JP6898089B2 - 消音装置、回転機械、消音装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、消音装置、回転機械、消音装置の製造方法に関する。

回転機械の一つとして気体（流体）を圧縮する遠心圧縮機が広く知られている。この遠心圧縮機においては、ケーシング内部に羽根車が設けられている。遠心圧縮機では、この羽根車の回転によって吸引口から吸引された気体が圧縮されて吐出口から吐出される。このような回転機械では、ケーシング内部の流路を気体が流れるときに生じる騒音を低減することが望まれている。

例えば、特許文献１及び２には、ケーシング内の流路内壁面の一部に、消音部材（レゾネータ）を備えた構成が開示されている。これらの消音部材は、流路内壁面の一部を形成している。消音部材は、流路内側を向く表面を形成する板状部材に形成された複数の貫通孔と、板状部材に対して流路側とは反対側の裏面側に貫通孔と繋がった空間（キャビティ）を形成する部材と、を備えている。このような消音部材は、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用して、流路を流れる流体による騒音を減衰する。

特開２０１５−１２４７２１号公報 米国特許第６５５０５７４号明細書

ところで、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用した消音部材では、貫通孔の内径（断面積）及び貫通孔と繋がった空間の容積が、その騒音減衰性能に影響する。このため貫通孔の内径が大きい消音装置では、板状部材の裏面側に必要な容積を確保するために、例えば数十ｍｍ以上のスペースが必要となる。一方、例えば、遠心圧縮機のケーシング内の流路は、複数のインペラを配置した上で強度を確保するために、所定以上の肉厚が必要である。このため、ケーシング内部において消音装置を設置できる部位が限定される。

実際に特許文献１及び２に開示された消音装置も流路内壁面が平面状である部分にのみ設けられている。しかしながら、ケーシング内の流路内壁面の一部のみした消音装置を設けることができないと、得られる騒音低減性能には限りがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、騒音低減性能を確保するとともに、流体の流れる流路内における設置部位の自由度を高めることが可能な消音装置、回転機械、消音装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る消音装置は、流体が流通する流路の壁面を形成する流路形成面を有する流路形成板と、前記流路形成板に対して前記流路形成面とは逆側を向く反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部と、を備え、前記流路形成板は、前記流路形成面と前記反対面とを連通する、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔が形成されている。前記流路形成板は、前記貫通孔が形成された微細多孔板を複数有し、前記微細多孔板は、複数の前記微細多孔板に形成された前記貫通孔が互いに連通した状態で複数枚が積層されている。

このような構成とすることで、流路形成板に形成された貫通孔とキャビティとで、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用して、流路を流体が流れることで生じる騒音が低減される。貫通孔の直径が微細に形成されることで、貫通孔における圧力損失が大きくなる。このため、貫通孔からキャビティに入り込んだ流体が、キャビティ内で循環しにくくなり、騒音低減効果の低下を抑えることができる。また、貫通孔の直径を微細とすることで、キャビティの容積を小さくしても十分な騒音低減効果を得られる。その結果、キャビティ画成部の厚みが抑えられ、消音装置の厚さを小さくすることができる。
さらに、貫通孔が形成された微細多孔板を複数枚積層して流路形成板が形成されることで、板厚が厚い一枚の微細多孔板に貫通孔を形成して流路形成板を製作するよりも、長い貫通孔を容易かつ高い精度で形成することができる。このように製作が容易な板厚が小さい微細多孔板を積層することによって、厚みがあって貫通孔の深さが深い流路形成板を容易に製作することが可能となる。

また、本発明の第二態様に係る消音装置は、流体が流通する流路の壁面を形成する流路形成面を有する流路形成板と、前記流路形成板に対して前記流路形成面とは逆側を向く反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部と、を備え、前記流路形成板は、前記流路形成面と前記反対面とを連通し、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔が形成され、前記キャビティ画成部は、前記流路形成板の前記反対面に一体に設けられ、前記キャビティの外周部を囲う外周壁部を有する。

このような構成とすることで、流路形成板の反対面側に、外周壁部に囲まれたキャビティを画成することができる。そのため、ケーシングの形状に依らず、キャビティを画成することができる。

また、本発明の第三態様に係る消音装置では、第一態様又は第二態様において、前記流路形成板の厚さは、０．５ｍｍ〜５ｍｍであってもよい。

また、本発明の第四態様に係る消音装置では、第一態様から第三態様のいずれか一つにおいて、前記流路形成面における複数の前記貫通孔の開口率が、０．０１〜１０％であってもよい。

また、本発明の第五態様に係る消音装置では、第二態様において、前記外周壁部は、前記キャビティの外周部を囲う板状の外周板部材を、前記流路形成面に直交する方向に複数枚積層してなるようにしてもよい。

このような構成とすることで、外周壁部についても、板状の外周板部材を複数枚積層することで形成することができる。

また、本発明の第六態様に係る回転機械は、第一態様から第五態様のいずれか一つの消音装置を、流体が流通する流路の壁面の少なくとも一部に備える。

このような構成とすることで、貫通孔の直径が微細であるので、循環によって騒音低減効果が低下することが抑えられる。また、貫通孔の直径を微細とすることで、キャビティの容積も少なくて済み、消音装置全体の厚みを小さくすることができる。

また、本発明の第七態様に係る消音装置の製造方法は、回転機械において流体が流通する流路の壁面に設けられる消音装置の製造方法であって、前記壁面を形成する流路形成面を有する板部材を準備する工程と、前記板部材に、エッチング加工によって直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔を形成して流路形成板を形成する工程と、前記流路形成板に対して前記流路形成面とは反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部を形成する工程と、を含む。

このような構成とすることで、エッチング加工を用いて微細な貫通孔を形成することができる。エッチング加工を用いることで、微細な貫通孔を高い精度で複数形成することができる。精度の高い微細な貫通孔により、流体の循環によって生じる騒音低減効果の低下を抑えることができる。

また、本発明の第八態様に係る消音装置の製造方法では、第七態様において、複数の前記貫通孔が形成された複数の前記板部材を前記貫通孔が互いに連通した状態で複数枚積層する工程をさらに含んでいてもよい。

このような構成とすることで、板厚が小さい板部材に貫通孔をエッチング加工によって形成して微細多孔板を製作するため、精度の高い微細な貫通孔を容易に形成できる。このように製作が容易な、板厚が小さい微細多孔板を積層することによって、長さが大きい貫通孔を有する流路形成板を高い精度で容易に製作することが可能となる。

また、本発明の第九態様に係る消音装置の製造方法では、第七態様又は第八態様において、記キャビティ画成部を形成する工程は、前記流路形成板に対して板状の外周板部材を複数枚積層することで前記キャビティを画成してもよい。

このような構成とすることで、例えば、湾曲したキャビティのように、スペースに応じて任意の形状のキャビティを容易に形成することができる。

本発明によれば、騒音低減性能を確保するとともに、流体の流れる流路内における設置部位の自由度を高めることが可能となる。

本実施形態における回転機械の一例としての遠心圧縮機の構成を示す断面図である。 上記遠心圧縮機の要部を示す拡大断面図である。 第一実施形態における上記遠心圧縮機に設けられる消音装置を、流路の内側から見た図である。 上記消音装置の断面構造を示す図である。 ヘルムホルツ共鳴器の原理における各部の寸法を示す図である。 第一実施形態の消音装置の製造方法の各ステップを示すフロー図である。 上記遠心圧縮機に設けられる消音装置の変形例を、流路の内側から見た図である。 上記消音装置の変形例の断面構造を示す図である。 上記消音装置の第二実施形態に係る消音装置の断面構造を示す図である。 第二実施形態の消音装置の製造方法の各ステップを示すフロー図である。 上記消音装置の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による消音装置、回転機械、消音装置の製造方法を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（第一実施形態）
図１は、本実施形態における回転機械の一例としての遠心圧縮機の構成を示す断面図である。図２は、遠心圧縮機の要部を示す拡大断面図である。図１に示すように、本実施形態の遠心圧縮機（回転機械）１０は、主として、ケーシング２０と、ケーシング２０内で中心軸Ｏ回りに回転自在に支持された回転軸３０と、回転軸３０に取り付けられて遠心力を利用してガス（流体）Ｇを圧縮するインペラ４０と、を備えている。

このケーシング２０には、縮径及び拡径を繰り返す内部空間２１が設けられている。この内部空間２１にはインペラ４０が収容される。そして、インペラ４０を収容した際に、インペラ４０同士の間となる位置にインペラ４０を流通するガスＧを上流側から下流側に流通させるケーシング側流路（流路）５０が形成されている。

ケーシング２０の一端部２０ａにはガスＧを外部からケーシング側流路５０に流入させる吸込口２３が設けられている。また、ケーシング２０の他端部２０ｂには、ケーシング側流路５０に連続して、ガスＧを外部に流出させる排出口２４が設けられている。

ケーシング２０の一端部２０ａ側と他端部２０ｂ側には、それぞれ回転軸３０の端部を支持するジャーナル軸受２７及びスラスト軸受２８が設けられている。ジャーナル軸受２７は、ケーシング２０の一端部２０ａ及び他端部２０ｂにそれぞれ設けられている。回転軸３０は、ジャーナル軸受２７を介して中心軸Ｏ回りに回転自在に支持されている。また、スラスト軸受２８は、ケーシング２０の一端部２０ａに設けられている。回転軸３０の一端側３０ａでは、回転軸３０の延びる中心軸Ｏ方向へのスラスト力がスラスト軸受２８によって支持されている。

複数のインペラ４０は、ケーシング２０の内部で、回転軸３０の中心軸Ｏ方向に間隔を空けて収容されている。なお、図１では、インペラ４０が６つ設けられている場合の一例を示しているが、インペラ４０は、少なくとも１つ以上設けられていればよい。

図２に示すように、ケーシング２０の内部空間２１では、中心軸Ｏ方向の一端部２０ａ側（図２において紙面左側）と他端部２０ｂ側（図２において紙面右側）との間に、インペラ４０を収容するための凹部２９ａ，２９ｂが形成されている。この凹部２９ａ，２９ｂにより、ケーシング２０には、中心軸Ｏに直交する断面形状が円形のインペラ４０を収容するインペラ収容部２９が形成されている。

遠心圧縮機１０のインペラ４０は、本実施形態において、ディスク部４１とブレード部４２とカバー部４３とを備えた、いわゆるクローズドインペラである。

ディスク部４１は、その中央部が、中心軸Ｏ方向に一定長を有した略円筒状の筒状部４１ａとされている。この筒状部４１ａの挿通孔４１ｂの内周面が、回転軸３０の外周面に固定されている。筒状部４１ａの外周側には、円盤状のディスク本体部４１ｃが一体的に形成されている。

ブレード部４２は、周方向に間隔を隔てて複数形成されている。それぞれのブレード部４２は、ディスク部４１からケーシング２０の一端部２０ａ側であるカバー部４３側に向かって突出するようにして一体的に形成されている。カバー部４３は、円盤状で、複数のブレード部４２を覆うように形成されている。

ケーシング側流路５０は、ディフューザ流路５１と、リターン流路５２と、戻り流路５３と、を有している。

ディフューザ流路５１は、インペラ４０から排出された流体を流通させている。ディフューザ流路５１は、各インペラ４０の外周側から、径方向の外側に向けて延びるよう形成されている。

リターン流路５２は、ディフューザ流路５１を流通してきた流体の流通方向を１８０度反転させている。リターン流路５２は、ディフューザ流路５１の径方向の外側と連続して形成されている。リターン流路５２は、ディフューザ流路５１の径方向の外側からケーシング２０の他端部２０ｂ側に向かいながら断面視Ｕ字状に回り込み、径方向の内側に向けて延びるように形成されている。

戻り流路５３は、リターン流路５２を流通した流体をインペラ４０に導入させている。戻り流路５３は、リターン流路５２から径方向の内側に向けて形成されている。戻り流路５３は、その径方向の内側の端部に、次の段のインペラ４０に向けて湾曲した湾曲部５３ｗを有している。

各インペラ４０においては、ディスク部４１とカバー部４３との間に、インペラ側流路５５が形成されている。インペラ側流路５５は、ディスク部４１とブレード部４２とカバー部４３とによって画成された流路である。このインペラ側流路５５は、各インペラ４０において、中心軸Ｏ方向の一端部２０ａ側を向く端部５５ａが、戻り流路５３の湾曲部５３ｗに対向している。また、インペラ側流路５５では、端部５５ａと反対側の端部５５ｂが、径方向の外側を向いて、ディフューザ流路５１に対向するよう形成されている。

このような遠心圧縮機１０においては、図１及び図２に示すように、吸込口２３からケーシング側流路５０にガスＧが導入される。その後、ガスＧは、回転軸３０とともに中心軸Ｏ回りに回転するインペラ４０に対して、ブレード部４２の径方向の内側に近接する端部５５ａからインペラ側流路５５に流入する。インペラ側流路５５に流入したガスＧは、ブレード部４２の径方向の外側に近接する端部５５ｂから径方向の外側に向かって流出する。周方向において互いに隣接するブレード部４２間は、径方向にガスＧが流通する圧縮流路とされており、インペラ側流路５５を経ることで、ガスＧは圧縮される。

各段のインペラ４０から流出したガスＧは、ケーシング側流路５０のディフューザ流路５１を通して径方向の外側に流れる。その後、ガスＧは、流通方向が１８０度変化されるようにリターン流路５２を折り返し、戻り流路５３を通して後段側のインペラ４０に送り込まれる。このようにして、ケーシング２０の一端部２０ａ側から他端部２０ｂ側に向けて多段に設けられたインペラ４０のインペラ側流路５５とケーシング側流路５０を経ることで、ガスＧが多段に圧縮され、排出口２４から送り出される。

上記したような遠心圧縮機１０は、消音装置１００Ａを備える。
図３は、上記遠心圧縮機に設けられる消音装置を、流路の内側から見た図である。図４は、上記消音装置の断面構造を示す図である。図３、図４に示すように、消音装置１００Ａは、流路形成板１０１Ａと、キャビティ画成部１０２Ａと、を一体に備える。

流路形成板１０１Ａは、図２から図４に示すように、ガスＧが流通するケーシング側流路５０の壁面５０ｗを形成する流路形成面１０１ｆを有する。この流路形成板１０１Ａは、流路形成面１０１ｆと逆側を向く反対面１０１ｇとを連通する微細な貫通孔１０４が複数形成されている。貫通孔１０４は、ケーシング側流路５０内における流れ方向Ｄｆと、流れ方向Ｄｆに交差する方向であって回転軸３０の回転する方向である周方向Ｄｃとに対して、均等に間隔を空けて複数並んでいる。本実施形態の流路形成板１０１Ａは、貫通孔１０４が多数形成された一枚の金属製の微細多孔板１０３のみから構成されている。

ここで、貫通孔１０４は、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍとされている。貫通孔１０４の直径の、より好ましい範囲は、０．０５〜０．１ｍｍである。また、流路形成板１０１Ａの厚みは、０．１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。流路形成板１０１Ａの厚みの、より好ましい範囲は、０．２ｍｍ〜６ｍｍである。さらに、流路形成面１０１ｆにおける複数の貫通孔１０４の開口率は、０．０１〜１０％であることが好ましい。貫通孔１０４の開口率の、より好ましい範囲は、０．５％〜１０％である。なお、ここで、開口率とは、後述するキャビティ１０５の単位容積当たりの貫通孔１０４の開口面積である。

キャビティ画成部１０２Ａは、流路形成板１０１Ａに対して流路形成面１０１ｆとは反対面１０１ｇ側に設けられている。キャビティ画成部１０２Ａは、流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇに一体に固定されている。キャビティ画成部１０２Ａは、流路形成板１０１Ａに対して反対面１０１ｇ側にキャビティ１０５を画成している。本実施形態のキャビティ画成部１０２Ａは、外周壁部１０６と、裏板１０８とを有している。

外周壁部１０６は、流路形成板１０１Ａの外周部に沿って連続している。本実施形態の外周壁部１０６は、反対面１０１ｇから突出するように延びる板状の部材である。

裏板１０８は、外周壁部１０６によって囲まれた空間を流路形成板１０１Ａとともに塞いでいる。裏板１０８は、外周壁部１０６に対して流路形成板１０１Ａとは反対側に配置されている。

流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇと、外周壁部１０６と、裏板１０８に囲まれることで、その内側に空間が形成されている。この空間が、流路形成板１０１Ａに形成された多数の貫通孔１０４に連通するキャビティ１０５となる。

外周壁部１０６の流路形成面１０１ｆに直交する方向の長さであるキャビティ１０５の深さは、０．２ｍｍ〜５００ｍｍであることが好ましい。キャビティ１０５の深さの、より好ましい範囲は、１ｍｍ〜３０ｍｍである。

このような消音装置１００Ａは、図２に示すように、遠心圧縮機１０において、ガスＧが流通するケーシング側流路５０の壁面５０ｗの少なくとも一部に設けられる。この実施形態において、消音装置１００Ａは、ケーシング側流路５０を構成するディフューザ流路５１の壁面５１ｆと、リターン流路５２の壁面５２ｆと、戻り流路５３の壁面５３ｆとの全体に設けられている。つまり、本実施形態の消音装置１００Ａは、ケーシング側流路５０の全ての壁面を覆うように設けられている。

なお、消音装置１００Ａは、例えば、ディフューザ流路５１において、各インペラ４０の外周側のディフューザ入口部５１ｉに少なくとも設けられていることが特に好ましい。これは、インペラ４０によって発生する音が、インペラ４０の端部５５ｂ付近で主に発生するためである。さらに、消音装置１００Ａは、リターン流路５２の壁面５２ｆの中でも、ディフューザ流路５１の出口に面して径方向内側を向く壁面５２ｆ１に設けられていることが好ましい。これは、インペラ４０の端部５５ｂで発生した音がリターン流路５２の径方向内側を向く壁面５２ｆ１で反射する可能性が高いためである。

上記消音装置１００Ａは、流路形成板１０１Ａに形成された貫通孔１０４と、キャビティ１０５とによって、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用して、ケーシング側流路５０をガスＧが流れることで生じる騒音を低減している。

図５は、ヘルムホルツ共鳴器の原理における各部の寸法を示す図である。ここで、図５に示すように、貫通孔１０４の開口断面積をＳｃ、貫通孔１０４の長さ（流路形成板１０１Ａの厚み）をＬ、キャビティ１０５の容積をＶとしたとき、消音装置１００Ａで消音効果を発揮する共鳴周波数ｆは、下記の式によって予測できる。なお、ｃは音速（＝３４００００ｍｍ／ｓ）である。

上記の式によれば、例えば、キャビティ１０５の容積Ｖが２５００ｍｍ^３、流路形成板１０１Ａの厚さが１ｍｍである場合、対象周波数が５００Ｈｚであるときには、貫通孔１０４の直径は０．２ｍｍ、貫通孔１０４の個数は１０個とすることが好ましい。

また、キャビティ１０５の容積Ｖ及び流路形成板１０１Ａの厚さが同じ条件で対象周波数が２ｋＨｚの場合には、貫通孔の直径は０．２ｍｍ、貫通孔１０４の個数は４０個とすることが好ましい。

次に上述した消音装置１００Ａの製造方法を説明する。
図６は、第一実施形態の消音装置の製造方法の各ステップを示すフロー図である。本実施形態の消音装置の製造方法は、遠心圧縮機においてケーシング側流路５０の壁面５０ｗに設けられる消音装置１００Ａを製造する製造方法である。第一実施形態の消音装置の製造方法は、図６に示すように、板部材準備工程Ｓ１と、流路形成板作成工程Ｓ２と、外周壁部準備工程Ｓ３と、裏板準備工程Ｓ４と、キャビティ画成工程Ｓ５とを含む。

板部材準備工程Ｓ１は、板部材１０３ｐを準備する。板部材１０３ｐは、壁面５０ｗを形成する流路形成面１０１ｆを有している。つまり、板部材１０３ｐは、貫通孔１０４が形成される前の流路形成板１０１Ａである。具体的には、本実施形態の板部材準備工程Ｓ１では、金属板から板状に部材を切り出す等により、板部材１０３ｐが形成される。

流路形成板作成工程Ｓ２は、エッチング加工によって、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔１０４を板部材１０３ｐに形成して流路形成板１０１Ａを作成する。本実施形態の流路形成板作成工程Ｓ２では、一枚の微細多孔板１０３として、流路形成板１０１Ａが作成される。

外周壁部準備工程Ｓ３は、外周壁部１０６を準備する。具体的には、本実施形態の外周壁部準備工程Ｓ３では、金属板から中空環状の部材を切り出す等により、外周壁部１０６が形成される。

裏板準備工程Ｓ４は、裏板１０８を準備する。具体的には、本実施形態の裏板準備工程Ｓ４では、金属板から板状に部材を切り出す等により、裏板１０８が形成される。

キャビティ画成工程Ｓ５は、流路形成板１０１Ａと外周壁部１０６と裏板１０８とによってキャビティ１０５を画成する。本実施形態のキャビティ画成工程Ｓ５では、流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇに対して、外周壁部１０６と裏板１０８とを積層し、例えば常温高圧圧着によってこれらを一体に接合する。これによって、消音装置１００Ａが製造される。

なお、キャビティ画成工程Ｓ５では、事前に外周壁部１０６と裏板１０８とを接合してキャビティ画成部１０２Ａを作成した後に、流路形成板１０１Ａに接合させてもよい。

上述したような消音装置１００Ａ及び遠心圧縮機１０によれば、流路形成板１０１Ａに形成された貫通孔１０４と、キャビティ１０５とによって、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用して、ケーシング側流路５０をガスＧが流れることで生じる騒音を低減することができる。貫通孔１０４の直径０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍと微細であるので、貫通孔１０４における機械加工によって形成した場合の貫通孔よりも圧力損失が大きくなる。このため、貫通孔１０４からキャビティ１０５に入り込んだガスＧが、キャビティ１０５内で循環しにくくなり、騒音低減効果の低下を抑えることができる。

また、貫通孔１０４の直径を微細とすることで、キャビティ１０５の容積を小さくしても十分な騒音低減効果を得られる。その結果、キャビティ画成部１０２Ａの厚みが抑えられ、消音装置１００Ａ全体の厚さを小さくすることができる。したがって、騒音低減性能を確保するとともに、ガスＧのケーシング側流路５０内における設置部位の自由度を高めることが可能となる。

また、貫通孔１０４をエッチング加工によって製作することで、上記したような微細な貫通孔１０４を容易かつ高精度に形成することができる。そのため、機械加工では高い精度で作成することが難しい直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔１０４を確実かつ功利的に作成することができる。

また、キャビティ画成部１０２Ａとして、外周壁部１０６を設けている。そのため、外周壁部１０６によって一定の深さが確保されたキャビティ１０５を、流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇ側に画成することができる。その結果、ケーシングの形状に依らず、キャビティを画成することができる。

（第一実施形態の変形例）
なお、上記第一実施形態において、多数の貫通孔１０４が形成された流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇ側に、１つのキャビティ１０５を設けるようにしたが、消音装置はこのような構成に限定されるものではない。

図７は、上記遠心圧縮機に設けられる消音装置の変形例を、流路の内側から見た図である。図８は、上記消音装置の変形例の断面構造を示す図である。

図７及び図８に示すように、第一実施形態の変形例の消音装置１００Ｂは、流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇ側において、キャビティ１０５を複数に区切る区画壁１０９を備えている。本実施形態の区画壁１０９は、板状の部材である。区画壁１０９によって、流路形成板１０１Ａの反対面１０１ｇ側に、複数の小キャビティ１０５Ｂが画成される。

ここで、各小キャビティ１０５Ｂを、ケーシング側流路５０内の静圧分布に応じ、ケーシング側流路５０内における流れ方向Ｄｆと、流れ方向Ｄｆに交差する周方向Ｄｃとで、寸法を異ならせるのが好ましい。例えば、小キャビティ１０５Ｂは、静圧分布が生じやすい流れ方向Ｄｆの寸法に対し、周方向Ｄｃの寸法が長くなるようにするのが好ましい。具体的には、小キャビティ１０５Ｂの流れ方向Ｄｆにおける寸法に対し、周方向Ｄｃの寸法が２〜１０倍程度となるよう、区画壁１０９を設けることが好ましい。

これによって、各小キャビティ１０５Ｂ内に貫通孔１０４を通して流れ込んだガスＧが、小キャビティ１０５Ｂ内で循環するように流れることを有効に抑えることができる。

（第二実施形態）
次に、本発明に係る消音装置の第二実施形態について説明する。なお、以下に説明する第二実施形態においては、消音装置の構成が上記第一実施形態と異なるのみであり、遠心圧縮機１０の全体構成等、上記第一実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。

図９は、上記消音装置の第二実施形態に係る消音装置の断面構造を示す図である。
図９に示すように、消音装置１００Ｃは、流路形成板１０１Ｃと、キャビティ画成部１０２Ｃと、を備える。

流路形成板１０１Ｃは、ガスＧが流通するケーシング側流路５０の壁面５０ｗを形成する流路形成面１０１ｆを有する。第二実施形態の流路形成板１０１Ｃは、第一実施形態の微細多孔板１０３よりも板厚の薄い微細多孔板１０３Ｃが複数積層されて構成されている。微細多孔板１０３Ｃは、複数枚重ねられることで、微細多孔板１０３と同じ厚みとなる。具体的には、微細多孔板１０３の厚みが１ｍｍの場合、微細多孔板１０３Ｃの厚みは０．２ｍｍ程度である。流路形成板１０１Ｃは、複数の微細多孔板１０３Ｃに形成された貫通孔１０４が互いに連通している。したがって、微細多孔板１０３Ｃ、複数の貫通孔１０４が互いに連通した状態で複数枚が積層されることで、流路形成板１０１Ｃを構成している。複数の貫通孔１０４は、各流路形成板１０１Ｃを板厚方向にそれぞれ連通している。複数の貫通孔１０４は、互いに連通した状態で、その直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍとされている。

キャビティ画成部１０２Ｃは、流路形成板１０１Ｃに対して流路形成面１０１ｆとは反対面１０１ｇ側に形成されている。第二実施形態のキャビティ画成部１０２Ｃは、キャビティ１０５の外周部を囲う外周壁部１０６Ｃと、裏板１０８からなる。ここで、第二実施形態の外周壁部１０６Ｃは、キャビティ１０５の外周部を囲う板状の外周板部材１０６ｐを、流路形成面１０１ｆに直交する方向に複数枚積層してなる。外周板部材１０６ｐは、内側がくり貫かれた板状の部材である。

次に、第二実施形態の消音装置１００Ｃの製造方法について説明する。
図１０は、第二実施形態の消音装置の製造方法の各ステップを示すフロー図である。第二実施形態の消音装置の製造方法は、図１０に示すように、薄板部材準備工程Ｓ１０と、流路形成板作成工程Ｓ２０と、外周壁部準備工程Ｓ３０と、裏板準備工程Ｓ４と、キャビティ画成工程Ｓ５０とを含む。

薄板部材準備工程Ｓ１０は、薄板部材１０３ｑを準備する。薄板部材１０３ｑは、壁面５０ｗに沿った形状をなしている。複数の薄板部材１０３ｑは、重ね合されることで第一実施形態の板部材１０３ｐに相当する厚さを有する部材となる。具体的には、本実施形態の薄板部材準備工程Ｓ１０では、金属板から板状に部材を切り出す等により、薄板部材１０３ｑが形成される。

流路形成板作成工程Ｓ２０は、薄板部材１０３ｑから流路形成板１０１Ｃを作成する。本実施形態の流路形成板作成工程Ｓ２０は、貫通孔形成工程Ｓ２１と、薄板部材積層工程Ｓ２２とを含んでいる。

貫通孔形成工程Ｓ２１は、エッチング加工によって、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔１０４を薄板部材１０３ｑに形成する。これにより、本実施形態の貫通孔形成工程Ｓ２１では、複数枚の微細多孔板１０３Ｃが形成される。

薄板部材積層工程Ｓ２２は、複数の貫通孔１０４を形成した薄板部材１０３ｑ（微細多孔板１０３Ｃ）を複数枚積層させ、例えば常温高圧圧着により、これら薄板部材１０３ｑを一体に接合する。これによって、複数枚の微細多孔板１０３Ｃが積層された流路形成板１０１Ｃが作成される。

外周壁部準備工程Ｓ３０は、外周壁部１０６Ｃを準備する。具体的には、本実施形態の外周壁部準備工程Ｓ３０は、外周板部材準備工程Ｓ３１と、外周板部材積層工程Ｓ３２とを含んでいる。

外周板部材準備工程Ｓ３１は、外周板部材１０６ｐを準備する。具体的には、本実施形態の外周板部材準備工程Ｓ３１では、金属板から中空環状の部材を切り出す等により、外周板部材１０６ｐが形成される。

外周板部材積層工程Ｓ３２は、複数の外周板部材１０６ｐを複数枚積層させ、例えば常温高圧圧着により、これら外周板部材１０６ｐを一体に接合する。これによって、複数枚の外周板部材１０６ｐが積層された外周壁部１０６Ｃが作成される。

裏板準備工程Ｓ４は、第一実施形態と同様の方法で、裏板１０８を準備する。

キャビティ画成工程Ｓ５０は、流路形成板１０１Ｃと外周壁部１０６Ｃと裏板１０８とによってキャビティ１０５を画成する。本実施形態のキャビティ画成工程Ｓ５０では、流路形成板１０１Ｃの反対面１０１ｇに対して、外周壁部１０６Ｃと裏板１０８とを積層し、例えば常温高圧圧着によってこれらを一体に接合する。これによって、消音装置１００Ｃが製造される。

なお、第二実施形態の消音装置の製造方法では、外周板部材準備工程Ｓ３１や外周板部材積層工程Ｓ３２を省略してもよい。この際、第二実施形態の消音装置の製造方法では、キャビティ画成工程Ｓ５０によって、複数枚の微細多孔板１０３Ｃと複数枚の外周板部材１０６ｐと裏板１０８とをまとめて一体に接合することによってキャビティ１０５を画成してもよい。

上述したような消音装置１００Ｃによれば、上述した第一実施形態と同様の作用効果に加えて、長い貫通孔１０４を容易かつ高い精度で形成することができる。具体的には、第二実施形態では、板厚が厚い一枚の板部材１０３ｐに貫通孔１０４を形成して微細多孔板１０３を製作せずに、板厚が薄い薄板部材１０３ｑにエッチング加工で貫通孔１０４を形成して微細多孔板１０３Ｃが製作される。したがって、板厚が厚い一枚の微細多孔板１０３に貫通孔１０４を形成して流路形成板１０１Ａを製作するよりも、長い貫通孔１０４を容易かつ高い精度で形成することができる。このように製作が容易な板厚が小さい微細多孔板１０３Ｃを積層することによって、長さが長い貫通孔１０４を有する流路形成板１０１Ｃを容易に製作することが可能となる。

また、貫通孔１０４が形成された微細多孔板１０３Ｃを複数枚積層することで、貫通孔１０４を流路形成面１０１ｆに対して直交する形状以外の形状に形成可能となる。例えば、流路形成面１０１ｆに対して傾斜させたり湾曲させた貫通孔１０４を形成でき、キャビティ１０５内でのガスＧの循環流れを効果的に抑制することができる。したがって、騒音低減効果を高めるとともに、貫通孔１０４における圧力損失を大きくして循環が生じにくくすることができる。

また、外周壁部１０６Ｃは、キャビティ１０５の外周部を囲う板状の外周板部材１０６ｐを、流路形成面１０１ｆに直交する方向に複数枚積層してなるようにした。これによって、外周壁部１０６Ｃについても、流路形成板１０１Ｃと同様にエッチング加工を用いて容易に製作することが可能となる。板状の外周板部材１０６ｐを複数枚積層することで形成することができる。

また、複数の部材を積層させて流路形成板１０１Ｃや外周壁部１０６Ｃを形成することで、湾曲したケーシング側流路５０の形状に対応させた形状の消音装置１００Ｃを設置することができる。

また、特に、ディフューザ流路５１に消音装置１００Ｃを設けることで、インペラ４０のインペラ側流路５５の端部５５ｂ付近の音が所持易い箇所で効果的に騒音を低減させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

例えば、上記各実施形態およびその変形例では、消音装置１００Ａ〜１００Ｃは裏板１０８を備えるようにしたが、この裏板１０８を省略し、ケーシング２０によって、キャビティ１０５を閉塞するようにしてもよい。

また、上記各実施形態およびその変形例では、流路形成板１０１Ａ及び１０１Ｃとしてエッチング加工によって貫通孔１０４が形成された微細多孔板１０３及び１０３Ｃを用いた構造について説明したが、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔１０４が形成されているのであれば、流路形成板は、このような構造に限定されるものではない。流路形成板は、例えば、図１１に示す消音装置１００Ｄのように、金網１１０によって構成することもできる。この場合、金網１１０は、平織り又は綾織りで形成されていることが好ましい。

１０ 遠心圧縮機（回転機械）
２０ ケーシング
２０ａ 一端部
２０ｂ 他端部
２１ 内部空間
２３ 吸込口
２４ 排出口
２７ ジャーナル軸受
２８ スラスト軸受
２９ インペラ収容部
２９ａ、２９ｂ 凹部
３０ 回転軸
３０ａ 一端側
４０ インペラ
４１ ディスク部
４１ａ 筒状部
４１ｂ 挿通孔
４１ｃ ディスク本体部
４２ ブレード部
４３ カバー部
５０ ケーシング側流路
５０ｗ 壁面
５１ ディフューザ流路
５１ｆ 壁面
５１ｉ ディフューザ入口部
５２ リターン流路
５２ｆ 壁面
５２ｆ１ 壁面
５３ 戻り流路
５３ｆ 壁面
５３ｗ 湾曲部
５５ インペラ側流路
５５ａ、５５ｂ 端部
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 消音装置
１０１Ａ、１０１Ｃ 流路形成板
１０１ｆ 流路形成面
１０１ｇ 反対面
１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ キャビティ画成部
１０３、１０３Ｃ 微細多孔板
１０３ｐ 板部材
１０３ｑ 薄板部材
１０４ 貫通孔
１０５ キャビティ
１０５Ｂ 小キャビティ
１０６ 外周壁部
１０６ｐ 外周板部材
１０８ 裏板
１０９ 区画壁
１１０ 金網
Ｇ ガス（流体）
Ｏ 中心軸
Ｓ１ 板部材準備工程
Ｓ２、Ｓ２０ 流路形成板作成工程
Ｓ３、Ｓ３０ 外周壁部準備工程
Ｓ４ 裏板準備工程
Ｓ５、Ｓ５０ キャビティ画成工程
Ｓ１０ 薄板部材準備工程
Ｓ２１ 貫通孔形成工程
Ｓ２２ 薄板部材積層工程
Ｓ３１ 外周板部材準備工程
Ｓ３２ 外周板部材積層工程

Claims (9)

1. 流体が流通する流路の壁面を形成する流路形成面を有する流路形成板と、
   前記流路形成板に対して前記流路形成面とは逆側を向く反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部と、を備え、
   前記流路形成板は、前記流路形成面と前記反対面とを連通し、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔が形成され、
   前記流路形成板は、前記貫通孔が形成された微細多孔板を複数有し、
   前記微細多孔板は、複数の貫通孔が互いに連通した状態で複数枚が積層されている記載の消音装置。
2. 流体が流通する流路の壁面を形成する流路形成面を有する流路形成板と、
   前記流路形成板に対して前記流路形成面とは逆側を向く反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部と、を備え、
   前記流路形成板は、前記流路形成面と前記反対面とを連通し、直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔が形成され、
   前記キャビティ画成部は、前記流路形成板の前記反対面に一体に設けられ、前記キャビティの外周部を囲う外周壁部を有する消音装置。
3. 前記流路形成板の厚さは、０．５ｍｍ〜５ｍｍである請求項１又は２に記載の消音装置。
4. 前記流路形成面における複数の前記貫通孔の開口率が、０．０１〜１０％である請求項１から３の何れか一項に記載の消音装置。
5. 前記外周壁部は、前記キャビティの外周部を囲う板状の外周板部材を、前記流路形成面に直交する方向に複数枚積層してなる請求項２に記載の消音装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の消音装置を、流体が流通する流路の壁面の少なくとも一部に備える回転機械。
7. 回転機械において流体が流通する流路の壁面に設けられる消音装置の製造方法であって、
   前記壁面を形成する流路形成面を有する板部材を準備する工程と、
   前記板部材に、エッチング加工によって直径が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数の微細な貫通孔を形成して流路形成板を形成する工程と、
   前記流路形成板に対して前記流路形成面とは反対面側にキャビティを画成するキャビティ画成部を形成する工程と、を含む消音装置の製造方法。
8. 複数の前記貫通孔が形成された複数の前記板部材を前記貫通孔が互いに連通した状態で複数枚積層する工程をさらに含む請求項７に記載の消音装置の製造方法。
9. 前記キャビティ画成部を形成する工程は、前記流路形成板に対して板状の外周板部材を複数枚積層することで前記キャビティを画成する請求項７又は８に記載の消音装置の製造方法。

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