JP5760071B2 - 空気調和回路のための汎用減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、減衰装置に係り、さらに具体的には、空気調和回路のための減衰装置に関する。

流体システムでの圧力上昇（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｕｒｇｅｓ）緩和用、及び結果的な振動及びノイズ低減用の減衰装置は、公知の２群の減衰装置に大別される。一つの群は、例えば、さらなるガス体積を収容する水力学的緩衝装置（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）のような油空圧減衰器（ｈｙｄｒｏｐｎｅｕｍａｔｉｃ ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）を含む。他の群は、流体音響減衰器、いわゆる消音器を含むが、流体音響減衰器では、さらなるガス体積なしに反射または吸収によって減衰効果が現われる。

油空圧減衰器は、通常的に非常に低い周波数から約４００Ｈｚまで延びる周波数帯域を減衰させる。このような油空圧減衰器は、圧縮器の作動、圧縮器の噛み合い過程及び噛み合い解除過程だけではなく、圧縮器の作動過程によって、前述した周波数帯域で圧力脈動が発生する流体システムに特に好適に使用できる。さらなるガス体積を持つ油空圧減衰器は体積が大きくて重いため、油空圧減衰装置は、例えば、自動車内の空気調和システムのような、設置空間が限定され、且つ軽量構造の必要な多数の用例では使われる。さらなるガス体積を持つ減衰装置の他の短所は、減衰作用が温度によって変わるということ、そして減衰作用が透過によるガス損失によって全般的に低下するということである。

逆に、流体音響減衰器はさらに小型であり、且つ軽量構造を持つ。しかし、流体音響減衰器は、さらに高い周波数のみで減衰作用が十分であるため、その使用が制限される。このような制限のため流体音響減衰器は、非常に低い周波数から非常に高い周波数まで延びる非常に広い周波数帯域を発生させる空気調和回路で使われるには理想的ではない。
広い範囲の周波数について音響エネルギーを減衰させるように構成される減衰装置を生産することが望ましく、この時、減衰装置の構造的複雑性及びパッケージサイズは最小になる。

本発明の目的は、減衰装置、さらに具体的には、空気調和回路のための減衰装置を提供することである。

本開示内容によれば、減衰装置が広い範囲の周波数について音響エネルギーを減衰させるように構成され、減衰装置の構造的複雑性及びパッケージサイズが最小化するということが分かる。

一実施形態において、減衰装置は、内部に形成される少なくとも一つのチャンバを備えるハウジングと、前記少なくとも一つのチャンバ内に配置され、且つ仕切板を備える減衰部材であって、前記仕切板は、これを通じて延びる少なくとも一つのパイプを備える減衰部材と、を備え、前記減衰部材及びハウジングは、約２００Ｈｚ乃至約２０００Ｈｚの周波数帯域内で発生する音響エネルギーを減衰させるように構成される。

他の実施形態において、減衰装置は、本体セクション、入口セクション、出口セクションを備えるハウジングであって、前記本体セクション、入口セクション、出口セクションのうち少なくとも一つは協動して少なくとも一つのチャンバを形成し、前記チャンバでの流体の捕捉を回避するように構成されるハウジングと、前記少なくとも一つのチャンバ内に配置され、且つ仕切板を備える減衰部材であって、前記仕切板は、これを通じて延びる少なくとも一つのパイプを備え、前記少なくとも一つのパイプは、第１端部及び第２端部を備える減衰部材と、を備え、前記少なくとも一つのパイプは、第１端部及び第２端部を備える。

さらなる実施形態において、車両用減衰装置は、内部に形成された少なくとも一つのチャンバを備えるハウジングであって、空気調和回路と流体連通されるハウジングと、前記空気調和回路の流体によって生成される音響エネルギーを減衰させるために、前記少なくとも一つのチャンバ内に配置される減衰部材であって、仕切板及びこの仕切板を通じて延びる少なくとも一つのパイプを備える減衰部材と、を備え、前記減衰部材は、仕切板及びこの仕切板を通じて延びる少なくとも一つのパイプを備える。

本発明によれば、減衰装置、さらに具体的には、空気調和回路のための減衰装置が得られる。

本発明の減衰装置の側面立面図である。 図１に示した減衰装置のセクションライン２−２の断面立面図であり、本発明の実施形態による減衰装置の減衰部材を示す図面である。 図１に示した減衰装置のセクションライン３−３の断面図であり、減衰装置に配置される図２の減衰部材を示す図面である。 図１に示した減衰装置のセクションライン４−４の断面立面図であり、本発明の他の実施形態による減衰装置の減衰部材を示す図面である。 図１に示した減衰装置のセクションライン４−４の断面図であり、減衰装置に配置される図４の減衰部材を示す図面である。

以下の詳細な説明及び添付図面は、本発明の多様な例示的な実施形態を説明及び図示するものである。該説明及び図面は、当業者に本発明を実施及び利用可能にする役割を行い、本発明の範囲を限定しようとする意図ではない。

図１乃至図５は、本発明による減衰装置１０を示すものである。減衰装置１０が車両（図示せず）の空気調和回路（図示せず）に配置されている必要がある。当業者ならば、減衰装置１０が他の用例で望ましく使われるということを理解できるであろう。減衰装置１０は、流体（例えば、空気調和回路の冷却剤）の圧力脈動波から発生して約２００Ｈｚ乃至約２０００Ｈｚの範囲の周波数を持つ音響エネルギーを減衰させるように構成される。さらに具体的に、減衰装置１０は、約２５０Ｈｚ乃至約１７００Ｈｚの範囲の周波数を持つ音響エネルギーを減衰させるように構成される。これによって、減衰装置１０は、多様な車両プラットホームまたはシステムに採用される。

減衰装置１０は、実質的に円筒状の本体セクション１２、入口セクション１４及び出口セクション１６を持つハウジング１１を備える。減衰装置１０のそれぞれのセクション１２、１４、１６は、例えば、金属材料または非金属材料のような任意の適当な材料で形成される。特定実施形態で、本体セクション１２は、水力学的内径Ｄ１が約３０ｍｍ乃至約８０ｍｍの範囲であり、長さＬ１が約３０ｍｍ乃至約１３５ｍｍの範囲である。非限定的な例において、水力学的内径Ｄ１は約３８ｍｍであり、長さＬ１は約７０ｍｍである。しかし、本体セクション１２は、必要に応じて任意の適当な形状及びサイズを持つことができる。

本体セクション１２の対向端部１８、２０には、それぞれ入口セクション１４及び出口セクション１６が被せられる。入口セクション１４及び出口セクション１６を本体セクション１２に結合させるために、例えば、溶接、加熱溶接、ブレージング（ｂｒａｚｉｎｇ）、半田付け、または接着剤あるいは少なくとも一つのファスナーを用いるような多様な方法及び工程が採用される。入口セクション１４及び出口セクション１６は、対向する方向に本体セクション１２から遠く側方向の外側に向かって延びる。図示されたように、本体セクション１２は、内部に形成されるチャンバ２２を備える。図示されたもの以外にも、必要に応じてさらなるチャンバ２２がハウジング１１に形成される。必要に応じて、チャンバ２２は、入口セクション１４の少なくとも一部内に、そして出口セクション１６の少なくとも一部内に延びることができる。入口セクション１４及び出口セクション１６は、それぞれ内部に形成される通路２４を備える。チャンバ２２及び通路２４は、内部に流体の流動を収容するように構成される。

特定実施形態において、入口セクション１４及び出口セクション１６は、減衰装置１０の製造及び洗浄を容易にするように構成される。非限定的な例として、入口セクション１４は略円錐状であり、実質的に管状の部分２６を備えるが、この管状の部分は、本体セクション１２に隣接して半径方向の外側に向かって広がる第１端部２８を持つ。同様に、出口セクション１６は略円錐状であり、実質的に管状の部分３０を備えるが、この管状の部分は、本体セクション１２に隣接して半径方向の外側に向かって広がる第１端部３２を持つ。それぞれの入口セクション１４及び出口セクション１６の第１端部２８、３２は、本体セクション１２のチャンバ２２内に延びないため、チャンバ２２内の水分及び他の流体（すなわち、水、油など）の捕捉は防止される。さらに、入口セクション１４の第１端部２８は、拡散器として機能し、本体セクション１２内への流体の流動を実質的に均一に分配する。他の一方には、出口セクション１６の第１端部３２は、漏斗（ｆｕｎｎｅｌ）として機能し、本体セクション１２からの流体の流動を集める。特定実施形態において、実質的に管状の部分２６、３０は、それぞれ必要に応じて水力学的内径Ｄ２が約７．５ｍｍ乃至約２０ｍｍの範囲であり、任意の長さＬ２を持つ。非限定的な例として、実質的に管状の部分２６、３０それぞれの水力学的内径Ｄ２は、約９．４ｍｍである。しかし、入口セクション１４及び出口セクション１６は、必要に応じて任意の適当な形状及びサイズを持つことができる。特定実施形態において、減衰装置１０は、空気調和回路に連結される。非限定的な例として、入口セクション１４の実質的に管状の部分２６の第２端部３４は、空気調和回路の圧縮器の放出側に流体連結され、出口セクション１６の実質的に管状の部分３０の第２端部３６は、空気調和回路の凝縮器の入口側に流体連結される。減衰装置１０は、必要に応じて空気調和回路の他の構成要素に流体連結されてもよい。

図２乃至図５に示したように、減衰部材５０は、減衰装置１０のチャンバ２２内に配置される。減衰部材５０は、本体セクション１２と別途に形成されるか、または本体セクション１２と一体に形成されて単一構造を形成するということを理解できるであろう。図示された減衰部材５０は、仕切板５２及び内部に配置される一つ以上の実質的に円筒状のパイプ５４を備える。当業者ならば、パイプ５４及び仕切板５２が必要に応じて別途にまたは一体に形成されるということを理解できるであろう。特定実施形態において、減衰部材５０は、プラスチック材料で形成される。しかし、必要に応じて減衰部材５０を形成するために他の材料が使用されてもよい。

仕切板５２は、必要に応じてチャンバ２２内に位置決められて第１サブチャンバ５６及び第２サブチャンバ５８を形成する。図示されたように、仕切板５２は、第１サブチャンバ５６及び第２サブチャンバ５８が実質的に同じ体積を持つようにチャンバ２２内に位置決められる。しかし、仕切板５２は、第１サブチャンバ５６が第２サブチャンバ５８より大きい体積を持つように、または第１サブチャンバ５６が第２サブチャンバ５８より小さな体積を持つようにチャンバ２２内に位置決められるということを理解できるであろう。特定実施形態において、仕切板５２は、流体の流動方向に実質的に垂直にチャンバ２２内に位置決められる。非限定的な例として、仕切板５２は、減衰装置１０の縦方向軸線に対して４５゜より大きい角度で位置決められる。当業者ならば、仕切板５２が必要に応じて任意の位置に、そして任意の角度で減衰装置１０のチャンバ２２内に位置決められるということを理解できるであろう。図示された仕切板５２は、実質的に円形の平面的な板である。しかし、仕切板５２は、必要に応じて他の形状及び構造を持つこともできるということを理解できるであろう。例えば、仕切板５２は、減衰装置１０を介して流体の流動方向に対して少なくとも一つの凸面または凹面を持つ実質的に折り曲げられている板である。仕切板５２の外周面６０は、本体セクション１２の内側面６２に隣接する。本体セクションの内側面と仕切板の外周面との間での流体の流動を防ぐために、本体セクション１２の内側面６２と仕切板５２の外周面６０との間に流体気密式連結が形成される。

図示されたように、それぞれのパイプ５４は、通路６３を備えて内部に流体の流動を収容する。さらに具体的には、パイプ５４の通路６３は、第１サブチャンバ５６から第２サブチャンバ５８内への流体の流動を可能にする。図示されたパイプ５４は、略線形の構造を持つ。必要に応じて多様な他の形状及び構造のパイプ５４が採用される。非限定的な例として、それぞれのパイプ５４の長さＬ３は、約２５ｍｍ乃至約１２５ｍｍの範囲であり、さらに具体的には、６１ｍｍである。特定実施形態において、本体セクション１２の長さＬ１に対するそれぞれのパイプ５４の長さＬ３の割合は、約０．０５乃至約０．９５の範囲である。非限定的な例において、本体セクション１２の長さＬ１に対するそれぞれのパイプ５４の長さＬ３の割合は、少なくとも０．２５であり、さらに具体的には、約０．８５である。本体セクション１２の長さＬ１に対するそれぞれのパイプ５４の長さＬ３の割合は、減衰装置１０の伝達損失に影響を及ぼす。よって、本体セクション１２の長さＬ１に対するそれぞれのパイプ５４の長さＬ３の割合が増加するにつれて、減衰装置１０の伝達損失も増加し、特に低周波の場合にそうである。消音器または減衰装置において、伝達損失とは、減衰装置の出口から減衰装置を抜け出る音響出力の割合に対する、減衰装置の入口から入る音響出力の割合として定義される。特定実施形態において、パイプ５４の累積断面流動面積は、入口セクション１４の実質的に管状の部分２６の断面流動面積の１／２より大きい。例えば、パイプ５４の累積断面流動面積は、空気調和回路の冷却剤導管の断面流動面積の１／２より大きい。当業者ならば、流体の脈動波を弱化させるために、パイプ５４の累積断面流動面積が任意のサイズ及び寸法をいずれも持つということを理解できるであろう。

特定実施形態において、それぞれのパイプ５４は、仕切板５２の対向側面から側方向の外側に向かって延びる。パイプ５４の第１端部６４は、仕切板５２から遠く第１サブチャンバ５６内に、且つ入口セクション１４に向かって延びる。非限定的な例において、第１端部６４の長さＬ４は、約１２．５ｍｍ乃至約６２．５ｍｍの範囲であり、さらに具体的には、２９ｍｍである。一方に、パイプ５４の第２端部６６は、仕切板５２から遠く第２サブチャンバ５８内に、且つ出口セクション１６に向かって延びる。非限定的な例において、第２端部６６の長さＬ５は、約１２．５ｍｍ乃至約６２．５ｍｍの範囲であり、さらに具体的には、２９ｍｍである。図示されたパイプ５４の第１端部６４の長さＬ４は、パイプ５４の第２端部６６の長さＬ５と実質的に同一であるが、第１端部６４の長さＬ４及び第２端部６６の長さＬ５は、必要に応じて任意の適当な長さである。非限定的な例において、第２端部６６の長さＬ５に対する第１端部６４の長さＬ４の割合は、約０．０１乃至約１．０の範囲であり、さらに具体的には、０．４７５である。第２端部６６の長さＬ５に対する第１端部６４の長さＬ４の割合は、減衰装置の伝達損失を極大化するために最適化される。端部６４、６６は、必要に応じて任意の適当な形状及びサイズを持つことができる。

図２及び図３に示した本発明の実施形態で提示されるように、減衰部材５０のパイプ５４のうち一つは中央に位置し、離隔している部分パイプ５４のアレイによって取り囲まれる。図示された部分パイプ５４は、中央に位置するパイプ５４から実質的に均一に離隔し、それぞれの部分パイプ５４のうち一つに隣接して、減衰装置１０を通過する流体の流動の実質的に均一な分配を可能にする。特定実施形態において、パイプ５４は、入口セクション１４の通路２４及び減衰装置１０の中央軸線に対して均一に位置決められて、減衰装置１０を通過する流体の流動の実質的に均一な分配をさらに容易にする。当業者ならば、必要に応じてパイプ５４のうち少なくとも一つが不均一に離隔するということを理解できるであろう。図３にさらに明らかに示したように、それぞれの部分パイプ５４のエッジ表面６８は、本体セクション１２の内側面６２と隣接して部分パイプ５４と本体セクション１２との接触を極大化し、これによって減衰装置１０の作動中に発生するノイズを最小化する。

再び図４及び図５を参考にすれば、本発明の他の実施形態による減衰部材５０は、離隔しているパイプ５４のアレイを備える。図示されたパイプ５４は、パイプ５４のうちそれぞれの隣接するパイプから実質的に均一に離隔して、減衰装置１０を通過する流体の流動の実質的に均一な分配を可能にする。特定実施形態において、パイプ５４は、入口セクション１４の通路２４及び減衰装置１０の中央軸線に対して均一に位置決められて、減衰装置１０を通過する流体の流動の実質的に均一な分配をさらに容易にする。当業者は、必要に応じてパイプ５４のうち少なくとも一つが不均一に離隔するということを理解できるであろう。図５にさらに明らかに示したように、それぞれのパイプ５４の外側面７０は、本体セクション１２の内側面６２から離隔してこれらの間に隙間を形成する。前記隙間は、本体セクション１２とパイプ５４との願わない接触を防ぎ、これによって減衰装置１０の作動中に発生するノイズを最小化する。

減衰部材５０は、必要に応じて任意の数のパイプ５４を備えることができる。また、パイプ５４は、任意の適切な構造に仕切板５２に配置されて流体の脈動波を弱化させ、必要に応じて減衰装置１０を通過する流体の流動の実質的に均一な分配を可能にする。

作動中に流体の流動は、入口セクション１４の第２端部３４を通じて減衰装置１０に流れ込む。この流体は、入口セクション１４の通路２４を通じて、且つ本体セクション１２の第１サブチャンバ５６内に流動する。第１サブチャンバ５６内に流れ込む時、流体は、パイプ５４を通過する前に、且つ出口セクション１６を通じて放出される前に第２サブチャンバ内に膨脹する。減衰部材５０及びサブチャンバ５６、５８での流体の連続的な膨脹は、それぞれの周波数で音響エネルギーを消散させる役割を行うが、減衰装置１０は、前記周波数に対してチューニングされ、流体のノイズを２段階に低減させて弱化させる。
以上の説明から、当業者は本発明の核心的な特徴を容易に確認でき、本発明が多様な用途及び状況に好適になるように、本発明の思想及び範囲を逸脱せずに本発明についての多様な変化及び変更を行える。

本発明は、減衰装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１０ 減衰装置
１２ 本体セクション
１４ 入口セクション
１６ 出口セクション
５０ 減衰部材
５２ 仕切板
５４ パイプ

Claims (20)

1. 減衰装置であって、
   内部に形成される少なくとも一つのチャンバを備えるハウジングと、
   前記少なくとも一つのチャンバ内に配置され、且つ仕切板を備える減衰部材と、を有し、
   前記仕切板は、その中央に配置された単一の中央のパイプと、この中央のパイプを取り囲む複数のパイプと、を備え、これらのすべてのパイプは、前記仕切板を貫き、
   前記減衰部材及び前記ハウジングは、約２００Ｈｚ乃至約２０００Ｈｚの周波数帯域内で発生する音響エネルギーを減衰させるように構成されることを特徴とする減衰装置。
2. 前記ハウジングは、車両の空気調和回路と流体連通されることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
3. 少なくとも一つの前記パイプは、車両の空気調和回路の冷却剤導管の断面流動面積の１／２より大きい累積断面流動面積を持つことを特徴とする請求項２に記載の減衰装置。
4. 前記減衰部材は、車両の空気調和回路を通じて流動する流体の脈動波によって発生する音響エネルギーを減衰させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の減衰装置。
5. 前記ハウジングは、本体セクションと、入口セクションと、出口セクションと、を備え、前記入口セクション及び出口セクションのうち少なくとも一つは、前記少なくとも一つのチャンバ内での流体の捕捉を回避するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
6. 前記仕切板は、ハウジングの縦方向軸線に対して４５゜より大きい角度で前記少なくとも一つのチャンバ内に位置決められることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
7. 少なくとも一つの前記パイプは、その長さが約２５ｍｍ乃至約１２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
8. 少なくとも一つの前記パイプは、ハウジングの内側面に隣接して構成される部分パイプであることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
9. 少なくとも一つの前記パイプの外側面は、ハウジングの内側面から離隔してこれらの間に間隔を形成することを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
10. 少なくとも一つの前記パイプは、ハウジングを通過する流体の実質的に均一な流動分配を容易にするように構成されることを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
11. 減衰装置であって、
    本体セクションと、入口セクションと、出口セクションと、を備えるハウジングであって、前記本体セクション、入口セクション、及び出口セクションのうち少なくとも一つは協動して少なくとも一つのチャンバを形成し、前記チャンバでの流体の捕捉を回避するように構成されるハウジングと、
    前記少なくとも一つのチャンバ内に配置され、且つ仕切板を備える減衰部材と、を有し、
    前記仕切板は、その中央に配置された少なくとも一つの中央のパイプと、この中央のパイプを取り囲む複数のパイプと、を備え、これらのすべてのパイプは、前記仕切板を貫き、
    少なくとも一つの前記パイプは、第１端部及び第２端部を備えることを特徴とする減衰装置。
12. 前記本体セクションは、その長さが約３０ｍｍ乃至約１３５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
13. 前記入口セクション及び出口セクションのうち少なくとも一つは、車両の空気調和回路と流体連通されることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
14. 少なくとも一つの前記パイプは、その長さが約２５ｍｍ乃至約１２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
15. 前記本体セクションの長さに対する少なくとも一つの前記パイプの長さの割合は、約０．０５乃至約０．９５の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
16. 少なくとも一つの前記パイプの第２端部の長さに対する少なくとも一つの前記パイプの第１端部の長さの割合は、約０．０１乃至約１．０の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
17. 少なくとも一つの前記パイプの第１端部及び第２端部は、仕切板の対向側面から側方向の外側に向かって延びることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
18. 前記減衰部材及びハウジングは、約２００Ｈｚ乃至約２０００Ｈｚの周波数を持つ音響エネルギーを減衰させるように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の減衰装置。
19. 車両用減衰装置であって、
    内部に形成された少なくとも一つのチャンバを備えるハウジングであって、空気調和回路と流体連通されるハウジングと、
    前記空気調和回路の流体によって生成される音響エネルギーを減衰させるために、前記少なくとも一つのチャンバ内に配置される減衰部材と、を有し、
    前記減衰部材は、仕切板と、この仕切板の中央に配置された少なくとも一つの中央のパイプと、この中央のパイプを取り囲む複数のパイプと、を備え、これらのすべてのパイプは、前記仕切板を貫くことを特徴とする車両用減衰装置。
20. 前記減衰部材及びハウジングは、約２００Ｈｚ乃至約２０００Ｈｚの周波数を持つ音響エネルギーを減衰させるように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の車両用減衰装置。

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