JPH09112447A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋回スクロールからのスラスト荷重をスラス
ト受けで確実に受承することにより無給油式のものに対
しても適用できるようにし、耐久性や寿命を向上させ
る。 【解決手段】 ケーシング５のフランジ部６と旋回スク
ロール１２の背面プレート１７との間に、旋回スクロー
ル１２の自転を防止するとめのオルダム継手１９を設け
る。また、ケーシング５のフランジ部６には荷重受承部
３０を設け、旋回スクロール１２の背面プレート１７に
は荷重受承部３１を設ける。そして、オルダムリングの
径方向外側でＸ軸キー支持部とＹ軸キー支持部との間に
は、各柱体２９および各荷重受承部３０，３１からなる
複数のスラスト受け２８，２８，…を設け、各柱体２９
を斜めに傾斜させる構成としている。

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
一体に設けら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クランクとなった
駆動軸と、該駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ前
記固定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回
スクロールと、該旋回スクロールの自転を防止する自転
防止機構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て旋回スクロー
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
けた吸込口から流体（例えば空気）を吸込つつ、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】ここで、例えば特開昭６２−７８４９４号
公報等に記載された無給油式のスクロール式流体機械で
は、旋回スクロールの自転を防止するために、複数の補
助クランクを用いたものが知られている。即ち、前記ケ
ーシングと旋回スクロールの背面側との間に位置して、
該旋回スクロールに設けられる旋回軸受の外周側に複数
の補助クランクを設け、これにより、旋回スクロールの
自転を防止している。そして、この種の各補助クランク
による自転防止機構の場合、各補助クランクの潤滑性を
維持するために、各補助クランクの回動部にグリース等
の潤滑剤を付与するようにしている。

【０００５】また、他の従来技術として、例えば米国特
許第３９９４６３５号明細書には、旋回スクロールの自
転を防止するオルダム継手が開示されている。そして、
この種のオルダム継手による自転防止機構の場合、オル
ダム継手の潤滑性を維持するために、オルダム継手の摺
動部等に常時潤滑油を供給する構成となっている。

【０００６】さらに、別の従来技術の自転防止機構とし
て、例えば特公平５−６７７６１号公報では、多数個の
球体と、同数のガイド円孔をもつ２枚のリング状板から
なり、前記球体は旋回スクロールの自転を防止する機能
と該旋回スクロールのスラスト荷重に対するスラスト軸
受の機能を併せ持つボールカップリング方式のものが開
示されている。

【０００７】

【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、例えばスクロ
ール式圧縮機として用いた場合の運転時に、固定スクロ
ールと旋回スクロールとの間に形成される圧縮室内が高
圧となるため、旋回スクロールがスラスト方向に押圧さ
れる。そして、このスラスト方向（軸方向）の押圧力
は、各補助クランクに荷重となって作用し、駆動軸のク
ランクおよび各補助クランクの回転摩擦を増加させ、駆
動性能を低下させると共に、駆動軸のクランクおよび補
助クランクの異常摩耗や摩擦熱の高温化を招くという問
題がある。

【０００８】一方、他の従来技術では、オルダム継手に
よって自転防止機能とスラスト軸受の機能とを併せ持つ
構成としているものの、オルダム継手の両面に旋回スク
ロールからのスラスト方向（軸方向）の押圧力が直接作
用するため、該オルダム継手は摺動時に摩耗が発生し易
くなり、これによって圧縮運転時の性能の低下等を招く
という問題がある。

【０００９】さらに、この種のオルダム継手を用いた自
転防止機構は、比較的構造が単純で設計・製造も比較的
容易になるという利点があるものの、かかる自転防止機
構にあっては、オルダム継手の摺動部等に潤滑油を常に
供給しなければならず、給油式のスクロール式流体機械
には適用できるが、無給油式のものには適用が難しいと
いう問題がある。

【００１０】さらにまた、別の従来技術としてボールカ
ップリング方式を用いた自転防止機構においては、径方
向の隙間寸法を精度よく調整するのが難しい上に、球体
から発生する騒音を遮断するのが難しいという問題があ
る。

【００１１】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、旋回スクロールからのスラス
ト荷重を確実に受承でき、旋回スクロールの旋回動作を
安定させることができると共に、無給油式のものに適用
した場合でも耐久性や寿命を確実に向上でき、信頼性を
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。

【００１２】

【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クランクとなった駆動
軸と、該駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ前記固
定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回スク
ロールとからなるスクロール式流体機械に適用される。

【００１３】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との
間には、該旋回スクロールからのスラスト荷重を受承す
る複数のスラスト支持手段を設け、該各スラスト支持手
段を、前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との間
に斜めに傾斜した状態で配設され、前記ケーシング側と
旋回スクロール側とに当接する長さ方向両端側が球面状
に形成された柱体と、該各柱体の両端側がそれぞれ当接
するように、前記ケーシングおよび旋回スクロール側に
それぞれ設けられ、該各柱体を旋回スクロールの動きに
追従して揺動可能に支持する第１，第２の荷重受承部と
から構成したことにある。

【００１４】このように構成することにより、旋回スク
ロールの旋回動作時にもケーシングと旋回スクロールと
の間の第１，第２の荷重受承部間で各柱体を斜めに傾斜
した状態に保持でき、該各柱体の球面状をなす端面を第
１，第２の荷重受承部間で転がり接触させて、前記旋回
スクロールからのスラスト荷重を円滑に受承し続けるこ
とができる。

【００１５】この場合、請求項２に記載の発明では、前
記各柱体の両端側には、該柱体の全長寸法に対応する直
径をもって球面状に形成された球面部を形成し、前記各
荷重受承部は該各柱体の球面部と接する面を平坦面とし
て形成している。

【００１６】この結果、各柱体の全長寸法を直径とする
大径の球体をケーシングと旋回スクロールとの間で転動
可能に設けた場合と同様の作用を得ることができ、各柱
体の両端側と各当接面との間に加わる接触面圧を小さく
できるから、少数の柱体によって大きなスラスト荷重を
受承することができる。

【００１７】また、請求項３に記載の発明では、前記各
柱体の両端側には球面部を形成し、前記各荷重受承部に
は、該各柱体の各球面部に対応して凹球面状に形成され
た凹部を設けている。

【００１８】このように構成することにより、各柱体の
両端側と各荷重受承部とを球面接触とすることができ、
両者の接触面圧をより小さくでき、大きなスラスト荷重
を確実に受承できる。

【００１９】さらに、請求項４の発明が採用する構成の
特徴は、前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との
間には、該旋回スクロールからのスラスト荷重を受承す
る複数のスラスト支持手段を設け、該各スラスト支持手
段は、前記ケーシング側と旋回スクロールの背面側とに
それぞれ設けられ凹球面形状をなす第１，第２の凹部
と、少なくとも該各凹部に摺動接触する面が凸球面状に
形成され、該各凹部間で前記スラスト荷重を支承する支
承体とから構成したことにある。

【００２０】このように構成することにより、ケーシン
グ側と旋回スクロール側とに設けた各凹部と支承体とを
球面接触状態に保持でき、両者の接触面圧を小さくし
て、大きなスラスト荷重を確実に受承できる。

【００２１】この場合、請求項５に記載の発明では、前
記各支承体は第１，第２の各凹部間に転動可能に配設さ
れ該各凹部に対応する径をもって形成された球体により
構成し、前記第１，第２の凹部のうちいずれか一方の凹
部は、前記旋回スクロールの旋回半径に対応するリング
径をもってリング状凹溝として形成している。

【００２２】この結果、各球体と各凹部との接触面圧を
小さくできると共に、各リング状凹溝に沿って各球体が
摺動するため旋回スクロールの動きを円滑化することが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００２４】ここで、図１ないし図４は本発明のスクロ
ール式流体機械を無給油式のスクロール空気圧縮機に適
用した場合の第１の実施例を示している。

【００２５】図において、１は当該スクロール空気圧縮
機の駆動源となる電動モータで、該電動モータ１は、そ
の外枠を形成するモータケース２と、該モータケース２
内に回転可能に設けられた回転子３と、該回転子３から
の回転を外部に出力する駆動軸４とから大略構成されて
いる。そして、該電動モータ１の駆動軸４は後述のケー
シング５内へと突出し、その先端側は図１中に示すよう
に駆動軸４の軸線に対して所定寸法δだけ偏心したクラ
ンク４Ａとなっている。さらに、モータケース２は後述
の固定スクロール１１との間でケーシング５を挟持する
構成となっている。

【００２６】５は当該スクロール空気圧縮機の外枠を形
成する筒状のケーシングを示し、該ケーシング５は、モ
ータケース２との間に配設された環状のフランジ部６
と、該フランジ部６の内周側に設けられた筒状の軸受部
７と、前記フランジ部６の外周側から軸方向に延びた大
径筒部８とから大略構成され、ケーシング５の軸受部７
には前記電動モータ１の駆動軸４を回転可能に軸支する
軸受９が取付けられている。また、ケーシング５にはフ
ランジ部６の内側面に後述のガイド２５および各スラス
ト受け２８の荷重受承部３０等が一体的に設けられてい
る。

【００２７】１０はモータケース２内に位置して駆動軸
４に固着されたバランスウェイトを示し、該バランスウ
ェイト１０は後述する旋回スクロール１２の旋回運動に
対して駆動軸４全体の回転バランスをとっている。

【００２８】１１はケーシング５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１１は、略円
板状に形成され中心が駆動軸４の軸線と一致するように
配設された鏡板１１Ａと、該鏡板１１Ａの外縁側から突
出し、外周側が前記ケーシング５の大径筒部８先端にボ
ルト等（図示せず）を介して固着された取付フランジ部
１１Ｂと、前記鏡板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
渦巻状のラップ部１１Ｃと、鏡板１１Ａの背面側に並列
に多数立設され、互いに平行に延びた放熱板１１Ｄとか
ら構成されている。

【００２９】１２は固定スクロール１１と対向してケー
シング５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１２は後述の旋回スクロール本体
１３と、該旋回スクロール本体１３の背面側に取付けら
れた後述の背面プレート１７とから一体的に構成されて
いる。

【００３０】１３は旋回スクロール本体で、該旋回スク
ロール本体１３は円板状に形成された鏡板１３Ａと、該
鏡板１３Ａ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渦巻状のラップ
部１３Ｂと、該鏡板１３Ａの背面側に並列に多数立設さ
れた放熱板１３Ｃ，１３Ｃ，…とから大略構成されてい
る。

【００３１】ここで、前記旋回スクロール本体１３のラ
ップ部１３Ｂは図１に示すように、固定スクロール１１
のラップ部１１Ｃに対し所定角度（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
１１Ｃ，１３Ｂ間には複数の圧縮室１４，１４，…が形
成される。そして、当該スクロール空気圧縮機の運転時
には、固定スクロール１１の外周側に設けた吸込口１５
から外周側の圧縮室１４内に空気を吸込みつつ、この空
気を旋回スクロール１２が旋回運動する間に各圧縮室１
４内で順次圧縮し、最後に中心側の圧縮室１４から固定
スクロール１１の中心に設けた吐出口１６を介して外部
に圧縮空気を吐出する。

【００３２】１７は旋回スクロール本体１３の背面側に
設けた背面プレートを示し、該背面プレート１７は円板
状に形成され、背面プレート１７の背面中央部にはボス
部１７Ａが軸方向に突出して形成されている。そして、
該背面プレート１７は旋回スクロール本体１３の各放熱
板１３Ｃ先端部にボルト（図示せず）等を介して固着さ
れ、旋回スクロール本体１３と共に旋回運動を行うよう
になっている。

【００３３】ここで、背面プレート１７のボス部１７Ａ
はケーシング５の軸受部７側に向けて軸方向に突出し、
該ボス部１７Ａは駆動軸４のクランク４Ａに旋回軸受１
８を介して回転可能に取付けられている。また、背面プ
レート１７の背面側には後述の各Ｙ軸キー溝２７および
各荷重受承部３１等が一体に設けられている。

【００３４】１９は旋回スクロール１２の自転を防止す
る自転防止機構としてのオルダム継手を示し、該オルダ
ム継手１９は図２および図３に示すように、後述のオル
ダムリング２０、各Ｘ軸キー２２、各Ｙ軸キー２４およ
び各キー溝２６，２７等によって構成されている。そし
て、該オルダム継手１９はオルダムリング２０をＸ軸方
向に摺動変位させ、該オルダムリング２０に対して旋回
スクロール１２をＹ軸方向に摺動変位させることによ
り、旋回スクロール１２の自転を防止すると共に、該旋
回スクロール１２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いる。

【００３５】２０はオルダム継手１９の可動継手を構成
するオルダムリングを示し、該オルダムリング２０はそ
の内周側が背面プレート１７のボス部１７Ａに対する逃
し穴２０Ａとなり、該逃し穴２０Ａは、オルダムリング
２０がＸ軸，Ｙ軸方向に摺動変位するときにボス部１７
Ａに衝突するのを防止すべく、比較的大きな穴径をもっ
て形成されている。そして、該オルダムリング２０は高
強度の金属板等により円形リングとして形成され、その
外周側には後述の各Ｘ軸キー支持部２１および各Ｙ軸キ
ー支持部２３が一体形成されている。

【００３６】２１，２１はオルダムリング２０の外周側
から径方向外向きに突出しＸ軸方向に延びた一対のＸ軸
キー支持部を示し、該各Ｘ軸キー支持部２１の先端側に
はそれぞれＸ軸方向に延びるＸ軸キー２２，２２が一体
に設けられ、該各Ｘ軸キー２２はオルダムリング２０の
軸方向端面よりもケーシング５のフランジ部６側に向け
て一定の高さをもって突出し、後述のＸ軸キー溝２６に
摺動可能に係合している。

【００３７】２３，２３はオルダムリング２０の外周側
から径方向外向きに突出しＹ軸方向に延びた一対のＹ軸
キー支持部を示し、該各Ｙ軸キー支持部２３は各Ｘ軸キ
ー支持部２１と同一形状に形成され、各キー支持部２
１，２３はオルダムリング２０から十字形状をなして突
出している。そして、各Ｙ軸キー支持部２３の先端側に
はそれぞれＹ軸方向に延びるＹ軸キー２４，２４が一体
に設けられており、該各Ｙ軸キー２４はオルダムリング
２０の軸方向端面よりも旋回スクロール１２の背面プレ
ート１７側に向けて突出し、後述の各Ｙ軸キー溝２７に
摺動可能に係合している。

【００３８】２５，２５はケーシング５のフランジ部６
内側面に一体に設けられた平板状のガイドを示し、該各
ガイド２５は図２に示す如くフランジ部６の内側面に沿
ってＸ軸方向へと伸長している。

【００３９】２６，２６は各ガイド２５に凹設された第
１の継手ガイドとしてのＸ軸キー溝を示し、該各Ｘ軸キ
ー溝２６は各ガイド２５に沿ってＸ軸方向に延びる凹溝
として形成されている。そして、各Ｘ軸キー溝２６は、
オルダムリング２０の各Ｘ軸キー２２と摺動可能に係合
し、オルダムリング２０をＸ軸方向にガイドする構成と
なっている。

【００４０】２７，２７は旋回スクロール１２の背面プ
レート１７に形成された第２の継手ガイドとしてのＹ軸
キー溝を示し、該各Ｙ軸キー溝２７は背面プレート１７
の背面側に位置し、Ｙ軸方向に延びる凹溝として形成さ
れている。そして、各Ｙ軸キー溝２７は、オルダムリン
グ２０の各Ｙ軸キー２４と摺動可能に係合し、旋回スク
ロール１２をオルダムリング２０に対してＹ軸方向にガ
イドする構成となっている。

【００４１】２８，２８，…は前記旋回スクロール１２
からのスラスト荷重を受承するスラスト支持手段として
のスラスト受けを示し、該各スラスト受け２８は図４に
示す如く、ケーシング５のフランジ部６と旋回スクロー
ル１２の背面プレート１７との間に一定の傾斜角θをも
って配設され、前記スラスト荷重を受承する柱体２９
と、ケーシング５のフランジ部６の内側面から軸方向に
突設され、該各柱体２９の一端を外側から取囲むように
筒状に形成された荷重受承部３０と、旋回スクロール１
２の背面プレート１７からケーシング５側へと軸方向に
突設され、該各柱体２９の他端を外側から取囲むように
筒状に形成された荷重受承部３１とから構成されてい
る。

【００４２】ここで、各柱体２９は高い剛性を有する材
料によって円柱状に形成され、該各柱体２９の長さ方向
両端側は球面部２９Ａ，２９Ａとなっている。そして、
該各球面部２９Ａは図４中に仮想円３２として示す如
く、柱体２９の全長寸法を直径とする球面状に形成さ
れ、ケーシング５側の各荷重受承部３０と背面プレート
１７側の各荷重受承部３１とに一定の傾斜角θをもって
転がり接触するようになっている。

【００４３】また、各荷重受承部３０，３１はその内径
が各柱体２９の外径寸法よりも大径となったリングによ
り形成され、その先端側は開口端３０Ａ，３１Ａとなっ
て各柱体２９の外周面に当接し、該各柱体２９が傾斜角
θ以上に傾くのを規制すると共に、荷重受承部３０，３
１の径方向に各柱体２９が位置ずれするのを規制してい
る。

【００４４】一方、各荷重受承部３０，３１の底面は各
柱体２９の球面部２９Ａが転動（揺動）可能に当接する
当接面３０Ｂ，３１Ｂとなり、該当接面３０Ｂ，３１Ｂ
は旋回スクロール１２からのスラスト荷重を柱体２９を
介して受承し、該柱体２９の各球面部２９Ａが転がり接
触するようになっている。

【００４５】そして、各荷重受承部３０，３１は図２お
よび図３に示すように、オルダムリング２０の径方向外
側で各キー支持部２１，２３間に配設され、各荷重受承
部３０，３１と各柱体２９との間でオルダムリング２０
が各キー支持部２１，２３と共にＸ軸，Ｙ軸方向に変位
するのを許す構成となっている。

【００４６】なお、図４は旋回スクロール１２がケーシ
ング５に対して旋回動作するときの一側旋回位置とこれ
よりも１８０度だけ旋回した他側旋回位置とを比較対照
できるように示したものである。そして、旋回スクロー
ル１２が所定寸法δの旋回半径をもって一側旋回位置か
ら他側旋回位置まで旋回動作するときに、柱体２９はそ
の傾斜方向が反転し、いずれの位置にあっても荷重受承
部３０，３１に対して一定の傾斜角θ分だけ傾いた状態
に保持される。

【００４７】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。

【００４８】まず、電動モータ１により駆動軸４を回転
させ、旋回スクロール１２を旋回させると、固定スクロ
ール１１のラップ部１１Ｃと旋回スクロール１２（旋回
スクロール本体１３）のラップ部１３Ｂとの間に画成さ
れた圧縮室１４，１４，…が連続的に縮小する。これに
より、固定スクロール１１の吸込口１５から吸込んだ外
気を該各圧縮室１４で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を
固定スクロール１１の吐出口１６から外部の空気タンク
等に貯留させる。

【００４９】そして、このように旋回スクロール１２が
旋回運動するときには、オルダムリング２０、各Ｘ軸キ
ー溝２６、および各Ｙ軸キー溝２７等からなるオルダム
継手１９によって旋回スクロール１２の自転が防止さ
れ、該旋回スクロール１２は駆動軸４を中心として所定
寸法δの旋回半径をもった円運動（旋回運動）が与えら
れる。

【００５０】即ち、旋回スクロール１２が固定スクロー
ル１１に対して旋回運動する間に、オルダム継手１９
は、オルダムリング２０側の各Ｘ軸キー２２がケーシン
グ５側の各Ｘ軸キー溝２６に沿って摺動変位することに
よりＹ軸方向への変位が規制されつつ、ケーシング５に
対してはＸ軸方向に摺動変位する。また、オルダムリン
グ２０の各Ｙ軸キー２４は旋回スクロール１２側の各Ｙ
軸キー溝２７に沿って摺動変位することによりＸ軸方向
への変位が規制されつつ、旋回スクロール１２に対して
はＹ軸方向に摺動変位することになる。

【００５１】また、ケーシング５のフランジ部６内側面
には、オルダムリング２０の各キー支持部２１，２３
（各キー溝２６，２７）間に位置して背面プレート１７
側へと向って軸方向に突出する合計４個の荷重受承部３
０，３０，…を一体に形成し、旋回スクロール１２の背
面プレート１７側には、該各荷重受承部３０と対向する
ように合計４個の荷重受承部３１，３１，…を軸方向に
突出形成すると共に、該各荷重受承部３０，３１間には
各柱体２９を揺動（転動）可能に配設することにより、
旋回スクロール１２からのスラスト荷重を受承する各ス
ラスト受け２８を構成している。

【００５２】そして、旋回スクロール１２がケーシング
５に対して図４に例示する如く旋回動作するときには、
柱体２９の外周面が荷重受承部３０，３１の開口端３０
Ａ，３１Ａの内周側に沿って転動（転がり接触）し続け
ると共に、柱体２９の各球面部２９Ａは荷重受承部３
０，３１の当接面３０Ｂ，３１Ｂに傾斜角θをもって転
動（転がり接触）し続けるようになり、各スラスト受け
２８は各荷重受承部３０，３１間で各柱体２９を介して
旋回スクロール１２からのスラスト荷重を確実に受承で
きる。

【００５３】かくして、本実施例によれば、ケーシング
５のフランジ部６と旋回スクロール１２の背面プレート
１７との間にオルダムリング２０を摺動可能に配設し、
ケーシング５側の各Ｘ軸キー溝２６と旋回スクロール１
２側の各Ｙ軸キー溝２７とによって、オルダムリング２
０の変位方向を互いに直交する２軸（Ｘ，Ｙ軸）方向に
規制するようにしている。そして、オルダムリング２０
の径方向外側で各キー支持部２１，２３間には、各柱体
２９および各荷重受承部３０，３１からなる合計４個の
スラスト受け２８，２８，…を設ける構成としている。

【００５４】この結果、各スラスト受け２８の柱体２９
をケーシング５（フランジ部６）と旋回スクロール１２
（背面プレート１７）との間で円滑に揺動させながら、
オルダムリング２０のＸ軸，Ｙ軸方向変位により旋回ス
クロール１２の自転を防止でき、旋回スクロール１２の
旋回動作を安定させることができると共に、圧縮運転時
に発生する旋回スクロール１２からのスラスト荷重を各
柱体２９で確実に受承でき、オルダム継手１９側にスラ
スト荷重が作用するのを防止できる。

【００５５】そして、オルダムリング２０側の各Ｘ軸キ
ー２２、各Ｙ軸キー２４と、ケーシング５側の各Ｘ軸キ
ー溝２６、背面プレート１７側の各Ｙ軸キー溝２７との
間で生じる摺動抵抗を小さく抑えることができると共
に、オルダムリング２０の摺動時に生じる摩耗を効果的
に低減でき、該オルダムリング２０の各Ｘ軸キー２２お
よび各Ｙ軸キー２４を各キー溝２６，２７に沿ってＸ
軸，Ｙ軸方向へと円滑に摺動変位させることができる。

【００５６】また、各スラスト受け２８の柱体２９は両
端側の端面が柱体２９の長さ寸法を直径とする仮想円３
２に沿った球面部２９Ａ，２９Ａとして形成され、ケー
シング５側の各荷重受承部３０と旋回スクロール１２側
の各荷重受承部３１とにより各柱体２９は一定の傾斜角
θをもって斜めに傾いた状態に保持されているから、図
４中に仮想円３２として例示した大径の球体をケーシン
グ５と旋回スクロール１２との間に転動可能に設けた場
合と全く同様に接触面圧を減らすことができ、旋回スク
ロール１２からの大きなスラスト荷重を少数の柱体２９
で確実に受承できる。

【００５７】そして、旋回スクロール１２の旋回動作時
には各柱体２９の球面部２９Ａを各荷重受承部３０，３
１の当接面３０Ｂ，３１Ｂに転がり接触させることによ
り、各柱体２９を旋回スクロール１２の動きに追従させ
て円滑に揺動し続けることができ、摩擦等による機械損
失を低減できると共に、オルダム継手１９のオルダムリ
ング２０等がＸ軸，Ｙ軸方向に滑らかに摺動変位するの
を補償できる。

【００５８】従って、本実施例によれば、各柱体２９お
よび各荷重受承部３０，３１からなる各スラスト受け２
８によって旋回スクロール１２からのスラスト荷重を効
果的に受承でき、オルダム継手１９のオルダムリング２
０等にスラスト荷重が作用するのを防止できると共に、
オルダムリング２０の各Ｘ軸キー２２、各Ｙ軸キー２４
と各Ｘ軸キー溝２６、各Ｙ軸キー溝２７との間の摺動抵
抗を大幅に軽減でき、オルダム継手１９等の耐久性や寿
命を確実に延ばすことができる。

【００５９】また、各スラスト受け２８の柱体２９をケ
ーシング５側の荷重受承部３０と旋回スクロール１２側
の荷重受承部３１との間で円滑に揺動させることがで
き、摩擦等による機械損失を効果的に低減できると共
に、各荷重受承部３０，３１間に各柱体２９を保持して
各スラスト受け２８としての寿命や耐久性を確実に向上
できる。そして、当該スクロール空気圧縮機の寿命を延
ばして、性能を確実に向上でき、長期に亘って安定した
圧縮性能を確保することができる。

【００６０】さらに、オルダムリング２０側の各Ｘ軸キ
ー２２、各Ｙ軸キー２４と各Ｘ軸キー溝２６、各Ｙ軸キ
ー溝２７との間に、特別にオイル等の潤滑油を供給する
必要がなく、ケーシング５と旋回スクロール１２の背面
側との間でオルダムリング２０等を円滑に摺動変位させ
ることができ、無給油式の圧縮機として当該スクロール
空気圧縮機を安定して作動させることができる等の効果
を奏する。

【００６１】次に、図５は本発明の第２の実施例による
無給油式のスクロール空気圧縮機を示し、本実施例では
前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付
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、ケーシング５のフランジ部６と旋回スクロー
ル１２の背面プレート１７との間に設けられるスラスト
支持手段としての各スラスト受け４１を、長さ方向両端
側に球面状をなす一対の球面部としての球形部４２Ａ，
４２Ａが一体に設けられた支承部としての柱体４２と、
該柱体４２の球形部４２Ａ，４２Ａを揺動可能に支持す
るように凹球面形状をなす第１，第２の凹部４３Ａ，４
４Ａが形成された荷重受承部４３，４４とから構成した
ことにある。

【００６２】ここで、各スラスト受け４１の荷重受承部
４３，４４は、前記第１の実施例で述べた荷重受承部３
０，３１と同様にケーシング５のフランジ部６と旋回ス
クロール１２の背面プレート１７とに一体に設けられて
いる。そして、各荷重受承部４３，４４の凹部４３Ａ，
４４Ａは柱体４２の各球形部４２Ａに対応して球面形状
に形成され、該各球形部４２Ａとの接触（摺接）面積を
大きくでき、接触面圧を低減できるようになっている。

【００６３】また、各柱体４２は各球形部４２Ａ間が該
球形部４２Ａよりも小径の連結軸部４２Ｂとなり、該連
結軸部４２Ｂが荷重受承部４３，４４間で一定の傾斜角
θ（図４参照）を保つように、各柱体４２には転倒防止
手段（図示せず）が荷重受承部４３，４４間に位置して
配設されている。

【００６４】そして、前記第１の実施例と同様に旋回ス
クロール１２がケーシング５に対して所定寸法δの旋回
半径をもって旋回動作するときには、柱体４２の両端側
の球形部４２Ａ，４２Ａが荷重受承部４３，４４の凹部
４３Ａ，４４Ａ内で転動し続けると共に、柱体４２は軸
方向に対して傾斜角θをもって揺動し続けるようにな
り、各スラスト受け４１は各荷重受承部４３，４４間で
各柱体４２を介して旋回スクロール１２からのスラスト
荷重を確実に受承できる。

【００６５】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができるが、特に本実施例では、各スラスト受け４１
の柱体４２（球形部４２Ａ）と荷重受承部４３，４４
（凹部４３Ａ，４４Ａ）とを球面形状に形成して接触
（摺接）面積を大きくしているから、両者の接触面圧を
小さくでき、より大きなスラスト荷重を確実に受承でき
ると共に、旋回スクロールの動きを円滑化することがで
き、耐久性や寿命をより効率的に延ばすことができる。

【００６６】次に、図６は本発明の第３の実施例による
無給油式のスクロール空気圧縮機を示し、本実施例では
前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付
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、ケーシング５のフランジ部６と旋回スクロー
ル１２の背面プレート１７との間に設けるスラスト支持
手段としてのスラスト受け５１を、支承体としての円柱
状の柱体５２、ケーシング５側の荷重受承部５３および
旋回スクロール１２側の荷重受承部５４とから構成し、
柱体５２の両端側には柱体５２の外径寸法に対応した球
形状をなす球面部５２Ａ，５２Ａを一体に形成したこと
にある。

【００６７】ここで、ケーシング５側および旋回スクロ
ール１２側の各荷重受承部５３，５４には柱体５２の各
球面部５２Ａに対応して凹球面状をなす凹部５３Ａ，５
４Ａが形成され、該凹部５３Ａ，５４Ａは柱体５２を各
球面部５２Ａを介して揺動可能に保持している。そし
て、各柱体５２は各荷重受承部５３，５４間で転倒防止
手段（図示せず）によって一定の傾斜角θ（図４参照）
を保持するように配設され、旋回スクロール１２の旋回
動作に追従して各柱体５２が円滑に揺動するのを補償し
ている。

【００６８】かくして、このように構成される本実施例
でも前記第２の実施例とほぼ同様の作用効果を得ること
ができるが、特に本実施例では、柱体５２の各球面部５
２Ａおよび荷重受承部５３，５４の凹部５３Ａ，５４Ａ
を比較的単純な球面形状に形成でき、製作時の加工性や
作業性を高めることができる。

【００６９】次に、図７ないし図１０は本発明の第４の
実施例による無給油式のスクロール空気圧縮機を示し、
本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一
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、ケーシング５のフランジ部６と
旋回スクロール１２の背面プレート１７との間に設けら
れるスラスト支持手段としてのスラスト受け６１を、ケ
ーシング５のフランジ部６にリング状凹溝６２Ａをもっ
て形成された第１の凹部を有する球体ガイド６２と、旋
回スクロール１２の背面プレート１７に第２の凹部とな
る凹球面状の凹部６３Ａをもって形成された球体受承部
６３と、該球体受承部６３と球体ガイド６２との間に配
設され、スラスト荷重を支承する支承体としての球体６
４とから構成したことにある。

【００７０】ここで、各スラスト受け６１の球体ガイド
６２は図８および図９に示すように、ケーシング５のフ
ランジ部６に一体に設けられ、該各球体ガイド６２のリ
ング状凹溝６２Ａは、球体６４に対応する径をもった円
弧状の凹溝からなり、該リング状凹溝６２Ａのリング径
は図７に示す如く、クランク４Ａと同様に旋回半径に対
応した所定寸法δとなり、球体６４が所定寸法δの円運
動を行うようにガイドしている。

【００７１】また、各スラスト受け６１の球体受承部６
３は図１０に示すように、旋回スクロール１２の背面プ
レート１７に一体に設けられ、該球体受承部６３の凹部
６３Ａは各球体６４を転動可能に支持するように凹球面
状に形成され、該各球体６４との接触（摺接）面積を大
きくすることによって接触面圧を低減できるようになっ
ている。

【００７２】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第３の実施例とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができるが、特に本実施例では、各スラスト受け６１
を、球体６４と、リング状凹溝６２Ａを有する球体ガイ
ド６２と、凹球面状の凹部６３Ａをもつ球体受承部６３
とから構成し、それぞれの接触（摺接）面積を大きくで
きるようにしているから、球体６４、球体ガイド６２お
よび球体受承部６３の接触面圧を小さくでき、より大き
なスラスト荷重を少数のスラスト受け６１で確実に受承
できる。

【００７３】なお、前記第４の実施例では、各スラスト
受け６１の球体ガイド６２をケーシング５のフランジ部
６に、球体受承部６３を旋回スクロール１２の背面プレ
ート１７にそれぞれ設けることとしたが、球体ガイド６
２を旋回スクロール１２側に球体受承部６３をケーシン
グ５側に設ける構成としてもよく、この場合でも、前記
第４の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００７４】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。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、ケーシングと旋回スクロールの背面側との
間には、該旋回スクロールからのスラスト荷重を受承す
る複数のスラスト支持手段を設け、該各スラスト支持手
段は、前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との間
に斜めに傾斜した状態で配設され、前記ケーシング側と
旋回スクロール側とに当接する長さ方向両端側が球面状
に形成された柱体と、該各柱体の両端側がそれぞれ当接
するように、前記ケーシングおよび旋回スクロール側に
それぞれ設けられ、該各柱体を旋回スクロールの動きに
追従して揺動可能に支持する第１，第２の荷重受承部と
から構成しているから、旋回スクロールからのスラスト
荷重を各柱体（スラスト支持手段）によって円滑に受承
でき、旋回スクロールの旋回動作を安定させることがで
きると共に、各柱体の球面状をなす各端面をケーシング
側の荷重受承部と旋回スクロール側の荷重受承部とに転
がり接触させて前記スラスト荷重を受承し続けることが
でき、摩擦等による機械損失を軽減できる。そして、各
柱体の端面を曲率半径の大きい球面とすることにより、
荷重受承部との接触面積を広くして面圧を低減でき、少
数の柱体で大荷重を受けることができると共に、無給油
式の圧縮機等に適用した場合でも耐久性や寿命を確実に
向上でき、信頼性を高めることができる。

【００７６】この場合、請求項２に記載の発明では、各
柱体の両端側には、該柱体の全長寸法に対応する直径を
もって球面状に形成された球面部を形成し、前記各荷重
受承部は該各柱体の球面部と接する面を平坦面として形
成しているから、各柱体の全長寸法を直径とする大径の
球体をケーシングと旋回スクロールとの間で転動可能に
設けた場合と同様に、各柱体の両端側と各荷重受承部の
当接面との間に加わる接触面圧を小さくすることができ
ると共に、少数の柱体によって大きなスラスト荷重を受
承することができる。そして、各スラスト支持手段に大
径の球体等を用いる必要がなくなるから、全体をコンパ
クトに形成して小型化、軽量化を図ることができる。

【００７７】また、請求項３に記載の発明では、各柱体
の両端側には球面部を形成し、前記各荷重受承部には、
該各柱体の各球面部に対応して凹球面状に形成された凹
部を設ける構成としているから、各荷重受承部を球面軸
受として機能させることができ、柱体に対する接触面積
を大きくして、接触面圧を低減させることができる。そ
して、旋回スクロールの動きに追従して各柱体が揺動を
繰返すときに、該各柱体を各荷重受承部間で斜めに傾斜
した状態に保持でき、旋回スクロールの動きを円滑化さ
せてスラスト荷重を効果的に受承できると共に、摩擦等
による機械損失を大幅に軽減でき、耐久性や寿命をより
効率的に延ばすことができる。

【００７８】さらに、請求項４に記載の発明では、ケー
シングと旋回スクロールの背面側との間には、該旋回ス
クロールからのスラスト荷重を受承する複数のスラスト
支持手段を設け、該各スラスト支持手段は、前記ケーシ
ング側と旋回スクロールの背面側とにそれぞれ設けられ
凹球面形状をなす第１，第２の凹部と、少なくとも該各
凹部に摺動接触する面が凸球面状に形成され、該各凹部
間で前記スラスト荷重を支承する支承体とから構成して
いるから、ケーシング側と旋回スクロール側とに設けた
各凹部の間で凸球面状に形成された支承体を摺動させる
ことにより、確実にスラスト荷重を受承でき、この場合
でも、球面軸受を構成して接触面圧を効果的に低減でき
る。

【００７９】この場合、請求項５に記載の発明では、前
記各支承体は第１，第２の各凹部間に転動可能に配設さ
れ該各凹部に対応する径をもって形成された球体により
構成し、前記第１，第２の凹部のうちいずれか一方の凹
部は、前記旋回スクロールの旋回半径に対応するリング
径をもってリング状凹溝として形成しているから、各球
体と凹部との接触面圧を小さくできると共に、各リング
状凹溝に沿って各球体が摺動するため旋回スクロールの
動きを円滑化することができる。

【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空気圧
縮機を示す縦断面図である。

【図２】旋回スクロールの背面プレート等を取外した状
態でケーシング、オルダム継手および荷重受承部を示す
図１中の矢示II−II方向拡大断面図である。

【図３】背面プレート（旋回スクロール）の背面側から
みたオルダム継手のオルダムリングおよび荷重受承部等
を示す外観図である。

【図４】ケーシングに対して旋回スクロールが旋回動作
するときの一側旋回位置と他側旋回位置とを比較対照し
て示すスラスト支持手段の断面説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例によるスクロール空気圧
縮機を拡大して示す要部縦断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例によるスクロール空気圧
縮機を拡大して示す要部縦断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例によるスクロール空気圧
縮機を拡大して示す要部縦断面図である。

【図８】旋回スクロールの背面プレート等を取外した状
態でケーシング、オルダム継手および球体ガイドを示す
図７中の矢示VIII−VIII方向拡大断面図である。

【図９】図８中の球体ガイドに球体を配置した状態を示
す要部拡大図である。

【図１０】背面プレート（旋回スクロール）の背面側か
らみたオルダム継手のオルダムリングおよび球体受承部
等を示す外観図である。

【符号の説明】

４ 駆動軸 ４Ａ クランク ５ ケーシング ６ フランジ部 １１ 固定スクロール １１Ａ，１３Ａ 鏡板 １１Ｃ，１３Ｂ ラップ部 １２ 旋回スクロール １３ 旋回スクロール本体 １４ 圧縮室 １７ 背面プレート １７Ａ ボス部 １９ オルダム継手（自転防止機構） ２０ オルダムリング（可動継手） ２２ Ｘ軸キー ２４ Ｙ軸キー ２６ Ｘ軸キー溝（継手ガイド） ２７ Ｙ軸キー溝（継手ガイド） ２８，４１，５１，６１ スラスト受け（スラスト支持
手段） ２９，４２，５２ 柱体 ２９Ａ，５２Ａ 球面部 ３０，３１，４３，４４，５３，５４ 荷重受承部 ３０Ａ，３１Ａ 開口端 ３０Ｂ，３１Ｂ 当接面 ４２Ａ 球形部 ４３Ａ，４４Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６３Ａ 凹部 ６２ 球体ガイド ６２Ａ リング状凹溝 ６３ 球体受承部 ６４ 球体（支承体）

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 (5)

【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クランクとなった駆動軸
   と、該駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ前記固定
   スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回スクロ
   ールとからなるスクロール式流体機械において、 前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との間には、
   該旋回スクロールからのスラスト荷重を受承する複数の
   スラスト支持手段を設け、該各スラスト支持手段は、前
   記ケーシングと旋回スクロールの背面側との間に斜めに
   傾斜した状態で配設され、前記ケーシング側と旋回スク
   ロール側とに当接する長さ方向両端側が球面状に形成さ
   れた柱体と、該各柱体の両端側がそれぞれ当接するよう
   に、前記ケーシングおよび旋回スクロール側にそれぞれ
   設けられ、該各柱体を旋回スクロールの動きに追従して
   揺動可能に支持する第１，第２の荷重受承部とから構成
   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】 前記各柱体の両端側には、該柱体の全長
   寸法に対応する直径をもって球面状に形成された球面部
   を形成し、前記各荷重受承部は該各柱体の球面部と接す
   る面を平坦面として形成してなる請求項１に記載のスク
   ロール式流体機械。
3. 【請求項３】 前記各柱体の両端側には球面部を形成
   し、前記各荷重受承部には、該各柱体の各球面部に対応
   して凹球面状に形成された凹部を設けてなる請求項１に
   記載のスクロール式流体機械。
4. 【請求項４】 ケーシングと、該ケーシングに一体的に
   設けら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クランクとなった駆動軸
   と、該駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ前記固定
   スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回スクロ
   ールとからなるスクロール式流体機械において、 前記ケーシングと旋回スクロールの背面側との間には、
   該旋回スクロールからのスラスト荷重を受承する複数の
   スラスト支持手段を設け、該各スラスト支持手段は、前
   記ケーシング側と旋回スクロールの背面側とにそれぞれ
   設けられ凹球面形状をなす第１，第２の凹部と、少なく
   とも該各凹部に摺動接触する面が凸球面状に形成され、
   該各凹部間で前記スラスト荷重を支承する支承体とから
   構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
5. 【請求項５】 前記各支承体は第１，第２の各凹部間に
   転動可能に配設され該各凹部に対応する径をもって形成
   された球体により構成し、前記第１，第２の凹部のうち
   いずれか一方の凹部は、前記旋回スクロールの旋回半径
   に対応するリング径をもってリング状凹溝として形成し
   てなる請求項４に記載のスクロール式流体機械。