(57)【要約】【課題】運転条件によって圧縮機の振動レベルが増大した場合でも、冷凍サイクル本体へ振動の伝搬を抑制し、圧縮機から突起される配管の信頼性を十分に確保することができ、省電力、低振動、低騒音、高信頼性の密閉型電動圧縮機を提供する。【解決手段】複数の接続配管の固有振動数を前記冷媒配管の固有振動数よりも高く、かつ複数の前記接続配管と前記冷媒配管の接続部が前記圧縮機が持つ振動モードの節となる位置と略同一の高さとすることにより達成される。【選択図】  図１
2005054580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に収納した電動要素およびこの電動要素と回転軸で連結された圧縮要素から構成された圧縮機において、上記密閉容器に取付けられて冷凍サイクルの冷媒配管が接続される複数の接続配管の固有振動数を前記冷媒配管の固有振動数よりも高く、かつ前記接続配管と前記冷媒配管の接続部が前記圧縮機が持つ振動モードの節となる位置と略同一の高さとすることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
密閉容器内に収納した電動要素およびこの電動要素と回転軸で連結された圧縮要素から構成された圧縮機において、上記密閉容器に取付けられて冷凍サイクルの冷媒配管が接続される複数の接続配管の固有振動数を前記冷媒配管の固有振動数よりも高く、かつ複数の前記接続配管と前記冷媒配管の接続部が前記圧縮機の前記回転軸の軸心上と略同一とすることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
請求項１から２の何れかにおいて、圧縮する冷媒をＨＣＦＣ系冷媒の代替冷媒であるＨＦＣ系冷媒か炭化水素、ＣＯ２、アンモニア等の自然系冷媒かの何れかを用いたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の密閉型電動圧縮機を搭載した冷凍・空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電動圧縮機および冷凍・空調装置にかかり、特に、圧縮機の配管構造に関する。省電力、低振動、低騒音、高信頼性の密閉型電動圧縮機および冷凍・空調装置を提供するのに好適なものである。この冷凍・空調は、例えば冷蔵庫、エアコンディショナー、除湿機、給湯機、カーエアコン等である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧縮機の例として、図９に縦形の圧縮機の例を、図１０、図１１、図１２、図１３に横形圧縮機の例を示す。
【０００３】
図９に示す従来の縦形の圧縮機は、冷凍・空調システム（例えばヒートポンプ式給湯機など）の基台に密閉容器１の下部を固定する構造であり、支持部材６を密閉容器１の下部付近に配置し、防振するための弾性支持部材７（ゴムまたはバネ）により支持されている。この圧縮機は、重心Ｇが圧縮機の支持点の中心Ｒよりも上方に位置している。さらに、圧縮機と冷凍サイクルを接続する接続配管２は密閉容器１の上端または円筒面に配置されている。
【０００４】
次に図１０、図１１に示す従来の横形の圧縮機は、冷凍・空調システム（例えば給湯機など）の基台に密閉容器１の円筒面下部を固定する構造であり、密閉容器１の円筒面下部に支持部材６を配置し、防振するための弾性支持部材７（ゴムまたはバネ）により支持されている。さらに圧縮機と冷凍サイクルを接続する接続配管２は、密閉容器１の両側端面部または円筒面に配置されている。
【０００５】
また、図１２、図１３に示す従来の横形の圧縮機は、密閉容器１の両側端面部の中心軸線の高さ位置に支持部材６を配置したものである。上記中心軸線は、密閉容器１に内蔵された電動機部の回転軸（図示せず）の軸心に略等しい。さらに、圧縮機と冷凍サイクルを接続する接続配管２は、密閉容器１の両側端面部の上部または円筒面に配置されている。
【０００６】
上記図１０、図１１および図１２、図１３における圧縮機の重心Ｇは一般的に、ほぼ密閉容器の円筒の中心軸線上、即ち電動機部の回転軸の軸心上にある。図１０、図１１は圧縮機の支持点の中心Ｒが重心Ｇよりも下方にある場合の例であり、図１２、図１３は圧縮機の支持点の中心Ｒが重心Ｇとほぼ一致する場合を示した例である。
【０００７】
図１２、図１３に示すように、圧縮機の支持点の中心Ｒが重心Ｇ、即ち電動機部の回転軸の軸心とほぼ一致する場合は、支持点における振動が実質的に単純な上下方向にできるため、支持構造を単純化しやすく、振動の振幅を小さくしやすい。この種のものとしては、例えば実公平２−１６０７０号公報が挙げられる。
【０００８】
【特許文献１】
実公平２−１６０７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記図９に示す圧縮機では、重心Ｇが圧縮機の支持点Ｒよりも上方にあるため、圧縮機が振動した場合に、支持点の中心Ｒと重心Ｇの距離を腕の長さとするモーメントが圧縮機に作用し、圧縮機の上部ほど振動の振幅が大きくなる傾向にある。さらに、圧縮機と冷凍サイクルを接続する接続配管２は振動の支点にほぼ相当する支持点の中心Ｒから遠くの接続配管ほど振動の振幅が大きくなり、接続される冷凍サイクルに圧縮機の振動が伝達されやすかった。
【００１０】
図１０、図１１に示す圧縮機では、支持点の中心Ｒが重心Ｇ、即ち電動機部の回転軸の軸心より下方にあると、圧縮機が回転して重心Ｇを中心に回転方向に振動した場合は、支持点の中心Ｒと重心Ｇの距離を腕の長さとするモーメントが支持点に作用する。ここで、支持点は固定されているため、弾性支持部材７の弾性によって、回転方向の振動をある程度吸収して小さくできる。しかし、接続配管２の設けられた圧縮機の上部は支持されていないため、上記支持点に作用したモーメントの反作用が働いて、支持点の中心Ｒを略中心として圧縮機が図１１に示すように点線で左右に振動する。この振動の振幅は、支持点の中心Ｒを略中心にしているために、圧縮機の上部ほど大きくなる。したがって、接続配管２が密閉容器１の上部に配置している場合は、接続配管２が大きく振幅することとなり、接続される冷凍サイクルに圧縮機の振動が伝達されやすかった。
【００１１】
図１２、図１３に示すように、圧縮機の支持点の中心Ｒが重心Ｇ、即ち電動機部の回転軸の軸心とほぼ一致する場合は、図１１のような反作用によって接続配管２が設けられた圧縮機の上部が大きく振幅することは生じにくい。したがって、図１０、図１１の例よりも接続配管２が設けられた圧縮機の上部の振幅を小さくしやすい。しかし、図１３に示されたものは、接続配管２が支持点の中心Ｒと大きく離れているため、支持点の中心Ｒを中心とする接続配管２の位置で回転方向の振幅は、小さくできるとはいえない。
【００１２】
以上のように、上記従来の圧縮機では、接続配管から振動の伝播による冷凍サイクルの振動の増加、ならびに騒音の増加をもたらす要因となっていた。さらに、接続配管からの振動の伝播に起因する冷凍サイクルの配管および冷凍サイクル全体の振動が、配管接合部等に繰り返し応力を発生させ、接合部の劣化にいたる可能性があった。
【００１３】
本発明の目的は、圧縮機の運転に伴って生じる振動を、冷媒配管を接続する接合配管部で小さくなるようにして、冷媒配管の振動および冷媒配管から冷凍サイクル全体への伝播を小さくして、振動および騒音を小さくすることができる圧縮機及び冷凍・空調装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１手段として、本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に収納した電動要素およびこの電動要素と回転軸で連結された圧縮要素から構成された圧縮機において、上記密閉容器に取付けられて冷凍サイクルの冷媒配管が接続される複数の接続配管の固有振動数を前記冷媒配管の固有振動数よりも高く、かつ複数の前記接続配管と前記冷媒配管の接続部が前記圧縮機が持つ振動モードの節となる位置と略同一の高さとすることを特徴とすることにより達成される。
【００１５】
また、上記目的を達成するための第２手段として、本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に収納した電動要素およびこの電動要素と回転軸で連結された圧縮要素から構成された圧縮機において、上記密閉容器に取付けられて冷凍サイクルの冷媒配管が接続される複数の接続配管の固有振動数を前記冷媒配管の固有振動数よりも高く、かつ複数の前記接続配管と前記冷媒配管の接続部が前記圧縮機の前記回転軸の軸心上と略同一とすることを特徴とすることにより達成される。
【００１６】
上記手段により、圧縮機の運転に伴って生じる振動が、冷媒配管を接続する接合配管部で小さくなり、この接続配管に接続される冷媒配管に伝播される振動エネルギが抑制されるため、配管振動および配管にかかるストレスの低減が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は縦形の密閉型電動圧縮機の一実施例を示す。図１の縦形の密閉型電動圧縮機は、密閉容器１内に電動要素１０、圧縮要素１１及びこの両者１０、１１を連結する回転軸１４を配置して構成されている。密閉容器１内の底部には潤滑油１２が貯溜する油溜り部１３が形成されている。ここで圧縮要素１１は、スクロール型、ロータリ型の何れかの構造になっており、ロータリ型においては２段圧縮方式であってもよい。なお、ここでのロータリ型とはローラとベーンの一体構造も含まれている。
【００１８】
次に密閉型電動圧縮機と冷凍サイクルの配管系統について説明する。密閉型電動圧縮機には冷凍サイクル本体の冷媒配管３（３ａ、３ｂ）に接続される接続配管２が密閉容器１の円筒面に取付けられており、一方に吸込パイプ２ａ、他方に吐出パイプ２ｂで形成されている。接続配管２は密閉容器１の壁面を近接するように折曲され、接続配管２と冷媒配管３との接合部である配管接合部５まで延出されている。配管接合部５の位置は、密閉容器における振動の振幅が最小となる部分（以下振動モードの節Ｆ）と略同一の高さに位置している。また、接続配管２および冷媒配管３の配管の固有振動数については、接続配管２の固有振動数を冷媒配管３の固有振動数よりも高くしている。配管接続２の固有振動数を高くすることについては、冷媒配管３の材質が銅（冷凍サイクルにおいて一般的な材質）で構成されている場合、接続配管２そのものの材質（例えばＳＵＳ管、炭素鋼鋼管）、接続配管２の形状（例えば、配管径、配管肉厚の変更）、または接続配管２を密閉型電動圧縮機に直接固定することで対応している。
【００１９】
まず、圧縮要素１１の圧縮動作について説明する。電動要素１０に通電されて回転子１５が回転すると、圧縮機構部が公転運動するように回転軸１４に偏心作用を設けているために、回転子１５と共に回転軸１４が回転することにより、冷媒の吸込パイプ２ａから圧縮要素１１に冷媒ガスを吸込み、圧縮機構部において容積変化を繰り返し、冷媒ガスを圧縮して冷媒の吐出パイプ２ｂから密閉容器１外に吐出される。
【００２０】
上記圧縮動作により、密閉型電動圧縮機は回転子１５の回転および圧縮要素１１の圧縮動作の反作用として回転軸１４に回転振動が生じ、この回転振動は圧縮要素１１を介して密閉容器１に伝播されて、この密閉容器１に周方向の振動が発生する。このため、密閉型電動圧縮機の回転軸１４の軸方向には、密閉容器１における振動の振幅が最小となる部分である節Ｆと振動の振幅が最大となる部分である腹Ｈが発生することとなる。
【００２１】
上記構造により、密閉型電動圧縮機が振動した場合に、密閉容器１からの接続配管２に振動が伝播されるが、接続配管２は冷媒配管３よりも固有振動数を高くし、かつ密閉容器１の振動モードの節となる節Ｆと略同一の高さから接続配管２と配管接合部５を延出しているために、密閉型電動圧縮機の回転振動時に伴う配管接合部５の位置での振動の振幅が小さくなり、冷媒配管３の振動および冷媒配管３から冷凍サイクル全体に伝播される振動エネルギが抑えられ、配管振動や配管にかかるストレスが低減することができる。なお、図２、図３に示す別の密閉型電動圧縮機において、節Ｆは圧縮要素１１の構造、回転子１５のアンバランス量などにより発生する位置が異なるが、本発明は節Ｆがどの場所にあっても同様の効果が得られる。また上記実施例は、縦形の密閉型電動圧縮機について記しているが、横形の密閉型電動圧縮機に対しても同様の効果が得られる。
【００２２】
次に図４に示す横形の密閉型電動圧縮機の一実施例を説明する。図４の横形の密閉型電動圧縮機は、密閉容器１内に電動要素１０、圧縮要素１１及びこの両者１０、１１を連結する回転軸１４を配置して構成されている。密閉容器１内の底部には潤滑油１２が貯溜する油溜り部１３が形成されている。ここで圧縮要素１１は、スクロール型、ロータリ型の何れかの構造になっており、ロータリ型においては２段圧縮方式であってもよい。なお、ここでのロータリ型とはローラとベーンの一体構造も含まれている。
【００２３】
次に密閉型電動圧縮機と冷凍サイクルの配管系統について説明する。密閉型電動圧縮機には冷凍サイクル本体の冷媒配管３（３ａ、３ｂ）に接続される接続配管２が密閉容器１の円筒面に取付けられており、一方に吸込パイプ２ａ、他方に吐出パイプ２ｂで形成されている。接続配管２は密閉容器１の壁面を近接するように折曲され、接続配管２と冷媒配管３との接合部である配管接合部５まで延出されている。配管接合部５の位置は、密閉容器における回転軸の軸心上と略同一になるように設置している。また、接続配管２および冷媒配管３の配管の固有振動数については、接続配管２の固有振動数を冷媒配管３の固有振動数よりも高くしている。
【００２４】
まず、圧縮要素１１の圧縮動作について説明する。電動要素１０に通電されて回転子１５が回転すると、圧縮機構部が公転運動するように回転軸１４に偏心作用を設けているために、回転子１５と共に回転軸１４が回転することにより、冷媒の吸込パイプ２ａから圧縮要素１１に冷媒ガスを吸込み、圧縮機構部において容積変化を繰り返し、冷媒ガスを圧縮して冷媒の吐出パイプ２ｂから密閉容器１外に吐出される。
【００２５】
上記圧縮動作により、密閉型電動圧縮機は回転子１５の回転および圧縮要素１１の圧縮動作の反作用として回転軸１４に回転振動が生じ、この回転振動は圧縮要素１１を介して密閉容器１に伝播されて、この密閉容器１に周方向の振動が発生する。また、回転子１５および圧縮要素１１には、回転子１５のアンバランス量が存在し、このアンバランス量が回転することにより、密閉容器１の外周方向へ働く遠心力が部分的に発生し、この遠心力によって、回転軸１４の周りを密閉型電動圧縮機は旋回運動する。また、回転子１５の回転運動および圧縮要素１１の回転運動の反作用として、回転子１６および密閉容器１が回転軸１４を中心に反作用の大きさに応じた僅かな角度分だけ自転運動する。これらの旋回運動と自転運動が繰り返されることによって、密閉型電動圧縮機には回転軸１４の軸心を中心として振動が発生することとなる。
【００２６】
上記構造により、密閉型電動圧縮機が振動した場合に、密閉容器１からの接続配管２に振動が伝播されるが、接続配管２は冷媒配管３よりも固有振動数を高くし、かつ密閉容器１の回転軸１４の軸心上と略同一になるよう接続配管２と配管接合部５を延出しているために、密閉型電動圧縮機の回転振動時に伴う配管接合部５の位置での振動の振幅が小さくなり、冷媒配管３の振動および冷媒配管３から冷凍サイクル全体に伝播される振動エネルギが抑えられ、配管振動や配管にかかるストレスが低減することができる。なお、本発明は例えば図６、図７、図８に示すように、密閉容器１の回転軸１４の軸心上と略同一になるよう接続配管２と配管接合部５を延出する構成であれば同様の効果が得られる。また支持部材６が密閉容器１のどの位置に取付けられていても同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、運転条件によって圧縮機の振動レベルが増大した場合でも、冷凍サイクル本体へ振動の伝搬を抑制し、圧縮機から突起される配管の信頼性を十分に確保することができ、省電力、低振動、低騒音、高信頼性の密閉型電動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦形の密閉型電動圧縮機の断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る別の縦形の密閉型電動圧縮機の断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る別の縦形の密閉型電動圧縮機の断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る横形の密閉型電動圧縮機の断面図。
【図５】図４のＡから矢視図。
【図６】本発明の一実施形態に係る別の横形の密閉型電動圧縮機の断面図。
【図７】図６のＡ矢視図。
【図８】図６のＢ矢視図。
【図９】従来の縦形の密閉型電動圧縮機を示す図。
【図１０】従来の横形の密閉型電動圧縮機を示す図。
【図１１】図１０のＡ矢視図。
【図１２】従来の横形の密閉型電動圧縮機を示す図。
【図１３】図１２のＡ矢視図。
【符号の説明】
１…密閉容器、２…接続配管、３…冷媒配管、５…配管接合部、６…支持部材、７…弾性支持部材、１０…電動要素、１１…圧縮要素、１２…潤滑油、１３…油溜り部、１４…回転軸、１５…回転子、１６…固定子。
【図１】
2005054580.tif 000003
【図２】
2005054580.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005054580.tif 000006
【図５】
2005054580.tif 000007
【図６】
2005054580.tif 000008
【図７】
2005054580.tif 000009
【図８】
2005054580.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005054580.tif 000012
【図１１】
2005054580.tif 000013
【図１２】
2005054580.tif 000014
【図１３】
2005054580.tif 000015