JP4335599B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気、冷媒等の圧縮機や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。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール式流体機械は、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させることにより、空気、冷媒等の圧縮やポンプ動作を行うものである（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４１３７９号公報
【非特許文献１】
発明協会公開技報公技番号２００１−１７４６号
【０００４】
この従来技術によるスクロール式流体機械は、固定スクロールと旋回スクロールとが互いに対向して設けられ、これらの固定スクロールと旋回スクロールとは、円板状に形成された鏡板と、該鏡板に軸方向に立設された渦巻状のラップ部とによりそれぞれ構成されている。
【０００５】
また、固定スクロールと旋回スクロールのラップ部は、鏡板の内径側から外径側に向けて渦巻状に巻回するように延びて形成され、互いに重なり合うことによって複数の圧縮室を画成している。
【０００６】
そして、スクロール式流体機械は、旋回スクロールが旋回運動を行うことにより、固定スクロールの外周側に設けた吸込口から流体を吸込み、この流体を各圧縮室内で順次圧縮しつつ、固定スクロールの内周側に設けた吐出口から外部に向けて圧縮流体を吐出するものである。
【０００７】
また、従来技術では、例えば固定スクロールと旋回スクロールの各ラップ部の周面に凹凸を形成することにより、各ラップ部間の隙間を小さくして圧縮室の密閉性を高め、圧縮効率を向上する構成としている。
【０００８】
この場合、各ラップ部の周面には、軸方向に延びる複数本の突起（凹溝）が形成され、隣合う突起間のなす角度は、ラップ部の渦巻方向、即ち内径側から外径側にわたってほぼ等しい角度に形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、ラップ部の周面に複数本の突起（溝部）を設け、隣合う突起間のなす角度を内径側から外径側にわたってほぼ等しくする構成としている。しかし、この場合には、旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回運動すると、例えばラップ部の渦巻方向に対して特定の位置にある複数本の突起が、固定スクロールの周面に対してほぼ等しいタイミングで最接近（または接触）するようになる。
【００１０】
そして、このように突起が相手方の周面に最接近した部位では、これらの間に形成される微小な隙間を介して高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室に流体が流れ込み、このときに流れの渦が生じることによって笛の原理で異音が発生する。
【００１１】
このため、従来技術では、スクロール式流体機械を運転するときに、固定スクロールと旋回スクロールとの間で複数の箇所から異音が一斉に発生し、これらは高い周波数の大きな騒音となって流体の吸込口等から外部に漏れ出ることがあり、これによって機械の運転環境が悪化するという問題がある。
【００１２】
また、従来技術では、ラップ部の周面には軸方向の全長に亘って延びる複数本の突起（凹溝）を設けている。このため、ラップ部の周面のうち突起を除いた部位は、突起を設けないものに比べて、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隙間が大きくなるから、圧縮効率が低下してしまうという問題もある。
【００１３】
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、ラップ部の突起によって圧縮効率を高めることができ、この状態で突起による騒音等を抑制できると共に、低騒音で良好な運転環境を実現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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、鏡板に内径側から外径側に向け渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された一方のスクロールと、該一方のスクロールに対向して設けられ鏡板に該一方の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ために内径側から外径側に向け渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された他方のスクロールとを備え、少なくとも前記一方のスクロールのラップ部の周面には、渦巻方向に間隔をもって軸方向に延びる複数本の突起を設けてなるスクロール式流体機械に適用される。
【００１５】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、各突起は、鏡板に立設されたラップ部のうち当該鏡板から離れた軸方向の一部にのみ形成したことにある。
【００１６】
このように構成することにより、例えば一方のスクロールが旋回運動するときには、一方のスクロールの突起を各圧縮室の閉込み位置（圧縮室の境界となる位置）で他方のスクロールのラップ部に最接近または接触させることができ、突起により各圧縮室の密閉性を高めることができる。
【００１７】
また、突起はラップ部のうち鏡板から離れた軸方向の一部にのみ形成したから、突起の軸方向長さ寸法を短くすることができ、突起によって生じる異音を小さくすることができる。さらに、隣合う突起間の溝部をラップ部の軸方向に対して小さくすることができるから、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平均隙間を小さくすることができ、圧縮効率を高めることができる。
【００１８】
特に、突起をラップ部の歯先部分にのみ形成した場合には、ラップ部の熱倒れが顕著に生じる歯先部分にのみ突起が配置されるから、熱倒れによるかじりを防ぎつつ、突起を他方のスクロールのラップ部に最接近または接触させることができ、圧縮効率をさらに高めることができる。
【００１９】
また、請求項２の発明によると、各突起はラップ部のうち渦巻方向の内径側のみに形成し、ラップ部の外径側には非突起形成部位を設ける構成としている。
【００２０】
これにより、例えばラップ部の最も外径側に画成される圧縮室の閉込み位置（圧縮開始位置）等では、各ラップ部の平滑な周面同士を最接近または接触させることができ、圧縮時の体積効率に対して影響が大きい外径側の圧縮室を良好にシールすることができる。
【００２１】
特に、ラップ部の外周側では圧縮熱による温度上昇が少ないから、かじり現象が生じ難い。このため、ラップ部の外周側に設けた非突起形成部位では他方のラップ部との隙間寸法を小さくすることができるから、各ラップ部の外径側で平滑な周面同士を確実に最接近または接触させることができ、ラップ部の内径側の突起によって発生した異音が外径側の吸込口等から外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００２２】
また、請求項３の発明によると、ラップ部の非突起形成部位は、一方のスクロールのラップ部と他方のスクロールのラップ部とが最も外径側で最接近する圧縮開始位置から内径側に向けて略１巻分にわたる部位として構成している。
【００２３】
これにより、例えば圧縮開始位置等における外径側の圧縮室のシール性を高めることができる。また、圧縮開始位置から内径側に向けて略１巻分にわたって非突起形成部位を設けたから、外径側では必ず一箇所で各ラップ部の平滑な周面同士を最接近または接触させることができ、この周面同士が最接近等する箇所で内径側の突起によって生じる異音が外部に漏れるのを確実に遮断することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
まず、図１ないし図８は本発明による第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、スクロール式空気圧縮機を例に挙げて述べる。
【００２６】
図中、１はスクロール式空気圧縮機の固定スクロールで、該固定スクロール１は、筒状に形成されたケーシング（図示せず）の端部に取付けられている。また、固定スクロール１は、後述する駆動軸１０の軸線Ｏ1−Ｏ1と同軸に配設された略円板状の鏡板２と、該鏡板２の表面に立設された渦巻状のラップ部３と、鏡板２の外径側からラップ部３を取囲むように軸方向に突出した筒部４と、該筒部４から径方向外側に突出したフランジ部５とによって大略構成されている。
【００２７】
ここで、固定スクロール１には、鏡板２の外径側に位置して後述の圧縮室１７に空気を吸込む吸込口６が設けられ、鏡板２の中央には圧縮室１７で圧縮した空気を外部に吐出する吐出口７が設けられている。
【００２８】
また、ラップ部３は、図２に示す如く、例えばエンドミル等の切削工具を用いて切削加工を行うことにより、内径側（半径方向の内側）が巻始め端となり、外径側（半径方向の外側）が巻終り端となるｎ巻の渦巻状に形成されている。この場合、ラップ部３の各部位の半径方向の間隔、即ち１巻目と２巻目、２巻目と３巻目、…（ｎ−１）巻目とｎ巻目との間隔は、図３中に示す径方向寸法Ｔに設定されている。また、ラップ部３の内周面３Ａは凹凸のない平滑な湾曲面として形成され、ラップ部３の外周面３Ｂには後述の固定側外周突起１８が設けられている。
【００２９】
さらに、ラップ部３の歯先には断面コ字状の凹溝８が設けられ、該凹溝８にはチップシール９が取付けられている。そして、チップシール９は、後述する旋回スクロール１２の鏡板１３の表面に弾性的に摺接している。
【００３０】
１０はケーシングに回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸１０は、回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1（軸心Ｏ1）を有している。また、駆動軸１０の端部側は、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して旋回半径εだけ偏心した軸線Ｏ2−Ｏ2（軸心Ｏ2）を有するクランク１０Ａとなり、該クランク１０Ａには、旋回軸受１１を介して後述の旋回スクロール１２が回転可能に取付けられている。
【００３１】
１２は固定スクロール１と対向して駆動軸１０に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール１２は、クランク１０Ａの軸線Ｏ2−Ｏ2と同軸に配設された円板状の鏡板１３と、該鏡板１３の表面から軸方向に立設された渦巻状のラップ部１４とによって大略構成されている。
【００３２】
ここで、ラップ部１４は、図２に示す如く、内径側が巻始め端となり、外径側が巻終り端となる渦巻状に形成されている。また、ラップ部１４の内周面１４Ａは凹凸のない平滑な湾曲面として形成され、ラップ部１４の外周面１４Ｂには後述の旋回側外周突起２１が設けられている。さらに、ラップ部１４の歯先には断面コ字状の凹溝１５が設けられ、該凹溝１５にはチップシール１６が取付けられている。そして、チップシール１６は、固定スクロール１の鏡板２の表面に弾性的に摺接し、圧縮空気の漏洩を防止している。
【００３３】
また、ラップ部１４は、固定スクロール１のラップ部３に対して例えば１８０度だけずらして重なり合うように配設され、これらのラップ部３，１４の間には複数の圧縮室１７が画成されている。
【００３４】
そして、スクロール式空気圧縮機は、駆動軸１０のクランク１０Ａが旋回半径ε分だけ偏心しているため、駆動軸１０が回転駆動されると、旋回スクロール１２が自転防止機構（図示せず）等により自転を規制された状態で公転し、固定スクロール１に対して旋回半径εの旋回運動を行う。
【００３５】
これにより、空気圧縮機は、吸込口６から外周側の圧縮室１７に吸込んだ空気を各圧縮室１７内で順次圧縮しつつ、中心側（最内径側）の圧縮室１７から吐出口７を介して外部に圧縮空気を吐出する。このとき、各圧縮室１７は、ラップ部３，１４の外周突起１８，２１によって高い密閉状態に保持されるものである。
【００３６】
１８は固定スクロール１のラップ部３の外周面３Ｂに設けられた複数本の突起としての固定側外周突起で、該各固定側外周突起１８は、図３ないし図７に示す如く、例えば略三角形の横断面形状を有する突部として形成され、ラップ部３の外周面３Ｂから径方向外向きに突出すると共に、その軸方向に延びている。なお、軸方向に延びるとは、軸方向に対して平行に延びる構成（傾斜角０°）に限らず、例えば軸方向に対して±１０〜２０°斜めに傾斜して延びる構成も含むものである。
【００３７】
また、固定側外周突起１８は、ラップ部３の歯先から歯元に向けて軸方向の途中位置まで延び、ラップ部３のうち鏡板２から離れた軸方向の歯先側にのみ形成されている。一方、ラップ部３の歯先側のうち固定側外周突起１８間には外周面３Ｂよりも凹陥した溝部１９が形成されている。そして、ラップ部３の外周面３Ｂのうち歯元側に位置する部分（固定側外周突起１８と溝部１９とを除いた部分）は、凹凸のない平滑な湾曲面として形成されている。
【００３８】
さらに、固定側外周突起１８は、図４に示す横断面からみると、狭幅な頂部１８Ａと、該頂部１８Ａとラップ部３の外周面３Ｂとを滑らかにつなぐ左，右の裾野となる凹円弧面１８Ｂ，１８Ｂとによって形成されている。この場合、頂部１８Ａは、例えば０〜２ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度の幅寸法Ｗ1をもって狭幅に形成されている。
【００３９】
また、固定側外周突起１８の裾野部位の幅寸法Ｗ2は、頂部１８Ａの幅寸法Ｗ1に対してＷ2≧Ｗ1×２となる関係を満たすように形成されている。さらに、各凹円弧面１８Ｂの半径寸法（曲率半径）Ｒは、ラップ部３の径方向寸法Ｔ（図３参照）に対して、例えば１／４×Ｔ≦Ｒ≦Ｔ、好ましくは２／５×Ｔ≦Ｒ≦３／５×Ｔとなる関係を満たすように設定されている。
【００４０】
ここで、旋回スクロール１２が固定スクロール１に対して旋回運動するときには、その位置に対応する一部の固定側外周突起１８とラップ部１４の内周面１４Ａ（段差部２３）とが最接近するか、または両者が接触した状態となり、これらの最接近（接触）部位は各圧縮室１７内に空気を閉込める閉込み位置となる。そして、固定側外周突起１８は、各圧縮室１７の閉込み位置でラップ部３の外周面３Ｂとラップ部１４の内周面１４Ａとの間の隙間を減少させ、これによって各圧縮室１７の密閉性を高めるものである。
【００４１】
また、固定側外周突起１８の頂部１８Ａは、圧縮室１７の閉込み位置で間隔寸法δ1の隙間をもって後述するラップ部１４の段差部２３と対向するように形成されると共に、固定側外周突起１８間の溝部１９は、圧縮室１７の閉込み位置で間隔寸法δ2の隙間をもってラップ部１４の段差部２３と対向するように形成されている。さらに、ラップ部３の歯元側に位置する外周面３Ｂは、圧縮室１７の閉込み位置で間隔寸法δ3の隙間をもってラップ部１４の内周面１４Ａと対向するように形成されている（図８参照）。そして、外周面３Ｂと内周面１４Ａとの間隔寸法δ3は、間隔寸法δ2よりも小さく、間隔寸法δ1よりも大きい値に設定されている（δ1＜δ3＜δ2）。
【００４２】
２０は固定スクロール１のラップ部３の歯元側に設けられた段差部で、該段差部２０は、ラップ部３の歯先側よりも太幅に形成され、内周面３Ａが相手方となる旋回スクロール１２のラップ部１４の外周面１４Ｂに向けて突出寸法ｔだけ突出している。そして、段差部２０は、後述するラップ部１４の旋回側外周突起２１と同程度の長さ寸法をもって軸方向に延び、旋回側外周突起２１と対向している。
【００４３】
２１は旋回スクロール１２のラップ部１４の外周面１４Ｂに設けられた複数本の突起としての旋回側外周突起で、該各旋回側外周突起２１は、各圧縮室１７の閉込み位置で固定スクロール１のラップ部３の内周面３Ａ（段差部２０）に最接近することにより、ラップ部３の内周面３Ａとラップ部１４の外周面１４Ｂとの間の隙間を減少させるものである。
【００４４】
また、旋回側外周突起２１は、固定側外周突起１８とほぼ同様に、ラップ部１４の歯先から歯元に向けて軸方向の途中位置まで延び、ラップ部１４のうち鏡板１３から離れた軸方向の歯先側にのみ形成されると共に、固定側外周突起１８間には溝部２２が形成されている。そして、ラップ部１４の外周面１４Ｂのうち歯元側に位置する部分（旋回側外周突起２１と溝部２２とを除いた部分）は、凹凸のない平滑な湾曲面として形成されている。
【００４５】
また、旋回側外周突起２１は、固定側外周突起１８とほぼ同様に、例えば略三角形の横断面形状を有すると共に、固定側外周突起１８とほぼ等しい形状、寸法（幅寸法Ｗ1，Ｗ2、半径寸法Ｒ等）をもって形成されている。これにより、圧縮室１７の閉込み位置では、例えば旋回側外周突起２１の頂部とラップ部３の段差部２０との間に間隔寸法δ1の隙間が形成され、溝部２２と段差部２０との間に間隔寸法δ2の隙間が形成されると共に、ラップ部１４の外周面１４Ｂとラップ部３の内周面３Ａとの間には間隔寸法δ3の隙間が形成されるものである。
【００４６】
２３は旋回スクロール１２のラップ部１４の歯元側に設けられた段差部で、該段差部２３は、ラップ部３の段差部２０とほぼ同様にラップ部１４の歯先側よりも太幅に形成され、内周面１４Ａが相手方となる固定スクロール１のラップ部３の外周面３Ｂに向けて突出寸法ｔだけ突出している。そして、段差部２３は、ラップ部３の固定側外周突起１８と同程度の長さ寸法をもって軸方向に延び、固定側外周突起１８と対向している。
【００４７】
本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、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。
【００４８】
まず、電動モータ等の駆動源（図示せず）により駆動軸１０を回転駆動すると、旋回スクロール１２は、駆動軸１０の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として旋回半径εの旋回運動を行ない、固定スクロール１のラップ部３と旋回スクロール１２のラップ部１４との間に画成される各圧縮室１７は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小するようになる。これにより、固定スクロール１の吸込口６から吸込んだ空気を各圧縮室１７で順次圧縮しつつ、吐出口７から圧縮空気として外部のタンク（図示せず）等に吐出することができる。
【００４９】
このとき、各圧縮室１７の閉込み位置では、固定スクロール１側の外周突起１８が旋回スクロール１２のラップ部１４の内周面１４Ａ（段差部２３）に最接近し、また旋回スクロール１２側の外周突起２１が固定スクロール１のラップ部３の内周面３Ａ（段差部２０）に最接近するので、これら外周突起１８，２１のラビリンス効果によって各圧縮室１７内に空気を閉込めることができ、その密閉性を高めて圧縮性能を向上させることができる。
【００５０】
ここで、図８（ａ）の第１の比較例に示すように、固定スクロール１０１のラップ部１０２と旋回スクロール１０３のラップ部１０４にいずれも外周突起を設けない場合には、閉込み位置でラップ部１０２，１０４間に両者の接触を防止する最小の間隔寸法δ3の隙間を形成することができる。
【００５１】
また、図８（ｂ）の第２の比較例に示すように、各ラップ部１０２，１０４の外周面１０２Ｂ，１０４Ｂに軸方向の全長に亘って外周突起１０５，１０６を設けた場合には、外周突起１０５，１０６の頂部と相手方のラップ部１０４，１０２の内周面１０４Ａ，１０２Ａとの間の隙間は、第１の比較例による間隔寸法δ3よりも小さい間隔寸法δ1に設定することができる。しかし、この場合、外周突起１０５，１０６の形成に伴って、外周突起１０５，１０６を除いた外周面１０２Ｂ，１０４Ｂと相手方のラップ部１０４，１０２の内周面１０４Ａ，１０２Ａとの間の隙間は、間隔寸法δ3よりも大きい間隔寸法δ2となるから、全体として平均ラジアルギャップが大きくなってしまうという問題があった。
【００５２】
これに対し、図８（ｃ）に示す本実施の形態では、ラップ部３，１４の外周面３Ｂ，１４Ｂには歯先側にのみ外周突起１８，２１を形成すると共に、相手方となるラップ部１４，３の内周面１４Ａ，３Ａの歯元側には突出寸法ｔだけ突出した段差部２３，２０を形成している。このため、歯先側では外周突起１８，２１と段差部２３，２０との間の隙間を第２の比較例と同等の間隔寸法δ1に設定できると共に、歯元側では外周面３Ｂ，１４Ｂと内周面１４Ａ，３Ａとの間の隙間を第１の比較例と同等の間隔寸法δ3に設定することができる。この結果、第２の比較例に比べて平均ラジアルギャップを小さくすることができ、圧縮効率を高めることができる。
【００５３】
かくして、本実施の形態では、ラップ部３，１４のうち鏡板２，１３から離れた軸方向の一部にのみ外周突起１８，２１を形成したから、外周突起１８，２１の軸方向長さ寸法を短くすることができ、突起１８，２１によって生じる異音を小さくすることができる。
【００５４】
また、第２の比較例に比べて、隣合う突起１８，２１間の溝部１９，２２をラップ部３，１４の軸方向に対して小さくすることができるから、固定スクロール１のラップ部３と旋回スクロール１２のラップ部１４との間の平均ラジアルギャップを小さくすることができ、圧縮効率を高めることができる。さらに、圧縮効率が高まると、ラップ部３，１４内の温度を低減することができるから、チップシール９，１６等の寿命を延長することができる。
【００５５】
また、歯元側ではラップ部３，１４の外周面３Ｂ，１４Ｂと相手方のラップ部１４，３の内周面１４Ａ，３Ａとの間の隙間は、第１の比較例のように突起を設けないときの間隔寸法δ3と同程度に設定することができるから、この位置でのラップ部３，１４の接触を防ぐことができ、信頼性を向上することができる。
【００５６】
特に、本実施の形態では、外周突起１８，２１をラップ部３，１４の歯先部分にのみ形成したから、ラップ部３，１４の熱倒れが顕著に生じる歯先部分にのみ外周突起１８，２１を配置することができる。この結果、熱倒れによるかじりを防ぎつつ、外周突起１８，２１を相手方のラップ部１４，３に最接近または接触させることができ、圧縮効率をさらに高めることができる。また、ラップ部３，１４の歯元側には外周突起１８，２１を設けないから、第２の比較例のようにラップ部の軸方向の全長に亘って突起を設けた場合に比べて、ラップ部３,１４を削る箇所を減少させることができ、加工コストを低減できると共に、歯元側での寸法管理を容易に行うことができる。
【００５７】
また、固定スクロール１のラップ部３に固定側外周突起１８を設け、旋回スクロール１２のラップ部１４に旋回側外周突起２１を設けたので、これらの外周突起１８，２１を相手方のラップ部１４，３の平滑な内周面１４Ａ，３Ａ（段差部２０，２３）に最接近させることができ、突起同士の接触、かじり等を防止することができる。
【００５８】
一方、固定側外周突起１８の頂部１８Ａを、例えば０〜２ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度の幅寸法Ｗ1をもって狭幅に形成したので、頂部１８Ａは、旋回スクロール１２のラップ部１４と接触したときに、容易につぶれたり、摩耗して変形でき、その内周面１４Ａに速やかに馴染むことができる。これにより、ラップ部１４と外周突起１８とが何度も接触するのを防止でき、圧縮室１７の密閉性を高めつつ、動力損失、かじり等を防止することができる。
【００５９】
そして、外周突起１８の裾野部位の幅寸法Ｗ2を、頂部１８Ａの幅寸法Ｗ1の２倍以上となるように形成したので、外周突起１８が旋回スクロール１２のラップ部１４と接触した場合でも、突起全体が損傷しない十分な強度を確保でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００６０】
また、外周突起１８の凹円弧面１８Ｂの半径寸法Ｒを、ラップ部３の径方向寸法Ｔに対して、例えば１／４×Ｔ≦Ｒ≦Ｔ、好ましくは２／５×Ｔ≦Ｒ≦３／５×Ｔとなるように設定したので、例えばエンドミル等の切削工具を用いてラップ部３の外周面３Ｂと各外周突起１８とを切削加工するときには、これらを同じ切削工具で連続的に効率よく加工でき、生産性を高めることができる。
【００６１】
一方、旋回側外周突起２１も、外周突起１８の幅寸法Ｗ1，Ｗ2、半径寸法Ｒ等とほぼ等しい寸法に形成したので、これと同様の作用効果を得ることができる。
【００６２】
次に、図９は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ラップ部の外径側に非突起形成部位を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第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。
【００６３】
３１はスクロール式空気圧縮機の固定スクロールで、該固定スクロール３１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、鏡板３２、ラップ部３３、筒部３４、フランジ部（図示せず）等により構成されている。そして、ラップ部３３は、内周面３３Ａと外周面３３Ｂとを有する渦巻状に形成されている。
【００６４】
しかし、ラップ部３３には、その外径側（巻終り端側）に位置して固定側外周突起１８を形成しない非突起形成部位３３Ｃが設けられ、この非突起形成部位３３Ｃは、例えばラップ部３３の外径側端部から内径側に向けて略１巻分にわたる長さをもって延びている。
【００６５】
この場合、非突起形成部位３３Ｃは、ラップ部３３のうち後述する外径側の圧縮室１７′，１７″の周壁となる部位に配置され、ラップ部３３の外周面３３Ｂには、非突起形成部位３３Ｃを除いた部位（非突起形成部位３３Ｃよりも内径側に位置する部位）に複数本の固定側外周突起１８が設けられている。
【００６６】
３５は固定スクロール３１と対向して配置された旋回スクロールで、該旋回スクロール３５は、第１の実施の形態とほぼ同様に、鏡板（図示せず）に立設された渦巻状のラップ部３６を有し、該ラップ部３６は、内周面３６Ａと外周面３６Ｂとを有している。
【００６７】
また、ラップ部３６には、固定スクロール３１のラップ部３３とほぼ同様に、その外径側に位置して旋回側外周突起２１を形成しない非突起形成部位３６Ｃが設けられ、この非突起形成部位３６Ｃは、例えばラップ部３６の外径側端部から内径側に向けて略１巻半にわたる長さをもって延びている。
【００６８】
この場合、非突起形成部位３６Ｃは、ラップ部３６のうち外径側の圧縮室１７′，１７″の周壁となる部位に配置され、ラップ部３６の外周面３６Ｂには、非突起形成部位３６Ｃを除いた部位（非突起形成部位３３Ｃよりも内径側に位置する部位）に複数本の旋回側外周突起２１が設けられている。
【００６９】
ここで、旋回スクロール３５のラップ部３６の巻終り端側が固定スクロール３１のラップ部３３に最接近する位置を圧縮開始位置Ｓとすると、この圧縮開始位置Ｓでは、ラップ部３３，３６の外径側によって２つの圧縮室１７（外径側の圧縮室１７′，１７″）が画成され、これら外径側の圧縮室１７′，１７″には、吸込口６から吸込まれて間もない吸込空気が閉込められた状態となる。
【００７０】
そして、本実施の形態では、ラップ部３３，３６のうち外径側の圧縮室１７′，１７″に面した部位に非突起形成部位３３Ｃ，３６Ｃを配設している。このため、圧縮機の運転時には、外径側の圧縮室１７′，１７″の位置で固定スクロール３１のラップ部３３と旋回スクロール３５のラップ部３６とを滑らかに連続的に摺接させることができる。
【００７１】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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、本実施の形態では、固定スクロール３１のラップ部３３のうち、外径側に位置する略１巻分の部位に非突起形成部位３３Ｃを設け、旋回スクロール３５のラップ部３６には、外径側の略１巻半の部位に非突起形成部位３６Ｃを設ける構成としている。
【００７２】
これにより、例えばラップ部３３，３６の最も外径側に画成される圧縮室１７′の閉込み位置（圧縮開始位置Ｓ）、圧縮室１７″の閉込み位置等では、各ラップ部３３，３６の平滑な内周面３３Ａと外周面３６Ｂ、外周面３３Ｂと内周面３６Ａとをそれぞれ最接近または接触させることができる。
【００７３】
このため、圧縮開始位置Ｓの位置における圧縮室１７′のシール性や、これと隣接する圧縮室１７″のシール性を良好に保持することができる。従って、圧縮時の体積効率に対して影響が大きい外径側の圧縮室１７′，１７″で空気を安定的に圧縮でき、圧縮性能を高めることができると共に、内径側の突起１８，２１等によって発生した異音が吸込口６を通じて外部に漏れるのを防ぐことができ、騒音を低減することができる。
【００７４】
次に、図１０は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ラップ部の外径側に非突起形成部位を設けると共に、突起をラップ部の軸方向全長に亘って形成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第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。
【００７５】
４１はスクロール式空気圧縮機の固定スクロールで、該固定スクロール４１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、鏡板４２、ラップ部４３、筒部４４、フランジ部（図示せず）等により構成されている。そして、ラップ部４３は、内周面４３Ａと外周面４３Ｂとを有する渦巻状に形成されている。
【００７６】
また、ラップ部４３の外周面４３Ｂには、軸方向の全長に亘って延びる複数本の固定側外周突起４５が設けられると共に、ラップ部４３の外径側（巻終り端側）には、第２の実施の形態による非突起形成部位３３Ｃとほぼ同様に、固定側外周突起４５を形成しない非突起形成部位４３Ｃが設けられている。そして、非突起形成部位４３Ｃは、例えばラップ部４３の外径側端部から内径側に向けて略１巻分にわたる長さをもって延びると共に、ラップ部４３のうち外径側の圧縮室１７′，１７″の周壁となる部位に配置されている。
【００７７】
４６は固定スクロール４１と対向して配置された旋回スクロールで、該旋回スクロール４６は、第１の実施の形態とほぼ同様に、鏡板（図示せず）に立設された渦巻状のラップ部４７を有し、該ラップ部４７は、内周面４７Ａと外周面４７Ｂとを有している。
【００７８】
また、ラップ部４７の外周面４７Ｂには、軸方向の全長に亘って延びる旋回側外周突起４８が設けられると共に、ラップ部４７の外径側（巻終り端側）には、固定スクロール４１のラップ部４３とほぼ同様に、その外径側に位置して旋回側外周突起４８を形成しない非突起形成部位４７Ｃが設けられている。そして、非突起形成部位４７Ｃは、例えばラップ部４７の外径側端部から内径側に向けて略１巻半にわたる長さをもって延びると共に、ラップ部４７のうち外径側の圧縮室１７′，１７″の周壁となる部位に配置されている。
【００７９】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第２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。即ち、本実施の形態では、固定スクロール４１のラップ部４３のうち、外径側に位置する略１巻分の部位に非突起形成部位４３Ｃを設け、旋回スクロール４６のラップ部４７には、外径側の略１巻半の部位に非突起形成部位４７Ｃを設けたから、圧縮開始位置Ｓの位置における圧縮室１７′のシール性や、これと隣接する圧縮室１７″のシール性を良好に保持することができる。従って、圧縮時の体積効率に対して影響が大きい外径側の圧縮室１７′，１７″で空気を安定的に圧縮でき、圧縮性能を高めることができると共に、内径側の突起４５，４８等によって発生した異音が吸込口６を通じて外部に漏れるのを防ぐことができ、騒音を低減することができる。
【００８０】
なお、前記第１，第２の実施の形態では、突起１８，２１と対向するラップ部１４，３の歯元側に段差部２３，２０を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す第１の変形例のように、段差部を省くと共に、特殊工具を使用することによって、突起１８′，２１′を各ラップ部３，１４の外周面３Ｂ，１４Ｂよりも突出寸法ｔだけ突出させる構成としてもよい。
【００８１】
また、前記各実施の形態では、突起１８，２１，４５，４８をラップ部３，１４，３３，３６，４３，４７の外周側に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第２の変形例のように、固定スクロール４１と旋回スクロール４６のラップ部４３，４７の内周面４３Ａ，４７Ａに突起５１，５２を設ける構成としてもよい。
【００８２】
また、前記各実施の形態では、互いに対向する２つのラップ部３，１４，３３，３６，４３，４７にはいずれも突起１８，２１，４５，４８を設ける構成としたが、例えば図１３に示す第３の変形例のように、旋回スクロール４６のラップ部４７の内周面４７Ａと外周面４７Ｂとに突起５３，５４を設ける構成としてもよい。さらに、例えば固定スクロールの内周面と外周面のうちいずれか一方または両方に突起を設け、旋回スクロールの突起を省略する構成としてもよく、固定スクロールの突起を省略し、旋回スクロールの内周面と外周面のうちいずれか一方に突起を設ける構成としてもよい。
【００８３】
また、本発明では、隣合う突起１８，２１，４５，４８，１８′，２１′，５１，５２，５３，５４間のなす角度は、内径側から外径側にわたってほぼ等しくする構成としてもよく、内径側と外径側とで異ならしめる構成としてもよい。
【００８４】
特に、隣合う突起間の角度をラップ部の内径側と外径側とで異ならしめる構成とした場合には、各突起が相手方のラップ部に最接近するときの異音の発生タイミングを時間的に分散することができ、異音を低減することができる。
【００８５】
また、実施の形態では、ケーシングに固定された固定スクロール１，３１，４１に対して旋回スクロール１２，３５，４６を旋回運動させるスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば特開平９−１３３０８７号公報に示すように、互いに対向して配置された２つのスクロールをそれぞれ回転駆動する全系回転式のスクロール式流体機械等に適用してもよい。
【００８６】
さらに、実施の形態では、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て説明した。しかし、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機等の他のスクロール式流体機械に適用してもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、ラップ部のうち鏡板から離れた軸方向の一部にのみに突起を形成したから、突起の軸方向長さ寸法を短くすることができ、突起によって生じる異音を小さくすることができる。また、隣合う突起間の溝部をラップ部の軸方向に対して小さくすることができるから、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平均隙間を小さくすることができ、圧縮効率を高めることができると共に、ラップ部内の温度を低減でき、チップシール等の寿命を延長することができる。
【００８８】
また、ラップ部の歯元側には突起を設けないから、ラップ部の軸方向の全長に亘って突起を設けた場合に比べて、ラップ部を削る箇所を減少させることができ、加工コストを低減できると共に、歯元側での寸法管理を容易に行うことができる。
【００８９】
さらに、歯元側ではラップ部の外周面と相手方のラップ部の内周面との間の隙間は、突起を設けないときの間隔寸法と同程度に設定することができるから、この位置でのラップ部の接触を防ぐことができ、信頼性を向上することができる。
【００９０】
また、請求項２の発明によれば、各突起はラップ部のうち渦巻方向の内径側のみに形成し、ラップ部の外径側には非突起形成部位を設ける構成としたので、圧縮時の体積効率に対して影響が大きい外径側の圧縮室を良好にシールでき、圧縮性能を高めることができる。また、ラップ部の外周側に設けた非突起形成部位では他方のラップ部との隙間寸法を小さくすることができるから、各ラップ部の外径側で平滑な周面同士を確実に最接近または接触させることができ、ラップ部の内径側の突起によって発生した異音が外径側の吸込口等から外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００９１】
さらに、請求項３の発明によれば、ラップ部の非突起形成部位は、ラップ部の圧縮開始位置から内径側に向けて略１巻分にわたる部位として構成したので、例えば圧縮開始位置等における外径側の圧縮室のシール性を高め、ラップ部の外径側から内径側にわたって圧縮動作を安定的に行うことができる。また、圧縮開始位置から内径側に向けて略１巻分にわたって非突起形成部位を設けたから、外径側では必ず一箇所で各ラップ部の平滑な周面同士を最接近または接触させることができ、この周面同士が最接近等する箇所で内径側の突起によって生じる異音が外部に漏れるのを確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】スクロール式空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。
【図３】図２中の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を拡大して示す要部拡大の横断面図である。
【図４】図３中の固定側外周突起を拡大して示す要部拡大の横断面図である。
【図５】固定スクロールの鏡板、ラップ部および固定側外周突起の一部を拡大して示す一部破断の外観斜視図である。
【図６】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を図３中の矢示VI−VI方向から拡大してみた要部拡大の縦断面図である。
【図７】図６中の矢示VII−VII方向からみた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を示す要部拡大の横断面図である。
【図８】第１，第２の比較例および第１の実施の形態によるラップ部を拡大して示す図６と同様位置の要部拡大の縦断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を示す横断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を示す横断面図である。
【図１１】本発明の第１の変形例による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を拡大して示す図６と同様位置の要部拡大の縦断面図である。
【図１２】本発明の第２の変形例によるスクロール式空気圧縮機を示す横断面図である。
【図１３】本発明の第３の変形例によるスクロール式空気圧縮機を示す横断面図である。
【符号の説明】
１，３１，４１ 固定スクロール
２，１３，３２，４２ 鏡板
３，１４，３３，３６，４３，４７ ラップ部
３Ａ，１４Ａ，３３Ａ，３６Ａ，４３Ａ，４７Ａ 内周面（周面）
３Ｂ，１４Ｂ，３３Ｂ，３６Ｂ，４３Ｂ，４７Ｂ 外周面（周面）
１０ 駆動軸
１２，３５，４６ 旋回スクロール
１７，１７′，１７″ 圧縮室
１８，４５，１８′ 固定側外周突起（突起）
１８Ａ 頂部
１８Ｂ 凹円弧面
２１，４８，２１′ 旋回側外周突起（突起）
３３Ｃ，３６Ｃ，４３Ｃ，４７Ｃ 非突起形成部位
５１，５２，５３，５４ 突起

Claims (3)

1. 鏡板に内径側から外径側に向け渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された一方のスクロールと、該一方のスクロールに対向して設けられ鏡板に該一方の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ために内径側から外径側に向け渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された他方のスクロールとを備え、少なくとも前記一方のスクロールのラップ部の周面には、渦巻方向に間隔をもって軸方向に延びる複数本の突起を設けてなるスクロール式流体機械において、
   前記各突起は、前記鏡板に立設されたラップ部のうち当該鏡板から離れた軸方向の一部にのみ形成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 前記各突起は前記ラップ部のうち渦巻方向の内径側のみに形成し、前記ラップ部の外径側には非突起形成部位を設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 前記ラップ部の非突起形成部位は、前記一方のスクロールのラップ部と他方のスクロールのラップ部とが最も外径側で最接近する圧縮開始位置から内径側に向けて略１巻分にわたる部位である請求項２に記載のスクロール式流体機械。

Images