JP3649844B2 - 室外機ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン駆動の空調装置等の熱ポンプ装置における室外機ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンプレッサをエンジンで駆動するようにしたエンジン駆動熱ポンプ装置は空調装置等において一般に知られている。このエンジン駆動熱ポンプ装置は、空調装置に適用されるような場合に、１乃至複数の部屋に配設される室内機ユニットとこれに接続される室外機ユニットとで構成される。
【０００３】
室外機ユニットは、コンプレッサ及びエンジンを含む動力部と、エンジンの燃料系、吸・排気系、冷却系及び潤滑系や上記コンプレッサに連結される冷媒循環系の一部等を備え、これらをケース内に収納した構成となっている（例えば、特開昭６１−１６２８６１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の室外機ユニットにおいて、上記ケースは、重量を有するエンジン等を収納するとともに、振動騒音を抑える必要があるため高い剛性を有している必要がある一方、製造容易であることが好ましい。
【０００５】
そこで、本願出願人においては、ケースの上下両面及び側面等を鋳造によって成形し、これによりケースの剛性を高めるようにする一方で、製造工程を大幅に削減することを考えている。
【０００６】
ところが、このように鋳造により一体成形されるケースは、かなりの重量及び容積を有するため、タップ加工等のいわゆる二次加工を施す場合には、ケースを移動させたり、ケースを作業に適した姿勢に保持するのが面倒で、また、多大な労力を伴うことが考えられ、そのため、このような二次加工に要する手間や労力を効果的に軽減できるようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、ケースを鋳造により一体成形しながらも、二次次加工に要する手間や労力を効果的に軽減することができるエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を動力部収納ケースに収納したエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットであって、上記動力部収納ケースの主要部をなすフレームを、少なくとも上下両面、一側面及び背面の４面の壁を有する一体成形の鋳造品により構成するとともに、この鋳造品の一面にのみ各種ユニット構成部材を取り付けるためのねじ穴を集約して形成し、上記動力部のうち支持剛性が要求されるものを上記ねじ穴を介してフレームにねじ締結するとともに、上記動力部収納ケースのフレーム上に、送風ファンを組み込んだ補助ケースと、その背面側に配置された室外熱交換器とを支持させ、エンジンの燃料系、吸・排気系、冷却系及び潤滑系と上記コンプレッサに連結される冷媒循環系の一部とを上記両ケースにわたって配設したものである（請求項１）。
【０００９】
この構成によると、動力部収納ケースに関し、その主要部をなすフレームが鋳造で一体成形されることによりその製造が簡単になり、また、上記４面の壁が一体に鋳造されることにより充分に剛性が高められる。しかも、ねじ穴をケースの一面に対してのみ設けているため、下穴にタップ加工を施すという二次加工を上記一面に対してのみ施せばよいため、二次的加工に要する手間や労力が大幅に削減される。そして、この動力部収納ケースのフレームをベースとして補助ケース、室外熱交換器、補助ケース内のファンやその他室外機ユニットに具備されるべき各種部材、配管等が組付けられ、この場合に上記フレームが鋳造品からなっていて剛性が高いため、室外機ユニット全体の堅牢性が確保され、また振動騒音が効果的に抑えられる。
【００１０】
なお、ねじ穴は、いずれの面に集約してもよいが、エンジン等の重量物についてはフレームの側面よりも下面に対してねじ締結する方が構造的に有利であり、そのため、エンジンの支持剛性の確保を優先させるべく、ケースの底面にねじ穴を集約する（請求項２）のが有効となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明のエンジン駆動熱ポンプ装置の一例としての空調装置における室外機ユニットとその内部構造を示している。これらの図に示すように、室外機ユニットは、動力部収納ケース１とその上方に配置される補助ケース１０とからなる枠組みを有しており、この枠組みに室外機ユニットの構成部品を組み込んだ構造となっている。
【００１３】
動力部収納ケース１は、熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を収納、保持するもので、概略直方体の箱状とされ、当実施形態においては、このケース１の主要部をなすフレーム２が、少なくとも上下両面、一側面及び背面の４面の壁を一体に成形した鋳造品により構成されている。
【００１４】
図３に示すように、上記フレーム２は、前面側の略全体に開口部３を有するとともに一方の側面（図示の例では正面から見て右側の側面）に部分的に開口部４を有し、上面部２ａ、底面部２ｂ、背面部２ｃ及び左側面部２ｄの各壁と、前面と右側面との間のコーナー部に設けられた支柱２ｅと、右側面の開口部４間に設けられた横桟部分２ｆとが、アルミ合金ダイカストで一体成形され、上記各壁で囲われた内部が、動力部を収納するエンジンルームとなっている。上記底面部２ｂはフレーム２の左側面部２ｄより外側に張出しており、この張出部分２ｇの上方に冷媒循環系の配管等を装備するための小室が形成されるようになっている。
【００１５】
そして、上記フレーム２に対し、その前面側の開口部３を覆う正面パネル５、右側面の開口部４を覆う右側面パネル６、左側面部２ｄの外方において上記張出部分２ｇの上方の小室を囲う側面カバー７、背面側下部を覆う背面下部カバー８等がボルト等によって着脱可能に取付けられるようになっている。つまり、上記フレーム２、パネル５，６およびカバー７，８等で動力部収納ケース１が構成される。
【００１６】
一方、上記補助ケース１０の本体部分１１は、略中央にファン配置用の空洞部１２を有し、この空洞部１２を囲うファンシュラウド１１ｂと背面部１１ａとを一体に備え、合成樹脂により形成されている。当実施形態では、後述のエアクリーナ等が組込まれるケーシング部分１１ｃが上記本体部分１１の側部に一体に連成され、ファンシュラウド１１ｂの一部が上記ケーシング部分１１ｃの側壁を兼ねている。
【００１７】
この補助ケース本体部分１１に対し、上記空洞部１２に対応する開口を有して本体部分１１の前面側に配置される正面カバー１３、上端部に配置される天井カバー１４、右側面部に配置される右側面カバー１５等がボルト等で着脱可能に取付けられて、補助ケース１０が構成されるようになっている。また、上記正面カバー１３に対して着脱可能なファンガード１６が装備されている。
【００１８】
上記補助ケース本体部分１１の背面側には、室外熱交換器１７が取付けられるようになっている。さらに、上記動力部収納ケース１のフレーム２と補助ケース本体部分１１とにわたる背面側の左側部には背面上部カバー１８がボルト等で取付けられ、また、補助ケース本体部分１１の左側方部には、電装品を収納した電装品ボックス１９（図１に示す）が組付けられるようになっている。
【００１９】
そして、上記フレーム２上に補助ケース本体部分１１が設置、固定されるとともに、これらに対してパネル５，６およびカバー７，８，１３，１４，１５，１８、室外熱交換器１７、電装品ボックス１９等が組付けられることにより、室外機ユニットの枠組みが構成されるようになっている。なお、図１及び２では、便宜上、両ケース１，１０のカバーやパネルを取外した状態で内部を示している。
【００２０】
上記動力部収納ケース１には、熱ポンプ装置のコンプレッサ２１と、これを駆動するエンジン２２とを含む動力部が収納されている。当実施形態において上記エンジン２２は水冷ガスエンジンであり、このエンジン２２のクランク軸２２ａとコンプレッサ２１の回転軸とが駆動ベルト２３を介して接続されるとともに、コンプレッサ２１のハウジングがエンジン２２のクランクケースに連結された状態で、これらエンジン２２及びコンプレッサ２１がフレーム２の底面部２ｂ上に設置されている。
【００２１】
具体的には、２つのマウントブラケット２５が上記底面部２ｂの上面に所定の間隔でねじ締結されるとともに、これらマウントブラケット２５の上方にそれぞれマウント２４が配設され、上記コンプレッサ２１及びエンジン２２に取付けられた左右一対のブラケットと上記マウントブラケット２５とが、上記マウント２４を介して一体にボルトナットで連結、固定されることによりコンプレッサ２１及びエンジン２２が底面部２ｂ上に支持されている。なお、マウントブラケット２５は、後記ねじ穴５９を介して底面部２ｂにねじ締結される（図６参照）。
【００２２】
また、上記補助ケース１０には、その上記空洞部１２内に送風ファン３０が配置されている。そして、エンジンの吸気系、燃料系、排気系、潤滑系及び冷却系と上記コンプレッサ２１に連結される冷媒循環系の一部とが上記両ケース１，１０にわたって配設されている。
【００２３】
エンジンの吸気系は、エアクリーナ３１と、このエアクリーナ３１に外気を導入する吸気導入管３２と、エアクリーナ３１を通った空気をエンジンに導く吸気管３３とを備えている。上記エアクリーナ３１及び吸気導入管３２は上記補助ケース１０内に配置されている。また、吸気管３３は、エアクリーナ３１から下方に導出され、上記フレーム２の上面に設けられた窓穴４を通って動力部収納ケース１内に延び、エンジン２２のヘッド部２２ｂ上側に設置されたミキサー３４に接続されている。そして、このミキサー３４で空気と燃料が混合されて、その混合気がエンジン２２に供給されるようになっている。なお、エアクリーナ３１の下方にはブローバイガス導出通路に接続されるオイルセパレータ３５が配置されている。
【００２４】
エンジンの燃料系は、上記ミキサー３４に接続された燃料供給管３６を備え、この燃料供給管３６がフレーム２の左側面部を通り抜けて外部の燃料ガス供給源（図示せず）に接続されている。
【００２５】
エンジンの排気系は、エンジン２２の横に接続される排ガス熱交換器３７から導出される排気管（図示せず）を備え、この排気管が上方へ延び、フレーム２の上面部に設けられた後記窓穴５１を通って補助ケース１０内に達し、エアクリーナ３１の上方に配置された排気サイレンサ３８に接続されている。
【００２６】
エンジンの潤滑系は、オイルタンク３９を備えている。このオイルタンク３９は、エンジン２２の側方に配置され、オイル流通管４０を介してエンジン２２のオイルパンに接続されている。
【００２７】
また、エンジンの冷却系は、冷却水管（図示せず）を備え、この冷却水管が水ポンプ４１から吐出される冷却水を、排ガス熱交換器３７、エンジン２２のウォータジャケット、ラジエータ４２及び二重管熱交換器４３等を介して再び水ポンプ４１に導入するように構成されている。
【００２８】
一方、上記コンプレッサ２１に連結される冷媒循環系は、詳しく図示していないが、コンプレッサ２１の吐出口に接続される吐出側冷媒管と、コンプレッサ２１の吸入口に接続される吸入側冷媒管とを有し、これら各冷媒管が四方弁に接続されている。吐出側冷媒管にはオイルセパレータが介設され、吸入側冷媒管にはアキュムレータ４４が介設されている。
【００２９】
上記四方弁からは２本の冷媒管が導出され、一方側の冷媒管はパックドバルブ４７及びストレーナ等を介してその先端が複数に分岐しており、各分岐管の先端にはフランジ４５が設けられている。また、他方側の冷媒管は、二重管熱交換器４３を経て室外熱交換器１８に達し、さらに室外熱交換器１８からフィルタドライヤ、サイトグラス、パックドバルブ４８等を経てその先端が複数に分岐し、各分岐管に電子膨張弁４９及びストレーナ等が介設されてその先端にフランジ４６が設けられている。そして、図外の複数の室内熱交換器との接続用の配管が、上記各分岐管のフランジ４５，４６に着脱可能に接続されるようになっている。
【００３０】
上記フレーム２のより詳細な構造を、図４〜図６を参照しつつ説明する。
【００３１】
上記フレーム２の上面部２ａの右側の部分には吸気管や排気管等を通す窓穴５０，５１が設けられている。上面部２ａの左側の部分は右側の部分よりも低く形成され、かつ、その一部に、上記アキュムレータ４４等での結露により生じる水を集めて背面側に導く凹部５２が形成され、この凹部５２の前端の壁面には冷媒循環系配管の取付部５３が設けられている。
【００３２】
上記フレーム２の底面部２ｂには、その下面側に、左右両端近傍に位置して前後方向に延びる一対の脚部５５と、この一対の脚部５５の間に配設された補強用のリブ５６及び遮音用の突部５７が一体に連設されるとともに、上面側に、上記マウントブラケット２５の回り止め用の突条５８及び取付け用のねじ穴５９、オイルタンク３９取付け用のねじ穴６０等が設けられている。
【００３３】
また、左側面部２ｄには、ワイヤーハーネス及び冷却水配管等を挿通させる配管類挿通部分（図示せず）が設けられるとともに、上記パックドバルブ４７，４８取付け用のブラケット６１、正面パネル取付用ブラケット６２等が一体に連成されている。
【００３４】
ここで、上記フレーム２の特徴として、フレーム２には、底面部２ｂにのみユニットを構成する各種部品を取り付けるためのねじ穴が形成されており、底面部２ｂ以外の各面にはねじ穴が一切設けられていない。つまり、上述のようにコンプレッサ２１及びエンジン２２を支持する上記マウントブラケット２５やオイルタンク３９等、高い支持剛性が要求される一部の部材についてのみ、これらがねじ穴５９，６０等を介して直接フレーム２にねじ締結され、それ以外の構成部材については、各部材が直接フレーム２にねじ締結されるのではなく、以下に説明するような手段で各部材がフレーム２に取り付けられるようになっている。
【００３５】
例えば、上記正面パネル５の取付けは、図７（ａ）に示すように、正面パネル取付用のブラケット６２に貫通穴６２ａが形成されるとともに、このブラケット６２にナットスプリング７０が装着され、ナットスプリング７０に対して正面パネル５がねじ締結されることにより達成されるようになっている。
【００３６】
ナットスプリング７０は、同図に示すように、Ｕ字型に折り曲げられた板ばね７１の一方端側にナット部分７２が設けられるとともに、他方端側にナット部分７２に対応する切欠き部７３が設けられた部材で、図７（ｂ）に示すように、板ばね７１の両端でブラケット６２を挟むようにブラケット６２に装着される。この際、ナット部分７２が正面パネル５の取付け面の反対側に位置し、さらにナット部分７２が貫通穴６２ａに対応するように装着される。
【００３７】
そして、図７（ｃ）に示すように、正面パネル５の取付け穴５ａ、上記切欠き部７３及び貫通穴６２ａを介してボルト７４がナットスプリング７０のナット部分７２に螺合挿入されることにより、正面パネル５がフレーム２に取り付けられるようになっている。
【００３８】
また、室外熱交換器１７の取付けは、図８（ａ）に示すように、室外熱交換器１７の両側にコ字状の支持プレート１７ａが固着されており、この支持プレート１７ａの下部がフレーム２に固定される。図８（ｂ）に示すように、室外熱交換器１７のフレーム２への固定は、例えば、エンジンルーム内に設けられる配管支持用のブラケット７６と支持プレート１７ａとでフレーム２を挟み、支持プレート１７ａをブラケット７６にねじ締結することにより達成される。
【００３９】
具体的には、同図に示すように、フレーム２の背面部２ｃに上下２箇所の貫通穴７５，７６が形成され、この貫通穴７５，７６に対応する貫通穴１７ｂ，１７ｃが支持プレート１７ａに形成されるとともに、貫通穴７５，７６に対応する貫通穴７６ａ及びねじ穴７６ｂがブラケット７６に形成されている。なお、貫通穴１７ｂは、後記樹脂クリップ７７の突出し部分を逃げるため、貫通穴７５，７６ａに対して大きく形成されている。そして、同図に示すように、ブラケット７６、背面部２ｃ及び支持プレート１７ａの各貫通穴７６ａ、７５、１７ｂにわたってフレーム２の内側から樹脂クリップ７７が挿着されることによりブラケット７６がフレーム２に保持されるとともに、ボルト７８が背面部２ｃ及び支持プレート１７ａの各貫通穴１７ｃ、７６を介してフレーム２の外側からブラケット７６のねじ穴７６ｂに螺合挿入されることにより、支持プレート１７ａ及びブラケット７６が一体にフレーム２に取り付けられるようになっている（図８（ｃ））。
【００４０】
なお、ここでは、正面パネル５及び室外熱交換器１７について説明したが、フレーム２の底面部２ｂ以外の面に取付けられるこれら以外の各ユニット構成部材も、基本的にはこれらと同様の手段でフレーム２に取付けられるか、あるいは、上記のようにして取付けられたブラケット７６等を介してフレーム２に取り付けられている。また、図示を省略するが、例えば、背面下部カバー８は、その下部をフレーム２の上面に載置した後、室外熱交換器１７をフレームに固定することにより、カバー８の上部をフレーム２の上面と室外熱交換器１７の下端とで挟み込むようにしてフレーム２に組み付けられる。
【００４１】
以上のような当実施形態の室外機ユニットによると、コンプレッサ２１及びエンジン２２を含む動力部が動力部収納ケース１に収納されるとともに、エンジンの燃料系、吸・排気系、冷却系、潤滑系等の構成部材や配管、及びコンプレッサ２１に接続される冷媒潤滑系の構成部材や配管が、上記動力部収納ケース１とその上方に設置された補助ケース１０とに合理的に配設される。
【００４２】
そして、上記動力部収納ケース１の主要部をなすフレーム２は、上面部２ａ、底面部２ｂ、背面部２ｃ及び左側面部２ｄの４面の壁及び前面右側コーナーの支柱２ｅがアルミ合金ダイカストで一体成形されているため、フレーム２の剛性が高く、このフレーム２に、コンプレッサ２１及びエンジン２２等の動力部やフレーム２上の補助ケース１５及び各種の室外機ユニット構成部材、配管が支持されることにより、室外機ユニット全体の強度が高められ、特に、エンジン２２等がフレーム２により形成されるエンジンルーム内に配置されることで振動騒音が効果的に低減される。
【００４３】
しかも、上記フレーム２については、上述のようにエンジン２２等を支持するマウントブラケット２５やオイルタンク３９等、一部のユニット構成部材だけがフレーム２の底面部２ｂに直接ねじ締結で取り付けられる、つまり、底面部２ｂにのみ取付け用のねじ穴が設けられるようになっているため、フレーム２の製造の手間が大幅に削減されるという特徴がある。すなわち、アルミ合金ダイカストで一体成形されるフレームにねじ穴を形成する場合、鋳造時に下穴を形成しておき、成形後、二次加工としてタップ加工を行う必要がある。そのため、フレームの各面にねじ穴を設けようとすると、二次加工時にフレームの姿勢を順次変えながら各面に加工を施す必要があるが、この場合、フレーム２は比較的大きくまた重量を有するため多大な手間と労力が必要となる。しかし、上記実施形態のフレーム２では、底面部２ｂにのみねじ穴が設けられているため、フレーム２の製造時には、鋳造後のフレーム２に対して、その一面にのみタップ加工を施せばよく、フレームの全面にねじ穴を設けるものに比べると二次加工の手間及び労力を大幅に軽減することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、二次加工の一例として、鋳造により成形された下穴にねじを切るタップ加工を例に説明したが、例えば、二次加工としては、フレーム成形後のゲート部処理も考えられる。従って、金型のゲート部をフレーム２の底面部２ｂに対応して設けるようにし、上記タップ加工と併せてゲート部の処理を行うようにするようにしてもよい。このようにすれば二次加工の手間を軽減する上でより好ましい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットは、動力部収納ケースに関し、ケースの主要部をなすフレームを、少なくとも上下両面、一側面及び背面の４面の壁を有する一体成形の鋳造品により構成するようにしたので、板金により別体に形成した壁や支柱を溶接やボルト止めで結合していくものと比較すると、フレームの剛性を充分に高めることができる。しかも、鋳造品の一面にのみねじ穴を要する部分を集約するようにしたので、下穴にタップ加工を施すという二次加工時には、フレームの一面に対してのみ加工を施せばよく、そのため、二次加工に要する手間や労力を大幅に軽減することができる。そして、この動力部収納ケースのフレームをベースとして補助ケース、室外熱交換器、補助ケース内のファンやその他室外機ユニットに具備されるべき各種部材、配管等が組付けられ、この場合に上記フレームが鋳造品からなっていて剛性が高いため、室外機ユニット全体の堅牢性が確保され、また振動騒音が効果的に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットの一例を示す正面図である。
【図２】 上記室外機ユニットの側面図である。
【図３】 上記室外機ユニットに適用される動力部収納ケース及び補助ケースの分解斜視図である。
【図４】 上記フレームの正面図である。
【図５】 上記フレームの平面図である。
【図６】 上記フレームの水平断面図である。
【図７】 （ａ）〜（ｃ）は、フレームへの正面パネルの取付け構造を説明する図で、（ａ）はフレームのブラケットと、これに装着されるナットスプリングを示す断面図、（ｂ）はブラケットにナットスプリングを装着した状態を示す断面図、（ｃ）はナットスプリングに取付けられる正面パネルを示す断面図である。
【図８】 （ａ）〜（ｃ）は、フレームへの室外熱交換器の取付け構造を説明する図で、（ａ）はフレームに取付けられた室外熱交換器を示す断面図、（ｂ）は室外熱交換器の取付け構造を説明する要部断面分解図、（ｃ）はフレームに室外熱交換器が取付けられた状態を示す図（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【符号の説明】
１ 動力部収納ケース
２ フレーム
２ａ 上面部
２ｂ 底面部
２ｃ 背面部
２ｄ 左側面部
２ｅ 支柱
２ｆ 横桟部分
２ｇ 張出部分
１５ 補助ケース
２１ コンプレッサ
２２ エンジン

Claims (2)

1. 熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を動力部収納ケースに収納したエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットであって、
   上記動力部収納ケースの主要部をなすフレームを、少なくとも上下両面、一側面及び背面の４面の壁を有する一体成形の鋳造品により構成するとともに、この鋳造品の一面にのみ各種ユニット構成部材を取り付けるためのねじ穴を集約して形成し、
   上記動力部のうち支持剛性が要求されるものを上記ねじ穴を介してフレームにねじ締結するとともに、上記動力部収納ケースのフレーム上に、送風ファンを組み込んだ補助ケースと、その背面側に配置された室外熱交換器とを支持させ、エンジンの燃料系、吸・排気系、冷却系及び潤滑系と上記コンプレッサに連結される冷媒循環系の一部とを上記両ケースにわたって配設したことを特徴とするエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニット。
2. 上記ねじ穴は、上記フレームの下面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニット。

Images