JP2018062933A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール流体機械において、内部に溜まる水に起因するシール部材の劣化等を効果的に防止できる構成を提供すること。【解決手段】スクロール圧縮機４は、旋回側基板部３１の板面に渦巻き状の旋回ラップ３２が設けられる旋回スクロールと、固定側基板部５１の板面に旋回ラップ３２に噛み合う渦巻き状の固定ラップ５２及び固定ラップ５２を取り囲む筒状の外周ラップ５５が設けられる固定スクロール５０と、外周ラップ５５の先端に設けられ、外周ラップ５５と旋回側基板部３１の間の隙間を埋める外周シール８０と、を備え、外周ラップ５５の内周面に径方向外側に切り欠かれた切欠部５１０が設けられ、切欠部５１０は、外周ラップ５５における旋回ラップ３２の外周側端部に径方向で対面する部分を少なくとも含む範囲に形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮室や膨張室等の流体が導入される内部空間をシール部材で囲うスクロール流体機械に関する。

従来、スクロール圧縮機やスクロール膨張機等のスクロール流体機械において、給気に水を添加する水添加式の空気圧縮機や蒸気から動力を取り出す蒸気膨張機が知られている。例えば、水添加式のスクロール圧縮機を開示するものとして特許文献１及び２がある。

特許文献１には、水添加式のスクロール圧縮機において、旋回ラップの外端である巻き終わり部と固定ラップの外端である巻き終わり部とは水平に対する角度を略一致させ、これら両ラップの終端は上方を向くとともに、吸入流路のケーシング内部への開口部は両ラップ終端の略上方に位置する構成について記載されている。

特許文献２には、水添加式のスクロール圧縮機において、ダストラップの下部に形成され、固定スクロール部材のラップの外周側かつダストラップの内周側に形成されたラップ外周室に溜まる水を排出する水抜孔と、注水配管系統に設けられたエジェクタと、水抜孔とエジェクタの吸込口との間で接続された水回収配管系統とを備え、ラップ外周室に溜まる水が水回収配管系統を介して注水配管系統に回収される構成について記載されている。

特開２０１２−００２２０９号公報 特開２０１３−２３８１９２号公報

ところで、スクロール流体機械では、旋回スクロールと固定スクロールによって形成され、流体が導入される内部空間（例えば、圧縮機における圧縮室や膨張機における膨張室）の最外周のラップをシール部材で囲うことにより、圧縮室や膨張室の外側に水（添加水又は凝縮水）が漏れ出ないようにしている。例えば、特許文献１では、固定ラップの外側にダストシールが配置されており、特許文献２では旋回ラップの外側にダストシールが配置されている。

旋回ラップの外周側に内部空間（圧縮室）を囲うシール部材が配置される構成では、圧縮経路から旋回ラップの外側に外れた流体（水を含む空気）が、旋回スクロールの旋回によって径方向外側に押し込まれ、液圧縮によって径方向外側の力がシール部材に加わることがある。旋回スクロールの旋回によって加重が繰り返されることにより、シール部材が小刻みに振動し、シール部材やシール部材を保持する部材の摩耗や破損の原因になることがあった。

本発明は、スクロール流体機械において、内部に溜まる水に起因するシール部材の劣化等を効果的に防止できる構成を提供することを目的とする。

本発明は、旋回側基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられる旋回スクロールと、固定側基板部の板面に前記旋回ラップに噛み合う渦巻き状の固定ラップ及び前記固定ラップを取り囲む筒状の外周ラップが設けられる固定スクロールと、前記外周ラップの先端に設けられ、前記外周ラップと前記旋回側基板部の間の隙間を埋めるシール部材と、を備え、前記外周ラップの内周面に径方向外側に切り欠かれた切欠部が設けられ、前記切欠部は、前記外周ラップにおける前記旋回ラップの外周側端部に径方向で対面する部分を少なくとも含む範囲に形成されるスクロール流体機械に関する。

前記旋回スクロールは、その軸方向が横向きに配置され、前記固定側基板部の下部には、前記外周ラップから前記固定側基板部の外側に連通する排水口が設けられることが好ましい。

前記切欠部は、その周方向の範囲が、前記旋回ラップの前記外周側端部に径方向で対面する部分から前記排水口まで途切れることなく前記外周ラップの内周面に形成され、前記排水口は、前記切欠部から前記固定側基板部の外側に連通することが好ましい。

前記切欠部は、前記外周ラップの先端部における前記シール部材よりも径方向内側を切り欠いて形成され、前記排水口は、前記切欠部の前記旋回側基板部側を向く端面から前記外周ラップ及び前記固定側基板部を軸方向に貫通して外側に連通することが好ましい。

前記排水口の出口に配置される接続部材を更に備え、前記接続部材は、大気に開放される大気開放部と、前記大気開放部に連通するとともに排水ラインが接続されるライン接続部と、を有することが好ましい。

前記スクロール流体機械は、前記固定スクロールに設けられる給気口に接続され、スクロール流体機械に空気を供給する給気ラインと、前記固定スクロールに設けられる送気口に接続され、スクロール流体機械で圧縮された空気を外部に送る送気ラインと、前記給気ラインに配置されるエアフィルタと、前記排水口の出口に配置される接続部材と、を更に備え、前記接続部材は、前記エアフィルタの下流側であって前記排水口よりも上流側の気相部に接続される気相接続部と、前記気相接続部に連通するとともに排水ラインが接続されるライン接続部と、を有することが好ましい。

前記排水ラインには、液相部を形成する封水部が配置されることが好ましい。

本発明のスクロール流体機械によれば、内部に溜まる水に起因するシール部材の劣化等を効果的に防止できる。

本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械（スクロール圧縮機）が用いられる空気圧縮システムの概略図である。 本実施形態のスクロール圧縮機の正面図である。 本実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。 第１実施形態の外周ラップに形成される切欠部及び排水口を圧縮室の内側から見た様子を示す模式断面図である。 第１実施形態の外周ラップに形成される切欠部及び排水口の斜視図である。 第２実施形態の外周ラップに形成される切欠部及び排水口の断面斜視図である。 第３実施形態に係るスクロール流体機械（スクロール圧縮機）が用いられる空気圧縮システムの一部を示す概略図である。 第４実施形態の排水口及び気相接続口を圧縮室の内側から見た様子を示す模式断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜システム構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械（スクロール圧縮機４）が用いられる空気圧縮システム１の概略図である。本実施形態の空気圧縮システム１は、蒸気から駆動力を取り出し、その駆動力を利用して空気圧縮を行う蒸気利用システムでもある。

図１に示すように、本実施形態の空気圧縮システム１は、蒸気を供給する蒸気発生装置２と、蒸気発生装置から供給された蒸気により作動するスクロール膨張機３と、スクロール膨張機３から供給される駆動力によって駆動され、圧縮空気を吐出するスクロール圧縮機４と、を主要な構成として備える。

蒸気発生装置２は、蒸気ボイラ１１及び蒸気ボイラ１１から蒸気が送られるスチームヘッダ１２を備える。蒸気ボイラ１１は、水道管や地下水源等から供給される水を加熱し、蒸気を生成する。スチームヘッダ１２では、蒸気の凝縮水に起因する配管（蒸気・復水配管）の腐食を防止するために、復水処理剤添加装置１３から復水処理剤が添加される。なお、本実施形態では、スチームヘッダ１２に復水処理剤を添加する構成であるが、ボイラ給水に添加し、ボイラ缶体と蒸気・復水配管の両方を復水処理剤で保護する構成としてもよい。

スクロール膨張機３は、スチームヘッダ１２から給蒸気ラインＬ１を通じて供給される蒸気を膨張して駆動力を取り出す原動機である。給蒸気ラインＬ１には蒸気の経路を開閉する開閉弁１４等が配置される。スクロール膨張機３で駆動力を取り出された蒸気は、回収用のスチームヘッダ（図示省略）に排蒸気ラインＬ２を通じて送られる。スクロール膨張機３は、減圧弁としても機能するので、前述の回収用のスチームヘッダに送られた減圧後（膨張後）の蒸気は、低圧蒸気として各種の蒸気使用装置でそのまま利用することもできる。

スクロール圧縮機４は、スクロール膨張機３から伝達機構６を通じて伝達された駆動力によって駆動する被動機である。

本実施形態のスクロール圧縮機４は、空気を取り込む給気ラインＬ３に添加水ラインＬ５を通じて水が添加される水添加式の圧縮機である。給気ラインＬ３にはエアフィルタ７が配置されており、スクロール圧縮機４に供給される空気はエアフィルタ７によって除塵された状態で圧縮室９０に送り込まれ、圧縮される。スクロール圧縮機４から吐出された圧縮空気は送気ラインＬ４を通じて圧縮空気使用機器（図示省略）に送られる。なお、圧縮空気は、送気ラインＬ４の途中でセパレータ（図示省略）によって気水分離され、アフタークーラ（図示省略）で冷却された後、圧縮空気使用機器に送られる。また、セパレータで分離された水は、水クーラ（図示省略）で冷却された後、添加水ラインＬ５に戻される。

本実施形態のスクロール膨張機３とスクロール圧縮機４は略同様の構造を有するスクロール式流体機械である。次に、本発明が適用されるスクロール流体機械の例としてスクロール圧縮機４の具体的な構造について説明する。

＜スクロール圧縮機の全体構成＞
図２は、本実施形態のスクロール圧縮機４の正面図である。図３は、本実施形態のスクロール圧縮機４の縦断面図である。図２及び図３に示すように、スクロール圧縮機４は、ハウジング２０と、このハウジング２０に旋回可能に保持される旋回スクロール３０と、旋回スクロール３０を挟むようにハウジング２０に固定される一対の固定スクロール５０と、旋回スクロール３０を旋回させる複数のクランク軸７０と、を主要な構成として備える。

＜ハウジング＞
ハウジング２０は、その両側面のそれぞれに軸方向（水平方向）に貫通する開口穴２１が形成される。ハウジング２０両側の開口穴２１は、ハウジング２０の内の中空部を介して連通している。各開口穴２１の周壁の内側端部には、径方向内側に延出する円環状のフランジ２２が設けられる。

ハウジング２０の内部に旋回スクロール３０が配置される、また、各固定スクロール５０がフランジ２２を介して旋回スクロール３０の両側に固定される。ハウジング２０の内部には、旋回スクロール３０及び固定スクロール５０を取り囲む環状の中空部が形成されており、この中空部がクランク軸７０の偏芯軸部７１の収容空間２３となる。なお、図２に示すように、ハウジング２０の両側表面及び各固定スクロール５０の表面には、軽量化のための肉盗み（符号省略）が施されている。

＜旋回スクロール＞
旋回スクロール３０は、その軸方向が横向き（水平方向）であって、その旋回中心が中央に位置するようにハウジング２０に固定される。

旋回スクロール３０の具体的な構造について説明する。本実施形態の旋回スクロール３０は、円板状の旋回側基板部３１と、旋回側基板部３１の両面にそれぞれ設けられる旋回ラップ３２と、旋回側基板部３１が着脱可能に固定されるとともに複数のクランク軸７０が連結される旋回スクロールベース３３と、を備える。

旋回ラップ３２は、旋回側基板部３１の板面から垂直（軸方向）に延出するとともに、旋回側基板部３１の中央部から外周部へ向けてインボリュート曲線の渦巻き状に湾曲する板状に構成される。両側の旋回ラップ３２は、互いに対応した形状となっている。各旋回ラップ３２の先端には、固定スクロール５０の固定側基板部５１との隙間を埋めるためのチップシール３４が設けられる。チップシール３４は、旋回ラップ３２の渦巻きに沿って配置される。

旋回スクロールベース３３は、旋回側基板部３１を取り囲む略三角形の枠状に形成されており、その内側に旋回側基板部３１がボルト等の締結部材によって固定される（図２参照）。旋回スクロールベース３３の略三角形の頂点部分（角部）に相当する位置には、クランク軸７０の偏芯軸部７１が軸支される旋回軸受部３５が配置される。偏芯軸部７１は、旋回軸受部３５のベアリング収容穴３６の内側にベアリング３７を介して支持される。ベアリング３７はベアリングナット３８によって軸方向が位置決めされる。

＜固定スクロール＞
旋回スクロール３０の両側に配置される各固定スクロール５０は、円板状の固定側基板部５１と、固定側基板部５１における旋回側基板部３１に対向する板面（片面）に設けられる１又は複数の固定ラップ５２と、固定ラップ５２を取り囲む環状の外周ラップ５５と、を備える。

各固定側基板部５１は、その中央に厚み方向に貫通する中央開口部６０が設けられる。中央開口部６０は、スクロール圧縮機４の外側と圧縮室９０を連通する貫通孔である。また、各固定側基板部５１の外周側には外周側開口部６１が設けられる（図２参照）。本実施形態では、本実施形態では、外周側開口部６１に給気ラインＬ３が接続され、中央開口部６０に送気ラインＬ４が接続される。

固定ラップ５２は、旋回ラップ３２と対応した個数、形状及び大きさで設けられ、固定側基板部５１の板面から垂直（軸方向）に延出するとともに、固定側基板部５１の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して構成される。各固定ラップ５２の先端には、旋回スクロール３０の旋回側基板部３１との隙間を埋めるためのチップシール５４が設けられる。チップシール５４は、固定ラップ５２の渦巻きに沿って配置される。

外周ラップ５５は、固定ラップ５２を取り囲む円筒状に形成される。外周ラップ５５の高さは、固定ラップ５２の高さに略対応している。旋回側基板部３１、固定側基板部５１及び外周ラップ５５に囲まれた空間が水添加された空気（流体）を圧縮する圧縮室９０として機能する。

外周ラップ５５の先端には、旋回スクロール３０の旋回側基板部３１との隙間を埋めるための外周シール８０が設けられる。外周シール８０は、圧縮室９０を取り囲む環状に形成され、圧縮室９０の外側への水漏れを防止する。

＜複数のクランク軸＞
図３に示すように、クランク軸７０は、偏芯軸部７１と、この偏芯軸部７１の両側に配置される基軸部７２と、を備える。本実施形態では、基軸部７２には、旋回スクロール３０の回転を円滑にするウェイトバランサ７５が設けられる。ウェイトバランサ７５は、その形状や重さがクランク軸７０の取り付ける位置によって適宜調整されている。

偏芯軸部７１が旋回スクロールベース３３（旋回スクロール３０）に軸支されるとともに基軸部７２がハウジング２０のハウジング軸受部２６に軸支される。ハウジング軸受部２６は、クランク軸７０の数に応じて開口穴２１の周囲に配置される。

図２に示すように、クランク軸７０は、周方向で等間隔に合計３本配置されており、正面視で下向きの三角形の頂点に相当する位置に配置される。３本のクランク軸７０は、同一の構造となっており、偏芯軸部７１の位置を揃えた状態で、タイミングベルト又は歯車等によって構成される回転同期機構（図示省略）により同期回転する。３本のクランク軸７０のうち、最も下側に位置する下側クランク軸７０Ａがスクロール膨張機３から伝達機構６を介して駆動力が伝達される駆動軸となっている。残り２本の上側クランク軸７０Ｂは、駆動力が直接には伝達されない従動軸である。

下側クランク軸７０Ａが回転すると、回転同期機構を介して上側クランク軸７０Ｂも同期回転し、旋回スクロール３０が固定スクロール５０に対して旋回する。固定スクロール５０に対し旋回スクロール３０が旋回すると外周側開口部６１から水が添加された空気（流体）が導入される。スクロール圧縮機４の圧縮室９０に導入された空気は、旋回ラップ３２と固定ラップ５２との間で圧縮されながら、その渦巻きの外端側から内端側へ移動し、中央開口部６０から吐出される。

＜切欠き構造及びドレン排出口＞
図４は、第１実施形態の外周ラップ５５に形成される切欠部５１０及び排水口５２０を圧縮室９０の内側から見た様子を示す模式断面図である。図４に示される旋回スクロール３０は、旋回軌跡のうち外周ラップ５５に径方向で最も近接している状態が示されている。図５は、第１実施形態の外周ラップ５５に形成される切欠部５１０及び排水口５２０の斜視図である。図５では、旋回スクロール３０はその図示が省略されている。

図４に示すように、圧縮室９０の内部において旋回ラップ３２の外周面は外周側端部３２１（巻き終わり端部）では外周ラップ５５に対面する配置になっている。本実施形態では、外周ラップ５５には、旋回ラップ３２の外周側端部３２１に径方向で対面する領域に切欠部５１０が設けられる。

切欠部５１０は、軸方向視において外周シール８０の径方向内側で周方向に途切れることなく延びている。図４における旋回中心と外周側端部３２１を通る仮想的な直線（鎖線）に示すように、切欠部５１０の一側の端部５１１は、旋回ラップ３２の外周側端部３２１に径方向で対面する部位を含む位置まで延出しており、他側の端部５１２は外周ラップ５５の内周面における下部まで延出している。

切欠部５１０の内側には圧縮室９０の外部に連通する排水口５２０が形成される。図５に示すように、排水口５２０は、切欠部５１０の旋回側基板部３１側を向く端面に開口している。排水口５２０は、固定側基板部５１の外側面まで貫通しており、内部に溜まった水を圧縮室９０の外側に排出する流路となる。

図３に示すように、排水口５２０は、圧縮室９０内部側の入口側流路５２４と、圧縮室９０外部側の出口側流路５２５と、で流路断面積が異なるように形成される。本実施形態では、出口側流路５２５の内径が入口側流路５２４の内径よりも大きく形成される。

また、排水口５２０の出口には接続部材としてのＴ字管５６０が配置される。Ｔ字管５６０の上側は大気に開放される大気開放部５６１として機能し、Ｔ字管５６０の下側は排水チューブ５５０が接続されるライン接続部５６２として機能する。大気開放部５６１とライン接続部５６２はＴ字管５６０の内側で連通している。また、本実施形態のＴ字管５６０は、大気開放部５６１の開口が排水口５２０よりも上方に位置するように、固定側基板部５１の外側面に固定されている。

＜旋回スクロールの旋回時＞
旋回スクロール３０の旋回時において、旋回ラップ３２と固定ラップ５２に挟まれる空間に入らず、外周側端部３２１から旋回ラップ３２の外側に入り込んだ水を含む空気（流体）が旋回スクロール３０の旋回時に径方向外側に押し込まれる場合がある。本実施形態では、外周シール８０の径方向内側に形成される切欠部５１０が、水を含む空気による加重を受け止める緩衝部として機能する。これによって、旋回スクロール３０の旋回によって加重が繰り返されることにより外周シール８０が振動して摩耗する事態を防止できる。

スクロール圧縮機４の運転時は、水添加による液シール性の確保から圧縮室９０の内部に一定程度の水量が必要であり、切欠部５１０に水が溜まったとしても外側に積極的に排出する必要性は少ない。本実施形態では、排水口５２０の出口がＴ字管５６０によってチーズ分岐しており、大気開放部５６１によって大気に開放されているので、排水チューブ５５０内部に水が充填した状態になって圧力差により、運転中に水が排出され続けて圧縮室９０内部で水が不足する事態の発生が防止されている。また、スクロール圧縮機４の運転時に、固定側基板部５１の排水口５２０の出口から水漏れ続ける事態も回避できる。

＜旋回スクロールの停止時＞
スクロール圧縮機４の停止後においては、腐食や細菌発生の原因にもなるため、圧縮室９０内部の水は外部に排出されることが好ましい。本実施形態の構成によれば、圧縮室９０の下側に集まった水が切欠部５１０から排水口５２０を通じて外部に排出される。旋回スクロール３０の停止時は、旋回スクロール３０の旋回による圧縮室９０の吸込圧もないので、排水口５２０からＴ字管５６０、排水チューブ５５０を通じて圧縮室９０の外部にスムーズに水が流れる。

また、本実施形態では、大気開放部５６１が、切欠部５１０に溜まる水の水面よりも上方になるように、切欠部５１０よりも上方に位置している。これによって、旋回スクロール３０停止時や起動時に排水口５２０からＴ字管５６０に流れ出した水が大気開放部５６１から漏れ出す事態も防止される。

以上説明した第１実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
スクロール圧縮機４は、旋回側基板部３１の板面に渦巻き状の旋回ラップ３２が設けられる旋回スクロールと、固定側基板部５１の板面に旋回ラップ３２に噛み合う渦巻き状の固定ラップ５２及び固定ラップ５２を取り囲む筒状の外周ラップ５５が設けられる固定スクロール５０と、外周ラップ５５の先端に設けられ、外周ラップ５５と旋回側基板部３１の間の隙間を埋める外周シール８０と、を備え、外周ラップ５５の内周面に径方向外側に切り欠かれた切欠部５１０が設けられ、切欠部５１０は、外周ラップ５５における旋回ラップ３２の外周側端部に径方向で対面する部分を少なくとも含む範囲に形成される。

これにより、外周ラップ５５の内周面に形成される切欠部５１０が水の逃げ場となり、液圧縮によって生じる外周シール８０への加重が繰り返されて外周シール８０及び外周シール８０に関わる構成（例えば、外周シールを外周ラップに保持するための部材やクッション材等）の摩耗、破損を防止できる。

また、第１実施形態の旋回スクロール３０は、その軸方向が横向きに配置され、固定側基板部５１の下部には、外周ラップ５５から固定側基板部５１の外側に連通する排水口５２０が設けられる。

これにより、旋回スクロール３０の停止時に下部に集まる水を排水口５２０から圧縮室９０の外側に排出でき、圧縮室９０内部に水が残ることによる腐食や細菌類の発生等を効果的に防止できる。

また、第１実施形態の切欠部５１０は、その周方向の範囲が、旋回ラップ３２の外周側端部３２１に径方向で対面する部分から排水口５２０まで途切れることなく外周ラップ５５の内周面に形成され、排水口５２０は、切欠部５１０から固定側基板部５１の外側に連通する。

これにより、切欠部５１０に溜まった水を下部に配置される排水口５２０にスムーズに案内することができ、旋回スクロール停止時の排水効率を向上させることができる。

また、第１実施形態のスクロール圧縮機４は、排水口５２０の出口に配置されるＴ字管５６０を更に備え、Ｔ字管５６０は、大気に開放される大気開放部５６１と、大気開放部５６１に連通するとともに排水チューブ５５０が接続されるライン接続部５６２と、を有する。

これにより、排水チューブ５５０に水が充填され、水頭圧差によってスクロール圧縮機４の運転時に排水口５２０から水が流れ続けてしまう事態を防止できる。スクロール圧縮機４の運転時において、圧縮室９０側の吸込圧の方が高くなるように排水チューブ５５０の圧力損失を低減することで、運転時には水の排水を抑制して圧縮室９０内部の適切な水量を維持し、スクロール圧縮機４の停止時には圧縮室９０から積極的に水を排出する構成が実現される。本実施形態では、排水口５２０の近くに大気開放部５６１が配置されているので排水チューブ５５０の圧力損失を効果的に低減できるようになっている。

以上、第１実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

図６は、第２実施形態の外周ラップ５５に形成される切欠部６１０及び排水口６２０の断面斜視図である。図６を参照して第１実施形態の応用例として切欠部６１０及び排水口６２０の形状が異なる第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態で説明した構成と同様の構成について同じ符号を付してその説明を省略することがある。

図６に示すように、第２実施形態の切欠部６１０は、切欠部６１０の範囲が先端側の一部のみとなっており、第１実施形態の切欠部５１０と比較して軸方向の幅が狭い形状となっている。また、第２実施形態の排水口６２０においても、入口側流路６２４に対して出口側流路６２５の径が大きくなっており、流路断面積が出口側に向って段階的に大きくなっている。

第２実施形態の切欠部６１０の軸方向の幅（外周ラップ５５の延出方向の幅）は、排水口６２０の入口側流路６２４の径に応じて設定されている。切欠部６１０は、その内周側を向く領域（開口面積）が入口側流路６２４の断面積よりも大きくなるように形成されており、切欠部６１０から排水口６２０に水がスムーズに導かれるようになっている。

以上説明した第２実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
第２実施形態の切欠部６１０は、外周ラップ５５の先端側を切り欠いて形成され、排水口６２０は、外周ラップ５５における切欠部６１０の先端面から外周ラップ５５及び固定側基板部５１を軸方向に貫通して外側に連通する。

これにより、切欠部６１０が先端側だけに形成されるので、切欠部６１０に水が溜まり難くなり、スクロール圧縮機４の運転時に水頭圧によって必要以上に水が排出され続ける事態を効果的に回避できる。排水量を少なくできるので排水チューブ５５０の下流側には配置される純水器カートリッジ（図示省略）の交換サイクルも長くすることができる。第２実施形態においても第１実施形態と同様のＴ字管５６０が排水口６２０の出口側流路６２５の端部に配置されており、過度の排水を確実に防止できる構成となっている。

また、上記実施形態では、スクロール圧縮機４を例に本発明を説明したが、スクロール膨張機に本発明を適用することができる。例えば、上記実施形態のスクロール膨張機３のように、蒸気から動力を取り出す場合においても外周シール８０の劣化を防止できるとともに、スクロール膨張機３の停止後に生じるドレン水も排水口５２０を通じて外部に排出することができる。

上記実施形態では、切欠部５１０は、他側の端部５１２が排水口５２０までとなっているが、他側の端部５１２を更に延長してもよい。例えば、外周ラップ５５における固定スクロール５０のインボリュートが開始される部位まで他側の端部５１２を延長することもできる。また、一側の端部５１２についても外周側開口部６１側に更に延長することもできる。また、場合によっては切欠部の周方向の範囲を短くし、切欠部の外側に排水口を別途配置することもできる。その他、外周ラップ５５において、切欠部５１０が形成される以外の部分に肉盗みを形成し、当該肉盗みを利用して外周シール８０の劣化を防ぐ構成としてもよい。

第１実施形態では、接続部材としてのＴ字管５６０の上側が大気に開放される構成を例として説明したが、この構成に限定されない。図７は、第３実施形態に係るスクロール流体機械（スクロール圧縮機）が用いられる空気圧縮システムの一部を示す概略図である。次に、上記第１実施形態とは異なる構成の接続部材を用いた第３実施形態について説明する。

第３実施形態の接続部材として用いられるＴ字管７６０は、それ自体の構造及び排水口５２０への接続位置は第１実施形態のＴ字管５６０と同様の構成である（図３参照）。第３実施形態のＴ字管７６０は、排水口５２０に接続される側の反対側で上側に延び出る気相接続部７６１（第１実施形態の大気開放部５６１に相当する部分）が大気ではなく、通気ラインＬ６に接続されている点が第１実施形態と異なっている。また、ライン接続部７６２には、経路途中に封水部７７０が配置される排水ラインＬ７が接続される。排水ラインＬ７は、第１実施形態と同様にチューブで構成してもよいし、配管によって構成してもよい。

通気ラインＬ６は、一側の端部が気相接続部７６１に接続されるとともに他側の端部が給気ラインＬ３におけるエアフィルタ７の下流側に接続される。給気ラインＬ３は、空気の流通経路となる配管により閉鎖された空間であり、通気ラインＬ６は給気ラインＬ３内部の空気の気相部に接続されることになる。通気ラインＬ６は、添加水を含んだ空気が流通する経路でもあり、水の流れる方向では排水口５２０の上流側に位置している。

ライン接続部７６２は、気相接続部７６１に連通するとともに排水ラインＬ７が接続される。第３実施形態の排水ラインＬ７には封水構造を有する封水部７７０が配置される。封水部７７０は、排水ラインＬ７を流れる水の一部を経路途中で貯留し、液相部を形成する封水構造であり、Ｕ字管やＳ字管等、配置場所や構成に応じて適宜の形状を採用することができる。

以上説明した第３実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
第３実施形態のスクロール圧縮機４は、固定スクロール５０に設けられる給気口としての外周側開口部６１に接続され、スクロール圧縮機４の圧縮室９０に空気を供給する給気ラインＬ３と、固定スクロール５０に設けられる送気口としての中央開口部６０に接続され、スクロール圧縮機４で圧縮された空気を外部に送る送気ラインＬ４と、給気ラインＬ３に配置されるエアフィルタ７と、排水口５２０の出口に配置される接続部材としてのＴ字管７６０、を備える。そして、Ｔ字管７６０は、エアフィルタ７の下流側であって排水口５２０よりも上流側の気相部に接続される気相接続部７６１と、気相接続部７６１に連通するとともに排水ラインＬ７が接続されるライン接続部７６２と、を有する。

これにより、圧縮室９０の最外周側に位置する排水口５２０よりも圧力の高い気相部にＴ字管７６０の気相接続部７６１が連通することになるので、水頭圧差によってスクロール圧縮機４の運転時に排水口５２０から水が流れ続けてしまう事態の発生を防止できる。即ち、上記実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。これに加え、気相接続部７６１は、エアフィルタ７によってゴミ、塵埃が取り除かれた状態の気相部に接続されているので、気相接続部７６１でゴミ、塵埃が詰まることもない。スクロール圧縮機４の運転時に排水口５２０で圧縮室９０側に吸引する負圧が発生しても、エアフィルタ７によって除塵された空気が吸い込まれることになるので、圧縮室９０にゴミ、塵埃が吸引される事態も確実に防止でき、より一層安定してスクロール圧縮機４を稼動させることができる。また、給気ラインＬ３に配置されるエアフィルタ７を共用できるので、Ｔ字管７６０用にエアフィルタを別途用意する必要もなく、低コストで上記効果を奏する構成を実現できる。

また、第３実施形態の排水ラインＬ７には、液相部を形成する封水部７７０が配置される。

これにより、スクロール圧縮機４の運転時に排水ラインＬ７及びＴ字管７６０を通じてゴミ、塵埃を含む空気が排水口５２０から圧縮室９０内部に吸引される事態を防止できる。また、虫等が排水ラインＬ７を通じて圧縮室９０内部に入り込む事態も確実に防止できる。

以上説明した第３実施形態では、気相接続部７６１が通気ラインＬ６を介して給気ラインＬ３に接続される構成であるが、気相接続部７６１の接続箇所はこれに限定されない。例えば、給気口としての外周側開口部６１に固定されるソケット（図示省略）に通気ラインＬ６を接続する構成としてもよい。

更に、エアフィルタ７の下流側であって排水口５２０の上流側であれば、気相接続部７６１の接続箇所は、給気ラインＬ３、外周側開口部６１を経て排水口５２０に至る空気の流通経路に限定されるわけではない。次に、空気の流通経路から外れた場所に気相接続部７６１が接続される第４実施形態について説明する。

図８は、第４実施形態の排水口５２０及び気相接続口７８０を圧縮室の内側から見た様子を示す模式断面図である。第４実施形態では、気相接続部７６１が通気ラインＬ６を介して固定スクロール５０に設けられる気相接続口７８０に接続される点が第３実施形態と異なっている。

図８に示すように、外周ラップ５５には肉盗み７８１が形成されており、この肉盗み７８１の部分に気相接続口７８０が形成される。肉盗み７８１は、外周側開口部６１から外周ラップ５５の周方向に沿って略円弧状に延びる形状となっており、圧縮室９０の内部に連通している。気相接続口７８０は、外周側開口部６１から排水口５２０に至る空気の流通経路から外れる位置であるが、排水口５２０よりも高い圧力となる肉盗み７８１の気相部に連通している。従って、第４実施形態の構成においても、第３実施形態と同様に、スクロール圧縮機４の運転時に排水口５２０から水が流れ続けてしまう事態を防止できる。また、外周側開口部６１を通じて気相接続口７８０に至る空気は、エアフィルタ７によって除塵された空気であるので、気相接続部７６１にゴミ、塵埃が詰まる事態も確実に防止される。

Ｔ字管（接続部材）７６０の気相接続部７６１は、排水口５２０の圧力をＰ１とし、気相接続部７６１の接続箇所の気相部の圧力をＰ２とした場合において、Ｐ１＜Ｐ２の関係を満たす気相部に接続されることにより、スクロール圧縮機４の運転時に排水口５２０から水が流れ続けてしまう事態を適切に防止できる。気相接続部７６１の接続箇所は、この条件を満たす位置であれば良く、上記実施形態に限定されず、事情に応じて適宜変更できる。

４ スクロール圧縮機（スクロール流体機械）
３０ 旋回スクロール
３１ 旋回側基板部
３２ 旋回ラップ
５０ 固定スクロール
５１ 固定側基板部
５２ 固定ラップ
５５ 外周ラップ
８０ 外周シール（シール部材）
５１０ 切欠部
５２０ 排水口
５５０ 排水チューブ（排水ライン）
５６０ Ｔ字管（接続部材）
７６０ Ｔ字管（接続部材）

Claims (7)

1. 旋回側基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられる旋回スクロールと、
   固定側基板部の板面に前記旋回ラップに噛み合う渦巻き状の固定ラップ及び前記固定ラップを取り囲む筒状の外周ラップが設けられる固定スクロールと、
   前記外周ラップの先端に設けられ、前記外周ラップと前記旋回側基板部の間の隙間を埋めるシール部材と、
   を備え、
   前記外周ラップの内周面に径方向外側に切り欠かれた切欠部が設けられ、
   前記切欠部は、前記外周ラップにおける前記旋回ラップの外周側端部に径方向で対面する部分を少なくとも含む範囲に形成されるスクロール流体機械。
2. 前記旋回スクロールは、その軸方向が横向きに配置され、
   前記固定側基板部の下部には、前記外周ラップから前記固定側基板部の外側に連通する排水口が設けられる請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記切欠部は、その周方向の範囲が、前記旋回ラップの前記外周側端部に径方向で対面する部分から前記排水口まで途切れることなく前記外周ラップの内周面に形成され、
   前記排水口は、前記切欠部から前記固定側基板部の外側に連通する請求項２に記載のスクロール流体機械。
4. 前記切欠部は、前記外周ラップの先端部における前記シール部材よりも径方向内側を切り欠いて形成され、
   前記排水口は、前記切欠部の前記旋回側基板部側を向く端面から前記外周ラップ及び前記固定側基板部を軸方向に貫通して外側に連通する請求項２又は３に記載のスクロール流体機械。
5. 前記排水口の出口に配置される接続部材を更に備え、
   前記接続部材は、
   大気に開放される大気開放部と、
   前記大気開放部に連通するとともに排水ラインが接続されるライン接続部と、
   を有する請求項２から４の何れかに記載のスクロール流体機械。
6. 前記固定スクロールに設けられる給気口に接続され、スクロール流体機械に空気を供給する給気ラインと、
   前記固定スクロールに設けられる送気口に接続され、スクロール流体機械で圧縮された空気を外部に送る送気ラインと、
   前記給気ラインに配置されるエアフィルタと、
   前記排水口の出口に配置される接続部材と、を更に備え、
   前記接続部材は、
   前記エアフィルタの下流側であって前記排水口よりも上流側の気相部に接続される気相接続部と、
   前記気相接続部に連通するとともに排水ラインが接続されるライン接続部と、
   を有する請求項２から４の何れかに記載のスクロール流体機械。
7. 前記排水ラインには、液相部を形成する封水部が配置される請求項６に記載のスクロール流体機械。

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