JP2011074884A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回スクロールが傾倒されながら公転旋回駆動されることに起因して発生する不具合を解消し、高性能化と耐久性の向上を図ることができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【解決手段】端板３０上に渦巻き状ラップ３１が立設されている一対の固定スクロールおよび旋回スクロールを備え、該固定スクロールおよび旋回スクロールが、渦巻き状ラップ３１同士を互いに対向させ、位相をずらして噛合わされているスクロール流体機械において、固定スクロールおよび旋回スクロールの少なくとも一方または双方の渦巻き状ラップ３１の歯先部分の腹側面および背側面に、該渦巻き状ラップ３１の内周端部分から外周端部分にかけてラップ厚さを薄くする方向にオフセット部３６，３７が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機、ポンプ、膨張機等に適用することができるスクロール流体機械に関するものである。

スクロール流体機械は、一般に端板上に渦巻き状ラップが立設されている一対の固定スクロールおよび旋回スクロールを備えており、この固定スクロールおよび旋回スクロールが渦巻き状ラップ同士を互いに対向させ、１８０度位相をずらして噛合わされた構成とされている。このようなスクロール流体機械、例えば圧縮機においては、固定スクロールと旋回スクロールの渦巻き状ラップ同士を互いに接触させるとともに、渦巻き状ラップの歯先面と相手方スクロールの歯底面との間をシールし、密閉された圧縮室を形成することにより、圧縮されるガスのラップ隙間、チップ隙間等からの漏れを極力少なくして性能改善を図っている。

然るに、スクロール圧縮機では、旋回スクロールが、その端板背面の中心部位に設けられているボス部にブッシュ等を介して連結されているクランク軸により、固定スクロールの周りに公転旋回駆動される構成とされている。このため、旋回スクロールは、端板の反対面上に立設されている渦巻き状ラップの高さ方向に作用するガス圧によるモーメントと公転旋回運動に伴う遠心力とにより傾倒されながら公転旋回駆動され、固定スクロールおよび旋回スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に強く接触される。その結果、渦巻き状ラップの歯先部分の摩耗が加速されるとともに、動力が増大され、更には渦巻き状ラップの根元部分にかかる応力が増大し、スクロール圧縮機の耐久性を阻害するという問題があった。

一方において、例えば、特許文献１，２等に示されるように、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの腹側面および／または背側面の渦巻き方向に沿う一部領域に、ラップ厚さを薄くする方向にオフセット部を設けることにより、渦巻き状ラップ同士を一部領域で互いに非接触とするようにしたものが提案されている。

特開２００１−１７３５８４号公報（図１，図６参照） 特開２００９−１７４４０６号公報（図３−５参照）

しかしながら、特許文献１のものは、渦巻き状ラップの巻き始めの所定領域にオフセット部を設けることにより、過圧縮による性能低下を防止し、高効率化を実現しようとするものであって、旋回スクロールが傾倒されながら公転旋回駆動されることに起因して発生する上記問題を解消し得るものではない。また、特許文献２のものは、渦巻き状ラップの巻き始めを含む一部または巻き終りを含む一部にオフセット部を設けることにより、固定スクロールと旋回スクロールが異材質とされた場合において、熱膨張量の差による渦巻き状ラップ同士の局所的な接触を防止し、高効率化を実現しようとするものであって、これも旋回スクロールが傾倒されながら公転旋回駆動されることに起因して発生する上記問題を解消し得るものではない。

さらに、特許文献１，２に示されるように、渦巻き状ラップの一部領域にオフセット部を設けているものにあっては、通常、渦巻き状ラップの高さ方向全体にオフセット部を設けているケースが殆んどある。しかし、このような構成では、オフセット部からのガス漏れ量が多くなり、その分だけ効率が低下することから、効率の低下を如何に抑制するかが課題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、旋回スクロールが傾倒されながら公転旋回駆動されることに起因して発生する不具合を解消し、高性能化と耐久性の向上を図ることができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスクロール流体機械は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるスクロール流体機械は、端板上に渦巻き状ラップが立設されている一対の固定スクロールおよび旋回スクロールを備え、該固定スクロールおよび旋回スクロールが、前記渦巻き状ラップ同士を互いに対向させ、位相をずらして噛合わされているスクロール流体機械において、前記固定スクロールおよび旋回スクロールの少なくとも一方または双方の前記渦巻き状ラップの歯先部分の腹側面および背側面に、該渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけてラップ厚さを薄くする方向にオフセット部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、固定スクロールおよび／または旋回スクロールの渦巻き状ラップの歯先部分の腹側面および背側面に、該渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけてラップ厚さを薄くする方向にオフセット部が設けられているため、旋回スクロールが公転旋回駆動されることによって傾倒された場合でも、固定スクロールおよび旋回スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態をオフセット部により回避することができる。従って、旋回スクロールが傾倒されることによって固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの歯先部分が強く接触されることに起因する摩耗の加速や動力の増大、あるいは渦巻き状ラップの根元部に発生する応力の増大等を緩和し、スクロール流体機械の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明のスクロール流体機械は、上記のスクロール流体機械において、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールは、それぞれ前記渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられ、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされた固定スクロールおよび前記旋回スクロールとされており、前記オフセット部は、少なくともラップ高さが高くされている前記段部よりも外周側の渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられ、渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされているスクロール流体機械にあって、オフセット部が、少なくともラップ高さが高くされている段部よりも外周側の渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられているため、特に段部を設けることでラップ高さが高くされている段部よりも外周側の渦巻き状ラップの歯先部分にオフセット部を設けることによって、ラップ高さが高くされている外周側の渦巻き状ラップ部分での摩耗の加速や動力の増大、根元部に発生する応力の増大等を緩和することができる。従って、スクロールの渦巻き方向に段部が設けられているスクロール流体機械の特性を一段と高め、該スクロール流体機械の更なる高性能化を図ることができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上記のスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記段部を跨いで該段部よりも外周側の渦巻き状ラップ部分と該段部よりも内周側の渦巻き状ラップ部分との全範囲にわたり、前記渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、段部を跨いで該段部よりも外周側の渦巻き状ラップ部分と該段部よりも内周側の渦巻き状ラップ部分との全範囲にわたり、渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられているため、ラップ高さが高くされている段部よりも外周側の渦巻き状ラップ部分とラップ高さが低くされている段部よりも内周側の渦巻き状ラップ部分との全範囲において、旋回スクロールが公転旋回駆動されることにより渦巻き状ラップの腹側、背側のいずれの方向に傾倒された場合でも、両スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態をオフセット部により回避することができる。従って、渦巻き状ラップの摩耗、渦巻き状ラップの根元部にかかる応力およびスクロール流体機械の動力をそれぞれ低減し、スクロール流体機械の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上記のスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記段部を跨いで前記渦巻き状ラップの外周側部分と内周側部分に対して同じラップ高さ位置から歯先部分にかけて設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、段部を跨いで渦巻き状ラップの外周側部分と内周側部分に対して同一高さ方向位置から歯先部分にかけて設けられているため、オフセット部を加工する際、エンドミル等の工具を同一高さ位置に保持したまま、渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分までの間を一気に加工することができる。従って、スクロールのオフセット部の加工を容易化することができる。なお、この場合、渦巻き状ラップの段部よりも内周側部分のオフセット部は、ラップ高さに対してオフセット部が設けられる高さ方向の幅が小さくされるが、元々ラップ高さが低くされているため、そのことによって特段問題が生じることはない。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上述のいずれかのスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記歯先部分の腹側面および背側面をそれぞれ切削加工することにより設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、渦巻き状ラップの歯先部分の腹側面および背側面をそれぞれ切削加工することにより設けられているため、渦巻き状ラップをエンドミル等で切削加工する際、歯先部分の腹側面および背側面を同様に切削加工することにより、オフセット部を形成することができる。従って、スクロールの加工工程の僅かな変更でオフセット部を容易に加工することができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上述のいずれかのスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記歯先部分の腹側面と背側面とに略均等に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、歯先部分の腹側面と背側面とに略均等に設けられているため、旋回スクロールが公転旋回駆動されることにより渦巻き状ラップの腹側、背側のいずれの方向に傾倒された場合でも、両スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態を略均等に設けられているオフセット部により回避することができる。従って、渦巻き状ラップの摩耗、渦巻き状ラップの根元部にかかる応力およびスクロール流体機械の動力をそれぞれ低減し、スクロール流体機械の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上述のいずれかのスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記渦巻き状ラップのラップ厚さ方向に対して、１０μｍないし５０μｍ程度の厚さで設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、渦巻き状ラップのラップ厚さ方向に対して、１０μｍないし５０μｍ程度の厚さで設けられているため、旋回スクロールが公転旋回駆動時に傾倒されることにより両スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態を確実に回避することができるとともに、オフセット部からのガス漏れを最小限に抑制することができる。従って、性能低下を抑えつつ、渦巻き状ラップの摩耗や渦巻き状ラップの根元部にかかる応力を低減し、スクロール流体機械の耐久性を向上することができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上述のいずれかのスクロール流体機械において、前記オフセット部は、前記渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、ラップ高さの概ね１／３以内の範囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、概ね１／３以内の範囲に設けられているため、旋回スクロールが公転旋回駆動時に傾倒されることによって両スクロールの渦巻き状ラップ同士が強く接触される位置を歯先部分から相対的に下方部位へと移すことができる。従って、その分だけ渦巻き状ラップの根元部に作用する応力を軽減し、スクロール流体機械の耐久性を向上することができる。また、オフセット部を渦巻き状ラップの高さ方向全体に設けたものに比べ、オフセット部からのガス漏れを少なくし、効率を高めることができる。更に、相対的に渦巻き状ラップの高さを高くすることが可能となるため、スクロール流体機械をその外径寸法を維持したまま、容量を大きくすることができる。

さらに、本発明のスクロール流体機械は、上述のいずれかのスクロール流体機械において、前記オフセット部は、ラップ高さが高くされている前記段部よりも外周側の渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、概ね１／３以内の範囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット部が、ラップ高さが高くされている段部よりも外周側の渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、概ね１／３以内の範囲に設けられているため、ラップ高さが高くされている渦巻き状ラップの外周側部分において、旋回スクロールが傾倒されることによって両スクロールの渦巻き状ラップ同士が強く接触される位置を歯先部分から相対的に下方部位へと移すことができる。従って、その分だけ渦巻き状ラップの根元部に作用する応力を軽減することができ、スクロール流体機械の耐久性を向上することができる。また、オフセット部を渦巻き状ラップの高さ方向全体に設けたものに比べ、オフセット部からのガス漏れを少なくし、効率を高めることができる。更に、相対的に渦巻き状ラップの高さを高くすることが可能となるため、スクロール流体機械をその外径寸法を維持したまま、容量を大きくすることができ、スクロールの渦巻き方向に段部が設けられているスクロール流体機械の更なる高性能化を図ることができる。

本発明によると、旋回スクロールが公転旋回駆動されることによって傾倒された場合でも、固定スクロールおよび旋回スクロール間において渦巻き状ラップの歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態をオフセット部により回避し、非接触とすることができるため、旋回スクロールが傾倒されることによって固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの歯先部分が強く接触されることに起因する摩耗の加速や動力の増大、あるいは渦巻き状ラップの根元部に発生する応力の増大等を緩和し、スクロール流体機械の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るスクロール流体機械（スクロール圧縮機）の縦断面図である。 図１に示すスクロール流体機械の固定スクロールおよび旋回スクロールを渦巻き状ラップ側から見た平面図である。 図２中のａ−ａ断面相当図である。 図２中のｂ−ｂ断面相当図である。 図２中のｃ−ｃ断面相当図である。 図２中のｄ−ｄ断面相当図である。 図２に示す固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの背側面の展開図である。 図２に示す固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの腹側面の展開図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロール流体機械の固定スクロールおよび旋回スクロールを渦巻き状ラップ側から見た平面図である。 図９中のＡ−Ａ断面相当図である。 図９に示す固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの背側面の展開図である。 図９に示す固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの腹側面の展開図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図８を用いて説明する。
図１には、スクロール圧縮機に適用した本発明の第１実施形態に係るスクロール流体機械の縦断面図が示されている。
スクロール圧縮機（スクロール流体機械）１は、外殻を構成するハウジング２を備えている。該ハウジング２は、円筒形状をなす圧縮機構収容部３Ａと複数の軸受が設けられる軸受部３Ｂとを有するフロントハウジング３と、圧縮機構収容部３Ａの開口端を閉塞するリアハウジング４とを複数本のボルト５を介して一体に結合した構成とされている。

ハウジング２内には、一対の固定スクロール７および旋回スクロール８から構成されるスクロール圧縮機構（流体機構）６が内蔵されている。スクロール圧縮機構６は、公知の如く、端板の一面に渦巻き状ラップが立設されている一対の固定スクロール７と旋回スクロール８を、その中心を旋回半径分だけ離すとともに、渦巻き状ラップの位相を１８０度ずらした状態で噛合わせることによって、スクロール中心を点対称とする一対の圧縮室９を形成したものである。固定スクロール７は、リアハウジング４の内面側に複数本のボルト１０を介して固定されている。一方、旋回スクロール８は、フロントハウジング３内面のスラスト軸受部３Ｃに端板背面が支持され、後述する駆動機構および自転防止機構を介して固定スクロール７の周りに公転旋回駆動されるようになっている。

ハウジング２の内部は、スクロール圧縮機構６を介して旋回スクロール８の周囲を取り囲む低圧チャンバー１１側と、固定スクロール７の端板背面側に形成される高圧チャンバー１２側とに区画されている。低圧チャンバー１１側には、ハウジング２に設けられている吸入ポート１３が開口され、高圧チャンバー１２側には図示省略する吐出ポートが開口されており、スクロール圧縮機構６を介して冷媒ガスが流動されるようになっている。

フロントハウジング３の軸受部３Ｂには、メイン軸受１４およびサブ軸受１５が組み込まれ、該軸受１４，１５を介してクランク軸（回転軸）１６がその軸線Ｌ周りに回転自在に支持されている。クランク軸（回転軸）１６の一端は、フロントハウジング３を貫通して外部に突出されており、その突出端には、電磁クラッチ付きプーリ（図示省略）が結合され、外部から動力が入力されるように構成されている。また、クランク軸１６の他端側には、クランクピン１７が設けられている。

クランクピン１７には、バランスウェイト１９が一体成形されているドライブブッシュ１８がクランクピン１７周りに揺動可能に嵌合されており、更に、このドライブブッシュ１８の外周にフローティングブッシュ２０、旋回軸受２１を介して旋回スクロール８の端板背面に設けられている旋回ボスが嵌合されている。これによって、旋回スクロール８が旋回半径を可変として旋回駆動されるようになっている。

また、旋回スクロール８の端板背面と、フロントハウジング３のスラスト軸受部３Ｃとの間には、旋回スクロール８の端板背面側に設けられたリング２３と、スラスト軸受部３Ｃ側に設けられたピン２４とからなるピンリング式の自転阻止機構２２が設けられ、旋回スクロール８は、自転が阻止されるようになっている。なお、このピンリング式の自転阻止機構２２は、円周上の数箇所（例えば、４箇所）に設けられている。

さらに、フロントハウジング３の軸受部３Ｂには、メイン軸受１４とサブ軸受１５との間に、ハウジング２の内部側と外部側（大気側）とを軸封するためのリップシール装置２５が設けられている。このリップシール装置２５は、軸受部３Ｂの内周面に設けられているリップシール装置収容部（単に収容部と称する場合もある）２６に対してフロントハウジング３の内部側から圧入され、収容部２６の外部側（大気側）設けられている段部２７に当接されるようになっている。

上記スクロール圧縮機１において、固定スクロール７および旋回スクロール８は、図２ないし図８に示すように構成されている。以下に固定スクロール７および旋回スクロール８の構成を図２ないし図８を用いて説明する。
固定スクロール７および旋回スクロール８は、端板３０の一面に渦巻き状ラップ３１が立設された構成とされており、その渦巻き状ラップ３１の歯先面３２および歯底面３３の渦巻き方向に沿う所定の位置には、それぞれ少なくとも１段以上の段部３４，３５が設けられている。歯先面３２は、段部３４を境に外周側が高く、内周側が低くされており、歯底面３３は、段部３５を境に外周側が深く（端板３０の表面と同一面）、内周側が浅くされている。

このように、段部３４，３５を設けることによって、渦巻き状ラップ３１は、図３ないし図８に示されるように、歯先側の段部３４よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａのラップ高さが、段部３４よりも内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂのラップ高さよりも高くされている。これによって、圧縮室９内に閉じ込められたガスを周方向および軸方向の双方に三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機構６が構成されている。

さらに、本実施形態では、渦巻き状ラップ３１の歯先部分における腹側面および背側面の双方に、渦巻き状ラップ３１の基準曲線に対してラップ厚さを薄くする方向にオフセット部３６，３７が設けられた構成とされている。このオフセット部３６，３７は、歯先側の段部３４を跨いで、段部３４よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａと段部３４よりも内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂとの全範囲にわたり、渦巻き状ラップ３１の内周端部分から外周端部分にかけて設けられている

上記オフセット部３６，３７は、高さが高くされている段部３４よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａのラップ高さ方向の概ね１／３より上方の歯先部分に設けられ、段部３４を跨いで高さが低くされている段部３４よりも内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂに対して同じラップ高さ位置から歯先部分にかけて設けられている。このため、段部３４よりも内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂにおけるオフセット部３６，３７は、図７，図８に示されるように、高さ方向の幅が狭くされている。

また、オフセット部３６，３７は、図３ないし図６において、大幅に拡大して図示されているが、ラップ厚さ方向の実際の寸法は、１０μｍないし５０μｍ程度の範囲に設定されており、歯先部分の腹側面と背側面とに略均等に設けられている。更に、このオフセット部３６，３７は、渦巻き状ラップ３１全体をエンドミル等で切削加工する際に、歯先部分の腹側面および背側面を同様に切削加工することによって形成することができる。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
スクロール圧縮機１は、外部の駆動源から動力の供給を受け、クランク軸１６が回転されることによって作動される。クランク軸１６が回転されると、スクロール圧縮機構６の旋回スクロール８が固定スクロール７の周りに公転旋回駆動され、一対の圧縮室９が外周側から中心側に向って容積を減少しつつ移動される。これによって、低圧チャンバー１１から圧縮室９内に取り込まれた低圧冷媒ガスが圧縮され、高温高圧ガスとなって高圧チャンバー１２内に吐出された後、吐出ポートを介して圧縮機外部へと送り出される。

旋回スクロール８は、固定スクロール７の周りに公転旋回駆動される際、渦巻き状ラップ３１のラップ面同士が互いに摺動され旋回されるが、渦巻き状ラップ３１の高さ方向においてガス圧がかかり、また公転旋回運動に伴う遠心力が作用するため、腹側または背側への転倒モーメントを受けて傾倒しながら旋回駆動されることになる。これにより、渦巻き状ラップ３１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ３１に強く接触され、渦巻き状ラップ３１の根元部分に大きな応力が繰り返し作用する。

然るに、本実施形態によれば、固定スクロール７および旋回スクロール８の渦巻き状ラップ３１の歯先部分にオフセット部３６，３７が設けられた構成とされているため、旋回スクロール８が公転旋回駆動されることにより傾倒された場合でも、固定スクロール７および旋回スクロール８間において渦巻き状ラップ３１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態をオフセット部３６，３７により回避し、歯先部分を非接触とすることができる。
従って、旋回スクロール８が傾倒されることによって固定スクロール７および旋回スクロール８の渦巻き状ラップ３１の歯先部分が強く接触されることに起因する摩耗の加速や動力の増大、あるいは渦巻き状ラップ３１の根元部に発生する応力の増大等を緩和し、スクロール圧縮機１の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられている、いわゆる段付きスクロール圧縮機１において、段部３４を跨いでその外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａと内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂとの全範囲にわたり、渦巻き状ラップ３１の内周端部分から外周端部分にかけて設けられているため、渦巻き状ラップ３１の全範囲において、旋回スクロール８が傾倒された場合でも、両スクロール間において渦巻き状ラップ３１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態をオフセット部３６，３７により非接触とすることができ、従って、渦巻き状ラップ３１の摩耗、渦巻き状ラップ３１の根元部にかかる応力およびスクロール流体機械の動力をそれぞれ低減し、段付きスクロール圧縮機１の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、段部３４を跨いでその外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａと内周側の渦巻き状ラップ部分３１Ｂとの全範囲にわたり、オフセット部３６，３７を設けているが、オフセット部３６，３７は、ラップ高さが高くされている段部３４よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａのみの内周端部分から外周端部分にかけて設けられた構成としてもよく、この場合も同様の効果を得ることができる。特に、段付きスクロール圧縮機１の場合、ラップ高さが高くなるのは段部よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａであり、その歯先部分にオフセット部３６，３７を設けることによって、渦巻き状ラップ部分３１Ａでの摩耗の加速や動力の増大、根元部に発生する応力の増大等を緩和することができる。その結果、いわゆる段付きスクロール圧縮機１の特性を一段と高め、該スクロール圧縮機１の更なる高性能化を図ることができる。

また、段付きスクロール圧縮機１でのオフセット部３６，３７の加工に当り、段部３４を跨いで渦巻き状ラップ３１の外周側部分および内周側部分に対して同一高さ方向位置から歯先部分にかけてオフセット部３６，３７を設けるようにしているため、オフセット部３６，３７を加工する際、エンドミル等の切削工具を同一高さ位置に保持したまま、渦巻き状ラップ３１の内周端部分から外周端部分までの間を一気に加工することができ、従って、両スクロール７，８のオフセット部３６，３７の加工を容易化することができる。なお、この場合、段部３４よりも内周側部分のオフセット部３６，３７は、ラップ高さに対してオフセット部３６，３７が設けられる高さ方向の幅が小さくされるが、元々ラップ高さが低くされているため、そのことによって特に問題が生じることはない。

また、オフセット部３６，３７は、渦巻き状ラップ３１の歯先部分の腹側面および背側面をそれぞれ切削加工することによって、渦巻き状ラップ３１のラップ厚さ方向に対して厚さが略均等となるように設けられている。このため、渦巻き状ラップ３１をエンドミル等で切削加工する際、歯先部分の腹側面および背側面を同様に切削加工してオフセット部３６，３７を形成することができ、従って、スクロールの加工工程の僅かな変更でオフセット部３６，３７を容易に加工することができるとともに、旋回スクロール６が公転旋回駆動されることにより渦巻き状ラップ３１の腹側、背側のいずれの方向に傾倒された場合でも、両スクロール７，８間において渦巻き状ラップ３１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態を略均等に設けられているオフセット部３６，３７により回避し、渦巻き状ラップ３１の摩耗、渦巻き状ラップ３１の根元部にかかる応力およびスクロール圧縮機１の動力をそれぞれ低減することができる。

特に、オフセット部３６，３７が渦巻き状ラップ３１のラップ厚さ方向に対して、１０μｍないし５０μｍ程度の厚さで設けられているため、旋回スクロール８が傾倒されることにより両スクロール７，８間において渦巻き状ラップ３１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触される事態を確実に回避することができるとともに、オフセット部３６，３７からのガス漏れを最小限に抑制することができる。つまり、オフセット部３６，３７の厚さが１０μｍ未満の場合、歯先部分が接触の可能性があり、５０μｍ以上になると、隙間が大きくなってガス漏れが増え性能悪化が懸念されるが、１０μｍないし５０μｍ程度に設定することにより、性能低下を抑えつつ、渦巻き状ラップ３１の摩耗や渦巻き状ラップ３１の根元部にかかる応力を低減し、耐久性を向上することができる。

さらに、オフセット部３６，３７は、渦巻き状ラップ３１のラップ高さ方向に対して、ラップ高さの概ね１／３以内の範囲に設けられている。特に、本実施形態の段付きスクロール圧縮機１では、オフセット部３６，３７が、ラップ高さが高くされている段部３４よりも外周側の渦巻き状ラップ部分３１Ａのラップ高さ方向に対して、概ね１／３以内の範囲に設けられている。このため、ラップ高さが高くされている渦巻き状ラップ３１の外周側部分において、旋回スクロール８が傾倒されることによって両スクロール７，８の渦巻き状ラップ３１同士が強く接触される位置を歯先部分から相対的に下方部位へと移すことができる。

その結果、渦巻き状ラップ３１の根元部に作用する応力を軽減することができ、スクロール圧縮機１の耐久性を向上することができる。また、オフセット部３６，３７を渦巻き状ラップ３１の高さ方向全体に設けたものに比べ、オフセット部３６，３７からのガス漏れを可及的に少なくし、効率を高めることができる。更に、相対的に渦巻き状ラップ３１の高さを高くすることが可能となるため、スクロール圧縮機１をその外径寸法を維持したまま、容量を大きくすることができ、スクロール圧縮機１あるいは段付きスクロール圧縮機１の更なる高性能化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、固定スクロール７および旋回スクロール８の双方の渦巻き状ラップ３１の歯先部分にオフセット部３６，３７を設けた形態について説明したが、固定スクロール７および旋回スクロール８のいずれか一方のスクロールの渦巻き状ラップ３１の歯先部分にオフセット部３６，３７を設けた構成としてもよく、これも本発明に包含されるものとする。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図９ないし図１２を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、固定スクロールおよび旋回スクロールが段部３４，３５を有していないコンベンショナルな固定スクロール４７および旋回スクロール４８とされている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
コンベンショナルなスクロール圧縮機１では、固定スクロール４７および旋回スクロール４８の端板５０上に立設される渦巻き状ラップ５１は、内周端から外周端にかけてラップ高さが一様とされている。

この渦巻き状ラップ５１の歯先部分の腹側面および背側面の両面に、それぞれオフセット部５６，５７を設けている。該オフセット部５６，５７は、第１実施形態と同様、渦巻き状ラップ３１のラップ高さ方向に対して、ラップ高さの概ね１／３以内の範囲に設けられているとともに、渦巻き状ラップ３１のラップ厚さ方向に対して、１０μｍないし５０μｍ程度の厚さで設けられている。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様、旋回スクロール４８が公転旋回駆動時に傾倒された場合、オフセット部５６，５７により固定スクロール４７および旋回スクロール４８間において渦巻き状ラップ５１の歯先部分が相手方スクロールの渦巻き状ラップ面に接触する事態を回避し、非接触とすることができる。従って、旋回スクロール４８が公転旋回駆動時に傾倒されることにより固定スクロール４７および旋回スクロール４８の渦巻き状ラップ５１の歯先部分が強く接触されることに起因する摩耗の加速や動力の増大、あるいは渦巻き状ラップ５１の根元部に発生する応力の増大等を緩和し、スクロール圧縮機１の高性能化および耐久性の向上を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、駆動源を内蔵していない開放型のスクロール圧縮機に適用して例について説明したが、モータを内蔵している密閉型のスクロール圧縮機に適用してもよいことはもちろんである。また、本発明は、圧縮機に限らず、ポンプ、膨張機等の他のスクロール流体機械にも同様に適用できることは云うまでもない。

さらに、上記実施形態では、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの歯先部分を基準曲線に対してオフセット加工（切削加工）し、ラップ厚さを薄くしている例について説明したが、渦巻き状ラップの表面にコーティング層を設けているスクロールでは、歯先部分を除いてコーティングすることにより、歯先部分のラップ厚さを薄くするようにした構成としてもよく、このような実施形態も本発明に包含されるものとする。

また、上記実施形態では、渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部を１段設けた例について説明したが、かかる段部は、渦巻き方向に沿って複数段設けた構成としてもよい。さらに、上記実施形態では、説明を省略したが、渦巻き状ラップの先端面にチップシールを設けた構成としてもよいことはもちろんである。

１ スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
７，４７ 固定スクロール
８，４８ 旋回スクロール
３０，５０ 端板
３１，５１ 渦巻き状ラップ
３１Ａ 外周側の渦巻き状ラップ部分
３１Ｂ 内周側の渦巻き状ラップ部分
３４，３５ 段部
３６，３７，５６，５７ オフセット部

Claims (9)

1. 端板上に渦巻き状ラップが立設されている一対の固定スクロールおよび旋回スクロールを備え、該固定スクロールおよび旋回スクロールが、前記渦巻き状ラップ同士を互いに対向させ、位相をずらして噛合わされているスクロール流体機械において、
   前記固定スクロールおよび旋回スクロールの少なくとも一方または双方の前記渦巻き状ラップの歯先部分の腹側面および背側面に、該渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけてラップ厚さを薄くする方向にオフセット部が設けられていることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールは、それぞれ前記渦巻き状ラップの渦巻き方向に沿う任意の位置に段部が設けられ、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされた固定スクロールおよび前記旋回スクロールとされており、
   前記オフセット部は、少なくともラップ高さが高くされている前記段部よりも外周側の渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記オフセット部は、前記段部を跨いで該段部よりも外周側の渦巻き状ラップ部分と該段部よりも内周側の渦巻き状ラップ部分との全範囲にわたり、前記渦巻き状ラップの内周端部分から外周端部分にかけて設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスクロール流体機械。
4. 前記オフセット部は、前記段部を跨いで前記渦巻き状ラップの外周側部分と内周側部分に対して同じラップ高さ位置から歯先部分にかけて設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスクロール流体機械。
5. 前記オフセット部は、前記歯先部分の腹側面および背側面をそれぞれ切削加工することにより設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスクロール流体機械。
6. 前記オフセット部は、前記歯先部分の腹側面と背側面とに略均等に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
7. 前記オフセット部は、前記渦巻き状ラップのラップ厚さ方向に対して、１０μｍないし５０μｍ程度の厚さで設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のスクロール流体機械。
8. 前記オフセット部は、前記渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、ラップ高さの概ね１／３以内の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
9. 前記オフセット部は、ラップ高さが高くされている前記段部よりも外周側の渦巻き状ラップのラップ高さ方向に対して、概ね１／３以内の範囲に設けられていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
   
   

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