JPH05288180A - 回転式圧縮機 - Google Patents

回転式圧縮機

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Publication number
JPH05288180A
JPH05288180A JP8356092A JP8356092A JPH05288180A JP H05288180 A JPH05288180 A JP H05288180A JP 8356092 A JP8356092 A JP 8356092A JP 8356092 A JP8356092 A JP 8356092A JP H05288180 A JPH05288180 A JP H05288180A
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JP
Japan
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equation
plane
balance weight
shaft
center
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Pending
Application number
JP8356092A
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English (en)
Inventor
Ichiro Morita
一郎 森田
Takao Yoshimura
多佳雄 吉村
Masanori Kobayashi
正則 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクル等に使用される回転式圧縮機に
おいて、騒音,振動の小さい回転式圧縮機を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 ロータ2aの機械部9側及び反機械部側に、
それぞれ第1バランスウエイト2c,第2バランスウエ
イト2dを配設し、副軸受8側のシャフト3に第3バラ
ンスウエイト2eを配設し、ローラ5の重心を通るシャ
フト3に垂直な平面を平面I、第1バランスウエイト2
cの重心を通るシャフト3に垂直な平面を平面II、第2
バランスウエイト2dの重心を通るシャフト3に垂直な
平面を平面IIIとし、第3バランスウエイト2eの重心
を通るシャフト3に垂直な平面を平面IVとし、平面Iと
平面IIの距離をL1、平面IIと平面IIIとの距離をL2
し、平面Iと平面IVの距離をL3とし、第1,第2及び
第3バランスウエイト2c,2d,2eの質量,形状,
固定位置等を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクル等に使用
される回転式圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】回転式圧縮機は、一般にシャフトに偏心
部を設けシャフトの回転により冷媒ガスの圧縮を行って
いる。そのため、回転体としてのバランスを保つため
に、ロータに2つのバランスウエイトを設け、副軸受の
反電動機側にもバランスウエイトを設けている。例え
ば、特開平1−104996号公報に示されているもの
がある。
【0003】以下、図面を参照しながら上記従来の回転
式圧縮機の一例について説明する。図3は従来の回転式
圧縮機の縦断面図であり、図4は図3におけるI−I′
線の矢視図である。図3,図4において、1は密閉ケー
シング、2は電動機部であり、シャフト3を介してシリ
ンダ4,ローラ5,ベーン6,主軸受7,副軸受8によ
り構成される機械部9と連結している。また、シャフト
3は主軸3a,副軸3b,クランク偏心部3cよりな
る。
【0004】10はベーン背面に設けられたスプリング
である。11はシリンダ4内で、ローラ5,往復板6,
主軸受7,副軸受8により構成される圧縮室である。1
2はシャフト3と連結する給油機構である。13は副軸
受8に固定された吸入管であり、副軸受8の吸入通路1
4a(図示せず)、シリンダ4の吸入通路14bを介し
て圧縮室11と連通している。15は吐出孔であり吐出
弁16(図示せず)を介して密閉ケーシング1内と連通
している。17は吐出管であり密閉ケーシング1内に開
放している。18は潤滑油である。
【0005】また、電動機部2はロータ2aとステータ
2bにより構成され、ロータ2aには機械部側及び反機
械部側にそれぞれ第1バランスウエイト2c,第2バラ
ンスウエイト2dが固定されている。
【0006】さらに、副軸受8の反電動機側のシャフト
3に第3バランスウエイト2eが固定されている。
【0007】また、電動機部2のロータ2aとステータ
2b間には組立時、エアギャップδが確保されている。
【0008】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。機械部9にて冷媒を圧
縮する際に、シャフト3のクランク偏心部3c及びロー
ラ5の回転のアンバランスをなくすために、ロータ2a
の機械部側に第1バランスウエイト2c、反機械部側に
第2バランスウエイト2dを設けて、副軸受8の反電動
機側のシャフト3に第3バランスウエイト2eを設けて
いる。また、クランク偏心部3c及びローラ5の重心位
置に対して、第1バランスウエイト2c及び第3バラン
スウエイト2eの重心はシャフト3の回転方向において
180°ずれた位置であり、第2バランスウエイト2d
の重心は同じ位置に設けている。
【0009】さらに、シャフト3が回転した際には、3
つのバランスウエイト2c,2d,2e等に遠心力が作
用し、シャフト3はたわみながら回転する。従って圧縮
機運転中においては、ロータ2aとステータ2b間のエ
アギャップは、組立時の平均エアギャップδよりも小さ
くなる。
【0010】以上のように、クランク偏心部3cのアン
バランスに対して、3つのバランスウエイトにて動バラ
ンスをとるため、第3バランスウエイトの無いものと比
べて、第1,第2バランスウエイトの質量を軽減できる
ため、シャフト3のたわみを小さく抑えることによる入
力低減及び信頼性向上の効果や、アンバランスによる振
動を低くできる効果等があり、特に高速回転時にその効
果は顕著である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ロータの位置決め誤差、第1,第2及び
第3バランスウエイトの位置決め誤差、質量のバラツキ
等によるアンバランスは、振動を発生させる一因であ
り、特に圧縮機を高速で運転する場合に顕著となる。ま
た、そのアンバランスと振動との相関も不明確であり、
圧縮機の運転周波数に対して振動の面で実使用上問題が
ないバランス設計を行うことができず、しばしば特に高
速運転時において振動が大きくなるという課題を有して
いた。
【0012】さらに、高速回転になるほど第1バランス
ウエイト,第2バランスウエイト及び第3バランスウエ
イト等に作用する遠心力が増大し、そのためシャフトの
たわみも増大してエアギャップ不同が発生し、その結果
騒音が増大する。また、エアギャップ不同と騒音との相
関も不明確であり、圧縮機の運転周波数に対して、エア
ギャップ不同による騒音の面で実使用上問題がない設計
を行うことができず、しばしば高速運転時において騒音
が大きくなるという課題を有していた。
【0013】本発明は従来の課題を解決するもので、バ
ランス形態及びエアギャップ特性を明確にすることで、
アンバランスによる振動の発生並びにエアギャップ不同
による騒音の発生を抑制することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の回転式圧縮機は、シリンダ、シリンダの両端に
固定された主軸受及び副軸受、クランク偏心部を有する
シャフト、クランク偏心部に嵌められたローラ等の機械
部と、ステータ,ロータの電動機部と、ロータの機械部
及び反機械部側にそれぞれ第1バランスウエイト,第2
バランスウエイトを配設し、副軸受の反電動機側の前記
シャフトに第3バランスウエイトを配設した回転式圧縮
機において、ローラの重心を通るシャフトに垂直な平面
を平面I、第1バランスウエイトの重心を通る前記シャ
フトに垂直な平面を平面II、第2バランスウエイトの重
心を通るシャフトに垂直な平面を平面IIIとし、第3バ
ランスウエイトの重心を通るシャフトに垂直な平面を平
面IVとし、平面Iと平面IIの距離をL1、平面IIと平面I
IIとの距離をL2とし、平面Iと平面IVの距離をL3
し、前記クランク偏心部とローラの質量の和をM1、第
1バランスウエイト,第2バランスウエイト及び第3バ
ランスウエイトの質量をそれぞれM2,M3,M 4とし、
質量M1,M2,M3,M4の重心とシャフト中心を通る軸
との距離をそれぞれR1,R2,R3,R4とし、運転され
る最大周波数をFMAXとし、組立時のエアギャップをδ
とした場合に、(数10)に示したエアギャップの離心
率eが50%以下であり、かつ(数11)に示した係数
1が(数12)を満足し、かつ(数13)に示した係
数C2が(数14)を満足し、かつ(数15)に示した
係数C3が(数16)を満足し、かつ(数17)に示し
た係数C4が(数18)を満足するように設計したもの
である。
【0015】
【数10】
【0016】
【数11】
【0017】
【数12】
【0018】
【数13】
【0019】
【数14】
【0020】
【数15】
【0021】
【数16】
【0022】
【数17】
【0023】
【数18】
【0024】
【作用】本発明の回転式圧縮機は上記した構成により、
クランク偏心部及びローラによるアンバランスを、ロー
タの第1及び第2バランスウエイト、さらに副軸受部側
のシャフトの第3バランスウエイトにより動バランス的
にバランスをさせることにより、圧縮機の運転周波数内
においてアンバランスによる振動を実使用上問題のない
程度に抑制することができるものである。また、さらに
エアギャップ不同に起因する騒音を実使用上問題の内程
度に抑制することができるものである。
【0025】
【実施例】以下、本発明による回転式圧縮機の第1の実
施例について、図面を参照しながら説明する。尚、従来
と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省
略する。
【0026】図1は本発明の第1の実施例による回転式
圧縮機の縦断面図である。図2は当社実験によるアンバ
ランスによる回転式圧縮機のエアギャップ−振動特性図
である。
【0027】図1において、3cはクランク偏心部、5
はローラ、2cはロータ2aの機械部側に設けた第1バ
ランスウエイト、2dはロータ2aの反機械部側に設け
た第2バランスウエイトである。
【0028】さらに、副軸受8の反電動機側のシャフト
3に第3バランスウエイト2eが固定されている。又、
ローラの重心を通るシャフトに垂直な平面を平面I、第
1バランスウエイトの重心を通るシャフトに垂直な平面
を平面II、第2バランスウエイトの重心を通るシャフト
に垂直な平面を平面IIIとし、第3バランスウエイトの
重心を通るシャフトに垂直な平面を平面IVとし、平面I
と平面IIの距離をL1、平面IIと平面IIIとの距離をL2
とし、平面Iと平面IVの距離をL3とし、クランク偏心
部とローラの質量の和をM1、第1バランスウエイト,
第2バランスウエイト及び第3バランスウエイトの質量
をそれぞれM2,M3,M4とし、質量M1,M2,M3,M
4の重心とシャフト中心を通る軸との距離をそれぞれ
1,R2,R3,R4とし、運転される最大周波数をF
MAXとし、組立時のエアギャップをδとした場合に、
(数19)に示したエアギャップの離心率eが50%以
下であり、かつ(数20)に示した係数C1が(数2
1)を満足し、かつ(数22)に示した係数C2が(数
23)を満足し、かつ(数24)に示した係数C3
(数25)を満足し、かつ(数26)に示した係数C4
が(数27)を満足するように第1及び第2バランスウ
エイト2c,2dの質量,形状,固定位置を決定してい
る。
【0029】
【数19】
【0030】
【数20】
【0031】
【数21】
【0032】
【数22】
【0033】
【数23】
【0034】
【数24】
【0035】
【数25】
【0036】
【数26】
【0037】
【数27】
【0038】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。電動機部2によりシャ
フト3が回転し、クランク偏心部3c及びローラ5が偏
心して回転する。従って平面Iにおいてアンバランスが
生じるため、このアンバランスをなくす、すなわち動バ
ランスをとるためにロータ2aに第1バランスウエイト
2c,第2バランスウエイト2dを配設し、副軸受8側
のシャフト3に第3バランスウエイト2eを配設してい
る。
【0039】動バランスは(数20)に示した係数
1、(数22)に示した係数C2、(数24)に示した
係数C3、(数26)に示した係数C4の各係数値が全て
1となった場合に動バランスが最もとれていることにな
る。しかしながら実際は、第1バランスウエイト2c,
第2バランスウエイト2d,第3バランスウエイト2e
の質量のバラツキ、位置決め誤差等により、C1,C2
3,C4の各係数が全て1となることはまずなく、その
ためアンバランスによる振動が発生し、特に高速回転時
には顕著となる。
【0040】しかしながら、係数C2,C3,C4がそれ
ぞれ(数23),(数25),(数27)を満足し、か
つ係数C1が(数21)を満足するように第1バランス
ウエイト2c,第2バランスウエイト2d,第3バラン
スウエイト2eの質量,形状,固定位置等を決定するこ
とにより、圧縮機が運転される周波数全域にわたってア
ンバランスによる振動を回転振動以下に抑えられ、実使
用上問題のない程度まで振動を小さくすることができる
ことが当社実験により明確となっている。
【0041】また、第1バランスウエイト2c,第2バ
ランスウエイト2d,第3バランスウエイト2e等に作
用する遠心力によりシャフト3がたわみ、圧縮機運転時
においてはエアギャップ不同が発生し、その結果騒音が
増大する。特に高速回転時には顕著となる。
【0042】しかしながら、組立時のエアギャップ
(δ)に対する組立時のエアギャップと最小エアギャッ
プの差(δ−δmin)の比率であるエアギャップの離心
率eが(数19)を満足することにより、圧縮機が運転
される周波数全域にわたってシャフトのたわみによるエ
アギャップの離心率を50%以下とすることができ、実
使用上問題のない程度までエアギャップ不同による騒音
を抑えることができることが当社実験により明確となっ
ている。
【0043】従って運転される最大周波数をFMAX
し、組立時のエアギャップをδとした場合に、(数1
9)に示したエアギャップの離心率eが50%以下であ
り、かつ(数20)に示した係数C1が(数21)を満
足し、かつ(数22)に示した係数C2が(数23)を
満足し、かつ(数24)に示した係数C3が(数25)
を満足し、かつ(数26)に示した係数C4が(数2
7)を満足するように第1バランスウエイト2c,第2
バランスウエイト2d,第3バランスウエイト2eの質
量,形状,固定位置等を決定することにより、圧縮機が
運転される周波数全域にわたってアンバランスによる振
動を回転振動以下に抑えられ、かつエアギャップの離心
率を50%以下とすることができる。
【0044】その結果、アンバランスによる振動及びエ
アギャップ不同による騒音を実使用上問題のないレベル
に小さくすることができる。
【0045】以上のように本実施例の回転式圧縮機は、
ロータの機械部側及び反機械部側にそれぞれ第1バラン
スウエイト,第2バランスウエイトを配設し、副軸受の
反電動機側のシャフトに第3バランスウエイトを配設し
た回転式圧縮機において、ローラの重心を通るシャフト
に垂直な平面を平面I、第1バランスウエイトの重心を
通るシャフトに垂直な平面を平面II、第2バランスウエ
イトの重心を通るシャフトに垂直な平面を平面IIIと
し、第3バランスウエイトの重心を通るシャフトに垂直
な平面を平面IVとし、平面Iと平面IIの距離をL1、平
面IIと平面IIIとの距離をL2とし、平面Iと平面IVの距
離をL3とし、クランク偏心部とローラの質量の和を
1、第1バランスウエイト,第2バランスウエイト及
び第3バランスウエイトの質量をそれぞれM2,M3,M
4とし、質量M1,M2,M3,M4の重心とシャフト中心
を通る軸との距離をそれぞれR1,R2,R3,R4とし、
運転される最大周波数をFMAXとし、組立時のエアギャ
ップをδとした場合に、(数19)に示したエアギャッ
プの離心率eが50%以下であり、かつ(数20)に示
した係数C1が(数21)を満足し、かつ(数22)に
示した係数C2が(数23)を満足し、かつ(数24)
に示した係数C3が(数25)を満足し、かつ(数2
6)に示した係数C4が(数27)を満足するように設
計することで、圧縮機が運転される周波数全域にわたっ
てアンバランスによる振動及びエアギャップ不同による
騒音を抑制することができる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロータの
機械部側及び反機械部側にそれぞれ第1バランスウエイ
ト,第2バランスウエイトを配設し、副軸受側のシャフ
トに第3バランスウエイトを配設し、ローラの重心を通
るシャフトに垂直な平面を平面I、第1バランスウエイ
トの重心を通るシャフトに垂直な平面を平面II、第2バ
ランスウエイトの重心を通るシャフトに垂直な平面を平
面IIIとし、第3バランスウエイトの重心を通るシャフ
トに垂直な平面を平面IVとし、平面Iと平面IIの距離を
1、平面IIと平面IIIとの距離をL2とし、平面Iと平
面IVの距離をL3とし、クランク偏心部とローラの質量
の和をM1、第1バランスウエイト,第2バランスウエ
イト及び第3バランスウエイトの質量をそれぞれM2
3,M4とし、質量M1,M2,M3,M4の重心とシャフ
ト中心を通る軸との距離をそれぞれR 1,R2,R3,R4
とし、運転される最大周波数をFMAXとし、組立時のエ
アギャップをδとした場合に、(数10)に示したエア
ギャップの離心率eが50%以下であり、かつ(数1
1)に示した係数C1が(数12)を満足し、かつ(数
13)に示した係数C2が(数14)を満足し、かつ
(数15)に示した係数C3が(数16)を満足し、か
つ(数17)に示した係数C4が(数18)を満足する
ように設計したものであるため、運転される周波数の範
囲において、アンバランスによる振動及びギャップ不同
による騒音の小さい回転式圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転式圧縮機の一実施例の縦断面図
【図2】アンバランスによる回転式圧縮機のエアギャッ
プ振動特性図
【図3】従来の回転式圧縮機の縦断面図
【図4】図3のI−I′線における矢視図
【符号の説明】
2 電動機部 2a ロータ 2b ステータ 2c 第1バランスウエイト 2d 第2バランスウエイト 2e 第3バランスウエイト 3 シャフト 3c クランク偏心部 4 シリンダ 5 ローラ 7 主軸受 8 副軸受 9 機械部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ、前記シリンダの両端に固定さ
    れた主軸受及び副軸受、クランク偏心部を有するシャフ
    ト、前記クランク偏心部に嵌められたローラ等の機械部
    と、ステータ,ロータの電動機部と、前記ロータの機械
    部及び反機械部側にそれぞれ第1バランスウエイト,第
    2バランスウエイトを配設し、前記副軸受の反電動機側
    の前記シャフトに第3バランスウエイトを配設した回転
    式圧縮機において、前記ローラの重心を通るシャフトに
    垂直な平面を平面I、前記第1バランスウエイトの重心
    を通る前記シャフトに垂直な平面を平面II、前記第2バ
    ランスウエイトの重心を通る前記シャフトに垂直な平面
    を平面IIIとし、前記第3バランスウエイトの重心を通
    る前記シャフトに垂直な平面を平面IVとし、平面Iと平
    面IIの距離をL1、平面IIと平面IIIとの距離をL2
    し、平面Iと平面IVの距離をL3とし、前記クランク偏
    心部とローラの質量の和をM1、前記第1バランスウエ
    イト,第2バランスウエイト及び第3バランスウエイト
    の質量をそれぞれM2,M3,M4とし、前記質量M1,M
    2,M3,M4の重心とシャフト中心を通る軸との距離を
    それぞれR1,R2,R3,R4とし、運転される最大周波
    数をFMAXとし、組立時のエアギャップをδとした場合
    に、(数1)に示したエアギャップの離心率eが50%
    以下であり、かつ(数2)に示した係数C1が(数3)
    を満足し、かつ(数4)に示した係数C2が(数5)を
    満足し、かつ(数6)に示した係数C3が(数7)を満
    足し、かつ(数8)に示した係数C4が(数9)を満足
    するように設計したことを特徴とする回転式圧縮機。 【数1】 【数2】 【数3】 【数4】 【数5】 【数6】 【数7】 【数8】 【数9】
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