特許 7584629 スクロール圧縮機用のバランス機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】スクロール圧縮機用のバランス機構

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20241108BHJP

【ＦＩ】

F04C18/02 311Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023510381

(86)(22)【出願日】2021-08-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-14

(86)【国際出願番号】 EP2021071739

(87)【国際公開番号】W WO2022033934

(87)【国際公開日】2022-02-17

【審査請求日】2023-05-24

(31)【優先権主張番号】102020121442.1

(32)【優先日】2020-08-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】516382847

【氏名又は名称】オーエーテー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100227835

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 剛孝

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン ブッシュ

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４８９８５２０（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２９２４８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２００６－００２２０９８（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機用のバランス機構であって、前記バランス機構は、駆動シャフト（１０）と、第１のバランス要素（２０）と、第２のバランス要素（３０）とを有し、
前記第１のバランス要素（２０）は、円筒状のハブ部（２１）と第１の力伝達部（２２）とを備え、第１の回転軸（１１）を介して前記駆動シャフト（１０）と回転可能に接触し、
前記第２のバランス要素（３０）は、第２の回転軸（１２）を介して前記駆動シャフト（１０）と回転可能に接触し、
前記第１の力伝達部（２２）は、前記第１のバランス要素（２０）の前記第１の回転軸（１１）周りの慣性モーメントを前記第２のバランス要素（３０）に伝達し、第２の力伝達部（３２）は、前記第２のバランス要素（３０）の前記第２の回転軸（１２）周りの慣性モーメントを前記第１のバランス要素（２０）に伝達し、
前記駆動シャフト（１０）の中心軸Ｓ及び円筒状の前記ハブ部（２１）の中心軸Ｃは、第１の基準線ＣＳ上に配置され、前記駆動シャフト（１０）の軸方向に沿って見ると、前記第１のバランス要素（２０）の重心Ｊ及び前記第２のバランス要素（３０）の重心Ｋは、前記第１の基準線ＣＳに対して前記第１の回転軸（１１）の中心軸Ｐとは異なる側に配置され、
前記ハブ部（２１）は、前記第１の回転軸（１１）が係合するための偏心配置された嵌合孔（２３）を有する、バランス機構。

【請求項2】

前記第２のバランス要素（３０）は、前記第２の回転軸（１２）が係合するための係合孔（３３）を有することを特徴とする、請求項１に記載のバランス機構。

【請求項3】

前記第１の回転軸（１１）は、前記ハブ部（２１）と固定的に、特にモノリシックに、かつ偏心して連結されて、前記駆動シャフト（１０）の第１の袋孔（１６）内で回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のバランス機構。

【請求項4】

前記第２の回転軸（１２）は、前記第２のバランス要素（３０）と固定的に、特にモノリシックに連結されて、前記駆動シャフト（１０）の第２の袋孔（１７）内で回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のバランス機構。

【請求項5】

前記第２のバランス要素（３０）は、前記第１のバランス要素（２０）と駆動シャフト軸受（３４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載のバランス機構。

【請求項6】

前記第１のバランス要素（２０）は、前記第１の力伝達部（２２）を有することを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のバランス機構。

【請求項7】

前記第２のバランス要素（３０）は、前記第１の回転軸（１１）の中心軸Ｐと前記第２の回転軸（１２）の中心軸Ｑとを結ぶ第２の基準線ＰＱに対して同じ側に配置されている質量部（３１）と前記第２の力伝達部（３２）とを有することを特徴とする、請求項１から請求項６の何れか１項に記載のバランス機構。

【請求項8】

前記第２のバランス要素（３０）の前記第２の力伝達部（３２）は、前記第１のバランス要素（２０）の前記第１の力伝達部（２２）に力を伝達するように当接していることを特徴とする、請求項７に記載のバランス機構。

【請求項9】

前記第１のバランス要素（２０）と前記第２のバランス要素（３０）とは、一体的に、特にモノリシックに形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項８の何れか１項に記載のバランス機構。

【請求項10】

前記駆動シャフト（１０）は、前記第１の回転軸（１１）の周りに延びるスペーサ要素（１３）を有し、前記係合孔（３３）の領域における前記第２のバランス要素（３０）の厚さよりも大きい高さを有することを特徴とする、請求項２に記載のバランス機構。

【請求項11】

前記第１のバランス要素（２０）は、前記駆動シャフト（１０）へ向けて隆起し、かつ、前記第２のバランス要素（３０）の前記質量部（３１）に対するストッパ（２５）を形成するウェブ（２４）を有することを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載のバランス機構。

【請求項12】

請求項１から請求項１１の何れか１項に記載のバランス機構を備える、スクロール原理による、特にスクロール圧縮機である容積式機械。

【請求項13】

前記ハブ部（２１）は、可動容積式スパイラル（４０）、特に作動中に公転運動する可動容積式スパイラル（４０）と連結されたスクロール軸受（４１）を支えており、前記可動容積式スパイラル（４０）は固定容積式スパイラルに係合することを特徴とする、請求項１２に記載の容積式機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機用のバランス機構、及びそのようなバランス機構を備えたスクロール原理による容積式機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

先行技術から、入れ子状になった２つの容積式スパイラルの間に流体が案内され、その中で圧縮されることによって流体を圧縮するスクロール圧縮機が知られている。スクロール圧縮機は、固定容積式スパイラルと可動容積式スパイラル（特に公転運動する容積式スパイラル）を有しており、スパイラル壁の間に圧縮室が形成されていて、その容積は可動容積式スパイラルが動くことによって変化する。この容積変化によって、その中に案内された流体が圧縮される。

【0003】

良好な圧縮機能のために重要なのは、圧縮室を仕切る固定容積式スパイラル及び可動容積式スパイラルのスパイラル壁が互いに良好に密封当接していることである。しかし、実用においてはこの密封が困難を伴う。一方で、製造公差が漏れにつながる可能性がある。他方で又は加えて、圧縮される流体によって噛み合う両容積式スパイラルに及ぼされるガス力を考慮する必要がある。このガス力によって、かみ合う両容積式スパイラルのスパイラル壁が互いに引き離されて、圧縮室が十分密封されなくなることがある。それによって圧縮室からガスが逃げ、その結果ガス力が減退してスパイラル壁が再び互いに当接する。この相互作用により、好ましくない騒音が発生し、特に振動が引き起こされ、全体としてスクロール圧縮機の運転と効率を阻害することがある。

【0004】

可動容積式スパイラルは、通常は駆動シャフトによって駆動され、可動容積式スパイラルは駆動シャフトに偏心支持されている。駆動シャフトの回転は、可動容積式スパイラルの公転運動に変換される。このために駆動シャフトには、駆動シャフトの中心軸に対して離心配置された回転軸が設けられている。回転軸上に可動容積式スパイラルが支持されている。

【0005】

ガス力と製造公差によって発生する振動を低減し、スパイラル壁間の気密性を向上させるために、特許文献１はバランス機構を提案している。この公知のバランス機構は、可動容積式スパイラルの回転軸に偏心配置されて、回転軸を中心に振動できるバランス質量を含んでいる。遠心力に基づいて自動的に調整される振動運動によってガス力だけでなく製造公差も補正され、その結果として両容積式スパイラル間の圧縮室の密封性、ひいてはスクロール圧縮機の効率が改善される。しかしながら、この公知の解決策の短所は比較的大きいバランス質量であり、これは一方ではスクロール圧縮機内で多くの設置スペースを必要とし、他方ではアンバランスをもたらし、これが、特に種々の速度で運転されるスクロール圧縮機において、発生する振動により高い騒音の発生につながる可能性がある。

【0006】

この短所に対処するために、特許文献２では、振動するバランス要素を、その重心が駆動シャフトと可動容積式スパイラルとの共通の中心面で、可動容積式スパイラルの回転軸の中心軸と同じ側に配置されているように配置する。このようにすると、運転中にバランス要素に追加のモーメントが発生して製造公差とガス力のバランスを生み出す。その結果、バランス要素のバランス質量を減らすことができ、それによって設置スペースと、スクロール圧縮機の種々の回転数における振動の発生が低減される。しかしながらここでも、特にバランス機構の良好な効果を保つために、最小限のバランス質量が必要であるという点で、限界があることがわかった。特に、広い回転数範囲で運転されるスクロール圧縮機では、依然として顕著な振動が発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第４８２４３４６号明細書

【文献】独国特許出願公開第１０２０１９１０８０７９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、上述した先行技術から出発して、スクロール原理による容積式機械の効率向上を助長して、振動の発生をさらに低減する、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機用のバランス機構を提供することである、さらに、本発明の課題は、そのようなバランス機構を備えた、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題は、バランス機構に関しては請求項１の主題によって解決され、容積式機械に関しては請求項１３の主題によって解決される。

【0010】

本発明は、具体的には、バランス機構が駆動シャフト、第１のバランス要素及び第２のバランス要素を有する、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機用のバランス機構を提供するという考えに基づいている。第１のバランス要素は、円筒状ハブ部と第１の力伝達部を備えて、第１の回転軸を介して駆動シャフトと回転可能に接触している。第２のバランス要素は、第２の回転軸を介して駆動シャフトと回転可能に接触している。駆動シャフトの中心軸Ｓと円筒状ハブ部の中心軸Ｃは、第１の基準線ＣＳ上に配置されている。第１のバランス要素の重心Ｊと第２のバランス要素の重心Ｋは、第１の回転軸の中心軸Ｐとは異なる側で第１の基準線ＣＳ上に配置されている。

【0011】

第１の回転軸及び第２の回転軸は、好ましくはそれぞれ駆動シャフトの中心軸Ｓに対して偏心若しくは離心配置されている。これらのバランス要素は、それぞれそれらに割り当てられた回転軸を介して駆動シャフトと間接又は直接に若しくは直接的又は間接的に接触若しくは連結することができる。したがって回転軸はそれぞれ、各バランス要素と駆動シャフトの間の連結を確立する連結リンクを形成することができる。しかしながら、連結が回転軸を介して間接的に行われること、即ち別の構成要素が連結に関与し、若しくは各バランス要素と駆動シャフトとの間に配置されることを排除するものではない。

【0012】

第１のバランス要素に関して、そのハブ部が第１の回転軸を介して駆動シャフトと接触若しくは連結されていることが好適である。

【0013】

本発明は、スクロール原理による容積式機械の運転中に同様に振動できる第２のバランス要素を使用する。このようにすると、別のモーメントが発生して、ガス力と製造公差を追加的に補正する。したがって、バランス質量と対応する重心の位置を適切に設計することにより、ガス力と製造公差の補正をはるかに精密に調整することができる。結果として、本発明によるバランス機構は、特に容積式機械が高い回転数差で運転される場合も、スクロール原理による容積式機械の動作円滑性を向上させる。これにより、容積式機械の容積式スパイラル間の密封、ひいては圧縮室の密封が広い回転数範囲で保証されるため、容積式機械の効率が向上する。

【0014】

駆動シャフトは端面に、円筒状ハブ部と第１の力伝達部を備えた第１のバランス要素を支持する第１の回転軸を有することができる。駆動シャフトは、第２のバランス要素を支持する第２の回転軸も有することができる。

【0015】

本発明の好適な実施形態では、第１のバランス要素のハブ部は、第１の回転軸が突入係合するための偏心配置された嵌合孔を有する。さらに、第２のバランス要素は、第２の回転軸が突入係合するための係合孔を有することができる。好ましくは、嵌合孔と第１の回転軸との間及び／又は係合孔と第２の回転軸との間にはそれぞれある程度の遊びがあって、ハブ部は第１の回転軸を中心として振動でき、第２のバランス要素は第２の回転軸を中心として振動できるようになっている。それゆえ第１の回転軸と嵌合孔との連結、並びに第２の回転軸と係合孔との連結は、いずれも形状結合によるものであり、力嵌合によるものではない。このようにして嵌合孔と第１の回転軸との間、及び係合孔と第２の回転軸との間には、実質的に回転すべり軸受が形成される。

【0016】

代替として、第１の回転軸は第１のバランス要素と固定連結され、第２の回転軸は第２のバランス要素と固定連結することができる。特に回転軸は、それぞれ付属のバランス要素とモノリシックに形成することができる。それゆえバランス要素は、それぞれ各回転軸を形成するピン状突起を有することができる。第１のバランス要素に配置することができる第１の回転軸は、好ましくはハブ部若しくはその中心軸に対して偏心配置されて、ハブ部と固定連結されているか、又はハブ部とモノリシックに形成されている。バランス要素の回転運動若しくは揺動運動を可能にするために、駆動シャフトは回転軸が突入係合するための相応の袋孔を有することが好適である。したがって、第１の回転軸が突入係合する第１の袋孔を設けることができる。第２の袋孔は、第２の回転軸を受け入れることができる。好ましくは、回転軸はそれぞれ付属の袋孔に回転可能に支持されている。その限りで、好ましくは各回転軸と付属の袋孔との間に回転滑り軸受がある。

【0017】

全体として、第１のバランス要素は、第１の回転軸を介して駆動シャフトと回転可能に連結することができ、その際に第１の回転軸は、バランス要素とは回転不能に、そして駆動シャフトとは回転可能に連結されているか、又は逆に駆動シャフトとは回転不能に、そしてバランス要素とは回転可能に連結されている。第２のバランス要素についても同様であり、第２のバランス要素は、第１の回転軸を介して駆動シャフトと回転可能に連結されることができ、その際に第２の回転軸は、バランス要素とは回転不能に、そして駆動シャフトとは回転可能に連結されているか、又は逆に駆動シャフトとは回転不能に、そしてバランス要素とは回転可能に連結されている。

【0018】

バランス機構のコンパクトな構造の観点から、第２のバランス要素が第１のバランス要素とスクロール側の駆動シャフト軸受との間に配置されると好適である。この場合、駆動シャフトの長手方向で第１のバランス要素と第２のバランス要素の個々の部分が重なることができるので、バランス機構のサイズ若しくは全高はさらに低減されている。

【0019】

第１のバランス要素及び／又は第２のバランス要素は、それぞれ一体的若しくはモノリシックに形成されていることが好ましい。

【0020】

第１のバランス要素は、第１の力伝達部を有する。さらに、第２のバランス要素が質量部と第２の力伝達部を有してもよく、その際にさらに備え、質量部と第２の力伝達部は、第１の回転軸の中心軸Ｐと第２の回転軸の中心軸Ｑとを結ぶ第２の基準線ＰＱの同じ側に配置されている。

【0021】

本発明の好適な変形例では、第２のバランス要素の第２の力伝達部は、第１のバランス要素の第１の力伝達部に力伝達的に当接している。そのため第１のバランス要素の遠心力による変位は、第２のバランス要素に良好に伝達される。このバランス要素の結合により、容積式機械の特に円滑な動作が保証される。

【0022】

駆動シャフトは、さらに第１の回転軸の周りに延びるスペーサ要素を有することができ、その高さは係合孔の領域における第２のバランス要素の厚さよりも大きい。このようにして、第１のバランス要素と第２のバランス要素はそれぞれ異なる高さにあり、互いに遮ることができない。

【0023】

第２のバランス要素の振動運動を制限するために、第１のバランス要素は、駆動シャフトに向かって隆起するウェブを有し、このウェブは第２のバランス要素の質量部に対するストッパを形成する。

【0024】

本発明の第２の態様は、上述したバランス機構を備えた、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機に関するものである。

【0025】

本発明による容積式機械は、好適な変形例において、ハブ部が、可動の、特に運転中に公転運動する容積式スパイラルと連結されたスクロール軸受を支えており、可動容積式スパイラルが静止した容積式スパイラルに突入係合するようにされている。

【0026】

以下に、本発明を実施形態例により、模式的図面を参照しながらより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、本発明によるバランス機構をスクロール原理による容積式機械内に取り付けた状態における縦断面図である。

【図2】図２は、取り付けた状態における図１のバランス機構の透視平面図である。

【図3】図３は、容積式機械の可動容積式スパイラルのスクロール軸受が追加的に示されている、図１のバランス機構の透視側面図である。

【図4】図４は、第２のバランス要素を見やすくするために第１のバランス要素を省略した、図１のバランス機構の詳細な透視図である。

【図5】図５は、両バランス要素を有する図１のバランス機構の透視図である。

【図6】図６は、図５のバランス機構の側面図である。

【図7】図７は、発生する力も示されている、図１のバランス機構の種々の構成要素の中心軸と重心の位置の幾何学的表現図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１に、本発明の実施形態によるバランス機構が断面図で示されている。バランス機構は駆動シャフト１０を含んでおり、これは圧縮機ハウジングの隔壁４２内でスクロール側の駆動シャフト軸受３４を介して支持されている。駆動シャフト１０は、さらに反対側の端部でもハウジング側のシャフト軸受に支持されているが、これは見やすくするために図１では示されていない。隔壁４２は通常、容積式機械、好ましくはスクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機の外側ハウジング内に固定配置されている。隔壁４２は、容積式機械内部で圧縮機領域を駆動領域から仕切っている。駆動領域には、駆動シャフト１０の大部分が配置されていて、駆動シャフト１０は機械的又は特に好ましくは電気的に、とりわけ電動モータによって駆動される。電動モータも駆動領域に配置されていることが好ましい。

【0029】

駆動領域において、駆動シャフト１０はその他に２つのバランスウエイト１４、１５を有している。第１のバランスウェイト１４は、駆動シャフト１０の圧縮領域とは反対側の端部に配置されて、駆動シャフト１０と固定連結されている。第２のバランスウェイト１５は、駆動シャフト１０の圧縮領域に面する側に、特に隔壁４２の直近に配置されている。第２のバランスウェイト１５も同様に駆動シャフト１０と固定連結されている。したがって、バランスウエイト１４、１５は、運転中に駆動シャフト１０と一緒に回転して、アンバランスを補正する。

【0030】

駆動シャフト軸受３４は、隔壁４２内に保持されている。特に駆動シャフト軸受３４は、この目的のために対応する凹部を有する隔壁４２とプレス連結することができる。さらに、駆動シャフト１０を駆動シャフト軸受３４に圧入することも可能である。駆動シャフト軸受３４は、ボール軸受として形成されていることが好ましい。

【0031】

駆動シャフト１０の圧縮領域に面する端部には、２つの袋孔１６、１７が設けられている。第１の袋孔１６は、第１の回転軸１１を受け入れる。第２の袋孔１７は、第２の回転軸１２を受け入れる。第１の袋孔１６は、好ましくは第２の袋孔１７よりも大きい断面直径を有する、回転軸１１、１２はそれぞれ各袋孔１６、１７に圧入されている。そのため各回転軸１１、１２と付属の袋孔１６、１７との間には、回転不能な力連結が存在する。

【0032】

図１ではその他に、袋孔１６、１７若しくは回転軸１１、１２が駆動シャフト１０の中心軸に対して中心から離れて配置されていることも明確に確認できる。つまり回転軸１１、１２は、駆動シャフト１０と同軸に位置合わせされておらず、駆動シャフト１０の中心軸に対して実質的に偏心してずれている。

【0033】

駆動シャフト１０は、さらに第１の回転軸１１の領域に延長部を有し、これがスペーサ要素１３を形成している。スペーサ要素１３は、駆動シャフト１０と一体的に形成されている。スペーサ要素１３は、特に環状突起として形成することができる。袋孔１６は、スペーサ要素１３を貫通して延び、好ましくは袋孔１６の全長にわたって一定の内部断面直径を有する。

【0034】

第２の回転軸１２は、駆動シャフト１０の長手方向の端部を超えて突出している。しかしながら、第２の回転軸１２の第２の袋孔１７を越えて突出する部分の高さは、好ましくはスペーサ要素１３の高さよりも小さい。両回転軸１１、１２はそれぞれ、以下に詳述するバランス要素２０、３０に収容されている。

【0035】

第１の回転軸１１上には、第１のバランス要素２０が配置されている。第１のバランス要素２０は、第１の回転軸１１上に揺動可能に支持されている。具体的には、第１のバランス要素２０は、実質的に円筒状に成型されたハブ部２１を有する。ハブ部２１は、第１の回転軸１１が突入係合する嵌合孔２３を含んでいる。第１の回転軸１１と嵌合孔２３との間には遊びがあり、そのためハブ部２１若しくは第１のバランス要素２０は、概して第１の回転軸１１を中心に回転若しくは揺動することができる。その限りで、嵌合孔２３と第１の回転軸１１との間には、実質的に滑り軸受がある。

【0036】

ハブ部２１は、スクロール軸受４１内に延びている。ハブ部２１は、好ましくはスクロール軸受４１とプレス連結されている。スクロール軸受４１は可動容積式スパイラル４０のスクロール軸受収容部に配置されている。スクロール軸受４１はボール軸受によって形成されていることが好ましい。スクロール軸受４１は、好ましくは可動容積式スパイラル４０とプレス連結されている。

【0037】

図１では、可動容積式スパイラル４０を部分的にしか示していない。いずれにしても、可動容積式スパイラル４０がスパイラル壁４４を有していることは見て取れるが、これも図１では略示されているにすぎない。通常、スパイラル壁４４の高さは、ここで模式的に示した高さよりも大きい。スパイラル壁４４は、反対側に配置されている固定した、特に位置固定した容積式スパイラルの対応するスパイラル壁に突入係合するが、これも見やすさの理由から図１には示されていない。

【0038】

可動容積式スパイラル４０は、圧縮機のハウジングと固定連結されたガイドピン４３によって案内されている。ガイドピンは、可動容積式スパイラル４０の対応するガイドスペース４５に突入係合して、可動容積式スパイラル４０が回転するのを妨げる。むしろ可動容積式スパイラル４０は公転運動する、つまり所定の周回運動軌道を辿るようになっている。

【0039】

図２は、バランス機構の平面図である。図２における視線方向は、実質的に圧縮機の圧縮室から圧縮機の駆動室に向かっている。特に、駆動シャフト軸受３４が圧入している隔壁４２が見える。駆動シャフト軸受３４のさらに上方にある隔壁４２内のスペースに、バランス要素２０、３０が配置されている。第１のバランス要素２０はハブ部２１を有し、その中に嵌合孔２３が形成されている。嵌合孔２３は、明らかにハブ部２１の中心から離れて位置合わせされている。つまり第１の回転軸１１の中心軸は、円筒状ハブ部２１の中心軸と一致して延びておらず、むしろハブ部２１の中心軸に対して距離を有している。ハブ部２１の高さは、好ましくは第１の回転軸１１が第１の袋孔１６上に突出する部分の高さに対応している。

【0040】

第１のバランス要素２０は、さらに、ハブ部２１と一体的に連結された第１の力伝達部２２を含んでいる。第１の力伝達部２２は、第１の凹部２２ａを有する。この第１の凹部２２ａは、実質的に三角形の形状、特に直角三角形をしている。その限りで第１の凹部２２ａは第１の力伝達部２２の肉厚が減少した領域を形成して、第１の力伝達部２２を軽量化する働きをしている。第１の力伝達部２２は、全体として実質的にＬ字形をしており、ハブ部２１の半径方向外側に突出する腕のように延びている。第１のバランス要素２０は、全体として一体的に形成されている。

【0041】

第２の力伝達部３２に、周方向において第１の力伝達部２２が接触している。第２の力伝達部３２は、第２のバランス要素３０の一部である。第２のバランス要素３０はその他に質量部３１を含んでおり、これは駆動シャフト軸受３４の周方向において第２の力伝達部３２から離間して配置されている。つまり、質量部３１と第２の力伝達部３２は、第２の回転軸１２に対して互いに鈍角に配置されている。第２のバランス要素３０も同様に、全体として一体的に形成されている。

【0042】

図２では、駆動シャフト１０の長手軸方向で駆動シャフト軸受３４と第１のバランス要素２０との間に、第２のバランス要素３０が配置されていることも見て取れる。しかしながら、少なくとも力伝達部２２、３２において、駆動シャフト１０の長手軸方向に重なりがあるため、両バランス要素２０、３０の力伝達部２２、３２は互いに当接できる。この場合、力伝達部２２、３２は、周方向若しくは駆動シャフト１０の回転方向で互いに当接する。バランス要素２０、３０の間には、駆動シャフト１０の長手軸方向において接触がないことが好ましい。むしろバランス要素２０、３０は、各回転軸１１、１２を中心に互いに独立に振動できるようになっている。

【0043】

図２ではさらに、第２のバランス要素３０の質量部３２が、実質的に厚肉部を形成し、これも長手軸方向で第１のバランス要素２０と少し重なっていることが見て取れる。これにより、第２のバランス要素２０を省スペースで設置することが可能になると同時に、アンバランスの補正に必要な質量を質量部３１に挿入できる。

【0044】

第２の力伝達部３２との連結アームは、第２の凹部３２ａを含んでおり、これも同様に第２のバランス要素３０の肉厚が減少した領域を形成している。このようにして、第２の力伝達部３２の領域で材料、ひいては質量が節約され、バランス機構の改善された運転を保証する。

【0045】

図３は、再びバランス機構を透視側面図で示したものである。その中で、特にバランスウエイト１４、１５の形状とその位置、及び駆動シャフト１０における位置合わせがよく見て取れる。駆動シャフト１０の一方の長手方向端部に、バランス要素２０、３０が配置されている。その他にバランス要素２０、３０の後に駆動シャフト１０の長手方向端部に続くスクロール軸受４１が示されている。

【0046】

図４による詳細図では、第２のバランス要素３０の形状と位置がよく見える。第２のバランス要素３０は、好ましくは貫通孔として形成された係合孔３３を有する。係合孔３３は、第２の回転軸１２を受け入れる。好ましくは係合孔３３と第２の回転軸１２の間に遊びがあり、そのため第２の回転軸１２と係合孔３３との間には実質的に滑り軸受連結が存在する。このようにすると、第２のバランス要素３０は、第２の回転軸１２を中心に振動することができる。

【0047】

質量部３１の領域には、その他に第３の凹部３１ａが見て取れる。第３の凹部３１ａは、一部の領域で質量部３１の材料を減少させ、それによって質量部３１における質量分布が改善される。この質量分布は、スクロール圧縮機の振動の低減に特に有利であることがわかっている。また、図４では、スペーサ要素３０の高さが、駆動シャフト１０の延在領域における第２のバランス要素３０の厚みよりも大きいことがわかる。こうすることにより、第１の回転軸１１上に着座してスペーサ要素１３に当接する第１のバランス要素２０が、駆動シャフト１０の長手軸方向において第２のバランス要素３０との間隔を維持することが確保されている。

【0048】

さらに図５と図６において、第１のバランス要素２０は、駆動シャフト１０の長手軸方向において駆動シャフト１０に向かって延びるウェブ２４を有することが見て取れる。ウェブ２４は、第１のバランス要素２０の外側に配置されて、実質的にハブ部２１の間隔で第１の力伝達部２２まで延びている。ウェブ２４は、第１の力伝達部２２に対向する領域においてストッパ２５を形成している。ストッパ２５は、駆動シャフト１０の長手軸方向において第２のバランス要素３０の質量部３１と重なり、質量部３１がストッパ２５に突き当たることができるようにされている。それにより第１のバランス要素２０と第２のバランス要素３０との間の相対振動が制限される。実質的に、第２のバランス要素３０は第１のバランス要素２０に対して相対的に、一方ではストッパ２５によって、他方では第１の力伝達部２２によって制限された範囲でのみ振動することができる。

【0049】

容積式機械、特にスクロール圧縮機の、本発明において特に有利な動作円滑性にとって非常に重要なのは、バランス機構の種々の構成要素の中心軸と重心の位置である。この中心軸若しくは回転軸と重心の特別の配置について、以下に図７に示す幾何図を用いて詳しく説明する。

【0050】

図７に、駆動シャフト１０、第１の回転軸１１、第２の回転軸１２、及びハブ部２１の断面が円で示されている。別の２つの円は、力伝達部２２、３２のそれぞれの質量を示している。

【0051】

駆動シャフト１０は、中心軸Ｓを有する。ハブ部２１は、中心軸Ｃを有する。図７では、ハブ部２１の中心軸Ｃが、駆動シャフト１０の中心軸Ｓに対して偏心配置されていることが見て取れる。駆動シャフト１０とハブ部２１の中心軸Ｃ、Ｓを結ぶ線を、第１の基準線ＣＳと称する。

【0052】

第１の回転軸１１は、中心軸Ｐを有する。第２の回転軸１２は、中心軸Ｑを含んでいる。第２の基準線ＰＱは、回転軸１１、１２の中心軸Ｐ、Ｑを通って延びている。

【0053】

第１のバランス要素２０は、図７に示す重心Ｊを有する。重心Ｊに作用する遠心力Ｆ_ＣＪも示されている。

【0054】

第２のバランス要素３０は重心Ｋを有しており、図７には重心に作用する遠心力Ｆ_ＣＫと共に示されている。第１の基準線ＣＳを見ると、第１の回転軸１１の中心軸Ｐが第１の基準線ＣＳの一方の側に配置されているのに対し、バランス要素２０、３０の重心Ｊ、Ｋが第１の基準線ＣＳの他方の側に配置されていることがわかる。したがって、この配置は、バランス要素の重心とその回転中心が第１の基準線の同じ側に配置されている、特許文献２による先行技術とは本質的に異なっている。即ち、この先行技術では、中心軸Ｐと重心Ｊとは第１の基準線ＣＳの同じ側に位置している。

【0055】

回転軸１１、１２の中心軸を結ぶ第２の基準線ＰＱに関して、第２のバランス要素３０の重心Ｋが第２の基準線ＰＱの一方の側に配置されているのに対し、第１のバランス要素２０の重心Ｊは第２の基準線ＰＱの他方の側に配置されていることが見て取れる。しかしながら、第１のバランス要素２０のハブ部２１の中心軸は、第２の基準線ＰＱに対して、第２のバランス要素３０の重心Ｋと同じ側に配置されている。これに対し、駆動シャフト１０の中心軸Ｓは、第２の基準線ＰＱの第１のバランス要素２０の重心Ｊと同じ側に配置されている。

【0056】

換言すれば、第１のバランス要素２０のハブ部２１と駆動シャフト１０の中心軸は、第２の基準線ＰＱの異なる側に位置する。同様に、バランス要素２０、３０の重心Ｊ、Ｋは、第２の基準線ＰＱの異なる側に位置する。駆動シャフト１０の中心軸Ｓと第１のバランス要素２０の重心Ｊは、第２の基準線ＰＱの一方の側に位置するのに対し、ハブ部２１の中心軸Ｃと第２のバランス要素３０の重心Ｋは、第２の基準線ＰＱの他方の側に配置されている。

【0057】

図７では、第２のバランス要素３０の重心Ｋは第２の基準線ＰＱに対して、第１のバランス要素２０の重心Ｊよりも著しく大きい距離を有することも見て取れる。第１の基準線ＣＳに関しても同様である。第２のバランス要素３０の重心Ｋは第１の基準線ＣＳに対して、第１のバランス要素２０の重心Ｊよりも大きい距離を有する。このことは、好ましくは、第２のバランス要素３０の質量部３１と力伝達部３２が、第２の基準線ＰＱの同じ側に配置されることによって実現される。第２のバランス要素３０の質量部３１と第２の力伝達部３２は、完全に第２の基準線ＰＱの一方の側に配置されるように、互いに位置合わせされて配置されている。

【0058】

バランス要素２０、３０の間に機械的相互作用があることを明確にするために、図７には、力伝達部２２、３２の接触によって発生する力Ｆ_Ｎも示している。つまり、バランス機構の作動中に、第１の力伝達部２２は第２の力伝達部３２に力を伝達し、第２の力伝達部３２は対応する反力を発生する。力伝達部２２、３２は、力と反力が互いにバランスするように形成されていることが好ましい。
態様（１）において、スクロール原理による容積式機械、特にスクロール圧縮機用のバランス機構であって、前記バランス機構は、駆動シャフト（１０）と、第１のバランス要素（２０）と、第２のバランス要素（３０）とを有し、前記第１のバランス要素（２０）は、円筒状のハブ部（２１）と第１の力伝達部（２２）とを備え、第１の回転軸（１１）を介して前記駆動シャフト（１０）と回転可能に接触し、前記第２のバランス要素（３０）は、第２の回転軸（１２）を介して前記駆動シャフト（１０）と回転可能に接触し、前記駆動シャフト（１０）の中心軸Ｓ及び円筒状の前記ハブ部（２１）の中心軸Ｃは、第１の基準線ＣＳ上に配置され、前記第１のバランス要素（２０）の重心Ｊ及び前記第２のバランス要素（３０）の重心Ｋは、前記第１の基準線ＣＳに対して前記第１の回転軸（１１）の中心軸Ｐとは異なる側に配置されている。
態様（２）において、前記ハブ部（２１）は、前記第１の回転軸（１１）が係合するための偏心配置された嵌合孔（２３）を有することを特徴とする。
態様（３）において、前記第２のバランス要素（３０）は、前記第２の回転軸（１２）が係合するための係合孔（３３）を有することを特徴とする。
態様（４）において、前記第１の回転軸（１１）は、前記ハブ部（２１）と固定的に、特にモノリシックに、かつ偏心して連結されて、前記駆動シャフト（１０）の第１の袋孔（１６）内で回転可能に支持されていることを特徴とする。
態様（５）において、前記第２の回転軸（１２）は、前記第２のバランス要素（３０）と固定的に、特にモノリシックに連結されて、前記駆動シャフト（１０）の第２の袋孔（１７）内で回転可能に支持されていることを特徴とする。
態様（６）において、前記第２のバランス要素（３０）は、前記第１のバランス要素（２０）と駆動シャフト軸受（３４）との間に配置されていることを特徴とする。
態様（７）において、前記第１のバランス要素（２０）は、第１の力伝達部（２２）を有することを特徴とする。
態様（８）において、前記第２のバランス要素（３０）は、前記第１の回転軸（１１）の中心軸Ｐと前記第２の回転軸（１２）の中心軸Ｑとを結ぶ第２の基準線ＰＱに対して同じ側に配置されている質量部（３１）と第２の力伝達部（３２）とを有することを特徴とする。
態様（９）において、前記第２のバランス要素（３０）の前記第２の力伝達部（３２）は、前記第１のバランス要素（２０）の前記第１の力伝達部（２２）に力を伝達するように当接していることを特徴とする。
態様（１０）において、前記第１のバランス要素（２０）と前記第２のバランス要素（３０）とは、一体的に、特にモノリシックに形成されていることを特徴とする。
態様（１１）において、前記駆動シャフト（１０）は、前記第１の回転軸（１１）の周りに延びるスペーサ要素（１３）を有し、前記係合孔（３３）の領域における前記第２のバランス要素（３０）の厚さよりも大きい高さを有することを特徴とする。
態様（１２）において、前記第１のバランス要素（２０）は、前記駆動シャフト（１０）へ向けて隆起し、かつ、前記第２のバランス要素（３０）の前記質量部（３１）に対するストッパ（２５）を形成するウェブ（２４）を有することを特徴とする。
態様（１３）において、態様（１）から態様（１２）の何れか１の態様に記載のバランス機構を備える、スクロール原理による、特にスクロール圧縮機である容積式機械。
態様（１４）において、前記ハブ部（２１）は、可動容積式スパイラル（４０）、特に作動中に公転運動する可動容積式スパイラル（４０）と連結されたスクロール軸受（４１）を支えており、前記可動容積式スパイラル（４０）は固定容積式スパイラルに係合することを特徴とする。

【符号の説明】

【0059】

１０ 駆動シャフト
１１ 第１の回転軸
１２ 第２の回転軸
１３ スペーサ
１４ 第１のバランスウェイト
１５ 第２のバランスウェイト
１６ 第１の袋孔
１７ 第２の袋孔
２０ 第１のバランス要素
２１ ハブ部
２２ 第１の力伝達部
２２ａ 第１の凹部
２３ 嵌合孔
２４ ウェブ
２５ ストッパ
３０ 第２のバランス要素
３１ 質量部
３１ａ 第３の凹部
３２ 第２の力伝達部
３２ａ 第２の凹部
３３ 係合孔
３４ 駆動シャフト軸受
４０ 可動容積式スパイラル
４１ スクロール軸受
４２ 隔壁
４３ ガイドピン
４４ スパイラル壁
４５ ガイドスペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】