JP4919035B2 - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Description

この発明は、スクロールコンプレッサに係り、特に外気を圧縮して供給するスクロールコンプレッサに関する。

図１０に示すように、スクロールコンプレッサ１０１は、軸方向両端部が閉鎖された筒状のハウジング１０２内に駆動スクロール１１５と従動スクロール１１６とを回転自在に支持し、ハウジング１０２の周壁部１０３の外周面に内径Ｄ１の吸気ポート１０８を設けるとともにハウジング１０２の軸方向端部には吐出ポート１５７を設け、駆動スクロール１１５に渦巻き状の駆動ラップ部１１７を形成するとともに従動スクロール１１６には渦巻き状の従動ラップ部１３０を形成し、駆動ラップ部１１７と従動ラップ部１３０とを互いに噛み合わせるとともに駆動スクロール１１５を従動スクロール１１６に対して旋回運動させ、駆動ラップ部１１７と従動ラップ部１３０との間に形成される圧縮室１３７を圧縮しながら径方向外側から内側へと移動させ、吸気ポート１０８から外気を取り込むとともに圧縮室１３７で圧縮した外気を吐出ポート１５７から吐出する。前記吸気ポート１０８は、ハウジング１０２の所定厚さＴ１の周壁部１０３に内径Ｄ１で径方向に形成されている。

従来、スクロール送風機には、脈動音が発生するスクロール部から離れた位置に吸込口を設けることで脈動音を距離減衰させ、且つ固定部材孔以外からの音漏れを防ぐ遮音効果によって騒音を低減するものがある。
消音装置付きスクロール流体機械には、固定端板に、径方向の内端へ向かって圧送された圧縮気体を導出するための径方向の外側に向く排出孔内に、流入孔を求心方向とした筒状消音器を嵌合したものがある。
特開２００５−２９１０１５号公報 特開２００６−２７５０２１号公報

ところが、従来、スクロールコンプレッサにおいては、消音効果を得るために、消音器を別途に装備する必要があるとともに、消音効果を発揮するために、相当容量の消音器を必要とし、スペース効率が悪かったという不都合があった。
また、吸気圧力の損失を少なくしようとして、吸気ポートの内径を大きく設定するが、そのために、スクロールコンプレッサの内部から発生する脈動音が吸気ポートから外部へ放出してしまい、よって、消音効果が低くなってしまうという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、ハウジングに設けられた吸気ポートに流入する外気の吸入抵抗を低減しつつ、吸気ポートから外部に漏れる吸気の脈動音を低減することができるスクロールコンプレッサを提供することにある。

この発明は、軸方向両端部が閉鎖された筒状のハウジング内に駆動スクロールと従動スクロールとを回転自在に支持し、前記ハウジングの外周面に吸気ポートを設けるとともに前記ハウジングの軸方向端部には吐出ポートを設け、前記駆動スクロールに渦巻き状の駆動ラップ部を形成するとともに前記従動スクロールには渦巻き状の従動ラップ部を形成し、前記駆動ラップ部と前記従動ラップ部とを互いに噛み合わせるとともに前記駆動スクロールを前記従動スクロールに対して旋回運動させ、前記駆動ラップ部と前記従動ラップ部との間に形成される圧縮室を圧縮しながら径方向外側から内側へと移動させ、前記吸気ポートから外気を取り込むとともに前記圧縮室で圧縮した外気を前記吐出ポートから吐出するスクロールコンプレッサにおいて、前記吸気ポートには外部に放出される脈動音を減衰させる絞り部を設けるとともに、この絞り部の上流側には外気の吸入抵抗を低減させるファネル部を設け、前記吸気ポートを覆うとともに外気取入口が備えられたカバーを前記ハウジングの外周面に装着し、前記吸気ポートと前記外気取入口との間には脈動音を減衰させる拡張室を形成したことを特徴とする。

この発明のスクロールコンプレッサは、吸気ポートに絞り部を設けるとともにこの絞り部の上流側にはファネル部を設けることにより、絞り部によってハウジング内で発生する脈動音を減衰させ、吸気ポートを通して外部に漏れる騒音を低減することができ、また、ファネル部によって絞り部に吸入される外気の吸入抵抗を低減させ、スクロールコンプレッサの駆動損失を低減することができる。

この発明は、外部に漏れる騒音を低減したり、外気の吸入抵抗を低減させてスクロールコンプレッサの駆動損失を低減する目的を、吸気ポートに絞り部を設けるとともにこの絞り部の上流側にはファネル部を設けて実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１、図２は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、１は両端支持スピニングタイプのスクロールコンプレッサである。このスクロールコンプレッサ１は、ハウジング２を備えている。このハウジング２は、円筒状の周壁部３の軸方向両端部に第１側壁部４、第２側壁部５が第１取付ボルト６、第２取付ボルト７によって取り付けられ、周壁部３の軸方向両端部が閉鎖されて内部に収容空間Ｓを形成している。この周壁部３には、軸方向の略中央部位で、外気を導入する吸気ポート８が径方向に形成されている。

この第１実施例において、この吸気ポート８には、内周面で図１０の従来の吸気ポート１０８の内径Ｄ１よりも小さな口径Ｄで絞り部９が設けられ、また、この絞り部９の上流側にはファネル部１０が設けられている。
絞り部９は、圧力損失が極力発生しないレベルまで口径Ｄが所定に絞られ（例えば、口径Ｄがφ１０以下）、ハウジング２の内部からの吸気による脈動音を外部に放出しにくくし、外部に放出される脈動音を減衰させるものである。因みに、この絞り部９の口径Ｄの設定するための実験では、口径をφ１０から２ｍｍずつ小さくすると、φ１０から振動レベルが減少し始め、φ６では３ｄＢ程度に下がり、そして、φ６以下でも振動レベルが減少していくが、吸入抵抗が増大して駆動系の消費電力が増えるので、妥協点として、口径Ｄは、φ６程度が最良である。よって、絞り部９の口径Ｄをφ６付近に設定することにより、脈動音の減衰を最も効果的に実施することが可能である。
また、絞り部９においては、ポンプ容量が異なる（大きい）場合でも、口径Ｄがφ１０よりも大きい絞り部９を形成していると、当然そこからの脈動音の漏出が、その口径の大きさに応じた大きさの脈動音を発生するので、人間の聞く音として許容させるためには、ポンプ容量等に関わらず、上記の口径Ｄの寸法が妥当となり、当然容量が大きければ、吸気の吸入抵抗が大きくなるので、適宜、吸気ポート８の個数を増やしたりして、トータルの吸気通過面積を確保する必要がある。
なお、絞り部９においては、脈動音を低減すれば良いものであり、円形に限られず、楕円形、矩形、スリット形等の他の形状でも良く、しかも、複数設けることも可能である。
ファネル部１０は、丸みＲで上方に広がるように形成され、絞り部９に吸入される外気の流れを円滑にして、導入される外気の吸入抵抗を低減するものである。

また、本構造では、吸気ポート８の長さが周壁部３の厚さＴに相当するが、実験結果より脈動音を低減するには吸気ポート８の長さを１０ｍｍ以上とすることが望ましい。この周壁部３の厚さＴの設定においては、０ｍｍから５ｍｍずつ大きくしていくと、１０ｍｍから振動レベルが減少し始め、３０ｍｍで３ｄＢに下がり、そして、３０ｍｍ以上でも振動レベルが減少していくが、吸入抵抗が増大して駆動系の消費電力が増えるので、妥協点として、周壁部３の厚さＴは、３０ｍｍ程度が最良である。よって、絞り部９の長さに相当する周壁部３の厚さＴを３０ｍｍ程度に設定することにより、脈動音の減少を効果的に実施することができる。

第１側壁部４には、ハウジング２の外側に第１駆動用軸受孔部１１が形成され、この第１駆動用軸受孔部１１の収容空間Ｓ側に第１従動用軸受筒部１２が突設されている。第２側壁部５には、ハウジング２の外側に第２駆動用軸受孔部１３が形成され、この第２駆動用軸受孔部１３の収容空間Ｓ側に第２従動用軸受筒部１４が突設されている。第１駆動用軸受孔部１１と第２駆動用軸受孔部１３とは、駆動用軸線Ｃ１を中心軸として同軸上に形成される。第１従動用軸受筒部１２と第２従動用軸受筒部１４とは、駆動用軸線Ｃ１から一定の距離Ｌだけ離間（偏心）した従動用軸線Ｃ２を中心軸として同軸上に配設される。

ハウジング２には、内部稼働部分（駆動部）として、収容空間Ｓに駆動スクロール１５と従動スクロール１６とが回転自在に支持されている。
駆動スクロール１５には、図２に示すように、渦巻状の一組の駆動ラップ部１７が別体に形成されている。また、この駆動スクロール１５には、一組の駆動ラップ部１７の軸方向両端を支持する第１駆動側受け部１８、第２駆動側受け部１９が設けられている。

第１駆動側受け部１８は、第１端板２０とこの第１端板２０の軸方向一側から突出された第１支持軸２１とからなる。この第１支持軸１９には、第１駆動側軸受部２２が形成されている。
第２駆動側受け部１９は、第２端板２３とこの第２端板２３の軸方向他側から突出された第２支持軸２４とからなる。この第２支持軸２４には、第２駆動側軸受部２５が形成され、また、軸方向に延びる吐出口２６が貫通して設けられている。

駆動スクロール１５は、図１に示すように、第１支持軸２１の第１駆動側軸受部２２を第１側壁部４の第１駆動用軸受孔部１１に第１駆動用軸受２７によって回転自在に軸支され、第２支持軸２４の第２駆動側軸受部２５を第２側壁部５の第２駆動用軸受孔部１３に第２駆動用軸受２８により回転自在に軸支される。これにより、駆動スクロール１５は、駆動用軸線Ｃ１を中心軸としてハウジング２に回転自在に軸支される。第１駆動用軸受２７は、軸受押え具２９によって第１側壁部４に保持されている。

従動スクロール１６には、図２に示すように、渦巻状の一組の従動ラップ部３０が形成されている。この一組の従動ラップ部３０は、径方向の内周部位が連結部３１で連結され、また、径方向の外周部位が円筒状のスクロール壁３２に連結されている。この従動スクロール１６は、一組の従動ラップ部３０とスクロール壁３２とによって渦巻状の一組の空間３３を形成している。
スクロール壁３２には、外面円周方向中央に周壁部３の吸気ポート８に連通する周溝部３４が窪んで形成され、また、この周溝部３４を空間３３の外周部位に連通する吸入口３５が形成されている。
また、従動スクロール１６は、一組の従動ラップ部３０の内周端の連結部３１の軸方向他側（ハウジング２の第２側壁部５側）に、一組の空間３３の内周部を連通する連通部３６が窪んで形成されている。この連通部３６は、駆動スクロール１５の吐出口２６に連通する。
従動スクロール１６には、図２に示すように、駆動スクロール１５の駆動ラップ部１７が空間３３に挿入され、これにより、駆動ラップ部１７と従動ラップ部３０とが互いに噛み合わされ、圧縮室３７が形成される。そして、駆動スクロール１５は、従動スクロール１６に対して旋回運動可能となる。

駆動スクロール１５が組み付けられた従動スクロール１６には、図１に示すように、軸方向両側に第１支持板３８、第２支持板３９が取り付けられる。第１支持板３８は、中心側に第１従動側軸受孔部４０を備えている。第１支持板３８は、第１従動側軸受孔部４０に駆動スクロール１５の第１支持軸２１を挿通して従動スクロール１６に外周を当接させ、第３取付ボルト４１を螺着することで、従動スクロール１６に取り付けられる。第２支持板３９は、中心側に第２従動側軸受孔部４２を備えている。第２支持板３９は、第２従動側軸受孔部４２に駆動スクロール１５の第２支持軸２４を挿通して従動スクロール１６に外周を当接させ、第２取付ボルト４３を螺着することで、従動スクロール１６に取り付けられる。

第１支持板３８、第２支持板３９が取り付けられた従動スクロール１６は、第１支持板３８の第１従動側軸受孔部４０が第１側壁部４の第１従動用軸受筒部１２に第１従動用軸受４４によって回転自在に軸支され、第２支持板３９の第２従動側軸受孔部４２が第２側壁部５の第２従動用軸受筒部１４に第２従動用軸受４５によって回転自在に軸支される。これにより、従動スクロール１６は、駆動用軸線Ｃ１から一定の距離Ｌだけ離間（偏心）した従動用軸線Ｃ２を中心軸としてハウジング２内に回転自在に軸支される。

従動スクロール１６の第１支持板３８と駆動スクロール１５の第１駆動側受け部１８の第１端板２０との間には、同期機構４６が設けられる。この同期機構４６は、駆動側部材４７と従動側部材４８とからなる。駆動側部材４７は、第１支持軸２１を挟んで第１端板２０の駆動側収納窪部４９に配置され、第５取付ボルト５０によって第１端板２０に取り付けられている。従動側部材４８は、駆動側部材４７と係合して第１支持板３８の従動側収納窪部５１に配置され、第６取付ボルト５２によって第１支持板３８に取り付けられている。同期機構４６は、駆動側部材４７と従動側部材４８との係合によって、駆動スクロール１５のの回転に同期して従動スクロール１６を回転させる。

第２側壁部５には、吐出部材５３が取り付けられている。この吐出部材５３は、取付部５４と吐出部５５とからなり、取付部５４にシール材５６が設けられ、吐出部５５には吐出ポート５７が形成されている。吐出部材５３は、第７取付ボルト５８によって第２側壁部５に取り付けられ、シール材５６によって駆動スクロール１５の第２支持軸２４の外周がシールされ、また、吐出ポート５７が駆動スクロール１５の吐出口２６に連通する。

スクロールコンプレッサ１においては、第１支持軸２１に駆動力を作用させて、一方の駆動スクロール１５を他方の従動スクロール１６に対して偏心して旋回させ、ハウジング２の吸気ポート８から従動スクロール１６のスクロール壁３２の周溝部３４に外気を取り入れ、周溝部３４の吸入口３５から空間３３に取り入れた外気を、駆動ラップ部１７と従動ラップ部３０との間の圧縮室３７を圧縮しながら径方向外側から内側へと移動させ、吸気ポート８から外気を取り込むとともに、圧縮室３７で圧縮した外気を吐出ポート５７から吐出して必要とする機器に供給する。
この場合、吸気ポート８部位においては、所定の内径Ｄで形成された絞り部９によってハウジング２内で発生する吸気による脈動音が減衰され、吸気ポート８を通して外部に漏れる騒音を低減し、また、ファネル部１０によって絞り部９に吸入される空気の吸入抵抗が低減される。

この結果、この発明において、吸気ポート８には外部に放出される脈動音を減衰させる絞り部９を設けるとともに、この絞り部９の上流側には外気の吸入抵抗を低減するファネル部１０を設けたことにより、絞り部９によってハウジング２内で発生する吸気による脈動音を減衰させ、吸気ポート８を通して外部に漏れる騒音を低減することができ、また、ファネル部１０によって絞り部９に吸入される外気の吸入抵抗を低減することができ、これにより、スクロールコンプレッサ１の駆動損失を低減することができる。

図３は、この発明の第２実施例を示すものである。
以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ハウジング２の周壁部３の外周面には、吸気ポート８を覆うとともに外気取入口６１が備えられたカバー６２を装着する。外気取入口６１と吸気ポート８との間には、脈動音を減衰させる拡張室６３が形成される。
また、カバー６２には、空気浄化器６４が装着される。この空気浄化器６４は、外気取入口６１に連通するケース６５内にフィルタエレメント６６を内蔵するとともに、ケース６５に複数の外気吸入口６７を形成している。
更に、ハウジング２の周壁部３には、吸気ポート８で、口径Ｄの絞り部９とこの絞り部９の上流側のファネル部１０とを備えた調整部材６８が取り付けられる。
この第２実施例の構成によれば、吸気ポート８を通過した脈動音を拡張室６３によって減衰させ、そして、吸気ポート８を通して外部に漏れる騒音を絞り部９によって低減することができ、また、カバー６２の遮音効果によって吸気ポート８を通して外部に漏れる騒音を低減することができ、さらに、消音構造の小型化を図ることができる。

図４は、この発明の第３実施例を示すものである。
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ハウジング２の周壁部３の外周面には、吸気ポート８を覆うとともに外気取入口６１が備えられカバー６２を装着する。外気取入口６１と吸気ポート８との間には、脈動音を減衰させる拡張室６３が形成される。
また、カバー６２には、空気浄化器６４が装着される。この空気浄化器６４は、外気取入口６１に連通するケース６５内にフィルタエレメント６６を内蔵するとともに、ケース６５に複数の外気吸入口６７を形成している。
更に、ハウジング２の外周面には、吸気ポート８において、口径Ｄの絞り部９を周壁部３に形成するとともにこの絞り部９を延長する高さＨの延長パイプ６９を装着する。この延長パイプ６９の上流側には、ファネル部１０が設けられる。
この第３実施例の構成によれば、絞り部９の長さを延長パイプ６９より所定に延長することで、さらにハウジング２内で発生する吸気による脈動音を低減することができる。

図５は、この発明の第４実施例を示すものである。
この第４実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、上記の第１実施例におけるスクロールコンプレッサ１において、ハウジング２の周壁部３の外周面には、吸気ポート８を覆うとともに複数の外気吸入口７０を形成したカバー７１を装着する。空気吸入口７０と吸気ポート８との間には、脈動音を減衰させる拡張室７２が形成される。また、カバー７１内には、フィルタエレメント７３が装着される。つまり、ハウジング２を囲い込む形状で空間としての拡張室７２を形成して一体構造とし、そして、この拡張室７２内にフィルタエレメント７３を充填することにより、消音容量の確保と空気の清浄化とを両立させ、さらに、吸気ポート８を絞ることで、その効果を大きくすることが可能となる。
この第４実施例の構成によれば、フィルタエレメント７３によってハウジング２内で発生する脈動音を吸収又は減衰させ、吸気ポート８を通して外部に漏れる騒音を低減することができる。

図６、図７は、この発明の第５実施例を示すものである。
この第５実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ハウジング２は、例えば、箱型であり、従動スクロール１６対して径方向に拡大され、絞り部９の下流側且つ四隅に拡張室７４Ａ〜７４Ｄが形成する。つまり、ハウジング２は、内部稼働部分（駆動部）に合わせた形状である円筒形状である必要がなく、箱型等にして内部空間の容量を大きくすることにより、脈動音の低減効果を大きくすることができる。このように、ハウジング２を箱型に構成した場合に、ハウジング２の内部空間（容量）は、通常時に比べて２５％程度大きくなる。
この第５実施例の構成によれば、ハウジング２内に複数の拡張室７４を設けることによって、ハウジング２内で発生する脈動音を吸気ポート８に達する前に減衰させることができ、これにより、絞り部９の内径を拡大して外気の吸入抵抗を低減することができる。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、この発明の第６実施例を示すものである。
この第６実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ハウジング２の周壁部３には、空気の吸入抵抗を低減するために、複数（例えば、４つ）の吸気ポート７５（７５Ａ〜７５Ｄ）を所定に配置して形成する。これら吸気ポート７５（７５Ａ〜７５Ｄ）には、内径Ｄの絞り部９（９Ａ〜９Ｄ）がそれぞれに形成されている。
なお、絞り部９（９Ａ〜９Ｄ）においては、脈動音を低減すれば良く、円形に限られず、楕円形、矩形、スリット形状等の他の形状でも良く、しかも、複数個設ける場合に、そのレイアウトや間隔（近接配置又は離間配置）等が自由に設定可能である。
この第６実施例の構成によれば、複数の吸気ポート７５によって外気の吸入抵抗を低減することができる。
また、複数の吸気ポート７５を形成することによって各絞り部９をさらに絞ることが可能であり、このように各絞り部９をさらに絞ることにより、吸気損失を減少させることができる。
更に、複数の吸気ポート７５の設計（レイアウト）においては、吸気音の減少、吸気損失の減少を実現しつつ、設計の自由度を高くすることができる。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、この発明の第７実施例を示すものである。
この第７実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ハウジング２の周壁部３には、絞り部９を延長するように、図９（Ａ）では、所定高さの直線状の延長パイプ７６を設け、また、図９（Ｂ）では、所定高さのＬ字状の延長パイプ７７を設けた。
この第７実施例の構成によれば、直線状の延長パイプ７６やＬ字状の延長パイプ７７によって絞り部９を延長して吸気による脈動音を低減することができる。また、特に、図９（Ｂ）のように、Ｌ字状の延長パイプ７７を設けることにより、この延長パイプ７７の湾曲部位７７Ｍで吸気による脈動音を効率良く低減させることができる。

吸気ポートに絞り部を設けるとともにこの絞り部の上流側にはファネル部を設けることを、他の構造にも適用することができる。

第１実施例においてスクロールコンプレッサの断面図である。 第１実施例において図１のＩＩ−ＩＩ線によるスクロールコンプレッサの断面図である。 第２実施例においてスクロールコンプレッサの一部断面図である。 第３実施例においてスクロールコンプレッサの一部断面図である。 第４実施例においてスクロールコンプレッサの断面図である。 第５実施例においてスクロールコンプレッサの一部斜視図である。 第５実施例において図５の矢印ＶＩＩによるスクロールコンプレッサの端面図である。 図８Ａは、第６実施例においてスクロールコンプレッサの一部断面図である。 図８Ｂは、第６実施例において図８Ａの複数の吸気ポートを表わした平面図である。 図９Ａは、第７実施例において直線状の延長パイプを設けたスクロールコンプレッサの一部断面図である。 図９Ｂは、第７実施例においてＬ字状の延長パイプを設けたスクロールコンプレッサの一部断面図である。 従来においてスクロールコンプレッサの断面図である。

符号の説明

１ スクロールコンプレッサ
２ ハウジング
３ 周壁部
８ 吸気ポート
９ 絞り部
１０ ファネル部
１５ 駆動スクロール
１６ 従動スクロール
１７ 駆動ラップ部
２６ 吐出口
３０ 従動ラップ部
３２ スクロール壁
３３ 空間
３５ 吸入口
３７ 圧縮室
５３ 吐出部材
５７ 吐出ポート

Claims (3)

1. 軸方向両端部が閉鎖された筒状のハウジング内に駆動スクロールと従動スクロールとを回転自在に支持し、前記ハウジングの外周面に吸気ポートを設けるとともに前記ハウジングの軸方向端部には吐出ポートを設け、前記駆動スクロールに渦巻き状の駆動ラップ部を形成するとともに前記従動スクロールには渦巻き状の従動ラップ部を形成し、前記駆動ラップ部と前記従動ラップ部とを互いに噛み合わせるとともに前記駆動スクロールを前記従動スクロールに対して旋回運動させ、前記駆動ラップ部と前記従動ラップ部との間に形成される圧縮室を圧縮しながら径方向外側から内側へと移動させ、前記吸気ポートから外気を取り込むとともに前記圧縮室で圧縮した外気を前記吐出ポートから吐出するスクロールコンプレッサにおいて、前記吸気ポートには外部に放出される脈動音を減衰させる絞り部を設けるとともに、この絞り部の上流側には外気の吸入抵抗を低減させるファネル部を設け、前記吸気ポートを覆うとともに外気取入口が備えられたカバーを前記ハウジングの外周面に装着し、前記吸気ポートと前記外気取入口との間には脈動音を減衰させる拡張室を形成したことを特徴とするスクロールコンプレッサ。
2. 前記ハウジングの外周面には前記吸気ポートに前記絞り部を延長する延長パイプを装着し、この延長パイプの上流側には前記ファネル部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
3. 前記カバー内には、フィルタエレメントを装着したことを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。

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