(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロール羽根を有する固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合わせて複数個の作業空間を形成するように旋回スクロール羽根を旋回鏡板上に配設した旋回スクロールと、この旋回スクロールを駆動するクランク軸と、これを支える軸受け部材と、前記旋回スクロールの自転を防止するための自転防止部材から圧縮機構部を構成し、前記旋回スクロールを含む可動部材の運動によるアンバランスを相殺するバランスウエイトを前記クランク軸に配設し、このバランスウエイトを前記旋回鏡板と軸受部材と固定スクロールとで形成される空間に存在する潤滑油によるアンバランス分だけ小さく設定したスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記旋回スクロールを前記固定スクロールと前記軸受け部材との間に形成される部屋に配し、この部屋に存在する潤滑油の見かけの比質量をρ２、旋回スクロール鏡板の材料の比質量をρ１としたとき、旋回スクロール鏡板のアンバランス量を計算するための比質量を（ρ１−ρ２）として与えてバランスウエイトを設定した請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
密閉容器内にステータとロータからなる電動機と圧縮機構を配し、バランスウエートの一部または全部を前記ロータに配設した請求項１記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機に係わり、特にそのバランスウエイトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のスクロール圧縮機の一例で、固定スクロール７，旋回スクロール９、からなる圧縮機構をクランク軸４で駆動し圧縮する。
【０００３】
従来、スクロール圧縮機においてバランスウエイトの設定に関しては、例えば特開昭５７−１４８０９１号公報に開示されている。これは、クランク軸１０１およびロータ１０２にバランスウエイト１０３，１０４を付加して、旋回スクロール部材１０５を含む可動部材の旋回運動によるアンバランスを相殺するようにしたものである。
【０００４】
上記の従来例の釣りあわせについて図４と図５を参照して以下にさらに詳しく説明する。旋回スクロール部材１０５を含む可動部材の不釣り合い量に対して、クランク軸１０１に取り付けてあるバランスウエイト１０３と、ロータ１０２にバランスウエイト１０４を設置している。前記可動部材の不釣り合い量をｍ１、クランク軸のバランスウエイトの質量をｍ２、ロータのバランスウエイトの質量をｍ３とし、可動部材の重心の回転半径をｒ１、クランク軸のバランスウエイトの重心の回転半径をｒ２、ロータのバランスウエイトの重心の回転半径をｒ３とし、さらに、可動部材の不釣り合い量の重心の固定スクロールのスラスト面１０６からの軸方向の距離をＬ１、クランク軸のバランスウエイトの重心の固定スクロールのスラスト面１０６からの軸方向の距離をＬ２、ロータのバランスウエイトの重心の固定スクロールのスラスト面１０６からの軸方向の距離をＬ３とすると、軸に直角な方向のモーメントの釣り合い、つまり、動的な釣り合いは、
【０００５】
【数１】
0003687281.tif 000002
【０００６】
で表され、さらに軸にかかる遠心力の釣り合い、つまり、静的な釣り合いは、
【０００７】
【数２】
0003687281.tif 000003
【０００８】
で表される。
（数１）及び（数２）において可動部材の質量ｍ１、重心の回転半径ｒ１、及び重心の固定スクロールスラスト面１０６からの軸方向距離Ｌ１は既知であるので、例えば、クランク軸のバランスウエイトの重心の回転半径ｒ２、ロータのバランスウエイトの重心の回転半径ｒ３及び、それらの重心の固定スクロールスラスト面１０６からの軸方向距離Ｌ２，Ｌ３を適当に設定してやれば、２つの式を連立させて解くことにより、ｍ２，ｍ３を求めることができる。
【０００９】
上記のようなバランスウエイトを設置してやることによりアンバランスは最小となり、圧縮機の振動を防止することができる。なお、オルダムリングを用いたスクロール圧縮機では、オルダムリングが、密閉容器に固定された軸受け部材に対して並進運動を行うので、前記のような最適なバランスウエイトを設置しても、オルダムリングの半分の質量分のアンバランスが残ることは従来より知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスクロール圧縮機において、旋回鏡板と軸受け部材と固定スクロールとの間に空間が存在し、そこに潤滑油が存在する場合、旋回鏡板の偏心方向とは逆方向の空間に多量の潤滑油が存在し、旋回スクロールの旋回運動に伴い、この潤滑油の存在場所が移動し、回転アンバランスを生じる。この潤滑油による回転アンバランスのため、圧縮機の振動が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、前記潤滑油によるアンバランスを考慮にいれてクランク軸に設置されているバランスウエイトを従来よりも小さくして、バランスを取り、振動が少ないスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、固定スクロール羽根を有する固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合わせて複数個の作業空間を形成するように旋回スクロール羽根を旋回鏡板上に配設した旋回スクロールと、この旋回スクロールを駆動するクランク軸と、これを支える軸受け部材と、前記旋回スクロールの自転を防止するための自転防止部材から圧縮機構部を構成し、前記旋回スクロールを含む可動部材の運動によるアンバランスを相殺するバランスウエイトを前記クランク軸に配設し、このバランスウエイトを前記旋回スクロールにより動かされる潤滑油のアンバランス分小さく設定したもので、潤滑油の運動によって生じるアンバランス量をバランスウエイトによってキャンセルすることによって圧縮機の振動の低減をはかる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、スクロール圧縮機の旋回スクロールを含む可動部材の運動によるアンバランスを相殺するバランスウエイトをクランク軸に設置し、このバランスウエイトを前記旋回スクロールにより動かされる潤滑油のアンバランス分小さく設定したもので、潤滑油の運動によって生じるアンバランス量をバランスウエイトによってキャンセルすることによって圧縮機の振動の低減をはかる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、旋回スクロールが固定スクロールと軸受け部材との間に形成される部屋に配されている場合、この部屋に存在する潤滑油が旋回スクロールとともに回転し、アンバランスを生じるのを、潤滑油の見かけの比質量をρ２、旋回スクロールの比質量をρ１とし、旋回スクロール鏡板のアンバランス量を計算するための比質量を（ρ１−ρ２）として与えて、バランスウエイトを設定することにより、潤滑油の回転によるアンバランスをキャンセルするバランスウエイト設定を行い圧縮機の振動の低減をはかるものである。
【００１５】
さらに、請求項３の発明は密閉型電動圧縮機の場合で、この場合はバランスウエイトをクランク軸だけでなく、電動機ロータにその一部をつけてもよいし、ロータの上下につけてもよい。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施例によるスクロール圧縮機の断面図を示す。密閉容器２０内にステータ１とロータ２から成る電動機と、この電動機によって駆動される圧縮機構部３と、前記電動機からの回転駆動力を前記圧縮機構部３に伝達するためのクランク軸４を設置している。前記圧縮機構部３は軸受け部材５と、固定スクロール羽根６を有する固定スクロール７と、この固定スクロール羽根６と噛み合わせて複数個の圧縮作業空間を形成するように旋回スクロール羽根８を旋回鏡板２１上に配設した旋回スクロール９と、この旋回スクロールの自転を防止するためのオルダムリング１０とで構成している。前記旋回スクロール９を含む可動部材の旋回運動によるアンバランスを相殺するために前記クランク軸４にバランスウエイト１１と前記ロータ２にもバランスウエイト１２を設置している。また、密閉容器２０内には、潤滑油１３が設置されている。前記潤滑油１３はオイルポンプ１４で汲み上げられ、前記クランク軸４内に設置されているオイル通路１５を通り、前記旋回スクロール９に設置されているオイル通路１６を通り、前記旋回スクロール９に設置されている弁１７により絞られ前記旋回鏡板２１と前記軸受部材５と前記固定スクロール７との間の空間１８に吐き出され、この空間１８に潤滑油１９が溜まっている。この潤滑油１９は、前記旋回スクロールと同様に旋回運動を行い回転アンバランスが生じる。
【００１７】
ここで、図２，図３及び図４を参照してさらに詳細に説明する。
図２は空間１８内の様子を模式的に表したもので、旋回鏡板と軸受部材と固定スクロールとの間の空間に存在する潤滑油によって生じる遠心力Ｆｏが、前記旋回鏡板の遠心力Ｆｐとクランク軸中心Ｏに対して反対に作用するので、前記旋回鏡板の遠心力Ｆｐ’が小さくなる。
【００１８】
【数３】
0003687281.tif 000004
【００１９】
したがって、本発明の釣り合いを示す図３における可動部材の不釣り合い量ｍ１’と可動部材の回転半径ｒ１’の積ｍ１’ｒ１’は図４の可動部材の不釣り合い量ｍ１と可動部材の回転半径ｒの積ｍ１ｒ１よりも小さくなる。
【００２０】
【数４】
0003687281.tif 000005
【００２１】
このアンバランスの分、前記可動部材のアンバランス量がかわるので、バランスウエイトを設定し直す必要がある。
【００２２】
図３に示す本発明における動的な釣り合いの式は、本発明におけるクランク軸のバランスウエイトの質量をｍ２’とすると、
【００２３】
【数５】
0003687281.tif 000006
【００２４】
で表される。さらに、静的な釣り合いは、
【００２５】
【数６】
0003687281.tif 000007
【００２６】
で表される。ここで、（数１），（数２），（数５）および（数６）よりシャフトのバランスウエイトｍ２’とロータのバランスウエイトｍ３’は、
【００２７】
【数７】
0003687281.tif 000008
【００２８】
【数８】
0003687281.tif 000009
【００２９】
となる。したがって、シャフトのバランスウエイトを、
【００３０】
【数９】
0003687281.tif 000010
【００３１】
ロータのバランスウエイトを、
【００３２】
【数１０】
0003687281.tif 000011
【００３３】
だけ小さく設定し直した。これにより従来よりも圧縮機本体のバランスがよくなり、圧縮機の振動を低減することができる。
【００３４】
また、固定スクロール９と軸受け部材５との間の空間１８で回転する潤滑油の遠心力Ｆｏは次のように計算される。図２において仮に空間１８が斜線部であり、ここに比質量ρｏの潤滑油が満たされているとする。空間１８の部屋の直径をＤ、旋回スクロール鏡板の直径をｄとし、部屋の高さはほぼ鏡板の厚さと同じｈとし、このｈ分の高さの斜線部の潤滑油が鏡板の旋回運動とともに回転するとする。Ｏを中心とする回転バランスを考えると、斜線部の重心の位置Ｏｏおよびアンバランス質量ｍｏは、鏡板部に潤滑油を満たし、その反対側に鏡板と同じ大きさで潤滑油と同じ比質量ρｏの円板を置いたのと同じことになるので、
【００３５】
【数１１】
0003687281.tif 000012
【００３６】
【数１２】
0003687281.tif 000013
【００３７】
となる。したがって、
【００３８】
【数１３】
0003687281.tif 000014
【００３９】
一方旋回スクロール鏡板の遠心力Ｆｐはその重心位置がｒ１で、アンバランス量ｍｐは、
【００４０】
【数１４】
0003687281.tif 000015
【００４１】
（ここでρ１は鏡板の比質量）。したがって、
【００４２】
【数１５】
0003687281.tif 000016
【００４３】
鏡板と回転する潤滑油の回転アンバランスＦｏを考慮するということは、
【００４４】
【数１６】
0003687281.tif 000017
【００４５】
となり、鏡板の比質量を（ρ１−ρｏ）で計算し、バランスウエイトを設定すれば潤滑油の回転のアンバランスを考慮したバランスウエイトの設定が可能となる。
【００４６】
さらに、空間１８には潤滑油と冷媒ガスが混在する場合が多い。この場合は混在比率に応じて空間１８内の見かけの比質量ρ２を設定すればよい。
【００４７】
以上、密閉型の電動圧縮機で説明したが、本発明は開放型のスクロール圧縮機にも適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項１に記載の発明はバランスウエイトを旋回鏡板と軸受部材と固定スクロールとの間の空間に存在する潤滑油によるアンバランスだけ小さくするもので、この構成によれば圧縮機本体のバランスがよくなるので、圧縮機本体の振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すスクロール圧縮機の断面図
【図２】従来及び本発明の実施例を示すスクロール圧縮機の旋回鏡板と潤滑油の遠心力の図
【図３】本発明の実施例を示すクランク軸のバランスの図
【図４】従来のクランク軸のバランスの図
【図５】従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図
【図１】
0003687281.tif 000018
【図２】
0003687281.tif 000019
【図３】
0003687281.tif 000020
【図４】
0003687281.tif 000021
【図５】
0003687281.tif 000022