JP5004672B2 - 揺動型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気等の流体を圧縮するのに用いて好適な揺動型圧縮機に関する。

一般に、空気等を圧縮する無給油式の往復動圧縮機として、シリンダ内を揺動しつつ往復動する揺動ピストンを備えた揺動型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような揺動型圧縮機は、ピストンをクランク軸に連結すると共に、該クランク軸をモータを用いて回転駆動する構成となっている。また、ピストンの外周側にはシール部材としてのリップリングが取付けられている。

特開２００３−１６１２６０号公報

ところで、上述した従来技術による揺動型圧縮機は、ピストンが揺動しながらシリンダ内を往復動したときには、リップリングのリップ部全周のうち、圧縮行程時の負荷側に位置する１箇所だけがシリンダの内周面に強く押し付けられて摩耗する。

即ち、ピストンが下死点から上死点に移動する圧縮行程時には、圧縮室内の圧力が高くなり、ピストンおよびリップリングには大きな負荷が作用する。さらに、ピストンの揺動方向の両端のうち、圧縮行程において上死点に達するまでの変位が大きい部位側は、より大きな負荷が作用する負荷側となる。このため、リップリングのうちこの負荷側の部位に偏摩耗が生じる。特に、圧縮機の連続運転時には、圧縮室からの圧縮熱および摩擦熱等によってシリンダおよびリップリングは高温状態となるから、リップリングの摩耗が促進し易い。

この結果、リップリングの他の部分は厚さの３割程度しか摩耗が生じていないにも拘わらず、上記１箇所の摩耗によってシール不能になるという問題がある。しかも、リップリングは、圧縮室から空気が漏れないようにピストンの円盤部に固定的に取付けられている。このため、揺動型圧縮機を稼動すると、ピストンの揺動方向に位置するリップ部の１箇所に集中して摩耗が生じるから、この１箇所の摩耗によってリップリングの寿命が左右されてしまうという問題がある。

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、シール部材に生じる摩耗を分散させることにより、シール部材の寿命を延ばすことができるようにした揺動型圧縮機を提供することにある。

請求項１の発明は、シリンダと、モータの出力軸に連結されて該シリンダ内を揺動しつつ往復動し該シリンダ内に圧縮室を画成するピストンと、該ピストンの外周側に設けられ該ピストンと前記シリンダとの間をシールする環状のシール部材と、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えてなる揺動型圧縮機において、前記制御手段は、前記モータの出力軸を正転させて圧縮動作する場合と逆転させて圧縮動作する場合とに切換可能に構成し、前記制御手段は、前記モータが一定時間継続して駆動したときに、前記モータの出力軸の回転方向を切換える構成としたことを特徴としている。

請求項２の発明では、前記制御手段は、前記モータを停止した後で次回起動するときに、前記モータの出力軸の回転方向を切換える構成としている。

請求項３の発明では、前記制御手段は、前記モータの出力軸の回転方向を切換える際に、所定の休止時間をもって切換える構成としている。

請求項１の発明によれば、制御手段はモータの出力軸を正転させて圧縮運転する場合と逆転させて圧縮運転する場合とを切換可能な構成としたから、シール部材の全周のうち、モータの正転時に負荷側となる部位とモータの逆転時に負荷側となる部位とを相違させることができる。即ち、シール部材の負荷側の位置は、モータの正転時にはピストンの揺動方向の一側に配置され、モータの逆転時にはピストンの揺動方向の他側に配置される。このため、シール部材のうちシリンダの内周面に強く押し付けられる部分を２箇所に分散させることができるから、シール部材の１箇所に摩耗が集中するのを防止でき、シール部材の寿命を延ばすことができる。
また、制御手段は、モータが一定時間継続して駆動したときに、モータの出力軸の回転方向を切換える構成としている。このため、例えば圧縮機が停止せずに連続運転するときでも、リップリングの負荷側の位置をピストンの揺動方向の両側に分散させることができる。従って、リップリングの１箇所に摩耗が集中するのを防止でき、リップリングの寿命を延ばすことができる。

請求項２の発明によれば、制御手段は、モータを停止した後で次回起動するときに、モータの出力軸の回転方向を切換える構成としている。このため、例えば空気タンク内の圧力の上限以上で停止し、下限以下で起動するような圧縮機の断続運転を行うときには、モータの停止、起動の制御と一緒にモータの回転方向の切換え制御を行うことができる。このため、新たな検出手段等を設ける必要がなく、従来から使用している圧力センサの信号等を利用してモータの回転方向の切換え制御を行うことができる。

請求項３の発明によれば、制御手段は、モータの出力軸の回転方向を切換える際に、所定の休止時間をもって切換える構成としている。このため、例えば圧縮機が停止直後にモータの回転方向を切換えるときにおいても、短絡や逆起電力による障害等を起こすことなく圧縮機を駆動することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る揺動型圧縮機を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図１５は本発明の第１の実施の形態を示している。図２において、１は揺動型圧縮機のクランクケースを示している。このクランクケース１は、内部にクランク室２を画成するもので、図２、図３に示す如く、軸線が水平方向となった円筒ケース部１Ａと、該円筒ケース部１Ａの上側に設けられたシリンダ取付座１Ｂ等により大略構成されている。

３はクランクケース１に取付けられた電動モータで、該電動モータ３は、例えば３相誘導電動機によって構成され、正転または逆転可能な出力軸３Ａを備える。また、電動モータ３の出力軸３Ａの先端には冷却ファン４が取付けられている。これにより、冷却ファン４は、出力軸３Ａと一緒に回転し、クランク室２を通じて後述のシリンダ７等に向けて冷却風を供給する。そして、電動モータ３は、後述の制御回路２８を用いてその駆動が制御されている。

５はクランクケース１のクランク室２内に設けられたクランク軸で、該クランク軸５は、クランクケース１に回転可能に支持されている。また、クランク軸５にはバランスウェイト５Ａが一体的に設けられている。そして、クランク軸５は、電動モータ３の出力軸３Ａに連結され、出力軸３Ａと一緒に回転駆動する。

６は電動モータ３によって駆動する圧縮部で、該圧縮部６は、後述のシリンダ７、シリンダヘッド８、ピストン１６等によって構成されている。そして、圧縮部６は、外部の空気を吸込んで圧縮空気を吐出する。

７はクランクケース１のシリンダ取付座１Ｂ上に取付けられた円筒状のシリンダで、該シリンダ７は、基端側がクランク室２内に開口すると共に、その内周面７Ａが後述するリップリング２２の摺動面となっている。また、シリンダ７の先端側には、シリンダヘッド８が搭載され、該シリンダヘッド８内には、図３に示すように、吸込口９Ａを介して外気を吸込む吸込室９と、吐出口１０Ａを介して圧縮空気を吐出する吐出室１０とが画成されている。

１１はシリンダ７とシリンダヘッド８との間に挟持された弁座板で、該弁座板１１には、吸込室９と後述の圧縮室１７を連通する吸込穴１１Ａと、吐出室１０と圧縮室１７を連通する吐出穴１１Ｂとが形成されている。また、弁座板１１にはリード弁としての吸込弁１２、吐出弁１３が取付けられ、該吸込弁１２、吐出弁１３は、基端側が弁座板１１にねじ止めされた固定端となり、先端側は自由端となって吸込穴１１Ａ、吐出穴１１Ｂをそれぞれ開，閉する。

そして、吸込弁１２は、後述するピストン１６が上死点から下死点に移動する吸込行程で開弁し、ピストン１６が下死点から上死点に移動する圧縮行程で閉弁する。一方、吐出弁１３は、後述するピストン１６が下死点から上死点に移動する圧縮行程で開弁し、ピストン１６が下死点から上死点に移動する吸込行程で閉弁する。

１４は基端側が軸受１５を介してクランク軸５に回転可能に連結されたピストンロッドを示している。このピストンロッド１４の先端側は、シリンダ７内に進入し、その先端部に設けられた後述のピストン１６をシリンダ７内で揺動しつつ往復動させるものである。

１６はシリンダ７内に摺動可能に設けられた揺動型のピストンで、該ピストン１６は、図３に示すようにシリンダ７内を揺動しつつ往復動するものである。また、ピストン１６は、シリンダ７内で弁座板１１との間に圧縮室１７を画成するものである。そして、ピストン１６は、後述するピストン本体１８、リテーナ１９等により構成されている。

１８はピストン１６の下側部分を形成する円盤状のピストン本体を示している。このピストン本体１８は、下面中央にピストンロッド１４の先端部が一体的に取付けられている。

１９はピストン本体１８の上側に設けられたリテーナで、該リテーナ１９は、後述のリップリング２２をピストン１６に取付け、取外しするために、ピストン本体１８にボルト２０を用いて着脱可能に取付けられている。

２１はピストン１６の外周側に設けられたリング取付溝で、該リング取付溝２１は、ピストン本体１８とリテーナ１９との間に径方向外側に開口した狭幅な全周凹溝として形成されている。

２２はピストン１６の外周側に設けられたシール部材としてのリップリングで、該リップリング２２は、ピストン１６とシリンダ７との間をシールし、圧縮室１７内の空気（圧力）が漏れるのを防止するものである。また、リップリング２２は、シリンダ７との摺動性を高めるために、例えば耐摩耗性、可撓性、自己潤滑性に優れた樹脂材料（例えばフッ素樹脂材料等）によって形成されている。そして、リップリング２２は、断面Ｌ字状のシールリングとして形成されている。

ここで、リップリング２２は、その内径側に位置して平坦な円環状板として形成された取付部２２Ａと、該取付部２２Ａの外径側から圧縮室１７側となる上側に屈曲してカップ状に拡開することにより、シリンダ７の内周面７Ａに摺接するリップ部２２Ｂとにより構成されている。そして、リップリング２２の取付部２２Ａは、ピストン本体１８とリテーナ１９との間に挟持され、ピストン１６のリング取付溝２１内に嵌合した状態で固定的に取付けられている。

２３は圧縮空気を貯留するタンクで、該タンク２３は、シリンダヘッド８の吐出口１０Ａに接続され、該吐出口１０Ａから吐出された圧縮空気を貯留する。また、タンク２３は、図１に示すように、取出口（図示せず）を通じて例えば釘打ち器等の外部の空圧機器に接続され、該空圧機器に圧縮空気を供給する。また、タンク２３には、安全装置としてのリリーフ弁（図示せず）が設けられている。

２４はタンク２３に設けられた圧力センサで、該圧力センサ２４は、タンク２３内に圧力を計測し、該圧力に応じた検出信号を後述の制御回路２８に向けて出力する。

２５は電動モータ３に接続して設けられた電源部で、該電源部２５は、電動モータ３を駆動、停止するための手動スイッチ（図示せず）が設けられると共に、後述するように、時間計測用のタイマ２６、電動モータ３の回転方向を切換える切換回路２７および制御回路２８を備えている。また、電源部２５には、安全装置として電動モータ３が過剰に高温となるのを検出するための温度センサ（図示せず）が設けられている。

２６は時間を計測するためのタイマで、該タイマ２６は、例えば電動モータ３が同じ回転方向に継続して駆動した時間を計測し、後述の制御回路２８に出力する。

２７は電動モータ３の回転方向を逆方向に切換えるための切換回路で、該切換回路２７は、図４に示すように、例えば出力軸３Ａを正転させるための正転用リレー２７Ａと、出力軸３Ａを逆転させるための逆転用リレー２７Ｂとによって構成されている。ここで、正転用リレー２７Ａは、外部の３相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を電動モータ３のｕ相、ｖ相、ｗ相にそれぞれ接続する。一方、逆転用リレー２７Ｂは、正転用リレー２７Ａに並列接続されると共に、外部の３相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうち例えばＵ相とＶ相とを切換え、３相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を電動モータ３のｖ相、ｕ相、ｗ相にそれぞれ接続する。これにより、切換回路２７は、正転用リレー２７ＡをＯＮにしたときには、逆転用リレー２７ＢをＯＦＦにし、電動モータ３を正転させる。一方、切換回路２７は、逆転用リレー２７ＢをＯＮにしたときには、正転用リレー２７ＡをＯＦＦにし、電動モータ３を逆転させる。

２８は電動モータ３の駆動を制御する制御手段としての制御回路で、該制御回路２８は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、電動モータ３の駆動を制御するプログラムと、後述する圧力Ｐの最大値Ｐmax、最小値Ｐmin、継続運転時の閾値となる一定時間Ｔ0等が予め記憶されている。また、制御回路２８には、圧力センサ２４、タイマ２６および切換回路２７が接続されている。そして、制御回路２８は、後述のプログラムに従って、圧力センサ２４からの検出信号に基づいて電動モータ３の駆動、停止を制御すると共に、タイマ２６、切換回路２７等を用いて電動モータ３の回転方向を切換える。これにより、制御回路２８は、電動モータ３を正転させて圧縮部６を圧縮運転させる場合と逆転させて圧縮部６を圧縮運転させる場合とを切換えるものである。

次に、図５ないし図７を参照しつつ制御回路２８による圧縮機の運転制御について説明する。

まず、図５では圧力式運転制御を行う。この圧力式運転制御は、タンク２３内を常時監視しつつ、この圧力Ｐが所定の最大値Ｐmaxとなったときに圧縮運転を停止し、圧力Ｐが所定の最小値Ｐminとなったときに圧縮運転を再開するものである。

この圧力式運転制御において、まずステップ１では、圧力センサ２４の検出信号を用いて圧力Ｐを検出する。次に、ステップ２では、圧力Ｐが予め決められた最大値Ｐmax（例えばＰmax＝０．７ＭＰa）よりも低いか否かを判定する。

そして、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ３で圧力Ｐが予め決められた最小値Ｐmin（例えばＰmin＝０．５ＭＰa）よりも低いか否かを判定する。さらに、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述するように、ステップ４で圧縮運転処理を行い、ステップ５で継続運転処理を行う。これにより、電動モータ３は例えば予め決められた回転速度Ｎ0（例えばＮ0＝１４５０ｒｐｍ）で正転または逆転し、圧縮部６は正転状態で圧縮運転を行い、または逆転状態で圧縮運転を行う。

一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、圧力Ｐが最大値Ｐmax以上である。このため、電動モータ３が駆動状態であれば、ステップ６で電動モータ３の回転方向を記憶する。その後、ステップ７で電動モータ３に対する給電を停止し、圧縮機の圧縮運転を停止する。

また、ステップ３で「ＮＯ」と判定したときには、圧力Ｐが最小値Ｐminと最大値Ｐmaxとの間にあるから、ステップ８で圧縮運転中か否かを判定する。そして、ステップ８で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ５で圧縮機の圧縮運転を続行する。一方、ステップ８で「ＮＯ」と判定したときには、継続して圧縮機の運転停止の状態を保持する。

このように、圧力式運転制御では、圧縮機が断続的に運転または停止されることによって、タンク２３内の圧力Ｐが最小値Ｐminと最大値Ｐmaxとの間に収まるように制御される。そして、ステップ９では、圧縮機の電源がＯＦＦされるまでステップ１〜８の処理を繰返し実行する。

次に、図５中のステップ４に示す圧縮運転処理について図６を参照しつつ説明する。

まず、圧縮運転処理を開始すると、ステップ１１では前回の電動モータ３の回転方向が正転か否かを判定する。そして、ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定したときには、電動モータ３が停止する前は正転していたことになる。このため、ステップ１２で電動モータ３を逆転させる。具体的には、制御回路２８は、切換回路２７の逆転用リレー２７ＢをＯＮにし、正転用リレー２７ＡをＯＦＦにする。これにより、電動モータ３は、出力軸３Ａを逆方向に向けて回転駆動する。

一方、ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときには、電動モータ３が停止する前は逆転していたことなる。このため、ステップ１３で電動モータ３を正転させる。具体的には、制御回路２８は、切換回路２７の正転用リレー２７ＡをＯＮにし、逆転用リレー２７ＢをＯＦＦにする。これにより、電動モータ３は、出力軸３Ａを順方向に向けて回転駆動する。

そして、ステップ１２，１３で電動モータ３を正転または逆転させた後に、ステップ１４に移ってリターンする。

次に、図５中のステップ５に示す継続運転処理について図７を参照しつつ説明する。

まず、継続運転処理を開始すると、ステップ２１では電動モータ３が回転方向が同じ状態で継続して駆動した時間が予め決められた一定時間Ｔ0（例えばＴ0＝５分）を経過したか否かを判定する。

具体的には、制御回路２８は、電動モータ３を停止状態から駆動状態に切換えるとき、および電動モータ３の正転、逆転が切換わるときに、タイマ２６をリセットする。これにより、制御回路２８は、タイマ２６からの信号を用いて、同一回転方向での電動モータ３の継続した駆動時間Ｔを検出する。

そして、ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定したときには、継続した駆動時間Ｔが閾値となる一定時間Ｔ0を越えている。このため、ステップ２２で電動モータ３の今回の回転方向を記憶した後に、ステップ２３で電動モータ３の回転方向を切換える。

ここで、電動モータ３の回転方向を切換えるときには、制御回路２８は、Ｕ相とＶ相との間の短絡や逆起電力による障害等を防止するために、一時的に切換回路２７の正転用リレー２７Ａ、逆転用リレー２７ＢをいずれもＯＦＦにする。そして、所定の休止時間（例えば数秒間）だけ圧縮機を停止させた後に、正転用リレー２７Ａと逆転用リレー２７Ｂのうち前回駆動時と異なるリレーだけをＯＮにする。これにより、電動モータ３は、前回正転時には逆転し、前回逆転時には正転する。

一方、ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには、継続した駆動時間Ｔが一定時間Ｔ0を越えていない。このため、電動モータ３は現在の回転方向での駆動を維持し、ステップ２４でリターンする。

本実施の形態による揺動型圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について図８ないし図１５を参照しつつ説明する。

まず、電動モータ３を回転駆動すると、図８に示すように、ピストン１６がシリンダ７内を揺動しつつ往復動する。これにより、圧縮機は、吸込室９から圧縮室１７内に空気を吸込む吸込行程と、圧縮室１７内の空気を圧縮し吐出室１０に圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰返す圧縮運転を行い、圧縮空気を外部のタンク２３に供給する。

ここで、電動モータ３の出力軸３Ａを正転させると、図８および図９に示すように、クランク軸５が矢示Ａ方向に回転する。このとき、吸込行程では、図８に示すように、ピストン１６が上死点から下死点に向けて傾きながら降下する。これにより、吸込弁１２が開弁し、圧縮室１７内に外部の空気が吸引される。

一方、圧縮行程（吐出行程）では、図９に示すように、ピストン１６が下死点から上死点に向けて降下時とは逆方向に傾きながら上昇する。これにより、圧縮室１７内の空気は圧縮され、吐出弁１３が開弁する。このため、圧縮空気は吐出口１０Ａを介してタンク２３に向けて吐出される。

このとき、揺動型のピストン１６は、シリンダ７内を一定の方向に揺動しながら往復動する。また、リップリング２２はピストン１６に固定されている。このため、リップリング２２のリップ部２２Ｂは、ピストン１６の揺動方向の両端側がシリンダ７の内周面７Ａに強く押付けられる。特に、圧縮行程では圧縮室１７内の圧力が高くなるから、ピストン１６およびリップリング２２には大きな負荷が作用する。このため、ピストン１６の揺動方向の両端のうち、圧縮行程において上死点に達するまでの変位が大きい部位側が負荷側となり、反対側の部位が反負荷側となる。この結果、電動モータ３の正転時には、リップリング２２のうち反負荷側の部位ｂには大きな摩耗は生じないのに対し、図１０に示す負荷側の部位ａには集中的に偏摩耗が生じる傾向がある。

これに対し、本実施の形態では、タンク２３内の圧力Ｐに応じて圧縮機が断続的に運転、停止を繰返すとき（断続運転時）には、圧縮機を起動する毎に電動モータ３の正転、逆転を切換える構成としている。即ち、図１４に示すように、タンク２３内の圧力Ｐが最大値Ｐmaxになると圧縮機の運転を停止し、タンク２３内の圧縮空気を使用して、圧力Ｐが最小値Ｐminになると圧縮機の運転を開始する。

また、例えばタンク２３に接続された空圧機器が圧縮空気を多量に使用し、圧縮機が長時間（例えば数分〜数時間）に亘って継続運転するとき（継続運転時）には、図１５に示すように、例えば５分程度の一定時間Ｔ0毎に電動モータ３の正転、逆転を切換える構成としている。

これにより、電動モータ３の出力軸３Ａは正転から逆転に切換わる。そして、電動モータ３の出力軸３Ａを逆転させると、図１１および図１２に示すように、クランク軸５が矢示Ｂ方向に回転する。このとき、吸込行程では、図１１に示すように、電動モータ３の正転時と同様に、ピストン１６が上死点から下死点に向けて傾きながら降下するものの、ピストン１６は正転時とは逆方向に傾斜する。

一方、圧縮行程では、図１２に示すように、ピストン１６が下死点から上死点に向けて降下時とは逆方向に傾きながら上昇する。このとき、ピストン１６は、電動モータ３の正転時とは逆方向に傾斜しながら上昇する。このため、電動モータ３を逆転したときには、電動モータ３の正転時とはピストン１６の負荷側と反負荷側とが反対の位置関係になる。この結果、電動モータ３の逆転時には、正転時の反負荷側が負荷側となるから、図１３に示すリップリング２２のうち負荷側の部位ｂに集中的に偏摩耗が生じる。

これにより、リップリング２２の摩耗をピストン１６の揺動方向の両端側に均等に分散させることができる。このため、リップ部２２Ｂの全周のうち２箇所で均等に摩耗が生じるから、従来技術のように１箇所に集中して摩耗が生じる場合に比べて、リップリング２２の寿命を延長することができる。具体的には、従来技術に比べて、リップリング２２の寿命を例えば断続運転で８０００時間から１５０００時間程度に延長でき、連続運転で６５００時間を１００００時間程度に延長することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、制御回路２８は電動モータ３の出力軸３Ａを正転させて圧縮運転する場合と逆転させて圧縮運転する場合とを切換可能な構成としたから、リップリング２２の全周のうち、電動モータ３の正転時に負荷側となる部位ａと電動モータ３の逆転時に負荷側となる部位ｂとを相違させることができる。このため、リップリング２２のうちシリンダ７の内周面に強く押し付けられる部分を２箇所に分散させることができるから、リップリング２２の１箇所に摩耗が集中するのを防止でき、リップリング２２の寿命を延ばすことができる。

また、制御回路２８は、電動モータ３を停止した後で次回起動するときに、電動モータ３の出力軸３Ａの回転方向を切換える構成としている。このため、タンク２３の圧力Ｐが最大値Ｐmaxと最小値Ｐminとの間に収まるように、圧縮機を断続運転するときには、電動モータ３の停止、起動の制御と一緒に電動モータ３の回転方向の切換え制御を行うことができる。このため、新たな検出手段等を設ける必要がなく、従来から使用している圧力センサ２４の検出信号を利用して電動モータ３の回転方向の切換え制御を行うことができる。

さらに、制御回路２８は、電動モータ３が一定時間継続して駆動したときに、電動モータ３の出力軸３Ａの回転方向を切換える構成としている。このため、圧縮機が停止せずに連続運転するときでも、リップリング２２の負荷側の位置をピストン１６の揺動方向の両側に分散させることができる。従って、連続運転によって、圧縮熱や摩擦熱によってリップリング２２が摩耗し易い場合でも、リップリング２２の１箇所に摩耗が集中するのを防止でき、リップリング２２の寿命を延ばすことができる。

また、制御回路２８は、電動モータ３の出力軸３Ａの回転方向を切換える際に、所定の休止時間をもって切換える構成としている。このため、例えば圧縮機が停止直後に電動モータ３の回転方向を切換えるときにおいても、短絡や逆起電力による障害等を起こすことなく圧縮機を駆動することができる。

次に、図１６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、電動モータを単相誘導電動機によって構成したことにある。なお、第２の実施の形態では、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。

３１は第２の実施の形態による電動モータで、該電動モータ３１は、例えばコンデンサ３２を用いて始動するコンデンサ始動式の単相誘導電動機によって構成されている。そして、第１の実施の形態と同様に、電動モータ３１は、出力軸３１Ａを回転駆動することによって、圧縮部６を圧縮運転させるものである。

３３は電動モータ３１に接続して設けられた電源部で、該電源部３３は、第１の実施の形態による電源部２５とほぼ同様に構成され、タイマ２６、切換回路３４および制御回路３５を備えている。

３４は電動モータ３１の回転方向を切換えるための切換回路で、該切換回路３４は、電動モータ３１と電源との間に設けられ電動モータ３１への給電を開始または停止する給電スイッチ３４Ａと、始動用のコンデンサ３２に対して電源側の１相を切換えて接続する切換スイッチ３４Ｂとによって構成されている。

そして、給電スイッチ３４Ａは、例えばマグネット式のリレー等によって構成され、後述する制御回路３５からの制御信号に基づいてＯＮ、ＯＦＦする。また、切換スイッチ３４Ｂも、例えばマグネット式のリレー等によって構成され、制御回路３５からの制御信号に基づいて電源側の１相をコンデンサ３２の両端側のいずれか一方に切換えて接続する。これにより、切換スイッチ３４Ｂは、電動モータ３１の正転、逆転を切換える。

３５は電動モータ３１の駆動を制御する制御手段としての制御回路で、該制御回路３５は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、第１の実施の形態による制御回路２８とほぼ同様のプログラムを用いて作動する。また、制御回路３５には、圧力センサ２４、タイマ２６および切換回路３４が接続されている。そして、制御回路３５は、圧力センサ２４からの検出信号に基づいて電動モータ３１の駆動、停止を制御すると共に、タイマ２６、切換回路３４等を用いて電動モータ３１の回転方向を切換える。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第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。

次に、図１７および図１８は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、インバータを用いて電動モータの回転数および回転方向を制御する構成としたことにある。

４１は電動モータ３に接続して設けられた電源部で、該電源部４１は、第１の実施の形態による電源部２５とほぼ同様に構成され、タイマ２６、切換回路４２および制御回路４３を備えている。

４２は電動モータ３の回転方向を切換えるための切換回路で、該切換回路４２は、電動モータ３と電源との間に設けられ電動モータ３への給電を開始または停止する給電スイッチ４２Ａと、電動モータ３に供給する電流、電圧をインバータ制御するインバータ回路４２Ｂとによって構成されている。

そして、給電スイッチ４２Ａは、例えばマグネット式のリレー等によって構成され、後述する制御回路４３からの制御信号に基づいてＯＮ、ＯＦＦする。また、インバータ回路４２Ｂは、複数のスイッチング素子（例えば、ゲートターンオフサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等）によって構成され、制御回路４３からの制御信号に基づいて電動モータ３の各相に供給する電流、電圧を可変に制御する。これにより、インバータ回路４２Ｂは、電動モータ３の回転数を可変に制御すると共に、電動モータ３の正転、逆転を切換える。

４３は電動モータ３の駆動を制御する制御手段としての制御回路で、該制御回路４３は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、第１の実施の形態による制御回路２８とほぼ同様のプログラムを用いて作動する。また、制御回路４３には、圧力センサ２４、タイマ２６および切換回路４２が接続されている。そして、制御回路４３は、例えば図１８に示すように、圧力センサ２４からの検出信号に基づいて電動モータ３の回転数を可変に制御すると共に、タイマ２６、切換回路４２等を用いて電動モータ３の回転方向を切換える。

かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第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。

なお、前記各実施の形態では、電動モータ３，３１の出力軸３Ａ，３１Ａに圧縮部６を冷却する冷却ファン４を取付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電動モータの逆転に伴って圧縮部の冷却効率が低下する場合には、電動モータとは別個に駆動する冷却ファンを設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、電動モータ３，３１の出力軸３Ａ，３１Ａをピストン１６を往復動させるクランク軸５に直接的に連結する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電動モータの出力軸とクランク軸との間をプーリ等を用いて間接的に連結する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、弁座板１１に形成した吸込穴１１Ａを吸込弁１２を用いて開，閉する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１９に示す変形例のように、ピストン５１を構成するピストン本体５２およびリテーナ５３には、クランク室２と圧縮室１７とを連通させる吸込穴５４を設けると共に、ピストン５１には該吸込穴５４を開，閉する吸込弁５５を設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、電動モータ３，３１には誘導電動機を用いる構成としたが、例えばシンクロナスモータ等の他の交流電動機を用いてもよく、直流電動機を用いる構成としてもよい。

さらに、各実施の形態では、揺動型圧縮機によって空気を圧縮した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、例えば冷媒等を圧縮するのに適用してもよい。

本発明の第１の実施の形態による揺動型圧縮機を示す全体構成図である。 図１中の電動モータおよび圧縮部を示す縦断面図である。 図２中の矢示III−III方向からみた圧縮部の断面図である。 図１中の切換回路を示す回路図である。 揺動型圧縮機の圧力式運転制御を示す流れ図である。 図５中の圧縮運転処理を示す流れ図である。 図５中の継続運転処理を示す流れ図である。 電動モータを正転させたときの、圧縮部の吸込行程を示す図３と同様位置からみた断面図である。 電動モータを正転させたときの、圧縮部の圧縮行程を示す図３と同様位置からみた断面図である。 図９中のリップリングの負荷側の部位を拡大して示す要部拡大断面図である。 電動モータを逆転させたときの、圧縮部の吸込行程を示す図３と同様位置からみた断面図である。 電動モータを逆転させたときの、圧縮部の圧縮行程を示す図３と同様位置からみた断面図である。 図１２中のリップリングの負荷側の部位を拡大して示す要部拡大断面図である。 第１の実施の形態による揺動型圧縮機を用いて断続運転を行ったときの圧力、回転数、回転方向の時間変化を示す特性線図である。 第１の実施の形態による揺動型圧縮機を用いて継続運転を行ったときの圧力、回転数、回転方向の時間変化を示す特性線図である。 第２の実施の形態による揺動型圧縮機の切換回路を示す回路図である。 第３の実施の形態による揺動型圧縮機の切換回路を示す回路図である。 第３の実施の形態による揺動型圧縮機を用いて断続運転を行ったときの圧力、回転数、回転方向の時間変化を示す特性線図である。 本発明の変形例による揺動型圧縮機を示す図３と同様位置の断面図である。

符号の説明

３，３１ 電動モータ
３Ａ，３１Ａ 出力軸
５ クランク軸
６ 圧縮部
７ シリンダ
１６ ピストン
１７ 圧縮室
２２ リップリング（シール部材）
２３ タンク
２４ 圧力センサ
２６ タイマ
２７，３４，４２ 切換回路
２８，３５，４３ 制御回路（制御手段）

Claims (3)

1. シリンダと、モータの出力軸に連結されて該シリンダ内を揺動しつつ往復動し該シリンダ内に圧縮室を画成するピストンと、該ピストンの外周側に設けられ該ピストンと前記シリンダとの間をシールする環状のシール部材と、前記モータの駆動を制御する制御手段とを備えてなる揺動型圧縮機において、
   前記制御手段は、前記モータの出力軸を正転させて圧縮運転する場合と逆転させて圧縮運転する場合とに切換可能に構成し、
   前記制御手段は、前記モータが一定時間継続して駆動したときに、前記モータの出力軸の回転方向を切換える構成としたことを特徴とする揺動型圧縮機。
2. 前記制御手段は、前記モータを停止した後で次回起動するときに、前記モータの出力軸の回転方向を切換える構成としてなる請求項１に記載の揺動型圧縮機。
3. 前記制御手段は、前記モータの出力軸の回転方向を切換える際に、所定の休止時間をもって切換える構成としてなる請求項１または２に記載の揺動型圧縮機。

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