JP5037995B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気等の流体の圧縮機、真空ポンプ、膨張機等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。

一般に、スクロール式流体機械としては、空気、冷媒等の流体を圧縮する圧縮機、容器内を減圧する真空ポンプ、流体を膨張させる膨張機等がある。この種のスクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに固定され鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設され旋回運動によって前記固定スクロールとの間に流体を圧縮または膨張する複数の流体室を画成する旋回スクロールと、該旋回スクロールを旋回動作するために前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、前記ケーシングと旋回スクロールとの間に設けられ、旋回スクロールの自転を防止するボールカップリング機構とにより大略構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−２８３６７３号公報 特開２０００−３４５９７３号公報

これらの従来技術によるスクロール式流体機械は、固定スクロールおよび旋回スクロールを構成する鏡板の表面に渦巻状のラップ部をそれぞれ立設し、該各ラップ部を互いに重なり合わせることにより複数の流体室を画成している。そして、スクロール式流体機械は、モータ等の駆動源により駆動軸を介して旋回スクロールを旋回動作させることにより、例えば空気、冷媒等の流体を各流体室内で順次圧縮することができる。

ここで、特許文献１によるボールカップリング機構は、旋回スクロールの背面側に設けられたスクロール側カップリングと、このスクロール側カップリングに対面するようにケーシングに設けられたケーシング側カップリングと、該各カップリング間に転動可能に挟持された１個のボールとにより大略構成されている。また、各カップリングには、ボールを案内する円環状のガイド溝がそれぞれ凹設されている。

これにより、スクロール式流体機械の運転時にボールカップリング機構は、ボールを各カップリングのガイド溝に沿って転動させることにより、旋回スクロールの自転を防止しつつ、該旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回動作させることができる。また、各スクロール間の流体室を圧縮室として用いた場合、各圧縮室の圧力が旋回スクロールにスラスト荷重として作用するが、ボールカップリング機構は、ボールを介してスラスト荷重を支持することができる。

一方、特許文献２によるボールカップリング機構は、円環状のボール転走レースを旋回スクロールの外周側とケーシングとに対面して設け、該各ボール転走レース間に複数個のボールを介在させる構成としている。これにより、特許文献２によるボールカップリング機構は、旋回スクロールに作用するスラスト荷重を多くのボールに分散して受け止めることができ、より大きなスラスト荷重を支持することができる。

さらに、旋回スクロールに作用するスラスト荷重を多くのボールに分散して支持するようにしたスクロール式流体機械としては、旋回スクロールとケーシングとの間に３個のボールを１組とし周方向の３箇所に合計９個設けたものがある（例えば、特許文献３参照）。このスクロール式流体機械の各ボールは、スラスト荷重だけを支持するもので、別個に旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリングを備えている。

特開２００２−１９５１７２号公報

ところで、上述した従来技術のうち、特許文献１によるスクロール式流体機械は、３個のボールだけでスラスト荷重を支持する構成としているから、スラスト荷重が小さな小型の流体機械に適している。しかし、スラスト荷重が大きな中型、大型のスクロール式流体機械では、１個のボールに作用する荷重が大きくなるから、耐久性が低下してしまう。

一方、特許文献２によるスクロール式流体機械では、旋回スクロールの背面側とケーシングとの間に全周に亘ってボールカップリング機構を設けている。ここで、ボールカップリング機構の内周側には、旋回スクロールと駆動軸とを回転可能に支持する旋回軸受を配置している。また、無給油式のスクロール式流体機械の場合には、ボールカップリング機構の各ボールに潤滑剤を供給するために、円環状に配設されたボールカップリング機構の全体を密閉する必要がある。

しかし、ボールカップリング機構の全体を密閉した場合、冷却が必要な旋回軸受に対して冷却風を供給することができず、この旋回軸受が熱によって劣化してしまうという問題がある。

さらに、特許文献３によるスクロール式流体機械では、スラスト荷重を支持するボールと、旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングの両方を設けているから、構成が複雑になり、組立作業性が悪くなるという問題がある。

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、冷却風の流れを妨げることなく、ボールカップリング機構で大きなスラスト荷重を支持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。

請求項１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、鏡板に立設された渦巻状のラップ部を重ねた状態で互いに相対的に旋回動作することにより、該各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する２つのスクロールと、該各スクロールのうち旋回動作する旋回スクロールと前記ケーシング若しくは該ケーシングに固定された固定スクロールとの間に、または、前記ケーシング内において回転可能で相対的に旋回動作する２つのスクロール間に設けられ、旋回動作するスクロールの自転を防止するボールカップリング機構とを備えてなる。

そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ボールカップリング機構は、前記旋回スクロールと前記ケーシング若しくは固定スクロールとの間で、または、相対的に旋回動作する２つのスクロール間で互いにボール支持面を対面させて設けられた一対の支持部材と、該一対の支持部材のボール支持面間に設けられた複数のボールと、前記一対の支持部材のボール支持面側に該ボールの数に対応して設けられ該各ボールが転動する範囲を規制するボール規制手段とにより構成し、前記一対の支持部材のうちの一方の支持部材、前記ボールおよび潤滑剤を収容する収容凹部を設け、前記収容凹部には、その開口部から前記一対の支持部材のうちの他方の支持部材のボール支持面側を挿入し、前記収容凹部の開口部と前記他方の支持部材の外周との間をシール部材によって閉塞する構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記ボールカップリング機構のボール規制手段は、前記各支持部材のボール支持面に凹設された円環状溝として形成している。

請求項３の発明は、前記ボールカップリング機構は、前記スクロールの外周側に位置して周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に独立して配置する構成としている。

請求項４の発明は、前記一対の支持部材のうち少なくとも一方の支持部材には、前記ボール支持面の中心側に開口して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けている。

請求項５の発明は、前記一対の支持部材のうち少なくとも一方の支持部材のボール支持面側には、前記各ボール規制手段よりも外径側に位置して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けている。

請求項６の発明は、前記スクロールおよび／またはケーシングと前記支持部材との間には、前記支持部材の回転を規制する回転規制部を設ける構成としている。

請求項７の発明は、前記各ボールカップリング機構には、前記各ボールを前記一対の支持部材のボール支持面間に挟んだ状態で、該各支持部材を相対移動可能に連結する連結部材をそれぞれ設け、該各連結部材により前記各ボールカップリング機構をサブアッセンブリした状態で、前記一対の支持部材を前記スクロールおよび／またはケーシングに対して取付ける構成としている。

請求項１の発明によれば、ボールカップリング機構の各ボールは、各支持部材のボール支持面に設けたボール規制手段で転動することにより、旋回スクロールの自転を防止しつつ、該旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回動作させることができる。また、各流体室で流体を圧縮した場合、圧縮による圧力が旋回スクロールにスラスト荷重として作用するが、このときの荷重はボールを介して支持することができる。

しかも、ボールカップリング機構を構成する一対の支持部材のボール支持面間には、複数のボールを設けている。また、このボールカップリング機構は、スクロールの外周側に位置して周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に独立して配置することもできる。従って、大きなスラスト荷重が作用した場合でも、多くのボールを介して支持することができる。

この結果、１個のボールに作用する荷重を軽減することができ、ボールカップリング機構の耐久性を向上することができる。また、各ボールを小径化して質量を小さくできるから、ボールの慣性モーメントを小さくでき、ボール規制手段との滑りを防止して動作性能、信頼性等を向上することができる。

また、請求項１の発明によれば、一方の支持部材と各ボールとグリース等の潤滑剤とを収容するための収容凹部を設けているから、支持部材のボール規制手段とボールとの間に潤滑剤を供給でき、摩耗を抑えて運転性能を長期に亘って良好にすることができる。

しかも、前記収容凹部に他方の支持部材のボール支持面側を収容した場合でも、この収容凹部の開口部と他方の支持部材の外周との間はシール部材によって閉塞することができる。これにより、収容凹部内に安定的に潤滑剤を保持することができ、またシール部材によって異物の侵入を防止できるから、ボールカップリング機構の寿命を延ばすことができる。

請求項２の発明によれば、ボールカップリング機構のボール規制手段を円環状溝としているから、各支持部材のボール支持面に例えば切削加工等を施すことにより容易に設けることができる。また、加工精度を高めることにより、スラスト荷重を各ボールに均等に分散させることができるから、より一層大きなスラスト荷重を支持することができ、耐久性を高めることができる。

請求項３の発明によれば、スクロールの周方向に間隔をもって独立して配置したボールカップリング機構は、それぞれの間で冷却風を流通させることができる。従って、例えば旋回スクロールの背面側に旋回軸受を介して駆動軸を取付けた場合でも、各ボールカップリング機構の間を通じて旋回軸受に冷却風を供給することができる。これにより、冷却風による冷却が不可欠な無給油式のスクロール式流体機械に好適に用いることができる。

さらに、３箇所以上に設けたボールカップリング機構は、それぞれのボールカップリング機構毎で寸法を合せるだけでよいから、容易に加工精度を高めることができる。これにより、複数個のボールに対してスラスト荷重を均等に作用させることができるから、大きなスラスト荷重が作用するスクロール式流体機械にも好適に用いることができる。

請求項４の発明によれば、支持部材には、ボール支持面の中心側に開口して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けているから、中心部の使用していないスペースを利用して潤滑剤貯留部を設けることができる。また、中心側に開口して潤滑剤貯留部を設けたことにより、複数のボール等に効率よく均等に潤滑剤を供給することができる。

請求項５の発明によれば、支持部材のボール支持面側には、各ボール規制手段よりも外径側に位置して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けているから、外径側の使用していないスペースを利用して潤滑剤貯留部を設けることができる。また、各ボール規制手段の外径側に潤滑剤貯留部を設けたことにより、複数のボール等に効率よく均等に潤滑剤を供給することができる。

請求項６の発明によれば、支持部材と該支持部材を収容したスクロールおよび／またはケーシングとの間には、支持部材の回転を規制する回転規制部を設けている。これにより、支持部材の位置ずれを防止でき、スクロールを正確に旋回動作させることができる。

請求項７の発明によれば、各ボールカップリング機構は、各ボールを一対の支持部材のボール支持面間に挟んだ状態で、該各支持部材間を連結部材で相対移動可能に連結することによりサブアッセンブリすることができる。これにより、スクロール式流体機械を組立てる場合には、予めサブアッセンブリしたボールカップリング機構の各支持部材をスクロールおよび／またはケーシングに対して取付けるだけでよいから、組立作業性を向上することができる。

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。

まず、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示し、この第１の実施の形態では、１組のスクロールによって空気を圧縮する１段圧縮のスクロール式空気圧縮機について説明する。

図１において、１は空気を圧縮するスクロール式空気圧縮機を示している。このスクロール式圧縮機１は、後述のケーシング２、固定スクロール３、旋回スクロール６、駆動軸８、ボールカップリング機構１４により大略構成されている。

２はスクロール式空気圧縮機１の外枠を形成するケーシングで、該ケーシング２は、軸方向の一側がほぼ閉塞され、他側が開口した段付筒状体として形成されている。また、ケーシング２は、大径筒部２Ａと、該大径筒部２Ａよりも小径な筒状に形成され該大径筒部２Ａの軸方向の一側から外側に向けて突出した小径な軸受筒部２Ｂと、該軸受筒部２Ｂと前記大径筒部２Ａとの間に形成された環状部２Ｃとにより大略構成されている。さらに、ケーシング２の外周側には、後述のケーシング側収容凹部１２が３箇所に設けられている。

３はケーシング２の他側に設けられた固定スクロールである。この固定スクロール３は、ケーシング２の大径筒部２Ａを軸方向他側から閉塞するように該大径筒部２Ａの開口端に固定されている。また、固定スクロール３は、軸線Ｏ−Ｏを中心としてほぼ円板状に形成された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部３Ｂと、該ラップ部３Ｂを取囲んで鏡板３Ａの外周側に設けられた筒部３Ｃと、鏡板３Ａの背面に突設された複数の冷却フィン３Ｄとによって大略構成されている。

４は固定スクロール３に設けられた例えば２個の吸込口で、該各吸込口４は、鏡板３Ａの外周側から筒部３Ｃにかけて開口し、後述する外周側の圧縮室７に連通している。そして、吸込口４は、吸込フィルタ４Ａを通じて外周側の圧縮室７内に空気を流通させるものである。

５は固定スクロール３の鏡板３Ａの中心側に設けられた吐出口で、該吐出口５は、最中心側の圧縮室７に連通し、この圧縮室７内の圧縮空気を吐出パイプ５Ａから外部に吐出させるものである。

６は固定スクロール３と対向してケーシング２の大径筒部２Ａ内に旋回可能に設けられた旋回スクロールを示している。この旋回スクロール６は、固定スクロール３の鏡板３Ａと対向して配置されたほぼ円板状の鏡板６Ａと、該鏡板６Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部６Ｂと、鏡板６Ａの背面に突設された複数の冷却フィン６Ｃと、該冷却フィン６Ｃの先端側に位置して固定された背面プレート６Ｄとによって大略構成されている。

また、背面プレート６Ｄの中央側には、後述する駆動軸８のクランク８Ａと回転可能に連結される筒状のボス部６Ｅが一体形成されている。さらに、背面プレート６Ｄの外周側には、後述のスクロール側収容凹部１３が周方向の３箇所に設けられている。

７は固定スクロール３と旋回スクロール６との間に設けられた流体室としての複数の圧縮室である。これらの圧縮室７は、旋回スクロール６が旋回運動するときに、ラップ部３Ｂ，６Ｂの外周側から中心側に向けて移動しつつ、これらの間で連続的に縮小される。これにより、各圧縮室７のうち外周側の圧縮室７には、吸込口４から空気が吸込まれ、この空気を中心側の圧縮室７に達するまでに圧縮する。そして、この圧縮空気を吐出口５から吐出し、吐出パイプ５Ａを介して外部の空気タンク（図示せず）等に貯える。

８はケーシング２の軸受筒部２Ｂに軸受９，１０を介して回転可能に設けられた駆動軸である。この駆動軸８は、モータ（図示せず）によって駆動されることにより、軸線Ｏ−Ｏを中心として回転し、旋回スクロール６を旋回動作させるものである。

ここで、駆動軸８の他端側には、軸線Ｏ−Ｏに対して一定の寸法だけ径方向に偏心したクランク８Ａが設けられ、このクランク８Ａは、旋回軸受１１を介して旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられたボス部６Ｅに回転可能に連結されている。また、駆動軸８の一端側は、ケーシング２の外部に突出し、モータの出力側にベルト（図示せず）等を介して接続される。

ここで、旋回軸受１１は、駆動軸８のクランク８Ａに旋回スクロール６を回転可能に支持するもので、常に回転による負荷や摩擦力が作用している。このために、旋回軸受１１は、運転時に温度が上昇するから、冷却風によって冷却する必要がある。特に、無給油式のスクロール式圧縮機１の場合、潤滑油による油冷効果を得ることができないから、旋回軸受１１には積極的に冷却風を供給しなくてはならない。

次に、ケーシング２と旋回スクロール６との間にボールカップリング機構１４を周方向に間隔をもって３箇所以上、例えば３箇所に独立して配設するための構成と、このボールカップリング機構１４の構成について説明する。この場合の３箇所とは、旋回スクロール６をがたつくことなく安定して支持するために最低限必要な数で、冷却風の流れも考慮して選択されている。従って、ボールカップリング機構１４を周方向に４箇所以上配置する構成としてもよい。

１２はケーシング２の外周側に設けられた３個のケーシング側収容凹部である。これら３個のケーシング側収容凹部１２は、図２中に二点鎖線で示すように、駆動軸８を中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）で、ケーシング２の環状部２Ｃに配設されている。

また、３個のケーシング側収容凹部１２は、後述するボールカップリング機構１４のケーシング側支持部材１５、旋回スクロール側支持部材１６のボール支持面１６Ｃ側および６個のボール１７を収容するものである。そこで、各ケーシング側収容凹部１２は、旋回スクロール６側となる他側が開口した有底穴として形成され、その内径寸法は、ケーシング側支持部材１５が回転不能に嵌合（圧入）する寸法に設定されている。また、各ケーシング側収容凹部１２の深さ寸法は、ケーシング側支持部材１５と各ボール１７と旋回スクロール側支持部材１６の蓋部１６Ｂとを収容できる程度に設定されている。さらに、ケーシング側収容凹部１２内は、ボールカップリング機構１４の摺動部を潤滑するためのグリース等の潤滑剤Ｇ（図１中に図示）を収容している。

一方、１３は３個のケーシング側収容凹部１２と対向するように旋回スクロール６の外周側に設けられた３個のスクロール側収容凹部である。これら３個のスクロール側収容凹部１３は、図２に示すように、駆動軸８を中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）で、背面プレート６Ｄの外周側に配設されている。

また、３個のスクロール側収容凹部１３は、旋回スクロール側支持部材１６の取付部１６Ａ側を収容するものである。そして、各スクロール側収容凹部１３は、一側が開口した有底穴として形成され、その内径寸法は、旋回スクロール側支持部材１６が回転不能に嵌合（圧入）する寸法に設定されている。また、各スクロール側収容凹部１３の深さ寸法は、旋回スクロール側支持部材１６の取付部１６Ａをほぼ半分収容できる程度に設定されている。さらに、スクロール側収容凹部１３内は、ボールカップリング機構１４の摺動部を潤滑するための潤滑剤Ｇを収容している。

１４はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた３個のボールカップリング機構を示している。これら３個のボールカップリング機構１４は、旋回スクロール６の自転を防止すると共に、各圧縮室７の圧力によって旋回スクロール６に作用するスラスト荷重を支持するものである。

そして、各ボールカップリング機構１４は、図３、図４に示す如く、後述のケーシング側支持部材１５、旋回スクロール側支持部材１６、ボール１７、ボール規制溝１８，１９、シール部材２０により大略構成されている。

１５はケーシング側収容凹部１２内に設けられたケーシング側支持部材である。このケーシング側支持部材１５は、例えば圧入等の手段を用いてケーシング側収容凹部１２の奥部に回転不能に嵌合されている。また、ケーシング側支持部材１５は、短尺な段付円筒状に形成され、小径側のボール支持面１５Ａは、後述のボール１７に当接している。

また、ケーシング側支持部材１５には、ボール支持面１５Ａの中心側に開口する中心側潤滑剤貯留部１５Ｂと、後述のボール規制溝１８よりも外径側に位置する外周側潤滑剤貯留部１５Ｃとが設けられている。そして、各潤滑剤貯留部１５Ｂ，１５Ｃは、各ボール１７を円滑に転動するためのグリース等の潤滑剤Ｇを貯えるものである。

一方、１６はスクロール側収容凹部１３内に設けられた旋回スクロール側支持部材である。この旋回スクロール側支持部材１６は、例えば旋回スクロール側収容凹部１３に半分程度まで圧入等の手段を用いて回転不能に嵌合されている。また、旋回スクロール側支持部材１６は、スクロール側収容凹部１３内に挿嵌する中空な円筒状の取付部１６Ａと、該取付部１６Ａの一端側を閉塞した蓋部１６Ｂとにより有蓋円筒状に形成されている。さらに、蓋部１６Ｂの一端面は、ケーシング側支持部材１５のボール支持面１５Ａとの間でボール１７を挟持するボール支持面１６Ｃとなっている。

また、取付部１６Ａは、ボール支持面１６Ｃと軸方向の反対側に位置する反対側部位をなすもので、旋回スクロール側収容凹部１３に収容されている。さらに、取付部１６Ａ内の空所は、多くの潤滑剤Ｇを貯えることができる潤滑剤貯留部１６Ｄとなり、この潤滑剤貯留部１６Ｄは、蓋部１６Ｂ中央の連通穴１６Ｅを介してケーシング側収容凹部１２内（潤滑剤貯留部１５Ｂ，１５Ｃ）と連通している。

１７はケーシング側支持部材１５のボール支持面１５Ａと旋回スクロール側支持部材１６のボール支持面１６Ｃとの間に設けられた複数のボールである。これらのボール１７は、鋼球等を用いて形成され、例えば６個設けられている。また、各ボール１７は、後述のボール規制溝１８，１９に沿って転動することにより、該各ボール規制溝１８，１９によって転動する範囲が規制された状態となっている。

ここで、ボール１７は、その個数を増やすことにより、１個あたりが支持する荷重が小さくなり、これに応じて直径寸法を小さくすることができる。これにより、ボール１７の質量が小さくなり、ボール１７に作用する慣性モーメントが小さくなるから、該ボール１７がボール規制溝１８，１９に対して滑るのを防止できる。

１８はケーシング側支持部材１５のボール支持面１５Ａに設けられたボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝１８は、ボール１７が転動する範囲を規制するもので、該ボール１７の数に対応するように６個設けられている。詳しくは、ボール規制溝１８は、図４に示すように、例えば円形をしたボール支持面１５Ａに周方向に等間隔で６個（約６０度間隔）配置されている。また、各ボール規制溝１８は、旋回スクロール６の旋回動作だけを許可するようにボール１７を案内する円環状のガイド溝として凹設されている。

１９は旋回スクロール側支持部材１６のボール支持面１６Ｃに設けられたボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝１９は、前述したボール規制溝１８と同様に、円環状のガイド溝として形成され、ボール支持面１６Ｃに周方向に等間隔で６個配置されている。

２０は旋回スクロール側支持部材１６の外周側に設けられたシール部材である。このシール部材２０は、内部の潤滑剤Ｇが漏れ出さないように、ケーシング側収容凹部１２の開口部と旋回スクロール側支持部材１６の外周との間をシールするものである。このシール部材２０は、ケーシング側収容凹部１２に対して旋回スクロール側支持部材１６が旋回動作した場合でも、該ケーシング側収容凹部１２を閉塞できるように径寸法が設定されている。

そして、このように構成された３個のボールカップリング機構１４は、６個のボール１７を各支持部材１５，１６のボール規制溝１８，１９に沿って転動することにより、旋回スクロール６が自転するのを防止しつつ、この旋回スクロール６を旋回動作させることができる。また、圧縮運転時に旋回スクロール６に作用するスラスト荷重は、６個（合計１８個）のボール１７を介して支持することができる。

第１の実施の形態によるスクロール式圧縮機１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

まず、電動モータにより駆動軸８を回転し、旋回軸受１１を介して旋回スクロール６を旋回動作させると、固定スクロール３のラップ部３Ｂと旋回スクロール６のラップ部６Ｂとの間に画成された圧縮室７が連続的に縮小する。これにより、吸込口４から吸込んだ外気は、各圧縮室７で順次圧縮することにより、圧縮空気として吐出口５から吐出し、外部の空気タンク等に貯留することができる。

この圧縮運転時に、各ボールカップリング機構１４は、旋回スクロール６の自転を防止しつつ、この旋回スクロール６を固定スクロール３に対して旋回動作させている。また、圧縮運転時には、各圧縮室７の圧力がスラスト荷重となって旋回スクロール６に作用するが、このスラスト荷重は、６個のボール１７に分散しつつ、３箇所のボールカップリング機構１４で安定して支持することができる。

一方、圧縮運転時には、各部が摩擦熱、圧縮熱等によって温度上昇する。特に、旋回軸受１１は、常に回転して負荷や摩擦力も作用するから、冷却風によって冷却する必要がある。そこで、３箇所のボールカップリング機構１４は、合計で１８個のボール１７で旋回スクロール６を支持しているが、周方向に間隔をもって３箇所に独立した状態で配置している。

これにより、冷却ファン（図示せず）からの冷却風は、各ボールカップリング機構１４の間を通じ、ケーシング２と旋回スクロール６との間で流通することができ、この冷却風により旋回軸受１１を積極的に冷却することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、ボールカップリング機構１４の６個のボール１７は、各支持部材１５，１６のボール支持面１５Ａ，１６Ｃに設けたボール規制溝１８，１９で転動することにより、旋回スクロール６の自転を防止しつつ、該旋回スクロール６を固定スクロール３に対して旋回動作させることができる。また、各圧縮室７による圧力が旋回スクロール６にスラスト荷重として作用するが、このときの荷重は複数のボール１７を介して安定的に支持することができる。

しかも、第１の実施の形態では、ケーシング側支持部材１５のボール支持面１５Ａと旋回スクロール側支持部材１６のボール支持面１６Ｃとの間には、６個のボール１７を設けている。また、このボールカップリング機構１４は、旋回スクロール６の外周側に位置して周方向に間隔をもって３箇所に独立して配置している。従って、各ボールカップリング機構１４は、大きなスラスト荷重が作用した場合でも、このときの荷重を多く（１８個）のボール１７を介して支持することができる。

この結果、１個のボール１７に作用する荷重を軽減することができるから、各ボールカップリング機構１４の耐久性を向上することができる。また、各ボール１７を小径化して質量を小さくできるから、ボール１７の慣性モーメントを小さくでき、ボール規制溝１８，１９との滑りを防止して動作性能、信頼性等を向上することができる。

しかも、旋回スクロール６の周方向に間隔をもって独立して配置した３箇所のボールカップリング機構１４は、それぞれの間で冷却風を流通させることができる。従って、旋回スクロール６の背面側に設けた旋回軸受１１に向け、各ボールカップリング機構１４の間を通じて冷却風を供給することができる。これにより、上述した作用効果に付加して、無給油式のスクロール式圧縮機１では温度上昇し易い旋回軸受１１を効果的に冷却でき、その寿命を延ばすことができる。

一方、３箇所以上に設けたボールカップリング機構１４は、それぞれのボールカップリング機構１４でボール規制溝１８，１９等の寸法を合せるだけでよいから、容易に加工精度を高めることができる。これにより、複数個のボール１６に対してスラスト荷重を均等に作用させることができるから、大きなスラスト荷重が作用するスクロール式空気圧縮機１にも好適に用いることができる。

また、ケーシング側収容凹部１２内には、ケーシング側支持部材１５、旋回スクロール側支持部材１６の蓋部１６Ｂおよび各ボール１７を収容することができる。また、ボール１７等の摺動部を潤滑する潤滑剤Ｇも収容することができる。この上で、ケーシング側収容凹部１２の開口部とケーシング側支持部材１５の外周との間は、シール部材２０によりシールする構成とした。従って、ケーシング側支持部材１５の各潤滑剤貯留部１５Ｂ，１５Ｃ等に安定的に潤滑剤Ｇを保持することができ、また、シール部材２０によって異物の侵入を防止でき、ボールカップリング機構１４の寿命を延ばすことができる。

さらに、中空状に形成した旋回スクロール側支持部材１６の取付部１６Ａ内にも、その空所を利用して潤滑剤Ｇを収容する潤滑剤貯留部１６Ｄを設けているから、この潤滑剤貯留部１６Ｄに貯えた潤滑剤Ｇを連通穴１６Ｅを介して各ボール１７側に供給することができる。

次に、図５および図６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ケーシングと支持部材との間には、支持部材の回転を規制する回転規制部を設ける構成としたことにある。また、ケーシング側収容凹部の底面に当接するケーシング側支持部材の当接面を球面形状に形成している。なお、第２の実施の形態では、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。

図５において、２１はケーシング２の外周側に設けられた第２の実施の形態による３個のケーシング側収容凹部である。これらのケーシング側収容凹部２１は、第１の実施の形態によるケーシング側収容凹部１２とほぼ同様に、駆動軸８を中心とした周方向にほぼ等間隔に配設されている。また、ケーシング側収容凹部２１は、後述するボールカップリング機構２２のケーシング側支持部材２３と各ボール１７と旋回スクロール側支持部材１６の蓋部１６Ｂとを収容している。

しかし、第２の実施の形態によるケーシング側収容凹部２１は、その内周面に軸方向に延びる回転規制部としての係合溝２１Ａを有している点と、内径寸法が後述のケーシング側支持部材２３が動ける程度に遊嵌されている点とで、第１の実施の形態によるケーシング側収容凹部１２と相違している。

２２は第２の実施の形態によるボールカップリング機構、２３はケーシング側収容凹部２１内に設けられたボールカップリング機構２２のケーシング側支持部材を示している。このケーシング側支持部材２３は、短尺な段付円筒状に形成され、小径側がボール支持面２３Ａとなっている。一方、ケーシング側支持部材２３の大径側の端面は、球面形状の当接面２３Ｂとなってケーシング側収容凹部２１の底面に当接している。これにより、ケーシング側支持部材２３に対して６個のボール１７をバランスよく均等なスラスト荷重で当接させることができる。

さらに、ケーシング側支持部材２３の外周側には、ケーシング側収容凹部２１の係合溝２１Ａと係合して回転規制部を構成する係合突起２３Ｃが突設されている。また、ケーシング側支持部材２３には、潤滑剤貯留部２３Ｄが設けられている。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第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、ケーシング側収容凹部２１の底面に当接するケーシング側支持部材２３の当接面２３Ｂを球面形状にしているから、ケーシング側支持部材２３をスラスト荷重の作用の仕方に応じて傾転させることができる。この結果、ケーシング側支持部材２３に対して６個のボール１７をバランスよく均等なスラスト荷重で当接させることができる。

しかも、ケーシング側収容凹部２１に係合溝２１Ａを設け、ケーシング側支持部材２３に該係合溝２１Ａと係合して回転規制部を構成する係合突起２３Ｃを突設しているから、ケーシング側支持部材２３の回転を規制でき、該ケーシング側支持部材２３の位置ずれを防止して旋回スクロール６を正確に旋回動作させることができる。

次に、図７および図８は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ボール規制手段が設けられた板体を支持部材のボール支持面側に一体的に取付ける構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、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。

図７において、３１はケーシング２の環状部２Ｃに設けられた３個のケーシング側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個のケーシング側収容凹部３１は、後述するボールカップリング機構３３のケーシング側支持部材３４、旋回スクロール側支持部材３７を構成するスラスト受部３８の蓋部３８Ｂおよび各ボール４０を収容するものである。また、各ケーシング側収容凹部３１は、他側が開口した段付の有底穴として形成されている。

一方、３２は旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられた３個のスクロール側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個のスクロール側収容凹部３２は、第１の実施の形態によるスクロール側収容凹部１３とほぼ同様に、旋回スクロール側支持部材３７を構成するスラスト受部３８の取付部３８Ａをほぼ半分収容できる程度の深さ寸法をもった有底穴として形成されている。

３３はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた第３の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構１４は、後述のケーシング側支持部材３４、旋回スクロール側支持部材３７、ボール４０、ボール規制穴４１，４２、シール部材４３により大略構成されている。

３４はケーシング側収容凹部３２内に設けられたケーシング側支持部材である。このケーシング側支持部材３４は、例えば圧入等の手段を用いてケーシング側収容凹部３２の奥部に回転不能に嵌合されている。また、ケーシング側支持部材３４は、図８に示す如く、短尺な段付円筒状に形成され、他端面の１段下がった位置にボール支持面３５Ａを有するスラスト受部３５と、該スラスト受部３５の他端面にボルト止め等の手段を用いて一体的に取付けられた円板状の規制板３６とにより構成されている。また、スラスト受部３５の中心部には潤滑剤貯留部３５Ｂが設けられている。

一方、３７はスクロール側収容凹部３２内に設けられた旋回スクロール側支持部材である。この旋回スクロール側支持部材３７は、例えば旋回スクロール側収容凹部３２に半分程度まで圧入等の手段を用いて回転不能に嵌合されている。また、旋回スクロール側支持部材３７は、後述のスラスト受部３８、規制板３９等により構成されている。

３８は旋回スクロール側支持部材３７のスラスト受部で、該スラスト受部３８は、スクロール側収容凹部３２内に挿嵌する中空な円筒状の取付部３８Ａと、該取付部３８Ａの一端側を閉塞したフランジ状の蓋部３８Ｂとにより有蓋円筒状に形成されている。また、スラスト受部３８の一端面には、１段下がった位置にボール支持面３８Ｃが設けられている。さらに、取付部３８Ａの内部は潤滑剤貯留部３８Ｄとなり、該潤滑剤貯留部３８Ｄは連通穴３８Ｅ、ボール支持面３８Ｃと規制板３９との隙間を通じてケーシング側収容凹部３１内と連通している。

また、３９は旋回スクロール側支持部材３７を構成する規制板で、該規制板３９は、スラスト受部３８の一端面にボルト止め等の手段を用いて一体的に取付けられている。

４０は６個のボールを示している。これらのボール４０は、後述のボール規制穴４１，４２に取囲まれた状態で、ケーシング側支持部材３４を構成するスラスト受部３５のボール支持面３５Ａと旋回スクロール側支持部材３７を構成するスラスト受部３８のボール支持面３８Ｃとの間に設けられている。

４１はケーシング側支持部材３４の規制板３６に設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制穴である。このボール規制穴４１は、ボール４０の周囲を取囲むことにより、前述したボール規制溝１８と同様に、旋回スクロール６の旋回動作だけを許可するように該ボール４０を案内するものである。

４２は旋回スクロール側支持部材３７の規制板３９に設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制穴である。このボール規制穴４２は、前述したボール規制穴４１と同様に形成されている。

４３は旋回スクロール側支持部材３７の外周側に止め輪４４を用いて取付けられたシール部材である。このシール部材４３は、内部の潤滑剤Ｇが漏れ出さないように、ケーシング側収容凹部３１の開口部と旋回スクロール側支持部材３７の外周との間を閉塞（シール）するものである。

かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第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、ケーシング側支持部材３４、旋回スクロール側支持部材３７を複数の部品に分けることにより、加工精度を高めることができ、また個々の部品だけを交換することができる。

次に、図９は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、各ボールカップリング機構には、各ボールを一対の支持部材のボール支持面間に挟んだ状態で、各支持部材を相対移動可能に連結する連結部材をそれぞれ設け、各連結部材により各ボールカップリング機構をサブアッセンブリした状態で、各支持部材をスクロールおよび／またはケーシングに対して取付ける構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、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。

図９において、５１はケーシング２の環状部２Ｃに設けられた３個のケーシング側収容凹部、５２は旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられた３個のスクロール側収容凹部をそれぞれ示している（いずれも１個のみ図示）。これら３個の収容凹部５１，５２は、段付の有底穴として形成されている。

５３はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた第４の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構５３は、後述のケーシング側支持部材５４、旋回スクロール側支持部材５５、ボール５６、ボール規制溝５７，５８、連結部材５９により大略構成されている。

ここで、第４の実施の形態によるボールカップリング機構５３は、別の場所で予めサブアッセンブリされており、ケーシング２、旋回スクロール６に対し１つのユニットとして簡単に組付けることができる。

５４はケーシング側収容凹部５１に設けられたケーシング側支持部材である。このケーシング側支持部材５４は、例えば圧入等の手段を用いてケーシング側収容凹部５１の奥部に回転不能に嵌合されている。また、ケーシング側支持部材５４は、ボール支持面５４Ａ側が大径部５４Ｂとなり、反対側が圧入される小径部５４Ｃとなっている。また、大径部５４Ｂの外周面は、小径部５４Ｃに向けて縮径するような球面部５４Ｄを形成している。

一方、５５はスクロール側収容凹部５２内に回転不能に挿嵌された旋回スクロール側支持部材である。この旋回スクロール側支持部材５５は、前述したケーシング側支持部材５４とほぼ同様に、ボール支持面５５Ａ、大径部５５Ｂ、小径部５５Ｃ、球面部５５Ｄにより構成されている。

５６はケーシング側支持部材５４のボール支持面５４Ａと旋回スクロール側支持部材５５のボール支持面５５Ａとの間に設けられた６個のボールを示している。

５７はケーシング側支持部材５４のボール支持面５４Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝５７は、前述した第１の実施の形態によるボール規制溝１８と同様に、旋回スクロール６の旋回動作だけを許可するようにボール５６を案内するものである。

５８は旋回スクロール側支持部材５５のボール支持面５５Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝５８は、前述したボール規制溝５７と同様に形成されている。

５９は各支持部材５４，５５間に亘って設けられた第４の実施の形態による連結部材である。この連結部材５９は、各ボール５６を前記一対の支持部材５４，５５のボール支持面５４Ａ，５５Ａ間に挟んだ状態で、該各支持部材５４，５５を相対移動可能に連結するものである。これにより、連結部材５９は、各支持部材５４，５５、各ボール５６を予めサブアッセンブリ（別組立）することができる。

そして、連結部材５９は、ケーシング側支持部材５４の球面部５４Ｄに液密に摺接する球面筒６０Ａを有するケーシング側筒部６０と、旋回スクロール側支持部材５５の球面部５５Ｄに液密に摺接する球面筒６１Ａを有するスクロール側筒部６１とにより構成されている。

また、ケーシング側筒部６０とスクロール側筒部６１とは、各ボール５６を支持部材５４，５５のボール支持面５４Ａ，５５Ａ間に挟み、潤滑剤を充填した状態で、接着、溶着等の固着手段を用いて１つの筒体として固着されている。これにより、連結部材５９は、内部に潤滑剤を保持しつつ、各支持部材５４，５５を相対移動させることができる。

かくして、このように構成された第４の実施の形態においても、前述した第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、各ボール５６を一対の支持部材５４，５５のボール支持面５４Ａ，５５Ａ間に挟んだ状態で、該各支持部材５４，５５間を連結部材５９で相対移動可能に連結することができる。これにより、各ボールカップリング機構５３は、連結部材５９によってサブアッセンブリすることができる。従って、組立作業では、予めサブアッセンブリした各支持部材５４，５５をケーシング側収容凹部５１，スクロール側収容凹部５２に対して取付けるだけでよいから、組立作業性を向上することができる。

次に、図１０は本発明の第５の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、カップ状の連結部材によってケーシング側支持部材と旋回スクロール側支持部材を相対移動可能に連結する構成としたことにある。なお、第５の実施の形態では、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。

図１０において、７１はケーシング２の環状部２Ｃに設けられた３個のケーシング側収容凹部、７２は旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられた３個のスクロール側収容凹部をそれぞれ示している（いずれも１個のみ図示）。

７３はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた第５の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構７３は、後述のケーシング側支持部材７４、旋回スクロール側支持部材７５、ボール７６、ボール規制溝７７，７８、連結部材７９により大略構成されている。

ここで、第５の実施の形態によるボールカップリング機構７３は、前述した第４の実施の形態によるボールカップリング機構５３と同様に、別の場所で予めサブアッセンブリされており、１つのユニットとして簡単に組付けることができる。

７４はケーシング側収容凹部７１に設けられたケーシング側支持部材である。このケーシング側支持部材７４は、例えば圧入等の手段を用いてケーシング側収容凹部７１に回転不能に嵌合されている。また、ケーシング側支持部材７４は、ボール支持面７４Ａが設けられた大径部７４Ｂと、ボール支持面７４Ａと反対側に位置して圧入される小径部７４Ｃとにより段付の円柱状に形成されている。また、大径部７４Ｂの外周側には、ボール支持面７４Ａに連続するようにフランジ部７４Ｄが拡径している。

一方、７５はスクロール側収容凹部７２内に回転不能に挿嵌された旋回スクロール側支持部材である。この旋回スクロール側支持部材７５は、前述したケーシング側支持部材７４とほぼ同様に、ボール支持面７５Ａ、大径部７５Ｂ、小径部７５Ｃ、フランジ部７５Ｄにより構成されている。

７６はケーシング側支持部材７４のボール支持面７４Ａと旋回スクロール側支持部材７５のボール支持面７５Ａとの間に設けられた６個のボールを示している。

７７はケーシング側支持部材７４のボール支持面７４Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝７７は、前述した第１の実施の形態によるボール規制溝１８と同様に、旋回スクロール６の旋回動作だけを許可するようにボール７６を案内するものである。

７８は旋回スクロール側支持部材７５のボール支持面７５Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝７８は、前述したボール規制溝７７と同様に形成されている。

７９は各支持部材７４，７５間に亘って設けられた第５の実施の形態による連結部材である。この連結部材７９は、各ボール７６を前記一対の支持部材７４，７５のボール支持面７４Ａ，７５Ａ間に挟んだ状態で、該各支持部材７４，７５を相対移動可能に連結するものである。これにより、連結部材７９は、各支持部材７４，７５、各ボール７６を予めサブアッセンブリすることができる。

そして、連結部材７９は、旋回スクロール側支持部材７５のフランジ部７５Ｄに液密に摺接する環状の摺接面部８０Ａを有するカップ部８０と、ケーシング側支持部材７４のフランジ部７４Ｄに液密に摺接する環状の摺接面部８１Ａを有する蓋部８１とにより構成されている。また、カップ部８０と蓋部８１とは、各ボール７６を支持部材７４，７５のボール支持面７４Ａ，７５Ａ間に挟み、潤滑剤を充填した状態で、接着、溶着等の固着手段を用いて１つのカップ状容器として固着されている。

かくして、このように構成された第５の実施の形態においても、前述した第４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。

次に、図１１は本発明の第６の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、弾性材料からなる連結部材によってケーシング側支持部材と旋回スクロール側支持部材を相対移動可能に連結する構成としたことにある。なお、第６の実施の形態では、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。

図１１において、９１はケーシング２の環状部２Ｃに設けられた３個のケーシング側収容凹部、９２は旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられた３個のスクロール側収容凹部をそれぞれ示している（いずれも１個のみ図示）。

９３はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた第６の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構９３は、後述のケーシング側支持部材９４、旋回スクロール側支持部材９５、ボール９６、ボール規制溝９７，９８、連結部材９９により大略構成されている。

ここで、第６の実施の形態によるボールカップリング機構９３は、前述した第４の実施の形態によるボールカップリング機構５３と同様に、別の場所で予めサブアッセンブリされており、１つのユニットとして簡単に組付けることができる。

９４はケーシング側収容凹部９１に設けられたケーシング側支持部材である。このケーシング側支持部材９４は、例えば圧入等の手段を用いてケーシング側収容凹部９１に回転不能に嵌合されている。また、ケーシング側支持部材９４は、ボール支持面９４Ａが設けられた大径部９４Ｂと、ボール支持面９４Ａと反対側に位置して圧入される小径部９４Ｃとにより段付の円柱状に形成されている。また、大径部９４Ｂの外周側には、全周に亘って環状凹溝９４Ｄが形成され、該環状凹溝９４Ｄには、後述の連結部材９９のケーシング側係合部９９Ａが液密に係合する。

一方、９５はスクロール側収容凹部９２内に回転不能に挿嵌された旋回スクロール側支持部材である。この旋回スクロール側支持部材９５は、前述したケーシング側支持部材９４とほぼ同様に、ボール支持面９５Ａ、大径部９５Ｂ、小径部９５Ｃ、環状凹溝９５Ｄにより構成されている。

９６はケーシング側支持部材９４のボール支持面９４Ａと旋回スクロール側支持部材９５のボール支持面９５Ａとの間に設けられた６個のボールを示している。

９７はケーシング側支持部材９４のボール支持面９４Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝９７は、前述した第１の実施の形態によるボール規制溝１８と同様に、旋回スクロール６の旋回動作だけを許可するようにボール９６を案内するものである。

９８は旋回スクロール側支持部材９５のボール支持面９５Ａに設けられた６個のボール規制手段としてのボール規制溝である。このボール規制溝９８は、前述したボール規制溝９７と同様に形成されている。

９９は各支持部材９４，９５間に亘って設けられた第６の実施の形態による連結部材である。この連結部材９９は、各ボール９６を前記一対の支持部材９４，９５のボール支持面９４Ａ，９５Ａ間に挟んだ状態で、該各支持部材９４，９５を相対移動可能に連結するものである。これにより、連結部材９９は、各支持部材９４，９５、各ボール９６を予めサブアッセンブリすることができる。

また、連結部材９９は、ゴム等の弾性材料を用いて筒状に形成され、その端部には、ケーシング側係合部９９Ａとスクロール側係合部９９Ｂとが全周に亘って内向きに突設されている。そして、連結部材９９は、各ボール９６を支持部材９４，９５のボール支持面９４Ａ，９５Ａ間に挟み、潤滑剤を充填した状態で、一方のケーシング側係合部９９Ａをケーシング側支持部材９４の環状凹溝９４Ｄに液密に係合し、他方のスクロール側係合部９９Ｂを旋回スクロール側支持部材９５の環状凹溝９５Ｄに液密に係合することにより、１つのユニットとして組付けることができる。

かくして、このように構成された第６の実施の形態においても、前述した第４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、連結部材９９を弾性材料から筒状に形成しているから、該連結部材９９を各支持部材９４，９５に容易に取付けることができる。

次に、図１２は本発明の第７の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、スクロール側収容凹部内にボールカップリング機構の旋回スクロール側支持部材とケーシング側支持部材のボール支持面側と各ボールとを収容する構成としたことにある。なお、第７の実施の形態では、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。

図１２において、１０１はケーシング２の環状部２Ｃに設けられた３個のケーシング側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個のケーシング側収容凹部１０１は、後述するボールカップリング機構１０３を構成するケーシング側支持部材１０５をほぼ半分収容できる程度の深さ寸法をもった有底穴として形成されている。

一方、１０２は旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに設けられた３個のスクロール側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個のスクロール側収容凹部１０２は、後述の旋回スクロール側支持部材１０４、ケーシング側支持部材１０５のボール支持面側および各ボール１０６を収容するものである。また、各スクロール側収容凹部１０２は、一側が開口した有底穴として形成されている。

１０３はケーシング２と旋回スクロール６との間に設けられた第７の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構１０３は、第１の実施の形態によるボールカップリング機構１４を軸方向で反転したもので、該ボールカップリング機構１４とほぼ同様に、旋回スクロール側支持部材１０４、ケーシング側支持部材１０５、ボール１０６、ボール規制溝１０７，１０８、シール部材１０９により大略構成されている。

かくして、このように構成された第７の実施の形態においても、前述した第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、旋回動作を行う旋回スクロール６側には小さく軽量な旋回スクロール側支持部材１０４を配置しているから、遠心力による負荷を小さくすることができる。また、スクロール側収容凹部１０２内に収容した潤滑剤は、旋回動作によって各ボール１０６の接触部に積極的に供給することができる。

次に、図１３は本発明の第８の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、２段圧縮ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールとの間にボールカップリング機構を設ける構成としたことにある。

図１３において、１１１はスクロール式流体機械としての２段圧縮ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機を示している。このスクロール式空気圧縮機１１１は、後述のケーシング１１２、固定スクロール１１３，１１５、旋回スクロール１１７，１１９、モータ１２１、回転軸１２２、偏心ブッシュ１２５，１２７、駆動軸１２９、ボールカップリング機構１３２等により大略構成されている。

１１２は略筒状のケーシングで、該ケーシング１１２は、中間ケース１１２Ａと、該中間ケース１１２Ａの軸方向一側（右側）に設けられた低圧側ケース１１２Ｂと、中間ケース１１２Ａの軸方向他側（左側）に設けられた高圧側ケース１１２Ｃとによって構成されている。

１１３はケーシング１１２の低圧側ケース１１２Ｂに取付けられた低圧側の固定スクロールである。この固定スクロール１１３は、略円板状の鏡板１１３Ａと、該鏡板１１３Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部１１３Ｂと、鏡板１１３Ａの外周側から軸方向に突出し、ラップ部１１３Ｂを取囲む位置で径方向外向きに延びた略筒状のフランジ部１１３Ｃとにより大略構成されている。また、鏡板１１３Ａには、外周側に位置して空気の吸込口（図示せず）と、中央に位置して圧縮空気を吐出する吐出口１１４とが設けられている。さらに、フランジ部１１３Ｃには、後述のボールカップリング機構１３２の固定スクロール側支持部材１３４を収容する固定スクロール側収容凹部１３０が周方向に間隔をもって例えば３箇所に設けられている。

一方、１１５はケーシング１１２の高圧側ケース１１２Ｃに取付けられた高圧側の固定スクロールである。この固定スクロール１１５は、低圧側の固定スクロール１１３とほぼ同様に、鏡板１１５Ａ、ラップ部１１５Ｂ、フランジ部１１５Ｃ等によって構成され、吸込口（図示せず）、吐出口１１６を有している。

そして、低圧側の固定スクロール１１３の吐出口１１４は、例えば配管、冷却器等を経由して高圧側の固定スクロール１１５の吸込口に接続され、その吐出口１１６は、空気タンク（図示せず）等に接続されている。これにより、２段式の圧縮機として構成されている。

１１７は低圧側の固定スクロール１１３と対面してケーシング１１２内に旋回可能に設けられた低圧側の旋回スクロールである。この旋回スクロール１１７は、固定スクロール１１３と所定寸法偏心して配置された略円板状の鏡板１１７Ａと、該鏡板１１７Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部１１７Ｂと、前記鏡板１１７Ａの背面中央に設けられたボス部１１７Ｃ等とによって構成されている。ここで、旋回スクロール１１７のラップ部１１７Ｂは、固定スクロール１１３のラップ部１１３Ｂと重なり合った状態で配置され、これらのラップ部１１３Ｂ，１１７Ｂ間には複数の圧縮室１１８が画成されている。

また、鏡板１１７Ａの外周側には、後述のボールカップリング機構１３２の旋回スクロール側支持部材１３３等を収容する旋回スクロール側収容凹部１３１が周方向に間隔をもって例えば３箇所に設けられている。

一方、１１９はケーシング１１２内に設けられた高圧側の旋回スクロールである。この旋回スクロール１１９は、低圧側の旋回スクロール１１７とほぼ同様に形成された鏡板１１９Ａ、ラップ部１１９Ｂ、ボス部１１９Ｃからなり、前記ラップ部１１９Ｂは、固定スクロール１１５のラップ部１１５Ｂとの間に複数の圧縮室１２０を画成している。

１２１はケーシング１１２の中間ケース１１２Ａ内に設けられたモータで、該モータ１２１は、筒状のステータ、ロータ等により構成されている。また、１２２はモータ１２１のロータに取付けられた回転軸で、該回転軸１２２は、例えば段付円筒状の中空ロッドからなり、軸受１２３，１２４を介してケーシング１１２に回転可能に支持されている。

１２５は回転軸１２２の高圧側の端部に固着して取付けられた略円筒状の偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１２５の内周側には、偏心軸受１２６が偏心した状態で嵌合されている。一方、１２７は回転軸１２２の低圧側の端部に固着して取付けられた偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１２７の内周側には、偏心軸受１２８が偏心した状態で嵌合されている。

１２９は旋回スクロール１１７，１１９を旋回駆動する駆動軸で、該駆動軸１２９は、偏心軸受１２６，１２８を介して回転軸１２２内に回転可能に支持されている。また、駆動軸１２９の低圧側の突出端は、例えば圧入等の手段によって低圧側の旋回スクロール１１７のボス部１１７Ｃに挿嵌されている。一方、駆動軸１２９の高圧側の突出端は、例えば圧入等の手段によって高圧側の旋回スクロール１１９のボス部１１９Ｃに挿嵌されている。これにより、駆動軸１２９は、回転軸１２２が回転するときに、一定の旋回半径をもって旋回スクロール１１７，１１９を旋回運動させる。

次に、旋回スクロール１１７，１１９の自転を防止するための機構およびその取付構造について説明する。

１３０は低圧側の固定スクロール１１３を構成するフランジ部１１３Ｃに設けられた３個の固定スクロール側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個の固定スクロール側収容凹部１３０は、後述するボールカップリング機構１３２を構成する固定スクロール側支持部材１３４の大部分を収容できる程度の深さ寸法をもった有底穴として形成されている。

一方、１３１は低圧側の旋回スクロール１１７を構成する鏡板１１７Ａの外周側に設けられた３個の旋回スクロール側収容凹部である（１個のみ図示）。これら３個の旋回スクロール側収容凹部１３１は、後述の旋回スクロール側支持部材１３３、固定スクロール側支持部材１３４のボール支持面側および各ボール１３５を収容する有底穴として形成されている。

１３２は低圧側の固定スクロール１１３と旋回スクロール１１７との間に設けられた第８の実施の形態による３個のボールカップリング機構を示している（１個のみ図示）。これら３個のボールカップリング機構１３２は、第１の実施の形態によるボールカップリング機構１４とほぼ同様に、旋回スクロール側支持部材１３３、固定スクロール側支持部材１３４、ボール１３５、ボール規制溝１３６，１３７、シール部材１３８により大略構成されている。

かくして、このように構成された第８の実施の形態においても、前述した第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１１３と旋回スクロール１１７との間に設けた各ボールカップリング機構１３２により、各旋回スクロール１１７，１１９の自転を防止することができる。また、ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機１１１は、高圧側の圧縮室１２０側の圧力による荷重が駆動軸１２９を介して低圧側の旋回スクロール１１７に伝達され、低圧側の圧縮室１１８側の圧力による荷重を差し引いた分がスラスト荷重となって作用する。しかし、固定スクロール１１３と旋回スクロール１１７との間に設けた各ボールカップリング機構１３２は、高圧側からのスラスト荷重を確実に支持することができる。

なお、第１の実施の形態では、ボールカップリング機構１４を周方向に間隔をもって３箇所に独立して配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばボールカップリング機構１４を周方向に間隔をもって４箇所、または５箇所以上に独立して配置する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、ボールカップリング機構１４には、各支持部材１５，１６間に６個のボール１７を設ける構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、各支持部材１５，１６間に２個、３個、４個、５個または７個以上のボール１７を設ける構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

一方、第１の実施の形態では、別部材からなるケーシング側支持部材１５をケーシング２の環状部２Ｃに取付け、別部材からなる旋回スクロール側支持部材１６を旋回スクロール６の背面プレート６Ｄに取付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばケーシング側支持部材をケーシングに一体形成する構成としてもよい。また、旋回スクロール側支持部材を旋回スクロールに一体形成する構成としてもよい。これらの構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、ケーシング２に固定された固定スクロールに対して旋回スクロール６を旋回動作させるスクロール式空気圧縮機１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば特開平９−１３３０８７号公報に示すように、互いに対向して配置された２つのスクロールをそれぞれ回転駆動する全系回転式スクロール流体機械等に適用してもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

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式空気圧縮機１、ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機１１１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ、膨張機等を含めて他のスクロール式流体機械に適用してもよい。

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。 旋回スクロールとボールカップリング機構の一部とを図１中の矢示II−II方向からみた左側面図である。 第１の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 図３中のケーシング側支持部材を単体で示す右側面図である。 本発明の第２の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 図５中のケーシング側支持部材を単体で示す右側面図である。 本発明の第３の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 図７中のケーシング側支持部材とボールを分解した状態で示す分解斜視図である。 本発明の第４の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の第５の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の第６の実施の形態によるボールカップリング機構等を拡大して示す要部拡大断面図である。 本発明の第７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。 本発明の第８の実施の形態によるツインラップ型の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

１，１１１ スクロール式空気圧縮機（スクロール式流体機械）
２，１１２ ケーシング
３，１１３，１１５ 固定スクロール
３Ａ，６Ａ，１１３Ａ，１１５Ａ，１１７Ａ，１１９Ａ 鏡板
３Ｂ，６Ｂ，１１３Ｂ，１１５Ｂ，１１７Ｂ，１１９Ｂ ラップ部
６，１１７，１１９ 旋回スクロール
６Ｄ 背面プレート
６Ｅ，１１７Ｃ，１１９Ｃ ボス部
７，１１８，１２０ 圧縮室
８，１２９ 駆動軸
１１ 旋回軸受
１２，２１，３１，５１，７１，９１，１０１ ケーシング側収容凹部
１３，３２，５２，７２，９２，１０２ スクロール側収容凹部
１４，２２，３３，５３，７３，９３，１０３，１３２ ボールカップリング機構
１５，２３，３４，５４，７４，９４，１０５ ケーシング側支持部材
１５Ａ，１６Ｃ，２３Ａ，３５Ａ，３８Ｃ，５４Ａ，５５Ａ，７４Ａ，７５Ａ，９４Ａ，９５Ａ ボール支持面
１５Ｂ 中心側潤滑剤貯留部
１５Ｃ 外周側潤滑剤貯留部
１６，３７，５５，７５，９５，１０４，１３３ 旋回スクロール側支持部材
１６Ａ，３８Ａ 取付部
１６Ｂ，３８Ｂ 蓋部
１６Ｄ，２３Ｄ，３５Ｂ，３８Ｄ 潤滑剤貯留部
１７，４０，５６，７６，９６，１０６，１３５ ボール
１８，１９，５７，５８，７７，７８，９７，９８，１０７，１０８，１３６，１３７ ボール規制溝（ボール規制手段）
２０，４３，１０９，１３８ シール部材
２１Ａ 係合溝（回転規制部）
２３Ｃ 係合突起（回転規制部）
３５，３８ スラスト受部
３６，３９ 規制板
４１，４２ ボール規制穴（ボール規制手段）
５９，７９，９９ 連結部材
１３０ 固定スクロール側収容凹部
１３１ 旋回スクロール側収容凹部
１３４ 固定スクロール側支持部材

Claims (7)

1. ケーシングと、該ケーシングに設けられ、鏡板に立設された渦巻状のラップ部を重ねた状態で互いに相対的に旋回動作することにより、該各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する２つのスクロールと、
   該各スクロールのうち旋回動作する旋回スクロールと前記ケーシング若しくは該ケーシングに固定された固定スクロールとの間に、または、前記ケーシング内において回転可能で相対的に旋回動作する２つのスクロール間に設けられ、旋回動作するスクロールの自転を防止するボールカップリング機構とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記ボールカップリング機構は、
   前記旋回スクロールと前記ケーシング若しくは固定スクロールとの間で、または、相対的に旋回動作する２つのスクロール間で互いにボール支持面を対面させて設けられた一対の支持部材と、
   該一対の支持部材のボール支持面間に設けられた複数のボールと、
   前記一対の支持部材のボール支持面側に該ボールの数に対応して設けられ該各ボールが転動する範囲を規制するボール規制手段とにより構成し、
   前記一対の支持部材のうちの一方の支持部材、前記ボールおよび潤滑剤を収容する収容凹部を設け、前記収容凹部には、その開口部から前記一対の支持部材のうちの他方の支持部材のボール支持面側を挿入し、前記収容凹部の開口部と前記他方の支持部材の外周との間をシール部材によって閉塞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。
2. 前記ボールカップリング機構のボール規制手段は、前記各支持部材のボール支持面に凹設された円環状溝として形成してなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 前記ボールカップリング機構は、前記スクロールの外周側に位置して周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に独立して配置する構成としてなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
4. 前記一対の支持部材のうち少なくとも一方の支持部材には、前記ボール支持面の中心側に開口して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けてなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
5. 前記一対の支持部材のうち少なくとも一方の支持部材のボール支持面側には、前記各ボール規制手段よりも外径側に位置して潤滑剤を貯える潤滑剤貯留部を設けてなる請求項１，２，３または４に記載のスクロール式流体機械。
6. 前記スクロールおよび／またはケーシングと前記支持部材との間には、前記支持部材の回転を規制する回転規制部を設ける構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載のスクロール式流体機械。
7. 前記各ボールカップリング機構には、前記各ボールを前記一対の支持部材のボール支持面間に挟んだ状態で、該各支持部材を相対移動可能に連結する連結部材をそれぞれ設け、
   該各連結部材により前記各ボールカップリング機構をサブアッセンブリした状態で、前記一対の支持部材を前記スクロールおよび／またはケーシングに対して取付ける構成としてなる請求項１，２，３，４，５または６に記載のスクロール式流体機械。

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