(57)【特許請求の範囲】
【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クランク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記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、
前記駆動軸のクランク部は、前記駆動軸に偏心して設けられた偏心軸部と、該偏心軸部に外装され内径寸法が該偏心軸部の外径寸法よりも大きい筒体と、前記偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝と前記筒体の内周面に設けられた半円弧溝によって形成され、該筒体と前記偏心軸部との間に設けられ軸方向に延びるピン穴と、該ピン穴に挿入され前記筒体を揺動可能に支持するピンとによって構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸法との差は、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させたときに前記固定スクロールのラップ部と前記旋回スクロールのラップ部との間に形成される隙間のほぼ２倍の値に設定してなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【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し、特に、旋回スクロールの旋回半径を可変とするスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール式流体機械は、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クランク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記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によって大略構成されている。
【０００３】
また、昨今のスクロール式流体機械には、特開平９−１４４６７４号公報のように、駆動軸の先端側に嵌合穴を設けると共に旋回スクロールにボス部を設け、該駆動軸の嵌合穴と旋回スクロールのボス部との間には、嵌合穴とボス部にそれぞれ嵌合され、該旋回スクロールの旋回半径を可変とする可変クランクを設けたものがある。ここで、可変クランクは、駆動軸の軸線に対して偏心して位置し該駆動軸の先端側に回動可能に挿嵌された第１の軸部と、該第１の軸部の軸線と駆動軸の軸線とに対してそれぞれ偏心して位置し、旋回スクロールに回転可能に接続された第２の軸部とによって大略構成されている。
【０００４】
さらに、駆動軸と可変クランクとの間には、該可変クランクによる旋回スクロールの旋回半径の変化量を所定の変化量範囲で規制するストッパが設けられている。ここで、ストッパは、第１，第２の軸部とは異なる位置で駆動軸側に設けられたピンと、可変クランク側に形成され、微小な隙間を介して該ピンに嵌合するピン穴とによって構成されている。そして、ストッパは、ピンとピン穴との間の微小な隙間によって旋回スクロールの旋回半径の変化量範囲を規定している。
【０００５】
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に形成される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吐出する。
【０００６】
また、この運転時には、可変クランクが旋回スクロールのラップ部を固定スクロールのラップ部に押付けるように該旋回スクロールの旋回半径を調整し、各ラップ部間に形成される圧縮室の気密性を高めている。さらに、ストッパは、例えばラップ部を覆うように設けられた表面被覆層等が摺動により摩耗してラップ部が露出する前に、旋回スクロールの旋回半径の変位を停止させる。
【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、駆動軸側のピンと、該ピンに微小な隙間を介して嵌合した可変クランク側のピン穴とによってストッパを構成し、該ストッパは、旋回スクロールの旋回半径の変化量を所定の変化量範囲で規制するもので、ラップ部を覆う表面被覆層等の摩耗の進行を摩耗限界で食止めるものである。
【０００８】
しかし、表面被覆層の膜厚は例えば数十μｍ（３０μｍ程度）に設定されているため、ラップ部が露出する前に摩耗の進行を止めるには、旋回スクロールの旋回半径の変化量を数十μｍで停止させる必要がある。このため、ストッパを構成するピンとピン穴の位置、ピンの外径寸法、ピン穴の内径寸法をそれぞれ高い精度をもって加工しなくてはならないから、加工作業に多大な労力と時間を要するという問題がある。
【０００９】
特に、ピンとピン穴との位置合わせ精度は低下し易い傾向があると共に、駆動軸、固定スクロール、旋回スクロール等を組付けるときの累積公差が生じるから、旋回スクロールの旋回半径の変化量が数十μｍとなるようにストッパを機能させるのは非常に困難であるという問題がある。
【００１０】
これらのことにより、ストッパによって旋回スクロールの旋回半径の変化量を規制するときに遅れが生じる虞れがあり、この場合には表面被覆層が摩耗してラップ部が露出してしまい、各ラップ部間にかじり等が生じてしまうという問題がある。
【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、本発明の目的は、旋回スクロールの旋回半径の変化量を所望の位置で確実に規制でき、圧縮性能、寿命等を向上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。
【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、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クランク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記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。
【００１３】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、駆動軸のクランク部を、駆動軸に偏心して設けられた偏心軸部と、該偏心軸部に外装され内径寸法が該偏心軸部の外径寸法よりも大きい筒体と、前記偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝と前記筒体の内周面に設けられた半円弧溝によって形成され、該筒体と前記偏心軸部との間に設けられ軸方向に延びるピン穴と、該ピン穴に挿入され前記筒体を揺動可能に支持するピンとによって構成したことにある。
【００１４】
このように構成したことにより、偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝と筒体の内周面に設けられた半円弧溝によってピン穴に形成すると共に、該ピン穴に筒体を揺動可能に支持するピンを挿入したから、旋回スクロールが旋回駆動したときには、筒体がピンを支点として揺動することによって旋回スクロールを位置ずれさせ、旋回半径を変化させることができる。そして、筒体の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋回半径が固定されるから、筒体と偏心軸部との間に形成した隙間によって旋回半径の変化量を規制することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸法との差を、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させたときに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に形成される隙間のほぼ２倍の値に設定したことにある。
【００１６】
これにより、筒体が揺動したときには、旋回半径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隙間のほぼ２倍の範囲内で変化させることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
まず、図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態を示し、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、略円筒状に形成された筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向中間部を閉塞するように設けられた隔壁１Ｂと、前記筒部１Ａの基端側に設けられ筒部１Ａと共に後述の電動モータ３を収容する蓋部１Ｃと、筒部１Ａの軸方向中間部に隔壁１Ｂに連続し設けられた略環状のスラスト受部１Ｄと、筒部１Ａの先端側に設けられ径方向外向きに突出したフランジ部１Ｅとによって大略構成されている。
【００１９】
２はケーシング１の先端側に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、例えばアルミニウム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成されている。また、固定スクロール２は、略円板状に形成され、中心が後述する駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1（平面上では軸心Ｏ1という）と一致するように配設された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの外縁側からケーシング１に向け軸方向に延びた筒部２Ｂと、該筒部２Ｂの外周側から径方向外側に突出し、ケーシング１のフランジ部１Ｅと衝合するフランジ部２Ｃと、筒部２Ｂの内側で前記鏡板２Ａの表面側に軸方向に立設された渦巻状のラップ部２Ｄとによって構成されている。
【００２０】
３はケーシング１内に設けられた電動モータで、該電動モータ３は、筒部１Ａと蓋部１Ｃとの間に設けられたステータ３Ａと、該ステータ３Ａ内で回転するロータ３Ｂとを備えている。
【００２１】
４はケーシング１と電動モータ３の中心を軸方向に伸長して設けられた駆動軸で、該駆動軸４は、隔壁１Ｂの軸受５と蓋部１Ｃの軸受６とによって軸線Ｏ1−Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸４の先端側は、後述のクランク部１２を構成する偏心軸部４Ａをなし、該偏心軸部４Ａは、図２ないし図５に示すように軸線Ｏ2−Ｏ2（平面上では軸心Ｏ2という）に沿って延びと共に、該偏心軸部４Ａは軸線Ｏ1−Ｏ1に対して寸法αだけ偏心している。また、偏心軸部４Ａは、後述する筒体１３および旋回軸受１４を介して旋回スクロール７を支持している。そして、駆動軸４は、その軸方向中間部分が電動モータ３のロータ３Ｂに一体的に固着され、該ロータ３Ｂと一緒に回転する。
【００２２】
さらに、駆動軸４の先端側には、軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで偏心軸部４Ａと反対側に向けて略半円形状に突出した補助ウエイト４Ｂが設けられている。そして、補助ウエイト４Ｂは、筒体１３に取付けられるバランスウエイト１５と共に、駆動軸４の回転バランスをとるものである。
【００２３】
７は図１に示すように固定スクロール２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で、該旋回スクロール７は、例えばアルミニウム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成されている。また、旋回スクロール７は、円板状に形成された鏡板７Ａと、該鏡板７Ａの表面側に軸方向に立設された渦巻状のラップ部７Ｂとによって大略構成されている。また、旋回スクロール７の背面側中央にはボス部７Ｃが突設されている。
【００２４】
そして、旋回スクロール７は、固定スクロール２のラップ部２Ｄに対し、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７Ｂ，２Ｄ間には複数の圧縮室８，８，…が画成される。
【００２５】
９は固定スクロール２のラップ部２Ｄの周面に形成された表面被覆層、１０は旋回スクロール７のラップ部７Ｂの周面に形成された表面被覆層をそれぞれ示し（図６および図７参照）、該表面被覆層９，１０はアルミニウム系材料、鉄系材料によって形成されたラップ部２Ｄ，７Ｂよりも軟質な材料、例えば二流化モリブデン、ふっ素系樹脂、りん酸皮膜等の軟質材料によって形成されている。また、表面被覆層９，１０は、その膜厚寸法が例えば３０μｍ程度に設定されている。
【００２６】
ここで、表面被覆層９，１０は、固定スクロール２のラップ部２Ｄに対し円滑に接して該ラップ部２Ｄとの間の摩擦抵抗を低減すると共に、各ラップ部２Ｄ，７Ｂ間の気密性を高めるものである。
【００２７】
１１は旋回スクロール７の自転を防止する自転防止機構をなす可動プレートで、該可動プレート１１は、固定スクロール２と旋回スクロール７との間で互いに直交する２軸方向に摺動可能にガイドされている。これにより、可動プレート１１は、旋回スクロール７の自転を防止し、該旋回スクロール７に旋回運動を与えるようになっており、所謂オルダム継手を構成している。
【００２８】
１２は駆動軸４の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部１２は、偏心軸部４Ａ、筒体１３、ピン穴１６、ピン１７によって構成されている。
【００２９】
１３は駆動軸４の偏心軸部４Ａに外装された筒体で、該筒体１３は、図２ないし図５に示すように軸線Ｏ3−Ｏ3（平面上では軸心Ｏ3という）を中心軸とした円筒状に形成されている。また、筒体１３は、その内径寸法が偏心軸部４Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体１３の内周面と偏心軸部４Ａの外周面との間には隙間δ1が形成されている。このため、筒体１３の内径寸法は、偏心軸部４Ａの外径寸法（直径寸法）よりも隙間δ1のほぼ２倍の値に設定されている。
【００３０】
さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される隙間δ2（図６参照）のほぼ２倍の値に設定している。このため、筒体１３と偏心軸部４Ａとの間の隙間δ1は、ラップ部２Ｄ，７Ｂ間の隙間δ2とほぼ等しい値に設定されている。そして、筒体１３は、旋回軸受１４を介して旋回スクロール７のボス部７Ｃに挿入されている。
【００３１】
また、筒体１３には補助ウエイト４Ｂと同方向に向けて略扇状に突出したバランスウエイト１５が形成されている。そして、バランスウエイト１５は、補助ウエイト４Ｂと共に、駆動軸４の回転バランスをとるものである。
【００３２】
１６は偏心軸部４Ａと筒体１３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴１６は、偏心軸部４Ａの外周面に設けられた半円弧溝１６Ａと筒体１３の内周面に設けられた半円弧溝１６Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴１６は、例えば偏心軸部４Ａの進行方向の先端側に配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００３３】
１７はピン穴１６に挿入された円柱形状のピンで、該ピン１７は、偏心軸部４Ａの半円弧溝１６Ａと筒体１３の半円弧溝１６Ｂとに摺接し、筒体１３を揺動可能に支持している。
【００３４】
ここで、筒体１３は、その軸線Ｏ3−Ｏ3が駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して寸法εだけ偏心した位置に配設されている。なお、この偏心寸法εは、筒体１３の揺動位置によって変化する値である。
【００３５】
そして、筒体１３は当該スクロール式空気圧縮機の運転時に駆動軸４と一体となって回転することにより、旋回スクロール７を寸法εの旋回半径をもって旋回運動させるものである。さらに、筒体１３は、圧縮室８内の圧力と駆動軸４の回転による遠心力との合力を受けることにより、ピン１７を支点として揺動し、旋回スクロール７のラップ部７Ｂを固定スクロール２のラップ部２Ｄに押付ける。
【００３６】
１８，１８，…は旋回スクロール７の鏡板７Ａ背面とスラスト受部１Ｄとの間に設けられたスラスト荷重支持機構で、該スラスト荷重支持機構は鏡板７Ａ背面とスラスト受部１Ｄとの間に転動可能に設けられた球体等によって構成されている。そして、スラスト荷重支持機構１８は、圧縮室８内の空気圧によって旋回スクロール７に加わるスラスト力を受承するものである。
【００３７】
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。
【００３８】
まず、電動モータ３により駆動軸４を矢示Ｒ方向（図４参照）に回転させると、可動プレート１１等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４を中心として寸法εの旋回半径をもった旋回運動を行う。そして、少なくとも通常の運転時には旋回スクロール７の旋回運動によって、固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に画成された圧縮室８，８，…が連続的に縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口１９から吸込んだ外気を該各圧縮室８で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール２の吐出口２０から外部の空気タンク等（図示せず）に貯留させる。
【００３９】
ここで、駆動軸４の偏心軸部４Ａには筒体１３が外装されているから、筒体１３は駆動軸４の回転に追従して矢示Ｒ方向に移動する。このとき、筒体１３の軸心Ｏ3は駆動軸４の軸心Ｏ1を中心として回転するから、筒体１３には図３に示す如く、軸心Ｏ1を中心として径方向外向きに遠心力Ｆcが作用する。
【００４０】
また、旋回スクロール７は固定スクロール２に対して旋回運動することにより、各圧縮室８を連続的に圧縮させているから、旋回軸受１４を介して旋回スクロール７を回転駆動する筒体１３には、各圧縮室８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７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３に示す如く、遠心力Ｆcに対して直角方向に作用するものの、本実施の形態ではピン１７が偏心軸部４Ａの進行方向の先端側に配設されているから、ガス圧Ｆgはピン１７に作用し、筒体１３には作用しない。
【００４１】
この結果、筒体１３には遠心力Ｆcが図５に示す如く上方向に作用し、この遠心力Ｆcは筒体１３をピン１７を中心として揺動させるように、筒体１３に対して回転力Ｆを与える。
【００４２】
即ち、旋回スクロール７等を組み付けた状態では、図４に示すように軸心Ｏ2と軸心Ｏ3とが略同心位置に配置され、図６に示す如く凹凸形状をなした各表面被覆層９，１０が僅かな隙間δ2を介して対向する。そして、この状態で駆動軸４を矢示Ｒ方向に回転駆動させることにより、筒体１３には遠心力Ｆcが作用して筒体１３がピン１７を中心として時計回りに回転移動しようとする。
【００４３】
これによって運転の初期段階では、筒体１３の軸線Ｏ3と駆動軸４の軸線Ｏ1との間の寸法εが次第に大きくなり、旋回スクロール７のラップ部７Ｂと固定スクロール２のラップ部２Ｄとの間の隙間δ2が次第に小さくなるように、各ラップ部２Ｄ，７Ｂに形成された表面被覆層９，１０を、ラップ部２Ｄに対するラップ部７Ｂ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。
【００４４】
この結果、凹凸状をなした各表面被覆層９，１０の凹凸部は、旋回スクロール７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９，１０の表面を図７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９，１０間の隙間を限りなく小さくできると共に、各圧縮室８内の密閉度を確実に向上させることができる。
【００４５】
さらに、筒体１３の内径寸法を偏心軸部４Ａの外径寸法よりも僅かに大きく形成したから、旋回スクロール７の旋回半径可変量を各表面被覆層９，１０の厚さ寸法よりも小さい値に設定することができ、これによって表面被覆層９，１０が過剰に摩耗して、各ラップ部２Ｄ，７Ｂ両側面の部位が各ラップ部２Ｄ，７Ｂ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。
【００４６】
かくして、本実施の形態によれば、偏心軸部４Ａ、筒体１３がいずれも円形加工によって形成することができるから、これらの加工精度を高めることができ、偏心軸部４Ａと筒体１３との間の隙間δ1を高い精度をもって形成することができる。そして、筒体１３の内周面が偏心軸部４Ａの外周面に接触することによって旋回スクロール７の旋回半径可変量を規制するから、旋回半径可変量を精度よく微小量に設定することができる。このため、例えば無潤滑のスクロール式空気圧縮機においてラップ部２Ｄ，７Ｂを径方向に接触させて高性能化を図る場合であっても、表面被覆層９，１０の磨耗の進行を許容範囲で止めることができ、耐久性を向上し、寿命を延ばすことができる。
【００４７】
また、耐磨耗性コーティングとしての表面被覆層９，１０の磨耗の進行を許容範囲で確実に止めることができるから、表面被覆層９，１０を低コストの材料に切り換えることができ、コスト低減を図ることができる。
【００４８】
さらに、ピン穴１６の位置決め精度は偏心軸部４Ａ、筒体１３の加工精度に比べて劣化する傾向があるものの、ピン穴１６に多少位置ずれが生じても旋回半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすことはない。このため、加工を容易にすることができ、生産性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、偏心軸部４Ａに揺動可能な筒体１３を取付けることによって旋回半径を変化可能にしているから、従来技術のように駆動軸と旋回スクロールとの間に可変クランクを取り付ける場合に比べて、構成を簡略化することができると共に、旋回半径可変動作における摩擦力を低減することができ、動作を円滑化して挙動を安定させることができる。
【００５０】
さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される隙間δ2のほぼ２倍の値に設定したから、筒体１３が揺動したときには、旋回半径を固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間の隙間δ2のほぼ２倍の範囲内で変化させることができ、表面被覆層９，１０の過剰な磨耗を確実に防止することができる。
【００５１】
次に、図８は本発明の第２の実施の形態を示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進行方向先端よりも外径側に位置ずれして設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態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。
【００５２】
２１は本実施の形態による駆動軸で、軸心Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸２１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部２１Ａが形成されている。なお、駆動軸２１には、第１の実施の形態による補助ウエイト４Ｂが形成されておらず、省かれた構成となっている。
【００５３】
２２は駆動軸２１の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部２２は、偏心軸部２１Ａ、筒体２３、ピン穴２５、ピン２６によって構成されている。
【００５４】
２３は駆動軸２１の偏心軸部２１Ａに外装された筒体で、該筒体２３は、第１の実施の形態による筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成されている。また、筒体２３は、その内径寸法が偏心軸部２１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体１３の内周面と偏心軸部２１Ａの外周面との間には微小な隙間が形成されている。さらに、筒体２３には略扇状に突出した大型のバランスウエイト２４が形成され、該バランスウエイト２４は、単体で駆動軸２１全体の回転バランスをとるものである。
【００５５】
２５は偏心軸部２１Ａと筒体２３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴２５は、偏心軸部２１Ａの外周面に設けられた半円弧溝２５Ａと筒体２３の内周面に設けられた半円弧溝２５Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴２５は、偏心軸部２１Ａの進行方向先端よりも外径側（軸心Ｏ2側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００５６】
２６はピン穴２５に挿入された円柱形状のピンで、該ピン２６は、偏心軸部２１Ａの半円弧溝２５Ａと筒体２３の半円弧溝２５Ｂとに摺接し、筒体２３を揺動可能に支持している。
【００５７】
かくして、本実施の形態でも前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、ピン穴２５を進行方向先端よりも外径側に位置ずれして配置したから、筒体２３には遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用する。この結果、筒体２３には合力Ｆによって時計回りに回転させる力が作用するから、筒体２３は旋回半径が大きくなる方向に押動される。これにより、バランスウエイト２４によって遠心力Ｆcが不足する分をガス圧Ｆgによって補うことができるから、駆動軸２１から補助ウエイトを省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高めることができる。
【００５８】
次に、図９は本発明の第３の実施の形態を示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進行方向先端よりも内径側に位置ずれして設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態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。
【００５９】
３１は本実施の形態による駆動軸で、軸心Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸３１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部３１Ａが形成されている。さらに、駆動軸３１には、半円形状をなす大型のバランスウエイト３１Ｂが突出して形成され、該バランスウエイト３１Ｂによって駆動軸３１全体の回転バランスをとるものである。
【００６０】
３２は駆動軸３１の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部３２は、偏心軸部３１Ａ、筒体３３、ピン穴３４、ピン３５によって構成されている。
【００６１】
３３は駆動軸３１の偏心軸部３１Ａに外装された筒体で、該筒体３３は、第１の実施の形態による筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成されている。また、筒体３３は、その内径寸法が偏心軸部３１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体３３の内周面と偏心軸部３１Ａの外周面との間には微小な隙間が形成されている。なお、筒体３３には第１の実施の形態によるバランスウエイト１５は形成されておらず、省かれた構成となっている。
【００６２】
３４は偏心軸部３１Ａと筒体３３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴３４は、偏心軸部３１Ａの外周面に設けられた半円弧溝３４Ａと筒体３３の内周面に設けられた半円弧溝３４Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴３４は、偏心軸部３１Ａの進行方向先端よりも内径側（軸心Ｏ1側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００６３】
３５はピン穴３４に挿入された円柱形状のピンで、該ピン３５は、偏心軸部３１Ａの半円弧溝３４Ａと筒体３３の半円弧溝３４Ｂとに摺接し、筒体３３を揺動可能に支持している。
【００６４】
かくして、本実施の形態でも前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、ピン穴３４を進行方向先端よりも内径側に位置ずれして配置したから、筒体３３には遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用する。この結果、筒体３３には合力Ｆによって反時計回りに回転させる力が作用するから、筒体３３は旋回半径が小さくなる方向に押動される。これにより、筒体３３に遠心力Ｆcが過剰に作用する分をガス圧Ｆgによって相殺することができるから、筒体３３からバランスウエイトを省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高めることができる。
【００６５】
なお、前記各実施の形態では、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る。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、駆動軸のクランク部を、偏心軸部と、偏心軸部に外装した筒体と、該筒体の内周面に設けられた半円弧溝と偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝とによって形成したピン穴と、該ピン穴に挿入され筒体を揺動可能に支持するピンとによって構成したから、筒体を揺動させることによって旋回半径を変化させることができると共に、筒体の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋回半径の変化量を規制することができる。そして、筒体と偏心軸部は加工精度の高い円形加工によって形成されるから、筒体と偏心軸部との間の隙間を微小量に設定することができ、ラップの磨耗の進行を確実に許容範囲に止め、信頼性、耐久性を向上させることができる。
【００６７】
また、ピン穴にピンを挿入して筒体を揺動可能に支持するから、ピン穴に多少位置ずれが生じても旋回半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすことはない。このため、加工を容易にすることができ、生産性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【００６８】
また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸法との差は、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させたときに前記固定スクロールのラップ部と前記旋回スクロールのラップ部との間に形成される隙間のほぼ２倍の値に設定したから、筒体が揺動したときには、旋回半径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隙間のほぼ２倍の範囲内で変化させることができ、ラップ部の過剰な磨耗を確実に防止することができる。
【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２】図１中の駆動軸等を筒体を破断にして示す正面図である。
【図３】駆動軸、筒体等を図２中の矢示III−III方向からみた一部破断の平面図である。
【図４】駆動軸、筒体等を図２中の矢示IV−IV方向からみた左側面図である。
【図５】筒体が遠心力によって揺動した状態を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【図６】運転の初期段階における固定スクロールのラップ部、旋回スクロールのラップ部、表面被覆層を拡大して示す図１中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。
【図７】圧縮運転によって表面被覆層が摩耗した状態を示す図６と同様位置からみた断面図である。
【図８】第２の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【図９】第３の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  固定スクロール
２Ａ，７Ａ  鏡板
２Ｄ，７Ｂ  ラップ部
４，２１，３１  駆動軸
４Ａ，２１Ａ，３１Ａ  偏心軸部
７  旋回スクロール
８  圧縮室
１２，２２，３２  クランク部
１３，２３，３３  筒体
１６，２５，３４  ピン穴
１７，２６，３５  ピン
δ1，δ2  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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