(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの盤状体の一側に渦巻き状の羽根を立設された固定スクロールと旋回スクロールとが互いに向かい合い、双方のスクロールの羽根が噛合うことにより、羽根間に複数の被圧縮空隙を形成してなる無潤滑スクロール圧縮機において、
双方のスクロールの羽根が立設された部分の径方向外方の部分であって、互いに臨むように形成された略平坦な合わせ面と、
少なくとも一方のスクロールの羽根立設部分を取り囲むように前記合わせ面上に配置され、被圧縮ガスの前記被圧縮空隙からの前記合わせ面を通じた径方向外方への流れを抑制するような圧力を有するシールガスを、前記合わせ面上に導入する圧力導入部と
を備えることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記圧力導入部が、前記スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に形成された凹溝からなることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に周設されたシール部材をさらに備えることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記圧力導入部にシールガスを供給する圧力発生手段をさらに備えることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記圧力導入部内の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備えることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項５記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記圧力調整手段は、
前記被圧縮ガスの吸込圧力と前記圧力導入部に導入されるシールガスの圧力とをそれぞれ計測する２つの圧力計測手段と、
前記圧力導入部に接続されるシールガスの供給通路に設けられた調節弁と、
各圧力計測手段の計測結果に基づいて前記調節弁の開度を調整する制御器と
をさらに備えることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項２記載の無潤滑スクロール圧縮機において、
前記溝が、前記スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に形成される動圧溝からなることを特徴とする無潤滑スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、例えば、発電設備に用いるガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、ボイラの燃焼器、またはその他の燃焼装置に燃料ガスを供給する無潤滑スクロール圧縮機に関し、特に、そのシール機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無潤滑スクロール圧縮機では、固定スクロールと旋回スクロールとが渦巻き状の羽根を互いに向かい合せて配されており、双方のスクロールの向かい合った面の外周部（合わせ面）のいずれか一方の面に溝が周設され、その溝に固体潤滑性のあるフッ素系樹脂などからなるシール部材（いわゆる、ドライシール部材）が内装されている。ドライシール部材は、これに対向する合わせ面に押し付けられており、この押付力を調整することにより、ドライシール部材の径方向内方の被圧縮ガスを密封している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドライシール部材を使用する場合、該ドライシール部材に対向する側の合わせ面が、ドライシール部材に対して旋回運動しているため、ドライシール部材は摩耗して被圧縮ガスの密封能力が低下するという問題点を有している。これに対応するためには、ドライシール部材を、その対向する側の合わせ面にさらに強い力で押し付けらればよいが、これによって、ドライシール部材およびその対向する側の合わせ面の摩耗を促進し、無潤滑スクロール圧縮機の機械寿命を短くするという新たな問題を生じさせる。
【０００４】
そこで、本発明は、固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面に非接触のシール機構を設けることにより、被圧縮ガスの密封能力を劣化させず、かつ、機械寿命を長くすることができる無潤滑スクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、それぞれの盤状体の一側に渦巻き状の羽根を立設された固定スクロールと旋回スクロールとが互いに向かい合い、双方のスクロールの羽根が噛合うことにより、羽根間に複数の被圧縮空隙を形成してなる無潤滑スクロール圧縮機において、双方のスクロールの羽根が立設された部分の径方向外方の部分であって、互いに臨むように形成された略平坦な合わせ面と、少なくとも一方のスクロールの羽根立設部分を取り囲むように前記合わせ面上に配置され、、被圧縮ガスの前記被圧縮空隙からの前記合わせ面を通じた径方向外方への流れを抑制するような圧力を有するシールガスを、前記合わせ面上に導入する圧力導入部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に設けられた圧力導入部から前記合わせ面上にシールガスを供給することにより、圧力導入部から径方向外方の部分に被圧縮ガスが流れることを抑制することができる。本発明において使用する圧力導入部内の圧力の種類としては、「静圧」または「動圧」があり、これらのうち、「静圧」とは、一般的に「圧力」と称するものであり、例えば、圧力容器の内部圧力などである。一方、「動圧」とは、運動エネルギーを圧力エネルギーに変換するもので、例えば、圧縮機のように、回転の運動エネルギーを用いて気体を低圧から高圧にする場合の圧力である。
【０００７】
本発明では、固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に形成された凹溝からなる圧力導入部を用いてもよい。一般的に、凹溝は、上述の圧力導入部内の圧力の種類に応じて、「静圧溝」または「動圧溝」と呼ばれており、これらの溝の適用例として以下のようなものが挙げられる。
【０００８】
（１）  固定および旋回スクロールの合わせ面の少なくとも一方の面に静圧溝を周設することができる。
【０００９】
この構成によれば、該静圧溝から固定および旋回スクロールの合わせ面の少なくとも一方の面にシールガスを供給することにより、静圧溝の径方向内方の空間から双方のスクロールの合わせ面の間を通じて径方向外方に流れる被圧縮ガスの流れを抑制することができる。このシール機構は、一般的に「ガスシール」と呼ばれ、双方のスクロールの合わせ面は非接触であるので、機械的な摩耗などは起こらず、機械寿命が長くなる利点がある。なお、一般的に、シールガスとしては、空気などが使用される。
【００１０】
また、固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面に複数個の静圧溝を周設してもよい。
【００１１】
このように複数個の静圧溝を有することにより、各静圧溝の圧力を個別に変えることができる。その結果、静圧溝の径方向内方の空間から双方のスクロールの合わせ面を通じて径方向外方に流れる被圧縮ガスの流れを抑制するだけでなく、固定スクロールに対する旋回スクロールの相対的な位置を制御（姿勢制御）することもできる。
【００１２】
（２）  固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面の外周部に動圧溝を設けることもできる。なお、一般的には、旋回スクロールのような旋回物の回転平衡のとり易さの観点から、固定スクロールの合わせ面に動圧溝を設ける。
【００１３】
この構成によれば、固定スクロールに設けられた動圧溝に対向する旋回スクロールが旋回することにより、旋回スクロールの外周面の周囲の空間にあるガスがシールガスとして動圧溝に吸い込まれ、動圧溝に沿って径方向内方に向かって圧縮される。そして、動圧溝の径方向内方の端部において、最も高い圧力（「動圧」）が発生する。この作用は、一般的に、「動圧溝のポンピング作用」と呼ばれている。このように昇圧されたシールガスが動圧溝の径方向内方の端部からこれに連なる合わせ面上に供給され、これにより、動圧溝の径方向内方の空間から双方のスクロールの合わせ面の間を通じて径方向外方に流れる非圧縮ガスの流れを抑制することができる。この方式も非接触の「ガスシール」であるので、静圧溝の場合と同様、無潤滑スクロール圧縮機の機械寿命を長くすることができる。なお、動圧溝は、旋回スクロールの外周面の周囲の空間にあるガスを使用しているので、無潤滑スクロール圧縮機の外部よりシールガスを供給する必要がない。
【００１４】
（３）  固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に静圧溝と動圧溝とを備えることもできる。
【００１５】
この構成によれば、動圧溝により昇圧したシールガスを静圧溝に供給することができる。その結果、静圧溝の径方向内方の空間から双方のスクロールの合わせ面の間を通じて径方向外方に流れる非圧縮ガスの流れを抑制することができる。特に、旋回スクロールの旋回速度が定格旋回速度より低くなった場合、すなわち、動圧溝内に発生した「動圧」が低くなった場合には、動圧溝により昇圧したシールガスとは別のシールガスを静圧溝に補給することができる。これにより、静圧溝内の圧力は、旋回スクロールの定格旋回時の「動圧」と略同一の圧力になり、被圧縮ガスの漏洩抑制力は保たれる。
【００１６】
本発明は、上述の静圧溝若しくは動圧溝、または静圧溝および動圧溝に加えて、固定および旋回スクロールの少なくとも一方の合わせ面上に周設されたシール部材をさらに備えることもできる。なお、シール部材は、静圧溝など「ガスシール」の径方向内方または外方のいずれに配置しても構わない。
【００１７】
この構成によれば、静圧溝など「ガスシール」とシール部材とを各スクロールの合わせ面に設けることにより、被圧縮ガスを密封することができる。例えば、シール部材の径方向外方に静圧溝など「ガスシール」を設ける場合には、シール部材から被圧縮ガスが漏れた場合であっても、静圧溝などの「ガスシール」により被圧縮ガスを密封することができる。また、シール部材のみで被圧縮ガスを密封する場合に比べて、静圧溝などの「ガスシール」を加えることで被圧縮ガスの漏洩抑制力が向上するので、シール部材の押付力を小さくすることもできる。その結果、シール面の摩耗が少なくなるので、無潤滑スクロール圧縮機の機械寿命が向上する。なお、シール部材としては、フッ素系樹脂などの固体潤滑性のある材料が使用されている。
【００１８】
また、上記静圧溝とは別にシール部材を設けず、静圧溝とシール部材との機能を一体化することも可能である。例えば、ダブルリップシールのようなシール部材を使用することができる。この場合、これらのリップ部とこれらに対応するスクロールの合わせ面とに囲まれた空間が、静圧溝として利用される。さらに、シール部材に孔を穿設し、この孔を介して前記空間（静圧溝）にシールガスを供給できるようにしてある。このように、静圧溝による非接触式の「ガスシール」とリップ部による接触式のシールとを組み合わせることにより、被圧縮ガスをシール部材の径方向内方の空間に密封することができる。また、設置スペースを削減することもできる。
【００１９】
本発明は、圧力導入部にシールガスを供給する圧力発生手段をさらに設けてもよい。ここで、圧力発生手段としては、無潤滑スクロール圧縮機と一体または別体の送風機などである。なお、いわゆるコージェネレーション設備のような熱電併給設備の場合には、当初より発電機盤または発電機用圧縮機などの圧力発生源を備えているので、あらためて送風機などを設ける必要はない。
【００２０】
本発明は、圧力導入部内の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備えることもできる。具体的には、圧力調整手段は、被圧縮ガスの吸込圧力と圧力導入部に導入されるシールガスの圧力とをそれぞれ計測する２つの圧力計測手段と、圧力導入部に接続されるシールガスの供給通路に設けられた調節弁と、各圧力計測手段の計測結果に基づいて調節弁の開度を演算し、演算結果に基づいて調節弁の開度を調整する制御器とをさらに備えることもできる。
【００２１】
この構成によれば、調節弁が静圧溝内の圧力を調整することにより、被圧縮ガスが静圧溝の径方向外方に流れることを抑制することができる。さらに、静圧溝に供給されるシールガスが逆流して被圧縮空隙に流れ込むことを防ぐこともできる。また、静圧溝が複数ある場合には、それぞれの静圧溝内の圧力を制御することで、固定スクロールに対する旋回スクロールの相対位置を調整することもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る無潤滑スクロール圧縮機のシール機構の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機の断面図を示す。なお、説明の都合上、以下、図１（ａ）の右側を前面側、その左側を背面側と称する。
【００２４】
無潤滑スクロール圧縮機１は、その大径側（前面側）に開口を有する段付有底筒状のケーシング１２を備えている。該開口は、略円盤形状をなす固定スクロール１０で覆われており、これによって、該固定スクロール１０がケーシング１２の一部を構成している。また、固定スクロール１０の背面の中央部には、雌型の渦巻き状の羽根が形成されている。
【００２５】
ケーシング１２の大径側の内部には、略円盤形状をなす旋回スクロール１１が配され、該旋回スクロール１１は、その前面の中央部には、雄型の渦巻き状の羽根が形成されている。該旋回スクロール１１と固定スクロール１０とは、互いに向かい合うことによりそれらの羽根を噛合させており、旋回スクロール１１の羽根と固定スクロール１０の羽根との間には、複数の被圧縮空隙（図示せず）が形成されている。
【００２６】
旋回スクロール１１の背面側には、旋回軸１３が、ケーシング１２の小径側の軸心に沿って配置され、ケーシング１２の内面に嵌装された軸受１７ａ、１７ｂにより軸支されている。旋回軸１３の旋回スクロール１１側の端部には、旋回軸１３の軸心から偏心して旋回軸１３より小径の偏心軸１４が設けられ、該偏心軸１４は、旋回スクロール１１の背面の略中心部に軸受１７ｃを介して結合されている。
【００２７】
旋回軸１３には、円筒形状をなす回転子１５が外嵌されている。また、円筒形状をなす固定子１６がケーシング１２の小径側の内面に固定されている。なお、回転子１５および固定子１６の形状は、円筒形状に限定するものではない。回転子１５と固定子１６とは、それぞれ鉄心とこれに巻き付けた巻き線とからなり、全体として電動機３を構成している。なお、ここでは、ケーシング１２内に電動機３を組み込んでいるが、ケーシング１２と別体としても構わない。また、回転子１５または固定子１６を永久磁石とすることもできる。
【００２８】
固定スクロール１０の前面には、被圧縮ガスＦＧの吸込口１８と吐出口１９とが設けられている。詳細には、吸込口１８は、固定スクロール１０の前面の外周部に設けられ、吐出口１９は、固定スクロール１０の前面の略中央部に設けられており、これらは、旋回スクロール１１の羽根と固定スクロール１０の羽根とから形成される前記被圧縮空隙にそれぞれ連通している。
【００２９】
この構成によれば、旋回スクロール１１が電動機３により旋回軸１３を介して旋回駆動され、前記被圧縮空隙は外側から内側に向かって縮小される。これにより、吸込口１８から前記被圧縮空隙に導入された被圧縮ガスＦＧは、圧縮され、その後、吐出口１９から排出される。
【００３０】
一方、固定スクロール１０をその一部とするケーシング１２内の、旋回スクロール１１の背面側には、所定の大きさの空間２が設けられている。この空間２に対応するケーシング１２の位置には、冷却ガスＤＧを供給・排出する供給口および排出口が設けられ、これらには、供給管２１および排出管２２がそれぞれ接続されている。
【００３１】
また、図１（ａ）に示すように、送風機２０は、ケーシング１２とは別体に設けられており、供給管２１を介してケーシング１２の供給口と接続されている。なお、送風機２０の回転軸（図示せず）は、無潤滑スクロール圧縮機１の旋回軸１３と同軸としても構わない。また、無潤滑スクロール圧縮機１が使用される設備に送風機２０に代用できるものが常設されている場合には、送風機２０を改めて設ける必要はない。
【００３２】
以上の構成により、送風機２０は、供給管２１を介してケーシング１２内の空間２に冷却ガスＤＧを供給する。該冷却ガスＤＧは、旋回スクロール１１の背面を冷却した後、ケーシング２の排気口を介して排出管２２から排出される。なお、被圧縮ガスＦＧとして、都市ガス、天然ガス、または水素などの可燃性ガスなどが使用される場合には、冷却ガスＤＧにより、前記被圧縮空隙から空間２に漏れた被圧縮ガスＦＧを希釈することもできる。また、冷却ガスＤＧとしては、入手しやすい空気、窒素ガスなどが一般的に使用されている。
【００３３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したＢ部の固定スクロール１０の背面側からの斜視図である。固定スクロール１０の合わせ面１００（すなわち、固定スクロール１０の羽根が立設された部分の径方向外方の部分の略平坦な面である。）には、被圧縮ガスＦＧを密封するための溝１０３が周設されている。この溝１０３には、固体潤滑性のあるフッ素系樹脂などから形成されたシール部材１０３ａが内装されている。該シール部材１０３ａは、旋回スクロール１１の合わせ面（すなわち、旋回スクロール１１の羽根の立設された部分の径方向外方の部分の略平坦な面である。）に当接されており、これにより、シール部材１０３ａの径方向内方の部分に被圧縮ガスＦＧを密封している。
【００３４】
さらに、合わせ面１００の溝１０３の径方向外方の部分には、静圧溝１０５が周設されている。図１（ｂ）に示すように、ケーシング１２に設けられた供給口から導入される冷却ガスＤＧの流れ方向に沿って固定スクロール１０の外周面から静圧溝１０５まで連通する導圧孔１０４が穿設され、冷却ガスＤＧが導圧孔１０４に直接吹き付けられるようにしてある。
【００３５】
以上の構成によれば、冷却ガスＤＧが、シールガスとして導圧孔１０４を介して静圧溝１０５に供給され、該静圧溝１０５内の圧力が被圧縮ガスＦＧの吸込圧力以上に維持される。従って、シール部材１０３ａを通じて被圧縮ガスＦＧが漏れる場合であっても、静圧溝１０５内の圧力により被圧縮ガスＦＧを密封することができる。このような非接触式のガスシールを用いることにより、シール部材１０３ａが、旋回スクロール１１の合わせ面に押し付けられる力を低減することができる。その結果、シール部材１０３ａの摩耗が少なくなり、その寿命を長くすることができる。
【００３６】
なお、ここでは、シール部材１０３ａと静圧溝１０５とを併用する場合について述べたが、静圧溝１０５の構成によっては、静圧溝１０５を単独で使用することもできる。
【００３７】
上述の例では、静圧溝１０５が固定スクロール１０の合わせ面に周設される場合を示しているが、図２に示すように、旋回スクロール１１の合わせ面に静圧溝１０５を周設してもよい。この場合、導入孔１０４は、固定スクロール１０に穿設され、その入口は、ケーシング１２に設けられた冷却ガスＤＧの供給口の中心軸方向に沿って固定スクロール１０の外周面に穿設されている。また、導圧孔１０４の出口は、静圧溝１０５に対応する固定スクロール１０の背面に穿設されている。
【００３８】
この構成によれば、導圧孔１０４の入口から導入された冷却ガスＤＧは、導圧孔１０４内を流れ、導圧孔１０４の出口から旋回スクロール１１の合わせ面に設けられた静圧溝１０５に供給される。これにより、シール部材１０３ａを通じて被圧縮ガスＦＧが漏れる場合であっても、該静圧溝１０５内の圧力により被圧縮ガスＦＧを密封することができる。
【００３９】
また、上述の例では、固定スクロール１０の合わせ面１００上に一つの静圧溝１０５が周設されているが、図３（ａ）に示すように、固定スクロール１０の合わせ面１００の溝１０３の径方向外方の部分は、固定スクロール１０の外周に沿って湾曲した細長の静圧溝１０５を４つ断続的に配置することもできる。
【００４０】
なお、ここでは、説明の都合上、固定スクロール１０の合わせ面１００に、４つの静圧溝１０５が設けられた例について示しているが、静圧溝の個数については限定するものではない。
【００４１】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す固定スクロール１０を右側からの側面図を示している。固定スクロール１０には、その前面から各静圧溝１０５まで連通する導圧孔１０４がそれぞれ穿設されている。各導圧孔１０４には、供給管１０６がそれぞれ接続され、各供給管１０６には、絞り機構１０７がそれぞれ設けられている。
【００４２】
この構成により、シールガスＳＧは、各供給管１０６に設けられた絞り機構１０７により調整された後、各導圧孔１０４を介して各静圧溝１０５内に供給され、その内圧をそれぞれ調整することができる。このような各静圧溝１０５内の圧力を調整することにより、固定スクロール１０の背面に対する旋回スクロール１１の前面の相対位置を制御（姿勢制御）することもできる。なお、ここでは、シールガスＳＧとして、冷却ガスＤＧを使用しない場合を示しているが、図１（ａ）に示すように冷却ガスＤＧを使用しても構わない。
【００４３】
次に、静圧溝１０５に供給されるシールガスＳＧの圧力調整手段について図４に基づいて説明する。図４は、静圧溝１０５を有する無潤滑スクロール圧縮機１に対するシールガスＳＧの供給系統図を示している。
【００４４】
図４に示すように、固定スクロール１０に設けられた被圧縮ガスＦＧの吸込口１８には吸込配管１８ａが接続され、その吸込配管１８ａには、被圧縮ガスＦＧの吸込圧力を計測する第１圧力発信器３０が設けられている。一方、固定スクロール１０には、その前面から静圧溝１０５までを連通する導圧孔１０４が穿設され、該導圧孔１０４には、シールガスＳＧの供給配管１０６が接続されている。該供給配管１０６には、シールガスＳＧの供給圧力を調整する調節弁３３が設けられ、該調節弁３３の下流側の供給配管１０６には、静圧溝１０５に供給されるシールガスＳＧの圧力を計測する圧力発信器３１が設けられている。各圧力発信器３０、３１および調節弁３３のそれぞれに接続される制御器３２が設けられている。
【００４５】
この構成によれば、各圧力発信器３０、３１より計測された圧力信号３０ａ、３１ａが制御器３２に入力される。該制御器３２では、これらの信号に基づいて、シールガスＳＧの静圧溝への供給圧力が被圧縮ガスＦＧの吸込圧力以上になるような調節弁３３の開度を演算する。その開度信号３２ａが、制御器３２から調節弁３３に入力され、該調節弁３３が静圧溝１０５内の圧力を所定の圧力に維持する。これにより、シール部材１０３ａを通じて被圧縮ガスＦＧが漏れる場合であっても、該静圧溝１０５内の圧力により被圧縮ガスＦＧを密封することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機１の部分断面図である。本実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機１は、第１の実施の形態に対して、固定スクロール１０の合わせ面１００に周設されるシール部材の形態のみが異なる。従って、第１の実施の形態に対応する部品には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
図１に示した固定スクロール１０の合わせ面１００には、略矩形断面の溝１１０が周設されている。該溝１１０には、図５（ｂ）に示すような環状のシール部材１０９が内装されている。該シール部材１０９は、一般に、ダブルリップシールと呼ばれており、図示するように、２条のリップ部１０９ａ、１０９ｂを有する。本実施の形態では、さらに、リップ部１０９ａ、１０９ｂの間に形成される面からこの面に対向する面に貫通する孔１０９ｃが穿設されている。
【００４８】
上記のシール部材１０９は、図５（ａ）に示すように、そのシール部１０９ａ、１０９ｂを旋回スクロール１１の前面側に向け、その反対側の面を固定スクロール１０の背面側に向けて溝１１０に内装されている。該リップ部１０９ａ、１０９ｂが旋回スクロール１１の合わせ面に当接され、旋回スクロール１１の合わせ面とリップ部１０９ａ、１０９ｂとからなる所定の大きさの空間１０９ｄが形成されている。また、シール部材１０９に設けられた孔１０９ｃは、図１で示した導圧孔１０４と連設される。
【００４９】
なお、シール部材１０９は、上述のシール部材１０３ａ同様、固体潤滑性のあるフッ素系樹脂などの材料により形成されている。
【００５０】
この構成によれば、冷却ガスＤＧが、図５（ａ）の破線矢符に示すように導圧孔１０４を介して空間１０９ｄに供給され、該空間１０９ｄが所定の圧力に維持される。その結果、シール部材１０９のリップ部１０９ｂの径方向内方の空間から空間１０９ｄに漏れる被圧縮ガスＦＧを密封することができる。さらに、冷却ガスＤＧによる非接触式のシール機構とリップ部１０９ａによる接触式のシール機構とを併用することにより、リップ部１０９ａ、１０９ｂの旋回スクロール１１に対する押付力を小さくすることができる。その結果、リップ部１０９ａ、１０９ｂの摩耗が低減される。
【００５１】
その他、次の図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すようなシール機構を採用することもできる。
【００５２】
図５（ｃ）では、固定スクロール１０の合わせ面から溝１１０まで連通する導圧孔１０４が穿設されており、該導圧孔１０４とシール部材１０９の孔１０９ｃとは連通している。さらに、導圧孔１０４には、供給配管１０６と接続されている。これにより、該供給配管１０６を介して空間１０９ｄにシールガスＳＧが供給され、リップ部１０９ｂの径方向内方の空間から空間１０９ｄに被圧縮ガスＦＧが流れないように密封することもできる。
【００５３】
図５（ｄ）では、旋回スクロール１１の合わせ面に溝１１１が周設され、該溝１１１にシール部材１０９が内装されている。該シール部材１０９のリップ部１０９ａ、１０９ｂは、固定スクロール１０の合わせ面１００に当接し、空間１０９ｄを形成している。固定スクロール１０には、空間１０９ｄに連通する導圧孔１０４が穿設され、該導圧孔１０４を介して空間１０９ｄにシールガスＳＧが直接供給されている。なお、この場合、導圧孔１０４の出口が空間１０９ｄに直接接続されているので、図５（ｂ）に示すような孔１０９ｃをシール部材１０９に設ける必要はない。
【００５４】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機１の部分図であり、固定スクロール１０の合わせ面に動圧溝が形成される場合について示している。なお、第１の実施の形態に対応する部品には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
図６（ａ）は、固定スクロール１０を背面側から視た固定スクロール１０の上半部を示している。固定スクロール１０の合わせ面１００には、冷却ガスＤＧが固定スクロール１０の径方向内方に向かって滑らかに導入されるような湾曲した複数の動圧溝１０８が周設され、その断面形状は、図６（ｂ）に示すように略矩形をなしている。また、図６（ｃ）が示すように、合わせ面１００の動圧溝１０８が設けられている部分の径方向内方の部分には、溝１０３ａが周設され、その溝１０３には、シール部材１０３ａが内装されている。なお、ここでは、動圧溝１０８の形状が、固定スクロール１０の背面側から視て湾曲形状であるが、直線形状などその他の形状であってもよく、動圧溝１０８の内側にさらに複数の動圧溝を周設しても構わない。
【００５６】
この構成によれば、旋回スクロール１１が旋回することにより、図６（ａ）および図６（ｃ）の破線矢符が示すように旋回スクロール１１の外周面の周囲の空間から動圧溝１０８に冷却ガスＤＧが吸い込まれ、該冷却ガスＤＧが動圧溝１０８に沿って径方向内方の部分に流れる。この際、冷却ガスＤＧの運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され、動圧溝１０８の径方向外方から内方に向かって冷却ガスＤＧが圧縮される。その結果、動圧溝１０８の径方向内方端部において最も高い圧力Ｐになる。また、シール部材１０３ａと動圧溝１０８との間の空間の圧力も圧力Ｐとなり、この圧力Ｐを有する冷却ガスＤＧが、シール部材１０３ａの径方向内方の空間から動圧溝１０８側に漏れる場合であっても、被圧縮ガスＦＧを密封することができる。
【００５７】
さらに、図６（ｄ）が示すように、合わせ面１００の動圧溝１０８とシール部材１０３ａとの間に、上記の第１の実施の形態に示した静圧溝１０５を周設してもよい。この場合、動圧溝１０８において昇圧された冷却ガスＤＧとは別にシールガスＳＧを供給できるように、固定スクロール１０には、その前面から静圧溝１０４まで連通する導圧孔１０４が穿設されている。また、該導圧孔１０４に、供給配管１０６が接続され、該供給配管１０６には、絞り機構１０７が介在している。
【００５８】
この構成によれば、動圧溝１０８において発生した圧力Ｐを有する冷却ガスＤＧを静圧溝１０５に供給することができる。また、無潤滑スクロール圧縮機１の外部より導圧孔１０４を介して所定の圧力のシールガスＳＧを供給することもできる。これにより、動圧溝１０８において発生した圧力Ｐが旋回スクロール１１の旋回速度が変動した場合であっても、外部より供給されるシールガスＳＧにより静圧溝１０５内の圧力を所定の圧力に維持することができる。従って、シール部材１０３ａの径方向内方から静圧溝１０５側に被圧縮ガスＦＧが漏れる場合であっても、静圧溝１０５内の圧力により被圧縮ガスＦＧを確実に密封することができる。
【００５９】
さらに、固定スクロール１０または旋回スクロール１１の合わせ面に、図３に示したような複数の静圧溝１０５を設け、これらの静圧溝１０５内の圧力を調整することにより、固定スクロール１０の背面に対する旋回スクロール１１の前面の相対位置を制御することもできる。
【００６０】
なお、ここでは、図示していないが、図１に示したように、静圧溝１０５に供給するシールガスとして、冷却ガスＤＧを使用しても構わない。また、上述の例では、動圧溝１０８を固定スクロール１０の合わせ面１００に設けてあるが、旋回スクロール１１の合わせ面に動圧溝１０８を設けることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る無潤滑スクロール圧縮機によれば、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の合わせ面に非接触のシール機構を設けることにより、被圧縮ガスの密封能力を劣化させず、かつ、機械寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機の断面図である。
【図２】旋回スクロールに静圧溝を有する無潤滑スクロール圧縮機の部分断面図である。
【図３】別の形態の静圧溝が設けられた固定スクロールの背面からの外観図および側面図である。
【図４】静圧溝を有する無潤滑スクロール圧縮機に対するシールガスの供給系統図である。
【図５】第２の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機の部分断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る無潤滑スクロール圧縮機の部分図である。
【符号の説明】
１    無潤滑スクロール圧縮機
１０    固定スクロール
１１    旋回スクロール
１００    合わせ面
１０５    静圧溝
【図１】
0003581135.tif 000002
【図２】
0003581135.tif 000003
【図３】
0003581135.tif 000004
【図４】
0003581135.tif 000005
【図５】
0003581135.tif 000006
【図６】
0003581135.tif 000007