JP4940832B2

JP4940832B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP4940832B2
Application number: JP2006233673A
Authority: JP
Inventors: 諭石川; 正典増田; 順英樋口
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: AU2007289778A1; CN102003848B; EP2060861A4; US20100275632A1; AU2007289778B2; JP2008057828A; WO2008026568A1; KR20090042281A; CN101501421B; CN102003848A; CN101501421A; EP2060861A1

Description

本発明は、冷凍装置、特に、圧力脈動を低減することができる冷凍装置に関する。

近年、冷媒として二酸化炭素を採用する冷凍装置が商品化されている。しかし、このように冷凍装置の冷媒として二酸化炭素を採用すると、冷媒の密度および音速が大きくなり必然的に圧力脈動が大きくなるという問題が生じる。このような問題に対し、近年、冷凍装置の圧力脈動を低減させる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２，非特許文献１，および非特許文献２参照）。
特開平６−１０８７５号公報特開２００４−２１８９３４号公報山田栄、大谷厳，「オリフィスおよびπ型配列空気そうによる脈動除去」，日本機会学会論文集（第２部），昭和４３年１２月，第３４巻，第２６８号，ｐ．２１３９−２１４５社団法人日本機会学会編，「事例に学ぶ流体関連振動」，第１版，技報堂出版株式会社，２００３年９月２０日，ｐ．１９０−１９３

本発明の課題は、冷媒として二酸化炭素を採用している冷凍装置の圧力脈動を十分に低減することにある。

第１発明に係る冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素が充填される冷凍装置であって、圧縮機構、放熱器、四路切換弁、膨張機構、蒸発器、およびπ型消音器を備える。圧縮機構は、冷媒を圧縮する。放熱器は、圧縮機構から吐出される冷媒を放熱させる。四路切換弁は、圧縮機構と放熱器との間に設けられ、冷房運転を行う接続状態と暖房運転を行う接続状態とを切り換える。膨張機構は、放熱器から流出する冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張機構から流出する冷媒を蒸発させる。π型消音器は、第１消音空間、第２消音空間、および第１連通路を有する。第１連通路は、第１消音空間と第２消音空間とを連通させる。そして、このπ型消音器は、圧縮機構の冷媒吐出側と放熱器の入口側との間および蒸発器の出口側と圧縮機構の冷媒吸入側との間の少なくとも一方に組み込まれる。第１消音空間、第２消音空間、および、第１連通路は、いずれも圧縮機構と四路切換弁との間に設けられている。圧縮機構は、回転式の圧縮機構であって最小回転数がＮ _min である。そして、第１連通路の長さがＳ ₁ ／２（１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）（ｃ／πＮ _min ） ² よりも長い。
（なお、ここで、Ｓ ₁ は第１連通路の断面積であり、Ｖ ₁ は第１消音空間の体積であり、Ｖ ₂ は第２消音空間の体積であり、ｃは冷媒中の音速であり、πは円周率であり、Ｎ _min は圧縮機構の最小回転数である）

この冷凍装置では、圧縮機構の冷媒吐出側と放熱器の入口側との間および蒸発器の出口側と圧縮機構の冷媒吸入側との間の少なくとも一方にπ型消音器が組み込まれる。このため、この冷凍装置では、冷媒として二酸化炭素を採用する場合であっても十分に圧力脈動を低減することができる。

ところで、π型消音器のカットオフ周波数ｆは、下式（１）で表される。
ｆ＝ｃ／π√｛Ｓ ₁ ／２ｌ ₁ （１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）｝（１）
（なお、ここで、ｃは冷媒中の音速であり、πは円周率であり、Ｓ ₁ は連結路の断面積であり、ｌ ₁ は連結路の長さであり、Ｖ ₁ は第１消音空間の体積であり、Ｖ ₂ は第２消音空間の体積である。）

ここで、カットオフ周波数ｆを圧縮機構の最小回転数以下にするためには、下式（２）を満たす必要がある。
ｃ／π√｛Ｓ ₁ ／２ｌ ₁ （１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）｝＜Ｎ _min （２）

そして、この不等式（２）をｌ ₁ について解くと、下式（３）のようになる。
ｌ ₁ ＞Ｓ ₁ ／２（１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）（ｃ／πＮ _min ） ² （３）

この冷凍装置では、圧縮機構の最小回転数がＮ _min であり、第１連通路の長さがＳ ₁ ／２（１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）（ｃ／πＮ _min ） ² よりも長い。つまり、この冷凍装置では、上記不等式（３）の条件を満たす。このため、この冷凍装置では、π型消音器のカットオフ周波数を圧縮機構の最小回転数以下にすることができる。

第２発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、第１連通路は、長さがｃ／２ｆ_tよりも短い。
（なお、ここで、ｃは冷媒中の音速であり、ｆ_tは目標低減最高周波数である）

ところで、π型消音器の減衰率σは下式（４）で表される。
σ＝√〔｛ｃｏｓ（ｌ₁ω／ｃ）−Ｖ₁ωｓｉｎ（ｌ₁ω／ｃ）／ｃＳ₁｝²＋１／Ｓ²｛（Ｖ₁＋Ｖ₂）ωｃｏｓ（ｌ₁ω／ｃ）／ｃ＋Ｓ₁ｓｉｎ（ｌ₁ω／ｃ）−Ｖ₁Ｖ₂ω²ｓｉｎ（ｌ₁ω／ｃ）／ｃ²Ｓ₁｝²〕（４）
（なお、ここで、ｌ₁は連結路の長さであり、ωは脈動角周波数であり、ｃは冷媒中の音速であり、Ｓ₁は連結路の断面積であり、Ｓはπ型消音器に連通する冷媒通路の断面積であり、Ｖ₁は第１消音空間の体積であり、Ｖ₂は第２消音空間の体積である）

ここで、例えば、Ｖ₁＝３００ｃｃ、Ｖ₂＝３００ｃｃ、Ｓ＝０．７８５ｃｍ²、Ｓ₁＝０．７８５ｃｍ²、ｃ＝２３０ｍ／ｓ、ｌ₁＝０．３ｍとして、式（４）から減衰率σを計算すると、周波数の増加に伴って減衰率σが一旦減少した後に再度増加する傾向が現れる（つまり、極小値が存在する）。そして、この周波数領域は、ｌ₁が長くなるに従って、低下する傾向にある。このような減衰率σの極小値に対応する周波数は、連結路において共鳴が生じる周波数（以下、共鳴周波数ｆ_rという）に対応し下式（５）で表される。
ｆ_r＝ｃ／２ｌ₁ （５）

ここで、目標低減最高周波数ｆ_tよりも小さい周波数を低減するためには、下式（６）を満たす必要がある。
ｃ／２ｌ₁＞ｆ_t （６）

そして、この不等式（６）をｌ₁について解くと、下記（７）式のようになる。
ｌ₁＜ｃ／２ｆ_t （７）

この冷凍装置では、第１連通路の長さがｃ／２ｆ_tよりも短い。つまり、この冷凍装置では、上記不等式（７）の条件を満たす。このため、この冷凍装置では、目標低減最高周波数ｆ_tよりも小さい周波数を低減することができる。

第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明に係る冷凍装置であって、第１消音空間は、油分離器または気液分離器の内部空間である。

この冷凍装置では、油分離器または気液分離器の内部空間が第１消音空間とされる。このため、この冷凍装置は、簡素化されることができる。

第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る冷凍装置であって、第３消音空間および第２連通路をさらに有する。第２連通路は、第２消音空間と第３消音空間とを連通させる。

この冷凍装置では、第３消音空間および第２連通路が設けられる。このため、この冷凍装置では、圧力脈動をさらに低減することができる。

第１発明に係る冷凍装置では、冷媒として二酸化炭素を採用する場合であっても十分に圧力脈動を低減することができ、π型消音器のカットオフ周波数を圧縮機構の最小回転数以下にすることができる。

第２発明に係る冷凍装置では、目標低減最高周波数ｆ_tよりも小さい周波数を低減することができる。

第３発明に係る冷凍装置は、簡素化されることができる。

第４発明に係る冷凍装置では、圧力脈動をさらに低減することができる。

＜空気調和装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の概略冷媒回路２を図１に示す。

この空気調和装置１は、二酸化炭素を冷媒として冷房運転および暖房運転が可能な空気調和装置であって、主に冷媒回路２、送風ファン２６，３２、制御装置２３、高圧圧力センサ２１、温度センサ２２、および中間圧圧力センサ２４等から構成されている。

冷媒回路２には主に、圧縮機１１、π型消音器２０、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１電動膨張弁１５、受液器１６、第２電動膨張弁１７、および室内熱交換器３１が配備されており、各装置は、図１に示されるように、冷媒配管を介して接続されている。

そして、本実施の形態において、空気調和装置１は、分離型の空気調和装置であって、室内熱交換器３１および室内ファン３２を主に有する室内ユニット３０と、圧縮機１１、π型消音器２０、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１電動膨張弁１５、受液器１６、第２電動膨張弁１７、高圧圧力センサ２１、中間圧圧力センサ２４、温度センサ２２、および制御装置２３を主に有する室外ユニット１０と、室内ユニット３０の冷媒液等配管と室外ユニット１０の冷媒液等配管とを接続する第１連絡配管４１と、室内ユニット３０の冷媒ガス等配管と室外ユニット１０の冷媒ガス等配管とを接続する第２連絡配管４２とから構成されているともいえる。なお、室外ユニット１０の冷媒液等配管と第１連絡配管４１とは室外ユニット１０の第１閉鎖弁１８を介して、室外ユニット１０の冷媒ガス等配管と第２連絡配管４２とは室外ユニット１０の第２閉鎖弁１９を介してそれぞれ接続されている。

（１）室内ユニット
室内ユニット３０は、主に、室内熱交換器３１および室内ファン３２等を有している。

室内熱交換器３１は、空調室内の空気である室内空気と冷媒との間で熱交換をさせるための熱交換器である。

室内ファン３２は、ユニット３０内に空調室内の空気を取り込み、室内熱交換器３１を介して冷媒と熱交換した後の空気である調和空気を再び空調室内への送り出すためファンである。

そして、この室内ユニット３０は、このような構成を採用することによって、冷房運転時には室内ファン３２により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器３１を流れる液冷媒とを熱交換させて調和空気（冷気）を生成し、暖房運転時には室内ファン３２により内部に取り込んだ室内空気と室内熱交換器３１を流れる超臨界冷媒とを熱交換させて調和空気（暖気）を生成することが可能となっている。

（２）室外ユニット
室外ユニット１０は、主に、圧縮機１１、π型消音器２０、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、第１電動膨張弁１５、受液器１６、第２電動膨張弁１７、室外ファン２６、制御装置２３、高圧圧力センサ２１、温度センサ２２、および中間圧圧力センサ２４等を有している。

圧縮機１１は、吸入管を流れる低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して超臨界状態とした後、吐出管に吐出するための装置である。なお、本実施の形態では、この圧縮機１１は、インバータ式の回転型圧縮機である。

π型消音器２０は、図１に示されるように、圧縮機１１の吐出側と四路切換弁１２との間に配置されている。このπ型消音器２０は、図２に示されるように、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および第１消音空間２０１と第２消音空間２０２とを連通させる連通路２０３から構成される。なお、本実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１には第１冷媒通路２０４を介して圧縮機１１の吐出路が接続され、第２消音空間２０２には第２冷媒通路２０５を介して室外熱交換器１３または室内熱交換器３１の伝熱路が接続される。つまり、冷媒は、常に、第１消音空間２０１→連結路２０３→第２消音空間２０２の順に流れる。第１消音空間２０１は、略円柱形の空間であって、軸方向の上端に冷媒通路２０４が接続され、軸方向の下端に連通路２０３が接続される。第２消音空間２０２は、略円柱形の空間であって、軸方向の上端に連通路２０３が接続され、軸方向の下端に冷媒通路２０５が接続される。連通路２０３は、第１消音空間２０１および第２消音空間２０２よりも半径が小さな略円柱形の通路であって、両側には第１消音空間２０１と第２消音空間２０２が接続されている。なお、本実施の形態に係るπ型消音器２０では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸は重なっている。そして、この連通路２０３の長さは、Ｓ₁／２（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）（ｃ／πＮ_min）²よりも長くｃ／２ｆ_tよりも短い。なお、ここで、Ｓ₁は連通路２０３の断面積であり、Ｖ₁は第１消音空間２０１の体積であり、Ｖ₂は第２消音空間２０２の体積であり、ｃは二酸化炭素中の音速であり（圧力が１０ＭＰａのときその密度は２２１．６ｋｇ／ｍ³となり音速は２５２ｍ／ｓｅｃとなる）、πは円周率であり、Ｎ_minは圧縮機１１の最小回転数であり、ｆ_tは目標低減最高周波数である。なお、本実施の形態に係る空気調和装置１では、このπ型消音器２０は、第１消音空間２０１と第２消音空間２０２とが鉛直方向に沿って上下に並ぶように室外ユニット１０に収容されている。

四路切換弁１２は、各運転に対応して、冷媒の流れ方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３の高温側とを接続するとともに圧縮機１１の吸入側と室内熱交換器３１のガス側とを接続し、暖房運転時には圧縮機１１の吐出側と第２閉鎖弁１９とを接続するとともに圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３のガス側とを接続することが可能である。

室外熱交換器１３は、冷房運転時において圧縮機１１から吐出された高圧の超臨界冷媒を空調室外の空気を熱源として冷却させることが可能であり、暖房運転時には室内熱交換器３１から戻る液冷媒を蒸発させることが可能である。

第１電動膨張弁１５は、室外熱交換器１３の低温側から流出する超臨界冷媒（冷房運転時）あるいは受液器１６を通って流入する液冷媒（暖房運転時）を減圧するためのものである。

受液器１６は、運転モードや空調負荷に応じて余剰となる冷媒を貯蔵しておくためのものである。

第２電動膨張弁１７は、受液器１６を通って流入してくる液冷媒（冷房運転時）あるいは室内熱交換器３１の低温側から流出する超臨界冷媒（暖房運転時）を減圧するためのものである。

室外ファン２６は、ユニット１０内に室外の空気を取り込み、室外熱交換器１３を介して冷媒と熱交換した後の空気を排気するためファンである。

高圧圧力センサ２１は、圧縮機１１の吐出側に設けられている。

温度センサ２２は、第１電動膨張弁１５の室外熱交換器側に設けられている。

中間圧圧力センサ２４は、第１電動膨張弁１５と受液器１６との間に設けられている。

制御装置２３は、高圧圧力センサ２１、温度センサ２２、中間圧圧力センサ２４、第１電動膨張弁１５、および第２電動膨張弁１７等に通信接続されており、温度センサ２２から送られてくる温度情報や、高圧圧力センサ２１から送られてくる高圧圧力情報、中間圧圧力センサ２４から送られてくる中間圧圧力情報に基づいて第１電動膨張弁１５および第２電動膨張弁１７の開度を制御する。

＜空気調和装置の動作＞
空気調和装置１の運転動作について、図１を用いて説明する。この空気調和装置１は、上述したように冷房運転および暖房運転を行うことが可能である。

（１）冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁１２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機１１の吐出側が室外熱交換器１３の高温側に接続され、かつ、圧縮機１１の吸入側が第２閉鎖弁１９に接続された状態となる。また、このとき、第１閉鎖弁１８および第２閉鎖弁１９は開状態とされる。

この冷媒回路２の状態で、圧縮機１１を起動すると、ガス冷媒が、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて超臨界状態となった後、四路切換弁１２を経由して室外熱交換器１３に送られ、室外熱交換器１３において冷却される。なお、このとき、冷媒の圧力脈動はπ型消音器２０によって減衰される。

そして、この冷却された超臨界冷媒は、第１電動膨張弁１５に送られる。そして、第１電動膨張弁１５に送られた超臨界冷媒は、減圧されて飽和状態とされた後に受液器１６を経由して第２電動膨張弁１７に送られる。第２電動膨張弁１７に送られた飽和状態の冷媒は、減圧されて液冷媒となった後に第１閉鎖弁１８を経由して室内熱交換器３１に供給され、室内空気を冷却するとともに蒸発されてガス冷媒となる。

そして、そのガス冷媒は、第２閉鎖弁１９、内部熱交換器１４、および四路切換弁１２を経由して、再び、圧縮機１１に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

（２）暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁１２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機１１の吐出側が第２閉鎖弁１９に接続され、かつ、圧縮機１１の吸入側が室外熱交換器１３のガス側に接続された状態となっている。また、このとき、第１閉鎖弁１８および第２閉鎖弁１９は開状態とされる。

この冷媒回路２の状態で、圧縮機１１を起動すると、ガス冷媒が、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて超臨界状態となった後、四路切換弁１１３、および第２閉鎖弁１９を経由して室内熱交換器３１に供給される。なお、このとき、冷媒の圧力脈動はπ型消音器２０によって減衰される。

そして、その超臨界冷媒は、室内熱交換器３１において室内空気を加熱するとともに冷却される。冷却された超臨界冷媒は、第１閉鎖弁を通って第２電動膨張弁１７に送られる。第２電動膨張弁１７に送られた超臨界冷媒は、減圧されて飽和状態とされた後に受液器１６を経由して第１電動膨張弁１５に送られる。第１電動膨張弁１５に送られた飽和状態の冷媒は、減圧されて液冷媒となった後に内熱交換器１４を経由して室外熱交換器１３に送られて、室外熱交換器１３において蒸発されてガス冷媒となる。そして、このガス冷媒は、四路切換弁１２を経由して、再び、圧縮機１１に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

＜空気調和装置の特徴＞
（１）
本実施の形態に係る空気調和装置１では、圧縮機１１の吐出管にπ型消音器２０が接続される。このため、この空気調和装置１では、十分に圧力脈動を低減することができる。

（２）
本実施の形態に係る空気調和装置１では、このπ型消音器２０が、第１消音空間２０１と第２消音空間２０２とが鉛直方向に沿って上下に並ぶように室外ユニット１０に収容されている。このため、この空気調和装置１では、π型消音器２０に冷凍機油が溜まるのを防止することができる。

（３）
本実施の形態に係るπ型消音器２０では、この連通路の長さがＳ₁／２（１／Ｖ₁＋１／Ｖ₂）（ｃ／πＮ_min）²よりも長くｃ／２ｆ_tよりも短い。このため、この空気調和装置１では、π型消音器２０のカットオフ周波数を圧縮機構の最小回転数以下にすることができると共に目標低減最高周波数ｆ_tよりも小さい周波数を低減することができる。

＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１の下端から第１消音空間２０１の軸方向に沿って延び第２消音空間２０２の上端に接続される連通路２０３を有するπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図３に示されるようなπ型消音器２０ａを採用してもよい。このπ型消音器２０ａでは、第１消音空間２０１の下端から第１消音空間２０１の軸方向に沿って延びる連通路２０３ａが第２消音空間２０２の上端を貫通して第２消音空間２０２の内部にまで挿入されている。このようなπ型消音器２０ａを採用すれば、π型消音器の全体の大きさを変えることなく連結路のみを長く延ばすことができる。π型消音器では、連結路は長ければ長いほど圧力脈動低減効果が大きくなる。つまり、π型消音器の全体の大きさを変えることなく圧力脈動低減効果を大きくすることができる。

また、図４に示されるようなπ型消音器２０ｂを採用してもよい。このπ型消音器２０ｂでは、連通路２０３ｂが第１消音空間２０１の軸に沿って第１消音空間２０１の内部から第１消音空間２０１の下端を通って外部に延び更に第２消音空間２０２の上端を貫通して第２消音空間２０２の内部まで延びている。そして、このπ型消音器２０ｂでは、第１消音空間２０１内の連通路２０３ｂの下端部に油戻し穴２０６が設けられている。このようなπ型消音器２０ｂを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まるのを防止することができると共にπ型消音器の全体の大きさを変えることなく連結路のみを長く延ばすことができる。π型消音器では、連結路は長ければ長いほど圧力脈動低減効果が大きくなる。つまり、π型消音器に冷凍機油が溜まるのを防止することができると共にπ型消音器の全体の大きさを変えることなく圧力脈動低減効果を大きくすることができる。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図５に示されるようなπ型消音器２０ｃを採用してもよい。このπ型消音器２０ｃでは、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃは互いの側方に近接して配置されており、両消音空間２０１ｃ，２０２ｃの軸は鉛直方向に沿っているが一直線上には重なっていない。そして、このπ型消音器２０ｃでは、連通路２０３ｃが、Ｕ字形状を呈しており、第１消音空間２０１ｃの下端から第２消音空間２０２ｃの下端まで延びている。このようなπ型消音器２０ｂを採用すれば、π型消音器の全長を短くすることができる。したがって、室外ユニット１０におけるπ型消音器の配置の選択肢を広げることができる。

また、図６に示されるようなπ型消音器２０ｄを採用してもよい。このπ型消音器２０ｄは、図５に示されるπ型消音器２０ｃの連通路２０３ｃにメッシュ部材を充填したものである。このようなπ型消音器２０ｄを採用すれば、さらに、連通路２０３ｃ内で反射波が生じるのを防止することができる。

また、図７に示されるようなπ型消音器２０ｅを採用してもよい。このπ型消音器２０ｅは、図５に示されるπ型消音器２０ｃの第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃの内部にまで第１冷媒通路２０４ｅおよび第２冷媒通路２０５ｅを挿入したものである。このようなπ型消音器２０ｅを採用すれば、さらに、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃに冷凍機油が溜まらないようにすることができる。

（Ｃ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図８に示されるようなπ型消音器２０ｆを採用してもよい。このπ型消音器２０ｆでは、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃは互いの側方に近接して配置されており、両消音空間２０１ｃ，２０２ｃの軸は鉛直方向に沿っているが一直線上には重なっていない。そして、このπ型消音器２０ｆでは、連通路２０３ｃが、Ｕ字形状を呈しており、第１消音空間２０１ｃの内部から上端を貫通して第２消音空間２０２ｃの上端まで延びさらに第２消音空間２０２ｃ上端を貫通して第２消音空間２０２ｃの内部にまで延びている。このようなπ型消音器２０ｆを採用すれば、π型消音器の全長を短くすることができ、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃに冷凍機油が溜まるのを防止することができ、π型消音器の全体の大きさを変えることなく連結路のみを長く延ばすことができる。したがって、室外ユニット１０におけるπ型消音器の配置の選択肢を広げることができ、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃに冷凍機油が溜まるのを防止することができ、さらに、π型消音器の全体の大きさを変えることなく圧力脈動低減効果を大きくすることができる。

（Ｄ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図９に示されるようなπ型消音器２０ｇを採用してもよい。このπ型消音器２０ｇでは、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃは互いの側方に近接して配置されており、両消音空間２０１ｃ，２０２ｃの軸は鉛直方向に沿っているが一直線上には重なっていない。そして、このπ型消音器２０ｇでは、連通路２０３ｃが、Ｓ字形状を呈しており、第１消音空間２０１ｃの下端から第２消音空間２０２ｃの上端まで延びている。このようなπ型消音器２０ｇを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができ、π型消音器の全長を短くすることができ、π型消音器の全体の大きさを変えることなく連結路を長くすることができる。π型消音器では、連結路は長ければ長いほど圧力脈動低減効果が大きくなる。つまり、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができ、室外ユニット１０におけるπ型消音器の配置の選択肢を広げることができ、π型消音器の全体の大きさを変えることなく圧力脈動低減効果を大きくすることができる。なお、第１消音空間２０１ｃの下端から延びる連通路２０３ｇは、第２消音空間２０２ｃの上端を貫通して第２消音空間２０２ｃの内部にまで延びていてもよい。

（Ｅ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図１０に示されるようなπ型消音器２０ｈを採用してもよい。このπ型消音器２０ｈでは、第１消音空間２０１ｃおよび第２消音空間２０２ｃは互いの側方に近接して配置されており、両消音空間２０１ｃ，２０２ｃの軸は鉛直方向に沿っているが一直線上には重なっていない。そして、このπ型消音器２０ｈでは、第１冷媒通路２０４ｈが第１消音空間２０１ｃの下端に接続されており、第２冷媒通路２０５ｈが第２消音空間２０２ｃの下端に接続されている。そして、さらに、このπ型消音器２０ｈでは、連通路２０３ｃが、Ｕ字形状を呈しており、第１消音空間２０１ｃの下端から第２消音空間２０２ｃの下端まで延びている。このようなπ型消音器２０ｈを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができると共にπ型消音器の全長を短くすることができる。したがって、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができると共に室外ユニット１０におけるπ型消音器の配置の選択肢を広げることができる。

（Ｆ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図１１に示されるようなπ型消音器２０ｉを採用してもよい。このπ型消音器２０ｉは、第１消音空間２０１ｉおよび第２消音空間２０２の軸が一直線上に重なり水平方向を向くように室外ユニット１０に収容される。そして、このπ型消音器２０ｉでは、第１消音空間２０１ｉの外端の最下部に第１冷媒通路２０４が接続され、第２消音区間の２０２ｉの外端の最下部に第２冷媒通路２０５が接続される。そして、さらに、このπ型消音器２０ｉでは、連通路２０３ｉが、第１消音空間２０１ｉの内端の最下部と第２消音空間２０２ｉの内端の最下部とを接続している。このようなπ型消音器２０ｉを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができる。

また、図１２に示されるようなπ型消音器２０ｊを採用してもよい。このπ型消音器２０ｊは、連通路２０３ｊが第１消音空間２０１ｉの内部から第１消音空間２０１ｉの内端の最下部および第２消音空間２０２ｉの内端の最下部を貫通して第２消音空間２０２ｉの内部にまで延びている。このようなπ型消音器２０ｊを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができると共にπ型消音器の全体の大きさを変えることなく連結路を長くすることができる。π型消音器では、連結路は長ければ長いほど圧力脈動低減効果が大きくなる。つまり、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができると共にπ型消音器の全体の大きさを変えることなく圧力脈動低減効果を大きくすることができる。

（Ｇ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、第１消音空間２０１、第２消音空間２０２、および連通路２０３の軸が一直線上に重なり鉛直方向を向いているπ型消音器２０が採用されたが、このようなπ型消音器２０に代えて図１３に示されるようなπ型消音器２０ｋを採用してもよい。このπ型消音器２０ｋは、第１消音空間２０１ｉ、第２消音空間２０２、および連通路２０３ｋの軸が一直線上に重なり水平方向を向くように室外ユニット１０に収容される。そして、このπ型消音器２０ｋでは、第１消音空間２０１ｉの下端から第１油抜き通路２０６ｋが延びており、第２消音空間２０２ｉの下端から第２油抜き通路２０７ｋが延びている。なお、第１油抜き通路２０６ｋおよび第２油抜き通路２０７ｋは、途中で合流しキャピラリーを介して圧縮機１１の吸入管に接続されている。このようなπ型消音器２０ｋを採用すれば、π型消音器に冷凍機油が溜まることを防止することができる。なお、連通路２０３ｋは、第１消音空間２０１ｉの内部から第１消音空間２０１ｉの内端の中心および第２消音空間２０２ｉの内端の中心を貫通して第２消音空間２０２ｉの内部にまで延びていてもよい。

（Ｈ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、π型消音器２０が圧縮機１１の吐出管に接続されたが、これに代えて、π型消音器２０を圧縮機１１の吸入管に接続してもよい。また、圧縮機１１の吐出管と吸入管の両方にπ型消音器２０を接続するようにしてもよい。

（Ｉ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、特に言及しなかったが、冷媒回路２に油分離器や、気液分離器、受液器などの容器が存在する場合には、それらの内部空間を第１消音空間または第２消音空間として利用してもよい。このようにすれば、冷媒回路２を簡素化することができる。

（Ｊ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、消音空間２０１，２０２が２つ存在するπ型消音器２０が採用されたが、これに代えて、消音空間が３つ以上存在するπ型消音器を採用してもよい。このようにすれば、さらなる圧力脈動低減効果を期待できる。

（Ｋ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、インバータ式の回転型圧縮機が採用されたが、これに代えて、定速回転式の圧縮機を採用してもよい。

（Ｌ）
先の実施の形態に係る空気調和装置１では、冷媒として二酸化炭素が採用されたが、これに代えて、Ｒ２２やＲ４１０Ａなどの冷媒を採用してもよい。ちなみに、圧力が１．５ＭＰａのときその密度は５６．４ｋｇ／ｍ³となりその音速は１６９ｍ／ｓｅｃとなる。また、圧力が２．４ＭＰａのときその密度は８３．３ｋｇ／ｍ³となりその音速は１７４ｍ／ｓｅｃとなる。

（Ｍ）
先の実施の形態に係るπ型消音器２０では、第１消音空間２０１の形状が円柱形状であったが、本発明において第１消音空間２０１の形状は特に限定されず例えば直方体や立方体などであってもよい。

（Ｎ）
先の実施の形態に係るπ型消音器２０では、第２消音空間２０２の形状が円柱形状であったが、本発明において第２消音空間２０２の形状は特に限定されず例えば直方体や立方体などであってもよい。

（Ｏ）
先の実施の形態に係るπ型消音器２０では、第１消音空間２０１および第２消音空間２０２が同形状および同体積とされたが、本発明において第１消音空間２０１および第２消音空間２０２は形状および体積が異なっていてもかまわない。

（Ｐ）
先の実施の形態に係るπ型消音器２０では、連通路２０３の形状が円柱形状であったが、本発明において第２消音空間２０２の形状は特に限定されず例えば直方体などであってもよい。

本発明に係る冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素を採用する場合であっても十分に圧力脈動を低減することができるという特徴を有するため、二酸化炭素などの超臨界冷媒を冷媒として採用した冷凍装置に好適である。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路に組み込まれるπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ａ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ａ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｂ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｂ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｂ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｃ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｄ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｅ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｆ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｆ）に係るπ型消音器の縦断面図である。変形例（Ｇ）に係るπ型消音器の縦断面図である。

１空気調和装置（冷凍装置）
１１圧縮機（圧縮機構）
１３室外熱交換器（放熱器，蒸発器）
１５第１電動膨張弁（膨張機構）
１７第２電動膨張弁（膨張機構）
３１室内熱交換器（放熱器，蒸発器）
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ π型消音器
２０１，２０１ｃ，２０１ｉ第１消音空間
２０２，２０２ｃ，２０２ｉ第２消音空間
２０３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｉ，２０３ｊ，２０３ｋ連通路（第１連結路）

Claims

冷媒として二酸化炭素が充填される冷凍装置であって、
前記冷媒を圧縮する圧縮機構（１１）と、
前記圧縮機構から吐出される冷媒を放熱させる放熱器（１３）と、
前記圧縮機構（１１）と前記放熱器（１３）との間に設けられ、冷房運転を行う接続状態と暖房運転を行う接続状態とを切り換える四路切換弁（１２）と、
前記放熱器から流出する冷媒を減圧する膨張機構（１５）と、
前記膨張機構から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器（３１）と、
第１消音空間（２０１，２０１ｃ，２０１ｉ）、第２消音空間（２０２，２０２ｃ，２０２ｉ）、および前記第１消音空間と前記第２消音空間とを連通させる第１連通路（２０３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｉ，２０３ｊ，２０３ｋ）を有し、前記圧縮機構の冷媒吐出側と前記放熱器の入口側との間および前記蒸発器の出口側と前記圧縮機構の冷媒吸入側との間の少なくとも一方に組み込まれるπ型消音器（２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ）と、
を備え、
前記第１消音空間、前記第２消音空間、および、前記第１連通路は、いずれも前記圧縮機構（１１）と前記四路切換弁（１２）との間に設けられており、
前記圧縮機構は、最小回転数がＮ _min である回転式の圧縮機構であり、
前記第１連通路は、長さがＳ ₁ ／２（１／Ｖ ₁ ＋１／Ｖ ₂ ）（ｃ／πＮ _min ） ² よりも長い、
（なお、ここで、Ｓ ₁ は第１連通路の断面積であり、Ｖ ₁ は第１消音空間の体積であり、Ｖ ₂ は第２消音空間の体積であり、ｃは冷媒中の音速であり、πは円周率であり、Ｎ _min は圧縮機構の最小回転数である）
冷凍装置（１）。
前記第１連通路は、長さがｃ／２ｆ_tよりも短い、
（なお、ここで、ｃは冷媒中の音速であり、ｆ_tは目標低減最高周波数である）
請求項１に記載の冷凍装置。
前記第１消音空間は、油分離器または気液分離器の内部空間である、
請求項１または２に記載の冷凍装置。
前記π型消音器は、第３消音空間と、前記第２消音空間と前記第３消音空間とを連通させる第２連通路とをさらに有する、
請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。