JP6383335B2

JP6383335B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP6383335B2
Application number: JP2015149335A
Authority: JP
Inventors: 謙治竹澤; 直洋土屋; 利行寺井
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: JP2015187450A

Description

本発明は、冷凍空調機器等に用いられる電動圧縮機に関し、特に、アキュムレータを備えた電動圧縮機に関する。

従来の電動圧縮機として、以下の特許文献１に記載されているものが既に知られている。かかる従来技術になる電動圧縮機では、圧縮機にはアキュムレータが結合・支持されているが、その構造としては、板状部材を圧縮機の外周に固定された長い接合部によって支持・固定されており、これによってアキュムレータの剛性を高めることにより、圧縮機からの振動が伝播することによるアキュムレータの振動を低減する構造となっている。なお、ここで、板状部材のアキュムレータとの２箇所の接続部は、略平行に伸びている。

特開２０１１−１２７４６３号広報

しかしながら、上記従来になるアキュムレータの固定構造では、アキュムレータを接線方向に振動させる力に対しては十分ではなく、特に、１シリンダロータリ圧縮機では、１回転当たり吐出は１回であるため、その変動は大きく、これがアキュムレータに伝播し、アキュムレータを接線方向に振動させてしまうことで、圧縮機の振動・騒音の増大、ひいては圧縮機を搭載するユニットの振動・騒音の増大の原因となっていた。また、複数シリンダを持つロータリ圧縮機やスクロール圧縮機等でも、やはり、変動は生じており、これも上記と同様に、圧縮機の振動・騒音の増大、ひいては圧縮機を搭載するユニットの振動・騒音の増大の原因となっていた。

なお、これを低減するため、従来においても、アキュムレータと板状部材の間にゴム等の緩衝材を挟み、バンドとネジで締結する方式も試みられているが、しかし、部品点数及びコストの増加を招いていた。また、溶接を採用する場合には、板状部材の板厚や部品寸法を大きくして剛性を高めようとすると、コストや重量の増加が課題となる。

そこで、本発明は、上述した従来における課題を解決するために達成されたものであり、その目的は、既存の構成部品を増加することなく、比較的安価に、圧縮機の振動がアキュムレータに伝播することによって発生する騒音を低減することの可能な圧縮機を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、まず、電動機及び当該電動機により回転駆動される圧縮機構部を、外形が略筒状の密閉容器内に備え、当該密閉容器の外周面にアキュムレータを取り付けた電動圧縮機において、当該アキュムレータを前記密閉容器の外周面に取り付けるための接続部は、その一部が前記密閉容器の外周面に接合されると共に、その一対の脚部が前記アキュムレータの外周面に接合されており、かつ、前記脚部は、前記密閉容器の中心と前記アキュムレータの中心とを結ぶ直線に対して２６°〜４５°の範囲になるように外側に広げられている電動圧縮機が提供される。

また、上記の目的を達成するために、本発明によれば、電動機及び当該電動機により回転駆動される圧縮機構部を、外形が略筒状の密閉容器内に備え、当該密閉容器の外周面にアキュムレータを取り付けた電動圧縮機において、当該アキュムレータを前記密閉容器の外周面に取り付けるための接続部は、その一部が前記密閉容器の外周面に接合されると共に、その一対の脚部が前記アキュムレータの外周面に接合されており、かつ、前記脚部は、前記密閉容器の中心に向くように外側に広げられている電動圧縮機が提供される。

更に、本発明では、前記記載した電動圧縮機において、前記脚部は、一枚の板状部材を折り曲げて形成されていることが好ましく、又は、前記脚部と前記アキュムレータの外周面とを二点以上で溶接接合することが好ましい。更には、前記アキュムレータは、その内部にパイプを備えると共に、当該パイプの一部を前記アキュムレータの内壁に結合させており、その結合の位置は、当該アキュムレータを支持する前記脚部と、高さ方向及び幅方向の両方で略一致していることが好ましい。

以上に述べた本発明によれば、既存の構成部品を増加することなく、比較的安価に、圧縮機の振動がアキュムレータに伝播することによって発生する騒音を低減することの可能な圧縮機を提供することを可能にするという実用的にも優れた効果を発揮する。

本発明の実施例１になる縦形ロータリ圧縮機の全体構成を示す上面図である。上記本発明の縦形ロータリ圧縮機の縦断面図である。本発明の縦形ロータリ圧縮機における加振力の伝播方向の一例を説明するための図である。本発明の縦形ロータリ圧縮機における加振力の伝播方向の他の例を説明するための図である。従来の縦形ロータリ圧縮機（比較例）における加振力の伝播方向の一例を説明するための図である。板状部材とアキュムレータとの溶接部の他の構造の一例を示す図である。その接続部が湾曲した板状部材を用いた場合の取付構造を示す図である。本発明の実施例２になる縦形ロータリ圧縮機の全体構成を示す上面図である。アキュムレータ内のサクションパイプの先端を湾曲させた場合の取付構造を示す断面図である。

以下、本発明になる幾つかの好適な実施の形態について、添付の図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１になるロータリ圧縮機の上面図であり、また、図２は本発明の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。即ち、本発明のロータリ圧縮機は、これらの図に示すように、電動要素と、クランク軸５により電動要素に連結された圧縮機構部とが、密閉容器１によって内包されている。なお、密閉容器１は、筒体１Ａ、蓋体１Ｂ、及び、底体１Ｃにより構成される。筒体１Ａは、鉄板で上下が開口した円筒状である。筒体１Ａに蓋体１Ｂと底体１Ｃが嵌合され、その嵌合部が溶接されて内部が密閉される。電動要素は、密閉容器１に焼嵌等で固定された固定子３と、クランク軸５を嵌着した回転子４とから構成される。圧縮機構部は、主軸受６、クランク軸５、副軸受１０、シリンダ７、ローラ１１、ベーン１３を主要要素として構成される。

クランク軸５は、その一方には、主軸受６に嵌入される主軸受嵌入部２０を、そして、他方には、副軸受１０に嵌入される副軸受嵌入部２１を有する。さらに、クランク軸５は、主軸受嵌入部２０と副軸受嵌入部２１との間の偏心部５Ａと一体で形成されている。クランク軸５の偏心部５Ａには、ローラ１１が回転自在に嵌入される。ローラ１１の外周に当接するように、シリンダ７にベーン１３が嵌合されている。つまり、圧縮機構部は、偏心部５Ａと、当該偏心部に嵌合されたローラ１１と、当該ローラの外周に当接するように配置されたシリンダ７とを有する圧縮要素をその内部に備えている。

圧縮機構部の軸方向外側には、クランク軸５を支持する主軸受嵌入部２０及び副軸受嵌入部２１が配置される。主軸受嵌入部２０及び副軸受嵌入部２１を主軸受６及び副軸受１０にそれぞれ嵌入することにより、クランク軸５が回転自在に配置される。シリンダ７は、主軸受締付ボルト１５により、主軸受６に締結される。また、副軸受締付ボルト１６により、副軸受１０がシリンダ７に締結される。加えて、主軸受６の外径が筒体１Ａに溶接等により固定されることにより、圧縮機構部が密閉容器１内に固定される。そして、かかる構成の密閉容器１内には、必要量の冷凍機油（図示せず）が封入されている。

一方、アキュムレータ２は、上記圧縮機構部の吸込口３０の手前に結合されており、より具体的には、密閉容器１に結合された板状部材２２により、溶接によって結合されている。そして、当該アキュムレータ２を介して、上記のシリンダ７に吸い込まれた冷媒が、圧縮要素において吸込圧力から吐出圧力まで圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、密閉容器１内に一旦吐出された後、密閉容器１に設置された吐出パイプ１７から、空気調和機等のサイクルへ吐出される。なお、冷媒の圧縮機への流動経路を、図中の矢印で示す。

続いて、上述したように、その内部に圧縮機構部（即ち、振動発生源）を備えた密閉容器１の外周面に上記アキュムレータ２を固定するための取り付け構造について、以下に詳細に説明する。

＜アキュムレータの接線方向での振動＞
まず、本発明者等は、上述した従来の取り付け構造において、圧縮機の運転による振動がアキュムレータに伝わる際、その成分のほとんどが接線方向となること、回転運動をする圧縮機構を備えた電動圧縮機においては、圧縮機構部の回転運動によりガスを圧縮することでトルク変動が生じるため、振動の成分は接線方向が支配的であることを見出した。即ち、特に、１シリンダロータリ圧縮機では、１回転当たり吐出は１回であるため大きな変動が生じ、これがアキュムレータに伝播し、その結果、アキュムレータを接線方向に振動させてしまうことで、圧縮機の振動・騒音の増大、ひいては圧縮機を搭載するユニットの振動・騒音の増大を招いていた。また、複数シリンダを持つロータリ圧縮機やスクロール圧縮機等でも、同様にして、アキュムレータを接線方向に振動させる変動を生じていた。

そこで、本発明者等は、上述した知見に基づいて、以下に詳細に説明する取り付け構造を達成したものであり、その構造について、以下に、添付の図３〜図５を参照しながら説明を加える。

まず、本発明では、図３に示すように、アキュムレータ２を密閉容器１の外周面に取り付けるための板状部材２２の接続部（脚部）２２Ａを、圧縮機（即ち、密閉容器１）の中心とアキュムレータ２の中心とを結ぶ直線に対する角度（即ち、図の角度「θ」）が略２６°となるよう外側に広げられている。具体的には、一枚の鋼板等の板状部材２２を、予めかかる角度となるように略Ｖ字状（但し、中央部は平坦、又は、容器の外周面に沿って湾曲面となっている）に折り曲げた後、当該部材を溶接により密閉容器１の外周面に取り付け、更に、当該Ｖ字状の板状部材２２の一対の先端部に、アキュムレータ２を、やはり溶接により取り付けた。

上述した板状部材２２によりアキュムレータ２を取り付けた圧縮機を運転することにより、加振力をアキュムレータ２に加えると、当該加振力は、接続部２２Ａを介して伝播する。

この時、上述した板状部材２２によれば、加振力をＦとすると、接続部２２Ａの上述した角度により、当該加振力Ｆは、Ｆcosθと、Ｆsinθの二つの力に分解される。その結果、接続部２２Ａに鉛直方向の、即ち、圧縮機に対し略接線方向の成分である成分Ｆcosθは、２箇所の接続部２２Ａが平行な場合（図５の比較例）に対して小さくなる。なお、Ｆsinθは、圧縮機に対し法線方向に傾向した成分である。

更に、図４に示すように、上記の角度「θ」を略４５°まで大きくすると、上述した接線方向の成分は、約７０％（≒Ｆ／√２）の大きさとなる。

ここで、図５は、比較例として、従来構造の略Ｕ字形状の板状部材２２、即ち、その接続部２２Ａが互いに平行になる（又は、上記に定義した角度「θ」≒０）構造の板状部材２２を示しているが、この場合には、加振力Ｆの成分は、ほぼ全て、接線方向となる。

上述したように、本発明者等による知見によれば、圧縮機の振動のうち主となるのは、ガス圧縮時のトルク変動による接線方向の成分であり、法線方向成分はそれに対し大幅に小さい。よって、圧縮機からアキュムレータ２への振動伝播のうち、接線方向成分を低減することでアキュムレータ２の共振による騒音・振動の増大を低減することができることが分かる。即ち、本発明者等による種々の実験の結果、特に、上記の角度「θ」を略２６°〜４５°の範囲内で設定することが好適であることが分かった、

また、アキュムレータ２と接続部（脚部）２２Ａとの間の溶接部２２Ｂは、図６にも示すように、二点又はそれ以上の多点接合とするか、もしくは、図示しないが線状に溶接することで剛性を高めることも可能である。

加えて、アキュムレータ２と接続部（脚部）２２Ａとの間の溶接部２２Ｂは、必ずしも直線状である必要は無く、例えば、図７にも示すように湾曲させてもよく、この場合には、更に、当該材料の弾性によって振動を吸収する効果も得られる。

更に、図８には、上述した接続部（脚部）２２Ａの方向を、圧縮機の略中心に向けた板状部材２２を利用してアキュムレータ２を取り付けた構造を示している。かかる板状部材２２によっても、上述した実施例と同様に、加振力の成分Ｆsinθは、圧縮機に対し略法線方向となり、接線方向の振動をより確実に低減することができる。また、Ｆsinθに対しては、接続部２２Ａを同方向とするため剛性が高く、法線方向の振動も抑制できる。

また、本実施例２の構成でも、上記の図２のように、アキュムレータ２から圧縮機内への冷媒通路であるサクションパイプ２Ａを傾斜させ、アキュムレータ２の内壁に結合させている。これによりサクションパイプ２Ａの振動が低減するが、本構成では、その結合の位置を図２のように高さ方向、図３のように、幅方向で板状部材２２Ａと一致させている。そして、サクションパイプ２Ａを接続部２２Ａとアキュムレータ２が溶接され剛性が高くなっている位置に結合することにより、サクションパイプ２Ａの振動を低減し、もって、アキュムレータ２から発生する振動・騒音を低減する構造としている。

更に、サクションパイプ２は、図９にも示すように、湾曲させることで、アキュムレータ内壁と結合させつつ、内壁に沿って滴る液冷媒を回避し冷媒ガスを吸込む構成としても、勿論、構わないし、又は、ここでは図示しないが、２部品以上で構成しても構わない。

なお、以上では、本発明の実施形態として、特に、密閉型の縦形ロータリ圧縮機を例として説明したが、しかしながら、本発明は、これに限定されることなく、その他、例えば、非密閉型ロータリ圧縮機、或いは、またスクロール圧縮機等にも適用可能である。そして、上述した本発明は、以下の実施の形態に限定されず、また、特に限定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらの実施の形態のみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎないことも明らかであろう。

１…密閉容器、１Ａ…筒体、１Ｂ…蓋体、１Ｃ…底体、２…アキュムレータ、２Ａ…サクションパイプ、３…固定子、４…回転子、５…クランク軸、５Ａ…偏心部、６…主軸受、７…シリンダ、１０…副軸受、１１…ローラ、１３…ベーン、１５…主軸受締付ボルト、１６…副軸受締付ボルト、１７…吐出パイプ、２０…主軸受嵌入部、２１…副軸受嵌入部、２２…板状部材、２２Ａ…接続部（脚部）、２２Ｂ…溶接部。

Claims

電動機及び当該電動機により回転駆動される圧縮機構部を密閉容器内に備えた電動圧縮機において、
アキュムレータと、
前記アキュムレータを前記密閉容器の外周面に接続する板状部材とを備え、
前記板状部材の一部が前記密閉容器の外周面に接合されていると共に、前記板状部材の一対の脚部がアキュムレータの外周面に接合されており、かつ前記脚部は、前記密閉容器の略中心に向いていることを特徴とする電動圧縮機。
請求項１に記載した電動圧縮機において、前記板状部材は、折り曲がった一枚の板状の部材で形成されていることを特徴とする電動圧縮機。
請求項１に記載した電動圧縮機において、前記板状部材の脚部と前記アキュムレータの外周面とを二点以上で溶接接合されていることを特徴とする電動圧縮機。