JP2008138526A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機の運転時の大きな騒音および振動を防止できる圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮要素2とロータ6とをシャフト12を介して一体に組み付けて一体構造部8を形成している。この一体構造部8の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きい。
【選択図】図1
【解決手段】圧縮要素2とロータ6とをシャフト12を介して一体に組み付けて一体構造部8を形成している。この一体構造部8の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きい。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば、空気調和機や冷蔵庫等に用いられる圧縮機に関する。
従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを有し、上記圧縮要素と上記モータのロータとを上記シャフトを介して一体に組み付けて一体構造部を形成したものがある(特許第3586145号公報:特許文献1参照)。
特許第3586145号公報
しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部の固有振動数が、圧縮機の運転時の回転数の5倍に一致するおそれがあり、上記一体構造部の固有振動数が、圧縮機の運転時の回転数の5倍に一致すると、圧縮機の運転時に、大きな騒音および振動が発生する問題があった。
そこで、この発明の課題は、圧縮機の運転時の大きな騒音および振動を防止できる圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを有し、上記圧縮要素と上記モータのロータとを上記シャフトを介して一体に組み付けて一体構造部を形成した圧縮機において、
上記一体構造部の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいことを特徴としている。
密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを有し、上記圧縮要素と上記モータのロータとを上記シャフトを介して一体に組み付けて一体構造部を形成した圧縮機において、
上記一体構造部の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいことを特徴としている。
この発明の圧縮機によれば、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいので、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。
また、一実施形態の圧縮機では、上記ロータの円筒状のロータコアの内側には、小径部と大径部とが設けられ、
上記小径部には、上記シャフトが固定され、
上記大径部には、上記圧縮要素に設けられて上記シャフトを支持する軸受けが挿入されている。
上記小径部には、上記シャフトが固定され、
上記大径部には、上記圧縮要素に設けられて上記シャフトを支持する軸受けが挿入されている。
この実施形態の圧縮機によれば、上記ロータのロータコアの上記大径部には、上記圧縮要素に設けられて上記シャフトを支持する軸受けが挿入されているので、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部に関して、軸方向の大きさを短縮でき、振れを小さくでき、剛性を向上できて、固有振動数を一層確実に大きくできる。したがって、運転時の大きな騒音および振動を低減できると共に、コストを低減できる。
また、一実施形態の圧縮機では、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素である。
この実施形態の圧縮機によれば、上記密閉容器内の冷媒は、単位容積当たりの冷凍能力の大きい二酸化炭素であるため、上記圧縮要素のシリンダ室が小さくなることで、上記シャフトの径および上記軸受けの径も細くなり、剛性が低下し、固有振動数を上げ難い。そのため、上記ロータコアの上記大径部に上記軸受けが挿入されている構成とすることが、冷凍能力の大きい冷媒を用いた圧縮機の固有振動数を上げることに対し、特に有効となる。
この発明の圧縮機によれば、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいので、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は、この発明の圧縮機の一実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器1と、この密閉容器1内に配置された圧縮要素2と、上記密閉容器1内に配置され、上記圧縮要素2を上記シャフト12を介して駆動するモータ3とを備えている。
この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉容器1内に、上記圧縮要素2を下に、上記モータ3を上に、配置している。このモータ3のロータ6によって、上記シャフト12を介して、上記圧縮要素2を駆動するようにしている。上記密閉容器1には、上記モータ3に電気的に接続される電気端子140が、取り付けられている。
上記圧縮要素2は、(図示しない)アキュームレータから吸入管11を通して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。この冷媒は、例えば、二酸化炭素やHCやR410A等のHFC、R22等のHCFCである。
上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素2から吐出して密閉容器1の内部に満たすと共に、上記モータ3のステータ5と上記ロータ6との間の隙間を通して、上記モータ3を冷却した後、上記モータ3の上側に設けられた吐出管13から外部に吐出するようにしている。
上記密閉容器1内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部9が形成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部9から、上記シャフト12に設けられた(図示しない)油通路を通って、上記圧縮要素2や上記モータ3のベアリング等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。この潤滑油は、例えば、(ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等の)ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。
上記圧縮要素2は、上記密閉容器1の内面に取り付けられるシリンダ21と、このシリンダ21の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板部材50および下側の端板部材60とを備える。上記シリンダ21、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60によって、シリンダ室22を形成する。
上記上側の端板部材50は、円板状の本体部51と、この本体部51の中央に上方へ設けられたボス部52とを有する。上記本体部51および上記ボス部52は、上記シャフト12に挿通されている。
上記本体部51には、上記シリンダ室22に連通する吐出口51aが設けられている。上記本体部51に関して上記シリンダ21と反対側に位置するように、上記本体部51に吐出弁31が取り付けられている。この吐出弁31は、例えば、リード弁であり、上記吐出口51aを開閉する。
上記本体部51には、上記シリンダ21と反対側に、上記吐出弁31を覆うように、カップ型のマフラカバー40が取り付けられている。このマフラカバー40は、(ボルト等の)固定部材35によって、上記本体部51に固定されている。上記マフラカバー40は、上記ボス部52に挿通されている。
上記マフラカバー40および上記上側の端板部材50によって、マフラ室42を形成する。上記マフラ室42と上記シリンダ室22とは、上記吐出口51aを介して、連通されている。
上記マフラカバー40は、孔部43を有する。この孔部43は、上記マフラ室42と上記マフラカバー40の外側とを連通する。
上記下側の端板部材60は、円板状の本体部61と、この本体部61の中央に下方へ設けられたボス部62とを有する。上記本体部61および上記ボス部62は、上記シャフト12に挿通されている。
要するに、上記シャフト12の一端部は、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60に支持されている。つまり、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60は、軸受け7を構成し、上記シャフト12は、上記軸受け7により、片持ちされている。上記シャフト12の一端部(支持端側)は、上記シリンダ室22の内部に進入している。
上記シャフト12の支持端側には、上記圧縮要素2側の上記シリンダ室22内に位置するように、偏心ピン26を設けている。この偏心ピン26は、ローラ27に嵌合している。このローラ27は、上記シリンダ室22内で、公転可能に配置され、このローラ27の公転運動で圧縮作用を行うようにしている。
上記シリンダ室22の圧縮作用を説明すると、図2に示すように、上記ローラ27に一体に設けたブレード28で上記シリンダ室22内を仕切っている。すなわち、上記ブレード28の右側の室は、上記吸入管11が上記シリンダ室22の内面に開口して、吸入室(低圧室)22aを形成している。一方、上記ブレード28の左側の室は、(図1に示す)上記吐出口51aが上記シリンダ室22の内面に開口して、吐出室(高圧室)22bを形成している。
上記ブレード28の両面には、半円柱状のブッシュ25,25が密着して、シールを行っている。上記ブレード28と上記ブッシュ25,25との間は、上記潤滑油で潤滑を行っている。
そして、上記偏心ピン26が、上記シャフト12と共に、偏心回転して、上記偏心ピン26に嵌合した上記ローラ27が、このローラ27の外周面を上記シリンダ室22の内周面に接して、公転する。
上記ローラ27が、上記シリンダ室22内で公転するに伴って、上記ブレード28は、このブレード28の両側面を上記ブッシュ25,25によって保持されて進退動する。すると、上記吸入管11から低圧の冷媒ガスを上記吸入室22aに吸入して、上記吐出室22bで圧縮して高圧にした後、(図1に示す)上記吐出口51aから高圧の冷媒ガスを吐出する。
その後、図1に示すように、上記吐出口51aから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ室52を経由して、上記マフラカバー40の外側に排出される。
図1に示すように、上記モータ3は、上記ロータ6と、このロータ6の径方向外側にエアギャップを介して配置された上記ステータ5とを有する。つまり、上記モータ3は、インナーロータ型のモータである。
上記ステータ5は、ステータコア510と、上記ステータコア510の軸方向の両端面のそれぞれに対向して配置されたインシュレータ530と、上記ステータコア510および上記インシュレータ530に共に巻かれたコイル520とを有する。
上記ステータコア510は、積層された複数の鋼板からなり、上記密閉容器1に、焼き嵌めなどによって、嵌め込まれている。上記ステータコア510は、(図示しない)環状部と、この環状部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に等間隔に配列された(図示しない)複数のティース部とを有する。上記コイル520は、上記各ティース部にそれぞれ巻かれて複数の上記ティース部に渡って巻かれていない、いわゆる集中巻きである。
上記ロータ6は、ロータコア610と、このロータコア610に埋設された(図示しない)磁石とを有する。上記ロータコア610は、円筒状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記磁石は、例えば希土類系の平板状の永久磁石であり、複数の上記磁石が、上記ロータコア610の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。
上記ロータコア610の内側には、上部に小径部610aと下部に大径部610bとが設けられている。上記小径部610aの内径は、上記大径部610bの内径よりも小さい。上記小径部610aには、上記シャフト12が固定されている。上記大径部610bには、上記圧縮要素2に設けられて上記シャフト12を支持する上記軸受け7が挿入されている。
つまり、上記上側の端板部材50の上記ボス部52の上端部は、上記ロータコア610の上記大径部610bに、挿入されている。上記ロータコア610の上記大径部610bの内径は、上記ボス部52の外径よりも大きく形成され、上記ロータコア610の下端は、上記ボス部52の上端よりも、低い位置にある。
上記圧縮要素2と上記ロータ6とを上記シャフト12を介して一体に組み付けて一体構造部8を形成している。この一体構造部8の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きい。
図3に、圧縮要素2とロータ6との一体構造部8の固有振動数と、圧縮機の音の大きさとの関係を、示す。横軸に、一体構造部8の固有振動数[Hz]を示し、縦軸に、5n音[dB]を示す。モータの極数は4極で、圧縮機の運転回転数は、86s−1である。
図3からわかるように、一体構造部8の固有振動数が430Hzであるとき、5n音が最大となっている。つまり、一体構造部8の固有振動数が、圧縮機の運転回転数86s−1の5倍に一致する430Hzであるときに、圧縮機の5n音が最も大きい。
上記構成の圧縮機によれば、上記一体構造部8の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいので、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。
これに対して、上記一体構造部8の固有振動数を、最高回転数の5倍にすると、最高回転数時に大きな騒音が発生する。また、上記一体構造部8の固有振動数を、最高回転数の5倍よりも小さい、例えば、最高回転数の4倍にすると、最高回転数時では大きな騒音を防止できるが、最高回転数の5分の4倍の回転数時に大きな騒音が発生する。
ここで、上記一体構造部8の固有振動数を、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きくした理論を説明する。基本加振力成分と回転子の振れ回りによる1N成分との間で発生する変調成分、つまり、回転数の(極数±1)倍の加振力が大きくなることは理論上わかっている。圧縮機用として一般的に使われるモータの極数は4極が多く、回転数の極数±1、すなわち回転数の3倍または5倍の加振力が大きくなる。そこで、上記一体構造部8の固有振動数を最高回転数の5倍よりも大きくしておくことで、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、回転数の3倍または5倍の周波数と固有振動数が、一致することが無くなり、運転時の大きな騒音及び振動を防止できる。
また、上記ロータコア610の上記大径部610bには、上記軸受け7が挿入されているので、上記一体構造部8に関して、軸方向の大きさを短縮でき、振れを小さくでき、剛性を向上できて、固有振動数を一層確実に大きくできる。したがって、運転時の大きな騒音および振動を低減できると共に、コストを低減できる。
また、上記密閉容器1内の冷媒は、二酸化炭素であり、この二酸化炭素は、単位容積当たりの冷凍能力の大きい冷媒であるため、上記圧縮要素2の上記シリンダ室22が小さくなることで、上記シャフト12の径および上記軸受け7の径も細くなり、剛性が低下し、固有振動数を上げ難い。そのため、上記ロータコア610の上記大径部610bに上記軸受け7が挿入されている構成とすることが、冷凍能力の大きい冷媒を用いた圧縮機の固有振動数を上げることに対し、特に有効となる。
また、上記コイル520は、集中巻きであり、この集中巻きは、一つの上記ティース部に掛かる電磁力が大きく、かつ集中しているため、上記ステータ5と上記ロータ6との間のエアギャップの変化による加振力の増加割合が、分布巻よりも大きくなるが、上記一体構造部8の固有振動数を、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きくしているので、特に効果的に、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。
上記ロータ6の上記磁石は、希土類系の磁石であり、この希土類系の磁石は、フェライト磁石に対し、残留磁束密度及び保磁力が大きく、磁石の面積及び厚みを小さくしても、必要な磁束量や減磁耐力が得られ、上記ロータ6の小型化に寄与できる。例えば、上記磁石を厚みの薄い平板状にした場合は、上記シャフト12が固定される上記ロータコア610の上記小径部610aから上記磁石までの間隔が広く取れるため、上記大径部610bを設けることが出来る。
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記モータ3として、アウターロータ型のモータとしてもよい。上記圧縮要素2として、ローラとブレードが別体であるロータリタイプでもよい。上記圧縮要素2として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、上記圧縮要素2として、2つのシリンダ室を有する2シリンダタイプでもよい。上記圧縮要素2が上、上記モータ3が下に配置されていてもよい。
1 密閉容器
2 圧縮要素
3 モータ
5 ステータ
510 ステータコア
520 コイル
530 インシュレータ
6 ロータ
610 ロータコア
610a 小径部
610b 大径部
7 軸受け
8 一体構造部
12 シャフト
12a 回転軸
21 シリンダ
50 上側の端板部材
60 下側の端板部材
2 圧縮要素
3 モータ
5 ステータ
510 ステータコア
520 コイル
530 インシュレータ
6 ロータ
610 ロータコア
610a 小径部
610b 大径部
7 軸受け
8 一体構造部
12 シャフト
12a 回転軸
21 シリンダ
50 上側の端板部材
60 下側の端板部材
Claims (3)
- 密閉容器(1)と、この密閉容器(1)内に配置された圧縮要素(2)と、上記密閉容器(1)内に配置されると共に上記圧縮要素(2)をシャフト(12)を介して駆動するモータ(3)とを有し、上記圧縮要素(2)と上記モータ(3)のロータ(6)とを上記シャフト(12)を介して一体に組み付けて一体構造部(8)を形成した圧縮機において、
上記一体構造部(8)の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の5倍よりも大きいことを特徴とする圧縮機。 - 請求項1に記載の圧縮機において、
上記ロータ(6)の円筒状のロータコア(610)の内側には、小径部(610a)と大径部(610b)とが設けられ、
上記小径部(610a)には、上記シャフト(12)が固定され、
上記大径部(610b)には、上記圧縮要素(2)に設けられて上記シャフト(12)を支持する軸受け(7)が挿入されていることを特徴とする圧縮機。 - 請求項2に記載の圧縮機において、
上記密閉容器(1)内の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする圧縮機。
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
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Related Child Applications (1)
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