JPS60259778A

JPS60259778A - 圧縮機

Info

Publication number: JPS60259778A
Application number: JP11464884A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kubo; 雅裕久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-21

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】〔発明の属する技術分野〕この発明は、回転数を可変とし、能カ制御、高速化、小
型化をはかると共に効率の向上、振動の低減を目的とす
る圧縮機に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、ガスを吸入し圧力上昇させて吐出する圧縮機、例
えば空調装置等に使用される冷媒ガス圧縮機において、
電動機を容器内に一体に組込んだ圧縮機がある。近年、
との圧縮機を高速回転するものが種々提案されているが
、高速回転にすれば圧縮機の回転系の回転周波数が回転
系、軸受及び軸受支持などからなる系の固有振動数のう
ち１回転系と電動機固定子との相対変位を極太にする固
有振動数に近くなり、共振による振動の増大が生じ、軸
回転トルクの増大あるいは、最悪の場合。

電動機固定子と回転子との接触事故あるいは、軸受焼付
事故につながる恐れがあった。

従来にも圧縮機のこうような振動の低減をはかる提案は
なされているが、回転軸単体の固有振動数に着目したも
のであり（特開昭５５−１４４２゜特開昭５４−１４７
５１０　）、本発明のように回転系と軸受及び軸受支持
などの系全体から生じる固有振動数に着目したものはな
い。そのため、従来、圧縮機の高速回転をはかる際、機
器の全体的な調和を欠き、不必要な程軸径が犬であるこ
とがあった。従来の商用電源周波数５ｏ／６０Ｈｚ　で
運転される圧縮機の回転体の固有振動数は第１図に示す
ように片持剛支持されるとき回転周波数の８〜２０倍で
あることが多く、全体系の前記固有振動数は軸受、シリ
ンダ、容器など支持の影響で回転周波数の４〜６倍程度
となっていた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のようか難点を取り除き１回転系、軸受
及び軸受支持などからなる系全体の前記固有振動数に注
目することで小型化、高速化をはかり能力の可変制御に
よシ効率の向上を得ると同時に軸回転トルク、振動の低
減をはかることを目的とする。

〔発明の概要〕

圧縮機の能力は、圧縮機のピストンの１回転あたりの押
し除は量、圧縮機の回転数に比例し、圧縮機の回転数を
上昇させ押し除は量を減少させることで小型、軽量化を
はかることができるが、その際系全体の前記固有振動数
ｆ。に対して回転周波数ｆが接近し、振動の増大、軸回
転トルクの増大を招く。また　１　ｒｏの回転周波数の
近傍では二次の調和共振が生じ軸回転トルクが増大する
。

回転周波数ｆと軸回転トルクＴとの関係を、前記固有振
動数ｆ。の共振による軸回転トルクＴ１と１ｆｏの共振
による軸回転トルクＴ２を用いて記述する。共振時の減
衰を省略した形でＴ１＝　ｋ、ｆｌｌ　／　（ｆ”　−ｆｔ　）　・・・
　・・・　・・・　・・・　・・・　（Ａ）Ｔ２＝　ｋ
、　ｆ２／　（ｆ２４　ｆ乳）・・・・・・・・・・・
・・・・　（Ｂ）と表わせる。（Ａ）式、（Ｂ）式でに
、、に、は各々圧縮機の仕様による係数である。Ｊｆｏ
の共振による軸回転トルク曲線は、ｆｏの共振による軸
回転トルク曲線を回転周波数方向に羽縮尺した形となる
ところに特徴がある。この様子を示したのが第２図の■
と■であシ、軸回転トルクＴは■、■を重ね合わせたも
のとなる（第２図０）。このため軸回転トルクＴは回転
周波数ｆが、ｆ。近くで極小となる。すなわち圧縮機の
系全体の前記固有振動数を最大運転周波数の１，５倍か
ら１．７倍の範囲にすることで二次共振及び−次共振を
防ぎ、軸回転トルク、振動の低減をはかり、圧縮機の小
型軽量化をはかることができる。また、軸回転トルクを
これと同程度にしながら前記固有振動数を上げ、運転周
波数を連続可変とし、また、振動の低減化で電動機固定
子、回転子間を小さくし、より高い効率を得ることがで
きるが、この場合の最適設計は、前記固有振動数を最大
回転周波数の２．４倍から２．６倍の範囲にすると得ら
れる。

前記固有振動数を前述の範囲にする際、系全体の前記固
有振動数に着目し、全体系の中で回転系以外の部分の剛
性を上げることにより不必要に軸径を大とすることなく
目的を達成する。

〔発明の効果〕

圧縮機の高速化をはかるにあたり、効率の低下、振動の
増大を招くことなく、回転子の接触事故、軸受焼付など
を防止したり、軸受寿命を大幅に増大しながら小型軽量
化することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明をその一実施例を示す第３図を参考に説明す
る。す彦わち、シリンダ５および上軸受４、下軸受６に
囲まれた空間に、回転軸１により回転運動するピストン
１０を設け、吸入管９より冷媒ガスを吸入し、前記ピス
トン１０で冷媒ガスを圧縮し、吐出弁８より吐出する圧
縮機部及び前記回転軸を駆動するものとして、回転軸に
連結された回転子２と固定子３からなる電動機部を密閉
容器７内に有する機構とガっている。上記回転軸１は、
圧縮機部の軸受にて片持支持されており、圧縮機部は容
器７にＢ部で接合され１回転体及び圧縮機部からなる系
はＢ部で片持支持されている。

回転軸１のふれまわりの見かけ上の支点はＡであるが、
同時に回転軸を支持する圧縮機部も振動し、この振動の
支点は、上軸受４、シリンダ５、接合部Ｂ、容器７の剛
性如何であるが、これら４者のうち接合部Ｂの剛性が低
い場合には接合部Ｂを支点として圧縮機部は振動する。

この振動がこれらの系の回転子２と固定子１との相対変
位を極太にする固有振動数に支配的な影響を与える場合
には、例えば回転軸１の軸径を太きくしても固有振動数
上昇の程度は低い。本実施例は、このような場合に接合
部Ｂの剛性を高めることで系全体の前記固有振動数を高
め、回転系の回転周波数の１．５倍から１．７倍あるい
け２４倍から２６倍の範囲と力るようにしたものである
。また、このようにして、高速回転時の振動をおさえる
ことで回転子２．固定子３間の空間を小さくすることが
でき、電動機の効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１回転体の片持支持構造図、第２図は圧縮機の
回転数−軸回転トルク特性図、第３図は本発明の一実施
例を示す圧縮機の縦断面図である。１・・・回転軸、２・・・回転子、３・・・固定子、４
・・・上軸受、５・・・シリンダ、６・・・下軸受、７
・・・容器、８・・・吐出弁、９・・・吸入管、１０・
・・ピストン。代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第　１　
図第　３　図 ↑ ０

Claims

【特許請求の範囲】

ガスを吸入し圧力上昇させて吐出する圧縮機部と、前記
圧縮機部と回転軸忙より連結され、前記圧縮機部の軸受
により片持支持され、前記圧縮機部を駆動する電動機部
と、前記電動機部に電諒を供給し１回転数を可変に制御
し、その最高回転数を３６００ｒｐｍ以上に上昇可能彦
電源部と、前記圧縮機部の軸受が容器に直接又はシリン
ダを介して結合支持される構造からなる機構を有し、前
記回転軸及び回転軸に連結された回転子及び前記軸受及
び前記軸受の容器結合支持あるいは前記軸受を結合した
シリンダ及びシリンダの容器結合支持及び前記容器など
から生じる全体の系の固有振動数の中で前記回転軸に連
結された回転子と前記電動機部固定子との相対変位を極
大にする固有撮動数を最大回転周波数の１．５倍から１
．７倍あるいは２．４倍から２．６倍の範囲にしたこと
を特徴とする圧縮機。