(57)【要約】【課題】軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できるスクロール空気圧縮機を提供する。【解決手段】略渦巻き状のラップ１４ａ，１４ｂを備えた旋回スクロール部材１４と、この旋回スクロール部材１４のラップ１４ａ，１４ｂに対応した略渦巻き状のラップ１５ａ，１６ａをそれぞれ備えた固定スクロール部材１５，１６と、旋回スクロール部材１４を揺動させる主クランク軸１７及び補助クランク軸１８と、固定スクロール部材１５，１６の貫通孔１５ｆ，１５ｇ，１６ｆ，１６ｇにそれぞれ設けられ、主クランク軸１７及び補助クランク軸１８を回転自在に支持する玉軸受２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂを有するスクロール空気圧縮機４において、玉軸受２３Ａの外輪２８に設けたキー溝２８ａと、これに対応する貫通孔１６ｆに設けた凹部１６ｆＡと、これらキー溝２８ａ及び凹部１６ｆＡにそれぞれ係合するキー３２とを設ける。【選択図】    図１
2004285924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、
前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受は玉軸受であり、かつ、この玉軸受の外輪部に設けたキー溝と、これに対応する前記軸受取付部に設けた凹部と、前記キー溝及び前記凹部にそれぞれ係合するキーとを設けたことを特徴とするスクロール空気圧縮機。
【請求項２】
略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、
前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受は玉軸受であり、かつ、この玉軸受の外輪部の外周部に設けた第１平坦部と、これに対応する前記軸受取付部に設けられ、前記第１平坦部に嵌合する第２平坦部とを設けたことを特徴とするスクロール空気圧縮機。
【請求項３】
略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、
前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受を、円筒ころ軸受としたことを特徴とするスクロール空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を圧縮する空気圧縮機に係わり、特に、旋回スクロール部材を固定スクロール部材に対し揺動させ圧縮を行うスクロール空気圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
元来、鏡板に直立した略渦巻き状のラップを備えた固定スクロール部材と、この固定スクロール部材のラップに対応した（略噛合うような形状の）ラップを備えた旋回スクロール部材を有し、旋回スクロール部材を固定スクロール部材に対し揺動させて圧縮を行うスクロール圧縮機が、冷凍空調用に用いられてきた。近年、低騒音であるという利点に着目し、このようなスクロール圧縮機が空気圧縮機にも用いられている。この空気圧縮用のスクロール圧縮機は、その使い勝手の良さから塗装用等の小風量用途のみならず工場空気源等の大風量用途にまでその需要が高まりつつある。
【０００３】
このような大風量の需要を満たすために、鏡板の両側それぞれに直立した略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材を有するいわゆる両歯式スクロール空気圧縮機が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この両歯式スクロール空気圧縮機では、鏡板の両側にラップがある構造上、旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一方側に１つのクランク軸のクランク部を接続するとともに、径方向外周部のうち前記一方側からラップ軸心を挟んで反対側にもう１つのクランク軸のクランク部を接続するようにし、これら２つのクランク軸を同期回転させることにより、旋回スクロール部材を揺動（旋回）させるようになっている。
【０００４】
そして、クランク軸を回転自在に支持する軸受が一方側及び他方側の固定スクロール部材の軸受取付部（貫通孔）にそれぞれ設けられ、これら軸受は例えば低コストの玉軸受等が用いられる。このような場合は、組立上の利便性及び運転時の熱膨張差等を考慮して、一方側の固定スクロール部材に取り付けた玉軸受は内外輪ともに（詳細には、内輪の内周側にクランク軸の端部を、外輪の外周側は軸受取付部に）締まりばめにすることが可能であるが、他方側の固定スクロール部材に設けた玉軸受は例えば内輪を締まりばめ、外輪を隙間ばめにする必要がある（又は内輪を隙間ばめ、外輪を締まりばめにしてもよい）。そして、隙間ばめした玉軸受の外輪には弾性体（例えば、円環状の波形板ばね又はリング状の高分子材等）を介し軸受押さえで軸方向荷重を加え、玉軸受を所定の位置に配置するようになっている。
【０００５】
ところで、上記スクロール空気圧縮機は圧縮流体を中心側に向かって圧縮する構造であるから、隙間ばめした玉軸受には圧縮反力として内輪（クランク軸）の回転とともに荷重が回転する外輪旋回荷重がかかり、玉軸受の外輪が軸受取付部内を転動するクリープ現象が発生する可能性がある。このようなクリープ現象が発生すると、玉軸受の外輪または軸受取付部が摩耗しガタつきが大きくなって、振動等の問題が発生する。そこで、略円筒状のピンを玉軸受の外輪及び軸受取付部にそれぞれ係合して、クリープ現象の発生を防止するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１２３９６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は以下の課題が存在する。
すなわち、上記従来のスクロール空気圧縮機の組立においては、例えば、まず一方側の固定スクロール部材の軸受取付部に玉軸受を締まりばめで取り付け、旋回スクロール部材に組み付けた２つのクランク軸の一方側端部を前記玉軸受の内輪に締まりばめで取り付ける。そして、外周側に略円筒状のピンを設けた玉軸受の内輪に前記クランク軸の他方側端部を締まりばめで取り付け、前記ピンを設けた玉軸受を他方側の固定スクロール部材の軸受取付部に隙間ばめで取り付け、他方側及び一方側の固定スクロール部材をボルト等で互いに締結する。このとき、詳細には記載されていないが、他方側の固定スクロール部材の軸受取付部には、ピン挿入用の切り欠き部が軸方向に形成されている。このため、軸受取付部に形成されたピン係合溝はピン形状に対応する穴溝とならないので、ピン係合溝とピンとの接触面が非常に小さくなり（言い換えれば、線接触となり）、玉軸受の外輪旋回荷重（周方向荷重）を受ける面圧が高くなる。また、運転時の機械振動等で生じるフレッチングによりピン自体が摩耗しやすく、また玉軸受の外輪と軸受取付部との嵌合面の摩擦係数がフレッチング等で大きくなった場合には、ピンの断面係数は小さいのでピンが折損する可能性がある。以上のことから、上記従来技術では、経年的なクリープ現象を十分に防止することが困難である。
【０００８】
本発明の目的は、軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できるスクロール空気圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受は玉軸受であり、かつ、この玉軸受の外輪部に設けたキー溝と、これに対応する前記軸受取付部に設けた凹部と、前記キー溝及び前記凹部にそれぞれ係合するキーとを設ける。
【００１０】
本発明においては、例えば略直方体状のキーを玉軸受の外輪部に設けたキー溝及び軸受取付部に設けた凹部にそれぞれ係合することにより、キー側面と凹部側面とが当接して面接触できるので、略円筒状のピンが玉軸受の外輪部及び軸受取付部のピン係合溝にそれぞれ係合してピン側面の一部とピン係合溝側面とが線接触する従来構造に比べ、大きな面積で玉軸受の外輪旋回荷重（周方向荷重）を受けるので面圧を比較的小さくすることができる。これにより、長期的に軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できる。
【００１１】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受は玉軸受であり、かつ、この玉軸受の外輪部の外周部に設けた第１平坦部と、これに対応する前記軸受取付部に設けられ、前記第１平坦部に嵌合する第２平坦部とを設ける。
【００１２】
本発明においては、玉軸受の外輪部の外周部に設けた第１平坦部と、これに対応する軸受取付部に設けた第２平坦部とが嵌合することにより、第１平坦部と第２平坦部が当接して面接触できるので、略円筒状のピンが玉軸受の外輪部及び軸受取付部のピン係合溝にそれぞれ係合してピン側面の一部とピン係合溝側面とが線接触する従来構造に比べ、大きな面積で玉軸受の外輪旋回荷重（周方向荷重）を受けるので面圧を比較的小さくすることができる。これにより、長期的に軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できる。
【００１３】
（３）上記目的を達成するために、また本発明は、略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材と、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた複数の固定スクロール部材と、前記旋回スクロール部材の径方向外周部のうち一の側又は他の側に接続されるクランク部をそれぞれ備え、前記旋回スクロール部材を揺動させる２つのクランク軸と、前記複数の固定スクロール部材にそれぞれ備えられた軸受取付部と、これら複数の軸受取付部にそれぞれ設けられ、前記クランク軸を回転自在に支持する複数の軸受を有するスクロール空気圧縮機において、前記複数の軸受のうち少なくとも１つの軸受を、円筒ころ軸受とする。
【００１４】
本発明においては、運転時のクランク軸と固定スクロール部材との熱膨張差による過剰な軸方向荷重を円筒ころ軸受の内輪と円筒ころとの間のすべりにより吸収するため、全ての軸受を内外輪ともに締まりばめで取り付けることができる。これにより、軸受のクリープ現象を防止することができ、信頼性が向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本発明の第１実施形態を図１〜図５により説明する。
図２は、本発明のスクロール空気圧縮機が適用される空気圧縮機ユニットの概略構造を表す縦断面図である。
【００１７】
この図２において、空気圧縮機ユニット１は、その外郭及び骨格を形成する筐体２と、筐体２内のベース２ａ上に固定されこの種のものとして公知のモータ３と、筐体２内の支持部材２ｂに固定され圧縮空気を生成する外周駆動形スクロール空気圧縮機４と、筐体２内に外気を誘引してモータ３及びスクロール空気圧縮機４等を空気冷却する冷却ファン５と、スクロール空気圧縮機４からの圧縮空気を予冷却する熱交換器６と、この熱交換器６からの圧縮空気を適正温度まで冷却するドライヤ７とを備えている。
【００１８】
外周駆動形スクロール空気圧縮機４はプーリ８を備えており、モータ３の回転駆動とともに、モータ３の回転軸３ａの一方側（図２中右側）に設けたプーリ９及びこれらプーリ８，９に装架したＶベルト１０を介して回転動力が伝達されるようになっている。
【００１９】
冷却ファン５は、その回転軸がモータ回転軸３ａの他方側（図２中左側）に連結され、モータ３の駆動とともに駆動するようになっている。そして、この冷却ファン５の駆動により、図２中矢印Ａで示すように、吸気口１１Ａから筐体２内に外気を流入させ、冷却ファン５及びダクト１２を介して排気口１３Ａから排出している。これにより、筐体２内のモータ３及びスクロール空気圧縮機４等が外気冷却されるようになっている。また、これと同時に、図２中矢印Ｂで示すように、吸気口１１Ｂからの外気を冷却ファン５を介してダクト１１内に設けた上記熱交換器６に流出させ、その後排気口１３Ａから排出している。これにより、熱交換器６は、スクロール空気圧縮機４からの圧縮空気をドライヤ７に流入する制限温度（例えば５５℃以下）まで予冷却するようになっている。
【００２０】
ドライヤ７は、圧縮機７ａと、凝縮器７ｂと、キャピラリ７ｃと、蒸発器７ｄとを備えたヒートポンプ式の冷凍サイクルであり、これにより熱交換器６からの圧縮空気を適正温度まで冷却するようになっている。また、このとき、ドライヤ７には、凝縮器７ｂ及び蒸発器７ｄを空気冷却するファン７ｅが備えられており、図２中矢印Ｃで示すように排気口１３Ｂから排気している。
【００２１】
図３は上記スクロール空気圧縮機４の一実施形態の詳細構造を表す水平断面図である。
【００２２】
この図３において、スクロール空気圧縮機４は、例えば圧縮作動室内をオイルフリー状態（潤滑油のない状態）で運転する両歯式スクロール空気圧縮機であり、略渦巻き状のラップ１４ａ，１４ｂを鏡板部１４ｃの両側（図３中左・右側）側面に備えた旋回スクロール部材１４と、この旋回スクロール１４のラップ１４ａ，１４ｂに対応した（略噛合うような形状の）略渦巻き状のラップ１５ａ，１６ａを鏡板部１５ｂ，１６ｂの内部側（図３中１５ｂの右側、１６ｂの左側）側面にそれぞれ備えた固定スクロール部材１５，１６と、旋回スクロール部材１４の径方向外周部の一方側（図３中下側）及びその反対側（図３中上側）に接続されるクランク部１７ａ，１８ａをそれぞれ中央に備え、旋回スクロール部材１４を揺動させる主クランク軸１７及び補助クランク軸１８と、主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の一端側（図２中右側、図３中左側）にそれぞれ設けた歯付きプーリ１９Ａ，１９Ｂと、これら歯付きプーリ１９Ａ，１９Ｂに掛け渡され主クランク軸１７及び補助クランク軸１８を同期回転させるためのタイミングベルト２０と、主クランク軸１７の一端側に設けた上記プーリ８とを有する。
【００２３】
旋回スクロール部材１４は、その揺動（旋回）運動に伴って、その略渦巻き状のラップ１４ａ，１４ｂと固定スクロール部材１５，１６の略渦巻き状のラップ１５ａ，１６ａとがそれぞれ噛合って圧縮作動室２１Ａ，２１Ｂを形成し、これら圧縮作動室２１Ａ，２１Ｂは径方向外周部から内周部に連続的に移動してその体積を減じるようになっている。また、旋回スクロール部材１４は、上記ラップ１４ａ，１４ｂと、上記鏡板部１４ｃと、鏡板部１４ｃの径方向中央に設けられ両側の圧縮作動室２１Ａ、２１Ｂを連通させる連通孔１４ｄと、鏡板部１４ｃ内を上下方向（図３中紙面に垂直方向）に連通して設けられ鏡板部１４ｃを空気冷却させるための複数の冷却空気用通路１４ｅとを備えている。
【００２４】
固定スクロール部材１５は、上記ラップ１５ａと、上記鏡板部１５ｂと、鏡板部１５ｂのラップ１５ａの径方向外周側に設けられ外部からのダスト侵入を防止する略円形状のダストラップ１５ｃと、このダストラップ１５ｃの径方向内側に設けられ連通する吸入口（図示せず）と、鏡板部１５ｂの径方向中央に設けられ圧縮作動室２１Ａ内の圧縮空気を吐出する吐出口１５ｄと、鏡板部１５ｂの外部側（図３中左側）側面に設けた放熱フィン１５ｅとを備えている。また、固定スクロール部材１６は、固定スクロール部材１５と同様、上記ラップ１６ａと、上記鏡板部１６ｂと、鏡板部１５ｂのラップ１５ａの径方向外周側に設けられ外部からのダスト侵入を防止する略円形状のダストラップ１６ｃと、このダストラップ１６ｃの径方向内側に設けられ連通する吸入口（図示せず）と、鏡板部１６ｂの径方向中央に設けられ圧縮作動室２１Ｂ内の圧縮空気を吐出する吐出口１６ｄと、鏡板部１６ｂの外部側（図３中右側）側面に設けた放熱フィン１６ｅとを備えている。
【００２５】
そして、これら固定スクロール部材１５，１６が平行に組み合わされボルト（図示せず）等で互いに締結されて、旋回スクロール部材１４を内包するハウジングを構成している。なお、固定スクロール部材１５，１６の上下面には冷却空気用通気口（図示せず）がそれぞれ設けられており、この通気口から上述した冷却空気がハウジング内（詳細には、固定スクロール部材１５，１６内のダストラップ１５ｃ，１６ｃの外周側及び旋回スクロール部材１４の冷却空気用通路１４ｅ等）に流入・流出して、ハウジング内を冷却するようになっている。
【００２６】
また、固定スクロール部材１５，１６には、主クランク軸１７に対応して鏡板部１５ｂ，１６ｂをそれぞれ軸方向（図３中左右方向）に連通する貫通孔１５ｆ，１６ｆ、補助クランク軸１８に対応して鏡板部１５ｂ，１６ｂをそれぞれ軸方向に連通する貫通孔１５ｇ，１６ｇが設けられている。そして、主クランク軸１７の一端側及び他端側（図３中右側）は、貫通孔１５ｆ，１６ｆにそれぞれ設けた玉軸受２２Ａ，２３Ａにより回転自在に支持され、補助クランク軸１８の一端側及び他端側は貫通孔１５ｇ，１６ｇにそれぞれ設けた玉軸受２２Ｂ，２３Ｂにより回転自在に支持されている。
【００２７】
そして、主クランク軸１７のクランク部１７ａ及び補助クランク軸１８のクランク部１８ａはその軸線より同じ偏心量で偏心しており、旋回スクロール部材１４はクランク部１７ａ，１８ａにそれぞれ設けた玉軸受２４Ａ，２４Ｂを介して旋回運動可能に軸支されている。また、旋回スクロール部材１４の旋回運動に伴う不釣り合いを相殺するために、主クランク軸１７にはバランスウエイト２５Ａ、２５Ｂが固定配置され、補助クランク軸１８にはバランスウエイト２６Ａ、２６Ｂが固定配置されている。
【００２８】
以上のように構成されたスクロール空気圧縮機４は、製造組立時において主クランク軸１７及び補助クランク軸１８を適正な位置関係に組み立てる必要があり、また運転時には主クランク軸１７及び補助クランク軸１８と固定スクロール部材１５，１６との温度差による熱膨張差から過剰な軸方向荷重が発生する。本実施形態では、負荷側（詳細には、上記プーリ８，１９Ａ，１９Ｂ側）の固定スクロール部材１５の貫通孔１５ｆ，１５ｇに設けた玉軸受２２Ａ，２２Ｂは内輪・外輪ともに締まりばめとし、反負荷側の固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇに設けた玉軸受２３Ａ，２３Ｂの内輪２７，２７（後述の図１参照）を締まりばめ、外輪２８，２８（後述の図１参照）を隙間ばめとする。このように玉軸受２３Ａ，２３Ｂの外輪２８，２８を隙間ばめとすることで、運転時の熱膨張差による過剰な軸方向荷重を吸収するようになっている。
【００２９】
図１（ａ）は上記玉軸受２３Ａ，２３Ｂの詳細構造を表す軸方向断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中Ｄ−Ｄ断面による径方向断面図である。
【００３０】
これら図１（ａ）及び図１（ｂ）において、玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ、以降かっこ内対応同じ）は、例えば、上記内輪２７と、上記外輪２８と、これら内輪２７と外輪２８とが周方向に回動可能とするための複数の玉（転動体）２９と、これら複数の玉２９を内輪２７と外輪２８の間に周方向に配設して保持する保持器（図示せず）等で構成されている。玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の内輪２７の内周側は主クランク軸１７（又は補助クランク軸１８）の他端側（図１（ａ）中右側）が締まりばめされ、外輪２８の外周側は固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）に隙間ばめされている。そして、玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８は、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）の外部側（図１（ａ）中右側）に取り付けた軸受押さえ３０により、例えば円環状の波形板バネ（与圧バネ）３１等を介し軸方向内側（図１（ａ）中左側）の荷重が加えられ、位置決めされている。
【００３１】
ここで、本実施形態の大きな特徴として、玉軸受２３Ａ，２３Ｂはそれぞれ外輪２８の外周部の軸方向外側（図１（ａ）中右側）一部にキー溝２８ａが形成され、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇにはキー溝２８ａに対応する凹部（溝）１６ｆＡ，１６ｇＡが軸方向外側に形成され、これらキー溝２８ａ及び凹部１６ｆＡ（又は１６ｇＡ）にそれぞれ係合する略直方体状のキー３２が取り付けられている。
【００３２】
なお、上記において、貫通孔１５ｆ，１５ｇ，１６ｆ，１６ｇは各請求項記載の軸受取付部を構成する。
【００３３】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３４】
上記本発明のスクロール空気圧縮機４が適用される空気圧縮機ユニット１において、工場空気源等に使用する場合には、モータ３を駆動し、プーリ８，９及びＶベルト１０を介して回転動力を伝達して、スクロール空気圧縮機４の主クランク軸１７を回転駆動させる。この主クランク軸１７の回転開始と同時に、歯付きプーリ１９Ａ、１９Ｂ及びタイミングベルト２０を介して回転動力を伝達して、補助クランク軸１８が回転する。そして、これら主クランク軸１７及び補助クランク軸１８を同期回転させることにより、旋回スクロール部材１４は、自転運動を阻止された状態で、主クランク軸１７のクランク部１７ａの偏心量（＝補助クランク軸１８のクランク部１８ａの偏心量）に等しい半径の旋回運動をする。この旋回スクロール部材１４の旋回運動に伴って、吸入口から空気を流入し、流入した空気を圧縮作動室２１Ａ，２１Ｂ内でその容積を中心側に向かって減じながら所定の圧力まで圧縮して吐出口１５ｄ，１６ｄから吐出する。そして、スクロール空気圧縮機４からの圧縮空気は、熱交換器６で予冷却し、ドライヤ７で適正温度まで冷却して、空気圧縮機ユニット１から圧送する。
【００３５】
このようなスクロール空気圧縮機４の動作において、通常の隙間ばめした玉軸受で発生するクリープ現象を説明する。
【００３６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、隙間ばめした玉軸受のクリープ現象を説明する径方向断面図である。
【００３７】
これら図４（ａ）及び図４（ｂ）において、玉軸受３３は貫通孔３４に隙間ばめ（貫通孔３４の内径Ｄ＞玉軸受３３の外輪３５の外径ｄ）で取り付けられている（なお、図４中便宜的に隙間（Ｄ−ｄ）を大きく示す）。上述したようにスクロール空気圧縮機４は吸入した空気を中心側に向かって圧縮するから、玉軸受３３には圧縮反力として内輪３６の回転ともに荷重が回転する外輪旋回荷重がかかり、玉軸受３３の外輪３５は貫通孔３４に押し付けられて転がる（例えば、図４（ａ）に示す状態から、図４（ｂ）に示す状態となる）。このとき、内輪３６が例えば１回転して荷重が１回転したときに、貫通孔３４の内周寸法πＤと外輪３５の外周寸法πｄとの差π（Ｄ−ｄ）分だけ外輪３５が元の位置まで戻れない状態（すなわち１回転しない状態）となる。したがって、玉軸受３３の外輪３５が内輪３６の回転に対し少しずつ遅れ、あたかも内輪３６の回転方向とは反対側に外輪３５が回転しているようにみえるクリープ現象が生じる（なお、スクリュー圧縮機では圧縮反力が回転しないため、軸受のクリープ現象は発生しない）。
【００３８】
このように玉軸受３３に作用するクリープ力は、一般に、式（１）により決まることが知られている。
（クリープ力）＝（外輪と貫通孔の摩擦係数）×（回転荷重）・・・（１）
スクロール空気圧縮機４の組立後初期においては、玉軸受３３及び貫通孔３４等に潤滑油が塗られ、玉軸受３４の外輪３５と貫通孔３４との嵌合面の摩擦係数はゼロに近い。このため、初期においてはクリープ現象が発生しないか、あるいはクリープ力が非常に小さいので上記軸受押さえ３０（前述の図３参照）の上記波形板バネ３１（前述の図３参照）を介した軸方向内側の荷重がクリープ力に勝り、クリープ現象の発生を防止することが可能である。
【００３９】
しかしながら、本願発明者らの実験的研究により、スクロール空気圧縮機４の運転時の機械振動から玉軸受３３の外輪３５と貫通孔３４との間に微小相対すべりが生じた場合、フレッチングにより外輪３５と貫通孔３４との嵌合面に錆等が発生し、摩擦係数が経年的に増大してクリープ力が増大することがわかった。
【００４０】
そこで、本実施形態のスクロール空気圧縮機４の組立においては、例えば、まず固定スクロール部材１５の貫通孔１５ｆ，１５ｇに玉軸受２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ締まりばめで取り付け、旋回スクロール部材１４に組み付けた主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の一端側を玉軸受２２Ａ，２２Ｂの内輪にそれぞれ締まりばめで取り付ける。その後、玉軸受２３Ａ，２３Ｂの内輪２７，２７に主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の他端側をそれぞれ締まりばめで取り付け、玉軸受２３Ａ，２３Ｂを固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇにそれぞれ隙間ばめで取り付け、固定スクロール部材１５，１６をボルト等で互いに締結する。そして、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ、以降かっこ内対応同じ）の外部側から、玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８のキー溝２８ａ及び貫通孔１６ｆの凹部１６ｆＡ（又は貫通孔１６ｇの凹部１６ｇＡ）にそれぞれ係合するように略直方体状のキー３２を取り付ける。
【００４１】
このように本実施形態によれば、略直方体状のキー３２を玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８に設けたキー溝２８ａ及び貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）に設けた凹部１６ｆＡ（又は１６ｇＡ）にそれぞれ係合することにより、キー３２の側面と凹部１６ｆＡ（又は１６ｇＡ）の側面とが当接して面接触できるので、略円筒状のピンが玉軸受の外輪及び軸受取付部のピン係合溝にそれぞれ係合してピン側面の一部とピン係合溝側面とが線接触する従来構造に比べ、大きな面で玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪旋回荷重（周方向荷重）を受けるので面圧を比較的小さくすることができる。これにより、長期的に軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できる。
【００４２】
なお、上記一実施形態においては、キー溝２８ａ及び凹部１６ｆＡ（又は１６ｇＡ）は、それぞれ玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８及び固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）の軸方向外側に形成した構造を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、例えば、キー溝２８ａ及び凹部１６ｆＡ（又は１６ｇＡ）は、それぞれ玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８及び固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）の軸方向内側に形成してもよい。このような変形例を図５により説明する。
【００４３】
図５は変形例による玉軸受の詳細構造を表す軸方向断面図である。この図５において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】
本変形例においては、玉軸受２３Ａ，２３Ｂはそれぞれ外輪２８の外周部の軸方向（図５中左右方向）全体にキー溝２８ａ’が形成され、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇにはキー溝２８ａ’に対応する凹部１６ｆＡ’，１６ｇＡ’が軸方向内側（図５中左側）にそれぞれ形成され、これらキー溝２８ａ’及び凹部１６ｆＡ’（又は１６ｇＡ’）にそれぞれ係合するように略直方体状のキー３２’が取り付けられる。
【００４５】
本変形例のスクロール空気圧縮機４の組立においては、例えば、まず固定スクロール部材１５の貫通孔１５ｆ，１５ｇに玉軸受２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ締まりばめで取り付け、旋回スクロール部材１４に組み付けた主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の一端側を玉軸受２２Ａ，２２Ｂの内輪にそれぞれ締まりばめで取り付け、玉軸受２３Ａ，２３Ｂの内輪２７，２７に主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の他端側をそれぞれ締まりばめで取り付ける。そして、キー３２’を玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ、以降かっこ内対応同じ）の外輪２８のキー溝２８ａ’に係合した後、キー３２’が固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆの凹部１６ｆＡ’（又は通孔１６ｇの凹部１６ｇＡ’）に係合するように合わせながら、玉軸受２３Ａ，２３Ｂを貫通孔１６ｆ，１６ｇにそれぞれ隙間ばめで取り付け、固定スクロール部材１５，１６をボルト等で互いに締結する。
【００４６】
この変形例においても、上記一実施形態同様の効果を得ることができる。また、本変形例においては、玉軸受２３Ａ，２３Ｂの外輪２８のキー溝２８ａ’を軸方向全体に形成し、キー３２’の軸方向長さは玉軸受３２Ａ，３２Ｂの軸方向寸法と同じとすることで、キー３２’の側面を上記一実施形態のキー３２よりも大きくすることができ、面圧をさらに小さくすることができる。また、キー３２’の径方向寸法及び周方向寸法を比較的大きくし、キー３２’の断面係数を大きくしてもよい。
【００４７】
なお、上記一実施形態及び変形例においては、１組の玉軸受２３Ａ（又は２３Ｂ）の外輪２８及び貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）に１つのキー３２をそれぞれ係合する構成を例に取り説明したが、これに限られない。すなわち、例えば１組の玉軸受の外輪及び貫通孔に２つ以上のキーをそれぞれ係合する構成としてもよい。この場合も、上記一実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の第２実施形態を図６により説明する。
本実施形態は、玉軸受の外輪の外周部に平坦部を設けた実施形態である。
【００４９】
図６（ａ）は本実施形態による玉軸受の詳細構造を表す軸方向断面図であり、図６（ｂ）はＥ−Ｅ断面による径方向断面図である。これら図６（ａ）及び図６（ｂ）において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５０】
本実施形態においては、上記固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇに玉軸受３７Ａ，３７Ｂがそれぞれ設けられている。玉軸受３７Ａ（又は３７Ｂ）は、例えば、内輪３８と、外輪３９と、これら内輪３８と外輪３９とが周方向に回動可能とするための複数の玉（転動体）４０と、これら複数の玉４０を内輪３８と外輪３９の間に周方向に配設して保持する保持器（図示せず）等で構成されている。そして、外輪３９の軸方向外側（図６（ａ）中右側）には略円環状のフランジ部３９Ａが設けられ、このフランジ部３９Ａの外周部にはその一部を切り欠いた平坦部３９Ａａが形成されている。また、貫通孔１６ｆ，１６ｇの軸方向外側は、外輪３９のフランジ部３９Ａと嵌合するように、その内径が軸方向内側より大きくかつ平坦部３９Ａａに対応する平坦部１６ｆＢ，１６ｆＢがそれぞれ設けられている。
【００５１】
本実施形態では、玉軸受３７Ａ（又は３７Ｂ、以降かっこ内対応同じ）の外輪部３９のフランジ部３９Ａと貫通孔１６ｆ（又は１６ｇ）とが嵌合することにより、フランジ部３９Ａの平坦部３９Ａａと貫通孔１６ｆの平坦部１６ｆＢ（又は貫通孔１６ｇの平坦部１６ｇＢ）が当接して面接触できるので、大きな面積で玉軸受３７Ａ，３７Ｂの外輪旋回荷重（周方向荷重）を受けるので面圧をさらに小さくすることができる。これにより、長期的に軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できる。
【００５２】
また、本実施形態のスクロール空気圧縮機４の組立においては、例えば、まず固定スクロール部材１５の貫通孔１５ｆ，１５ｇに玉軸受２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ締まりばめで取り付け、旋回スクロール部材１４に組み付けた主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の一端側を玉軸受２２Ａ，２２Ｂの内輪にそれぞれ締まりばめで取り付け、固定スクロール部材１５，１６をボルト等で互いに締結する。そして、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇの外部側（図６（ａ）中右側）から玉軸受３７Ａ（又は３７Ｂ）の外輪３９のフランジ部３９Ａが嵌合するように合わせながら、玉軸受３７Ａ，３７Ｂの内輪３８，３８に主クランク軸１７及び補助クランク軸１８の他端側をそれぞれ締まりばめで取り付け、玉軸受３７Ａ，３７Ｂを固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇにそれぞれ隙間ばめで取り付ける。
【００５３】
このように本実施形態では、固定スクロール部材１５，１６を互いにボルト等で締結した後に玉軸受３７Ａ，３７Ｂを固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇの外部側から取り付けるので、容易に組み立てることができる。
【００５４】
なお、上記第２実施形態においては、玉軸受３７Ａ（又は３７Ｂ）の外輪３９のフランジ部３９Ａに１つの平坦部３９Ａａを形成し、これに対応する貫通孔１６ｆの平坦部１６ｆＢ（又は貫通孔１６ｇの平坦部１６ｇＢ）を設けた構造を例に取り説明したが、これに限られない。すなわち、例えば玉軸受の外輪のフランジ部に複数の平坦部を形成し、これに対応する複数の貫通孔の平坦部を設けた構造としてもよい。この場合も、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、上記第１及び第２実施形態においては、負荷側の固定スクロール部材１５側に設けた玉軸受２２Ａ，２２Ｂは内外輪ともに締まりばめとし、反負荷側の固定スクロール部材１６に設けた玉軸受２３Ａ，２３Ｂ（又は３７Ａ，３７Ｂ）は内輪２７（又は３９）を締まりばめ、外輪２８（又は３８）を隙間ばめとする構成において説明してきたが、これに限らない。すなわち、例えば、反負荷側の固定スクロール部材１６に設けた玉軸受は内外輪ともに締まりばめとし、負荷側の固定スクロール部材１５側に設けた玉軸受は内輪を締まりばめ、外輪を隙間ばめとする構成において、固定スクロール部材１５に設けた玉軸受に、上記第１実施形態の玉軸受２２Ａ，２２Ｂ、あるいは上記第２実施形態の玉軸受３７Ａ，３７Ｂとほぼ同じ構造を適用してもよい。この場合にも上記第１及び第２実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
本発明の第３実施形態を図７により説明する。
本実施形態は、上記第１及び第２実施形態の玉軸受に代えて、円筒ころ軸受を設けた実施形態である。
【００５７】
図７は、本実施形態による円筒ころ軸受の詳細構造を表す軸方向断面図である。この図７において、上記第１及び第２実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５８】
本実施形態においては、固定スクロール部材１６の貫通孔１６ｆ，１６ｇに円筒ころ軸受４１Ａ，４１Ｂがそれぞれ設けられている。円筒ころ軸受４１Ａ（又は４１Ｂ）は、例えば、内輪４２と、外輪４３と、これら内輪４２と外輪４３とが周方向に回動するための複数の円筒ころ４４と、これら複数の円筒ころ４４を内輪４２と外輪４３の間に周方向に配設して保持する保持器（図示せず）等で構成されている。なお、固定スクロール部材１６に設けた円筒ころ軸受４１Ａ，４１Ｂだけでは、主クランク軸１７及び補助クランク軸１８（すなわち旋回スクロール部材１４）の軸方向位置が決まらないため、固定スクロール部材１５に設けた上記玉軸受２２Ａ，２２Ｂは例えば複列アンギュラ玉軸等が用いられる。
【００５９】
本実施形態によれば、運転時の主クランク軸１７及び補助クランク軸１８と固定スクロール部材１５，１６との熱膨張差による過剰な軸方向荷重を、円筒ころ軸受４１Ａ，４１Ｂの内輪４２と円筒ころ４４との間のすべりにより吸収するため、内輪４２及び外輪４３ともに締まりばめで取り付けることができる（なお、締まりばめする場合には上記波形板バネ３１は不要となる）。これにより、上述したクリープ現象を防止することができ、信頼性が向上できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受のクリープ現象を十分に防止することができ、信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態を構成する玉軸受の詳細構造を表す軸方向断面図、及びＤ−Ｄ断面による径方向断面図である。
【図２】本発明のスクロール空気圧縮機が適用される空気圧縮機ユニットの概略構造を表す縦断面図である。
【図３】本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態の詳細構造を表す水平断面図である。
【図４】本発明のスクロール空気圧縮機の比較例による玉軸受のクリープ現象を説明する径方向断面図である。
【図５】本発明のスクロール空気圧縮機の変形例を構成する玉軸受の詳細構造を表す軸方向断面図である。
【図６】本発明のスクロール空気圧縮機の第２実施形態を構成する玉軸受の詳細構造を表す軸方向断面図、及びＥ−Ｅ断面による径方向断面図である。
【図７】本発明のスクロール空気圧縮機の第３実施形態を構成する円筒ころ軸受の詳細構造を表す軸方向断面図である。
【符号の説明】
４        スクロール空気圧縮機
１４      旋回スクロール部材
１４ａ    ラップ
１４ｂ    ラップ
１５      固定スクロール部材
１５ａ    ラップ
１５ｆ    貫通孔（軸受取付部）
１５ｇ    貫通孔（軸受取付部）
１６      固定スクロール部材
１６ａ    ラップ
１６ｆ    貫通孔（軸受取付部）
１６ｆＡ  凹部
１６ｆＢ  平坦部（第２平坦部）
１６ｇ    貫通孔（軸受取付部）
１６ｇＡ  凹部
１６ｇＢ  平坦部（第２平坦部）
１７      主クランク軸
１７ａ    クランク部
１８      補助クランク軸
１８ａ    クランク部
２２Ａ    玉軸受
２２Ｂ    玉軸受
２３Ａ    玉軸受
２３Ｂ    玉軸受
２８      外輪
２８ａ    キー溝
３２      キー
３７Ａ    玉軸受
３７Ｂ    玉軸受
３９      外輪
３９Ａａ  平坦部（第１平坦部）
４１Ａ    円筒ころ軸受
４１Ｂ    円筒ころ軸受
【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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