JP5524957B2 - 圧縮機用騒音マフラー及び圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍圧縮機用の騒音マフラーに関する。さらに特に、本発明は、騒音の減衰と効率との間の良好な比率を可能にする配置構成を有する、冷凍回路に用いられる圧縮機用の騒音マフラーに関する。

本発明はさらに、本発明で定義されるような騒音マフラーを有する冷凍回路用の圧縮機に関する。

吸引マフラーの主目的は、圧縮機、及び特に往復動タイプの圧縮機の構造に固有の間欠流によって生成される騒音を減衰させることである。

一般に、圧縮機における騒音の減衰を向上させるために、マフラーは、チューブの組み合わせとボリューム（吸引チャンバ）とを適用するために設計された配置構成で用いられており、その結果、その数及び形状は、大きな減衰が望まれる周波数レベルに応じて変動する。

典型的に、マフラーチューブ内の負荷損失が大きくなるにつれて、同一の設備で大きな減衰が達成されるが、前記負荷損失は圧縮機の効率の低下を意味する。実際のところ、大きな減衰は大きなボリュームによって達成され得るものの、大きなボリュームは、マフラー内の高い熱交換を生じさせ、そのことが真空ガスの過熱と結果としての効率の低下とを招く。

この観点から、騒音マフラー内のチューブ及びボリュームを必要な寸法にすることが、圧縮機の騒音減衰と効率との間の望ましい関わりに直接的に関連する。

米国特許第４４４９６１０号明細書は、冷却ガスの化学作用に耐性を有するプラスチック材料から形成される２つの同一に構築されたシェルを有する冷却圧縮機用のマフラーを示しているものの、図２に示されるように、システム全体が、伝達路を備える２つのボリュームを有するマフラーのように作動するので、この明細書は、マフラーによって引き起こされる減衰、及びそれによって引き起こされる潜在的な効率損失を詳細に説明していない。

米国特許第４７５５１０８号明細書は、冷却ガスとマフラーの壁との間の熱交換を減少させることができるチューブを有する冷凍圧縮機用の吸引システムを開示している。しかしながら、この解決策は、チューブの出口が次のチューブの入口に方向付けられるようなチューブの使用を考慮に入れており、そのことが騒音の観点から否定的な推測を生じさせることが指摘されなければならない。

米国特許第４３７０１０４号明細書は、２つの部品に基づき配置構成されてプラスチック材料から形成される冷凍圧縮機用の吸引マフラーを説明している。２つの部品のアセンブリは円筒形状のマフラーを示す。マフラーは、最新技術の他の解決策のように、吸引チューブと冷却ガスの戻りラインとの間に設置される。この明細書で説明された発明の対象物は、圧縮機の部品同士の間の熱伝導率が低いことを示す断熱材料を用いることの相対的な利点をもたらす。いずれにせよ、この明細書は、騒音減衰、設備の効率の維持のための最適な解決策を示していない。

米国特許第５９７１７２０号明細書は、断熱材料から構築された中空体から形成される密閉式圧縮機用の吸引マフラーを示している。マフラーはダクトの一端で冷却ガスを受け入れ、冷却ガスは中空体から、吸引端として知られるダクトの第２端に送られる。

中空体は、吸引チャンバの入口部及び出口部を規定するために、デフレクター要素と逆Ｔ字形状の部分とをさらに備える。前記明細書は、冷却ガスの循環中における圧縮機の部品に関連する熱交換の問題のための解決策を提案しているものの、圧縮機の効率に関連する騒音低減への決定的なアプローチがない。
国際公開第０３／０３８２８０号パンフレットは、密閉シェルの内側に搭載された往復動密閉圧縮機用の吸引マフラーを示している。しかしながら、この解決策は、流れの方向を考慮して騒音を低減することができる装置又は設備を提供していない。
同様に、米国特許出願公開第２００５／００６１７２号明細書は、入口及び出口を有するとともに少なくとも１つの消音チャンバに限定したハウジングを有する密閉式冷凍圧縮機用の吸引マフラーを説明している。他方で、この従来技術は、マフラーの騒音を低減するために流れ方向の作用を考慮に入れていない。

従って、最新技術で見出された発明は、流れの方向付けを通常は考慮に入れない構造的な態様を示しており、又は、騒音減衰と圧縮機の性能との間の良好なバランスを確立することが可能な構造的な特性を無視している。

本発明の第１の目的は、圧縮機の間欠流によって生成された騒音を減衰することができると同時に負荷損失を低減させる冷凍圧縮機用の騒音マフラーを提供することである。

本発明の目的はまた、本発明で定義されるような吸引マフラーを有する冷凍回路用の圧縮機を提供することである。

本発明の目的を達成する１つの方法は、少なくとも１つの吸引チャンバを備える冷凍圧縮機用の騒音マフラーによるものであり、吸引チャンバは、少なくとも１つの流入路と少なくとも１つの流出路とを備える。

吸引チャンバは少なくとも１つの方向付けダクトを備えており、方向付けダクトは、少なくとも１つの第１端と、少なくとも１つの第２端と、少なくとも１つの流れ制御手段と、を備えており、第１端は、第２端よりも実質的に大きな面積を有するとともに流入路に連結されており、第２端は流出路に連結されており、方向付けダクトは、第１端で受け入れられた好適な流れを第２端に向かって方向付けることができ、流れ制御手段は、好適な流れの通過に低減された抵抗を示すことができるとともに、好適な流れの通過とは反対方向に増大した抵抗を示すことができる。

本発明の目的を達成する第２の方法は、本発明で定義されるような騒音マフラーを備える冷凍回路用の圧縮機を提供することによるものである。

本発明は、添付の図面を参照してさらに詳細にここに説明されるであろう。

最新技術の吸引マフラーの図である。 本発明の対象物である吸引マフラーの斜視図である。 本発明の対象物の主な構成要素を強調した第１実施形態に係る吸引マフラーの上側断面図である。 第１実施形態に係る吸引マフラーの側面断面図である。 好適な流れ方向の線と流れデフレクター要素とを強調した本発明の対象物の上側断面図である。 好適な流れとは反対方向の線と流れデフレクター要素とを強調した本発明の対象物の上側断面図である。 本発明の対象物の主な構成要素を強調した第２実施形態に係る吸引マフラーの上側断面図である。

図１は、最新技術で標準的に用いられる冷凍圧縮機用の吸引マフラーを示す。図１では、それぞれのマフラーの一部であるチューブに加えて、ボリュームとも呼ばれる各吸引チャンバ２に言及することが可能である。吸引バルブ８が図１に描かれている。

前述したように、このタイプの配置構成では、マフラーは、冷凍回路に連結されたボリュームの各々で負荷損失を招き、結果としてその効率を低下させる。

効率と騒音低減とをバランスさせることを見出した解決策が本発明によって示される。

本発明の実施形態の１つは、図２、図３及び図４で図示されるように、冷凍圧縮機用の騒音マフラー１によるものである。

マフラー１は少なくとも１つの吸引チャンバ２を備えており、吸引チャンバ２は少なくとも１つの流入路３を備える。前記流入路３は、その内部での冷却ガスの流れを可能にする形状を有するダクトである。

吸引チャンバ２は少なくとも１つの流出路４をさらに備えており、流出路４もダクトの形態で配置されている。本発明では、吸引チャンバ２は少なくとも１つの方向付けダクト５を備えており、方向付けダクト５は、図３に示されるように、少なくとも１つの第１端７０と１つの第２端８０とを備えている。図３はまた、方向付けダクト５の第２端８０が流出路４に隣接していることを示している。

方向付けダクト５は、流入路３の流路面積よりも大きな流路面積を有しており、流出路４の流路面積よりも大きな面積を有している。

前記ダクト５は、本発明では、図３に図示されるように、流入路３及び流出路４にほぼ一直線に配列されている。

第１端７０は、第２端８０よりも実質的に大きな面積を有しており、そのことがダクト５に台形形状を付与している。任意選択的に、他の形状が採用されて与えられてもよい。第１端７０が流入路３に連結されること、及び、第２端８０が流出路４に連結されることに言及することが重要である。

方向付けダクト５の主たる特性は、流入路３で受け入れられた流れの大部分の流出路４に向かう収束を発生させることである。第１端７０で受け入れられて第２端８０に向かって方向付けられた流れは好適な流れ２００と称される。

この意味で、ダクト５は、大きな負荷損失が潜在的に存在する状況であるところの流れの収縮と結果として起きる膨張との作用を最小限に抑える。このアプローチはさらに、システム全体で維持されるべきより大きな効率を可能にする。

方向付けダクト５の使用に関連した他の重要な特性は、流れが、マフラー１の外側に対して付加的な断熱性を有する空間内に実質的に制限されること、及び、真空流よりも通常は高い温度であることである。前記付加的な断熱性は方向付けダクト５自体の壁によって提供される。

説明されたように、ダクト５は、吸引チャンバ２の内側面とわずかな又はゼロの伝達面積の状態で、吸引マフラー１の底部領域に対して好適に一体に設けられる。任意選択的に、ダクト５は吸引マフラー１の底部領域に対して一体ではない。

前記配置構成は、流れの制限に好都合であり、そのことが吸引バルブの前置チャンバ内の平均圧力の維持を意味する。

方向付けダクト５の最終区画と吸引マフラー１の内側環境との間の伝達は、流れによって潜在的に運ばれるオイルの排出を提供するために時に発生させられ得るものの、この伝達は、ダクト５の流路区画よりも大きな流れを制限するであろう。

方向付けダクト５は少なくとも１つの流れ制御手段３００を備える。好適には、流れ制御手段３００は第２端８０に隣接して配置される。しかしながら、図７は、複数の手段３００によって形成される任意選択的な配置構成を示している。この場合、手段３００は方向付けダクト５に沿って配置される。図３及び図４は、好適な実施形態における流れ制御手段３００の配置を示している。

好適には、流れ制御手段３００は、図５に示されるように、好適な流れ２００の通過に対して低減された抵抗を示すことができる。流れ制御手段３００は、図６に示されるように、好適な流れ２００の通過とは反対方向に増大した抵抗を示す。好適な流れ２００の通過に反対の領域は逆流領域としても知られている。

図５は、好適な状態２００における流れ線１５を図示している。

流れ制御手段３００に関連した重要な態様は、図５及び図６に示されるように、流れ制御手段３００が好適な流れ２００の下流側の領域に凸面を有することである。同じ流れ制御手段３００が、好適な流れ２００とは反対方向では下流側の領域に凹面を有する。本発明では、流れ制御手段３００は流れデフレクターとして作用する。

図５及び図６を用いて、逆流方向「Ｒ」の流れ線とともに、「Ｆ」が付される好適な方向２００の流れ線に言及することが重要である。好適な方向２００の流れ「Ｆ」の状態では、線は、流れ制御手段３００の配置構成に起因して低抵抗に直面するのに対して、逆流「Ｒ」の状態では、流れ線は第２端８０の近くの領域で囲い込みを受け、ここで提案された吸引マフラー１に対する性能と騒音減衰との間の良好なバランスを特徴付ける。

前述されたように、流れ制御手段３００は、図３及び図４に示されるように、方向付けダクト５の第２端８０の実質的に近くに配置されるものの、任意選択的に、流れ制御手段３００は、第２端８０に対して様々な距離で配置されることが可能である。

流れ制御手段３００の前記配置構成は、好適な流れ２００の方向において最小限の負荷損失を引き起こし、逆流方向において実質的に大きな負荷損失を引き起こす。その結果として、圧力波（脈動）は、バルブの間欠作動、すなわち、大きな騒音減衰、及び吸引バルブの前置チャンバ内の大きな圧力の維持によって緩和される。

流れ状態及び逆流状態において異なる特性を有する負荷損失は、逆流状態における現在の線の再循環に起因して生じる。再循環は好適な流れ２００の方向には生じない。

流れ制御手段３００の凹所は、逆流状態で生じる圧力波の伝播に対するバリアとして作用する。

本発明は、単一の吸引チャンバ２から構成されるマフラーの使用に好適に言及するものの、任意選択的に、各ボリュームの出口と次のボリュームの入口との間に対の方向付け／デフレクターダクトを連続して適用する１つ以上のチャンバ又はボリュームを有するマフラーを有してもよい。

図７は、一連の湾曲デフレクターの存在に言及することが可能な代替の実施形態を示す。前記配置構成は、好適な実施形態でのように、好適な方向に流れが流出することを可能にする。この場合、出口は、流れ状態において実質的に連続しており、逆流状態において一連の拡張を有する。

最後に、流れ状態及び逆流状態の負荷損失の差異に関連して本発明で説明された対象は、吸引バルブ８の前置チャンバ内において他の状況よりも通常は大きな圧力を確立するとともに、次に続くサイクルにおいてバルブの開放を促進し、真空の損失を減少させる利点を有することが強調されるべきである。前記アプローチは、生成される騒音を最小限に抑えることに貢献する小さい振幅の圧力過渡現象に加えて、システム全体の高い効率につながる。

吸引マフラーの使用は、本発明において説明されるように、冷凍回路に適用される圧縮機のために提供される。

好適な実施形態の具体例を説明したものの、本発明の範囲が、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ限定される他の可能な変形例、そこに含まれる潜在的な均等物を包含することが理解されるべきである。

Claims (11)

1. 冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）であって、前記マフラー（１）は少なくとも１つの吸引チャンバ（２）を備え、前記吸引チャンバ（２）が少なくとも１つの流入路（３）と少なくとも１つの流出路（４）とを備える冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）であって、前記吸引チャンバ（２）がその内部に少なくとも１つの方向付けダクト（５）を備え、前記方向付けダクト（５）が少なくとも１つの第１端（７０）と少なくとも１つの第２端（８０）とを備え、前記第１端（７０）が前記流入路（３）に向かって方向付けられており、前記第２端（８０）が前記流出路（４）に向かって方向付けられており、前記方向付けダクト（５）が、前記第２端（８０）に隣接して配置される少なくとも１つの流れ制御手段（３００）を備え、前記流れ制御手段（３００）が、前記第１端（７０）に向けられた凸面と、前記第２端（８０）に向けられた凹面と、を備えることを特徴とする冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
2. 前記流れ制御手段（３００）は前記第２端（８０）に隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
3. 前記方向付けダクト（５）は前記流入路（３）の流路面積よりも大きな流路面積を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
4. 前記方向付けダクト（５）は前記流出路（４）の流路面積よりも大きな流路面積を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
5. 前記方向付けダクト（５）は、前記流入路（３）と、及び前記前記流出路（４）とに実質的に一直線に配列されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
6. 前記方向付けダクト（５）の前記第２端（８０）は前記流出路（４）に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
7. 前記流れ制御手段（３００）は前記方向付けダクト（５）の前記第２端（８０）の近くに配置されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
8. 前記流れ制御手段（３００）は流れデフレクターとして作用するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
9. 複数の前記吸引チャンバ（２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
10. 冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）であって、前記マフラー（１）は少なくとも１つの吸引チャンバ（２）を備え、前記吸引チャンバ（２）が少なくとも１つの流入路（３）と少なくとも１つの流出路（４）とを備える冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）であって、前記吸引チャンバ（２）が、その内部に少なくとも１つの円錐形状の方向付けダクト（５）を備え、前記方向付けダクト（５）が少なくとも１つの第１端（７０）と少なくとも１つの第２端（８０）とを備え、前記第１端（７０）が前記流入路（３）に向かって配置されており、前記第２端（８０）が前記流出路（４）に向かって配置されており、及び、前記方向付けダクト（５）が、前記第１端（７０）で受け入れられた好適な流れ（２００）の大部分を前記第２端（８０）に向かって方向付けるように構成され、前記方向付けダクト（５）は、その内部に少なくとも１つの流れ制御手段（３００）を備え、前記流れ制御手段（３００）は、前記第２端（８０）の近くに配置されて、前記好適な流れ（２００）の通過とは反対方向に関して前記好適な流れ（２００）の通過に対してより大きな抵抗を示すように構成されることを特徴とする冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。
11. 前記流れ制御手段（３００）は、前記第１端（７０）に向けられた凸面と、前記第２端（８０）に向けられた凹面と、を備えることを特徴とする請求項１０に記載の冷凍圧縮機用の騒音マフラー（１）。

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