JP2005241236A - 空調機の室外機の配管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管の振動を一層低減した空調機の室外機の構造を提供すること。
【解決手段】 空調機の室外機が、圧縮機と、前記圧縮機により圧縮される冷媒が流れる少なくとも２つ以上の配管と、前記配管のうちの少なくとも２つ以上の配管に互いに連結され、連結された配管の振動系が変更されるようにするダンパー部材とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調機の配管構造に関し、より詳しくは、室外機の構成要素のうち圧縮機周りの配管であって、圧縮機の吸入／吐出パイプおよび多数の連結パイプに伝達される振動を低減することができる空調機の配管構造に関する。

また、圧縮機が配置される機械室の構造をよりコンパクトに維持すると共に、空調機の製作工程を簡単にすることができる空調機の配管構造に関する。

一般の空調機は、冷媒の圧縮および凝縮、膨張、蒸発過程を経て生成された冷気がシステム内部を循環しながら、使用者が希望する系の温度および／または湿度を調節する機器である。

かかる空調機は、室内に位置する室内機と、室外に設置され、必要とならない熱または冷気を放出する室外機とで構成される。なお、前記室外機の内部には、熱が交換される室外熱交換器、強制風動を起す室外ファン、および冷凍サイクル内部を冷媒が強制流動するようにする圧縮機が配置されるのが一般である。前記圧縮機は、圧縮機自体の動作中に騒音が発生するため、通常、室外機内に設けられ、室内の騒音環境を改善するようにする。

しかし、近年、室内環境が狭くなり、これによって、室内空間と室外機の設置位置とが近くなり、室外機の騒音が室内に伝わることが多いため、室外機の動作中に発生する騒音を減らすための研究が盛んに行われている。特に、窓に設置するタイプの空調機のように、室外機と室内機とが一体型である場合は、騒音の問題が一層深刻になる。

なお、室外機の騒音は、大別して、室外ファンの動作中に発生する騒音と、圧縮機の動作中に発生する騒音とがあり、本発明では、圧縮機の動作中に発生する騒音の改善を主な対象としている。前記圧縮機から発生する騒音は、配管を介して伝播していくのが一般である。具体的には、前記圧縮機から発生する振動は、圧縮機と連結される吸入管および吐出管、その他に機械室内部に形成される多数の連結管を介して伝播しながら相互干渉により増幅され、共振に至ると、大きな振動および騒音に変化する。

従来の配管の振動を抑制するための方法では、個別の配管の所定位置に集中質量を形成し、それぞれの配管から発生する振動の伝達力を減少している。しかし、かかる方法では、個別配管の局部的な振動のみを減衰させ、配管の密集した部位における全体的な振動の減衰ができない。また、個別の集中質量をそれぞれの配管に対して設置する必要があるため、作業が容易でないという短所がある。

一方、かかる作業の難しさを克服するため、大きな振動が発生する配管、例えば、圧縮機の吸入管に対してのみ集中質量を設ける方法が適用されているが、この方法では、振動発生量の少ない配管においては、依然として振動および疲労による破壊の問題が残るという短所がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、室外機に形成される多数の配管を１つの振動系とすることにより、振動が効果的に減衰される空調機の室外機の配管構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、単一のダンパー部材を形成することにより、室外機製造の便宜が向上し、製造コストがダウンする空調機の室外機の配管構造を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、室外機の全体および一部のグループ化した配管の全振動系において全体的な振動および騒音を減少させることができる空調機の室外機の配管構造を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の空調機の室外機の配管構造は、圧縮機と、前記圧縮機により圧縮される冷媒が流れる少なくとも２つ以上の配管と、前記配管のうちの少なくとも２つ以上の配管に互いに連結され、連結された配管の振動系が変更されるようにするダンパー部材とを含むことを特徴とする。

前記ダンパー部材は、集中質量、ゴム、ブチルテープ、針金のうちから選択されるいずれか１つ以上であることが好ましい。
前記ダンパー部材は、前記配管が挿入される挿入穴が形成されることが好ましい。

前記ダンパー部材は、前記配管のうちのいずれか１つのほぼ中心部の直線管に形成されることが好ましい。
前記ダンパー部材は、振動発生量が他の配管に伝わることができる。

前記配管は、吸入管、吐出管、室内側連結管、室外側連結管および室内側流路のうちから選択される２つ以上の配管を含むことができる。
前記ダンパー部材は、前記配管の種類別に全ての配管が連結されるようにする。

前記ダンパー部材は、六面体形状であることが好ましい。
前記配管は、前記圧縮機の何れかの一側に密集され、前記機械室がコンパクトになるようにすることが好ましい。

本発明によれば、室外機から発生する全体的な振動が一層減少する効果が得られる。また、ダンパー部材設置の便宜が一層向上する効果が得られる。

以下、本発明の好適な実施例について図面を参照して詳述する。
図１は、本発明に係る室外機の斜視図である。

図１に示すように、空調機の室外機は、外部を構成するケース４、室外機の内部構成を２つに仕切るバリアー５を含む。前記バリアー５によって、室外機は、室外熱交換器２および室外ファン３が形成され、強制風動が発生する区域と、圧縮機１などが設けられる機械室６とに仕切られる。また、前記機械室６の内部には、四方弁７と前記四方弁７に連結される吸入管１１、吐出管１２、室内側連結管１３および室外側連結管１４などの配管が形成される。また、前記配管が互いに連係して単一の振動系が形成されるようにするダンパー部材１６を含む。

具体的に、冷媒を圧縮する圧縮機１と、室外側で熱交換を行うための室外熱交換器２と、室外熱交換器２に強制風動を加える室外ファン３と、冷凍サイクル内で冷媒の流動方向を正方向または逆方向に切り換えて冷凍サイクルを空調サイクルまたはピートポンプに切り換える四方弁７とを含む。また、前記四方弁７と圧縮機１の吸入側とを連結する吸入管１１と、四方弁７と圧縮機の吐出側とを連結する吐出管１２と、四方弁７とサービス弁１５とを連結する室内側連結管１３と、四方弁７と室外熱交換器２とを連結する室外側連結管１４とを含む。

前記四方弁を中心に室外機配管内の冷媒の流動を説明する。前記吸入管１１、吐出管１２、室内側連結管１３および室外側連結管１４内部の冷媒流動方向は、四方弁７により制御できる。具体的には、吐出管１２が室外側連結管１４と連結され、吸入管１１が室内側連結管１３と連結されると、室内を冷房する一般の空調機として動作する。また、吐出管１２が室内側連結管１３と連結され、吸入管１１が室外側連結管１４と連結されると、室内を暖房するヒートポンプとして動作する。

また、室内側連結管１３の端部から室外機の外部に引き出される部分にサービス弁１５が設けられる。前記サービス弁１５は、配管内部の真空状態形成、空調システムの一時使用中止および冷媒の排出・注入などの場合に使用されるもので、室外機ケース１０の外側に突出形成される。

なお、前記吸入管１１、吐出管１２、室内側連結管１３および室外側連結管１４を含む多数の配管は、圧縮機１の何れかの一側に隣接する位置に互いに密集する一部分に形成されるが、このように配管が密集することで、機械室の使用効率を一層高くすることができる。特に、前記ダンパー部材１６が前記配管を互いに連結することにより、いずれかの配管から発生する振動は、ダンパー部材１６を介して隣接する他の配管に減少されて伝達される。いずれかの配管から発生する振動が前記ダンパー部材１６に伝達されることで、ダンパー部材１６の弾性および質量により振動が低減することは言うまでもない。また、前記ダンパー部材１６の少なくとも一部分は、前記配管に接触するようにして振動が伝達されるようにする。

具体的に、前記ダンパー部材１６は、様々な形状および材質の部材が使用可能であり、大別して、ダンパー部材の質量を用いて振動を低減する構造と、ダンパー部材の剛性を用いて振動を低減する構造とがある。先ず、質量を用いて振動を低減するダンパー部材としては、集中質量、ゴム、ブチルテープなどが挙げられるが、前記配管の外周に接触して使用されることができる。また、ダンパー部材の剛性を用いて振動を低減する構造としては、集中質量と針金が、集中質量とアルミニウムテープ、ブチルテープとアルミニウムテープを同時に使用して、配管の振動を低減することもできる。本実施例では、所定の形状を有する単位体のゴムが多数の配管が同時に連結されるようにし、多数の配管で同時に振動が低減されるようにしているが、上記の材質のうちのいずれか１つまたは複数を同時に使用してもよい。

なお、図１において、配管１１、１２、１３、１４が圧縮機１の右側に形成されているが、圧縮機１の左側に形成しても、本発明の効果は、同様である。また、前記配管としては、吸入管１１、吐出管１２、室内側連結管１３、室外側連結管１４が示されているが、これに限定されるのではなく、室外熱交換器２から吐出されて室内機に冷媒が流入される室内側流路などのような配管であっても、本発明の思想を適用可能である。

図２は、図１において圧縮機と配管部を部分的に示す図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ′の断面図である。
図２および図３を参照するに、圧縮機１を中心にしていずれかの一側に、多数の配管１１、１２、１３、１４が配設される。また、前記配管１１、１２、１３、１４を互いに連結されるダンパー部材１６が、前記配管１１、１２、１３、１４の所定位置で外周面が接触している。前記ダンパー部材１６は、直六面体の形状となっているが、配管の形状、材質、振動の発生状態に応じて形状を変更可能であることは言うまでもない。

前記ダンパー部材１６の作用について説明する。前記ダンパー部材１６は、ゴムを材質として、いずれかの配管、例えば、吸入管１１から伝達される振動がダンパー部材１６の自体的な作用により低減されるようにする。また、吸入管１１から発生する強い振動が隣接する他の配管、例えば、室内側連結管１３に伝達されるようにすることで、振動を一層低減することができる。

かかる振動の伝達経路について詳述する。前記吸入管１１は、配管の剛性が高く圧縮機１に近接しているため強い振動が発生し、前記室内側連結管１３は、圧縮機１から遠く配管の剛性が低いため、吸入管１１に比べて弱い振動が発生する。このとき、前記ダンパー部材１６は、局部的に振動が大きく発生する部分と小さく発生する部分とに分けられる点を考慮して、吸入管１１などのような強い振動が発生する配管と室内側連結管１３などのような弱い振動が発生する配管とが互いに連結されて振動が伝達されるようにする。このように、配管の振動が互いに連結されるようにし、いずれかの配管から強く発生する振動が、弱い振動が発生する隣接した配管へ伝達されるようにすることで、配管全体の振動発生量を一層低減することができる。換言すれば、振動の発生量が局部的に異なる多数の配管が、前記ダンパー部材１６により単一の振動系になって、大きな振動が発生する配管の振動量が、小さな振動が発生する配管へ伝達されるようになる。

結局、従来、局部的に大きな振動が発生する配管における振動が、ダンパー部材１６および弱い振動が発生する他の配管により同時に支持されるようにすることで、配管全体としての振動系が変化し、振動および騒音の低減効果を一層高くすることができる。

前記ダンパー部材は、内部に配管が通過できる多数の挿入穴２１が形成され、配管１１、１２、１３、１４が上下方向に挿入される。なお、図２には４つの挿入穴が示されているが、前記挿入穴２１の大きさおよび数は、室外機の配管構造によって変更可能である。また、前記挿入穴２１は、図１を基準にして上下方向に形成されているが、配管の具体的な形成位置によって、左右または斜め方向に形成することもできる。

また、前記ダンパー部材１６は、配管のそれぞれのほぼ中心部に挿入されるようにすることで、配管において最も大きな振動が発生する部位の中心における振動が、信頼性良く低減できる。

図４は、本発明に係る一体型ダンパー部材の作用を説明する図である。
図４を参照して、振動の低減作用を吸入管１１を例にして説明する。前記吸入管１１の一端は、圧縮機１に連結され、振動が伝達されると、前記吸入管１１の所定位置に形成される曲管部１７を経由しながら一次的に減衰される。前記曲管部１７は、吸入管１１においては二個所に設けられ、振動が低減されるようにする。矢印は、振動の伝達過程を示している。

しかし、前記曲管部１７が形成されているとしても、吸入管の上下方向に長く形成される一定位置の直線管は、単一の剛体として作動する。それで、加振点（直線管のいずれか一端）と前記加振点の他端（直線管の他端）との間では、剛体として比較的大きな振動が発生するが、前記振動がダンパー部材１６により吸収されるようにすることで、振動を低減する。このため、前記ダンパー部材１６は、配管の直線管部分に形成されることが好ましい。また、配管の直線管にダンパー部材１６を挿入形成することで、ダンパー部材１６の形成過程がより容易になる。

前述のように、配管の曲管部１６と、配管の直線管部分に形成されるダンパー部材１６によって、配管の振動が信頼性良く低減する効果が得られる。
特に、前記吸入管１１から発生する強い振動は、ダンパー部材１６を経由して隣接した他の配管に伝達されるため、配管の全体的な振動系が変更されることができる。かかる振動系の変更により、いずれかの配管から局部的に強く発生する振動は、室外機の機械室内部の全体的な振動系、特に弱い振動が発生する配管に吸収され、機械室内部の全体的な振動が低減される。

なお、かかる配管の全体的な振動が、いずれかの配管に集中して発生することなく、全体的な振動系の内部に吸収されるため、特定の配管から発生する共振現象を防止することができる。換言すれば、いずれかの配管から発生する振動が増幅されその特定配管で発生する共振現象の発生が抑制される効果が得られる。前記特定の配管の振動は、振動数が異なるか振動が弱く発生する他の配管およびダンパー部材１６に吸収されるためである。

図５は、本発明のダンパー部材が適用される前に各配管別にそれぞれのダンパー部材が形成された状態での振動発生量を示す図である。図６は、図５と同様な状態において、本発明のダンパー部材が適用された状態での振動発生量を示す図である。
図５および図６では、運転周波数、振動周波数、振動量をそれぞれ一軸として配置したものであって、図５に比べて図６の状態で振動が一層減少されることがわかる。

図７は、本発明の他の実施例を示す図である。
図７を参照するに、本実施例は、前述の実施例と同様であるが、但し、室外機の機械室内の全体的な配管に対してでなく、隣接するいずれか一対の配管が互いに振動が低減するように作用するという点から異なっている。図面から、吸入管１１と室内側連結管１３とが互いにダンパー部材２６により括っていることがわかる。このようにすることで、前述の実施例と同様に、吸入管１１と室内側連結管１３とを括る振動系の変更が得られるため、振動および騒音低減効果を一層高くすることができる。即ち、互いに異なる振動系および振動モードで振動するそれぞれの配管が連結され、１つの新しい振動系および振動モードに変更され、それぞれの配管から発生する共振および騒音を抑制することが可能となる。

前述のように、ダンパー部材１６、２６は、配管の全体または選択された２つ以上の配管に連結されることで、室外機の機械室内部の振動をより信頼性良く低減することができる。
本発明によれば、室外機内部の振動・騒音を一層低減する効果が得られる。また、ダンパー部材の設置が容易であるため、製造の便宜および製造コストのダウンが図れる。また、室外機配管における振動系が単一の振動系として制御できるため、振動制御が便利になる効果を奏する。

また、ダンパー部材が設けられる圧縮機の何れかの一側に配管が密集して位置するため、前記機械室のコンパクト性が向上し、室外機の小型化が可能となる。
以上、図面を参照して本発明の実施例を説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

以上のような空調機の室外機の配管構造は、一般の冷暖房システムであるヒートポンプの室外機の他にも、冷房運転用空調機の室外機、マルチ型空調機の室外機、アキュムレータ付き空調機の室外機などにも適用できる。

本発明に係る室外機の斜視図である。 図１において圧縮機と配管部を部分的に示す図である。 図２のＩ−Ｉ′の断面図である。 本発明に係る一体型ダンパー部材の作用を説明する図である。 本発明のダンパー部材が適用される前に各配管別にそれぞれのダンパー部材が形成された状態での振動発生量を示す図である。 本発明のダンパー部材が適用された状態での振動発生量を示す図である。 本発明の他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 室外熱交換器
３ 室外ファン
４ ケース
５ バリアー
６ 機械室
７ 四方弁
１１ 吸入管
１２ 吐出管
１３ 室内側連結管
１４ 室外側連結管
１５ サービス弁
１６ ダンパー部材

Claims (9)

1. 圧縮機と、
   前記圧縮機により圧縮される冷媒が流れる少なくとも２つ以上の配管と、
   前記配管のうちの少なくとも２つ以上の配管に互いに連結され、連結された配管の振動系が変更されるようにするダンパー部材と、
   を含むことを特徴とする空調機の室外機の配管構造。
2. 前記ダンパー部材は、集中質量、ゴム、ブチルテープ、針金のうちから選択されるいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
3. 前記ダンパー部材は、前記配管が挿入される挿入穴が形成されることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
4. 前記ダンパー部材は、前記配管のうちのいずれか１つのほぼ中心部の直線管に形成されることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
5. 前記ダンパー部材は、振動発生量が他の配管に伝わることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
6. 前記配管は、吸入管、吐出管、室内側連結管、室外側連結管および室内側流路のうちから選択される２つ以上の配管を含むことを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
7. 前記ダンパー部材は、前記配管の種類別に全ての配管が連結されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
8. 前記ダンパー部材は、六面体形状であることを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。
9. 前記配管は、前記圧縮機の何れかの一側に密集され、前記機械室がコンパクトになるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の空調機の室外機の配管構造。

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