TW201821688A

TW201821688A - 消音器

Info

Publication number: TW201821688A
Application number: TW106138022A
Authority: TW
Inventors: 菊池政寛
Original assignee: 日商神戶製鋼所股份有限公司
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2018-06-16
Also published as: JP6830795B2; JP2018076822A; TWI659148B; CN109923310A; WO2018088231A1; CN109923310B

Abstract

消音器(1)係具備：具有排出口(22)且在內部劃定膨脹室(21)之膨脹部(20)、具有在內部劃定誘導室(11)之有限長度的誘導管(10)之音響元件、設有用於將膨脹室(21)和誘導室(11)連通的連通孔(32)之連接部(30)、以及防止從誘導室(11)通過連通孔(32)而往膨脹室(21)流動的壓縮空氣的逆流之止回閥(5)。止回閥(5)係具備：設置於連接部(30)之閥座(33)、與閥座(33)抵接而將連通孔(32)塞住之閥體(25)、以及將閥體(25)朝向閥座(33)彈壓之彈簧(26)。閥體(25)係具備漸縮部(25a)、平板部(25b)以及凹部(25c)，漸縮部(25a)是設置於周緣部而與閥座(33)抵接的部分，且具有朝向閥座(33)變細的形狀，平板部(25b)設置於漸縮部(25a)的內側，凹部(25c)設置在與閥座(33)相對向的面之相反面。

Description

消音器

[0001] 本發明是關於消音器。

[0002] 泵或壓縮機等之帶有流體移動的裝置，在流體的出口產生會造成噪音之較大音波是已知的。基於防止噪音的觀點，將該音波衰減是有用的。　　[0003] 具備這種音波衰減功能的消音器，揭示於例如專利文獻1。專利文獻1的消音器係具有：讓從真空泵的排氣口排出之氣體所具有的噪音降低之消音功能。再者，該消音器具備有止回閥，除了上述消音功能還具有抑制氣體逆流之逆流抑制功能。　　[0004] 　　[專利文獻1] 特開2001-289167號公報

[發明所欲解決之問題] 　　[0005] 專利文獻1的消音器所具備之止回閥，是為了實現逆流抑制功能而設置的，並不具備作為消音要素的功能。因此，該消音器，針對止回閥構造尚有改善的餘地。　　[0006] 本發明的實施形態是有鑑於這種狀況而開發完成的，其目的是為了提供具有兼備逆流抑制功能及消音功能之止回閥構造的消音器。 [解決問題之技術手段] 　　[0007] 本發明的實施形態之消音器，係具備：具有排出口且在內部劃定膨脹室之膨脹部、具有在內部劃定誘導室之有限長度的誘導管之音響元件、設有用於將前述膨脹室和前述誘導室連通的連通孔之連接部、以及用於防止從前述誘導室通過前述連通孔而往前述膨脹室流動的流體逆流之止回閥，前述止回閥係具備：設置於前述連接部之閥座、與前述閥座抵接而將前述連通孔塞住之閥體、以及將前述閥體朝向前述閥座彈壓之彈壓構件，前述閥體係具備漸縮部、平板部及凹部，前述漸縮部，是設置於周緣部而與前述閥座抵接的部分，且具有朝向前述閥座變細的形狀，前述平板部設置於前述漸縮部的內側，前述凹部設置於與前述閥座相對向的面之相反面。　　[0008] 依據此構造，可提供具備兼具逆流抑制功能及消音功能之止回閥構造的消音器，相較於以往可省空間並獲得更高的消音效果。具體而言，當閥體與閥座抵接時，利用漸縮部將連通孔塞住，因此可將連通孔確實地塞住。假使閥體不具有漸縮部而利用平板部將連通孔塞住的情況，起因於平板部之組裝公差或製造公差等可能無法確實地抵接於閥座，亦即無法將連通孔確實地塞住，而無法發揮其作為止回閥的功能。依據上述構造，利用漸縮部可抑制此問題，能穩定地抑制流體的逆流。再者，藉由將閥體的一部分做成漸縮狀，可將閥體的剛性提高，能使為了獲得必要的撓曲剛性之板厚變薄。結果，相較於單純為平板狀的情況，可將閥體輕量化，有助於降低成本。此外，閥體是在漸縮部與閥座抵接，相較於在平板部進行抵接的情況，流體的流路逐漸變寬，因此可抑制壓力損失的增大。此外，止回閥具備有彈壓構件，僅彈壓構件之上游側(誘導室側)的壓力比下游側(膨脹室側)高一定程度以上的情況止回閥才會開啟。亦即，利用彈壓構件可簡易地實現逆流抑制功能。此外，閥體是在與閥座相對向的面之相反面具有凹部，與通過連通孔的流體重疊之音波會繞到凹部而產生繞射現象。因此，可獲得音波之繞射衰減所造成之減音效果。此外，保持閥體之面與具有排出口的面是不同的，因此可從排出口以外對閥體進行接取(access)。因此，縱使例如在排出口以下設有配管的情況，不將配管卸下就能進行止回閥的維護。為了對止回閥進行效率良好地維護，較佳為在膨脹部設置排出口以外的開口部，而能從排出口以外對止回閥自外部進行接取。　　[0009] 前述消音器可進一步具備：用於限制前述止回閥的最大開度之限制構件。　　[0010] 依據此構造，利用限制構件可限制止回閥的最大開度，能防止消音效果明顯減弱。具體而言，當止回閥的開度變大時，不與閥體干渉而通到排出口的音波增加，因此閥體所造成之音波衰減量變小。亦即，閥體位於越接近閥座的位置可期待越大的消音效果。依據上述構造，止回閥的最大開度被限制，因此縱使在最大開度下仍能確保既定的衰減量。既定的衰減量會因應藉由限制構件所限制之止回閥的最大開度而改變，只要將其按照所容許的噪音音量來決定即可。　　[0011] 前述限制構件，可隔著前述閥體而設置在與前述閥座的反對側，前述閥體可比前述限制構件更朝向前述排出口突出。　　[0012] 依據此構造，因為閥體比限制構件更朝向排出口突出，可隔著閥體而阻礙從限制構件側朝向閥座側之音波傳播。因此，藉由該阻礙使音波衰減，而能提高作為消音器之減音效果。　　[0013] 可在將前述連通孔和前述排出口直線連結的空間內，配置前述閥體的至少一部分。　　[0014] 依據此構造，從膨脹室入口(連通孔)朝向膨脹室出口(排出口)的音波會與閥體干渉，因此可更確實獲得繞射衰減所致之減音效果。　　[0015] 從前述連通孔之連通方向觀察，前述閥體的面積可未達前述膨脹室的剖面積之70%。　　[0016] 依據此構造，使閥體不致成為音響上的剛壁，而能抑制音響元件內之朝向閥體的音波和被閥體反射的音波發生共鳴。一般而言，閥體越大越會阻礙音波的行進，閥體越大則減音效果越大。然而，當閥體大到一定程度以上時，在音響元件內朝向閥體的音波和被閥體反射的音波會發生共鳴。本發明人發現，相對於膨脹室的剖面積，當閥體的面積為70%以上時會發生上述共鳴。因此，藉由將閥體的面積設定為未達膨脹室的剖面積之70%，可防止閥體作為剛壁而發揮功能，可降低在閥體之音波反射量，而能抑制共鳴。如此，可抑制特定頻率之減音效果的降低。　　[0017] 前述音響元件，可在前述誘導室內具備共鳴防止構造。　　[0018] 依據此構造，利用共鳴防止構造可抑制音響元件內的共鳴，能夠抑制特定頻率下之消音效果的降低。特別是當音響元件具備共鳴防止構造時，不論閥體的形狀如何都能抑制音響元件內的共鳴。因此，藉由使音響元件具備共鳴防止構造，閥體不管是否有共鳴都能適當地設計。 [發明效果] 　　[0019] 依據本發明的實施形態，因為止回閥的閥體具有漸縮部，可提供具有兼備逆流抑制功能和消音功能的止回閥構造之消音器。

[0021] 以下，參照所附圖式來說明本發明的實施形態。　　[0022] (第1實施形態) 　　如圖1所示般，本實施形態的消音器1，係用於讓與從壓縮機2排出之壓縮空氣流重疊而傳播之音波衰減。因此，本實施形態的消音器1是配置於壓縮機2之排出流路4。　　[0023] 如圖2所示般，消音器1係具備：圓管狀且朝軸線L方向延伸之有限長度的誘導管(音響元件)10、從軸線L方向觀察其直徑比誘導管10更大之大致圓管狀的膨脹部20、以及將其等流體性地連接之連接部30。誘導管10和膨脹部20和連接部30是由一體的殼體3所形成。在本實施形態，殼體3雖形成為大致圓管狀，但亦可形成為例如多角管狀。此外，誘導管10和膨脹部20和連接部30是分別由不同個體的構件所構成亦可。　　[0024] 誘導管10，是在內部劃定誘導室11，且是用來將壓縮機2(參照圖1)所排出的壓縮空氣誘導到後述膨脹室21之圓管。　　[0025] 連接部30係具備：用於分隔誘導室11和後述的膨脹室21之分隔壁31。本實施形態的分隔壁31是殼體3的一部分，是讓殼體3之內面的一部分朝向軸線L突出而形成的。在分隔壁31設有：用於將誘導室11和膨脹室21連通之圓形的連通孔32。亦即，本實施形態的分隔壁31，從軸線L方向觀察是形成為環狀。　　[0026] 膨脹部20，是在內部劃定膨脹室21且具有排出口22，排出口22設置成朝與軸線L方向不同的方向將壓縮空氣排出。在本實施形態，排出口22的排出方向雖是與軸線L正交的方向，但排出方向並不限定於此，亦可為例如相對於軸線L呈傾斜的方向。　　[0027] 此外，在膨脹部20中，在與連接部30相對向的端部設有圓形的開口部23。開口部23是被圓板狀的蓋體24所封閉。從軸線L方向觀察，蓋體24的外形形成為與殼體3的外形大致相同的形狀。蓋體24是可裝卸地安裝於殼體3，例如利用螺絲緊固來安裝於殼體3。　　[0028] 蓋體24，是透過彈簧(彈壓構件)26保持著可封閉連通孔32之閥體25。在連接部30，是利用分隔壁31的一部分來構成閥座33。亦即，由閥座33、閥體25、彈簧26來構成止回閥5。閥體25，是被彈簧26朝向閥座33彈壓，與閥座33抵接而將連通孔32塞住。　　[0029] 閥體25係具備環狀的漸縮部25a、圓形的平板部25b以及凹部25c，漸縮部25a是設置於周緣部而與閥座33抵接的部分，且具有朝向閥座33變細的形狀，平板部25b設置於漸縮部25a的內側，凹部25c設置於與閥座33相對向的面之相反面(蓋體24側的面)。以下，將閥體25之2個主面當中之閥座33側的面稱為表面，將與閥座33相對向的面之相反面(蓋體24側的面)稱為背面。亦即，凹部25c設置於閥體25的背面。在本實施形態，平板部25b和漸縮部25a的厚度相同，閥體25為一片的板狀物。因此，閥體25之表面之裡側形狀是與背面的形狀成為相似形。　　[0030] 此外，從軸線L方向觀察時，都是圓形的連通孔32和平板部25b設置成同心狀，連通孔32之直徑形成為比平板部25b的直徑更大。因此，縱使在止回閥5關閉的狀態，閥體25之平板部25b仍不會與閥座33抵接，而是閥體25的漸縮部25a與閥座33抵接。　　[0031] 此外，從軸線L方向觀察，本實施形態之閥體25的面積為膨脹室21的剖面積之25%左右。較佳為，閥體25的面積未達膨脹室21的剖面積之70%。當閥體25的面積未達膨脹室21之剖面積的70%的情況，閥體25不致成為音響上的剛壁，在誘導室11中，可抑制朝向閥體25之音波和被閥體25反射的音波發生共鳴。　　[0032] 如圖3所示般，一般而言，閥體25越大越會阻礙音波的行進，因此閥體25越大則減音量越大。然而，當閥體25大到一定程度以上時，在誘導室11內朝向閥體25之音波和被閥體25反射的音波會發生共鳴，而造成特定頻率下之減音效果的降低(參照圖3中的箭頭)。本發明人發現，相對於膨脹室21的剖面積，當閥體25的面積為70%以上時會發生上述共鳴。因此，藉由將閥體25的面積設定為未達膨脹室21的剖面積之70%，可防止閥體25作為剛壁而發揮功能，讓在閥體25之音波反射量降低，而能抑制該共鳴。藉此，可抑制特定頻率下之減音效果的降低(參照圖3中的箭頭)。　　[0033] 接著說明，依據以上構成所獲得之第1實施形態的消音器1之作用。　　[0034] 參照圖1及圖2，當壓縮機2作動時，壓縮空氣從壓縮機2的排出口2a朝向排出流路4排出，而流入消音器1。流入消音器1內的壓縮空氣，在誘導管10內的誘導室11沿軸線L方向朝向連接部30流動。接著，壓縮空氣透過連接部30的連通孔32而從誘導室11流入膨脹室21。當壓縮空氣流入膨脹室21時，止回閥5必須是開啟的。將誘導室11和膨脹室21的壓力做比較，當誘導室11的壓力高一定程度以上的情況，止回閥5成為開啟狀態，相反的情況，止回閥5成為關閉的狀態。在此，為了使止回閥5開啟之兩室11,21的壓力差，是按照彈簧26而設定為所期望的壓力差。在止回閥5開啟狀態下流入膨脹室21之壓縮空氣，其行進方向朝與軸線L正交的方向彎曲，而從排出口22往排出流路4排出。　　[0035] 在膨脹部20，是相對於誘導管10及排出口22形成較大的流路剖面。亦即，當壓縮空氣透過連通孔32而從誘導室11流入膨脹室21時，壓縮空氣的流路剖面積變大。此外，當壓縮空氣從膨脹室21通過排出口22而被排出時，壓縮空氣的流路剖面積變小。因此，在這2處使阻抗急劇變化，音波在內部產生反射而衰減。具體而言，在誘導室11和膨脹室21之邊界部及在膨脹室21和排出口22的邊界部產生反射而使音波衰減。如此般，藉由設置膨脹室21讓流路剖面積改變，使與壓縮空氣流重疊而傳播的音波衰減。　　[0036] 依據本實施形態，可提供具有兼備逆流抑制功能和消音功能的止回閥5之消音器1，相較於以往可省空間並獲得更高的消音效果。具體而言，當閥體25與閥座33抵接時，利用漸縮部25a將連通孔32塞住，因此可將連通孔32確實地塞住。假使閥體25不具有漸縮部25a而是利用平板部25b將連通孔32塞住的情況，起因於平板部25b的組裝公差或製造公差等，可能無法確實地抵接於閥座33，亦即無法將連通孔32確實地塞住，而無法發揮作為止回閥5的功能。依據本實施形態的構造，利用漸縮部25a可抑制此問題，能穩定地抑制壓縮空氣的逆流。在此，逆流是指壓縮空氣從膨脹室21通過連通孔32而往誘導室11流動。再者，藉由將閥體25的一部分做成漸縮狀，可將閥體25的剛性提高，能使為了獲得必要的撓曲剛性之板厚變薄。結果，相較於單純為平板狀的情況，可將閥體25輕量化，有助於降低成本。此外，閥體25是在漸縮部25a與閥座33抵接，相較於在平板部25b進行抵接的情況，壓縮空氣的流路逐漸變寬，因此可抑制壓力損失的增大。此外，止回閥5具備有彈簧，僅彈簧26之上游側(誘導室11側)的壓力比下游側(膨脹室21側)高一定程度以上的情況止回閥5才會開啟。亦即，利用彈簧26可簡易地實現逆流抑制功能。此外，閥體25是在背面具有凹部25c，與通過連通孔32的壓縮空氣重疊之音波會繞到凹部25c而產生繞射現象。因此，可獲得音波之繞射衰減所造成之減音效果。此外，保持閥體25之面與具有排出口22的面是不同的，因此可從排出口22以外對閥體25進行接取。因此，縱使例如在排出口22以下設有配管的情況，不將配管卸下就能進行止回閥5的維護。為了對止回閥5進行效率良好地維護，較佳為像本實施形態那樣在膨脹部20設置排出口22以外的開口部23，而能從排出口22以外對止回閥5自外部進行接取。　　[0037] 此外，如圖4所示之第1變形例那樣，閥體25不是板狀而是塊狀亦可。亦即，閥體25的厚度沒有特別的限定。在本變形例，與第1實施形態同樣的，閥體25之表面的裡側形狀是與背面的形狀成為相似形。　　[0038] 此外，如圖5所示之第2變形例那樣，閥體25之背面的凹部25c可為球面的一部分。亦即，凹部25c的態樣沒有特別的限定，只要是可發生上述繞射衰減的態樣即可。　　[0039] (第2實施形態) 　　圖6係第2實施形態的消音器1之示意的側面剖面圖。本實施形態的消音器1，限制構件27以外的構造是與圖2的第1實施形態相同。因此，對於與圖2所示的構造同樣的部分，是賦予同樣的符號而省略其說明。　　[0040] 本實施形態的消音器1進一步具備：用於限制止回閥5的開度之限制構件27。限制構件27，從軸線L方向觀察設置成圍繞彈簧26。限制構件27，是使蓋體24的一部分呈以軸線L為中心之圓筒狀地突出而形成。亦即，限制構件27設置成與連通孔32成為同心。更詳細的說，限制構件27隔著閥體25而設置在閥座33的相反側(蓋體24側)。此外，閥體25是比限制構件27更朝向排出口22突出。當閥體25反抗彈簧26的彈壓而朝向離開閥座33的方向移動時，閥體25的背面會抵接於限制構件27，使閥體25的移動被限制。從軸線L方向觀察，限制構件27的直徑比閥體25之漸縮部25a的直徑小。此外，限制構件27的長度構成為，縱使止回閥5以最大程度開啟，仍能在將連通孔32和排出口22直線連結的空間S內配置閥體25之至少一部分。圖6顯示止回閥5以最大程度開啟時的狀態。　　[0041] 依據本實施形態，利用限制構件27可限制止回閥5的最大開度，能防止消音效果明顯減弱。具體而言，當止回閥5的開度變大時，不與閥體25干渉而通到排出口22的音波增加，因此閥體25所造成之音波衰減量變小。亦即，閥體25位於越接近閥座33的位置可期待越大的消音效果。在本實施形態，止回閥5的最大開度被限制，因此縱使在最大開度下仍能確保既定的衰減量。既定的衰減量會因應藉由限制構件27所限制之止回閥5的最大開度而改變，只要將其按照所容許的噪音音量來決定即可。　　[0042] 此外，因為閥體25比限制構件27更朝向排出口22突出，可隔著閥體25而阻礙從限制構件27側朝向閥座33側之音波的傳播(參照圖6的虛線箭頭)。因此，藉由該阻礙使音波衰減，能將作為消音器1的減音效果提高。相對於此，像圖7所示之比較例那樣閥體25不是比限制構件27更朝向排出口22突出的情況，並無法像圖6的情況那樣隔著閥體25而阻礙從限制構件27側朝向閥座33側之音波傳播。因此，無法將作為消音器1之減音效果提高。　　[0043] 此外，縱使止回閥5以最大程度開啟時，仍能在將連通孔32和排出口22直線連結的空間S內配置閥體25之至少一部分，因此閥體25會干渉從膨脹室21的入口(連通孔32)朝向膨脹室21的出口(排出口22)之音波，而能更確實獲得繞射衰減所致之減音效果。　　[0044] (第3實施形態) 　　圖8係第3實施形態的消音器1的示意的側面剖面圖。本實施形態的消音器1，在誘導室11內設置共鳴防止構造以外的構造是與圖6的第2實施形態相同。因此，對於與圖6所示的構造同樣的部分是賦予同樣的符號而省略其說明。　　[0045] 在本實施形態，作為共鳴防止構造是在誘導室11內配置吸音材12。吸音材12，例如由玻璃棉或礦石棉等的多孔質材料所構成，被貼合於誘導管10之內側面。此外，當使用環境為高溫的情況，也能使用鐵或不鏽鋼等的金屬纖維材料作為吸音材12。　　[0046] 依據本實施形態，藉由設置吸音材12來作為共鳴防止構造，可抑制誘導管10內的共鳴，能抑制特定頻率下之消音效果的降低。藉此，不論閥體25的形狀如何都能抑制共鳴。因此，閥體25不管是否有共鳴都能適當地設計。在本實施形態，是由誘導管10和吸音材12來構成音響元件。　　[0047] 此外，像圖9所示的變形例那樣，作為共鳴防止構造，可取代上述吸音材12而設置複數個皺褶狀的突出部13。突出部13是從誘導管10的內面朝向軸線L突出。突出部13，從軸線L方向觀察時，成為在圓形的平板的中央設有貫通孔的形狀。在本變形例，是由包含突出部13之誘導管10來構成音響元件。　　[0048] 以上是針對本發明的具體實施形態及其變形例做說明，但本發明並不限定於上述形態，在本發明的範圍內可做各種變更而實施。例如，可將各個實施形態的內容適宜地組合而成者作為本發明的一實施形態。

[0049]

1‧‧‧消音器

2‧‧‧壓縮機

2a‧‧‧排出口

3‧‧‧殼體

4‧‧‧排出流路

5‧‧‧止回閥

10‧‧‧誘導管(音響元件)

11‧‧‧誘導室

12‧‧‧吸音材(音響元件)

13‧‧‧突出部(音響元件)

20‧‧‧膨脹部

21‧‧‧膨脹室

22‧‧‧排出口

23‧‧‧開口部

24‧‧‧蓋體

25‧‧‧閥體

25a‧‧‧漸縮部

25b‧‧‧平板部

25c‧‧‧凹部

26‧‧‧彈簧(彈壓構件)

27‧‧‧限制構件

30‧‧‧連接部

31‧‧‧分隔壁

32‧‧‧連通孔

33‧‧‧閥座

L‧‧‧軸線

[0020] 　　圖1係運用本發明的第1實施形態的消音器之裝置的概略構造圖。　　圖2係本發明的第1實施形態的消音器之示意的側面剖面圖。　　圖3係顯示第1實施形態的消音器的消音量之曲線。　　圖4係顯示第1實施形態的消音器的第1變形例之示意的側面剖面圖。　　圖5係顯示第1實施形態的消音器的第2變形例之示意的側面剖面圖。　　圖6係第2實施形態的消音器的示意的側面剖面圖。　　圖7係顯示第2實施形態的消音器的比較例之示意的側面剖面圖。　　圖8係第3實施形態的消音器的示意的側面剖面圖。　　圖9係顯示第3實施形態的消音器的變形例之示意的側面剖面圖。

Claims

一種消音器，係具備：具有排出口且在內部劃定膨脹室之膨脹部、具有在內部劃定誘導室之有限長度的誘導管之音響元件、設有用於將前述膨脹室和前述誘導室連通的連通孔之連接部、以及用於防止從前述誘導室通過前述連通孔而往前述膨脹室流動的流體逆流之止回閥，　　前述止回閥係具備：設置於前述連接部之閥座、與前述閥座抵接而將前述連通孔塞住之閥體、以及將前述閥體朝向前述閥座彈壓之彈壓構件，　　前述閥體係具備漸縮部、平板部及凹部，前述漸縮部，是設置於周緣部而與前述閥座抵接的部分，且具有朝向前述閥座變細的形狀，前述平板部設置於前述漸縮部的內側，前述凹部設置於與前述閥座相對向的面之相反面。
如請求項1所述之消音器，　　進一步具備：限制前述止回閥的最大開度之限制構件。
如請求項2所述之消音器，其中，　　前述限制構件，是隔著前述閥體而設置在前述閥座的相反側，　　前述閥體，是比前述限制構件更朝向前述排出口突出。
如請求項1至請求項3中任一項所述之消音器，其中，　　在將前述連通孔和前述排出口直線連結的空間內配置前述閥體的至少一部分。
如請求項1至請求項3中任一項所述之消音器，其中，　　從前述連通孔的連通方向觀察，前述閥體的面積未達前述膨脹室的剖面積之70%。
如請求項1至請求項3中任一項所述之消音器，其中，　　前述音響元件，係在前述誘導室內具備共鳴防止構造。