(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】冷凍機は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、圧縮機、凝縮器および蒸発器を接続する複数の配管と、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に設けられた音響ダンパ１とを備える。音響ダンパ１は、ホットガスバイパス配管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の内面に一端が取り付けられた振動部５０と、振動部５０の他端６４２に接続されるとともにハウジング２の内面と間隔を空けて配置された振動板５８と、を有し、振動部５０は、一端６４１と他端６４２との間で折れ曲がった曲折部６８を含む複数の線状ばね６４を有する。【選択図】図５
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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一端が取り付けられた振動部と、
前記振動部の他端に接続されるとともに前記音響ダンパ本体の内面と間隔を空けて配置された振動板と、
を有し、
前記振動部は、前記一端と前記他端との間で折れ曲がった曲折部を含む複数の線状ばね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】
前記線状ばねは、前記一端が、前記端部板の面が向く方向に沿って延びるとともに、前記他端が、前記振動板の面が向く方向に沿って延びてい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】
前記線状ばねは、前記一端、前記他端及び前記曲折部のうち少なくとも一つがＣ字状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍機。
【請求項５】
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４のいずれか一項に記載の冷凍機。
【請求項６】
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５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一端が取り付けられた振動部と、前記振動部の他端に接続されるとともに前記音響ダンパ本体の内面と間隔を空けて配置された振動板と、を有し、前記振動部は、前記一端と前記他端との間で折れ曲がった曲折部を含む複数の線状ばねを有することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、振動板に音響ダンパ本体の通路で空気振動に起因した荷重が作用することで、振動板が所定のばね定数を有する振動部と共に振動する。それにより、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。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。その結果、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、前記線状ばねは、前記一端が、前記端部板の面が向く方向に沿って延びるとともに、前記他端が、前記振動板の面が向く方向に沿って延びていることが好ましい。この構成により、線状ばねの一端と他端における応力集中を緩和することができる。
【００１１】
また、前記線状ばねは、前記一端、前記他端及び前記曲折部のうち少なくとも一つがＣ字状に形成されていることが好ましい。この構成により、一端、他端及び曲折部における応力集中を緩和することができる。
【００１２】
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。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】図１は、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、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、音響ダンパの具体例を示す説明図である。
【図６】図６は、振動部および振動板を示す説明図である。
【図７】図７は、振動部の第１の変形例を示す説明図である。
【図８】図８は、振動部の第２の変形例を示す説明図である。
【図９】図９は、図６から図８に示した各振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、図６から図８に示した各振動部において、各線状ばねの変形量と最大応力との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、実施形態にかかる冷凍機を示す概略構成図である。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、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。
【００２６】
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１を備えている。音響ダンパ１は、サイドブランチ型の音響ダンパである。
【００２７】
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１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１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。
【００２８】
音響ダンパ１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。
【００２９】
実施形態において、音響ダンパ１は、振動部５０と、端部板５２と、振動板５８とを備えている。端部板５２は、所定の剛性を有する素材により形成され、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。言い換えると、端部板５２は、ハウジング２の外面である。端部板５２は、通路３に取り込まれた空気振動の伝搬経路の下流側を閉塞する。振動部５０および振動板５８は、ハウジング２の通路３内に配置される。振動板５８は、振動部５０を介して端部板５２に取り付けられており、通路３内で振動自在とされている。
【００３０】
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のばね定数は、例えば、振動部５０のヤング率、密度、大きさ（ばね径）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。
【００３１】
以上より、音響ダンパ１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において、その入口と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。
【００３２】
また、振動部５０および振動板５８が通路３内に設けられることにより、図２に示すように、振動部５０および振動板５８がばねとダンパとを有する仮想的な振動吸収構造を形成する。これにより、音響ダンパ１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、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１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及び振動板５８により振動が吸収されることで、音響ダンパ１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。
【００３３】
図４は、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１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１では、振動部５０及び振動板５８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１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１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１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。
【００３４】
次に、振動部５０および振動板５８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、音響ダンパの具体例を示す説明図であり、図６は、振動部および振動板を示す説明図である。
【００３５】
図５に示すように、振動部５０は、複数の線状ばね６４で構成されている。本実施形態では、振動部５０が４本の線状ばね６４を有するが、５本以上の線状ばねを有していてもよい。個々の線状ばね６４は、一端６４１（図６参照）と他端６４２との間で折れ曲がった曲折部６８を含み、一端６４１が端部板５２の内面に取り付けられ、他端６４２が、振動板５８に固定されている。より詳細には、個々の線状ばね６４は、図６に示すように、他端６４２が振動板５８の四隅近傍に取り付けられている。個々の線状ばね６４は、一端６４１から曲折部６８に向かうにつれて互いに接近しあい、曲折部６８から他端６４２に向かうにつれて互いに離間するように折れ曲がっている。それにより、振動部５０は、個々の線状ばね６４の曲折部６８を基点として端部板５２と振動板５８との間で弾性変形することができる。
【００３６】
また、振動板５８は、ハウジング２の内面と隙間を空けて配置されている。すなわち、振動板５８は、通路３の内面と接触しないように配置され、複数の線状ばね６４（振動部５０）を介して端部板５２に取り付けられる。その結果、振動板５８は、複数の線状ばね６４の曲折部６８を基点とした弾性変形に伴って、通路３内で振動自在となる。なお、個々の線状ばね６４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、個々の線状ばね６４は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。
【００３７】
音響ダンパ１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５２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、複数の線状ばね６４を有する振動部５０に伝達される。その結果、振動部５０に荷重が作用することで振動部５０が振動して弾性変形し、振動部５０がハウジング２の図５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５０に固定された振動板５８もハウジング２の図５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５０とが共に振動する。本実施形態では、振動部５０を複数の線状ばねで形成することで、振動部５０のばね定数を小さくし、小さな荷重で変形させることができる。
【００３８】
以上説明したように、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１と、を備え、音響ダンパ１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の内面に一端６４１が取り付けられた振動部５０と、振動部５０の他端６４２に接続されるとともにハウジング２の内面と間隔を空けて配置された振動板５８と、を有し、振動部５０は、一端６４１と他端６４２との間で折れ曲がった曲折部６８を含む複数の線状ばね６４を有する。
【００３９】
この構成により、振動板５８にハウジング２の通路３で空気振動に起因した荷重が作用することで、振動板５８が所定のばね定数を有する振動部５０と共に振動する。それにより、音響ダンパ１の振動を吸収し、音響ダンパ１の音響の境界条件を変化させることができる。すなわち、音響ダンパ１で空気振動が共鳴する際に、振動部５０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１の音響境界条件を変化させることができる。その結果、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１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１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１について小型化を図ることが可能となる。したがって、実施形態によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパ１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。
【００４０】
また、本実施形態では、振動部５０が複数の線状ばね６４を有する。これにより、振動部５０を簡易な構成とし、かつ、所定のばね定数に容易に調整することができる。
【００４１】
さらに、振動部５０すなわち複数の線状ばね６４は、ハウジング２の内部に配置される。振動部５０をハウジング２の内部に設けることにより、振動部５０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１の小型化を図ることが可能となる。
【００４２】
ここで、図７は、振動部の第１の変形例を示す説明図であり、図８は、振動部の第２の変形例を示す説明図である。第１の変形例としての振動部５０Ａは、振動部５０の複数の線状ばね６４に代えて複数の線状ばね６４Ａを有する。振動部５０Ａの他の構成は、振動部５０と同じであるため、説明を省略する。各線状ばね６４は、図７に示すように、一端６４１Ａと他端６４２Ａが、端部板５２と振動板５８が向く方向に沿って延びるように形成される。すなわち、一端６４１Ａは、図７に示すように、端部板５２の内面に沿った方向と直交する方向に延びる。また、他端６４２Ａは、図７に示すように、振動板５８の端部板５２側の面に沿った方向と直交する方向に延びる。つまり、線状ばね６４Ａは、端部板５２および振動板５８の面に対して直交するように接続される。
【００４３】
第２の変形例としての振動部５０Ｂは、振動部５０の複数の線状ばね６４に代えて複数の線状ばね６４Ｂを有する。振動部５０Ｂの他の構成は、振動部５０と同じであるため、説明を省略する。各線状ばね６４Ｂは、図８に示すように、一端６４１Ｂ、他端６４２Ｂおよび曲折部６８ＢがＣ字状になるように形成される。すなわち、線状ばね６４Ｂは、一端６４１Ｂ、他端６４２Ｂおよび曲折部６８Ｂが湾曲した形状を呈しており、一端６４１Ｂから曲折部６８Ｂまでの間および他端６４２Ｂから曲折部６８Ｂまでの間は、直線状に形成される。
【００４４】
図９は、図６から図８に示した各振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。図示するように、第１の変形例としての振動部５０Ａは、振動部５０と概ね同じような荷重変位特性を示す。また、第２の変形例としての振動部５０Ｂは、振動部５０よりも、やや荷重に対する変位量が小さくなる傾向にある。
【００４５】
図１０は、図６から図８に示した各振動部において、各線状ばねの変形量と最大応力との関係を示す説明図である。図１０に示すように、第１の変形例としての振動部５０Ａは、振動部５０に比べて線状ばね６４Ａに生じる最大応力の値が低下する。すなわち、線状ばね６４Ａが端部板５２および振動板５８の面に対して直交することで、個々の線状ばね６４Ａに加わる応力集中を緩和することができる。また、図１０に示すように、第２の変形例としての振動部５０Ｂは、振動部５０、５０Ａに比べて、線状ばね６４Ｂに生じる最大応力の値がさらに低下する。すなわち、一端６４１Ｂ、他端６４２Ｂおよび曲折部６８Ｂが湾曲した形状を呈することで、個々の線状ばね６４Ａに加わる応力集中をさらに緩和することができる。
【００４６】
以上より、線状ばね６４の形状は、振動部５０の製造容易性等を考慮しつつ、図９に例示する荷重変位特性および図１０に例示する変形量と最大応力との関係を考慮して、図６から図８に示す構成から選択されればよい。また、線状ばね６４の一端６４１、他端６４２および曲折部６８の形状は、図６から図８に示すものを組み合わせてもよい。例えば、一端６４１および他端６４２を端部板５２および振動板５８の面に対して直交するように形成し、曲折部６８をＣ字状に湾曲させる等、図６から図８に示す構成を適宜組み合わせてもよい。
【００４７】
実施形態において、音響ダンパ１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１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。
【００４８】
また、実施形態において、振動部５０（５０Ａ、５０Ｂ）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（５０Ａ、５０Ｂ）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（５０Ａ、５０Ｂ）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（５０Ａ、５０Ｂ）の所定のばね定数は、これに限られない。
【００４９】
また、実施形態において、振動部５０（５０Ａ、５０Ｂ）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（５０Ａ、５０Ｂ）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（５０Ａ、５０Ｂ）を容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  音響ダンパ
２  ハウジング
３  通路
５０，５０Ａ，５０Ｂ  振動部
５２  端部板
５８  振動板
６４，６４Ａ，６４Ｂ  線状ばね
６８，６８Ｂ  曲折部
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
６４１，６４１Ａ，６４１Ｂ  一端
６４２，６４２Ａ，６４２Ｂ  他端
【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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【図１０】
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