JP5413491B2 - 回転機械および圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、回転機械および圧縮機に関する。

従来、空気調和装置等に用いられる圧縮機を駆動する回転機械として、ロータと、ロータに連結される回転軸と、ロータの端面に固定されるバランスウェイトとを備えるモータが用いられている。バランスウェイトは、回転するロータに作用する不釣合い力を低減する。このような回転機械では、ロータが回転すると、バランスウェイトに作用する遠心力によって、ロータが変形するおそれがある。そこで、特許文献１（特開２００７−２０５２８２号公報）に開示されるバランスウェイトは、ロータの変形を抑制するために、回転軸に係止することができる形状を有している。

しかし、特許文献１（特開２００７−２０５２８２号公報）に開示されるバランスウェイトは、遠心力の発生に最も寄与するバランス部と、バランスウェイトを回転軸に係止する係止部と、バランス部と係止部とを連結する連結部とから構成される。そして、係止部および連結部は、バランスウェイト全体の重心を回転軸の軸中心に近付ける。そのため、
ロータに作用する不釣合い力を低減する遠心力を十分に発生させるためには、バランス部の質量を大きくする必要がある。その結果、バランスウェイト全体の質量が大きくなり、バランスウェイトを備える回転機械の大型化につながる。また、バランスウェイト全体の質量を小さくしようとすると、係止部の質量を抑える必要があるため、係止部の強度を十分に確保することができない場合がある。その結果、バランスウェイトに作用する遠心力によって、ロータが変形するおそれがある。

本発明の目的は、バランスウェイトの強度を確保しつつ、バランスウェイトの軽量化を達成することができる回転機械、および、それを備える圧縮機を提供することである。

本発明の第１観点に係る回転機械は、ロータと、ロータに固定される回転軸と、ロータに固定されるバランスウェイトとを備える。バランスウェイトは、バランス部と、係止部と、軸隣接部と、連結部とを有する。バランス部は、回転軸と接しない位置において、ロータに固定される。係止部は、回転軸の軸方向視において、回転軸に対してバランス部の反対側に配置される。係止部は、ロータの回転により発生する遠心力の方向へのバランス部の移動を制限するように、回転軸に係止される。軸隣接部は、回転軸とバランス部との間に位置する。軸隣接部は、係止部と連結する。軸隣接部は、回転軸に接する。連結部は、バランス部と軸隣接部とを連結する。ロータの径方向に沿った係止部の長さは、回転軸とバランス部との間のロータの径方向の距離より小さい。ロータの径方向に沿った軸隣接部の長さは、ロータの径方向に沿った係止部の長さより小さい。

第１観点に係る回転機械は、回転軸が連結されたロータの不釣合い力を低減するためのバランスウェイトを備える。バランスウェイトは、ロータの端面に固定され、ロータの軸回転によって遠心力を受ける。バランスウェイトは、遠心力の発生に最も寄与するバランス部と、回転軸に対してバランス部の反対側に位置している係止部とが、軸隣接部および連結部によって連結されている。係止部は、遠心力を受けて径方向外側に向かって引っ張られるバランス部を、ロータに連結される回転軸に係止する。これにより、係止部は、遠心力によるバランス部の変形を抑制する効果を有する。また、この回転機械では、バランス部と軸隣接部とは、ロータの径方向において互いに離れており、連結部によって互いに連結されている。連結部は、バランス部と軸隣接部との間の空間の一部を占めている。軸隣接部の径方向長さは、係止部の径方向長さより小さい。係止部は、遠心力によるバランス部の変形が十分に抑制される程度の径方向長さを有している。そのため、係止部の強度を確保しつつ、軸隣接部および連結部のサイズを小さくすることで、バランスウェイト全体の質量を抑制することができる。従って、第１観点に係る回転機械は、バランスウェイトの強度を確保しつつ、バランスウェイトの軽量化を達成することができる。

本発明の第２観点に係る回転機械は、第１観点に係る回転機械であって、ロータは、回転軸の軸方向に貫通する貫通孔を有する。連結部は、回転軸の軸方向視において貫通孔と重ならないように、バランス部と軸隣接部とを連結する。

第２観点に係る回転機械では、ロータは、貫通孔を有する。貫通孔は、例えば、冷凍装置の圧縮機に用いられる回転機械において、冷媒ガスの流路となる。貫通孔は、回転軸に沿って形成され、ロータの端面に開口する。バランスウェイトの連結部は、貫通孔の開口部を塞がないような位置に設けられている。

本発明の第３観点に係る回転機械は、第１観点に係る回転機械であって、バランス部は、固定部材によってロータに固定される。連結部は、回転軸の軸方向視において軸隣接部からバランス部に向かって延ばした仮想延長部が固定部材と重ならないように、バランス部と軸隣接部とを連結する。

第３観点に係る回転機械では、バランス部は、ボルト等の固定部材によってロータの端面に固定されている。固定部材は、遠心力によるバランス部の変形を抑制する。バランスウェイトの連結部は、互いに隣接する固定部材と固定部材との間の部分のように、遠心力によって変形しやすい箇所において、バランス部に連結されている。これにより、遠心力によるバランスウェイトの変形を効果的に抑えることができる。

本発明の第４観点に係る回転機械は、第１観点乃至第３観点のいずれか１つに係る回転機械であって、軸隣接部は、少なくとも一部の厚みがゼロである。

第４観点に係る回転機械では、軸隣接部は、回転軸の周方向に沿って一部が欠けた形状を有している。これにより、軸隣接部が軽量化されるので、バランスウェイトの質量を効果的に抑えることができる。

本発明の第５観点に係る回転機械は、第１観点乃至第４観点のいずれか１つに係る回転機械であって、バランスウェイトは、係止部、軸隣接部および連結部からなる部分の重心と、回転軸の軸中心との間の距離が略ゼロである形状を有している。

第５観点に係る回転機械では、バランスウェイトは、バランス部を除く部分の重心が回転軸の軸中心にできるだけ近くなるような形状を有している。これにより、バランスウェイトに作用する遠心力への寄与が最も大きいバランス部の質量を抑えることができ、バランスウェイトの質量を効果的に抑えることができる。

本発明の第６観点に係る回転機械は、第１観点乃至第５観点のいずれか１つに係る回転機械であって、バランス部は、係止部、軸隣接部および連結部の厚みより大きい厚みを有する。

第６観点に係る回転機械では、バランス部を除く部分の厚みを、バランス部の厚みよりも小さくすることで、バランス部を除く部分の質量が抑えられる。これにより、バランスウェイトの質量を効果的に抑えることができる。

本発明の第７観点に係る圧縮機は、第１観点乃至第６観点のいずれか１つに係る回転機械を備える。

本発明の第１観点乃至第６観点に係る回転機械は、バランスウェイトの強度を確保しつつ、バランスウェイトの軽量化を達成することができる。

本発明の第３観点に係る回転機械は、遠心力によるバランスウェイトの変形を効果的に抑えることができる。

本発明の第４観点乃至第６観点に係る回転機械は、バランスウェイトの質量を効果的に抑えることができる。

本発明の第７観点に係る圧縮機は、軽量化を達成することができる。

本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 ロータの下面図である。 ロータに取り付けられたバランスウェイトの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るロータの下面図である。 本発明の第３実施形態に係るロータの下面図である。 変形例Ａに係るロータの下面図である。 変形例Ｂに係るロータの下面図である。 変形例Ｃに係るロータの下面図である。 変形例Ｄに係るロータの下面図である。 変形例Ｅに係るロータの下面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る圧縮機について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る圧縮機は、高低圧ドーム型のスクロール圧縮機である。スクロール圧縮機は、互いに噛み合う２つのスクロール部材によって形成される空間の容積が変化することによって、冷凍装置を循環する冷媒を圧縮する圧縮機である。

（１）圧縮機の構成
図１は、本実施形態に係るスクロール圧縮機１０１の縦断面図である。スクロール圧縮機１０１は、主として、ケーシング１０と、圧縮機構１５と、ハウジング２３と、駆動モータ１６と、クランク軸１７と、下部軸受６０と、吸入管１９と、吐出管２０とから構成される。

（１−１）ケーシング
ケーシング１０は、略円筒状の胴部ケーシング部１１と、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部１２と、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部１３とから構成される。ケーシング１０は、胴部ケーシング部１１の略円筒状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置される。

ケーシング１０の内部には、圧縮機構１５と、圧縮機構１５の下方に配置されるハウジング２３と、ハウジング２３の下方に配置される駆動モータ１６と、鉛直方向に延びるように配置されるクランク軸１７等が収容されている。ケーシング１０の壁部には、吸入管１９および吐出管２０が気密状に溶接されている。ケーシング１０の底部には、潤滑油が貯留される油溜まり空間１０ａが形成されている。潤滑油は、スクロール圧縮機１０１の運転中において、圧縮機構１５等の摺動部の潤滑性を良好に保つために使用される。

（１−２）圧縮機構
圧縮機構１５は、低温低圧の冷媒ガスを吸引し、圧縮し、高温高圧の冷媒ガス（以下、「圧縮冷媒」という。）を吐出する。圧縮機構１５は、主に、固定スクロール部品２４と、可動スクロール部品２６とから構成される。

固定スクロール２４は、第１鏡板２４ａと、第１鏡板２４ａに直立して形成されるインボリュート形状の第１ラップ２４ｂとを有する。固定スクロール２４には、主吸入孔（図示せず）と、主吸入孔に隣接する補助吸入孔（図示せず）とが形成されている。主吸入孔は、吸入管１９と、後述する圧縮室４０とを連通する。補助吸入孔は、後述する低圧空間Ｓ２と、圧縮室４０とを連通する。第１鏡板２４ａの中央部には、吐出孔４１が形成されている。吐出孔４１は、第１鏡板２４ａの上面に凹設された空間を蓋体４４で覆い被せたマフラー空間４５と連通している。マフラー空間４５は、固定スクロール２４の下面外周部に開口する第１圧縮冷媒流路４６と連通している。

可動スクロール２６は、第２鏡板２６ａと、第２鏡板２６ａに直立して形成されるインボリュート形状の第２ラップ２６ｂとを有する。第２鏡板２６ａの下面中央部には、上端軸受２６ｃが形成されている。第２鏡板２６ａには、給油細孔６３が形成されている。給油細孔６３は、第２鏡板２６ａの上面外周部と、上端軸受２６ｃの内側の空間とを連通する。

固定スクロール２４および可動スクロール２６は、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとが噛み合うことにより、第１鏡板２４ａと、第１ラップ２４ｂと、第２鏡板２６ａと、第２ラップ２６ｂとによって囲まれる空間である圧縮室４０を形成する。圧縮室４０の容積は、可動スクロール２６の公転運動によって変化する。

（１−３）ハウジング
ハウジング２３の外側面は、ケーシング１０の内面に気密状に接合されている。これにより、ケーシング１０の内部空間は、ハウジング２３の下方の高圧空間Ｓ１と、ハウジング２３の上方の低圧区間Ｓ２とに区画されている。ハウジング２３は、固定スクロール２４を載置し、かつ、オルダム継手３９を介して固定スクロール２４と共に可動スクロール２６を挟持している。オルダム継手３９は、可動スクロール２６の自転運動を防止するための環状部材である。ハウジング２３の外周部には、第２圧縮冷媒流路４８が鉛直方向に貫通して形成されている。第２圧縮冷媒流路４８は、ハウジング２３の上面において第１圧縮冷媒流路４６と連通し、ハウジング２３の下面において高圧空間Ｓ１と連通する。

ハウジング２３の上面中央部には、クランク室Ｓ３が凹設されている。また、ハウジング２３には、ハウジング貫通孔３１が形成されている。ハウジング貫通孔３１は、クランク室Ｓ３の底面中央部から、ハウジング２３の下面中央部まで、ハウジング２３を鉛直方向に貫通する。以下、ハウジング２３の一部であり、ハウジング貫通孔３１を形成する部分を、上部軸受３２という。

（１−４）駆動モータ
駆動モータ１６は、ハウジング２３の下方に設置されるブラシレスＤＣモータである。モータ１６は、主に、ケーシング１０の内面に固定されているステータ５１と、ステータ５１の内側にエアギャップを設けて回転自在に収容されているロータ５２とから構成される。

ステータ５１は、導線が巻き付けられているコイル部（図示せず）と、コイル部の上方および下方に形成されるコイルエンド５３とを有する。ステータ５１の外側面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り、かつ、周方向に所定間隔をおいて、切欠形成されている複数のコアカット部（図示せず）が設けられている。コアカット部は、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間を鉛直方向に延びるモータ冷却通路５５を形成する。

ロータ５２は、鉛直方向に積層された複数の金属板５２ｄから構成される。複数の金属板５２ｄは、リベット５２ｅで共締めされて一体化されている。ロータ５２は、その上端面５２ａから下端面５２ｂに亘って鉛直方向に貫通する貫通孔５２ｃを有する。ロータ５２は、その回転中心を鉛直方向に貫通するクランク軸１７に連結されている。ロータ５２は、クランク軸１７を介して、圧縮機構１５と接続されている。また、ロータ５２の下端面５２ｂには、バランスウェイト５３が取り付けられている。バランスウェイト５３の詳細な構成は後述する。

（１−５）クランク軸
クランク軸１７は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。クランク軸１７は、その上端部の軸心が上端部を除く部分の軸心に対してわずかに偏心している形状を有している。クランク軸１７は、偏心錘１８を有する。偏心錘１８は、ハウジング２３の下方かつ駆動モータ１６の上方の高さ位置において、クランク軸１７に密着して固定されている。

また、クランク軸１７は、ロータ５２の回転中心を鉛直方向に貫通してロータ５２に連結されている。クランク軸１７の上端部は、可動スクロール２６の上端軸受２６ｃに嵌入している。クランク軸１７は、上部軸受３２および下部軸受６０によって支持されている。

また、クランク軸１７は、その軸方向に沿うように形成される主給油路６１を内部に有している。主給油路６１の上端は、クランク軸１７の上端面と第２鏡板２６ａの下面とによって形成される油室８３と連通している。油室８３は、第２鏡板２６ａの給油細孔６３を介して、第１鏡板２４ａと第２鏡板２６ａとが外周部において互いに摺接する面であるスラスト軸受面２４ｃに連通している。主給油路６１の下端は、ケーシング１０底部の油溜まり空間１０ａに連通している。

（１−６）下部軸受
下部軸受６０は、駆動モータ１６の下方に配置されている。下部軸受６０の外側面は、ケーシング１０の内面の一部に気密状に接合されている。下部軸受６０は、クランク軸１７を回転自在に支持する。下部軸受６０の上面には、油分離板７３が取り付けられている。

（１−７）吸入管
吸入管１９は、ケーシング１０の外部から圧縮機構１５へ冷媒を導入するための管である。吸入管１９は、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に接合されている。吸入管１９は、低圧空間Ｓ２を鉛直方向に貫通する。ケーシング１０内の吸入管１９の端部は、固定スクロール２４に嵌入されている。

（１−８）吐出管
吐出管２０は、高圧空間Ｓ１からケーシング１０の外部へ圧縮冷媒を吐出するための管である。吐出管２０は、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に接合されている。ケーシング１０内の吐出管２０の端部は、ハウジング２３の下方かつ駆動モータ１６の上方の高さ位置における高圧空間Ｓ１に位置している。

（２）圧縮機の動作
最初に、スクロール圧縮機１０１内の冷媒の流れについて説明する。次に、スクロール圧縮機１０１内の潤滑油の流れについて説明する。

（２−１）冷媒の流れ
最初に、駆動モータ１６の起動によりロータ５２が回転し始め、ロータ５２に固定されているクランク軸１７が軸回転運動を開始する。クランク軸１７の軸回転は、上端軸受２６ｃを介して、圧縮機構１５の可動スクロール２６に伝達される。可動スクロール２６は、オルダム継手３９によって自転することなく、固定スクロール２４に対して公転する。

圧縮前の低温低圧の冷媒は、吸入管１９から主吸入孔を経由して、または、低圧空間Ｓ２から補助吸入孔を経由して、圧縮機構１５内の圧縮室４０に吸引される。可動スクロール２６の公転によって、圧縮室４０は、その体積を徐々に減少させながら固定スクロール２４の外周部から中心部に向かって移動する。その結果、圧縮室４０の冷媒は圧縮されて圧縮冷媒となる。圧縮冷媒は、吐出孔４１からマフラー空間４５へ吐出され、第１圧縮冷媒流路４６および第２圧縮冷媒流路４８を経由して、高圧空間Ｓ１に供給される。そして、圧縮冷媒は、モータ冷却通路５５を下降して、駆動モータ１６の下方の高圧空間Ｓ１に到達する。そして、圧縮冷媒は、流れの向きを反転させて、他のモータ冷却通路５５、ロータ５２の貫通孔５２ｃおよび駆動モータ１６のエアギャップを上昇する。そして、圧縮冷媒は、吐出管２０からスクロール圧縮機１０１の外部に吐出される。

（２−２）潤滑油の流れ
クランク軸１７の軸回転運動によって圧縮機構１５が起動し、高圧空間Ｓ１に圧縮冷媒が供給され始めると、油溜まり空間１０ａを含む高圧空間Ｓ１の圧力が上昇する。一方、圧縮機構１５のスラスト軸受面２４ｃおよび給油細孔６３を介して油室８３と連通している圧縮室４０は、高圧空間Ｓ１より低圧下にある。そのため、油溜まり空間１０ａおよび油室８３と連通するクランク軸１７の主給油路６１において、差圧が発生する。これにより、高圧側の油溜まり空間１０ａの潤滑油は、低圧側の油室８３に向かって主給油路６１を上昇する。

主給油路６１を上昇する潤滑油の一部は、主給油路６１から水平方向に分岐する副給油路を経由して、クランク軸１７と下部軸受６０との摺接面、クランク軸１７とハウジング２３の上部軸受３２との摺接面、および、クランク軸１７と可動スクロール２６の上端軸受２６ｃとの摺接面にそれぞれ供給され、油溜まり空間１０ａに戻される。主給油路６１を上昇して油室８３まで到達した潤滑油は、給油細孔６３を経由して、圧縮機構１５のスラスト軸受面２４ｃに供給され、圧縮室４０に流入する。このとき、高温の潤滑油は、圧縮室４０に存在する圧縮前の低温の冷媒を加熱し、微小な油滴の状態で冷媒に混入する。圧縮室４０において圧縮冷媒に混入した潤滑油は、圧縮冷媒と同じ経路を通って高圧空間Ｓ１に供給される。そして、潤滑油は、圧縮冷媒と共にモータ冷却通路５５を下降して、油分離板７３に衝突する。油分離板７３に付着した潤滑油は、油溜まり空間１０ａに向かって落下する。

（３）バランスウェイトの構成
バランスウェイト５３の詳細な構成について説明する。図２は、ロータ５２の下端面５２ｂを、鉛直方向に沿って下方から視た下面図である。図２では、便宜的に、ロータ５２の下端面５２ｂの高さ位置におけるクランク軸１７の水平断面が示されている。図３は、ロータ５２の下端面５２ｂに取り付けられたバランスウェイト５３の斜視図である。図３では、クランク軸１７が省略されている。本実施形態において、ロータ５２は、６本のリベット５２ｅおよび６本の貫通孔５２ｃを有している。６本のリベット５２ｅは、ロータ５２の外周部において、クランク軸１７の軸中心に対して６回対称となる位置に配置されている。６本の貫通孔５２ｃは、クランク軸１７より径方向外側、かつ、バランスウェイト５３より径方向内側の部分において、クランク軸１７の軸中心に対して６回対称となる位置に配置されている。ここで、「径方向」は、ロータ５２の径方向を表す。また、クランク軸１７に沿ってロータ５２を見た場合において、「径方向外側」は、ロータ５２の端面の外周側を表し、「径方向内側」は、ロータ５２の端面の中心側を表す。

以下、クランク軸１７とロータ５２とから構成される部材を回転体９０という。ロータ５２のバランスウェイト５３、および、クランク軸１７の偏心錘１８は、回転する回転体９０に発生する不釣合い力を打ち消すための錘である。バランスウェイト５３は、バランス部５３ａと、係止部５３ｂと、軸隣接部５３ｃと、２つの連結部５３ｄとから構成される。

（３−１）バランス部
バランス部５３ａは、図２に示されるように、Ｃ字形状を有し、かつ、クランク軸１７と接しない位置において、３本のリベット５２ｅによって、ロータ５２の下端面５２ｂに直接固定されている。すなわち、ロータ５２を構成する金属板５２ｄを一体化させる６本のリベット５２ｅの内、３本のリベット５２ｅは、金属板５２ｄおよびバランス部５３ａを共締めしている。

本実施形態において、バランスウェイト５３は、係止部５３ｂ、軸隣接部５３ｃおよび連結部５３ｄからなる部分の重心が、クランク軸１７の軸中心にできるだけ近くなるような形状を有している。そのため、回転体９０の回転によってバランスウェイト５３に作用する遠心力は、バランス部５３ａに作用する遠心力の寄与が最も大きい。

（３−２）係止部
係止部５３ｂは、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト５３を視た場合に、クランク軸１７に対してバランス部５３ａの反対側に位置している。係止部５３ｂは、回転体９０の回転に起因する遠心力によってバランス部５３ａが径方向外側に移動することを阻止するように、バランスウェイト５３を回転軸１７に係止する。係止部５３ｂは、図２に示されるように、Ｃ字形状を有する。係止部５３ｂの径方向内側の側面は、クランク軸１７の外周面に接触している。径方向に沿った係止部５３ｂの長さｔ１は、クランク軸１７とバランス部５３ａとの間の径方向の距離ｔ０より短い。すなわち、係止部５３ｂは、バランス部５３ａに接触しないサイズを有する。係止部５３ｂの厚みは、バランス部５３ａの厚みより小さい。

（３−３）軸隣接部
軸隣接部５３ｃは、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト５３を視た場合に、クランク軸１７とバランス部５３ａとの間に位置する。軸隣接部５３ｃは、係止部５３ｂと連結される。軸隣接部５３ｃの径方向内側の側面は、クランク軸１７の外周面に接触している。図２に示されるように、径方向に沿った軸隣接部５３ｃの長さｔ２は、径方向に沿った係止部５３ｂの長さｔ１よりも短い。軸隣接部５３ｃの厚みは、係止部５３ｂの厚みと等しく、バランス部５３ａの厚みより小さい。

（３−４）連結部
２つの連結部５３ｄは、それぞれ、バランス部５３ａと軸隣接部５３ｃとをほぼ径方向に沿って連結する。連結部５３ｄは、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト５３を視た場合に、互いに隣接する２つの貫通孔５２ｃの間の部分において、バランス部５３ａと軸隣接部５３ｃとを連結する。すなわち、連結部５３ｄは、ロータ５２の下端面５２ｂに開口する貫通孔５２ｃを塞がないような位置に設けられる。

本実施形態では、図２に示されるように、６本の貫通孔５２ｃの内の２本は、それぞれ、係止部５３ｂと軸隣接部５３ｃとの境界の径方向外側に位置している。また、６本のリベット５２ｅのそれぞれは、互いに隣接する２つの貫通孔５２ｃの中間ポイントの径方向外側に位置している。２つの連結部５３ｄは、それぞれ、係止部５３ｂと軸隣接部５３ｃとの境界の径方向外側に位置する貫通孔５２ｃと、それとバランス部５３ａ側で隣接している貫通孔５２ｃとの間において、バランス部５３ａと軸隣接部５３ｃとを連結している。連結部５３ｄの厚みは、係止部５３ｂおよび軸隣接部５３ｃの厚みと等しく、バランス部５３ａの厚みより小さい。

（４）圧縮機の特徴
（４−１）
本実施形態では、駆動モータ１６は、回転する回転体９０の不釣合い力を低減するためのバランスウェイト５３を備えている。ロータ５２の回転によってバランスウェイト５３に作用する遠心力は、クランク軸１７の偏心錘１８に作用する遠心力と共に、回転体９０の不釣合い力を打ち消す不釣合い力として作用する。回転する回転体９０に不釣合い力が残留していると、回転体９０が回転中に振動して、駆動モータ１６の騒音の原因となる。すなわち、バランスウェイト５３および偏心錘１８によって回転体９０の不釣合い力が低減されて、駆動モータ１６の騒音が抑制される。

本実施形態では、バランス部５３ａと係止部５３ｂとを連結する軸隣接部５３ｃおよび連結部５３ｄは、図２に示されるように、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト５３を視た場合において、バランス部５３ａとクランク軸１７との間の部分の一部を占めている。また、バランス部５３ａを除く係止部５３ｂ、軸隣接部５３ｃおよび連結部５３ｄの厚みは、バランス部５３ａの厚みよりも小さい。そのため、バランスウェイト５３は、バランス部５３ａを除く部分の質量が抑えられる形状を有している。これにより、バランスウェイト５３全体の質量も抑えられるので、駆動モータ１６の軽量化を達成することができる。従って、スクロール圧縮機１０１の軽量化を達成することができる。

（４−２）
本実施形態では、係止部５３ｂ、軸隣接部５３ｃおよび連結部５３ｄからなる部分の重心と、クランク軸１７の軸中心との間の距離が略ゼロである。そのため、バランス部５３ａを除く部分の重心がクランク軸１７の軸中心を挟んでバランス部５３ａの反対側に位置している場合と比べて、バランス部５３ａに作用する遠心力は、バランス部５３ａを除く部分に作用する遠心力によって低減されない。そのため、バランスウェイト５３に作用する遠心力への寄与が最も大きいバランス部５３ａの質量を抑えることができる。これにより、バランスウェイト５３全体の質量も抑えられるので、駆動モータ１６の軽量化を達成することができる。また、バランスウェイト５３のサイズも抑えられるので、駆動モータ１６の小型化を達成することができる。

（４−３）
本実施形態では、図２に示されるように、径方向に沿った軸隣接部５３ｃの長さｔ２は、径方向に沿った係止部５３ｂの長さｔ１よりも短い。そのため、係止部５３ｂには、バランスウェイト５３を係止するために必要な最低限の強度を持たせ、かつ、軸隣接部５３ｃには、成形および加工に必要な最低限の強度を持たせることができる。これにより、バランスウェイト５３全体の質量が抑えられるので、駆動モータ１６の軽量化を達成することができる。

（４−４）
本実施形態では、バランスウェイト５３の連結部５３ｄは、ロータ５２の下端面５２ｂに開口する貫通孔５２ｃを塞がないように、バランス部５３ａと軸隣接部５３ｃとを連結している。これにより、高圧空間Ｓ１の圧縮冷媒は、モータ冷却通路５５を下降した後、連結部５３ｄに阻害されることなく、ロータ５２の貫通孔５２ｃを上昇して通過することができる。そのため、貫通孔５２ｃを通過する圧縮冷媒によって、ロータ５２の冷却が効果的に行われる。また、貫通孔５２ｃによって圧縮冷媒の流路断面積が確保されるので、ケーシング１０内の高圧空間Ｓ１を上昇する圧縮冷媒の流速が抑えられる。そのため、圧縮冷媒に混入した潤滑油が、圧縮冷媒と共に、吐出管２０を介してスクロール圧縮機１０１の外部に吐出されることが抑制される。これにより、油上がりが低減されるので、スクロール圧縮機１０１の信頼性が向上する。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機について説明する。本実施形態の基本的な構成、動作および特徴は、第１実施形態に係るスクロール圧縮機と同一であるので、第１実施形態との相違点を主に説明する。第１実施形態と同一の構造および機能を有する要素には、同一の参照符号が用いられている。

（１）バランスウェイトの構成
図４は、本実施形態のバランスウェイト１５３が取り付けられたロータ１５２の下面図である。バランスウェイト１５３は、ロータ１５２の下端面１５２ｂに取り付けられる。バランスウェイト１５３は、バランス部１５３ａと、係止部１５３ｂと、軸隣接部１５３ｃと、２つの連結部１５３ｄとから構成される。ロータ１５２は、第１実施形態と同様に、６本のリベット１５２ｅを有する。ロータ１５２は、第１実施形態のロータ５２の貫通孔５２ｃに相当する貫通孔を有さない。

本実施形態では、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト１５３を視た場合において、軸隣接部１５３ｃからバランス部１５３ａに向かって連結部１５３ｄを延ばした仮想延長部１５３ｄ１がリベット１５２ｅと重ならないように、２つの連結部１５３ｄは、バランス部１５３ａと軸隣接部１５３ｃとを連結している。

（２）圧縮機の特徴
本実施形態では、連結部１５３ｄは、互いに隣接する２つのリベット１５２ｅの間の部分において、バランス部１５３ａに連結されている。互いに隣接する２つのリベット１５２ｅの間の部分は、回転する回転体９０に起因する遠心力によってバランス部１５３ａが変形しやすい箇所である。そのため、バランス部１５３ａの変形しやすい部分に連結部１５３ｄを連結することで、バランス部１５３ａの強度が向上し、かつ、遠心力によるバランスウェイト１５３の変形を効果的に抑えることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るスクロール圧縮機について説明する。本実施形態の基本的な構成、動作および特徴は、第１実施形態に係るスクロール圧縮機と同一であるので、第１実施形態との相違点を主に説明する。第１実施形態と同一の構造および機能を有する要素には、同一の参照符号が用いられている。

（１）バランスウェイトの構成
図５は、本実施形態のバランスウェイト２５３が取り付けられたロータ５２の下面図である。バランスウェイト２５３は、バランス部２５３ａと、係止部２５３ｂと、軸隣接部２５３ｃと、２つの連結部２５３ｄとから構成される。軸隣接部２５３ｃは、厚みがゼロである部分を有している。すなわち、軸隣接部２５３ｃは、第１実施形態の軸隣接部５３ｃと異なり、クランク軸１７の周方向に沿って一部が欠けている形状を有している。そのため、図５に示されるように、軸隣接部２５３ｃは、係止部２５３ｂの周方向両端部にそれぞれ連結する２つの部分から構成されている。

（２）圧縮機の特徴
本実施形態では、軸隣接部２５３ｃは、クランク軸１７の周方向に沿って一部が欠けている形状を有しているので、第１実施形態および第２実施形態の軸隣接部と比べて軽量である。そのため、バランスウェイト２５３の質量を効果的に抑えることができる。

＜変形例＞
本発明の第１乃至第３実施形態の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。以下、本発明の実施形態に適用可能な変形例について説明する。

（１）変形例Ａ
図６は、第１実施形態のバランスウェイト５３の第１の変形例であるバランスウェイト３５３が取り付けられたロータ５２の下面図である。バランスウェイト３５３は、バランス部３５３ａと、係止部３５３ｂと、軸隣接部３５３ｃと、１つの連結部３５３ｄとから構成される。

本変形例では、バランスウェイト３５３の連結部３５３ｄの数および位置が、第１実施形態のバランスウェイト５３の連結部５３ｄと異なっている。図６に示されるように、１つの連結部３５３ｄは、互いに隣接する２つの貫通孔５２ｃの間において、バランス部３５３ａの周方向中央部と、軸隣接部３５３ｃの周方向中央部とを連結している。

（２）変形例Ｂ
図７は、第１実施形態のバランスウェイト５３の第２の変形例であるバランスウェイト４５３が取り付けられたロータ５２の下面図である。バランスウェイト４５３は、バランス部４５３ａと、係止部４５３ｂと、軸隣接部４５３ｃと、３つの連結部４５３ｄとから構成される。

本変形例では、バランスウェイト４５３の連結部４５３ｄの数および位置が、第１実施形態のバランスウェイト５３の連結部５３ｄと異なっている。図７に示されるように、３つの連結部４５３ｄは、互いに隣接する２つの貫通孔５２ｃの間において、バランス部４５３ａと軸隣接部４５３ｃとを連結している。すなわち、バランスウェイト４５３は、第１実施形態のバランスウェイト５３の２つの連結部５３ｄ、および、変形例Ａのバランスウェイト３５３の１つの連結部３５３ｄを有している。

（３）変形例Ｃ
図８は、第１実施形態のバランスウェイト５３の第３の変形例であるバランスウェイト５５３が取り付けられたロータ５５２の下面図である。バランスウェイト５５３は、ロータ５５２の下端面５５２ｂに取り付けられる。バランスウェイト５５３は、バランス部５５３ａと、係止部５５３ｂと、軸隣接部５５３ｃと、２つの連結部５５３ｄとから構成される。ロータ５５２は、４本のリベット５５２ｅおよび４本の貫通孔５５２ｃを有している。４本のリベット５５２ｅおよび４本の貫通孔５５２ｃは、クランク軸１７の軸中心に対して４回対称となる位置に配置されている。

本変形例では、図８に示されるように、４本の貫通孔５５２ｃの内の２本は、それぞれ、係止部５５３ｂと軸隣接部５５３ｃとの境界の径方向外側に位置している。また、４本のリベット５５２ｅのそれぞれは、互いに隣接する２つの貫通孔５５２ｃの中間ポイントの径方向外側に位置している。２つの連結部５５３ｄは、それぞれ、係止部５５３ｂと軸隣接部５５３ｃとの境界の径方向外側に位置する貫通孔５５２ｃと、それとバランス部５５３ａ側で隣接している貫通孔５５２ｃとの間において、バランス部５５３ａと軸隣接部５５３ｃとを連結している。

（４）変形例Ｄ
図９は、第２実施形態のバランスウェイト１５３の第１の変形例であるバランスウェイト６５３が取り付けられたロータ６５２の下面図である。バランスウェイト６５３は、ロータ６５２の下端面６５２ｂに取り付けられる。バランスウェイト６５３は、バランス部６５３ａと、係止部６５３ｂと、軸隣接部６５３ｃと、３つの連結部６５３ｄとから構成される。ロータ６５２は、４本のリベット６５２ｅを有している。４本のリベット６５２ｅは、変形例Ｃの４本のリベット５５２ｅと同じ位置に配置されている。

本変形例では、図９に示されるように、クランク軸１７に沿ってバランスウェイト６５３を視た場合において、軸隣接部６５３ｃからバランス部６５３ａに向かって連結部６５３ｄを延ばした仮想延長部６５３ｄ１がリベット６５２ｅと重ならないように、３つの連結部６５３ｄは、バランス部６５３ａと軸隣接部６５３ｃとを連結している。

（５）変形例Ｅ
図１０は、第２実施形態のバランスウェイト１５３の第２の変形例であるバランスウェイト７５３が取り付けられたロータ１５２の下面図である。バランスウェイト７５３は、バランス部７５３ａと、係止部７５３ｂと、軸隣接部７５３ｃと、２つの連結部７５３ｄとから構成される。軸隣接部７５３ｃは、厚みがゼロである部分を有している。すなわち、軸隣接部７５３ｃは、第３実施形態の軸隣接部２５３ｃと同様に、クランク軸１７の周方向に沿って一部が欠けている形状を有している。そのため、図１０に示されるように、軸隣接部７５３ｃは、係止部７５３ｂの周方向両端部にそれぞれ連結する２つの部分から構成されている。

本変形例では、軸隣接部７５３ｃは、クランク軸１７の周方向に沿って一部が欠けている形状を有しているので、第１実施形態および第２実施形態の軸隣接部と比べて軽量である。そのため、バランスウェイト７５３の質量を効果的に抑えることができる。

（６）変形例Ｆ
第１実施形態では、バランスウェイト５３は、ロータ５２の下端面５２ｂに取り付けられているが、ロータ５２の上端面５２ａに取り付けられてもよく、また、ロータ５２の上端面５２ａおよび下端面５２ｂの両方に取り付けられてもよい。本変形例は、第２実施形態、第３実施形態および各変形例にも適用可能である。

（７）変形例Ｇ
第１乃至第３実施形態では、圧縮機として、固定スクロール部品２４と可動スクロール部品２６とから構成される圧縮機構１５を備えるスクロール圧縮機１０１が用いられているが、他のタイプの圧縮機構を備える圧縮機が用いられてもよい。例えば、ロータリー式の圧縮機やレシプロ式の圧縮機が用いられてもよい。本変形例においても、圧縮機に使用される駆動モータのロータの端面に、第１乃至第３実施形態および各変形例のバランスウェイトが取り付けられている。

本発明に係る回転機械は、バランスウェイトの強度を確保しつつ、バランスウェイトの軽量化を達成することができる。

１６ 駆動モータ（回転機械）
１７ クランク軸（回転軸）
５２ ロータ
５２ｃ 貫通孔
５３ バランスウェイト
５３ａ バランス部
５３ｂ 係止部
５３ｃ 軸隣接部
５３ｄ 連結部
１０１ スクロール圧縮機（圧縮機）
１５２ ロータ
１５２ｅ リベット（固定部材）
１５３ バランスウェイト
１５３ａ バランス部
１５３ｂ 係止部
１５３ｃ 軸隣接部
１５３ｄ 連結部
１５３ｄ１ 仮想延長部
２５３ バランスウェイト
２５３ａ バランス部
２５３ｂ 係止部
２５３ｃ 軸隣接部
２５３ｄ 連結部

特開２００７−２０５２８２号公報

Claims (7)

1. ロータ（５２，１５２）と、
   前記ロータに固定される回転軸（１７）と、
   前記ロータに固定されるバランスウェイト（５３，１５３，２５３）と、
   を備え、
   前記バランスウェイトは、
   前記回転軸と接しない位置において、前記ロータに固定されるバランス部（５３ａ，１５３ａ，２５３ａ）と、
   前記回転軸の軸方向視において前記回転軸に対して前記バランス部の反対側に配置され、かつ、前記ロータの回転により発生する遠心力の方向への前記バランス部の移動を制限するように前記回転軸に係止される係止部（５３ｂ，１５３ｂ，２５３ｂ）と、
   前記回転軸と前記バランス部との間に位置し、かつ、前記係止部と連結し、かつ、前記回転軸に接する軸隣接部（５３ｃ，１５３ｃ，２５３ｃ）と、
   前記バランス部と前記軸隣接部とを連結する連結部（５３ｄ，１５３ｄ，２５３ｄ）と、
   を有し、
   前記ロータの径方向に沿った前記係止部の長さは、前記回転軸と前記バランス部との間の前記ロータの径方向の距離より小さく、
   前記ロータの径方向に沿った前記軸隣接部の長さは、前記ロータの径方向に沿った前記係止部の長さより小さい、
   回転機械（１６）。
2. 前記ロータは、前記回転軸の軸方向に貫通する貫通孔（５２ｃ）を有し、
   前記連結部は、前記回転軸の軸方向視において前記貫通孔と重ならないように、前記バランス部と前記軸隣接部とを連結する、
   請求項１に記載の回転機械。
3. 前記バランス部（１５３ａ）は、固定部材（１５２ｅ）によって前記ロータ（１５２）に固定され、
   前記連結部（１５３ｄ）は、前記回転軸の軸方向視において前記軸隣接部（１５３ｃ）から前記バランス部に向かって延ばした仮想延長部（１５３ｄ１）が前記固定部材と重ならないように、前記バランス部と前記軸隣接部とを連結する、
   請求項１に記載の回転機械。
4. 前記軸隣接部（２５３ｃ）は、少なくとも一部の厚みがゼロである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転機械。
5. 前記バランスウェイトは、前記係止部、前記軸隣接部および前記連結部からなる部分の重心と、前記回転軸の軸中心との間の距離が略ゼロである形状を有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の回転機械。
6. 前記バランス部は、前記係止部、前記軸隣接部および前記連結部の厚みより大きい厚みを有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機械。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の回転機械を備える圧縮機（１０１）。

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