JP4774837B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる冷媒圧縮機に関するものである。

従来、この種の冷媒圧縮機としては、油中に浸漬した給油管を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷媒圧縮機を説明する。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の縦断面図を示すもの、図５は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の要部拡大断面図を示すものである。

図４から図５において、密閉容器１に、オイル２を収納するとともに電動モータ３、およびこれによって駆動される圧縮要素４が電動モータ３の下方に収容される。

圧縮要素４は、シリンダ５と軸受け６を有するシリンダブロック７と、偏心部８と主軸部９を有し、主軸部９を軸受け６に軸支したクランクシャフト１０とを備えている。クランクシャフト１０の偏心部８は、シリンダ５内部に往復自在に挿入されたピストン１１にコンロッド１２を介して連結している。また、シリンダ５の開口端を封止し、反シリンダ５側に吐出弁装置１３を有するバルブプレート１４と、バルブプレート１４に設けた吸入弁装置１５に一端を連通し、消音空間１６を介して他端を密閉容器１に開口するサクションマフラー１７を備えている。

クランクシャフト１０の偏心部８の下端には、一端が偏心部８に圧入固定され、他端をオイル２に浸漬した給油管１８を備えている。給油管１８は、鋼管よりなりオイル２に浸漬された端部を、主軸部９の回転中心に位置するよう略くの字型に折り曲げ成型されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動モータ３によってクランクシャフト１０の回転がコンロッド１２に伝わり、ピストン１１が往復運動することで、外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒は、一旦密閉容器１内に開放されてからサクションマフラー１７内に吸入され、吸入弁装置１５を通ってシリンダ５内に間欠的に吸入される。シリンダ５内に吸入された冷媒は、ピストン１１で圧縮され、バルブプレート１４の吐出弁装置１３を押し開くことで再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。

また、電動モータ３によって回転駆動されるクランクシャフト１０の偏心部８下端に設けた給油管１８の遠心力により、密閉容器１内のオイル２は給油管１８に吸い上げられ圧縮要素４の各摺動部へ供給される。
特開平１１−３０３７４０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮要素４が冷媒を圧縮する際において、クランクシャフト１０の偏心部８が、圧縮時にコンロッド１２より受ける大きな断続荷重によって加振され、たわみ変形を繰り返すが、この偏心部８の振動が給油管１８に伝わることで給油管１８を加振し、これによって給油管１８からは共振音が発生する。

さらに、略くの字型に折り曲げ成型された給油管１８がオイル２中で回転するため、給油管１８がオイル２を攪拌し、オイル２は密閉容器１内で回転するが、回転したオイル２は、密閉容器１内で冷媒圧縮機の構成要素に衝突し、流れが乱れるのできれいな渦ができない。そういった常態下で、オイル２内部に溶け込んだ冷媒が発泡を続ける。そして、その気泡が、オイル２乱れに伴って給油管１８に衝突することで、給油管が加振され共振音が発生する。こういった現象は、特にハイドロカーボンなどオイル２への溶け込み量が多い冷媒において顕著である。

こういった給油管１８が共振することで発せられる振動は、オイル２を介して密閉容器１に伝わり、密閉容器１から外部へ騒音となって放散され、冷媒圧縮機の騒音が高くなってしまうという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、給油管１８の共振による振動を密閉容器１に伝えにくくすることで、騒音の低い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、給油管と所定の距離を置いて給油管を囲う防振壁を密閉容器の内側底部に配設したもので、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振壁によって遮断するという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器に伝わる給油管の共振音を、防振壁によって遮断するので、騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、電動モータと、前記電動モータの下方に配設され、前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともに、オイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素を、主軸部および偏心部を備えたクランクシャフトと、シリンダおよび軸受けを形成したシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏心部とを連結するコンロッドと、前記偏心部に固着され、一端が前記オイルに浸漬された給油管を備える構成とし、さらに、前記給油管と所定の距離を置いて前記給油管を囲う防振壁を、前記密閉容器の内側底部に配設し、前記防振壁の上端を、オイルの表面より上方に延出するとともに、給油管の内径より小径の連通孔を前記防振壁に穿設し、さらに、前記防振壁を、制振部材にて形成したもので、密閉容器に伝わる給油管１８の共振音を防振壁によって遮断するので騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

また、前記防振壁の上端を、オイルの表面より上方に延出するとともに、給油管の内径より小径の連通孔を前記防振壁に穿設したことにより、給油管によって供給する圧縮要素の各摺動部へのオイルを、防振壁に穿設した連通孔より防振壁の内側へ導くことで確保することができ、さらに、給油管からの共振音を防振壁によってオイルの表面まで遮断するので、さらに騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。

さらに、前記防振壁を、制振部材にて形成したことにより、前記給油管からの共振音が制振部材に吸収されるため、より効果的に遮断することができ、さらに騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記給油管を、鋼管から形成され、略くの字形状とし、さらに、前記防振壁の内壁を、回転体の形状としたもので、生産性および信頼性が高い給油管を用いながら給油管周辺のオイルがきれいな渦を作り、オイル中の冷媒の気泡が給油管の先端に向かってスムーズに吸い込まれるので、気泡の衝突による給油管の共振音が減少し、さらに騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に加えて、圧縮する冷媒を、ハイドロカーボンとし、オイルを、鉱油またはアルキルベンゼンとしたもので、気泡が多く発生するにもかかわらず、騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供することができる。

以下、本発明による冷媒圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷媒圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態の冷媒圧縮機の要部拡大断面図、図３は、同実施の形態の冷媒圧縮機の平面断面図である。

図１から図３において、密閉容器１０１は、底部に鉱油からなるオイル１０２を貯溜するとともに、内部はＲ６００ａ等のハイドロカーボンからなる冷媒１０３で満たされている。また密閉容器１０１は、固定子１０４と回転子１０５とからなる電動モータ１０６、及びこれによって駆動される圧縮要素１０７を電動モータ１０６の下方に収容している。

次に、圧縮要素１０７の構成について説明する。

クランクシャフト１１０は、電動モータ１０６の回転子１０５に挿入固定される主軸部１０９と、偏心部１０８を備えている。シリンダブロック１１４は、クランクシャフト１１０の主軸部１０９を回転自在に軸支する軸受け１１１と、ピストン１１５が挿入され圧縮室１１２を形成するシリンダ１１３を備えるとともに、固定子１０４を支持している。クランクシャフト１１０の偏心部１０８とピストン１１５は、コンロッド１１６で連結されている。

偏心部１０８の下端には、一端が偏心部１０８の下端に圧入固定され、他端がオイル１０２中で、かつ主軸部１０９の回転軸上に位置した給油管１１８が設けられている。この給油管１１８は、機械構造用炭素鋼鋼管等の鋼管を折り曲げ部１１７で略くの字に折曲形成されている。さらに、給油管１１８が圧入された送油孔１１９は、圧縮要素１０７の各摺動部へ連通している。

次に、密閉容器１０１の構成について説明する。

密閉容器１０１は、熱間圧延軟鋼板等を絞り成型した下側容器１２０と、上側容器１２１とからなり、下側容器１２０と上側容器１２１は、それぞれ電気溶接にて接合部１２２で接合されている。下側容器１２０には、外部冷却回路（図示しない）と連結される吐出管１２３と吸入管１２４を備えている。

また下側容器１２０には、略カップ状をなし、内側底部に給油管１１８と所定の距離を置いて給油管１１８を囲うポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成された防振壁１２５を設けている。

防振壁１２５は、底部を貫通し、下側容器１２０に電気溶接等で取り付けられた固定ボルト１２６と、固定ボルト１２６に螺着される固定ナット１２７により、下側容器１２０の底面とで狭持されている。また、防振壁１２５の内面は、主軸部１０９の回転軸心を中心に滑らかな回転体の形状をしているとともに、給油管１１８の内径より小さい連通孔１２８を防振壁１２５の下部に穿設している。防振壁１２５の上端１２９は、オイル１０２の表面より上方に延出しており、さらに給油管１１８の折り曲げ部１１７より上方まで延出している。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動モータ１０６が通電されると、回転子１０５がクランクシャフト１１０を回転させ
、コンロッド１１６を介してピストン１１５がシリンダ１１３内で往復動する。これにより、外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒１０３は、吸入管１２４を通って圧縮室１１２へと流入する。圧縮室１１２内へ流入した冷媒１０３は、その後シリンダ１１３内を往復運動するピストン１１５によって圧縮され、吐出管１２３より再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。

給油管１１８は、クランクシャフト１１０とともに回転することとなるが、給油管１１８の一端は、偏心部１０８のほぼ中心に圧入固定され、他端がオイル１０２中に浸漬された状態で主軸部１０９の回転軸上に位置していることから、回転による遠心力が給油管１１８内でオイル１０２に働き、この遠心力がポンプ力となり、防振壁１２５の内側のオイル１０２は、送油孔１１９を介して圧縮要素１０７の各摺動部に供給される。

また、防振壁１２５内部のオイル１０２の油面高さが低下しても、防振壁１２５に穿設した連通孔１２８を介して防振壁１２５外部のオイル１０２が連続供給されることとなるので、圧縮要素１０７の各摺動部に供給されるオイル１０２が途切れることはない。

ここで、ピストン１１５に掛かる圧縮負荷によって、クランクシャフト１１０の偏心部１０８は、断続的に荷重を受けてたわみ変形を繰り返すが、この偏心部１０８のたわみが振動となって給油管１１８を加振することで、給油管１８からは共振が発生する。

しかしながら、密閉容器１０１に伝わる給油管１１８の共振を、防振壁１２５によって遮断することができるので、給油管から下側容器１２０に伝わる振動は減衰され、密閉容器１０１から外に放射される騒音を低く抑えることができる。ここで、防振壁１２５は、制振効果の高いポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成されているため、高い減衰が得られ、密閉容器１０１から外に放射される騒音を極めて低く抑えることができる。

また、防振壁１２５の上端１２９は、オイル１０２の表面より上方に延出しており、さらに給油管１１８の折り曲げ部１１７より上方まで延出しているので、防振壁１２５内のオイル１０２は、密閉容器１０１内のオイル１０２とは連通孔１２８のみで繋がっている。そして連通孔１２８は、防振壁１２５内での給油不足が生じない程度に給油管１１８の内径より小さい孔径としているので、連通孔１２８を介して伝わる給油管１１８の振動は僅かであり、その結果、極めて効果的に給油管の共振を防振壁１２５によって遮断することができる。

次に、給油管１１８に冷媒１０３の気泡が当たる状態について説明する。

冷媒圧縮機の運転開始とともに密閉容器１０１内が減圧されるので、停止中にオイル１０２中に溶け込んでいた冷媒１０３が発泡する。このとき発生する冷媒１０３の気泡が、給油管１１８の回転に伴い、オイル１０２とともに渦状の経路を描いて給油管１１８の先端に吸い寄せられる。

この際、給油管１１８の周りのオイル１０２が乱れた状態で給油管１１８の先端にオイル１０２とともに吸い寄せられると、給油管１１８の内外周にこれら気泡が衝突し、給油管１１８を大きく加振してしまう。

しかしながら、本実施の形態においては、防振壁１２５の内壁が主軸部１０９の回転軸を中心とした滑らかな回転体の形状となっており、内部への突起等がないから、給油管１１８の回転に伴って防振壁１２５内部のオイル１０２は乱れることなく、静かなすり鉢状をなして回転することになる。その結果、オイル１０２中の冷媒１０３の気泡は、給油管１１８の先端に向かってスムーズに円を描きながら近づくこととなり、その結果、給油管
１１８の内外側面に衝突する機会が激減し、気泡がスムーズに給油管１１８内に吸い込まれるので、給油管１１８の共振を激減することができる。

また、ハイドロカーボン等の冷媒１０３においては、鉱油等のオイル１０２との相溶性が高く、冷媒圧縮機の停止時にオイル１０２に溶け込んだ冷媒１０３が、冷媒圧縮機の起動初期に急激に発泡するといった現象が起こることがある。またこういった急激な発泡が終了した後でも、オイル１０２中の冷媒は、冷媒圧縮機の運転中に多少の発泡を継続的に引き起こす。

本実施の形態では、このような発泡を引き起こしやすい冷媒１０３とオイル１０２を組み合わせているが、気泡と給油管１１８との衝突で給油管１１８の共振が頻繁に発生しても、ポリブチレンテレフタレート樹脂等から形成された制振効果の高い防振壁１２５が、オイル１０２中を伝播するオイル１０２の振動を効率よく制振するため、防振壁１２５の外側へ伝達することが激減する。その結果、密閉容器１０１の共振による騒音レベルが低減でき、静かな冷媒圧縮機を提供することができる。

よって、機械構造用炭素鋼鋼管等の鋼管を、折り曲げ部１１７で略くの字に折曲形成しただけの生産性の高い給油管１１８を使用しながら、極めて低い騒音の圧縮機を実現できる。

次に、給油管１１８の激しい攪拌によってオイル１０２が表面より跳ね飛ばされ、油滴が飛散する場合について説明する。

冷媒圧縮機の運転時に、給油管１１８がオイル１０２中で回転する際、給油管１１８の外表面に付着したオイル１０２にも遠心力が働き、場合によってはオイル１０２表面より跳ね飛ばされ、分離した油滴が発生する。油滴は、通常給油管１１８の外周方向に飛散して密閉容器１０１や圧縮要素１０７に衝突することで騒音源となる。

しかしながら、本実施の形態における冷媒圧縮機は、防振壁１２５の上端１２９が給油管１１８の折り曲げ部１１７より高い位置まで延出しているので、給油管１１８によって跳ね飛ばされた油滴は、防振壁１２５内壁により捕捉され、油滴が飛散しても密閉容器１０１や圧縮要素１０７に衝突することを防ぐことができる。したがって、油滴の飛散に伴う衝突音の少ない、静かな冷媒圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態では、防音壁１２５は、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の樹脂から形成されているが、材質として制振鋼板や、ニトリルブタジエンゴム等のゴム材を採用しても、同様の制振効果が得られることは言うまでもない。さらに、防音壁１２５の材質に、安価で成形性の高い冷間圧延鋼板を採用した場合においても、相当の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、静穏特性への要求が高い家庭用冷凍冷蔵庫に留まらずホテルや医療分野での冷凍冷蔵機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の要部拡大断面図 本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の平面断面図 従来の冷媒圧縮機の縦断面図 従来の冷媒圧縮機の要部拡大断面図

１０１ 密閉容器
１０２ オイル
１０６ 電動モータ
１０７ 圧縮要素
１０８ 偏心部
１０９ 主軸部
１１０ クランクシャフト
１１１ 軸受け
１１３ シリンダ
１１４ シリンダブロック
１１５ ピストン
１１６ コンロッド
１１８ 給油管
１２５ 防振壁
１２８ 連通孔
１２９ 上端

Claims (3)

1. 電動モータと、前記電動モータの下方に配設され、前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともに、オイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素を、主軸部および偏心部を備えたクランクシャフトと、シリンダおよび軸受けを形成したシリンダブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンと前記偏心部とを連結するコンロッドと、前記偏心部に固着され、一端が前記オイルに浸漬された給油管を備える構成とし、さらに、前記給油管と所定の距離を置いて前記給油管を囲う防振壁を、前記密閉容器の内側底部に配設し、前記防振壁の上端を、オイルの表面より上方に延出するとともに、給油管の内径より小径の連通孔を前記防振壁に穿設し、さらに、前記防振壁を、制振部材にて形成した冷媒圧縮機。
2. 前記給油管を、鋼管から形成され、略くの字形状とし、さらに、前記防振壁の内壁を、回転体の形状とした請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 圧縮する冷媒を、ハイドロカーボンとし、オイルを、鉱油またはアルキルベンゼンとした請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。

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