JP2009085102A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 グリスの漏洩を防止して、耐久性、信頼性を向上することができるスクロール式流体機械を提供する。
【解決手段】 ボールカップリング機構１５を構成する支持部材１６，１７には、ボール１８をガイドするガイド溝１９，２０を設ける。そして、ケーシング１の台座部１Ｄには、ボール１８を収容するグリス収容部２１を設け、グリス収容部２１の先端面２１Ａをボール１８の中心位置よりも旋回スクロール４側に片寄せて配置する。これにより、グリス収容部２１内のグリスＧがボール１８の遠心力によって外部に漏洩するのを防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば空気圧縮機または真空ポンプ等として好適に用いられる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、例えば電動モータ等の駆動源により旋回スクロールを固定スクロールに対し旋回駆動することによって、両スクロールの間の圧縮室内で空気等の流体を連続的に圧縮する構成としたスクロール式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２１４１３０号公報

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、筒状のケーシングと、該ケーシングに固定して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、該固定スクロールと対向して前記ケーシング内に旋回可能に設けられ鏡板に該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、該旋回スクロールの背面側と前記ケーシング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等とにより構成されている。

そして、従来技術では、ボールカップリング機構と呼ばれる自転防止機構を用いることにより、旋回スクロールのスラスト荷重を受承するスラスト荷重支持体を兼用させる構成としている。即ち、この場合の自転防止機構は、ケーシング側と旋回スクロール側とに設けた一対の支持部材の間に、旋回スクロールからのスラスト荷重を一対の支持部材と共に受承するボールを転動可能に配設している。

また、一対の支持部材には、旋回スクロールの旋回動作に従ってボールを両者間で転動させるガイド溝がそれぞれ設けられている。そして、これらのガイド溝の間でボールを予め決められた円軌跡に沿ってガイドすることにより、旋回スクロールが自転運動するのを規制している。

ところで、上述した従来技術では、支持部材にはフランジ部を取付け、該フランジ部を用いてグリスを保持するグリス保持空間を設ける構成としている。しかし、従来技術のボールカップリング機構では、一方の支持部材が他方の支持部材に対して旋回運動するから、一対の支持部材の間には隙間が設けられると共に、この隙間は軸方向に対してボールの中心位置付近に配置されている。このため、ボールに付着したグリスが遠心力によってボールカップリング機構の外に弾き出されてしまい、早期にグリス不足が生じて潤滑不良が生じ易いという問題がある。

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、グリスの漏洩を防止して、耐久性、信頼性を向上することができるスクロール式流体機械を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、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または該ケーシングに固定された固定スクロールとの間に設けられ、前記旋回スクロールの自転防止または旋回スクロールのスラスト荷重受けの少なくとも一方の作用を行う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ケーシングとの間、または前記旋回スクロールと固定スクロールとの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ボールとにより構成し、前記ボールの周囲には、前記ボールを取囲んでグリスを収容するグリス収容部を設け、該グリス収容部の先端面は、前記旋回スクロールとケーシングとのうち相手方となる一方、または前記旋回スクロールと固定スクロールとのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びる構成としたことを特徴としている。

請求項２の発明では、前記グリス収容部の先端には、相手方との間をシールするためのシール部材を設ける構成としている。

請求項３の発明では、前記グリス収容部には、前記シール部材を相手方に向けて付勢する付勢手段を設ける構成としている。

請求項４の発明では、前記グリス収容部は、前記ケーシングまたは固定スクロールにのみ設ける構成としている。

請求項５の発明では、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、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防止または旋回動作するスクロールのスラスト荷重受けの少なくとも一方の作用を行う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、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ボールとにより構成し、前記ボールの周囲には、前記ボールを取囲んでグリスを収容するグリス収容部を設け、該グリス収容部の先端面は、前記２つのスクロールのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びる構成としたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ボールの周囲にはボールを取囲むグリス収容部を設けると共に、該グリス収容部の先端面は、旋回スクロールとケーシングとのうち相手方となる一方、または旋回スクロールと固定スクロールとのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びる構成とした。このため、ボールのうち軸方向の中心位置付近を、グリス収容部によって取囲むことができる。この結果、ボールに付着したグリスに遠心力が作用するときでも、グリスがグリス収容部の外側に弾き出されることがなくなり、グリスをグリス収容部内に確実に保持することができる。これにより、グリスの漏洩を防止して、ボールカップリング機構の耐久性、信頼性を向上することができる。

請求項２の発明によれば、グリス収容部の先端には相手方との間をシールするためのシール部材を設けたから、シール部材によってグリス収容部の先端からグリスが漏洩するのを防止することができる。

請求項３の発明によれば、グリス収容部には付勢手段を設けたから、該付勢手段を用いてシール部材を相手方に向けて付勢することができる。このため、シール部材を常に相手方に接触させることができるから、グリス収容部の先端と相手方との間の隙間をなくすことができ、この隙間からのグリスの漏洩を防ぐことができる。

請求項４の発明によれば、グリス収容部はケーシングまたは固定スクロールにのみ設けたから、旋回スクロールを小型化することができる。また、グリス収容部とケーシング等を一体化することができ、部品点数を削減して生産性を向上することができる。さらに、例えば旋回スクロールとケーシングとの間に駆動軸の重量バランスをとるためのバランスウエイトを配置した場合には、旋回スクロールにグリス収容部を設けたときに、旋回スクロールの旋回動作と一緒にグリス収容部が変位してバランスウエイトに干渉してしまい、バランスウエイト用の空間を確保し難い傾向がある。これに対し、グリス収容部はケーシング側または固定スクロール側にのみ設けたから、バランスウエイトが通過する空間を確実に確保することができる。

請求項５の発明によれば、ボールの周囲にはボールを取囲むグリス収容部を設けると共に、該グリス収容部の先端面は、２つのスクロールのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びる構成としたから、請求項１の発明とほぼ同様に、グリスをグリス収容部内に確実に保持することができる。これにより、グリスの漏洩を防止して、ボールカップリング機構の耐久性、信頼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を、無給油式の空気圧縮機に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は空気圧縮機（スクロール式流体機械）の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング１は、図１に示す如く軸方向一側が開口した有底筒状体として形成されている。また、ケーシング１の軸方向他側には、軸線Ｏ1−Ｏ1上に後述の出力軸８Ａを有した電動モータ８が着脱可能に取付けられている。

この場合、ケーシング１は、軸方向一側（後述の固定スクロール２側）が開口した筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向他側に一体形成され径方向内向きに延びた環状の底部１Ｂと、該底部１Ｂの内周側から軸方向一側に向けて突出した筒状の軸受取付部１Ｃとから大略構成されている。そして、ケーシング１の筒部１Ａ内には、後述の旋回スクロール４、偏心ブッシュ１２、バランスウェイト１３、ボールカップリング機構１５等が収容されている。

また、ケーシング１の底部１Ｂ側には、後述の旋回スクロール４に付加される軸方向のスラスト荷重をボールカップリング機構１５を介して受承する複数の台座部１Ｄ（図１、図２中に１個のみ図示）が設けられ、これらの台座部１Ｄは、ケーシング１の周方向に所定の間隔をもって配設されている。そして、各台座部１Ｄには、後述するボールカップリング機構１５のボール１８を収容するグリス収容部２１が設けられると共に、該グリス収容部２１の底面には、ボールカップリング機構１５の支持部材１６が取付けられる取付凹部１Ｅが形成されている。

２はケーシング１（筒部１Ａ）の開口端側に固定して設けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、図１に示す如く軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として円板状に形成された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２Ｂと、該ラップ部２Ｂを取囲む位置で鏡板２Ａの外周側に設けられ、複数のボルト３等によりケーシング１（筒部１Ａ）の開口端側に締結された筒状の支持部２Ｃとにより大略構成されている。

４は固定スクロール２と軸方向に対向する位置でケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールを示している。そして、該旋回スクロール４は、図１中に示すように軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とする円板状の鏡板４Ａと、該鏡板４Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部４Ｂと、鏡板４Ａの背面（ラップ部４Ｂと反対側の面）側に突設され、後述の偏心ブッシュ１２に旋回軸受１４を介して取付けられる筒状のボス部４Ｃとにより大略構成されている。

また、旋回スクロール４の背面部の外径側には、後述するボールカップリング機構１５の支持部材１７が取付けられる複数の取付凹部４Ｄ（図１、図２中に１個のみ図示）が、旋回スクロール４の周方向に間隔をもって設けられ、これらの取付凹部４Ｄは、ケーシング１の各台座部１Ｄ（取付凹部１Ｅ）と軸方向で対向する位置に配設されるものである。

ここで、旋回スクロール４のボス部４Ｃは、その中心となる軸線Ｏ2−Ｏ2が固定スクロール２の中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1に対して、後述の偏心ブッシュ１２により予め決められた所定の寸法δ分だけ径方向に偏心して配置されている。この状態で、旋回スクロール４のラップ部４Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｂと重なり合うように配置され、これらのラップ部２Ｂ，４Ｂの間には、複数の圧縮室５，５，…が画成されている。

そして、旋回スクロール４は、電動モータ８により後述の回転軸９と偏心ブッシュ１２とを介して駆動され、後述のボールカップリング機構１５によって自転を規制された状態で固定スクロール２に対し旋回運動を行う。即ち、旋回スクロール４は、固定スクロール２の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して前記寸法δ分の旋回半径をもって旋回動作するものである。

これにより、複数の圧縮室５のうち外径側の圧縮室５は、固定スクロール２の外周側に設けられた吸込口６から空気を吸込み、この空気は各圧縮室５内で旋回スクロール４の旋回動作に伴って連続的に圧縮される。そして、内径側の圧縮室５は、固定スクロール２の中心側に設けられた吐出口７から圧縮空気を外部に向けて吐出するものである。

８はケーシング１の底部１Ｂ側に設けられた駆動源としての電動モータで、該電動モータ８は、その出力軸８Ａが後述の回転軸９に一体的に連結されている。そして、電動モータ８の出力軸８Ａは、図１に示す軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転することにより、旋回スクロール４を後述の回転軸９、偏心ブッシュ１２等を介して旋回駆動するものである。

９はケーシング１の軸受取付部１Ｃ内に軸受１０等を介して回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸９は、図１に示す如く基端側（軸方向の他側）が電動モータ８の出力軸８Ａに着脱可能に固着され、電動モータ８によって回転駆動される。また、回転軸９の先端側（軸方向の一側）には、偏心ブッシュ１２と旋回軸受１４とを介して旋回スクロール４のボス部４Ｃが旋回可能に連結されている。

また、回転軸９の基端側には、図１に示すように径方向外向きに延びるサブウェイト１１が一体形成され、このサブウェイト１１は、後述のバランスウェイト１３と旋回スクロール４とが回転するときにそれぞれ生じる遠心力が回転軸９等を傾ける方向の外力（モーメント力）となって作用するのを打消す機能を有するものである。

１２は回転軸９の先端側に設けられた段付筒状の偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１２は、旋回スクロール４のボス部４Ｃ側を回転軸９に後述の旋回軸受１４を介して偏心状態で連結している。そして、偏心ブッシュ１２は、回転軸９と一体に回転し、その回転を旋回スクロール４の旋回動作に変換するものである。また、偏心ブッシュ１２の外周側には、旋回スクロール４の旋回動作を安定させるためにバランスウェイト１３が一体に形成されている。

１４は旋回スクロール４のボス部４Ｃと偏心ブッシュ１２との間に配設された旋回軸受を示し、該旋回軸受１４は、旋回スクロール４のボス部４Ｃを偏心ブッシュ１２に対して旋回可能に支持し、旋回スクロール４が回転軸９の軸線Ｏ1−Ｏ1に対し前述の旋回半径（寸法δ）をもって旋回動作するのを補償するものである。

１５はケーシング１の底部１Ｂと旋回スクロール４の背面側との間に設けられた複数（例えば３個）のボールカップリング機構で、該各ボールカップリング機構１５は、ケーシング１の各台座部１Ｄと旋回スクロール４の各取付凹部４Ｄとの間にそれぞれ配設され、後述の支持部材１６，１７とボール１８等とを介して旋回スクロール４の自転を防止するものである。

そして、ボールカップリング機構１５は、図２に示すようにケーシング１の取付凹部１Ｅ内に設けられた第１の支持部材１６と、該第１の支持部材１６と軸方向で対向して旋回スクロール４の取付凹部４Ｄ内に設けられた第２の支持部材１７と、第１，第２の支持部材１６，１７のボール支持面１６Ａ，１７Ａ間に転動可能に設けられたボール１８（図５参照）と、支持部材１６，１７のボール支持面１６Ａ，１７Ａ側に設けられ該ボール１８が転動するボール１８をガイドするボールガイド手段としてのガイド溝１９，２０により構成されている。

また、ボールカップリング機構１５のボール１８は、例えば鋼球等の高い剛性をもった材料により球体によって形成され、旋回スクロール４の鏡板４Ａ等に付加されるスラスト荷重を、支持部材１６，１７と共にケーシング１の台座部１Ｄ側で受承するものである。

ここで、円板状の板体からなる第１の支持部材１６には、旋回スクロール４の旋回動作に従ってボール１８を予め決められた円軌跡に沿ってガイドする第１のガイド溝１９が設けられている。そして、該ガイド溝１９は、例えば０．４〜０．８ｍｍ程度の溝深さをもった円弧状溝として形成されている。

また、円板状の板体からなる第２の支持部材１７にも、第１のガイド溝１９と共にボール１８を予め決められた円軌跡に沿ってガイドする第２のガイド溝２０が設けられ、このガイド溝２０も図６に示すように溝深さをもって同様に形成されている。そして、第１，第２のガイド溝１９，２０は、前述の如く浅底の円弧状溝からなり、その溝深さは、グリス収容部２１の軸方向深さ寸法よりも十分に小さい寸法となっている。

一方、ガイド溝１９，２０の溝深さは、図２に示すようにラップ部２Ｂ，４Ｂの歯先と鏡板４Ａ，２Ａとの間に予め形成される隙間Δよりも大きな寸法に設定されている。なお、この場合の隙間Δは、圧縮運転を続けるうちにラップ部２Ｂ，４Ｂの熱膨張等により漸次小さい隙間となり、圧縮運転の開始前が最も大きい隙間となるものである。

２１はケーシング１の台座部１Ｄに設けられたグリス収容部で、該グリス収容部２１は、図２および図４に示すように台座部１Ｄに凹設された有底穴によって形成されている。また、グリス収容部２１の底面には、取付凹部１Ｅが形成されると共に、取付凹部１Ｅには第１の支持部材１６が取付けられている。そして、グリス収容部２１の内部には、ボール１８が収容されると共に、潤滑剤としてのグリスＧが収容されている。これにより、グリス収容部２１は、ボール１８の周囲に位置してボール１８を取囲むと共に、その内部にグリスＧを収容するためのグリス収容空間２２を画成している。

また、グリス収容部２１の先端面２１Ａ（開口端面）は、旋回スクロール４の鏡板４Ａの背面近傍まで延び、支持部材１７のボール支持面１７Ａの周囲に配置されている。これにより、グリス収容部２１の先端面２１Ａは、ボール１８の中心位置を基準としたときに、ケーシング１と旋回スクロール４とのうち軸方向に対して相手方となる旋回スクロール４側に片寄った位置まで延びている。

そして、グリス収容部２１と旋回スクロール４の背面とは、図２に示す如く互いに軸方向で対向配置され、両者の間には微小隙間Ｓ（例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度）が形成されている。そして、この微小隙間Ｓは、旋回スクロール４の旋回動作に伴って、旋回スクロール４がグリス収容部２１に対し相対変位するのを許すと共に、後述のグリス収容空間２２内からグリスＧが漏出するのを抑える機能を有しているものである。

２２はグリス収容部２１内に形成されるグリス収容空間で、該グリス収容空間２２は、図２に示すようにグリス収容部２１とボール１８との間に形成され、例えば粘度が高いグリス等の潤滑剤を内部に保持するものである。

本実施の形態によるスクロール式の空気圧縮機は、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。

まず、電動モータ８に外部から給電して出力軸８Ａにより、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転軸９と偏心ブッシュ１２とを回転駆動すると、例えば３組のボールカップリング機構１５によって自転を規制された状態で、旋回スクロール４は所定の旋回半径（図１中の寸法δ）をもった旋回動作を行う。

これにより、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール４のラップ部４Ｂとの間に画成された各圧縮室５は、外径側から内径側に向けて連続的に縮小される。そして、これらの圧縮室５のうち外径側の圧縮室５は、固定スクロール２の外周側に設けた吸込口６から空気を吸込み、この空気を各圧縮室５内で連続的に圧縮しつつ、内径側の圧縮室５から吐出口７を介して圧縮空気が外部に向けて吐出される。

また、このような圧縮運転時には、各圧縮室５内で圧縮された空気の圧力が旋回スクロール４の鏡板４Ａにスラスト荷重となって作用する。しかし、ケーシング１の台座部１Ｄと旋回スクロール４の背面側との間には、例えば３組のボールカップリング機構１５が配置され、これらのボールカップリング機構１５を、第１，第２の支持部材１６，１７、ボール１８および第１，第２のガイド溝１９，２０等により構成している。

このため、旋回スクロール４の鏡板４Ａに付加されるスラスト荷重を、ボールカップリング機構１５の第１，第２の支持部材１６，１７とボール１８との間で受承することができ、旋回スクロール４がケーシング１の軸方向に変位したり、固定スクロール２に対して斜めに傾いたりするのを防ぎ、旋回スクロール４の旋回動作を安定させることができる。

ここで、従来技術のように、例えば一対の支持部材にそれぞれ設けられたガイド溝がボールの半径の半分程度の深さ寸法をもって形成された場合には、一対の支持部材間の隙間は、軸方向に対してボールの中心位置（一対の支持部材の中間位置）付近に配置される。この場合、ボールに付着したグリスＧが遠心力によってボールカップリング機構の外に弾き出されてしまい、早期にグリス不足が生じて潤滑不良が生じ易いという問題がある。

これに対し、本実施の形態で採用したボールカップリング機構１５にあっては、ケーシング１には、ボール１８の周囲を取囲んでグリスＧを収容するグリス収容部２１を設け、該グリス収容部２１の先端面２１Ａは、相手方となる旋回スクロール４に片寄った位置まで延びる構成とした。

このため、ボール１８のうち軸方向の中心位置付近を、グリス収容部２１によって取囲むことができる。特に、本実施の形態では、グリス収容部２１の先端面２１Ａは、旋回スクロール４側の支持部材１７の周囲に配置されているから、ボール１８の遠心力が殆ど作用しない。このように、グリス収容部２１と相手方（旋回スクロール４）との間の隙間を最もグリスＧが漏れ難い位置に配置したから、ボール１８に付着したグリスに遠心力が作用するときでも、グリスＧがグリス収容部２１の外側に弾き出されることがなくなり、グリスＧをグリス収容部２１内に確実に保持することができる。これにより、グリスＧの漏洩を防止して、ボールカップリング機構１５の耐久性、信頼性を向上することができる。そして、長時間にわたる無給油運転を可能とすることができ、機械の信頼性を向上することができる。

また、グリス収容部２１はケーシング１側にのみ設けたから、旋回スクロール４に設けた場合に比べて、旋回スクロール４を小型化することができる。また、グリス収容部２１とケーシング１等を一体化することができ、部品点数、組立工数を削減して生産性の向上および製造コストの低減を図ることができる。さらに、例えば旋回スクロール４とケーシング１との間に回転軸９（駆動軸）の重量バランスをとるためのバランスウエイト１３を配置した場合には、旋回スクロール４にグリス収容部を設けたときに、旋回スクロール４の旋回動作と一緒にグリス収容部が変位してバランスウエイト１３に干渉してしまい、バランスウエイト１３用の空間を確保し難い傾向がある。これに対し、本実施の形態では、グリス収容部２１はケーシング１側にのみ設けたから、バランスウエイト１３が通過する空間を確実に確保することができる。

次に、図３は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、グリス収容部の先端には相手方との間をシールするためのシール部材を設ける構成としたことにある。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。

図中、３１は本実施の形態によるボールカップリング機構を示し、該ボールカップリング機構３１は、第１の実施の形態で述べたボールカップリング機構１５と同様に、第１，第２の支持部材１６，１７、ボール１８、第１，第２のガイド溝１９，２０等によって構成されている。

３２は本実施の形態によるグリス収容部で、該グリス収容部３２は、第１の実施の形態によるグリス収容部２１とほぼ同様に構成され、台座部１Ｄに凹設された有底穴によって形成されている。また、グリス収容部２１の底面には、取付凹部１Ｅが形成されると共に、取付凹部１Ｅには第１の支持部材１６が取付けられている。そして、グリス収容部３２は、ボール１８の周囲に位置してボール１８を取囲むと共に、その内部にグリスＧを収容するためのグリス収容空間３３を画成している。

また、グリス収容部３２の先端面３２Ａ（開口端面）は、旋回スクロール４の鏡板４Ａの背面近傍まで延び、支持部材１７のボール支持面１７Ａの周囲に配置されている。これにより、グリス収容部３２の先端面３２Ａは、ボール１８の中心位置を基準としたときに、ケーシング１と旋回スクロール４とのうち軸方向に対して相手方となる旋回スクロール４側に片寄った位置まで延びている。また、グリス収容部３２の先端面３２Ａ側には、開口内部に位置して円環状の取付段部３２Ｂが形成されている。そして、取付段部３２Ｂには、後述するシール部材３４が取付けられている。

３４はグリス収容部３２の先端面３２Ａ側に取付けられたシール部材で、該シール部材３４は、例えば樹脂材料等を用いて円環状に形成され、外径側に位置して取付段部３２Ｂに取付けられる取付部３４Ａと、該取付部３４Ａから内径側に向けて突出した断面三角形状のリップ部３４Ｂとによって構成されている。そして、リップ部３４Ｂの先端は、支持部材１７のボール支持面１７Ａの中心側に向けて延び、相手方となる旋回スクロール４の背面側や支持部材１７のボール支持面１７Ａに弾性的に摺接する。これにより、シール部材３４は、グリス収容部３２の開口端をシールし、グリス収容部３２の内部（グリス収容空間３３）からグリスＧが漏洩するのを防止している。

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、グリス収容部３２の先端面３２Ａにはシール部材３４を設けたから、シール部材３４によってグリス収容部３２の先端面３２ＡからグリスＧが漏洩するのを防止することができ、ボールカップリング機構３１の耐久性、信頼性をさらに向上することができる。

また、シール部材３４には内径側に向けて突出したリップ部３４Ｂを設けたから、旋回スクロール４が旋回運動することによって、シール部材３４のリップ部３４Ｂに付着したグリスは支持部材１７に設けられたガイド溝２０の中心付近に押しやられる。このため、ボール１８とガイド溝２０が接する位置付近にグリスＧを供給することが可能となる。

次に、図４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、グリス収容部の先端にはシール部材を設けると共に、グリス収容部には該シール部材を相手方に向けて付勢する付勢手段を設ける構成としたことにある。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。

図中、４１は本実施の形態によるボールカップリング機構を示し、該ボールカップリング機構４１は、第１の実施の形態で述べたボールカップリング機構１５と同様に、第１，第２の支持部材１６，１７、ボール１８、第１，第２のガイド溝１９，２０等によって構成されている。

４２は本実施の形態によるグリス収容部で、該グリス収容部４２は、第１の実施の形態によるグリス収容部２１とほぼ同様に構成され、台座部１Ｄに凹設された有底穴によって形成されている。また、グリス収容部４２の底面には、取付凹部１Ｅが形成されると共に、取付凹部１Ｅには第１の支持部材１６が取付けられている。そして、グリス収容部４２は、ボール１８の周囲に位置してボール１８を取囲むと共に、その内部にグリスＧを収容するためのグリス収容空間４３を画成している。

また、グリス収容部４２の先端面４２Ａ（開口端面）は、旋回スクロール４の鏡板４Ａの背面近傍まで延び、支持部材１７のボール支持面１７Ａの周囲に配置されている。これにより、グリス収容部４２の先端面４２Ａは、ボール１８の中心位置を基準としたときに、ケーシング１と旋回スクロール４とのうち軸方向に対して相手方となる旋回スクロール４側に片寄った位置まで延びている。また、グリス収容部４２の先端面４２Ａ側には、開口内部に位置して円環状の取付段部４２Ｂが形成されている。そして、取付段部４２Ｂには、後述するシール部材４４が取付けられている。

４４はグリス収容部４２の先端面４２Ａ側に取付けられたシール部材で、該シール部材４４は、例えば樹脂材料等を用いて円筒状に形成され、グリス収容部４２の取付段部４２Ｂ内に位置して軸方向に変位可能に取付けられている。そして、シール部材４４の先端（端面）は、相手方となる旋回スクロール４の背面側に弾性的に摺接する。これにより、シール部材４４は、グリス収容部４２の開口端をシールし、グリス収容部４２の内部（グリス収容空間４３）からグリスＧが漏洩するのを防止している。

４５はグリス収容部４２の取付段部４２Ｂの奥所に設けられた付勢手段としての弾性リングで、該弾性リング４５は、例えば弾性樹脂材料等を用いたＯリングによって形成されている。そして、弾性リング４５は、シール部材４４の両端面のうち旋回スクロール４とは反対側の端面と取付段部４２Ｂとの間に配置され、シール部材４４を旋回スクロール４側に向けて付勢している。なお、付勢手段としては、樹脂製の弾性リング４５に限らず、例えば金属製の皿バネ等を用いる構成としてもよい。

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、グリス収容部４２には弾性リング４５を設けたから、該弾性リング４５を用いてシール部材４４を相手方となる旋回スクロール４に向けて付勢することができる。このため、シール部材４４を常に旋回スクロール４に接触させることができるから、グリス収容部４２の先端面４２Ａと旋回スクロール４との間の隙間をなくすことができ、この隙間からのグリスＧの漏洩を防止して、信頼性、耐久性を向上することができる。

一方、運転初期はシール部材４４と旋回スクロール４の背面との間の摺動抵抗によって機械損失が増大する。しかし、運転が進むことでシール部材４４が摩耗して弾性リング４５の変形量が小さくなるから、弾性リング４５の押付け力も減少する。このため、最小の隙間を維持したまま、摺動抵抗は小さくなる。

なお、本実施の形態によるボールカップリング機構４１では、円筒状のシール部材４４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図５に示す第１の変形例によるボールカップリング機構４１′のように、シール部材４４に代えて例えば第２の実施の形態によるシール部材３４とほぼ同様に、取付部４４Ａ′およびリップ部４４Ｂ′を備えたシール部材４４′を用いる構成としてもよい。

次に、図６は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、グリス収容部をケーシングとは別部材によって形成したことにある。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。

図中、５１は本実施の形態によるボールカップリング機構を示し、該ボールカップリング機構５１は、第１の実施の形態で述べたボールカップリング機構１５と同様に、第１，第２の支持部材１６，１７、ボール１８、第１，第２のガイド溝１９，２０等によって構成されている。

５２は本実施の形態によるグリス収容部で、該グリス収容部５２は、例えば樹脂材料、金属材料等を用いて略円筒状に形成されている。そして、グリス収容部５２は、ケーシング１の台座部１Ｄと旋回スクロール４の背面との間に位置して、ボール１８の周囲を取囲むように配置されている。また、グリス収容部５２の軸方向寸法は、ケーシング１の台座部１Ｄと旋回スクロール４の背面との間の離間寸法よりも僅かに小さい値に設定されている。このため、グリス収容部５２の軸方向両端側には、先端面５２Ａとケーシング１および旋回スクロール４との間にそれぞれ微小な隙間が形成される。これにより、グリス収容部５２の先端面５２Ａは、ボール１８の中心位置を基準としたときに、軸方向に対してケーシング１側および旋回スクロール４側に片寄った位置まで延びている。

また、グリス収容部５２の軸方向両端側には、内周側に向けて突出した断面三角形状のテーパ部５２Ｂが形成されている。これにより、旋回スクロール４が旋回運動することによって、グリス収容部５２のテーパ部５２Ｂに付着したグリスは支持部材１７に設けられたガイド溝２０の中心付近に押しやられる。このため、ボール１８とガイド溝２０が接する位置付近にグリスＧを供給することが可能となる。

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、グリス収容部５２をケーシング１とは別部材によって形成したから、ケーシング１の材質、形状等に関係なくグリス収容部５２を設けることができ、設計自由度が高まると共に、ケーシング１の軽量化を図ることができる。

次に、図７および図８は本発明の第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、複数のグリス収容部をリング部材に設けたボール収容穴によって形成したことにある。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。

図中、６１は本実施の形態によるボールカップリング機構を示し、該ボールカップリング機構６１は、第１の実施の形態で述べたボールカップリング機構１５と同様に、第１，第２の支持部材１６，１７、ボール１８、第１，第２のガイド溝１９，２０等によって構成されている。

６２は本実施の形態によるグリス収容部で、該グリス収容部６２は、回転軸９を取囲むドーナツ状に形成されたリング部材６３に設けられたボール収容孔６４によって形成されている。ここで、ケーシング１の台座部１Ｄには、軸受取付部１Ｃを取囲んで有底の円環状の取付凹部６５が凹設されている。そして、リング部材６３は、該取付凹部６５内に取付けられている。また、リング部材６３には、ボールカップリング機構６１と対応した位置に軸方向に貫通したボール収容孔６３Ａが形成されている。このとき、ボール収容孔６４は、ボール１８の周囲に位置してボール１８を取囲むと共に、内部に収容したボール１８の旋回運動を阻害しないように、例えば円形状に形成されている。

また、リング部材６３の軸方向寸法は、取付凹部６５の深さ寸法よりも僅かに小さい値に設定されている。また、取付凹部６５の深さ寸法は、ボール１８の直径寸法よりも僅かに小さい値に設定されている。これにより、リング部材６３と旋回スクロール４の背面との間、およびリング部材６３と取付凹部６５の底部との間には微小な隙間が形成されている。そして、グリス収容部６２の先端面６２Ａ（リング部材６３の端面）は、ボール１８の中心位置を基準としたときに、軸方向に対して旋回スクロール４側に片寄った位置まで延びている。

なお、リング部材６３は、１部材である必要はなく、ボール収容孔６４によって円弧状をなす３部材に分離する構成としてもよい。この場合、円弧状部材の両端に半円形状の窪みが形成され、２つの窪みによってボール収容孔６４が画成されるものである。

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。

なお、第５の実施の形態によるボールカップリング機構６１では、グリス収容部６２は円柱状に延びるボール収容孔６４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す第２の変形例によるボールカップリング機構６１′のように、グリス収容部６２′のリング部材６３′を弾性材料を用いて形成し、ボール収容孔６４′の軸方向両端側の開口部分に内径側に向けて突出したシールリップ６３Ａ′を設ける構成としてもよい。この場合、シールリップ６４Ａ′を取付凹部６５の底面および旋回スクロール４の背面に摺接させる。これにより、リング部材６３′の弾性力によってリング部材６３′と取付凹部６５の底面および旋回スクロール４の背面との間の隙間をなくすことができ、この隙間からグリスＧが漏洩するのを防止することができる。

次に、図１１ないし図１４は本発明の第６の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ボールカップリング機構の一対の支持部材の間には複数のボールを設ける構成としたことにある。

図中、７１はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成するケーシングで、該ケーシング７１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７１は、大径筒部７１Ａと、該大径筒部７１Ａよりも小径な筒状に形成され該大径筒部７１Ａ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７１Ｂと、該軸受筒部７１Ｂと前記大径筒部７１Ａとの間に形成された環状部７１Ｃとにより大略構成されている。さらに、ケーシング７１の外周側には、後述のグリス収容部８８が３箇所に設けられている。

７２はケーシング７１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７２は、ケーシング７１の大径筒部７１Ａを軸方向他側から閉塞するように該大径筒部７１Ａの開口端に固定されている。また、固定スクロール７２は、軸線Ｏ−Ｏを中心としてほぼ円板状に形成された鏡板７２Ａと、該鏡板７２Ａの表面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部７２Ｂと、該ラップ部７２Ｂを取囲んで鏡板７２Ａの外周側に設けられた筒部７２Ｃと、鏡板７２Ａの背面に突設された複数の冷却フィン７２Ｄとによって大略構成されている。

７３は固定スクロール７２に設けられた例えば２個の吸込口で、該各吸込口７３は、鏡板７２Ａの外周側から筒部７２Ｃにかけて開口し、後述する外周側の圧縮室７６に連通している。そして、吸込口７３は、吸込フィルタ７３Ａを通じて外周側の圧縮室７６内に空気を流通させるものである。

７４は固定スクロール７２の鏡板７２Ａの中心側に設けられた吐出口で、該吐出口７４は、最中心側の圧縮室７６に連通し、この圧縮室７６内の圧縮空気を吐出パイプ７４Ａから外部に吐出させるものである。

７５は固定スクロール７２と対向してケーシング７１の大径筒部７１Ａ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７５は、固定スクロール７２の鏡板７２Ａと対向して配置されたほぼ円板状の鏡板７５Ａと、該鏡板７５Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部７５Ｂと、鏡板７５Ａの背面に突設された複数の冷却フィン７５Ｃと、該冷却フィン７５Ｃの先端側に位置して固定された背面プレート７５Ｄとによって大略構成されている。

また、背面プレート７５Ｄの中央側には、後述する駆動軸７７のクランク７７Ａと回転可能に連結される筒状のボス部７５Ｅが一体形成されている。さらに、背面プレート７５Ｄの外周側には、後述のスクロール側収容凹部８１が周方向の３箇所に設けられている。

７６は固定スクロール７２と旋回スクロール７５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７６は、旋回スクロール７５が旋回運動するときに、ラップ部７２Ｂ，７５Ｂ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７６のうち外周側の圧縮室７６には、吸込口７３から空気が吸込まれ、この空気を中心側の圧縮室７６に達するまでに圧縮する。そして、この圧縮空気を吐出口７４から吐出し、吐出パイプ７４Ａを介して外部の空気タンク（図示せず）等に貯える。

７７はケーシング７１の軸受筒部７１Ｂに軸受７８，７９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７７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７５を旋回動作させるものである。

ここで、駆動軸７７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７７Ａが設けられ、このクランク７７Ａは、旋回軸受８０を介して旋回スクロール７５の背面プレート７５Ｄに設けられたボス部７５Ｅに回転可能に連結されている。また、駆動軸７７の一端側は、ケーシング７１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８０は、駆動軸７７のクランク７７Ａに旋回スクロール７５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８０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８０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７１と旋回スクロール７５との間にボールカップリング機構８２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８２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７５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８２を周方向に４箇所以上配置する構成としてもよい。

８１は旋回スクロール７５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８１は、図２に示すように、駆動軸７７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７５Ｄ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８１は、旋回スクロール側支持部材８４の取付部８４Ａ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８１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８４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８１の深さ寸法は、旋回スクロール側支持部材８４の取付部８４Ａ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８１内は、ボールカップリング機構８２の摺動部を潤滑するためのグリスＧを収容している。

８２はケーシング７１と旋回スクロール７５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８２は、旋回スクロール７５の自転を防止すると共に、各圧縮室７６の圧力によって旋回スクロール７５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８２は、図３、図４に示す如く、後述のケーシング側支持部材８３、旋回スクロール側支持部材８４、ボール８５、ガイド溝８６，８７等により大略構成されている。

８３は後述するグリス収容部８８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８３は、例えば圧入等の手段を用いてグリス収容部８８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８３は、短尺な段付円筒状に形成され、小径側のボール支持面８３Ａは、後述のボール８５に当接している。

また、ケーシング側支持部材８３には、ボール支持面８３Ａの中心側に開口する中心側潤滑剤貯留部８３Ｂと、後述のガイド溝８６よりも外径側に位置する外周側潤滑剤貯留部８３Ｃとが設けられている。そして、各グリス貯留部８３Ｂ，８３Ｃは、各ボール８５を円滑に転動するためのグリスＧを貯えるものである。

一方、８４はスクロール側収容凹部８１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８４は、例えば旋回スクロール側収容凹部８１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８４は、スクロール側収容凹部８１内に挿嵌する中空な円筒状の取付部８４Ａと、該取付部８４Ａの一端側を閉塞した蓋部８４Ｂとにより有蓋円筒状に形成されている。さらに、蓋部８４Ｂの一端面は、ケーシング側支持部材８３のボール支持面８３Ａとの間でボール８５を挟持するボール支持面８４Ｃとなっている。

また、取付部８４Ａは、ボール支持面８４Ｃと軸方向の反対側に位置する反対側部位をなすもので、スクロール側収容凹部８１に収容されている。さらに、取付部８４Ａ内の空所は、多くのグリスＧを貯えることができるグリス貯留部８４Ｄとなり、このグリス貯留部８４Ｄは、蓋部８４Ｂ中央の連通穴８４Ｅを介してグリス収容部８８内（グリス貯留部８３Ｂ，８３Ｃ）と連通している。

８５はケーシング側支持部材８３のボール支持面８３Ａと旋回スクロール側支持部材８４のボール支持面８４Ｃ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８５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８５は、後述のガイド溝８６，８７に沿って転動することにより、該各ガイド溝８６，８７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８５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８５の質量が小さくなり、ボール８５に作用する慣性モーメントが小さくなるから、該ボール８５がガイド溝８６，８７に対して滑るのを防止できる。

８６はケーシング側支持部材８３のボール支持面８３Ａに設けられたボールガイド手段としての第１のガイド溝である。このガイド溝８６は、ボール８５が転動する範囲を規制するもので、該ボール８５の数に対応するように６個設けられている。具体的には、ガイド溝８６は、図４に示すように、例えば円形をしたボール支持面８３Ａ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、各ガイド溝８６は、旋回スクロール７５の旋回動作だけを許可するようにボール８５を案内する円環状の溝として凹設されている。

８７は旋回スクロール側支持部材８４のボール支持面８４Ｃに設けられたボールガイド手段としての第２のガイド溝である。このガイド溝８７は、前述したガイド溝８６と同様に、円環状の溝として形成され、ボール支持面８４Ｃに周方向に等間隔で６個配置されている。

８８は３個のスクロール側収容凹部８１とそれぞれ対向してケーシング７１の外周側に設けられた３個のグリス収容部である。これら３個のグリス収容部８８は、図２中に二点鎖線で示すように、駆動軸７７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７１の環状部７１Ｃに配設されている。

また、３個のグリス収容部８８は、ボールカップリング機構８２のケーシング側支持部材８３、旋回スクロール側支持部材８４のボール支持面８４Ｃ側および６個のボール８５を収容するものである。そこで、各グリス収容部８８は、旋回スクロール７５側となる他側が開口したケーシング側収容凹部をなす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８３が回転不能に嵌合（圧入）する寸法に設定されている。また、各グリス収容部８８の深さ寸法は、ケーシング側支持部材８３と各ボール８５と旋回スクロール側支持部材８４の蓋部８４Ｂとを収容できる程度に設定されている。さらに、グリス収容部８８内は、ボールカップリング機構８２の摺動部を潤滑するための潤滑剤としてのグリスＧ（図１中に図示）を収容している。

また、グリス収容部８８の先端面８８Ａ（開口端面）は、旋回スクロール７５の背面プレート７５Ｄ近傍まで延び、グリス収容部８８の内部に支持部材８３，８４およびボール８５を収容している。これにより、グリス収容部８８の先端面８８Ａは、ボール８５の中心位置を基準としたときに、ケーシング７１と旋回スクロール７５とのうち軸方向に対して相手方となる旋回スクロール７５側に片寄った位置まで延びている。

８９は旋回スクロール側支持部材８４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８９は、内部のグリスＧが漏れ出さないように、グリス収容部８８の開口部と旋回スクロール側支持部材８４の外周との間をシールするものである。このシール部材８９は、グリス収容部８８に対して旋回スクロール側支持部材８４が旋回動作した場合でも、該グリス収容部８８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８２は、６個のボール８５を各支持部材８３，８４のガイド溝８６，８７に沿って転動することにより、旋回スクロール７５が自転するのを防止しつつ、この旋回スクロール７５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７５に作用するスラスト荷重は、６個（合計１８個）のボール８５を介して支持することができる。

本実施の形態によるスクロール式圧縮機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７７を回転し、旋回軸受８０を介して旋回スクロール７５を旋回動作させると、固定スクロール７２のラップ部７２Ｂと旋回スクロール７５のラップ部７５Ｂとの間に画成された圧縮室７６が連続的に縮小する。これにより、吸込口７３から吸込んだ外気は、各圧縮室７６で順次圧縮することにより、圧縮空気として吐出口７４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８２は、旋回スクロール７５の自転を防止しつつ、この旋回スクロール７５を固定スクロール７２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７６の圧力がスラスト荷重となって旋回スクロール７５に作用するが、このスラスト荷重は、６個のボール８５に分散しつつ、３箇所のボールカップリング機構８２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８０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８２は、合計で１８個のボール８５で旋回スクロール７５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８２の間を通じ、ケーシング７１と旋回スクロール７５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８０を積極的に冷却することができる。

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、本実施の形態によれば、ボールカップリング機構８２の６個のボール８５は、各支持部材８３，８４のボール支持面８３Ａ，８４Ｃに設けたガイド溝８６，８７で転動することにより、旋回スクロール７５の自転を防止しつつ、該旋回スクロール７５を固定スクロール７２に対して旋回動作させることができる。また、各圧縮室７６による圧力が旋回スクロール７５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８５を介して安定的に支持することができる。

しかも、ケーシング側支持部材８３のボール支持面８３Ａと旋回スクロール側支持部材８４のボール支持面８４Ｃとの間には、６個のボール８５を設けている。また、このボールカップリング機構８２は、旋回スクロール７５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８２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８５を介して支持することができる。

この結果、１個のボール８５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８２の耐久性を向上することができる。また、各ボール８５を小径化して質量を小さくできるから、ボール８５の慣性モーメントを小さくでき、ガイド溝８６，８７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７５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８２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７５の背面側に設けた旋回軸受８０に向け、各ボールカップリング機構８２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では温度上昇し易い旋回軸受８０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８２は、それぞれのボールカップリング機構８２でガイド溝８６，８７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８５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にも好適に用いることができる。

また、グリス収容部８８内には、ケーシング側支持部材８３、旋回スクロール側支持部材８４の蓋部８４Ｂおよび各ボール８５を収容することができる。また、ボール８５等の摺動部を潤滑するグリスＧも収容することができる。この上で、グリス収容部８８の開口部とケーシング側支持部材８３の外周との間は、シール部材８９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８３の各潤滑剤貯留部８３Ｂ，８３Ｃ等に安定的にグリスＧを保持することができ、また、シール部材８９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８２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８４の取付部８４Ａ内にも、その空所を利用してグリスＧを収容するグリス貯留部８４Ｄを設けているから、このグリス貯留部８４Ｄに貯えたグリスＧを連通穴８４Ｅを介して各ボール８５側に供給することができる。

次に、図１５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、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。

図中、９１は略筒状のケーシングで、該ケーシング９１は、中間ケース９１Ａと、該中間ケース９１Ａの軸方向一側（右側）に設けられた低圧側ケース９１Ｂと、中間ケース９１Ａの軸方向他側（左側）に設けられた高圧側ケース９１Ｃとによって構成されている。

９２はケーシング９１の低圧側ケース９１Ｂ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９２は、略円板状の鏡板９２Ａと、該鏡板９２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部９２Ｂと、鏡板９２Ａの外周側から軸方向に突出し、ラップ部９２Ｂ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９２Ｃとにより大略構成されている。また、鏡板９２Ａ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９３とが設けられている。さらに、フランジ部９２Ｃには、後述のボールカップリング機構１１１の固定スクロール側支持部材１１３を収容する固定スクロール側収容凹部１１０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、９４はケーシング９１の高圧側ケース９１Ｃ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９４は、低圧側の固定スクロール９２とほぼ同様に、鏡板９４Ａ、ラップ部９４Ｂ、フランジ部９４Ｃ等によって構成され、吸込口（図示せず）、吐出口９５を有している。

そして、低圧側の固定スクロール９２の吐出口９３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９４の吸込口に接続され、その吐出口９５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。

９６は低圧側の固定スクロール９２と対面してケーシング９１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９６は、固定スクロール９２と所定寸法偏心して配置された略円板状の鏡板９６Ａと、該鏡板９６Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部９６Ｂと、前記鏡板９６Ａの背面中央に設けられたボス部９６Ｃ等とによって構成されている。ここで、旋回スクロール９６のラップ部９６Ｂは、固定スクロール９２のラップ部９２Ｂと重なり合った状態で配置され、これらのラップ部９２Ｂ，９６Ｂ間には複数の圧縮室９７が画成されている。

また、鏡板９６Ａの外周側には、後述のボールカップリング機構１１１の旋回スクロール側支持部材１１２等を収容するグリス収容部１１７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、９８はケーシング９１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９８は、低圧側の旋回スクロール９６とほぼ同様に形成された鏡板９８Ａ、ラップ部９８Ｂ、ボス部９８Ｃからなり、前記ラップ部９８Ｂは、固定スクロール９４のラップ部９４Ｂとの間に複数の圧縮室９９を画成している。

１００はケーシング９１の中間ケース９１Ａ内に設けられたモータで、該モータ１００は、筒状のステータ、ロータ等により構成されている。また、１０１はモータ１００のロータに取付けられた回転軸で、該回転軸１０１は、例えば段付円筒状の中空ロッドからなり、軸受１０２，１０３を介してケーシング９１に回転可能に支持されている。

１０４は回転軸１０１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１０４の内周側には、偏心軸受１０５が偏心した状態で嵌合されている。一方、１０６は回転軸１０１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１０６の内周側には、偏心軸受１０７が偏心した状態で嵌合されている。

１０８は旋回スクロール９６，９８を旋回駆動する駆動軸で、該駆動軸１０８は、偏心軸受１０５，１０７を介して回転軸１０１内に回転可能に支持されている。また、駆動軸１０８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９６のボス部９６Ｃに挿嵌されている。一方、駆動軸１０８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９８のボス部９８Ｃに挿嵌されている。これにより、駆動軸１０８は、回転軸１０１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９６，９８を旋回運動させる。

次に、旋回スクロール９６，９８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。

１１０は低圧側の固定スクロール９２を構成するフランジ部９２Ｃ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１１０は、後述するボールカップリング機構１１１を構成する固定スクロール側支持部材１１３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。

１１１は低圧側の固定スクロール９２と旋回スクロール９６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１１１は、例えば第６の実施の形態によるボールカップリング機構８２とほぼ同様に、旋回スクロール側支持部材１１２、固定スクロール側支持部材１１３、ボール１１４、第１，第２のガイド溝１１５，１１６等によって大略構成されている。

１１７は低圧側の旋回スクロール９６を構成する鏡板９６Ａの外周側に設けられた３個のグリス収容部である（１個のみ図示）。これら３個のグリス収容部１１７は、旋回スクロール側支持部材１１２、固定スクロール側支持部材１１３のボール支持面側および各ボール１１４を収容する有底穴として形成されている。

また、グリス収容部１１７の先端面１１７Ａ（開口端面）は、旋回スクロール９６の背面近傍まで延び、グリス収容部１１７の内部に支持部材１１２，１１３およびボール１１４を収容している。これにより、グリス収容部１１７の先端面１１７Ａは、ボール１１４の中心位置を基準としたときに、固定スクロール９２と旋回スクロール９６とのうち軸方向に対して相手方となる固定スクロール９２側に片寄った位置まで延びている。

１１８は固定スクロール側支持部材１１３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１１８は、内部のグリスＧが漏れ出さないように、グリス収容部１１７の開口部と固定スクロール側支持部材１１３の外周との間をシールする。

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，第７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９２と旋回スクロール９６との間に設けた各ボールカップリング機構１１１により、各旋回スクロール９６，９８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は、高圧側の圧縮室９９側の圧力による荷重が駆動軸１０８を介して低圧側の旋回スクロール９６に伝達され、低圧側の圧縮室９７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９２と旋回スクロール９６との間に設けた各ボールカップリング機構１１１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、前記第１ないし第５の実施の形態では、ボールカップリング機構１５，３１，４１，４１′，５１，６１，６１′は一対の支持部材１６，１７間に１個のボール１８を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第６，第７の実施の形態のように、一対の支持部材の間に複数のボールを設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、ボールカップリング機構１５，３１，４１，４１′，５１，６１，６１′，８２，１１１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。

また、第６，第７の実施の形態では、ボールカップリング機構８２，１１１には、支持部材８３，１１２と支持部材８４，１１３間に６個のボール８５，１１４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、一対の支持部材間に２個、３個、４個、５個または７個以上のボールを設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、支持部材１６，１７，８３，８４，１１２，１１３は取付対象となるケーシング１，７１、旋回スクロール４，７５，９６、固定スクロール９２とは別部材によって形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば支持部材を取付対象となるケーシング、旋回スクロール、固定スクロール等と一体に形成する構成としてもよい。

さらに、前記各実施の形態では、ボールカップリング機構１５，３１，４１，４１′，５１，６１，６１′，８２，１１１は、支持部材１６，１７，８３，８４，１１２，１１３に設けたガイド溝１８，１９，８６，８７，１１５，１１６によってボールガイド手段を構成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば支持部材と別個の別部材を用いてボールをガイドするボールガイド手段を構成してもよい。

また、前記第１ないし第６の実施の形態では、グリス収容部２１，３２，４２，５２，６２，８８はケーシング１に設ける構成としたが、旋回スクロール４に設ける構成としてもよい。また、前記第７の実施の形態では、グリス収容部１１７は旋回スクロール９６に設ける構成としたが、固定スクロール９２に設ける構成としてよい。

また、前記第１ないし第６の実施の形態では、ケーシング１，７１に固定された固定スクロール２，７２に対して旋回スクロール４を旋回動作させるスクロール式空気圧縮機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。この場合、ボールカップリング機構は、相対的に旋回動作する２つのスクロール間に配置される。また、グリス収容部は、ボールの周囲に位置してボールを取囲んで設けられ、その先端面が２つのスクロールのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びるものである。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、前記各実施の形態では、スクロール式の空気圧縮機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、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にもスクロール式流体機械として広く適用できるものである。

さらに、前記各実施の形態では、ボールカップリング機構１５，３１，４１，４１′，５１，６１，６１′，８２，１１１を自転防止機構およびスラスト荷重を受ける機構のいずれにも利用するものとして説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば自転防止機構を別個に設けることによって、ボールカップリング機構をスラスト荷重を受ける機構としてのみ利用する構成としてもよい。また、スラスト荷重受けを別個に設けることによって、ボールカップリング機構を自転防止機構としてのみ利用する構成としてもよい。

本発明の第１の実施の形態によるスクロール式の空気圧縮機を示す縦断面図である。 図１中のボールカップリング機構等を拡大して示す要部縦断面図である。 第２の実施の形態によるボールカップリング機構等を示す図２と同様位置の要部縦断面図である。 第３の実施の形態によるボールカップリング機構等を示す図２と同様位置の要部縦断面図である。 第１の変形例によるボールカップリング機構等を示す図２と同様位置の要部縦断面図である。 第４の実施の形態によるボールカップリング機構等を示す図２と同様位置の要部縦断面図である。 第５の実施の形態によるスクロール式の空気圧縮機を示す縦断面図である。 ボールカップリング機構等を図７中の矢示VIII−VIII方向からみた要部横断面図である。 ボールカップリング機構等を図８中の矢示IX−IX方向からみた要部断面図である。 第２の変形例によるボールカップリング機構等を示す図９と同様位置の要部断面図である。 第６の実施の形態によるスクロール式の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１１中の矢示XII−XII方向からみた左側面図である。 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。 図１３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。 第７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

１，７１，９１ ケーシング
１Ｄ 台座部
１Ｅ，４Ｄ 取付凹部
２，７２ 固定スクロール
２Ａ，４Ａ，７２Ａ，７５Ａ，９２Ａ，９６Ａ 鏡板
２Ｂ，４Ｂ，７２Ｂ，７５Ｂ，９２Ｂ，９６Ｂ ラップ部
４，７５ 旋回スクロール
５，７６，９７ 圧縮室
１５，３１，４１，４１′，５１，６１，６１′，８２，１１１ ボールカップリング機構
１６ 第１の支持部材
１７ 第２の支持部材
１８，８５，１１４ ボール
１９，８６，１１５ 第１のガイド溝（ボールガイド手段）
２０，８７，１１６ 第２のガイド溝（ボールガイド手段）
２１，３２，４２，５２，６２，６２′，８８，１１７ グリス収容部
２１Ａ，３２Ａ，４２Ａ，５２Ａ，６２Ａ，６２Ａ′，８８Ａ，１１７Ａ 先端面
３４，４４，４４′ シール部材
４５ 弾性リング（付勢手段）
８３ ケーシング側支持部材
８４ 旋回スクロール側支持部材
９２ 低圧側の固定スクロール
９６ 低圧側の旋回スクロール
１１２ 旋回スクロール側支持部材
１１３ 固定スクロール側支持部材

Claims (5)

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または該ケーシングに固定された固定スクロールとの間に設けられ、前記旋回スクロールの自転防止または旋回スクロールのスラスト荷重受けの少なくとも一方の作用を行う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ケーシングとの間、または前記旋回スクロールと固定スクロールとの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ボールとにより構成し、
   前記ボールの周囲には、前記ボールを取囲んでグリスを収容するグリス収容部を設け、
   該グリス収容部の先端面は、前記旋回スクロールとケーシングとのうち相手方となる一方、または前記旋回スクロールと固定スクロールとのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延び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. 前記グリス収容部の先端には、相手方との間をシールするためのシール部材を設ける構成としてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 前記グリス収容部には、前記シール部材を相手方に向けて付勢する付勢手段を設ける構成としてなる請求項２に記載のスクロール式流体機械。
4. 前記グリス収容部は、前記ケーシングまたは固定スクロールにのみ設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
5. 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、
   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防止または旋回動作するスクロールのスラスト荷重受けの少なくとも一方の作用を行う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、
   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ボールとにより構成し、
   前記ボールの周囲には、前記ボールを取囲んでグリスを収容するグリス収容部を設け、
   該グリス収容部の先端面は、前記２つのスクロールのうち相手方となる一方に片寄った位置まで延びる構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。

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