JP2002054562A - 往復動式圧縮機の吸入側消音器 - Google Patents

往復動式圧縮機の吸入側消音器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒ガスの吸入時に、冷媒ガスが吸入側消音
器の内部構造物と衝突して発生する圧力脈動を減衰させ
て、流動騒音を低減し得る往復動式圧縮機の吸入側消音
器を提供する。 【解決手段】 吸入口11及び各冷媒ダクト15、16
を経て高速に流動する流体が各冷媒タンクS1、S2、
S3の内方側壁面に衝突して発生する流体騒音を減衰す
るように、前記各冷媒タンクS1、S2、S3の内方側
壁面に流体の波動を吸収する吸振部材100を収納装着
して吸入側消音器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動式圧縮機の
吸入側消音器に係るもので、詳しくは、吸入側消音器に
吸入される冷媒ガスにより発生する圧力脈動を減衰し、
流動騒音を低減し得る往復動式圧縮機の吸入側消音器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、往復動式圧縮機に使用される消
音器は、流体の吸入側又は吐出側に装着されて、流体の
吸入時又は吐出時に発生する吸入又は吐出騒音を減衰さ
せるもので、吸入側に装着される吸入側消音器と、吐出
側に装着される吐出側消音器とに大別される。
【0003】このような吸入側及び吐出側消音器におい
ては、流体の吸入及び吐出が繰り返されて発生する脈動
現象を減衰させて、圧縮空間に吸入及び吐出される流体
の流れを円滑に維持し、流体の吸入及び吐出時に発生す
るバルブ開閉時の衝撃音及び流体の流動騒音などが圧縮
機構部の外部に伝達される現象を遮断して、駆動時の騒
音を抑制していた。
【0004】そして、従来の吸入側消音器が装着された
密閉型往復動式圧縮機においては、図7に示したよう
に、冷媒管SPが貫通されて所定量のオイルが内部に充
填される密閉容器状のケーシング1と、該ケーシング1
の内方側下部に収納装着されて外部から供給される電源
により駆動力を発生する電動機構部と、該電動機構部の
上方側に装着されて、電動機構部から駆動力を受けてガ
スを吸入及び圧縮する圧縮機構部と、を備えて構成され
ている。
【0005】且つ、前記圧縮機構部においては、ほぼフ
ランジ状のフレーム2と、該フレーム2の一方側に装着
されたシリンダ3と、前記フレーム2の中央部を貫通し
て前記電動機構部の回転子4Bに嵌合された駆動軸5
と、該駆動軸5の上方端の偏芯部に連結されて回転子の
回転運動を往復運動に変換させる連結棒6と、該連結棒
6に係合されてシリンダ3の内方側で往復運動を行うピ
ストン7と、前記シリンダ3に係合されて冷媒ガスの流
入及び吐出を制御するバルブ組立体8と、該バルブ組立
体8に係合されて所定の吐出空間DSを有するヘッドカ
バー9と、該ヘッドカバー9の一方側に係合して前記バ
ルブ組立体8の吸入側に連通された吸入側消音器10
と、前記バルブ組立体8の吐出側に連通されて前記シリ
ンダ3に装着された吐出側消音器DMと、を備えて構成
されていた。
【0006】又、前記吸入側消音器10においては、図
7及び図8に示したように、内部に仕切板を有してタン
ク状に形成され、前記ケーシング1に貫設された冷媒管
SPに直接連通されるか、又は前記ケーシング1の内部
空間向きの下方に穿孔形成された吸入口11と、該吸入
口11を通って流入された冷媒ガスをシリンダ3の圧縮
空間に導くようにバルブ組立体8の吸入側に連通された
冷媒の吐出口12と、前記吸入口11と吐出口12間の
内部容積を第1、第2及び第3冷媒タンクS1、S2、
S3にそれぞれ仕切る第1仕切板13及び第2仕切板1
4と、前記第1仕切板13を垂直に貫通して、前記第
1、第2冷媒タンクS1、S2に連通された第1ダクト
15と、前記第1、第2仕切板13、14を貫通して第
2冷媒タンクS2を前記吐出口12に直接連通させる第
2ダクト16と、該第2ダクト16の中央側壁に貫通さ
れて、第3冷媒タンクS3と一緒にヘルムホルツ共鳴部
を構成するように、前記第3冷媒タンクS3を前記吐出
口12に連通させる共鳴孔17と、から構成されてい
る。
【0007】更に、前記第1、第2ダクト15、16
は、単純な中空円筒状に形成されている。図中、未説明
符号4Aは固定子、18は排油孔、Cは支持スプリン
グ、Oはオイルフィーダ、SPは冷媒管をそれぞれ示し
たものである。以下、このように構成された従来の吸入
側消音器が装着された密閉型往復動式圧縮機の動作に対
し説明する。
【0008】先ず、前記電動機構部に電源が印加され、
固定子4A及び回転子4Bの相互電磁気力により前記回
転子4Bが回転すると、該回転子4Bと一緒に駆動軸5
が回転し、該駆動軸5の回転運動は、該駆動軸5の偏芯
部に結合された連結棒6により直線往復運動に変換され
てピストン7に伝達され、該ピストン7は、シリンダ3
の内部を往復運動しながら冷媒ガスを吸入及び圧縮して
吐出させるが、このような過程で発生する圧力脈動又は
騒音は冷媒ガスの流動方向と逆方向に流れて吸入側消音
器10により減衰される。
【0009】以下、従来の吸入側消音器が装着された圧
縮機の圧力脈動及び流動騒音が減衰される原理に対し説
明する。即ち、前記ピストン7が上死点から下死点に移
動する吸入行程時に、第2冷媒タンクS2に充填された
冷媒ガスは吸入バルブ(図示されず)の開放により吐出
口12を経てシリンダ3の圧縮空間に吸入され、同時に
新しい冷媒ガスが吸入口11、第1冷媒タンクS1及び
第1ダクト15を経て前記第2冷媒タンクS2に流入さ
れる。
【0010】次いで、前記ピストン7が下死点から上死
点に移動する圧縮行程時には、吸入バルブが閉鎖される
と同時に吐出バルブ(図示されず)が開放されて、該吐
出バルブを経て圧縮ガスがヘッドカバー9の吐出空間D
Sに吐出される。このように冷媒ガスの吸入及び吐出が
反復的に行われるにつれて、前記吸入側消音器10及び
ヘッドカバー9に持続的な圧力脈動が発生されるが、こ
のような脈動圧力は位相差を有して吸入側消音器10の
各流路を経て伝達され、前記第2ダクト16及び第2冷
媒タンクS2と、前記第1ダクト15及び第1冷媒タン
クS1とを経て漸次減衰されるため、前記吸入口11側
には冷媒ガスが円滑に流入されるようになる。
【0011】又、前記冷媒ガスの吸入行程時に発生する
騒音は、第1、第2ダクト15、16及第1、第2冷媒
タンクS1、S2を経て拡散及び散逸の現象により熱エ
ネルギーに変換されて減衰され、前記第2ダクト16の
共鳴孔17及び第3冷媒タンクS3から構成されたヘル
ムホルツ共鳴器を経てヘルムホルツ効果により特定周波
数の騒音が減衰される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の消音器が装着された密閉型往復動式圧縮機において
は、吸入口、第1、第2ダクト及び吐出口のガス流路が
平行に配列されているため、吸入口を経た吸入ガスが第
2仕切板に衝突して反射され、再び第1冷媒タンクの側
壁面に衝突した後、第1ダクトを経て第2冷媒タンクに
流入され、該第2冷媒タンクに流入されたガスは、再び
第2冷媒タンクの底面に衝突した後、反射されて第2ダ
クト及び吐出口を経てシリンダの圧縮空間に吸収される
が、このような過程で高速の吸入ガスが第2仕切板、第
1冷媒タンク及び第2冷媒タンクに衝突して大きい脈動
圧力が発生するという不都合な点があった。
【0013】又、このような問題点を解決するために、
前記吸入口と第2仕切板間の距離、又は第1冷媒タンク
の幅、若しくは第1ダクトと第2冷媒タンク間の距離を
拡大して吸入ガスの速度を低減させ、衝撃量を減らす場
合は、吸入側消音器の容積が増大して、圧縮機の全体容
積が増大され、逆に、前記吸入口と第2仕切板間の距
離、又は第1冷媒タンクの幅、若しくは第1ダクトと第
2冷媒タンク間の距離を縮小する場合は、脈動圧力が増
大して流動騒音が一層大きくなるという不都合な点があ
った。
【0014】そこで、本発明は、このような従来の課題
に鑑みてなされたもので、冷媒ガスの吸入時に、冷媒ガ
スが吸入側消音器の内部構造物と衝突して発生する圧力
脈動を減衰させて、流動騒音を減らし得る往復動式圧縮
機の吸入側消音器を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入側消音器に
おいては、密閉容器状のケーシングに貫通された冷媒管
に連通されて穿孔形成された冷媒の吸入口と、該吸入口
に連通された冷媒の吐出口と、前記吸入口と吐出口間に
それぞれ形成された第1、第2、第3冷媒タンクと、そ
れら第1、第2、第3冷媒タンクをそれぞれ連通させる
第1、第2ダクトと、を備えた往復動式圧縮機の吸入側
消音器において、前記吸入口及び第1、第2ダクトを経
て高速に流動する流体が冷媒タンクの内方側壁面に衝突
して発生する流体騒音を減衰するように、前記第1、第
2、第3冷媒タンクの内方側壁面に流体の波動を吸収す
る吸振部材が収納装着されて構成されたことを特徴とす
る。
【0016】そして、前記吸振部材には、流体と衝突す
る吸振部材の表面に、圧力脈動の最大変位比に対して1
/8以上の深さを有する複数の波動干渉溝がそれぞれ切
削形成されて構成される。且つ、前記吸振部材の表面に
は、圧力脈動の最大変位比に対して1/8以上の深さを
有する複数の波動干渉スリットをそれぞれ切刻形成して
構成することもできる。又、前記波動干渉スリットの内
方側面には、圧力脈動による冷媒ガスの逆流現象を防止
するように、ガスの流動方向に沿って複数の段差突条が
それぞれ切刻形成される。
【0017】更に、前記吸入口及び第1ダクトと、それ
らに対応する吸振部材の表面上の衝突面間の各直線距離
が、前記吸入口及び第1ダクトの直径より長い場合、吸
振部材の幅(辺長)を前記吸入口及び第1ダクトの直径
の1.2倍以上に形成し、前記吸入口及び第1ダクト
と、それらに対応する吸振部材の表面上の衝突面間の各
直線距離が、前記吸入口及び冷媒ダクトの直径よりー短
い場合、前記吸振部材の幅(辺長)を吸入口及び第1ダ
クトの直径の2.4倍以上に形成して構成する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図中、従来と同様な構成要素
には、同一の符号を付した。本発明に係る吸入側消音器
が装着された往復動式圧縮機においては、図1に示した
ように、密閉された中空円筒状のケーシング1の内方側
に装置されて駆動力を発生する電動機構部と、該電動機
構部の駆動軸5に連結されて冷媒ガスを圧縮及び吐出さ
せる圧縮機構部と、を備えて構成されている。
【0019】そして、前記圧縮機構部においては、ほぼ
フランジ状のフレーム2と、該フレーム2の一方側に装
着されたシリンダ3と、前記フレーム2の中央部を貫通
して前記電動機構部の回転子4Bに嵌合された駆動軸5
と、該駆動軸5の上方端の偏芯部に連結されて回転子の
回転運動を往復運動に変換させる連結棒6と、該連結棒
6の他方端に係合されてシリンダ3の内方側で往復運動
を行うピストン7と、前記シリンダ3の他方側に係合さ
れて冷媒ガスの流入及び吐出を制御するバルブ組立体8
と、該バルブ組立体8の他方側に係合されて所定の吐出
空間DSを有するヘッドカバー9と、該ヘッドカバー9
の一方側に係合して前記バルブ組立体8の吸入側に連通
された吸入側消音器10と、前記バルブ組立体8の吐出
側に連通されて前記シリンダ3に装着された吐出側消音
器DMと、を備えて構成されている。
【0020】且つ、本発明に係る吸入側消音器10にお
いては、図1及び図2に示したように、ケーシング1に
貫設された冷媒管SPに直接連通されるか、又は前記ケ
ーシング1の内部空間向きの下方に穿孔形成された吸入
口11と、該吸入口11を通って流入された冷媒ガスを
シリンダ3の圧縮空間に導くようにバルブ組立体8の吸
入側に連通された冷媒の吐出口12と、前記吸入口11
と吐出口12間の内部容積を第1、第2及び第3冷媒タ
ンクS1、S2、S3にそれぞれ仕切る第1、第2仕切
板13、14と、前記第1仕切板13を垂直に貫通し
て、前記第1、第2冷媒タンクS1、S2に連通された
第1ダクト15と、前記第1、第2仕切板13、14を
貫通して第2冷媒タンクS2を吐出口12に直接連通さ
せる第2ダクト16と、該第2ダクト16の中央側壁に
貫通されて、第3冷媒タンクS3と一緒にヘルムホルツ
共鳴部を構成するように、第3冷媒タンクS3を前記吐
出口12に連通させる共鳴孔17と、から構成されてい
る。
【0021】又、前記吸入口11の出口側に対向した第
2仕切板14の下面、第1冷媒タンクS1の第1ダクト
15側の側壁面及び前記第1ダクト15の出口側に対向
した第2冷媒タンクS2の底面には、それぞれ圧力脈動
の振動を吸入し得る吸振部材100が装着されている。
【0022】更に、前記吸振部材100は、図3(a)
(b)に示したように、矩形板の表面に圧力脈動の最大
変位比に対して1/8以上の深さを有する複数の円形波
動干渉溝110をそれぞれ切削形成して構成するか、又
は、図4(a)(b)に示したように、矩形板の表面に
圧力脈動の最大変位比に対して1/8以上の深さを有す
る重畳された笠状の複数の波動干渉スリット120をそ
れぞれ切刻形成して構成する。即ち、前記波動干渉スリ
ット120の内方側面には、圧力脈動による冷媒ガスの
逆流現象を防止するように、ガスの流動方向に沿って複
数の段差突条121が連続して切刻形成される。
【0023】又、前記吸振部材100は、図5に示した
ように、前記吸入口11及び第1ダクト15と、それら
に対応する各矩形板の表面上の衝突面間の各直線距離z
が、前記吸入口11及び第1ダクト15の内径(直径)
dより長い場合(z>d)、前記吸振部材100の幅
(辺の長さ)Rを前記吸入口11及び第1ダクト15の
内径の1.2倍以上になるように形成し、前記吸入口1
1及び第1ダクト15と、それらに対応する矩形板の表
面上の衝突面間の直線距離zが、前記吸入口11及び第
1ダクト15の内径dより短い場合(z<d)、前記吸
振部材100の幅Rを前記吸入口11及び第1ダクト1
5の直径dの2.4倍以上になるように形成する。
【0024】図中、未説明符号4Aは固定子、18は排
油孔、Cは支持スプリング、Oはオイルフィーダ、SP
は冷媒管をそれぞれ示したものである。以下、このよう
に構成された本発明に係る吸入側消音器が備えられた往
復動式圧縮機の動作に対し図1及び図2を用いて説明す
る。
【0025】先ず、前記電動機構部に電源が印加され、
固定子4Aと回転子4Bとの相互作用により前記回転子
4Bが回転されると、該回転子4Bと一緒に駆動軸5が
回転し、該駆動軸5の回転運動は、該駆動軸5の偏芯部
に結合された連結棒6により直線往復運動に変換されて
ピストン7に伝達され、該ピストン7は、シリンダ3の
内部を往復運動しながら冷媒ガスを吸入及び圧縮して吐
出させるが、このような過程で発生する圧力脈動又は騒
音は、冷媒ガスの流動方向と逆方向に流れて吸入側消音
器10により減衰される。
【0026】即ち、前記ピストン7の吸入行程時に、吸
入口11を経て第1冷媒タンクS1に流入される高速の
吸入ガスは、前記吸入口11の出口側に対応して第1冷
媒タンクS1を形成する第2仕切板14の底面に衝突し
て反射された後、第1ダクト15側に流入されて、再び
第1冷媒タンクS1の内方側壁面に衝突し、第1ダクト
15を経て第2冷媒タンクS2の底面に衝突した後、第
2ダクト16を経て吐出口12側に流入されて、このよ
うな過程中に脈動圧力及び衝撃音が発生するが、該脈動
騒音は、各衝突面に装着された吸振部材100により流
体の流動波長が相殺されて減衰される。
【0027】以下、このような本発明に係る吸入側消音
器の騒音減衰原理を数式を利用して詳しく説明する。本
発明に係る往復動式圧縮機において、圧力脈動の速度が
12m/s、回転数が3600rpmである場合を周波
数に換算すると、60Hzになる。このような条件下で
一回の脈動による流動の移動変位を次の数式1を利用し
て求めると約64mmになる。
【0028】[数式1] Stot=Vmax0 T/2sin12πtdt=12∫0 1/120
sin12πtdt=0.0637 通常、波動が壁面に衝突して反射されるまで、壁面から
λ/8以内の領域では、波動がそれほど大きくないた
め、波動の位相差を利用して脈動を効果的に減衰させる
ためには、壁面からλ/8以上の距離に離隔させる必要
がある。
【0029】従って、前記吸振部材100の波動干渉溝
110又は波動干渉スリット120の深さを8mm以上
に形成すると、前記波動干渉溝110又は波動干渉スリ
ット120の側壁面に衝突して反射される波動と吸振部
材100の板上面に反射される波動とが、図2の拡大表
示部で示したような位相差により相互干渉を起こして減
衰されて、騒音が減少される。
【0030】このような前記吸振部材100による騒音
減衰効果は、前記波動干渉溝110又は波動干渉スリッ
ト120の深さ以外に、該吸振部材100の面積と各ダ
クトの直径とにも関係がある。即ち、前記吸振部材10
0の大きさは、流体の衝撃波動が影響を及ぼす全ての範
囲を受容する程度の面積を必要とする。
【0031】図6は、一般の円形Z流動が平面板に衝突
する時の壁面の表面せん断応力の分布を示したグラフ
で、図示されたように、前記吸入口11及び第1ダクト
15の出口側から衝突面までの距離Zが、前記吸入口1
1及び第1ダクト15の各直径dより短い場合は、前記
吸入口11及び第1ダクト15の半径rが1.2dの領
域まで衝突波動の影響があるため、前記吸振部材100
の幅Rを吸入口11及び第1ダクト15の直径の2.4
倍以上にして形成する必要がある。
【0032】そして、前記吸入口11及び第1ダクト1
5の出口側から衝突面までの距離Zが、前記吸入口11
及び第1ダクト15の各直径dより長い場合は、前記吸
入口11及び第1ダクト15の半径rが0.6dの領域
まで衝突波動の影響があるため、前記吸振部材100の
幅Rを吸入口11及び第1ダクト15の直径の1.2倍
以上にして形成する必要がある。
【0033】且つ、前記吸振部材100の幅を前記吸入
口11及び第1ダクト15の直径の2.4倍以上にして
形成する場合は、前記吸入口11及び第1ダクト15の
各出口端から前記吸振部材までの距離が減少されるた
め、吸入側消音器10の全体容積を縮小することができ
る。以上、本発明では、吸入側消音器を例示して説明し
たが、本発明はこれに限定されるものでなく、冷媒ガス
の衝突により圧力脈動が発生する消音器に多様に適用す
ることが可能で、例えば、吐出側消音器にも適用するこ
とができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る吸入
側消音器においては、各冷媒タンクの内壁面での流体衝
撃波動を吸収し得る吸振部材を装着して構成されるた
め、吸入口及び冷媒ダクトを経て高速に流動する流体が
冷媒タンクの内側壁面に衝突して発生する圧力脈動を減
衰させて、流動騒音を低減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る吸入側消音器を備えた密閉型往復
動式圧縮機の構成を示した縦断面図である。
【図2】本発明に係る吸入側消音器の構成及び吸振部材
の一部を示した縦断面図である。
【図3】本発明に係る吸入側消音器の吸振部材の1実施
形態を示した構成図で、(a)は平面図、(b)はA−
A線断面図である。
【図4】本発明に係る吸振部材の他の実施形態を示した
構成図で、(a)は平面図、(b)はB−B線断面図で
ある。
【図5】本発明に係る吸振部材の規格及び設置位置の相
関関係を示した説明図である。
【図6】一般の円形Z流動が平板上に衝突する時の壁面
の表面せん断力分布を示したグラフである。
【図7】従来の吸入側消音器を備えた密閉型往復動式圧
縮機の構成を示した縦断面図である。
【図8】従来の密閉型往復動式圧縮機に装着された吸入
側消音器を示した縦断面図である。
【符号の説明】
10…吸入側消音器 11…吸入口 12…吐出口 13、14…第1、第2仕切板 15、16…第1、第2ダクト 17…共鳴孔 100…吸振部材 110…波動干渉溝 120…波動干渉スリット 121…段差突条 S1〜S3…第1〜第3冷媒タンク d…直径 R…幅(辺長) Z…直線距離

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉容器状のケーシングに貫通された冷
    媒管に連通されて穿孔形成された冷媒の吸入口と、該吸
    入口に連通された冷媒の吐出口と、前記吸入口と吐出口
    間にそれぞれ形成された第1、第2、第3冷媒タンク
    と、それら第1、第2、第3冷媒タンクをそれぞれ連通
    させる第1、第2冷媒ダクトと、を備えた往復動式圧縮
    機の吸入側消音器において、 前記吸入口及び第1、第2冷媒ダクトを経て高速に流動
    する流体が冷媒タンクの内方側壁面に衝突して発生する
    流動騒音を減衰するように、前記第1、第2、第3冷媒
    タンクの内方側壁面に流体の振動を吸収する吸振部材が
    収納装着されて構成されることを特徴とする往復動式圧
    縮機の吸入側消音器。
  2. 【請求項2】 前記吸振部材には、流体と衝突する前記
    吸振部材の表面に圧力脈動の最大変位比に対して1/8
    以上の深さを有する複数の波動干渉溝がそれぞれ切削形
    成されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧
    縮機の吸入側消音器。
  3. 【請求項3】 前記吸振部材の表面には、圧力脈動の最
    大変位比に対して1/8以上の深さを有する複数の波動
    干渉スリットがそれぞれ切刻形成されることを特徴とす
    る請求項1に記載の往復動式圧縮機の吸入側消音器。
  4. 【請求項4】 前記波動干渉スリットの内方側面には、
    圧力脈動による冷媒ガスの逆流現象を防止するように、
    ガスの流動方向に沿って複数の段差突条が切刻形成され
    ることを特徴とする請求項1又は3に記載の往復動式圧
    縮機の吸入側消音器。
  5. 【請求項5】 前記吸振部材は、前記吸入口及び第1ダ
    クトとそれらに対応する吸振部材の表面上の衝突面間の
    各直線距離が、前記吸入口及び第1ダクトの直径より長
    い場合、前記吸振部材の幅(辺長)を前記吸入口及び第
    1ダクトの直径の1.2倍以上に形成し、前記吸入口及
    び第1ダクトとそれらに対応する吸振部材の表面上の動
    衝突面間の各直線距離が、前記吸入口及び第1ダクトの
    直径より短い場合、前記吸振部材の幅(辺長)を前記吸
    入口及び第1ダクトの直径の2.4倍以上に形成して構
    成されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧
    縮機の吸入側消音器。
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