JP4965423B2 - 圧縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気等の流体を圧縮するのに好適に用いられるスクロール式流体機械等の圧縮装置に関する。

一般に、空気等の流体を圧縮する圧縮装置としては、例えば電動モータ等の駆動源により旋回スクロールを固定スクロールに対し旋回駆動することによって、両スクロールの間の圧縮室内で流体を連続的に圧縮する構成としたスクロール式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３２５３９６号公報

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、前記固定スクロールと旋回スクロールのうちいずれか一方のスクロール部材を、他方のスクロール部材に対して押圧するための背圧室を備え、前記圧縮室から吐出される圧縮流体の圧力に応じて該背圧室内の圧力を可変に制御し、これによって、固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との先端隙間を適正に保つ構成としている。

ところで、上述した従来技術によるスクロール式圧縮機は、固定スクロールまたは旋回スクロールの背面側に専用の背圧室を形成し、該背圧室内の圧力を吐出流体（圧縮流体）の圧力に応じて可変に制御する構成としているだけである。このため、圧縮機の起動初期に吐出流体の圧力が上昇するまでは背圧室の圧力を制御することができず、旋回スクロールの挙動が不安定になる虞れがある。

しかも、固定スクロールまたは旋回スクロールの背面側に専用の背圧室を形成する構成としているため、スクロール式圧縮機のケーシング内に背圧室用の特別なスペースを確保する必要があり、これによって全体の構造が複雑化し、装置の大型化を招くことになり、小型、軽量化を図るのが難しいという問題がある。

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、本発明の目的は、例えば起動時等の圧縮動作を安定させることができる上に、構造の簡素化を図り、圧縮機全体を小型、軽量化することができるようにした圧縮装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明による圧縮装置は、吸入口から吸込んだ流体を圧縮し吐出口から圧縮流体を吐出してなる圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路側に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に作用する背圧として前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧が導かれる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧手段の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としている。

また、請求項２の発明による圧縮装置は、２つのスクロール部材のラップ部が重なり合って旋回運動する間に吸入口から吸込んだ流体を圧縮室内で圧縮しつつ、吐出口から圧縮流体を吐出するスクロール式の圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路側に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に作用する背圧として前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧が導かれる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧手段の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としている。

さらに、請求項３の発明による圧縮装置は、２つのスクロール部材のラップ部が重なり合って旋回運動する間に吸入口から吸込んだ流体を圧縮室内で圧縮しつつ、吐出口から圧縮流体を吐出するスクロール式の圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に閉弁方向の圧力を背圧として作用させる背圧室および前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧を該背圧室内に背圧として導く背圧通路からなる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧室の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としている。

上述の如く、本発明によれば、圧縮機本体の吐出口側圧力を保持する圧力保持機構の弁体は、圧縮流体による吐出口側の圧力が背圧手段の中間圧（背圧）と付勢部材の付勢力とを越えたときに開弁する構成としている。このため、圧縮機本体の起動時には前記中間圧と付勢部材の付勢力とによって弁体を閉弁させ、圧縮機本体の吐出口側圧力を保持する保圧機能を発揮することができる。そして、圧縮流体の圧力（吐出圧）が上昇し、前記中間圧と付勢力とを越えたときには、前記弁体を開弁することによって圧縮流体を外部の貯留タンク等に向けて吐出することができる。従って、圧縮装置として構造の簡素化を図り、圧縮機全体を小型、軽量化することができる上に、例えば起動時等の圧縮動作を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態による圧縮装置を、スクロール式の空気圧縮機に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は圧縮機本体で、該圧縮機本体１は、スクロール式の空気圧縮機が用いられ、後述のケーシング２、固定スクロール３、旋回スクロール５、電動モータ７、偏心ブッシュ１１、バランスウェイト１２および自転防止機構１４等より構成されている。

２は圧縮機本体１の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング２は、図１に示す如く軸方向の一側に後述の電動モータ７が着脱可能に取付けられ、軸方向の他側が開口した有底筒状体として形成されている。そして、ケーシング２は、軸方向の他側（後述の固定スクロール３側）が開口した筒部２Ａと、該筒部２Ａの軸方向一側に一体形成され径方向内向きに延びた環状の底部２Ｂと、該底部２Ｂの内周側から軸方向の他側に向けて突出した筒状の軸受取付部２Ｃとから大略構成されている。

また、ケーシング２の筒部２Ａ内には、後述の旋回スクロール５、偏心ブッシュ１１、バランスウェイト１２、自転防止機構１４等が収容されている。また、ケーシング２の底部２Ｂ側には、後述の旋回スクロール５に付加される軸方向のスラスト荷重を自転防止機構１４を介して受承する複数の台座部２Ｄ（図１中に１個のみ図示）が設けられ、これらの台座部２Ｄは、ケーシング２の周方向に所定の間隔をもって配設されている。

３はケーシング２（筒部２Ａ）の開口端側に固定して設けられたスクロール部材としての固定スクロールを示している。そして、該固定スクロール３は、図１、図２に示す如く円板状に形成された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部３Ｂと、該ラップ部３Ｂを径方向外側から取囲むように鏡板３Ａの外周側に設けられ、複数のボルト４等によりケーシング２（筒部２Ａ）の開口端側に締結された筒状の支持部３Ｃとにより大略構成されている。

５は固定スクロール３と軸方向で対向してケーシング２内に旋回可能に設けられた他のスクロール部材を構成する旋回スクロールを示している。そして、該旋回スクロール５は、図１、図２に示すように、円板状の鏡板５Ａと、該鏡板５Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部５Ｂと、鏡板５Ａの背面（ラップ部５Ｂと反対側の面）側に突設され、後述の偏心ブッシュ１１に旋回軸受１３を介して取付けられる筒状のボス部５Ｃとにより大略構成されている。

また、旋回スクロール５の背面部の外径側には、後述する自転防止機構１４のスラスト受け１４Ｂが嵌合して取付けられる複数の取付部５Ｄ（図２中に１個のみ図示）が、旋回スクロール５の周方向に間隔をもって設けられ、これらの取付部５Ｄは、ケーシング２の各台座部２Ｄと軸方向で対向する位置に配設されるものである。

ここで、旋回スクロール５のボス部５Ｃは、その中心が固定スクロール３の中心に対して予め決められた所定の寸法（旋回半径）分だけ径方向に偏心して配置されている。この状態で、旋回スクロール５のラップ部５Ｂは、固定スクロール３のラップ部３Ｂと重なり合うように配置され、これらのラップ部３Ｂ，５Ｂの間には、複数の圧縮室６，６，…が画成されている。

そして、旋回スクロール５は、後述の電動モータ７により回転軸８と偏心ブッシュ１１とを介して駆動され、後述の自転防止機構１４によって自転を規制された状態で固定スクロール３に対し旋回運動を行う。これにより、複数の圧縮室６のうち外径側の圧縮室６は、後述の吸入口１５から空気を吸込み、この空気は各圧縮室６内で連続的に圧縮される。そして、内径側の圧縮室６は、後述の吐出口１６から圧縮空気を外部に向けて吐出するものである。

７は旋回スクロール５を旋回駆動する駆動源としての電動モータで、該電動モータ７は、その軸方向に伸長した駆動軸７Ａを回転駆動する。ここで、電動モータ７の駆動軸７Ａは、その先端側（軸方向の他側）がケーシング２の底部２Ｂ側に向けて突出し、図２に示す如く後述の回転軸８に一体的に連結されている。

８はケーシング２の軸受取付部２Ｃ内に軸受９等を介して回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸８は、図１に示す如く基端側（軸方向の一側）が電動モータ７の駆動軸７Ａに着脱可能に固着され、電動モータ７によって回転駆動されるものである。また、回転軸８の先端側（軸方向の他側）には、旋回スクロール５のボス部５Ｃが後述の偏心ブッシュ１１と旋回軸受１３とを介して旋回可能に連結されている。

また、回転軸８の基端側には、図２に示すように径方向外向きに延びるサブウェイト１０が一体形成され、このサブウェイト１０は、後述のバランスウェイト１２と旋回スクロール５とが回転するときにそれぞれ生じる遠心力が回転軸８等を傾ける方向の外力（モーメント力）となって作用するのを打消す機能を有するものである。

１１は回転軸８の先端側に設けられた段付筒状の偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１１は、旋回スクロール５のボス部５Ｃ側を回転軸８に後述の旋回軸受１３を介して偏心状態で連結している。そして、偏心ブッシュ１１は、回転軸８と一体に回転し、その回転を旋回スクロール５の旋回動作に変換するものである。また、偏心ブッシュ１１の外周側には、旋回スクロール５の旋回動作を安定させるためにバランスウェイト１２が一体に形成されている。

１３は旋回スクロール５のボス部５Ｃと偏心ブッシュ１１との間に配設された旋回軸受を示し、該旋回軸受１３は、旋回スクロール５のボス部５Ｃを偏心ブッシュ１１に対して旋回可能に支持し、旋回スクロール５が回転軸８の軸線に対し所定の旋回半径をもって旋回動作するのを補償するものである。

１４はケーシング２の底部２Ｂと旋回スクロール５の背面側との間に設けられた複数の自転防止機構で、該各自転防止機構１４は、所謂ボールカップリング機構により構成されている。そして、自転防止機構１４は、後述のスラスト受け１４Ａ，１４Ｂとボール１４Ｃ等とを介して旋回スクロール５の自転を防止し、かつスラスト荷重を受承するものである。そして、これらの自転防止機構１４は、ケーシング２の各台座部２Ｄと旋回スクロール５の各取付部５Ｄとの間にそれぞれ配設されている。

即ち、ボールカップリングからなる自転防止機構１４は、図２に示すようにケーシング２の台座部２Ｄ側に固定して設けられた第１のスラスト受け１４Ａと、該第１のスラスト受け１４Ａと軸方向で対向して旋回スクロール５の取付部５Ｄ側に設けられた第２のスラスト受け１４Ｂと、第１，第２のスラスト受け１４Ａ，１４Ｂ間に転動可能に設けられた球状のボール１４Ｃとを含んで構成されている。

また、自転防止機構１４のボール１４Ｃは、例えば鋼球等の高い剛性をもった材料により球体として形成され、旋回スクロール５の鏡板５Ａ等に付加されるスラスト荷重を、スラスト受け１４Ａ，１４Ｂと共にケーシング２の台座部２Ｄ側で受承するものである。

１５は固定スクロール３の外周側に設けられた吸入口で、該吸入口１５は、例えば吸気フィルタ（図示せず）等を介して外部から空気を吸込み、この空気は各圧縮室６内で旋回スクロール５の旋回動作に伴って連続的に圧縮される。

１６は固定スクロール３の中心側に設けられた吐出口で、該吐出口１６は、前記複数の圧縮室６のうち最内径側の圧縮室６から圧縮空気を後述の貯留タンク１８側に向けて吐出するものである。

１７は固定スクロール３に設けられた中間圧通路で、該中間圧通路１７は、図２に示すように鏡板３Ａの板厚方向に延びて形成され、前記複数の圧縮室６のうち内径側と外径側との中間に位置する圧縮室６に連通している。また、中間圧通路１７は、鏡板３Ａの背面側で後述する圧力保持弁２０の背圧通路２７に接続されている。そして、中間圧通路１７は、圧縮機本体１の吸入口１５と吐出口１６との間の中間圧を後述の圧力保持弁２０側に背圧として導くものである。

１８は圧縮流体としての圧縮空気を貯留する貯留タンクで、該貯留タンク１８は、圧縮機本体１から離間した位置に配置され、後述する圧力保持弁２０の流出口２２Ｄに導管１９等を介して接続されている。そして、貯留タンク１８は、圧縮機本体１の圧縮室６から吐出口１６、圧力保持弁２０を介して吐出される圧縮空気を一時的に貯留し、これを外部の空気圧機器（図示せず）等に圧気源として供給するものである。

２０は圧縮機本体１の吐出側に設けられた圧力保持機構を構成する圧力保持弁で、該圧力保持弁２０は、後述の弁ケース２１、弁体２４、背圧室２６および圧縮ばね２８等により構成されている。そして、圧力保持弁２０は、後述の弁体２４を開，閉することにより、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６を貯留タンク１８に対して連通，遮断するものである。

２１は圧力保持弁２０の外殻を構成する弁ケースで、該弁ケース２１は、図２、図３に示すように軸方向の一側に上流側通路としての流入口２２Ａが設けられた段付き筒状の弁筒２２と、該弁筒２２の軸方向他側に設けられ弁筒２２を外側から閉塞した蓋体２３とにより構成されている。そして、弁筒２２内には、その軸方向の中間部に流入口２２Ａと同軸をなすように弁体摺動穴２２Ｂが設けられ、該弁体摺動穴２２Ｂは、その穴径（後述の寸法Ｄb1）が流入口２２Ａよりも大径に形成されている。

また、弁筒２２には、流入口２２Ａと弁体摺動穴２２Ｂとの間の段差部分に環状の弁座２２Ｃが形成され、該弁座２２Ｃには、後述の弁体２４が離着座するものである。また、弁筒２２には、弁座２２Ｃを挟んで流入口２２Ａの下流側となる位置に下流側通路としての流出口２２Ｄが設けられ、該流出口２２Ｄは、弁体摺動穴２２Ｂの径方向に延びて弁筒２２の外側へと突出している。

また、弁筒２２の軸方向一側には、流入口２２Ａを径方向外側から取囲むように環状のシール突起２２Ｅが設けられている。そして、該シール突起２２Ｅは、図２に示すように流入口２２Ａを固定スクロール３の吐出口１６に嵌合（接続）したときに、固定スクロール３（鏡板３Ａ）の背面側に気密状態で当接され、後述の背圧通路２７と中間圧通路１７との間を連通状態に保つものである。

ここで、弁筒２２は、筒状の流入口２２Ａが固定スクロール３の吐出口１６に接続（連通）され、流出口２２Ｄが導管１９を介して貯留タンク１８に接続される。そして、後述の弁体２４が閉弁している間は、流入口２２Ａが流出口２２Ｄに対して遮断され、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６は各圧縮室６内に圧縮空気を封じ込めるように閉じられる。

一方、弁体２４の開弁時には、流入口２２Ａが流出口２２Ｄに連通され、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６は、導管１９側に開放される。これにより、圧縮機本体１の圧縮室６に発生した圧縮空気は、吐出口１６から圧力保持弁２０の流入口２２Ａ内へと図３中の矢示Ａ方向に流入しつつ、流出口２２Ｄに向けて矢示Ｂ方向に流れ、導管１９を介して貯留タンク１８に向け吐出されるものである。

２４は弁筒２２の弁体摺動穴２２Ｂ内に挿嵌された弁体で、該弁体２４は、図３に示すように寸法Ｄb1の外径をもって段付き円柱状に形成され、その一側には弁座２２Ｃに離着座する弁部２４Ａが設けられている。そして、弁体２４は、流入口２２Ａ側の圧力を受圧する受圧面が弁部２４Ａの内径（寸法Ｄa1）により規定され、この寸法Ｄa1は、弁体２４の外径（寸法Ｄb1）よりも小さく形成されている。

ここで、弁体２４は、流入口２２Ａ側での弁部２４Ａの受圧面積Ｓａが下記の数１式により求められ、後述の背圧室２６側での受圧面積Ｓｂは、下記の数２式により算定される。そして、背圧室２６側での受圧面積Ｓｂは、弁部２４Ａの受圧面積Ｓａよりも大なる面積（Ｓｂ＞Ｓａ）に設定されている。

また、弁体２４には、弁部２４Ａとは反対側（軸方向の他側）に位置し後述の背圧室２６内に向けて延びる小径の軸部２４Ｂが設けられている。そして、この軸部２４Ｂは、先端側が図３に示す如く弁体２４の開弁時に蓋体２３に当接し、これによって、弁体２４の最大開度（リフト量ｈ）を規制するものである。

２５は圧力保持弁２０の一部を構成する背圧手段としての背圧部で、該背圧部２５は、弁筒２２内に位置して蓋体２３と弁体２４との間に形成された背圧室２６と、固定スクロール３側の中間圧通路１７を該背圧室２６に連通させるため弁体摺動穴２２Ｂを迂回して弁筒２２に形成された背圧通路２７とにより構成されている。そして、該背圧通路２７は、その一側が環状のシール突起２２Ｅ内を介して中間圧通路１７と連通することにより、圧縮機本体１からの中間圧を背圧室２６内に導くものである。

２８は弁体２４を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材としての圧縮ばねで、該圧縮ばね２８は、図３に示すように背圧室２６内に位置して蓋体２３と弁体２４との間にプリセット状態で設けられている。そして、圧縮ばね２８は、弁体２４の軸部２４Ｂを径方向外側から取囲むように巻回されたコイルスプリング等により構成されている。

ここで、圧縮ばね２８は、ばね定数Ｋを有し、図２に示す如く閉弁した弁体２４を付勢力Ｆ1 をもって付勢する。そして、弁体２４が図３に示す如くリフト量ｈだけ開弁したときに、圧縮ばね２８は、下記の数３式による開弁時の付勢力Ｆをもって弁体２４を閉弁方向に向けて付勢するものである。

２９は弁筒２２と弁体２４との間をシールするシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング２９は、弁筒２２の流出口２２Ｄ側を背圧室２６に対して封止し、背圧室２６内の圧力を中間圧通路１７（図２参照）側と等しい圧力状態に保つものである。

本実施の形態によるスクロール式の圧縮機本体１を用いた圧縮装置は、上述の如き構成を有しているもので、次に、その作動について説明する。

まず、圧縮機本体１は、電動モータ７に外部から給電して駆動軸７Ａを回転させると、回転軸８と偏心ブッシュ１１とが軸線を中心として回転駆動され、旋回スクロール５は、例えば３組の自転防止機構１４により自転を規制された状態で、所定の旋回半径をもった旋回動作を行う。

これにより、固定スクロール３のラップ部３Ｂと旋回スクロール５のラップ部５Ｂとの間に画成された各圧縮室６は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小される。そして、これらの圧縮室６のうち外径側の圧縮室６は、固定スクロール３の外周側に設けた吸入口１５から流体としての空気を吸込み、この空気を各圧縮室６内で連続的に圧縮しつつ、内径側の圧縮室６から吐出口１６を介して圧力保持弁２０（弁筒２２）の流入口２２Ａに向け圧縮空気を吐出する。

ここで、圧力保持弁２０の弁体２４は、圧縮ばね２８により付勢力Ｆ1 をもって付勢され、背圧室２６内には、中間圧通路１７からの背圧が中間圧Ｐｂとなって導かれている。そして、このときに弁体２４は、圧縮機本体１の吐出口１６から吐出される圧縮空気の吐出圧Ｐａを前記数１式による受圧面積Ｓａで受圧し、背圧室２６からの中間圧Ｐｂを前記数２式による受圧面積Ｓｂで受圧している。

このため、圧力保持弁２０の弁体２４には、開弁方向に押圧する力（Ｐａ×Ｓａ）と閉弁方向に押圧する力（Ｆ１＋Ｐｂ×Ｓｂ）とが作用し、両者の大，小関係、即ち吐出圧Ｐａと中間圧Ｐｂとが変化することにより、弁体２４は開，閉弁されるものである。

ところで、前記吐出圧Ｐａ、中間圧Ｐｂおよび貯留タンク１８のタンク内圧Ｐｔは、下記の表１に示す条件（１），（２），（３），（４）毎に圧縮機本体１の起動時、定常時、停止時、停止中として表すことができる。

即ち、条件（１）による圧縮機本体１の起動時には、貯留タンク１８のタンク内圧Ｐｔが大気圧に等しい最低圧（Ｐｔ＝０）であり、起動時における圧縮空気の吐出圧Ｐａを、Ｐａ＝Ｐasとすると、背圧室２６内の中間圧Ｐｂは、Ｐｂ＝Ｐb1となる（但し、Ｐb1 ＜Ｐas）。

そして、このような圧縮機本体１の起動時には、下記の数４式による関係に達するまでは、圧力保持弁２０の弁体２４が閉弁状態に保持され、吐出口１６からの圧縮空気が弁筒２２の流出口２２Ｄ、導管１９および貯留タンク１８側に吐出されることはない。

次に、圧縮機本体１の起動に伴って圧縮空気の吐出圧Ｐａが圧力Ｐas以上に上昇したときには、圧力保持弁２０の弁体２４が図３に示すように開弁する。これにより、吐出口１６からの圧縮空気が圧力保持弁２０の流入口２２Ａ、流出口２２Ｄおよび図２中の導管１９を介して貯留タンク１８側に吐出される。

そして、圧縮機本体１が条件（２）による定常時（定常運転時）に達したときには、タンク内圧Ｐｔが予め決められた設定圧Ｐｏ（定格圧力）まで上昇した状態である。このとき、圧縮空気の吐出圧Ｐａは、本来の設定圧Ｐｏまで昇圧され（但し、Ｐａ＝Ｐｏ）、背圧室２６内の中間圧Ｐｂは、Ｐｂ＝Ｐb2なる圧力に設定される（但し、Ｐb1 ＜Ｐb2 ＜Ｐｏ）。

また、この定常時では、圧力保持弁２０の弁体２４が図３に示すようにリフト量ｈをもって開弁しているので、弁体２４を開弁方向に押圧する力（Ｐｏ×Ｓａ）に対し、弁体２４には、前記数３式による圧縮ばね２８の付勢力Ｆと中間圧Ｐb2とによる閉弁方向に押圧する力（Ｋ×ｈ＋Ｆ１＋Ｐb2×Ｓｂ）が作用する。

このため、圧縮機本体１の定常時には、下記の数５による不等式を満たすことにより、圧力保持弁２０の弁体２４をリフト量ｈ分だけ開弁した全開状態に保持することができるものである。

一方、条件（３）による圧縮機本体１の停止時（運転停止時）には、タンク内圧Ｐｔが設定圧Ｐｏに維持され、このときに圧縮空気の吐出圧Ｐａも、この設定圧Ｐｏに維持され（但し、Ｐａ＝Ｐｏ）、背圧室２６内の中間圧Ｐｂは、Ｐｂ＝Ｐb3となる（但し、Ｐb2 ＜Ｐb3 ≒Ｐｏ）。圧縮機本体１を停止したときには、中間圧Ｐb3が設定圧Ｐｏに近い圧力まで一時的に上昇する。そして、圧力保持弁２０の弁体２４を圧縮機本体１の停止に伴って即座に閉弁できるようにするためには、下記の数６による不等式を満たす必要がある。

また、条件（４）による圧縮機本体１の停止中には、タンク内圧Ｐｔが設定圧Ｐｏに維持されるが、このときに圧縮空気は吐出されていないため、吐出圧Ｐａは、大気圧に等しい最低圧（Ｐａ＝０）となり、中間圧Ｐｂも最低圧（Ｐｂ＝０）まで低下することになる。そして、圧力保持弁２０の弁体２４を圧縮機本体１の停止中に閉弁状態に保持するためには、下記の数７による不等式を満たす必要がある。

この場合、数７式の左辺は、圧縮機本体１の停止中に弁体２４を開弁方向に押圧する力を表し、貯留タンク１８からのタンク内圧Ｐｔ（Ｐｏ）が、弁体２４に前記数１，２式による受圧面積Ｓａ，Ｓｂの差分（Ｓｂ−Ｓａ）だけ作用するものである。

従って、前記数４〜数７の式を満たすように、弁体２４の受圧面積Ｓａ，Ｓｂ（図３中の寸法Ｄa1，Ｄb1）、圧縮ばね２８のばね定数Ｋ、付勢力Ｆ1 を設計事項として選定すれば、圧縮機本体１の起動時、停止時に圧力保持弁２０の弁体２４を閉弁させ、その停止中も閉弁状態に保持することができる。そして、圧縮機本体１の定常時には、弁体２４をリフト量ｈをもって開弁した全開状態に保持することができる。

かくして、本実施の形態によれば、圧縮機本体１の吐出口１６側に、その吐出圧Ｐａを保持する圧力保持弁２０を設け、該圧力保持弁２０の弁体２４は、圧縮空気の吐出圧Ｐａが背圧室２６内の中間圧Ｐｂ（背圧）と圧縮ばね２８の付勢力Ｆ1 とを越えたときに開弁する構成としている。

このため、スクロール式の圧縮機本体１を起動した起動初期の段階では、吐出圧Ｐａが表１に示す圧力Ｐas以上の圧力に上昇するまでは、前記数４式の右辺に示す閉弁方向の力（Ｆ１＋Ｐb1×Ｓｂ）で弁体２４を閉弁させ、圧縮機本体１の吐出口１６側に圧力を保持する保圧機能を発揮することができる。

即ち、圧縮機本体１の起動初期に圧力保持弁２０を閉弁状態に保持することにより、固定スクロール３と旋回スクロール５との間の圧縮室６内に圧縮空気を閉じ込めると、このときの空気圧が旋回スクロール５の鏡板５Ａにスラスト荷重となって作用する。そして、このときのスラスト荷重は、自転防止機構１４の第１，第２のスラスト受け１４Ａ，１４Ｂとボール１４Ｃとの間で受承されるため、旋回スクロール５がケーシング２の軸方向に変位したり、固定スクロール３に対して斜めに傾いたりするのを抑え、旋回スクロール５の旋回動作を安定させることができる。

特に、圧縮機本体１に用いる固定スクロール３と旋回スクロール５とは、それぞれのラップ部３Ｂ，５Ｂが圧縮熱等により熱膨張するのを考慮して、相手方となる鏡板５Ａ，３Ａの表面との間に軸方向の隙間（遊び）を予め形成するようにしている。このため、例えば圧縮運転の開始前等にラップ部３Ｂ，５Ｂが熱膨張していない状態では、前記軸方向の隙間（遊び）分だけ旋回スクロール５がガタついたり、振動したりして、旋回スクロール５が不安定な挙動を起し易くなる。

また、旋回スクロール５の自転防止機構１４をボールカップリング機構により構成した場合には、球形のボール１４Ｃが２つのスラスト受け１４Ａ，１４Ｂ間で挟まれているだけであるため、圧縮運転の開始時等に旋回スクロール５が軸方向の隙間（遊び）分だけ変位し易くなり、旋回スクロール５の挙動が不安定になる可能性がある。

そこで、本実施の形態では、圧縮機本体１の起動初期に圧力保持弁２０を閉弁状態に保持することにより、固定スクロール３と旋回スクロール５との間の圧縮室６内に圧縮空気を閉じ込める構成とし、このときの空気圧を旋回スクロール５の鏡板５Ａにスラスト荷重として作用させるようにしている。

この結果、圧縮機本体１の起動初期に、圧縮運転前のようにラップ部３Ｂ，５Ｂが熱膨張していない状態でも、軸方向の隙間（遊び）分だけ旋回スクロール５がガタついたり、振動したりするのを、圧縮室６内に封じ込めた圧縮空気の圧力によって拘束するように規制でき、旋回スクロール５の不安定な挙動を抑えることができる。

また、圧縮機本体１の起動に伴って、吐出口１６側に発生する圧縮空気の吐出圧Ｐａが表１に示す圧力Ｐas以上の圧力まで上昇したときには、前記数４式の右辺による閉弁方向の力（Ｆ１＋Ｐb1×Ｓｂ）に抗して弁体２４を開弁することができ、吐出口１６からの圧縮空気を圧力保持弁２０の流出口２２Ｄ側から導管１９を介して外部の貯留タンク１８に向けて吐出することができる。

そして、圧縮機本体１の定常運転時には、圧力保持弁２０の弁体２４を正規のリフト量ｈをもって開弁した全開状態に保持することができる。このため、圧縮機本体１の吐出口１６と導管１９との間で、圧力保持弁２０による圧力損失が生じるのを小さく抑えることができ、圧縮機としての効率等を良好に高めることができる。

また、このような圧縮機本体１の定常運転時には、各圧縮室６内で圧縮された空気の圧力が旋回スクロール５の鏡板５Ａにスラスト荷重となって作用する。しかし、ケーシング２の台座部２Ｄと旋回スクロール５の背面側（取付部５Ｄ）との間には、第１，第２のスラスト受け１４Ａ，１４Ｂとボール１４Ｃとからなる３組の自転防止機構１４（ボールカップリング機構）を設ける構成としている。

このため、旋回スクロール５の鏡板５Ａに付加されるスラスト荷重を、自転防止機構１４の第１，第２のスラスト受け１４Ａ，１４Ｂとボール１４Ｃとの間で受承することができ、旋回スクロール５がケーシング２の軸方向に変位したり、固定スクロール３に対して斜めに傾いたりするのを防ぎ、旋回スクロール５の旋回動作を安定させることができる。

一方、圧縮機本体１の停止時には、圧力保持弁２０の弁体２４を即座に閉弁させる構成としている。このため、貯留タンク１８内の圧縮空気が圧縮機本体１の停止に伴って吐出口１６側に逆流したりするのを、圧力保持弁２０によって防ぐことができ、例えば旋回スクロール５の逆転防止等を容易に図ることができる。

そして、圧縮機本体１の停止中は、圧力保持弁２０の弁体２４を閉弁状態に保つことにより、前記表１の条件（４）にも示す如く、貯留タンク１８のタンク内圧Ｐｔを、本来の定格圧力である設定圧Ｐｏに保つことができ、圧力保持弁２０による圧力漏れを良好に防ぐことができる。

しかも、圧力保持弁２０は、弁ケース２１、弁体２４、背圧室２６および圧縮ばね２８等により単一の弁装置として簡単な構造に組立てることができ、このような圧力保持弁２０を固定スクロール３の吐出口１６側に嵌合して容易に組付けることができる。さらに、全体の部品点数を減らし、例えば貯留タンク１８内の圧力が逆流するのを防ぐ専用の逆止弁等を不要にすることができる。

従って、本実施の形態によれば、単一の弁装置からなる圧力保持弁２０を採用することにより、スクロール式の圧縮機本体１を含む圧縮装置の構造を簡素化することができ、圧縮機全体を小型、軽量化することができる上に、例えば起動時における旋回スクロール５の挙動等を安定させ、装置の耐久性、寿命、信頼性等を向上することができる。

また、本実施の形態では、弁体２４の弁部２４Ａ側での受圧面積Ｓａよりも背圧室２６側での受圧面積Ｓｂの方が大きい面積（Ｓｂ＞Ｓａ）となるように構成している。このため、背圧室２６内の中間圧Ｐｂを圧縮空気の吐出圧Ｐａに比較して十分に低い圧力に設定しても、弁体２４の開，閉弁動作を安定させることができる。

そして、背圧通路２７に連通する中間圧通路１７は、圧縮機本体１（固定スクロール３と旋回スクロール５との間）の各圧縮室６のうち、圧力が比較的低い圧縮室６（内径側よりも外径側に近い方の圧縮室６）から中間圧Ｐｂを取出すことができ、圧縮機本体１の起動時、停止時および運転停止中には、圧力保持弁２０の弁体２４を閉弁状態とし、保圧機能を発揮することができる。

次に、図４および図５は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、圧力保持機構の弁体による受圧面積を圧縮流体側と背圧側とで実質的に等しい面積に設定する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３０は本実施の形態で採用した圧力保持機構としての圧力保持弁で、該圧力保持弁３０は、第１の実施の形態で述べた圧力保持弁２０と同様に圧縮機本体１の吐出側に設けられ、後述の弁ケース３１、弁体３４、背圧室３６および圧縮ばね３８等により構成されている。そして、圧力保持弁３０は、後述の弁体３４を開，閉することにより、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６を貯留タンク１８に対して連通，遮断するものである。

３１は圧力保持弁３０の外殻を構成する弁ケースで、該弁ケース３１は、図４および図５に示すように、軸方向の一側に上流側通路としての流入口３２Ａが設けられた段付き筒状の弁筒３２と、該弁筒３２の軸方向他側を閉塞するように弁筒３２に設けられた有底筒状の保持筒３３とにより構成されている。

そして、保持筒３３の内周面は、後述の弁体３４が挿嵌される弁体摺動穴３３Ａとなり、該弁体摺動穴３３Ａは、弁筒３２の流入口３２Ａと同軸をなすように形成されている。また、保持筒３３の開口端（軸方向一側の端面）には、その全周にわたって延びる環状溝３３Ｂが形成され、該環状溝３３Ｂは、後述する背圧通路３７の一部を構成するものである。

一方、弁筒３２の内周側には、後述の弁体３４よりも大径に形成された弁収容穴３２Ｂと、該弁収容穴３２Ｂの軸方向他側に位置し弁収容穴３２Ｂよりも大径に形成された嵌合穴３２Ｃとが設けられている。そして、該嵌合穴３２Ｃは弁筒３２の軸方向他側に開口し、該嵌合穴３２Ｃ内には、保持筒３３の一側（開口端側）が嵌合して取付けられている。

また、弁筒３２には、流入口３２Ａと弁収容穴３２Ｂとの間の段差部分に環状の弁座３２Ｄが形成され、該弁座３２Ｄには、後述の弁体３４が離着座するものである。一方、弁筒３２には、弁座３２Ｄを挟んで流入口３２Ａの下流側となる位置に下流側通路としての流出口３２Ｅが設けられ、該流出口３２Ｅは、弁収容穴３２Ｂの径方向に延びて弁筒３２の外側へと突出している。

また、弁筒３２の軸方向一側には、流入口３２Ａを径方向外側から取囲むように環状のシール突起３２Ｆが設けられている。そして、該シール突起３２Ｆは、第１の実施の形態で述べたシール突起２２Ｅと同様に流入口３２Ａを、図２に例示した固定スクロール３の吐出口１６に嵌合（接続）したときに、固定スクロール３の背面側に気密状態で当接され、後述の背圧通路３７と中間圧通路１７との間を連通状態に保つものである。

ここで、弁筒３２は、第１の実施の形態で述べた弁筒２２と同様に、筒状の流入口３２Ａが固定スクロール３の吐出口１６に接続（連通）され、流出口３２Ｅが導管１９を介して貯留タンク１８に接続される。そして、後述の弁体３４が開弁したときには、圧縮機本体１からの圧縮空気が流入口３２Ａ内へと図５中の矢示Ａ方向に流入しつつ、流出口３２Ｅに向けて矢示Ｂ方向に吐出される。

３４は弁筒３２の弁収容穴３２Ｂから保持筒３３内に摺動可能に挿嵌された弁体で、該弁体３４は、段付き円柱状に形成され、その一側には弁座３２Ｄに離着座する弁部３４Ａが設けられている。そして、弁体３４は、流入口３２Ａ側の圧力を受圧する受圧面が弁部３４Ａの内径（寸法Ｄa2）により規定されている。

また、弁体３４は、軸方向の他側が環状の段部３４Ｂを介して縮径された縮径部３４Ｃとなり、該縮径部３４Ｃは、図４、図５に示すように寸法Ｄb2の外径をもって保持筒３３の弁体摺動穴３３Ａ内に挿嵌されている。そして、縮径部３４Ｃの外径（寸法Ｄb2）は、弁部３４Ａの内径（寸法Ｄa2）と等しい寸法に形成されている。

ここで、弁体３４は、流入口３２Ａ側での弁部３４Ａの受圧面積Ｓａが下記の数８式により求められ、後述の背圧室３６側での受圧面積Ｓｂは、下記の数９式により算定される。そして、背圧室３６側での受圧面積Ｓｂは、弁部３４Ａの受圧面積Ｓａと実質的に等しい面積（Ｓｂ＝Ｓａ）に設定されている。

また、弁体３４は、図５に示すように弁部３４Ａが弁座３２Ｄから離着して開弁したときに、環状の段部３４Ｂが保持筒３３の開口端（軸方向一側の端面）に当接する。これによって、環状の段部３４Ｂは、弁体３４の最大開度をリフト量ｈに規制するものである。

３５は背圧手段としての背圧部で、該背圧部３５は、弁ケース３１の保持筒３３と弁体３４の縮径部３４Ｃとの間に形成された背圧室３６と、固定スクロール３側の中間圧通路１７（図２参照）を該背圧室３６に連通させるため弁収容穴３２Ｂ、弁体摺動穴３３Ａを迂回して弁筒３２と保持筒３３とにわたって形成された背圧通路３７とにより構成されている。そして、該背圧通路３７は、第１の実施の形態で述べた背圧通路２７と同様に圧縮機本体１からの中間圧を背圧室３６内に導くものである。

３８は弁体３４を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材としての圧縮ばねで、該圧縮ばね３８は、図４に示すように背圧室３６内に位置して保持筒３３と弁体３４の縮径部３４Ｃとの間にプリセット状態で設けられている。そして、圧縮ばね３８は、そのばね定数Ｋと付勢力Ｆ1 とが前述した数４〜数６式の関係を満たすように設定されるものである。

３９は保持筒３３と弁体３４の縮径部３４Ｃとの間をシールするシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング３９は、弁筒３２の流出口３２Ｅ側を背圧室３６に対して封止し、背圧室３６内の圧力を中間圧通路１７（図２参照）側と等しい圧力状態に保つものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、圧縮機本体１の起動時に圧力保持弁３０の弁体３４を閉弁させ、その後は流入口３２Ａ（吐出口１６）側の吐出圧Ｐａと背圧室３６側の中間圧Ｐｂとに応じて弁体３４を開，閉弁することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態によると、弁体３４は、流入口３２Ａ側での弁部３４Ａの受圧面積Ｓａと背圧室３６側での受圧面積Ｓｂとが等しい面積（Ｓｂ＝Ｓａ）となるように構成されている。このため、圧縮機本体１を停止した後には、前記数７式中の左辺に示す受圧面積Ｓａ，Ｓｂの差分（Ｓｂ−Ｓａ）が零となり、圧縮ばね３８の付勢力Ｆ1 によって弁体２４を閉弁状態に保持することができる。

次に、図６は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、圧力保持機構の弁体による受圧面積を圧縮流体側が背圧側よりも大なる受圧面積を有する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４０は本実施の形態で採用した圧力保持機構としての圧力保持弁で、該圧力保持弁４０は、第１の実施の形態で述べた圧力保持弁２０と同様に圧縮機本体１の吐出側に設けられ、後述の弁ケース４１、弁体４４、背圧室４６および圧縮ばね４８等により構成されている。そして、圧力保持弁４０は、後述の弁体４４を開，閉することにより、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６を貯留タンク１８に対して連通，遮断するものである。

４１は圧力保持弁４０の外殻を構成する弁ケースで、該弁ケース４１は、前記第２の実施の形態で述べた弁ケース３１とほぼ同様に、段付き筒状の弁筒４２と有底筒状の保持筒４３とにより構成されている。そして、弁筒４２は、第２の実施の形態で述べた弁筒３２と同様に構成され、流入口４２Ａ、弁収容穴４２Ｂ、嵌合穴４２Ｃ、環状の弁座４２Ｄ、流出口４２Ｅおよびシール突起４２Ｆを有している。

しかし、この場合の弁ケース４１は，保持筒４３の弁体摺動穴４３Ａが、後述する弁体４４の縮径部４４Ｃと同様に小さい寸法Ｄb3に形成されている点で、第２の実施の形態とは異なるものである。また、保持筒４３の開口端（軸方向一側の端面）には、その全周にわたって延びる環状溝４３Ｂが形成され、該環状溝４３Ｂは、後述する背圧通路４７の一部を構成するものである。

４４は弁筒４２の弁収容穴４２Ｂから保持筒４３内に摺動可能に挿嵌された弁体で、該弁体４４は、前記第２の実施の形態で述べた弁体３４とほぼ同様に構成され、弁部４４Ａ、環状の段部４４Ｂおよび縮径部４４Ｃ等を有している。そして、弁体４４は、流入口４２Ａ側の圧力を受圧する受圧面が弁部４４Ａの内径（寸法Ｄa3）により規定されている。

しかし、弁体４４の縮径部４４Ｃは、その外径が寸法Ｄb3となって小径に形成され、保持筒４３の弁体摺動穴４３Ａ内に挿嵌されている。そして、縮径部４４Ｃの外径（寸法Ｄb3）は、弁部４４Ａの内径（寸法Ｄa3）よりも小さい寸法に形成されている。

ここで、弁体４４は、流入口４２Ａ側での弁部４４Ａの受圧面積Ｓａが下記の数１０式により求められ、後述の背圧室４６側での受圧面積Ｓｂは、下記の数１１式により算定される。そして、背圧室４６側での受圧面積Ｓｂは、弁部４４Ａの受圧面積Ｓａよりも小さい面積（Ｓｂ＜Ｓａ）に設定されている。

４５は背圧手段としての背圧部で、該背圧部４５は、弁ケース４１の保持筒４３と弁体４４の縮径部４４Ｃとの間に形成された背圧室４６と、固定スクロール３側の中間圧通路１７（図２参照）を該背圧室４６に連通させるため弁収容穴４２Ｂ、弁体摺動穴４３Ａを迂回して弁筒４２と保持筒４３とにわたって形成された背圧通路４７とにより構成されている。そして、該背圧通路４７は、第１の実施の形態で述べた背圧通路２７と同様に圧縮機本体１からの中間圧を背圧室４６内に導くものである。

４８は弁体４４を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材としての圧縮ばねで、該圧縮ばね４８は、背圧室４６内に位置して保持筒４３と弁体４４の縮径部４４Ｃとの間にプリセット状態で設けられている。そして、圧縮ばね４８は、そのばね定数Ｋと付勢力Ｆ1 とが前述した数４〜数６式の関係を満たすように設定されるものである。

４９は保持筒４３と弁体４４の縮径部４４Ｃとの間をシールするシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング４９は、弁筒４２の流出口４２Ｅ側を背圧室４６に対して封止し、背圧室４６内の圧力を中間圧通路１７（図２参照）側と等しい圧力状態に保つものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、圧縮機本体１の起動時に圧力保持弁４０の弁体４４を閉弁させ、その後は流入口４２Ａ（吐出口１６）側の吐出圧Ｐａと背圧室４６側の中間圧Ｐｂとに応じて弁体４４を開，閉弁することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態によると、弁体４４は、流入口４２Ａ側での弁部４４Ａの受圧面積Ｓａが背圧室４６側での受圧面積Ｓｂよりも大きい面積（Ｓｂ＜Ｓａ）となるように構成されている。そして、弁体４４の閉弁時には、貯留タンク１８からのタンク内圧Ｐｔ（Ｐｏ）を弁体４４の段部４４Ｂに閉弁方向の力として作用させ、圧縮ばね４８（付勢力Ｆ1 ）と一緒に弁体４４を閉弁状態に保持することができる。

次に、図７は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、圧力保持機構の弁体による受圧面積が圧縮流体側よりも背圧側で大なる面積を有する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、５０は本実施の形態で採用した圧力保持機構としての圧力保持弁で、該圧力保持弁５０は、第１の実施の形態で述べた圧力保持弁２０と同様に圧縮機本体１の吐出側に設けられ、後述の弁ケース５１、弁体５４、背圧室５６および圧縮ばね５８等により構成されている。そして、圧力保持弁５０は、後述の弁体５４を開，閉することにより、圧縮機本体１（固定スクロール３）の吐出口１６を貯留タンク１８に対して連通，遮断するものである。

５１は圧力保持弁５０の外殻を構成する弁ケースで、該弁ケース５１は、前記第２の実施の形態で述べた弁ケース３１とほぼ同様に、段付き筒状の弁筒５２と有底筒状の保持筒５３とにより構成されている。そして、弁筒５２は、第２の実施の形態で述べた弁筒３２と同様に構成され、流入口５２Ａ、弁収容穴５２Ｂ、嵌合穴５２Ｃ、環状の弁座５２Ｄ、流出口５２Ｅおよびシール突起５２Ｆを有している。

しかし、弁ケース５２の保持筒５３は、その内周側に大径の弁体摺動穴５３Ａに加えて、環状の段部５３Ｂと小径の有底穴５３Ｃとが形成されている点で、第２の実施の形態とは異なっている。そして、この場合の弁体摺動穴５３Ａは、保持筒５３の開口端側に位置し、後述する弁体５４の外径に対応する寸法Ｄb4の穴径をもって形成されている。また、保持筒５３の開口端（軸方向一側の端面）には、その全周にわたって延びる環状溝５３Ｄが形成され、該環状溝５３Ｄは、後述する背圧通路５７の一部を構成するものである。

５４は弁筒５２の弁収容穴５２Ｂから保持筒５３内に摺動可能に挿嵌された弁体で、該弁体５４は、保持筒５３の弁体摺動穴５３Ａ内に挿嵌され、その軸方向一側には弁座５２Ｄに離着座する弁部５４Ａが設けられている。そして、弁体５４は、開弁時に軸方向他側の端面が保持筒５３の段部５３Ｂに当接し、これにより最大開度が規制されるものである。

また、弁体５４は、流入口５２Ａ側の圧力を受圧する受圧面が弁部５４Ａの内径（寸法Ｄa4）により規定され、この寸法Ｄa4は、弁体５４の外径（寸法Ｄb4）よりも小さく形成されている。ここで、弁体５４は、流入口５２Ａ側での弁部５４Ａの受圧面積Ｓａが下記の数１２式により求められ、後述の背圧室５６側での受圧面積Ｓｂは、下記の数１３式により算定される。そして、背圧室５６側での受圧面積Ｓｂは、弁部５４Ａの受圧面積Ｓａよりも大きい面積（Ｓｂ＞Ｓａ）に設定されている。

５５は背圧手段としての背圧部で、該背圧部５５は、弁ケース５１の保持筒５３と弁体５４との間に形成された背圧室５６と、固定スクロール３側の中間圧通路１７（図２参照）を該背圧室５６に連通させるため弁収容穴５２Ｂ、弁体摺動穴５３Ａ、有底穴５３Ｃを迂回して弁筒５２と保持筒５３とにわたって形成された背圧通路５７とにより構成されている。そして、該背圧通路５７は、第１の実施の形態で述べた背圧通路２７と同様に圧縮機本体１からの中間圧を背圧室５６内に導くものである。

５８は弁体５４を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材としての圧縮ばねで、該圧縮ばね５８は、背圧室５６内に位置して保持筒５３の有底穴５３Ｃと弁体５４の端面との間にプリセット状態で設けられている。そして、圧縮ばね５８は、そのばね定数Ｋと付勢力Ｆ1 とが前述した数４〜数６式の関係を満たすように設定されるものである。

５９は保持筒５３と弁体５４との間をシールするシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング５９は、弁筒５２の流出口５２Ｅ側を背圧室５６に対して封止し、背圧室５６内の圧力を中間圧通路１７（図２参照）側と等しい圧力状態に保つものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、圧縮機本体１の起動時に圧力保持弁５０の弁体５４を閉弁させ、その後は流入口５２Ａ（吐出口１６）側の吐出圧Ｐａと背圧室５６側の中間圧Ｐｂとに応じて弁体５４を開，閉弁することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態によると、弁体５４は、流入口５２Ａ側での弁部５４Ａの受圧面積Ｓａを背圧室５６側での受圧面積Ｓｂよりも小さい面積（Ｓｂ＞Ｓａ）となるように構成している。このため、前述した第１の実施の形態と同様に前記数７式による不等式を満たすように、圧縮ばね５８の付勢力Ｆ1 を設定することにより、圧力保持弁５０の弁体５４を圧縮機本体１の停止中に閉弁状態に保持することができる。

次に、図８は本発明の第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、例えば車両のエアサスペンション装置に用いる圧気源として圧縮装置を構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、６１は車両に搭載されるエアサスペンションで、該エアサスペンション６１は、車両の車軸側と車体側（いずれも図示せず）との間に配設され、図８に示すシリンダ６１Ａとピストンロッド６１Ｂとの間に、空気室６１Ｃが画成されている。そして、この空気室６１Ｃには、圧縮機本体１からの圧縮空気が後述のエアドライヤ６２、給排気弁６４等を介して供給または排出される。

ここで、エアサスペンション６１は、圧縮空気の給，排気量に応じて空気室６１Ｃが上，下方向に伸縮され、これにより、車両の高さ（車高）を上昇または下降させるように、車両の車高調整が行われるものである。

６２は空気乾燥手段としてのエアドライヤで、該エアドライヤ６２は、図８に示す如く導管６３を介して圧縮機本体１側の圧力保持弁２０に接続されている。そして、エアドライヤ６２は、例えば水分吸着剤（図示せず）等を内蔵し、圧縮機本体１側から後述の導管６３を介して圧縮空気が流通するときに、この圧縮空気を内部の水分吸着剤に接触させることにより水分を吸着し、乾燥した圧縮空気（ドライエア）をエアサスペンション６１の空気室６１Ｃに向けて供給する。

一方、空気室６１Ｃから排出された圧縮空気（排気）がエアドライヤ６２内を逆向きに流通するときには、乾燥した圧縮空気がエアドライヤ６２内を逆流するので、エアドライヤ６２内の水分吸着剤は、この乾燥空気により先に吸着した水分が脱着され、水分を吸着可能に再生されるものである。

６３は圧力保持弁２０の流出口２２Ｄ側に接続された導管で、該導管６３は、第１の実施の形態で述べた導管１９に替えて用いられ、例えば図２に示す弁ケース２１（弁筒２２）の流出口２２Ｄに接続される。そして、導管６３は、圧縮機本体１の吐出口１６から圧力保持弁２０を介して吐出される圧縮空気を、図８に示すエアドドライヤ６２に流通させるものである。

６４はエアサスペンション６１の流出入口側に設けられた給排気弁で、該給排気弁６４は、例えば電磁弁等により構成され、常時は閉弁してエアサスペンション６１の空気室６１Ｃを外部から遮断する。そして、空気室６１Ｃ内に圧縮空気を供給または排出するときには、給排気弁６４が開弁され、空気室６１Ｃは、圧縮空気の給，排に応じて上，下方向に伸縮されるものである。

６５は排気管路６６を介してエアドライヤ６２に接続された排気弁で、該排気弁６５は、例えば電磁弁等を用いて構成され、常時は閉弁して排気管路６６を外気に対し遮断している。そして、排気弁６５は、外部からの制御信号（車高調整信号）により開弁されると、エアサスペンション６１側からエアドライヤ６２を介して排気されてくる圧縮空気を大気中に排出（放出）するものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、圧縮機本体１の起動時に圧力保持弁２０の弁体２４を閉弁させ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、圧縮機本体１の起動後に圧力保持弁２０の弁体２４が開弁すると、吐出口１６からの圧縮空気を導管６３、エアドライヤ６２および給排気弁６４を介してエアサスペンション６１の空気室６１Ｃに安定して供給することができる。

また、圧縮機本体１の停止時には、圧力保持弁２０を即座に閉弁させ、導管６３側から吐出口１６に向けて圧縮空気が逆流するのを防止でき、例えば旋回スクロール５の逆転防止等を容易に図ることができる。そして、圧縮機本体１の停止中は、圧力保持弁２０の弁体２４を閉弁状態に保つことにより、エアサスペンション６１の空気室６１Ｃ内を車高調整に適した圧力に保つことができ、圧力保持弁２０による圧力漏れ等を良好に防ぐことができる。

なお、前記第５の実施の形態では、圧縮機本体１の吐出口１６側に圧力保持弁２０を設け、該圧力保持弁２０の流出口２２Ｄ側に導管６３を接続する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第２〜第４の実施の形態で述べた圧力保持弁３０，４０，５０等を圧力保持機構として用いる構成としてもよいものである。

また、前記各実施の形態では、固定スクロール３と旋回スクロール５とを備えたスクロール式の圧縮機本体１を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば互いに対向した２つのスクロール部材が何れも回転する全系回転型（両回転型）のスクロール式圧縮機等、種々の型式のスクロール式圧縮機を圧縮機本体として採用してもよいものである。

また、本発明で用いる圧縮機本体は、スクロール式の圧縮機に限るものではなく、例えばスクリュー式の圧縮機等のように、外部の駆動源で回転軸が回転駆動されることにより吸入口から流体を吸込みつつ圧縮し、吐出口から圧縮流体を吐出する構成とした固有圧縮比を有する回転式圧縮機に広く適用できるものである。そして、この場合には、例えば圧縮機本体の停止時に圧力保持機構により吐出口を閉じ、圧縮流体が吐出口に向けて逆流する等の問題をなくすことができる。

一方、前記第１の実施の形態では、圧力保持弁２０の流入口２２Ａを固定スクロール３の吐出口１６に嵌合して取付けることにより、圧力保持弁２０を圧縮機本体１に組付ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば圧力保持弁２０等の圧力保持機構を配管等を介して圧縮機本体の吐出側に接続する構成としてもよい。そして、この点は第２〜第５の実施の形態についても同様である。

また、前記各実施の形態では、圧縮機本体１のケーシング２と旋回スクロール５との間に、ボールカップリングと呼ばれる自転防止機構１４を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば補助クランクまたはオルダム継手等からなる自転防止機構を用いてもよいものである。

さらに、前記各実施の形態では、空気圧縮機を圧縮機本体１として用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧縮対象の流体として窒素ガス、ヘリウムガスまたは冷媒等、各種の流体にも広く適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態による圧縮装置を示す全体構成図である。 図１中の圧力保持弁を圧縮機本体の固定スクロールに組付けた状態を示す縦断面図である。 図２中の圧力保持弁が開弁した状態を示す拡大断面図である。 第２の実施の形態による圧力保持弁を示す断面図である。 図４の圧力保持弁が開弁した状態を示す断面図である。 第３の実施の形態による圧力保持弁を示す断面図である。 第４の実施の形態による圧力保持弁を示す断面図である。 第５の実施の形態による圧縮装置をエアサスペンションの圧気源として用いた場合を示す全体構成図である。

符号の説明

１ 圧縮機本体
２ ケーシング
３ 固定スクロール（スクロール部材）
３Ａ，５Ａ 鏡板
３Ｂ，５Ｂ ラップ部
５ 旋回スクロール（スクロール部材）
６ 圧縮室
７ 電動モータ（駆動源）
７Ａ 駆動軸
８ 回転軸
１４ 自転防止機構（ボールカップリング機構）
１４Ａ，１４Ｂ スラスト受け
１４Ｃ ボール
１５ 吸入口
１６ 吐出口
１７ 中間圧通路
１８ 貯留タンク
２０，３０，４０，５０ 圧力保持弁（圧力保持機構）
２１，３１，４１，５１ 弁ケース
２２，３２，４２，５２ 弁筒
２２Ａ，３２Ａ，４２Ａ，５２Ａ 流入口（上流側通路）
２２Ｂ，３３Ａ，４３Ａ，５３Ａ 弁体摺動穴
２２Ｃ，３２Ｄ，４２Ｄ，５２Ｄ 弁座
２２Ｄ，３２Ｅ，４２Ｅ，５２Ｅ 流出口（下流側通路）
２４，３４，４４，５４ 弁体
２５，３５，４５，５５ 背圧部（背圧手段）
２６，３６，４６，５６ 背圧室
２７，３７，４７，５７ 背圧通路
２８，３８，４８，５８ 圧縮ばね（付勢部材）
２９，３９，４９，５９ Ｏリング（シール部材）
３３，４３，５３ 保持筒
６１ エアサスペンション
６２ エアドライヤ

Claims (17)

1. 吸入口から吸込んだ流体を圧縮し吐出口から圧縮流体を吐出してなる圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、
   該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路側に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に作用する背圧として前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧が導かれる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧手段の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としてなる圧縮装置。
2. ２つのスクロール部材のラップ部が重なり合って旋回運動する間に吸入口から吸込んだ流体を圧縮室内で圧縮しつつ、吐出口から圧縮流体を吐出するスクロール式の圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、
   該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に作用する背圧として前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧が導かれる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧手段の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としてなる圧縮装置。
3. ２つのスクロール部材のラップ部が重なり合って旋回運動する間に吸入口から吸込んだ流体を圧縮室内で圧縮しつつ、吐出口から圧縮流体を吐出するスクロール式の圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出口側に設けられ該吐出口側の圧力を保持する圧力保持機構とを備え、
   該圧力保持機構は、前記吐出口に連通する通路に設けられる弁体と、該弁体を常時閉弁方向に向けて付勢する付勢部材と、前記弁体に閉弁方向の圧力を背圧として作用させる背圧室および前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧を該背圧室内に背圧として導く背圧通路からなる背圧手段とを有する構成とし、前記圧力保持機構の弁体は、前記吐出口の圧力による力と、前記背圧室の中間圧および前記付勢部材による力との差に応じて開弁する構成としてなる圧縮装置。
4. 前記背圧手段は、前記弁体に閉弁方向の圧力を背圧として作用させる背圧室と、前記圧縮機本体の吸入口と吐出口との間の中間圧を該背圧室内に背圧として導く背圧通路とにより構成してなる請求項１または２に記載の圧縮装置。
5. 前記圧縮機本体の２つのスクロール部材は、筒状のケーシングに固定して設けられた固定スクロールと、該固定スクロールと対向して前記ケーシング内に旋回可能に設けられた旋回スクロールとからなり、該旋回スクロールと前記ケーシングとの間には、該旋回スクロールの自転を防止すると共に両者の間のスラスト荷重を受承する少なくとも３つのボールカップリング機構を設ける構成としてなる請求項２または３に記載の圧縮装置。
6. 前記圧力保持機構は、前記固定スクロール側から前記中間圧を背圧として導く構成としてなる請求項５に記載の圧縮装置。
7. 前記圧力保持機構は、前記固定スクロールの背面側に設ける構成としてなる請求項５または６に記載の圧縮装置。
8. 前記圧力保持機構の弁体は、前記圧縮機本体の停止直後に前記中間圧と前記付勢部材の付勢力とによって閉弁する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の圧縮装置。
9. 前記圧縮機本体の起動直後は、前記圧力保持機構の弁体を前記中間圧と前記付勢部材の付勢力とによって閉弁状態に保つ構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の圧縮装置。
10. 前記圧縮機本体は、外部の駆動源で回転軸が回転駆動されることにより前記吸入口から流体を吸込みつつ圧縮し、前記吐出口から圧縮流体を吐出する回転式圧縮機により構成してなる請求項１に記載の圧縮装置。
11. 前記圧力保持機構の弁体は、前記圧縮機本体の吐出口から吐出される圧縮流体の圧力Ｐａを受圧面積Ｓａで受圧し、前記中間圧Ｐｂを受圧面積Ｓｂで受圧し、前記付勢部材による付勢力Ｆ１としたときに、前記弁体を開弁方向に押圧する力（Ｐａ×Ｓａ）と閉弁方向に押圧する力（Ｆ１＋Ｐｂ×Ｓｂ）との関係によって開，閉弁する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０に記載の圧縮装置。
12. 前記圧力保持機構の弁体は、前記背圧側の受圧面積Ｓｂを前記圧縮流体の受圧面積Ｓａよりも大なる面積に設定する構成としてなる請求項１１に記載の圧縮装置。
13. 前記圧力保持機構の弁体は、前記圧縮流体の受圧面積Ｓａを前記背圧側の受圧面積Ｓｂと同一の面積に設定する構成としてなる請求項１１に記載の圧縮装置。
14. 前記圧力保持機構の弁体は、前記圧縮流体の受圧面積Ｓａを前記背圧側の受圧面積Ｓｂよりも大なる面積に設定する構成としてなる請求項１１に記載の圧縮装置。
15. 前記圧力保持機構の付勢部材は、前記背圧手段側に位置して前記弁体を閉弁方向に付勢するばねにより構成してなる請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３または１４に記載の圧縮装置。
16. 前記圧力保持機構よりも下流側には、前記圧縮流体を貯留するタンクを接続する構成としてなる請求項１,２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４または１５に記載の圧縮装置。
17. 前記圧力保持機構は弁ケースを有し、該弁ケースには、前記弁体が摺動可能に挿嵌される弁体摺動穴と、該弁体摺動穴の上流側に位置して前記弁体が離着座する環状の弁座と、該弁座の上流側に位置して前記吐出口に常時連通した上流側通路と、前記弁座の下流側に位置し該上流側通路に対して前記弁体により連通，遮断される下流側通路とを設け、
    前記背圧室は前記弁ケース内に前記弁体を挟んで前記弁座の反対側となる位置に形成し、前記付勢部材を前記背圧室内に位置して前記弁体と弁ケースの間に設け、前記背圧通路は前記背圧室に連通する通路として前記弁ケースに形成する構成としてなる請求項３または４に記載の圧縮装置。

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