(57)【要約】【課題】自動車等、特に大型自動車等における空調機用冷媒の液送の脈動等により発生する振動およびそれから発生する騒音を防止する空調機用冷媒脈動の防止器の提供。【解決手段】有弾性の外殻を有する微小中空体を含有するシリコーンゲルからなるシンタクティックフォームの緩衝体と、緩衝体の表面を覆う伸縮性保護膜からなる構成体が、冷媒流路に面するオリフィスを介在して結合された筒穴状の空間部内に配置されていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置の冷媒サイクルにおける振動騒音防止器であって、有弾性の外殻を有する微小中空体を含有するシリコーンゲルからなるシンタクティックフォームの緩衝体と、緩衝体の表面を覆う伸縮性保護膜からなる構成体が、冷媒流路に面するオリフィスを介在して結合された筒穴状の空間部内に配置されていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項２】
前記緩衝体が、有弾性の外殻を有する微小中空体０．５〜７．５重量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項３】
前記微小中空体の粒径が、１〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項４】
前記シリコーンゲルは、ＪＩＳ  Ｋ（Ｋ−２２０７−１９８０  ５０ｇ荷重）で測定した針入度が１０〜１２０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項５】
筒穴状の空間部内の最奥部に緩衝体が配置され、該緩衝体が冷媒と接触しないように伸縮性保護膜がオリフィス側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項６】
前記伸縮性保護膜が、外周に内向きのフランジ部を有するゴム状弾性体から形成され、中心にオリフィスを有する保護膜取付金具に取付られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項７】
冷媒配管と接続するための袋ナットおよびグランを具備していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【請求項８】
前記空調装置の冷媒サイクルにおいてコンデンサーとエクスパンションバルブの間に設置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調機用冷媒脈動防止器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機用冷媒脈動防止器に関し、詳しくは、自動車用空調装置（カーエアコン）に適用される空調機用冷媒脈動防止器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管中の流体の圧力変動等の急激な過負荷状態に起因する騒音、例えば、水道配管において、給水ポンプの運転中に急に停電した時などに、ポンプ内の羽根車や配管全体にわたり急激な過負荷状態となることによって引き起こされる水の慣性力による水撃作用（ウォータハンマ）に対しては、ベローズとスプリング及びクッション材等をくみあわせたり、シリコーンゴム等を緩衝材に用いたり（例えば、特許文献１参照。）、高水圧に耐える水密性と長期にわたって性能を維持できる緩衝体、保護膜で構成されるようなウオーターハンマ防止器（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【０００３】
上記のような配管中の静止流体における急激な圧力変動による衝撃による騒音とは異なり、配管内の流動流体に生ずる微少な圧力変動、例えば、脈動型の連続振動に起因する騒音も問題になりつつある。例えば、近年における車輛の静粛化への要請に伴って、空調装置の圧縮機吐出脈動に起因する車室内騒音も無視できないレベルにあると見なされるようになってきており、そのような空調装置の冷媒サイクルにも消音機能を付加しようとする試みがなされてきており、各種提案がなされている。
例えば、自動車用空調装置の消音器として、配管途中への溶接等による接合、他の部品（クーラホース、圧縮機等）との溶接等による接合の形式によって付設されている消音器等は、部品点数が多く、作成費が高価であり、さらに溶接部の強度に対する信頼性に不安が残る等の問題があるとして、溶接などによる接合部を全く持たない大径の中央拡大部、および両側末端縮径部を有し、冷媒入り口側の縮径部に絞り穴を有する環体が設けられた単一成形品管体を主部材とする空調装置配管用消音装置（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
【０００４】
しかしながら、この装置では、充分に振動を減衰するまでには至っていない。また、最近の自動車においては、自動車の各主要ユニット（マフラーや駆動系）の設計が優先され、エアコン等の設計は、最終的に主要部分の隙間を借りての配置にせざるを得ず、配管は多くの部分で屈折して配置されている。また、バス等の大型車両においては、車両のフロントからリア側にかけて長い距離の液送が必要であり、このため、サージング音の発生については、大型車であるほどに、距離に比例する以上に過大になってしまう傾向がある。大型車の中でも、公共バス等においては、特にこのような騒音や振動をできる限り減少させることが要求されているが、これらの要求を満足する機器は未だ開発されていない。
【特許文献１】特開平３−１８６６９１号公報
【特許文献２】特開平８−３０３６７８号公報
【特許文献３】特公平６−１００３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、自動車等、特に大型自動車等における空調機用冷媒の液送の脈動等により発生する振動およびそれから発生する騒音を防止する空調機用冷媒脈動の防止器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、有弾性の外殻を有する微小中空球体を含有するシリコーンゲルからなる緩衝体と、緩衝体の表面を覆う伸縮性保護膜からなる構成体を用いると、空調機用冷媒を液送する配管の脈動等の圧力変動による連続振動に起因する不快騒音が抑えられることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、空調装置の冷媒サイクルにおける振動騒音防止器であって、有弾性の外殻を有する微小中空体を含有するシリコーンゲルからなるシンタクティックフォームの緩衝体と、緩衝体の表面を覆う伸縮性保護膜からなる構成体が、冷媒流路に面するオリフィスを介在して結合された筒穴状の空間部内に配置されていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記緩衝体が、有弾性の外殻を有する微小中空体０．５〜７．５重量％を含有することを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【０００９】
また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、前記微小中空体の粒径が、１〜１０００μｍであることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【００１０】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、前記シリコーンゲルは、ＪＩＳ  Ｋ（Ｋ−２２０７−１９８０  ５０ｇ荷重）で測定した針入度が１０〜１２０であることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【００１１】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、筒穴状の空間部内の最奥部に緩衝体が配置され、該緩衝体が冷媒と接触しないように伸縮性保護膜がオリフィス側に配置されていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【００１２】
また、本発明の第６の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明において、前記伸縮性保護膜が、外周に内向きのフランジ部を有するゴム状弾性体から形成され、中心にオリフィスを有する保護膜取付金具に取付られていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【００１３】
また、本発明の第７の発明によれば、第１〜６のいずれかの発明において、冷媒配管と接続するための袋ナットおよびグランを具備していることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【００１４】
また、本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明において、空調装置の冷媒サイクルのコンデンサーとエクスパンションバルブの間に設置されることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の空調機用冷媒脈動防止器は、冷媒配管上に圧力変動抑制部を設置することと同一の機能を果たすものであるから、加振源の圧力エネルギー変動を吸収し、容易に避共振化を図ることにより、脈動で発生する騒音を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、有弾性の外殻を有する微小中空体を含有するシリコーンゲルからなるシンタクティックフォームの緩衝体と、緩衝体の表面を覆う伸縮性保護膜からなる構成体が、冷媒流路に面するオリフィスを介在して結合された筒穴状の空間部内に配置されていることを特徴とする空調機用冷媒脈動防止器である。以下に脈動防止器の構成部材、形状について詳細に説明する。
【００１７】
（１）構成部材
（ｉ）緩衝体
本発明で用いる緩衝体は、シリコーンゲル（ａ）に有弾性の外殻を有する微小中空球体（ｂ）を添加して形成されるものであり、一般に、シンセティックフォームともいわれるものであって、好適には、シリコーン製シンタクティックフォームが用いられる。
【００１８】
（ａ）シリコーンゲル
本発明で用いるシリコーンゲルとしては、従来から知られ、市販されている種々のシリコーン材料として一般的に使用されているものを適宜選択して用いることができる。よって、加熱硬化型あるいは常温硬化型のもの、硬化機構が縮合型あるいは付加型のものなど、いずれも用いることができる。また、珪素原子に結合する基も特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基のほか、これらの基の水素原子が部分的に他の原子又は結合基で置換されたものを挙げることができる。
【００１９】
本発明で用いるシリコーンゲルは、硬化後におけるＪＩＳ  Ｋ２２０７−１９８０（５０ｇ荷重）の針入度が１０〜１２０であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００である。針入度が１０未満であると硬すぎて反発力が強く充分な衝撃緩衝効果が得られなく、１２０を超えると柔らかすぎて底付きを起こして充分な衝撃緩衝効果が得られない。具体的には、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社のＣＦ−５０５５等がある。勿論、これらシリコーンゲルは、上記硬さを備え、温度特性に優れ、溶出の点でも心配がなく、変質せず、耐久性がある等の基本的な諸物性を満たすものであれば適用できるものである。
ここで、針入度はＪＩＳ  Ｋ  ２２０７−１９８０（５０ｇ加重）に準拠して求める値である。
【００２０】
（ｂ）微小中空球体
本発明の緩衝体で用いる微小中空球体は、自己弾性変形し得る有弾性の合成樹脂を材料とした殻を有しているほぼ球状の微小中空体であり、好適なものとして、日本フィライト（株）社のエクスパンセル（登録商標）、松本油脂製薬（株）社のマツモトマイクロスフェア等が例示できる。
微小中空球体の粒径としては、１〜１０００μｍ程度のものが好ましく、より好ましくは５〜３００μｍ、特に好ましくは１０〜２００μｍである。微小中空体の粒径が１μｍ未満では、配合時の取り扱いが困難であり、１０００μｍを超えると殻の機械的強度が不十分で充分な衝撃緩衝効果が得られない。
微小中空体のシリコーンゲルへの配合割合は、０．５〜７．５重量％が好ましく、より好ましくは１〜３重量％でる。微小中空体の配合量が０．５重量％未満では、充分な衝撃緩衝効果が得られず、７．５重量％を超えると緩衝体の充分な機械的強度が保持出来なくなる。
【００２１】
本発明で用いる緩衝体の比重は、０．３〜０．８が好ましく、より好ましくは０．４〜０・７である。緩衝体の比重が０．３未満であると緩衝体の充分な機械的強度が保持出来なくなり、０．８を超えると充分な衝撃緩衝効果が得られない。
本発明の空調機用冷媒脈動防止器に用いる緩衝体の形状は、特に限定されないが、後述のように円筒状ケース内に配置されるものであるので、該ケース内に収容できる円筒形であるものが好ましい。また、緩衝体の大きさは、本発明の空調機用冷媒脈動防止器を備え付ける空調機及びその冷媒配管径の容量によって変更されるが、直径が３０〜５０ｍｍ前後、長さが１０〜２０ｍｍ前後の容量であることが好ましい。
【００２２】
（ｉｉ）伸縮性保護膜
本発明で用いる伸縮性保護膜は、上記緩衝体を冷媒等の液体から保護する伸縮性材料からなり、冷媒に対する耐久性、耐溶出性などを考慮して選択される。具体的には、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の合成ゴムが好ましい。
また、伸縮性保護膜のＪＩＳ  Ａ硬度は、２０〜６０であることが好ましく、より好ましくは３０〜５０である。硬度が２０未満であると保護膜としての充分な機械的強度が保持出来なくなり、６０を超えると充分な伸縮性が得られず脈圧の緩衝体への伝達が出来なくなる。
なお、本発明の空調機用冷媒脈動防止器に用いる伸縮性保護膜の形状は、特に限定されないが、冷媒と緩衝体の接触を防止する観点からも、円筒状ケース内で、後述の保護膜取付金具に取付、円筒状ケース内に密着するようにして用いられるため、外周に内向きのフランジ部を有する形状であることが好ましい。
【００２３】
２．空調機用冷媒脈動防止器
本発明の脈動防止器は、上記緩衝体と伸縮性保護膜からなる構成体を円筒状ケース内に収納したものである。
以下、図１を参照して本発明の空調機用冷媒脈動防止器の一例を説明する。図１は、空調機用冷媒脈動防止器１の構成を示す一部縦断正面図である。本発明に係る空調機用冷媒脈動防止器１は、円筒状ケース２内の頭部に緩衝体３を配し、緩衝体３は保護膜４で冷媒との接触がないように保護される。保護膜４は保護膜取付金具５に係合され、円筒状ケース２と保護膜取付金具５がＯリング６を介して締め付けて、緩衝体３がシールされるようになされている。また、保護膜取付金具５は、袋ナット９を取り付けたグラン（接続具）８とＯリング１０を介して締め付けて構成されている。脈動防止器１は、空調器用冷媒配管途上に設けられた分岐接続管等に袋ナット９をパッキン１１を介して締め付けて使用することができる。
なお、保護膜取付金具５は、中心にオリフィス７を有し、配管内の冷媒と連通するようにされ、さらに、上方にフランジ部を形成して保護膜４を取り付けると同時に円筒状ケース２内で密封状態を維持できるようにされている。また、保護膜取付金具の材質は、全体を軽量化する意味からも、アルミニウム等の金属製にすることが好ましい。
【００２４】
本発明の空調機用冷媒脈動防止器１は、空調配管の配管途上の任意の箇所に取り付け、各部署内での脈動振動を吸収することにより、脈動から発生する騒音を抑えることができる。特に、空調装置のコンプレッサー、コンデンサー、エバポレーター等からなる冷媒サイクルにおいて、冷媒が液体である箇所、すなわち、コンデンサーとエバポレーターに附帯しエバポレーターへの液冷媒を小さな孔から噴出させることにより急激に膨張させて霧状の冷媒にするエクスパンションバルブの間に設置するのが好ましい。
また、本発明の空調機用冷媒脈動防止器に袋ナットを具備するものは、自動車内等の狭い部署に配された配管にも容易に取付可能で定期点検が容易に実施できるという特徴を有する。
【００２５】
ここで、図１のような装置における空調機用冷媒脈動防止器全体の大きさは、空調機及びその配管径の容量によって変更されるが、直径が３０〜５０ｍｍ前後、長さが３０〜５０ｍｍ前後の容量であることが好ましい。このような容量の空調機用冷媒脈動防止器を用いると、大型バス等の長い配管を有する場合にも充分対応できる。
本発明の脈動防止器は、配管上に圧力変動抑制部を設置したものであるから、加振源の圧力エネルギーを吸収し、容易に避共振化を図ることができる特徴を有する。
【実施例】
【００２６】
本発明を以下に実施例を示して具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限りこれら実施例によって制約を受けるものではない。なお、試験方法は図２に示す脈動防止効果試験装置を用いた。
図２の脈動防止効果試験装置４０は、圧力ポンプ４３から冷媒が配管（径１３ｍｍ）４１、４５を経由して循環されるようになっている。上記配管４５には圧力調節弁４７、逆止弁４８、急閉弁４９及び流量調整弁５１を有する。本発明の脈動防止器は配管４５の逆止弁４８と急閉弁４９との間に分岐管５３を介して袋ナットで接続される。又、脈動防止器の上流側に分岐管５５を接続し、ここに圧力センサ５７と、この圧力センサ５７に接続された波形解析器５９とを備えている。冷媒の脈動現象は急閉弁の連続した開閉により模擬的に引き起こされる。
図２の装置を用いて、脈動現象による圧力変動のピーク値がどのように抑制されるかを示すピーク抑制効果と、脈動現象が発生してからの振動減衰（振動収束）を示すダンピング特性効果を試験することができ、この両者について試験を行った。
【００２７】
（実施例１）
緩衝体として、針入度５０のシリコーンゲル（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製ＣＦ−５０５５）に粒径２０〜６０μｍの有弾性中空球体（日本フェライト社製エクスパンセル）を２重量％配合して得られたシンタクティックフォーム、ＮＢＲ製保護膜、アルミニウム金属製保護膜取付金具を、直径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円筒状ステンレス製ケースに収納した脈動防止器を上記試験装置の配管４５に取り付けた。冷媒として水を用い、圧力調整弁４７で基準冷媒圧を０．１５ＭＰａとし、脈動防止器を取付なかった場合と比較して脈動防止効果を試験した。急閉弁の開閉に伴う脈動の１サイクルの結果を、縦軸に圧力変動（ＭＰａ）をとり横軸に時間（秒）をとった図３に示す。図３よりわかるように脈動防止器を取り付けなかった場合の圧力変動ピークは０．８ＭＰａであるのに対し、脈動防止器を取り付けた場合は、圧力変動のピークは０．３ＭＰａと低く抑えられ、さらに、ピーク後の減衰作用も見られることがわかる。
【００２８】
（実施例２〜１０）
緩衝体として、針入度３０、５０、９０のシリコーンゲル（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製ＣＦ−５０５６、ＣＦ−５０５５、ＣＦ−５０５７）に粒径２０〜６０μｍの有弾性中空球体（日本フェライト社製エクスパンセル）を、それぞれ１重量％、２重量％、３重量％配合して得られたシンタクティックフォームを用い、実施例１と同じ材質、容量の脈動防止器を用い、実施例１と同様にして、脈動防止効果を測定した。その結果を表１に示す。なお、結果は、脈動防止器を全く取り付けなかった場合に生ずる圧力変動ピーク値（０．７５ＭＰａ）が抑制された圧力変動ピーク抑制率（％）として表した。
【００２９】
（比較例１〜３）
緩衝体として、有弾性中空球体を配合しない針入度３０、５０、９０のシリコーンゲルを用い、実施例２と同様にして脈動防止効果を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2007120838.tif 000003
【００３１】
表１からわかるように、有弾性中空球体を配合したシリコーンゲルからなる緩衝体は、圧力変動抑制率が高く、脈動防止効果が高いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上詳述したように、本発明の空調機用冷媒脈動防止器は、空調機の冷媒配管上に圧力変動抑制部を設置した機能を果たすものであるから、加振源の圧力エネルギーを吸収し、容易に避共振化を図ることができ、騒音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の脈動防止器の一例の一部縦断正面図である。
【図２】実施例で用いた脈動防止効果試験装置の概略図である。
【図３】実施例１の圧力変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  空調機用冷媒脈動防止器
２  円筒状ケース
３  緩衝体
４  保護膜
５  保護膜取付金具
６  Ｏリング
７  オリフィス
８  グラン（接続具）
９  袋ナット
１０  Ｏリング
１１  パッキン
４０  脈動防止効果試験装置
【図１】
2007120838.tif 000004
【図２】
2007120838.tif 000005
【図３】
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