JPS643832Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば空気圧縮機、ポンプ、送風機
等に用いられ、無負荷運転制御を容易に行ないう
るようにしたスクロール式流体機械の改良に関す
る。

従来、インボリユートまたはインボリユートに
近い曲線でできたラツプ部を有する固定スクロー
ルと旋回スクロールとを互いにラツプ部を内側に
して重なり合わせ、旋回スクロールを固定スクロ
ールに対して見かけ上自転しないように旋回させ
るスクロール式流体機械が知られている。

このスクロール式流体機械を空気圧縮機として
使用する場合、吸込口から吸込んだ空気を固定ス
クロールと旋回スクロールとの間に形成される密
閉空間に密封し、旋回スクロールが公転しながら
密閉空間を縮小して空気を圧縮し、この圧縮空気
を固定スクロールの中心部に形成された吐出口か
ら吐出する構成となつている。そして、前述の空
気圧縮機を無負荷運転（アンロード運転）させる
場合には、吸込口を絞り吸込み圧力を負圧にする
ことによつて吐出口から圧縮空気を吐出しないよ
うな方式が用いられている。

しかし、前述した従来技術による無負荷運転方
式においては加圧室となる密閉空間内の圧力が低
下し、大気圧が作用する旋回スクロールの反ラツ
プ部側面と密閉空間側面との間に作用する差圧に
よつて、旋回スクロールと固定スクロールとの間
の摺動面面圧が増大する。この結果、前記摺動面
にカジリ現象や焼付き現象が生じ、寿命を縮めて
しまうばかりでなく負荷運転時における圧縮効率
の低下を招くという欠点があつた。一方、旋回ス
クロールと固定スクロールとの間の圧力バランス
がくずれるため、駆動軸やクランク軸が揺動回転
し、軸受が偏摩耗してしまう欠点があつた。さら
には、前述の欠点を除去するために無負荷運転中
は潤滑油の給油量を大幅に増加させなくてはなら
ない欠点があつた。

本考案はこのような従来技術によるスクロール
式流体機械の欠点を改良し、圧力容器内が所定圧
力となつたとき固定スクロールをケーシングに対
して軸線方向に変位させることにより、加圧室と
なる密閉空間をすべて連通させ、もつて完全な無
負荷運転を行ないうるように構成してなるスクロ
ール式流体機械を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本考案は、ケーシ
ングに対して回転自在に支持され、先端部にクラ
ンク軸を有する駆動軸と、該クランク軸に回転自
在に支持され、ラツプ部を有する旋回スクロール
と、該旋回スクロールのラツプ部と所定角度ずら
せて重なり合うラツプ部を有し、前記ケーシング
に対して軸線方向に摺動可能に設けられた固定ス
クロールと、該固定スクロールに対して旋回スク
ロールが旋回する間に各ラツプ部間に形成される
加圧室と、前記固定スクロールの反ラツプ部側面
と前記ケーシングとの間に形成され、負荷運転中
は該固定スクロールと旋回スクロール側に押圧す
べく、該固定スクロールに設けられた吐出口を介
して該加圧室から吐出された加圧流体を背圧とし
て貯える室と、該室内に位置して前記ケーシング
と旋回スクロールとの間に張設され、該固定スク
ロールの自重を支えるよりも若干強いばね力を有
し、常時は該固定スクロールを旋回スクロール側
に付勢する圧縮ばねと、加圧流体を貯えるべく逆
止弁を介して前記室と接続された圧力容器と、前
記室と接続され、該圧力容器内の圧力が設定圧力
以上となつたときは該室内の背圧を逃し、前記加
圧室内の圧力によつて前記圧縮ばねに抗して固定
スクロールを旋回スクロールから軸線方向に離間
させ、無負荷運転状態となるのを許す逃し弁とか
ら構成したことにある。

このように構成することにより、圧力容器内が
設定圧力以下のときには、室内は所定の加圧状態
となつているから、固定スクロールの反ラツプ部
側に作用する背圧と圧縮ばねによつて、該固定ス
クロールが押圧され、圧縮運転を行うことができ
る。一方、圧力容器内が設定圧力以上となると、
逃し弁が開弁して室内を大気連通状態とすること
により、固定スクロールは圧縮ばねに抗して加圧
室内の圧力によつて旋回スクロールに対して離間
方向に押動され、全加圧室が連通して無負荷運転
状態となる。

以下、本考案の実施例について、添付図面を参
照しつつ詳細に述べる。

第１図および第２図は本考案の第１の実施例を
示し、ケーシング１には軸受部１Ａと円筒部１Ｂ
と蓋部１Ｃとが形成され、円筒部１Ｂの先端には
蓋部材２が固着して設けられている。３は蓋部１
Ｃを貫通して設けられた駆動軸で、該駆動軸３に
対してクランク軸４が一体的に設けられ、駆動軸
３の軸心とクランク軸４の軸心とは距離δだけ偏
心している。そして、駆動軸３はケーシング１の
軸受部１Ａにアンギユラ玉軸受等の軸受５によつ
て軸支されている。ここで、軸受５の外輪は軸受
部１Ａに圧入され、内輪は駆動軸３に圧入される
ことによつて、該駆動軸３はケーシング１に対し
て軸線方向、半径方向に変位不可能に取付けられ
ている。なお、前記軸受５は正面組合せ軸受また
は図示のような背面組合せ軸受として構成され、
前記軸受５内には潤滑油が充填されている。

６はクランク軸４と同一軸線に設けられた旋回
スクロールを示し、該旋回スクロール６は鏡板６
Ａと、該鏡板６Ａに立設されたラツプ部６Ｂと、
鏡板６Ａの反ラツプ側に形成された軸受部６Ｃと
からなり、前記ラツプ部６Ｂはインボリユートま
たはインボリユートに近い曲線に形成されている
（第２図参照）。そして、クランク軸４は前記軸受
５と同様にアンギユラ玉軸受等の軸受７で軸支さ
れている。ここで、軸受７の外輪は旋回スクロー
ル６の軸受穴６Ｃ内に圧入され、内輪はクランク
軸４に圧入されることによつて、旋回スクロール
６はクランク軸４に対して軸線方向、半径方向に
変位不可能に取付けられている。

また、ケーシング１の円筒部１Ｂの内周面には
１本または複数本のキー溝８が形成され、前記ケ
ーシング１には前記キー溝８に案内されつつ軸線
方向に摺動可能に固定スクロール９が設けられて
いる。前記固定スクロール９は鏡板９Ａと、該鏡
板９Ａに立設されたラツプ部９Ｂと、キー溝８に
嵌入する突部９Ｃからなる。前記ラツプ部９Ｂは
インボリユートまたはインボリユートに近い曲線
に形成され、該ラツプ部９Ｂは旋回スクロール６
のラツプ部６Ｂと所定角度ずらせて重なり合うよ
うに取付けられ、旋回スクロール６が旋回すると
き各ラツプ部６Ｂ，９Ｂによつて複数の加圧室１
０，１０が形成される。そして、ラツプ部９Ｂの
端部には半月状の吸込口１１が形成され（第２図
参照）、鏡板９Ａの中心部には吐出口１２が形成
されている。

前記固定スクロール９の反ラツプ部側面と蓋部
材２との間には室１３が形成され、該室１３に吐
出口１２が開口し、かつ該室１３内には複数本の
圧縮ばね１４，１４が張設され、該ばね１４によ
り固定スクロール９は第１図中左方に付勢されて
いる。ここで、圧縮ばね１４は固定スクロール９
の自重を支えるよりも若干強いばねが用いられ
る。

さらに、１５はケーシング１と旋回スクロール
６との間に設けられた補助クランクで、該補助ク
ランク１５は第２図に示す如く位置をずらせて２
個設けられている。そして、補助クランク１５は
ケーシング１側の軸１５Ａと旋回スクロール７側
の軸１５Ｂとの軸心は距離δだけ偏心しており、
該各軸１５Ａ，１５Ｂは例えばニードル軸受等に
よつて支持されている。従つて、駆動軸３が回転
するとき、旋回スクロール６は補助クランク１５
によつて固定スクロール９の軸心を中心として半
径δをもつて公転する。

次に、１６は室１３に接続される配管で、該配
管１６は配管１７，１８に分岐し、一方の配管１
７は圧力容器１９に接続され、該配管１７の途中
には圧力容器１９にのみ加圧流体の流通を許す逆
止弁２０が設けられている。他方の配管１８は空
気パイロツト式のスプリングリターン型２位置切
換弁からなる逃し弁２１と接続され、第１図に示
す如く該逃し弁２１は常時は配管１８を閉塞する
位置にある。前記逃し弁２１のパイロツト部２１
Ａは配管２２を介して圧力容器１９と接続され、
該配管２２の途中にはパイロツト弁２３が設けら
れている。該パイロツト弁２３は弁座２３Ａに離
着座する弁体２３Ｂと、該弁体２３Ｂの開弁圧力
を設定し、常時は該弁体２３Ｂを弁座２３Ａに着
座せしめる圧力設定用のばね２３Ｃとから構成さ
れている。なお、圧力容器１９には止め弁２４が
設けられ、該止め弁２４を介して空気使用機器に
接続される。

このように構成されるスクロール式流体機械に
おいて、モータ（図示せず）を起動しない初期状
態にあつては、圧縮ばね１４によつて固定スクロ
ール９は旋回スクロール６側に付勢され、全加圧
室１０は非連通状態にあり、圧縮運転の開始が可
能となつている。そこで、前記モータを回転する
と、その回転は駆動軸３、クランク軸４、軸受７
を介して旋回スクロール６に伝えられる。旋回ス
クロール６の軸心はクランク軸４と同一軸心であ
り、固定スクロール９の軸心は駆動軸３と同一軸
心であり、かつ両軸心は距離δだけ偏心している
と共に補助クランク１５の軸１５Ａ，１５Ｂも距
離δだけ偏心しているから、旋回スクロール６は
固定スクロール９に対して相対的な円運動を行な
う。そして、吸込口１１から吸込まれた空気は加
圧室１０内で徐々に圧縮され、吐出口１２から室
１３に吐出される。

この際、圧力室１０内の圧縮空気によつて旋回
スクロール６に作用するモーメント力はトルクと
して補助クランク１５に伝えられると共に、軸線
方向および半径方向の押圧力は軸受７を介してク
ランク軸４に伝えられ、さらに駆動軸３から軸受
５を介してケーシング１に伝えられる。

次に、室１３からの圧縮空気は配管１６，１
７、逆止弁２０を介して圧力容器１９に貯えられ
ると共に、配管１６，１８を介して逃し弁２１に
送られる。しかし、逃し弁２１は図示のように閉
塞状態にあるから、圧縮空気は圧力容器１９にの
み送られる。

止め弁２４に接続される空気使用機器による圧
縮空気の使用量が多く、圧力容器１９内の圧力が
パイロツト弁２３のばね２３Ｃに設定された設定
圧力よりも低い場合には、固定スクロール９はそ
の反ラツプ部側面に作用する室１３の背圧とばね
１４とによつて突部９Ｃがキー溝８に案内されつ
つ図中左方に押圧される。このため、加圧室１０
は密閉空間となり、吸込口１１からの空気を圧縮
し、正常な負荷運転を行なう。

然るに、圧力容器１９内の圧力が上昇すると、
その圧力は配管２２を介してパイロツト弁２３の
弁体２３Ｂに作用し、ばね２３Ｃに抗して該弁体
２３Ｂを開弁する。この結果圧縮空気は逃し弁２
１のパイロツト部２１Ａに作用し、該逃し弁２１
が大気連通位置に切換わり、室１３内の圧縮空気
は大気に放出し、低圧となる。

この状態で吸込口１１から吸込まれた空気が加
圧室１０内で圧縮されると、該加圧室１０と固定
スクロール９の反ラツプ部側との間の差圧によつ
て、該固定スクロール９は圧縮ばね１４に抗して
図中右方に、即ち旋回スクロール６から離間する
方向に押圧され、ラツプ部６Ｂ，９Ｂ間に隙間が
形成され、加圧室１０はすべて連通状態となつて
圧縮機能が急激に低下する。即ち、無負荷運転状
態となる。

圧縮空気の使用量が増加し、圧力容器１９内の
圧力が低下すると、パイロツト弁２３はばね２３
Ｃによつて弁体２３Ｂが閉弁し、逃し弁２１を図
の位置に切換える。この結果、加圧室１０から吐
出される圧縮空気によつて室１３内圧力が徐々に
上昇し、固定スクロール９は室１３内の背圧とば
ね１４とによつて図中左方に変位し、正常な負荷
運転を再開する。

次に、第３図は本考案の第２の実施例を示し、
第１の実施例と同一構成要素には同一符号を付す
ものとする。図中、３１は電磁パイロツト式のス
プリングリターン型２位置切換弁からなる逃し弁
を示し、該逃し弁３１のパイロツト部３１Ａは圧
力スイツチ３２と電気的に接続れ、該圧力スイツ
チ３２は配管２２を介して圧力容器１９と接続さ
れている。そして、圧力スイツチ３２は圧力容器
１９内圧力が所定の設定圧力となつたときパイロ
ツト信号を発信する。

本実施例はこのように構成されるが、圧力容器
１９内圧力が徐々に上昇して圧力スイツチ１９が
ONとなると、パイロツト信号を発信して逃し弁
３１のパイロツト部３１Ａを励磁して大気連通位
置に切換える。この結果、固定スクロール９は突
部９Ｃがキー溝８に案内されつつ図中右方に変位
し、無負荷運転状態とする。

圧力容器１９内圧力が低下すると、圧力スイツ
チ３２がOFFとなつて逃し弁３１は再び図の位
置に切換わり、前述の第１の実施例と同様固定ス
クロール９も再び図中左方に押動され、負荷運転
を再開する。

本考案に係るスクロール式流体機械は以上詳細
に述べた如くであつて、下記各項の効果を奏す
る。

圧力容器内の圧力を検出して固定スクロール
を軸線方向に摺動変位させ、該固定スクロール
と旋回スクロールとの間隙を利用して無負荷運
転する構成としたから、無負荷運転制御を確実
に行なうことができる。

無負荷運転中は固定スクロールと旋回スクロ
ールの鏡板摺動面が離間するから、従来技術の
如く鏡板摺動面に無理な面圧が働くことがな
く、カジリ現象、焼付き現象を防止しうる。

無負荷運転中は旋回スクロールと固定スクロ
ールとの前後の圧力関係はほぼ大気圧状態でバ
ランスするから、負荷運転時と同一の圧力バラ
ンスで運転を継続することができる。

旋回スクロールとクランク軸との間に設けら
れた軸受によつて該旋回スクロールに作用する
軸線方向、半径方向の全荷重を受ける構成と
し、かつ無負荷運転時にも旋回スクロールと固
定スクロールとを非接触構成とすることができ
るから、無給油式流体機械への適用が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係るスクロール
式流体機械の第１の実施例を示し、第１図は一部
を断面とした系統図、第２図は第１図の−矢
示方向断面図、第３図は同じく第２の実施例を示
す部分系統図である。 １……ケーシング、３……駆動軸、４……クラ
ンク軸、６……旋回スクロール、８……キー溝、
９……固定スクロール、１０……加圧室、１１…
…吸込口、１２……吐出口、１３……室、１５…
…補助クランク、１９……圧力容器、２０……逆
止弁、２１，３１……逃し弁、２３……パイロツ
ト弁、３２……圧力スイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ケーシングに対して回転自在に支持され、先端
   部にクランク軸を有する駆動軸と、該クランク軸
   に回転自在に支持され、ラツプ部を有する旋回ス
   クロールと、該旋回スクロールのラツプ部と所定
   角度ずらせて重なり合うラツプ部を有し、前記ケ
   ーシングに対して軸線方向に摺動可能に設けられ
   た固定スクロールと、該固定スクロールに対して
   旋回スクロールが旋回する間に各ラツプ部間に形
   成される加圧室と、前記固定スクロールの反ラツ
   プ部側面と前記ケーシングとの間に形成され、負
   荷運転中は該固定スクロールを旋回スクロール側
   に押圧すべく、該固定スクロールに設けられた吐
   出口を介して該加圧室から吐出された加圧流体を
   背圧として貯える室と、該室内に位置して前記ケ
   ーシングと旋回スクロールとの間に張設され、該
   固定スクロールの自重を支えるよりも若干強いば
   ね力を有し、常時は該固定スクロールを旋回スク
   ロール側に付勢する圧縮ばねと、加圧流体を貯え
   るべく逆止弁を介して前記室と接続された圧力容
   器と、前記室と接続され、該圧力容器内の圧力が
   設定圧力以上となつたときは該室内の背圧を逃
   し、前記加圧室内の圧力によつて前記圧縮ばねに
   抗して固定スクロールを旋回スクロールから軸線
   方向に離間させ、無負荷運転状態となるのを許す
   逃し弁とから構成してなるスクロール式流体機
   械。