JP2922117B2

JP2922117B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP2922117B2
Application number: JP18228294A
Authority: JP
Inventors: 繁男青山; 和彦町田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH0849881A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気を熱源とするヒー
トポンプ式空気調和機において、冷暖房運転時の騒音低
減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱源側サイクルと利用側サイクルとに分
離された空気調和機については、既にさまざまな開発が
なされており、例えば、特開昭６２−２３８９５２号公
報に示されているような空気調和機がある。

【０００３】その基本的な技術について以下述べる。上
記従来の空気調和機は図５に示すように、室外ユニット
Ａ、ポンプユニットＢ、及び室内ユニットＣから構成さ
れている。

【０００４】室外ユニットＡは、圧縮機２，第１四方弁
３，室外熱交換器４，冷暖房用減圧装置５，冷媒対冷媒
熱交換器６，冷媒対冷媒熱交換器６用の室外流量弁７か
らなり、ポンプユニットＢは冷媒搬送ポンプ１０，第２
四方弁１１，冷媒量調整タンク１２からなり、そして室
内ユニットＣは室内熱交換器２０，室内流量弁２１から
構成されている。

【０００５】そして、圧縮機２，第１四方弁３，室外熱
交換器４，冷暖房用減圧装置５，冷媒対冷媒熱交換器６
の熱源側熱交換器６ａを環状に順次接続して熱源側冷凍
サイクルを形成している。

【０００６】更に、冷媒対冷媒熱交換器６の熱源側熱交
換器６ａと熱交換するように一体に形成されている利用
側熱交換器６ｂ，冷媒量調整タンク１２，冷媒搬送ポン
プ１０，室内熱交換器２０を環状に順次接続して利用側
冷凍サイクルを形成している。

【０００７】以上のように構成された空気調和機につい
て、その動作を説明する。まず、熱源側冷凍サイクルで
は、第１四方弁３によって冷房運転に切り替えられ、冷
房運転時は図中の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サ
イクルが形成され、室外熱交換器４を凝縮器、冷媒対冷
媒熱交換器６の熱源側熱交換器６ａを蒸発器として作用
させる。

【０００８】また、利用側冷凍サイクルでは、第２四方
弁１１によって冷房運転に切り替えられ、冷房運転時は
図中の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形
成され、冷媒対冷媒熱交換器６の利用側熱交換器６ｂを
凝縮器、室内熱交換器２０を蒸発器として作用させる。

【０００９】上記冷凍サイクルにおいて、冷媒対冷媒熱
交換器６へ搬送された冷媒は、冷媒対冷媒熱交換器６を
介して熱源側冷凍サイクルの冷媒と利用側冷凍サイクル
の冷媒が熱交換されるため、冷媒対冷媒熱交換器６の利
用側熱交換器６ｂに流入した気化冷媒は冷却されて液化
して流出し、第２四方弁、冷媒量調整タンクを介して冷
媒搬送ポンプ１０へ流入する。

【００１０】そして液冷媒を冷媒搬送ポンプ１０にて室
内ユニット２０の室内熱交換器２１へ搬送して室内空気
と熱交換（吸熱）することにより、室内の冷房を行な
う。

【００１１】一方、暖房運転時は図中の波線矢印の方向
に冷媒が流れて暖房サイクルが形成され、室外熱交換器
４を蒸発器、冷媒対冷媒熱交換器６の熱源側熱交換器６
ａを凝縮器として作用させる。

【００１２】また、利用側冷凍サイクルでは、第２四方
弁１１によって暖房運転に切り替えられ、暖房運転時は
図中の波線矢印の方向に冷媒が流れて暖房サイクルが形
成され、冷媒対冷媒熱交換器６の利用側熱交換器６ｂを
蒸発器、室内熱交換器２０を凝縮器として作用させる。

【００１３】上記冷凍サイクルにおいて、冷媒対冷媒熱
交換器６へ搬送された冷媒は、冷媒対冷媒熱交換器６を
介して熱源側冷凍サイクルの冷媒と利用側冷凍サイクル
の冷媒が熱交換されるため、冷媒対冷媒熱交換器６の利
用側熱交換器６ｂに流入した液化冷媒は加熱されて気化
して流出し、室内ユニット２０の室内熱交換器２１へ流
入し、冷媒自身は液化して室内空気と熱交換（放熱）す
ることにより、室内の暖房を行なう。

【００１４】その後、液化冷媒は第２四方弁１１、冷媒
量調整タンク１２を介して冷媒搬送ポンプ１０へ流入す
る。

【００１５】以上のような空気調和機では、熱源側冷凍
サイクルと利用側冷凍サイクルが分離されていて、両サ
イクル内の冷媒が混合することがないため、適正冷媒封
入量を維持でき、かつ、熱源側冷凍サイクルの配管長が
短くて済むため、圧縮機内の冷凍機油が流出しても戻り
易く、圧縮機の信頼性を高めることができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、冷媒搬送ポンプ１０内で冷媒を圧縮する際
に圧力脈動が発生するが、冷媒搬送ポンプ１０吐出側〜
第２四方弁１１〜室内熱交換器２０入口側（暖房時は冷
媒対冷媒熱交換器６の利用側熱交換器入口側）が液冷媒
で満たされているため、水撃現象的に圧力脈動が下流側
へ伝播していく。

【００１７】従って、特に冷房運転の場合、冷媒搬送ポ
ンプ１０で発生した圧力脈動は室内ユニットＣへと伝播
していき、室内熱交換器２０、及び冷媒配管が共振して
唸り音として室内空間に不快な騒音をもたらすだけでな
く、冷媒配管等の振動による破損が起こりうるという欠
点を有していた。

【００１８】そこで、本発明は上記欠点を鑑み、利用側
冷凍サイクルにおける液冷媒搬送時の冷媒搬送ポンプ１
０で発生する圧力脈動の下流側への伝播を抑制し、不快
な唸り音を抑制し、かつ振動による機器や配管の破損を
防止し得る空気調和機を提供することを目的とするもの
である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の技術的手段は、圧縮機と、第１四方弁と、室外熱交
換器と、熱源側熱交換器と利用側熱交換器とからなる冷
媒対冷媒熱交換器の熱源側熱交換器と、第１膨張弁とを
環状に接続してなる熱源側冷凍サイクルと、冷媒搬送ポ
ンプと第２四方弁と冷媒量調整タンクからなるポンプユ
ニットと、室内熱交換器と室内流量弁とからなる室内ユ
ニットと、冷媒対冷媒熱交換器の利用側熱交換器と、室
外流量弁とを環状に接続してなる利用側冷凍サイクルと
からなり、前記ポンプユニット内の冷媒搬送ポンプ出口
と第２四方弁入口との間に、流路断面積が接続管の断面
積の３０倍以上に急拡大される膨張タンクを備えたもの
である。

【００２０】また、膨張タンク内部に、膨張タンク底部
から上部へ向かって冷媒流入管、及び冷媒流出管を設置
し、かつ冷媒流入管の管長を冷媒流出管の管長より長く
したものである。

【００２１】

【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。

【００２２】ポンプユニット内の冷媒搬送ポンプ出口と
第２四方弁入口との間に、流路断面積が拡大される膨張
タンクを備えることにより、冷媒搬送ポンプにて発生し
た圧力脈動は、液冷媒を介して膨張タンクへ伝播する
が、冷媒の流路断面積が膨張タンク内へ流入後、急拡大
するため冷媒流速が低下するという膨張型マフラーの効
果により、圧力脈動成分は比較的低周波数に亘って低減
される。

【００２３】従って、膨張タンクから流出した冷媒を介
して室内ユニットへ伝播する圧力脈動レベルは激変し、
よって室内熱交換器、及び冷媒配管が共振して発生する
唸り音や冷媒配管等の振動による破損を防止することが
できる。

【００２４】また、膨張タンク内部に、膨張タンク底部
から上部へ向かって冷媒流入管、及び冷媒流出管を設置
し、かつ冷媒流入管の管長を冷媒流出管の管長より長く
することにより、膨張タンク内で冷媒が気液二相に分離
した場合でも、下流側である冷媒流出管が短いため液冷
媒成分が搬送されやすく、利用側冷凍サイクルにおける
液冷媒搬送を確保できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明を行うが、従来例と同一構成については同一符号
を付し、その詳細な説明を省略する。尚、冷房運転、及
び暖房運転共に同様の作用であるため、暖房運転につい
ては割愛し、冷房運転についてのみ以後、説明する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例の空気調和機
の冷凍サイクル図である。本空気調和機は室外ユニット
Ａと、ポンプユニットＢ’と、室内ユニットＣとから構
成されている。

【００２７】室外ユニットＡは、圧縮機２、第１四方弁
３、室外熱交換器４、室外膨張弁５、熱源側熱交換器６
ａと利用側熱交換器６ｂとからなる冷媒対冷媒熱交換器
６から構成されている。

【００２８】ポンプユニットＢ’は液冷媒搬送ポンプ１
０、第２四方弁１１、冷媒量調整タンク１２、及び膨張
タンク１３とからなる。

【００２９】室内ユニットＣは、室内熱交換器２０、及
び室内流量弁２１とから構成されている。

【００３０】上記ポンプユニットＢ’内において、液冷
媒搬送ポンプ１０と第２四方弁１１との冷媒配管中に、
冷媒接続管Ｐ１とＰ２を介して膨張タンク１３が設置さ
れている。

【００３１】膨張タンク１３の冷媒流入方向に対する断
面積Ｓｔは冷媒流入管Ｐ１の断面積Ｓｐに対して４０倍
に拡大されている。尚、冷媒接続管Ｐ２の断面積は冷媒
接続管Ｐ１と同一とする。

【００３２】次に、この−実施例の構成における作用を
説明する。図２は圧力脈動周波数と圧力脈動低減効果の
関係を説明するための特性図、図３は膨張タンク１３の
流路断面積の、接続管Ｐ１の流路断面積に対する比率β
と、膨張タンク１３による圧力脈動低減効果△Ｐとの関
係を説明するための特性図である。

【００３３】ポンプユニットＢ’内の冷媒搬送ポンプ１
０出口と第２四方弁１１入口との間に、流路断面積が接
続管の４０倍に拡大される膨張タンク１３を備えること
により、冷媒搬送ポンプ１０にて発生した圧力脈動は、
液冷媒を介して膨張タンク１３へ伝播するが、冷媒の流
路断面積が膨張タンク１３内へ流入後、急拡大するため
冷媒流速が１次的に約１／４０程度に低下する。

【００３４】即ち、いわゆる膨張型マフラーの効果によ
り、図２に示すように、圧力脈動成分は比較的低周波数
に亘って低減される。

【００３５】従って、膨張タンク１３から流出した冷媒
を介して室内ユニットＣへ伝播する圧力脈動レベルは激
変し、よって室内熱交換器２０、及び冷媒配管が共振し
て発生する唸り音や冷媒配管等の振動による破損を防止
することができる。

【００３６】ここで、膨張タンク１３の流路断面積の、
接続管Ｐ１の流路断面積に対する比率βと、膨張タンク
１３による圧力脈動低減効果△Ｐとの関係は、図３に示
すように、断面積比βが小さい場合は圧力脈動低減効果
△Ｐも小さく、その後、断面積比βが大きくなるにつれ
て圧力脈動低減効果△Ｐは増大するが、βが約３０以上
においては圧力脈動低減効果△Ｐの増大率は低下し、効
果としては飽和状態となる。

【００３７】従って、膨張タンク１３の流路断面積の、
接続管Ｐ１の流路断面積に対する比率βは約３０以上で
あれば、圧力脈動低減効果△Ｐに対しては十分有効であ
る。

【００３８】次に本発明の第２の実施例を添付図面に基
づいて説明を行うが、第１の実施例と同一構成について
は同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００３９】図４は本発明の第２の実施例の空気調和機
におけるポンプユニットＢ”の冷凍サイクル図である。
ポンプユニットＢ”は、第１の実施例と同様、液冷媒搬
送ポンプ１０、第２四方弁１１、冷媒量調整タンク１
２、及び膨張タンク１３’とからなる。

【００４０】上記ポンプユニットＢ”内において、液冷
媒搬送ポンプ１０と第２四方弁１１との冷媒配管中に、
冷媒接続管Ｐ１とＰ２を介して膨張タンク１３’が設置
されている。

【００４１】冷媒接続管Ｐ１とＰ２は膨張タンク１３’
の底部に接続され、膨張タンク１３’内部では、膨張タ
ンク１３’底部から上部へ向かって冷媒流入管Ｑ１、及
び冷媒流出管Ｑ２を設置し、かつ冷媒流入管Ｑ１の管長
Ｌ１を冷媒流出管Ｑ２の管長Ｌ２より長くしたものであ
る。

【００４２】次に、この−実施例の構成における作用を
説明する。膨張タンク１３’内において、冷媒流入管Ｑ
１の管長Ｌ１を冷媒流出管Ｑ２の管長Ｌ２より長くする
ことにより、膨張タンク１３’内で冷媒が気液二相に分
離した場合でも、下流側である冷媒流出管Ｑ２が短いた
め液冷媒成分が搬送されやすく、利用側冷凍サイクルに
おける液冷媒搬送を確保できる。

【００４３】以上述べたように、ポンプユニットＢ”内
の冷媒搬送ポンプ１０出口と第２四方弁１１入口との間
に、流路断面積が拡大される膨張タンク１３’を備える
ことにより、膨張タンク１３’から流出した冷媒を介し
て室内ユニットＣへ伝播する圧力脈動レベルは激変し、
よって室内熱交換器２０、及び冷媒配管が共振して発生
する唸り音や冷媒配管等の振動による破損を防止するこ
とができる。

【００４４】また、膨張タンク１３’内部に、膨張タン
ク１３’底部から上部へ向かって冷媒流入管Ｑ１、及び
冷媒流出管Ｑ２を設置し、かつ冷媒流入管Ｑ１の管長を
冷媒流出管Ｑ２の管長より長くすることにより、膨張タ
ンク１３’内で冷媒が気液二相に分離した場合でも、下
流側である冷媒流出管Ｑ２が短いため液冷媒成分が搬送
されやすく、利用側冷凍サイクルにおける液冷媒搬送を
確保できる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明は、ポンプユニット
内の冷媒搬送ポンプ出口と第２四方弁入口との間に、流
路断面積が拡大される膨張タンクを備えることにより、
膨張タンクから流出した冷媒を介して室内ユニットへ伝
播する圧力脈動レベルは激変し、よって室内熱交換器、
及び冷媒配管が共振して発生する唸り音や冷媒配管等の
振動による破損を防止することができる。

【００４６】また、膨張タンク内部に、膨張タンク底部
から上部へ向かって冷媒流入管、及び冷媒流出管を設置
し、かつ冷媒流入管の管長を冷媒流出管の管長より長く
することにより、膨張タンク内で冷媒が気液二相に分離
した場合でも、下流側である冷媒流出管が短いため液冷
媒成分が搬送されやすく、利用側冷凍サイクルにおける
液冷媒搬送を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による空気調和機の冷凍
サイクル図

【図２】同実施例による空気調和機における圧力脈動周
波数と圧力脈動低減効果△Ｐの関係を示す特性図

【図３】同実施例による空気調和機における膨張タンク
の流路断面積の、接続管の流路断面積に対する比率β
と、膨張タンクによる圧力脈動低減効果△Ｐとの関係を
示す特性図

【図４】本発明の第２の実施例による空気調和機におけ
るポンプユニットの冷凍サイクル図

【図５】従来例を示す空気調和機の冷凍サイクル図

【符号の説明】

２圧縮機３第１四方弁４室外熱交換器５室外膨張弁６冷媒対冷媒熱交換器６ａ冷媒対冷媒熱交換器の熱源側熱交換器６ｂ冷媒対冷媒熱交換器の利用側熱交換器１０冷媒搬送ポンプ１１第２四方弁１２冷媒量調整タンク１３，１３’ 膨張タンク２０室内熱交換器２１室内流量弁Ａ室外ユニットＢ’，Ｂ” ポンプユニットＣ室内ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−71770（ＪＰ，Ａ) 特開平３−131234（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−137139（ＪＰ，Ｕ) 実開昭50−137140（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 5/00 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、第１四方弁と、室外熱交換器
と、熱源側熱交換器と利用側熱交換器とからなる冷媒対
冷媒熱交換器の熱源側熱交換器と、第１膨張弁とを環状
に接続してなる熱源側冷凍サイクルと、冷媒搬送ポンプと第２四方弁と冷媒量調整タンクからな
るポンプユニットと、室内熱交換器と室内流量弁とから
なる室内ユニットと、冷媒対冷媒熱交換器の利用側熱交
換器と、室外流量弁とを環状に接続してなる利用側冷凍
サイクルとからなり、前記ポンプユニット内の冷媒搬送ポンプ出口と第２四方
弁入口との間に、流路断面積が接続管の断面積の３０倍
以上に急拡大される膨張タンクを備えた空気調和機。
【請求項２】膨張タンク内部に、膨張タンク底部から
上部へ向かって冷媒流入管、及び冷媒流出管を設置し、
かつ冷媒流入管の管長を冷媒流出管の管長より長くした
請求項１記載の空気調和機。