JP2007107847A - 絞り装置および冷媒用配管 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒用配管において、別部品、別部材を付け加えることなく、圧損を大きくすることもなく、特に耳障りな不快音の音源レベルを低減し、騒音低減を効果的に行うこと。
【解決手段】出口継手管１８に、当該継手管１８のばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部（管面を変形させた凹凸形状部２１）を付与する。
【選択図】図１

Description

この発明は、流体回路に用いられる絞り装置および冷媒用配管に関し、特に、冷媒回路等において絞り部の下流側に継手管を有する絞り装置および冷媒用配管の騒音低減に関するものである。

冷凍サイクル装置の冷媒回路等において、冷媒等の流体が膨張弁等の絞り部を通過することにより生じる騒音が問題になっている。

この騒音発生のメカニズムについて、図１４を参照して説明する。冷凍サイクル装置の冷媒回路における電動式膨張弁（可変絞り弁）１００を、冷媒が、入口継手管１０１、ニードル弁体１０２と弁ポート１０３による絞り部１０４、出口継手管１０５へ流れると、絞り部１０４を通過した冷媒は、相状態（気相、液相、気液二相）により異なるものの、出口継手管１０５のＡ部において、膨張に伴い圧力の粗密（膨張波）を生じ、振動流れになる。

振動流れは、符号Ｂによって示されているように、出口継手管１０５内において、出口継手管１０５の内周壁に衝突し、反射して次の振動を誘起することを繰り返して管内を進行する。様々な振動が混ざり合った冷媒流れは、出口継手管１０５内において、管内通過音（冷媒流れの振動）として、大きくなる。

この冷媒流れの振動によって出口継手管１０５が叩かれ、冷媒流れの振動が出口継手管１０５に伝わり、出口継手管１０５の管面が振動膜となって、符号Ｃによって示されているように、出口継手管１０５の外側の空気を振動させることになり、出口継手管１０５を音源とする騒音が生じる。出口継手管１０５における冷媒流れの振動（周波数）と出口継手管１０５の固有振動数とが揃うと、共鳴現象を生じ、出口継手管１０５を音源とする大きい騒音が生じることになる。

継手管部分の固有振動数が、可聴周波数域のなかで不快に感ずる音の周波数域に近いことがある。その周波数は６ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度で、継手管部分の固有振動数は、継手管の管径、長さ、肉厚によって異なる。弁ポート１０３（絞り部１０４）より噴出する冷媒が脈動している場合、その脈動の周波数が継手管部分の固有振動数と同じである場合、あるいは整数倍であると、共振により大きい異音が生じることになる。

この騒音（異音）を軽減するために、ハニカムパイプを含む消音器を膨張弁の継手管に組み込んだものがある（例えば、特許文献１）。

この他、冷媒配管では、冷媒通過音の低減のために、冷媒配管を防音防振材や制振材によって被覆したもの（例えば、特許文献２、３、４）、冷媒配管に重錘を取り付けたものなどがある（例えば、特許文献５、６）。
特開平１１−３２５６５５号公報 特開平７−９１７７７号公報 特開平９−１３３４３４号公報 特開平６−１９４００６号公報 実開昭４９−１１３１２号公報 特開平６−１７９７３号公報

従来の継手管や冷媒配管の騒音対策は、消音器、防音防振材や制振材、重錘等、騒音対策のための別部品、別部材を付け加えなくてはならず、部品点数の増加が生じ、コスト高になることが避けられない。消音器、防音防振材や制振材による騒音対策は、騒音の音源レベルを低減するものではないので、抜本的な騒音低減を行うことができず、不快に感じる周波数音の低減に限界がある。また、ハニカムパイプを含むような消音器では、流路抵抗が増大し、圧損が大きくなる。

この発明が解決しようとする課題は、絞り装置、冷媒用配管において、別部品、別部材を付け加えることなく、圧損を大きくすることもなく、特に耳障りな不快音の音源レベルを低減し、騒音低減を効果的に行うことである。

この発明による絞り装置は、絞り部の下流側に継手管を有する絞り装置において、前記継手管に、当該継手管のばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部が付与されている。

この発明による絞り装置は、好ましくは、前記ばね定数調整用形状変形部が前記継手管の管面を変形させた凹凸形状部である。

この発明による絞り装置は、前記絞り部が流量制御弁による可変絞り部である。

この発明による冷媒用配管は、ばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部を付与されている。

この発明による冷媒用配管は、好ましくは、前記ばね定数調整用形状変形部が冷媒用配管の管面を変形させた凹凸形状部である。

この発明による絞り装置、冷媒用配管では、継手管、冷媒用配管の管面に、ばね定数調整用形状変形部を付与することにより、形状変更によって継手管、冷媒用配管のばね定数（見かけ上のばね定数）を変更し、継手管、冷媒用配管の固有振動数を、耳障りな不快音の周波数帯より他の周波数帯に偏倚（シフト）させることができる。

これにより、継手管、冷媒用配管での不快音の発生がなくなり、あるいは低減し、騒音低減の別部品、別部材を必要とすることなく、効果的な騒音低減が行われる。

この発明による絞り装置、冷媒用配管の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。

この実施形態では、絞り装置は冷凍サイクル装置で使用される電動式膨張弁である。電動式膨張弁は、弁室１２、弁ポート１３を形成された弁ハウジング１１と、弁ハウジング１１に取り付けられて軸線方向位置（弁リフト位置）に応じて弁ポート１３の実効開口面積を可変設定するニードル弁体１４、ニードル弁体１４を軸線方向移動させるステッピングモータ１５および送りねじ１６とを有し、ニードル弁体１４と弁ポート１３とで可変の絞り部１９を構成されている。

弁ハウジング１１には、弁室１２に直接連通する銅管、ステンレス鋼管等による入口継手管（横管継手）１７と、弁ポート１３に直接連通する銅管、ステンレス鋼管等による出口継手管（下管継手）１８とがろう付け等によって固定装着されている。出口継手管１８は、一つの冷媒配管である。

冷凍サイクル装置の冷媒回路において、冷媒は、入口継手管１７、ニードル弁体１４と弁ポート１３による絞り部１９、出口継手管１８へ流れる。

出口継手管１８には、自身のばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部として、管面１８Ａに、内側に凹んだディンプル状の凹凸形状部２１が塑性変形加工によって形成されている。

出口継手管１８に凹凸形状部２１が付与されていることにより、出口継手管１８自体の形状変更によって、出口継手管１８の見かけ上のばね定数が変更される。なお、凹凸形状部２１の塑性変形加工による加工硬化によっても、出口継手管１８の固有振動数が変化する。

これらにより、出口継手管１８の固有振動数を、出口継手管１８の冷媒流れの振動に起因する騒音の周波数、特に、耳障りな不快音の周波数帯より他の周波数帯に偏倚（シフト）させることができ、出口継手管（冷媒用配管）１８での不快音の発生をなくすこと、あるいは低減することができる。

また、出口継手管１８に凹凸形状部２１が付与されていることにより、出口継手管１８の剛性が増すから、出口継手管１８が単純な円筒面によるものである場合に比して、出口継手管１８の振動膜として機能が低下し、このことによっても、騒音発生が減少する。

これらのことにより、騒音低減のための別部品、別部材を必要とすることなく、圧損を大きくすることもなく、特に耳障りな不快音の音源レベルが低減し、効果的な騒音低減が行われる。

凹凸形状部付与による出口継手管１８の固有振動数のチューニングは、出口継手管１８の軸線方向における凹凸形状部２１の付与位置の選定、凹凸形状部２１の大きさの選定、あるいは、図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、凹凸形状部２１の付与個数（一つ或いは複数個）の選定によって、比較的広域に行うことができる。

この固有振動数のチューニングは、システムの配管回路に対する取付施工後に実施することができるが、システムとのマッチングを事前に調べることができれば、取付前の絞り装置（電動式膨張弁）に対して行うこともできる。

この他、凹凸形状部２１は、図３に示されているように、出口継手管１８の軸線方向に異なる複数個の位置に各々形成されてもよい。また、凹凸形状部２１は、図４に示されているように、外側に飛び出した凹凸形状部２２に代えてもよい。

また、出口継手管１８に付与するばね定数調整用形状変形部は、図５に示されているように、出口継手管１８の軸線方向（母線方向）に長い長溝状の凹凸形状部２３であってもよい。長溝状の凹凸形状部２３も塑性変形加工によって形成することができる。

長溝状の凹凸形状部２３も、出口継手管１８の固有振動数のチューニングに応じて、出口継手管１８の軸線方向における付与位置、大きさ、長さ、図６（ａ）、（ｂ）に示されているように、凹凸形状部２３の付与個数（一つ或いは複数個）が選定されればよい。
また、長溝状の凹凸形状部２３は、図６（ｃ）に示されているように、Ｄカット状でもよい。

また、出口継手管１８に付与するばね定数調整用形状変形部は、図７に示されているように、周溝状の凹凸形状部２４であってもよい。周溝状の凹凸形状部２４も塑性変形加工によって形成することができる。この周溝状の凹凸形状部２４の個数も、一つに限られるものではなく、図８に示されているように、出口継手管１８の固有振動数のチューニングに応じて出口継手管１８の軸線方向に異なる複数個の位置に各々形成されてもよい。また、凹凸形状部２４は、図９に示されているように、出口継手管１８に対して傾斜した周溝状、又は、螺旋形の周溝状のものでもよい。

また、図１０に示されているように、凹凸形状部２４が付与されている部分に、滑らかなオリフィス形状の整流部材２５を設けてもよい。整流部材２５は質量部材としても機能し、このことによっても、出口継手管１８の固有振動数のチューニングを行うことができる。

この場合、質量部材と凹凸形状部２４等によるばね定数調整用形状変形部の付与との複合によって、出口継手管１８の固有振動数のチューニングをより広域に行うことができる。なお、質量部材は出口継手管１８の外側に取り付けられてもよい。

また、図１１に示されているように、出口継手管１８が曲管であって、曲管による出口継手管１８に凹凸形状部２４等によるばね定数調整用形状変形部が付与されてもよい。

この場合には、出口継手管１８の湾曲半径によっても、出口継手管１８の固有振動数が変化するので、このことと凹凸形状部２４等によるばね定数調整用形状変形部の付与との複合によって、出口継手管１８の固有振動数のチューニングをより広域に行うことができる。

また、出口継手管１８に付与するばね定数調整用形状変形部は、図１２に示されているように、拡径加工等の塑性変形加工によって出口継手管１８の途中に形成された管径変化部２６に存在していてもよい。

また、図１３（ａ）〜（ｃ）に示されているように、出口継手管１８の長さを、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃのように変化させ、これに応じて出口継手管１８と配管２７とのろう付け部２８の位置を調整することにより、凹凸形状部２１等によるばね定数調整用形状変形部によるものとの複合で、出口継手管１８の固有振動数を広域にチューニングすることもできる。

この発明による絞り装置、冷媒用配管の一つの実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々この発明による絞り装置、冷媒用配管の実施形態を示す要部の横断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は各々この発明による絞り装置、冷媒用配管の実施形態を示す要部の横断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は各々この発明による絞り装置、冷媒用配管の他の実施形態を示す要部の縦断面図である。 絞り装置における騒音発生のメカニズムを示す説明図である。

符号の説明

１１ 弁ハウジング
１２ 弁室
１３ 弁ポート
１４ ニードル弁体
１５ ステッピングモータ
１６ 送りねじ
１７ 入口継手管
１８ 出口継手管
１８Ａ 管面
１９ 絞り部
２１、２２、２３、２４ 凹凸形状部
２５ 整流部材
２６ 管径変化部
２７ 配管
２８ ろう付け部

Claims (5)

1. 絞り部の下流側に継手管を有する絞り装置において、
   前記継手管に、当該継手管のばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部が付与されている絞り装置。
2. 前記ばね定数調整用形状変形部は前記継手管の管面を変形させた凹凸形状部である請求項１記載の絞り装置。
3. 前記絞り部は流量制御弁による可変絞り部である請求項１又は２記載の絞り装置。
4. ばね定数を調整するためのばね定数調整用形状変形部を付与されている冷媒用配管。
5. 前記ばね定数調整用形状変形部は冷媒用配管の管面を変形させた凹凸形状部である請求項４記載の冷媒用配管。

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