JP2006329174A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシングやスラストプレートの加工誤差、熱変形等を許しつつ、プレートのがたつきを防止する規制部材を設ける。
【解決手段】 固定スクロール７と旋回スクロール１０とを対向して設け、ケーシング１のスラスト受部５の環状溝６内には、旋回スクロール１０からスラスト方向の荷重を受承する環状のスラストプレート１７を設ける。そして、スラスト受部５とスラストプレート１７との間には径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2を形成し、外側隙間Ｓ1内には、プレートの径方向の動きを規制する複数個の弾性体１８を設ける。これにより、スラスト受部５やスラストプレート１７の寸法ばらつき、熱変形等を許容しつつ、環状溝６内でプレートのがたつきを広い温度範囲にわたって抑えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等の圧縮機や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、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させることにより、空気、冷媒等の圧縮やポンプ動作を行うものであり、例えば空気圧縮機として用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３３６６７６号公報

この種の従来技術によるスクロール式空気圧縮機は、例えば筒状に形成されたケーシングを有し、このケーシングの内周側には、径方向内向きに突出する環状のスラスト受部が設けられている。また、ケーシングには、スラスト受部と対向する位置に固定スクロールが設けられ、この固定スクロールは、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設されている。

また、ケーシング内には、モータ等の駆動源によって回転駆動される駆動軸が設けられ、該駆動軸の先端側には、ケーシングのスラスト受部と固定スクロールとの間に位置して旋回スクロールが設けられている。この場合、旋回スクロールは、鏡板の表面側に渦巻状のラップ部が立設され、このラップ部は、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している。

また、旋回スクロールの鏡板とケーシングのスラスト受部との間には、環状のスラストプレートが設けられ、このスラストプレートは、スラスト受部に形成された環状の凹溝内に配置されると共に、鏡板の裏面に摺接している。この場合、ケーシングのスラスト受部は、例えば熱膨張率が比較的大きなアルミニウム等の金属材料によって形成されている。また、スラストプレートは、例えば鉄等の金属板をプレス加工することによって形成され、スラスト受部よりも小さな熱膨張率を有している。

そして、圧縮機の運転時には、モータ等によって駆動軸が回転駆動されると、旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回運動し、これによって圧縮室で空気が圧縮される。このとき、圧縮室側から旋回スクロールにスラスト方向の荷重が加わると、この荷重は、スラストプレートを介してケーシングのスラスト受部に受承される。

ここで、スラストプレートはプレス加工等によって形成されているため、その外径や内径には加工誤差等による寸法のばらつきが生じ易い。また、圧縮機の運転時には、圧縮室で発生する熱がスラストプレートに伝わることにより、スラストプレートが熱膨張し易い。このため、スラスト受部の凹溝は、スラストプレートの外形状よりも大きめに形成され、凹溝の周面とスラストプレートとの間には、例えばスラストプレートの加工誤差や熱膨張等による寸法のばらつきを許す径方向の隙間が設けられている。

ところで、上述した従来技術では、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に径方向の隙間を設け、例えばプレートの加工誤差、熱膨張等による寸法のばらつきを許す構成としている。しかし、スラストプレートが熱膨張していないときには、プレートと凹溝との間に径方向の大きな隙間が形成され、この隙間内でスラストプレートのがたつきが生じ易い。

このため、従来技術では、例えば圧縮機を始動してから暖気状態となるまでの間に、熱膨張していないスラストプレートが旋回スクロールに引摺られて凹溝内で旋回するように変位（位置ずれ）し、プレートの各部位が凹溝の周面と衝突を繰返すことによって騒音が発生し易いという問題がある。特に、短時間の運転を間欠的に繰返すような場合には、暖気運転とならないのでスラストプレートが熱膨張せず、騒音が頻繁に発生して周囲の環境が悪化する。

これに対し、例えば常温状態においてスラストプレートの周囲の隙間を小さくする方法も考えられる。しかし、この場合には、スラストプレートが熱膨張したときに凹溝の周面に突き当たって浮き上がり、プレートと旋回スクロールとの間でかじり等が生じ易くなるため、これらの偏摩耗、損傷等を招く虞れがある。

また、スラストプレートに用いられる材料とスラスト受部に用いられる材料との相違により、両者の熱膨張率が大きく異なる上に、これらの部材は旋回スクロールから伝わる熱の伝導状態も異なる。即ち、例えば圧縮機の始動時には、まずスラストプレートが旋回スクロールと直接摺動することによってスラスト受部よりも先に熱膨張するのに対し、暖機運転後には、スラストプレートからの熱伝導により高温となったスラスト受部が、スラストプレートよりも大きな熱膨張率をもって膨張する。このため、スラストプレートの周囲の隙間寸法を、各種の運転状態に適合するような寸法値に設定するのは難しい。

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、スラスト受部とスラストプレートとの間の径方向隙間が加工誤差、熱膨張等によって変化するのを許容しつつ、プレートのがたつきを広い温度範囲にわたって防止でき、騒音を抑えて良好な運転環境を実現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。

上述した課題を解決するために本発明は、スラスト方向の荷重を受承するスラスト受部が設けられたケーシングと、該ケーシングに設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、該駆動軸の先端側に旋回可能に設けられ鏡板に前記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渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールの鏡板と前記ケーシングのスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、スラストプレートと径方向に対向する部材との間には隙間を形成し、この隙間によるスラストプレートの径方向の動きを弾性をもって規制するための規制部材を設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、規制部材を隙間に設ける構成としている。

さらに、請求項３の発明によると、スラストプレートの内周面または外周面の少なくとも一方には、互いに周方向に離間した複数個の切欠き部を設け、規制部材は、該各切欠き部と径方向に対向する部材との間に設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、例えばケーシングのスラスト受部、固定スクロールの一部等を、スラストプレートと径方向に対向する部材として用いることができる。そして、例えばスクロール式流体機械が常温状態であるときには、スラストプレートの加工誤差、熱膨張等を考慮してプレートの内周面と径方向に対向する部材との間、またはプレートの外周面と径方向に対向する部材との間に径方向の大きな隙間を確保でき、この状態でも、スラストプレートのがたつきを規制部材の弾性力によって抑えることができる。従って、例えば機械を始動するときには、スラストプレートの周面がこれと対向する部材に接触して騒音が発生するのを確実に防止することができる。

また、請求項２の発明によれば、弾性変形が可能な規制部材を隙間に設けたので、スラストプレートやこれと径方向に対向する部材には、規制部材を配置するために特別な加工等を行う必要がなく、機械を効率よく組立てることができる。そして、スラストプレートが熱変形するときには、規制部材が弾性をもって変形しつつ、プレートの動きを規制することができ、これによってプレートの熱膨張、熱収縮を許容することができる。また、スラストプレートの加工誤差等も、規制部材が変形することによって吸収することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、複数個の規制部材を、例えばケーシングのスラスト受部、固定スクロールの一部等に取付けることができ、この状態で各規制部材をスラストプレートの切欠き部にそれぞれ嵌合させることができる。この結果、これらの規制部材によりプレートを径方向および周方向（回転方向）に対して位置決めすることができる。従って、例えばスラストプレートが振動、外力等によって径方向に位置ずれしたり、プレートが旋回スクロールに引摺られて回転方向に位置ずれするのを防止でき、スラストプレートの全周にわたって隙間を安定的に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械について、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図８は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、半給油式のスクロール式空気圧縮機を例に挙げて述べる。

１はスクロール式空気圧縮機の外殻をなすケーシングで、該ケーシング１は、例えばアルミニウム、またはその合金等の金属材料からなり、段付きの略筒状に形成されている。そして、ケーシング１は、小径筒状に形成された軸受部２と、該軸受部２の軸方向一側に拡径して設けられた大径筒部３と、該大径筒部３の一端側から径方向外向きに突出したフランジ部４と、大径筒部３の内周側に一体形成された後述のスラスト受部５とによって構成されている。

５はケーシング１の大径筒部３に径方向内向きに突出して設けられた円環状のスラスト受部で、該スラスト受部５は、図２、図３に示す如く、後述の旋回スクロール１０と対向する部位に形成された環状溝６を有し、該環状溝６内には、後述のスラストプレート１７が隙間Ｓ1，Ｓ2をもって遊嵌されている。ここで、スラスト受部５とは、スラスト力を受承する部分のみを指すのではなく、スラストプレート１７の内周面１７Ｄおよび外周面１７Ｃと径方向に対向する部材、部分も指す。

ここで、環状溝６は、軸方向に窪んだ円環状の溝として形成され、外周面６Ａ、内周面６Ｂおよび底面６Ｃを有している。この場合、環状溝６の外周面６Ａは、スラストプレート１７やスラスト受部５の加工誤差、熱膨張等を考慮して、スラストプレート１７の外径よりも大径に形成され、この外周面６Ａとスラストプレート１７の外周面１７Ｃとの間には外側隙間Ｓ1が形成されている。

また、環状溝６の内周面６Ｂは、同じく加工誤差、熱膨張等を考慮することにより、スラストプレート１７の内径よりも小径に形成され、この内周面６Ｂとスラストプレート１７の内周面１７Ｄとの間には内側隙間Ｓ2が形成されている。そして、これらの径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2は、スラストプレート１７やケーシング１の寸法ばらつき、熱変形等を許容するものである。

一方、スラスト受部５には、環状溝６の外周面６Ａから径方向内向きに突出する例えば３箇所の突部５Ａが設けられている。これらの突部５Ａは、例えば環状溝６の上側と左，右両側とに配置され、互いに約９０°の間隔をもって周方向に離間している。

そして、各突部５Ａには、後述の弾性体１８が嵌合される円弧状の切欠き部としての切欠き溝５Ｂがそれぞれ設けられ、これらの切欠き溝５Ｂは、後述のスラストプレート１７に向けて径方向内向きに開口している。この場合、突部５Ａと切欠き溝５Ｂの周面は、環状溝６の外周面６Ａの一部を構成しているものである。

また、スラスト受部５には、各切欠き溝５Ｂに対応する位置で環状溝６の底面６Ｃに開口する段付状の貫通孔５Ｃが設けられ、これら３箇所の貫通孔５Ｃには、弾性体１８がそれぞれ取付けられている。さらに、ケーシング１内には、大径筒部３とスラスト受部５との間に潤滑油が収容されている。

７はケーシング１に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール７は、図１に示す如く、略円板状に形成された鏡板７Ａと、該鏡板７Ａの表面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部７Ｂと、該ラップ部７Ｂを取囲む位置で鏡板７Ａの外周側からケーシング１に向けて軸方向に延びた筒部７Ｃと、該筒部７Ｃから径方向外向きに突出したフランジ部７Ｄとによって構成されている。

８は例えば２個の主軸受９を介してケーシング１の軸受部２に回転可能に支持された駆動軸で、該駆動軸８は、基端側がケーシング１の外部でモ−タ（図示せず）等の駆動源に連結されている。また、駆動軸８の先端側は、固定スクロール７に向けて延びたクランク軸８Ａとなり、該クランク軸８Ａの軸線は、駆動軸８の軸線に対して所定の寸法δだけ径方向に偏心している。

１０は駆動軸８のクランク軸８Ａに旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール１０は、ケーシング１内に配置され、固定スクロール７と軸方向で対向している。そして、旋回スクロール１０は、円板状に形成された鏡板１０Ａと、該鏡板１０Ａの表面から軸方向に立設された渦巻状のラップ部１０Ｂと、鏡板１０Ａの裏面中央に突設され、旋回軸受１１を介してクランク軸８Ａに回転可能に連結されたボス部１０Ｃとによって構成されている。

ここで、鏡板１０Ａの径方向外側部位は、ケーシング１のスラスト受部５と固定スクロール７のフランジ部７Ｄとの間に配設され、スラストプレート１７に摺接している。また、この径方向外側部位の裏面には、図２に示す如く、例えば３箇所の凹窪部１０Ｄ（１箇所のみ図示）が各弾性体１８に対応する位置に設けられ、これらの凹窪部１０Ｄは、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、鏡板１０Ａが弾性体１８と干渉するのを防止している。

また、ラップ部１０Ｂは、固定スクロール７のラップ部７Ｂに対して、例えば１８０°だけずらして重なり合うように配設され、これによって両者のラップ部７Ｂ，１０Ｂ間には、複数の圧縮室１２が画成されている。

そして、旋回スクロール１０は、モータ等によって駆動軸８が回転駆動されることにより、クランク軸８Ａの寸法δに応じた一定の旋回半径をもって固定スクロール７に対し旋回運動する。これにより、スクロール式空気圧縮機は、固定スクロール７に設けられた吸込口１３から最外周側の圧縮室１２に空気を吸込み、中央側の圧縮室１２から吐出口１４を介して外部に圧縮空気を吐出する。

１５はケーシング１のスラスト受部５と旋回スクロール１０の鏡板１０Ａとの間に設けられたオルダムリングで、該オルダムリング１５は、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、その自転を防止している。

１６は駆動軸８に設けられたバランスウェイトで、該バランスウェイト１６は、駆動軸８と一緒に回転することにより、旋回スクロール１０との間で回転バランスをとるものである。この場合、バランスウェイト１６の先端側には油掻き１６Ａが設けられ、この油掻き１６Ａは、ケーシング１内の潤滑油を掻き上げることにより、スラスト受部５、主軸受９、旋回軸受１１、スラストプレート１７の両面側等に潤滑油を供給する。

１７はケーシング１のスラスト受部５と旋回スクロール１０の鏡板１０Ａとの間に設けられたスラストプレートで、該スラストプレート１７は、図４、図５に示す如く、例えば鉄等の金属板をプレス加工することにより、円環状の平板として形成され、表面１７Ａ、裏面１７Ｂ、外周面１７Ｃおよび内周面１７Ｄを有している。

そして、スラストプレート１７は、図２、図３に示す如く、スラスト受部５の環状溝６内に遊嵌され、裏面１７Ｂが環状溝６の底面６Ｃに当接している。この状態で、スラストプレート１７の外周面１７Ｃは外側隙間Ｓ1をもって環状溝６の外周面６Ａと対向し、スラストプレート１７の内周面１７Ｄは内側隙間Ｓ2をもって環状溝６の内周面６Ｂと対向している。

また、スラストプレート１７は、環状溝６の深さ寸法よりも厚肉に形成され、その表面１７Ａは、スラスト受部５よりも旋回スクロール１０側に突出すると共に、鏡板１０Ａの裏面に摺接している。これにより、スラストプレート１７は、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、鏡板１０Ａに加わるスラスト方向の荷重をスラスト受部５と協働して受承するものである。

また、スラストプレート１７の外周面１７Ｃには、図３に示す如く、スラスト受部５の各突部５Ａに対応する位置に凹部１７Ｅがそれぞれ形成され、これらの凹部１７Ｅ内には、各突部５Ａが隙間をもって配置されている。さらに、各凹部１７Ｅには、スラスト受部５の各切欠き溝５Ｂと対向する位置で径方向外向きに開口する円弧状の切欠き溝１７Ｆが形成され、各凹部１７Ｅと切欠き溝１７Ｆの周面は、スラストプレート１７の外周面１７Ｃの一部を構成している。

そして、スラスト受部５とスラストプレート１７の切欠き溝５Ｂ，１７Ｆは、周方向に間隔をもって３箇所に配置され、各切欠き溝５Ｂ，１７Ｆの間には、後述の弾性体１８がそれぞれ嵌合されている。

１８はケーシング１のスラスト受部５に設けられ、外側隙間Ｓ1に配置された例えば３個の規制部材としての弾性体１８を示し、該各弾性体１８は、図３ないし図５に示す如く、弾性を有する材料からなり、段付き円柱状に一体形成されている。

ここで、弾性を有する材料としては、スラストプレート１７の径方向の動きを規制するために自身が潰れたり、復元するものであって、このような材料としては、例えば天然ゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等の樹脂材料や、その他、復元力が生じるような可撓性を有する不織布、フェルトが挙げられる。

そして、弾性体１８は、スラスト受部５の切欠き溝５Ｂ（環状溝６の外周面６Ａ）と、スラストプレート１７の切欠き溝１７Ｆ（外周面１７Ｃ）との間に介在している。これにより、各弾性体１８は、スラスト受部５とスラストプレート１７の外周面６Ａ，１７Ｃの間に外側隙間Ｓ1を全周にわたって形成すると共に、内周面６Ｂ，１７Ｄの間に内側隙間Ｓ2を全周にわたって形成し、スラストプレート１７を環状溝６の周面６Ａ，６Ｂから離れた位置に保持している。

また、隙間Ｓ1，Ｓ2の寸法は、ケーシング１のスラスト受部５やスラストプレート１７の加工誤差、熱膨張等を考慮して、例えば圧縮機が常温状態であるときに、ある程度大きな寸法値に設定されている。この場合、熱膨張を考慮した隙間Ｓ1，Ｓ2の寸法値とは、図６ないし図８に示すように、例えば圧縮機の始動時や暖機運転後において、スラスト受部５やスラストプレート１７が実用上の最大寸法まで熱膨張した場合でも、プレートと環状溝６の周面６Ａ，６Ｂとの間に最低限の隙間を確保できるような大きさである。

そして、弾性体１８は、例えば圧縮機の始動時等において、隙間Ｓ1，Ｓ2が大きな寸法となっている状態でも、環状溝６内でスラストプレート１７の径方向の動きを規制し、そのがたつきを抑えることにより、プレートが環状溝６の周面６Ａ，６Ｂに接触して騒音が生じるのを防止している。

また、弾性体１８は、図３、図４に示す如く、スラスト受部５とスラストプレート１７の切欠き溝５Ｂ，１７Ｆにそれぞれ嵌合された円柱状の大径部１８Ａと、該大径部１８Ａの軸方向他側に縮径して形成され、スラスト受部５の貫通孔５Ｃに挿嵌された小径部１８Ｂと、該小径部１８Ｂの他端側から径方向外向きに突出した環状の鍔部１８Ｃとにより構成されている。

そして、弾性体１８は、大径部１８Ａが切欠き溝５Ｂ，１７Ｆの間に弾性変形可能な状態で挟まれ、大径部１８Ａと鍔部１８Ｃとによって貫通孔５Ｃ内に抜止めされた状態でスラスト受部５に取付けられている。また、弾性体１８は、例えばスラストプレート１７の上側と左，右両側とに配置され、互いに約９０°の間隔をもって周方向に離間すると共に、左，右の弾性体１８は、スラストプレート１７の直径方向で対向している。

このように、各弾性体１８は、スラストプレート１７の径方向の切欠き溝１７Ｆにそれぞれ嵌合され、プレートを周方向の３箇所で外側から取囲むように弾性的に支持すると共に、これによってスラストプレート１７を径方向および周方向（回転方向）に対して位置決めしている。

そして、スラストプレート１７が熱膨張するときには、弾性体１８の大径部１８Ａが切欠き溝５Ｂ，１７Ｆの間で弾性をもって変形し、スラストプレート１７の熱変形に追従して径方向に潰れた状態となる。これと同様に、例えばスラストプレート１７に加工誤差等が存在する場合でも、弾性体１８が変形することによって誤差を吸収することができる。これにより、弾性体１８は、スラストプレート１７の寸法ばらつき、熱変形等を許容しつつ、プレートの径方向および回転方向のがたつきを防止している。

本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、次にその作動について説明する。

まず、圧縮機の組立時には、例えば弾性体１８の鍔部１８Ｃを縮径方向に弾性変形させた状態でスラスト受部５の貫通孔５Ｃに挿嵌し、鍔部１８Ｃをスラスト受部５の裏面側で元の外径に復元させることにより、弾性体１８をスラスト受部５に簡単に取付けることができる。

そして、圧縮機の運転時には、モータ等によって駆動軸８を回転駆動すると、旋回スクロール１０が寸法δの旋回半径をもって旋回運動し、外部の空気が吸込口１３から最外周側の圧縮室１２に吸込まれる。そして、この空気は、中央側の圧縮室１２に向けて順次圧縮され、圧縮空気となって吐出口１４から外部の空気タンク（図示せず）等に吐出される。

また、圧縮機の運転時には、圧縮室１２内の圧力が旋回スクロール１０を固定スクロール７から離間させる方向（スラスト方向）の荷重となって鏡板１０Ａに作用する。このスラスト方向の荷重は、スラストプレート１７とケーシング１のスラスト受部５とによって受承されるため、旋回スクロール１０は、固定スクロール７と摺接した状態で圧縮動作を安定的に行うことができる。

このとき、スラストプレート１７には、旋回スクロール１０との間の摩擦抵抗によって径方向および回転方向の外力が付加される。しかし、スラストプレート１７は、各弾性体１８によって弾性的に支持され、環状溝６の周面６Ａ，６Ｂとの間に隙間Ｓ1，Ｓ2をもった状態で径方向および回転方向に位置決めされている。このため、スラストプレート１７が周面６Ａ，６Ｂに接触したり、プレートのがたつきが生じるのを確実に防止することができる。

また、圧縮運転時には、圧縮室１２で発生する熱が旋回スクロール１０を経由してスラストプレート１７に伝わる。このとき、スラストプレート１７は、弾性体１８が弾性変形することにより、外側隙間Ｓ1（または内側隙間Ｓ2）の範囲内で自由に熱膨張、熱収縮でき、プレートが環状溝６の周面６Ａ，６Ｂと干渉するのを避けることができる。

次に、図６ないし図８を参照しつつ、圧縮機の運転状態と隙間Ｓ1，Ｓ2の寸法値との関係について説明する。

まず、圧縮機を室温状態で停止しているときには、図６に示す如く、スラストプレート１７の外周側に寸法Ｒをもつ外側隙間Ｓ1が形成され、スラストプレート１７の内周側に寸法ｒをもつ内側隙間Ｓ2が形成されているものとする。

この状態で、圧縮機を始動したときには、旋回スクロール１０が旋回運動することによって圧縮室１２内で空気が圧縮され、このときの圧縮熱等は、旋回スクロール１０と摺接しているスラストプレート１７に伝導する。このため、スラストプレート１７は、ケーシング１のスラスト受部５等よりも先に温度が上昇し、熱膨張する。

この結果、図７に示すように、スラストプレート１７の外径が大きくなるので、外側隙間Ｓ1は縮小して寸法Ｒ′となる（Ｒ＞Ｒ′）。このように、圧縮機の始動時（暖気運転時）には、スラストプレート１７の熱膨張によって外側隙間Ｓ1が縮小するので、室温状態における外側隙間Ｓ1の寸法Ｒは、この熱膨張によっても寸法Ｒ′が零とならない程度の大きさに設定されている。一方、内側隙間Ｓ2の寸法は、スラストプレート１７の熱膨張によって一時的に大きくなる。

次に、圧縮機の始動後に十分な時間が経過したときには、スラストプレート１７からスラスト受部５に熱が伝導し、これらの部材がほぼ同じ温度となって温度平衡状態に達する。この場合、スラスト受部５は熱膨張率が大きなアルミニウム等によって形成され、スラストプレート１７は熱膨張率が比較的小さな鉄等によって形成されているため、スラスト受部５の方が大きく熱膨張する。

このため、スラスト受部５（環状溝６）は、図８に示す如く、スラストプレート１７に対して相対的に熱膨張し、環状溝６の内周面６Ｂが拡径するので、内側隙間Ｓ2は縮小して寸法ｒ′となる（ｒ＞ｒ′）。従って、圧縮機の通常運転時（暖気運転後）には、スラスト受部５の熱膨張によって内側隙間Ｓ2が縮小するので、室温状態における内側隙間Ｓ2の寸法ｒは、この熱膨張によっても寸法ｒ′が零とならない程度の大きさに設定されている。一方、外側隙間Ｓ1の寸法は、スラスト受部５の熱膨張によって暖機運転時よりも大きくなる。

このように、圧縮機の暖気運転時と通常運転時のそれぞれについて、スラスト受部５とスラストプレート１７の熱膨張状態を考慮することにより、これらの間に形成される隙間Ｓ1，Ｓ2の寸法を適切に設定することができ、何れの運転状態においても圧縮機を円滑に作動させることができる。

かくして、本実施の形態によれば、スラスト受部５の環状溝６とスラストプレート１７との間に弾性体１８を設ける構成としたので、弾性体１８は、プレートの周面１７Ｃ，１７Ｄとスラスト受部５との間に径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2を形成することができる。

このため、例えば圧縮機が常温状態であるときには、スラスト受部５やスラストプレート１７の加工誤差、熱膨張等を考慮してプレートの周面１７Ｃ，１７Ｄとスラスト受部５との間に径方向の大きな隙間Ｓ1，Ｓ2を確保でき、この状態でも、スラストプレート１７のがたつきを弾性体１８によって抑えることができる。従って、例えば圧縮機を始動するときには、プレートの周面１７Ｃ，１７Ｄがスラスト受部５に接触して騒音が発生するのを確実に防止することができる。

また、スラストプレート１７の温度が上昇したときには、プレートの周面１７Ｃ，１７Ｄとスラスト受部５との間で弾性体１８が弾性（可撓性）をもって変形でき、これによってスラストプレート１７を隙間Ｓ1，Ｓ2の範囲内で自由に熱膨張、熱収縮させることができる。このため、例えば圧縮機を長時間にわたって運転する場合でも、熱膨張したスラストプレート１７がスラスト受部５や弾性体１８と干渉するのを防止することができる。

そして、スラストプレート１７が冷えて熱収縮するときには、弾性体１８が元の形状へと速やかに復元できるので、熱収縮時のがたつきも抑えることができ、スラストプレート１７の周囲に隙間Ｓ1，Ｓ2を常に安定的に確保することができる。従って、スラストプレート１７の熱変形（熱膨張、熱収縮）を許容しつつ、プレートのがたつきを広い温度範囲にわたって防止でき、低騒音で良好な運転環境を実現することができる。

しかも、例えばゴム等の弾性体１８を規制部材として用いることにより、スラストプレート１７を弾性的に支持することができ、例えば振動、外力等に対してスラストプレート１７を安定的に位置決めすることができる。

また、スラスト受部５とスラストプレート１７には、周方向の複数箇所に切欠き溝５Ｂ，１７Ｆを設け、これらの切欠き溝５Ｂ，１７Ｆの間に弾性体１８をそれぞれ設けたので、各弾性体１８をスラスト受部５に取付けた状態でスラストプレート１７の各切欠き溝１７Ｆに嵌合させることができる。

これにより、スラストプレート１７を周方向の複数箇所で安定的に支持でき、プレートを径方向および回転方向に対して安定的に位置決めすることができる。このため、例えばスラストプレート１７が振動、外力等によって径方向に位置ずれしたり、プレートが旋回スクロール１０に引摺られて回転方向に位置ずれするのを防止でき、スラストプレート１７の全周にわたって隙間Ｓ1，Ｓ2を安定的に形成することができる。

次に、図９及び図１０は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、規制部材として充填材を用いる構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第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。

２１はケーシング１のスラスト受部５′に設けられた規制部材としての充填材で、該充填材２１は、スラスト受部５′とスラストプレート１７′との間に充填され、これらの間に変形可能な状態で介在している。

ここで、充填材２１は、例えばフッ素樹脂を主成分とするコーキング材、接着材等からなり、柔軟性を有する弾性または／および可撓性材料によって構成されている。この場合、可撓性を有する材料としては、例えば不織布、フェルト等が挙げられる。また、可撓性と弾性を有する材料としては、例えば天然ゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等の樹脂材料が挙げられる。

また、スラスト受部５′は、第１の実施の形態とほぼ同様に、外周面６Ａ′、内周面６Ｂ′および底面６Ｃ′を有する環状溝６′と、突部５Ａ′とを有し、切欠き溝５Ｂと貫通孔５Ｃとが廃止されている。また、スラストプレート１７′は、表面１７Ａ′、裏面１７Ｂ′、外周面１７Ｃ′、内周面１７Ｄ′および凹部１７Ｅ′を有し、切欠き溝１７Ｆが廃止されている。

そして、充填材２１は、例えばペースト状態の材料を環状溝６′とスラストプレート１７′の外周面６Ａ′，１７Ｃ′間の外側隙間Ｓ1′、および内周面６Ｂ′，１７Ｄ′間の内側隙間Ｓ2′にそれぞれ充填、塗布し、これを硬化させることにより、細長い枠状、シート状、紐状等に形成されている。この場合、充填材２１は、硬化した状態でも、柔軟性（可撓性）をもって径方向に変形可能となっている。

これにより、充填材２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、スラスト受部５′やスラストプレート１７′の加工誤差、熱変形等を許容しつつ、その周面１７Ｃ′，１７Ｄ′とスラスト受部５′との間に径方向の隙間（間隔）Ｓ1′，Ｓ2′を形成している。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。そして、特に本実施の形態では、規制部材として充填材２１を用いる構成としている。これにより、規制部材を一定形状の部品として形成する必要がなく、またスラスト受部５′とスラストプレート１７′には、充填材２１を配置するために特別な加工等を行う必要がないので、機械を効率よく組立てることができる。

また、例えば隙間Ｓ1′，Ｓ2′の形状が複雑であったり、その寸法が小さい場合でも、充填、塗布等の手段によって充填材２１を隙間Ｓ1′，Ｓ2′内に容易に配置することができる。さらに、従来技術の圧縮機に対しても、例えば隙間Ｓ1′，Ｓ2′の寸法に関連した最低限の仕様変更等を行うだけで、充填材２１を容易に適用することができ、適用範囲を広げることができる。

なお、前記第１の実施の形態では、規制部材としてゴム等の弾性体１８を用いる構成とした。しかし、本発明の規制部材は弾性をもつ材料に限らず、復元力を有する材料であれば、各種の材料を用いることができる。

また、第１の実施の形態では、スラストプレート１７の外周側の３箇所にピン状の弾性体１８を配置する構成とした。しかし、本発明による規制部材の個数、配置等は実施の形態に限るものではなく、例えば２個、または４個以上の規制部材を用いる構成としてもよい。

また、弾性体の形状を、第２の実施の形態の充填材２１とほぼ同様に、例えば隙間Ｓ1，Ｓ2を埋めるような細長い枠状、シート状、紐状等に形成し、これをスラストプレート１７の周囲に嵌め込むことにより、例えば１個の規制部材を用いる構成としてもよい。

また、第１の実施の形態では、スラストプレート１７の外周側に弾性体１８を配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば環状溝６の内周面６Ｂとスラストプレート１７の内周面１７Ｄとの間（内側隙間Ｓ2）に弾性体１８を配置し、スラストプレート１７を内側から支持する構成としてもよい。

さらに、図示しないが、スラスト受部５（環状溝６）の底面６Ｃに貫通孔または有底孔を設け、スラストプレート１７には、この孔に対応する位置に貫通孔を設け、スラスト受部５の孔に取付けた弾性体をスラストプレート１７の貫通孔内に挿嵌することにより、スラストプレート１７の径方向の動きを規制する構成としてもよい。

一方、第２の実施の形態では、例えば充填材２１を隙間Ｓ1′，Ｓ2′の全周にわたって充填した場合を図示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば隙間Ｓ1′，Ｓ2′のうち必要な部分だけに充填材２１を設ける構成としてもよい。

また、実施の形態では、旋回スクロール１０の鏡板１０Ａを円板状に形成し、鏡板１０Ａの裏面にスラストプレート１７を摺接させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば特開平７−１８９９３０号公報等のように、旋回スクロールの鏡板の裏面に冷却フィンが設けられた形式のスクロール式流体機械において、冷却フィンの先端側にスラストプレートを摺接させる構成としてもよい。さらに、旋回スクロールの鏡板は、表面にラップ部が立設された円板状の鏡板本体と、この鏡板本体の裏面に立設された冷却フィンと、この冷却フィンの先端側に取付けられた保持板とによって構成し、スラストプレートは、例えば保持板の裏面側に摺接させる構成としてもよい。

また、実施の形態では、ケーシング１のスラスト受部５とスラストプレート１７との間に隙間Ｓ１、Ｓ２を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばスラストプレート１７との間に隙間Ｓ１、Ｓ２を形成するための部材、即ちスラストプレート１７と径方向に対向する部材は、固定スクロール７の周辺部から内向きに設けられた内向きフランジ部、またはスラスト受部５とは別なケーシング１に設けられた内向きのフランジ部等であってもよい。

さらに、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、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ等を含めて他のスクロール式流体機械に適用してもよい。

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。 スラストプレート、弾性体等を拡大して示す図１中の要部拡大断面図である。 ケーシングを各スクロールを取外した状態で図１中の左側からみた正面図である。 ケーシング等を図３中の矢示IV−IV方向からみた要部拡大断面図である。 ケーシング、スラストプレートおよび弾性体を組立てる前の状態で示す分解斜視図である。 圧縮機が室温状態であるときのスラストプレート周囲の隙間の状態を示す説明図である。 圧縮機を暖気運転しているときのスラストプレート周囲の隙間の状態を示す説明図である。 圧縮機を通常運転しているときのスラストプレート周囲の隙間の状態を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を図３と同様位置からみた正面図である。 ケーシング等を図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた要部拡大断面図である。

符号の説明

１ ケーシング
５，５′ スラスト受部
６，６′ 環状溝
６Ａ，６Ａ′ 外周面（周面）
６Ｂ，６Ｂ′ 内周面（周面）
７ 固定スクロール
７Ａ 鏡板
７Ｂ ラップ部
８ 駆動軸
１０ 旋回スクロール
１０Ａ 鏡板
１０Ｂ ラップ部
１２ 圧縮室
１７，１７′ スラストプレート
１７Ｃ，１７Ｃ′ 外周面（周面）
１７Ｄ，１７Ｄ′ 内周面（周面）
１７Ｆ 切欠き溝
１８ 弾性体（規制部材）
２１ 充填材（規制部材）
Ｓ1，Ｓ2，Ｓ1′，Ｓ2′ 隙間

Claims (3)

1. スラスト方向の荷重を受承するスラスト受部が設けられたケーシングと、該ケーシングに設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、該駆動軸の先端側に旋回可能に設けられ鏡板に前記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渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールの鏡板と前記ケーシングのスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記スラストプレートと径方向に対向する部材との間には隙間を形成し、この隙間による前記スラストプレートの径方向の動きを弾性をもって規制するための規制部材を設けたことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 前記規制部材を前記隙間に設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 前記スラストプレートの内周面または外周面の少なくとも一方には、互いに周方向に離間した複数個の切欠き部を設け、前記規制部材は、該各切欠き部と前記径方向に対向する部材との間に設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。

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