JP2008032344A - Refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置に関し、特に冷媒回路を流れる冷媒の圧力脈動の低減対策に係るものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating refrigerant, and particularly relates to measures for reducing pressure pulsation of refrigerant flowing in a refrigerant circuit.
従来より、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている。 Conventionally, a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle is known.
例えば特許文献１には、冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置の冷媒回路には、圧縮機と放熱器と容積型の膨張機と蒸発器とが接続されている。圧縮機では、冷媒が臨界圧力以上となるまで圧縮される。圧縮機の吐出冷媒は、放熱器で放熱した後、膨張機で膨張される。その後、冷媒は蒸発器で蒸発した後、圧縮機に吸入されて再び圧縮される。例えばこの冷凍装置の暖房運転では、放熱器から放出された熱によって室内が暖房される。
For example,
ところで、上記膨張機の膨張機構では、ピストンの公転に伴い膨張室の容積が拡大されることで冷媒の膨張動作が行われる。ここで、膨張機の流入側あるいは流出側を流れる冷媒は、比較的高密度の冷媒となる。従って、膨張機の流入側や流出側では、膨張機の膨張動作に伴い冷媒の圧力が変動し、冷媒の圧力脈動が大きくなってしまうことがある。その結果、この冷媒の圧力脈動に起因して、騒音が発生したり、冷媒配管に接続される機器類の故障を招く虞があった。 By the way, in the expansion mechanism of the expander, the expansion operation of the refrigerant is performed by expanding the volume of the expansion chamber with the revolution of the piston. Here, the refrigerant flowing on the inflow side or the outflow side of the expander is a relatively high-density refrigerant. Therefore, on the inflow side or outflow side of the expander, the pressure of the refrigerant may fluctuate with the expansion operation of the expander, and the pressure pulsation of the refrigerant may increase. As a result, due to the pressure pulsation of the refrigerant, there is a possibility that noise may be generated or a device connected to the refrigerant pipe may be broken.
そこで、特許文献２の冷凍装置では、上述のような冷媒の圧力脈動を低減するために、膨張機の流入側に、脈動吸収用のアキュムレータを接続している。このアキュムレータは、密閉容器内に袋状の分離膜が収納されている。この分離膜内には、高圧の窒素ガスが封入されている。例えば膨張機の流入側を流れる冷媒の圧力が上昇すると、分離膜が収縮し、密閉容器内の有効容積が拡大する。その結果、冷媒の圧力が低下し、冷媒の圧力脈動が緩和・吸収される。
ところが、特許文献２に開示されているアキュムレータは、分離膜を要することから比較的装置構造が複雑なため、耐用年数も短く、コストも高くなるという問題がある。 However, since the accumulator disclosed in Patent Document 2 requires a separation membrane, the structure of the apparatus is relatively complicated, so that there is a problem that the service life is short and the cost is high.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、比較的シンプルな装置構造により、膨張機の流入側や流出側の冷媒の圧力脈動を低減できるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to use a relatively simple device structure in a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle, so that the refrigerant on the inflow side or the outflow side of the expander It is to be able to reduce pressure pulsation.
第１の発明は、圧縮機（20）及び容積型の膨張機（22）が接続されると共に冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記膨張機（22）の流入側又は流出側に、冷媒が貯留可能で且つ該冷媒中のガス冷媒の容積変化を利用して冷媒の圧力脈動を吸収する容積空間（32）を有する中空容器（30）が設けられていることを特徴とするものである。 The first invention is premised on a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit (10) in which a compressor (20) and a positive displacement expander (22) are connected and a refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle. The refrigeration apparatus has a volume space (at the inflow side or the outflow side of the expander (22)) that can store the refrigerant and absorbs the pressure pulsation of the refrigerant by using the volume change of the gas refrigerant in the refrigerant. A hollow container (30) having 32) is provided.
第１の発明では、冷媒回路（10）に圧縮機（20）及び膨張機（22）が設けられる。冷媒回路（10）では、圧縮機（20）で冷媒が圧縮される一方、膨張機（22）で冷媒が膨張され、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。ここで、本発明では、膨張機（22）の流入側又は流出側に容積空間（32）を有する中空容器（30）が設けられる。この中空容器（30）には、ガス冷媒を含む冷媒が貯まり込む。中空容器（30）内の容積空間（32）では、このガス冷媒の容積変化に伴い冷媒の圧力脈動が吸収され、この冷媒の圧力脈動が低減される。また、この中空容器（30）には、冷媒回路（10）で余剰となる冷媒が貯留される。つまり、この中空容器（30）は、いわゆるレシーバとしても機能する。 In the first invention, the refrigerant circuit (10) is provided with the compressor (20) and the expander (22). In the refrigerant circuit (10), the refrigerant is compressed by the compressor (20), while the refrigerant is expanded by the expander (22), and a vapor compression refrigeration cycle is performed. Here, in the present invention, the hollow container (30) having the volume space (32) is provided on the inflow side or the outflow side of the expander (22). The hollow container (30) stores a refrigerant containing a gas refrigerant. In the volume space (32) in the hollow container (30), the pressure pulsation of the refrigerant is absorbed as the volume of the gas refrigerant changes, and the pressure pulsation of the refrigerant is reduced. In addition, the hollow container (30) stores excess refrigerant in the refrigerant circuit (10). That is, this hollow container (30) also functions as a so-called receiver.
第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記冷媒回路（10）には、高圧冷媒を気液二相状態とする減圧手段（24）が設けられ、上記中空容器（30）は、上記減圧手段（24）の流出側と膨張機（22）の流入側との間に設けられ、その容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するように構成されていることを特徴とするものである。 According to a second invention, in the refrigeration apparatus of the first invention, the refrigerant circuit (10) is provided with a decompression means (24) for bringing the high-pressure refrigerant into a gas-liquid two-phase state, and the hollow container (30) And provided between the outflow side of the decompression means (24) and the inflow side of the expander (22), and separates the gas-liquid two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the volume space (32). It is comprised so that it may be comprised.
第２の発明では、冷媒回路（10）に減圧手段（24）が設けられる。この減圧手段（24）を冷媒が通過すると、圧縮機（20）で圧縮された後の高圧冷媒が減圧されて気液二相状態となる。そして、上記中空容器（30）には、気液二相状態の冷媒が流入する。この中空容器（30）では、気液二相状態の冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。つまり、第２の発明では、中空容器（30）が、いわゆる気液分離器としても機能する。 In the second invention, the refrigerant circuit (10) is provided with the pressure reducing means (24). When the refrigerant passes through the decompression means (24), the high-pressure refrigerant after being compressed by the compressor (20) is decompressed to be in a gas-liquid two-phase state. A gas-liquid two-phase refrigerant flows into the hollow container (30). In the hollow container (30), the gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a liquid refrigerant and a gas refrigerant. That is, in the second invention, the hollow container (30) also functions as a so-called gas-liquid separator.
第３の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記膨張機（22）は、高圧冷媒を減圧して気液二相状態とするように構成され、上記中空容器（30）は、膨張機（22）の流出側に設けられ、その容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するように構成されていることを特徴とするものである。 According to a third invention, in the refrigeration apparatus of the first invention, the expander (22) is configured to depressurize the high-pressure refrigerant into a gas-liquid two-phase state, and the hollow container (30) is expanded. It is provided on the outflow side of the machine (22), and is configured to separate the gas-liquid two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the volume space (32).
第３の発明では、膨張機（22）で減圧されて気液二相状態となった冷媒が、中空容器（30）に流入する。そして、中空容器（30）では、第２の発明と同様、冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。 In 3rd invention, the refrigerant | coolant which was pressure-reduced by the expander (22) and was in a gas-liquid two-phase state flows in into a hollow container (30). And in a hollow container (30), a refrigerant | coolant is isolate | separated into a liquid refrigerant and a gas refrigerant similarly to 2nd invention.
第４の発明は、第２又は第３の発明の冷凍装置において、上記中空容器（30）には、ガス冷媒が貯まる気相部（32a）に開口して容積空間（32）内に冷媒を流入させる冷媒流入管（33）と、液冷媒が貯まる液相部（32b）に開口して容積空間（32）内の冷媒を流出させる冷媒流出管（34）とが接続されていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the invention, in the refrigeration apparatus of the second or third aspect of the invention, the hollow container (30) opens the gas phase portion (32a) in which the gas refrigerant is stored and stores the refrigerant in the volume space (32). A refrigerant inflow pipe (33) for inflow and a refrigerant outflow pipe (34) for opening the liquid phase part (32b) in which liquid refrigerant is stored and allowing the refrigerant in the volume space (32) to flow out are connected. It is what.
第４の発明の中空容器（30）では、その冷媒流入管（33）が気相部（32a）に開口する一方、その冷媒流出管（34）が液相部（32b）に開口する。このように冷媒流入管（33）を気相部（32a）に開口させると、容積空間（32）に流入する冷媒の圧力変動が、気相部（32a）に溜まり込む単相のガス冷媒によって効果的に吸収される。その結果、中空容器（30）では、冷媒の圧力脈動が効果的に低減される。一方、気相部（32a）に冷媒が流入すると、液相部（32b）に貯まった液冷媒が押し出され、この液冷媒が冷媒流出管（34）より中空容器（30）の外部へ流出する。 In the hollow container (30) of the fourth invention, the refrigerant inflow pipe (33) opens to the gas phase part (32a), while the refrigerant outflow pipe (34) opens to the liquid phase part (32b). When the refrigerant inflow pipe (33) is opened to the gas phase part (32a) in this way, the pressure fluctuation of the refrigerant flowing into the volume space (32) is caused by the single-phase gas refrigerant accumulated in the gas phase part (32a). Effectively absorbed. As a result, in the hollow container (30), the pressure pulsation of the refrigerant is effectively reduced. On the other hand, when the refrigerant flows into the gas phase part (32a), the liquid refrigerant stored in the liquid phase part (32b) is pushed out, and this liquid refrigerant flows out of the hollow container (30) through the refrigerant outflow pipe (34). .
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明の冷凍装置において、上記中空容器（30）には、一端が膨張機（22）と繋がる冷媒配管（33,34）の他端が接続され、上記冷媒配管（33,34）の他端部には、その内径よりも小径の開口を有する仕切板（40）が設けられていることを特徴とするものである。 A fifth invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fourth inventions, wherein the hollow container (30) has the other end of the refrigerant pipe (33, 34) having one end connected to the expander (22). And the other end of the refrigerant pipe (33, 34) is provided with a partition plate (40) having an opening having a diameter smaller than the inner diameter thereof.
第５の発明では、膨張機（22）と中空容器（30）とが冷媒配管（33,34）で接続される。ところで、このように膨張機（22）と中空容器（30）とを冷媒配管（33,34）で繋ぐと、この冷媒配管（33,34）では、膨張機（22）から発する圧力波が共鳴して騒音を招く虞がある。具体的には、膨張機（22）で冷媒の膨張動作が行われると、膨張機（22）から中空容器（30）へ向かって圧力の進行波が進展し、この圧力波が容積空間（32）内へ流入する。ここで、冷媒配管（33,34）の他端側の開口部では、圧力の進行波が反射し易く、この反射波が中空容器（30）から膨張機（22）側へ進展し易い。このため、この冷媒配管（33,34）では、膨張機（22）からの圧力の進行波と、中空容器（30）からの反射波とが共鳴することにより、騒音が生じ易い。そこで、本発明では、冷媒配管（33,34）の他端側の開口部に仕切板（40）を設けるようにしている。この仕切板（40）は、冷媒配管（33,34）よりも小径の開口を有しており、この冷媒配管（33,34）において、いわゆるオリフィスとして機能する。その結果、本発明では、上記仕切板（40）によって中空容器（30）の開口部での反射波を無くすことができ、膨張機（22）と中空容器（30）との間の冷媒配管（33,34）における共鳴を防止することができる。 In the fifth invention, the expander (22) and the hollow container (30) are connected by the refrigerant pipe (33, 34). By the way, when the expander (22) and the hollow container (30) are connected by the refrigerant pipe (33, 34) in this way, the pressure wave generated from the expander (22) resonates in the refrigerant pipe (33, 34). This may cause noise. Specifically, when the expansion operation of the refrigerant is performed in the expander (22), a traveling wave of pressure develops from the expander (22) toward the hollow container (30), and this pressure wave is generated in the volume space (32 ) Flows in. Here, the traveling wave of the pressure is easily reflected at the opening on the other end side of the refrigerant pipe (33, 34), and this reflected wave easily propagates from the hollow container (30) to the expander (22) side. For this reason, in this refrigerant | coolant piping (33,34), a traveling wave of the pressure from an expander (22) and the reflected wave from a hollow container (30) resonate, and it is easy to produce noise. Therefore, in the present invention, the partition plate (40) is provided in the opening on the other end side of the refrigerant pipe (33, 34). The partition plate (40) has an opening having a smaller diameter than the refrigerant pipe (33, 34), and functions as a so-called orifice in the refrigerant pipe (33, 34). As a result, in the present invention, the partition plate (40) can eliminate the reflected wave at the opening of the hollow container (30), and the refrigerant pipe (22) between the expander (22) and the hollow container (30) ( 33, 34) can be prevented.
第６の発明は、第１乃至第５のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記冷媒回路（10）では、冷媒として二酸化炭素が用いられ、上記圧縮機（20）が冷媒を臨界圧力以上まで圧縮する冷凍サイクルが行われることを特徴とするものである。 According to a sixth invention, in the refrigeration apparatus according to any one of the first to fifth inventions, in the refrigerant circuit (10), carbon dioxide is used as a refrigerant, and the compressor (20) causes the refrigerant to exceed a critical pressure. A refrigeration cycle that compresses to a maximum is performed.
第６の発明では、冷媒回路（10）に冷媒として二酸化炭素が充填される。そして、冷媒回路（10）では、圧縮機（20）で冷媒を臨界圧力以上とする冷凍サイクルが行われる。このように、二酸化炭素を臨界圧力以上とする冷凍サイクルを行うと冷媒の密度や音速が大きくなるため、膨張機の流入側や流出側では、冷媒の圧力脈動が大きく成り易いが、本発明では、このような冷媒の圧力脈動を中空容器（30）で効果的に低減することができる。 In the sixth invention, the refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide as the refrigerant. And in a refrigerant circuit (10), the refrigerating cycle which makes a refrigerant | coolant a critical pressure or more with a compressor (20) is performed. As described above, when a refrigeration cycle in which carbon dioxide is set to a critical pressure or higher is performed, the refrigerant density and sound speed increase, so that the pressure pulsation of the refrigerant tends to increase on the inflow side and outflow side of the expander. Such pressure pulsation of the refrigerant can be effectively reduced by the hollow container (30).
本発明では、膨張機（22）の流入側又は流出側に中空容器（30）を設け、中空容器（30）内の容積空間（32）に冷媒を貯留すると共に該容積空間（32）で冷媒の圧力脈動を吸収するようにしている。つまり、本発明では、中空容器（30）が、冷媒を貯留するレシーバと、冷媒の圧力脈動を低減する吸収装置とを兼ねている。従って、従来のアキュムレータのような複雑な吸収装置を用いることなく冷媒の圧力脈動を低減することができ、又、部品点数の増大を招くこともない。即ち、本発明によれば、比較的シンプルな構成により、冷媒の圧力脈動を低減することができる。 In the present invention, the hollow container (30) is provided on the inflow side or the outflow side of the expander (22), the refrigerant is stored in the volume space (32) in the hollow container (30), and the refrigerant is stored in the volume space (32). The pressure pulsation is absorbed. That is, in the present invention, the hollow container (30) serves as both a receiver that stores the refrigerant and an absorption device that reduces the pressure pulsation of the refrigerant. Therefore, the pressure pulsation of the refrigerant can be reduced without using a complicated absorber such as a conventional accumulator, and the number of parts is not increased. That is, according to the present invention, the pressure pulsation of the refrigerant can be reduced with a relatively simple configuration.
第２の発明では、冷媒回路（10）に減圧手段（24）を設け、該減圧手段（24）で減圧して気液二相状態とした冷媒を中空容器（30）へ送るようにしている。そして、この中空容器（30）の容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するようにしている。つまり、本発明では、中空容器（30）が気液分離器を兼ねるように構成している。このため、本発明によれば、この冷凍装置の部品点数を削減しながら、膨張機（22）の流入側の冷媒の圧力脈動を低減することができる。 In the second aspect of the invention, the refrigerant circuit (10) is provided with a pressure reducing means (24), and the refrigerant reduced in pressure by the pressure reducing means (24) is sent to the hollow container (30). . The gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the volume space (32) of the hollow container (30). That is, in this invention, it is comprised so that a hollow container (30) may serve as a gas-liquid separator. Therefore, according to the present invention, the pressure pulsation of the refrigerant on the inflow side of the expander (22) can be reduced while reducing the number of parts of the refrigeration apparatus.
一方、第３の発明では、膨張機（22）で減圧して気液二相状態とした冷媒を中空容器（30）へ送るようにしている。このため、本発明においても、第２の発明と同様に、中空容器（30）を気液分離器として利用しながら、膨張機（22）の流出側の冷媒の圧力脈動を低減することができる。 On the other hand, in 3rd invention, it is made to send the refrigerant | coolant which was pressure-reduced with the expander (22) to the gas-liquid two-phase state to a hollow container (30). For this reason, in the present invention, similarly to the second invention, the pressure pulsation of the refrigerant on the outflow side of the expander (22) can be reduced while using the hollow container (30) as a gas-liquid separator. .
更に、第４の発明では、容積空間（32）に冷媒を流入させるための冷媒流入管（33）を気相部（32a）に開口させ、容積空間（32）内の冷媒を流出させるための冷媒流出管（34）を液相部（32b）に開口させている。このため、本発明によれば、冷媒流入管（33）より容積空間（32）へ入り込む冷媒の圧力変動を気相部（32a）の単相のガス冷媒によって吸収することができ、冷媒の圧力脈動を効果的に低減することができる。 Further, in the fourth invention, the refrigerant inflow pipe (33) for allowing the refrigerant to flow into the volume space (32) is opened in the gas phase part (32a), and the refrigerant in the volume space (32) is caused to flow out. The refrigerant outflow pipe (34) is opened to the liquid phase part (32b). Therefore, according to the present invention, the pressure fluctuation of the refrigerant entering the volume space (32) from the refrigerant inflow pipe (33) can be absorbed by the single-phase gas refrigerant in the gas phase part (32a), and the pressure of the refrigerant Pulsation can be effectively reduced.
第５の発明では、また、膨張機（22）と中空容器（30）の間の冷媒配管（33,34）の開口部にオリフィスを構成する仕切板（40）を設けるようにしたので、この冷媒配管（33,34）における共鳴を防止することができる。従って、本発明によれば、この共鳴に起因する騒音の発生を抑制できる。 In the fifth invention, the partition plate (40) constituting the orifice is provided at the opening of the refrigerant pipe (33, 34) between the expander (22) and the hollow container (30). Resonance in the refrigerant pipe (33, 34) can be prevented. Therefore, according to the present invention, generation of noise due to this resonance can be suppressed.
第６の発明では、二酸化炭素を臨界圧力以上まで圧縮しながら冷凍サイクルが行われる。このように冷媒を臨界圧力以上まで圧縮すると、膨張機（22）の流入側や流出側での冷媒の圧力脈動が大きくなり易いが、本発明によれば、この冷媒の圧力脈動を中空容器（30）で効果的に低減することができる。 In the sixth invention, the refrigeration cycle is performed while compressing carbon dioxide to a critical pressure or higher. When the refrigerant is compressed to the critical pressure or more in this way, the pressure pulsation of the refrigerant on the inflow side or the outflow side of the expander (22) tends to increase. However, according to the present invention, the pressure pulsation of the refrigerant is reduced to the hollow container ( 30) can be effectively reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。
A first embodiment of the present invention will be described.
実施形態１の冷凍装置は、室内を空調する空気調和装置（1）を構成するものである。この冷凍装置（1）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。そして、冷媒回路（10）では、冷媒が臨界圧力以上まで圧縮される冷凍サイクルが行われる。
The refrigeration apparatus of
冷媒回路（10）には、圧縮機（20）と放熱器（21）と膨張機（22）と蒸発器（23）とが冷媒配管（11,12,13,14）を介して互いに接続されている。具体的には、圧縮機（20）の吐出側には、吐出管（11）の一端が接続している。吐出管（11）の他端は、放熱器（21）の一端と接続している。放熱器（21）の他端には、流入管（12）の一端が接続している。流入管（12）の他端は、膨張機（22）の流入側と接続している。膨張機（22）の流出側には、流出管（13）の一端が接続している。流出管（13）の他端は、蒸発器（23）の一端が接続している。蒸発器（23）の他端には、吸入管（14）の一端が接続している。吸入管（14）の他端は、圧縮機（20）の吸入側と接続している。 A compressor (20), a radiator (21), an expander (22), and an evaporator (23) are connected to the refrigerant circuit (10) via refrigerant pipes (11, 12, 13, 14). ing. Specifically, one end of the discharge pipe (11) is connected to the discharge side of the compressor (20). The other end of the discharge pipe (11) is connected to one end of the radiator (21). One end of the inflow pipe (12) is connected to the other end of the radiator (21). The other end of the inflow pipe (12) is connected to the inflow side of the expander (22). One end of the outflow pipe (13) is connected to the outflow side of the expander (22). The other end of the outflow pipe (13) is connected to one end of the evaporator (23). One end of the suction pipe (14) is connected to the other end of the evaporator (23). The other end of the suction pipe (14) is connected to the suction side of the compressor (20).
上記圧縮機（20）は、容積型の圧縮機で構成されている。この圧縮機（20）には、ケーシング内にロータリー型の圧縮機構が収納されている。この圧縮機（20）の圧縮機構では、ガス冷媒が臨界圧力以上の冷媒となるまで圧縮される。上記放熱器（21）は、例えば室内空間に配置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。放熱器（21）では、高温高圧の冷媒から室内空気へ熱が放出される。上記膨張機（22）は、容積型の膨張機で構成されている。この膨張機（22）では、ケーシング内にロータリー型の膨張機構が収納されている。この膨張機（22）の膨張機構では、高圧冷媒が気液二相状態の冷媒となるまで減圧される。上記蒸発器（23）は、例えば室外空間に配置されており、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。蒸発器（23）では、低圧液冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。 The compressor (20) is a positive displacement compressor. In the compressor (20), a rotary type compression mechanism is accommodated in a casing. In the compression mechanism of the compressor (20), the gas refrigerant is compressed until it becomes a refrigerant having a critical pressure or higher. The said heat radiator (21) is arrange | positioned, for example in indoor space, and is comprised with the fin and tube type heat exchanger. In the radiator (21), heat is released from the high-temperature and high-pressure refrigerant into the room air. The expander (22) is a positive displacement expander. In the expander (22), a rotary type expansion mechanism is accommodated in the casing. In the expansion mechanism of the expander (22), the pressure is reduced until the high-pressure refrigerant becomes a gas-liquid two-phase refrigerant. The evaporator (23) is disposed, for example, in an outdoor space, and is configured by a fin-and-tube heat exchanger. In the evaporator (23), the low-pressure liquid refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
本発明の特徴として、冷媒回路（10）には中空容器（30）が設けられている。この中空容器（30）は、膨張機（22）の流出側の流出管（13）に取り付けられている。図２に示すように、中空容器（30）は、中空円筒状のケーシング（31）を備え、ケーシング（31）内には、容積空間（32）が形成されている。この容積空間（32）では、膨張機（22）から送られた気液二相状態の冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。そして、容積空間（32）には、その上部にガス冷媒が溜まり込む気相部（32a）が形成され、その底部に液冷媒が溜まり込む液相部（32b）が形成されている。 As a feature of the present invention, the refrigerant circuit (10) is provided with a hollow container (30). The hollow container (30) is attached to the outflow pipe (13) on the outflow side of the expander (22). As shown in FIG. 2, the hollow container (30) includes a hollow cylindrical casing (31), and a volume space (32) is formed in the casing (31). In this volume space (32), the gas-liquid two-phase refrigerant sent from the expander (22) is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant. In the volume space (32), a gas phase part (32a) in which the gas refrigerant is accumulated is formed in the upper part, and a liquid phase part (32b) in which the liquid refrigerant is accumulated in the bottom part.
中空容器（30）のケーシング（31）には、冷媒流入管（33）と冷媒流出管（34）とが接続されている。冷媒流入管（33）は、その流出端が容積空間（32）の気相部（32a）に開口している。この冷媒流入管（33）は、膨張機（22）から流出した気液二相状態の冷媒を容積空間（32）内に流入させる。冷媒流出管（34）は、その流入端が容積空間（32）内の液相部（32b）に開口している。この冷媒流出管（34）は、容積空間（32）内に溜まった液冷媒を中空容器（30）の外部へ流出させる。 A refrigerant inflow pipe (33) and a refrigerant outflow pipe (34) are connected to the casing (31) of the hollow container (30). The refrigerant inflow pipe (33) has an outflow end opened to the gas phase part (32a) of the volume space (32). The refrigerant inflow pipe (33) allows the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the expander (22) to flow into the volume space (32). The refrigerant outflow pipe (34) has an inflow end opened to the liquid phase part (32b) in the volume space (32). The refrigerant outflow pipe (34) allows the liquid refrigerant accumulated in the volume space (32) to flow out of the hollow container (30).
以上のようにして、中空容器（30）は、容積空間（32）内に冷媒を貯留可能で、且つ該容積空間（32）内で膨張機（22）の流出側の冷媒の圧力脈動を吸収するように構成されている。つまり、中空容器（30）は、冷媒回路（10）の余剰冷媒を貯めるためのレシーバと、冷媒の圧力脈動を吸収する吸収装置とを兼ねている。更に上述のように、中空容器（30）は、気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するための気液分離器を兼ねている。 As described above, the hollow container (30) can store the refrigerant in the volume space (32) and absorbs the pressure pulsation of the refrigerant on the outflow side of the expander (22) in the volume space (32). Is configured to do. That is, the hollow container (30) serves both as a receiver for storing excess refrigerant in the refrigerant circuit (10) and an absorption device for absorbing pressure pulsation of the refrigerant. Further, as described above, the hollow container (30) also serves as a gas-liquid separator for separating the gas-liquid two-phase refrigerant into liquid refrigerant and gas refrigerant.
また、冷媒流入管（33）には、その流出端の開口部に仕切板（40）が設けられている。この仕切板（40）は、冷媒流入管（33）の内径よりも小径の円形の開口（41）を有しており、冷媒流入管（33）内に嵌め込まれている。この仕切板（40）は、膨張機（22）の運転動作に伴い該膨張機（22）から発生する圧力波の共鳴を防止するオリフィスとして機能する。 Further, the refrigerant inflow pipe (33) is provided with a partition plate (40) at the opening at the outflow end thereof. The partition plate (40) has a circular opening (41) having a smaller diameter than the inner diameter of the refrigerant inflow pipe (33), and is fitted into the refrigerant inflow pipe (33). The partition plate (40) functions as an orifice that prevents resonance of pressure waves generated from the expander (22) during the operation of the expander (22).
−運転動作−
次に、本発明の実施形態１に係る空気調和装置（1）の基本的な運転動作について説明する。この空気調和装置（1）の運転時には、圧縮機（20）の圧縮機構と膨張機（22）の膨張機構とが駆動される。圧縮機（20）の圧縮機構では、ガス冷媒が臨界圧力以上となるまで圧縮される。圧縮機（20）で圧縮された冷媒は、吐出管（11）へ吐出される。吐出管（11）を流れる冷媒は、放熱器（21）を流れる。放熱器（21）では、冷媒から室内空気へ熱が放出される。その結果、室内の暖房が行われる。放熱器（21）で熱を放出した冷媒は、流入管（12）を流れ、膨張機（22）へ流入する。
-Driving action-
Next, a basic operation of the air conditioner (1) according to
膨張機（22）の膨張機構では、高圧冷媒が気液二相状態となるまで減圧される。膨張機（22）で減圧された冷媒は、冷媒流入管（33）を介して中空容器（30）の容積空間（32）へ流入する。容積空間（32）では、気液二相状態の冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離する。容積空間（32）の液相部（32b）に貯まった液冷媒は、冷媒流出管（34）を介して蒸発器（23）を流れる。蒸発器（23）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発器（23）で蒸発したガス冷媒は、吸入管（14）を流れ、圧縮機（20）に吸入される。圧縮機（20）の圧縮機構では、再び冷媒が臨界圧力以上となるまで圧縮される。 In the expansion mechanism of the expander (22), the high-pressure refrigerant is depressurized until it reaches a gas-liquid two-phase state. The refrigerant decompressed by the expander (22) flows into the volume space (32) of the hollow container (30) through the refrigerant inflow pipe (33). In the volume space (32), the gas-liquid two-phase refrigerant is separated into a liquid refrigerant and a gas refrigerant. The liquid refrigerant stored in the liquid phase part (32b) of the volume space (32) flows through the evaporator (23) through the refrigerant outflow pipe (34). In the evaporator (23), the refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates. The gas refrigerant evaporated in the evaporator (23) flows through the suction pipe (14) and is sucked into the compressor (20). In the compression mechanism of the compressor (20), the refrigerant is compressed again until it reaches the critical pressure or higher.
−中空容器による圧力脈動防止作用−
ところで、上述した空気調和装置（1）の運転時には、膨張機（22）による冷媒の膨張動作に伴い、冷媒回路（10）を流れる冷媒の圧力が変動し、各冷媒配管（11,12,13,14）で冷媒の圧力脈動が生じることがある。特に、膨張機（22）の流出側では、比較的高密度の冷媒が流れるため、冷媒の圧力脈動も大きくなり易い。そこで、実施形態１の空気調和装置（1）では、中空容器（30）によって膨張機（22）の流出側の冷媒の圧力脈動を小さくするようにしている。
-Action to prevent pressure pulsation by hollow container-
By the way, during the operation of the air conditioner (1) described above, the refrigerant pressure flowing through the refrigerant circuit (10) fluctuates with the expansion operation of the refrigerant by the expander (22), and each refrigerant pipe (11, 12, 13 14), pressure pulsation of the refrigerant may occur. In particular, since a relatively high-density refrigerant flows on the outflow side of the expander (22), the pressure pulsation of the refrigerant tends to increase. Therefore, in the air conditioner (1) of
具体的には、膨張機（22）から流出した冷媒が中空容器（30）内に流入すると、気相部（32a）に貯まったガス冷媒によって冷媒の圧力変動が吸収される。その結果、膨張機（22）の流出側の冷媒の圧力脈動が低減される。また、この容積空間（32）は、冷媒の圧力変動の波を干渉させる空間としても機能するので、冷媒の圧力脈動が更に低減される。 Specifically, when the refrigerant flowing out of the expander (22) flows into the hollow container (30), the pressure fluctuation of the refrigerant is absorbed by the gas refrigerant stored in the gas phase section (32a). As a result, the pressure pulsation of the refrigerant on the outflow side of the expander (22) is reduced. Further, since the volume space (32) also functions as a space that interferes with the wave of the pressure fluctuation of the refrigerant, the pressure pulsation of the refrigerant is further reduced.
また、膨張機（22）の膨張動作に伴い、膨張機（22）の流出側から中空容器（30）側に向かって圧力の進行波が生じる。ここで、仮に冷媒流入管（33）に上述の仕切板（40）を設けていない場合には、この進行波が冷媒流入管（33）の流入端の開口部で反射することにより、中空容器（30）側から膨張機（22）側へ向かって反射波が生じ易くなる。そして、上記進行波と反射波とが共鳴することで、冷媒流入管（33）内で騒音が生じることがある。そこで、本実施形態では、冷媒流入管（33）の流出端の開口部に仕切板（40）を設けるようにしている。このように仕切板（40）を設けると、中空容器（30）の開口部における反射波を無くすことができる。従って、本実施形態では、冷媒流入管（33）内における進行波と反射波の共鳴に伴う騒音が効果的に抑制される。 In addition, accompanying the expansion operation of the expander (22), a traveling wave of pressure is generated from the outflow side of the expander (22) toward the hollow container (30). Here, if the above-described partition plate (40) is not provided in the refrigerant inflow pipe (33), the traveling wave is reflected at the opening at the inflow end of the refrigerant inflow pipe (33), thereby forming a hollow container. A reflected wave tends to be generated from the (30) side toward the expander (22) side. And a noise may arise in a refrigerant | coolant inflow pipe | tube (33) because the said traveling wave and a reflected wave resonate. Therefore, in this embodiment, the partition plate (40) is provided in the opening at the outflow end of the refrigerant inflow pipe (33). When the partition plate (40) is provided in this manner, the reflected wave at the opening of the hollow container (30) can be eliminated. Therefore, in this embodiment, the noise accompanying the resonance of the traveling wave and the reflected wave in the refrigerant inflow pipe (33) is effectively suppressed.
−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、膨張機（22）の流出側に中空容器（30）を設け、中空容器（30）内の容積空間（32）に冷媒を貯留すると共に該容積空間（32）で冷媒の圧力脈動を吸収するようにしている。つまり、本発明では、中空容器（30）が、冷媒を貯留するレシーバと、冷媒の圧力脈動を低減する吸収装置とを兼ねている。従って、本実施形態によれば、従来のアキュムレータのような複雑な吸収装置を用いることなく冷媒の圧力脈動を低減することができ、又、部品点数の増大を招くこともない。
-Effect of Embodiment 1-
In the first embodiment, the hollow container (30) is provided on the outflow side of the expander (22), the refrigerant is stored in the volume space (32) in the hollow container (30), and the refrigerant is stored in the volume space (32). The pressure pulsation is absorbed. That is, in the present invention, the hollow container (30) serves as both a receiver that stores the refrigerant and an absorption device that reduces the pressure pulsation of the refrigerant. Therefore, according to this embodiment, the pressure pulsation of the refrigerant can be reduced without using a complicated absorber such as a conventional accumulator, and the number of parts is not increased.
また、上記実施形態１では、膨張機（22）で減圧して気液二相状態とした冷媒を中空容器（30）へ送るようにしている。このため、上記実施形態１によれば、中空容器（30）の容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離することができ、この中空容器（30）を気液分離器として利用することができる。
Moreover, in the said
更に、上記実施形態１では、容積空間（32）に冷媒を流入させるための冷媒流入管（33）を気相部（32a）に開口させ、容積空間（32）内の冷媒を流出させるための冷媒流出管（34）を液相部（32b）に開口させている。このため、上記実施形態１によれば、冷媒流入管（33）より容積空間（32）へ入り込む冷媒の圧力変動を気相部（32a）のガス冷媒によって吸収することができ、冷媒の圧力脈動を効果的に低減することができる。 Furthermore, in the first embodiment, the refrigerant inflow pipe (33) for allowing the refrigerant to flow into the volume space (32) is opened in the gas phase part (32a), and the refrigerant in the volume space (32) is caused to flow out. The refrigerant outflow pipe (34) is opened to the liquid phase part (32b). Therefore, according to the first embodiment, the pressure fluctuation of the refrigerant entering the volume space (32) from the refrigerant inflow pipe (33) can be absorbed by the gas refrigerant in the gas phase part (32a), and the pressure pulsation of the refrigerant Can be effectively reduced.
また、上記実施形態１では、膨張機（22）の流出側と中空容器（30）の間の冷媒流入管（33）の開口部に仕切板（40）を設けるようにしたので、膨張機（22）の膨張動作に起因する冷媒流入管（33）での共鳴を防止することができる。従って、この共鳴に起因する騒音の発生を抑制できる。 In the first embodiment, since the partition plate (40) is provided at the opening of the refrigerant inflow pipe (33) between the outflow side of the expander (22) and the hollow container (30), the expander ( The resonance in the refrigerant inflow pipe (33) due to the expansion operation of 22) can be prevented. Therefore, the generation of noise due to this resonance can be suppressed.
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２に係る空気調和装置（1）では、図３及び図４に示すように、上記実施形態１と同様の中空容器（30）が膨張機（22）の流入側に設けられている。また、放熱器（21）と中空容器（30）の間には、減圧弁（24）が設けられている。この減圧弁（24）は、放熱器（21）を流出した高圧冷媒を減圧して気液二相状態とする減圧手段を構成している。また、実施形態２では、上記実施形態１と同様の仕切板（40）が、中空容器（30）と膨張機（22）の流入側との間の冷媒流出管（34）に設けられている。この仕切板（40）は、冷媒流出管（34）の流入端の開口部に取り付けられている。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
In the air conditioner (1) according to Embodiment 2 of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, a hollow container (30) similar to that of
以上のように、実施形態２では、膨張機（22）の流入側に中空容器（30）を設けるようにしているので、この中空容器（30）の容積空間（32）で膨張機（22）の流入側の冷媒の圧力脈動を低減することができる。また、実施形態２においても、減圧手段（24）で減圧して気液二相状態とした冷媒を中空容器（30）へ送るようにしているので、この中空容器（30）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離することができ、この中空容器（30）を気液分離器として利用することができる。 As described above, in Embodiment 2, since the hollow container (30) is provided on the inflow side of the expander (22), the expander (22) is used in the volume space (32) of the hollow container (30). The pressure pulsation of the refrigerant on the inflow side can be reduced. Also in the second embodiment, since the refrigerant that has been decompressed by the decompression means (24) and is in a gas-liquid two-phase state is sent to the hollow container (30), the gas-liquid two-phase is transported by the hollow container (30). The refrigerant in the state can be separated into a gas refrigerant and a liquid refrigerant, and this hollow container (30) can be used as a gas-liquid separator.
《その他の実施形態》
上記各実施形態では、暖房運転を行う空気調和装置（1）に本発明に係る中空容器（30）を適用するようにしている。しかしながら、例えば図５に示すように、冷媒回路（10）に四路切換弁（25）や、４つの逆止弁を有するブリッジ回路（26）を設けることで、空気調和装置（1）で冷房運転と暖房運転とを切り換えられるようにしても良い。このような冷媒回路（10）においても、膨張機（22）の流入側や流出側に上述した中空容器（30）を設けることで、各運転時において、膨張機（22）の流入側や流出側での冷媒の圧力脈動を低減することができる。
<< Other Embodiments >>
In each of the above embodiments, the hollow container (30) according to the present invention is applied to the air conditioner (1) that performs the heating operation. However, as shown in FIG. 5, for example, by providing the refrigerant circuit (10) with a four-way switching valve (25) and a bridge circuit (26) having four check valves, the air conditioner (1) is used for cooling. It is also possible to switch between operation and heating operation. Also in such a refrigerant circuit (10), by providing the above-described hollow container (30) on the inflow side or outflow side of the expander (22), the inflow side or outflow side of the expander (22) can be obtained during each operation. The pressure pulsation of the refrigerant on the side can be reduced.
また、上記各実施形態では、冷媒回路（10）の冷媒として二酸化炭素を用い、この二酸化炭素を臨界圧力以上まで圧縮する冷凍サイクルを行うようにしている。しかしながら、冷媒回路（10）には、例えばＲ４１０Ａ等の他の冷媒を用いるようにしても良い。また、この場合には、必ずしも冷媒を臨界圧力以上まで圧縮しなくても良い。 In each of the above embodiments, carbon dioxide is used as the refrigerant in the refrigerant circuit (10), and a refrigeration cycle is performed in which the carbon dioxide is compressed to a critical pressure or higher. However, other refrigerants such as R410A may be used for the refrigerant circuit (10). In this case, the refrigerant does not necessarily have to be compressed to a critical pressure or higher.
また、上記各実施形態において、圧縮機（20）の圧縮機構と、膨張機（22）の膨張機構とを回転軸によって連結し、いわゆる一軸連結式の膨張圧縮機を構成するようにしても良い。 In each of the above embodiments, the compression mechanism of the compressor (20) and the expansion mechanism of the expander (22) may be connected by a rotating shaft to constitute a so-called uniaxially connected expansion compressor. .
なお、以上の各実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, each above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置における冷媒の圧力脈動の低減対策について有用である。 As described above, the present invention is useful for measures for reducing the pressure pulsation of the refrigerant in the refrigeration apparatus in which the refrigerant circulates and performs a vapor compression refrigeration cycle.
1 空気調和装置
10 冷凍装置
20 圧縮機
22 膨張機
24 膨張弁（減圧手段）
30 中空容器
32 容積空間
33 冷媒流入管
34 冷媒流出管
40 仕切板
1 Air conditioner
10 Refrigeration equipment
20 Compressor
22 Expander
24 Expansion valve (pressure reduction means)
30 hollow containers
32 Volume space
33 Refrigerant inlet pipe
34 Refrigerant outflow pipe
40 divider
Claims (6)
上記膨張機（22）の流入側又は流出側には、冷媒が貯留可能で且つ該冷媒中のガス冷媒の容積変化を利用して冷媒の圧力脈動を吸収する容積空間（32）を有する中空容器（30）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration apparatus comprising a refrigerant circuit (10) to which a compressor (20) and a positive displacement expander (22) are connected and a refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle,
On the inflow side or the outflow side of the expander (22), a hollow container having a volume space (32) capable of storing a refrigerant and absorbing a pressure pulsation of the refrigerant by utilizing a volume change of the gas refrigerant in the refrigerant (30) is provided, The freezing apparatus characterized by the above-mentioned.
上記冷媒回路（10）には、高圧冷媒を気液二相状態とする減圧手段（24）が設けられ、
上記中空容器（30）は、上記減圧手段（24）の流出側と膨張機（22）の流入側との間に設けられ、その容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
The refrigerant circuit (10) is provided with a decompression means (24) for bringing the high-pressure refrigerant into a gas-liquid two-phase state,
The hollow container (30) is provided between the outflow side of the decompression means (24) and the inflow side of the expander (22), and in the volume space (32), the gas-liquid two-phase refrigerant is gas refrigerant. A refrigeration apparatus configured to be separated into a liquid refrigerant.
上記膨張機（22）は、高圧冷媒を減圧して気液二相状態とするように構成され、
上記中空容器（30）は、膨張機（22）の流出側に設けられ、その容積空間（32）で気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
The expander (22) is configured to depressurize the high-pressure refrigerant into a gas-liquid two-phase state,
The hollow container (30) is provided on the outflow side of the expander (22), and is configured to separate the gas-liquid two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant in the volume space (32). A refrigeration apparatus characterized by that.
上記中空容器（30）には、ガス冷媒が貯まる気相部（32a）に開口して容積空間（32）内に冷媒を流入させる冷媒流入管（33）と、液冷媒が貯まる液相部（32b）に開口して容積空間（32）内の冷媒を流出させる冷媒流出管（34）とが接続されていることを特徴とする冷凍装置。 In claim 2 or 3,
The hollow container (30) includes a refrigerant inflow pipe (33) that opens to the gas phase part (32a) in which the gas refrigerant is stored and allows the refrigerant to flow into the volume space (32), and a liquid phase part in which the liquid refrigerant is stored ( A refrigerating apparatus, characterized in that it is connected to a refrigerant outflow pipe (34) that opens to 32b) and causes the refrigerant in the volume space (32) to flow out.
上記中空容器（30）には、一端が膨張機（22）と繋がる冷媒配管（33,34）の他端が接続され、
上記冷媒配管（33,34）の他端部には、その内径よりも小径の開口を有する仕切板（40）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4, The other end of the refrigerant | coolant piping (33, 34) which one end connects with an expander (22) is connected to the said hollow container (30),
A refrigerating apparatus in which a partition plate (40) having an opening smaller in diameter than the inner diameter is provided at the other end of the refrigerant pipe (33, 34).
上記冷媒回路（10）では、冷媒として二酸化炭素が用いられ、上記圧縮機（20）が冷媒を臨界圧力以上まで圧縮する冷凍サイクルが行われることを特徴とする冷凍装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
In the refrigerant circuit (10), carbon dioxide is used as a refrigerant, and a refrigeration cycle is performed in which the compressor (20) compresses the refrigerant to a critical pressure or higher.
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