JP2009057897A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラップ部間のラジアルギャップを測定値から求めて被覆層の膜厚を決定することにより、組立時の作業性、生産性を向上できるようにする。
【解決手段】 固定スクロール２，旋回スクロール３のラップ部２Ｂ，３Ｂのうち、一方のラップ部２Ｂの周面にシール用の被覆層２４を形成する。このとき、旋回スクロール３の偏心量εと、固定スクロール２における隣り合うラップ部２Ｂの中心間距離Ｌとをそれぞれ測定して求める。ラップ部２Ｂの歯厚ｔs 、ラップ部３Ｂの歯厚ｔp もそれぞれ測定して求める。そして、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップδを、被覆層２４の形成前に測定して求める。このようにして求めたラジアルギャップδに従って被覆層２４の膜厚ｔckを決定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば空気圧縮機または真空ポンプ等として好適に用いられるスクロール式流体機械に関する。

一般に、スクロール式流体機械としては、例えば電動モータ等の駆動源により旋回スクロールを固定スクロールに対し旋回駆動することによって、両スクロールの間の圧縮室内で空気等の流体を連続的に圧縮する構成としたスクロール式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、筒状のケーシングと、該ケーシングに固定して設けられ鏡板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前記ケーシング内に旋回可能に設けられ鏡板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画成するラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールの背面側と前記ケーシングとの間に設けられ該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構等とにより構成されている。

そして、特許文献１による従来技術では、固定スクロールと旋回スクロールとのラップ部同士が接触、干渉するのを防ぐため、例えば固定スクロールをケーシングに組付けるときに位置調整穴等を用いて固定スクロールの取付位置を調整できるようにし、固定スクロールと旋回スクロールとの位置関係をより適正な位置に設定する構成としている。

一方、特許文献２による従来技術では、例えば旋回スクロールのラップ部周面に弾性材料等からなる被覆層を設け、この被覆層によって固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間のシール性を向上させると共に、各ラップ部間のかじり、摩耗、損傷等を抑える構成としている。

特開２００７−２４０１７号公報 特開平１１−２８０６６９号公報

ところで、上述した特許文献１による従来技術では、固定スクロールと旋回スクロールとのラップ部同士が接触、干渉を起こさないように両者の位置関係を調整する構成としている。しかし、スクロール式流体機械には、両スクロール部材や自転防止機構等を含めて多数の部品が使用されているので、個々の部品による交差が積上げられることにより各製品毎の個体差が大きくなる。

このため、固定スクロールと旋回スクロールとの各ラップ部間に形成されるラジアルギャップ（径方向の隙間）に大きなバラツキが生じる。そして、ラジアルギャップが大きい場合には、例えばラップ部の歯厚が厚い固定スクロールを用意し、ラジアルギャップが小さい場合には歯厚が相対的に薄い固定スクロールを用意する等の対策を採っている。この結果、複数個の固定スクロールを予め準備しておく必要が生じ、組立時の作業性、生産性が悪いという問題がある。

また、特許文献２による従来技術では、ラップ部の周面に弾性材料等からなる被覆層を形成している。しかし、固定スクロールと旋回スクロールとのラップ部間に形成されるラジアルギャップを考慮して前記被覆層の膜厚を決定しているものではないために、この場合も同様に複数個の固定スクロールを予め準備しておく必要が生じ、組立時の作業性、生産性が悪いという問題がある。

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、両スクロール部材のラップ部間に形成されるラジアルギャップを測定値から求めて被覆層の膜厚を決定することができ、ラップ部間のシール性を高めると共に、各ラップ部間のかじり、摩耗、損傷等を抑えて組立時の作業性、生産性を向上することが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。

上述した課題を解決するために、本発明は、鏡板に渦巻状のラップ部が立設された第１のスクロール部材と、該第１のスクロール部材と軸方向で対向して設けられ鏡板に該第１のスクロール部材のラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する他のラップ部が渦巻状に立設された第２のスクロール部材とを備え、該第１，第２のスクロール部材のうち少なくともいずれか一方のスクロール部材には、前記ラップ部の周面にシール用の被覆層を形成してなるスクロール式流体機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記第１，第２のスクロール部材によって前記各ラップ部間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップを、前記被覆層の形成前に測定して求め、該被覆層の膜厚を前記ラジアルギャップの測定値に従って設定する構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記第１，第２のスクロール部材のいずれか一方が旋回運動するときの偏心量をε、前記一方のスクロール部材における隣り合うラップ部の中心間距離をＬ、前記被覆層が形成されるラップ部の歯厚をｔ1 、相手方となるラップ部の歯厚をｔ2 、前記ラジアルギャップの測定値をδ、前記被覆層を形成した状態で２つのラップ部が最接近したときの両者間のラジアルギャップに相当する距離をδr としたときに、前記被覆層の膜厚ｔck は、
δ≧ ｔck ＝（δ−δr ）
δ＝｛Ｌ−（２ε＋ｔs ＋ｔp ）｝／２ ≧ｔck
なる２つの演算式による関係を満たす構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記第１，第２のスクロール部材には、それぞれのラップ部に被覆層を形成する構成とし、前記第１のスクロール部材に形成する第１の被覆層の膜厚ｔc1と、前記第２のスクロール部材に形成する第２の被覆層の膜厚ｔc2とは、前記被覆層の膜厚ｔckに対して、
ｔck ＝ｔc1＋ｔc2
なる関係に設定する構成としている。

さらに、請求項４の発明によると、前記被覆層は、二硫化モリブデンを含んだ樹脂材料、フッ素系樹脂材料またはカーボン系樹脂材料からなる自己潤滑性を有する材料により形成する構成としている。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、第１，第２のスクロール部材によって各ラップ部間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップを、被覆層の形成前に測定して求め、該被覆層の膜厚を前記ラジアルギャップの測定値に従って設定する構成としているので、例えば従来技術で述べたようにラップ部の歯厚が異なる複数のスクロール部材を予め用意し、これらのスクロール部材をラジアルギャップの大きさに応じて選択的に組付けたりする等の手間のかかる作業を不要にすることができ、組立時の作業性、生産性を向上することができる。

しかも、例えば一方のスクロール部材に被覆層を形成する場合に該被覆層の膜厚を、前記ラジアルギャップの測定値に基づいて決定することができるので、ラップ部間のシール性を被覆層によって高めることができ、圧縮性能等を向上できる。そして、各ラップ部間でかじり、摩耗、損傷等が発生するのを抑えることができ、スクロール式流体機械としての性能を安定させることができる。

また、請求項２の発明は、第１，第２のスクロール部材のいずれか一方が旋回運動するときの偏心量をεとして測定し、前記一方のスクロール部材における隣り合うラップ部の中心間距離をＬとして測定し、被覆層が形成されるラップ部の歯厚をｔ1 、相手方となるラップ部の歯厚をｔ2 としてそれぞれ測定する。そして、前記ラジアルギャップの測定値をδとし、前記被覆層を形成した状態で２つのラップ部が最接近したときの両者間のラジアルギャップに相当する距離をδr とすることにより、前記被覆層の膜厚ｔck は、 δ≧ ｔck＝（δ−δr ） とし、かつδ＝｛Ｌ−（２ε＋ｔs ＋ｔp ）｝／２ ≧ｔck なる演算式を満たす関係に設定することができる。

また、請求項３の発明によると、第１，第２のスクロール部材には、それぞれのラップ部に被覆層を形成する構成としているので、前記第１のスクロール部材に形成する第１の被覆層の膜厚ｔc1と、前記第２のスクロール部材に形成する第２の被覆層の膜厚ｔc2とは、前記被覆層の膜厚ｔckに対して、 ｔck ＝ｔc1＋ｔc2 なる関係に設定することができる。

さらに、請求項４の発明によると、前記被覆層は、二硫化モリブデンを含んだ樹脂材料、フッ素系樹脂材料またはカーボン系樹脂材料からなる自己潤滑性を有する材料により形成する構成としている。このため、第１，第２のスクロール部材のうち少なくとも一方のラップ部には、自己潤滑性を有する材料からなる被覆層を前述の如き膜厚をもって形成することができ、両ラップ部間のシール性を向上することができると共に、各ラップ部間でのかじり、摩耗、損傷等を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械を、無給油式の空気圧縮機に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は空気圧縮機（スクロール式流体機械）の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング１は、図１、図２に示すように、大径な筒部１Ａと、該筒部１Ａの一側を閉塞する底部１Ｂとにより、軸方向の一側が閉塞され他側が開口した略有底筒状体として形成されている。

そして、ケーシング１の底部１Ｂには、その中央の一側に位置して後述の補助軸受８が取付けられる小径な軸受取付筒１Ｃが設けられている。また、底部１Ｂの他側となる位置には大径な軸受取付筒１Ｄが設けられ、該軸受取付部１Ｄには後述の主軸受１１が取付けられるものである。

一方、ケーシング１の筒部１Ａには、後述のダクト１７側に開口した流入口１Ｅと、該流入口１Ｅに対して径方向の反対側に位置し外部に開口した流出口１Ｆとが設けられている。そして、これらの流入口１Ｅと流出口１Ｆは、後述のファンケース１５側から供給される冷却風を、後述する旋回スクロール３の裏面側に導くものである。

２は第１のスクロール部材としての固定スクロールで、この固定スクロール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り、ケーシング１の筒部１Ａを閉塞するように該筒部１Ａの他側（開口側）に固定して設けられている。そして、固定スクロール２は、中心がケーシング１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と一致するように配設された略円板状の鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２Ｂとを含んで構成されている。また、鏡板２Ａの裏面側には複数の放熱フィン２Ｃ（図１中に１枚のみ図示）が形成されている。

３は第２のスクロール部材としての旋回スクロールで、この旋回スクロール３は、固定スクロール２と軸方向で対向してケーシング１内に設けられている。そして、旋回スクロール３は、略円板状に形成された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に固定スクロール２側に向けて立設された渦巻状のラップ部３Ｂとを含んで構成されている。

また、旋回スクロール３には、図１、図２に示す如く鏡板３Ａの裏面側に位置して複数の放熱フィン３Ｃ（１枚のみ図示）が形成されている。さらに、旋回スクロール３には、鏡板３Ａの裏面中央となる位置に後述の偏心軸１０が一体的に形成され、この偏心軸１０が後述の駆動軸７に対し旋回軸受１２を介して旋回可能に支持される。

４は旋回スクロール３の外周側に設けられた自転防止機構を構成する複数の補助クランク機構（１個のみ図示）で、この補助クランク機構４は、旋回スクロール３の鏡板３Ａとケーシング１の底部１Ｂとの間に、例えば３個周方向に間隔をもって配設されている。そして、補助クランク機構４は、旋回スクロール３がケーシング１内で自転するのを抑え、後述の偏心量εをもって旋回スクロール３が旋回運動するのを補償するものである。

５は固定スクロール２と旋回スクロール３とのラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成された複数の圧縮室で、これらの圧縮室５は、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール３のラップ部３Ｂとを所定角度だけずらして重なり合うように配設することにより両者の間に形成されている。そして、各圧縮室５は、旋回スクロール３が旋回運動するときに、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間で連続的に縮小され、外気を外周側の吸込口（図示せず）から吸込みつつ、圧縮した空気を中央部の吐出口６から外部に吐出するものである。

この場合、２つのラップ部２Ｂ，３Ｂの間に形成されるラジアルギャップ（径方向の隙間）は、圧縮室５を両者で封止するように閉じる箇所でラジアルギャップが最も小さくなっている。そして、この最接近している部位のラジアルギャップを後述の測定値δとして示しているものである。

７はケーシング１に回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸７は、後述の電動モータ１９によって回転駆動されることにより、後述のクランクボス部９、偏心軸１０等を介して旋回スクロール３を旋回運動させるものである。そして、駆動軸７は、ケーシング１の軸受取付筒１Ｃに対し軸線Ｏ1 −Ｏ1 上で後述の補助軸受８を介して回転可能に支持されている。この場合、駆動軸７は、その基端側がケーシング１外に突出し、ケーシング１内に位置する先端側にはクランクボス部９が設けられている。

８は駆動軸７を回転可能に支持する補助軸受で、該補助軸受８は、軸線Ｏ1 −Ｏ1 と同軸となるようにケーシング１の軸受取付筒１Ｃ内に設けられている。ここで、補助軸受８は、例えばグリース封入式の深溝玉軸受を用いて構成され、後述する主軸受１１の補助をするように、主軸受１１と共に駆動軸７を回転可能に支持するものである。

９はケーシング１内に位置する駆動軸７の先端側に一体的に設けられたクランクボス部を示している。このクランクボス部９は、軸線Ｏ1 −Ｏ1 と同軸をなす大径で厚肉な円板状に形成され、軸受取付筒１Ｄの内周側に後述の主軸受１１を介して回転可能に支持されている。そして、クランクボス部９は、旋回スクロール３の放熱フィン３Ｃよりも軸方向の一側に離間して配置されている。即ち、クランクボス部９は、旋回スクロール３（鏡板３Ａ）との間に冷却風の流路を形成すべく鏡板３Ａから十分に離間して配設されている。

また、クランクボス部９には、軸方向の他側に開口するように軸受収容穴９Ａが設けられている。この場合、該軸受収容穴９Ａは、浅底な有底円形穴として形成され、その中心を通る軸線Ｏ2 −Ｏ2 は、ケーシング１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 に対して偏心量εだけ偏心している。

そして、駆動軸７が回転駆動されるときには、クランクボス部９の軸受収容穴９Ａが偏心量εをもって旋回し、このときに旋回スクロール３は、後述の偏心軸１０と共に固定スクロール２に対して旋回動作するものである。なお、クランクボス部９は、駆動軸７の先端側に一体的に設けるものとして述べたが、駆動軸７とクランクボス部９とを別体に設け、ねじ止め、圧入、溶接等の固着手段を用いて両者を組付ける構成としてもよい。

１０は旋回スクロール３（鏡板３Ａ）の裏面側に一体的に設けられた偏心軸を示している。この偏心軸１０は、鏡板３Ａの裏面側中央部からクランクボス部９の軸受収容穴９Ａ内に向けて軸方向一側へと突出する段付の円柱体として形成されている。また、偏心軸１０は、放熱フィン３Ｃを越える位置まで延びた先端側が軸受収容穴９Ａ内に後述の旋回軸受１２を介して装着されている。なお、偏心軸１０は、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面側に一体的に設けるものとして述べたが、駆動軸７とクランクボス９と同様に、旋回スクロール３と偏心軸１０とを別個に設け、ねじ止め、圧入、溶接等の固着手段を用いて一体的に取付ける構成としてもよい。

１１はクランクボス部９の外周とケーシング１の軸受取付筒１Ｄとの間に設けられた主軸受で、該主軸受１１は、図２に示す如く駆動軸７の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と同軸となるように配置されている。そして、主軸受１１は、例えばグリース封入式の深溝玉軸受等を用いて構成され、クランクボス部９（駆動軸７）を軸線Ｏ1 −Ｏ1 上で回転可能に支持するものである。

１２はクランクボス部９の軸受収容穴９Ａと偏心軸１０の小径部１０Ａとの間に設けられた旋回軸受で、該旋回軸受１２は、例えば円筒ころ軸受等を用いて構成されている。そして、旋回軸受１２は、軸受収容穴９Ａ内で偏心軸１０を回転可能に支持するものである。

１３は偏心軸１０に軸方向に延びて設けられた中空穴で、該中空穴１３は、偏心軸１０の表面積を大きくして放熱性を高める機能と、偏心軸１０の断面積を小さくして熱を伝わり難くする機能とを有している。これにより、中空穴１３は、圧縮室５で生じた圧縮熱が偏心軸１０を通じて旋回軸受１２側に伝わらないようにし、該旋回軸受１２等が温度上昇するのを抑えるものである。

１４はケーシング１の一側に位置して駆動軸７の基端側に取付けられた冷却ファンで、該冷却ファン１４は、例えば遠心ファン等を用いて構成され、後述の電動モータ１９で回転駆動されることにより、冷却風を発生するものである。

１５は冷却ファン１４の周囲から固定スクロール２の裏面側を覆うように設けられたファンケースで、このファンケース１５は、冷却ファン１４を覆うようにケーシング１の一側に取付けられ、底部に複数の吸込口１６Ａが形成された有底筒状の一側カバー１６と、該一側カバー１６からケーシング１の側方を各スクロール２，３に向けて延びるダクト１７と、該ダクト１７に連続して固定スクロール２の裏面側を覆う他側カバー１８とにより大略構成されている。

そして、ファンケース１５は、冷却ファン１４で発生した冷却風を、図１中に例示した矢印の方向に一側カバー１６、ダクト１７、他側カバー１８内で流通させることにより、固定スクロール２の裏面側に冷却風を導くと共に、このときの冷却風の一部を、一側カバー１６、ダクト１７で流通させ、ケーシング１の流入口１Ｅから旋回スクロール３の裏面側に導くものである。

１９はファンケース１５を形成する一側カバー１６の底部側に取付けられた駆動源となる電動モータで、該電動モータ１９は、回転軸となる出力軸１９Ａを有し、該出力軸１９Ａが軸継手２０および冷却ファン１４を介して駆動軸７に連結されている。

２１，２２は図１中に示す如くクランクボス部９に取付けられたバランスウエイトで、これらのバランスウエイト２１，２２は、静的な重量バランスをとるものである。また、２３は図１中に示す如く冷却ファン１４に設けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト２３は、駆動軸７を回転駆動したときに発生するモーメントを打消して回転を円滑にするものである。

２４は本実施の形態で採用したシール用の被覆層で、該被覆層２４は、図５、図６に示すように固定スクロール２に対しラップ部２Ｂの周面を覆うようにコーティングして形成されている。ここで、被覆層２４は、自己潤滑性を有する材料（例えば、二硫化モリブデンを含んだ樹脂材料、フッ素系樹脂材料またはカーボン系樹脂材料等）を塗布等の手段を用いてラップ部２Ｂの周面にコーティングすることにより形成されている。

このように、被覆層２４をラップ部２Ｂの周面に塗布して形成する場合に、被覆層２４の厚みが１回の塗布作業で所要の膜厚ｔckに達しないときには、必要に応じて複数回の塗布作業を繰返すようにする。これにより、被覆層２４の厚みは、ラップ部２Ｂの周面に沿ってほぼ均一な膜厚ｔckをもって形成できるものである。

そして、被覆層２４の膜厚ｔckは、下記の数５，数６式を満たす関係で求められる。即ち、旋回スクロール３が旋回運動するときの偏心量εを、後述の如くダイヤルゲージ２５等を用いて測定し、固定スクロール２における隣り合うラップ部２Ｂの中心間距離をＬとして測定し、被覆層２４が形成されるラップ部２Ｂの歯厚をｔs （例えば、ｔs ＝ｔ1 ）、相手方となるラップ部３Ｂの歯厚をｔp （例えば、ｔp ＝ｔ2 ）としてそれぞれ測定する。

また、被覆層２４を形成する前の状態で固定スクロール２と旋回スクロール３とによって２つのラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップの測定値をδとし、被覆層２４を形成した状態でラップ部２Ｂ，３Ｂが最接近したときの両者間のラジアルギャップに相当する距離をδr とする。

これにより、前記中心間距離Ｌは、図６にも示す通り、偏心量ε、ラップ部２Ｂの歯厚ｔs 、ラップ部３Ｂの歯厚ｔp およびラジアルギャップの測定値δに対して、下記の数１式の関係を満たすものである。

そして、この数１式の関係からラジアルギャップの測定値δは、下記の数２式により求められる。

また、この場合のラジアルギャップの測定値δは、被覆層２４を形成した状態でラップ部２Ｂ，３Ｂ間の距離δr および被覆層２４の膜厚ｔck に対して、下記の数３式の関係を満たす。

さらに、前記距離δr は、常に零以上の正の値とする必要があるので、前記数２の式から、下記の数４式の関係が導かれる。

従って、被覆層２４の膜厚ｔck を、ラジアルギャップの測定値δ以下の値に設定するとして、前記数２式と数４式の関係から下記の数５，６式の関係を導くことができる。

２５は旋回スクロール３が旋回運動するときの偏心量εを測定する測定具としてのダイヤルゲージで、該ダイヤルゲージ２５は、図４に示すように円形のケース体２５Ａと、該ケース体２５Ａから径方向に突出した筒状のステム２５Ｂと、該ステム２５Ｂ内に変位可能に設けられたスピンドル２５Ｃ等を含んで構成されている。そして、ダイヤルゲージ２５は、スピンドル２５Ｃの先端を測定対象物に当接させつつ、軸方向に変位させることにより、該スピンドル２５Ｃの変位量をケース体２５Ａ内の目盛り（図示せず）等を用いて測定値として表示するものである。

ここで、ダイヤルゲージ２５は、図４に示す如くステム２５Ｂがケーシング１の筒部１Ａに台座２６（取付治具）を介して取付けられ、この状態でスピンドル２５Ｃの先端が測定対象物（旋回スクロール３の鏡板３Ａ）に径方向外側から当接されている。そして、測定対象の旋回スクロール３を駆動軸７（図２参照）により旋回運動させると、旋回スクロール３が図４中に実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間で変位すると共に、これに伴ってダイヤルゲージ２５のスピンドル２５Ｃが軸方向に変位量２εをもって変位する。

このように、ダイヤルゲージ２５で測定した変位量２εにより、旋回スクロール３が旋回運動するときの偏心量εを求めることができる。この場合、旋回スクロール３に対するダイヤルゲージ２５の測定位置を互いに異なる複数箇所とし、夫々の箇所での変位量２εを求め、これらの変位量２εからより適正な偏心量εを割出すようにしてもよい。そして、このような測定、演算作業を個々の製品毎に行うことにより、各製品（スクロール式流体機械）毎に固有な偏心量εを測定して算出するものである。

本実施の形態によるスクロール式流体機械（空気圧縮機）は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、電動モータ１９によって駆動軸７を回転駆動すると、この駆動軸７と一緒にクランクボス部９が主軸受１１に支持されて回転する。これにより、クランクボス部９内に旋回軸受１２を介して取付けられた偏心軸１０は、軸線Ｏ1 −Ｏ1 からの偏心量εをもって旋回し、旋回スクロール３を固定スクロール２に対して旋回運動させる。

そして、旋回スクロール３が旋回運動を開始すると、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール３のラップ部３Ｂとの間に画成される圧縮室５が連続的に縮小される。これにより、各圧縮室５は吸込口から吸込んだ空気を順次圧縮し、このときの圧縮空気を吐出口６から外部の空気タンク（図示せず）等に向けて吐出する。

また、圧縮運転時には、駆動軸７と一緒に冷却ファン１４が回転駆動され、冷却風を発生する。そして、冷却ファン１４からの冷却風は、図１、図２中に矢印で示す通り、ファンケース１５を構成する一側カバー１６、ダクト１７、他側カバー１８内を流通し、その一部が固定スクロール２の裏面側に導かれ、該固定スクロール２を裏面（放熱フィン２Ｃ）側から冷却する。また、残りの冷却風は、ダクト１７からケーシング１の流入口１Ｅを介して旋回スクロール３の裏面（放熱フィン３Ｃ）側に導かれ、該旋回スクロール３を裏面側から冷却する。

ところで、このようなスクロール式流体機械は、両スクロール部材（固定スクロール２、旋回スクロール３）や補助クランク機構４等を含めて多数の部品が使用されているので、個々の部品による交差の集積（積上げ）に伴って各製品毎の個体差が大きくなる。この結果、固定スクロール２と旋回スクロール３とのラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成されるラジアルギャップに大きなバラツキが生じる。

そして、従来技術の場合には、ラジアルギャップが大きい製品に対して、例えばラップ部の歯厚が厚い固定スクロールを用意し、ラジアルギャップが小さい製品に対しては歯厚が相対的に薄い固定スクロールを用意する等の対策を採っている。しかし、この場合には、複数個の固定スクロールを予め準備しておく必要が生じ、組立時の作業性、生産性が悪いという問題がある。

そこで、本実施の形態にあっては、固定スクロール２，旋回スクロール３のラップ部２Ｂ，３Ｂのうち、例えば一方のラップ部２Ｂの周面にシール用の被覆層２４を形成すると共に、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップ（測定値δ）を、被覆層２４の形成前に測定して求め、該被覆層２４の膜厚ｔckをラジアルギャップの測定値δに従って設定する構成としている。

即ち、本実施の形態では、旋回スクロール３が旋回運動するときの偏心量εを図４に示す如くダイヤルゲージ２５等により測定して求める。また、固定スクロール２における隣り合うラップ部２Ｂの中心間距離Ｌを、図６に示すように測定して求めると共に、ラップ部２Ｂの歯厚ｔs （ｔs ＝ｔ1 ）、ラップ部３Ｂの歯厚ｔp （ｔp ＝ｔ2 ）もそれぞれ測定して求める。

そして、被覆層２４を形成する前の状態で固定スクロール２と旋回スクロール３とによって２つのラップ部２Ｂ，３Ｂ間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップの測定値をδとすると、この測定値δは、前述した数２式により、δ＝｛Ｌ−（２ε＋ｔp ＋ｔs ）｝／２として求めることができる。

また、被覆層２４を形成した状態でラップ部２Ｂ，３Ｂが最接近したときの両者間のラジアルギャップに相当する距離δr と、被覆層２４の膜厚ｔck とに対して、ラジアルギャップの測定値δは、前述した数３式により、δ＝δr ＋ｔck なる関係にあるので、被覆層２４の膜厚ｔck は、ラジアルギャップの測定値δ以下、または測定値δよりも小さくすることによって、前述した数５式、数６式を満たす関係に設定することができる。

このため、従来技術で述べたように、ラップ部の歯厚が異なる複数の固定スクロールを予め用意する等の手間のかかる作業を不要にでき、例えば固定スクロール２のラップ部２Ｂに被覆層２４を形成する場合の膜厚ｔckを、ラジアルギャップの測定値δに基づいて決定することができる。

これにより、固定スクロール２と旋回スクロール３とのラップ部２Ｂ，３Ｂ間でのシール性を被覆層２４によって高めることができ、その圧縮性能等を向上できる。そして、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間でかじり、摩耗、損傷等が発生するのを抑えることができ、スクロール式流体機械(空気圧縮機)としての性能を安定させることができる。

特に、被覆層２４は、自己潤滑性を有する材料（例えば、二硫化モリブデンを含んだ樹脂材料、フッ素系樹脂材料またはカーボン系樹脂材料等）を塗布等の手段を用いてラップ部２Ｂの周面にコーティングすることにより形成されている。このため、固定スクロール２と旋回スクロール３とのラップ部２Ｂ，３Ｂのうち少なくとも一方のラップ部には、自己潤滑性を有する材料からなる被覆層２４を前述の如き膜厚ｔckをもって形成でき、そのシール性を向上することができると共に、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間でのかじり、摩耗、損傷等を抑えることができる。

なお、前記第１の実施の形態では、固定スクロール２のラップ部２Ｂに被覆層２４を形成する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、例えば旋回スクロール３のラップ部３Ｂにシール用の被覆層を形成する構成としてもよいものである。

次に、図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、固定スクロールと旋回スクロールとの両スクロール部材に対し、各ラップ部の周面に第１，第２の被覆層を形成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。

図中、３１は本実施の形態で採用した第１のスクロール部材としての固定スクロールで、該固定スクロール３１は、第１の実施の形態で述べた固定スクロール２とほぼ同様に構成され、鏡板３１Ａには渦巻状のラップ部３１Ｂが立設されている。そして、ラップ部３１Ｂの周面には後述の被覆層３３が形成されている。

３２は第２のスクロール部材としての旋回スクロールを示し、該旋回スクロール３２は、第１の実施の形態で述べた旋回スクロール３２とほぼ同様に構成され、鏡板３２Ａには渦巻状のラップ部３２Ｂが立設されている。そして、ラップ部３２Ｂの周面には後述の被覆層３４が形成されている。

３３は固定スクロール３１のラップ部３１Ｂに形成された第１の被覆層で、該第１の被覆層３３は、第１の実施の形態で述べた被覆層２４と同様に構成され、ラップ部３１Ｂの周面を被覆している。また、この場合の被覆層３３は、ラップ部３１Ｂの周面に膜厚ｔcs（ｔcs＝ｔc1）をもって形成されている。

３４は旋回スクロール３２のラップ部３２Ｂに形成された第２の被覆層で、該第２の被覆層３４は、第１の実施の形態で述べた被覆層２４とほぼ同様に構成されている。また、この場合の被覆層３４は、旋回スクロール３２のラップ部３２Ｂに対して、その周面を被覆するように形成され、その膜厚ｔcp（ｔcp＝ｔc2）は、後述の数７式による関係に設定されている。

即ち、第１の被覆層３３の膜厚ｔcsと、第２の被覆層３４の膜厚ｔcpとは、第１の実施の形態で述べた被覆層２４の膜厚ｔckに対して、下記の数７式による関係を満たすように設定されている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、固定スクロール３１と旋回スクロール３２とに対してラップ部３１Ｂ，３２Ｂの周面に第１，第２の被覆層３３，３４を形成することにより、ラップ部３１Ｂ，３２Ｂ間でのシール性等を高めることができ、前記第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。

しかも、本実施の形態では、ラジアルギャップの測定値δに基づいて決定される膜厚ｔckに対し、第１の被覆層３３の膜厚ｔcsと第２の被覆層３４の膜厚ｔcpとを、前記数７式の関係に設定することにより、それぞれの膜厚ｔcs，ｔcpを適正な厚みに設定することができる。そして、この場合でも、第１，第２の被覆層３３，３４の厚みが１回の塗布作業でそれぞれ所要の膜厚ｔcs，ｔcpに達しない場合には、必要に応じて複数回の塗布作業を繰返すようにすればよい。

なお、前記各実施の形態では、固定スクロール２，３１と旋回スクロール３，３２とからなるスクロール式の空気圧縮機を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にもスクロール式流体機械として広く適用できるものである。

また、前記各実施の形態では、第１，第２のスクロール部材として固定スクロール２，３１と旋回スクロール３，３２とを用いる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、例えば互いに対向した第１，第２のスクロール部材が何れも回転する全系回転型（両回転型）のスクロール式流体機械等、種々の型式のスクロール式流体機械にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態によるスクロール式の空気圧縮機を示す縦断面図である。 図１中のケーシング、固定スクロールおよび旋回スクロール等を拡大して示す断面図である。 固定スクロールと旋回スクロールを図２中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。 図２中の固定スクロールを取外した状態で旋回スクロールのラップ部等を示す右側面図である。 図３中の固定スクロールと旋回スクロールとのラップ部を拡大して示す部分断面図である。 固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部と被覆層を図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 第２の実施の形態による固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部と被覆層を示す図６と同様位置での断面図である。

符号の説明

１ ケーシング
２，３１ 固定スクロール
２Ａ，３Ａ，３１Ａ，３２Ａ 鏡板
２Ｂ，３Ｂ，３１Ｂ，３２Ｂ ラップ部
３，３２ 旋回スクロール
４ 補助クランク機構（自転防止機構）
５ 圧縮室
６ 吐出口
７ 駆動軸
１０ 偏心軸
１９ 電動モータ（駆動源）
２４ 被覆層
３３ 第１の被覆層
３４ 第２の被覆層

Claims (4)

1. 鏡板に渦巻状のラップ部が立設された第１のスクロール部材と、該第１のスクロール部材と軸方向で対向して設けられ鏡板に該第１のスクロール部材のラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する他のラップ部が渦巻状に立設された第２のスクロール部材とを備え、該第１，第２のスクロール部材のうち少なくともいずれか一方のスクロール部材には、前記ラップ部の周面にシール用の被覆層を形成してなるスクロール式流体機械において、
   前記第１，第２のスクロール部材によって前記各ラップ部間に形成されるラジアルギャップのうち、両者が最接近している部位のラジアルギャップを、前記被覆層の形成前に測定し、該被覆層の膜厚を、前記ラジアルギャップの測定値に従って設定する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 前記第１，第２のスクロール部材のいずれか一方が旋回運動するときの偏心量をε、前記一方のスクロール部材における隣り合うラップ部の中心間距離をＬ、前記被覆層が形成されるラップ部の歯厚をｔs 、相手方となるラップ部の歯厚をｔp 、前記ラジアルギャップの測定値をδ、前記被膜層を形成した状態で２つのラップ部が最接近したときの両者間のラジアルギャップに相当する距離をδr としたときに、前記被覆層の膜厚ｔck は、
   δ≧ ｔck ＝（δ−δr ）
   δ＝｛Ｌ−（２ε＋ｔs ＋ｔp ）｝／２ ≧ｔck
   なる２つの演算式による関係を満たす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。
3. 前記第１，第２のスクロール部材には、それぞれのラップ部に被覆層を形成する構成とし、前記第１のスクロール部材に形成する第１の被覆層の膜厚ｔc1と、前記第２のスクロール部材に形成する第２の被覆層の膜厚ｔc2とは、前記被覆層の膜厚ｔckに対して、
   ｔck ＝ｔc1＋ｔc2
   なる関係に設定してなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
4. 前記被覆層は、二硫化モリブデンを含んだ樹脂材料、フッ素系樹脂材料またはカーボン系樹脂材料からなる自己潤滑性を有する材料により形成してなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。

Images