JP2003097456A - スクロール式流体機械 - Google Patents
スクロール式流体機械Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
-
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- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
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- F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
- F04C18/0253—Details concerning the base
- F04C18/0261—Details of the ports, e.g. location, number, geometry
-
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクロール式流体機械を、圧縮機と真空ポン
プとの両機能を有するものとし、狭いスペースでの使用
を可能にするとともに、搬送を容易にする。 【解決手段】 固定スクロール１と旋回スクロール８間
に形成される密閉室を、固定スクロール１または旋回ス
クロール８に設けられた環状隔壁４をもって、外周側密
閉室Ａと内周側密閉室Ｂとに画成し、外周側密閉室Ａに
おける外周側に外周側吸込口２３を、同じく内周側に外
周側吸込口２３から吸入される気体を圧縮して吐出する
外周側吐出口２４を、それぞれ設け、さらに内周側密閉
室Ｂにおける外周側に内周側吸込口２５を、同じく中心
側に外周側吸込口２５から吸入される気体を吐出する内
周側吐出口２６を、それぞれ設ける。
プとの両機能を有するものとし、狭いスペースでの使用
を可能にするとともに、搬送を容易にする。 【解決手段】 固定スクロール１と旋回スクロール８間
に形成される密閉室を、固定スクロール１または旋回ス
クロール８に設けられた環状隔壁４をもって、外周側密
閉室Ａと内周側密閉室Ｂとに画成し、外周側密閉室Ａに
おける外周側に外周側吸込口２３を、同じく内周側に外
周側吸込口２３から吸入される気体を圧縮して吐出する
外周側吐出口２４を、それぞれ設け、さらに内周側密閉
室Ｂにおける外周側に内周側吸込口２５を、同じく中心
側に外周側吸込口２５から吸入される気体を吐出する内
周側吐出口２６を、それぞれ設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば窒素濃縮器
や医療用の酸素濃縮器等で使用される圧縮機や真空ポン
プに好適なスクロール式流体機械に関する。
や医療用の酸素濃縮器等で使用される圧縮機や真空ポン
プに好適なスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気中に含まれる、窒素、酸素等の気体
を常温で濃縮するには、膜分離方式や吸着剤を利用する
ＰＳＡ方式が一般的に採用されている。膜分離方式は、
大気から取り入れた空気を圧縮機で加圧して中空子膜に
送り込むと同時に、中空子膜の出口側あるいは途中に設
けた真空ポンプによって中空子膜を減圧するようになっ
ており、真空ポンプを中空子膜の出口側に設けた場合
は、中空子膜で透過されずに通過してくる酸素が取り除
かれた空気が吐出され、排ガスとして空気中に還元され
る。一方、酸素富化空気は、中空子膜を透過したのち回
収され供される。
を常温で濃縮するには、膜分離方式や吸着剤を利用する
ＰＳＡ方式が一般的に採用されている。膜分離方式は、
大気から取り入れた空気を圧縮機で加圧して中空子膜に
送り込むと同時に、中空子膜の出口側あるいは途中に設
けた真空ポンプによって中空子膜を減圧するようになっ
ており、真空ポンプを中空子膜の出口側に設けた場合
は、中空子膜で透過されずに通過してくる酸素が取り除
かれた空気が吐出され、排ガスとして空気中に還元され
る。一方、酸素富化空気は、中空子膜を透過したのち回
収され供される。
【０００３】また、吸着剤を利用するＰＳＡ方式におい
て、窒素吸着剤（ゼオライト）による酸素濃縮を行う場
合は、大気から取り入れた空気を圧縮機で加圧して吸着
塔に送り込み、吸着塔内を通過中に窒素を吸着させ、吸
着塔出口からは、酸素富化空気が吐出される。吸着塔で
窒素を吸着しなくなってきたら、吸着塔上流と圧縮機関
の通路を閉じ下流を真空ポンプに連通させ、真空ポンプ
により吸着塔を減圧し、吸着されている窒素を脱着さ
せ、排ガスとして空気中に還元するようになっている。
ここに吸着塔は、２本から構成され、交互に行うことに
より酸素富化空気を連続吐出できるようになっている。
て、窒素吸着剤（ゼオライト）による酸素濃縮を行う場
合は、大気から取り入れた空気を圧縮機で加圧して吸着
塔に送り込み、吸着塔内を通過中に窒素を吸着させ、吸
着塔出口からは、酸素富化空気が吐出される。吸着塔で
窒素を吸着しなくなってきたら、吸着塔上流と圧縮機関
の通路を閉じ下流を真空ポンプに連通させ、真空ポンプ
により吸着塔を減圧し、吸着されている窒素を脱着さ
せ、排ガスとして空気中に還元するようになっている。
ここに吸着塔は、２本から構成され、交互に行うことに
より酸素富化空気を連続吐出できるようになっている。
【０００４】次に、酸素吸着剤（ＣＭＳ）による酸素濃
縮を行う場合は、大気から取り入れた空気を圧縮機で加
圧して吸着塔に送り込み、吸着塔の通過中に酸素を吸着
させる。吸着塔出口からは、酸素が取り除かれた空気が
吐出され、排ガスとして空気中に還元される。次に、吸
着塔で酸素を吸着しなくなってきたら、吸着塔上流と圧
縮機間の通路を閉じ下流を真空ポンプに連通させ、真空
ポンプにより吸着塔を減圧し、吸着されている酸素を脱
着させ、酸素富化空気を吐出する。
縮を行う場合は、大気から取り入れた空気を圧縮機で加
圧して吸着塔に送り込み、吸着塔の通過中に酸素を吸着
させる。吸着塔出口からは、酸素が取り除かれた空気が
吐出され、排ガスとして空気中に還元される。次に、吸
着塔で酸素を吸着しなくなってきたら、吸着塔上流と圧
縮機間の通路を閉じ下流を真空ポンプに連通させ、真空
ポンプにより吸着塔を減圧し、吸着されている酸素を脱
着させ、酸素富化空気を吐出する。
【０００５】ここに吸着塔は、２本から構成され、交互
に行うことにより酸素富化空気を連続吐出できるように
なっている。いずれの方式においても、圧縮機と真空ポ
ンプを必要としている。
に行うことにより酸素富化空気を連続吐出できるように
なっている。いずれの方式においても、圧縮機と真空ポ
ンプを必要としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、圧縮機と真空ポンプとは別体の機械であるため、そ
れらを設置するための広い設置スペースを必要とし、狭
いところでの使用が困難なばかりでなく、搬送するにあ
たっても不便であり、搬送コストの上昇を招く等の種々
の問題を有している。
は、圧縮機と真空ポンプとは別体の機械であるため、そ
れらを設置するための広い設置スペースを必要とし、狭
いところでの使用が困難なばかりでなく、搬送するにあ
たっても不便であり、搬送コストの上昇を招く等の種々
の問題を有している。
【０００７】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、圧縮機と真空ポンプとの両機能を兼ね
備え、狭いスペースでの使用を可能にするとともに、搬
送を容易にしたスクロール式流体機械を提供することを
目的としている。
な問題点に鑑み、圧縮機と真空ポンプとの両機能を兼ね
備え、狭いスペースでの使用を可能にするとともに、搬
送を容易にしたスクロール式流体機械を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 （１）一側面に渦巻き状の固定ラップが立設された固定
スクロールと、駆動軸に旋回可能に設けられるととも
に、前記固定スクロールに対向する一側面に前記固定ラ
ップとの間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラップが
立設された旋回スクロールとを備えるスクロール式流体
機械において、前記密閉室を、前記固定スクロールまた
は旋回スクロールに設けられた環状の隔壁をもって、外
周側密閉室と内周側密閉室とに画成し、該外周側密閉室
における外周側に外周側吸込口を、同じく内周側に該外
周側吸込口から吸入される気体を圧縮して吐出する外周
側吐出口を、それぞれ設け、さらに前記内周側密閉室に
おける外周側に内周側吸込口を、同じく中心側に該内周
側吸込口から吸入される気体を吐出する内周側吐出口
を、それぞれ設ける。
題は、次のようにして解決される。 （１）一側面に渦巻き状の固定ラップが立設された固定
スクロールと、駆動軸に旋回可能に設けられるととも
に、前記固定スクロールに対向する一側面に前記固定ラ
ップとの間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラップが
立設された旋回スクロールとを備えるスクロール式流体
機械において、前記密閉室を、前記固定スクロールまた
は旋回スクロールに設けられた環状の隔壁をもって、外
周側密閉室と内周側密閉室とに画成し、該外周側密閉室
における外周側に外周側吸込口を、同じく内周側に該外
周側吸込口から吸入される気体を圧縮して吐出する外周
側吐出口を、それぞれ設け、さらに前記内周側密閉室に
おける外周側に内周側吸込口を、同じく中心側に該内周
側吸込口から吸入される気体を吐出する内周側吐出口
を、それぞれ設ける。
【０００９】（２）上記(１)項において、外周側吐出口
を、圧縮気体を必要とする外部機器に、また内周側吸込
口を、真空を必要とする外部機器に、それぞれ接続す
る。
を、圧縮気体を必要とする外部機器に、また内周側吸込
口を、真空を必要とする外部機器に、それぞれ接続す
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、スクロール式流体機械
の縦断側面図、図２は、図１におけるII−II線縦断面図
である。
面に基づいて説明する。図１は、スクロール式流体機械
の縦断側面図、図２は、図１におけるII−II線縦断面図
である。
【００１１】(１)は、固定スクロールで、ハウジング
(２)と一体をなす固定端板(３)の前面（図１における右
方）に、固定スクロール(１)のほぼ半分の直径を有する
環状隔壁(４)と、環状隔壁(４)の内側において、中心側
から外周側に向かう渦巻状の内周側固定ラップ(５)と、
環状隔壁(４)の外側の所定の位置から外周側に向かう外
周側固定ラップ(６)とが立設されている。(７)は、各固
定ラップ(５)(６)及び隔壁(４)の先端面に設けられ、後
述の旋回端板(10)の前面に摺接するチップシールであ
る。
(２)と一体をなす固定端板(３)の前面（図１における右
方）に、固定スクロール(１)のほぼ半分の直径を有する
環状隔壁(４)と、環状隔壁(４)の内側において、中心側
から外周側に向かう渦巻状の内周側固定ラップ(５)と、
環状隔壁(４)の外側の所定の位置から外周側に向かう外
周側固定ラップ(６)とが立設されている。(７)は、各固
定ラップ(５)(６)及び隔壁(４)の先端面に設けられ、後
述の旋回端板(10)の前面に摺接するチップシールであ
る。
【００１２】(８)は、固定スクロール(１)の前面に対向
して配置される旋回スクロールで、ハウジング(９)内に
設けた円形の旋回端板(10)の前面、すなわち固定スクロ
ール(１)と対向する面に、中心側から外周側に向けて半
径方向のほぼ中央付近まで形成される渦巻状の内周側旋
回ラップ(11)と、内周側旋回ラップ(11)から離間して、
半径方向のほぼ中央付近から最外周まで形成される渦巻
き状の外周側旋回ラップ(12)とを立設されている。(13)
は、各旋回ラップ(11)(12)の先端面に設けられ、固定端
板(３)の前面に摺接するチップシールである。
して配置される旋回スクロールで、ハウジング(９)内に
設けた円形の旋回端板(10)の前面、すなわち固定スクロ
ール(１)と対向する面に、中心側から外周側に向けて半
径方向のほぼ中央付近まで形成される渦巻状の内周側旋
回ラップ(11)と、内周側旋回ラップ(11)から離間して、
半径方向のほぼ中央付近から最外周まで形成される渦巻
き状の外周側旋回ラップ(12)とを立設されている。(13)
は、各旋回ラップ(11)(12)の先端面に設けられ、固定端
板(３)の前面に摺接するチップシールである。
【００１３】旋回スクロール(８)の後側に固定されたベ
アリングプレート(14)の後面、すなわち各旋回ラップ(1
1)(12)と反対側の面の中心部には、駆動軸(15)の偏心軸
部(16)をベアリング(17)を介して枢支する筒状ボス(18)
を突設してあり、同じく外周部適所には、例えば公知の
クランクピン型式の自転防止機構(19)を組み込んで、ハ
ウジング(９)に対し旋回しうるようにしてある。
アリングプレート(14)の後面、すなわち各旋回ラップ(1
1)(12)と反対側の面の中心部には、駆動軸(15)の偏心軸
部(16)をベアリング(17)を介して枢支する筒状ボス(18)
を突設してあり、同じく外周部適所には、例えば公知の
クランクピン型式の自転防止機構(19)を組み込んで、ハ
ウジング(９)に対し旋回しうるようにしてある。
【００１４】固定スクロール(１)と旋回スクロール(８)
は、旋回スクロール(８)の中心を、固定スクロール(１)
及び駆動軸(15)の中心に対して、偏心軸部(16)の偏心量
に相当する距離だけ偏心させた状態で、旋回スクロール
(８)の内周側旋回ラップ(11)が固定スクロール(１)の内
周側固定ラップ(５)に、また外周側旋回ラップ(12)が外
周側固定ラップ(６)に、それぞれ噛み合うように配設さ
れている。
は、旋回スクロール(８)の中心を、固定スクロール(１)
及び駆動軸(15)の中心に対して、偏心軸部(16)の偏心量
に相当する距離だけ偏心させた状態で、旋回スクロール
(８)の内周側旋回ラップ(11)が固定スクロール(１)の内
周側固定ラップ(５)に、また外周側旋回ラップ(12)が外
周側固定ラップ(６)に、それぞれ噛み合うように配設さ
れている。
【００１５】これにより、固定スクロール(１)と旋回ス
クロール(８)間に形成される密閉室は、環状隔壁(４)を
もって、その外側に形成される外周側密閉室(Ａ)と、同
じく内側に形成される内周側密閉室(Ｂ)とに、気体の流
路が遮断されるように画成されている。
クロール(８)間に形成される密閉室は、環状隔壁(４)を
もって、その外側に形成される外周側密閉室(Ａ)と、同
じく内側に形成される内周側密閉室(Ｂ)とに、気体の流
路が遮断されるように画成されている。
【００１６】固定スクロール(１)の後面に押圧板(20)を
当接して、適宜の締付けねじ(21)で締付け、かつ旋回ス
クロール(８)の後面にベアリングプレート(14)の前面を
当接させて、両者を締付けねじ(22)等で締付けて一体化
させることにより、スクロール式流体機械は組立てられ
る。
当接して、適宜の締付けねじ(21)で締付け、かつ旋回ス
クロール(８)の後面にベアリングプレート(14)の前面を
当接させて、両者を締付けねじ(22)等で締付けて一体化
させることにより、スクロール式流体機械は組立てられ
る。
【００１７】駆動軸(15)は、ハウジング(９)の外部に設
けたモータ(図示略)にプーリ及びＶベルト等を介して連
結されるか、あるいはハウジング(９)に収容されたモー
タ(図示略)の回転軸に直結され、モータによって所定の
方向へ回転させられる。
けたモータ(図示略)にプーリ及びＶベルト等を介して連
結されるか、あるいはハウジング(９)に収容されたモー
タ(図示略)の回転軸に直結され、モータによって所定の
方向へ回転させられる。
【００１８】外周側固定ラップ(６)の最外周には、外周
側密閉室(Ａ)に大気を取り入れるための外周側吸込口(2
3)が形成されている。
側密閉室(Ａ)に大気を取り入れるための外周側吸込口(2
3)が形成されている。
【００１９】固定スクロール(１)には、環状隔壁(４)の
外周側近傍において固定端板(３)を軸線方向に貫通する
とともに、外周側密閉室(Ａ)に通じる外周側吐出口(24)
と、環状隔壁(４)の内周側近傍において内周側密閉室
(Ｂ)に通じる内周側吸込口(25)と、固定スクロール(１)
のほぼ中心において内周側密閉室(Ｂ)に通じる内周側吐
出口(26)とが設けられている。
外周側近傍において固定端板(３)を軸線方向に貫通する
とともに、外周側密閉室(Ａ)に通じる外周側吐出口(24)
と、環状隔壁(４)の内周側近傍において内周側密閉室
(Ｂ)に通じる内周側吸込口(25)と、固定スクロール(１)
のほぼ中心において内周側密閉室(Ｂ)に通じる内周側吐
出口(26)とが設けられている。
【００２０】外周側吐出口(24)は、導管(27)を介して、
圧縮気体を必要とする外部機器をなす外部装置(28)に接
続されている。内周側吸込口(25)は、導管(29)を介し
て、真空を必要とする外部機器をなす外部密閉室(30)に
接続されている。内周側吐出口(26)は、外部密閉室(30)
から吸引した空気を外に排出する。
圧縮気体を必要とする外部機器をなす外部装置(28)に接
続されている。内周側吸込口(25)は、導管(29)を介し
て、真空を必要とする外部機器をなす外部密閉室(30)に
接続されている。内周側吐出口(26)は、外部密閉室(30)
から吸引した空気を外に排出する。
【００２１】モータにより旋回スクロール(８)が旋回さ
せられると、外周側密閉室(Ａ)においては、外周側吸入
口(23)から入り込んだ空気を、外周側固定ラップ(６)と
外周側旋回ラップ(12)間に形成される圧縮室により順次
圧縮しつつ、内周側へ向けて移動させ、最終的に、外周
側吐出口(24)から圧縮空気を外部装置(28)に送出する。
すなわち、外周側密閉室(Ａ)は、圧縮機として機能す
る。
せられると、外周側密閉室(Ａ)においては、外周側吸入
口(23)から入り込んだ空気を、外周側固定ラップ(６)と
外周側旋回ラップ(12)間に形成される圧縮室により順次
圧縮しつつ、内周側へ向けて移動させ、最終的に、外周
側吐出口(24)から圧縮空気を外部装置(28)に送出する。
すなわち、外周側密閉室(Ａ)は、圧縮機として機能す
る。
【００２２】また、これと同時に、内周側密閉室(Ｂ)に
おいては、内周側吸込口(25)から吸引された外部密閉室
(30)内の空気を、内周側固定ラップ(５)と内周側旋回ラ
ップ(11)間に形成される圧縮室により順次圧縮しつつ、
中心側へ向けて移動させ、内周側吐出口(26)から外に排
出することによって、外部密閉室(20)内を減圧し真空状
態とする。すなわち、内周側密閉室(Ｂ)は、真空ポンプ
として働く。
おいては、内周側吸込口(25)から吸引された外部密閉室
(30)内の空気を、内周側固定ラップ(５)と内周側旋回ラ
ップ(11)間に形成される圧縮室により順次圧縮しつつ、
中心側へ向けて移動させ、内周側吐出口(26)から外に排
出することによって、外部密閉室(20)内を減圧し真空状
態とする。すなわち、内周側密閉室(Ｂ)は、真空ポンプ
として働く。
【００２３】なお、上述の実施形態においては、環状隔
壁(４)を固定スクロール(１)側に設けたものを説明した
が、これに代えて、環状隔壁(４)を旋回スクロール(８)
側に設けても良い。
壁(４)を固定スクロール(１)側に設けたものを説明した
が、これに代えて、環状隔壁(４)を旋回スクロール(８)
側に設けても良い。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明は、固定スクロール
と旋回スクロール間に形成される密閉室を、環状隔壁に
よって外周側密閉室と内周側密閉室とに画成するだけの
簡単な構成によって、圧縮機と真空ポンプとしての両機
能を付与させることができるので、コストの低減を図り
うるとともに、狭いスペースでの使用が可能になり、ま
た搬送を容易なものとすることができる。また、従来
は、例えば、圧縮機及び真空ポンプを医療用の酸素濃縮
器として使用する場合、機器が大型化して持ち運びが困
難であったが、本発明のようにすることによって、小型
軽量化が可能になり、持ち運びを容易にしうる等の効果
を奏することができる。また、本発明のスクロール式流
体機械の外周吐出口を吸着塔の入口側に、内周側吸込口
を吸着塔の出口側に接続することにより、圧縮機と真空
ポンプをそれぞれ設けることなく同一駆動源の一台のス
クロール流体機械でもって、酸素富化空気をえることが
できる。また、内周側密閉室を真空ポンプの機能とさせ
たことによって、スクロール流体機械の中心部の温度上
昇を抑えることができ、中心部に配置される旋回軸受部
のグリースや軸受の寿命向上を図ることができる。
と旋回スクロール間に形成される密閉室を、環状隔壁に
よって外周側密閉室と内周側密閉室とに画成するだけの
簡単な構成によって、圧縮機と真空ポンプとしての両機
能を付与させることができるので、コストの低減を図り
うるとともに、狭いスペースでの使用が可能になり、ま
た搬送を容易なものとすることができる。また、従来
は、例えば、圧縮機及び真空ポンプを医療用の酸素濃縮
器として使用する場合、機器が大型化して持ち運びが困
難であったが、本発明のようにすることによって、小型
軽量化が可能になり、持ち運びを容易にしうる等の効果
を奏することができる。また、本発明のスクロール式流
体機械の外周吐出口を吸着塔の入口側に、内周側吸込口
を吸着塔の出口側に接続することにより、圧縮機と真空
ポンプをそれぞれ設けることなく同一駆動源の一台のス
クロール流体機械でもって、酸素富化空気をえることが
できる。また、内周側密閉室を真空ポンプの機能とさせ
たことによって、スクロール流体機械の中心部の温度上
昇を抑えることができ、中心部に配置される旋回軸受部
のグリースや軸受の寿命向上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施形態におけるスクロール式流体
機械の縦断側面図である。
機械の縦断側面図である。
【図２】図１におけるII−II線縦断面図である。
(１)固定スクロール
(２)ハウジング
(３)固定端板
(４)環状隔壁
(５)内周側固定ラップ
(６)外周側固定ラップ
(７)チップシール
(８)旋回スクロール
(９)ハウジング
(10)旋回端板
(11)内周側旋回ラップ
(12)外周側旋回ラップ
(13)チップシール
(14)ベアリングプレート
(15)駆動軸
(16)偏心軸部
(17)ベアリング
(18)筒状ボス
(19)自転防止機構
(20)押圧板
(21)(22)締付けねじ
(23)外周側吸込口
(24)外周側吐出口
(25)内周側吸込口
(26)内周側吐出口
(27)導管
(28)外部装置（外部機器）
(29)導管
(30)外部密閉室（外部機器）
(Ａ)外周側密閉室
(Ｂ)内周側密閉室
【手続補正書】
【提出日】平成１４年５月２１日（２００２．５．２
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 スクロール式流体機械
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば窒素濃縮器
や医療用の酸素濃縮器等で使用される圧縮機や真空ポン
プに好適なスクロール式流体機械に関する。
や医療用の酸素濃縮器等で使用される圧縮機や真空ポン
プに好適なスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気中に含まれる、窒素、酸素等の気体
を常温で濃縮するには、膜分離方式や吸着剤を利用する
ＰＳＡ方式、並びに酸素吸着剤（ＣＭＳ）を利用する方
式が、一般的に採用されている。
を常温で濃縮するには、膜分離方式や吸着剤を利用する
ＰＳＡ方式、並びに酸素吸着剤（ＣＭＳ）を利用する方
式が、一般的に採用されている。
【０００３】膜分離方式は、大気から取り入れた空気を
圧縮機で加圧して中空子膜に送り込むと同時に、中空子
膜の出口側あるいは途中に設けた真空ポンプによって、
中空子膜を減圧するようになっている。
圧縮機で加圧して中空子膜に送り込むと同時に、中空子
膜の出口側あるいは途中に設けた真空ポンプによって、
中空子膜を減圧するようになっている。
【０００４】吸着剤を利用するＰＳＡ方式により、窒素
吸着剤（例えばゼオライト）を利用して酸素濃縮を行う
には、大気から取り入れた空気を、圧縮機で加圧して吸
着塔に送り込み、吸着塔内を通過中の空気に窒素を吸着
させ、吸着塔の出口から、酸素富化空気を吐出させる。
吸着塔内で窒素を吸着しなくなってきたら、吸着塔の上
流と圧縮との間の通路を閉じて、下流を真空ポンプに連
通させ、真空ポンプにより吸着塔内を減圧して、吸着さ
れている窒素を脱着させ、排ガスとして空気中に還元さ
せる。
吸着剤（例えばゼオライト）を利用して酸素濃縮を行う
には、大気から取り入れた空気を、圧縮機で加圧して吸
着塔に送り込み、吸着塔内を通過中の空気に窒素を吸着
させ、吸着塔の出口から、酸素富化空気を吐出させる。
吸着塔内で窒素を吸着しなくなってきたら、吸着塔の上
流と圧縮との間の通路を閉じて、下流を真空ポンプに連
通させ、真空ポンプにより吸着塔内を減圧して、吸着さ
れている窒素を脱着させ、排ガスとして空気中に還元さ
せる。
【０００５】さらに、酸素吸着剤（ＣＭＳ）を利用して
酸素濃縮を行うには、大気から取り入れた空気を、圧縮
機で加圧して吸着塔内に送り込み、吸着塔内を通過中の
空気に酸素を吸着させる。吸着塔の出口からは、酸素が
取り除かれた空気を吐出させ、排ガスとして空気中に還
元させる。
酸素濃縮を行うには、大気から取り入れた空気を、圧縮
機で加圧して吸着塔内に送り込み、吸着塔内を通過中の
空気に酸素を吸着させる。吸着塔の出口からは、酸素が
取り除かれた空気を吐出させ、排ガスとして空気中に還
元させる。
【０００６】次に、吸着塔内で酸素を吸着しなくなって
きたら、吸着塔の上流と圧縮機間の通路を閉じ、下流を
真空ポンプに連通させ、真空ポンプにより吸着塔内を減
圧して、吸着されている酸素を脱着させ、酸素富化空気
を吐出させる。
きたら、吸着塔の上流と圧縮機間の通路を閉じ、下流を
真空ポンプに連通させ、真空ポンプにより吸着塔内を減
圧して、吸着されている酸素を脱着させ、酸素富化空気
を吐出させる。
【０００７】上記したいずれの方式においても、圧縮機
と真空ポンプとが必要である。
と真空ポンプとが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、別体である圧縮機と真空ポンプとが設けられてい
るため、それらを設置するために広いスペースを必要と
し、狭い場所での実施が困難であるとともに、搬送に不
便であり、搬送コストの上昇を招く等の問題がある。
ると、別体である圧縮機と真空ポンプとが設けられてい
るため、それらを設置するために広いスペースを必要と
し、狭い場所での実施が困難であるとともに、搬送に不
便であり、搬送コストの上昇を招く等の問題がある。
【０００９】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、圧縮機と真空ポンプとの両機能を兼ね
備え、狭いスペースでの使用を可能にするとともに、搬
送を容易にしたスクロール式流体機械を提供することを
目的としている。
な問題点に鑑み、圧縮機と真空ポンプとの両機能を兼ね
備え、狭いスペースでの使用を可能にするとともに、搬
送を容易にしたスクロール式流体機械を提供することを
目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 （１）一側面に渦巻き状の固定ラップが立設された固定
スクロールと、駆動軸に旋回可能に設けられるととも
に、前記固定スクロールに対向する一側面に前記固定ラ
ップとの間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラップが
立設された旋回スクロールとを備えるスクロール式流体
機械において、前記密閉室を、前記固定スクロールまた
は旋回スクロールに設けられた環状の隔壁をもって、外
周側密閉室と内周側密閉室とに画成し、該外周側密閉室
における外周側に外周側吸込口を、同じく内周側に、前
記外周側吸込口から吸入された気体を圧縮して吐出する
外周側吐出口をそれぞれ設け、さらに前記内周側密閉室
における外周側に内周側吸込口を同じく中心側に、該内
周側吸込口から吸入された気体を吐出する内周側吐出口
を、それぞれ設ける。
題は、次のようにして解決される。 （１）一側面に渦巻き状の固定ラップが立設された固定
スクロールと、駆動軸に旋回可能に設けられるととも
に、前記固定スクロールに対向する一側面に前記固定ラ
ップとの間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラップが
立設された旋回スクロールとを備えるスクロール式流体
機械において、前記密閉室を、前記固定スクロールまた
は旋回スクロールに設けられた環状の隔壁をもって、外
周側密閉室と内周側密閉室とに画成し、該外周側密閉室
における外周側に外周側吸込口を、同じく内周側に、前
記外周側吸込口から吸入された気体を圧縮して吐出する
外周側吐出口をそれぞれ設け、さらに前記内周側密閉室
における外周側に内周側吸込口を同じく中心側に、該内
周側吸込口から吸入された気体を吐出する内周側吐出口
を、それぞれ設ける。
【００１１】（２）上記(１)項において、外周側吐出口
を、圧縮気体を必要とする外部機器に、また内周側吸込
口を、真空を必要とする外部機器に、それぞれ接続す
る。
を、圧縮気体を必要とする外部機器に、また内周側吸込
口を、真空を必要とする外部機器に、それぞれ接続す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、スクロール式流体機械
の縦断側面図、図２は、図１におけるII−II線縦断面図
である。
面に基づいて説明する。図１は、スクロール式流体機械
の縦断側面図、図２は、図１におけるII−II線縦断面図
である。
【００１３】(１)は、固定スクロールで、ハウジング
(２)と一体をなす固定端板(３)の前面（図１における右
方）に、固定スクロール(１)のほぼ半分の直径を有する
環状隔壁(４)と、環状隔壁(４)の内側において、中心側
から外周側に向かう渦巻状の内周側固定ラップ(５)と、
環状隔壁(４)の外側の所定の位置から外周側に向かう外
周側固定ラップ(６)とが立設されている。(７)は、各固
定ラップ(５)(６)及び隔壁(４)の先端面に設けられ、後
述の旋回端板(10)の前面に摺接するチップシールであ
る。
(２)と一体をなす固定端板(３)の前面（図１における右
方）に、固定スクロール(１)のほぼ半分の直径を有する
環状隔壁(４)と、環状隔壁(４)の内側において、中心側
から外周側に向かう渦巻状の内周側固定ラップ(５)と、
環状隔壁(４)の外側の所定の位置から外周側に向かう外
周側固定ラップ(６)とが立設されている。(７)は、各固
定ラップ(５)(６)及び隔壁(４)の先端面に設けられ、後
述の旋回端板(10)の前面に摺接するチップシールであ
る。
【００１４】(８)は、固定スクロール(１)の前面に対向
して配置された旋回スクロールで、ハウジング(９)内に
設けた円形の旋回端板(10)の前面、すなわち固定スクロ
ール(１)と対向する面に、中心側から外周側に向けて、
半径方向のほぼ中央付近までに至る渦巻状の内周側旋回
ラップ(11)と、内周側旋回ラップ(11)から離間して、半
径方向のほぼ中央付近から最外周までに至る渦巻き状の
外周側旋回ラップ(12)とが立設されている。
して配置された旋回スクロールで、ハウジング(９)内に
設けた円形の旋回端板(10)の前面、すなわち固定スクロ
ール(１)と対向する面に、中心側から外周側に向けて、
半径方向のほぼ中央付近までに至る渦巻状の内周側旋回
ラップ(11)と、内周側旋回ラップ(11)から離間して、半
径方向のほぼ中央付近から最外周までに至る渦巻き状の
外周側旋回ラップ(12)とが立設されている。
【００１５】(13)は、各旋回ラップ(11)(12)の先端面に
設けられ、固定端板(３)の前面に摺接するチップシール
である。
設けられ、固定端板(３)の前面に摺接するチップシール
である。
【００１６】旋回スクロール(８)の後側に固定されたベ
アリングプレート(14)の後面、すなわち各旋回ラップ(1
1)(12)と反対側の面の中心部には、駆動軸(15)の偏心軸
部(16)をベアリング(17)を介して枢支する筒状ボス(18)
が突設され、同じく外周部適所には、例えば公知のクラ
ンクピン型式の自転防止機構(19)を３個組み込んで、旋
回スクロール(８)は、ハウジング(９)に対して、偏心旋
回しうるようにしてある。
アリングプレート(14)の後面、すなわち各旋回ラップ(1
1)(12)と反対側の面の中心部には、駆動軸(15)の偏心軸
部(16)をベアリング(17)を介して枢支する筒状ボス(18)
が突設され、同じく外周部適所には、例えば公知のクラ
ンクピン型式の自転防止機構(19)を３個組み込んで、旋
回スクロール(８)は、ハウジング(９)に対して、偏心旋
回しうるようにしてある。
【００１７】固定スクロール(１)と旋回スクロール(８)
は、旋回スクロール(８)の中心を、固定スクロール(１)
及び駆動軸(15)の中心に対して、偏心軸部(16)の偏心量
に相当する距離だけ偏心させた状態で、旋回スクロール
(８)の内周側旋回ラップ(11)が固定スクロール(１)の内
周側固定ラップ(５)に、また外周側旋回ラップ(12)が外
周側固定ラップ(６)に、それぞれ噛み合うように配設さ
れている。
は、旋回スクロール(８)の中心を、固定スクロール(１)
及び駆動軸(15)の中心に対して、偏心軸部(16)の偏心量
に相当する距離だけ偏心させた状態で、旋回スクロール
(８)の内周側旋回ラップ(11)が固定スクロール(１)の内
周側固定ラップ(５)に、また外周側旋回ラップ(12)が外
周側固定ラップ(６)に、それぞれ噛み合うように配設さ
れている。
【００１８】これにより、固定スクロール(１)と旋回ス
クロール(８)間に形成される密閉室は、環状隔壁(４)を
もって、その外側に形成される外周側密閉室(Ａ)と、同
じく内側に形成される内周側密閉室(Ｂ)とに、気体の流
路が遮断されるように画成されている。
クロール(８)間に形成される密閉室は、環状隔壁(４)を
もって、その外側に形成される外周側密閉室(Ａ)と、同
じく内側に形成される内周側密閉室(Ｂ)とに、気体の流
路が遮断されるように画成されている。
【００１９】固定スクロール(１)の後面に押圧板(20)を
当接して、適宜の締付けねじ(21)で締付け、かつ旋回ス
クロール(８)の後面にベアリングプレート(14)の前面を
当接させて、両者を締付けねじ(22)等で締付けて一体化
させることにより、スクロール式流体機械は組立てられ
る。
当接して、適宜の締付けねじ(21)で締付け、かつ旋回ス
クロール(８)の後面にベアリングプレート(14)の前面を
当接させて、両者を締付けねじ(22)等で締付けて一体化
させることにより、スクロール式流体機械は組立てられ
る。
【００２０】駆動軸(15)は、ハウジング(９)の外部に設
けたモータ(図示略)にプーリ及びＶベルト等を介して連
結されるか、あるいはハウジング(９)内に設けたモータ
(図示略)の回転軸に直結され、モータによって所定の方
向へ回転させられる。
けたモータ(図示略)にプーリ及びＶベルト等を介して連
結されるか、あるいはハウジング(９)内に設けたモータ
(図示略)の回転軸に直結され、モータによって所定の方
向へ回転させられる。
【００２１】外周側固定ラップ(６)の最外周には、外周
側密閉室(Ａ)に大気を取り入れるための外周側吸込口(2
3)が形成されている。
側密閉室(Ａ)に大気を取り入れるための外周側吸込口(2
3)が形成されている。
【００２２】固定スクロール(１)には、環状隔壁(４)の
外周側近傍において固定端板(３)を軸線方向に貫通する
とともに、外周側密閉室(Ａ)に通じる外周側吐出口(24)
と、環状隔壁(４)の内周側近傍において内周側密閉室
(Ｂ)に通じる内周側吸込口(25)と、固定スクロール(１)
のほぼ中心において内周側密閉室(Ｂ)に通じる内周側吐
出口(26)とが設けられている。
外周側近傍において固定端板(３)を軸線方向に貫通する
とともに、外周側密閉室(Ａ)に通じる外周側吐出口(24)
と、環状隔壁(４)の内周側近傍において内周側密閉室
(Ｂ)に通じる内周側吸込口(25)と、固定スクロール(１)
のほぼ中心において内周側密閉室(Ｂ)に通じる内周側吐
出口(26)とが設けられている。
【００２３】外周側吐出口(24)は、導管(27)を介して、
圧縮気体を必要とする外部機器(28)に接続されている。
内周側吸込口(25)は、導管(29)を介して、真空を必要と
する外部機器(30)に接続されている。導管(29)を経て外
部機器(30)から吸引されて、内周側密閉室(Ｂ)へ流入し
た空気は、内周側吐出口(26)を経て、外部に排出され
る。
圧縮気体を必要とする外部機器(28)に接続されている。
内周側吸込口(25)は、導管(29)を介して、真空を必要と
する外部機器(30)に接続されている。導管(29)を経て外
部機器(30)から吸引されて、内周側密閉室(Ｂ)へ流入し
た空気は、内周側吐出口(26)を経て、外部に排出され
る。
【００２４】モータにより旋回スクロール(８)が旋回さ
せられると、外周側密閉室(Ａ)においては、外周側吸入
口(23)から入り込んだ空気を、外周側固定ラップ(６)と
外周側旋回ラップ(12)間に形成される圧縮室により順次
圧縮しつつ、内周側へ向けて移動させ、最終的に、外周
側吐出口(24)から圧縮空気を、圧縮気体を必要とする外
部機器(28)に送出する。すなわち、外周側密閉室(Ａ)
は、圧縮機として機能する。
せられると、外周側密閉室(Ａ)においては、外周側吸入
口(23)から入り込んだ空気を、外周側固定ラップ(６)と
外周側旋回ラップ(12)間に形成される圧縮室により順次
圧縮しつつ、内周側へ向けて移動させ、最終的に、外周
側吐出口(24)から圧縮空気を、圧縮気体を必要とする外
部機器(28)に送出する。すなわち、外周側密閉室(Ａ)
は、圧縮機として機能する。
【００２５】これと同時に、内周側密閉室(Ｂ)において
は、内周側吸込口(25)から吸引された真空を必要とする
外部機室(30)内の空気を、内周側固定ラップ(５)と内周
側旋回ラップ(11)間に形成される圧縮室により順次圧縮
しつつ、中心側へ向けて移動させ、内周側吐出口(26)か
ら外部へ排出させることによって、外部密閉室(20)内を
減圧して真空状態とする。すなわち、内周側密閉室(Ｂ)
は、真空ポンプとして働く。
は、内周側吸込口(25)から吸引された真空を必要とする
外部機室(30)内の空気を、内周側固定ラップ(５)と内周
側旋回ラップ(11)間に形成される圧縮室により順次圧縮
しつつ、中心側へ向けて移動させ、内周側吐出口(26)か
ら外部へ排出させることによって、外部密閉室(20)内を
減圧して真空状態とする。すなわち、内周側密閉室(Ｂ)
は、真空ポンプとして働く。
【００２６】なお、上述の実施形態においては、環状隔
壁(４)を固定スクロール(１)側に設けてあるが、これに
代えて、環状隔壁(４)を旋回スクロール(８)側に設けて
も良い。
壁(４)を固定スクロール(１)側に設けてあるが、これに
代えて、環状隔壁(４)を旋回スクロール(８)側に設けて
も良い。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によると、固定スク
ロールと旋回スクロール間に形成される密閉室を、環状
隔壁によって外周側密閉室と内周側密閉室とに画成する
だけの簡単な構成によって、圧縮機と真空ポンプとして
の両機能を付与させることができるので、コストの低減
を図りうるとともに、狭いスペースでの使用が可能にな
り、また搬送を容易なものとすることができる。
ロールと旋回スクロール間に形成される密閉室を、環状
隔壁によって外周側密閉室と内周側密閉室とに画成する
だけの簡単な構成によって、圧縮機と真空ポンプとして
の両機能を付与させることができるので、コストの低減
を図りうるとともに、狭いスペースでの使用が可能にな
り、また搬送を容易なものとすることができる。
【００２８】また、従来は、例えば、圧縮機及び真空ポ
ンプを医療用の酸素濃縮器として使用する場合、機器が
大型化して持ち運びが困難であったが、本発明のように
することによって、小型軽量化が可能になり、持ち運び
を容易とすることができる。
ンプを医療用の酸素濃縮器として使用する場合、機器が
大型化して持ち運びが困難であったが、本発明のように
することによって、小型軽量化が可能になり、持ち運び
を容易とすることができる。
【００２９】また、本発明のスクロール式流体機械の外
周側吐出口を吸着塔の入口側に、内周側吸込口を吸着塔
の出口側に接続することにより、圧縮機と真空ポンプを
それぞれ設けることなく、同一駆動源の１台のスクロー
ル流体機械をもって、酸素富化空気を得ることができ
る。
周側吐出口を吸着塔の入口側に、内周側吸込口を吸着塔
の出口側に接続することにより、圧縮機と真空ポンプを
それぞれ設けることなく、同一駆動源の１台のスクロー
ル流体機械をもって、酸素富化空気を得ることができ
る。
【００３０】さらに、内周側密閉室を真空ポンプとし
て、機能させることにより、スクロール流体機械の中心
部の温度上昇を抑えることができ、中心部に配置される
旋回軸受部のグリースや軸受の寿命向上を図ることがで
きる。
て、機能させることにより、スクロール流体機械の中心
部の温度上昇を抑えることができ、中心部に配置される
旋回軸受部のグリースや軸受の寿命向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるスクロール式流体
機械の縦断側面図である。
機械の縦断側面図である。
【図２】図１におけるII−II線縦断面図である。
【符号の説明】
(１)固定スクロール
(２)ハウジング
(３)固定端板
(４)環状隔壁
(５)内周側固定ラップ
(６)外周側固定ラップ
(７)チップシール
(８)旋回スクロール
(９)ハウジング
(10)旋回端板
(11)内周側旋回ラップ
(12)外周側旋回ラップ
(13)チップシール
(14)ベアリングプレート
(15)駆動軸
(16)偏心軸部
(17)ベアリング
(18)筒状ボス
(19)自転防止機構
(20)押圧板
(21)(22)締付けねじ
(23)外周側吸込口
(24)外周側吐出口
(25)内周側吸込口
(26)内周側吐出口
(27)導管
(28)圧縮気体を必要とする外部機器
(29)導管
(30)真空を必要とする外部機器
(Ａ)外周側密閉室
(Ｂ)内周側密閉室
Claims (2)
- 【請求項１】 一側面に渦巻き状の固定ラップが立設さ
れた固定スクロールと、駆動軸に旋回可能に設けられる
とともに、前記固定スクロールに対向する一側面に前記
固定ラップとの間で密閉室を形成する渦巻き状の旋回ラ
ップが立設された旋回スクロールとを備えるスクロール
式流体機械において、 前記密閉室を、前記固定スクロールまたは旋回スクロー
ルに設けた環状隔壁をもって、外周側密閉室と内周側密
閉室とに画成し、該外周側密閉室における外周側に外周
側吸込口を、同じく内周側に該外周側吸込口から吸入さ
れる気体を圧縮して吐出する外周側吐出口を、それぞれ
設け、さらに前記内周側密閉室における外周側に内周側
吸込口を、同じく中心側に該内周側吸込口から吸入され
る気体を吐出する内周側吐出口を、それぞれ設けたこと
を特徴とするスクロール式流体機械。 - 【請求項２】 外周側吐出口を、圧縮気体を必要とする
外部機器に、また内周側吸込口を、真空を必要とする外
部機器に、それぞれ接続した請求項１記載のスクロール
式流体機械。
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