(57)【特許請求の範囲】
【請求項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を有する圧縮機構部と、
回転する主軸と、
前記主軸の回転する力を、前記主軸の中心からの距離が可変の移動部材を介して、前記揺動スクロールが揺動する力として伝える可変半径クランク機構と、
前記主軸の回転によって揺動部品に生じる遠心力に対して逆向きの遠心力を発生させるバランサと、
を有するスクロール圧縮機において、
前記主軸につながるストッパ部と、
前記主軸の回転速度の変化により前記バランサが変位する機構と、
を有し、
前記主軸の回転速度の変化によって、前記バランサの遠心力を前記ストッパ部と前記可変半径クランク機構の前記移動部材とで支持する割合が変化する、
スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記主軸の回転が低速時は前記バランサの遠心力を前記ストッパ部または前記移動部材のいずれかのみが支持して、前記主軸の回転速度が上昇すると前記バランサの遠心力を前記ストッパ部と前記移動部材とが支持するように変化する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記バランサは、揺動部品に生じる遠心力を上回る遠心力を生じ、前記主軸は、端部に前記バランサに生じる遠心力と逆方向の遠心力を生じる相殺バランス部を有している請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記可変半径クランク機構は、
前記主軸の一端に形成され、前記主軸の中心に対して偏心した偏心軸部と、
前記偏心軸部が挿入され、前記揺動スクロールに設けられた円筒状のボス部の内周側に回転摺動自在に設けられたスライダと、
から構成され、
前記移動部材がスライダである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記ストッパ部は、前記主軸の一端に形成され、前記可変半径クランク機構を内部に配置する円筒状の周壁部である請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記バランサは、前記周壁部の内部に配置され、相互の位置が可変である２つのバランスウェイトを含む請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記２つのバランスウェイトは、
前記移動部材と連結された第１バランスウェイトと、
前記ボス部と前記第１バランスウェイトとの間に摺動自在に配置された第２バランスウェイトと、を有し、
前記第１バランスウェイトと、前記第２バランスウェイトとの間に、前記バランサが変位する機構として、弾性部材が配置されている請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記第１バランスウェイトは、外周壁が円弧形状に形成されていると共に、前記移動部材と対向する内壁面部は平面状に形成されたウェイト本体部を有し、
前記第２バランスウェイトは、半円弧形状に形成されていると共に、前記ウェイト本体部と対向する部分に弓形の切り欠き部が形成されており、
前記弓形の切り欠き部に、前記ウェイト本体部と前記弾性部材とが配置されている請求項７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記主軸の回転数が閾値未満である場合に、前記第２バランスウェイトは、前記弾性部材と接し、
前記主軸の回転数が閾値以上である場合に、前記第２バランスウェイトは、前記ストッパ部と接する請求項８に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
前記移動部材と前記周壁部との間に前記２つのバランスウェイトを配置し、
前記２つのバランスウェイトは、
内周縁が前記移動部材の外径よりも大きく形成され、内周側に前記移動部材が配置される平板かつ円弧状の基板部と、
前記偏心軸部の偏心方向とは反対側の前記基板部の外周縁に設けられたウェイト本体部と、を有し、前記移動部材を挟んで平面視で対称構造に形成されており、
前記ウェイト本体部とは反対側の前記基板部の端部の間に弾性部材が配置されている請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１１】
前記主軸の回転数が閾値未満である場合に、
前記２つのバランスウェイトの外縁部の一点が、それぞれ前記ストッパ部と接し、
前記基板部と、前記移動部材との間には間隙が形成されており、
前記主軸の回転数が閾値以上である場合に、
前記２つのバランスウェイトの外縁部の一点が、それぞれ前記ストッパ部と接し、
前記基板部が、前記弾性部材を圧縮して、前記移動部材と接している請求項１０に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍もしくは空調用途に用いられるスクロール型の圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型の圧縮機においては、漏れ損失を低減するために、揺動スクロールの渦巻体と固定スクロールの渦巻体との側面同士を接触させることにより渦巻体間の側面のすきまを極小化する、いわゆる可変半径クランク機構が知られている。この可変半径クランク機構には、圧縮により揺動スクロールに作用するガス荷重の分力を渦巻体の側面の押付力として利用し、揺動運動する部品に作用する遠心力が渦巻側面で支持されないようにするものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の圧縮機は、クランク半径を可変とする機構部品（例えば、ブッシュ又はスライダ）に、揺動運動部品（揺動スクロール、ブッシュ、又はスライダ等）の遠心力をキャンセルする（打ち消す）バランスウェイトを一体とする構成を設けたものである。【０００４】
また、揺動運動部品の遠心力をキャンセルするバランスウェイトが一体となった可変半径クランク機構の場合、渦巻体の側面押付力として、ガス荷重の分力を利用する方式の他に、押付力を発生させるためにばね等の弾性体を用いるものがある。また、可変半径クランク機構と一体のバランスウェイトを設け、揺動運動部品群よりも大きなキャンセル（遠心）力を発生させるようにした、いわゆるオーバーキャンセル型の可変半径クランク機構も提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
ここで特許文献１又は２の可変半径クランク機構に設けられたバランスウェイトに発生するキャンセル（遠心）力の、揺動運動部品群（以下、揺動部品とする）の遠心力に対する比率（いわゆるキャンセル率）と、スクロール圧縮機の動作とについて説明する。キャンセル率が１００％を超えるスクロール圧縮機は、低速運転時にガス荷重の分力或いはばね力により渦巻体の側面の押付けが行われる。一方、高速運転時にキャンセル率１００％を超える分による遠心力が、ガス力或いはばね力による側面押付力よりも大きくなると、渦巻体の側面押付はされなくなる。この時、渦巻体間の側面すきまが際限なく開いてしまうのを避けるために、バランスウェイトが設けられた可変半径クランク機構部品（ブッシュまたはスライダ等）のキャンセル方向への移動を規制するストッパ構造が設けられるのが一般的である（特許文献２参照）。【０００６】
このように可変半径クランク機構において、遠心力をキャンセルする部材（バランスウェイト）を備える場合、揺動部品に作用する遠心力の、渦巻側面と揺動軸受とでの支持比率はキャンセル率に依存する。例えば、キャンセル率０％の（バランスウェイトを備えない）場合は、渦巻側面による支持が１００％となる。一方、キャンセル率が１００％の場合は、或いは、キャンセル率が１００％を超える場合で可変半径クランク機構にキャンセル方向のストッパを備えている場合は揺動軸受による支持が１００％となる。０％〜１００％の中間的なキャンセル率の場合は、渦巻側面と揺動軸受とで揺動部品に作用する遠心力がキャンセル率に応じて按分支持されることになる。例えば、キャンセル率７０％の場合は渦巻側面の支持比率が３０％となり、揺動軸受の支持比率が７０％となる。この支持比率は回転数によらず一定である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−１２９７９１号公報
【特許文献２】特開平０１−２６２３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
渦巻体同士の側面の接触を確実にして低速域での漏れ損失の増大を抑えるため、０％に近い比較的低いキャンセル率を選択すると、渦巻側面での遠心力の支持比率が高いため、高速運転時の遠心力に起因する負荷が渦巻体の側面と主軸受とに集中する。また、高速運転時の渦巻体側面に対する押付荷重を軽減し、或いは、中〜高速運転時に渦巻体の側面同士を接触させず低騒音化するためにキャンセル率を１００％前後の高い値に設定すると、高速運転時の遠心力に起因する負荷が揺動軸受に集中することになる。さらに、高速運転時における遠心力による負荷の支持比率が揺動軸受と渦巻側面のどちらにも偏らないように中間的なキャンセル比率を設定すると、上述のような低速運転域での渦巻側面のシール性を確保すること、及び、中〜高速運転時の低騒音化等の特性が充分には得られない。【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高速運転時の遠心力の分散支持と低速運転時の側面シール性及び中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、固定スクロールに対して揺動する揺動スクロールとを有する圧縮機構部と、回転する主軸と、主軸の回転する力を、主軸の中心からの距離が可変の移動部材を介して、揺動スクロールが揺動する力として伝える可変半径クランク機構と、主軸の回転によって揺動部品に生じる遠心力に対して逆向きの遠心力を発生させるバランサと、を有するスクロール圧縮機において、主軸につながるストッパ部と、主軸の回転速度の変化によりバランサが変位する機構と、を有し、主軸の回転速度の変化によって、バランサの遠心力をストッパ部と可変半径クランク機構の移動部材とで支持する割合が変化するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機によれば、主軸につながるストッパ部と、主軸の回転速度の変化によりバランサが変位する機構と、を有し、主軸の回転速度の変化によって、バランサの遠心力をストッパ部と可変半径クランク機構の移動部材とで支持する割合が変化するものである。そのため、スクロール圧縮機は、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】スライダを用いた一般的な可変半径クランク機構を有するスクロール圧縮機の概略縦断面図である。
【図３】図２の可変半径クランク機構を示す縦断面図である。
【図４】図２の可変半径クランク機構を示す模式平面図である。
【図５】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バランサ部の分解斜視図である。
【図６】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バランサ部の縦断面を示す模式図である。
【図７】図６におけるスライダバランサ部のＡ−Ａ線断面模式図である。
【図８】図６におけるスライダバランサ部のＢ−Ｂ線断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。
【図１１】従来のスライダバランサを用いたスクロール圧縮機における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。
【図１２】従来のスライダバランサと用いたスクロール圧縮機における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機のスライダバランサ部の縦断面を示す模式図である。
【図１４】図１３のスライダバランサ部のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機の低速運転時（ａ）〜高速運転時（ｅ）までの回転数毎にスライダバランサ部に作用する遠心力と反力の変化を示した動作説明用の平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機について図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な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、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置或いは部品の配置及び向きを限定するものではない。
【００１４】
実施の形態１．
［スクロール圧縮機１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１の構造を示す概略縦断面図である。スクロール圧縮機１は、冷媒等の流体を吸入して圧縮し、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１は、冷媒を圧縮する圧縮機構部２と、圧縮機構部２を駆動する電動機３と、圧縮機構部２及び電動機３を収容する密閉容器２１と、を有している。
【００１５】
（密閉容器２１）
密閉容器２１は、スクロール圧縮機１の外郭を構成するものである。密閉容器２１内には、圧縮機構部２、電動機３、及び、主軸１５が収容されている。また、密閉容器２１の側面には、密閉容器２１内と連通する吸入管２３が接続されている。また、密閉容器２１の上部には、圧縮機構部２によって圧縮された冷媒が吐出される吐出管２４が接続されている。さらに、密閉容器２１の底部には、潤滑油２２が貯留されている。
【００１６】
（圧縮機構部２）
圧縮機構部２は、吸入管２３から密閉容器２１内に吸入される流体（例えば冷媒）を圧縮するものである。圧縮機構部２は、密閉容器２１に取り付けられたフレーム１４に固定された固定スクロール１１と、固定スクロール１１に対して揺動（すなわち、公転運動）する揺動スクロール１２と、を有している。なお、固定スクロール１１がフレーム１４と固定された例について説明したが、固定スクロール１１は、フレーム１４とは固定されずに密閉容器２１と固定された構成とすることができる。固定スクロール１１及び揺動スクロール１２は、それぞれの渦巻歯１１４と、渦巻歯１２６とが噛み合うように組み合わされている。渦巻歯１１４と渦巻歯１２６との間には、冷媒が圧縮される圧縮室が形成される。揺動スクロール１２とフレーム１４との間には、固定スクロール１１に対する揺動スクロール１２の自転を規正するオルダムリング１３が設けられている。オルダムリング１３は、揺動スクロール１２の台板部１２２の下側に配設され、揺動スクロール１２の揺動運動中における自転運動を阻止するのに利用される。
【００１７】
（固定スクロール１１）
固定スクロール１１は、揺動スクロール１２とともに冷媒を圧縮するものである。固定スクロール１１は、揺動スクロール１２に対して対向配置されている。固定スクロール１１は、平板形状の台板部１１３と、台板部１１３から揺動スクロール１２側に突出して形成された渦巻歯１１４と、を有している。なお、渦巻歯１１４は、本発明の「第１渦巻体」に相当する。
【００１８】
台板部１１３は、渦巻歯１１４、揺動スクロール１２及びフレーム１４とともに、圧縮室を構成する。台板部１１３は、その外周面が密閉容器２１の内周面に対向するとともに、台板部１１３の下端面のうちの外側がフレーム１４の上部と対向するように、密閉容器２１内で固定されている。台板部１１３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１１１が台板部１１３を貫通して形成されている。吐出ポート１１１の出口側には、リード弁構造の吐出弁２５が設けられている。吐出弁２５は、予め設定された圧力より小さいと吐出ポート１１１を閉塞し、圧縮室側から吐出管２４側に冷媒が流れることを規制するが、予め設定された圧力以上となると吐出ポート１１１を開放する。
【００１９】
渦巻歯１１４は、揺動スクロール１２の渦巻歯１２６とともに、冷媒を圧縮するものである。また、渦巻歯１１４は、台板部１１３及び揺動スクロール１２とともに、揺動スクロール１２の揺動により容積が変化する圧縮室を形成するものである。この渦巻歯１１４は、水平断面が渦巻形状に形成されている。
【００２０】
（揺動スクロール１２）
揺動スクロール１２は、固定スクロール１１とともに冷媒を圧縮するものである。渦巻歯１１４とともに冷媒を圧縮する渦巻歯１２６が形成され、固定スクロール１１との間に圧縮室を形成する。揺動スクロール１２は、固定スクロール１１に対して対向配置されている。揺動スクロール１２は、平板形状の台板部１２２と、台板部１２２から固定スクロール１１側に突出して形成された渦巻歯１２６とを有している。なお、渦巻歯１２６は、本発明の「第２渦巻体」に相当する。
【００２１】
台板部１２２は、渦巻歯１２６、固定スクロール１１及びフレーム１４とともに、圧縮室を構成するものである。台板部１２２は、円板形状の部材であり、主軸１５の回転によってフレーム１４内で揺動運動する。揺動スクロール１２は、フレーム１４とは別部材として設置された張出し部１４１において軸方向のスラスト荷重が支持されている。台板部１２２は、渦巻歯１２６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、円筒形状のボス部１２１が形成されている。
【００２２】
渦巻歯１２６は、固定スクロール１１の渦巻歯１１４とともに冷媒を圧縮するものである。また、渦巻歯１２６は、台板部１２２及び固定スクロール１１とともに圧縮室を構成するものである。この渦巻歯１２６は、水平断面が渦巻形状に形成されている。
【００２３】
ボス部１２１は、揺動軸受としての機能を有するものである。ボス部１２１には、主軸１５の端部が接続される。本実施の形態１では、移動部材３０を用いた可変半径クランク機構５を採用しており、移動部材３０はボス部１２１の内周側に回転自在に設けられている。
【００２４】
（電動機３）
電動機３は、主軸１５を回転させるものである。電動機３は、密閉容器２１の内周壁に固定されたステータ１９と、ステータ１９の内周側に配置されたロータ１８と、を有している。ステータ１９は、積層鉄心に複数相の巻線を装着して構成されている。ロータ１８は、内部に図示省略の永久磁石を有する。また、ロータ１８には、揺動スクロール１２に電動機３の回転駆動力を伝達する主軸１５が固定されている。つまり、ステータ１９に通電されると、ロータ１８は、主軸１５と一体となって回転するように構成されている。電動機３は、例えば、インバータ制御等により、ロータ１８の回転数を変更することができる。ロータ１８の下部には、第２バランサ１７が設けられている。
【００２５】
（主軸１５）
主軸１５は、揺動スクロール１２に回転駆動力を伝達するものである。主軸１５の上部は、フレーム１４に設けられた主軸受１４３に回転自在に支持されており、主軸１５の下部は、副軸受２０に回転自在に支持されている。この副軸受２０は、サブフレーム２８に設けられており、例えばボールベアリング等により構成されている。主軸１５の上端部には、偏心軸部１５１が設けられている。偏心軸部１５１は、主軸１５の中心軸に対して所定の偏心方向に偏心して配置されている。偏心軸部１５１は、移動部材３０の溝部３１に摺動自在に挿入されている。さらに、主軸１５には、偏心軸部１５１よりも下側であって、電動機３のロータ１８よりも上側に揺動運動のバランスをとる第１バランサ１６が設けられている。第１バランサ１６及び第２バランサ１７は、揺動スクロール１２、移動部材３０、及び、オルダムリング１３による偏心に伴うアンバランスを相殺させ、回転系全体としてのバランスを釣り合わせるために設けられている。また、主軸１５の下端には、油溜めの潤滑油２２を吸い上げる図示せぬオイルポンプが設けられている。また、主軸１５の内部には、主軸１５の中心軸方向に沿って図示せぬ油穴が形成されている。主軸１５の下端に設けられたオイルポンプによって吸い上げられた潤滑油２２は、主軸１５に形成された油穴を通って、各摺動部に供給される。なお、可変半径クランク機構５及びスライダバランサ部３０１との関係については後述する。
【００２６】
［スクロール圧縮機１の動作説明］
ここで、スクロール圧縮機１の動作について説明する。このように構成されたスクロール圧縮機１は、ステータ１９に電力が供給されると、ロータ１８がトルクを発生し、フレーム１４の主軸受１４３と副軸受２０とで支持された主軸１５が回転する。主軸１５の偏心軸部１５１によりボス部１２１が駆動される揺動スクロール１２は、オルダムリング１３により自転を規制されて揺動運動する。これにより、スクロール圧縮機１は、固定スクロール１１の渦巻歯１１４と揺動スクロール１２の渦巻歯１２６との間で形成された圧縮室の容積を変化させる。揺動スクロール１２の揺動運動に伴い吸入管２３から密閉容器２１内に吸入されたガス冷媒が、固定スクロール１１と揺動スクロール１２の両渦巻歯間の圧縮室に取り込まれ、圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、固定スクロール１１に設けられた吐出ポート１１１から吐出弁２５に抗して吐出され、吐出管２４から回路へ排出される。
【００２７】
［比較例：揺動スクロール１２ｔなどに作用する力］
図２は、スライダを用いた一般的な可変半径クランク機構を有するスクロール圧縮機１ｔの概略縦断面図である。図３は、図２の可変半径クランク機構を示す縦断面図である。図４は、図２の可変半径クランク機構を示す模式平面図である。図１のスクロール圧縮機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、図２及び図３に示すように、可変半径クランク機構５ｔは、揺動スクロール１２ｔのボス部１２１ｔ内に配置されている移動部材３０ｔ及び主軸１５ｔに設けられている偏心軸部１５１ｔなどから構成されるものである。可変半径クランク機構５ｔは、主軸１５ｔの回転により揺動スクロール１２ｔを揺動運動させるときにその揺動半径を可変とするものである。また、以下の説明において、揺動部品とは、揺動スクロール１２及び移動部材３０などから構成されるものである。また、渦巻側面の押付力とは、渦巻歯１１４と渦巻歯１２６とが押し付け合う力を指し、渦巻側面押付反力とは、渦巻歯１１４と渦巻歯１２６とが押し付け合った結果、それぞれに作用する反力を指す。なお、比較例の説明にあたり、実施の形態１のスクロール圧縮機１で説明した各種構成に対応する構成の符号に加えて記号ｔを付している。これは、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１と比較例のスクロール圧縮機１ｔとを区別するために便宜的に付したものである。
【００２８】
比較例であるスクロール圧縮機１ｔは、移動部材３０ｔを用いた可変半径クランク機構５ｔを採用している。この移動部材３０ｔは、円筒形状の外周面を備え、ボス部１２１ｔの内周側に回転摺動自在に配置されている。また、移動部材３０ｔには、偏心軸部１５１ｔが一方向に往復摺動自在に挿入される長穴形状の溝部３０１ｔが形成されている。図４において、偏心軸部１５１ｔは主軸１５ｔに対して、紙面右側に偏心している。溝部３０１ｔは、平面視（主軸１５ｔ及び偏心軸部１５１ｔの中心軸と垂直な断面）において、この偏心方向に対して角度γ傾くように形成されている。また、溝部３０１ｔ内を摺動する偏心軸部１５１ｔには、平面視においてこの偏心方向に対して角度γ傾く斜面Ｐが形成されている。
【００２９】
スクロール圧縮機１ｔは、主軸１５ｔの偏心軸部１５１ｔの偏心方向に対して角度γなる偏心軸部１５１ｔの斜面Ｐが移動部材３０ｔを介して揺動スクロール１２ｔのボス部１２１を駆動することにより、可変半径クランク機構５ｔを構成する。移動部材３０ｔ及び揺動スクロール１２ｔが駆動されてガスを圧縮すると、図４に示すように、揺動スクロール１２ｔ及び移動部材３０ｔにはガス圧縮の反力として、半径方向のガス荷重Ｆｇｒ、周方向のガス荷重Ｆｇθ、揺動物品の遠心力Ｆｃが作用する。このうち、周方向のガス荷重Ｆｇθは、角度γの斜面Ｐで支持されるので、半径方向の分力が発生し、揺動運動部品群に作用する半径方向の荷重は、−Ｆｇｒ＋Ｆｃ＋Ｆｇθ×ｔａｎγとなる。揺動スクロール１２ｔ及び移動部材３０ｔに関する力の釣り合いから、これと等しい渦巻側面への押付力Ｆｓが発生し、揺動スクロール１２ｔの渦巻歯１２６ｔが固定スクロール１１ｔの渦巻歯１１４ｔに渦巻側面への押付力Ｆｓで押しつけられる。これにより、渦巻歯１１４ｔと渦巻歯１２６ｔとの間に隙間が発生することを抑制することができる。
【００３０】
渦巻側面の押付力Ｆｓは、主軸１５ｔの回転数に依存する力（遠心力Ｆｃ）と回転数に依存しない力（ガス荷重Ｆｇｒ、Ｆｇθ、或いは、ばね力等）で決まり、回転数の２乗で増大する遠心力Ｆｃは、高速運転時には渦巻側面の押付力Ｆｓが過大になる原因となる。こうした弊害への対策として、前述の先行技術に挙げた遠心力をキャンセルする、可変半径クランク機構が知られている。この遠心力キャンセル型の可変半径クランク機構は、クランク機構部品と一体となり揺動部品の遠心力をキャンセル（逆向きの遠心力を発生）するバランサ部（所謂スライダバランサ部）を備えている。遠心力キャンセル型の可変半径クランク機構は、このような構成を備えることで、高速運転時に、渦巻側面に過大な押付力がかからない。
【００３１】
このような遠心力キャンセル型の可変半径クランク機構は、遠心力が発生する揺動スクロールとキャンセル力（逆向きの遠心力）を発生させるスライダとの間の揺動軸受に遠心力の負荷がかかることになる。すなわち、揺動スクロールに発生した遠心力は渦巻側面又は揺動軸受で支持され、その支持比率は、遠心力に対するキャンセル力の比であるキャンセル率に依存する。なお、キャンセル力とは、遠心力を打ち消す力である。従来技術では、低キャンセル率又はキャンセル率０％で、高速運転時に渦巻側面への押付力（及び主軸受荷重）が過大となるのを避けるため、キャンセル率１００％又はキャンセル率１００％を超える場合、揺動軸受に対する荷重の増大を招くことになる。
【００３２】
図５は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１のスライダバランサ部３０１の分解斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１のスライダバランサ部３０１の縦断面を示す模式図である。図７は、図６におけるスライダバランサ部３０１のＡ−Ａ線断面模式図である。図８は、図６におけるスライダバランサ部３０１のＢ−Ｂ線断面模式図である。図１、図５〜図８を用いて、高速運転時の渦巻側面への押付力及び高速運転時の揺動軸受荷重が過大となるのを適切に回避するスクロール圧縮機１の可変半径クランク機構５とスライダバランサ部３０１とを説明する。
【００３３】
［可変半径クランク機構５］
可変半径クランク機構５は、主軸１５の回転する力を、主軸の中心からの距離が可変の移動部材３０を介して、揺動スクロール１２が揺動する力として伝えるものである。可変半径クランク機構５は、主軸１５の回転により揺動スクロール１２を揺動運動させるときにその揺動半径を定める。可変半径クランク機構５は、主軸１５の一端に設けられている。可変半径クランク機構５は、主軸１５の中心軸に対して偏心した偏心軸部１５１と、偏心軸部１５１が挿入され、揺動スクロール１２に設けられた円筒状のボス部１２１の内周側に回転摺動自在に設けられた移動部材３０とから構成されている。
【００３４】
（主軸１５の詳細）
主軸１５は、圧縮機構部２側の上端部において、図１及び図５に示すように、円柱形状の基軸部１５０と、基軸部１５０の端部から径方向に突出した円盤部１５５と、円盤部１５５から基軸部１５０と反対方向に突出した偏心軸部１５１と、を有する。偏心軸部１５１は、図６に示すように、主軸１５の一端に設けられ、偏心軸部１５１の中心軸Ｃ２は、主軸１５の中心軸Ｃ１に対して偏心している。図５〜図８において、偏心軸部１５１の中心軸Ｃ２は、主軸１５の中心軸Ｃ１に対して、紙面右側に偏心している。また、主軸１５は、図５に示すように、円盤部１５５の周縁部から偏心軸部１５１と同じ方向に突出した周壁部１５６を有する。周壁部１５６は、主軸１５の一端に設けられ、主軸１５と同一の中心軸Ｃ１を有し、図６に示すように、ボス部１２１の外周面と対向する内周壁を形成する。周壁部１５６の内部には可変半径クランク機構５が配置されている。また、周壁部１５６は、円筒形状に形成されており、偏心軸部１５１が偏心している側とは反対側の壁部の一部に切り欠き部１５４が形成されている。切り欠き部１５４は、周方向かつ軸方向に形成されおり、周壁部１５６の円盤部１５５側の端部から、円盤部１５５とは反対側の端部まで切り欠かれている。周壁部１５６は、主軸１５の軸方向の平面視において偏心軸部１５１が偏心している側の半円部分の壁部を相殺バランス部１５２と称し、偏心軸部１５１が偏心している側とは反対側の半円部分の壁部をストッパ部１５３と称する。換言すれば、主軸１５は、図５に示すように、偏心軸部１５１が偏心している側の半円部分の壁部を構成する相殺バランス部１５２と、周方向において相殺バランス部１５２の両端から延設された壁部を構成する一対のストッパ部１５３と、を有する。ストッパ部１５３は、主軸１５につながっている。ストッパ部１５３は、主軸１５の一端に形成され、可変半径クランク機構５を内部に配置する円筒状の周壁部である。相殺バランス部１５２は、主軸１５の端部に設けられ、後述するスライダバランサ部３０１に生じる遠心力と逆方向の遠心力を生じる。相殺バランス部１５２の肉厚は、一対のストッパ部１５３の肉厚よりも厚く形成されており、ストッパ部１５３と、相殺バランス部１５２とは一体に形成されている。そのため、周壁部１５６は、ストッパ部１５３の内周壁が、相殺バランス部１５２の内周壁と比較して凹んでおり、周壁部１５６の内周壁は、ストッパ部１５３から相殺バランス部１５２にかけて段差１５８が形成されている。相殺バランス部１５２の両端に位置するストッパ部１５３のそれぞれの周方向の長さは、等しいことが望ましいが、異なる長さであっても良い。周壁部１５６は、一対のストッパ部１５３の間に、切り欠き部１５４が形成されている。なお、ストッパ部１５３の外周壁と、相殺バランス部１５２の外周壁とは面一状に形成されている。
【００３５】
（移動部材３０）
移動部材３０は、主軸１５の中心からの距離が変化する部材であり、ボス部１２１と偏心軸部１５１との間に介在し、揺動スクロール１２の揺動半径を定めるものである。移動部材３０は、例えばスライダである。移動部材３０は、円筒形状の外周面を備え、ボス部１２１の内周側に回転摺動自在に設けられている。また、移動部材３０には、偏心軸部１５１が一方向に往復摺動自在に挿入される長穴形状の溝部３１が形成されている。移動部材３０は、平板形状の基板部３５上に設けられている。なお、図５では、移動部材３０と基板部３５とは一体に形成されているが、例えば、移動部材３０と基板部３５とは別体で形成され、基板部３５に形成された円形の開口に移動部材３０を挿入してもよい。基板部３５は、偏心軸部１５１の主軸１５に対する偏心方向とは反対方向に延設されており、延設方向の端部には非支持スライダバランサ部３０１ａが設けられている。移動部材３０内には主軸１５の偏心軸部１５１が挿入され、基板部３５は、円盤部１５５上に配置される。移動部材３０、基板部３５、非支持スライダバランサ部３０１ａは、主軸１５の周壁部１５６で囲まれた空間に収容される。
【００３６】
（非支持スライダバランサ部３０１ａ）
非支持スライダバランサ部３０１ａは、錘であり揺動スクロール１２及びその他の揺動部品に発生する遠心力をキャンセルするものである。非支持スライダバランサ部３０１ａは、基板部３５を介して移動部材３０と連結されている。非支持スライダバランサ部３０１ａは、外周壁が円弧形状に形成されていると共に、移動部材３０と対向する内壁面部３０１ａ１は、平面状に形成されている。非支持スライダバランサ部３０１ａは、主軸１５の軸方向の長さが、主軸１５の周壁部１５６の長さよりも短く、周方向の長さが、主軸１５の切り欠き部１５４の長さよりも短い。非支持スライダバランサ部３０１ａが、主軸１５の周壁部１５６で囲まれた空間に収容されると、運転停止時及び低速運転時には、非支持スライダバランサ部３０１ａとストッパ部１５３との間には間隙が形成されている。なお、非支持スライダバランサ部３０１ａ及び基板部３５は、本発明の「第１バランスウェイト」に相当する。また、非支持スライダバランサ部３０１ａは、本発明の「ウェイト本体部」に相当する。
【００３７】
（半支持スライダバランサ部３０１ｂ）
半支持スライダバランサ部３０１ｂは、錘であり揺動スクロール１２及びその他の揺動部品に発生する遠心力をキャンセルするものである。半支持スライダバランサ部３０１ｂは、半円弧形状に形成されている。半支持スライダバランサ部３０１ｂは、基板部３５上に配置される。半支持スライダバランサ部３０１ｂは、非支持スライダバランサ部３０１ａと対向する部分の壁部に、水平断面で弓形に切り欠かれた切り欠き部３６が形成されている。この弓形の切り欠き部３６に、非支持スライダバランサ部３０１ａと弾性部材２６とが配置される。切り欠き部３６を構成する半支持スライダバランサ部３０１ｂの周方向のそれぞれの側面部３７は、仮想の同一平面を構成する。主軸１５の軸方向において、半支持スライダバランサ部３０１ｂの軸方向の長さは、基板部３５上に配置された状態で、周壁部１５６の長さと等しいことが望ましい。半支持スライダバランサ部３０１ｂは、ボス部１２１と非支持スライダバランサ部３０１ａとの間に摺動自在に配置されている。なお、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、本発明の「第２バランスウェイト」に相当する。
【００３８】
［スライダバランサ部３０１］
スライダバランサ部３０１は、周壁部１５６の内部に配置され、相互の位置が可変である非支持スライダバランサ部３０１ａ及び半支持スライダバランサ部３０１ｂの２つのバランスウェイトを含む。すなわち、非支持スライダバランサ部３０１ａと、半支持スライダバランサ部３０１ｂとはスライダバランサ部３０１を構成する。スライダバランサ部３０１は、主軸１５の回転によって揺動部品に生じる遠心力に対して逆向きの遠心力を発生させる。また、スライダバランサ部３０１は、揺動部品に生じる遠心力を上回る遠心力を生じさせる。なお、非支持スライダバランサ部３０１ａ及び半支持スライダバランサ部３０１ｂは、本発明の「２つのバランスウェイト」に相当し、周壁部１５６内において、切り欠き部１５４の方向の、ボス部１２１の外周側に配置されている。すなわち、非支持スライダバランサ部３０１ａ及び半支持スライダバランサ部３０１ｂは、周壁部１５６の内部に配置され、可変半径クランク機構５と対向する位置に配置されている。この２つのバランスウェイトは、揺動スクロール１２及びその他の揺動部品に発生する遠心力をキャンセルするものである。そのため、スライダバランサ部３０１は、渦巻歯１１４が渦巻歯１２６に押し付けられるのを抑制するとともに、移動部材３０及び偏心軸部１５１との摩耗を抑制することができる。また、スライダバランサ部３０１は、主軸受１４３及び副軸受２０の摩耗を抑制することができる。さらに、スライダバランサ部３０１は、第１バランサ１６及び第２バランサ１７と比較すると、揺動部品のアンバランス重心に、より近くに位置している。これにより、第１バランサ１６及び第２バランサ１７の重量を低減することができる。非支持スライダバランサ部３０１ａと半支持スライダバランサ部３０１ｂのキャンセル方向のアンバランス量は、揺動部品のアンバランス量を上回る、所謂オーバーキャンセルとなっている。周壁部１５６の相殺バランス部１５２は、オーバー分のキャンセル量と釣り合う荷重を発生させる。なお、非支持スライダバランサ部３０１ａと、半支持スライダバランサ部３０１ｂとの間には、スライダバランサ部３０１が変位する機構として、弾性部材２６が配置されている。なお、スライダバランサ部３０１は、本発明の「バランサ」に相当する。
【００３９】
（弾性部材２６）
弾性部材２６は、主軸１５の回転により半支持スライダバランサ部３０１ｂに作用する遠心力により生じる荷重を支持する。弾性部材２６は、主軸１５の回転速度の変化によりスライダバランサ部３０１が変位する機構である。弾性部材２６は、平板形状に形成され、半支持スライダバランサ部３０１ｂの側面部３７と、非支持スライダバランサ部３０１ａの内壁面部３０１ａ１との間に配置される。弾性部材２６は、両端側がそれぞれ側面部３７と対向し、側面部３７と対向する側と反対側において、中央が内壁面部３０１ａ１と対向する。弾性部材２６は、一般的なばね材の縦弾性係数を前提に、比較的狭い変位量の範囲で作動するように断面二次モーメント、支持スパンが設定された構造となっている。また、弾性部材２６の変位量が変動するのは、主軸１５の回転数が変化することにより支持キャンセル力が変化する時なので、弾性部材２６は、通常の使用では疲労に至るようなことはない。そのため、弾性部材２６は、疲労を想定した応力抑制のために特殊な素材を用いるという必要はないが、細部形状を変形時の支持位置の微小移動及びそれに伴うフレッティング等に配慮した形状としておく必要がある。
【００４０】
［スライダバランサ部３０１の動作］
スクロール圧縮機１は、主軸１５の回転速度の変化によって、スライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３と可変半径クランク機構５の移動部材３０とで支持する割合が変化するものである。スクロール圧縮機１の当該構成について、以下に説明する。図７及び図８は、運転停止時及び低速運転時の半支持スライダバランサ部３０１ｂ及び弾性部材２６を示している。半支持スライダバランサ部３０１ｂは、運転停止時及び低速運転時には、弾性部材２６によってキャンセル方向に移動することを規制されている。すなわち、主軸１５の回転数が閾値未満（例えば、９０ｒｐｍ未満）である場合に、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、弾性部材２６と接している。半支持スライダバランサ部３０１ｂに作用するキャンセル方向の遠心力は、弾性部材２６を介して非支持スライダバランサ部３０１ａに作用する。このため、主軸１５の回転数が閾値未満の低速運転の場合には、半支持スライダバランサ部３０１ｂと非支持スライダバランサ部３０１ａは、一体に構成されたオーバーキャンセルスライダと同等の構成となり、揺動部品の遠心力が相殺される。そして、ガス荷重のスライダ角に応じた分力により渦巻側面の押付が行われる。
【００４１】
主軸１５の回転数の増大に伴い、半支持スライダバランサ部３０１ｂから弾性部材２６を介して非支持スライダバランサ部３０１ａに作用するキャンセル方向の遠心力が増大する。半支持スライダバランサ部３０１ｂの遠心力が増大すると、弾性部材２６の変形により半支持スライダバランサ部３０１ｂの反偏心（キャンセル）方向への移動量が増大する。そして、主軸１５の回転数が、設計選択された支持開始回転数として規定した閾値以上（例えば、９０ｒｐｍ）になると、ストッパ部１５３の内周壁と半支持スライダバランサ部３０１ｂの外周壁とが接触する。そして、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、ストッパ部１５３に支持されるようになる。半支持スライダバランサ部３０１ｂが非支持スライダバランサ部３０１ａとストッパ部１５３とに接触して支持されると、半支持スライダバランサ部３０１ｂの移動は、ストッパ部１５３に規制される。そのため、更に主軸１５の回転数が増大して半支持スライダバランサ部３０１ｂのキャンセル力が増大しても、弾性部材２６の変形量は一定のため、半支持スライダバランサ部３０１ｂから弾性部材２６を介して非支持スライダバランサ部３０１ａに伝えられるキャンセル力も一定となる。したがって、半支持スライダバランサ部３０１ｂのキャンセル力増大分はストッパ部１５３に支持されて揺動部品の遠心力のキャンセルには寄与しなくなる。このようにして半支持スライダバランサ部３０１ｂとストッパ部１５３との接触開始以降は、主軸１５の回転数の増大に伴い、キャンセル率が低下していくことになる。なお、キャンセル率とは、スライダバランサ部３０１が揺動部品の遠心力を相殺する比率である。以上のように、スクロール圧縮機１は、主軸１５の回転が低速時はスライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３または移動部材３０のいずれかのみが支持する。そして、スクロール圧縮機１は、主軸１５の回転速度が上昇するとスライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３と移動部材３０とが支持するように変化する。
【００４２】
図９は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。図１０は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。図９及び図１０を用いて、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１のキャンセル特性の一例を示す。なお、図９は、横軸を主軸１５の回転数とし、回転数に対する渦巻側面の押付力Ｆｓ、揺動軸受荷重Ｆｂｏ、主軸受荷重Ｆｂｍ、副軸受荷重Ｆｂｓの変化を表すものである。また、図１０は、横軸を主軸１５の回転数とし、回転数に対する揺動軸受と渦巻側面の遠心力支持比率の変化を表すものである。
【００４３】
この図９及び図１０の実験例では、揺動部品のアンバランス量に対する、半支持スライダバランサ部３０１ｂのアンバランス量の比が７０％、非支持スライダバランサ部３０１ａのアンバランス量の比が５０％としている。そして、半支持スライダバランサ部３０１ｂと非支持スライダバランサ部３０１ａによる合計のアンバランス量が１２０％のオーバーキャンセルで、かつ、９０ｒｐｓ以上の回転数で半支持スライダバランサ部３０１ｂがストッパ部１５３と接触する、という設定になっている。
【００４４】
図１０に示すように、半支持スライダバランサ部３０１ｂがストッパ部１５３と接触し始める９０ｒｐｓまでは、遠心力の支持比率が揺動軸受１００％、渦巻側面０％で推移する。そして、半支持スライダバランサ部３０１ｂがストッパ部１５３と接触し始める９０ｒｐｓ以降は、揺動軸受側の支持比率が低下し、その分渦巻側面の支持比率が増大している。このとき、図９に示すように、渦巻側面の押付力Ｆｓは、９０ｒｐｓまではスライダ角に応じたガス荷重の分力に依るものであるが、２０％のオーバーキャンセル分の増大に伴い漸減し、９０ｒｐｓで一旦押付力が０となる。しかし、渦巻側面の押付力Ｆｓは、９０ｒｐｓ以降では、揺動軸受での遠心力支持比率低下に伴い、遠心力由来分で増大し、揺動軸受荷重Ｆｂｏの増大が抑制されるとともに、主軸受荷重Ｆｂｍ、副軸受荷重Ｆｂｓが緩やかに増大する特性を示している。
【００４５】
図１１は、従来のスライダバランサを用いたスクロール圧縮機における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。図１２は、従来のスライダバランサと用いたスクロール圧縮機における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１との比較のために、図１１及び図１２を用いて、従来のスライダバランサを用いたスクロール圧縮機の特性を示す。図１１及び図１２は、キャンセル率１２０％のスライダバランサのときの従来のスクロール圧縮機の特性を示すものである。図１１及び図１２の従来のスクロール圧縮機もまた、図９及び図１０と同様に、２０％のオーバーキャンセル分のキャンセル力と、ガス荷重のスライダ分力とが釣り合う９０ｒｐｓ以降は側面押付力が０（非接触）となる設定である。従来のスクロール圧縮機は、高速時にスライダバランサ部が軸側とスライダ側にまたがって支持されるような“半支持”構造が無い。そのため、従来のスクロール圧縮機は、図１２に示すように、“非接触”となる９０ｒｐｓ以降も遠心力支持比率は揺動軸受が１００％で、渦巻側面は０％のままである。このため、従来のスクロール圧縮機は、図１１に示すように揺動軸受荷重Ｆｂｏが急激に増大している。
【００４６】
以上のように、スクロール圧縮機１は、主軸１５につながるストッパ部１５３と、主軸１５の回転速度の変化によりスライダバランサ部３０１が変位する機構と、を有し、主軸１５の回転速度の変化によって、スライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３と可変半径クランク機構の移動部材３０とで支持する割合が変化するものである。そのため、スクロール圧縮機１は、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、閾値未満の低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い閾値以上の高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機１は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。そのため、スクロール圧縮機１は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００４７】
また、スクロール圧縮機１は、主軸１５の回転が低速時はスライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３または移動部材３０のいずれかのみが支持して、主軸１５の回転速度が上昇するとスライダバランサ部３０１の遠心力をストッパ部１５３と移動部材３０とが支持するように変化する。そのため、スクロール圧縮機１は、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、閾値未満の低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い閾値以上の高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機１は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。そのため、スクロール圧縮機１は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００４８】
また、スクロール圧縮機１は、スライダバランサ部３０１は、揺動部品に生じる遠心力を上回る遠心力を生じ、主軸１５は、端部にスライダバランサ部３０１に生じる遠心力と逆方向の遠心力を生じる相殺バランス部１５２を有している。そのため、スクロール圧縮機１は、相殺バランス部１５２が、オーバー分のキャンセル量と釣り合う荷重を発生させることができる。
【００４９】
また、スクロール圧縮機１は、ストッパ部１５３が、前記主軸の一端に形成され、前記可変半径クランク機構を内部に配置する円筒状の周壁部である。そのため、ストッパ部１５３は、スライダバランサ部３０１の径方向の移動を規制することができる。
【００５０】
また、スクロール圧縮機１は、スライダバランサ部３０１が、周壁部１５６の内部に配置され、相互の位置が可変である２つのバランスウェイトを含む。スクロール圧縮機１は、周壁部１５６の内部で２つのバランスウェイトが移動することによって、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。
【００５１】
また、スクロール圧縮機１は、移動部材３０と連結された非支持スライダバランサ部３０１ａと、ボス部１２１と非支持スライダバランサ部３０１ａとの間に摺動自在に配置された半支持スライダバランサ部３０１ｂと、を有する。そして、スクロール圧縮機１は、非支持スライダバランサ部３０１ａと、半支持スライダバランサ部３０１ｂとの間に弾性部材２６が配置されている。そのため、スクロール圧縮機１は、閾値未満の回転数の低速運転時には、遠心力の反力がすべてクランク機構側で支持されるので、揺動部品に作用する遠心力が渦巻側面の押付けに寄与せず、ガス荷重の分力或いはばね力等によりシール性が確保される。スクロール圧縮機１は、回転数の増大により１００％を超える遠心力の反力が、ガス力或いはばね力を上回ることで、中速域での渦巻側面の非接触による静粛性が得られる。更に、スクロール圧縮機１は、閾値以上の回転数の高速時には、ストッパ部１５３を有する主軸１５側での遠心力の反力を支持する割合が増大し、揺動部品に作用する遠心力の渦巻側面での支持割合が増大するので揺動軸受荷重が過大となるのを避けることができる。以上のように、スクロール圧縮機１は、渦巻側面と揺動軸受とで、揺動部品の遠心力の支持割合を主軸１５の回転数に依存させて自動的に変化させることができる。そのため、スクロール圧縮機１は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。その結果、スクロール圧縮機１は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００５２】
また、非支持スライダバランサ部３０１ａは、外周壁が円弧形状に形成されていると共に、移動部材３０と対向する内壁面部３０１ａ１は平面状に形成されている。また、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、半円弧形状に形成されていると共に、弓形の切り欠き部３６が形成されている。そして、弓形の切り欠き部３６には、非支持スライダバランサ部３０１ａと弾性部材２６とが配置される。そのため、スクロール圧縮機１は、閾値未満の回転数の低速運転時には、遠心力の反力がすべてクランク機構側で支持されるので、揺動部品に作用する遠心力が渦巻側面の押付けに寄与せず、ガス荷重の分力或いはばね力等によりシール性が確保される。スクロール圧縮機１は、回転数の増大により１００％を超える遠心力の反力が、ガス力或いはばね力を上回ることで、中速域での渦巻側面の非接触による静粛性が得られる。更に、スクロール圧縮機１は、閾値以上の回転数の高速時には、ストッパ部１５３を有する主軸１５側での遠心力の反力を支持する割合が増大し、揺動部品に作用する遠心力の渦巻側面での支持割合が増大するので揺動軸受荷重が過大となるのを避けることができる。以上のように、スクロール圧縮機１は、渦巻側面と揺動軸受とで、揺動部品の遠心力の支持割合を主軸１５の回転数に依存させて自動的に変化させることができる。そのため、スクロール圧縮機１は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。その結果、スクロール圧縮機１は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００５３】
また、スクロール圧縮機１は、主軸１５の回転数が閾値未満である場合に、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、弾性部材２６と接し、主軸１５の回転数が閾値以上である場合に、半支持スライダバランサ部３０１ｂは、ストッパ部１５３と接する。そのため、スクロール圧縮機１は、閾値未満の回転数の低速運転時には、遠心力の反力がすべてクランク機構側で支持されるので、揺動部品に作用する遠心力が渦巻側面の押付けに寄与せず、ガス荷重の分力或いはばね力等によりシール性が確保される。スクロール圧縮機１は、回転数の増大により１００％を超える遠心力の反力が、ガス力或いはばね力を上回ることで、中速域での渦巻側面の非接触による静粛性が得られる。更に、スクロール圧縮機１は、閾値以上の回転数の高速時には、ストッパ部１５３を有する主軸１５側での遠心力の反力を支持する割合が増大し、揺動部品に作用する遠心力の渦巻側面での支持割合が増大するので揺動軸受荷重が過大となるのを避けることができる。以上のように、スクロール圧縮機１は、渦巻側面と揺動軸受とで、揺動部品の遠心力の支持割合を主軸１５の回転数に依存させて自動的に変化させることができる。そのため、スクロール圧縮機１は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。その結果、スクロール圧縮機１は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００５４】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機１０のスライダバランサ部３０２の縦断面を示す模式図である。図１４は、図１３のスライダバランサ部３０２のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図１４では、スライダバランサ部３０２を説明するために、ボス部１２１を省略している。図１〜図１２のスクロール圧縮機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機１０は、スライダバランサ部３０２の構造が、実施の形態１のスライダバランサ部３０１の構造と異なるものである。なお、本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機１０の主軸１５の構造は、実施の形態１のスクロール圧縮機１の構造と同じである。主軸１５は、圧縮機構部２側の上端部において円柱形状の基軸部１５０と、基軸部１５０の端部から径方向に突出した円盤部１５５と、円盤部１５５から基軸部１５０と反対方向に突出した偏心軸部１５１と、を有する。偏心軸部１５１は、図１３に示すように、主軸１５の一端に設けられ、偏心軸部１５１の中心軸Ｃ２は、主軸１５の中心軸Ｃ１に対して偏心している。周壁部１５６は、主軸１５の一端に設けられ、主軸１５と同一の中心軸Ｃ１を有し、図１３に示すように、ボス部１２１の外周面と対向する内周壁を形成する。周壁部１５６の内部には可変半径クランク機構５が配置されている。また、周壁部１５６は、円筒形状に形成されており、偏心軸部１５１が偏心している側とは反対側の壁部の一部に切り欠き部１５４が形成されている。主軸１５の周壁部１５６は、図５に示すように、偏心軸部１５１が偏心している側の半円部分の壁部を構成する相殺バランス部１５２と、周方向において相殺バランス部１５２の両端から延設された壁部を構成する一対のストッパ部１５３と、を有する。ストッパ部１５３は、主軸１５につながっている。ストッパ部１５３は、主軸１５の一端に形成され、可変半径クランク機構５を内部に配置する円筒状の周壁部である。相殺バランス部１５２は、主軸１５の端部に設けられ、後述するスライダバランサ部３０２に生じる遠心力と逆方向の遠心力を生じる。相殺バランス部１５２の肉厚は、一対のストッパ部１５３の肉厚よりも厚く形成されており、ストッパ部１５３と、相殺バランス部１５２とは一体に形成されている。なお、図１３において、線分Ｌ１は、主軸１５の中心軸と、偏心軸部１５１の中心軸とを通る仮想の線分である。周壁部１５６は、仮想の線分Ｌ１を境に周壁部１５６の一方の側をＵ側と称し、他方の側をＤ側と称する。なお、図１３において紙面上側が、Ｕ側の周壁部１５６であり、紙面下側がＤ側の周壁部１５６である。Ｕ側の周壁部１５６と、Ｄ側の周壁部１５６とは、偏心軸部１５１の中心を通る仮想の線分Ｌ１を境に対称の形状である。
【００５５】
（移動部材３０Ａ）
移動部材３０Ａは、主軸１５の中心からの距離が変化する部材であり、ボス部１２１と偏心軸部１５１との間に介在し、揺動スクロール１２の揺動半径を定めるものである。移動部材３０Ａは、円筒形状の外周面を備え、ボス部１２１の内周側に回転摺動自在に設けられている。移動部材３０Ａは、例えば、スライダである。また、移動部材３０Ａには、偏心軸部１５１が一方向に往復摺動自在に挿入される長穴形状の溝部３１が形成されている。移動部材３０Ａは、偏心軸部１５１と組み合わされて可変半径クランク機構５を構成する。移動部材３０Ａは、スライダバランサ部３０２と一体化しておらず、一般的なブッシュ様形状の部品である。
【００５６】
［スライダバランサ部３０２］
図１４は、主軸１５の回転数が閾値未満である場合のスライダバランサ部３０２を示している。スライダバランサ部３０２は、主軸１５の回転によって揺動部品に生じる遠心力に対して逆向きの遠心力を発生させる。また、スライダバランサ部３０２は、揺動部品に生じる遠心力を上回る遠心力を生じさせる。スライダバランサ部３０２は、移動部材３０Ａと周壁部１５６との間の、円盤部１５５上に配置されている。スライダバランサ部３０２は、主軸１５の中心軸と、偏心軸部１５１の中心軸とを通る仮想の線分Ｌ１の両側おいて対称の形に形成されたスライダバランサ部３０２ｃとスライダバランサ部３０２ｄとから構成されている。スライダバランサ部３０２は２つに分割された構造であり、周壁部１５６のＵ側に配置されるスライダバランサ部３０２ｃと、周壁部１５６のＤ側に配置されるスライダバランサ部３０２ｄとを有する。スライダバランサ部３０２は、周壁部１５６の内部に配置され、相互の位置が可変であるスライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄの２つのバランスウェイトを含む。スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄは、移動部材３０Ａを挟んで平面視で対称構造に形成されている。なお、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄは、本発明の「２つのバランスウェイト」に相当する。スライダバランサ部３０２ｃと、スライダバランサ部３０２ｄとは、移動部材３０Ａと接触せず、移動部材３０Ａを挟み込むように配置されている。スライダバランサ部３０２は、平面視で、環状に形成された平板の基板部３０２ａを有し、基板部３０２ａ内周側は、移動部材３０Ａの外周側と対向するように配置されている。基板部３０２ａは、内周縁が移動部材３０Ａの外径よりも大きく形成されており、基板部３０２ａと移動部材３０Ａとの間に間隙が形成されている。基板部３０２ａは、偏心軸部１５１の偏心方向の一部に切り欠き部Ｓ３が形成されている。換言すると、スライダバランサ部３０２ｃは、内周縁が移動部材３０Ａの外径よりも大きく形成され、内周側に移動部材３０Ａが配置される平板かつ円弧状に形成された基板部３０２ａ１を有する。また、スライダバランサ部３０２ｄは、内周縁が移動部材３０Ａの外径よりも大きく形成され、内周側に移動部材３０Ａが配置される平板かつ円弧状に形成された基板部３０２ａ２を有する。切り欠き部Ｓ３は、スライダバランサ部３０２ｃの端部３０３ｃと、スライダバランサ部３０２ｄの端部３０３ｄとの間隙である。スライダバランサ部３０２ｃの端部３０３ｃと、スライダバランサ部３０２ｄの端部３０３ｄとの間には、スライダバランサ部３０２が変位する機構として、弾性部材２６Ａが配置されている。すなわち、基板部３０２ａは、偏心軸部１５１の偏心方向の一部に形成された切り欠き部Ｓ３に弾性部材２６Ａを配置している。なお、スライダバランサ部３０２は、本発明の「バランサ」に相当する。
【００５７】
スライダバランサ部３０２は、偏心軸部１５１の偏心方向とは反対側の、基板部３０２ａの外周側にウェイト本体部３０２ｂを有している。ウェイト本体部３０２ｂは基板部３０２ａと一体に形成されており、基板部３０２ａと比較して、主軸１５の軸方向に厚みを有している。また、ウェイト本体部３０２ｂは、ストッパ部１５３に形成された切り欠き部１５４に膨出している。ウェイト本体部３０２ｂは、スライダバランサ部３０２ｃのウェイト本体部３０２ｂ１と、スライダバランサ部３０２ｄのウェイト本体部３０２ｂ２とにより構成される。スライダバランサ部３０２ｃのウェイト本体部３０２ｂ１と、スライダバランサ部３０２ｄのウェイト本体部３０２ｂ２とは対向している。ウェイト本体部３０２ｂ１及びウェイト本体部３０２ｂ２は、錘であり揺動スクロール１２及びその他の揺動部品に発生する遠心力をキャンセルするものである。
【００５８】
（弾性部材２６Ａ）
弾性部材２６Ａは、主軸１５の回転によりウェイト本体部３０２ｂ１及びウェイト本体部３０２ｂ２に作用する遠心力により生じる荷重を支持する。弾性部材２６Ａは、主軸１５の回転速度の変化によりスライダバランサ部３０２が変位する機構である。弾性部材２６Ａは、ウェイト本体部３０２ｂ１とは反対側に位置する基板部３０２ａ１の端部３０３ｃと、ウェイト本体部３０２ｂ２とは反対側に位置する基板部３０２ａ２の端部３０３ｄとの間に配置されている。図１３及び図１４には、弾性部材２６Ａの具体的な形状を示していないが、弾性部材２６Ａは圧縮されものであり、弾性部材２６Ａの変位量は小さく、弾性部材２６Ａには高い荷重が作用する条件で用いられる。図１３及び図１４では、弾性部材２６Ａは、実施の形態１のスクロール圧縮機１に用いられる弾性部材２６Ａと同様に、変形時の支持反力の位置を明確にしている。弾性部材２６Ａは、さらばねのような機械要素を所定のばね定数となるように設計して用いればよく、所定の条件を満たす物性値を持つような特定の素材を用いる必要性はない。
【００５９】
［スライダバランサ部３０２の動作］
スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転速度の変化によって、スライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３と可変半径クランク機構５の移動部材３０とで支持する割合が変化するものである。スクロール圧縮機１の当該構成について、以下に説明する。スライダバランサ部３０２は、主軸１５の回転数が、閾値未満の回転数である停止時又は低速運転時、周壁部１５６の内周壁と接している。このとき、スライダバランサ部３０２ｃの外縁部の一点は、周壁部１５６のＵ側のストッパ部１５３と、接点Ｕ１で接し、スライダバランサ部３０２ｄの外縁部の一点は、周壁部１５６のＤ側のストッパ部１５３と、接点Ｄ１で接する。スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄが、接点Ｕ１及び接点Ｄ１においてストッパ部１５３と接することで、スライダバランサ部３０２の平面位置及び姿勢が決定する。そして、平面視で、基板部３０２ａ１と、移動部材３０Ａとの間には間隙が形成されており、スライダバランサ部３０２ｃとストッパ部１５３との間には、接点Ｕ１から切り欠き部１５４にかけて拡大する間隙Ｓ１が形成されている。また、平面視で、平面視で、基板部３０２ａ２と、移動部材３０Ａとの間には間隙が形成されており、スライダバランサ部３０２ｄとストッパ部１５３との間には、接点Ｄ１から切り欠き部１５４にかけて拡大する間隙Ｓ２が形成されている。また、スライダバランサ部３０２ｃのウェイト本体部３０２ｂ１と、スライダバランサ部３０２ｄのウェイト本体部３０２ｂ２とは接している。なお、接点Ｕ１及び接点Ｄ１は、周壁部１５６の切り欠き部１５４と相殺バランス部１５２との間のストッパ部１５３に位置している。
【００６０】
スライダバランサ部３０２は、主軸１５の回転数が、閾値以上の回転数である場合も周壁部１５６の内周壁と接している。このとき、スライダバランサ部３０２ｃの外縁部の一点は、周壁部１５６のＵ側のストッパ部１５３と、接点Ｕ１で接し、スライダバランサ部３０２ｄの外縁部の一点は、周壁部１５６のＤ側のストッパ部１５３と、接点Ｄ１と接する。スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄが、接点Ｕ１及び接点Ｄ１においてストッパ部１５３と接することで、スライダバランサ部３０２の平面位置及び姿勢が決定する。また、基板部３０２ａは、弾性部材２６Ａを圧縮して、移動部材３０Ａと接している。スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄには、遠心力に対してストッパ部１５３及び弾性部材２６Ａからの反力が作用する。そして、２つのバランスウェイト同士のウェイト本体部３０２ｂの間、すなわち、スライダバランサ部３０２ｃのウェイト本体部３０２ｂ１と、スライダバランサ部３０２ｄのウェイト本体部３０２ｂ２との間に間隙が形成されている（後述する図１５参照）。このとき、基板部３０２ａは、弾性部材２６Ａが配置された側と反対側において、内周側から外周側にかけて拡大する間隙Ｓ４が形成されている。
【００６１】
図１５は、本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機１０の低速運転時（ａ）〜高速運転時（ｅ）までの回転数毎にスライダバランサ部３０２ｃに作用する遠心力と反力の変化を示した動作説明用の平面図である。図１５に示すように、スライダバランサ部３０２ｃの重心に作用する遠心力Ｆｃｓｂｕに対し、反力Ｆ３ｕが作用するストッパ部１５３との接点Ｕ１が遠心力Ｆｃｓｂｕの線上に無い。そのため、スライダバランサ部３０２ｃは、モーメントを解消するために点Ｕ１を支点として間隙Ｓ１を狭めるように回転し、端部３０３ｃが弾性部材２６Ａの方向に移動する。このとき、端部３０３ｃと端部３０３ｄとに挟まれた弾性部材２６Ａが弾性変形するので、スライダバランサ部３０２ｃは点Ｕ１を支点に微小に回転し、基板部３０２ａは移動部材３０Ａと接し、端部３０３ｃには弾性部材２６Ａからの反力Ｆｄｕが生じる。スライダバランサ部３０２ｄについてもスライダバランサ部３０２ｃと対称の動作となり、すなわち、図１５の紙面上では上下対称の動作となり、スライダバランサ部３０２ｄに作用する遠心力及び反力が決定し、スライダバランサ部３０２ｄの姿勢が決定する。
【００６２】
図１５の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）のように、主軸１５の回転数が増大するにしたがい、遠心力Ｆｃｓｂｕが増大し、反力Ｆ３ｕ及び反力Ｆｄｕも増大し、また、弾性部材２６Ａの変形量も増大する。そのため、スライダバランサ部３０２の姿勢も微小に変化する。主軸１５が閾値以上の回転数を超えると、図１５の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄの姿勢変化に伴い、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄの内径側と移動部材３０Ａの外周とが接する。そのため、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄには、移動部材３０Ａからの反力Ｆｓｕが生じるようになる。
【００６３】
図１５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄが移動部材３０Ａと接触するまではスライダバランサ部３０２に作用する遠心力は、主軸１５（ストッパ部１５３）側に支持される。このとき、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄのそれぞれに作用する遠心力は、可変半径クランク機構５（移動部材３０Ａ）側には作用しないので、キャンセル率としては０％である。
【００６４】
図１５の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄが移動部材３０Ａと接触すると、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄのそれぞれが、移動部材３０Ａからの反力Ｆｓｕを受ける。このとき、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄに作用する遠心力Ｆｃｓｂｕにおける反力Ｆｓｕ分の力は、可変半径クランク機構５（移動部材３０Ａ）側にキャンセル力として働くことになる。すなわち、移動部材３０Ａとの接触開始前では、スライダバランサ部３０２に作用する遠心力は、ストッパ部１５３に全て支持されるためにキャンセル率が０％となる。移動部材３０Ａとの接触開始後では、スライダバランサ部３０２に作用する遠心力は、ストッパ部１５３と移動部材３０Ａとにまたがって支持されるためにキャンセル率が０％以上となる。このように、スライダバランサ部３０２に作用する遠心力は、移動部材３０Ａとの接触開始前と、移動部材３０Ａとの接触開始後とではキャンセル率が変化する。スライダバランサ部３０２に作用する遠心力のキャンセル率は、スライダバランサ部３０２に作用する遠心力の大きさと、スライダバランサ部３０２の重心、スライダバランサ部３０２とストッパ部１５３との接点の位置によって決定される。さらに、スライダバランサ部３０２に作用する遠心力のキャンセル率は、弾性部材２６Ａの反力が生じる位置、スライダバランサ部３０２と移動部材３０との接触開始時の弾性部材２６Ａの反力により決定される。本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機１０は、これらの設計パラメータを調整することで、スライダバランサ部３０２と移動部材３０とが接触を開始する回転数と、接触開始後のキャンセル率の大きさを設定することができる。以上のように、スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転が低速時はスライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３または移動部材３０のいずれかのみが支持する。そして、スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転速度が上昇するとスライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３と移動部材３０とが支持するように変化する。
【００６５】
図１６は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０における各軸受荷重及び渦巻側面の押付力Ｆ［ｋｇｆ］の回転数［ｒｐｓ］に対する変化のパターンを示すグラフである。図１７は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０における揺動部品の遠心力の揺動軸受と渦巻側面との支持割合の回転数［ｒｐｓ］に対する変化パターンを示すグラフである。
【００６６】
図１６及び図１７を用いて、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０のキャンセル特性の一例を示す。なお、図１６は、横軸を主軸１５の回転数とし、回転数に対する渦巻側面の押付力Ｆｓ、揺動軸受荷重Ｆｂｏ、主軸受荷重Ｆｂｍ、副軸受荷重Ｆｂｓの変化を表すものである。また、図１７は、横軸を主軸１５の回転数とし、回転数に対する揺動軸受と渦巻側面の遠心力支持比率の変化を表すものである。
【００６７】
この図１６及び図１７の実験例では、図１３の平面図の位置関係で、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄのそれぞれのキャンセルアンバランス量を６０％（合計で１２０％のキャンセル）としている。そして、主軸１５の回転数が、９０ｒｐｓ以上で、スライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄが移動部材３０Ａと接触するという設定になっている。
【００６８】
実施の形態１のスクロール圧縮機１は、図１０に示すように、半支持スライダバランサ部３０１ｂがストッパ部１５３と接触し始める９０ｒｐｓまでは、遠心力の支持比率が揺動軸受１００％、渦巻側面０％で推移する。これに対し、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０は、実施の形態１のスクロール圧縮機１とは逆に、スライダバランサ部３０２が移動部材３０Ａと接触し始める９０ｒｐｓまでは、遠心力の支持比率が揺動軸受０％、渦巻側面１００％で推移する。そして、スライダバランサ部３０２が移動部材３０Ａと接触し始める９０ｒｐｓ以降は、揺動軸受側の支持比率が増大し、その分渦巻側面の支持比率が減少している。すなわち、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０は、閾値以上の回転数となる高速域で、スライダバランサ部３０１が、渦巻側面による支持から、揺動軸受と渦巻側面との両方による支持に移行する。
【００６９】
以上のように、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０は、主軸１５につながるストッパ部１５３と、主軸１５の回転速度の変化によりスライダバランサ部３０２が変位する機構と、を有し、主軸１５の回転速度の変化によって、スライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３と可変半径クランク機構の移動部材３０とで支持する割合が変化するものである。そのため、スクロール圧縮機１０は、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、閾値未満の低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い閾値以上の高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機１０は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。そのため、スクロール圧縮機１０は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００７０】
また、スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転が低速時はスライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３または移動部材３０のいずれかのみが支持して、主軸１５の回転速度が上昇するとスライダバランサ部３０２の遠心力をストッパ部１５３と移動部材３０とが支持するように変化する。そのため、スクロール圧縮機１０は、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、閾値未満の低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い閾値以上の高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機１０は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。そのため、スクロール圧縮機１０は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００７１】
また、スクロール圧縮機１０は、ストッパ部１５３が、前記主軸の一端に形成され、前記可変半径クランク機構を内部に配置する円筒状の周壁部である。そのため、ストッパ部１５３は、スライダバランサ部３０２の径方向の移動を規制することができる。
【００７２】
また、スクロール圧縮機１０は、スライダバランサ部３０２が、周壁部１５６の内部に配置され、相互の位置が可変である２つのバランスウェイトを含む。スクロール圧縮機１０は、周壁部１５６の内部で２つのバランスウェイトが移動することによって、揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。
【００７３】
また、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機１０は、移動部材３０Ａと周壁部１５６との間に２つのスライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄを備える。２つのスライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄは、内周縁が移動部材３０Ａの外径よりも大きく形成され、内周側に移動部材３０Ａが配置される平板かつ円弧状に形成された基板部３０２ａ１及び基板部３０２ａ１を有する。また、２つのスライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄは、偏心軸部１５１の偏心方向とは反対側の基板部３０２ａ１及び基板部３０２ａ１の外周縁に設けられたウェイト本体部３０２ｂ１及びウェイト本体部３０２ｂ１を有する。そして、２つのスライダバランサ部３０２ｃ及びスライダバランサ部３０２ｄは、移動部材３０Ａを挟んで平面視で対称構造に形成されている。スクロール圧縮機１０は、これらの構成を備えることにより揺動部品の遠心力の渦巻側面と揺動軸受との指示割合を回転数に依存させて自動的に変化させることができる。このため、揺動部品に作用する遠心力を、閾値未満の低速回転では揺動軸受または渦巻側面で１００％支持し、上限回転数に近い閾値以上の高速回転域では、各々、揺動軸受の負荷容量と渦巻側面の摺動特性を考慮した比率で支持することができる。その結果、スクロール圧縮機１０は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。また、スクロール圧縮機１０は、高回転数域まで信頼性を確保することができ、容量範囲の広い圧縮機とすることができる。
【００７４】
また、スクロール圧縮機１０は、スライダバランサ部３０２ｃとスライダバランサ部３０２ｄの外縁部の一点が、それぞれストッパ部１５３と接するものである。スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転数が閾値未満である場合に、基板部３０２ａと、移動部材３０Ａとの間には間隙が形成されている。また、スクロール圧縮機１０は、主軸１５の回転数が閾値以上である場合に、基板部３０２ａが、弾性部材２６Ａを圧縮し、移動部材３０Ａと接しているものである。スクロール圧縮機１０は、これらの構成を備えることで、低速運転時には遠心力の反力が全てストッパ部１５３を有する主軸１５側で支持されるので、揺動部品に作用する遠心力が渦巻側面の押付けに寄与することでシール性が確保される。そして、スクロール圧縮機１０は、閾値以上の回転数よる高速運転時には、基板部３０２ａが移動部材３０Ａと接触し、クランク機構側での遠心力の反力を支持する割合が増大することにより、渦巻側面への押付力が過大となるのを避けることができる。その結果、スクロール圧縮機１０は、渦巻側面と揺動軸受とで、揺動部品の遠心力の支持割合を主軸１５の回転数に依存させて自動的に変化させることができる。そのため、スクロール圧縮機１０は、高速運転時の遠心力分散支持、低速運転時の側面シール性、中〜高速運転時の静粛性といった特性を両立させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  スクロール圧縮機、１ｔ  スクロール圧縮機、２  圧縮機構部、３  電動機、５  可変半径クランク機構、５ｔ  可変半径クランク機構、１０  スクロール圧縮機、１１  固定スクロール、１１ｔ  固定スクロール、１２  揺動スクロール、１２ｔ  揺動スクロール、１３  オルダムリング、１４  フレーム、１５  主軸、１５ｔ  主軸、１６  第１バランサ、１７  第２バランサ、１８  ロータ、１９  ステータ、２０  副軸受、２１  密閉容器、２２  潤滑油、２３  吸入管、２４  吐出管、２５  吐出弁、２６  弾性部材、２６Ａ  弾性部材、２８  サブフレーム、３０  移動部材、３０Ａ  移動部材、３０ｔ  スライダ、３１  溝部、３５  基板部、３６  切り欠き部、３７  側面部、１１１  吐出ポート、１１３  台板部、１１４  渦巻歯、１１４ｔ  渦巻歯、１２１  ボス部、１２１ｔ  ボス部、１２２  台板部、１２６  渦巻歯、１２６ｔ  渦巻歯、１４１  張出し部、１４３  主軸受、１５０  基軸部、１５１  偏心軸部、１５１ｔ  偏心軸部、１５２  相殺バランス部、１５３  ストッパ部、１５４  切り欠き部、１５５  円盤部、１５６  周壁部、１５８  段差、３０１  スライダバランサ部、３０１ａ  非支持スライダバランサ部、３０１ａ１  内壁面部、３０１ｂ  半支持スライダバランサ部、３０１ｔ  溝部、３０２  スライダバランサ部、３０２ａ  基板部、３０２ａ１  基板部、３０２ａ２  基板部、３０２ｂ  ウェイト本体部、３０２ｂ１  ウェイト本体部、３０２ｂ２  ウェイト本体部、３０２ｃ  スライダバランサ部、３０２ｄ  スライダバランサ部、３０３ｃ  端部、３０３ｄ  端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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