(57)【要約】【課題】スクロール流体機械において、固定スクロールまたは旋回スクロールの端板の表面の回転軸線に対する直角度が不整である場合にも、作動が円滑に行われるようにする。【解決手段】旋回ラップ９と固定ラップ５の重合部における旋回ラップ９の旋回中心から離れた外周部の適宜範囲に亘って、旋回ラップ９と固定ラップ５の少くともいずれか一方の先端面に設けたシール部材Ｓと相手側端板との間に、非接触部を設ける。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸の偏心部に、軸受を介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設してなるスクロール流体機械において、
旋回ラップと固定ラップの重合部における旋回ラップの旋回中心から離れた外周部の適宜範囲に亘って、旋回ラップと固定ラップの少くともいずれか一方の先端面に設けたシール部材と相手側端面との間に、非接触部を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
非接触部におけるシール部材の表面を、接触部におけるシール部材の表面より引込ませてなる請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
非接触部におけるシール部材を、表面に凹部を設けたものとした請求項１または２記載のスクロール流体機械。
【請求項４】
非接触部におけるシール部材を、やや硬質の摺動材からなるものとし、かつ非接触部を除く部分のシール部材を、やや軟質の当接材からなるものとした請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項５】
非接触部を除く部分のシール部材を、当接材の下面に、バックアップ材としての弾性材を重合したものとしてなる請求項４記載のスクロール流体機械。
【請求項６】
非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周面において、３６０°以上の角度範囲に亘るものとしてなる請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項７】
非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周面において、１８０°以上の角度範囲に亘るものとしてなる請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項８】
非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周面において、９０°以上の角度範囲に亘るものとしてなる請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機、スクロール真空ポンプ、スクロール膨張機、スクロール送風機等のスクロール流体機械に関する。
【従来の技術】
【０００２】
上記のようなスクロール流体機械は、通常、駆動軸の偏心部に、軸受を介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設して構成されている。
【０００３】
しかして、駆動軸の偏心部と自転防止機構をもって、旋回スクロールを偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、前記密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させるか、逆に遠心方向に漸次増大させることにより、外周部が吸引した流体を、圧縮させつつ中心部へ導くか、あるいは中心部から吸引した流体を、減圧して、外周部から吐出させるようになっている。
【０００４】
そのため、旋回ラップおよび固定ラップは、回転方向に徐々に径が増大する中心まわりのインボリュート曲線、もしくは中心を共通にするごく短寸の円弧を円周方向に接続した曲線、あるいはこれらの曲線を組み合わせたもの等をもって形成されており、かつ旋回ラップと固定ラップの旋回半径方向の間隙は、両ラップが接触することはなく、しかも過大となることがないように精確に定められている。
【０００５】
上記両ラップ間の間隙の設定は、きわめて重要であり、もし上記間隙が過小であって、運転に伴い、両ラップが接触状態となると、ラップにかじりが発生し、騒音および摩擦熱を発するとともに、その摩耗は早められる。また、両ラップ間の間隙が過大であると、流体の漏れや逃げが大となり、作動効率が低下することは明かである。
【０００６】
そのため、一般に、旋回スクロールが収容されているハウジングに固定スクロールを取付ける際には、旋回スクロールが収容されているハウジングの端面の適所に、軸線方向を向くノックピンを突設しておき、これを、固定スクロールの固定端板の要所に穿設した軸線方向の位置決め孔へ嵌入させることにより、固定スクロールに対する旋回スクロールの中心まわりの関係位置を正しく保持してから、固定スクロールをハウジングにボルト・ナット等をもって取付けている。
【０００７】
上述のようにして旋回スクロールと固定スクロールの関係位置を定めた後、固定スクロールをハウジングに取付けると、円滑な運転が行われ、所期の性能が発揮される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、使用が長期に亘ると、各所の相互当接部材同士の偏当りや、温度分布の不均一等により、固定端板や旋回端板が若干波打ち状態に湾曲したり、傾斜して、駆動軸の軸線に対する直角度が不良となったりすることがある。
【０００９】
固定端板や旋回端板が波打ち状態に湾曲したり、回転軸線に対する直角度が不良となったりすると、次のような不具合が発生する。
【００１０】
（１）各端板に当接しているラップの先端におけるチップシールの先端の接触圧力が周期的に変化し、そのため、チップシールの摩耗は早まるとともに、振動や騒音を発生するに至る。
【００１１】
（２）回転に伴い、各端板各部の駆動軸に対する直角度が周期的に損なわれるため、駆動軸やその軸受に、周期的にラジアル方向の偏倚荷重が作用し、軸受にガタを生じたり、発熱したりして、その寿命は短かくなる。
【００１２】
本発明は、使用に伴い、固定端板または旋回端板に若干の波打ちや傾斜が発生しても、相当期間に亘っては、相手方端板の波打ちによる影響をほとんど受けることなく、円滑に作動しうるようにすることにより、長期に亘って所要の性能を発揮し、かつ各部の損耗を防止しうるようにしたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスクロール流体機械は、次のように構成されている。
（１）駆動軸の偏心部に、軸受を介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設してなるスクロール流体機械において、
旋回ラップと固定ラップの重合部における旋回ラップの旋回中心から離れた外周部の適宜範囲に亘って、旋回ラップと固定ラップの少くともいずれか一方の先端面に設けたシール部材と相手側端板との間に、非接触部を設ける。
【００１４】
（２）上記（１）項において、非接触部におけるシール部材の表面を、接触部におけるシール部材の表面より引込ませる。
【００１５】
（３）上記（１）項または（２）項において、非接触部におけるシール部材を、表面に凹部を設けたものとする。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、非接触部におけるシール部材を、やや硬質の摺動材からなるものとし、かつ非接触部を除く部分のシール部材を、やや軟質の当接材からなるものとする。
【００１７】
（５）上記（４）項において、非接触部を除く部分のシール部材を、当接材の下面に、バックアップ材としての弾性材を重合したものとする。
【００１８】
（６）上記（１）〜（５）項のいずれかにおいて、非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周部において、３６０°以上の角度範囲に亘るものとする。
【００１９】
（７）上記（１）〜（５）項のいずれかにおいて、非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周部において、１８０°以上の角度範囲に亘るものとする。
【００２０】
（８）上記（１）〜（５）項のいずれかにおいて、非接触部を、旋回ラップと固定ラップの重合部の外周部において、９０°以上の角度範囲に亘るものとする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態が適用されるスクロール圧縮機を示す。
このスクロール圧縮機の基本的な構造は、従来のものと同様であるので、簡単に説明する。なお図１において、左方を前、右方を後とする。
【００２２】
前部、すなわち図１の左端部に位置する固定スクロール（１）は、外周部適所に吸入口（２）を有し、かつ中心部に吐出口（３）を有する円形の固定端板（４）の後面に、渦巻状の固定ラップ（５）を立設し、同じく前面に、水平方向を向く緩い波状の等高の冷却フィン（６）を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。
【００２３】
固定スクロール（１）の後側に対向して配置されている旋回スクロール（７）は、円形の旋回端板（８）の前面、すなわち固定スクロール（１）と対向する面に、渦巻状の旋回ラップ（９）を立設し、かつ同じく後面に、水平方向を向く多数の波状の等高の冷却フィン（１０）を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。
【００２４】
旋回スクロール（７）の後面には、ベアリングプレート（１１）が重合されている。ベアリングプレート（１１）の後面の中心部には、駆動軸（１２）の偏心軸部（１３）をベアリング（１４）を介して枢支する筒状ボス（１５）が突設され、同じく外周部の３か所には、例えば公知のクランクピン型式の自転防止機構（１６）を組み込んで、旋回スクロールが収容されているハウジング（１７）に対し、旋回スクロール（７）が駆動軸（１２）まわりに、偏心的に旋回しうるように構成されている。
【００２５】
固定スクロール（１）の前面にはカバープレート（１８）が当接され、適宜の締付けねじ（１９）で、締付け固定されている。
【００２６】
旋回スクロール（７）と、その後面に重合されたベアリングプレート（１１）とは、締付けねじ（２０）で締付けて一体化されている。
【００２７】
固定スクロール（１）の後面板（２１）は、ハウジング（１７）の前面に重合され、両者は、ボルト（２２）とナット（２３）により締着されている。
【００２８】
前記固定ラップ（５）および旋回ラップ（９）の先端面には、それぞれ嵌溝（５ａ）（９ａ）が形成され、各嵌溝（５ａ）（９ａ）内には、それぞれ、対向する旋回スクロール（７）の旋回端板（８）、および固定スクロール（１）の固定端板（４）に摺接するシール部材（Ｓ）が嵌設されている。
【００２９】
固定スクロール（１）を後方から斜めに見た図２には、固定ラップ（５）の先端面の嵌溝（５ａ）と、それに嵌設されたシール部材（Ｓ）とがよく示されている。
【００３０】
従来のスクロール流体機械においては、各ラップの先端に設けられるシール部材は、一般に、一定断面で連続した渦巻き状のものとされていた。
【００３１】
しかし本発明においては、前述した目的を達成するために、固定ラップ（５）および旋回ラップ（９）の少くともいずれか一方の先端におけるシール部材（Ｓ）を、旋回スクロール（７）の旋回中心が位置する内周側と外周側、すなわち、図１における下部と上部とでは、異なる構成および寸法とされている。
【００３２】
すなわち、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大縦断図である図３に示すように、外周側の固定ラップ（５）および旋回ラップ（９）の先端の嵌溝（５ａ）および（９ａ）は、やや浅底に形成され、シール部材（Ｓ）は、やや硬質の材料をもって、図４に示すように、各ラップ（５）（９）の先端より僅かに突出するような寸法の摺動材（Ｓ１）とされている。
【００３３】
摺動材（Ｓ１）は、接着等により嵌溝（５ａ）（９ａ）内に固着され、かつ摺動材（Ｓ１）の先端面と相手側端板（８）（４）との間には、若干の間隙（Ｇ）が形成されている。
【００３４】
この外周側の摺動材（Ｓ１）は、全円周に亘っていてもよいが、通常は１８０°の角度範囲に亘っていればよく、９０°もしくはそれ以下の角度範囲に亘っていても、十分に所期の目的を達成することができる。
【００３５】
前記外周側摺動材（Ｓ１）を除く全内周側においては、図５に示すように、嵌溝（５ａ）（９ａ）は深底とされ、かつシール部材（Ｓ）は、弾性体（Ｓ２）の上面に、樹脂からなるやや硬質の当接材（Ｓ３）を重合して接着した複合体とされ、嵌溝（５ａ）（９ａ）内へ遊嵌されている。
【００３６】
上記実施例においては、固定ラップ（５）と旋回ラップ（９）のいずれか一方もしくは双方における外周部の適宜の範囲に亘っては、シール部材（Ｓ）である摺動材（Ｓ１）の表面は、相手側の端板（８）または（４）に完全に接触しておらず、隙間（Ｇ）を有している。
【００３７】
そのため、この端板（４）または（８）の表面が波打っていたり、回転軸線と直交する方向に若干傾斜していたりしても、その影響をほとんど受けることなく旋回運動をする。
【００３８】
しかして、外周側である吸込み側は、低圧であるので、その一部に、シール部材（Ｓ）としての摺動材（Ｓ１）との間に隙間（Ｇ）が存在していて、シール機能がなくても、全体としての性能に及ぼされる影響は小である。
【００３９】
しかし、外周側に比べて圧力が高い内周側では、シール部材（Ｓ）における樹脂からなる当接材（Ｓ３）は、弾性体（Ｓ２）およびその下側に流入する加圧気体により押されて、その表面が、常に相手側の端板に弾性的に当接しているので、シール効果が失われることはない。
【００４０】
図示は省略したが、変形実施態様として、外周側のシール部材（Ｓ）である摺動材（Ｓ１）の高さを高くし、その表面に、側方向を向く多数の凹条または凹部を設けることにより、所期の目的を達成させることもできる。
【００４１】
内周側シール部材（Ｓ）である当接材（Ｓ３）の材質を適宜選定することにより、弾性体（Ｓ２）を省略することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の効果は、次の通りである。
固定スクロールまた旋回スクロールの端板の表面が波打っていたり、回転軸線と直交する方向に若干傾斜していたりしても、その影響を受けることが大きい外周側においては、その影響をほとんど受けることなく、旋回運動をする。
【００４３】
しかして、外周側である吸込み側は、低圧であるので、その一部に、シール部材としての摺動材（Ｓ１）と相手側端板との間に隙間が存在していて、シール機能がなくても、全体としての性能に及ぼされる影響は小である。
【００４４】
また、外周側に比べて圧力が高い内周側では、シール部材における樹脂からなるやや硬質の当接材（Ｓ３）は、弾性体（Ｓ２）およびその下面に流入する加圧気体により押されて、その表面が、常に相手側の端面に弾性的に当接しているので、シール効果が失われることはない。
【００４５】
使用に伴い、内周部の当接材（Ｓ３）の表面が、一定量摩耗すると、外周部における摺動材（Ｓ１）が相手側端板に当接するので、内周部の固定ラップまたは旋回ラップの表面が、直ちに相手側端板に直接当接することはなく、金属同士の接触が防止され、シール効果の急激な低減は防止される。
【００４６】
なお本発明は、スクロール圧縮機ばかりでなく、スクロール膨張機その他のスクロール流体機械に適用しうることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール流体機械の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】固定スクロールを後方から見た斜視図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大縦断面図である。
【図４】外周部の固定ラップまたは旋回ラップの先端を示す分解斜視図である。
【図５】内周部の固定ラップまたは旋回ラップの先端示をす分解斜視図である。
【図６】外周部と内周部の固定ラップまたは旋回ラップのシール部材の境界部における縦断面図である。
【符号の説明】
（１）固定スクロール
（２）吸入口
（３）吐出口
（４）固定端板
（５）固定ラップ
（５ａ）嵌溝
（６）冷却フィン
（７）旋回スクロール
（８）旋回端板
（９）旋回ラップ
（９ａ）嵌溝
（１０）冷却フィン
（１１）ベアリングプレート
（１２）駆動軸
（１３）偏心軸部
（１４）ベアリング
（１５）筒状ボス
（１６）自転防止機構
（１７）ハウジング
（１８）カバープレート
（１９）（２０）締付けねじ
（２１）後面板
（２１ａ）外向フランジ
（２２）ボルト
（２２ａ）挿入孔
（２３）ナット
（Ｓ）シール部材
（Ｓ１）摺動材
（Ｓ２）弾性体
（Ｓ３）当接材
（Ｇ）隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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