(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと該ケーシングの軸線上に位置して該ケーシングの両端側に設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された２個の固定スクロールとからなる固定側部材と、
該各固定スクロール間に位置して前記ケーシング内に設けられ、ロータとステータとが前記ケーシングの軸線と同一方向となるように配置された電動機と、
該電動機と前記各固定スクロールとの間に位置して外周側が前記ケーシングに固定的に設けられた外輪、該外輪の内周側に回転可能に設けられ内周側が外輪の軸線に対して径方向に偏心した偏心軸線を有する中輪および該中輪の内周側に回転可能に設けられ前記偏心軸線を中心として回転可能な内輪からなる２個の偏心軸受と、
前記電動機のロータを挟んで該各偏心軸受の中輪間に位置して設けられた中空軸体からなり前記ロータによって前記中輪と一体に回転する回転軸と、
該回転軸内を前記偏心軸線上に遊嵌して設けられ、前記各偏心軸受の内輪内周側に固定的に支持されて前記各内輪と一体に旋回運動する旋回軸と、
前記各固定スクロールと対面して該旋回軸の両端側に固定的に設けられ、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２個の旋回スクロールと、
該各旋回スクロールのうち少なくともいずれか一方の旋回スクロールと前記固定側部材との間に設けられ、該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、
前記２個の固定スクロールは、鏡板の外周側を前記ケーシングの内周側に気密シールを介して取付ける構成とし、
前記２個の固定スクロールの鏡板の背面側と前記ケーシングとの間には、前記圧縮室内から導かれる圧力により前記２個の固定スクロールを前記２個の旋回スクロール側へと軸方向に押圧する２個の圧力室を形成する構成としてなるスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記２個の固定スクロールの鏡板には、前記圧縮室内の中間圧を前記２個の圧力室内に導くための背圧孔をそれぞれ設けてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
前記ケーシングの内周側には、前記旋回スクロールの背面側にそれぞれ位置して前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持する２個のスラスト受けを設け、前記旋回軸は、前記各旋回スクロールの背面と各スラスト受けの前面とが接するか、または僅かに隙間を有する長さに設定してなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
【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可能に設けられ、前記固定スクロールと軸方向で摺接する旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとの間に画成された複数の圧縮室とを備えたものが知られている（特開平６−２６４８４号公報、特開平９−１４４６７４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】
【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、旋回スクロールを駆動軸の先端側で旋回可能に支持するために、この駆動軸の先端には駆動軸の軸線に対して偏心した位置にクランク軸を一体または別体で設ける構成としている。
【０００５】
このため駆動軸全体の長さがクランク軸の分だけ余計に長くなり、装置全体が軸方向に大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
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、旋回スクロールを旋回可能に支持するためのクランク軸を不要にでき、装置全体を軸方向に小型化す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。
【０００７】
【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請求項１の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の軸線上に位置して該ケーシングの両端側に設けられ鏡板に渦巻状のラップ部が立設された２個の固定スクロールとからなる固定側部材と、該各固定スクロール間に位置して前記ケーシング内に設けられ、ロータとステータとが前記ケーシングの軸線と同一方向となるように配置された電動機と、該電動機と前記各固定スクロールとの間に位置して外周側が前記ケーシングに固定的に設けられた外輪、該外輪の内周側に回転可能に設けられ内周側が外輪の軸線に対して径方向に偏心した偏心軸線を有する中輪および該中輪の内周側に回転可能に設けられ前記偏心軸線を中心として回転可能な内輪からなる２個の偏心軸受と、前記電動機のロータを挟んで該各偏心軸受の中輪間に位置して設けられた中空軸体からなり前記ロータによって前記中輪と一体に回転する回転軸と、該回転軸内を前記偏心軸線上に遊嵌して設けられ、前記各偏心軸受の内輪内周側に固定的に支持されて前記各内輪と一体に旋回運動する旋回軸と、前記各固定スクロールと対面して該旋回軸の両端側に固定的に設けられ、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２個の旋回スクロールと、該各旋回スクロールのうち少なくともいずれか一方の旋回スクロールと前記固定側部材との間に設けられ、該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、前記２個の固定スクロールは、鏡板の外周側を前記ケーシングの内周側に気密シールを介して取付ける構成とし、前記２個の固定スクロールの鏡板の背面側と前記ケーシングとの間には、前記圧縮室内から導かれる圧力により前記２個の固定スクロールを前記２個の旋回スクロール側へと軸方向に押圧する２個の圧力室を形成する構成としている。
【０００８】
このように構成したことにより、電動機を作動してロータを回転すると、該ロータによって回転軸は回転運動を行い、このときに各偏心軸受の中輪は外輪の内周側で回転軸と一体に回転運動を行う。
【０００９】
ここで、各偏心軸受の中輪は、内周側が外輪の軸線に対して径方向に偏心した偏心軸線を有し、この中輪の内周側には前記偏心軸線を中心として回転する内輪を設けているから、上述の如く中輪が回転することにより、旋回軸は内輪と一体に旋回運動を行い、各旋回スクロールを自転防止機構によって回転が防止された状態で旋回させることができる。
【００１０】
従って、ケーシング内に気密シールを介して取付けられた２個の固定スクロールに対して２個の旋回スクロールが旋回運動すると、複数の圧縮室に吸込まれた流体は徐々に圧縮される。
【００１１】
このように、電動機を作動して回転軸を回転することにより、旋回軸を２個の偏心軸受の内輪と一体に旋回運動させて、２個の旋回スクロールを同時に旋回させることができる。
【００１２】
そして、各旋回スクロールは固定スクロールと共にケーシングの軸方向で対向して配置されるから、一方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重と他方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を、旋回軸に対して互いに逆向きの方向に伝えることができ、両者のスラスト荷重を互いに相殺することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によると、前記２個の固定スクロールの鏡板には、前記圧縮室内の中間圧を前記２個の圧力室内に導くための背圧孔をそれぞれ設ける構成としている。これにより、２個の固定スクロールの鏡板の背面側とケーシングとの間に形成した２個の圧力室は、各背圧孔から導かれる中間圧によってそれぞれの固定スクロールを各旋回スクロール側へと軸方向に押圧することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明では、ケーシングの内周側には、旋回スクロールの背面側にそれぞれ位置して前記旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持する２個のスラスト受けを設け、旋回軸は、前記各旋回スクロールの背面と各スラスト受けの前面とが接するか、または僅かに隙間を有する長さに設定してなる。
【００１５】
このように構成したことにより、旋回スクロールの背面とスラスト受けの前面との間は、接するか僅かに隙間が空く長さに設定されるから、圧縮運転時には、一方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重と他方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を、旋回軸によって支持することができる。そして、これらのスラスト荷重は、旋回軸に対し互いに逆向きの方向に伝えられるから、両者のスラスト荷重を互いに相殺することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１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。
【００２４】
まず、図１ないし図６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枠を形成する筒状のケーシングで、該ケーシング１は、図１に示す如く軸線Ｏ1 −Ｏ1 を有する筒部２と、該筒部２の両端側を施蓋する左，右の蓋部３Ａ，３Ｂとによって構成されている。そして、ケーシング１は、後述の固定スクロール４Ａ，４Ｂと共に固定側部材を構成するものである。
【００２５】
４Ａ，４Ｂはケーシング１の軸方向両側に位置して筒部２の内周側にそれぞれ設けられた左，右の固定スクロールで、一方の固定スクロール４Ａは、図１に示す如く略円板状に形成され、中心がケーシング１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と一致するように配設された鏡板５Ａと、該鏡板５Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部６Ａと、鏡板５Ａの外周側から該ラップ部６Ａとは逆向きに軸方向に突出し、筒部２の内周側に嵌合して後述のＯリング２９Ａを介して設けられた嵌合筒部７Ａとによって構成されている。
【００２６】
また、他方の固定スクロール４Ｂについても、鏡板５Ｂ、ラップ部６Ｂおよび嵌合筒部７Ｂによって構成されている。
【００２７】
８は固定スクロール４Ａ，４Ｂ間に位置してケーシング１内の中間部に設けれた電動機で、該電動機８は、ケーシング１の内周側に固定的に設けられたステータ９と、該ステータ９の内周側に該ステータ９によって回転するように配設されたロータ１０とによって構成され、ステータ９の軸線とロータ１０の軸線はケーシング１の軸線Ｏ1 −Ｏ1 と同一軸線上に配置されている。
【００２８】
１１Ａ，１１Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂと電動機８との間にそれぞれ位置してケーシング１の内周側に設けられた左，右のスラスト受けで、一方のスラスト受け１１Ａは、ケーシング１の筒部２内周側に固着して取付けられた取付筒１２Ａと、後述する旋回スクロール２２Ａの鏡板２３Ａ背面側に位置して該取付筒１２Ａから径方向内側に突出して設けられた環状突起１３Ａとによって構成されている。そして、このスラスト受け１１Ａは、旋回スクロール２２Ａに作用するスラスト荷重を支持すると共に、後述するオルダムリング３１Ａのリング溝を形成している。
【００２９】
また、他方のスラスト受け１１Ｂについても、取付筒１２Ｂおよび環状突起１３Ｂによって構成されている。
【００３０】
１４Ａ，１４Ｂは固定スクロール４Ａと電動機８との間にそれぞれ位置してスラスト受け１１Ａ，１１Ｂの内周側に設けられた左，右の偏心軸受で、一方の偏心軸受１４Ａは、図２ないし図４に示す如く、外輪１５Ａと、該外輪１５Ａの内周側に複数の針状ころ１６Ａによって回転可能に設けられた中輪１７Ａと、該中輪１７Ａの内周側に複数の針状ころ１８Ａによって回転可能に設けられた内輪１９Ａ等とによって構成されている。
【００３１】
ここで、外輪１５Ａは、外周側がスラスト受け１１Ａの取付筒１２Ａ内周側に圧入されて取付けられている。これにより、外輪１５Ａの内周側の軸線と外周側の軸線とは、共に軸線Ｏ1 −Ｏ1 と一致して配置される。
【００３２】
また、中輪１７Ａは、針状ころ１６Ａによって外輪１５Ａの内周側に位置決めされている。これにより中輪１７Ａの外周側は外輪１５Ａの軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に配置され、この軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心に回転する構成となっている。
【００３３】
これに対して中輪１７Ａの内周側は、内輪１９Ａが収容される部位が収容穴１７Ａ1 となり、該収容穴１７Ａ1 は外輪１５Ａの軸線Ｏ1 −Ｏ1 に対して径方向に一定寸法δだけ偏心した偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 を有している。また、この中輪１７Ａの内周側には後述の回転軸２０が取付けられる取付段部１７Ａ2 が形成され、該取付段部１７Ａ2 は軸線Ｏ1 −Ｏ1 と同軸線上に配置されている。
【００３４】
さらに、内輪１９Ａは、針状ころ１８Ａによって中輪１７Ａの内周側に位置決めされている。これにより内輪１９Ａは、内周側と外周側とが共に偏心軸線Ｏ2−Ｏ2 上に配置され、この偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 を中心に回転する構成となっている。
【００３５】
かくして、偏心軸受１４Ａは、回転軸２０によって中輪１７Ａが外輪１５Ａに対して回転することにより、内輪１９Ａが軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心として寸法δの旋回半径をもった旋回運動を行う構成となっている。
【００３６】
また、他方の偏心軸受１４Ｂについても、外輪１５Ｂ、針状ころ１６Ｂ、中輪１７Ｂ、針状ころ１８Ｂおよび内輪１９Ｂによって構成され、中輪１７Ｂには収容穴１７Ｂ1 と取付段部１７Ｂ2 とが設けられている。
【００３７】
２０は電動機８のロータ１０を挟んで偏心軸受１４Ａ，１４Ｂの中輪１７Ａ，１７Ｂ間に位置して設けられた回転軸で、該回転軸２０は、中空軸体として形成され、電動機８のロータ１０内周側に挿嵌されて固定的に設けられている。そして、回転軸２０は、両端側がそれぞれ中輪１７Ａ，１７Ｂの取付段部１７Ａ2 ，１７Ｂ2 に固着され、ロータ１０と一体となって回転することにより中輪１７Ａ，１７Ｂを回転させるものである。
【００３８】
ここで、回転軸２０は、図５に示す如く、外周側が外輪１５Ａ，１５Ｂの軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に配置されるのに対し、内周側は中輪１７Ａ，１７Ｂの偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 上に配置されている。このため、回転軸２０は、軸線Ｏ1 −Ｏ1 を挟んで偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 側とは反対側の部位の肉厚を寸法ｄ1 とし、偏心軸線Ｏ2−Ｏ2 側の肉厚を寸法ｄ2 とすると、ｄ1 ＞ｄ2 の関係に設定される。
【００３９】
２１は回転軸２０内を遊嵌して設けられ、偏心軸受１４Ａ，１４Ｂの内輪１９Ａ，１９Ｂに固定的に支持された旋回軸で、該旋回軸２１は、偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 上に配置され、その両端側はそれぞれ内輪１９Ａ，１９Ｂの内周側に挿嵌されて固着されている。そして、旋回軸２１は、内輪１９Ａ，１９Ｂと一体となって旋回運動することにより、旋回軸２１の両端側に設けられた後述の旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂを旋回させるものである。
【００４０】
ここで、旋回軸２１の軸寸法Ｌは、図２に示すようにスラスト受け１１Ａ，１１Ｂの環状突起１３Ａ，１３Ｂ間の離間寸法とほぼ同一かまたは僅かに大きく設定されている。このためスラスト受け１１Ａ，１１Ｂの前面と旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの鏡板２３Ａ，２３Ｂ背面とは、互いに接する状態か、または両者の間に例えば約１０μｍ程度の僅かな隙間が確保される状態におかれる。
【００４１】
かくして、旋回軸２１は、その両端部がそれぞれ旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの鏡板２３Ａ，２３Ｂとそれぞれ当接し、該旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂを軸方向に対して位置決めするスペーサとして構成される。
【００４２】
２２Ａ，２２Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂと対面して旋回軸２１の軸方向両端側にそれぞれ固定的に設けられた左，右の旋回スクロールで、一方の旋回スクロール２２Ａは、図１、図２に示す如く円板状に形成された鏡板２３Ａと、該鏡板２３Ａの表面側から軸方向に立設された渦巻状のラップ部２４Ａとによって構成されている。
【００４３】
また、旋回スクロール２２Ａの鏡板２３Ａには、その背面側の中央に筒状突起２５Ａが突設され、該筒状突起２５Ａは旋回軸２１の内周に嵌合して固着されている。これにより旋回スクロール２２Ａは旋回軸２１と一体となって寸法δの旋回半径をもった旋回運動を行う。そして、旋回スクロール２２Ａのラップ部２４Ａは、固定スクロール４Ａのラップ部６Ａ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６Ａ，２４Ａ間には複数の圧縮室２６Ａ，２６Ａ，…が画成される。
【００４４】
そして、スクロール式空気圧縮機の運転時には、後述の吸込口３２Ａから外周側の圧縮室２６Ａ内に空気を吸込みつつ、この空気を旋回スクロール２２Ａが旋回運動する間に各圧縮室２６Ａ内で順次圧縮し、最後に中心側の圧縮室２６Ａから後述の吐出口３３Ａを介して外部に圧縮空気を吐出する。
【００４５】
また、他側の旋回スクロール２２Ｂについても、鏡板２３Ｂ、ラップ部２４Ｂおよび筒状突起２５Ｂによって構成され、固定スクロール４Ｂとの間には複数の圧縮室２６Ｂが画成される。
【００４６】
２７Ａ，２７Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂの鏡板５Ａ，５Ｂにそれぞれ穿設された左，右の背圧孔で、一方の背圧孔２７Ａは、各圧縮室２６Ａのうち吸込口３２Ａ側となる最外周側の圧縮室２６Ａと吐出口３３Ａ側となる最内周側の圧縮室２６Ａとの間の中間の圧縮室２６Ａ内に連通し、該圧縮室２６Ａ内の中間圧を背圧として後述の圧力室２８Ａ内に導くものである。また、他方の背圧孔２７Ｂについても背圧孔２７Ａと同様に構成されている。
【００４７】
２８Ａ，２８Ｂはケーシング１の蓋部３Ａ，３Ｂと固定スクロール４Ａ，４Ｂの鏡板５Ａ，５Ｂとの間にそれぞれ形成された左，右の圧力室で、一方の圧力室２８Ａは、圧縮室２６Ａ内の中間圧を背圧孔２７Ａを介して鏡板５Ａの背面側に導き、この中間圧によって固定スクロール４Ａを旋回スクロール２２Ａ側へと軸方向に押圧する構成となっている。また、他方の圧力室２８Ｂについても、圧力室２８Ａと同様に構成されている。
【００４８】
２９Ａ，２９Ｂはケーシング１と固定スクロール４Ａ，４Ｂの鏡板５Ａ，５Ｂ外周側との間にそれぞれ設けられた気密シールとしてのＯリングで、これらのＯリング２９Ａ，２９Ｂは、最外周側の圧縮室２６Ａ，２６Ｂと圧力室２８Ａ，２８Ｂとの間を気密にシールするものである。
【００４９】
３０Ａ，３０Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂの鏡板５Ａ，５Ｂ中心側と吐出口３３Ａ，３３Ｂとの間にそれぞれ設けられたＯリングで、これらのＯリング３０Ａ，３０Ｂは、最内周側の圧縮室２６Ａ，２６Ｂと圧力室２８Ａ，２８Ｂとの間を気密にシールするものである。
【００５０】
３１Ａ，３１Ｂはスラスト受け１１Ａ，１１Ｂと旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとの間にそれぞれ設けられた自転防止機構としてのオルダムリングで、一方のオルダムリング３１Ａは、スラスト受け１１Ａの環状突起１３Ａと旋回スクロール２２Ａの鏡板２３Ａとの間で直交する２軸方向にガイドされることにより、旋回スクロール２２Ａの自転を防止する構成となっている。また、他方のオルダムリング３１Ｂについても、オルダムリング３１Ａと同様に構成されている。
【００５１】
３２Ａ，３２Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂのラップ部６Ａ，６Ｂ外周側にそれぞれ位置してケーシング１の筒部２に設けられた吸込口で、該吸込口３２Ａは、最外周側の圧縮室２６Ａ内に開口し、外部の空気をこの圧縮室２６Ａ内に導くものである。また、他方の吸込口３２Ｂについても、吸込口３２Ａと同様に構成されている。
【００５２】
３３Ａ，３３Ｂは固定スクロール４Ａ，４Ｂのラップ部６Ａ，６Ｂ中心側にそれぞれ位置してケーシング１の蓋部３Ａ，３Ｂに設けられた吐出口で、一方の吐出口３３Ａは、最内周側の圧縮室２６Ａ内に開口し、圧縮室２６Ａで圧縮された圧縮空気を外部に吐出させるものである。また、他方の吐出口３３Ｂについても、吐出口３３Ａと同様に構成されている。
【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、電動機８のロータ１０を回転すると、該ロータ１０と一体となった回転軸２０は回転運動を行い、このときに回転軸２０の両端側に設けた２個の偏心軸受１４Ａ，１４Ｂの中輪１７Ａ，１７Ｂは、それぞれ外輪１５Ａ，１５Ｂの内周側で回転軸２０と一体に回転運動を行う。
【００５５】
ここで、偏心軸受１４Ａ，１４Ｂの中輪１７Ａ，１７Ｂは、外輪１５Ａ，１５Ｂの軸線Ｏ1 −Ｏ1 に対して径方向に寸法δだけ偏心した偏心軸線Ｏ2 −Ｏ2 を有するから、中輪１７Ａ，１７Ｂが上述の如く外輪１５Ａ，１５Ｂに対して軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心に回転することにより、中輪１７Ａ，１７Ｂの内周側に設けた内輪１９Ａ，１９Ｂは、軸線Ｏ1 −Ｏ1 を中心として寸法δの旋回半径をもった旋回運動を行い、この内輪１９Ａ，１９Ｂと一体となった旋回軸２１によって旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ旋回させる。
【００５６】
そして、このように旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂが旋回するときには、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂはオルダムリング３１Ａ，３１Ｂによって自転が防止され、公転のみを行う。
【００５７】
この結果、固定スクロール４Ａと旋回スクロール２２Ａとの間に画成された各圧縮室２６Ａはそれぞれ連続的に縮小し、これにより固定スクロール４Ａの吸込口３２Ａから吸込んだ外気を各圧縮室２６Ａで順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール４Ａの吐出口３３Ａから外部の空気タンク（図示せず）等に貯留させる。
【００５８】
また、固定スクロール４Ｂと旋回スクロール２２Ｂとの間に画成された各圧縮室２６Ｂについても、それぞれが連続的に縮小することにより、固定スクロール４Ｂの吸込口３２Ｂから吸込んだ外気を各圧縮室２６Ｂで順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール４Ｂの吐出口３３Ｂから前記空気タンク等に貯留させる。
【００５９】
かくして、本実施の形態では、偏心軸受１４Ａ，１４Ｂによって旋回軸２１の両端側を軸支することにより、この旋回軸２１の両端側に一体に設けた旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂを旋回させることができるから、旋回軸２１の両端側には、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂを旋回運動させるために、従来技術で述べたようなクランク軸を追加して設ける必要をなくすことができ、これによって装置全体を軸方向に小型化して形成することができる。
【００６０】
また、当該スクロール式空気圧縮器は、固定スクロール４Ａ，４Ｂと旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとからなる２組の圧縮機構によって構成したから、当該圧縮器と同容量の圧縮器を従来技術のような１組の圧縮機構によって構成した場合と比較して、ラップ部６Ａ，６Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの巻き数等を減らすことができ、装置全体を径方向に小型化することができる。
【００６１】
また、旋回軸２１の軸寸法Ｌは、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとスラスト受け１１Ａ，１１Ｂの前面とが接するかまたは僅かな隙間を有する長さに設定したから、圧縮運転時にはスラスト受け１１Ａ，１１Ｂと旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとの間の摺動抵抗を低減でき、両者の摺動面が早期に摩耗するのを防止できる。
【００６２】
そして、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂに作用するスラスト荷重を、旋回軸２１に対して互いに逆向きの方向に伝えることができ、これらのスラスト荷重を軸方向で相殺させることができる。これにより旋回軸２１は、前記スラスト荷重を旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとの間で支持することができ、これらの旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂを軸方向に対して位置決めでき、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの挙動の安定化を図ることができる。
【００６３】
また、圧縮運転時に旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂに面振れが生じた場合には、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの鏡板２３Ａ，２３Ｂをスラスト受け１１Ａ，１１Ｂに摺接させ、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂに作用するスラスト荷重の一部をスラスト受け１１Ａ，１１Ｂによって支持することができ、これによって旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの挙動を一層安定させることができる。
【００６４】
さらに、中空軸体からなる回転軸２０は、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの偏心方向とは反対側の部位を肉厚に形成したから、旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの旋回運動に対するバランスをこの回転軸２０によってとることができる。これにより回転軸２０にはバランスウエイト等の機構を特別に設ける必要がなくなり、全体の部品点数を削減でき、装置全体の構造を簡略化することができる。
【００６５】
さらに、固定スクロール４Ａ，４Ｂの背面側に圧力室２８Ａ，２８Ｂを設け、この圧力室２８Ａ，２８Ｂには圧縮室２６Ａ，２６Ｂ内の中間圧を導く構成としたから、固定スクロール４Ａ，４Ｂを旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂの鏡板２３Ａ，２３Ｂ側に向けて押圧し続けることができ、ラップ部６Ａ，６Ｂの先端と相手方の鏡板２３Ａ，２３Ｂの表面との間でスラスト方向のギャップが変化するのを抑えることができ、圧縮効率を高めることができる。
【００６６】
次に、図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態では、前記第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。然るに、本実施の形態の特徴は、ケーシング１外には、固定スクロール４Ａ側の吐出口３３Ａと固定スクロール４Ｂ側の吸込口３２Ｂとの間に位置して中間冷却器４１を設け、吐出口３３Ａと中間冷却器４１との間を一方側の接続配管４２Ａによって接続すると共に、吸込口３２Ｂと中間冷却器４１との間を他方側の接続配管４２Ｂによって接続する構成としたことにある。
【００６７】
ここで、中間冷却器４１は、例えば熱交換器４３、ファン４４等を備えた冷却装置によって構成され、吐出口３３Ａから吐出された高温の圧縮空気を冷却して吸込口３２Ｂに導くものである。
【００６８】
かくして、このように構成される本実施の形態では、外部の空気を固定スクロール４Ａ，４Ｂと旋回スクロール２２Ａ，２２Ｂとからなる２組の圧縮機構によって順次圧縮することができ、ラップ部６Ａ，６Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの巻き数等を増やすことなく、圧縮性能を高めることができ、径の小さい圧縮器を提供することができる。
【００６９】
しかも、本実施の形態では、固定スクロール４Ａ側の吐出口３３Ａから吐出した高温の圧縮空気を、中間冷却器４１によって予め冷却した状態で固定スクロール４Ｂ側の吸込口３２Ｂに導くことができ、装置全体の圧縮効率を高めることができる。
【００７０】
次に、図８は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、各固定スクロールのうち一方の固定スクロール側の吐出口を廃止すると共に、各旋回スクロールの鏡板中心部には旋回軸の内部と連通する連通孔をそれぞれ形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第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。
【００７１】
５１Ａ，５１Ｂはケーシング１内に設けられた本実施の形態で用いる左，右の固定スクロールで、一方の固定スクロール５１Ａは、第１の実施の形態による固定スクロール４Ａとほぼ同様に、略円板状の鏡板５２Ａと、該鏡板５２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部５３Ａと、鏡板５２Ａの外周側に設けられた嵌合筒部５４Ａとによって構成されている。しかし、固定スクロール５１Ａには、第１の実施の形態による吐出口３３Ａが廃止されている点で異なる。
【００７２】
また、他方の固定スクロール５１Ｂは、鏡板５２Ｂ、ラップ部５３Ｂおよび嵌合筒部５４Ｂによって構成されているものの、一方の固定スクロール５１Ａと異なり、該固定スクロール５１Ｂには吐出口３３Ｂが設けられている点で異なる。
【００７３】
５５Ａ，５５Ｂは固定スクロール５１Ａ，５１Ｂの鏡板５２Ａ，５２Ｂ中心部に設けられた連通孔で、これらの連通孔５５Ａ，５５Ｂは、固定スクロール５１Ａ側の圧縮室２６Ａと固定スクロール５１Ｂ側の圧縮室２６Ｂとを旋回軸２１の内部を通じて互いに連通させるものである。
【００７４】
このため、圧縮室２６Ａからの圧縮空気は、旋回軸２１を介して圧縮室２６Ｂ側に導かれ、この圧縮室２６Ｂによって圧縮された圧縮空気と一緒に吐出口３３Ｂから外部に向けて吐出される。
【００７５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。特に本実施の形態では、固定スクロール５１Ａ側には第１の実施の形態で述べた吐出口３３Ａ、該吐出口３３Ａと空気タンクとの間を接続する接続配管等を不要にでき、装置全体の構造を簡略化することができる。
【００７６】
なお、各実施の形態では、２個の旋回スクロールの自転を防止するために２個のオルダムリングを用いる構成として述べたが、本発明はこれに限らず、例えば２個のオルダムリングのうち一方のオルダムリングを廃止する構成としてもよい。そして、この場合でも、各旋回スクロールはそれぞれ旋回軸と一体に回転するから、一方のオルダムリングによって両方の旋回スクロールの自転を同時に防止することができる。
【００７７】
また、各実施の形態では、当該スクロール式空気圧縮器を、固定スクロールと旋回スクロールとからなる２組の圧縮機構によって構成したが、本発明はこれに限らず、例えば２組の圧縮機構のうち一方を廃止し、１組の圧縮機構のみによってスクロール式空気圧縮器を構成してもよい。
【００７８】
さらに、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。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１に記載の発明では、ケーシングの軸線上には電動機を挟んで２個の固定スクロールを離間して設け、電動機と各固定スクロールとの間には、外輪、中輪および内輪からなる２個の偏心軸受を設け、電動機と一体となった回転軸を回転させることにより中輪を回転させ、この回転によって内輪と一体となった旋回軸を旋回運動させて２個の旋回スクロールをそれぞれ旋回させる構成とし、前記２個の固定スクロールは、鏡板の外周側を前記ケーシングの内周側に気密シールを介して取付ける構成とし、前記２個の固定スクロールの鏡板の背面側と前記ケーシングとの間には、前記圧縮室内から導かれる圧力により２個の固定スクロールを前記２個の旋回スクロール側へと軸方向に押圧する２個の圧力室を形成する構成としたから、旋回軸の両端側には、各旋回スクロールを旋回させるために従来技術で述べたようなクランク軸を追加して設ける必要をなくすことができ、これによって装置全体を軸方向に小型化して形成することができる。
【００８０】
しかも、圧縮運転時には一方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重と他方の旋回スクロールに作用するスラスト荷重とを、旋回軸に対して互いに逆向きの方向に伝えることができ、両者のスラスト荷重を軸方向で互いに相殺することができる。これによって前記スラスト荷重を旋回軸と各旋回スクロールとの間で支持することができ、２個の旋回スクロールの挙動を安定させることができる。
【００８１】
また、請求項２の発明によると、前記２個の固定スクロールの鏡板には、前記圧縮室内の中間圧を前記２個の圧力室内に導くための背圧孔をそれぞれ設ける構成としている。これにより、２個の固定スクロールの鏡板の背面側とケーシングとの間に形成した２個の圧力室は、各背圧孔から導かれる中間圧によってそれぞれの固定スクロールを各旋回スクロール側へと軸方向に押圧することができる。
【００８２】
また、請求項３の発明では、ケーシングの内周側には旋回スクロールに作用するスラスト荷重を支持する２個のスラスト受けを設け、旋回軸は旋回スクロールの背面と該スラスト受けの前面とが接するか、または僅かに隙間を有する長さに設定したから、旋回スクロールに作用するスラスト荷重を軸方向で相殺できると共に、両者のスラスト荷重を旋回軸によって支持することができ、旋回スクロールの挙動の安定化を図ることができる。
【００８３】
また、圧縮運転時に旋回スクロールに面振れが生じた場合でも、旋回スクロールの鏡板をスラスト受けに摺接させ、旋回スクロールに作用するスラスト荷重の一部をスラスト受けによって支持することができ、旋回スクロールの挙動を安定させることができる。
【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中の固定スクロール、偏心軸受、回転軸および旋回スクロール等を拡大して示す要部断面図である。
【図３】図２中の偏心軸受を単体で示す断面図である。
【図４】図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】図１中の回転軸を単体で示す拡大断面図である。
【図６】図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。
【図７】本発明の第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８】本発明の第３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。
【符号の説明】
１  ケーシング
４Ａ，４Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ  固定スクロール
５Ａ，５Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ  鏡板
６Ａ，６Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ  ラップ部
８  電動機
９  ステータ
１０  ロータ
１１Ａ，１１Ｂ  スラスト受け
１４Ａ，１４Ｂ  偏心軸受
１５Ａ，１５Ｂ  外輪
１７Ａ，１７Ｂ  中輪
１９Ａ，１９Ｂ  内輪
２０  回転軸
２１  旋回軸
２２Ａ，２２Ｂ  旋回スクロール
２６Ａ，２６Ｂ  圧縮室
３１Ａ，３１Ｂ  オルダムリング（自転防止機構）
３２Ａ，３２Ｂ  吸込口
３３Ａ，３３Ｂ  吐出口
４１  中間冷却器
５５Ａ，５５Ｂ  連通孔
【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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