(57)【要約】【課題】低圧段と高圧段とで旋回スクロールの旋回半径を互いに異ならしめることより、設計の自由度を高め、ラップ部等の加工性や生産性を向上できると共に、圧縮運転時の効率等を高めることできるようにする。【解決手段】ケーシング１の軸方向両側に固定スクロール５Ａ、旋回スクロール２０Ａ等からなる低圧スクロール部４Ａと、固定スクロール５Ｂ、旋回スクロール２０Ｂ等からなる高圧スクロール部４Ｂとを設ける。ケーシング１内には、旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂを回転軸１５、偏心筒１８Ａ，１８Ｂ、旋回軸受１９Ａ，１９Ｂ等を介して旋回駆動するための電動機１２を設ける。そして、低圧段の旋回スクロール２０Ａは、高圧段の旋回スクロール２０Ｂよりも大なる旋回半径（δａ  ＞δｂ  ）をもって旋回運動を行う構成とする。【選択図】        図１
2004324616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのスクロールのラップ部が重なり合って低圧段の圧縮室を形成する低圧段圧縮部と、２つのスクロールのラップ部が重なり合って高圧段の圧縮室を形成する高圧段圧縮部と、前記低圧段圧縮部を高圧段圧縮部と一緒に駆動する駆動手段とを備えたスクロール式流体機械において、
前記低圧段圧縮部の一方のスクロールと前記高圧段圧縮部の一方のスクロールとは、それぞれ他方のスクロールに対し互いに異なる偏心量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】
前記低圧段圧縮部の偏心量は、前記高圧段圧縮部の偏心量よりも大きくす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。
【請求項３】
前記高圧段圧縮部は、前記低圧段圧縮部から吐出される流体を、内部の圧縮室内に吸込んでさらに高い圧力に圧縮する構成としてなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気等の流体を圧縮するのに好適に用いられるスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ケーシングの軸方向両側にそれぞれ低圧段，高圧段の固定スクロールと旋回スクロールとを設け、前記ケーシング内には前記各旋回スクロールを旋回駆動する電動機を備えてなる所謂ツインラップ型のスクロール式流体機械は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３０３６５号公報
【０００４】
この種の従来技術によるツインラップ型のスクロール式流体機械は、ケーシングの軸方向一側に設けた固定スクロールと旋回スクロールとにより低圧段の圧縮室を形成し、ケーシングの軸方向他側に設けた固定スクロールと旋回スクロールとにより高圧段の圧縮室を形成する構成としている。
【０００５】
そして、高圧段の固定スクロールは、その吸込側を低圧段の固定スクロールの吐出側に配管等を用いて接続し、前記低圧段の圧縮室から吐出される圧縮流体を高圧段の圧縮室でさらに圧縮することにより、流体の２段圧縮を行う構成としているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるツインラップ型のスクロール式流体機械では、低圧段と高圧段とにおける吐出量や圧縮比等の圧縮条件を変える場合に、固定スクロールと旋回スクロールとでそれぞれのラップ部の歯高、渦巻きの巻数等を変えることによって吐出量や圧縮比の調整を行っている。
【０００７】
しかし、この場合のスクロール式流体機械は、低圧段の固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回半径（偏心量）と、高圧段の固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回半径（偏心量）とを予め同一の寸法に設定しているため、設計の自由度が大きく制限されてしまい、ラップ部等の加工性や生産性が悪なるばかりでなく、流体機械としての効率を向上させるのが難しいという問題がある。
【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、低圧段と高圧段とでスクロールの偏心量を互いに異ならしめることより、設計の自由度を高め、ラップ部等の加工性や生産性を向上できると共に、圧縮運転時の効率等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。
【０００９】
【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、請求項１の発明は、２つのスクロールのラップ部が重なり合って低圧段の圧縮室を形成する低圧段圧縮部と、２つのスクロールのラップ部が重なり合って高圧段の圧縮室を形成する高圧段圧縮部と、前記低圧段圧縮部を高圧段圧縮部と一緒に駆動する駆動手段とを備えたスクロール式流体機械において、前記低圧段圧縮部の一方のスクロールと前記高圧段圧縮部の一方のスクロールとは、それぞれ他方のスクロールに対し互いに異なる偏心量としたことを特徴としてなる構成を採用している。
【００１０】
このように、低圧段圧縮部と高圧段圧縮部とで偏心量を異ならしめることによって、低圧段と高圧段との吐出量や圧縮比を容易に変えることができ、例えばラップ部の渦巻き形状等を設計する上での自由度を高めることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によると、低圧段圧縮部の偏心量は、高圧段圧縮部の偏心量よりも大きくする構成としている。これにより、低圧段圧縮部の圧縮室における流体の閉じ込み容積を、高圧段圧縮部の圧縮室における閉じ込み容積よりも容易に大きくすることができ、低圧段圧縮部での風量を増大できる。そして、高圧段圧縮部においては、より高い圧力の流体を吐出して取出すことができる。
【００１２】
また、請求項３の発明によると、高圧段圧縮部は、低圧段圧縮部から吐出される流体を、内部の圧縮室内に吸込んでさらに高い圧力に圧縮する構成としている。
【００１３】
この場合には、低圧段圧縮部の圧縮室から吐出される流体を、高圧段圧縮部の圧縮室内で圧縮することにより流体の２段圧縮を行うことができる。そして、低圧段圧縮部と高圧段圧縮部との吐出量や圧縮比をそれぞれの偏心量に応じて容易に変えることができ、２段圧縮機としての設計の自由度を高めることができる。
【００１４】
【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、ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げ、添付図面の図１ないし図３に従って詳細に説明する。
【００１５】
図中、１はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成する筒状のケーシングで、該ケーシング１は、軸線Ｏ１  −Ｏ１  を中心として略円筒状に形成されたケーシング本体２と、該ケーシング本体２の右，左両端側にそれぞれ固着して設けられた右，左の軸受取付体３Ａ，３Ｂとにより構成されている。そして、ケーシング１は後述の固定スクロール５Ａ，５Ｂと共に固定側部材を構成するものである。
【００１６】
ここで、ケーシング本体２の一側（図１中の右側）に位置する軸受取付体３Ａは、後述の固定スクロール５Ａ、旋回スクロール２０Ａ等と共に低圧段圧縮部となる低圧スクロール部４Ａを構成するものである。また、ケーシング本体２の他側（図１中の左側）に位置する軸受取付体３Ｂは、後述の固定スクロール５Ｂ、旋回スクロール２０Ｂ等と共に高圧段圧縮部となる高圧スクロール部４Ｂを構成している。
【００１７】
なお、低圧スクロール部４Ａと高圧スクロール部４Ｂとは、それぞれほぼ同一の構成要素を有しているので、以下の説明では、低圧段に符号「Ａ」を付し、高圧段には符号「Ｂ」を付して説明する。また、低圧段と高圧段とで説明が重複するのを避けるため、主に低圧スクロール部４Ａの構成要素について説明し、高圧スクロール部４Ｂの構成要素については、その説明を省略するものとする。
【００１８】
５Ａはケーシング１の軸受取付体３Ａ側に設けられた低圧段の固定スクロールを示し、該固定スクロール５Ａは、中心がケーシング１の軸線Ｏ１  −Ｏ１  と一致するように配設された略円板状の鏡板６Ａと、該鏡板６Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部７Ａと、鏡板６Ａの外周側から該ラップ部７Ａを取囲むように軸方向に突出した筒部８Ａと、該筒部８Ａの外周側から径方向外向きに突出したフランジ部９Ａとにより構成されている。
【００１９】
そして、固定スクロール５Ａは、フランジ部９Ａの外周側が軸受取付体３Ａの開口側にボルト等を介して着脱可能に取付けられている。また、固定スクロール５Ａの鏡板６Ａには、例えば空気（外気）等の流体を後述の圧縮室２３Ａ内に吸込むための吸込口１０Ａが外周寄りの位置に設けられ、鏡板６Ａの中心側（軸線Ｏ１  −Ｏ１  上）には圧縮空気の吐出口１１Ａが設けられている。
【００２０】
１２は低圧段の固定スクロール５Ａと高圧段の固定スクロール５Ｂとの間に位置してケーシング本体２内に設けられた駆動手段となる電動機で、該電動機１２は、ケーシング本体２の内周側に固定して設けられた筒状のステータ１３と、該ステータ１３の内周側に回転可能に配設された筒状のロータ１４等とにより構成されている。
【００２１】
ここで、電動機１２は、ステータ１３およびロータ１４の軸線がケーシング１の軸線Ｏ１  −Ｏ１  と同一軸線上に配置されている。そして、電動機１２は、ロータ１４を回転させることにより後述の回転軸１５を、軸線Ｏ１  −Ｏ１  を中心として回転駆動するものである。
【００２２】
１５は電動機１２の出力軸を構成する回転軸で、該回転軸１５は、電動機１２のロータ１４内に圧入等の手段を用いて嵌合された段付のシャフトからなり、ロータ１４内を軸方向に貫通して設けられている。そして、回転軸１５は、ケーシング１の右，左両側で軸受取付体３Ａ，３Ｂの内周側に回転軸受１６Ａ，１６Ｂを介して回転可能に支持され、ケーシング１の軸線Ｏ１  −Ｏ１  を中心としてロータ１４と一体に回転する。
【００２３】
また、回転軸１５の軸方向両側には、小径の軸部１５Ａ，１５Ｂが一体形成され、これらの軸部１５Ａ，１５Ｂには後述の偏心筒１８Ａ，１８Ｂが廻止め状態で取付られている。そして、回転軸１５の軸部１５Ａ，１５Ｂは、偏心筒１８Ａ，１８Ｂと共に軸線Ｏ１  −Ｏ１  に対して互いに異なる寸法δａ  ，δｂ  だけ偏心したクランク部を構成するものである。
【００２４】
ここで、軸受取付体３Ａ，３Ｂの内周側で回転軸１５を回転可能に支持する回転軸受１６Ａ，１６Ｂのうち、例えば低圧スクロール部４Ａ側の回転軸受１６Ａは、回転軸１５に働く径方向のラジアル荷重と軸方向のスラスト荷重とを共に受承可能な軸受により構成されている。また、高圧スクロール部４Ｂ側の回転軸受１６Ｂは、回転軸１５に働く径方向のラジアル荷重を受承可能な軸受により構成されている。
【００２５】
１７Ａ，１７Ｂは回転軸１５に設けられたバランスウエイトで、該バランスウエイト１７Ａ，１７Ｂは、電動機１２のロータ１４と回転軸受１６Ａ，１６Ｂとの間に位置し回転軸１５の外周側に嵌合して設けられている。そして、バランスウエイト１７Ａ，１７Ｂは、後述の旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂが旋回運動するときに回転軸１５の回転バランスを取り、回転軸１５の回転を安定させるものである。
【００２６】
１８Ａ，１８Ｂは回転軸１５の軸部１５Ａ，１５Ｂに嵌合して設けられた偏心筒で、該偏心筒１８Ａ，１８Ｂは、例えば有蓋筒状をなす偏心リングとして形成され、回転軸１５の軸部１５Ａ，１５Ｂにピン等を用いて廻止め状態で、かつ抜止め状態に取付けられている。
【００２７】
そして、これらの偏心筒１８Ａ，１８Ｂのうち低圧スクロール部４Ａ側の偏心筒１８Ａは、図２に示す如く回転軸１５の軸線Ｏ１  −Ｏ１  に対して寸法δａ  だけ偏心した偏心軸線Ｏ２  −Ｏ２  上に配置されている。また、高圧スクロール部４Ｂ側の偏心筒１８Ｂは、図３に示す如く回転軸１５の軸線Ｏ１  −Ｏ１  に対して寸法δｂ  だけ偏心した偏心軸線Ｏ３  −Ｏ３  上に配置されている。
【００２８】
ここで、偏心筒１８Ａの偏心量となる寸法δａ  は、偏心筒１８Ｂの偏心量となる寸法δｂ  よりも大なる寸法（δａ  ＞δｂ  ）に設定され、これによって後述する低圧段の旋回スクロール２０Ａには、高圧段の旋回スクロール２０Ｂよりも大なる偏心量（旋回半径）が与えられるものである。
【００２９】
１９Ａ，１９Ｂは偏心筒１８Ａ，１８Ｂの外周側に嵌合して設けられた旋回軸受で、これらの旋回軸受１９Ａ，１９Ｂは、旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂを回転軸１５の軸部１５Ａ，１５Ｂ、偏心筒１８Ａ，１８Ｂに対して相対回転可能に支持し、旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂに互いに異なる旋回半径（寸法δａ  ，δｂ  ）をもった旋回運動を与えるものである。
【００３０】
そして、これらの旋回軸受１９Ａ，１９Ｂのうち低圧スクロール部４Ａ側の旋回軸受１９Ａは、例えば偏心筒１８Ａと旋回スクロール２０Ａとの間で径方向のラジアル荷重を受承可能な軸受により構成されている。また、高圧スクロール部４Ｂ側の旋回軸受１９Ｂは、偏心筒１８Ｂと旋回スクロール２０Ｂとの間でラジアル荷重とスラスト荷重とを共に受承可能な軸受により構成されている。
【００３１】
２０Ａは固定スクロール５Ａと対面してケーシング１内に旋回可能に設けられた低圧段の旋回スクロールで、該低圧段の旋回スクロール２０Ａは、略円板状に形成された鏡板２１Ａと、該鏡板２１Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２２Ａとにより大略構成されている。また、高圧段の旋回スクロール２０Ｂも、略円板状に形成された鏡板２１Ｂと渦巻状のラップ部２２Ｂとにより大略構成されている。
【００３２】
ここで、低圧段，高圧段の旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂは、鏡板２１Ａ，２１Ｂの背面側中央部が旋回軸受１９Ａ，１９Ｂ、偏心筒１８Ａ，１８Ｂを介して回転軸１５の軸部１５Ａ，１５Ｂにそれぞれ旋回可能に取付けられ、電動機１２からの駆動力によって回転軸１５を中心として旋回運動を行うものである。
【００３３】
この場合、低圧段の固定スクロール５Ａに対する低圧段の旋回スクロール２０Ａの偏心量（旋回半径）は、前記偏心筒１８Ａの偏心量となる寸法δａ  に等しく、高圧段の固定スクロール５Ｂに対する高圧段の旋回スクロール２０Ｂの偏心量（旋回半径）は、前記偏心筒１８Ｂの偏心量となる寸法δｂ  に等しいものである。
【００３４】
このため、低圧段の旋回スクロール２０Ａは、高圧段の旋回スクロール２０Ｂよりも大なる旋回半径（δａ  ＞δｂ  ）に設定されている。また、低圧段，高圧段の旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂは、それぞれのラップ部２２Ａ，２２Ｂが固定スクロール５Ａ，５Ｂのラップ部７Ａ，７Ｂと所定角度（例えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設されている。
【００３５】
そして、低圧段の固定スクロール５Ａと旋回スクロール２０Ａは、両者のラップ部７Ａ，２２Ａ間に外周側から内周側にわたって漸次縮小する低圧段の圧縮室２３Ａ，２３Ａ，…をそれぞれ画成している。また、高圧段の固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂは、両者のラップ部７Ｂ，２２Ｂ間に外周側から内周側にわたって漸次縮小する高圧段の圧縮室２３Ｂ，２３Ｂ，…をそれぞれ画成している。
【００３６】
また、高圧段の固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂは、図１に示す如くラップ部７Ｂ，２２Ｂの高さ（歯高）が低圧段のラップ部７Ａ，２２Ａよりも小さく形成され、これにより、高圧段の圧縮室２３Ｂを低圧段の圧縮室２３Ａに比較して小さい容積に設定しているものである。
【００３７】
２４は高圧段の圧縮室２３Ｂを外部に対して遮断する環状のシール部材で、該シール部材２４は、固定スクロール５Ｂのラップ部７Ｂと旋回スクロール２０Ｂのラップ部２２Ｂとを径方向外側から取囲む環状のフェイスシール等によって構成され、例えば鏡板２１Ｂの外周側に設けた環状のシール溝内に取付けられている。
【００３８】
そして、シール部材２４は、固定スクロール５Ｂの筒部８Ｂ側に摺接することにより、固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂ（鏡板２１Ｂ）との摺動面間を気密にシールし、両者のラップ部７Ｂ，２２Ｂ間で画成される各圧縮室２３Ｂ内の圧力が外部に漏洩するのを防ぐものである。
【００３９】
２５，２５は旋回スクロール２０Ａの自転を防止する自転防止機構としての補助クランクで、該各補助クランク２５は、低圧スクロール部４Ａ側に位置してケーシング１の軸受取付体３Ａと旋回スクロール２０Ａの鏡板２１Ａとの間に設けられている。そして、補助クランク２５は、偏心筒１８Ａの偏心量と等しい寸法δａ  だけ偏心したクランクにより構成されている。
【００４０】
また、高圧スクロール部４Ｂ側にもケーシング１の軸受取付体３Ｂと旋回スクロール２０Ｂの鏡板２１Ｂとの間に同様の補助クランク（図示せず）が設けられている。そして、この場合の補助クランクは、偏心筒１８Ｂの偏心量と等しい寸法δｂ  だけ偏心したクランクにより構成されるものである。
【００４１】
２６は回転軸１５に設けられた冷却ファンで、該冷却ファン２６は、軸受取付体３Ｂ内に位置して回転軸１５の外周側に設けられた回転羽根等からなり、回転軸１５の回転に伴ってケーシング１内に冷却風を発生させるものである。
【００４２】
２７，２７，…は軸受取付体３Ａに設けた冷却風通路で、該各冷却風通路２７は、冷却ファン２６による冷却風を軸受取付体３Ａの軸方向に流通させ、例えば補助クランク２５、旋回スクロール２０Ａ等を冷却するものである。
【００４３】
２８は低圧スクロール部４Ａ側に設けた吸込フィルタで、該吸込フィルタ２８は、低圧段の固定スクロール５Ａの吸込口１０Ａに着脱可能に設けられ、吸込口１０Ａから圧縮室２３Ａ内に向けて吸込まれる外気（空気）等を清浄化すると共に、空気の吸込音等を低減化する消音器としても機能するものである。
【００４４】
２９は低圧段の圧縮室２３Ａと高圧段の圧縮室２３Ｂとを連通させる連通路としての導管で、該導管２９は、ケーシング１の外側に位置して低圧段の固定スクロール５Ａと高圧段の固定スクロール５Ｂとの間に設けられている。そして、導管２９は、一方の端部２９Ａが固定スクロール５Ａの吐出口１１Ａに接続され、他方の端部２９Ｂは、固定スクロール５Ｂの吸込口１０Ｂに接続されている。
【００４５】
本実施の形態によるツインラップ型の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。
【００４６】
まず、電動機１２のステータ１３側に通電してロータ１４を回転駆動すると、該ロータ１４と一体となった回転軸１５は、軸線Ｏ１  −Ｏ１  を中心としてロータ１４と一体に回転する。
【００４７】
そして、回転軸１５の回転により、図２に示す如く軸線Ｏ２  −Ｏ２  上に配置された偏心筒１８Ａは、低圧段の旋回スクロール２０Ａに旋回軸受１９Ａを介して寸法δａ  の旋回半径をもった旋回運動を発生させる。また、図３に示す如く軸線Ｏ３  −Ｏ３  上に配置された偏心筒１８Ｂは、高圧段の旋回スクロール２０Ｂに旋回軸受１９Ｂを介して寸法δｂ  の旋回半径をもった旋回運動を発生させる。
【００４８】
これにより、低圧段，高圧段の旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂは、それぞれの固定スクロール５Ａ，５Ｂに対して互いに異なる寸法δａ  ，δｂ  （δａ  ＞δｂ  ）の旋回半径をもった旋回動作を行うものである。
【００４９】
このため、低圧スクロール部４Ａ側では、固定スクロール５Ａの外周側に設けた吸込口１０Ａから吸込フィルタ２８を介して外気を吸込みつつ、この空気を各圧縮室２３Ａ内で順次圧縮する。そして、低圧段の固定スクロール５Ａと旋回スクロール２０Ａとの間の圧縮室２３Ａ内で、例えば０．３ＭＰａ程度の圧力まで圧縮された圧縮空気は、固定スクロール５Ａの中心部に設けた吐出口１１Ａから導管２９内に向けて吐出される。
【００５０】
また、高圧スクロール部４Ｂ側では、低圧スクロール部４Ａからの圧縮空気が導管２９を通じて固定スクロール５Ｂの吸込口１０Ｂに供給される。そして、高圧段の固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂとの間では、このときの圧縮空気を各圧縮室２３Ｂ内でさらに圧縮し、例えば１．０ＭＰａ程度の圧力まで圧縮された圧縮空気が、固定スクロール５Ｂの中心部に設けた吐出口１１Ｂから外部に向けて吐出され、例えば空気タンク（図示せず）等に貯留される。
【００５１】
かくして、本実施の形態によれば、低圧段の固定スクロール５Ａに対する旋回スクロール２０Ａの旋回半径（寸法δａ  ）と高圧段の固定スクロール５Ｂに対する旋回スクロール２０Ｂの旋回半径（寸法δｂ  ）とを互いに異ならしめ、低圧段の旋回半径を高圧段よりも大なる寸法（δａ  ＞δｂ  ）に設定する構成としているので、下記のような作用効果を得ることができる。
【００５２】
即ち、スクロール式空気圧縮機の吐出空気量Ｑ（例えば、吐出口１１Ａ，１１Ｂから吐出される空気量）は、下記の数１式の如く理論押しのけ容積ｑｔｈ（圧縮比、閉じ込み容積に関連した値）、電動機１２等の回転速度Ｖ、容積効率ηｖ  により決められる。
【００５３】
【数１】
Ｑ  ＝ｑｔｈ×Ｖ×ηｖ
【００５４】
そして、吐出空気量Ｑの目標値を決める場合には、容積効率ηｖ  を全断熱効率ηａｄ（例えば、電動機１２の軸動力と圧縮空気による理論断熱動力との比率）により決め、回転速度Ｖを回転軸１５の回転速度により決めるので、これによって低圧段，高圧段の圧縮室２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ要求される理論押しのけ容積ｑｔｈは決められる。
【００５５】
また、低圧段の鏡板６Ａ，２１Ａと高圧段の鏡板６Ｂ，２１Ｂにおける外径寸法は、製作時に要求される製品の外径寸法等によって決定される。また、理論押しのけ容積ｑｔｈを決める設計諸元としては、前記寸法δａ  ，δｂ  による旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂの旋回半径、低圧段のラップ部７Ａ，２２Ａの歯高（軸方向の高さ寸法）、高圧段のラップ部７Ｂ，２２Ｂの歯高（軸方向の高さ寸法）、ラップ部７Ａ，２２Ａの巻き数（巻終わり角）およびラップ部７Ａ，２２Ａの巻き数（巻終わり角）が挙げられる。
【００５６】
この場合、従来技術にあっては、前記旋回半径を低圧段と高圧段とで互いに同一寸法に設定しているため、低圧段と高圧段にそれぞれ要求される理論押しのけ容積ｑｔｈを、前記ラップ部の歯高および巻き数の設計変更のみで対処せざるを得ず、設計の自由度が制限されていたものである。
【００５７】
これに対し、本実施の形態にあっては、低圧段の旋回スクロール２０Ａを高圧段の旋回スクロール２０Ｂとは異なる旋回半径（寸法δａ  ，δｂ  ）に設定することにより、ラップ部７Ａ，２２Ａ，７Ｂ，２２Ｂの歯高および巻き数と共に設計時のパラメータを増やすことができ、低圧段と高圧段との吐出量や圧縮比、閉じ込み容積（理論押しのけ容積ｑｔｈ）を容易に調整できると共に、設計の自由度を高めることができる。
【００５８】
また、低圧段の旋回スクロール２０Ａと高圧段の旋回スクロール２０Ｂとの旋回半径（寸法δａ  ，δｂ  ）を変えることによって、低圧段と高圧段との吐出量や圧縮比、閉じ込み容積を調整する上で、低圧段のラップ部７Ａ，２２Ａと高圧段のラップ部７Ｂ，２２Ｂとの歯高や巻き数等をパラメータとして大きく変える必要がなくなり、ラップ部７Ａ，２２Ａ，７Ｂ，２２Ｂ等の加工性や生産性を向上できると共に、圧縮運転時の効率等も高めることができる。
【００５９】
そして、低圧段の旋回スクロール２０Ａを高圧段の旋回スクロール２０Ｂよりも大なる旋回半径（δａ  ＞δｂ  ）とすることにより、低圧段の圧縮室２３Ａにおける空気の閉じ込み容積を、高圧段の圧縮室２３Ｂにおける閉じ込み容積よりも容易に大きくすることができ、低圧段での風量を増大できる。そして、高圧段の圧縮室２３Ｂにおいては、より高圧な圧縮空気を吐出口１１Ｂから吐出して取出すことができる。
【００６０】
また、高圧段の固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂは、ラップ部７Ｂ，２２Ｂの歯高を低圧段のラップ部７Ａ，２２Ａよりも小さく歯高に設定することにより、高圧段のラップ部７Ｂ，２２Ｂが圧縮熱等の影響で熱変形するのを抑えることができ、圧縮運転等を長期にわたって安定して行うことができる。
【００６１】
しかも、低圧段の固定スクロール５Ａと旋回スクロール２０Ａの間の圧縮室２３Ａから吐出口１１Ａ、導管２９を介して吐出される圧縮空気を、高圧段の固定スクロール５Ｂと旋回スクロール２０Ｂは吸込口１０Ｂ側から内部の圧縮室２３Ｂ内に吸込んでさらに高い圧力に圧縮するので、同一の駆動源（電動機１２）を用いて圧縮空気の２段（多段）圧縮を容易に行うことができる。
【００６２】
そして、低圧段と高圧段との圧縮室２３Ａ，２３Ｂにおける圧縮比をそれぞれの旋回半径（δａ  ，δｂ  ）に応じて容易に変えることができ、２段圧縮機としての設計の自由度を高めることができる。
【００６３】
従って、本実施の形態によれば、低圧段と高圧段とで旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂの旋回半径を互いに異ならしめることより、設計の自由度を高め、ラップ部等の加工性や生産性を向上できると共に、圧縮運転時の効率等を高めることができる。
【００６４】
また、低圧段のラップ部７Ａ，２２Ａと高圧段のラップ部７Ｂ，２２Ｂとを、それぞれの圧縮段に適した歯高、巻き数等に幅広い自由度をもって設計できるので、熱変形等による影響を軽減することができ、装置全体の耐久性、寿命を向上できると共に、圧縮運転時等の性能、信頼性を高めることができる。
【００６５】
しかも、旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂの偏心量（旋回半径）を互いに異ならしめることより、装置全体の外径寸法等を小さくして小型化を図ることができると共に、複数の機種からなるスクロール式流体機械においては、部品の共通化を図ることもでき、製造コストの削減、製造効率の向上化等も可能となる。
【００６６】
なお、前記実施の形態では、回転軸受１６Ａ，１６Ｂのうち一方の回転軸受１６Ａを、回転軸１５に作用するラジアル荷重とスラスト荷重とを受承可能な軸受により構成し、他方の回転軸受１６Ｂをラジアル荷重を受承可能な軸受により構成するものとして説明した。
【００６７】
しかし、本発明はこれに限らず、例えば回転軸受１６Ｂをラジアル荷重とスラスト荷重とを受承可能な軸受により構成し、回転軸受１６Ａをラジアル荷重を受承可能な軸受により構成してもよい。また、回転軸受１６Ａ，１６Ｂを共にラジアル荷重とスラスト荷重とを受承可能な軸受により構成してもよい。そして、これらの点は、旋回軸受１９Ａ，１９Ｂについても同様である。
【００６８】
また、前記実施の形態では、ケーシング１と固定スクロール５Ａ，５Ｂとを別体として形成し、ケーシング１の両端側にボルト等を用いて固定スクロール５Ａ，５Ｂを固定する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばケーシング１と固定スクロール５Ａ，５Ｂとを予め一体に形成し、これにより固定側部材を構成してもよい。
【００６９】
また、前記実施の形態では、２段の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３段または４段以上の多段スクロール式圧縮機に適用してもよいものである。
【００７０】
また、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。
【００７１】
また、前記実施の形態では、駆動手段としての電動機１２の回転軸１５を偏心筒１８Ａ，１８Ｂ、旋回軸受１９Ａ，１９Ｂを用いて旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂに取付ける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、例えば旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂ間にプーリが取付けられた出力軸（従動側の回転軸）を設け、ケーシングの外部に設けたモータ（駆動手段）の回転軸と前記プーリとの間にベルト等を介装することにより、旋回スクロール２０Ａ，２０Ｂを旋回駆動する構成としてもよい。
【００７２】
また、前記実施の形態では、駆動手段である電動機１２の回転軸１５を用いて低圧スクロール部４Ａ（低圧段圧縮部）と高圧スクロール部４Ｂ（高圧段圧縮部）とを駆動する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、例えば互いに圧力段が異なる３つ以上の圧縮部を備えたスクロール式流体機械にも適用することができる。そして、この場合にはモータ等の駆動源をプーリ、ベルト等を用いて各圧縮部に連結し、この駆動源、プーリ、ベルト等からなる駆動手段により３つ以上の圧縮部を駆動する構成としてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１に記載の発明によれば、低圧段圧縮部の一方のスクロールと高圧段圧縮部の一方のスクロールとは、それぞれの他方のスクロールに対し互いに異なる偏心量にする構成としているので、低圧段圧縮部と高圧段圧縮部との吐出量や圧縮比を容易に変えることができ、例えばラップ部の渦巻き形状等を設計する上での自由度を高めることができる。これにより、ラップ部等の加工性や生産性を向上でき、圧縮運転時の効率等を高めることができる。また、熱変形等の影響を受け易いラップ部の歯高を旋回半径との関連で変更でき、圧縮効率等が高いスクロール形状を採用することができると共に、装置全体の耐久性、寿命を向上でき、圧縮運転時等の性能、信頼性を高めることができる。
【００７４】
また、請求項２に記載の発明によると、低圧段圧縮部の偏心量は、高圧段圧縮部の偏心量よりも大きくする構成としているので、低圧段圧縮部の圧縮室における流体の閉じ込み容積を、高圧段圧縮部の圧縮室における閉じ込み容積よりも容易に大きくすることができ、低圧段圧縮部での風量を増大できる。そして、高圧段圧縮部においては、より高い圧力の流体を吐出して取出すことができる。
【００７５】
また、請求項３に記載の発明によれば、高圧段圧縮部は、低圧段圧縮部から吐出される流体を内部の圧縮室内に吸込んでさらに高い圧力に圧縮する構成としているので、例えば流体の２段圧縮を容易に行うことができると共に、低圧段圧縮部と高圧段圧縮部とにおける吐出量や圧縮比、閉じ込み容積等を、それぞれの偏心量に応じて容易に変えることができ、２段圧縮機としての設計の自由度を高めることができる。
【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】図１中の低圧スクロール部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図１中の高圧スクロール部を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング（固定側部材）
４Ａ  低圧スクロール部（低圧段圧縮部）
４Ｂ  高圧スクロール部（高圧段圧縮部）
５Ａ  低圧段の固定スクロール
５Ｂ  高圧段の固定スクロール
６Ａ，６Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ  鏡板
７Ａ，７Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ  ラップ部
１２  電動機（駆動手段）
１３  ステータ
１４  ロータ
１５  回転軸（出力軸）
１６Ａ，１６Ｂ  回転軸受
１８Ａ，１８Ｂ  偏心筒
１９Ａ，１９Ｂ  旋回軸受
２０Ａ  低圧段の旋回スクロール
２０Ｂ  高圧段の旋回スクロール
２３Ａ  低圧段の圧縮室
２３Ｂ  高圧段の圧縮室
２５  補助クランク（自転防止機構）
２８  吸込フィルタ
２９  導管（連通路）
δａ  ，δｂ    寸法（偏心量）
【図１】
2004324616.tif 000003
【図２】
2004324616.tif 000004
【図３】
2004324616.tif 000005