JP2004169684A - 密閉型電動圧縮機および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音、振動が低い密閉型電動圧縮機を提供すること。
【解決手段】密閉容器１と、密閉容器１内に収納された電動圧縮要素２を弾性的に支持するコイルばね１０１とを備え、電動圧縮要素２をコイルばね１０１に架設したときにコイルばね１０１が持つ共振周波数と、電動圧縮要素２が発生させる機械振動の共振周波数または空間４の気柱共鳴周波数が一致しないようにすることにより、コイルばね１０１が共振することを低減し、密閉型電動圧縮機の騒音や振動を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷蔵庫や自動販売機等の冷凍装置を構成する密閉型電動圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型電動圧縮機は低振動、低騒音化を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型電動圧縮機を説明する。

図１２は、特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図である。図１２において、密閉容器１は電動圧縮要素２とコイルばね３を収容するとともに空間４を有している。コイルばね３の両端部は、電動圧縮要素２側および密閉容器１側にそれぞれ突設したスナブバー５に挿入され、電動圧縮要素２はコイルばね３によって弾性支持されている。

また、この密閉型電動圧縮機は、オゾン破壊係数がゼロであるＨＦＣ系の代表的な冷媒であるＲ１３４ａを圧縮するように設計されている。

図１３は、特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の騒音特性図であり、横軸に１／３オクターブ周波数を示し、縦軸に騒音レベルを示している。図１４は、図１３に示した騒音特性の詳細図であり、横軸に周波数を示し、縦軸に騒音レベルを示している。

図１５は、上記従来の密閉型電動圧縮機の電動圧縮要素２が発生させる機械振動による共振周波数の特性図であり、横軸に周波数を示し、縦軸に加速度レベルを示している。

なお、電動圧縮要素２が発生させる機械振動による固有の共振周波数の測定は、密閉型電動圧縮機を無負荷にて電源周波数を変化させて運転し、電動圧縮要素２上で測定した加速度レベルを周波数軸上に示すことにより行う。ここで、電動圧縮要素２が発生させる機械振動による共振周波数とは、上記方法で得られた測定結果から加速度レベル（振動レベル）が最大となるピーク周波数を中心にその上下の裾野を含む周波数範囲と定義される。

図１６は、電動圧縮要素２をコイルばね３に架設した時に、コイルばね３が持つ共振周波数の特性図であり、横軸に周波数を示し、縦軸に加速度レベルを示している。また、冷媒ガスとしてＲ１３４ａを用いた場合の空間４が持つ気柱共鳴周波数を重ねて示している。

なお、コイルばね３が持つ固有の共振周波数の測定は、密閉型電動圧縮機を無負荷にて電源周波数を変化させて運転し、密閉容器１の表面で測定した加速度レベルを周波数軸上に示すことにより行う。ここで、コイルばね３が持つ共振周波数とは、上記方法で得られた測定結果から加速度レベル（振動レベル）が最大となるピーク周波数を中心にその上下の裾野を含む周波数範囲と定義される。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。

まず、電動圧縮要素２は通電されると運転を開始し、冷媒ガスを圧縮する。この際、圧縮に応じて電動圧縮要素２は様々な周波数を含む機械振動を発生させる。この機械振動は直接密閉容器１へ伝わると大きな騒音や振動を発生させてしまうが、コイルばね３の弾性により吸収されることで密閉容器１へ伝播する振動は減衰され、密閉型電動圧縮機の騒音や振動は低減される。
特許第２６０９７１３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、電動圧縮要素２が発生させる機械振動はコイルばね３の弾性により吸収されるものの、機械振動の共振周波数とコイルばね３の共振周波数が一致した場合には、コイルばね３は機械振動により加振されて共振周波数で共振し、その振動が密閉容器１へ伝播して同周波数の騒音や振動が発生し、密閉型電動圧縮機の騒音や振動が増大するという課題を有していた。

具体的な一例で説明すると、図１５、図１６において、電動圧縮要素２が発生させる機械振動の共振周波数のピークは５４０Ｈｚ近傍であり、電動圧縮要素２をコイルばね３に架設した時にコイルばね３が持つ共振周波数のピークとほぼ一致している。機械振動の共振周波数とコイルばね３の共振周波数が一致しているため、図１４に示すように、実際の密閉型電動圧縮機の騒音特性として、５４０Ｈｚの騒音が高くなっていた。

また、上記騒音に加えて、以下の動作によって別の騒音が発生する。
通常、密閉型電動圧縮機おいて、密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数は電動圧縮要素２をコイルばね３に架設した時にコイルばね３が持つ共振周波数の波形ピーク及びその裾野にかかる。

図１６において、電動圧縮機要素２をコイルばね３に架設したときにコイルばね３がもつ共振周波数のピークが５５０Ｈｚ近辺にあり、空間４の気柱共鳴周波数がほぼこれに一致している。また、図１４において密閉型電動圧縮機の騒音が５５０Ｈｚ近辺をピークに高い値を示している。
発明者らはこの原因を究明し、電動圧縮機要素２が発生させる機械振動によってコイルばね３が上のスナブバー５を介して振動し、上下のスナブバー５との間でたたきや擦れを発生させ、これらのたたきや擦れは加振エネルギーとしてコイルばね３に印加され、コイルばね３は電動圧縮要素２を架設した状態でコイルばね３が持つ固有の共振周波数で共振し、その結果、同周波数の騒音が発生し、この騒音が密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数を加振し、密閉型電動圧縮機の騒音が増大したものであることを突き止めた。

さらに、密閉容器１内の空間４の気柱共鳴周波数が、電動圧縮要素２が発生させる機械振動の共振周波数およびコイルばね３が持つ共振周波数のピークおよびその裾野と一致すると、コイルばね３が機械振動により加振されて共振した場合にその振動が空間４を加振し、密閉型電動圧縮機の気柱共鳴による騒音がさらに増大するという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低騒音で低振動な密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型電動圧縮機は、電動圧縮要素をコイルばねに架設した時にコイルばねが持つ共振周波数と、電動圧縮要素が発生させる機械振動の共振周波数とを一致させないようにしたもので、コイルばねが持つ共振周波数と機械振動の共振周波数とが共振することを低減するという作用を有する。

また、本発明の密閉型電動圧縮機は、電動圧縮要素をコイルばねに架設した時にコイルばねが持つ共振周波数と、密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数とを一致させないようにしたもので、コイルばねが持つ共振周波数が空間の気柱共鳴周波数と共振することを低減するという作用を有する。

本発明の密閉型電動圧縮機は、コイルばねが持つ共振周波数と機械振動の共振周波数が共振することを低減し、密閉型電動圧縮機の低騒音、低振動を実現することができる。

また、本発明の密閉型電動圧縮機は、コイルばねが持つ共振周波数が空間の気柱共鳴周波数と共振することを低減し、密閉型電動圧縮機の低騒音、低振動を実現することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に収納された電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルばねとを備え、前記電動圧縮要素を前記コイルばねに架設したときに前記コイルばねが持つ共振周波数と前記電動圧縮要素が発生させる機械振動の共振周波数が一致しないようにしたもので、コイルばねが機械振動により加振されて共振周波数で共振することはなく、コイルばねの共振による振動が発生しないため騒音や振動の発生を防止でき、密閉型電動圧縮機の騒音や振動を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、コイルばねの共振周波数と密閉容器の空間の気柱共鳴周波数が一致しないようにしたもので、コイルばねが機械振動により加振されて共振周波数で共振することはなく、コイルばねの共振による振動が発生しないためコイルばねによって加振されることで密閉容器の空間に発生する気柱共鳴音が共振によって増幅されることがなく、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に収納された電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルばねとを備え、前記電動圧縮要素を前記コイルばねに架設した時に前記コイルばねの共振周波数と前記密閉容器内の空間の気柱共鳴周波数が一致しないようにしたもので、コイルばねの共振周波数でコイルばね共振し騒音が発生しても気柱共鳴周波数を加振しないことで、密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項４に記載の発明は、コイルばねの共振周波数のピークと気柱共鳴周波数が少なくとも１００Ｈｚ以上異なるようにしたもので、請求項２または３に記載の発明の作用に加えて、冷媒ガスの密度や温度により気柱共鳴周波数が変化しても共振周波数が重ならない為、さらに密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項５に記載の発明は、コイルばねの共振周波数を気柱共鳴周波数より高くしたもので、請求項２から４に記載の発明の作用に加えて、コイルばねの弾性係数を下げることができ、電動圧縮要素からの機械振動の伝達が大きく減衰され密閉容器に伝わりにくいことで、さらに密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項６に記載の発明は、コイルばねを不等ピッチとしたもので、共振周波数のピークを低減すると共に、共振周波数を低下させることでコイルばねが持つ共振周波数と電動圧縮要素が発生させる機械振動の共振周波数が一致しないため、請求項１から５の発明の効果に加えて、さらに密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができると共に、さらにコイルばねの弾性係数を維持できるため、弾性係数増大に伴う振動の増大や弾性係数の低下に伴う密閉容器と電動圧縮要素との接触による異常音の発生を防ぐことができる。

請求項７に記載の発明は、コイルばねの中心に対してピッチを上下対称としたもので、コイルばねの上下方向の向きとは無関係にスナブバーへ挿入できるため、請求項６に記載の発明の効果に加えて、さらに密閉型電動圧縮機の組立を容易に行うことができる。

請求項８に記載の発明は、塩素およびフッ素を含まない炭化水素冷媒を使用するようにしたもので、ＨＦＣ系冷媒に比べて冷媒ガスの音速が大きくなることで空間の気柱共鳴周波数が高くなり、コイルばねが持つ共振周波数から空間の気柱共鳴周波数を容易に外すことができるため、請求項１から７に記載の発明の効果に加えて、容易に密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項９に記載の発明は、気柱共鳴周波数が異なるか電動圧縮要素の重量が異なるモデルに対しコイルばねを変えることでコイルばね共振周波数と気柱共鳴周波数または機械振動の共振周波数が一致しないようにしたもので、請求項１から８に記載の発明の作用に加えて、容易に変えることのできない密閉容器の大きさや冷媒ガスの種類で決まる気柱共鳴周波数および重量が異なるモデルの電動圧縮要素をコイルばねに架設した時にコイルばねが持つ共振周波数をそれぞれが一致しないようにコイルばねのみの変更で容易に低騒音化の設計ができることで、請求項１から８に記載の発明の効果に加えて、容易に密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項１０に記載の発明は、コイルばねの両端部が挿入されるスナブバーを前記電動圧縮要素側及び前記密閉容器側にそれぞれ突設し、気柱共鳴周波数が異なるか電動圧縮要素の重量が異なるモデルに対し前記スナブバーが前記コイルばねの内径に接する長さを変えることでコイルばね共振周波数と前記気柱共鳴周波数が一致しないようにしたもので、請求項１から８に記載の発明の作用に加えて容易に変えることのできない密閉容器の大きさや冷媒ガスの種類で決まる気柱共鳴周波数および重量が異なるモデルの電動圧縮要素をコイルばねに架設した時にコイルばねが持つ共振周波数をそれぞれが一致しないようにスナブバーが前記コイルばね内径に接する長さを変えるだけの変更で容易に低騒音化の設計ができることで、請求項１から８に記載の発明の効果に加えて、容易に密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

請求項１１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器とを備え、圧縮器に請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機を用いた冷凍装置で構成したものであり、請求項１から請求項１０のいずれか一項の発明の作用に加えて冷凍装置の騒音を低減するという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また従来と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態のコイルばねの正面図である。

図３は、同実施の形態の電動圧縮要素２をコイルばね１０１に架設したときにコイルばね１０１が持つ共振周波数の特性図であり、横軸に周波数を示し、縦軸に加速度レベルを示している。また、冷媒ガスとしてＲ６００ａおよびＲ１３４ａを用いた場合の空間４が持つ気柱共鳴周波数を重ねて示している。

図４は、同実施の形態の密閉型電動圧縮機と従来の密閉型電動圧縮機の騒音特性図であり、横軸は１／３オクターブ周波数で縦軸は騒音レベルであり、同実施の形態による密閉型電動圧縮機の騒音を破線で、従来の密閉型電動圧縮機の騒音を実線で示している。図５は、図４に示した騒音特性の詳細図であり、横軸に周波数を示し、縦軸に騒音レベルを示している。

図１、図２において、密閉容器１は電動圧縮要素２とコイルばね１０１を収容するとともに空間４を有している。コイルばね１０１の両端部は、電動圧縮要素２側および密閉容器１側にそれぞれ突設したスナブバー５に挿入され、電動圧縮要素２はコイルばね１０１で弾性支持されている。

本実施の形態では、コイルばね１０１を不等ピッチとしており、そのピッチは両端部の広いピッチａからコイルばね１０１中心部の狭いピッチｂにかけて段階的に変化させ、コイルばね１０１の中心に対してピッチを上下対称となるように、コイルばね１０１の両端部が疎巻で中心部が密巻としている。

さらに、本実施の形態の密閉型電動圧縮機はオゾン破壊係数がゼロであるとともに、地球温暖化係数もゼロである塩素およびフッ素を含まない炭化水素系の代表的な冷媒であるＲ６００ａを圧縮するよう、設計されている。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。

まず、電動圧縮要素２は通電されると運転を開始し、冷媒ガスを圧縮する。この際、圧縮に応じて電動圧縮要素２は様々な周波数を含む機械振動を発生させ、特に機械振動の共振周波数のピークである５４０Ｈｚ近傍で振動レベルが大きくなる。

しかしながら、５４０Ｈｚ近傍にピークを持つ機械振動に対して電動圧縮要素２をコイルばね１０１に架設した時のコイルばね１０１が持つ共振周波数は、上記機械振動の加速度レベル（振動レベル）が小さい４７０Ｈｚ近傍となっている。その結果、電動圧縮要素２が発生させる機械振動の共振周波数と一致せず、コイルばね１０１が機械振動により加振されて共振周波数で共振することはなく、コイルばね１０１の共振による振動がほとんど発生しないため、密閉型電動圧縮機の騒音や振動を低減することができる。

また、本実施の形態では、冷媒ガスとしてＲ６００ａを使用しているため、Ｒ１３４ａと比較して冷媒ガスの音速が増大し、密閉容器１内の空間４の気柱共鳴周波数は５４０Ｈｚ近傍から７００Ｈｚ近傍まで高くなる。また、（数１）に示した通り、冷媒ガスの温度や圧力の変化に伴って冷媒ガスの音速が変わるため、気柱共鳴周波数は通常数十Ｈｚ変動するが、こういった場合においても、図３から明らかなように、コイルばね１０１が持つ共振周波数のピークから裾野まで、気柱共鳴周波数から十分に外れている。

従って、コイルばね１０１の共振による振動がほとんど発生しないため、密閉容器１内の空間４の気柱共鳴はほとんど加振されず、気柱共鳴音を低減できるので、さらに密閉型電動圧縮機の騒音を低減することができる。

また、上記のような不等ピッチを使用して実験を行った結果、図３に示すように、従来の等ピッチのコイルばね３と同等の弾性係数を維持しつつ、電動圧縮要素２をコイルばね１０１に架設したときにコイルばね１０１が持つ共振周波数のピークレベルが下がるとともに、共振周波数が４７０Ｈｚ近傍まで低下していることがわかった。

なお、コイルばね１０１を不等ピッチとすることでコイルばね１０１が持つ共振周波数のピークレベルが下がることは一般的に知られているが、それに加えて不等ピッチとすることでコイルばね１０１の弾性係数は変位量に対して不均一となるので、コイルばね１０１で発生する振動の疎密波が崩れて共振周波数が低下すると推測される。

また、本発明においては、ピッチａ：ピッチｂ＝（１．０９〜１．６０）：１とした結果、上記のように従来の等ピッチのコイルばね３と同等の弾性係数を維持しつつ、コイルばね１０１が持つ共振周波数のピークレベルを下げることができた。このピッチｂに対するピッチａの値が１．６０より大きくなると、コイルばね１０１内部でのバネ定数の差が大きく異なるため、バネ定数の小さいピッチｂ付近の変位が大きくなり、ピッチｂ付近においてばね材同士が相互に接触し圧縮機の振動等によってコイルばね１０１が折損するといった可能性がある。また、このピッチｂに対するピッチａの値が１．０９より小さくなると、等ピッチのコイルばね３に対する不等ピッチのコイルばね１０１の騒音低減効果が小さくなってしまう。

なお、本発明においては、ピッチａ：ピッチｂ＝（１．０９〜１．６０）：１としたが、より好ましくは、ピッチａ：ピッチｂ＝（１．１５〜１．４０）：１とすることで製造時において２〜３％程度の寸法のばらつきが発生したとしても、上述のようなコイルばねの折損の可能性をより低減しつつ、さらに騒音低減効果の大きい密閉型電動圧縮機を提供することができる。

ここで、密閉容器１内の空間４における気柱共鳴周波数ｆ₁と冷媒ガスの音速Ｖ、空間４の長さＬとの関係は（数１）で表される。

また、コイルばね１０１の共振周波数ｆ₂とコイルばね１０１の線径ｄ、有効巻数Ｎａ、内径Ｄの関係は（数２）で表される。

なお、本実施の形態において冷媒ガスとしてＲ１３４ａを使用した場合でも電動圧縮要素２をコイルばね１０１に架設した時にコイルばね１０１が持つ共振周波数のピークおよび裾野は、図３から明らかなように、密閉容器１の空間４の気柱共鳴周波数から十分外れているため、気柱共鳴音を低減できる。

ところで、（数１）に示した通り、密閉容器１の大きさで決まる空間４の気柱共鳴周波数を変更し、電動圧縮要素２をコイルばね３に架設した時にコイルばね３が持つ共振周波数と一致しないようにすることも可能であるが、密閉容器１の大きさを変更すると、密閉型電動圧縮機の設計変更のみならず冷蔵庫や自動販売機等の冷凍装置の大掛かりな設計変更が伴うために容易に変更することができない。

しかし、本実施の形態では、コイルばね１０１のみの変更でコイルばね１０１が持つ共振周波数を密閉容器１内の空間４の気柱共鳴周波数と一致しないようにできるため、容易に低騒音化の設計が実現できる。

また、（数２）に示した通り、一般的にコイルばねが持つ共振周波数を低くするには、線径ｄを細くするか有効巻数Ｎａを増やすか内径Ｄを大きくすれば良いが、弾性係数が低下するため、コイルばねが電動要素２の重量で異常に縮み、電動圧縮要素２と密閉容器１との接触による異常音が発生し易くなるという問題が出る。さらに、線径ｄを細くすると応力が増大して信頼性が低下し、有効巻数Ｎａを増やすとコイルばねの全長が長くなるため密閉容器１の全高が増大し密閉型電動圧縮機が大型化するという問題も出てしまう。

また、コイルばねが持つ共振周波数を高くするには、線径ｄを太くするか有効巻数Ｎａを減らすか内径Ｄを小さくすれば良いが、弾性係数が増大するため、電動圧縮要素２が発生させる機械振動をコイルばねで吸収できず密閉容器１へ伝播する振動が増大し、その結果、密閉型電動圧縮機の騒音や振動が増大するという問題が出てしまう。

しかしながら、本実施の形態ではコイルばね１０１を不等ピッチとすることで弾性係数および信頼性を維持しつつ、共振周波数を低く設定できるため、弾性係数を小さくすることに伴う、電動圧縮要素２と密閉容器１との接触及びそれに伴う異常音の発生や応力増大による信頼性低下といった問題を回避できる。またコイルばね１０１の全長増大による密閉型電動圧縮機の大型化も回避することができる。さらに、コイルばね１０１の弾性係数を大きくすることに伴う、密閉型電動圧縮機の騒音や振動の増大を回避できる。

また、コイルばね１０１の中心に対して、ピッチを上下対称としているので、コイルばねの上下方向の向きとは無関係にスナブバー５へ挿入できるため、密閉型電動圧縮機の組立性が容易になるという効果が得られる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による密閉型電動圧縮機の断面図である。

図７は、同実施の形態の密閉型電動圧縮機の電動圧縮機要素３をコイルばね２４に架設したときにコイルばね２４がもつ共振特性を示したもので、横軸に周波数を縦軸に加速度レベルを示している。また、空間４の気柱共鳴周波数を重ねて示してある。

図８は、同実施の形態の密閉型電動圧縮機の騒音レベルの測定結果で、横軸に周波数を縦軸に騒音レベルを示してある。

図６において、密閉容器１は、電動圧縮要素３とコイルばね２４を収容し空間４を有する。コイルばね２４の両端は、電動圧縮要素３側及び密閉容器１側にそれぞれ突設したスナブバー５に挿入され電動圧縮要素３はコイルばね２４で弾性支持されてある。ここで、密閉容器内の空間４での音速をVとすると密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数ｆは、密閉容器内の空間４の長さＬと反比例し、（数１）で定義される。

図７において、電動圧縮機要素３をコイルばね２４に架設したときにコイルばね２４が持つ固有の共振周波数を示しているが、この測定方法は、密閉型電動圧縮機を無負荷にて運転周波数を変えて運転し、密閉容器１の表面で測定した振動レベルを周波数軸上に示したものである。
ここで、電動圧縮機要素３をコイルばね２４に架設したときにコイルばね２４が持つ共振周波数とは、上記方法で得られた測定結果から、振動レベルが最大になるピーク周波数を中心にその上下の裾野を含む周波数範囲と定義される。ここでは共振周波数はピークから上下にそれぞれ５０Hz程度の裾野を持っている。
また密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数は温度や圧力によって冷媒の音速が変わり、その結果、数１０Ｈｚの変動がある。
本実施の形態では弾性係数を下げたコイルばね２４を用いることでコイルばね２４が持つ共振周波数のピークを気柱共鳴周波数より約２００Hz高くし、気柱共鳴周波数と一致しないようにしている。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
電動圧縮要素３が発生させる機械振動によってコイルばね２４が上のスナブバー５を介して振動し、上下のスナブバー５との間でたたきや擦れが発生する。これらたたきや擦れは加振エネルギーとしてコイルばね２４に印加され、その結果、コイルばね２４は、電動圧縮要素３を架設した状態でコイルばね２４が持つ固有の共振周波数で共振し、同周波数の騒音が発生する。
この騒音は密閉容器内の空間４に伝わるが、密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数よりピークを２００Hz高くしているため、気柱共鳴周波数の数１０Ｈｚの変動があっても、ピークから上下に５０Hz程度の裾野を含む共振周波数からは完全に外れており、従って気柱共鳴を加振することがなく、密閉容器内の空間４を減衰しながら伝搬し密閉容器１へ伝わる。

したがって、密閉容器内の空間４の気柱共鳴は加振源を持たず、気柱共鳴音の低い密閉型電動圧縮機が実現できた。

更に、本実施の形態では電動圧縮要素３を架設した状態でコイルばね２４が持つ固有の共振周波数をコイルばね４の弾性係数を下げて気柱共鳴周波数と異なるようにしている。その結果、コイルばね２４の弾性係数を上げた場合に比べ、電動圧縮要素３で発生した機械振動の吸収量が多く、密閉容器１へ伝わる振動は大きく減衰され、密閉型電動圧縮機の振動や騒音はより低減され、振動や騒音の低い密閉型電動圧縮機が実現できた。
また冷媒ガスの種類や密閉容器１の大きさで決まる密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数を変更し電動圧縮要素３をコイルばね４に架設した時にコイルばね４が持つ固有の共振周波数と一致しないようにすることも可能であるが、冷媒ガスや密閉容器１の大きさの変更は、密閉型電動圧縮機の設計変更のみならず冷蔵庫や自動販売機等の冷凍装置の大きな設計変更がともなうために容易に変えることができない。

しかし、本実施の形態ではコイルばねのみの変更でコイルばねが共振周波数を密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数に一致しないようにすることができるため、容易に低騒音化の設計ができる。

また、密閉型電動圧縮機には密閉容器の大きさや冷媒ガスの種類、電動圧縮要素の重量等の異なる複数のモデルが存在するが、それらに対しても、コイルばねのみの変更でコイルばねが共振周波数を密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数に一致しないようにすることができるため、容易に低騒音化の設計ができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３によるスバブバー２５とコイルばね１２４の拡大断面図である。

図１０は、同実施の形態の密閉型電動圧縮機のスナブバー２５がコイルばね１２４の内径に接する長さと共振周波数との測定結果と密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数の特性図であり、横軸にスナブバー２５がコイルばね１２４内径に接する長さを縦軸に共振周波数を示してある。

図９において、本実施の形態は、実施１による密閉型電動圧縮機に、さらにスナブバー２５の外形ストレート部長さ２５ａを短くしてスナブバー２５がコイルばね１２４の内径に接する長さを短くしてある。
図１０において、スナブバー２５がコイルばね１２４内径に接する長さはスナブバー２５の外形ストレート部長さ２５ａを変え共振周波数との関係を測定により求めている。ストレート部長さ２５ａは短くすることにより共振周波数は高くなり、本実施の形態は共振周波数を気柱共鳴周波数より１００Hz高くしてある。

以上の構成に構成された密閉型電動圧縮機ついて、以下その動作を説明する。
スナブバー２５の外形ストレート長さ２５ａがコイルばね内径に接する長さを短くすることで電動圧縮要素３をコイルばね１２４に架設した時にコイルばね１２４が持つ固有の共振周波数は密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数より１００Hz高くしてある。

したがって、電動圧縮要素３をコイルばね１２４に架設した時にコイルばね１２４が持つ固有の共振周波数により発生する音は密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数を加振することなく密閉容器内の空間４を減衰しながら伝搬し密閉容器１へ伝わることとなり密閉型電動圧縮機の騒音の低減が実現できた。

また冷媒ガスの種類や密閉容器１の大きさで決まる密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数を変更し電動圧縮要素３をコイルばね１２４に架設した時にコイルばね１２４が持つ固有の共振周波数と一致しないようにすることも可能であるが、冷媒ガスや密閉容器１の大きさの変更は、密閉型電動圧縮機の設計変更のみならず冷蔵庫や自動販売機等の冷凍装置の大きな設計変更がともなうために容易に変えることができない。

しかし、 本実施形態では下のスナブバー２５の外形ストレート部長さ２５ａのみの容易な設計変更でコイルばねの共振周波数を密閉容器内の空間４の気柱共鳴周波数に一致しないようにすることができるため密閉容器内の空間４の気柱共鳴は加振源を持たず、気柱共鳴音の低い密閉型電動圧縮機が実現できるという効果が得られる。

また、密閉型電動圧縮機には密閉容器の大きさや冷媒ガスの種類、電動圧縮要素の重量等の異なる複数のモデルが存在するが、それらに対しても、コイルばねのみの変更でコイルばねが共振周波数を密閉容器内の空間の気柱共鳴周波数に一致しないようにすることができるため、容易に低騒音化の設計ができる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４による冷凍装置の構成図である。

図１１において圧縮機１１と凝縮器１２と膨張器１３と乾燥器１４と蒸発器１５はそれぞれが配管によって流体的に結合されてある。また圧縮機１１は本発明の請求項１から請求項５のいずれか一項に記載されたものである。

以上のように構成された冷凍装置ついて、以下その動作を説明する。

圧縮機１１の騒音は、圧縮機１１から直接外部へ放射される騒音以外に冷凍装置の構成要素が配管で結合されているため配管内を伝播し冷媒ガスの圧力脈動の小さい蒸発器１５側へ伝わり体積の大きい蒸発器１５の内部で反響し蒸発器１５から直接騒音が放射される。しかし圧縮機１１は気柱共鳴音が低いため圧縮機１１から配管内を伝播し蒸発器１５へ伝わる騒音を低減することができ冷凍装置の低騒音が実現できた。

以上のように、本発明にかかる密閉型電動圧縮機は、電動圧縮要素が発生させる機械振動により加振されるコイルばねの共振を防止でき、低騒音化、低振動化が可能となるので、冷凍ショーケースや除湿機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態のコイルばねの正面図 同実施の形態のコイルばねが持つ共振周波数の特性図 同実施の形態の密閉型電動圧縮機と従来の密閉型電動圧縮機の騒音特性図 同実施の形態の密閉型電動圧縮機の騒音特性詳細図 本発明の実施の形態２による密閉型電動圧縮機の断面図 同実施の形態の密閉型電動圧縮機のコイルばねの共振特性図 同実施の形態の密閉型電動圧縮機の騒音特性図 本発明の実施の形態３によるスバブバーとコイルばねの拡大断面図 同実施の形態のコイルばねが持つ共振周波数の変化の特性図 冷凍装置の構成図 従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図 従来の密閉型電動圧縮機の騒音特性図 従来の密閉型電動圧縮機の騒音特性詳細図 従来の密閉型電動圧縮機の電動圧縮要素が発生させる機械振動による共振周波数の特性図 従来のコイルばねが持つ共振周波数の特性図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 電動圧縮要素
３，２４，１０１，１２４ コイルばね
４ 空間
５，２５ スナブバー

Claims (11)

1. 密閉容器と、前記密閉容器内に収納された電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルばねとを備え、前記電動圧縮要素を前記コイルばねに架設した時に前記コイルばねの共振周波数と前記電動圧縮要素が発生させる機械振動の共振周波数が一致しない密閉型電動圧縮機。
2. コイルばねの共振周波数と密閉容器内の空間の気柱共鳴周波数が一致しない請求項１記載の密閉型電動圧縮機。
3. 密閉容器と、前記密閉容器内に収納された電動圧縮要素を弾性的に支持するコイルばねとを備え、前記電動圧縮要素を前記コイルばねに架設した時に前記コイルばねの共振周波数と前記密閉容器内の空間の気柱共鳴周波数が一致しない密閉型電動圧縮機。
4. コイルばねの共振周波数のピークと気柱共鳴周波数が少なくとも１００Ｈｚ以上異なる請求項２または３に記載の密閉型電動圧縮機。
5. コイルばねの共振周波数を気柱共鳴周波数より高くした請求項２から４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
6. コイルばねを不等ピッチとした請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
7. コイルばねの中心に対してピッチを上下対称とした請求項６に記載の密閉型電動圧縮機。
8. 塩素およびフッ素を含まない炭化水素冷媒を使用する請求項１から７のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
9. 気柱共鳴周波数が異なるか電動圧縮要素の重量が異なるモデルに対しコイルばねを変えることでコイルばね共振周波数と気柱共鳴周波数または機械振動の共振周波数が一致しない請求項１から８のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
10. コイルばねの両端部が挿入されるスナブバーを前記電動圧縮要素側及び前記密閉容器側にそれぞれ突設し、気柱共鳴周波数が異なるか電動圧縮要素の重量が異なるモデルに対し前記スナブバーが前記コイルばねの内径に接する長さを変えることでコイルばね共振周波数と前記気柱共鳴周波数が一致しない請求項１から８のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
11. 圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器とを備え、圧縮器に請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機を用いた冷凍装置。

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