JP7010202B2 - 流体機械 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、スクロール型の流体機械に関するものである。

特許文献１にはスクロール型圧縮機が開示されている。この圧縮機は、ハウジングに設けられた複数の円環孔と、円環孔を形成する内周壁にそれぞれ規制されつつ円環孔の内側に旋回する複数のピンとを含む自転防止機構部を有している。各ピンと円環孔との間には、ピンに対して遊嵌して滑り接触および転がり接触可能な介装部材が設けられている。この圧縮機は、自転防止機構部が可動スクロール部材の自転を阻止しながら、旋回スクロール部材が固定スクロール部材に対して公転中心周りに旋回運動する。

特開平１０－２２０３６７号公報

可動スクロールの旋回運動において、介装部材とピンとは、介装部材に対して相対回転するピンの回転半径が小さいため、ピンの相対回転速度が速くなる。これにより、ピンの摩耗速度が速くなるという課題がある。

この明細書に開示する目的は、自転防止機構部における突出部と介装部材の摩耗を抑制可能な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；２５１；３５１）、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）、および突出部と内周壁の間に介在して突出部および内周壁に対して摺動するリング状の介装部材（５３）をそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、を備え、介装部材は、表面硬さが突出部の表面硬さよりも低い材質によって形成されている。

この流体機械によれば、介装部材の表面硬さは突出部の表面硬さよりも低いため、介装部材における内周部が突出部における外周部よりも摩耗して、介装部材の内周部が突出部になじむようになる。介装部材と突出部との摺動部分がなじむようになると、介装部材と突出部との摺動抵抗が抑えられて、摩耗や焼き付きを抑えることができる。したがって、自転防止機構部における突出部の摩耗を抑制可能な流体機械を提供できる。

第１実施形態の流体機械の構成を示した縦断面図である。 旋回スクロール、摺動部および介装部材について、図１のII－II切断面を図示した部分断面図である。 第２実施形態における規制部の構成を示す部分平面図である。 第２実施形態における規制部の構成を示す部分縦断面図である。 第３実施形態における規制部の構成を示す部分平面図である。 第３実施形態における規制部の構成を示す部分縦断面図である。 第４実施形態における規制部の構成を示す部分平面図である。 第４実施形態における規制部の構成を示す部分縦断面図である。 第５実施形態における規制部と介装部材との位置関係を示す部分縦断面図である。 第６実施形態の流体機械の構成を示した部分縦断面図である。 第７実施形態の流体機械の構成を示した部分縦断面図である。 第８実施形態の流体機械の構成を示した部分縦断面図である。

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４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、円盤状の固定側基盤部３３０と、固定側基盤部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。固定側基盤部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、固定側基盤部３３０の外周縁部から固定側基盤部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の固定側基盤部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、円盤状の旋回側基盤部２１と、旋回側基盤部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。旋回側基盤部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。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。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。

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、樹脂製であるため、比重が小さいため、遠心力による振動を抑制できる。旋回スクロール２０は、ハウジングを形成している材質よりも比重の小さい材質によって形成されている。固定スクロール３３は樹脂によって形成してもよい。旋回スクロール２０と固定スクロール３３は、ともに樹脂で形成されていること好ましい。これは、線膨張係数が同等であるので、歯部の接触による可動性の阻害が発生しにくい。旋回側基盤部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、突出部５２と規制部５１の間に介在するリング状の介装部材５３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、３個または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の旋回側基盤部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。凹部を形成する内周壁と底部とは、樹脂製である旋回側基盤部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。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の先端および介装部材５３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。

突出部５２には、規制部５１に対して摺動する先端側部分に介装部材５３が装着されている。介装部材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。この実施形態の自転防止機構部５０は、ピンに対して回転可能である介装部材５３を含んでいる。摺動部５２１は、介装部材５３を介して規制部５１の内周壁に対して規制されながら摺動する。自転防止機構部５０において摺動部５２１と介装部材５３は、規制部５１の内周壁に対して規制されながら摺動する摺動構造を構成する。

介装部材５３は、表面硬さが旋回スクロール２０よりも硬い素材によって形成されている構成でもよい。介装部材５３は、例えば金属によって形成されている。介装部材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。介装部材５３の構成によれば、規制部５１と介装部材５３との摺動速度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、また摺動部分において焼き付き状態に至りにくい流体機械１を提供できる。

介装部材５３の材質は、表面硬さが突出部５２の表面硬さよりも低い材質である。介装部材５３は、突出部５２よりも摩耗しやすい材質によって形成されている。さらに突出部５２の表面粗さは介装部材５３の内周部の表面粗さよりも小さい。この構成により、旋回スクロール２０の旋回運動において、突出部５２の外周部と介装部材５３の内周部との摺動に伴い、突出部５２よりも介装部材５３の方が摩耗するようになる。介装部材５３の内表面は、突出部５２の良好な外周面の粗さになじむように摩耗していくので、摺動時の両者の表面抵抗が小さくなっていく。これにより、介装部材５３の過度な摩耗を抑えることができる。介装部材５３の表面硬さと摺動部５２１の表面硬さは、例えば、ビッカーズ硬さ試験方法を示したＪＩＳ Ｚ ２２４４にしたがって測定することができる。

介装部材５３は、銅または錫を含む金属によって形成されていることが好ましい。銅または錫を含む金属は、固体潤滑作用を有する金属であるため、流体機械１において摺動部分の摩擦抵抗を低減する機能を発揮する。また、介装部材５３は、鉄を含む金属によって形成されている構成でもよい。この構成によれば、無給油の流体機械１において摺動部分の摩擦抵抗を低減する顕著な効果を奏する。

介装部材５３は、多孔質体によって形成されかつ含油されていることが好ましい。この構成によれば、自己保持された油の潤滑効果により磨耗を低減できる。介装部材５３を形成する多孔質体は、例えば、焼結金属、プラスチック焼結多孔質体である。焼結金属は、金属粉を溶融点前後の温度によって焼き固めた物質であり、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム等の金属粉を用いることができる。プラスチック焼結多孔質体は、精製したプラスチック粉末を焼結、成形して製造することができる。介装部材５３は、固体潤滑剤を含んでいることが好ましい。固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、黒鉛、有機モリブデン化合物、フッ素化合物等を用いることができる。

また、介装部材５３は、銅または錫を含む金属によって形成され、かつ固体潤滑剤を含んでいることが好ましい。

介装部材５３の軸方向における一方端部５３ａと規制部５１の底面５１ａとは、離間した位置関係にある。一方端部５３ａは、介装部材５３において、流体室または固定スクロール３３側に位置し軸方向に対して直交する端面である。摺動部５２１および介装部材５３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と介装部材５３および摺動部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、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および介装部材５３において規制部５１に摺動しながら支持されている。

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の旋回側基盤部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。旋回スクロール２０は、介装部材５３を含む自転防止機構部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。

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。

旋回側基盤部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、旋回側基盤部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３６１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の旋回側基盤部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の固定側基盤部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よりも固定側基盤部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、ハウジング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、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、周方向に略等間隔に配置された複数の自転防止機構部５０を備える。自転防止機構部５０は、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、突出部５２と内周壁の間に介在して摺動するリング状の介装部材５３とを備える。介装部材５３は、表面硬さが突出部５２の表面硬さよりも低い材質によって形成されている。

この流体機械１によれば、介装部材５３の表面硬さは突出部５２の表面硬さよりも低いため、介装部材５３における内周部が突出部５２における外周部よりも摩耗して、介装部材５３の内周部が突出部になじむようになる。介装部材５３と突出部５２とについて摺動する部分がなじむようになると、介装部材５３と突出部５２との摺動抵抗が抑えられて、摩耗や焼き付きを抑制できる。この流体機械１によれば、特に、オイルレス、無潤滑、例えば、外部からの給油なしの構成を有する装置において好適である。前述する従来の自転防止機構部は、ピン外径部と介装部材の内周部がすべり摺動であり周速が速いという傾向がある。この場合、無給油で使用することは実用化の難易度が高く、突出部と介装部材の異常磨耗という課題がある。この流体機械１はこのような課題を解決するために貢献できる。

さらに突出部５２の表面粗さは介装部材５３の内周部よりも小さく形成されている。突出部５２の表面粗さの方を良くする理由は、突出部５２の外周部は介装部材５３の内周部よりも加工で面粗さを良くしやすいからである。この構成によれば、介装部材５３における内周部が突出部５２における外周部よりも摩耗して、介装部材５３の内周部が面粗さの良い突出部になじむようになる。流体機械１は、銅または錫を含む金属によって形成されている介装部材５３を有するため、この金属の固体潤滑作用によって、介装部材５３と摺動部５２１との過度な摩耗を抑制し異常摩耗や焼き付きを抑制でき、さらに無給油タイプの流体機械１を実現可能となる。

流体機械１は、多孔質体によって形成されかつ含油されている介装部材５３を有するため、自己保持油の流体潤滑作用によって、介装部材５３と摺動部５２１との過度な摩耗を抑制し、異常摩耗や焼き付きを抑えることができる。また、無給油タイプの流体機械１において特に有益である。

流体機械１は、固体潤滑剤を含んでいる介装部材５３を有するため、摩擦係数の低下によって、介装部材５３と摺動部５２１との過度な摩耗を抑制し、異常摩耗や焼き付きを抑えることができる。

介装部材５３は、内径寸法に対する外径寸法の比率が２以上になるように形成されている。この構成によれば、介装部材５３について内周面摺動抵抗に対する外周面摺動抵抗の比率が大きくなるため、介装部材５３と規制部５１の内周壁との間の滑りが減少して介装部材５３が転がりやすくなる。これにより、介装部材５３と規制部５１の内周壁との摩耗を抑制し、異常摩耗や焼き付きを抑えることができる。

規制部５１の内周壁は旋回スクロール２０の一部である。旋回スクロール２０は繊維強化樹脂によって形成されている。この構成によれば、旋回スクロール２０を比較的比重の小さい樹脂製とすることにより、振動を抑えた流体機械１を提供できる。旋回スクロール２０を繊維強化樹脂で形成することにより、規制部５１の内周壁における塑性変形、異常摩耗、凝着等を抑えることができる。繊維強化樹脂は、例えばガラス繊維やタルク材などを含有した樹脂材料である。流体機械１において、介装部材５３は、銅または錫を含む金属によって形成され、かつ固体潤滑剤を含んでいる。さらに規制部５１を形成する内周壁は、表面硬さが介装部材５３の表面硬さよりも高い材質によって形成されている。規制部５１の内周壁と介装部材５３の外周部とは曲率差が大きく面圧が高くなる傾向がある。この構成を備える流体機械１によれば、介装部材５３が規制部５１の内周壁よりも摩耗しやすく、内周壁の表面粗さになじむようになる。さらに介装部材５３が固体潤滑作用のある金属で形成され、かつ固定潤滑剤を含むので、介装部材５３の摩擦係数が低い。これらにより、規制部５１の内周壁と介装部材５３の外周部との面圧を低減することができる流体機械１を提供できる。

流体機械の固定スクロールおよび旋回スクロール部材の材質をコストと振動に有利な樹脂とし、かつオイルレスにて使用する場合、自転防止機構部の他に、スラスト摺動部の耐摩耗性との両立が必要である。従来の流体機械の一つは、スクロール部材の摺動部位が樹脂のままではスラスト摺動部の耐磨耗性が保てないため、その摺動部位に金属製の耐磨耗材を設けている。この従来の流体機械の場合、固定スクロールの摺動部と旋回スクロールの摺動部のみに耐磨耗材を設けているので、耐磨耗材同士の摺動による発生した熱が外部に放熱されず、放熱が追い付かずに両スクロール部材の温度が上昇する構成になっている。そのため、スクロール部材の摺動部位に異常磨耗が生じるおそれがある。また、スクロール部材を形成する樹脂が融点の低いものであれば即、焼付きに至るおそれがある。そこで、流体機械１は、ハウジングのうち旋回側摺動面２３に対向する部位に設けられ、旋回側摺動面２３と摺動するハウジング側摺動面３６を備える。旋回スクロール２０は樹脂製であり、ハウジング側摺動面３６は金属製である。ハウジングは、外壁が大気に露出するように設けられている。これによれば、旋回スクロール２０の公転時に、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６とが摺動する。この流体機械１は、ハウジングの外壁が大気に露出しているので、旋回側摺動面２３とハウジング側摺動面３６の摺動により生じた熱は、金属製のハウジングに熱拡散し、ハウジングの外壁から大気に放熱される。そのため、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ことができる。この流体機械１は信頼性を向上することができ、自転防止機構部とスラスト摺動部の耐摩耗性が両立し、無給油の流体機械１として、より機能を果たすことができる。さらにハウジング側摺動面３６には、自己潤滑性を有しフッ素または２硫化モリブデンを含有するコーティング３６１が施されているため、ハウジング側摺動面３６の摩擦係数を低減することができる。コーティング３６１は薄膜であるため、旋回スクロール２０からハウジングへの伝熱を大きく阻害することもない。したがって、この構成によれば、自転防止機構部とスラスト摺動部の耐摩耗性が両立し、無給油の流体機械１として、より機能を果たすことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図３および図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、規制部１５１の構成が相違する。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３および図４に示すように、規制部１５１を形成する凹部には、介装部材５３の軸方向における一方端部５３ａが対向する底面５１ａよりもさらに流体室側に凹む部分凹部１５１１が設けられている。部分凹部１５１１は、底面５１ａの周縁部全周にわたって設けられて環状を呈する円環状溝部である。また、部分凹部１５１１は、底面５１ａの周縁部において部分的に設けられた円弧状の溝部であってもよい。この場合、部分凹部１５１１は、底面５１ａの周縁部において設けられた単数または複数の円弧状溝部である。

第２実施形態によれば、規制部１５１は、介装部材５３の軸方向における一方端部５３ａが対向する底面５１ａと、底面５１ａよりも介装部材５３から離間する方向に部分的に凹んでいる部分凹部１５１１とを備えている。この構成によれば、介装部材５３等から染み出た油や摩耗粉が混じったものを部分凹部１５１１によって蓄えることができる。これにより、介装部材５３から染み出た摩耗粉等の異物によって介装部材５３、旋回スクロール２０または他の摺動物体が異常摩耗状態になることを抑制できる。部分凹部１５１１によれば、規制部１５１の内周壁近傍における油や異物等の回収量を向上できるので、遠心力によって内周壁側に移動する異物等の回収能力を高めることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について図５および図６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、規制部２５１の構成が相違する。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、異なる点についてのみ説明する。

図５および図６に示すように、規制部２５１を形成する凹部には、底面５１ａよりもさらに流体室側に凹む部分凹部２５１１が設けられている。部分凹部２５１１は、底面５１ａにおける中心部から放射状に延びる溝部である。放射状の溝部は、底面５１ａにおける中心部から四方八方に延び出て規制部２５１の内周壁まで至っている。

第３実施形態によれば、規制部２５１は、介装部材５３の一方端部５３ａが対向する底面５１ａと、底面５１ａよりも介装部材５３から離間する方向に部分的に凹んでいる部分凹部２５１１とを備えている。この構成によれば、介装部材５３等から染み出た油や摩耗粉が混じったものを部分凹部２５１１によって蓄えることができる。第３実施形態の流体機械１は、介装部材５３から染み出た摩耗粉等の異物によって介装部材５３、旋回スクロール２０または他の摺動物体が異常摩耗状態になることを抑制できる。部分凹部２５１１によれば、規制部２５１の中心側と内周壁近傍との両方にわたって設けられているので、底面５１ａにおいて広範囲にわたる異物等の回収能力を高めることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について図７および図８を参照して説明する。第４実施形態は、第１実施形態に対して、規制部３５１の構成が相違する。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実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。

図７および図８に示すように、規制部３５１を形成する凹部には、介装部材５３の軸方向における一方端部５３ａが対向する底面５１ａよりもさらに流体室側に凹む部分凹部３５１１が設けられている。部分凹部３５１１は、底面５１ａの周縁部において間隔をあけて並ぶ複数の円柱状凹部である。部分凹部３５１１は、底面５１ａの周縁部において略等間隔に設けられていることが好ましい。

第４実施形態によれば、規制部３５１は、介装部材５３の一方端部５３ａが対向する底面５１ａと、底面５１ａよりも介装部材５３から離間する方向に部分的に凹んでいる部分凹部３５１１とを備えている。この構成によれば、介装部材５３等から染み出た油や摩耗粉が混じったものを部分凹部３５１１によって蓄えることができる。第４実施形態の流体機械１は、介装部材５３から染み出た摩耗粉等の異物によって介装部材５３、旋回スクロール２０または他の摺動物体が異常摩耗状態になることを抑制できる。部分凹部３５１１によれば、規制部３５１の内周壁近傍における油や異物等の回収量を向上できるので、遠心力によって内周壁側に移動する異物等の回収能力を高めることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態について図９を参照して説明する。第５実施形態は、介装部材５３の一方端部５３ａと底面５１ａについて特定の位置関係がある。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９に示すように、突出部５２の外径寸法は介装部材５３の内径寸法よりも大きく構成されている。介装部材５３は、摺動部５２１に対して隙間が生じている状態で外側に嵌っている。この構成により、図９に示すように介装部材５３が突出部５２に対して最大限傾いた場合には、介装部材５３の内周面の一部が摺動部５２１の外周面に接触することになる。この状態において、固定側部材の面３２２、介装部材５３および底面５１ａは、介装部材５３の一方端部５３ａと底面５１ａとの接触状態と、介装部材５３の他方端部５３ｂと固定側部材との接触状態との両方が生じないような位置関係に設けられている。

第５実施形態によれば、規制部５１は、介装部材５３の一方端部５３ａが対向する底面５１ａを備えている。底面５１ａと固定側部材とは、突出部５２の外側に嵌っている状態の介装部材５３が突出部５２に対して最大限傾いた姿勢である場合に、介装部材５３が底面５１ａと固定側部材との両方に接触しないように、設けられている。

これによれば、介装部材５３の内径寸法が摺動部５２１の外径寸法よりも大きい構成において、介装部材５３が突出部５２に対して大きく傾いたときに、介装部材５３の軸方向における端部が固定側部材や底面５１ａに接触したまま状態で摺動することを余抑えることができる。これにより、介装部材５３、または固定側部材、底面５１ａにおける異常摩耗を異常摩耗や焼き付きを抑えることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態について図１０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、介装部材５３の変位規制構造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１０に示すように、プレート状部材５４は、介装部材５３の軸方向における他方端部５３ｂと固定側部材との間に設けられている。プレート状部材５４は、旋回側基盤部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、流体機械１が有する複数の介装部材５３のすべてに対して軸方向に対向するように設けられた一つの部材である。プレート状部材５４は、介装部材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。さらにプレート状部材５４は、介装部材５３や固定側部材の摩耗を抑制する耐摩耗性の板状部材として機能する。

第６実施形態によれば、突出部５２は、一方端部側において介装部材５３を介して規制部５１の内周壁に規制されている摺動部５２１と、他方端部側において固定側部材に固定されている被固定部５２０とを有している。流体機械１は、介装部材５３の軸方向における他方端部５３ｂと固定側部材との間に設けられたプレート状部材５４をさらに備える。この構成によれば、プレート状部材５４によって介装部材５３と固定側部材との接触を回避できるので、介装部材５３と固定側部材との摩耗を抑制することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態について図１１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、介装部材５３の旋回運動を規制するスリーブ部材６０を有する点が相違する。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１１に示すように、前述の規制部５１を形成する凹部には、筒状のスリーブ部材６０が収容されている。スリーブ部材６０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５２１および介装部材５３は、旋回スクロール２０の公転に伴い、スリーブ部材６０の内周壁に規制されつつスリーブ部材６０の内側を旋回する。スリーブ部材６０は、繊維強化樹脂または金属によって形成されていることが好ましい。

スリーブ部材６０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、旋回スクロール２０は介装部材５３の外周部と摺動する部材ではなくなる。これにより必要な耐摩耗性、表面硬さを考慮せず旋回スクロール２０の材質選定が可能となる。

第７実施形態の流体機械１は、規制部５１の内周壁と介装部材５３との間に設置されている筒状のスリーブ部材６０をさらに備える。スリーブ部材６０は繊維強化樹脂または金属によって形成されている。この構成によれば、規制部５１の内周壁を繊維強化樹脂に限らず、成型精度がよい材質によって形成することが可能になる。

（第８実施形態）
第８実施形態について図１２を参照して説明する。第８実施形態は、第１実施形態に対して、固定スクロール３３を第１ハウジング３１とは別個の部材によって構成する点、チップシール７０を備える点が相違する。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、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１２に示すように、チップシール７０は、固定側歯部３３１の先端部と旋回側歯部２２の先端部とにそれぞれ設けられている。チップシール７０は、固定スクロール３３と旋回側歯部２２の先端部との隙間や旋回スクロール２０と固定側歯部３３１の先端部との隙間を通じて、圧縮室３８の流体がスラスト方向に漏れることを抑制する効果を奏している。

（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。また、介装部材５３は、表面硬さが旋回スクロール２０よりも柔らかい素材によって形成されている構成でもよい。

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の一部である構成は、第１ハウジング３１とは別個の部材によって置き換えてもよい。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…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；２５１；３５１…規制部、 ５１ａ…底面
５２…突出部、 ５３…介装部材、 ５３ａ…一方端部、 ５３ｂ…他方端部
５４…プレート状部材、 ６０…スリーブ部材、３３１…固定側歯部（固定側ラップ）
５２０…被固定部、 ５２１…摺動部、 １５１１，２５１１，３５１１…部分凹部

Claims (13)

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；２５１；３５１）、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）、および前記突出部と前記内周壁の間に介在して前記突出部および前記内周壁に対して摺動するリング状の介装部材（５３）をそれぞれ有する複数の自転防止機構部（５０）と、
   を備え、
   前記介装部材は、表面硬さが前記突出部の表面硬さよりも低い材質によって形成されている流体機械。
2. 前記突出部の表面粗さは前記介装部材の内周部よりも小さい請求項１に記載の流体機械。
3. 前記介装部材は、銅または錫を含む金属によって形成されている請求項１または請求項２に記載の流体機械。
4. 前記介装部材は、多孔質体によって形成されかつ含油されている請求項１または請求項２に記載の流体機械。
5. 前記規制部は、前記介装部材の軸方向における一方端部（５３ａ）が対向する底面（５１ａ）と、前記底面よりも前記介装部材から離間する方向に部分的に凹んでいる部分凹部（１５１１；２５１１；３５１１）とを備えている請求項４に記載の流体機械。
6. 前記介装部材は、固体潤滑剤を含んでいる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体機械。
7. 前記突出部は、一方端部側において前記介装部材を介して前記規制部の前記内周壁に規制されている摺動部（５２１）と、他方端部側において固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０）とを有しており、
   前記規制部は、前記介装部材の軸方向における一方端部（５３ａ）が対向する底面（５１ａ）を備え、
   前記底面と前記固定側部材とは、前記突出部の外側に嵌っている状態の前記介装部材が前記突出部に対して最大限傾いた姿勢である状態において、前記介装部材が前記底面と前記固定側部材との両方に接触しないように、設けられている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の流体機械。
8. 前記介装部材は、内径寸法に対する外径寸法の比率が２以上になるように形成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の流体機械。
9. 前記突出部は、一方端部側において前記介装部材を介して前記規制部の前記内周壁に規制されている摺動部（５２１）と、他方端部側において固定側部材（３２）に固定されている被固定部（５２０）とを有しており、
   前記介装部材の軸方向における他方端部（５３ｂ）と前記固定側部材との間に設けられたプレート状部材（５４）をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体機械。
10. 前記規制部の前記内周壁は前記旋回スクロールの一部であり、
    前記旋回スクロールは繊維強化樹脂によって形成されている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の流体機械。
11. 前記規制部の前記内周壁と前記介装部材との間に設置されている筒状のスリーブ部材（６０）をさらに備え、
    前記スリーブ部材は繊維強化樹脂または金属によって形成されている請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の流体機械。
12. 前記固定スクロールが固定されているとともに前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールを収容するハウジング（３０）を備え、
    前記旋回スクロールは樹脂製であり、
    前記旋回スクロールは、前記旋回側ラップが突出する旋回側基盤部（２１）と、前記旋回側基盤部のうち前記旋回側ラップよりも径方向外側の部位に設けられた旋回側摺動面（２３）とを備え、
    前記ハウジングは、前記旋回側摺動面に対向する部位に、前記旋回側摺動面と摺動するハウジング側摺動面（３６）を備え、
    前記ハウジング側摺動面は金属製であり、前記ハウジングは、外壁が大気に露出するように設けられている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の流体機械。
13. 前記ハウジング側摺動面には、自己潤滑性を有しフッ素または２硫化モリブデンを含有するコーティング（３６１）が施されている請求項１２に記載の流体機械。

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