JPH0581758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、スクロール圧縮機の吐出脈動低減に
関するものである。

従来技術 近年、圧縮機の運転騒音の低減が強く望まれて
おり、その一対策として圧縮の吐出側にマフラを
設けて吐出脈動を減衰させることが特開昭56−
44481号公報に記載されている。このマフラによ
る吐出脈動低減対策は比較的周波数の高い領域に
おいては相当な効果を期待できるのであるが、周
波数の低い領域においては十分な効果を期待しに
くい。特に、スクロール圧縮機においてはマフラ
の効果が薄い。

これは、スクロール圧縮機が吐出孔を１個しか
備えていないからである。すなわち、本発明者ら
の実験によれば、圧縮機の吐出孔の数を多くする
と吐出脈動の波形が複雑になり、高周波数成分が
多くなるのであるが、スクロール圧縮機において
は従来吐出孔の数が１つに限られていたのであ
る。

ピストンがクランクシヤフトや斜板によつて往
復動させられる往復動型圧縮機や、ロータリ圧縮
機のうちでもベーン圧縮機等においては、従来か
ら吐出孔を複数設けることが行われていた。それ
にもかかわらずスクロール圧縮機においては吐出
孔の数が１個に限られていたのは、往復動型圧縮
機やベーン圧縮機においては圧縮室を囲む静止壁
のうち吐出孔を形成し得る部分の面積が比較的大
きいため吐出孔を複数とすることが自然に考えら
れるのに対して、スクロール圧縮機においては吐
出孔を形成し得る部分がスポツト状に限定されて
いるため、余程特殊な事情がない限り吐出孔を複
数にすることが考えられなかつたためであると推
定される。

発明の目的 本発明はこのような事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、吐出脈動
の小さいスクロール圧縮機を提供することにあ
る。

発明の構成 そして、本発明の要旨とするところは、それぞ
れ渦巻形の突壁を有する固定スクロールと可動ス
クロールとが共同して巴形の圧縮機を形成し、可
動スクロールの公転に伴う圧縮室の容積変化によ
り気体の圧縮を行うスクロール圧縮機において、
主吐出孔を固定スクロールの中央部に形成すると
ともに、少なくとも１個の副吐出孔を主吐出孔よ
り外周側に主吐出孔より小さい面積で設け、それ
ら主吐出孔および副吐出孔を同一の吐出室に開口
させ、かつ、その吐出室を含む圧縮機本体内の空
間を仕切壁によつて複数室に仕切るとともに、そ
れら複数室を仕切壁に形成した絞り効果のある開
口によつて互いに連通させてマフラを構成したこ
とにある。

作用および効果 このように本発明においては、吐出孔を複数に
したため、各吐出孔の出口（吐出室側の開口）近
傍における脈動波形のピーク値が従来の吐出孔が
１個の場合に比較して低くなる。そして、吐出室
内の任意の位置の脈動波形は概して各吐出孔の出
口近傍における脈動波形を各位置ごとに決まる位
相差で合成したものとなり、この合成後の脈動波
形のピーク値も吐出孔が１個の場合に比較して低
くなる。

また、複数の吐出孔を固定スクロールの中央部
の主吐出孔とそれよりも外周側の少なくとも１個
の副吐出孔とから成るものとして、複数の吐出孔
の吐出タイミングを積極的にずらすとともに、副
吐出孔の面積を主吐出孔の面積より小さくして各
吐出孔を通過する気体の流速等の差をさらに大き
くしたため、両方の流れが合流する吐出室におけ
る脈動波形が複雑化し、マフラの脈動低減効果を
高くし得る効果が得られる。

また、スクロール圧縮機においては一般に吐出
脈動の周波数が低く、圧縮機に接続された配管形
に共振が生じ易いのであるが、上記のように吐出
脈動の波形を複雑にすれば、配管系の共振が発生
しなくくなつて、この面からも運転騒音の低減を
図り得る。

その上、本発明においては、吐出室をマフラと
し、あるいはマフラの一部として利用するのであ
るため、別途マフラを設ける場合に比較してコス
ト低減、小形化、軽量化を図り得るのみならず、
騒音低減効果を高めることができる。主吐出孔お
よび副吐出孔から気体が吐出される吐出室自体を
マフラとすれば、両吐出孔の形成による吐出脈動
の複雑化の効果が高い間にマフラに脈動低減を行
わせ得ることとなるため、両吐出孔から離れた位
置にマフラを設ける場合に比較して、脈動低減効
果を高めることがきるのである。

また、マフラを圧縮機の出口より前に設けるの
であるため、最も振動し易い配管に吐出脈動に伝
達される前に低減されてしまうこととなり、この
点からも運転騒音の低減効果を高めることができ
る。

実施例 以下、本発明を空調装置の冷媒ガス圧縮用スク
ロール圧縮機に適用した場合の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。

第１図に示すスクロール圧縮機の本体１０は、
フロントシエル１２、リヤシエル１４および固定
板１６等から成つている。リヤシエル１４がボル
ト１８によつて、また、固定板１６がボルト２０
によつてそれぞれフロントシエル１２に固定され
て一体的な本体１０を構成しているのである。

フロントシエル１２はボールベアリング２２お
よび２４を介して駆動軸２６を回転可能に保持し
ている。駆動軸２６の一端はシフトシール２８に
よつてシールされつつフロントシエル１２の外部
へ突出させられて駆動源に接続されるようになつ
ているが、内端部には一定量偏心した偏心ピン３
０とバランスウエイト３２とが設けられている。
偏心ピン３０は固定板１６の中央部に形成された
開口３４内に位置させられているが、この偏心ピ
ン３０にニードルベアリング３６を介して可動ス
クロール３８が取り付けられている。

可動スクロール３８は円形の基板３９の中央部
にボス部４０を備えて、このボス部において偏心
ピン３０に取り付けられているが、このボス部４
０が設けられている側側とは反対側の面にその面
から垂直に立ち上がつた渦巻形の突壁４２を備え
ており、この突壁４２がリヤシエル１４にボルト
４３によつて固定された固定スクロール４４の突
壁４６と共同して圧縮室を形成している。すなわ
ち、第２図に二点鎖線で示す可動スクロール３８
の突壁４２は固定スクロール４４の突壁４６と複
数箇所において接触もしくは極く近接した状態と
されており、これら実質上の接触部を境にして複
数の巴形の圧縮室４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０
ｂ，５２ａおよび５２ｂを形成しているのであ
る。第２図に示す状態においては、圧縮室４８ａ
と４８ｂとは互いに連通した状態にあり、圧縮室
５０ａと５０ｂとは互いに独立した状態にあつ
て、いずれも容積減少行程、すなわち、圧縮行程
にある。これに対して圧縮室５２ａ，５２ｂは外
周側端部がまだ閉じられておらず、容積増大行
程、すなわち、吸入行程にある。これら各圧縮室
は、偏心ピン３０の中心、すなわち、可動スクロ
ール３８の中心Ａが駆動軸２６の中心、すなわ
ち、固定スクロール４４の中心Ｂの回りを円形の
軌跡を描いて移動するとき、突壁４２と４６との
接触部の移動に伴つて、圧縮室５２ａ，５２ｂの
状態から圧縮室５０ａ，５０ｂの状態を経て圧縮
室４８ａ，４８ｂの状態へと移行する。これに伴
つて各圧縮室は容積が一旦増大してまわりの空間
から冷媒ガスを吸入した後、中央部へ移動しつつ
容積が減少して冷媒ガスを圧縮し、主吐出孔５４
および副吐出孔５６から吐出する。

可動スクロール３８は上記のように公転するの
みで自転しないようにすることが必要であり、そ
のために固定板１６と可動スクロール３８との間
に自転防止機構５７が設けられている。この自転
防止機構５７は、固定板１６と可動スクロール３
８との間に摺接可能に挟まれた四角形の環体５８
と、それぞれ固定板１６と可動スクロール３８と
に設けられたガイドレール５９，６０とから成つ
ている。ガイドレール５９と６０とは互いに平行
な２本ずつの突起から成つており、両ガイドレー
ル５９，６０は乎互いに直角な方向に延びてい
る。そして、これらガイドレール５９，６０が四
角形の環体５８の４つの外側面のうち２つずつの
互いに平行な側面に摺接するようにされているで
ある。

前記主吐出孔５４は従来通り突壁４６の内端部
近傍、すなわち、固定スクロール４４の中央部に
形成されているが、副吐出孔５６はそれより外周
側に主吐出孔５４より小さい面積で形成されてい
る。主吐出孔５４と副吐出孔５６とにはそれぞれ
吐出弁６１および６２が設けられている。

フロントシエル１２に形成された圧縮機入口６
４からフロントシエル内の吸入室６６へ吸入され
た冷媒ガスは、固定板１６に形成された複数の連
通口６７からリヤシエル１４内の作動室６８へ流
入し、突壁４２と４６との間から圧縮室５２ａ，
５２ｂへ吸入され、圧縮されて主吐出孔５４およ
び副吐出孔５６から吐出室へ吐出されるのである
が、本実施例においてはこの吐出室がマフラ６９
とされている。すなわち、固定スクロール４４と
リヤシエル１４とに囲まれた空間が、固定スクロ
ール４４の背面から第３図に示すように円筒状に
立設された仕切壁７０とその仕切壁７０から半径
方向外向きに突設された２個の仕切壁７１とによ
つて中心側の第一室７２と外周側の第二室７４お
よび第三室７５とに仕切られるとともに、これら
各室は仕切壁７０に形成された狭い開口７６と仕
切壁７１とリヤシエル１４との間に形成された狭
い開口８０とによつて互いに連通させられてお
り、さらに第三室７５に圧縮機出口８２が設けら
れているのである。前記主吐出孔５４は第一室７
２のほぼ中央部に、前記副吐出孔５６はその中央
部からやや外れた位置に開口させられているが、
これら両吐出孔から第一室７２に吐出された冷媒
ガスは開口７６において絞り効果を受けつつ第二
室７４へ流入し、この中を二手に分かれて流れた
後、開口８０において絞り効果を受けつつ第三室
７５へ流入し、ここで合流して圧縮機出口８２か
ら圧縮機外部へ吐出されることとなる。

本実施例の圧縮機は上記のように主吐出孔５４
に加えて副吐出孔５６を備えているため、従来の
吐出孔を１個のみ備えた圧縮機においては吐出脈
動が第４図に概念的に示すように駆動軸２６の回
転数と同じ周波数の比較的単調な波形を描くのに
対して、吐出駆動の波形が複雑となる。

主吐出孔５４と副吐出孔５６との第一室７２側
の開口近傍における脈動波形はそれれ第５図と第
６図とに示すようになる。第５図と第６図とを比
較すれば、両吐出孔５４，５６における開弁およ
び閉弁の時期がずれることが判り、特に閉弁の時
期が大きくずれてその分だけ波形のピークがずれ
ることが判る。また、両吐出孔５４，５６におけ
る波形のピーク値が、第４図に示す従来の圧縮機
の波形のピーク値より低いことも判る。

主吐出孔５４と副吐出孔５６との両方から等し
い距離の位置における脈動波形は、理論的には第
５図と第６図との波形を単純に加え合わせた第７
図のものとなるはずであり、この波形のピーク値
も第４図に示す従来の圧縮機の脈動波形のピーク
値より低くなる。なお、第７図の脈動波形は比較
的単純であるが、実際にはこの脈動波形の波に第
一室７２の内壁面で反射した波等が重なり、複雑
な脈動波形となる。

また、主吐出孔５４からの距離と副吐出孔５６
からの距離とが異なる位置における脈動波形は、
第５図と第６図との脈動波形を位相を適宜ずらせ
て加え合わせたものとなるはずであり、位置によ
つて合成波形が変わる。さらに、それら各位置に
おける脈動波形も第一室７２の内壁面で反射した
波等によつて乱される。

そして、これら種々に異なる脈動波形を有する
冷媒ガスが混じり合いつつ第一室７２の開口７６
を通過することとなり、脈動波形は一層複雑とな
る。

第４図に示す脈動の周波数が圧縮機に接続され
る配管の共振周波数に近く、また圧力変動の幅も
大きいために配管に共振を生じ易いのに対して、
上記のように複雑化された波形を有し、かつ圧力
変動の幅が小さい脈動は配管に共振を生じ難く、
配管の振動に基づく騒音を低減させることができ
る。

しかも、本実施例においては吐出ガス（冷媒ガ
ス）がマフラ６９を通過する間に減衰効果を受
け、圧力変動の幅が減少する。このマフラ６９の
減衰効果は脈動波形が複雑であるほど顕著なので
あるが、本実施例においては脈動波形が上述のよ
うに複雑化されるため十分に減衰効果を受けるこ
ととなり、吐出機出口における圧力変動、すなわ
ち、脈動の大きさは従来に比較して小さくなる。

第８図に本実施例装置の効果を調べた試験の結
果を示す。これは本実施例のスクロール圧縮機に
実際に空調装置を接続して配管振動の振幅を測定
した結果であるが、比較のために二点鎖線で示す
従来のスクロール圧縮機、すなわち、本実施例の
圧縮機から副吐出孔５６とマフラ６９とを除いた
ものに相当する圧縮機について同様に測定した結
果と比較して、圧縮機のどの回転数においても振
幅が低減しており、特に低速回転時に顕著な効果
が得られることがわかる。

第９図に本発明の別の実施例の要部を示す。本
実施例においては主吐出孔９０の他に副吐出孔９
２，９４が設けられており、それぞれに独立の吐
出弁９６，９８および１００が設けられている。
また、リヤシエル１０２と図示しない固定スクロ
ールとの間に形成された空室は、１個の円弧状の
仕切壁１０４と２個の放射状の仕切壁１０６とに
よつて１個の第一室１０８、２個の互いに対称な
第二室１１０および１個の第三室１１２に分けら
れている。そして、これら各室は２個ずつ互いに
対称に形成された絞り効果を有する開口１１４お
よび１１６によつて互いに連通させられており、
第三室１１２には圧縮機出口１１８が設けられて
いる。本実施例の作用、効果は前記実施例とほぼ
同様であるため、説明を省略する。

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、
本発明はこれら以外の態様でも実施し得る。例え
ば、吐出孔の位置、配列、面積ならびに吐出弁の
剛性等を変えることによつて吐出脈動の波形を
種々に変えることができ、組み合わされるマフラ
や空調装置に最も適したものとすることができ
る。

その他、いろいろ例示することはしないが、特
許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識
に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発
明を実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるスクロール圧
縮機の正面断面図であり、第２図および第３図は
それぞれ第１図における−断面図および−
断面図である。第４図は従来のスクロール圧縮
機における吐出脈動の波形を概念的に示すグラフ
である。第５図および第６図は第１図乃至第３図
に示した本発明に係るスクロール圧縮機における
主吐出孔および副吐出孔の出口近傍における吐出
脈動の波形をそれぞれ概念的に示すグラフであ
り、第７図は第５図と第６図との吐出脈動の波形
の合成例を示す図である。第８図は第１図乃至第
３図に示した実施例における脈動低減効果を従来
の圧縮機との比較において示すグラフである。第
９図は本発明の別の実施例であるスクロール圧縮
機の第３図に相当する図である。 １０：本体、１２：フロントシエル、１４，１
０２：リヤシエル、１６：固定板、２６：駆動
軸、３０：偏心ピン、３８：可動スクロール、４
４：固定スクロール、４８ａ，４８ｂ，５０ａ，
５０ｂ，５２ａ，５２ｂ：圧縮室、５４，９０：
主吐出孔、５６，９２，９４：副吐出孔、６１，
６２，９６，９８，１００：吐出弁、６９：マフ
ラ、７０，７１，１０４，１０６：仕切壁、７
２，１０８：第一室、７４，１１０：第二室、７
５，１１２，：第三室、７６，８０，１１４，１
１６：開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ渦巻形の突壁を有する固定スクロー
   ルと可動スクロールとが共同して巴形の圧縮室を
   形成し、可動スクロールの公転に伴う圧縮室の容
   積変化により気体の圧縮を行うスクロール圧縮機
   において、 主吐出孔を前記固定スクロールの中央部に形成
   するとともに、少なくとも１個の副吐出孔を前記
   主吐出孔より外周側に該主吐出孔より小さい面積
   で設け、それら主吐出孔および副吐出孔を同一の
   吐出室に開口させ、かつ、該吐出室を含む圧縮機
   本体内の空間を仕切壁によつて複数室に仕切ると
   ともに、該複数室を該仕切壁に形成した絞り効果
   のある開口によつて互いに連通させてマフラを構
   成したことを特徴とする低吐出脈動型スクロール
   圧縮機。