JP2009085106A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 旋回スクロールの自転方向の挙動を安定化させることができると共に、グリスの保持の容易で、製造コストが低減できるスクロール式流体機械を提供する。
【解決手段】 ケーシング４と旋回スクロール８との間には、３組の自転防止機構１６を設ける。また、自転防止機構１６は、互いに役割の異なる第１，第２のボールカップリング機構１７，２３によって構成する。そして、第１のボールカップリング機構１７は、旋回スクロール８のスラスト荷重を支持する。一方、第２のボールカップリング機構２３は、旋回スクロール８の自転力を支持する。
【選択図】 図１

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１，２参照）。

特開２０００−７４０５０号公報 特開２００１−８２３５６号公報

この種の従来技術によるスクロール式圧縮機は、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、自転防止機構として、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、従来技術では、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。

ところで、上述した従来技術では、ボール転走レースに円形の貫通穴を設けると共に、該貫通穴の壁面を湾曲させることによって、旋回スクロールのスラスト荷重の支持と自転防止とを一緒に行っている。しかし、この構造を旋回スクロールの慣性モーメントの大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合、自転力を止めるための径方向の力が不足して、旋回スクロールの自転方向の挙動が不安定になるという問題がある。

また、従来技術では、貫通穴の壁面を湾曲させることによって、旋回スクロールのスラスト荷重の支持と自転防止とを一緒に行っているから、壁面の曲率を高精度に管理する必要がある。これに対し、従来技術では、例えば旋回軸受を取囲んでボール転走レースを設けると共に、該ボール転走レースの全周に亘って多数のボールを配置しているから、ボールの数が非常に多く、ボール転走レースや貫通穴の寸法ばらつき大きくなり易い。この結果、寸法管理が容易ではなく、製造コストおよび管理コストが高くなる傾向がある。

さらに、従来技術では、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転走レースおよびボールからなる自転防止機構を設けている。ここで、自転防止機構の内周側には、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、自転防止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自転防止機構の全体を密閉する必要があり、潤滑剤の保持が容易ではな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、旋回スクロールの自転方向の挙動を安定化させることができると共に、グリスの保持の容易で、製造コストが低減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、本発明は、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、鏡板にラップ部が立設され該固定スクロールのラップ部と重ねた状態で旋回運動することによって各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する旋回スクロールと、該旋回スクロールとケーシング側との間に設けられ、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てなるスクロール式流体機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記自転防止機構は、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールとを備えた第１のボールカップリング機構と、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールとを備えた第２のボールカップリング機構とによって構成したことにある。

また、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、前記自転防止機構は、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールとを備えた第１のボールカップリング機構と、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールとを備えた第２のボールカップリング機構とによって構成し、前記自転防止機構は、前記第１，第２のボールカップリング機構を１組として、前記旋回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組配置したことにある。

さらに、請求項３の発明が採用する構成の特徴は、前記自転防止機構は、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールと、前記一対の荷重支持用支持部材のボール支持面に設けられ該荷重支持用ボールのうちスラスト方向の両端側と転がり接触する断面が円弧状をなす円環状溝とからなる第１のボールカップリング機構と、前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールと、前記一対の自転防止用支持部材のボール支持面に設けられ該自転防止用ボールのうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する周壁断面が直線状をなす円形溝とからなる第２のボールカップリング機構とによって構成したことにある。

請求項４の発明では、前記旋回スクロールに対してスラスト方向の荷重が作用したときに、前記第２のボールカップリング機構に比べて、前記第１のボールカップリング機構が受ける荷重の方が大きい構成としている。

請求項５の発明では、前記旋回スクロールに対して自転力が作用したときに、前記第１のボールカップリング機構に比べて、前記第２のボールカップリング機構が受ける自転力の方が大きい構成としている。

請求項６の発明では、前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、スラスト方向の両端側が前記一対の荷重支持用支持部材に転がり接触し、前記第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールは、スラスト方向から傾斜した方向の両端側が前記一対の自転防止用支持部材に転がり接触する構成としている。

請求項７の発明では、前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、前記第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールに比べて、その直径寸法が大きい構成としている。

請求項８の発明では、前記第１のボールカップリング機構と第２のボールカップリング機構とは、前記旋回スクロールの周方向に離間した位置に配置する構成としている。

請求項９の発明では、前記第１のボールカップリング機構と第２のボールカップリング機構とは、前記旋回スクロールの径方向に離間した位置に配置する構成としている。

請求項１０の発明では、前記第１のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に配置し、前記第２のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールの中心位置を通る直線上を除いた位置で前記旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも２箇所に配置する構成としている。

請求項１１の発明では、前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用支持部材と第２のボールカップリング機構の自転防止用支持部材とは、一体化して形成している。

請求項１２の発明では、前記第１の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に配置し、前記第２のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールと固定スクロールとの間に配置する構成としている。

請求項１の発明によれば、自転防止機構を、スラスト方向の荷重を支持する第１のボールカップリング機構と、旋回スクロールの自転を防止する第２のボールカップリング機構とによって構成した。このため、旋回スクロールの慣性モーメントの大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合でも、第２のボールカップリング機構を用いて自転力を確実に支持することができる。この結果、旋回スクロールの自転方向の挙動が安定し、自転防止を確実にできる。

また、自転防止機構は第１，第２のボールカップリング機構によって構成したから、第１，第２のボールカップリング機構を用いることによって、スラスト荷重を支持する機能と自転を防止する機能とを分離することができる。このため、第１のボールカップリング機構は、スラスト荷重の大きさのみに基づいて設計することができると共に、第２のボールカップリング機構は、自転力の大きさのみに基づいて設計することができる。この結果、従来技術のように、旋回スクロールのスラスト荷重の支持と自転防止との２つの機能を兼用した場合に比べて、第１，第２のボールカップリング機構の寸法公差を緩めることができるから、製造コストおよび管理コストを低減することができる。

さらに、自転防止機構は第１，第２のボールカップリング機構を用いて構成したから、第１，第２のボールカップリング機構毎に潤滑剤を保持することができる。このため、従来技術のように、自転防止機構の全体を密閉した場合に比べて、潤滑剤を容易に保持することができる。

請求項２の発明でも、自転防止機構は第１，第２のボールカップリング機構によって構成したから、請求項１の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。また、請求項２の発明によれば、第１，第２のボールカップリング機構を１組として、旋回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組配置した。このため、３組のボールカップリング機構を用いて旋回スクロールを少なくとも３箇所で支持することができ、旋回スクロールがスラスト方向および自転方向（周方向）にがたつくことがなくなる。

請求項３の発明でも、自転防止機構は第１，第２のボールカップリング機構によって構成したから、請求項１の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。また、請求項３の発明では、一対の荷重支持用支持部材のボール支持面には円環状溝を設けたから、該円環状溝を荷重支持用ボールのうちスラスト方向の両端側に転がり接触させることによって、スラスト荷重を支持することができる。また、円環状溝は断面を円弧状に形成したから、断面を直線状に形成した場合に比べて、荷重支持用ボールが円環状溝に接触したときの接触応力を低減することができ、第１のボールカップリング機構の寿命を延ばすことができる。

また、一対の自転防止用支持部材のボール支持面には円形溝を設けたから、該円形溝の周壁を自転防止用ボールのうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側に転がり接触させることによって、旋回スクロールの自転力を支持することができる。

請求項４の発明によれば、旋回スクロールに対してスラスト方向の荷重が作用したときに、第２のボールカップリング機構に比べて、第１のボールカップリング機構が支持する荷重の方が大きい構成とした。これは、荷重支持用ボールのうちスラスト方向の両端側が一対の荷重支持用支持部材に接触するときに、自転防止用ボールのうちスラスト方向の両端側と一対の自転防止用支持部材との間に隙間を形成したことによる。これにより、第１のボールカップリング機構によって確実にスラスト荷重を支持することができると共に、第２のボールカップリング機構に作用するスラスト荷重を低減することができる。

請求項５の発明によれば、旋回スクロールに対して自転力が作用したときに、第１のボールカップリング機構に比べて、第２のボールカップリング機構が受ける自転力の方が大きい構成とした。これは、自転防止用ボールのうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側が一対の荷重支持用支持部材に接触するときに、荷重支持用ボールのうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と一対の自転防止用支持部材との間に隙間を形成したことによる。これにより、第２のボールカップリング機構によって確実に旋回スクロールの自転力を支持することができると共に、第１のボールカップリング機構に作用する自転力を低減することができる。

請求項６の発明によれば、第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールはスラスト方向の両端側が一対の荷重支持用支持部材に転がり接触するから、第１のボールカップリング機構によってスラスト荷重を支持することができる。また、第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールはスラスト方向から傾斜した方向の両端側が一対の自転防止用支持部材に転がり接触するから、第２のボールカップリング機構によって旋回スクロールの自転力を支持することができる。

請求項７の発明によれば、第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールに比べて、その直径寸法が大きい構成としたから、荷重支持用ボールと一対の荷重支持用支持部材との接触面積を増加させて接触応力を低減することができ、第１の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８の発明によれば、第１，第２のボールカップリング機構を旋回スクロールの周方向に離間した位置に配置したから、例えば第１，第２のボールカップリング機構を径方向に離間した位置に配置した場合に比べて、旋回スクロールおよびケーシングの径方向寸法を小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。

請求項９の発明によれば、第１，第２のボールカップリング機構を旋回スクロールの径方向に離間した位置に配置したから、例えば第１，第２のボールカップリング機構を周方向に離間した位置に配置した場合に比べて、周方向により多くの第１，第２のボールカップリング機構を配置することができる。これにより、１個当りの第１，第２のボールカップリング機構に作用するスラスト荷重、自転力を低減することができ、各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１０の発明によれば、第１のボールカップリング機構は旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に配置し、第２のボールカップリング機構は旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも２箇所に配置する構成とした。これにより、必要最小限のボール数でスラスト荷重の支持と自転防止とを行うことができる。

また、２個の第２のボールカップリング機構は、旋回スクロール８の中心位置を通る直線上を除いた位置で旋回スクロールの周方向に間隔をもって２箇所に配置した。このため、全ての方向の自転トルクを２個の第２のボールカップリング機構を用いて確実に支持することができる。

請求項１１の発明によれば、第１のボールカップリング機構の荷重支持用支持部材と第２のボールカップリング機構の自転防止用支持部材とは一体化して形成したから、２つの支持部材を別個に製造した場合に比べて、支持部材の組付けコスト、製造コストを低減することができる。

請求項１２の発明によれば、第１のボールカップリング機構は、旋回スクロールとケーシングとの間に配置し、第２のボールカップリング機構は、旋回スクロールと固定スクロールとの間に配置する構成とした。このため、第１，第２のボールカップリング機構をスラスト方向（軸方向）に離間して配置することができるから、旋回スクロール等の径方向および周方向の寸法を小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。

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ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は空気圧縮機の駆動源を構成する電動モータで、該電動モータ１の出力軸２は、回転駆動し、後述の圧縮機本体３を駆動するものである。

３は電動モータ１により駆動される圧縮機本体で、該圧縮機本体３は、その外枠を構成するケーシング４と、後述の駆動軸５、旋回スクロール８、固定スクロール１１、自転防止機構１６等とにより構成されている。

この場合、ケーシング４は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成され、軸方向一側が開口した有底筒状に形成されている。そして、ケーシング４は、筒部４Ａと、該筒部４Ａの軸方向他側に設けられた底部４Ｂと、該底部４Ｂの中央に大径な筒状部として形成された軸受取付部４Ｃとによって大略構成されている。

また、ケーシング４の底部４Ｂには、軸受取付部４Ｃを取囲む位置で後述する自転防止機構１６の荷重支持用支持部材１８を取付けるための第１の取付凹部１８Ｂが設けられると共に、該第１の取付凹部１８Ｂの径方向外側に位置して自転防止用支持部材２４を取付けるための第２の取付凹部２４Ｂが設けられている。そして、第１，第２の取付凹部１８Ｂ，２４Ｂは、例えば周方向に間隔をもって例えば３個ずつ設けられている。

５は軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転する駆動軸で、該駆動軸５は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃに設けられた軸受６を用いて回転可能に支持されている。また、駆動軸５は、軸継手５Ａを用いて電動モータ１の出力軸２に着脱可能に連結されている。さらに、駆動軸５の軸方向一側には、駆動軸５の軸線に対して一定寸法だけ偏心した筒状のクランク部５Ｂが設けられている。そして、クランク部５Ｂ内には、後述する旋回スクロール８の連結軸部８Ｃおよび旋回軸受９が取付けられている。また、駆動軸５の外周側には、旋回スクロール８の旋回動作を安定させるためにバランスウェイト５Ｃが一体的に形成されている。

７は遠心ファンからなる冷却ファンで、該冷却ファン７は、駆動軸５の外周側に位置して駆動軸５の軸方向他側に取付けられている。そして、冷却ファン７はファンケーシング７Ａ内に収容されると共に、該ファンケーシング７Ａの内部はケーシング４の外周側に取付けられたダクト７Ｂに連通している。これにより、冷却ファン７は、ファンケーシング７Ａおよびダクト７Ｂを通じて、ケーシング４内に位置する旋回軸受９等に向けて冷却風を供給する。

８はケーシング４内に位置して駆動軸５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、軸線Ｏ2−Ｏ2を中心とする円板状の鏡板８Ａと、該鏡板８Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部８Ｂと、鏡板８Ａの裏面中央に突設され、旋回軸受９を介して駆動軸５のクランク部５Ｂに回転可能に取付けられた連結軸部８Ｃとにより構成されている。

ここで、旋回スクロール８の連結軸部８Ｃは、その中心となる軸線Ｏ2−Ｏ2が後述する固定スクロール１１の中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1に対して、駆動軸５のクランク部５Ｂにより予め決められた所定の寸法ε分だけ径方向に偏心して配置されている。また、ラップ部８Ｂの先端には、ラップ部８Ｂの渦巻形状に沿って紐状に延びるシール部材１０が取付けられている。そして、シール部材１０は、ラップ部８Ｂの先端と固定スクロール１１の鏡板１１Ａとの間をシールする。

さらに、旋回スクロール８の背面部の外径側には、後述する自転防止機構１６の荷重支持用支持部材１９を取付けるための第１の取付凹部１９Ｂが設けられると共に、自転防止用支持部材２５を取付けるための第２の取付凹部２５Ｂが設けられている。そして、第１，第２の取付凹部１９Ｂ，２５Ｂは、例えば周方向に間隔をもって例えば３個ずつ設けられている。また、第１，第２の取付凹部１９Ｂ，２５Ｂは、ケーシング４の第１，第２の取付凹部１８Ｂ，２４Ｂと対向した位置にそれぞれ配置されている。このため、第２の取付凹部２５Ｂは、第１の取付凹部１９Ｂよりも径方向外側に位置している。

１１はケーシング４と共に圧縮機の固定側部材を構成する固定スクロールで、該固定スクロール１１は、旋回スクロール８と対向した状態でケーシング４の開口側に取付けられている。

そして、固定スクロール１１は、駆動軸５と同軸に配置された円板状の鏡板１１Ａと、該鏡板１１Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部１１Ｂと、該ラップ部１１Ｂを取囲んで鏡板１１Ａの外周側に設けられ、ケーシング４の開口端側に取付けられたフランジ部１１Ｃ等とにより構成されている。また、鏡板１１Ａの裏面側には複数の放熱フィン１１Ｄが立設されている。さらに、ラップ部１１Ｂの先端には、ラップ部１１Ｂの先端と旋回スクロール８の鏡板８Ａとの間をシールするために、シール部材１２が取付けられている。

また、固定スクロール１１と旋回スクロール８との間には、各ラップ部１１Ｂ，８Ｂ間に位置して流体室としての複数の圧縮室１３が画成されている。そして、スクロール式空気圧縮機は、駆動軸５が回転駆動されると、旋回スクロール８が後述の自転防止機構１６により自転を規制された状態で公転し、固定スクロール１１に対して旋回運動を行う。これにより、空気圧縮機は、外周側の圧縮室１３に吸込んだ空気を各圧縮室１３内で順次圧縮しつつ、中心側に向けて移送するものである。

１４は固定スクロール１１の外周側に例えば２個設けられた吸込口で、該各吸込口１４は、外周側の圧縮室１３にそれぞれ連通し、該圧縮室１３内に外部の空気を供給している。

１５は固定スクロール１１の中心側に設けられた吐出口で、該吐出口１５は、中心側の圧縮室１３に連通し、圧縮室１３が外周側から中心側に移動するに従って圧縮された圧縮空気を外部に向けて吐出している。

１６はケーシング４の底部４Ｂと旋回スクロール８の背面側との間に設けられた自転防止機構で、該自転防止機構１６は、スラスト荷重を支持する第１のボールカップリング機構１７と、旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構２３とによって構成されている。また、自転防止機構１６は、１個の第１のボールカップリング機構１７および１個の第２のボールカップリング機構２３を１組として、例えば合計３組設けられている。そして、３組の自転防止機構１６は、駆動軸５を中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）で、軸受取付部４Ｃの外周側に配設されている。

１７はスラスト荷重を支持する第１のボールカップリング機構で、該第１のボールカップリング機構１７は、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面１８Ａ，１９Ａを対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材１８，１９と、該一対の荷重支持用支持部材１８，１９間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボール２０とを備えている。

ここで、荷重支持用ボール２０は、例えば鋼球等の高い剛性をもった材料からなる球体によって形成され、旋回スクロール８の鏡板８Ａ等に付加されるスラスト荷重を、荷重支持用支持部材１８，１９と共にケーシング４の底部４Ｂ側で受承する。

また、第１の荷重支持用支持部材１８は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第１の取付凹部１８Ｂに取付けられている。一方、第２の荷重支持用支持部材１９は、例えば円板状の板体からなり、第１の荷重支持用支持部材１８と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第１の取付凹部１９Ｂ内に取付けられている。

さらに、荷重支持用支持部材１８，１９のボール支持面１８Ａ，１９Ａには、円環状溝２１，２２がそれぞれ設けられている。ここで、旋回スクロール８の旋回動作に伴って荷重支持用ボール２０は予め決められた円軌跡に沿って転動するから、円環状溝２１，２２は、荷重支持用ボール２０の円軌跡に沿って設けられている。

そして、円環状溝２１，２２は、荷重支持用ボール２０のうちスラスト方向の両端側と転がり接触すると共に、接触箇所の断面が円弧状に形成されている。このとき、円環状溝２１，２２の断面の曲率半径は、荷重支持用ボール２０の半径（直径Ｄ1の半分）よりも大きな値に設定されている。これにより、円環状溝２１，２２は、荷重支持用支持部材１８，１９と荷重支持用ボール２０との接触応力を低減している。

また、円環状溝２１，２２は、その溝深さが浅く形成され、荷重支持用ボール２０のうちスラスト方向の両端側以外の箇所とは殆ど接触しない。このため、旋回スクロール８に対して自転力が作用したときに、第１のボールカップリング機構１７に比べて、第２のボールカップリング機構２３が受ける自転力の方が大きい構成となっている。

２３は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構２３は、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面２４Ａ，２５Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材２４，２５と、該一対の自転防止用支持部材２４，２５間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール２６とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材２４は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部２４Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材２５は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材２４と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部２５Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材２４，２５のボール支持面２４Ａ，２５Ａには、円形溝２７，２８がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝２７，２８は、軸方向に突出した円環状の周壁２７Ａ，２８Ａを有している。また、周壁２７Ａ，２８Ａは、開口側に向けてテーパ状に拡開している。そして、周壁２７Ａ，２８Ａの内周面は、自転防止用ボール２６のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触すると共に、接触箇所の断面が直線状に形成されている。

これにより、周壁２７Ａ，２８Ａは、自転防止用ボール２６に対して、スラスト方向と直交する方向（径方向や周方向）の力を作用させることができる。このため、自転防止用ボール２６および自転防止用支持部材２４，２５を用いることによって、ケーシング４の底部４Ｂ側で旋回スクロール８の自転力を支持することができる。

そして、円形溝２７，２８は、旋回スクロール８の旋回動作に伴って自転防止用ボール２６を予め決められた円軌跡に沿ってガイドする。このとき、自転防止用ボール２６は、例えば周壁２７Ａ，２８Ａと転がり接触する箇所が自転軸と直交した赤道位置に該当している。

また、自転防止用ボール２６は、荷重支持用ボール２０と同様に例えば鋼球等の高い剛性をもった材料からなる球体によって形成されている。また、自転防止用ボール２６の直径Ｄ2は、例えば荷重支持用ボール２０の直径Ｄ1と同じ値（Ｄ2＝Ｄ1）に設定されている。

但し、自転防止用ボール２６の直径Ｄ2は、底面２７Ｂ，２８Ｂ間の離間寸法Ｔよりも小さい値（Ｄ2＜Ｔ）に設定されている。これにより、自転防止用ボール２６のスラスト方向の両端側は円形溝２７，２８の底面２７Ｂ，２８Ｂから離間し、自転防止用ボール２６と底面２７Ｂ，２８Ｂとの間には微小寸法δ1，δ2の隙間がそれぞれ形成されている。この結果、旋回スクロール８に対してスラスト方向の荷重が作用したときに、第２のボールカップリング機構２３に比べて、第１のボールカップリング機構１７が受ける荷重の方が大きい構成となっている。

なお、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３には、各ボール２０，２６の周囲を取囲むグリスカバー（図示せず）を設ける構成としてもよい。これにより、グリスをボール２０，２６の周囲に容易に保持することができる。また、グリスカバーは、１組の自転防止機構１６の全体を取囲む構成としてもよい。

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１に外部から給電して出力軸２により、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として駆動軸５を回転駆動すると、例えば３組の自転防止機構１６によって自転を規制された状態で、旋回スクロール８は所定の旋回半径（図１中の寸法ε）をもった旋回動作を行う。

これにより、固定スクロール１１のラップ部１１Ｂと旋回スクロール８のラップ部８Ｂとの間に画成された各圧縮室１３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１３のうち外径側の圧縮室１３は、固定スクロール１１の外周側に設けた吸込口１４から空気を吸込み、この空気を各圧縮室１３内で連続的に圧縮しつつ、内径側の圧縮室１３から吐出口１５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１３内で圧縮された空気の圧力が旋回スクロール８の鏡板８Ａにスラスト荷重となって作用する。しかし、ケーシング４の底部４Ｂと旋回スクロール８の背面側との間には、例えば３組の自転防止機構１６が配置され、これらの自転防止機構１６を、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３によって構成している。

このため、旋回スクロール８の鏡板８Ａに付加されるスラスト荷重は、第１のボールカップリング機構１７の第１，第２の荷重支持用支持部材１８，１９と荷重支持用ボール２０との間で受承することができる。これにより、旋回スクロール８がケーシング４の軸方向に変位したり、固定スクロール１１に対して斜めに傾いたりするのを防ぎ、旋回スクロール８の旋回動作を安定させることができる。

一方、旋回スクロール８の自転力は、第２のボールカップリング機構２３の第１，第２の自転防止用支持部材２４，２５と自転防止用ボール２６との間で受承することができる。これにより、旋回スクロール８の慣性モーメントの大きい大型のスクロール式流体機械に適用した場合でも、第２のボールカップリング機構２３を用いて旋回スクロール８の自転力を確実に支持することができる。この結果、旋回スクロール８の自転方向の挙動が安定し、自転防止を確実にできる。

また、自転防止機構１６は第１，第２のボールカップリング機構１７，２３によって構成したから、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を用いることによって、スラスト荷重を支持する機能と自転を防止する機能とを分離することができる。このため、第１のボールカップリング機構１７は、スラスト荷重の大きさのみに基づいて設計することができると共に、第２のボールカップリング機構２３は、自転力の大きさのみに基づいて設計することができる。この結果、従来技術のように、旋回スクロール８のスラスト荷重の支持と自転防止との２つの機能を兼用した場合に比べて、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３の寸法公差を緩めることができるから、製造コストおよび管理コストを低減することができる。

さらに、自転防止機構１６は第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を用いて構成したから、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３毎にグリス等の潤滑剤を保持することができる。このため、従来技術のように、自転防止機構の全体を密閉した場合に比べて、潤滑剤を容易に保持することができる。

また、自転防止機構１６は第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を用いて構成したから、荷重支持用ボール２０は支持部材１８，１９に転がり接触すると共に、自転防止用ボール２６は支持部材２４，２５に転がり接触する。このため、例えばオルダム継手のように、ガイドとスライダとを滑り接触させて旋回スクロールの自転を防止する機構に比べて、動力損失を低減することができる。

また、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を１組として、旋回スクロール８の外周側に位置して周方向に間隔をもって３組配置した。このため、３組のボールカップリング機構１７，２３を用いて旋回スクロール８を３箇所で支持することができ、旋回スクロール８がスラスト方向および自転方向（周方向）にがたつくことがなくなる。また、３組の自転防止機構１６を周方向に間隔をもって配置したから、隣合う２組の自転防止機構１６の間を通って冷却風を旋回軸受９等に供給することができる。

また、一対の荷重支持用支持部材１８，１９のボール支持面１８Ａ，１９Ａには円環状溝２１，２２を設けたから、該円環状溝２１，２２を荷重支持用ボール２０のうちスラスト方向の両端側に転がり接触させることによって、スラスト荷重を支持することができる。また、円環状溝２１，２２は断面を円弧状に形成したから、断面を直線状に形成した場合に比べて、荷重支持用ボール２０が円環状溝２１，２２に接触したときの接触応力を低減することができ、第１のボールカップリング機構１７の寿命を延ばすことができる。

一方、一対の自転防止用支持部材２４，２５のボール支持面２４Ａ，２５Ａには円形溝２７，２８を設けたから、該円形溝２７，２８の周壁２７Ａ，２８Ａを自転防止用ボール２６のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側に転がり接触させることによって、旋回スクロール８の自転力を支持することができる。

また、旋回スクロール８に対してスラスト方向の荷重が作用したときに、第２のボールカップリング機構２３に比べて、第１のボールカップリング機構１７が支持する荷重の方が大きい構成とした。これにより、第１のボールカップリング機構１７によって確実にスラスト荷重を支持することができると共に、第２のボールカップリング機構２３に作用するスラスト荷重を低減することができる。

また、旋回スクロール８に対して自転力が作用したときに、第１のボールカップリング機構１７に比べて、第２のボールカップリング機構２３が受ける自転力の方が大きい構成とした。これにより、第２のボールカップリング機構２３によって確実に旋回スクロール８の自転力を支持することができると共に、第１のボールカップリング機構１７に作用する自転力を低減することができる。

さらに、第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を旋回スクロール８の径方向に離間した位置に配置したから、例えば第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を周方向に離間した位置に配置した場合に比べて、周方向により多くの第１，第２のボールカップリング機構１７，２３を配置することができる。これにより、１個当りの第１，第２のボールカップリング機構１７，２３に作用するスラスト荷重、自転力を低減することができ、各ボールカップリング機構１７，２３の寿命を延ばすことができる。

次に、図４および図５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、第１のボールカップリング機構と第２のボールカップリング機構とは、旋回スクロールの周方向に離間した位置に配置す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自転防止機構を示し、該自転防止機構３１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構３２，３８等によって構成されている。また、自転防止機構３１は、１個の第１のボールカップリング機構３２および１個の第２のボールカップリング機構３８を１組として、例えば合計３組設けられている。そして、３組の自転防止機構３１は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

３２は本実施の形態による第１のボールカップリング機構で、該第１のボールカップリング機構３２は、第１の実施の形態による第１のボールカップリング機構１７とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面３３Ａ，３４Ａを対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材３３，３４と、該一対の荷重支持用支持部材３３，３４間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボール３５とを備えている。

ここで、第１の荷重支持用支持部材３３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第１の取付凹部３３Ｂに取付けられている。一方、第２の荷重支持用支持部材３４は、例えば円板状の板体からなり、第１の荷重支持用支持部材３３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第１の取付凹部３４Ｂ内に取付けられている。

また、荷重支持用支持部材３３，３４のボール支持面３３Ａ，３４Ａには、円環状溝３６，３７がそれぞれ設けられている。そして、円環状溝３６，３７は、荷重支持用ボール３５のうちスラスト方向の両端側と転がり接触する。

３８は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構３８は、第１の実施の形態による第２のボールカップリング機構２３とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面３９Ａ，４０Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材３９，４０と、該一対の自転防止用支持部材３９，４０間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール４１とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材３９は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部３９Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材４０は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材３９と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部４０Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材３９，４０のボール支持面３９Ａ，４０Ａには、円形溝４２，４３がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝４２，４３は、軸方向に突出した円環状の周壁４２Ａ，４３Ａを有している。そして、周壁４２Ａ，４３Ａの内周面は、自転防止用ボール４１のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。また、自転防止用ボール４１の直径Ｄ2は、荷重支持用ボール３５の直径Ｄ1とほぼ同じ値に設定されると共に、底面４２Ｂ，４３Ｂ間の離間寸法Ｔよりも小さい値（Ｄ2＜Ｔ）に設定されている。

これにより、自転防止用ボール４１のスラスト方向の両端側は円形溝４２，４３の底面４２Ｂ，４３Ｂから離間し、自転防止用ボール４１と底面４２Ｂ，４３Ｂとの間には微小寸法δ1，δ2の隙間がそれぞれ形成されている。この結果、旋回スクロール８に対してスラスト方向の荷重が作用したときに、第２のボールカップリング機構３８に比べて、第１のボールカップリング機構３２が受ける荷重の方が大きい構成となっている。

また、第２のボールカップリング機構３８は、第１のボールカップリング機構３２に対して、ケーシング４の軸受取付部４Ｃを中心として周方向に離間した位置に配置されている。

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、第１，第２のボールカップリング機構３２，３８を旋回スクロール８の周方向に離間した位置に配置したから、例えば第１，第２のボールカップリング機構３２，３８を径方向に離間した位置に配置した場合に比べて、旋回スクロール８およびケーシング４の径方向寸法を小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。

次に、図６および図７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、第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールに比べて、その直径寸法が大きい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、５１は本実施の形態による自転防止機構を示し、該自転防止機構５１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構１７，５２等によって構成されている。また、自転防止機構５１は、１個の第１のボールカップリング機構１７および１個の第２のボールカップリング機構５２を１組として、例えば合計３組設けられている。そして、３組の自転防止機構５１は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

５２は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構５２は、第１の実施の形態による第２のボールカップリング機構２３とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面５３Ａ，５４Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材５３，５４と、該一対の自転防止用支持部材５３，５４間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール５５とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材５３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部５３Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材５４は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材５３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部５４Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材５３，５４のボール支持面５３Ａ，５４Ａには、円形溝５６，５７がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝５６，５７は、軸方向に突出した円環状の周壁５６Ａ，５７Ａを有している。そして、周壁５６Ａ，５７Ａの内周面は、自転防止用ボール５５のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。

また、自転防止用ボール５５は、荷重支持用ボール２０と同様に例えば鋼球等の高い剛性をもった材料からなる球体によって形成されている。そして、自転防止用ボール５５の直径Ｄ2は、底面５６Ｂ，５７Ｂ間の離間寸法Ｔよりも小さい値（Ｄ2＜Ｔ）に設定されている。また、荷重支持用ボール２０の直径Ｄ1は、自転防止用ボール５５の直径Ｄ2よりも大きな値（Ｄ1＞Ｄ2）に設定されている。

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、第１のボールカップリング機構１７の荷重支持用ボール２０の直径Ｄ1は、第２のボールカップリング機構５２の自転防止用ボール５５の直径Ｄ2よりも大きい構成とした。このため、荷重支持用ボール２０と一対の荷重支持用支持部材１８，１９との接触面積を増加させて接触応力を低減することができるから、第１のボールカップリング機構１７の寿命を延ばすことができる。

次に、図８および図９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、１個の第１のボールカップリング機構の周囲に２個の第２の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。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自転防止機構を示し、該自転防止機構６１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構１７，６２等によって構成されている。また、自転防止機構６１は、１個の第１のボールカップリング機構１７および２個の第２のボールカップリング機構６２を１組として、例えば合計３組設けられている。そして、３組の自転防止機構６１は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

６２は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構６２は、第１の実施の形態による第２のボールカップリング機構２３とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面６３Ａ，６４Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材６３，６４と、該一対の自転防止用支持部材６３，６４間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール６５とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材６３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部６３Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材６４は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材６３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部６４Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材６３，６４のボール支持面６３Ａ，６４Ａには、円形溝６６，６７がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝６６，６７は、軸方向に突出した円環状の周壁６６Ａ，６７Ａを有している。そして、周壁６６Ａ，６７Ａの内周面は、自転防止用ボール６５のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。

また、自転防止用ボール６５は、荷重支持用ボール２０と同様に例えば鋼球等の高い剛性をもった材料からなる球体によって形成されている。そして、自転防止用ボール６５の直径は、底面５６Ｂ，５７Ｂ間の離間寸法よりも小さい値に設定されている。また、荷重支持用ボール２０の直径は、自転防止用ボール６５の直径よりも大きな値に設定されている。

また、２個の第２のボールカップリング機構６２は、第１のボールカップリング機構１７に対して、ケーシング４の軸受取付部４Ｃを中心としていずれも径方向の外側に位置している。さらに、隣合う２個の第２のボールカップリング機構６２は、互いに周方向に離間した位置に配置されている。

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、第１のボールカップリング機構１７に比べて、多数の第２のボールカップリング機構６２を設ける構成としたから、多数の第２のボールカップリング機構６２を用いて旋回スクロール８の自転力を確実に支持することができ、自転防止の作用を高めることができる。また、６個の第２のボールカップリング機構６２を用いて旋回スクロール８の自転を防止するから、１個当りの第２のボールカップリング機構６２に作用する旋回スクロール８の自転力を低減することができ、第２のボールカップリング機構６２に信頼性、耐久性を高めることができる。

次に、図１０および図１１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、１個の第２のボールカップリング機構の周囲を取囲んで６個の第１の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。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、７１は本実施の形態による自転防止機構を示し、該自転防止機構７１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構７２，７８等によって構成されている。また、自転防止機構７１は、６個の第１のボールカップリング機構７２および１個の第２のボールカップリング機構７８を１組として、例えば合計３組設けられている。そして、３組の自転防止機構７１は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。また、第１のボールカップリング機構７２は、第２のボールカップリング機構７８の周囲を取囲んで例えば６個設けられている。

７２は本実施の形態による第１のボールカップリング機構で、該第１のボールカップリング機構７２は、第１の実施の形態による第１のボールカップリング機構１７とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面７３Ａ，７４Ａを対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材７３，７４と、該一対の荷重支持用支持部材７３，７４間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボール７５とを備えている。

ここで、第１の荷重支持用支持部材７３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第１の取付凹部７３Ｂに取付けられている。一方、第２の荷重支持用支持部材７４は、例えば円板状の板体からなり、第１の荷重支持用支持部材７３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第１の取付凹部７４Ｂ内に取付けられている。

また、荷重支持用支持部材７３，７４のボール支持面７３Ａ，７４Ａには、円環状溝７６，７７がそれぞれ設けられている。そして、円環状溝７６，７７は、荷重支持用ボール７５のうちスラスト方向の両端側と転がり接触する。

７８は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構７８は、第１の実施の形態による第２のボールカップリング機構２３とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面７９Ａ，８０Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材７９，８０と、該一対の自転防止用支持部材７９，８０間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール８１とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材７９は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部７９Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材８０は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材７９と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部８０Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材７９，８０のボール支持面７９Ａ，８０Ａには、円形溝８２，８３がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝８２，８３は、軸方向に突出した円環状の周壁８２Ａ，８３Ａを有している。そして、周壁８２Ａ，８３Ａの内周面は、自転防止用ボール８１のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。また、自転防止用ボール８１の直径は、荷重支持用ボール７５の直径とほぼ同じ値に設定されると共に、底面８２Ｂ，８３Ｂ間の離間寸法よりも小さい値に設定されている。

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、第２のボールカップリング機構７８に比べて、多数の第１のボールカップリング機構７２を設ける構成としたから、多数の第１のボールカップリング機構７２を用いてスラスト荷重を支持することができ、スラスト荷重の支持作用を高めることができる。また、１８個の第１のボールカップリング機構７２を用いてスラスト荷重を支持するから、１個当りの第１のボールカップリング機構７２に作用するスラスト荷重を低減することができ、第１のボールカップリング機構７２に信頼性、耐久性を高めることができる。

次に、図１２および図１３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、第１のボールカップリング機構は、旋回スクロールの周方向に間隔をもって３箇所に配置し、第２のボールカップリング機構は、旋回スクロールの中心位置を通る直線上を除いた位置で旋回スクロールの周方向に間隔をもって２箇所に配置す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、９１は本実施の形態による自転防止機構を示し、該自転防止機構９１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構９２，９８等によって構成されている。また、自転防止機構９１は、３個の第１のボールカップリング機構９２および２個の第２のボールカップリング機構９８を備えている。

９２は本実施の形態による第１のボールカップリング機構で、該第１のボールカップリング機構９２は、第１の実施の形態による第１のボールカップリング機構１７とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面９３Ａ，９４Ａを対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材９３，９４と、該一対の荷重支持用支持部材９３，９４間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボール９５とを備えている。

ここで、第１の荷重支持用支持部材９３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第１の取付凹部９３Ｂに取付けられている。一方、第２の荷重支持用支持部材９４は、例えば円板状の板体からなり、第１の荷重支持用支持部材９３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第１の取付凹部９４Ｂ内に取付けられている。

また、荷重支持用支持部材９３，９４のボール支持面９３Ａ，９４Ａには、円環状溝９６，９７がそれぞれ設けられている。そして、円環状溝９６，９７は、荷重支持用ボール９５のうちスラスト方向の両端側と転がり接触する。

また、３個の第１のボールカップリング機構９２は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

９８は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構９８は、第１の実施の形態による第２のボールカップリング機構２３とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面９９Ａ，１００Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材９９，１００と、該一対の自転防止用支持部材９９，１００間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール１０１とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材９９は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第２の取付凹部９９Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材１００は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材９９と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第２の取付凹部１００Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材９９，１００のボール支持面９９Ａ，１００Ａには、円形溝１０２，１０３がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝１０２，１０３は、軸方向に突出した円環状の周壁１０２Ａ，１０３Ａを有している。そして、周壁１０２Ａ，１０３Ａの内周面は、自転防止用ボール１０１のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。また、自転防止用ボール１０１の直径は、荷重支持用ボール９５の直径とほぼ同じ値に設定されると共に、底面１０２Ｂ，１０３Ｂ間の離間寸法よりも小さい値に設定されている。

また、２個の第２のボールカップリング機構９８は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向に離間した位置に配置されている。このとき、２個の第２のボールカップリング機構９８と軸受取付部４Ｃの中心とが形成する角度は、例えば９０度程度に設定されている。これにより、２個の第２のボールカップリング機構９８は、旋回スクロール８の中心位置を通る直線上を除いた位置で旋回スクロール８の周方向に間隔をもって２箇所に配置されている。即ち、２個の第２のボールカップリング機構９８と旋回スクロール８の中心位置とが一直線に並ばないように配置されている。

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、第１のボールカップリング機構９２は旋回スクロール８の周方向に間隔をもって３箇所に配置し、第２のボールカップリング機構９８は旋回スクロール８の周方向に間隔をもって箇所に配置する構成とした。これにより、ボール９５，１０１の数を必要最小限とした状態でスラスト荷重の支持と自転防止とを行うことができる。

また、例えば２個の第２のボールカップリング機構を旋回スクロール８の中心位置を挟んで径方向の反対側に配置した場合には、２個の第２のボールカップリング機構と旋回スクロール８の中心位置とが一直線に並ぶ。この場合、この直線と直交する方向の自転トルク（自転力）は、これら２個の第２のボールカップリング機構では支持できなくなる。

これに対し、本実施の形態では、２個の第２のボールカップリング機構９８は、旋回スクロール８の中心位置を通る直線上を除いた位置で旋回スクロール８の周方向に間隔をもって２箇所に配置した。このため、全ての方向の自転トルクを２個の第２のボールカップリング機構９８を用いて確実に支持することができ、旋回スクロール８の自転を防止することができる。

次に、図１４および図１５は本発明の第７の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１のボールカップリング機構は、旋回スクロールの周方向に間隔をもって３箇所に配置し、第２のボールカップリング機構は、旋回スクロールの中心位置を通る直線上を除いた位置で旋回スクロールの周方向に間隔をもって２箇所に配置す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、１１１は本実施の形態による自転防止機構を示し、該自転防止機構１１１は、第１の実施の形態で述べた自転防止機構１６と同様に、第１，第２のボールカップリング機構１１２，１１８等によって構成されている。

１１２は本実施の形態による第１のボールカップリング機構で、該第１のボールカップリング機構１１２は、第１の実施の形態による第１のボールカップリング機構１７とほぼ同様に、ケーシング４と旋回スクロール８との間でボール支持面１１３Ａ，１１４Ａを対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材１１３，１１４と、該一対の荷重支持用支持部材１１３，１１４間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボール１１５とを備えている。

ここで、第１の荷重支持用支持部材１１３は、例えば円板状の板体からなり、ケーシング４の第１の取付凹部１１３Ｂに取付けられている。一方、第２の荷重支持用支持部材１１４は、例えば円板状の板体からなり、第１の荷重支持用支持部材１１３と軸方向で対向した位置で、旋回スクロール８の第１の取付凹部１１４Ｂ内に取付けられている。

また、荷重支持用支持部材１１３，１１４のボール支持面１１３Ａ，１１４Ａには、円環状溝１１６，１１７がそれぞれ設けられている。そして、円環状溝１１６，１１７は、荷重支持用ボール１１５のうちスラスト方向の両端側と転がり接触する。

また、第１のボールカップリング機構１１２は、ケーシング４の軸受取付部４Ｃの外周側に位置して３箇所に設けられている。そして、これら３個の第１のボールカップリング機構１１２は、軸受取付部４Ｃを中心とした周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

１１８は旋回スクロール８の自転を防止する第２のボールカップリング機構で、該第２のボールカップリング機構１１８は、固定スクロール１１と旋回スクロール８との間でボール支持面１１９Ａ，１２０Ａを対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材１１９，１２０と、該一対の自転防止用支持部材１１９，１２０間に設けられ旋回スクロール８の自転を防止する自転防止用ボール１２１とを備えている。

また、第１の自転防止用支持部材１１９は、例えば円板状の板体からなり、旋回スクロール８の第２の取付凹部１１９Ｂに取付けられている。一方、第２の自転防止用支持部材１２０は、例えば円板状の板体からなり、第１の自転防止用支持部材１１９と軸方向で対向した位置で、固定スクロール１１の第２の取付凹部１２０Ｂ内に取付けられている。

さらに、自転防止用支持部材１１９，１２０のボール支持面１１９Ａ，１２０Ａには、円形溝１２２，１２３がそれぞれ設けられている。ここで、円形溝１２２，１２３は、軸方向に突出した円環状の周壁１２２Ａ，１２３Ａを有している。そして、周壁１２２Ａ，１２３Ａの内周面は、自転防止用ボール１２１のうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する。また、自転防止用ボール１２１の直径は、荷重支持用ボール１１５の直径よりも小さい値に設定されると共に、底面１２２Ｂ，１２３Ｂ間の離間寸法よりも小さい値に設定されている。

また、第２のボールカップリング機構１１８は、固定スクロール１１の外周側に位置して３箇所に設けられている。そして、これら３個の第２のボールカップリング機構１１８は、周方向にほぼ等間隔（約１２０度間隔）に配置されている。

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、第１のボールカップリング機構１１２は旋回スクロール８とケーシング４との間に配置し、第２のボールカップリング機構１１８は旋回スクロール８と固定スクロール１１との間に配置する構成とした。このため、第１，第２のボールカップリング機構１１２，１１８をスラスト方向（軸方向）に離間して配置することができるから、旋回スクロール８等の径方向および周方向の寸法を小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。

なお、前記第１の実施の形態では、第１のボールカップリング機構１７の荷重支持用支持部材１８，１９と第２のボールカップリング機構２３の自転防止用支持部材２４，２５とは、別部材によって形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１６に示す変形例のように、第１のボールカップリング機構１７′の周囲に第２のボールカップリング機構２３′を配置する場合には、荷重支持用支持部材と自転防止用支持部材とを一体化した支持部材１３１，１３２を用いる構成としてもよい。この場合、支持部材１３１，１３２のボール支持面１３１Ａ，１３２Ａには、円環状溝２１′，２２′および円形溝２７′，２８′が形成されるものである。これにより、荷重支持用支持部材と自転防止用支持部材とを別個に製造した場合に比べて、支持部材１３１，１３２の組付けコスト、製造コストを低減することができる。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、前記第１の実施の形態では、支持部材１８，１９，２４，２５は取付対象となるケーシング４、旋回スクロール８、固定スクロール１１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。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、前記第１の実施の形態では、自転防止機構１６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、例えば自転防止機構（第１，第２の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。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、前記第１の実施の形態では、自転防止機構１６（第１，第２のボールカップリング機構１７，２３）はケーシング４と旋回スクロール８との間に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば旋回スクロールと固定スクロールとが接近する方向に向けてスラスト荷重が作用するときには、旋回スクロールとケーシング側としての固定スクロールとの間に自転防止機構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。

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。

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図２中の矢示Ｉ−Ｉ方向からみた縦断面図である。 第１の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図１中の矢示II−II方向からみた右側面図である。 第１の実施の形態による自転防止機構を拡大して示す要部拡大断面図である。 第２の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図２と同様位置からみた右側面図である。 第２の実施の形態による自転防止機構を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた要部拡大断面図である。 第３の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図２と同様位置からみた右側面図である。 第３の実施の形態による自転防止機構を図６中の矢示VII−VII方向からみた要部拡大断面図である。 第４の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図２と同様位置からみた右側面図である。 第４の実施の形態による自転防止機構を図８中の矢示IX−IX方向からみた要部拡大断面図である。 第５の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図２と同様位置からみた右側面図である。 第５の実施の形態による自転防止機構を図１０中の矢示XI−XI方向からみた要部拡大断面図である。 第６の実施の形態によるケーシングおよび自転防止機構の一部を図２と同様位置からみた右側面図である。 第６の実施の形態による自転防止機構を図１２中の矢示XIII−XIII方向からみた要部拡大断面図である。 第７の実施の形態によるスクロール式の空気圧縮機を図１と同様位置からみた縦断面図である。 第７の実施の形態による自転防止機構を拡大して示す要部拡大断面図である。 変形例による自転防止機構を図３と同様位置からみた要部拡大断面図である。

符号の説明

４ ケーシング
８ 旋回スクロール
８Ａ，１１Ａ 鏡板
８Ｂ，１１Ｂ ラップ部
１１ 固定スクロール
１３ 圧縮室（流体室）
１６，３１，５１，６１，７１，９１，１１１ 自転防止機構
１７，３２，７２，９２，１１２，１７′ 第１のボールカップリング機構
１８，１９，３３，３４，７３，７４，９３，９４，１１３，１１４ 荷重支持用支持部材
１８Ａ，１９Ａ，２４Ａ，２５Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３９Ａ，４０Ａ，５３Ａ，５４Ａ，６３Ａ，６４Ａ，７３Ａ，７４Ａ，７９Ａ，８０Ａ，９３Ａ，９４Ａ，９９Ａ，１００Ａ，１１３Ａ，１１４Ａ，１１９Ａ，１２０Ａ，１３１Ａ，１３２Ａ ボール支持面
２０，３５，７５，９５，１１５ 荷重支持用ボール
２１，２２，３６，３７，７６，７７，９６，９７，１１６，１１７，２１′，２２′ 円環状溝
２３，３８，５２，６２，７８，９８，１１８，２３′ 第２のボールカップリング機構
２４，２５，３９，４０，５３，５４，６３，６４，７９，８０，９９，１００，１１９，１２０ 自転防止用支持部材
２６，４１，５５，６５，８１，１０１，１２１ 自転防止用ボール
２７，２８，４２，４３，５６，５７，６６，６７，８２，８３，１０２，１０３，１２２，１２３，２７′，２８′ 円形溝
２７Ａ，２８Ａ，４２Ａ，４３Ａ，５６Ａ，５７Ａ，６６Ａ，６７Ａ，８２Ａ，８３Ａ，１０２Ａ，１０３Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ 周壁
１３１，１３２ 支持部材

Claims (12)

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、鏡板にラップ部が立設され該固定スクロールのラップ部と重ねた状態で旋回運動することによって各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する旋回スクロールと、該旋回スクロールとケーシング側との間に設けられ、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てなるスクロール式流体機械において、
   前記自転防止機構は、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールとを備えた第１のボールカップリング機構と、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールとを備えた第２のボールカップリング機構とによって構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 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、鏡板にラップ部が立設され該固定スクロールのラップ部と重ねた状態で旋回運動することによって各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する旋回スクロールと、該旋回スクロールとケーシング側との間に設けられ、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てなるスクロール式流体機械において、
   前記自転防止機構は、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールとを備えた第１のボールカップリング機構と、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールとを備えた第２のボールカップリング機構とによって構成し、
   前記自転防止機構は、前記第１，第２のボールカップリング機構を１組として、前記旋回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組配置したことを特徴とするスクロール式流体機械。
3. 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、鏡板にラップ部が立設され該固定スクロールのラップ部と重ねた状態で旋回運動することによって各ラップ部間の流体室で流体を圧縮または膨張する旋回スクロールと、該旋回スクロールとケーシング側との間に設けられ、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てなるスクロール式流体機械において、
   前記自転防止機構は、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の荷重支持用支持部材と、該一対の荷重支持用支持部材間に設けられスラスト方向の荷重を支持する荷重支持用ボールと、前記一対の荷重支持用支持部材のボール支持面に設けられ該荷重支持用ボールのうちスラスト方向の両端側と転がり接触する断面が円弧状をなす円環状溝とからなる第１のボールカップリング機構と、
   前記旋回スクロールとケーシング側との間でボール支持面を対面させて設けられた一対の自転防止用支持部材と、該一対の自転防止用支持部材間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止用ボールと、前記一対の自転防止用支持部材のボール支持面に設けられ該自転防止用ボールのうちスラスト方向から傾斜した方向の両端側と転がり接触する周壁断面が直線状をなす円形溝とからなる第２のボールカップリング機構とによって構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
4. 前記旋回スクロールに対してスラスト方向の荷重が作用したときに、前記第２のボールカップリング機構に比べて、前記第１のボールカップリング機構が受ける荷重の方が大きい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. 前記旋回スクロールに対して自転力が作用したときに、前記第１のボールカップリング機構に比べて、前記第２のボールカップリング機構が受ける自転力の方が大きい構成としてなる請求項１，２，３または４に記載のスクロール式流体機械。
6. 前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、スラスト方向の両端側が前記一対の荷重支持用支持部材に転がり接触し、
   前記第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールは、スラスト方向から傾斜した方向の両端側が前記一対の自転防止用支持部材に転がり接触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。
7. 前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用ボールは、前記第２のボールカップリング機構の自転防止用ボールに比べて、その直径寸法が大きい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。
8. 前記第１のボールカップリング機構と第２のボールカップリング機構とは、前記旋回スクロールの周方向に離間した位置に配置す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。
9. 前記第１のボールカップリング機構と第２のボールカップリング機構とは、前記旋回スクロールの径方向に離間した位置に配置す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。
10. 前記第１のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも３箇所に配置し、
    前記第２のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールの中心位置を通る直線上を除いた位置で前記旋回スクロールの周方向に間隔をもって少なくとも２箇所に配置する構成としてなる請求項１または３に記載のスクロール式流体機械。
11. 前記第１のボールカップリング機構の荷重支持用支持部材と第２のボールカップリング機構の自転防止用支持部材とは、一体化して形成してなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
12. 前記第１の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に配置し、
    前記第２のボールカップリング機構は、前記旋回スクロールと固定スクロールとの間に配置す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。

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