JPH02305385A - 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、広範囲に亘る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回転中において負荷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−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（
重錘）を取付け、このバネ部材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た反共振型の
振動抑制装置がある。

また、上記負荷トルク変動に着目して、ロータを回転さ
せるモータの発生トルクを該負荷トルク変動に応じて制
御し、振動の発生を抑制させるようにしたトルク制御型
の振動抑制装置もある。

（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、以下
のような課題を有している。つまり、前者の反共振型の
振動抑制装置では、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。一方、後
者のトルク制御型の振動抑制装置にあっては、モータの
トルク制御に多大な電力を要するために、モータの効率
が低下し、圧縮機効率が低下するという問題があった。

そこで、本発明はダンパ体を支持部材によって弾性支持
してなる制振器の固有振動数を変更自在に構成すること
によって、広範囲に亘って反共振可能とし、振動の振幅
を低減させることを目的とする。

（課題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、回転数の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）には、ダンパ体（４）が支持部材（５）により振
動可能に弾性支持されて圧縮機（２）の振動に対し反共
振する固有振動数を有する制振器（３）が設けられる一
方、該制振器（３）の固有振動数を変更する変更手段（
６）が設けら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、支持
部材は自由端（５ａ）にダンパ体（４）が取付けられた
板バネ（５）で構成される一方−１変更手段（６）は、
板バネ（５）の基端部（５ｂ）に係合して該板バネ（５
）を支持するローラ手段（７）と、該ローラ手段（７）
を駆動する駆動手段（８）と、板バネ（５）のローラ手
段（７）からの突出長さく、Ｑ）を変化させて制振器（
３）の固有振動数が変更するように駆動手段（８）を制
御する制御手段（９）とより構成さ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）記載の振
動抑制装置において、第４図に示すように、支持部材は
自由端（１０ａ）にダンパ体（４）が取付けられたコイ
ルバネ（１０）と、該コイルバネ（１０）の伸縮方向に
進退可能な減衰器（１１）とで構成される一方、変更手
段は、コイルバネ（１０）に係合して該コイルバネ（１
０）の巻き数を調整する調整手段（１２）と、コイルバ
ネ（１０）の巻き数を変化させて制振器（３）の固有振
動数が変更するように調整手段（１２）を制御する制御
手段（９）とより構成されていることを特徴とする 請求項（４）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６図に示すように、支持部材は
、回転型圧縮機（２）の容器上面（２ｂ）に立設される
と共にダンパ体（１５）が挿通されて該ダンパ体（１５
）を弾性支持する弾性棒（１４）で構成される一方、変
更手段は上記容器上面（２ｂ）とダンパ体（１５）間に
設けられダンパ体（１５）の弾性棒（１４）に対する支
持高さを調整する調整ネジ（１６）と、該調整ネジ（１
６）を回転させる駆動手段（８）と、上記弾性棒（１４
）に対するダンパ体（１５）の支持高さを変化させて制
振器（３）の固有振動数が変更するように上記駆動手段
（８）の駆動を制御する制御手段（１７）とより構成さ
れている。

（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、制振器
（３）のダンパ体（４）の質量および該ダンパ体（４）
を弾性支持している支持部材（５）によって決定される
固有振動数が変更手段（６）によって上記圧縮機（２）
の振動数に反共振可能な固有振動数に設定され、制振器
（３）の反共振によって上記圧縮機振動の振幅は減衰さ
れる。即ち、圧縮機（２）の回転数の変更に伴い振動数
が変動しても、該振動数に追従して制振器（３）の固有
振動数が変更され、広範囲に亘ってダンパ体（４）が反
共振運動する。

請求項（２）に係る発明においては、制御手段（９）が
圧縮機（２）の運転状態を検知し、その検知信号を駆動
手段（８）に送信することで該駆動手段（８）はローラ
手段（７）を上記検知信号に応じて、灰量回転方向に所
定回転量だけ回転させて、板バネ（５）のローラ手段（
７）からの突出長さく４１１）を変化させ、その突出長
さＣ１１）によるバネ定数とダンパ体（４）の質量によ
り決定される固有振動数を圧縮機（２）の振動数と一致
するように変更し、広範囲に亘って圧縮機（２）の振動
と反共振し、減衰作用を特徴する 請求項（３）に係る発明においては、上記請求項（２）
の作用と同様に制御手段（９）の検知信号によって調整
手段（１２）を制御して、コイルバネ（１０）の巻き数
を変化させ、その巻き数によるバネ定数とダンパ体（４
）の質量により決定される固有振動数を圧縮機（２）の
振動数と一致するように設定させ、圧縮機の振動に反共
振して減衰作用をなす。また、支持部材には減衰器（１
１）が設けられていることにより、上記反共振可能な領
域が拡張され、確実な反共振運動が得られる。

請求項（４）に係る発明においては、上記請求項（２）
記載の発明における作用と同様に、制御手段（１７）の
検知信号によって駆動手段（８）の駆動を制御して、調
整ネジ（１６）を回転させることによりダンパ体（１５
）の支持高さを調整し、その高さ寸法により決定される
弾性棒（１４）のバネ定数とダンパ体（１５）の質量に
より決定される固有振動数を圧縮機（２）の振動数と一
致するよ−　１〇　− うに設定し、圧縮機（２）の振動に反共振させて減衰作
用を得る。

（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、ダンパ体（４）およ
び支持部材である板バネ（５）からなる制振器（３）と
、ローラ手段（７）、駆動手段としてのモータ（８）お
よび制御手段（９）からなり、上記制振器（３）の固有
振動を変更するように構成された変更手段（６）とを主
要部として構成されている。

また、上記圧縮機（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（２ａ）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（２ａ）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。

制振器（３）は金属製質量体であるダンパ体（４）が上
記圧縮機（２）の上面（２ｂ）の半径方向に延びて配設
された板バネ（５）の自由端（５ａ）に取付けられて構
成されており、該板バネ（５）はその他端である基端部
（５ｂ）が上記ローラ手段（７）によってその上下面よ
り挾持されて支持されている。また、該ローラ手段（７
）は圧縮機上面（２ｂ）に支持された一対の支持ローラ
（７ａ）と一対の駆動ローラ（７ｂ）とより成り、支持
ローラ（７ａ）は上記板バネ（５）の基端部（５ｂ）を
支持しており、一方、駆動ローラ（７ｂ）はその回転軸
（７Ｃ）にモータ（８）が連結されており、該モータ（
８）の駆動によって回転して、該駆動ローラ（７ｂ）に
対する板バネ（５）の突出長さ、つまり第１図において
右方向への突出長さくＤ＞を変更自在としている。また
、上記モータ（８）には、その回転方向および回転量を
制御する制御手段（９）が連繋されている。該制御手段
（９）は圧縮機内のロータの回転数を検出する回転数検
出部（９ａ）と該回転数構山部（９ａ）の出力信号を受
けて上記モータ（８）の駆動を制御するコントローラ（
９ｂ）とから構成されている。従って、制御手段（９）
によるモータ（８）の駆動によって板バネ（５）の突出
長さく、Ｑ）が変更されることで（第１図矢印Ａ）、板
バネ（５）のバネ定数が変更され、該バネ定数とダンパ
体（４）の質量により制振器（３）の固有振動数が決定
されることになる。また、該制振器（３）の配設位置は
圧縮機（２）の振動に伴う反共振運動、即ちダンパ体（
４）の上下方向の揺動（第１図矢印Ｂ）によって該ダン
パ体（４）が圧縮機（２）の上面（２ｂ）に接触しない
ように設定されている。更に、上記ローラ手段（７）の
板バネ（５）を挾持する挾持力は反共振運動の際に板バ
ネ（５）がローラ手段（７）間で移動しないように比較
的大きく、板バネ（５）を強固に保持するように設定さ
れている。

そして、本例の場合、上記ダンパ体（４）の質量および
板バネ（５）のバネ定数によって決定される反共振可能
な固有振動数は例えば圧縮機（２）の運転周波数が２０
Ｈｚから７０Ｈｚの範囲でのロータ回転数における振動
数に設定可能とされている。

次に、上記構成における本振動抑制装置（１）の作用に
ついて説明する。

圧縮機（２）を駆動させると、冷媒吸入管（２Ｃ）から
吸入された冷媒は該圧縮機（２）内で圧縮された後、冷
媒吐出管（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
に負荷トルク変動が生じるので該圧縮機（２）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３図は振動抑制装置（１）を設けた場合
を実線で、設けない場合は破線で示し、０部に示すよう
に駆動開始直後で運転周波数が１０〜２０Ｈｚ付近で過
度的に振動が大きくなる。その後、運転周波数が２０Ｈ
ｚ以上の定常運転状態に移り、この定常運転状態は運転
周波数が２０Ｈ２から２００Ｈｚ程度まで適宜制御され
、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２０〜７０Ｈｚ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、回転数検出部（９ａ）でロータの回転数
を検出し、その検出信号をコントローラ（９ｂ）に送り
、該コントローラ（９ｂ）によってモータ（８）を駆動
させて駆動ローラ（７ｂ）の回転を制御して板バネ（５
）の突出長さくΩ）を変更する。即ち、該突出長さく、
Ｑ）を変更することで制振器（３）の固有振動数を圧縮
機（２）の振動数に一致させて該制振器（３）を反共振
させ、その反共振運動によって振動の振幅を低減する。

そして、上記回転数検出部（９ａ）は常時ロータの回転
数を検出しており、その回転数が変動した場合は該変動
に伴ってコントローラ（９ｂ）により、再びモータ（８
）を駆動させ、制振器（３）の固有振動数を圧縮機の振
動数に追従させて常に、反共振状態が得られるようにし
ており、振動抑制装置を用いない場合（第３図破線）に
比べて低回転数領域（２０〜７０Ｈｚ）における振動の
振幅は遥かに低減される。

この様な制振作用はパッシブな吸振動作をするものであ
りながらもアクティブ的な制御をなすものであって、セ
ミアクティブ制御振動抑制装置で、圧縮機効率を落とす
ことなく振動振幅の低減が可能としている。

（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、支持部材（５）に減衰作用を加えるよう
構成されたものである。第４図に示すように、制振器（
３）は支持部材としてコイルバネ（１０）と、該コイル
バネ（１０）の伸縮方向と平行に進退可能な減衰器とし
てのシリンダダンパ（１１）とが設けられて構成されて
いる。該シリンダダンパ（１１）は上記ダンパ体（４）
およびコイルバネ（１０）を支持しているだけでなく、
圧縮機（２）の振動に応じて反共振運動する制振器（３
）の振動振幅を減衰させる作用を成し、その反共振可能
な領域を拡張させるように構成されている。変更手段（
６）は第１実施例と同様にロータの回転数検出部（９ａ
）とコントローラ（９ｂ）を備えた制御手段（９）を有
すると共に、上記コイルバネ（１０）に係合して該コイ
ルバネ（１０）の巻き数を調整する調整手段（１２）を
備えている。該調整手段（１２）は、該コイルバネ（１
０）の支持点を変化させるように構成されており、制御
手段（９）からの検知信号によってコイルバネ（１０）
の巻き数を設定してそのバネ定数を可変としている。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、上記構成による動作は、圧縮機（２）の駆動に
伴って、制御手段（９）のロータ回転数検知手段（９ａ
）の検知信号がコントローラ（９ｂ）に送信され、調整
手段（１２）が作動して、コイルバネ（１０）の支持点
が変更されて該コイルバネ（１０）のバネ定数とダンパ
体（４）の質量によって決定される固有振動数が圧縮機
（２）の振動数に一致して、圧縮機（２）の振動を減衰
する。また、シリンダダンパ（４）は上記制振器（３）
の反共振領域を拡張させるために、より広範囲な制振動
作が得られる。

（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、支持部材に対してダンパ体を移動可能と
したものである。第５図および第６図に示すように、本
例における振動抑制装置（１）は、制振器として基台（
１３）、弾性棒（１４）　、ダンパ体・（１５）を、変
更手段として調整ネジ（１６）、駆動手段および制御手
段としてのサーボ機構（１７）を備えている。

基台（１３）は、円盤状の底板（１３ａ）を有しており
、該底板（１３ａ）がボルト止めによって圧縮機（２）
の上面（２ｂ）に固着されている。

また、該基台（１３）は、上記底板（１３ａ）の中央に
立設された円筒状の支持部材（１３ｂ）を有しており、
この支持部材（１３ｂ）は、図示しないロータの回転中
心上に設けられ、その内周面に、雌ネジが螺設されてい
る。更に、底板（１３ａ）には上記支持部材（１３ｂ）
を中心に複数本の弾性棒（１４）が同心円上に立設され
ている。

この弾性棒（１４）はバネ鋼等で形成された円柱状の弾
性体である。そして、本例におけるダンパ体（１５）は
下方を開口部とした逆椀状の質量体で構成されており、
その上部（１５ｂ）には、上記弾性棒（１４）の立設位
置に対応して挿入孔（１５ａ）が穿設されており、該挿
入孔（１５ａ）に弾性棒（１４）が挿入されることで該
ダンパ体（１５）は弾性支持されている。また、このダ
ンパ体（１５）は、その上部中央に開口（１５ｃ）が設
けられており、その開口（１’５　ｃ　）縁のフランジ
（１５ｄ）にはサーボ機構（１７）のケーシング（１７
ａ）が取付けられている。該サーボ機構（１７）は、ケ
ーシング（１７ａ）内にモータ（８）及びコントローラ
（１７ｂ）が内蔵され、上述した第１および第２実施例
と同様に圧縮機（２）の回転数の検出により、コントロ
ーラ（１７ｂ）が駆動手段であるモータ（８）を駆動制
御するように構成されている。そして、このモータ（８
）の駆動軸（８ａ）には調整ネジ（１６）が設けられて
おり、モータ（８）の回転により、該調整ネジ（１６）
がダンパ体（１５）に対して回転するようになっている
。この調整ネジ（１６）は、その上端付近を除いて雄ネ
ジが形成されていて、その雄ネジ部分が上記支持部材（
１３ｂ）の雌ネジに螺合されており、その回転に伴って
、支持部材（１３ｂ）からの突出高さが調整されるよう
に構成されている。即ち、サーボ機構（１７）の制御に
よるモータ（８）の駆動に伴う調整ネジ（１６）の回転
によってダンパ体（１５）の弾性棒（１４）による支持
高さが調整される構成となっており、この支持高さの調
整で弾性棒（１４）のバネ定数が変更されることになる
。

上記の構成によれば、ダンパ体（１５）は容器の振動に
対し支持部材を中心に周方向に反共振して容器の振動を
低減する。その際、サーボ機構（１７）の作動によって
調整ネジ（１６）を回転させ、該調整ネジ（１６）の支
持部材（１３ｂ）からの突出高さを変更し、ダンパ体（
１５）の質量と弾性棒（１４）のバネ定数により決定さ
れる固有振動数を変更させる。これにより、上述した第
１、第２実施例と同様に広範囲に亘って圧縮機の振動低
減が図れる。

尚、上述した各実施例においては、振動抑制装置を圧縮
機の上面に取付けたが、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、振動抑制装置の制
振器のダンパ体の質量および支持部材によって決定され
る固有振動数は、変更手段によって上記圧縮機の振動に
反共振可能な固有振動数に設定され、制振器の反共振に
よって上記圧縮機振動の振幅は減衰される。即ち、圧縮
機の回転数の変更に伴い振動数が変動しても、該振動に
追従して制振器の固有振動数が設定されるために、広範
囲に亘って、しかも圧縮機効率を維持しつつ、反共振運
動が行われ、圧縮機の振動が低減される。

請求項（２）に係る発明においては、圧縮機の運転状態
に応じて、板バネのローラからの突出長さを変化させ、
その突出長さによるバネ定数とダンパ体の質量により決
定される固有振動数を設定し、該固有振動数において圧
縮機の振動と反共振し、該振動が低減させることができ
るために、簡単な構成で制振器の固有振動を変更させる
ことができる。

請求項（３）に係る発明においては、コイルスプリング
の巻き数によって支持部材の固有振動数を変更するため
に、該固有振動数の微調整が可能であって、最適な固有
振動数を得易いばかりでなく、支持部材には減衰器が設
けられていることにより、上記反共振可能な領域は拡張
され、確実な反共振運動が得られる。

請求項（４）に係る発明においては、調整ネジを回転さ
せることによりダンパ体の支持高さを調整し、その高さ
寸法により決定されるバネ定数とダンパ体の質量により
最適な固有振動数を得ることかで−２２＝ き、簡単な制御でもって弾性棒のバネ定数の微調整が可
能であって、最適な反共振作用が得易く、確実な圧縮機
の振動の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
振動抑制装置を示す正面図、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図、第３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４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５図および第６図は本発明の第３実施例
を示し、第５図は振動抑制装置の斜視図、第６図はその
縦断面図である。 （１）・・・振動抑制装置 （２）・・・圧縮機 （２ａ）・・・容器 （３）・・・制振器 （４）・・・ダンパ体 （５）・・・板バネ（支持部材） （５ａ）、　　（１０ａ）・・・自由端（６）・・・変
更手段 （７）・・・ローラ手段 （８）・・・モータ（駆動手段） （９）・・・制御手段 （１０）・・・コイルバネ （１１）・・・シリンダダンパ（減衰器）（１４）・・
・弾性棒 （１６）・・・調整ネジ （１７）・・・サーボ機構（制御手段）（、ｌ１ｌ）・
・・突出長さ 特許出願人　　　　　ダイキン工業株式会社代理人　　
　　前　Ｉｎ　　弘、他２名＝　２４− ８　。　　ｄ　　８　、　。　　幅　。　。 １−１（ト）（ト）ｎ寸いい［Ｆ］ト 、　、　Ｏｒ−１寸［Ｆ］ト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転数の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）には
   、ダンパ体（４）が支持部材（５）により振動可能に弾
   性支持されて圧縮機（２）の振動に対し反共振する固有
   振動数を有する制振器（３）が設けられる一方、該制振
   器（３）の固有振動数を変更する変更手段（６）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。
2. （２）上記請求項（１）記載の振動抑制装置において、
   支持部材は自由端（５ａ）にダンパ体（４）が取付けら
   れた板バネ（５）で構成される一方、変更手段（６）は
   、板バネ（５）の基端部（５ｂ）に係合して該板バネ（
   ５）を支持するローラ手段（７）と、該ローラ手段（７
   ）を駆動する駆動手段（８）と、板バネ（５）のローラ
   手段（７）からの突出長さ（ｌ）を変化させて制振器（
   ３）の固有振動数が変更するように駆動手段（８）を制
   御する制御手段（９）とより構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。
3. （３）上記請求項（１）記載の振動抑制装置において、
   支持部材は自由端（１０ａ）にダンパ体（４）が取付け
   られたコイルバネ（１０）と、該コイルバネ（１０）の
   伸縮方向に進退可能な減衰器（１１）とで構成される一
   方、変更手段は、コイルバネ（１０）に係合して該コイ
   ルバネ（１０）の巻き数を調整する調整手段（１２）と
   、コイルバネ（１０）の巻き数を変化させて制振器（３
   ）の固有振動数が変更するように調整手段（１２）を制
   御する制御手段（９）とより構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）上記請求項（１）記載の振動抑制装置において、
   支持部材は、回転型圧縮機（２）の容器上面（２ｂ）に
   立設されると共にダンパ体（１５）が挿通されて該ダン
   パ体（１５）を弾性支持する弾性棒（１４）で構成され
   る一方、変更手段は上記容器上面（２ｂ）とダンパ体（
   １５）間に設けられダンパ体（１５）の弾性棒（１４）
   に対する支持高さを調整する調整ネジ（１６）と、該調
   整ネジ（１６）を回転させる駆動手段（８）と、上記弾
   性棒（１４）に対するダンパ体（１５）の支持高さを変
   化させて制振器（３）の固有振動数が変更するように上
   記駆動手段（８）の駆動を制御する制御手段（１７）と
   より構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。