WO2008065802A1 - Compressor - Google Patents

Description

明 細 書

圧縮機

技術分野

[0001] この発明は、例えば、空気調和機や冷蔵庫等に用いられる圧縮機に関する。

背景技術

[0002] 従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上 記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータと を有し、上記圧縮要素と上記モータのロータとを上記シャフトを介して一体に組み付 けて一体構造部を形成したものがある（特許第 3586145号公報参照）。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構 造部の固有振動数が、圧縮機の運転時の回転数の 5倍に一致するおそれがあり、上 記一体構造部の固有振動数が、圧縮機の運転時の回転数の 5倍に一致すると、圧 縮機の運転時に、大きな騒音および振動が発生する問題があった。

[0004] そこで、この発明の課題は、圧縮機の運転時の大きな騒音および振動を防止でき る圧縮機を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、

密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置さ れると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを有し、上記圧縮要素 と上記モータのロータとを上記シャフトを介して一体に組み付けて一体構造部を形成 した圧縮機において、

上記一体構造部の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍よりも大き いことを特 ί毁としている。

[0006] この発明の圧縮機によれば、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部の固 有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍よりも大きいので、圧縮機の運転 時の回転数の範囲内で、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。

[0007] また、一実施形態の圧縮機では、上記ロータの円筒状のロータコアの内側には、小 径部と大径部とが設けられ、

上記小径部には、上記シャフトが固定され、

上記大径部には、上記圧縮要素に設けられて上記シャフトを支持する軸受けが揷 入されている。

[0008] この実施形態の圧縮機によれば、上記ロータのロータコアの上記大径部には、上 記圧縮要素に設けられて上記シャフトを支持する軸受けが揷入されているので、上 記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部に関して、軸方向の大きさを短縮でき 、振れを小さくでき、剛性を向上できて、固有振動数を一層確実に大きくできる。した がって、運転時の大きな騒音および振動を低減できると共に、コストを低減できる。

[0009] また、一実施形態の圧縮機では、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素である。

[0010] この実施形態の圧縮機によれば、上記密閉容器内の冷媒は、単位容積当たりの冷 凍能力の大きい二酸化炭素であるため、上記圧縮要素のシリンダ室が小さくなること で、上記シャフトの径および上記軸受けの径も細くなり、剛性が低下し、固有振動数 を上げ難い。そのため、上記ロータコアの上記大径部に上記軸受けが揷入されてい る構成とすることが、冷凍能力の大きい冷媒を用いた圧縮機の固有振動数を上げる ことに対し、特に有効となる。

発明の効果

[0011] この発明の圧縮機によれば、上記圧縮要素と上記ロータとの上記一体構造部の固 有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍よりも大きいので、圧縮機の運転 時の回転数の範囲内で、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。

園 2]圧縮機の要部の平面図である。

園 3]圧縮要素とロータとの一体構造部の固有振動数と、圧縮機の音の大きさとの関 発明を実施するための最良の形態 [0013] 以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

[0014] 図 1は、この発明の圧縮機の一実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機 は、密閉容器 1と、この密閉容器 1内に配置された圧縮要素 2と、上記密閉容器 1内 に配置され、上記圧縮要素 2をシャフト 12を介して駆動するモータ 3とを備えている。

[0015] この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉 容器 1内に、上記圧縮要素 2を下に、上記モータ 3を上に、配置している。このモータ 3のロータ 6によって、上記シャフト 12を介して、上記圧縮要素 2を駆動するようにして いる。上記密閉容器 1には、上記モータ 3に電気的に接続される電気端子 140が、取 り付けられている。

[0016] 上記圧縮要素 2は、（図示しない）アキュームレータから吸入管 11を通して冷媒ガス を吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気 調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得 られる。この冷媒は、例えば、二酸化炭素や HCや R410A等の HFC、 R22等の HC FCである。

[0017] 上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素 2から吐出して密 閉容器 1の内部に満たすと共に、上記モータ 3のステータ 5と上記ロータ 6との間の隙 間を通して、上記モータ 3を冷却した後、上記モータ 3の上側に設けられた吐出管 13 力、ら外部に吐出するようにしている。

[0018] 上記密閉容器 1内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部 9が形 成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部 9から、上記シャフト 12に設けられた（ 図示しない）油通路を通って、上記圧縮要素 2や上記モータ 3のベアリング等の摺動 部に移動して、この摺動部を潤滑する。この潤滑油は、例えば、（ポリエチレングリコ ールゃポリプロピレングリコール等の）ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、 エステル油や、鉱油である。

[0019] 上記圧縮要素 2は、上記密閉容器 1の内面に取り付けられるシリンダ 21と、このシリ ンダ 21の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板部材 50および 下側の端板部材 60とを備える。上記シリンダ 21、上記上側の端板部材 50および上 記下側の端板部材 60によって、シリンダ室 22を形成する。 [0020] 上記上側の端板部材 50は、円板状の本体部 51と、この本体部 51の中央に上方へ 設けられたボス部 52とを有する。上記本体部 51および上記ボス部 52は、上記シャフ ト 12に揷通されている。

[0021] 上記本体部 51には、上記シリンダ室 22に連通する吐出口 51aが設けられている。

上記本体部 51に関して上記シリンダ 21と反対側に位置するように、上記本体部 51 に吐出弁 31が取り付けられている。この吐出弁 31は、例えば、リード弁であり、上記 吐出口 51 aを開閉する。

[0022] 上記本体部 51には、上記シリンダ 21と反対側に、上記吐出弁 31を覆うように、カツ プ型のマフラカバー 40が取り付けられている。このマフラカバー 40は、（ボルト等の） 固定部材 35によって、上記本体部 51に固定されている。上記マフラカバー 40は、上 記ボス部 52に揷通されている。

[0023] 上記マフラカバー 40および上記上側の端板部材 50によって、マフラ室 42を形成 する。上記マフラ室 42と上記シリンダ室 22とは、上記吐出口 51aを介して、連通され ている。

[0024] 上記マフラカバー 40は、孔部 43を有する。この孔部 43は、上記マフラ室 42と上記 マフラカバー 40の外側とを連通する。

[0025] 上記下側の端板部材 60は、円板状の本体部 61と、この本体部 61の中央に下方へ 設けられたボス部 62とを有する。上記本体部 61および上記ボス部 62は、上記シャフ ト 12に揷通されている。

[0026] 要するに、上記シャフト 12の一端部は、上記上側の端板部材 50および上記下側の 端板部材 60に支持されている。つまり、上記上側の端板部材 50および上記下側の 端板部材 60は、軸受け 7を構成し、上記シャフト 12は、上記軸受け 7により、片持ちさ れている。上記シャフト 12の一端部（支持端側）は、上記シリンダ室 22の内部に進入 している。

[0027] 上記シャフト 12の支持端側には、上記圧縮要素 2側の上記シリンダ室 22内に位置 するように、偏心ピン 26を設けている。この偏心ピン 26は、ローラ 27に嵌合している。 このローラ 27は、上記シリンダ室 22内で、公転可能に配置され、このローラ 27の公 転運動で圧縮作用を行うようにしている。 [0028] 上記シリンダ室 22の圧縮作用を説明すると、図 2に示すように、上記ローラ 27に一 体に設けたブレード 28で上記シリンダ室 22内を仕切っている。すなわち、上記ブレ ード 28の右側の室は、上記吸入管 11が上記シリンダ室 22の内面に開口して、吸入 室（低圧室） 22aを形成している。一方、上記ブレード 28の左側の室は、（図 1に示す )上記吐出口 51 aが上記シリンダ室 22の内面に開口して、吐出室（高圧室） 22bを形 成している。

[0029] 上記ブレード 28の両面には、半円柱状のブッシュ 25, 25が密着して、シールを行 つている。上記ブレード 28と上記ブッシュ 25, 25との間は、上記潤滑油で潤滑を行 つている。

[0030] そして、上記偏心ピン 26が、上記シャフト 12と共に、偏心回転して、上記偏心ピン 2 6に嵌合した上記ローラ 27が、このローラ 27の外周面を上記シリンダ室 22の内周面 に接して、公転する。

[0031] 上記ローラ 27が、上記シリンダ室 22内で公転するに伴って、上記ブレード 28は、こ のブレード 28の両側面を上記ブッシュ 25, 25によって保持されて進退動する。する と、上記吸入管 11から低圧の冷媒ガスを上記吸入室 22aに吸入して、上記吐出室 2 2bで圧縮して高圧にした後、（図 1に示す）上記吐出口 51aから高圧の冷媒ガスを吐 出する。

[0032] その後、図 1に示すように、上記吐出口 51aから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ 室 42を経由して、上記マフラカバー 40の外側に排出される。

[0033] 図 1に示すように、上記モータ 3は、上記ロータ 6と、このロータ 6の径方向外側にェ ァギャップを介して配置された上記ステータ 5とを有する。つまり、上記モータ 3は、ィ ンナーロータ型のモータである。

[0034] 上記ステータ 5は、ステータコア 510と、上記ステータコア 510の軸方向の両端面の それぞれに対向して配置されたインシュレータ 530と、上記ステータコア 510および 上記インシュレータ 530に共に巻かれたコイル 520とを有する。

[0035] 上記ステータコア 510は、積層された複数の鋼板からなり、上記密閉容器 1に、焼き 嵌めなどによって、嵌め込まれている。上記ステータコア 510は、（図示しない)環状 部と、この環状部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に等間隔に配 歹 IJされた（図示しない)複数のティース部とを有する。上記コイル 520は、上記各ティ ース部にそれぞれ巻かれて複数の上記ティース部に渡って巻かれて!/、ない、 V、わゆ る集中巻きである。

[0036] 上記ロータ 6は、ロータコア 610と、このロータコア 610に埋設された（図示しない） 磁石とを有する。上記ロータコア 610は、円筒状であり、例えば積層された電磁鋼板 からなる。上記磁石は、例えば希土類系の平板状の永久磁石であり、複数の上記磁 石力 上記ロータコア 610の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。

[0037] 上記ロータコア 610の内側には、上部に小径部 610aと下部に大径部 610bとが設 けられている。上記小径部 610aの内径は、上記大径部 610bの内径よりも小さい。上 記小径部 610aには、上記シャフト 12が固定されている。上記大径部 610bには、上 記圧縮要素 2に設けられて上記シャフト 12を支持する上記軸受け 7が揷入されてい

[0038] つまり、上記上側の端板部材 50の上記ボス部 52の上端部は、上記ロータコア 610 の上記大径部 610bに、揷入されている。上記ロータコア 610の上記大径部 610bの 内径は、上記ボス部 52の外径よりも大きく形成され、上記ロータコア 610の下端は、 上記ボス部 52の上端よりも、低い位置にある。

[0039] 上記圧縮要素 2と上記ロータ 6とを上記シャフト 12を介して一体に組み付けて一体 構造部 8を形成している。この一体構造部 8の固有振動数は、圧縮機の運転時の最 高回転数の 5倍よりも大きい。

[0040] 図 3に、圧縮要素 2とロータ 6との一体構造部 8の固有振動数と、圧縮機の音の大き さとの関係を、示す。横軸に、一体構造部 8の固有振動数 [Hz]を示し、縦軸に、 5n 音 [dB]を示す。モータの極数は 4極で、圧縮機の運転回転数は、 86s— ¹である。

[0041] 図 3からわかるように、一体構造部 8の固有振動数力 30Hzであるとき、 5n音が最 大となっている。つまり、一体構造部 8の固有振動数が、圧縮機の運転回転数 86s—¹ の 5倍に一致する 430Hzであるときに、圧縮機の 5n音が最も大きい。

[0042] 上記構成の圧縮機によれば、上記一体構造部 8の固有振動数は、圧縮機の運転 時の最高回転数の 5倍よりも大きいので、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、運 転時の大きな騒音および振動を防止できる。 [0043] これに対して、上記一体構造部 8の固有振動数を、最高回転数の 5倍にすると、最 高回転数時に大きな騒音が発生する。また、上記一体構造部 8の固有振動数を、最 高回転数の 5倍よりも小さい、例えば、最高回転数の 4倍にすると、最高回転数時で は大きな騒音を防止できるが、最高回転数の 5分の 4倍の回転数時に大きな騒音が 発生する。

[0044] ここで、上記一体構造部 8の固有振動数を、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍 よりも大きくした理論を説明する。基本加振力成分と回転子の振れ回りによる 1N成分 との間で発生する変調成分、つまり、回転数の（極数 ± 1)倍の加振力が大きくなるこ とは理論上わかっている。圧縮機用として一般的に使われるモータの極数は 4極が 多ぐ回転数の極数 ± 1、すなわち回転数の 3倍または 5倍の加振力が大きくなる。そ こで、上記一体構造部 8の固有振動数を最高回転数の 5倍よりも大きくしておくことで 、圧縮機の運転時の回転数の範囲内で、回転数の 3倍または 5倍の周波数と固有振 動数が、一致することが無くなり、運転時の大きな騒音及び振動を防止できる。

[0045] また、上記ロータコア 610の上記大径部 610bには、上記軸受け 7が揷入されてい るので、上記一体構造部 8に関して、軸方向の大きさを短縮でき、振れを小さくでき、 剛性を向上できて、固有振動数を一層確実に大きくできる。したがって、運転時の大 きな騒音および振動を低減できると共に、コストを低減できる。

[0046] また、上記密閉容器 1内の冷媒は、二酸化炭素であり、この二酸化炭素は、単位容 積当たりの冷凍能力の大きい冷媒であるため、上記圧縮要素 2の上記シリンダ室 22 力 S小さくなることで、上記シャフト 12の径および上記軸受け 7の径も細くなり、剛性が 低下し、固有振動数を上げ難い。そのため、上記ロータコア 610の上記大径部 610b に上記軸受け 7が揷入されている構成とすることが、冷凍能力の大きい冷媒を用いた 圧縮機の固有振動数を上げることに対し、特に有効となる。

[0047] また、上記コイル 520は、集中巻きであり、この集中巻きは、一つの上記ティース部 に掛かる電磁力が大きぐかつ集中しているため、上記ステータ 5と上記ロータ 6との 間のエアギャップの変化による加振力の増加割合力 S、分布巻よりも大きくなる力 S、上 記一体構造部 8の固有振動数を、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍よりも大きくし ているので、特に効果的に、運転時の大きな騒音および振動を防止できる。 [0048] 上記ロータ 6の上記磁石は、希土類系の磁石であり、この希土類系の磁石は、フエ ライト磁石に対し、残留磁束密度及び保磁力が大きぐ磁石の面積及び厚みを小さく しても、必要な磁束量や減磁耐力が得られ、上記ロータ 6の小型化に寄与できる。例 えば、上記磁石を厚みの薄い平板状にした場合は、上記シャフト 12が固定される上 記ロータコア 610の上記小径部 610aから上記磁石までの間隔が広く取れるため、上 記大径部 61 Obを設けることが出来る。

[0049] なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記モータ 3として、ァ ウタ一ロータ型のモータとしてもよい。上記圧縮要素 2として、ローラとブレードが別体 であるロータリタイプでもよい。上記圧縮要素 2として、ロータリタイプ以外に、スクロー ルタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、上記圧縮要素 2として、 2つのシリン ダ室を有する 2シリンダタイプでもよい。上記圧縮要素 2が上、上記モータ 3が下に配 置されていてもよい。

Claims

請求の範囲 [1] 密閉容器（1)と、この密閉容器（1)内に配置された圧縮要素（2)と、上記密閉容器

(1)内に配置されると共に上記圧縮要素（2)をシャフト（12)を介して駆動するモータ (3)とを有し、上記圧縮要素（2)と上記モータ（3)のロータ（6)とを上記シャフト（12) を介して一体に組み付けて一体構造部（8)を形成した圧縮機にお!/、て、

上記一体構造部（8)の固有振動数は、圧縮機の運転時の最高回転数の 5倍よりも 大き!/ヽことを特徴とする圧縮機。

[2] 請求項 1に記載の圧縮機において、

上記ロータ（6)の円筒状のロータコア（610)の内側には、小径部（610a)と大径部 (610b)とが設けられ、

上記小径部（610a)には、上記シャフト（12)が固定され、

上記大径部（610b)には、上記圧縮要素（2)に設けられて上記シャフト（12)を支 持する軸受け（7)が揷入されて!/、ることを特徴とする圧縮機。

[3] 請求項 2に記載の圧縮機において、

上記密閉容器（1)内の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする圧縮機。