JP6396712B2

JP6396712B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP6396712B2
Application number: JP2014155685A
Authority: JP
Inventors: 研石川; 信浩佐野; 直樹西尻
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: JP2016033425A

Description

本発明は冷凍装置に関する。

従来技術では、圧縮式冷凍装置の運転音の低減方法として、減音効果のあるサイレンサをサイクル内に搭載する方法がある。サイレンサとしては、例えば、図4に示すように、膨張型サイレンサ（図4-1）や共鳴型サイレンサ（図4-2）を圧縮機流路内や吐出配管に配置する。

サイレンサを用いる場合、サイレンサを設けるためのスペースや、取付け位置に対する配慮、部品点数の増加によるコストアップ等が見込まれる。具体的には、減音効果を得るためにスペースを要し、圧縮式冷凍装置の製品寸法を拡大する必要がある。また、吸音材をサイクル内に設置することで、吸音材が所定の位置から外れてサイクル内を循環した場合、サイクル内で吸音材が詰まることで，製品が故障する可能性がある。更に、これらの構成部品が増えることにより、コストが増大する。

近年、冷凍装置は連続設置，台数制御するモジュール型が主流となっている。このため、冷凍装置はより小型化が望まれる。

特許第５０６７０６４号

本発明は、装置の大型化や部品点数の増大によるコストアップを抑制しつつ運転音を低減することができる冷凍装置を提供することを課題とする。

本発明の冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒の圧力を減圧する膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発する蒸発器とを備え、前記圧縮機の出口部の流路断面積を前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ吐出配管の流路断面積に対して40%以下の流路断面積とする絞り部を有する構成とし、前記絞り部は所定の長さを有する中空管で構成され、且つ前記中空管の外周に径の異なる複数の穴を形成したことを特徴とする。

本発明の冷凍装置によれば、装置の大型化や部品点数の増大によるコストアップを抑制しつつ、運転音を低減することができる。

実施例1の絞り部を示す図本発明の実施例1 本発明の実施例2 従来のサイレンサを示す図冷凍サイクル装置の構成図気柱振動の圧力波形例を示す図

本実施例の冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒の圧力を減圧する膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発する蒸発器とを備え、圧縮機の出口部の流路断面積を圧縮機と凝縮器とを繋ぐ吐出配管の流路断面積に対して40%以下の流路断面積とする絞り部を有する。本実施例の冷凍装置によれば、上述したように絞り部1を形成するのみで、圧縮機出口（吐出配管入口）の流速を高めて、圧力波形において配管の入口（気柱振動における波形の端部）を強制的に節とすることにより、気柱振動による共鳴を回避できので、装置の大型化や部品点数の増大によるコストアップを抑制しつつ、運転音を低減することができる。

本実施例では冷凍機を例にして説明する。冷凍機の冷凍サイクルについて図5を用いて説明する。一般的な圧縮式冷凍機は、冷媒の蒸発を用いて冷水12を作る蒸発器3、蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機4、冷媒を凝縮する凝縮器6、凝縮した冷媒の圧力を減圧する膨張弁7を備えて構成される。蒸発器3で冷水12の熱を奪い気化した冷媒8は、圧縮機4に吸込まれて圧縮される。圧縮された冷媒9は、凝縮器6に流入し冷却水13によって冷却されて凝縮する。ここで、停止時に圧縮機4の逆転阻止が必要な場合、圧縮機4と凝縮器6の間に逆止弁5を設ける。液化した冷媒10は、膨張弁7を経て減圧された冷媒11となり、蒸発器3に戻ることよって冷凍サイクルが構成される。

本実施例においては、冷凍サイクルを構成する圧縮機4の出口と、圧縮機4と凝縮器6を繋ぐ吐出配管2との断面積比によって、開管の気柱振動が発生する空間（主に吐出配管2）において、気柱振動が発生する波形（図6-1）を、端部の圧力波形を強制的に節とする波形（図6-2）とすることにより、冷凍機の運転音を低減する。

本実施例の具体的構成について図1を用いて説明する。吐出配管2は圧縮機4と凝縮器6を繋ぐ配管である。圧縮機4出口部の断面積を吐出配管2の流路断面積の40%以下に絞ることで、圧力波形を強制的に気柱振動の位相から遠ざけることが可能となる。また、冷凍機性能上の観点から、圧縮機4出口部の断面積は吐出配管2の流路断面積の25%以上とする。運転音と性能のバランスを考慮すると、圧縮機4出口部の断面積を吐出配管2の流路断面積の30〜35%とすることがより好ましい。

絞り部1の設置位置及び形状について図1を用いて説明する。吐出配管2の入口に相当する圧縮機4出口の流路断面積を絞ることで、当該部位（絞り部）の流速が増加される。流速が強制的に増加することで、絞り部が圧力波形で節となる。絞り部は吐出配管2の入口（圧縮機4の出口）に配置され、開管の気柱振動が発生する空間において、端部の圧力波形を強制的に節とする。図１では、吐出配管2入口部（圧縮機4出口部）に絞りによる断面積の変化を設けることにより、気柱振動が発生する空間において、端部の圧力波形を強制的に節とすることができる。

図２では絞り部1が、所定の長さを有する中空管（絞り配管）で構成されるので、この絞り配管の位置を調整することで、気柱振動が発生する空間において、より適正な位置に圧力波形の節を形成することができる。

図３では、図２に記載の絞り配管に複数の異なる径の穴を形成した。絞り配管に複数の穴を形成することにより、共鳴型サイレンサと同様の効果を更に得ることできる。

尚、圧縮機4出口部直後に逆止弁5を配置した場合（つまり、吐出配管2と圧縮機4の間に逆止弁5を配置した場合）は、上述した絞り部1と同様に、逆止弁5の流路に絞り部1を設けて口径（流路断面積）を絞ることで、同様の効果が得られる。図2及び図3の様な絞り部1に長さを有する中空管（絞り配管）の場合、吐出配管2入口部を二重管とすることで吐出配管2と一体で設置することができる。また、圧縮機4出口部に空間がある場合は、圧縮機4出口部内に圧縮機4と一体で設置することができる。また、圧縮機4と吐出配管2を跨いだ位置に設置することもできる。

また、絞り部1の断面積を可変とし、容量制御と連動させて絞り部1の流路断面積を制御するようにしてもよい。例えば、冷凍装置の容量制御が下がり循環量が低減したときに、断面積を絞ることで、様々な運転状況で最適な減音効果を得ることができる。

本実施例によれば、開管の気柱振動が発生する空間において、端部の圧力波形を強制的に節とすることで、装置の大型化や部品点数の増大によるコストアップを抑制しつつ、運転音を低減することができる。

1…絞り部
2…吐出配管
3…蒸発器
4…圧縮機
5…逆止弁
6…凝縮器
7…膨張弁
8…気化冷媒
9…圧縮冷媒
10…液化冷媒
11…減圧冷媒
12…冷水
13…冷却水
14…膨張型サイレンサ
15…共鳴型サイレンサ
16…気柱共鳴の開管モデル
17…共鳴時圧力波形
18…非共鳴時圧力波形

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒の圧力を減圧する膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発する蒸発器と、を備え、
前記圧縮機の出口部の流路断面積を前記圧縮機と前記凝縮器とを繋ぐ吐出配管の流路断面積に対して40%以下の流路断面積とする絞り部を有する構成とし、
前記絞り部は所定の長さを有する中空管で構成され、且つ前記中空管の外周に径の異なる複数の穴を形成した
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１に記載の冷凍装置において、
前記絞り部は、前記圧縮機の出口部の流路断面積を前記吐出配管の流路断面積に対して25%以上且つ40%以下の流路断面積とする
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載の冷凍装置において、
前記絞り部は、前記圧縮機の出口部の流路断面積を前記吐出配管の流路断面積に対して30%以上且つ35%以下の流路断面積とする
ことを特徴とする冷凍装置。