通路３０の部分３１の圧力に対し二次側である吸入通路３０の部分３２の圧力が低くなると，弁体１２のフランジ１２ｂが弁座１３から離れて気体の通過を許容する，開弁状態にあるが，この開弁状態においても弁体１２の二次側から一次側に向かって気体が逆流しようとすると，弁体１２のフランジ１２ｂが弁座１３に押し当てられて吸入通路３０を閉ざすため，このような逆流は阻止されている。

【0046】

そして，このように構成された容量制御弁１０を閉弁状態と成す場合には，受圧室３７内に圧縮気体を導入してピストンスプリング１５及び弁体付勢スプリング１６の付勢力に抗してピストン１４を弁体１２側にスライドさせると，ピストン軸１４ａの先端が弁軸１２ａの先端に突合して，弁体１２のフランジ１２ｂが弁座１３に押し当てられて弁座１３より離れることができなくなり，これにより吸入通路３０が完全に閉塞する。

【0047】

なお，以上の説明では本発明の容量制御装置に設ける容量制御弁１０として，逆止機能を備えたピストンバルブ型の容量制御弁１０について説明したが，本発明で使用する容量制御弁１０は必ずしも図示の構造を備えるものである必要はなく，例えば逆止機能を備えていない容量制御弁についても使用可能である。

【0048】

また，図示の構成では本発明の容量制御装置で使用する容量制御弁１０を，弁体１２や弁座１３，前記弁体１２を操作するためのピストン１４等の構成要素を，全て共通のボディ３内に組み込んで一体的に形成した容量制御弁１０として説明したが，本発明の容量制御装置に使用する容量制御弁１０は，図示の構成に限定されず，例えば，弁体や弁座を備えた本体と，前記本体に設けた弁体を開閉操作するピストン型レギュレータ等の駆動機構が別体に構成されたものであっても良い。

【0049】

（２）導入流路，パージ弁，逃がし流路
以上のように構成された容量制御弁１０の受圧室３７に対し吐出流路６０ａ内の圧縮気体を導入するために，吐出流路６０ａと容量制御弁１０の受圧室３７に設けた入口３６ａ間を連通する導入流路８１が設けられていると共に，この導入流路を開閉するためのパージ弁８０が設けられている。

【0050】

図１に示す構成において，導入流路８１は，その一端側（符号８１ａで示す部分）を吐出流路６０ａを構成する配管６４と６５間に接続しているが，この構成に代えて導入流路８１の一端をレシーバタンク６１に直接接続するように構成しても良く，吐出流路６０ａ内の圧縮気体を取り出すことができるものであれば吐出流路６０ａのいずれの位置に連通させても良く，連通位置は特に限定されない。

【0051】

もっとも，容量制御の対象とする圧縮機が油冷式圧縮機である本実施形態にあっては，好ましくはレシーバタンク６１に設けたセパレータ６２よりも下流側において導入流路８１と連通することで，油分を含む圧縮気体を放気することに伴う圧縮機の防音箱内の汚染を防止することができる。

【0052】

前述のパージ弁８０としては電磁弁を使用することができ，図示の構成ではこのパージ弁８０としてノーマルオープン型の電磁弁を使用することで，圧縮機の停止時には，吐出流路６０ａ内の圧力を放気できるように構成している。

【0053】

前述の導入流路８１は，このパージ弁８０の二次側を分岐して形成された制御流路８１ｂと放気流路８１ｃとを備えており，このうちの制御流路８１ｂを，容量制御弁１０の受圧室３７を画成するカバー３６に設けた入口３６ａに連通し，パージ弁８０の開弁時，容量制御弁１０の受圧室３７に対し，吐出流路６０ａ内の圧縮気体を作動圧力として導入できるようにしている。

【0054】

なお，容量制御弁１０の受圧室３７を画成するカバー３６には，受圧室３７内の圧力を排出するための出口３６ｂが設けられており，この出口３６ｂに連通された逃がし流路７１の流路面積を，制御流路８１ｂの流路面積よりも狭く形成することで，受圧室３７内の圧力をピストン１４が作動する圧力以上に上昇させることができるようにしている。

【0055】

ここで，パージ弁８０の開弁後，ピストン１４の作動迄に要する時間は，受圧室３７内の圧力上昇速度によって決まり，この圧力上昇速度は，制御流路８１ｂの流路面積に対し，逃がし流路７１の流路面積を狭めるほど早めることができる。

【0056】

この流路面積の調整は，両流路８１ｂ，７１を構成する配管自体の管径を選択することによって行うこともできるが，好ましくは，各流路８１ｂ，７１に絞り７２，７４を設けることによって行い，このような絞り７２，７４としては，これを可変絞りとして，使用状況等に対応してユーザーが事後的に流量を調整できるように構成しても良い。

【0057】

また，放気流路８１ｃは，パージ弁８０の開弁時，吐出流路６０ａ内の圧縮気体を放気できるように大気開放されており，図１に示す例では，放気流路８１ｃの先端を，容量制御弁１０のボディ３内に形成された吸入流路３０のうち弁体１２の一次側にある部分３１に連通し，この容量制御弁１０の吸入側に設けられたエアフィルタ７０を介して放気を行えるようにしている。

【0058】

なお，制御流路８１ｂと放気流路８１ｃを流れる圧縮気体の流量は，好ましくは制御流路８１ｂに対し放気流路８１ｃの方が多くなるよう，両流路の流路面積を調整する。

【0059】

この流路面積の調整も，両流路を構成する配管自体の管径を選択することによって行うこともできるが，好ましくは，各流路８１ｂ，８１ｃに絞り７２，７３を設けることにより行い，このような絞り７２，７３としては，可変絞りを設け，使用状況等にあわせてユーザーが事後的に調整できるようにしても良い。

【0060】

なお，図１に示す実施形態にあっては，前述の放気流路８１ｃを容量制御弁１０内に形成した吸入通路３０のうち弁体１２の一次側にある部分３１に連通する構成を示したが，この構成に代え，図４に示すように，放気流路８１ｃの先端を容量制御弁１０を介さずに直接大気開放するものとしても良く，この場合には，放気流路８１の先端に消音器を取り付ける等して放気音の低減を図るものとしても良い。

【0061】

また，図１に示す構成では，放気流路８１ｃの先端と，逃がし流路７１の先端を，それぞれ別個に吸入通路３０のうち弁体１２の一次側にある部分３１に連通させて大気開放しているが，この構成に代えて図３及び図４に示すように，逃がし流路７１の先端を，放気流路８１ｃに対し絞り７３の二次側において連通するものとして，逃がし流路７１の短縮による配管の簡略化を図るものとしても良い。このように逃がし流路７１を放気流路８１ｃに連通する場合，絞り７３の二次側における放気流路８１ｃの流路面積を，合流後の圧縮気体量を排出するに十分な寸法に形成する。

【0062】

以上の説明より，各流路８１ｂ，８１ｃ，７１の好ましい流路面積の大小関係は，放気流路８１ｃが最大で，次いで制御流路８１ｂとなり，逃がし流路７１が最小となる。

【0063】

そして，制御流路８１ｂと逃がし流路７１の流路面積は，容量制御弁１０の閉弁時に生じる衝突音が所定の音量以下となるようにピストンの運動エネルギーを抑えることができるように制御流路８１ｂの流路面積を絞ると共に，容量制御弁１０の閉弁動作に遅れを生じさせない範囲となるよう，制御流路８１ｂの流路面積との相対的な関係において，逃がし流路７１の流路面積を試験的に決定する。

【0064】

ここで，制御流路８１ｂの流路面積を一定とした場合，逃がし流路７１の流路面積を絞れば絞る程，受圧室３７内の圧力上昇速度を早めることができ，パージ弁８０の開弁後，容量制御弁１０の閉弁迄の時間差を短くすることができるが，逃がし流路７１の流路面積を過度に絞る場合，パージ弁８０の閉弁により容量制御弁１０の受圧室３７に対する圧縮気体の導入が停止した後，受圧室３７内の圧縮気体の放気が完了する迄の時間が長くなる。

【0065】

そのため，アンロード運転の終了時，容量制御弁１０の開弁動作に遅れを生じさせることとなることから，逃がし流路７１の流路面積は，容量制御弁１０の開弁動作に過度の遅れが生じない範囲で決定することが必要となる。

【0066】

また，放気流路８１ｃの流路面積は，流量調整後の制御流路８１ｂ，及び逃がし流路７１を介して行われる放気では不足する分の放気量を補って，アンロード運転への移行時，可及的に速やかに吐出流路６０ａ内の圧力を低下させることができる流路面積となるように試験的に決定する。

【0067】

但し，吐出流路６０ａ内の圧縮気体を放気してレシーバタンク６１内の圧力を低下させると，レシーバタンク６１内の冷却油が泡立って油面を上昇させる「フォーミング」が生じ，急激すぎるレシーバタンク６１の圧力降下では，泡立った油面がセパレータ６２の高さにまで達してセパレータ６２を汚染する。

【0068】

そのため，放気流路８１ｃの流路面積は，レシーバタンク６１内の圧力降下速度が，フォーミングした潤滑油の油面がセパレータ６２の高さまで上昇することを防止し得る程度で，且つ，予め設定した時間内に，レシーバタンク６１内の圧力を，圧縮機１の再起動可能圧力まで低下させることができるものとなるよう試験的に決定する。

【0069】

（３）圧力検知手段，パージ動作制御手段
前述の導入流路８１に設けられたパージ弁８０は，圧力検知手段２１が検知した消費流路６０ｂ内の圧力に応じ，パージ動作制御手段２０によって開閉制御されるように構成されている。

【0070】

このパージ動作制御手段２０は，マイクロプロセッサ等によって実現される電子制御装置であり，圧力センサである前述の圧力検知手段２１より受信した検知信号に基づき所定の演算処理を行うことによって，電磁弁であるパージ弁８０に対し開放又は閉塞信号を出力する。

【0071】

パージ動作制御手段２０には，吸気制御の基準となる設定圧力（アンロード開始圧力と復帰圧力）が設定（記憶）されており，パージ動作制御装置２０は，圧力検知手段２１が検出した圧力が予め設定したアンロード開始圧力以上になったらパージ弁８０に開放信号を出力し，容量制御弁１０を閉じると共に吐出流路６０ａ内の圧縮気体を放気した状態で行うアンロード運転に移行し，その後，圧力検知手段２１が検出する圧力が予め設定した復帰圧力に低下するまでパージ弁８０に対する開放信号の出力を継続する。

【0072】

その後，圧力検知手段２１が検知する消費流路６０ｂ内の圧力が復帰圧力以下になると，パージ弁８０に対し閉塞信号を出力し，吐出流路６０ａ内の圧力の放気を停止すると共に，容量制御弁１０を開いて圧縮機本体４０に対する吸気を開始し，この動作を繰り返し行うことで，圧縮機本体４０の吐出側圧力（消費流路内の圧力）が所定の圧力範囲（復帰圧力からアンロード開始圧力）に維持されるように制御している。

【0073】

なお，パージ動作制御手段２０には，パージ動作制御のみならず，圧縮機１を始動してから所定時間が経過するまで設定圧力に拘わらずパージ弁８０を開く制御信号を出力する始動制御の機能を持たせるものとしても良く，この場合，始動後，前記所定時間の経過を条件として前述した設定圧力に基づく容量制御が開始される。

【0074】

〔動作説明等〕
以上のように構成された本発明の容量制御装置を備えた圧縮機１を駆動し，消費流路６０ｂの圧力がアンロード運転開始圧力以上になると，圧力検知手段２１からの検知信号に基づきパージ動作制御手段２０がパージ弁８０を開く。

【0075】

これにより吐出流路６０ａ内の圧縮気体が導入流路８１に導入され，そのうちの一部が制御流路８１ｂを介して容量制御弁１０の受圧室３７に導入されると共に，その他の圧縮気体は放気流路８１ｃを介して放気され，逆止弁４４の一次側における圧縮機本体４０の吐出側圧力が低下する。

【0076】

制御流路８１ｂを介して圧縮気体が導入されることにより，容量制御弁１０の受圧室３７内が所定の圧力を超えると，ピストン１４がスプリング１５，１６の付勢力に抗して，弁座１３に対し弁体１２を押し付ける方向に移動し，容量制御弁１０を閉じることで圧縮機本体４０に対する吸気を停止したアンロード運転に移行する。

【0077】

このようにしてアンロード運転が行われている状態で，消費流路６０ｂの圧力が復帰圧力以下に低下したことを圧力検知手段２１が検知すると，パージ動作制御手段２０は制御信号の出力によってパージ弁８０を閉じる。

【0078】

これにより，放気流路８１ｃを介した吐出流路６０ａの放気が停止すると共に，容量制御弁１０の受圧室３７に対する圧縮気体の導入が停止し，受圧室３７内の圧縮気体が逃がし流路７１を介して排出されると，受圧室３７内の圧力低下に伴ってピストン１４がスプリング１５，１６の付勢力によって受圧室３７内の空間を縮小するよう移動すると共に，圧縮機本体４０による吸気によって弁体１２の二次側における吸入流路３０の部分３２が負圧になると，弁体付勢スプリング１６によって弁座１３に緩やかに押し当てられた弁体１２が弁座１３より離間して，圧縮機本体４０に対する吸気が開始され，圧縮機はロード運転に移行する。

【0079】

ここで，容量制御弁１０の閉弁時に生じる衝突音は，弁座１３に衝突する弁体１２の運動エネルギー，従って，弁体１２を押圧するピストン１４の運動エネルギーが大きい程，大きくなる。

【0080】

一方，ピストン１４の運動エネルギーは，容量制御弁１０の受圧室３７内に導入される圧縮気体の流量が多くなれば成る程大きくなることから，制御流路８１ｂの流路面積を絞ることで，閉弁時に生じる衝突音を小さくすることができる。

【0081】

従って，図６を参照して説明した従来の容量制御装置の流路構成においても，衝突音を抑えるだけであれば，導入流路１６３を介して導入される圧縮気体の流量を減少させることで衝突音を小さく抑えることが可能となる。

【0082】

しかし，図６を参照して説明した従来の容量制御装置の流路構成では，導入流路１６３と逃がし流路１７１が，容量制御弁１１０の開閉制御を担当するだけでなく，アンロード運転時に逆止弁１４４の一次側における圧縮機本体の吐出側圧力を放気するための放気流路としても機能している。

【0083】

そのため，導入流路１６３を介して導入される圧縮気体の流量を減少させれば，放気速度が低下して逆止弁１４４の一次側における圧縮機本体の吐出側圧力が低下する迄の時間が長くなる。

【0084】

しかも，導入流路１６３と共に，逃がし流路１７１の流路面積についても絞ってしまうと，放気速度は更に低下することとなるために，逃がし流路１７１の流路面積を絞ることはできず，受圧室１３７内の圧力上昇に時間がかかり，閉弁タイミングに遅れが生じることとなる。

【0085】

従って，衝突音を小さく抑えることと，必要な放気量の確保，及び迅速な閉弁動作の確保は，相反する要求であり，同時に成立させることは困難であった。

【0086】

これに対し，本願の容量制御装置にあっては，パージ弁８０の二次側で導入流路８１を分岐して放気流路８１ｃを設けたことにより，前述した相反する要求を同時に満たすことができるものとなっている。

【0087】

すなわち，前述したように容量制御弁１０の閉弁時における衝突音を小さく抑えるために，制御流路８１ｂの流路面積を絞って受圧室３７に導入される圧縮気体の流量を減少させ，かつ，受圧室３７内の圧力上昇速度を速めるために，絞られた制御流路８１ｂの流路面積に対応して逃がし流路７１の流路面積を絞ることにより，制御流路８１ｂ及び逃がし流路７１を介して行われる放気量が大幅に減少した場合であっても，この減少分の放気量を，放気流路８１ｃを介して放気を行うことで補うことができるために，容量制御弁１０の閉動作に伴い発生する衝突音の減少を行いつつ，逆止弁４４の一次側における圧縮機本体の吐出側圧力の早期放出と，容量制御弁１０の遅れの発生防止を同時に達成することができた。

【符号の説明】

【0088】

１ 圧縮機
３ ボディ
１０ 容量制御弁
１２ 弁体
１２ａ 弁軸
１２ｂ フランジ
１３ 弁座
１４ ピストン
１４ａ ピストン軸
１４ｂ フランジ
１５ ピストンスプリング
１６ 弁体付勢スプリング
２０ パージ動作制御手段
２１ 圧力検知手段（圧力センサ）
３０ 吸入通路
３１，３２ 部分（吸入通路３０の）
３４ スリーブ
３５ シリンダ
３６ カバー
３６ａ 入口
３６ｂ 出口
３７ 受圧室
４０ 圧縮機本体
４１ 給油流路
４２ オイルクーラ
４３ オイルフィルタ
４４ 逆止弁
５０ 原動機
６０ 供給流路
６０ａ 吐出流路
６０ｂ 消費流路
６１ レシーバタンク
６２ セパレータ
６３〜６６ 配管
６７ アフタクーラ
６８ ドライヤ
６９ サービスバルブ
７０ エアフィルタ
７１ 逃がし流路
７２〜７４ 絞り
８０ パージ弁
８１ 導入流路
８１ａ 導入流路（パージ弁８０の一次側）
８１ｂ 制御流路
８１ｃ 放気流路
１００ 圧縮機
１１０ 容量制御弁
１１２ 弁体
１１３ 弁座
１１４ ピストン
１１４ａ 軸
１１４ｂ フランジ
１１５ ばね
１２０ 制御装置
１２１ 圧力センサ
１３５ シリンダ
１３７ 受圧室
１４０ 圧縮機本体
１４４ 逆止弁
１５０ 原動機
１６０ レシーバタンク
１６３ 導入流路
１７０ エアフィルタ
１７１ 逃がし流路
１８０ 放気弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】