CN104870800B - 增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供最适于成本的低廉化并且适合于消音量的增加的增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机。任意的吸声分离器(20)和与其相邻的其它吸声分离器(20)形成为沿着如下部位的形状，该部位是以与中心轴(CA)同心并且相同半径的定圆为基准的起点不同的多个渐开线曲线的各渐开线曲线的距离起点的距离区间相同的部位，任意的吸声分离器(20)和其它吸声分离器(20)之间的流路(19)中的渐开线曲线的法线方向的尺寸即流路宽度(w)设定为适合于应消音的噪声的波长的规定的固定值。

Description

增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机
技术领域
本发明涉及增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机，尤其涉及适用于在增压机的空气吸入口产生的噪声的消音的增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机。
背景技术
以往，大型柴油发动机中，为了提高其性能，作为向该发动机的汽缸内强制地送入空气的机构而使用了增压机。
近几年，这种增压机中，以提高柴油发动机的燃油利用率以及削减氮氧化物(NOx)为目的，需求高压力比以及高效率。
而且，为了响应这样的要求，增压机以比以往高的转速被驱动。
然而，若像这样以高转速驱动增压机，则可实现所要求的性能(高压力比以及高效率)，但也导致了噪声等级增大这一恶劣影响。
这种增压机的噪声源是如下涡轮机和压缩机，该涡轮机以发动机的排出气体为动力源而旋转，该发动机与该涡轮机同轴状直接连结，并通过与涡轮机一体旋转来吸入、压缩空气而将该空气送入汽缸。
此处，在涡轮机的出入口连接有使排出气体流通的管路(导管)，但从该管路穿透过来的涡轮机的噪声能够通过在该管路的外表面卷绕防音材料来隔音。并且，对于从容纳涡轮机的涡轮机壳体透过来的噪声，能够通过用防音材料覆盖该涡轮机壳体的铸件外表面来隔音。另外，在压缩机的空气吐出口(出口)连接有用于使压缩后的空气向汽缸侧流通的管路，但从该管路透过来的压缩机的噪声能够通过在管路的外表面卷绕防音材料来隔音。另外，对于作为从容纳压缩机的铸造件的压缩机壳体透过来的噪声，能够通过用防音材料覆盖该压缩机壳体的外表面来隔音。
另一方面，对于压缩机的空气吸入口(入口)而言，由于压缩机吸入空气而必须敞开，所以照旧应用上述的压缩机的空气吐出口、涡轮机的出入口的隔音。因此，若不研究某些方法，则在压缩机产生的非常高的等级的噪声会经由空气吸入口向外部放射。
因此，以往，在增压机设置了用于对在压缩机的空气吸入口产生了的噪声进行消音的增压机用消音器。
对于该增压机用消音器，当适用于发动机时，需求以下说明的适当性能。
即，压缩机的噪声是因压缩机的叶轮旋转而产生的风噪声，以叶片片数的次数成分的频率为主要成分。例如如图22所示，该噪声的特征在于，作为由叶片片数×转速÷60(秒)而计算的基本频率的1650(3300)Hz和该基本频率的倍音成分附近的频率成分与其它的频率成分相比成为非常高的等级。其中，图22中，以叶片片数11(22)片、转速9000rpm为前提，得到了基本频率1650(3300)Hz。这样的噪声从压缩机(增压机)的空气吸入口放射时的等级根据吸入风量以及吐出压力而不同，大约为130～155dB(A)。而且，由于使用增压机的发动机的机侧噪声为100dB(A)左右，所以从发动机的环境面看，因增压机的空气吸入所产生的噪声也必须减少至100dB(A)左右。
由此，对于增压机用消音器，为了能够应对这样的增压机的噪声的减少，需求高消音量。
并且，为了实现发动机的燃油利用率提高以及NOx的减少以及对燃料节约以及排出气体限制有贡献的这一增压机本来的目的，期望增压机为高效率(换言之，高吐出压力)。为了提高这样的增压机的效率，世界上的增压机制造商进行了激烈的竞争。而且，一般而言，可以说若将吸入侧的压力损失减小为10mmAq，则增压机的效率提高1％，配置于吸入侧的增压机用消音器的压力损失小是用于提高增压机的效率的重要的要素。
由此，对于增压机用消音器，不仅需求高消音量，还需求压力损失小。
作为这样的增压机用消音器，至今为止由本申请人提出了各种构造的消音器，大型增压机用消音器的代表性的构造根据吸入空气的流动而被分类为圆筒外周吸入型、圆筒正面吸入型以及方形正面吸入型这三类构造。
对这三类大型增压机用消音器的具体例进行说明。
(圆筒外周吸入型)
圆筒外周吸入型消音器如专利文献1所公开那样，以与增压机直接连结的状态安装在发动机上。
在这样的圆筒外周吸入型消音器中，从消音器的外周朝向中心进行空气的吸入。此时，增压机(压缩机)的噪声与这样的空气的流动相反地从消音器的中心朝向外周放射。
而且，用于将这样的噪声进行消音的消音元件通过在消音器的内径与外径之间沿周向等间距地放射状排列多个Z形状的板状的吸声分离器来构成。
根据这样的圆筒外周吸入型消音器，能够使比基本频率高的频率的声波与吸声分离器的屈曲部碰撞而消音，并且在各吸声分离器间确保从外周朝向中心的空气的流路，而能够抑制压力损失。
(圆筒正面吸入型)
圆筒正面吸入型消音器如专利文献2所公开那样，构成为从消音器的正面(前面)朝向轴向后方进行空气的吸入。
并且，增压机的噪声与这样的空气的流动相反地会从消音器的后方朝向轴向前方即正面(前面)侧放射。
而且，用于将这样的噪声进行消音的消音元件通过将轴向上的中央部沿径向弯曲而成的多个圆筒形状的吸声筒排列为同心圆状而构成。
根据这样的圆筒正面吸入型消音器，能够使声波与吸声筒的弯曲部碰撞而得到较大的消音量，并且在各吸声筒间确保沿轴向的空气的流路而能够抑制压力损失。
(方形正面吸入型)
方形正面吸入型消音器如非专利文献1所公开那样，与圆筒正面吸入型消音器相同，构成为从消音器的正面朝向轴向后方进行空气的吸入。
并且，与圆筒正面吸入消音器相同，增压机的噪声以对抗被吸入的空气的流动的方式从消音器的后方朝向轴向前方放射。
而且，用于将这样的噪声进行消音的消音元件通过在与轴向正交的方向上等间距地排列多个板状的吸声板而构成。
根据这样的方形正面吸入型消音器，能够根据必要消音量，使消音元件的长度在轴向上延长而得到规定的消音量，并且在各吸声板间确保沿轴向的空气的流路而能够抑制压力损失。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-360547号公报
专利文献2：日本特开2002-004964号公报
非专利文献
非专利文献1：http://www.alpt.co.jp/products/s_charger.html
发明内容
发明所要解决的课题
上述的三类消音器满足各自需求的性能，如以下将要说明那样，按类型存在固有的特性(各有利弊)。
(圆筒外周吸入型)
圆筒外周吸入型消音器由于能够使多个吸声分离器的尺寸为全部相同，所以批量生产性优异，在三类消音器中成本最低。
另一方面，圆筒外周吸入型消音器在其结构方面，必须使外径(do)为与增压机的外径大致相同的尺寸，并且内径也根据增压机的配合口径而唯一地决定。由此，消音元件不得不配置在这样的受限的空间内，消音元件的通路长度被限制为{(do-di)÷2}，从而增加消音量有限度。
(圆筒正面吸入型)
圆筒正面吸入型消音器原本存在以消除圆筒外周吸入型消音器的缺点的目的而开发出的原委，与圆筒外周吸入型消音器相比，消音量的确保方面优异。具体地说，圆筒正面吸入型消音器通过调整吸声筒的轴向长度而能够容易地确保必要消音量。
相反地，由于圆筒正面吸入型消音器与圆筒外周吸入型消音器相比，壳体的表面积大，所以为了对从该壳体穿透过来的噪声进行防音，而必须在壳体外表面卷绕防音材料来隔音。并且，圆筒正面吸入型消音器由于必须使吸声筒的直径各异，所以批量生产化困难，致使成本变高。
(方形正面吸入型)
方形正面吸入型消音器存在以消除上述的两类消音器的缺点的目的而开发出的原委，与圆筒外周吸入型消音器相比，消音量优异，并且与圆筒正面吸入型消音器相比，成本方面优异。
然而，与圆筒正面吸入型消音器相同，方形正面吸入型消音器为了对从壳体透过来的噪声进行防音，而必须在壳体外表面卷绕防音材料来隔音。
本发明人的目的在于，考虑上述的三类消音器的特性，着眼于圆筒外周吸入型消音器的成本最低这一点，活用圆筒外周吸入型消音器的成本低价的情况，同时克服作为只有圆筒外周吸入型才有的弱点的消音量增加的困难性，提供最适于成本的低廉化并且适于消音量的增加的增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的，本发明的增压机用消音器的特征在于，其安装在空气吸入口，该空气吸入口进行由设于增压机的压缩机得到的空气的吸入，该增压机用消音器用于在上述空气的吸入时对由上述压缩机产生的噪声进行消音，其中，板状的多个吸声分离器构成为，以沿着上述空气吸入口的内周的方式在以规定的中心轴为中心的周向上分别设置间隙部地放射状排列，来进行以上述各间隙部为流路的、从径向的外侧朝向内侧的上述空气的吸入，并且与该空气的流动相反地从上述内侧朝向上述外侧放射的上述噪声被上述多个吸声分离器吸收而消音，任意的上述吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它上述吸声分离器形成为沿着如下部位的形状，该部位是以与上述中心轴同心并且互为相同半径的定圆为基准的起点不同的多个渐开线曲线的各渐开线曲线的、距离上述起点的距离区间相同的部位，上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器之间的上述流路中的上述渐开线曲线的法线方向的尺寸即流路宽度设定为适合于应消音的上述噪声的波长的规定的固定值。
而且，通过采用这样的结构，在低价的圆筒外周吸入型的消音器中，由于使用沿着渐开线曲线的形状的吸声分离器，所以能够不改变吸声分离器的厚度地将相邻的吸声分离器彼此之间的流路宽度维持为固定，因而使该流路宽度适合于应消音的噪声的波长，由此当吸声分离器的设置空间在径向上受到制约的情况下也能够有效地增加消音量。例如，在噪声的基本频率是1650Hz的情况下，其波长是音速340(m/s)÷频率1650(Hz)＝20.6cm。并且，在基本频率的倍音的3300Hz的情况下，其波长是音速340(m/s)÷频率3300(Hz)＝10.3cm。若以适合于该波长的方式调整流路宽度，则能够高效地对基本频率的1650Hz和基本频率的倍音3300Hz的噪声进行消音。
本发明的其它增压机用消音器的特征在于，上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器形成为如下形状，即、作为上述多个渐开线曲线而基于上述相同半径以及/或者上述不同的起点彼此的间隔不同的多个图案的上述渐开线曲线的组中的、与任一图案相当的上述渐开线曲线的组的形状，将上述多个图案全部分配为上述多个吸声分离器中任意的相互相邻的一对吸声分离器彼此的形状，从而按照上述周向的位置选择性地配置与上述多个图案分别对应的具有上述固定值的流路宽度的流路。
而且，通过采用这样的结构，由于能够使按照流路而适合的噪声的波长不同，所以能够灵活对应因压缩机的转速变动所致的应消音的噪声的波长的变化(例如，与基本频率对应的波长随基本频率的变化而产生的变化)，从而能够稳定地维持较高的消音量。
本发明的另一增压机用消音器的特征在于，上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器分别形成为沿着如下复合曲线段的形状，该复合曲线段将以同心的定圆为基准的渐开方向正转或者反转后的多个渐开线曲线的一部分彼此连接在一起而成。
而且，通过采用这样的结构，由于能够使与空气的流动相反地在流路内行进的噪声的声波容易碰撞吸声分离器，所以能够高效地进行吸声分离器对噪声的吸声，从而能够进一步增加消音量。
本发明的再一增压机用消音器的特征在于，上述固定值上述应消音的噪声的波长的1/2的尺寸。
而且，通过采用这样的结构，由于能够将流路宽度调整为最适于应消音的噪声的波长的值，所以能够实现一种最有效的消音的效果。
本发明的再一增压机用消音器的特征在于，上述吸声分离器的排列间距设定为适合于上述应消音的噪声的波长的值。
而且，通过采用这样的结构，由于使吸声分离器的排列间距适合于应消音的噪声的波长，所以能够进一步增加消音量。
本发明的再一增压机用消音器的特征在于，上述排列间距是与上述应消音的噪声的波长相同的尺寸。
而且，通过采用这样的结构，由于能够将吸声分离器的排列间距调整为最适于应消音的噪声的波长的值，所以能够实现一种最有效的消音的效果。
本发明的再一增压机用消音器的特征在于，上述应消音的噪声的波长是与上述噪声的基本频率对应的波长。
而且，通过采用这样的结构，由于能够有效地对噪声等级最高的基本频率的噪声进行消音，所以能够可靠地发挥增压机用消音器所需求的性能。
本发明的增压机的特征在于，将如下的增压机用消音器配备在压缩机上，多个吸声分离器以沿着空气吸入口的内周的方式在以规定的中心轴为中心的周向上分别设置间隔地放射状排列，并且形成为沿着具有以上述中心轴同心的定圆为基准的起点的渐开线曲线的形状，由在上述周向上相邻的吸声分离器形成的流路宽度设定为适合于应消音的噪声的波长的规定宽度。
而且，通过采用这样的结构，可提供当吸声分离器的设置空间在径向上受到制约的情况下能够有效地增加消音量的增压机。
发明的效果如下。
根据本发明，能够实现最适于成本的低廉化并且适于消音量的增加的增压机用消音器以及使用了该消音器的增压机。
附图说明
图1是在本发明的增压机用消音器的第一实施方式中，与增压机的一部分一起表示增压机用消音器的纵向剖视图的结构图。
图2是表示图1的第一实施方式的消音元件的正面部分剖视图。
图3是表示用于决定图1的第一实施方式的吸声分离器的形状的渐开线曲线的图。
图4是用于说明渐开线曲线的原理的第一说明图。
图5是用于说明渐开线曲线的原理的第二说明图。
图6是表示吸声分离器的具体的构造的一个例子的放大图。
图7是表示吸声分离器的具体的构造的另一个例子的放大图。
图8是在图1的第一实施方式中，表示与吸声分离器的变形例对应的渐开线曲线的图。
图9是在本发明的增压机用消音器的第二实施方式中，表示用于决定吸声分离器的形状的渐开线曲线的图。
图10是在图9的第二实施方式中，表示消音元件的简要结构图。
图11是在本发明的增压机用消音器的第三实施方式中，表示消音元件的第一具体结构的简图。
图12是在图11的第三实施方式中，表示消音元件的第二具体结构的简图。
图13是表示用于决定图11的结构中的吸声分离器的形状的渐开线曲线的图。
图14是表示用于决定图12的结构中的吸声分离器的形状的多个渐开线曲线所构成的复合曲线段的图。
图15是个别地表示作为图14的复合曲线段的基础的各渐开线曲线的图。
图16是表示第三实施方式的说明中使用的比较例的增压机用消音器的消音元件的简要结构图。
图17是表示第三实施方式的说明中使用的比较例的增压机用消音器的噪声特性的复合图表。
图18是表示第三实施方式的说明中使用的比较例的消音元件单体的消音特性的图表。
图19是表示第三实施方式中的实施例的消音元件的简要结构图。
图20是表示第三实施方式中的实施例的增压机用消音器的噪声特性的复合图表。
图21是表示第三实施方式中的实施例的消音元件单体的消音特性的图表。
图22是表示增压机内部产生噪声的图表。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照图1至图8对本发明的增压机用消音器的第一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式中的增压机用消音器1安装在由增压机所具备的压缩机3进行空气的吸入的空气吸入口4，并构成为在该空气的吸入时进行由压缩机3产生的噪声的消音。其中，在由增压机用消音器1消音的噪声中不妨包括未图示的涡轮机所产生的噪声。并且，本实施方式中的增压机用消音器1是上述的圆筒外周吸入型的消音器。
具体地说，如图1所示，增压机用消音器1具有在图1的横向上设置间隔地相互平行配置的两片外圆板2A、2B，这些外圆板2A、2B是彼此相等尺寸的外径。为了对压缩机3的噪声中的穿透音进行隔音，期望这些外圆板2A、2B由牢固的钢板形成。这些外圆板2A、2B中，在配置于空气吸入口4侧(图1中的右侧)的外圆板2B的中心部同心状地贯穿设有较大直径的空气流通用的圆形孔5。并且，在外圆板2B的内周端朝向空气吸入口4侧延伸出圆筒体7，在该圆筒体7的前端沿周向设有向径向外侧延伸的凸缘8。而且，直到该凸缘8、圆筒体7以及外圆板2B固定有多片放射状加强件10、10…，由此外圆板2B和圆筒体7牢固地成为一体化。
并且，如图1所示，在上述两外圆板2A、2B的外周缘部间，从径向上的内侧依次卷绕有金属丝网11以及除去空气中的尘埃的过滤器12。
另外，如图1所示，在两外圆板2A、2B的内侧以从内侧面对各外圆板2A、2B的状态配置有具有两片内圆板114A、14B的消音元件15。在各内圆板14A、14B贯穿设有与外圆板2B的圆形孔5同径并且同心的圆形孔16A、16B。并且，在图1中的右侧(空气吸入口4侧)的外圆板2B与所面对的右侧的内圆板14B之间、以及左侧的外圆板2A与所面对的左侧的内圆板14A之间分别夹装有兼具防振和防音的吸声体17A、17B。
这些吸声体17A、17B也可以是在由铝等金属所构成的冲孔板覆盖的表面的内侧收纳有玻璃棉那样材质的网状或者无纺布状的未图示的吸声材料。这些吸声体17A、17B中，配置于图1中的右侧的圆板2B、14B之间的吸声体17B延伸至两圆板2B、14B的内周端，作为整体形成为圆盘状。
另一方面，配置于图1中的左侧的圆板2A、14A之间的吸声体17A越过内圆板14A的内周端而延伸至外圆板2A的中心部侧。具体地说，吸声体17A的延伸至外圆板2A的中心部侧的部位17Aa构成形成为向外圆板2B的圆形孔5侧突出的前端细的大致圆锥台形的圆锥台部17Aa。该圆锥台部17Aa的前端到达至圆形孔5内。为了将被吸入增压机用消音器1内后的空气以较少的压力损失引导向空气吸入口4侧，该圆锥台部17Aa的外周面形成为圆锥形。并且，圆锥台部17Aa也承担对从空气吸入口4侧进入来的压缩机3的噪声进行消音的作用。
接下来，如图2所示，消音元件15具有固定于上述的两片内圆板14A、14B之间的具有吸声功能的板状的多个吸声分离器20、20…。各吸声分离器20以沿着空气输入口4的内周的方式在以规定的中心轴CA为中心的周向上分别设置一定尺寸的间隙部地放射状排列。
由此，进行以各一对吸声分离器20、20间的间隙部作为流路19的从径向的外侧朝向内侧的空气的吸入，并且与该空气的流动相反地从内侧朝向外侧放射的噪声被各吸声分离器20吸收而被消音。
然后，本实施方式中，如图3所示，任意的吸声分离器20和与该吸声分离器20在周向的双方中相邻的其它吸声分离器20形成为沿着如下部位I’的曲板状，该部位I’是以与中心轴CA同心并且同一半径的定圆C为基准的起点(换言之，出发点)a不同的多个渐开线曲线I的各渐开线曲线的距离起点a的距离区间相同的部位。并且，如图2所示，由任意的吸声分离器20和与该吸声分离器20相邻的其它吸声分离器20构成的各一对吸声分离器20、20之间的流路19中的渐开线曲线I的法线方向的尺寸即流路宽度w设定为适于应消音的噪声的波长的作为规定的固定值的波长的1/2的尺寸。此外，应消音的噪声的波长λ期望是与噪声等级最高的基本频率F对应的波长c/F(c是音速)。并且，这样，期望在流路宽度w被设定为(1/2)λ的情况下的吸声分离器20的厚度(横宽)t与流路宽度w相等(w＝t)。
此处，如图4所示，渐开线曲线I是指其法线n总是与一个定圆C相切的平面曲线，也被称作圆的渐伸线或者反回旋曲线(anti clothoid)。该渐开线曲线I能够作为不使卷绕于定圆C的线在定圆C上旋转而笔直地拉动并且解开时的线的前端所描绘的轨迹而得到。
如图4所示，渐开线曲线I上的任意的点P的曲率中心成为该点P的法线n与定圆C的切点b，该Pb之间的距离成为点P的渐开线曲线I的曲率半径。当然，曲率半径以及曲率中心根据点P而不同。
而且，若在定圆C上等间距地反复描绘这样的渐开线曲线I，则可得到图5所示的放射状的渐开线曲线I的组(渐开线曲线组)。而且，如图5所示，可知各渐开线曲线I的法线n方向上的间隔w’在任一位置P上均固定。
由此，若沿这样的渐开线曲线I形成各吸声分离器20，则不使各吸声分离器20的厚度变化，便应能够确保上述那样的固定的流路宽度w。通过将该通路宽度w形成为从消音的观点看适合于消音的频率的波长的尺寸，从而有效地由吸声分离器20对该频率的声音的能量进行吸声，进而能够得到较大的消音量。例如，在基本频率为1650Hz的情况下，其波长是音速340(m/s)÷频率1650(Hz)＝20.6cm。并且，在基本频率的倍音为3300Hz的情况下，其波长是音速340(m/s)÷频率3300(Hz)＝10.3cm。而且，若以适合于该波长的方式调整流路宽度w，则对基本频率的1650Hz和该基本频率的倍音的3300Hz的噪声高效地进行消音。
并且，该本实施方式中，由任意的吸声分离器20和与其相邻的其它吸声分离器20构成的一对吸声分离器20、20的排列间距p(参照图2)被设定为与作为适合于为应消音的噪声的波长(例如，与基本频率对应的波长)的值的波长相同的尺寸。此外，排列间距p与流路宽度w加上吸声分离器20的厚度t所得的值等价。
作为这样的吸声分离器20的具体构造的一个例子，可以举出如下例子：如图6所示，在由与渐开线曲线相符地加工为弓形的由玻璃棉纤维构成的玻璃棉板21的中央部分夹持芯板22，并为了防止空气的流动所产生的纤维的飞散而用铝制冲压板23保护板21的表面。
此外，在图6的吸声分离器20中，长边方向的前端部由被加工为减小流动阻力的形状的铝制挤出型材24保护。
并且，作为吸声分离器20的具体构造的另外一个例子，可以举出如下例子：如图7所示，在与图6相同的芯板22的两面利用粘接剂牢固地粘贴有使聚酯纤维彼此热熔敷而加工为软质的板状而成的聚酯板26。该图7的吸声分离器20也与图6相同，长边方向的前端部被加工为减小流动阻力的形状。其中，由于图7的吸声分离器20的聚酯纤维彼此被热熔敷，所以不产生玻璃棉板21那样空气的流动所引起的飞散，所以不需要保护表面。
其中，吸声分离器20的具体构造不限于图6以及图7所示的构造。
接下来，对由上述的结构构成的本实施方式的作用进行说明。
如图1中实线的箭头所示，当由压缩机3吸入的空气从增压机用消音器1的径向的外侧(外周侧)流入时，其大部分会向消音元件15的相邻的各一对吸声分离器20、20之间的各流路19分散。而且，向各流路19分散后的空气以朝向径向的内侧的方式在各流路19内流动。此时，规定各流路19的形状的吸声分离器20沿渐开线曲线而形成为平滑的形状，从而能够抑制各流路19中的空气向陡峭的方向转换而能够抑制压力损失。而且，当像这样在各流路19内流动的空气从各吸声分离器20的内周端向作为各流路19的外部的增压机用消音器1内的中央部释放之后，在被吸入空气吸入口4侧再被压缩机3压缩之后向未图示的发动机的汽缸高效地供给。
另一方面，在这样的空气的吸入时，由压缩机3产生了的噪声如图1中虚线的箭头所示，以与空气的流动相反的方式从空气吸入口4侧向增压机用消音器1内的中央部流入，之后从径向的内侧朝向外侧放射。
此时，各吸声分离器20形成为沿着渐开线曲线的形状，从而不需要使各吸声分离器20的厚度变化，便能够将各流路19的流路宽度w设定为适合于应消音的噪声的波长λ的固定值λ/2，进而利用简易的结构能够对与波长λ对应的噪声有效地进行消音(参照《机械噪声手册(工业图书)》第506页正文第10行)。并且，此时，由于各吸声分离器20的间距p设定为适合于应消音的噪声的波长λ的固定值λ，所以能够对与波长λ对应的噪声进行更加有效地消音。另外，此时，若波长λ是与基本频率对应的波长，则能够进一步增加消音量。
并且，对于通过使间距p与λ一致来得到有关与λ对应的噪声的较高的消音量而言，刊载在于1975年发表的《关于吸声管路的衰减特性》(日本声学学会杂志31卷8号，东京大学生产研究所，小幡辉夫，平田贤，大西伊逸雄，西脇仁一)中。
由此，根据本实施方式，在低价的圆筒外周吸入型的消音器1中，通过使用形成为沿着渐开线曲线的形状的吸声分离器20，从而能够将相邻的一对吸声分离器20、20之间的流路宽度19容易地维持为定值，所以使该流路宽度19适合于应消音的噪声的波长，从而当吸声分离器20的设置空间在径向上受到制约的情况下能够有效地增加消音量。
并且，根据使用本实施方式的增压机用消音器1的增压机，作为增压机而实现小型化，而且虽是高旋转也能够以肃静的运转实现高压力比以及高效率。
此外，对于定义渐开线曲线I的定圆C的半径而言，也可以根据所希望的消音量来适当地变更。例如，对于图3所示的结构，若变更仅使定圆C的半径变小，则渐开线曲线I的曲率变大，而相邻的一对渐开线曲线I、I彼此的间隔w’变窄，并且，离起点a固定的距离区间的部位I’的长度也变长。而且，若使这样的形状反映于吸声分离器20，则流路宽度w变窄，换言之，流路截面积变小，并且得到流路长较长的流路19，从而消音量进一步变高。这根据上述的《关于吸声管路的衰减特性》中刊载的消音量的计算式、即R＝K×(P÷S)×L也能够明确。其中，R：在吸声板的通路之间得到的消音(dB)，K：与消音量相关的系数，P：通路截面中的吸声面的周长(m)，S：通路截面积(m3)，L：通路长度(m)。
并且，对于吸声分离器20的片数，也可以根据所希望的消音量来适当地变更。例如，针对图2所示的结构，若仅增加吸声分离器20的片数，则流路宽度w变窄，因而消音量增加。
图8中表示定义这样的情况下的各吸声分离器20的形状的渐开线曲线组。
(第二实施方式)
接下来，参照图9以及图10对增压机用消音器1的第二实施方式进行说明。
在本实施方式的增压机用消音器1中，相邻的一对吸声分离器20、20之间的流路19的流路宽度w在其流路19中是固定值，这与第一实施方式相同。
其中，在本实施方式中，并不如第一实施方式那样在所有的相邻的一对吸声分离器20、20之间，流路19的流路宽度w均设定为相等的值。
即，在本实施方式中，如图9所示，任意的吸声分离器20和与其相邻的其它吸声分离器20形成为基于在定圆C的半径(相同半径)ri以及不同的起点a彼此的角度间隔di相互不同的多个图案的渐开线曲线的组I(ri，di)(i是1～图案数)中、与任一图案相当的渐开线曲线的组的形状。
此外，为方便说明，图9中表示了三个图案，但不需要限定于此。并且，就各图案彼此而言，还可以是定圆C的半径ri以及不同的起点a彼此的角度间隔di中的任一方一致。
而且，在本实施方式中，将上述多个图案全部分配为多个吸声分离器20中的任一相互相邻的吸声分离器20彼此的形状，从而如图10所示，具有与多个图案分别对应的相互不同的固定值的流路宽度w1、w2、w3的流路19根据周向的位置而选择性地配置。
此外，图10中，为方便说明，三个流路w1、w2、w3彼此之间的间隔比较宽，但从确保消音量的观点看，也可以使各流路w1、w2、w3彼此之间尽量窄。
根据这样的结构，由于能够使按照流路19而适合的噪声的波长不同，所以能够灵活对应因压缩机3的转速变动而产生的应消音的噪声的波长的变化(例如，与基本频率对应的波长随基本频率的变化而产生的变化)，从而能够稳定地维持较高的消音量。
(第三实施方式)
接下来，参照图11至图21对增压机用消音器1的第三实施方式进行说明。
在本实施方式中，任意的吸声分离器20和与其相邻的其它吸声分离器20分别形成为沿着如下复合曲线段的形状，该复合曲线段是将以同心的定圆为基准的渐开方向为正转(相同方向)或者反转(相反方向)的多个渐开线曲线的一部分彼此连接在一起而形成的。其中，相互相邻的吸声分离器20彼此形成为沿着同心并且相同半径而起点不同的各渐开线曲线中的、距离起点的距离区间相同的部位的形状，上述这样的基本结构本身与上述的各实施方式相同。
作为本实施方式的具体结构，例如可以举出：如图11所示那样吸声分离器20以及流路19折弯为“く”形状而成的结构；和如图12(a)的整体图以及图12(b)的主要部分放大图所示那样吸声分离器20以及流路19大致折弯为“S”字状而成的结构。
此处，如图13所示，图11的结构基于曲线段L1，该曲线段L1是将以作为复合曲线段的同心的定圆C1、C2为基准的渐开方向(解开线的方向)反转了的两根渐开线曲线I1、I2的一部分彼此连接在一起而成的。此处，如图13所示，还可以是定圆C1、C2为同一物(换言之，同心同径或渐开线曲线I1、I2同曲率)，并且两根渐开线曲线I1、I2的起点间隔为相互等间隔。其中，不需要限定于这样的结构，也可以使定圆C1、C2的半径相互不同。
另一方面，如图14以及图15所示，图12的结构基于如下曲线段L2，该曲线段L2是将以作为复合曲线段的同心异径的定圆C1、C2、C3(C2＜C1＜C3)为基准的渐开方向正转或者反转了的三根渐开线曲线I1、I2、I3的一部分彼此连接在一起而成的。其中，如图12(b)所示，吸声分离器20还基于与和渐开线曲线I3的内端连接的径向平行的直线的形状
此外，图15中，个别地表示作为图14的复合曲线段的基础的各渐开线曲线I1、I2、I3。并且，图14以及图15中，di是作为吸声分离器20的内径的直径，图15中，r1、r2、r3是与各渐开线曲线I(I1、I2、I3)分别对应的定圆(C1、C2、C3)的半径，图14中，do是作为吸声分离器20的外径的直径。
此处，根据图15可知，渐开线曲线I2和I3的渐开方向相同，渐开线曲线I2(或I3)和I1的渐开方向反转。
根据这样的第三实施方式的结构，由于能够使与由压缩机3吸入的空气的流动相反地在流路19内行进的噪声的声波容易碰撞吸声分离器20，所以能够高效地进行吸声分离器20对噪声的吸声，从而能够进一步增加消音量。
接下来，通过与以往的增压机用消音器的具体例(比较例)的比较，来对本实施方式的增压机用消音器1的具体例(实施例)所产生的消音效果进行说明。
〔比较例〕
首先，如图16(a)的整体图以及图16(b)的主要部分放大图所示，比较例的增压机用消音器(圆筒外周吸入型)具备消音元件15’，该消音元件15’在消音器的外径与内径之间同心放射状地排列有Z形形状的吸声分离器20’。
其中，对于消音元件15’而言，将处理风量设为44m3/m，并且如图16(a)所示，与增压机的外形相称地将外径设为2100mm，此外与增压机的吸入口径相符地将内径设为1300mm。
此处，为了使与图17的最上层的折线图表(A特性)对应的听觉(A特性)修正后的增压机内部的产生噪声150dB(A)在增压机的周围减少至105dB(A)以下，在增压机用消音器整体中需要45dB(A)以上的消音量。而且，该消音量中，消音元件15’需要承担29dB(A)以上的消音量。此外，A特性修正后的噪声等级L能够作为A特性中的按频率的声压等级L1～Ln的合成式L＝10log(10L1/10+10L2/10+10L3/10+…+10Ln/10)而求解(参照《机械噪声手册(工业图书)》第8页)。
因此，为了以占据产生噪声的大部分的基本频率1650Hz以上的高频率区域即3300Hz为中心对30dB(A)进行消音，在外径与内径之间的间隔400mm的空间内得到有效的消音量，比较例的增压机用消音器具备以下所示的更加具体的结构。
即，如图16(a)所示，比较例的增压机用消音器中，吸声分离器20’的片数是48片，在周向上等间隔地排列。并且，吸声分离器20’的形状形成为从外径朝向内径弯曲成“く”形状，而且其前端(内端)朝向中心而以与径向平行的方式折弯而成的大致Z形。另外，如图16(b)所示，吸声分离器20’的厚度t是25mm，流路宽度w是75mm，吸声分离器20’的排列间距p是100mm，流路长度(延长长度)l是450mm。
像这样构成的比较例的增压机用消音器中，流路宽度w与流路长度l的比是l/w＝450(mm)/75(mm)＝6.0，消音最好的频率能够通过下述两种方法来计算。
＜根据波长λ与流路宽度w的关系的计算＞
作为第一计算方法，若根据波长λ与流路宽度w的关系来计算消音最好的频率，则如下所示。
即，首先，由于流路宽度w＝75mm相当于厚度t＝25mm的3倍，所以下式成立。
w＝3t…(1)
接下来，若在排列间距p与流路宽度w之间使用式(1)的结果，则下式成立。
p＝w+t
＝w+(1/3)w
＝(4/3)w…(2)
而且，若在用于有效地对波长λ的噪声进行消音的条件p/λ＝1中代入式(2)的右边而消除p，则作为波长λ与流路宽度w的关系式，能够导出下式。
w＝(3/4)λ…(3)
接下来，如下式所示，通过将式(3)变形并代入w＝75mm，来求解波长λ。
λ＝(4/3)w
＝(4/3)×75(mm)
＝100(mm)…(4)
而且，消音最好的频率f根据与音速v＝340m/s以及波长λ的关系来如下式求解。
f＝v/λ
＝340(m/s)/0.100(m)
＝3400(Hz)…(5)
＜根据波长λ与排列间距p的关系的计算＞
接下来，作为第二计算方法，若根据波长λ与排列间距p的关系来计算消音最好的频率，则如下所示。
即，首先，根据波长λ与排列间距p的关系式得到下式。
p＝λ
≡λ＝P
＝100(mm)…(6)
而且，消音最好的频率f根据与音速v＝340m/s以及波长λ的关系来如下式求解。
f＝v/λ
＝340(m/s)/0.100(m)
＝3400(Hz)…(7)
该式(7)的计算结果与上述的根据波长λ与流路宽度w的关系的计算结果一致。
而且，这样的比较例的增压机用消音器中，消音元件15’单体的消音特性的实测值如图18所示，通过在组装有消音元件15’的状态下的增压机用消音器后的噪声特性(A特性)的实测值如图17的最下层的折线图表所示。此外，图17的中层所示的折线图表表示通过在未组装消音元件15’的状态下的增压机用消音器后的噪声特性(A特性)的实测值。
此处，如图18所示，消音元件15’单体的消音特性具有如下那样稍微尖锐的山形的特征：接近设计值的3400Hz(高频率区域的中心3300Hz)的3150Hz的消音量成为峰值，并且在3150Hz前后的规定范围的频率区域内表示30dB以上的消音量。
并且，与图17的最下层的折线图表对应的A特性修正后的噪声是104dB(A)，成为目标的105dB(A)以下。
然而，在这样的比较例的增压机用消音器中，如图17的最下层的折线图表所示可知：基本频率1650Hz的噪声的等级相对于前后的频率(1250Hz、2000Hz)的等级超出15dB以上，从而基本频率与倍音的消音量不均等。
这样的噪声特性不能说平衡良好地减少基本频率1650Hz以及其倍音的3300Hz的噪声等级。
〔实施例〕
与此相对，实施例的增压机用消音器1中，如图19(a)的整体图以及图19(b)的主要部分放大图所示，具备消音元件15，该消音元件15在消音器的外径与内径之间同心放射状地排列有沿着由三个渐开线曲线构成的复合曲线段的大致S形形状的吸声分离器20。
其中，与比较例相同，对于消音元件15而言，将处理风量设为44m3/m，并且如图19(a)所示，与增压机的外形相称地将外径设为2100mm。另一方面，如图19(a)所示，对于内径，比比较例稍小地设为1100mm。
此处，在实施例中，为了与比较例相比增加消音量，以将与图20的最上层的图表(与图17的最上层的图表相同的图表)对应的听觉(A特性)修正后的增压机内部的产生噪声150dB(A)在增压机的周围减少至100dB(A)以下为目的。
由此，在实施例中，增压机用消音器整体中需要50dB(A)以上的消音量，其中，消音元件15需要承担34dB(A)以上的消音量。
即，实施例的消音元件15(必要消音量34dB(A))相对于比较例的消音元件15’(必要消音量29dB(A))，需要增加5dB(A)的消音量。
因此，在实施例中，为了高效地减少比较例中未完成的占据产生噪声的大部分的基本频率1650Hz和其倍音的3300Hz双方的噪声的等级，而以使消音的峰值频率成为比比较例(3400Hz)低的2475Hz(基本频率1650Hz与倍音3300Hz的中间频率)为目标。
而且，为了以这样的消音的峰值频率2475Hz为中心对35dB(A)进行消音，并在外径与内径之间的间隔500mm的空间内得到有效的消音量，实施例的增压机用消音器具备以下所示的更加具体的结构。
即，如图19(a)所示，实施例的增压机用消音器中，使用了渐开线曲线的吸声分离器20的片数是24片，在周向上等间隔地排列。并且，如图19(b)所示，吸声分离器20的厚度t是40mm，流路宽度w是100mm，吸声分离器20的排列间距p是140mm，流路长度l是650mm。
像这样构成的实施例的增压机用消音器中，流路宽度w与流路长度l的比是l/w＝650(mm)/100(mm)＝6.5，与比较例相同，消音最好的频率能够通过下述两种方法来计算。
＜根据波长λ与流路宽度w的关系的计算＞
作为第一计算方法，若根据波长λ与流路宽度w的关系来计算消音最好的频率，则如下所示。
即，首先，由于流路宽度w＝100mm相当于厚度t＝40mm的2.5倍，所以下式成立。
w＝2.5t…(8)
接下来，若在排列间距p与流路宽度w之间使用式(8)的结果，则下式成立。
p＝w+t
＝w+(2/5)w
＝(7/5)w…(9)
而且，若在用于有效地对波长λ的噪声进行消音的条件p/λ＝1中代入式(9)的右边而消除p，则作为波长λ与流路宽度w的关系式，能够导出下式。
w＝(5/7)λ…(10)
接下来，如下式所示，通过将式(10)变形并代入w＝100mm，来求解波长λ。
λ＝(7/5)w
＝(7/5)×100(mm)
＝140(mm)…(11)
而且，消音最好的频率f根据与音速v＝340m/s以及波长λ的关系来如下式求解。
f＝v/λ
＝340(m/s)/0.140(m)
＝2429(Hz)…(12)
＜根据波长λ与排列间距p的关系的计算＞
接下来，作为第二计算方法，若根据波长λ与排列间距p的关系来计算消音最好的频率，则如下所示。
即，首先，根据波长λ与排列间距p的关系式得到下式。
p＝λ
≡λ＝P
＝140(mm)…(13)
而且，消音最好的频率f根据与音速v＝340m/s以及波长λ的关系来如下式求解。
f＝v/λ
＝340(m/s)/0.140(m)
＝2429(Hz)…(14)
该式(14)的计算结果与上述的根据波长λ与流路宽度w的关系的计算结果一致。
而且，这样的实施例的增压机用消音器中，消音元件15单体的消音特性的实测值如图21所示，通过在组装有消音元件15的状态下的增压机用消音器后的噪声特性(A特性)的实测值如图20的最下层的折线图表所示。此外，图20的中层所示的折线图表表示通过在未组装消音元件15的状态下的增压机用消音器1后的噪声特性(A特性)的实测值，该图表与图17的中层的图表相同。
此处，如图21所示，消音元件15单体的消音特性具有如下那样稍微平缓的山形的特性：接近峰值频率的设计值2475Hz(根据流路宽度w以及排列间距p得到的计算值2429Hz)的2500Hz的消音量成为峰值，并且在2500Hz前后的规定范围的频率区域内表示35dB以上的消音量。从该图亦可知：在表示35dB以上的消音量的频率区域内包括作为增压机(噪声)的基本频率的1650Hz和倍音3300Hz双方。
并且，与图20的最下层的折线图表对应的A特性修正后的噪声是98dB(A)，成为目标的100dB(A)以下。
另外，如图21所示，根据实施例，通过将消音峰值频率设为基本频率(1650Hz)与倍音(3300Hz)的中间，从而基本频率附近的1600Hz的消音量成为39dB，倍音附近的3150Hz的消音量成为42dB，能够得到大致同值的消音量。这表示了，相对于消音峰值频率偏向倍音的图18的比较例(1600Hz的消音量是28dB，3150Hz的消音量是41dB)，改善了基本频率-倍音之间的消音量的不均等的问题。
对于这样的实施例的效果而言，若将设置有消音元件15的状态下的增压机用消音器1通过后的噪声特性(图20的最下层的折线图表)和比较例(图17的最下层的折线图表)进行比较，则会更加清楚。
即，如图17的最下层的折线图表所示，在比较例中，基本频率附近的1600Hz的噪声成为103dB，倍音附近的3150Hz的噪声成为88dB，两者存在15dB的差。并且，在比较例中，基本频率附近(1600Hz)的噪声103dB相对于A特性修正后的噪声104dB(A)仅存在1dB的差，从而基本频率的噪声给予整体的影响大。
与此相对，如图20的最下层的折线图表所示，在实施例中，基本频率附近的1600Hz的噪声成为92dB，倍音附近的3150Hz的噪声成为87dB，两者的差减少为5dB。并且，在实施例中，基本频率附近(1600Hz)的噪声92dB相对于A特性修正后的噪声98dB(A)具有6dB的差，从而相对于比较例缓和了基本频率的噪声给予整体的影响。
由此，根据实施例的增压机用消音器1，与比较例的增压机用消音器不同，能够以使基本频率1650Hz以及倍音3300Hz双方大致成为同值的方式平衡良好地进行消音。
并且，根据实施例的增压机用消音器，由于相对于比较例的增压机用消音器，能够将消音元件15的吸声分离器20的片数从48片(比较例)减少(减半)为24片(实施例)，所以即使考虑吸声分离器20的厚度(40mm)比比较例(25mm)厚、流路长度l(650mm)比比较例(450mm)长，也能够得到大幅度降低的成本。
此外，本发明不限定于上述的三个实施方式，能够根据需要而进行各种变更。
例如，也可以组合第二实施方式和第三实施方式。
符号的说明
1—增压机用消音器，3—压缩机，4—空气吸入口，19—流路，20—吸声分离器。

Claims (8)

1.一种增压机用消音器，其安装在空气吸入口，该空气吸入口进行由设于增压机的压缩机得到的空气的吸入，该增压机用消音器用于在上述空气的吸入时对由上述压缩机产生的噪声进行消音，上述增压机用消音器的特征在于，板状的多个吸声分离器构成为，以沿着上述空气吸入口的内周的方式在以规定的中心轴为中心的周向上分别设置间隙部地放射状排列，来进行以上述各间隙部为流路的、从径向的外侧朝向内侧的上述空气的吸入，并且与该空气的流动相反地从上述内侧朝向上述外侧放射的上述噪声被上述多个吸声分离器吸收而消音，
任意的上述吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它上述吸声分离器形成为沿着如下部位的形状，该部位是以与上述中心轴同心并且互为相同半径的定圆为基准的起点不同的多个渐开线曲线的各渐开线曲线的、距离上述起点的距离区间相同的部位，
上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器之间的上述流路中的上述渐开线曲线的法线方向的尺寸即流路宽度设定为适合于应消音的上述噪声的波长的规定的固定值。
2.根据权利要求1所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器形成为如下形状，即作为上述多个渐开线曲线而基于上述相同半径以及/或者上述不同的起点彼此的间隔不同的多个图案的上述渐开线曲线的组中的、与任一图案相当的上述渐开线曲线的组的形状，将上述多个图案全部分配为上述多个吸声分离器中任意的相互相邻的一对吸声分离器彼此的形状，从而按照上述周向的位置选择性地配置与上述多个图案分别对应的具有上述固定值的流路宽度的流路。
3.根据权利要求1或2所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述任意的吸声分离器、和与该吸声分离器在上述周向上相邻的其它吸声分离器分别形成为沿着如下复合曲线段的形状，该复合曲线段将以同心的定圆为基准的渐开方向正转或者反转后的多个渐开线曲线的一部分彼此连接在一起而成。
4.根据权利要求1或2所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述固定值是上述应消音的噪声的波长的1/2的尺寸。
5.根据权利要求1或2所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述吸声分离器的排列间距设定为适合于上述应消音的噪声的波长的值。
6.根据权利要求5所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述排列间距是与上述应消音的噪声的波长相同的尺寸。
7.根据权利要求1或2所述的增压机用消音器，其特征在于，
上述应消音的噪声的波长是与上述噪声的基本频率对应的波长。
8.一种增压机，其特征在于，
将如下的增压机用消音器配备在压缩机上，
多个吸声分离器以沿着空气吸入口的内周的方式在以规定的中心轴为中心的周向上分别设置间隔地放射状排列，并且形成为沿着具有以与上述中心轴同心的定圆为基准的起点的渐开线曲线的形状，
由在上述周向上相邻的吸声分离器形成的流路宽度设定为适合于应消音的噪声的波长的规定宽度。
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