JP2019105391A - 冷凍サイクルシステム用の吸音要素、それを備えた減圧部、および冷凍サイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の状態を問わず、冷媒の圧力損失を抑えつつ冷媒の圧力変動を抑えることで騒音の低減を図ることが可能な冷凍サイクルシステム用の吸音要素、それを備えた減圧部、および冷凍サイクルシステムを提供する。【解決手段】冷凍サイクルシステムに備えられて、冷媒が流れる吸音要素６は、冷媒が流れる流路１００を区画する流路壁１０と、流路壁１０の内側に冷媒の流れの方向（Ｄ１）に沿って配置され、流路壁１０との間に、流路１００の周方向Ｄ２の異なる位置にそれぞれ空隙１０１を形成する吸音壁２０とを備えている。吸音壁２０には、吸音壁２０の内側１０３から空隙１０１に通じる複数の開口２１が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば空気調和機や冷凍機等の冷凍サイクルシステムに備えられる吸音要素、それを備えた減圧部、および冷凍サイクルシステムに関する。

空気調和機等の冷凍サイクル装置において、圧縮機構やモータ、あるいは冷媒の脈動等、種々の音源から騒音が発生する。
特に、膨張弁（減圧部）に関しては、例えばスラグ流のような大きな気泡の塊を含んだ冷媒の流れが膨張弁に流入した際に、膨張弁の絞り部における気泡の膨張、収縮、消滅に伴う急激な圧力変動によって顕著に騒音が発生する。膨張弁には、気液二相の冷媒が流れるため、気泡に起因した騒音が発生し易い。

膨張弁から発生する騒音を低減するため、膨張弁の前後における管路内に多孔質材を配置することが提案されている（特許文献１）。多孔質材により、冷媒の流れを気相および液相が混ざり合った流動状態に移行させている。
その他、膨張弁の後流で周期性を持った渦が発生することを抑制するため、膨張弁の前における管路内に、筒状の乱れ発生部材を設けることも提案されている（特許文献２）。乱れ発生部材は、ギザギザで内周側に窄まった突起を後端部に有しており、内側を通過する冷媒の流れに乱れを発生させる。冷媒の乱流状態によって渦の発生を抑制し、それによって膨張弁のニードルの自励振動を抑制している。

特開平７−１４６０３２号公報 特開２０１２−１５４５２９号公報

特許文献１に記載の多孔質材を使用すると、気泡を細分化して破壊時の圧力変動を抑えることはできるとしても、多孔質材により冷媒の流れに大きな抵抗が与えられるため、圧力損失が大きい。
一方、特許文献２に記載の乱れ発生部材は、多孔質材と比べれば圧力損失は小さいとしても、冷媒の流れに乱れを発生させることができるのは管路の内壁の近傍に留まる。そのため、冷媒中に大きな気泡が残り、気泡の破壊時の圧力変動が大きいものと考えられる。

さらに、特許文献１の多孔質材や特許文献２の乱れ発生部材は、気液二相の冷媒の流れに関係した騒音の低減には適用できても、それ以外の状態の冷媒、例えば、圧縮機から吐出される冷媒等による騒音の低減には適用できない。

以上より、本発明は、冷媒の状態を問わず、冷媒の圧力損失を抑えつつ冷媒の圧力変動を抑えることで騒音の低減を図ることが可能な冷凍サイクルシステム用の吸音要素、それを備えた減圧部、および冷凍サイクルシステムを提供することを目的とする。

本発明は、冷媒が循環する冷凍サイクルシステムに備えられて、冷媒が流れる吸音要素であって、冷媒が流れる流路を区画する流路壁と、流路壁の内側に冷媒の流れの方向に沿って配置され、流路壁との間に、流路の周方向の異なる位置にそれぞれ空隙を形成する吸音壁と、を備え、吸音壁には、吸音壁の内側から空隙に通じる複数の開口が形成されていることを特徴とする。

本発明の吸音要素において、吸音壁は、空隙をそれぞれ内包した複数のポケットを備え、ポケットは、流路壁よりも内方に退いており、複数の開口が形成されていることが好ましい。

本発明の吸音要素において、吸音壁は、断面環状に形成されて流路壁の内側に挿入されており、流路壁の全周に亘りポケットが並んでいることが好ましい。

本発明の吸音要素において、ポケットは、複数の開口からなる開口群が存在する第１領域と、開口群が存在していない第２領域と、を有することが好ましい。

本発明の吸音要素において、ポケットは、断面略Ｖ字状をなす第１領域および第２領域からなり、流路壁の周方向に隣り合う複数のポケットの一方の第１領域と他方の第２領域とが接続されていることが好ましい。

本発明の吸音要素は、吸音壁の内側に冷媒の流れの方向に沿って配置される壁体をさらに備え、流路の周方向に隣り合うポケットの間において、吸音壁と壁体との間に第２の空隙が形成され、壁体には、壁体よりも内方の空間から第２の空隙に通じる開口が形成されていることが好ましい。

本発明の吸音要素は、空隙と、開口の内部の空気塊とに関してヘルムホルツ共鳴が成立することで、吸音することが好ましい。

また、本発明の冷凍サイクルシステム用の減圧部は、冷媒の圧力を減少させる減圧作用部と、減圧作用部へ流入する冷媒が流れる上流部と、減圧作用部から流出した冷媒が流れる下流部と、を備え、上流部および下流部の少なくともいずれか一方に、上述の吸音要素を有することを特徴とする。

本発明の冷凍サイクルシステムは、上述の吸音要素あるいは上述の減圧部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、流路壁と、冷媒の流れる方向に沿って配置された吸音壁との間に形成された空隙と、吸音壁に形成された開口の内部の空気塊とに関して成立するヘルムホルツ共鳴による吸音作用により、吸音要素を流れる冷媒の圧力損失を抑えつつ、それでいて、冷媒の圧力変動を抑えて騒音の低減を図ることができる。本願発明の吸音要素によれば、冷媒に大きな気泡が含まれていたとしても吸音作用を得ることができる。さらに、冷媒中の気泡の存在如何に関わらず、冷凍サイクルシステムにおいて冷媒の圧力変動の低減が必要な箇所に本発明の吸音要素を適用することができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクルシステムを示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）に示す冷凍サイクルシステムに備えられた膨張弁を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）の部分拡大図である。（ｂ）および（ｃ）において、吸音壁の図示を省略している。 吸音壁を含む吸音要素と共に膨張弁を示す図である。 （ａ）は、図２のIIIａ−IIIａ線による吸音要素の模式断面図である。（ｂ）は、吸音壁を示す模式斜視図である。 （ａ）は、図３（ａ）のIVa部を拡大して示す模式図である。（ｂ）は、ヘルムホルツ共鳴を説明するための模式図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る吸音要素の模式断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す吸音要素を展開して示す模式断面図である。（ｃ）は、周波数と音圧低減効果との関係を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、吸音要素の変形例を示す展開模式図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る吸音要素を示す模式断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す吸音要素を展開して示す模式断面図である。 （ａ）は、第３実施形態の変形例に係る吸音要素を示す模式断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す吸音要素を展開して示す模式断面図である。 本発明の変形例に係る吸音要素を示す模式断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
以下で説明する各実施形態は、冷凍サイクルシステム１（図１（ａ））の冷媒が流れる箇所に備えられて吸音を図る吸音要素を開示する。かかる吸音要素は、一例として、冷凍サイクルの構成要素である減圧部としての膨張弁４に備わる。なお、同じく減圧部として機能するキャピラリーチューブにも各実施形態の吸音要素を適用可能である。

冷媒が循環する冷凍サイクルシステム１は、例えば空気調和機や冷凍機、給湯機等、冷凍サイクルを利用したシステムである。
冷凍サイクルシステム１は、図１（ａ）に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機２と、冷媒および大気（熱源）の間で熱交換させる第１熱交換器３と、冷媒の圧力を減少させる膨張弁４と、冷媒および熱負荷の間で熱交換させる第２熱交換器５とを備えている。圧縮機２、第１熱交換器３、膨張弁４、および第２熱交換器５は、冷媒配管により接続されている。

例えば、冷凍サイクルシステム１が空気調和機であって、冷房運転される場合には、冷媒の流れを図１（ａ）に矢印で示すように、圧縮機２により圧縮された冷媒が第１熱交換器３により大気へと放熱される。次いで、膨張弁４により冷媒の圧力が降下し、第２熱交換器５において冷媒が蒸発しながら熱負荷を冷却する。

本実施形態の膨張弁４は、熱負荷の変動や圧縮機２の能力に応じて開度の調節が可能な電子膨張弁である。膨張弁４は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、ハウジング４０に形成されたオリフィス４１Ａと、オリフィス４１Ａに対して進退することで開度の調整が可能なニードル４１Ｂと、第２熱交換器５の出口温度に対応した制御指令に基づいてニードル４１Ｂを進退駆動するモータ４３とを備えている。

膨張弁４において、冷媒の流れを絞り、冷媒の圧力を減少させるオリフィス４１Ａおよびニードル４１Ｂが減圧作用部４１に相当する。その減圧作用部４１へ流入する冷媒が流れる上流管４４（上流部）と、減圧作用部４１から流出した冷媒が流れる下流管４５（下流部）とが膨張弁４のハウジング４０に設けられている。膨張弁４を構成する各部材は、アルミニウム合金あるいは銅合金等の適宜な金属材料を用いて構成されている。
なお、膨張弁４の上流部および下流部は、本実施形態のように管の形態には限らず、ハウジング４０に形成された孔であってもよい。

第１熱交換器３を経た冷媒が、上流管４４から膨張弁４へ流入し、オリフィス４１Ａを通過して霧状に噴射されると急激に冷媒の体積が膨張する。冷媒は、下流管４５を通じて第２熱交換器５に向けて流れ、第２熱交換器５において室内空気から吸熱しつつ蒸発する。その後、圧縮機２へと吸入される。

膨張弁４には、気液二相流の冷媒が流入する場合がある。ここで、例えば図１（ｂ）および（ｃ）に示すようにスラグ流のように大きな気泡９を含んだ冷媒の流れが膨張弁４に流入する場合がある。この気泡９がオリフィス４１Ａおよびニードル４１Ｂの狭隘な間隙を通過する際に、気泡の膨張、収縮、消滅により生じた圧力変動を抑えて騒音を低減するため、膨張弁４は、図２に示すように、上流管４４および下流管４５にそれぞれ吸音要素６を備えている。

膨張弁４を流れる冷媒に含まれる気泡に起因して発生した圧力変動は、吸音要素６により抑制され吸音が図られる。それによって、膨張弁４から冷媒配管への圧力変動の伝搬が抑制されるので、冷媒配管や、冷凍サイクルシステム１の他の部材から騒音が放射されることも抑制することができる。吸音要素６（または７）を備えた各実施形態によれば、静粛な冷凍サイクルシステム１を実現することができる。
以下、吸音要素６の構成および作用効果について説明する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る吸音要素６は、図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上流管４４および下流管４５にそれぞれ備えられている。上流管４４および下流管４５はいずれも円筒状に形成されている。
流路壁１０は、上流管４４または下流管４５の長さ方向における所定の範囲を含んで構成されている。

本実施形態では、気泡９に起因した騒音の音源となり得る膨張弁４から冷媒配管を通じて膨張弁４の上流および下流へと音が伝搬するのを抑えるため、図２に示すように上流管４４および下流管４５の両方に吸音要素６を備えている。
但し、膨張弁４の上流および下流における静粛性の要求度合等の観点から、上流管４４および下流管４５のうちいずれか一方にのみ吸音要素６が備えられていてもよい。

吸音要素６は、冷媒が流れる流路１００を区画する流路壁１０と、流路壁１０の内側に配置され、流路壁１０との間に複数の空隙１０１を形成する吸音壁２０とを備えている。吸音壁２０には、吸音壁２０の内側（１０３）から空隙１０１に通じる多数の微細な開口２１（図３（ｂ））が、吸音壁２０を厚み方向に貫通して形成されている。
この吸音要素６は、空隙１０１と、空隙１０１に通じる開口２１の内部の空気塊とに関してヘルムホルツ共鳴が成立することで、吸音する。

本実施形態において、流路壁１０は、上流管４４の一部における内壁、または下流管４５の一部における内壁であり、断面円形状に形成されている。流路壁１０の内側に形成された流路１００を流路壁１０の軸線方向Ｄ１に沿って冷媒が流れる。
なお、膨張弁４の上流部および下流部がハウジング４０に孔あけされている場合は、その孔の内壁が流路壁１０に相当する。

吸音要素６は、必ずしも、本実施形態のように膨張弁４の上流管４４または下流管４５に組み込まれている必要はない。その場合、吸音要素６は、配管、あるいは流路の形成された部材等、膨張弁４の上流管４４または下流管４５に接続される部材に備わり、内側を冷媒が流れる流路壁と、流路壁の内側に配置される吸音壁２０とを備えている。

吸音壁２０は、図３（ａ）に示すように全体として断面環状に形成されており、流路壁１０の内側に挿入されている。吸音壁２０の軸心は、流路壁１０の軸心と一致している。
この吸音壁２０は、空隙１０１をそれぞれ内包した複数のポケット２２を備えており、ポケット２２が連なった三角波の形態に構成されている。各ポケット２２は、流路壁１０よりも内方（流路１００の径方向内側）に退いている。ポケット２２は、図３（ａ）に示すように流路壁１０の全周に亘り並んでいる。
吸音壁２０は、複数のポケット２２により、流路１００の周方向の異なる位置にそれぞれ空隙１０１を形成している。吸音壁２０により、吸音壁２０よりも外側の各空隙１０１と、吸音壁２０の内側（内方空間１０３）とが隔てられている。

後述するように、本実施形態によれば、冷媒の流れに含まれる大きな気泡９の膨張、収縮、消滅に起因して大きな圧力変動が起きたとしても、吸音要素６により、圧力変動を抑えることができる。つまり、吸音要素６によれば、冷媒に大きな気泡９が含まれていたとしても吸音作用を得ることができる。
そのため、圧力変動を抑えるために、冷媒を通過させて細分化する多孔質の部材を使用する必要がない。そのため、冷媒の流れに大きな抵抗を与える多孔質部材の使用を避けることができる。

吸音壁２０は、複数のポケット２２を含め、流路１００を流れる冷媒の流れの方向（軸線方向Ｄ１）に沿って配置されており、軸線方向Ｄ１に沿って投影したときの投影面積が小さいため、吸音壁２０により冷媒に与える圧力損失が小さい。また、吸音壁２０に形成されている開口２１は微細であるため、開口２１の存在によっては、冷媒には殆ど圧力損失が与えられない。
さらに、吸音壁２０が流路壁１０の近傍に配置されることにより、吸音壁２０よりも内側には広い内方空間１０３が残されており、その内方空間１０３には、冷媒に接触する部材が配置されていない。
したがって、吸音要素６によれば、冷媒の圧力損失を抑えつつ冷媒の圧力変動を抑えることができる。

本実施形態のポケット２２は、断面略Ｖ字状をなす第１領域２２１および第２領域２２２を有している。図３（ｂ）に示すように、第１領域２２１には、多数の微細な開口２１からなる開口群２１０が存在している。第２領域２２２には、開口群２１０が存在していない。第１領域２２１に形成された開口群２１０の背後に、第２領域２２２と、流路壁１０とによって閉じられた空隙１０１が存在している。空隙１０１を確保するため、第２領域２２２には開口２１が形成されていないことが好ましい。

第１領域２２１の略全域に亘り分布した開口２１から開口群２１０が構成されている。開口２１は、例えば円形の貫通孔である。第１領域２２１には、所定の開口率が与えられている。開口率は、第１領域２２１の面積に対する開口群２１０をなす開口２１の集合全体の面積の比率に相当する。

図３（ｂ）に示すように、流路壁１０の周方向Ｄ２に隣り合うポケット２２，２２のうち、一方のポケット２２の第１領域２２１と、他方のポケット２２の第２領域２２２とが接続されている。つまり、周方向Ｄ２において、開口群２１０の形成された第１領域２２１と、開口群２１０の形成されていない第２領域２２２とが交互に配置されている。

本実施形態の吸音壁２０は、金属材料からなる板材に開口群２１０を打ち抜きにより形成し、さらに板材を細かく屏風状に繰り返し折り曲げた形状に曲げ、またさらに、板材を折り曲げ線と交差する方向に全体として円筒状に曲げることにより、周方向Ｄ２に断面Ｖ字状の複数のポケット２２が連なる形態に構成されている。
吸音壁２０においては、流路壁１０に向けて外方（径方向外側）に突出した山２０Ａと、山２０Ａから内方に窪んだ谷２０Ｂとが周方向Ｄ２において交互に位置している。山２０Ａから、谷２０Ｂを経て、隣の山２０Ａまでが、１つのポケット２２に相当する。

吸音壁２０は、必ずしも１枚の板材から構成されている必要はなく、複数の板材を用いて構成されていてもよい。例えば、吸音壁２０が周方向Ｄ２において２つに分割されており、それぞれ１／２周に相当する２つの円弧状の部材から吸音壁２０が構成されていてもよい。

吸音壁２０は、流路壁１０（本実施形態では上流管４４または下流管４５の内壁）と適宜な方法により一体化されている。例えば、流路壁１０よりも若干大きい外径に作られた屏風状の吸音壁２０を内包に圧縮しつつ流路壁１０の内側に挿入すると、吸音壁２０の山２０Ａが流路壁１０へ押圧されて固定される。その他、溶接やろう付け、ねじ止め等の適宜な方法により吸音壁２０を流路壁１０に組み付けることができる。

なお、吸音壁２０が流路壁１０に組み付けられた状態において、吸音壁２０の山２０Ａが必ずしも流路壁１０に接触している必要はなく、吸音壁２０と流路壁１０との間に若干の隙間があいていても許容される。

図４（ａ）および（ｂ）を参照し、吸音要素６による作用を説明する。
図４（ａ）は、吸音壁２０の１つのポケット２２と、そのポケット２２に対応する流路壁１０とを模式的に示している。

上述のように、ポケット２２の第１領域２２１には、内方空間１０３から空隙１０１に通じる開口２１が形成されている。開口２１の背後には空隙１０１が存在する。こうした構造の吸音要素６によれば、開口２１の大きさや第１領域２２１の板厚、および背後の空隙１０１の厚みに応じた所定の周波数におけるヘルムホルツ共鳴を伴って、吸音を図ることができる。

ヘルムホルツ共鳴は、空隙１０１に通じる開口２１の内部に存在する空気塊２１Ａ（気柱）が孔軸方向に運動するときに、周りの空気を伴ってある周波数で共振することを言う。このとき空隙１０１は、空気塊２１Ａに設けられたバネとみなすことができる。空気塊２１Ａが共振状態で振動すると、空気と開口２１の内周部との摩擦や空気の組成気体の分子同士の摩擦が顕著に生じるため、振動エネルギーが減衰し、音圧が減少する（吸音）。
つまり、スラグ流等の気液二相流が膨張弁４に流入し、気泡９の破壊により所定の周波数の圧力変動が発生したとしても、その圧力変動を抑え、膨張弁４を音源とする音の周囲への伝搬も抑えることができる。

図４（ｂ）は、ヘルムホルツ共鳴を説明するためのモデル図を示している。吸音要素６によれば、ヘルムホルツ共鳴型のパッシブ型吸音構造を形成することが可能となる。
ヘルムホルツ共鳴は、例えば下記の式（１）により表すことができる。
（f₀：共鳴周波数、C：音速、P：開口率、l：板厚、d：孔径、L：背後空気層厚み）
開口２１の孔径dは、等価直径である。つまり、開口２１が円形以外、例えば矩形等の形状である場合は、開口２１と面積が等しい円形の直径を適用する。

式（１）を満たすように、圧力変動を低減させたい所定の周波数f₀に適合するように、吸音壁２０の板厚l、開口２１の孔径d、空隙１０１の厚みLを定めるとよい。
ヘルムホルツ共鳴による吸音は、開口２１の内部の体積であるdlが、空隙１０１の体積Vと比べると無視できる程に非常に小さいことを前提とする。圧力変動を低減させたい周波数f₀にもよるが、開口２１の孔径dは、例えば、約0.15mm程度であり、板厚lは、例えば、約1.5mm程度である。
本実施形態のポケット２２の第１領域２２１と第２領域２２２とは平行でないため、図４（ａ）にＬで示す空隙１０１の厚みは一定ではない。この場合でも、所定の周波数f₀に合わせて、空隙１０１の厚みLの代表値を定めることで、所定の周波数f₀を含む周波数帯域の圧力変動を低減することができる。

一例として、冷媒に起因した音が発生し易い周波数である約4kHzに共鳴周波数f₀をチューニングする場合は、下記のように定めるとよい。
C：音速 200m/s
P：開口率 0.05
l：板厚 1mm
d：孔径 1mm
L：背後空気層厚さ 2mm

上記のヘルムホルツ共鳴による吸音作用を第１領域２２１に分布した開口２１のそれぞれについて得ることができるため、圧力変動を十分に抑え、冷媒に起因した騒音の低減を図ることができる。
本実施形態のように、吸音要素６の全周に亘りポケット２２が配置されていることで、全周に亘り吸音を図ることができる。但し、断面環状の吸音壁２０の周方向Ｄ２の一部においてポケット２２が欠損している場合も、ポケット２２の存在する範囲に亘り吸音作用を得ることができるため、許容される。

開口２１を多数形成して適切な開口率Pを設定するために、吸音壁２０の第１領域２２１の面積を大きく確保することが好ましい。
本実施形態では、吸音壁２０が周方向Ｄ２に屏風状に曲げられており、周方向Ｄ２に交互に位置する第１領域２２１および第２領域２２２のうちの第１領域２２１のみに開口２１が形成されている。
この構成によれば、ポケットのない単純な断面円環状で多数の孔が一様に分布した多孔筒２９（一部を図３（ａ）に二点鎖線で示す）を用いる場合と同等あるいはそれ以上に、周方向Ｄ２の全体として開口２１を形成可能な領域を大きく確保しつつ、開口２１の背後の空隙１０１も確保しながら、吸音効果をより十分に得ることができる。開口２１を形成可能な領域を大きく確保するためには、吸音壁２０の折り曲げ角度θ（図４（ａ））を６０°以下に設定するとよい。

以上で説明した本実施形態によれば、膨張弁４に吸音要素６を備えていることで、膨張弁４を流れる冷媒の圧力損失を抑えることができ、それでいて、ヘルムホルツ共鳴による高い吸音作用により、膨張弁４から発生する冷媒に起因した騒音を十分に抑えることができる。吸音壁２０の板厚lや開口２１の孔径dや開口率P、空隙１０１の厚みLを調整することにより、所望の周波数帯域の圧力変動を低減させることができる。

吸音要素６は、大きな気泡９を含み得る気液二相流の冷媒が流れる膨張弁４あるいはキャピラリーチューブに限らず、例えば、圧縮機２の吐出管やマフラ等に適用することも可能である。例えば、圧縮機２により圧縮された冷媒の圧力変動（脈動）を抑えるために、圧縮された冷媒を吐出する吐出管に吸音要素６を備えることもできる。
つまり、本実施形態は、冷凍サイクルシステム１を流れながら状態が変化する冷媒の状態を問わず、圧力変動の抑制が必要な箇所に吸音要素６を設置して、吸音を図ることができる。
ここで、吸音要素６が適用される冷媒の流路１００は、断面円形状に限らず、圧縮機２のシャフトの周りに形成されるマフラの出口流路のように、断面環状であってもよい。その場合も、シャフトの外周部とマフラの内周部との間の環状の流路１００に、ポケット２２に開口群２１０が形成された吸音壁２０を配置することにより、マフラの出口部と吸音壁２０とからなる吸音要素６を構成することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態（図５）について説明する。第２実施形態以降では、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付している。

第２実施形態に係る吸音要素６は、図５（ａ）に示すように、流路壁１０と、流路壁１０の内側に配置され、流路壁１０との間に空隙１０１を内包する複数のポケット３２を有した吸音壁２４とを備えている。
流路壁１０および吸音壁２４を備えた第２実施形態の吸音要素６も、図２に示す上流管４４および下流管４５のうち少なくともいずれか一方に備えられている。

吸音壁２４は、金属材料からなる板材を矩形波状に曲げることで、断面略Ｕ字状の複数のポケット３２が周方向Ｄ２に連なる形態に構成されている。この吸音壁２４も、ポケット３２を含めた全体として、流路１００を冷媒が流れる向き（軸線方向Ｄ１）に沿って配置されている。
ポケット３２は、図５（ｂ）に示すように、互いに略平行に配置される第１領域３２１および第２領域３２２と、第１、第２領域３２１，３２２のそれぞれの内端を連結する第３領域３２３とを備えている。隣り合うポケット３２，３２の間には、連結部３２４が介在している。連結部３２４は、流路壁１０に配置されている。

これらの領域３２１〜３２４のうち、第１領域３２１のみに開口群２１０が存在しており、他の領域３２２〜３２４には開口群２１０が存在していない。
第１領域３２１の開口２１の背後には、第２領域３２２と、第３領域３２３と、流路壁１０とにより閉じられた空隙１０１が形成されている。
周方向Ｄ２に隣り合うポケット３２，３２のうち、一方のポケット３２の第１領域３２１と、他方のポケット３２の第２領域３２２とが、連結部３２４を介して接続されている。

開口２１を形成する第１領域３２１の面積を十分に確保するため、流路壁１０の径方向におけるポケット３２の寸法（第１、第２領域３２１，３２２の高さ）が、周方向Ｄ２におけるポケット３２の寸法（第３領域３２３の幅）よりも大きいことが好ましい。

図５（ａ）および（ｂ）に示す例では、吸音壁２４の矩形波における高い領域の幅と低い領域の幅との比率がほぼ１：１であるが、これに限らない。矩形波における低い領域（流路壁１０から離れた部分）の幅を高い領域（流路壁１０に近接した部分）の幅よりも増加させると、流路壁１０の近傍のスペースの空隙１０１への利用率を高め、吸音効果を向上させることができる。

第２実施形態によっても、第１実施形態と同様に、吸音壁２４を備えた吸音要素６により、冷媒の状態を選ばず、冷媒の圧力損失を抑えつつ、吸音壁２４の開口２１の空気塊と、その背後の空隙１０１とに関するヘルムホルツ共鳴を伴う吸音作用により、所定の周波数の圧力変動を抑制して騒音を低減することができる。

第２実施形態では、ポケット３２の第１領域３２１と第２領域３２２とが平行に配置されているため、第１実施形態とは異なり、開口２１の背後の空隙１０１の厚みLが一定である。そのため、図５（ｃ）に実線で示すように、所定の周波数f₀において突出した音圧低減効果を得ることができる。第１実施形態のようにLが一定でない場合は、図５（ｃ）に一点鎖線で示すように、狙いの周波数f0の前後に亘り音圧低減効果を得ることができる。

第１領域３２１の他、第３領域３２３にも開口群２１０を形成することができる。そうしても、開口２１の背後に２以上の壁面（領域）が存在しているため、吸音作用を得ることができる。具体的には、第１領域３２１の開口２１から空隙１０１を見たとき、その開口２１の背後には第２領域３２２と流路壁１０とが存在しており、第３領域３２３の開口２１から空隙１０１を見たときにも、その開口２１の背後に第２領域３２２と流路壁１０とが存在している。

〔吸音壁の変形例〕
本発明の吸音要素６の吸音壁としては、第１実施形態の吸音壁２０および第２実施形態の吸音壁２４の他にも、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示すような種々の形態を採用することができる。
図６（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す吸音壁も、金属材料からなる板材に曲げ加工を施すことで、複数のポケットが周方向Ｄ２に連なる形態に構成されている。また、いずれの吸音壁も、ポケットを含めた全体として、流路１００を冷媒が流れる向き（軸線方向Ｄ１）に沿って配置されている。

図６（ａ）に示す吸音壁２５は、台形波状の横断面を呈する形態に構成されており、流路壁１０との間に空隙１０１を内包した複数のポケット４２を有している。
ポケット４２は、台形の斜辺にそれぞれ相当する第１領域４２１および第２領域４２２と、第１、第２領域４２１，４２２の各々の内端を連結する第３領域４２３とを備えており、第１領域４２１のみに開口群２１０が存在している。周方向Ｄ２に隣り合うポケット４２，４２の一方の第１領域４２１と、他方の第２領域４２２とは、連結部４２４を介して接続されている。

次に、図６（ｂ）に示す吸音壁２６は、正弦波状に曲げられることで、断面略Ｖ字状のポケット５２が周方向Ｄ２に連なった形態に構成されている。
ポケット５２は、周方向Ｄ２の一方側に位置する第１領域５２１と、他方側に位置する第２領域５２２とを備えており、第１領域５２１のみに開口群２１０が存在している。周方向Ｄ２に隣り合うポケット５２，５２の一方の第１領域５２１と、他方の第２領域５２２とが接続されている。

また、図６（ｃ）に示す吸音壁２７は、断面円弧状のポケット６２が周方向Ｄ２に連なった形態に構成されている。
ポケット６２は、周方向Ｄ２の一方側に位置する第１領域６２１と、他方側に位置する第２領域６２２とを備えており、第１領域６２１のみに開口群２１０が存在している。周方向Ｄ２に隣り合うポケット６２，６２の一方の第１領域６２１と、他方の第２領域６２２とは、連結部６２３を介して接続されている。なお、連結部６２３を介在することなく、隣り合うポケット６２の一方の第１領域６２１と他方の第２領域６２２とが直接接続される形態に吸音壁２７が構成されていてもよい。

図６（ｄ）に示す吸音壁２８は、図６（ｃ）に示す吸音壁２７を径方向に反転させて、断面略Ｖ字状のポケット７２が周方向Ｄ２に連なった形態に構成されている。
ポケット７２は、開口群２１０が形成された第１領域７２１と、開口群２１０が形成されていない第２領域７２２とを備えている。

図６（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す吸音壁（２４〜２８）を備えた吸音要素６のいずれによっても、開口２１の内部の空気塊と、その背後の空隙１０１とに関して成立するヘルムホルツ共鳴による吸音作用により、流路１００を流れる冷媒に生じた圧力変動を抑えて、騒音の低減を図ることができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態（図７）について説明する。
第３実施形態に係る吸音要素７は、図７（ａ）に示すように、流路壁１０と、吸音壁２０とに加えて、吸音壁２０の内側に配置される壁体３０とを備えている。
なお、吸音要素７は、吸音壁２０に代えて、第２実施形態の吸音壁２４や、変形例の吸音壁２５〜〜２８を備えていてもよい。

壁体３０は、断面円環状であり、吸音壁２０の内側に、冷媒の流れの方向（軸線方向Ｄ１）に沿って配置されている。壁体３０および流路壁１０は、同心円状に配置されている。
壁体３０が吸音壁２０の内端に沿って配置されることで、周方向Ｄ２に隣り合うポケット２２の間において、壁体３０と吸音壁２０との間に第２の空隙１０２が形成されている。
壁体３０は、溶接、ろう付け、ねじ固定、その他の適宜な方法により吸音壁２０および流路壁１０に組み付けることができる。例えば、流路壁１０と壁体３０との間に吸音壁２０を径方向に圧縮された状態に挿入することで、流路壁１０、吸音壁２０、および壁体３０を組み付けることができる。

吸音要素７を周方向Ｄ２に展開した図７（ｂ）に示すように、壁体３０には、壁体３０よりも内方の空間１０３から第２の空隙１０２に通じる多数の開口３１が厚み方向に貫通して形成されている。これらの多数の開口３１からなる開口群３１０が、壁体３０に分布している。
その開口群３１０の背後には、第２の空隙１０２が存在している。開口３１の孔径d、壁体３０の板厚l、壁体３０における開口３１の面積開口率P、および第２の空隙１０２の厚みは、上述の式（１）に基づいて、冷媒の圧力変動の所定の周波数f₀に適合するように調整することができる。

吸音要素７によれば、開口２１の内部の空気塊と空隙１０１とに関して成立するヘルムホルツ共鳴による吸音作用に加えて、開口３１の内部の空気塊と第２の空隙１０２とに関して成立するヘルムホルツ共鳴による吸音作用をも得ることができる。吸音壁２０の内側に、冷媒の流れ方向に沿って配置される壁体３０、そして壁体３０の微細な開口３１によっては、冷媒には殆ど圧力損失が与えられない。したがって、第３実施形態によれば、冷媒に与える圧力損失を抑えつつ、流路壁１０の近傍に全周に亘り密に配置された空隙１０１，１０２を利用した吸音効果により、冷媒の圧力変動をより十分に抑えることが可能となる。

図８（ａ）および（ｂ）に示す例では、吸音壁２０の内側に配置される壁体３４が、吸音壁２０と同様に三角波の形態に構成されている。
吸音壁２０と壁体３４は、図８（ｂ）に示すように、周方向Ｄ２に位相を所定の角度だけ（ここでは１８０°）シフトさせて配置されている。吸音壁２０と壁体３４との間には、断面四角形状の空隙１０２が形成されている。壁体３４には、空隙１０２に通じる開口群３１０が形成されている。開口３１の背後の空隙１０２の厚みＬは一定である。
吸音作用を十分に得るため、開口３１の孔軸と開口２１の孔軸とが平行であるよりも、それらが直交している方が好ましい。

図８に示す吸音要素７によれば、流路壁１０の内側に配置される２つの部材（吸音壁２０および壁体３４）により二段に構成されたヘルムホルツ共鳴構造により、第３実施形態（図７）と同様に、冷媒の圧力損失を抑えつつ、冷媒の圧力変動を抑えて騒音の低減を図ることができる。
なお、吸音壁２０と壁体３４とが必ずしも同様の形態である必要はなく、壁体３４に代えて、例えば、正弦波や台形波状の横断面を呈する壁体を組み合わせることもできる。
その他、適宜な形態の吸音壁と、適宜な壁体とを組み合わせ、流路壁１０と流路壁との間の第１の空隙１０１と、吸音壁と壁体との間の第２の空隙１０２とを用いて、吸音を図ることが可能である。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

本発明の吸音要素は、図９に示すように、断面円環状の吸音壁２３と、流路壁１３とを備えていてもよい。流路壁１３は、吸音壁２３に対して外方に突出した複数のポケット１４を有している。周方向Ｄ２に並んだポケット１４にそれぞれ、空隙１０１が内包されている。そして、吸音壁２３には、空隙１０１に通じる多数の開口２１からなる開口群２１０が形成されている。
図９に示す構成によれば、吸音壁２３が単純な円環状であっても、流路壁１３の形状を利用して、周方向Ｄ２の異なる位置に複数の空隙１０１を形成し、吸音壁２３の開口内部の気柱と空隙１０１とに関して成立するヘルムホルツ共鳴により吸音を図ることができる。

１ 冷凍サイクルシステム
２ 圧縮機
３ 第１熱交換器
４ 膨張弁（減圧部）
５ 第２熱交換器
６，７ 吸音要素
９ 気泡
１０ 流路壁
１３ 流路壁
１４ ポケット
２０ 吸音壁
２０Ａ 山
２０Ｂ 谷
２１ 開口
２１Ａ 空気塊
２２，３２，４２，５２，６２，７２ ポケット
２３ 吸音壁
２４〜２８ 吸音壁
２９ 多孔筒
３０，３４ 壁体
３１ 開口
４０ ハウジング
４１ 減圧作用部
４１Ａ オリフィス
４１Ｂ ニードル
４３ モータ
４４ 上流管（上流部）
４５ 下流管（下流部）
１００ 流路
１０１ 空隙
１０２ 第２の空隙
１０３ 内方空間
２１０ 開口群
２２１ 第１領域
２２２ 第２領域
３１０ 開口群
３２１ 第１領域
３２２ 第２領域
３２３ 第３領域
３２４ 連結部
４２１ 第１領域
４２２ 第２領域
４２３ 第３領域
４２４ 連結部
５２１ 第１領域
５２２ 第２領域
６２１ 第１領域
６２２ 第２領域
６２３ 連結部
７２１ 第１領域
７２２ 第２領域
Ｄ１ 軸線方向
Ｄ２ 周方向
Ｌ 空隙厚さ
θ 角度

Claims (9)

1. 冷媒が循環する冷凍サイクルシステムに備えられて、冷媒が流れる吸音要素であって、
   冷媒が流れる流路を区画する流路壁と、
   前記流路壁の内側に冷媒の流れの方向に沿って配置され、前記流路壁との間に、前記流路の周方向の異なる位置にそれぞれ空隙を形成する吸音壁と、を備え、
   前記吸音壁には、
   前記吸音壁の内側から前記空隙に通じる複数の開口が形成されている、
   ことを特徴とする冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
2. 前記吸音壁は、前記空隙をそれぞれ内包した複数のポケットを備え、
   前記ポケットは、前記流路壁よりも内方に退いており、複数の前記開口が形成されている、
   請求項１に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
3. 前記吸音壁は、断面環状に形成されて前記流路壁の内側に挿入されており、
   前記流路壁の全周に亘り前記ポケットが並んでいる、
   請求項２に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
4. 前記ポケットは、
   複数の前記開口からなる開口群が存在する第１領域と、
   前記開口群が存在していない第２領域と、を有する、
   請求項２または３に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
5. 前記ポケットは、断面略Ｖ字状をなす前記第１領域および前記第２領域からなり、
   前記流路壁の周方向に隣り合う複数の前記ポケットの一方の前記第１領域と他方の前記第２領域とが接続されている、
   請求項４に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
6. 前記吸音壁の内側に冷媒の流れの方向に沿って配置される壁体をさらに備え、
   前記流路の周方向に隣り合う前記ポケットの間において、前記吸音壁と前記壁体との間に第２の空隙が形成され、
   前記壁体には、前記壁体よりも内方の空間から前記第２の空隙に通じる開口が形成されている、
   請求項２から５のいずれか一項に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
7. 前記空隙と、前記開口の内部の空気塊とに関してヘルムホルツ共鳴が成立することで、吸音する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の冷凍サイクルシステム用の吸音要素。
8. 冷媒の圧力を減少させる減圧作用部と、
   前記減圧作用部へ流入する冷媒が流れる上流部と、
   前記減圧作用部から流出した冷媒が流れる下流部と、を備え、
   前記上流部および前記下流部の少なくともいずれか一方に、請求項１から７のいずれか一項に記載の吸音要素を有する、
   ことを特徴とする冷凍サイクルシステム用の減圧部。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載の吸音要素あるいは請求項８に記載の減圧部を備えることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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