JP2007239677A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の圧縮機を２台並列で運転させても、振動がほとんど発生しない圧縮機を提供すること。
【解決手段】同一の圧縮機を２台並列で運転させる圧縮機において、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転し、第１の圧縮機１と第２の圧縮機２の往復運動するオルダムリング１４ａ、１４ｂの往復運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°とした。これにより、互いの圧縮機のオルダムリング１４ａ、１４ｂの慣性力が互いに打ち消しあうため、振動を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などに用いられる圧縮機のうち、同一の圧縮機を２台並列で運転させる圧縮機に関するものである。

近年、住宅事情や設置スペースの制約等の理由により、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などは一層の小型化が要求されている。その一方で、これらに用いられる冷媒サイクルにおいては運転モードが多様化し、この冷媒サイクルに接続される圧縮機も幅広い範囲で運転される傾向にあり、特に大能力が必要とされるものがある。そのため、大型の圧縮機を１台接続する場合に比べて、省スペースの設計が可能であることから、それより小型の圧縮機を２台並列で設置して運転させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来の圧縮機の正面図、図８は、同側面図であり、図面とともに説明する。図７において、第１の圧縮機１と、第２の圧縮機２の２台の圧縮機が、水平方向横列に設置されるとともに、それぞれの圧縮機の密閉容器３ａ、３ｂが取付脚４に溶接固定されている。また、取付脚４は、圧縮機の振動緩和のためのバネまたはゴムなどによる弾性支持部材５を介して冷媒サイクル装置筐体底板６で支持されている。さらに、圧縮機１、２は、配管（図示せず）により冷媒サイクル（図示せず）に接続されている。

上記圧縮機としては、従来より広く用いられている方式として、スクロール式とロータリー式とがある。

図９は、横置き型スクロール式圧縮機の縦断面図、図１０は図９のＵ−Ｕ部横断面図であり、また、図１１は縦置き型ロータリー式圧縮機の縦断面図、図１２は図１１のＶ−Ｖ部横断面図であり、それぞれ図面とともに説明する。

スクロール式圧縮機は、図９および図１０において、密閉容器３内に、電動機７と、圧縮機構部８と、電動機７の回転力を圧縮機構部８に伝達するための偏心軸部９を有するクランク軸１０とが設置されている。圧縮機構部８は、クランク軸１０を支承する軸受部材１１と、固定スクロール１２と、この固定スクロール１２と噛み合わせて圧縮空間を形成し、偏心軸部９に回転自在に嵌合された旋回スクロール１３と、この旋回スクロール１３の自転を防止するためのオルダムリング１４とで構成されている。

オルダムリング１４は、リング状の部材の一面と他面のそれぞれ直線上に、互いに直交する向きの対をなすキー部１５を２対設けるとともに、一面側のキー部は、軸受部材１１に直線上に設けられた軸受部材側キー溝１６に摺動自在に嵌め合わせ、他面側のキー部は、旋回スクロール１３の直線上に設けられたキー溝（図示せず）に摺動自在に嵌め合わせている。

上記構成により、電動機７の回転力がクランク軸１０の偏心軸部９を介して旋回スクロール１３に伝達される。このとき旋回スクロール１３は、その移動がキー部１５と軸受部材側キー溝１６との嵌まり合いによって規制されるクランク軸１０と軸直角方向かつ密閉容器３垂直方向のオルダムリング１４を伴う移動と、キー部１５と旋回スクロール１３のキー溝との嵌まり合いによって規制される密閉容器３水平方向の方向の移動とで規制されることによりその自転が防止される。これらの動作により、オルダムリング１４は、軸受部材１１に対して往復運動を行いながら、旋回スクロール１３と固定スクロール１２と噛
み合わせて形成される圧縮空間が圧縮されることで、冷媒の吸引、圧縮、吐出を行う。

一方、クランク軸１０周りに、偏心軸部９および旋回スクロール１３が旋回するために、遠心力による回転不釣り合いが生じるが、これはクランク軸１０および電動機７の回転部一端に設けられた主バランスウエイト１７と副バランスウエイト１８により打ち消している（例えば、特許文献２参照）。

次にロータリー式圧縮機を説明する。図１１および図１２において、密閉容器３内に、電動機１９と、圧縮機構部２０と、電動機１９の回転力を圧縮機構部２０に伝達するための偏心軸部２１を有するクランク軸２２とが設置されている。圧縮機構部２０は、クランク軸２２を支承する主軸受部材２３および副軸受部材２４と、圧縮空間を形成するシリンダ２５と、偏心軸部２１に回転自在に勘合され、シリンダ２５内部を回転運動するピストン２６と、このピストン２６に押接して圧縮空間を仕切るためのベーン２７とで構成されている。

ベーン２７は、シリンダ２５に設けられたベーン溝２８に摺動自在に設置されており、ピストン２６と接する反対側に設置されているバネ２９により、ピストン２６に押接されている。

上記構成により、電動機１９の回転力がクランク軸２２の偏心軸部２１を介してピストン２６に伝達される。このときベーン２７は、シリンダ２５に対して往復運動を行いながら、シリンダ２５とピストン２６、およびベーン２７で形成された圧縮空間が圧縮されることで、冷媒の吸引、圧縮、吐出を行う。

一方、クランク軸２２周りに、偏心軸部２１およびピストンが旋回するために、遠心力による回転不釣り合いが生じるが、これを電動機１９の回転部一端に設けられた主バランスウエイト３０と副バランスウエイト３１により打ち消している（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−３６０９２８号公報 特開平８−０６１２５７号公報 特開平１１−３２４９５８号公報

上記従来のスクロール式圧縮機およびロータリー式圧縮機のいずれにおいても、クランク軸周りの遠心力による回転不釣り合いについては、このクランク軸もしくはこのクランク軸とともに回転する部分に適当な大きさのバランスウエイトを取り付けることにより、完全に釣り合いを取ることが原理的に可能である。

しかしながら、クランク軸に対して直角方向に往復運動する部品の慣性力による不釣り合い、すなわち、スクロール式圧縮機においては、オルダムリングの、ロータリー式圧縮機においては、ベーンの、それぞれの往復慣性力による不釣り合いは、クランク軸もしくはこのクランク軸とともに回転する部分にバランスウエイトを取り付けても完全に釣り合いを取ることは原理的に不可能である。

スクロール式圧縮機においては、例えば、オルダムリングの軽量化により、往復慣性力による不釣り合いを抑え、振動を低減しようとする試みが見られるものの、やはり、完全に釣り合いを取ることはできない。

そのため、上記不釣り合いが、軸受部材を介して密閉容器に伝達され、圧縮機の振動を
増大させる一因となり、上記従来例で説明したような同一の圧縮機を２台並列で運転させる冷媒サイクルにおいては、それぞれの圧縮機の振動が互いに増幅され、その冷媒サイクルが搭載される空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの振動や騒音が大きくなる一因となっていた。

さらに、電動機が周波数可変式電源で駆動される圧縮機においては、特に高速運転時に振動や騒音が一層大きくなるだけでなく、圧縮機に接続される冷媒サイクルの配管に振動によって過大な応力が作用し、場合によっては疲労によって配管に亀裂が入るといった可能性もあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、同一の圧縮機を２台並列で運転させても、振動がほとんど発生しない圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、同一の圧縮機を２台並列で運転させる圧縮機において、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転し、第１の圧縮機と第２の圧縮機の往復運動する部品の運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差を１８０°としたものである。

これによって、第１の圧縮機の往復運動する部品の慣性力と、第２の圧縮機の往復運動する部品の慣性力とが互いに打ち消しあうため、振動を抑えることができる。

同一の圧縮機を２台並列で設置して運転させても振動を抑えることができ、この圧縮機を搭載することで、低振動、低騒音の冷媒サイクルを実現することができる。

第１の発明は、密閉容器内に、電動機と、圧縮機構部と、電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを設置し、前記圧縮機構部を、クランク軸を支承する軸受部材と、固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールの自転を防止するとともにクランク軸と軸直角方向に往復運動するオルダムリングとで構成した圧縮機であって、同一のスクロール圧縮機を２台一体的に連結固定し、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転させ、第１の圧縮機と第２の圧縮機のそれぞれのオルダムリングの往復運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°としたものである。これにより、第１の圧縮機のオルダムリングの往復慣性力と、第２の圧縮機のオルダムリングの往復慣性力とが互いに打ち消しあうため、振動を抑えることができる。

第２の発明は、密閉容器内に、電動機と、圧縮機構部と、電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを設置し、圧縮機構部を、クランク軸を支承する主軸受部材および副軸受部材と、圧縮空間を形成するシリンダと、このシリンダ内部を回転運動するピストンと、このピストンに押接して圧縮空間を仕切るとともにクランク軸と直角方向に往復運動するベーンとで構成した圧縮機であって、同一のロータリー圧縮機を２台一体的に連結固定し、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転させ、第１の圧縮機と第２の圧縮機のそれぞれのベーンの往復運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°としたものである。これにより、第１の圧縮機のベーンの往復慣性力と、第２の圧縮機のベーンの往復慣性力とが互いに打ち消しあうため、振動を抑えることができる。

第３の発明は、第１の発明もしくは第２の発明のいずれかの発明において、２台の圧縮
機をそれぞれ横置き型とし、これら２台を水平方向横列に設置したものである。これにより、第１の発明もしくは第２の発明と同様に振動を抑えることができるとともに、空気調和機やヒートポンプ式給湯機筐体の奥行きまたは幅方向の、圧縮機を含む冷媒サイクル部品の配置、設計上の拘束条件が少ない場合により有効である。

第４の発明は、第１の発明もしくは第２の発明のいずれかの発明において、２台の圧縮機をそれぞれ横置き型とし、これら２台を垂直方向横列に設置したものである。これにより、第１の発明もしくは第２の発明と同様に振動を抑えることができるとともに、空気調和機やヒートポンプ式給湯機筐体の高さ方向の、圧縮機を含む冷媒サイクル部品の配置、設計上の拘束条件が少ない場合により有効である。

第５の発明は、第１の発明もしくは第２の発明のいずれかの発明において、２台の圧縮機をそれぞれ縦置き型としたものである。これにより、第１の発明もしくは第２の発明と同様に振動を抑えることができるとともに、空気調和機やヒートポンプ式給湯機筐体の高さ方向の、圧縮機を含む冷媒サイクル部品の配置、設計上の拘束条件が少ない場合により有効である。

第６の発明は、第１ないし第５のいずれかの発明において、電動機が周波数可変式電源で運転されるとしたものである。これにより、圧縮機を高速運転させた場合でも、往復運動する部品の往復慣性力は常に打ち消されるので、振動を抑えたまま高速運転することができ、幅広い範囲で運転することができ、幅広い能力に対応することができる。

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本発明は限定されるものではない。

また、図７乃至図１２で説明した従来の圧縮機と同一の構成については、同一の番号を使用し、その説明は省略する。なお、図面においてａを付した符号は、第１の圧縮機を、ｂを付した符号は、第２の圧縮機を、それぞれ示す。

（実施の形態１）
図１は、本発明第１の実施の形態における横置きスクロール式圧縮機のオルダムリング位置Ｘ−Ｘでの横断面図、図２は、同側面図である。

図１において、同一速度で運転される、第１の圧縮機１と、第２の圧縮機２の２台の同一の圧縮機が、水平方向横列に設置されるとともに、それぞれの圧縮機の密閉容器３ａ、３ｂが取付脚４に溶接固定されている。密閉容器３ａ、３ｂ内には、それぞれ一対の軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂが設けられた軸受部材１１ａ、１１ｂが設置されるとともに、軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂが水平方向の同一直線上になるよう配置されている。

軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂには、それぞれオルダムリング１４ａ、１４ｂのキー部が摺動自在に嵌め合わされており、圧縮機の運転に伴って、オルダムリング１４ａ、１４ｂが同一直線上で往復運動を行うとともに、これらのオルダムリング１４ａ、１４ｂの互いの動作位相差を１８０°としている。

上記構成により、第１の圧縮機の往復運動するオルダムリング１４ａの慣性力と、第２の圧縮機のオルダムリング１４ｂの慣性力とが互いに常に打ち消しあうため、振動を抑えることができ、低振動の圧縮機を得ることができる。また、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの装置に、この圧縮機を組み込む場合、横置き式圧縮機としているので、その装置筐体の高さ方向のスペースが比較的狭いような場合においてより有効である。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における横置きスクロール式圧縮機のオルダムリング位置Ｙ−Ｙでの横断面図、図４は、同側面図である。

図２において、同一速度で運転される、第１の圧縮機１と、第２の圧縮機２の２台の同一の圧縮機が、垂直方向横列に設置されるとともに、それぞれの圧縮機の密閉容器３ａ、３ｂが取付脚４に溶接固定されている。密閉容器３ａ、３ｂ内には、それぞれ一対の軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂが設けられた軸受部材１１ａ、１１ｂが設置されるとともに、軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂが垂直方向の同一直線上になるよう配置されている。

軸受部材側キー溝１６ａ、１６ｂには、それぞれオルダムリング１４ａ、１４ｂのキー部が摺動自在に嵌め合わされており、圧縮機に運転に伴って、オルダムリング１４ａ、１４ｂが同一直線上で往復運動を行うとともに、これらのオルダムリング１４ａ、１４ｂは、互いの動作位相差を１８０°としている。

上記構成により、第１の圧縮機の往復運動するオルダムリング１４ａの慣性力と、第２の圧縮機のオルダムリング１４ｂの慣性力とが互いに常に打ち消しあうため、振動を抑えることができ、低振動の圧縮機を得ることができる。また、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの装置に、この圧縮機を組み込む場合、横置き式圧縮機を２段縦積みにしているので、その装置筐体底板のスペースが比較的狭いような場合においてより有効である。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における縦置きロータリー式圧縮機のベーン位置Ｚ−Ｚでの横断面図、図６は、同側面図である。

図５および図６において、同一速度で運転される、第１の圧縮機１と、第２の圧縮機２の２台の同一の圧縮機は縦置き型であるとともに、それぞれの圧縮機の密閉容器３ａ、３ｂが取付脚４に溶接固定されている。密閉容器３ａ、３ｂ内には、それぞれベーン溝２８ａ、２８ｂが設けられたシリンダ２５ａ、２５ｂが設置されるとともに、ベーン溝２８ａ、２８ｂが同一直線上になるよう配置されている。

ベーン溝２８ａ、２８ｂには、それぞれベーン２７ａ、２７ｂが摺動自在に設置されており、圧縮機の運転に伴って、ベーン２７ａ、２７ｂが同一直線上で往復運動を行うとともに、これらのベーン２７ａ、２７ｂの動作位相差を１８０°としている。

上記構成により、第１の圧縮機の往復運動するベーン２７ａの慣性力と、第２の圧縮機のベーン２７ｂの慣性力とが互いに常に打ち消しあうため、振動を抑えることができ、低振動の圧縮機を得ることができる。また、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの装置に、この圧縮機を組み込む場合、圧縮機が縦置きであるので、その装置筐体底板のスペースが比較的狭いような場合においてより有効である。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、前記本発明の実施の形態１ないし３のいずれかにおいて、圧縮機の電動機を周波数可変式電源で、同一速度で運転されるとしたものである。これにより、圧縮機を高速運転させた場合に、往復運動する部品の往復慣性力が増加しても、常に互いに打ち消されるので、振動を抑えたまま高速運転することができ、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの装置に、この圧縮機を組み込んだ場合、幅広い能力に対応することができる。

なお、本発明の実施の形態１および実施の形態２、および実施の形態４においては、圧
縮機を横置きスクロール式圧縮機の場合で説明したが、横置きロータリー式圧縮機とした場合でも、２台の圧縮機のベーンが同一直線上で往復運動を行うよう配置すれば、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態３および実施の形態４においては、圧縮機を縦置きロータリー式圧縮機の場合で説明したが、縦置きスクロール式圧縮機とした場合でも、２台の圧縮機のオルダムリングが同一直線上で往復運動を行うように配置すれば、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態１ないし４において、それぞれ図１ないし図６に示した横断面図では、圧縮機を同じ方向に２台並べて設置した場合で説明したが、一方の圧縮機を１８０°回転させて設置し、それぞれの圧縮機の往復運動する部品の運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°であれば、同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機を搭載することにより、低振動、低騒音の空気調和機やヒートポンプ式給湯機などを実現することができる。

本発明実施の形態１における圧縮機の要部横断面図 本発明実施の形態１における圧縮機の側面図 本発明実施の形態２における圧縮機の要部横断面図 本発明実施の形態２における圧縮機の側面図 本発明実施の形態３における圧縮機の要部横断面図 本発明実施の形態３における圧縮機の側面図 従来の横置きスクロール式圧縮機の正面図 従来の横置きスクロール式圧縮機の側面図 従来の横置きスクロール式圧縮機の縦断面図 従来の横置きスクロール式圧縮機の要部横断面図 従来の縦置きロータリー式圧縮機の縦断面図 従来の縦置きロータリー式圧縮機の要部横断面図

符号の説明

１ 第１の圧縮機
２ 第２の圧縮機
３ 密閉容器
７ 電動機
８ 圧縮機構部
１０ クランク軸
１１ 軸受部材
１２ 固定スクロール
１３ 旋回スクロール
１４ オルダムリング
１５ キー部
１６ 軸受部材側キー溝
１９ 電動機
２０ 圧縮機構部
２２ クランク軸
２３ 主軸受部材
２４ 副軸受部材
２５ シリンダ
２６ ピストン
２７ ベーン
２８ ベーン溝

Claims (6)

1. 密閉容器内に、電動機と、圧縮機構部と、前記電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを設置し、前記圧縮機構部を、前記クランク軸を支承する軸受部材と、固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合わせて圧縮空間を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールの自転を防止するとともに前記クランク軸と軸直角方向に往復運動するオルダムリングとで構成した圧縮機であって、同一の前記スクロール圧縮機を２台一体的に連結固定し、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転させ、第１の圧縮機と第２の圧縮機のそれぞれのオルダムリングの往復運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°であることを特徴とする圧縮機。
2. 密閉容器内に、電動機と、圧縮機構部と、前記電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを設置し、前記圧縮機構部を、前記クランク軸を支承する主軸受部材および副軸受部材と、圧縮空間を形成するシリンダと、このシリンダ内部を回転運動するピストンと、このピストンに押接して前記圧縮空間を仕切るとともに前記クランク軸と直角方向に往復運動するベーンとで構成した圧縮機であって、同一の前記ロータリー圧縮機を２台一体的に連結固定し、これら２台の圧縮機を同一の運転速度で運転させ、第１の圧縮機と第２の圧縮機のそれぞれのベーンの往復運動方向が同一直線上にあり、かつ、互いの動作位相差が１８０°であることを特徴とする圧縮機。
3. ２台の圧縮機をそれぞれ横置き型とし、これら２台を水平方向横列に設置した請求項１または２に記載の圧縮機。
4. ２台の圧縮機をそれぞれ横置き型とし、これら２台を垂直方向横列に設置した請求項１または２に記載の圧縮機。
5. ２台の圧縮機をそれぞれ縦置き型とした請求項１または２に記載の圧縮機。
6. 電動機が周波数可変式電源で運転される請求項１乃至５に記載の圧縮機。
   

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