JP2009108821A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 旋回スクロールが旋回動作するときに自転方向に挙動を乱さずに安定して動作できるようにする。
【解決手段】 ケーシング３と旋回スクロール８との間には、周方向の３箇所に自転防止機構１３を設け、この自転防止機構１３は、対面する一対の支持部材１４，１８にスラスト荷重支持面１６，２０とラジアル荷重支持面１７，２１とを設け、このスラスト荷重支持面１６，２０とラジアル荷重支持面１７，２１に転がり接触するようにボール２２を設ける構成とした。これにより、一対の支持部材１４，１８は、各スラスト荷重支持面１６，２０とボール２２により旋回スクロール８に作用するスラスト荷重を支持でき、各ラジアル荷重支持面１７，２１とボール２２により旋回スクロール８に作用するラジアル荷重、即ち自転力を支持できるから、旋回スクロール８を安定して旋回動作させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば空気圧縮機または真空ポンプ等として好適に用いられる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、例えば電動モータ等の駆動源により旋回スクロールを固定スクロールに対し旋回駆動することによって、両スクロールの間の圧縮室内で空気等の流体を連続的に圧縮する構成と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２０００−４５９６６号公報

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、ケーシングに固定して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対面してケーシング内に旋回可能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って複数の圧縮室を画成する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等とにより構成されている。

そして、自転防止機構は、円環状のレースを旋回スクロールの外周側とケーシングとに対面して設け、該各レース間に複数個のボールを介在させる構成としている。これにより、従来技術では、旋回スクロールに作用するスラスト荷重を多くのボールに分散して受け止めることができる。

ところで、上述した特許文献１による自転防止機構は、各レースの対向面に複数個のボール転送溝を設け、該各ボール転送溝でボールを転動することによって、旋回スクロールに作用するスラスト荷重の支持と自転防止とを一緒に行っている。しかし、この構造を旋回スクロールの慣性モーメントが大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合、自転力を止めるための径方向の支持力が不足して、旋回スクロールの自転方向の挙動が不安定にな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、旋回スクロールが自転方向に挙動を乱さずに旋回動作を安定して行え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、本発明が採用する構成の特徴は、自転防止機構は、旋回スクロールとケーシング側とに互いに対面して設けられた一対の支持部材と、該一対の支持部材間に転動可能に設けられたボールとからなり、前記一対の支持部材は、前記ボールを挟んで旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するスラスト荷重支持面と、前記ボールを挟んで旋回スクロールに作用するラジアル荷重を支持するラジアル荷重支持面とを備える構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、自転防止機構は、旋回スクロールに作用する慣性モーメントが大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合でも、一対の支持部材のラジアル荷重支持面とボールとによって、旋回スクロールに作用するラジアル荷重を確実に支持することができる。この結果、ラジアル荷重の主たるは旋回スクロールに作用する自転力であるから、旋回スクロールの自転方向の挙動を安定させることができ、運転性能を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械を、無給油式のスクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１はスクロール式空気圧縮機の駆動源を構成する電動モータで、該電動モータ１の出力軸１Ａは、回転駆動し、後述の圧縮機本体２を駆動するものである。

２は電動モータ１により駆動される圧縮機本体で、該圧縮機本体２は、その外枠を構成するケーシング３と、後述の固定スクロール４、駆動軸５、旋回スクロール８、自転防止機構１３等により構成されている。

この場合、ケーシング３は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成され、軸方向一側が開口した有底筒状に形成されている。そして、ケーシング３は、筒部３Ａと、該筒部３Ａの軸方向他側に設けられた底部３Ｂと、該底部３Ｂの中央に大径な筒状部として形成された軸受取付部３Ｃとによって大略構成されている。

また、ケーシング３の底部３Ｂには、軸受取付部３Ｃを取囲む位置で後述する自転防止機構１３のケーシング側支持部材１４を取付けるための取付凹部３Ｄが設けられている。そして、取付凹部３Ｄは、図２に示すように円形状をなし、例えば周方向に間隔をもって３箇所に設けられている。

４はケーシング３と共に圧縮機本体２の固定側部材を構成する固定スクロールである。この固定スクロール４は、後述の旋回スクロール８と対向した状態でケーシング３の開口側に取付けられている。

そして、固定スクロール４は、後述する駆動軸５の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として配置された円板状の鏡板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、該ラップ部４Ｂを取囲んで鏡板４Ａの外周側に設けられ、ケーシング３の開口端側に取付けられたフランジ部４Ｃ等とにより構成されている。また、鏡板４Ａの裏面側には複数の放熱フィン４Ｄが立設されている。さらに、ラップ部４Ｂの先端には、該ラップ部４Ｂの先端と旋回スクロール８の鏡板８Ａとの間をシールするシール部材４Ｅが取付けられている。

５は軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転する駆動軸で、該駆動軸５は、ケーシング３の軸受取付部３Ｃに軸受６を介して回転可能に支持されている。また、駆動軸５は、軸継手５Ａを用いて電動モータ１の出力軸１Ａに着脱可能に連結されている。さらに、駆動軸５の軸方向一側には、筒状のクランク部５Ｂが設けられ、該クランク部５Ｂ内には、駆動軸５の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して所定の寸法εだけ偏心した位置に、後述する旋回スクロール８の連結軸部８Ｃおよび旋回軸受９を取付けている。また、駆動軸５の外周側には、旋回スクロール８の旋回動作を安定させるためにバランスウェイト５Ｃが一体的に形成されている。

７は遠心ファンからなる冷却ファンで、該冷却ファン７は、駆動軸５の外周側に位置して駆動軸５の軸方向他側に取付けられている。そして、冷却ファン７はファンケーシング７Ａ内に収容されると共に、該ファンケーシング７Ａの内部はケーシング３の外周側に取付けられたダクト７Ｂに連通している。これにより、冷却ファン７は、ファンケーシング７Ａおよびダクト７Ｂを通じて、ケーシング３内に位置する後述の旋回軸受９等に向けて冷却風を供給する。

８はケーシング３内に位置して駆動軸５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８は、軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とする円板状の鏡板８Ａと、該鏡板８Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部８Ｂと、前記鏡板８Ａの裏面中央に突設され、旋回軸受９を介して駆動軸５のクランク部５Ｂに回転可能に取付けられた連結軸部８Ｃとにより構成されている。

ここで、旋回スクロール８の連結軸部８Ｃは、その中心となる軸線Ｏ2−Ｏ2が固定スクロール４の中心を通る軸線Ｏ1−Ｏ1に対して、駆動軸５のクランク部５Ｂにより予め決められた所定の寸法ε分だけ径方向に偏心して配置されている。また、ラップ部８Ｂの先端には、該ラップ部８Ｂの渦巻形状に沿って紐状に延びるシール部材８Ｄが取付けられている。そして、シール部材８Ｄは、ラップ部８Ｂの先端と固定スクロール４の鏡板４Ａとの間をシールする。

さらに、旋回スクロール８の背面部の外径側には、後述する自転防止機構１３のスクロール側支持部材１８を取付けるための取付凹部８Ｅが設けられている。そして、取付凹部８Ｅは、円形状をなし、例えば周方向に間隔をもって３箇所に設けられている。また、各取付凹部８Ｅは、図３等に示すように、ケーシング３の各取付凹部３Ｄと対向した位置にそれぞれ配置されている。

ここで、図１に示す如く、固定スクロール４と旋回スクロール８との間には、各ラップ部４Ｂ，８Ｂ間に位置して流体室としての複数の圧縮室１０が画成されている。そして、スクロール式空気圧縮機は、駆動軸５が回転駆動されると、旋回スクロール８が後述の自転防止機構１３により自転が規制された状態で公転し、固定スクロール４に対して旋回運動を行う。これにより、空気圧縮機は、外周側の圧縮室１０に吸込んだ空気を各圧縮室１０内で順次圧縮しつつ、中心側に向けて移動する。

１１は固定スクロール４の外周側に設けられた吸込口である。この吸込口１１は、外周側の圧縮室１０に連通し、該圧縮室１０内に向けて外部の空気を流通させるものである。

１２は固定スクロール４の中心側に設けられた吐出口で、該吐出口１２は、中心側の圧縮室１０に連通し、圧縮室１０が外周側から中心側に移動するに従って圧縮された圧縮空気を外部に向けて吐出するものである。

次に、各圧縮室１０による旋回スクロール８に作用するスラスト荷重を支持し、また旋回スクロール８が自転しようとするときの自転力を支持するための自転防止機構１３について説明する。

１３はケーシング３の底部３Ｂと旋回スクロール８の鏡板８Ａとの間に設けられた自転防止機構を示している。この自転防止機構１３は、旋回スクロール８に作用するスラスト荷重と、旋回スクロール８に作用するラジアル荷重、即ち自転力とを同時に支持するために設けられたものである。ここで、旋回スクロール８に作用する自転力とは、旋回スクロール８を旋回動作させたときに自転しようとして発生するトルクを駆動軸５のクランク部５Ｂの偏心量εの１／２で除した大きさの荷重である。

また、自転防止機構１３は、後述のケーシング側支持部材１４、スクロール側支持部材１８およびボール２２によりボールカップリング機構として構成されている。そして、自転防止機構１３は、駆動軸５を中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度の間隔）で３箇所に配設されている。

１４はケーシング３の底部３Ｂに設けられたケーシング側支持部材で、該支持部材１４は、スクロール側支持部材１８と対面するように底部３Ｂの取付凹部３Ｄに取付けられている。また、支持部材１４は、図４等に示す如く、中央に位置して厚肉な円板状に形成された底板部１４Ａと、該底板部１４Ａを取囲む位置に軸方向に突出して設けられた周壁をなす円筒部１４Ｂとにより有底筒状に形成され、前記底板部１４Ａの内底面は対向面１４Ｃとなっている。さらに、ケーシング側支持部材１４には、対向面１４Ｃに後述の円環状溝１５（スラスト荷重支持面１６）が設けられ、円筒部１４Ｂの内周面が後述のラジアル荷重支持面１７となっている。

１５はケーシング側支持部材１４の対向面１４Ｃに設けられた円環状溝である。この円環状溝１５は、後述するボール２２のうちスラスト方向の両端側と転がり接触するものである。ここで、ボール２２は、旋回スクロール８の旋回動作に伴って予め決められた円軌跡に沿って転動するから、この円環状溝１５は、ボール２２の円軌跡に沿って設けられている。また、円環状溝１５の溝底面は後述のスラスト荷重支持面１６を構成している。

１６は円環状溝１５の溝底面として形成されたスラスト荷重支持面である。このスラスト荷重支持面１６は、ボール２２が接触する接触箇所の断面が凹円弧状に形成されている。この場合、図４に示すように、スラスト荷重支持面１６（円環状溝１５）の断面の曲率半径Ｒ1は、ボール２２の半径Ｒ2よりも大きな寸法に設定されている（Ｒ1＞Ｒ2）。これにより、スラスト荷重支持面１６は、断面を直線によって形成した場合に比べて、ボール２２が接触したときの接触応力を低減することができる。

また、スラスト荷重支持面１６は、その溝深さが浅く形成され、ボール２２のうちスラスト方向の両端側以外の箇所とは殆ど接触しない。これにより、円環状溝１５の荷重支持面１６は、旋回スクロール８に対して自転力等のラジアル荷重が作用したときに、後述のラジアル荷重支持面１７に多くの自転力を受承させることができる。さらに、荷重支持面１６に対するボール２２の疲労を防止して、動作性能等を向上することができる。

１７はケーシング側支持部材１４の一部をなし円筒部１４Ｂの内周面として形成されたラジアル荷重支持面である。このラジアル荷重支持面１７は、後述するスクロール側支持部材１８のラジアル荷重支持面２１と対面し、これらの間に挟んだボール２２を介して旋回スクロール８に作用するラジアル荷重、即ち自転力を支持するものである。

ここで、ラジアル荷重支持面１７は、底板部１４Ａから軸方向に突出した周壁となる円筒部１４Ｂの内周面からなり、開口側に向けてテーパ状に拡開している。また、ラジアル荷重支持面１７は、円筒部１４Ｂを軸線に沿って断面にした場合、その断面が直線によって形成されている。これにより、ラジアル荷重支持面１７は、ボール２２のうちスラスト方向と異なる方向、例えばスラスト方向から任意の角度だけ傾斜した方向の両端側と転がり接触することができる。従って、ラジアル荷重支持面１７は、ボール２２に対し、スラスト方向とほぼ直交する方向の自転力を作用させることができ、旋回スクロール８が自転しないように支持することができる。

次に、１８は旋回スクロール８側に設けられたスクロール側支持部材である。この支持部材１８は、ケーシング側支持部材１４と同様に形成され、該ケーシング側支持部材１４と対面するように旋回スクロール８の取付凹部８Ｅに取付けられている。即ち、スクロール側支持部材１８は、底板部１８Ａと円筒部１８Ｂと対向面１８Ｃとから有底円筒状に形成され、その対向面１８Ｃに円環状溝１９が設けられ、さらに円環状溝１９の溝底面がスラスト荷重支持面２０となっている。また、円筒部１８Ｂの内周面はラジアル荷重支持面２１となっている。

２２はケーシング側支持部材１４とスクロール側支持部材１８との間に設けられたボールである。このボール２２は、スラスト方向の荷重を支持すると共に旋回スクロール８の自転を防止するものである。また、ボール２２は、例えば鋼材等の高い剛性をもった材料からなる球体によって形成されている。そして、ボール２２は、旋回スクロール８の鏡板８Ａ等に付加されるスラスト荷重を、支持部材１４，１８と共にケーシング３の底部３Ｂ側で受承する。また、ボール２２は、支持部材１４，１８と共に旋回スクロール８の自転を防止することができる。

ここで、ボール２２は、図４に示す如く、スラスト方向の両端側が円環状溝１５，１９のスラスト荷重支持面１６，２０に位置するＡ点に転がり接触するように当接している。同時に、ボール２２は、スラスト方向と異なる方向、例えばスラスト方向から傾斜した方向の両端側がラジアル荷重支持面１７，２１に位置するＢ点に転がり接触するように当接している。従って、ボール２２は、これらの４点の当接により、スラスト荷重とラジアル荷重、即ち旋回スクロール８の自転力との両方を同時に支持することができる。

なお、自転防止機構１３には、各支持部材１４，１８間を移動自在に取囲むグリスカバー（図示せず）を設ける構成としてもよい。この場合、潤滑用のグリスをボール２２の周囲に容易に保持することができる。

第１の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、電動モータ１に外部から給電して出力軸１Ａにより、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として駆動軸５を回転駆動すると、例えば３箇所の自転防止機構１３によって自転が規制された状態で、旋回スクロール８は所定の旋回半径（図１中の偏心寸法ε）をもった旋回動作を行う。

これにより、固定スクロール４のラップ部４Ｂと旋回スクロール８のラップ部８Ｂとの間に画成された各圧縮室１０は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小される。そして、これらの圧縮室１０のうち外径側の圧縮室１０は、固定スクロール４の外周側に設けた吸込口１１から空気を吸込み、この空気を各圧縮室１０内で連続的に圧縮しつつ、内径側の圧縮室１０から吐出口１２を介して圧縮空気が外部に向けて吐出される。

また、このような圧縮運転時には、各圧縮室１０内で圧縮された空気の圧力が旋回スクロール８の鏡板８Ａにスラスト荷重となって作用する。しかし、ケーシング３の底部３Ｂと旋回スクロール８の背面側との間には、例えば３箇所に自転防止機構１３が配置されている。

ここで、第１の実施の形態では、旋回スクロール８の鏡板８Ａに付加されるスラスト荷重は、自転防止機構１３を構成する一対の支持部材１４，１８のスラスト荷重支持面１６，２０とボール２２との間で受承することができる。従って、旋回スクロール８がケーシング３の軸方向に変位したり、固定スクロール４に対して斜めに傾いたりするのを防ぎ、旋回スクロール８の旋回動作を安定させることができる。

一方、旋回スクロール８のラジアル荷重、即ち自転力は、自転防止機構１３を構成する一対の支持部材１４，１８のラジアル荷重支持面１７，２１とボール２２との間で受承することができる。これにより、自転防止機構１３を、旋回スクロール８が動作するときの慣性モーメントが大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合でも、旋回スクロール８の自転力を確実に支持することができる。

このように、第１の実施の形態によれば、自転防止機構１３は、一対の支持部材１４，１８にスラスト荷重支持面１６，２０とラジアル荷重支持面１７，２１とを設けているから、旋回スクロール８からのスラスト荷重を支持するための機能と、旋回スクロール８のラジアル荷重、即ち自転を防止するための機能とを１つに纏めて配設することができる。従って、スラスト荷重と旋回スクロール８の自転力を支持する自転防止機構１３を、小さな設置スペースに設けることができ、スクロール式空気圧縮機を小型化することができる。また、製造コストを低減することができる。

また、自転防止機構１３を旋回スクロール８の慣性モーメントが大きい大型の空気圧縮機に適用した場合でも、一対の支持部材１４，１８とボール２２とによって、旋回スクロール８の自転力を確実に支持することができる。この結果、旋回スクロール８の自転方向の挙動を安定させることができ、運転性能を向上することができる。

しかも、第１の実施の形態による自転防止機構１３は、旋回スクロール８の自転を、底板部１４Ａ，１８Ａのスラスト荷重支持面１６，２０とは別部材で円筒部１４Ｂ，１８Ｂに設けたラジアル荷重支持面１７，２１によって支持することができる。これにより、自転防止機構１３を、旋回スクロール８のスラスト荷重を支持する機能と自転力を支持する機能とを有した構造とした場合でも、大きな自転力を専用のラジアル荷重支持面１７，２１によって支持することができ、運転性能、信頼性を向上することができる。

また、自転防止機構１３は、一対の支持部材１４，１８間にボール２２を配置するという簡単な構造をもって構成できるから、例えば支持部材１４，１８間に亘ってゴム筒等を被せることにより、必要に応じて自転防止機構１３毎にグリース等の潤滑剤を保持することができる。

また、自転防止機構１３は、旋回スクロール８の外周側に位置して周方向に間隔をもって例えば３箇所に配置しているから、３箇所の自転防止機構１３を用いて旋回スクロール８を安定的に支持することができ、該旋回スクロール８の挙動をより一層安定させることができる。

ここで、１つの円環状溝でスラスト荷重とラジアル荷重、即ち自転力を同時に支持した場合、この円環状溝の円弧形状には、旋回スクロールを円滑に動作させるために高い加工精度が必要になり、円環状溝を転がるボールにも高い加工精度が必要になる。しかし、第１の実施の形態では、自転防止機構１３のボール２２は、図４に示す如く、スラスト方向の両端側が支持部材１４，１８の底板部１４Ａ，１８Ａに設けた円環状溝１５，１９のスラスト荷重支持面１６，２０にＡ点で転がり接触してスラスト荷重を支持し、同時に、スラスト方向から傾斜した方向の両端側が支持部材１４，１８の円筒部１４Ｂ，１８Ｂに設けたラジアル荷重支持面１７，２１にＢ点で転がり接触して自転力を支持することができる。

この結果、円環状溝１５，１９は、ラジアル荷重、即ち自転力の支持には関係せず、スラスト荷重を支持するだけでよいから、加工精度を低く設定することができ、製作、管理上のコストの低減を図ることができる。また、例えばオルダム継手のように、ガイドとスライダとを滑り接触させて旋回スクロールの自転を防止する機構に比べて、動力損失を低減することができる。

また、スラスト荷重支持面１６，２０は、断面が凹円弧状の円環状溝１５，１９の溝底面により構成とした。これにより、凹円弧状をしたスラスト荷重支持面１６，２０でボール２２を転がり接触させることができ、小さな転がり抵抗によって旋回スクロール８を円滑に旋回動作させることができる。また、断面が凹円弧状のスラスト荷重支持面１６，２０は、断面を直線状に形成した場合に比べて、ボール２２が接触したときの接触応力を低減することができ、自転防止機構１３の寿命を延ばすことができる。

しかも、スラスト荷重支持面１６，２０は、溝断面の曲率半径Ｒ1をボール２２の半径Ｒ2よりも大きな値に設定している（Ｒ1＞Ｒ2）から、疲労を生じることなくスラスト荷重支持面１６，２０でボール２２を転動させることができ、動作性能、信頼性を向上できる。

一方、各支持部材１４，１８のラジアル荷重支持面１７，２１は、円筒部１４Ｂ，１８Ｂの内周面に軸方向の断面で直線となるように形成しているから、この断面直線状のラジアル荷重支持面１７，２１にボール２２のうちスラスト方向と異なる方向の両端側を確実に転がり接触させることができ、旋回スクロール８の自転力を機械損失を抑えた状態で安定的に支持することができる。

さらに、１個の支持部材１４，１８には、スラスト荷重支持面１６，２０とラジアル荷重支持面１７，２１とを形成することにより、スラスト荷重の支持機能とラジアル荷重の支持機能とを一体化して設けることができる。これにより、支持部材１４，１８を製造するときに、スラスト荷重支持面１６，２０、ラジアル荷重支持面１７，２１等を正確な寸法で仕上げることができる。

次に、図６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、支持部材は、スラスト荷重支持面を有するスラスト荷重支持部材と該スラスト荷重支持部材と別部材でラジアル荷重支持面を有するラジアル荷重支持部材とにより構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第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。

図６において、３１は第２の実施の形態による自転防止機構を示している。また、３２は自転防止機構３１を構成する第２の実施の形態によるケーシング側支持部材で、該支持部材３２は、前述した第１の実施の形態によるケーシング側支持部材１４とほぼ同様に、後述のスラスト荷重支持面３５、ラジアル荷重支持面３７を有している。しかし、第２の実施の形態によるケーシング側支持部材３２は、別部材からなる後述のスラスト荷重支持部材３３とラジアル荷重支持部材３６とによって構成されている点で、第１の実施の形態によるケーシング側支持部材１４と相違している。

３３はケーシング側支持部材３２を構成するスラスト荷重支持部材である。このスラスト荷重支持部材３３は、厚肉な円板状に形成され、旋回スクロール８側に円環状溝３４が形成されている。また、円環状溝３４の溝底面は、断面円弧状のスラスト荷重支持面３５となっている。これらの円環状溝３４、スラスト荷重支持面３５の構成、機能は、前述した第１の実施の形態による円環状溝１５、スラスト荷重支持面１６と同様となっているので、その説明は省略するものとする。

３６はケーシング側支持部材３２を構成するラジアル荷重支持部材で、該ラジアル荷重支持部材３６は、スラスト荷重支持部材３３を取囲む円筒状の周壁として形成され、例えばスラスト荷重支持部材３３の外周に圧入、螺合、溶接、接着等の手段を用いて取付けられている。また、ラジアル荷重支持部材３６は、内周面がラジアル荷重、即ち自転力支持面３７（以下、ラジアル荷重支持面３７という）となっている。このラジアル荷重支持面３７の構成、機能は、前述した第１の実施の形態によるラジアル荷重支持面１７と同様となっているので、その説明は省略するものとする。

一方、３８は旋回スクロール８側に設けられたスクロール側支持部材である。この支持部材３８は、ケーシング側支持部材３２と同様に形成されている。即ち、スクロール側支持部材３８を構成するスラスト荷重支持部材３９には、円環状溝４０が設けられ、該円環状溝４０の溝底面はスラスト荷重支持面４１となっている。また、スクロール側支持部材３８を構成するラジアル荷重支持部材４２の内周面は、ラジアル荷重、即ち自転力支持面４３（以下、ラジアル荷重支持面４３という）となっている。

さらに、４４はケーシング側支持部材３２とスクロール側支持部材３８との間に設けられたボールである。このボール４４は、第１の実施の形態によるボール２２と同様に、スラスト荷重を支持すると共に旋回スクロール８の自転を防止するものである。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第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。特に、第２の実施の形態によれば、各支持部材３２，３８を別個のスラスト荷重支持部材３３，３９とラジアル荷重支持部材３６，４２とにより構成している。これにより、各支持部材３２，３８を製造する場合の加工費、材料費を低く抑えて製造コストを低減することができる。

なお、第１の実施の形態では、支持部材１４，１８は取付対象となるケーシング３、旋回スクロール８とは別部材によって形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば支持部材を取付対象となるケーシング、旋回スクロール等と一体に形成する構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、自転防止機構１３を周方向に間隔をもって３箇所に配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば自転防止機構を周方向に間隔をもって４箇所、または５箇所以上に配置する構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

一方、第１の実施の形態では、ラジアル荷重、即ち自転力支持面１７，２１は、支持部材１４，１８の円筒部１４Ｂ，１８Ｂの内周面として断面で直線状に形成した場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばラジアル荷重、即ち自転力支持面を軸方向の断面で曲線として構成してもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、自転防止機構１３はケーシング３と旋回スクロール８との間に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば旋回スクロールと固定スクロールとが接近する方向に向けてスラスト荷重が作用するときには、旋回スクロールとケーシング側としての固定スクロールとの間に自転防止機構を設ける構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

さらに、各実施の形態では、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、冷媒圧縮機等のスクロール式流体機械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図２中の矢示Ｉ−Ｉ方向からみた縦断面図である。 第１の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図１中の矢示II−II方向からみた右側面図である。 図１中の自転防止機構をケーシングと旋回スクロールの一部と一緒に拡大して示す要部拡大断面図である。 自転防止機構を拡大して示す拡大断面図である。 自転防止機構の支持部材を単体で拡大して示す外観斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による自転防止機構をケーシングと旋回スクロールの一部と一緒に拡大して示す要部拡大断面図である。

符号の説明

３ ケーシング
４ 固定スクロール
４Ａ，８Ａ 鏡板
４Ｂ，８Ｂ ラップ部
８ 旋回スクロール
１０ 圧縮室（流体室）
１３，３１ 自転防止機構
１４，３２ ケーシング側支持部材
１４Ａ，１８Ａ 底板部
１４Ｂ，１８Ｂ 円筒部（周壁）
１４Ｃ，１８Ｃ 対向面
１５，１９，３４，４０ 円環状溝
１６，２０，３５，４１ スラスト荷重支持面
１７，２１，３７，４３ ラジアル荷重支持面（自転力支持面）
１８，３８ スクロール側支持部材
２２，４４ ボール
３３，３９ スラスト荷重支持部材
３６，４２ ラジアル荷重支持部材
Ａ，Ｂ ボールが転がり接触する点
Ｒ1 円環状溝の溝断面の曲率半径
Ｒ2 ボールの半径

Claims (9)

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、鏡板にラップ部が立設され該固定スクロールのラップ部と重ねた状態で旋回運動することによって各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する旋回スクロールと、該旋回スクロールとケーシング側との間に設けられ、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、
   前記自転防止機構は、前記旋回スクロールとケーシング側とに互いに対面して設けられた一対の支持部材と、該一対の支持部材間に転動可能に設けられたボールとからなり、
   前記一対の支持部材は、前記ボールを挟んで前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するスラスト荷重支持面と、前記ボールを挟んで前記旋回スクロールに作用するラジアル荷重を支持するラジアル荷重支持面とを備え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、前記旋回スクロールの外周側に位置して周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に配置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。
3. 前記自転防止機構のボールは、スラスト方向の２点で前記一対のスラスト荷重支持面に転がり接触により当接し、スラスト方向と異なる方向の２点で前記一対のラジアル荷重支持面に転がり接触により当接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。
4. 前記一対の支持部材には、前記ボールのうちスラスト方向の両端側と転がり接触する断面が凹円弧状をなす円環状溝を設け、該円環状溝の溝底面は前記スラスト荷重支持面を構成してなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
5. 前記円環状溝は、溝断面の曲率半径を前記ボールの半径よりも大きな値に設定してなる請求項４に記載のスクロール式流体機械。
6. 前記ラジアル荷重支持面は、軸方向の断面が直線によって形成してなる請求項１，２，３，４または５に記載のスクロール式流体機械。
7. 前記１個の支持部材には前記スラスト荷重支持面とラジアル荷重支持面とを形成する構成としてなる請求項１，２，３，４，５または６に記載のスクロール式流体機械。
8. 前記支持部材は、前記スラスト荷重支持面を有するスラスト荷重支持部材と該スラスト荷重支持部材と別部材で前記ラジアル荷重支持面を有するラジアル荷重支持部材とにより構成してなる請求項１，２，３，４，５または６に記載のスクロール式流体機械。
9. 前記ラジアル荷重支持面は、前記旋回スクロールの自転力を支持する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載のスクロール式流体機械。

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