(57)【要約】【課題】  動力損失を防ぐと共に、圧縮室の密閉性を高めることができるスクロール式流体機械を提供する。【解決手段】  各スクロール２，１１のラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂには複数の外周突起１５，１６を設ける。また、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂには外周側コーティング層１７を形成し、ラップ部４の内周面４Ａには内周側コーティング層１８を形成する。このとき、各コーティング層１７，１８は、相手方のラップ部１３に接触する接触部１７Ａ，１８Ａと、ラップ部１３に接触しない非接触部１７Ｂ，１８Ｂとを有する。これにより、接触部１７Ａ，１８Ａによって圧縮室１４の密閉性を向上できると共に、非接触部１７Ｂ，１８Ｂによって動力損失を防ぐことができる。【選択図】        図３
2008190330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板に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てなるスクロール式流体機械において、
前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち少なくともいずれかの周面には、該周面に連続してコーティング材を塗布してコーティング層を形成し、
前記他方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち該コーティング層と対向する周面は、平坦面によって形成し、
前記コーティング層は、該平坦面と接触して層の厚さが調整され巻回方向に間隔をもって軸方向に延びる複数本の突起状の接触部と、隣合う該接触部の間に位置して前記平坦面と常に接触しない非接触部とを有する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち少なくとも片方の周面には、巻回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、
前記コーティング層は、該突起を設けたラップ部の周面に形成し、
前記コーティング層の接触部は、前記ラップ部の突起の位置に配置し、
前記コーティング層の非接触部は、隣合う前記突起の間に配置してなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
前記突起は、前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち片方の周面にのみ設け、
前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち前記突起を設けた周面とは反対側の周面は、平坦面によって形成し、
前記他方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち前記一方のスクロールのラップ部の平坦面と対向する周面には、巻回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、
前記一方のスクロールのラップ部の平坦面には、該平坦面に連続してコーティング材を塗布して平坦面側コーティング層を形成し、
該平坦面側コーティング層は、前記他方のスクロールのラップ部の突起と接触して層の厚さが調整され巻回方向に間隔をもって配置される複数の平坦面側接触部と、隣合う該平坦面側接触部の間に位置して前記他方のスクロールのラップ部と常に接触しない平坦面側非接触部とを有する構成としてなる請求項２に記載のスクロール式流体機械。
【請求項４】
前記一方のスクロールは、ケーシングに固定された固定スクロールからなり、
前記他方のスクロールは、該固定スクロールに対して旋回可能に設けられた旋回スクロールからなり、
前記コーティング層は、前記固定スクロールのラップ部の周面に形成する構成としてなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
【請求項５】
前記コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成としてなる請求項１，２，３または４に記載のスクロール式流体機械。
【請求項６】
前記コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としてなる請求項５に記載のスクロール式流体機械。
【請求項７】
駆動軸が回転可能に設けられたケーシングと、
該ケーシングに固定され、鏡板に渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された固定スクロールと、
前記駆動軸の回転によって旋回運動し、該固定スクロールと対向して設けられ、鏡板に該固定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渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された旋回スクロールとを備えてなるスクロール式流体機械において、
前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の外周面には、巻回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、
前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の内周面は、平坦面によって形成し、
前記固定スクロールのラップ部の外周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール外周側コーティング層を形成し、
前記固定スクロール外周側コーティング層は、前記突起に位置して旋回スクロールの内周面と接触して層の厚さが調整される突起面側接触部と、前記隣合う突起間に位置して旋回スクロールの内周面と常に接触しない突起面側非接触部とを有する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項８】
駆動軸が回転可能に設けられたケーシングと、
該ケーシングに固定され、鏡板に渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された固定スクロールと、
前記駆動軸の回転によって旋回運動し、該固定スクロールと対向して設けられ、鏡板に該固定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渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された旋回スクロールとを備えてなるスクロール式流体機械において、
前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の外周面には、巻回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、
前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の内周面は、平坦面によって形成し、
前記固定スクロールのラップ部の外周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール外周側コーティング層を形成し、
前記固定スクロールのラップ部の内周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール内周側コーティング層を形成し、
前記固定スクロール外周側コーティング層は、前記突起に位置して旋回スクロールの内周面と接触して層の厚さが調整される突起面側接触部と、前記隣合う突起間に位置して旋回スクロールのラップ部の内周面と常に接触しない突起面側非接触部とを有し、
前記固定スクロール内周側コーティング層は、前記旋回スクロールのラップ部の外周面に設けた突起と接触して層の厚さが調整される平坦面側接触部と、前記旋回スクロールのラップ部の外周面と常に接触しない平坦面側非接触部とを有する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項９】
前記コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成としてなる請求項７または８に記載のスクロール式流体機械。
【請求項１０】
前記コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としてなる請求項９に記載のスクロール式流体機械。
【請求項１１】
前記ラップ部の突起の断面形状は、その頂部と前記ラップ部の周面とをつなぐ裾野を凹状曲面として形成し、該凹状曲面を滑らかに結ぶ形状としてなる請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０に記載のスクロール式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクロール式流体機械は、固定スクロールと該固定スクロールに対面して設けられた旋回スクロールとを含んで構成されている。また、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、該鏡板の内径側から外径側に向け渦巻状に巻回するように該鏡板に軸方向に立設されたラップ部とをそれぞれ備えている。これにより、固定スクロールと旋回スクロールとは、互いのラップ部を重ね合わせることによって複数の圧縮室を画成している。
【０００３】
そして、スクロール式流体機械は、駆動軸によって旋回スクロールを固定スクロールに対し一定の旋回半径をもって旋回運動させることにより、固定スクロールの外径側に設けた吸込口から気体を吸込み、各圧縮室内で順次圧縮し、この圧縮流体を固定スクロールの内径側に設けた吐出口から外部に向けて吐出することができる。
【０００４】
また、スクロール式流体機械には、各ラップ部の周面に複数の突起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ようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このとき、複数の突起は、ラップ部の周面に巻回方向（渦巻方向）に間隔をもって設けられると共に、周囲に比べてラップ部の周面から径方向に突出して形成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来技術によるスクロール式流体機械は、ラップ部の周面に軸方向に延びる複数本の突起を形成することにより、対面するラップ部間から漏れ出る圧縮流体を少なくし、圧縮室の密閉性を高めている。しかし、従来技術では、圧縮機の寸法誤差、組付誤差等によって突起が相手方のラップ部の周面に接触してかじり等が生じ、動力損失、騒音等が増大することがある。
【０００７】
また、ラップ部の周面に軟質な樹脂被膜を設けることによって、該樹脂被膜を突起に馴染ませて、かじり等を防止する構成も知られている。しかし、この場合、樹脂被膜を厚く塗布したときには、ラップ部の周面全体が樹脂被膜に接触してしまい、動力損失、騒音等が増大する傾向がある。一方、樹脂被膜を薄く塗布したときには、突起が樹脂被膜に全く接触しなくなり、突起による圧縮室の密閉性を高める効果が低下するという問題がある。
【０００８】
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、動力損失を防ぐと共に、圧縮室の密閉性を高めることが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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１による発明は、鏡板に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てなるスクロール式流体機械において、前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち少なくともいずれかの周面には、該周面に連続してコーティング材を塗布してコーティング層を形成し、前記他方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち該コーティング層と対向する周面は、平坦面によって形成し、前記コーティング層は、該平坦面と接触して層の厚さが調整され巻回方向に間隔をもって軸方向に延びる複数本の突起状の接触部と、隣合う該接触部の間に位置して前記平坦面と常に接触しない非接触部とを有する構成としたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明では、前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち少なくとも片方の周面には、巻回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、前記コーティング層は、該突起を設けたラップ部の周面に形成し、前記コーティング層の接触部は、前記ラップ部の突起の位置に配置し、前記コーティング層の非接触部は、隣合う前記突起の間に配置している。
【００１１】
請求項３の発明では、前記突起は、前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち片方の周面にのみ設け、前記一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち前記突起を設けた周面とは反対側の周面は、平坦面によって形成し、前記他方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち前記一方のスクロールのラップ部の平坦面と対向する周面には、巻回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、前記一方のスクロールのラップ部の平坦面には、該平坦面に連続してコーティング材を塗布して平坦面側コーティング層を形成し、該平坦面側コーティング層は、前記他方のスクロールのラップ部の突起と接触して層の厚さが調整され巻回方向に間隔をもって配置される複数の平坦面側接触部と、隣合う該平坦面側接触部の間に位置して前記他方のスクロールのラップ部と常に接触しない平坦面側非接触部とを有する構成としている。
【００１２】
請求項４の発明では、前記一方のスクロールは、ケーシングに固定された固定スクロールからなり、前記他方のスクロールは、該固定スクロールに対して旋回可能に設けられた旋回スクロールからなり、前記コーティング層は、前記固定スクロールのラップ部の周面に形成する構成としている。
【００１３】
請求項５の発明では、前記コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成としている。
【００１４】
請求項６の発明では、前記コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としている。
【００１５】
請求項７の発明では、駆動軸が回転可能に設けられたケーシングと、該ケーシングに固定され、鏡板に渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された固定スクロールと、前記駆動軸の回転によって旋回運動し、該固定スクロールと対向して設けられ、鏡板に該固定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渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された旋回スクロールとを備えてなるスクロール式流体機械において、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の外周面には、巻回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、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の内周面は、平坦面によって形成し、前記固定スクロールのラップ部の外周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール外周側コーティング層を形成し、前記固定スクロール外周側コーティング層は、前記突起に位置して旋回スクロールの内周面と接触して層の厚さが調整される突起面側接触部と、前記隣合う突起間に位置して旋回スクロールの内周面と常に接触しない突起面側非接触部とを有する構成としたことを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明では、駆動軸が回転可能に設けられたケーシングと、該ケーシングに固定され、鏡板に渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された固定スクロールと、前記駆動軸の回転によって旋回運動し、該固定スクロールと対向して設けられ、鏡板に該固定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渦巻状に巻回されたラップ部が軸方向に立設された旋回スクロールとを備えてなるスクロール式流体機械において、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の外周面には、巻回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、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の内周面は、平坦面によって形成し、前記固定スクロールのラップ部の外周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール外周側コーティング層を形成し、前記固定スクロールのラップ部の内周面には、周方向に連続してコーティング材を塗布して固定スクロール内周側コーティング層を形成し、前記固定スクロール外周側コーティング層は、前記突起に位置して旋回スクロールの内周面と接触して層の厚さが調整される突起面側接触部と、前記隣合う突起間に位置して旋回スクロールのラップ部の内周面と常に接触しない突起面側非接触部とを有し、前記固定スクロール内周側コーティング層は、前記旋回スクロールのラップ部の外周面に設けた突起と接触して層の厚さが調整される平坦面側接触部と、前記旋回スクロールのラップ部の外周面と常に接触しない平坦面側非接触部とを有する構成としたことを特徴としている。
【００１７】
請求項９の発明では、前記コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成としている。
【００１８】
請求項１０の発明では、前記コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としている。
【００１９】
請求項１１の発明では、前記ラップ部の突起の断面形状は、その頂部と前記周面とをつなぐ裾野を凹状曲面として形成し、該凹状曲面を滑らかに結ぶ形状としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、一方のスクロールのラップ部には、内周面と外周面とのうち少なくともいずれかの周面にコーティング層を設け、該コーティング層は、他方のスクロールのラップ部の平坦面と接触する複数本の突起状の接触部と、隣合う該接触部の間に位置して他方のスクロールのラップ部の平坦面と常に接触しない非接触部とを有する構成としている。これにより、コーティング層の接触部は対面する相手方のラップ部（他方のスクロールのラップ部）に接触するから、接触部によって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室の密閉性を高めることができる。また、コーティング層の非接触部は常に相手方のラップ部に接触しないから、非接触部を設けない場合に比べて、相手方のラップ部に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００２１】
さらに、コーティング層の接触部は突起状に形成したから、接触部は相手方のラップ部に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、接触部は何回も接触することなく相手方のラップ部の周面に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、一方のスクロールのラップ部の内周面と外周面とのうち少なくとも片方の周面には、巻回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る構成としている。このため、突起を設けたラップ部の周面にコーティング層を形成することによって、ラップ部の突起の位置に相手方のラップ部に向けて突出した接触部を設けることができると共に、隣合う突起の間に非接触部を形成することができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、２つのスクロールのラップ部の外周面に突起を設ける場合には、いずれの内周面も平坦面によって形成する。また、２つのスクロールのラップ部の内周面に突起を設ける場合には、いずれの外周面も平坦面によって形成する。そして、各ラップ部の平坦面には平坦面側コーティング層を形成し、該平坦面側コーティング層は、相手方のラップ部の突起と接触する平坦面側接触部と相手方のラップ部と接触しない平坦面側非接触部とを有する。
【００２４】
これにより、平坦面側コーティング層の平坦面側接触部は相手方のラップ部の突起に接触するから、平坦面側接触部によって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室の密閉性を高めることができる。また、平坦面側コーティング層の平坦面側非接触部は常に相手方のラップ部に接触しないから、平坦面側非接触部を設けない場合に比べて、相手方のラップ部に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００２５】
また、平坦面側コーティング層の平坦面側接触部は、相手方のラップ部の突起に接触するから、平坦面側接触部は、相手方のラップ部の突起に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、平坦面側接触部は何回も接触することなく相手方のラップ部の突起に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、コーティング層は固定スクロールのラップ部の周面に設ける構成としたから、コーティング層を形成する工程を固定スクロールのみに実施すればよく、固定スクロールと旋回スクロールとの両方にコーティング層を設けた場合に比べて、生産性を高めることができる。また、旋回運動を行うために、旋回スクロールは、クランク機構、自転防止機構等が取付けられている。これに対し、固定スクロールはケーシングに取付けられているから、旋回スクロールに比べて、固定スクロールの取付け、取外しは容易に行うことができる。このため、例えば圧縮機の使用に伴ってコーティング層が大きく摩耗した場合には、固定スクロールを取外して、コーティング層を再度形成するか、新たな固定スクロールに交換すればよく、圧縮機のメンテナンス性を高めることができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度（鉛筆法）によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成とした。これにより、コーティング層の付着性を高めることができると共に、コーティング層の割れ、剥離を防止でき、信頼性、耐久性を高めることができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としたから、該無機系コーティング材の引っかき硬度を「Ｈよりも軟らかく」することができると共に、耐おもり落下性を「割れ、はがれのない」状態にすることができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、固定スクロールのラップ部の外周面には固定スクロール外周側コーティング層を形成し、該固定スクロール外周側コーティング層は、固定スクロールのラップ部の突起に位置する突起面側接触部と、隣合う突起間に位置する突起面側非接触部とを有する構成としている。これにより、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側接触部は対面する相手方のラップ部（旋回スクロールのラップ部）に接触するから、突起面側接触部によって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室の密閉性を高めることができる。また、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側非接触部は常に相手方のラップ部に接触しないから、突起面側非接触部を設けない場合に比べて、相手方のラップ部に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００３０】
さらに、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側接触部はラップ部の突起に形成したから、突起面側接触部は相手方のラップ部に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、突起面側接触部は何回も接触することなく相手方のラップ部の周面に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００３１】
また、固定スクロールのラップ部の外周面には、巻回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る構成としたから、固定スクロールのラップ部の外周面にコーティング層を形成することによって、ラップ部の突起の位置に旋回スクロールのラップ部に向けて突出した突起面側接触部を設けることができると共に、隣合う突起の間に突起面側非接触部を形成することができる。
【００３２】
請求項８の発明によれば、固定スクロールのラップ部には、外周面に位置して固定スクロール外周側コーティング層を形成すると共に、内周面に位置して固定スクロール内周側コーティング層を形成している。そして、固定スクロール外周側コーティング層は、固定スクロールのラップ部の突起に位置する突起面側接触部と、隣合う突起間に位置する突起面側非接触部とを有すると共に、固定スクロール内周側コーティング層は、旋回スクロールのラップ部の突起と接触する平坦面側接触部と、旋回スクロールのラップ部と接触しない平坦面側非接触部とを有する構成としている。
【００３３】
これにより、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側接触部は対面する相手方のラップ部（旋回スクロールのラップ部）に接触するから、突起面側接触部によって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室の密閉性を高めることができる。また、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側非接触部は常に相手方のラップ部に接触しないから、突起面側非接触部を設けない場合に比べて、相手方のラップ部に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００３４】
さらに、固定スクロール外周側コーティング層の突起面側接触部はラップ部の突起に形成したから、突起面側接触部は相手方のラップ部に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、突起面側接触部は何回も接触することなく相手方のラップ部の周面に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００３５】
また、固定スクロールのラップ部の外周面には、巻回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る構成としたから、固定スクロールのラップ部の外周面にコーティング層を形成することによって、ラップ部の突起の位置に旋回スクロールのラップ部に向けて突出した突起面側接触部を設けることができると共に、隣合う突起の間に突起面側非接触部を形成することができる。
【００３６】
一方、固定スクロール内周側コーティング層の平坦面側接触部は旋回スクロールのラップ部の突起に接触するから、平坦面側接触部によって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室の密閉性を高めることができる。また、固定スクロール内周側コーティング層の平坦面側非接触部は常に旋回スクロールのラップ部に接触しないから、平坦面側非接触部を設けない場合に比べて、旋回スクロールのラップ部に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００３７】
また、固定スクロール内周側コーティング層の平坦面側接触部は、旋回スクロールのラップ部の突起に接触するから、平坦面側接触部は、旋回スクロールのラップ部の突起に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、平坦面側接触部は何回も接触することなく旋回スクロールのラップ部の突起に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００３８】
請求項９の発明によれば、コーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度（鉛筆法）によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成とした。これにより、コーティング層の付着性を高めることができると共に、コーティング層の割れ、剥離を防止でき、信頼性、耐久性を高めることができる。
【００３９】
請求項１０の発明によれば、コーティング材は、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いる構成としたから、該無機系コーティング材の引っかき硬度を「Ｈよりも軟らかく」することができると共に、耐おもり落下性を「割れ、はがれのない」状態にすることができる。
【００４０】
請求項１１の発明によれば、ラップ部の突起の断面形状は、その頂部とラップ部の周面とをつなぐ裾野を凹状曲面として形成し、該凹状曲面と頂部との間、および凹状曲面とラップ部の周面との間をいずれも滑らかに結ぶ形状としている。これにより、突起にコーティング材を塗布してコーティング層を形成したときに、該コーティング層に所謂ばり等が生じるのを防ぐことができる。このため、コーティング層の付着性を高めて剥離を防止でき、信頼性、耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
まず、図１ないし図７は本発明による実施の形態を示し、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。
【００４３】
図中、１はスクロール式空気圧縮機のケーシングで、該ケーシング１は、筒状に形成されると共に、その内部に後述の駆動軸９を回転可能に支持している。
【００４４】
２はケーシング１の端部に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、例えばアルミニウム、その合金等を含んだ金属材料によって形成されている。このとき、固定スクロール２の表面にはアルマイト処理を施してもよい。また、固定スクロール２は、後述する駆動軸９の軸線Ｏ1−Ｏ1と同軸に配設された略円板状の鏡板３と、該鏡板３の表面に立設された渦巻状のラップ部４と、鏡板３の外径側からラップ部４を取囲むように軸方向に突出した筒部５と、該筒部５から径方向外側に突出したフランジ部６とによって大略構成されている。
【００４５】
ここで、固定スクロール２には、鏡板３の外径側に位置して後述の圧縮室１４に空気を吸込む吸込口７が設けられ、鏡板３の中央には圧縮室１４で圧縮した空気を外部に吐出する吐出口８が設けられている。
【００４６】
また、ラップ部４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４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中に示す径方向間隔寸法Ｔに設定されている。即ち、（ｎ−１）巻目のラップ部４の外周面４Ｂとｎ巻目のラップ部４の内周面４Ａとの間は、例えば１８ｍｍ程度の径方向間隔寸法Ｔだけ離間している。
【００４７】
また、ラップ部４の内周面４Ａは、巻回方向に沿って凹湾曲状をなすと共に、凹凸のない平坦面（平滑面）として形成されている。一方、ラップ部４の外周面４Ｂには、後述する複数の固定側外周突起１５が設けられている。
【００４８】
９はケーシング１に回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸９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９の端部側は、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して旋回半径δだけ偏心した軸線Ｏ2−Ｏ2（軸心Ｏ2）を有するクランク９Ａとなり、該クランク９Ａには、旋回軸受１０を介して後述の旋回スクロール１１が回転可能に取付けられている。
【００４９】
１１は固定スクロール２と対向して駆動軸９に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール１１は、例えば固定スクロール２と同様の金属材料等を用いて形成されている。また、旋回スクロール１１は、クランク９Ａの軸線Ｏ2−Ｏ2と同軸に配設された円板状の鏡板１２と、該鏡板１２の表面から軸方向に立設された渦巻状のラップ部１３とによって大略構成されている。
【００５０】
ここで、ラップ部１３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。このとき、ラップ部１３は、ラップ部４の径方向間隔寸法Ｔを同じ値の径方向間隔寸法をもって形成されている。また、ラップ部１３の内周面１３Ａは、巻回方向に沿って凹湾曲状をなすと共に、凹凸のない平坦面（平滑面）として形成されている。一方、ラップ部１３の外周面１３Ｂには、後述する複数の旋回側外周突起１６が設けられている。また、ラップ部１３は、固定スクロール２のラップ部４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４，１３の間には複数の圧縮室１４が画成されている。
【００５１】
そして、スクロール式空気圧縮機は、駆動軸９のクランク９Ａが旋回半径δ分だけ偏心しているため、駆動軸９が回転駆動されると、旋回スクロール１１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２に対して旋回半径δの旋回運動を行う。
【００５２】
これにより、空気圧縮機は、吸込口７から外周側の圧縮室１４に吸込んだ空気を各圧縮室１４内で順次圧縮しつつ、中心側（最内径側）の圧縮室１４から吐出口８を介して外部に圧縮空気を吐出する。このとき、各圧縮室１４は、ラップ部４，１３の外周突起１５，１６および後述のコーティング層１７，１８等によって高い密閉状態に保持されるものである。
【００５３】
１５は固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂ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１５は、図３ないし図５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４の外周面４Ｂ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。
【００５４】
ここで、旋回スクロール１１が固定スクロール２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１５とラップ部１３の内周面１３Ａとが最接近し、ラップ部４の外周面４Ｂに形成された後述の外周側コーティング層１７がラップ部１３の内周面１３Ａに接触する。このため、ラップ部４の外周側コーティング層１７とラップ部１３の内周面１３Ａとが接触する部位（接触部位）は各圧縮室１４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１５は、各圧縮室１４の閉込み位置でラップ部４の外周面４Ｂとラップ部１３の内周面１３Ａとの間の隙間を減少させ、これによって各圧縮室１４の密閉性を高めるものである。
【００５５】
また、各外周突起１５は、図３に示す如く、ラップ部４の巻回方向（長さ方向）に間隔をもって配置されている。この場合、隣合う外周突起１５の巻回方向の間隔寸法Ｐは、ラップ部４の内径側で狭く（例えば３ｍｍ程度）、外径側で広く（例えば７ｍｍ程度）なっている。このように、隣合う外周突起１５の間隔寸法Ｐを、内径側で狭く（小さく）することにより、対面するラップ部１３の曲率半径が小さく曲がりが急な部位に対しても、圧縮室１４の密閉性を高めることができる。
【００５６】
さらに、固定側外周突起１５は、図４に示す横断面からみると、突出端に位置する狭幅な頂部１５Ａと、該頂部１５Ａとラップ部４の外周面４Ｂとを滑らかにつなぐ左，右の裾野となる凹状曲面１５Ｂとによって形成されている。この場合、頂部１５Ａは、例えば０〜２ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度の幅寸法Ｗをもって狭幅に形成されている。
【００５７】
また、固定側外周突起１５は、例えば４０μｍ程度の突出寸法ｔだけラップ部４の外周面４Ｂから径方向外側に突出している。このとき、ラップ部４を切削加工するエンドミルの直径寸法Ｄは、図６に示す如く、ラップ部４の径方向間隔寸法Ｔから固定側外周突起１５の突出寸法ｔを差し引いた値よりも小さな値（Ｄ＜（Ｔ−ｔ））に設定される。このため、各凹状曲面１５Ｂの曲率半径寸法Ｒは、エンドミルの半径寸法（Ｄ／２）以上の値（Ｒ≧（Ｄ／２））に設定される。なお、生産性、加工性を考慮すると、各凹状曲面１５Ｂの曲率半径寸法Ｒは、エンドミルの半径寸法（Ｄ／２）よりも大きい値に設定するのが好ましい。
【００５８】
一方、１６は旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂ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１６は、各圧縮室１４の閉込み位置で固定スクロール２のラップ部４の内周面４Ａに形成された後述の内周側コーティング層１８に接触することにより、ラップ部４の内周面４Ａとラップ部１３の外周面１３Ｂとの間の隙間を減少させるものである。
【００５９】
そして、旋回側外周突起１６は、固定側外周突起１５とほぼ同様に、例えば略三角形の横断面形状を有し、ラップ部１３の巻回方向に非等間隔となる間隔Ｐをもって配置されている。また、旋回側外周突起１６は、頂部１６Ａと凹状曲面１６Ｂとを有し、固定側外周突起１５とほぼ等しい形状、寸法（突出寸法ｔ、幅寸法Ｗ、曲率半径寸法Ｒ等）をもって形成されている。また、隣合う外周突起１６の巻回方向の間隔寸法Ｐは、ラップ部１３の内径側で狭く、外径側で広くなっている。
【００６０】
なお、外周突起１５，１６は、ラップ部４，１３の巻回方向の全長に設ける構成としたが、例えばラップ部４，１３の巻回方向の全長のうち、最も内径側となる巻始め端から半巻き程度の部位を除いた外周面４Ｂ，１３Ｂに形成してもよい。このラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂで巻始め端から半巻き程度の部位は、曲率半径が最も小さく、また熱による寸法変化も小さいことから、各外周突起１５，１６を設けなくても十分に圧縮室１４を密閉できるためであり、この部位は平坦面として形成される。
【００６１】
また、ラップ部４，１３の巻回方向の全長のうち、外径側に位置する略１巻分の部位を除いた外周面４Ｂ，１３Ｂに外周突起１５，１６を形成してもよい。この場合、ラップ部４，１３の外径側に位置する略１巻分の部位はインボリュート曲線に沿った内周面４Ａ，１３Ａ、外周面４Ｂ，１３Ｂを形成する。これにより、最も外径側の圧縮開始位置における圧縮室１４のシール性を良好に保持できる。また、外周突起１５，１６の接触に伴う騒音が吸込口７から漏れるときでも、この騒音を低減することができる。
【００６２】
１７は固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに設けられた外周側コーティング層で、該外周側コーティング層１７は、図１ないし図３に示す如く、ラップ部４の外周面４Ｂに対して巻回方向に連続してコーティング材を塗布することによって形成されている。また、ラップ部４の外周面４Ｂには固定側外周突起１５が形成されているから、外周側コーティング層１７のうち外周突起１５を覆う部分は、径方向外側に突出する。
【００６３】
このとき、外周側コーティング層１７のコーティング材は、例えば日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度（鉛筆法）によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料が使用される。具体的には、コーティング材は、例えばバインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材が使用される。なお、圧縮室１４内には圧縮熱が生じるから、外周側コーティング層１７は高温に加熱される可能性がある。このため、コーティング材は、長期間に亘る加熱後であっても、前記引っかき硬度と耐おもり落下性の条件を満たすような耐熱性材料を用いるのが好ましい。
【００６４】
ここで、固定スクロール２のラップ部４の固定側外周突起１５が旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに最接近したとき、最接近位置でのラップ部４の外周面４Ｂとラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法をＡ1とし、固定側外周突起１５とラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法をＢ1とする。このとき、外周側コーティング層１７の厚さ寸法Ｃ1は、図７に示すように、以下の数１の関係を満たすように設定されている。
【００６５】
【数１】
2008190330.tif 000003
【００６６】
具体的には、離間寸法Ａ1を８０μｍ程度に設定すると共に、離間寸法Ｂ1を４０μｍ程度に設定したときに、外周側コーティング層１７の厚さ寸法Ｃ1は、これら離間寸法Ａ1，Ｂ1の間の値として、例えば６０μｍ程度に設定されている。
【００６７】
これにより、外周側コーティング層１７のうち固定側外周突起１５の先端に位置する部位は、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに接触する。一方、隣合う固定側外周突起１５の間の部分は、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａとは接触しない。また、外周側コーティング層１７のうちラップ部１３の内周面１３Ａと接触する部分は、容易に変形して厚さが減少するように調整され、ラップ部１３の内周面１３Ａに馴染む。
【００６８】
この結果、外周側コーティング層１７は、固定側外周突起１５に位置して旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａと接触して層の厚さが調整される突起面側接触部１７Ａと、隣合う固定側外周突起１５の間に位置して旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａと常に接触しない突起面側非接触部１７Ｂとを有するものである。
【００６９】
１８は固定スクロール２のラップ部４の内周面４Ａに設けられた内周側コーティング層で、該内周側コーティング層１８は、ラップ部４の内周面４Ａに対して巻回方向に連続してコーティング材を塗布することによって形成されている。これにより、内周側コーティング層１８は、ラップ部４の内周面４Ａに沿って平坦状に形成されている。
【００７０】
このとき、内周側コーティング層１８のコーティング材は、例えば外周側コーティング層１７と同じ材料を用いて形成される。このため、内周側コーティング層１８のコーティング材も、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度（鉛筆法）によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料が使用される。
【００７１】
ここで、旋回スクロール１１のラップ部１３の旋回側外周突起１６が固定スクロール２のラップ部４の内周面４Ａに最接近したとき、最接近位置でのラップ部１３の外周面１３Ｂとラップ部４の内周面４Ａとの間の離間寸法をＡ2とし、旋回側外周突起１６とラップ部４の内周面４Ａとの間の離間寸法をＢ2とする。このとき、内周側コーティング層１８の厚さ寸法Ｃ2は、以下の数２の関係を満たすように設定されている。
【００７２】
【数２】
2008190330.tif 000004
【００７３】
具体的には、離間寸法Ａ2を８０μｍ程度に設定すると共に、離間寸法Ｂ2を４０μｍ程度に設定したときに、内周側コーティング層１８の厚さ寸法Ｃ2は、例えば６０μｍ程度に設定されている。
【００７４】
これにより、内周側コーティング層１８は、旋回スクロール１１のラップ部１３の旋回側外周突起１６に接触するものの、ラップ部１３の外周面１３Ｂとは接触しない。また、内周側コーティング層１８のうち旋回側外周突起１６と接触する部分は、容易に窪んだ形状に変形して厚さが減少するように調整され、旋回側外周突起１６に馴染む。
【００７５】
この結果、内周側コーティング層１８は、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂに設けた旋回側外周突起１６と接触して層の厚さが調整される平坦面側接触部１８Ａと、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂと常に接触しない平坦面側非接触部１８Ｂとを有するものである。
【００７６】
次に、コーティング層１７，１８の厚さ寸法Ｃ1，Ｃ2について詳細に検討する。
【００７７】
まず、図８に示す第１の比較例では、外周側コーティング層２１の厚さ寸法Ｃ11は、最接近位置での固定側外周突起１５とラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法Ｂ1よりも小さい値に設定している。また、第１の比較例では、内周側コーティング層２２の厚さ寸法Ｃ21も、最接近位置での旋回側外周突起１６とラップ部４の内周面４Ａとの間の離間寸法Ｂ2よりも小さい値に設定している。第１の比較例の場合、外周側コーティング層２１は常にラップ部１３の内周面１３Ａに接触せず、内周側コーティング層２２も常にラップ部１３の外周面１３Ｂに接触しない。このため、コーティング層２１，２２とラップ部１３との間の隙間が生じるから、該隙間から圧縮空気が漏洩し、圧縮効率が低下する傾向がある。
【００７８】
一方、図９に示す第２の比較例では、外周側コーティング層２３の厚さ寸法Ｃ12は、最接近位置でのラップ部４の外周面４Ｂとラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法Ａ1よりも大きい値に設定している。また、第２の比較例では、内周側コーティング層２４の厚さ寸法Ｃ22も、最接近位置でのラップ部４の内周面４Ａとラップ部１３の外周面１３Ｂとの間の離間寸法Ａ2よりも大きい値に設定している。第２の比較例の場合、外周側コーティング層２３は、固定側外周突起１５に位置する部分がラップ部１３の内周面１３Ａに接触するのに加えて、隣合う外周突起１５間に位置する部分もラップ部１３の内周面１３Ａに接触する。同様に、内周側コーティング層２４も、旋回側外周突起１６と接触するのに加えて、隣合う外周突起１６間に位置するラップ部１３の外周面１３Ｂに接触する。このため、コーティング層２３，２４とラップ部１３との接触面積が増加し、動力損失や騒音が増大する傾向がある。
【００７９】
これに対し、本実施の形態では、図７に示す如く、外周側コーティング層１７の厚さ寸法Ｃ1は、最接近位置での固定側外周突起１５とラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法Ｂ1よりも大きく、ラップ部４の外周面４Ｂとラップ部１３の内周面１３Ａとの間の離間寸法Ａ1よりも小さい値に設定している（Ｂ1＜Ｃ1＜Ａ1）。
【００８０】
このため、外周側コーティング層１７は、ラップ部１３の内周面１３Ａに接触する突起面側接触部１７Ａと、ラップ部１３の内周面１３Ａと常に接触しない突起面側非接触部１７Ｂとを有する。これにより、外周側コーティング層１７の突起面側接触部１７Ａは対面する旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに接触するから、第１の比較例に比べて、突起面側接触部１７Ａによって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室１４の密閉性を高めることができる。また、外周側コーティング層１７の突起面側非接触部１７Ｂは常に旋回スクロール１１のラップ部１３に接触しないから、第２の比較例に比べて、相手方のラップ部１３に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００８１】
同様に、内周側コーティング層１８の厚さ寸法Ｃ2は、最接近位置での旋回側外周突起１６とラップ部４の内周面４Ａとの間の離間寸法Ｂ2よりも大きく、ラップ部４の内周面４Ａとラップ部１３の外周面１３Ｂとの間の離間寸法Ａ2よりも小さい値に設定している（Ｂ2＜Ｃ2＜Ａ2）。このため、内周側コーティング層１８も、外周側コーティング層１７と同様に、平坦面側接触部１８Ａと平坦面側非接触部１８Ｂとを有するから、圧縮室１４の密閉性を高めつつ、動力損失等を低減することができる。
【００８２】
次に、コーティング層１７，１８のコーティング材について詳細に検討する。コーティング材として以下の表１に示す試料１〜６を用いた場合について、それぞれ耐おもり落下性、初期なじみ、引っかき硬度を調べた。
【００８３】
【表１】
2008190330.tif 000005
【００８４】
なお、耐おもり落下性は、圧縮機に組付ける初期状態に加えて、加熱後の状態についても評価した。このとき、加熱後の耐おもり落下性は、ラップ部４と同一材料の板材にコーティング材を塗布した試料片を形成した後に、この試料片を２７０℃、０．７ＭＰａの雰囲気中に５００時間、１５００時間、３０００時間それぞれ放置し、各時間経過後の試料片について日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性の試験を行うことによって評価した。また、初期なじみは、固定スクロール２のラップ部４に塗布したコーティング材（コーティング層１７，１８）が旋回スクロール１１のラップ部１３と馴染むまでの間に、圧縮機に生じる振動の大小によって評価した。さらに、各試料１〜６は、初期状態でのコーティング材の付着性、密着性を向上させるために、ラップ部４に塗布した後に加熱処理等を施した構成を含むものである。
【００８５】
表１の結果より、試料１（住鉱潤滑剤株式会社製のドライコート６５００（脱Ｓｂ））を用いた場合には、コーティング材を塗布した初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。また、３０００時間加熱後の耐おもり落下性も、割れ、はがれがなく、耐熱性も良好となった。さらに、初期なじみも、大きな振動が生じることがなく、良好となった。このとき、試料１の引っかき硬度は６Ｂ以下であり、Ｈよりも軟らかかった。このため、試料１は、ラップ部４に対する密着性に優れ、耐熱性を有すると共に、相手方のラップ部１３に馴染み易く、コーティング層１７，１８に好適であることが分かった。
【００８６】
試料２（ＳＴＴ株式会社製のゾルベスト３００（＋））を用いた場合には、初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。また、３０００時間加熱後の耐おもり落下性も、割れ、はがれがなく、耐熱性も良好となった。また、初期なじみは、大きな振動が生じることがなく、良好となった。このとき、試料２の引っかき硬度は６Ｂ以下であった。このため、試料２も、ラップ部４に対する密着性に優れ、耐熱性を有すると共に、相手方のラップ部１３に馴染み易く、コーティング層１７，１８に好適であることが分かった。
【００８７】
試料３（東レ・ダウコーニング株式会社製のモリコートＤ−３２１Ｒ）を用いた場合には、初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。一方、加熱後の耐おもり落下性は、１５００時間加熱後の試験で割れ、はがれが生じてしまい、耐熱性が劣ることが分かった。また、初期なじみは、大きな振動が生じることがなく、良好となった。このとき、試料３の引っかき硬度は６Ｂ以下であり、Ｈよりも軟らかかった。このように、試料３は、相手方のラップ部１３に馴染み易い。しかし、試料３は、初期状態の耐おもり落下性は満足するものの、耐熱性が劣るために、高温、高圧条件での長期間の使用は難しい。このため、試料３は、コーティング層１７，１８に適用し難いことが分かった。
【００８８】
但し、加熱の条件（温度、圧力）が緩和されれば、試料３でも長期間に亘る耐久性を確保できる可能性がある。このため、吐出圧力が低く、圧縮室１４内の温度が低い（例えば１５０℃程度）圧縮機であれば、試料３でも、コーティング層１７，１８に適用できるものと考えられる。
【００８９】
試料４（パーカー加工株式会社製のデフリックコートＭＣ−５２ＷＢ）を用いた場合には、初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。また、３０００時間加熱後の耐おもり落下性も、割れ、はがれがなく、耐熱性も良好となった。さらに、初期なじみも、大きな振動が生じることがなく、良好となった。このとき、試料４の引っかき硬度はＦであり、Ｈよりも軟らかかった。このため、試料４は、ラップ部４に対する密着性に優れ、耐熱性を有すると共に、相手方のラップ部１３に馴染み易く、コーティング層１７，１８に適用可能であることが分かった。
【００９０】
試料５（東洋ドライループ株式会社製のドライループＡ）を用いた場合には、初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。また、３０００時間加熱後の耐おもり落下性も、割れ、はがれがなく、耐熱性も良好となった。但し、初期なじみは、大きな振動が生じてしまい、馴染み難いことが分かった。このとき、試料５の引っかき硬度はＨであった。このように、試料５は、ラップ部４に対する密着性に優れ、耐熱性を有する。しかし、試料５は、初期なじみが劣るため、圧縮機の運転初期に大きな振動を生じると共に、長期間に亘ってコーティング材の摩耗が生じる。このため、試料５は、コーティング層１７，１８に適用できないことが分かった。
【００９１】
試料６（株式会社川邑研究所製のデフリックコートＨＭＢ−２Ｇ）を用いた場合には、初期状態の耐おもり落下性は、割れ、はがれがなく、良好な状態となった。一方、加熱後の耐おもり落下性は、５００時間加熱後の試験で割れ、はがれが生じてしまい、耐熱性が劣ることが分かった。また、初期なじみは、大きな振動が生じてしまい、馴染み難いことが分かった。このとき、試料６の引っかき硬度は３Ｈ以上であり、Ｈ以上に硬かった。このように、試料６は、初期状態ではラップ部４に対する密着性を有するものの、耐熱性が劣るため、高温、高圧条件の下では耐久性が短いという問題がある。また、試料６は、初期なじみが劣るため、圧縮機の運転初期に大きな振動を生じると共に、長期間に亘ってコーティング材の摩耗が生じる。このため、試料６は、コーティング層１７，１８に適用できないことが分かった。
【００９２】
以上の結果から、コーティング層１７，１８に用いるコーティング材としては、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料が適していることが分かった。また、これらの引っかき硬度および耐おもり落下性の条件を満足するためには、コーティング材としては、バインダにチタネートまたはケイ酸塩ガラスを含み、固体潤滑材にグラファイト、窒化硼素または二硫化モリブデンを含む無機系コーティング材を用いるのが好ましいことが分かった。
【００９３】
本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、上述したような構成を有するもので、次に、このスクロール式空気圧縮機の動作について説明する。
【００９４】
まず、電動モータ等の駆動源（図示せず）により駆動軸９を回転駆動すると、旋回スクロール１１は、自転防止機構によって自転が防止された状態で、駆動軸９の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として旋回半径δの旋回運動を行ない、固定スクロール２のラップ部４と旋回スクロール１１のラップ部１３間に画成される圧縮室１４は連続的に縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口７から吸込んだ空気は各圧縮室１４で順次圧縮しつつ、固定スクロール２の吐出口８から圧縮空気として外部のタンク（図示せず）に向け吐出することができる。
【００９５】
また、旋回スクロール１１が固定スクロール２に対して旋回運動するときには、外周側コーティング層１７の突起面側接触部１７Ａは、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに接触すると共に、内周側コーティング層１８の平坦面側接触部１８Ａは、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周突起１６に接触する。このため、各コーティング層１７，１８が旋回スクロール１１に接触する接触部位は各圧縮室１４内に空気を閉込める閉込み位置となる。
【００９６】
そして、外周側コーティング層１７の接触部１７Ａは、各圧縮室１４の閉込み位置でラップ部４の外周面４Ｂとラップ部１３の内周面１３Ａとの間の隙間を減少させる。また、内周側コーティング層１８の接触部１８Ａは、各圧縮室１４の閉込み位置でラップ部１３の外周面１３Ｂとラップ部４の内周面４Ａとの間の隙間を減少させる。これにより、コーティング層１７，１８は各圧縮室１４の密閉性を高めることができる。
【００９７】
然るに、本実施の形態では、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂには突起面側接触部１７Ａと突起面側非接触部１７Ｂとを有する外周側コーティング層１７を形成したから、外周側コーティング層１７の突起面側接触部１７Ａは対面する旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに接触する。このため、外周側コーティング層１７がラップ部１３の内周面１３Ａに接触しない場合に比べて、突起面側接触部１７Ａによって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室１４の密閉性を高めることができる。また、外周側コーティング層１７の突起面側非接触部１７Ｂは常に旋回スクロール１１のラップ部１３に接触しないから、突起面側非接触部１７Ｂを設けない場合に比べて、相手方のラップ部１３に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【００９８】
特に、外周側コーティング層１７の突起面側接触部１７Ａはラップ部４の外周突起１５に形成したから、突起面側接触部１７Ａをラップ部４の外周突起１５に倣って突起状に形成することができる。このため、突起面側接触部１７Ａは、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａに接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。この結果、突起面側接触部１７Ａは何回も接触することなく相手方のラップ部１３の内周面１３Ａに馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００９９】
また、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂには、巻回方向に間隔をもって軸方向に延びる複数本の外周突起１５を設ける構成としたから、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに外周側コーティング層１７を形成することによって、ラップ部４の外周突起１５の位置に旋回スクロール１１のラップ部１３に向けて突出した突起面側接触部１７Ａを設けることができると共に、隣合う突起の間に突起面側非接触部１７Ｂを形成することができる。
【０１００】
一方、固定スクロール２のラップ部４の内周面４Ａには平坦面側接触部１８Ａと平坦面側非接触部１８Ｂとを有する内周側コーティング層１８を形成したから、内周側コーティング層１８の平坦面側接触部１８Ａは旋回スクロール１１のラップ部１３の外周突起１６に接触する。このため、平坦面側接触部１８Ａによって圧縮空気の漏洩を防止でき、圧縮室１４の密閉性を高めることができる。また、内周側コーティング層１８の平坦面側非接触部１８Ｂは常に旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂに接触しないから、平坦面側非接触部１８Ｂを設けない場合に比べて、旋回スクロール１１のラップ部１３に対する接触面積を減少させることができ、動力損失や騒音を低下させることができる。
【０１０１】
また、内周側コーティング層１８の平坦面側接触部１８Ａは、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周突起１６に接触するから、平坦面側接触部１８Ａは、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周突起１６に接触したときに、容易につぶれたり、摩耗することができる。このため、平坦面側接触部１８Ａは何回も接触することなく旋回スクロール１１のラップ部１３の外周突起１６に馴染ませることができるから、動力損失を軽減し、また損傷、騒音、かじり等の発生を防止でき、耐久性、信頼性を向上することができる。
【０１０２】
さらに、コーティング層１７，１８は固定スクロール２のラップ部４の周面４Ａ，４Ｂに設ける構成としたから、コーティング層１７，１８を形成する工程を固定スクロール２のみに実施すればよく、固定スクロール２と旋回スクロール１１との両方にコーティング層を設けた場合に比べて、生産性を高めることができる。また、旋回スクロール１１は、クランク９Ａ、自転防止機構等が取付けられているのに対し、固定スクロール２はケーシング１に取付けられている。このため、旋回スクロール１１に比べて、固定スクロール２の取付け、取外しは容易に行うことができる。従って、例えば圧縮機の使用に伴ってコーティング層１７，１８が大きく摩耗した場合には、固定スクロール２を取外して、コーティング層１７，１８を再度形成するか、新しいコーティング層１７，１８が設けられた別個の固定スクロール２に交換すればよく、圧縮機のメンテナンス性を高めることができる。
【０１０３】
また、コーティング層１７，１８のコーティング材は、日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する引っかき硬度（鉛筆法）によって「Ｈよりも軟らかく」、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ５６００−５−３に規定する耐おもり落下性によって「割れ、はがれのない」材料を用いる構成とした。これにより、ラップ部４に対するコーティング層１７，１８の密着性を高めることができると共に、コーティング層１７，１８の割れ、剥離を防止でき、信頼性、耐久性を高めることができる。
【０１０４】
さらに、ラップ部４，１３の外周突起１５，１６の断面形状は、その頂部１５Ａ，１６Ａとラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂとをつなぐ裾野を凹状曲面１５Ｂ，１６Ｂとして形成している。このとき、該外周突起１５，１６の凹状曲面１５Ｂ，１６Ｂの曲率半径寸法Ｒは切削工具（エンドミル）の半径寸法（Ｄ／２）とほぼ同じ値からそれ以上に設定できるから、ラップ部４，１３を加工する切削工具を用いて外周突起１５，１６を切削加工することができる。従って、ラップ部１５，１６と一緒に突起を加工することができるから、生産性を高めることができる。
【０１０５】
また、外周突起１５，１６はラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂに設ける構成としたから、例えばラップ部４，１３の内周面４Ａ，１３Ａに突起を設ける場合に比べて、隣合う外周突起１５，１６の間隔を広く確保することができ、外周突起１５，１６の加工性を高めることができる。特に、ラップ部４，１３の内径側では隣合う外周突起１５，１６の間隔が狭くなる。このため、ラップ部４，１３の内径側では、本実施の形態のように外周面４Ｂ，１３Ｂに突起１５，１６を設けた場合と、内周面４Ａ，１３Ａに突起を設けた場合とでは、加工性の差異が大きくなる。
【０１０６】
なお、前記実施の形態では、外周突起１５，１６は、狭幅な平坦面を有する頂部１５Ａ，１６Ａと、左，右の裾野となる凹状曲面１５Ｂ，１６Ｂとを備え、略台形状の横断面をなす構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す第１の変形例のように、突起３１は、先端が尖った頂部３１Ａと、裾野となる凹状曲面３１Ｂとを備え、先端が尖った山形状の横断面をなす構成としてもよい。
【０１０７】
また、図１１に示す第２の変形例のように、突起３２は、先端が凸状曲面を有する頂部３２Ａと、裾野となる凹状曲面３２Ｂとを備え、先端が凸湾曲した山形状の横断面をなす構成としてもよい。この場合、突起３２の横断面形状は、凹状曲面３２Ｂと頂部３２Ａとの間、および凹状曲面３２Ｂとラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂとの間をいずれも滑らかに結ぶ形状としている。これにより、突起３２にコーティング材を塗布してコーティング層を形成したときに、該コーティング層に所謂ばり等が生じるのを防ぐことができる。このため、コーティング層の付着性を高めて剥離を防止でき、信頼性、耐久性を向上することができる。
【０１０８】
さらに、前記実施の形態では、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに外周側コーティング層１７を形成すると共に、ラップ部４の内周面４Ａに内周側コーティング層１８を形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第３の変形例のように、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂに外周側コーティング層３３を形成すると共に、ラップ部１３の内周面１３Ａに内周側コーティング層３４を形成する構成としてもよい。この場合、外周側コーティング層３３は、実施の形態による外周側コーティング層１７と同様に、突起面側接触部３３Ａと突起面側非接触部３３Ｂとを有する。また、内周側コーティング層３４は、実施の形態による内周側コーティング層１８と同様に、平坦面側接触部３４Ａと平坦面側非接触部３４Ｂとを有するものである。
【０１０９】
また、図１３に示す第４の変形例のように、各スクロール４，１１のラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂに外周側コーティング層３５，３６を形成する構成としてもよい。この場合、外周側コーティング層３５，３６は、実施の形態による外周側コーティング層１７と同様に、突起面側接触部３５Ａ，３６Ａと突起面側非接触部３５Ｂ，３６Ｂとを有するものである。
【０１１０】
さらに、前記実施の形態では、各スクロール２，１１のラップ部４，１３の外周面４Ｂ，１３Ｂに外周突起１５，１６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１４に示す第５の変形例のように、各スクロール２，１１のラップ部４，１３の内周面４Ａ，１３Ａに内周突起３７，３８を設ける構成とした。この場合、例えば固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに外周側コーティング層３９を形成すると共に、ラップ部４の内周面４Ａに内周側コーティング層４０を形成する。このとき、外周側コーティング層３９は、内周突起３８と接触する平坦面側接触部３９Ａと、隣合う平坦面側接触部３９Ａ間に位置してラップ部１３の内周面１３Ａに接触しない平坦面側非接触部３９Ｂとを有する。また、内周側コーティング層４０は、ラップ部１３の外周面１３Ｂと接触する突起面側接触部４０Ａと、隣合う突起面側接触部４０Ａ間に位置してラップ部１３の外周面１３Ｂと接触しない平坦面側非接触部４０Ｂとを有するものである。
【０１１１】
なお、第５の変形例では、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａと外周面１３Ｂにコーティング層を設ける構成としてもよく、各スクロール２，１１のラップ部４，１３の内周面４Ａ，１３Ａにコーティング層を設ける構成としてもよい。
【０１１２】
また、図１５に示す第６の変形例のように、旋回スクロール１１のラップ部１３には突起を設けず、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに外周突起４１を設けると共に、ラップ部４の内周面４Ａに内周突起４２を設ける構成としてよい。この場合、例えば固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂに外周側コーティング層４３を形成すると共に、ラップ部４の内周面４Ａに内周側コーティング層４４を形成する。このとき、外周側コーティング層４３は、実施の形態による外周側コーティング層１７と同様に、突起面側接触部４３Ａと突起面側非接触部４３Ｂとを有する。また、内周側コーティング層４４は、ラップ部１３の外周面１３Ｂと接触する突起面側接触部４４Ａと、隣合う突起面側接触部４４Ａ間に位置してラップ部１３の外周面１３Ｂと接触しない平坦面側非接触部４４Ｂとを有するものである。
【０１１３】
なお、第６の変形例では、固定スクロール２のラップ部４の内周面４Ａのコーティング層４４に代えて、旋回スクロール１１のラップ部１３の外周面１３Ｂにコーティング層を設ける構成としてもよい。また、固定スクロール２のラップ部４の外周面４Ｂのコーティング層４３に代えて、旋回スクロール１１のラップ部１３の内周面１３Ａにコーティング層を設ける構成としてもよい。
【０１１４】
さらに、第６の変形例では、固定スクロール２のラップ部４の２つの周面４Ａ，４Ｂに突起４１，４２を設ける構成としたが、固定スクロール２に代えて旋回スクロール１１のラップ部１３の２つの周面１３Ａ，１３Ｂに突起を設ける構成としてもよい。この場合、旋回スクロール１１のラップ部１３の２つの周面１３Ａ，１３Ｂにコーティング層を形成してもよく、周面１３Ａ，１３Ｂのうちいずれか一方にコーティング層を形成すると共に、他方の周面と対面する固定スクロール２のラップ部３の周面にコーティング層を形成する構成としてもよい。
【０１１５】
また、前記実施の形態では、ラップ部４に設けた突起１５を覆ってコーティング層１７を形成し、突起１５の位置に突起面側接触部１７Ａ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１６に示す第７の変形例のように、ラップ部４の外周面４Ｂは突起を省いた平坦面によって形成すると共に、外周側コーティング層４５自体に径方向外側に突出して相手方のラップ部１３の内周面１３Ａに接触する複数の突起面側接触部４５Ａを設け、隣合う突起面側接触部４５Ａ間にラップ部１３の内周面１３Ａに接触しない突起面側非接触部４５Ｂを設ける構成としてもよい。
【０１１６】
また、前記実施の形態では、ケーシング１に固定された固定スクロール２に対して旋回スクロール１１を旋回動作させる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スクロール流体機械等に適用してもよい。
【０１１７】
さらに、前記実施の形態では、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて説明したが、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。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施の形態に適用され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】エンドミルを用いてラップ部を加工する状態を示す横断面図である。
【図７】実施の形態による固定スクロールのラップ部が旋回スクロールのラップ部の内周面、外周面にそれぞれ最接近した状態を示す要部拡大の横断面図である。
【図８】第１の比較例による固定スクロールのラップ部が旋回スクロールのラップ部の内周面、外周面にそれぞれ最接近した状態を示す図７と同様位置の横断面図である。
【図９】第２の比較例による固定スクロールのラップ部が旋回スクロールのラップ部の内周面、外周面にそれぞれ最接近した状態を示す図７と同様位置の横断面図である。
【図１０】第１の変形例による突起を拡大して示す要部拡大の横断面図である。
【図１１】第２の変形例による突起を拡大して示す要部拡大の横断面図である。
【図１２】第３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３と同様位置の横断面図である。
【図１３】第４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３と同様位置の横断面図である。
【図１４】第５の変形例によるスクロール式空気圧縮機を示す図２と同様位置の横断面図である。
【図１５】第６の変形例によるスクロール式空気圧縮機を示す図２と同様位置の横断面図である。
【図１６】第７の変形例による固定スクロールのラップ部が旋回スクロールのラップ部の内周面、外周面にそれぞれ最接近した状態を示す要部拡大の横断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  ケーシング
２  固定スクロール
３，１２  鏡板
４，１３  ラップ部
４Ａ，１３Ａ  内周面
４Ｂ，１３Ｂ  外周面
９  駆動軸
１１  旋回スクロール
１４  圧縮室
１５，１６，４１  外周突起
１５Ａ，１６Ａ，３１Ａ，３２Ａ  頂部
１５Ｂ，１６Ｂ，３１Ｂ，３２Ｂ  凹状曲面
１７，３３，３５，３６，３９，４３，４５  外周側コーティング層
１７Ａ，３３Ａ，３５Ａ，３６Ａ，４０Ａ，４３Ａ，４４Ａ，４５Ａ  突起面側接触部
１７Ｂ，３３Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂ，４０Ｂ，４３Ｂ，４４Ａ，４５Ｂ  突起面側非接触部
１８，３４，４０，４４  内周側コーティング層
１８Ａ，３４Ａ，３９Ａ  平坦面側接触部
１８Ｂ，３４Ｂ，３９Ｂ  平坦面側非接触部
３１，３２  突起
３７，３８，４２  内周突起
【図１】
2008190330.tif 000006
【図２】
2008190330.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008190330.tif 000010
【図６】
2008190330.tif 000011
【図７】
2008190330.tif 000012
【図８】
2008190330.tif 000013
【図９】
2008190330.tif 000014
【図１０】
2008190330.tif 000015
【図１１】
2008190330.tif 000016
【図１２】
2008190330.tif 000017
【図１３】
2008190330.tif 000018
【図１４】
2008190330.tif 000019
【図１５】
2008190330.tif 000020
【図１６】
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