JP5202218B2 - Scroll type fluid machine - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a scroll fluid machine suitable for use in, for example, an air compressor, a vacuum pump, or the like.

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。   In general, a scroll type air compressor as a scroll type fluid machine is provided with a casing, a fixed scroll fixed to the casing and having a spiral wrap portion standing on the surface of a plate, and the fixed scroll facing the fixed scroll. An orbiting scroll having a spiral wrap portion standing on the surface of the plate body so as to overlap the wrap portion of the fixed scroll to form a plurality of compression chambers; and the compression chamber on the outermost diameter side provided in the fixed scroll And a discharge port that is provided in the fixed scroll and discharges compressed air from the compression chamber on the innermost diameter side.

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)。   Further, a seal member is provided at the tooth tip of the wrap portion of the fixed scroll and the orbiting scroll to seal each compression chamber in sliding contact with the mating plate (for example, see Patent Document 1).

特開2002−195175号公報JP 2002-195175 A

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。   By the way, since the seal member provided at the tooth tip of the lap portion is slidably brought into contact with the plate of the other party and wears, periodic replacement is necessary. However, the installation location of the compressor is various and may be installed under adverse conditions, and it may be forced to operate severely such as repeatedly starting and stopping, so it must be sealed before the set replacement time. The member may exceed the wear limit. In this case, if the seal member exceeds the wear limit, the high-pressure compressed air on the inner diameter side leaks into the compression chamber on the low-pressure side, resulting in overcompression that widens the range of the high-pressure state. As a result, the scroll may rise in temperature due to a wide range of compression heat, causing thermal deformation, and in the case of thermal deformation, the lap portions may come into contact with each other to cause galling.

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。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to reliably release the pressure in the compression chamber even when over-compression occurs due to wear of the seal member. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine capable of preventing damage due to ascent.

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。   A scroll type fluid machine according to the present invention has a fixed side member comprising a casing, a fixed scroll fixed to the casing and having a spiral wrap portion standing on the surface of a plate, and a fixed scroll of the fixed side member. A rotating scroll having a spiral wrap portion standing on the surface of the plate body and overlapping with the wrap portion of the fixed scroll to form a plurality of compression chambers; A sealing member that is slidably brought into contact with the mating plate body and seals the compression chambers; a suction port that is provided in the fixed side member and sucks fluid into the compression chamber on the outermost diameter side; and the fixed side member And a discharge port for discharging compressed fluid from the compression chamber on the innermost diameter side.

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、前記最内径側の圧縮室からの圧縮空気が流れ込むことにより、前記最内径側の圧縮室の最高圧力よりも低い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。
請求項3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、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構成としたことにある。
請求項4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、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たことにある。
And in order to solve the subject mentioned above, the feature of the composition adopted by the invention of claim 1 is located between the suction port and the discharge port among the plurality of compression chambers in the fixed side member. When the pressure of the compression chamber exceeds a predetermined set value lower than the maximum pressure of the compression chamber on the innermost diameter side due to the flow of compressed air from the compression chamber on the innermost diameter side , the compression chamber In other words, a valve mechanism that opens the air to the atmosphere is provided.
A feature of the configuration adopted by the invention of claim 3 is that the fixed side member has a predetermined set value in which the pressure of the compression chamber located between the suction port and the discharge port among the plurality of compression chambers is predetermined. A valve mechanism that opens the compression chamber to the atmosphere when the pressure exceeds the non-return state that maintains the valve open state even when the pressure in the compression chamber drops below the set value after the valve is opened. The structure is a valve mechanism of the mold.
A feature of the configuration adopted by the invention of claim 4 is that the fixed-side member has a predetermined set value in which the pressure of the compression chamber located between the suction port and the discharge port among the plurality of compression chambers is predetermined. Provided with a valve mechanism for opening the compression chamber to the atmosphere when the pressure exceeds, a drive means for driving the orbiting scroll is provided, and when the pressure in the compression chamber with which the valve mechanism communicates exceeds a set value, The control means for stopping the operation of the drive means is provided.

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。   According to the present invention, when the seal member is worn and high-pressure compressed fluid leaks into the surrounding compression chamber, the valve mechanism can be opened to open the surrounding compression chamber to the atmosphere. As a result, the high temperature region of each scroll can be kept small, and the life of each lap portion can be extended.

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。   Hereinafter, a scroll type air compressor will be described as an example of a scroll type fluid machine according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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。   1 to 7 show a first embodiment according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a casing of a scroll type air compressor, and the casing 1 constitutes a fixed side member together with a fixed scroll 2 described later. The casing 1 is formed in a cylindrical shape, and a drive shaft 17 described later is rotatably supported therein.

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。   Reference numeral 2 denotes a fixed scroll provided on the opening side of the casing 1, and the fixed scroll 2 constitutes a fixed side member together with the casing 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the fixed scroll 2 includes a plate body 3 called a mirror plate formed in a substantially disc shape with an axis O 1 -O 1 as a center, and a tooth bottom surface serving as a surface of the plate body 3. A spiral wrap portion 4 erected in the axial direction, a cylindrical support portion 5 surrounding the wrap portion 4 and provided on the outer diameter side of the plate body 3, and a back surface of the plate body 3. The plurality of cooling fins 6 are generally configured upright.

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。   Here, the wrap portion 4 is wound in a spiral shape of, for example, about 4 turns from the inner diameter side to the outer diameter side when the outermost diameter end is the winding start end and the outermost diameter end is the winding end end, for example. Has been. And the tooth tip surface of the wrap part 4 is spaced apart from the tooth bottom surface of the plate 9 of the orbiting scroll 8 which is the counterpart by a certain dimension in the axial direction.

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。   Further, a seal groove 4A is provided on the tooth tip surface of the wrap portion 4 along the winding direction of the wrap portion 4, and the seal groove 4A serves as a seal member slidably contacting the plate body 9 of the orbiting scroll 8. Chip seal 7 is provided. The tip seal 7 is for sealing airtightly between the wrap 4 of the fixed scroll 2 and the plate body 9 of the orbiting scroll 8 as the counterpart, for example, a resin having heat resistance, wear resistance, and slidability. It is made of material. Here, since the chip seal 7 is formed of a resin material or the like, it is gradually worn by sliding contact with the plate body 9. For this purpose, the tip seal 7 is regularly replaced.

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。   Reference numeral 8 denotes a turning scroll provided in the casing 1 so as to be capable of turning. The turning scroll 8 includes a substantially disc-like plate body 9 disposed to face the plate body 3 of the fixed scroll 2, and the plate body 9. A spiral wrap portion 10 erected on the bottom surface of the tooth surface, a plurality of cooling fins 11 erected on the back surface of the plate body 9, and fixed on the tip side of each cooling fin 11. The boss plate 12 is generally constituted.

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。   Here, the wrap portion 10 is formed in a spiral shape of, for example, about 4 turns, almost the same as the wrap portion 4 of the fixed scroll 2. And the tooth tip surface of the wrap part 10 is spaced apart from the tooth bottom surface of the plate body 3 of the fixed scroll 2 which is the counterpart by a certain dimension in the axial direction. Further, a seal groove 10A is provided on the tooth tip surface of the wrap portion 10 along the winding direction of the wrap portion 10, and a seal member that is in sliding contact with the plate body 3 of the fixed scroll 2 in the seal groove 10A. The tip seal 13 is provided. The tip seal 13 is formed in substantially the same manner as the tip seal 7 on the fixed scroll 2 side described above.

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。   A cylindrical boss portion 12A is integrally formed on the center side of the boss plate 12, and a crank portion 17A of a drive shaft 17 described later is rotatably connected to the boss portion 12A.

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。 Here, the orbiting scroll 8 and the boss plate 12 are arranged at the position of the axis O2-O2 that is eccentric in the radial direction by the eccentric dimension δ of the crank portion 17A of the drive shaft 17. In this state, the wrap portion 10 of the orbiting scroll 8 is disposed so as to overlap the wrap portion 4 of the fixed scroll 2, and a plurality of compression chambers 14 to be described later are formed between these wrap portions 4, 10. Yes.

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。   Reference numeral 14 denotes a plurality of compression chambers formed between the wrap portion 4 of the fixed scroll 2 and the wrap portion 10 of the orbiting scroll 8. As shown in FIG. 2, these compression chambers 14 are formed with a maximum volume by surrounding air sucked from a suction port 15 described later on the outermost diameter side, and move from the outer diameter side toward the inner diameter side. Sometimes, the volume is gradually reduced while airtightness is maintained by the tip seals 7 and 13. As a result, as shown in FIG. 3, the minimum volume is obtained on the innermost diameter side immediately before being discharged from the discharge port 16.

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。   Here, the compression chamber 14 at an intermediate position provided between the compression chamber 14 on the outermost diameter side and the compression chamber 14 on the innermost diameter side among the plurality of compression chambers 14 will be described. In the first embodiment, for example, since each lap portion 4, 10 is set to about 4 turns, in the state shown in FIG. 2 immediately after the compression chamber 14 is formed on the outermost diameter side, the intermediate position is The compression chamber 14 (the part to which the dots are given) is divided into two stages. On the other hand, in the state shown in FIG. 3 immediately before the compressed air is discharged from the compression chamber 14 on the innermost diameter side, the compression chamber 14 at the intermediate position (the portion to which the dots are given) has one stage.

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。   Further, as shown in FIG. 7, the compression operation by the compression chamber 14 at the intermediate position changes the volume in the range E, and the highest reduction position at the left end of the range E is the highest compression state as the intermediate position. It becomes. Thus, each compression chamber 14 can raise the air in each compression chamber 14 to a predetermined pressure by reducing from the maximum volume on the outermost diameter side to the minimum volume on the innermost diameter side.

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。   A characteristic line A indicated by a solid line in FIG. 7 indicates a pressure fluctuation when the normal tip seals 7 and 13 are used. On the other hand, a characteristic line B indicated by a two-dot chain line indicates a pressure fluctuation in a state where the wear of each of the tip seals 7 and 13 has advanced to a usable limit, and when the wear exceeds the wear limit, the temperature rises. As a result, the wrap portions 4 and 10 of the scrolls 2 and 8 may be damaged.

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。   Reference numeral 15 denotes, for example, two suction ports provided in the fixed scroll 2. Each of the suction ports 15 opens from the outer peripheral side of the plate body 3 to the support portion 5, and communicates with the outermost diameter compression chamber 14. Yes. And the suction inlet 15 distribute | circulates the air of an atmospheric pressure state in the compression chamber 14 of the outermost diameter side through the suction filter 15A.

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。   On the other hand, 16 is a discharge port provided at the center position of the plate 3 of the fixed scroll 2, and the discharge port 16 communicates with the compression chamber 14 on the innermost diameter side (center side). Thereby, the discharge port 16 discharges the compressed air in the compression chamber 14 on the innermost diameter side toward an external air tank 24 via a discharge pipe 23 and the like which will be described later.

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。   Reference numeral 17 denotes a drive shaft supported in the casing 1 so as to be rotatable around an axis O1-O1 (see FIG. 1). The drive shaft 17 is a crank portion 17A whose tip end in the casing 1 is eccentric in the radial direction by a fixed dimension δ with respect to the axis O1-O1. A pulley 17B is attached to the projecting end side of the drive shaft 17, and the pulley 17B is connected to a drive motor 26 described later via a V-belt (not shown).

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。   The drive shaft 17 has a crank portion 17 </ b> A rotatably connected to the boss portion 12 </ b> A of the boss plate 12. As a result, the drive shaft 17 is rotationally driven by the drive motor 26 to cause the orbiting scroll 8 to orbit with respect to the fixed scroll 2.

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。   Reference numeral 18 denotes, for example, three auxiliary cranks 18 (only one is shown) provided between the outer diameter side position of the boss plate 12 and the casing 1, and each auxiliary crank 18 prevents the orbiting scroll 8 from rotating. Is.

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。   Reference numeral 19 denotes an outflow passage provided between the suction port 15 and the discharge port 16 and provided in the plate 3 of the fixed scroll 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the outflow passage 19 communicates with the compression chamber 14 at the intermediate position located between the compression chamber 14 on the outermost diameter side and the compression chamber 14 on the innermost diameter side. 3 is drilled in the axial direction. In addition, a safety valve 21 described later is connected to the outflow passage 19 via a communication pipe 20.

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。   21 is a safety valve as a valve mechanism according to the first embodiment provided on the fixed scroll 2 so as to be connected to the communication pipe 20. When the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position exceeds a predetermined set value, that is, the safety valve 21, that is, the characteristic line B indicated by a two-dot chain line in FIG. 7, that is, wear of the tip seals 7 and 13. When the limit pressure fluctuation is exceeded and the high pressure range is extended to the intermediate position, the compression chamber 14 at the intermediate position is opened to the atmosphere. In addition, the safety valve 21 according to the present embodiment is formed as a non-returning type valve mechanism that maintains the valve open state even when the pressure in the compression chamber 14 drops below a set value after the valve is opened.

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。   The predetermined pressure set value is lower than the maximum pressure (discharge pressure) of the compression chamber 14 on the innermost diameter side, for example, and is the highest pressure permitted to the compression chamber 14 at the intermediate position, for example, compression at the intermediate position. The pressure is at a position that substantially intersects the characteristic line B at the wear limit of each of the tip seals 7 and 13 at the minimum volume position of the chamber 14. This predetermined pressure setting value is a value experimentally obtained in consideration of many other conditions.

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。   As shown in FIGS. 4 and 5, the safety valve 21 is provided, for example, in a cylindrical valve case 21 </ b> A closed at both ends, and provided through the bottom of the valve case 21 </ b> A in the axial direction and connected to the communication pipe 20. A valve seat cylinder 21B, an air release port 21C provided around the valve case 21A, a valve body 21D positioned in the valve case 21A and seated at the inner end of the valve seat cylinder 21B; A valve spring 21E that urges the valve body 21D to be seated on the valve seat cylinder 21B with the set pressure described above, and a return prevention mechanism 22 are configured.

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。   Here, the return prevention mechanism 22 constituting the safety valve 21 is provided, for example, between the valve case 21A and the inner end of the valve seat cylinder 21B. As shown in FIG. 5, when the valve element 21D is opened against the valve spring 21E, the return prevention mechanism 22 presses the stopper 22B with the pressing spring 22A, thereby causing the stopper 22B to It is sandwiched between the cylinder 21B and the valve body 21D.

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。   In the safety valve 21 configured in this manner, the tip seals 7 and 13 are worn and high-pressure compressed air flows from the innermost compression chamber 14 into the compression chamber 14 at the intermediate position, and the pressure in the compression chamber 14 is set to a set value. This pressure acts on the valve body 21D through the outflow passage 19 and the communication pipe 20, and the valve body 21D opens against the valve spring 21E. Thereby, the high-pressure compressed air flowing into the compression chamber 14 at the intermediate position can be released to the atmosphere. At this time, the safety valve 21 holds the stopper 22B of the return prevention mechanism 22 between the valve seat cylinder 21B and the valve body 21D so that the pressure does not increase even if the operation is continued, and the scrolls 2, 8 Temperature rise can be prevented. Moreover, it can alert | report that the tip seals 7 and 13 are a wear limit by continuing the state which does not raise a pressure.

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。   Reference numeral 23 denotes a discharge pipe. One end of the discharge pipe 23 is connected to the discharge port 16 of the fixed scroll 2, and the other end is connected to the air tank 24. A check valve 25 is provided in the middle of the discharge pipe 23, and the check valve 25 prevents the compressed air from flowing back from the air tank 24 to the compression chamber 14, and from the compression chamber 14. The discharge pressure is determined.

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。   Reference numeral 26 denotes a drive motor connected to the pulley 17B of the drive shaft 17 via a V belt (not shown) or the like. The drive motor 26 rotates the drive shaft 17 to rotate the orbiting scroll 8 with respect to the fixed scroll 2.

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。   The scroll type air compressor according to the first embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the scroll type air compressor will be described.

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。   First, when the drive shaft 17 is rotationally driven by the drive motor 26, the orbiting scroll 8 performs the orbiting motion with the orbiting radius δ around the axis O 1 -O 1 of the drive shaft 17 in a state where the rotation is prevented by the auxiliary crank 18. . At this time, the plurality of compression chambers 14 formed between the wrap portion 4 of the fixed scroll 2 and the wrap portion 10 of the orbiting scroll 8 are continuously reduced while moving from the outer diameter side toward the inner diameter side.

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。   As a result, the air sucked from the suction port 15 of the fixed scroll 2 is sequentially compressed in each compression chamber 14 and discharged as compressed air from the discharge port 16 of the fixed scroll 2, and this compressed air is discharged to the outside via the discharge pipe 23. Can be stored in the air tank 24.

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。   Here, in the compressing operation by the scroll type air compressor, the tip seals 7 and 13 provided at the tooth tips of the lap portions 4 and 10 are brought into sliding contact to cause wear, so that periodic replacement is necessary. However, the compressor may be installed in a hot place, or may be forced into a severe operating situation such as repeated starting and stopping. Under such operating conditions, the tip seals 7 and 13 may exceed the wear limit (characteristic line B in FIG. 7) before reaching the set replacement time.

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。   When the tip seals 7 and 13 exceed the wear limit in this way, the air in the high-pressure compression chamber 14 on the innermost diameter side leaks into the compression chamber 14 at the low-pressure intermediate position adjacent to the outside in the radial direction. When high-pressure compressed air leaks into the compression chamber 14 at the low-pressure intermediate position, the high-temperature region is expanded by the compression heat due to overcompression. This expansion of the high temperature region raises the temperature of the scrolls 2, 8, so that thermal deformation becomes large and the wrap portions 4, 10 are galling.

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。   However, according to the first embodiment, the plate 3 of the fixed scroll 2 is provided with the outflow passage 19 communicating with the compression chamber 14 located between the suction port 15 and the discharge port 16, and the outflow passage 19, a safety valve 21 is provided to open the compression chamber 14 to the atmosphere when the pressure in the compression chamber 14 exceeds a predetermined set value via the communication pipe 20.

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。   Therefore, when the tip seals 7 and 13 reach the wear limit and the air in the high-pressure compression chamber 14 on the innermost diameter side leaks into the compression chamber 14 at the low-pressure intermediate position, the safety valve 21 is moved to the compression chamber 14 at the intermediate position. When the pressure reaches a predetermined set value, the compression chamber 14 at the intermediate position can be opened to the atmosphere by opening the valve.

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。   As a result, it is possible to suppress an increase in pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position due to wear of the tip seals 7 and 13, and it is possible to prevent the high temperature region of the scrolls 2 and 8 from expanding due to overcompression. Thereby, the deformation | transformation by the heat of each scroll 2 and 8 can be suppressed, the galling between each lap | wrap parts 4 and 10 etc. can be prevented, and these lifetimes can be extended.

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。   Further, the safety valve 21 is formed as a non-returning type valve mechanism that maintains the valve-opened state even when the pressure in the corresponding compression chamber 14 falls below a predetermined set value after the valve is opened. Thereby, the safety valve 21 can suppress an increase in pressure even if the operation is continued, and can prevent an increase in temperature of the scrolls 2 and 8. Further, by continuing the state in which the pressure does not increase, it is possible to notify surrounding workers and the like that the tip seals 7 and 13 are at the wear limit.

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。   Next, FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. A feature of the present embodiment is that a driving means for driving the orbiting scroll is provided, and a control means for stopping the driving means when the pressure in the compression chamber communicating with the valve mechanism exceeds a set value is provided. It is in. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   31 is a valve opening sensor provided connected to the safety valve 21. The valve opening sensor 31 electrically or mechanically detects the opening of the valve body 21D of the safety valve 21, and this detection signal is a control device described later. 32.

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。   Reference numeral 32 denotes a control device as control means, and the control device 32 is connected to the valve opening sensor 31 and the drive motor 26. Then, the control device 32 is based on a detection signal input from the valve opening sensor 31 when the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position with which the safety valve 21 communicates exceeds a set value, that is, when the safety valve 21 is opened. Thus, the operation of the drive motor 26 is stopped.

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。   Thus, also in the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above. In particular, according to the second embodiment, the control device 32 is provided to stop the operation of the drive motor 26 when the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position exceeds a set value and the safety valve 21 is opened. Therefore, damage due to the temperature rise of each scroll 2, 8 can be prevented, and the life and reliability can be improved.

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。   Next, FIG. 9 and FIG. 10 show a third embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the pressure in the compression chamber at the intermediate position is detected, the electromagnetic valve is opened based on the detection result, the compression chamber is opened to the atmosphere, and the operation of the drive motor is stopped. It is in. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   Reference numeral 41 denotes an electromagnetic valve as a valve mechanism provided in place of the safety valve 21 according to the first embodiment. The electromagnetic valve 41 is normally closed and is opened by a control signal output from a control device 43 described later when the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position exceeds a predetermined set value. The compression chamber 14 is opened to the atmosphere.

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。   A pressure sensor 42 is connected to the compression chamber 14 at an intermediate position via the communication pipe 20. The pressure sensor 42 detects the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position, and outputs this detection signal to the control device 43.

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。   Reference numeral 43 denotes a control device as control means, and the control device 43 is connected to the electromagnetic valve 41, the pressure sensor 42, and the drive motor 26. The control device 43 opens the electromagnetic valve 41 to open to the atmosphere based on the detection signal input from the pressure sensor 42 when the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position exceeds the set value, and also drives the drive motor. 26 is stopped.

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。   Next, the control after the start of the scroll type air compressor by the control device 43 will be described with reference to FIG.

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。   In the control of the compressor, in step 1, the pressure in the compression chamber 14 at the intermediate position is detected using the detection signal of the pressure sensor 42. In step 2, it is determined whether or not the pressure at this time exceeds a preset value P. When it is determined as “YES” in step 2, since the tip seals 7 and 13 exceed the wear limit, the process moves to step 3 to open the electromagnetic valve 41, and the compression chamber 14 at the intermediate position is brought into the atmosphere. Open. Subsequently, in step 4, the operation of the drive motor 26 is stopped in order to protect the lap portions 4, 10 and the like. On the other hand, if “NO” is determined in step 2 described above, the process returns to step 1 and the same processing is repeated.

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。   Thus, also in the third embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the above-described embodiments.

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。   Next, FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. A feature of the present embodiment is that the valve mechanism is configured to open at the time of turning start of the orbiting scroll and to close after a predetermined time has elapsed. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, this embodiment has a specific configuration similar to that of the third embodiment, and a control method thereof is different. For this reason, the description about a specific structure shall be abbreviate | omitted.

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。   In the control of the compressor according to the fourth embodiment, when the orbiting scroll 8 of the compressor is turned, the control starts. In step 11, the electromagnetic valve 41 is opened. Thereby, since the compression chamber 14 at the intermediate position can be opened to the atmosphere, the load at the time of activation can be reduced. In step 12, a valve closing timer is started. Next, in step 13, it is determined whether or not the valve closing timer has passed a predetermined time T. This predetermined time T is, for example, the time from when the compressor is turned on until the drive motor 26 reaches substantially steady rotation. And when it determines with "YES" at step 13, since predetermined time passes and it exists in a steady operation state, it moves to step 14 and the solenoid valve 41 is closed. On the other hand, when “NO” is determined in the step 13, the same determination processing is repeated until a predetermined time elapses.

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。   Next, the control shifts to steps 15-18. Since steps 15-18 are the same as the control described in the third embodiment, the description thereof is omitted.

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。   Thus, also in the fourth embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the third embodiment described above. In particular, according to the present embodiment, the solenoid valve 41 is opened when the orbiting scroll 8 is turned, and the solenoid valve 41 is closed when a predetermined time has elapsed and a steady operation state is reached. Thereby, the compression force which becomes a big load at the time of starting can be reduced by opening the compression chamber 14 at the intermediate position to the atmosphere.

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。   In each embodiment, the case where the suction port 15 is provided in the fixed scroll 2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the suction port may be provided in the casing.

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。   Moreover, in 1st Embodiment, the case where the safety valve 21 was provided in the fixed scroll 2 was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and a safety valve may be provided in the casing. Moreover, it is good also as a structure which provides a solenoid valve in a casing.

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。   Furthermore, in each embodiment, the scroll type air compressor in which the drive motor 26 is a separate body has been described as an example of the scroll type fluid machine. However, the present invention is not limited to this, and for example, the drive motor is integrated. The present invention may be applied to a scroll type air compressor, and can be widely applied to a vacuum pump or the like.

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。   As described in the above embodiments, according to the invention of claim 1, the seal member reaches the wear limit, and the air in the high-pressure compression chamber on the innermost diameter side leaks into the compression chamber in the low-pressure intermediate position. In this case, when the pressure in the compression chamber at the intermediate position reaches a predetermined set value, the valve mechanism can be opened to open the compression chamber at the intermediate position to the atmosphere.

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。   As a result, it is possible to suppress an increase in pressure in the compression chamber at the intermediate position due to wear of the seal member, and it is possible to prevent the high temperature regions of the fixed scroll and the orbiting scroll from expanding due to overcompression. Thereby, the deformation | transformation by the heat | fever of each scroll can be suppressed, the galling between each lap | wrap part etc. can be prevented, and these lifetimes can be extended.

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。   According to the invention of claim 2, when the valve mechanism is opened, the compression chamber at the intermediate position located between the outermost diameter side compression chamber and the innermost diameter side compression chamber can be opened to the atmosphere. .

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。   According to the invention of claim 3, since the valve mechanism can maintain the valve open state even when the pressure of the corresponding compression chamber is lower than the predetermined set value after the valve is opened, the operation is continued. Even in this case, an increase in pressure can be suppressed, and an increase in the temperature of each scroll can be prevented. Moreover, it can alert | report that a sealing member is a wear limit by continuing the state which does not raise a pressure.

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。   According to the invention of claim 4, when the pressure in the compression chamber at the intermediate position with which the valve mechanism communicates exceeds the set value, the operation of the driving means can be stopped by the control device. Thereby, the damage by the temperature rise of each scroll can be prevented, and a lifetime and reliability can be improved.

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。   According to the fifth aspect of the present invention, the valve mechanism can be opened when the orbiting scroll is turned on, and the valve mechanism can be closed when a predetermined time has elapsed and a steady operation state is reached. Thereby, the compression force which becomes a big load at the time of starting can be reduced by opening the compression chamber at the intermediate position to the atmosphere.

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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the scroll type air compressor applied to the 1st Embodiment of this invention. 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。It is the cross-sectional view which looked at the fixed scroll immediately after forming the compression chamber in the outermost diameter side from the arrow II-II direction in FIG. 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。FIG. 3 is a cross-sectional view of a fixed scroll or the like immediately before discharging compressed air from a compression chamber on the innermost diameter side to a discharge port, as viewed from the same position as in FIG. 2. 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。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part expansion which shows the safety valve in FIG. 1 in a valve closing state. 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。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part expansion which shows the safety valve in FIG. 1 in a valve opening state. 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。It is a block diagram which shows the connection form of a scroll type air compressor. 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。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the volume of a compression chamber by the abrasion state of a chip seal, and a pressure. 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。It is a block diagram which shows the connection form of the scroll type air compressor by 2nd Embodiment. 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。It is a block diagram which shows the connection form of the scroll type air compressor by 3rd Embodiment. 図9中の制御装置による制御を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the control by the control apparatus in FIG. 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。It is a flowchart which shows the control by the control apparatus of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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
1 Casing (fixed side member)
2 Fixed scroll (fixed side member)
3,9 Plate body 4,10 Lapping part 7,13 Chip seal (seal member)
8 Orbiting scroll 14 Compression chamber 15 Suction port 16 Discharge port 17 Drive shaft 19 Outflow passage 20 Communication pipe 21 Safety valve (valve mechanism)
22 Return prevention mechanism 23 Discharge piping 24 Air tank 25 Check valve 26 Drive motor (drive means)
32, 43 Control device (control means)
41 Solenoid valve (valve mechanism)
42 Pressure sensor

Claims (5)

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、前記最内径側の圧縮室からの圧縮空気が流れ込むことにより、前記最内径側の圧縮室の最高圧力よりも低い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。
A fixed side member comprising a casing and a fixed scroll fixed to the casing and having a spiral wrap portion standing on the surface of the plate, and a fixed side member provided opposite the fixed scroll of the fixed side member on the surface of the plate A orbiting scroll provided with a spiral wrap portion that overlaps with the wrap portion of the fixed scroll to form a plurality of compression chambers, and is slid on a mating plate provided at a tooth tip of the wrap portion of the fixed scroll and the orbiting scroll. A seal member that contacts and seals each compression chamber; a suction port that is provided in the fixed side member and sucks fluid into the compression chamber on the outermost diameter side; and the compression chamber on the innermost diameter side provided in the fixed side member In a scroll type fluid machine comprising a discharge port for discharging compressed fluid from
Among the plurality of compression chambers, the pressure of the compression chamber positioned between the suction port and the discharge port is caused to flow into the fixed side member by the compressed air from the compression chamber on the innermost diameter side flowing into the fixed side member. A scroll type fluid machine comprising a valve mechanism that opens a compression chamber to the atmosphere when a predetermined set value lower than a maximum pressure of a compression chamber on an inner diameter side is exceeded.
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。   2. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the valve mechanism is configured to communicate with a compression chamber at an intermediate position located between the compression chamber on the outermost diameter side and the compression chamber on the innermost diameter side. 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、
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構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
A fixed side member comprising a casing and a fixed scroll fixed to the casing and having a spiral wrap portion standing on the surface of the plate, and a fixed side member provided opposite the fixed scroll of the fixed side member on the surface of the plate A orbiting scroll provided with a spiral wrap portion that overlaps with the wrap portion of the fixed scroll to form a plurality of compression chambers, and is slid on a mating plate provided at a tooth tip of the wrap portion of the fixed scroll and the orbiting scroll. A seal member that contacts and seals each compression chamber; a suction port that is provided in the fixed side member and sucks fluid into the compression chamber on the outermost diameter side; and the compression chamber on the innermost diameter side provided in the fixed side member In a scroll type fluid machine comprising a discharge port for discharging compressed fluid from
The fixed-side member opens the compression chamber to the atmosphere when the pressure of the compression chamber located between the suction port and the discharge port among the plurality of compression chambers exceeds a predetermined set value. Provide a valve mechanism,
The valve mechanism is a scroll type fluid machine is characterized in that the forming pressure of the compression chamber after opening is a non-return type valve mechanism for holding the open state even when lower than the set value.
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、
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たことを特徴とするスクロール式流体機械。
A fixed side member comprising a casing and a fixed scroll fixed to the casing and having a spiral wrap portion standing on the surface of the plate, and a fixed side member provided opposite the fixed scroll of the fixed side member on the surface of the plate A orbiting scroll provided with a spiral wrap portion that overlaps with the wrap portion of the fixed scroll to form a plurality of compression chambers, and is slid on a mating plate provided at a tooth tip of the wrap portion of the fixed scroll and the orbiting scroll. A seal member that contacts and seals each compression chamber; a suction port that is provided in the fixed side member and sucks fluid into the compression chamber on the outermost diameter side; and the compression chamber on the innermost diameter side provided in the fixed side member In a scroll type fluid machine comprising a discharge port for discharging compressed fluid from
The fixed-side member opens the compression chamber to the atmosphere when the pressure of the compression chamber located between the suction port and the discharge port among the plurality of compression chambers exceeds a predetermined set value. Provide a valve mechanism,
It provided a driving means for driving the orbiting scroll, wherein the valve mechanism is characterized in that a configuration in which a control means for stopping the operation of the drive means when the pressure of the compression chamber communicating exceeds a set value Scroll type fluid machine.
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。   5. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the valve mechanism is configured to open when the orbiting scroll is turned and closes after a predetermined time has elapsed.
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