JP2010243033A - ヒートポンプ室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の圧縮機中間ベースを用いたヒートポンプ室外機では中間ベースをほぼ平坦な形状としている。そのため、中間ベースを用いない構成と比較すると圧縮機の設置位置が大きく上方に上がり、ヒートポンプ室外機の配管の取り回しや、電子部品の収納スペースが狭くなり小型化が困難であった。
【解決手段】 この発明のヒートポンプ室外機は、中間ベースが、第２の防振マウントが設けられた第２防振マウント設置面およびこの第２防振マウント設置面より高い位置となる第１防振マウントが取り付けられる第１防振マウント取付部とを有し、段差を有する構成としたので、圧縮機の設置スペースの拡大を抑えながら、中間ベースを用いて圧縮機の振動、騒音を低減できるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調機、給湯機等に用いるヒートポンプ装置の室外機に関するものである。

従来のヒートポンプ装置の室外機（以下、ヒートポンプ室外機）では、圧縮機の脚板に第１防振マウントを取り付け、この第１防振マウントを中間ベースに設置させ、中間ベースに第２防振マウントを取りつけ、第２防振マウントをヒートポンプ室外機のベースに設置させる構造とすることで、圧縮機の振動を大きく低減し、防振マウントからヒートポンプ室外機のベースへの振動伝達力と、配管から筐体等への振動伝達力が低減し、ヒートポンプ室外機の振動、騒音を低減する効果を奏するのものが提案されている（例えば、特許文献１）。

実開平０５−０１０８４３号公報

従来のヒートポンプ室外機では中間ベースをほぼ平坦な形状としている。そのため、中間ベースを用いない構成と比較すると圧縮機の設置位置が大きく上方に上がり、ヒートポンプ室外機の配管の取り回しや、電子部品の収納スペースが狭くなり小型化が困難であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、圧縮機の振動を低減させることでヒートポンプ室外機の振動、騒音を低減させながら、ヒートポンプ室外機内の圧縮機の設置収納性を悪化させず、圧縮機と同じ空間に配置された冷媒や電子回路部品等の収納、取り回しが容易なヒートポンプ室外機を得ることを目的とする。

この発明に係るヒートポンプ室外機は、圧縮機が底板上に設けられた機械室を有するヒートポンプ室外機であって、
前記機械室には、前記機械室の底板上に設けられた第１の防振マウントと、
前記第１の防振マウントに支持され、前記圧縮機の脚部が取り付けられる第２の防振マウントを有する中間ベースとを備え、
前記中間ベースは、第２の防振マウントが設けられた第２防振マウント設置面およびこの第２防振マウント設置面より高い位置となる第１防振マウントが取り付けられる第１防振マウント取付部とを有するものである。

この発明に係るヒートポンプ室外機は、圧縮機が底板上に設けられた機械室を有するヒートポンプ室外機であって、前記機械室には、前記機械室の底板上に設けられた第１の防振マウントと、前記第１の防振マウントに支持され、前記圧縮機の脚部が取り付けられる第２の防振マウントを有する中間ベースとを備え、前記中間ベースは、第２の防振マウントが設けられた第２防振マウント設置面およびこの第２防振マウント設置面より高い位置となる第１防振マウントが取り付けられる第１防振マウント取付部とを有するので、圧縮機の設置スペースの拡大を抑えながら、中間ベースを用いて圧縮機の振動、騒音を低減できるものである。

本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ室外機の分解斜視図である。 （ａ）本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ室外機の圧縮機の取付構造を示す図である。（ｂ）中間ベースの第１防振マウントと第２防振マウントの取付位置を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプの冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ室外機の圧縮機の取付構造を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ室外機の圧縮機の取付構造を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る中間ベースの構造を示す図である。

実施の形態１．
図１は本発明のヒートポンプ装置の室外機（図では給湯機）の構成を示す分解斜視図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ室外機の圧縮機の取り付け構造を示す模式図、図２（ｂ）は圧縮機取り付けの際用いる中間ベースの第１防振マウントと第２防振マウントの取り付け位置を示す図である。図３はヒートポンプの冷媒回路図であり、ヒートポンプユニット１００内には圧縮機１、放熱器２、膨張弁３、蒸発器４を配管６により順次環状に接続した冷凍サイクルと、蒸発器４に外気を送風するファン５とが搭載されており、一方、タンクユニット２００内には給湯水回路における放熱器２で加熱された負荷側媒体である水を送水するポンプ２０と、ポンプ２０の送水により放熱器２を介して加熱された温水を貯留するタンク８が搭載されている。

図３のヒートポンプ給湯機の冷媒回路図には給湯回路のタンク８から例えば風呂などに貯留した一定温度のお湯を供給する給湯装置は省略してある。又給湯回路からは水を供給する回路なども省略してある。又圧縮機として吐出する冷媒の圧力や温度を変化させられるように圧縮機駆動装置としてインバータ制御のＤＣブラシレスモータを使用して回転数を可変とする。また、圧縮機の吐出側に流出した潤滑油を回収する装置や、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を行う高低圧熱交換器を設けるなど図３の構成に他の目的の構造を付加することは構わない。即ち図３は基本的な回路だけを説明している。このヒートポンプ給湯機の冷媒としては、高温出湯ができる冷媒、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。

次に、このヒートポンプ給湯機での運転動作について説明する。ヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルにおいて、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器２で給湯水回路側へ放熱しながら温度低下する。このとき高圧側冷媒圧力が臨界圧以上であれば、冷媒は超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。冷媒から放熱された熱を負荷側（給湯水回路）の水などの負荷側媒体に与えることで給湯加熱を行う。冷媒と水などの負荷側媒体とは対向流となるように構成されている。給湯加熱をして放熱器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過する。

膨張弁３を通過した冷媒は、ここで低圧気液二相の状態に減圧される。膨張弁３を通過した冷媒は蒸発器４に流入し、そこでファン５によって送風された外気空気から吸熱し、蒸発ガス化される。蒸発器４を出た低圧冷媒は圧縮機１に吸入されて循環し冷凍サイクルを形成する。

また、給湯水回路側では、放熱器２で冷媒から放熱された熱は、ポンプ２０によりタンク８の下部から導かれて放熱器２の給湯水回路側へ搬送される水などの負荷側媒体に与えられる。ここで加熱された負荷側媒体はタンク８の上部から流入し、タンク８内に蓄熱される。即ちタンク内には上部がお湯で下部が水の状態となる。

図１は、図３で示したヒートポンプユニット１００の構造を示す分解斜視図である。ヒートポンプユニット１００はユニットの筐体の前面を構成し、格子状のグリル１２（吹出口）が配置されたフロントパネル１３、筐体の圧縮機側の側面から背面の蒸発器４の一端側までを覆うバックパネル１４、筐体の最上部に配置されるトップパネル１６、筐体の底部に配置されるベース１０により外郭が構成されている。

ヒートポンプユニット１００のベース１０上には、仕切部材１１が設けられ筐体内部を機械室とファン室とに仕切られている。機械室には圧縮機１と圧縮機１の上に電気品箱９が設けられている。電気品箱９は、圧縮機１や、膨張弁３、ファン５など各アクチュエータを制御するための回路基板が収納されている。

一方、ファン室にはベース１０上に放熱器収納箱７が配設されており、放熱器収納箱７の上にはモータサポートによってファン５が固定されている。ファン５と対向するモータサポート側からファン５に対し仕切部材１１と反対側の側面にかけて略Ｌ字形状の蒸発器４がベース１０上に設けられている。省スペース化のために、蒸発器４の下部はファン５の回転軸方向から見て放熱器収納箱７と重複した部分を有する。

また、機械室には放熱器２から取り回された水配管、冷媒配管が収納されており、バックパネル１４の側面開口部には放熱器２とタンク８とを接続する水配管６の接続部が配置され、この接続部は配管カバー１５によって覆われる。

図２（ａ）に示したように、圧縮機１には吸入管が接続されたアキュムレータ２３、吐出管２４、脚部２５が溶接により固定されている。この脚部２５には３〜４個の第２防振マウント取付部としての取付穴２５ａが設けられ、ゴムあるいは金属コイル等で構成される第２防振マウント２６が取り付けられている。第２防振マウント２６および取付穴２５ａは圧縮機の横断面の中心位置（図２（ｂ）の点Ｏ）に対して対称になるよう設けられる。第２防振マウント２６の下端は中間ベース２７の第２防振マウント設置部２７ｂに設置固定されている。

中間ベース２７は、図２（ａ）および（ｂ）に示したように、第２防振マウント２６が設置されている他に、ベース１０に略平行な第１防振マウント設置面から、中間ベース２７を構成する平板を折り曲げ、第２防振マウント設置面より圧縮機の高さ方向に高い位置に設けられた３〜４箇所の第１防振マウント取付部２７ａを有している。この第１防振マウント取付部２７ａは、圧縮機の横断面の中心位置に対して互いに対称となるよう配置され、また第２防振マウント設置部２７ｂも含めて点Ｏに対して対称となるように配置されることが望ましい。図２（ｂ）では第１および第２防振マウントそれぞれ３箇所ずつ計６箇所を点Ｏに対して対称に設けた例を示している。

この第１防振マウント取付部２７ａに、ベース１０上に設けられたゴムや金属コイル等で構成される第１防振マウント２８を取り付けることで、ベース１０に中間ベース２７を介して圧縮機１を弾性支持する。

圧縮機１を駆動することにより吸入管２３より吸入された低圧冷媒は圧縮機１内で高温高圧冷媒に圧縮され、圧縮機１の吐出管２４より吐出される。その際、圧縮機１は内部の冷媒圧力変動により圧縮機の回転軸を中心とする回転振動を主成分とした各方向成分（横方向、倒れ方向、軸方向に沿った上下、左記回転振動）の加振力が発生するため、圧縮機１は振動し、第１防振マウント２６、中間ベース２７、第１防振マウント２８からヒートポンプ室外機のベース１０に振動が伝播する。また、吸入管２３、吐出管２４より熱交換器、筐体他、ヒートポンプ室外機の構成部品に伝播し、振動、騒音の原因となっている。しかし、本発明のヒートポンプ室外機では、第２防振マウント２６の防振作用、中間ベース２７の質量作用、第１防振マウント２８の防振作用により、圧縮機１の脚部２５を直接ベース１０上の防振マウント２８で支持する従来と比べて、圧縮機１の振動変位は大きく低減することができるため、ベース１０、熱交換器、筐体への振動伝播が大きく低減し、低振動、低騒音のヒートポンプ室外機となっている。

さらに、上記したように中間ベース２７は平板を折り曲げて第２防振マウント設置面より第１防振マウント取付部の高さが高くなるよう構成されており、中間ベース２７上に圧縮機１を設置する構成を取っても圧縮機の設置高さを抑えることができる。仮に、従来の中間ベースと同様に第１防振マウント設置部を高くせず、単に第１防振マウントの長さを短くして圧縮機の設置高さを抑えようとした場合、第１防振マウントの高さの選択自由度が無くなってしまい、適当なバネ定数の長さとすることができず、防振の効果を奏することが困難となる。そこで、本発明の実施の形態１のように第１防振マウント設置部を高くして第１防振マウントの高さを確保することで、圧縮機の振動を十分に抑えて、低振動、低騒音でありながら、設置スペースの増大、筐体の大型化を抑えたヒートポンプ室外機を得ることができる。

また、本実施の形態１の中間ベース２７のように第１防振マウント取付部２７ａを板状部材を折り曲げて形成されることにより、この折り曲げた部分がリブ構造と同等のものとなるため、中間ベース２７自体の振動モードを分散させることができ、また、振動応答レベルを下げることができる。

なお、中間ベース２７は重量が重いほど振動抑制効果を高めることができる。そのため、例えば、圧縮機１吸入側のアキュムレータ２３を中間ベース２７に固定して中間ベース２７の重量を増加させるように構成してもよい。

なお、本実施の形態では中間ベース２７の形状は円形としたが、その他、四角形、六角形等の多角形状としてもよい。また、圧縮機の脚部２５についても本実施の形態では３箇所で固定するため三角形状としたが、４箇所で止める場合は四角形状とするなど、その他の形状としてもよい。なお、中間ベースの第１防振マウント取付部２７ａと、第２防振マウント設置部２７ｂとは互いに圧縮機の軸中心に対して対称となるよう配置するのが望ましい。対称に配置することで予期せぬ振動モードの発生を抑えることができる。

実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２について説明する。図４は本発明の実施の形態２の中間ベース２７および圧縮機１のベース１０への取付構造を示す図である。上記実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付す。

上記実施の形態１では、中間ベース２７の第１防振マウント取付部２７ａを、少なくとも中間ベース２７の第２防振マウント設置面より高くした構成を取ったが、本実施の形態２では、第１防振マウント取付部２７ａを少なくとも圧縮機１の脚部２５の第２防振マウント取付穴２５ａより高くなるように構成する。

圧縮機１の重心１ｃは通常、高さ方向中間部やや下部にあるが、圧縮機１には回転振動以外にも見かけ上重心１ｃ付近を中心とした倒れ方向の振動加振力も発生し、第２防振マウント２６、中間ベース２７、第１防振マウント２８からヒートポンプ室外機１００のベース１０に上下方向の振動が伝達し、ヒートポンプ室外機１００の振動、騒音の原因となっているが、本実施の形態２のように第１防振マウント取付部２７ａを脚部２５の第２防振マウント取付穴２５ａより上方となるような中間ベース２７の形状としている。そのため、中間ベース２７の第１防振マウント取付部２７ａが圧縮機１の重心１ｃに近づき、第２防振マウント２６による圧縮機１の重心１ｃ回りの倒れ方向バネ定数が低下するため、圧縮機の倒れ振動変位が大きく低減し、ベース１０、熱交換器、筐体への振動伝播が大きく低減し、上記実施の形態１に比べてさらに低騒音、低振動なヒートポンプ室外機を得る。

実施の形態３．
次に本発明の実施の形態３について説明する。図５は本発明の実施の形態３の中間ベース２７および圧縮機１のベース１０への取付構造を示す図である。上記実施の形態１および２と同じ構成要素には同じ符号を付す。

本実施の形態３では、上記実施の形態２と同じく第２防振マウント取付部２７ａを少なくとも圧縮機１の脚部２５の第２防振マウント取付穴２５ａより高くなるように構成するが、ベース１０に第１防振マウント設置部２９を設け、この第１防振マウント設置部２９上にゴムまたは金属バネ等の弾性を有する第２防振マウント２８を設置する。第１防振マウント設置部２９は、ベース１０のほぼ全面の高さである標準高さＡより高い高さＢにて設けられており、ベース１０自体を折り曲げ加工して盛り上げて構成してもよいし、その他、別途平板状の板金部材を折り曲げてブロック状、もしくは逆Ｕ字状にしてベース１０に溶接して固定してもよい。

上記実施の形態２のように、ベース１０上に直接第１防振マウント２８を設けた場合、第１防振マウント２８の長さを長くする必要があり、弾性力の低下、長期使用における劣化（長さ変化、弾性変化）等の問題が発生しやすくなる。しかし、本実施の形態３のようにベース１０の基準高さより高い第１防振マウント設置部２９を設けることで、弾性力の低下、長期使用における劣化の問題、また、第１防振マウント設置部１０ａの高さを調整することで第１防振マウント２８の長さも調整することができ、第１防振マウント２８の共振周波数を室外機１００の他の部品、部分と一致しないよう調整することができるので、上記実施の形態２よりもさらに低騒音、低振動のヒートポンプ室外機を得ることができる。

なお、上記実施の形態１、２、および３のいずれも、第２防振マウント２６と第１防振マウント２８とを同一種の部品とすることができる。第２防振マウント２６と第１防振マウント２８とを同一種とすることで、部品成型、組立容易性が向上し、製造コストの低減にも効果がある。

また、中間ベース２７は第１防振マウント取付部２７ａ近傍のみを高くする構成としたが、図６に示したように圧縮機１の脚部２５の外縁よりも外側全体を高くするように構成してもよい。

また、上記実施の形態１、２、および３はいずれもＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ給湯機の室外機について説明した。ＣＯ２冷媒を使用したヒートポンプ給湯機ではＲ４１０Ａ等の冷媒を用いた空調用ヒートポンプ室外機と比べて高圧冷媒と低圧冷媒の圧力差が大きく、それに伴って圧縮機に発生する加振力が大きくなるため本発明の中間ベースを用いた圧縮機の取付構造を採用することで振動、騒音の低減効果が非常に大きい。ただし、当然のことながらＣＯ２冷媒以外、また給湯機以外であっても、例えば空調機の室外機に上記技術を用いても低騒音、低振動の空調室外機を得ることができるのはもちろんである。

本発明は、圧縮機を用いるヒートポンプ装置の室外機への利用に適するものである。

１ 圧縮機、２ 放熱器、３ 膨張弁、４ 蒸発器、 ５ ファン、６ 配管、７ 放熱器収納箱、 ８ タンク、９ 電気品箱、１０ ベース、１１ 仕切り部材、１２ ファンガード、１３ フロントパネル、 １４ バックパネル、 １５ 配管カバー、 １６ トップパネル、２０ ポンプ、 ２３ アキュームレータ、 ２４ 吐出管、
２５ 脚部、 ２５ａ 第２防振マウント取付穴、 ２６ 第２防振マウント、
２７ 中間ベース、 ２７ａ 第１防振マウント取付部、 ２７ｂ 第２防振マウント設置部、 ２８ 第１防振マウント、 １００ ヒートポンプユニット

Claims (6)

1. 圧縮機が底板上に設けられた機械室を有するヒートポンプ室外機であって、
   前記機械室には、前記機械室の底板上に設けられた第１の防振マウントと、
   前記第１の防振マウントに支持され、前記圧縮機の脚部が取り付けられる第２の防振マウントを有する中間ベースとを備え、
   前記中間ベースは、第２の防振マウントが設けられた第２防振マウント設置面およびこの第２防振マウント設置面より高い位置となる第１防振マウントが取り付けられる第１防振マウント取付部とを有することを特徴とするヒートポンプ装置の室外機。
2. 前記中間ベースの第１防振マウント取付部が前記圧縮機脚部の前記第２防振マウントへの取付位置より高くなるよう前記中間ベースを形成したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置の室外機。
3. 前記底板上の第１防振マウント設置部が前記ヒートポンプ室外機の底板のほぼ全面の高さである標準高さより高くなるように、前記底板の形成、あるいは、前記底板に設置部材を取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ装置の室外機。
4. 前記第２防振マウントと前記第１防振マウントとを同一種の部品としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置の室外機。
5. 前記ヒートポンプ装置は給湯装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置の室外機。
6. 前記ヒートポンプ装置は空気調和装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置の室外機。

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