JP6973364B2 - 流体機械 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、流体機械に関する。

特許文献１に開示されたスクロール型流体機械は、可動スクロールに設けられた円環孔と、円環孔を形成する内周壁に規制されつつ円環孔の内側に旋回するピンとを含む自転防止機構部を有している。流体機械は、自転防止機構部が可動スクロールの自転を阻止しながら、旋回スクロールが固定スクロールに対して公転中心周りに旋回運動する。

特開２００４−３０１０９１号公報

可動スクロールの旋回運動においては、旋回スクロールを自転させようとする力が作用する。自転防止機構部は、この力の反力を受けるため、ピンと円環孔を形成する内周壁とが衝突して、騒音の一因となっていた。

この明細書に開示する目的は、自転防止機構部を起因とする騒音の改善を図る流体機械を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する渦巻き状の旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１；１５１）と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部（５２；１５２；２５２；３５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、を備え、
突出部は、一方端側に設けられて規制部の内周壁に対して摺動する摺動部（５２１；１５２１）と、他方端側に設けられて固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０；１５２０；２５２０）と、被固定部と摺動部との間において支えられていない非支持部（５２２）と、を有し、
非支持部は、固定側部材（３２）において規制部に対向する面（３２２）よりも、被固定部寄りに位置する部分であり、
固定側部材は、非支持部に対して径方向に離間して非支持部との間に空間部を形成する離間壁（３２１）を備えている。
開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する渦巻き状の旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１；１５１）と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部（３５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、を備え、
突出部は、一方端側に設けられて規制部の内周壁に対して摺動する摺動部（１５２１）と、他方端側に設けられて固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０；１５２０；２５２０）と、被固定部と摺動部との間において支えられていない非支持部（５２２）と、を有し、
摺動部は、非支持部よりも外径寸法が大きい。

この流体機械によれば、規制部に対して旋回する突出部に非支持部が設けられているため、突出部に荷重がかかった場合に被固定部と摺動部との間で突出部を撓ませることが可能である。このように突出部に撓み可能部が設けられていることにより、旋回運動において荷重がかかった場合に、摺動部よりも被固定部側における突出部の剛性を低下させることができる。これにより、摺動部と規制部における衝撃力を抑制できるので、騒音を低下させることに寄与する。したがって、流体機械は、自転防止機構部を起因とする騒音の改善を図ることができる。

開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１）と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部（５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、を備え、
突出部は、一方端側に設けられて規制部の内周壁に対して摺動する摺動部（５２１）と、他方端側に設けられて固定されている被固定部（５２０）とを有し、被固定部と摺動部との間において、被固定部が固定されている固定側部材（３２）よりも荷重に対する変形量が大きい材質で形成されている弾性変形部材（５５；１５５）によって支えられている。

この流体機械によれば、規制部に対して旋回する突出部に、荷重に対する変形量が固定側部材よりも大きい材質である弾性変形部材が設けられているため、突出部に荷重がかかった場合に弾性変形部材を容易に変形させることができる。これにより、被固定部および摺動部の両端部が支持された状態で突出部の中間部分を撓ませることが可能である。この流体機械においても突出部に撓み可能部を有することにより、旋回運動において荷重がかかった場合に、摺動部よりも被固定部側における突出部の剛性を低下させることができる。したがって、流体機械は、摺動部と規制部における衝撃力を抑制できるので、騒音を低下させることに寄与し、自転防止機構部を起因とする騒音の改善を図ることができる。

第１実施形態の流体機械の構成を示した断面図である。 旋回スクロールと自転防止機構部の運動軌跡を示した図である。 第２ハウジングと突出部の非支持部について、図１のIII−III切断面を図示した部分断面図である。 第２実施形態における第２ハウジングと突出部の非支持部について図示した部分断面図である。 第３実施形態における突出部と第２ハウジングについて図示した部分断面図である。 第４実施形態における突出部と第２ハウジングについて図示した部分断面図である。 第５実施形態における突出部と第２ハウジングと規制部について図示した部分断面図である。 第６実施形態における突出部と第２ハウジングとプレート状部材について図示した部分断面図である。 第７実施形態における突出部と第２ハウジングについて図示した部分断面図である。 第８実施形態における突出部と第２ハウジングと弾性部材について図示した部分断面図である。 第９実施形態における突出部と第２ハウジングと弾性部材について図示した部分断面図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
流体機械の一例を開示する第１実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。明細書に開示の目的を達成可能な流体機械は、流体を圧縮する機械または流体を膨張する装置を含んでいる。第１実施形態に開示する流体機械１は、作動流体として採用される液体、気体、気液混合流体等を圧縮または膨張して外部へ流出させることができる。例えば作動流体は、空気、水、各種の冷媒等である。

流体機械１は、固定スクロール３３と旋回スクロール２０とを備えるスクロール型流体機械である。流体機械１は、少なくとも旋回スクロール２０が樹脂製であり、さらにオイルレスで使用することができる。このため、流体機械１は、オイルセパレータなどの付属装置が不要である。流体機械１は、例えば医療用エアや工場用エアなど、クリーンな空気を供給する空気圧源として適用することができる。

図１を参照して流体機械１の構成について説明する。図１に示すように、流体機械１は、ハウジング３０、固定スクロール３３、旋回スクロール２０およびモータ部４０等を備えている。ハウジング３０は、第１ハウジング３１と第２ハウジング３２を含んで構成されている。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２は、流体機械１において、可動する旋回スクロール２０に対して、静止している固定側部材である。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２はいずれも、例えばアルミニウムなど、熱伝導性の高い金属により形成されている。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２は、ボルト締めまたは溶接等により固定されている。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２はそれぞれの外壁が大気に露出するように設置されている。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２は、少なくとも一部が金属により形成されていればよい。第１ハウジング３１と第２ハウジング３２は、少なくとも一部が大気に露出するように構成されていればよい。

ハウジング３０の内側には、固定スクロール３３と旋回スクロール２０が設けられている。固定スクロール３３は、第１ハウジング３１の一部として構成されている。つまり、固定スクロール３３と第１ハウジング３１は一つの部材をなしている。以下、固定スクロール３３と旋回スクロール２０とを合わせて、両スクロール部材ということがある。両スクロール部材は、作動流体の一例である空気を吸入し圧縮し、吐き出すための圧縮機構部を構成している。固定スクロール３３は、円盤状の基盤部３３０と、基盤部３３０から突出している固定側歯部３３１とを備えている。固定側歯部３３１は、固定スクロール３３に設けられた固定側ラップであり、固定スクロール３３を軸方向に視て渦巻状に形成されている。基盤部３３０の外周縁部には、第１ハウジング３１において第２ハウジング３２に結合される筒状壁部３３２が設けられている。図１に示すように、筒状壁部３３２は、基盤部３３０の外周縁部から基盤部３３０を取り囲むように流体機械１の軸方向に突出している。

第１ハウジング３１の基盤部３３０には、両スクロール部材の間に形成される圧縮室３８に空気を供給する吸入口３４と、圧縮室３８から空気を吐き出す吐出口３５とが設けられている。旋回スクロール２０は、円盤状の基盤部２１と、基盤部２１に設けられる旋回側歯部２２とを有している。旋回側歯部２２は、旋回スクロール２０に設けられた旋回側ラップであり、旋回スクロール２０を軸方向に視て渦巻状に形成されている。圧縮室３８は、固定側ラップと旋回側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室である。圧縮室３８は、軸方向に視て三日月状に形成されている。基盤部２１のうち圧縮室３８とは反対側には、円筒状のボス部２４が設けられている。

固定側歯部３３１と旋回側歯部２２は、巻き角度範囲が異なる非対称の渦巻き構造をなす関係にある。固定側歯部３３１の巻き角度範囲と旋回側歯部２２の巻き角度範囲との差は、３０度以上であることが好ましい。固定側歯部３３１は、旋回側歯部２２における径方向外側部位よりもさらに径外側に位置する渦巻き状部を有している。固定側歯部３３１における、この渦巻き状部は、筒状壁部３３２に設けられている。筒状壁部３３２に設けられた渦巻き状部により、さらに固定側歯部３３１の巻き角度範囲は、旋回側歯部２２の巻き角度範囲よりも１７０度〜１９０度の範囲に含まれる角度分大きくなっていることが好ましい。このような非対称の渦巻き構造を有する場合、スクロールの内外を有効に使え、吸い込み容積に対し体格を小さくできるからである。しかしながら、鋭意研究によれば固定側ラップと旋回側ラップとが非対称の渦巻き状をなす流体機械や、空気を作動流体とする流体機械の場合には、自転トルクが正逆反転しやすいことがわかっている。

流体機械１が流体を膨張する膨張機である場合は、流体室が固定スクロール３３の中心部から外端部へ向かって移動する構成を有する。この場合、吸入口３４が吐出口として機能し、吐出口３５が吸入口として機能することにより、流体室の容積が増大していくように変化し、中心部側から流体室に取込まれた流体が膨張するようになる。

旋回スクロール２０は、樹脂製であることが好ましい。この構成は、旋回スクロール２０の遠心力による振動を減らすことができ振動面および騒音面で有利となるからである。しかしながら、樹脂製の旋回スクロール２０は、金属製に比べて軽量であるため、自転防止機構部５０の自励振動を起こしやすい。基盤部２１のうち、旋回側歯部２２よりも径方向外側の部位には、第１ハウジング３１のハウジング側摺動面３６と摺動する旋回側摺動面２３が設けられている。

図１および図２に示すように、流体機械１は、旋回スクロール２０の自転を防止するための自転防止機構部５０を備えている。自転防止機構部５０は、規制部５１と、規制部５１の内周壁に規制されつつ規制部５１の内側において旋回する突出部５２とを備える。図２に示すように、流体機械１は、４個の自転防止機構部５０を備えている。４個の自転防止機構部５０は、旋回スクロール２０の中心軸に周りに略等間隔に位置している。略等間隔とは、等間隔である構成と、所定の寸法公差の範囲で等間隔に対してずれている構成とを含む意味である。例えば、所定の寸法公差は±５度程度である。また、流体機械１が備える自転防止機構部５０は、５個以上であってもよい。

規制部５１は、円形状の内周壁によって形成された穴部、または底面を有する凹部である。規制部５１は、例えば旋回スクロール２０の基盤部２１において、固定スクロール３３とは反対側に設けられた所定の深さをもつ凹部である。規制部５１は、第２ハウジング３２において回転軸ＣＬ１に直交する端面に対向している。規制部５１は、円形の開口端を有する内周壁と内周壁の固定スクロール３３側を閉じている底部とを有した構成である。内周壁と底部とは、樹脂製である基盤部２１の一部である。

突出部５２は、第２ハウジング３２に固定された被固定部５２０と、規制部５１の底面に向けて突出する先端側部分としての摺動部５２１とを有した棒状体である。突出部５２は鉄または鉄を含む合金によって形成されている。突出部５２はピンとも呼ばれる。突出部５２の被固定部５２０は、第２ハウジング３２に形成された円柱状凹部３２０に圧入された状態で固定されている。突出部５２は、摺動部５２１の先端と規制部５１の底面とが離間した状態で第２ハウジング３２に固定されている。摺動部５２１は、旋回スクロール２０が公転する際に、規制部５１の内周壁を沿うように滑りながら円形状を描いて変位する。突出部５２は、両端に位置する、被固定部５２０と摺動部５２１とにおいて、固定側部材である第２ハウジング３２と可動側部材である旋回スクロール２０とによって支持されている。

突出部５２は、被固定部５２０と摺動部５２１との間において支えられていない非支持部５２２を有する。非支持部５２２は、被固定部５２０と摺動部５２１との間における軸方向長さ全体に、または軸方向長さに対して部分的に設定された部分である。基盤部２１における固定スクロール３３とは反対側の面と、この面に対向する第２ハウジング３２の面とは、わずかに離間している。非支持部５２２は、第２ハウジング３２において規制部５１に対向する面よりも、被固定部５２０寄りに位置している。

図１および図３に示すように、固定側部材である第２ハウジング３２は、非支持部５２２に対して径方向に離間する離間壁３２１を備えている。離間壁３２１は、非支持部５２２との間に空間部を形成している。この空間部は、背圧導入通路２５を通じて圧縮室３８から背圧室３９に流入した作動流体が存在しているが、固形物体によって占有されていない領域である。つまり、離間壁３２１と非支持部５２２との間には、この両者に接触する固形物体が存在していない。非支持部５２２は、外部から保持されていない部分であるため、突出部５２の軸方向全体において他の部位よりも、荷重に対する強度、剛性が小さく、突出部５２を大きく撓みやすくする機能をもつ。

離間壁３２１は、非支持部５２２の周囲のうち、固定側部材の外周側と、固定側部材の周方向の側とを囲む壁部である。非支持部５２２の周囲のうち径内側には、離間壁３２１は設けられていない。図３に示すように、離間壁３２１は、軸方向に視て非支持部５２２の周りをＵ字状に囲んでいる。この構成により、各自転防止機構部５０について離間壁３２１と非支持部５２２との間の空間部は、径内側において背圧室３９に連通している。

離間壁３２１は、突出部５２の軸方向に沿う長さが摺動部５２１の軸方向長さよりも長くなることが好ましい。これにより、非支持部５２２の周りに設けられた空間部は、軸方向長さが摺動部５２１の軸方向長さよりも長くなっている。また非支持部５２２の軸方向長さは摺動部５２１の軸方向長さよりも長くなっている。

離間壁３２１は、突出部５２の軸方向に沿う長さが摺動部５２１の外径寸法よりも長くなっていることが好ましい。これにより、非支持部５２２の周りに設けられた空間部は、軸方向長さが摺動部５２１の外径寸法よりも長くなっている。また非支持部５２２の軸方向長さは摺動部５２１の外径寸法よりも長くなっている。

以上の各構成を有する非支持部５２２は、被固定部５２０と摺動部５２１との間において固体物体によって支えられていない突出部５２の一部である。突出部５２は、一方端側の被固定部５２０において固体側部材に固定され、先端である他方端側の摺動部５２１において規制部５１によって摺動しながら支持されている。このため、突出部５２は、摺動部５２１等に荷重がかかった場合に非支持部５２２において撓みやすい剛性特性を有している。突出部５２は、摺動部近傍まで被固定部である従来のピンに対して剛性が低く、荷重に対する撓み量が大きい。このため、突出部５２は、荷重に対する規制部５１へ作用する反力を低減でき、荷重を吸収する能力が高く、自転防止機構部５０における衝撃力を抑える効果を奏する。

第２ハウジング３２には、第１ハウジング３１とは反対側においてモータ部４０が一体に設けられている。モータ部４０は、モータケース４１の内側にステータ４２、ロータ４３およびシャフト４４等を有している。モータ部４０として、ブラシ付モータまたはブラシレスモータなど、種々のモータを採用することが可能である。シャフト４４は、モータケース４１の内側に設けられた軸受４５、軸受４６により回転可能に設けられている。

シャフト４４は、モータ部４０によって回転駆動される。シャフト４４の端部は、第２ハウジング３２の内側に挿入されている。シャフト４４の端部には、偏心部４７が固定されている。偏心部４７の中心軸ＣＬ２は、シャフト４４の回転軸ＣＬ１に対して偏心した位置に設置されている。偏心部４７は、旋回スクロール２０の基盤部２１に設けられたボス部２４の内側に軸受４８を介して設けられている。

モータ部４０に通電すると、シャフト４４が回転軸ＣＬ１周りに自転する。その際、モータ部４０が出力するトルクは、偏心部４７を介して旋回スクロール２０のボス部２４に伝達される。図２に示すように、旋回スクロール２０は、自転防止機構部５０によって自転を規制されつつ、シャフト４４の回転軸ＣＬ１の周りを公転する。公転半径は、中心軸ＣＬ２と回転軸ＣＬ１の距離Ｗと同等である。このとき、旋回スクロール２０や自転防止機構部５０には、遠心力が作用する。図２に示す、中心軸ＣＬ２を通る破線の円は、中心軸ＣＬ２の公転軌跡である。このとき、突出部５２の摺動部５２１も規制部５１の内周壁に沿うように、破線の円で示した公転軌跡を描く。距離Ｗと、摺動部５２１の外径Ｄ１と、規制部５１の内周壁の内径Ｄ２との間には、Ｗ≒（Ｄ２−Ｄ１）／２が成立する関係がある。

旋回スクロール２０が公転すると、両スクロール部材の間に形成される圧縮室３８は、径方向外側から径方向内側に向かって旋回移動する。吸入口３４側に位置する圧縮室３８は、シャフト４４の回転角度が０度から３６０度に変化する間に、回転軸ＣＬ１または吐出口３５に近づきながら、その容積が次第に縮小するように変化する。これにより、流体機械１の外部から吸入口３４を通じて圧縮室３８に供給された空気は圧縮され、この空気は吐出口３５から流体機械１の外部に吐き出される。

基盤部２１における固定スクロール３３とは反対側の面と、第２ハウジング３２における回転軸ＣＬ１側の内壁である離間壁３２１との間には、背圧室３９が設けられている。背圧室３９には、圧縮室３８で圧縮された空気の一部が、基盤部２１を貫通する背圧導入通路２５を経由して供給される。背圧導入通路２５は、圧縮室３８と背圧室３９とを連通する通路である。これにより、旋回スクロール２０は、背圧室３９に供給された空気の圧力によって固定スクロール３３側に付勢されている。

第１ハウジング３１のうち旋回側摺動面２３に対向する部位には、旋回側摺動面２３と摺動するハウジング側摺動面３６が設けられている。旋回スクロール２０が公転する際、背圧室３９の空気の圧力により旋回スクロール２０は固定スクロール３３側に付勢される。このため、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とは、常に接した状態で摺動する。ハウジング側摺動面３６は、旋回スクロール２０の軸方向の荷重を受けるためのスラスト軸受部として機能する。旋回スクロール２０は、スラスト軸受部としてのハウジング側摺動面３６に支持されつつ公転する。

旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６との間に隙間が生じた場合、圧縮室３８から背圧室３９に供給された高圧の空気がその隙間を通り固定スクロール３３の内側の低圧空間に漏れることが考えられる。この実施形態では、旋回スクロール２０は背圧室３９の空気の圧力により固定スクロール３３側に付勢されるので、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とが確実に接した状態で摺動する。このため、背圧室３９の高圧の空気が固定スクロール３３の内側の低圧空間に漏れることを防ぐ効果がある。この流体機械１によれば、空気の圧縮効率の低下を防ぐことができる。

ハウジング側摺動面３６には、自己潤滑性を有するフッ素または二硫化モリブデンを含有するコーティングが設けられていることが好ましい。これにより、ハウジング側摺動面３６の摩擦係数を低くすることが可能である。フッ素コーティングとしては、ポリテトラフルオロエチレンによるコーティングが好ましい。また、このコーティングは薄膜であるので、旋回スクロール２０からハウジング３０への伝熱を阻害にくい効果を奏する。このため、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とがより高荷重の下で摺動する場合でも摺動部の温度上昇を抑制することができる。

第１ハウジング３１には、ハウジング側摺動面３６よりも径方向外側に、旋回スクロール２０と離間するように凹む凹部３７が設けられている。凹部３７は、旋回スクロール２０の旋回側摺動面２３と接触しない部位である。

固定側歯部３３１の先端と旋回スクロール２０の基盤部２１との間には、隙間が設けられている。旋回側歯部２２の先端と、固定スクロール３３の基盤部３３０との間には、隙間が設けられている。これにより、固定側歯部３３１の先端は、旋回側摺動面２３およびハウジング側摺動面３６よりも基盤部３３０側に位置するので、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とが確実に接した状態で摺動する。背圧室３９の高圧の空気が固定スクロール３３の内側の低圧空間に漏れることを防ぐ効果を奏する。

モータ部４０が出力するトルクにより旋回スクロール２０が公転すると、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とが摺動する。この摺動により生じた熱は、その場所にこもることなく、第１ハウジング３１および第２ハウジング３２を通じて熱拡散し、その外壁から大気に放熱される。これにより、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６の摺動による温度上昇が抑制されるので、旋回側摺動面２３の耐摩耗性が向上するとともに、樹脂摺動面の溶融凝着を防ぐ効果を奏する。

第１実施形態の流体機械１がもたらす作用効果について説明する。流体機械１は、渦巻き状の固定側ラップを有した固定スクロール３３と、固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室を形成する旋回側ラップを有した旋回スクロール２０とを備える。流体機械１は、旋回スクロール２０の自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部５１と規制部５１の内周壁に規制されつつ規制部５１の内側において旋回する突出部５２とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部５０を備える。突出部５２は、一方端側に設けられて規制部５１の内周壁に対して摺動する摺動部５２１と、他方端側に設けられて固定側部材に固定されている被固定部５２０と、被固定部５２０と摺動部５２１との間において支えられていない非支持部５２２とを有する。

この流体機械１によれば、規制部５１に対して旋回する突出部５２に非支持部５２２が設けられている。この構成により、突出部５２に荷重がかかった場合に被固定部５２０と摺動部５２１との間で突出部５２を撓ませることが可能である。非支持部５２２は、突出部５２における撓み可能部であることにより、旋回運動において摺動部５２１などに荷重がかかった場合に、摺動部５２１よりも被固定部５２０側における突出部５２の剛性を低下することができる。突出部５２の剛性低下により、突出部５２の衝撃吸収力が向上するため、摺動部５２１と規制部５１における衝撃力を抑制する効果が得られ、騒音を低下させることに寄与する。したがって、流体機械１は、自転防止機構部５０を起因とする騒音の改善を図ることができる。このような構成によれば、固定側ラップと旋回側ラップとが非対称の渦巻き状をなして自転トルクが正逆反転しやすい場合や、樹脂製の旋回スクロールのように軽量で自励振動を起こしやすい場合に、特に効果を奏する有用な流体機械１を提供できる。

非支持部５２２は、固定側部材において規制部５１に対向する面よりも、被固定部５２０寄りに位置する部分である。固定側部材は、非支持部５２２に対して径方向に離間して非支持部５２２との間に空間部を形成する離間壁３２１を備えている。この構成によれば、離間壁３２１の軸方向寸法を調整することにより、非支持部５２２の軸方向長さを設定できるため、固定側部材の形状を変更することによって、突出部５２のもつ衝撃吸収能力を容易に設定できる。

離間壁３２１は、突出部５２の軸方向に沿う長さが摺動部５２１の軸方向長さよりも長い。この構成によれば、離間壁３２１の軸方向寸法が摺動部５２１の軸方向寸法よりも大きくなるため、突出部５２において先端側の支持されている部分よりも非支持部５２２を長くできる。これにより、先端側に作用した外力の向きと同じ向きに非支持部５２２が大きく撓むことによって、突出部５２は外力を吸収して衝撃を大きく緩和することができる。

離間壁３２１は、突出部５２の軸方向に沿う長さが摺動部５２１の外径寸法よりも長い。この構成によれば、離間壁３２１の軸方向寸法が摺動部５２１の外径寸法よりも大きくなるため、突出部５２において非支持部５２２の長さを十分に確保できる。これにより、外力に対して非支持部５２２を十分に撓ませることによって、突出部５２が外力を吸収する能力を確保でき、自転防止機構部５０は衝撃を緩和する能力を確保できる。

離間壁３２１は、突出部５２の軸方向に沿う長さが、離間壁３２１と非支持部５２２の外周面との径方向距離よりも長い。この構成によれば、固定側部材における離間壁３２１の径方向位置を、非支持部５２２の軸方向長さよりも非支持部５２２の外周面に近づけるようにして、固定側部材を形成することができる。これにより、固定側部材の剛性低下を抑えつつ、突出部の剛性を低下させた流体機械１を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図４を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、突出部５２の非支持部５２２に対して径方向に離間する離間壁１３２１の形状が相違する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。

図４に示すように、離間壁１３２１は、第２ハウジング１３２の一部であって、非支持部５２２の周囲を取り囲む内周壁を構成する。離間壁１３２１は、被固定部５２０が固定されている部分を底部とする円柱状の凹部を形成している。非支持部５２２は離間壁１３２１に対して同軸状に設けられている。離間壁１３２１の内周面と非支持部５２２の外周面とは、全周において均等な距離である間隙が形成されている。離間壁１３２１と非支持部５２２との間には、筒状の空間部が形成されている。この空間部は作動流体が存在しているが、固形物体によって占有されていない領域である。離間壁１３２１と非支持部５２２との間には、この両者に接触する固形物体が存在していない。

この構成により、第２実施形態の突出部５２は、被固定部５２０と摺動部５２１との間において第２ハウジング１３２によって保持されていない非支持部５２２を有する。離間壁１３２１と非支持部５２２との間の空間部と背圧室３９とは、第２ハウジング１３２によって区画されている。

（第３実施形態）
第３実施形態について図５を参照して説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して、突出部１５２の形状が相違する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図５に示すように、基盤部２１における固定スクロール３３とは反対側の面２１０と、第２ハウジング３２における面２１０に対向する面３２２とは、わずかに離間している。非支持部５２２は、第２ハウジング３２において規制部５１に対向する面３２２よりも、被固定部１５２０寄りに位置している。突出部１５２は、非支持部５２２や摺動部５２１よりも外径寸法が大きい被固定部１５２０を備えている。被固定部１５２０は、第２ハウジング３２に形成された円柱状凹部１３２０に圧入された状態で固定されている。被固定部１５２０は非支持部５２２や摺動部５２１よりも外径が大きいため、円柱状凹部１３２０と被固定部１５２０との接触面積を大きくできる。これにより、非支持部５２２が大きく撓んだ場合でも、突出部１５２に対する固定力を確保でき、所望の機能を発揮できる自転防止機構部５０を提供できる。

第３実施形態によれば、非支持部５２２は被固定部１５２０よりも細い部分である。この構成によれば、非支持部５２２の剛性が被固定部１５２０よりも小さくなるため、非支持部５２２が大きく撓みやすい突出部１５２を提供できる。これにより、突出部１５２が外力を吸収する能力を確保でき、自転防止機構部５０は衝撃を緩和する能力を確保できる。

（第４実施形態）
第４実施形態について図６を参照して説明する。第４実施形態は、第３実施形態に対して、円柱状凹部１３２０と被固定部２５２０との位置関係が相違する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態および第３実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図６に示すように、突出部２５２は、非支持部５２２や摺動部５２１よりも外径寸法が大きい被固定部２５２０を備えている。被固定部２５２０は、軸方向長さが円柱状凹部１３２０よりも短くなっている。この構成により、非支持部５２２の一部は、円柱状凹部１３２０の内部にまで位置している。これにより、突出部２５２は、突出部１５２よりも、非支持部５２２の軸方向長さが長いため、大きく撓むことができ、衝撃吸収効果が大きいという効果を奏する。

（第５実施形態）
第５実施形態について図７を参照して説明する。第５実施形態は、第３実施形態に対して、摺動部１５２１と規制部１５１が相違する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図７に示すように、突出部３５２は、非支持部５２２よりも外径寸法が大きい摺動部１５２１を備えている。この構成によれば、規制部１５１と摺動部１５２１との接触面圧を低減することができる。これにより、摺動部１５２１や規制部１５１の摩耗を抑制し、また焼き付き状態に至りにくい流体機械１を提供できる。

前述の規制部５１を構成する凹部には、筒状のスリーブ部材が収容されている。スリーブ部材は、凹部に対して固定されている構成でもよいし回転可能な構成でもよい。さらに摺動部１５２１は、旋回スクロール２０の公転に伴い、規制部１５１であるスリーブ部材の内周壁に規制されつつスリーブ部材の内側を旋回する。スリーブ部材は、表面が旋回スクロール２０よりも硬い素材によって形成されている。スリーブ部材は、例えば金属によって形成されている。これらの構成により、規制部１５１と摺動部１５２１との接触面圧を低減できることに加え、耐摩耗性を有する規制部１５１によって摩耗速度を遅らせる流体機械を提供できる。

（第６実施形態）
第６実施形態について図８を参照して説明する。第６実施形態は、第１実施形態に対して、規制部５１に対して摺動するリング状部材５３とリング状部材５３の変位規制構造とを有する点が相違する。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図８に示すように、突出部５２には、規制部５１と摺動する先端側部分にリング状部材５３が装着されている。リング状部材５３は、突出部５２の先端側部分の外側において回転可能に設置されている。したがって、第６実施形態の摺動部５２１は、ピンに対して回転可能であるリング状部材５３を含んでいる。リング状部材５３は、表面が旋回スクロール２０よりも硬い素材によって形成されている。リング状部材５３は、例えば金属によって形成されている。リング状部材５３は、旋回スクロール２０の公転に伴い、規制部５１の内周壁に規制されつつ規制部５１の内側をピンに対して回転しながら旋回する。第６実施形態によれば、規制部５１とリング状部材５３との接触面圧を低減することができる。さらに摺動部５２１の摩耗を抑制し、また焼き付き状態に至りにくい流体機械１を提供できる。

プレート状部材５４は、基盤部２１における面２１０と第２ハウジング３２における面３２２との間において、面２１０と面３２２の両方に対面するように設置されている。プレート状部材５４は、リング状部材５３が軸方向に変位して規制部５１から脱落することを防止する変位規制構造として機能し、例えば金属で形成されている。

（第７実施形態）
第７実施形態について図９を参照して説明する。第７実施形態は、第１実施形態に対して、被固定部５２０を固定側部材に固定する構造が相違する。第７実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図９に示すように、固定側部材である第２ハウジング３２は、突出部５２の被固定部５２０の周り、または圧入口周囲において加締められた加締め部３２３を有している。加締め部３２３は、第２ハウジング３２の円柱状凹部３２０に圧入された被固定部５２０の外周面に対して軸心側に押す外力を与えるように第２ハウジング３２において塑性変形した部分である。加締め部３２３は、図９に示す加締め用治具６０を突出部５２の外側に嵌めた状態で、加締め用治具６０に対して軸方向の外力を加えて第２ハウジング３２における被固定部５２０の周囲を塑性変形させることにより、形成することができる。

第７実施形態によれば、摺動部５２１の旋回時に規制部５１から摺動部５２１が受ける荷重Ｆ１に対して、被固定部５２０の加締め部３２３近傍には反対向きの反力Ｆ２が作用する。この反力Ｆ２は、非支持部５２２の軸方向長さが大きいほど大きくなる傾向がある。この懸念に対して、加締め部３２３は固定側部材と圧入された被固定部５２０との接触面圧を高め、反力Ｆ２によって被固定部５２０が固定側部材から脱落することを防止する効果を奏している。

（第８実施形態）
第８実施形態について図１０を参照して説明する。第８実施形態は、第１実施形態および第２実施形態に対して、摺動部５２１と被固定部５２０との間における突出部５２の中間部分を撓ませるための構造が相違する。第８実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。

図１０に示すように、突出部５２は、被固定部５２０と摺動部５２１との間において、弾性部材５５によって支えられている。弾性部材５５は荷重に対して容易に弾性変形する材質によって形成されている筒状の弾性変形部材である。弾性部材５５は、内周面において突出部５２に接触し、外周面において円柱状凹部を形成する離間壁１３２１に接触している。弾性部材５５は、円柱状凹部の軸方向長さ全体にわたって突出部５２を支える軸方向長さを有している。弾性部材５５は、伸縮容易な材質、例えばエラストマ、合成ゴム、天然ゴム、ウレタン、フッ素系ゴム等によって形成することができる。

第８実施形態の流体機械１において、突出部５２は被固定部５２０と摺動部５２１との間において、固定側部材よりも荷重に対する変形量が大きい材質で形成されている弾性変形部材によって支えられている。

この流体機械１によれば、突出部５２に荷重がかかった場合に被固定部５２０と摺動部５２１との間で弾性変形部材が弾性変形するため、突出部５２を撓ませることが可能である。これにより、旋回運動において摺動部５２１などに荷重がかかった場合に、摺動部５２１よりも被固定部５２０側における突出部５２の剛性を低下することができる。このように弾性変形部材によって支えられている部分は被固定部５２０を固定している固定側部材よりも柔らかく容易に弾性変形するため、突出部５２の衝撃吸収力が向上する。この流体機械１は、摺動部５２１と規制部５１における衝撃力を抑制する効果が得られ、騒音を低下させることに寄与する。

（第９実施形態）
第９実施形態について図１１を参照して説明する。第９実施形態は、第８実施形態に対して、弾性変形部材である弾性部材１５５の軸方向長さが相違する。第９実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第８実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。

図１１に示すように、弾性部材１５５は、内周面において円柱状凹部の中ほどで突出部５２に接触し、外周面において円柱状凹部の中ほどで離間壁１３２１に接触している。この構成により、第９実施形態の突出部５２は、弾性部材１５５に支えられている部分の両側に非支持部５２２を備えている。弾性部材５５は、円柱状凹部の軸方向長さの一部にわたって突出部５２を支える軸方向長さを有している。弾性部材１５５は、伸縮容易な材質、例えばエラストマ、合成ゴム、天然ゴム、ウレタン、フッ素系ゴム等によって形成することができる。

第９実施形態の流体機械１において、突出部５２は被固定部５２０と摺動部５２１との間において、固定側部材よりも荷重に対する変形量が大きい材質で形成されている弾性変形部材によって部分的に支えられている。

この流体機械１によれば、突出部５２に荷重がかかった場合に被固定部５２０と摺動部５２１との間で弾性部材１５５が弾性変形するため、突出部５２を撓ませることが可能である。このように弾性部材１５５によって支えられている部分は被固定部５２０を固定している固定側部材よりも柔らかく容易に弾性変形するため、突出部５２の衝撃吸収力が向上する。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

前述の実施形態において突出部はピンなどの棒状体であるが、明細書の開示する目的を達成可能な突出部は、内部に空洞があるような棒状体または筒状体であってもよい。

前述の実施形態において固定スクロール３３は、第１ハウジング３１の一部であるが、第１ハウジング３１とは別個の部材によって構成してもよい。別個の部材である固定スクロール３３は第１ハウジング３１に固定されることによって、第１ハウジング３１と一体になる。また、固定スクロール３３は、前述の実施形態においてアルミニウム等の金属によって形成されていると記載したが、樹脂材料によって形成されている構成でもよい。この場合、固定スクロール３３は、第１ハウジング３１の一部であってもよいし、第１ハウジング３１に固定された別個の部材であってもよい。

前述の実施形態において固定側ラップと旋回側ラップは、巻き角度範囲が異なる非対称の渦巻き構造をなす関係であると説明したが、これらのラップは巻き角度範囲が同等である対称の渦巻き構造をなす関係であってもよい。

２０…旋回スクロール、 ２２…旋回側歯部（旋回側ラップ）
３２，１３２…第２ハウジング（固定側部材）、 ３３…固定スクロール
３８…圧縮室（流体室）、 ５０…自転防止機構部、 ５１，１５１…規制部
５２，１５２，２５２，３５２…突出部
５５，１５５…弾性部材（弾性変形部材）
３３１…固定側歯部（固定側ラップ）、 ５２０，１５２０，２５２０…被固定部
５２１，１５２１…摺動部、 ５２２…非支持部

Claims (14)

1. 渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、
   前記固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する渦巻き状の旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、
   前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１；１５１）と前記規制部の前記内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部（５２；１５２；２５２；３５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、
   を備え、
   前記突出部は、一方端側に設けられて前記規制部の前記内周壁に対して摺動する摺動部（５２１；１５２１）と、他方端側に設けられて固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０；１５２０；２５２０）と、前記被固定部と前記摺動部との間において支えられていない非支持部（５２２）と、を有し、
   前記非支持部は、前記固定側部材（３２）において前記規制部に対向する面（３２２）よりも、前記被固定部寄りに位置する部分であり、
   前記固定側部材は、前記非支持部に対して径方向に離間して前記非支持部との間に空間部を形成する離間壁（３２１）を備えている流体機械。
2. 前記離間壁は、前記突出部の軸方向に沿う長さが前記摺動部の軸方向長さよりも長い請求項１に記載の流体機械。
3. 前記離間壁は、前記突出部の軸方向に沿う長さが前記摺動部の外径寸法よりも長い請求項１または請求項２に記載の流体機械。
4. 前記離間壁は、前記突出部の軸方向に沿う長さが、前記離間壁と前記非支持部の外周面との径方向距離よりも長い請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体機械。
5. 前記非支持部は、前記被固定部よりも細い部分である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体機械。
6. 前記摺動部は、前記非支持部よりも外径寸法が大きい請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体機械。
7. 渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、
   前記固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する渦巻き状の旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、
   前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１；１５１）と前記規制部の前記内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部（３５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、
   を備え、
   前記突出部は、一方端側に設けられて前記規制部の前記内周壁に対して摺動する摺動部（１５２１）と、他方端側に設けられて固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０；１５２０；２５２０）と、前記被固定部と前記摺動部との間において支えられていない非支持部（５２２）と、を有し、
   前記摺動部は、前記非支持部よりも外径寸法が大きい流体機械。
8. 前記規制部は、前記旋回スクロールに設けられた凹部に収容された筒状のスリーブ部材である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の流体機械。
9. 前記摺動部は、前記突出部の先端側部分に対して回転可能に装着されたリング状部材（５３）を含んでいる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の流体機械。
10. 渦巻き状の固定側ラップ（３３１）を有した固定スクロール（３３）と、
    前記固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室（３８）を形成する旋回側ラップ（２２）を有した旋回スクロール（２０）と、
    前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部（５１）と前記規制部の前記内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部（５２）とをそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、
    を備え、
    前記突出部は、一方端側に設けられて前記規制部の前記内周壁に対して摺動する摺動部（５２１）と、他方端側に設けられて固定されている被固定部（５２０）とを有し、前記被固定部と前記摺動部との間において、前記被固定部が固定されている固定側部材（３２）よりも荷重に対する変形量が大きい材質で形成されている弾性変形部材（５５；１５５）によって支えられている流体機械。
11. 前記弾性変形部材は、前記被固定部と前記摺動部との間において前記突出部を部分的に支えている請求項１０に記載の流体機械。
12. 前記固定側部材は、前記被固定部の周りにおいて加締められた加締め部（３２３）を有する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の流体機械。
13. 前記固定側ラップと前記旋回側ラップは巻き角度範囲が異なる非対称の渦巻き状をなす請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の流体機械。
14. 前記旋回スクロールの材質は樹脂である請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の流体機械。

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