(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシングに設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、前記ケーシング内で該駆動軸の先端側に旋回軸受を介して旋回可能に設けられ鏡板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ラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するため前記ケーシングに設けられ該旋回スクロールの背面側に摺接するスラスト受けとからなるスクロール式流体機械において、
前記ケーシング内に収容した油液を吸込み加圧状態で吐出する給油ポンプと、前記旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間に設けられ該給油ポンプから吐出された加圧油を前記旋回スクロールに背圧として作用させる静圧軸受部とを備え、
前記静圧軸受部は、前記旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面のうちいずれか一方の摺接面側に形成され前記旋回スクロールとスラスト受けとの間を周方向に延びる両端部が閉塞された環状溝により構成し、
前記給油ポンプは前記環状溝の両端部の間に位置して設け、
該環状溝は、前記給油ポンプから吐出された加圧油が供給される開口部を有する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記ケーシングには油液を前記給油ポンプへ吸込む吸込通路を設け、前記旋回スクロールには前記給油ポンプから前記静圧軸受部へ前記加圧油が流通する給油通路を設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
前記環状溝は前記旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間を互いに同心円状をなして延びる複数個の円弧状溝からなり、該各円弧状溝間には前記加圧油が流通する通路を形成してなる請求項２に記載のスクロール式流体機械。
【請求項４】
前記給油ポンプは前記旋回スクロールとスラスト受けとの間に設け、前記旋回スクロールの動きに追従して作動される構成とし、前記給油ポンプからの加圧油を前記給油通路に供給してなる請求項２または３に記載のスクロール式流体機械。
【請求項５】
前記給油通路は前記旋回スクロールの径方向に延び一端側が前記給油ポンプの吐出側に開口し他端側が前記環状溝の途中部位に開口する油路により構成してなる請求項４に記載のスクロール式流体機械。
【請求項６】
前記給油通路は前記給油ポンプと前記環状溝との間の途中部位で、前記ケーシング内に加圧油を還流させる還流通路と連通する構成としてなる請求項２，３，４または５に記載のスクロール式流体機械。
【請求項７】
前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの摺接面の間には、シール部材を備えてなる請求項１，２，３，４，５または６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、空気圧縮機、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、スクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、前記ケーシング内で該駆動軸の先端側に旋回軸受を介して旋回可能に設けられ、鏡板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ラップ部が立設された旋回スクロールとを備えたものが知られている（特開平２−２４８６７５号公報等）。
【０００３】
この種の従来技術によるスクロール式流体機械は、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。
【０００４】
また、この従来技術にあっては、旋回スクロールの背面側には該旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持する軸受部となるスラスト受けを設け、このスラスト受けにより圧縮運転時の旋回スクロールの挙動を安定させる構成となっている。さらに、駆動軸には円板状の油掻きを一体に設け、この油掻きによって掻き上げられた油液を例えば旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間、旋回軸受等の給油部位に供給することにより、これらの給油部位の潤滑性を高める構成としている。
【０００５】
【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は、旋回スクロールに作用するスラスト荷重をスラスト受けによって支持すると共に、油掻きによってケーシング内に収容した油液を旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間に供給し、該各摺接面の潤滑性を高める構成としている。
【０００６】
しかし、このように旋回スクロールの背面側とスラスト受との間に油液を供給したとしても、圧縮運転時に例えば旋回スクロールに作用するスラスト力が増大すると、旋回スクロールとスラスト受けとの間の油液が不足し、両者の間に発生する摺動摩耗を必ずしも十分に抑えることができず、これらの旋回スクロール、スラスト受けの耐久性、寿命等が低下するという問題がある。
【０００７】
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、旋回スクロールに作用するスラスト荷重が増大したとしても、旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間の摺動抵抗を常に小さくすることができ、これらの旋回スクロール、スラスト受けの耐摩耗性、寿命等を高めることができ、装置の性能、信頼性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。
【０００８】
【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によるスクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、前記ケーシング内で該駆動軸の先端側に旋回軸受を介して旋回可能に設けられ鏡板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ラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持するため前記ケーシングに設けられ該旋回スクロールの背面側に摺接するスラスト受けとによって構成される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、ケーシング内に収容した油液を吸込み加圧状態で吐出する給油ポンプと、旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間に設けられ前記給油ポンプから吐出された加圧油を前記旋回スクロールに背圧として作用させる静圧軸受部とを備え、前記静圧軸受部は、前記旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面のうちいずれか一方の摺接面側に形成され前記旋回スクロールとスラスト受けとの間を周方向に延びる両端部が閉塞された環状溝により構成し、前記給油ポンプは前記環状溝の両端部の間に位置して設け、該環状溝は、前記給油ポンプから吐出された加圧油が供給される開口部を有する構成としたことにある。
【００１０】
このように構成したことにより、圧縮運転時に給油ポンプを作動させたときには、ケーシング内の油液が給油ポンプに吸込まれて加圧されることにより、旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間の静圧軸受部には、給油ポンプからの加圧油が供給される。即ち、旋回スクロールとスラスト受けとの摺接面間には、環状溝により給油ポンプからの加圧油が旋回スクロールの周方向に沿って均等に導かれるから、この環状溝の加圧油により旋回スクロール全体にほぼ均等に背圧を作用させ、スラスト受けに対する摺動特性を高めることができる。
【００１１】
この結果、旋回スクロールには静圧軸受部に供給された加圧油が背圧として作用し、旋回スクロールに作用するスラスト荷重に抗して該旋回スクロールをスラスト受けから離間させる方向に押圧できると共に、この静圧軸受部の加圧油により旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間を潤滑状態に保持することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によると、ケーシングには油液を給油ポンプへ吸込む吸込通路を設け、旋回スクロールには前記給油ポンプから静圧軸受部へ加圧油が流通する給油通路を設ける構成としている。これにより、給油ポンプはケーシング内の油液を吸込通路から吸込んで加圧しつつ、この加圧油を給油通路を通じて静圧軸受部に円滑に供給することができる。そして、旋回スクロールとスラスト受けとの摺接面間には、環状溝により給油ポンプからの加圧油が旋回スクロールの周方向に沿って均等に導かれるから、この環状溝の加圧油により旋回スクロール全体にほぼ均等に背圧を作用させ、スラスト受けに対する摺動特性を高めることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明は、環状溝は旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間を互いに同心円状をなして延びる複数個の円弧状溝からなり、該各円弧状溝間には加圧油が流通する通路を形成する構成としている。この場合には、給油ポンプからの加圧油を複数個の円弧状溝にそれぞれ供給でき、円弧状溝の個数を増すことにより旋回スクロールに対してより安定した背圧を作用させることができる。
【００１４】
さらに、請求項４の発明は、給油ポンプは旋回スクロールとスラスト受けとの間に設け、前記旋回スクロールの動きに追従して作動される構成とし、前記給油ポンプからの加圧油を給油通路に供給する構成としている。
【００１５】
これにより、給油ポンプは旋回スクロールの鏡板を挟んで圧縮室とは反対側に隔離して配置することができ、給油ポンプから吐出された加圧油が圧縮室側に漏洩するのを防止できる。そして、この給油ポンプからの加圧油を給油通路を通じて環状溝に円滑に供給することができる。
【００１６】
さらに、請求項５の発明は、給油通路は旋回スクロールの径方向に延び一端側が給油ポンプの吐出側に開口し他端側が環状溝の途中部位に開口する油路により構成している。これにより給油通路は旋回スクロールの径方向に沿って配置されるから、給油ポンプからの加圧油が給油通路内を流れる間に、旋回スクロールを効率よく冷却することができる。
【００１７】
一方、請求項６の発明によると、前記給油通路は前記給油ポンプと前記環状溝との間の途中部位で、前記ケーシング内に加圧油を還流させる還流通路と連通する構成としている。これにより、給油ポンプから吐出された加圧油の一部は還流通路を通じてケーシング内へと順次戻されると共に、この間に旋回軸受等を潤滑し続けることができる。
【００１８】
また、請求項７の発明は、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの摺接面の間には、シール部材を備える構成としている。
【００１９】
このように構成したことにより、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの摺接面の間に潤滑油の侵入を遮断することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
ここで、図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成する有底筒状のケーシングを示し、該ケーシング１は、環状の底部１Ａと、該底部１Ａの外周側から後述の固定スクロール３側に向けて延設された筒部１Ｂと、前記底部１Ａの内周側に突設された軸受部１Ｃとによって構成され、その内部には油液としての潤滑油２が収容されている。
【００２２】
３はケーシング１の先端側に固着された固定スクロールで、該固定スクロール３は、図１に示す如く略円板状に形成され中心が後述する駆動軸４の軸線と一致するように配設された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部３Ｂと、前記鏡板３Ａの外周側からラップ部３Ｂを取囲むように軸方向に突出した筒部３Ｃと、該筒部３Ｃの外周側から径方向外側に突出し、後述のスラスト受け１３に衝合して取付けられたフランジ部３Ｄとから構成されている。
【００２３】
４はケーシング１内に軸受５，６によって回転可能に支持された駆動軸で、該駆動軸４は、その基端側が駆動源（図示せず）に連結され、先端側はクランク４Ａとなってケーシング１内に延びている。そして、該駆動軸４のクランク４Ａは、その軸線が駆動軸４の軸線に対して寸法δだけ偏心している。
【００２４】
７はケーシング１の軸受部１Ｃと後述する旋回スクロール８のボス部８Ｃとの間に位置して駆動軸４の外周側に設けられたバランスウエイトで、該バランスウエイト７は、駆動軸４から径方向外側に向けて突出し、旋回スクロール８に対して駆動軸４の回転バランスをとるものである。
【００２５】
８は固定スクロール３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８は、円板状に形成された鏡板８Ａと、該鏡板８Ａの表面側から軸方向に立設された渦巻状のラップ部８Ｂとによって大略構成されている。
【００２６】
また、旋回スクロール８には、鏡板８Ａの背面側中央にボス部８Ｃが突設され、該ボス部８Ｃは旋回軸受９を用いて駆動軸４のクランク４Ａに回転可能に取付けられている。そして、鏡板８Ａは、その表面側が固定スクロール３のフランジ部３Ｄに摺接すると共に、背面側（裏面側）は後述のスラスト受け１３に摺接する摺接面８Ｄとなっている。
【００２７】
そして、旋回スクロール８は、固定スクロール３のラップ部３Ｂ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３Ｂ，８Ｂ間には複数の圧縮室１０，１０，…が画成される。そして、スクロール式空気圧縮機の運転時には、固定スクロール３の外周側に設けた吸込口１１から外周側の圧縮室１０内に空気を吸込みつつ、この空気を旋回スクロール８が旋回運動する間に各圧縮室１０内で順次圧縮し、最後に中心側の圧縮室１０から固定スクロール３の中心に設けた吐出口１２を介して外部に圧縮空気を吐出する。
【００２８】
１３はケーシング１の筒部１Ｂ先端側に設けられた環状のスラスト受けで、該スラスト受け１３の内周側には、環状の切欠部１３Ａが形成され、該切欠部１３Ａ内には、旋回スクロール８の鏡板８Ａが摺動可能に摺接している。そして、スラスト受け１３の切欠部１３Ａには、前記鏡板８Ａと摺接する環状の摺接面１３Ｂが形成され、該摺接面１３Ｂは、旋回スクロール８に作用するスラスト荷重を鏡板８Ａとの間で受承する構成となっている。
【００２９】
１４，１４はスラスト受け１３の内周側から径方向内側に突出して設けられた一対のガイド突起で、該各ガイド突起１４は、後述するオルダムリング１６を図５中の左，右方向にスライド可能にガイドするものである。
【００３０】
１５，１５は旋回スクロール８の鏡板８Ａ背面側に設けられたオルダムリング用のガイド溝で、該ガイド溝１５は、オルダムリング１６を図４中の上，下方向にスライド可能にガイドするものである。
【００３１】
１６は旋回スクロール８とスラスト受け１３との間に摺動可能に設けられたオルダムリングを示し、該オルダムリング１６は、ガイド突起１４とガイド溝１５とによって直交する２軸方向にガイドされ、これらのガイド突起１４、ガイド溝１５と共に旋回スクロール８の自転を防止する自転防止機構を構成している。
【００３２】
２１は旋回スクロール８とスラスト受け１３との摺接面８Ｄ，１３Ｂ間に位置して設けられた給油ポンプで、該給油ポンプ２１は、後述の旋回子収容凹部２２、旋回子２４、スライド板２５およびスライド板駆動機構２８等によって構成されている。そして、この給油ポンプ２１は、旋回スクロール８の動きに追従して作動し、後述するポンプ室２３内に吸込んだ潤滑油２を加圧状態で吐出し、この潤滑油２を加圧油として静圧軸受部３５に供給すると共に、駆動軸４、軸受５，６、旋回スクロール８、旋回軸受９等にも供給し、これらを潤滑、冷却するものである。
【００３３】
２２はスラスト受け１３の摺接面１３Ｂ側に設けられた旋回子収容凹部で、該旋回子収容凹部２２は、図１０に示す如く周壁面２２Ａを有する有底の円形穴として形成され、旋回スクロール８の摺接面８Ｄとの間でポンプ室２３を画成している。そして、この旋回子収容凹部２２のポンプ室２３内には旋回子２４が旋回運動可能に収容されている。
【００３４】
２４は旋回スクロール８の鏡板８Ａ背面側に突設された旋回子を示し、該旋回子２４は、旋回スクロール８の鏡板８Ａから旋回子収容凹部２２内に向けて突出した円形状の突起部として形成され、その突出端側の端面は旋回子収容凹部２２の底面にほぼ摺接している。また、旋回子２４の外周側には、後述するガイド溝３１の長さ方向と直交する方向、即ち図１０中のＸ軸方向に沿った平面からなる摺接面２４Ａが形成され、該摺接面２４Ａはスライド板２５に摺接している。
【００３５】
そして、旋回子２４は、旋回子収容凹部２２内に偏心した状態で配置され、その外周面は周壁面２２Ａにほぼ摺接するものである。このため、旋回子２４は旋回スクロール８に追従して動き、旋回子収容凹部２２内を周壁面２２Ａに沿って旋回運動する構成となっている。なお、図１０中のＸ軸、Ｙ軸方向は前記ガイド突起１４とガイド溝１５とに対してほぼ４５度だけ傾いた方向となっている。
【００３６】
２５は旋回子収容凹部２２内に移動可能に設けられた可動隔壁としてのスライド板で、該スライド板２５は、長方形状をなす平板体として形成され、後述のガイド溝３１内に図１０中のＹ軸方向に沿ってスライド可能に配設されている。また、スライド板２５は、その長さ方向両端側がそれぞれ旋回子２４の摺接面２４Ａと後述する駆動突部３０の摺接面３０Ａとに対してそれぞれ摺接している。
【００３７】
このため、スライド板２５は、旋回スクロール８の旋回時に、後述のスライド板駆動機構２８により旋回子２４の動きに追従して旋回子収容凹部２２内を移動し、該旋回子２４との間で旋回子収容凹部２２のポンプ室２３内を吸込室２６と吐出室２７とに画成している。
【００３８】
２８は旋回子２４の動きに追従してスライド板２５を旋回子収容凹部２２内で移動させるための隔壁移動機構となるスライド板駆動機構を示し、該スライド板駆動機構２８は、後述の凹窪部２９、駆動突部３０およびガイド溝３１によって構成されている。
【００３９】
２９は旋回子収容凹部２２から離間してスラスト受け１３の摺接面１３Ｂに凹設された凹窪部で、該凹窪部２９は、内形状が略長方形状をなした凹陥部として形成され、その内部には駆動突部３０が収容されている。
【００４０】
３０は旋回スクロール８の鏡板８Ａ背面側に突設された駆動突部で、該駆動突部３０は、鏡板８Ａから凹窪部２９内に向けて突出した長方形状をなす突起部として形成されている。また、駆動突部３０には、旋回子２４の摺接面２４ＡとＹ軸方向で対向しＸ軸方向に平行に延びた平面からなる摺接面３０Ａが形成され、該摺接面３０Ａはスライド板２５に摺接している。
【００４１】
このため、駆動突部３０は、旋回スクロール８の旋回時に旋回子２４と一緒に旋回運動し、該旋回子２４との間でスライド板２５を両側から挟み込んだ状態で、このスライド板２５をガイド溝３１に沿ってＹ軸方向にスライドさせる構成となっている。また、駆動突部３０は、後述する理由によって旋回子２４およびスライド板２５と共に旋回スクロール８の自転を防止する他の自転防止機構を構成している。
【００４２】
３１は旋回子収容凹部２２と凹窪部２９との間に位置してスラスト受け１３の摺接面１３Ｂに設けられたスライド板用のガイド溝で、該ガイド溝３１は、図１０中のＹ軸方向に沿って細長く延びる凹溝として形成され、その両端側は旋回子収容凹部２２と凹窪部２９とに連なっている。そして、このガイド溝３１は、スライド板２５をＹ軸方向に沿ってスライド可能にガイドする構成となっている。
【００４３】
３２は旋回子収容凹部２２と凹窪部２９との間に位置してスラスト受け１３の摺接面１３Ｂ側に設けられた油溜めで、該油溜め３２は、スラスト受け１３の摺接面１３Ｂに開口して旋回子収容凹部２２に連なる円形穴として形成され、旋回スクロール８の旋回時には、旋回子収容凹部２２と後述の給油通路３４とに常に連通する位置に配置されている。このため、油溜め３２は、吐出室２７からの潤滑油２を給油通路３４側に常に吐出可能とする構成となっている。
【００４４】
３３はスラスト受け１３に形成された吸込通路で、該吸込通路３３は、一端側がスラスト受け１３の下部側に位置してケーシング１内に開口し、他端側は吸込室２６の位置で旋回子収容凹部２２の底面に開口している。そして、吸込通路３３は、給油ポンプ２１の作動によりケーシング１内に収容された潤滑油２を吸込室２６内に向けて導く構成となっている。
【００４５】
３４は旋回スクロール８の鏡板８Ａに設けられた給油通路で、該給油通路３４は、旋回スクロール８の鏡板８Ａ内部を径方向に沿って細長く延びる油路からなり、その一端側は旋回子２４と駆動突部３０との間に位置して鏡板８Ａの背面側に開口する開口部３４Ａとなり、油溜め３２を通じて吐出室２７と常時連通している。
【００４６】
また、給油通路３４の他端側は、開口部３４Ｂとなって後述する静圧軸受部３５の円弧状溝３５Ａに開口している。このため、給油通路３４は、吐出室２７からの潤滑油２を静圧軸受部３５に向けて供給すると共に、潤滑油２が該給油通路３４内を流れる間に旋回スクロール８全体を冷却する構成となっている。
【００４７】
さらに、給油通路３４は、その長さ方向中間部が旋回スクロール８のボス部８Ｃ内に開口する開口部３４Ｃとなっている。そして、この給油通路３４の開口部３４Ｃは、給油通路３４内の潤滑油２の一部を駆動軸４側、旋回軸受９側等に供給しつつ、後述の還流通路３６を通じてケーシング１内に還流させる旋回スクロール８側の還流通路を構成するものである。
【００４８】
３５は旋回スクロール８の摺接面８Ｄとスラスト受け１３の摺接面１３Ｂとの間に位置して設けられた静圧軸受部で、該静圧軸受部３５は、旋回スクロール８の摺接面８Ｄ側に図７に示す如く環状溝として形成されている。そして、この静圧軸受部３５は、旋回スクロール８とスラスト受け１３との間を周方向に環状（円弧状）に延びる内側の円弧状溝３５Ａと、該円弧状溝３５Ａの周囲に同心円状に配設された外側の円弧状溝３５Ｂと、該円弧状溝３５Ａ，３５Ｂ間を径方向に連通する通路としての連通溝３５Ｃとによって構成されている。
【００４９】
そして、静圧軸受部３５の円弧状溝３５Ａには、その長さ方向中間部に給油通路３４の開口部３４Ｂが開口し、給油通路３４からの潤滑油２を円弧状溝３５Ａに供給すると共に、連通溝３５Ｃを通じて円弧状溝３５Ｂにも供給し、潤滑油２の圧力を旋回スクロール８に背圧として作用させる構成となっている。ここで、円弧状溝３５Ａ，３５Ｂは、図７に示すように旋回スクロール８とスラスト受け１３との間を周方向に延び、その両端部が閉塞されている。さらに、給油ポンプ２１は、円弧状溝３５Ａ，３５Ｂの両端部の間に位置して設けられている。
【００５０】
３６は駆動軸４に設けられた駆動軸４側の還流通路で、該還流通路３６は、駆動軸４の内部を軸方向に延び、その一端側は旋回スクロール８のボス部８Ｃ内に開口している。そして、還流通路３６の他端側は径方向にＬ字状に屈曲して延びケーシング１の軸受部１Ｃ内に開口している。これにより、給油通路３４を流れる潤滑油２の一部は還流通路３６を通じて軸受５，６側に供給されると共に、軸受５側からケーシング１内へと徐々に戻され、この間に還流通路３６を流れる潤滑油２は駆動軸４全体を冷却する構成となっている。
【００５１】
また、還流通路３６は、その途中位置から径方向にＬ字状に屈曲して、ケーシング１の軸受部１Ｃと旋回スクロール８のボス部８Ｃとの間に開口し、給油通路３４からの潤滑油２の一部をケーシング１内に戻す構成となっている。
【００５２】
なお、３７は固定スクロール３と旋回スクロール８との摺接面間に装着されたシール部材で、該シール部材３７は、前記摺接面間への潤滑油２の浸入を遮断するものである。
【００５３】
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。
【００５４】
まず、電動モータにより駆動軸４を回転させると、旋回スクロール８は駆動軸４を中心として寸法δの旋回半径をもった円運動（旋回運動）を行い、固定スクロール３のラップ部３Ｂと旋回スクロール８のラップ部８Ｂとの間に画成された圧縮室１０，１０，…が連続的に縮小する。これにより、固定スクロール３の吸込口１１から吸込んだ外気を該各圧縮室１０で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール３の吐出口１２から外部の空気タンク（図示せず）等に貯留させる。
【００５５】
また、このような旋回スクロール８の旋回時には、オルダムリング１６がスラスト受け１３側のガイド突起１４に沿ってスライドすると共に、このオルダムリング１６と旋回スクロール８とが旋回スクロール８側のガイド溝１５に沿って相対変位することにより、駆動軸４を介した旋回スクロール８の自転トルクがオルダムリング１６とガイド突起１４、ガイド溝１５との間で受承され、これによって旋回スクロール８は自転せずに寸法δの旋回半径をもって旋回運動を行う。
【００５６】
次に、給油ポンプ２１の作動について図１０を参照して説明するに、まず旋回スクロール８を旋回させると、該旋回スクロール８と一体となった旋回子２４と駆動突部３０とは、例えば図１０中に二点鎖線で示す如く旋回子収容凹部２２の内部、凹窪部２９の内部をそれぞれ時計廻りに旋回運動する。そして、このときにスライド板２５は、両端側が旋回子２４と駆動突部３０とにそれぞれ摺接した状態で両者の動きに追従することにより、ガイド溝３１に沿ってスライドする。
【００５７】
この結果、旋回子収容凹部２２内に旋回スクロール８との間で画成されたポンプ室２３は、吸込室２６の容積がスライド板２５の動きに追従して連続的に拡大し、ケーシング１内の潤滑油２を吸込通路３３を通じて吸込室２６内に吸込む。これに対し、吐出室２７の容積は、スライド板２５の動きに追従して連続的に縮小し、この吐出室２７内の潤滑油２を油溜め３２から給油通路３４に向けて吐出する。
【００５８】
かくして、本実施の形態では、スラスト受け１３と摺接する旋回スクロール８の摺接面８Ｄ側に静圧軸受部３５を設け、給油ポンプ２１と静圧軸受部３５との間を給油通路３４によって連通する構成としたから、圧縮運転時に給油ポンプ２１から吐出された潤滑油２を加圧油として静圧軸受部３５の円弧状溝３５Ａ，３５Ｂ、連通溝３５Ｃに供給することができる。
【００５９】
これにより静圧軸受部３５に供給された潤滑油２の圧力を、旋回スクロール８に背圧として作用させることができ、旋回スクロール８に作用するスラスト荷重に抗して、該旋回スクロール８を固定スクロール３側へとスラスト受け１３から離間させる方向の開離力を発生できると共に、この静圧軸受部３５の潤滑油２により前記摺接面８Ｄ，１３Ｂ間を潤滑状態に維持することができる。
【００６０】
また、静圧軸受部３５の円弧状溝３５Ａ，３５Ｂを旋回スクロール８の周方向に同心円状に配置する構成したから、旋回スクロール８の摺接面８Ｄとスラスト受け１３の摺接面１３Ｂとの間には、前記円弧状溝３５Ａ，３５Ｂにより給油ポンプ２１からの潤滑油２を旋回スクロール８の周方向に沿って均等に導くことができ、この円弧状溝３５Ａ，３５Ｂの潤滑油２により旋回スクロール８全体を固定スクロール３側へと軸方向に安定して押圧できると共に、前記摺接面８Ｄ，１３Ｂ全体を円弧状溝３５Ａ，３５Ｂの潤滑油２により良好に潤滑することができる。
【００６１】
さらに、静圧軸受部３５は２個の円弧状溝３５Ａ，３５Ｂによって構成したから、潤滑油２を円弧状溝３５Ａと円弧状溝３５Ｂの両方に供給でき、旋回スクロール８に安定した背圧を作用させることができる。
【００６２】
従って、本実施の形態によれば、従来技術でも述べたように圧縮運転時に、例え旋回スクロール８に作用するスラスト荷重が増大したとしても、静圧軸受部３５内に導かれる潤滑油２により旋回スクロール８の摺接面８Ｄとスラスト受け１３の摺接面１３Ｂとの間の摺動抵抗を低減でき、これらの摺接面８Ｄ，１３Ｂに生じる摩耗等を減らして、旋回スクロール８、スラスト受け１３の耐久性、寿命等を高め、当該スクロール式空気圧縮機の信頼性等を向上することができる。
【００６３】
また、給油通路３４を旋回スクロール８の内部に径方向に沿って細長く延びるように配置し、給油通路３４の途中部位を開口部３４Ｃを介して旋回スクロール８のボス部８Ｃ内に開口させる構成としたから、給油ポンプ２１からの潤滑油２を前記ボス部８Ｃ内に吐出して旋回軸受９を潤滑、冷却できると共に、この潤滑油２を還流通路３６を通じて軸受５，６に安定して供給でき、これらの軸受５，６を潤滑、冷却することができる。
【００６４】
また、この潤滑油２は給油通路３４、還流通路３６を流れる間に、それぞれ旋回スクロール８、駆動軸４の冷却も行うことができ、装置全体を効率的に冷却することができる。そして、給油通路３４の開口部３４Ｃ、還流通路３６を流通した潤滑油２は旋回軸受９、駆動軸４および軸受５，６を冷却した後にケーシング１内へと順次還流されるため、給油ポンプ２１から吐出される加圧油の圧力を還流油の油量によって調整することができる。
【００６５】
一方、本実施の形態では、給油ポンプ２１は、吸込室２６と吐出室２７とからなるポンプ室２３を旋回スクロール８とスラスト受け１３との摺接面８Ｄ，１３Ｂ間に位置して設ける構成としたから、このポンプ室２３を旋回スクロール８の鏡板８Ａを挟んで圧縮室１０とは反対側に隔離して配置することができる。
【００６６】
これにより、ポンプ室２３内で加圧された高圧の潤滑油２の圧力が、固定スクロール３と旋回スクロール８との外周側摺接面に作用しないので、潤滑油２がこの間からシール部材３７を介して圧縮室１０内に漏洩する事態を防止することができ、吐出口１２からは常に清浄な圧縮空気を外部に吐出でき、装置の性能、信頼性等を高めることができる。
【００６７】
また、油溜め３２と給油通路３４とは常に連通した状態が保たれるので、この油溜め３２内および吐出室２７内の潤滑油２の圧力変動を抑えることができ、よってこの圧力変動による旋回スクロール８のスラスト方向への変位を抑えることができる。そして、吐出室２７からの潤滑油２を、常に給油通路３４に向けて円滑に吐出でき、給油ポンプ２１による潤滑油２の吐出効率を高めてポンプ性能を向上することができる。
【００６８】
また、旋回スクロール８にそれぞれ一体に設けた旋回子２４と駆動突部３０とは、スライド板２５に摺接するそれぞれの摺接面２４Ａ，３０Ａを、Ｘ軸方向に平行となるように配置したから、これらの旋回子２４と駆動突部３０とをスライド板２５に対してＸ軸方向に相対的にスライドさせることができる。
【００６９】
この場合、スライド板２５は上述の如くスラスト受け１３側のガイド溝３１に沿ってＹ軸方向にスライドするから、これらの旋回子２４、スライド板２５、駆動突部３０およびガイド溝３１によって、旋回スクロール８の自転を防止する他の自転防止機構を構成することができる。これにより、オルダムリング１６等からなる自転防止機構に付加される旋回スクロール８からの自転トルクを、前記他の自転防止機構により軽減でき、オルダムリング１６の耐久性、寿命等を高めることができる。
【００７０】
さらに、スライド板２５は、旋回子２４と駆動突部３０との間に挟み込んだ状態で取付ける構成としたから、スライド板２５を、旋回子２４と駆動突部３０との動きに追従させながらガイド溝３１に沿ってスライドさせることができ、例えばスライド板２５が旋回子２４の動きに遅れて旋回子収容凹部２２内を移動するような不具合をなくすことができ、旋回子２４に対するスライド板２５の追従性を高めて、給油ポンプ２１のポンプ性能をさらに向上することができる。
【００７１】
なお、第１の実施の形態では、静圧軸受部３５を旋回スクロール８の摺接面８Ｄ側に設ける構成として述べたが、これに替えて、例えばスラスト受け１３の摺接面１３Ｂ側に静圧軸受部を設け、給油通路３４の開口部３４Ｂをこの静圧軸受部と常に連通させる構成としてもよい。
【００７２】
また、第１の実施の形態では、静圧軸受部３５を２個の円弧状溝３５Ａ，３５Ｂによって構成するものとして述べたが、これに替えて円弧状溝は３個以上設けてもよいし、１個でもよい。
【００７３】
さらに、前記実施の形態では、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できるものである。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１に記載の発明は、給油ポンプによりケーシング内の油液を加圧状態で旋回スクロールとスラスト受けとの間の静圧軸受部に供給する構成とし、前記静圧軸受部は、前記旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面のうちいずれか一方の摺接面側に形成され前記旋回スクロールとスラスト受けとの間を周方向に延びる両端部が閉塞された環状溝により構成し、前記給油ポンプは前記環状溝の両端部の間に位置して設け、該環状溝は、前記給油ポンプから吐出された加圧油が供給される開口部を有する構成としたから、圧縮運転時に給油ポンプを作動させることにより、旋回スクロールの背面側には給油ポンプからの加圧油を背圧として作用させ、旋回スクロールをスラスト受けから離間させる方向の開離力を発生できると共に、静圧軸受部の加圧油により旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間を潤滑状態に保持することができる。
【００７５】
これにより、旋回スクロールに作用するスラスト荷重が増大したとしても、静圧軸受部の加圧油により旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間の摺動抵抗を小さくでき、これらの摺接面に生じる摩耗等を減らして、旋回スクロール、スラスト受けの耐久性、寿命等を高め、当該スクロール式流体機械の信頼性を向上することができる。しかも、前記静圧軸受部を、旋回スクロールとスラスト受けとの間を周方向に延びる環状溝として形成したから、この環状溝に供給される加圧油により旋回スクロール全体にほぼ均等に背圧による開離力を発生できると共に、旋回スクロールとスラスト受けとの摺接面全体を良好に潤滑でき、旋回スクロール、スラスト受けの耐久性、寿命等を一層高めることができる。また、前記給油ポンプは前記環状溝の両端部の間に位置して設けることができる。
【００７６】
また、請求項２の発明によると、ケーシングには油液を給油ポンプへ吸込む吸込通路を設け、旋回スクロールには前記給油ポンプから静圧軸受部へ加圧油が流通する給油通路を設ける構成としているので、給油ポンプはケーシング内の油液を吸込通路から吸込んで加圧しつつ、この加圧油を給油通路を通じて静圧軸受部に円滑に供給することができる。
【００７７】
また、請求項３の発明のように、環状溝を旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの摺接面間に同心円状に複数個配設した円弧状溝により構成した場合には、円弧状溝の個数を増やした分だけ旋回スクロールにより均等に開離力を発生でき、旋回スクロール、スラスト受けの耐久性等をより一層高めることができる。
【００７８】
さらに、請求項４の発明は、給油ポンプを旋回スクロールとスラスト受けとの間に設け、旋回スクロールの動きに追従して作動させる構成としたから、給油ポンプを、旋回スクロールの鏡板を挟んで圧縮室とは反対側に隔離して配置することができ、給油ポンプから吐出された加圧油が圧縮室側に漏洩する事態を防止でき、常に清浄な圧縮流体を外部に向けて吐出することができる。また、給油ポンプを作動させるための駆動源を特別に設ける必要がなくなり、給油ポンプの構成を簡略化できる。
【００７９】
さらに、請求項５の発明は、給油通路を旋回スクロールの径方向に沿って配置する構成としたから、給油ポンプからの加圧油が給油通路内を流れる間に、旋回スクロールを効率よく冷却でき、これによっても旋回スクロールの耐久性等を高めることができる。
【００８０】
一方、請求項６の発明によると、給油通路は給油ポンプと環状溝との間の途中部位で、ケーシング内に加圧油を還流させる還流通路と連通する構成としたから、給油ポンプから吐出される加圧油の一部をケーシング内へと常に還流させ、加圧油の圧力を調整できると共に、このときの還流油により旋回軸受等を潤滑、冷却することができる。
【００８１】
また、請求項７の発明は、固定スクロールと旋回スクロールとの摺接面の間には、シール部材を備える構成としたから、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの摺接面の間に潤滑油の侵入を遮断することができる。
【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図３中の矢示Ｉ−Ｉ線に沿った縦断面図である。
【図２】  図１中の給油通路、静圧軸受部等を拡大して示す要部断面図である。
【図３】  固定スクロールを取外した状態で旋回スクロール、スラスト受け等を示す図１中の矢示 III−III 方向からみた正面図である。
【図４】  スラスト受け、オルダムリングおよび給油ポンプ等を示す図２中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】  スラスト受け、オルダムリングおよび給油ポンプ等を示す図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。
【図６】  スラスト受けのみを図１中の矢示VI−VI方向からみた正面図である。
【図７】  旋回スクロールのみを図１中の矢示 VII−VII 方向からみた背面図である。
【図８】  図７中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。
【図９】  図７中の矢示IX−XI方向からみた断面図である。
【図１０】  図５中の給油ポンプを拡大して示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  潤滑油（油液）
３  固定スクロール
３Ａ，８Ａ  鏡板
３Ｂ，８Ｂ  ラップ部
４  駆動軸
８  旋回スクロール
８Ｃ  ボス部
８Ｄ，１３Ｂ  摺接面
９  旋回軸受
１０  圧縮室
１３  スラスト受け
２１  給油ポンプ
２２  旋回子収容凹部
２２Ａ  周壁面
２３  ポンプ室
２４  旋回子
２５  スライド板（可動隔壁）
２６  吸込室
２７  吐出室
２８  スライド板駆動機構（隔壁駆動機構）
３３  吸込通路
３４  給油通路
３４Ｂ  開口部
３５  静圧軸受部
３５Ａ，３５Ｂ  円弧状溝
３５Ｃ  連通溝（通路）
３６  還流通路
３７  シール部材
【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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【図１０】
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