JP2007002847A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉ケースの固有振動数を変更させることで、圧縮機の共振現象を防止し、圧縮機の高速回転時に振動及び騷音が極大化することを防止し、既存の圧縮機における振動及び騷音を簡単な方法で低減できる圧縮機を提供する。
【解決手段】 内部構造物を形成する密閉ケース１０と、前記密閉ケース１０の内部に設けられ、流体を圧縮する駆動力を発生する駆動部、及び流体を圧縮する圧縮部を含む内部構造物と、を備える圧縮機において、前記密閉ケース１０には、前記内部構造物によって発生する振動及び騷音を低減するために所定の質量を有するウェイト５０が設けられて圧縮機を構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧縮機に関するもので、詳しくは、圧縮機の内部構造物から発生する振動及び騷音を低減できる圧縮機の構造に関するものである。

一般に、圧縮機は、固定子と回転子との間の電気的相互作用により、回転子に固定された回転軸を回転して駆動力を発生する駆動部と、駆動力を用いて流体を圧縮する圧縮部と、これら駆動部及び圧縮部などの内部構造物を保護し、その外観を形成する密閉ケースと、から構成される。このような圧縮機には、往復動式圧縮機、回転式圧縮機、スクロール圧縮機などがある。

図１は、上記の圧縮機のうち、往復動式圧縮機の一例を示したものである。図１に示すように、往復動式圧縮機は、所定の内部空間を有する密閉ケース１と、この密閉ケース１内に設置されて駆動力を発生する駆動部２と、流体を圧縮する圧縮部３と、から構成され、前記密閉ケース１は、上部ケース１ａと下部ケース１ｂとが結合されてなる。

上記のような圧縮機においては、前記駆動部２から駆動力を得る過程、その駆動力が圧縮部３の圧縮作用に用いられる過程、そして、流体の圧縮及び圧縮された流体の吐出過程などで相当な振動及び騷音が発生するが、かかる振動及び騷音は、吸振装置や遮音装置などを通してある程度は除去できる。

しかしながら、圧縮機内の回転軸の回転速度が漸次増加すると、圧縮機の内部構造物から発生する振動周波数と密閉ケースの固有振動数とが同一になり、結局、共振現象が発生することで、振動及び騷音が極大化するという問題点があった。

また、振動及び騷音が外部に伝達されると、使用者の使用環境の質を低下するとともに、圧縮機の寿命を短縮するという問題点があった。

また、既存の圧縮機における振動及び騷音を低減するためには、既存の密閉ケースとは異なる材質及び形状からなる新しい密閉ケースを設ける方法、及び既存の密閉ケースに吸振器などを追加する方法が用いられるが、両方とも作業が煩雑であり、作業時間及び費用が多くかかるという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、密閉ケースの固有振動数を変更させることで、圧縮機の共振現象を防止し、圧縮機の高速回転時に振動及び騷音が極大化することを防止し、既存の圧縮機における振動及び騷音を簡単な方法で低減できる圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る圧縮機は、内部構造物を形成する密閉ケースと、前記密閉ケースの内部に設けられ、流体を圧縮する駆動力を発生する駆動部、及び流体を圧縮する圧縮部を含む内部構造物と、を備える圧縮機において、前記密閉ケースには、前記内部構造物によって発生する振動及び騷音を低減するために所定の質量を有するウェイトが設けられることを特徴とする。

また、前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の内面に固定されることを特徴とし、前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の外面に固定されることを特徴とする。

また、前記ウェイトの一部分は、前記密閉ケースにスポット溶接によって溶接されることを特徴とする。

また、前記ウェイトは、前記圧縮機が２８００ｒｐｍ以上で高速回転するときに用いられ、振動及び騷音を低減することを特徴とする。

本発明に係る圧縮機は、簡単な構成要素であるウェイトを追加することで、圧縮機の内部から外部に伝達される振動及び騒音を低減できるという効果がある。

また、既存の圧縮機における振動及び騷音を減少する場合も、密閉ケースを再び製作するか、吸振器などを別途に追加する必要がないので、時間や費用面でも有利であるという効果がある。

以下、本発明に係る圧縮機の好ましい実施形態を説明する。

図２は、本発明に係る圧縮機において、振動及び騒音を低減するためのウェイトが付着された下部ケースを示した断面図で、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係る圧縮機の下部ケースの内面に、振動及び騒音を低減するためのウェイトを装着した構造を示した図である。また、図３（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明に係る圧縮機における振動及び騒音を低減するためのウェイト装着構造を示した第１、第２、第３及び第４実施形態である。

図２に示すように、本発明に係る圧縮機は、所定の内部空間を有する密閉ケース１０を含んでおり、この密閉ケース１０は、上部ケース（図示せず）及び下部ケース１０ｂからなる。このとき、前記密閉ケース１０の内部に装着された駆動部（図示せず）や圧縮部（図示せず）などの内部構造物は、従来の圧縮機の内部構造物と同一であるので、図面には示してない。

ここで用いられる圧縮機は、往復動式圧縮機、回転式圧縮機及びスクロール圧縮機などを全て含んでおり、前記圧縮機において、流体を圧縮する圧縮部が下部ケース１０ｂ側の内部空間に位置する場合、振動及び騷音が下部ケース１０ｂの下端部側で著しく発生する。その理由は、偏心回転及び流体の圧縮過程で発生した高い圧力変化により、圧縮部で振動及び騷音が集中するためである。

図３（Ａ）は、本発明に係る圧縮機の第１実施形態を示したもので、所定の質量を有するウェイト５０が、前記下部ケース１０ｂの下端部の内面にスポット溶接によって固定される。このとき、スポット溶接によって溶接される部分を溶接部５１という。

図３（Ｂ）は、本発明に係る圧縮機の第２実施形態を示したもので、ウェイト５０が、前記下部ケース１０ｂの下端部の外面にスポット溶接によって固定される。

一方、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示した本発明の第１実施形態及び第２実施形態を同時に適用することで、ウェイト５０を前記下部ケース１０ｂの下端部の内面及び外面に同時に固定することもできる。

図３（Ｃ）は、本発明に係る圧縮機の第３実施形態を示したもので、ウェイト５０が、下部ケース１０ｂの下端部の内面にスポット溶接によって固定される。前記ウェイト５０は、下部ケース１０ｂに密着された密着部５２を延長・折り曲げて形成されたネック部５３と、このネック部５３を折り曲げて形成された自由端部５４と、を備えている。このとき、自由端部５４の一部分は、折り曲げられて前記下部ケース１０ｂに再び溶接される。このときの溶接は、必ずしもスポット溶接である必要はない。前記ネック部５３の外面には、振動の減衰効率を高めるためのスプリング５５が設置される。このとき、前記ネック部５３は、その厚さを充分に薄くすることで、前記スプリング５５と一緒に弾性体として作用することもできる。

図３（Ｄ）は、本発明に係る圧縮機の第４実施形態を示したもので、ウェイト５０が、下部ケース１０ｂの下端部の内面にスポット溶接によって固定される。前記ウェイト５０は、密着部５２を延長・折り曲げて形成されたネック部５３と、このネック部５３を折り曲げて形成された自由端部５４と、を備えている。前記自由端部５４は、前記下部ケース１０ｂと所定間隔だけ離隔しており、図３（Ｃ）と同様に、前記ネック部５３の外面には、スプリング５５が設置される。

以下、本発明に係る圧縮機における振動及び騷音の低減作用を説明する。

圧縮機の内部構造物による振動が密閉ケースに伝達されるとき、密閉ケースでの固有振動数をｆとすると、固有振動数ｆは、次のように示される。

ここで、ｋは、密閉ケースの剛性を示し、ｍは、密閉ケースの質量を示している。すなわち、密閉ケースの質量を増加させることで、固有振動数を減少できる。さらに、固有振動数ｆが減少すると、内部構造物から発生する振動周波数が増加することで、共振現象を避けられる。すなわち、密閉ケースにウェイトが追加されることで、密閉ケースの固有振動数が低くなり、圧縮機の低速回転時、圧縮機の内部で発生する振動周波数と密閉ケースの固有振動数とが同一になるが、この場合、振動及び騷音がそれほど大きくないため問題にはならない。しかし、圧縮機の高速回転時、圧縮機の内部で発生する振動周波数が高い反面、密閉ケースの固有振動数が低いので、共振現象を避けられる。その結果、圧縮機は、高いＲＰＭを示すときに振動の低減効果を得られる。

特に、既存の圧縮機にウェイトを簡単に装着することで、密閉ケースを新しく製作するか、吸振器を別途に追加する必要なしに、圧縮機の高速回転時に発生する振動を減少できるという効果がある。

一方、振動が発生すると、媒質である周辺空気も振動することで音波が発生する。さらに、この音波は、その強さが増加することで騷音として表れる。振動によるエネルギーが音の強さＩ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に比例し、この音の強さＩが騷音の大きさに比例するので、本発明に係る圧縮機が高速回転するとき、共振現象が防止されることで振動が低減するので、振動及び騷音を同時に低減できるという効果がある。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明に係る圧縮機にウェイトを装着し、圧縮機をそれぞれ２８８０ｒｐｍ及び３４８０ｒｐｍで高速回転したとき、１０ｋＨｚの周波数帯域で測定された騷音に対する周波数応答曲線を示したもので、図中、赤紫色の実線は、従来の圧縮機の周波数応答曲線を示し、黒色の実線は、本発明に係る圧縮機の周波数応答曲線を示している。図５に示した実験結果から分かるように、本発明に係る圧縮機は、２８００ｒｐｍ以上で高速回転するときに、著しく優れた騷音低減効果を示している。

一方、図３（Ｄ）に示したウェイト５０は、内部構造物から発生して密閉ケースに伝達される振動を一層効果的に吸収する構造であり、吸振器と類似した機能を行うものである。すなわち、密閉ケースが第１質量体になり、ネック部５３及びスプリング５５が弾性力を与える装置として作用し、自由端部５４が第２質量体として作用することで、密閉ケースに伝達された振動は、ネック部５３及びスプリング５５を通して自由端部５４のみを振動させてから消滅する。したがって、圧縮機の内部構造物から密閉ケースに加振力が与えられ、その加振力がウェイトに伝達される。さらに、この加振力は、自由端部のみを振動させた後、運動エネルギーや熱エネルギーに転換されて消滅するので、その結果、密閉ケースは、振動せずに振動を吸収できるようになる。

したがって、本発明に係る圧縮機においては、図３に示した多様なウェイトを使用することで、振動及び騷音を効果的に減少できるという効果がある。

従来の圧縮機を示した断面図である。 本発明に係る圧縮機において、ウェイトが付着された下部ケースを示した断面図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明に係る圧縮機のウェイトの第１、第２、第３及び第４実施形態を示した断面図である。 ウェイトが付着された圧縮機の下部ケースの内部を示した図で、図３（Ａ）のウェイトを示している。 ウェイトが付着された圧縮機の下部ケースの内部を示した図で、図３（Ｄ）のウェイトを示している。 本発明に係る圧縮機に対する騒音の２８８０ｒｐｍでの周波数応答曲線を示したグラフである。 本発明に係る圧縮機に対する騒音の３４８０ｒｐｍでの周波数応答曲線を示したグラフである。

符号の説明

１０ 密閉ケース
１０ｂ 下部ケース
５０ ウェイト
５１ 溶接部
５２ 密着部
５３ ネック部
５４ 自由端部
５５ スプリング

Claims (24)

1. 内部構造物を形成する密閉ケースと、前記密閉ケースの内部に設けられ、流体を圧縮する駆動力を発生する駆動部、及び流体を圧縮する圧縮部を含む内部構造物と、を備える圧縮機において、
   前記密閉ケースには、前記内部構造物によって発生する振動及び騷音を低減するために所定の質量を有するウェイトが設けられることを特徴とする圧縮機。
2. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の内面に固定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の外面に固定されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記ウェイトの一部分は、前記密閉ケースにスポット溶接によって溶接されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
5. 前記ウェイトは、前記圧縮機が２８００ｒｐｍ以上で高速回転するときに用いられ、振動及び騷音を低減することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
6. 内部構造物を形成する密閉ケースと、前記密閉ケースの内部に設けられ、流体を圧縮する駆動力を発生する駆動部、及び流体を圧縮する圧縮部を含む内部構造物と、を備える圧縮機において、
   前記密閉ケースには、前記内部構造物によって発生する振動及び騷音を低減するために所定の質量を有するウェイトが設けられ、
   前記ウェイトは、前記密閉ケースに密着される密着部から延長されて折り曲げられるネック部と、前記ネック部を折り曲げることで、前記密閉ケースから所定間隔だけ離隔して形成された自由端部と、を含むことを特徴とする圧縮機。
7. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の内面に固定されることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
8. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の外面に固定されることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
9. 前記ネック部と隣接した配置されるスプリングをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
10. 前記ウェイトの一部分は、前記密閉ケースにスポット溶接によって溶接されることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
11. 前記ウェイトは、前記圧縮機が２８００ｒｐｍ以上で高速回転するときに用いられ、振動及び騷音を低減することを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
12. 前記ネック部は、前記自由端部より薄いことを特徴とする請求項６に記載の圧縮機。
13. 密閉ケースと、
    前記密閉ケースの内部に設けられ、流体を圧縮する駆動力を発生する駆動部、及び流体を圧縮する圧縮部を含む内部構造物を少なくとも含む内部構造物と、
    前記密閉ケースに固定され、前記内部構造物によって発生する振動及び騷音を低減するための所定の質量を有するウェイトと、を備えた圧縮機において、
    前記ウェイトは、前記密閉ケースに密着される密着部から延長されて折り曲げられるネック部と、前記ネック部を折り曲げることで、前記密閉ケースから所定間隔だけ離隔して形成される自由端部と、を含み、
    前記自由端部は、折り曲げられてその一部分が前記密閉ケースに溶接されることを特徴とする圧縮機。
14. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の内面に固定されることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
15. 前記ウェイトは、所定の領域を有し、前記密閉ケースの下端部の外面に固定されることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
16. 前記ネック部と隣接した配置されるスプリングをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
17. 前記ウェイトの接触部分は、前記密閉ケースにスポット溶接によって溶接されることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
18. 前記ウェイトは、前記圧縮機が２８００ｒｐｍ以上で高速回転するときに用いられ、振動及び騷音を低減することを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
19. 前記ネック部は、前記自由端部より薄いことを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
20. 圧縮機の騒音及び振動を低減するためのウェイトにおいて、
    前記ウェイトは、第２端部から離隔された第１端部と、
    中心部と、を含み、
    前記ウェイトは、所定の質量及び面積を有し、前記中心部の所定部分が圧縮機に固定されるとき、圧縮機によって発生する騒音及び振動が圧縮機の高い回転速度で効果的に低減することを特徴とするウェイト。
21. 前記ウェイトは、圧縮機の内面または外面に固定されることを特徴とする請求項２０に記載のウェイト。
22. 前記中心部は、圧縮機に固定される前記中心部から延長される第１及び第２ネック部を備えることを特徴とする請求項２０に記載のウェイト。
23. 前記第１及び第２端部は、圧縮機に固定される部分を含むことを特徴とする請求項２０に記載のウェイト。
24. 前記ウェイトは、圧縮機にスポット溶接によって固定されることを特徴とする請求項２０に記載のウェイト。

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