JPH0626738A

JPH0626738A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH0626738A
Application number: JP4180708A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Sato; 良次佐藤; Naoto Katsumata; 直登勝又; Shinichi Shimoide; 新一下出; Tomomi Umeda; 知巳梅田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】冷凍サイクルで冷媒流量を任意に可変可能な膨
張弁を備えた空気調和装置において、膨張弁５の高圧側
上流に流れが剥離しない１０度以内の一定角度で拡大及
び縮小する吸入管１５及び吐出管１９を有する冷媒流動
様式制御管１３を備え、制御管１３の中間に吸入管１５
及び吐出管１９に接続した凝縮器３側の冷媒配管８及び
膨張弁５側の冷媒配管２０の管断面積と等しい複数の冷
媒流通孔１７をもつ多孔板１８を備えたことを特徴とす
る空気調和装置。【効果】冷媒の流れが砲弾形をしたスラグ流時に発生す
る冷媒音の低減を可能とするため、膨張弁５に衝突して
発生する低周波数側の音を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の冷凍サ
イクルから発生する冷媒音の低減用として、冷媒の流動
制御により騒音低減を可能とする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空調機用冷凍サイクルでは、蒸発
器，凝縮器及び減圧部（膨張弁またはキャピラリ管）で
構成し、各機器は、順次、配管で接続されて閉回路とな
り、このなかに冷媒が封入されて動作する。このような
装置で、近年、冷媒が流れる際に生じる間欠的な騒音
（以後、冷媒音と称す）に対して、快適性向上の要求の
高まりのなかで、低騒音化を求める声が強まっている。
なかでも、きめこまかい冷媒の流量制御が可能なため、
近年、使用が増えている膨張弁から発生する冷媒音に対
して、従来から幾つかの騒音を防止する方法が試みられ
ている。例えば実開平3−38599号公報では、膨張弁のオ
リフィス上流側に、高圧側の圧力を受けて移動するスプ
リング付きの複数の連通孔から形成された摺動板を設
け、摺動板の移動によって連通孔の一部が開閉されるよ
うにしたものがある。この方法によれば、サイクル運転
時には、摺動板が高圧の冷媒圧力によって弁本体の段部
に移動し、連通孔が絞られて騒音の発生を防止するとと
もに、定常運転時には、摺動板が冷媒圧力の低下に応じ
て弁本体の段部から離れて、連通孔の連通面積が広げら
れて抵抗を減少させる方法等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】膨張弁から発生する冷
媒音の大きさは、上流側高圧室２１に流入する冷媒の流
動状態に影響される。特に液と蒸気の２相流動状態でな
かでも砲弾形をした気泡と液が交互に現われるスラグ流
時に最も騒音が、大きくなることを本発明者らの実験的
研究から明らかになっている。従来の膨張弁では、円錐
形上をした弁体２５の先端と円筒状の弁座２２から形成
されるオリフィス２３で、高圧の液冷媒を急激に減圧し
て冷凍サイクルを構成している。ここで、密度差の大き
い蒸気液の２相流体が、交互に一定開度のオリフィス２
３に流入する際に大きな圧力脈動が生じる。一方、開放
口２６では、円錐状の弁体２５や弁座２２の間で冷媒が
周方向に急激に縮流し、その際減圧されて拡散し噴流と
なる。その噴流が、弁本体２４の壁に衝突することで圧
力パルスを発生し、特定周期の渦を放出するため冷媒音
が増大する。更に、噴流の流れ方向が強制的に直角方向
に変えられるため、その圧力損失により開放口２６の直
後に冷媒噴流による渦が生じて弁体２５や弁座２２を振
動させ音の増大をもたらす。

【０００４】本発明の目的は、冷媒音及び冷媒が通過す
る際に生じる振動音の発生を低減しえる膨張弁対応の空
調機用騒音防止装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は冷凍サイクルで冷媒流量を任意に可変な膨
張弁を備えた空気調和装置において、膨張弁５の高圧側
上流に１０度以内の一定角度で拡大及び縮小する吸入管
１５及び吐出管１９を有する冷媒流動様式制御管１３を
備え、この制御管１３の中間に吸入管１５及び吐出管１
９に接続した凝縮器３側の冷媒配管８及び膨張弁５側の
冷媒配管２０の管断面積と等しい複数の冷媒流通孔１７
を有する多孔板１８を備えた。

【０００６】

【作用】膨張弁を用いた空気調和装置において、サイク
ル運転時に特に音の大きい冷媒の流れが砲弾形をしたス
ラグ流時に発生する冷媒音を低減するには、膨張弁５に
流入する気泡を事前に複数の冷媒流通孔１７を有する多
孔板１８で細かくすることである。この際、この部分で
減圧したり抵抗増大をもたらしたりすることを防ぐため
に、１０度以内の一定角度で拡大及び縮小する吸入管１
５及び吐出管１９からなる冷媒流動様式制御管１３の中
に多孔板１８を設けている。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を空調装置の冷凍サイクルに適
用した一実施例を図１から図７に基づいて詳細に説明す
る。図２は、従来の冷凍サイクルのシステム構成であ
り、図１は本発明を適用したシステムの系統図である。
ここで、簡単にそのサイクル（冷房時）を図２で説明す
る。図中の圧縮機１の吐き出し側には、凝縮器３が接続
されており、この凝縮器３は圧縮機１から吐出された蒸
気冷媒を、冷却ファン４によって送風される冷却空気に
より凝縮する（高圧の液冷媒）。次に凝縮した液冷媒
は、本発明の対象である膨張弁５に流入し、ここで入っ
てきた液冷媒を減圧膨張する。膨張弁５で減圧膨張した
気液２相冷媒は、その下流に接続された蒸発器６で送風
ファン１２で送風される室内空気と熱交換して液冷媒を
蒸発させる。その後、蒸発器６で蒸発して蒸気となった
冷媒は、圧縮機１に流入し再度圧縮される。この冷凍サ
イクルにおいて、運転時に膨張弁５の上流側は、基本的
には液流の高圧冷媒だけが流れているのが望ましいが、
配管設置の過程で曲ったり、長配管による抵抗増加によ
り、液冷媒中に図３に示すような砲弾形をした気泡２９
と液１４が交互に流れるスラグ流が発生することがあ
る。特にスラグ流が、図３のように垂直管の中を、矢印
２９のように下から上へと膨張弁５に向かって流れる場
合に特に騒音が大きくなることが筆者らの実験で分かっ
ている。そこで、本実施例のサイクル構成を図１に、ま
た、図４，図５，図６には具体的な説明図を、さらに図
７には、その効果を示す。本発明では、図１に示すよう
に膨張弁５と凝縮器３を接続している配管８の間になる
べく膨張弁５側に近い所に冷媒流動様式の制御管１３を
備えた。この冷媒流動様式の制御管１３の機構は、図４
に示すように、流れが剥離しない１０度以内の一定角度
で拡大及び縮小する吸入管１５及び吐出管１９と、その
中間に凝縮器３側の冷媒配管８及び膨張弁５側の冷媒配
管２０の管路断面積と等しい複数の冷媒流通孔１７を有
する多孔板１８からなっている。図５は、膨張弁５の弁
座２２と冷媒流動様式制御管１３の吐出管１９を直接接
続したものである。この場合の複数の冷媒流通孔１７の
合計面積は冷媒配管８管路断面積と等しくし、また、図
６は、複数の冷媒流通孔１７を有する多孔板１８の断面
積を示した一例であるが、何れも孔の合計面積は冷媒配
管８及び膨張弁５側の冷媒配管２０の管路断面積と等し
くなっている。

【０００８】次に、本実施例における複数の冷媒流通孔
１７を有する多孔板１８からなる冷媒流動様式の制御管
１３の作用について説明する。図３に示したような冷媒
の流れが砲弾形をしたスラグ流時に発生する冷媒音は、
大きな気泡３０が直接膨張弁５の弁座２２や本体２４等
に衝突して生じるので、膨張弁５に流入する気泡をあら
かじめ細かくしてエネルギを減衰し、その後、膨張弁５
のオリフィス２３に流入させることである。そこで、本
発明が生まれたが、この冷媒流動様式の制御管１３によ
って流れ抵抗が増大したり、また、ここで減圧したりす
ると冷凍サイクルの効率を低下させることにつながるの
で、これらを防止するために多孔板１８の前後を結ぶ配
管は、図５に示すθが１０度以内の一定角度で拡大及び
縮小する吸入管１５及び吐出管１９からなり、多孔板１
８に設けた冷媒流通孔１７の合計面積が、冷媒配管８及
び膨張弁５側の冷媒配管２０の管路断面積と等しくした
ものである。図７は、従来の膨張弁５だけを用いた場合
と、図１に示す本実施例における騒音を周波数領域で比
較した測定結果を示す。ただし、この時の実験条件は、
スラグ流を意識的に発生させて行った。この図から明ら
かなように、本実施例を用いることで従来の膨張弁５だ
けに比べ、冷媒音で問題となる低周波数側の２５０から
８００Ｈｚにかけて５から１５ｄＢ低減している。これ
より本発明の冷媒流動様式制御管１３と膨張弁５を組み
合わせた方法は、冷媒音の低減に効果が大きいことが分
かる。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、冷媒の流れが砲弾形を
したスラグ流時に発生する冷媒音の低減を可能とするた
めに、膨張弁のオリフィスに流入する気泡をあらかじめ
細かくしてエネルギを減衰させるようにしたので、膨張
弁に衝突して発生する低周波数側の音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例を用いた場合の系統図。

【図２】従来の膨張弁だけの場合の系統図。

【図３】冷媒音が最も大きいスラグ流の流動の説明図。

【図４】本実施例の具体的な断面図。

【図５】本実施例の具体的な断面図。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図。

【図７】膨張弁だけの従来と本実施例における冷媒音の
騒音を比較した結果を示す説明図。

【符号の説明】

５…膨張弁、１３…冷媒流動様式制御管、１７…冷媒流
通孔、１８…多孔板、２３…オリフィス、３０…気泡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅田知巳茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルで冷媒流量を任意に可変可能
な膨張弁を備えた空気調和機において、前記膨張弁の高
圧側上流に吸入管及び吐出管を有する冷媒流動様式制御
管を備え、前記制御管の中間に複数の冷媒流通孔を有す
る多孔板を備えたことを特徴とする空気調和装置。