JP2008248817A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 スラスト受部とスラストプレートとの間の隙間によるスラストプレートのがたつきを防止する。
【解決手段】 スラストプレート１７に円形孔１８と長孔１９とを設け、スラスト受部５の環状溝６に、円形孔１８が嵌合する一の突起２０と長孔１９が長手方向に移動可能に嵌合する他の突起２１とを設ける。これにより、円形孔１８と長孔１９の内周面に突起２０，２１を常に当接させることができ、スラストプレート１７を、環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂとの間に径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2を保持した状態で、径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレート１７のがたつきを広い温度範囲にわたって防止し、スラストプレート１７が環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂに衝突して騒音を発生するのを確実に抑えることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等の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。

一般に、スクロール式流体機械は、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させることにより、空気、冷媒等の圧縮やポンプ動作を行うものであり、例えば空気圧縮機として用いられている。

この種の従来技術によるスクロール式空気圧縮機は、例えば筒状に形成されたケーシングを有し、このケーシングの内周側にはスラスト受部が設けられている。また、ケーシングには、スラスト受部と対向する位置に固定スクロールが設けられ、この固定スクロールは、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設されている。

そして、ケーシング内には、モータ等の駆動源によって回転駆動される駆動軸が設けられ、該駆動軸の先端側には、ケーシングのスラスト受部と固定スクロールとの間に位置して旋回スクロールが設けられている。この場合、旋回スクロールは、鏡板の表面側に渦巻状のラップ部が立設され、このラップ部は、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している。

また、旋回スクロールの鏡板とケーシングのスラスト受部との間には、環状のスラストプレートが設けられている。この場合、ケーシングのスラスト受部は、例えば熱膨張率が比較的大きなアルミニウム等の金属材料によって形成されている。一方、スラストプレートは、例えば鉄等の金属板をプレス加工することによって形成され、スラスト受部よりも小さな熱膨張率を有している。

そして、圧縮機の運転時に、モータ等によって駆動軸が回転駆動されると、旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回運動し、これによって圧縮室で空気が圧縮される。このとき、圧縮室側から旋回スクロールにスラスト方向の荷重が加わると、この荷重は、スラストプレートを介してケーシングのスラスト受部に受承される。

ところで、スラストプレートはプレス加工等によって形成されているため、その外径や内径には加工誤差等による寸法のばらつきが生じ易い。また、圧縮機の運転時には、圧縮室で発生する熱がスラストプレートに伝わることにより、スラストプレートが熱膨張し易い。このため、スラスト受部の凹溝は、スラストプレートの外形状よりも大きめに形成され、凹溝の周面とスラストプレートとの間には、例えばスラストプレートの加工誤差や熱膨張等による寸法のばらつきを許す径方向の隙間が設けられている。

従って、例えば圧縮機を始動してから暖気状態となるまでの間に、スラストプレートが熱膨張していないときには、プレートと凹溝との間に径方向の大きな隙間が形成されることになる。この結果、熱膨張していないスラストプレートが旋回スクロールに引摺られて凹溝内で旋回するように変位し、このスラストプレートが凹溝の周面と衝突を繰返して騒音が発生することにより、圧縮機の周囲の作業環境を悪化させてしまうという問題がある。

このような問題に対し、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に弾性体を設け、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に形成された隙間によってスラストプレートが径方向に位置ずれ（がたつき）を生じるのを、弾性体によって規制するようにしたスクロール式の圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２９１７４号公報

この従来技術による圧縮機によれば、スラスト受部の凹溝に対してスラストプレートが径方向にがたつくのを、両者間に設けられた弾性体の弾性力によって抑えることができる。また、スラストプレートの熱膨張、熱収縮、加工誤差等を、弾性体の弾性変形によって吸収することができる。

しかし、上述した従来技術では、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に、ゴム等の樹脂材料、フェルト等を用いて形成された弾性体を設け、この弾性体が潰れたり、復元することによってスラストプレートの径方向のがたつきを抑えている。

このため、弾性体は、スラストプレートの変位に応じて変形を繰返すことにより早期に破損してしまい、長期に亘ってスラストプレートのがたつきを規制するためには弾性体の耐久性が低く、十分な信頼性を得ることができないという問題がある。

また、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に、これらとは別部材からなる複数の弾性体を取付ける必要があるため、部品点数の増加、組立工数の増加によって圧縮機全体の製造コストが嵩んでしまうという問題がある。

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、スラスト受部とスラストプレートとの間の隙間によるスラストプレートのがたつきを防止し、騒音を抑えて良好な作業環境を実現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にある。

上述した課題を解決するために本発明は、渦巻状のラップ部を有する固定スクロール部とスラスト方向の荷重を受承するスラスト受部とが設けられた固定部材と、該固定部材に設けられた前記固定スクロール部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状のラップ部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールと前記固定部材のスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記スラストプレートには、少なくとも１個の孔と径方向に延びる少なくとも１個の長孔とを設け、前記固定部材のスラスト受部には、前記スラストプレートに向けて突出し前記孔が嵌合する一の突起と、前記長孔がその長手方向に移動可能に嵌合する他の突起とを設けたことにある。

請求項２の発明は、渦巻状のラップ部を有する固定スクロール部とスラスト方向の荷重を受承するスラスト受部とが設けられた固定部材と、該固定部材に設けられた前記固定スクロール部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状のラップ部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールと前記固定部材のスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械において、前記固定部材のスラスト受部には、少なくとも１個の凹窪部と径方向に延びる少なくとも１個の長溝状凹窪部とを設け、前記スラストプレートには、前記スラスト受部に向けて突出し前記凹窪部に嵌合する一の突起と、前記長溝状凹窪部にその長手方向に移動可能に嵌合する他の突起とを設ける構成としたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、スラストプレートには、少なくとも１個の孔と少なくとも１個の長孔とを設け、固定部材のスラスト受部には、孔が嵌合する一の突起と、長孔がその長手方向に移動可能に嵌合する他の突起とを設けたので、スラストプレートの孔と長孔の内周面に、スラスト受部の各突起を常に当接させることができる。これにより、スラスト受部とスラストプレートとの間に隙間を形成した状態で、スラストプレートを径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレートのがたつきを広い温度範囲にわたって防止し、スラストプレートがスラスト受部と衝突して騒音を発生するのを抑えることができ、低騒音で良好な運転環境を実現することができる。

また、スラストプレートに孔と長孔とを設ける構成としたので、スラストプレートは、孔と一の突起との間に形成された隙間の範囲で、長孔の内周面を他の突起に摺接させつつ該長孔の長手方向に沿って円滑に往復運動することができる。この結果、各突起に対するスラストプレートのがたつきを最小限に抑えることができるので、各突起とスラストプレートとの衝突音を防止することができる。また、孔や長孔の内周面が各突起と衝突して早期に破損するのを抑えることができるので、スラストプレートの寿命を延ばすことができる。

さらに、スクロール式流体機械の運転に伴う温度上昇によってスラストプレートとスラスト受部との間に熱膨張差が生じたとしても、孔と一の突起との間の隙間、長孔と他の突起との間の隙間により、この熱膨張差を吸収することができる。この結果、スラストプレートが、スラスト受部との熱膨張差によって湾曲するのを抑えることができ、旋回スクロールの旋回動作を安定させることができる。

請求項２の発明によれば、スラスト受部の凹窪部と長溝状凹窪部の内周面に、スラストプレートの各突起を常に当接させることにより、スラスト受部とスラストプレートとの間に隙間を形成した状態で、スラストプレートを径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレートのがたつきを広い温度範囲にわたって防止し、スラストプレートがスラスト受部と衝突して騒音を発生するのを抑えることができ、低騒音で良好な運転環境を実現することができる。

また、スラストプレートは、凹窪部と一の突起との間に形成された隙間の範囲で、長溝状凹窪部の内周面に他の突起を摺接させつつ該長溝状凹窪部の長手方向に沿って円滑に往復運動することができる。この結果、凹窪部、長溝状凹窪部に対する各突起のがたつきを最小限に抑えることができ、これらの衝突音を防止することができる。

さらに、スラストプレートとスラスト受部との間に熱膨張差が生じたとしても、凹窪部と一の突起との間の隙間、長溝状凹窪部と他の突起との間の隙間により、この熱膨張差を吸収することができるので、スラストプレートが、スラスト受部との熱膨張差によって湾曲するのを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械について、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図５は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、軸受部分に給油を行う半給油式のスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明する。

１はスクロール式空気圧縮機の外殻をなすケーシングで、該ケーシング１は、後述の固定スクロール７と共に固定部材を構成するものである。ここで、ケーシング１は、例えばアルミニウム、またはその合金等の金属材料からなり、段付きの略筒状に形成されている。

そして、ケーシング１は、小径筒状に形成された軸受部２と、該軸受部２の軸方向一側に拡径して設けられた大径筒部３と、該大径筒部３の一端側から径方向外向きに突出したフランジ部４と、大径筒部３の内周側に一体形成された後述のスラスト受部５とによって大略構成されている。

５はケーシング１の大径筒部３に径方向内向きに突出して設けられた円環状のスラスト受部で、該スラスト受部５は、図２ないし図５に示すように、後述の旋回スクロール１０と対向する部位に形成された環状溝６を有し、該環状溝６内には後述のスラストプレート１７が遊嵌されている。

ここで、環状溝６は、軸方向に窪んだ円環状の溝として形成され、外周面６Ａ、内周面６Ｂおよび底面６Ｃを有している。そして、環状溝６の底面６Ｃには、後述する一の突起２０と他の突起２１とが、スラストプレート１７に向けて突出して設けられている。

この場合、環状溝６の外周面６Ａは、スラストプレート１７やスラスト受部５の加工誤差、熱膨張等を考慮して、スラストプレート１７の外径よりも大径に形成され、この外周面６Ａとスラストプレート１７の外周面１７Ｃとの間には、径方向の外側隙間Ｓ1が形成されている。

また、環状溝６の内周面６Ｂは、同じく加工誤差、熱膨張等を考慮することにより、スラストプレート１７の内径よりも小径に形成され、この内周面６Ｂとスラストプレート１７の内周面１７Ｄとの間には、径方向の内側隙間Ｓ2が形成されている。

そして、これらの径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2は、スラストプレート１７やケーシング１の寸法ばらつき、熱変形等を許容するものである。この場合、熱膨張を考慮した径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2の寸法値とは、例えば圧縮機の始動時や暖機運転後において、スラスト受部５やスラストプレート１７が実用上の最大寸法まで熱膨張した場合でも、スラストプレート１７と環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂとの間に最低限の隙間を確保できるような大きさである。

７はケーシング１に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール７は、図１に示すように、略円板状に形成された鏡板７Ａと、該鏡板７Ａの表面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部７Ｂと、該ラップ部７Ｂを取囲む位置で鏡板７Ａの外周側からケーシング１に向けて軸方向に延びた筒部７Ｃと、該筒部７Ｃの外周側から径方向外向きに突出したフランジ部７Ｄとによって構成されている。

そして、固定スクロール７のフランジ部７Ｄを、ケーシング１のフランジ部４にボルト締めすることにより、固定スクロール７がケーシング１に一体に固定され、固定スクロール７の鏡板７Ａとケーシング１のスラスト受部５との間には、後述の旋回スクロール１０、スラストプレート１７が設けられる構成となっている。

８は例えば２個の主軸受９を介してケーシング１の軸受部２に回転可能に支持された駆動軸で、該駆動軸８は、基端側がケーシング１の外部でモ−タ（図示せず）等の駆動源に連結されている。また、駆動軸８の先端側は、固定スクロール７に向けて延びたクランク軸８Ａとなり、該クランク軸８Ａの軸線は、駆動軸８の軸線に対して所定の寸法δだけ径方向に偏心している。

１０は駆動軸８のクランク軸８Ａ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１０は、ケーシング１内に配置され、固定スクロール７と軸方向で対向している。そして、旋回スクロール１０は、円板状に形成された鏡板１０Ａと、該鏡板１０Ａの表面から軸方向に立設された渦巻状のラップ部１０Ｂと、鏡板１０Ａの裏面中央に突設され、旋回軸受１１を介してクランク軸８Ａに回転可能に連結されたボス部１０Ｃとによって構成されている。

ここで、鏡板１０Ａの径方向外側部位は、ケーシング１のスラスト受部５と固定スクロール７のフランジ部７Ｄとの間に配設され、スラストプレート１７に摺接している。また、鏡板１０Ａの裏面のうち後述する一の突起２０、他の突起２１に対応する２箇所には、固定スクロール７側に窪む凹窪部１０Ｄ，１０Ｄが設けられている。そして、これらの凹窪部１０Ｄは、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、鏡板１０Ａの裏面が各突起２０，２１と干渉するのを防止するものである。

また、ラップ部１０Ｂは、固定スクロール７のラップ部７Ｂに対して、例えば１８０°だけずらして重なり合うように配設され、固定スクロール７のラップ部７Ｂと旋回スクロール１０のラップ部１０Ｂとの間には、複数の圧縮室１２が画成されている。

そして、旋回スクロール１０は、モータ等によって駆動軸８が回転駆動されることにより、クランク軸８Ａの偏心量δに応じた一定の旋回半径をもって固定スクロール７に対し旋回運動する。これにより、スクロール式空気圧縮機は、固定スクロール７の外周側に設けられた吸込口１３から最外周側の圧縮室１２に空気を吸込み、中央側の圧縮室１２から吐出口１４を介して外部に圧縮空気を吐出する構成となっている。

１５はケーシング１のスラスト受部５と旋回スクロール１０の鏡板１０Ａとの間に設けられたオルダムリングで、該オルダムリング１５は、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、その自転を防止するものである。

１６は駆動軸８に設けられたバランスウェイトで、該バランスウェイト１６は、駆動軸８と一緒に回転することにより、旋回スクロール１０との間で回転バランスをとるものである。この場合、バランスウェイト１６の先端側には油掻き１６Ａが設けられ、この油掻き１６Ａは、ケーシング１内に貯溜された潤滑油を掻き上げることにより、スラスト受部５、主軸受９、旋回軸受１１、スラストプレート１７の両面側等に潤滑油を供給するものである。

１７はケーシング１のスラスト受部５と旋回スクロール１０の鏡板１０Ａとの間に設けられたスラストプレートで、該スラストプレート１７は、図４、図５等に示すように、例えば鉄等の金属板をプレス加工することにより、円環状の平板として形成され、表面１７Ａ、裏面１７Ｂ、外周面１７Ｃおよび内周面１７Ｄを有している。

そして、スラストプレート１７は、スラスト受部５の環状溝６内に遊嵌され、スラストプレート１７の裏面１７Ｂは、環状溝６の底面６Ｃに当接している。この状態で、スラストプレート１７の外周面１７Ｃは、径方向の外側隙間Ｓ1をもって環状溝６の外周面６Ａと対向し、スラストプレート１７の内周面１７Ｄは、径方向の内側隙間Ｓ2をもって環状溝６の内周面６Ｂと対向している（図４参照）。

また、スラストプレート１７の表面１７Ａは、スラスト受部５の環状溝６から旋回スクロール１０側に突出し、旋回スクロール１０の鏡板１０Ａの裏面に摺接している。これにより、スラストプレート１７は、旋回スクロール１０が旋回運動するときに、鏡板１０Ａに加わるスラスト方向の荷重をスラスト受部５と協働して受承する。そして、スラストプレート１７には、後述の円形孔１８と長孔１９とが設けられている。

１８はスラストプレート１７に設けられた１個の孔としての円形孔で、該円形孔１８は、後述する一の突起２０が嵌合するものである。ここで、円形孔１８は、スラストプレート１７を軸方向に貫通する円形の貫通孔からなり、プレス加工によってスラストプレート１７に一体形成されている。

１９は円形孔１８とは異なる位置でスラストプレート１７に設けられ、該スラストプレート１７の径方向に延びた１個の長孔で、該長孔１９は、後述する他の突起２１が嵌合するものである。ここで、長孔１９は、スラストプレート１７を軸方向に貫通する長溝状の貫通孔からなり、プレス加工によってスラストプレート１７に一体形成されている。この場合、円形孔１８と長孔１９とは、例えば１８０°の間隔をもって周方向に離間した状態でスラストプレート１７に形成され、長孔１９の長手方向は、スラストプレート１７の中心と円形孔１８の中心とを通る直線に沿って延びている。

２０はスラストプレート１７の円形孔１８に対応してケーシング１のスラスト受部５に設けられた一の突起で、該突起２０は、円形孔１８が嵌合するものである。ここで、突起２０は、図２、図５等に示すように、円柱状をなしてスラスト受部５に一体形成されている。

そして、突起２０は、環状溝６の底面６Ｃからスラストプレート１７に向けて突出し、スラストプレート１７の円形孔１８に隙間をもって嵌合している。この場合、環状溝６の底面６Ｃからの突起２０の突出長さは、スラストプレート１７の板厚よりも大きく設定され、突起２０の先端部は、旋回スクロール１０（鏡板１０Ａ）の裏面側に設けられた凹窪部１０Ｄ内に突出している。

ここで、図２に示すように、スラストプレート１７に設けた円形孔１８の直径（孔径）をφＤとし、突起２０の直径をφｄとすると、円形孔１８と突起２０との間に形成される環状の隙間Ｓ3は、下記数１のように表される。

そして、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3は、環状溝６の外周面６Ａとスラストプレート１７の外周面１７Ｃとの間の外側隙間Ｓ1よりも小さく（Ｓ1＞Ｓ3）、かつ、環状溝６の内周面６Ｂとスラストプレート１７の内周面１７Ｄとの間の内側隙間Ｓ2よりも小さく（Ｓ2＞Ｓ3）設定されている。

２１はスラストプレート１７の長孔１９に対応してケーシング１のスラスト受部５に設けられた他の突起で、該突起２１は、長孔１９がその長手方向に移動可能に嵌合するものである。ここで、突起２１は、図３ないし図５に示すように、例えば突起２０と等しい直径φｄを有する円柱状をなし、突起２０と略１８０°の角度間隔をもってスラスト受部５に一体形成されている。

そして、突起２１は、環状溝６の底面６Ｃからスラストプレート１７に向けて突出し、スラストプレート１７の長孔１９に嵌合している。この場合、環状溝６の底面６Ｃからの突起２１の突出長さは、スラストプレート１７の板厚よりも大きく設定され、突起２１の先端部は、旋回スクロール１０（鏡板１０Ａ）の裏面側に設けられた凹窪部１０Ｄ内に突出している。

ここで、図３及び図４に示すように、スラストプレート１７に設けた長孔１９の長手方向の寸法（長さ寸法）をＡとし、幅寸法をＢとし、突起２１の直径をφｄとすると、長孔１９の長手方向と突起２１との間に形成される長さ方向の隙間Ｓ4は、下記数２のように表される。

そして、長孔１９の長手方向と突起２１との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4は、例えば上述した円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3よりも大きく（Ｓ4＞Ｓ3）設定されている。一方、長孔１９の幅寸法Ｂは、突起２１の直径φｄよりも僅かに大きく設定されている。従って、突起２１は、長孔１９にその長手方向に沿って相対移動可能に嵌合している。

これにより、スラストプレート１７は、円形孔１８と突起２０との間に形成された環状隙間Ｓ3の範囲で、突起２１に嵌合した長孔１９の長手方向に沿って往復運動を行うことができる。この場合、長孔１９の幅寸法Ｂは、突起２１の直径φｄよりも僅かに大きく設定されているので、スラストプレート１７は、長孔１９の内周面を突起２１の外周面に摺接させつつ、該長孔１９の長手方向に沿って往復運動することができ、突起２０，２１に対するスラストプレート１７のがたつきを最小限に抑えることができる構成となっている。

このように、各突起２０，２１は、スラストプレート１７の円形孔１８，長孔１９にそれぞれ嵌合することにより、スラストプレート１７を径方向および周方向（回転方向）に対して位置決めしている。これにより、例えば空気圧縮機の始動時等において、スラストプレート１７と環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂとの間に大きな径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2が形成されている場合でも、環状溝６内におけるスラストプレート１７の径方向の動きを規制し、そのがたつきを抑えることにより、スラストプレート１７が環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂに接触して騒音が生じるのを防止できる構成となっている。

本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、空気圧縮機の運転時には、モータ等によって駆動軸８を回転駆動することにより、旋回スクロール１０が偏心量δの旋回半径をもって旋回運動し、外部の空気が吸込口１３から最外周側の圧縮室１２に吸込まれる。そして、この空気は、中央側の圧縮室１２に向けて順次圧縮され、圧縮空気となって吐出口１４から外部の空気タンク（図示せず）等に吐出される。

また、空気圧縮機の運転時には、圧縮室１２内の圧力が、旋回スクロール１０を固定スクロール７から離間させる方向（スラスト方向）の荷重となって鏡板１０Ａに作用する。このスラスト方向の荷重は、スラストプレート１７とケーシング１のスラスト受部５とによって受承されるため、旋回スクロール１０は、固定スクロール７と摺接した状態で圧縮動作を安定的に行うことができる。

このとき、スラストプレート１７には、旋回スクロール１０との間の摩擦抵抗によって径方向および回転方向の外力が付加される。しかし、スラストプレート１７には円形孔１８と長孔１９とが設けられ、円形孔１８にはスラスト受部５に設けられた一の突起２０が嵌合し、長孔１９にはスラスト受部５に設けられた他の突起２１が嵌合している。

このため、スラストプレート１７に設けた円形孔１８と長孔１９の内周面に、スラスト受部５に設けた突起２０，２１の外周面が常に当接するので、スラストプレート１７を、環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂとの間に径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2を保持した状態で、径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレート１７が、環状溝６内でがたつきを生じて外周面６Ａ，内周面６Ｂに衝突するのを抑えることができ、空気圧縮機の作動時における衝撃音を低減することができる。

この場合、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3は、環状溝６の外周面６Ａとスラストプレート１７との間の外側隙間Ｓ1よりも小さく設定され、かつ、環状溝６の内周面６Ｂとスラストプレート１７との間の内側隙間Ｓ2よりも小さく設定されている。一方、長孔１９の長手方向と突起２１との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4は、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3よりも大きく設定され、長孔１９の幅寸法Ｂは、突起２１の直径φｄよりも僅かに大きく設定されている。

これにより、スラストプレート１７は、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3の範囲で、長孔１９の内周面を突起２１の外周面に摺接させつつ、該長孔１９の長手方向に沿って円滑に往復運動することができる。この結果、突起２０，２１に対するスラストプレート１７のがたつきを最小限に抑えることができ、各突起２０，２１とスラストプレート１７との衝突音を防止することができる。さらに、円形孔１８、長孔１９の内周面が各突起２０，２１と衝突して早期に破損するのを抑えることができ、スラストプレート１７の寿命を延ばすことができる。

また、空気圧縮機の運転に伴う温度上昇によってスラストプレート１７とスラスト受部５とが熱膨張し、熱膨張率が大きなアルミニウム等によって形成されたスラスト受部５と、熱膨張率が小さな鉄等によって形成されたスラストプレート１７との間に熱膨張差が生じたとしても、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3、長孔１９の長手方向と突起２１との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4により、この熱膨張差を吸収することができる。この結果、スラストプレート１７が、スラスト受部５との熱膨張差によって湾曲（そり）するのを抑えることができ、旋回スクロール１０の旋回動作を安定させることができる。

かくして、本実施の形態によれば、スラストプレート１７に円形孔１８と長孔１９とを設け、スラスト受部５の環状溝６に、円形孔１８が嵌合する一の突起２０と長孔１９が長手方向に移動可能に嵌合する他の突起２１とを設けることにより、スラストプレート１７の円形孔１８と長孔１９の内周面に、突起２０，２１を常に当接させることができる。

このため、スラストプレート１７に対し、旋回スクロール１０との間の摩擦抵抗によって径方向および回転方向の外力が付加されたとしても、スラストプレート１７を、環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂとの間に径方向の隙間Ｓ1，Ｓ2を保持した状態で、径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレート１７のがたつきを広い温度範囲にわたって防止し、スラストプレート１７が環状溝６の外周面６Ａ，内周面６Ｂに衝突するのを確実に抑えることができる。従って、空気圧縮機の作動時における衝撃音を低減することができ、低騒音で良好な運転環境を実現することができる。

また、スラストプレート１７に円形孔１８と長孔１９とを設ける構成としたので、スラストプレート１７は、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3の範囲で、長孔１９の内周面を突起２１の外周面に摺接させつつ、該長孔１９の長手方向に沿って円滑に往復運動することができる。この結果、突起２０，２１に対するスラストプレート１７のがたつきを最小限に抑えることができ、各突起２０，２１とスラストプレート１７との衝突音を防止することができる。

さらに、空気圧縮機の運転に伴う温度上昇によってスラストプレート１７とスラスト受部５との間に熱膨張差が生じたとしても、円形孔１８と突起２０との間の環状隙間Ｓ3、長孔１９の長手方向と突起２１との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4により、この熱膨張差を吸収することができる。この結果、スラストプレート１７が、スラスト受部５との熱膨張差によって湾曲（そり）するのを抑えることができ、旋回スクロール１０の旋回動作を安定させることができる。

また、本実施の形態によれば、スラスト受部５に一体形成されたアルミニウム等の金属材料からなる突起２０，２１を用いたので、例えば従来技術で述べたように、スラスト受部の凹溝とスラストプレートとの間に可撓性材料からなる弾性体を設ける場合に比較して、突起２０，２１の信頼性を高めることができ、スラストプレート１７のがたつきを長期に亘って確実に抑えることができる。

また、スラストプレート１７の円形孔１８、長孔１９に嵌合する突起２０，２１を、スラスト受部５に一体形成したので、例えばスラスト受部５とは別部材からなる突起を形成し、当該突起をスラスト受部５に組付ける場合に比較して、部品点数の低減、組立工数の低減を図ることができるので、空気圧縮機全体のコストを低減することができる。

次に、図６ないし図１０は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、固定部材のスラスト受部に凹窪部と長溝状凹窪部とを設け、スラストプレートには、凹窪部に嵌合する一の突起と長溝状凹窪部に嵌合する他の突起とを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１は固定部材としてのケーシングで、該ケーシング３１は、第１の実施の形態によるケーシング１と同様に、小径筒状に形成された軸受部３２と、該軸受部３２の軸方向一側に拡径して設けられた大径筒部３３と、該大径筒部３３の一端側から径方向外向きに突出したフランジ部３４と、後述のスラスト受部３５とによって大略構成されている。そして、ケーシング３１のフランジ部３４には、固定スクロール７が取付けられている。

３５はケーシング１の大径筒部３３に径方向内向きに突出して設けられた円環状のスラスト受部で、該スラスト受部３５は、後述の旋回スクロール３７と対向する部位に環状溝３６が形成され、該環状溝３６内には後述のスラストプレート３８が遊嵌されている。

ここで、環状溝３６は、軸方向に窪んだ円環状の溝として形成され、外周面３６Ａ、内周面３６Ｂおよび底面３６Ｃを有している。そして、図９に示すように、環状溝３６の外周面３６Ａは、スラストプレート３８の外径よりも大径に形成され、この外周面３６Ａとスラストプレート３８の外周面３８Ｃとの間には、径方向の外側隙間Ｓ1′が形成されている。また、環状溝３６の内周面３６Ｂは、スラストプレート３８の内径よりも小径に形成され、この内周面３６Ｂとスラストプレート３８の内周面３８Ｄとの間には、径方向の内側隙間Ｓ2′が形成されている。また、環状溝３６の底面３６Ｃには、後述する円形状凹窪部３９と、長溝状凹窪部４０とが凹設されている。

３７は駆動軸８のクランク軸８Ａ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３７は、第１の実施の形態による旋回スクロール３７と同様に、鏡板３７Ａと、ラップ部３７Ｂと、ボス部３７Ｃとにより構成されているものの、旋回スクロール１０に設けられた凹窪部１０Ｄに対応する部位がなく、鏡板３７Ａの裏面は一様な平坦面となっている。

３８はケーシング３１のスラスト受部３５と旋回スクロール３７の鏡板３７Ａとの間に設けられたスラストプレートで、該スラストプレート３８は、例えば鉄等の金属板をプレス加工することにより、表面３８Ａ、裏面３８Ｂ、外周面３８Ｃおよび内周面３８Ｄを有した円環状の平板として形成されている。

そして、スラストプレート３８は、スラスト受部３５の環状溝３６内に遊嵌され、スラストプレート３８の裏面３８Ｂは、環状溝３６の底面３６Ｃに当接している。この状態で、スラストプレート３８の外周面３８Ｃは、外側隙間Ｓ1′をもって環状溝３６の外周面３６Ａと対向し、スラストプレート３８の内周面３８Ｄは、内側隙間Ｓ2′をもって環状溝３６の内周面３６Ｂと対向している（図９参照）。また、スラストプレート３８の裏面３８Ｂには、後述する一の突起４１と、他の突起４２とが突設されている。

３９はケーシング３１のスラスト受部３５に設けられた１個の凹窪部としての円形状凹窪部で、該円形状凹窪部３９は、環状溝３６の底面３６Ｃに凹設された円形状をなす有底穴により構成されている。そして、この円形状凹窪部３９には、後述する一の突起４１が嵌合するものである。

４０は円形状凹窪部３９とは異なる位置でスラスト受部３５に設けられ、該スラスト受部３５の径方向に延びた１個の長溝状凹窪部で、該長溝状凹窪部４０は、環状溝３６の底面３６Ｃに凹設された長溝状をなす有底穴により構成され、後述する他の突起４２が嵌合するものである。ここで、円形状凹窪部３９と長溝状凹窪部４０とは、例えば１８０°の間隔をもって周方向に離間した状態で環状溝３６の底面３６Ｃに凹設され、長溝状凹窪部４０の長手方向は、環状溝３６の中心と円形状凹窪部３９の中心とを通る直線に沿って延びている。

４１はスラスト受部３５の円形状凹窪部３９に対応してスラストプレート３８に設けられた一の突起で、該突起４１は、スラストプレート３８の裏面３８Ｂからスラスト受部３５の環状溝３６に向けて突出し、円形状凹窪部３９に隙間をもって嵌合している。

ここで、図７に示すように、円形状凹窪部３９の直径（穴径）をφＤ′とし、突起４１の直径をφｄ′とすると、円形状凹窪部３９と突起４１との間に形成される環状の隙間Ｓ3′は、下記数３のように表される。

そして、円形状凹窪部３９と突起４１との間の環状隙間Ｓ3′は、環状溝３６とスラストプレート３８との間の外側隙間Ｓ1′よりも小さく（Ｓ1′＞Ｓ3′）、かつ、環状溝３６とスラストプレート３８との間の内側隙間Ｓ2′よりも小さく（Ｓ2′＞Ｓ3′）設定されている。

４２はスラスト受部３５の長溝状凹窪部４０に対応してスラストプレート３８に設けられた他の突起で、該突起４２は、例えば突起４１と等しい直径φｄ′を有する円柱状をなし、突起４１と略１８０°の間隔をもって離間している。そして、突起４２は、スラストプレート３８の裏面３８Ｂからスラスト受部３５の環状溝３６に向けて突出し、長溝状凹窪部４０にその長手方向に移動可能に嵌合している。

ここで、図８及び図９に示すように、長溝状凹窪部４０の長手方向の寸法（長さ寸法）をＡ′とし、幅寸法をＢ′とし、突起４２の直径をφｄ′とすると、長溝状凹窪部４０の長手方向と突起４２との間に形成される長さ方向の隙間Ｓ4′は、下記数４のように表される。

そして、長溝状凹窪部４０の長手方向と突起４２との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4′は、例えば円形状凹窪部３９と突起４１との間の環状隙間Ｓ3′よりも大きく（Ｓ4′＞Ｓ3′）設定されている。一方、長溝状凹窪部４０の幅寸法Ｂ′は、突起４２の直径φｄ′よりも僅かに大きく設定されている。従って、突起４２は、長溝状凹窪部４０にその長手方向に沿って移動可能に嵌合している。

これにより、スラストプレート３８は、突起４１と円形状凹窪部３９との間に形成された環状隙間Ｓ3′の範囲で、突起４２が嵌合した長溝状凹窪部４０の長手方向に沿って往復運動を行うことができる。この場合、長溝状凹窪部４０の幅寸法Ｂ′は、突起４２の直径φｄ′よりも僅かに大きく設定されているので、スラストプレート３８は、突起４２を長溝状凹窪部４０の内周面に摺接させつつ、該長溝状凹窪部４０の長手方向に沿って往復運動することができ、突起４１，４２に対するスラストプレート３８のがたつきを最小限に抑えることができる。

このように、スラストプレート３８の各突起４１，４２は、スラスト受部３５の環状溝３６に設けた円形状凹窪部３９、長溝状凹窪部４０にそれぞれ嵌合することにより、スラストプレート３８を径方向および周方向（回転方向）に対して位置決めしている。これにより、例えば空気圧縮機の始動時等において、スラストプレート３８と環状溝３６の外周面３６Ａ，内周面３６Ｂとの間に大きな径方向の隙間Ｓ1′，Ｓ2′が形成されている場合でも、環状溝３６内におけるスラストプレート３８のがたつきを抑えることにより、スラストプレート３８が環状溝３６の外周面３６Ａ，内周面３６Ｂに接触して騒音が生じるのを防止することができる構成となっている。

本実施の形態は上述の如き構成を有するもので、スラスト受部３５の環状溝３６に円形状凹窪部３９と長溝状凹窪部４０とを設け、スラストプレート３８の裏面３８Ｂには、円形状凹窪部３９に嵌合する一の突起４１と長溝状凹窪部４０に嵌合する他の突起４２とを設けることにより、円形状凹窪部３９と長溝状凹窪部４０の内周面に、スラストプレート３８の突起４１，４２を常に当接させることができる。

このため、スラストプレート３８に対し、旋回スクロール３７との間の摩擦抵抗によって径方向および回転方向の外力が付加されたとしても、スラストプレート３８を、環状溝３６の外周面３６Ａ，内周面３６Ｂとの間に径方向の隙間Ｓ1′，Ｓ2′を保持した状態で、径方向および回転方向に位置決めすることができる。この結果、スラストプレート３８のがたつきを広い温度範囲にわたって防止し、スラストプレート３８が環状溝３６の外周面３６Ａ，内周面３６Ｂに衝突するのを抑えることにより、低騒音で良好な運転環境を実現することができる。

また、スラストプレート３８は、突起４１と円形状凹窪部３９との間の環状隙間Ｓ3′の範囲で、突起４２を長溝状凹窪部４０の内周面に摺接させつつ、該長溝状凹窪部４０の長手方向に沿って円滑に往復運動することができる。この結果、円形状凹窪部３９、長溝状凹窪部４０に対する突起４１，４２のがたつきを最小限に抑えることができ、円形状凹窪部３９、長溝状凹窪部４０と突起４１，４２との衝突音を防止することができる。

さらに、空気圧縮機の運転に伴う温度上昇によってスラストプレート３８とスラスト受部３５との間に熱膨張差が生じたとしても、円形状凹窪部３９と突起４１との間の環状隙間Ｓ3′、長溝状凹窪部４０の長手方向と突起４２との間に形成される長さ方向隙間Ｓ4′により、この熱膨張差を吸収することができる。この結果、スラストプレート３８が、スラスト受部３５との熱膨張差によって湾曲するのを抑えることができ、旋回スクロール３７の旋回動作を安定させることができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、スラストプレート１７に１個の円形孔１８と１個の長孔１９とを設け、スラスト受部５に一の突起２０と他の突起２１を１個ずつ設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばスラストプレート１７に２個以上の円形孔１８を設け、スラスト受部５に２個以上の突起２０を設ける構成としてもよく、スラストプレート１７に２個以上の長孔１９を設け、スラスト受部５に２個以上の突起２１を設ける構成としてもよい。このことは、第２の実施の形態による円形状凹窪部３９、長溝状凹窪部４０、各突起４１，４２についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、スラストプレート１７に円形孔１８と長孔１９とを設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば円形孔１８に代えて三角形、四角形等の多角形状の孔を設ける構成としてもよい。このことは、第２の実施の形態による円形状凹窪部３９についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、円形孔１８が嵌合する一の突起２０と長孔１９が嵌合する他の突起２１とを、それぞれ円柱状に形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば三角柱、四角柱等の多角柱状の突起を用いてもよい。このことは、第２の実施の形態による各突起４１，４２についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、ケーシング１のスラスト受部５に突起２０，２１を一体形成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばケーシング１とは別部材からなる円柱状の突起部材（ピン）を形成し、この突起部材をスラスト受部に取付ける構成としてもよい。

また、上述した各実施の形態では、ケーシング１（３１）に別部材からなる固定スクロール７を取付けたものを固定部材として用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばケーシングと固定スクロールとが一体形成された固定部材を用いる構成としてもよい。

一方、上述した各実施の形態では、半給油式のスクロール式流体機械を例示したが、油潤滑を行わない無給油式のスクロール式流体機械にも適用することができる。また、上述した各実施の形態では、動力源であるモータをケーシング１（３１）の外部に設ける場合を例示したが、ケーシング内にモータを組込んだモータ一体型ケーシングを用いてもよいものである。

さらに、上述した各実施の形態では、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、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ等を含めて他のスクロール式流体機械に適用してもよい。

第１の実施の形態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１中のスラストプレート、円形孔、一の突起等を拡大して示す要部拡大断面図である。 図１中のスラストプレート、長孔、他の突起等を拡大して示す要部拡大断面図である。 ケーシング、スラストプレートを各スクロールを取外した状態で図１中の左側からみた正面図である。 ケーシング、スラストプレートを示す分解斜視図である。 第２の実施の形態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６中のスラストプレート、円形状凹窪部、一の突起等を拡大して示す要部拡大断面図である。 図６中のスラストプレート、長溝状凹窪部、他の突起等を拡大して示す要部拡大断面図である。 ケーシング、スラストプレートを各スクロールを取外した状態で図６中の左側からみた正面図である。 ケーシング、スラストプレートを示す分解斜視図である。

符号の説明

１，３１ ケーシング（固定部材）
５，３５ スラスト受部
７ 固定スクロール
７Ｂ ラップ部
１０，３７ 旋回スクロール
１０Ｂ，３７Ｂ ラップ部
１２ 圧縮室
１７，３８ スラストプレート
１８ 円形孔（孔）
１９ 長孔
２０ 一の突起
２１ 他の突起
３９ 円形状凹窪部（凹窪部）
４０ 長溝状凹窪部
４１ 一の突起
４２ 他の突起

Claims (2)

1. 渦巻状のラップ部を有する固定スクロール部とスラスト方向の荷重を受承するスラスト受部とが設けられた固定部材と、該固定部材に設けられた前記固定スクロール部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状のラップ部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールと前記固定部材のスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記スラストプレートには、少なくとも１個の孔と径方向に延びる少なくとも１個の長孔とを設け、前記固定部材のスラスト受部には、前記スラストプレートに向けて突出し前記孔が嵌合する一の突起と、前記長孔がその長手方向に移動可能に嵌合する他の突起とを設け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. 渦巻状のラップ部を有する固定スクロール部とスラスト方向の荷重を受承するスラスト受部とが設けられた固定部材と、該固定部材に設けられた前記固定スクロール部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状のラップ部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールと前記固定部材のスラスト受部との間に設けられた環状のスラストプレートとを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記固定部材のスラスト受部には、少なくとも１個の凹窪部と径方向に延びる少なくとも１個の長溝状凹窪部とを設け、前記スラストプレートには、前記スラスト受部に向けて突出し前記凹窪部に嵌合する一の突起と、前記長溝状凹窪部にその長手方向に移動可能に嵌合する他の突起とを設ける構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。

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