JP2014148930A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機構から吐出された流体において低減することができる振動の周波数帯域の増大を図る圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機構１０ａと圧縮機構１０ａを収容する圧縮ハウジング２とを備え、圧縮ハウジング２に圧縮機構１０ａによって圧縮された流体が吐出される吐出室２ｂが形成された圧縮機１０１において、吐出室２ｂには、消音機構として第一消音器４０が設けられている。第一消音器４０は、少なくとも１つの第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａがそれぞれ形成され且つ各々の外縁のみを吐出室２ｂの内壁に固定して積層される第一部材４１及び第二部材４２と、第一部材４１及び第二部材４２の外縁の内周域で、第二貫通孔４２ａにより相互に連通されるとともに第一部材４１及び第二部材４２の間並びに第二部材４２及び吐出室２ｂの内壁の間に形成される所定の大きさを備えた第一空間４４並びに第二空間４５とからなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧縮機に関する。

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のように動力装置の稼働中の作動音が静音である車両に、圧縮機が搭載されている。このような車両では、圧縮機の吸気口側及び吐出口側から発生する様々な騒音が目立つようになり、車両の搭乗者を不快にさせるため、圧縮機から発生する騒音を低減する対策が検討されている。

例えば、特許文献１に記載される２つのロータを有するスクリュー型のコンプレッサは、吐出口側からの騒音を低減するための消音機能と吐出される流体（空気）の冷却機能とを兼ねた消音器兼冷却器を備えている。このコンプレッサのハウジングの外側には、内部に付加的な空間を形成するカバーが取り付けられている。付加的な空間は、ロータが収容されている空間の吐出ポートに接続する入口側空間と、カバーの吐出口に接続する出口側空間とを有している。さらに、付加的な空間内では、入口側空間と出口側空間との間は、外側に多数の熱交換用フィンが取り付けられた複数の熱交換用チューブによって互いに接続されている。各熱交換用チューブの中には、空気等の流体が流れることができる熱交換用の流路が形成されており、熱交換用チューブ同士の間には冷却水路が形成されている。そして、２つのロータで圧縮を受けた後に吐出ポートから付加的な空間に吐出された空気等の流体は、入口側空間から出口側空間に流れる際、熱交換用チューブ内の絞られた熱交換用の流路を流れる間に、吐出脈動が平滑化されて消音作用を受けると同時に、冷却水路の冷却水と熱交換を行って冷却作用を受ける。

特開２００３−１８４７６７号公報

特許文献１におけるコンプレッサ（圧縮機）の消音器兼冷却器では、吐出ポートから吐出された空気等の流体を、入口側空間よりも流路断面が絞られた熱交換用の流路に流通させることによって吐出脈動（振動）を低減して消音している。このような構造の消音器兼冷却器では、低減することができる吐出脈動の周波数帯域が限定されてしまい、吐出脈動を十分に低減することができないという問題がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、圧縮を受けた後に吐出された流体において低減することができる振動の周波数帯域の増大を図る圧縮機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る圧縮機は、流体を吸入し吐出するための圧縮機構と、圧縮機構を収容するハウジングとを備え、ハウジングには、圧縮機構によって圧縮された流体が吐出される吐出室が形成されている圧縮機において、吐出室には、消音機構が設けられ、消音機構は、少なくとも１つの貫通孔が形成され、各々の外縁のみを吐出室の内壁に固定して積層される複数の板部材と、外縁の内周域に、貫通孔により相互に連通されるとともに板部材と内壁との間及び各々の板部材の間に形成される所定の大きさを備えた空間とからなる。

複数の板部材のうち少なくとも一つは湾曲面を有し、湾曲面において貫通孔が複数設けられていてもよい。
ハウジングには吐出室の内壁の一部として機能する蓋が設けられ、複数の板部材は、蓋に固定されて積層されていてもよい。
消音機構は、吐出室内の流体をハウジングの外部に吐出させる吐出ポートの周りに設けられてもよい。
消音機構は、圧縮機構によって圧縮された流体を吐出室に吐出させる連通孔に対向するように設けられてもよい。
板部材は、制振性を有する材料によって形成されてもよい。

この発明に係る圧縮機によれば、圧縮機構から吐出された流体において低減することができる振動の周波数帯域を増大することが可能になる。

この発明の実施の形態に係る圧縮機の構成を示す模式的な断面側面図である。 図１の第一消音器の第一貫通孔における消音特性を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態
まず、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、圧縮機１０１として、車両に搭載され且つ吐出脈動が大きいスクリュー式のエアコンプレッサを使用した場合の例について説明する。

図１を参照すると、圧縮機１０１は、流体として空気を圧縮する一対のスクリュー型のロータ１によって構成される圧縮機構１０ａを内部に有する圧縮機構部１０と、ロータ１を回転駆動するための電動式モータ３０ａを内部に有する駆動機構部３０と、圧縮機構部１０及び駆動機構部３０の間に設けられてモータ３０ａの回転駆動力をロータ１に伝達するギヤ機構２０ａを内部に有するギヤ機構部２０とを備えている。圧縮機構部１０、ギヤ機構部２０及び駆動機構部３０は、ボルト等を使用して一体に連結されている。
圧縮機構部１０は、一対のロータ１を収容するロータ室２ａと連通孔２ｇを通じてロータ室２ａに連通する吐出室２ｂとを内部に有する圧縮ハウジング２を備えている。圧縮ハウジング２は、アルミニウム合金で作製されている。

連通孔２ｇは、圧縮ハウジング２と一体に形成されてロータ室２ａと吐出室２ｂとを仕切る隔壁２ｄを貫通して形成されている。圧縮ハウジング２において、ロータ室２ａは、ギヤ機構部２０側に向かって開口する開口部２ａ１を有している。吐出室２ｂは、略直方体状の形状を有し、さらに、ロータ室２ａの開口部２ａ１と垂直な方向に向かって開口し且つ隔壁２ｄ及び連通孔２ｇと対向する開口部２ｂ１を有している。なお、連通孔２ｇは、隔壁２ｄにおける開口部２ａ１側に位置している。
さらに圧縮ハウジング２における側壁２ｃには、吐出室２ｂの内部を圧縮ハウジング２の外部に連通する吐出ポート２ｆが形成されている。さらに、側壁２ｃには、外部をロータ室２ａに連通する図示しない吸入ポートが形成されている。

また、圧縮機構部１０は、ロータ室２ａの開口部２ａ１を塞ぐようにして、圧縮機構部１０のギヤ機構部２０側全体を覆う板状のエンドプレート３を有している。エンドプレート３は、アルミニウム合金で作製されている。
エンドプレート３によって塞がれたロータ室２ａ内には、２つのロータ１が紙面上で奥行き方向に向かって並べられて配置されている。各ロータ１は、略円筒状の形状を有し、その円筒軸を側壁２ｃからエンドプレート３に向かう方向に延在させるようにして配置されており、さらに、その円筒面上に螺旋溝１ａを有している。螺旋溝１ａは、ロータ１の円筒面上を巻回しつつ円筒軸方向に延びている。つまり、各ロータ１の円筒面はスクリュー状の形状を有しており、各ロータ１における螺旋溝１ａの螺旋の回転方向は互いに逆になっている。
そして、各ロータ１は、その螺旋溝１ａ内に、他方のロータ１の螺旋溝１ａ同士の間に形成される山状の歯部１ｂを嵌め込むようにして配置されている。さらに、ロータ室２ａ内では、螺旋溝１ａと歯部１ｂとロータ室２ａの内表面２ａ２とによって囲まれる圧縮空間１ｃが形成される。

また、紙面上で手前側に位置するロータ１には、円筒軸方向に沿ってロータ１を貫通する主回転シャフト４が挿入されている。主回転シャフト４は、貫通しているロータ１と嵌合しており、このロータ１と一体に回転する。さらに、主回転シャフト４は、エンドプレート３、ギヤ機構部２０のギヤハウジング２１を貫通して、駆動機構部３０のモータハウジング３１内に延びている。そして、主回転シャフト４は、圧縮ハウジング２に設けられた軸受５、エンドプレート３に設けられた軸受６、及びモータハウジング３１に設けられた軸受３４によって回転自在に支持されている。
ここで、ロータ１及び主回転シャフト４は、圧縮機構１０ａを構成している。

主回転シャフト４は、モータ３０ａを構成する回転子３２の回転シャフトを兼ねており、回転子３２の巻線３２ａが主回転シャフト４の周面に一体に回転するように取り付けられている。さらに、モータハウジング３１の内表面には、巻線３２ａを外周方向に沿って囲むようにして固定子３３として永久磁石が取り付けられている。そして、巻線３２ａに交流電力が印加されると、回転子３２が主回転シャフト４と共に回転する。ここで、回転子３２、固定子３３及び主回転シャフト４は、モータ３０ａを構成している。

また、紙面上で奥行き側に位置するロータ１には、このロータ１を円筒軸方向に沿って貫通する図示しない従回転シャフトが挿入されている。従回転シャフトは、貫通しているロータ１と一体に回転するように嵌合しており、エンドプレート３を貫通してギヤハウジング２１内に延びている。さらに、従回転シャフトは、ギヤハウジング２１内において、複数のギヤからなるギヤ機構２０ａを介して、主回転シャフト４とギヤ係合している。よって、モータ３０ａによって主回転シャフト４が回転駆動されると、主回転シャフト４の回転がギヤ機構２０ａを介して従回転シャフトに伝達され、従回転シャフトが主回転シャフト４と反対方向に回転する。つまり、２つのロータ１は互いに逆方向に回転する。

２つのロータ１が互いに逆方向に回転することによって、圧縮空間１ｃが形成される。この圧縮空間１ｃは、２つのロータ１の螺旋溝１ａ及び歯部１ｂとロータ室２ａの内表面２ａ２とによって、２つのロータ１の間に形成され、図示しない吸入ポートに連通する。このため、圧縮空間１ｃには吸入ポートを通じて圧縮ハウジング２外部の空気が吸入される。そして、２つのロータ１が回転すると圧縮空間１ｃは回転移動し、吸入ポートと連通していた圧縮空間１ｃが吸入ポートから遮断され、それにより圧縮空間１ｃが閉鎖される。さらに２つのロータ１が回転することによって、２つのロータ１の歯部１ｂ同士が噛み合い、この噛み合う歯部１ｂによって、圧縮空間１ｃがエンドプレート３に向かって押しやられて移動させられつつ、圧縮される。移動する圧縮空間１ｃが、エンドプレート３近傍の連通孔２ｇに連通すると、圧縮空間１ｃ内の圧縮された空気は、加圧された状態で連通孔２ｇを通って吐出室２ｂに吐出される。

また、圧縮ハウジング２において、吐出室２ｂの開口部２ｂ１は、消音機構としての第一消音器４０によって外側から塞がれている。
第一消音器４０は、積層された３つの板状の部材４１、４２及び４３によって構成されている。さらに、部材４１、４２及び４３は、制振性を有する材料によって形成されている。制振性を有する材料には、金属板の間に樹脂を挟んだ制振鋼板若しくは貼付型積層板等の拘束型制振材、金属板に樹脂を貼り付ける、塗布する若しくは吹き付けた非拘束型制振材、又は、金属自体に振動吸収能力をもつ制振合金を使用することができる。なお、制振合金には、片状黒鉛鋳鉄等の複合構造型、サイレンタロイ（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）等の強磁性型（内部摩擦によるもの）、マグネシウム合金等の転移型、Ｍｎ−Ｃｕ合金等の相晶変形型の合金を使用することができる。さらに、制振性を有する材料は、その損失係数（η）が１０^−２以上の特性を有している。

最も隔壁２ｄ側に位置する第一部材４１は、平面且つ環状の外縁４１１と隔壁２ｄに向かって突出する湾曲面部４１２とを有しており、開口部２ｂ１を塞ぐようにして設けられている。さらに、湾曲面部４１２には、この部材を隔壁２ｄから開口部２ｂ１に向かう方向Ｄ１に沿うようにして貫通する複数の第一貫通孔４１ａが形成されている。
吐出室２ｂと反対側で間隙を含んで第一部材４１に隣接して位置する第二部材４２は、平面且つ環状の外縁４２１をもつ平坦な矩形板状の形状を有しており、第一部材４１全体を覆うようにして設けられている。第二部材４２の外縁４２１よりも内周域には、第一貫通孔４１ａと同一の形状及び大きさを有した複数の第二貫通孔４２ａが、第一貫通孔４１ａと対向するようにして形成されている。第二貫通孔４２ａは、方向Ｄ１に沿うように延在して第二部材４２を貫通し、第二貫通孔４２ａを方向Ｄ１で見たとき、第一貫通孔４１ａとラップするように配置されている。
なお、本実施の形態では、第一部材４１及び第二部材４２の孔明け加工を容易にするように、第二貫通孔４２ａが第一貫通孔４１ａと同一の形状及び大きさを有しているが、第二貫通孔４２ａは、第一貫通孔４１ａと異なる形状を有していてもよく、第一貫通孔４１ａよりも大きくても小さくてもよい。

そして、第一部材４１と第二部材４２との間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第一空間４４が形成される。第一空間４４は、外縁４１１及び外縁４２１の内周域にある。第一空間４４は、湾曲面部４１２を有しているため、開口部２ｂ１の中心において方向Ｄ１に沿う厚さが最大となり、開口部２ｂ１の中心から開口部２ｂ１の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。このため、各第一貫通孔４１ａが形成された位置での第一空間４４の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。そして、第一空間４４は、第一貫通孔４１ａを介して吐出室２ｂに連通する。

また、吐出室２ｂと反対側で間隙を含んで第二部材４２に隣接して位置する第三部材４３は、平面且つ環状の外縁４３１と、隔壁２ｄと反対方向に向かって突出する湾曲面部４３２とを有しており、第二部材４２全体を覆うようにして設けられている。
第三部材４３と第二部材４２との間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第二空間４５が形成される。第二空間４５は、外縁４３１及び外縁４２１の内周域にある。第二空間４５は、湾曲面部４３２を有しているため、開口部２ｂ１の中心において方向Ｄ１に沿う厚さが最大となり、開口部２ｂ１の中心から開口部２ｂ１の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。さらに、第二空間４５は、第二部材４２に関して第一空間４４と対象な形状を有している。このため、各第二貫通孔４２ａが形成された位置での第二空間４５の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。そして、第二空間４５は、第二貫通孔４２ａを介して第一空間４４に連通する。

第一部材４１、第二部材４２及び第三部材４３は、方向Ｄ１に沿ってこの順で積層されて、開口部２ｂ１の周縁で圧縮ハウジング２にボルト等を使用して一緒に固定されている。そして、第三部材４３が、開口部２ｂ１を塞ぎ、吐出室２ｂの壁部を構成している。
ここで、第一部材４１及び第二部材４２は、板部材を構成し、第三部材４３は、開口部２ｂ１を塞ぐ蓋を構成している。

また、圧縮ハウジング２の吐出室２ｂにおいて、隔壁２ｄ上の連通孔２ｇと側壁２ｃとの間には、連通孔２ｇに隣接して消音機構としての第二消音器５０が取り付けられている。
第二消音器５０は、積層された２つの板状の第一部材５１及び第二部材５２によって構成されている。さらに、部材５１及び５２は、部材４１、４２及び４３と同様の制振性を有する材料によって形成されている。部材５１及び５２は、全体が湾曲面となっている。

外縁５２１を隔壁２ｄに取り付けられた第二部材５２は、この部材を方向Ｄ１に沿うように延在して貫通する複数の第二貫通孔５２ａが形成されている。
そして、第二部材５２と隔壁２ｄとの間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第二空間５４が形成される。第二空間５４は、外縁５２１の内周域にある。第二空間５４は、第二部材５２が湾曲面であるため、連通孔２ｇと側壁２ｃとの間の領域の中心付近、つまり第二部材５２の中心において方向Ｄ１に沿う厚さが最大となり、第二部材５２の中心から第二部材５２の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。このため、各第二貫通孔５２ａが形成された位置での第二空間５４の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。

第二部材５２に隣接して位置するとともに、外縁５１１にて隔壁２ｄに取り付けられた第一部材５１は、第二部材５２全体を覆うようにして隔壁２ｄに設けられている。第一部材５１には、第二貫通孔５２ａと同一の形状及び大きさを有した複数の第一貫通孔５１ａが、第二貫通孔５２ａと対向するようにして形成されている。第一貫通孔５１ａは、方向Ｄ１に沿うように延在して第一部材５１を貫通し、第一貫通孔５１ａを方向Ｄ１で見たとき、第二貫通孔５２ａとラップするように配置されている。
なお、本実施の形態では、第一部材５１及び第二部材５２の孔明け加工を容易にするように、第一貫通孔５１ａが第二貫通孔５２ａと同一の形状及び大きさを有しているが、第一貫通孔５１ａは、第二貫通孔５２ａと異なる形状を有していてもよく、第二貫通孔５２ａよりも大きくても小さくてもよい。

そして、第一部材５１と第二部材５２との間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第一空間５３が形成される。第一空間５３は、外縁５１１の内周域にある。第一部材５１が湾曲面であるため、第一空間５３は、連通孔２ｇと側壁２ｃとの間の領域の中心付近、つまり第一部材５１の中心において方向Ｄ１に沿う厚さが最大となり、第一部材５１の中心から第一部材５１の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。このため、各第一貫通孔５１ａが形成された位置での第一空間５３の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。

また、第一空間５３は、方向Ｄ１に沿って、第二空間５４と同一の厚さを有するような形状で形成されている。
そして、第一空間５３は、第一貫通孔５１ａを介して吐出室２ｂと連通し、第二貫通孔５２ａを介して第二空間５４と連通する。
第二部材５２及び第一部材５１は、方向Ｄ１に沿ってこの順で積層されて、隔壁２ｄにボルト等を使用して固定されている。

また、圧縮ハウジング２の吐出室２ｂにおいて、側壁２ｃには、吐出ポート２ｆに隣接して消音機構としての第三消音器６０が取り付けられている。
第三消音器６０は、積層された２つの板状の第一部材６１及び第二部材６２によって構成されている。さらに、部材６１及び６２は、部材４１、４２及び４３と同様の制振性を有する材料によって形成されている。部材６１及び６２は、全体が湾曲面となっている。

外縁６２１を側壁２ｃに取り付けられた第二部材６２は、この部材をエンドプレート３から側壁２ｃに向かう方向Ｄ２に沿うように延在して貫通する複数の第二貫通孔６２ａが形成されている。
そして、第二部材６２と側壁２ｃとの間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第二空間６４が形成される。第二空間６４は、外縁６２１の内周域にある。第二空間６４は、第二部材６２が湾曲面であるため、吐出ポート２ｆと隔壁２ｄとの間の領域の中心付近、つまり第二部材６２の中心において方向Ｄ２に沿う厚さが最大となり、第二部材６２の中心から第二部材６２の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。このため、各第二貫通孔６２ａが形成された位置での第二空間６４の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。

第二部材６２に隣接して位置するとともに、外縁６１１にて側壁２ｃに取り付けられた第一部材６１は、第二部材６２全体を覆うようにして側壁２ｃに設けられている。第一部材６１には、第二貫通孔６２ａと同一の形状及び大きさを有した複数の第一貫通孔６１ａが、第二貫通孔６２ａと対向するようにして形成されている。第一貫通孔６１ａは、方向Ｄ２に沿うように延在して第一部材６１を貫通し、第一貫通孔６１ａを方向Ｄ２で見たとき、第二貫通孔６２ａとラップするように配置されている。
なお、本実施の形態では、第一部材６１及び第二部材６２の孔明け加工を容易にするように、第一貫通孔６１ａが第二貫通孔６２ａと同一の形状及び大きさを有しているが、第一貫通孔６１ａは、第二貫通孔６２ａと異なる形状を有していてもよく、第二貫通孔６２ａよりも大きくても小さくてもよい。

そして、第一部材６１と第二部材６２との間には、これらによって囲繞且つ閉鎖された第一空間６３が形成される。第一空間６３は、外縁６１１の内周域にある。第一部材６１が湾曲面であるため、第一空間６３は、吐出ポート２ｆと隔壁２ｄとの間の領域の中心付近、つまり第一部材６１の中心において方向Ｄ２に沿う厚さが最大となり、第一部材６１の中心から第一部材６１の周縁に向かうに従って厚さが小さくなる形状を有している。このため、各第一貫通孔６１ａが形成された位置での第一空間６３の厚さは、同一ではなく、多様なものとなっている。

また、第一空間６３は、方向Ｄ２に沿って、第二空間６４と同一の厚さを有するような形状で形成されている。
そして、第一空間６３は、第一貫通孔６１ａを介して吐出室２ｂと連通し、第二貫通孔６２ａを介して第二空間６４と連通する。
第一部材６１及び第二部材６２は、方向Ｄ２に沿ってこの順で積層されて、側壁２ｃにボルト等を使用して固定されている。

次に、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１の動作を説明する。
図１を参照すると、圧縮機１０１において、モータ３０ａの回転子３２に交流電力が印加されると、回転子３２が主回転シャフト４と共に回転し、それにより、ギヤ機構２０ａを介して図示しない従回転シャフトが回転させられ、圧縮機構１０ａの２つのロータ１が互いに逆の回転方向で回転駆動される。

２つのロータ１が回転することによって、圧縮ハウジング２のロータ室２ａ内には、２つのロータ１及びロータ室２ａの内表面２ａ２によって、吸入ポートに連通する圧縮空間１ｃが形成され、この圧縮空間１ｃ内には吸入ポートを通って外部の空気が吸入される。さらに、ロータ１が回転することによって、圧縮空間１ｃが、吸入ポートから遮断されて閉鎖され、２つのロータ１の互いに噛み合う歯部１ｂによって圧縮を受けつつ、エンドプレート３に向かってロータ１の円筒軸方向に移動させられる。移動した圧縮空間１ｃが連通孔２ｇに連通すると、内部の加圧された空気が、脈動を伴った状態で連通孔２ｇを通って吐出室２ｂ内に吐出される。

吐出された脈動を伴う空気の多くは、吐出方向である方向Ｄ１に沿って、つまり連通孔２ｇに対向する第一消音器４０に向かって直接的に流れ、その一部が第一消音器４０の第一部材４１に衝突して跳ね返り、その他が第一貫通孔４１ａに入射する。
このとき、第一部材４１は、制振性を有する材料で形成されているため、衝突する空気の振動（脈動）を吸収し、空気を消音する。

また、第一消音器４０の内部では、第一貫通孔４１ａ内にある空気が質量として作用すると共に第一空間４４内にある空気がバネとして作用して、第一貫通孔４１ａ内及び第一空間４４内の空気が１つの振動系（この振動系は、１つの固有周波数を有する１自由度の振動系であり、第一振動系とする）を構成する。さらに、第二貫通孔４２ａ内にある空気が質量として作用すると共に第二空間４５内にある空気がバネとして作用して、第二貫通孔４２ａ内及び第二空間４５内の空気が１つの振動系（この振動系は、１つの固有周波数を有する１自由度の振動系であり、第二振動系とする）を構成する。なお、第一空間４４と第二空間４５とは方向Ｄ１の厚さが同一であり且つ第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａが同形状で同一の大きさであるため、図示されるように、第二貫通孔４２ａでの第二振動系ｖ２は、これに方向Ｄ１に沿って隣接する第一貫通孔４１ａの第一振動系ｖ１と、同じ固有振動数を有している。

さらに、第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａは、第一貫通孔４１ａの延在方向である方向Ｄ１でこれらを見たときに互いにラップするように配置されているため、第一振動系ｖ１と第二振動系ｖ２とが、方向Ｄ１に沿って直列的に振動を伝達し合う関係つまり直列の連結関係にあり、２つの固有振動数を有する２自由度の１つの振動系ｖ３（第一振動系ｖ１及び第二振動系ｖ２の複合振動系であり、第三振動系とする）を構成する。そして、この第三振動系ｖ３は、第一貫通孔４１ａに空気が入射すると、共鳴（ヘルムホルツ共鳴）を発生して、第一貫通孔４１ａにおける粘性摩擦損失を増大させ、入射する空気の振動を吸収する。さらに、第三振動系ｖ３では、その２つの固有振動数と同じ振動数（周波数）の空気が入射すると、振動の吸収率が最大になる。
このため、各第一貫通孔４１ａに入射する空気では、各第一貫通孔４１ａの第三振動系ｖ３が有する２つの固有振動数と同じ振動数（周波数）の振動の吸収率をピークとして、これら２つの固有振動数及びその近傍の周波数帯域の振動が吸収される。

ここで、図２を図１とあわせて参照すると、図２には、第一空間４４内及び第二空間４５の厚さが互いに異なる位置にある２つの第一貫通孔４１ａに空気が入射した場合の、各第一貫通孔４１ａにおける入射空気に対する振動吸収特性が示されている。つまり、上記２つの第一貫通孔４１ａに対して入射する空気における振動が吸収される周波数（振動吸収周波数とし、横軸上に示される）と、各振動吸収周波数における振動の吸収率（振動吸収率とし、縦軸上に示される）との関係が示されている。図２では、一方の第一貫通孔４１ａにおいて、振動吸収周波数は、その第三振動系ｖ３の固有振動数と同じ振動数に相当する周波数Ｆ１及びＦ２であるときに振動吸収率がピークとなり、周波数Ｆ１及びＦ２から離れるに従って振動吸収率が減退することが、実線曲線Ｈ１によって示されている。さらに、他方の第一貫通孔４１ａにおいて、振動吸収周波数は、第三振動系ｖ３の固有振動数と同じ振動数に相当する周波数Ｆ３及びＦ４であるときに振動吸収率がピークとなり、周波数Ｆ３及びＦ４から離れるに従って振動吸収率が減退することが、一点鎖線曲線Ｈ２によって示されている。

第一消音器４０では、第一貫通孔４１ａの位置に応じて第一空間４４及び第二空間４５の厚さが異なるため、第一空間４４内及び第二空間４５内の空気が有するバネ定数も第一貫通孔４１ａの位置に応じて異なっている。これにより、第一貫通孔４１ａの位置の違いに応じて第三振動系ｖ３の２つの固有振動数が異なるため、振動周波数と振動吸収率との関係も、曲線Ｈ１や曲線Ｈ２のように、第一貫通孔４１ａの位置によって異なる。よって、第一部材４１全体にわたる複数の第一貫通孔４１ａでは、振動吸収率のピークが多様な振動吸収周波数で存在するため、入射する空気からは多様な周波数の振動が大きく吸収され、空気の脈動が広域な周波数帯域で大幅に低減される。つまり、空気が大幅に消音される。

さらに、第一部材４１、第二部材４２及び第三部材４３が制振性を有する材料で形成されているため、バネとして作用する第一空間４４内及び第二空間４５内の空気の振動もこれらの部材によって吸収される。
よって、連通孔２ｇから吐出室２ｂ内に吐出された空気の多くが、連通孔２ｇからの吐出方向にある第一消音器４０によって、広域な周波数で脈動の大幅な低減を受けて消音された後、吐出ポート２ｆに向かって流れる。

図１を参照すると、吐出室２ｂ内に吐出される空気は、連通孔２ｇを通って吐出室２ｂ内に流出する際に流路断面を大きく変化させて圧力変動を生じるため、連通孔２ｇからの吐出直後に脈動を増大させる。
そこで、連通孔２ｇから吐出ポート２ｆに向かう空気の流路の途中には、第二消音器５０が、隔壁２ｄ上で連通孔２ｇに隣接して配置されている。
第二消音器５０でも、各第一貫通孔５１ａにおいて、第一貫通孔５１ａ、第一空間５３、第二貫通孔５２ａ及び第二空間５４が第三振動系を構成し、さらに、第一貫通孔５１ａの位置に応じて、第一空間５３及び第二空間５４の厚さが異なっている。

連通孔２ｇから吐出室２ｂ内に吐出された空気のうちの第一消音器４０に向かって流れずに吐出ポート２ｆに向かって流れる空気は、その流通過程で、連通孔２ｇに隣接する第二消音器５０に接触する。
第二消音器５０に接触する空気のうちの第一貫通孔５１ａに入射する空気は、その脈動が広域な周波数帯域で大幅に低減される。さらに、制振性を有する材料で形成された第一部材５１及び第二部材５２が、バネとして作用する第一空間５３内及び第二空間５４内の空気の振動を吸収する。
また、第二消音器５０に接触する空気のうちの第一部材５１に衝突する空気は、その脈動が制振性を有する第一部材５１によって吸収される。
よって、連通孔２ｇから吐出室２ｂ内に吐出される際に圧力が変動することにより脈動を増大させた空気は、連通孔２ｇから吐出ポート２ｆに向かって流れる際に、第二消音器５０によって広域な周波数帯域で脈動の大幅な低減を受けて消音された後、吐出ポート２ｆに向かって流れる。

また、吐出室２ｂ内において、吐出ポート２ｆに流入する空気は、吐出ポート２ｆに流入する際に流路断面を大きく変化させて圧力変動を生じるため、脈動を増大させる。
そこで、側壁２ｃ上には、第三消音器６０が、吐出ポート２ｆに隣接して配置されている。このため、空気は、吐出ポート２ｆに流入する前に第三消音器６０に接触する。
第三消音器６０でも、各第一貫通孔６１ａにおいて、第一貫通孔６１ａ、第一空間６３、第二貫通孔６２ａ及び第二空間６４が第三振動系を構成し、さらに、第一貫通孔６１ａの位置に応じて、第一空間６３及び第二空間６４の厚さが異なっている。

第三消音器６０に接触する空気のうちの第一貫通孔６１ａに入射する空気は、その脈動が広域な周波数帯域で大幅に低減される。さらに、制振性を有する材料で形成された第一部材６１及び第二部材６２が、バネとして作用する第一空間６３内及び第二空間６４内の空気の振動を吸収する。
また、第三消音器６０に接触する空気のうちの第一部材６１に衝突する空気は、その脈動が制振性を有する第一部材６１によって吸収される。
よって、吐出室２ｂから吐出ポート２ｆに流入する際に圧力が変動することにより脈動を増大させる空気は、吐出ポート２ｆに流入する直前に第三消音器６０によって広域な周波数帯域で脈動の大幅な低減を受けて消音された後、吐出ポート２ｆから圧縮ハウジング２の外部に吐出される。

上述した第一消音器４０、第二消音器５０及び第三消音器６０の脈動低減作用を受けることによって、吐出ポート２ｆから吐出される空気の騒音が抑えられ、さらに、吐出室２ｂ内で空気が圧縮ハウジング２の壁部を振動させることにより生じる騒音も抑えられる。

このように、この発明に係る圧縮機１０１は、吸入した空気を圧縮したのち吐出するための圧縮機構１０ａと圧縮機構１０ａを収容する圧縮ハウジング２とを備え、圧縮ハウジング２が、圧縮機構１０ａによって圧縮された空気が吐出される吐出室２ｂを有する。さらに、圧縮機１０１は、吐出室２ｂの壁部として機能する第三部材４３に設けられ且つ少なくとも１つの第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａがそれぞれ形成された第一部材４１及び第二部材４２を互いに間隔をあけて含む第一消音器４０を備える。第一消音器４０は、第一部材４１及び第二部材４２のそれぞれについて隣接する第一空間４４及び第二空間４５を含み、第一空間４４及び第二空間４５のそれぞれは、第一部材４１又は第二部材４２を挟んで隣り合う吐出室２ｂ又は第一空間４４と第一貫通孔４１ａ又は第二貫通孔４２ａを介して連通する。

このとき、第一消音器４０では、第一貫通孔４１ａ内及び第一空間４４内の空気が１つの振動系を構成し、第二貫通孔４２ａ内及び第二空間４５内の空気が別の１つの振動系を構成し、２つの振動系は、第二貫通孔４２ａを介して互いに振動を伝達することができる。このため、２つの振動系は、２つの固有振動数を有する１つの複合振動系を形成する。２つの固有振動数を有する複合振動系は、ヘルムホルツ共鳴の作用によって、固有振動数のそれぞれと同じ振動数の振動に対する吸収率をピークとして、空気から振動（脈動）を吸収する。よって、吐出室２ｂ内の吐出空気は、第一消音器４０の第一貫通孔４１ａに入射すると、２つの異なる振動数帯域、すなわち２つの異なる周波数帯域の振動が吸収されて、消音効果を受けることができる。

また、圧縮機１０１において、第一部材４１及び第二部材４２はそれぞれ、複数の第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａを有し、第一空間４４及び第二空間４５はそれぞれ、これら空間に連通する第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａの延在方向での厚さについて、第一貫通孔４１ａ及び第二貫通孔４２ａの複数の位置で少なくとも２つの異なった厚さを有している。このとき、第一空間４４及び第二空間４５において、厚さが異なる位置では、振動系の固有振動数が互いに異なるため、複合振動系の固有振動数も異なる。よって、吐出室２ｂ内の吐出空気は、第一消音器４０の複数の第一貫通孔４１ａに入射すると、少なくとも４つの異なる周波数帯域の振動が吸収されるため、高い消音効果を受けることができる。

また、圧縮機１０１において、圧縮ハウジング２は、吐出室２ｂを圧縮ハウジング２の外部に連通する開口部２ｂ１を有し、第一消音器４０は、開口部２ｂ１を閉鎖すると共に吐出室２ｂの壁部を構成し且つ貫通孔が形成されていない第三部材４３を有し、第三部材４３は、吐出室２ｂ側で、第二部材４２と第二空間４５を挟んで隣り合う。このとき、吐出室２ｂの壁部内側に取り付けられる消音器よりも、開口部２ｂ１及び第三部材４３に取り付けられる第一消音器４０は、容易な組み付け性を有している。

また、圧縮機１０１において、吐出室２ｂは、吐出室２ｂを吐出室２ｂの外部に連通する吐出ポート２ｆを有し、第三消音器６０は、吐出ポート２ｆの周りに設けられる。吐出室２ｂから吐出ポート２ｆに流入する際の空気では、その流路断面が大きく変わり圧力変動が発生するため、吐出ポート２ｆの周辺で空気は、脈動を増大させる。このため、吐出ポート２ｆの周辺に第三消音器６０を設けることによって、増大する空気の脈動を吸収することができる。

また、圧縮機１０１において、吐出室２ｂは、圧縮機構１０ａによって圧縮された空気を吐出室２ｂに吐出させる連通孔２ｇを有し、第一消音器４０は、連通孔２ｇに対向するように設けられる。連通孔２ｇから吐出される空気の吐出方向の下流に第一消音器４０を設けることによって、吐出される空気の多くを消音することができる。

また、圧縮機１０１の消音器４０〜６０において、第一部材４１〜６１、第二部材４２〜６２及び第三部材４３は、制振性を有する材料によって形成されている。これによって、第一部材４１〜６１は、吐出室２ｂ側から第一部材４１〜６１に衝突する空気の振動を吸収することができる。さらに、第一部材４１〜６１、第二部材４２〜６２及び第三部材４３は、第一空間４４，５３，６３及び第二空間４５，５４，６４内の空気の振動を吸収することができる。従って、消音器４０〜６０の消音機能を高めることができる。

また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、消音器４０〜６０は、吐出室２ｂにおける連通孔２ｇに対向する部位、連通孔２ｇの周辺、及び吐出ポート２ｆの周辺に設けられていたが、これに限定されるものでない。消音器は、吐出室２ｂにおけるその他の壁部、流路断面が変化する吐出室２ｂの角部などに設けられてもよい。
また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、第一部材５１〜６１、第二部材５２〜６２は、それぞれの外縁５１１、６１１、５２１、６２１が直接吐出室２ｂの内壁に固定されているが、外縁５１１、６１１がそれぞれ外縁５２１、６２１と重なるかたちで吐出室２ｂの内壁に固定されてもよい。
また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、第一部材４１、第二部材４２は、それぞれの外縁４１１、４２１が第三部材４３の外縁４３１と重なるかたちで吐出室２ｂの内壁に固定されているが、外縁４１１、４２１が湾曲面部４３２に固定されるかたちで吐出室２ｂの内壁に固定されてもよい。
また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、消音器４０及び５０のそれぞれにおいて方向Ｄ１に沿った第一空間４４及び５３の厚さと第二空間４５及び５４の厚さとを同一とし、消音器６０において方向Ｄ２に沿った第一空間６３の厚さと第二空間６４の厚さとを同一としていたが、これらは異なっていてもよい。このとき、第三振動系は、互いに固有振動数が異なる第一振動系及び第二振動系によって構成されるが、２つの異なる固有振動数を有することができる。

また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、第一消音器４０において、第二部材４２の第二貫通孔４２ａは、隔壁２ｄから開口部２ｂ１に向かう方向Ｄ１で見たとき、第一部材４１の第一貫通孔４１ａとラップするように配置されていたが、ラップせずにずれていてもよい。このとき、第一貫通孔４１ａ同士の間隔と第二貫通孔４２ａ同士の間隔とを調節することによって、第一貫通孔４１ａ及び第一空間４４が形成する第一振動系と第二貫通孔４２ａ及び第二空間４５が形成する第二振動系とが、並列の位置関係で振動を伝達し合うように構成することができ、それにより、この並列の連結関係の第一振動系及び第二振動系によって、２つの固有振動数を有する第三振動系を形成することができる。なお、上述の構成は、消音器５０及び６０のいずれに対しても適用することができる。

また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、消音器４０及び５０のそれぞれにおいて方向Ｄ１に沿って第一空間４４及び５３と第二空間４５及び５４との二層の空間が形成され、消音器６０において方向Ｄ２に沿って第一空間６３と第二空間６４との二層の空間が形成されていたが、これに限定されるものでない。空間は三層以上であってもよい。このとき、３つ以上の空間の振動系が直列に連結されると、３つ以上の固有振動数を有する振動系が、消音器において形成される。
また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１では、消音器４０〜６０のそれぞれにおいて、湾曲した板状の部材は、その中心が最も突出する形状を有していたが、これに限定されるものでない。板状の部材は、第一空間及び第二空間のそれぞれの厚さが、板状の部材の複数の貫通孔の位置で少なくとも２つの異なる値をとるような形状であればよい。このため、板状の部材は、湾曲せずに隔壁２ｄ又は側壁２ｃに対して傾斜した平坦な板状部材であってもよい。

また、この発明の実施の形態に係る圧縮機１０１において、消音器４０〜６０はそれぞれ、別個になった複数の板状の部材によって形成されていたが、これに限定されるものでなく、複数の板状の部材が、鋳造等の成形方法によって一体成形されていてもよい。さらに、消音器４０〜６０の各部材は金属材料によって形成されていたが、これに限定されるものでない。消音器４０〜６０を形成する部材は、プラスチック等の硬質な樹脂によって、別個の複数の部材として形成されてもよく、又は一体成形されていてもよい。
また、実施の形態の圧縮機１０１の消音器４０〜６０における第一空間及び第二空間の少なくとも一方の全体又は一部に、吸音材を封入してもよい。吸音材は、脈動を減衰するものであってもよく、又は、弾性を有して空間内に別の共鳴を発生させてさらなる別の周波数の脈動を低減するものであってよく、それによって空間内の脈動をより低減することができる。例えば、吸音材は、多孔質体、弾性体、発泡体等とすることができる。

また、実施の形態において、圧縮機１０１は、スクリュー式のエアコンプレッサとしていたが、これに限定されるものでなく、ルーツ式又はターボ式の圧縮機等の吐出脈動を発生する圧縮機を適用することができる。さらに、圧縮機１０１は、エアコンプレッサに限定されるものでなく、冷媒等のその他の流体を圧縮して吐出するものでもよい。

２ 圧縮ハウジング、２ｂ 吐出室、２ｂ１ 開口部、２ｆ 吐出ポート、２ｇ 連通孔、１０ａ 圧縮機構、４０ 第一消音器（消音機構）、４１，５１，６１ 第一部材（板部材）、４１ａ，５１ａ，６１ａ 第一貫通孔、４２，５２，６２ 第二部材（板部材）、４２ａ，５２ａ，６２ａ 第二貫通孔、４３ 第三部材（蓋）、４４，５３，６３ 第一空間、４５，５４，６４ 第二空間、５０ 第二消音器（消音機構）、６０ 第三消音器（消音機構）、１０１ 圧縮機、４１１，４２１，５１１，５２１，６１１，６２１ 外縁。

Claims (6)

1. 流体を吸入し吐出するための圧縮機構と、前記圧縮機構を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングには、前記圧縮機構によって圧縮された流体が吐出される吐出室が形成されている圧縮機において、
   前記吐出室には、消音機構が設けられ、
   前記消音機構は、
   少なくとも１つの貫通孔が形成され、各々の外縁のみを前記吐出室の内壁に固定して積層される複数の板部材と、
   前記外縁の内周域に、前記貫通孔により相互に連通されるとともに前記板部材と前記内壁との間及び各々の板部材の間に形成される所定の大きさを備えた空間と
   からなることを特徴とする圧縮機。
2. 前記複数の板部材のうち少なくとも一つは湾曲面を有し、前記湾曲面において前記貫通孔が複数設けられている請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ハウジングには前記吐出室の内壁の一部として機能する蓋が設けられ、前記複数の板部材は、前記蓋に固定されて積層されている請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記消音機構は、前記吐出室内の流体を前記ハウジングの外部に吐出させる吐出ポートの周りに設けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記消音機構は、前記圧縮機構によって圧縮された流体を前記吐出室に吐出させる連通孔に対向するように設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 前記板部材は、制振性を有する材料によって形成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧縮機。

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