JPH11236892A - 回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音線の反射，干渉による消音効果を改善する
吐出マフラー形状を提供する。 【解決手段】軸受板８のボス部８ａの外周と吐出マフラ
ー１５の開口１５ａの内周とが対向する環状領域４０の
うち、吐出ポート８ｃを起点として放射状に延びる音線
が直接到達しない領域のみにおいて、ボス部８ａの外周
と吐出マフラー１５の開口１５ａの内周との間に、吐出
ポート８ｃから吐出されたガスを通過させるための開口
部２０が設けられている。この構造によれば、吐出ポー
ト８ｃからガスが吐出する際の脈動により発生する音の
音線が、ボス部８ｂの外周面および吐出マフラー１５の
内壁面の少なくともいずれか一方に当たって反射した後
に開口部２０を通過するため、干渉による音の減衰がよ
り大きくなり、運転音が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷暖房用空調機
や冷凍機などに使用される回転式圧縮機に関し、特に、
シリンダの上端を閉塞するフロントヘッドの上面などに
取り付けられる吐出マフラーの構造に特徴を有する回転
式圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願発明が適用される従来の回転式圧縮
機の構造の一例を、図４および図５に示す。図４および
図５に示された従来の回転式圧縮機においては、密閉さ
れかつ内部が高圧に保持されたケーシング１内に、電動
要素となるモータ２と、このモータ２によって回転駆動
される圧縮要素とが配置されている。モータ２は、固定
子３と回転子４とを有する。固定子３は、ケーシング１
の内壁に取付けられかつ磁束線を通しやすい材料よりな
る筒状のステータコア３ａと、このステータコア３ａの
上下両端の各々に配設されたコイル３ｂとを有する。回
転子４は、固定子３の中央空間部にエアギャップ５を介
在して設けられている。回転子４にはクランク軸６が圧
入されており、このクランク軸６を介してモータ２と揺
動ピストン１０とが連結される。

【０００３】圧縮要素は、上下に開口する円柱状空間か
らなるシリンダ室７ａを含むシリンダ７と、このシリン
ダ７を上下から挟んで、シリンダ室７ａを閉塞する上部
軸受板８（通称「フロントヘッド」）および下部軸受板
９（通称「リアヘッド」）と、シリンダ室７ａの内周に
沿って公転しながら揺動する円柱状の揺動ピストン１０
とを含む。揺動ピストン１０は、偏心部１０ａを介して
クランク軸６の外周に取付けられ、揺動ピストン１０の
外周には、シリンダ室７ａを高圧側と低圧側とに区画す
るブレード１１が、径方向に延びるように、揺動ピスト
ン１０と一体的に設けられている。

【０００４】シリンダ７には、揺動ピシトン１０から離
れた側のブレード１１の端部近傍が収納されて、揺動ピ
ストン１０の揺動とともにブレード１１が揺動しながら
往復運動するための、ブレード背後空間１２が形成され
ている。ブレード背後空間１２においてブレード１１
は、ブレード背後空間１２とシリンダ室７ａとの間に配
置される１対の揺動ブッシュ１３ａ，１３ｂによって、
進退自在に挟持される。また揺動ブッシュ１３ａ，１３
ｂは、ブレード１１を挟持した状態で揺動可能に、シリ
ンダ７に嵌合して取付けられている。ケーシング１上部
には、高圧に圧縮されたガス冷媒を外部に吐出するため
の吐出管１６が取付けられている。また、ケーシング１
の底部には、下部軸受板９等が浸される油溜１７があ
る。

【０００５】上部軸受板８は、シリンダ７の開口端を閉
塞する平板部８ａおよび回転駆動軸６を受け入れるボス
部８ｂを有しており、平板部８ａの所定位置に、揺動ピ
ストン１０により圧縮されたガスをシリンダ室７ａから
吐出するための吐出ポート８ｃが設けられている。また
シリンダ７には、ガス冷媒をシリンダ室７ａ内に送り込
むための吸入管１４が接続されている。上部軸受板８の
上端面には、ボス部８ａを受け入れる開口１５ａを有
し、圧縮後のガス冷媒をケーシング１内に吐出する際の
騒音を抑制するための吐出マフラー１５が取付けられて
いる（図６および図７参照）。

【０００６】吐出マフラー１５によるマフラー効果に
は、主として次の２つの要因がある。空間における各位
置において音が進行する方向の線を「音線」と定義した
場合、吐出ポート８ｃからガスが吐出する際の脈動によ
り発生する音の音線は、図６および図７に示す吐出ポー
ト８ｃの中心から発して放射状に延びる直線群で表され
る。このような音線は、吐出マフラー１５が存在するこ
とにより、開口部２０を通過する前に、吐出マフラー１
５の内壁および上部軸受板８のボス部ｂの外周壁にに当
たって反射を繰り返すことにより減衰する。これが第１
の要因である。

【０００７】また、吐出ポート１５を出たガスは、吐出
マフラー１５内においてその流路面積が急激に拡大し、
その後、開口部２０を通過する際に流路面積が絞られ
る。吐出マフラー１５がこのような拡張室を構成するこ
とによる効果が第２の要因である。このような拡張室型
消音器による消音効果は、図８に示すような、流路断面
積がＳ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ （Ｓ₂ ＞Ｓ₁ ，Ｓ₃ ）に変化する
それぞれ長さがｌ₁ ，ｌ ₂ ，ｌ₃ の一様管の基本モデル
を用いて、流路断面積Ｓ_i とＳ_j との比を下記の式１で
表すと、下記の式２のように表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】

【数２】

【００１０】ここで、定数ｋは音波の角速度ω（ｒａｄ
／ｓ）と音速ｃ（ｍ／ｓ）との比、ＡＴＴは拡張室型消
音器による消音効果、ＡＴＴ_e は拡張室の効果である
（応用技術出版発行，白木万博監著，「騒音防止設計と
シミュレーション」，第５章参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の回転式圧縮
機においては、図６および図７に示すように、上部軸受
板８のボス部８ａのボス部の外周と吐出マフラー１５の
開口１５ａの内周とが対向する環状領域の全周におい
て、両者が間にほぼ均一な間隔をおいて対向することに
より、吐出ポート８ｃから吐出したガスが通過する開口
部２０を形成している。

【００１２】吐出ポート８ｃからガスが吐出する際の脈
動により発生する音の音線は、図６および図７に示す吐
出ポート８ｃの中心から発して放射状に延びる直線群で
表される。図６および図７に示す従来の回転式圧縮機の
ように開口部２０が全周に設けられていると、このよう
な音線群のうち、図６および図７において矢印を付して
示す音線のように、ボス部８ｂの外周面および吐出マフ
ラー１５の内壁面のいずれにも当たることなく、直接開
口部２０に達する音線が存在することになる。

【００１３】上述したように、吐出マフラー１５による
マフラー効果の第１の要因は、音線が吐出マフラー１５
の内壁に当たって減衰することにある。そのため、上述
のように、ボス部８ｂの外周面および吐出マフラー１５
の内壁面のいずれにも当たることなく、したがって減衰
することなく開口部２０から吐出される音線が存在する
と、回転式圧縮機の駆動運転時の運転音低減対策として
のマフラー効果が十分には得られないという問題があっ
た。

【００１４】また、吐出マフラー１５によるマフラー効
果のもう一つの要因としての拡張室の効果については、
上記従来の回転式圧縮機の吐出マフラー１５の構造で
は、吐出ポート８ｃから出た吐出ガスのうち、開口部２
０の吐出ポート８ｃから見てボス部８ｂの前面側の領域
を通過する吐出ガスは、吐出マフラー１５の絞り部２１
を通過しないため、吐出ポート８ｃから吐出されてから
吐出マフラー１５内において１回のみしか拡張されずに
開口部２０を通過する。したがって、十分な拡張室型消
音器としての効果が得られないという問題もあった。

【００１５】この発明は、上記従来の問題点を解消する
ため、吐出マフラー１５のマフラー効果の第１の要因と
しての音線の反射，干渉による消音効果を改善する吐出
マフラー形状を提供することを目的とする。また、本発
明は、吐出マフラー１５のマフラー効果の第２の要因と
しての拡張室による消音効果を改善する吐出マフラー形
状を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の本発明の回転式圧縮機は、密閉ケーシング
（１）内に回転駆動軸（６）を有する電動要素（２）
と、前記密閉ケーシング（１）内に配されるとともに、
シリンダ室（７ａ）を含み、上下端の少なくとも一方が
開口端をなすシリンダ（７）と、前記回転駆動軸（６）
によって駆動され、前記シリンダ室（７ａ）内に供給さ
れるガスを圧縮する回転圧縮要素（１０）と、前記シリ
ンダ（７）の前記開口端を閉塞する平板部（８ａ）およ
び前記回転駆動軸（６）を受け入れるボス部（８ａ）を
有するとともに、前記平板部（８ａ）の所定位置に、前
記回転圧縮要素（１０）により圧縮されたガスを前記シ
リンダ室（７ａ）から吐出するための吐出ポート（８
ｃ）が設けられた軸受板（８）と、前記ボス部（８ａ）
を受け入れる開口（１５ａ）を有し、前記上部軸受板
（８）の上面に取付けられる吐出マフラー（１５）とを
備える。この回転式圧縮機の特徴は、前記ボス部（８
ａ）の外周と前記吐出マフラー（１５）の前記開口（１
５ａ）の内周とが対向する環状領域（４０）のうち、前
記吐出ポート（８ｃ）を起点として放射状に延びる音線
が、前記ボス部の外周壁および前記吐出マフラー（１
５）の内壁に当たることなく直接到達する領域において
は、前記ボス部（８ａ）の外周と前記吐出マフラー（１
５）の前記開口（１５ａ）の内周とが当接して対向し、
前記音線が直接到達しない領域のみにおいて、前記ボス
部（８ａ）の外周と前記吐出マフラー（１５）の前記開
口（１５ａ）の内周との間に、前記吐出ポート（８ｃ）
から吐出されたガスを通過させるための開口部（２０）
を設けた点にある。

【００１７】このような構造を有することにより、本発
明によれば、マフラー効果の上記第１の要因に関連し
て、吐出ポート（８ｃ）からガスが吐出する際の脈動に
より発生する音の音線が、ボス部（８ｂ）の外周面およ
び吐出マフラー（１５）の内壁面の少なくともいずれか
一方に当たって反射した後に開口部（２０）を通過する
ため、上記従来例の構造に比べて、干渉による音の減衰
がより大きくなり、運転音が低減する。

【００１８】上記請求項１に記載のような開口部（２
０）の形状は、より具体的には、請求項２に記載のよう
に、前記開口部（２０）が、前記環状領域（４０）のう
ちの、前記回転駆動軸（６）方向から平面的に見た時
に、前記吐出ポート（８ｃ）の中心から前記環状領域
（４０）に引いた２つの接線の前記環状領域（４０）と
の２つの接点（４０ａ，４０ｂ）を両端とする、前記回
転駆動軸（６）に対して前記吐出ポート（８ｃ）とは反
対側の円弧状領域（３０）内のみに設けることによって
実現される。このように開口部（２０）を設ける位置を
設定することにより、吐出ポート（８ｃ）を出てからボ
ス部（８ｂ）の外周壁および吐出マフラー（１５）の内
壁のいずれにも当たることなく開口部（２０）を通過す
る音線が存在しなくなるため、干渉により運転音の低減
が図られることになる。

【００１９】また、本発明の回転式圧縮機においては、
請求項３に記載のように、前記吐出マフラー（１５）
が、前記吐出ポート（８ｃ）から 前記開口部（２０）
に至るガス流路の途中において、該ガス流路の流路面積
が急激に縮小されるとともに再び拡張する絞り部（２
１）を有することが好ましい。

【００２０】このような絞り部（２１）を有することに
より、マフラー効果の上記第２の要因に関連して、吐出
ポート（８ｃ）を出た吐出ガスのすべてが、必ず絞り部
（２１）を通過した後に開口部（２０）から出ていくた
め、吐出ポート（８ｃ）から出た吐出ガスは、吐出マフ
ラー（１５）内において流路が一旦拡張された後、絞り
部（２１）において流路が絞られ、その後再び流路が拡
張された後に開口部（２０）で絞られることになる。し
たがって、吐出ガスの流れが拡張室を必ず２度通過する
ことになり、上記式２に示された拡張室型消音器として
の消音効果が向上し、運転音低減の効果がより顕著にな
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、この
発明の実施の形態について説明する。

【００２２】図１に、本発明の実施の形態における回転
式圧縮機の、上部軸受板８の構造を示す。本実施の形態
の回転式圧縮機は、上部軸受板８および吐出マフラー１
５のの部分を除いて、図７および図８に示した従来の回
転式圧縮機と同様であるので、本実施の形態が適用され
る回転式圧縮機の全体構造の説明を省略する。また、図
１において、図７ないし図１０に示した従来例の構造と
同一または相当の要素には、同一の参照番号を付して、
詳細な説明を省略する。

【００２３】本実施の形態の回転式圧縮機が、上記従来
例の構造と異なるのは、まず、上部軸受板８のボス部８
ｂの外周と吐出マフラー１５の開口１５ａの内周との対
向部における開口部２０の形状である。すなわち、上記
従来例においては開口部２０がほぼ均一な幅の環状であ
るのに対して、本実施の形態においては、上部軸受板８
のボス部８ｂの外周と吐出マフラー１５の開口１５ａの
内周とが対向する環状領域のうち、吐出ポート８ｃから
見てボス部８ｂの背後側の領域のみに開口部２０が設け
られている。また、吐出マフラー１５の絞り部２１と開
口部２０とが、吐出ポート８ｃを出た吐出ガスが、図１
（ａ）（ｂ）において太い実線および太い破線の矢印で
示すように、必ず絞り部２１を通過した後に開口部２０
から出ていくような位置関係になっている。

【００２４】また、開口部２０はその中央近傍の突起２
０ａによって２つの領域に分割されており、突起２０ａ
はボス部８ｃの外周壁に当接している。このような突起
２０ａを設けることにより、マフラーとしての効果を損
なうことなく、組立て時の上部軸受板８と吐出マフラー
１５との相対的な位置決めを確実かつ容易に行なうこと
ができる。

【００２５】このような構造を有することにより、本実
施の形態によれば、マフラー効果の上記第１の要因に関
連して、吐出ポート８ｃからガスが吐出する際の脈動に
より発生する音の音線が、ボス部８ｂの外周面および吐
出マフラー１５の内壁面の少なくともいずれか一方に当
たって反射した後に開口部２０を通過するため、上記従
来例の構造に比べて、干渉による音の減衰がより大きく
なり、運転音が低減する。

【００２６】このような効果を得るための開口部２０の
位置は、図２に示す領域３０、すなわち、上部軸受板８
のボス部８ｂの外周と吐出マフラー１５の開口１５ａの
内周とが対向する環状領域４０のうちの、回転駆動軸６
方向から平面的に見た時に、吐出ポート８ｃの中心から
環状領域４０に引いた２つの接線の該環状領域との２つ
の接点４０ａ，４０ｂを両端とする、回転駆動軸６に対
して吐出ポート８ｃとは反対側の円弧状の領域３０内の
みに設けられるように設定されればよい。このように設
定されることにより、吐出ポート８ｃを出てからボス部
８ｂの外周壁および吐出マフラー１５の内壁のいずれに
も当たることなく開口部２０を通過する音線が存在しな
くなるため、干渉により運転音の低減が図られることに
なる。

【００２７】また、マフラー効果の第２の要因に関連し
て、吐出ポート８ｃを出た吐出ガスのすべてが、必ず絞
り部２１を通過した後に開口部２０から出ていくため、
吐出ポート８ｃから出た吐出ガスは、吐出マフラー１５
内において流路が一旦拡張された後、絞り部２１におい
て流路が絞られ、その後再び流路が拡張された後に開口
部２０で絞られることになる。したがって、１つの吐出
ガスの流れが拡張室を必ず２度通過することになり、上
記式２に示された拡張室型消音器としての消音効果が向
上し、運転音低減の効果がより顕著になる。

【００２８】本実施の形態の吐出マフラー１５を用いた
場合、および、上記従来例における吐出マフラー１５を
用いた場合のそれぞれについて、１／３オクターブバン
ドと音圧との関係を実測したデータを図３に示す。実測
時の圧縮機の運転周波数は９０Ｈｚに設定した。図３か
らわかるように、音の強さの尺度となるオーバーオール
値は、本実施の形態の吐出マフラー１５を用いた場合に
は７５ｄＢＡ、上記従来例における吐出マフラー１５を
用いた場合には７７ｄＢＡであり、本実施の形態によ
り、２ｄＢＡのオーバーオール値の低減が得られたこと
がわかる。このオーバーオール値を支配するのは、図３
中に一点鎖線の楕円Ｙで囲んだ、２ｋＨｚ〜５ｋＨｚの
バンドの音であり、この音の音源は、シリンダ室７ａ内
でガスが圧縮される時に生じる高周波振動であると考え
られる。

【００２９】なお、上記実施の形態においては、１つの
シリンダ７のみを有し、その上部軸受板８にのみ吐出ポ
ート８ｃおよび吐出マフラー１５を設けた、いわゆる１
シリンダタイプの回転式圧縮機に本発明を適用した場合
を述べたが、それに限られるものではなく、たとえば、
２つのシリンダが上下に重ねて設けられ、上側のシリン
ダの上端を覆う上部軸受板と、下側のシリンダの下端を
覆う下部軸受板との両方に吐出ポートが設けられた、い
わゆる２シリンダタイプの回転式圧縮機にも同様に適用
可能である。このような２シリンダタイプの回転式圧縮
機においては、上下軸受板の双方にマフラーを設けて、
その開口部の形状のそれぞれを、上記実施の形態の開口
部と同様にすることにより、上下軸受板のそれぞれの吐
出ポートから吐出されるガスによる運転音の発生を抑制
することができる。

【００３０】また、本発明が適用される回転式圧縮機
は、図４および図５に示す揺動ピストン型のものに限ら
れず、吐出マフラーを用いて吐出ガスの脈動による運転
音を低減する機構を有するものであれば、スクロール圧
縮機のような他の方式の回転式圧縮機にも適用可能であ
る。

【００３１】さらに、上記各実施の形態の開示は例示に
過ぎないものであって、本発明の範囲を制限するもので
はなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲に均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
に記載の本発明の回転式圧縮機によれば、吐出ポート
（８ｃ）からガスが吐出する際の脈動により発生する音
の音線が、ボス部（８ｂ）の外周面および吐出マフラー
（１５）の内壁面の少なくともいずれか一方に当たって
反射した後に開口部（２０）を通過するため、上記従来
例の構造に比べて、干渉による音の減衰がより大きくな
り、運転音が低減する。

【００３３】また、請求項３に記載のように、前記吐出
マフラー（１５）が、前記吐出ポート（８ｃ）から 前
記開口部（２０）に至るガス流路の途中において、該ガ
ス流路の流路面積が急激に縮小されるとともに再び拡張
する絞り部（２１）を有することにより、吐出ガスの流
れが拡張室を必ず２度通過することになり、拡張室型消
音器としての消音効果が向上し、干渉による音の減衰の
効果と併せて、運転音低減の効果がより顕著になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態の回転式圧縮
機の、上部軸受板および吐出マフラーの近傍を、吐出ガ
スの流れを矢印で表すとともに、吐出マフラーの一部を
破断して示す平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＢ−
Ｏ−ＩＢ線断面図である。

【図２】吐出ポートから発せられる音線との関係におい
て、本発明の考え方を適用して開口部を設けることが可
能な領域を説明するための平面図である。

【図３】本発明の一実施の形態における運転音低減の効
果を示すための、圧縮機運転周波数を９０Ｈｚに設定し
たときの１／３オクターブバンドと音圧との関係の実測
したデータを、実施の形態および従来技術の両者を対比
して示す図である。

【図４】本発明が適用される従来の回転式圧縮機の一例
を示す縦断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】従来の回転式圧縮機における吐出マフラーの問
題点を説明するための、上部軸受板および吐出マフラー
の近傍を、吐出ポートから発して放射状に延びる音線と
ともに示す平面図である。

【図７】図６におけるＶII−ＶII線断面図である。

【図８】拡張室型消音器の効果を説明するための基本モ
デル図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ モータ（電動要素） ６ クランク軸（回転駆動軸） ７ シリンダ ７ａ シリンダ室 ８ 上部軸受板 ９ 下部軸受板 １０ 揺動ピストン（回転圧縮要素） ２０ 開口部 ２１ 絞り部 ３０ 円弧状領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケーシング（１）内に回転駆動軸
   （６）を有する電動要素（２）と、 前記密閉ケーシング（１）内に配されるとともに、シリ
   ンダ室（７ａ）を含むみ、上下端の少なくとも一方が開
   口端をなすシリンダ（７）と、 前記回転駆動軸（６）によって駆動され、前記シリンダ
   室（７ａ）内に供給されるガスを圧縮する回転圧縮要素
   （１０）と、 前記シリンダ（７）の前記開口端を閉塞する平板部（８
   ａ）および前記回転駆動軸（６）を受け入れるボス部
   （８ａ）を有するとともに、前記平板部（８ａ）の所定
   位置に、前記回転圧縮要素（１０）により圧縮されたガ
   スを前記シリンダ室（７ａ）から吐出するための吐出ポ
   ート（８ｃ）が設けられた軸受板（８）と、 前記ボス部（８ａ）を受け入れる開口（１５ａ）を有
   し、前記上部軸受板（８）の上面に取付けられる吐出マ
   フラー（１５）とを備え、 前記ボス部（８ａ）の外周と前記吐出マフラー（１５）
   の前記開口（１５ａ）の内周とが対向する環状領域（４
   ０）のうち、前記吐出ポート（８ｃ）を起点として放射
   状に延びる音線が、前記ボス部の外周壁および前記吐出
   マフラー（１５）の内壁に当たることなく直接到達する
   領域においては、前記ボス部（８ａ）の外周と前記吐出
   マフラー（１５）の前記開口（１５ａ）の内周とが当接
   して対向し、前記音線が直接到達しない領域のみにおい
   て、前記ボス部（８ａ）の外周と前記吐出マフラー（１
   ５）の前記開口（１５ａ）の内周との間に、前記吐出ポ
   ート（８ｃ）から吐出されたガスを通過させるための開
   口部（２０）を設けた、回転式圧縮機。
2. 【請求項２】 前記開口部（２０）が、前記環状領域
   （４０）のうちの、前記回転駆動軸（６）方向から平面
   的に見た時に、前記吐出ポート（８ｃ）の中心から前記
   環状領域（４０）に引いた２つの接線の前記環状領域
   （４０）との２つの接点（４０ａ，４０ｂ）を両端とす
   る、前記回転駆動軸（６）に対して前記吐出ポート（８
   ｃ）とは反対側の円弧状領域（３０）内のみに設けられ
   た、請求項１記載の回転式圧縮機。
3. 【請求項３】 前記吐出マフラー（１５）が、前記吐出
   ポート（８ｃ）から前記開口部（２０）に至るガス流路
   の途中において、該ガス流路の流路面積が急激に縮小さ
   れるとともに再び拡張する絞り部（２１）を有する、請
   求項１または２に記載の回転式圧縮機。