JP2023087309A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が簡単であり、消音空間を大きくとることができ、周波数に応じた調整が容易な消音装置を提供する。【解決手段】流体が流れる主管２に取り付けられる消音装置であって、内管３と、内管３の外側に位置する外管４とを有する。外管４の両端に主管２に接合される接合部６ａ、６ｂが設けられている。外管４を内管３に向かって径方向に押圧することで、外管４の内面が内管３の外面と接触するカシメ部７が設けられている。接合部６ａ、６ｂとカシメ部７との間に、内管３と外管４とで囲まれる消音空間が設けられている。消音空間はサイドブランチチャンバ８ａ、８ｂであって、内管３の端面と主管２の端面とが軸方向に離間して、サイドブランチチャンバ８ａ、８ｂと連通する出入口９ａ、９ｂが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調装置の冷媒配管、排気管等に接合される消音装置に関する。

車両用空調装置において、コンプレッサの機械騒音や冷媒のキャビテーションによる騒音が配管を介してエバポレータに伝わり、吹出口からドライバに伝わるか、あるいは、配管の途中でエンジンルームの空間を介して車体経由でドライバに伝わる。このため、車両用空調装置の配管には、マフラー型のサイレンサが介設されたり、内挿型のサイレンサが挿入されている。マフラー型のサイレンサは、大型で重く、ろう付けによるコストアップが生じるため、近年では、内挿型のサイレンサが多く採用されている。

例えば、特許文献１には、内管の外面に、らせん状のフィンを設けたものが記載されている。これは、内外の流路長の差により位相差が生じて、音の干渉を引き起こし、消音効果が生じるが、螺旋状に成形するために製造が困難であり、消音空間を大きくできないうえ、流路長の調整が困難である。

特許文献２には、管状の本体に挿入される消音器であって、該消音器と本体との間に共鳴器チャンバが設けられ、本体の流路が接続チャンネルを介して共鳴器チャンバに接続された消音器が記載されている。また、特許文献３には、内側部材を包囲する外側部材をベローズとし、内側部材と外側部材との間にキャビティが形成され、内側部材の開口がキャビティに開放している吸音装置が記載されている。これらは、いずれも共鳴型で、共鳴周波数が共鳴器の形状で決まるので、音源の周波数に応じた調整が困難である。

欧州特許公開公報ＥＰ２１３８７５０Ａ１ 特許第５７８５１７３号公報明細書 特開２００５－８４６９３号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造が簡単であり、消音空間を大きくとることができ、周波数に応じた調整が容易な消音装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、
（１） 流体が流れる主管に取り付けられる消音装置であって、
内管と、前記内管の外側に位置する外管とを有し、
前記外管の両端に前記主管に接合される接合部が設けられ、
前記外管を前記内管に向かって径方向に押圧することで、前記外管の内面が前記内管の外面と接触するカシメ部が設けられ、
前記接合部と前記カシメ部との間に、前記内管と前記外管とで囲まれる消音空間が設けられていることを特徴とする。

本発明では、主管の上流側から、内管に進入した流体は、内管を通過して、主管の下流側に流出する。主管から、外管と内管とで囲まれた消音空間に進入した音波は、消音空間で消音される。
本発明の消音装置は、外管に内管を挿入して、外管を主管に接合し、外管を内管に向かって径方向に押圧するだけで消音空間を形成できるので、製造が容易である。
また、内管と、当該内管の外側に位置する外管との間に消音空間が設けられているので、主管に挿入される内挿型の消音装置と比べて、外管の径を大きくすることで、消音空間の断面積を大きく確保することができる。
さらに、外管のカシメ部の軸方向の位置を変えるだけで、騒音源の周波数に応じて、消音空間の長さを容易に調整することができる。

（２） 前記消音空間はサイドブランチチャンバであって、
前記内管の端面と前記主管の端面とが軸方向に離間して、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が形成されていることを特徴とする。
この特徴により、内管の端面と主管の端面とを軸方向に離間するだけで、サイドブランチチャンバの出入口が形成できるので、製造が容易である。

（３） 前記内管は前記主管と一体であり、
前記消音空間はサイドブランチチャンバであって、
前記内管の前記接合部又は前記カシメ部と隣接する位置に、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が形成されていることを特徴とする。
この特徴では、内管が主管と一体であり、出入口を形成した内管を外管に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

（４） 前記内管は前記主管と一体であり、
前記消音空間は共鳴チャンバであって、
前記内管の前記接合部と前記カシメ部との間に、前記共鳴チャンバと連通する開口が形成されていることを特徴とする。
この特徴では、内管が主管と一体であり、開口を形成した内管を外管に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

（５） 前記カシメ部が、軸方向に離れた複数箇所に形成され、
前記複数箇所のカシメ部の間に、前記内管と前記外管とで囲まれる共鳴チャンバ又はサイドブランチチャンバと、前記共鳴チャンバと連通する開口又はサイドブランチチャンバと連通する出入口とが形成されていることを特徴とする。
この特徴では、カシメ部が軸方向に複数箇所あるので、内管が安定し、ずれたり、傾くことがない。

請求項１の発明によれば、外管に内管を挿入して、外管を主管に接合し、外管を内管に向かって径方向に押圧するだけで消音空間を形成できるので、製造が容易である。
また、内管と、当該内管の外側に位置する外管との間に消音空間が設けられているので、主管に挿入される内挿型の消音装置と比べて、外管の径を大きくすることで、消音空間の断面積を大きく確保することができる。
さらに、外管のカシメ部の軸方向の位置を変えるだけで、騒音源の周波数に応じて、消音空間の長さを容易に調整することができる。

請求項２の発明によれば、内管の端面と主管の端面とを軸方向に離間するだけで、サイドブランチチャンバの出入口が形成できるので、製造が容易である。

請求項３の発明によれば、内管が主管と一体であり、出入口を形成した内管を外管に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

請求項４の発明によれば、内管が主管と一体であり、開口を形成した内管を外管に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

請求項５の発明によれば、カシメ部が軸方向に複数箇所あるので、内管が安定し、ずれたり、傾くことがない。

本発明の第１実施形態に係るサイドブランチ型消音装置の斜視図。 図１の消音装置の縦断面図。 図１の消音装置のカシメ前の状態を示す分解斜視図。 図１の消音装置の部分拡大図。 本発明の第２実施形態に係るサイドブランチ型消音装置の斜視図。 図５の消音装置の縦断面図。 図５の消音装置のカシメ前の状態を示す分解斜視図。 図５の消音装置の部分拡大図。 本発明の第３実施形態に係る共鳴型消音装置の斜視図。 図９の消音装置の縦断面図。 図９の消音装置のカシメ前の状態を示す分解斜視図。 図９の消音装置の部分拡大図。 図１のサイドブランチ型消音装置の変形例を示す斜視図。 図１３の消音装置の縦断面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る消音装置１を示す。消音装置１は、車両用空調装置の冷媒が流れる配管に設けられる。具体的には、消音装置は、図示しないコンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータからなる車両用空調装置におけるエバポレータ又はコンプレッサの出口側の配管（以下、「主管」という）２に接合される。主管２は、アルミニウム等の金属材料で形成されているが、これに限らず、ゴムや合成樹脂等の材料を使用してもよい。主管２には、図１において左側の上流から右側の下流に流体（以下「冷媒」という）が流れるものとする。

主管２は、上流側の第１主管２ａと、下流側の第２主管２ｂとからなり、第１主管２ａの下流側端と、第２主管２ｂの上流側端との間に、消音装置１が接合されるようになっている。

図２、図３に示すように、消音装置１は、内管３と、外管４とを備えている。

内管３は、アルミニウム等の金属材料からなり、主管２と同一又はほぼ同一の外径及び肉厚を有する。内管３の長さは、任意であるが、内管３を設置する場所での主管２の曲がりを妨げない程度の長さが好ましい。内管３の内側は、主管２を流れる流体の主流路５を形成する。内管３は、主管２と同様に、ゴムや合成樹脂等の材料を使用してもよい。

外管４は、アルミニウム等の金属材料からなり、内管３の外側に位置し、主管２及び内管３より大きい外径を有する。外管４の長さは、内管３の長さよりも長い。外管４の上流側端部及び下流側端部は縮径されて、それぞれ第１主管２ａの下流側端部と、第２主管２ｂの上流側端部とに接合される第１接合部６ａ、第２接合部６ｂとなっている。第１主管２ａと第２主管２ｂとがアルミニウムの場合は、外管４の両端の第１接合部６ａ、第２接合部６ｂは、例えばろう付けにより、第１主管２ａと第２主管２ｂとに接合される。

外管４の中間は、内管３に向かって径方向に、例えば周囲８方向から、押圧されて、外管４の内面が内管３の外面に接触したカシメ部７を形成している。外管４にカシメ部７を形成する場合、内管３が移動しないように、内管３を外管４に対して同心に保持しておくことが好ましい。

外管４の第１接合部６ａとカシメ部７との間、及び外管４の第２接合部６ｂとカシメ部７との間には、内管３と外管４とで囲まれる第１サイドブランチチャンバ８ａ、第２サイドブランチチャンバ８ｂが形成されている。内管３の上流側端は、主管２ａの下流側端と軸方向に離間し、サイドブランチチャンバ８ａの環状の第１出入口９ａを形成している。同様に、内管３の下流側端は、主管２ｂの上流側端と軸方向に離間し、サイドブランチチャンバ８ｂの環状の第２出入口９ｂを形成している。外管４のカシメ部７の位置は、サイドブランチチャンバ８ａ、８ｂの長さを決定する。

次に、本実施形態の消音装置１の作用について説明する。

図４に示すように、第１主管２ａ内を流れる冷媒は、消音装置１の上流側端部で、内管３の主流路５に流入し、内管３を通過して、第２主管２ｂ内に流出する。消音装置１の上流側の図示しない音源から発生する音（コンプレッサの機械騒音や、冷媒のキャビテーションによる騒音）は、冷媒とともに下流側に伝搬し、第１出入口９ａ及び第２出入口９ｂから消音装置１の第１サイドブランチチャンバ８ａ、第２サイドブランチチャンバ８ｂに進入する。なお、音源は、下流側にあってもよく、その場合は、上流側で消音効果が生じることになる。

内管３の上流側端部の出入口９ａから第１サイドブランチチャンバ８ａに進入した音波は、サイドブランチチャンバ８ａのカシメ部７で反射して出入口９ａに戻り、ここで、内管３の音波と逆位相になって干渉し、消音される。同様に、内管３の下流側端部の出入口９ｂから第２サイドブランチチャンバ８ｂに進入した音波は、サイドブランチチャンバ８ｂのカシメ部７で反射して出入口９ｂに戻り、ここで、内管３の音波と逆位相になって干渉し、消音される。

ここで、主管２の断面積をＳ、サイドブランチチャンバ８ａ、８ｂの断面積をＳｓ、サイドブランチチャンバ８ａ、８ｂの長さをｌ、音波の周波数をｆ、音速をｃとすると、消音装置１での透過損失ＴＬは、数１で表される。なお、サイドブランチチャンバ８ａ、８ｂの長さｌは、出入口９ａ、９ｂからカシメ部７までの距離である。

本実施形態の消音装置１では、カシメ部７の軸方向の位置を変えることで、第１サイドブランチチャンバ８ａの長さｌａと、第２サイドブランチチャンバ８ｂの長さｌｂとを調整し、音源の周波数に応じて消音効果を高くすることができる。

＜第２実施形態＞
図５－図７は、本発明の第２実施形態に係る消音装置１Ａを示す。消音装置１Ａは、第１実施形態の消音装置１と同様に、外管４を有するが、内管３を主管２と一体にして、内管３の第１接合部６ａと隣接する位置に第１サイドブランチチャンバ８ａの第１出入口９ａを形成し、内管３の第２接合部６ｂと隣接する位置に第２サイドブランチチャンバ８ｂの第２出入口９ｂを形成したものである。内管３の第１出入口９ａと第２出入口９ｂとは、第１接合部６ａ、第２接合部６ｂに隣接して設けられているが、カシメ部７に隣接した位置に設けてもよい。

図８に示すように、上流側の主管２内を流れる冷媒は、消音装置１Ａの上流側端部で、内管３の主流路５に流入し、内管３を通過して、下流側の主管２内に流出する。消音装置１Ａの上流側の図示しない音源から伝搬する音波は、内管３の上流側端部の出入口９ａから第１サイドブランチチャンバ８ａに進入し、サイドブランチチャンバ８ａのカシメ部７で反射して出入口９ａに戻り、ここで、内管３の音波と逆位相になって干渉し、消音される。同様に、内管３の下流側端部の出入口９ｂから第２サイドブランチチャンバ８ｂに進入した音波は、サイドブランチチャンバ８ｂのカシメ部７で反射して出入口９ｂに戻り、ここで、内管３の音波と逆位相になって干渉し、消音される。

＜第３実施形態＞
図９－図１１は、本発明の第３実施形態に係る消音装置１Ｂを示す。消音装置１Ｂは、第１実施形態の消音装置１と同様に、外管４を有するが、内管３を主管２と一体にして、内管３と外管４との間に第１共鳴チャンバ１０ａ、第２共鳴チャンバ１０ｂが形成され、内管３に第１共鳴チャンバ１０ａの第１開口１１ａ、第２共鳴チャンバ１０ｂの第２開口１１ｂを形成したものである。

図１２に示すように、上流側の主管２内を流れる冷媒は、消音装置１Ｂの上流側端部で、内管３の主流路５に流入し、内管３を通過して、下流側の主管２内に流出する。消音装置１Ｂの上流側の図示しない音源から伝搬して内管３に進入した音波のエネルギーは、第１開口１１ａ及び第２開口１１ｂを介して、第１共鳴チャンバ１０ａ、第２共鳴チャンバ１０ｂで吸収され、消音される。

ここで、共鳴チャンバ１０の容積をＶ，開口１１の断面積をＳｒ、開口１１の長さをｌ、音速をｃとすると、共鳴周波数ωｒは、数２で表される。

以上の実施形態の消音装置１、１Ａ，１Ｂによれば、外管４に内管３を挿入して、外管４を主管２に接合し、外管４を内管３に向かって径方向に押圧するだけでサイドブランチチャンバ８又は共鳴チャンバ１０の消音空間を形成できるので、製造が容易である。

また、内管３と、当該内管３の外側に位置する外管４との間に消音空間が設けられているので、主管２に挿入される内挿型の消音装置と比べて、外管４の径を大きくすることで、消音空間の断面積を大きく確保することができる。

さらに、外管４のカシメ部７の軸方向の位置を変えるだけで、騒音源の周波数に応じて、消音空間の長さを容易に調整することができる。

特に、第１実施形態によれば、内管３の端面と主管２の端面とを軸方向に離間するだけで、サイドブランチチャンバ８の出入口９が形成できるので、製造が容易である。

第２実施形態によれば、内管３が主管２と一体であり、出入口９を形成した内管３を外管４に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

第３実施形態によれば、内管３が主管２と一体であり、開口１１を形成した内管３を外管４に挿通して接合するだけでよいので、製造が容易である。

本発明は、前記実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨の範囲内で修正し変更することができる。

例えば、第１実施形態及び第２実施形態において、第１サイドブランチチャンバ８ａと第２サイドブランチチャンバ８ｂとのいずれかを共鳴チャンバとしてもよい。また、第３実施形態において、第１共鳴チャンバ１０ａと第２共鳴チャンバ１０ｂとのいずれかをサイドブランチチャンバとしてもよい。

また、図１３、１４の消音装置１Ｃに示すように、カシメ部７を軸方向に離れて２箇所形成することで、３つの消音空間を形成し、中央の消音空間を開口１３と連通する共鳴チャンバ１２とし、両側の消音空間を第１実施形態と同様のサイドブランチチャンバ８ａ、８ｂとすることもできる。カシメ部７が軸方向に２箇所あると、内管３が安定し、ずれたり、傾くことがない。このように、カシメ部７は、１箇所や２箇所に限るものではなく、複数個所に形成して、これらのカシメ部７の間に共鳴チャンバ又はサイドブランチチャンバを形成することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…消音装置
２…主管
２ａ…第１主管
２ｂ…第２主管
３…内管
４…外管
５…主流路
６ａ…第１接合部
６ｂ…第２接合部
７…カシメ部
８ａ…第１サイドブランチチャンバ
８ｂ…第２サイドブランチチャンバ
９ａ…第１出入口
９ｂ…第２出入口
１０ａ…第１共鳴チャンバ
１０ｂ…第２共鳴チャンバ
１１ａ…第１開口
１１ｂ…第２開口

Claims (5)

1. 流体が流れる主管に取り付けられる消音装置であって、
   内管と、前記内管の外側に位置する外管とを有し、
   前記外管の両端に前記主管に接合される接合部が設けられ、
   前記外管を前記内管に向かって径方向に押圧することで、前記外管の内面が前記内管の外面と接触するカシメ部が設けられ、
   前記接合部と前記カシメ部との間に、前記内管と前記外管とで囲まれる消音空間が設けられていることを特徴とする消音装置。
2. 前記消音空間はサイドブランチチャンバであって、
   前記内管の端面と前記主管の端面とが軸方向に離間して、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
3. 前記内管は前記主管と一体であり、
   前記消音空間はサイドブランチチャンバであって、
   前記内管の前記接合部又は前記カシメ部と隣接する位置に、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
4. 前記内管は前記主管と一体であり、
   前記消音空間は共鳴チャンバであって、
   前記内管の前記接合部と前記カシメ部との間に、前記共鳴チャンバと連通する開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
5. 前記カシメ部が、軸方向に離れた複数箇所に形成され、
   前記複数箇所のカシメ部の間に、前記内管と前記外管とで囲まれる共鳴チャンバ又はサイドブランチチャンバと、前記共鳴チャンバと連通する開口又はサイドブランチチャンバと連通する出入口とが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の消音装置。
   
   
   

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