JP4984675B2

JP4984675B2 - 冷媒圧縮機

Info

Publication number: JP4984675B2
Application number: JP2006173355A
Authority: JP
Inventors: 年彦太田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: JP2008002373A; US20100031696A1; WO2007148520A1; CN101326366A; EP2032852A1; KR20080016634A

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を加振することで給油管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。そういった状態下でオイル２内部に溶け込んだ冷媒が発泡を続けると、その気泡がオイル２の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。

こうして給油管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るため、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、給油管の共振による振動が密閉容器に伝わりにくい、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、シリンダブロックに給油管を囲う防振カバーが固着されたもので、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振カバー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カバーによって遮断するので、給油管の共振による振動が密閉容器に伝わりにくい、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、前記圧縮要素は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とともに、前記シリンダブロックには前記給油管を囲う防振カバーが固着され、防振カバーの上端が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カバーに穿設したもので、密閉容器に伝わる給油管の共振音を防振カバーによって遮断するので、給油管の共振による振動が密閉容器に伝わりにくい、騒音の低い冷媒圧縮機を提供することができる。さらに、給油管により供給する圧縮要素の各摺動部へのオイルを防振カバーに穿設した連通孔で防振カバーの内側へ導くことで確保しつつ給油管からの共振音を防振カバー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。

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、防振カバーは弾性体を介してシリンダブロックに固着されているもので、防振カバーから密閉容器に伝わるシリンダブロックの共振音を弾性体によって遮断するので更に騒音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、防振カバーは制振部材にて形成したもので、給油管からの共振音が制振部材に吸収されより効果的に遮断することができ、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に加えて、給油管は鋼管から形成され略くの字形状をなすとともに、防振カバー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現象し、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに騒音レベルの低い冷媒圧縮機を提供できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項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１０８と上側容器１０９とからなり、下側容器１０８と上側容器１０９はそれぞれ電気溶接にて接合部１１０で接合されている。下側容器１０８には外部冷却回路（図示しない）と連結される吐出管１１１と吸入管１１２を備えている。

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１１３は電動モータ１０６の回転子１０５に挿入固定される主軸部１１４と、偏心部１１５を備えている。シリンダブロック１１６はクランクシャフト１１３の主軸部１１４を回転自在に軸支する軸受け１１７と、ピストン１１８が挿入され圧縮室１１９を形成するシリンダ１２０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１１３の偏心部１１５とピストン１１８はコンロッド１２１で連結されている。

偏心部１１５の下端には一端が偏心部１１５の下端に圧入固定され他端がオイル１０２中であり主軸部１１４の回転軸上に位置し、機械構造用炭素鋼鋼管等の鋼管を折り曲げ部１２２で略くの字に折曲形成した給油管１２３を設けている。さらに、給油管１２３が圧入された送油孔１２４は圧縮要素１０７の各摺動部へ連通している。

またシリンダブロック１１６の下端部には略カップ状をなし、内側底部で給油管１２３と、外側底部で下側容器１０８底部との間に所定の距離を置いて給油管１２３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カバー１２５を設けてある。

防振カバー１２５は、略カップ状の一部を外側に折り曲げた固定部１２６で二トリルゴム等から形成された弾性体１２７を介してシリンダブロック１１６の下端部にボルト１２８によって固定されている。

また、防振カバー１２５の内面形状は滑らかな回転体の形状をしているとともに、その軸心は主軸部１１４の回転軸心と一致している。また防振カバー１２５下部に給油管１２３の内径より小さい連通孔１２９を穿設している。防振カバー１２５の上端１３０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１２３の折り曲げ部１２２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１１３を回転させ、コンロッド１２１を介してピストン１１８がシリンダ１２０内で往復動することで、外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒１０３は、吸入管１１２を通って圧縮室１１９へと流入する。圧縮室１１９内へ流入した冷媒１０３は、その後シリンダ１２０内を往復運動するピストン１１８によって圧縮され、吐出管１１１より再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。

給油管１２３はクランクシャフト１１３とともに回転することとなるが、給油管１２３の一端は偏心部１１５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１１４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１２３内でオイル１０２に働き、この遠心力がポンプ力となり防振カバー１２５の内側のオイル１０２は送油孔１２４を介して圧縮要素１０７の各摺動部に供給される。

また、防振カバー１２５内部のオイル１０２の油面高さが低下しても防振カバー１２５に穿設した連通孔１２９を介して防振カバー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１１８に掛かる圧縮負荷によってクランクシャフト１１３の偏心部１１５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１１５のたわみが振動となって給油管１２３を加振することで給油管１２３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１２３の共振を防振カバー１２５によって遮断することができるので給油管１２３から下側容器１０８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。ここで防振カバー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、高い減衰が得られるだけでなく、密閉容器１０１の下側容器１０８と所定の距離を置いているので密閉容器１０１を直接加振するものが皆無となり密閉容器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、防振カバー１２５の上端１３０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１２３の折り曲げ部１２２より上方まで延出しているので、防振カバー１２５内のオイル１０２は密閉容器１０１内のオイル１０２とは連通孔１２９のみで繋がっている。そして連通孔１２９は防振カバー１２５内での給油不足が生じない程度に給油管１２３の内径より小さい孔径としているので連通孔１２９を介して伝わる給油管１２３の振動は僅かであり、その結果極めて効果的に給油管１２３の共振を防振カバー１２５によって遮断することができる。

次に、給油管１２３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１２３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１２３の先端にオイル１０２とともに吸い寄せられる。

この際、給油管１２３の周りのオイル１０２が乱れた状態で給油管１２３の先端にオイル１０２とともに吸い寄せられると給油管１２３の内外周にこれら気泡が衝突し、給油管１２３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、防振カバー１２５の内面形状は滑らかな回転体の形状をしているので内部への突起等が無く、さらに回転体の軸心は主軸部１１４の回転軸心と一致しているので、給油管１２３の回転に伴って防振カバー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１２３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１２３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１２３内に吸い込まれるので、給油管１２３の共振を激減することができる。

また、圧縮要素１０７の運転時の振動がシリンダブロック１１６を介して防振カバー１２５に伝わる場合についても防振カバー１２５とシリンダブロック１１６間に設けたニトリルゴム等から形成された弾性体１２７によりその振動を遮断することとなり、防振カバー１２５の共振を防止できることから、密閉容器１０１を加振するエネルギーが非常に小さなものとなり密閉容器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、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１２３との衝突で給油管１２３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カバー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し、さらに、防振カバー１２５と下側容器１０８との間には所定の距離を置いていることから密閉容器１０１を直接加振するエネルギーが非常に小さなものとなり密閉容器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１２２で略くの字に折曲形成しただけの生産性の高い給油管１２３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１２３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１２３がオイル１０２中で回転する際、給油管１２３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１２３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、防振カバー１２５の上端１３０が給油管１２３の折り曲げ部１２２より高い位置まで延出しているので、給油管１２３によって跳ね飛ばされた油滴は防振カバー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ので、こういった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振カバー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。さらに、防振カバー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

符号の説明

１０１密閉容器
１０２オイル
１０６電動モータ
１０７圧縮要素
１１３クランクシャフト
１１４主軸部
１１５偏心部
１１６シリンダブロック
１１７軸受け
１１８ピストン
１２０シリンダ
１２１コンロッド
１２３給油管
１２５防振カバー
１２７弾性体
１２９連通孔
１３０上端

Claims

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、前記圧縮要素は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とともに、前記シリンダブロックには前記給油管を囲う防振カバーが固着され、防振カバーの上端が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カバーに穿設した冷媒圧縮機。
防振カバーは弾性体を介してシリンダブロックに固着されている請求項１に記載の冷媒圧縮機。
防振カバーは制振部材にて形成された請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
給油管は鋼管から形成され、略くの字形状をなすとともに、防振カバーの内壁を回転体の形状とした請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
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から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。