(57)【要約】【課題】より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、冷凍機における騒音を良好に減衰させる。【解決手段】冷凍機１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、圧縮機１０１により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１０２と、凝縮器１０２により凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器１０３と、圧縮機１０１、凝縮器１０２および蒸発器１０３を接続する複数の配管（冷媒配管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃおよびホットガスバイパス配管１０９）と、複数の配管のうち、ガス流体が流れるガス流体配管としてのホットガスバイパス配管１０９に設けられた音響ダンパ１Ａとを備える。音響ダンパ１Ａは、ホットガスバイパス配管１０９で発生する空気振動を取り込む通路を形成するハウジング（音響ダンパ本体）と、所定のばね定数を有し、通路を閉塞する端部板の内面に取り付けられて空気振動により振動する振動部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機、前記凝縮器および前記蒸発器を接続する複数の配管と、
複数の前記配管のうち、ガス流体が流れるガス流体配管および前記圧縮機の吐出配管の少なくともいずれか一つに設けられた音響ダンパと、
を備え、
前記音響ダンパは、
前記配管で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、
所定のばね定数を有し、前記通路を閉塞する端部板の内面に取り付けられて前記空気振動により振動する振動部と、
を有することを特徴とする冷凍機。
【請求項２】
前記音響ダンパが設けられる前記ガス流体配管は、前記蒸発器から前記凝縮器へと前記冷媒をバイパスさせるホットガスバイパス配管であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍機。
【請求項３】
前記振動部は、前記音響ダンパ本体に取り付けられ、前記通路と連通する空洞が内部に形成された蛇腹形状をなし、
前記端部板は、前記振動部に取り付けられ、前記空洞および前記通路を閉塞する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍機。
【請求項４】
前記音響ダンパは、前記振動部を介して前記端部板に取り付けられ、前記通路内で振動自在な振動板をさらに有し、
前記振動部は、前記端部板の内面と前記振動板との間に設けられた複数の弾性部材を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍機。
【請求項５】
前記弾性部材は、多角錐台形を連続して重ねた形状であることを特徴とする請求項４に記載の冷凍機。
【請求項６】
前記所定のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍機。
【請求項７】
前記振動部は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響ダンパを備えた冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動発生源で発生する振動を減衰させる装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を減衰させるために、燃焼器よりも上流側において空気供給部、燃料供給部および希釈剤供給部に結合された複数の４分の１波長共振器と、共振器を調整する制御装置とを備えたガスタービンシステムが開示されている。このガスタービンシステムでは、４分の１波長共振器が可変形状共振器とされており、燃焼器内の圧力振動を圧力センサによって検出し、検出した圧力に基づいて、可変形状共振器の形状を調整することで、所望の周波数の振動を減衰させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５２９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、振動発生源としては、上記特許文献１に記載されたガスタービンの燃焼器以外に、圧縮機、凝縮器および蒸発器を備えた冷凍機がある。冷凍機では、圧縮機が作動するとき、ブレードの動きやディフューザの羽根の枚数等に応じて周期的な流量変動が生じ、圧力脈動による騒音、いわゆるＮＺ音が発生する。ＮＺ音の発生は、特定の周波数特性となる性質がある。そして、ＮＺ音が冷凍機の配管における流体音と共鳴し、騒音が増幅されることがある。そのため、ＮＺ音と配管における流体音との共鳴を抑制することが求められる。
【０００５】
そこで、冷凍機の配管に、上記特許文献１に記載のような減衰装置、すなわち音響ダンパを取り付け、所望の周波数の振動を減衰させることが考えられる。しかしながら、所望の周波数の振動について減衰を狙うためには、音響ダンパの波長管の長さでチューニング周波数が決定されることから、上記特許文献１に記載のガスタービンシステムのように、可変形状型の音響ダンパを採用する等、音響ダンパの構造が複雑になりがちである。さらに、振動を良好に減衰させるためには、音響ダンパの体積が大きくなりやすい。その結果、音響ダンパを取り付けるためのスペースが不足しがちとなる。したがって、より簡易な構成で小型の音響ダンパが求められる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、冷凍機における騒音を良好に減衰させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器および前記蒸発器を接続する複数の配管と、複数の前記配管のうち、ガス流体が流れるガス流体配管および前記圧縮機の吐出配管の少なくともいずれか一つに設けられた音響ダンパと、を備え、前記音響ダンパは、前記配管で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、所定のばね定数を有し、前記通路を閉塞する端部板の内面に取り付けられて前記空気振動により振動する振動部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、所定のばね定数を有する振動部によって音響ダンパの振動を吸収し、音響ダンパの音響の境界条件を変化させることができる。それにより、音響ダンパの共鳴周波数の固有値を変化させることができるため、冷凍機のガス流体が流れるガス流体配管、圧縮機の吐出配管における所望の周波数の流体音を音響ダンパで良好に減衰させることが可能となる。したがって、ガス流体配管、圧縮機の吐出配管における流体音と圧縮機で発生するＮＺ音との共振を抑制することができる。また、音響ダンパの共鳴周波数の固有値を変化させることで、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパについて小型化を図ることが可能となる。したがって、本発明によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、冷凍機における騒音を良好に減衰させることができる。
【０００９】
また、前記音響ダンパが設けられる前記ガス流体配管は、前記蒸発器から前記凝縮器へと前記冷媒をバイパスさせるホットガスバイパス配管であることが好ましい。この構成により、蒸発器と凝縮器との間のホットガスバイパス配管における流体音を、良好に減衰させることができる。
【００１０】
また、前記振動部は、前記音響ダンパ本体に取り付けられ、前記通路と連通する空洞が内部に形成された蛇腹形状をなし、前記端部板は、前記振動部に取り付けられ、前記空洞および前記通路を閉塞する、ことが好ましい。この構成により、蛇腹形状の振動部を、通路を閉塞する端部板と共に空気振動によって振動させることができる。すなわち、音響ダンパで空気振動が共鳴する際に、振動部が振動し、端部板が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパの音響境界条件を変化させることができる。
【００１１】
また、前記音響ダンパは、前記振動部を介して前記端部板に取り付けられ、前記通路内で振動自在な振動板をさらに有し、前記振動部は、前記端部板の内面と前記振動板との間に設けられた複数の弾性部材を有する、ことが好ましい。この構成により、通路内に配置された振動板と共に複数の弾性部材を有する振動部を空気振動により振動させることができる。すなわち、音響ダンパで空気振動が共鳴する際に、振動部が振動し、振動板が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパの音響境界条件を変化させることができる。
【００１２】
また、前記弾性部材は、多角錐台形を連続して重ねた形状であることが好ましい。この構成により、振動部のばね定数を容易に調整することができ、かつ振動部を簡易な構成とすることができる。
【００１３】
また、前記所定のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下であることが好ましい。この構成により、比較的小さな負荷の作用により、振動部を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動部を変形させて振動を吸収させることができる。  
【００１４】
また、前記振動部は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有することが好ましい。この構成により、振動部を積層造形によって形成することで、所定のばね定数を有する振動部を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる冷凍機を示す概略構成図である。
【図２】図２は、音響ダンパを模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、第１実施形態にかかる音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。
【図５】図５は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、振動部の具体例を示す説明図である。
【図７】図７は、第２実施形態にかかる冷凍機が備える音響ダンパを模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、図７に示す音響ダンパの振動部の具体例を示す説明図である。
【図９】図９は、図８に示す振動部の要部の具体例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる冷凍機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかる冷凍機を示す概略構成図である。第１実施形態にかかる冷凍機１００は、例えばビルや工場等の温度、湿度などを調整する空調設備、あるいは、冷凍室を冷却する空調設備の一部である。冷凍機１００は、設置されているビルや工場、冷凍室に冷たい水または空気を供給し、設置されているビルや工場、冷凍室を冷却する装置である。冷凍機１００は、圧縮機１０１と、凝縮器１０２と、蒸発器１０３と、中間冷却器１０４とを有する。
【００１８】
圧縮機１０１と凝縮器１０２とは、冷媒が流通される冷媒配管１０６ａ（吐出配管）により連通されている。また、凝縮器１０２と蒸発器１０３とは、冷媒が流通される冷媒配管１０６ｂにより連通されている。中間冷却器１０４は、冷媒配管１０６ｂに介在されている。また、蒸発器１０３と圧縮機１０１とは、冷媒が流通される冷媒配管１０６ｃにより連通されている。すなわち、圧縮機１０１、凝縮器１０２、蒸発器１０３、および中間冷却器１０４は、冷媒配管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを介して冷媒を循環させる循環経路１０６に設けられている。また、冷媒配管１０６ｂの経路中には、中間冷却器１０４の上流側にホットガスバイパス弁１０７が設けられ、下流側にホットガスバイパス弁１０８が設けられている。さらに、凝縮器１０２と蒸発器１０３とは、循環経路１０６を介さず蒸発器１０３から凝縮器１０２へと高温の冷媒ガスをバイパスして供給するホットガスバイパス配管１０９が設けられている。また、ホットガスバイパス配管１０９には、冷媒ガスの流量を調整するための調整弁１１０が設けられている。
【００１９】
圧縮機１０１は、羽根車の回転運動によって冷媒を圧縮するターボ圧縮機として構成されている。すなわち、冷凍機１００は、いわゆるターボ冷凍機である。ターボ圧縮機としての圧縮機１０１は、電動機１１１によって駆動される圧縮部１１２を有している。圧縮部１１２には、電動機１１１により回転駆動される羽根車を同軸上に２つ備えた２段圧縮や、電動機１１１により回転駆動される羽根車を１つ備えた単段圧縮の方式がある。圧縮部１１２が２段圧縮の場合、蒸発器１０３から圧縮機１０１へ送られる気相の冷媒は、１段目の圧縮部で圧縮された後、２段目の圧縮部でさらに圧縮され、圧力と温度とが上昇しつつ冷媒配管１０６ａを介して凝縮器１０２へ送られる（吐出される）。一方、圧縮部１１２が単段圧縮の場合、蒸発器１０３から圧縮機１０１へ送られる気相の冷媒は、圧縮部１１２にて圧縮され、圧力と温度とが上昇しつつ冷媒配管１０６ａを介して凝縮器１０２へ送られる。
【００２０】
凝縮器１０２は、冷媒冷却流体（例えば、水）が供給される冷却水配管１２１が接続されている。圧縮機１０１から凝縮器１０２に送られる気相の冷媒は、冷却水配管１２１により供給される冷媒冷却流体と熱交換して凝縮し、すなわち、冷媒冷却流体に熱を捨てて液化し、冷媒配管１０６ｂを介して蒸発器１０３へ送られる。冷却水配管１２１には、ポンプ１２２と冷却水供給部１２３が設けられている。ポンプ１２２は、冷却水配管１２１内の冷却水を循環させる。冷却水供給部１２３は、冷却水配管１２１に冷却水を供給し、冷媒と熱交換した冷却水を回収する。
【００２１】
蒸発器１０３は、冷却媒体（本実施形態では水）が供給される冷水配管１３１が接続されている。凝縮器１０２から蒸発器１０３に送られる液相の冷媒は、冷水配管１３１により供給される冷却媒体と熱交換して蒸発する。この過程で、水は、液相の冷媒に熱を捨てて温度が低下する。これにより水は、冷水となる。そして、水と熱交換した液相の冷媒は、蒸発して気相の冷媒となり、冷媒配管１０６ｃを介して圧縮機１０１へ送られる。冷水配管１３１には、ポンプ１３２と冷水消費部１３４が設けられている。ポンプ１３２は、冷水配管１３１内の水（冷水）を循環させる。冷水消費部１３４は、冷水配管１３１に冷水を供給し、冷媒と熱交換し冷却された冷水を回収する。冷水消費部１３４は、回収した冷水を利用し、図示しない空調設備が設置されている設備の空気を冷却する。なお、冷却媒体には、水以外の流体も用いることができる。
【００２２】
中間冷却器１０４は、凝縮器１０２において液化された後、ホットガスバイパス弁１０７を通過した冷媒を液相とガス相とに分離するものである。さらに、中間冷却器１０４は、凝縮器１０２と蒸発器１０３との間に一定の圧力差を保持すると共に、液相の冷媒の一部を蒸発させて蒸発器１０３での潜熱の増大を図るものである。また、中間冷却器１０４は、凝縮器１０２にて凝縮し切れなかった気相の冷媒と、液相の冷媒とが気液二相流流体として導入され、この気相の冷媒と液相の冷媒とを分離する気液分離器として機能するものであり、分離された気相の冷媒は圧縮機１０１へ送られ、液相の冷媒はホットガスバイパス弁１０８へ送られる。ホットガスバイパス弁１０８を通過した冷媒は蒸発器１０３に送られる。
【００２３】
ホットガスバイパス弁１０７は、凝縮器１０２で液化された冷媒を膨張させる機構である。具体的には、冷媒を凝縮圧から中間圧まで減圧させる。ホットガスバイパス弁１０７で減圧された冷媒は、中間冷却器１０４に供給される。
【００２４】
ホットガスバイパス弁１０８は、中間冷却器１０４を通過した液体の冷媒（飽和液冷媒）を膨張させる機構である。具体的には、冷媒を中間圧から蒸発圧まで減圧させる。ホットガスバイパス弁１０７で減圧された冷媒は、中間冷却器１０４に供給される。
【００２５】
冷凍機１００は、以上のような構成である。なお、冷凍機１００は、上記構成に限定されない。冷凍機１００は、圧縮機１０１と、凝縮器１０２と、蒸発器１０３とを備えていればよく、その配管構成、ポンプの配置、ホットガスバイパス弁の配置等は、種々の配置とすることができる。
【００２６】
次に、第１実施形態にかかる冷凍機１００の要部について説明する。冷凍機１００では、圧縮機１０１が作動するとき、ブレードの動きやディフューザの羽根の枚数等に応じて、周期的な流量変動が生じ、圧力脈動による騒音、いわゆるＮＺ音が発生する。ＮＺ音の発生は、特定の周波数特性となる性質がある。そして、ＮＺ音が冷凍機１００の循環経路１０６に含まれる各配管における流体音と共鳴し、騒音が増幅されることがある。そのため、ＮＺ音と各配管における流体音との共鳴を抑制することが求められる。
【００２７】
そこで、冷凍機１００は、上記構成に加えて、循環経路１０６に含まれる各配管のうち、冷媒ガス（ガス流体）が流れるものに設けられた音響ダンパ１Ａを備えている。音響ダンパ１Ａは、サイドブランチ型の音響ダンパである。
【００２８】
図２は、音響ダンパを模式的に示す説明図である。本実施形態において、音響ダンパ１Ａは、図１および図２に示すように、ホットガスバイパス配管１０９の外面に取り付けられている。音響ダンパ１Ａは、振動発生源としてのホットガスバイパス配管１０９の外側において、ホットガスバイパス配管１０９の延在方向である軸方向に沿って延びる音響ダンパ本体としてのハウジング２を有している。ハウジング２は、直管型に形成されてホットガスバイパス配管１０９の外面に接着される。音響ダンパ本体としてのハウジング２は、いわゆる４分の１波長管である。
【００２９】
音響ダンパ１Ａは、ハウジング２の内部に音響部を構成する通路３が形成されている。通路３は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口（図示省略）として構成されている。入口は、ホットガスバイパス配管１０９の外面に向けて開口して設けられている。そして、ホットガスバイパス配管１０９は、入口が向く位置において、内側を流れる冷媒ガスによる空気振動（圧力波）を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔を介して入口から通路３内に空気振動が取り込まれる。また、第１実施形態において、通路３は、他端が開口している。
【００３０】
第１実施形態において、音響ダンパ１Ａは、振動部５０と、端部板５２とを備えている。振動部５０は、ハウジング２のホットガスバイパス配管１０９に接する側とは反対側の面に固定される。また、振動部５０は、内部に空洞５（図５参照）を有し、ハウジング２の通路３と空洞５とが連通している。これにより、通路３内に取り込まれた空気振動は、空洞５に伝搬する。端部板５２は、所定の剛性を有する素材により形成され、振動部５０のハウジング２と接する側の面とは反対側の面に取り付けられる。これにより、端部板５２は、空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端として構成されている。
【００３１】
図３は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。振動部５０は、弾性変形可能な素材により形成される。振動部５０のばね定数は、図３に示すように、少なくとも荷重が作用し始める領域Ａにおいて、比較的に小さな値となるように、すなわち小さな荷重で弾性変形するように設定されている。それにより、振動部５０は、ホットガスバイパス配管１０９から空気振動が伝達されると、微小な振動による小さな荷重で変形することになる。その結果、微小振動に対応して振動部５０を変形させ、振動を良好に吸収し、後述するように共鳴周波数における音圧レベルを低減させることが可能となる。領域Ａにおける振動部５０のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下である。なお、図３では、振動部５０は、領域Ａよりもさらに大きな荷重が作用する領域Ｂにおいては、領域Ａよりも大きなばね定数を有する例を示しているが、これに限られるものではなく、領域Ａと同程度であってもよい。振動部５０のばね定数の非線形特性は、例えば、振動部５０のヤング率、密度、板厚等によって調整することができる。また、図３においては、領域Ａ、Ｂの荷重変位特性を線形特性で描いているが、領域Ａ、Ｂともに、非線形特性であってもよい。
【００３２】
以上より、音響ダンパ１Ａは、ホットガスバイパス配管１０９において冷媒ガスが流通する際、この冷媒ガスによる空気振動（圧力波）が、ホットガスバイパス配管１０９の貫通孔を通過して音響部を構成する通路３内に取り込まれる。そして、通路３を伝搬した空気振動が振動部５０の内部に形成された空洞５を伝搬し、通路３の一端に形成された入口と端部板５２を取り付けることにより形成される終端との間で伝搬した空気振動が共鳴しホットガスバイパス配管１０９内の圧力変動が減衰される。
【００３３】
このような振動部５０および端部板５２がハウジング２の外面に取り付けられることにより、図２に示すように、ハウジング２の外側において、ばねとダンパとを有する仮想的な振動吸収構造が形成されることになる。これにより、音響ダンパ１Ａでホットガスバイパス配管１０９からの空気振動が共鳴する際に、振動部５０が振動し、端部板５２が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパ１Ａの音響境界条件を変化させることができる。すなわち、振動部５０および端部板５２により振動が吸収されることで、音響ダンパ１Ａの共鳴周波数の固有値を変化させることができ、共鳴周波数における音圧レベルを低減させることができる。
【００３４】
図４は、第１実施形態にかかる音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。図４において、実線は、音響ダンパ１Ａの共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示し、破線は、比較例として振動部５０を有さない音響ダンパの共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示している。図示するように、比較例の音響ダンパでは、共鳴周波数である点Ｐ１において音圧レベルがピークとなる。一方、実施形態の音響ダンパ１Ａでは、振動部５０および端部板５２による振動吸収構造により、２つの点Ｐ２、Ｐ３が共鳴周波数となり、この点Ｐ２、Ｐ３では、点Ｐ１に比べて音圧レベルのピークが小さくなる。このように、音響ダンパ１Ａは、比較例の音響ダンパに比べて、共鳴周波数における音響レベルを低下させることができる。言い換えると、同じ周波数帯の振動を減衰させる際に、音響ダンパ１Ａのサイズをより小さく、すなわちハウジング２で形成される４分の１波長管の長さを短くすることができる。本実施形態では、比較例に対して、音響ダンパ１Ａのサイズ（４分の１波長管の長さ）を概ね半分程度とすることが可能である。
【００３５】
次に、振動部５０の具体的な構成について図５および図６を参照しながら説明する。図５は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図であり、図６は、振動部の具体例を示す説明図である。
【００３６】
以下の説明では、振動部５０について、音響ダンパ１Ａのハウジング２に取り付けられる面を「下面５５」と称し、下面５５と反対側に位置する面を「上面５６」と称する。振動部５０は、主として、下面５５と上面５６との間を延びる方向に沿って振動、すなわち荷重が加わることになる。振動部５０は、下面５５および上面５６が荷重作用方向に対して直交する方向に延びる開口である。なお、下面５５および上面５６は、少なくとも、下面５５がハウジング２の外面に沿った形状でさえあればよい。
【００３７】
図６に示すように、振動部５０は、内部に空洞５が形成され、下面５５から上面５６に向かう方向に沿って蛇腹形状をなす弾性体であり、所定の非線形特性のばね定数を有する。より詳細には、振動部５０は、下面５５側においてハウジング２の外面に取り付けられ、互いに向かい合う一対の壁部５０Ａ、５０Ｂを有する。なお、図６においては、振動部５０の内部の構造を示すため、一方の壁部５０Ｂと対向する他方の壁部５０Ｂの記載を省略している。振動部５０は、一対の壁部５０Ａ、５０Ｂにより囲まれた内部が空洞５とされている。一対の壁部５０Ａ、５０Ｂは、図６に示すように、中途に屈曲部５０Ｃを有しており、ハウジング２から屈曲部５０Ｃ側に向かうにつれて互いに接近し、屈曲部５０Ｃからハウジング２とは反対方向に向かうにつれて互いに離間する。その結果、振動部５０は、互いに向かい合う一対の壁部５０Ａ、５０Ｂが、屈曲部５０Ｃで屈曲する蛇腹形状を呈する。なお、振動部５０は、互いに向かい合う一対の壁部５０Ａ、５０Ｂが複数の屈曲部５０Ｃを有するものであってもよい。
【００３８】
振動部５０は、下面５５が開口しており、下面５５側においてハウジング２に固定される。したがって、ハウジング２の内部に形成された通路３と振動部５０の内部に形成された空洞５とは連通している。また、上面５６に端部板５２が取り付けられることにより、空気振動の伝搬の下流側が閉塞される。つまり、振動部５０の空洞５は、音響ダンパ１Ａの空気振動の伝搬経路の一部であり、振動部５０のハウジング２と接する側と反対側の面に端部板５２が取り付けられることで、空気振動の伝搬経路の下流側が閉塞される。
【００３９】
なお、本実施形態に係る振動部５０の形成方法は特に制限されないが、一例には、１種以上の材料からなる連続層を堆積する所謂積層造形によって形成されることが望ましい。この場合、振動部５０は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。
【００４０】
音響ダンパ１Ａは、以上のような構成である。ホットガスバイパス配管１０９からハウジング２の通路３へ空気振動が伝搬されると、空気振動は、通路３および空洞５内を伝搬し、伝搬経路の下流側を閉塞する端部板５２に至る。そのため、端部板５２には、空気振動に起因した荷重が作用する。端部板５２に荷重が作用することで、一対の壁部５０Ａ、５０Ｂが蛇腹形状に形成された振動部５０が屈曲部５０Ｃを基点として弾性変形し、振動部５１がハウジング２の図６中の上下方向に変位する（弾性変形を繰り返す）。つまり、空気振動によって端部板５２と振動部５０とが共に振動する。第１実施形態では、振動部５０を内部に空洞５を有する蛇腹形状として形成することで、図６に示すように、振動部５０のばね定数を小さくすることができる。振動部５０は、所定の非線形特性のばね定数を有するため、小さい荷重で変形することができる。
【００４１】
以上説明したように、第１実施形態にかかる冷凍機１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、圧縮機１０１により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１０２と、凝縮器１０２により凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器１０３と、圧縮機１０１、凝縮器１０２および蒸発器１０３を接続する複数の配管（冷媒配管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃおよびホットガスバイパス配管１０９）と、複数の配管のうち、ガス流体が流れるガス流体配管としてのホットガスバイパス配管１０９に設けられた音響ダンパ１Ａと、を備え、音響ダンパ１Ａは、ホットガスバイパス配管１０９で発生する空気振動を取り込む通路３を形成するハウジング２（音響ダンパ本体）と、所定のばね定数を有し、通路３を閉塞する端部板５２の内面に取り付けられて空気振動により振動する振動部５０と、を有する。
【００４２】
この構成により、所定のばね定数を有する振動部５０によって音響ダンパ１Ａの振動を吸収し、音響ダンパ１Ａの音響の境界条件を変化させることができる。それにより、音響ダンパ１Ａの共鳴周波数の固有値を変化させることができるため、冷凍機１００のホットガスバイパス配管１０９における所望の周波数の流体音を音響ダンパ１Ａで良好に減衰させることが可能となる。したがって、ホットガスバイパス配管１０９における流体音と圧縮機１０１で発生するＮＺ音との共振を抑制することができる。また、音響ダンパ１Ａの共鳴周波数の固有値を変化させることで、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパ１Ａについて小型化を図ることが可能となる。したがって、第１実施形態によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパ１Ａにより、冷凍機１００における騒音を良好に減衰させることができる。
【００４３】
また、振動部５０は、ハウジング２に取り付けられ、通路３と連通する空洞５が内部に形成された蛇腹形状をなし、端部板５２は、振動部５０に取り付けられ、空洞５および通路３を閉塞する。この構成により、蛇腹形状の振動部５０を、通路３を閉塞する端部板５２と共に空気振動によって振動させることができる。すなわち、音響ダンパ１Ａで空気振動が共鳴する際に、振動部５１が振動し、端部板５２が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパ１Ａの音響境界条件を変化させることができる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる冷凍機について説明する。第２実施形態にかかる冷凍機は、第１実施形態にかかる冷凍機１００の音響ダンパ１Ａに代えて、音響ダンパ１Ｂを有している。第２実施形態にかかる冷凍機の他の構成は、第１実施形態にかかる冷凍機１００と同じであるため、図示および説明を省略する。
【００４５】
図７は、第２実施形態にかかる冷凍機が備える音響ダンパを模式的に示す説明図であり、図８は、図７に示す音響ダンパの振動部の具体例を示す説明図であり、図９は、図８に示す振動部の要部の具体例を示す説明図である。図７に示す音響ダンパ１Ｂは、第１実施形態にかかる音響ダンパ１Ａと同様に、冷凍機１００のホットガスバイパス配管１０９に設けられる。音響ダンパ１Ｂは、第１実施形態の音響ダンパ１Ａの振動部５０に代えて振動部５１を有し、端部板５２に代えて端部板６２を有する。また、音響ダンパ１Ｂは、振動板５８を有している。音響ダンパ１Ｂの他の構成は、音響ダンパ１Ａと同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素については同一の符号を付す。
【００４６】
図７に示すように、第２実施形態では、端部板６２がハウジング２のホットガスバイパス配管１０９に接する側とは反対側の面に取り付けられることにより、通路３が閉塞される。また、端部板６２の内面には、振動部５１の一端が接続され、振動部５１の他端には、所定の剛性を有する振動板５８が取り付けられている。
【００４７】
図７に示すように、振動部５１は、一端が端部板６２の内面に取り付けられることにより、ハウジング２の内部に設けられている。振動部５１は、振動板５８上に規則的に配置された複数の弾性部材６０を有する。図８に示すように、一例には、複数の弾性部材６０は、振動板５８上に規則的に配置される。個々の弾性部材６０は多角錐台形であり、一例として図９に示すように、四角錐台形を連続して重ねた形状に形成されている。詳細には、二つの四角錐台形型の弾性部材の小径側の開口が互いに当接するように重ねることにより形成されている。また、大径側の開口がそれぞれ上面５６および下面５５として形成されており、上面５６においてハウジング２に固定される。また、個々の弾性部材６０の形成方法は特に制限されないが、一例には、１種以上の材料からなる連続層を堆積する所謂積層造形によって形成されることが望ましい。この場合、個々の弾性部材６０は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。上述したように弾性部材６０の形状を四角錐台形として説明したが、弾性部材６０は三角錐台形や五角錐台形等の多角錐台形の形状であってもよい。
【００４８】
振動板５８は、所定の剛性を有する板状部材であり、振動部５１の他端に取り付けられる。振動板５８は、振動部５１を構成する個々の弾性部材６０の下面に固定されている。また、振動板５８は、ハウジング２の内面と間隔を空けて配置され、振動板５８とハウジング２の間に隙間が形成されている。言い換えると、振動板５８は、振動部５１（複数の弾性部材６０）を介して端部板６２に取り付けられ、通路３内で振動自在とされている。
【００４９】
音響ダンパ１Ｂは、以上のような構成である。ホットガスバイパス配管１０９からハウジング２の通路３へ空気振動が伝搬されると、空気振動は、通路３内を伝搬し、伝搬経路の下流側を閉塞する端部板６２に至る。その過程で、振動板５８には、空気振動に起因した荷重が作用し、複数の弾性部材６０を有する振動部５１に伝達される。その結果、振動部５１に荷重が作用することで振動部５１が振動して弾性変形し、振動部５１がハウジング２の図７中の上下方向に変位する（弾性変形を繰り返す）。これに伴い、振動部５１に固定された振動板５８もハウジング２の図７中の上下方向に変位する。つまり、空気振動によって振動板５８と振動部５１とが共に振動する。振動部５１は、所定の非線形特性のばね定数を有するため、小さい荷重で変形することができる。
【００５０】
以上説明したように、第２実施形態において、音響ダンパ１Ｂは、振動部５１を介して端部板６２に取り付けられ、通路３内で振動自在な振動板５８をさらに有し、振動部５１は、端部板６２の内面と振動板５８との間に設けられた複数の弾性部材６０を有する。
【００５１】
この構成により、通路３内に配置された振動板５８と共に複数の弾性部材６０を有する振動部５１を空気振動により振動させることができる。すなわち、音響ダンパ１Ｂで空気振動が共鳴する際に、振動部５１が振動し、振動板５８が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパ１Ｂの音響境界条件を変化させることができる。
【００５２】
また、第２実施形態では、振動部５１すなわち複数の弾性部材６０がハウジング２の内部に配置される。振動部５１をハウジング２の内部に設けることにより、振動部５１をハウジング２の外面に設ける場合に比べて、音響ダンパ１Ｂの小型化を図ることが可能となる。
【００５３】
また、振動部５１が複数の弾性部材６０を有することにより、空気振動（圧力波）に起因する荷重の作用方向が振動減衰性能に及ぼす影響を小さくすることができ、安定した振動減衰性能を維持することができる。
【００５４】
また、弾性部材６０は、多角錐台形を連続して重ねた形状である。この構成により、振動部５１のばね定数を容易に調整することができ、かつ振動部５１を簡易な構成とすることができる。
【００５５】
第１実施形態および第２実施形態において、音響ダンパ１Ａ、１Ｂが設けられるガス流体配管は、蒸発器１０３から凝縮器１０２へと冷媒をバイパスさせるホットガスバイパス配管１０９とした。この構成により、蒸発器１０３と凝縮器１０２との間のホットガスバイパス配管１０９における流体音を、良好に減衰させることができる。ただし、音響ダンパ１Ａ、１Ｂは、ホットガスバイパス配管１０９のみならず、冷凍機１００に含まれる複数の配管のうち、ガス流体が流れる配管および圧縮機１０１の吐出配管（冷媒配管１０６ａ）の少なくともいずれか１つに設けられてもよい。
【００５６】
また、第１実施形態および第２実施形態において、振動部５０、５１の所定のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下である。この構成により、比較的小さな負荷の作用により、振動部５０、５１を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動部５０、５１を変形させて振動を吸収させることができる。ただし、振動部５０、５１の所定のばね定数は、これに限られない。
【００５７】
また、第１実施形態および第２実施形態において、振動部５０、５１は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有することが好ましい。振動部５０、５１を積層造形によって形成することで、所定のばね定数を有する振動部５０、５１を容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ，１Ｂ  音響ダンパ
２  ハウジング
３  通路
５  空洞
５０，５１  振動部
５２，６２  端部板
５８  振動板
６０  弾性部材
１００  冷凍機
１０１  圧縮機
１０２  凝縮器
１０３  蒸発器
１０６  循環経路
１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ  冷媒配管
１０９  ホットガスバイパス配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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