JP2010144709A - オイルフリースクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができるオイルフリースクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】旋回スクロール部材２及び固定スクロール部材３，４を備え、固定スクロール部材３の吸入口３ｄ，３ｅから吐出口３ｆまでの圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ及び固定スクロール部材４の吸入口４ｄ，４ｅから吐出口４ｆまでの圧縮経路１５Ａ，１５Ｂを有し、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂの温度をそれぞれ検出する温度センサ２５Ａ，２５Ｂと、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂにそれぞれ注入する水量の割合を調整可能な調整弁２１Ａ，２１Ｂと、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂの検出温度における偏差が小さくなるように調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度を制御する制御装置２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気を圧縮するスクロール圧縮機に係わり、特に、圧縮室内に油を注入しないで水を注入するオイルフリースクロール圧縮機に関する。

空気を圧縮する圧縮機の一例として、圧縮室内に油（潤滑油）を注入しないオイルフリー圧縮機が知られており、このオイルフリー圧縮機は、油を含まない清浄な圧縮空気が必要とされる食品業界や半導体製造分野等で不可欠なものとなっている。しかし、オイルフリー圧縮機は、圧縮室内に油を注入する給油式の圧縮機と比べて、圧縮効率が低く、メンテナンス周期が短いことから、性能及び信頼性の点で課題が生じる。そこで、このような課題を解決するため、例えば、圧縮室内に水を注入して冷却・シール効果を高めたオイルフリースクリュー圧縮機が実用化されている。

一方、低騒音・低振動などの利点を有するスクロール圧縮機においても、圧縮室内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、略渦巻き状のラップを両面に設けた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の一方側のラップに対応する略渦巻き状のラップを片面に設けた一方側の固定スクロール部材と、旋回スクロール部材の他方側のラップに対応する略渦巻き状のラップを片面に設けた他方側の固定スクロール部材とを備えた両歯式スクロール圧縮機において、一方側の固定スクロール部材に形成された開孔を介して、旋回スクロール部材の一方側に形成される圧縮室内に水を注入し、また他方側の固定スクロール部材に形成された開孔を介して、旋回スクロール部材の他方側に形成される圧縮室内に水を注入する水注入システムを備えている。水注入システムは、水を貯留する液タンクと、この液タンクに接続されたポンプ装置と、このポンプ装置の吐出側から分岐されて一方側の固定スクロール部材の開孔に接続された配管と、この配管に設けられた弁装置と、ポンプ装置の吐出側から分岐されて他方側の固定スクロール部材の開孔に接続された配管と、この配管に設けられた弁装置とで構成されている。

特開平８−１２８３９５号公報（図１０など参照）

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。上記特許文献１に記載のオイルフリースクロール圧縮機では、一方側及び他方側の圧縮室内に水を注入する水注入システムを開示しているものの、一方側の圧縮室内に注入する水量と他方側の圧縮室内に注入する水量とのバランス制御、すなわち、一方側の圧縮室の温度と他方側の圧縮室の温度とのバランス制御については明確に記載されていない。スクロール圧縮機は、スクリュー圧縮機に比べると、圧縮形態の違いなどの理由から、熱変形などに対する設計上の補償が大きくなっている。そのため、一方側の圧縮室と他方側の圧縮室との温度差が発生して、熱変形のバランスがくずれると、ラップの接触事故が発生する恐れがある。

また、上記特許文献１に記載のオイルフリースクロール圧縮機では、圧縮機の運転開始時及び運転終了時における水注入のタイミングについては明確に記載されていない。そのため、水注入のタイミングによっては、圧縮室内に水が過剰に存在することとなり、液圧縮が生じてラップが破損する恐れがある。

本発明の目的は、ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができるオイルフリースクロール圧縮機を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、少なくとも２つの圧縮経路の温度を検出する温度検出手段と、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量を調節する水量調節手段とを備え、前記水量調節手段は、前記温度検出手段で検出された少なくとも２つの圧縮経路の温度における偏差が小さくなるように、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調節する。

このように本発明においては、少なくとも２つの圧縮経路（詳細には、例えば両歯式スクロール圧縮機において旋回スクロール部材の両側にそれぞれ形成される２つの圧縮経路や、例えば旋回スクロール部材のラップの径方向内側及び径方向外側にそれぞれ形成される２つの圧縮経路）の温度を検出し、これら温度の偏差が小さくなるように、複数の圧縮経路にそれぞれ注入する水量の割合を調節する。そして、複数の圧縮経路における温度偏差が小さくなることにより、熱変形のバランスを維持することができ、ラップ接触事故の発生を防止することができる。したがって、ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記温度検出手段は、少なくとも２つの圧縮経路の検出温度を電気信号として出力する温度センサで構成し、前記水量調節手段は、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調整可能な調整弁と、前記温度センサからの入力信号に基づき少なくとも２つの圧縮経路の検出温度における偏差が小さくなるように前記調整弁の開度を演算して前記調整弁に対応する制御信号を出力する制御装置とを有する。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記温度検出手段は、２つの圧縮経路の温度をそれぞれ感知する作動ガスが封入された２つの感温筒で構成し、前記水量調節手段は、前記２つの感温筒からそれぞれ導入された作動ガスの圧力差によって弁体が作動することにより、前記２つの圧縮経路の温度における偏差が小さくなるように、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調整する自動調整弁を有する。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、圧縮機運転開始の指令に応じて前記モータの駆動を開始するモータ制御手段を備え、前記水量調節手段は、前記モータ制御手段によって前記モータの駆動が開始してから予め設定された所定時間の経過後、前記複数の圧縮経路内への注水を開始する。

圧縮機の運転開始初期は、通常、圧縮経路の温度が低くなっている。そのため、例えば圧縮機運転開始の指令に応じて、モータの駆動を開始するととともに、これと同時に圧縮経路内への注水を開始する場合は、圧縮経路内に水（液体）が過剰に滞留し、液圧縮が生じてラップを破損させる可能性がある。本発明においては、モータの駆動が開始してから所定時間の経過後、すなわち、圧縮経路の温度が十分に上昇してから、圧縮経路内への注水を開始する。これにより、圧縮経路内に水が過剰に滞留することなく、液圧縮によるラップの破損を防止することができる。したがって、信頼性を向上させることができる。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記水量調節手段は、圧縮機運転終了の指令に応じて前記複数の圧縮経路内への水の注入を停止しており、前記水量調節手段によって前記複数の圧縮経路内への注水が停止してから予め設定された所定時間の経過後、前記モータの駆動を停止するモータ制御手段を備える。

例えば圧縮機運転終了の指令に応じて、圧縮経路内への注水を停止するとともに、これと同時にモータの駆動を停止する場合は、圧縮経路内に水（液体）が過剰に残留し、その後、運転再開とともに液圧縮が生じてラップを破損させる可能性がある。本発明においては、複数の圧縮経路内への注水が停止してから所定時間の経過後、すなわち、圧縮経路内の水が十分に除去されてから、モータの駆動を停止する。これにより、圧縮経路内に水が過剰に残留することなく、液圧縮によるラップの破損を防止することができる。したがって、信頼性を向上させることができる。

（６）上記目的を達成するために、本発明は、略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、圧縮機運転開始の指令に応じて前記モータの駆動を開始するモータ制御手段と、前記モータ制御手段によって前記モータの駆動が開始してから予め設定された所定時間の経過後、前記複数の圧縮経路内への水の注入を開始する水量調節手段とを備える。

（７）上記目的を達成するために、本発明は、略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、圧縮機運転終了の指令に応じて前記複数の圧縮経路内への水の注入を停止する水量調節手段と、前記水量調節手段によって前記複数の圧縮経路内への水の注入が停止してから予め設定された所定時間の経過後、前記モータの駆動を停止するモータ制御手段とを備える。

本発明によれば、ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるオイルフリースクロール圧縮機の全体構成を表す概略図（なお、圧縮機本体は正面図として示す）である。図２は、圧縮機本体の詳細構造を温度センサの配置とともに表す圧縮機本体の水平断面図である。図３は、圧縮機本体を構成する固定スクロール部材の後面図（但し、便宜上、旋回スクロール部材のラップの位置関係も示す）である。

これら図１〜図３において、オイルフリースクロール圧縮機は、モータ（図示せず）によって駆動されて空気を圧縮する圧縮機本体１と、この圧縮機本体１の圧縮室内に水を注入するとともに、圧縮機本体１から吐出された圧縮空気中の水分を分離回収する水注入システム（詳細は後述）とを備えている。このように圧縮機本体１の圧縮室内に水を注入することにより、冷却・シール効果が高められるようになっている。

圧縮機本体１は、両歯式スクロール圧縮機であり、略渦巻き状のラップ２ａ，２ｂを鏡板部２ｃの両面（図２中下側及び上側の面）に設けた旋回スクロール部材２と、旋回スクロール部材２のラップ２ａに対応した（詳細には、ラップ２ａと接触することなく噛合うような）略渦巻き状のラップ３ａを鏡板部３ｂの片面（図２中上側の面）に設けた固定スクロール部材３と、旋回スクロール部材２のラップ２ｂに対応した（詳細には、ラップ２ｂと接触することなく噛合うような）略渦巻き状のラップ４ａを鏡板部４ｂの片面（図２中下側の面）に設けた固定スクロール部材４とを備えている。なお、固定スクロール部材３，４は、互いに組み合わされて旋回スクロール部材２を内包するハウジングを構成している。

また、圧縮機本体１は、固定スクロール部材３，４に対して旋回スクロール部材２を旋回運動させる主クランク軸５及び補助クランク軸６を備えている。主クランク軸５は、固定スクロール部材３，４に設けた軸受７Ａ，８Ａにより回動可能に支持され、補助クランク軸６は、固定スクロール部材３，４に設けた軸受７Ｂ，８Ｂにより回動可能に支持されている。主クランク軸５及び補助クランク軸６は固定スクロール部材３から突出した軸端部をそれぞれ有し、これら軸端部にプーリ９Ａ，９Ｂが設けられている。そして、プーリ９Ａ，９Ｂにタイミングベルト１０が装架されて、主クランク軸５と補助クラン軸６とが同期回転するようになっている。また、主クランク軸５の軸端部にはＶプーリ１１が設けられており、このＶプーリ１１とモータの回転軸に設けたＶプーリ（図示せず）との間にＶベルト（図示せず）が装架されて、モータの回転動力が主クランク軸５に伝達されるようになっている。

主クランク軸５は、旋回スクロール部材２の径方向外周部の一方側（図２中右側）に接続されたクランク部５ａを有し、補助クランク軸６は、旋回スクロール部材２の径方向外周部の他方側（図２中左側）に接続されたクランク部６ａを有している。主クランク軸５のクランク部５ａ及び補助クランク軸６のクランク部６ａは、軸線から同じ偏心量で偏心しており、旋回スクロール部材２は、これらクランク部５ａ，６ａにおいて軸受１２Ａ，１２Ｂを介して旋回運動可能に軸支されている。なお、旋回スクロール部材２の旋回運動に伴う不釣り合いを相殺するため、主クランク軸５にはバランスウエイト１３Ａが設けられ、補助クランク軸６にはバランスウエイト１３Ｂが設けられている。

固定スクロール部材３は、上記ラップ３ａと、上記鏡板部３ｂと、鏡板部３ｂにおけるラップ３ａの径方向外周側に設けた略円形状のダストラップ３ｃと、このダストラップ３ｃの径方向内側（言い換えれば、ラップ３ａの径方向外側）と外部とを連通する２つの吸入口３ｄ，３ｅと、ラップ３ａの径方向中央部と外部とを連通する吐出口３ｆとを有している。そして、旋回スクロール部材２と固定スクロール部材３との間には、旋回スクロール部材２の旋回運動に伴い、主に吸入口３ｄから空気を吸入して圧縮し吐出口３ｆから吐出する圧縮経路１４Ａ（詳細には、旋回スクロール部材２のラップ２ａの径方向内側に形成されて、旋回スクロー部材２ｅの旋回に伴い、容積を減少しつつ吐出口３ｆに向かって移動する複数の圧縮室）が形成されるとともに、主に吸入口３ｅから空気を吸入して圧縮し吐出口３ｆから吐出する圧縮経路１４Ｂ（詳細には、旋回スクロール部材２のラップ２ａの径方向外側に形成されて、旋回スクロー部材２ｅの旋回に伴い、容積を減少しつつ吐出口３ｆに向かって移動する複数の圧縮室）が形成される。

同様に、固定スクロール部材４は、上記ラップ４ａと、上記鏡板部４ｂと、鏡板部４ｂにおけるラップ４ａの径方向外周側に設けた略円形状のダストラップ４ｃと、このダストラップ４ｃの径方向内側（言い換えれば、ラップ４ａの径方向外側）と外部とを連通する２つの吸入口４ｄ，４ｅと、ラップ４ａの径方向中央部と外部とを連通する吐出口４ｆとを有している。そして、旋回スクロール部材２と固定スクロール部材４との間には、旋回スクロール部材２の旋回運動に伴い、主に吸入口４ｄから空気を吸入して圧縮し吐出口４ｆから吐出する圧縮経路１５Ａ（詳細には、旋回スクロール部材２のラップ２ａの径方向内側に形成されて、旋回スクロー部材２ｅの旋回に伴い、容積を減少しつつ吐出口４ｆに向かって移動する複数の圧縮室）が形成されるとともに、主に吸入口４ｅから空気を吸入して圧縮し吐出口４ｆから吐出する圧縮経路１５Ｂ（詳細には、旋回スクロール部材２のラップ２ａの径方向外側に形成されて、旋回スクロー部材２ｅの旋回に伴い、容積を減少しつつ吐出口４ｆに向かって移動する複数の圧縮室）が形成される。

本実施形態の水注入システムは、圧縮機本体１の吐出口３ｆ，４ｆから吐出された圧縮空気中の水分を分離回収する水分離器１６と、この分離器１６で回収した水を冷却する冷却器１７と、この冷却器１７で冷却した水中の有害成分を取り除く清浄装置１８と、この清浄装置１８から供給された水を上記圧縮流路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂにそれぞれ注入する注水系統１９とを備えている。

注水系統１９は、清浄装置１８から供給された水を分流する分流器２０と、この分流器２０の一方側出口に調整弁２１Ａを介し接続されて分流する分流器２２Ａと、この分流器２２Aの一方側出口から吸入口３ｄに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１４Ａに注水する注水管）２３Ａと、分流器２２Ａの他方側出口から吸入口３ｅに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１４Ｂに注水する注水管）２３Bと、分流器２０の他方側出口に調整弁２１Ｂを介し接続されて分流する分流器２２Ｂと、この分流器２２Ｂの一方側出口から吸入口４ｄに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１５Ａに注水する注水管）２３Ｃと、分流器２２Ｂの他方側出口から吸入口４ｅに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１５Ｂに注水する注水管）２３Ｄとで構成されている。そして、調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度が制御装置２４によって制御されることにより、圧縮流路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量と圧縮流路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量との割合が調整されるようになっている。

固定スクロール部材３の吐出口近傍３ｆには温度センサ２５Aが設けられており、この温度センサ２５Ａは、例えば吐出経路１４Ａの温度を（詳細には、吐出口３ｆに連通する直前の圧縮室内の空気温度を）鏡板部３ｂを介して検出し、その検出温度を検出信号（電気信号）として出力する。また、固定スクロール部材４の吐出口４ｆ近傍には温度センサ２５Ｂが設けられており、この温度センサ２５Ｂは、例えば吐出経路１５Ｂの温度を（詳細には、吐出口に４ｆ連通する直前の圧縮室内の空気温度を）鏡板部４ｂを介して検出し、その検出温度を検出信号（電気信号）として出力するようになっている。

制御装置２４は、第１の制御機能として、温度センサ２５Ａ，２５Ｂからの検出信号を入力し、これらに基づいて圧縮経路１４Ａの温度と圧縮経路１５Ｂの温度との偏差が小さくなるように調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度を演算し、対応する制御信号を調整弁２１Ａ，２１Ｂに出力するようになっている。また、制御装置２４は、第２の制御機能として、例えば運転スイッチ（図示せず）からのON・ＯＦＦ信号（圧縮機の運転開始・運転終了の指令信号）に応じて、調整弁２１Ａ，２１Ｂ及びモータを制御するようになっている。このような制御装置２４の制御手順を図４により説明する。図４は、制御装置２４の制御処理内容を表すフローチャートである。

この図４において、まずステップ１００において、運転スイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えられたか否かを判定する。例えば運転スイッチがＯＮ状態に切り換えられない場合は、ステップ１００の判定が満たされず、この判定が繰り返し行われる。一方、例えば運転スイッチがＯＮ状態に切り換えられた場合は、ステップ１００の判定が満たされ、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、モータの駆動を開始する。そして、ステップ１２０に進み、モータの駆動が開始してから予め設定された所定時間（数十秒程度）が経過したか否かを判定する。所定時間が経過しない間は、ステップ１２０の判定が満たされず、その判定が繰り返し行われる。その後、所定時間が経過すると、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、調整弁２１Ａ，２１Ｂを閉じ状態から開き状態（予め設定された初期開度）に切り換える。

そして、ステップ１４０に進み、温度センサ２５Ａ，２５Ｂからの検出信号に基づいて圧縮経路１４Ａの温度と圧縮経路１５Ｂの温度との偏差を演算し、この偏差が小さくなるように調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度の補正量を演算し、その後、ステップ１５０に進み、対応する制御信号を調整弁２１Ａ，２１Ｂに出力して、調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度を調整する。具体的に説明すると、例えば圧縮経路１４Ａの温度が圧縮経路１５Ｂの温度より高い場合、その偏差に応じて調整弁２１Ａの開度を大きくしたり、調整弁２１Ｂの開度を小さくしたりする。その結果、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量が増加したり、圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量が減少したりする。また、例えば圧縮経路１５Ｂの温度が圧縮経路１４Ａの温度より高い場合、その偏差に応じて調整弁２１Ｂの開度を大きくしたり、調整弁２１Ａの開度を小さくしたりする。その結果、圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量が増加したり、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量が減少したりする。

その後、ステップ１６０に進み、運転スイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えられたか否かを判定する。例えば運転スイッチがＯＦＦ状態に切り換えられない場合は、ステップ１６０の判定が満たされず、上述したステップ１４０及び１５０の手順が繰り返し行われる。一方、例えば運転スイッチがＯＦＦ状態に切り換えられた場合は、ステップ１６０の判定が満たされ、ステップ１７０に移る。ステップ１７０では、調整弁２１Ａ，２１Ｂを開き状態から閉じ状態に切り換える。そして、ステップ１８０に進み、調整弁２１Ａ，２１Ｂを閉じ状態に切り換えてから（言い換えれば、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂへの注水を停止してから）予め設定された所定時間（数十秒程度）が経過したか否かを判定する。所定時間が経過しない間は、ステップ１８０の判定が満たされず、その判定が繰り返し行われる。その後、所定時間が経過すると、ステップ１８０の判定が満たされ、ステップ１９０に移る。ステップ１９０では、モータの駆動を停止する。その後、上述したステップ１００に戻って、同様の手順が繰り返し行われる。

以上のように構成された本実施形態においては、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂの温度を検出し、これら検出温度の偏差が小さくなるように、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量と圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量との割合を調整する。このようにして圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂにおける温度偏差が小さくなることにより、熱変形のバランスを維持することができ、ラップ接触事故の発生を防止することができる。したがって、ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができる。また、旋回スクロール部材２と固定スクロール部材３，４との間隙寸法をより小さくすることが可能となり、圧縮性能を向上させることができる。

また、本実施形態においては、圧縮機運転開始の際、モータの駆動が開始してから所定時間の経過後、すなわち、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの温度が十分に上昇してから、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ内への注水を開始する。また、圧縮機運転終了の際、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ内への注水が停止してから所定時間の経過後、すなわち、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ内の水が十分に除去されてから、モータの駆動を停止する。これにより、圧縮経路内に水が過剰に滞留することなく、液圧縮によるラップの破損を防止することができる。したがって、信頼性を向上させることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、制御装置２４は、上述した図４のステップ１３０〜１５０で示すように、圧縮経路１４Ａの温度と圧縮経路１５Ｂの温度との偏差を演算し、この偏差が小さくなるように調整弁２１Ａ，２１Ｂの開度の補正量を演算し、対応する制御信号を調整弁２１Ａ，２１Ｂに出力する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図５のステップ２００及び１５０で示すように、制御装置２４は、予め設定された目標温度を記憶しており、圧縮経路１４Ａの検出温度と目標温度との偏差を演算し、この偏差が小さくなるように調整弁２１Ａの開度を制御し、また圧縮経路１５Ｂの検出温度と目標温度との偏差を演算し、この偏差が小さくなるように調整弁２１Ｂの開度を制御してもよい。このような場合も、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂにおける温度偏差が小さくなり、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第１の実施形態においては、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂの温度をそれぞれ検出する温度センサ２５Ａ，２５Ｂを設け、注水系統１９は圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量と圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量との割合を調整可能とするような構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、温度センサの数やその検出対象となる圧縮経路、また水注入系統の構成を変更することは可能である。

例えば図６及び図７で示す変形例では、圧縮流路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの温度をそれぞれ検出する温度センサ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄを設けている。また、注水系統１９Aは、清浄装置１７から供給された水を分流する分流器２７と、この分流器２７の第１出口から吸入口３ｄに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１４Ａに注水する注水管）２８Ａと、分流器２７の第２出口から吸入口３ｅに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１４Ｂに注水する注水管）２８Ｂと、分流器２７の第３出口から吸入口４ｄに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１５Ａに注水する注水管）２８Ｃと、分流器２７の第４出口から吸入口４ｅに注水するように接続した注水管（言い換えれば、主に圧縮流路１５Ｂに注水する注水管）２８Ｄと、これら注水管２８Ａ〜２８Ｄにそれぞれ設けられた調整弁２９Ａ〜２９Ｄとで構成されており、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂにそれぞれ注入する水量の割合を調整可能としている。そして、制御装置２４Ａは、温度センサ２６Ａ〜２６Ｄからの検出信号を入力し、これらに基づいて圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの温度における偏差が小さくなるように調整弁２９Ａ〜２９Ｄの開度を演算し、対応する制御信号を調整弁２９Ａ〜２９Ｄに出力する。このような変形例においても、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の第２の実施形態を、図８及び図９により説明する。本実施形態は、注水系統に自動調整弁を設けた実施形態である。なお、上記第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図８は、本実施形態におけるスクロール圧縮機の全体構成を表す概略図である。図９は、自動調整弁の詳細構造を表す図である。

本実施形態の注水系統１９Ｂは、清浄装置１８から開閉弁３０を介して供給された水を分流する自動調整弁３１と、この自動調整弁３１の一方側出口（後述する流出口３３ｂ）に接続されて分流する分流器２２Ａと、この分流器２２Ａの一方側出口から吸入口３ｄに注水するように接続した注水管２３Ａと、分流器２２Ａの他方側出口から吸入口３ｅに注水するように接続した注水管２３Ｂと、自動調整弁３１の他方側出口（後述する流出口３３ｃ）に接続されて分流する分流器２２Ｂと、この分流器２２Ｂの一方側出口から吸入口４ｄに注水するように接続した注水管２３Ｃと、分流器２２Ｂの他方側出口から吸入口４ｅに注水するように接続した注水管２３Ｄとで構成されている。

固定スクロール部材３の吐出口近傍３ｆには、低沸点の作動ガス（フロン等）が封入された感温筒３２Aが設けられており、この感温筒３２Ａ内の作動ガスは、例えば吐出経路１４Ａの温度（詳細には、吐出口に３ｆ連通する直前の圧縮室の温度）に応じて温度変化し、圧力が変動するようになっている。また、固定スクロール部材４の吐出口４ｆ近傍には、低沸点の作動ガス（フロン等）が封入された感温筒３２Ｂが設けられており、この感温筒３２Ｂ内の作動ガスは、例えば吐出経路１５Ｂの温度（詳細には、吐出口に４ｆ連通する直前の圧縮室の温度）に応じて温度変化し、圧力が変動するようになっている。

自動調整弁３１は、流入口３３ａ及び流出口３３ｂ，３３ｃが形成された本筒（ハウジング）３３と、この本筒３３内でスライド可能な可動バー（弁体）３４と、キャピラリチューブ３５Ａを介し感温筒３２Ａからの作動ガスを導入する受圧部３６Ａと、キャピラリチューブ３５Ｂを介し感温筒３２Ｂからの作動ガスを導入する受圧部３６Ｂとを有している。受圧部３６Ａは、感温筒３２Ａから導入した作動ガスの圧力によって変位するダイアフラム３７Ａを有し、受圧部３６Ｂは、感温筒３２Ｂから導入した作動ガスの圧力によって変位するダイアフラム３７Ｂを有しており、これらダイアフラム３７Ａ，３７Ｂが可動バー３４の両端に接続されている。これにより、可動バー３４は、感温筒３２Ａ，３２Ｂの作動ガスの圧力差（言い換えれば、圧縮経路１４Ａ，１５Ｂの温度差）に応じて流出口３３ｂ側（図９中左側）又は流出口３３ｃ側（図９中右側）にスライドし、流出口３３ｂ，３３ｃの開度を調整するようになっている。

具体的に説明すると、例えば受圧部３６Aの作動ガスの圧力が受圧部３６Ｂの作動ガスの圧力より高い場合（言い換えれば、圧縮経路１４Ａの温度が圧縮経路１５Ｂの温度より高い場合）、その圧力差に応じて可動バーが出口３３ｃ側にスライドして、出口３３ｂの開度を大きくし、出口３３ｃの開度を小さくする。これにより、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量が増加し、圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量が減少する。また、例えば受圧部３６Ｂの作動ガスの圧力が受圧部３６Ａの作動ガスの圧力より高い場合（言い換えれば、圧縮経路１５Ｂの温度が圧縮経路１４Ａの温度より高い場合）、その圧力差に応じて可動バーが出口３３ｂ側にスライドして、出口３３ｃの開度を大きくし、出口３３ｂの開度を小さくする。これにより、圧縮経路１５Ａ，１５Ｂに注入する水量が増加し、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂに注入する水量が減少する。したがって、圧縮経路１４Ａの温度と圧縮経路１５Ｂの温度が同一となるように注入水量が自動調節される。その結果、圧縮経路１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂにおける温度偏差が小さくなり、熱変形のバランスを維持することができ、ラップ接触事故の発生を防止することができる。

制御装置３８は、例えば運転スイッチからのON・ＯＦＦ信号（圧縮機の運転開始・運転終了の指令信号）に応じて、開閉弁３０及びモータを制御するようになっている。具体的には、例えば運転スイッチがＯＮ状態に切り換えられた場合は、モータの駆動を開始し、その後、予め設定された所定時間（数十秒程度）が経過すると、開閉弁３０を全閉状態から全開状態に切り換える。また、例えば運転スイッチがＯＦＦ状態に切り換えられた場合は、開閉弁３３を全開状態から全閉状態に切り換え、その後、予め設定された所定時間（数十秒程度）が経過すると、モータの駆動を停止する。その結果、圧縮経路内に水が過剰に滞留することなく、液圧縮によるラップの破損を防止することができる。

以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、ラップの破損を防止することができ、信頼性を向上させることができる。また、旋回スクロール部材２と固定スクロール部材３，４との間隙寸法をより小さくすることが可能となり、圧縮性能を向上させることができる。また、本実施形態においては、自動調整弁３１を備えた構成とすることにより、上記第１の実施形態に比べて、コスト低減を図ることができる。

なお、以上においては、本発明の適用対象として両歯式スクロール圧縮機を例にとって説明したが、これに限られず、例えば、片歯式スクロール圧縮機に適用してもよい。すなわち、旋回スクロール部材のラップの径方向内側及び径方向外側にそれぞれ形成される２つの圧縮経路の温度を検出し、これら温度の偏差が小さくなるように、２の圧縮経路にそれぞれ注入する水量の割合を調節してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態におけるオイルフリースクロール圧縮機の全体構成を表す概略図である。 本発明の第１の実施形態における圧縮機本体の詳細構造を温度センサの配置とともに表す圧縮機本体の水平断面図である。 本発明の第１の実施形態における圧縮機本体を構成する固定スクロール部材の後面図である。 本発明の第１の実施形態における制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。 本発明の一変形例における制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。 本発明の他の変形例におけるオイルフリースクロール圧縮機の全体構成を表す概略図である。 本発明の他の変形例における温度センサの配置を表す圧縮機本体の横断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるスクロール圧縮機の全体構成を表す概略図である。 本発明の第２の実施形態における自動調整弁の詳細構造を表す概略図である。

符号の説明

２ 旋回スクロール部材
２ａ，２ｂ ラップ
３ 固定スクロール部材
３ａ ラップ
３ｄ，３ｅ 吸入口
３ｆ 吐出口
４ 固定スクロール部材
４ａ ラップ
４ｄ，４ｅ 吸入口
４ｆ 吐出口
１４Ａ，１４Ｂ 圧縮経路
１５Ａ，１５Ｂ 圧縮経路
２１Ａ，２１Ｂ 調整弁（水量調節手段）
２４ 制御装置（水量調節手段、モータ制御手段）
２４Ａ 制御装置（水量調節手段、モータ制御手段）
２５Ａ，２５Ｂ 温度センサ（温度検出手段）
２６Ａ〜２６Ｄ 温度センサ（温度検出手段）
２９Ａ〜２９Ｄ 調整弁（水量調節手段）
３０ 開閉弁（水量調節手段）
３１ 自動調整弁（水量調節手段）
３２Ａ，３２Ｂ 感温筒（温度検出手段）
３８ 制御装置（水量調節手段、モータ制御手段）

Claims (7)

1. 略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、
   少なくとも２つの圧縮経路の温度を検出する温度検出手段と、
   前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量を調節する水量調節手段とを備え、
   前記水量調節手段は、前記温度検出手段で検出された少なくとも２つの圧縮経路の温度における偏差が小さくなるように、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調節することを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
2. 請求項１記載のオイルフリースクロール圧縮機において、前記温度検出手段は、少なくとも２つの圧縮経路の検出温度を電気信号として出力する温度センサで構成し、前記水量調節手段は、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調整可能な調整弁と、前記温度センサからの入力信号に基づき少なくとも２つの圧縮経路の検出温度における偏差が小さくなるように前記調整弁の開度を演算して前記調整弁に対応する制御信号を出力する制御装置とを有することを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
3. 請求項１記載のオイルフリースクロール圧縮機において、前記温度検出手段は、２つの圧縮経路の温度をそれぞれ感知する作動ガスが封入された２つの感温筒で構成し、前記水量調節手段は、前記２つの感温筒からそれぞれ導入された作動ガスの圧力差によって弁体が作動することにより、前記２つの圧縮経路の温度における偏差が小さくなるように、前記複数の圧縮経路内にそれぞれ注入する水量の割合を調整する自動調整弁を有することを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のオイルフリースクロール圧縮機において、圧縮機運転開始の指令に応じて前記モータの駆動を開始するモータ制御手段を備え、前記水量調節手段は、前記モータ制御手段によって前記モータの駆動が開始してから予め設定された所定時間の経過後、前記複数の圧縮経路内への注水を開始することを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のオイルフリースクロール圧縮機において、前記水量調節手段は、圧縮機運転終了の指令に応じて前記複数の圧縮経路内への水の注入を停止しており、前記水量調節手段によって前記複数の圧縮経路内への注水が停止してから予め設定された所定時間の経過後、前記モータの駆動を停止するモータ制御手段を備えたことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
6. 略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、
   圧縮機運転開始の指令に応じて前記モータの駆動を開始するモータ制御手段と、
   前記モータ制御手段によって前記モータの駆動が開始してから予め設定された所定時間の経過後、前記複数の圧縮経路内への水の注入を開始する水量調節手段とを備えたことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。
7. 略渦巻き状のラップを有する旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材のラップに対応した略渦巻き状のラップを有する固定スクロール部材と、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を旋回運動させるための駆動力を発生するモータとを備え、吸入口から吐出口までの圧縮経路を複数有し、前記複数の圧縮経路内に水を注入するオイルフリースクロール圧縮機において、
   圧縮機運転終了の指令に応じて前記複数の圧縮経路内への水の注入を停止する水量調節手段と、
   前記水量調節手段によって前記複数の圧縮経路内への水の注入が停止してから予め設定された所定時間の経過後、前記モータの駆動を停止するモータ制御手段とを備えたことを特徴とするオイルフリースクロール圧縮機。

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