JP2008088958A

JP2008088958A - 冷媒圧縮機

Info

Publication number: JP2008088958A
Application number: JP2006273841A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ota; 年彦太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】給油管の共振による振動を密閉容器に伝えにくくすることで騒音の低い冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器に給油管１１８および密閉容器と所定の距離を置いて給油管１１８を囲う防振カバー１２６を弾性部材１２７を介して設け、防振カバー１２６は、給油管１１８の内径より小さい連通孔１２８を防振カバー１２６下部に有し、防振カバー１２６の上端１２９はオイル１０２の表面より上方に延出したもので、給油管１１８の共振がオイル１０２に伝わっても防振カバー１２６により密閉容器に伝わることを防止できるので騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は冷凍冷蔵装置等に用いられる冷媒圧縮機に関するものである。

従来、この種の冷媒圧縮機としては、油中に浸漬した給油管を備えたものがある（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冷媒圧縮機を説明する。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の縦断面図を示すもの、図５は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の要部拡大断面図を示すものである。

図４，図５において、密閉容器１にオイル２を収納するとともに電動モータ３およびこれによって駆動される圧縮要素４が電動モータ３の下方にサスペンションスプリング５を介して弾性的に収容される。

圧縮要素４はシリンダ６と軸受け７を有するシリンダブロック８と、偏芯部９と主軸部１０を有し主軸部１０を軸受け７に軸支したクランクシャフト１１とを備えている。クランクシャフト１１の偏芯部９はシリンダ６内部に往復自在に挿入されたピストン１２にコンロッド１３を介して連結している。また、シリンダ６の開口端を封止し反シリンダ６側に吐出弁装置１４を有するバルブプレート１５と、バルブプレート１５に設けた吸入弁装置１６に一端を連通し消音空間１７を介して他端を密閉容器１に開口するサクションマフラー１８を備えている。

クランクシャフト１１の偏芯部９の下端には一端が偏芯部９に圧入固定され他端をオイル２に浸漬した給油管１９を備えている。給油管１９は鋼管よりなりオイル２に浸漬された端部を主軸部１０の回転中心に位置するよう略くの字型に折り曲げ成型されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動モータ３によってクランクシャフト１１の回転がコンロッド１３に伝わりピストン１２が往復運動することで外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒は、一旦密閉容器１内に開放されてからサクションマフラー１８内に吸入され、吸入弁装置１６を通ってシリンダ６内に間欠的に吸入される。シリンダ６内に吸入された冷媒は、ピストン１２で圧縮され、バルブプレート１５の吐出弁装置１４を押し開くことで再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。一連の圧縮動作によって発生する圧縮要素４の振動はサスペンションスプリング５により吸収され、密閉容器１に伝わる間に大きく減衰する。

また、電動モータ３によって回転駆動されるクランクシャフト１１の偏芯部９下端に設けた給油管１９の遠心力により密閉容器１内のオイル２は給油管１９に吸い上げられ圧縮要素４の各摺動部へ供給される。
特開平１１−３０３７４０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮要素４が冷媒を圧縮する際において、クランクシャフト１１の偏芯部９が圧縮時にコンロッド１３より受ける大きな断続荷重によって加振されたわみ変形を繰り返すが、この偏芯部９の振動が給油管１９に伝わることで給油管１９を加振することで給油管１９からは共振音が発生する。

さらに、略くの字型に折り曲げ成型された給油管１９がオイル２中で回転するため、給油管１９がオイル２を攪拌し、オイル２は密閉容器１内で回転するが、回転したオイル２は密閉容器１内で冷媒圧縮機の構成要素に衝突し流れが乱れるのできれいな渦ができない。そういった状態下でオイル２内部に溶け込んだ冷媒が発泡を続ける。そしてその気泡が、オイル２乱れに伴って給油管１９に衝突することで給油管が加振され共振音が発生する。こういった現象は、特にハイドロカーボンなどオイル２への溶け込み量が多い冷媒において顕著である。

こういった給油管１９が共振することで発せられる振動はオイル２を介して密閉容器１に伝わり、密閉容器１から外部へ騒音となって放散され、冷媒圧縮機の騒音が高くなってしまうという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、給油管１９の共振による振動を密閉容器１に伝えにくくすることで騒音の低い冷媒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冷媒圧縮機は、給油管を囲う防振カバーを前記密閉容器の内側底部に弾性部材を介して固着したもので、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振カバーと弾性部材によって遮断するという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振カバーによって遮断するので騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、電動モータと、前記電動モータの下方に配設され前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素は主軸部および偏芯部を備えたクランクシャフトと、シリンダおよび軸受けを形成したシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏芯部とを連結するコンロッドと、前記偏芯部に固着され一端が前記オイルに浸漬された給油管を備えるとともに、前記給油管を囲う防振カバーを前記密閉容器の内側底部に弾性部材を介して固着したもので、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振カバーと弾性部材によって遮断するので騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、前記防振カバーの上端が前記オイルの表面より上方に延出するとともに前記給油管の内径より小径の連通孔を前記防振カバーに穿設したもので、給油管により供給する圧縮要素の各摺動部へのオイルを防振カバーに穿設した連通孔で防振カバーの内側へ導くことで確保しつつ給油管からの共振音を防振カバーと弾性部材によって遮断するのでさらに騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記給油管は鋼管から形成され、略くの字形状をなすとともに、前記防振カバーの内壁を回転体の形状としたもので、生産性および信頼性が高い給油管を用いながら給油管周辺のオイルがきれいな渦を作り、オイル中の冷媒の気泡が給油管の先端に向かってスムーズに吸い込まれるので気泡の衝突による給油管の共振音が減少し、請求項１に記載の効果に加えてさらに騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記弾性部材はバネ鋼としたもので、冷媒とオイル雰囲気中にあっても化学安定性が高く、さらに輸送中の大きな振動で防振カバーと圧縮要素が衝突しても高い柔軟性と復元性により破損することなく初期の位置に復元するので請求項１に記載の効果に加えてさらに信頼性の高い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に加えて、圧縮する冷媒をハイドロカーボンとし、前記オイルを鉱油またはアルキルベンゼンとしたもので、気泡が多く発生するにもかかわらず、騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。

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この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態の冷媒圧縮機の要部拡大断面図、図３は、同実施の形態の冷媒圧縮機の主要部品詳細斜視図である。

図１から図３において、密閉容器１０１は底部に鉱油からなるオイル１０２を貯溜するとともに、内部はＲ６００ａ等のハイドロカーボンからなる冷媒１０３で満たされている。また密閉容器１０１は固定子１０４と回転子１０５とからなる電動モータ１０６及びこれによって駆動される圧縮要素１０７を電動モータ１０６の下方に収容している。

次に圧縮要素１０７の構成について説明する。

クランクシャフト１０８は電動モータ１０６の回転子１０５に挿入固定される主軸部１０９と、偏芯部１１０を備えている。シリンダブロック１１１はクランクシャフト１０８の主軸部１０９を回転自在に軸支する軸受け１１２と、ピストン１１３が挿入され圧縮室１１４を形成するシリンダ１１５を備えるとともに、固定子１０４を支持している。クランクシャフト１０８の偏芯部１１０とピストン１１３はコンロッド１１６で連結されている。

偏芯部１１０の下端には一端が偏芯部１１０の下端に圧入固定され他端がオイル１０２中であり主軸部１０９の回転軸上に位置し、機械構造用炭素鋼鋼管等の鋼管を折り曲げ部１１７で略くの字に折曲形成した給油管１１８を設けている。さらに、給油管１１８が圧入された送油孔１１９は圧縮要素１０７の各摺動部へ連通している。

次に密閉容器１０１の構成について説明する。

密閉容器１０１は、熱間圧延軟鋼板等を絞り成型した下側容器１２０と上側容器１２１とからなり、下側容器１２０と上側容器１２１はそれぞれ電気溶接にて接合部１２２で接合されている。下側容器１２０には外部冷却回路（図示しない）と連結される吐出管１２３と吸入管１２４を備えている。さらに、下側容器１２０には圧縮要素１０７を弾性的に支持するサスペンションスプリング１２５を備えている。

また下側容器１２０には略カップ状をなし、内側底部に給油管１１８と所定の距離を置いて給油管１１８を囲うポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成された防振カバー１２６を設けてある。

防振カバー１２６は、下側容器１２０の内側底部に溶接等で固着され上方に延出した複数の板バネ鋼からなる弾性部材１２７によって外周を支持されることで、下側容器１２０との間に所定の空間を設けて弾性的に固定されている。また、防振カバー１２６の内面は主軸部１０９の回転軸心を中心に滑らかな回転体の形状をしているとともに、給油管１１８の内径より小さい連通孔１２８を防振カバー１２６下部に穿設している。防振カバー１２６の上端１２９はオイル１０２の表面より上方に延出しており、さらに給油管１１８の折り曲げ部１１７より上方まで延出している。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動モータ１０６が通電されると回転子１０５がクランクシャフト１０８を回転させ、コンロッド１１６を介してピストン１１３がシリンダ１１５内で往復動することで、外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒１０３は、吸入管１２４を通って圧縮室１１４へと流入する。圧縮室１１４内へ流入した冷媒１０３は、その後シリンダ１１５内を往復運動するピストン１１３によって圧縮され、吐出管１２３より再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。ここで、一連の圧縮動作により発生する圧縮要素１０７の振動は、下側容器１２０に備えたサスペンションスプリング１２５により吸収され、下側容器１２０に伝わる間に大きく減衰する。

給油管１１８はクランクシャフト１０８とともに回転することとなるが、給油管１１８の一端は偏芯部１１０のほぼ中心に圧入固定され、他端がオイル１０２中に浸漬された状態で主軸部１０９の回転軸上に位置していることから、回転による遠心力が給油管１１８内でオイル１０２に働き、この遠心力がポンプ力となり防振カバー１２６の内側のオイル１０２は送油孔１１９を介して圧縮要素１０７の各摺動部に供給される。

また、防振カバー１２６内部のオイル１０２の油面高さが低下しても防振カバー１２６に穿設した連通孔１２８を介して防振カバー１２６外部のオイル１０２が連続供給されることとなるので圧縮要素１０７の各摺動部に供給されるオイル１０２が途切れることはない。

ここで、ピストン１１３に掛かる圧縮負荷によってクランクシャフト１０８の偏芯部１１０は断続的に荷重を受けてたわみ変形を繰り返すが、この偏芯部１１０のたわみが振動となって給油管１１８を加振することで給油管１１８からは共振が発生する。

しかしながら本実施の形態によれば密閉容器１０１に伝わる給油管１１８の共振を防振カバー１２６によって遮断することができるので給油管１１８から下側容器１２０に伝わる振動は減衰され、密閉容器１０１から外に放散される騒音を低く抑えることができる。

ここで防振カバー１２６は制振効果の高いポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成されているため、高い減衰が得られる。さらに、密閉容器１０１の下側容器１２０と所定の距離を置いているので密閉容器１０１を直接加振することがない。また、板バネ鋼からなる弾性部材１２７は高い減衰力を有するので、防振カバー１２６から弾性部材１２７を介して密閉容器１０１に伝わる振動も弾性部材１２７が振動を吸収することで最終的には大きく減衰してしまうので、密閉容器１０１を加振するエネルギーはほとんど無くなり、密閉容器１０１から外に放散される騒音を極めて低く抑えることができる。

弾性部材１２７は化学的に高い安定性を有する板バネ鋼で形成されているので、冷媒１０３とオイル１０２雰囲気中にあっても長期間に亘って高い信頼性を維持できる。

さらに、弾性部材１２７を板バネ鋼などの自己復元性と柔軟性の高い材質で形成したことにより、輸送時などの大きな振動で圧縮要素１０７と給油管１１８が衝突した場合にあっても給油管１１８や弾性部材１２７が破損することなく組み立て時の初期の位置に復元するので、信頼性の高い冷媒圧縮機を提供できる。

また、防振カバー１２６の上端１２９はオイル１０２の表面より上方に延出しており、さらに給油管１１８の折り曲げ部１１７より上方まで延出しているので、防振カバー１２６内のオイル１０２は密閉容器１０１内のオイル１０２とは連通孔１２８のみで繋がっている。そして連通孔１２８は防振カバー１２６内での給油不足が生じない程度に給油管１１８の内径より小さい孔径としているので連通孔１２８を介して伝わる給油管１１８の振動は僅かであり、その結果極めて効果的に給油管１１８の共振を防振カバー１２６によって遮断することができる。

次に、給油管１１８に冷媒１０３の気泡が当たる状態について説明する。

冷媒圧縮機の運転開始とともに密閉容器１０１内が減圧されるので停止中にオイル１０２中に溶け込んでいた冷媒１０３が発泡する。このとき発生する冷媒１０３の気泡が給油管１１８の回転に伴いオイル１０２とともに渦状の経路を描いて給油管１１８の先端にオイル１０２とともに吸い寄せられる。

この際、給油管１１８の周りのオイル１０２が乱れた状態で給油管１１８の先端にオイル１０２とともに吸い寄せられると給油管１１８の内外周にこれら気泡が衝突し、給油管１１８を大きく加振してしまう。

しかしながら本実施の形態においては防振カバー１２６の内壁が主軸部１０９の回転軸を中心とした滑らかな回転体の形状となっており内部への突起等がないから、給油管１１８の回転に伴って防振カバー１２６内部のオイル１０２は乱れることなく静かなすり鉢状をなして回転することになる。その結果、オイル１０２中の冷媒１０３の気泡は給油管１１８の先端に向かってスムーズに円を描きながら近づくこととなり、その結果給油管１１８の内外側面に衝突する機会が激減し、気泡がスムーズに給油管１１８内に吸い込まれるので、給油管１１８の共振を激減することができる。

また、ハイドロカーボン等の冷媒１０３においては鉱油等のオイル１０２との相溶性が高く、冷媒圧縮機の停止時にオイル１０２に溶け込んだ冷媒１０３が冷媒圧縮機の起動初期に急激に発泡する現象が起こることがある。またこういった急激な発泡が終了した後でもオイル１０２中の冷媒１０３は冷媒圧縮機の運転中に多少の発泡を継続的に引き起こす。本実施の形態ではこのような発泡を引き起こしやすい冷媒１０３とオイル１０２を組み合わせているが、気泡と給油管１１８との衝突で給油管１１８の共振が頻繁に発生しても、ポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成された制振効果の高い防振カバー１２６がオイル１０２中を伝播するオイル１０２の振動を効率よく制振し、さらに、防振カバー１２６が下側容器１２０と所定の距離を置いていることから密閉容器１０１を直接加振するものがほぼ無くなり密閉容器１０１の共振による騒音レベルが低減でき、静かな冷媒圧縮機を提供することができる。

よって機械構造用炭素鋼鋼管等の鋼管を折り曲げ部１１７で略くの字に折曲形成しただけの生産性の高い給油管１１８を使用しながら極めて低い騒音の冷媒圧縮機を実現できる。

次に給油管１１８の激しい攪拌によってオイル１０２が表面より跳ね飛ばされ、油滴が飛散する場合について説明する。

冷媒圧縮機の運転時に給油管１１８がオイル１０２中で回転する際、給油管１１８の外表面に付着したオイル１０２にも遠心力が働き、場合によってはオイル１０２表面より跳ね飛ばされ分離した油滴が発生する。油滴は通常給油管１１８の外周方向に飛散して密閉容器１０１や圧縮要素１０７に衝突することで騒音源となる。

しかしながら本実施の形態における冷媒圧縮機は、防振カバー１２６の上端１２９が給油管１１８の折り曲げ部１１７より高い位置まで延出しているので、給油管１１８によって跳ね飛ばされた油滴は防振カバー１２６の内壁により捕捉され、油滴が飛散しても密閉容器１０１や圧縮要素１０７に衝突することを防ぐことができるので、こういった衝突音の少ない静かな冷媒圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態では防振カバー１２６はポリブチレンテレフタレート樹脂等の樹脂から形成されているが、材質として制振鋼板やニトリルブタジエンゴム等のゴム材を採用しても同様の制振効果が得られることは言うまでもない。さらに、防振カバー１２６の材質に安価で成形性の高い冷間圧延鋼板を採用した場合においても相当の効果が得られる。

また、弾性部材１２７を板バネ鋼で形成した例を示したが、コイルバネや二トリルブタジエンゴムや四ふっ化エチレン樹脂などで形成しても相当の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、静穏特性への要求が高い家庭用冷凍冷蔵庫に留まらずホテルや医療分野での冷凍冷蔵機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の縦断面図本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の要部拡大断面図本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の主要部品詳細斜視図従来の冷媒圧縮機の縦断面図従来の冷媒圧縮機の要部拡大断面図

符号の説明

１０１密閉容器
１０２オイル
１０３冷媒
１０６電動モータ
１０７圧縮要素
１０８クランクシャフト
１０９主軸部
１１０偏芯部
１１１シリンダブロック
１１２軸受け
１１３ピストン
１１５シリンダ
１１６コンロッド
１１８給油管
１２６防振カバー
１２７弾性部材
１２８連通孔
１２９上端

Claims

電動モータと、前記電動モータの下方に配設され前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素は主軸部および偏芯部を備えたクランクシャフトと、シリンダおよび軸受けを形成したシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏芯部とを連結するコンロッドと、前記偏芯部に固着され一端が前記オイルに浸漬された給油管を備えるとともに、前記給油管を囲う防振カバーを前記密閉容器の内側底部に弾性部材を介して固着した冷媒圧縮機。
前記防振カバーの上端が前記オイルの表面より上方に延出するとともに前記給油管の内径より小径の連通孔を前記防振カバーに穿設した請求項１に記載の冷媒圧縮機。
前記給油管は鋼管から形成され、略くの字形状をなすとともに、前記防振カバーの内壁を回転体の形状とした請求項１に記載の冷媒圧縮機。
前記弾性部材はバネ鋼からなる請求項１に記載の冷媒圧縮機。
圧縮する冷媒をハイドロカーボンとし、前記オイルを鉱油またはアルキルベンゼンとした請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。