JP4100238B2

JP4100238B2 - 流体機械

Info

Publication number: JP4100238B2
Application number: JP2003117278A
Authority: JP
Inventors: 裕一神谷; 茂神谷; 世史紀多田; 雅文井上
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP2004324462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体機械に関するもので、スクロール型圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール型圧縮機では、釣り合い錘にて旋回スクロールに発生する遠心力を相殺することにより、振動及び騒音の低減を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許３３９９３８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の発明では、スラスト受け機構にて旋回スクロールに作用する圧縮反力を受ける構造となっているが、スラスト受け機構を構成する保持器は、旋回スクロールの旋回運動に連動して回転軸と直交する方向に往復運動するので、スラスト受け機構でも不釣り合い量が発生する。
【０００５】
したがって、特許文献１に記載の発明のごとく、旋回スクロールに発生する遠心力を相殺するのみでは、振動及び騒音を十分に低減することができない。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な流体機械を提供し、第２には、流体機械の振動及び騒音を十分に低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ハウジング（９）と、ハウジング（９）に対して固定された固定部材（１３）と、固定部材（１３）と共に流体を吸入圧縮する作動室（Ｖ）を構成し、固定部材（１３）に対して旋回することにより、作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させる旋回部材（１４）と、回転することにより、旋回部材（１４）を旋回運動させる回転軸（１１）と、旋回部材（１４）に作用する圧縮反力のうち旋回部材（１４）の回転軸（１１）の中心線に平行方向のスラスト力を受けるとともに、旋回方向に往復運動する可動部材（１７ｃ、１７ｄ、１７ｇ、１７ｈ、１７ｊ）にて旋回部材（１４）を旋回可能に支持するスラスト受け機構（１７）と、旋回部材（１４）の旋回に伴って発生する慣性力の不釣り合い量を相殺する釣り合い錘（２４〜２６）とを備え、
スラスト受け機構（１７）は、旋回部材（１４）の旋回に伴って、中心線に直交する一の方向（Ｙ）に往復運動する第１の部材（１７ａ、１７ｃ）、中心線と一の方向（Ｙ）との双方に直交する他の方向（Ｘ）に往復運動する第２の部材（１７ｂ、１７ｄ）、および、第１の部材（１７ａ、１７ｃ）と第２の部材（１７ｂ、１７ｄ）との間に介在してハウジング（９）に対して他の方向（Ｘ）のみに変位する第３の部材（１７ｊ）を有し、第１の部材は、一の方向（Ｙ）に回転可能に保持された略円柱状の第１転動体（１７ａ）、および、第１転動体（１７ａ）を保持する第１保持器（１７ｃ）を有して構成され、第１保持器（１７ｃ）には、一の方向（Ｙ）に長径を有する第１長穴（１７ｎ）が設けられ、第１長穴（１７ｈ）には、旋回部材（１４）に固定された第１ピン（１７ｑ）が貫通しており、第２の部材は、他の方向（Ｘ）に回転可能に保持された略円柱状の第２転動体（１７ｂ）、および、第２転動体（１７ｂ）を保持する第２保持器（１７ｄ）を有して構成され、第２保持器（１７ｄ）には、他の方向（Ｘ）に長径を有する第２長穴（１７ｐ）が設けられ、第２長穴（１７ｐ）には、ハウジング（９）に固定された第２ピン（１７ｒ）が貫通しており、第３の部材（１７ｊ）のうち、第１長穴（１７ｎ）に対応する部位には、一の方向（Ｙ）に長径を有する第３長穴（１７ｋ）が設けられ、さらに、第２長穴（１７ｐ）に対応する部位には、他の方向（Ｘ）に長径を有する第４長穴（１７ｍ）が設けられ、第３長穴（１７ｋ）の内部には、第１ピン（１７ｑ）が到達しており、第４長穴（１７ｍ）の内部には、第２ピン（１７ｒ）が到達しており、
釣り合い錘は、旋回部材（１４）の旋回に伴って回転軸（１１）に作用する遠心力と反対向きの力を回転軸（１１）に作用させるカウンタウェイト（２４）、および、回転軸（１１）を傾けるモーメントと反対向きのモーメントを回転軸（１１）に作用させるバランスウェイト（２５、２６）によって構成されており、カウンタウェイト（２４）は、中心線を挟んで旋回部材（１４）と反対側に配置されており、
カウンタウェイト（２４）およびバランスウェイト（２５、２６）のそれぞれの偏心質量（ＭＣ、ＭＢ１、ＭＢ２）は、旋回部材（１４）の旋回運動に伴う慣性力（Ｆｒ）と、カウンタウェイト（２４）およびバランスウェイト（２５、２６）のそれぞれに発生する慣性力との和が０となるとともに、中心線上の任意点周りの旋回部材（１４）のモーメント（Ｌ１・ＭＲ）と任意点周りのカウンタウェイト（２４）およびバランスウェイト（２５、２６）のそれぞれのモーメント（Ｌ２・ＭＣ、Ｌ３・ＭＢ１、Ｌ４・ＭＢ２）との和が０となるように求められた値を途中段階の値として、
さらに、カウンタウェイト（２４）の偏心質量（ＭＣ）については、スラスト受け機構（１７）の一の方向（Ｙ）の偏心質量（ＭＳＹ）と他の方向（Ｘ）の偏心質量（ＭＳＸ）が等しくなる際における一の方向（Ｙ）の偏心質量（ＭＳＹ）と他の方向（Ｘ）の偏心質量（ＭＳＸ）との平均値と同じ値の追加の偏心質量（ＭＳ（ａｖｅ））を、カウンタウェイト（２４）の偏心質量（ＭＣ）についての途中段階の値に付加することにより最終的な値が決定され、
さらに、バランスウェイト（２５、２６）の偏心質量（ＭＢ１、ＭＢ２）については、カウンタウェイト（２４）の重心位置とスラスト受け機構（１７）の重心位置との中心線方向の距離（Ｌ６）に平均値（ＭＳ（ａｖｅ））を積算したモーメントの最大値を最小とする偏心質量を、バランスウェイト（２５、２６）の偏心質量（ＭＢ１、ＭＢ２）についての途中段階の値に付加することにより最終的な値が決定されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、流体機械の振動及び騒音を十分に低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、バランスウェイトは、中心線を挟んで旋回部材（１４）と反対側に配置された後部バランスウェイト（２５）、および、中心線を挟んで旋回部材（１４）と同じ側に配置された前部バランスウェイト（２６）によって構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、後部バランスウェイト（２５）は、前部バランスウェイト（２６）よりも、旋回部材（１４）に近い位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る流体機械を蒸気圧縮式冷凍機用の圧縮機に適用したものであり、図１は本実施形態に係る圧縮機１の軸方向断面図である。
【００２２】
なお、蒸気圧縮式冷凍機は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１、圧縮機１から吐出する高圧冷媒を冷却する放熱器、放熱器から流出する冷媒を減圧する減圧器、及び減圧器にて減圧された低圧の液相冷媒を蒸発させて冷凍能力を発生させる蒸発器等から構成され、低温側の熱を高温側に移動させるものである。
【００２３】
因みに、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機では、冷媒を二酸化炭素とするとともに、熱負荷が大きいときに圧縮機１の吐出圧、つまり放熱器内の圧力を冷媒の臨界圧力以上まで加圧している。
【００２４】
次に、本実施形態に係る圧縮機１の構造を図１に基づいて述べる。
【００２５】
圧縮機１は、冷媒を吸入圧縮するスクロール型圧縮機構２と、このスクロール型圧縮機構２を駆動する電動モータ（本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ）３とが一体となった密閉型圧縮機である。
【００２６】
ここで、電動モータ３の概略について述べる。
【００２７】
フロントハウジング４はアルミニウム合金製のモータハウジングであり、固定子鉄心５は、けい素鋼板等の磁性材料からなるヨークであり、この固定子鉄心５はフロントハウジング４に対して固定されている。コイル６は固定子鉄心５に巻き付けられた巻線であり、この巻線６及び固定子鉄心５等からステータコイル７が構成されている。
【００２８】
また、ロータ８はステータコイル７内で回転する回転子であり、このロータ８は複数個の永久磁石８ａ、並びにフロントハウジング４及びミドルハウジング９に軸受１０を介して回転可能に支持されたシャフト１１等から構成されている。
【００２９】
なお、端子１２はステータコイル７（巻線６）に電力を供給する端子であり、これらの端子１２は、図示しないモータ駆動回路に接続されている。
【００３０】
次に、スクロール型圧縮機構２について述べる。
【００３１】
シェル１３はミドルハウジング９に固定されてミドルハウジング９と共に空間を構成する固定部材であり、このシェル１３のうちミドルハウジング９側には、ミドルハウジング９側に向けて突出する渦巻状の歯部１３ａが形成されている。
【００３２】
また、ミドルハウジング９とシェル１３との間には、シェル１３の歯部１３ａに接触して作動室Ｖを構成する渦巻状の歯部１４ａが形成された旋回スクロール１４が配設されており、この旋回スクロール１４が、シェル１３、つまり固定スクロール１３に対して旋回することにより、作動室Ｖの体積を拡大縮小させて流体、つまり圧縮性流体を吸入圧縮する。
【００３３】
また、旋回スクロール１４は、その略中央に形成されたボス部１４ｂにてシャフト１１の一端側（紙面右側）に形成されたクランク部１１ａに、シェル型（内輪を持たないタイプ）の針状コロ軸受（ニードルベアリング）１５を介して連結されている。
【００３４】
そして、クランク部１１ａは、シャフト１１の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成されているため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、シャフト１１周りに旋回（回転）運動する。
【００３５】
因みに、ブッシング１６は、旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して摺動可能に連結し、両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させる従動クランク機構を構成するものであり、このブッシング１６は、旋回スクロール１４に作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して微小変位させて両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させている。
【００３６】
ところで、スラスト受け機構１７は、旋回スクロール１４に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール１４の旋回方向と直交する方向、つまりシャフト１１の長手方向と平行な方向のスラスト力を受けるとともに、旋回スクロール１４を旋回可能に支持するスラストベアリングである。
【００３７】
このスラスト受け機構１７は、図２に示すように、一の方向（紙面上下方向）に回転可能に保持された略円柱状の第１転動体１７ａと、その一の方向と直交する方向（紙面左右方向）に回転可能に保持された第２転動体１７ｂとを有して構成されている。
【００３８】
ここで、略円柱状とは、完全な円柱状は勿論、第１、２転動体１７ａ、１７ｂの軸方向両端側に丸みが形成された（クラウニング処理がされた）ものも含む意味である。
【００３９】
そして、第１保持器１７ｃは第１転動体１７ａを保持する保持手段であり、第２保持器１７ｄは第２転動体１７ｂを保持する保持手段であり、各転動体１７ａ、１７ｂは、各保持器１７ｃ、１７ｄの第１、２保持溝１７ｅ、１７ｆに収納配置されている。
【００４０】
第１レース板１７ｇは、第１保持器１７ｃと旋回スクロール１４との間に配設されて第１転動体１７ａと接触する環状の金属板であり、第２レース板１７ｈは、第２保持器１７ｄとミドルハウジング９の間に配設されて第２転動体１７ｂと接触する環状の金属板であり、第３レース板１７ｊは、両保持器１７ｃ、１７ｄとの間に配設されて第１、２転動体１７ａ、１７ｂに接触する環状の金属板である。
【００４１】
また、第３レース板１７ｊには、各転動体１７ａ、１７ｂの回転方向、つまり第３レース板１７ｊの径方向に向けて延びる長穴１７ｋ、１７ｍが形成されており、これらの長穴１７ｋ、１７ｍは、第３レース板１７ｊの円周方向に９０°づつずれている。
【００４２】
また、第１保持器１７ｃのうち第３レース板１７ｊの長穴１７ｋに対応する部位には、長穴１７ｋな同様な長穴１７ｎが設けられ、第２保持器１７ｄのうち第３レース板１７ｊの長穴１７ｍに対応する部位には、長穴１７ｍな同様な長穴１７ｐが設けられている。
【００４３】
そして、旋回スクロール１４に装着された２本のピン１７ｑが、第１レース板１７ｇ及び第１保持器１７ｃの長穴１７ｎを貫通して第３レース板１７ｊの長穴１７ｋに到達し、ミドルハウジング９に装着された２本のピン１７ｒが、第２レース板１７ｈ及び第２保持器１７ｄの長穴１７ｐを貫通して第３レース板１７ｊの長穴１７ｍに到達している。
【００４４】
因みに、第１、２転動体１７ａ、１７ｂは、表面硬さがＨ_RＣ５９〜６４となるように熱処理が施された高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）製であり、第１〜３レース板１７ｇ、１７ｈ、１７ｊは、表面硬さがＨ_RＣ５９〜６４となるように熱処理が施された高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）製であり、第１、２保持器１７ｃ、１７ｄは、樹脂又は金属製である。
【００４５】
このため、旋回スクロール１４は、第１保持器１７ｃ及び第１レース板１７ｇと一体的に第３レース板１７ｊに対して第１転動体１７ａの回転方向、つまり長穴１７ｍの長径方向のみに変位する。
【００４６】
一方、第３レース板１７ｊは、ミドルハウジング９に対して第２点動体１７ｂの回転方向（長穴１７ｋの長径方向）に変位することができるので、旋回スクロール１４は、クランク部１１ａに対して自転することなく、ミドルハウジング９（シェル１３）に対して自在に平行移動することができる。
【００４７】
ところで、図１中、自転防止用ピン１８は、旋回スクロール１４が旋回する際に、旋回スクロール１４がクランク部１１ａ周りに回転（自転）することを防止する自転防止用手段である。このため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、クランク部１１ａ周りに回転（自転）することなく、シャフト１１の回転中心に対して旋回（公転）する。
【００４８】
また、リアハウジング１９は、シェル１３と共に作動室Ｖから吐出する冷媒を平滑化する吐出室２０を構成するものであり、このリアハウジング１９は、シェル１３と共にボルト２１にてミドルハウジング９に固定されている。
【００４９】
また、吐出ポート２２はシュル（固定スクロール）１３の略中心部に位置する作動室Ｖと吐出室２０とを連通させる連通口であり、この吐出ポート２２のうち吐出室２０側には、吐出室２０に吐出した冷媒が作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁（図示せず）及び吐出弁の最大開度を規制するストッパ２３が設けられている。
【００５０】
カウンタウェイト２４は、シャフト１１の中心線周りに回転（旋回）する部材、つまり旋回スクロール１４に加えて旋回スクロール１４と一体的に回転するコロ軸受１５、第１レース板１７ｇ及びピン１７ｑ等からなる旋回部材Ｒｏの旋回に伴ってシャフト１１に作用する不釣り合い量である遠心力と反対向きの力をシャフト１１に作用させる釣り合い錘の一種であり、このカウンタウェイト２４の重心は、シャフト１１の中心線を挟んで旋回部材Ｒｏと反対側、つまり旋回部材Ｒｏから旋回方向に１８０°ずれた側に位置する。
【００５１】
後部バランスウエイト２５は、シャフト１１の中心線を挟んで旋回部材Ｒｏと反対側であって、旋回部材Ｒｏ側のロータ８の端部、つまりロータ８の端部のうち旋回部材Ｒｏから近い側に設けられた釣り合い錘の一種である。
【００５２】
前部バランスウエイト２６は、シャフト１１の中心線を挟んで旋回部材Ｒｏと同じ側であって、ロータ８の端部のうち後部バランスウエイト２５と反対側、つまりロータ８の端部のうち旋回部材Ｒｏから遠い側に設けられた釣り合い錘の一種である。
【００５３】
そして、後部バランスウエイト２５及び前部バランスウエイト２６により、シャフト１１を傾けるモーメント（以下、このモーメントを傾転モーメントと呼ぶ。）と反対向きのモーメントをシャフト１１に作用させて圧縮機１の可動部で発生する動的不釣り合いを相殺する。
【００５４】
次に、スラスト受け機構１７の概略作動を述べる。
【００５５】
図３は図１の本実施形態における旋回スクロール１４の位置が、紙面上方向、すなわちＹ方向に偏心した時のスラスト受け機構１７の各部材の位置関係を表しており、この状態をシャフト回転角θが０°と呼ぶ。
【００５６】
この場合、旋回スクロール１４に装着されているピン１７ｑ及び第１レース板１７ｇは、旋回スクロール１４と共に紙面上方向に公転半径ｒ、つまりクランク部１１ａの中心線とシャフト１１の中心線との距離だけ移動し、第１レース板１７ｇと第３レース板１７ｊに挟み込まれている第１保持器１７ｃは、第１転動体１７ａと共に公転半径の半分である１／２ｒ移動する。
【００５７】
このとき、第２保持器１７ｄ、第２転動体１７ｂ、及び第３レース板１７ｊは、ミドルハウジング９に装着されているピン１７ｒにより、長穴１７ｐ及び長穴１７ｋの短径方向、つまり上下方向の往復運動が規制されるため移動しない。
【００５８】
また、図４に示すように、図３の状態からシャフト１１が９０°回転したとき、つまりシャフト回転角が９０°のときでは、旋回スクロール１４に装着されたピン１７ｑにより第１レース板１７ｇ、第１保持器１７ｃ、第３レース板１７ｊが旋回スクロール１４と共にＸ軸方向に公転半径ｒだけ移動する。このとき、第２保持器１７ｄと第２転動体１７ｂは転動と共に公転半径の半分である１／２ｒだけＸ軸方向に移動する。
【００５９】
したがって、スラスト受け機構１７においては、旋回スクロール１４の公転旋回に伴って第１保持器１７ｃ及び第１転動体１７ａは、図３、４におけるＹ軸方向に１／２ｒの片振幅で往復運動しながらＸ軸方向に片振幅ｒで往復運動し、一方、第２保持器１７ｄは片振幅１／２ｒで往復運動する事がわかる。
【００６０】
次に、カウンタウェイト２４、後部バランスウエイト２５及び前部バランスウエイト２６の選定方法について述べる。
【００６１】
先ず、従来と同様に、旋回部材Ｒｏのみに着目してカウンタウェイト２４の偏心質量ＭＣ、後部バランスウエイト２５の偏心質量ＭＢ１及び前部バランスウエイト２６の偏心質量ＭＢ２を求め、その後、スラスト受け機構１７を考慮してＭＣ、ＭＢ１及びＭＢ２に対して負荷すべき偏心質量を求める。
【００６２】
なお、偏心質量とは、回転する部材の重心Ｇと回転中心との距離ｒと回転する部材の質量との積で定義される。
【００６３】
図５は旋回部材Ｒｏのみに着目した場合における慣性力（遠心力）の状態を示す図であり、Ｇｒは旋回部材Ｒｏの重心を意味し、Ｇｃはカウンタウェイト２４の重心を意味し、ＧＢ１が後部バランスウエイト２５の重心を意味し、ＧＢ２は前部バランスウエイト２６の重心を意味する。
【００６４】
そして、カウンタウェイト２４の偏心質量ＭＣを適切な大きさとすることにより旋回部材Ｒｏの旋回運動に伴う慣性力（遠心力）Ｆｒを打ち消して静的に釣り合わせる。具体的には、下記の数式１に示すように、カウンタウェイト２４等に発生する慣性力の和が０となるようにする。
【００６５】
【数１】
（ＭＲ＋ＭＢ２）−（ＭＣ＋ＭＢ１）＝０
また、下記の数式２に示すように、任意の点周りのモーメントの和を０とすることにより動的に釣り合わせる。なお、図５では、軸受１０の位置を支点としたモーメントを表している。
【００６６】
【数２】
（Ｌ１・ＭＲ−Ｌ２・ＭＣ）−（Ｌ４・ＭＢ２−Ｌ３・ＭＢ１）＝０
図６はシャフト回転角が０°の場合における旋回部材Ｒｏ及びスラスト受け機構１７に作用する慣性力（遠心力）の状態を示す図であり、図７はシャフト回転角が９０°の場合における旋回部材Ｒｏ及びスラスト受け機構１７に作用する慣性力（遠心力）の状態を示す図である。
【００６７】
ここで、ＭＳＸはＸ軸方向におけるスラスト受け機構１７の偏心質量であり、ＭＳＹはＹ軸方向におけるスラスト受け機構１７の偏心質量であり、ＧＳＸはスラスト受け機構１７を構成する部品のうちＸ軸方向に運動する部品に関する重心を示し、ＧＳＹはスラスト受け機構１７を構成する部品のうちＹ軸方向に運動する部品に関する重心を示す。
【００６８】
なお、スラスト受け機構１７を構成する部品は、前述のごとく、シャフト１１の回転とともにＸ軸方向及びＹ軸方向に往復運動するので、ＭＳＸ、ＭＳＹ、ＧＳＸ及びＧＳＹはシャフト１１の回転とともに変化する。
【００６９】
また、Ｚ軸方向はシャフト１１の平行な方向であり、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する方向である。
【００７０】
因みに、ＭＳＸ及びＭＳＹは下記の数式で示される。
【００７１】
【数３】
ＭＳＸ＝（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３）・ｒ＋（ｍ４＋ｍ５）・１／２・ｒ
ＭＳＹ＝（ｍ２＋ｍ３）・１／２・ｒ
但し、ｍ１：第３レース板１７ｊの質量
ｍ２：第１転動体１７ａの質量
ｍ３：第１保持器１７ｃの質量
ｍ４：第２保持器１７ｄの質量
ｍ５：第２転動体１７ｂの質量
ここで、カウンタウェイト２４等に追加する偏心質量をｍｃとすると、シャフト１１に作用する慣性力の和Ｆは、下記の数式で示される。
【００７２】
【数４】
Ｆ＝ω²・｛（ＭＳＸ−ｍｃ）²×ｓｉｎ²ωｔ＋（ＭＳＹ−ｍｃ）²×ｃｏｓ²ωｔ｝^1/2
但し、ω：シャフト１１の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
ｔ：時間（ｓｅｃ）
そして、数式４からも明らかなように、シャフト１１に作用する慣性力の和Ｆはシャフト１１の回転とともに変動し、その最小値Ｆｍｉｎは以下のようになる。
【００７３】
【数５】
Ｆｍｉｎ＝１／２・｜ＭＳＸ−ＭＳＹ｜・ω²
また、シャフト１１に作用する慣性力の和Ｆが最小となる偏心質量ｍｃは、ＭＳＸとＭＳＹとの相加平均、つまり１／２・（ＭＳＸ＋ＭＳＹ）となる。
【００７４】
なお、以下、１／２・（ＭＳＸ＋ＭＳＹ）をＭＳ（ａｖｅ）と表記する。
【００７５】
次に、傾転モーメントについて述べる。
【００７６】
ＭＳ（ａｖｅ）はスラスト受け機構１７に発生する慣性力を相殺するためにカウンタウェイト２４に付加される偏心質量ｍｃであるが、この偏心質量ｍｃの存在により新たな傾転モーメントが発生する。
【００７７】
そこで、後部バランスウエイト２５に追加する偏心質量をｍＢ１とし、前部バランスウエイト２６に追加する偏心質量をｍＢ２として、任意の点に関するモーメントの和を図８に基づいて考察する。
【００７８】
偏心質量ｍＢ１、ｍＢ２に関するモーメントＴＣは下記の数式で示される。
【００７９】
【数６】
ＴＣ＝ω²・（Ｌ４・ｍＢ２−Ｌ３・ｍＢ１）
また、Ｘ平面内における傾転モーメントＴＸ、及びＹ平面内における傾転モーメントＴＹは下記の数式で示される。
【００８０】
【数７】
ＴＸ＝ω²・ｓｉｎωｔ・（Ｌ５・ＭＳＸ−Ｌ２・ＭＳ（ａｖｅ）−ＴＣ）
【００８１】
【数８】
ＴＹ＝ω²・ｃｏｓωｔ・（Ｌ５・ＭＳＹ−Ｌ２・ＭＳ（ａｖｅ）−ＴＣ）
したがって、傾転モーメントの大きさＴは、（ＴＸ²＋ＴＹ²）^1/2となり、ＭＳ（ａｖｅ）−ＴＣ＝ＴＣ'とすると、傾転モーメントの大きさＴは下記の数式で示される。
【００８２】
【数９】
Ｔ＝ω²・｛（Ｌ５・ＭＳＸ−ＴＣ’）²・ｓｉｎ²ωｔ＋（Ｌ５・ＭＳＹ−ＴＣ’）²・ｃｏｓ²ωｔ｝^1/2
数式９からも明らかなように、傾転モーメントは０とすることはできない。そこで、傾転モーメントＴの最大値が最小となるＴＣ'を求めると、Ｌ５・ＭＳ（ａｖｅ）となる。つまり、偏心質量ｍＢ１、ｍＢ２に関するモーメントＴＣがＭＳ（ａｖｅ）・（Ｌ５−Ｌ２）となるときに、傾転モーメントＴの最大値が最小となる。
【００８３】
なお、Ｌ５−Ｌ２、すなわちＬ６は、シャフト１１の平行な方向における、カウンタウェイト２４の重心位置とスラスト受け機構１７の重心位置間の距離を示す。
【００８４】
したがって、（Ｌ４・ｍＢ２−Ｌ３・ｍＢ１）＝ＭＳ（ａｖｅ）・（Ｌ５−Ｌ２）を満たすように偏心質量ｍＢ１、ｍＢ２を選定すれば、傾転モーメントを最小とすることができる。
【００８５】
以上に述べたことをまとめると、先ず、スラスト受け機構１７の偏心質量ＭＳＸ、ＭＳＹの平均値であるＭＳ（ａｖｅ）を求め、これと同じ値の偏心質量を、シャフト１１に対し旋回スクロール１４と反対方向にあるカウンタウェイト２４等に付加する。
【００８６】
そして、更に動バランスを最適なものにするには、静バランスを最適なものにするために付加した偏心質量ＭＳ（ａｖｅ）とスラスト受け機構１７の回転軸に沿って求めた距離をＬ６と偏心質量ＭＳ（ａｖｅ）との積で求められる偏心質量を後部バランスウエイト２５や前部バランスウエイト２６に付加すればよい。
【００８７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、スクロール型圧縮機を例に本発明に係る圧縮機を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローリングピストン（ロタスコ）型圧縮機等のその他の圧縮機にも適用することができる。
【００８８】
また、上述の実施形態では、電動モータとスクロール型圧縮機構とが一体となった密閉型圧縮機であったが、駆動源である電動モータと圧縮機構とが別体となった開放型圧縮機であってもよい。
【００８９】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮式冷凍機用の圧縮機を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒を用いるヒートポンプサイクル及び冷凍サイクル等は勿論、ＨＦＣ１３４ａ（フロン）を冷媒とする蒸気圧縮式冷凍機用の圧縮機や液体ポンプ等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスラスト受け機構の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスラスト受け機構の説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスラスト受け機構の説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る圧縮機に作用する力を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る圧縮機に作用する力を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る圧縮機に作用する力を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る圧縮機に作用する力を示す図である。
【符号の説明】
３…電動モータ、４…フロントハウジング、５…固定子鉄心、
６…コイル、７…ステータ、８…ロータ、９…ミドルハウジング、
１３…シェル、１４…旋回スクロール、１７…スラスト受け機構、
２４…カウンタウェイト、２５…後部バランスウエイト、
２６…前部バランスウエイト。

Claims

ハウジング（９）と、
前記ハウジング（９）に対して固定された固定部材（１３）と、
前記固定部材（１３）と共に流体を吸入圧縮する作動室（Ｖ）を構成し、前記固定部材（１３）に対して旋回することにより、前記作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させる旋回部材（１４）と、
回転することにより、前記旋回部材（１４）を旋回運動させる回転軸（１１）と、
前記旋回部材（１４）に作用する圧縮反力のうち前記旋回部材（１４）の前記回転軸（１１）の中心線に平行方向のスラスト力を受けるとともに、前記旋回方向に往復運動する可動部材（１７ｃ、１７ｄ、１７ｇ、１７ｈ、１７ｊ）にて前記旋回部材（１４）を旋回可能に支持するスラスト受け機構（１７）と、
前記旋回部材（１４）の旋回に伴って発生する慣性力の不釣り合い量を相殺する釣り合い錘（２４〜２６）とを備え、
前記スラスト受け機構（１７）は、前記旋回部材（１４）の旋回に伴って、前記中心線に直交する一の方向（Ｙ）に往復運動する第１の部材（１７ａ、１７ｃ）、前記中心線と前記一の方向（Ｙ）との双方に直交する他の方向（Ｘ）に往復運動する第２の部材（１７ｂ、１７ｄ）、および、前記第１の部材（１７ａ、１７ｃ）と前記第２の部材（１７ｂ、１７ｄ）との間に介在して前記ハウジング（９）に対して前記他の方向（Ｘ）のみに変位する第３の部材（１７ｊ）を有し、
前記第１の部材は、前記一の方向（Ｙ）に回転可能に保持された略円柱状の第１転動体（１７ａ）、および、前記第１転動体（１７ａ）を保持する第１保持器（１７ｃ）を有して構成され、
前記第１保持器（１７ｃ）には、前記一の方向（Ｙ）に長径を有する第１長穴（１７ｎ）が設けられ、
前記第１長穴（１７ｈ）には、前記旋回部材（１４）に固定された第１ピン（１７ｑ）が貫通しており、
前記第２の部材は、前記他の方向（Ｘ）に回転可能に保持された略円柱状の第２転動体（１７ｂ）、および、前記第２転動体（１７ｂ）を保持する第２保持器（１７ｄ）を有して構成され、
前記第２保持器（１７ｄ）には、前記他の方向（Ｘ）に長径を有する第２長穴（１７ｐ）が設けられ、
前記第２長穴（１７ｐ）には、前記ハウジング（９）に固定された第２ピン（１７ｒ）が貫通しており、
前記第３の部材（１７ｊ）のうち、前記第１長穴（１７ｎ）に対応する部位には、前記一の方向（Ｙ）に長径を有する第３長穴（１７ｋ）が設けられ、さらに、前記第２長穴（１７ｐ）に対応する部位には、前記他の方向（Ｘ）に長径を有する第４長穴（１７ｍ）が設けられ、
前記第３長穴（１７ｋ）の内部には、前記第１ピン（１７ｑ）が到達しており、
前記第４長穴（１７ｍ）の内部には、前記第２ピン（１７ｒ）が到達しており、
前記釣り合い錘は、前記旋回部材（１４）の旋回に伴って回転軸（１１）に作用する遠心力と反対向きの力を前記回転軸（１１）に作用させるカウンタウェイト（２４）、および、前記回転軸（１１）を傾けるモーメントと反対向きのモーメントを前記回転軸（１１）に作用させるバランスウェイト（２５、２６）によって構成されており、
前記カウンタウェイト（２４）は、前記中心線を挟んで前記旋回部材（１４）と反対側に配置されており、
前記カウンタウェイト（２４）および前記バランスウェイト（２５、２６）のそれぞれの偏心質量（ＭＣ、ＭＢ１、ＭＢ２）は、前記旋回部材（１４）の旋回運動に伴う慣性力（Ｆｒ）と、前記カウンタウェイト（２４）および前記バランスウェイト（２５、２６）のそれぞれに発生する慣性力との和が０となるとともに、前記中心線上の任意点周りの前記旋回部材（１４）のモーメント（Ｌ１・ＭＲ）と前記任意点周りの前記カウンタウェイト（２４）および前記バランスウェイト（２５、２６）のそれぞれのモーメント（Ｌ２・ＭＣ、Ｌ３・ＭＢ１、Ｌ４・ＭＢ２）との和が０となるように求められた値を途中段階の値として、
さらに、前記カウンタウェイト（２４）の偏心質量（ＭＣ）については、前記スラスト受け機構（１７）の前記一の方向（Ｙ）の偏心質量（ＭＳＹ）と前記他の方向（Ｘ）の偏心質量（ＭＳＸ）が等しくなる際における前記一の方向（Ｙ）の偏心質量（ＭＳＹ）と前記他の方向（Ｘ）の偏心質量（ＭＳＸ）との平均値と同じ値の追加の偏心質量（ＭＳ（ａｖｅ））を、前記カウンタウェイト（２４）の偏心質量（ＭＣ）についての前記途中段階の値に付加することにより最終的な値が決定され、
さらに、前記バランスウェイト（２５、２６）の偏心質量（ＭＢ１、ＭＢ２）については、前記カウンタウェイト（２４）の重心位置と前記スラスト受け機構（１７）の重心位置との前記中心線方向の距離（Ｌ６）に前記平均値（ＭＳ（ａｖｅ））を積算したモーメントの最大値を最小とする偏心質量を、前記バランスウェイト（２５、２６）の偏心質量（ＭＢ１、ＭＢ２）についての前記途中段階の値に付加することにより最終的な値が決定されていることを特徴とする流体機械。
前記バランスウェイトは、前記中心線を挟んで前記旋回部材（１４）と反対側に配置された後部バランスウェイト（２５）、および、前記中心線を挟んで前記旋回部材（１４）と同じ側に配置された前部バランスウェイト（２６）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記後部バランスウェイト（２５）は、前記前部バランスウェイト（２６）よりも、前記旋回部材（１４）に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。