JP2004218934A

JP2004218934A - 膨張形マフラー及びそれを用いた冷凍サイクル回路、並びにその製造方法

Info

Publication number: JP2004218934A
Application number: JP2003006783A
Authority: JP
Inventors: Hironori Nagai; 宏典永井; Hidetomo Nakagawa; 英知中川; Hisashi Ueno; 寿植野; Eiichi Ishida; 栄一石田; Koichi Ishida; 浩一石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05
Also published as: ES2258886B2; CN1517585A; CN1312425C; ITMI20040024A1; ES2258886A1

Abstract

【課題】流体の脈動波形を減数させて振動や音を小さくする経済的で、信頼性の高い膨張形マフラーを得ることを目的とする。
【解決手段】流体が流入する流入口と、この流入口から流入した前記流体を膨張させるマフラー本体と、この本体からの前記流体を減圧して流出する流出口と、を具備した膨張形マフラーにおいて、
前記マフラー本体が、前記流体を減圧する減圧連通穴を介して一体成形された夫々長さの異なるマフラー室を有するものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍回路の圧縮機等から吐出される流体の圧力変動・脈動に起因して発生する音や振動を緩和する膨張形マフラー、及びそれを用いた冷凍サイクル回路、並びにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍サイクル回路等に用いられる膨張形マフラーにおいては、圧縮機等から吐出される流体（冷媒）の圧力脈動変動に起因して発生する振動や音、或いは、これらの発生した振動や音の周波数と回路を構成するさまざま部品の固有振動数が一致すると、共振や共鳴が起き、大きな振動や音が発生し、種々の問題を起すため、種々の膨張形マフラーを開発して、問題が発生するのを防いでいる。
【０００３】
なお、その代表的な従来の膨張形マフラーとしては、両端に主部より小径の接続口を有する筒形の外管と、この外管の両端接続口に気密に内嵌められた状態で当該外管内を通るように設けた内管に開放孔を設け、この開放孔によって外管の接続口から内管へ吸い込んだ流体を外管へ減圧・膨張して、エアコンの冷凍回路に発生する振動、とりわけ、共振等によって生じる大きな振動に対象を絞って減衰させる構造のものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４２５０号公報（第２−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の膨張形マフラーにおいては、一つのマフラー室である特定の振動によって生じる共振を防止するという考え方のため、ある特定の振動共振防止できるものの、このマフラーを通過する流体脈動の周波数が変化した場合、この変化した周波数に追従でなくなるという問題があった。
【０００６】
また、ある特定周波数の流体脈動波形の振幅を減衰するものの、周波数が変化した時、これらの変化した周波数の振幅をバランス良く減衰するという考え方がないため、バランス良く、振動、騒音を抑制できないという問題があった。
【０００７】
また、部品点数が多く、加工が複雑になるため、コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
この発明は係る問題点を解消するためになされたものであり、比較的簡単な構造で、回路内流体の脈動周波数が変動しても、脈動波形の振幅が変化しても、これらの変化に対応しながら振動や音を小さくする経済的で、信頼性の高い膨張形マフラー及びそれを用いた冷凍サイクル回路並びにその製造方法を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる膨張形マフラーおいては、流体が流入する流入口と、この流入口から流入した前記流体を膨張させるマフラー本体と、この本体からの前記流体を減圧して流出する流出口と、を具備した膨張形マフラーにおいて、
前記マフラー本体が、前記流体を減圧する減圧連通穴を介して一体成形された夫々長さの異なるマフラー室を有するものである。
【００１０】
また、前記マフラー室の各長さが整数からなり、それら整数の最大公約数の商が素数からなるものである。
【００１１】
また、前記減圧連通穴の面積が、前記流入口又は前記流出口の面積よりも大きいものである。
【００１２】
また、前記流入口と前記流出口の中心が互いにずれているものである。
【００１３】
また、請求項１から４までのいずれかの前記膨張形マフラーが、冷凍サイクル回路等の脈動流体を吐出する圧縮機の吐出側配管に配置されたものである。
【００１４】
また、前記圧縮機が、その回転数を変えるインバータ装置を有するものである。
【００１５】
また、マフラー本体を回転させるステップと、
この回転させたマフラー本体の予め設定された開始位置と終了位置との間に垂直方向に一定の送り込み量で水平方向に一定の速度で往復移動する所定の外力を付与するステップと、
前記開始位置と終了位置との間の往路又は復路を１回の絞込加工工程と捕らえ、当該加工工程回数毎に前記一定の送り込み量を増加させるステップと、
この増加させた送り込み量が目標絞り込み量になった時に前記絞込加工をストップするステップとを備え、前記マフラー本体に減圧連通穴を挟んで夫々のマフラー室を設けるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図１を用いながら説明する。なお、図１は膨張形マフラーの概略構成断面図であり、この図に示すように、この発明の筒状の膨張形マフラー１は、圧力脈動流体が流入する流入口１ａと、この流入口１ａから流入した脈動流体を膨張させながらマフラー壁面に乱反射させて圧力変動や脈動のエネルギーを吸収する第１のマフラー室１ｂと、この第１のマフラー室１ｂと減圧連通穴１ｄを介して連続成形され、第１のマフラー室１ｂで共振、共鳴した周波数の圧力脈動を減衰する第２のマフラー室１ｃと、この第２のマフラー室１ｃに設けられ、流体を流出する流出口１ｅとで構成され、これらのものは一体成形されている。
【００１７】
次に、このように構成された膨張形マフラーの動作について詳述する。まず、空調機の圧縮機等から吐出された脈動流体の冷媒が、膨張形マフラー１の流入口１ａを介して第１のマフラー室１ｂに流入すると、この流入した脈動流体は第１のマフラー室１ｂ内で膨張してエネルギーを開放しながら、マフラー壁面との乱反射を繰返し、この乱反射の繰返とエネルギーの開放により流体の脈動波形が減衰されることになる。
【００１８】
即ち、脈動波形の振幅は流入口１ａの開口断面積と第１のマフラー室１ｂの筒開口断面積との比に応じて減衰され、脈動波形の周波数は第１のマフラー室１ｂの長さと一致しない周波数が減衰されて、脈動流体の振動と音が抑制されることとなる。
【００１９】
なお、この時、第１マフラー室１ｂの流体方向の長さ（Ｌａ）と一致する周波数の脈動波形は、脈動波形の長さとマフラー長さとが一致するため、共振、共鳴を起こし、エネルギーが増幅されるものの、しかし、この増幅された脈動波形の流体は減圧連通穴１ｄで減圧され、次ぎの長さ（Ｌｂ）の異なる第２のマフラー室１ｃへ流れ、この第２のマフラー室１ｃで、前述と同様に、膨張してエネルギーが開放され、マフラー壁面に乱反射を繰返しながら、エネルギーが吸収されて減衰されるので、その結果、流体の振動と音が抑制されて流出口１ｅから流出されることになる。
【００２０】
しかも、この時、この流出口１ｅから流出される脈動流体は、流入口１ａから第１マフラー室１ｂ、減圧連通穴１ｄ、第２のマフラー室１ｃへと流れ、減圧・膨張が複数回、連続的して繰返されるので、減圧連通穴１ｄがある程度大きい時には、第１マフラー室１ｂと第２のマフラー室１ｃが減圧連通穴１ｄを介して一つのマフラーとして機能するようになるため、第１マフラー室１ｂの長さ（Ｌａ）と第２のマフラー室１ｃの長さ（Ｌｂ）とを加算した長さ（Ｌｃ）に相当する波形の周波数も減衰されて流出されることになる。
即ち、図２の実線で示すような各周波数帯が減衰されることとなる。
【００２１】
言い換えれば、周波数を減衰する各マフラーの長さ（Ｌａ）と（Ｌｂ）と（Ｌｃ）が互いに同じ数（整数以外の数も含む）の倍数関係にあると、減衰する周波数が同じ周波数となり、減衰周波数の領域が減ることとなるので、各マフラーの互いの長さが同じ長さ、或いは、各マフラーの長さが他方の長さの整数倍数とならないようにする。
【００２２】
特に、この時、マフラー室の各長さを整数とし、それら整数の最大公約数の商が素数からなるようにすると、各マフラーとこれら各マフラーの長さを合算した長さのそれぞれがバランス良く異なるようになり、多くの異なった周波数をバランス良く確実に減衰するようになるため、バランス良く各異なった周波数を減衰する膨張形マフラーが得られることになる。
【００２３】
なお、以上説明したような本発明の効果を得ようとして、単に、図３に示すような第１マフラー室１ｂと第２のマフラー室１ｃとを配管を介して接続した構造にしても、その接続配管によって減圧・膨張の連続性が損なわれるため、第１マフラー室１ｂの長さ（Ｌａ）と第２のマフラー室１ｃの長さ（Ｌｂ）をたした長さ（Ｌｃ）に相当する周波数が配管により減衰されなくなるので、減衰効果がえられず、しかも、配管スペースが拡大したり、配管設計の自由度が損なわれたりすることになる。
【００２４】
また、図４に示すように、マフラー内に仕切板を設け、この仕切板に減圧連通穴をあけ、連続して減圧・膨張を繰返す構造にしても良いが、このようにすると、別に仕切板が必要となるだけでなく、この仕切板をマフラー内に固定する加工が難しく、しかも、この仕切板に流体がほぼ直角当たってから減圧連通穴を介して次ぎのマフラーヘ流れることになるので、流音が大きくなり、得策ではない。
【００２５】
以上説明したように、この発明においては、流体が流入する流入口と、この流入口から流入した前記流体を膨張させる第１のマフラー室と、この第１のマフラー室からの流体を減圧する減圧連通穴を介して一体成形された前記流体流方向長さの異なる第２のマフラー室と、この第２のマフラー室に設けられた前記流体を減圧して流出する流出口と、を具備したので、簡単な構成で、流体の減圧・膨張が連続してスムースに繰返され、この繰返により多くの異なった周波数を減衰するようになるため、減衰効率が良く、経済的な膨張形マフラーが得られる。
【００２６】
また、以上説明した本発明の膨張形マフラーにおいては、第１マフラー室１ｂと第２のマフラー室とを有する構造のものを代表例として説明したが、この発明においては、このような構造のみに限るものではなく、更に第３、第４のマフラーを、減圧連通穴を介して順次一体成形して、更に流体の減圧・膨張を行うような構造にしても良い。
【００２７】
実施の形態２．
この実施の形態２について図５を用いながら説明する。この実施の形態２においては、実施の形態１における膨張形マフラー１の減圧連通穴１ｄの断面積を流入口１ａ又は流出口１ｅの断面積よりも大きくしたものである。
【００２８】
なお、このように減圧連通穴１ｄの断面積を大きくすると、第１マフラー室１ｂと第２のマフラー室１ｃとの区分が緩和され、各周波数の減衰量が図２の実線から点線へと変化する。つまり、第１及び第２マフラー室１ｂ、１ｃの長さ（Ｌａ）、（Ｌｂ）に一致する周波数（例えば、図２のＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３）の共鳴によるエネルギーの増幅を小さくすると共に、第１及び第２のマフラー室の長さを加算した長さ（Ｌｃ）で決まる減衰周波数により、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３を大幅に減衰することになる。
従って、各減衰周波数が既知であれば、それらの減衰周波数に対応させてマフラー室長さと減圧連通穴の大きさを決めてやれば、各周波数をバランス良く減衰するようになるので、特に、夜間、圧縮機の回転数を落として静に運転するインバ−タ付エアコン等の場合には、有効なものとなる。
【００２９】
実施の形態３．
この実施の形態３について図６を用いながら説明する。この実施の形態３においては、図６に示すように、円筒状の膨張形マフラー１の流入口１ａの中心と流出口ｅの中心とが互いにずれるようにしたものである。
【００３０】
なお、このようにすると、膨張形マフラー１に接続される配管の設計自由度が向上するため、配管のやり易い使い勝っ手の良い膨張形マフラーを得ることができる。
【００３１】
実施の形態４．
この実施の形態４について図７を用いながら説明する。この実施の形態４においては、図７に示したように、前述した実施の形態１から３までのいずれかの膨張形マフラー１を空気機調和機等の冷凍回路、特に、この冷凍回路の圧縮機の吐出側配管に配置したものである。
【００３２】
なお、このようにすると、脈動の発生源である圧縮機から吐出される流体（冷媒）が冷凍回路の部品へ流れる前に減衰ができるため、脈動減衰を効果的に行うことができる。
即ち、冷凍サイクル回路は複雑な回路であり、この複雑な回路を構成する様々な固有振動数を有する多数の部品が存在するため、これらの部品へ流体が流れると、その流体の脈動によって、共振、共鳴が起る可能性があるので、このようなことが起らないように圧縮機の吐出側配管に膨張形マフラー１を配置して、流体脈動による共振、共鳴を防止するようにしたものである。
【００３３】
また、空気調和機等の冷凍回路の圧縮機２において、圧縮機２の回転数が一定で運転される場合は、その回転数（周波数）に対応した長さのマフラーを一つ取り付ければほぼ解決できるものの、回転数が可変するインバーター付圧縮機のような場合は、特に、回転数の変化によって流体（冷媒）の脈動周波数が変わり、殆どの周波数領域に対応する必要がでてくるため、実施の形態１から３までのいずれかの膨張形マフラー、即ち、多くの異なった周波数を減衰するマフラーを取り付けるようにすると、流体脈動による共振、共鳴を効果的に防止できる冷凍サイクル回路が得られるようになる。
【００３４】
実施の形態５．
この実施の形態５について図８から１０を用いながら説明する。この実施の形態５においては、図８に示すように、流体が流入する流入口１ａと、この流入口１ａから流入した前記流体を膨張させる銅管等からなるマフラー本体１と、この本体からの前記流体を減圧して流出する流出口１ｅと、を具備した膨張形マフラーにおいて、銅管等からなるマフラー本体１が、流体を減圧する減圧連通穴１ｄを介して一体成形された夫々の体流方向長さの異なるマフラー室を有するように構成された膨張形マフラーの製造方法に関するものである。
【００３５】
次に、この膨張形マフラーの製造方法について説明する。まず、銅管等からなるマフラー本体１の一端を固定し、その他端を回転自在に押す絞り加工装置１０の取付治具１０ａに取付け、この取付治具１０ａを回転させて銅管を回転させる。
次に、この回転銅管１の絞り初めの開始位置から絞り加工の終了位置まで、加工装置１０の絞りローラ部１０ｂが一定の初期垂直送り量（例えば２ｍｍ）で所定の外力を付与しながら、一定の速度で水平方向に移動するので、図１０の（ａ）段階までの加工がなされる。
なお、この時、絞りローラ部１０ｂは回転銅管へ押し付けられているので、回転することになる。
【００３６】
次に、この加工終了後、絞りローラ部１０ｂの初期垂直送り量を例えば約２倍（例えば４ｍｍ）に変え、絞り加工終了位置から開始位置に向かって、所定の外力を銅管に付与しながら、絞りローラ部１０ｂは水平方向に移動するので、図９の（ｂ）段階までの加工が行われる。
【００３７】
次に、これ以降の絞り加工も同様に、開始位置から加工終了位置、或いは、加工終了位置から開始位置までの絞り加工を１回の加工工程と捕らえ、この加工工程の回数に初期垂直送り量を掛けた値又は前回の垂直送り量も多くしたものを絞りローラ部１０ｂの垂直送り量とし、この垂直送り量で銅管に所定の外力を付与しながら絞り込みを繰返し、この繰返しにより、絞りローラ部１０ｂの垂直送り量が目標垂直送り量になると、即ち、目標の減圧連通穴サイズになると、絞り加工工程を終了する。
なお、この絞り加工終了時には、絞りローラ部１０ｂは次ぎの開始位置又は加工終了位置で止まることになる。
【００３８】
次に、以上のマフラー本体１の絞り加工が終了し、このマフラー本体１に、この本体径よりも小さい、流体が流入する流入口１ａ及び流体が流出する流出口１ｅが無いときは、図９に示すように、マフラー本体１の流入口１ａ又は流出口１ｅの加工しない側の口に絞り加工時の芯ズレを抑制する芯金を入れ、この芯金を入れない側の流入口１ａ又は流出口１ｅの絞り加工を前述したと同様に、絞りローラ部１０ｂは絞り初めの開始位置から銅管の端（終了位置）に向かって所定の外力を与えながら、その絞り加工回数分だけ初期垂直送り量を徐々にふやしながら絞り込み、この絞り込み量が目標絞り込み量、即ち、目標の流入口１ａ又は流出口１ｅの寸法になった時に、絞り込み加工を終了する。
【００３９】
以上説明したような絞り込み加工をして膨張形マフラーを製造すると、絞り込み部の肉厚がほぼ均一な肉厚状態になると共に、流体が目標の減圧連通穴に向かって徐々に減圧された後、徐々に膨張されるようになるため、強度が強く、流れ音の小さい膨張形マフラーの製造方法が得られる。
【００４０】
なお、以上の説明では、絞り込み加工によって膨張形マフラーを製造したが、マフラー本体を型に入れ、この型に入れたマフラー本体に油圧を加けて本願発明の膨張形マフラーを製造するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、流体が流入する流入口と、この流入口から流入した前記流体を膨張させるマフラー本体と、この本体からの前記流体を減圧して流出する流出口と、を具備した膨張形マフラーにおいて、
前記マフラー本体が、前記流体を減圧する減圧連通穴を介して一体成形された夫々長さの異なるマフラー室を有するので、簡単な構成で、流体の減圧・膨張が連続してスムースに繰返されながら多くの異なった周波数帯を減衰するようになるため、減衰効率が良く、経済的な膨張形マフラーが得られる。
【００４２】
また、前記マフラー室の各長さが整数からなり、それら整数の最大公約数の商が素数からなるので、マフラー室数以上の多くの異なった周波数をバランス良く確実に減衰するようになるため、バランス良く効果的に減衰する膨張形マフラーが得られる。
【００４３】
また、前記減圧連通穴の面積が、前記流入口又は前記流出口の面積よりも大きいので、各マフラー室の長さで決まる減衰周波数をバランス良く、効果的に減衰する膨張形マフラーが得られる。
【００４４】
また、前記流入口と前記流出口の中心が互いにずれているので、配管のやり易い使い勝っ手の良い膨張形マフラーが得られる。
【００４５】
また、請求項１から４までのいずれかの前記膨張形マフラーが、冷凍サイクル回路等の脈動流体を吐出する圧縮機の吐出側配管に配置されたので、冷凍回路の様々な固有振動数を有する多数の部品へ流れる前に流体の脈動波形を減衰するようになるため、振動や音を抑制した冷凍サイクル回路が得られる。
【００４６】
また、前記圧縮機が、その回転数を変えるインバータ装置を有するので、特に、夜間、圧縮機の回転数を落としても静に運転するようになるため、振動や音の小さい冷凍サイクル回路が得られる。
【００４７】
また、マフラー本体を回転させるステップと、この回転させたマフラー本体の予め設定された開始位置と終了位置との間に垂直方向に一定の送り込み量で水平方向に一定の速度で往復移動する所定の外力を付与するステップと、
前記開始位置と終了位置との間の往路又は復路を１回の絞込加工工程と捕らえ、当該加工工程回数毎に前記一定の送り込み量を増加させるステップと、
この増加させた送り込み量が目標絞り込み量になった時に前記絞込加工をストップするステップと、を備え、前記マフラー本体に減圧連通穴を挟んで夫々のマフラー室を設けるようにしたので、マフラー本体への複数回の往復絞り込み加工によって、肉厚がほぼ均一で、かつ、流体が減圧連通穴に向かって徐々に減圧された後、徐々に膨張するようになるため、強度が強く、流れ音が小さい膨張形マフラーの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における膨張形マフラーの概略断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における膨張形マフラーの減衰周波数の特性図である。
【図３】この発明の実施の形態１に対応した従来の膨張形マフラーの概略断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に対応したその他の従来膨張形マフラーの概略断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２における膨張形マフラーの概略断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３における膨張形マフラーの概略断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４における冷凍サイクル回路の概略構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５における絞り加工装置の概略構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５における流入口を絞り加工する時の概略構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５における絞り加工の詳細加工図である。
【符号の説明】
１膨張形マフラー、１ａ流入口、１ｂ第１のマフラー室、１ｃ第２のマフラー室、１ｄ減圧連通穴、１ｅ流出口、２圧縮機、１０絞り加工装置，１０ａ取付治具、１０ｂ絞りローラ部。

Claims

流体が流入する流入口と、この流入口から流入した前記流体を膨張させるマフラー本体と、この本体からの前記流体を減圧して流出する流出口と、を具備した膨張形マフラーにおいて、
前記マフラー本体が、前記流体を減圧する減圧連通穴を介して一体成形された夫々長さの異なるマフラー室を有することを特徴とする膨張形マフラー。
前記マフラー室の各長さが整数からなり、それら整数の最大公約数の商が素数からなることを特徴とする請求項１に記載の膨張形マフラー。
前記減圧連通穴の面積が、前記流入口又は前記流出口の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の膨張形マフラー。
前記流入口と前記流出口の中心が互いにずれていることを特徴とする請求項１に記載の膨張形マフラー。
請求項１から４までのいずれかの前記膨張形マフラーが、冷凍サイクル回路等の脈動流体を吐出する圧縮機の吐出側配管に配置されたことを特徴とする冷凍サイクル回路。
前記圧縮機が、その回転数を変えるインバータ装置を有することを特徴とする冷凍サイクル回路。
マフラー本体を回転させるステップと、
この回転させたマフラー本体の予め設定された開始位置と終了位置との間に垂直方向に一定の送り込み量で水平方向に一定の速度で往復移動する所定の外力を付与するステップと、
前記開始位置と終了位置との間の往路又は復路を１回の絞込加工工程と捕らえ、当該加工工程回数毎に前記一定の送り込み量を増加させるステップと、
この増加させた送り込み量が目標絞り込み量になった時に前記絞込加工をストップするステップとを備え、
前記マフラー本体に減圧連通穴を挟んで夫々のマフラー室を設けるようにしたことを特徴とする膨張形マフラーの製造方法。