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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-16
(45)【発行日】2024-12-24
(54)【発明の名称】消音装置
(51)【国際特許分類】
F16L 55/04 20060101AFI20241217BHJP
F01N 1/02 20060101ALI20241217BHJP
G10K 11/16 20060101ALI20241217BHJP
G10K 11/172 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
F16L55/04
F01N1/02 S
G10K11/16 100
G10K11/16 110
G10K11/172
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021031282
(22)【出願日】2021-02-27
(65)【公開番号】P2022054383
(43)【公開日】2022-04-06
【審査請求日】2024-01-15
(31)【優先権主張番号】P 2020161487
(32)【優先日】2020-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000233619
【氏名又は名称】株式会社ニチリン
(74)【代理人】
【識別番号】100100170
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 厚司
(72)【発明者】
【氏名】奥山 信輔
(72)【発明者】
【氏名】井上 真吾
【審査官】広瀬 雅治
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００５４８５７（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開平０７－２４８０９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００４９６６７（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１３９２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５０７５９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０３－０１７３９９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０５－０２５０９６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９７３１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２０４４７６５１０（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特表２０００－５１２３６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１１２０６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０１５３０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｌ ５５／０４
Ｆ０１Ｎ １／０２
Ｇ１０Ｋ １１／１６
Ｇ１０Ｋ １１／１７２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が流れる主管に挿入される消音装置であって、内管と、前記主管と前記内管との間に形成されるサイドブランチチャンバとを備えた消音装置において、前記内管の内面に、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が設けられ、
前記サイドブランチチャンバは、前記主管と、前記内管と、前記内管の外面に形成された上流側と下流側との仕切り板と、前記内管の外面に形成された軸方向に延びるリブ板とで囲まれ、
前記サイドブランチチャンバを密封し、前記仕切り板と前記リブ板との外面に密着する外筒が設けられていことを特徴とする消音装置。
【請求項2】
前記内管の上流側端部の内面は、下流側に向かって縮径するテーパー面で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。
【請求項3】
前記内管の下流側端部の内面は、下流側に向かって拡径するテーパー面で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の消音装置。
【請求項4】
前記主管と前記内管との間に共鳴チャンバを備え、前記内管の内面に、前記共鳴チャンバと連通するように開口が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の消音装置。
【請求項5】
前記消音装置は、周方向に分割された複数のモジュールで構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。
【請求項6】
前記消音装置は、軸方向に分割された複数のモジュールで構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。
【請求項7】
前記消音装置は、周方向及び軸方向に分割された複数のモジュールで構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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用空調装置の冷媒配管、排気管等に挿入される消音装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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、成形や、流路長の調整が困難である。
【0004】
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、消音効果のある周波数が狭い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】欧州特許公開公報ＥＰ２１３８７５０Ａ１
【文献】特許第５７８５１７３号公報明細書
【文献】特開２００５－８４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、透過損失が大きく、成形や周波数に応じた調整が容易で、消音効果を生じる周波数の範囲が広い消音装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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挿入される消音装置であって、内管と、前記主管と前記内管との間に形成されるサイドブランチチャンバとを備えた消音装置において、
前記内管の内面に、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が設けられている。
（１）流体が流れる主管に挿入される消音装置であって、内管と、前記主管と前記内管との間に形成されるサイドブランチチャンバとを備えた消音装置において、
前記内管の内面に、前記サイドブランチチャンバと連通する出入口が設けられている。
【0008】
（２）前記サイドブランチチャンバは、
前記主管と、
前記内管と、
前記内管の外面に形成された上流側と下流側との仕切り板と、
前記内管の外面に形成された軸方向に延びるリブ板と、
で囲まれていることが好ましい。
前記主管と、
前記内管と、
前記内管の外面に形成された上流側と下流側との仕切り板と、
前記内管の外面に形成された軸方向に延びるリブ板と、
で囲まれていることが好ましい。
【0009】
（３）前記内管の上流側端部の内面は、下流側に向かって縮径するテーパー面で形成されていることが好ましい。
（４）また、前記内管の下流側端部の内面は、下流側に向かって拡径するテーパー面で形成されていることが好ましい。
（４）また、前記内管の下流側端部の内面は、下流側に向かって拡径するテーパー面で形成されていることが好ましい。
【0010】
（５）前記主管と前記内管との間に共鳴チャンバを備え、
前記内管の内面に、前記共鳴チャンバと連通するように開口が設けられていることが好ましい。
前記内管の内面に、前記共鳴チャンバと連通するように開口が設けられていることが好ましい。
【0011】
（６）前記内管は、前記サイドブランチチャンバを密封する外筒が設けられていることが好ましい。
【0012】
（７）前記消音装置は、周方向に分割された複数のモジュールで構成されていることが好ましい。
（８）また、前記消音装置は、軸方向に分割された複数のモジュールで構成されていてもよい。
（９）あるいは、前記消音装置は、周方向及び軸方向に分割された複数のモジュールで構成されていてもよい。
（８）また、前記消音装置は、軸方向に分割された複数のモジュールで構成されていてもよい。
（９）あるいは、前記消音装置は、周方向及び軸方向に分割された複数のモジュールで構成されていてもよい。
【発明の効果】
【0013】
請求項１の発明によれば、内管の内面に設けられた出入口からサイドブランチに進入し反射して戻る音波が、内管の音波と逆位相になって干渉し、消音される。また、内管の内面にサイドブランチチャンバと連通する出入口が設けられ、サイドブランチチャンバが主管より断面積の小さい内管から分岐している。このため、サイドブランチチャンバが主管から分岐するのに比べて、分岐の前後の断面積比を大きくとることができ、透過損失が大きくなり、消音効果を高めることができる。
【0014】
本発明の消音装置のサイドブランチチャンバは、主管に挿入される前は外気に開放されているので、成形が容易である。
【0015】
また、サイドブランチチャンバの長さを内管の軸方向に沿って変更することで、消音効果を生じる周波数を調整することができる。
【0016】
さらに、主管と内管との間に、長さの異なる複数のサイドブランチチャンバを形成することで、消音効果を生じる周波数の範囲を広くすることができる。
【0017】
請求項２の発明によれば、サイドブランチチャンバが、主管の内面と仕切り板とリブ板とで囲まれることで、サイドブランチチャンバの出入口から奥端までの長さと断面積とが単純化され、狙いの周波数に近い周波数で消音効果を得ることができる。
【0018】
請求項３、４の発明によれば、内管の上流側又は下流側端部がテーパー面で形成されることで、流体が内管に流入し、また内管から流出するときの圧力損失（以下、圧損という）を低減することができる。
【0019】
請求項５の発明によれば、内管の内面に設けられた開口から共鳴チャンバに進入した音波のエネルギーが共鳴チャンバで吸収され、消音される。このため、サイドブランチチャンバによる広範囲の周波数域での消音効果と、共鳴チャンバによる特定周波数域での消音効果とが複合した消音効果が得られる。特に、サイドブランチチャンバによる消音効果が得にくい周波数領域を共鳴チャンバによる消音効果で補うことで、より広範囲の周波数領域で消音効果を得ることができる。
【0020】
請求項６の発明によれば、外筒がサイドブランチチャンバを密封しているので、主管の曲がりや振動によるサイドブランチチャンバの漏れが防止され、消音効果を維持することができる。
【0021】
請求項７から９の発明によれば、音源の周波数に応じて、各モジュールを組み合わせて、最適な消音効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第１実施形態に係る消音装置の主管の一部を破断した斜視図。
【図6】従来のサイドブランチ型の消音装置の斜視図。
【図12】消音効果の解析に用いた発明例と比較例とを示す断面図。
【図13】比較例（base）、発明例（Ａ）、発明例（Ｂ）、発明例（Ｚ）の透過損失の解析結果を示すグラフ。
【図15】本発明の第２実施形態に係る消音装置の斜視図。
【図16】本発明の第３実施形態に係る消音装置の斜視図。
【図19】本発明の第４実施形態に係る消音装置の斜視図。
【図20】消音効果の解析に用いた発明例と比較例とを示す断面図。
【図21】比較例（base）、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）の透過損失の解析結果を示すグラフ。
【図24】本発明の第５実施形態に係る消音装置の主管の一部を破断した斜視図。
【図25】周方向分割型の消音装置の第６実施形態に係る組立状態及び分割状態を示す斜視図。
【図26】軸方向分割型の消音装置の第７実施形態に係る組立状態及び分割状態を示す斜視図。
【図27】周方向及び軸方向に分割したミックス型の第８実施形態に係る消音装置の１モジュールを分離した状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
【0024】
＜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に挿入される。主管２は、ゴムや合成樹脂等の弾性と可撓性とを有する素材で形成されているが、これに限らず、アルミニウム等の可撓性を有さない素材を使用してもよい。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。
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に挿入される。主管２は、ゴムや合成樹脂等の弾性と可撓性とを有する素材で形成されているが、これに限らず、アルミニウム等の可撓性を有さない素材を使用してもよい。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。
【0025】
図２、図３に示すように、消音装置１は、内管３と、該内管３の上流側端部及び下流側端部に形成された端部仕切り板４と、内管３の軸方向中間部で上流側端部寄りの外面に形成された複数の中間仕切り板５と、内管３の周方向に所定間隔で形成された複数のリブ板６とを備え、合成樹脂により一体に形成されている。
【0026】
消音装置１は、図示しない固定部材により、主管２の外側から上流側又は下流側のいずれかの端部仕切り板４が締め付けられることにより、主管２の内部に固定されている。固定部材による固定を確実にするために、固定部材との接触面積が大きくなるように、端部仕切り板４の厚さを厚くしてもよい。
【0027】
内管３は、主管２の内径より小さい外径を有する。端部仕切り板４は、主管２の内径とほぼ同じ外径を有する円環形である。中間仕切り板５は、主管２の内径とほぼ同じ外径を有する扇形であり、４つの中間仕切り板５が軸方向の同じ位置に形成されることで、全体的に円環形である。リブ板６は、周方向に４つ設けられ、内管３の外周面の周４等配位置に放射状に突出されるとともに、軸方向に延びている。リブ板６の数は任意であり、１つ以上あればよい。また、リブ板６は周方向に等間隔でなくてもよい。端部仕切り板４の外周面、中間仕切り板５の外周面、及びリブ板６の外端面は、消音装置１が主管２に挿入されたときに主管２の内面と密着することで、後述するサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが、主管２によって密封されるようになっている。固定部材の代用として、消音装置１を主管２に挿入するとき、圧入したり、シール材を用いてもよい。
【0028】
図４（ａ）に示すように、主管２と内管３との間で、かつ、中間仕切り板５の上流側には、４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、主管２と内管３との間で、かつ、中間仕切り板５の下流側には、４つのサイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが形成されている。内管３の内面には、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに連通する４つの出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、サイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに連通する４つの出入口８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈとが形成されている。
【0029】
図３及び図４（ａ）に示すように、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、主管２の内面と、内管３の外面と、上流側の端部仕切り板４と、中間仕切り板５と、１対のリブ板６とで囲まれた空間で形成されている。サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに連通する出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、中間仕切り板５の上流側で、中間仕切り板５に近接する位置に、内管３の壁を貫通するように形成されている。
【0030】
図３及び図４（ｂ）に示すように、サイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは、主管２の内面と、内管３の外面と、下流側の端部仕切り板４と、中間仕切り板５と、１対のリブ板６とで囲まれた空間で形成されている。サイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに連通する出入口８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈは、中間仕切り板５の下流側で、中間仕切り板５に近接する位置に、内管３の壁を貫通するように形成されている。
【0031】
次に、本実施形態の消音装置１の作用について説明する。
【0032】
図５に示すように、主管２内を流れる冷媒は、消音装置１の上流側端部で内管３内に流入し、下流側端部で内管３内より流出する。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、消音装置１の内管３内に進入する。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。
【0033】
内管３内を伝搬してきた音波は、内管３の内面に設けられた出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄから４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに進入し、また、出入口８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈから４つのサイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに進入し、各サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの奥端で反射して出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ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。
【0034】
ここで、内管の断面積をＳ、サイドブランチチャンバの断面積をＳｓ、サイドブランチチャンバの長さを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の長さｌは、図５に示すように、中間仕切り板５から端部仕切り板４までの軸方向距離である。
【数1】
【0035】
本実施形態の消音装置１は、内管３の内面にサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈと連通する出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈが設けられ、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが、主管２より断面積の小さい内管３から分岐している。
【0036】
図６は、本発明と対比するための従来の構造の消音装置１０を示す。図６の従来の消音装置１０は、内管３の中間部に中間仕切り板５を設け、主管２と内管３との間に管状のサイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂを形成し、各サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂの出入口１８ａ、１８ｂを内管３の上流側端部と下流側端部とに設けたものである。消音装置１０の透過損失ＴＬは、内管３の断面積の代わりに主管２の断面積をＳとして、数１を適用することにより求めることができる。
【0037】
」
図５の本実施形態の消音装置１は、各サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが内管３から分岐している。このため、図６に示す従来の消音装置１０のように、サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂが主管２から分岐するのに比べて、分岐の前後の断面積比Ｓｓ／Ｓを大きくとることができ、透過損失ＴＬが大きくなり、消音効果を高めることができる。
図５の本実施形態の消音装置１は、各サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが内管３から分岐している。このため、図６に示す従来の消音装置１０のように、サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂが主管２から分岐するのに比べて、分岐の前後の断面積比Ｓｓ／Ｓを大きくとることができ、透過損失ＴＬが大きくなり、消音効果を高めることができる。
【0038】
本実施形態の消音装置１の第１から第４の各サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは、主管２に挿入される前は外気に開放されているので、成形が容易である。
【0039】
また、各サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの長さを内管３の軸方向に沿って変更することで、音源の周波数に応じて調整することができる。
【0040】
さらに、主管２と内管３との間に、長さの異なる複数のサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈを形成することで、消音効果を生じる周波数の範囲を広くすることができる。
【0041】
第１実施形態の消音装置１は、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈを中間仕切り板５の上流側と下流側とに近接するように設けたが、図７に示すように、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを上流側の端部仕切り板４に近接するように設けてもよいし、図８に示すように、サイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの出入口８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈを下流側の端部仕切り板４に近接するように設けてもよい。また、図９に示すように、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを上流側の端部仕切り板４に近接するように設け、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの出入口８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈを下流側の端部仕切り板４に近接するように設けてもよい。出入口の大きさは、すべてのサイドブランチチャンバで同じであってもよく、各サイドブランチチャンバで異なっていてもよい。
【0042】
第１実施形態の消音装置１において、図１０に示すように、内管３の上流側端部の内面は、下流側に向かって縮径するテーパー面９ａで形成されていてもよい。同様に、内管３の下流側端部の内面は、下流側に向かって拡径するテーパー面９ｂで形成されていてもよい。これにより、主管２から内管３を経て主管２に流出する冷媒の圧力損失を低減することができる。
【0043】
第１実施形態の消音装置１は、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈを中間仕切り板５の上流側と下流側とに設けたが、図１１に示すように、内管３の外面に第１と第２との２つの中間仕切り板５ａ、５ｂを設けて、第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂとの間に、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを設けてもよい。この場合、第１中間仕切り板５aの上流側と第２中間仕切り板５ｂの下流側とは、従来のサイドブランチチャンバ１７a、１７ｂを形成している。
【0044】
本発明者らは、第１実施形態の消音装置１の消音効果を確認するため、図１２に示す４つの解析モデルについて、コンピュータシミュレーションによる音響解析を行った。
【0045】
図１２において、比較例（base）は、図６に示す従来の構造の消音装置１０で、サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂが、主管から分岐する構造である。これに対し、発明例（Ａ）、発明例（Ｂ）及び発明例（Ｚ）は、図２に示す第１実施形態の消音装置１と同様であって、このうち発明例（Ａ）は、出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈを４ｍｍ（内管の厚さに近づける）、発明例（Ｂ）は、出入口８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈを１０ｍｍ（サイドブランチチャンバの断面積に近づける）、発明例（Ｚ）は、発明例（Ａ）の上流側端部と下流側端部とに勾配２０°のテーパー面９ａ、９ｂを設けたものである。各解析モデルは、いずれも外径２０ｍｍ、全長１００ｍｍとした。各解析モデルについて、内管３の内径を変更するとともに、音源の周波数を変化させて透過損失を求めた。
【0046】
図１３は、内管３の内径ｐを８ｍｍとした各解析モデルにおいて、周波数を０から８０００Ｈｚまで変化させたときの透過損失を示す。図１３より、発明例の解析モデル（Ａ）、（Ｂ）、（Ｚ）は、３５００～７０００Ｈｚで、比較例（base）よりも、透過損失が大きく、消音効果が大きいことが確認された。特に、解析モデル（Ｂ）は４０００Ｈｚ以上で他の解析モデルより透過損失が大きく、消音効果が大きいことが確認された。
【0047】
図１４は、内管３の内径ｐが６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍの各解析モデルにおいて、０～４０００Ｈｚの低周波数における透過損失の平均、４０００～８０００Ｈｚの高周波数における透過損失の平均、全周波数における透過損失の平均を示す。図１４より、内管３の内径が同一（ｐ＝８）の解析モデルでは、比較例（base）に比べて、発明例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｚ）とも、透過損失が大きく、消音効果が大きいことが確認された。また、内管３の内径ｐが小さいほど、透過損失が大きく、消音効果が大きいことが確認された。
【0048】
なお、各解析モデルについて、流体の圧力損失は、比較例（base）が１１．０ｋＰａであったのに対し、発明例（Ａ）１１．４ｋＰａ、（Ｂ）１１．８ｋＰａ、（Ｚ）６．９ｋＰａであり、テーパー面９ａ、９ｂを設けて圧損対策をした発明例（Ｚ）の圧損低減効果が高いことが確認された。
【0049】
＜第２実施形態＞
図１５は、本発明の第２実施形態に係る消音装置２０を示す。
図１５は、本発明の第２実施形態に係る消音装置２０を示す。
【0050】
第２実施形態の消音装置２０は、２つのリブ板６が内管３の外周面の周２等配位置に突出されることにより、中間仕切り板５の上流側に２つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂが形成され、中間仕切り板５の下流側に２つのサイドブランチチャンバ７ｃ、７ｄが形成されている。また、サイドブランチチャンバ７ａとサイドブランチチャンバ７ｃとを仕切る中間仕切り板５の厚さを、サイドブランチチャンバ７ｂとサイドブランチチャンバ７ｄとを仕切る中間仕切り板５の厚さより厚くすることで、４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの長さが異なるように形成されている。このように、４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの長さを音源の周波数に応じて調整することで、消音効果を生じる周波数の範囲を広くすることができる。
【0051】
【0052】
第３実施形態の消音装置３０は、内管３の外面に２つの中間仕切り板５ａ、５ｂが設けられ、上流側の端部仕切り板４と第１中間仕切り板５ａとの間に４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが形成され、下流側の端部仕切り板４と第２中間仕切り板５ｂとの間に４つのサイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈが形成され、さらに、第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂとの間に４つの共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが形成されている。サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの構成は、長さ寸法以外は、前記第１実施形態のものと同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【0053】
共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、主管２の内面と、内管３の外面と、第１中間仕切り板５ａと、第２中間仕切り板５ｂと、１対のリブ板６とで囲まれた空間で形成されている。共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに連通する開口３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂの中間で、内管３の壁を貫通するように形成されている。
【0054】
第３実施形態の消音装置３０では、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの消音効果に加えて、共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによる消音効果を奏する。すなわち、内管３に進入した音波のエネルギーが、共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄで吸収され、消音される。
【0055】
ここで、共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの容積をＶ，開口３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの断面積をＳｒ、開口３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ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。
【数2】
【0056】
したがって、共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの共鳴周波数を入射音の周波数と一致させることで、特定域の周波数の消音効果を奏することができ、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの消音効果と合わせて、消音効果を生じる周波数の範囲を広くすることができる。
【0057】
第３実施形態の消音装置は、第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂとの間に共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを設け、端部仕切り板４と第１中間仕切り板５ａとの間にサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを設け、第２中間仕切り板５ｂと端部仕切り板４との間にサイドブランチチャンバ７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈを設けたが、図１８に示すように、第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂとの間にサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを設け、端部仕切り板４と第１中間仕切り板５ａとの間に共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを設け、第２中間仕切り板５ｂと端部仕切り板４との間に共鳴チャンバ３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈを設けてもよい。
【0058】
＜第４実施形態＞
図１９は、本発明の第４実施形態に係る消音装置４０を示す。
図１９は、本発明の第４実施形態に係る消音装置４０を示す。
【0059】
図１６の第３実施形態の消音装置３０では、扇形の４つの中間仕切り板５を軸方向の同じ位置にすることで、円環状の第１中間仕切り板５ａと第２中間仕切り板５ｂとが形成されているが、図１９の第４実施形態の消音装置４０では、扇形の中間仕切り板５が、軸方向にずらして形成され、これにより、共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの大きさと位置とがすべて異なり、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｈの長さも異なるように形成されている。
【0060】
具体的に説明すると、共鳴チャンバ３１ａは、内管３の軸方向中央に形成されている。共鳴チャンバ３１ｂは、内管３の軸方向中央に共鳴チャンバ３１ａよりも大きく形成されている。共鳴チャンバ３１ｃは、内管３の下流側の端部仕切り板４寄りに共鳴チャンバ３１ａより小さく形成されている。共鳴チャンバ３１ｃの下流側の中間仕切り板は無く、下流側の端部仕切り板４が兼用されている。このため、共鳴チャンバ３１ｃの下流側に隣接するサイドブランチチャンバ７ｇは存在しない。これにより、７つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｈが形成されている。共鳴チャンバ３１ｄは、内管３の軸方向中央に共鳴チャンバ３１ａよりも小さく形成されている。
【0061】
共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの共鳴周波数を入射音の周波数と一致させることで、特定域の周波数の消音効果を奏することができ、サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｈの消音効果と合わせて、消音効果を生じる周波数の範囲を広くすることができる。
【0062】
本発明者らは、第２実施形態の消音装置２０と、第４実施形態の消音装置４０の消音効果を確認するため、図２０に示す３つの解析モデルについて、コンピュータシミュレーションによる音響解析を行った。
【0063】
この音響解析では、媒質は、温度２５℃、圧力０．１０１３２５ＭＰａ（標準気圧）、密度１．１８４ｋｇ／ｍ３、音速３４６．２５ｍ／ｓの空気とした。消音効果が得られる狙いの周波数を０～４０００Ｈｚとした。サイドブランチの長さをｌ、音速をｃとすると、狙いの周波数ｆの理論値は、数３で求めた。
【数3】
【0064】
図２０において、比較例（base）は、図６に示す従来の構造の消音装置１０で、サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂが、主管２から分岐する構造である。サイドブランチチャンバ１７ａ、１７ｂの長さはそれぞれ、２２ｍｍ、７２ｍｍであり、消音効果を得る狙いの周波数の理論値は、３９３５Ｈｚ、１２０２Ｈｚと、それらの奇数倍である。
【0065】
発明例（refine 1）は、図１５に示す第２実施形態の消音装置２０と同じであって、４つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが、内管３から分岐する構造である。サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの長さはそれぞれ、２６ｍｍ、３２ｍｍ、４８ｍｍ、６２ｍｍであり、消音効果を得る狙いの周波数の理論値は、３３２９Ｈｚ、２７０５Ｈｚ、１８０３Ｈｚ、１３９６Ｈｚと、それらの奇数倍である。
【0066】
発明例（refine 2）は、図１９に示す第４実施形態の消音装置４０と同じであって、７つのサイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｈが内管３から分岐し、４つの共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを有する構造である。サイドブランチチャンバ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び７ｅ、７ｆ、７ｈの長さは、大きいものから順に、８７ｍｍ×１、４３ｍｍ×２、２９ｍｍ×２、２２ｍｍ×２であり、消音効果を得る周波数の理論値は、９９５Ｈｚ、２０１３Ｈｚ、２９８５Ｈｚ、３９３５Ｈｚと、それらの奇数倍である。共鳴チャンバ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの共鳴体積は、大きいものから順に、２０２７．７ｍｍ３、１４３６．３ｍｍ３、２９５．７ｍｍ３、２５３．５ｍｍ３、であり、消音効果を得る狙いの周波数の理論値は、１１５９Ｈｚ、１３７８Ｈｚ、３０３６Ｈｚ、３２７９Ｈｚである。
【0067】
各解析モデルは、いずれも外径２０ｍｍ、全長１００ｍｍ、出入口４ｍｍとした。各解析モデルについて、音源の周波数を変化させて透過損失を求めた。
【0068】
図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、比較例（base）、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）において、周波数を０～１００００Ｈｚまで変化させたときの透過損失の変化を示す。比較例（base）、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）のいずれにおいても、狙いの周波数に近い周波数で透過損失が大きく、消音効果が得られることが確認された。
【0069】
発明例（refine 1）は、比較例（base）よりもサイドブランチの数が多く、しかも、各サイドブランチの長さが異なるので、多くの周波数に対して消音効果が得られている。また、発明例（refine 1）は、各サイドブランチが、主管から分岐する比較例（base）に比べて周波数全域にわたって透過損失が大きく、全体的に消音効果が高い。
【0070】
発明例（refine 2）は、７つのサイドブランチチャンバの消音効果に加えて、４つの共鳴チャンバによる消音効果が現れており、幾つか特定の周波数において、発明例（refine 1）よりも透過損失が大きく、消音効果が高い。
【0071】
図２２は、図２１の比較例（base）、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）の各グラフを重ね合わせたものである。このグラフによると、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）は、比較例（base）よりも全体的に透過損失が大きく、消音効果が高いことが分かる。
【0072】
図２３は、比較例（base）、発明例（refine 1）、発明例（refine 2）のそれぞれにおいて、０～４０００Ｈｚの低周波数域における透過損失の平均値と、４０００～８０００Ｈｚの高周波数域における透過損失の平均値と、０～８０００Ｈｚの全周波数域における透過損失の平均値を示す。これによると、発明例（refine 1）は、低周波数域も高周波数域も消音効果は同じであり、発明例（refine 2）は、低周波数域の方が高周波数域よりも消音効果が高く、また、周波数全域では、発明例（refine 1）よりも消音効果が高いことが分かる。
【0073】
＜第５実施形態＞
図２４は、本発明の第５実施形態に係る消音装置５０を示す。
図２４は、本発明の第５実施形態に係る消音装置５０を示す。
【0074】
第５実施形態に係る消音装置５０は、図１９の第４実施形態の消音装置４０を両端の端部仕切り板４又は中間仕切り板５の間隔以上の長さの外筒５１に圧入して、外筒５１が、各サイドブランチチャンバと共鳴チャンバとを密封するように形成されている。
【0075】
外筒５１は、ナイロン等の合成樹脂で形成されている。外筒５１は、アルミニウム等の金属でもよいが、消音装置４０を外筒５１に挿入したとき、消音装置４０の端部仕切り板４、中間仕切り板５、リブ板６の外面と、外筒５１の内面とが密着するように、シール材又は接着剤を用いることが好ましい。
【0076】
第５実施形態に係る消音装置５０は、外筒５１を装着した状態で、冷媒の流路を形成する主管２に挿入される。第５実施形態に係る消音装置５０では、主管２がエンジンルーム内で配管される際に曲げられることがあっても、外筒５１が各サイドブランチチャンバを密封しているので、主管２の曲がりや振動によるサイドブランチチャンバの漏れが防止され、消音効果を維持することができる。
【0077】
＜分割型の消音装置の実施形態＞
以上の実施形態の消音装置１、２０、３０，４０、５０は一体型であるが、以下に説明するように、分割型とすることができる。
以上の実施形態の消音装置１、２０、３０，４０、５０は一体型であるが、以下に説明するように、分割型とすることができる。
【0078】
図２５は、図１９に示す第４実施形態の消音装置４０を周方向に等分割した第６実施形態に係る消音装置６０である。すなわち、消音装置６０は、軸芯Ｃを含む分割面Ｓ１、Ｓ２で、内管３とリブ板６とが、周方向に等分割された４つのモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で構成されている。第１モジュールＭ１は、サイドブランチチャンバ７ａ、共鳴チャンバ３１ａ、サイドブランチチャンバ７ｅを有している。第２モジュールＭ２は、サイドブランチチャンバ７ｂ、共鳴チャンバ３１ｂ、サイドブランチチャンバ７ｆを有している。第３モジュールＭ３は、サイドブランチチャンバ７ｃ、共鳴チャンバ３１ｃを有している。第４モジュールは、サイドブランチチャンバ７ｄ、共鳴チャンバ３１ｄ、サイドブランチチャンバ７ｈを有している。各モジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、リブ板６が重なるように組み合わせられて、主管２（図１参照）に挿入される。各モジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、互いに接着されてもよいが、分割面Ｓ１、Ｓ２に凹部と凸部とを設けて互いに嵌合するようにしてもよい。また、分割面Ｓ１、Ｓ２は、リブ板６を含めていてもよく、リブ板６を含めていなくてもよい。
【0079】
図２６は、軸方向に分割した第７実施形態に係る消音装置７０である。すなわち、消音装置７０は、軸芯Ｃに直交する分割面Ｓ１１、Ｓ１２で、内管３と中間仕切り板５とが、軸方向に分割された３つのモジュールＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３で構成されている。第１モジュールＭ１１は、周方向に４つのサイドブランチチャンバ７ａ～７ｄ、第２モジュールＭ１２は、周方向に４つのサイドブランチチャンバ７ｅ～７ｈ、第３モジュールＭ１３は、周方向に４つのサイドブランチチャンバ７ｉ～７ｌを有している。各モジュールＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３は、中間仕切り板５が重なるように組み合わせられて、主管２（図１参照）に挿入される。各モジュールＭ１１、Ｍ１２、Ｍ１３は、互いに接着されてもよいが、分割面Ｓに凹部と凸部とを設けて互いに嵌合するようにしてもよい。なお、図２６では、各モジュールＭ１１～Ｍ１３は、サイドブランチチャンバ７ａ～７ｌを有するが、共鳴チャンバを有するものと、サイドブランチチャンバを有するものとで構成してもよい。また、分割面Ｓ１１、Ｓ１２は、中間仕切り板５を含めていてもよく、中間仕切り板５を含めていなくてもよい。
【0080】
図２７は、周方向及び軸方向に分割した第８実施形態に係る消音装置８０である。すなわち、消音装置８０は、軸芯Ｃを含む分割面Ｓ２１、Ｓ２２で、内管３とリブ板６とが周方向に等分割されるとともに、軸芯Ｃに直交する分割面Ｓ２３で、内管３と中間仕切り板５とが軸方向に分割されて、合計８つのモジュールＭ２１～Ｍ２８で構成されている。各モジュールＭ２１～Ｍ２８は、共鳴チャンバ３１ａ～３１ｈを有する。各モジュールＭ２１～Ｍ２８は、互いに接着されてもよいが、分割面Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に凹部と凸部とを設けて互いに嵌合するようにしてもよい。なお、図２７では、各モジュールＭ２１～Ｍ２８は、共鳴チャンバ３１ａ～３１ｈを有するが、共鳴チャンバを有するものと、サイドブランチチャンバを有するものとで構成してもよい。また、分割面Ｓ２１、Ｓ２２は、リブ板６を含めていてもよく、リブ板６を含めていなくてもよい。また、分割面Ｓ２３は、中間仕切り板５を含めていてもよく、中間仕切り板５を含めていなくてもよい。
【0081】
このように、外径を統一し、消音効果の異なるサイドブランチ型モジュールと、共鳴型モジュールと、あるいは、サイドブランチ型と共鳴型とを組み合わせたミックス型モジュールとを複数用意しておいて、音源の周波数に応じて、各モジュールを組み合わせることにより、最適な消音効果を奏するようにすることができる。
【0082】
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、サイドブランチチャンバの数は、前記実施形態のように４つに限らないし、サイドブランチチャンバの長さも適宜変更することができる。
例えば、サイドブランチチャンバの数は、前記実施形態のように４つに限らないし、サイドブランチチャンバの長さも適宜変更することができる。
【符号の説明】
【0083】
１…消音装置（第１実施形態）
２…主管
３…内管
４…端部仕切り板
５、５ａ、５ｂ…中間仕切り板
６…リブ板
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ…サイドブランチチャンバ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ…サイドブランチチャンバの出入口
９ａ、９ｂ…テーパー面
１０…消音装置（対比用の従来構造）
１７ａ、１７ｂ…サイドブランチチャンバ（対比用の従来構造）
１８ａ、１８ｂ…サイドブランチチャンバの出入口（対比用の従来構造）
２０…消音装置（第２実施形態）
３０…消音装置（第３実施形態）
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ…共鳴チャンバ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…共鳴チャンバの開口
４０…消音装置（第４実施形態）
５０…消音装置（第５実施形態）
５１…外筒
５２…小径部
６０… 消音装置（第６実施形態）
７０… 消音装置（第７実施形態）
８０… 消音装置（第８実施形態）
２…主管
３…内管
４…端部仕切り板
５、５ａ、５ｂ…中間仕切り板
６…リブ板
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ…サイドブランチチャンバ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ…サイドブランチチャンバの出入口
９ａ、９ｂ…テーパー面
１０…消音装置（対比用の従来構造）
１７ａ、１７ｂ…サイドブランチチャンバ（対比用の従来構造）
１８ａ、１８ｂ…サイドブランチチャンバの出入口（対比用の従来構造）
２０…消音装置（第２実施形態）
３０…消音装置（第３実施形態）
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ…共鳴チャンバ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…共鳴チャンバの開口
４０…消音装置（第４実施形態）
５０…消音装置（第５実施形態）
５１…外筒
５２…小径部
６０… 消音装置（第６実施形態）
７０… 消音装置（第７実施形態）
８０… 消音装置（第８実施形態）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】