JP2549329B2 - 密閉型回転式圧縮機の騒音減少装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアコン用の密閉型回転
式圧縮機に関するもので、詳しくはベアリングフランジ
と対応シリンダー面との間に２段構造の空間を形成し、
該空間と圧縮機の排出口を狭い入口と広い出口を備える
流入路で連通させることによって、シリンダー内の高周
波圧力成分を効果的に吸収し、騒音を最大に減少させる
ことができるエアコン用の密閉型回転式圧縮機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧縮機の騒音を減少させるため
の最善の方法は、騒音の原因、即ち高周波成分の気脈動
を減少させることである。従来、騒音を減少せしめるた
めの方法としてはマフラー、共鳴器（Ｈｅｌｍｈｏｔｚ
ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、オリフィス等が使用されてい
た。このうち共鳴器は室とこれに連通された流入路とか
らなり、流入路は共鳴室と圧縮室を連通させる。流入路
内の媒体は質量体として作用するが，室内の媒体はスプ
リングとして作用するので、室の容（体）積と流入路の
断面積と長さは，所望の騒音減少効果を得るための目標
中心周波数と周波数帯を決定する変数となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】騒音を減少させる為の
マフラー及びオリフィスは、ディメンジョンが大きいの
で回転式圧縮機の部品として設計する場合には限度があ
る。これに較べて、共鳴器は気脈動を減少せしめるため
の適切な物理的設計変数を提供できるが、所望の騒音減
少効果を得るための目標中心周波数と周波数帯を有する
共鳴器を設計する場合、これを圧縮機内の限定空間に設
置しようとすると、やはり幾何学的に制限を受ける。共
鳴器の容積が増大すると、所望の騒音減少効果を有する
周波数帯が増加し、騒音減少効果が増大するが、一方容
積効率が低減するので、所望の騒音減少効果を有する周
波数帯を最大にしようとすると効率が最小になってしま
う。従って、幾何学的な制限を受けず、かつ所望の騒音
減少効果を有する目標中心周波数と周波数帯を備えた共
鳴器の設計方法考え出すことがが要求されていた。本発
明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、狭い入
口と広い出口を有する流入路を備える共鳴器を設計し、
従来の問題を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、圧縮機内に電気モーターが固定装着され、前
記電気モーターの下にシリンダーが配設され、前記シリ
ンダーには前記シリンダー内に延在する偏心軸が配設さ
れ、前記偏心軸は前記電気モーターの軸に連結され、前
記偏心軸にはピストンが外嵌されてシリンダー内に配置
され、前記シリンダーの内面と前記ピストンの外面との
間に空間が形成され、前記シリンダー内に摺動可能に設
けられた摺動板が装着されて前記空間を吸入室と圧縮室
に区画し、前記シリンダーの両断部には上部ベアリング
フランジ及び下記ベアリングフランジがボルトで締結さ
れ、前記上部ベアリングフランジに排出口が形成されて
前記圧縮室内の圧縮ガスを圧縮機の内部へ排出し、前記
上部ベアリングフランジの下面には共鳴空間が設けら
れ、前記共鳴空間と前記排出口との間に水平に形成され
た流入路によって前記排出口に連通される密閉型回転式
圧縮機において、前記流入路が前記排出口に連結される
狭い入口と、前記共鳴空間に連結される広い出口をと形
成するように、前記共鳴空間に向かって分岐するテーパ
面を備え、前記共鳴空間がそれぞれに違うレベルを有す
る二つの共鳴室とからなるように構成した。

【０００５】

【実施例】以下、このように構成された本発明を添付図
面に基づいてさらに詳しく説明する。図１は本発明によ
る密閉型回転式圧縮機の縦断面図を示す。図面に示すよ
うに、圧縮機１は内部に電気モータ２が固定装着され、
該電気モーター２の下方にはシリンダー３が配設され
る。該電気モーター２の軸に連結された偏心軸４はシリ
ンダー３内に延在する。図２は図１に示す本発明の圧縮
機の作動原理を示す横断面図である。図３は本発明の圧
縮機の上部ベアリングフランジの底面図である。図４は
本発明の共鳴器の拡大図である。図５は図３に示した上
部ベアリングフランジの断面図である。図６は本発明の
共鳴器を示す上部ベアリングフランジの部分拡大断面図
てある。図１乃至図６に示すように、ピストン５は偏心
軸４に外嵌してシリンダー３内に配設され、シリンダー
３の内面とピストン５の外面との間に空間６が形成され
る。空間６はシリンダー３内を摺動するように装着され
た摺動板７によって吸入室６′と圧縮室６″に区画され
る。シリンダー３の両段部には上部ベアリングフランジ
８及び下部ベアリングフランジ９がボルトで締結され
る。上部ベアリングフランジ８には垂直排出口１０が形
成されて圧縮機内部へ圧縮ガスを排出する。又、上部ベ
アリングフランジ８の下部面には排出口１０と連通され
る放射状溝が形成され、該放射状溝はシリンダー３の上
部面と共に共鳴空間１１を形成する。又、共鳴空間１１
と排出口１０を連通させるため流入路１２が形成され
る。

【０００６】本発明において、第４図に示すように、流
入路１２は共鳴空間１１に向かって分岐するテーパ面１
２′を備え、排出口１０に連結される狭い入口と共鳴空
間１１に連結される広い出口を形成する。後に説明する
ように、流入路１２の分岐によって騒音が効果的に減少
される。共鳴空間１１はそれぞれに違うレベル又は深さ
を有する二つの共鳴室１１ａと１１ｂとから構成され
る。即ち、第５図、第６図で分かるように、第２共鳴室
１１ｂのレベルは第１共鳴室１１ａのレベルより高い構
成とすることによって、騒音減少効果を最大にすると共
に共鳴器の問題点を最小にすることができる。

【０００７】図７は流入路の分岐角の変化に応じて所定
の騒音減少効果を有する中心周波数と周波数帯が変化す
ることを示す。分岐角が増加すると曲線は１→２→３→
４の方向に移動する。換言すれば、共鳴空間１１に向か
う流入路の分岐角が増加すると中心周波数は高周波数側
に移動し、騒音減少効果を有する周波数帯の幅が増加す
る。

【０００８】所定の騒音減少効果を有する周波数帯の幅
を広げるためには共鳴空間１１の容積を増大すべきであ
る。しかし、共鳴空間１１の容積の増大は圧縮機の容積
効率に望ましくない影響を及ぼすから、容積効率に影響
せず、且つ性能低下を招くことなく騒音を減少させるこ
とが望ましい課題となる。そしてこの課題は共鳴室に向
かう共鳴器の流入路に分岐角を形成することによって解
決された。この分岐角は所定の騒音減少効果を有する周
波数帯を広げるが、一方では共鳴器の容積を圧縮機の性
能（容量とエネルギー効率比）とは無関係にする。分岐
流入路を備える共鳴器は所定の騒音減少効果が得られる
ように圧縮機の騒音を一層効果的に減少させる。更に、
共鳴器設置空間は排出口の付近に限定されるから、効率
的な共鳴器を得ようとすると、その設計は幾何学的な制
限を受けるが、共鳴空間１１に向かう流入路の分岐角は
この問題を回避し中心周波数を高周波数側に移動させる
という事実は共鳴器の設計に重大な利点を提供する。

【０００９】中心周波数を高周波数側に移動させるため
には、流入路の長さを縮めるか又は流入路の入口の断面
積を広げるべきである。これらの変更は流入路に於ける
公差変化と流入路の入口の拡大された表面積のために生
ずる摩擦の影響をもたらすので騒音減少効果を低下させ
る。目標中心周波数を高周波数側に移動させることは共
鳴空間の容積を減少させることによって達成されるが、
所定の騒音減少効果を有する周波数帯の幅を減少させる
ことになる。

【００１０】図８は所定の騒音減少効果（１０ｄＢ）を
得るための周波数帯が流入路の分岐角の増加によって拡
幅されることを示す。これは所定の騒音減少効果を有す
る周波数帯の幅が増加することによる分岐流入路の騒音
減少効果を示す。図９は流入路の分岐角の変化に応ずる
目標中心周波数の移動を示す。流入路に分岐角が無い場
合（従来技術）、共鳴器の目標中心周波数は有効長さ
（実際流入路長さと流入効果に対して調整した値の合
計）に共鳴室の容積を掛けた値で流入路の断面積を割っ
て得られた値の平方根に比例する。この図面は他の変数
（流入路の容積、長さ及び断面積）とは無関係に、分岐
角が増加すると中心周波数も増加することを説明するた
めに上記一定値に対して示された。図１０は本発明の共
鳴器の設置の有無に応ずる、各々五つのサンプルの平均
騒音差異を第３オクターブ帯で示す。この図面から分か
るように、平均騒音差異は高周波数で著しく具現され
る。図１１は共鳴器が設置された場合のシリンダー内の
気脈動の周波数分析を示し図１２は共鳴器が設置されな
かった場合のシリンダー内の気脈動の周波数分析を示
す。シリンダー室内の気脈動は圧縮機騒音の主原因とし
て作用するが、この事実は本願の共鳴器が気脈動を２−
５ＫＨｚに減少せしめることから説明される。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、圧縮機騒音の主原
因である高周波の気脈動はシリンダー内で生ずる。本発
明では、独特の幾何学的特徴を備えた共鳴空間と流入路
とがシリンダーの上面と上部ベアリングフランジの下部
面との間に形成され、分岐流入路は中心周波数を望まし
い周波数まで移動させ、また周波数帯の幅を拡大する。
又、ベアリングフランジ内に２段構造に形成された共鳴
空間は所定の騒音減少効果を有する周波数帯の幅を広げ
ることができる。従って、圧縮機の性能を低下させるこ
となく騒音を最大に減少させることができる。さらに、
それぞれに違う深さを有する、即ち２段構造を有する共
鳴空間は制限を受けた空間内でも容積の大きい共鳴器を
提供することができる。このような幾何学的構造の主な
利点の一つは、共鳴室に液体冷却剤、冷却油又はこれら
の混合物が充満した時に共鳴器の効果減少を最小に抑え
ることができることである。

【００１２】本発明によって、共鳴器の効果を決定する
設計変数（共鳴空間の容積、流入路の断面積及び高さ）
を一定に維持すると共に、中心周波数を移動させ周波数
帯の幅を拡大することは流入路の分岐角によって達成さ
れる。本発明は幾何学的制限を受けた面積と空間に最適
の設計変数を有する共鳴器の設置を容易にすると共に、
共鳴室に液体冷却剤及び冷却油が充満しても共鳴器の効
果減少を最小に抑えることが可能である。従って、本発
明は共鳴器の設計変数において適切な幾何学的形状を得
ることによって最大の騒音減少効果をもたらすものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された密閉型回転式圧縮機の縦断
面図である。

【図２】図１に示す本発明の圧縮機の作動原理を示す横
断面図である。

【図３】本発明の圧縮機の上部ベアリングフランジの底
面図である。

【図４】本発明の共鳴器の拡大図である。

【図５】図３に示した上部ベアリングフランジの断面図
である。

【図６】本発明の共鳴器を示す上部ベアリングフランジ
の部分拡大断面図である。

【図７】共鳴器の流入路の分岐角に応ずる伝達損失を示
す図表である。

【図８】共鳴器の流入路の分岐角に応ずる１０ｄＢ減少
に必要な周波数帯の幅を示す図表である。

【図９】共鳴器の流入路の分岐角に応ずる共鳴器の中心
周波数を示す図表である。

【図１０】共鳴器の設置有無に対応する平均騒音差異を
示す図表である。

【図１１】共鳴器が設置された場合のシリンダー内の気
脈動の周波数分析を示す図表である。

【図１２】共鳴器が設置されなかった場合のシリンダー
内の気脈動の周波数分析を示す図表である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 電気モーター ３ シリンダー ４ 偏心軸 ５ ピストン ６′ 吸入室 ６″ 圧縮室 ７ 摺動板 ８ 上部ベアリングフランジ ９ 下部ベアリングフランジ １０ 排出口 １１ 共鳴空間 １１ａ 第１共鳴室 １１ｂ 第２共鳴室 １２ 流入路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−67497（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−173391（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−50194（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−108378（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機内に電気モーターが固定装着さ
   れ、前記電気モーターの下にシリンダーが配設され、前
   記シリンダーには前記シリンダー内に延在する偏心軸が
   配設され、前記偏心軸は前記電気モーターの軸に連結さ
   れ、前記偏心軸にはピストンが外嵌されてシリンダー内
   に配置され、前記シリンダーの内面と前記ピストンの外
   面との間に空間が形成され、前記シリンダー内に摺動可
   能に設けられた摺動板が装着されて前記空間を吸入室と
   圧縮室に区画し、前記シリンダーの両断部には上部ベア
   リングフランジ及び下部ベアリングフランジがボルトで
   締結され、前記上部ベアリングフランジに排出口が形成
   されて前記圧縮室内の圧縮ガスを圧縮機の内部へ排出
   し、前記上部ベアリングフランジの下面には共鳴空間が
   設けられ、前記共鳴空間と前記排出口との間に水平に形
   成された流入路によって前記排出口に連通される密閉型
   回転式圧縮機において、前 記流入路は、前記排出口に連結される狭い入口と前記
   共鳴空間に連結される広い出口とを形成するように前記
   共鳴空間に向かって分岐するテーパ面を備え、前記共鳴
   空間がそれぞれに違うレベルを有する二つの共鳴室とか
   らなることを特徴とする密閉型回転式圧縮機。