JPH02230984A - 回転型圧縮機の振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転型圧縮機の運転時における振動低減、特
に、低周波数運転域における振動の振幅を低減させる振
動抑制装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、冷凍機その他空調機器等の冷媒回路中に設け
られている圧縮機のタイプとして、円筒状若しくは楕円
状の圧縮室を有するシリンダ内で該シリンダの内壁の一
部に接触しつつ回転するロータが配設された回転型圧縮
機がある。そして、この回転型圧縮機の場合、ロータの
１回転中においてトルク変動が生じるので圧縮機本体に
振動が発生することになり、特に、ロータの回転数をイ
ンバータ等で可変に制御する際、低周波数運転域、例え
ば運転周波数２０〜４０Ｈｚでの圧縮機の運転状態にお
ける振動の振幅が大きく、その解決手段が要求されてい
る。

その解決手段として、今日、様々な振動抑制装置が開発
されており、その一例として、圧縮機外壁の上面若しく
は側面にバネ部材によって弾性支持されたダンパ体＜ｆ
ｆｉｍ＞を取付け、この弾性体のバネ定数とダンパ体の
質量によって決定される固有振動数を上記圧縮機の所定
振動数に設定し、該圧縮機の振動数が上記固有振動数と
一致したときに上記ダンパ体が反共振し、圧縮機の所定
回転域での振動の振幅を抑制するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述したような振動抑制装置においてはダンパ
体の質量およびバネ部材のバネ定数によって決定される
固有振動数における制振は図れるが、この効果が発揮さ
れるのは、圧縮機の振動が上記固有振動数と一致した時
における回転数時のみであって、その範囲が狭いために
ロータの回転数が僅かでも変更した場合には、その効果
が発揮されないことがあり、実用性の面で未だ解決の余
地が残されているものであった。

そこで、本発明はダンパ体を粘性流体中に浸漬させ、そ
の反共振に減衰作用を加えて反共振領域を拡張させるこ
とで、広範囲に亘って振動の振幅を低減させることを目
的とする。

（課局を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明が講じた手段は、以
下に述べるとおりである。

先ず、請求項（１）に係る発明は、第１図および第２図
に示すように、回転数が可変なロータを有する回転型圧
縮機（２）を前提とし、該回転型圧縮機（２）の容器（
２ａ）の外面（２ｂ）にケーシング（３）が固着され、
該ケーシング（３）内には上記ロータの回転中心と同心
上にダンパ体（４）がバネ部材（５）により保持されて
収納され、該ダンパ体（４）の質量およびバネ部材（５
）のバネ定数は固有振動数が予め設定された上記圧縮機
（２）の低回転時における低振動数に一致するように設
定される一方、上記ケーシング（３）内には所定の減衰
係数を有する粘性流体（６）が充填されていることを特
徴とする。

また、請求項（２）に係る発明は、上記請求項（１）記
載の振動抑制装置において、第１図に示すように、ダン
パ体（４）には、その表面にスリット（Ｓ）が設けられ
ていることを特徴とする。

請求項（３）に係る発明は、上記請求項（１）または（
２）記載の振動抑制装置において、第１図および第５図
に示すように、ダンパ体（４）はその中央部が開口され
たドーナツ状に形成されていることを特徴とする。

請求項（４）に係る発明は、第６図および第７図に示す
ように、回転数が可変なロータを有する回転型圧縮機（
２）を前提とし、該回転型圧縮機（２）の容器（２ａ）
の外面（２ｂ）に複数個の制振器（１ａ）が上記ロータ
の回転中心（Ｏ）と同心上に配設され、上記制振器（１
ａ）は容器外面（２ｂ）に固着されたケーシング（３）
内にダンパ体（４）がバネ部材（５）によって保持され
て収納され、該ダンパ体（４）の質量およびバネ部材（
５）のバネ定数は固有振動数が予め設定された上記圧縮
機（２）の低回転時における低振動数に一致するように
設定される一方、上記ケーシング（３）内には所定の減
衰係数を有する粘性流体（６）が充填されていることを
特徴とする。

請求項（５）に係る発明は、上記請求項（１）．　１２
）．　（３）または（４）記載の振動抑制装置において
、第１図に示すように、バネ部材（５）はコイルバネで
あることを特徴とする。

請求項（６）に係る発明は、上記請求項（１）．　［２
］，　（３）または（４）記載の振動抑制装置において
、第５図に示すように、バネ部材（５）は板バネである
ことを特徴とする。

（作用） 次に、上記構成における本発明の作用を以下に述べる。

請求項（１）に係る発明においては、圧縮機（２）の駆
動に伴って、回転されるロータは例えば冷媒ガスを圧縮
して冷媒回路中へ送出する。このとき、上記ロータの回
転により、圧縮機（２）には振動が発生するが、振動抑
制装置のケーシング（３）内に収納されたダンパ体（４
）の質量およびバネ部材（５）のバネ定数で決定される
固有振動数での圧縮機（２）の振動はダンパ体（４）の
反共振によってその振幅が減衰される。また、ケーシン
グ（３）内には所定の減衰係数を有する粘性流体（６）
が充填されていることにより、上記ダンパ体（４）の反
共振運動に減衰力が働くことで上記反共振領域は拡張さ
れて、上記固有振動数のみならず、その周辺の振動数で
振動する圧縮機の振幅をも減少させる。

請求項（２）に係る発明においては、ダンパ体（４）に
は、その表面にスリット（Ｓ）が設けられていることに
より、該スリット（Ｓ）が粘性流体（６）内でのダンパ
体（４）の反共振運動の抵抗として働き、粘性流体（６
）の粘性が不足している場合でも高い粘性を有する粘性
流体を採用した場合と同様の減衰作用を発揮する。

請求項（３）に係る発明においては、ダンパ体（４）は
その中央部が開口されたドーナツ状に形成されているた
めに、円板状のダンパ体に比べて粘性流体（６）との接
触面積を大きくすることが可能となり、該粘性流体（６
）内で反共振運動の際に、抵抗が大きくなり、減衰作用
が向上される。

請求項（４）に係る発明においては、振動抑制装置はロ
ータの回転中心と同心上に複数の制振器（１ａ）が設け
られるために、その取付け個数は圧縮機（２）の性能等
に応じて変更自在であって、所望の制振作用を発揮する
振動抑制装置の採用が可能となる。

請求項（５）に係る発明においては、バネ部材（５）が
コイルバネであるために、ダンパ体（４）のいかなる移
動に対しても同様の付勢力が働き、安定した反共振運動
が行われる。

請求項（６）に係る発明はにおいては、バネ部材（５）
は板バネであるために、圧縮機（２）の振動特有の円弧
を描くような振動に対して有効な反共振運動が行われる
。

（第１実施例） 次に、本発明における第１実施例を図面に沿って説明す
る。

第２図に示すように、本例における振動抑制装置（１）
は圧縮機（２）の容器（２ａ）の上面（２ｂ）に取付け
られており、第１図に示すように、ケーシング（３）、
ダンパ体（４）　、／＜ネ部材（５）および粘性流体（
６）とから成っている。

そして、該圧縮機（２）は例えば冷凍装置に用いられ、
冷媒ガスを吸入管（２ｃ）より容器内に吸込み、圧縮し
て吐出管（２ｄ）より吐出しており、図示しないが容器
内にはインバータ等で回転数が可変に制御されるロータ
が収納されて構成されている。

上記振動抑制装置（１）のケーシング（３）は第３図に
示すように断面略矩形状に形成された環状中空部（３ａ
）を有するドーナツ状の密閉容器であって、しかもその
外径（Ｄ１）は上記圧縮機（２）の外径ＣＤ２）（第２
図）より僅かに小径に形成された板金製の部材である。

そして、その下端は上記圧縮機（２）の上記上面（２ｂ
）に溶着、その他ボルト止め等の手段によって強固に固
着されている。そして、上記中空部（３ａ）には以下に
述べるダンパ体（４）、バネ部材（５）および粘性流体
（６）が収納されている。

ダンパ体（４）は上記ケーシング（３）の中空部（３ａ
）に収納された円形断面で成るドーナツ状で、後述する
粘性流体（６）との接触面積が大きくなるように構成さ
れた金属製質量体であって、ケーシング（３）内の内周
壁（３ｂ）に接触しないように所定寸法だけ移動可能に
バネ部材（５）によって弾性支持されている。また、該
ダンパ体（４）にはその表面の複数箇所にスリット（Ｓ
），（Ｓ）・・・が刻没されており、後述する粘性流体
（６）の粘性が不足している場合に該スリット（Ｓ）が
、ダンパ体（４）の反共振運動の抵抗となり、高い粘性
を有する粘性流体を採用した場合と同様の作用を発揮す
るように構成されている。

バネ部材（５）はコイルスプリングであって、上記ダン
パ体（４）の外周に巻回されていると共に、ケーシング
（３）内の２箇所に対称的に配設され、その一端（５ａ
）はダンパ体（４）に、他端（５ｂ）はケーシング内周
壁（３ｂ）に固着されて上記ダンパ体（４）を支持して
おり、ダンパ体（４）のいかなる運動に対しても同様の
付勢力が働くようになっている。そして、本例の場合、
上記ダンパ体（４）の質量およびバネ部材（５）のバネ
定数によって決定される反共振可能な共振固有値は例え
ば圧縮機（２）の運転周波数が約２３Ｈｚでのロータ回
転数における振動数に設定されている。また、ケーシン
グ（３）の各内周壁（３ｂ）には該内周壁（３ｂ）とダ
ンパ体（４）の移動に伴う接触を抑制するために、複数
箇所にラバー等で成る弾性体（７）が突設されている。

そして、上記ケーシング（３）の環状中空部（３ａ）に
は粘性流体（６）が充填されている。

この粘性流体（６）は具体的にはシリコンオイル等の粘
性の高いものが適用され、また、ダンパ体（４）および
バネ部材（５）に腐蝕を起こさせない材料であって、圧
縮機（２）の作動時には圧縮機（２）の振動に反共振す
る上記ダンパ材（４）の運動の抵抗として働き、その反
共振可能な共振固有値を拡張させる働きをする。

次に、上記構成における本振動抑制装置の作用について
説明する。

圧縮機（２）を駆動させると、吸入管（２ｃ）から吸入
された冷媒は該圧縮機（２）内で圧縮された後、吐出管
（２ｄ）から冷媒配管へ送給される。そして、この圧縮
機の駆動に伴うロータ（図示省略）の１回転中にトルク
変動が生じるので該圧縮機には、その回転数に応じた振
動数の振動が発生する。そして、特に運転開始直後にお
いて、一時的にその振幅が大きくなる。つまり、第４図
は振動抑制装置を設けた場合を実線で、設けない場合は
破線で示し、Ａ部に示すように駆動開始直後で運転周波
数を１０〜２０Ｈｚ付近で制御している場合においては
過度的に振動が大きくなり、その後、運転周波数が２０
Ｈｚ以上の定常運転制御に移る。この定常運転制御は運
転周波数が２０Ｈｚから６０Ｈｚ程度まで適宜選定が自
在となりており、ロータが高回転になるに従って、その
振動の振幅は小さくなっていく。そして、本例で振動を
低減させようとする範囲は、上記定常運転時で振幅の大
きい低回転域、特に運転周波数が２０〜４０Ｈｚ付近の
広範囲に亘る領域である。即ち、この範囲で圧縮機（２
）の運転が行われている場合、特に、運転周波数２３Ｈ
ｚの付近制御で圧縮機が回転している時にあっては、上
記圧縮機（２）の振動に対してダンパ体（４）がバネ部
材（５）に弾性支持されつつ粘性流体（６）内で反共振
して圧縮機（２）の振動を減衰させる方向に働く（第４
図Ｂ部）。また、圧縮機（２）の回転数を伜かに変更さ
せた時にはダンパ材（４）の質量およびバネ部材（５）
のバネ定数で決定される共振固有値は粘性流体（６）の
減衰作用により拡張されているために、広範囲（２０〜
４０Ｈｚ）においてダンパ体（４）は反共振が可能であ
って、該反共振による振動の減衰が行われ、振動抑制装
置を用いない場合（第４図破線）に比べて低周波数運転
領域（２０〜４０Ｈｚ）における振動の振幅は遥かに低
減されている。即ち、従来からのダンパ体（４）とバネ
部材（５）による反共振効果に粘性流体（６）の粘性減
衰効果を加えることで上記の効果を発揮させるものであ
る。

（第２実施例） 次に、本発明における第２実施例を説明する。

本例のものは、バネ部材（５）の変形例である。

第５図に示すように、ケーシング（３）は低円筒状で形
成され、その中央部付近はバネ部材（５）としての板バ
ネの支持部（３Ｃ）となっている。

板バネ（５）はその両端（５ｄ），　　（５ｅ）がダン
パ体（４）の内周面（４ａ）に固若されており、中央部
（５ｃ、）の上下端はケーシング（３）の支持部（３Ｃ
）にボルト止め等の手段によって取付けられている。そ
の他の構成は上述した第１実施例の構成と略同様である
。そして、この様な構成によればダンパ体（４）はその
円周方向への移動許容量が増し、圧縮機（２）特有の振
動、即ち円弧を描くような振動に対して最適な反共振運
動を行うことができる。

（第３実施例） 次に、本発明における第３実施例を説明する。

本例のものは、振動抑制装置を複数個（本例では４箇所
）の制振器で構成したものである。

第６図に示すように、本例における振動抑制装置（１）
は圧縮機（２）の容器（２ａ）の上面（２ｂ）で、しか
もロータの回転中心（Ｏ）と同心上で且つ対称な位置に
制振器（ｌａ），（ｌａ）・・・が配置されている。こ
の制振器（１ａ）は第７図に示すように、略直方体の密
閉ケーシング（３）内でバネ部材（５）に弾性支持され
たダンパ体（４）が粘性流体（６）に浸漬されて成って
いるものであり、圧縮機の性能等に応じて適宜取付け個
数を変更することが可能となっており、反共振領域の設
定やその拡張幅の設定が自在な構成となる。

尚、上述した各実施例においては、振動抑制装置（１）
を圧縮機（２）の上面（２ｂ）に取付けたが、本発明は
これに限るものではなく、該圧縮機（２）の側面、底面
若しくは圧縮機内部へ取付けることも可能であって、何
れにしてもロータの回転中心に対して対称な位置であれ
ば取付け箇所が限定されるものではない。また、ダンパ
体（４）にスリット（Ｓ）を設けたが、請求項（１）に
係る発明においては必ずしも設ける必要はないものであ
る。

（発明の効果） 上述したように、本発明は以下に述べるような効果を有
する。

請求項（１）に係る発明においては、振動抑制装置のケ
ーシング内には所定の減衰係数を有する粘性流体が充填
されていることにより、ダンパ体の反共振運動に減衰力
が働くことでダンパ体の反共振領域は拡張されて、該ダ
ンパ体の質量およびバネ部材のバネ定数によって決定さ
れる固有振動数のみならず、その周辺の振動数で振動す
る圧縮機の振幅をも減少させることが可能となり、ダン
パ体およびバネ部材による反共振効果と粘性流体による
粘性減衰効果が相俟って、広範囲に亘る振動低減効果が
発揮される。

請求項（ａに係る発明においては、ダンパ体は、その表
面にスリットが設けられていることにより、該スリット
が粘性流体内でのダンパ体の反共振運動の抵抗として働
き、粘性流体の粘性が不足している場合でも高い粘性を
有する粘性流体を採用した場合と同様の作用を発揮し、
このスリットの形状を適宜設定することで、所望の反共
振領域の設定が可能となる。また、粘性流体の粘性が自
由に選択できる。

請求項（３）に係る発明においては、ダンパ体はその中
央部が開口されたドーナツ状に形成されているために、
円板状のダンパ体に比べて粘性流体との接触面積を大き
くすることが可能となり、該粘性流体内で反共振運動の
際に、抵抗が大きくなり、減衰作用が向上されて反共振
領域の拡張が図れる。

請求項（４）に係る発明においては、振動抑制装置はロ
ータの回転中心と同心上に複数の割振器が設けられるた
めに、その取付け個数は圧縮機の性能等に応じて変更自
在であって、所望の制振作用を発揮する振動抑制装置の
採用が可能となる。

請求項（５）に係る発明においては、バネ部材がコイル
バネであるために、ダンパ体のいかなる移動に対しても
同様の付勢力が働き、安定した反共振運動を行うことが
可能となる。

請求項（６）に係る発明はにおいては、バネ部材は板バ
ネであるために、圧縮機の振動特有の円弧を描くような
振動に対して有効な反共振運動を行うことが可能となり
、振動減衰性に優れた反共振運動を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
振動抑制装置の一部を破断した平面図、第２図は圧縮機
に振動抑制装置が取付けられた状態を示す斜視図、第３
図は第１図における■−■線に沿った断面図、第４図は
圧縮機の運転周波数と振動振幅との関係を従来のものと
比較した図である。第５図は本発明の第２実施例におけ
る第１図相当図である。第６図および第７図は本発明の
第３実施例を示し、第６図は第２図相当図、第７図は制
振器の一部破断斜視図である。 （１）・・・振動抑制装置 （１ａ）・・・制振器 （２）・・・圧縮機 （２ａ）・・・容器 （２ｂ）・・・上面（外面） （３）・・・ケーシング （４）・・・ダンパ体 （５）・・・バネ部材 （６）・・・粘性流体 （Ｓ）・・・スリット 第４ 図 第５ 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転数が可変なロータを有する回転型圧縮機（２
   ）において、該回転型圧縮機（２）の容器（２ａ）の外
   面（２ｂ）にケーシング（３）が固着され、該ケーシン
   グ（３）内には上記ロータの回転中心と同心上にダンパ
   体（４）がバネ部材（５）により保持されて収納され、
   該ダンパ体（４）の質量およびバネ部材（５）のバネ定
   数は固有振動数が予め設定された上記圧縮機（２）の低
   回転時における低振動数に一致するように設定される一
   方、上記ケーシング（３）内には所定の減衰係数を有す
   る粘性流体（６）が充填されていることを特徴とする回
   転型圧縮機の振動抑制装置。
2. （２）上記請求項（１）記載の振動抑制装置において、
   ダンパ体（４）には、その表面にスリット（Ｓ）が設け
   られていることを特徴とする回転型圧縮機の振動抑制装
   置。
3. （３）上記請求項（１）または（２）記載の振動抑制装
   置において、ダンパ体（４）はその中央部が開口された
   ドーナツ状に形成されていることを特徴とする回転型圧
   縮機の振動抑制装置。
4. （４）回転数が可変なロータを有する回転型圧縮機（２
   ）において、該回転型圧縮機（２）の容器（２ａ）の外
   面（２ｂ）に複数個の制振器（１ａ）が上記ロータの回
   転中心（Ｏ）と同心上に配設され、上記制振器（１ａ）
   は容器外面（２ｂ）に固着されたケーシング（３）内に
   ダンパ体（４）がバネ部材（５）によって保持されて収
   納され、該ダンパ体（４）の質量およびバネ部材（５）
   のバネ定数は固有振動数が予め設定された上記圧縮機（
   ２）の低回転時における低振動数に一致するように設定
   される一方、上記ケーシング（３）内には所定の減衰係
   数を有する粘性流体（６）が充填されていることを特徴
   とする回転型圧縮機の振動抑制装置。
5. （５）上記請求項（１）、（２）、（３）または（４）
   記載の振動抑制装置において、バネ部材（５）はコイル
   バネであることを特徴とする回転型圧縮機の振動抑制装
   置。
6. （６）上記請求項（１）、（２）、（３）または（４）
   記載の振動抑制装置において、バネ部材（５）は板バネ
   であることを特徴とする回転型圧縮機の振動抑制装置。