WO2017199435A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

　スクロール圧縮機は、揺動スクロールに設けられた揺動軸受に回転自在に支持される円筒部と、前記円筒部に接続されたバランスウエイト部と、を備えたスライダを有する。揺動スクロールの偏芯方向の逆方向を反偏芯方向とし、揺動軸受の中心軸方向をＺ軸方向とした場合、バランスウエイト部は、スライダの回転中心よりも反偏芯方向側に設けられたメインウエイト部と、揺動軸受のＺ軸方向の中心位置よりも揺動スクロールから離れた位置であり、かつ、スライダの回転中心よりも偏芯方向側に設けられたカウンタウエイト部と、を有する。

Description

スクロール圧縮機

　本発明は、作動ガスを圧縮するスクロール圧縮機に関するものである。

　従来、バランスウェイト付スライダによって、揺動スクロールに発生する遠心力の少なくとも一部を相殺し、かつスライダのスライド移動により揺動スクロールの公転半径を可変とするスクロール圧縮機が提案されている。詳しくは、スライダは、外周面が揺動スクロールに設けられた揺動軸受に回転自在に支持され、内部に偏芯軸部が挿入される円筒部を備えている。また、スライダは、偏芯軸部の偏芯方向とは逆方向である反偏芯方向に配置され、前記円筒部に接続されたバランスウエイト部を備えている。このスライダは、一端に偏芯軸部が設けられた主軸を回転させて揺動軸受を揺動させる際、主軸及び偏芯軸部と共に回転する。そして、スライダが回転する際にバランスウエイト部に発生する遠心力により、揺動スクロールに発生する遠心力の少なくとも一部を相殺する。

　ここで、スライダが回転した際、揺動軸受とスライダの円筒部外周面との間に発生する油膜反力は、揺動軸受の中心軸方向の中心となる。一方、スライダの円筒部とバランスウエイト部とは、揺動軸受がない箇所で接続しなければならない。換言すると、円筒部とバランスウエイト部とを接続する接続部は、揺動軸受がない箇所に配置されることとなる。例えば、縦置き型のスクロール圧縮機の場合、スライダの円筒部とバランスウエイト部とを接続する接続部は、揺動軸受の下方に配置される。この接続部は、バランスウエイト部に発生する遠心力を支持する為、強度上ある程度の肉厚が必要となる。このため、スライダが回転した際、スライダに発生する遠心力の作用中心が、揺動軸受の中心軸方向の中心からずれてしまう。そして、これにより、スライダが転覆し、スライダの円筒部が揺動軸受に片当たりしてしまうことが懸念される。

　そこで、バランス付スライダを備えた従来のスクロール圧縮機には、スライダに発生する遠心力の作用中心と揺動軸受の中心軸方向の中心とをほぼ一致させることにより、スライダの転覆による片当たりを防止したスクロール圧縮機が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、縦置き型のスクロール圧縮機において、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くすることにより、スライダに発生する遠心力の作用中心を高くし、スライダに発生する遠心力の作用中心と揺動軸受の中心軸方向の中心とをほぼ一致させている。また、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、縦置き型のスクロール圧縮機において、バランスウエイト部の上部の半径を下部の半径よりも十分に大きくすることにより、スライダに発生する遠心力の作用中心を高くし、スライダに発生する遠心力の作用中心と揺動軸受の中心軸方向の中心とをほぼ一致させている。

特開平１０－２８１０８３号公報

　しかしながら、特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、スライダが大型化してしまう為、次のような課題があった。

　例えば、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、バランスウエイト部の根元にかかる応力が増加し、信頼性が低下してしまうという課題があった。また、バランスウエイト部の全高の増加に伴って、揺動軸受が設けられる揺動軸受のボス部も長くしなければならない。このため、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、揺動スクロールのボス部の変形量が増加し、スクロール圧縮機の性能が低下してしまうという課題があった。また、スクロール圧縮機は、主軸を回転自在に支持する軸受が設けられたフレームを備えている。そして、スライダは、フレームに形成された凹部に収納される。このため、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、フレームも長くしなければならない。したがって、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、揺動スクロールのボス部及びフレームの長さが増加することにより、材料費が増加し、スクロール圧縮機のコストが増加してしまうという課題があった。

　また例えば、バランスウエイト部の上部の半径を下部の半径よりも十分に大きくした場合、バランスウエイト部に発生する遠心力が大きくなりすぎ、任意の遠心力の大きさに設計することとスライダの転覆防止を両立することが困難となり、スクロール圧縮機の信頼性又は性能が低下してしまうという課題があった。また、バランスウエイト部の上部の半径の大型化に伴って、スライダを収納するフレームも大型化することとなり、材料費が増加し、スクロール圧縮機のコストが増加してしまうという課題があった。

　本発明は、上述のような課題を解決する為になされたものであり、スライダの大型化を抑制しつつ、スライダの円筒部が揺動軸受に片当たりしてしまうことを防止できるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

　本発明に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、前記固定スクロールに対して揺動する揺動スクロールと、前記揺動スクロールに回転駆動力を伝達する主軸と、前記主軸の一端に設けられ、前記主軸の中心軸に対して偏芯方向に偏芯した偏芯軸部と、前記偏芯軸部が摺動自在に挿入されるスライド溝が形成されたスライダと、前記揺動スクロールに設けられ、前記スライダを回転自在に支持する揺動軸受と、を備え、前記スライダは、前記揺動軸受に回転自在に支持される円筒部と、前記円筒部に接続されたバランスウエイト部と、を備え、前記偏芯方向の逆方向を反偏芯方向とし、前記中心軸方向をＺ軸方向とした場合、前記バランスウエイト部は、前記スライダの回転中心よりも前記反偏芯方向側に設けられたメインウエイト部と、前記揺動軸受の前記Ｚ軸方向の中心位置よりも前記揺動スクロールから離れた位置であり、かつ、前記スライダの回転中心よりも前記偏芯方向側に設けられたカウンタウエイト部と、を有するものである。

　本発明に係るスクロール圧縮機は、スライダが回転することにより、カウンタウエイト部には、揺動軸受のＺ軸方向の中心位置よりも揺動スクロールから離れた位置において、偏芯方向の遠心力が発生する。この遠心力により、メインウエイト部に発生する遠心力のうち、揺動スクロールから離れた位置で発生する遠心力を、主に相殺することができる。このため、本発明に係るスクロール圧縮機は、スライダの大型化を抑制しつつ、スライダに発生する遠心力の作用中心と揺動軸受のＺ軸方向の中心とをほぼ一致させることができる。したがって、本発明に係るスクロール圧縮機は、スライダの大型化を抑制しつつ、スライダの円筒部が揺動軸受に片当たりしてしまうことを防止できる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。 図２のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のスライダ近傍を示す縦断面模式図であり、スライダに作用する遠心力の位置及び油膜反力の作用位置を表す模式図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。 図５のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。 図７のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。 図９のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。 図１１のＣ－Ｃ断面図である。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面模式図である。なお、図１では、引き出し線を見やすくする為、断面へのハッチングを省略している。
　スクロール圧縮機１００は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍機及び給湯装置等に用いられる冷凍サイクル装置の構成要素の１つとなるものである。本実施の形態１では、スクロール圧縮機１００として、主軸７が鉛直方向に沿って配置される縦置き型のスクロール圧縮機を例示している。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明における各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、スクロール圧縮機を使用可能な状態に設置したときのものである。

　スクロール圧縮機１００は、冷凍サイクル装置の冷媒回路を循環する冷媒（作動ガスの一例）を吸入して圧縮し、高温高圧の状態にして吐出するものである。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、冷媒を圧縮する圧縮機構部２０と、圧縮機構部２０を駆動する電動機部２１と、圧縮機構部２０及び電動機部２１を収容する密閉容器１と、を有している。圧縮機構部２０は、密閉容器１内の上部に配置されている。電動機部２１は、密閉容器１内において圧縮機構部２０よりも下方に配置されている。

　密閉容器１は、円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの上端に配置された蓋部１ｂと、胴部１ａの下端に配置された底部１ｃと、を有している。胴部１ａと蓋部１ｂとの間、及び胴部１ａと底部１ｃとの間は、溶接等により互いに気密に接合されている。

　圧縮機構部２０は、密閉容器１に取り付けられたフレーム２に固定された固定スクロール３と、固定スクロール３に対して揺動（すなわち、公転運動）する揺動スクロール４と、を有している。固定スクロール３は、台板３ａと、台板３ａの一方の面（図１では下面）に設けられた渦巻状のラップ部３ｂと、を有している。揺動スクロール４は、台板４ａと、台板４ａの一方の面（図１では上面）に設けられた渦巻状のラップ部４ｂと、を有している。固定スクロール３及び揺動スクロール４は、それぞれのラップ部３ｂ，４ｂ同士が噛み合うように組み合わされている。ラップ部３ｂとラップ部４ｂとの間には、冷媒が圧縮される圧縮室が形成される。

　固定スクロール３の台板３ａの中心部には、圧縮された冷媒を圧縮室から吐出する吐出ポート２２が台板３ａを貫通して形成されている。吐出ポート２２の出口側には、吐出チャンバー２３が設けられている。吐出チャンバー２３の吐出口には、リード弁構造の吐出弁２４が設けられている。

　揺動スクロール４の台板４ａにおいてラップ部４ｂが形成された面とは反対側の面（図１では下面）の中心部には、円筒状のボス部４ｃが形成されている。ボス部４ｃの内周側には、後述するスライダ３０の円筒部４０を回転自在に支持する揺動軸受１４（ジャーナル軸受）が設けられている。揺動軸受１４の中心軸は、主軸７の中心軸と平行になっている。

　揺動スクロール４とフレーム２との間には、オルダムリング１２が設けられている。オルダムリング１２は、リング部と、リング部の上面に形成された一対のオルダムキーと、リング部の下面に形成された一対のオルダムキーと、を有している。上面のオルダムキーは、揺動スクロール４に形成されたキー溝に挿入されており、一方向に摺動自在となっている。下面のオルダムキーは、フレーム２に形成されたキー溝に挿入されており、上記一方向と交差する方向に摺動自在となっている。この構成により、揺動スクロール４は、自転せずに公転運動するようになっている。

　電動機部２１は、密閉容器１の内周に固定されたステータ５と、ステータ５の内周側に配置されたロータ６と、ロータ６に固定された主軸７と、を有している。ステータ５に通電されると、ロータ６は、主軸７と一体となって回転するようになっている。主軸７の上部は、フレーム２に設けられた主軸受部１６に回転自在に支持されている。主軸７の下部は、副軸受部１７（例えば、ボールベアリング）に回転自在に支持されている。この副軸受部１７は、サブフレーム１８に設けられている。

　主軸７の上端部には、偏芯軸部７ａが設けられている。偏芯軸部７ａは、主軸７の中心軸に対して所定の偏芯方向に偏芯して配置されている。偏芯軸部７ａは、後述するスライダ３０のスライド溝４３に摺動自在に挿入されている。

　密閉容器１の底部には、潤滑油を貯留する油溜め８が設けられている。主軸７の下端には、油溜め８の潤滑油を吸い上げるオイルポンプ９が設けられている。主軸７の内部には、主軸７の中心軸方向に沿って油穴１３が形成されている。オイルポンプ９によって油溜め８から吸い上げられた潤滑油は、油穴１３を通って、揺動軸受１４を含む各摺動部に供給されるようになっている。また、フレーム２には、フレーム２内の潤滑油を油溜め８に戻す排油パイプ１５が接続されている。

　主軸７の上部には、揺動スクロール４の揺動によるアンバランスを相殺する第１バランサ１９ａが設けられている。ロータ６の下部には、揺動スクロール４の揺動によるアンバランスを相殺する第２バランサ１９ｂが設けられている。

　また、密閉容器１には、外部から低圧のガス冷媒を吸入する吸入管１０と、圧縮された高圧のガス冷媒を外部に吐出する吐出管１１と、が設けられている。

　ここで、スクロール圧縮機１００の全体的な動作を簡単に説明する。ステータ５に通電されると、ロータ６が回転する。ロータ６の回転駆動力は、主軸７、偏芯軸部７ａ及びスライダ３０を介して揺動スクロール４に伝達される。回転駆動力が伝達された揺動スクロール４は、オルダムリング１２により自転を規制され、固定スクロール３に対して揺動運動を行う。

　揺動スクロール４の揺動運動に伴い、吸入管１０から密閉容器１内に吸入された低圧のガス冷媒は、フレーム２に形成された不図示の吸入ポートを通って圧縮室に取り込まれ、圧縮室内で圧縮される。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出ポート２２を介して吐出チャンバー２３内に吐出される。吐出チャンバー２３内の高圧のガス冷媒は、吐出弁２４を押し上げて固定スクロール３と密閉容器１との間の高圧空間に吐出された後、吐出管１１からスクロール圧縮機の外部に吐出される。

　図２は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。図３は、図２のＣ－Ｃ断面図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機のスライダ近傍を示す縦断面模式図であり、スライダに作用する遠心力の位置及び油膜反力の作用位置を表す模式図である。ここで、図２～図４に示す白抜き矢印Ａは、主軸７の中心軸に対する偏芯軸部７ａの偏芯方向、つまり主軸７の中心軸に対する揺動軸受１４の偏芯方向を示している。また、図２～図４に示す白抜き矢印Ｂは、前記偏芯方向とは逆方向となる反偏芯方向を示している。なお、以下では、前記偏芯方向を「Ｙ軸方向」とする。また、主軸７の中心軸方向、つまり鉛直方向を「Ｚ軸方向」とする。

　スライダ３０は、揺動スクロール４の公転半径を固定スクロール３のラップ部３ｂの側面形状に沿って変更させる可変クランク機構を構成するものである。スライダ３０は、揺動軸受１４に回転自在に支持される円筒部４０と、揺動スクロール４に作用する遠心力の少なくとも一部を相殺するバランスウエイト部５０と、を有している。このスライダ３０は、フレーム２に形成された凹部２ａ内に収納されている。なお、円筒部４０とバランスウエイト部５０との接続構成は任意である。例えば、円筒部４０とバランスウエイト部５０とを一体成型することにより、換言すると１つの部品として成型することにより、円筒部４０とバランスウエイト部５０とを接続してもよい。また例えば、円筒部４０とバランスウエイト部５０とを別部品として成型した後、両者を固定して、円筒部４０とバランスウエイト部５０とを接続してもよい。円筒部４０とバランスウエイト部５０とは、例えば、ボルト、ピン、焼嵌め、圧入等の手段を用いて固定することができる。

　円筒部４０は、揺動軸受１４に対する摺動面となる円筒形状で外径Ｄｓの外周面を備えており揺動軸受１４に回転自在に支持される。円筒部４０の内周側には、偏芯軸部７ａが一方向に摺動自在に挿入される長穴形状のスライド溝４３が形成されている。本例では、偏芯軸部７ａとスライド溝４３との摺動方向は、揺動スクロール４の偏芯方向に対して傾いている。

　バランスウエイト部５０は、平板部５１及び突出部５２を備える。平板部５１は、円筒部４０の外周部を取り巻くように配置された厚さＨ２の略円盤形状部分であり、円筒部４０に接続されている。図１及び図４に示すように、円筒部４０の上部は、揺動軸受１４に収納される。このため、円筒部４０と平板部５１とは、Ｚ軸方向において揺動軸受１４よりも揺動スクロール４から離れた位置で、つまり揺動軸受１４の下方において接続されている。突出部５２は、平板部５１から揺動スクロール４側へ、つまり上方へ突出した突出部分である。この突出部５２は、スライダ３０の回転中心Ｏよりも反偏芯方向側に配置されている。また、突出部５２は、揺動軸受１４及びボス部４ｃとの干渉を避ける為、円筒部４０の中心軸（スライダ３０の回転中心ＯからＹ方向へｙ３移動した位置）から半径Ｒｉｎ離れた位置に配置されている。

　バランスウエイト部５０は全体として、揺動スクロール４の遠心力を相殺する為に、回転中心Ｏよりも反偏芯方向側に偏芯して設けられている。バランスウエイト部５０の遠心力によって揺動スクロール４の遠心力の少なくとも一部が相殺されることにより、揺動スクロール４のラップ部４ｂに作用する半径方向の荷重が低減される。このため、揺動スクロール４の信頼性を向上できるとともに、揺動スクロール４のラップ部４ｂと固定スクロール３のラップ部３ｂとの間の摺動損失を低減できる。

　ここで、スライダ３０が回転した際、揺動軸受１４とスライダ３０の円筒部４０外周面との間に発生する油膜反力は、図４の白抜き矢印Ｅに示すように、揺動軸受１４のＺ軸方向の中心となる。このため、Ｚ軸方向において、スライダ３０の遠心力作用中心の位置と揺動軸受１４の中心位置とがずれると、スライダ３０が転覆しようとし、スライダ３０の円筒部４０と揺動軸受１４との間で片当たりが発生する。したがって、Ｚ軸方向においてスライダ３０の遠心力作用中心の位置と揺動軸受１４の中心位置とが略一致する形状に、スライダ３０を設計する必要がある。

　この際、従来のスクロール圧縮機においては、スライダの遠心力作用中心の位置と揺動軸受の中心位置とが略一致する形状にスライダを設計するには、次のような課題があった。すなわち、スライダの円筒部とバランスウエイト部とは、揺動軸受がない箇所で接続しなければならない。換言すると、円筒部とバランスウエイト部とを接続する接続部は、揺動軸受がない箇所に配置されることとなる。縦置き型のスクロール圧縮機の場合、スライダの円筒部とバランスウエイト部とを接続する接続部は、揺動軸受の下方に配置される。この接続部は、バランスウエイト部に発生する遠心力を支持する為、強度上ある程度の肉厚が必要となる。このため、スライダが回転した際、この接続部に発生する遠心力により、スライダの遠心力作用中心高さは下方に下がる傾向になる。したがって、スライダの遠心力作用中心の位置と揺動軸受の中心位置とを略一致させるには、スライダの遠心力作用中心を揺動スクロール側に近づける工夫が必要となる。

　この課題を解決する為に、特許文献１に記載の縦置き型スクロール圧縮機では、バランスウエイト部のうち、揺動軸受中心よりも揺動スクロール側には高密度部材を反揺動スクロール側には低密度部材を用いることにより、スライダの遠心力作用中心を揺動スクロール側に近づける構成が提案されている。しかしこの構成では、高密度部材と低密度部材との界面が強度的に弱く、この界面からスライダが破壊しやすいという課題がある。

　また、特許文献１に記載の縦置き型スクロール圧縮機では、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くすることにより、スライダの遠心力作用中心を揺動スクロール側に近づける構成が提案されている。しかしながら、当該構成ではスライダが大型化してしまう為、次のような課題があった。すなわち、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、バランスウエイト部の根元にかかる応力が増加し、信頼性が低下してしまうという課題があった。また、バランスウエイト部の全高の増加に伴って、揺動軸受が設けられる揺動スクロールのボス部も長くしなければならない。このため、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、揺動スクロールのボス部の変形量が増加し、スクロール圧縮機の性能が低下してしまうという課題があった。また、スライダは、フレームに形成された凹部に収納される。このため、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、フレームも長くしなければならない。したがって、バランスウエイト部の上端を円筒部よりも高くした場合、揺動スクロールのボス部及びフレームの長さが増加することにより、材料費が増加し、スクロール圧縮機のコストが増加してしまうという課題があった。また、フレームの長さが増加することにより、密閉容器内に吸入された吸入ガス（低圧ガス冷媒）が一端貯留されるフレーム下部の空間が縮小してしまうため、吸入ガスの圧力損失増加、油上がりの増加等の課題も発生する。

　また、特許文献１に記載の縦置き型スクロール圧縮機では、バランスウエイト部の上部の半径を下部の半径よりも十分に大きくすることにより、スライダの遠心力作用中心を揺動スクロール側に近づける構成が提案されている。しかしながら、当該構成においてもスライダが大型化してしまう為、次のような課題があった。すなわち、バランスウエイト部の上部の半径を下部の半径よりも十分に大きくした場合、バランスウエイト部に発生する遠心力が大きくなりすぎ、任意の遠心力の大きさに設計することとスライダの転覆防止を両立することが困難となり、スクロール圧縮機の信頼性又は性能が低下してしまうという課題があった。バランスウエイト部に発生する遠心力が大きくなりすぎることにより、バランスウエイト部の根元にかかる応力が増加し、信頼性が低下してしまうという課題があった。また、バランスウエイト部の上部の半径の大型化に伴って、スライダを収納するフレームも大型化することとなり、材料費が増加し、スクロール圧縮機のコストが増加してしまうという課題があった。

　そこで、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、バランスウエイト部５０を次のように構成することにより、スライダ３０の円筒部４０と揺動軸受１４との間で片当たりが発生することを抑制しつつ、特許文献１に記載のスクロール圧縮機が有する課題も解消している。

　詳しくは、図２～図４に示すように、本実施の形態１に係るスライダ３０のバランスウエイト部５０は、スライダ３０の回転中心Ｏよりも反偏芯方向側に設けられたメインウエイト部５３と、スライダ３０の回転中心Ｏよりも偏芯方向側に設けられたカウンタウエイト部５４と、を備えている。また、本実施の形態１では、メインウエイト部５３は、第１メインウエイト部５３ａ及び第２メインウエイト部５３ｂを備えている。

　第１メインウエイト部５３ａは、メインウエイト部５３のうち、揺動スクロール４側に配置されている部分である。つまり、第１メインウエイト部５３ａは、メインウエイト部５３の上部を構成する部分である。本実施の形態１では、メインウエイト部５３の全高Ｈのうち、上端からＨ１の長さの範囲を第１メインウエイト部５３ａとしている。すなわち、第１メインウエイト部５３ａは、突出部５２の一部分で構成される。第１メインウエイト部５３ａは、平面視（つまりＺ軸方向に観察した状態）において、円弧状の外周面を有している。この外周面は、後述する第２メインウエイト部５３ｂの外周面よりも外側に位置している。これにより、第１メインウエイト部５３ａ及び第２メインウエイト部５３ｂに発生する遠心力の合力のＺ軸方向の作用中心を、つまりメインウエイト部５３に発生する遠心力のＺ軸方向の作用中心を、揺動スクロール４側つまり上方に引き上げることができる。

　なお、本実施の形態１に係るスライダ３０は、後述のように、カウンタウエイト部５４によって、スライダ３０に発生する遠心力のＺ軸方向の作用中心を、揺動スクロール４側に引き上げることができる。このため、本実施の形態１に係るスライダ３０は、特許文献１に記載のスライダとは異なり、スライダ３０が大型化することによる上述の課題が発生する程には、第１メインウエイト部５３ａの外周半径を大きくする必要はない。

　第２メインウエイト部５３ｂは、メインウエイト部５３のうち、第１メインウエイト部５３ａよりも揺動スクロール４から離れた位置に配置されている部分である。すなわち、第２メインウエイト部５３ｂは、突出部５２の下部部分と、平板部５１のうちのスライダ３０の回転中心Ｏよりも反偏芯方向側に設けられた部分と、により構成される。したがって、第２メインウエイト部５３ｂは、円筒部４０とメインウエイト部５３とを接続する接続部としても機能する。上述のように、第２メインウエイト部５３ｂは、平面視において、円弧状の外周面を有している。

　カウンタウエイト部５４は、平板部５１のうち、スライダ３０の回転中心Ｏよりも偏芯方向側に設けられた部分により構成される。このカウンタウエイト部５４は、Ｚ軸方向において揺動軸受１４よりも揺動スクロール４から離れた位置に、つまり揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置よりも揺動スクロール４から離れた位置に配置されている。カウンタウエイト部５４は、平面視において、円弧状の外周面を有している。

　ここで、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の半径は、同一の大きさであってもよいし、それぞれ異なる大きさであってもよい。また、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の半径の中心位置も、同一の位置であってもよいし、それぞれ異なる位置であってもよい。本実施の形態１では、スライダ３０の設計の自由度を向上させるため、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４のうちの少なくとも１つにおいて、外周面の半径の大きさ及び該半径の中心位置を、他のウエイト部とは異ならせている。

　具体的には、本実施の形態１では、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の半径の大きさ及び中心位置を、図２及び図３に示すように設定している。すなわち、第１メインウエイト部５３ａの外周面は、スライダ３０の回転中心Ｏを中心とした半径Ｒ１の円弧形状となっている。第２メインウエイト部５３ｂの外周面は、スライダ３０の回転中心ＯからＹ軸方向にｙ２だけ偏芯方向側にずれた位置を中心とした、半径Ｒ２の円弧形状となっている。カウンタウエイト部５４の外周面は、スライダ３０の回転中心ＯからＹ軸方向にｙ３だけ偏芯方向側にずれた位置を中心とした、半径Ｒ３の円弧形状となっている。

　このように構成されたスライダ３０は、該スライダ３０が回転中心Ｏ周りに回転することにより、次のような遠心力が発生する。すなわち、メインウエイト部５３は、回転中心Ｏ周りに回転することで、スライダに反偏芯方向の遠心力を発生させる。なお、上述のように、本実施の形態１においては、第１メインウエイト部５３ａの外周面は、第２メインウエイト部５３ｂの外周面よりも外側に位置している。つまり、第１メインウエイト部５３ａの単位厚さ当りの遠心力（断面積×図芯距離）が、第２メインウエイト部５３ｂの単位厚さ当りの遠心力（断面積×図芯距離）よりも大きくなっている。これにより、第１メインウエイト部５３ａ及び第２メインウエイト部５３ｂに発生する遠心力の合力のＺ軸方向の作用中心を、つまりメインウエイト部５３に発生する遠心力のＺ軸方向の作用中心を、揺動スクロール４側つまり上方に引き上げることができる。

　一方、カウンタウエイト部５４は、回転中心Ｏ周りに回転することで、揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置よりも揺動スクロール４から離れた位置において、偏芯方向の遠心力が発生する。この遠心力により、メインウエイト部５３に発生する遠心力のうち、揺動スクロール４から離れた位置で発生する遠心力を主に相殺することができ、スライダ３０全体で発生させる反偏芯方向側の遠心力のＺ軸方向の作用中心を、揺動スクロール４側つまり上方に引き上げることができる。

　このため、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の高さ寸法、外周面の半径の大きさ及び該半径の中心位置を適宜設定することにより、揺動スクロール４の遠心力の少なくとも一部を相殺する遠心力を、揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置と略一致する位置で発生させることができる。すなわち、本実施の形態１に係るスライダ３０は、揺動スクロール４のラップ部４ｂに作用する半径方向の荷重を低減できると共に、スライダ３０の円筒部４０と揺動軸受１４との間で片当たりが発生することも防止できる。

　詳しくは、スライダ３０が揺動軸受１４内で回転摺動すると、揺動軸受１４とスライダ３０の円筒部４０外周面との間には、油膜反力が発生する。図４の白抜き矢印Ｅに示すように、円筒部４０と揺動軸受１４とが平行を保った状態では、油膜反力のＺ軸方向の作用中心は揺動軸受１４の中心と一致する。このため、図４の黒塗り矢印Ｆで示すように、スライダ３０の遠心力のＺ軸方向の作用中心を揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置と略一致させることにより、スライダ３０に転覆モーメントが発生せず、スライダ３０の円筒部４０と揺動軸受１４とが平行を保った状態で摺動することができる。

　スライダ３０の遠心力のＺ軸方向の作用中心を揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置と略一致させるには、下記（１）式及び（２）式を満たすように、スライダ３０の形状を決定すればよい。
　Ｚｓｌ≒Ｚｂｒ…（１）
　Ｚｓｌ＝｛（Ｍｕｍｗ×ｒｕｍｗ×Ｚｕｍｗ）＋（Ｍｌｍｗ×ｒｌｍｗ×Ｚｌｍｗ）－（Ｍｃｗ×ｒｃｗ×Ｚｃｗ）｝／｛（Ｍｕｍｗ×ｒｕｍｗ）＋（Ｍｌｍｗ×ｒｌｍｗ）－（Ｍｃｗ×ｒｃｗ）｝…（２）
　Ｚｓｌ：スライダ３０の遠心力作用中心のＺ座標、
　Ｚｂｒ：揺動軸受１４とスライダ３０の円筒部４０外周面との間に発生する油膜反力のＺ座標、
　Ｍｕｍｗ：第１メインウエイト部５３ａの質量、
　ｒｕｍｗ：回転中心Ｏから第１メインウエイト部５３ａの重心までの半径距離、
　Ｚｕｍｗ：第１メインウエイト部５３ａの重心のＺ座標、
　Ｍｌｍｗ：第２メインウエイト部５３ｂの質量、
　ｒｌｍｗ：回転中心Ｏから第２メインウエイト部５３ｂの重心までの半径距離、
　Ｚｌｍｗ：第２メインウエイト部５３ｂの重心のＺ座標、
　Ｍｃｗ：カウンタウエイト部５４の質量、
　ｒｃｗ：回転中心Ｏからカウンタウエイト部５４の重心までの半径距離、
　Ｚｃｗ：カウンタウエイト部５４の重心のＺ座標。

　以上、本実施の形態１のように構成されたスクロール圧縮機１００においては、揺動スクロール４の遠心力の少なくとも一部を相殺するスライダ３０の遠心力を、揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置と略一致する位置で発生させることができる。すなわち、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、揺動スクロール４のラップ部４ｂに作用する半径方向の荷重を低減できると共に、スライダ３０の円筒部４０と揺動軸受１４との間で片当たりが発生することも防止できる。

　この際、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、カウンタウエイト部５４により、スライダ３０に発生する遠心力を揺動スクロール４側に近づけることができ、スライダ３０に発生する遠心力のＺ軸方向の中心位置と揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置とを略一致させることができる。このため、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、スライダ３０が大型化することも抑制でき、特許文献１に記載のスクロール圧縮機が有していた課題も解決することができる。

　また、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、スライダ３０の設計の自由度を向上させるため、第１メインウエイト部５３ａ、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４のうちの少なくとも１つにおいて、外周面の半径の大きさ及び該半径の中心位置を、他のウエイト部とは異ならせている。このため、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、スライダ３０の設計自由度が向上するため、スライダ３０をより小型化しやすくなり、特許文献１に記載のスクロール圧縮機が有していた課題もより解決しやすくなる。

実施の形態２．
　本発明に係るスライダ３０の形状は、実施の形態１で示したものに限定されるものではない。本実施の形態２及び以下の実施の形態３～実施の形態５では、本発明に係るスライダ３０の別の形状の一例について説明する。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

　図５は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。また、図６は、図５のＣ－Ｃ断面図である。
　本実施の形態２に係るスライダ３０においては、平面視において、第２メインウエイト部５３ｂの外周面とカウンタウエイト部５４の外周面とが、直径Ｄの同一円上に配置されている。すなわち、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４は、外周面の半径の大きさ及び中心位置が同じとなっている。また、本実施の形態２では、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の中心位置を円筒部４０の外周面の中心位置（スライダ３０の回転中心ＯからＹ方向へｙ３移動した位置）と同一位置にしている。

　このため、本実施の形態２に係るスライダ３０は、旋盤等を用いてスライダ３０を制作する際、チャックにスライダ３０となる材料を固定し直すことなく、円筒部４０、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４を成形することができる。このため、スライダ３０の加工性を向上させることができる。

　なお、第１メインウエイト部５３ａの外周面の中心位置を円筒部４０、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の中心位置と一致させることにより、スライダ３０の加工性をさらに向上させることができる。

実施の形態３．
　図７は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。また、図８は、図７のＣ－Ｃ断面図である。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

　本実施の形態３に係るスライダ３０においては、平面視において、第２メインウエイト部５３ｂの外周面とカウンタウエイト部５４の外周面とが、直径Ｄの同一円上に配置されている。すなわち、第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４は、外周面の半径の大きさ及び中心位置が同じとなっている。これら第２メインウエイト部５３ｂ及びカウンタウエイト部５４の外周面の中心位置は任意であるが、例えば、回転中心Ｏ又は当該回転中心Ｏよりも偏芯方向側となっている。

　第２メインウエイト部５３ｂの外周面とカウンタウエイト部５４の外周面とを同一円上に配置することにより、旋盤等を用いてスライダ３０を制作する際、これらを１つの円柱部材として形成することができる。このため、スライダ３０の加工性を向上させることができる。

実施の形態４．
　図９は、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。また、図１０は、図９のＣ－Ｃ断面図である。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態３のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

　本実施の形態４に係るスライダ３０のカウンタウエイト部５４は、円筒部４０に接続された第１カウンタウエイト部５４ａと、該第１カウンタウエイト部５４ａから揺動スクロール４側に突出した第２カウンタウエイト部５４ｂと、を備える。ここで、円筒部４０の揺動スクロール４側の端部から円筒部４０と第１カウンタウエイト部５４ａとの接続箇所までのＺ軸方向の距離をＬとした場合、第２カウンタウエイト部５４ｂの揺動スクロール４側の端部は、円筒部４０の揺動スクロール４側の端部から第１カウンタウエイト部５４ａ側にＬ／２以上離れている。換言すると、第２カウンタウエイト部５４ｂの揺動スクロール４側の端部と円筒部４０の揺動スクロール４側の端部との間の距離δは、
　δ≦Ｌ／２…（３）
　となっている。

　このように構成されたカウンタウエイト部５４は、揺動軸受１４のＺ軸方向の中心位置よりも揺動スクロール４から離れた位置において、偏芯方向に発生する遠心力を、カウンタウエイト部５４の外周面の半径を拡大することなく大きくすることができる。このため、本実施の形態４に係るスライダ３０は、スライダ３０の設計自由度が向上するため、スライダ３０をより小型化しやすくなり、特許文献１に記載のスクロール圧縮機が有していた課題もより解決しやすくなる。

実施の形態５．
　図１１は、本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機のスライダを示す平面図である。また、図１２は、図１１のＣ－Ｃ断面図である。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１～実施の形態４のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

　本実施の形態５に係るスライダ３０においては、平面視において、メインウエイト部５３の外周面とカウンタウエイト部５４の外周面とが、直径Ｄの同一円上に配置されている。つまり、本実施の形態５に係るスライダ３０においては、平面視において、第１メインウエイト部５３ａの外周面、第２メインウエイト部５３ｂの外周面及びカウンタウエイト部５４の外周面が、直径Ｄの同一円上に配置されている。すなわち、メインウエイト部５３及びカウンタウエイト部５４は、外周面の半径の大きさ及び中心位置が同じとなっている。これらメインウエイト部５３及びカウンタウエイト部５４の外周面の中心位置は任意であるが、例えば、回転中心Ｏ又は当該回転中心Ｏよりも偏芯方向側となっている。

　メインウエイト部５３の外周面とカウンタウエイト部５４の外周面とを同一円上に配置することにより、旋盤等を用いてスライダ３０を制作する際、これらを１つの円柱部材として形成することができる。このため、スライダ３０の加工性を向上させることができる。

　また、円筒部４０の外周面の中心位置をメインウエイト部５３及びカウンタウエイト部５４の外周面の中心位置と一致させることにより、スライダ３０の加工性をさらに向上させることができる。

　なお、本実施の形態５に係るスライダ３０は、メインウエイト部５３の上端を円筒部４０の上端よりも高くしている。しかしながら、本実施の形態１に係るスライダ３０は、上述のように、カウンタウエイト部５４によって、スライダ３０に発生する遠心力のＺ軸方向の作用中心を、揺動スクロール４側に引き上げることができる。このため、本実施の形態５に係るスライダ３０においては、メインウエイト部５３の上端を円筒部４０の上端よりも高くする必要は特にない。

　以上、本発明に係るスクロール圧縮機の一例を実施の形態１～実施の形態５で説明したが、上記の実施の形態の構成に限らず、本発明に係るスクロール圧縮機は種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態１～実施の形態５では、本発明に係るスクロール圧縮機として、主軸７の中心軸が鉛直方向に沿って配置される縦置き型のスクロール圧縮機を例示した。これに限らず、主軸７の中心軸が鉛直方向に対して傾いて配置される横置き型のスクロール圧縮機に、本発明を実施してもよい。すなわち、横置き型のスクロール圧縮機に本発明に係るスライダ３０を採用することにより、上記の実施の形態１～実施の形態５で説明した効果を得ることができる。

　また、上記の各実施の形態で説明した構成は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

　１　密閉容器、１ａ　胴部、１ｂ　蓋部、１ｃ　底部、２　フレーム、２ａ　凹部、３　固定スクロール、３ａ　台板、３ｂ　ラップ部、４　揺動スクロール、４ａ　台板、４ｂ　ラップ部、４ｃ　ボス部、５　ステータ、６　ロータ、７　主軸、７ａ　偏芯軸部、８　油溜め、９　オイルポンプ、１０　吸入管、１１　吐出管、１２　オルダムリング、１３　油穴、１４　揺動軸受、１５　排油パイプ、１６　主軸受部、１７　副軸受部、１８　サブフレーム、１９ａ　第１バランサ、１９ｂ　第２バランサ、２０　圧縮機構部、２１　電動機部、２２　吐出ポート、２３　吐出チャンバー、２４　吐出弁、３０　スライダ、４０　円筒部、４３　スライド溝、５０　バランスウエイト部、５１　平板部、５２　突出部、５３　メインウエイト部、５３ａ　第１メインウエイト部、５３ｂ　第２メインウエイト部、５４　カウンタウエイト部、５４ａ　第１カウンタウエイト部、５４ｂ　第２カウンタウエイト部、１００　スクロール圧縮機。

Claims (7)

1. 　固定スクロールと、
   　前記固定スクロールに対して揺動する揺動スクロールと、
   　前記揺動スクロールに回転駆動力を伝達する主軸と、
   　前記主軸の一端に設けられ、前記主軸の中心軸に対して偏芯方向に偏芯した偏芯軸部と、
   　前記偏芯軸部が摺動自在に挿入されるスライド溝が形成されたスライダと、
   　前記揺動スクロールに設けられ、前記スライダを回転自在に支持する揺動軸受と、
   　を備え、
   　前記スライダは、
   　前記揺動軸受に回転自在に支持される円筒部と、
   　前記円筒部に接続されたバランスウエイト部と、
   　を備え、
   　前記偏芯方向の逆方向を反偏芯方向とし、前記中心軸方向をＺ軸方向とした場合、
   　前記バランスウエイト部は、
   　前記スライダの回転中心よりも前記反偏芯方向側に設けられたメインウエイト部と、
   　前記揺動軸受の前記Ｚ軸方向の中心位置よりも前記揺動スクロールから離れた位置であり、かつ、前記スライダの回転中心よりも前記偏芯方向側に設けられたカウンタウエイト部と、
   　を有するスクロール圧縮機。
2. 　前記メインウエイト部は、
   　前記Ｚ軸方向において前記揺動スクロール側に配置された第１メインウエイト部と、
   　前記Ｚ軸方向において前記第１メインウエイト部よりも前記揺動スクロールから離れた位置に配置された第２メインウエイト部と、
   　を備え、
   　前記第１メインウエイト部、前記第２メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部は、円弧状の外周面を有し、
   　前記第１メインウエイト部、前記第２メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部のうちの少なくとも１つは、前記外周面の半径の大きさ及び該半径の中心位置が他のウエイト部とは異なる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 　前記メインウエイト部は、
   　前記Ｚ軸方向において前記揺動スクロール側に配置された第１メインウエイト部と、
   　前記Ｚ軸方向において前記第１メインウエイト部よりも前記揺動スクロールから離れた位置に配置された第２メインウエイト部と、
   　を備え、
   　前記第２メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部は、円弧状の外周面を有し、
   　前記第２メインウエイト部の外周面と前記カウンタウエイト部の外周面とが同一円上に配置されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 　前記円筒部の外周面の中心位置及び前記第１メインウエイト部の中心位置のうちの少なくとも一方は、前記第２メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部の外周面の中心位置と同一位置である請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 　前記メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部は、円弧状の外周面を有し、
   　前記メインウエイト部の外周面と前記カウンタウエイト部の外周面とが同一円上に配置されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
6. 　前記円筒部の外周面の中心位置と、前記メインウエイト部及び前記カウンタウエイト部の外周面の中心位置とが、同一位置である請求項５に記載のスクロール圧縮機。
7. 　前記円筒部の前記揺動スクロール側の端部から前記円筒部と前記カウンタウエイト部との接続箇所までの前記Ｚ軸方向の距離をＬとした場合、
   　前記カウンタウエイト部は、
   　前記円筒部に接続された第１カウンタウエイト部と、
   　該第１カウンタウエイト部から前記揺動スクロール側に突出し、先端部が前記円筒部の前記揺動スクロール側の端部から前記Ｚ軸方向にＬ／２以上前記第１カウンタウエイト部側に離れている第２カウンタウエイト部と、
   　を備えた請求項１～請求項６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。

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