(57)【要約】圧縮機は、ハウジングと、１つまたは複数の作動要素と、を備える。マフラが、吐出プレナムの下流に配置され、ヘルムホルツ共鳴器が、マフラの上流の吐出プレナム内に配置される。
2008514867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
第１の回転軸を有する第１のロータと、
第２の回転軸を有するとともに、前記第１のロータと噛合する第２のロータと、
第３の回転軸を有するとともに、前記第１のロータと噛合する第３のロータと、
出口プレナムと、
前記出口プレナムの下流に位置するマフラと、
前記出口プレナム内の中心体と、
を備え、
前記中心体は、
外面と、
少なくとも１つの内部空間と、
前記内部空間と前記出口プレナムの内側とを連通させる、前記外面における少なくとも１つのポートと、
を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記中心体が、前記第１のロータと同軸であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記中心体の前記外面が、実質的に円錐台状であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記中心体の下流部分が、前記中心体の上流部分の直径よりも少なくとも１０％大きい直径を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記中心体の前記外面が、前記マフラに向かう方向に、実質的に拡散していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記中心体が、実質的に、成形プラスチック、ポリマー発泡体および発泡ビーズ材料の少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項７】
第１の内部空間および第２の内部空間と、
前記第１の内部空間と連通する第１のポートおよび前記第２の内部空間と連通する第２のポートと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記第１の軸を中心として測定した場合、前記第１のポートが、前記第２の軸の２０°以内にあり、
前記第１の軸を中心として測定した場合、前記第２のポートが、前記第３の軸の２０°以内にあることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記第１の軸を中心として測定した場合、前記第１のポートが、前記第２の軸と実質的に整列し、
前記第１の軸を中心として測定した場合、前記第２のポートが、前記第３の軸と実質的に整列することを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記第１の内部空間および前記第２の内部空間、ならびに前記第１のポートおよび前記第２のポートが、第１のヘルムホルツ共鳴器および第２のヘルムホルツ共鳴器をもたらすのに有効であることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項１１】
請求項１の圧縮機を設計する方法であって、
目的とする脈動周波数における音響強度を測定することと、
所望レベルの前記強度を得るために、前記少なくとも１つの内部空間または前記少なくとも１つのポートの少なくとも１つのパラメータを選択することと、
を含むことを特徴とする圧縮機設計方法。
【請求項１２】
ハウジングと、
１つまたは複数の作動要素と、
吐出プレナムと、
前記吐出プレナムの下流に位置するマフラと、
前記マフラの上流に位置する前記吐出プレナムにおけるヘルムホルツ共鳴器と、
を備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項１３】
前記ヘルムホルツ共鳴器が、前記マフラと同軸の中心体内にあることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１４】
ハウジングと、
１つまたは複数の作動要素と、
吐出プレナムと、
前記吐出プレナムの下流に位置するマフラと、
前記マフラの上流の前記吐出プレナム内に配設され、かつ前記１つまたは複数の作動要素からの吐出脈動を共鳴させることによって、前記ハウジングから放出される外部騒音を制限する手段と、
を備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項１５】
圧縮機を再製造するか、該圧縮機の構成を再設計する方法であって、
ハウジングと、
第１の回転軸を有する第１のロータと、
第２の回転軸を有するとともに、前記第１のロータと噛合する第２のロータと、
第３の回転軸を有するとともに、前記第１のロータと噛合する第３のロータと、
吐出プレナムと、
を有する元の圧縮機または構成を準備することと、
ヘルムホルツ共鳴器を前記吐出プレナム内に配置することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記配置することは、マフラの上流に位置する中心体内に前記ヘルムホルツ共鳴器を配置することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記配置することは、マフラの上流でかつ軸受ケース要素の下流に位置するとともに、前記軸受ケース要素を前記マフラに連結する中心体内に前記ヘルムホルツ共鳴器を配置することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記配置することは、マフラの上流に位置する中心体内に第１のヘルムホルツ共鳴器および第２のヘルムホルツ共鳴器を配置することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記配置することは、前記ハウジング、前記第１のロータ、前記第２のロータおよび前記第３のロータを実質的に変更せずになされることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関する。さらに詳細には、本発明は、スクリュー式圧縮機の騒音抑制および振動抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
容積形圧縮機では、不連続な体積のガスが、吸入圧で取り込まれ、圧縮され、吐出圧で吐出される。これらの取込みおよび吐出の各々によって、圧力の脈動および関連する騒音が生じる可能性がある。それ故に、圧縮機の騒音抑制は、これまでにかなり開発されている分野である。
【０００３】
吸収マフラの１つとして、圧縮機の作動要素から吐出される冷媒の流れを、騒音吸収材料（例えば、繊維の詰め物や発泡体）の内側環状層と外側環状層との間の環状空間を通過させるものが挙げられる。米国特許出願公開第２００４／００６５５０４Ａ１号明細書は、このような基本的なマフラと、このマフラの内層内に形成された一体型ヘルムホルツ共鳴器を有する改良された形態と、を開示している。この米国特許出願公開第２００４／００６５５０４号公報の開示内容は、参照することによって、あたかも詳細に記載されるかのように本願に含まれるものとする。
【０００４】
本出願人が所有し、かつ同時出願された「圧縮機の騒音抑制」という表題の米国特許出願整理番号第０４−３３１号は、吐出プレナムの中心体と、このような中心体を構成する方法と、を開示している。この出願の開示内容は、参照することによって、あたかも詳細に記載されるかのように本願に含まれるものとする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ハウジングと、１つまたは複数の作動要素と、を備える圧縮機を含む。マフラが、吐出プレナムの下流に配置され、ヘルムホルツ共鳴器が、マフラの上流の吐出プレナム内に配置される。
【０００６】
このヘルムホルツ共鳴器は、軸受ケースとマフラの内側要素との間の中心体内に形成される。このヘルムホルツ共鳴器は、既存の圧縮機の構成を設計変更または再設計する場合に追加されてもよいし、および／またはこのような共鳴器をすでに失っている既存の圧縮機を再製造する場合に追加されてもよい。設計変更／再設計中に、この共鳴器のパラメータは、目的とする種類の振動を所望の程度だけ抑制するように、最適化することができる。この共鳴器は、１つまたは複数の作動要素からの吐出脈動を共鳴させることによって、吐出ハウジングおよび下流の配管から放出される外部騒音を抑えることができる。
【０００７】
添付の図面および以下の最良の形態において、本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細について説明する。本発明の他の特徴、目的および利点は、最良の形態、図面ならびに特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【０００８】
種々の図面における同様の参照番号および記号は、同様の要素を指すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には、ハウジングつまりケースアッセンブリ２２を有する圧縮機２０が示されている。例示的な圧縮機は、長手方向の中心軸５００，５０２，５０４をそれぞれ有するロータ２６，２８，３０を備えた３ロータ、スクリュー式密閉圧縮機である。例示的な実施形態では、第１のロータ２６は、同軸の電動モータ３２によって駆動される雄ローブ付きロータであり、雌ローブ付きロータ２８，３０と噛合して、雌ローブ付きロータ２８，３０を駆動する。例示的な実施形態では、この雄ロータの軸５００は、圧縮機２０の全体の長手方向の中心軸でもある。ロータ作動部分は、ケースアッセンブリ２２のロータケースセグメント３４内に配置されるとともに、軸受３６によって支持され、かつ対応するロータ作動部分の各端のロータシャフトと係合するシール３８によって密封される。モータ３２によって駆動されると、これらのロータは、吸入プレナム４０から吐出プレナム４２への流路に沿って、作動流体（例えば、冷媒）を圧送する。例示的な実施形態では、吸入プレナム４０は、ロータケース３４の上流端内に配置され、吐出プレナム４２は、ロータケース３４から軸受ケース４８によって隔てられた吐出ケース４６内に略配置されている。この吐出ケース４６は、実質的に下流方向に向かって収束する内面４９を有している。例示的な実施形態では、軸受スタックを保持するために、軸受カバー／保持プレート５０が、軸受ケース４８の下流端に取り付けられている。吐出ケース４６の下流には、マフラケース５４に設けられたマフラ５２が位置する。マフラ５２の下流には、分離メッシュ６４を含んだケース６２を有するオイル分離ユニット６０が位置する。オイル戻り導管６６が、メッシュ６４によって停留しているオイルを潤滑システム（図示せず）に戻すために、ハウジング６２から延びている。メッシュ６４の下流には、出口ポート６９を有する出口プレナム６８が位置している。
【００１０】
例示的なマフラ５２は、環状内側要素７０および環状外側要素７２を備え、これらの要素７０，７２は、実質的に環状の空間７４によって隔てられている（例えば、内部要素７０を保持／位置決めする支持ウエブによって遮られる）。これらの要素は、吸音材料（例えば、ナイロンメッシュおよび鋼メッシュ内に封入されたガラス繊維の詰め物）から形成される。例示的な実施形態では、内側要素７０は、内側有孔スリーブ７６（例えば、ナイロンメッシュまたはワイヤメッシュまたは有孔／エキスパンドメタル金属シート）によって空間７４から隔離して保持され、外側要素７２は、外側有孔スリーブ７８によって同様に隔離して保持されている。例示的な実施形態では、外側要素７２は、ハウジング５４内に伸縮自在に収容された（例えば、スリーブ７６，７８と同様に形成された）外側スリーブ８０内に封入されている。スリーブ８０，７８は、上流端および下流端において環状のプレート８２，８４に接合されている。例示的な実施形態では、スリーブ７６の上流端は、円形のプレート８６によって閉鎖され、スリーブ７６の下流端は、環状のプレート９０によって閉鎖されている。例示的な実施形態では、有孔でない中心コア９４（例えば、鋼パイプ）が、内側要素７０を通って延びるとともに、該要素の下流端から突出している。
【００１１】
運転時において、圧縮ガスの流れは、スクリューロータ２６，２８，３０の圧縮ポケットから流出し、吐出プレナム４２内に流入する。圧縮機の吐出プレナムから流出すると、ガスは、マフラケース５４に流入し、環状の空間７４内を下流方向に流れる。マフラを出るとき、通常は油滴を同伴しているガス流れは、オイル分離メッシュ６４を貫流する。メッシュ６４は、ガスに混入しているオイルを捕獲して、導管６６を介して該オイルをオイル処理システムへと戻す。ガスは、オイル分離メッシュから流出して、プレナム６８に流入し、コンデンサ（図示せず）へと出口６９から流出する。
【００１２】
前述したように、圧縮機は、既存の構成であってもよいが、本発明の原理は、異なる構成に適用され得る。
【００１３】
本発明によれば、中心体１２０が、ロータとマフラとの間の流路に配設されている。図２には、円形の上流端／面１２４から円形の下流面１２６に延びる実質的に円錐台の外面１２２を有する中心体１２０が示されている。例示的な中心体１２０は、内周面１３０を有する環状側壁１２８と、内面１３６を有する上流端壁１３２と、内面１３８を有する下流端壁１３４と、を備える。例示的な実施形態では、前記側壁および端壁にわたって横断壁１４０が設けられており、これにより、例示的な２つの内側チャンバ１４２，１４４が形成される。横断壁１４０は、対向する面１４６，１４８を有し、該面は、それぞれ内側チャンバ１４２，１４４に面している。例示的な実施形態では、単一の出口ポートつまり通路１５０，１５２が、対応する内側チャンバ１４２，１４４から側壁１２８を通って延びている。例示的な通路１５０，１５２は、直径、関連する断面積および関連する長さによって特徴付けられる実質的に真円筒状のセクションからなる。
【００１４】
図３には、吐出ポート２００，２０２が示されており、該ポートは、圧縮された冷媒を吐出する吐出プレナム４２に開口している。例示的な実施形態では、中心体の出口ポート１５０，１５２は、（軸５００を中心に軸５００に沿って見た場合に）、それぞれ軸５０２，５０４の位置と整列している。吐出ポート２００，２０２は、ロータから流出するガス流を吐出プレナム４２に導くように配向されている。これらのポートは、雄ロータおよび雌ロータの噛合によって形成された多数の圧縮ポケットの端部に位置している。２つのロータ構成の場合には、１つの吐出ポートしか必要とされない。これらのポートは、流れを吐出軸受３６およびシール３８を含むキャビティの周囲に導く。これらのキャビティは、軸受カバー５０によって密閉されている。
【００１５】
中心体の製造に種々の材料および技術を用いることができる。中心体は、成型プラスチック（例えば、非発泡ポリプロピレンまたはガラス充填ナイロン）、またはポリマー発泡体または発泡ビーズ材料（例えば、１つまたは複数の部分片で成型されるか、または１つまたは複数の部分片から切削される）の少なくとも１つから本質的に構成することができる。
【００１６】
例示的な実施形態では、中心体の寸法および形状は、吐出ポートからマフラへの滑らかな移行をもたらすように選択される。例えば、中心体の外側断面（例えば、円錐台状のテーパ）の流れ方向における変更は、ロータとマフラとの間における吐出プレナムにわたる圧力降下を制限するように、選択することができる。従って、上流／前方面１２４は、プレート５０によって画定される吐出ポート２００，２０２の内周の輪郭に対応するように、寸法を決めることができる。この吐出ポート２００，２０２の内周の輪郭は、ロータ２６の作動部分の根元半径に本質的に等しい半径であってもよい。
【００１７】
同様に、下流／後方面１２６は、マフラの内側要素に対応して、寸法を決めることができる（例えば、その内側要素と同様の外径を有する）。キャビティに通じる中心体の開口は、有利には、圧縮機の局部的な吐出流と直交するように配向される。キャビティの体積およびキャビティの数は、１つまたは複数の具体的な騒音周波数に対処するように選択することができる。例えば、第１のキャビティ１４２および通路１５０は、１つの周波数に合せて調整することができる。第２のキャビティ１４４および通路１５２は、異なる周波数に合せて調整することができる。また、中心体内のキャビティは、２つに制限されるものではない。１つまたは複数のキャビティを設けてもよい。さらに、キャビティを、制御されるべき騒音の周波数に応じて、完全にまたは部分的に吸音材料で充填することもできる。
【００１８】
内側チャンバ１４２，１４４の体積、ならびに通路１５０，１５２の形状、断面積および長さは、有利な騒音抑制をもたらすように選択される。共鳴器の設計および／または最適化は、基本的なものから詳細なものまで含む種々のレベルで行なうことができ、種々の理論的／シミュレーション的段階、および／または実践的／実験的段階を含むことができる。充分に普及しているヘルムホルツ共鳴器の最適化技術を適用することができる。例えば、パラメータは、具体的な目的とする運転速度において最大の騒音抑制をもたらすように、最適化することができる。代替的に、パラメータは、所望の速度範囲または所望の一連の不連続速度の全体にわたって、所望レベルの騒音抑制をもたらすように最適化されてもよい。パラメータは、特に著しい共鳴と関連する騒音が生じ得る目的としない運転速度において、所望の騒音抑制をもたらすように、最適化されてもよい。
【００１９】
例えば、目的とする周波数は、目的とする回転速度およびロータの幾何学的形状（ローブ／ポケットの数）の関数として計算することができる。ポートのサイズおよび空間の大きさの第１の近似は、その目的とする周波数および作られた試作品に基づいて、計算によって得ることができる。この試作品によって、目的とする周波数における音響強度が測定されてもよい。所望レベルの前記強度を得るために、少なくとも１つの内部空間または少なくとも１つのポートの少なくとも１つのパラメータを選択／変動させ、強度を反復プロセスによって再測定してもよい。
【００２０】
中心体は、圧縮機の再製造または圧縮機の構成の再設計に、組み入れることができる。この再設計または再製造において、既存の種々の要素を本質的に残存させてもよい。
【００２１】
本発明の１つまたは複数の実施形態について説明した。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の修正がなされることを理解されたい。例えば、再設計または再製造する場合、既存の圧縮機の細部が、実施の詳細に具体的に影響を与えるか、決定付けることがある。従って、他の実施形態は特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】圧縮機の長手方向断面図である。
【図２】図１の圧縮機の吐出プレナムの拡大図である。
【図３】図１の圧縮機の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図１の圧縮機の線４−４に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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