JP2007321646A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 自転防止機構によって旋回スクロールを固定スクロールに押付けることにより、旋回スクロールを小さな摺動抵抗で適切な軸方向位置に保持する。
【解決手段】 ケーシング１には、固定スクロール２と旋回スクロール４とを設け、ケーシング１と旋回スクロール４の背面側との間には、旋回スクロール４の自転を防止する自転防止機構１７を設ける。また、自転防止機構１７の背面側には背圧室２０を設け、この背圧室２０に圧力を導入することにより、自転防止機構１７を介して旋回スクロール４を固定スクロール２に押付ける。これにより、旋回スクロール４を、圧縮室５内の圧力に抗して適切な軸方向位置に保持することができ、例えば旋回スクロール４の背面に荷重を受ける部品等を摺接させなくてもよいから、円滑な旋回運動を実現することができる。
【選択図】 図１

Description

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。

一般に、スクロール式流体機械としては、例えばモータ等の駆動源によって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、空気等を圧縮するようにしたスクロール式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１２６１６１号公報

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、略筒状に形成されたケーシングと、該ケーシングに設けられ、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロールと対向してケーシング内に設けられ、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールとを備えている。

ここで、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は、互いに重なり合うことによって複数の圧縮室を画成している。また、ケーシングには、先端側が所定の寸法だけ径方向に偏心した回転軸が設けられ、この回転軸の先端側は、軸受等を介して旋回スクロールの背面側に回転可能に連結されている。

また、旋回スクロールの背面側には、ケーシングとの間に位置して複数個の自転防止機構が設けられ、これらの自転防止機構は、旋回スクロールが旋回運動を行うときに、その自転を防止する構成となっている。そして、圧縮機の運転時には、駆動源によって回転軸が回転駆動されると、その先端側に連結された旋回スクロールが一定の旋回半径で旋回運動を行い、固定スクロールと旋回スクロールとの間に画成された各圧縮室で空気が圧縮される。

また、圧縮運転時には、圧縮室内に生じる圧力が旋回スクロールを固定スクロールから離間させる方向の荷重（スラスト荷重）となって作用する。このため、従来技術では、旋回スクロールの背面側に環状のスラスト板を配置し、このスラスト板を介して旋回スクロールを固定スクロール側に押付けると共に、スラスト板の内周側には背圧室を設ける構成としている。

この場合、スラスト板は、旋回スクロールの外径部の背面側に摺接しており、圧縮運転時には、旋回スクロールに軸方向の押付力を付加しつつ、その外径部と摺動する。また、背圧室は、旋回スクロールとスラスト板との摺接部位によって全周を気密にシールされており、この状態で旋回スクロールの背面側に圧力を付加することが可能となっている。

ところで、上述した従来技術では、背圧を作用させるために旋回スクロールの外径部に環状のスラスト板を摺接させ、このスラスト板を介して旋回スクロールを固定スクロール側に押付ける構成としている。

しかし、この構成では、圧縮運転を行うときに、旋回スクロールがスラスト板と全周にわたって摺動することになり、しかも両者の摺動部位には背圧による押付力が付加された状態となる。このため、従来技術では、旋回スクロールとスラスト板との間に大きな摺動抵抗が生じ易くなり、これによって圧縮運転時の機械的損失が増大したり、摺動部の磨耗により耐久性が低下するという問題がある。

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、旋回スクロールに安定した押付力を付加しつつ、これを円滑に旋回運動させることができ、運転効率や耐久性を向上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、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、該固定スクロールと軸方向に対向して前記ケーシング内に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う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背面側と前記ケーシングとの間に設けられ該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構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、前記自転防止機構の背面側には圧力が導入される背圧室を設け、該背圧室に導入される圧力により前記自転防止機構を介して前記旋回スクロールを固定スクロールに押付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、前記自転防止機構は、前記ケーシングと旋回スクロールとに軸方向に対向して設けられ対向面にそれぞれ環状の案内溝が形成された２個のボールガイドと、これらのボールガイドの案内溝の間に転動可能に設けられた球体とによって構成し、前記背圧室は前記ケーシングに位置するボールガイドの背面側に設ける構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記自転防止機構は前記ケーシングと前記旋回スクロールの背面側との間に周方向に間隔をもって複数個設け、前記ケーシングには該各自転防止機構の背面側に位置して環状凹溝を設け、該環状凹溝には前記各自転防止機構を一緒に押圧する環状ピストンを設け、前記背圧室は該環状ピストンの背面側に位置して前記環状凹溝内に設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、スクロール式流体機械の運転時には、背圧室に圧力を導入することができる。そして、この背圧室の圧力（背圧）により自転防止機構を介して旋回スクロールを固定スクロールに押付けることができ、このときに十分な押付力を発生することができる。従って、旋回スクロールを、圧縮運転時の圧力等に抗して、固定スクロールに対し適切な軸方向位置に保持することができ、圧縮運転を円滑に行うことができる。

そして、自転防止機構を介して前記旋回スクロールを固定スクロールに押付ける構成としたので、従来技術のスラスト板等のように、背圧を作用させるために旋回スクロールの背面に摺接する部品を設ける必要がないから、旋回スクロールの摺動抵抗を確実に減少させて機械的損失を抑えて機械の運転効率を高めることができる。さらに、耐久性も向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、スクロール式流体機械の運転時には、自転防止機構の球体が各ボールガイドの案内溝内でそれぞれ転動することにより、旋回スクロール側のボールガイドをケーシング側のボールガイドに対して一定の半径内で旋回運動させることができる。これにより、自転防止機構によって旋回スクロールの旋回運動を許容しつつ、その自転を防止することができる。

また、各ボールガイドの間には、軸方向の荷重が加わったときに、球体を案内溝の最も窪んだ位置に保持しようとする径方向の力（保持力）を発生させることができる。従って、自転防止機構は、背圧室に導入された圧力を軸方向の押付力として旋回スクロールに付加しつつ、この押付力に応じて発生する保持力により旋回スクロールの径方向のがたつき等を抑えることができる。

また、請求項３の発明によれば、ケーシングには、各自転防止機構の背面側を通って延びる環状凹溝を設けることができ、この環状凹溝内には環状ピストンによって背圧室を画成することができる。これにより、例えばケーシングに１箇所の圧力導入口等を設けるだけでも、この圧力導入口から環状凹溝全体に圧力を容易に導入することができ、環状ピストンは、この圧力により複数個の自転防止機構を旋回スクロールに向けて一緒に押圧することができる。

このため、複数個の自転防止機構に対応してケーシングや背圧室を形成するときには、これらの構造を簡略化することができ、ケーシング等の加工を容易に行うことができる。また、環状ピストンは、背圧室に面した部位全体によって圧力を受承することができ、この部位に大きな受圧面積を確保できるから、例えば各自転防止機構をそれぞれ個別に押圧する場合と比較して、自転防止機構を大きな力で効率よく押圧することができる。

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３は第１の実施の形態を示し、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。

図中、１は圧縮機の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング１は、例えば有底の筒状体として形成され、軸方向一側（後述の固定スクロール２側）が開口した筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向他側（後述のモータ８側）に位置して径方向内向きに突出する環状の底部１Ｂと、該底部１Ｂの径方向内側に位置して軸方向に突出した筒状の軸受取付部１Ｃとによって大略構成されている。

ここで、筒部１Ａ内には、後述の旋回スクロール４、駆動ブッシュ１２、カウンタウェイト１５、自転防止機構１７等が収容されている。また、底部１Ｂには、図２、図３に示す如く、自転防止機構１７のケーシング側ボールガイド１７Ａが取付けられる例えば３箇所の取付溝１Ｄが設けられ、これらの取付溝１Ｄは互いにケーシング１の周方向に離間している。さらに、ケーシング１には、後述の環状凹溝１８と圧力導入口２１とが設けられている。

２はケーシング１の筒部１Ａの開口側に設けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、図１に示す如く、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として円板状に形成された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２Ｂと、該ラップ部２Ｂを取囲む位置で鏡板２Ａの外周側に設けられ、複数の取付ねじ３等を用いて筒部１Ａに締着された筒状の支持部２Ｃとによって大略構成されている。

４は固定スクロール２と軸方向に対向する位置でケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールを示している。この旋回スクロール４は、軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とする円板状の鏡板４Ａと、該鏡板４Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部４Ｂと、鏡板４Ａの背面（ラップ部４Ｂと反対側の面）に突設され、後述の駆動ブッシュ１２が旋回軸受１６を介して連結される筒状の連結部４Ｃとによって大略構成されている。

ここで、旋回スクロール４の背面部の外径側には、図２に示す如く、自転防止機構１７のスクロール側ボールガイド１７Ｂが取付けられる例えば３箇所の取付凹部４Ｄ（１箇所のみ図示）が互いに周方向に間隔をもって設けられ、これらの取付凹部４Ｄは、ケーシング１の取付溝１Ｄと軸方向で対向している。

また、旋回スクロール４の中心となる軸線Ｏ2−Ｏ2は、固定スクロール２の中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1に対して、駆動ブッシュ１２により定められた所定の偏心寸法δ分だけ径方向に偏心して配置されている。この状態で、ラップ部４Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｂと重なり合うように配置され、これらのラップ部２Ｂ，４Ｂの間には複数の圧縮室５が画成されている。

そして、旋回スクロール４は、後述のモータ８により回転軸９と駆動ブッシュ１２とを介して駆動され、後述の自転防止機構１７によって自転を規制された状態で、固定スクロール２に対して旋回運動を行う。この旋回運動は、固定スクロール２の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として、前記偏心寸法δとほぼ等しい旋回半径をもって行われる。

これにより、圧縮機は、固定スクロール２に設けられた吸込口６から外径側の圧縮室５に空気を吸込み、この空気を旋回スクロール４の旋回運動に伴って圧縮すると共に、内径側の圧縮室５に達した圧縮空気を固定スクロール２に設けられた吐出口７から外部に吐出する。

８はケーシング１の底部１Ｂ側に設けられた電動式のモータで、該モータ８の出力軸８Ａには、回転軸９が連結されている。そして、出力軸８Ａは、モータ８の作動時に軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転することにより、回転軸９と駆動ブッシュ１２とを介して旋回スクロール４を旋回運動させる。

９は例えば螺着等の手段によってモータ８の出力軸８Ａの一端側に取付けられた回転軸で、該回転軸９は、出力軸８Ａにより軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転駆動され、モータ８の回転を駆動ブッシュ１２に伝達するものである。ここで、回転軸９は、図２に示すように軸線Ｏ1−Ｏ1を中心とした円柱状をなし、ケーシング１の軸受取付部１Ｃ内に設けられた主軸受１０によって回転可能に支持されている。また、回転軸９の一側端面には、軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とするねじ穴９Ａが設けられている。

また、回転軸９の外周側にはサブウェイト１１が一体形成され、このサブウェイト１１は、後述のカウンタウェイト１５と旋回スクロール４とが回転するときにそれぞれ生じる遠心力が回転軸９等を傾ける方向の外力（モーメント力）となって作用するのを打消すものである。

１２は回転軸９の軸方向一側に設けられた段付筒状の駆動ブッシュで、該駆動ブッシュ１２は回転軸９と一体に回転し、その回転を旋回スクロール４の旋回運動に変換するものである。ここで、駆動ブッシュ１２の内周側には、図２に示す如く、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心とする円形状の回転軸取付穴１２Ａと、軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とする円形状のスクロール取付穴１２Ｂと、これらの取付穴１２Ａ，１２Ｂの間に位置する非円形状のワッシャ取付溝１２Ｃとが設けられている。

そして、回転軸取付穴１２Ａ内には回転軸９の一端側が嵌合されている。この状態で、駆動ブッシュ１２は、ワッシャ取付溝１２Ｃ内に嵌合された非円形状のワッシャ１３と、該ワッシャ１３を介して回転軸９のねじ穴９Ａに締着された取付ボルト１４とによって回転軸９に廻止め状態で連結されている。また、駆動ブッシュ１２の外周側には、旋回スクロール４の旋回運動時に生じる遠心力を打消すカウンタウェイト１５が一体形成されている。

一方、スクロール取付穴１２Ｂ内には、旋回軸受１６を介して旋回スクロール４の連結部４Ｃが旋回可能に連結されている。この場合、旋回軸受１６は、スクロール取付穴１２Ｂ内に緩み嵌め状態で遊嵌され、旋回スクロール４は、駆動ブッシュ１２に対して一定の寸法範囲内で軸方向に変位可能となっている。このため、旋回スクロール４は、後述の背圧室２０から環状ピストン１９と自転防止機構１７とを介して押圧されることにより、固定スクロール２に対して適切な軸方向位置を保持する構成となっている。

１７はケーシング１の底部１Ｂと旋回スクロール４の背面側との間に設けられた例えば３個の自転防止機構で、これらの自転防止機構１７は、回転軸９等の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として周方向に間隔をもって配置され、旋回スクロール４の自転を防止するものである。

ここで、自転防止機構１７は、図２、図３に示す如く、例えばボールカップリング機構等からなり、ケーシング１の取付溝１Ｄに設けられた円形状のケーシング側ボールガイド１７Ａと、旋回スクロール４の取付凹部４Ｄに設けられ、該ケーシング側ボールガイド１７Ａと軸方向に対向する円形状のスクロール側ボールガイド１７Ｂと、これらのボールガイド１７Ａ，１７Ｂの間に転動可能に設けられた球体１７Ｃとによって大略構成されている。

また、ケーシング側ボールガイド１７Ａには、スクロール側ボールガイド１７Ｂとの対向面となる位置に案内溝１７Ｄが設けられている。この案内溝１７Ｄは、例えば凹球面状の断面形状を有し、突部１７Ｅを中心として円環状に形成されている。また、スクロール側ボールガイド１７Ｂにも同様に、案内溝１７Ｄとの対向面となる位置に環状の案内溝１７Ｆが設けられ、この案内溝１７Ｆも突部１７Ｇを中心として円環状に形成されている。そして、これらの案内溝１７Ｄ，１７Ｆは、互いに対向した状態で球体１７Ｃを挟持している。

そして、圧縮機の運転時には、球体１７Ｃが各案内溝１７Ｄ，１７Ｆ内でそれぞれ転動することにより、スクロール側ボールガイド１７Ｂがケーシング側ボールガイド１７Ａに対して一定の半径内で旋回運動を行う。これにより、自転防止機構１７は、旋回スクロール４の旋回運動を許容しつつ、その自転を防止するものである。

また、自転防止機構１７は、ケーシング１の底部１Ｂと旋回スクロール４との間で軸方向の荷重（スラスト荷重）を受承するスラスト受としての機能も有している。この場合、ケーシング側ボールガイド１７Ａは、例えばケーシング１の取付溝１Ｄに緩み嵌め状態で遊嵌され、球体１７Ｃ等を協働して環状ピストン１９の押圧力を旋回スクロール４に伝達することが可能となっている。

次に、旋回スクロール４に背圧を付加する構造について説明すると、まず１８はケーシング１の底部１Ｂに設けられた環状凹溝を示している。

この環状凹溝１８は、図２、図３に示す如く、例えば略四角形の断面形状を有する凹溝からなり、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として円環状に形成されている。そして、環状凹溝１８は、各自転防止機構１７の背面側（ケーシング１の各取付溝１Ｄに対応する位置）を通って延び、旋回スクロール４側に向けて開口している。

１９はケーシング１の環状凹溝１８内に摺動可能に設けられた環状ピストンで、該環状ピストン１９は、後述の背圧室２０に圧力が導入されたときに、この圧力によって３個の自転防止機構１７を旋回スクロール４に向けて一緒に押圧するものである。ここで、環状ピストン１９は、例えば樹脂材料、金属材料等からなり、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として円環状に形成されている。

そして、環状ピストン１９の軸方向両側に位置する端面のうち、一方の端面は環状凹溝１８の底部側に背圧室２０を画成している。また、環状ピストン１９の他方の端面は、各自転防止機構１７のケーシング側ボールガイド１７Ａの背面にそれぞれ当接（または対向）した状態で配置されている。

また、環状ピストン１９の内周側には、環状凹溝１８の周壁との間をシールするＯリング等のシールリング１９Ａが設けられ、環状ピストン１９の外周側にも、他のシールリング１９Ｂが設けられている。これらのシールリング１９Ａ，１９Ｂは、環状凹溝１８の周壁に弾性的に摺接することにより、背圧室２０を気密に保持している。

２０はケーシング１の環状凹溝１８内に設けられた円環状の背圧室で、該背圧室２０は、各自転防止機構１７のケーシング側ボールガイド１７Ａの背面側、即ちケーシング側ボールガイド１７Ａを基準として旋回スクロール４と軸方向の反対側に配置され、環状ピストン１９の背面と環状凹溝１８の底部側との間に画成されている。

そして、圧縮機の運転時には、例えば圧縮機の吐出口７から吐出される圧縮空気の圧力、または他の圧力源等によって発生される圧力が、後述の圧力導入口２１から背圧室２０内に導入される。この結果、背圧室２０は、内部に導入された圧力（背圧）により環状ピストン１９と自転防止機構１７とを介して旋回スクロール４を軸方向一側に押圧し、これによって旋回スクロール４を固定スクロール２に押付けるものである。

２１はケーシング１に設けられた圧力導入口で、該圧力導入口２１は、背圧室２０（環状凹溝１８の底部側）に開口している。そして、圧力導入口２１は、例えば圧縮機の吐出口７、外部の圧力源等に接続され、これらの部位から背圧室２０内に圧力（背圧）を導入するものである。

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、モータ８が作動したときには、その出力軸８Ａによって回転軸９と駆動ブッシュ１２とが軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転駆動され、このとき駆動ブッシュ１２のスクロール取付穴１２Ｂは、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として半径が偏心寸法δとなる回転運動を行う。これにより、スクロール取付穴１２Ｂに旋回軸受１６を介して取付けられた旋回スクロール４は、各自転防止機構１７によって自転を規制された状態で、旋回半径が偏心寸法δとなる旋回運動を行う。

この結果、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール４のラップ部４Ｂとの間に画成された圧縮室５は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小する。これにより、圧縮機は、吸込口６から吸込んだ外気を各圧縮室５で順次圧縮し、吐出口７から外部に向けて圧縮空気を吐出することができる。

また、圧縮機の運転時には、圧力導入口２１から背圧室２０内に圧力が導入され、この圧力によって環状ピストン１９が軸方向（図２中の矢示Ａ方向）に押圧される。このとき、各自転防止機構１７のケーシング側ボールガイド１７Ａは、ケーシング１の取付溝１Ｄ内に緩み嵌め状態で遊嵌されているので、環状ピストン１９は、これらの自転防止機構１７を介して旋回スクロール４を軸方向（矢示Ｂ方向）に押圧するようになる。

これにより、旋回スクロール４は、背圧室２０内の圧力によって固定スクロール２に押付けられた状態となる。このため、圧縮運転時には、各圧縮室５内に生じる圧力が旋回スクロール４を固定スクロール２から離間させる方向のスラスト荷重として作用したとしても、このスラスト荷重は、各自転防止機構１７の位置で背圧室２０内の圧力によって打消される。このため、旋回スクロール４を固定スクロール２に対して適切な軸方向位置に保持することができる。

また、自転防止機構１７の各ボールガイド１７Ａ，１７Ｂの間には、スラスト荷重が加わったときに、球体１７Ｃを各案内溝１７Ｄ，１７Ｆの最も窪んだ位置に保持しようとする径方向の力（保持力）が作用する。従って、自転防止機構１７は、背圧室２０に導入された圧力を軸方向の押付力として旋回スクロール４に付加しつつ、このときに発生する保持力によって旋回スクロール４の径方向のがたつき等を抑えることができる。

かくして、本実施の形態によれば、自転防止機構１７の背面側に背圧室２０を設け、該背圧室２０に導入される圧力により自転防止機構１７を介して旋回スクロール４を固定スクロール２に押付ける構成としたので、圧縮機の運転時には、背圧室２０に圧力を導入することができる。

そして、この圧力により自転防止機構１７を介して旋回スクロール４を固定スクロール２に押付けることができ、このときに十分な押付力を発生することができる。従って、旋回スクロール４を、各圧縮室５で生じる圧力等に抗して、固定スクロール２に対し適切な軸方向位置に保持することができ、圧縮運転を円滑に行うことができる。

そして、自転防止機構１７以外の部位には、例えば従来技術のスラスト板等のように、旋回スクロール４の背面に摺接する部品を設ける必要がないから、旋回スクロール４の摺動抵抗を確実に減少させることができる。従って、旋回スクロール４を円滑に旋回運動させることができ、このときの機械的損失を抑えて圧縮機の運転効率を高めることができる。

また、旋回スクロール４に摺接する部品を不要とすることにより、その背面側の摩耗等を抑えることができ、旋回スクロール４の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。さらに、本実施の形態では、旋回スクロール４やこれと摺動する部品の摩耗状態等に関係なく、背圧室２０の気密性を長期間にわたって安定的に保持することができ、信頼性を向上させることができる。

この場合、ケーシング１には、各自転防止機構１７の背面側を通って延びる環状凹溝１８と環状ピストン１９とを設けたので、これらの環状凹溝１８と環状ピストン１９との間に背圧室２０を画成することができる。これにより、例えばケーシング１に１箇所の圧力導入口２１を設けるだけでも、この圧力導入口２１から環状凹溝１８全体に圧力を容易に導入することができ、環状ピストン１９は、この圧力により複数個の自転防止機構１７を旋回スクロール４に向けて一緒に押圧することができる。

このため、複数個の自転防止機構１７に対応してケーシング１や背圧室２０を形成するときには、これらの構造を簡略化することができ、ケーシング１等の加工を容易に行うことができる。また、環状ピストン１９は、背圧室２０に面した部位全体によって圧力を受承することができ、この部位に大きな受圧面積を確保できるから、例えば各自転防止機構１７をそれぞれ個別に押圧する場合と比較して、自転防止機構１７を大きな力で効率よく押圧することができる。

また、本実施の形態では、自転防止機構１７を、各ボールガイド１７Ａ，１７Ｂと球体１７Ｃとからなるボールカップリング機構等によって構成したので、圧縮機の運転時には、球体１７Ｃを各ボールガイド１７Ａ，１７Ｂの案内溝１７Ｄ，１７Ｆ内でそれぞれ転動させることができる。この結果、スクロール側ボールガイド１７Ｂをケーシング側ボールガイド１７Ａに対して一定の半径内で旋回運動させることができ、これによって旋回スクロール４の旋回運動を許容しつつ、その自転を防止することができる。

また、各ボールガイド１７Ａ，１７Ｂの間には、軸方向の荷重が加わったときに、球体１７Ｃを案内溝１７Ｄ，１７Ｆの最も窪んだ位置に保持しようとする径方向の力（保持力）を発生させることができる。従って、自転防止機構１７は、背圧室２０に導入された圧力を軸方向の押付力として旋回スクロール４に付加しつつ、この押付力に応じて発生する保持力により旋回スクロール４の径方向のがたつき等を抑えることができる。

次に、図４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、自転防止機構として補助クランク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。

３１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３１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、筒部３１Ａ、底部３１Ｂ、軸受取付部３１Ｃ、取付溝３１Ｄ等によって構成され、底部３１Ｂには、後述の環状凹溝３４と圧力導入口３７とが設けられている。また、３２は固定スクロール２と対向する位置でケーシング３１内に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、鏡板３２Ａ、ラップ部３２Ｂ、連結部３２Ｃ、取付凹部３２Ｄ等によって構成されている。

３３はケーシング３１の底部３１Ｂと旋回スクロール３２の背面側との間に設けられた自転防止機構としての例えば３個の補助クランク（１個のみ図示）を示している。これらの補助クランク３３は、第１の実施の形態の自転防止機構１７とほぼ同様に、回転軸９等の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として周方向に一定の間隔で配置され、旋回スクロール３２の自転を防止するものである。

ここで、補助クランク３３は、クランク状に屈曲して形成されたクランク軸３３Ａと、ケーシング３１の取付溝３１Ｄ内に緩み嵌め状態で遊嵌され、該クランク軸３３Ａの軸方向一側を回転可能に支持するケーシング側軸受３３Ｂと、旋回スクロール３２の取付凹部３２Ｄ内に嵌合され、クランク軸３３Ａの軸方向他側を回転可能に支持するスクロール側軸受３３Ｃとによって構成されている。

そして、ケーシング側軸受３３Ｂとスクロール側軸受３３Ｃとは、それぞれ２個の玉軸受を組合わせることによって形成されている。また、ケーシング側軸受３３Ｂは、後述の環状ピストン３５に押圧されることによってケーシング３１の取付溝３１Ｄ内で軸方向に移動可能となっている。

３４はケーシング３１の底部３１Ｂに設けられた環状凹溝を示し、３５は該環状凹溝３４内に摺動可能に設けられた環状ピストンを示している。これらの環状凹溝３４と環状ピストン３５とは、第１の実施の形態とほぼ同様に、各補助クランク３３の背面側（ケーシング３１の各取付溝３１Ｄ）に対応する位置を通って延びている。

そして、環状ピストン３５の軸方向両側に位置する端面のうち、一方の端面は環状凹溝３４の底部側に後述の背圧室３６を画成している。また、環状ピストン３５の他方の端面は、各補助クランク３３のケーシング側軸受３３Ｂの外輪の背面にそれぞれ当接（または対向）した状態で配置されている。また、環状ピストン３５には、第１の実施の形態とほぼ同様に、背圧室３６を気密に保持するシールリング３５Ａ，３５Ｂが設けられている。

３６はケーシング３１の環状凹溝３４内に設けられた環状の背圧室で、該背圧室３６は、第１の実施の形態とほぼ同様に、補助クランク３３の背面側、即ち補助クランク３３を挟んで旋回スクロール３２と軸方向の反対側に位置し、補助クランク３３の背面側とケーシング３１の底部３１Ｂとの間に配置されている。

そして、背圧室３６は、ケーシング３１に設けられた圧力導入口３７から背圧室３６内に圧力が導入されることにより、環状ピストン３５と補助クランク３３とを介して旋回スクロール３２を軸方向一側に押圧し、これによって旋回スクロール３２を固定スクロール２に押付けるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第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、自転防止機構として補助クランク３３を用いた圧縮機にも適用することができる。

次に、図５は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、自転防止機構の部品を環状ピストンとして兼用し、専用のピストン部品を廃止す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。

４１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４１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、筒部４１Ａ、底部４１Ｂ、軸受取付部４１Ｃ、取付溝４１Ｄ等を有し、底部４１Ｂには、後述の環状凹溝４３と圧力導入口４５とが設けられている。

４２はケーシング４１の底部４１Ｂと旋回スクロール４の背面側との間に設けられた例えば３個の自転防止機構（１個のみ図示）を示している。これらの自転防止機構４２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ケーシング側ボールガイド４２Ａ、スクロール側ボールガイド４２Ｂ、球体４２Ｃ、案内溝４２Ｄ，４２Ｆ、突部４２Ｅ，４２Ｇ等を有し、旋回スクロール４の自転を防止している。

しかし、本実施の形態では、自転防止機構４２のケーシング側ボールガイド４２Ａが環状ピストンとしての機能をもつように形成され、第１の実施の形態の環状ピストン１９は廃止されている。

この場合、ケーシング側ボールガイド４２Ａは、その外周側に装着されたシールリング４２Ｈ，４２Ｊを介してケーシング４１の取付溝４１Ｄ内に摺動可能に設けられている。そして、ケーシング側ボールガイド４２Ａは、後述の背圧室４４内に導入される圧力によって直接押圧され、自転防止機構４２は、この押圧力によって旋回スクロール４を固定スクロール２に押付けるものである。

４３はケーシング４１の底部４１Ｂに設けられた環状凹溝で、該環状凹溝４３は、第１の実施の形態とほぼ同様に、各自転防止機構４２の背面側（ケーシング４１の各取付溝４１Ｄ）に対応する位置を通って延びている。この場合、環状凹溝４３は、各取付溝４１Ｄの位置で旋回スクロール４に向けて開口し、それ以外の位置では旋回スクロール４側から施蓋された通路となっている。

４４は自転防止機構４２のケーシング側ボールガイド４２Ａによって環状凹溝４３内に画成された背圧室を示している。この背圧室４４は、第１の実施の形態とほぼ同様に、自転防止機構４２の背面側、即ち自転防止機構４２を挟んで旋回スクロール４と軸方向の反対側に位置し、自転防止機構４２の背面側とケーシング４１の底部４１Ｂとの間に配置されている。

そして、背圧室４４は、ケーシング４１に設けられた圧力導入口４５から背圧室４４内に圧力が導入されることにより、自転防止機構４２を介して旋回スクロール４を軸方向一側に押圧し、これによって旋回スクロール４を固定スクロール２に押付けるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第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、環状ピストン等からなる専用のピストン部品を省略することができ、その分だけ部品点数を削減して構造を簡略化することができる。

なお、前記各実施の形態では、ケーシング１，３１，４１に環状凹溝１８，３４，４３を設ける構成とした。しかし、本発明は環状凹溝に限らず、例えば略Ｃ字状、略コ字状に延びた１つの長溝を設け、この長溝にケーシング１，３１，４１の各取付溝１Ｄ，３１Ｄ，４１Ｄを連通させる構成としてもよい。

また、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が、本発明はこれに限らず、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。

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。 旋回スクロールの背面側を拡大して示す図１中の要部拡大断面図である。 空気圧縮機を組立てる前の状態で示す分解斜視図である。 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２と同様位置からみた要部拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を図２と同様位置からみた要部拡大断面図である。

符号の説明

１，３１，４１ ケーシング
１Ａ，３１Ａ，４１Ａ 筒部
１Ｂ，３１Ｂ，４１Ｂ 底部
１Ｃ，３１Ｃ，４１Ｃ 軸受取付部
１Ｄ，３１Ｄ，４１Ｄ 取付溝
２ 固定スクロール
２Ａ，４Ａ，３２Ａ 鏡板
２Ｂ，４Ｂ，３２Ｂ ラップ部
２Ｃ 支持部
４，３２ 旋回スクロール
４Ｃ，３２Ｃ 連結部
４Ｄ，３２Ｄ 取付凹部
５ 圧縮室
８ モータ
９ 回転軸
１２ 駆動ブッシュ
１７，４２ 自転防止機構
１７Ａ，４２Ａ ケーシング側ボールガイド
１７Ｂ，４２Ｂ スクロール側ボールガイド
１７Ｃ，４２Ｃ 球体
１７Ｄ，１７Ｆ，４２Ｄ，４２Ｆ 案内溝
１７Ｅ，１７Ｇ，４２Ｅ，４２Ｇ 突部
１８，３４，４３ 環状凹溝
１９，３５ 環状ピストン
１９Ａ，１９Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，４２Ｈ，４２Ｊ シールリング
２０，３６，４４ 背圧室
２１，３７，４５ 圧力導入口
３３ 補助クランク（自転防止機構）

Claims (3)

1. 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、該固定スクロールと軸方向に対向して前記ケーシング内に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う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背面側と前記ケーシングとの間に設けられ該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記自転防止機構の背面側には圧力が導入される背圧室を設け、該背圧室に導入される圧力により前記自転防止機構を介して前記旋回スクロールを固定スクロールに押付ける構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 前記自転防止機構は、前記ケーシングと旋回スクロールとに軸方向に対向して設けられ対向面にそれぞれ環状の案内溝が形成された２個のボールガイドと、これらのボールガイドの案内溝の間に転動可能に設けられた球体とによって構成し、前記背圧室は前記ケーシングに位置するボールガイドの背面側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. 前記自転防止機構は前記ケーシングと前記旋回スクロールの背面側との間に周方向に間隔をもって複数個設け、前記ケーシングには該各自転防止機構の背面側に位置して環状凹溝を設け、該環状凹溝には前記各自転防止機構を一緒に押圧する環状ピストンを設け、前記背圧室は該環状ピストンの背面側に位置して前記環状凹溝内に設けてなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。

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