JPH04187886A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば空気圧縮機等に用いて好適なスクロー
ル式圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

第３図に従来技術によるスクロール式圧縮機として無給
油式の空気圧縮機を例に挙げて説明する図において、１
はケーシング、２は該ケーシング１を後述の前側ケーシ
ング３と共に構成するケーシング本体を示し、該ケーシ
ング本体２は円板状の底部２Ａと、該底部２Ａの内周側
からケーシング本体２内に延びた軸受部２Ｂと、底部２
Ａの外周側から前側ケーシング３の方向に延びた円筒部
２Ｃとから有底筒状に形成されている。

３はケーシング本体２の円筒部２Ｃの先端に固着された
段付円筒状の前側ケーシングで、該前側ケーシング３の
一端側内周には径方向内向きに環状部３Ａが一体に突設
され、該環状部３Ａの内周側には後述する旋回スクロー
ル６の背面に摺接してスラスト方向の荷重を受承する軸
受部３Ｂが形成されている。そして、該前側ケーシング
３はケーシング本体２と後述の固定スクロール１１との
間に強固に挟持され、ケーシング１内を外部に対して密
閉する構造となっている。

４はケーシング本体２の軸受部２Ｂに軸線０゜−〇、を
中心として軸受５，５により回転可能に支持された駆動
軸を示し、該駆動軸４の先端側はケーシング１内へと伸
長してクランク軸４Ａとなり、該クランク軸４Ａの軸４
１０２−０．は駆動軸４の軸線０．−０．に対して所定
寸法δだけ偏心するようになっている。そして、該駆動
軸４の基端側はケーシング１外で電動モータ（図示せず
）に連結され、この電動モータにより回転駆動されるよ
うになっている。

６は前側ケーシング３と固定スクロール１１との間に位
置し、クランク軸４Ａに回転可能に設けられた旋回スク
ロールを示し、該旋回スクロール６は、円盤状に形成さ
れた鏡板７と、該鏡板７の歯底７Ａ側に中心側が巻始め
端となり、外周側が巻終り端となって立設されたりず巻
状のラップ部８と、鏡板７の背面側中央に設けられたボ
ス部９とから構成され、該ボス部９内にはクランク軸４
Ａが旋回軸受１０を介して取付けられている。

ここで、鏡板７の背面外周側には図示しないキー溝が周
方向に所定間隔をもって形成され、該各キー溝と前側ケ
ーシング３の軸受部３Ｂとの間には自転防止機構として
のオルダム継手が配設されている。そして、該旋回スク
ロール６は駆動軸４を回転駆動するときに、クランク軸
４Ａにより寸法δの旋回半径をもった円運動が与えられ
、オルダム継手によって自転が防止され、駆動軸４の軸
線ｏ、−’ｏ、を中心にして旋回（公転）し続けるよう
になっている。

１１はケーシング１の先端側を施蓋するように前側ケー
シング３の端面に衝合して設けられた固定スクロールを
示し、該固定スクロール１１は、その中心が駆動軸４の
軸線０ｌ−０１と一致するように中央部側に配設された
鏡板１２と、該鏡板１２の歯底１２Ａ側に旋回スクロー
ル６のラップ部８と同様に立設されたうず巻状のラップ
部１３と、鏡板１２の外周側に位置して断面コ字形状に
形成された環状の吸込室１４とから大略構成され、該固
定スクロール１１の前面側には、旋回スクロール６の鏡
板７に摺接してスラスト方向の荷重を受承する環状の軸
受部１１Ａが径方向内向きに突出して形成されている。

ここで、該固定スクロール１１のラップ部１３は旋回ス
クロール６のラップ部８と所定角度だけずらして重なり
合うように配設され、旋回スクロール６が旋回するとき
に、ラップ部８との間で連続的に縮小する複数の圧縮室
１５，１５．・・・を画成するようになっている。そし
て、該各圧縮室１５は最外周側の圧縮室１５から最中央
側の圧縮室１５に向けて順次その容積が縮小するように
形成されることにより、最外周側の圧縮室１５内に吸込
んだ空気を圧縮するようになっている。

また、１６．１７は固定スクロール１１に形成された吸
込口および吐出口を示し、該吸込口１６は最外周側（低
圧側）の圧縮室１５と連通ずるように吸込室１４の外周
側に穿設され、吐出口１７は最中央側（高圧側）の圧縮
室１５と連通ずるように鏡板１２の中心部に穿設されて
いる。

１８はケーシング本体２内に位置して駆動軸４に嵌合固
着された円板、１９は該円板１８に設けられたカウンタ
ウェイトを示し、該カウンタウェイト１９は駆動軸４の
回転バランスをとる構成となっている。

従来技術によるスクロール式の空気圧縮機は上述の如き
構成を有するもので、駆動軸４を電動モータによって回
転駆動すると、この回転はクランク軸４Ａから旋回軸受
１０を介して旋回スクロール６に伝えられ、該旋回スク
ロール６は駆動軸４の軸線０．−〇、を中心とし、寸法
δの旋回半径をもって旋回運動する。そして、この旋回
運動によって各ラップ部８．１３との間に画成される圧
縮室１５，１５．・・・は連続的に縮小し、吸込口１６
、吸込室１４を介して最外周側の圧縮室１５内に吸込ん
だ空気を各圧縮室１５で順次圧縮しつつ、最中央側の圧
縮室１５から吐出口１７を介して外部の空気タンク（図
示せず）等に吐出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、上述した従来技術によるものでは、吸込口１６
から吸込室１４を介して吸込んだ空気を最外周側の圧縮
室１５から最中央側の圧縮室１５内に向けて順次送込ん
で圧縮し、吐出口１７から圧縮空気を吐出することがで
きるものの、この圧縮空気の吐出圧力は、最外周側の圧
縮室１５の容積と最中央側の圧縮室１５の容積との比率
、即ち容積比（圧縮率）等によって決定されるから、空
気圧縮機の設計仕様によって定まる一定の圧力しか得る
ことができず、供給（吐出）圧力範囲が狭いばかりか、
空気式１具等の外部負荷に応じた最適な圧力、空気流量
を供給するのが困難であるという問題がある。

また、例えば空気タンクに高圧な圧縮空気を吐出して充
填する場合には、該空気タンクの圧力上昇に伴って圧縮
負荷が増大し、電動モータに過負荷が生じるが、従来技
術による空気圧縮機では、圧縮負荷を制御して電動モー
タの過負荷を解消するのが困難で、寿命や耐久性等が低
下するという問題がある。

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
、本発明は広い圧力範囲で圧縮空気を吐出でき、空気タ
ンク、空気式１具等の外部負荷に応じて圧縮空気の圧力
や流量を制御することができ、圧縮負荷を容易に制御で
きるようにしたスクロール式圧縮機を提供するものであ
る。

〔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が採用する構成の
特徴は、各圧縮室のうち吸込側に位置する中間の圧縮室
を当該吸込側に連通させる低圧側連通路と、該低圧側連
通路の途中に設けられた低圧側開閉弁と、前記各圧縮室
のうち吐出側に位置する中間の圧縮室を当該吐出側に連
通させる高圧側連通路と、該高圧側連通路の途中に設け
られた高圧側開閉弁とを設けたことにある。

〔作用〕

上記構成により、高圧側開閉弁と低圧側開閉弁を共に閉
弁した場合には、吸込口から吸込んだ空気を圧縮して吐
出口から高圧な圧縮空気を吐出でき、圧縮負荷が増大し
たときには、低圧側開閉弁を開弁じて吸込側に位置する
中間の圧縮室内の圧力な吸込側に逃がし、圧縮負荷を低
減できる。また、高圧側開閉弁を開弁じた場合には、吐
出側に位置する中間の圧縮室内の圧力に応じた圧縮空気
を吐出口から吐出させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づき、
無給油式の空気圧縮機として用いた場合を例に挙げて説
明する。

まず、第１図は本発明の第１の実施例を示している。

図において、２１は本実施例による固定スクロールを示
し、該固定スクロール２１は従来技術で述べた固定スク
ロール１１とほぼ同様に、鏡板２２と、該鏡板２２の歯
底２２Ａに立設されたうす巻き状のラップ部２３等から
大略構成されているものの、該鏡板２２内には後述の低
圧側連通路２４、高圧側連通路２６が設けられている。

即ち、２４は鏡板２２の外周側に設けられた低圧側連通
路で、該低圧側連通路２４は吸込室１４側に位置する中
間の圧縮室１５を該吸込室１４内に連通させるように形
成されている。

２５は低圧側連通路２４の途中に設けられた低圧側開閉
弁を示し、該低圧側開閉弁２５は鏡板２２に一体的に設
けられた弁ケーシング２５Ａと、該弁ケーシング２５Ａ
内に設けられ、外部のコントロールユニット（図示せず
）に接続されたコイル２５Ｂと、該コイル２５Ｂ内に摺
動可能に設けられた弁体２５Ｃと、該弁体２５Ｃを常時
閉弁方向に付勢する弁ばね（図示せず）とから常閉型の
電磁弁として構成されている。そして、該低圧側開閉弁
２５はコントロールユニットからの制御信号によってコ
イル２．５Ｂが励磁されると、弁体２５Ｃが弁ばねに抗
して開弁じ、吸込室１４側に位置する圧縮室１５内の圧
力を低圧側連通路２４を介して吸込室１４側に逃がすよ
うになっている。

２６は鏡板２２の中央側に設けられた高圧側連通路で、
該高圧側連通路２６は吐出口１７側に位置する中間の圧
縮室１５を該吐出口１７に連通させるように形成されて
いる。

２７は高圧側連通路２６の途中に設けられた高圧側開閉
弁を示し、該高圧側開閉弁２７は低圧側開閉弁２５とほ
ぼ同様に、鏡板２２に一体的に設けられた弁ケーシング
２７Ａと、該弁ケーシング２７Ａ内に設けられ、コント
ロールユニットに接続されたコイル２７Ｂと、該コイル
２７Ｂ内に摺動可能に設けられた弁体２７Ｃと、該弁体
２７Ｃを常時閉弁方向に付勢する弁ばね（図示せず）と
から常閉型の電磁弁として構成されている。そして、該
高圧側開閉弁２７はコントロールユニットからの制御信
号によって開弁じ、吐出口１７側に位置する圧縮室１５
内の圧力を高圧側連通路２６を介して吐出口１７に流出
させるようになっている。

本実施例によるスクロール式空気圧縮機は上述の如き構
成を有するもので、その基本的な作動については従来技
術によるものと格別差異はない。

然るに、本実施例では、固定スクロール２１の鏡板２２
に、吸込室１４側に位置する中間の圧縮室１５を該吸込
室１４に連通させる低圧側連通路２４と、該低圧側連通
路２４の途中に設けられ、コントロールユニットからの
制御信号によって開閉弁する低圧側開閉弁２５と、吐出
口１７側に位置する中間の圧縮室１５を該吐出口１７に
連通させる高圧側連通路２６と、該高圧側連通路２６の
途中に設けられ、コントロールユニットからの制御信号
によって開閉弁する高圧側開閉弁２７とを設ける構成と
したから、以下に述べる如（、各開閉弁２５．２７の作
動状態によって吐出口１７から吐出する圧縮空気の吐出
圧力や圧縮負荷を制御することができる。

（イ）低圧側開閉弁２５と高圧側開閉弁２７が共に閉弁
している場合は、通常の圧縮作用を行うことができ、吸
込口１６から吸込んだ空気を最外周側の圧縮室１５から
最中央側の圧縮室１５に向けて順次縮小して圧縮し、吐
出口１７から高圧の圧縮空気を吐出することができる。

（ロ）次に、低圧側開閉弁２５のみ開弁させた場合は、
吸込室１４側に位置する中間の圧縮室１５の圧力が低圧
側吸込通路２４を介して吸込室１４内に逃げるから、圧
縮作用は実質的に吸込室１４側の圧縮室１５から開始さ
れるようになり、該圧縮室１５の容積に応じて圧縮負荷
を低減できる。

（ハ）また、高圧側開閉弁２７のみ開弁させた場合は、
吐出口１７側に位置する圧縮室１５の容積に応じて容積
比（圧縮比）が小さくなるから、該圧縮室１５内で圧縮
された中間の圧力を有する圧縮空気を高圧側連通路２６
を介して吐出口１７から吐出させることができる。

か（して、本実施例によれば、各開閉弁２５゜２７の作
動を制御することにより、吐出口１７から吐出される圧
縮空気の圧力を広い圧力範囲で調節でき、空気式１具等
の外部負荷に応じた圧力や流量の圧縮空気を吐出して供
給できる上に、圧縮負荷を効果的に低減して当該空気圧
縮機の最適制御が可能となり、圧縮機の寿命や耐久性を
大幅に向上させることができる。また、固定スクロール
２１以外のケーシング１や旋回スクロール６等の各部品
を共用することができるから、比較的低コストに製造す
ることができる。

次に、第２図は本発明の第２の実施例を示し、本実施例
の特徴は、低圧側開閉弁、高圧側開閉弁等を固定スクロ
ールの外部に別体に設けたことにある。

図において、３１は本実施例による固定スクロールを示
し、該固定スクロール３１は従来技術で述べた固定スク
ロール１１とほぼ同様に、鏡板３２と、該鏡板３２の歯
底３２Ａに立設されたうす巻き状のラップ部３３等から
大略構成されているものの、該固定スクロール３１の外
部には後述の低圧側吸込通路３４、高圧側連通路３６が
設けられている。

３４は空気配管からなる低圧側連通路で、該低圧側連通
路３４は吸込室１４側に位置する中間の圧縮室１５を該
吸込室１４内に連通させるように設けられている。

３５は低圧側連通路３４の途中に設けられた常閉型の電
磁弁からなる低圧側開閉弁を示し、該低圧側開閉弁３５
はコントロールユニット（図示せず）からの制御信号に
よって開弁じ、吸込室１４側に位置する圧縮室１５内の
圧力を低圧側連通路３４を介して吸込室１４側に逃がす
ようになっている。

３６は空気配管からなる高圧側連通路を示し、該高圧側
連通路３６は吐出口１７側に位置する中間の圧縮室１５
を該吐出口１７に接続された吐出配管３７に連通させる
ように設けられている。

３８は高圧側連通路３６の途中に設けられた高圧側開閉
弁を示し、該高圧側開閉弁３８は低圧側開閉弁３５とほ
ぼ同様に常閉型の電磁弁から構成されている。そして、
該高圧側開閉弁３８はコントロールユニットからの制御
信号によって開弁じ、吐出口１７側に位置する圧縮室１
５内の圧力を高圧側連通路３６を介して吐出配管３７に
流出させるようになっている。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記第
１の実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、前記各実施例では、低圧側開閉弁２５（３５）と
高圧側開閉弁２７　（３８）は、それぞれ常閉型の電磁
弁から構成し、コントロールユニットからの制御信号に
よって作動するものとして述べたが、本発明はこれに限
定されず、例えば低圧側開閉弁、高圧側開閉弁を手動式
開閉弁から構成し、作業者によって作動するようにして
もよい。

また、前記各実施例では、低圧側開閉弁２５（３５）と
高圧側開閉弁２７　（３８）を共に開弁させた状態につ
いて、特に説明していないが、この場合は、高圧側開閉
弁２７　（３８）のみが開弁じたときよりも、より一層
圧縮負荷と吐出圧を低下させることができる。

さらに、前記各実施例では、無給油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、給油式、
半給油式等の他のスクロール式圧縮機にも適用すること
ができる。

〔発明の効果〕・ 以上詳述した通り、本発明によれば、各圧縮室のうち吸
込側に位置する中間の圧縮室を当該吸込側に連通させる
低圧側連通路と、該低圧側連通路の途中に設けられた低
圧側開閉弁と、前記各圧縮室のうち吐出側に位置する中
間の圧縮室を当該吐出側に連通させる高圧側連通路と、
該高圧側連通路の途中に設けられた高圧側開閉弁とを設
けたから、高圧側開閉弁と低圧側開閉弁の作動を制御す
ることによって、吐出口から吐出される圧縮空気の圧力
を広い圧力範囲で調節でき、空気式１具等の外部負荷に
応じた圧力や流量の圧縮空気を吐出して供給できる上に
、圧縮負荷を効果的に低減して当該空気圧縮機を最適制
御でき、圧縮機の寿命や耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例よるスクロール式空気圧
縮機の要部を拡大して示す縦断面図、第２図は本発明の
第２の実施例によるスクロール式空気圧縮機の要部を拡
大して示す縦断面図、第３図は従来技術によるスクロー
ル式空気圧縮機の縦断面図である。 １・・・ケーシング、６・・・旋回スクロール、７・・
・鏡板、８・・・ラップ部、１５・・・圧縮室、１６・
・・吸込口、１７・・・吐出口、２１．３１・・・固定
スクロール、２２．３２・・・鏡板、２３．３３・・・
ラップ部、２４．３４・・・低圧側連通路、２５．３５
・・・低圧側開閉弁、２６．３６・・・高圧側連通路、
２７．３８・・・高圧側開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ケーシングと、該ケーシング内に旋回可能に設けられ
   、鏡板にうず巻き状のラップ部が立設された旋回スクロ
   ールと、該旋回スクロールと対向して前記ケーシングに
   固定され、鏡板に該旋回スクロールのラップ部と重なり
   あって複数の圧縮室を形成するうず巻き状のラップ部が
   立設された固定スクロールと、該固定スクロールまたは
   前記ケーシングに設けられた吸込口と、前記固定スクロ
   ールに設けられた吐出口とを備えたスクロール式圧縮機
   において、前記各圧縮室のうち吸込側に位置する中間の
   圧縮室を当該吸込側に連通させる低圧側連通路と、該低
   圧側連通路の途中に設けられた低圧側開閉弁と、前記各
   圧縮室のうち吐出側に位置する中間の圧縮室を当該吐出
   側に連通させる高圧側連通路と、該高圧側連通路の途中
   に設けられた高圧側開閉弁とを設けたことを特徴とする
   スクロール式圧縮機。