JP2012193686A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で安定して動作するバランスウェイトを有する圧縮機を、提供することにある。
【解決手段】
圧縮機は、ケーシング１１と、駆動軸２２と、回転子４０及び固定子５０を有する電動機２１と、圧縮機構３０と、第１及び第２バランスウェイト６０,６５とを、備える。第１バランスウェイト６０は、駆動軸２２から離れる第１方向Ｄ１に作用する。第１バランスウェイト６０は、駆動軸２２の軸方向において回転子４０に対して圧縮機構３０から遠い側で装着される。第２バランスウェイト６５はウェイト本体７０と収納部材６６とを有する。第２バランスウェイト６５は、第１方向Ｄ１とは異なる方向である第２方向Ｄ２に作用する。収納部材６６には、ウェイト本体７０が第２方向に移動可能な空洞６７が、形成される。収納部材６６は、駆動軸２２の軸方向において回転子４０に対して圧縮機構３０に近い側で装着される。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機に関する。

従来の圧縮機は、ケーシングと、電動機と、圧縮要素としての圧縮機構とを、備えている（特許文献１を参照）。電動機は、固定子と回転子とから構成されている。固定子は、ケーシングの内部に固定されている。回転子は、固定子に対向して駆動軸に装着されている。圧縮機構は、駆動軸に設けられた偏心部を有している。圧縮機構では、偏心部が回転することによって、作動流体が圧縮される。

ここで、圧縮機構の偏心部が回転すると、駆動軸には、不均衡力例えば遠心力等が発生する。この不均衡力を打ち消すために、第１バランスウェイトが回転子の下部に配置され、第２バランスウェイト及び第３バランスウェイトが回転子の上部に配置されている。また、第１バランスウェイト及び第３バランスウェイトと、第２バランスウェイトとは、回転方向に互いに１８０度ずれた位置関係で配置されている。また、ここでは、第３バランスウェイトが質量部とばね部とから構成される場合の例が、開示されている。この第３バランスウェイトは、駆動軸の回転数が大きくなるにつれて、ばね部が伸びて質量部が半径方向に移動する。

従来の圧縮機では、駆動軸の回転数が小さい場合は、主に、第１バランスウェイト及び第２バランスウェイトによって、駆動軸に発生する不均衡力例えば遠心力等との釣り合いを保っている。そして、駆動軸の回転数が大きくなると、圧縮機構から遠い側に配置された第２バランスウェイトに働く不均衡力がさらに大きくなるので、この不均衡力との釣り合いを保つために、第３バランスウェイトが用いられている。例えば、駆動軸の回転数が大きくなった場合に、第３バランスウェイトのばね部を伸ばして質量部を半径方向に移動させることによって、駆動軸に発生する不均衡力との釣り合いが保たれていた。

このように、第３バランスウェイトは、複数の部材が互いに連結されて構成されている。このため、これら複数の部材からなる機構を一意に動作させるためには、複雑な調整が必要である。また、第３バランスウェイトでは、ばね部が、回転数に応じて繰り返し伸縮するので、繰り返し応力によって、ばね部の剛性が変化してしまうおそれがある。このため、ばね部に作用した繰り返し応力によって、仮にばね部の剛性が変化してしまった場合、第３バランスウェイトの動作が不安定になってしまうおそれがある。

本発明の課題は、簡単な構成で安定して動作するバランスウェイトを有する圧縮機を、提供することにある。

第１観点に係る圧縮機は、ケーシングと、軸部材と、電動機と、圧縮要素と、第１バランスウェイトと、第２バランスウェイトとを、備えている。軸部材は、ケーシングの内部に回転自在に装着される。電動機は、ケーシングの内部に固定される固定子と、軸部材に固定される回転子とを有している。圧縮要素は、軸部材の回転により作動流体を圧縮するためのものであり、ケーシングに収納されている。第１バランスウェイトは、軸部材から離れる第１方向に作用するウェイトである。第１バランスウェイトは、軸部材の軸方向において回転子に対して圧縮要素から遠い側で装着されている。第２バランスウェイトは、ウェイト本体と、収納部材とを、有している。第２バランスウェイトは、軸部材を基準として、第１方向とは異なる方向である第２方向に作用する。収納部材には、ウェイト本体が第２方向に移動可能な空洞が、形成されている。収納部材は、軸部材の軸方向において、回転子に対して圧縮要素に近い側で装着されている。

本圧縮機では、軸部材が回転すると、圧縮要素が、軸部材の回転により作動流体を圧縮する。第１バランスウェイトは、回転子に対して圧縮要素から遠い側で、軸部材から離れる第１方向に作用する。また、第２バランスウェイトでは、ウェイト本体が、回転子に対して圧縮要素に近い側に設けられた収納部材の空洞において、移動可能になっている。この第２バランスウェイトでは、ウェイト本体及び収納部材が、第１方向とは異なる第２方向に作用する。

このように、本圧縮機では、第１バランスウェイトと第２バランスウェイトとからなる２種類のバランスウェイト、すなわち簡単な構成のバランスウェイトによって、軸部材に発生する遠心力等のような不均衡力に対して、バランスをとることができる。特に、第２バランスウェイトでは、ウェイト本体を空洞で移動させることによって、軸部材に発生する不均衡力に対して適切にバランスをとることができる。例えば、高速回転時には、第１バランスウェイトの影響を受けて、軸部材に撓みが発生するおそれがある。この場合、第２バランスウェイトのウェイト本体が遠心力により空洞を移動するので、高速回転時に軸部材が撓んだ際の不均衡力に対して、適切にバランスをとることができる。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、バランスウェイトを安定的に動作させることができる。すなわち、簡単な構成で安定動作するバランスウェイトを有する圧縮機を、提供することができる。

第２観点に係る圧縮機では、第１観点に係る圧縮機において、収納部材の空洞が、軸部材に近い側に設けられた内方空洞部と、軸部材から遠い側に設けられた外方空洞部とから、構成されている。ウェイト本体は、軸部材の回転に応じて、内方空洞部から外方空洞部へと移動する。

この場合、軸部材の回転が小さい場合には、第２バランスウェイトのウェイト本体を、軸部材に近い位置に形成された内方空洞部において、第２方向に作用させることができる。そして、軸部材の回転が大きくなった場合には、ウェイト本体を、軸部材から離れた位置に形成された外方空洞部において、第２方向に作用させることができる。このように、本圧縮機では、軸部材の回転数に応じて、第２バランスウェイトの状態を適切に変化させることができる。これにより、本圧縮機では、低回転数から高回転数に至るまでの幅広い領域において、第２バランスウェイトを軸部材に対して効果的に作用させることができる。

第３観点に係る圧縮機では、第２観点に係る圧縮機において、ウェイト本体が、軸部材の回転数が所定の回転数を越えた場合に、内方空洞部から外方空洞部に移動する。

この場合、軸部材の回転数が所定の回転数以下である場合には、ウェイト本体が内方空洞部に配置される。そして、軸部材の回転数が所定の回転数を越えた場合には、ウェイト本体は、内方空洞部から外方空洞部に移動し、外方空洞部に配置される。より具体的には、軸部材の回転数が所定の回転数以下の場合には、ウェイト本体に作用する遠心力と、ウェイト本体に作用する重力とが互いに釣り合うことによって、ウェイト本体が内方空洞部に配置されている。一方で、軸部材の回転数が所定の回転数を越えた場合には、上記の遠心力が上記の重力より大きくなり、ウェイト本体が内方空洞部から外方空洞部に移動する。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、第２バランスウェイトを安定的に動作させることができる。

第４観点に係る圧縮機では、第２観点又は第３観点に係る圧縮機において、空洞の内方空洞部が、軸部材に沿って回転子から離れる方向に延びた部分であり、空洞の外方空洞部が、内方空洞部において回転子に近い側から第２方向に延びた部分である。

この場合、内方空洞部は、軸部材に沿って回転子から離れる方向に延びており、外方空洞部は、内方空洞部において回転子に近い側から第２方向に延びている。このため、ウェイト本体が内方空洞部に位置する場合より、ウェイト本体が外方空洞部に位置する場合の方が、ウェイト本体は、圧縮要素及び軸部材から離れた位置に配置される。これにより、ウェイト本体が外方空洞部に位置する場合に、軸部材に発生する不均衡力に対してウェイト本体を効果的に作用させることができる。

第５観点に係る圧縮機では、第４観点に係る圧縮機において、内方空洞部が、ウェイト本体を外方空洞部に案内するために軸部材の軸方向に対して傾斜させた第１傾斜部を、有している。この場合、内方空洞部には、ウェイト本体を外方空洞部に案内するための第１傾斜部が形成されているので、ウェイト本体を、内方空洞部から外方空洞部へとスムーズに移動させることができる。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、第２バランスウェイトを安定的に動作させることができる。

第６観点に係る圧縮機では、第５観点に係る圧縮機において、内方空洞部が、径方向において第１傾斜部に対向した対向部を、さらに有している。内方空洞部では、ウェイト本体が、第１傾斜部と対向部との間で支持されている。この場合、ウェイト本体を第１傾斜部と対向部との間で支持することによって、ウェイト本体を、内方空洞部において第２方向に安定的に作用させることができる。

第７観点に係る圧縮機では、第４観点から第６観点に係る圧縮機において、外方空洞部が、ウェイト本体を内方空洞部に案内するために水平面に対して傾斜させた第２傾斜部を、有している。この場合、外方空洞部には、ウェイト本体を内方空洞部に案内するための第２傾斜部が、形成されているので、ウェイト本体を、外方空洞部から内方空洞部へとスムーズに移動させることができる。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、第２バランスウェイトを安定的に動作させることができる。

第８観点に係る圧縮機では、第２観点から第７観点のいずれかに記載の圧縮機において、外方空洞部が、ウェイト本体が遠心力を受けて当接する当接部を、さらに有している。この場合、外方空洞部には、ウェイト本体が遠心力を受けて当接する当接部が、形成されているので、この当接部によってウェイト本体の移動量を制限することができる。すなわち、外方空洞部に設けられた当接部によって、第２バランスウェイトが軸部材に作用し過ぎないように規制することができる。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、第２バランスウェイトの最大値を、容易に設定することができる。

第９観点に係る圧縮機では、第１観点から第８観点のいずれかに記載の圧縮機において、収納部材が、軸部材から所定の距離を隔てた位置において、回転子に装着されている。この場合、収納部材が、軸部材から所定の距離を隔てた位置において、回転子に装着されているので、軸部材に発生する不均衡力に対してウェイト本体をより効果的に作用させることができる。

第１観点に係る圧縮機では、第１バランスウェイトと第２バランスウェイトとからなる２種類のバランスウェイト、すなわち簡単な構成のバランスウェイトによって、軸部材に発生する遠心力等のような不均衡力に対して、バランスをとることができる。特に、第２バランスウェイトでは、ウェイト本体を空洞で移動させることによって、軸部材に発生する不均衡力に対して適切にバランスをとることができる。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、バランスウェイトを安定的に動作させることができる。すなわち、簡単な構成で安定動作するバランスウェイトを有する圧縮機を、提供することができる。

第２観点に係る圧縮機では、軸部材の回転が小さい場合には、第２バランスウェイトのウェイト本体を、軸部材に近い位置に形成された内方空洞部において、第２方向に作用させることができる。そして、軸部材の回転が大きくなった場合には、ウェイト本体を、軸部材から離れた位置に形成された外方空洞部において、第２方向に作用させることができる。このように、本圧縮機では、軸部材の回転数に応じて、第２バランスウェイトの状態を適切に変化させることができる。これにより、本圧縮機では、低回転数から高回転数に至るまでの幅広い領域において、第２バランスウェイトを軸部材に対して効果的に作用させることができる。

第３観点に係る圧縮機では、軸部材の回転数が所定の回転数以下である場合には、ウェイト本体が内方空洞部に配置される。そして、軸部材の回転数が所定の回転数を越えた場合には、ウェイト本体は、内方空洞部から外方空洞部に移動し、外方空洞部に配置される。このように、本圧縮機では、特別な機構を用いることなく、軸部材の回転数に応じて、第２バランスウェイトを安定的に動作させることができる。

第４観点に係る圧縮機では、内方空洞部が、軸部材に沿って回転子から離れる方向に延びており、外方空洞部は、内方空洞部において回転子に近い側から第２方向に延びている。このため、ウェイト本体が内方空洞部に位置する場合より、ウェイト本体が外方空洞部に位置する場合の方が、ウェイト本体は、圧縮要素及び軸部材から離れた位置に配置される。これにより、ウェイト本体が外方空洞部に位置する場合に、軸部材に発生する不均衡力に対してウェイト本体を効果的に作用させることができる。

第５観点に係る圧縮機では、内方空洞部に、ウェイト本体を外方空洞部に案内するための第１傾斜部が形成されているので、ウェイト本体を、内方空洞部から外方空洞部へとスムーズに移動させることができる。

第６観点に係る圧縮機では、ウェイト本体を第１傾斜部と対向部との間で支持することによって、ウェイト本体を、内方空洞部において第２方向に安定的に作用させることができる。

第７観点に係る圧縮機では、外方空洞部に、ウェイト本体を内方空洞部に案内するための第２傾斜部が、形成されているので、ウェイト本体を、外方空洞部から内方空洞部へとスムーズに移動させることができる。

第８観点に係る圧縮機では、外方空洞部に、ウェイト本体が遠心力を受けて当接する当接部が、形成されているので、この当接部によってウェイト本体の移動量を制限することができる。すなわち、外方空洞部に設けられた当接部によって、第２バランスウェイトが軸部材に作用し過ぎないように規制することができる。

第９観点に係る圧縮機では、収納部材が、軸部材から所定の距離を隔てた位置において、回転子に装着されているので、軸部材に発生する不均衡力に対してウェイト本体をより効果的に作用させることができる。

本発明の一実施形態に係るロータリー圧縮機の断面図である。 シリンダ及びピストンの構成を示す概略平面断面図である。 第２バランスウェイト（収納部材）の概略平面図である。 第２バランスウェイトを径方向に切断した断面図である。 一変形例としての第２バランスウェイトの断面図である。 別の変形例としての第２バランスウェイトの断面図である。 別の変形例としての第２バランスウェイトの断面図である。

（１）ロータリー圧縮機の構成
以下、図面に基づいて、本発明に係るロータリー圧縮機の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るロータリー圧縮機の断面図である。以下、本発明の一実施形態に係る電動機２１を備えたロータリー圧縮機１０について詳細に説明する。

ロータリー圧縮機１０は、図１に示すように、１シリンダ型のロータリー圧縮機である。ロータリー圧縮機１０は、密閉ケーシング１１と、駆動機構２０と、圧縮機構３０（圧縮要素）と、第１バランスウェイト６０と、第２バランスウェイト６５とを、備えている。

このロータリー圧縮機１０では、密閉ケーシング１１内において、圧縮機構３０が、駆動機構２０の下側に配置されている。圧縮機構３０は、密閉ケーシング１１内に配置されている。詳細には、圧縮機構３０は、密閉ケーシング１１内の下部側に収容されている。圧縮機構３０は、低圧のガス冷媒を圧縮する。圧縮機構３０は、ロータリー型の圧縮機構である。圧縮機構３０は、主として、駆動軸２２の軸受けとして機能するフロントヘッド部材３１及びリアヘッド部材３２と、シリンダ３３と、ピストン３４と、マフラ部材３５とを有している。

フロントヘッド部材３１は、電動機２１に近い側でシリンダ３３に装着されている。具体的には、フロントヘッド部材３１は、シリンダ３３の上面に装着されている。リアヘッド部材３２は、電動機２１から遠い側でシリンダ３３に装着されている。具体的には、フロントヘッド部材３１は、シリンダ３３の下面に装着されている。

シリンダ３３は、略円板状の金属製の鋳造部材である。図２に示すように、シリンダ３３には、吸入通路３６と、ブッシュ孔３９と、吐出通路４０と、シリンダ室Ｓ１とが、形成されている。吸入通路３６は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入するための通路である。

吸入通路３６は、シリンダ３３の外周面と内周面とを径方向に貫通するように形成されている。そして、吸入通路３６は、内側端がシリンダ室Ｓ１に開口し、外側端がシリンダ３３の外周部において開口している。

ブッシュ孔３９は、吸入通路３６の近傍に形成されている。ブッシュ孔３９は、シリンダ３３の内周面において、シリンダ３３の上端面から下端面に伸びる溝状の凹部である。ブッシュ孔３９には、断面が略半円柱状の一対のブッシュ４４が、揺動自在に配置されている。具体的には、一対のブッシュ４４は、ブッシュ孔３９におけるシリンダ３３の内周面側に、配置されている。

吐出通路４０は、シリンダ３３の周方向において、ブッシュ孔３９を吸入流路３６とで挟む位置において、シリンダ３３の内面の一部を半円状に切り欠くように形成されている。

シリンダ室Ｓ１は、吸入通路３６から吸入される冷媒が流入する空間である。シリンダ室Ｓ１は、ピストン３４によって、低圧室Ｓａと高圧室Ｓｂとに区画されている。低圧室Ｓａには、吸入通路３６の内側端が連通している。

ピストン３４は、シリンダ室Ｓ１内に流入した冷媒を圧縮するためのものである。ピストン３４は、図２に示すように、円筒状のローラ部４１と、直方体状のブレード部４２とを、有している。ローラ部４１は、駆動軸２２に設けられた偏心部２３において、駆動軸２２に回動自在に装着されている。このローラ部４１は、シリンダ室Ｓ１の内部に配置される。

ブレード部４２は、ローラ部４１の外面から径方向外方に突出した部分であり、ローラ部４１と一体に形成されている。ブレード部４２は、一対のブッシュ４４の間に配置されている。ブレード部４２は、一対のブッシュ４４の間において、進退移動自在に支持されている。

このような圧縮機構３０では、吸入通路３６から低圧室Ｓａに吸入された冷媒が、高圧室Ｓｂにおいて圧縮される。詳細には、圧縮機構３０は、両ブッシュ４４を揺動中心として、ピストン３４をシリンダ室Ｓ１の内部において揺動させることによって、シリンダ室Ｓ１の容積を変化させている。これにより、冷媒が、高圧室Ｓｂにおいて圧縮される。すると、高圧室Ｓｂにおいて圧縮された冷媒が、高圧室Ｓｂから吐出通路４０へと吐出される。

なお、ここでは、ブレード部４２がローラ部４１と一体に形成されている場合の例を示すが、ブレード部４２とローラ部４１とは別体であってもよい（図示しない）。この場合、図２における一対のブッシュ４４は用いられず、一対のブッシュ４４間の通路がシリンダ３３によって形成される。この通路には、ブレード部４２が配置される。この状態において、ローラ部４１をシリンダ室Ｓ１の内部において揺動させることによって、シリンダ室Ｓ１の容積を変化させることができる。

駆動機構２０は、図１に示すように、密閉ケーシング１１内に配置されている。詳細には、駆動機構２０は、密閉ケーシング１１内の上部側に収容されている。駆動機構２０は、圧縮機構３０を駆動する。駆動機構２０は、駆動源となる電動機２１と、電動機２１に取り付けられる駆動軸２２（軸部材）とを有する。

電動機２１は、駆動軸２２を回転駆動するためのものである。電動機２１は、主として、回転子４０と、固定子５０とを、有している。回転子４０は、駆動軸２２に固定される。詳細には、回転子４０は、駆動軸２２に挿嵌されており、駆動軸２２と共に回転する。回転子４０は、回転子本体４０ａと、回転子本体に埋設された磁石（図示しない）とを、有している。固定子５０は、回転子４０の径方向外方に所定の空間を隔てて、密閉ケーシング１１の内部に固定されている。固定子５０は、円筒状の固定子本体５１と、固定子本体に巻かれたコイル（図示しない）とを、有している。上記のような電動機２１では、固定子５０のコイルに電気が流されると、コイルの内側に回転磁界が発生し、回転子４０が駆動軸２２と共に回転する。なお、以下では、回転子本体４０ａを回転子４０と同義で用い、固定子本体５１を固定子５０と同義で用いる場合がある。

駆動軸２２は、密閉ケーシング１１の内部に回転自在に装着されている。具体的には、駆動軸２２は、フロントヘッド部材３１、シリンダ３３、及びリアヘッド部材３２に挿通された状態で、ケーシングの内部に回転自在に装着されている。また、駆動軸２２は、回転子４０に挿嵌している。また、駆動軸２２は、偏心部２３を介して、ピストン３４のローラ部４１に挿通されている。これにより、駆動軸２２が回転子４０と共に回転すると、偏心部２３が駆動軸２２まわりに偏心しながら回転し、ピストン３４が、両ブッシュ４４を揺動中心として、駆動軸２２まわりに偏心しながら回転する。これにより、上記の圧縮機構３０において説明したように、シリンダ室Ｓ１の冷媒が圧縮される。

第１バランスウェイト６０は、図２に示すように、円弧状に湾曲した板状に形成されている。第１バランスウェイト６０は、図１に示すように、駆動軸２２の軸方向において圧縮機構３０から遠い側で回転子４０に装着されている。すなわち、第１バランスウェイト６０は、駆動軸２２がブレード部４２との間に位置するように、回転子４０の上面に装着されている。

具体的には、第１バランスウェイト６０は、ピストン３４がシリンダ室Ｓ１の内部で中立状態（図２の状態）である場合において、駆動軸２２の軸芯Ｏから、ピストン３４の外面例えばローラ部４１の外周面がシリンダ室Ｓ１の内周面に当接する位置Ｐへと向かう方向側において、回転子４０の上面に装着されている。この状態においては、第１バランスウェイト６０の円周方向中央部が、駆動軸２２の軸芯Ｏと位置Ｐとを結ぶ直線上に配置されている。図２には、圧縮機構３０のピストン３４の配置に対する第１バランスウェイト６０の配置を示すために、第１バランスウェイト６０の外形を破線で示している。

なお、図２に示したピストン３４の中立状態は、駆動軸２２の偏心部２３の重心（図心）から駆動軸２２の軸芯Ｏへと向かう方向と、ローラ部４１の中心（図心）を基準としてブレード部４２が半径方向に延びる方向とが一致した状態である。

このように第１バランスウェイト６０を配置することによって、第１バランスウェイト６０を、駆動軸２２から離れる方向（第１方向Ｄ１）に作用させることができる。

第２バランスウェイト６５は、図１に示すように、駆動軸２２の軸方向において、圧縮機構３０に近い側で回転子４０に装着されている。第２バランスウェイト６５は、収納部材６６とウェイト本体７０とを有している。収納部材６６は、図２及び図３に示すように、外形が円弧状に湾曲して形成されている。収納部材６６は、ブレード部４２の下方において、回転子４０の下面に装着されている。

具体的には、収納部材６６は、上記の中立状態（図２の状態）において、上記の位置Ｐから駆動軸２２の軸芯Ｏへと向かう方向側において、回転子４０の下面に装着されている。この状態においては、第２バランスウェイト６５の円周方向中央部、例えば後述する空洞６７が、駆動軸２２の軸芯Ｏと位置Ｐとを結ぶ直線上に配置されている。図２には、圧縮機構３０のピストン３４の配置に対する収納部材６６（第２バランスウェイト６５）の配置を示すために、収納部材６６の外形を破線で示している。

収納部材６６は、図１に示すように、駆動軸２２から所定の距離を隔てた位置において、回転子４０の下面に装着されている。具体的には、収納部材６６の内周側の壁面が、駆動軸２２の外周面から所定の距離を隔てた位置に配置された状態で、収納部材６６が、回転子４０の下面に装着されている。収納部材６６にはリベット用の孔部８０が形成されており、このリベット用の孔部８０にリベット（図示しない）を挿入することによって、収納部材６６は、回転子４０の下面にかしめ固定されている。

収納部材６６には空洞６７が形成されており、この空洞６７は、収納部材６６における円周方向中央部に形成されている。空洞６７には、ウェイト本体７０が移動可能なように配置されている。また、空洞６７は、上記の中立状態において、上記の位置Ｐから駆動軸２２の軸芯Ｏへと向かう方向に位置している。

空洞６７は、図３及び図４に示すように、駆動軸２２に近い側に設けられた内方空洞部６８と、駆動軸２２に遠い側に設けられた外方空洞部６９とから、構成されている。内方空洞部６８は、駆動軸２２に沿って回転子４０から圧縮機構３０に向かう方向に延びた部分である。内方空洞部６８は、第１傾斜部６８ａと、対向部６８ｂと、一対の壁部６８ｃとによって、形成されている。第１傾斜部６８ａは、ウェイト本体７０を、内方空洞部６８から外方空洞部６９へと案内するためのものである。第１傾斜部６８ａは、駆動軸２２の軸方向に対して傾斜している。より具体的には、第１傾斜部６８ａは、回転子４０に近づくにつれて駆動軸２２から離れるように、駆動軸２２の軸方向に対して所定の角度θ１で傾斜している。対向部６８ｂは、径方向において第１傾斜部６８ａに対向して形成されている。また、対向部６８ｂは、駆動軸２２に沿って回転子４０から離れる方向に延びている。一対の壁部６８ｃは、空洞６７においてウェイト本体７０の円周方向への移動を規制するために、円周方向に互いに対向して設けられた部分である。

このような内方空洞部６８にウェイト本体７０が配置された場合、ウェイト本体７０は、第１傾斜部６８ａと対向部６８ｂとの間で半径方向への移動が規制され、一対の壁部６８ｃの間で円周方向への移動が規制される。なお、内方空洞部６８の圧縮機構側は開口している。この開口は、図４に示すように、閉塞部材９２によって塞がれている。閉塞部材９２は、板状に形成されている。閉塞部材９２は、収納部材６６の圧縮機構側の面、すなわち収納部材６６の下面に装着されている。この閉塞部材９２によって、内方空洞部６８の底部が形成されている。

外方空洞部６９は、内方空洞部６８において回転子４０に近い側から外方に延びた空洞部である。言い換えると、外方空洞部６９は、内方空洞部６８の上部から外方に延びた空洞部である。また、外方空洞部６９は、内方空洞部６８における圧縮機構側の端部より回転子側に設けられている。具体的には、外方空洞部６９の底部（後述する第２傾斜部６９ａ）は、内方空洞部６８の底部（閉塞部材９２によって閉塞された部分）より上方に設けられている。

外方空洞部６９は、第２傾斜部６９ａと、当接部６９ｂと、上述した一対の壁部６８ｃとによって、形成されている。第２傾斜部６９ａは、ウェイト本体７０を、外方空洞部６９から内方空洞部６８へと案内するためのものである。第２傾斜部６９ａは、水平面に対して傾斜している。より具体的には、第２傾斜部６９ａは、駆動軸２２から離れるにつれて回転子４０に近づくように、水平面に対して所定の角度θ２で傾斜している。当接部６９ｂは、ウェイト本体７０が遠心力を受けて当接する部分である。また、当接部６９ｂは、対向部６８ｂに対向して形成されている。一対の壁部６８ｃは、上述した内方空洞部６８と共通の壁部となっている。

このような外方空洞部６９では、ウェイト本体７０は、遠心力によって当接部６９ｂに当接し半径方向への移動が規制され、一対の壁部６８ｃの間で円周方向への移動が規制される。なお、上述した空洞６７では、内方空洞部６８の回転子側及び外方空洞部６９の回転子側は、開口しているが、収納部材６６を回転子４０の下面に装着することによって、この開口は塞がれる。

ウェイト本体７０は、駆動軸２２を基準とした第１方向Ｄ１とは異なる第２方向Ｄ２に作用するウェイトである。具体的には、ウェイト本体７０は、駆動軸２２を基準として第１方向Ｄ１とは反対の方向である第２方向Ｄ２に作用するウェイトである。ウェイト本体７０は、球状に形成されている。ウェイト本体７０は、空洞６７に配置されおり、内方空洞部と外方空洞部との間で移動可能である。ウェイト本体７０は、駆動軸２２の回転に応じて、内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動する。具体的には、ウェイト本体７０は、駆動軸２２の回転数が低い場合は内方空洞部６８に配置され、駆動軸２２の回転数が高くなると外方空洞部６９に移動し、外方空洞部６９に配置される。

（２）バランスウェイトの動作
バランスウェイトの動作の説明を行う前に、まず、圧縮機構３０の動作を簡単に説明する。電動機２１において回転子４０が固定子５０の内周部で回転すると、駆動軸２２も同時に回転し、圧縮機構３０が作動する。圧縮機構３０では、駆動軸２２を回転させることによって、偏心部２３が挿通されたピストン３４が、シリンダ室Ｓ１の内部において揺動する。これにより、シリンダ室Ｓ１の容積が変化し、冷媒が圧縮される。言い換えると、ピストン３４を駆動軸２２まわりに偏心させた状態で回動させることによって、ピストン３４は冷媒を圧縮している。このため、駆動軸２２には、ピストン３４の揺動による力、すなわちピストン３４の偏心回転による力が、作用する。また、偏心部２３にも、駆動軸２２の回転により、遠心力が発生する。

駆動軸２２の一端側においてピストン３４が揺動した場合、ピストン３４の偏心回転による力に対応する遠心力が、駆動軸２２に発生する。例えば、駆動軸２２の回転が低速である場合、すなわち駆動軸２２が剛体回転している場合には、第２バランスウェイト６５において、ウェイト本体７０が内方空洞部６８に配置された状態で、上記の第１バランスウェイト６０とともに、上記の遠心力と釣り合い、駆動軸２２のバランスが保たれている。

一方で、駆動軸２２の回転が高速になると、第１バランスウェイト６０の影響が大きくなり、駆動軸２２が第１方向Ｄ１へ撓んでしまうおそれがある。そこで、第２バランスウェイト６５において、ウェイト本体７０を内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動させることによって、この撓みを抑制する。すなわち、ウェイト本体７０を外方空洞部６９に配置することによって、上記の撓みが発生する方向と反対の方向（第２方向Ｄ２）に、付加的な力を作用させている。すなわち、この場合は、上記の第１バランスウェイト６０と、ウェイト本体７０が外方空洞部６９に配置された状態の第２バランスウェイト６５とによって、駆動軸２２のバランスが保たれている。

ここで、ウェイト本体７０が、内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動するタイミングについての説明を示しておく。ウェイト本体７０が第１傾斜部６８ａに当接した状態で静止する条件式、すなわちウェイト本体７０が第１傾斜部６８ａに沿って上方に移動しない条件式は、ウェイト本体７０に作用する遠心力と、ウェイト本体７０に作用する重力とに基づいて、算出される。具体的には、第１傾斜部６８ａに平行な方向の遠心力の分力と、第１傾斜部６８ａに平行な方向の重力の分力との釣合方程式が、上記の条件式となる。

例えば、図４に示すように、第１傾斜部６８ａの傾斜角度をθ１（rad）、駆動軸２２の回転数ω（rps）、駆動軸２２の軸芯Ｏとウェイト本体７０の重心との距離をｒ（mm）、ウェイト本体７０の質量をｍ（g）と表現すると、上記の条件式は、「ｍｒω²・ｃｏｓθ１＝ｍｇ・ｓｉｎθ１」と示される。ここで、回転数ωｏを、ウェイト本体７０が第１傾斜部６８ａにおいて移動を開始する回転数とすると、この回転数ωｏは、「ωｏ²＝（ｇ／ｒ）・ｔａｎθ１」式によって定義される。すなわち、内方空洞部６８へのウェイト本体７０の配置位置（上記の距離ｒ）、及び収納部材６６における第１傾斜部６８ａの傾斜角度θ１によって、ウェイト本体７０が第１傾斜部６８ａにおいて移動を開始する回転数ωｏが、決定される。

これにより、駆動軸２２の回転数ωが、この条件式で算出される回転数ωｏ以下である場合には、ウェイト本体７０は内方空洞部６８に配置される。一方で、駆動軸２２の回転数ωが、この条件式で算出される回転数ωｏを越えると、ウェイト本体７０は、内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動する。すなわち、駆動軸２２の回転数ωが、回転数ωｏ以上である場合には、ウェイト本体７０は外方空洞部６９に配置される。なお、駆動軸２２の回転数ωが、再び、回転数ωｏ以下になった場合は、ウェイト本体７０は、第２傾斜部６９ａに沿って、外方空洞部６９から内方空洞部６８へと移動し、内方空洞部６８に配置される。

（３）特徴
本実施形態に係る圧縮機１０では、第１バランスウェイト６０と第２バランスウェイト６５とからなる２種類のバランスウェイトによって、駆動軸２２に発生する遠心力等のような不均衡力に対して、バランスをとることができる。特に、第２バランスウェイト６５は、駆動軸２２の回転数ωが大きくなった場合に、ウェイト本体７０を空洞６７で移動させることによって、駆動軸２２に発生する不均衡力に対して適切にバランスをとることができる。例えば、駆動軸２２の回転数ωが大きくなり、駆動軸２２の撓みによる振動が許容振動に到達する際に、ウェイト本体７０を内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動させることによって、駆動軸２２のバランスをより適切に保つことができる。このように、本圧縮機１０では、特別な機構を用いることなく、低回転数ωから高回転数ωに至るまでの幅広い領域において、バランスウェイトを安定的に動作させることができる。すなわち、簡単な構成で安定動作するバランスウェイトを有する圧縮機１０を、提供することができる。

また、本実施形態に係る圧縮機１０では、内方空洞部６８に形成された第１傾斜部６８ａ、及び外方空洞部６９に形成された第２傾斜部６９ａによって、ウェイト本体７０を、内方空洞部６８と外方空洞部６９との間で、スムーズに移動させることができる。このように、本圧縮機１０では、特別な機構を用いることなく、第２バランスウェイト６５を安定的に移動させることができる。

また、本圧縮機１０では、ウェイト本体７０を第１傾斜部６８ａと対向部６８ｂとの間で支持することによって、ウェイト本体７０を、内方空洞部６８において第２方向Ｄ２に安定的に作用させることができる。また、本圧縮機１０では、ウェイト本体７０が遠心力を受けて当接する当接部６９ｂによって、ウェイト本体７０の移動量の上限を決定することができる。これにより、第２バランスウェイト６５が、駆動軸２２に対して過度に作用し過ぎないように規制することができる。さらに、収納部材６６が、駆動軸２２から所定の距離を隔てた位置において、回転子４０に装着されているので、駆動軸２２に発生する不均衡力に対して、第２バランスウェイト６５をより効果的に作用させることができる。

（４）変形例
以下に変形例を示す。以下の変形例では、上記実施形態に対応する部材や部分については、同じ符号を付している。

（４−１）
上記実施形態の圧縮機１０では、空洞６７を構成する対向部６８ｂが、収納部材６６本体に一体に形成される場合の例を示したが、対向部６８ｂの設置形態については、上記実施形態に限定されず、どのようにしてもよい。例えば、図５に示すように、板状の第１閉塞部材９１を、収納部材６６の対向部６８ｂとして、収納部材６６本体に装着してもよい。また、図５では、内方空洞部６８の圧縮機構側の開口が、板状の第２閉塞部材９２によって塞がれた場合の例が、示されている。なお、上記実施形態の内方空洞部６８の圧縮機構側の開口は、塞がれてはいないが、図５の第２閉塞部材９２と同様に、この開口を塞いでもよい。この変形例を用いても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（４−２）
上記実施形態の圧縮機１０では、ウェイト本体７０が球状に形成される場合の例を示したが、ウェイト本体７０の形状は、上記実施形態に限定されず、どのような形状にしてもよい。例えば、図６に示すように、ウェイト本体７０が、第１傾斜部６８ａと対向部６８ｂとの間に嵌合可能な形状に形成されていてもよい。この場合、上記実施形態の効果に加えて、ウェイト本体７０を内方空洞部６８に確実に保持することができる。

（４−３）
上記実施形態の圧縮機１０では、第１傾斜部６８ａが所定の傾斜角度θ１で傾斜している場合の例を示したが、第１傾斜部６８ａの形状は上記実施形態に限定されず、どのようにしてもよい。例えば、図７に示すように、第１傾斜部６８ａを、曲率を持った形状で傾斜させるようにしてもよい。

この場合、第２バランスウェイト６５は、次のように構成される。収納部材６６は、第１収納本体６６ａと第２収納本体６６ｂとを、有している。収納部材６６の空洞６７は、第１収納本体６６ａと第２収納本体６６ｂとを組み合わせることによって形成される。例えば、第１収納本体６６ａと第２収納本体６６ｂとは、上記実施形態と同様に、リベット用の孔部８０にリベットを挿入することによって、互いに連結され、回転子４０の下面にかしめ固定される。

第１収納本体６６ａは空洞６７の上面を形成し、第２収納本体６６ｂは空洞６７の下面及び側面を形成する。詳細には、第１収納本体６６ａは、空洞６７の対向部６８ｂと空洞６７の回転子側の壁部６８ｄ（天井部）とを、形成する。また、第２収納本体６６ｂは、空洞６７の第１傾斜部６８ａと、空洞６７の第２傾斜部６９ａと、空洞６７における一対の壁部６８ｃとを、形成する。このような空洞６７を有する収納部材６６では、第１傾斜部６８ａが、曲率を持って傾斜するように形成されている。また、第１傾斜部６８ａに対向する対向部６８ｂも、曲率を持って傾斜するように形成されている。

まず、駆動軸２２が回転していない状態においては、ウェイト本体７０は、図７に示すように、第１傾斜部６８ａ及び対向部６８ｂの間の空洞６７、すなわち内方空洞部６８に、配置されている。次に、駆動軸２２が回転し始めると、駆動軸２２の回転数に応じて、ウェイト本体７０は、第１傾斜部６８ａ及び対向部６８ｂの間において、上方に移動する。そして、ウェイト本体７０は、駆動軸２２の回転数に対応する釣合位置において、第１傾斜部６８ａに当接した状態で静止する。続いて、駆動軸２２の回転数がより大きくなると、ウェイト本体７０は、第１傾斜部６８ａと第２傾斜部６９ａとによって形成される隅角部を、いずれ乗り越えて、当接部６９ｂに当接する。すなわち、ウェイト本体７０は、内方空洞部６８から外方空洞部６９へと移動し、当接部６９ｂに当接する。

上記のような構成を有する第２バランスウェイト６５では、駆動軸２２に対してウェイト本体７０が第２方向Ｄ２に作用する力を、内方空洞部６８において変化させることができる。これにより、ウェイト本体７０が内方空洞部６８に位置している間において、駆動軸２２の回転数に応じた適切なバランスを、得ることができる。また、この場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

１１ 密閉ケーシング（ケーシング）
２１ 電動機
２２ 駆動軸（軸部材）
３０ 圧縮機構（圧縮要素）
４０ 回転子
５０ 固定子
６０ 第１バランスウェイト
６５ 第２バランスウェイト
６６ 収納部材
６７ 空洞
６８ 内方空洞部
６８ａ 第１傾斜部
６８ｂ 対向部
６９ 外方空洞部
６９ａ 第２傾斜部
６９ｂ 当接部
７０ ウェイト本体
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向

特許第３５６２４４４号公報

Claims (9)

1. ケーシング（１１）と、
   前記ケーシングの内部に回転自在に装着される軸部材（２２）と、
   前記ケーシングの内部に固定される固定子（５０）と、前記軸部材に固定される回転子（４０）とを有する電動機（２１）と、
   前記ケーシングに収納され、前記軸部材の回転により作動流体を圧縮する圧縮要素（３０）と、
   前記軸部材の軸方向において前記回転子に対して前記圧縮要素から遠い側で装着され、前記軸部材から離れる第１方向（Ｄ１）に作用する第１バランスウェイト（６０）と、
   ウェイト本体（７０）と、前記軸部材の軸方向において前記回転子に対して前記圧縮要素に近い側で装着され、前記軸部材を基準として前記第１方向とは異なる方向である第２方向（Ｄ２）に前記ウェイト本体が移動可能な空洞（６７）が形成された収納部材（６６）とを、有し、前記第２方向（Ｄ２）に作用する第２バランスウェイト（６５）と、
   を備える圧縮機。
2. 前記空洞は、前記軸部材に近い側に設けられた内方空洞部（６８）と、前記軸部材から遠い側に設けられた外方空洞部（６９）とから、構成され、
   前記ウェイト本体は、前記軸部材の回転に応じて、前記内方空洞部から前記外方空洞部へと移動する、
   請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ウェイト本体は、前記軸部材の回転数が所定の回転数を越えた場合に、前記内方空洞部から前記外方空洞部に移動する、
   請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記空洞では、前記内方空洞部は、前記軸部材に沿って前記回転子から離れる方向に延びた部分であり、前記外方空洞部は、前記内方空洞部において前記回転子に近い側から前記第２方向に延びた部分である、
   請求項２又は３に記載の圧縮機。
5. 前記内方空洞部は、前記ウェイト本体を前記外方空洞部に案内するために前記軸部材の軸方向に対して傾斜させた第１傾斜部（６８ａ）を、有している、
   請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記内方空洞部は、径方向において前記第１傾斜部に対向した対向部（６８ｂ）を、さらに有し、
   前記内方空洞部では、前記ウェイト本体は、前記第１傾斜部と前記対向部との間で支持されている、
   請求項５に記載の圧縮機。
7. 前記外方空洞部は、前記ウェイト本体を前記内方空洞部に案内するために水平面に対して傾斜させた第２傾斜部（６９ａ）を、有している、
   請求項４から６のいずれかに記載の圧縮機。
8. 前記外方空洞部は、前記ウェイト本体が遠心力を受けて当接する当接部（６９ｂ）を、さらに有している、
   請求項２から７のいずれかに記載の圧縮機。
9. 前記収納部材は、前記軸部材から所定の距離を隔てた位置において、前記回転子に装着されている、
   請求項１から８のいずれかに記載の圧縮機。

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