JP5175497B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気圧縮機、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。

一般に、スクロール式流体機械は、互いに対向する２つのスクロールを備え、各スクロールは、その鏡板の歯底面に渦巻状のラップ部が立設される構成となっている。そして、２つのスクロールを対向して配置することによって、２つのラップ部が重なり合って複数の圧縮室が画成される。この状態で、一方のスクロールを他方のスクロールに対して旋回運動させることにより、圧縮室を連続的に縮小して空気等を圧縮している。

また、従来技術によるスクロール式流体機械には、スクロールのラップ部の歯先面に開口して渦巻状のシール溝を設け、該シール溝内に相手方の鏡板に摺接するシール部材を装着することにより、このシール部材によって各圧縮室の気密性を確保する構成としたものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平６−２３５３８６号公報 特開２００５−１６３６７１号公報

そして、特許文献１，２の発明は、シール溝内にシール部材を装着するときに、該シール部材の底面をシール溝の溝底面に当接させることにより、該シール部材をシール溝から突出させている。これにより、シール部材を相手方の鏡板に押付けてラップ部の歯先と相手方の鏡板との間をシールし、圧縮室の気密性を高めている。

さらに、スクロール式流体機械には、シール溝内に装着したシール部材を圧縮室の圧力を利用して浮上させることにより、該シール部材を相手方の鏡板に押付ける構成としたものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開平８−９３６６９号公報

ところで、上述の特許文献１，２に記載された従来技術では、シール部材の全長をシール溝の溝底面に当接させて該シール溝から突出させているから、シール部材は、その全長に亘って相手方の鏡板に押付けられた状態となる。このため、シール部材と鏡板との間の摩擦抵抗が過度に大きくなるため、旋回運転時の機械損失が増大し、圧縮性能が低下するという問題がある。

一方、特許文献３に記載された従来技術では、圧縮室の圧力でシール部材を浮上させ、該シール部材を相手方の鏡板に押付けている。この場合、外径側に位置する圧縮室は圧力が低いから、シール部材の外径側部位を浮上させることができず、シール部材と相手方の鏡板との接触が不十分になってシール性が低下するという問題がある。

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、相手方の鏡板に対するシール部材の押付け力を全長に亘って適正にすることにより、シール性を向上すると共に、摩擦抵抗を小さくして機械損失を低減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。

本発明によるスクロール式流体機械は、鏡板の内径側から外径側に向けて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う渦巻状のラップ部が軸方向に立設された他方のスクロールと、前記各スクロールのラップ部のうち少なくとも一方のラップ部の歯先面に開口して設けられた渦巻状のシール溝と、該シール溝内に装着されて相手方の鏡板に摺接するシール部材とを備えてなる。

そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記シール部材には、前記シール溝の溝底面に対面する面のうち、最外径側のほぼ１巻の範囲に軸方向に長寸となるように突出させた長寸シール部を設け、残りの部位を短寸シール部として形成し、前記シール部材は、装着時に前記長寸シール部によって前記シール溝から突出させ、前記シール部材には、前記シール部材の長さ方向に離間して形成され、前記シール溝の溝底面に接触する複数のリップ部を設ける構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記シール部材には、前記シール部材の長さ方向に離間して形成され、前記シール溝の側面に接触する複数のリップ部を設ける構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、シール部材には、シール溝の溝底面に対面する面のうち、最外径側のほぼ１巻の範囲に軸方向に長寸となるように突出させて長寸シール部を設け、残りの部位を短寸シール部として形成し、シール部材は、装着時に長寸シール部によってシール溝から突出させる構成としている。従って、シール部材の全長のうち、シール性が低下する最外径側の部位を長寸シール部とすることにより、この部位を強制的にシール溝から突出させ、相手方の鏡板に押付けることができる。

この結果、長寸シール部は、シール部材によるシール性が低下する最外径側の部分だけを相手方の鏡板に押付けることができるから、シール部材と鏡板との間の摩擦抵抗を小さく抑えることができる上に、十分なシール性を得ることができる。これにより、相手方の鏡板に対するシール部材の押付け力を全長に亘って適正にすることができ、摩擦抵抗を小さくして機械損失を低減できる。また、圧縮室のシール性を向上することにより、圧縮室の容積分の流体を無駄なく圧縮できるから、圧縮性能を高めることができる。
また、シール部材は、最外径側のほぼ１巻の範囲に長寸シール部を形成し、残りの部位を短寸シール部として形成しているから、圧縮室の圧力が高い内径側では、シール溝に侵入する圧縮室の圧力により短寸シール部を浮上させ、相手方の鏡板に押付けることができる。一方、圧縮室の圧力が低くシール部材を浮上することが難しい最外径側のほぼ１巻の範囲では、シール溝から突出した長寸シール部を相手方の鏡板に押付けることができる。
さらに、シール部材には、シール部材の長さ方向に離間して複数のリップ部を設けたから、該各リップ部をシール溝の溝底面に接触させることにより、各リップ部は、シール溝とシール部材との隙間を通って内径側から外径側に漏れようとする圧縮流体を遮断することができ、圧縮効率を高めることができる。

請求項２の発明によれば、シール部材には、シール部材の長さ方向に離間して複数のリップ部を設けたから、該各リップ部をシール溝の側面に接触させることにより、各リップ部は、シール溝とシール部材との隙間を通って内径側から外径側に漏れようとする圧縮流体を遮断することができ、圧縮効率を高めることができる。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１および第２の実施の形態について説明するが、そのうち、第１の実施の形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械としてモータ一体型のスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１は圧縮機の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング１は、軸方向一側が開口した有底筒状に形成され、その軸方向他側には、出力軸２Ａを有するモータ２が取付けられている。また、スクロール式空気圧縮機は、例えば自動車等の車両に空圧アクチュエータとして搭載される小型の圧縮機となっている。

３はケーシング１の軸方向一側に設けられた固定スクロールで、該固定スクロール３は、例えばアルミニウム、鉄等の金属材、またはその合金材等を用いて形成され、図１、図２に示すように、円板状の鏡板４と、該鏡板４の歯底面４Ａに軸方向に向けて立設された渦巻状のラップ部５と、鏡板４の外周側に設けられ、該ラップ部５を取囲む筒状の支持部６とによって大略構成されている。

ここで、ラップ部５は、図３に示すように、例えば最も内径側の端部を巻始め端とし、最も外径側の端部を巻終り端としたときに、内径側から外径側に向けて例えば３巻半程度の渦巻状に巻回されている。そして、ラップ部５の歯先面５Ａは、相手方となる旋回スクロール８の鏡板９の歯底面９Ａから一定の寸法だけ軸方向に離間し、この歯先面５Ａには後述のシール溝７が設けられている。

７はラップ部５の歯先面５Ａに開口して設けられたシール溝で、該シール溝７は、後述のチップシール２０が装着されるものである。ここで、シール溝７は、図２、図３に示すように、ラップ部５のほぼ全長に亘って延び、該ラップ部５に沿った渦巻状の凹溝として形成されている。

また、シール溝７の断面形状（横断面）は、図４に示すように、例えば略コ字状または四角形状に形成されている。そして、シール溝７は、全長に亘って平坦な溝底面７Ａと、該溝底面７Ａの径方向内側に位置する内側壁面７Ｂと、溝底面７Ａの径方向外側に位置する外側壁面７Ｃとを有している。また、シール溝７は、チップシール２０が装着される軸方向の寸法、即ち、ラップ部５の歯先面５Ａから溝底面７Ａまでの深さ寸法が寸法Ｈ1に設定されている。

８は固定スクロール３に対向してケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールである（図１参照）。この旋回スクロール８は、固定スクロール３とほぼ同様に、例えばアルミニウム等の金属材料、またはその合金等を用いて形成されている。

そして、旋回スクロール８は、表面側が歯底面９Ａとなった円板状の鏡板９と、該鏡板９の歯底面９Ａから固定スクロール３の鏡板４に向けて軸方向に立設された渦巻状のラップ部１０と、鏡板９の裏面中央に突設され、後述の駆動軸１３が連結されるボス部１１とによって構成されている。

ここで、旋回スクロール８のラップ部１０は、固定スクロール３のラップ部５とほぼ同様に形成されている。即ち、ラップ部１０は、図３に示すように、内径側から外径側に向け例えば３巻半程度の渦巻状に巻回されている。また、ラップ部１０の歯先面側には、前述したシール溝７と同様のシール溝１２が設けられ、このシール溝１２にはチップシール２５が装着される。

１３はケーシング１内に軸受等を介して回転可能に設けられた駆動軸である。この駆動軸１３は、図１に示すように、基端側がモータ２の出力軸２Ａに取付けられ、該モータ２によって回転駆動される。また、駆動軸１３の先端側には、偏心ブッシュ１４と旋回軸受１５とを介して旋回スクロール８のボス部１１が旋回可能に連結されている。この偏心ブッシュ１４は、ボス部１１と駆動軸１３とを径方向に偏心させた状態で互いに連結するものである。

これにより、駆動軸１３が回転するときには、その軸線を中心として旋回スクロール８が一定の旋回半径で旋回運動を行う。この場合、ケーシング１と旋回スクロール８の背面側との間には、旋回スクロール８が旋回運動時に自転するのを防止する例えば３個の自転防止機構１６（図１中に１個のみ図示）が設けられている。

また、旋回スクロール８は、固定スクロール３に対し例えば１８０度ずらして重なり合うように配設され、両者のラップ部５，１０間には、外径側から内径側（中央）にかけて複数の圧縮室１７が画成されている。そして、圧縮機の運転時には、固定スクロール３に設けられた吸込口１８から外径側の圧縮室１７内に空気を吸込みつつ、この空気を各圧縮室１７内で順次圧縮し、最後に、中央側の圧縮室１７内に収容された圧縮空気を、固定スクロール３に設けられた吐出口１９から外部に吐出する。

次に、固定スクロール３のシール溝７内に装着された固定スクロール３側のチップシール２０と、旋回スクロール８のシール溝１２内に装着された旋回スクロール８側のチップシール２５について説明する。これらのチップシール２０，２５は、装着方向が異なるために、後述する長寸シール部２２，２７の突出方向が反対となっており、それ以外はほぼ同様に形成されている。

２０は固定スクロール３のシール溝７に装着されたシール部材としてのチップシールを示している。この固定スクロール３用のチップシール２０は、固定スクロール３のラップ部５と、相手方となる旋回スクロール８の鏡板９との間をシールするものである。また、チップシール２０は、例えば耐熱性、耐摩耗性、摺動性に優れた樹脂材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を含む樹脂複合材料を用いて形成されている。さらに、チップシール２０は、図２、図３に示す如く、シール溝７の長さ方向に沿って渦巻状に延びている。そして、チップシール２０は、後述する内径側の短寸シール部２１と外径側の長寸シール部２２とにより大略構成されている。

２１はチップシール２０の内径側を形成する短寸シール部である。この短寸シール部２１は、図４、図５に示すように、略四角形の断面形状を有し、シール溝７の溝底面７Ａに対面する底面２１Ａと、該底面２１Ａと対向してシール溝７の開口側に配置されるシール面２１Ｂと、シール溝７の内側壁面７Ｂに対面する内周面２１Ｃと、シール溝７の外側壁面７Ｃに対面する外周面２１Ｄとを備えている。また、短寸シール部２１は、底面２１Ａからシール溝７に装着され、空気圧で浮上することでシール面２１Ｂが旋回スクロール８の鏡板９に接触する。

さらに、短寸シール部２１は、渦巻状をなすチップシール２０の全長のうち、後述の長寸シール部２２となった最外径側の１巻を除いた残りの範囲に形成されている。詳しくは、短寸シール部２１は、中央側の内径端部２１Ｅから後述する長寸シール部２２の段部２２Ｅまでの範囲に形成され、この短寸シール部２１の範囲はチップシール２０の３巻半の巻数のうち、内径側のほぼ２巻半となっている。

ここで、短寸シール部２１は、チップシール２０の内径側部位を形成するもので、この短寸シール部２１では最外径側と異なり、シール面２１Ｂと底面２１Ａの差圧が大きくなっている。したがって、短寸シール部２１は、圧縮空気の差圧により確実に浮上することができ、シール面２１Ｂを相手方となる旋回スクロール８の鏡板９の歯底面９Ａに押付けることができる。

２２はチップシール２０の外径側を形成する長寸シール部を示している。この長寸シール部２２は、短寸シール部２１と一体形成されている。また、長寸シール部２２は、短寸シール部２１とほぼ同様に、四角形の断面形状を有し、シール溝７の溝底面７Ａに対面する底面２２Ａと、短寸シール部２１のシール面２１Ｂと同一平面をなすシール面２２Ｂと、シール溝７の内側壁面７Ｂに対面する内周面２２Ｃと、シール溝７の外側壁面７Ｃに対面する外周面２２Ｄとを備えている。また、長寸シール部２２の底面２２Ａは、短寸シール部２１の底面２１Ａとの境界部に段部２２Ｅを有し、この段部２２Ｅにより、長寸シール部２２は短寸シール部２１よりも軸方向に長寸となるように突出して形成されている。

そこで、長寸シール部２２の構成について詳しく説明すると、この長寸シール部２２は、図６に示す如く、その段部２２Ｅから外径端部２２Ｆまでのほぼ２π（３６０度）の範囲に形成され、この範囲はチップシール２０の３巻半の巻数のうち、最外径側のほぼ１巻となっている。また、長寸シール部２２は、図４に示す如く、短寸シール部２１の底面２１Ａから軸方向に寸法Ｇ1だけ突出している。この突出寸法Ｇ1により長寸シール部２２の高さ寸法（底面２１Ａからシール面２２Ｂまでの寸法）Ｈ2は、シール溝７の深さ寸法Ｈ1よりも大きな値となっている（Ｈ2＞Ｈ1）。

ここで、外径側に位置する圧縮室１７、例えば３巻半のチップシール２０のうち、最外径側の１巻（１周）部分を使って画成する圧縮室１７は、差圧が小さく、チップシール２０の外径側部位を浮上させることができない。しかし、チップシール２０の最外径側のほぼ１巻の範囲は、長寸シール部２２としてシール溝７から突出させることができるから、外径側の圧縮室１７の圧力が低い場合でも、長寸シール部２２のシール面２２Ｂを、旋回スクロール８の鏡板９の歯底面９Ａに押付けることができる。

２３はチップシール２０を構成する短寸シール部２１の底面２１Ａと長寸シール部２２の底面２２Ａに形成された複数の底面リップ部である。これらの底面リップ部２３は、図５に示すように、例えば各シール部２１，２２の底面２１Ａ，２２Ａに斜めに切込みを入れることにより、薄肉なリップ部として形成され、チップシール２０の長さ方向（渦巻方向）に間隔をもって配置されている。

そして、底面リップ部２３の先端側は、チップシール２０の渦巻方向で内径側に向けて拡開し、斜めに突出した自由端側がシール溝７の溝底面７Ａに弾性的に当接している。これにより、各底面リップ部２３は、圧縮運転が行われるときに、各シール部２１，２２の底面２１Ａ，２２Ａとシール溝７の溝底面７Ａとの間の隙間をチップシール２０の長さ方向に対して複数箇所で遮断し、これらの間を通じてシール溝７の内径側から外径側に圧縮空気が漏れるのを防止している。

２４は短寸シール部２１の内周面２１Ｃと長寸シール部２２の内周面２２Ｃに渦巻方向に間隔をもって形成された複数の内側リップ部である。該各内側リップ部２４の先端側は、チップシール２０の内径側に向けて拡開し、シール溝７の内側壁面７Ｂに弾性的に当接している。

そして、各内側リップ部２４は、各シール部２１，２２の内周面２１Ｃ，２２Ｃとシール溝７の内側壁面７Ｂとの間の隙間をチップシール２０の長さ方向に対して複数箇所で遮断し、これらの間を通じてシール溝７の内径側から外径側に圧縮空気が漏れるのを防止している。

一方、２５は旋回スクロール８のシール溝１２に装着されたチップシールである（図２参照）。この旋回スクロール８側のチップシール２５は、前述した固定スクロール３側のチップシール２０とほぼ同様に、ほぼ３巻半の渦巻状をなしている。また、チップシール２５は、内径側の２巻半が短寸シール部２６となり、最外径側の１巻がほぼ２πの範囲内で長寸シール部２７となっている。さらに、チップシール２５には、複数の底面リップ部、内側リップ部（いずれも図示せず）が設けられている。しかし、旋回スクロール８側のチップシール２５は、固定スクロール３側のチップシール２０と装着方向が異なるから、その長寸シール部２７の突出方向と前述した長寸シール部２２の突出方向とが反対となっている点で、チップシール２０と相違している。

第１の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、その動作について説明する。

まず、モータ２によって駆動軸１３を回転駆動したときには、駆動軸１３の回転が偏心ブッシュ１４、旋回軸受１５等を介して旋回スクロール８に伝えられる。これにより、旋回スクロール８は、自転防止機構１６によって自転を規制された状態で、駆動軸１３を中心として旋回運動を行う。

このとき、固定スクロール３のラップ部５と旋回スクロール８のラップ部１０との間に画成された圧縮室１７は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小する。これにより、圧縮機は、吸込口１８から吸込んだ外気を各圧縮室１７で順次圧縮し、吐出口１９から外部のタンク(図示せず)等に向けて圧縮空気を吐出する。

また、圧縮運転時には、各圧縮室１７から各シール溝７，１２とチップシール２０，２５との隙間に圧縮空気が流入し、該各チップシール２０，２５を浮上させて相手方の鏡板９，４に押付ける。このときに、圧縮室１７の差圧が小さく十分に浮上することができない各チップシール２０，２５の最外径側の１巻の範囲は、長寸シール部２２，２７によって鏡板９，４に押付けることができる。これにより、各チップシール２０，２５と鏡板９，４との摩擦抵抗を小さく抑えつつ、各圧縮室１７のシール性を高めることができ、圧縮室１７の容積分の空気を無駄なく圧縮することができる。

さらに、圧縮運転時には、各シール溝７，１２とチップシール２０，２５との隙間に圧縮空気が流入し、この隙間を通って内径側から外径側に漏れようとする。しかし、各チップシール２０，２５には、リップ部２３，２４を設けているから、該各リップ部２３，２４により圧縮空気が漏れ出ないように遮断することができる。

このように、第１の実施の形態によれば、チップシール２０には、シール溝７の溝底面７Ａに対面する最外径側の１巻に軸方向に長寸となるように突出させて長寸シール部２２を設け、チップシール２５には、同様に長寸シール部２７を設け、該各長寸シール部２２，２７によりチップシール２０，２５の外径側の１巻をシール溝７，１２から突出させる構成としている。

従って、各長寸シール部２２，２７は、圧縮室１７の差圧が小さく鏡板９，４に押付けることが困難なチップシール２０，２５の最外径側の１巻を鏡板９，４に押付けることができ、この部位のシール性を強制的に高めることができる。

この結果、チップシール２０，２５によるシール性が低下する部分だけを相手方の鏡板９，４に押付けることができるから、チップシール２０，２５と鏡板９，４との間の摩擦抵抗を小さく抑えることができる上に、十分なシール性を得ることができる。これにより、相手方の鏡板９，４に対するチップシール２０，２５の押付け力を全長に亘って適正にすることができ、摩擦抵抗を最小限にして機械損失を低減することができる。

また、外径側の圧縮室１７のシール性を向上することにより、圧縮室１７の容積分の空気を無駄なく圧縮できるから、スクロール式空気圧縮機の圧縮性能を高めることができる。

また、チップシール２０，２５は、最外径側のほぼ１巻（ほぼ２π）の範囲に長寸シール部２２，２７を形成し、残りの２巻半の範囲を短寸シール部２１，２６として形成しているから、圧縮室１７の差圧が大きい内径側では、シール溝７，１２に侵入する圧縮室１７の圧力により短寸シール部２１，２６を浮上させ、相手方の鏡板９，４に押付けることができる。一方、圧縮室１７の差圧が小さくチップシール２０，２５を浮上することが難しい最外径側のほぼ１巻の範囲では、シール溝７，１２から突出した長寸シール部２２，２７を相手方の鏡板９，４に押付けることができる。

さらに、チップシール２０，２５を短寸シール部２１，２６と長寸シール部２２，２７とから形成するだけの簡単な構成により、圧縮室１７のシール性を高めることができるから、旋回スクロール８を固定スクロール３側に押付ける背圧室等の複雑な機構を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

さらに、長寸シール部２２，２７においても、底面リップ部２３を設けているので、突出寸法Ｇ１以上に摩耗した場合においても、底面リップ部２３により圧縮空気が漏れ出ないように遮断することができる。

次に、図９ないし図１３は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態の特徴は、スクロールのラップ部に設けたシール溝には、シール部材の底面に対面する面の一部を軸方向に短寸として浅溝部を設け、シール部材は、装着時に浅溝部によってシール溝から突出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９ないし図１１において、３１は第２の実施の形態による固定スクロールを示している。この固定スクロール３１は、前述した第１の実施の形態による固定スクロール３とほぼ同様に、円板状の鏡板３２と、該鏡板３２の歯底面３２Ａに軸方向に向けて立設された渦巻状のラップ部３３と、鏡板３２の外周側に設けられ、該ラップ部３３を取囲む筒状の支持部３４とによって大略構成され、前記ラップ部３３の歯先面３３Ａには後述のシール溝３５が開口して設けられている。

しかし、第２の実施の形態による固定スクロール３１は、シール溝３５が後述の深溝部３６と浅溝部３７とにより構成されている点で、第１の実施の形態による固定スクロール３と相違している。

３５はラップ部３３の歯先面３３Ａに開口して設けられた渦巻状のシール溝である。このシール溝３５は、外径側に配置される後述のチップシール３８を突出させるために、内径側の深溝部３６と外径側の浅溝部３７とにより大略構成されている。

３６はシール溝３５の内径側を形成する深溝部である。この深溝部３６は、図１２に示すように、溝底面３６Ａ、内側壁面３６Ｂ、外側壁面３６Ｃにより、例えば略コ字状または四角形状の断面をもった凹溝として形成されている。また、深溝部３６は、渦巻状をなすシール溝３５の全長のうち、後述の浅溝部３７となった最外径側の１巻を除いた残りの範囲に形成されている。詳しくは、深溝部３６は、中央側の内径端部３６Ｄから後述する浅溝部３７の段部３７Ｄまでの範囲に設けられ、この深溝部３６の範囲はシール溝３５の３巻半の巻数のうち、内径側のほぼ２巻半となっている。

３７はシール溝３５の外径側を形成する浅溝部を示している。この浅溝部３７は、深溝部３６と一緒にシール溝３５を構成している。また、浅溝部３７は、深溝部３６とほぼ同様に、溝底面３７Ａ、内側壁面３７Ｂ、外側壁面３７Ｃにより、略コ字状または四角形状の断面をもった凹溝として形成されている。また、浅溝部３７の溝底面３７Ａは、深溝部３６の溝底面３６Ａとの境界部に段部３７Ｄを有し、この段部３７Ｄにより、浅溝部３７は軸方向に短寸に形成されている。

そこで、浅溝部３７の構成について詳しく説明すると、この浅溝部３７は、その段部３７Ｄから外径端部３７Ｅまでのほぼ２π（３６０度）の範囲に設けられ、この範囲はシール溝３５の３巻半の巻数のうち、最外径側のほぼ１巻となっている。また、浅溝部３７は、図１２に示す如く、深溝部３６の溝底面３６Ａから軸方向に寸法Ｇ2だけ突出している。この突出寸法Ｇ2により浅溝部３７の深さ寸法（ラップ部３３の歯先面３３Ａから溝底面３７Ａまでの寸法）Ｈ3は、後述のチップシール３８の高さ寸法Ｈ4よりも小さな値となっている（Ｈ3＜Ｈ4）。

これにより、浅溝部３７は、チップシール３８の最外径側のほぼ１巻の範囲をシール溝３５から突出させることができるから、チップシール３８のシール面３８Ｂを、旋回スクロール８の鏡板９の歯底面９Ａに押付けることができる。

また、３８はシール溝３５に装着されるシール部材としての第２の実施の形態によるチップシールである。このチップシール３８は、底面３８Ａ、シール面３８Ｂ、内周面３８Ｃ、外周面３８Ｄにより四角形状に形成され、底面３８Ａからシール面３８Ｂまでの高さ寸法は全長に亘って均一な寸法Ｈ4に設定されている。また、チップシール３８には、底面リップ部３９と内側リップ部４０が設けられている。

なお、第２の実施の形態では、固定スクロール３１のラップ部３３に設けたシール溝３５にチップシール３８を装着する構成だけを述べたが、旋回スクロール側にも同様の機能をもったシール溝とチップシールが設けられている。しかし、本実施の形態では、図示と説明を省略している。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第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、第２の実施の形態では、シール溝３５には、チップシール３８の底面３８Ａに対面する最外径側の１巻の範囲を軸方向に短寸にすることにより、深さ寸法Ｈ3が小さな浅溝部３７を設ける。これにより、チップシール３８をシール溝３５に装着したときには、該チップシール３８は、浅溝部３７によってシール溝３５から突出させることができる。

従って、シール溝３５の浅溝部３７は、圧縮室１７の差圧の大小に関係なく、チップシール３８の最外径側の１巻を鏡板９に押付けることができる。この結果、チップシール３８と鏡板９との間の摩擦抵抗を小さく抑えつつ、チップシール３８による十分なシール性を得ることができる。

なお、第１の実施の形態では、短寸シール部２１と長寸シール部２２との間に段差２２Ｅを設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば傾斜面や曲面を用いて短寸シール部２１と長寸シール部２２とを滑らかに接続する構成としてもよい。この考え方は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、チップシール２０，２５の最外径側の１巻を長寸シール部２２，２７とする構成とした場合を例示した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば摺動抵抗を小さく抑えたい場合には、チップシール２０，２５を１巻よりも小さな範囲としてもよい。また、１巻以上設けてもよい。これらの構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

一方、第１の実施の形態では、チップシール２０に底面リップ部２３と内側リップ部２４を設け、チップシール２５にも同様に底面リップ部と内側リップ部を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、チップシールに底面リップ部と内側リップ部のいずれか一方だけを設ける構成としてもよく、またリップ部を廃止する構成としてもよい。これらの構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

さらに、各実施の形態では、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が、本発明はこれに限らず、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも広く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空気圧縮機を示す縦断面図である。 図１のスクロール式空気圧縮機を示す分解斜視図である。 各スクロールのラップ部等を図１中の矢示III−III方向から拡大してみた断面図である。 固定スクロールのシール溝とチップシールとを示す要部拡大の分解斜視図である。 固定スクロールのシール溝にチップシールを装着した状態を示す要部拡大断面図である。 チップシールを単体で底面側から示す底面図である。 チップシールを図６中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。 チップシールを単体で底面側から拡大して示す外観斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による固定スクロールを示す正面図である。 固定スクロールを図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた断面図である。 固定スクロールを図９中の矢示XI−XI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のシール溝とチップシールとを示す要部拡大の分解斜視図である。 第２の実施の形態による固定スクロールのシール溝にチップシールを装着した状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

３，３１ 固定スクロール
４，９，３２ 鏡板
４Ａ，９Ａ，３２Ａ 歯底面
５，１０，３３ ラップ部
５Ａ，３３Ａ 歯先面
７，１２，３５ シール溝
７Ａ，３６Ａ，３７Ａ 溝底面
７Ｂ，３６Ｂ，３７Ｂ 内側壁面
７Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ 外側壁面
８ 旋回スクロール
１７ 圧縮室
２０，２５，３８ チップシール（シール部材）
２１，２６ 短寸シール部
２１Ａ，２２Ａ，３８Ａ 底面
２１Ｂ，２２Ｂ，３８Ｂ シール面
２１Ｃ，２２Ｃ，３８Ｃ 内周面
２１Ｄ，２２Ｄ，３８Ｄ 外周面
２２，２７ 長寸シール部
２２Ｅ，３７Ｄ 段部
２３，３９ 底面リップ部
２４，４０ 内側リップ部
３６ 深溝部
３７ 浅溝部
Ｈ1 シール溝の深さ寸法
Ｇ1 短寸シール部と長寸シール部との段差寸法
Ｈ2 チップシールの長寸シール部の高さ寸法
Ｈ3 シール溝の浅溝部の深さ寸法
Ｇ2 深溝部と浅溝部との段差寸法
Ｈ4 チップシールの高さ寸法

Claims (2)

1. 鏡板の内径側から外径側に向けて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う渦巻状のラップ部が軸方向に立設された他方のスクロールと、
   前記各スクロールのラップ部のうち少なくとも一方のラップ部の歯先面に開口して設けられた渦巻状のシール溝と、
   該シール溝内に装着されて相手方の鏡板に摺接するシール部材とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記シール部材には、前記シール溝の溝底面に対面する面のうち、最外径側のほぼ１巻の範囲に軸方向に長寸となるように突出させた長寸シール部を設け、残りの部位を短寸シール部として形成し、
   前記シール部材は、装着時に前記長寸シール部によって前記シール溝から突出させ、
   前記シール部材には、前記シール部材の長さ方向に離間して形成され、前記シール溝の溝底面に接触する複数のリップ部を設け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. 前記シール部材には、前記シール部材の長さ方向に離間して形成され、前記シール溝の側面に接触する複数のリップ部を設ける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。

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