JP6683532B2 - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリー式圧縮機構および吐出マフラを備えたロータリー圧縮機に関する。

ロータリー圧縮機は、回転軸と、回転軸に設けられるピストンロータ、およびシリンダを有するロータリー式圧縮機構と、圧縮された冷媒ガスの脈動（圧力変動）に起因する騒音を抑制するマフラと、ハウジングとを備えている（例えば、特許文献１）。
ロータリー式の圧縮機構により圧縮された冷媒ガスは、シリンダの開口を塞ぐ部材に形成された吐出ポートを通ってマフラの内側に吐出され、マフラの縮径した部分と回転軸との間の隙間を通じてハウジング内の空間へと吐出される。
特許文献１では、回転軸の外周に形成された隙間（マフラの出口）が、回転軸を中心として、シリンダ内からの吐出ポート（マフラの入口）とは対称な位置にあり、シリンダ内からマフラ内へと吐出された冷媒ガスの脈動がマフラにより低減される。

特許第３９４１８０９号

マフラにより、主に特定の周波数成分の脈動を低減することができても、他の周波数成分の脈動を十分に低減することは難しい。
マフラによっても十分に低減されない脈動がマフラの外部へと吐出されてしまい、ハウジング内の空間で共鳴すると、騒音に繋がってしまう。

そこで、本発明は、マフラの内側で十分には低減されない脈動をも低減することが可能なロータリー圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のロータリー圧縮機は、回転される回転軸と、回転軸に設けられるピストンロータおよびピストンロータが配置されるシリンダを有するロータリー式の圧縮機構と、回転軸の軸周りに配置されるマフラと、を備え、マフラは、圧縮機構により圧縮された流体を内側に受け入れるマフラ本体と、回転軸または回転軸の軸周りに位置する軸受部との間に、回転軸の軸方向に沿ってマフラの外部へと流体を流出させる所定の長さの吐出流路を形成する流路壁と、を備え、吐出流路は、回転軸の周方向の一部に位置する第１流路部と、周方向において第１流路部に隣接し、かつ、回転軸の径方向における寸法が第１流路部よりも大きく、第１流路部よりも断面積が大きい第２流路部と、を有し、第１流路部および第２流路部からそれぞれ流出した流体の圧力変動が干渉して打ち消し合うことを特徴とする。

第１流路部と第２流路部との断面積の相違により、第１流路部および第２流路部をそれぞれ流れる流体の流速が相違する。そのため、第１流路部および第２流路部へとそれぞれ流入した流体の圧力変動の位相がシフトし、第１流路部および第２流路部からそれぞれ流出した流体の圧力変動が干渉して打ち消し合う。

本発明のロータリー圧縮機において、吐出流路は、複数の第２流路部を有することが好ましい。

本発明のロータリー圧縮機において、複数の第２流路部の各々の断面積が互いに相違していることが好ましい。

本発明のロータリー圧縮機において、吐出流路は、回転軸の軸周りの全周に亘り形成されており、周方向において交互に配置される複数の第１流路部と複数の第２流路部とを有することが好ましい。

本発明のロータリー圧縮機において、第２流路部を形成する流路壁の部分は、断面略Ｃ字状または断面略Ｖ字状に形成されていることが好ましい。

本発明のロータリー圧縮機は、回転される回転軸と、回転軸に設けられるピストンロータおよびピストンロータが配置されるシリンダを有するロータリー式の圧縮機構と、回転軸の軸周りに配置されるマフラと、を備え、マフラは、圧縮機構により圧縮された流体を内側に受け入れるマフラ本体と、回転軸または回転軸の軸周りに位置する軸受部との間に、回転軸の軸方向に沿ってマフラの外部へと流体を流出させる所定の長さの吐出流路を形成する流路壁と、を備え、吐出流路は、回転軸の周方向の一部に位置する第１流路部と、第１流路部よりも断面積が大きい第２流路部と、を有し、第１流路部が、第２流路部から径方向外側に突出していることを特徴とする。

本発明のロータリー圧縮機において、吐出流路の長さをｘ_０、第１流路部における流速をｖ_１、第２流路部における流速のｖ_１に対する流速比をα、所定の周波数をｆ、と置くと、ｎが自然数であるとして、α＝ｎ（ｖ_１／２ｆｘ_０）＋１ が成立することが好ましい。

本発明のロータリー圧縮機によれば、マフラの内側では十分に低減されない脈動をも低減することができるので、脈動に起因する騒音を抑制することができる。

第１実施形態に係るロータリー圧縮機の縦断面図である。 （ａ）は、図１に示すロータリー圧縮機の一部を拡大して示す図である。（ｂ）は、マフラの吐出流路を示す図である。 図２（ａ）に示すマフラの平面図である。 （ａ）は、マフラの吐出流路の第１流路部を流れる流体の脈動を示す図であり、（ｂ）は、マフラの吐出流路の第２流路部を流れる流体の脈動を示す図である。 第２実施形態に係るロータリー圧縮機に備えられたマフラの平面図である。 本発明の変形例に係るロータリー圧縮機に備えられたマフラの平面図である。 本発明の別の変形例に係るロータリー圧縮機に備えられたマフラの平面図である。 本発明の変形例に係るロータリー圧縮機に備えられたマフラの平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示す圧縮機１は、図示しないアキュムレータ（気液分離器）内のガス冷媒を配管８，９を通じて吸入し、圧縮機構４により圧縮する。
圧縮機１およびアキュムレータは、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクル装置を構成しており、冷媒が循環する図示しない冷媒回路に接続されている。

圧縮機１は、動力源であるモータ２と、モータ２から出力される回転駆動力により回転される回転軸３（クランクシャフト）と、回転軸３を介して伝達される回転駆動力により駆動されるロータリー式の圧縮機構４と、回転軸３の軸周りに配置されるマフラ１０，２０と、ハウジング５とを備えている。
マフラ１０，２０は、圧縮機構４により圧縮された冷媒の脈動に起因する騒音を抑制する。

ハウジング５は、モータ２、回転軸３、圧縮機構４、およびマフラ１０，２０を収容しており、円筒状に形成されている。
モータ２は、ハウジング５の内周部に固定されるステータ２Ａと、ステータ２Ａの内側に配置されるロータ２Ｂとを備えている。ロータ２Ｂは、ステータ２Ａに設けられたコイル２Ｃへの通電によりステータ２Ａに対して回転する。

回転軸３は、ロータ２Ｂに結合されてロータ２Ｂよりも下方に突出する主軸部３Ａと、主軸部３Ａの軸心に対して偏心した上部クランクピン３Ｂと、同じく主軸部３Ａの軸心に対して偏心した下部クランクピン３Ｃとを備えている。下部クランクピン３Ｃは、回転軸３の軸心に対して、上部クランクピン３Ｂとは逆位相（１８０°）となる向きに偏心している。
上部クランクピン３Ｂは、圧縮機構４の上部シリンダ４１２内に配置され、下部クランクピン３Ｃは、圧縮機構４の下部シリンダ４２２内に配置されている。

圧縮機構４（図１）について説明する。
所謂ツインロータリー式である圧縮機構４は、上部圧縮機構４１と、下部圧縮機構４２と、仕切板４Ａと、回転軸３を回転可能に支持する上部軸受６および下部軸受７とを備えている。
仕切板４Ａは、上部圧縮機構４１のシリンダ４１２の内部と下部圧縮機構４２のシリンダ４２２の内部とを仕切っている。

上部圧縮機構４１は、上部クランクピン３Ｂに設けられる上部ピストンロータ４１１と、上部ピストンロータ４１１が配置される上部シリンダ４１２と、主軸部３Ａの軸周りに配置される上部マフラ１０とを含んで構成されている。
上部ピストンロータ４１１は、上部クランクピン３Ｂの外周部に嵌合され、上部ピストンロータ４１１の回転に伴って上部シリンダ４１２内で旋回される。
上部シリンダ４１２内には、配管８を通じて冷媒が吸入される。

上部軸受６は、上部シリンダ４１２の上端面に突き当てられる突当て部６Ａと、突当て部６Ａから上方へと突出し、回転軸３（主軸部３Ａ）の軸周りに位置する円筒状の軸受部６Ｂとを有している。突当て部６Ａは、ハウジング５の内周部に固定されている。
上部軸受６には、上部シリンダ４１２、上部マフラ１０、下部シリンダ４２２、および下部マフラ２０がボルト１１Ｂにより一体に組み付けられている。

上部シリンダ４１２内に吸入された冷媒は、旋回する上部ピストンロータ４１１の外周部に押圧される図示しないブレードよりも回転方向前方の空間にて圧縮される。圧縮された冷媒は、上部軸受６の突当て部６Ａに形成された図示しない吐出ポートを通じて上部マフラ１０内へと吐出され、さらに、上部マフラ１０と軸受部６Ｂとの間の吐出流路１００を通じてハウジング５内におけるモータ２よりも下方の空間へと吐出される。

上部圧縮機構４１と同様に、下部圧縮機構４２は、下部クランクピン３Ｃに設けられる下部ピストンロータ４２１と、下部ピストンロータ４２１が配置される下部シリンダ４２２と、主軸部３Ａの軸周りに配置される下部マフラ２０とを含んで構成されている。
下部シリンダ４２２内には、配管９を通じてガス冷媒が吸入される。

下部軸受７は、下部シリンダ４２２の下端面に突き当てられる突当て部７Ａと、突当て部７Ａから下方へと突出し、回転軸３（主軸部３Ａ）の軸周りに位置する円筒状の軸受部７Ｂとを有している。

下部シリンダ４２２内に吸入された冷媒は、下部ピストンロータ４２１の旋回に伴って圧縮され、下部軸受７の突当て部７Ａに形成された図示しない吐出ポートを通じて下部マフラ２０内へと吐出される。下部マフラ２０内へと吐出された冷媒は、下部マフラ２０と軸受部７Ｂとの間の吐出流路２００を通じてハウジング５の内部空間へと吐出され、さらに、上部軸受６の突当て部６Ａに形成された切欠６１Ａや図示しない孔を通り抜け、ハウジング５内におけるモータ２よりも下方の空間へと吐出される。

上述のように、ハウジング５内におけるモータ２よりも下方の空間に、上部圧縮機構４１および下部圧縮機構４２によりそれぞれ圧縮された冷媒が吐出される。その冷媒は、ステータ２Ａやロータ２Ｂに設けられた切欠を通じてモータ２よりも上方の空間へと流れ、ハウジング５の上部に設けられた吐出管５Ａを通じて冷媒回路へと吐出される。

上部圧縮機構４１および下部圧縮機構４２はそれぞれ、ピストンロータ４１１，４２１の旋回周期に応じて、吐出ポートから圧力変動（脈動）を伴って冷媒を吐出する。上部圧縮機構４１および下部圧縮機構４２により吐出ポートを通じてマフラ１０，２０へとそれぞれ噴出した圧縮冷媒の脈動は、マフラ１０，２０内でそれぞれ低減される。
ここで、マフラ１０，２０によっても十分に低減されない脈動がマフラ１０，２０の外部へと吐出されてしまい、ハウジング５内におけるモータ２よりも下方の空間で共鳴すると、騒音に繋がってしまう。
そこで、本実施形態の圧縮機１は、マフラ１０，２０の内側で十分には低減されない脈動をも低減するため、マフラ１０，２０内からそれぞれマフラ１０，２０の外部へと流れ出る冷媒の吐出流路１００，２００に特徴を有する。

まず、上部マフラ１０（以下、マフラ１０）の構成を説明する。
図２（ａ）に示すように、マフラ１０は、上部軸受６の突当て部６Ａとの間に空間を形成するマフラ本体１１と、上部軸受６の軸受部６Ｂとの間に、マフラ１０の外部へと冷媒を流出させる吐出流路１００を形成する流路壁１２とを備えている。流路壁１２は、マフラ１０の平面中央部に形成された開口１０Ａの周縁部である。その開口１０Ａに、上部軸受６の軸受部６Ｂが通される。
マフラ本体１１と、流路壁１２とは、アルミニウム合金等の金属材料から、例えば、深絞り加工によって一体に形成されている。

マフラ本体１１は、上部シリンダ４１２内で圧縮され図示しない吐出ポートから噴出した圧縮冷媒を内側に受け入れ、圧縮冷媒の脈動を低減する。マフラ本体１１の内側の空間は、マフラ本体１１内に噴出された冷媒にとって、空間体積に応じた抵抗として働くので、マフラ１０により冷媒の脈動が減衰する。
マフラ本体１１は、流路壁１２よりも径方向外側に所定の直径で延在しており、平面視円形状に形成されている。マフラ本体１１の径方向外側の端部は、周方向の複数の箇所で、ボルト１１Ｂにより上部軸受６に締結されている。ボルト１１Ｂは、図３では省略している。

マフラ本体１１の内周端１１１は、突当て部６Ａよりも上方に位置し、流路壁１２へと連続している。ここでは、マフラ本体１１の内周端１１１は、湾曲部１１２を介して流路壁１２に連続しているが、内周端１１１が流路壁１２に直接連続していてもよい。湾曲部１１２は、内周端１１１よりも上方に向けて凸となるように湾曲している。
マフラ本体１１の寸法や体積は、圧縮冷媒の脈動の主な周波数成分に適合するように適宜に定められている。主な周波数成分は、例えば、騒音に繋がり易い５００Ｈｚ〜１ｋＨｚの中周波数帯域にある。

マフラ本体１１の内側の空間が、吐出ポートから噴出された冷媒を一次的に受け入れる内側の区画と、その区画から冷媒を二次的に受け入れる外側の区画とに仕切られていてもよい。そういった二段マフラであっても、外側の区画からマフラの外部へと冷媒を流出させる吐出流路１００を以下で述べるように構成することにより、本実施形態のマフラ１０と同様の効果を得ることができる。

流路壁１２は、湾曲部１１２を介してマフラ本体１１に連なっている。流路壁１２は、全周に亘り同じ高さから、軸受部６Ｂの軸方向に沿って立ち上がっている。流路壁１２の上端の高さは、全周に亘り一定である。
流路壁１２の内周部と軸受部６Ｂの外周部との間には、図２（ｂ）に示すように、流路壁１２の高さに相当する長さの吐出流路１００が回転軸３の軸方向に沿って形成されている。

マフラ１０全体の高さによっては、流路壁１２が軸受部６Ｂにではなく回転軸３の外周部に対向していることもありうる。その場合は、流路壁１２の内周部と回転軸３の外周部との間に吐出流路１００が形成されることになる。

下部マフラ２０（図１）は、上部マフラ１０とほぼ同様の形状に構成され、上部マフラ１０とは上下方向に反転する向きで、下部軸受７の軸周りに配置されている。
下部マフラ２０は、マフラ本体２１と、下部軸受７の軸受部７Ｂとの間に、マフラ２０の外部へと冷媒を流出させる吐出流路２００を形成する流路壁２２とを備えている。

以下、吐出流路１００，２００の構成について説明する。
図３は、回転軸３の軸周りに位置する上部軸受６の軸受部６Ｂと、上部マフラ１０の流路壁１２との間に所定の流路長ｘ_０で形成された吐出流路１００を示している。
回転軸３の径方向における吐出流路１００の寸法は、回転軸３の周方向Ｄ１において変化している。
吐出流路１００の流路長ｘ_０（図２（ｂ））は、全周に亘り同一である。
吐出流路１００全体の断面積、すなわち、吐出流路１００を回転軸３の軸方向に投影した面積は、圧縮機１の性能と、マフラ１０による脈動低減効果との両者を考慮して定められている。

下部マフラ２０に関し、吐出流路２００の平面視の図は省略するが、吐出流路２００も、吐出流路１００と同様に構成することができる。

以下、吐出流路１００の構成を詳しく説明する。
吐出流路１００は、回転軸３の周方向Ｄ１の一部に位置する第１流路部１０１と、周方向Ｄ１において第１流路部１０１に隣接する第２流路部１０２とを有する。第１流路部１０１および第２流路部１０２の両者の間で相対的に、第２流路部１０２の断面積が大きい。

圧縮されてマフラ１０内へと吐出された圧縮冷媒は、脈動を伴いながら、第１流路部１０１および第２流路部１０２をそれぞれ流れてマフラ１０の外部へと流出する。第１流路部１０１から流出した冷媒の圧力変動と、第２流路部１０２から流出した冷媒の圧力変動とが互いに干渉して低減される。

吐出流路１００は、複数の第１流路部１０１と、複数の第２流路部１０２とを有していることが好ましい。本実施形態の吐出流路１００は、３つの第１流路部１０１と、３つの第２流路部１０２とを有している。
吐出流路１００は、回転軸３の軸周りの全周に亘り形成されており、第１流路部１０１と第２流路部１０２とが、回転軸３の周方向Ｄ１において１つ置きに交互に配置されていることが好ましい。
第２流路部１０２は、周方向Ｄ１においてほぼ均等に配置されていることが好ましい。

流路壁１２は、軸受部６Ｂの外周部との間に第１流路部１０１を形成する第１壁部１２１と、軸受部６Ｂの外周部との間に第２流路部１０２を形成する第２壁部１２２とを備えている。第１壁部１２１は、第１流路部１０１と同数だけ存在し、第２壁部１２２は、第２流路部１０２と同数だけ存在する。

第１流路部１０１は、回転軸３および軸受部６Ｂと同心円の断面円弧状に形成されている。第１壁部１２１も同様である。
第１壁部１２１は、軸受部６Ｂの外周面（円筒面）に沿って、当該外周面に対して所定の間隔をおいて配置されている。第１壁部１２１と軸受部６Ｂの外周面との間の間隔、つまり、第１流路部１０１の幅は、例えば、１ｍｍ未満である。

第２流路部１０２は、軸受部６Ｂの外周面に対して径方向外側に向けて膨らんだ形状をしている。第２壁部１２２も同様である。
第２流路部１０２は、回転軸３の径方向における寸法が第１流路部１０１よりも大きい。
第２流路部１０２に対応する第２壁部１２２の断面形状は、例えば、Ｃ字状（あるいはＵ字状）、Ｖ字状等、適宜に定めることができる。第２流路部１０２を通る流れの流路損失が小さくなるように、第１壁部１２１に連なる第２壁部１２２の一端１２２Ａから、最も膨らんだ頂部１２２Ｂを経て、第２壁部１２２の他端１２２Ｃに至るまでを滑らかな形状に形成することが好ましい。
一例として、本実施形態の第２壁部１２２は、それぞれ、周方向Ｄ１における中心を通る中心線ＣＬに対して対称に、断面略Ｃ字状に形成されている。頂部１２２Ｂから周方向Ｄ１の両側に拡がるように、略Ｖ字状に第２壁部１２２を形成することもできる。

第１流路部１０１および第２流路部１０２の断面形状は、図３の紙面に直交する回転軸３の軸方向において一定であるが、これに限られない。

吐出流路１００は、周方向Ｄ１において、狭隘な第１流路部１０１と、第１流路部１０１に対して流路の幅が拡大されている第２流路部１０２とに区分されている。これらの第１流路部１０１と第２流路部１０２との間に回転軸３の径方向に沿って境界線（例えば、Ｌ１，Ｌ２）を引き、その境界線を境に、第１流路部１０１および第２流路部１０２の各々の断面積を想定することができる。
第１流路部１０１の断面積は、第２流路部１０２の断面積よりも小さい。そのため、第１流路部１０１を流れる冷媒の流速は、第２流路部１０２を流れる冷媒の流速よりも速い。

図４は、マフラ本体１１の内側から第１流路部１０１へと流入した冷媒の脈動（ａ）と、マフラ本体１１の内側から第２流路部１０２へと流入した冷媒の脈動（ｂ）とをそれぞれ示している。ここで、横軸は、流路の長さ方向の距離ｘを示している。
相対的に断面積が小さい第１流路部１０１では流速が速いため、図４（ａ）に示す第１流路部１０１の圧力変動ｐ_１の波形は、図４（ｂ）に示す第２流路部１０２の圧力変動ｐ_２の波形と比べて、横軸（ｘ）方向に引き伸ばされる。

マフラ本体１１内に噴射された冷媒は、第１、第２流路部１０１，１０２へとそれぞれ流入し、第１、第２流路部１０１，１０２の始端（ｘ＝０）から所定の流路長ｘ_０を第１、第２流路部１０１，１０２の各々の断面積に応じた速度で流れ、第１、第２流路部１０１，１０２の終端（ｘ＝ｘ_０）でハウジング５内へと流出する。

マフラ本体１１内の冷媒は、同じ位相で、第１、第２流路部１０１，１０２の各々の始端（ｘ＝０）へとそれぞれ流入するとみなすことができ、また、第１、第２流路部１０１，１０２をそれぞれ流れる冷媒の圧力変動ｐ_１，ｐ_２の振幅は同一とみなすことができる。
第１、第２流路部１０１，１０２をそれぞれ流れる冷媒の流速の違いにより、始端（ｘ＝０）から終端（ｘ＝ｘ_０）までの圧力変動ｐ_１，ｐ_２の波数が相違する。そうすると、第１、第２流路部１０１，１０２への流入時には同じであった位相が、第１、第２流路部１０１，１０２の終端（ｘ＝ｘ_０）ではシフトしている。
したがって、第１、第２流路部１０１，１０２から流出した冷媒のそれぞれの圧力波が干渉し合って減衰することにより、マフラ１０の外部への圧力変動の流出が十分に抑制される。干渉により圧力波が十分に打ち消し合うように、第１、第２流路部１０１，１０２の終端（ｘ＝ｘ_０）において圧力波形の位相が１８０°（π）相違する、つまり逆位相となることが好ましい。
なお、図４に示した、圧力変動ｐ_１，ｐ_２の波数は一例である。

以上より、本実施形態では、第１、第２流路部１０１，１０２の終端で逆位相となって圧力波同士が打ち消し合うように、次の式（Ｉ）に示すように、圧力変動の周波数ｆに応じて、流路長ｘ_０と、第１、第２流路部１０１，１０２の流速比αとを設定する。

α＝ｎ（ｖ_１／２ｆｘ_０）＋１ ・・・（Ｉ）
ｎは自然数（１，２，３・・・）
ここで、流速比αは、第１流路部１０１を流れる冷媒の流速ｖ_１と、第２流路部１０２を流れる冷媒の流速ｖ_２のうち、相対的に速いｖ_１を基準とした流速比（ｖ_２／ｖ_１）である。

第２流路１０２の流速を基準とした流速比１／αにより、式（Ｉ）と等価な式を設定することもできる。その式を用いて、第１、第２流路部１０１，１０２を設計することも許容される。

以下、上記の式（Ｉ）を得るプロセスについて説明する。
第１、第２流路部１０１，１０２への流入時の位相が同一、および振幅が同一の条件より、圧力変動ｐ_１，ｐ_２の波は式（ｉ）により表される。ｔは時間、Ｐは圧力波の振幅、ｋ_１，ｋ_２は波数、ωは角周波数を示す。圧力変動ｐ_１，ｐ_２は、波数ｋ_１，ｋ_２のみが相違する。
ｐ_１（ｘ，ｔ）＝Ｐｓｉｎ（ｋ_１ｘ−ωｔ）
ｐ_２（ｘ，ｔ）＝Ｐｓｉｎ（ｋ_２ｘ−ωｔ） ・・・（ｉ）

ここで、第１流路部１０１における冷媒の流速をｖ_１、第２流路部１０２における冷媒の流速をｖ_２と置くと、
ｖ_１＝ω／ｋ _１ ｖ_２＝ω／ｋ _２ ・・・（ii）
ｖ_１，ｖ_２のうち相対的に速いｖ_１を基準とした流速比をαと置いて、
ｖ_１＝αｖ_２ （α＞１）
式（ii）より、
ｋ _２ ＝αｋ _１ ・・・（iii）

第１、第２流路部１０１，１０２の終端からの合流時に合成される圧力変動ｐ（ｘ＝ｘ_０，ｔ）を解く。式（iii）を参照する。
ｐ（ｘ＝ｘ_０，ｔ）
＝ｐ_１＋ｐ_２＝Ｐｓｉｎ（ｋ_１ｘ_０−ωｔ）＋Ｐｓｉｎ（ｋ_２ｘ_０−ωｔ）
＝２Ｐｓｉｎ{（１＋α／２）ｋ_１ｘ_０−ωｔ}ｃｏｓ{（１−α／２）ｋ_１ｘ_０} ・・・（iv）

式（iv）より、ｃｏｓ{（１−α／２）ｋ_１ｘ_０}の項が０であると、圧力波同士が干渉（合成）により打ち消し合う。
ｙ＝ｃｏｓθの波は、θ＝ｎ（π／２）のときに０となるから（ｎ＝１，２，３・・・）、

このとき、ｐ（ｘ_０，ｔ）が０となる。
ここで、αは小さい方が、吐出流路を実現し易い。そこで、最小のαによる脈動低減を実現することを考えると、ｎ＝１であるから、

式（ｖ´）、（ii）およびω＝２πｆより、

これを式変形すると、式（Ｉ´）が得られる。
α＝（ｖ_１／２ｆｘ_０）＋１ ・・・（Ｉ´）
式（Ｉ´）は、上述した式（Ｉ）においてｎ＝１の場合である。
式（Ｉ）や（Ｉ´）は、圧力波同士が打ち消し合う、ｘ_０とαとの関係を示している。

式（Ｉ´）を用いて、流速比α（ｖ_２／ｖ_１）を設計する例を示す。
ここで、周波数ｆの範囲は、概ね、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ（１０００Ｈｚ）であり、低減する必要のある圧力変動成分の周波数を選定する。
ｘ_０は、例えば、１０ｍｍ（０．０１ｍ）程度に定めることができる。
ｖ_１は、例えば、圧縮機構４１の押し退け量および回転数より求められる体積速度と、吐出流路１００の全体の断面積から、０．１ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓであるものとする。

上記のパラメータの値を式（Ｉ´）にあてはめる。
上記の値の条件から、αが最小になる場合として、ｆ＝１０００Ｈｚおよびｖ_１＝０．１ｍ／ｓを適用すると、５×１０^−１＋１が得られ、αが最大になる場合として、ｆ＝５００Ｈｚおよびｖ_１＝２００ｍ／ｓを適用すると、２０＋１が得られる。

低減する必要のある圧力変動成分の周波数ｆに応じて、適切な流速比αを選定することにより、第１、第２流路部１０１，１０２から流出して合流する圧力波同士が打ち消し合う。その結果、マフラ１０の外部へと流出する圧力変動を低減することができる。したがって、モータ２よりも下方の空間において共鳴が起こることを避け、騒音を抑制することができる。
選定した流速比α、そして吐出流路１００全体の断面積から、第１、第２流路部１０１，１０２の各々の断面積を導くことができる。そして、軸受部６Ｂと第１壁部１２１との間、および軸受部６Ｂと第２壁部１２２との間にそれぞれ適切な断面積が与えられるようにマフラ１０を成形するとよい。

以上では、上部マフラ１０の吐出流路１００を例にとって説明したが、下部マフラ２０の吐出流路２００についても、同様の式（Ｉ）や式（Ｉ´）を用いて流速比αを導き、適合する断面積が第１流路部１０１および第２流路部１０２にそれぞれ与えられるようにマフラ２０を成形するとよい。

以上で説明したように、第１、第２流路部１０１，１０２を流れることで位相がシフトした圧力波同士を合流時に打ち消すにあたっては、第１流路部１０１と第２流路部１０２とが隣り合っており、第１、第２流路部１０１，１０２の終端から流出した冷媒流が流出直後に合流してそれぞれの圧力波が干渉することが好ましい。
この点、本実施形態では、図３に示すように、吐出流路１００に、複数の第１流路部１０１と、複数の第２流路部１０２とが存在し、しかもこれらの第１、第２流路部１０１，１０２が、回転軸３の全周に亘り交互に配置されているため、有利である。つまり、第１流路部１０１と第２流路部１０２とが周方向Ｄ１において隣り合う箇所が、回転軸３の全周に亘り分布しており、それらが隣り合う箇所のいずれにおいても、第１、第２流路部１０１，１０２から流出した冷媒流の流出直後に圧力波が干渉するので効率よく脈動が低減される。

仮に、吐出流路１００に、１つの第２流路部１０２のみ（例えば、１０２Ａ）が存在しており、吐出流路１００の残りは第１流路部１０１であるとすれば、脈動低減効果を得ることができるのは、単一の第２流路部１０２の両隣の箇所に留まる。
つまり、本実施形態のように、第１流路部１０１と第２流路部１０２とが隣り合う箇所が回転軸３の周方向Ｄ１に分布していることにより、周方向Ｄ１の広範囲に亘って圧力波の干渉が起こるので、効率よく脈動を低減させることができる。

本実施形態では、マフラ１０，２０の両方について、断面積の異なる第１、第２流路部を含む吐出流路１００，２００がそれぞれ設定されているので、マフラ１０，２０内からハウジング５内へと伝搬する脈動をより十分に低減することができる。
但し、マフラ１０，２０のいずれか一方についてのみ、第１、第２流路部を含む吐出流路が設定されており、他方の吐出流路は、例えば、回転軸３の軸周りに円環状に形成されていることも許容される。

〔第２実施形態〕
次に、図５を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
以下では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。

第２実施形態に係るマフラ３０と軸受部６Ｂとの間に形成される吐出流路３００は、図５に示すように、複数の第２流路部３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃを備えている。
マフラ３０は、上部圧縮機構４１を構成するマフラ（図１の１０）、および下部圧縮機構４２（図１）を構成するマフラ（図１の２０）のいずれにも適用することができる。

第２流路部３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃは、互いに断面積が相違している。第２流路部３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃの各々の断面積は、低減する必要のある脈動成分の周波数を考慮して定められている。
例えば、第２流路部３０２Ａは、８００Ｈｚに対応し、第２流路部３０２Ｂは、９００Ｈｚに対応し、第３流路部３０２Ｃは、１ｋＨｚに対応している。
第２流路部３０２Ａ〜３０２Ｃのいずれの断面積も、上述の式（Ｉ）あるいは（Ｉ´）を用いて、隣り合う第１流路部１０１との流速比αを導くことで設定されている。

第２実施形態によれば、第１実施形態と比べて広範な周波数域の脈動に対応することができる。
吐出流路３００において、第２流路部３０２Ａ〜３０２Ｃが、回転軸３の周方向Ｄ１において第１流路部１０１と交互に配置されているので、第１流路部１０１と第２流路部３０２Ａ〜３０２Ｃとが隣り合う箇所のそれぞれにおいて、効率よく脈動を低減することができる。

図６は、本発明の変形例に係るマフラ５０を示している。
マフラ５０と軸受部６Ｂとの間に形成される吐出流路５００は、第１実施形態や第２実施形態と比べて多くの流路部を含んで花弁状に形成されている。ここでは、断面円弧状の８つの第１流路部５０１と、８つの第２流路部５０２とが吐出流路５００に含まれている。
マフラ５０は、上部圧縮機構４１を構成するマフラ（図１の１０）、および下部圧縮機構４２を構成するマフラ（図１の２０）のいずれにも適用可能である。

第１流路部５０１および第２流路部５０２の断面積は、上述した式（Ｉ），（Ｉ´）を用いてそれぞれ定めることができる。

第１流路部５０１の数および第２流路部５０２の数が多いので、第１流路部５０１と第２流路部５０２とが周方向Ｄ１に隣り合う箇所の数も多い。そのため、本例によれば、第１、第２流路部５０１，５０２からそれぞれ流出して合流する冷媒の圧力波の干渉により、効率よく脈動を低減することができる。

本例では、断面積の異なる２種類の第２流路部５０２（Ａ），５０２（Ｂ）が存在する。これら第２流路部５０２（Ａ），５０２（Ｂ）の断面積は、異なる周波数に対応して、上述した式（Ｉ），（Ｉ´）によりそれぞれ定めることができる。

図７は、本発明の別の変形例に係るマフラ６０を示している。
マフラ６０は、マフラ本体１１と、回転軸３と同心円の円筒状の流路壁６２とを備えている。軸受部６Ｂの外周部には、軸方向に延びる複数の溝６Ｃが窪んで形成されている。これらの溝６Ｃの存在により、軸受部６Ｂと流路壁６２との間の吐出流路６００は、相対的に断面積が小さい複数の第１流路部６０１と、相対的に断面積が大きい複数の第２流路部６０２とを有している。
第１流路部６０１および第２流路部６０２の断面積は、上述した式（Ｉ），（Ｉ´）を用いてそれぞれ定めることができる。
複数の溝６Ｃの深さや幅を変えることにより、複数の第２流路部６０２の相互の間で断面積を異ならせて、複数の周波数の脈動成分に対応することができる。

図８は、本発明のさらに別の変形例に係るマフラ７０を示している。
マフラ７０は、マフラ本体１１と、回転軸３と同心円の略円筒状の流路壁７２と、流路壁７２と軸受部６Ｂとの間の吐出流路７００とを備えている。流路壁７２は、周方向の一部において径方向外側に突出している突出部７２１と、突出部７２１以外の部分である円弧部７２２とを有している。複数の突出部７２１と、複数の円弧部７２２とが流路壁７２の周方向において交互に配置されている。
互いに対向する壁７２１Ａ，７２１Ｂが近接した状態で折り返すように形成されている突出部７２１の内側に、吐出流路７００の第１流路部７０１が存在する。
円弧部７２２の内周部と軸受部６Ｂの外周部との間に、吐出流路７００の第２流路部７０２が存在する。
円弧部７２２と軸受部６Ｂとの間の間隔が、第１実施形態の第１壁部１２１と軸受部６Ｂとの間の間隔よりも広いため、第２流路部７０２の断面積の方が、第１流路部７０１の断面積よりも大きい。
上述した式（Ｉ），（Ｉ´）を用いて第１流路部７０１および第２流路部７０２の断面積をそれぞれ定めることにより、第１、第２流路部７０１，７０２からそれぞれ流出して合流する冷媒の圧力波の干渉により、効率よく脈動を低減することができる。
複数の突出部７２１の突出する長さや、壁７２１Ａ，７２１Ｂの間隔を変えることにより、複数の第２流路部７０２の相互の間で断面積を異ならせて、複数の周波数の脈動成分に対応することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本発明における吐出流路の第１流路部は、必ずしも、回転軸３と同心円の円弧状に形成されている必要はない。また、複数の第１流路部の相互の間で、断面積が異なっていてもよい。第１流路部は、回転軸３あるいは軸受部６Ｂとの間に、第２流路部に比べて狭い隙間を形成していれば足りる。
また、回転軸３の周方向Ｄ１において、第１流路部と第２流路部とが必ずしも交互に配置されている必要はない。例えば、図６に示す構成において、第２流路部５０２Ａの隣に、第２流路部５０２Ａとは断面積の異なる第２流路部５０２Ｂが位置していることも許容される。
その他、吐出流路の第１流路部および第２流路部の各々の断面積や配置等は、低減させたい周波数ｆ、流路長ｘ_０、圧縮機の性能、および脈動低減効果等に応じて、式（Ｉ），（Ｉ´）を用いて適宜に設定することができる。

本発明における吐出流路は、必ずしも、回転軸３の周方向Ｄ１の全周に亘り連続している必要はない。マフラの流路壁１２は、周方向Ｄ１の一部で軸受部６Ｂの外周部に接触していてもよい。
また、第１流路部と第２流路部との境界に仕切りが配置されていてもよい。この場合、第１流路部と第２流路部とが仕切りを介して隣接している。この場合も、仕切りにより区分される第１、第２流路部の各々の断面積を式（Ｉ），（Ｉ´）を用いて定めることができる。
特に、図６に示す構成のように第２流路部の数が多い場合には、仕切りを設けると成形が容易となる。

本発明の圧縮機に搭載される圧縮機構は、ツインロータリー式の圧縮機構４には限らず、１組のシリンダおよびピストンロータ、並びにマフラを有するシングルロータリー式の圧縮機構であってもよい。
また、本発明の圧縮機の動力源としては、モータ以外、例えば、エンジン等も許容される。

１ 圧縮機
２ モータ
２Ａ ステータ
２Ｂ ロータ
２Ｃ コイル
３ 回転軸
３Ａ 主軸部
３Ｂ 上部クランクピン
３Ｃ 下部クランクピン
４ 圧縮機構
４Ａ 仕切板
５ ハウジング
５Ａ 吐出管
６ 上部軸受
６Ａ 突当て部
６Ｂ 軸受部
６Ｃ 溝
７ 下部軸受
７Ａ 突当て部
７Ｂ 軸受部
８，９ 配管
１０ 上部マフラ
１０Ａ 開口
１１ マフラ本体
１１Ｂ ボルト
１２ 流路壁
２０ 下部マフラ
２１ マフラ本体
２２ 流路壁
３０ マフラ
３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃ 第２流路部
４１ 上部圧縮機構
４２ 下部圧縮機構
５０ マフラ
５０１ 第１流路部
５０２，５０２Ａ，５０２Ｂ 第２流路部
６０ マフラ
６２ 流路壁
７０ マフラ
７２ 流路壁
１００ 吐出流路
１０１ 第１流路部
１０２ 第２流路部
１１１ 内周端
１１２ 湾曲部
１２１ 第１壁部
１２２ 第２壁部
１２２Ａ 一端
１２２Ｂ 頂部
１２２Ｃ 他端
２００ 吐出流路
４１１ 上部ピストンロータ
４１２ 上部シリンダ
４２１ 下部ピストンロータ
４２２ 下部シリンダ
５００ 吐出流路
６００ 吐出流路
６０１ 第１流路部
６０２ 第２流路部
７００ 吐出流路
７０１ 第１流路部
７０２ 第２流路部
７２１ 突出部
７２２ 円弧部
Ｄ１ 回転軸の周方向

Claims (8)

1. 回転される回転軸と、
   前記回転軸に設けられるピストンロータおよび前記ピストンロータが配置されるシリンダを有するロータリー式の圧縮機構と、
   前記回転軸の軸周りに配置されるマフラと、を備え、
   前記マフラは、
   前記圧縮機構により圧縮された流体を内側に受け入れるマフラ本体と、
   前記回転軸または前記回転軸の軸周りに位置する軸受部との間に、前記回転軸の軸方向に沿って前記マフラの外部へと前記流体を流出させる所定の長さの吐出流路を形成する流路壁と、を備え、
   前記吐出流路は、
   前記回転軸の周方向の一部に位置する第１流路部と、
   前記周方向において前記第１流路部に隣接し、かつ、前記回転軸の径方向における寸法が前記第１流路部よりも大きく、前記第１流路部よりも断面積が大きい第２流路部と、を有し、
   前記第１流路部および前記第２流路部からそれぞれ流出した前記流体の圧力変動が干渉して打ち消し合う、
   ことを特徴とするロータリー圧縮機。
2. 前記吐出流路は、複数の前記第２流路部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機。
3. 複数の前記第２流路部の各々の断面積は、互いに相違している、
   ことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機。
4. 前記吐出流路は、
   前記回転軸の軸周りの全周に亘り形成されており、
   前記周方向において交互に配置される複数の前記第１流路部と複数の前記第２流路部とを有する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のロータリー圧縮機。
5. 前記第２流路部を形成する前記流路壁の部分は、断面略Ｃ字状または断面略Ｖ字状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリー圧縮機。
6. 回転される回転軸と、
   前記回転軸に設けられるピストンロータおよび前記ピストンロータが配置されるシリンダを有するロータリー式の圧縮機構と、
   前記回転軸の軸周りに配置されるマフラと、を備え、
   前記マフラは、
   前記圧縮機構により圧縮された流体を内側に受け入れるマフラ本体と、
   前記回転軸または前記回転軸の軸周りに位置する軸受部との間に、前記回転軸の軸方向に沿って前記マフラの外部へと前記流体を流出させる所定の長さの吐出流路を形成する流路壁と、を備え、
   前記吐出流路は、
   前記回転軸の周方向の一部に位置する第１流路部と、
   前記第１流路部よりも断面積が大きい第２流路部と、を有し、
   前記第１流路部が、前記第２流路部から径方向外側に突出している、
   ことを特徴とするロータリー圧縮機。
7. 前記第１流路部および前記第２流路部からそれぞれ流出した前記流体の圧力変動が干渉して打ち消し合う、
   ことを特徴とする請求項６に記載のロータリー圧縮機。
8. 前記吐出流路の長さをｘ_０、
   前記第１流路部における流速をｖ_１、
   前記第２流路部における流速のｖ_１に対する流速比をα、
   所定の周波数をｆ、と置くと、
   ｎが自然数であるとして、
   α＝ｎ（ｖ_１／２ｆｘ_０）＋１
   が成立する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のロータリー圧縮機。

Images