JP2020106131A - 脈動減衰装置およびこれを備えた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースで減衰特性を改善することができる脈動減衰装置を提供する。【解決手段】脈動減衰装置３は、圧力変動を発生させる脈動源に接続された上流配管１０と、上流配管１０の挿入部１０ａが挿入されるとともに内部に閉空間を形成する拡張管１１と、先端部１３ａが拡張管１１内に挿入されるととともに、上流配管１０から流出した冷媒が導かれる下流配管１３と、を備え、拡張管１１内に位置する上流配管１０および拡張管１１内に位置する下流配管１３には、複数の小孔１５が設けられ、上流配管１０に設けられた各小孔１５のピッチＰ１と、下流配管１３に設けられた各小孔１５のピッチＰ２とが異なる。【選択図】図２

Description

本発明は、脈動減衰装置およびこれを備えた空気調和装置に関するものである。

特許文献１に示すように、従来の圧力脈動減衰装置として拡張室形マフラが開示されている。特許文献１に開示された拡張室形マフラは、空気調和装置等の圧縮機で発生した吐出脈動を拡張室の中で減衰する。

特開平６−３２３４８７号公報

しかし、特許文献１に記載された拡張室形マフラは、容積形マフラであるため、低周波数領域の脈動減衰に対してはマフラー容積を増加させる必要が有り、限られたスペース内で対応させることが困難であるという問題がある。

本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであって、省スペースで減衰特性を改善することができる脈動減衰装置およびこれを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る脈動減衰装置は、圧力変動を発生させる脈動源に接続された上流配管と、前記上流配管の下流端が挿入されるとともに内部に閉空間を形成する筐体と、先端が前記筐体内に挿入されるととともに、前記上流配管から流出した気体が導かれる下流配管と、を備え、前記筐体内に位置する前記上流配管および前記筐体内に位置する前記下流配管には、複数の小孔が設けられ、前記上流配管に設けられた各前記小孔のピッチと、前記下流配管に設けられた各前記小孔のピッチとが異なる、且つ／又は、前記上流配管に設けられた各前記小孔の面積と、前記下流配管に設けられた各前記小孔の面積とが異なる。

圧力変動を伴い上流配管を流れる気体は、上流配管の下流端から筐体内に流出し、拡散することによって拡張型の減衰として脈動が減衰される。脈動が減衰された気体は、先端が筐体内に挿入された下流配管から下流側へと流される。
また、上流配管と下流配管に複数の小孔が形成されているので、ヘルムホルツ形消音器を形成することができる。これにより、特定の周波数に対しても脈動減衰効果を得ることができる。そして、上流配管と下流配管とで小孔のピッチや面積を異ならせることとした。これにより、拡張型の減衰よりも低い複数の周波数に対して減衰効果を得ることができる。
このように、筐体による拡張型の減衰だけでなく、小孔による減衰を用いることができるので、省スペースで減衰特性を改善することができる。

本開示の一態様に係る空気調和装置は、上記の脈動減衰装置と、前記脈動源とされ、冷媒を圧縮する圧縮機と、を備えている。

上記の脈動減衰装置を備えているので、空気調和装置等の圧縮機で発生した吐出脈動または吸入脈動を減衰でき、さらに、圧力脈動に基づく加振によって生じる騒音が低減される。

筐体内に挿入した上流配管および下流配管にピッチや面積が異なる複数の小孔を設けることとしたので、省スペースで減衰特性を改善することができる。

本開示の一実施形態に係る脈動減衰装置を備えた空気調和装置を示した概略構成図である。 本開示の一実施形態に係る脈動減衰装置を示した側面図である。 図１の変形例である空気調和装置を示した概略構成図である。

以下に、本開示の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１には、空気調和装置の室外機１の概略構成が示されている。
室外機１は、室内の空調を行う室内機（図示せず）と接続される。室内機と室外機１とは、室外機１の各仕切弁２０，２１の先に接続される図示しない冷媒配管を介して接続される。

室外機１は、圧縮機２と、脈動減衰装置３と、アキュムレータ４と、四方切換弁５と、室外熱交換器６と、電子膨張弁７ａ，７ｂと、レシーバ８と、これらを接続する冷媒配管９と、を備えている。

圧縮機２は、吸入口２ａから吸い込んだ冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出口２ｂから吐出する。圧縮機２としては、例えば、ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機が用いられる。

脈動減衰装置３は、圧縮機２の吐出側で、かつ四方切換弁５の上流側に設けられている。脈動減衰装置３は、圧縮機２で発生する吐出脈動を減衰させる。脈動減衰装置３の具体的構成については後述する。

四方切換弁５は、脈動減衰装置３の下流側に逆止弁２３を介して接続されている。四方切換弁５によって、冷房サイクルと暖房サイクルが切り換えられる。すなわち、冷房運転時には、図示しない制御部によって、圧縮機２から吐出された冷媒が室外熱交換器６へ流れるように切り換えられ、暖房運転時には、圧縮機２から吐出された冷媒が室内機へと流れるように切り換えられる。

室外熱交換器６は、室外空気と冷媒を熱交換させる。室外熱交換器６は、冷房運転時には凝縮器として動作し、暖房運転時には蒸発器として動作する。

電子膨張弁７ａ，７ｂは、レシーバ８を挟んで設けられている。電子膨張弁７ａは、図示しない制御部によって制御され、暖房運転時に開度調整が行われる。電子膨張弁７ｂは、図示しない制御部によって制御され、冷房運転時に開度調整が行われる。

レシーバ８は、各電子膨張弁７ａ，７ｂの間に設けられ、液冷媒を一時的に貯留できる容器とされている。

アキュムレータ４は、圧縮機２へと戻る冷媒を気液分離する容器とされている。アキュムレータ４で分離されたガス冷媒は、圧縮機２の吸入口２ａへと導かれる。

上述の室外機１は、以下のように動作する。
アキュムレータ４で気液分離された冷媒ガスは、圧縮機２で圧縮された際に脈動流となって、冷媒配管９内を流れて、脈動減衰装置３に入る。この脈動減衰装置３内で冷媒ガスの脈動流が減衰され、その後、四方切換弁５に到達し、暖房運転時と冷房運転時によって冷媒経路は切り替わる。

冷房運転時は、図１において破線矢印で示す方向に冷媒が流れる。すなわち、四方切換弁５から流出した冷媒が、室外熱交換器６で室外空気との熱交換によって凝縮され、凝縮された冷媒は電子膨張弁７ｂで所定量絞られた後に、レシーバ８を通って室内機（図示省略）へ送られる。室内機の室内熱交換器で蒸発した冷媒は、室外機１へと戻り、四方切換弁５、アキュムレータ４を通って圧縮機２に導かれる。

暖房運転時は、図１において実線矢印で示す方向に冷媒が流れる。すなわち、四方切換弁５から流出した冷媒は、室内機へ送られ、室内熱交換器で凝縮した後に、室外機１に戻り、電子膨張弁７ａで所定量絞られた後に、レシーバ８を通って、室外熱交換器６で室外空気との熱交換によって気化し、アキュムレータ４を通って圧縮機２に導かれる。

図２には、脈動減衰装置３の具体的構成が示されている。脈動減衰装置３は、拡張管（筐体）１１と、上流配管１０と、下流配管１３とを備えている。

拡張管１１は、略円筒形状とされており、内部に閉空間を形成する。拡張管１１の上流側壁１１ａには上流配管１０が接続され、拡張管１１の下流側壁１１ｂには下流配管１３が接続されている。

上流配管１０は、圧縮機２から吐出された冷媒が導かれる吐出配管（冷媒配管９）に接続されている。上流配管１０は、拡張管１１内に挿入された挿入部１０ａを備えている。挿入部１０ａの径は、その上流側の上流配管１０と同等の径とされている。挿入部１０ａは、拡張管１１の上流側壁１１ａに対して固定されている。

上流配管１０の挿入部１０ａには、複数の小孔１５が形成されている。例えば、各小孔１５は、挿入部１０ａを横断面で見た場合に、上下左右の４方向に向けて４つ形成されている。ただし、小孔１５の数はこれに限定されるものではない。

各小孔１５は、例えば円形とされており、その大きさは同等とされている。各小孔１５は、長手方向に等しいピッチＰ１で複数列にわたって形成されている。このピッチＰ１によって、減衰する周波数が決定される。

下流配管１３は、拡張管１１の下流側壁１１ｂに挿入されている。下流配管１３の長手軸線は、上流配管１０の長手軸線に一致していることが好ましい。下流配管１３の流路断面積は、上流配管１０の流路断面積と同等とされている。下流配管１３の下流側は、Ｕ字形に折り曲げられて上流配管１０と平行に延在した後に、図１に示した逆止弁２３に接続されている。

拡張管１１内に挿入された先端部１３ａには、複数の小孔１５が形成されている。例えば、各小孔１５は、先端部１３ａを横断面で見た場合に、上下左右の４方向に向けて４つ形成されている。ただし、小孔１５の数はこれに限定されるものではない。

各小孔１５は、例えば円形とされており、その大きさは同等とされている。各小孔１５は、長手方向に等しいピッチＰ２で複数列にわたって形成されている。ピッチＰ２によって、減衰する周波数が決定される。

上流配管１０に設けた小孔１５の大きさと、下流配管１３に設けた小孔１５の大きさ（面積）とは同等とされている。上流配管１０に設けた小孔１５のピッチＰ１と、下流配管１３に設けた小孔１５のピッチＰ２とは異なっている。各ピッチＰ１，Ｐ２は、減衰する目的の周波数に合わせて調整される。ピッチＰ１，Ｐ２を小さくすると、より高い周波数に対応させることができる。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
圧力変動を伴い上流配管１０を流れる冷媒は、上流配管１０の挿入部１０ａから拡張管１１内に流出し、拡散することによって拡張型の減衰として脈動が減衰される。脈動が減衰された冷媒は、先端部１３ａが拡張管１１内に挿入された下流配管１３から下流側へと流される。
また、上流配管１０と下流配管１３に複数の小孔１５が形成されているので、ヘルムホルツ形消音器を形成することができる。これにより、特定の周波数に対しても脈動減衰効果を得ることができる。そして、上流配管１０と下流配管１３とで小孔１５のピッチＰ１，Ｐ２を異ならせることとした。これにより、拡張型の減衰よりも低い複数の周波数に対して減衰効果を得ることができる。
このように、筐体による拡張型の減衰だけでなく、小孔による減衰を用いることができるので、省スペースで減衰特性を改善することができる。

なお、上記実施形態では、上流配管１０と下流配管１３とで小孔１５のピッチＰ１，Ｐ２を異ならせることとしたが、これに代えて又はこれと共に、上流配管１０と下流配管１３とで小孔１５の大きさ（面積）を異ならせることとしても良い。小孔１５の面積を大きくすることによって、より高周波の周波数に対応させることができる。

また、図３に示すように、脈動源となる圧縮機２の上流側に脈動減衰装置３’を設け、吸入脈動を抑制することとしても良い。もちろん、圧縮機２の吐出側の脈動減衰装置３を取り外し、圧縮機２の上流側の脈動減衰装置３’を設けることとしても良い。

１ 室外機
２ 圧縮機
２ａ 吸入口
２ｂ 吐出口
３，３’ 脈動減衰装置
４ アキュムレータ
５ 四方切換弁
６ 室外熱交換器
７ａ，７ｂ 電子膨張弁
８ レシーバ
９ 冷媒配管
１０ 上流配管
１０ａ 挿入部（下流端）
１１ 拡張管（筐体）
１１ａ 上流側壁
１１ｂ 下流側壁
１３ 下流配管
１３ａ 先端部
１５ 小孔
２０，２１ 仕切弁
２３ 逆止弁
Ｐ１，Ｐ２ ピッチ

Claims (2)

1. 圧力変動を発生させる脈動源に接続された上流配管と、
   前記上流配管の下流端が挿入されるとともに内部に閉空間を形成する筐体と、
   先端が前記筐体内に挿入されるととともに、前記上流配管から流出した気体が導かれる下流配管と、
   を備え、
   前記筐体内に位置する前記上流配管および前記筐体内に位置する前記下流配管には、複数の小孔が設けられ、
   前記上流配管に設けられた各前記小孔のピッチと、前記下流配管に設けられた各前記小孔のピッチとが異なる、且つ／又は、
   前記上流配管に設けられた各前記小孔の面積と、前記下流配管に設けられた各前記小孔の面積とが異なる脈動減衰装置。
2. 請求項１に記載の脈動減衰装置と、
   前記脈動源とされ、冷媒を圧縮する圧縮機と、
   を備えている空気調和装置。

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