JP5404387B2 - 冷却コンプレッサ用の音響マフラーにおける共鳴装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷却コンプレッサにおけるガス吸気及び／又は排気ラインに搭載される音響フィルタ又はマフラー内に設けられる共鳴装置に関し、特に、小さい冷却システムに用いられるタイプのものに関する。

音響マフラーは、ガスライン内に伝達されるノイズを減衰するために広く用いられており、特に、コンプレッサの吸気及び排気バルブの開放によって発生される圧力過渡を減衰するために上記コンプレッサにおいて使用されている。冷却システムにおいて、これら圧力過渡は、通常２．５ｋＨｚから１０ｋＨｚでのシェル共鳴の励起に起因するコンプレッサの音放射、通常３００Ｈｚから１ｋＨｚでのキャビティの励起に起因する音放射、及び、主に２ｋＨｚまでの低周波パルスによって生じる冷却システムの構成要素の励起に起因する、コンプレッサが結合される冷却システムの冷却電気器具の音放射、という異なる方法においてノイズを生じさせる。

吸気音響マフラーは、ガス方向付け、吸気によって生じるパルスによって発生されるノイズの減衰、シリンダ内部に引き出される冷媒ガスの断熱、及び、吸気バルブ動力の制御等、コンプレッサの良好な動作のために重要ないくつかの機能を有する。吸気音響マフラーは、ガスの断熱、負荷損失、及びバルブの操作上のカップリングに起因するコンプレッサのエネルギー効率において大きな影響を有する。

吸気音響マフラーの他に、冷却システムのコンプレッサはまた、通常、コンプレッサのガス排気ライン内に配置され、コンプレッサが通常関連している冷却システムに対してシリンダの内部で圧縮されたガスを伝送する音響マフラーの形態で、その排気において、音響抑制システムに設けられてもよい。

現在使用されている音響マフラーは、基本的に、吸気ラインから到来する冷媒ガスを直接吸気バルブに伝送するガスダクトによって相互に接続された一連のボリューム（通常、直列の１つ、２つ、又は３つのボリューム、膨張チャンバとして知られている）からなる、抵抗及び反応タイプの組み合わせである。上記ガスダクトは、一般に、冷媒ガスの通路のために、その２つの端部において開放している。音響マフラーは、通常、固体材料（プラスチック又は金属）から作られたガスダクト及びボリューム（図２、図３、及び図１３）によって形成される。

ガスの移動は、吸気バルブ（図２）に移動するガスの方向とは逆方向に伝播されるノイズを発生させるパルスを生み出す。上記パルスがより小さくなるほど、その音響出口での吸気音響マフラーは、より効率的となる。ガスは音響出口を通って音響マフラーの内部に流入できる。

コンプレッサの性能への影響は、非常に重大であり、吸気マフラーのガスダクトの内部ボリューム及び長さの寸法は、吸気マフラーの効率を大部分まで決定する。

関連する文献は、音響マフラーの例及び適用において豊富である。（Ｈａｎｓｅｎ，Ｈ．「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ」、２００３年、Ｓｐｏｎ Ｐｒｅｓｓ；Ｌｙｏｎ，Ｒ．Ｈ．「Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｎｏｉｓｅ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ」、１９８７年、Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ；Ｍｕｎｊａｌ，Ｍ．Ｌ．「Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｍｕｆｆｌｅｒｓ」、１９８７年、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ；Ｈａｍｉｌｔｏｎ，Ｊ．Ｆ．「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｎｏｉｓｅ」、１９８８年、Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｐｕｒｄｕｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｗｅｓｔ Ｌａｆａｙｅｔｔｅ）。

広く使用されている一方で、ボリュームチューブタイプの知られている吸気音響マフラーは、これらのチューブ及びボリュームの特有の音響モードにおけるノイズピークを示すという欠点を有する。

これらの音響マフラーは、低周波（４００Ｈｚから８００Ｈｚ）において大きな減衰を示す。しかしながら、高周波においては、それらは、チューブ及びボリュームの形態における要素の音響共鳴に起因する性能を失い、コンプレッサにおいてより多くのノイズを発生させる。この挙動は、１つのボリュームの音響マフラーにおいてはるかに激しい。一般に、音響性能の向上は、常に可能であるというわけではないが、ボリュームを増加させるか、又は、チューブの直径を減少させることによって達成される。

共鳴装置が同調される周波数を減衰させるが、より大きい寸法を有して音響マフラーの製造の複雑さを増加させる、１つのチューブ及び１つのボリュームからなるヘルムホルツ共鳴装置の適用が見出される。より大きいサイズに起因して、数個のヘルムホルツ共鳴装置の利用は実現不可能であり、その適用は僅かな周波数の減衰に制限される。

音響マフラーを通してガスの通路によって引き起こされたノイズを減衰させる知られている技術の１つは、エネルギーを消散するために音響マフラーを構成するのに繊維材料を使用する消音技術である。波伝播の間に、所与の周波数において異なるインピーダンスが発生される反応技術もまた知られている。

しかしながら、共鳴反応減衰をともなう知られている音響マフラー構造は、１つの周波数のみで又は主周波数の前後の狭い周波数帯域でしか作動しないという欠点を有する。また、コンプレッサと音響マフラーとの間の構造的な差異に応じて、予期される周波数における後者の作動は、常に同じであるというわけではなく、約１００Ｈｚの変化が、減衰されるべき所望の周波数値よりも上又は下で生じ得る。

音響マフラーのチューブ部分の延伸部に沿って配設された複数の共鳴装置を備えた反応タイプの音響マフラーの構造が知られており（特開平１１−０９３６３７号公報）、特に、各チューブ部分から放射状に突出する共鳴装置が知られている。

図４は、図示しない音響マフラーのガスダクトが各ガスダクトの長手方向の延伸部に沿って分散配置されて、そこから放射状に突出している、複数の共鳴ダクトを備えた共鳴装置についての従来技術の構造を示している。

この解決策は、各音響マフラーを介してガスの通路によって発生されたノイズを最小化する一方で、上記共鳴装置の大きい寸法と、上記音響マフラーの抑制チャンバの内部においてそれらによって占有される大きいボリュームとに起因して、小さい冷却コンプレッサの音響マフラーには適用することができない。

各音響マフラーにおいて広い周波数帯域の効率的な減衰をともなって小さいコンプレッサに適用することができる冷却コンプレッサ用の音響マフラーにおける共鳴装置を提供することが、本発明の目的である。

吸気マフラーの寸法の変更を必要としない、上で引用されたようなチューブタイプの共鳴装置を提供することが、さらなる目的である。

共鳴装置の寸法を低減させるのを可能とし、各共鳴装置ダクトにおいてより多くの共鳴装置の設置を可能とする、上で引用されたような装置を提供することが、本発明の他の目的である。

コンプレッサの負荷損失を最小化し、低周波及び高周波の双方において、シリンダの内部のガスの吸気又は圧縮によって引き起こされたパルスのより良好なノイズ減衰を生じさせる、上で引用されたような装置を提供することもまた、本発明の目的である。

上記マフラーが関連しているコンプレッサの電動機について、より高い効率及びより高いパワーをもたらす、上で引用されたような共鳴装置を提供することが、本発明のより具体的な目的である。

本発明のこれらの及び他の目的は、密封シェルの内部に搭載された冷却コンプレッサ用の音響マフラーにおける共鳴装置の提供によって達成される。上記音響マフラーは、抑制チャンバの外部に入口開口を有するとともに抑制チャンバの内部に出口開口を有するガス入口ダクトと、抑制チャンバの内部に入口開口を有するとともに上記抑制チャンバの外部に出口開口を有するガス出口ダクトとを担持する少なくとも１つの抑制チャンバを画定する空洞ボディを備え、上記ガスダクトのそれぞれが、それぞれの長さを有し、それぞれの壁厚を有し、ガス入口及びガス出口ダクトのうちの少なくとも１つは、その長さの少なくとも一部に沿って延在している、複数の共鳴ダクトのそれぞれを担持し、各共鳴ダクトが、ガスダクトのそれぞれの内部に開放している第１の端部と、第１の端部とは反対側にあり第１の端部から離隔された第２の端部とを有し、上記共鳴ダクトのそれぞれは、決定された周波数帯域において、音響マフラーについてある反応インピーダンス及びある消散インピーダンスを定めるように計算された、決定された長さ及び決定された直径を有するように寸法決定されている。

本発明は、本発明の１つの実施形態の一例として与えられた添付された図面に基づいて、以下に説明される。

本発明は、小さい冷却電気器具において使用されるタイプの冷却コンプレッサに搭載された音響マフラーに関連して説明される。冷却コンプレッサは、密封シェル１内に、一端にピストン４を収容し、且つ、シリンダカバー５の内部に、圧縮チャンバ６と選択的な流体連通を行う排気チャンバ（図示せず）を画定するシリンダカバー５によって閉塞された他端を有する、シリンダ３が画定されるシリンダブロック２を有するモータコンプレッサアセンブリを備える。圧縮チャンバ６は、ピストン４の上端部分と、シリンダ３の他端とシリンダカバー５との間に設けられるバルブプレート７との間において、上記バルブプレート７内に設けられて選択的に吸気バルブ８ａ及び排気バルブ８ｂによってそれぞれ閉塞される吸気オリフィス７ａ及び排気オリフィス７ｂを介して、シリンダ３の内部に画定される。

添付された図面に示されるように、コンプレッサによって引き出されてコンプレッサが結合された冷却システムの吸気ライン９から到来するガスは、通常は上記シェル１の内部に設けられてバルブプレート７の吸気オリフィス７ａとの流体連通を保つ吸気音響マフラーを介して、上記シェル１の内部に到達する。

本発明の解決策に適用される音響マフラーは、図３において図示されるような吸気音響マフラーとして本明細書に説明される。音響マフラーは、通常は例えばプラスチック等の低熱伝導率の材料で得られる空洞ボディ１０を備える。空洞ボディ１０は、カバー１２によって密封して閉塞されたベース部分１１を有し、図示しない接着剤、留め具、突出物、干渉等の適切な手段によって、又は、周辺バンドによってそこに保持される。

図によれば、空洞ボディ１０は、一般には互いに一致しているベース部分１１及びカバー１２の部品のそれぞれについて、決定された壁厚を有する。上記空洞ボディ１０は、内部に、抑制チャンバ１３の外部に入口開口２１を有するとともに抑制チャンバ１３の内部に出口開口２２を有するガス入口ダクト２０と、抑制チャンバ１３の内部に入口開口３１を有するとともに抑制チャンバ１３の外部に出口開口３２を有するガス出口ダクト３０とを担持する少なくとも１つの抑制チャンバ１３（図２及び図１１）を画定する。

図１に示される構造において、吸気音響マフラーは、コンプレッサに供給するガスとの流体連通を行い且つコンプレッサが結合された冷却システムの吸気ラインに接続されたその入口開口２１と、コンプレッサの吸気側との流体連通を行い且つ例えばコンプレッサのバルブプレート７の吸気オリフィス７ａに直接接続された出口開口２２とを有するガス入口ダクト２０を有する。各ガスダクト２０、３０は、それぞれの長さとそれぞれの壁厚とを有する。

図４は、ガスダクト２０、３０が、各ガスダクト２０、３０の長さに沿って分散配置されてそこから放射状に突出している複数の共鳴ダクト２５、３５を備えた、共鳴装置の従来技術の構造を示している。上記共鳴ダクト２５、３５のそれぞれは、所定の長さ及び壁厚を有する。この構造において、各共鳴ダクト２５、３５は、ガスダクト２０、３０のそれぞれの内部に開放している第１の端部２５ａ、３５ａと、第１の端部２５ａ、３５ａとは反対側に放射状に離隔された第２の端部２５ｂ、３５ｂとを有する。この構造は、既に上述された欠陥を有する。

本発明によれば、ガス入口ダクト２０及びガス出口ダクト３０のうちの少なくとも１つは、その長さの少なくとも一部に沿って延在している例えば複数のチューブタイプの共鳴ダクト４０のそれぞれを担持する。上記共鳴ダクト４０のそれぞれは、ガスダクト２０、３０のそれぞれの内部に開放している第１の端部４１と、第１の端部４１とは反対側にあり第１の端部４１から離隔された第２の端部４２とを有する。上記共鳴ダクト４０のそれぞれは、決定された周波数帯域において、音響マフラーについてある反応インピーダンス及びある消散インピーダンスを定めるように計算された、決定された長さ及び決定された直径を有するように寸法決定される。

本発明を実施するという意味において、共鳴ダクト４０は、同じ値を持つ直径及び長さによって定められるパラメータのうちの少なくとも１つを有する。

共鳴ダクト４０の寸法は、減衰の意図される結果に応じて、等しいか又は異なっていてもよい。したがって、減衰されるべき周波数帯域を広くすることが望まれる場合には、上記寸法は、等しくなく、それらは異なるか又は僅かに異なるのみである。決定されたより狭い周波数帯において減衰がより大きくなるべき場合には、共鳴ダクト４０は、同じ寸法を有するべきである。

本発明の解決策において、共鳴ダクト４０は、減衰されるべきノイズを発生させる音圧を受けるガスダクト２０、３０のそれぞれの領域に配置される。本発明を実施するという意味において、共鳴ダクト４０は、ガスダクト２０、３０のそれぞれの同じ横断平面にしたがって配置される。上記横断平面は、上記ガスダクト２０、３０の最大音圧の領域を区切る。

例えば、本発明は、音響マフラーを形成する要素（図３に示される音響マフラーのガスダクト、分割要素、又は、空洞ボディ１０のボリューム等）において、１／４又は１／２波長の音響共鳴装置のセットを利用する。共鳴ダクト４０は、ガス流れの通路上での負荷損失を増加させずに、粘性効果によって音波を反射又は消散して、音波の伝播を防止する又は減衰させるために、ガスダクトの壁及び／又は音響マフラーの空洞ボディ１０の内部のボリュームに配置される。

本発明の実施方法によれば、複数の共鳴ダクト４０を担持するガスダクト２０、３０は、減衰されるべき周波数帯域に応じて定められた距離だけ、ガスダクト２０、３０のそれぞれの延伸部に沿って互いに長手方向に離隔されたそれらの第１の端部４１を有する上記共鳴ダクト４０の少なくとも一部を有する。上記離隔は、例えば、ガスダクト２０、３０のそれぞれの延伸部に沿って一定である。

本発明によれば、第２の端部４２は、空洞ボディ１０に対して内部にあるときに、空洞ボディ１０のボリュームの内部における利用可能な空間に応じて、開放又は閉塞することができ、第２の端部４２が開放されるべきより大きい空間を必要とすることから、上記空間がより大きいときに開放する。共鳴ダクト４０の第２の端部４２が、空洞ボディ１０の外部のガスダクト部分に設けられる構造において、上記第２の端部４２は、閉塞されなければならない。

本発明の１つの実施形態において、共鳴ダクト４０の少なくとも一部の第２の端部４２は閉塞される。

ガスダクト２０、３０に適用されるとき、共鳴ダクト４０は、音響エネルギーの一部を反射して局所的にインピーダンスを変化させる。最大様式の圧力の領域において適用されるとき、そのような共鳴ダクト４０は、共鳴効果を低減させて、メインシステムからエネルギー（消散）を取り除くことによって作動する。一般に、共鳴ダクト４０は、それらが同調される周波数における音響マフラーの音響減衰を増加させる。

本発明の１つの実施形態において、共鳴ダクト４０は、これらが適用される音響マフラーの部分と協働するように導入されるか、又は、以下に説明されて図５ａから図９ｃにおいて図示されるように、２つの部片から作ることができる。

音響マフラーボディに適用されるとき、上記共鳴ダクト４０は、直線的又は非直線的であり得る。それらの全ては、互いに平行であるか、又は、例えば、嵌合、接着剤、又は任意の他の適切な固定手段によって固定された小さい溝付きのプレートの形態である共鳴ダクト４０の各セットによって互いに平行でもあり、又は、図１１において図示されるように、例えば上記空洞ボディ１０のベース部分１１の壁厚において、部分的又は一体的に空洞ボディ１０の壁厚に担持される。共鳴ダクト４０が空洞ボディ１０のベース部分１１の壁厚において部分的に画定される構造的な変形例において、そのような共鳴ダクト４０は、空洞ボディ１０の上記ベース部分１１の内面に沿って形成されたそれらの長さの少なくとも一部を有する。各共鳴ダクト４０の横断面は、空洞ボディ１０のベース部分１１の内面の近くにプレート等の閉塞要素を配置することによって完成する。共鳴ダクト４０が空洞ボディ１０の壁厚に完全に形成される場合において、例えば、空洞ボディ１０のベース部分１１の壁厚において、各共鳴ダクト４０は、例えば上記空洞ボディ１０において画定された孔（図示せず）を設けることにより、少なくとも空洞ボディ１０のボリュームの１つの内部まで開放しているそれぞれの第１の端部４１を有する。

共鳴ダクト４０の長さは、減衰されるべき所望の周波数又は周波数帯域を考慮に入れながら計算される。上記共鳴ダクト４０は、以下の関係を用いて、上記周波数帯域に沿って分散配置される。共鳴ダクト４０の長さの差異は、帯域幅及び要求される減衰に依存する。
Ｌ_ｉ＝（Ｃ／４・ｆ_ｉ）＋（８／３π）ａ
（その端部のうちの１つ（第１の端部）が開放しており、他方が閉塞している状態の共鳴ダクト４０）
Ｌ_ｉ＝（Ｃ／２・ｆ_ｉ）＋（１６／３π）ａ
（その端部が開放している状態の共鳴ダクト４０）
ここで、Ｌ_ｉ−ｉ番目（ｉ−ｅｓｉｍａｌ）の共鳴ダクト４０の長さ
ｆ_ｉ−減衰されるべき所望のｉ番目の周波数
Ｃ−ガス中の音速
ａ−共鳴ダクト４０の半径

本発明の共鳴装置は、上記共鳴ダクト４０を用いて広い周波数帯域をもたらすために、他の共鳴ダクト４０のものと非常に近いが異なる周波数においてそれぞれが同調された共鳴ダクト４０のセットを利用する。

本発明の実施方法によれば、共鳴ダクト４０は、例えば、上記共鳴ダクト４０が設けられるガスダクト２０、３０のそれぞれの拡大した壁部分２４、３４に形成された凹部２３、３３のように、ガスダクト２０、３０のそれぞれの隣接する表面部分に固定されて又はそこに沿って形成されて、上記隣接する表面部分によって少なくとも部分的に担持される。図示されていない構造的な形態において、共鳴ダクト４０は、隣接するガスダクト２０、３０に適切な手段によって取り付けられる。

図５ｃ、図７ｃ、図９ｂ、及び図１０ｂにおいて図示される構造的な形態において言及することができるように、上記共鳴ダクト４０のそれぞれの第１の端部４１が、上記ガスダクト２０、３０に形成された貫通孔２６、３６によってガスダクト２０、３０のそれぞれの内部に開放するように、共鳴ダクト４０は、少なくともその長さの部分がガスダクト２０、３０のそれぞれの壁厚に直接形成されている。

これらの本発明の実施形態において、共鳴ダクト４０は、少なくともそれらの長さの部分が２つの部品の相補性によって画定されている。一方は、ガスダクト２０、３０のボディに画定され、他方は管状スリーブ５０により確定され、管状スリーブ５０及び共鳴ダクト４０の画定部分の内部又は外部においてガスダクト２０、３０によって担持される。上記管状スリーブ５０は、壁厚と、ガスダクト２０、３０の隣接する表面と突き合っている表面とを有する。共鳴ダクト４０の横断面は、管状スリーブ５０及びガスダクト２０、３０の隣接する突き合っている表面のそれぞれにおいて部分的に画定される。

ガスダクト２０、３０が管状スリーブ５０を担持する構造的な変形例において、管状スリーブ５０の一部の突き合っている表面とガスダクト４０との間に画定された少なくとも共鳴ダクト４０の長さの一部は、例えば、上記部品に分離している。図５ａから図８ａ及び図１０ａにおいて図示される構造的な変形例において、ガスダクト２０、３０のうちの少なくとも１つは、その壁厚において、少なくとも共鳴ダクト４０の部品を有する管状スリーブ５０を担持する。その横断面の残りを画定する前述の共鳴ダクト４０の相補的な部品は、ガスダクト２０、３０及び管状スリーブ５０の上記部品のうちの他方によって形成される。

これら図示された構造的な変形例において、管状スリーブ５０は、共鳴ダクト４０が設けられる、少なくともガスダクト２０、３０の長手方向の延伸部を囲んでおり、上述されたように、各共鳴ダクト４０は、ガスダクト２０、３０及び管状スリーブ５０の隣接する突き合っている表面のうちの１つに画定されたその横断面の一部を有する。

これらの構造の１つにおいて、上記共鳴ダクト４０のそれぞれは、ガス入口ダクト２０、ガス出口ダクト３０、及び管状スリーブ５０のそれぞれの一部に沿って延在し、図５ａ及び図６ａにおいて図示されるように、螺旋状の配置に設けられるか、又は、図７ａから図１０ｃにおいて図示されるように、管状スリーブ５０及びガスダクト２０、３０のそれぞれの一部の軸に平行な直線的な配置にも設けられる。

これらの構造のために、各共鳴ダクト４０は、少なくともガスダクト２０、３０及び管状スリーブ５０の延伸部の１つに画定された凹部２３、３３、５３を備え、少なくとも上記共鳴ダクト４０の一部を担持する。

図８ａにおいては、各共鳴ダクト４０が管状スリーブ５０の内面に沿って設けられた凹部５３によって画定され、ガスダクト２０、３０の外側の側面に面しており、複数の共鳴ダクト４０を画定するために、上記管状スリーブ５０をそこに搭載しているが、図５ａから図７ａ及び図９ａは、各共鳴ダクト４０がガスダクト２０、３０のそれぞれの外側の側面に沿って延在する凹部２３、３３を備える本発明の構造的な形態を示している。

図９ａから図９ｃの構造において見ることができるように、ガスダクト２０、３０及び管状スリーブ５０の各部分には、凹部２３、３３、５３がそれぞれ設けられ、共鳴ダクト４０の横断面輪郭の一部を画定する。

同封図面における図示によれば、各共鳴ダクト４０は、上記ガスダクト２０、３０の内部を共鳴ダクト４０のそれぞれの内部と連絡する放射状の貫通孔２６、３６のそれぞれを介して上記凹部２３、３３が画定される、閉塞された第２の端部４２と、ガスダクト２０、３０の内部に開放された第１の端部４１とを有する。各放射状の孔２６、３６は、直接の流体連通を維持するために、それぞれの第１の端部４１に沿って配列されている。しかしながら、図示していないが、本発明の概念はまた、共鳴ダクト４０の第２の端部４２が開放している構造を考慮していることが理解されるべきである。

図６ａにおいて図示される他の構造において、各共鳴ダクト４０の第１の端部４１は、音響マフラーボディの内部に面しているガスダクト２０、３０のそれぞれの端部に開放している。

本発明を実施する他の方法において、共鳴ダクト４０は、それらが設けられるガスダクト２０、３０の壁厚に沿って完全に設けられる。図示された解決策において、共鳴ダクト４０は、上記共鳴ダクト４０が形成されるガスダクトのそれぞれの拡大した部分２４、３４の壁厚に形成される。

共鳴ダクト４０がガスダクト２０、３０のそれぞれの長手方向の延伸部を占有する構造のみが図示されたが、本明細書に提示された概念が図示された例に限定されないことが理解されるべきである。各共鳴ダクト４０は、ガスダクト２０、３０のそれぞれの全体の長手方向の延伸部を占有することができ、この延伸部は、減衰されるべき周波数に応じて、上述した方程式から定められる。

本発明の利点の１つは、ガスダクト２０、３０の大きな直径及び不十分なボリュームという構造的な形態に起因するか否かにかかわらず、又は、望ましくない共鳴の存在に起因するか否かにかかわらず、欠陥が生じる離散した周波数又は周波数帯域において、音響マフラーの減衰を増加させることである。

共鳴ダクト４０が、管状の形状であり、（それらが完全に開放された状態でその端部を有する、又は、第１の端部及び第２の端部が閉塞されている）ガスダクト２０、３０及び管状スリーブ５０のそれぞれの部分の延伸部に沿って延在するように画定されていることから、上記共鳴ダクト４０は、より小さい空間を占有し、より多数のそれらがガスダクト２０、３０のそれぞれに用いられるのを可能とする。この特性は、各ガスダクト２０、３０において異なる長さの複数の共鳴ダクト４０の使用を可能とし、従来のヘルムホルツ共鳴装置が用いられたときでは不可能であった、いくつかの周波数又はより広い周波数帯域の減衰を可能とする。

共鳴ダクト４０の螺旋形状は、知られている従来技術の減衰要素を用いては得られない、短いガスダクト２０、３０において低周波の減衰を可能とする。

他の大きな利点は、製造許容誤差及び操作上の温度変化に対する過敏性の低さである。本発明の共鳴ダクト４０の配置では、いったん共鳴ダクト４０が異なる長さを有することができると、完全な同調は必要ではなく、作動周波数の重複を生じさせる。重複要因は、共鳴ダクト４０の長さ及び直径の差異に依存する。

上述された技術は、任意の周波数帯域において音響マフラーの減衰を増加させるのを許容し、上記マフラーの幾何形状が簡略化され、共鳴ダクトの直径を増加させることによってそれらの効率を向上させ、単一ボリューム又は抑制チャンバとともに音響マフラーを使用するのを可能とする。

各共鳴ダクト４０の直径及びそれぞれの横断面の形状は、製造プロセス並びに要求される減衰及び寸法にしたがって選択することができる。２ｍｍまで又はそれ以上に直径を定義することにより、完全に消散するか（より大きい直径）完全に反応するか（２ｍｍまでの直径）で共鳴ダクトの減衰挙動を定める。

図１２及び図１３の図示によれば、得られたノイズ減少は、本発明の共鳴装置を用いた音響マフラーの応答において、約５ｄＢから約２０ｄＢまで到達することができる。図１２は、１個から４個までの共鳴装置を有する音響マフラーを用いて得られた減少ノイズ曲線を示しており、図１３は、共鳴装置を用いない従来技術の減少ノイズ曲線との関係において、図１２のグラフに示されている、４個の共鳴装置を用いて得られた結果のみを示している。

他の利点は以下の通りである。すなわち、マフラーの幾何形状の簡略化、製造許容誤差に対する過敏性の低さ、コンプレッサのエネルギー効率の向上、及び、マフラーサイズの低減。

本発明の特有の特徴は、本発明にしたがって各特徴が他の特徴と組み合わされるので、便宜のみのために添付図面の図に示されている。代替の実施形態は、当業者によって可能な限り認識され、特許請求の範囲内で含まれるべきであることが意図される。したがって、上述した記述は、例示であり、本発明の特許される範囲を限定しないように理解されるべきである。全ての明白な変更及び修飾が、添付された特許請求の範囲によって定義された範囲内にある。

特に上記冷却コンプレッサの吸気ラインに設けられる音響マフラーを担持するコンプレッサの縦断面図を概略的に且つ部分的に示している。 コンプレッサの吸気ラインを概略的に示しており、実線でガスの流れ方向を示し、破線でノイズ伝播方向を示している。 図１において図示された音響マフラー構造の分解斜視図を概略的に示している。 音響マフラーのガス伝送チューブ構造の斜視図を概略的に示しており、従来の共鳴装置を示している。 管状スリーブに搭載されてそこから離隔されるべき状態で、本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造の斜視図を概略的に示している。 管状スリーブに搭載されてそこから離隔されるべき状態で、本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造の斜視図を概略的に示している。 図５ｂにおいて図示されたガス伝送チューブの縦断面図を概略的に示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの代替構造の斜視図を概略的に且つ図５ａにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの代替構造の斜視図を概略的に且つ図５ｂにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの代替構造の縦断面図を概略的に且つ図５ｃにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の斜視図を概略的に且つ図５ａにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の斜視図を概略的に且つ図５ｂにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の縦断面図を概略的に且つ図５ｃにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の代替構造の斜視図を概略的に且つ図５ａにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の代替構造の斜視図を概略的に且つ図５ｂにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の代替構造の縦断面図を概略的に且つ図５ｃにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の構造的な形態の斜視図を概略的に示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の構造的な形態の縦断面図を概略的に示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの他の構造的な形態の、図９ｂの線ＩＸ−ＩＸによる横断面図を概略的に示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の斜視図を概略的に且つ図９ａにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の縦断面図を概略的に且つ図９ｂにおいて図示されたように示している。 本発明の共鳴装置を有するガス伝送チューブの構造的な変形例の、図１０ｂの線Ｘ−Ｘによる横断面図を概略的に且つ図９ｃにおいて図示されたように示している。 本発明にしたがって組み立てられた異なる共鳴装置が設けられた音響マフラーの断面図を概略的に示している。 音響マフラーの従来技術の構造を用いて得られた減衰曲線（破線）と、本発明の４つの異なる共鳴装置において、決定された量の共鳴装置を含む配置のそれぞれを用いて得られた減衰曲線（実線）とを示すグラフを概略的に示している。 図１２のグラフを概略的に示しているが、音響マフラーの従来技術の構造を用いて得られた減衰曲線（破線）と、４個の共鳴装置を含む本発明の共鳴装置を用いて得られた減衰曲線（実線）とを図示している。

Claims (21)

1. 密封シェル（１）の内部に搭載された冷却コンプレッサに使用すべく構成された、共鳴装置を含む音響マフラーであって、
   前記音響マフラーが、少なくとも１つの抑制チャンバ（１３）を画定する空洞ボディ（１０）を備え、該抑制チャンバ（１３）が、抑制チャンバ（１３）の外部に入口開口（２１）を有するとともに抑制チャンバ（１３）の内部に出口開口（２２）を有するガス入口ダクト（２０）と、抑制チャンバ（１３）の内部に入口開口（３１）を有するとともに前記抑制チャンバ（１３）の外部に出口開口（３２）を有するガス出口ダクト（３０）とを担持し、各前記ガスダクト（２０、３０）が、それぞれの長さを有し、かつそれぞれの壁厚を有しており、
   ガス入口及びガス出口ダクト（２０、３０）のそれぞれが、その長さの少なくとも一部に沿って延在している、異なる長さの複数の共鳴ダクト（４０）を担持し、各共鳴ダクト（４０）が、ガスダクト（２０、３０）のそれぞれの内部に開放している第１の端部（４１）と、第１の端部（４１）とは反対側にあり第１の端部（４１）から離隔された第２の端部（４２）とを有し、前記共鳴ダクト（４０）のそれぞれが、決定された周波数帯域において、音響マフラーについてある反応インピーダンス及びある消散インピーダンスを定めるように計算された、決定された長さ及び決定された直径を有するように寸法決定されており、
   各共鳴ダクト（４０）が、ガスダクト（２０、３０）の軸に関して螺旋状の配置で、ガスダクト（２０、３０）のそれぞれにおける共鳴ダクトと隣接する表面部分により、少なくとも部分的に担持されていることを特徴とする、前記音響マフラー。
2. 各共鳴ダクト（４０）の長さの少なくとも一部が、各ガスダクト（２０、３０）の壁厚に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
3. ガスダクト（２０、３０）が、その延伸部の少なくとも一部に沿って、壁厚を有する管状スリーブ（５０）を担持し、共鳴ダクト（４０）の少なくとも一部が、管状スリーブ（５０）の壁厚に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
4. 管状スリーブ（５０）が、各ガスダクト（２０、３０）に対して内部及び外部の位置の１つを占有していることを特徴とする、請求項３に記載の音響マフラー。
5. ガスダクト（２０、３０）が、その延伸部の少なくとも一部に沿って、管状スリーブ（５０）を担持し、該管状スリーブ（５０）が、壁厚及びガスダクト（２０、３０）の隣接する表面と向かい合っている表面を有し、共鳴ダクト（４０）の長さの少なくとも一部が、管状スリーブ（５０）及びガスダクト（２０、３０）の向かい合っている表面の間に画定されることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
6. 共鳴ダクト（４０）の横断面が、管状スリーブ（５０）及びガスダクト（２０、３０）の隣接する向かい合っている表面のそれぞれに部分的に画定されることを特徴とする、請求項５に記載の音響マフラー。
7. 各共鳴ダクト（４０）が、管状スリーブ（５０）の向かい合っている表面とガスダクト（２０、３０）の延伸部とのうちの少なくとも１つに形成された凹部（２３、３３、５３）によって画定されることを特徴とする、請求項６に記載の音響マフラー。
8. 管状スリーブ（５０）が、各ガスダクト（２０、３０）に対して内部及び外部の位置の１つを占有していることを特徴とする、請求項５に記載の音響マフラー。
9. 共鳴ダクト（４０）の少なくとも一部が、減衰されるべきノイズを発生させる音圧を受ける各ガスダクト（２０、３０）の領域に配置されたそれぞれの第１の端部（４１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
10. 共鳴ダクト（４０）の少なくとも一部が、空洞ボディ（１０）の内部に開放しているそれぞれの第１の端部（４１）を有することを特徴とする、請求項９に記載の音響マフラー。
11. 共鳴ダクト（４０）の少なくとも一部が、ガスダクト（２０、３０）の内部に開放しているそれぞれの第１の端部（４１）を有し、第１の端部（４１）が、前記ガスダクト（２０、３０）に設けられて前記第１の端部（４１）と流体連通を行う放射状の孔（２６、３６）のそれぞれを介して設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の音響マフラー。
12. 共鳴ダクト（４０）の第１の端部（４１）が、各ガスダクト（２０、３０）と同じ横断平面にしたがって配置されており、前記横断平面が、前記ガスダクト（２０、３０）の最大音圧の領域を区切ることを特徴とする、請求項１１に記載の音響マフラー。
13. 各共鳴ダクト（４０）の第２の端部（４２）が閉塞されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
14. 各共鳴ダクト（４０）の第２の端部（４２）が開放されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
15. 共鳴ダクト（４０）の少なくとも一部の第１の端部（４１）が、減衰されるべき周波数帯域に応じて定められた距離だけ互いに長手方向に離隔されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
16. 共鳴ダクト（４０）の第１の端部（４１）の間の長手方向の離隔が一定であることを特徴とする、請求項１５に記載の音響マフラー。
17. 共鳴ダクト（４０）が、同じ値を持つ直径及び長さによって定められるパラメータのうちの少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
18. 音響マフラーの空洞ボディ（１０）が、壁厚を有し、かつ少なくとも１つの共鳴ダクト（４０）を内部に担持し、該共鳴ダクト（４０）が、各ガスダクト（２０、３０）の内部に開放している第１の端部（４１）と、第１の端部（４１）とは反対側にあり第１の端部（４１）から離隔された第２の端部（４２）とを有し、前記共鳴ダクト（４０）のそれぞれが、決定された周波数帯域において、音響マフラーについてある反応インピーダンス及びある消散インピーダンスを定めるように計算された、決定された長さ及び決定された直径を有するように寸法決定されていることを特徴とする、請求項１に記載の音響マフラー。
19. 各共鳴ダクト（４０）が、空洞ボディ（１０）の隣接する表面部分によって少なくとも部分的に担持されていることを特徴とする、請求項１８に記載の音響マフラー。
20. 各共鳴ダクト（４０）の長さの少なくとも一部が、空洞ボディ（１０）の壁厚に形成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の音響マフラー。
21. 共鳴ダクト（４０）が、直線的であることを特徴とする、請求項１９に記載の音響マフラー。

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