JPH1047264A - 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方向の荷重を
受承し、旋回スクロールの旋回動作を長期に亘って安定
させる。 【解決手段】 ケーシング１と旋回スクロール７の背面
との間にスライダ１６を摺動可能に配設し、ケーシング
１側の各Ｙ軸ガイド１５によってスライダ１６をＹ軸方
向に摺動変位させ、旋回スクロール７側の各Ｘ軸ガイド
１４によってスライダ１６に対して旋回スクロール７を
Ｘ軸方向に摺動変位させる。そして、スライダ１６の各
貫通穴１６Ｃには各球体１７を収容し、ケーシング１側
の各支持体１２と旋回スクロール７とにそれぞれ設けた
各支承板１９，２１間で各球体１７を転動させる。

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、第１の従来技術として、例えば特
開平２−２７７９８４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。

【０００５】また、第２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、第３の従来技術による自転防止機
構として、例えば特開昭５８−１３５３０２号公報また
は特開昭６０−１９８３０１号公報等では、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】さらにまた、第４の従来技術として、例え
ば特開昭５５−１５５９１６号公報では、ケーシングと
旋回スクロールの背面側とにガイドとなる複数の凹溝を
設け、ケーシング側の凹溝と旋回スクロール側の凹溝と
の間に球体を収容する構成となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した各
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
されるようになり、下記の如き問題が生じる。

【０００９】即ち、第１の従来技術では、このスラスト
方向の押圧力を各補助クランクを支持する複数の組合わ
せアンギュラ軸受によって受承しているから、アンギュ
ラ軸受により補助クランク等の構造が複雑化し、部品点
数も多くなって組立性が悪くなる上に、装置全体が大型
化する。また、各補助クランクと駆動軸との偏心寸法を
一致させる必要があり、高精度の加工が要求される。

【００１０】一方、第２の従来技術では、旋回スクロー
ルの自転を防止する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。

【００１１】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。

【００１２】また、第３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く、リング状板の肉厚
を十分に厚くできないため、リング状板に摩耗や変形が
起こるという問題がある。

【００１３】さらに、第４の従来技術では、スラスト方
向の押圧力を球体を介してケーシング側と旋回スクロー
ル側にそれぞれ設けた各凹溝で受承するため、ケーシン
グや旋回スクロールに強度と耐摩耗性が必要となり、材
料の選定が難しいという問題がある。

【００１４】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
ト方向の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。

【００１５】

【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、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に適用される。

【００１６】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
間に摺動可能に配設され、該旋回スクロールの周方向に
離間してスラスト方向に延びる複数の貫通穴が穿設され
たスライダと、該スライダの各貫通穴内に挿入され、前
記旋回スクロールからのスラスト方向の荷重を受承する
ように前記ケ−シング側と旋回スクロールの背面側とに
転動可能に接触する転動子とを備え、前記ケーシング側
と旋回スクロールの背面側には、該各転動子が接触する
部位にそれぞれ第１，第２の耐摩耗部を設ける構成とし
たことにある。

【００１７】このように構成することにより、旋回スク
ロールからのスラスト方向の荷重を各転動子と各耐摩耗
部との間で確実に受承できると共に、この荷重がスライ
ダに直接作用するのを防止でき、前記ケーシングと旋回
スクロールとの間でスライダが受ける摺動抵抗を確実に
低減できる。また、前記第１，第２の耐摩耗部により各
転動子に当接するケーシング側と旋回スクロールの背面
側の摩耗を確実に防止でき、長期に亘って各転動子を円
滑に転動させることができ、スライダの摺動性を大幅に
向上できる。

【００１８】また、請求項２に記載した発明では、前記
ケーシング側と旋回スクロールの背面側には、前記第
１，第２の耐摩耗部が挿嵌される嵌合凹部をそれぞれ形
成し、該嵌合凹部と各耐摩耗部との間には、該各耐摩耗
部を各嵌合凹部内で弾性支持する弾性部材を設ける構成
としている。

【００１９】この結果、ケーシング側と旋回スクロール
の背面側との間で転動する各転動子の接触部位に、各耐
摩耗部を着脱可能に設けることができると共に、各耐摩
耗部が各嵌合凹部内で位置ずれするのを弾性部材で防止
でき、旋回スクロールからのスラスト方向の荷重を確実
に受承することができる。

【００２０】さらに、請求項３に記載した発明では、前
記第１，第２の耐摩耗部のうち少なくともいずれか一方
の耐摩耗部には、前記各転動子の転動軌跡に対応するリ
ング径をもったリング状凹溝を形成している。

【００２１】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第１，第２の耐摩耗
部と各転動子とを常に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。

【００２２】また、請求項４に記載した発明では、前記
各転動子と各耐摩耗部のうち少なくともいずれか一方の
部材を、部分安定化ジルコニアにより形成している。

【００２３】さらに、請求項５に記載した発明では、前
記各転動子と各耐摩耗部のうち少なくともいずれか一方
の部材を、ロックウェルＣ硬さ５５以上の硬質金属材料
により形成し、前記各転動子を潤滑剤で潤滑する構成と
している。

【００２４】

【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。

【００２５】ここで、図１ないし図３は本発明のスクロ
ール式流体機械をスクロール式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。

【００２６】図１において、１は段付筒状のケーシング
を示し、該ケーシング１は、後述の駆動軸３の一端側
（基端側）が挿入された軸受部１Ａと、該軸受部１Ａの
他端側に一体形成されたフランジ部１Ｂと、該フランジ
部１Ｂの外周側から他側に向けて伸長する筒状の大径部
１Ｃとから大略構成されている。そして、該ケーシング
１のフランジ部１Ｂには、図２に示す如く、後述の各支
持体１２が一体または別体で形成されている。

【００２７】２はケーシング１の大径部１Ｃ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２
は中心が駆動軸３の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と一致するように、
中央部に配設された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面から
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２Ｂと、該ラップ部２Ｂを径
方向外側から取囲むように鏡板２Ａの外周側に一体形成
され、ケーシング１の大径部１Ｃに固着された取付部２
Ｃとから構成されている。

【００２８】３はケーシング１の軸受部１Ａに軸受４，
５を介して回転可能に軸支された駆動軸を示し、該駆動
軸３の先端側はケーシング１の大径部１Ｃ内に伸長して
クランク３Ａとなると共に、該駆動軸３の軸線Ｏ1 −Ｏ
1 に対してクランク３Ａの軸線Ｏ2 −Ｏ2 は、所定寸法
δだけ偏心している。そして、軸受部１Ａからケーシン
グ１外に突出する駆動軸３の基端側は駆動源（図示せ
ず）に連結され、この駆動源で駆動軸３を回転駆動する
ことにより、クランク３Ａを介して後述の旋回スクロー
ル７を旋回運動させる。また、６はクランク３Ａの基端
側に固着されたバランスウエイトを示し、該バランスウ
エイト６は旋回スクロール７の旋回運動に対し、駆動軸
３の回転バランスをとるものである。

【００２９】７はケーシング１内に位置し、駆動軸３の
クランク３Ａの先端に設けられた旋回スクロールを示
し、該旋回スクロール７は円盤状に形成された鏡板７Ａ
と、該鏡板７Ａの表面に立設され、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７Ｂ
と、前記鏡板７Ａの背面中央に設けられたボス部７Ｃと
から大略構成されている。そして、該旋回スクロール７
のボス部７Ｃはケーシング１の基端側に向けて突出し、
ボス部７Ｃ内には駆動軸３のクランク３Ａが旋回軸受８
を介して回転可能に挿着されている。また、該旋回スク
ロール７の背面はケーシング１のフランジ部１Ｂと対向
すると共に、ほぼ全体に亘って平坦面７Ｄとなってい
る。

【００３０】ここで、該旋回スクロール７のラップ部７
Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｂに所定角度（例
えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設さ
れ、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール
７のラップ部７Ｂとの間には複数の圧縮室９，９，…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２の外周側に設けられた吸込
口１０から外周側の圧縮室９内に外気を吸引し、この空
気を旋回スクロール７が旋回運動する間に順次圧縮しつ
つ内周側の圧縮室９へ送り込み、最後に中心側の圧縮室
９から固定スクロール２の中心に設けられた吐出口１１
を介して外部に吐出する。

【００３１】１２，１２，…は、図２に示すようにケー
シング１のフランジ部１Ｂの外周側の４箇所に配設され
た支持体を示し、該各支持体１２は駆動軸３を中心にし
て上，下（Ｙ軸）方向および左，右（Ｘ軸）方向に互い
に離間して配設され、ケーシング１のフランジ部１Ｂか
ら旋回スクロール７の背面側に向け一定の高さ寸法をも
って突出し、突出端面が平坦面１２Ａとなっている。そ
して、支持体１２には上，下（Ｙ軸）方向に延びる段差
部として、後述するスライダ１６の左，右（Ｘ軸）方向
移動を規制するＹ軸ガイド１５が一体形成されている。

【００３２】１３は旋回スクロール７の自転を防止する
自転防止機構を示し、該自転防止機構１３は図２および
図３に示すように、後述する各Ｘ軸ガイド１４、各Ｙ軸
ガイド１５およびスライダ１６等によりオルダム継手と
して構成されている。そして、該自転防止機構１３はス
ライダ１６をＸ軸，Ｙ軸方向に摺動変位させることによ
り、各Ｘ軸ガイド１４と一体となった旋回スクロール７
の自転を防止し、該旋回スクロール７に前記所定寸法δ
の旋回半径をもった円運動を与えるようになっている。

【００３３】１４，１４，…は図３に示すように、旋回
スクロール７の背面に設けられたＸ軸ガイドを示し、該
各Ｘ軸ガイド１４は旋回スクロール７の外周側４箇所に
それぞれ配設され、旋回スクロール７の鏡板７Ａ背面か
らケーシング１のフランジ部１Ｂに向けて突出してい
る。そして、Ｙ軸方向に離間した各Ｘ軸ガイド１４間に
は、後述するスライダ１６の各側面１６Ｄが摺接するよ
うにして装着され、旋回スクロール７がスライダ１６に
対してＸ軸方向へと摺動変位するのを補償している。

【００３４】１５，１５，…は図２に示すように、支持
体１２に設けられたＹ軸ガイドを示し、該各Ｙ軸ガイド
１５は上，下（Ｙ軸）方向に延びる段差部として形成さ
れ、後述のスライダ１６の左，右（Ｘ軸）方向移動を規
制するものである。そして、Ｘ軸方向に離間した各Ｙ軸
ガイド１５間には、後述するスライダ１６が装着され、
スライダ１６の各側面１６Ｅが各Ｙ軸ガイド１５に摺接
することによりスライダ１６がケーシング１に対してＹ
軸方向へと摺動変位するのを補償している。

【００３５】１６はケーシング１と旋回スクロール７の
背面側との間に位置して設けられた方形リング形状のス
ライダを示し、該スライダ１６は、上，下（Ｙ軸）、
左，右（Ｘ軸）方向に離間し直方体状の小片として形成
された４個の摺動部１６Ａ，１６Ａ，…と、該各摺動部
１６Ａをそれぞれ連結すべく棒状に形成された４本の連
結部１６Ｂ，１６Ｂ，…とから構成され、全体として方
形状となっている。そして、該スライダ１６の各摺動部
１６Ａにはスラスト方向に延びる貫通穴１６Ｃ，１６
Ｃ，…がそれぞれ穿設され、該各貫通穴１６Ｃには後述
する転動子としての各球体１７が挿入されている。ここ
で、各貫通穴１６Ｃの内径は各球体１７の直径よりも前
記所定寸法δだけ大きい寸法をもって形成されている。

【００３６】また、前記スライダ１６は図２に示すよう
に、Ｙ軸方向で対向する各側面１６Ｄが各Ｘ軸ガイド１
４に対する摺動面となり、Ｘ軸方向で対向する各側面１
６Ｅが各Ｙ軸ガイド１５に対する摺動面になっている。
そして、スライダ１６は、各Ｘ軸ガイド１４により旋回
スクロール７に対してＸ軸方向にガイドされると共に、
各Ｙ軸ガイド１５によりケーシング１に対してＹ軸方向
にガイドされている。

【００３７】１７，１７，…はスライダ１６の各貫通穴
１６Ｃ内に挿入された転動子としての球体を示し、該各
球体１７はステンレス鋼、軸受鋼または工具鋼等の耐摩
耗性金属材料、好ましくはロックウェルＣ硬さ５５以上
の硬質金属材料から球形のボールとして形成され、その
直径は各貫通穴１６Ｃの軸方向寸法よりも僅かに大きく
形成されている。そして、各球体１７はケーシング１の
フランジ部１Ｂと旋回スクロール７の背面との間にそれ
ぞれ設けた各支承板１９，２１に当接することにより、
旋回スクロール７からのスラスト方向の押圧力を受承
し、スライダ１６および旋回スクロール７がＸ軸，Ｙ軸
方向へと円滑に摺動変位するのを補償している。

【００３８】１８，１８，…はケーシング１に配設され
た各支持体１２の平坦面１２Ａに円形の凹溝として形成
された嵌合凹部を示し、該各嵌合凹部１８は各球体１７
の転動軌跡に対応した位置で、例えば前記所定寸法δよ
りも少なくとも大きい直径をもって各支持体１２に形成
され、各嵌合凹部１８内には後述の各支承板１９が嵌入
されている。

【００３９】１９，１９，…は前記ケーシング１側の各
嵌合凹部１８に挿嵌された第１の耐摩耗部としての支承
板を示し、該支承板１９は硬質でかつ自己潤滑性を併せ
もった、例えば部分安定化ジルコニア等のセラミック材
料により円盤状に形成され、その板厚は前記嵌合凹部１
８の深さ寸法とほぼ等しくなっている。そして、該各支
承板１９は後述の支承板２１と共に各球体１７を介した
スラスト方向の押圧力を受承するものである。

【００４０】２０，２０，…は旋回スクロール７の平坦
面７Ｄに円形の凹溝として形成された嵌合凹部を示し、
該各嵌合凹部２０内には後述の各支承板２１が嵌入され
ている。そして、該各嵌合凹部２０は前記各嵌合凹部１
８と同様に各球体１７の転動軌跡に対応した位置で、例
えば前記所定寸法δよりも少なくとも大きい直径をもっ
て旋回スクロール７に形成され、各嵌合凹部２０内には
後述の各支承板２１が嵌入されている。

【００４１】２１，２１，…は前記旋回スクロール７側
の嵌合凹部２０に挿嵌された第２の耐摩耗部としての支
承板を示し、該支承板２１は前記支承板１９と同様のセ
ラミック材料により円盤状に形成され、その板厚は前記
各嵌合凹部２０の深さ寸法と同一になると共に、ケーシ
ング側の支承板１９と共に各球体１７を介したスラスト
方向の押圧力を受承するものである。

【００４２】本実施例によるスクロール式空気圧縮機は
上述のような構成を有するものであり、駆動源の駆動に
より駆動軸３を回転させると、この回転がクランク３Ａ
を介して旋回スクロール７に伝達される。これにより、
旋回スクロール７は固定スクロール２に対して旋回運動
し、吸込口１０から吸引した外気を各圧縮室９で圧縮
し、吐出口１１から外部に吐出する。

【００４３】そして、このように旋回スクロール７が旋
回運動するときには、Ｘ軸ガイド１４、Ｙ軸ガイド１５
およびスライダ１６等からなる自転防止機構１３によっ
て旋回スクロール７の自転が防止され、該旋回スクロー
ル７は駆動軸３を中心として所定寸法δの旋回半径をも
った円運動が与えられる。

【００４４】即ち、旋回スクロール７が固定スクロール
２に対して旋回運動する間に、スライダ１６は、一方の
対向する各側面１６Ｅがフランジ部１Ｂに設けた各Ｙ軸
ガイド１５に沿って摺動変位することによってＸ軸方向
への変位が規制されつつ、ケーシング１に対してはＹ軸
方向に摺動変位する。また、他方の対向する各側面１６
Ｄは旋回スクロール７の背面に設けた各Ｘ軸ガイド１４
に沿って相対的に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、旋回スクロール７に対してはＸ軸
方向に相対的に摺動変位することになる。

【００４５】また、スライダ１６の各貫通穴１６Ｃに挿
入した各球体１７は、ケーシング１の各支承板１９上で
所定寸法δの直径をもって円運動する一方、旋回スクロ
ール７側の各支承板２１に対しても相対的に所定寸法δ
の直径をもって円運動する。そして、各球体１７は、ケ
ーシング１側と旋回スクロール７の背面側とにそれぞれ
配設した各支承板１９，２１間を転動しつつ、旋回スク
ロール７からのスラスト方向の荷重を受承し、スライダ
１６が円滑に摺動変位するのを補償している。

【００４６】かくして、本実施例では、ケーシング１と
旋回スクロール７の背面との間にスライダ１６を摺動可
能に配設し、ケーシング１側の各Ｙ軸ガイド１５によっ
てスライダ１６をＹ軸方向に摺動変位させ、旋回スクロ
ール７側の各Ｘ軸ガイド１４によってスライダ１６に対
して旋回スクロール７をＸ軸方向に摺動変位させるよう
にしている。そして、該スライダ１６の各貫通穴１６Ｃ
には各球体１７を収容し、ケーシング１側と旋回スクロ
ール７の背面側とにそれぞれ設けた各支承板１９，２１
間で各球体１７を転動させる。

【００４７】この結果、スライダ１６を各Ｘ軸ガイド１
４、各Ｙ軸ガイド１５に対してそれぞれ摺動可能に係合
させることにより、旋回スクロール７の自転を防止で
き、旋回スクロール７の旋回動作を補償できると共に、
各球体１７を各支承板１９，２１間で円滑に転動させな
がらスライダ１６を摺動変位させることができ、スラス
ト方向からの押圧力がスライダ１６に作用するのを防止
できる。

【００４８】そして、スライダ１６の表面および裏面側
とケーシング１側および旋回スクロール７側の各平坦面
１２Ａ，７Ｄとの間で生じる摺動抵抗を大幅に低減でき
ると共に、スライダ１６の摺動時に生じる摩耗を確実に
抑制することができ、該スライダ１６をケーシング１と
旋回スクロール７の背面との間で円滑に摺動変位させる
ことができる。

【００４９】また、スライダ１６の各貫通穴１６Ｃ内に
挿入した球体１７等でスラスト軸受を構成することによ
り、圧縮運転時における旋回スクロール７からのスラス
ト方向の押圧力を確実に受承することができ、スライダ
１６等に余分な負荷が作用するのを防止できると共に、
オルダム継手からなる自転防止機構１３の動きを円滑化
できる。

【００５０】さらに、スラスト方向の押圧力を各球体１
７を介して受承する各支承板１９，２１をケーシング１
や旋回スクロール７とは別部材として形成しているか
ら、ケーシング１や旋回スクロール７等を硬質材料等で
形成する必要がなくなり、ケーシング１や旋回スクロー
ル７等を比較的軽量な材料によっても形成できる。この
ため、設計や材料選択の自由度が増大し、構造が簡単で
部品点数も少なく、加工性や製造コストに優れた圧縮機
が実現できると共に、当該スクロール式空気圧縮機全体
の小型化や軽量化が容易にできる。

【００５１】さらにまた、各球体１７を硬質金属材料で
形成する一方、各支承板１９，２１を硬質でかつ高い耐
摩耗性をもったセラミック材料によって形成しているか
ら、スラスト方向の押圧力を両者の間で長期に亘って確
実に受承できると共に、グリース等の潤滑剤を供給しな
くても各球体１７を各支承板１９，２１間で円滑に転動
させることができ、装置の保守が容易になる。

【００５２】従って、本発明によれば、スライダ１６の
各貫通穴１６Ｃ内にそれぞれ挿入した各球体１７を各支
承板１９，２１間で転動させると共に、各球体１７と各
支承板１９，２１を高強度かつ高い耐摩耗性を有するセ
ラミック材料等で形成することにより、旋回スクロール
７の旋回動作を安定させ、スライダ１６を含めた自転防
止機構１３全体の信頼性や耐久性を確実に向上できると
共に、当該スクロール式空気圧縮機の寿命を延ばすこと
ができる。

【００５３】さらに、各球体１７等によってスラスト方
向からの押圧力を受承できるから、スライダ１６と各Ｘ
軸ガイド１４、各Ｙ軸ガイド１５との間に、特別にオイ
ル等の潤滑剤を供給しなくても、スライダ１６や旋回ス
クロール７等を円滑に摺動させることができる上に、各
球体１７と各支承板１９，２１との間にもグリース等の
潤滑剤を特に必要としない構造にでき、無給油式の圧縮
機に適用した場合でも当該スクロール式空気圧縮機を長
期に亘って円滑に作動させることができる。

【００５４】次に、図４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、各嵌合凹部１８，２０の周壁
面にリング溝３１，３２を形成し、該各リング溝３１，
３２内に弾性部材としての各Ｏリング３３，３４を装着
すると共に、該各Ｏリング３３，３４を介して円盤状の
各支承板１９，２１を各嵌合凹部１８，２０内にそれぞ
れ挿嵌したことにある。

【００５５】ここで、Ｏリング３３，３４は弾性樹脂材
料によって各支承板１９，２１の外径寸法よりも僅かに
小さな内径寸法をもつ円環状のリングとして形成され、
各支承板１９，２１を各嵌合凹部１８，２０内でセンタ
リングさせるように各支承板１９，２１を弾性支持して
いる。

【００５６】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が得られる
が、特に本実施例では、Ｏリング３３，３４によって各
支承板１９，２１を各嵌合凹部１８，２０内で弾性支持
しているから、旋回スクロール７の旋回動作に伴って各
球体１７が転動するときに、該各球体１７の転動に追従
して各支承板１９，２１が各嵌合凹部１８，２０内で位
置ずれするのを規制できると共に、各球体１７の転動に
よる騒音の発生を効果的に抑制できる。

【００５７】次に、図５は本発明の第３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、各嵌合凹部１８，２０に挿嵌
する各支承板４１，４２の外周面にリング溝４３，４４
を設け、該各リング溝４３，４４に弾性部材としての各
Ｏリング４５，４６を装着した状態で各支承板４１，４
２を各嵌合凹部１８，２０内にそれぞれ挿嵌したことに
ある。

【００５８】ここで、各支承板４１，４２は前記第１の
実施例で述べた各支承板１９，２１と同様に部分安定化
ジルコニア等のセラミック材料により円盤状に形成さ
れ、該各支承板４１，４２の外周面にはリング溝４３，
４４が凹設されている。そして、Ｏリング４５，４６は
弾性樹脂材料により各嵌合凹部１８，２０の内径寸法よ
り僅かに大きな外径寸法をもつ円環状のリングとして形
成され、各支承板４１，４２を各嵌合凹部１８，２０内
でセンタリングさせるように各支承板４１，４２を弾性
支持している。

【００５９】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が得られる
が、特に本実施例では、各支承板４１，４２に各Ｏリン
グ４５，４６を設ける構成としているから、各Ｏリング
４５，４６の装着が容易にでき、当該圧縮機の加工性や
組立性を向上させることができる。

【００６０】次に、図６および図７は本発明の第４の実
施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構
成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。しか
し、本実施例の特徴は、各球体１７が摺接する各支承板
５１の表面側に各球体１７の転動軌跡Ｒに対応したリン
グ状凹溝５２を設け、旋回スクロール７の旋回動作に追
従させて該各球体１７を各リング状凹溝５２によりガイ
ドする構成としたことにある。

【００６１】ここで、各支承板５１は前記第１の実施例
で述べた各支承板１９，２１と同様に部分安定化ジルコ
ニア等のセラミック材料によって円盤状に形成され、各
嵌合凹部１８，２０内に挿嵌される。また、リング状凹
溝５２は球体１７の外径よりも僅かに大きな径をもった
円弧状の凹溝からなり、該リング状凹溝５２のリング径
は図６に示す如く、球体１７の転動軌跡Ｒに対応した所
定寸法δとなっている。そして、各支承板５１をケーシ
ング１側の各嵌合凹部１８と旋回スクロール７の各嵌合
凹部２０内とに設けることにより、各支承板５１のリン
グ状凹溝５２は各球体１７がケーシング１に対して直径
が所定寸法δとなる円運動を行なうのを補償すると共
に、旋回スクロール７が各球体１７に対して所定寸法δ
の円運動を行なうのを補償するものである。

【００６２】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が得られ
るが、特に本実施例では、各支承板５１にリング状凹溝
５２を設け、該各リング状凹溝５２に沿って各球体１７
を転動させる構成としたから、該各球体１７と各支承板
５１との摺接面積を大きくすることにより、それぞれの
接触面圧を低減できる。このため、より大きなスラスト
方向の押圧力が加わった場合でも確実に受承できると共
に、スラスト方向の押圧力によって各球体１７や各支承
板５１が摩耗するのを防止できる。

【００６３】なお、前記各実施例では球体１７をステン
レス鋼、軸受鋼または工具鋼等の耐摩耗性金属材料やロ
ックウェルＣ硬さ５５以上の硬質金属材料により形成
し、各支承板１９，２１（４１，４２，５１）を硬質で
かつ自己潤滑性を併せもつ部分安定化ジルコニア等のセ
ラミック材料により形成するものとしたが、本発明はこ
れに限るものではなく、例えば各球体１７および各支承
板１９，２１（４１，４２，５１）を部分安定化ジルコ
ニア等のセラミック材料により形成してもよい。また、
各球体１７および各支承板１９，２１（４１，４２，５
１）をステンレス鋼、軸受鋼または工具鋼等の耐摩耗性
金属材料やロックウェルＣ硬さ５５以上の硬質金属材料
によって形成した上で、各貫通穴１６Ｃにグリース等の
潤滑剤を充填して各球体１７の潤滑性を保持してもよ
い。

【００６４】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することができ、さらに給油式
のスクロール式流体機械にも適用できる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述した如く、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
間に摺動可能に配設され、該旋回スクロールの周方向に
離間してスラスト方向に延びる複数の貫通穴が穿設され
たスライダと、該スライダの各貫通穴内に挿入され、前
記旋回スクロールからのスラスト方向の荷重を受承する
ように前記ケ−シング側と旋回スクロールの背面側とに
転動可能に接触する転動子とを備え、前記ケーシング側
と旋回スクロールの背面側には、該各転動子が接触する
部位にそれぞれ第１，第２の耐摩耗部を設ける構成とし
たから、旋回スクロールからのスラスト方向の荷重を各
転動子と各耐摩耗部との間で確実に受承できると共に、
この荷重がスライダに直接作用するのを防止でき、前記
ケーシングと旋回スクロールとの間でスライダが受ける
摺動抵抗を確実に低減できる。

【００６６】また、前記第１，第２の耐摩耗部により各
転動子に当接するケーシング側と旋回スクロールの背面
側の摩耗を確実に防止でき、長期に亘って各転動子を円
滑に転動させることができ、スライダの摺動性を大幅に
向上できる。

【００６７】さらに、スラスト方向の押圧力を受承する
第１，第２の耐摩耗部はケーシングや旋回スクロールと
は別部材として形成できるから、ケーシングや旋回スク
ロール等の全体を高強度に形成する必要がなくなり、ケ
ーシング等を軽い材質によっても形成できる。そのた
め、設計や材料選択の自由度が増大し、構造が簡単で部
品点数も少なく、加工性や製造コストに優れた圧縮機が
実現できると共に、当該スクロール式空気圧縮機全体の
小型化や軽量化が容易にできる。

【００６８】さらにまた、転動子と第１，第２の耐摩耗
部を高強度かつ潤滑性を有する材料によって形成できる
から、グリース等の潤滑剤を供給しなくても転動子を第
１，第２の耐摩耗部間で円滑に転動させることができ、
装置の保守が容易になると共に、無給油式の圧縮機に適
用した場合でも当該スクロール式空気圧縮機を長期に亘
って円滑に作動させることができる。

【００６９】この場合、請求項２に記載の発明のよう
に、ケーシング側と旋回スクロールの背面側には、前記
第１，第２の耐摩耗部が挿嵌される嵌合凹部をそれぞれ
形成し、該嵌合凹部と各耐摩耗部との間には、該各耐摩
耗部を各嵌合凹部内で弾性支持する弾性部材を設ける構
成としたから、旋回スクロールからのスラスト方向の荷
重を確実に受承できると共に、ケーシング側と旋回スク
ロールの背面側との間で転動する各転動子の接触部位
に、各耐摩耗部を着脱可能に設けることができると共
に、各耐摩耗部が各嵌合凹部内で位置ずれするのを弾性
部材で規制でき、各転動子の転動による騒音の発生を効
果的に抑制できる。

【００７０】さらに、請求項３に記載した発明によれ
ば、第１，第２の耐摩耗部のうち少なくともいずれか一
方の耐摩耗部には、前記転動子の転動軌跡に対応するリ
ング径をもったリング状凹溝を形成したから、ケーシン
グ側と旋回スクロール側とに設けた第１，第２の耐摩耗
部と各転動子とを常に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
承できると共に、スラスト方向の押圧力によって転動子
や第１，第２の耐摩耗部が摩耗するのを防止できる。

【００７１】一方、請求項４に記載した発明によれば、
前記各転動子と各耐摩耗部のうち少なくともいずれか一
方の部材を、硬質でかつ高い耐摩耗性をもった部分安定
化ジルコニアにより形成したから、グリース等の潤滑剤
を供給しなくても転動子を第１，第２の耐摩耗部間で円
滑に転動させることができ、装置の保守が容易になると
共に、無給油式の圧縮機に適用した場合でも当該スクロ
ール式空気圧縮機を長期に亘って円滑に作動させること
ができる。

【００７２】また、請求項５に記載した発明によれば、
前記各転動子と各耐摩耗部のうち少なくともいずれか一
方の部材を、ロックウェルＣ硬さ５５以上の硬質金属材
料により形成し、前記各転動子を潤滑剤で潤滑する構成
としたから、旋回スクロールからのスラスト方向の荷重
を各転動子と各耐摩耗部との間で確実に受承できると共
に、この荷重がスライダに直接作用するのを防止でき、
前記ケーシングと旋回スクロールとの間でスライダが受
ける摺動抵抗を確実に低減できる。

【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中の矢示II−II方向断面図である。

【図３】図１中の矢示III −III 方向断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例によるスクロール式空気
圧縮機のスライダ、球体および支承板等を拡大して示す
要部断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例によるスクロール式空気
圧縮機のスライダ、球体および支承板等を拡大して示す
要部断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例によるスクロール式空気
圧縮機に用いる支承板を示す平面図である。

【図７】図６中の矢示VII −VII 方向断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング １Ｂ フランジ部 ２ 固定スクロール ３ 駆動軸 ３Ａ クランク ７ 旋回スクロール ９ 圧縮室 １２ 支持体 １３ 自転防止機構 １４ Ｘ軸ガイド １５ Ｙ軸ガイド １６ スライダ １６Ｃ 貫通穴 １７ 球体（転動子） １８，２０ 嵌合凹部 １９，２１，４１，４２，５１ 支承板（耐摩耗部） ３１，３２，４３，４４ リング溝 ３３，３４，４５，４６ Ｏリング（弾性部材） ５２ リング状凹溝 Ｒ 転動軌跡

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 末藤 和孝 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、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摺動
   可能に配設され、該旋回スクロールの周方向に離間して
   スラスト方向に延びる複数の貫通穴が穿設されたスライ
   ダと、該スライダの各貫通穴内に挿入され、前記旋回ス
   クロールからのスラスト方向の荷重を受承するように前
   記ケ−シング側と旋回スクロールの背面側とに転動可能
   に接触する転動子とを備え、 前記ケーシング側と旋回スクロールの背面側には、該各
   転動子が接触する部位にそれぞれ第１，第２の耐摩耗部
   を設ける構成としたことを特徴としたスクロール式流体
   機械。
2. 【請求項２】 前記ケーシング側と旋回スクロールの背
   面側には、前記第１，第２の耐摩耗部が挿嵌される嵌合
   凹部をそれぞれ形成し、該嵌合凹部と各耐摩耗部との間
   には、該各耐摩耗部を各嵌合凹部内で弾性支持する弾性
   部材を設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機
   械。
3. 【請求項３】 前記第１，第２の耐摩耗部のうち少なく
   ともいずれか一方の耐摩耗部には、前記各転動子の転動
   軌跡に対応するリング径をもったリング状凹溝を形成し
   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】 前記各転動子と各耐摩耗部のうち少なく
   ともいずれか一方の部材を、部分安定化ジルコニアによ
   り形成してなる請求項１，２または３に記載のスクロー
   ル式流体機械。
5. 【請求項５】 前記各転動子と各耐摩耗部のうち少なく
   ともいずれか一方の部材を、ロックウェルＣ硬さ５５以
   上の硬質金属材料により形成し、前記各転動子を潤滑剤
   で潤滑する構成としてなる請求項１，２または３に記載
   のスクロール式流体機械。