(57)【要約】【課題】被伝達部材の共振を防止し、異音・振動を低減することができる脈動低減装置を提供する。【解決手段】脈動低減装置１０は、作動流体が流れる内部通路１１を有し、一端が閉鎖された円筒状の円筒壁１９を備えている。内部通路１１には、ピストン１４が設けられている。ピストン１４と、内部通路１１の閉鎖された端部である内壁１５と、円筒壁１９とに囲まれることによって、シリンダ室１６が形成されている。シリンダ室１６の内部には、一端が内壁１５に固定されると共に他端がピストン１４に接触することによってピストン１４を付勢するばね１７が設けられている。円筒壁１９と配管９との間には、外部通路１２が設けられている。内部通路１１と外部通路１２とは、円筒壁１９に形成された連通口１３を介して連通している。シリンダ室１６と外部通路１２とは、内壁１５に設けられた絞り１８を介して連通している。【選択図】図２
2006170312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる回路の内部に配置される脈動低減装置であって、
前記回路の内部を流れる前記流体が、絞りを介して出入りするシリンダ室と、
前記シリンダ室に設けられ、前記シリンダ室の内容積が変化するようにスライド可能なピストンと、
前記ピストンを、前記シリンダ室側から付勢する弾性手段と
を備え、
前記ピストンが、前記回路の内部の圧力と、前記シリンダ室の圧力及び前記弾性手段による付勢力との差に応じて、スライドし、
前記弾性手段の弾性定数及び前記ピストンの質量によって決まる前記脈動低減装置の固有振動数が、前記流体の脈動が伝達される被伝達部材の固有振動数と一致する
ことを特徴とする脈動低減装置。
【請求項２】
前記ピストンは、前記シリンダ室と前記回路の内部とを密封隔離することを特徴とする請求項１に記載の脈動低減装置。
【請求項３】
前記回路は、油圧ポンプを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の脈動低減装置。
【請求項４】
前記回路は圧縮機を備えた冷凍回路であり、
前記被伝達手段は蒸発器であり、
前記脈動低減装置は前記圧縮機の吸入側に設けられ、
前記脈動低減装置の固有振動数と前記蒸発器の固有振動数とを一致させたことを特徴とする請求項１または２に記載の脈動低減装置。
【請求項５】
前記回路は圧縮機を備えた冷凍回路であり、
前記被伝達手段は凝縮器であり、
前記脈動低減装置は前記圧縮機の吐出側に設けられ、
前記脈動低減装置の固有振動数と前記凝縮器の固有振動数とを一致させたことを特徴とする請求項１または２に記載の脈動低減装置。
【請求項６】
前記流体は、前記シリンダ室の周囲を通って、前記回路内部を流れることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の脈動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、脈動低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の各種配管系における脈動低減装置が、例えば特許文献１に記載されている。この脈動低減装置には、図６に示されるように、作動流体が流動する配管４１の適当な箇所に、密閉型の分岐管４２が設けられている。分岐管４２の頂壁４３の中央にスプリング４４の一端が固定されると共に、スプリング４４の他端に平板状のピストン４５が固定されることにより、ピストン４５が配管４１と分岐管４２との開口部分を、隙間４６を有しながら塞ぐようになっている。さらに、配管４１と分岐管４２とは連結管４７によって連通されており、連結管４７には絞り４８が設けられている。
配管４１内の作動流体の圧力が上昇すると、ピストン４５には、ピストン４５を分岐管４２内部へ押し込む力が働く。この力によって、ピストン４５が分岐管４２内部へ押し込まれると、分岐管４２内部の作動流体が、隙間４６及び連結管４７を介して配管４１へ押し出されるが、作動流体が隙間４６及び絞り４８を通過する際に抵抗を生じることにより、作動流体の運動エネルギーの一部が消費される。一方、配管４１内の作動流体の圧力が低下すると、配管４１内の作動流体が隙間４６及び連結管４７を介して分岐管４２内部へ移動する。この際にも、同様の原理によって、作動流体の運動エネルギーの一部が消費される。このように、配管４１内部における作動流体の脈動が発生すると、脈動による圧力の上昇・低下に伴って作動流体の運動エネルギーの一部が消費され、これにより、配管４１内の脈動が低減される。
通常、圧縮機やポンプにおいて流体を吸入・吐出する際には、圧力変動や開弁動作により脈動が発生する。この脈動は圧縮機やポンプに連結された配管を伝達し、例えば冷凍回路であれば蒸発器や凝縮器といった被伝達部材に伝達される。この時、脈動の共振周波数と被伝達部材の固有振動数が一致すると、その被伝達部材は共振し、これが異音や振動の原因となる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２４１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る脈動低減装置は、隙間４６を流体が通過する際に生じる抵抗によって脈動を低減する技術である。この場合、確かに共振周波数帯全域に渡って脈動を低減する効果はあるものの、管内とはいえ、流体の流路に対して側面にある密閉された分岐管４２もしくは配管４１の閉端部に脈動低減装置が配設されているため、抵抗となるすき間を通過する流体の流量には限界があり、脈動を低減できるレベルには限界があった。そのため、被伝達部材の固有振動数と一致する脈動の共振周波数を十分に低減できず、被伝達部材の共振に伴う異音や振動を防止するには至らないといった問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、被伝達部材の共振を防止し、異音・振動を低減することができる脈動低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る脈動低減装置は、流体が流れる回路の内部に配置される脈動低減装置であって、回路の内部を流れる流体が、絞りを介して出入りするシリンダ室と、シリンダ室に設けられ、シリンダ室の内容積が変化するようにスライド可能なピストンと、ピストンを、シリンダ室側から付勢する弾性手段とを備え、ピストンが、回路の内部の圧力と、シリンダ室の圧力及び弾性手段による付勢力との差に応じて、スライドし、弾性手段の弾性定数及びピストンの質量によって決まる脈動低減装置の固有振動数が、流体の脈動が伝達される被伝達部材の固有振動数と一致することを特徴とする。脈動低減装置の固有振動数と流体の脈動が伝達される被伝達部材の固有振動数とが一致することにより、脈動低減装置において被伝達部材の固有振動数と一致する周波数の脈動が低減されるので、被伝達部材が共振を起こさなくなる。
ピストンは、シリンダ室と回路の内部とを密封隔離するのが好ましい。流体がシリンダ室と回路との隙間を通らなくなるので、流体の運動エネルギーが消費しなくなる。
回路は、油圧ポンプを備えていてもよい。
回路は圧縮機を備えた冷凍回路であり、被伝達手段は蒸発器であり、脈動低減装置は圧縮機の吸入側に設けられ、脈動低減装置の固有振動数と蒸発器の固有振動数とを一致するようにしてもよい。
回路は圧縮機を備えた冷凍回路であり、被伝達手段は凝縮器であり、脈動低減装置は圧縮機の吐出側に設けられ、脈動低減装置の固有振動数と凝縮器の固有振動数とを一致するようにしてもよい。
流体は、シリンダ室の周囲を通って、回路内部を流れるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、流体が絞りを介して出入りするシリンダ室と、シリンダ室をスライドするピストンと、ピストンをシリンダ室側から付勢する弾性手段とを備え、ピストンが、回路の内部の圧力とシリンダ室の圧力及び弾性手段による付勢力との差に応じてスライドし、弾性手段の弾性定数及びピストンの質量によって決まる脈動低減装置の固有振動数が、流体の脈動が伝達される被伝達部材の固有振動数と一致するので、被伝達部材の共振を防止し、異音・振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、車両用の冷凍サイクル１は、圧縮機３、凝縮器４、膨張弁５及び蒸発器６を備えている。圧縮機３には伝達ベルト７を介してエンジン２の動力が伝達され、これにより圧縮機３が駆動され、冷凍サイクル１をフロン等の作動流体が循環するようになっている。圧縮機３と凝縮器４とは配管９によって連通されており、配管９の内部において、圧縮機３の吐出ポート８と接続するように、脈動低減装置１０が設けられている。ここで配管９は、流体が流れる回路を構成する。
【０００９】
次に、脈動低減装置１０の構造を、図２によって説明する。脈動低減装置１０は、配管９に対して同心円状であると共に一端が閉鎖された円筒状の円筒壁１９を備えている。円筒壁１９は、その内部に、作動流体が流れる内部通路１１を備えている。内部通路１１には、ピストン１４が設けられている。ピストン１４と、内部通路１１の閉鎖された端部である内壁１５と、円筒壁１９とに囲まれることによって、シリンダ室１６が形成されている。ピストン１４は、その側面が円筒壁１９の内周面１９ａに接触することにより、内部通路１１とシリンダ室１６とを密封隔離する。シリンダ室１６の内部には、一端が内壁１５に固定されると共に他端がピストン１４に接触することによってピストン１４を付勢するばね１７が設けられている。ここで、ばね１７は弾性手段を構成する。ピストン１４は、ばね１７の付勢力と内部通路１１及びシリンダ室１６間の差圧によってピストン１４に生じる力との大小関係に応じ、円筒壁１９の内周面１９ａに沿ってスライドするようになっている。
また、円筒壁１９と配管９との間には、作動流体がシリンダ室１６の周囲を通ってシリンダ室１６をバイパスする外部通路１２が設けられている。内部通路１１と外部通路１２とは、円筒壁１９に形成された１つ以上の連通口１３を介して連通している。シリンダ室１６と外部通路１２とは、内壁１５に設けられた絞り１８を介して連通している。
【００１０】
脈動低減装置１０は、圧縮機３から吐出された作動流体の脈動を低減するために設けられたものであるため、凝縮器４への影響をできるだけ小さくするように、作動流体の脈動を低減することが好ましい。ここで、凝縮器４は、圧縮機３から吐出された作動流体の脈動が伝達される被伝達部材を構成する。この脈動は様々な周波数の圧力変動によって構成されており、それらのうち、凝縮器４の固有振動数と一致する脈動の共振周波数を低減することにより、この目的を達成できる。脈動低減装置１０は、弾性定数であるばね１７のばね定数とピストン１４の質量とによりばね１７の固有振動数を調整することによって、最も低減できる圧力変動の周波数を調整することができる。したがって、ばね１７のばね定数とピストン１４の質量とを調整することによって、ばね１７の固有振動数が凝縮器４の固有振動数に一致するようなっている。
【００１１】
次に、この実施の形態１に係る脈動低減装置１０の動作について説明する。
図１に示されるように、エンジン２が始動すると、その動力が伝達ベルト７を介して圧縮機３に伝達され、圧縮機３が起動される。圧縮機３から吐出された高温高圧の作動流体ガスは、配管９を通って凝縮器４に流入する。この高温高圧の作動流体は、凝縮器４において冷却されることにより、液体の作動流体に変化する。その後、膨張弁５によって再び作動流体ガスとなり、蒸発器６において車内へ向かう空気と熱交換した後、圧縮機３に戻ることによって冷凍サイクル１を作動流体が循環する。
【００１２】
図２に示されるように、圧縮機３から吐出された作動流体ガスは、吐出ポート８を介して脈動低減装置１０に導入される。
ここで、説明の便宜のために、圧縮機３から吐出された作動流体ガスの圧力は、緩やかに変動する平均圧力Ｐと瞬時に変動する変動圧力ΔＰとの和によって構成されているとする。脈動は変動圧力ΔＰによってもたらされ、脈動低減装置１０によって変動圧力ΔＰが消去されることにより、脈動が低減された圧力Ｐを有する作動流体ガスとなって凝縮器４へ向かって流出する。また、変動圧力ΔＰの共振周波数は、凝縮器４の固有振動数と同じである。
【００１３】
圧縮機３から吐出された作動流体ガスは、吐出ポート８を介して内部通路１１に流入する。その後、内部通路１１内の作動流体ガスは、連通口１３を介して外部通路１２に流入し、凝縮器４に向かって配管９内を流通する。
ここで、絞り１８は、配管９の内径に比べて無視できるほどの小さな穴であるため、瞬時に変動する変動圧力ΔＰはシリンダ室１６に伝達されず、ゆるやかに変動する平均圧力Ｐのみが伝達されて、シリンダ室１６が平均圧力Ｐを有するようになる。すると、ピストン１４は、内部通路１１を流れる作動流体の圧力Ｐ+ΔＰとシリンダ室１６の圧力Ｐとの差によって生じる力によりスライドする。
例えば、ΔＰが正の圧力である場合、ピストン１４は、ばね１７を圧縮する方向にスライドする。ピストン１４のこのようなスライドにより、ばね１７は作動流体の流れる方向とは逆方向に、ピストン１４を付勢するようになる。このように、ピストン１４を介した圧力差（ΔＰ）に起因する力とばね１７の付勢力との大小関係によってピストン１４がスライドし、ピストン１４が内部通路１１内を流れる作動流体ガスに作用することにより、変動圧力ΔＰが消去され、圧力Ｐの作動流体ガスとなって外部通路１２へ流入する。
逆に、ΔＰが負の場合、ピストン１４は、ばね１７が伸びる方向にスライドする。ピストン１４のこのようなスライドにより、ばね１７は、作動流体の流れる方向にピストン１４を付勢するようになる。ΔＰが正の圧力である場合と同様に、ピストン１４が内部通路１１内を流れる作動流体ガスに作用することにより、作動流体ガスの変動圧力ΔＰが消去され、圧力Ｐの作動流体ガスとなって外部通路１２へ流入する。
【００１４】
外部通路１２へ流入した作動流体ガスは、配管９を流通して凝縮器４に到達する。この作動流体ガスは、脈動低減装置１０によって、凝縮器４の固有振動数と一致する脈動の共振周波数が低減されているので、凝縮器４は共振せず、共振に伴う異音や振動も発生しなくなる。
【００１５】
このように、脈動低減装置１０を圧縮機３の吐出側に設け、脈動低減装置１０の固有振動数を、圧縮機３の下流に設けられた凝縮器４の固有振動数と一致させることにより、脈動の共振周波数が低減されるので、凝縮器４が共振するのを防ぐことができ、共振に伴う異音や振動も防ぐことができる。
【００１６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る脈動低減装置について説明する。尚、実施の形態２において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態２に係る脈動低減装置は、実施の形態１に対して、脈動低減装置１０を圧縮機３の吸入側に設けたものである。
図３に示されるように、脈動低減装置１０は、蒸発器６と圧縮機３とを連通する配管３０の内部において、圧縮機３の吸入ポート３１と接続するように、圧縮機３の吸入側に設けられている。また、図４に示されるように、脈動低減装置１０は、ピストン１４が蒸発器６と対向するように設けられている。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００１７】
図３に示されるように、実施の形態１と同様にして、冷凍サイクル１内を作動流体が循環すると、蒸発器６から出た作動流体は配管３０を通り、脈動低減装置１０を介して圧縮機３に吸入される。図４には、作動流体が脈動低減装置１０内を通る経路が矢印によって示されている。蒸発器６から配管３０を流通してきた作動流体は、内部通路１１に流入する。内部通路１１に流入した作動流体は、連通口１３を介して外部通路１２に流入し、吸入ポート３１を介して圧縮機３に吸入される。
作動流体が圧縮機３に吸入される際、圧縮機３の吸入側に吸入脈動が生じ、その吸入脈動が配管３０を介して蒸発器６に伝達される。すると、蒸発器６の固有振動数と一致する吸入脈動の共振周波数によって、蒸発器６が共振し、共振による異音や振動が発生してしまう。
【００１８】
ここで、実施の形態１と同様にして、脈動低減装置１０のばね１７の固有振動数を蒸発器６の固有振動数に一致させると、作動流体が脈動低減装置１０内を通る際に、吸入脈動の共振周波数が低減される。これにより、蒸発器６が共振するのを防ぐことができ、共振に伴う異音や振動の発生を防ぐことができる。
【００１９】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る脈動低減装置について説明する。この実施の形態３に係る脈動低減装置は、ギアポンプの吐出ポートに接続するように設けたものである。  図５に示されるように、油圧ポンプの一つであるギアポンプ２０は、ケーシング２１を備えている。ケーシング２１には、その内部２２に連通する吸入ポート２３及び吐出ポート２４が設けられている。また、ケーシング２１の内部２２には、図示しない駆動モータによって駆動される駆動シャフト２５と、ケーシング２１の内部２２において駆動シャフト２５に設けられると共に駆動シャフト２５と一体に回転可能な主動ギア２６と、ケーシング２１の内部２２において主動ギア２６と噛み合うように回転可能に設けられた従動ギア２７とが設けられている。吐出ポート２４と配管９とを接続すると共に流体が流れる回路であるコネクタ２９内には、脈動低減装置１０が設けられている。脈動低減装置１０の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２０】
図示しない駆動モータによって駆動シャフト２５が回転すると、駆動シャフト２５と一体となって主動ギア２６が回転する。さらに主動ギア２６の回転によって、従動ギア２７も回転する。吸入ポート２３に流入した流体が、ケーシング２１の内部２２に流入し、主動ギア２６と従動ギア２７との回転によって圧送された後、吐出ポート２４に吐出される。吐出ポート２４に吐出された流体は、脈動低減装置１０の内部通路１１、連通口１３及び外部通路１２を通って、下流へ向かって流通する。ここで、実施の形態１と同様にして、脈動低減装置１０のばね１７の固有振動数を、ギアポンプ２０の下流にある任意の被伝達部材の固有振動数に一致させることにより、脈動低減装置１０は、被伝達部材の固有振動数と一致する脈動の共振周波数を低減する。これにより、被伝達部材が共振するのを防ぐことができ、共振に伴う異音や振動の発生を防ぐことができる。尚、任意の被伝達部材とは、例えば吐出配管や吸入配管をクランプしているボディーや、圧力を調整しているコントロールバルブが考えられる。
【００２１】
実施の形態１〜３では、圧縮機及びギアポンプにて吐出もしくは吸入される流体の脈動を低減することを例にとって、この発明に係る脈動低減装置を説明したが、これらに限定されるものではない。流体に脈動を生じさせるような装置であれば、あらゆる形式の圧縮機やポンプ等にこの脈動低減装置を使用することができる。また、この発明に係る脈動低減装置は、車両に限定されない配管内に流体を流すために設けられた圧縮機やポンプ等に、使用することもできる。
【００２２】
実施の形態１〜３では、圧縮機又はギアポンプの吐出ポートもしくは吸入ポートに接続するように脈動低減装置を設けているが、これに限定されるものではない。吐出ポートもしくは吸入ポートに接続するように、圧縮機又はギアポンプ内に設けてもよいし、吐出ポートもしくは吸入ポートから離れた配管内に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクルの構成図である。
【図２】実施の形態１に係る脈動低減装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態２に係る冷凍サイクルの構成図である。
【図４】実施の形態２に係る脈動低減装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態３に係る脈動低減装置の構成を示す断面図である。
【図６】従来の脈動低減装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
３  圧縮機、４  凝縮器、６  蒸発器、９，３０  配管（回路）、１０  脈動低減装置、１４  ピストン、１６  シリンダ室、１７  ばね（弾性手段）、２９  コネクタ（回路）。
【図１】
2006170312.tif 000003
【図２】
2006170312.tif 000004
【図３】
2006170312.tif 000005
【図４】
2006170312.tif 000006
【図５】
2006170312.tif 000007
【図６】
2006170312.tif 000008