JP4040832B2 - 多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、更に後段圧縮部により圧縮する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール流体機械では、通常高熱を発生するために旋回スクロール及び固体スクロールを冷却風もしくは冷却流体により冷却し、流体の圧縮によって発生する高熱を冷却している。そして、圧縮比を通常より大きくするにはスクロールラップの巻数を増大することによって可能である。しかしながら、圧縮比を通常より大きくすると単に構造が大きくなるだけではなく、流体の圧縮により発生する通常より高い熱によって、軸受やシール部材の寿命の低下が問題となる。
【０００３】
よって、通常より冷却装置の冷熱量を多くして旋回スクロール及び固体スクロールを冷却する必要があるために、冷却装置の構造を大きくすることが必要になる。そして、スクロール流体機構は旋回スクロール端板の外周側から流体を取り込み、中心側へ向かって流体を取り込んだ圧縮空間を縮小させて流体圧縮を行い、中心側の吐出孔から吐出するので、その中心部分を効率良く冷却するには高度な技術を必要とする。
【０００４】
かかる理由から、スクロール流体機構に冷却器を近接配置するとともに、スクロール流体機械の圧縮部を２段に分けて、前段から圧縮流体を前記冷却器に通して冷却して後段に導入して再度圧縮を行う多段圧縮式スクロール流体機械が要求される。該多段圧縮式スクロール流体機械は前段までの圧縮でスクロール流体機構が耐える温度に抑えて、冷却後に前段の圧縮流体を後段で圧縮することにより通常より高温となることなしに所望の圧縮比をえることができる。
【０００５】
前述した多段圧縮式スクロール流体機械として、スクロール流体機械の圧縮部を２段に分けて、前段から圧縮流体を前記冷却器に通して冷却して後段に導入して再度圧縮を行うスクロール流体機械は、特開昭５４−５９６０８号公報によって、知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術によると、以下に述べるような問題点がある。これを図９及び図１０を用いて説明する。前段圧縮部の最終圧縮室の近傍にある吐出孔２ｅは後段圧縮部の取り組み空間と連通する吸込孔２ｆと冷却器を介して配管で連結され、中間経路を形成している。
【０００７】
今、前段圧縮部の最終圧縮空間Ｓ３が前段圧縮部の吐出孔２ｅと連通した後は、図９に示すように、後段圧縮部の圧縮空間Ｓ４とＴ４は圧縮空間Ｓ３と連通状態となる。旋回スクロールラップ１０ａの旋回駆動によって圧縮空間Ｓ３が減少するに連れて前段圧縮部の最終圧縮空間Ｔ３が開口し始めて最終圧縮空間Ｔ３が吐出孔２ｅと連通したときに、図１０に示すように圧縮空間Ｔ３の圧縮流体が圧縮空間Ｓ３の圧縮流体とともに後段圧縮部の吸込孔２ｆ側に流入し、吐出孔２ｅと吸込孔２ｆとの間の中間経路には該中間経路の容積にもよるが、１回の最終圧縮空間Ｓ３またはＴ３内の圧縮流体容量以上の容量の圧縮流体が存在することとなる。
【０００８】
図９は最終圧縮空間Ｓ３と後段圧縮部側の空間Ｓ４及びＴ４が連通したある一瞬の状態であり、及び図１０は最終圧縮空間Ｔ３と後段圧縮部側の空間Ｓ４及びＴ４が連通したある一瞬の状態であり、旋回スクロールラップ１０ｂの旋回駆動で、図９の場合は旋回スクロールラップ先端１０ｄは固定スクロールラップ壁面２ｇに、図１０の場合は旋回スクロールラップ先端１０ｄは固定スクロールラップ壁面２ｈに接触して、後段圧縮部の圧縮空間Ｓ４またはＴ４を形成するものである。
【０００９】
しかしながら、図９及び図１０に示す状態で、後段圧縮部側の旋回スクロールラップの端部１０ｄが固定スクロールラップ壁面２ｇ、もしくは２ｈに接触して圧縮空間を形成しないでいる時間が長いと前記中間経路から圧縮流体が流入して過圧取り込みの状態となり、所定の圧縮比よりオーバーし、発熱量も多くなり、所望の仕様を満たさなくなる。
【００１０】
（削除）
【００１１】
上述の事情に鑑み、本発明は、前段圧縮部と後段圧縮部との間に中間経路を備えた多段スクロール流体機械において、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、後段圧縮部のスクロールラップ溝幅より狭い取り込み通路を備えた多段圧縮式スクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、後段圧縮部のスクロールラップ溝幅より狭い取り込み通路を備え、該取り込み通路とスクロールラップ壁面との間を曲面で連結構成した多段圧縮式スクロール流体機械を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、更に後段圧縮部により圧縮する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械において、
前記後段圧縮部の固定スクロールハウジングに形成された吸込口と、後段圧縮部の旋回スクロールラップの先端縁との間に、固定スクロールラップの内壁面から固定スクロールラップの溝の幅を狭めて前記吸込口から前記固定スクロールラップの溝へ流入する流体を遮るように突起を突設し、該突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロ ールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、後段圧縮部に搬送されるが、両圧縮部間には冷却手段が介在される。この冷却手段は、配管で連結された冷却器であっても、配管を冷却雰囲気に配置し、また、強制送風によって前記配管を冷却するものであってもよい。
【００１４】
また、前段圧縮部と後段圧縮部に連通する供給通路は、冷却した圧縮流体を後段圧縮部に供給するものであり、前段圧縮部の出口側では発生した高熱を固定スクロール側に残さないで吐出することが望ましく、よって、前記出口側には、断熱パイプを配置するのがよい。
また、前段圧縮部の吐出口と後段圧縮部の吸入口とが断熱されていない場合は、前段圧縮部側において発生する高熱によって、再度熱せられるのを防止するために後段圧縮部の吸入口側に断熱パイプを配置するのがよい。
【００１５】
本発明は、前段圧縮流体が供給される前記後段圧縮部側の固定スクロールラップ溝の入口幅を、該固定スクロールラップ溝の幅より狭幅に形成したので、固定スクロールラップ溝内に配置される旋回スクロールラップの流体取込端が前記入口を開口状態とする時間が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、短くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがなく、過圧取り込みの状態となり、所定の圧縮比よりオーバーし、発熱量も多くなり、所望の仕様を満たさなくなることがない。よって、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１６】
また、前記固定スクロールラップ溝の入口において、前記固定スクロールラップ溝を形成する一方側の固定スクロールラップ壁面に、該壁面から延設する円周面を有する突起が配設され、
該突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成する。
【００１７】
かかる技術手段によると、前記固定スクロールラップ溝の入口において、前記固定スクロールラップ溝を形成する一方側の固定スクロールラップ壁面に、該壁面から延設する円周面を有する突起が配設されているので、前記後段圧縮部の旋回スクロール端部が前記円周面と接触して前記前段圧縮流体の取り込み時期が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、早くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがない。
【００１８】
また、前記突起は前記固定スクロールラップ溝の両側のラップ壁面に配設することが望ましく、かかる技術手段により、さらに、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
また、好ましくは、旋回スクロールラップの壁面が対面する形で配置されるラップ溝を、固定スクロールの外周側から中心側の吐出孔に向かって渦巻き状に設けるとともに、
該ラップ溝は、外周側から前記吐出孔までの間に、前段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する前段吐出口と、該前段吐出口から中間経路を介して圧縮流体を受け入れる後段圧縮部の後段吸込口を備えた吸込・吐出部を設け、
前記中心側の吐出孔、前記前段吐出口、前記後段吸入口の内、少なくとも前記前段吐出口内に断熱パイプを配置することが望ましい。
【００２２】
（削除）
【００２３】
かかる発明は、前記中心側の吐出孔、前記吸込・吐出部の前記前段吐出口、及び前記後段吸込口の内、少なくとも前記前段吐出口内に断熱パイプを配置したことを特徴とするものである。
前段圧縮部の最終圧縮空間までの間に発生した高熱は、前記前段吐出口からも固定スクロールに伝熱されるものであり、特に、前段吐出口に並んで後段吸込口が配置されているので、後段圧縮部の固定スクロールラップへも伝熱される。よって、前段吐出口内に断熱パイプを配置することによって、後段圧縮部の固定スクロールラップへの伝熱を抑制することができる。
【００２４】
また、前記吸込・吐出部の前記後段吸込口は、冷却器などによって冷却された流体を吸入するものであるが、前段吐出口に並んで前記後段吸込口が配置されているので、断熱されない部分から後段吸込口側へ伝熱され、その熱が冷却された流体に伝熱される。よって、後段吸込口内に断熱パイプを配置することによって、冷却された流体への伝熱を抑制することができる。
【００２５】
また、前記吐出口は、後段圧縮部によって圧縮された圧縮流体を吐出するものであるが、前記吐出口は固定スクロールラップが植設される端板を介して他のラップに伝熱される。よって、吐出口内に断熱パイプを配置することによって、他のラップへの伝熱を抑制することができる。
【００２６】
（削除）
【００２７】
（削除）
【００２８】
（削除）
【００２９】
（削除）
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２は、固定スクロールハウジングの斜視図、図３は、旋回スクロールの斜視図、図４は、旋回スクロールラップによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図５は、図４から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図６は、本発明の実施の形態にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図、図７は、圧縮流体の吸入孔及び吐出孔の断面図、図８は、他の実施の形態を示す固定スクロールと旋回スクロールとの組み合わせを示す構成図である。
【００３２】
図１において、多段式スクロール流体機構本体１は、ハウジングカバー４を取り付けた固定スクロールハウジング２と、該固定スクロールハウジング２が取り付けられる駆動軸ハウジング３とで構成される。
そして、後述する固定スクロールハウジングの前段圧縮部の吐出口に取る付けられた吐出配管６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管７との間に冷却室２４が配設され、該冷却室２４、吐出配管６、及び吸い込み配管７を配管によって接続して中間経路を構成している。
【００３３】
尚、この中間経路は、図２に示す前段吐出孔２ｅ、後段吸込孔２ｆと、これらの間に介在する冷却室２４内を通る配管の総合容積を有し、その総合容積は前段圧縮部の最終圧縮室容積のＮ（整数）倍に設定する。そして、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるように構成される。
【００３４】
しかしながら、初期運転時には、スクロール流体機械は停止状態にあり、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとにより形成される流体圧縮空間の後段圧縮部の最終圧縮室には、後段圧縮部の吐出孔２ｄ（図１）の外部圧力と同等かそれより低い圧力で流体が存在し、また、後段圧縮部の初期取り込み空間にあった流体は前記中間経路と連通しているので、前段圧縮部の取り込み圧力まで低下する場合がある。
【００３５】
この状態で、初期運転を開始すると、後段圧縮部の残留流体が外部圧力より高くなるまで圧縮される。すなわち、後段圧縮部の最終圧縮室の圧力がそれより手前の圧縮室の圧縮流体と合体して外部圧力より高くなると外部に吐出されるが、それでもまだ外部圧力より低いと、前記中間経路からの流体を取り込み、それと吐出孔側の流体と合体して圧縮される。
そして、初期運転の終了頃には、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるような運転状態となる。
【００３６】
さて、固定スクロールハウジング２は図２に示すように、円形トレイ状に形成され、その外周面の周方向３カ所に後述する駆動軸ハウジング３と結合面２ｍで結合する取付部２ｉ、２ｊ、２ｋが設けられ、凹部には鏡面２ｃが設けられ、該鏡面２ｃは取付部２ｉの内部に設けられた通路２ａと連通している。
結合面２ｍには、駆動軸ハウジング３と結合する部分を外れた、それより内側には溝が設けられ該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するダストシール１２が配設されている。
【００３７】
鏡面２ｃには、図１に示す吐出配管６に連結する前段吐出口２ｅ（図４、図５）、及び吸い込み配管７に連結する後段吸込口２ｆ（図４、図５）が設けられ、これらの孔が形成されたランド部９ａから反時計方向に前段圧縮部を形成する固定スクロールラップ９ｂが、また、時計方向に後段圧縮部を形成する固定スクロールラップ９ｃが螺旋状に植設されている。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１４が嵌入されている。
【００３８】
固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃの裏側には、図１に示すように冷却フィン２ｂが植設され、該冷却フィン２ｂの頂部にはハウジングカバー４が取付られ、冷却通路２ｎを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールを冷却可能に構成されている。また、配管５が取付られ、通路２ａに流体を取り込み可能に構成されている。
【００３９】
旋回スクロール１１は鏡面１０ｃを有し、該鏡面１０ｃが図１に示すように固定スクロールハウジング２の結合面に設けられたダストシール１２と接触して対面配置され、鏡面１０ｃには外側に植設された前段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ａと、中心側に植設された後段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ｂを有している。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３が嵌入されている。
そして、これらの旋回スクロールラップ１０ａ，１０ｂは固定スクロールラップ９ｂ、９ｃと壁面が互いに対面配置される。
【００４０】
また、鏡面１０ｃの裏側には、図１に示すように冷却フィン１１ａが植設され、該冷却フィン１１ａの頂部には補助カバー１５が取付られ、冷却通路１１ｎを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、旋回スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４１】
該補助カバー１５は、中心側に後述する回転駆動軸１６の先端偏芯部１６ａが回転可能に嵌合するベアリング軸受１８が配置され、また、外周側には周方向に３等分した箇所に、旋回スクロールの自転防止用のクランク部材を受ける軸受ベアリング１９が配置されている。
このクランク部材は、板部材２１の一方の面に前記軸受ベアリング１９と嵌合する軸２２と他方の面に、軸２２とは偏芯した軸位置を有する軸２３とで構成され、該軸２３は駆動軸ハウジング３に設けた軸受ベアリング２０と嵌合して位置決めされるように構成されている。よって、回転駆動軸１６の先端偏芯部１６ａの偏芯回転によって、旋回スクロール１１は固定スクロールに対して公転運動可能に構成される。
【００４２】
駆動軸ハウジング３は、図１の紙面を貫く方向に開口部を有し、流れる冷却風によって、旋回スクロールのフィン１１ａ部分を冷却可能に構成されている。そして、中央部の軸受ベアリング１７によって、図示しない駆動モータの回転軸と連結する回転駆動軸１６を回転可能に保持している。
【００４３】
このように構成されたスクロール本体１は、図１に示すように、回転駆動軸１６の回転により、偏芯軸部１６ａが軸芯１６ｂを中心に回転することにより旋回スクロール１１が公転し、図４に示すように、固定スクロールハウジング９の吸込口２ａから吸入した圧縮流体は、旋回スクロールのラップ１０ａにより取り込まれ、このラップと固定スクロールのラップ９ｂとによって形成される密閉空間Ｓ１及びＴ１により取り込まれる。
これらの取り組み空間は１８０゜ずれているが同時に略等しい容積分取り込まれる。
【００４４】
この密閉空間は図４及び図５に示すように、図４でＳ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と圧縮し、Ｓ５から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９と圧縮し、また、図４でＴ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３と圧縮し、Ｔ４から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８→Ｔ９と圧縮されて中央部に送られ、Ｓ９とＴ９は合流して吐出口２ｄを出て配管８から排出される。
尚、図４に示すように、密閉空間Ｓ８とＴ９は等しい容積を有するので、同じ圧力の流体が吐出される。
【００４５】
次に、この流体圧縮過程における後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造を説明する。
後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造の第１実施の形態として、図６（ａ）に示すように、後段圧縮部の吸込口２ｆと後段圧縮部の旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄとの間には、固定スクロールラップ９ｃの内壁面に円周面９ｇを有する突起９ｅが突設され、旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄの縁３０は前記円周面９ｇと接触して円周軌跡３０ａ上を公転するように構成される。
【００４６】
本実施の形態は、このように構成されているので、空間Ｓ５とＳ６が導通した状態であっても、空間Ｔ６の取り組み時において旋回スクロールラップ１０ｂの先端部１０ｄの縁３０が固定スクロールラップ９ｃの内壁のＰ１点の位置まで旋回する以前に縁３０と前記円周面９ｇが接触して取り組み空間Ｔ６を形成する。よって、Ｐ１点に到達する前に取り組み空間Ｔ６を形成するので、中間経路からの圧縮流体の取り込みが遅れて過圧取り組みすることがない。
【００４７】
また、後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造の第２実施の形態として、図６（ｂ）に示すように、後段圧縮部の吸入口２ｆと後段圧縮部の旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄとの間には、固定スクロールラップ９ｄの外壁面に円周面９ｈを有する突起９ｆが突設された場合は、旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄの縁３１は前記円周面２ｈと接触して円周軌跡３１ａ上を公転するように構成される。
【００４８】
本実施の形態は、このように構成されているので、空間Ｔ４とＴ５が導通した状態であっても、空間Ｓ５の取り組み時において旋回スクロールラップ１０ｂの先端部１０ｄの縁３１が固定スクロールラップ９ｄの外壁のＰ２点の位置まで旋回する以前に縁３１と前記円周面９ｈが接触して取り組み空間Ｓ５を形成する。よって、Ｐ２点に到達する前に取り組み空間Ｓ５を形成するので、中間経路からの圧縮流体の取り込みが遅れて過圧取り組みすることがない。
【００４９】
尚、前述した突起９ｆ及び突起９ｅを両方配設することにより、後段圧縮部の取り組み空間による取り込み量を安定して取り込みことができ、安定した圧縮比を得ることができる。
【００５０】
さて、前述した流体圧縮過程で、前段圧縮部の最終圧縮室においては圧縮流体によって高熱が発生する。よって、図７に示すように、この高熱が固体スクロールラップに熱伝導される熱伝導量を減少させるために前段吐出孔２ｅから配管６に連なる通路と配管６の内部に樹脂製の断熱パイプ２５を配設する。
また、後段圧縮部の吸込口２ｆは、冷却室２４からの冷却流体が基部ランド９ａから伝熱される量を少なくするために、配管７とともに内部に樹脂製の断熱パイプ２６を配設する。
また、後段圧縮部の最終圧縮室においては圧縮流体によって高熱が発生する。よって、この高熱が固体スクロールラップに熱伝導される熱伝導量を減少させるために後段吐出孔２ｄから配管８に連なる通路と配管８の内部に樹脂製の断熱パイプ２４を配設する。
このように構成することによって、高熱圧縮流体の熱伝導を抑制し固定スクロール部材の熱膨張などによりスクロールラップが変形して相手方部材と接触することが防止される。
【００５１】
次に、図８を用いて、４段圧縮部を備えた多段スクロール流体機械の他の実施の形態を説明する。同図において、固定スクロール４０は、相手方の旋回スクロールラップが、その壁面が対面する形で配置される多数のラップ溝を設けてある。該ラップ溝は、外周側から中心側へ螺旋状に設けられ、第１段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第１段吐出口４０ａと、該吐出口４０ａから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第２段圧縮部の第２段吸込口４０ｂを備えた第１吸込・吐出部４１までの間に螺旋状に形成された第１ラップ溝４４と、第２段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第２段吐出口４０ｃと、該吐出口４０ｃから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第３段圧縮部の第３段吸込口４０ｄを備えた第２吸込・吐出部４２までの間に螺旋状に形成された第２ラップ溝４５と、第３段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第３段吐出口４０ｅと、該吐出口４０ｅから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第４段圧縮部の第４段吸込口４０ｆを備えた第３吸込・吐出部４３までの間に螺旋状に形成された第３ラップ溝４６と、第４段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する吐出口４０ｇまでの間に螺旋状に形成された第４ラップ溝４７とで構成される。
【００５２】
一方、旋回スクロールラップは、前記第１ラップ溝４４に配置される第１旋回ラップ４８、前記第２ラップ溝４５に配置される第２旋回ラップ４９、前記第３ラップ溝４６に配置される第３旋回ラップ５０、前記第４ラップ溝４７に配置される第４旋回ラップ５１とで構成される。
【００５３】
このように構成された４段圧縮のスクロール流体機械は、固定スクロールの外側及び内側で形成される第１ラップ溝４４に配置される第１旋回ラップ４８の公転駆動により、前記第１旋回ラップ４８が第１ラップ溝４４を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込んだ流体を圧縮して、前記第１吸込・吐出部４１にて、第１段吐出口４０ａから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第２段吸込口４０ｂから、前記第２旋回ラップ４９が第２ラップ溝４５を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を第２吸込・吐出部４２まで圧縮する。
【００５４】
前記第２吸込・吐出部４２にて、第２段吐出口４０ｃから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第３段吸込口４０ｄから、前記第３旋回ラップ５０が第３ラップ溝４６を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を第３吸込・吐出部４３まで圧縮する。
【００５５】
前記第３吸込・吐出部４３にて、第３段吐出口４０ｅから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第４段吸込口４０ｆから、前記第４旋回ラップ５１が第４ラップ溝４７を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を吐出口４０ｇから吐出する。
【００５６】
本実施の形態は、このように構成されているので、圧縮流体の高熱発生を抑制し高圧縮比を有するスクロール流体機械を提供することができる。
【００５７】
尚、本実施の形態においては、２段圧縮及び４段圧縮の事例を説明したが、これに限定されるものではなく、３段圧縮、５段以上の圧縮でもよいことは勿論のことである。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、前段圧縮流体が供給される前記後段圧縮部側の固定スクロールラップ溝の入口幅を、該固定スクロールラップ溝の幅より狭幅に形成したので、固定スクロールラップ溝内に配置される旋回スクロールラップの流体取込端が前記入口を開口状態とする時間が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、短くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがなく、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
さらに、前記突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成したので、前記後段圧縮部の旋回スクロール端部が前記円周面と接触して前記前段圧縮流体の取り込み時期が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、早くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがない。
【００５９】
また、前段吐出口内、後段吸入口内等に断熱パイプを配置することによって、後段圧縮部の固定スクロールラップへの伝熱を抑制することができる。
また、後段吸入口内に断熱パイプを配置することによって、冷却された流体への伝熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 固定スクロールハウジングの斜視図である。
【図３】 旋回スクロールの斜視図である。
【図４】 旋回スクロールラップによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図５】 図４から旋回スクロールラップが１８０゜回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図である。
【図７】 圧縮流体の吐出孔及び吐出孔の断面図である。
【図８】 他の実施の形態を示す固定スクロールと旋回スクロロールとの組み合わせを示す構成図である。
【図９】 従来技術にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図（１）である。
【図１０】 従来技術にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図（２）である。
【符号の説明】
１ スクロール流体機械本体
２ 固定スクロールハウジング
３ 駆動軸ハウジング
１１ 旋回スクロール
２４ 冷却機
２７，２８ 固定スクロールラップ溝
１９ 入口
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、更に後段圧縮部により圧縮する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール流体機械では、通常高熱を発生するために旋回スクロール及び固体スクロールを冷却風もしくは冷却流体により冷却し、流体の圧縮によって発生する高熱を冷却している。そして、圧縮比を通常より大きくするにはスクロールラップの巻数を増大することによって可能である。しかしながら、圧縮比を通常より大きくすると単に構造が大きくなるだけではなく、流体の圧縮により発生する通常より高い熱によって、軸受やシール部材の寿命の低下が問題となる。
【０００３】
よって、通常より冷却装置の冷熱量を多くして旋回スクロール及び固体スクロールを冷却する必要があるために、冷却装置の構造を大きくすることが必要になる。そして、スクロール流体機構は旋回スクロール端板の外周側から流体を取り込み、中心側へ向かって流体を取り込んだ圧縮空間を縮小させて流体圧縮を行い、中心側の吐出孔から吐出するので、その中心部分を効率良く冷却するには高度な技術を必要とする。
【０００４】
かかる理由から、スクロール流体機構に冷却器を近接配置するとともに、スクロール流体機械の圧縮部を２段に分けて、前段から圧縮流体を前記冷却器に通して冷却して後段に導入して再度圧縮を行う多段圧縮式スクロール流体機械が要求される。該多段圧縮式スクロール流体機械は前段までの圧縮でスクロール流体機構が耐える温度に抑えて、冷却後に前段の圧縮流体を後段で圧縮することにより通常より高温となることなしに所望の圧縮比をえることができる。
【０００５】
前述した多段圧縮式スクロール流体機械として、スクロール流体機械の圧縮部を２段に分けて、前段から圧縮流体を前記冷却器に通して冷却して後段に導入して再度圧縮を行うスクロール流体機械は、特開昭５４−５９６０８号公報によって、知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術によると、以下に述べるような問題点がある。これを図９及び図１０を用いて説明する。前段圧縮部の最終圧縮室の近傍にある吐出孔２ｅは後段圧縮部の取り組み空間と連通する吸込孔２ｆと冷却器を介して配管で連結され、中間経路を形成している。
【０００７】
今、前段圧縮部の最終圧縮空間Ｓ３が前段圧縮部の吐出孔２ｅと連通した後は、図９に示すように、後段圧縮部の圧縮空間Ｓ４とＴ４は圧縮空間Ｓ３と連通状態となる。旋回スクロールラップ１０ａの旋回駆動によって圧縮空間Ｓ３が減少するに連れて前段圧縮部の最終圧縮空間Ｔ３が開口し始めて最終圧縮空間Ｔ３が吐出孔２ｅと連通したときに、図１０に示すように圧縮空間Ｔ３の圧縮流体が圧縮空間Ｓ３の圧縮流体とともに後段圧縮部の吸込孔２ｆ側に流入し、吐出孔２ｅと吸込孔２ｆとの間の中間経路には該中間経路の容積にもよるが、１回の最終圧縮空間Ｓ３またはＴ３内の圧縮流体容量以上の容量の圧縮流体が存在することとなる。
【０００８】
図９は最終圧縮空間Ｓ３と後段圧縮部側の空間Ｓ４及びＴ４が連通したある一瞬の状態であり、及び図１０は最終圧縮空間Ｔ３と後段圧縮部側の空間Ｓ４及びＴ４が連通したある一瞬の状態であり、旋回スクロールラップ１０ｂの旋回駆動で、図９の場合は旋回スクロールラップ先端１０ｄは固定スクロールラップ壁面２ｇに、図１０の場合は旋回スクロールラップ先端１０ｄは固定スクロールラップ壁面２ｈに接触して、後段圧縮部の圧縮空間Ｓ４またはＴ４を形成するものである。
【０００９】
しかしながら、図９及び図１０に示す状態で、後段圧縮部側の旋回スクロールラップの端部１０ｄが固定スクロールラップ壁面２ｇ、もしくは２ｈに接触して圧縮空間を形成しないでいる時間が長いと前記中間経路から圧縮流体が流入して過圧取り込みの状態となり、所定の圧縮比よりオーバーし、発熱量も多くなり、所望の仕様を満たさなくなる。
【００１０】
（削除）
【００１１】
上述の事情に鑑み、本発明は、前段圧縮部と後段圧縮部との間に中間経路を備えた多段スクロール流体機械において、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、後段圧縮部のスクロールラップ溝幅より狭い取り込み通路を備えた多段圧縮式スクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、後段圧縮部のスクロールラップ溝幅より狭い取り込み通路を備え、該取り込み通路とスクロールラップ壁面との間を曲面で連結構成した多段圧縮式スクロール流体機械を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、更に後段圧縮部により圧縮する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械において、
前記後段圧縮部の固定スクロールハウジングに形成された吸込口と、後段圧縮部の旋回スクロールラップの先端縁との間に、固定スクロールラップの内壁面から固定スクロールラップの溝の幅を狭めて前記吸込口から前記固定スクロールラップの溝へ流入する流体を遮るように突起を突設し、該突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロ ールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、後段圧縮部に搬送されるが、両圧縮部間には冷却手段が介在される。この冷却手段は、配管で連結された冷却器であっても、配管を冷却雰囲気に配置し、また、強制送風によって前記配管を冷却するものであってもよい。
【００１４】
また、前段圧縮部と後段圧縮部に連通する供給通路は、冷却した圧縮流体を後段圧縮部に供給するものであり、前段圧縮部の出口側では発生した高熱を固定スクロール側に残さないで吐出することが望ましく、よって、前記出口側には、断熱パイプを配置するのがよい。
また、前段圧縮部の吐出口と後段圧縮部の吸入口とが断熱されていない場合は、前段圧縮部側において発生する高熱によって、再度熱せられるのを防止するために後段圧縮部の吸入口側に断熱パイプを配置するのがよい。
【００１５】
本発明は、前段圧縮流体が供給される前記後段圧縮部側の固定スクロールラップ溝の入口幅を、該固定スクロールラップ溝の幅より狭幅に形成したので、固定スクロールラップ溝内に配置される旋回スクロールラップの流体取込端が前記入口を開口状態とする時間が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、短くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがなく、過圧取り込みの状態となり、所定の圧縮比よりオーバーし、発熱量も多くなり、所望の仕様を満たさなくなることがない。よって、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１６】
また、前記固定スクロールラップ溝の入口において、前記固定スクロールラップ溝を形成する一方側の固定スクロールラップ壁面に、該壁面から延設する円周面を有する突起が配設され、
該突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成する。
【００１７】
かかる技術手段によると、前記固定スクロールラップ溝の入口において、前記固定スクロールラップ溝を形成する一方側の固定スクロールラップ壁面に、該壁面から延設する円周面を有する突起が配設されているので、前記後段圧縮部の旋回スクロール端部が前記円周面と接触して前記前段圧縮流体の取り込み時期が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、早くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがない。
【００１８】
また、前記突起は前記固定スクロールラップ溝の両側のラップ壁面に配設することが望ましく、かかる技術手段により、さらに、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
また、好ましくは、旋回スクロールラップの壁面が対面する形で配置されるラップ溝を、固定スクロールの外周側から中心側の吐出孔に向かって渦巻き状に設けるとともに、
該ラップ溝は、外周側から前記吐出孔までの間に、前段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する前段吐出口と、該前段吐出口から中間経路を介して圧縮流体を受け入れる後段圧縮部の後段吸込口を備えた吸込・吐出部を設け、
前記中心側の吐出孔、前記前段吐出口、前記後段吸入口の内、少なくとも前記前段吐出口内に断熱パイプを配置することが望ましい。
【００２２】
（削除）
【００２３】
かかる発明は、前記中心側の吐出孔、前記吸込・吐出部の前記前段吐出口、及び前記後段吸込口の内、少なくとも前記前段吐出口内に断熱パイプを配置したことを特徴とするものである。
前段圧縮部の最終圧縮空間までの間に発生した高熱は、前記前段吐出口からも固定スクロールに伝熱されるものであり、特に、前段吐出口に並んで後段吸込口が配置されているので、後段圧縮部の固定スクロールラップへも伝熱される。よって、前段吐出口内に断熱パイプを配置することによって、後段圧縮部の固定スクロールラップへの伝熱を抑制することができる。
【００２４】
また、前記吸込・吐出部の前記後段吸込口は、冷却器などによって冷却された流体を吸入するものであるが、前段吐出口に並んで前記後段吸込口が配置されているので、断熱されない部分から後段吸込口側へ伝熱され、その熱が冷却された流体に伝熱される。よって、後段吸込口内に断熱パイプを配置することによって、冷却された流体への伝熱を抑制することができる。
【００２５】
また、前記吐出口は、後段圧縮部によって圧縮された圧縮流体を吐出するものであるが、前記吐出口は固定スクロールラップが植設される端板を介して他のラップに伝熱される。よって、吐出口内に断熱パイプを配置することによって、他のラップへの伝熱を抑制することができる。
【００２６】
（削除）
【００２７】
（削除）
【００２８】
（削除）
【００２９】
（削除）
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２は、固定スクロールハウジングの斜視図、図３は、旋回スクロールの斜視図、図４は、旋回スクロールラップによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図５は、図４から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図６は、本発明の実施の形態にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図、図７は、圧縮流体の吸入孔及び吐出孔の断面図、図８は、他の実施の形態を示す固定スクロールと旋回スクロールとの組み合わせを示す構成図である。
【００３２】
図１において、多段式スクロール流体機構本体１は、ハウジングカバー４を取り付けた固定スクロールハウジング２と、該固定スクロールハウジング２が取り付けられる駆動軸ハウジング３とで構成される。
そして、後述する固定スクロールハウジングの前段圧縮部の吐出口に取る付けられた吐出配管６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管７との間に冷却室２４が配設され、該冷却室２４、吐出配管６、及び吸い込み配管７を配管によって接続して中間経路を構成している。
【００３３】
尚、この中間経路は、図２に示す前段吐出孔２ｅ、後段吸込孔２ｆと、これらの間に介在する冷却室２４内を通る配管の総合容積を有し、その総合容積は前段圧縮部の最終圧縮室容積のＮ（整数）倍に設定する。そして、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるように構成される。
【００３４】
しかしながら、初期運転時には、スクロール流体機械は停止状態にあり、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとにより形成される流体圧縮空間の後段圧縮部の最終圧縮室には、後段圧縮部の吐出孔２ｄ（図１）の外部圧力と同等かそれより低い圧力で流体が存在し、また、後段圧縮部の初期取り込み空間にあった流体は前記中間経路と連通しているので、前段圧縮部の取り込み圧力まで低下する場合がある。
【００３５】
この状態で、初期運転を開始すると、後段圧縮部の残留流体が外部圧力より高くなるまで圧縮される。すなわち、後段圧縮部の最終圧縮室の圧力がそれより手前の圧縮室の圧縮流体と合体して外部圧力より高くなると外部に吐出されるが、それでもまだ外部圧力より低いと、前記中間経路からの流体を取り込み、それと吐出孔側の流体と合体して圧縮される。
そして、初期運転の終了頃には、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるような運転状態となる。
【００３６】
さて、固定スクロールハウジング２は図２に示すように、円形トレイ状に形成され、その外周面の周方向３カ所に後述する駆動軸ハウジング３と結合面２ｍで結合する取付部２ｉ、２ｊ、２ｋが設けられ、凹部には鏡面２ｃが設けられ、該鏡面２ｃは取付部２ｉの内部に設けられた通路２ａと連通している。
結合面２ｍには、駆動軸ハウジング３と結合する部分を外れた、それより内側には溝が設けられ該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するダストシール１２が配設されている。
【００３７】
鏡面２ｃには、図１に示す吐出配管６に連結する前段吐出口２ｅ（図４、図５）、及び吸い込み配管７に連結する後段吸込口２ｆ（図４、図５）が設けられ、これらの孔が形成されたランド部９ａから反時計方向に前段圧縮部を形成する固定スクロールラップ９ｂが、また、時計方向に後段圧縮部を形成する固定スクロールラップ９ｃが螺旋状に植設されている。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１４が嵌入されている。
【００３８】
固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃの裏側には、図１に示すように冷却フィン２ｂが植設され、該冷却フィン２ｂの頂部にはハウジングカバー４が取付られ、冷却通路２ｎを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールを冷却可能に構成されている。また、配管５が取付られ、通路２ａに流体を取り込み可能に構成されている。
【００３９】
旋回スクロール１１は鏡面１０ｃを有し、該鏡面１０ｃが図１に示すように固定スクロールハウジング２の結合面に設けられたダストシール１２と接触して対面配置され、鏡面１０ｃには外側に植設された前段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ａと、中心側に植設された後段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ｂを有している。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３が嵌入されている。
そして、これらの旋回スクロールラップ１０ａ，１０ｂは固定スクロールラップ９ｂ、９ｃと壁面が互いに対面配置される。
【００４０】
また、鏡面１０ｃの裏側には、図１に示すように冷却フィン１１ａが植設され、該冷却フィン１１ａの頂部には補助カバー１５が取付られ、冷却通路１１ｎを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、旋回スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４１】
該補助カバー１５は、中心側に後述する回転駆動軸１６の先端偏芯部１６ａが回転可能に嵌合するベアリング軸受１８が配置され、また、外周側には周方向に３等分した箇所に、旋回スクロールの自転防止用のクランク部材を受ける軸受ベアリング１９が配置されている。
このクランク部材は、板部材２１の一方の面に前記軸受ベアリング１９と嵌合する軸２２と他方の面に、軸２２とは偏芯した軸位置を有する軸２３とで構成され、該軸２３は駆動軸ハウジング３に設けた軸受ベアリング２０と嵌合して位置決めされるように構成されている。よって、回転駆動軸１６の先端偏芯部１６ａの偏芯回転によって、旋回スクロール１１は固定スクロールに対して公転運動可能に構成される。
【００４２】
駆動軸ハウジング３は、図１の紙面を貫く方向に開口部を有し、流れる冷却風によって、旋回スクロールのフィン１１ａ部分を冷却可能に構成されている。そして、中央部の軸受ベアリング１７によって、図示しない駆動モータの回転軸と連結する回転駆動軸１６を回転可能に保持している。
【００４３】
このように構成されたスクロール本体１は、図１に示すように、回転駆動軸１６の回転により、偏芯軸部１６ａが軸芯１６ｂを中心に回転することにより旋回スクロール１１が公転し、図４に示すように、固定スクロールハウジング９の吸込口２ａから吸入した圧縮流体は、旋回スクロールのラップ１０ａにより取り込まれ、このラップと固定スクロールのラップ９ｂとによって形成される密閉空間Ｓ１及びＴ１により取り込まれる。
これらの取り組み空間は１８０゜ずれているが同時に略等しい容積分取り込まれる。
【００４４】
この密閉空間は図４及び図５に示すように、図４でＳ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と圧縮し、Ｓ５から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９と圧縮し、また、図４でＴ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３と圧縮し、Ｔ４から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８→Ｔ９と圧縮されて中央部に送られ、Ｓ９とＴ９は合流して吐出口２ｄを出て配管８から排出される。
尚、図４に示すように、密閉空間Ｓ８とＴ９は等しい容積を有するので、同じ圧力の流体が吐出される。
【００４５】
次に、この流体圧縮過程における後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造を説明する。
後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造の第１実施の形態として、図６（ａ）に示すように、後段圧縮部の吸込口２ｆと後段圧縮部の旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄとの間には、固定スクロールラップ９ｃの内壁面に円周面９ｇを有する突起９ｅが突設され、旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄの縁３０は前記円周面９ｇと接触して円周軌跡３０ａ上を公転するように構成される。
【００４６】
本実施の形態は、このように構成されているので、空間Ｓ５とＳ６が導通した状態であっても、空間Ｔ６の取り組み時において旋回スクロールラップ１０ｂの先端部１０ｄの縁３０が固定スクロールラップ９ｃの内壁のＰ１点の位置まで旋回する以前に縁３０と前記円周面９ｇが接触して取り組み空間Ｔ６を形成する。よって、Ｐ１点に到達する前に取り組み空間Ｔ６を形成するので、中間経路からの圧縮流体の取り込みが遅れて過圧取り組みすることがない。
【００４７】
また、後段圧縮部の圧縮流体取り組み口構造の第２実施の形態として、図６（ｂ）に示すように、後段圧縮部の吸入口２ｆと後段圧縮部の旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄとの間には、固定スクロールラップ９ｄの外壁面に円周面９ｈを有する突起９ｆが突設された場合は、旋回スクロール１０ｂの先端１０ｄの縁３１は前記円周面２ｈと接触して円周軌跡３１ａ上を公転するように構成される。
【００４８】
本実施の形態は、このように構成されているので、空間Ｔ４とＴ５が導通した状態であっても、空間Ｓ５の取り組み時において旋回スクロールラップ１０ｂの先端部１０ｄの縁３１が固定スクロールラップ９ｄの外壁のＰ２点の位置まで旋回する以前に縁３１と前記円周面９ｈが接触して取り組み空間Ｓ５を形成する。よって、Ｐ２点に到達する前に取り組み空間Ｓ５を形成するので、中間経路からの圧縮流体の取り込みが遅れて過圧取り組みすることがない。
【００４９】
尚、前述した突起９ｆ及び突起９ｅを両方配設することにより、後段圧縮部の取り組み空間による取り込み量を安定して取り込みことができ、安定した圧縮比を得ることができる。
【００５０】
さて、前述した流体圧縮過程で、前段圧縮部の最終圧縮室においては圧縮流体によって高熱が発生する。よって、図７に示すように、この高熱が固体スクロールラップに熱伝導される熱伝導量を減少させるために前段吐出孔２ｅから配管６に連なる通路と配管６の内部に樹脂製の断熱パイプ２５を配設する。
また、後段圧縮部の吸込口２ｆは、冷却室２４からの冷却流体が基部ランド９ａから伝熱される量を少なくするために、配管７とともに内部に樹脂製の断熱パイプ２６を配設する。
また、後段圧縮部の最終圧縮室においては圧縮流体によって高熱が発生する。よって、この高熱が固体スクロールラップに熱伝導される熱伝導量を減少させるために後段吐出孔２ｄから配管８に連なる通路と配管８の内部に樹脂製の断熱パイプ２４を配設する。
このように構成することによって、高熱圧縮流体の熱伝導を抑制し固定スクロール部材の熱膨張などによりスクロールラップが変形して相手方部材と接触することが防止される。
【００５１】
次に、図８を用いて、４段圧縮部を備えた多段スクロール流体機械の他の実施の形態を説明する。同図において、固定スクロール４０は、相手方の旋回スクロールラップが、その壁面が対面する形で配置される多数のラップ溝を設けてある。該ラップ溝は、外周側から中心側へ螺旋状に設けられ、第１段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第１段吐出口４０ａと、該吐出口４０ａから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第２段圧縮部の第２段吸込口４０ｂを備えた第１吸込・吐出部４１までの間に螺旋状に形成された第１ラップ溝４４と、第２段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第２段吐出口４０ｃと、該吐出口４０ｃから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第３段圧縮部の第３段吸込口４０ｄを備えた第２吸込・吐出部４２までの間に螺旋状に形成された第２ラップ溝４５と、第３段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する第３段吐出口４０ｅと、該吐出口４０ｅから図示しない中間経路を介して圧縮流体を吸い込む第４段圧縮部の第４段吸込口４０ｆを備えた第３吸込・吐出部４３までの間に螺旋状に形成された第３ラップ溝４６と、第４段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する吐出口４０ｇまでの間に螺旋状に形成された第４ラップ溝４７とで構成される。
【００５２】
一方、旋回スクロールラップは、前記第１ラップ溝４４に配置される第１旋回ラップ４８、前記第２ラップ溝４５に配置される第２旋回ラップ４９、前記第３ラップ溝４６に配置される第３旋回ラップ５０、前記第４ラップ溝４７に配置される第４旋回ラップ５１とで構成される。
【００５３】
このように構成された４段圧縮のスクロール流体機械は、固定スクロールの外側及び内側で形成される第１ラップ溝４４に配置される第１旋回ラップ４８の公転駆動により、前記第１旋回ラップ４８が第１ラップ溝４４を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込んだ流体を圧縮して、前記第１吸込・吐出部４１にて、第１段吐出口４０ａから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第２段吸込口４０ｂから、前記第２旋回ラップ４９が第２ラップ溝４５を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を第２吸込・吐出部４２まで圧縮する。
【００５４】
前記第２吸込・吐出部４２にて、第２段吐出口４０ｃから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第３段吸込口４０ｄから、前記第３旋回ラップ５０が第３ラップ溝４６を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を第３吸込・吐出部４３まで圧縮する。
【００５５】
前記第３吸込・吐出部４３にて、第３段吐出口４０ｅから図示しない冷却機に吐出し、冷却された圧縮流体が第４段吸込口４０ｆから、前記第４旋回ラップ５１が第４ラップ溝４７を形成する固体スクロールラップとで形成する密閉空間に取り込み、該流体を吐出口４０ｇから吐出する。
【００５６】
本実施の形態は、このように構成されているので、圧縮流体の高熱発生を抑制し高圧縮比を有するスクロール流体機械を提供することができる。
【００５７】
尚、本実施の形態においては、２段圧縮及び４段圧縮の事例を説明したが、これに限定されるものではなく、３段圧縮、５段以上の圧縮でもよいことは勿論のことである。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、前段圧縮流体が供給される前記後段圧縮部側の固定スクロールラップ溝の入口幅を、該固定スクロールラップ溝の幅より狭幅に形成したので、固定スクロールラップ溝内に配置される旋回スクロールラップの流体取込端が前記入口を開口状態とする時間が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、短くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがなく、後段圧縮部における圧縮流体の取り込みを効率良く行う多段圧縮式スクロール流体機械を提供することができる。
さらに、前記突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成したので、前記後段圧縮部の旋回スクロール端部が前記円周面と接触して前記前段圧縮流体の取り込み時期が、固定スクロールラップ溝の幅全部を入口幅とする場合より、早くなり、余分の流体を前記供給通路から取込ことがない。
【００５９】
また、前段吐出口内、後段吸入口内等に断熱パイプを配置することによって、後段圧縮部の固定スクロールラップへの伝熱を抑制することができる。
また、後段吸入口内に断熱パイプを配置することによって、冷却された流体への伝熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 固定スクロールハウジングの斜視図である。
【図３】 旋回スクロールの斜視図である。
【図４】 旋回スクロールラップによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図５】 図４から旋回スクロールラップが１８０゜回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図である。
【図７】 圧縮流体の吐出孔及び吐出孔の断面図である。
【図８】 他の実施の形態を示す固定スクロールと旋回スクロロールとの組み合わせを示す構成図である。
【図９】 従来技術にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図（１）である。
【図１０】 従来技術にかかる後段圧縮部の圧縮流体取り込み動作を説明する説明図（２）である。
【符号の説明】
１ スクロール流体機械本体
２ 固定スクロールハウジング
３ 駆動軸ハウジング
１１ 旋回スクロール
２４ 冷却機
２７，２８ 固定スクロールラップ溝
１９ 入口
Claims (3)
- 前段圧縮部により圧縮された流体を、冷却して、更に後段圧縮部により圧縮する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械において、
前記後段圧縮部の固定スクロールハウジングに形成された吸込口と、後段圧縮部の旋回スクロールラップの先端縁との間に、固定スクロールラップの内壁面から固定スクロールラップの溝の幅を狭めて前記吸込口から前記固定スクロールラップの溝へ流入する流体を遮るように突起を突設し、該突起の前記旋回スクロールラップの先端縁側に前記旋回スクロールラップが公転する円周軌跡に沿った円周面が形成され、該円周面に前記旋回スクロールラップの先端縁が接触して該先端縁が固定スクロールラップの内壁に到達する前に前記旋回スクロールラップと固定スクロールラップとの間に取り組み空間を形成するように構成したことを特徴とする多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械。 - 前記突起を前記固定スクロールラップ溝の両側のラップ壁面に配設したことを特徴とする請求項１記載の多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械。
- 前記旋回スクロールラップの壁面が対面する形で配置されるラップ溝を、固定スクロールの外周側から中心側の吐出孔に向かって渦巻き状に設けるとともに、
該ラップ溝は、外周側から前記吐出孔までの間に、前段圧縮部で圧縮した圧縮流体を吐出する前段吐出口と、該前段吐出口から中間経路を介して圧縮流体を受け入れる後段圧縮部の後段吸込口を備えた吸込・吐出部を設け、
前記中心側の吐出孔、前記前段吐出口、前記後段吸込口の内、少なくとも前記前段吐出口内に断熱パイプを配置したことを特徴とする請求項１記載の多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械。
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