JP3055726B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気を圧縮する
空気圧縮機等に用いて好適なスクロール式流体機械に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール式流体機械は、筒状
のケーシングと、該ケーシングの筒部の一端側に回転可
能に軸支され、先端側が該ケーシング内に伸長してクラ
ンクとなった駆動軸と、前記ケーシング内に位置して該
駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ、鏡板にうず巻
き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回
スクロールと対向するように前記ケーシングの筒部の他
端側に配設され、鏡板に該旋回スクロールのラップ部と
重なりあって複数の圧縮室を形成するうず巻き状のラッ
プ部が立設された固定スクロールとから構成されてい
る。また、前記ケーシングまたは固定スクロールには、
前記旋回スクロールのスラスト方向の荷重を受承するス
ラスト受部が形成されている。

【０００３】そして、この種の従来技術によるスクロー
ル式流体機械は、駆動軸を電動モ−タ等の駆動源によっ
て回転駆動すると、この回転はクランクを介して旋回ス
クロールに伝えられ、該旋回スクロールは駆動軸の軸線
を中心とし、所定の寸法の旋回半径をもって旋回運動す
る。そして、この旋回運動によって圧縮室は連続的に縮
小し、吸込口から吸込んだ空気等の流体を該各圧縮室内
で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出口から吐出し
て、圧縮作用を行うようになっている。また、前記圧縮
作用時には、各圧縮室内の圧力が上昇して旋回スクロー
ルにスラスト方向の力が作用するため、前記スラスト受
部によってこのスラスト方向の荷重を受承している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるスクロール式流体機械では、ケーシングま
たは固定スクロールにスラスト受部を形成し、該スラス
ト受部によって圧縮作用時に生じる旋回スクロールのス
ラスト方向の荷重を受承している。しかし、該スラスト
受部は、旋回スクロールと摺接することによりスラスト
方向の荷重を受承するものであるから、両者の摺接面に
働く摩擦力の分だけ動力損失が生じて、性能が低下する
ばかりか、次第に摺接面が摩耗して摩耗粉が生じ、耐久
性や寿命が低いという問題がある。特に、無給油式のス
クロール式流体機械においては、スラスト受部に潤滑油
が供給されないから、摩擦による動力損失やスラスト受
部の摩耗が大きくなり易く、スラスト方向ギャップが増
大して圧力洩れが生じたり、圧縮性能、耐久性、寿命等
が大幅に低下するという問題がある。また、スラスト受
部で発生した摩耗粉が吐出空気中に混入するおそれもあ
り、信頼性が低いという問題がある。

【０００５】さらに、無給油式のスクロール式流体機械
では、固定スクロール、ケーシング等を介して圧縮室内
に生じた圧縮熱を外部に排熱するようになっているか
ら、冷却効率が低く、温度上昇が著しい。このため、従
来技術によるものでは、各ラップ部等が温度上昇により
熱膨張してカジリ現象を生じたり、鏡板が熱変形し易い
という問題がある。

【０００６】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、旋回スクロールに作用するスラスト方向
の荷重を相殺して均衡させることにより、旋回スクロー
ルを安定して旋回させ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を目的とする。

【０００７】

【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の発明が採用する構成は、内部にスク
ロール収容空間が形成されたケーシングと、該ケーシン
グに回転可能に軸支され、先端側に軸線に対して偏心し
たクランクが形成された駆動軸と、前記ケーシングのス
クロール収容空間内に位置して該ケーシングに設けら
れ、前記駆動軸の軸線方向に伸びた一側固定スクロール
ラップ部と、前記ケーシングの開口部に設けられ、前記
駆動軸の軸線方向に伸び該一側固定スクロールラップ部
と対向する他側固定スクロールラップ部が立設された固
定スクロールと、前記ケーシングのスクロール収容空間
内に前記駆動軸によって旋回可能に設けられ、前記ケー
シングの一側固定スクロールラップ部と重なりあって一
側圧縮室を画成する一側旋回スクロールラップ部が形成
されると共に、前記固定スクロールの他側固定スクロー
ルラップ部と重なりあって他側圧縮室を画成する他側旋
回スクロールラップ部が形成された旋回スクロールとか
ら構成してなり、前記一側圧縮室と他側圧縮室のうちい
ずれか一方で圧縮された圧縮流体を他方の圧縮室に供給
するスクロール式流体機械において、前記旋回スクロー
ルは前記一方の圧縮室に対する受圧面積を前記他方の圧
縮室に対する受圧面積よりも大きくする構成としたこと
を特徴としている。

【０００８】また、請求項２の発明が採用する構成は、
前記一方の圧縮室を形成する固定スクロールラップ部と
旋回スクロールラップ部は、前記他方の圧縮室を形成す
る固定スクロールラップ部と旋回スクロールラップ部よ
りも大なるラップ高さを有する構成としている。

【０００９】

【作用】請求項１の発明の構成により、駆動軸を回転駆
動すると、この回転力はクランクを介して旋回スクロー
ルに伝達され、該旋回スクロールはケーシングのスクロ
ール収容空間内で旋回運動を行う。そして、一側圧縮室
と他側圧縮室とでそれぞれ圧縮作用が行われると、一側
圧縮室内と他側圧縮室内とにそれぞれ圧縮流体による圧
力が発生するので、このときの圧力により旋回スクロー
ルは両側から押圧され、旋回スクロールに加わるスラス
ト方向の荷重は相殺される。

【００１０】また、一側圧縮室と他側圧縮室のうちいず
れか一方で圧縮された圧縮流体を他方の圧縮室に供給す
ることにより、一方の圧縮室と他方の圧縮室とで２段階
の圧縮を行うことができる。そして、旋回スクロール
は、低圧側となる一方の圧縮室に対する受圧面積を大き
くし、高圧側となる他方の圧縮室に対する受圧面積を小
さくすることによって、一方の圧縮室と他方の圧縮室と
から加えられるスラスト方向の荷重を相殺できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５に基
づき、スクロール式空気圧縮機に用いた場合を例に挙げ
て説明する。

【００１２】まず、図１および図２は第１の発明の実施
例を示す。

【００１３】図において、１は段付筒状のケーシングを
示し、該ケーシング１は、軸方向一端側に位置する軸受
部１Ａと、軸方向他端側に位置する大径筒部１Ｂと、該
大径筒部１Ｂ内に形成され、後述の旋回スクロール５を
収容するスクロール収容空間１Ｃと、軸受部１Ａと大径
筒部１Ｂとの間に形成された大径な環状の段部１Ｄと、
該段部１Ｄの他端面側に一体形成された鏡板面１Ｅとか
ら大略構成され、該鏡板面１Ｅには、高さ寸法Ｈ1 を有
するうず巻き状の一側固定スクロールラップ部１Ｆがス
クロール収容空間１Ｃ内に位置して、後述する駆動軸３
の軸線Ｏ−Ｏ方向に伸びるように立設されている。

【００１４】２はケーシング１の大径筒部１Ｂ他端側に
設けられ、図示しない取付ボルトにより該ケーシング１
の開口部を施蓋して取付けられた固定スクロールを示
し、該固定スクロール２は、その中心が駆動軸３の軸線
Ｏ−Ｏ上に位置して配設された円盤状の鏡板２Ａと、該
鏡板２Ａに中心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端
となって立設された高さ寸法Ｈ2 （Ｈ2 ＜Ｈ1 ）を有す
るうず巻き状の他側固定スクロールラップ部２Ｂと、鏡
板２Ａの外周側を取囲んで一体的に設けられた大径筒状
の筒部２Ｃとから構成されている。

【００１５】３はケーシング１の軸受部１Ｂに軸受４，
４を介して回転可能に軸支された駆動軸を示し、該駆動
軸３の先端側はケーシング１のスクロール収容空間１Ｃ
へと伸長してクランク３Ａとなり、該クランク３Ａの軸
線Ｏ′−Ｏ′は駆動軸３の軸線Ｏ−Ｏに対して所定寸法
ｄだけ偏心している。また、該駆動軸３の基端側はケー
シング１の外部で電動モ−タ（図示せず）に連結され、
この電動モ−タによって回転駆動されるものである。

【００１６】５はケーシング１のスクロール収容空間１
Ｃ内に位置して、駆動軸３のクランク３Ａに旋回可能に
設けられた旋回スクロールを示し、該旋回スクロール５
は、円盤状に形成された鏡板５Ａと、該鏡板５Ａの一端
面側に突出形成されたボス部５Ｂと、該ボス部５Ｂの外
周側に位置して鏡板５Ａの一端面側に一体形成された環
状の一側鏡板面５Ｃと、該一側鏡板面５Ｃにうず巻き状
に立設され、ケーシング１の一側固定スクロールラップ
部１Ｆと同様に高さ寸法Ｈ1 をもって形成された一側旋
回スクロールラップ部５Ｄと、鏡板５Ａの他端面側に一
体形成された他側鏡板面５Ｅと、該他側鏡板面５Ｅにう
ず巻き状に立設され、固定スクロール２の他側固定スク
ロールラップ部２Ｂと同様に高さ寸法Ｈ2 をもって形成
された他側旋回スクロールラップ部５Ｆとから構成され
ている。また、該旋回スクロール５のボス部５Ｂには、
クランク３Ａが旋回軸受６を介して取付けられている。
そして、該旋回スクロール５は、駆動軸３の回転力がク
ランク３Ａを介して伝達されると、後述の補助クランク
９により自転運動が防止され、駆動軸３の軸線Ｏ−Ｏを
中心として旋回するようになっている。

【００１７】ここで、前記旋回スクロール５の一側旋回
スクロールラップ部５Ｄとケーシング１の鏡板面１Ｅと
の間と、他側旋回スクロールラップ部５Ｆと固定スクロ
ール２の鏡板２Ａとの間と、一側鏡板面５Ｃとケーシン
グ１の一側固定スクロールラップ部１Ｆとの間と、他側
鏡板面５Ｅと固定スクロール２の他側固定スクロールラ
ップ部２Ｂとの間とには、それぞれ微小なスラスト方向
ギャップが形成されている。

【００１８】７，７，…はケーシング１のスクロール収
容空間１Ｃ内に位置して、旋回スクロール５の一側旋回
スクロールラップ部５Ｄとケーシング１の一側固定スク
ロールラップ部１Ｆとの間に画成された複数の一側圧縮
室、８，８，…はスクロール収容空間１Ｃ内に位置し
て、旋回スクロール５の他側旋回スクロールラップ部５
Ｆと固定スクロール２の他側固定スクロールラップ部２
Ｂとの間に画成された複数の他側圧縮室をそれぞれ示
し、該各圧縮室７，８は、旋回スクロール５が旋回運動
をする間に順次縮小する三日月状に形成されている。そ
して、該各一側圧縮室７は、後述の吸込口１０から吸込
んだ外気を中間圧力Ｐｍまで圧縮し、各他側圧縮室８
は、この中間圧力Ｐｍの圧縮空気をさらに吐出圧力Ｐｄ
まで圧縮し、後述の吐出口１１から外部の空気タンク
（図示せず）等に吐出するようになっている。

【００１９】ここで、前記各圧縮室７，８は、旋回スク
ロール５の各鏡板面５Ｃ，５Ｅに圧力を作用させる平均
受圧面積をＳ1 ，Ｓ2 とすると、

【００２０】

【数１】Ｐ1 ・Ｓ1 ＝Ｐ2 ・Ｓ2 但し、Ｐ1 ：一側圧縮室７内の平均圧力 Ｐ2 ：他側圧縮室８内の平均圧力 の関係を満たすように形成されている。

【００２１】９は旋回スクロール５と固定スクロール２
の筒部２Ｃとの間に、周方向に所定角度離間して設けら
れた自転防止機構としての複数個の補助クランク（１個
のみ図示）を示し、該補助クランク９の小径軸部９Ａと
大径軸部９Ｂとは、前記所定寸法ｄと等しい寸法だけ偏
心している。

【００２２】１０はケーシング１の大径筒部１Ｂに穿設
された吸込口、１１は固定スクロール２の鏡板２Ａに穿
設された吐出口をそれぞれ示し、該吸込口１０はスクロ
ール収容空間１Ｃを介して最外周側（最低圧側）の一側
圧縮室７と連通し、吐出口１１は最中央側（最高圧側）
の他側圧縮室８と連通している。また、１２は旋回スク
ロール５の鏡板５Ａに穿設された連通孔を示し、該連通
孔１２は、最中央側の一側圧縮室７と最外周側の他側圧
縮室８との間を連通している。

【００２３】１３は駆動軸３に固着されたカウンタウェ
イトを示し、該カウンタウェイト１３は駆動軸３の回転
バランスをとるものである。１４は固定スクロール２の
筒部２Ｃと旋回スクロール５との間に位置して、固定ス
クロール２に設けられた環状のシール部材を示し、該シ
ール部材１４は、スクロール収容空間１Ｃと他側圧縮室
８との間を気密にシールしている。

【００２４】本実施例によるスクロール空気圧縮機は上
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。

【００２５】まず、電動モータ等により駆動軸３が回転
駆動し、この回転力がクランク３Ａを介して旋回スクロ
ール５に伝達されると、該旋回スクロール５は、補助ク
ランク９により自転運動が阻止され、軸線Ｏ−Ｏを中心
として所定寸法ｄの旋回運動を始める。これにより、一
側圧縮室７は、吸込口１０を介して吸込んだ外気を順次
圧縮し、中間圧力Ｐｍの圧縮空気として連通孔１２から
最外周側の他側圧縮室８に吐出する。そして、他側圧縮
室８は、この圧縮空気を吸込んで吐出圧力Ｐｄまでさら
に圧縮し、吐出口１１から外部の空気タンク等に吐出す
る。

【００２６】一方、圧縮作用時に旋回スクロール５は、
各一側圧縮室７内の圧力によって固定スクロール２側に
向けて押圧されると共に、各他側圧縮室８内の圧力によ
ってケーシング１の段部１Ｄ側に向けて逆向きに押圧さ
れる。ここで、該各圧縮室７，８は、前記数１の関係を
もって形成されているから、各圧縮室７，８内の圧力に
より旋回スクロール５に両側から逆向きに作用する力
（スラスト方向の荷重）は相殺され、旋回スクロール５
全体として均衡する。

【００２７】かくして、本実施例によれば、旋回スクロ
ール５の軸方向一端側，他端側に各圧縮室７，８を設
け、該各圧縮室７，８は、それぞれの圧力により旋回ス
クロール５に作用する軸方向の力がほぼ等しくなるよう
に前記数１の関係をもって形成する構成としたから、旋
回スクロール５に作用するスラスト方向の荷重を相殺し
て効果的に均衡させることができる。この結果、旋回ス
クロール５に生じる摩擦力を大幅に低減し、安定して旋
回させることが可能となるから、従来技術で述べたスラ
スト受部を廃止でき、摩擦力による動力損失を大幅に低
減し、スラスト方向ギャップが摩耗により増大するのを
防止して、圧縮性能、耐久性、信頼性、寿命等を大幅に
向上することができる。また、摩耗粉が生じるのを効果
的に防止できるから、圧縮空気の清浄度を高めることが
できる上に、軸受４や補助クランク９に加わるスラスト
方向の荷重も大幅に低減できるから、これらの信頼性、
寿命等をも大幅に向上することができる。

【００２８】さらに、一側圧縮室７によって中間圧力Ｐ
ｍまで圧縮した段階で、このときに生じる圧縮熱を一旦
ケーシング１を介して外部に排出することができるか
ら、他側圧縮室８に比較的温度の低い圧縮空気を供給し
て、該他側圧縮室８側の温度上昇を大幅に低減すること
ができる。これにより、固定スクロール２の他側固定ス
クロールラップ部２Ｂと旋回スクロール５の他側旋回ス
クロールラップ部５Ｆとに、温度上昇による熱膨張によ
ってカジリ現象が生じるのを防止でき、旋回スクロール
５の鏡板５Ａ等が熱変形するのを防止し、スラスト方向
ギャップの管理を容易にでき、信頼性等を大幅に向上す
ることができる。

【００２９】なお、前記実施例では、旋回スクロール５
の鏡板５Ａに連通孔１２を穿設し、一側圧縮室７によっ
て中間圧力Ｐｍまで圧縮した後、他側圧縮室８によって
吐出圧力Ｐｄまで圧縮するという、いわゆる２段圧縮型
の構成をとるものとして説明したが、本発明はこれに限
るものではなく、例えば図２に示す変形例の如く、連通
孔１２を廃止し、ケーシング１に最中央側の一側圧縮室
７に連通する吐出口２１を形成し、固定スクロール２に
最外周側の他側圧縮室８に連通する吸込口２２を形成
し、それぞれ独立して圧縮する構成としてもよい。この
場合でも、前記数１を満たすように各圧縮室７，８を形
成すれば、旋回スクロール５に作用するスラスト方向の
荷重を相殺して均衡させることができ、圧縮空気の吐出
量をほぼ２倍にすることができる。

【００３０】また、前記実施例では、ケーシング１の一
側固定スクロールラップ部１Ｆと旋回スクロール５の一
側旋回スクロールラップ部５Ｄとは寸法Ｈ1 をもって形
成し、固定スクロール２の他側固定スクロールラップ部
２Ｂと旋回スクロール５の他側旋回スクロールラップ部
５Ｆとは寸法Ｈ1 よりも低い寸法Ｈ2 （Ｈ1 ＞Ｈ2 ）を
もって形成するものとして述べたが、これに替えて、例
えば各寸法Ｈ1 ，Ｈ2を等しくして形成してもよい（Ｈ1
＝Ｈ2 ）。

【００３１】さらに、前記実施例では、スクロール式流
体機械として無給油式の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、例えば真空ポンプとして
用いてもよく、給油式の空気圧縮機，真空ポンプとして
用いてもよい。また、圧縮気体としてフロンガス等の冷
媒、窒素ガス等の工業用ガスの圧縮にも広く適用でき
る。

【００３２】次に、図３ないし図５は第２の発明の実施
例を示し、本実施例の特徴は、旋回スクロールの内部で
スラスト方向の力を相殺して均衡させる構成としたこと
にある。

【００３３】図中、３１は段付筒状のケーシングを示
し、該ケーシング３１は環状の底部３１Ａと、該底部３
１Ａの内周側から軸方向一端側に向けて突出形成された
軸受部３１Ｂと、底部３１Ａの外周側から軸方向他端側
に向けて突出形成された筒部３１Ｃと、該筒部３１Ｃ内
に形成され、後述の固定スクロール３２等を収容するス
クロール収容空間３１Ｄとから構成されている。

【００３４】３２はケーシング３１のスクロール収容空
間３１Ｄ内に位置して、筒部３１Ｃの他端側に同軸に設
けられた段付筒状の固定スクロールを示し、該固定スク
ロール３２は、図４にも示す如く、ケーシング３１の筒
部３１Ｃに図示しない取付ボルト等により強固に固定さ
れた大径筒部３２Ａと、該大径筒部３２Ａの軸方向中間
部から径方向内側に突出形成された環状突出部３２Ｂ
と、外周側の巻始め端が該環状突出部３２Ｂの内周面に
固着され、中心側の巻終り端が後述する駆動軸３３の軸
線Ｏ−Ｏ方向に伸びるように、大径筒部３２Ａの中心部
に向けてうず巻き状に延設され、その軸方向両端側が開
放されたラップ部３２Ｃとから構成されている。即ち、
本実施例による固定スクロール３２には、前記第１の発
明による実施例で述べた固定スクロール２と異なり、鏡
板が設けられていない。

【００３５】３３はケーシング３１の軸受部３１Ｂに軸
受３４，３４を介して回転可能に軸支された駆動軸を示
し、該駆動軸３３の先端側はスクロール収容空間３１Ｄ
内へと伸長してクランク３３Ａとなり、該クランク３３
Ａの軸線Ｏ′−Ｏ′は駆動軸３３の軸線Ｏ−Ｏに対して
所定寸法ｄだけ偏心している。また、該駆動軸３３の基
端側はケーシング３１の外部で電動モ−タ（図示せず）
に連結され、この電動モ−タによって回転駆動されるも
のである。

【００３６】３５は固定スクロール３２の両端側に設け
られた旋回スクロールを示し、該旋回スクロール３５
は、後述の一側旋回板３６，他側旋回板３８，旋回ラッ
プ部３９から構成されている。また、該旋回スクロール
３５と固定スクロール３２との間には、自転防止機構と
しての複数個の補助クランク（図示せず）が設けられ、
該各補助クランクにより旋回スクロール３５は自転運動
が防止され、駆動軸３３の軸線Ｏ−Ｏを中心として所定
寸法ｄで旋回するようになっている。

【００３７】３６は一側旋回板を示し、該一側旋回板３
６は、固定スクロール３２の軸方向一端側に位置して円
盤状に形成された鏡板３６Ａと、該鏡板３６Ａの一端面
側に突出形成され、駆動軸３３のクランク３３Ａが旋回
軸受３７を介して取付けられたボス部３６Ｂとから構成
され、該鏡板３６Ａの他端面側には旋回ラップ部３９が
一体形成されている。また、該一側旋回板３６の鏡板３
６Ａと固定スクロール３２のラップ部３２Ｃとの間に
は、微小なスラスト方向ギャップが形成されている。

【００３８】３８は一側旋回板３６と対向して固定スク
ロール３２の軸方向他端側に設けられた他側旋回板を示
し、該他側旋回板３８は、前記一側旋回板３６とほぼ同
様に円盤状に形成された鏡板３８Ａと、該鏡板３８Ａの
他端面側に突出形成されたボス部３８Ｂとから構成され
ているものの、該他側旋回板３８の鏡板３８Ａ一端面側
には旋回ラップ部３９の先端側が嵌合して固着されてい
る。また、該他側旋回板３８の鏡板３８Ａと固定スクロ
ール３２のラップ部３２Ｃとの間には、前記一側旋回板
３６とほぼ同様に微小なスラスト方向ギャップが形成さ
れている。

【００３９】３９は一側旋回板３６の鏡板３６Ａから軸
方向他端側に突出して設けられたうず巻き状の旋回ラッ
プ部を示し、該旋回ラップ部３９は、固定スクロール３
２のラップ部３２Ｃに所定角度ずらした状態で挿入さ
れ、その先端側が他側旋回板３８の鏡板３８Ａに嵌着さ
れている。４０，４０，…は固定スクロール３２のラッ
プ部３２Ｃと旋回ラップ部３９との間に形成された複数
の圧縮室を示し、該各圧縮室４０は各旋回板３６，３８
が旋回運動をする間に順次縮小する三日月状に形成され
ている。

【００４０】４１は固定スクロール３２の軸方向中間部
に穿設された吸込口、４２は他側旋回板３８に穿設され
た小径な吐出口をそれぞれ示し、該吸込口４１は最外周
側（最低圧側）の圧縮室４０に連通し、該吐出口４２は
最中央側（最高圧側）の圧縮室４０にそれぞれ連通して
いる。４３は固定スクロール３２の他端側を施蓋して設
けられた円板状のカバーを示し、該カバー４３のほぼ中
央部には、吐出口４２に連通する吐出孔４３Ａが穿設さ
れている。また、該カバー４３と他側旋回板３８のボス
部３８Ｂ他端側との間には微小な隙間が形成され、該カ
バー４３の吐出孔４３Ａは、他側旋回板３８の旋回中も
吐出口４２に連通すべく、旋回寸法である所定寸法ｄに
応じて大径に形成されている。

【００４１】４４は駆動軸３３に固着されたカウンタウ
ェイトを示し、該カウンタウェイト４４は駆動軸３３の
回転バランスをとるものである。また、４５，４５は固
定スクロール３２の環状突出部３２Ｂと各旋回板３６，
３８との間にそれぞれ設けられた環状のシール部材を示
し、該シール部材４５は環状突出部３２Ｂ内を外部に対
して気密にシールするものである。

【００４２】本実施例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。

【００４３】まず、電動モータ等により駆動軸３３が回
転駆動し、この回転力がクランク３３Ａを介して一側旋
回板３６に伝達されると、該一側旋回板３６と他側旋回
板３８とは、旋回ラップ部３９と共に、補助クランクに
より自転運動が阻止され、軸線Ｏ−Ｏを中心として所定
寸法ｄの旋回運動を行う。これにより、空気は吸込口４
１から最外周側の圧縮室４０内に吸込まれ、該圧縮室４
０により順次圧縮されて吐出口４２から吐出され、カバ
ー４３の吐出孔４３Ａを介して外部の空気タンク（図示
せず）に送り込まれる。

【００４４】一方、圧縮作用時に各圧縮室４０内に発生
する圧力は、図中に示す如く旋回スクロール３５にスラ
スト方向の力Ｆ，Ｆ′として作用するが、一側旋回板３
６をケーシング３１側に向けて押圧する一側方向の力Ｆ
と、他側旋回板３８をカバー４３側に向けて押圧する他
側方向の力Ｆ′とは、その大きさがほぼ等しく、作用す
る方向が逆向きであるから、旋回スクロール３５の内部
で相殺されてしまい、該旋回スクロール３５に加わるス
ラスト方向の荷重はほぼ均衡する。

【００４５】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第１の発明による実施例とほぼ同様に、
スラスト荷重を相殺して旋回スクロール３５を安定して
旋回させることができるから、スラスト受部を廃止で
き、摩擦力による動力損失を大幅に低減でき、スラスト
方向ギャップが摩耗により増大するのを防止して、圧縮
性能、耐久性、信頼性、寿命等を大幅に向上することが
できる。また、摩耗粉が生じるのを効果的に防止して圧
縮空気の清浄度を高めることができ、軸受３４等に加わ
るスラスト方向の荷重も大幅に低減することができ、こ
れらの信頼性、寿命等も向上することができる。

【００４６】なお、前記実施例では、旋回ラップ部３９
は一側旋回板３６の鏡板３６Ａから立設し、その先端側
を他側旋回板３８の鏡板３８Ａに嵌着するものとして述
べたが、本発明はこれに限らず、例えば図５に示す変形
例の如く、一側旋回板３６と他側旋回板３８の各鏡板３
６Ａ，３８Ａに、一側旋回ラップ部５１Ａ，他側旋回ラ
ップ部５１Ｂを形成し、該各ラップ部５１Ａ，５１Ｂを
先端側で衝合させ、両者を突合せ溶接等の手段によって
一体化することにより、旋回ラップ部５１を形成する構
成としてもよい。

【００４７】また、前記実施例では、スクロール式流体
機械として、無給油式の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、例えば真空ポンプとして
も用いることができ、さらに、油冷式の空気圧縮機や真
空ポンプとしても用いることができる。また、圧縮気体
としてフロンガス等の冷媒、窒素ガス等の工業用ガスの
圧縮にも広く適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、旋回スクロールが旋回運動を行うと、旋回スクロ
ールの両側に位置する一側圧縮室と他側圧縮室とでそれ
ぞれ圧縮作用が行われるので、各圧縮室内に生じる圧力
により、旋回スクロールに加わるスラスト方向の荷重を
相殺してほぼ均衡させることができる。特に、一側圧縮
室と他側圧縮室のうちいずれか一方で圧縮された圧縮流
体を他方の圧縮室に供給することにより、一方の圧縮室
と他方の圧縮室とで２段階の圧縮を行うことができる。
そして、旋回スクロールは、低圧側となる一方の圧縮室
に対する受圧面積を大きくし、高圧側となる他方の圧縮
室に対する受圧面積を小さくすることによって、一方の
圧縮室と他方の圧縮室とから加えられるスラスト方向の
荷重を相殺できる。 この結果、旋回スクロール等に生じ
る摩擦力を低減でき、安定した旋回運動を行わせること
ができるから、摩擦力による動力損失を低減することが
でき、スラスト方向ギャップが摩耗により増大するのを
防止して、圧縮性能、耐久性、信頼性、寿命等を向上す
ることができる。

【００４９】また、請求項２の発明にあっても、一方の
圧縮室を形成する固定スクロールラップ部と旋回スクロ
ールラップ部は、他方の圧縮室を形成する固定スクロー
ルラップ部と旋回スクロールラップ部よりも大なるラッ
プ高さを有する構成とすることにより、前記請求項１の
発明とほぼ同様に、動力損失を低減し、スラスト方向ギ
ャップが増大するのを防止することができ、信頼性、耐
久性、寿命等を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例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】第１の発明の変形例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３】第２の発明の実施例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４】図２中の固定スクロールを他側旋回板等を取除
いた状態で矢示IV−IV方向からみた平面図である。

【図５】第２の発明の変形例によるスクロール式空気圧
縮機を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１，３１ ケーシング １Ｃ，３１Ｄ スクロール収容空間 １Ｆ 一側固定スクロールラップ部 ２ 固定スクロール ２Ｂ 他側固定スクロールラップ部 ３，３３ 駆動軸 ３Ａ，３３Ａ クランク ５，３５ 旋回スクロール ５Ｄ 一側旋回スクロールラップ部 ５Ｆ 他側旋回スクロールラップ部 ７ 一側圧縮室 ８ 他側圧縮室 ３２ 固定スクロール ３２Ｃ ラップ部 ３６ 一側旋回板 ３８ 他側旋回板 ３９ 旋回ラップ部 ４０ 圧縮室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真土 学 神奈川県綾瀬市小園1116番地 トキコ株 式会社相模工場内 (56)参考文献 特開 昭57−203801（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−233102（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211394（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 F04C 18/02 311

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にスクロール収容空間が形成された
   ケーシングと、該ケーシングに回転可能に軸支され、先
   端側に軸線に対して偏心したクランクが形成された駆動
   軸と、前記ケーシングのスクロール収容空間内に位置し
   て該ケーシングに設けられ、前記駆動軸の軸線方向に伸
   びた一側固定スクロールラップ部と、前記ケーシングの
   開口部に設けられ、前記駆動軸の軸線方向に伸び該一側
   固定スクロールラップ部と対向する他側固定スクロール
   ラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシン
   グのスクロール収容空間内に前記駆動軸によって旋回可
   能に設けられ、前記ケーシングの一側固定スクロールラ
   ップ部と重なりあって一側圧縮室を画成する一側旋回ス
   クロールラップ部が形成されると共に、前記固定スクロ
   ールの他側固定スクロールラップ部と重なりあって他側
   圧縮室を画成する他側旋回スクロールラップ部が形成さ
   れた旋回スクロールとから構成してなり、前記一側圧縮
   室と他側圧縮室のうちいずれか一方で圧縮された圧縮流
   体を他方の圧縮室に供給するスクロール式流体機械にお
   いて、前記旋回スクロールは前記一方の圧縮室に対する
   受圧面積を前記他方の圧縮室に対する受圧面積よりも大
   きくす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. 【請求項２】 前記一方の圧縮室を形成する固定スクロ
   ールラップ部と旋回スクロールラップ部は、前記他方の
   圧縮室を形成する固定スクロールラップ部と旋回スクロ
   ールラップ部よりも大なるラップ高さを有する構成とし
   てなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。