JP3728043B2 - エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニット - 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の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にな場合に、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、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備えている。
【０００３】
上記室外機ユニットとしては、騒音防止等のため、動力部収納ケースを設けて、このケース内に上記動力部を収納するとともに、その他の室外機ユニット構成用の部材や配管を上記動力部収納ケースやその上方に設けた補助ケース等に配設したものが知られている（例えば特開昭６２−１６２８６１号公報）。
【０００４】
従来のこの種の装置における動力部収納ケースは、その主要部をなすフレームが直方体の６面のうちの複数の面（一部を開口部とする場合にそれ以外の面）と必要な支柱とで構成され、これらが予め板金により別体に形成され、溶接やボルト止め等で組み立てられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の動力部収納ケースによると、製造に際しては、上記各面及び支柱をそれぞれ板金で製作した後、これらを溶接やボルト止めで結合し、さらに各結合部分に生じる隙間にコーキング材を埋める等の作業が必要となり、工数が多くて製造が非常に面倒である。また、このケースはかなりの重量を有するエンジン及びコンプレッサを収納するとともに、その他の室外機ユニット構成用の部材、配管等を支持する必要があって大きな強度が要求され、また、振動騒音を低減することが要求される。そのために剛性の向上が望まれる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、動力部収納ケースのフレームを簡単に製造することができ、かつ、その剛性を高めることができるような構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【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収納したエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットにおいて、前記動力部を収納する動力部収納ケースとして、その主要部をなすフレームが、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からなる動力部収納ケースを設け、この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、当該補助ケースの背面側に配置される室外熱交換器とを支持させるとともに、エンジンの吸・排気系及び冷却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。
【０００８】
この構成によると、動力部収納ケース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、かつ、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。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ることにより室外機ユニット全体の堅牢性が確保される。
【０００９】
この室外機ユニットにおいては、動力部収納ケースの上記フレームの前面及び一方の側面に開口部を形成するとともに、その間のコーナー部に支柱を設け、この支柱と上下両面、他方の側面、及び背面の４面の壁とを一体成形の鋳造品により構成するのが好ましい（請求項２）。また、動力部収納ケースの上記フレームの前面及び一方の側面に開口部を形成するとともに、各開口部を覆うパネルを上記フレームに対して着脱可能に設けるようにしてもよい（請求項３）。
【００１０】
このようにすると、フレーム内の動力部等のメインテナンス、修理等の際には開口部から作業を行なうことができる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、上記のような動力部収納ケースを用いた室外機ユニットであって、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るとともに、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。
【００１２】
この構成によると、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る。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は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いて室外機ユニットの枠組を構成する部分を分解状態で示している。この図に示す枠組部分は、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とを含んでいる。
【００１５】
上記動力部収納ケース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、保持するものであり、概略直方体の箱状とされており、特に本発明の特徴とする構造として、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。
【００１６】
具体的に説明すると、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。
【００１７】
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。そして、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。上記フレーム２の上面部２ａには、主に後述する吸気系が貫通する窓穴８１が設けられるとともに、その他の部位にも冷媒潤滑系や冷却系等が貫通する等のため複数の穴が設けられる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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が組付けられるようになっている。
【００２１】
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。
【００２２】
図２及び図３は上記両ケース１，１０に室外機ユニットの構成部品を組み込んだ構造を示している。なお、これらの図では、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。また、図４は室外機ユニットの内部構成を示している。
【００２３】
これらの図において、上記フレーム２により形成されたエンジンルーム内には、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は水冷式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、マウント２４及びマウントブラケット２５を介してフレーム２の底面部２ｂ上に設置されている。
【００２４】
また、上記補助ケース１０には、その空洞部１２内に送風ファン３０が配置されている。さらに、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。
【００２５】
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の上面部２ａに設けられた窓穴８１（図６参照）を通ってフレーム２内に延び、エンジン２２のヘッド部２２ｂ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。
【００２６】
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の上流側はフレーム２の左側面部２ｄを通り抜けてその外側方に延び、外部の燃料ガス供給源（図示せず）に接続されるようになっており、この燃料供給管３６に電磁弁３７，３８及びゼロガバナ３９が介設されている。
【００２７】
エンジンの排気系は、エンジン２２から導出された排気管４１を備え、この排気管４１は、エンジン近傍に配置された排ガス熱交換器４２を経て上方へ延び、フレーム２の上面部に設けられた穴８１ａ（図６参照）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４３に接続されている。なお、４４は排ガス熱交換器４２や排気サイレンサ４３等からのドレン水を濾過するドレンフィルタであって、フレーム２内の側部下端に配置されている。
【００２８】
エンジンの潤滑系はオイルタンク４５を備えている。このオイルタンク４５は、エンジン２２の側方に配置され、オイル流通管４６を介してエンジン２２のオイルパンに接続されている。
【００２９】
また、エンジンの冷却系は、水ポンプ５１から吐出される冷却水をエンジン２２に導く冷却水管５０ａを備え、この冷却水管５０ａが排ガス熱交換器４２から水ポンプ５２を経てエンジン２２のウォータジャケット５３の冷却水入口に接続されるとともに、ウォータジャケット５３の冷却水出口からサーモスタット５４を介して導出された冷却水管５０ｂがリニア三方弁５５に接続されている。さらに、上記リニア三方弁５５から２本の冷却水管５０ｃ，５０ｄが導出され、各冷却水管５０ｃ，５０ｄがラジエータ５６及び二重管熱交換器５７にそれぞれ接続されるとともに、ラジエータ５６及び二重管熱交換器５７からそれぞれ導出された冷却水管５０ｅ，５０ｆが合流して冷却水ポンプ５１に接続されている。また、冷却水管５０ｆには、リカバリタンク５８及び加圧キャップ５９が接続されている。
【００３０】
上記水ポンプ５２は上記フレーム２の背面側下部に設けられた水ポンプ室９２内に配置され、水ポンプ５１はフレーム２の左側面部２ｄの外側の小室内で、上記張出部２ｇ上に配置されている。上記ラジエータ５６は室外熱交換器１７の前面側に装備され、上記送風ファン３０の後方に配置されている。また、上記二重管熱交換器５７、リカバリタンク５８及び加圧キャップ５９は補助ケース１０の上部に配設されている。
【００３１】
一方、上記コンプレッサ２１に連結される冷媒循環系は、コンプレッサ２１の吐出口にフレキシブルチューブ６１ａを介して上流端側が接続された吐出側冷媒管６０ａと、コンプレッサ２１の吸入口にフレキシブルチューブ６１ｂを介して下流端側が接続された吸入側冷媒管６０ｂとを備え、吐出側冷媒管６０ａの下流端及び吸入側冷媒管６０ｂの上流端が四方弁６２に接続されている。また吐出側冷媒管６０ａにはオイルセパレータ６３が介設され、吸入側冷媒管６０ｂにはアキュムレータ６４が介設されている。上記オイルセパレータ６３及びアキュムレータ６４は補助ケース１０の左側方部に配置されている。
【００３２】
上記四方弁６２から冷媒管６０ｃ，６０ｅが導出されている。冷媒管６０ｃは、下方に延びて上記フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室に達し、この小室内で、パックドバルブ６５及びストレーナ６６を経てその先で複数に分岐しており、各分岐管６０ｄの先端にはフランジ６７が設けられている。
【００３３】
また、冷媒管６０ｅは、二重管熱交換器５７を経て室外熱交換器１７に達し、さらに室外熱交換器１７から導出された冷媒管６０ｆが上記フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室に達し、この小室内で、フィルタドライヤ６８、サイトグラス６９、パックドバルブ７０を経て分岐部７１に達しており、分岐部７１から導出された分岐管６０ｇには電子膨張弁７２及びストレーナ７３が介設され、各分岐管６０ｇの先端にはフランジ７４が設けられている。
【００３４】
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６０ｄ及び６０ｇの各先端のフランジ６７，７４に着脱可能に接続されるようになっている。
【００３５】
上記フレーム２のより詳細な構造を、図５〜図７を参照しつつ説明する。
【００３６】
上記フレーム２の上面部２ａの右側の部分には吸気管等を通す窓穴８１や排気管を通す穴８１ａが設けられ、窓穴８１の周囲には上方に突出した縁枠からなる防水壁８２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、アキュムレータ６４等での結露により生じる水を集めて背面側に導く凹部８３が形成され、この凹部８３の前端の壁面にはフレキシブルチューブの取付部８４が設けられている。上面部２ａの左側の前端部には縦壁８５が形成され、この縦壁８５に、ワイヤーハーネスを通す溝８６が形成されている。
【００３７】
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８７と、この一対の脚部８７の間に配設された補強用のリブ８８及び遮音用の突部８９が一体に連設されるとともに、上面側に、エンジンマウントブラケットの回り止め用の突条９０及び取付け穴９１等が設けられている。
【００３８】
フレーム２の背面部２ｃには、その後側の右下部分に水ポンプ室９２が一体に連成されるとともに、換気用の空気をフレーム２内に導入する空気取り入れ口９３、フレーム２内を換気した空気を補助ケース１０のファン配置用空洞部１２に導く通路（図示せず）等が形成されている。
【００３９】
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９４（図４参照）が設けられるとともに、パックドバルブ取付け用のブラケット９５、正面パネル取付用ブラケット９６等が一体に連成されている。
【００４０】
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。
【００４１】
そして、特に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がアルミダイカストで一体成形されていることにより、従来のようにフレームを構成する各面の壁板及び支柱を板金により個別に形成するものと比べ、製造工程が大幅に簡略化される。しかも、上記４面及び支柱２ｅが一体の鋳造品とされることにより、フレーム２の剛性も大幅に高められる。そして、この剛性の高いフレーム２により、その内部に収納される動力部やフレーム２上の補助ケース１０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る。
【００４２】
上記フレーム２の前面及び右側面には開口部３，４が設けられて、この部分には別体のパネル５，６が着脱可能に取り付けられるようになっているので、フレーム２内の動力部等のメインテナンス時には、パネル５，６を取外せば開口部３，４からメインテナンス作業を行なうことが容易に可能となる。
【００４３】
また、上記フレーム２をアルミダイカスト等の鋳造により成形する場合に、脚体８７も一体に成形しておけばよく、さらに、パックドバルブ取付用のブラケット９５、正面パネル取付用のブラケット９６等、各種の部材に対するブラケットや取付部も一体に成形しておくことができ、このようにすれば部品点数が削減されるとともに、製造工程がより一層簡略化される。
【００４４】
また、当実施形態では、エアクリーナ３１、オイルセパレータ３５及び排気サイレンサ４３がフレーム２の外部で補助ケース１０に設けられていることにより、これらをフレーム２内に設ける場合と比べてフレーム２がコンパクトになり、フレーム２の剛性向上にも有利となる。
【００４５】
上記フレーム２の左側方には、左側面部２ｄの壁でエンジンルームから隔絶された小室が形成され、この小室内に冷媒循環系の配管が装備されているので、エンジンルーム内の熱が冷媒循環系に悪影響を及ぼすことがない。さらに、水ポンプ５１，５２が上記小室とフレーム２の背面側に形成された水ポンプ室９２とに配設されていることにより、エンジンルーム内の熱による冷却水の高温化も抑制される。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のエンジン駆動熱ポンプ装置の動力部収納ケースは、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しているため、従来のように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べ、上記フレームの製造を大幅に簡略化することができる。しかも、フレームの剛性が高くなり、動力部等に対する支持強度を高めることができるとともに、振動騒音の低減にも有利となる。
【００４７】
この動力部収納ケースにおいて、フレームの前面及び一方の側面に開口部を形成するとともに、その間のコーナー部に支柱を設け、この支柱と上下両面、他方の側面及び背面の４面の壁とを一体成形の鋳造品により構成すれば、メインテナンス、修理等の作業を容易に行ない得るようにしつつ、フレームの剛性を充分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施によ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２】上記動力部収納ケース等を用いて構成される空調装置の室外機ユニットの正面図である。
【図３】上記室外機ユニットの側面図である。
【図４】上記室外機ユニット内部構成を示す説明図である。
【図５】上記動力部収納ケースのフレームの正面図である。
【図６】上記フレームの平面図である。
【図７】上記フレームの断面図である。
【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
３，４ 開口部
５，６ パネル
７，８ カバー
１０ 補助ケース
１１ 補助ケース本体部分
１７ 室外熱交換器
２１ コンプレッサ
２２ エンジン
３０ 送風ファン

Claims (3)

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収納したエンジン駆動熱ポンプ装置の室外機ユニットにおいて、
   前記動力部を収納する動力部収納ケースとして、その主要部をなすフレームが、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からなる動力部収納ケースを設け、この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、当該補助ケースの背面側に配置される室外熱交換器とを支持させるとともに、エンジンの吸・排気系及び冷却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. 動力部収納ケースの上記フレームの前面及び一方の側面に開口部を形成するとともに、その間のコーナー部に支柱を設け、この支柱と上下両面、他方の側面、及び背面の４面の壁とを一体成形の鋳造品により構成した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。
3. 動力部収納ケースの上記フレームの前面及び一方の側面に開口部を形成するとともに、各開口部を覆うパネルを上記フレームに対して着脱可能に設けた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。

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