(57)【要約】【課題】  シール部材の摩耗によって過圧縮が生じた場合でも、圧縮室内の圧力を確実に逃がすことにより、ラップ部等の温度上昇による損傷を防止する。【解決手段】  固定スクロール２の板体３には、吸込口１５と吐出口１６との間に位置する中間位置の圧縮室１４に連通する流出通路１９を設け、流出通路１９には、連通管２０を介して圧縮室１４の圧力が予め決めた設定値を超えたときに、開弁して圧縮室１４を大気に開放する安全弁２１を設ける構成としている。従って、チップシール７，１３が摩耗限界まで達し、最内径側の高圧な圧縮室１４内の空気が低圧な中間位置の圧縮室１４に漏れ出した場合、安全弁２１は、中間位置の圧縮室１４を大気に開放することにより、中間位置の圧縮室１４の圧力が上昇するのを抑えることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングおよび該ケーシングに固定され板体の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールからなる固定側部材と、該固定側部材の固定スクロールと対向して設けられ板体の表面に該固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の歯先に設けられ相手方の板体に摺接して前記各圧縮室をシールするシール部材と、前記固定側部材に設けられ最外径側の前記圧縮室に流体を吸込む吸込口と、前記固定側部材に設けられ最内径側の前記圧縮室から圧縮流体を吐出する吐出口とを備えてなるスクロール式流体機械において、
前記固定側部材には、前記複数の圧縮室のうち前記吸込口と吐出口との間に位置する圧縮室の圧力が予め決められた設定値を超えたときに、該圧縮室を大気に開放する弁機構を設ける構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記弁機構は、前記最外径側の圧縮室と前記最内径側の圧縮室との間に位置する中間位置の圧縮室に連通する構成としてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
前記弁機構は、開弁後に前記圧縮室の圧力が前記設定値よりも低下した場合でも開弁状態を保持する非復帰型の弁機構である請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
【請求項４】
前記旋回スクロールを駆動する駆動手段を設け、前記弁機構が連通する前記圧縮室の圧力が設定値を超えたときに前記駆動手段の運転を停止させる制御手段を設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
【請求項５】
前記弁機構は、前記旋回スクロールの旋回起動時に開弁し、所定時間経過後に閉弁する構成としてなる請求項１，２または４に記載のスクロール式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気圧縮機、真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクロール式流体機械としてのスクロール式空気圧縮機は、ケーシングと、該ケーシングに固定され板体の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロールと対向して設けられ板体の表面に該固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記固定スクロールに設けられ最外径側の前記圧縮室に空気を吸込む吸込口と、前記固定スクロールに設けられ最内径側の前記圧縮室から圧縮空気を吐出する吐出口とにより大略構成されている。
【０００３】
また、固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の歯先には、相手方の板体に摺接して各圧縮室をシールするシール部材が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９５１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ラップ部の歯先に設けたシール部材は、相手方の板体に摺接して摩耗を生じるから、定期的な交換が必要になる。しかし、圧縮機の設置場所は様々で悪条件の環境下に設置されることがある上に、起動、停止を繰返すなど過酷な運転状況を強いられることもあり、設定した交換時期の前にシール部材が摩耗限界を超えてしまうことがある。この場合、シール部材が摩耗限界を超えると、内径側の高圧な圧縮空気が低圧側の圧縮室に漏れ出すから、高圧状態の範囲が広がる過圧縮を生じてしまう。これにより、広範囲の圧縮熱によってスクロールが温度上昇して熱変形する虞があり、熱変形した場合には各ラップ部が接触してかじり等を生じることがある。
【０００６】
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、シール部材の摩耗によって過圧縮が生じた場合でも、圧縮室内の圧力を確実に逃がすことによってラップ部等の温度上昇による損傷を防止できるようにしたスクロール式流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるスクロール式流体機械は、ケーシングおよび該ケーシングに固定され板体の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールからなる固定側部材と、該固定側部材の固定スクロールと対向して設けられ板体の表面に該固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の歯先に設けられ相手方の板体に摺接して前記各圧縮室をシールするシール部材と、前記固定側部材に設けられ最外径側の前記圧縮室に流体を吸込む吸込口と、前記固定側部材に設けられ最内径側の前記圧縮室から圧縮流体を吐出する吐出口とを備えている。
【０００８】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記固定側部材には、前記複数の圧縮室のうち前記吸込口と吐出口との間に位置する圧縮室の圧力が予め決められた設定値を超えたときに、該圧縮室を大気に開放する弁機構を設ける構成としたことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シール部材が摩耗して高圧な圧縮流体が周囲の圧縮室に漏れ出した場合には、弁機構を開弁して周囲の圧縮室を大気に開放することができる。この結果、各スクロールの高温領域を小さく抑えることができ、各ラップ部の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１１】
まず、図１ないし図７は本発明による第１の実施の形態を示している。図１において、１はスクロール式空気圧縮機のケーシングで、該ケーシング１は、後述の固定スクロール２と共に固定側部材を構成するものである。また、ケーシング１は、筒状に形成されると共に、その内部に後述の駆動軸１７を回転可能に支持している。
【００１２】
２はケーシング１の開口側に設けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、ケーシング１と共に固定側部材を構成するものである。また、固定スクロール２は、図１、図２に示すように、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として略円板状に形成された鏡板と呼ばれる板体３と、該板体３の表面となる歯底面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部４と、該ラップ部４を取囲んで板体３の外径側に設けられた筒状の支持部５と、前記板体３の裏面に立設された複数の冷却フィン６とによって大略構成されている。
【００１３】
ここで、ラップ部４は、例えば最内径端を巻始め端として、最外径端を巻終り端としたときに、内径側から外径側に向けて例えば４巻程度の渦巻状に巻回されている。そして、ラップ部４の歯先面は、相手方となる旋回スクロール８の板体９の歯底面から軸方向に一定寸法だけ離間している。
【００１４】
また、ラップ部４の歯先面には、ラップ部４の巻回方向に沿ってシール溝４Ａが設けられ、該シール溝４Ａ内には、旋回スクロール８の板体９に摺接するシール部材としてのチップシール７が設けられている。このチップシール７は、例えば固定スクロール２のラップ４と相手方となる旋回スクロール８の板体９との間を気密にシールするもので、例えば耐熱性、耐摩耗性、摺動性をもった樹脂材料等により形成されている。ここで、チップシール７は、樹脂材料等によって形成しているから、板体９との摺接により徐々に摩耗する。このために、チップシール７は、定期的に交換するようになっている。
【００１５】
８はケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール８は、固定スクロール２の板体３と対向して配置された略円板状の板体９と、該板体９の表面となる歯底面に立設された渦巻状のラップ部１０と、前記板体９の裏面に立設された複数の冷却フィン１１と、該各冷却フィン１１の先端側に位置して固定されたボスプレート１２とによって大略構成されている。
【００１６】
ここで、ラップ部１０は、固定スクロール２のラップ部４とほぼ同様に、例えば４巻程度の渦巻状に形成されている。そして、ラップ部１０の歯先面は、相手方となる固定スクロール２の板体３の歯底面から軸方向に一定寸法だけ離間している。また、ラップ部１０の歯先面には、該ラップ部１０の巻回方向に沿ってシール溝１０Ａが設けられ、該シール溝１０Ａ内には、固定スクロール２の板体３に摺接するシール部材としてのチップシール１３が設けられている。このチップシール１３は、前述した固定スクロール２側のチップシール７とほぼ同様に形成されている。
【００１７】
また、ボスプレート１２の中央側には筒状のボス部１２Ａが一体形成され、該ボス部１２Ａには、後述する駆動軸１７のクランク部１７Ａが回転可能に連結される。
【００１８】
ここで、旋回スクロール８とボスプレート１２は、駆動軸１７のクランク部１７Ａの偏心寸法δだけ径方向に偏心た軸線Ｏ2−Ｏ2の位置に配置されている。この状態で、旋回スクロール８のラップ部１０は、固定スクロール２のラップ部４と重なり合うように配置され、これらのラップ部４，１０の間には、後述する複数の圧縮室１４が形成されている。
【００１９】
１４は固定スクロール２のラップ部４と旋回スクロール８のラップ部１０との間に形成される複数個の圧縮室を示している。これらの圧縮室１４は、図２に示すように、最外径側では後述の吸込口１５から吸込んだ空気を取囲むことで最大容積で形成され、外径側から内径側に向けて移動するときに、チップシール７，１３によって気密が保持されつつ徐々に容積を縮小する。これにより、図３に示すように、吐出口１６から吐出される直前となる最内径側では最小容積となっている。
【００２０】
ここで、複数の圧縮室１４のうち最外径側の圧縮室１４と最内径側の圧縮室１４との間に設けられた中間位置の圧縮室１４について述べる。第１の実施の形態では、例えば各ラップ部４，１０が４巻程度に設定されているから、最外径側に圧縮室１４を形成した直後となる図２に示す状態では、中間位置の圧縮室１４（点を施した部分）が２段に分割されている。一方、最内径側の圧縮室１４から圧縮空気を吐出する直前となる図３に示す状態では、中間位置の圧縮室１４（点を施した部分）が１段となっている。
【００２１】
さらに、中間位置の圧縮室１４による圧縮動作は、図７に示すように、範囲Ｅで容積を変化させるものであり、この範囲Ｅの左端となる最高縮小位置が中間位置としては最高の圧縮状態となる。このように、各圧縮室１４は、最外径側の最大容積から最内径側の最小容積まで縮小することにより、各圧縮室１４内の空気を所定圧力まで上昇させることができる。
【００２２】
なお、図７中に実線で示す特性線Ａは、正常なチップシール７，１３を用いたときの圧力変動を示すものである。一方、二点鎖線で示す特性線Ｂは、各チップシール７，１３の摩耗が進んで使用できる限界まで達した状態での圧力変動を示しており、この摩耗限界を超えて運転すると、温度上昇によって各スクロール２，８のラップ部４，１０を損傷する虞がある。
【００２３】
１５は固定スクロール２に設けられた例えば２個の吸込口で、該各吸込口１５は、板体３の外周側から支持部５にかけて開口し、最外径側の圧縮室１４に連通している。そして、吸込口１５は、吸込フィルタ１５Ａを通じて最外径側の圧縮室１４内に大気圧状態の空気を流通させるものである。
【００２４】
一方、１６は固定スクロール２の板体３の中央位置に設けられた吐出口で、該吐出口１６は、最内径側（中心側）の圧縮室１４に連通している。これにより、吐出口１６は、最内径側の圧縮室１４内の圧縮空気を後述の吐出配管２３等を介して外部の空気タンク２４に向け吐出するものである。
【００２５】
１７はケーシング１内に軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転可能に支持された駆動軸である（図１参照）。この駆動軸１７は、ケーシング１内の先端部が軸線Ｏ1−Ｏ1に対して一定の寸法δだけ径方向に偏心したクランク部１７Ａとなっている。また、駆動軸１７の突出端側にはプーリ１７Ｂが取付けられ、該プーリ１７Ｂは、Ｖベルト（図示せず）等を介して後述の駆動モータ２６に接続されている。
【００２６】
そして、駆動軸１７は、そのクランク部１７Ａがボスプレート１２のボス部１２Ａに回転可能に連結されている。これにより、駆動軸１７は、駆動モータ２６によって回転駆動されることにより、固定スクロール２に対して旋回スクロール８を旋回運動させるものである。
【００２７】
１８はボスプレート１２の外径側位置とケーシング１との間に設けられた例えば３個の補助クランク１８（１個のみ図示）で、該各補助クランク１８は、旋回スクロール８の自転を防止するものである。
【００２８】
また、１９は吸込口１５と吐出口１６との間に位置して固定スクロール２の板体３に設けられた流出通路である。この流出通路１９は、図２、図３に示す如く、最外径側の圧縮室１４と最内径側の圧縮室１４との間に位置する中間位置の圧縮室１４に連通するように板体３の軸方向に穿設されている。また、流出通路１９には、連通管２０を介して後述の安全弁２１が接続されている。
【００２９】
２１は連通管２０に接続するように固定スクロール２に設けられた第１の実施の形態による弁機構としての安全弁である。この安全弁２１は、中間位置の圧縮室１４の圧力が予め決められた設定値を超えたとき、即ち、図７中に二点鎖線で示す特性線Ｂ、即ち、各チップシール７，１３の摩耗限界の圧力変動を超え、中間位置まで高圧の範囲が広がったときに、この中間位置の圧縮室１４を大気に開放するものである。また、本実施の形態による安全弁２１は、開弁後に圧縮室１４の圧力が設定値よりも低下した場合でも開弁状態を保持する非復帰型の弁機構として形成されている。
【００３０】
なお、予め決められた圧力の設定値とは、例えば最内径側の圧縮室１４の最高圧力（吐出圧）よりも低く、中間位置の圧縮室１４に許可される最高圧力、例えば中間位置の圧縮室１４の最小容積位置で各チップシール７，１３の摩耗限界での特性線Ｂとほぼ交差する位置の圧力となっている。この予め決めた圧力の設定値は、その他の多くの条件を考慮して実験的に求められる値である。
【００３１】
そして、安全弁２１は、図４、図５に示す如く、例えば両端が閉塞された筒状の弁ケース２１Ａと、該弁ケース２１Ａの底部に軸方向に貫通して設けられ、連通管２０に接続された弁座筒２１Ｂと、前記弁ケース２１Ａの周囲に設けられた大気開放口２１Ｃと、前記弁ケース２１Ａ内に位置して弁座筒２１Ｂの内端に離着座する弁体２１Ｄと、該弁体２１Ｄを前述した設定圧をもって前記弁座筒２１Ｂに着座させるように付勢する弁ばね２１Ｅと、復帰防止機構２２とにより構成されている。
【００３２】
ここで、安全弁２１を構成する復帰防止機構２２は、例えば弁ケース２１Ａと弁座筒２１Ｂの内端との間に設けられている。そして、復帰防止機構２２は、図５に示すように、弁ばね２１Ｅに抗して弁体２１Ｄが開弁したときに、押圧ばね２２Ａによってストッパ２２Ｂを押圧することにより、このストッパ２２Ｂを弁座筒２１Ｂと弁体２１Ｄとの間に挟み込むものである。
【００３３】
このように構成された安全弁２１は、チップシール７，１３が摩耗して最内径側の圧縮室１４から高圧な圧縮空気が中間位置の圧縮室１４に流れ込み、この圧縮室１４の圧力が設定値に達すると、この圧力が流出通路１９、連通管２０を通じて弁体２１Ｄに作用し該弁体２１Ｄが弁ばね２１Ｅに抗して開弁する。これにより、中間位置の圧縮室１４に流入する高圧な圧縮空気は大気に放出することができる。このときに、安全弁２１は、復帰防止機構２２のストッパ２２Ｂを弁座筒２１Ｂと弁体２１Ｄとの間に挟み込むことにより、運転を継続しても圧力が上昇しないようにし、各スクロール２，８の温度上昇を防止することができる。また、圧力が上昇しない状態を続けることにより、チップシール７，１３が摩耗限界であることを報知することができる。
【００３４】
なお、２３は吐出配管で、該吐出配管２３の一端は固定スクロール２の吐出口１６に接続され、他端は空気タンク２４に接続されている。また、吐出配管２３の途中には、逆止弁２５が設けられ、該逆止弁２５は、空気タンク２４から圧縮室１４側に圧縮空気が逆流するのを防止すると共に、圧縮室１４からの吐出圧を決定している。
【００３５】
さらに、２６は駆動軸１７のプーリ１７ＢにＶベルト（図示せず）等を介して接続された駆動モータである。この駆動モータ２６は、駆動軸１７を回転駆動することにより、固定スクロール２に対して旋回スクロール８を旋回動作させるものである。
【００３６】
第１の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、上述したような構成を有するもので、次に、このスクロール式空気圧縮機の動作について説明する。
【００３７】
まず、駆動モータ２６により駆動軸１７を回転駆動すると、旋回スクロール８は、補助クランク１８によって自転が防止された状態で、駆動軸１７の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として旋回半径δの旋回運動を行う。このときには、固定スクロール２のラップ部４と旋回スクロール８のラップ部１０との間に形成される複数の圧縮室１４が、外径側から内径側に向けて移動しつつ連続的に縮小する。
【００３８】
これにより、固定スクロール２の吸込口１５から吸込んだ空気は各圧縮室１４で順次圧縮しつつ、固定スクロール２の吐出口１６から圧縮空気として吐出され、この圧縮空気は吐出配管２３を介して外部の空気タンク２４に貯留することができる。
【００３９】
ここで、スクロール式空気圧縮機による圧縮動作では、ラップ部４，１０の歯先に設けたチップシール７，１３が摺接して摩耗を生じるから、定期的な交換が必要になる。しかし、圧縮機は高温な場所に設置されたり、起動、停止を繰返すような過酷な運転状況を強いられることもある。このような運転条件では、設定した交換時期に達する以前にチップシール７，１３が摩耗限界（図７中の特性線Ｂ）を超えてしまうことがある。
【００４０】
このようにチップシール７，１３が摩耗限界を超えると、最内径側の高圧な圧縮室１４内の空気が径方向の外側に隣合う低圧な中間位置の圧縮室１４に漏れ出してしまう。そして、低圧な中間位置の圧縮室１４に高圧な圧縮空気が漏れると、過圧縮による圧縮熱によって高温領域が広がってしまう。この高温領域の拡大は、各スクロール２，８の温度を上昇させるから、熱変形が大きくなって各ラップ部４，１０にかじり等を生じてしまう。
【００４１】
然るに、第１の実施の形態によれば、固定スクロール２の板体３には、吸込口１５と吐出口１６との間に位置する圧縮室１４に連通する流出通路１９を設け、該流出通路１９には、連通管２０を介して前記圧縮室１４の圧力が予め決めた設定値を超えたときに、開弁して該圧縮室１４を大気に開放する安全弁２１を設ける構成としている。
【００４２】
従って、チップシール７，１３が摩耗限界まで達し、最内径側の高圧な圧縮室１４内の空気が低圧な中間位置の圧縮室１４に漏れ出した場合、安全弁２１は、中間位置の圧縮室１４の圧力が予め決められた設定値に達したときに、開弁して中間位置の圧縮室１４を大気に開放することができる。
【００４３】
この結果、チップシール７，１３の摩耗によって中間位置の圧縮室１４が圧力上昇するのを抑えることができ、過圧縮によって各スクロール２，８の高温領域が拡大するのを防止することができる。これにより、各スクロール２，８の熱による変形を抑制することができ、各ラップ部４，１０間のかじり等を防止して、これらの寿命を延ばすことができる。
【００４４】
また、安全弁２１は、開弁後に対応する圧縮室１４の圧力が予め決めた設定値よりも低下した場合でも開弁状態を保持する非復帰型の弁機構として形成している。これにより、安全弁２１は、運転を継続しても圧力上昇を抑えることができ、各スクロール２，８の温度上昇を防止することができる。また、圧力が上昇しない状態を続けることにより、チップシール７，１３が摩耗限界であること周囲の作業者等に報知することができる。
【００４５】
次に、図８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、旋回スクロールを駆動する駆動手段を設け、弁機構が連通する圧縮室の圧力が設定値を超えたときに駆動手段の運転を停止させる制御手段を設け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。
【００４６】
３１は安全弁２１に接続して設けられた開弁センサで、該開弁センサ３１は、安全弁２１の弁体２１Ｄの開弁を電気的または機械的に検出し、この検出信号を後述の制御装置３２に出力するものである。
【００４７】
３２は制御手段としての制御装置で、該制御装置３２は、開弁センサ３１と駆動モータ２６に接続されている。そして、制御装置３２は、安全弁２１が連通する中間位置の圧縮室１４の圧力が設定値を超えたとき、即ち、該安全弁２１が開弁したときに開弁センサ３１から入力する検出信号に基いて駆動モータ２６の運転を停止させるものである。
【００４８】
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。特に、第２の実施の形態によれば、中間位置の圧縮室１４の圧力が設定値を超えて安全弁２１が開弁したときに、駆動モータ２６の運転を停止させる制御装置３２を設けているから、各スクロール２，８の温度上昇による損傷を防止でき、寿命や信頼性を向上することができる。
【００４９】
次に、図９および図１０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、中間位置の圧縮室の圧力を検出し、この検出結果に基づいて電磁弁を開弁し圧縮室を大気に開放すると共に駆動モータの運転を停止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。
【００５０】
４１は第１の実施の形態による安全弁２１に代えて設けられた弁機構としての電磁弁である。この電磁弁４１は、常時は閉弁し、中間位置の圧縮室１４の圧力が予め決められた設定値を超えたときに後述の制御装置４３から出力される制御信号によって開弁し、中間位置の圧縮室１４を大気に開放するものである。
【００５１】
４２は連通管２０を介して中間位置の圧縮室１４に接続された圧力センサである。この圧力センサ４２は、中間位置の圧縮室１４の圧力を検出し、この検出信号を制御装置４３に出力するものである。
【００５２】
４３は制御手段としての制御装置で、該制御装置４３は、電磁弁４１と圧力センサ４２と駆動モータ２６とに接続されている。そして、制御装置４３は、中間位置の圧縮室１４の圧力が設定値を超えたときに圧力センサ４２から入力する検出信号に基き、電磁弁４１を開弁して大気に開放すると共に、駆動モータ２６の運転を停止させるものである。
【００５３】
次に、図１０を参照しつつ制御装置４３によるスクロール式空気圧縮機の起動後の制御について説明する。
【００５４】
この圧縮機の制御において、ステップ１では、圧力センサ４２の検出信号を用いて中間位置の圧縮室１４の圧力を検出する。また、ステップ２では、このときの圧力が予め決められた設定値Ｐを超えているか否かを判定する。そして、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、各チップシール７，１３が摩耗限界を超えているから、ステップ３に移って電磁弁４１を開弁させ、中間位置の圧縮室１４を大気に開放する。続いて、ステップ４では、各ラップ部４，１０等を保護するために、駆動モータ２６の運転を停止させる。一方、前述したステップ２で「ＮＯ」と判定されたときにはステップ１に戻って同様の処理を繰返す。
【００５５】
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、前述した各実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
次に、図１１は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、弁機構は、旋回スクロールの旋回起動時に開弁し、所定時間経過後に閉弁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。また、本実施の形態は、具体的な構成が第３の実施の形態と同様となり、その制御方法が異なるものである。このために、具体的な構成についての説明は省略するものとする。
【００５７】
この第４の実施の形態による圧縮機の制御において、圧縮機の旋回スクロール８を旋回起動すると制御がスタートし、ステップ１１では電磁弁４１を開弁する。これにより、中間位置の圧縮室１４を大気に開放することができるから、起動時の負荷を軽減することができる。また、ステップ１２では、閉弁タイマをスタートさせる。次に、ステップ１３では、閉弁タイマが所定時間Ｔを経過したか否かを判定する。この所定時間Ｔとは、例えば圧縮機を旋回起動して駆動モータ２６がほぼ定常回転に達するまでの時間となっている。そして、ステップ１３で「ＹＥＳ」と判定したときには、所定時間が経過して定常運転状態にあるから、ステップ１４に移って電磁弁４１を閉弁する。一方、ステップ１３で「ＮＯ」と判定されたときには、所定時間が経過するまで同様の判定処理を繰返す。
【００５８】
次に、ステップ１５〜１８の制御に移るが、このステップ１５〜１８は、第３の実施の形態で説明した制御と同様であるために、その説明を省略するものとする。
【００５９】
かくして、このように構成された第４の実施の形態においても、前述した第３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。特に、本実施の形態によれば、旋回スクロール８の旋回起動時に電磁弁４１を開弁し、所定時間が経過して定常運転状態になったら、前記電磁弁４１を閉弁する構成としている。これにより、起動時に大きな負荷となる圧縮力を、中間位置の圧縮室１４を大気開放することで軽減することができる。
【００６０】
なお、各実施の形態では、固定スクロール２に吸込口１５を設け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、吸込口をケーシングに設ける構成としてもよい。
【００６１】
また、第１の実施の形態では、安全弁２１を固定スクロール２に設けた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、安全弁をケーシングに設ける構成としてもよい。また、電磁弁をケーシングに設ける構成としてもよい。
【００６２】
さらに、各実施の形態では、スクロール式流体機械として駆動モータ２６が別体となったスクロール式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、例えば駆動モータが一体型のスクロール式空気圧縮機に適用してもよく、また真空ポンプ等にも広く適用できるものである。
【００６３】
以上の各実施の形態で述べたように、請求項１の発明によれば、シール部材が摩耗限界まで達し、最内径側の高圧な圧縮室内の空気が低圧な中間位置の圧縮室に漏れ出した場合、弁機構は、中間位置の圧縮室の圧力が予め決められた設定値に達したときに、開弁して中間位置の圧縮室を大気に開放することができる。
【００６４】
この結果、シール部材の摩耗によって中間位置の圧縮室が圧力上昇するのを抑えることができ、過圧縮によって固定スクロール、旋回スクロールの高温領域が拡大するのを防止することができる。これにより、各スクロールの熱による変形を抑制することができ、各ラップ部間のかじり等を防止して、これらの寿命を延ばすことができる。
【００６５】
請求項２の発明によれば、弁機構を開弁したときには、最外径側の圧縮室と最内径側の圧縮室との間に位置する中間位置の圧縮室を大気に開放することができる。
【００６６】
請求項３の発明によれば、弁機構は、開弁後に対応する圧縮室の圧力が予め決めた設定値よりも低下した場合でも開弁状態を保持することができるから、運転が継続された場合でも、圧力上昇を抑えることができ、各スクロールの温度上昇を防止することができる。また、圧力が上昇しない状態を続けることにより、シール部材が摩耗限界であることを報知することができる。
【００６７】
請求項４の発明によれば、弁機構が連通する中間位置の圧縮室の圧力が設定値を超えたときには、制御装置によって駆動手段の運転を停止させることができる。これにより、各スクロールの温度上昇による損傷を防止でき、寿命や信頼性を向上することができる。
【００６８】
請求項５の発明によれば、旋回スクロールの旋回起動時に弁機構を開弁し、所定時間が経過して定常運転状態になったら、前記弁機構を閉弁することができる。これにより、起動時に大きな負荷となる圧縮力を、中間位置の圧縮室を大気開放することで軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用されるスクロール式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】最外径側に圧縮室を形成した直後の固定スクロール等を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。
【図３】最内径側の圧縮室から吐出口に圧縮空気を吐出する直前の固定スクロール等を図２と同様位置からみた横断面図である。
【図４】図１中の安全弁を閉弁状態で示す要部拡大の縦断面図である。
【図５】図１中の安全弁を開弁状態で示す要部拡大の縦断面図である。
【図６】スクロール式空気圧縮機の接続形態を示す構成図である。
【図７】チップシールの摩耗状態による圧縮室の容積と圧力との関係を示す特性線図である。
【図８】第２の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機の接続形態を示す構成図である。
【図９】第３の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機の接続形態を示す構成図である。
【図１０】図９中の制御装置による制御を示す流れ図である。
【図１１】第４の実施の形態の制御装置による制御を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ケーシング（固定側部材）
２  固定スクロール（固定側部材）
３，９  板体
４，１０  ラップ部
７，１３  チップシール（シール部材）
８  旋回スクロール
１４  圧縮室
１５  吸込口
１６  吐出口
１７  駆動軸
１９  流出通路
２０  連通管
２１  安全弁（弁機構）
２２  復帰防止機構
２３  吐出配管
２４  空気タンク
２５  逆止弁
２６  駆動モータ（駆動手段）
３２，４３  制御装置（制御手段）
４１  電磁弁（弁機構）
４２  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月1日(2008.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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