JP6726497B2 - パッケージ型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ型圧縮機に関する。

パッケージ型圧縮機では、吸込フィルタから放射される吸込脈動が加振源となって、パッケージ内部空間で対向する壁面間に主に１次で半波長の定在波が形成される低次共鳴が励起される。特に２００Ｈｚ程度以下の低周波数帯域でこもり音と呼ばれる低周波共鳴が発生すると、一般に防音対策で使用されるグラスウールや発泡ウレタンなどの吸音材を内張りしても防音効果を得られないため、こもり音は発生させないことが重要である。

特開２００９−２５７１１０号公報

本発明は、パッケージ型圧縮機において、こもり音等の騒音を低減することを課題とする。

従来の多くのパッケージ型圧縮機では、吸込口は下向きに設置されている。圧縮効率の観点からパッケージ内部空間の下方に存在する相対的に冷たい流体を吸い込むためである。また、吸込口を上向きに設置すると吸込口からゴミ等の異物が混入する場合もあり、これを防止するためでもある。従って、従来のパッケージ型圧縮機では、吸込口の向きを変更して騒音を低減することについて特段の考慮がなされていない。本発明者は、種々の実験や検討の結果、吸込口の向きが騒音に大きな影響を与えることを見出した。本発明はかかる新たな知見に基づくものである。

本発明は、パッケージ内部空間を画定する対面する３対の第１壁面対、第２壁面対、及び第３壁面対と、前記パッケージ内部空間の前記第１壁面対の間に配置され、吸込口を有する吸込フィルタが取り付けられた圧縮機本体とを備え、前記吸込口が前記第１壁面対の中心の仮想の第１中心面から離れて配置されるとともに前記第１中心面に向けられ、当該吸込口の軸線が前記第１中心面を貫通しているパッケージ型圧縮機を提供する。

この構成によれば、パッケージ型圧縮機において、第１中心面の位置が第１壁面対の間に生じる１次共鳴モードの音圧の節の位置となり、吸込口を第１中心面に向けることで、その音圧の節に向けて騒音を放射できるため、共鳴の励起を抑制でき、騒音を低減できる。特に低回転数運転時に発生する吸音材等では防音効果が得られないこもり音を低減できることは有効である。また、このように吸込口の方向を具体的に規定することで確実に音圧の節となる第１中心面に向けて騒音を放射できる。

前記圧縮機本体は、前記パッケージ内部空間の前記第２壁面対の間に配置され、前記吸込口の軸線が前記第２壁面対の中心の仮想の第２中心面を貫通していることが好ましい。

第１壁面対間及び第２壁面対間の２方向の１次共鳴モードに対応することで、共鳴の抑制の確度を向上できる。

前記圧縮機本体は、前記パッケージ内部空間の前記第３壁面対の間に配置され、前記吸込口の軸線が前記第３壁面対の中心の仮想の第３中心面を貫通していることが好ましい。

第１壁面対間、第２壁面対間、及び第３壁面対間の３方向の１次共鳴モードに対応することで、共鳴の抑制の確度をさらに向上できる。

前記吸込フィルタには吸込位置及び吸込方向を変更する延長パイプが取り付けられ、前記吸込口は前記延長パイプの開口であってもよい。

延長パイプを取り付けることで、吸込口への異物の混入を防止できる。また、設置スペースの制約などの理由により吸込フィルタの向きが規定され吸込方向を自由にできない場合にも、延長パイプにより吸込口の向きを自由に変更できる。

本発明によれば、パッケージ型圧縮機において、第１中心面の位置が第１壁面対の間に生じる１次共鳴モードの音圧の節の位置となり、吸込口を第１中心面に向けることでその音圧の節に向けて騒音を放射できるため、共鳴の励起を抑制でき、こもり音等の騒音を低減できる。

本発明の第１実施形態に係るパッケージ型圧縮機の模式的な平面図。 圧縮機本体の構成を示す模式図。 第１中心面と吸込口の位置関係を示す模式的な斜視図。 吸込口の向きによる音のエネルギーの減衰量を比較したグラフ。 第１中心面及び第２中心面と吸込口の位置関係を示す模式的な平面図。 吸込口が第１中心面に乗っている場合の模式的な平面図。 本発明の第２実施形態に係るパッケージ型圧縮機の模式的な平面図。 本発明の第３実施形態に係るパッケージ型圧縮機の模式的な平面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパッケージ型圧縮機１の模式的な平面図である。パッケージ型圧縮機１では、圧縮機本体１０がパッケージ２０内に収容されており、パッケージ２０により圧縮機本体１０から発生する騒音を遮蔽できる。

パッケージ２０は、パッケージ内部空間２１を画定する対向する第１壁面対２２，２２、第２壁面対２３，２３、及び第３壁面対２４，２４（図３参照）を備える。従って、本実施形態のパッケージ内部空間２１は、直方体状の空間である。ただし、パッケージ内部空間２１は、直方体状に限定されず、円柱状や球状等の他の形状であってもよい。円柱状や球状の場合、３対の壁面対が設けられないが、その場合は各壁面対に対応する位置にある対面する壁面部を壁面対として扱う。

図２及び図３を参照して圧縮機本体１０は、パッケージ内部空間２１の第１壁面対２２，２２の間、第２壁面対２３，２３の間、及び第３壁面対２４，２４の間に配置されている。圧縮機本体１０は、モータ部１１とスクリュ部１２とを備える。スクリュ部１２には、吸込口１３を有する吸込フィルタ１４が配管１５を通じて取り付けられている。スクリュ部１２には、図示しない雌雄一対のスクリュが収容されている。モータ部１１には、図示しないモータが収容されており、該モータはスクリュ部１２のスクリュと回転軸１６を介して機械的に接続されている。

モータ部１１に電力が供給され内部のモータが駆動されると、合わせてスクリュ部１２の内部のスクリュが回転駆動され、吸込口１３より空気を吸い込んでスクリュ部１２で圧縮し、図示しない供給先に圧縮空気を吐出する。モータ部１１及びスクリュ部１２は、共に取付台１７に設置され、その位置や向きが変更されないようにパッケージ２０内で固定される。本実施形態では、圧縮機本体１０は、スクリュ式であるが、ターボ式、スクロール式、及びレシプロ式等であってもよい。

本願発明者らはパッケージ型圧縮機１の実機での調査により、パッケージ内部空間２１における吸込口１３の向きがこもり音の発生に影響を与えることを見出した。さらに、数値解析による数値実験により、こもり音の発生を抑制できる吸込口１３の向きを見出した。

図１及び図３を参照して、吸込フィルタ１４は、吸込口１３の軸線Ｌが第１中心面２５を貫通するように設けられている。即ち、吸込口１３と第１中心面２５を結ぶ四角錐内に吸込口１３の軸線Ｌが位置している。ただし、該四角錐内に吸込口１３の軸線Ｌが完全に位置する場合だけでなく、吸込フィルタ１４の取り付け時の誤差程度の位置ずれは許容される。

図４を参照して、吸込口１３の向きによる騒音のエネルギーを比較する。グラフの縦軸はパッケージ内部空間２１に生じた騒音エネルギーの総和であり、横軸は周波数である。特に、グラフに数値は付していないが、こもり音と呼ばれる低周波共鳴に対する効果を見るため、グラフの横軸は２００Ｈｚ程度までの帯域を示している。実線のグラフは図１に示すように吸込口１３をその軸線Ｌが第１中心面２５と直交するように第１中心面に向けた場合を示し、破線のグラフは図１とは反対に吸込口１３をその軸線Ｌが第１中心面２５と直交するように第１中心面から離れる方向に向けた場合を示す。グラフを確認すると、吸込口１３を第１中心面２５に向けた場合（実線）の方が吸込口を第１中心面２５から離れる方向に向けた場合（破線）よりも騒音エネルギーが減少している。従って、吸込口１３を第１中心面２５に向けることは騒音防止の観点から有効である。

このように、パッケージ型圧縮機１において、第１中心面２５の位置が第１壁面対２２，２２の間に生じる１次共鳴モードの音圧の節の位置となっている。そのため、吸込口１３を第１中心面２５に向けることで、その音圧の節に向けて騒音を放射できるため、共鳴の励起を抑制でき、騒音を低減できる。特に低回転数運転時に発生する吸音材等では防音効果が得られないこもり音を低減できることは有効である。

図５を参照して、好ましくは、吸込口１３の軸線Ｌは、第１中心面２５及び第２中心面２６を貫通している方がよい。即ち、吸込口１３の軸線Ｌは、図５の斜線部の範囲内に位置する。ただし、上述と同様に、吸込フィルタ１４の取り付け時の誤差程度の位置ずれは許容される。このようにして、第１壁面対２２，２２間及び第２壁面対２３，２３間の２方向の１次共鳴モードに対応することで、共鳴の抑制の確度を向上できる。

さらに好ましくは、吸込口１３の軸線Ｌは、第１中心面２５、第２中心面２６、及び第３中心面２７を貫通している方がよい。ただし、上述と同様に、吸込フィルタ１４の取り付け時の誤差程度の位置ずれは許容される。このようにして、第１壁面対２２，２２間、第２壁面対２３，２３間、及び第３壁面対２４，２４間の３方向の１次共鳴モードに対応することで、共鳴の抑制の確度をさらに向上できる。

図６を参照して、吸込口１３は、第１中心面２５上に位置してもよい。第１壁面対２２，２２間に生じる１次共鳴モードの音圧の節の位置で騒音を放射することで、確実に共鳴の励起を抑制できる。また、吸込口１３は、第２中心面２６及び第３中心面２７上に位置し、共鳴の抑制の確度をさらに向上してもよい。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係るパッケージ型圧縮機１の模式的な平面図である。本実施形態では、図１の第１実施形態から延長パイプ１８が追加されたことに関する以外の構成は図１の第１実施形態と実質的に同様である。従って、図１に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、吸込フィルタ１４に対し、吸込位置や吸込方向を変更するための延長パイプ１８が取り付けられている。本実施形態の延長パイプ１８は、両端に開口１８ａ，１８ｂを有する。一端の開口１８ａと他端の開口１８ｂは異なる方向に開口している。従って、一端の開口１８ａから他端の開口１８ｂまで空気が流動する際にその流動方向が変更される。一端の開口１８ａは、吸込口１３と概略同じ大きさであり、吸込口１３に対して隙間なく取り付けられる。他端の開口１８ｂは、空気を吸気する吸込口１３となり、その軸線Ｌは、第１中心面２５を貫通している。さらに言えば、他端の開口１８ｂである吸込口１３の軸線Ｌは、第１中心面２５だけでなく、第２中心面２６及び第３中心面２７も貫通している方が好ましい。また、延長パイプ１８の形状は特に限定されず、吸込位置や吸込方向を変更できるものであれば他の形状であってもよい。

延長パイプ１８を取り付けることで、吸込口１３への異物の混入を防止できる。また、設置スペースの制約などの理由により吸込フィルタ１４の向きが規定され吸込方向を自由にできない場合にも、延長パイプ１８により吸込口１３の向きを自由に変更できる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係るパッケージ型圧縮機１の模式的な平面図である。本実施形態では、図１の第１実施形態から仕切壁２８が追加されたことに関する以外の構成は図１の第１実施形態と実質的に同様である。従って、図１に示した構成と同様の部分については説明を省略する。

本実施形態では、第１壁面対２２，２２の間に仕切壁２８が設けられている。そのため、パッケージ内部空間２１で第１壁面２２と仕切壁２８との間で主に１次で半波長の定在波が形成される低次共鳴が励起される。即ち、仕切壁２８が設けられたことにより、１次共鳴モードの音圧の節の位置が変化し、第１壁面２２と仕切壁２８との中心に１次共鳴モードの音圧の節が位置する。従って、本実施形態では、第１壁面２２と仕切壁２８とで第１壁面対２２，２８が形成され、第１中心面２５の位置も第１実施形態から変化して第１壁面２２と仕切壁２８との中心に位置する。

本実施形態の吸込口１３の軸線Ｌは、仕切壁２８を設けたことにより位置が変更された第１中心面２５を貫通している。このように仕切壁２８が存在する場合、これを考慮することで第１中心面２５を実質的に生じる１次共鳴モードの音圧の節の位置にでき、確実に共鳴を抑制できる。

以上より、本発明の具体的な実施形態やその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。また、上記の個々の実施形態では、圧縮対象は空気を例に説明したが、空気以外の流体であってもよく、その対象は特に限定されない。

１ パッケージ型圧縮機
１０ 圧縮機本体
１１ モータ部
１２ スクリュ部
１３ 吸込口
１４ 吸込フィルタ
１５ 配管
１６ 回転軸
１７ 取付台
１８ 延長パイプ
１８ａ，１８ｂ 開口
２０ パッケージ
２１ パッケージ内部空間
２２ 第１壁面（第１壁面対）
２３ 第２壁面（第２壁面対）
２４ 第３壁面（第３壁面対）
２５ 第１中心面
２６ 第２中心面
２７ 第３中心面
２８ 仕切壁（第１壁面対）

Claims (4)

1. パッケージ内部空間を画定する対面する３対の第１壁面対、第２壁面対、及び第３壁面対と、
   前記パッケージ内部空間の前記第１壁面対の間に配置され、吸込口を有する吸込フィルタが取り付けられた圧縮機本体と
   を備え、
   前記吸込口が前記第１壁面対の中心の仮想の第１中心面から離れて配置されるとともに前記第１中心面に向けられ、当該吸込口の軸線が前記第１中心面を貫通している、パッケージ型圧縮機。
2. 前記圧縮機本体は、前記パッケージ内部空間の前記第２壁面対の間に配置され、
   前記吸込口の軸線が前記第２壁面対の中心の仮想の第２中心面を貫通している、請求項１に記載のパッケージ型圧縮機。
3. 前記圧縮機本体は、前記パッケージ内部空間の前記第３壁面対の間に配置され、
   前記吸込口の軸線が前記第３壁面対の中心の仮想の第３中心面を貫通している、請求項２に記載のパッケージ型圧縮機。
4. 前記吸込フィルタには吸込位置及び吸込方向を変更する延長パイプが取り付けられ、前記吸込口は前記延長パイプの開口である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のパッケージ型圧縮機。

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