CN109923310A - 消声器 - Google Patents

Abstract

消声器(1)具备：膨胀部(20)，其具有喷出口(22)且在内部划分出膨胀室(21)；声响器件，其具有在内部划分出引导室(11)的有限长度的引导管(10)；连接部(30)，其设置有将膨胀室(21)与引导室(11)连通的连通孔(32)；以及止回阀(5)，其用于防止从引导室(11)通过连通孔(32)向膨胀室(21)流动的压缩空气回流。止回阀(5)具备：阀座(33)，其设置于连接部(30)；阀芯(25)，其与阀座(33)抵接而将连通孔(32)堵塞；以及弹簧(26)，其将阀芯(25)朝向阀座(33)施力。阀芯(25)具备：锥状部(25a)，其是设置于周缘部并与阀座(33)抵接的部分，且所述锥状部具有朝向阀座(33)而前端变细的形状；平板部(25b)，其设置于锥状部(25a)的内侧；以及凹部(25c)，其设置于与阀座(33)对置的面的相反面。

Description

消声器

技术领域

本发明涉及消声器。

背景技术

在如泵或压缩机那样伴随流体的移动的装置中，已知在流体的出口处产生了导致噪声的较大声波。从防止噪声的观点出发，能够衰减该声波是有用的。

例如专利文献1中公开了具备这种声波的衰减功能的消声器。专利文献1的消声器具有使从真空泵的排气口排出的气体所具有的噪声降低的消声功能。此外，该消声器具备止回阀，除了上述消声功能以外还具有抑制气体的回流的回流抑制功能。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－289167号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的消声器所具备的止回阀是为了实现回流抑制功能而设置的，并不作为消声要件发挥作用。因此，该消声器针对止回阀结构还有改善的余地。

本发明的实施方式是在这样的状况下进行的，其目的在于，提供一种具有兼备回流抑制功能和消声功能的止回阀结构的消声器。

用于解决课题的方案

本发明的实施方式的消声器具备：膨胀部，其具有喷出口且在内部划分出膨胀室；声响器件，其具有在内部划分出引导室的有限长度的引导管；连接部，其设置有将所述膨胀室与所述引导室连通的连通孔；以及止回阀，其用于防止从所述引导室通过所述连通孔向所述膨胀室流动的流体回流，其中，提供如下消声器，所述止回阀具备：阀座，其设置于所述连接部；阀芯，其与所述阀座抵接而将所述连通孔堵塞；以及施力构件，其将所述阀芯朝向所述阀座施力，所述阀芯具备：锥状部，其是设置于周缘部并与所述阀座抵接的部分，所述锥状部具有朝向所述阀座而前端变细的形状；平板部，其设置于所述锥状部的内侧；以及凹部，其设置于与所述阀座对置的面的相反面。

根据该结构，能够提供具有兼备回流抑制功能和消声功能的止回阀结构的消声器，与以往相比，能够节省空间地获得较高的消声效果。具体而言，在阀芯与阀座抵接时，由于利用锥状部堵塞连通孔，因此能够准确地堵塞连通孔。假设，阀芯不具有锥状部而利用平板部堵塞连通孔的情况下，根据平板部的组装公差或制造公差等，无法准确地与阀座抵接，即无法准确地堵塞连通孔，有可能无法发挥作为止回阀的功能。在上述结构中，通过锥状部来抑制该问题，能够稳定地抑制流体的回流。此外，通过使阀芯的一部分为锥状，能够提高阀芯的刚性，因此能够使用于获得必要的弯曲刚性的板厚变薄。其结果是，与单纯为平板状的情况相比，能够使阀芯轻量化，降低成本。另外，由于阀芯利用锥状部与阀座抵接，与利用平板部抵接的情况相比，流体的流路逐渐扩大，因此能够抑制压力损失的增大。另外，由于止回阀具备施力构件，因此仅在施力构件的上游侧(引导室侧)的压力比下游侧(膨胀室侧)高出一定以上的情况下，止回阀打开。即，能够通过施力构件简单地实现回流抑制功能。另外，由于阀芯在与阀座对置的面的相反面具有凹部，因此产生与通过了连通孔的流体重叠的声波绕到凹部的衍射现象。因此，能够得到由声波的衍射衰减带来的消声效果。另外，由于保持阀芯的面与具有喷出口的面不同，因此能够从喷出口以外的位置接近(Access)阀芯。因此，例如即使在喷出口之后的位置设置配管的情况下，也能够在不拆下配管的情况下进行止回阀的维护。为了这样有效地维护止回阀，优选在膨胀部设置喷出口以外的开口部，以使能够从喷出口以外的位置、自外部接近止回阀。

可以的是，所述消声器还具备对所述止回阀的最大开度进行限制的限制构件。

根据该结构，由于通过限制构件能够限制止回阀的最大开度，因此能够防止消声效果显著减弱。具体而言，当止回阀的开度变大时，由于不与阀芯干渉而通过至喷出口的声波增加，因此由阀芯产生的声波的衰减量变小。即，阀芯越处于接近阀座的位置，越能够期待较大的消声效果。在上述结构中，由于止回阀的最大开度受到限制，因此即使在最大开度下也能够确保规定的衰减量。规定的衰减量根据由限制构件限制的止回阀的最大开度而变化，但这可以根据所允许的噪声的音量来决定。

可以的是，所述限制构件隔着所述阀芯设置于与所述阀座相反的一侧，所述阀芯比所述限制构件朝向所述喷出口突出。

根据该结构，由于阀芯比限制构件朝向喷出口突出，因此隔着阀芯会阻碍从限制构件侧朝向阀座侧的声波的传递。因此，由于通过该阻碍使声波衰减，因此能够提高作为消声器的消声效果。

可以的是，在将所述连通孔与所述喷出口直线连结的空间内配置所述阀芯的至少一部分。

根据该结构，由于阀芯会干涉从膨胀室入口(连通孔)朝向膨胀室出口(喷出口)的声波，因此能够更可靠地获得由衍射衰减产生的消声效果。

可以的是，从所述连通孔的连通方向观察，所述阀芯的面积小于所述膨胀室的截面积的70％。

根据该结构，通过使阀芯在声响方面不成为刚性的边界，能够抑制朝向声响器件内的阀芯的声波与由阀芯反射的声波的共鸣。通常，阀芯越大，越阻碍声波的行进，因此阀芯越大消声效果越大。但是，若使阀芯增大一定以上，则在声响器件内产生朝向阀芯的声波与由阀芯反射的声波的共鸣。本申请发发现：在阀芯的面积相对于膨胀室的截面积为70％以上时，产生上述共鸣。因此，通过使阀芯的面积小于膨胀室的截面积的70％，能够防止阀芯作为刚性壁发挥作用，降低阀芯中的声波的反射量，抑制该共鸣。由此，能够抑制特定频率下的消声效果的下降。

可以的是，所述声响器件在所述引导室内具备共鸣防止结构。

根据该结构，通过共鸣防止结构，能够抑制声响器件内的共鸣，抑制特定频率下的消声效果的下降。特别是，在声响器件具备共鸣防止结构时，不论阀芯的形状如何都能抑制声响器件内的共鸣。因此，通过声响器件具备共鸣防止结构，不管是否有共鸣都能较大且适当地设计阀芯。

发明效果

根据本发明的实施方式，由于止回阀的阀芯具有锥状部，因此能够提供具有兼备回流抑制功能和消声功能的止回阀结构的消声器。

附图说明

图1是应用了本发明的第一实施方式的消声器的装置的概要结构图。

图2是本发明的第一实施方式的消声器的示意性侧面剖视图。

图3是表示第一实施方式的消声器的消声量的曲线图。

图4是表示第一实施方式的消声器的第一变形例的示意性侧面剖视图。

图5是表示第一实施方式的消声器的第二变形例的示意性侧面剖视图。

图6是第二实施方式的消声器的示意性侧面剖视图。

图7是表示第二实施方式的消声器的比较例的示意性侧面剖视图。

图8是第三实施方式的消声器的示意性侧面剖视图。

图9是表示第三实施方式的消声器的变形例的示意性侧面剖视图

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

如图1所示，本实施方式的消声器1用于使与压缩机2喷出的压缩空气的流动重叠而传递的声波衰减。因此，本实施方式的消声器1配置于压缩机2的喷出流路4。

如图2所示，消声器1具备为圆管状且沿轴线L方向延伸的有限长度的引导管(声响器件)10、从轴线L方向观察直径比引导管10大的大致圆管状的膨胀部20、以及将它们流体性连接的连接部30。引导管10、膨胀部20和连接部30由一体的壳体3形成。需要说明的是，在本实施方式中，壳体3形成为大致圆管状，但例如也可以形成为多边管状。另外，引导管10、膨胀部20和连接部30也可以分别由单独的构件构成。

引导管10在内部划分出引导室11，该引导管10是用于将压缩机2(参照图1)喷出的压缩空气引导至后述的膨胀室21的圆管。

连接部30具备将引导室11和后述的膨胀室21隔开的分隔壁31。本实施方式的分隔壁31是壳体3的一部分，壳体3的内表面的一部分形成为朝向轴线L突出。在分隔壁31设置有连通引导室11和膨胀室21的圆形的连通孔32。即，本实施方式的分隔壁31从轴线L方向观察形成为环状。

膨胀部20在内部划分出膨胀室21，该膨胀部20具有以向与轴线L方向不同的方向喷出压缩空气的方式设置的喷出口22。在本实施方式中，喷出口22的喷出方向是与轴线L正交的方向，但喷出方向不局限于此，例如也可以是相对于轴线L倾斜的方向。

另外，在膨胀部20中，在与连接部30对置的端部设置有圆形的开口部23。开口部23被圆板状的盖体24封闭。从轴线L方向观察，盖体24的外形是与壳体3的外形大致相同的形状。盖体24能够装卸地安装于壳体3，例如通过螺纹紧固安装于壳体3。

在盖体24上经由弹簧(施力构件)26保持有能够封闭连通孔32的阀芯25。在连接部30上，由分隔壁31的一部分构成阀座33。即，由阀座33、阀芯25和弹簧26构成止回阀5。阀芯25通过弹簧26朝向阀座33施力，与阀座33抵接而堵塞连通孔32。

阀芯25设置于周缘部，并且是与阀座33抵接的部分，该阀芯25具备：环状的锥状部25a，其具有朝向阀座33而前端变细的形状；圆形的平板部25b，其设置于锥状部25a的内侧；以及凹部25c，其设置于与阀座33对置的面的相反面(盖体24侧的面)。以下，将阀芯25的两个主面中的阀座33侧的面称为表面，将与阀座33对置的面的相反面(盖体24侧的面)称为背面。即，凹部25c设置于阀芯25的背面。在本实施方式中，平板部25b与锥状部25a的厚度相同，阀芯25为一块板状。因此，阀芯25的表面的背侧形状为与背面的形状相似的形状。

另外，从轴线L方向观察时，圆形的连通孔32和平板部25b分别同心地设置，连通孔32的直径形成为比平板部25b的直径大。因此，即使在止回阀5关闭的状态下，阀芯25的平板部25b也不与阀座33抵接，阀芯25的锥状部25a与阀座33抵接。

另外，从轴线L方向观察，本实施方式的阀芯25的面积为膨胀室21的截面积的25％左右。特别是，阀芯25的面积优选小于膨胀室21的截面积的70％。在阀芯25的面积小于膨胀室21的截面积的70％的情况下，阀芯25在声响方面未成为刚性的边界，在引导室11中，能够抑制朝向阀芯25的声波与由阀芯25反射的声波的共鸣。

如图3所示，通常，阀芯25越大，越阻碍声波的行进，因此阀芯25越大消声量越大。但是，若使阀芯25增大一定以上，则在引导室11内产生朝向阀芯25的声波与由阀芯25反射的声波的共鸣，产生特定频率下的消声效果的下降(参照图3中的箭头)。本申请发明人发现：在阀芯25的面积相对于膨胀室21的截面积为70％以上时，产生上述共鸣。因此，通过使阀芯25的面积小于膨胀室21的截面积的70％，能够防止阀芯25作为刚性壁发挥作用，降低阀芯25中的声波的反射量，抑制该共鸣。由此，能够抑制特定频率下的消声效果的下降(参照图3中的箭头)。

对从以上的结构导出的第一实施方式的消声器1的作用进行说明。

参照图1及图2，当压缩机2工作时，从压缩机2的喷出口2a向喷出流路4喷出压缩空气，流入消声器1。流入消声器1内的压缩空气在引导管10内的引导室11沿轴线L方向朝向连接部30流动。接下来，压缩空气经由连接部30的连通孔32从引导室11流入膨胀室21。在压缩空气流入膨胀室21时，需要打开止回阀5。对引导室11与膨胀室21的压力进行比较，在引导室11的压力高于一定以上的情况下，止回阀5成为打开的状态，在相反的情况下，止回阀5成为关闭的状态。在此，用于使止回阀5打开的两室11、21的压力差根据弹簧26设定为所期望的压力差。在止回阀5打开的状态下，流入到膨胀室21的压缩空气的行进方向朝与轴线L正交的方向转弯，从喷出口22向喷出流路4喷出。

在膨胀部20中，相对于引导管10及喷出口22，形成有较大的流路截面。即，在压缩空气经由连通孔32从引导室11流入膨胀室21时，压缩空气的流路截面积变大。另外，在压缩空气从膨胀室21通过喷出口22喷出时，压缩空气的流路截面积变小。因此，在这两个部位阻抗急剧变化，声波在内部产生反射而衰减。具体而言，在引导室11与膨胀室21的边界部以及膨胀室21与喷出口22的边界部产生反射而使声波衰减。这样，通过设置膨胀室21使流路截面积变化，能够使与压缩空气的流动重叠而传递的声波衰减。

根据本实施方式，能够提供具有兼备回流抑制功能和消声功能的止回阀5的消声器1，与以往相比，能够节省空间地获得较高的消声效果。具体而言，在阀芯25与阀座33抵接时，由于利用锥状部25a堵塞连通孔32，因此能够准确地堵塞连通孔32。假设，阀芯25不具有锥状部25a而利用平板部25b堵塞连通孔32的情况下，根据平板部25b的组装公差或制造公差等，无法准确地与阀座33抵接，即无法准确地堵塞连通孔32，有可能无法发挥作为止回阀5的功能。在本实施方式的结构中，通过锥状部25a来抑制该问题，能够稳定地抑制压缩空气的回流。在此，回流是指压缩空气从膨胀室21通过连通孔32流向引导室11。此外，通过使阀芯25的一部分为锥状，能够提高阀芯25的刚性，因此能够使用于获得必要的弯曲刚性的板厚变薄。其结果是，与单纯为平板状的情况相比，能够使阀芯25轻量化，降低成本。另外，由于阀芯25利用锥状部25a与阀座33抵接，与利用平板部25b抵接的情况相比，压缩空气的流路逐渐扩大，因此能够抑制压力损失的增大。另外，由于止回阀5具备弹簧，因此仅在弹簧26的上游侧(引导室11侧)的压力比下游侧(膨胀室21侧)高出一定以上的情况下，止回阀5打开。即，能够通过弹簧26简单地实现回流抑制功能。另外，由于阀芯25在背面具有凹部25c，因此产生与通过连通孔32的压缩空气重叠的声波绕到凹部25c的衍射现象。因此，能够得到由声波的衍射衰减带来的消声效果。另外，由于保持阀芯25的面与具有喷出口22的面不同，因此能够从喷出口22以外的位置接近阀芯25。因此，例如即使在喷出口22之后的位置设置配管的情况下，也能够在不拆下配管的情况下进行止回阀5的维护。为了这样有效地维护止回阀5，优选如本实施方式那样在膨胀部20设置喷出口22以外的开口部23，以使能够从喷出口22以外的位置、自外部接近止回阀5。

另外，如图4所示的第一变形例那样，阀芯25也可以不是板状而是块状。即，阀芯25的厚度没有限制。在本变形例中，与第一实施方式同样地，阀芯25的表面的背侧形状为与背面的形状相似的形状。

另外，如图5所示的第二变形例那样，阀芯25的背面的凹部25c也可以是球面的一部分。进一步而言，凹部25c的形态没有特别限制，只要是产生上述的衍射衰减的形态即可。

(第二实施方式)

图6是第二实施方式的消声器1的示意性侧面剖视图。在本实施方式的消声器1中，除了限制构件27以外的结构与图2的第一实施方式相同。因此，对与图2所示的结构相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

本实施方式的消声器1还具备对止回阀5的开度进行限制的限制构件27。限制构件27从轴线L方向观察，设置成围绕弹簧26。限制构件27形成为盖体24的一部分以轴线L为中心呈圆筒状突出。即，限制构件27与连通孔32同心地设置。更详细而言，限制构件27隔着阀芯25设置于与阀座33相反的一侧(盖体24侧)。另外，阀芯25比限制构件27朝向喷出口22突出。当阀芯25克服弹簧26的施力而向远离阀座33的方向移动时，阀芯25的背面与限制构件27抵接，阀芯25的移动受到限制。从轴线L方向观察，限制构件27的直径比阀芯25的锥状部25a的直径小。另外，限制构件27的长度是即使在止回阀5以最大程度打开时，也在将连通孔32和喷出口22直线连结的空间S内配置阀芯25的至少一部分的长度。需要说明的是，图6示出了止回阀5打开到最大时的状态。

根据本实施方式，由于通过限制构件27能够限制止回阀5的最大开度，因此能够防止消声效果显著减弱。具体而言，当止回阀5的开度变大时，由于不与阀芯25干渉而通过至喷出口22的声波增加，因此由阀芯25产生的声波的衰减量变小。即，阀芯25越处于接近阀座33的位置，越能够期待较大的消声效果。在本实施方式中，由于止回阀5的最大开度受到限制，因此即使在最大开度下也能够确保规定的衰减量。规定的衰减量根据由限制构件27限制的止回阀5的最大开度而变化，但这可以根据所允许的噪声的音量来决定。

另外，由于阀芯25比限制构件27朝向喷出口22突出，因此隔着阀芯25会阻碍从限制构件27侧朝向阀座33侧的声波的传递(参照图6的虚线箭头)。因此，由于通过该阻碍使声波衰减，因此能够提高作为消声器1的消声效果。与此相对，如图7所示的比较例那样，在阀芯25不是比限制构件27朝向喷出口22突出的情况下，无法像图6所示的情况那样隔着阀芯25阻碍从限制构件27侧朝向阀座33侧的声波的传递。因此，无法提高作为消声器1的消声效果。

另外，即使在止回阀5以最大程度打开时，也由于在将连通孔32和喷出口22直线连结的空间S内配置有阀芯25的至少一部分，因此阀芯25会干涉从膨胀室21的入口(连通孔32)朝向膨胀室21的出口(喷出口22)的声波，能够更可靠地获得由衍射衰减产生的消声效果。

(第三实施方式)

图8是第三实施方式的消声器1的示意性侧面剖视图。在本实施方式的消声器1中，除了在引导室11内设置有共鸣防止结构以外的结构与图6的第二实施方式相同。因此，对与图6所示的结构相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

在本实施方式中，作为共鸣防止结构，在引导室11内配置有吸音材料12。吸音材料12例如由玻璃棉或岩棉等多孔质材料构成，粘贴于引导管10的内侧面。除此以外，在使用环境为高温的情况下，也可以使用铁或不锈钢等金属纤维材料作为吸音材料12。

根据本实施方式，通过设置吸音材料12作为共鸣防止结构，能够抑制引导管10内的共鸣，能够抑制特定频率下的消声效果的下降。由此，不论阀芯25的形状如何都能抑制共鸣。因此，不管是否有共鸣都能将阀芯25较大且适当地设计。需要说明的是，在本实施方式中，由引导管10和吸音材料12构成声响器件。

另外，如图9所示的变形例那样，作为共鸣防止结构，也可以取代上述吸音材料12而设置多个褶皱状的突出部13。突出部13从引导管10的内表面朝向轴线L突出。在从轴线L方向观察时，突出部13成为在圆形状的平板的中央设置有贯通孔的形状。需要说明的是，在本变形例中，由包含突出部13的引导管10构成声响器件。

以上，对本发明的具体实施方式及其变形例进行了说明，但本发明并不局限于上述方式，能够在本发明的范围内进行各种变更来实施。例如，也可以将适当组合各个实施方式的内容而得到的内容作为本发明的一个实施方式。

附图标记说明：

1 消声器

2 压缩机

2a 喷出口

3 壳体

4 喷出流路

5 止回阀

10 引导管(声响器件)

11 引导室

12 吸音材料(声响器件)

13 突出部(声响器件)

20 膨胀部

21 膨胀室

22 喷出口

23 开口部

24 盖体

25 阀芯

25a 锥状部

25b 平板部

25c 凹部

26 弹簧(施力构件)

27 限制构件

30 连接部

31 分隔壁

32 连通孔

33 阀座。

Claims (6)

1.一种消声器，其具备：

膨胀部，其具有喷出口且在内部划分出膨胀室；

声响器件，其具有在内部划分出引导室的有限长度的引导管；

连接部，其设置有将所述膨胀室与所述引导室连通的连通孔；以及

止回阀，其用于防止从所述引导室通过所述连通孔向所述膨胀室流动的流体回流，

其中，

所述止回阀具备：

阀座，其设置于所述连接部；

阀芯，其与所述阀座抵接而将所述连通孔堵塞；以及

施力构件，其将所述阀芯朝向所述阀座施力，

所述阀芯具备：

锥状部，其是设置于周缘部并与所述阀座抵接的部分，所述锥状部具有朝向所述阀座而前端变细的形状；

平板部，其设置于所述锥状部的内侧；以及

凹部，其设置于与所述阀座对置的面的相反面。

2.根据权利要求1所述的消声器，其中，

所述消声器还具备对所述止回阀的最大开度进行限制的限制构件。

3.根据权利要求2所述的消声器，其中，

所述限制构件隔着所述阀芯而设置于与所述阀座相反的一侧，

所述阀芯比所述限制构件朝向所述喷出口突出。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的消声器，其中，

在将所述连通孔与所述喷出口直线连结的空间内配置有所述阀芯的至少一部分。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的消声器，其中，

从所述连通孔的连通方向观察，所述阀芯的面积小于所述膨胀室的截面积的70％。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的消声器，其中，

所述声响器件在所述引导室内具备共鸣防止结构。