JPH09144674A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋回スクロールおよび固定スクロールのラッ
プ部表面の加工誤差を簡単に補正し、圧縮性能を十分に
高めることができるようにする。 【解決手段】 旋回スクロール１０のラップ部１１Ｂと
固定スクロール６のラップ部６Ｃとにそれぞれ所定の厚
さ寸法を有した軟質の各表面被覆層を形成する。そし
て、駆動軸７と旋回スクロール１０との間には旋回半径
可変機構１８を設けることにより、運転の初期段階では
旋回スクロール１０の旋回半径を徐々に大きくして、各
表面被覆層を互いに積極的に摩耗させるようにする。ま
た、駆動軸７と旋回スクロール１０との間には、ストッ
パ２３を設けることによって、可変クランク１９の駆動
軸７に対する回転角度を予め決められた回転角度に規制
し、旋回スクロール１０の旋回半径が大きくなって各表
面被覆層が過剰に摩耗してしまうのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気圧縮機
や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。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ケーシングと、該ケーシングに
一体的に設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設さ
れた固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転
可能に支持され先端側が前記ケーシング内に伸長した駆
動軸と、該駆動軸の先端側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
縮室を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回ス
クロールとからなるスクロール式流体機械は知られてい
る。

【０００３】この種の従来技術によるスクロール式流体
機械では、外部から駆動軸を回転駆動し、旋回スクロー
ルを固定スクロールに対して一定の偏心寸法をもって旋
回運動させることにより、固定スクロールの外周側に設
けた吸込口から空気等の流体を吸込みつつ、この流体を
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
との間の各圧縮室内で順次圧縮し、固定スクロールの中
心部に設けた吐出口から圧縮流体を外部に向けて吐出す
るようになっている。

【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、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の間で複数
の圧縮室を形成する構成としているから、各ラップ部に
よる各圧縮室の密閉度が不十分な場合には、十分な圧縮
性能を得ることができないという問題がある。

【０００５】そこで、このような従来技術による問題点
を解決するために、例えば特公平６−３１９２号公報に
記載のスクロール圧縮機（以下、他の従来技術という）
が提案されている。ここで、他の従来技術では、駆動軸
と旋回スクロールとの間に円板状の従動クランクを介装
し、該従動クランクには、駆動軸の軸線に対して偏心し
た位置で該駆動軸の先端側に回転可能に設けられる従動
リンク穴（第１軸部）と、該従動リンク穴の軸線および
前記駆動軸の軸線とに対して偏心し、前記旋回スクロー
ルを回転可能に支持する偏心穴（第２軸部）とを形成
し、該従動クランクと駆動軸との間には、従動クランク
の自由な回転を拘束するストッパが設けられている。

【０００６】このような他の従来技術では、圧縮運転時
に遠心力と各圧縮室内のガス（流体）圧力とが旋回スク
ロールにそれぞれ作用し、これらの力を利用することに
よって、旋回スクロールの旋回半径を前記従動クランク
を介して僅かに大きくさせると共に、各ラップ部間の隙
間を小さくし、各圧縮室内の密閉度を向上させるように
している。

【０００７】しかし、このような他の従来技術でも、前
記ストッパは従動クランクの自由な回転を拘束する構成
であるため、ストッパによって旋回スクロールの旋回半
径の可変量を正確に規制できず、圧縮運転時には従動ク
ランクにより旋回スクロールの旋回半径が必要以上に大
きくなり、旋回スクロールのラップ部は固定スクロール
のラップ部に対して強く押付けられるように接触（摺
動）してしまう場合が生じ、このように各ラップ同士が
常時互いに接触した状態で運転を継続すると、各ラップ
部が早期に摩耗してしまい、装置の耐久性が著しく低下
してしまうという問題がある。

【０００８】また、このような他の従来技術では、各ラ
ップ部の表面が滑らかな湾曲面となるように加工が施さ
れているものの、該各ラップ部は、その表面が加工精度
の範囲内で僅かな凹凸形状をなしているため、従動クラ
ンクによって各ラップ部間の隙間を例え小さくできたと
しても、各ラップ部間に形成される各圧縮室の密閉度に
限界があり、圧縮性能を必ずしも十分には向上できない
という問題がある。

【０００９】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、本発明は、旋回スクロールの旋回半径を
可変とすることにより各圧縮室の密閉度を向上できると
共に、旋回スクロールのラップ部表面と固定スクロール
のラップ部表面の加工誤差を簡単に補正でき、圧縮性能
を十分に高め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している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、ケーシングと、該ケーシングに一体的
に設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固
定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に
支持され先端側が前記ケーシング内に伸長した駆動軸
と、該駆動軸の先端側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
を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロ
ールとからなるスクロール式流体機械に適用される。

【００１１】そして、請求項１に記載の発明が採用する
構成の特徴は、前記旋回スクロールと固定スクロールと
のラップ部のうち少なくとも一方のラップ部には、該ラ
ップ部よりも軟質な材料からなる表面被覆層を形成し、
前記駆動軸の先端側と旋回スクロールとの間には、該旋
回スクロールの旋回半径を可変とする旋回半径可変機構
を設け、かつ該旋回半径可変機構には、前記旋回スクロ
ールの旋回半径可変量を前記表面被覆層の厚みよりも小
さく規制するストッパを設けたことにある。

【００１２】このように構成することにより、旋回スク
ロールの旋回半径を旋回半径可変機構によって大きくす
ることで、運転の初期段階には旋回スクロールのラップ
部に形成した表面被覆層を、固定スクロールのラップ部
に形成された表面被覆層に対して摺動接触させることが
できる。そして、各ラップ部の各表面被覆層を互いに擦
り合わせて積極的に摩耗させることにより、各ラップ部
の表面被覆層の表面形状（外形）を凹凸のない滑らかな
湾曲面として形成することができると共に、各ラップ部
の表面被覆層の摩耗が進行したときには、旋回半径可変
機構に対してストッパが機能することにより、各ラップ
部の表面被覆層が全て剥ぎ取られてしまうのを確実に防
止することができる。

【００１３】また、請求項２に記載した発明では、前記
旋回半径可変機構は、前記駆動軸の軸線に対して偏心し
該駆動軸の先端側に回転可能に取付けられる第１軸部
と、該第１軸部の軸線と前記駆動軸の軸線とに対してそ
れぞれ偏心し、前記旋回スクロールを回転可能に支持す
る第２軸部とからなる可変クランクを備え、前記ストッ
パは該可変クランクと前記駆動軸との相対回転を予め決
められた回転角度に規制する構成としたことにある。

【００１４】この結果、可変クランクは第１軸部を支点
として駆動軸に対し相対回転すると共に、第２軸部が第
１軸部と中心として回転移動し、これによって駆動軸の
軸線と可変クランクの第２軸部との軸間距離（寸法）、
即ち旋回スクロールの旋回半径を増，減させることがで
きる。そして、駆動軸に対する可変クランクの相対回転
は、ストッパによってその回転角度が規制されることに
より、第１軸部を中心とした第２軸部の回転変位量が規
制され、旋回スクロールの旋回半径可変量を所定の寸法
範囲内に規制することができる。

【００１５】さらに、請求項３に記載の発明では、前記
ストッパを、前記駆動軸の軸線から一定寸法だけ離間し
て該駆動軸の先端側に設けられたピンと、前記可変クラ
ンクに形成され該ピンが隙間を介して挿入されるピン穴
とから構成したことにある。

【００１６】この結果、旋回スクロールの旋回動作を続
けるうちに、各ラップ部の表面被覆層が凹凸のない滑ら
かな湾曲面として形成されたときには、前記ピン穴の周
壁面にピンを係合させることにより、旋回スクロールの
旋回半径がこれ以上に大きくなるのを規制でき、可変ク
ランクが駆動軸に対して相対回転するのを確実に制限す
ることができる。

【００１７】さらにまた、請求項４に記載の発明では、
前記ピンを、駆動軸の先端側に設けられる支持軸部と、
該支持軸部に対して偏心し前記可変クランクのピン穴内
に挿入されるストッパ軸部とを備える構成としたことに
ある。

【００１８】このように構成することにより、ピンを支
持軸部を中心として駆動軸に対し回転させるようにすれ
ば、ストッパ軸部の軸線を支持軸部を中心として回転移
動させることができ、これによってストッパ軸部の駆動
軸に対する微調整（位置調整）を行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
スクロール式流体機械として無給油式のスクロール式空
気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明す
る。

【００２０】ここで、図１ないし図５は本発明の第１の
実施例を示している。

【００２１】図において、１はスクロール式空気圧縮機
の外枠を形成する段付筒状のケーシングを示し、該ケー
シング１は、小径の筒状に形成された軸受部２と、該軸
受部２の基端側から径方向外向きに延設された環状のフ
ランジ部３と、該フランジ部３の外周側から軸方向に突
出した筒状の大径部４と、該大径部４の先端側からさら
に径方向外向きに突出した環状の衝合部５とから大略構
成されている。

【００２２】ここで、前記ケーシング１の軸受部２内に
は、長尺の小径穴部２Ａと、該小径穴部２Ａからケーシ
ング１の大径部４側へと開口する短尺の大径穴部２Ｂと
が設けられ、該大径穴部２Ｂ内には後述する旋回スクロ
ール１０のボス部１５Ａ、可変クランク１９等が収容さ
れる。

【００２３】また、ケーシング１のフランジ部３はその
内側面が、後述の球体３１等が摺動（転動）する摺動面
３Ａとなっている。そして、ケーシング１の大径部４に
は図２に示す如く、冷却風をケーシング１内部へ流通さ
せる冷却風取入口４Ａと、該冷却風取入口４Ａと対向し
て位置する冷却風排出口（図示せず）とがそれぞれ形成
され、ケーシング１の衝合部５には後述の固定スクロー
ル６を取付けるためのボルト穴５Ａ，５Ａ，…がそれぞ
れ穿設されている。

【００２４】６はケーシング１の先端側に固着された固
定スクロールを示し、該固定スクロール６は、略円板状
に形成され中心が駆動軸７の軸線Ｏ−Ｏと一致するよう
に配設された鏡板６Ａと、該鏡板６Ａの外縁側から突出
し、外周側が前記ケーシング１の衝合部５にボルト（図
示せず）等を介して固着された取付フランジ部６Ｂと、
前記鏡板６Ａの表面側から軸方向に立設され、中心側が
巻始め端となり外周側が巻終り端となったラップ部６Ｃ
と、鏡板６Ａの背面側に並列に多数立設された放熱板６
Ｄ，６Ｄ，…とから構成されている。

【００２５】ここで、固定スクロール６のラップ部６Ｃ
は、硬質の金属材料等からなる薄板として形成され、そ
の両側面を拡大した形状は図３に示す如く、加工誤差等
によって凹凸状をなしている。

【００２６】７はケーシング１の軸受部２内を軸方向に
段付円柱状をなして延びた駆動軸を示し、該駆動軸７
は、基端側が小径穴部２Ａ内に軸受８を介して回転可能
に軸支された小径の円柱部７Ａと、該円柱部７Ａの先端
側に一体形成され、大径穴部２Ｂ内に軸受９を介して回
転可能に軸支された大径の円板部７Ｂから構成されてい
る。そして、駆動軸７の円柱部７Ａと円板部７Ｂとの軸
線は互いに一致し、軸線Ｏ−Ｏ（以下、軸線Ｏという）
となっている。

【００２７】ここで、前記駆動軸７の円板部７Ｂ先端面
には、図２および図５に示す如く中央側に位置し内形が
円形状をなした挿嵌穴７Ｃと、外周側に位置した後述の
ピン２４とが形成されている。そして、挿嵌穴７Ｃの軸
線（軸心）Ｏ1 は駆動軸７の軸線Ｏに対して一定寸法だ
け偏心している。

【００２８】そして、駆動軸７はケーシング１外に突出
した基端側が駆動源（図示せず）に連結され、該駆動軸
７が駆動源によって図２および図４に示すように矢示Ｒ
方向に回転駆動されることにより、後述の可変クランク
１９、旋回軸受３２および自転防止機構２７等を介して
旋回スクロール１０を旋回運動させる。

【００２９】１０は固定スクロール６と対向してケーシ
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、該旋回スクロール１０は後述の旋回スクロール本体
１１と、該旋回スクロール本体１１の背面側に取付けら
れた後述する背面プレート１５とから一体的に構成され
ている。

【００３０】１１は旋回スクロール本体で、旋回スクロ
ール本体１１は図２に示すように、円板状に形成された
鏡板１１Ａと、該鏡板１１Ａの表面側から軸方向に立設
され、中心側が巻始め端となり外周側が巻終り端となっ
たラップ部１１Ｂと、鏡板１１Ａの背面側に並列に多数
立設された放熱板１１Ｃ，１１Ｃ，…とから大略構成さ
れている。ここで、旋回スクロール本体１１のラップ部
１１Ｂは、前記固定スクロール６のラップ部６Ｃと同様
に形成され、その両側面を拡大した形状は図３に示す如
く凹凸形状をなしている。

【００３１】そして、旋回スクロール本体１１は図１に
示す如く、固定スクロール６のラップ部６Ｃに対して所
定角度（例えば、１８０度）だけずらして重なり合うよ
うに配設され、両者のラップ部６Ｃ，１１Ｂ間には複数
の圧縮室１２，１２，…が形成される。そして、当該ス
クロール式空気圧縮機の運転時には、固定スクロール６
の外周側に設けた吸込口１３から外周側の圧縮室１２内
に空気を吸込みつつ、この空気を旋回スクロール１０が
旋回運動する間に各圧縮室１２内で順次圧縮し、最後に
中心側の圧縮室１２から固定スクロール６の中心に設け
た吐出口１４を介して外部に圧縮空気を吐出する。

【００３２】１５は旋回スクロール本体１１の背面側に
設けられた背面プレートを示し、該背面プレート１５
は、旋回スクロール本体１１の鏡板１１Ａとほぼ同一径
の円板状に形成され、該背面プレート１５の背面中央部
には、ボス部１５Ａがケーシング１の軸受部２側に向け
て軸方向に突設されている。そして、該背面プレート１
５は旋回スクロール本体１１の各放熱板１１Ｃ先端部に
ボルト（図示せず）等を介して固着されており、該各放
熱板１１Ｃ間に複数の冷却風通路Ａ，Ａ，…を画成し、
外部からの冷却風によって旋回スクロール本体１１の鏡
板１１Ａ背面側等を効率よく冷却できるようにしてい
る。

【００３３】ここで、前記背面プレート１５の背面側
は、後述する各Ｙ軸ガイド２９間が摺動面１５Ｂとなっ
ており、該摺動面１５Ｂを後述の可動プレート３０が各
球体３１を介して相対摺動するようになっている。

【００３４】１６は固定スクロール６のラップ部６Ｃ両
側面に形成された表面被覆層、１７は旋回スクロール１
０のラップ部１１Ｂ両側面に形成された表面被覆層をそ
れぞれ示している。ここで、各表面被覆層１６，１７は
各ラップ部６Ｃ，１１Ｂよりも軟質の材料、例えば二流
化モリブデン、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチ
レン）または、りん酸皮膜等の軟質材料を、各ラップ部
６Ｃ，１１Ｂの両側面に皮膜コーティングすることによ
り形成されている。

【００３５】ここで、各表面被覆層１６，１７は、各ラ
ップ部６Ｃ，１１Ｂの両側面に浸硫窒化処理やタフラム
処理等の表面改質処理を施すことによって形成してもよ
い。そして、各表面被覆層１６，１７の表面は運転の初
期段階でラップ部６Ｃの両側面と共に凹凸形状をなし、
その厚さ寸法ｔ（図３参照）はそれぞれ数十μｍ程度に
設定されている。

【００３６】１８は駆動軸７の先端側と旋回スクロール
１０との間に設けられた旋回半径可変機構を示し、該旋
回半径可変機構１８は可変クランク１９と後述のストッ
パ２３とから構成される。そして、旋回半径可変機構１
８は当該スクロール式流体機械の運転時に、旋回スクロ
ール１０の旋回半径を増，減させるものである。

【００３７】１９は軸受部２の大径穴部２Ｂ内に位置
し、駆動軸７の先端側と旋回スクロール１０との間に介
装された可変クランクを示し、該可変クランク１９は図
２および図４に示す如く、駆動軸７の円板部７Ｂとほぼ
対応する径寸法を有した円盤部２０と、基端側が該円盤
部２０の一側端面２０Ａに一体形成され略円柱状をなし
た第１軸部としての嵌合軸部２１と、基端側が円盤部２
０の他側端面２０Ｂに一体形成され略円柱状をなした第
２軸部としての偏心軸部２２と、円盤部２０に穿設され
た後述のピン穴２５とから構成されている。そして、嵌
合軸部２１は駆動軸７の挿嵌穴７Ｃの穴径にほぼ対応す
る外径寸法を有し、該挿嵌穴７Ｃ内に回転可能に嵌合さ
れると共に、偏心軸部２２は先端側が旋回スクロール１
０のボス部１５Ａ内に後述の旋回軸受３２を介して回転
可能に取付けられている。

【００３８】ここで、図５に示す如く、嵌合軸部２１は
その軸線がＯ1 となり挿嵌穴７Ｃとと軸線が一致し、駆
動軸７の軸線Ｏに対しては一定寸法だけ偏心している。
また、偏心軸部２２はその軸線（軸心）がＯ2 （Ｏ2
′）となり、旋回スクロール１０の軸線Ｏ2 と一致す
ると共に、駆動軸７の軸線Ｏおよび挿嵌穴７Ｃの軸線Ｏ
1に対してもそれぞれ偏心し、軸線０1 と軸線Ｏ2 との
間の軸間寸法は短めの寸法Ｌ1 に設定される。

【００３９】そして、可変クランク１９は、嵌合軸部２
１を駆動軸７の挿嵌穴７Ｃ内で後述する隙間寸法Ｃの範
囲内で回転（移動）させることにより、偏心軸部２２を
嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 を中心として移動させる。

【００４０】ここで、運転の初期段階では、可変クラン
ク１９は図５の（ｂ）に示す如く、偏心軸部２２の軸線
が後述する理由により軸線Ｏ2 ′の位置となるように駆
動軸７との相対位置が決められ、この状態では軸線Ｏ2
と軸線Ｏとの間の軸間寸法、即ち旋回スクロール１０の
旋回半径は最小寸法δ′に設定される。そして、前記表
面被覆層１６，１７を図４に示すように摩耗させ、通常
の運転状態となったときには、可変クランク１９は偏心
軸部２２の軸線が図５の（ａ）に示す如く、軸線Ｏ2 と
一致するようにストッパ２３を介して位置決められ、こ
の状態では軸線Ｏ2 と軸線Ｏとの間の軸間寸法、即ち旋
回スクロール１０の旋回半径は最大寸法δ（δ＞δ′）
に設定される。

【００４１】２３はストッパで、該ストッパ２３は駆動
軸７の円板部７Ｂ先端面に突設された円柱状のピン２４
と、可変クランク１９の円盤部２０に穿設され、内部に
該ピン２４が挿入されたピン穴２５とから構成されてい
る。ここで、前記ピン穴２５の内径はピン２４の外径よ
りも大きく形成され、ピン２４とピン穴２５との間に隙
間寸法Ｃを有した隙間を形成している。また、ピン２４
は円板部７Ｂの外周部に配設され、その軸線（軸心）Ｏ
3 と嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 との間の軸間寸法は、該軸
線Ｏ1 と駆動軸７の軸線Ｏとの間の軸間寸法Ｌ1 に対し
て、十分に長い寸法Ｌ2 （Ｌ2 ＞Ｌ1 ）に設定されてい
る。

【００４２】そして、可変クランク１９を駆動軸７によ
って回転駆動するときには、各表面被覆層１６，１７が
序所に摩耗して図４に示す如く滑らかに削られることに
より、可変クランク１９が駆動軸７に対して相対回転
し、最後には図５の（ａ）に示す如くピン穴２５の内壁
面にピン２４が係合するに至り、可変クランク１９は駆
動軸７に対して廻止めされる。即ち、運転の初期段階で
図５の（ｂ）に示す如く、軸線Ｏ2 ′の位置に軸線を有
した偏心軸部２２は、通常運転時にストッパ２３によっ
て軸線が軸線Ｏ2 と一致するように位置決めされる。

【００４３】これによって、可変クランク１９の駆動軸
７に対する回転角度は予め決められた角度αに規制さ
れ、旋回スクロール１０の旋回半径可変量を寸法ε（ε
＝δ−δ′）に規制できるようになっている。そして、
この寸法εは、前記各表面被覆層１６，１７の厚さ寸法
ｔよりも少なくとも小さい微小寸法に設定されている。

【００４４】２６は可変クランク１９の円盤部２０に設
けられたカウンタウェイトを示し、該カウンタウェイト
２６は円弧状をなして形成され、その内周面側が円盤部
２０の外周面に一体または別体で設けられている。そし
て、カウンタウェイト２６は旋回スクロール１０の旋回
運動に対して、可変クランク１９を含めた駆動軸７全体
の回転バランスをとっている。

【００４５】２７は旋回スクロール１０の自転を防止す
る自転防止機構を示し、該自転防止機構２７は図１ない
し図２に示す如く、各Ｘ軸ガイド２８、各Ｙ軸ガイド２
９、可動プレート３０および各球体３１とから構成さ
れ、可動プレート３０をＸ軸，Ｙ軸方向に摺動変位させ
ることにより、各Ｙ軸ガイド２９と一体になった旋回ス
クロール１０の自転を防止し、該旋回スクロール１０に
前記所定寸法δの旋回半径をもった円運動（旋回運動）
を与えるようになっており、いわゆるオルダム継手を構
成している。

【００４６】２８，２８はフランジ部３（ケーシング
１）の摺動面３Ａに一体に設けられたＸ軸ガイドを示
し、該各Ｘ軸ガイド２８は図２に示すように、細長い角
板状に形成され、駆動軸７の大径穴部２Ｂを中心にして
Ｙ軸方向に一定の寸法だけ離間し、かつＸ軸方向に沿っ
て平行に延びている。そして、各Ｘ軸ガイド２８間には
可動プレート３０が装着され、可動プレート３０がケー
シング１に対してＸ軸方向に摺動変位するのを補償し、
Ｙ軸方向に摺動変位するのを規制している。

【００４７】２９，２９は背面プレート１５（旋回スク
ロール１０）の摺動面１５Ｂに一体に設けられたＹ軸ガ
イドを示し、該各Ｙ軸ガイド２９は前記Ｘ軸ガイド２８
と同様に細長い角板状に形成され、背面プレート１５の
ボス部１５Ａを中心にしてＸ軸方向に一定の寸法だけ離
間し、かつＹ軸方向に沿って平行に延びている。そし
て、各Ｙ軸ガイド２９間には可動プレート３０が装着さ
れ、旋回スクロール１０が可動プレート３０に対してＹ
軸方向に摺動変位するのを補償し、Ｘ軸方向に摺動変位
するのを規制している。

【００４８】３０はケーシング１のフランジ部３と旋回
スクロール１０の背面プレート１５との間に摺動可能に
配設された可動プレートを示し、該可動プレート３０は
図２に示す如く高強度の金属板等から略正方形の平板状
に形成され、その中央部には背面プレート１５のボス部
１５Ａが貫通する逃がし穴３０Ａが穿設されている。ま
た、該逃がし穴３０Ａは可動プレート３０が摺動変位す
るときに、該可動プレート３０がボス部１５Ａに衝突す
るのを防止するようになっている。そして、前記可動プ
レート３０の４隅には、背面プレート１５のボス部１５
Ａ外周側に位置し周方向に離間して４個の貫通穴３０
Ｂ，３０Ｂ，…がそれぞれ穿設され、該各貫通穴３０Ｂ
内には後述のグリスと共に各球体３１が挿入されてい
る。

【００４９】ここで、可動プレート３０はＸ軸方向に平
行に延びる各側面が前記各Ｘ軸ガイド２８に対する摺動
面となり、Ｙ軸方向に平行に延びる各側面は前記各Ｙ軸
ガイド２９に対する摺動面となっている。そして、可動
プレート３０は、各Ｘ軸ガイド２８によりフランジ部３
の摺動面３Ａに対してＸ軸方向に変位方向が規制される
と共に、各Ｙ軸ガイド２９により摺動面１５Ｂ（背面プ
レート１５）の可動プレート３０に対する変位方向をＹ
軸方向に規制している。

【００５０】３１，３１，…は可動プレート３０の各貫
通穴３０Ｂ内に挿入された球体を示し、該各球体３１は
可動プレート３０よりも硬質の金属材料から球形のボー
ルとして形成され、各球体３１の直径は可動プレート３
０の板厚よりも僅かに大きい寸法となっている。そし
て、各球体３１は可動プレート３０の表，裏面がそれぞ
れフランジ部３の摺動面３Ａ、背面プレート１５の摺動
面１５Ｂに直接摺接するのを防止すると共に、旋回スク
ロール１０からのスラスト方向の荷重（押圧力）を直接
受承している。

【００５１】また、可動プレート３０の各貫通穴３０Ｂ
は各球体３１を内部に収容した状態で、図１に示す如く
各摺動面３Ａ，１５Ｂ間で両側からほぼ密閉状態に保持
されしている。そして、可動プレート３０の各貫通穴３
０Ｂ内には潤滑剤となるグリース（図示せず）が封入さ
れ、これによって可動プレート３０の表，裏面が各摺動
面３Ａ，１５Ｂ上を摺動変位するときに、各球体３１を
潤滑状態に保ちつつ、該各球体３１が可動プレート３０
の各貫通穴３０Ｂ内で円滑に転動できるようにしてい
る。

【００５２】３２は背面プレート１５のボス部１５Ａ内
に設けられた旋回軸受を示し、該旋回軸受３２は可変ク
ランク１９の偏心軸部２２先端側をボス部１５Ａ内に回
転可能に軸支するものである。

【００５３】３３は固定スクロール６の背面側に設けら
れたカバーを示し、該カバー３３は固定スクロール６の
放熱板６Ｄ先端部にボルト（図示せず）を介して固着さ
れ、該各放熱板１１Ｃ間に複数の冷却風通路Ｂ，Ｂ，…
を画成し、外部からの冷却風によって固定スクロール６
の鏡板６Ａ、ラップ部６Ｃ等を効率よく冷却できるよう
にしている。

【００５４】３４は吐出パイプで、該吐出パイプ３４は
基端側が固定スクロール６の中心部の吐出口１４に接続
され、先端側がカバー３３を貫通して外部に突出し、空
気タンク等に接続されている。

【００５５】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。

【００５６】まず、電動モータにより駆動軸７を矢示Ｒ
方向に回転させると、自転防止機構２７によって旋回ス
クロール１０の自転が防止され、該旋回スクロール１０
は駆動軸７を中心として所定寸法δ（運転の初期段階で
は最小寸法δ′）の旋回半径をもった円運動（旋回運
動）を行う。そして、少なくとも通常の運転時には旋回
スクロール１０の円運動によって、固定スクロール６の
ラップ部６Ｃと旋回スクロール１０（旋回スクロール本
体１１）のラップ部１０Ｂとの間に画成された圧縮室１
２，１２，…が連続的に縮小する。これにより、固定ス
クロール６の吸込口１３から吸込んだ外気を該各圧縮室
１２で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール
６の吐出口１４から吐出パイプ３４を介して外部の空気
タンク等に貯留させる。

【００５７】ここで、駆動軸７の円板部７Ｂ先端面に
は、可変クランク１９の嵌合軸部２１が挿嵌穴７Ｃ内に
回転可能に設けられると共に、嵌合軸部２１はその軸線
Ｏ1 が駆動軸７の軸線Ｏに対して一定寸法だけ偏心して
いるから、可変クランク１９は駆動軸７の回転に追従し
て矢示Ｒ方向に回転する。そして、このときに偏心軸部
２２の軸線Ｏ2 は軸線Ｏ1 を中心として回転するから、
偏心軸部２２には図５の（ａ）に示す如く、円板部７Ｂ
の径方向外向きに遠心力ＦC が作用する。

【００５８】また、旋回スクロール１０は固定スクロー
ル６に対して旋回運動することにより、各圧縮室１２を
連続的に圧縮させているから、旋回軸受３２を介して旋
回スクロール１０を回転駆動する偏心軸部２２には、各
圧縮室１２内で発生する圧縮ガスによるガス圧Ｆg が、
旋回スクロール１０の旋回運動を阻止する方向に作用す
る。そして、このガス圧Ｆg は図５の（ａ）に示す如
く、遠心力ＦC に対して直角方向に作用する。

【００５９】この結果、偏心軸部２２には前記遠心力Ｆ
C とガス圧Ｆg との合力Ｆが図５の（ａ）に示す如く右
斜め上方向に作用し、この合力Ｆは駆動軸７に対し可変
クランク１９を嵌合軸部２１を中心として相対回転させ
るように、可変クランク１９に対して回転力を与える。

【００６０】即ち、停止時を含む運転の初期段階では、
図３に示す如く凹凸形状をなした各表面被覆層１６，１
７が互いに接触することにより、偏心軸部２２の軸線を
図５の（ｂ）に示す軸線Ｏ2 ′の位置として可変クラン
ク１９を駆動軸７に対して位置決めする。そして、この
状態で駆動軸７を矢示Ｒ方向に回転駆動させることによ
り、可変クランク１９には合力Ｆが作用して嵌合軸部２
１が挿嵌穴７Ｃ内で回転しようとすると共に、偏心軸部
２２が嵌合軸部２１を中心として時計回りに回転移動し
ようとする。

【００６１】これによって運転の初期段階では、偏心軸
部２２の軸線Ｏ2 と駆動軸７の軸線Ｏとの間の寸法δ′
（旋回スクロール１０の旋回半径）が寸法δまで次第に
大きくなり、旋回スクロール１０のラップ部１１Ｂと固
定スクロール６のラップ部６Ｃとの間の隙間が次第に小
さくなるように、各ラップ部６Ｃ，１１Ｂに形成された
表面被覆層１６，１７を、ラップ部６Ｃに対するラップ
部１１Ｂの旋回運動に伴って、互いに擦り合せて積極的
に摩耗させることができる。

【００６２】この結果、凹凸状をなした各表面被覆層１
６，１７の凹凸部は、旋回スクロール１０の旋回半径が
大きくなると共に次第に削取られ（摩耗され）、表面被
覆層１６，１７の表面を図４に示す如く凹凸のない滑ら
かな湾曲面として形成することができ、該表面皮膜層１
６，１７間の隙間を限りなく小さくできると共に、各圧
縮室１２内の密閉度を確実に向上させることができる。

【００６３】さらに、ストッパ２３は可変クランク１９
の駆動軸７に対する回転角度を、図５の（ｂ）に示す角
度αに設定しているから、旋回スクロール１０の旋回半
径可変量を各表面被覆層１６，１７の厚さ寸法ｔよりも
小さい寸法ε（ε＜ｔ）に設定することができ、これに
よって表面被覆層１６，１７が過剰に摩耗して、各ラッ
プ部６Ｃ，１１Ｂ両側面の部位が各ラップ部６Ｃ，１１
Ｂの表面から露出してしまうのを確実に防止することが
できる。

【００６４】ここで、偏心軸部２２の軸線Ｏ2 とピン２
４の軸線Ｏ3 とは、嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 に対してそ
れぞれ寸法Ｌ1 ，Ｌ2 だけ離間した位置に設定されるか
ら、可変クランク１９を駆動軸７に対して相対回転させ
たときには、軸線Ｏ2 の移動量とピン２４が挿通される
ピン穴２５の移動量は、寸法Ｌ1 と寸法Ｌ2 との寸法比
率と等しくなる。

【００６５】即ち、寸法Ｌ1 、寸法Ｌ2 、旋回スクロー
ル１０の旋回半径可変量（寸法ε）およびピン２４とピ
ン穴２５との間の隙間寸法Ｃには、以下の関係式が成立
している。

【００６６】

【数１】Ｃ／δ＝Ｌ2 ／Ｌ1

【００６７】そして、寸法εは約１０μｍ程度の微小寸
法に設定された表面被覆層１６，１７の厚さ寸法ｔより
も寸法εは小さい寸法に設定されると共に、寸法Ｌ1 は
寸法Ｌ2 に対して十分に長く設定されるから、寸法εに
対して隙間寸法Ｃを十分に大きく設定することができ、
ストッパ２３を構成するピン２４およびピン穴２５を形
成するときに許される加工誤差範囲を大きくすることが
できる。

【００６８】これによってピン２４、ピン穴２５の加工
を容易に行うことができると共に、旋回半径可変機構１
８およびストッパ２３によって旋回スクロール１０の旋
回半径可変量を寸法εの範囲内で高精度に規制すること
ができる。

【００６９】かくして本実施例では、旋回スクロール１
０のラップ部１１Ｂ両側面および固定スクロール６のラ
ップ部６Ｃ両側面に、それぞれ厚さ寸法ｔを有した軟質
の各表面被覆層１６，１７を形成し、駆動軸７と旋回ス
クロール１０との間には旋回半径可変機構１８を設ける
ことにより、運転の初期段階から通常の運転段階に亘っ
て旋回スクロール１０の旋回半径を寸法δ′から寸法δ
へと徐々に大きくして、表面被覆層１６，１７を互いに
積極的に摩耗させるようにしている。

【００７０】この結果、運転の初期段階では凹凸形状を
なした各表面被覆層１６，１７を、通常の運転時に凹凸
がない滑らかな湾曲面として形成することができ、通常
の運転時にはこの表面被覆層１６，１７間を隙間なく密
閉することができると共に、各圧縮室１２内の密閉度を
確実に向上でき、当該スクロール式圧縮機械の圧縮性能
を大幅に向上させることができる。

【００７１】また、駆動軸７と旋回スクロール１０との
間には、ストッパ２３を設けることによって、可変クラ
ンク１９の駆動軸７に対する回転角度を予め決められた
回転角度αに規制し、旋回スクロール１０の旋回半径可
変量を微小の寸法εに設定したから、旋回スクロール１
０の旋回半径が寸法δ′から寸法δへと大きくなって各
表面被覆層１６，１７の摩耗が進行したときでも、該各
表面被覆層１６，１７が過剰に摩耗して、各ラップ部６
Ｃ，１１Ｂの両側面の部位が露出してしまうのを防止す
ることができると共に、各ラップ部６Ｃ，１１Ｂが直接
接触（摺動）して摩耗してしまうのを確実に防止でき、
当該スクロール式流体機械の寿命、耐久性等を長期に亘
って補償することができる。

【００７２】さらに、嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 とピン２
４の軸線Ｏ3 との間の距離Ｌ2 を、嵌合軸部２１の軸線
Ｏ1 と偏心軸部２２の軸線Ｏ2 との間の軸間寸法Ｌ1 に
対して十分に長く設定したから、ピン２４とピン穴２５
の加工を容易にでき、加工作業時の作業性を大幅に向上
させることができる。

【００７３】次に、図５および図６は本発明の第２の実
施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の符
号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本
実施例の特徴は、ストッパ４１をピン４２とピン穴４３
によって構成し、該ピン４２を駆動軸７の円板部７Ｂ先
端面に設けると共に、ピン４２を支持軸部４２Ａとスト
ッパ軸部４２Ｂとから構成し、該ストッパ軸部４２Ｂの
軸線ＯA を嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 および偏心軸部２２
の軸線Ｏ2 とをほぼ同一直線上に並べる構成としたこと
にある。

【００７４】ここで、ピン４２は図７に示す如く、軸線
ＯB を有した円柱状の支持軸部４２Ａと、該支持軸部４
２Ａの一側端面に一体形成されたストッパ軸部４２Ｂと
から構成され、該ストッパ軸部４２Ｂの軸線ＯA は、支
持軸部４２Ａの軸線ＯB に対して一定寸法だけ僅かに偏
心している。

【００７５】そして、駆動軸７の円板部７Ｂには、その
先端面外周部の位置に前記支持軸部４２Ａ用の挿嵌穴
（図示せず）が形成されると共に、該挿嵌穴には支持軸
部４２Ａが嵌合されている。そして、支持軸部４２Ａを
必要に応じて回転させたときには、ストッパ軸部４２Ｂ
がその軸線ＯA の位置を図７の（ａ），（ｂ）に示す如
く移動できるようになっている。

【００７６】また、ピン４２はその軸線ＯA が図６に示
す如く、嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 と偏心軸部２２の軸線
Ｏ2 とを結んだ基準線Ｍ−Ｍ上にほぼ位置するように配
設されると共に、ピン４２の軸線ＯA と嵌合軸部２１の
軸線Ｏ1 との間の軸間寸法は、前記第１の実施例と同様
に嵌合軸部２１の軸線Ｏ1 と偏心軸部２２の軸線Ｏ2と
の間の軸間寸法が、寸法Ｌ1 よりも十分に長い寸法Ｌ2
（Ｌ2 ＞Ｌ1 ）に設定されている。

【００７７】そして、ピン４２のストッパ軸部４２Ｂは
可変クランク１９に形成されたピン穴４３内に挿入さ
れ、該ピン穴４３内周面とストッパ軸部４２Ｂとの間に
は、前記第１の実施例と同様に隙間寸法Ｃを有した隙間
を形成している。

【００７８】かくして、このように構成される本実施例
でも、ストッパ４１によって可変クランク１９の駆動軸
７に対する回転角度を、予め決められた回転角度αに高
精度に規制でき、旋回スクロール１０の旋回半径可変量
を微小寸法εに設定できると共に、ピン２４のストッパ
軸部４２Ｂとピン穴２５との間の隙間寸法Ｃを寸法εに
対して十分に大きくして形成することができ、前記第１
の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

【００７９】さらに、本実施例では、ピン４２を支持軸
部４２Ａとストッパ軸部４２Ｂとから構成し、該ストッ
パ軸部４２Ｂの軸線ＯA を支持軸部４２Ａの軸線ＯB に
対して偏心させたから、ピン４２の支持軸部４２Ａを回
転させることにより、ストッパ軸部４２Ｂの軸線ＯA の
位置を、このときの回転量に応じて容易に移動させるこ
とができる。

【００８０】従って、本実施例では、運転の初期段階に
各表面被覆層１６，１７の厚さ寸法ｔに応じて、旋回ス
クロール１０の旋回半径可変量（寸法ε）の大きさを調
整したい場合には、可変クランク１９を駆動軸７の円板
部７Ｂに取付けた状態で、ピン４２自体を支持軸部４２
Ａを中心として回転させることによって、前記隙間寸法
Ｃの大きさを容易に微調整できると共に、駆動軸７に対
する可変クランク１９の回転角度αの大きさを容易に変
えることができる。

【００８１】なお、前記各実施例では、可変クランク１
９に第１軸部としての嵌合軸部２１を設けると共に、駆
動軸７の円板部７Ｂ先端面に挿嵌穴７Ｃを設けることに
より、可変クランク１９を円板部７Ｂの先端面に回転可
能に設けるものとして述べたが、これに替えて、円板部
７Ｂの先端面に嵌合軸部２１と同様の円柱状をなした軸
部を設けると共に、円盤部２０の厚みを大きくしてこの
円盤部の一側端面に該軸部が回転可能に挿入される挿通
穴を設けるようにしてもよい。

【００８２】また、前記各実施例では、第２軸部として
の偏心軸部２２を、背面プレート１５のボス部１５Ａ内
に旋回軸受３２を介して回転可能に設けるものとして述
べたが、これに替えて、円盤部２０の他側端面２０Ｂに
ボス部を形成すると共に、背面プレート１５に偏心軸部
２２と同様の円柱状をなした軸部を設けることにより、
該軸部を前記ボス部内に旋回軸受等を介して回転可能に
設けるようにしてもよい。

【００８３】さらにまた、前記各実施例ではスクロール
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。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に記載の発
明では、旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部
のうち少なくとも一方のラップ部に、該ラップ部よりも
軟質の材料からなる表面被覆層を形成し、前記駆動軸の
先端側と旋回スクロールとの間には、該旋回スクロール
の旋回半径を可変とする旋回半径可変機構を設け、圧縮
運転の初期段階で旋回スクロールの旋回半径を序所に大
きくさせることにより、各ラップ部に形成された表面被
覆層を互いに擦合わせて積極的に摩耗させることがで
き、各表面被覆層の表面を凹凸のない滑らかな湾曲面と
して形成することができる。

【００８５】従って、該各表面被覆層の表面間の隙間を
限りなく小さくすることができ、旋回スクロールのラッ
プ部と固定スクロールのラップ部との間で形成される各
圧縮室内を該各ラップ部間で確実に密閉することができ
ると共に、各圧縮室内の密閉度を確実に向上させること
ができ、当該スクロール式流体機械の圧縮性能を大幅に
向上させることができる。

【００８６】また、旋回半径可変機構には、前記旋回ス
クロールの旋回半径可変量を前記表面被覆層の厚みより
も小さく規制するストッパを設けたから、旋回スクロー
ルの旋回半径が大きくなって前記各表面被覆層の摩耗が
進行したときでも、各表面被覆層が過剰に摩耗して、各
ラップ部の両側面の部位が露出してしまうのを確実に防
止することができると共に、各ラップ部が直接接触（摺
動）して摩耗してしまうのを確実に防止でき、当該スク
ロール式流体機械の寿命、耐久性等を長期に亘って補償
することができる。

【００８７】さらに、請求項２に記載の発明では、圧縮
運転時に遠心力と各圧縮室内のガス（流体）圧が第２軸
部に対して作用し、これらの合力を利用することによ
り、第２軸部と駆動軸の軸線との間の軸間寸法、即ち旋
回スクロールの旋回半径を容易に増，減させることがで
き、旋回半径可変機構を第１軸部と第２軸部とを備えた
可変クランクによって簡単に構成することができる。

【００８８】また、ストッパによって可変クランクと駆
動軸との相対回転を予め決められた回転角度に規制する
ことにより、旋回スクロールの旋回半径可変量を確実に
規制することができ、ストッパを簡単に構成することが
できる。

【００８９】さらに、請求項３に記載の発明では、、ピ
ン穴の内周面がピンに対して係止することによって、可
変クランクの駆動軸に対する相対回転を予め決められた
回転角度に容易に規制することができ、これらピンとピ
ン穴によってストッパを確実に簡単に構成することがで
きる。

【００９０】さらにまた、請求項４に記載の発明では、
圧縮運転の初期段階で前記各表面被覆層の厚さに応じ
て、旋回スクロールの旋回半径可変量の大きさを調整し
たい場合には、可変クランクを駆動軸に取付けた状態
で、ピン自体を支持軸部を中心として回転させることに
より、ストッパとピンとの間の隙間を容易に微調整する
ことができ、駆動軸に対して可変クランク全体を動かし
て前記隙間の大きさを変えるような面倒な作業を省くこ
とができ、このような位置決め作業の作業性を確実に向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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】図１中のケーシング、旋回スクロール、自転防
止機構および旋回半径可変機構等を示す分解斜視図であ
る。

【図３】運転の初期段階における旋回スクロールのラッ
プ部、固定スクロールのラップ部および表面被覆層の状
態を拡大して示す図１中の矢示 III−III 方向断面図で
ある。

【図４】通常の運転時における表面被覆層の状態を示す
図３と同様の断面図である。

【図５】図１中の旋回半径可変機構を拡大して示す動作
説明図である。

【図６】本実施例の第２の実施例による旋回半径可変機
構を示す図５と同様の動作説明図である。

【図７】図６中のストッパを拡大して示す動作説明図で
ある。

【符号の説明】

１ ケーシング ７ 駆動軸 １０ 旋回スクロール １１ 旋回スクロール本体 １１Ｂ ラップ部 １２ 圧縮室 １６，１７ 表面被覆層 １８ 旋回半径可変機構 １９ 可変クランク ２１ 嵌合軸部（第１軸部） ２２ 偏心軸部（第２軸部） ２３，４１ ストッパ ２４，４２ ピン ２５，４３ ピン穴 ２７ 自転防止機構 ３２ 旋回軸受 ４２Ａ 支持軸部 ４２Ｂ ストッパ軸部

フロントページの続き (72)発明者 小林 義雄 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 三原 宏之 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、該ケーシングに一体的に
   設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定
   スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支
   持され先端側が前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、
   該駆動軸の先端側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
   成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロール
   とからなるスクロール式流体機械において、 前記旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部のう
   ち少なくとも一方のラップ部には、該ラップ部よりも軟
   質の材料からなる表面被覆層を形成し、前記駆動軸の先
   端側と旋回スクロールとの間には、該旋回スクロールの
   旋回半径を可変とする旋回半径可変機構を設け、かつ該
   旋回半径可変機構には、前記旋回スクロールの旋回半径
   可変量を前記表面被覆層の厚みよりも小さく規制するス
   トッパを設けたことを特徴とするスクロール式流体機
   械。
2. 【請求項２】 前記旋回半径可変機構は、前記駆動軸の
   軸線に対して偏心し該駆動軸の先端側に回転可能に取付
   けられる第１軸部と、該第１軸部の軸線と前記駆動軸の
   軸線とに対してそれぞれ偏心し、前記旋回スクロールを
   回転可能に支持する第２軸部とからなる可変クランクを
   備え、前記ストッパは該可変クランクと前記駆動軸との
   相対回転を予め決められた回転角度に規制する構成とし
   てなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 【請求項３】 前記ストッパを、前記駆動軸の軸線から
   一定寸法だけ離間して該駆動軸の先端側に設けられたピ
   ンと、前記可変クランクに形成され該ピンが隙間を介し
   て挿入されるピン穴とから構成してなる請求項１または
   ２に記載のスクロール式流体機械。
4. 【請求項４】 前記ピンを、駆動軸の先端側に設けられ
   る支持軸部と、該支持軸部に対して偏心し前記可変クラ
   ンクのピン穴内に挿入されるストッパ軸部とを備える構
   成としてなる請求項３に記載のスクロール式流体機械。