JP2017110895A - 空気調和機の室外ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスエンジンと電動機を駆動源とする圧縮機を備えた空気調和装置の室外ユニットにおいて、ガスエンジンと、圧縮機と、電動機とが近接して配置されているため、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わると言う課題がある。【解決手段】圧縮機と電動機の回転軸が下方にあることを特徴としている室外ユニットの空気調和機によって、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わるのを防ぐと共に、機械室内を通過する風路において、ガスエンジンより風上側に圧縮機と電動機が設置されることになり、ガスエンジンの排熱の影響を抑制し、電動機の冷却が促進されることになる。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスエンジンと電動機の２つを動力源とする圧縮機を備えた空気調和機の室外ユニットおよび空気調和機において、運転信頼性の向上に関するものである。

従来、エネルギーコストの低減やエネルギーの安定供給の観点から気体燃料を用いた内燃機関、いわゆるガスエンジンを動力源に用いたガスヒートポンプ空気調和機が実用に供されている。ガスヒートポンプ空気調和機の室外ユニットは、筺体の内部を仕切り板で上部と下部とに区画されている。区画された上部を熱交換器室とし、下部を機械室とし、その熱交換器室にファンが収納されている。また、この機械室内には、ガスエンジンの駆動軸と電動機の駆動軸が同軸で連結されて駆動する圧縮機が収納されている。ガスエンジンと電動機のそれぞれの駆動力を個別に圧縮機に伝えることで、運転効率を最適化することが可能な空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２２８２９５号公報

しかしながら、上述の技術では図３に示すようにガスエンジン３０１の回転軸３４０と、圧縮機１０２の回転軸３２０と、電動機３０３の回転軸３３０と、が同軸に連結されている。すなわち、ガスエンジン３０１と、圧縮機１０２と、電動機３０３とが近接して配置されているため、ガスエンジン３０１で発生する排熱が回転軸３４０、３３０を介して電動機３０３に伝わることになる。また電動機３０３と比べてガスエンジン３０１は非常に大きく、ガスエンジン３０１の排熱は機械室３１０全体に及び、近傍にある電動機３０３が加熱されて適正な運転ができないという課題が考えられる。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ガスエンジンと共に機械室に収納された電動機の温度上昇を抑制できる構成とした空気調和機の室外ユニットおよび空気調和機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機の室外ユニットは、機械室と、前記機械室の上方に設けられた熱交換器室を内部に備えた筐体と、前記熱交換器室の上方に位置し、前記機械室から熱交換器室に向かって流れる気流を作るファンと、前記機械室に配置された電動機と、前記機械室に配置されたガスエンジンと、及び前記機械室に配置され、前記電動機又は前記ガスエンジンによって駆動する圧縮機と、を備え、前記電動機の回転軸は、前記ガスエンジンの回転軸よりも下方に位置する。
これによって、機械室内を通過する風路において、ガスエンジンより風上側に電動機が設置されると共に、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わらなくなる。

本発明の空気調和機の室外ユニットは、外気が電動機を冷却し、ガスエンジンの排熱が電動機に及ぼす熱影響を抑制するので、電動機の温度上昇による減磁を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させることができる。
また、最大の振動源であるガスエンジンからの振動が、直接電動機の回転軸に伝達するのを防ぎ、電動機の信頼性を向上させる効果も有する。

本発明の請求項１の空気調和機の冷凍回路図 本発明の請求項１の室外ユニット内の動力源と圧縮機の配置図 従来例の室外ユニット内の動力源と圧縮機の配置図

第１の発明は、機械室と、前記機械室の上方に設けられた熱交換器室を内部に備えた筐体と、前記熱交換器室に位置し、前記機械室から熱交換器室に向かって流れる気流を作るファンと、前記機械室に配置された電動機と、前記機械室に配置されたガスエンジンと、及び前記機械室に配置され、前記電動機又は前記ガスエンジンによって駆動する圧縮機と、を備え、前記電動機の回転軸は、前記ガスエンジンの回転軸よりも下方に位置する、空気調和機の室外ユニットである。
これにより、ガスエンジンの回転軸に対して、電動機の回転軸が下方にあることから、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わるのを防ぐことができる。また、機械室内を通過する風路において、ガスエンジンより風上側に圧縮機と電動機が設置されるため、ガスエンジンの排熱の影響を抑制し、電動機の冷却が促進される。よって、電動機の温度上昇を抑制することで、電動機の減磁による故障を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させることができる。

第２の発明は、前記圧縮機の回転軸は、前記ガスエンジンの回転軸よりも下方に位置する、空気調和機の室外ユニットである。
これにより、ガスエンジンの回転軸に対して、圧縮機と電動機の回転軸が下方にあることから、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わるのを防ぐことができる。また、機械室内を通過する風路において、ガスエンジンより風上側に圧縮機と電動機が設置されるため、ガスエンジンの排熱の影響を抑制し、電動機の冷却が促進される。よって、電動機の温度上昇を抑制することで、電動機の減磁による故障を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させることができる。

第３の発明は、さらに、前記熱交換器室に配置された第１熱交換器を備える、空気調和機の室外ユニットである。
これにより、熱交換器室で熱交換された空気がファンにより熱交換器室の上方に流れ、電動機の温度上昇を抑制することができ、電動機の減磁による故障を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させることができる。

第４の発明は、第１〜３の発明いずれか１つに記載の室外ユニットと、第２熱交換器が収納された室内ユニットと、前記室外ユニット及び前記室内ユニットを接続し、冷媒が流れる経路を規定するユニット間配管と、を含む空気調和機である。
これにより、ガスエンジンの回転軸に対して、電動機の回転軸が下方にあることから、ガスエンジンの排熱が回転軸を介して直接電動機に伝わるのを防ぐことができる。また、機械室内を通過する風路において、ガスエンジンより風上側に圧縮機と電動機が設置されるため、ガスエンジンの排熱の影響を抑制し、電動機の冷却が促進される。よって、電動機の温度上昇を抑制することで、電動機の減磁による故障を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させることができる。

第５の発明は、冷媒が流れる経路と、第１〜３の発明のいずれか１つに記載の室外ユニットと、第２熱交換器を含む室内ユニットと、を備え、前記圧縮機、前記第１熱交換器、及び前記第２熱交換機は、前記経路上に配置されている、空気調和機である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の構成を示す冷凍回路図である。
空気調和機１００は、室外ユニット１０１と、２台の室内ユニット１１１ａ、１１１ｂと、これらを接続する冷媒配管とを備える。室外ユニット１０１は、圧縮機１０２と、油分離器１０３と、アキュームレータ１０４と、四方弁１０５と、第１熱交換器（室外熱交換器）１０６と、これらを接続する冷媒配管を備える。
室内ユニット１１１ａ、１１１ｂは、夫々第２熱交換器（室内熱交換器）１１２ａ、１１２ｂを備える。第２熱交換器１１２ａ、１１２ｂの近傍には、室内ファン１１４ａ、１１４ｂが配置される。
室外ユニット１０１と、２つの室内ユニット１１ａ、１１１ｂは、冷媒が流れる経路を形成するユニット間配管１０でつながれている。

図２は、本発明の実施形態１に係る室外ユニット１０１内の動力源と圧縮機の配置図である。
図２に示すように、室外ユニット１０１は、箱型のケーシング１１０を備える。この室外ユニット１０１は、高さ方向の略中央部で仕切板１２０により上下に区分けされている。仕切板１２０の下方に、機械室１５０が位置し、仕切板１２０の上方に、熱交換器室１６０が位置する。この仕切板１２０は、空気が通過可能な第１のスリット１５４を備える。

機械室１５０には、圧縮機１０２と、電動機３０３と、ガスエンジン３０１と、が備えられている。圧縮機１０２は、第１の支持部材３０７により室外ユニット１０１の底板１３０の上に配置されている。電動機３０３は、第２の支持部材３０６により底板１３０の上に配置されている。機械室１５０の側壁を構成する箱型のケーシング１１０には、空気の流れる第２のスリット１５５が備えられている。
電動機３０３と圧縮機１０２とは、横並びに配置されている。電動機３０３と圧縮機１０２とは、略水平方向に延びる電動機の回転軸３３０により連結されている。
電動機３０３および圧縮機１０２の上方には、ガスエンジン３０１が設けられている。ガスエンジン３０１には、略水平方向に延びるガスエンジンの回転軸３４０が連結されている。
電動機３０３の回転軸３３０とガスエンジン３０１の回転軸３４０とは、伝達手段３０２を介して連結されている。この伝達手段３０２は、電動機の回転軸３３０のプーリ３０８と、ガスエンジン３０１の回転軸のプーリ３０９と、両プーリに掛けられたベルト３１０と、から構成されている。

電動機３０３の回転軸３３０の高さは、ガスエンジン３０１の回転軸３４０の高さに対して下方に位置する。すなわち、電動機３０３の回転軸である電動機の回転軸３３０の高さは、ガスエンジン３０１の回転軸であるガスエンジンの回転軸３４０よりも下方に位置する。また、圧縮機１０２の回転軸である電動機の回転軸３３０の高さは、ガスエンジン３０１の回転軸であるガスエンジンの回転軸３４０よりも下方に位置する。

熱交換器室１６０には、側面を覆うように第１熱交換器１０６が設けられている。熱交換器室１６０には、２つの室外ファン１０７が設けられている。
この室外ファン１０７の運転により第１熱交換器１０６内を流れる冷媒と外気とを熱交換させる（矢印３０４参照）と共に、機械室１５０の側面に設けた第２のスリット１５５から外気が導入される。その後、この外気は仕切板１２０に設けた第１のスリット１５４を介して機械室１５０から熱交換器室１６０へ流れる。このように、室外ファン１０７の運転により風路３０５が形成される。

なお、本実施の形態においては、仕切板１２０により、室外ユニット１０１を機械室１５０と熱交換器室１６０とに分けているが、仕切板１２０等により区分けしていない室外ユニットであってもよい。

以上のように構成された構成された空気調和機１００の室外ユニット１０１について以下その動作、作用を説明する。
まず本実施の形態において、室外ユニット１０１の運転中は、圧縮機１０２を回転させるためにガスエンジン３０１と電動機３０３がそれぞれの駆動力を個別に制御して駆動力を伝達する。運転中のガスエンジン３０１は、非常に高温になりガスエンジン３０１の周囲には輻射熱（排熱）が発生する。ガスエンジン３０１の周囲温度が上昇する。しかし、室外ファン１０７により機械室１５０から熱交換器室１６０への風路３０５が形成されているため、ガスエンジン３０１の上方に対してガスエンジン３０１の排熱が行われる。その結果、圧縮機１０２と電動機３０３が設置されているガスエンジン３０１の下方の温度上昇が抑制される。

以上のように、本実施の形態においては、ガスエンジン３０１よりも下方に圧縮機１０２及び電動機３０３を設置することにより、電動機３０３の温度上昇を抑制できる。その結果、電動機３０３の減磁による故障を防ぎ、空気調和機１００の運転信頼性を向上させることができる。
また本実施の形態において、室外ユニット１０１の運転中は、ガスエンジン３０１は、常に大きな振動を伴って運転している。ガスエンジン３０１は、伝達手段３０２を介して圧縮機１０２と間接的に連結しているため、ガスエンジン３０１の振動が圧縮機１０２及び電動機３０３に伝達することが抑制される。

以上のように、本実施の形態においては、ガスエンジン３０１が伝達手段３０２を介して圧縮機１０２と電動機３０３に連結することにより、ガスエンジン３０１の振動が圧縮機１０２と電動機３０３に直接伝達することを防ぐことができる。その結果、圧縮機１０２と電動機３０３間の振動による軸ズレ故障を防止することができ、空気調和機１００の運転信頼性を向上させることができる。

また本実施の形態では圧縮機１０２と電動機３０３が同軸で連結した構成を示したが、圧縮機１０２と電動機３０３が伝達手段３０２とは別な同様な伝達手段を介して連結する場合や、圧縮機１０２中に電動機３０３が存在する場合にも同様にガスエンジン３０１の回転軸３４０の高さより下方に設置することで、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施例では、室内ユニット１台または２台以上の複数で構成される空気調和装置について説明したが、室内ユニットが複数で構成される空気調和装置でもよい。

以上のように、本発明に係る空気調和機の室外ユニットは、電動機の温度上昇を抑制することで、電動機の減磁による故障を防ぎ、空気調和機の運転信頼性を向上させる空気調和装置として好適に用いられる。

１０ ユニット間配管
１０１ 室外ユニット
１０２ 圧縮機
１０３ 油分離器
１０４ アキュームレータ
１０５ 四方弁
１０６ 第１熱交換器
１０７ 室外ファン
１１２ａ、１１２ｂ 第２熱交換器
３０１ ガスエンジン
３０２ 伝達手段

Claims (4)

1. 機械室と、前記機械室の上方に設けられた熱交換器室を内部に備えた筐体と、
   前記熱交換器室に位置し、前記機械室から熱交換器室に向かって流れる気流を作るファンと、
   前記機械室に配置された電動機と、
   前記機械室に配置されたガスエンジンと、及び
   前記機械室に配置され、前記電動機又は前記ガスエンジンによって駆動する圧縮機と、を備え、
   前記電動機の回転軸は、前記ガスエンジンの回転軸よりも下方に位置する、空気調和機の室外ユニット。
2. 前記圧縮機の回転軸は、前記ガスエンジンの回転軸よりも下方に位置する、請求項１に記載の空気調和機の室外ユニット。
3. さらに、
   前記熱交換器室に配置された第１熱交換器を備える、
   請求項１又は２に記載の空気調和機の室外ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の室外ユニットと、
   第２熱交換器が収納された室内ユニットと、
   前記室外ユニット及び前記室内ユニットを接続し、冷媒が流れる経路を規定するユニット間配管と、
   を含む空気調和機。

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