(57)【要約】【課題】  流体機械の運転中に回転体（20）を回転バランスのとれた状態の保持し、回転体（20）の回転バランスの崩れに起因する問題を解消する。【解決手段】  流体機械である圧縮機（10）において、回転体（20）にバランスウェイト（60）を設ける。回転体（20）は、駆動軸（25）と電動機（15）の回転子（17）とによって構成される。駆動軸（25）は、その偏心部（27）が圧縮機構（30）のピストン（33）に係合する。バランスウェイト（60）は、回転子（17）の上端面に配置される。バランスウェイト（60）の変形部材（70）を伸縮させると、ウェイト部材（61）が移動してバランスウェイト（60）の重心位置が変化し、それによって回転子（17）の回転バランスが調節される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心運動を行う可動部材（33）と該可動部材（33）の移動に伴って流体が出入りする流体室（40）とを有する本体機構（30）と、
上記本体機構（30）の可動部材（33）に係合するシャフト（25）を有する回転体（20）と
を備える流体機械であって、
外部入力により変形する変形部材（70）によって全体または一部分が構成されていて上記回転体（20）に取り付けられるバランスウェイト（60）を備え、
上記バランスウェイト（60）は、その重心の位置が上記変形部材（70）の変形によって変更可能となっている流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、
バランスウェイト（60）は、その一部分が変形部材（70）によって構成されており、該変形部材（70）の変形に伴って移動するウェイト部材（61）を備えている流体機械。
【請求項３】
請求項１に記載の流体機械において、
変形部材（70）は、回転している回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離が一定に保たれるように変形する流体機械。
【請求項４】
請求項１に記載の流体機械において、
変形部材（70）の変形量が回転体（20）の回転速度に対応して設定されている流体機械。
【請求項５】
請求項１に記載の流体機械において、
変形部材（70）の変形量が流体室（40）へ出入りする流体の状態に対応して設定されている流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載の流体機械において、
本体機構（30）の可動部材（33）を駆動するための電動機（15）を備える一方、
シャフト（25）は、その一端寄りの部分が本体機構（30）に回転自在に支持されると共に他端寄りの部分が上記電動機（15）の回転子（17）に連結され、
回転体（20）は、上記シャフト（25）と上記電動機（15）の回転子（17）とにより構成されており、
バランスウェイト（60）は、上記回転子（17）における上記本体機構（30）とは反対側の端面に配置されている流体機械。
【請求項７】
請求項１に記載の流体機械において、
変形部材（70）は、外部入力としての電圧を印加されると変形する高分子アクチュエータにより構成されている流体機械。
【請求項８】
請求項７に記載の流体機械において、
回転体（20）には、変形部材（70）に接続されると共に電磁誘導によって起電力を発生させる導電部材（80）が設けられている流体機械。
【請求項９】
請求項１に記載の流体機械において、
回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを検出する検出手段を備え、
上記検出手段により得られた検出値に応じて変形部材（70）の変形量が調節される流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転中に回転する回転体を備えた流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転体の回転に伴って流体の出入りする流体室の容積が変化する流体機械が知られている。特許文献１や非特許文献１には、この流体機械の一種であるローリングピストン型のロータリ圧縮機が記載されている。ロータリ圧縮機では、厚肉円筒状のピストン（ローラ）がシリンダ内に収納され、ピストンとシリンダの間に流体室が形成される。ピストンには駆動軸が係合し、駆動軸には電動機の回転子が固定される。電動機に通電すると、駆動軸に係合するピストンがシリンダ内で偏心運動し、流体が流体室へ吸入されて圧縮される。
【０００３】
上記のロータリ圧縮機では、ピストンに係合する偏心部が駆動軸に形成されている。このため、単に駆動軸と回転子を連結しただけでは、駆動軸と回転子で構成される回転体の回転バランスがとれず、回転体をスムーズに回転させることができない。そこで、特許文献１や非特許文献１に記載されているように、回転体にバランスウェイトを取り付けることで回転体の回転バランスをとることが一般に行われる。
【特許文献１】特開平１０−１６９５８０号公報（図１１）
【非特許文献１】社団法人 日本冷凍協会 編集「冷凍空調便覧 新版 第５版」第２巻 機器編、平成５年６月２５日、第３０頁、図１・１・２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、仮に回転体単体での回転バランスが完全にとれていたとしても、流体機械の運転中には回転体の回転バランスが崩れた状態に陥ることがある。
【０００５】
例えば、流体機械を組み立てる際の精度には限界があるため、実際に回転体を流体機械に組み込んだ状態において、回転体自身の中心軸と実際の回転体の回転中心とが完全に一致することは希である。このため、流体機械の運転中には回転体が回転バランスの崩れた状態で回転運動することとなり、振動や騒音の原因となったり、軸受の焼き付き等のトラブルを招くおそれがあった。
【０００６】
また、流体機械の運転中には、回転体に遠心力や流体室内の流体からの荷重が作用し、回転体が変形する。そして、流体機械の運転状態が変化すると、遠心力等に起因する回転体の変形量も変化する。このため、流体機械の運転状態が変化すると回転体の回転バランスが崩れ、それに起因して振動や騒音などが生じたり軸受の焼き付き等が発生するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体機械の運転中に回転体を回転バランスのとれた状態に保持し、回転体の回転バランスの崩れに起因する問題を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、偏心運動を行う可動部材（33）と該可動部材（33）の移動に伴って流体が出入りする流体室（40）とを有する本体機構（30）と、上記本体機構（30）の可動部材（33）に係合するシャフト（25）を有する回転体（20）とを備える流体機械を対象とする。そして、外部入力により変形する変形部材（70）によって全体または一部分が構成されていて上記回転体（20）に取り付けられるバランスウェイト（60）を備え、上記バランスウェイト（60）は、その重心の位置が上記変形部材（70）の変形によって変更可能となっているものである。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、バランスウェイト（60）は、その一部分が変形部材（70）によって構成されており、該変形部材（70）の変形に伴って移動するウェイト部材（61）を備えるものである。
【００１０】
第３の発明は、上記第１の発明において、変形部材（70）は、回転している回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離が一定に保たれるように変形するものである。
【００１１】
第４の発明は、上記第１の発明において、変形部材（70）の変形量が回転体（20）の回転速度に対応して設定されるものである。
【００１２】
第５の発明は、上記第１の発明において、変形部材（70）の変形量が流体室（40）へ出入りする流体の状態に対応して設定されるものである。
【００１３】
第６の発明は、上記第１の発明において、本体機構（30）の可動部材（33）を駆動するための電動機（15）を備える一方、シャフト（25）は、その一端寄りの部分が本体機構（30）に回転自在に支持されると共に他端寄りの部分が上記電動機（15）の回転子（17）に連結され、回転体（20）は、上記シャフト（25）と上記電動機（15）の回転子（17）とにより構成されており、バランスウェイト（60）は、上記回転子（17）における上記本体機構（30）とは反対側の端面に配置されるものである。
【００１４】
第７の発明は、上記第１の発明において、変形部材（70）は、外部入力としての電圧を印加されると変形する高分子アクチュエータにより構成されるものである。
【００１５】
第８の発明は、上記第７の発明において、回転体（20）には、変形部材（70）に接続されると共に電磁誘導によって起電力を発生させる導電部材（80）が設けられるものである。
【００１６】
第９の発明は、上記第１の発明において、回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを検出する検出手段を備え、上記検出手段により得られた検出値に応じて変形部材（70）の変形量が調節されるものである。
【００１７】
−作用−
上記第１の発明では、本体機構（30）の可動部材（33）に回転体（20）のシャフト（25）が係合する。本体機構（30）では、可動部材（33）の偏心運動に伴って流体室（40）へ流体が出入りする。例えば、本体機構（30）で流体の圧縮が行われる場合、可動部材（33）が偏心運動すると、それによって流体室（40）へ低圧の流体が吸入されて圧縮され、更には圧縮された流体が流体室（40）から吐出される。一方、本体機構（30）で流体の膨張が行われる場合、流体室（40）内へ流入した高圧の流体の膨張によって可動部材（33）が駆動され、更には膨張後の流体が流体室（40）から送り出される。
【００１８】
この発明において、回転体（20）にはバランスウェイト（60）が設けられる。バランスウェイト（60）は、その全体または一部分が変形部材（70）によって構成されている。変形部材（70）は、信号入力等の外部入力によって変形するように構成されている。この変形部材（70）が変形すると、バランスウェイト（60）の重心位置が変化し、それに伴って回転体（20）の回転バランスが変化する。
【００１９】
上記第２の発明では、変形部材（70）の他にウェイト部材（61）がバランスウェイト（60）に設けられており、バランスウェイト（60）の一部分が変形部材（70）により構成される。変形部材（70）が変形するとウェイト部材（61）が移動し、バランスウェイト（60）全体の重心位置が変化する。
【００２０】
上記第３の発明では、変形部材（70）が変形することによって、回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離が一定に保たれる。つまり、遠心力などの荷重によって回転中の回転体（20）が弾性変形しても、回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離は一定に保持される。尚、ここでいう「回転中心軸」とは、回転体（20）の幾何学的な中心軸ではなく、回転中における回転体（20）の回転運動の中心軸を意味している。
【００２１】
上記第４の発明では、回転体（20）の回転速度に応じて変形部材（70）の変形量が設定される。回転体（20）の回転速度が変動すると回転体（20）に作用する遠心力が変化し、この遠心力に起因する回転体（20）の変形量が変化する。そこで、この発明では、回転体（20）の回転速度に応じて変形部材（70）の変形量を設定し、回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節する。
【００２２】
上記第５の発明では、流体室（40）へ流入したり流体室（40）から流出する流体の状態に応じて変形部材（70）の変形量が設定される。例えば、流体室（40）へ出入りする流体の圧力が変動すると、流体室（40）内の流体が可動部材（33）を介してシャフト（25）に及ぼす荷重が変化する。そして、シャフト（25）に作用する荷重が変化すると、この荷重に起因する回転体（20）の変形量が変化する。そこで、この発明では、流体室（40）へ出入りする流体の状態に応じて変形部材（70）の変形量を設定し、回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節する。
【００２３】
上記第６の発明では、電動機（15）が流体機械に設けられる。この流体機械において、シャフト（25）は、その一端寄りの部分が本体機構（30）に支持され、他端寄りの部分が電動機（15）の回転子（17）に連結されている。流体機械の運転中は、シャフト（25）と電動機（15）の回転子（17）とで構成された回転体（20）が回転し、本体機構（30）の可動部材（33）が駆動される。この流体機械の回転体（20）において、全体または一部分が変形部材（70）で構成されたバランスウェイト（60）は、回転子（17）における本体機構（30）とは反対側の端面に設けられる。つまり、このバランスウェイト（60）は、回転子（17）の二つの端面のうち回転体（20）のシャフト（25）を支持する本体機構（30）から離れた側の端面に設置される。
【００２４】
上記第７の発明では、高分子アクチュエータによって変形部材（70）が構成される。外部入力としての電圧を変形部材（70）に印加すると、変形部材（70）が変形してバランスウェイト（60）の重心位置が移動する。
【００２５】
上記第８の発明では、高分子アクチュエータで構成された変形部材（70）に導電部材（80）が接続される。回転体（20）に設けられた導電部材（80）が磁界中を移動すると、導電部材（80）では電磁誘導によって起電力が発生し、導電部材（80）に接続された変形部材（70）に外部入力としての電圧が印加される。
【００２６】
上記第９の発明では、検出手段が設けられる。この検出手段は、回転している回転体（20）について、その回転バランスの崩れの程度を検出する。この発明において、変形部材（70）の変形量は、検出手段によって得られた検出値、即ち回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いに応じて調節される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、バランスウェイト（60）の全体または一部分が変形部材（70）で構成され、変形部材（70）の変形に伴ってバランスウェイト（60）の重心位置が変化する。このため、流体機械を組み立てた後や流体機械の運転中であっても、変形部材（70）を変形させてバランスウェイト（60）の重心位置を変化させることができ、それによって回転体（20）の回転バランスを変化させることが可能となる。そして、組み立て時に誤差があったり運転中に回転体（20）が変形したときでも、変形部材（70）を変形させることで回転体（20）を回転バランスのとれた状態に保つことが可能となる。
【００２８】
従って、本発明によれば、回転体（20）の回転バランスの崩れに起因する振動や騒音を低減することができる。また、本発明によれば、回転体（20）の回転バランスの崩れに起因する軸受の焼き付き等のトラブルを回避して流体機械の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
上記第３の発明では、変形部材（70）の変形によって、回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離を一定に保持している。ここで、流体機械の運転状態が変化すると回転体（20）に作用する荷重も変化し、この荷重に起因する回転体（20）の変形量も変化する。このため、回転体（20）に対するバランスウェイト（60）の重心位置が固定されていると、回転体（20）の変形に伴って回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心位置の距離が変化し、回転体（20）の回転バランスが崩れるおそれがある。それに対し、この発明では、変形部材（70）が変形することにより、回転体（20）の変形量が変化しても回転体（20）の回転中心軸とバランスウェイト（60）の重心の距離が一定に保持される。従って、この発明によれば、流体機械の運転状態が変化して回転体（20）の変形量が変化したときでも、回転体（20）の回転バランスを確実に保持することができる。
【００３０】
上記第４の発明では、回転体（20）の回転速度に応じて変形部材（70）の変形量を設定し、回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節している。ここで、回転体（20）の回転速度が変動して遠心力による回転体（20）の変形量が変化すると、それに起因して回転体（20）の回転バランスが崩れるおそれがある。それに対し、この発明によれば、遠心力に起因する回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節することが可能となり、回転体（20）の回転速度が変動しても回転体（20）の回転バランスを確実に保持できる。
【００３１】
上記第５の発明によれば、流体室（40）へ出入りする流体の状態に応じて変形部材（70）の変形量を設定し、回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節している。ここで、流体室（40）へ出入りする流体の状態が変動してシャフト（25）に作用する荷重が変化すると、その荷重に起因する回転体（20）の変形量が変化して回転体（20）の回転バランスが崩れるおそれがある。それに対し、この発明によれば、シャフト（25）への荷重に起因する回転体（20）の変形量に応じてバランスウェイト（60）の重心位置を調節することが可能となり、流体室（40）へ出入りする流体の状態が変動しても回転体（20）の回転バランスを確実に保持できる。
【００３２】
上記第６の発明では、全部または一部が変形部材（70）で構成されたバランスウェイト（60）を、回転子（17）の一対の端面のうち回転体（20）のシャフト（25）を支持する本体機構（30）から離れた側の端面に設置している。ここで、上述したように、回転中の回転体（20）には遠心力が作用し、その遠心力によって回転体（20）が変形する。その際、回転体（20）では、シャフト（25）を支持する本体機構（30）から離れた部位ほど変位量が大きくなる。それに対し、この発明では、回転体（20）のうち本体機構（30）から離れた部位に設けられたバランスウェイト（60）の重心位置が変更可能となっている。このため、回転体（20）のうち回転中の変位量が最も大きくなる位置でバランスウェイト（60）の重心位置を変更することが可能となり、回転中における回転体（20）の回転バランスを確実にとることができる。
【００３３】
上記第７の発明では、変形部材（70）を高分子アクチュエータで構成している。従って、この発明によれば、重心位置が可変のバランスウェイト（60）を簡素な構造で実現できる。
【００３４】
上記第８の発明では、導電部材（80）を変形部材（70）に接続し、電磁誘導により導電部材（80）で起電力を発生させることで、変形部材（70）に外部入力としての電圧を印加している。従って、この発明によれば、回転する回転体（20）に設けられた変形部材（70）に対し、変形部材（70）に接触することなく回転体（20）の外部から外部入力としての電圧を与えることができる。
【００３５】
上記第９の発明では、回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを検出手段で検出し、この検出手段により得られた検出値に応じて変形部材（70）の変形量を調節している。従って、バランスウェイト（60）の重心位置をを最適な位置に設定することができ、回転体（20）を確実に回転バランスのとれた状態に保持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態は、本発明に係る流体機械により構成された圧縮機（10）である。この圧縮機（10）は、冷凍装置の冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するために用いられる。
【００３８】
図１に示すように、本実施形態の圧縮機（10）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ圧縮機である。この圧縮機（10）は、いわゆる全密閉型に構成されている。具体的に、圧縮機（10）は、上下に長い円筒形の密閉容器状に形成されたケーシング（11）を備えている。ケーシング（11）の内部には、本体機構としての圧縮機構（30）と、シャフトとしての駆動軸（25）と、電動機（15）とが収納されている。このケーシング（11）内では、電動機（15）の下方に圧縮機構（30）が配置されている。
【００３９】
上記ケーシング（11）の頂部には、ターミナル（12）と吐出管（13）とが取り付けられている。ターミナル（12）は、電動機（15）へ電力を供給するためのものである。一方、吐出管（13）は、ケーシング（11）を貫通しており、その一端がケーシング（11）内の空間に開口している。
【００４０】
図２にも示すように、上記圧縮機構（30）は、シリンダ（31）と、フロントヘッド（50）と、リアヘッド（55）と、ピストン（33）とを備えている。フロントヘッド（50）はシリンダ（31）の上側に配置され、リアヘッド（55）はシリンダ（31）の下側に配置されている。シリンダ（31）は、フロントヘッド（50）とリアヘッド（55）とによって上下から挟み込まれている。
【００４１】
上記シリンダ（31）は、肉厚で短い円筒状に形成されている。一方、上記ピストン（33）は、シリンダ（31）とほぼ同じ高さの円筒状に形成されている。このピストン（33）は、駆動軸（25）の偏心部（27）に係合しており、可動部材を構成している。ピストン（33）の外周面は、シリンダ（31）の内周面と摺接する。ピストン（33）をシリンダ（31）に収納することで、シリンダ（31）内に流体室である圧縮室（40）が形成される。
【００４２】
上記ピストン（33）には、ブレード（34）が一体に設けられている。このブレード（34）は、板状に形成されており、ピストン（33）の外周面から外側へ突出している。シリンダ（31）の内周面とピストン（33）の外周面に挟まれた圧縮室（40）は、このブレード（34）によって高圧側（41）と低圧側（42）に仕切られる。図２では、ブレード（34）の右側が圧縮室（40）の低圧側（42）となり、ブレード（34）の左側が圧縮室（40）の高圧側（41）となっている。
【００４３】
上記シリンダ（31）には、一対のブッシュ（35）が設けられている。各ブッシュ（35）は、それぞれが半月状に形成されている。このブッシュ（35）は、ブレード（34）を挟み込んだ状態で設置され、ブレード（34）の側面と摺動する。また、ブッシュ（35）は、ブレード（34）を挟んだ状態でシリンダ（31）に対して回動自在となっている。
【００４４】
また、上記シリンダ（31）には、吸入ポート（32）が形成されている。この吸入ポート（32）は、その一端がシリンダ（31）の内周面に開口し、圧縮室（40）の低圧側（42）に連通している。吸入ポート（32）の他端には、吸入管（14）が挿入されている。この吸入管（14）は、ケーシング（11）の胴部を貫通してケーシング（11）の外部へ延びている。
【００４５】
図１に示すように、上記フロントヘッド（50）は、概ね平板状に形成されており、その下面がシリンダ（31）の上面に密着している。フロントヘッド（50）の中央部には、円筒状の主軸受部（51）が上方へ突出するように形成されている。この主軸受部（51）は、駆動軸（25）を支持するための滑り軸受を構成している。フロントヘッド（50）には、圧縮室（40）の高圧側（41）に連通する吐出ポート（45）が形成されている。また、フロントヘッド（50）には、リード弁により構成された吐出弁（46）が吐出ポート（45）を覆うように設けられている（図２参照）。フロントヘッド（50）の上面には、吐出ガスの脈動を低減するためのマフラ（47）が取り付けられている。
【００４６】
上記リアヘッド（55）は、概ね平板状に形成されており、その上面がシリンダ（31）の下面に密着している。リアヘッド（55）の中央部には、円筒状の副軸受部（56）が下方へ突出するように形成されている。この副軸受部（56）は、駆動軸（25）を支持するための滑り軸受を構成している。
【００４７】
上記電動機（15）は、固定子（16）と回転子（17）とを備えている。固定子（16）は、焼嵌め等によってケーシング（11）の胴部に固定されている。図示しないが、この固定子（16）は、図外のリード線を介してターミナル（12）の端子と電気的に接続されている。一方、回転子（17）は、駆動軸（25）に固定されている。
【００４８】
上記駆動軸（25）は、主軸部（26）と偏心部（27）とを備え、上下に延びる姿勢で設けられている。偏心部（27）は、駆動軸（25）の下端寄りの部分に設けられている。この偏心部（27）は、主軸部（26）よりも大径に形成され、その軸心が主軸部（26）の軸心に対して偏心している。また、偏心部（27）は、ピストン（33）を貫通しており、その外周面がピストン（33）の内周面と摺接する。駆動軸（25）は、その下端寄りの部分が圧縮機構（30）に回転自在に支持されている。具体的には、主軸部（26）のうち偏心部（27）のすぐ上側の部分が主軸受部（51）により支持され、偏心部（27）のすぐ下側の部分が副軸受部（56）により支持されている。
【００４９】
電動機（15）の回転子（17）は、駆動軸（25）の上端寄りの部分に取り付けられている。この回転子（17）は、駆動軸（25）と共に回転体（20）を構成している。回転子（17）には、上部バランスウェイト（60）と下部バランスウェイト（65）とが取り付けられている。上部バランスウェイト（60）は、回転子（17）の上端面、即ち圧縮機構（30）とは反対側の端面に配置されている。一方、下部バランスウェイト（65）は、回転子（17）の下端面、即ち圧縮機構（30）寄りの端面に配置されている。この下部バランスウェイト（65）は、その全体が金属製であって、回転子（17）に固定されている。また、下部バランスウェイト（65）は、主軸部（26）に対する偏心部（27）の偏心方向とは逆側へオフセットした位置に設けられている。
【００５０】
図３に示すように、上部バランスウェイト（60）は、ウェイト部材（61）と変形部材（70）とによって構成されている。ウェイト部材（61）は、金属製の部材であって、主軸部（26）に対する偏心部（27）の偏心方向と同じ側へオフセットした位置に設けられている。一方、変形部材（70）は、導電性高分子素子により構成された高分子アクチュエータであって、電圧を印可されると伸縮する。この変形部材（70）は、その伸縮方向の一端がウェイト部材（61）に接合され、他端が回転子（17）に接合されている。変形部材（70）が変形すると、それに伴ってウェイト部材（61）が移動し、上部バランスウェイト（60）の重心の回転子（17）に対する相対的な位置が変化する。
【００５１】
図４に示すように、変形部材（70）は、第１電極（71）と、第２電極（72）と、高分子材（73）と、電解液（74）とを備えている。高分子材（73）は、例えばポリアニリンにより構成され、第１電極（71）と接触するように配置される。一方、電解液（74）は、高分子膜と第２電極（72）の両方と接触するように配置される。
【００５２】
第１電極（71）が陽極となって第２電極（72）が陰極となるように電圧を印加すると、変形部材（70）では電解液（74）中の陰イオンが高分子材（73）に取り込まれ、高分子材（73）が膨潤となって変形部材（70）の長さが延びる。逆に、第１電極（71）が陰極となって第２電極（72）が陽極となるように電圧を印加すると、変形部材（70）では高分子材（73）に取り込まれていた陰イオンが電解液（74）中へ放出され、高分子材（73）が収縮して変形部材（70）の長さが縮む。また、この変形部材（70）は、電圧を印加して長さを変化させた後に電圧の印加を停止させた後も、電圧の印加を停止する直前の長さを保持する。
【００５３】
図３及び図４に示すように、変形部材（70）には誘導コイル（80）が接続される。具体的に、誘導コイル（80）は、その一端が第１電極（71）に、他端が第２電極（72）にそれぞれ接続されている。この誘導コイル（80）は、電磁誘導によって起電力を発生させる導電部材を構成しており、上部バランスウェイト（60）と共に回転子（17）の上端面に取り付けられている。
【００５４】
−運転動作−
上記圧縮機（10）の運転動作について説明する。
【００５５】
ターミナル（12）を介して電動機（15）へ電力を供給すると、電動機（15）によって駆動軸（25）が回転駆動される。図２において、駆動軸（25）が時計方向へ回転すると、駆動軸（25）の偏心部（27）に係合するピストン（33）は、その外周面がシリンダ（31）の内周面と摺接する状態で移動する。その際、ブレード（34）が一体に形成されたピストン（33）は、シリンダ（31）と摺接しながら揺動するような動きをする。
【００５６】
シリンダ（31）内でピストン（33）が移動すると、圧縮室（40）では、低圧側（42）の容積が次第に大きくなり、ガス冷媒が吸入ポート（32）を通って圧縮室（40）の低圧側（42）へ吸い込まれる。それと同時に、圧縮室（40）の高圧側（41）の容積が次第に小さくなり、圧縮室（40）の高圧側（41）に閉じ込められたガス冷媒が圧縮される。圧縮室（40）の高圧側（41）の内圧が次第に上昇すると、やがて吐出弁（46）がガス冷媒によって押し上げられ、圧縮されたガス冷媒が吐出ポート（45）を通ってマフラ（47）の内側へ吐出される（図１参照）。その後、圧縮されたガス冷媒は、吐出管（13）を通ってケーシング（11）の外部へ送り出される。
【００５７】
−上部バランスウェイトに対する制御−
上記圧縮機（10）において、上部バランスウェイト（60）の変形部材（70）は、その変形量が回転体（20）の回転速度に応じて調節される。ここでは、変形部材（70）での変形量の調節について、図５を参照しながら説明する。尚、同図において、回転中心軸は回転体（20）の回転運動の中心軸を意味している。
【００５８】
回転体（20）の回転速度が低い状態では、回転体（20）に作用する遠心力が小さく、遠心力による回転体（20）の変形量は無視できる程度に僅かである。この状態では回転体（20）の回転バランスがとれているとし、そのときの上部バランスウェイト（60）の重心Ｇと回転体（20）の回転中心軸との距離がＬであるとする。
【００５９】
回転体（20）の回転速度が高い状態になると、回転体（20）に作用する遠心力が大きくなり、遠心力による回転体（20）の変形量も増大する。この回転体（20）は、駆動軸（25）の下端寄りの部分だけが主軸受部（51）及び副軸受部（56）で支持されている。このため、回転体（20）では、回転体（20）のうち圧縮機構（30）から最も離れた部位、即ち回転子（17）の上端部分の変位量が最も大きくなる。
【００６０】
仮に回転体（20）の回転速度が高い状態でウェイト部材（61）を移動させずにいると、上部バランスウェイト（60）の重心Ｇと回転体（20）の回転中心軸との距離がＬよりも長くなり、回転体（20）の回転バランスが崩れてしまう。そこで、回転体（20）の回転速度が高くなるにつれて、変形部材（70）をその全長が短くなるように変形させる。
【００６１】
具体的には、回転体（20）と共に回転する誘導コイル（80）の周辺に磁界を発生させ、電磁誘導によって誘導コイル（80）に起電力を発生させて変形部材（70）に電圧を印加する。その際、変形部材（70）には、変形部材（70）の第２電極（72）が陽極となって第１電極（71）が陰極となるように電圧を印加する。このように電圧を印加すると変形部材（70）が収縮し（図４参照）、ウェイト部材（61）が回転体（20）の回転中心軸側へ引き寄せられる。このとき、変形部材（70）は、上部バランスウェイト（60）の重心Ｇと回転体（20）の回転中心軸との距離がＬに保たれるように、所定の長さだけ収縮する。
【００６２】
一方、この状態から回転体（20）の回転速度が低下すると、誘導コイル（80）周辺の磁界を変化させ、今度は変形部材（70）の第１電極（71）が陽極となって第２電極（72）が陰極となるように電圧を印加する。このように電圧を印加すると変形部材（70）が伸長し（図４参照）、ウェイト部材（61）が回転体（20）の回転中心軸から引き離される。このとき、変形部材（70）は、上部バランスウェイト（60）の重心Ｇと回転体（20）の回転中心軸との距離がＬに保たれるように、所定の長さだけ伸長する。
【００６３】
このように、上記圧縮機（10）では、回転体（20）の回転速度に応じて上部バランスウェイト（60）の変形部材（70）が伸縮し、回転体（20）の回転速度に拘わらず、上部バランスウェイト（60）の重心Ｇと回転体（20）の回転中心軸との距離がＬに保持される。つまり、回転体（20）の回転速度が変化しても、回転体（20）は、常に回転バランスのとれた状態に保たれる。
【００６４】
−実施形態１の効果−
本実施形態では、上部バランスウェイト（60）をウェイト部材（61）と変形部材（70）とで構成し、変形部材（70）を伸縮させてウェイト部材（61）を移動させることにより、上部バランスウェイト（60）の重心位置を変化させている。また、本実施形態では、回転体（20）の回転速度に応じて変形部材（70）を伸縮させ、回転体（20）の回転中心軸と上部バランスウェイト（60）の重心の距離を一定に保持している。このため、回転体（20）の回転速度が変化して遠心力に起因する回転体（20）の変形量が変化しても、回転体（20）の回転中心軸と上部バランスウェイト（60）の重心の距離は一定に維持され、回転体（20）は常に回転バランスがとれた状態に保たれる。
【００６５】
従って、本実施形態によれば、回転体（20）の回転バランスの崩れに起因する振動や騒音を低減することができる。また、本実施形態によれば、回転体（20）の回転バランスの崩れに起因する軸受の焼き付き等のトラブルを回避でき、圧縮機（10）の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、回転子（17）のうち圧縮機構（30）から遠い方の上端面に上部バランスウェイト（60）を設置している。ここで、上述したように、回転中の回転体（20）では、駆動軸（25）を支持する圧縮機構（30）から離れた部位ほど変位量が大きくなる。これに対し、本実施形態では、回転体（20）のうち圧縮機構（30）から離れた部位に設けられた上部バランスウェイト（60）の重心位置が変更可能となっている。このため、回転体（20）のうち回転中の変位量が最も大きくなる箇所で上部バランスウェイト（60）の重心位置を変更することが可能となり、回転中における回転体（20）の回転バランスを確実にとることができる。
【００６７】
また、本実施形態では、変形部材（70）を高分子アクチュエータで構成している。この高分子アクチュエータは、上述したように高分子材（73）での化学変化を利用して伸縮するものであり、機械的なアクチュエータに比べて構成が簡素で高い信頼性が得られる。従って、本実施形態によれば、上部バランスウェイト（60）の重心位置を変化させることができ、しかも構成が簡素で信頼性の高い圧縮機（10）を実現できる。
【００６８】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１の圧縮機（10）において、上部バランスウェイト（60）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態について、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【００６９】
図６及び図７に示すように、上部バランスウェイト（60）はウェイト部材（61）と変形部材（70）とによって構成され、ウェイト部材（61）は金属製となっている。この点は上記実施形態１と同様である。本実施形態の変形部材（70）は、イオン伝導性高分子素子により構成された高分子アクチュエータであって、電圧を印可されることによって湾曲する。この変形部材（70）は、その長手方向の中央部がウェイト部材（61）に接合され、長手方向の両端部が回転子（17）に接合されている。変形部材（70）が変形すると、それに伴ってウェイト部材（61）が移動し、回転子（17）に対する上部バランスウェイト（60）の重心の相対的な位置が変化する。
【００７０】
図７に示すように、上記変形部材（70）は、第１電極（71）と、第２電極（72）と、含水高分子電解質（75）とを備えている。含水高分子電解質（75）は、第１電極（71）と第２電極（72）とに挟み込まれており、第１電極（71）と第２電極（72）の両方と接触している。ウェイト部材（61）は、変形部材（70）の第１電極（71）側に接合されている。また、上記実施形態１と同様に、変形部材（70）の第１電極（71）と第２電極（72）とには、誘導コイル（80）が接続されている。
【００７１】
第１電極（71）が陽極となって第２電極（72）が陰極となるように電圧を印加すると、変形部材（70）では含水高分子電解質（75）内の陽イオンが水を伴って第２電極（72）側へ移動し、含水高分子電解質（75）内では第２電極（72）側に水が偏在する状態となる。このため、含水高分子電解質（75）は、第２電極（72）寄りの部分が伸長して第１電極（71）寄りの部分が収縮した状態となる。
【００７２】
逆に、第１電極（71）が陰極となって第２電極（72）が陽極となるように電圧を印加すると、変形部材（70）では含水高分子電解質（75）内の陽イオンが水を伴って第１電極（71）側へ移動し、含水高分子電解質（75）内では第１電極（71）側に水が偏在する状態となる。このため、含水高分子電解質（75）は、第１電極（71）寄りの部分が伸長して第２電極（72）寄りの部分が収縮した状態となる。
【００７３】
また、この変形部材（70）は、電圧を印加して湾曲させた後に電圧の印加を停止させた後も、電圧の印加を停止する直前の形状を保持する。
【００７４】
本実施形態においても、上記実施形態１と同様に、上部バランスウェイト（60）の変形部材（70）は、その変形量が回転体（20）の回転速度に応じて調節される。そして、変形部材（70）は、回転体（20）の回転速度に拘わらず上部バランスウェイト（60）の重心と回転体（20）の回転中心軸との距離が一定に保たれるように変形する。
【００７５】
具体的に、ウェイト部材（61）を回転体（20）の回転中心軸の方へ引き寄せたいときは、変形部材（70）の第２電極（72）が陽極となって第１電極（71）が陰極となるように変形部材（70）へ電圧を印加する。このように電圧を印加すると変形部材（70）が第１電極（71）側へ湾曲し（図７参照）、ウェイト部材（61）が回転体（20）の回転中心軸側へ引き寄せられて上部バランスウェイト（60）の重心が回転体（20）の回転中心軸に近付く。逆にウェイト部材（61）を回転体（20）の回転中心軸の方から引き離したいときは、変形部材（70）の第１電極（71）が陽極となって第２電極（72）が陰極となるように変形部材（70）へ電圧を印加する。このように電圧を印加すると変形部材（70）が第２電極（72）側へ湾曲し（図７参照）、ウェイト部材（61）が回転体（20）の回転中心軸から引き離されて上部バランスウェイト（60）の重心が回転体（20）の回転中心軸から遠ざかる。
【００７６】
《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、圧縮室（40）へ出入りするガス冷媒の状態に応じて上部バランスウェイト（60）の重心位置を移動させるようにしてもよい。
【００７７】
ここで、圧縮機（10）が設けられている冷凍装置の運転状態が変動すると、冷凍サイクルの高圧と低圧が変化し、それに伴って圧縮室（40）へ流入する冷媒の圧力と圧縮室（40）から吐出される冷媒の圧力とが変化する。このように圧縮室（40）へ出入りする冷媒の圧力が変化すると、圧縮室（40）における高圧側（41）と低圧側（42）の内圧差が変動し、それに伴ってピストン（33）から駆動軸（25）が受ける荷重が変化する。そして、駆動軸（25）に作用する荷重が変化すると、駆動軸（25）を備える回転体（20）の変形量が変化して回転体（20）の回転バランスが崩れるおそれがある。つまり、圧縮機（10）の運転中における回転体（20）の回転速度が一定であったとしても、回転体（20）の回転バランスが崩れる可能性がある。
【００７８】
そこで、圧縮機（10）の吸入圧力と吐出圧力に応じて変形部材（70）を変形させ、上部バランスウェイト（60）の重心位置を移動させて回転体（20）の回転バランスを保つようにしてもよい。
【００７９】
また、上記の各実施形態では、圧縮機（10）の組み立て時に回転体（20）の回転バランスを調節するために変形部材（70）を利用してもよい。
【００８０】
ここで、圧縮機（10）を組み立てる際の精度には限界があり、ある程度の誤差が発生するのは避けられない。このため、実際に回転体（20）を圧縮機（10）に組み込んだ状態において、回転体（20）自身の中心軸と実際の回転体（20）の回転中心とが完全に一致することは希である。
【００８１】
そこで、圧縮機（10）を組み立てた後に試運転を行い、回転体（20）が回転バランスの取れた状態となるように変形部材（70）を変形させて上部バランスウェイト（60）の重心位置を調節するようにしてもよい。このようにすれば、圧縮機（10）を組み立て時に誤差があっても、回転体（20）の回転バランスを確実にとることができる。
【００８２】
また、上記の各実施形態では、回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを検出する検出手段としての検出器を設け、この検出器で得られた検出値に基づいて変形部材（70）の変形量を設定するようにしてもよい。この場合、検出器で検出された回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いが大きくなるにつれ、変形部材（70）の変形量が大きく設定されて上部バランスウェイト（60）の重心位置の移動量が増加する。
【００８３】
尚、上記検出器としては、主軸受部（51）が駆動軸（25）から受ける荷重を監視し、この荷重の変動から回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを推定するものが例示される。また、変形部材（70）を利用して上記検出器を構成してもよい。つまり、高分子アクチュエータから成る変形部材（70）に外力を加えて変形させると、変形部材（70）では起電力が生じる。そこで、回転体（20）の回転中に遠心力を受ける変形部材（70）での起電力を監視し、この起電力の変動から回転体（20）の回転バランスの崩れ度合いを推定するように検出器を構成してもよい。
【００８４】
また、上記の各実施形態では本発明に係る流体機械によって圧縮機（10）を構成しているが、本発明に係る流体機械によって膨張機を構成してもよい。この場合、本体機構の流体室へは、高圧の流体が導入される。そして、流体室内へ流入した高圧の流体が膨張し、それによってピストンが移動してシャフトが回転駆動される。つまり、流体室へ導入された流体の内部エネルギが、シャフトの回転動力に変換される。
【００８５】
また、上記の各実施形態では揺動ピストン型のロータリ式流体機械に本発明を適用しているが、これに代えてピストンとブレードが別体に形成されたローリングピストン型のロータリ式流体機械に本発明を適用してもよい。また、本発明の適用対象はロータリ式流体機械に限定されるものではなく、他の形式の流体機械、例えばスクロール型流体機械に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は、運転中に回転体が回転する流体機械について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施形態１における圧縮機の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】実施形態１における圧縮機構の構成を示す概略断面図である。
【図３】実施形態１における回転体の概略上面図である。
【図４】実施形態１における変形部材の構成と動作を示す変形部材の概略構成図である。
【図５】実施形態１における上部バランスウェイトの動作を示す回転体の概略構成図である。
【図６】実施形態２における回転体の概略上面図である。
【図７】実施形態２における変形部材の構成と動作を示す変形部材の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８８】
（10）  圧縮機（流体機械）
（15）  電動機
（17）  回転子
（20）  回転体
（25）  駆動軸（シャフト）
（30）  圧縮機構（本体機構）
（33）  ピストン（可動部材）
（40）  圧縮室（流体室）
（60）  上部バランスウェイト
（61）  ウェイト部材
（70）  変形部材
（80）  誘導コイル（導電部材）
【図１】
2005171836.tif 000003
【図２】
2005171836.tif 000004
【図３】
2005171836.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005171836.tif 000007
【図６】
2005171836.tif 000008
【図７】
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