JP2008050989A

JP2008050989A - 消音器

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Publication number: JP2008050989A
Application number: JP2006227579A
Authority: JP
Inventors: Masashi Watanabe; 雅志渡邉; Naoki Kato; 直樹加藤; Tatsuya Toyama; 竜也遠山; Minoru Hashimoto; 稔橋本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】消音器３０ａにおいて、幅方向寸法を変化させることなく、位相差を調整できる。
【解決手段】消音器３０ａにおいて、案内壁３２０は、外側配管部３００の内表面および中央配管部３１０の外表面の間に配置されて、中央配管部３１０の軸線を中心として螺旋状に形成されている。中央配管部３１０および螺旋状冷媒流路３２１の経路長差に基づいて、位相差が生じる。このため、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状冷媒流路３２１を通過した音波とは、出口配管３４０互いに干渉して打つ消しあうので、音波の音量レベルが低下する。経路長差を調整するには、配管部３００、３１０の配管長、或いは螺旋角度の調整等により螺旋状冷媒流路３２１の経路長を調整することが必要になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、配管内を伝搬する音波を消音する消音器に関する。

従来、エンジン等の排気管に接続される消音器において、図１３に示すように、主配管１とこの主配管１に対して径外方向（すなわち、軸線垂直方向）に設けられて主配管１の流路長と異なる流路長を有するバイパス管２とを備え、排気管から生じる騒音を低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、排気管を通過した音波（すなわち、騒音）が主配管１とバイパス管２とのそれぞれに伝搬し、これら伝搬した音波は合流する。ここで、主配管１の流路長とバイパス管２の流路長とには差（経路差）があるため、主配管１を通過した音波とバイパス管２を通過した音波とは、位相がずれる。したがって、主配管１を通過した音波とバイパス管２を通過した音波とが合流すると、互いに干渉して打ち消し合うため、騒音レベルを低下することができる。
実開昭６１−１４７３１７号公報

上述の消音器では、主配管１とバイパス管２との経路差によって、音波の位相差が生じるため、所望の位相差を得るために、主配管１に対してバイパス管２の流路長を長くする必要がある場合がある。

ここで、バイパス管２は、上述の如く、主配管１に対して径外方向に設けられているため、バイパス管２の流路長を長くするには、消音器のうち幅方向寸法Ｗ（すなわち、主配管１の径方向の寸法）が大きくする必要がある。したがって、車両搭載性が悪化する場合がある。

本発明は、上記点に鑑み、幅方向寸法の増加を抑えつつ、位相差を調整できるようにした消音器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、筒状に形成され、流体が流れる中央配管と、中央配管の軸線垂直方向に設けられ、中央配管の軸線を中心とする螺旋状に流体が流れる螺旋状流体通路と、配管側からの流体を中央配管および螺旋状流体通路に分流する分流部と、中央配管からの流体と螺旋状流体通路からの流体が合流する合流部と、を備え、中央配管および螺旋状流体通路の経路差に基づいて、中央配管を通過した音波と螺旋状流体通路を通過した音波との間に位相差を生じさせ、この位相差の生じた音波が合流部で互いに干渉するようになっていることを特徴とする。

ここで、中央配管および螺旋状流体通路の経路差を調整するには、通過した音波、或いは中央配管および螺旋状流体通路の長手方向寸法を調整するだけでよく、幅方向寸法に関係がない。したがって、幅方向寸法（すなわち、中央配管の軸線垂直方向の寸法）の増加を抑えつつ、位相差を調整できる。

ここで、「螺旋角度」とは、「中央配管の軸線方向」に対して、「螺旋状流体通路の流体流れ方向」がなす角度のことである。「中央配管の軸線垂直方向」とは、中央配管の軸線に対して垂直である方向のことである。

具体的には、本発明は、中央配管に対して軸線垂直方向の寸法が大きく、かつ互いの軸方向が一致するように形成される外側配管を備え、外側配管および中央配管の間に流体を螺旋状に流すように案内する案内壁が設けられることにより、外側配管および中央配管の間に螺旋状流体通路が形成されるように構成してもよい。

さらに、具体的には、本発明は、中央配管に対して軸線垂直方向に配置され、中央配管の軸線を中心とする螺旋状に形成されて螺旋状流体通路をなす螺旋状配管を備えるようにしてもよい。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明の消音器が適用された車両用冷凍サイクル装置１００の第１実施形態の全体構成を示す。

本実施形態の車両用冷凍サイクル装置１００は、空調装置に適用され、冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ１０、コンプレッサ１０からの吐出冷媒を凝縮、冷却するコンデンサ１１、コンデンサ１１からの冷媒を減圧する膨張弁１２、膨張弁１２からの冷媒を蒸発するエバポレータ（蒸発器）１３と、を備えている。

冷凍サイクル装置１００は、コンプレッサ１０、コンデンサ１１、膨張弁１２、およびエバポレータ１３が高圧冷媒配管２０ａ、２０ｂ、低圧冷媒配管２１ａ、２１ｂにより接続されて、冷媒が循環するように構成されている。冷媒は、特許請求の範囲に記載の流体に相当する。

ここで、コンプレッサ１０の上流側および下流側の高圧冷媒配管２０ａ、低圧冷媒配管２１ｂには、消音器３０ａ、３０ｂが接続されている。消音器３０ａ、３０ｂは、互いに寸法等が異なるだけで、実質的に同一形状を有しているので、以下、図２、図３、図４を参照して、代表例としての消音器３０ａについて説明する。

図２は消音器３０ａ内部を示す図であり、図３は消音器３０ａ内部を模式的に示す模式図であり、図４は図３中Ａ−Ａ断面図である。

消音器３０ａの上流側および下流側は、図２、図３に示すように、それぞれ高圧冷媒配管２０ａの接続されており、消音器３０ａは、外側配管部（外側配管）３００、中央配管部（中央配管）３１０、案内壁３２０、入口配管（分流部）３３０、および出口配管（合流部）３４０を備えている。

中央配管部３１０は、冷媒通路（中央配管）をなすものであり、中央配管部３１０および外側配管部３００およびアルミニウム等の金属からなり、軸線方向寸法（長手方向寸法）を有する配管部材である。

ここで、外側配管部３００の径方向寸法は、中央配管部３１０の径方向寸法に比べて大きくなっている。外側配管部３００および中央配管部３１０は、互いに軸線方向が一致するように配置されている。

案内壁３２０は、アルミニウム等の金属からなる板部材であって、外側配管部３００の内表面および中央配管部３１０の外表面の間に配置されており、案内壁３２０は、中央配管部３１０の軸線を中心として螺旋状に形成されている。これにより、外側配管部３００および中央配管部３１０の間において、螺旋状冷媒流路３２１（すなわち、螺旋状流体通路）を形成することになる。

ここで、中央配管部３１０の経路長（具体的には軸線方向寸法）と螺旋状冷媒流路３２１の経路長（具体的には案内壁３２０長手方向寸法）とには寸法差が生じている。

本実施形態では、案内壁３２０の螺旋角度は一定角度に維持されている。螺旋角度とは、「中央配管部３１０の軸線方向」に対して、「案内壁３２０によって案内される冷媒流れ方向」がなす角度である。

入口配管３３０は、アルミニウム等の金属からなる配管部材である。入口配管３３０は、上流側高圧冷媒配管２０ａおよび外側配管部３００の間に接続され、上流側高圧冷媒配管２０ａから外側配管部３００に亘って徐々に径方向寸法（すなわち、軸線に対して垂直方向の寸法）が大きくなるようにテーパー状に形成されている。

出口配管３４０は、アルミニウム等の金属からなる配管部材である。出口配管３４０は、外側配管部３００および下流側高圧冷媒配管２０ａの間に接続され、外側配管部３００から下流側高圧冷媒配管２０ａに亘って徐々に径方向寸法（すなわち、軸線に対して垂直方向の寸法）が小さくなるようにテーパー状に形成されている。

ここで、消音器３０ａ、３０ｂの具体的寸法の一例を示す。

まず、消音器３０ａ（すなわち、高圧冷媒配管２０ａに適用される消音器）において、外側配管部３００の外径（直径）がφ１４．５１ｍｍ、中央配管部３１０の外径（直径）がφ９．６８ｍｍ、案内壁３２０の螺旋角度が４５°、配管部３００、３１０の全長が１６１ｍｍである。

また、消音器３０ｂ（すなわち、低圧冷媒配管２１ｂに適用される消音器）において、外側配管部３００の外径（直径）がφ１７．６７ｍｍ、中央配管部３１０の外径（直径）がφ１１．９３ｍｍ、螺旋角度が４５°、配管部３００、３１０の全長が５９．４ｍｍである。

なお、消音器３０ａ、３０ｂの螺旋角度４５°を設定したが、この角度により配管の圧力損失が増加し、冷房性能が低下することが予測されるため、螺旋角度としては、必要に応じて、冷媒の圧力損失が大きく増加しない範囲で設定することが好ましい。

次に、本実施形態の消音器３０ａの製造方法について説明する。

まず、外側配管部３００、中央配管部３１０、案内壁３２０、入口配管３３０、および出口配管３４０をそれぞれ個別に用意する。その後、中央配管部３１０および案内壁３２０をろう付けにより固定し、その後、この固定された中央配管部３１０および案内壁３２０を外側配管部３００内に挿入する。

次に、外側配管部３００の軸線方向一端側（冷媒流れ上流側）の端部と案内壁３２０の軸線方向一端側端部とをろう付けにより固定し、外側配管部３００の軸線方向他端側（冷媒流れ下流側）端部と案内壁３２０の軸線方向他端側端部とをろう付けにより固定する。これにより、外側配管部３００、中央配管部３１０、および案内壁３２０が固定されることになる。

その後、外側配管部３００に対して入口配管３３０、および出口配管３４０をろう付けにより固定する。これにより、消音器３０ａが完成する。

次に、本実施形態の消音器３０ａの作動について説明する。

まず、コンプレッサ１０からの吐出冷媒が高圧冷媒配管２０ａを通り図３中矢印の如く入口配管３３０内に流入する。これに伴い、冷媒が入口配管３３０により中央配管部３１０および螺旋状冷媒流路３２１のそれぞれ分流される。その後、螺旋状冷媒流路３２１を通過した冷媒と中央配管部３１０を通過した冷媒とが出口配管３４０で合流して図３中矢印の如く下流側高圧冷媒配管２０ａに流れ込む。

ここで、コンプレッサ１０に起因した音波（すなわち、騒音）が、高圧冷媒配管２０ａを通過して、その音波が、入口配管３３０により中央配管部３１０および螺旋状冷媒流路３２１にそれぞれ伝搬する。

このとき、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状冷媒流路３２１を通過した音波とには、中央配管部３１０および螺旋状冷媒流路３２１の経路長差に基づいて、位相差が生じる。このため、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状冷媒流路３２１を通過した音波とは、出口配管３４０互いに干渉して打つ消しあうので、音波の音量レベルが低下する。

以上説明した本実施形態によれば、中央配管部３１０および螺旋状冷媒流路３２１の経路長差に基づいて、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状冷媒流路３２１を通過した音波の間に位相差が生じる。このため、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状冷媒流路３２１を通過した音波とは、出口配管３４０互いに干渉して打つ消しあうので、音波の音量レベルが減衰する。

ここで、当該経路長差を調整するには、配管部３００、３１０の配管長（全長）、或いは螺旋角度を調整することが必要になる。したがって、幅方向寸法（中央配管部３１０の径方向寸法）に関係なく、経路長を調整することができる。したがって、幅方向寸法（中央配管部３１０の径方向寸法）の増加を抑えつつ、音波の位相差を調整できる。

上述の第１実施形態において、案内壁３２０の螺旋角度を一定角度に維持した例について説明したが、これに限らず、案内壁３２０の螺旋角度を変化させてもよい。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に案内壁３２０を１つだけ設けた例について説明したが、これに限らず、本第２実施形態では、図５、図６に示すように、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に２つの案内壁３２０を設けるようにしてもよい。図５は消音器３０ａ内部を示す模式図であり、図６は図５中Ｂ−Ｂ断面図である。本実施形態では、図６に示すように、２つの案内壁３２０が軸心を中心として１８０度オフセットして配置されている。

本実施形態では、２つの案内壁３２０を設けているので、上述の第１実施形態に比べて、外側配管部３００を通過する音波の伝搬において、径方向（管断面方向）の自由度を小さくすることができる。したがって、音波の経路のバラツキを抑えることができる。また、２つの案内壁３２０を設けているので、消音器３０ａ、３０ｂとしての剛性（強度）を高くすることができる。

（第３実施形態）
本第３実施形態の消音器３０ａでは、図７に示すように、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に３つの案内壁３２０が設けられている。３つの案内壁３２０は、軸心を中心として１２０度ずつオフセットして配置されている。

（第４実施形態）
本第３実施形態の消音器３０ａでは、図８に示すように、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に４つの案内壁３２０を設けられている。４つの案内壁３２０は、軸心を中心として９０度ずつオフセットして配置されている。

（第５実施形態）
本第５実施形態の消音器３０ａは、図９に示すように、上述の第１実施形態の中央配管部３１０に複数の貫通孔３２２を追加したものである。

ここで、外側配管部３００および中央配管部３１０をそれぞれ音波が伝搬するに際して、貫通孔３２２には、穴奥行き寸法で決まる固有振動数での音波の共振が発生して、この固有振動数での音波が外側配管部３００および中央配管部３１０のうち少なくとも一方を通過する音波を干渉する。このため、貫通孔３２２の共振に伴って、音波の音量レベルが低下することができる。

（第６実施形態）
上述の第１〜５実施形態では、中央配管部の径外方向に案内壁を設けて螺旋状冷媒流路を設けた例について説明したが、これに代えて、本第６実施形態では、図１０、図１１に示すように、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に、１つの螺旋状細管３２０ａ（すなわち、特許請求範囲に記載の螺旋状配管）を設けられている。

螺旋状細管３２０ａは、中央配管３１０の軸線を中心とする螺旋状に形成される螺旋状冷媒流路（すなわち、螺旋状流体通路）をなす。本実施形態では、螺旋状細管３２０ａの螺旋角度は一定角度に維持されている。螺旋角度とは、「中央配管部３１０の軸線方向」に対して、「螺旋状細管３２０ａの冷媒流れ方向（軸線方向）」がなす角度である。

図１０は本実施形態の消音器の内部を示す模式図であり、図１１は図１０中Ｃ−Ｃ断面図である。

本実施形態では、外側配管部３００および中央配管部３１０の間の上流側端部には、螺旋状細管３２０ａの入口が開口し、また螺旋状細管３２０ａの入口を除く部分を覆うように上流側蓋部３３０ａが設けられている。

外側配管部３００および中央配管部３１０の間の下流側端部には、螺旋状細管３２０ａの出口が開口し、また螺旋状細管３２０ａの出口を除く部分を覆うように下流側蓋部３４０ａが設けられている。なお、螺旋状細管３２０ａ、および蓋部３３０ａ、３４０ａは、それぞれアルミニウム等からなるものである。

まず、中央配管部３１０および螺旋状細管３２０ａをろう付けにより固定し、その後、この固定された中央配管部３１０および螺旋状細管３２０ａを外側配管部３００内に挿入する。

次に、外側配管部３００の軸線方向一端側（冷媒流れ上流側）と螺旋状細管３２０ａとをろう付けにより固定し、外側配管部３００の軸線方向他端側（冷媒流れ下流側）と螺旋状細管３２０ａとをろう付けにより固定する。これにより、外側配管部３００、中央配管部３１０、および螺旋状細管３２０ａが一体化されることになる。

その後、外側配管部３００、中央配管部３１０、および螺旋状細管３２０ａに対して、上流側蓋部３３０ａおよび下流側蓋部３４０ａをろう付けにより固定する。さらに、入口配管３３０、および出口配管３４０をろう付けにより固定する。これにより、消音器３０ａが完成する。

次に、本実施形態の消音器３０ａの作動について説明する。
まず、コンプレッサ１０からの吐出冷媒が高圧冷媒配管２０ａを通り図１０中矢印の如く入口配管３３０内に流入する。これに伴い、冷媒が入口配管３３０により中央配管部３１０および螺旋状細管３２０ａのそれぞれ分流される。その後、螺旋状細管３２０ａを通過した冷媒と中央配管部３１０を通過した冷媒とが出口配管３４０で合流して、図１０中矢印の如く下流側高圧冷媒配管２０ａに流れ込む。

ここで、コンプレッサ１０から高圧冷媒配管２０ａを通過した音波は、入口配管３３０により中央配管部３１０および螺旋状細管３２０ａのそれぞれに伝搬する。このとき、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状細管３２０ａを通過した音波とには、中央配管部３１０および螺旋状細管３２０ａの経路長差に基づいて、位相差が生じる。このため、中央配管部３１０を通過した音波と螺旋状細管３２０ａを通過した音波とは、出口配管３４０互いに干渉して打つ消しあうので、音波の音量レベルが減衰する。

また、上述の第６実施形態では、螺旋状細管３２０ａの螺旋角度を一定角度に維持するようにした例について説明したが、これに代えて、螺旋状細管３２０ａの螺旋角度を変化させてもよい。

（第７実施形態）
上述の第６実施形態では、外側配管部３００および中央配管部３１０の間に、１つの螺旋状細管３２０ａを設けるようにした例について説明したが、これに限らず、図１２に示すように、本第７実施形態では、４つの螺旋状細管３２０ａが設けられている。４つの螺旋状細管３２０ａは、９０度ずつオフセットして配置されている。

本実施形態では、４つの螺旋状細管３２０ａを設けているので、４つの螺旋状細管３２０ａが螺旋状冷媒流路をなすことになる。したがって、螺旋状細管３２０ａの径寸法を大きくすることなく、螺旋状冷媒流路に流れる冷媒流量を確保することができる。このため、螺旋状冷媒流路に流れる冷媒流量を確保しつつ、上述の第６実施形態に比べて、外側配管部３００の外形寸法を小さくすることができる。

（他の実施形態）
上述の第６実施形態では、４つの螺旋状細管３２０ａを設けるようにした例について説明したが、これに限らず、３つの螺旋状細管３２０ａを設けるようにしてもよい。また、２つの螺旋状細管３２０ａ、或いは５つ以上の螺旋状細管３２０ａを用いても良い。

上述の第１〜７実施形態では、本発明の消音器を車両用冷凍サイクル装置１００に適用した例について説明したが、これに限らず、自動車、自動二輪車の各種産業機器等の排気管等に適用してもよい。

本発明の車両用冷凍サイクル装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。上述の第１実施形態の消音器の構成を示す模式図である。上述の第１実施形態の消音器の構成を示す模式図である。図３中Ａ−Ａ断面図である。本発明の第２実施形態の消音器の構成を示す模式図である。図５中Ｂ−Ｂ断面図である。本発明の第３実施形態の消音器の断面構成を示す模式図である。本発明の第４実施形態の消音器の断面構成を示す模式図である。本発明の第５実施形態の消音器の断面構成を示す模式図である。本発明の第６実施形態の消音器の断面構成を示す模式図である。図１０のＣ−Ｃ断面図である。本発明の第７実施形態の消音器の断面構成を示す模式図である。従来技術の消音器の断面構成を示す模式図である。

符号の説明

２０ａ、２０ｂ…高圧冷媒配管、２１ａ、２１ｂ…低圧冷媒配管、
３０ａ、３０ｂ…消音器、３００…外側配管部、
３１０…中央配管部、３２０…案内壁、３２１…螺旋状冷媒流路、
３３０…入口配管、３４０…出口配管。

Claims

流体が流れる配管に接続され、前記配管内を通過した音波を消音する消音器であって、
筒状に形成され、前記流体が流れる中央配管と、
前記中央配管の軸線垂直方向に設けられ、前記中央配管の軸線を中心とする螺旋状に前記流体が流れる螺旋状流体通路と、
前記配管側からの流体を前記中央配管および螺旋状流体通路に分流する分流部と、
前記中央配管からの流体と前記螺旋状流体通路からの流体が合流する合流部と、を備え、
前記中央配管および前記螺旋状流体通路の経路差に基づいて、前記中央配管を通過した音波と前記螺旋状流体通路を通過した音波との間に位相差を生じさせ、この位相差の生じた音波が前記合流部で互いに干渉するようになっていることを特徴とする消音器。
前記中央配管に対して軸線垂直方向の寸法が大きく、かつ互いの軸方向が一致するように形成される外側配管を備え、
前記外側配管および前記中央配管の間に前記流体を螺旋状に流すように案内する案内壁が設けられることにより、前記外側配管および前記中央配管の間に前記螺旋状流体通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
前記外側配管および前記中央配管の間には、前記案内壁が複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の消音器。
前記中央配管には、内外を貫通する貫通孔が設けられており、
前記貫通孔の寸法で決まる固有振動数の音波が前記外側配管および前記中央配管のうち少なくとも一方を通過する音波を干渉するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の消音器。
前記中央配管に対して軸線垂直方向に配置され、前記中央配管の軸線を中心とする螺旋状に形成されて前記螺旋状流体通路をなす螺旋状配管を備えることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
前記中央配管の軸線垂直方向には、前記螺旋状配管が複数本設けられていることを特徴とする請求項５に記載の消音器。
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の消音器を備え、
前記流体としての冷媒を圧縮する圧縮機を有して、前記圧縮機からの冷媒を前記配管を通して循環するように構成される冷凍サイクル装置であって、
前記消音器は、前記配管に接続され、前記配管内を通過した前記圧縮機からの音波を消音するようになっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。