JP2013194537A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルバネの共振を回避し、最大回転揺動量を抑制する密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】コイルバネ２４はシェルスナブバー２１とスナブバー２３に遊嵌され、コイルバネ２４の有効巻部３２におけるシェルスナブバー２１とスナブバー２３との当接可能な比率を約７０〜９０％の範囲内とし、スナブバー２３の外形の輪郭を形成する曲線を、シェルスナブバー２１の外形の輪郭を形成する曲線よりも緩やかな曲線としたことにより、コイルバネ２４の共振を回避し、最大回転揺動量を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に冷凍冷蔵装置、あるいはエアーコンディショナー等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

従来のこの種密閉型圧縮機は、振動や騒音を低減するために、弾性支持装置を密閉容器内に備えている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図１０は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図１１は、従来の密閉型圧縮機の横断面図、図１２は、従来の密閉型圧縮機における弾性支持装置の拡大断面図である。

図１０、図１１および図１２において、密閉容器１は、冷却システム（図示しない）と連結される吐出管２と吸入管３を備えており、また、密閉容器１の内部には、冷媒ガスが封入され、さらに、密閉容器１の底部４に潤滑油５を貯留すると共に、電動圧縮要素１０を収容している。電動圧縮要素１０は、固定子６と回転子７を具備する電動要素８と、この電動要素８によって駆動される圧縮要素９より構成されている。

また、電動圧縮要素１０は、複数のコイルバネ１０３により密閉容器１内に弾性的に支持される弾性支持装置１００を有している。

さらに、圧縮要素９は、圧縮室１１を備えたシリンダブロック１２と、圧縮室１１の内部に往復自在に挿入されたピストン１３と、主軸部１４および偏心軸部１５を有し、かつシリンダブロック１２を構成する軸受部１７によって軸支されたシャフト１６と、偏心軸部１５とピストン１３を連結するコンロッド１８と、ピストン１３とコンロッド１８を連結するピストンピン１９を備え、主軸部１４には回転子７が、シリンダブロック１２には固定子６がそれぞれ固定されている。

次に、弾性支持装置１００の構成について説明する。

弾性支持装置１００は、密閉容器１の底部４に固定されたシェルスナブバー１０１と、電動圧縮要素１０を構成する固定子６側に固定されたスナブバー１０２と、シェルスナブバー１０１とスナブバー１０２の間に介在されたコイルバネ１０３から構成されている。

コイルバネ１０３は、両端に密着巻部１０４を、この密着巻部１０４の間に有効巻部１０５を有し、一端は、シェルスナブバー１０１に圧入され、他端は、スナブバー１０２に遊嵌されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

運転時は、電動要素８に電気が供給されると回転子７が回転し、シャフト１６は回転駆動される。これに伴い、コンロッド１８を介してシャフト１６の回転運動がピストン１３に伝えられ、周知の如く冷媒の圧縮・吐出動作と吸入動作を行う。

このとき、電動圧縮要素１０は、圧縮・吐出動作および吸入動作に応じて様々な周波数を含む機械振動を発生する。

すなわち、かかる圧縮動作に伴い、電動圧縮要素１０は振動し、弾性支持装置１００を介して密閉容器１へ振動を伝達するが、弾性支持装置１００を構成するコイルバネ１０３の弾性によって密閉容器１への振動伝達を減衰し、密閉型圧縮機全体の騒音や振動を低減する。

また、運転の停止時、電動要素８への電気供給が止まると、電動要素８が発生していた回転トルクが無くなり、ピストン１３で発生する圧縮負荷がコンロッド１８によって、シャフト１６と回転子７にブレーキトルクを与え、回転運動が停止する。

この時、ブレーキトルクに応じて、電動圧縮要素１０は、シャフト１６の主軸部１４を略中心として回転子７の回転方向へと回動するが、弾性支持装置１００がそのエネルギーを吸収し、回転方向と反回転方向の回転揺動運動を繰り返しながら減衰させることで、密閉容器１への伝達を減衰し、停止時の密閉型圧縮機全体の揺動をも低減する。

特開２００１−７３９４７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、コイルバネ１０３がスナブバー１０２に圧入されると、電動圧縮要素１０が発生させる機械振動は、コイルバネ１０３の弾性によって吸収されるものの、コイルバネ１０３の挿入のばらつきにより、コイルバネ１０３における有効巻部１０５が組み立て完了時点でスナブバー１０２あるいはシェルスナブバー１０１と接触した状態となることがあった。

かかる状態は、設計当初に設定したコイルバネ１０３の固有値が変化した状態にあり、特に、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動の固有値とコイルバネ１０３の変化した機械振動固有値が一致した場合には、コイルバネ１０３は、機械振動により加振されて共振し、その振動が密閉容器１へ伝播する。その結果、同周波数の騒音や振動が発生し、密閉型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。

一方、上述の接触を考慮して機械振動とコイルバネ１０３の共振を回避するために、コイルバネ１０３の固有値を高くすると、バネ定数が上がり、その結果、機械振動による振動が密閉容器１へ伝播され易くなり、密閉型圧縮機の振動が増大するという課題を有していた。

また、逆にコイルバネ１０３の固有値を低くすると、バネ定数が下がることで、機械振動による振動はコイルバネ１０３によって低減されるが、回転方向の変位に対するバネ定数も下がることから、電動圧縮要素１０の停止時における回動範囲が広がり、その結果、停止時に電動圧縮要素１０が密閉容器１を衝撃加振し、異常音を発生してしまうという課題を有していた。

また、コイルバネ１０３とスナブバー１０２あるいはシェルスナブバー１０１は金属接触しているため、機械振動による振動が直接、密閉容器に伝播するため振動が高くなるという課題を有していた。

また、電動圧縮要素の停止時において回動した際、スナブバー１０２とコイルバネ１０３との空間距離が狭いことから、コイルバネ１０３にかかる応力が急激に高くなることで
コイルバネ１０３が折損してしまうという課題を有していた。さらに、コイルバネ１０３とスナブバー１０２あるいはシェルスナブバー１０１は金属接触しているため接触時に発生するこすれにより、金属摩耗粉が発生することで信頼性上不具合を発生してしまうという課題を有していた。

また、コイルバネ１０３がスナブバー１０２とシェルスナブバー１０１との間で遊嵌状態の時は、コイルバネ１０３はスナブバー１０２とシェルスナブバー１０１と接触しないため設計当初の設定した固有値が維持されるので騒音は低減するが、電動圧縮要素１０が停止の際、回動範囲が広がり、その結果、停止時に電動圧縮要素１０が密閉容器１を衝撃加振し、異常音を発生してしまうという課題を有していた。さらに、コイルバネ１０３はスナブバー１０２あるいはシェルスナブバー１０１と把持できないため、輸送時においてコイルバネ１０３がはずれ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、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動とコイルバネ１０３との共振を回避するとともに、停止時の電動圧縮要素１０の回転揺動量を低減し、騒音や振動を低減して信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、コイルバネがスナブバーとシェルスナブバーの外周面に当接しないように構成し、さらにスナブバーの外周面を、コイルバネの有効巻部内径との間隔が、スナブバーの先端に向かうにつれて徐々に広がるように構成したものである。

かかることにより、組み立て時におけるコイルバネの有効巻部とスナブバーの当接状態が回避でき、コイルバネにおける設計当初の機械振動固有値がその接触によって変わるといったことを抑制することができる。

したがって、密閉型圧縮機の運転時における電動圧縮要素による機械振動の吸収特性が変化することを抑制することができ、また、コイルバネの機械振動固有値が商用電源周波数の整数倍の数値と一致することも抑制することができる。

しかも、スナブバーの形状を、コイルバネの有効巻部の内径とスナブバーの外周壁との隙間を、スナブバーの先端に向かうにつれて徐々に広がるように形成しているため、電動圧縮要素の回転方向の揺動量に応じてコイルバネの有効巻部のスナブバーとの接触、当接寸法が速やかに変化し、これに伴ってコイルバネのバネ力を速やかに変化させることができる。

さらに、コイルバネの有効巻部とスナブバーとの接触、当接領域は曲面であるため、コイルバネの有効巻部の撓みに対しての追従性（接触、当接）がよく、速やかに回転揺動量を低減する。

本発明の密閉型圧縮機は、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動とコイルバネとの共振を回避すると共に、電動圧縮要素のブレーキトルクが所定の値以上になっても電動圧縮要素の回転揺動量を低減することができ、運転時の騒音や振動を低減して、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の横断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の弾性支持装置の静止状態での拡大断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の運転停止直後における弾性支持装置の拡大断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の弾性支持装置を構成する下ピンの図３のＡ−Ａ線による断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機のコイルバネの回転方向の変位に対するバネ特性の変化を表した特性図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の騒音特性図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の振動減衰特性図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機に搭載された弾性支持装置の静止状態での拡大断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 同密閉型圧縮機の横断面図 同密閉型圧縮機における弾性支持装置の要部拡大断面図

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、かつ往復運動するピストンを備えた電動圧縮要素と、前記電動圧縮要素を弾性的に支持する複数の弾性支持装置を具備した密閉型圧縮機において、前記弾性支持装置を、前記電動圧縮要素側に設けられたスナブバーと、前記密閉容器の内底部に設けられたシェルスナブバーと、前記スナブバーと前記シェルスナブバーに嵌合したコイルバネを備え、前記コイルバネは、両端に形成されたバネ線材の巻回が密着した密着巻部と、前記密着巻部に挟まれ前記バネ線材の巻回が相互に間隔を形成した有効巻部を有し、前記スナブバーは、前記電動圧縮要素側に固定された金属製の上ピンと、前記上ピンに固定され前記上ピンの先端が貫通して突出する頭部を設けた樹脂製の上キャップとを備え、前記シェルスナブバーは、前記密閉容器の内底部に固定された金属製の下ピンと、前記下ピンに設けられ、前記下ピンの先端が貫通して突出した樹脂製の下キャップを備え、前記上キャップは、最大外径が前記コイルバネの密着部の内径よりも小さく設定された上キャップ最大外径部を有し、外周面の輪郭が前記上キャップ最大外径部から前記頭部に向かう軸方向において、前記上ピンに近づく緩やかな曲線となる曲面とし、前記下キャップは、その最大外径が前記コイルバネの前記密着部の内径よりも小さく設定された下キャップ最大外径部を有し前記密着部が遊嵌される遊嵌部を有し、かつ外周面の輪郭が前記遊嵌部から前記下ピンの先端に向かう軸方向において、前記下ピンに近づく曲線となる曲面とし、前記遊嵌部の軸方向の寸法を、前記有効巻部が接触しない寸法としたものである。

かかる構成とすることにより、コイルバネの密着巻部の端面は、樹脂製の上キャップおよび下キャップとの接触となるため、コイルバネ内径とシェルスナブバー表面の摩擦係数を低くして、コイルバネから密閉容器への振動の伝播を低減し、低振動の密閉型圧縮機とすることができる。また、コイルバネは挿入のばらつき等に伴ってシェルスナブバーあるいはスナブバーと当接することがないため、その当接に起因してコイルバネの固有値が変わることもない。したがって、コイルバネの固有値を当初の設定値に維持することができ、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動とコイルバネとの共振を回避することができる。

さらに、停止直前の圧縮負荷が大きく、ブレーキトルクが大きく作用して電動圧縮要素が回転方向に揺動した場合においても、スナブバーあるいはシェルスナブバーの外周面が曲面であることから、コイルバネは、その有効巻部が、密着部に近い側から順にスナブバーあるいはシェルスナブバーに当接し、コイルバネの有効巻部を少なくして回転方向のバ
ネ力を大きくし、回転方向の揺動量を低減する。その結果、電動圧縮要素の密閉容器との衝突を抑制し、また、振動を緩和して静寂性を高めることができる。

また、シェルスナブバーとスナブバーは、共に金属製の下ピンと上ピンの先端が露出しているため、特に上下方向に大きな衝撃が作用した場合、下ピンと上ピンが衝突し、樹脂製の下キャップおよび上キャップの損傷を抑制することができる。その結果、密閉型圧縮機の信頼性を長期に亘って確保することができる。

さらに、コイルバネの嵌合は、スナブバーとシェルスナブバーとの間で上キャップ、下キャップの最大外径が密着部の内径よりも小さく設定された所謂遊嵌となるため、組み立て作業の容易化をはかることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下キャップの曲面を形成する曲線が前記上キャップの曲面を形成する最大外径部から頭部までの曲線よりも緩やかになるように、前記頭部の外径を設定したものである。

かかる構成とすることにより、電動圧縮要素に回転方向の揺動が生じた場合、その応力を受けて少ない変位であっても速やかにコイルバネの有効巻部がスナブバーの上キャップに当接し、コイルバネの有効巻部を少なくすることができる。その結果、コイルバネの回転方向のバネ力を速やかに大きくし、回転方向の揺動を抑制することができる。

また、スナブバーとの当接で減衰しきれない大きな回転方向の揺動の場合は、さらにシェルスナブバーの下キャップとコイルバネの有効巻部が当接し、さらにコイルバネのバネ力を大きくする。その結果、スナブバーによる振動減衰作用と合わせて回転方向の揺動を抑制することとなり、電動圧縮要素の密閉容器との衝突をさらに抑制し、振動を緩和して静寂性をさらに高めることができる。

しかも、有効巻部は、輪郭が曲線となる外周面に当接するため、コイルバネからの高周波成分の振動をさらに低減することができ、また、輪郭が直線となる外周面との当接に比較してコイルバネの固有値の変動が緩やかであり、回転方向の揺動抑制をより速やかに行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記コイルバネの有効巻部における前記スナブバーの上キャップ外周面、および前記シェルスナブバーの下キャップの外周面に当接する比率を、有効巻部全体の約７０％から約９０％の範囲としたものである。

かかる構成とすることにより、回転方向に対する有効巻部のバネ力を適正の範囲に設定することができ、電動圧縮要素の回転方向の揺動を速やかに抑制することができる。また、必要以上に樹脂製の上キャップおよび下キャップに応力を加えることがないため、上キャップおよび下キャップの損傷を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記下キャップと前記上キャップに、前記下ピンと前記上ピンが貫通する孔を設け、さらに、前記下キャップと前記上キャップにおける前記孔の内面に、前記下ピンと前記上ピンの外周面と当接する複数の平面部を設けたものである。

かかる構成とすることにより、下キャップと上キャップの孔の平面部は、円柱状の下ピンと上ピンの外周面と当接した際に可撓変形し、平面部に下ピンと上ピンの外周曲面が入り込んだ状態で密着した状態となる。その結果、シェルスナブバーとスナブバーの下キャ
ップと上キャップに回転方向の力が作用しても、シェルスナブバーとスナブバーは回転方向にずれ難く、コイルバネにおける密着巻部と下キャップと上キャップの遊嵌関係を維持し、長期に亘って振動減衰効果を得ることができる。

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おいて、前記シェルスナブバーを構成する下キャップに、前記コイルバネの密着巻部と密閉容器の底面の間に介在するつば部を設けたものである。

かかる構成とすることにより、コイルバネの密着部は、弾性を有する樹脂を介して密閉容器に当接するため、シェルスナブバーへの嵌合が安定する。その結果、振動の伝達をさらに減衰することができる。また、コイルバネと密閉容器による金属相互の微小な擦れがないため、摩擦音、および摩擦に伴う摩耗粉の発生を抑制することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記コイルバネは、前記電動圧縮要素を弾性的に支持した状態において、前記電動圧縮要素の回転を拘束するバネ特性を有し、前記電動圧縮要素の回転方向の変位に対する前記バネ特性のバネ定数を、約２から約５Ｎ／ｍｍの範囲内としたものである。

かかることにより、通常運転時においては、比較的柔らかいバネ定数で振動を減衰し、停止時においては、バネ定数を硬くすることができるため、最大回転揺動量を比較的短い時間内で低減することができる。したがって、より大きな振動が発生し易い低回転で密閉型圧縮機を運転することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記上ピンと当接する前記下ピンの当接可能な面積を、上ピンの当接可能な面積よりも大きく設定したものである。

かかる構成とすることにより、上ピンと下ピンが当接する面接触面積を広く設定することができ、上ピンあるいは下ピンのエッジ当たりを抑制して、このエッジ当たりに起因した上ピンおよび下ピンの変形、および金属粉の発生を抑制することができる。

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における密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の横断面図である。図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の弾性支持装置の静止状態での拡大断面図である。図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の運転停止直後における弾性支持装置の拡大断面図である。図５は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の弾性支持装置を構成する下ピンの図３のＡ−Ａ線による断面図である。図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のコイルバネの回転方向の変位に対するバネ特性の変化を表した特性図である。図７は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の騒音特性図である。図８は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の振動減衰特性図である。

なお、密閉型圧縮機の構成において、図１０と同じ構成要件については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、ここでは、本発明の要旨とする構成を主体に説明する。

図１から図８において、冷却システム（図示せず）と連結される吐出管２と吸入管３を備えた密閉容器１内には、図１０で説明したように電動圧縮要素１０が配置され、また、
底部４には、潤滑油５が貯留され、さらに、Ｒ６００ａを冷媒とする冷媒ガスＲが封入されている。

また、密閉容器１内には、電動圧縮要素１０を弾性的に支持する弾性支持装置２０が４箇所に設けられている。

次に、弾性支持装置２０の構成について説明する。

弾性支持装置２０は、密閉容器１の底部４に固定されたシェルスナブバー２１と、固定枠２２に固定されたスナブバー２３と、両端がシェルスナブバー２１とスナブバー２３に支持されたコイルバネ２４を備えた構成となっている。

ここで、固定枠２２は、電動圧縮要素１０を構成する固定子６、あるいは軸受部１７に取り付けられ、電動圧縮要素１０の全ての重量がここに作用している。したがって、弾性支持装置２０は、この固定枠２２を支持することにより、電動圧縮要素１０を支持している。

シェルスナブバー２１は、密閉容器１の底部４に溶接等の適宜手段で固定された金属製の下ピン２５と、四フッ化エチレンに代表されるフッ素系樹脂から成型された筒状の下キャップ２６を備え、下キャップ２６は、下ピン２５の先端部が貫通して突出する孔２６ｂを有し、円柱状の下ピン２５に圧入されている。

さらに、下キャップ２６の孔２６ｂの内周面は、軸方向に延びる複数の平面部２６ｃが形成され、図５に示すように、断面が多角形に形成されている。そして、下キャップ２６の孔２６ｂは、下ピン２５の外周（円）に沿うように円と当接する部分が適宜可撓変形している。

したがって、下キャップ２６の下ピン２５への圧入作業は、平面部２６ｃと円による接触面積の減少によって容易となり、作業性が向上する。また、下ピン２５の外周円が圧接する平面部２６ｃでは、その可撓変形によって下キャップ２６との密着が強固になり、下キャップ２６の回転が抑制された嵌合となっている。

また、下キャップ２６は、その外形が略砲弾形に形成され、底部から先端にかけてその外径（肉厚）が徐々に小さくなるように曲面を形成している。特に、底部には、一定の外径（直径）に形成された遊嵌部２６ａが形成されている。

また、下キャップ２６の底部には、遊嵌部２６ａの外径よりも大きく外径が設定され、密閉容器１の底部４と当接するつば部２７が形成されている。

さらに、スナブバー２３は、固定枠２２に溶接、かしめ等の適宜手段で固定された金属製の上ピン２８と、四フッ化エチレンに代表され、かつ弾性を有するフッ素系樹脂から成型された筒状の上キャップ２９を備え、上キャップ２９は、上ピン２８の先端部が貫通して突出するように孔２９ｂが形成され、上ピン２８に圧入されている。

上キャップ２９は、固定枠２２側の底部から上ピン２８が突出する先端にかけてその外径（肉厚）が徐々に小さくなるように曲面を形成している。特に、曲面の曲率が急変する頭部（逃げ部）２９ａの最大外径（直径）ｌは、底部の外径（直径）Ｌの約９０〜９７％の範囲に設定されている。

したがって、下キャップ２６の外形を形成する曲線の稜線は、上キャップ２９の外形を
形成する曲線の稜線よりも緩やかに形成され、また、コイルバネ２４は、少しの変位で上キャップ２９と当接し、そのバネ力が変わる構成となっている。その結果、コイルバネ２４のバネ力は、図６に示すように、従来の構成に比較して少しの変位で大きく変わる。

さらに、頭部２９ａが始まる曲面の曲率（半径寸法）ｒは、コイルバネ２４を構成する線材の線径の１／２以上の寸法としている。

また、コイルバネ２４は、両端部に所定の径で密着巻回された密着部３０、３１が形成され、この両端の密着部３０、３１の間は、所定の間隔（ピッチ）を形成して巻回された有効巻部３２を形成している。そして、密着部３０、３１と有効巻部３２は、その内径が同じであり、単純（容易）に製作が行えるように構成している。

ここで、密着部３０、３１とは、バネ線材の巻回が密着している関係にある箇所であり、有効巻部３２とは、バネ線材の巻回が相互に間隔を形成している箇所と定義する。

さらに、有効巻部３２の占める長さは、電動圧縮要素１０を支持した状態において、コイルバネ２４の全長の約７０％から約９０％の範囲になるように設定されている。

また、コイルバネ２４の材料、材質は、周知の金属であり、コイルバネ２４の回転方向の変位に対するバネ特性のバネ定数は、約２〜５Ｎ／ｍｍの範囲で設定されている。

そして、コイルバネ２４の下側の密着部３０は、シェルスナブバー２１を構成する下
キャップ２６の遊嵌部２６ａに遊嵌され、つば部２７と当接している。

この状態において、下キャップ２６の外周面は、コイルバネ２４の挿入のばらつきが発生した場合であっても、有効巻部３２の内径面と接触しない寸法設定で徐々にその外径が小さくなる曲面に形成されている。

さらに詳述すると、遊嵌部２６ａは、その軸方向寸法が、密着部３０の軸方向寸法以上とならないように規定されており、そして、径寸法が、コイルバネ２４の密着部３０の遊嵌部２６ａへ遊嵌されるように設定されている。

したがって、有効巻部３２は、より外径が小さい部分と面することになり、下キャップ２６の外周との間隔が確保される。

さらに、上側の密着巻部３１は、上キャップ２９に遊嵌し、固定枠２２の下面に当接している。ここで、遊嵌とは、コイルバネ２４における密着巻部３１の内径が、上キャップ２９、下キャップ２６の最大外径よりも若干（例えば、０．４ｍｍ程度）大きく設定さることを定義している。

したがって、遊嵌状態において、コイルバネ２４（密着巻部３１）の軸心とスナブバー２３（上ピン２８）の軸心が一致すれば、コイルバネ２４における密着巻部３１の内径面は、上キャップ２９と当接することはない。この状態は、複数ある弾性支持装置２０においていずれも同様である。

また、上キャップ２９の外周面は、固定枠２２側の底部から上ピン２８が突出する先端にかけてその外径（肉厚）が徐々に小さくなるような曲面に形成されているが、特に、コイルバネ２４の有効巻部３２が対面する部分は、コイルバネ２４（密着巻部３１）の軸心とスナブバー２３（上ピン２８）の軸心がずれた場合においても、有効巻部３２の内径面と当接しないように外径（曲面）が設定されている。

さらに、コイルバネ２４において有効巻部３２の巻回間隔等で設定されるバネ定数は、電動圧縮要素１０の弾性支持状態（図１）において、下ピン２５の先端と上ピン２８の先端との間隔ｗが２ｍｍ〜４ｍｍを形成するように設定されている。この間隔ｗは、コイルバネ２４の有効巻部３２が全て密着する圧縮変化寸法よりも小さく設定された値である。

このような状態において、コイルバネ２４は、その固有値が約４６５Ｈｚ近傍となるように設定されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

ここで用いるコイルバネ２４とシェルスナブバー２１およびスナブバー２３の諸条件は以下のように設定している。

すなわち、コイルバネ２４は、線径約φ１．６、有効巻数約８．５、密着巻数約４、自然長約３３ｍｍ、コイルバネ内径約１２ｍｍ、電動圧縮要素搭載時のコイルバネ長さ：約２８ｍｍ、密着巻長さ（片側）約４ｍｍ（後述する端面加工済み状態）、有効巻長さ約２６ｍｍ（電動圧縮要素１０の無搭載状態）となるように設定している。

また、シェルスナブバー２１は、つば部２７を除く下キャップ２６の最大外径をコイルバネ２４の内径（約１２ｍｍ）より小さく設定し、さらにスナブバー２３は、上キャップ２９の最大外径Ｌを約１１．９ｍｍ、頭部２９ａの最大外径ｌを約１１ｍｍに設定している。

運転時は、電動要素８に通電すると回転子７が回転し、シャフト１６も回転駆動される。これに伴い、コンロッド１８を介してシャフト１６の回転運動がピストン１３に伝えられ、周知の如く冷媒の圧縮・吐出動作と吸入動作を行う。

このとき、電動圧縮要素１０は、圧縮・吐出動作および吸入動作に応じて様々な周波数を含む機械振動を発生する。

すなわち、かかる動作に伴い、電動圧縮要素１０は振動し、弾性支持装置２０を介して密閉容器１へ振動を伝達するが、弾性支持装置２０を構成するコイルバネ２４の弾性によって密閉容器１への振動伝達を減衰し、密閉型圧縮機全体の騒音や振動を低減する。

このように電動圧縮要素１０の振動は、コイルバネ２４の弾性により大幅に減衰されるが、コイルバネ２４は、その両端がシェルスナブバー２１とスナブバー２３に狭持され、しかもシェルスナブバー２１の端面が密閉容器１と接しているため、コイルバネ２４によって吸収しきれない振動は、コイルバネ２４の縦振動として密閉容器１に直接伝播し、密閉容器１全体の振動を増大させてしまうことがある。

特に、従来のように、コイルバネ１０３およびシェルスナブバー１０１が鉄系材料により構成されている場合は、その傾向が顕著である。すなわち、鉄系材料は、表面エネルギーが高く、静摩擦係数が比較的高いので、運転中の高周波成分の振動がコイルバネ１０３を介して直接密閉容器１に伝播することで、密閉容器１の固有値と共振を起こし、騒音を増大させてしまう場合がある。

本実施の形態１では、シェルスナブバー２１を構成する下キャップ２６を、弾性を有する樹脂で形成し、さらに、コイルバネ２４が着座するつば部２７を設けているため、図８に示すように、密閉容器１の固有値である３〜５ｋＨｚ帯域において、密閉容器１への振
動伝達を、従来の振動レベルよりも約７％低減、減衰することができた。

これは、電動圧縮要素１０での機械振動が、コイルバネ２４を介してシェルスナブバー２１に伝達しても、つば部２７の介在により、コイルバネ２４の密着部３０が密閉容器１と直接接触していないこと、また、下キャップ２６（つば部２７）の材料である樹脂が振動減衰能の高い弾性を有していること、さらに、コイルバネ２４の密着部３０の内径と下キャップ２６の表面の摩擦係数が低いことに起因するためと考察する。

また、従来の構成では、コイルバネ１０３の挿入のばらつきによって、コイルバネ１０３の有効巻部１０５がスナブバー１０２、あるいはシェルスナブバー１０１と接触あるいは当接し、コイルバネ１０３の固有値が変化する場合があったが、本実施の形態１では、通常の状態において、コイルバネ２４が、シェルスナブバー２１の外周面、およびスナブバー２３の外周面と隙間を形成するようにシェルスナブバー２１の下キャップ２６、およびスナブバー２３の上キャップ２９の外径を設定しているため、コイルバネ２４の挿入のばらつきによるコイルバネ２４の固有値の変動がなく、低騒音の密閉型圧縮機を提供することができる。

すなわち、図７に示すように、コイルバネ２４の固有値は、約４６５Ｈｚ近傍となるように設定されているため、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動（周波数）と比較的離れた設定となっており、その結果、コイルバネ２４との共振を回避することができる。

また、冷媒ガスとしてＲ６００ａを使用した場合、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り、通常６２０から７５０Ｈｚ近傍にある密閉容器１内の気柱共鳴周波数が数十Ｈｚ変動する場合がある。このような場合においても、図７に示すように、コイルバネ２４が持つ固有値のピークから裾野までを、気柱共鳴周波数から十分に外すことができる。

したがって、コイルバネ２４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内の気柱共鳴はほとんど加振されることがなく、さらに低騒音の密閉型圧縮機とすることができる。

また、コイルバネ２４の密着部３０、３１の端面には、当接面であるシェルスナブバー２１を構成する下キャップ２６のつば部２７、および固定枠２２との当接において、コイルバネ２４の軸心がその当接面と直角となるように端面加工が施されている。

したがって、コイルバネ２４は、シェルスナブバー２１とスナブバー２３（固定枠２２）に挟持された状態においても軸心の直角度が保たれ、その結果、コイルバネ２４の有効巻部３２は、シェルスナブバー２１とスナブバー２３の間において、所定の隙間を維持し、電動圧縮要素１０からの振動を吸収することができる。

さらに、運転停止時は、電動要素８への通電が停止し、これに伴って電動要素８の発生していた回転トルクが急激に減衰する。その結果、ピストン１３で発生する圧縮負荷がコンロッド１８を介してシャフト１６と回転子７にブレーキトルクを与え、回転運動が停止する。

この時、ブレーキトルクに応じて、電動圧縮要素１０はシャフト１６の主軸部１４を略中心として回転子７の回転方向（水平方向）へと回動するが、弾性支持装置２０がそのエネルギーを吸収するように作動する。その結果、電動圧縮要素１０は、回転方向と反回転方向の回転揺動運動を繰り返しながらその揺動運動が減衰され、これに伴って密閉容器１への伝達も減衰され、やがて密閉型圧縮機全体の揺動が停止される。

ここで、停止直前の吐出圧力や、吸入圧力が高い場合には、圧縮負荷が大きいことから、停止時に回転運動していた回転子７とシャフト１６に作用するブレーキトルクも大きくなり、電動圧縮要素１０の主軸部１４を略中心にした回転揺動も大きくなる。この回転揺動は、上下方向の揺動成分よりも左右方向の揺動成分が大きい状態である。

この時、回転揺動量が大きく、吐出管２等の拘束部に作用する応力は大きくなるが、弾性支持装置２０では、図４に示すように、コイルバネ２４がその軸心を撓ませて変形し、回転揺動量を減衰させる。

さらに詳述すると、ブレーキトルクの作用による回転揺動に伴い、電動圧縮要素１０は、図４において左右方向に移動するが、両端がシェルスナブバー２１とスナブバー２３に支持されたコイルバネ２４が伸縮変形し、外形を形成する曲線の稜線が緩やかなスナブバー２３の上キャップ２９に逸早く当接する。

その当接は、密着巻部３１に近い有効巻部３２から順次当接が始まり、これに伴って有効巻部３２の長さが徐々に短くなる。その当接と同時にコイルバネ２４（有効巻部３２）の回転方向（水平方向）に対するバネ力が大きくなり、コイルバネ２４は、電動圧縮要素１０の移動を抑制するように作用する。

上述の動作と略同時にシェルスナブバー２１においても、コイルバネ２４における有効巻部３２と下キャップ２６の当接が始まり、同様に密着部３０に近い有効巻部３２から順次当接する。シェルスナブバー２１での当接は、下キャップ２６の外形を形成する曲線の稜線がスナブバー２３の上キャップ２９の曲線よりも緩やかであるが、長いため、有効巻部３２における下キャップ２６との当接に起因した回転方向（水平方向）に対するバネ力が大きくなる変化は、上キャップ２９との当接によるバネ力の変化よりも遅いが、広い範囲で変化する。

その結果、コイルバネ２４（有効巻部３２）の回転方向（水平方向）の変位に対するバネ力は、コイルバネ２４における有効巻部３２の上キャップ２９および下キャップ２６との当接領域が増えるにつれて増加する。その増加度合いは、図６に示すように、従来のコイルバネ１０３のバネ特性よりも大きな度合いで変化するため、電動圧縮要素１０の回転方向の揺動は、大きく減衰される。

この上キャップ２９および下キャップ２６との当接に伴うコイルバネ２４のバネ力の変化は、反対側に振れる場合も同様に行われる。

さらに、コイルバネ２４はシェルスナブバー２１とスナブバー２３との間で遊嵌しているので、圧入時と比べて同一変位時でのコイルバネ２４にかかる応力を緩和でき、信頼性を向上させることが出来る。

上述のように、コイルバネ２４の回転方向（水平方向）に対するバネ力が順次大きくなるように変化することに伴い、電動圧縮要素１０の揺動が大きく減衰され、短時間で静止する。

したがって、本実施の形態１においては、コイルバネ２４はシェルスナブバー２１とスナブバー２３に遊嵌した構成としていることにより、密閉型圧縮機の運転停止時に電動圧縮要素１０が回転方向と反回転方向の回転揺動運動を繰り返した場合においても、コイルバネ２４は、シェルスナブバー２１を構成する下キャップ２６のつば部２７との遊嵌関係が維持され、下キャップ２６による振動伝達の抑制作用が長期に亘って維持することがで
きる。しかも、コイルバネ２４は、シェルスナブバー２１とスナブバー２３に遊嵌する構成であるため、組立が非常に容易となる。

また、シェルスナブバー２１（下キャップ２６）の表面形状は、コイルバネ２４と係合可能な曲面形状であるため、コイルバネ２４は下キャップ２６の全周に亘って面接触することが可能であり、コイルバネ２４からの高周波成分の振動をさらに低減することができる。

特に、本実施の形態１においては、スナブバー２３を構成する上キャップ２９の頭部２９ａの最大外径（直径）ｌを、底部の外径（直径）Ｌの約９０〜９７％の範囲に設定したことによって、下キャップ２６の外形を形成する稜線の曲線を上キャップ２９の外形を形成する稜線の曲線よりも緩やかになるように構成し、さらに、コイルバネ２４の有効巻部３２におけるシェルスナブバー２１（下キャップ２６）とスナブバー２３（上キャップ２９）との当接可能な比率を約７０から約９０％の範囲内と設定したことにより、図７に示したように、コイルバネ２４のバネ力を速やかに大きくすることができる。

すなわち、電動圧縮要素１０の回転方向の変位に対して、コイルバネ２４の有効巻部３２を、スナブバー２３の外周部へ速やかに当接させることができ、その結果、少しの変位でコイルバネ２４の有効巻部３２が減少し、回転方向のバネ力を、従来の度合いよりも大きな度合いで増大させることができる。

したがって、通常運転時における密閉容器１に伝わる振動を低減することに加えて、停止時に発生する大きな回転揺動量を短時間で低減することができ、吐出管２等の拘束部にかかる応力を小さくして、振動が小さく、信頼性の高い密閉型圧縮機とすることができる。

換言すると、コイルバネ２４の有効巻部３２におけるシェルスナブバー２１（下キャップ２６）とスナブバー２３（上キャップ２９）との当接可能な比率において、約７０から約９０％の範囲を下回る場合は、バネ力が不足気味となって電動圧縮要素１０の回転方向の揺動抑制に時間を要するとともに、輸送時にコイルバネ２４が外れることがある。また、その範囲を上回る場合は、バネ力が大きくなり過ぎて必要以上に有効巻部３２が上キャップ２９、および下キャップ２６に圧接し、樹脂製の上キャップ２９および下キャップ２６を損傷することになるが、有効巻部３２のバネ力が適正範囲に得られるようにシェルスナブバー２１（下キャップ２６）とスナブバー２３（上キャップ２９）への当接比率を設定することにより、運転停止時における電動圧縮要素１０の揺動抑制時間の短縮化をはかり、また、シェルスナブバー２１（下キャップ２６）とスナブバー２３（上キャップ２９）等の損傷を防止することができる。

また、下キャップ２６の外形を形成する稜線の曲線を上キャップ２９の外形を形成する稜線の曲線よりも緩やかになるように、上キャップ２９の頭部２９ａの最大外径（直径）ｌを、底部の外径（直径）Ｌの約９０〜９７％の範囲に設定したが、その範囲の中でも約９２〜９５％の範囲とする形状が、回転揺動抑制作用において高い効果を得ることができた。

さらに、シェルスナブバー２１の下ピン２５と下キャップ２６の嵌合は、下キャップ２６の孔２６ｂの平面部２６ｃに、円柱状の下ピン２５の外周面が圧接し、平面部２６ｃが可撓変形した密着状態となる。その結果、電動圧縮要素１０が回転方向と反回転方向の回転揺動運動を繰り返し、シェルスナブバー２１に回転方向の力が作用した場合においても、下キャップ２６は回転方向にずれ難く、振動減衰作用を安定して継続することができる。

また、下キャップ２６の下ピン２５への圧入作業は、平面部２６ｃを形成した接触面積の減少によって容易となり、作業性が向上する。

また、上キャップ２９も同様の構成とする事により、同様の作用、効果が得られる。

さらに、コイルバネ２４における回転方向の変位に対するバネ特性のバネ定数を、約２〜５Ｎ／ｍｍの範囲に設定したことにより、通常運転時のバネ定数としては比較的柔らかく、また、停止時においては、バネ定数を硬くすることができるため、最大回転揺動量を比較的短い時間内で低減することができる。したがって、より大きな振動が発生し易い低回転で密閉型圧縮機を運転することができる。

また、本実施の形態１においては、下キャップ２６、および上キャップ２９を、非粘着で極めて高い固体潤滑性を備えた四フッ化エチレンに代表されるフッ素系樹脂から成型しているため、下キャップ２６あるいは上キャップ２９とコイルバネ２４に擦れが生じても滑り易く、表面同士がほとんど引っかかることもない。その結果、コイルバネ２４が下キャップ２６あるいは上キャップ２９と当接する際に生じる金属接触による摩耗を抑制することができる。

さらに、四フッ化エチレンは、弾性を有し、かつ振動減衰能が高いため、スナブバー２３（上キャップ２９）およびシェルスナブバー２１（下キャップ２６）とコイルバネ２４が当接する際の衝撃が緩和され、当接する際の衝撃音の発生が抑制される。また、衝撃によるスナブバー２４の破損を防ぐことができるため、低騒音で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

また、上キャップ２９における頭部２９ａの始まる曲面の曲率（半径寸法）ｒを、コイルバネ２４を構成する線材の線径の１／２以上の寸法としているため、コイルバネ２４の線径よりも上キャップ２９の頭部２９ａの曲率ｒを大きくすることができ、停止時における電動圧縮要素１０の回転揺動時に、上キャップ２９の頭部２９ａがコイルバネ２４を傷つけることを防止することができる。

さらに、シェルスナブバー２１を構成する下ピン２５の先端とスナブバー２３を構成する上ピン２８の先端の距離を２ｍｍ〜４ｍｍの範囲としたことにより、輸送時に振動が加わった場合においても、コイルバネ２４が全圧縮する前に下ピン２５と上ピン２８が衝突するため、コイルバネ２４を形成する線材相互の接触による傷付きがなく、コイルバネ２４の破損を防ぐことができる。したがって、さらに信頼性の高い密閉型圧縮機を得ることができる。

また、スナブバー２３側におけるコイルバネ２４の密着部３１は、金属製の固定枠２２に当接しているため、密閉型圧縮機の運転による微振動が長期に亘って密着部に伝播されても、金属同士の接触面であることから変形を低減することができる。その結果、長期に亘ってコイルバネ２４の高さを維持することができ、さらに信頼性の高い密閉型圧縮機を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、シェルスナブバー２１を構成する下キャップ２６およびスナブバー２３を構成する上キャップ２９の樹脂材料に、四フッ化エチレンを用いたが、同様の性質を備えた樹脂材料として、ポリブチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等を用いても同様の作用、効果が期待できる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機に搭載された弾性支持装置の断面図である。本実施の形態２においては、先の実施の形態１との比較において、弾性支持装置の構成が相違するのみであり、密閉型圧縮機の構成については、図１を援用し、ここでは、先の実施の形態１と相違する構成および作用を主体に説明する。また、先の実施の形態１と同じ構成要件については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図９において、先の実施の形態１とは、スナブバー２３を構成する上ピン３８の直径Ｍを、シェルスナブバー２１を構成する下ピン３５の直径ｍよりも小さく設定した構成と、これに伴い、上キャップ３９における上ピン３８の貫通する孔３９ｂの径を小さく形成した構成が相違する。

そして、密閉型圧縮機の運転時における振動の減衰、および停止時における回転方向の揺動減衰は、実施の形態１での説明と同様の内容で実施される。

さらに、本実施の形態２においては、上ピン３８の直径Ｍを、下ピン３５の直径ｍより小さく形成しているため、上ピン３８は、下ピン３５に対して面接触できる範囲を広くとることができる。

その結果、上ピン３８のエッジ当たりによる金属粉の発生を低減するとともに、上ピン３８の片当たりによる変形が防止でき、この変形に起因したコイルバネ２４とスナブバー２３の上ピン３８との接触、およびコイルバネ２４の折損を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、商用電源周波数の整数倍からなる機械振動とコイルバネの固有値との共振を回避し、停止時の回転揺動量を低減することができるもので、家庭用のエアーコンディショナーあるいは冷凍冷蔵装置に加えて業務用とする冷凍システムの用途にも適用することができる。

１ 密閉容器
１０ 電動圧縮要素
１３ ピストン
２０ 弾性支持装置
２１，１０１ シェルスナブバー
２３，１０２ スナブバー
２４，１０３ コイルバネ
２５，３５ 下ピン
２６ 下キャップ
２６ａ 遊嵌部
２６ｂ 孔
２６ｃ 平面部
２７ つば部
２８，３８ 上ピン
２９，３９ 上キャップ
２９ａ 頭部
２９ｂ，３９ｂ 孔
３０，３１ 密着部
３２ 有効巻部

Claims (7)

1. 密閉容器と、前記密閉容器内に収納され、かつ往復運動するピストンを備えた電動圧縮要素と、前記電動圧縮要素を弾性的に支持する複数の弾性支持装置を具備した密閉型圧縮機において、前記弾性支持装置を、前記電動圧縮要素側に設けられたスナブバーと、前記密閉容器の内底部に設けられたシェルスナブバーと、前記スナブバーと前記シェルスナブバーに嵌合したコイルバネを備え、前記コイルバネは、両端に形成されたバネ線材の巻回が密着した密着巻部と、前記密着巻部に挟まれ前記バネ線材の巻回が相互に間隔を形成した有効巻部を有し、前記スナブバーは、前記電動圧縮要素側に固定された金属製の上ピンと、前記上ピンに固定され前記上ピンの先端が貫通して突出する頭部を設けた樹脂製の上キャップとを備え、前記シェルスナブバーは、前記密閉容器の内底部に固定された金属製の下ピンと、前記下ピンに設けられ、前記下ピンの先端が貫通して突出した樹脂製の下キャップを備え、前記上キャップは、最大外径が前記コイルバネの密着部の内径よりも小さく設定された上キャップ最大外径部を有し、外周面の輪郭が前記上キャップ最大外径部から前記頭部に向かう軸方向において、前記上ピンに近づく緩やかな曲線となる曲面とし、前記下キャップは、その最大外径が前記コイルバネの前記密着部の内径よりも小さく設定された下キャップ最大外径部を有し前記密着部が遊嵌される遊嵌部を有し、かつ外周面の輪郭が前記遊嵌部から前記下ピンの先端に向かう軸方向において、前記下ピンに近づく曲線となる曲面とし、前記遊嵌部の軸方向の寸法を、前記有効巻部が接触しない寸法とした密閉型圧縮機。
2. 前記下キャップの曲面を形成する曲線が前記上キャップの曲面を形成する最大外径部から頭部までの曲線よりも緩やかになるように、前記頭部の外径を設定した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記コイルバネの有効巻部における前記スナブバーの上キャップ外周面、および前記シェルスナブバーの下キャップの外周面に当接する比率を、有効巻部全体の約７０％から約９０％の範囲とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記下キャップと前記上キャップに、前記下ピンと前記上ピンが貫通する孔を設け、さらに、前記下キャップと前記上キャップにおける前記孔の内面に、前記下ピンと前記上ピンの外周面と当接する複数の平面部を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記シェルスナブバーを構成する下キャップに、前記コイルバネの密着巻部と密閉容器の底面の間に介在するつば部を設けた請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. コイルバネは、前記電動圧縮要素を弾性的に支持した状態において、前記電動圧縮要素の回転を拘束するバネ特性を有し、前記電動圧縮要素の回転方向の変位に対する前記バネ特性のバネ定数を、約２から約５Ｎ／ｍｍの範囲内とした請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記上ピンと当接する前記下ピンの当接可能な面積を、前記上ピンの当接可能な面積よりも大きく設定した請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。