JP2011508141A - 冷却コンプレッサのガス排出の振動を減衰させるシステム - Google Patents

Abstract

減衰システムは、排出オリフィス（４ａ）が設けられた、シリンダ（２）と共に圧縮チャンバ（６）を画定する弁板（４）によって閉鎖された端部を有するシリンダ（２）、弁板（４）に対して着座され、排出管（８）を通してコンプレッサの外部と連通する排出チャンバ（７）を画定するシリンダカバー（５）を備えるコンプレッサに取り付けられる。減衰システムは、圧縮チャンバ（６）から到来する排出流れ全体を排出オリフィス（４ａ）から受け取るために、排出チャンバ（７）の内部に画定された少なくとも１つの中間チャンバ（１０）、ならびに排出チャンバ（７）の内部に取り付けられ、中間チャンバ（１０）の内部に開いた第１端部（２１）と、排出チャンバ（７）の内部に開いた第２端部（２２）とを有する少なくとも１つの連結管（２０）を備える。

Description

本発明は、例えば往復気密式である、一般的にリニアモータによって駆動される冷却コンプレッサのガス排出に適用される振動減衰システムに関する。

冷却コンプレッサには一般的に、ガス排出に対して振動減衰器または音響フィルタが設けられている。このような減衰器は、コンプレッサから前記コンプレッサが一般的に結合されている冷却システムへとポンピングされるガスの振動、または一般的な場合にはコンプレッサが属している冷却回路の高圧側へとポンピングされるガスの振動を減衰させる目的、ならびにコンプレッサによって外部環境に発される騒音を軽減する目的を有する。ガスの振動は、コンプレッサの排出部が結合されたダクトおよび構成要素内で起振を生み、これが騒音を生む。

コンプレッサのガス排出の振動に対する減衰は、一般的に、ポンピングされる冷媒流体の流量を制限すること、排出管の直径を縮小すること、負荷損によって減衰を得ること、または、排出管と直列に１つ以上の拡張ボリュームを設けて音響インピーダンスの不連続が前記管内に存在する振動音響波を反映するようにして、伝達される振動を減衰することによって実施される。これらの構造では、振動減衰デバイスは、シリンダブロックおよび／または排出管内に組み込まれる。ガス流れは、シリンダブロック内および／または排出管内に位置付けられた、入念に画定された連なりの管、ボリューム、および絞り部を通過させられる。それらの寸法、配置、および特定の特徴は、用途、コンプレッサのタイプおよび寸法、質量流量に、作動流体、温度および動作条件、減衰しようとしている騒音帯域に依存する。

「直列」ボリュームの構成を有するこの排出システムの解決方法は、大きな減衰をもたらすが、高い負荷損を作り出す欠点も有する。この解決方法は、ボリュームおよび排出管を機械加工できるようにするためには、大きな寸法のシリンダブロックが必要となるという欠点をさらに有する。例えば、巨大なブロックを有しないタイプの、外殻の一部を画定するシリンダブロックが極めて軽い小型コンプレッサでは、減衰器をシリンダブロックに統合して組み込むための空間が無いことから、このような知られている解決法は適用されない。

本発明の一般的な目的は、特に小さな寸法の冷却コンプレッサのガス排出の振動を減衰させるシステムであって、従来の構造の負荷損を有せずに排出振動および排出騒音を減衰させることが可能なシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、上述の通りの振動および騒音を減衰させるシステムであって、主に巨大なブロックを備えない、特にリニアタイプのコンプレッサ内に容易に構築され、取り付けられるシステムを提供することである。

これらの目的は、シリンダを画定するシリンダブロックと、シリンダの端部を閉鎖し、排出オリフィスが設けられ、シリンダと共に圧縮チャンバを画定する弁板と、圧縮チャンバに向けられた面とは反対側の弁板の面に対して着座され、排出チャンバを画定するシリンダカバーと、排出チャンバをコンプレッサの外部に連通させる排出管とを備えるタイプの冷却コンプレッサのガス排出の振動を減衰させるシステムによって達成される。本発明の減衰システムは、圧縮チャンバから到来する排出流れの全てを排出オリフィスから受け取るように排出チャンバの内部に画定された少なくとも１つの中間チャンバと、排出チャンバの内部に取り付けられ、少なくとも１つの連結管であって、中間チャンバの内部に開いた第１端部、および排出チャンバの内部に開いた第２端部を有し、特定の延長分、中間チャンバおよび排出チャンバのうちの少なくとも一方の内部に突き出た連結管とを備える。

本発明の実施形態の一例として掲げられた、ここに同封された図面を参照して、本発明が以下に述べられる。

シリンダブロックおよびシリンダカバーによって外殻が画定された、特にコンパクト型の、従来技術によるリニアモータ往復コンプレッサの排出アセンブリの一部の概略縦断面図である。 本発明の排出振動を減衰させるシステムを備えたリニアモータコンプレッサの図１と同様の概略縦断面図である。 複数の中間チャンバが設けられた振動を減衰させるシステムの図２と同様の図である。 図２に示されたコンプレッサのシリンダカバーの概略拡大縦断面図であり、図２に示された実施形態のための、本発明の排出振動を減衰させるシステムが設けられている。 排出チャンバ内に排出ボリューム（点線）を１つしか有さない、従来技術によるガス排出システムと、シリンダカバーの内部に２つのガス排出ボリュームを有する、本発明による振動減衰システムを有する構造物とに対して得られた減衰の結果を示すグラフである。 本発明を実施する方法のうちの１つによる、シリンダカバーの内部の排出チャンバ内の１つの排出ボリュームおよび２つの排出ボリュームに対して、ガス排出構成物について得られた減衰の結果を示すグラフである。

本発明が、モータ（図示せず）の作動によってピストン３が内部で軸方向に変位されるシリンダ２を画定するシリンダブロック１を有するモータコンプレッサアセンブリを備える往復密閉コンプレッサに対して、述べられる。リニアモータによって駆動されるタイプの特定のコンプレッサの構造では、ピストン３は共振スプリング（図示せず）に連結され、作動アセンブリ（図示せず）によってシリンダ２の内部で軸方向に変位される。作動アセンブリは磁性構成要素（図示せず）を支持し、リニアモータの励磁時に軸方向に駆動される。

シリンダ２は、ピストン３が通って収容される開放端部と、シリンダカバー５が着座される弁板４によって閉鎖される反対端部とを有する。弁板４は、吸気弁と排出弁のうちの少なくとも一方を担持する。排出弁は、シリンダ２の内部に対するガスの入口と出口を調整する。図示されている構造では、弁板４には、対応する排出弁４ｂによって閉鎖される排出オリフィス４ａと、弁要素４ｄによって閉鎖される２つの吸気オリフィス４ｃとが設けられている。図示されているこの構造では、弁板４は、その両面それぞれに前記排出弁４ｂと吸入弁４ｄを担持している。弁板４は、シリンダ２の内部と共に圧縮チャンバ６を画定している。図１で示されている構造は、シリンダカバー５をシリンダブロック１に取り付ける従来の方法を提示しているが、それは既に説明した欠点をもたらす。

シリンダカバー５は弁板４の面に対して着座される。この面は弁板４の他の面の反対側にあり、圧縮チャンバ６に向かっている。前記シリンダカバー５は弁板４の隣接面と共に排出チャンバ７を画定している。排出チャンバ７は、排出オリフィス４ａおよび排出弁４ｂによって圧縮チャンバ６と選択的な流体連通状態を維持し、前記排出チャンバ７をコンプレッサの外部に連通させる排出管８によって、コンプレッサが関連付けられた冷却システムの排出側とコンスタントな流体連通状態を維持する。

シリンダ２の内部における弁板４に対するピストン３の往復運動が、コンプレッサのガス吸気動作とガス圧縮動作のそれぞれを決定する。

リニアモータによって駆動されるコンプレッサの一部の構造では、外部に対して密閉環境を形成する外殻の内部にモータコンプレッサアセンブリが取り付けられる。前記取り付けは通常、外殻の内部に位置決めされた一セットの懸架バネ上で実施される。コンパクト型リニアコンプレッサの構造では、シリンダブロック１およびシリンダカバー５が外殻の一部を画定する。

本発明によれば、冷却コンプレッサは、圧縮チャンバ７から到来する排出流れの全てを弁板４の排出オリフィス４ａから受け取るように排出チャンバ７の内部に画定された少なくとも１つの中間チャンバ１０を備える排出減衰システムを含み、前記中間チャンバ１０は、排出チャンバ７の内部に取り付けられた、中間チャンバ１０の内部に開いた第１端部２１と、排出チャンバ７の内部に開いた第２端部２２とを有する少なくとも１つの連結管２０によって、排出チャンバ７とのコンスタントな流体連通の状態を維持する。前記連結管２０は、例えば、特定の延長分、中間チャンバ１０および排出チャンバ７のうちの少なくとも一方の内部に突き出す。

本発明の解決方法は、シリンダブロック１内や排出管８内ではなく、シリンダカバー５の内部に設けられたボリューム−管−ボリュームのタイプの音響マフラについての概念を指す。これは、シリンダカバー５の内部に設けられて、最初のボリュームとして、ガスが排出弁４ｂの開口部を通して排出される中間チャンバ１０と、最終ボリュームとして、シリンダカバー５内の排出管８に隣接して画定されたボリュームとを有し、前記ボリュームの少なくとも一方は、連結管２０によって隣接したボリュームと連通した状態を維持する。連結管２０は、図１で示されているように、排出チャンバ７の内部に開いた端部と、隣接した中間チャンバに開いた端部とを有する。

中間チャンバおよび排出チャンバそれぞれのボリューム、ならびに各連結管２０（延長部、形状、断面）の寸法の決定、連結管２０から前記連結管が作動する、各チャンバの内部に突き出る延長部の画定は、得られるべき減衰効果と、減衰されるべき振動範囲とに応じて行われる。

本発明によると、図３に示されているように、複数の中間チャンバが直列に設けられる場合、それらは様々な連結管の構造によって相互連結されることが可能である。２つの連続して並んだ中間チャンバそれぞれの間の流体連通は、少なくとも１つの連続管２０によって実施される。連続管２０は、その第１端部２１とその第２端部２２との間に、少なくとも、減衰されるべき圧縮下のガスの主振動モードに応じて算定される延長部を有している。

ボリュームを直列に備えた特定の構造形態では、ボリュームには重なり合った中間チャンバ１０が設けられ、それらのうちの第１のものは排出オリフィス４ａと流体連通する。他の特定の構造では、中間チャンバは、同心のまたは同心でない周囲層内に配設される。

本発明を実施する他の方法では、直列のボリュームと管は、離隔されかつ連結管２０によって相互連結されるボリュームの連なりによって得られることが可能である。

これらの構造、ならびに本明細書に図示されている構造の一変形例では、圧縮チャンバ６から直接に圧縮ガスを受け取る第１中間チャンバ１０は、弁板４に対して着座される。他の構造変形例では、本明細書で提示されている概念で、排出オリフィス４ａと前記中間チャンバ１０の第１のものとの間に連結管２０が設けられる。連結管２０は、中間チャンバ１０の第１のものを、弁板４への着座状態から隔てられるように維持する。

本発明のボリュームと管の構造のいずれについても、ボリュームおよび管は、圧縮中に、間欠的なガスのマスフローが排出チャンバに排出されることを妨害しないで、圧縮下のこのガスマスの振動を減衰するように設けられる。

各中間チャンバ１０は、剛構造または軟構造の中空体によって画定され、例えば、溶接または接着剤によって連結管２０の一部分を取り付け、または前記管の一部分を単一片として組み込む。各中間チャンバ１０は、中間チャンバ１０の隣接ボリュームとの、または排出チャンバ７との唯一の流体連通が１つ以上の連結管２０を通して行われるように、シリンダカバー５の内部に設けられる。

振動の減衰を高めるために、中間チャンバ１０および連結管２０の部分のうちの少なくとも１つに防音材が設けられ、またはコーティングされる。

中間チャンバ１０が弁板４に対して着座される構造では、各前記中間チャンバ１０は、接着剤、ネジ、溶接などの適切な固定手段４０によって、またはシリンダカバー５の簡単な取り付けの締め代によって弁板４に取り付けられる。前記固定は、中間チャンバ１０の周囲縁部と弁板４の隣接面との間の圧縮ガスの漏洩を防止するように実施される。

中間チャンバを弁板４に取り付ける構造形態では、前記中間チャンバは、開口部を有する中空体を有し、その外形は周囲縁部１０ａによって画定されて弁板４に対して着座され、そこから外部に例えば連続した周囲フランジ１１を突き出す。周囲フランジ１１は、例えば、図４で示されているネジによって弁板４への固定を可能にする。他の構造的選択肢では、中間チャンバ１０の周囲フランジは所定の延長部を有する。この延長部はその周囲部内でシリンダカバー５の周囲縁部分を外部に着座させるのに充分である。これは前記中間チャンバと共にシリンダに取り付けられる。

本発明を実施する一方法によって、各連結管２０はそれぞれの第１および第２端部２１、２２を中間チャンバ１０および排出チャンバ７内に偏心的に配設して有する。連結管２０の第２端部２２は排出管８の開放端部から離隔して配設され、排出チャンバ７の内部に向けられている。

本発明の他の態様によると、各連結管２０はその第１および第２端部２１、２２のうちの少なくとも一方を、中間チャンバ１０および排出チャンバ７それぞれの内部に、減衰されるべき振動モードに応じて予め算定された所定の延長分だけ突き出させて有する。ここに図示されている構造形態では、連結管２０はその第１および第２端部２１、２２のうちのそれぞれを、中間チャンバ１０および排出チャンバ７それぞれの内部に、上述のように算定されたそれぞれの延長分だけ突き出させて有する。

本発明の他の態様によると、各連結管２０は、前記穴に設けられた部分内に画定される１つ以上の穴によって、前記部分の厚みが上述の通りの端部を有する管の延長分を画定するように、連結管２０の機能を損なわずに置き換えられることが可能である。この事例では、減衰曲線は図６に示されている減衰曲線である。

各中間チャンバ１０はそれぞれの連結管２０を担持する。連結管２０は、中間チャンバ１０を獲得する際に前記中間チャンバ１０の本体に固定され、またはそれと一体的に形成されることによって中間チャンバ１０に組み込まれる。

連結管によって提供されるべき延長部に応じて、前記連結管２０は、それぞれのチャンバの内部に突き出たその延長部分から、中間チャンバ１０および排出チャンバ７のうちの少なくとも一方の内部に螺旋状の展開部を有するように設けられるべきである。図４に示された構造では、連結管２０はその第１端部２１から、連結管を担持する中間チャンバ１０の中空体から外部に突き出たその延長部の一部分内で、螺旋状の展開部を有する。シリンダカバー５の内部の縮小された利用可能な空間に応じて、連結管２０はその螺旋部分を中間チャンバの外側周囲外形の少なくとも一部に付随させて提示している。しかしながら、ここに図示された構造形態は、連結管２０の展開部の構成を限定するものではなく、単に１つの構造的選択肢として考えられるべきであることを理解すべきである。

また本明細書に述べられた構造的変形例が特定の構造で個別に、または部分的もしくは全体的に互いに組み合わせて提示されることが可能であることも認められるべきである。

図５および図６で認められるように、本発明の振動減衰システムに対する解決方法は、広範囲のスペクトルで大幅な減衰のゲインを提示し、前記減衰量は、一部の特定帯域で、従来技術の構造に対して最高で５０デシベルである。

Claims (11)

1. シリンダ（２）を画定するシリンダブロック（１）と、シリンダ（２）の端部を閉鎖し、排出オリフィス（４ａ）が設けられ、シリンダ（２）と共に圧縮チャンバ（６）を画定する弁板（４）と、圧縮チャンバ（６）に向けられた面とは反対側の弁板（４）の面に対して着座され、排出チャンバ（７）を画定するシリンダカバー（５）と、排出チャンバ（７）をコンプレッサの外部に連通させる排出管（８）とを備えるタイプの冷却コンプレッサのガス排出の振動を減衰させるシステムであって、
   圧縮チャンバ（６）から到来する排出流れ全体を、排出オリフィス（４ａ）から受け取るように、排出チャンバ（７）の内部に画定された少なくとも１つの中間チャンバ（１０）と、
   排出チャンバ（７）の内部に取り付けられた少なくとも１つの連結管（２０）であって、中間チャンバ（１０）の内部に開いた第１端部（２１）、および排出チャンバ（７）の内部に開いた第２端部（２２）を有し、特定の延長分、中間チャンバ（１０）および排出チャンバ（７）のうちの少なくとも一方の内部に突き出ている連結管（２０）とを備えることを特徴とする、システム。
2. 連結管（２０）の第１および第２端部（２１、２２）が中間チャンバ（１０）および排出チャンバ（７）内に偏心的に配設されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 連結管（２０）が、その第１端部とその第２端部（２１、２２）との間に、減衰されるべき圧縮下のガスの主振動モードに応じて算定される延長部を有することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 連結管（２０）の第１端部（２１）が、減衰されるべき振動モードに応じて予め算定された所定の延長分だけ中間チャンバ（１０）の内部に突き出ることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 連結管（２０）が、その第１端部（２１）から、少なくとも排出チャンバ（７）の内側にある連結管（２０）の延長部に沿って延在する螺旋状の展開部を有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 連結管（２０）が中間チャンバ（１０）と一体的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 中間チャンバ（１０）および連結管（２０）の部分のうちの少なくとも１つには防音材が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
8. 連結管（２０）の第２端部（２２）が、排出管（８）の開放端部から離隔して配設されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
9. 中間チャンバ（１０）が、弁板（４）に密閉して取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
10. 中間チャンバ（１０）が、弁板（４）に対して着座されて取り付けられるべき周囲縁部（１０ａ）によって、外形が画定される開口部を有する中空体であることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
11. 中空体が剛質であることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。

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