JP2018096608A - 圧縮機ユニット及びこれを備えた室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータと圧縮機との間を接続する油戻し配管の応力を低減する圧縮機ユニットを提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータ１９と、圧縮機１０とアキュムレータ１９との間に設けられ、アキュムレータ１９にて分離されたガス冷媒を圧縮機１０へ導く吸入配管３４と、アキュムレータ１９の底部と吸入配管３４との間に接続された油戻し配管３５と、油戻し配管３５の途中位置に設けられ、巻線形状とされたキャピラリ部３６と、キャピラリ部３６の下方の油戻し配管３５をアキュムレータ１９に対して固定する固定ブラケット３７とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、アキュムレータを備えた圧縮機ユニット及びこれを備えた室外機に関するものである。

空調機の室外機には、冷媒を圧縮する圧縮機が設けられている。圧縮機は、電動モータによってスクロール部等の圧縮部が駆動され、吸入配管から吸い込んだ冷媒を圧縮する。

吸入配管には、圧縮機へ戻る冷媒を気液分離するためのアキュムレータが接続されている。アキュムレータで分離されたガス冷媒は、吸入配管を通り圧縮機へと導かれる。アキュムレータの底部には、分離されて貯留された液冷媒とともに潤滑油を圧縮機へと戻す油戻し配管が設けられている（特許文献１参照）。

実開昭６０−１８２６７８号公報（第１図）

圧縮機は、電動モータが設けられているため振動発生源となる。したがって、アキュムレータと圧縮機側との間に接続された油戻し配管には、圧縮機からの振動が伝達される。特に、本発明者等が検討したところ、例えば１３０ｒｐｓを超えて２００ｒｐｓまで到達するような高回転数化した圧縮機では、圧縮機からの振動は無視できないものになることが判明した。

油戻し配管に振動が伝達されると、油戻し配管に生じる応力が大きくなる。油戻し配管に巻線形状のキャピラリ部が設けられている場合には、キャピラリ部に重量が集中するため油戻し配管の振動がさらに大きくなり、キャピラリ部周りの配管応力が増大するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、アキュムレータと圧縮機との間を接続する油戻し配管の応力を低減する圧縮機ユニット及びこれを備えた室外機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧縮機ユニット及びこれを備えた室外機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる圧縮機ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータと、前記圧縮機と前記アキュムレータとの間に設けられ、該アキュムレータにて分離されたガス冷媒を前記圧縮機へ導く吸入配管と、前記アキュムレータの底部と前記吸入配管との間に接続された油戻し配管と、該油戻し配管の途中位置に設けられ、巻線形状とされたキャピラリ部と、前記キャピラリ部の下方の前記油戻し配管を前記アキュムレータに対して固定する固定ブラケットとを備えていることを特徴とする。

アキュムレータで分離された液冷媒は、潤滑油とともに油戻し配管を通り吸入配管へと導かれ、圧縮機へと戻される。
圧縮機の振動は、吸入配管を介して、油戻し配管に伝達される。油戻し配管には、巻線形状とされたキャピラリ部が設けられているので、重量物となるキャピラリ部が大きく振動してキャピラリ部周りの配管の応力を増大させるおそれがある。
そこで、キャピラリ部の下方の油戻し配管をアキュムレータに固定する固定ブラケットを設けた。これにより、キャピラリ部の振動を抑制することができ、油戻し配管の応力を低減することができる。

さらに、本発明の圧縮機ユニットでは、前記キャピラリ部の下方の前記油戻し配管には、折曲げ部が形成されており、該折曲げ部の下方に前記固定ブラケットが設けられていることを特徴とする。

キャピラリ部の下方の油戻し配管に折曲げ部が形成されている場合には、折曲げ部に応力が集中する。そこで、固定ブラケットを折曲げ部の下方に設けることで、折曲げ部に生じる振動を抑え、配管応力を低減することができる。

さらに、本発明の圧縮機ユニットでは、前記アキュムレータは、略半球形状とされた底部と、該底部の上方に接続された円筒部とを備え、前記固定ブラケットは、前記円筒部の下端に固定されていることを特徴とする。

アキュムレータは、略半球形状の底部と、この底部に接続された円筒部とを備えている。固定ブラケットを溶接等によってアキュムレータに固定する場合、底部は略半球形状とされているため施工が困難となる。そこで、固定ブラケットを円筒部に固定することとした。
また、固定ブラケットを円筒部の下端に固定することで、キャピラリ部から下方に離れた位置で油戻し配管を固定することができる。これにより、キャピラリ部周りの配管応力を低減することができる。

さらに、本発明の圧縮機ユニットでは、前記固定ブラケットの一端が前記アキュムレータに固定されたアキュムレータ側固定位置よりも、前記固定ブラケットの他端が前記油戻し配管に固定された油戻し配管側固定位置の方が低い位置に設けられていることを特徴とする。

固定ブラケットの一端がアキュムレータに固定されたアキュムレータ側固定位置よりも、固定ブラケットの他端が油戻し配管に固定された油戻し配管側固定位置の方が低い位置とされている。これにより、キャピラリ部から油戻し配管側固定位置までの距離を大きくすることで、キャピラリ部の下方の油戻し配管に生じる応力を低減することができる。

また、本発明の室外機は、上記の圧縮機ユニットと、該圧縮機ユニットを収容する筐体とを備えていることを特徴とする。

アキュムレータと圧縮機との間を接続する油戻し配管の振動を固定ブラケットによって抑制することで、配管応力を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る空調機の冷媒回路を示した図である。 第１実施形態に係る圧縮機ユニットの側面図である。 第２実施形態に係る圧縮機ユニットの側面図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１には、１台の室外機に対して複数台の室内機が接続されるマルチ形空調システムの冷媒回路図が示されている。なお、室外機は複数台であっても良い。

同図に示すように、マルチ形空調システム１は、１台の室外機２に、複数台の室内機３Ａ，３Ｂが並列に接続されたものである。複数台の室内機３Ａ，３Ｂは、室外機２に接続されているガス側配管４と液側配管５との間に分岐器６を介して互いに並列に接続されている。

室外機２は、冷媒を圧縮するインバータ駆動の圧縮機１０と、冷媒の循環方向を切換える四方切換弁１２と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器１３と、室外熱交換器１３と一体的に構成されている過冷却コイル１４と、室外膨張弁（ＥＥＶＨ）１５と、液冷媒を貯留するレシーバ１６と、液冷媒に過冷却を与える過冷却熱交換器１７と、過冷却熱交換器１７に分流される冷媒量を制御する過冷却用膨張弁（ＥＥＶＳＣ）１８と、圧縮機１０に吸入される冷媒ガスから液分を分離し、ガス分のみを圧縮機１０側に吸入させるアキュムレータ１９と、ガス側操作弁２０と、液側操作弁２１とを備えている。

圧縮機１０は、１３０ｒｐｓを超えて２００ｒｐｓまで回転可能となっている。圧縮機１０の吐出側には、吐出配管２５を介してオイルセパレータ２６が接続されている。オイルセパレータ２６では、圧縮冷媒中のミスト状の潤滑油（オイル）が冷媒から分離される。オイルセパレータ２６でミスト状潤滑油が分離された冷媒は、四方切換弁１２へと導かれる。

アキュムレータ１９には、吸入配管３４にアキュムレータ１９で分離された液冷媒を潤滑油とともに戻す油戻し配管３５が設けられている。油戻し配管３５には、キャピラリ部３６が設けられている。キャピラリ部３６は、固定絞りとして用いられ、通過する液冷媒及び潤滑油の圧力を減少させる。

室外機２側の上記各機器は、冷媒配管２２を介して順次接続され、公知の室外側冷媒回路２３を構成している。また、室外機２には、室外熱交換器１３に対して外気を送風する室外ファン２４が設けられている。

ガス側配管４及び液側配管５は、室外機２のガス側操作弁２０及び液側操作弁２１に接続される冷媒配管であり、現場での据え付け施工時に、室外機２とそれに接続される複数台の室内機３Ａ，３Ｂとの間の距離に応じて、その配管長が適宜設定されるようになっている。ガス側配管４及び液側配管５の途中には、複数の分岐器６が設けられ、該分岐器６を介して適宜台数の室内機３Ａ，３Ｂが接続されている。これによって、密閉された１系統の冷凍サイクル（冷媒回路）７が構成されている。

室内機３Ａ，３Ｂは、室内空気を冷媒と熱交換させて冷却又は加熱し、室内の空調に供する室内熱交換器３０と、室内膨張弁（ＥＥＶＣ）３１と、室内熱交換器３０を介して室内空気を循環させる室内ファン３２と、室内コントローラ３３とを備えており、室内側の分岐ガス側配管４Ａ，４Ｂ及び分岐液側配管５Ａ，５Ｂを介して分岐器６に接続されている。

上記のマルチ形空調システム１において、冷房運転は、以下のように行われる。
圧縮機１０で圧縮され、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方切換弁１２により室外熱交換器１３側に循環され、室外熱交換器１３で室外ファン２４により送風される外気と熱交換されて凝縮液化される。この液冷媒は、過冷却コイル１４で更に冷却された後、室外膨張弁１５を通過し、レシーバ１６内にいったん貯留される。

レシーバ１６で循環量が調整された液冷媒は、過冷却熱交換器１７を経て液冷媒配管側を流通される過程で、液冷媒配管から一部分流され、過冷却用膨張弁１８で断熱膨張された冷媒と熱交換されて過冷却度が付与される。この液冷媒は、液側操作弁２１を経て室外機２から液側配管５へと導かれ、分岐器６を介して各室内機３Ａ，３Ｂの分岐液側配管５Ａ，５Ｂへと分流される。

分岐液側配管５Ａ，５Ｂに分流された液冷媒は、各室内機３Ａ，３Ｂに流入し、室内膨張弁３１で断熱膨張され、気液二相流となって室内熱交換器３０に流入される。室内熱交換器３０では、室内ファン３２により循環される室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。一方、冷媒はガス化され、分岐ガス側配管４Ａ，４Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内機からの冷媒ガスとガス側配管４で合流される。

ガス側配管４で合流された冷媒ガスは、再び室外機２に戻り、ガス側操作弁２０、四方切換弁１２を経て、過冷却熱交換器１７からの冷媒ガスと合流された後、アキュムレータ１９に導入される。アキュムレータ１９では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離され、ガス分のみが圧縮機１０に吸入される。この冷媒は、圧縮機１０において再び圧縮され、以上のサイクルを繰り返すことによって冷房運転が行われる。アキュムレータ１９で分離された液冷媒は、アキュムレータ１９の底部に貯留され、潤滑油とともに油戻し配管３５を介して吸入配管３４へと導かれる。

一方、暖房運転は、以下のように行われる。
圧縮機１０により圧縮され、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方切換弁１２を介してガス側操作弁２０側に循環される。この高圧ガス冷媒は、ガス側操作弁２０、ガス側配管４を経て室外機２から導出され、分岐器６、室内側の分岐ガス側配管４Ａ，４Ｂを経て複数台の室内機３Ａ，３Ｂに導入される。

室内機３Ａ，３Ｂに導入された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器３０で室内ファン３２を介して循環される室内空気と熱交換され、これにより加熱された室内空気は室内に吹出されて暖房に供される。一方、室内熱交換器３０で凝縮液化された冷媒は、室内膨張弁３１、分岐液側配管５Ａ，５Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内機からの冷媒と合流され、液側配管５を経て室外機２に戻る。なお、暖房時、室内機３Ａ，３Ｂでは、凝縮器として機能する室内熱交換器３０の冷媒出口温度又は冷媒過冷却度が制御目標値となるように、室内膨張弁３１の開度が室内コントローラ３３を介して制御される。

室外機２に戻った冷媒は、液側操作弁２１を経て過冷却熱交換器１７に至り、冷房時の場合と同様に過冷却が付与された後、レシーバ１６に流入され、いったん貯留されることにより循環量が調整される。この液冷媒は、室外膨張弁１５に供給されて断熱膨張された後、過冷却コイル１４を経て室外熱交換器１３に流入される。

室外熱交換器１３では、室外ファン２４から送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発ガス化される。この冷媒は、室外熱交換器１３から四方切換弁１２を経て、過冷却熱交換器１７からの冷媒ガスと合流された後、アキュムレータ１９に導入される。アキュムレータ１９では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離されてガス分のみが圧縮機１０に吸入され、圧縮機１０において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって暖房運転が行われる。アキュムレータ１９で分離された液冷媒は、アキュムレータ１９の底部に貯留され、潤滑油とともに油戻し配管３５を介して吸入配管３４へと導かれる。

＜圧縮機ユニットの構造＞
図２には、室外機２の筐体内に設置された圧縮機１０とアキュムレータ１９を備えた圧縮機ユニットの構造が示されている。

圧縮機１０は、鉛直方向に延在する軸線を有する略円筒形状とされている。圧縮機１０の下部には電動モータ（図示せず）が収容され、上部にはスクロール部等の圧縮機構（図示せず）が収納されている。

アキュムレータ１９は、鉛直方向に軸線を有して立設され、略半球形状の底部１９ａと、略半球形状の上部１９ｂと、これら底部１９ａ及び上部１９ｂに挟まれた円筒部１９ｃとから形成された繭形状とされている。アキュムレータ１９は、脚部１９ｄを介して図示しない底板に固定されている。

アキュムレータ１９の頂部には、吸入配管３４の上流端３４ａが接続されている。吸入配管３４の下流端３４ｂは、圧縮機１０に接続されている。吸入配管３４は、アキュムレータ１９の頂部から上方に立ち上がった後に、側方へ延在し、さらに下方へ曲げられ、下方の折返し部３４ｃにてＵ字状に折り返した後に、再び上方へ立ち上げられる。そして、吸入配管３４は、上方に立ち上げられた後に、側方へと延在し、再び下方へ立ち下げられ、最終的に圧縮機１０の側部に接続されている。

油戻し配管３５は、アキュムレータ１９と吸入配管３４との間に設けられ、ステンレスや銅合金等の金属製の配管とされている。油戻し配管３５の上流端３５ａは、アキュムレータ１９の底部１９ａの下端に接続されている。油戻し配管３５の下流端３５ｂは、吸入配管３４の下方の折返し部３４ｃの近傍で、かつ圧縮機１０の高さの中間位置に接続されている。

キャピラリ部３６は、油戻し配管３５の途中位置に設けられ、油戻し配管３５の配管径よりも小さい配管径を有する細管を複数回巻回した巻線形状とされている。キャピラリ部３６は、油戻し配管３５の下流端３５ｂの近傍で、かつ下流端３５ｂと略同じ高さ位置に設けられている。

キャピラリ部３６の上流側（図２において左側）に接続された油戻し配管３５は、折曲げ部３５ｃで略Ｌ字状に折り曲げられた後に略鉛直方向に下方へ延在する鉛直部３５ｄを有している。この鉛直部３５ｄに対して、固定ブラケット３７が固定されている。

固定ブラケット３７は、所定の形状に成形された板金とされている。固定ブラケット３７のアキュムレータ側固定位置３７ａは、アキュムレータ１９の円筒部１９ｃの下端の側部に対して溶接により設けられている。固定ブラケットは、アキュムレータ側固定位置３７ａを起点として水平方向に延在している。したがって、固定ブラケット３７の油戻し配管側固定位置３７ｂは、アキュムレータ側固定位置３７ａと同じ高さ位置となり、キャピラリ部３６及び折曲げ部３５ｃよりも下方に設けられている。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
圧縮機１０の振動は、吸入配管３４を介して、油戻し配管３５に伝達される。油戻し配管３５には、巻線形状とされたキャピラリ部３６が設けられているので、重量物となるキャピラリ部３６が大きく振動してキャピラリ部３６周りの配管の応力を増大させるおそれがある。これに対して、本実施形態では、キャピラリ部３６の下方の油戻し配管３５の鉛直部３５ｄをアキュムレータ１９に固定する固定ブラケット３７を設けた。これにより、キャピラリ部３６の振動を抑制することができ、油戻し配管３５の応力を低減することができる。

キャピラリ部３６の下方の油戻し配管３５に折曲げ部３５ｃが形成されているため、折曲げ部３５ｃに応力が集中する。そこで、固定ブラケット３７を折曲げ部３５ｃの下方に設けることで、折曲げ部３５ｃに生じる振動を抑え、配管応力を低減することができる。

固定ブラケットを溶接等によってアキュムレータ１９の底部１９ａに固定する場合、底部１９ａは略半球形状とされているため施工が困難となる。そこで、本実施形態では、固定ブラケット３７をアキュムレータ１９の円筒部１９ｃに固定することとした。
また、固定ブラケット３７を円筒部１９ｃの下端に固定することで、キャピラリ部３６から下方に離れた油戻し配管側固定位置３７ｂで油戻し配管３５を固定することができる。これにより、キャピラリ部３６周りの配管に生じる応力を低減することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して固定ブラケットの構成が異なるだけで、他の構成については同様である。したがって、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付しその説明を省略し、相違点のみを説明する。

固定ブラケット３８は、両端の固定位置の高さを異ならせるように上下方向に屈曲された形状となっている。すなわち、固定ブラケット３８のアキュムレータ側固定位置３８ａは、第１実施形態と同様にアキュムレータ１９の円筒部１９ｃの下端に設けられている一方で、固定ブラケット３８の油戻し配管側固定位置３８ｂは、アキュムレータ側固定位置３８ａよりも下方に設けられている。これにより、キャピラリ部３６から油戻し配管側固定位置３８ｂまでの距離を大きくすることで、キャピラリ部３６の下方の油戻し配管３５に生じる応力をさらに低減することができる。

なお、上述した各実施形態では、１３０ｒｐｓを超えて２００ｒｐｓまで回転可能な圧縮機１０として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１３０ｒｐｓ以下の圧縮機回転数であってもよく、また２００ｒｐｓを超える圧縮機回転数であっても良い。

１ マルチ形空調システム
２ 室外機
３Ａ，３Ｂ 室内機
１０ 圧縮機
１３ 室外熱交換器
１９ アキュムレータ
１９ａ 底部
１９ｂ 上部
１９ｃ 円筒部
１９ｄ 脚部
３４ 吸入配管
３４ａ 上流端
３４ｂ 下流端
３４ｃ 折返し部
３５ 油戻し配管
３５ａ 上流端
３５ｂ 下流端
３５ｃ 折曲げ部
３５ｄ 鉛直部
３６ キャピラリ部
３７ 固定ブラケット
３７ａ アキュムレータ側固定位置
３７ｂ 油戻し配管側固定位置
３８ 固定ブラケット
３８ａ アキュムレータ側固定位置
３８ｂ 油戻し配管側固定位置

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   該圧縮機へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータと、
   前記圧縮機と前記アキュムレータとの間に設けられ、該アキュムレータにて分離されたガス冷媒を前記圧縮機へ導く吸入配管と、
   前記アキュムレータの底部と前記吸入配管との間に接続された油戻し配管と、
   該油戻し配管の途中位置に設けられ、巻線形状とされたキャピラリ部と、
   前記キャピラリ部の下方の前記油戻し配管を前記アキュムレータに対して固定する固定ブラケットと、
   を備えていることを特徴とする圧縮機ユニット。
2. 前記キャピラリ部の下方の前記油戻し配管には、折曲げ部が形成されており、
   該折曲げ部の下方に前記固定ブラケットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機ユニット。
3. 前記アキュムレータは、略半球形状とされた底部と、該底部の上方に接続された円筒部とを備え、
   前記固定ブラケットは、前記円筒部の下端に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機ユニット。
4. 前記固定ブラケットの一端が前記アキュムレータに固定されたアキュムレータ側固定位置よりも、前記固定ブラケットの他端が前記油戻し配管に固定された油戻し配管側固定位置の方が低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の圧縮機ユニットと、
   該圧縮機ユニットを収容する筐体と、
   を備えていることを特徴とする室外機。

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