(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用クランク軸に枢支された旋回スクロールと、固定スクロールの端板における内周部と外周部に、環状隔壁を介してスクロールラップを形成することにより、内周部と外周部に独立した圧縮機構部を形成し、外周部の圧縮機構部を、気体圧縮機として作動させるようにするとともに、内周部の圧縮機構部を真空ポンプとして作動させるようにし、さらに前記旋回スクロールに、前記真空ポンプとしての内周側密閉室と前記旋回スクロールの端板の背面に形成した導気空間とを連通する連通孔を設け、前記内周側密閉室内の圧縮気体を、前記連通孔を通して前記導気空間に流入させて、スクロール流体機械の少くとも一部を冷却させるようにしたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
旋回スクロールに駆動用クランク軸を枢支する筒状ボスを設け、この筒状ボスに、連通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
連通孔は、旋回スクロールのほぼ中心に位置する軸線方向の孔と、この孔より筒状ボスの外周面に至って、導気空間に開口する複数の放射方向の孔とからなることを特徴とする請求項２記載のスクロール流体機械。
【請求項４】
導気空間に、連通孔から排出された圧縮気体を旋回スクロールの端板の背面に沿って誘導する導気板を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項５】
導気空間と、駆動用クランク軸を駆動するモータのケース内とを連通する通気孔を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械を、酸素発生装置の吸着塔に接続したことを特徴とする酸素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば医療用の酸素発生装置において使用される気体圧縮装置と真空ポンプの機能を兼ね備えたスクロール流体機械およびこのスクロール流体機械を利用した酸素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば酸素発生装置においては、原料空気供給源として、一般的にブロアーが使用され、かつ吸着工程用には気体圧縮機が、また脱着工程用には真空ポンプが使用されている。
【０００３】
しかして、上記気体圧縮機および真空ポンプは、それぞれ独立したモータにより駆動されるようになっている。
【０００４】
上記したように従来の酸素発生装置においては、気体圧縮機と真空ポンプの２台の気体圧縮装置が設けられているため、装置全体が大型となるとともに、構造が複雑となり、かつ運転に伴う発生音も大となる。
【０００５】
運転に伴う発生音が小さい気体圧縮装置としては、スクロール流体機械が最も好ましいことはよく知られており、そのため、特に静粛性が強く要求される医療用酸素発生装置用の気体圧縮機と真空ポンプ用には、広くスクロール流体機械が利用されている。
【０００６】
しかし、医療用酸素発生装置におけるパッケージの内部には、種々の構造部品が設けられているため、その小型化を図るとともに、構造をできるだけ簡単化するためには、スクロール流体機械をできるだけ小型とするとともに、その冷却構造を簡単にする必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記要求に応えうるようにしたスクロール流体機械と、このスクロール流体機械を利用した酸素発生装置を提供することを目的とするもので、その特徴とするところは、次の如くである。
【０００８】
(１)駆動用クランク軸に枢支された旋回スクロールと、固定スクロールの端板における内周部と外周部に、環状隔壁を介してスクロールラップを形成することにより、内周部と外周部に独立した圧縮機構部を形成し、外周部の圧縮機構部を、気体圧縮機として作動させるようにするとともに、内周部の圧縮機構部を真空ポンプとして作動させるようにし、さらに前記旋回スクロールに、前記真空ポンプとしての内周側密閉室と前記旋回スクロールの端板の背面に形成した導気空間とを連通する連通孔を設け、前記内周側密閉室内の圧縮気体を、前記連通孔を通して前記導気空間に流入させて、スクロール流体機械の少くとも一部を冷却させるようにする。
【０００９】
(２)上記(１)項において、旋回スクロールに駆動用クランク軸を枢支する筒状ボスを設け、この筒状ボスに、連通孔を設ける。
【００１０】
(３)上記(２)項において、連通孔は、旋回スクロールのほぼ中心に位置する軸線方向の孔と、この孔より筒状ボスの外周面に至って、導気空間に開口する複数の放射方向の孔とからなる。
【００１１】
(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、導気空間に、連通孔から排出された圧縮気体を旋回スクロールの端板の背面に沿って誘導する導気板を設ける。
【００１２】
(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、導気空間と、駆動用クランク軸を駆動するモータのケース内とを連通する通気孔を設ける。
【００１３】
(６)上記(１)〜(５)項のいずれかに記載のスクロール流体記載を、酸素発生装置の吸着塔に接続する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態におけるスクロール流体機械の基本的な形態は、例えば本願出願人の出願に係る特願２００１−２９００２６号（特開２００３−０９７４５６号公報）に添付の明細書および図面に記載されているようなものである。
【００１５】
このスクロール流体機械の概要は、縦断側面図である図１、および図１におけるII−II線縦断面図である図２に示されているように、一側面に渦巻き状の固定ラップ(１)が立設された固定スクロール(２)と、駆動軸(３)に旋回可能に設けられるとともに、前記固定スクロール(２)に対向する一側面に、前記固定ラップ(１)との間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラップ(４)が立設された旋回スクロール(５)とを備え、前記密閉室を、前記固定スクロール(２)または旋回スクロール(５)に設けた環状隔壁(６)をもって、外周側密閉室(Ａ)と内周側密閉室(Ｂ)とに画成し、該外周側密閉室(Ａ)における外周側に外周側吸込口(７)を、同じく内周側に、前記外周側吸込口(７)から吸入された気体を圧縮して吐出する外周側吐出口(８)をそれぞれ設け、さらに前記内周側密閉室(Ｂ)における外周側に内周側吸込口(９)を、同じく中心側に、該内周側吸込口(９)から吸入された気体を吐出する内周側吐出口(10)を、それぞれ設けてある。
【００１６】
しかして、旋回スクロール(５)を、駆動軸(３)におけるクランク軸(3a)に枢支するとともに、旋回スクロール(５)の外周部適所とハウジング(11)との間に、例えば３個のクランクピン式の自転防止機構(12)を組み込むことにより、駆動軸(３)の回転に伴い、旋回スクロール(５)は、ハウジング(11)に対して偏心旋回しうるようになっている。
【００１７】
通常、外周側吸込口(７)および吐出口(８)は、圧縮気体を必要とする外部機器に接続され、内周側吸込口(９)および吐出口(10)は、真空を必要とする外部機器に接続される。
【００１８】
図３、図４は、図１および図２に示したのと同型式のスクロール流体機に、本発明を適用した一実施形態を示し、図３は縦断側面図、図４は、図３におけるIV−IV線縦断面図である。
【００１９】
図３、図４において、図１、図２におけるのと同様の部材もしくは部分には、それらと同一の符号を付し、それらについての詳細な説明を省略する。
ただし、理解を容易とするために、図１、図２においては、固定ラップ(１)および旋回ラップ(４)の外周端に設けてある圧縮機用の外周側吸込口(７)を、図１、図２においては、固定スクロール(２)の端板に設けてある。
【００２０】
図３、図４に示すように、旋回スクロール(５)の端板の背面中心部における駆動軸(３)のクランク軸(3a)を枢支するための筒状ボス(13)には、旋回スクロール(５)の前面における内周側密閉室(Ｂ)と、ハウジング(11)内における旋回スクロール(５)の後方の導気空間(14)とを連通する連通孔(15)を穿設してある。
【００２１】
すなわち連通孔(15)は、旋回スクロール(５)の端板の中心に位置する軸線方向の孔と、この孔の後端より、筒状ボス(13)の外周面に至って、導気空間(14)に開口する複数の放射方向の孔とからなっている。
【００２２】
ハウジング(11)の後壁(11a)における中心に近い個所には、軸線方向を向く適数の通気孔(16)を穿設してある。この通気孔(16)により、ハウジング(11)の内部の導気空間(14)と、ハウジング(11)の後側に設けたモータケース(17)内とは連通されている。
【００２３】
モータケース(17)には、クランク軸(3a)を駆動するためのモータ(18)が収容され、かつモータケース(17)の適所には、排気孔(19)が設けられている。
【００２４】
前記ハウジング(11)の導気空間(14)内には、筒状ボス(13)の外面至近距離より、ハウジング(11)の導気空間(14)の外周付近に至る内側導気板(20)が設けられている。
【００２５】
固定スクロール(２)の中心部に設けられた真空用の内周側吐出口(10)には、図示を省略した開度調節弁を設けてあり、かつ固定スクロール(２)の後方、すなわち旋回スクロール(５)に向く側の反対側に近接して、外側導気板(21)を設けてある。
【００２６】
駆動軸(３)をもって旋回スクロール(５)を旋回させると、図１、図２に示したものと同様に、外気は、圧縮機用の外周側吸込口(７)より吸引された後、圧縮されて、圧縮機用の外周側吐出口(８)より吐出され、使用場所へ供給される。
【００２７】
これと同時に、真空用の内周側吸込口(９)より、内周側密閉室(Ｂ)内へ吸引された空気は、固定スクロール(２)の中心における内周側吐出口(10)より外部へ吐出されるとともに、内周側吐出口(10)の開度に応じて、旋回スクロール(５)の中心部に設けた連通孔(15)を経て、ハウジング(11)の導気空間(14)内へ流入する。
【００２８】
固定スクロール(２)の外部へ吐出した圧縮空気は、外側導気板(21)により案内されて、固定スクロール(２)の端板を冷却し、ハウジング(11)の導気空間(14)内へ流入した圧縮空気は、内側導気板(20)により案内されて、旋回スクロール(５)の端板を冷却した後、モータケース(17)内へ流入して、モータ(18)および回転部を冷却し、排気孔(19)から吐出する。
【００２９】
図５および図６は、それぞれ、本発明の別の実施形態を示す図３および図４に対応する図である。
【００３０】
この実施形態においては、図３、図４に示した旋回スクロール(５)の背面にも旋回ラップ(22)を設けてあり、かつこれに対応して、ハウジング(11)の後壁(11a)の内面に固定ラップ(23)を設けてあり、かつ真空用の吸込口(24)を、導気空間(14)の外周部において、ハウジング(11)の後壁(11a)に設けてある。
【００３１】
図３、図４における連通孔(15)、内側導気板(20)および外側導気板(21)は設けられていない。
【００３２】
このようにすると、旋回スクロール(５)の旋回に伴い、外周側吸入口(７)より吸入された気体は、圧縮されて内周側吐出口(８)より吐出し、これと同時に、吸込口(24)から吸入された真空用の気体は、導気空間(14)内へ流入して、その内部を冷却した後、通気孔(16)を経て、モータケース(17)内をも冷却する。
【００３３】
図示を省略したが、前記スクロール流体機械を、酸素発生装置の吸着塔に接続することにより、小型化された酸素発生装置が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、構造が簡単になるとともに、小型化を可能とした圧縮機構部と真空ポンプを兼ね備えたスクロール流体機械を提供することができる。また、真空ポンプとしての内周側密閉室から連通孔を通して排出される気体により、要所を簡単に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用しうるスクロール流体機械の一例を示す縦断側面図である。
【図２】  図１におけるII−II線縦断面図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態を適用したスクロール流体機械の概要を示す縦断側面図である。
【図４】  図３におけるIV−IV線縦断面図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態を適用したスクロール流体機械の概要を示す縦断側面図である。
【図６】  図５におけるVI−VI線縦断面図である。
【符号の説明】
(１)固定ラップ
(２)固定スクロール
(３)駆動軸
(3a)クランク軸
(４)旋回ラップ
(５)旋回スクロール
(６)環状隔壁
(７)圧縮機用の外周側吸込口
(８)圧縮機用の外周側吐出口
(９)真空用の内周側吸込口
(10)真空用の内周側吐出口
(11)ハウジング
(11a)後壁
(12)自転防止機構
(13)筒状ボス
(14)導気空間
(15)連通孔
(16)通気孔
(17)モータケース
(18)モータ
(19)排気孔
(20)内側導気板
(21)外側導気板
(22)旋回ラップ
(23)固定ラップ
(24)吸込口
(Ａ)外周側密閉室
(Ｂ)内周側密閉室
【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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