(57)【要約】【課題】ラジアル荷重とスラスト荷重とに対して高い耐久性を持ち、信頼性の高いスクロール流体機械を提供すること。【解決手段】転がり軸受である第１軸受４を保持する第１ハウジング３と、転がり軸受である第２軸受８を保持する第２ハウジング２１と、第１ハウジング３と第２ハウジング２１とを保持する第３ハウジング７と、第１軸受４と第２軸受８とによって保持されるクランク軸５とを備えるスクロール流体機械１００において、可動スクロール１とクランク軸５とを回転可能に連結するスクロール軸受１２に玉軸受を用いるとともに、クランク軸５が挿入される第１開口部が形成され、その第１開口部の第１開口端部１ｃから径方向外側に広がる第１スラスト受面１ｄを可動スクロール１に設け、クランク軸５が挿入される第２開口部が形成され、その第２開口部の第２開口端部１６ｃから径方向外側に広がる第２スラスト受面１６ｄを第１ハウジング３に設ける。【選択図】図２
2009127582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受である第１軸受を保持する第１ハウジングと、
転がり軸受である第２軸受を保持する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを保持する第３ハウジングと、
前記第１軸受と前記第２軸受とによって保持されたクランク軸と、
スクロール部と台板部とを有し、前記台板部の一端側には前記スクロール部が一体的に設けられている可動スクロールと、
前記可動スクロールと前記クランク軸とを回転可能に連結するスクロール軸受とを備えるスクロール流体機械において、
前記スクロール軸受は玉軸受であり、
前記可動スクロールは、前記スクロール軸受が内部に配設される第１開口部と、前記第１開口部を取り巻く縁である第１開口端部から径方向外側に広がる第１スラスト受面とを有し、
前記第１ハウジングは、前記第１軸受が内部に配設される第２開口部と、前記第２開口部を取り巻く縁である第２開口端部から径方向外側に広がる第２スラスト受面とを有していることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
前記可動スクロールおよび前記第１ハウジングのうち少なくとも一つが、硬度の高い摺動板を有していることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
前記第１ハウジングは、前記第１軸受を保持するハウジング部と前記摺動板とを有していることを特徴とする請求項２記載のスクロール流体機械。
【請求項４】
前記可動スクロールは、自転防止機構を備え、
前記可動スクロールの公転半径ｒと、前記第１開口端部の径Ｄ１と、前記第２開口端部の径Ｄ２とが、Ｄ２≧Ｄ１＋２ｒを満足することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項５】
前記可動スクロールは、自転防止穴を備え、
前記第１ハウジングは、自転防止ピンを備え、
前記自転防止ピンが前記自転防止穴に挿入されて自転防止作用を果すことを特徴とする請求項４記載のスクロール流体機械。
【請求項６】
前記自転防止穴と前記自転防止ピンとの間に摺動リングが介在していることを特徴とする請求項５記載のスクロール流体機械。
【請求項７】
前記自転防止穴は、前記自転防止ピンと共働して自転防止作用を果す自転防止部と前記自転防止部の奥に設けられた過剰部とを備えることを特徴とする請求項５または６記載のスクロール流体機械。
【請求項８】
前記第１軸受と前記第２軸受とが玉軸受であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項９】
前記第３ハウジングが、２以上のハウジングを備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はスクロール圧縮機、スクロール膨張機、スクロールポンプなどのスクロール流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクロール流体機械として、特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載のスクロール形流体機械は、クランク軸がすべり軸受を介してフレームに保持されている構造を備えている。また、クランク軸は一端に偏心部を有しており、すべり軸受を介して偏心部と揺動スクロールとは連結されている。特許文献１記載のスクロール形流体機械は、揺動スクロールと固定スクロールとを組み合わせ、揺動スクロールが固定スクロールに対して揺動運動をすることで、圧縮または膨張作用を行うものである。また、スラスト玉軸受として、特許文献２の図９記載のものが知られている。
【特許文献１】特開平３−１７５１８７号公報
【特許文献２】特開２０００−７４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スクロール流体機械は、クランク軸の回転力を利用するために、別の作用を行う装置、たとえば冷媒ポンプなどを設ける場合がある。その場合、スクロール流体機械は、クランク軸を保持するにあたって第１軸受と第２軸受とを用いる構成を備えることがある。また、フレームに少なくとも３つ以上のハウジングを用いる構造を備えることもある。このハウジングを複数用いる場合では、各ハウジングの公差により、全体として大きな組み付け公差が生じてしまうことがある。よって、第１軸受と第２軸受とが、それぞれ異なるハウジングに保持された場合、積みあがった公差により、第１軸受の中心は第２軸受の中心とずれてしまう可能性がある。この場合において、第１軸受と第２軸受とに保持されたクランク軸は傾く。このクランク軸が傾いている場合、クランク軸からラジアル方向にかかる荷重（以下、ラジアル荷重と称する）が偏圧になってしまう。つまり、揺動スクロールなどに形成されたすべり軸受を備える従来の構成では、ラジアル荷重の偏圧によってすべり軸受らは磨耗し易く、信頼性を損なうといった問題点がある。
【０００４】
また、一方で、ラジアル荷重を受ける軸受を、磨耗し難くするためにすべり軸受などに比べ構造の大きなものになり易い玉軸受などを用いるといった傾向がある。しかし、ラジアル荷重を受ける軸受に大きなものが使用されると、スラスト方向にかかる荷重（以下、スラスト荷重と称する）を受けるスラスト受面が十分に確保されなくなるといった問題点もある。
【０００５】
そこで、本発明は、ラジアル荷重とスラスト荷重とに対して高い耐久性を持ち、信頼性の高いスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るスクロール流体機械は、転がり軸受である第１軸受を保持する第１ハウジングと、転がり軸受である第２軸受を保持する第２ハウジングと、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを保持する第３ハウジングと、前記第１軸受と前記第２軸受とによって保持されたクランク軸と、スクロール部と台板部とを有し、前記台板部の一端側には前記スクロール部が一体的に設けられている可動スクロールと、前記可動スクロールと前記クランク軸とを回転可能に連結するスクロール軸受とを備えるスクロール流体機械において、前記スクロール軸受は玉軸受であり、前記可動スクロールは、前記スクロール軸受が内部に配設される第１開口部と、前記第１開口部を取り巻く縁である第１開口端部から径方向外側に広がる第１スラスト受面とを有し、前記第１ハウジングは、前記第１軸受が内部に配設される第２開口部と、前記第２開口部を取り巻く縁である第２開口端部から径方向外側に広がる第２スラスト受面とを有していることを特徴とする。
【０００７】
これにより、クランク軸は、組み付けにより積みあがった大きな公差で傾くことがある。しかし、スクロール軸受が玉軸受であるので、ラジアル荷重の偏圧に耐えることができ、磨耗し難く、長く使用することが可能になる。
【０００８】
また、スクロール軸受がすべり軸受などに比べ構造が大きなものになり易い玉軸受であるため、スラスト荷重を受ける第１スラスト受面は十分に確保されないことが想定される。さらに、可動スクロールのスクロール部の中心では、冷媒が高圧である。そのため、可動スクロールに形成された第１スラスト受面が受けるスラスト荷重はスクロール部の中心に近いほど大きくなる。また、一方、第２スラスト受面が受けるスラスト荷重もスクロール部の中心に近いほど大きくなる。しかし、第１スラスト受面と第２スラスト受面とが各開口端部から広がって形成されている。よって、スラスト受面ではない無駄な面が各開口端部近傍に存在せず、スラスト受面が広く確保できる。さらに、各開口端部付近の大きなスラスト荷重を各スラスト受面は有効に受けることができ、可動スクロールなどに対する負荷を軽減することができる。
【０００９】
よって、スクロール軸受が玉軸受であるので、クランク軸が傾くことのあるスクロール流体機械においても信頼性が高く、また一方、ラジアル荷重に対して高い耐久性を持つ大きな構造の玉軸受であっても、スラスト荷重に対して高い耐久性を持つことができる可動スクロールおよび第１ハウジングを備えることが可能である。
【００１０】
さらに、前記スクロール流体機械は、前記可動スクロールおよび前記第１ハウジングのうち少なくとも一つが、硬度の高い摺動板を有していることが好ましい。
【００１１】
これにより、可動スクロールおよび第１ハウジングのスラスト荷重に対する耐久性が増す。
【００１２】
また、前記第１ハウジングは、前記第１軸受を保持するハウジング部と前記摺動板とを有していることが好ましい。
【００１３】
これにより、摺動板に形成された第２スラスト受面の耐久性が増す。
【００１４】
さらに、前記可動スクロールは、自転防止機構を備え、前記可動スクロールの公転半径ｒと、前記第１開口端部の径Ｄ１と、前記第２開口端部の径Ｄ２とが、Ｄ２≧Ｄ１＋２ｒを満足することが好ましい。
【００１５】
これにより、ラジアル荷重とスラスト荷重とを有効に受けることが可能な構造を備えることができる。さらに、上記不等式の右辺と左辺とが等しい場合、設けた第１スラスト受面と第２スラスト受面とは無駄なく使用されることができる。
【００１６】
さらに、前記可動スクロールは、自転防止穴を備え、前記第１ハウジングは、自転防止ピンを備え、前記自転防止ピンが前記自転防止穴に挿入されて自転防止作用を果すことが好ましい。
【００１７】
この自転防止ピンと自転防止穴とを備える自転防止機構においても、ラジアル荷重とスラスト荷重とを有効に受けることができる。
【００１８】
さらに、前記スクロール流体機械は、前記自転防止穴と前記自転防止ピンとの間に摺動リングが介在していることが好ましい。
【００１９】
これにより、自転防止ピンおよび自転防止穴の耐久性が増す。
【００２０】
さらに、前記自転防止穴は、前記自転防止ピンと共働して自転防止作用を果す自転防止部と前記自転防止部の奥に設けられた過剰部とを備えることが好ましい。
【００２１】
これにより、過剰部の体積量だけ、前記可動スクロールの軽量化が可能になる。
【００２２】
さらに、前記スクロール流体機械は、前記第１軸受と前記第２軸受が玉軸受であることが好ましい。
【００２３】
これにより、第１軸受と第２軸受とは、クランク軸が傾いた場合においてもラジアル荷重の偏圧に耐えることができ、長く使用することができる。
【００２４】
さらに、前記スクロール流体機械は、前記第３ハウジングが、２以上のハウジングを備えてもよい。
【００２５】
これにより、組み付けが容易になるなどの製造過程での作業性向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
まず、本実施形態におけるスクロール流体機械１００が使用されるランキンサイクル１４０を図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるシステム全体を示す模式図である。ランキンサイクル１４０は走行用のエンジン１１０を備える車両に搭載されるものであって、冷凍サイクル１３０の凝縮器１３２および気液分離器１３３を共用して構成されている。以下、全体のシステム構成について図１を用いて説明する。
【００２７】
冷凍サイクル１３０は、低温側の熱を高温側に移動させて冷熱および温熱を空調に利用するもので、圧縮機１３１、凝縮器１３２、気液分離器１３３、減圧器１３４、および蒸発器１３５が順次環状に接続されて形成されている。
【００２８】
圧縮機１３１は、駆動ベルト１１２、プーリ１３１ａ、および電磁クラッチ１３１ｂを介してエンジン１１０の駆動力が伝達されて作動し、冷凍サイクル１３０内の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。凝縮器１３２は、圧縮機１３１で高温高圧に圧縮された冷媒を冷却して、凝縮液化する熱交換器である。尚、ファン１３２ａは、凝縮器１３２に冷却風を送るものである。気液分離器１３３は、凝縮器１３２で凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出させるレシーバである。
【００２９】
減圧器１３４は、気液分離器１３３で分離された液相冷媒を減圧膨張させる膨張弁である。蒸発器１３５は、減圧器１３４にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する熱交換器であり、空調ケース１３０ａ内に配設されている。そして、送風機１３５ａによって空調ケース１３０ａ内に供給される空調空気（外気あるいは内気）を冷却する。
【００３０】
ランキンサイクル１４０は、エンジン１１０で発生した廃熱からエネルギー（膨張部３０にて発生される駆動力）を回収するものであり、上記冷凍サイクル１３０に対して、凝縮器１３２、気液分離器１３３が共用されて形成されている。即ち、気液分離器１３３から凝縮器１３２の上流側へ接続された流路１４１が設けられている。この流路１４１の気液分離器１３３側から冷媒ポンプ５０、加熱器１４２、および膨張部３０が順に配設されて、凝縮器１３２の上流側に接続されることでランキンサイクル１４０が形成されている。
【００３１】
スクロール流体機械１００は、膨張部３０、発電機および電動機としてのモータジェネレータ４０、および冷媒ポンプ５０を備えている。冷媒ポンプ５０は、ランキンサイクル１４０内の冷媒（冷凍サイクル１３０内の冷媒と同一）を加熱器１４２側へ圧送して循環させるものである。詳細についてはスクロール流体機械１００として後述する。
【００３２】
加熱器１４２は、冷媒ポンプ５０から圧送される冷媒と、エンジン１１０に設けられた温水回路１２０内を循環するエンジン冷却水（温水）との間で熱交換することにより、冷媒を加熱する（冷媒を過熱冷媒とする）熱交換器である。
【００３３】
尚、温水回路１２０には、エンジン冷却水を循環させる電動式の水ポンプ１２１、エンジン冷却水と外気との間で熱交換してエンジン冷却水を冷却するラジエータ１２２、およびエンジン冷却水（温水）を加熱源として空調空気を加熱するヒータコア１２３が設けられている。また、温水回路１２０には、ラジエータバイパス流路１２２ａが設けられて、エンジン冷却水の温度に応じて弁部が開閉するサーモスタット１２２ｂによって、ラジエータ１２２を流通するエンジン冷却水流量が調節されるようになっている。尚、ヒータコア１２３は、蒸発器１３５と共に空調ケース１３０ａ内に配設されており、蒸発器１３５とヒータコア１２３とによって空調空気は、乗員が設定する設定温度に調整される。
【００３４】
膨張部３０は、上記加熱器１４２から流出する過熱冷媒の膨張により、駆動力を発生するものであり、詳細についてはスクロール流体機械１００として後述する。
【００３５】
冷凍サイクル１３０、およびランキンサイクル１４０内の各種機器の作動を制御するための制御装置１５０が設けられている。制御装置１５０は、インバータ１５１と制御回路１５２とを有している。インバータ１５１は、モータジェネレータ４０の作動を制御するものである。インバータ１５１は、モータジェネレータ４０を電動機として作動させる時に、車両用のバッテリ１１１からモータジェネレータ４０に供給する電力を制御する。また、インバータ１５１は、モータジェネレータ４０が膨張部３０の駆動力によって発電機として作動される時に、発電される電力をバッテリ１１１に充電するものである。また、制御回路１５２は、上記インバータ１５１の作動を制御すると共に、冷凍サイクル１３０およびランキンサイクル１４０を作動させる際に電磁クラッチ１３１ｂ、ファン１３２ａ、送風機１３５ａ等を併せて制御するものである。
【００３６】
次に、スクロール流体機械１００の構成を図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態におけるスクロール流体機械１００の断面図である。スクロール流体機械１００は、フレームと、その内部に配設された膨張部３０と、モータジェネレータ４０と、冷媒ポンプ５０とを備える。また、クランク軸５が膨張部３０、モータジェネレータ４０、および冷媒ポンプ５０に連動的に連結されている。また、シャフトハウジング３と、ポンプハウジング６と、モータハウジング７と、リアカバー１３とをフレームとして備えている。
【００３７】
クランク軸５は、第１軸受４と第２軸受８により回転可能にフレームに保持されている。また、クランク軸５は、一端部が膨張部３０と、他端部が冷媒ポンプ５０と、中間部がモータジェネレータ４０と連動的に連結されている。さらに、クランク軸５の一端部は、軸方向に突出した偏心部５ａを備えている。偏心部５ａは、偏心部５ａが挿入されるボス１７と、そのボス１７が挿入されるスクロール軸受１２とを介して、可動スクロール１に連結されている。スクロール軸受１２は転がり軸受である玉軸受である。一方、クランク軸５の他端部には、クランク軸５とは中心が異なるクランクピン５ｂが２つ形成されている。偏心部５ａとクランクピン５ｂとによってずれたクランク軸５の重心とクランク軸５の軸中心とを一致させるために、クランク軸５は、バランサ１１を備えている。
【００３８】
膨張部３０は、可動スクロール１と固定スクロール２とを備えて構成されている。可動スクロール１の材質はアルミである。可動スクロール１は、スクロール部１ａとスクロール部１ａの高さと同じ程度の厚さを備えた円柱状の台板部とを有している。台板部の一端側には、スクロール部１ａが一体的に設けられている。スクロール部１ａは、固定スクロール２と摺動する面に、第１チップシール２７を保持する溝部１ｆを形成している。溝部１ｆは、スクロール部１ａの形状に合わせて渦巻状に形成されている。一方、第１チップシール２７は、溝部１ｆの深さと比べ、必ず大きい高さを備えて渦巻状に形成されている。また、第１チップシール２７の材質は樹脂である。よって、第１チップシール２７は、可動スクロール１と固定スクロール２とによって、圧縮されて溝部１ｆに配設されている。一方、台板部の他端面は第１開口部１ｂを形成している。第１開口部１ｂは、台板部の厚さの４分の３ほどの深さを備えており、また台板部の径の半分ほどの径を備えている。さらに、スクロール軸受１２は第１開口部１ｂの内部に配設されており、可動スクロール１とクランク軸５とを回転可能に連結している。スクロール軸受１２は玉軸受である。スクロール軸受１２は、第１開口部１ｂから摺動板１６の厚さほど突出して配設されている。さらに、可動スクロール１の台板部の他端側には第１スラスト受面１ｄが設けられている。第１スラスト受面１ｄは、第１開口部１ｂの第１開口端部１ｃから径方向外側に広がっている。さらに、台板部の他端側は、自転防止穴１５を形成している。自転防止穴１５は、自転防止ピン１４と共働して自転防止作用を果す自転防止部１５ａと過剰部１５ｂとを備えている。自転防止部１５ａは、自転防止ピン１４の突出長さを許容できる程度の深さを備えている。また、自転防止部１５ａの径は、スクロール流体機械１００の大きさに依存して決定している。さらに、自転防止部１５ａには、すきまばめされた摺動リング１８が挿入されている。摺動リング１８の幅は自転防止部１５ａの深さと同じ程度である。摺動リング１８の材質は、鉄である。一方、過剰部１５ｂは、自転防止部１５ａの奥に設けられている。過剰部１５ｂは、摺動リング１８の径とほぼ同じ径である。また、過剰部１５ｂは、台板部の一端側まで貫通しない程度の深さを備えて形成されている。
【００３９】
図３は、第１実施形態における第１スラスト受面１ｄの投影図である。図３に示すように、自転防止穴１５は、等間隔に６つ形成されている。さらに、第１スラスト受面１ｄの内縁からの距離と第１スラスト受面１ｄの外縁からの距離とがほぼ同じ距離で形成されている。また、図３には、第１開口端部１ｃの径Ｄ１と、自転防止穴１５の径ｄ２とが示されている。
【００４０】
固定スクロール２は、スクロール部２ａと台板部とを有している。台板部の一端側にはスクロール部２ａが一体的に設けられている。スクロール部２ａと台板部とは、同じ程度の厚さを備えている。スクロール部２ａは、可動スクロール１に摺動される面に、第２チップシール２８を保持する溝部２ｆを形成している。溝部２ｆは、スクロール部２ａの形状に合わせて渦巻状に形成されている。一方、第２チップシール２８は、溝部２ｆの深さと比べ、必ず大きい高さを備えて渦巻状に形成されている。また、第２チップシール２８の材質は樹脂である。よって、第２チップシール２８は、可動スクロール１と固定スクロール２とによって、圧縮されて溝部２ｆに配設されている。また、固定スクロール２は、中心にリアカバー１３の吸入穴と連通する貫通穴を形成している。
【００４１】
モータジェネレータ４０は、ステータ１０およびステータ１０内で回転するロータ９を備えている。ステータ１０は、巻線とステータコアとを有し、モータハウジング７の内周面に固定されている。ロータ９は、永久磁石が埋設されたマグネットロータであり、クランク軸５の中間部に固定されている。
【００４２】
冷媒ポンプ５０は、ローリングピストン２２、シリンダ２３、吸入管２４、吐出管２５、リード弁２６、フロントサイドプレート１９、ミドルプレート２０、リアプレート２１を備えて構成されている。クランク軸５の他端部に設けられたクランクピン５ｂの径方向外側には、円筒形状のローリングピストン２２が配設されている。ローリングピストン２２とシリンダ２３とによって設けられた空間は、冷媒ポンプ５０の吸入室および圧縮室として構成される。また、リアプレート２１はフレームと連結部材により固定されている。フロントサイドプレート１９、ミドルプレート２０、およびシリンダ２３は、リアプレート２１によって保持されている。
【００４３】
また、リアプレート２１は、第２ハウジングとして用いられており、第２軸受８を保持している。本実施形態では、第２軸受８は転がり軸受である玉軸受が採用されている。
【００４４】
次にフレームの構成について説明する。フレームは、リアカバー１３、固定スクロール２、シャフトハウジング３、モータハウジング７、ポンプハウジング６の順に配置され、互いに固定されている。
【００４５】
シャフトハウジング３は、ハウジング部と摺動板１６とを有している。本実施形態では、第１ハウジングとして用いられている。摺動板１６は、１ｍｍ程度の厚さを備えている。摺動板１６には、第２開口部１６ｂが形成されている。第２開口部１６ｂは、摺動板１６を貫通して、さらにハウジング部も貫通する深さを備えている。第２開口部１６ｂの内部には、第１軸受４が配設されている。本実施形態では、第１軸受４は転がり軸受である玉軸受が採用されている。さらに、摺動板１６の一端面には、第２スラスト受面１６ｄが形成されている。第２スラスト受面１６ｄは、第２開口端部１６ｃから径方向外側に広がっている。第２スラスト受面１６ｄは、第１スラスト受面１ｄが摺動する範囲まで広がって形成されている。また、摺動板１６には、自転防止ピン１４が挿入された貫通穴１６ｅが形成されている。貫通穴１６ｅは、自転防止ピン１４の径とほぼ同じ径を備えている。摺動板１６は、その貫通穴１６ｅに垂直に挿入された自転防止ピン１４によって、ハウジング部の一端側に固定されている。自転防止ピン１４は、半分程度がハウジング部に圧入されており、残り半分程度は突出しており、摺動板１６を貫通して配設されている。また、本実施形態の摺動板１６の材質は鉄であり、ハウジング部の材質はアルミである。
【００４６】
図４は、第１実施形態における第２スラスト受面１６ｄの投影図である。本実施形態の貫通穴１６ｅは、自転防止穴１５の配置に依存して、等間隔に６つ形成されている。また、図４には、第２開口端部１６ｃの径Ｄ２と、自転防止ピン１４の径とほぼ等しい貫通穴１６ｅの径ｄ１とが示されている。
【００４７】
ポンプハウジング６は、冷媒ポンプ５０を出入りする冷媒の吸入穴と吐出穴とを備えている。また、モータハウジング７は、ステータ１０を固定している。本実施形態のモータハウジング７は、第１ハウジングであるシャフトハウジング３と、第２ハウジングであるリアプレート２１とを仲介的に保持する第３ハウジングとして用いられている。
【００４８】
次に、第１実施形態におけるスクロール流体機械１００の作動について説明する。まず、エンジン冷却水温度が充分高くエンジン１１０の廃熱が充分得られる場合で、ランキンサイクル１４０を起動させる際に、制御回路１５２はインバータ１５１からの電力供給によりモータジェネレータ４０を電動機として駆動させて、膨張部３０および冷媒ポンプ５０を作動させる。すると、気液分離器１３３から冷媒が吸引され、加熱器１４２に圧送され、圧送された冷媒は加熱器１４２によって加熱される。
【００４９】
そして、加熱器１４２によって加熱された高温高圧の過熱冷媒が、膨張部３０に導入されて膨張する。過熱冷媒の膨張により可動スクロール１は公転運動を行う。そして、可動スクロール１に連結されたクランク軸５により、連動的にモータジェネレータ４０、冷媒ポンプ５０が作動される。ここで、膨張部３０の駆動力が冷媒ポンプ５０駆動のための駆動力を超えると、モータジェネレータ４０は発電機として作動されることになり、制御回路１５２はモータジェネレータ４０によって発電される電力をインバータ１５１を介してバッテリ１１１に充電する。
【００５０】
そして、膨張部３０で膨張を終えて圧力が低下した冷媒は、凝縮器１３２、気液分離器１３３、冷媒ポンプ５０、加熱器１４２、膨張部３０の順にランキンサイクル４０を循環する。
【００５１】
次に、図５、図６、図７および図８を用いて自転防止機構の作動を説明する。図５、図６、図７および図８は、第１実施形態における第１スラスト受面１ｄと、第２スラスト受面１６ｄと、自転防止ピン１４と、摺動リング１８とを投影した投影図である。スラスト荷重を受けているスラスト受面を斜線で示している。ただし、図５はクランク軸の位相が０°、図６は９０°、図７は１８０°、図８は２７０°の投影図である。つまり、図５、図６、図７、図８の順に第１スラスト受面１ｄは循環的に移動する。図５、図６、図７および図８では、第１開口端部１ｃは第２開口端部１６ｃに常に接して移動している。決して、第１開口端部１ｃは第２開口端部１６ｃを横切らない。また、第１スラスト受面１ｄの外縁も第２スラスト受面１６ｄの外縁に常に接して移動している。決して、第１スラスト受面１ｄの外縁は第２スラスト受面１６ｄの外縁を横切らない。図５、図６、図７および図８に示す運動をさせるため、本実施形態は以下の各部寸法を有している。これら寸法の設定にあたっては、膨張部３０に流入する冷媒の圧力、スクロール流体機械１００の大きさ、ラジアル荷重を受ける軸受らの寿命、スラスト荷重を受けるスラスト受面の面積およびその面圧などが考慮されている。つまり、可動スクロール１の公転半径ｒ、第１開口端部１ｃの径Ｄ１、第２開口端部１６ｃの径Ｄ２、自転防止ピン１４の径ｄ１、自転防止穴１５の径ｄ２、および摺動リング１８の厚さｔの関係は、Ｄ２＝Ｄ１＋２ｒ、２ｒ＝ｄ２−２ｔ−ｄ１の２つの等式を満足するものである。
【００５２】
また、本実施形態では、スクロール流体機械１００内において潤滑油が循環している。まず、可動スクロール１のスクロール部１ａの壁面と固定スクロール２のスクロール部２ａの壁面とを潤滑させるため、冷媒ガスは潤滑油を含んだ状態で膨張部３０に流入される。そして、膨張部３０の出口からモータハウジング７内に吐出される。吐出された冷媒は、モータハウジング７内に配設された図示しない気液分離機によって、潤滑油とガスとに分離される。そして、分離された潤滑油の大部分は重力などによってポンプハウジング６内に運ばれる。さらに、ポンプハウジング６に溜まった潤滑油は、図示しないオイルポンプにより汲み上げられる。そして潤滑油は冷媒ポンプ５０の摺動部を潤滑し、クランク軸５内部に形成された図示しない潤滑油通路によって、クランク軸５の一端部に備えられた偏心部５ａの先端へ運ばれる。偏心部５ａの先端から溢れた潤滑油はスクロール軸受１２と第１軸受４とを潤滑する。ここで、次の通路であるクランク軸５およびシャフトハウジング３の隙間が狭いため、スクロール軸受１２や第１軸受４は常に油に満たされている状態にある。本実施形態では、自転防止機構として自転防止ピン１４と自転防止穴１５とが６つずつ等間隔に配設されている。これにより、図５、図６、図７および図８に示すように、自転防止穴１５の６つのうち常にいずれか一つは第２開口端部１６ｃと交差している。つまり、摺動板１６の第２開口部１６ｂの径方向内側に飛び出している。よって、スクロール軸受１２や第１軸受４などに溜まっている潤滑油は内側に飛び出している一つ以上の自転防止穴１５へ供給され、さらにその自転防止穴１５からスラスト受面全体に供給される。本実施形態では、常に２つ以上の穴が内側に飛び出しており、最大で自転防止穴１５の半分ほどが飛び出す。よって、自転防止穴１５と各スラスト受面らも、常に潤滑油に満たされている状態にある。さらに、溢れた潤滑油は、クランク軸５とシャフトハウジング３との隙間からモータハウジング７内へ流れる。そこで、膨張部３０によって膨張された冷媒と再度混合される。そして、モータハウジング７内に配設されている図示しない気液分離機へ流れ、再び分離される。
【００５３】
本実施形態では、第１ハウジングとしてシャフトハウジング３が、第２ハウジングとしてリアプレート２１が、そして第３ハウジングとしてモータハウジング７が使用されている。これにより、クランク軸５は、各ハウジングの公差により、全体として積みあがった組み付け公差で傾くことがある。しかし、スクロール軸受１２が玉軸受であるので、ラジアル荷重の偏圧に耐えることができ、磨耗し難く、長く使用することが可能になる。つまり、ラジアル荷重に対して高い耐久性を備えることができる。
【００５４】
また、スクロール軸受１２がすべり軸受などに比べ構造が大きなものになり易い玉軸受であるため、スラスト荷重を受ける第１スラスト受面１ｄが十分に確保されないことが想定される。さらに、可動スクロール１のスクロール部１ａの中心では、冷媒が高圧である。そのため、可動スクロール１に形成された第１スラスト受面１ｄのスラスト荷重はスクロール部１ａの中心つまり第１開口部１ｂの中心に近いほど大きくなる。また、一方、第２スラスト受面１６ｄのスラスト荷重もスクロール部１ａの中心つまり第２開口部１６ｂの中心に近いほど大きくなる。しかし、第１スラスト受面１ｄと第２スラスト受面１６ｄとは各開口端部から広がって形成されている。よって、スラスト受面ではない無駄な面が各開口端部近傍に存在せず、スラスト受面が広く確保されている。さらに、各開口端部付近の大きなスラスト荷重を各スラスト受面は有効に受けることができ、可動スクロール１などに対する負荷を軽減することができる。
【００５５】
よって、スクロール軸受１２が玉軸受であるので、シャフトハウジング３とモータハウジング７とリアプレート２１とを用いた場合においても信頼性が高く、また一方、ラジアル荷重を有効に受ける大きな構造の玉軸受であっても、スラスト荷重を有効に受けることのできる構造を可動スクロール１およびシャフトハウジング３が備えることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、第１軸受４および第２軸受８が玉軸受である。よって、本実施形態は、ラジアル荷重を受ける全ての軸受がクランク軸５の傾きによる偏圧に耐え、長く使用することが可能なものを備えている。
【００５７】
ラジアル荷重に対しては、スクロール軸受に玉軸受を用いることで高い耐久性を備えている。一方、スラスト荷重に対して高い耐久性を備えるためには、スラスト荷重を受けるスラスト受面が十分な面積を常に確保される必要がある。図５、図６、図７および図８に記載のように、第１開口端部１ｃは第２開口端部１６ｃに常に接して移動し、また、第１スラスト受面１ｄの外縁も第２スラスト受面１６ｄの外縁に常に接して移動している。よって、スラスト受面らが決して無駄にならない。つまり、スラスト受面らの外縁または内縁が交差し、スラスト受面が飛び出し無駄になる構成と比べスラスト荷重を受ける面積が広く確保され、スラスト荷重に対して高い耐久性を得ることができる。
【００５８】
（他の実施形態）
上記実施形態では、可動スクロール１の第１開口端部１ｃは第１スラスト受面１ｄに開口する凹部の縁として形成されている。しかし、第１開口端部は円筒状に突出して形成されていてもよい。つまり、第１開口部を取り巻く縁は幅を備えていてもよい。この場合、第１スラスト受面は、円筒状突出部の外壁面に接して径方向外側に広がって形成されている。突出部の厚さが２ｍｍ以下であるならば、第１スラスト受面の面積にあまり影響せず、信頼性を損なわない。なお、第１開口端部が円筒突出部を形成していると、スクロール軸受１２をさらに安定させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、シャフトハウジング３は摺動板１６を有している。しかし、シャフトハウジングは摺動板を有していなくてもよい。つまり、シャフトハウジングのハウジング部の一端側に備えられた第２スラスト受面と、可動スクロールに備えられた第１スラスト受面とでスラスト荷重を受けてもよい。ただし、可動スクロールとシャフトハウジングは同質の素材で形成されないことに留意する。たとえば、アルミと鉄など、異なる素材で形成されている。
【００６０】
また、可動スクロールがスクロール部と台板と摺動板とを有していてもよい。この場合、可動スクロールが有する摺動板の厚さは、０．２ｍｍ程度の薄さで形成されている。また、摺動板の一端面には、第１スラスト受面が形成されている。これにより、可動スクロールに形成された第１スラスト受面の耐久性が増す。
【００６１】
さらに、可動スクロール、およびシャフトハウジングの両方が摺動板を有していてもよい。つまり、摺動板を２つ有するスクロール流体機械であってもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、自転防止機構として自転防止ピン１４と自転防止穴１５とを備えることを特徴としている。しかし、たとえばオルダム機構を用いてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、第１軸受４と第２軸受８に玉軸受を用いている。しかし、たとえばニードル軸受を用いてもよい。これにより、スクロール流体機械を小型化できる。
【００６４】
また、上記実施形態では、スラスト荷重を受ける面にすべり軸受を用いている。しかし、たとえば、特許文献２の図９記載のスラスト玉軸受を用いてもよい。
【００６５】
また、可動スクロール１の公転半径ｒ、第１開口端部１ｃの径Ｄ１、第２開口端部１６ｃの径Ｄ２の関係は、Ｄ２≧Ｄ１＋２ｒを満足する構成を備えていればよい。ただし、Ｄ２−（Ｄ１＋２ｒ）＜３ｍｍとすることが望ましい。
【００６６】
また、上記実施形態では、自転防止機構として、自転防止ピン１４と自転防止穴１５とを、６つずつ設けている。しかし、２つ以上の自転防止ピン１４と２つ以上の自転防止穴１５とを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシステム全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態におけるスクロール流体機械の断面図である。
【図３】第１実施形態における第１スラスト受面の投影図である。
【図４】第１実施形態における第２スラスト受面の投影図である。
【図５】第１実施形態における第１スラスト受面と、第２スラスト受面と、自転防止ピンと、摺動リングとを投影した投影図である。
【図６】第１実施形態における第１スラスト受面と、第２スラスト受面と、自転防止ピンと、摺動リングとを投影した投影図である。
【図７】第１実施形態における第１スラスト受面と、第２スラスト受面と、自転防止ピンと、摺動リングとを投影した投影図である。
【図８】第１実施形態における第１スラスト受面と、第２スラスト受面と、自転防止ピンと、摺動リングとを投影した投影図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    可動スクロール
１ｄ  第１スラスト受面
３    シャフトハウジング（第１ハウジング）
４    第１軸受
５    クランク軸
５ａ  偏心部
７    モータハウジング（第３ハウジング）
８    第２軸受
１２    スクロール軸受
１４    自転防止ピン
１５    自転防止穴
１６    摺動板（第１ハウジング）
１６ｄ  第２スラスト受面
２１    リアプレート（第２ハウジング）
【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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