CN111344525A - 制冷机 - Google Patents

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CN111344525A CN201880073541.3A CN201880073541A CN111344525A CN 111344525 A CN111344525 A CN 111344525A CN 201880073541 A CN201880073541 A CN 201880073541A CN 111344525 A CN111344525 A CN 111344525A
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前田耕治
大村真太郎
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Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
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Abstract

本发明提供一种制冷机，其具备：制冷循环，具有压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及依次连接它们的配管(12)以及喷出配管；及声学装置(13)，设置于配管(12)，声学装置(13)具有：空间形成部(14)，在内侧形成空间(S)，且开口的第一端(14a)与配管(12)以连通状态连接；波纹管(21)，与空间形成部(14)中的开口的第二端连接且可伸缩；及密封部(20)，设置于波纹管(21)中的与空间形成部(14)相反的一侧的端部侧。

Description

制冷机
技术领域
本发明涉及一种制冷机。
本申请主张关于2017年11月21日于日本申请的日本专利申请2017-223822号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
制冷机为广泛用于如电力电子相关工厂那样的具有无尘室的工厂空调、地域冷气和暖气设备等的用途的热源设备。对于制冷机，已知有一种如下制冷机：将离心压缩机、冷凝器、蒸发器等构成设备配置于附近并设为一体，并且进行单元化(例如，参考专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-327700号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
随着制冷机的高效化，从制冷机产生的噪音的增大成为课题。从制冷机产生的噪音的原因大致分为由机械诱因产生的噪音和由流体诱因产生的噪音这2种。
由机械诱因产生的噪音是由在离心压缩机、泵运行时产生的、由叶片的动作、扩压器的叶片数量等引起的周期性流量变动引起的。由该周期性流量变动产生压力脉动，由此产生称为NZ音的噪音。
由机械诱因产生的噪音具有成为特征性且单一的频率特性的性质。已知：由机械诱因产生的噪音与制冷机内部的配管等的声学特征值产生共鸣，声音被放大。
该发明的目的在于提供一种制冷机，其具备制冷循环，所述制冷循环具有压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及依次连接它们的配管，所述制冷机能够抑制噪音。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第一方式，制冷机具备：制冷循环，具有压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及依次连接它们的配管以及喷出配管；及声学装置，设置于所述配管，所述声学装置具有：空间形成部，在内侧形成空间，且开口的第一端与所述配管以连通状态连接；波纹管，与所述空间形成部中的开口的第二端连接且可伸缩；及密封部，设置于所述波纹管中的与所述空间形成部相反的一侧的端部侧。
根据这种结构，通过将声学装置安装于配管，能够减少通过构成制冷机的压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及配管中的至少一个构成要件的NZ音与配管内的空间的声学特征值产生共鸣而产生的噪音。并且，构成声学装置的波纹管进行伸缩，将声能转换成结构振动能，由此能够实现声学装置的小型化。
在上述制冷机中，所述空间形成部具有呈筒状的第一筒部、呈筒状的第二筒部及连接所述第一筒部和所述第二筒部的第二波纹管，所述第一端为所述第一筒部中的与所述第二波纹管相反的一侧的端部，所述第二端为所述第二筒部中的与所述第二波纹管相反的一侧的端部。
根据这种结构，通过分割波纹管，能够不延长波纹管而减少噪音。
在上述制冷机中，所述空间形成部具有：筒部，一个端部与所述配管以连通状态连接；及容器部，开口的第一开口与所述筒部的另一个端部以连通状态连接，且体积大于所述筒部的内侧的空间的体积，所述波纹管与所述容器部的开口的第二开口连接。
根据这种结构，能够调节声学装置的容器部的体积而调节配管的声学阻抗。
在上述制冷机中可以如下：所述声学装置具有多孔板，所述多孔板配置于所述空间形成部与所述配管的流路的边界处。
根据这种结构，能够抑制具有与构成制冷机的压缩机的NZ音产生共鸣的可能性的、配管的特定频率的声学阻抗的产生。由此，能够降低噪音级。
发明效果
根据本发明，通过将声学装置安装于配管，能够减少通过构成制冷机的压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及配管中的至少一个构成要件的NZ音与配管内的空间的声学特征值产生共鸣而产生的噪音。并且，构成声学装置的波纹管进行伸缩，将声能转换成结构振动能，由此能够实现声学装置的小型化。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的制冷机的概略结构图。
图2是本发明的第一实施方式的制冷机的压缩机、冷凝器及连接它们的配管的概略结构图。
图3是本发明的第一实施方式的制冷机的声学装置的剖视图。
图4是本发明的第二实施方式的制冷机的声学装置的剖视图。
图5是本发明的第三实施方式的制冷机的声学装置的剖视图。
图6是本发明的第四实施方式的制冷机的声学装置的剖视图。
图7是本发明的第五实施方式的制冷机的声学装置的剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，参考附图，对本发明的第一实施方式的制冷机详细地进行说明。
如图1所示，本实施方式的制冷机1具备：压缩机2，压缩制冷剂W；冷凝器3，利用冷却水冷凝由压缩机2压缩的制冷剂W；第一膨胀阀4，其为对来自冷凝器3的制冷剂W进行减压的膨胀器；及节约器6(气液分离器)，将来自第一膨胀阀4的制冷剂W分离成气液二相。
并且，制冷机1具备：流入通道8，供来自节约器6的气相W1能够流入压缩机2内；第二膨胀阀5，再次对来自节约器6的液相进行减压；及蒸发器7，使来自第二膨胀阀5的制冷剂W蒸发。
在冷凝器3的气相部与蒸发器7的气相部之间设置有热气旁通管9。在热气旁通管9设置有用于控制流入热气旁通管9内的高温制冷剂气体的流量的热气旁通阀10。
制冷机1具备具有配管12的制冷循环11。配管12依次连接压缩机2、冷凝器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5及蒸发器7。具体而言，制冷机1具有：配管12a，连接压缩机2和冷凝器3；配管12b，连接冷凝器3和节约器6，配管12c，连接节约器6和蒸发器7；及配管12d，连接蒸发器7和压缩机2。配管12为供制冷剂W流通的流路。
制冷剂W例如为代替氟利昂的R134a(氢氟烃)等。
在连接压缩机2和冷凝器3的配管12a设置有减少由压缩机2产生的噪音的声学装置13。
压缩机2为离心式二级压缩机，并且由利用变更来自电源的输入频率的逆变器控制转速的电动马达(未图示)驱动。
冷凝器3为如下装置：通过利用冷却水等使由压缩机2压缩的制冷剂W进行热交换来冷却，并设为液态的状态。例如，冷凝器3为管壳式换热器。
第一膨胀阀4为通过使来自冷凝器3的液体的制冷剂W隔热膨胀并进行减压而使一部分液体蒸发来将制冷剂W设为气液二相的状态的膨胀器。
节约器6为将在第一膨胀阀4中设为气液二相的状态的制冷剂W分离成气相W1和液相的装置。
流入通道8为供利用节约器6从气液二相的制冷剂W分离的气相W1流入压缩机2中的流路。
与第一膨胀阀4同样地，第二膨胀阀5将气相W1通过节约器6分离而仅成为液相的制冷剂W隔热膨胀并进行减压。另外，本实施方式的制冷机1中，设为使用膨胀阀来对制冷剂W进行减压的结构，但是并不限制于此，可以使用其他机构来对制冷剂W进行减压。
蒸发器7将来自第二膨胀阀5的制冷剂W在与水等之间进行热交换而使其蒸发，并设为饱和蒸汽的状态。
如图2所示，声学装置13为设置于连接压缩机2和冷凝器3的配管12a的消音器。声学装置13具有：筒状的空间形成部14，与配管12连接；波纹管21，与空间形成部14连接；及密封部20，对波纹管21的端部进行密封。
在压缩机2运行时，由于轮子的旋转、扩压器的叶片数量等而发生周期性流动变动。由该周期性流量变动产生压力脉动，由此产生称为NZ音的噪音。
由这种机械原因产生的NZ音具有成为特征性且单一的频率特性的性质，有时与制冷机1的配管12等的声学阻抗产生共鸣。即，已知NZ音成为如在图2中由双点划线表示那样的声学模式M并被放大。
声学模式M具有波腹M1和波节M2。波腹M1为声能(振幅)成为最大的位置，波节M2为声能(振幅)大致成为零的位置。
声学装置13安装于声学模式M的波腹M1的位置。换言之，声学装置13安装于在配管12内产生的声音的声能成为最大的位置。
如图3所示，在空间形成部14的内侧形成有空间S。空间形成部14的开口的第一端14a与配管12以连通状态连接。即，空间形成部14的内侧的空间S与配管12内的空间连通。
空间形成部14具有圆筒状的主体部16和设置于第一端14a的凸缘部18。主体部16的形状并不限制于此，可以设为角筒形状。声学装置13的中心轴As与配管12的中心轴Ad(参考图2)大致正交。
凸缘部18在主体部16的第一端14a向主体部16的中心轴As的径向外侧突出而形成。声学装置13经由凸缘部18固定于配管12。
空间形成部14例如由SUS316等不锈钢形成。形成空间形成部14的材料并不限制于SUS316，能够适当地选择规定的金属。
波纹管21为呈筒状的蛇纹状伸缩管。波纹管21与空间形成部14的开口的第二端14b连接。波纹管21例如能够由不锈钢、铝等金属形成。波纹管21可以使用夹具将圆筒状的金属成形而制造，也可以通过将多个圆盘状的金属彼此焊接而制造。
密封部20为设置于波纹管21中的与空间形成部14相反的一侧的端部侧的板状的部件。密封部20能够由与空间形成部14相同的金属形成。可以使形成空间形成部14的金属与形成密封部20的金属不同。密封部20并不限制于板状，例如，可以是呈半球形的部件。
空间形成部14和波纹管21例如能够通过焊接而接合。同样地，波纹管21和密封部20例如能够通过焊接而接合。
由空间形成部14、波纹管21及密封部20形成有密封并通过声波的干扰来减少声音的共鸣空间。
根据上述实施方式，通过将声学装置13安装于配管12，能够减少通过构成制冷机1的压缩机2的NZ音与配管12内的空间的声学特征值产生共鸣而产生的噪音。并且，形成声学装置13的共鸣空间的波纹管21进行伸缩，将声能转换成结构振动能，由此能够实现声学装置13的小型化。即，能够减小声学装置13从配管12突出的突出量L。
并且，通过声学装置13经由凸缘部18与配管12连接，能够容易地交换、维护声学装置13。
另外，上述实施方式中，在压缩机2与冷凝器3之间的配管12a设置了声学装置13，但是并不限制于此。例如，可以在冷凝器3与蒸发器7之间的配管12b、12c、蒸发器7与压缩机2之间的配管12d、热气旁通管9配置声学装置13。
并且，声学装置13的数量并不限制于一个。即，声学装置13能够安装于构成制冷循环11的构成要件(压缩机2、冷凝器3、膨胀器4，5、蒸发器7及配管12)中的至少一个上。例如，可以将声学装置13安装于所有配管12，也可以将两个声学装置13安装于一个配管12。
并且，可以在喷出不必要流体的喷出配管配置声学装置13。
〔第二实施方式〕
以下，参考附图，对本发明的第二实施方式的制冷机详细地进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于相同的部分省略其说明。
如图4所示，本实施方式的声学装置13B的密封部23呈有底圆筒状。
本实施方式的密封部23具有圆筒形状的圆筒部23a和对圆筒部23a的一端进行密封的圆板部23b。密封部23和波纹管21通过接合圆筒部23a的端部和波纹管21的端部而连接。
根据上述实施方式，能够在与声学装置13B的端部间隔一定距离的位置处配置波纹管21。
〔第三实施方式〕
以下，参考附图，对本发明的第三实施方式的制冷机详细地进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于相同的部分省略其说明。
如图5所示，本实施方式的声学装置13C的空间形成部14C具有2个筒部16a、16b和连接筒部彼此的第二波纹管21C。
本实施方式的空间形成部14C具有呈筒状的第一筒部16a和呈筒状的第二筒部16b。第一筒部16a和第二筒部16b由与波纹管21相同的结构的第二波纹管21C连接。
空间形成部14C的第一端14a为第一筒部16a中的与第二波纹管21C相反的一侧的端部。空间形成部14C的第二端14b为第二筒部16b中的与第二波纹管21C相反的一侧的端部。
根据上述实施方式，通过将波纹管分割为波纹管21和第二波纹管21C，能够不延长波纹管而减少噪音。
〔第四实施方式〕
以下，参考附图，对本发明的第四实施方式的制冷机详细地进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于相同的部分省略其说明。
如图6所示，本实施方式的声学装置13D具有配置于空间形成部14的第一端14a与配管12的流路的边界处的多孔板15。
多孔板15用于抑制空间形成部14的第一端14a上的气流紊乱。
多孔板15设置于空间形成部14的第一端14a。多孔板15的主表面与主体部16的中心轴As大致正交。在多孔板15有规则地配置有多个圆形贯穿孔19。贯穿孔19的形状并不限制于圆形，可以是矩形，也可以是狭缝状。
本实施方式的制冷机1能够调节声学装置13D的长度L、多孔板15的贯穿孔19的孔径φ、多孔板15的开口率σ(多孔板15的每单位面积的贯穿孔19的面积的比例)而将配管12与冷凝器3之间的边界设为Z＝ρc边界。
在此，Z＝ρc边界是指使用由密度ρ、音速c表示声学阻抗Z的参数，使边界处的声学阻抗Z一致而将声音的反射设为非反射的边界。
根据上述实施方式，能够抑制具有与构成制冷机1的压缩机2的NZ音产生共鸣的可能性的、配管12的特定频率的声学阻抗的产生。由此，能够降低噪音级。
并且，能够调节声学装置13(主体部16)的长度L、多孔板15的贯穿孔19的孔径φ、多孔板15的开口率σ而调节配管12的声学阻抗。
〔第五实施方式〕
以下，参考附图，对本发明的第五实施方式的制冷机详细地进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行叙述，对于相同的部分省略其说明。
如图7所示，第三实施方式的声学装置13E的空间形成部14E的形状与第一实施方式的声学装置13不同。本实施方式的空间形成部14E具有筒部24和容器部25。
筒部24的一个端部24a与配管12以连通状态连接。筒部24呈圆筒状。筒部24并不限制于圆筒状，可以设为角筒状。
容器部25呈球形，且具有开口的第一开口25a和开口的第二开口25b。容器部25的第一开口25a与筒部24的另一个端部24b以连通状态连接。容器部25的体积(关闭容器部25的第一开口25a及第二开口25b时的容器部25的容量)大于筒部24的内侧的空间的体积。
容器部25的形状并不限制于球形，大于筒部24的体积即可。例如，可以设为具有比筒部24的直径大的直径的桶形。
波纹管21与容器部25的第二开口25b连接。
本实施方式的声学装置13E作为处于容器部25的内部的空气起弹簧的作用的亥姆霍兹共鸣器而发挥功能。
根据上述实施方式，能够调节声学装置13E的容器部25的体积V而调节配管12的声学阻抗。
以上，对于本发明的实施方式，参考附图进行详细叙述，但是具体结构并不限制于该实施方式，还包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
产业上的可利用性
根据本发明，通过将声学装置安装于配管，能够减少通过构成制冷机的压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及配管中的至少一个构成要件的NZ音与配管内的空间的声学特征值产生共鸣而产生的噪音。并且，构成声学装置的波纹管进行伸缩，将声能转换成结构振动能，由此能够实现声学装置的小型化。
符号说明
1-制冷机，2-压缩机，3-冷凝器，4-第一膨胀阀，5-第二膨胀阀，6-节约器，7-蒸发器，8-流入通道，9-热气旁通管，10-热气旁通阀，11-制冷循环，12-配管，13、13B、13C、13D、13E-声学装置，14、14B、14C、14E-空间形成部，15-多孔板，16-主体部，17-盖部，18-凸缘部，19-贯穿孔，20-密封部，21-波纹管，21C-第二波纹管，23-密封部，23a-圆筒部，23b-圆板部，24-筒部，25-容器部，S-空间，W-制冷剂。

Claims (4)

1.一种制冷机，其具备：
制冷循环，具有压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器及依次连接它们的配管以及喷出配管；及
声学装置，设置于所述配管，
所述声学装置具有：
空间形成部，在内侧形成空间，且开口的第一端与所述配管以连通状态连接；
波纹管，与所述空间形成部中的开口的第二端连接且可伸缩；及
密封部，设置于所述波纹管中的与所述空间形成部相反的一侧的端部侧。
2.根据权利要求1所述的制冷机，其中，
所述空间形成部具有呈筒状的第一筒部、呈筒状的第二筒部及连接所述第一筒部和所述第二筒部的第二波纹管，
所述第一端为所述第一筒部中的与所述第二波纹管相反的一侧的端部，
所述第二端为所述第二筒部中的与所述第二波纹管相反的一侧的端部。
3.根据权利要求1所述的制冷机，其中，
所述空间形成部具有：
筒部，一个端部与所述配管以连通状态连接；及
容器部，开口的第一开口与所述筒部的另一个端部以连通状态连接，且体积大于所述筒部的内侧的空间的体积，
所述波纹管与所述容器部的开口的第二开口连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷机，其中，
所述声学装置具有多孔板，所述多孔板配置于所述空间形成部与所述配管的流路的边界处。
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