JPS601389A - 低吐出脈動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は圧縮室の容積の変化によって気体を圧縮する容
積型圧縮機に関するものであり、特に、その吐出脈動の
低減に関するものである。

従来技術 近年、冷媒ガス用圧縮機等の運転騒音低減が強く望まれ
ており、その一対策として特開昭５６−４４４８１号公
報Ｇこ、斜板式圧縮機の吐出室を仕切壁によって複数室
に仕切るとともにその仕切壁に比較的小さい開口を設け
て各室を連通させ、マフラとしての役割を果たすように
することが提案されている。このマフラは波長の短い脈
動には効果が期待できるのであるが、波長の長い脈動に
は十分な効果が期待できないため、気筒数の少ない圧縮
機では十分な効果が得られず、また、同じ圧縮機でも低
速回転領域において効果が薄いうらみがある。

本発明者らは気筒数が少ない場合や低速回転領域におい
ても十分な脈動低減効果の得られる圧縮機を提供するこ
とを目的として実験を重ねるうち、１個の圧縮室あたり
の吐出孔の数を増すことによってマフラの効果を高める
ことができ、さらに、それら複数の吐出孔における吐出
条件を意図的に相異ならせることによってマフラの効果
を一層高めることかできるという事実を見い出した。

上記特開昭５６−４４４’８１号公報には、１つの圧縮
室に複数の吐出孔を設けでマフラの効果を上げることは
記載されていないのであり、また、ベーン圧縮機等にお
いては従来から１つの圧縮室に対して複数の吐出孔を設
りることは行われていたが、この複数の吐出孔とマフラ
とを組み合わせることによって吐出脈動を低減させ得る
ことは知られていなかったのである。まして、複数の吐
出孔の吐出条件を意図的に相異ならせることによって一
層マフラの効果を高め得るということが知られていなか
ったのは勿論である。

発明の目的 本発明は上記のような事情を背景として為されたもので
あり、したがって、その目的とするところは、できる限
り吐出脈動の小さい圧縮機を提供することにある。

発明の構成 本発明の特徴とするところは、往復型圧縮機。

ベーン圧縮機等圧縮室を画定する静止壁の少な（とも１
つが圧縮行程の進行にかかわらず面積もしくは長さの変
化しないものである圧縮機において、その面積もしくは
長さの変化しない静止壁に複数の吐出孔を設けるととも
に、それら複数の吐出孔のうち少なくとも１つにおいて
、圧縮室に対する形成位置の条件、断面積および吐出弁
の剛性のうち少な（とも１つを他の吐出孔と異ならせる
ことによって吐出条件を異ならせ、かつ、それら吐出孔
からの吐出気体の流路の途中にマフラを設りたことにあ
る。

すなわち、ピストンがクランクシャフトや斜板によって
往復運動させられることによって圧縮室の容積が変わる
往復型圧縮機においては、圧縮室を画定する静止壁のう
ちピストンの頂面に対向する静止壁の面積は圧縮行程の
進行にかかわらず一定に保たれるのであり、この十分な
面積を備えた静止壁に複数の吐出孔を形成し、それらの
吐出条件を相異ならせるのである。また、ベーン圧縮機
においては、圧縮室を画定する静止１壁であるシリンダ
の周壁は圧縮行程の進行に伴って円周方向の幅は減少す
るが軸方向の長さは変わらないのであり、この種の圧縮
機においてもやはり吐出孔の形成位置に自由度があるた
めそれを利用して複数の吐出孔を形成するとともに、そ
れらの吐出条件を相異ならせるのである。

発明の効果 １個の圧縮室に対する吐出孔の数を増ゼば、その圧縮室
からの吐出脈動の波形が複雑となる。これはやや不思議
な感じがするのであるが、実際に複雑化することが実験
で確認されており、その理由は以下のように推定されて
いる。圧縮機においては極めて短時間で吸入、圧縮が行
われるため、静的に考えた場合のように圧縮機全体にお
いて圧力が均一になっているわけではない。そのため、
１つの圧縮室に対して複数個の吐出孔を設けた場合にす
べての吐出孔において同じ状態で吐出が行われるわけで
はなく、各吐出孔における吐出圧のピーク時がずれてく
るため、その和である吐出脈動波形が複雑となるのであ
る。

そして、このように複雑化された吐出脈動の波長は当然
短（なるため、マフラの脈動減衰効果が高められるので
ある。ずなわぢ、波長の長い脈動を減衰させようとすれ
ば大形のマフラが必要なのであるが、現実にはそのよう
な大形のマフラを設けることはできず、設置可能な程度
のマフラであれば脈動波形の波長を短くするほど有効に
脈動減衰効果を得ることができるのである。

その上、複数の吐出孔のうち少なくとも１つにおいて圧
縮室に対する形成位置の条件、断面積および吐出弁の剛
性のうち少なくとも１つを他の吐出孔と異ならせれば、
吐出孔ごとの吐出圧のピーク時を更に積極的にずらすこ
とができ、それらの和である吐出脈動の波形が一層複雑
となってマフラの脈動減衰効果を一層高めることができ
るのである。

実施例 以下、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明を車室空調装置の冷媒ガス圧縮用ベーン
圧縮機に適用した場合の一実施例であり、図において肉
厚円筒状のシリンダ１０の前後両端面にフロントおよび
リヤのサイドプレート１２および１４が固定されるとと
もに、それらの外周面には有底円筒状のリヤハウジング
１６が嵌合されることによってロータ室１８および吐出
室２０が形成されている。また、フロントサイドプレー
ト１２とリヤハウジング１６との前端面にはフロントハ
ウジング２４が固定されて、その内側に吸入室２６が形
成されている。シリンダ１０．フロントサイドプレ−１
・１２およびフロントハウジング２４は第２図に示す複
数本のボルト２８によって互いに締め付は固定され、ま
た、シリンダ１０とリヤサイドプレート１４ならびにフ
ロントハウジング２４とリヤハウジング１６も互いに図
示しない複数本のボルトによって締め付は固定されて、
これらが圧縮機本体を構成している。

フロントサイドプレー１−１２．　リヤサイドプレート
１４およびフロントハウジング２４には、シリンダ１０
の中心線から偏心した位置において円筒状の軸受部３０
．３２および３４が互いに同心に設けられており、軸受
部３０および３２はラジアルベアリング３６を介してそ
れぞれ回転輪３８および４０を回転可能に一支承してい
る。これら回転軸３８および４０はロータ４２と一体に
、かつ、同心的に設ＣＪられており、回転軸３８は軸封
装置４４によってシールされつつ圧縮機本体の外側へ露
出させられており、この露出部が電磁クラ・ノチを介し
てエンジンに接続されることによってロータ４２が回転
駆動されるようになっている。

ロータ４２は円柱状の部材であり、両端面が両サイドプ
レート１２および１４に摺接し、外周面の一部が第２図
に示すようにシリンダＩＯの内周面に摺接する状態でロ
ータ室１Ｂ内に収容されている。このロータ４２の外周
面にはその全幅にわたって複数（本実施例においては４
本）のへ−ン溝４６がロータ軸心に平行に形成され、各
ベーン溝４６にはベーン４８が摺動可能に嵌合されてい
る。各ベーン４８は圧縮機の作動時には先端縁において
シリンダ１０の内周面に接触して、ロータ室１８内の空
間を複数個（本実施例においては４個）の圧縮室５０に
分割する。そして、これら圧縮室５０は、ロータ４２の
回転に伴ってシリンダ１０内を回動しつつ容積を変える
のである。

上記複数の圧縮室５０の各々の容積が増大しつつある間
は、吸入室２６から吸入孔５２を経て冷媒ガスが吸入さ
れる。この吸入孔５２はフロントサイドプレート１２に
形成されているものであり、第２図には現れないため二
点鎖線で位置のみが示されている。吸入された冷媒ガス
は各圧縮室５０の容積が減少する過程において圧縮され
、その圧縮行程の末期に吐出孔５４　ａ、５４　ｂ、５
４　ｃ。

５５ａ、５５ｂ、５５ｃから吐出される。これら吐出孔
はシリンダ１０の周壁に第３図に示すようにシリンダｌ
Ｏの中心線に平行な２本の直線に沿って３個ずつ形成さ
れているが、これら２本の直線の一方に沿った吐出孔５
４ａ、５４ｂおよび５４Ｃの断面積はりャサイドプレー
ト１４例のものからフロントサイドプレート１２側のも
のへ順に減少させられており、他方の直線に沿った吐出
孔５５ａ、５５ｂおよび５５ｃは逆にフロントサイドプ
レート１２例のものからリヤカーイドプレー１−のもの
へ順に減少させられている。そして、これら各吐出孔の
出口側開口、すなわち吐出室２０例の開口は各々吐出弁
５６によって閉塞されている。

これら吐出弁５６は形状寸法が互いに同一のり一ド弁で
あって、第２図から明らかなように吐出孔５４を閉塞す
る例の端部とは反対側の端部がリテーナ５８およびボル
ト６０によってシリンダ１０に固定されている。

各吐出孔から吐出室２０へ吐出された冷媒ガスは、リヤ
サイドプレー１−１４を貫通して形成された連通孔６２
を経てマフラ６４に流入する。このマフラ６４はリヤハ
ウジング１６とりャサイドプレート１４との間に形成さ
れた空室が仕切板６６によって第−室６８と第二室７０
とに仕切られるとともに、仕切板６６に形成された比較
的小面積の開ロア２によって互いに連通させられて成る
ものであり、上記連通孔６２から第−室６８へ流入した
冷媒ガスは開ロア２において絞り作用を受けつつ第二室
７０へ流入し、この第二室７０から図示しない圧縮機出
口を経て空調装置に供給される。

上記第−室６８の連通孔６２に近い部分にフィルタ７４
が設けられており、冷媒ガスに混入しているミスト状の
油はこのフィルタ７４に付着して冷媒ガスから分離され
、第−室６８の下部に設けられた油溜７６に貯えられる
。すなわち、第−室６８は油分離室を兼ねているのであ
る。油溜７６に貯えられた油はりャサイドプレート１４
に形成された導油孔７８を経てキャップ８０内に導かれ
てラジアルベアリング３６を潤滑し、さらに導油孔８２
および油溝８４を経て各ベーン溝４６へ供給され、ベー
ン４８を押し出ず役割を果たすとともに各摺動部にイ」
着して潤滑油ならびにシール油としての役割を果たす。

なお、第二室７０の下部にもある程度の油が溜るため、
これを油溜７６に戻すために仕切板６６の下端部に開口
８６が形成されている。

以上のように構成された圧縮機においてロータ４２が回
転させられれば、ベーン４８が先端縁においてシリンダ
１０の内周面に摺接しつつ回動させられる。この回動に
伴って各圧縮室５０の容積は一旦増大させられた後、減
少させられるのであるが、この増大過程にある間に吸入
孔５２を経て吸入室２６から冷媒ガスを吸入し、容積が
最大となったとき吸入孔５２との連通を断たれて圧縮行
程に移行する。この圧縮行程の後期において圧縮室５０
は吐出孔５４ａ、５５ａ等と連通ずるに至るが、この連
通の初期においては圧縮室５０内の圧力より吐出室２０
の圧力が高いため吐出弁５６は閉じられたままの状態に
保たれる。そして、圧縮室５０内の圧力がさらに高めら
れ、各吐出孔５４ａ、５５ａ等の内部の圧力が吐出弁５
６の開弁圧まで高められれば、吐出弁５６が開いて冷媒
ガスの吐出室２０への吐出が開始される。

ただし、この場合に各吐出孔５４ａ、５５ａ等において
全く同様に吐出が行われるわけではなく、各吐出孔ごと
に極く短い時間ずつずれて吐出が行われる。しかも、６
個の吐出孔は断面積が互いに相異ならされているために
各吐出孔からの冷媒ガスの吐出量も異なってくるのであ
り、これら時期および吐出量の異なる吐出ガスが合流し
た連通孔６２における脈動が第４図に示すように周波数
の高い、すなわち波長の短いものとなる。

そして、この波長の短い脈動がマ、フラ６４の減衰作用
を受りるのであるが、マフラ６４の減衰作用は波長の短
いものに対して特に効果的であるため、第５図に示すよ
うに脈動の高周波成分が除かれ、しかも、圧力変動１陥
がマフラ入口におけるそれに比較して約３分の１に減少
する。すなわち、マフラ６４の脈動減衰率は約６５％に
も達するのである。

比較のためにシリンダの２箇所に同じ大きさの吐出孔が
１列に４個ずつ形成された４気筒のへ一ン圧縮ｔａ（た
だし、上記実施例の圧縮機はヨークタイプであるが、本
従来の圧縮機は楕円形のロータ室を円形のロータが部分
する所謂ボッシュタイプである）にマフラを設げた場合
のマフラ通過前と通過後における脈動波形を第６図およ
び第７図に示すが、これらの図から明らかなように、従
来の圧縮機の吐出脈動波形は比較的単調であり、そのた
めマフラ効果も低くなっている。ずなわら、マフラ通過
前における圧力変動幅が０．５１ｋｇ／ｃｆであったも
のが、マフラ通過後に０．２８　ｋｇ／ｃｎ（になるの
であり、脈動の減衰率は約４５％であって、前記実施例
においては約６５％の減衰率が得られるのと対照的であ
る。

本実施例においては６個の吐出孔５４．　ａ乃至５５ｃ
が２列に設けられ、吐出孔５５ａ乃至５５ｃは別の列に
属する吐出孔５４ａ乃至５４ｃより前方側、すなわち、
圧縮機運転時にベーン４８が早く通過する位置に設けら
れている。ずなゎち、各列に属する吐出孔ば圧縮室に対
する形成位置の条件を異にしているのである。また、１
列に属する３個ずつの吐出孔５４ａ乃至５４Ｃならびに
吐出孔５５ａ乃至５５ｃは互いに断面積を異ならされて
いる。このように本実施例においては吐出孔の形成位置
の条件ならびに断面積が変えられることによって吐出脈
動波形の複雑化、すなわち、波長の短縮が図られている
のであり、がっ、その波長の短い脈動を有する冷媒ガス
がマフラ６４を通過させられることによって効果的に減
衰作用を受けるようにされているのである。

吐出脈動の不規則化は吐出弁の剛性を変えることによっ
ても図り得る。すなわち、吐出孔の数および形成位置の
条件は変えなくても、複数の吐出孔にそれぞれ設けられ
る吐出弁の剛性、すなわち、リード弁の曲げ剛性等を吐
出孔ごとに相異ならせることによって吐出時期をずらす
ことができ、結局、複数の吐出孔から吐出された冷媒ガ
スの流れの合流したものの吐出脈動を複雑化することが
できるのである。なお、リード弁の剛性を変えるために
は、それの厚さ２幅および長さあいずれか、もしくはそ
れらの組合わせを変えればよい。

要するに、１個の圧縮室に連通する複数の吐出孔のうち
、少なくとも１つにおいて圧縮室に対する形成位置の条
件、断面積および吐出弁の剛性のうち少な（とも１つを
他の吐出孔と異ならせれば吐出脈動波形を複雑化するこ
とができるのである。

なお、ベーン圧縮機であっても、例えば楕円形の断面積
を有するロータ室を備えたシリンダに円柱状のロータが
楕円の短軸上における２箇所においてロータ室内面に接
触もしくは極く近接させられており、かつ、このロータ
に等角度間隔に４枚のベーンが設けられて２個の圧縮室
において同時期に吐出が行われる所謂ボッシュタイプの
圧縮機等においては、各圧縮機に連通ずる複数の吐出孔
に対して上記のような対策を施すのみならず、２個の圧
縮室にそれぞれ連通ずる各吐出孔群の間で圧縮室に対す
る形成位置の条件、吐出孔相互の配列、断面積および吐
出弁の剛性のうち少なくとも１つを他の吐出孔群と異な
らせれば、それらの各吐出孔群から吐出された冷媒ガス
の合流したものの脈動波形は一層複雑化することとなり
、マフラの減衰効果を一層有効に享受し得ることとなる
。

また、マフラの配設場所は、前記各実施例におけるよう
に圧縮機本体内に限定されるものではなく、例えば第８
図に示すように、圧縮機本体９０に接続された吐出管９
２の途中にマフラ９４を設けることも可能であり、マフ
ラの型式も膨張型に限定されるわｌではない。

さらに本発明は、ピストンが斜板もしくはクランク軸に
よって往復動させられる往復型の圧縮機に適用すること
も可能である。その−例を第９図に示す。図においてシ
リンダプロ・ツク１００はシリンダボア１０２を備えて
おり、このシリンダボア１０２の一方の開口は、バルブ
プレート１０４によって覆われている。このバルブプレ
ート１０４には断面積の異なる二個の吐出孔１０６及び
１０８が設けられており、これらの出口側開口には吐出
弁１１０がリテーナ１１２を介して図示しないボルトに
よって固定されている。シリンダボア１０２にはピスト
ン１１４が摺動可能に嵌合されており、このピストン１
１４はピン１１６及びコネクティングロッド１１’８を
介して図示しないブランクシャフトに連結されている。

したがってクランクシャフトの回転に伴って、ピストン
１１４がシリンダボア１０２内で往復動をさせられ、こ
のピストン１１４とシリンダプロ・ツク１００及びバル
ブプレート１０４に囲まれて形成されている圧縮室１２
０の容積が変化させられる。この際、圧縮室を確定する
二つの静止壁即ちシリンダブロック１００とバルブプレ
ー１−１０４とのうち、一方の静止壁であるバルブプレ
ー１−１０４の面積は、圧縮行程の最後まで変わらない
。ずなわぢ、本実施例においては吐出孔１０６，１０８
は、そのような条件を備えた静止壁（１０４）に設けら
れているのである。なお、マフラが圧縮機本体内に設げ
られることも、圧縮機本体外に設けられることも可能で
あることば、前記ベーン圧縮機における場合と同様であ
る。本実施例においても複数の吐出孔の断面積が変えら
れていることによって吐出脈動の波形が複雑化し、マフ
ラの減衰効果が有効に得られるのであるが、この点につ
いては前述のベーン圧縮機におけると同様であるので詳
細な説明は省略する。また、往復型圧縮機においても複
数の吐出弁の開弁圧を変えることによって吐出脈動を複
雑化さゼることが可能である。

その他、いちいち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冷媒ガス圧縮用ベーン
圧縮機の正面断面図である。第２図は第１図における■
−■断面図でるあ。第３図は第１図および第２図に示し
た圧縮機における吐出孔の形成位置および大きさを示す
説明図である。第４図および第５図は第１図乃至第３図
に示した圧縮機の脈動低減効果を説明するためのグラフ
であり、第４図はマフラ通過前、第５図はマフラ通過後
の脈動波形を示すものである。第６図および第７図は比
較のために従来の圧縮機にマフラを取り付けて行った実
験の結果を示すグラフであり、第６図はマフラ通過前、
第７図はマフラ通過後における脈動波形を示すものであ
る。第８図は本発明の別の実施例を示す概略図である。 第９図は本発明の更に別の実施例である往復型圧縮機の
一部を示す正面断面図である。 １０ニジリンダ　１２：フロントサイドプレート１４：
リヤサイドプレート １６：リヤハウジング　２０：吐出室 ４２：ロータ　４８：ベーン ５０．１２０：圧縮室 ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、１
０６，１０８：吐出孔 ５６．１１０：吐出弁 ６４．９４：マフラ　６６：仕切板 ６８：第一室　７０：第二室 ７２：開口　９０：圧縮機本体 ９２：吐出管　１００ニジリンダブロック１０４：バル
ブプレート　１１４：ピストン出願人　株式会社　豊田
自動織機裂作所第２図 ５０ ′ｉ′；３　ＪＹ７ｉ 鮎４図 時間 第５向 第６釣 ζ）７１四 １１％　Ｆｍ’１ Ｋ２Ｓ図 ２ 第９［η

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 往復型圧縮機、ベーン圧縮機等圧縮室を画定する静止壁
   の少なくとも１つが圧縮行程の進行にかかわらず面積も
   しくは長さの変化しないものである圧縮機において、 該面積もしくは長さの変化しない静止壁に複数の吐出孔
   を設けるとともに、該複数の吐出孔のうち少なくとも１
   つにおいて、圧縮室に対する形成位置の条件、断面積お
   よび吐出弁の剛性のうち少なくとも１つを他の吐出孔と
   異ならせ、かつ、該複数の吐出孔からの吐出気体の流路
   の途中にマフラを設けたことを特徴とする低吐出脈動圧
   縮機。