JP5277735B2

JP5277735B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP5277735B2
Application number: JP2008150701A
Authority: JP
Inventors: 宜伸津村; 隆之瀬戸口; 孝之兵頭
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP2009293905A

Description

本発明は、圧縮機を覆う被覆部材を備えた冷凍装置に関するものである。

冷凍装置の圧縮機は、室外機に設けられている場合が多い。圧縮機は冷媒蒸気に圧縮仕事を与え、高温高圧冷媒にし、暖房熱源として用いられる。よって、圧縮機は外気温度よりも高温になるため、高温熱の一部が外気へ放熱され暖房熱源能力が低下し、サイクル効率が低下するという問題点があった。このような問題を解消するために、特許文献１には、圧縮機の周囲を断熱防音材で断熱し、サイクル効率の低下を抑制するようにしたことが開示されている。
特開平８−１９３５９０号公報

しかしながら、従来の冷凍装置のように、圧縮機を断熱防音材で覆った場合には、暖房運転時には外部への放熱を遮断することで暖房熱源能力が向上する一方、冷房運転時には、圧縮機で生じた熱が外部へ放熱されず、冷房能力が低下するおそれがあった。

このような冷房運転時の冷房能力の低下を抑制するために、断熱防音材を取り除いたり、冷房運転時にのみ断熱防音材の一部を開口して放熱することも考えられるが、圧縮機の動作音や振動音も熱とともに外部に放出されて騒音の増大を招くという別の問題が発生するため好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機の断熱及び防音の両方の効果を得るために、圧縮機に対して被覆部材が設けられている冷凍装置において、防音効果を十分に確保しつつ、冷房運転時の冷房能力の低下を抑制することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は、冷房運転時に、圧縮機を覆う被覆部材の内部空間に外気を取り込むことで、圧縮機で生じた熱を放熱させるようにした。

具体的に、本発明は、圧縮機（30）と、該圧縮機（30）の周囲を覆う被覆部材（25）とを備えた冷凍装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記被覆部材（25）で覆われ且つ前記圧縮機（30）が配設された内部空間（50）と該被覆部材（25）よりも外側の外部空間（51）とに連通する空気導入路（45）と、
冷房運転時に前記空気導入路（45）内の空気の流通を許可して前記内部空間（50）に空気を導入させる一方、暖房運転時に該空気導入路（45）内の空気の流通を遮断する切替手段（42）と、
内部に前記圧縮機（30）が配置されるケーシング（35）と、
前記圧縮機（30）の運転時の振動が前記ケーシング（35）に伝達されるのを防止する防振部材（39）と、
軸方向に貫通する貫通孔（41a）が形成され且つ前記圧縮機（30）を前記防振部材（39）を介して前記ケーシング（35）の底板（43）に締結する締結ボルト（41）とを備え、
前記空気導入路（45）は、前記締結ボルト（41）の貫通孔（41a）で構成されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、被覆部材（25）で覆われ且つ圧縮機（30）が配設された内部空間（50）と被覆部材（25）よりも外側の外部空間（51）とが空気導入路（45）で連通される。そして、切替手段（42）により、冷房運転時には、空気導入路（45）内の空気の流通が許可されて内部空間（50）に空気が導入される。一方、暖房運転時には、空気導入路（45）内の空気の流通が遮断される。

このため、暖房運転時には、圧縮機（30）で生じた熱が外部に放熱されずに冷媒に付与されて暖房熱源として用いられることで、暖房熱源能力が向上する。一方、冷房運転時には、空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。また、圧縮機（30）を被覆部材（25）で覆っているから、圧縮機（30）の動作音や振動音が外部に放出されて騒音の増大を招くこともない。

また、圧縮機（30）がケーシング（35）内部に配置される。そして、圧縮機（30）の運転時の振動がケーシング（35）に伝達されるのを防止するために防振部材（39）が設けられる。圧縮機（30）は、防振部材（39）を介してケーシング（35）の底板（43）に締結ボルト（41）により締結される。そして、締結ボルト（41）には、軸方向に貫通する貫通孔（41a）が形成され、この貫通孔（41a）により空気導入路（45）が構成される。

このため、冷房運転時に、締結ボルト（41）に形成された貫通孔（41a）を介して被覆部材（25）の内部空間（50）に空気を取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房運転時の冷房能力の低下が抑制できる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記空気導入路（45）には、前記圧縮機（30）に向かって空気を吹き付ける吹付手段（44）が設けられていることを特徴とするものである。

第２の発明では、空気導入路（45）に設けられた吹付手段（44）により、圧縮機（30）に向かって空気が吹き付けられる。このため、冷房運転時に、空気導入路（45）を介して被覆部材（25）の内部空間（50）に空気を取り込んだ後、その空気を圧縮機（30）に向かって効率的に吹き付けることができ、圧縮機（30）の冷却効率がさらに向上する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記圧縮機（30）は、高圧ドーム型に構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、高圧ドーム型の圧縮機（30）を備えている。このため、高圧ドーム型の圧縮機（30）に対して本発明を適用することで、冷房運転時における圧縮機（30）の冷却を効率的に行うことができる。

本発明によれば、暖房運転時には、圧縮機（30）で生じた熱が外部に放熱されずに冷媒に付与されて暖房熱源として用いられることで、暖房熱源能力が向上する。一方、冷房運転時には、空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。また、圧縮機（30）を被覆部材（25）で覆っているから、圧縮機（30）の動作音や振動音が外部に放出されて騒音の増大を招くこともない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の構成を示す概略図である。この冷凍装置（10）は、空気調和装置（10）として構成されている。図１に示すように、この空気調和装置（10）は、室外機（11）と室内機（13）とを備えている。

前記室外機（11）のケーシング（35）内には、空気調和装置（10）の構成機器として、圧縮機（30）、アキュームレータ（31）、四路切換弁（33）、室外熱交換器（34）、室外膨張弁（36）、及び室外ファン（12）が設けられている。ケーシング（35）の底板（43）下面には、ケーシング（35）を床面（F）に載置する際にケーシング（35）を支持する支持脚（32）が設けられている。

前記室内機（13）のケーシング（38）内には、空気調和装置（10）の構成機器として、室内熱交換器（37）及び室内ファン（14）が設けられている。これらの空気調和装置（10）の構成機器は、冷媒が充填された冷媒回路（20）に接続されている。この冷媒回路（20）では、冷媒を循環させて蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

前記圧縮機（30）は、高圧ドーム型圧縮機として構成されている。圧縮機（30）の吐出側は、吐出管（21）を介して四路切換弁（33）の第１ポート（P1）に接続されている。圧縮機（30）の吸入側は、吸入管（22）を介してアキュームレータ（31）の底面に接続されている。

前記アキュームレータ（31）は、密閉容器状に構成されている。アキュームレータ（31）は、圧縮機（30）に近接して配置されている。アキュームレータ（31）の上面には、接続配管（23）の一端が接続されている。接続配管（23）の他端は、四路切換弁（33）の第３ポート（P3）に接続されている。圧縮機（30）とアキュームレータ（31）とは、被覆部材（25）によって覆われている。なお、被覆部材（25）の詳細については後述する。

前記室外熱交換器（34）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器によって構成されている。室外熱交換器（34）の近傍には、室外熱交換器（34）に室外空気を送る室外ファン（12）が配置されている。この室外熱交換器（34）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（34）の一端は、四路切換弁（33）の第２ポート（P2）に接続されている。室外熱交換器（34）の他端は、室外膨張弁（36）に接続されている。

前記室内熱交換器（37）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器によって構成されている。室内熱交換器（37）の近傍には、室内熱交換器（37）に室内空気を送る室内ファン（14）が配置されている。この室内熱交換器（37）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室内熱交換器（37）の一端は、四路切換弁（33）の第４ポート（P4）に接続されている。室内熱交換器（37）の他端は、室外膨張弁（36）に接続されている。

前記四路切換弁（33）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が互いに連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が互いに連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え自在になっている。

前記空気調和装置（10）では、冷房運転と暖房運転とが選択的に行われる。冷房運転時には、四路切換弁（33）が第１状態に設定される。冷房運転中の冷媒回路（20）では、室外熱交換器（34）が放熱器として動作し、室内熱交換器（37）が蒸発器として動作することによって、蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

一方、暖房運転時には、四路切換弁（33）が第２状態に設定される。暖房運転中の冷媒回路（20）では、室内熱交換器（37）が放熱器として動作し、室外熱交換器（34）が蒸発器として動作することによって、蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

−圧縮機、アキュームレータの構造−
次に、圧縮機（30）及びアキュームレータ（31）の構造について説明する。圧縮機（30）は、図２に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機構（30b）と、圧縮機構（30b）を駆動させる電動機（30a）と、圧縮機構（30b）と電動機（30a）とを収容する収容容器（28）とを備えている。

前記収容容器（28）は、両端が閉塞された円筒容器状に形成されている。収容容器（28）の底面には、板状の支持部材（29）が例えば３つ連結されている。これらの支持部材（29）は、収容容器（28）の周方向に等間隔で配置されている。

また、前記室外機（11）のケーシング（35）の底板（43）上面には、各支持部材（29）に対応する位置に防振部材（39）がそれぞれ設けられていて、締結ボルト（41）によって支持部材（29）が防振部材（39）を挟持しつつ底板（43）に締結されることで、圧縮機（30）が底板（43）に固定されている。防振部材（39）は、例えばゴムマウント等の弾性材料で構成されており、圧縮機（30）の運転時の振動がケーシング（35）に伝達されるのを防止している。

前記締結ボルト（41）には、軸方向に貫通する貫通孔（41a）が形成されている。また、ケーシング（35）の底板（43）下面に沿って送風ノズル（46）が取り付けられている。この送風ノズル（46）は、圧縮機（30）及びアキュームレータ（31）に被せられ且つケーシング（35）の底板（43）に自立させた状態で固定された被覆部材（25）よりも外側の外部空間（51）から空気を取り込んで送風するためのものであり、送風ノズル（46）のノズル孔（46a）には、締結ボルト（41）の貫通孔（41a）が連通している。

そして、前記送風ノズル（46）及び締結ボルト（41）の貫通孔（41a）により、被覆部材（25）で覆われ且つ圧縮機（30）が配設された内部空間（50）と、被覆部材（25）よりも外側の外部空間（51）とに連通する空気導入路（45）が構成される。なお、送風ノズル（46）から外気を取り込むためには、室外ファン（12）による送風等を利用して空気導入路（45）に流通させるようにすればよい。

前記締結ボルト（41）の上端部には、その貫通孔（41a）を塞ぐパイロット弁（42）（切替手段）が取り付けられている。このパイロット弁（42）は、可撓性を有する材料（例えば、形状記憶合金など）で構成され、空気導入路（45）を流通する空気の圧力によってパイロット弁（42）が撓んで空気導入路（45）の下流側が開口することにより、外部空間（51）から空気導入路（45）を流通した空気が内部空間（50）に供給されるようになっている。

具体的に、前記パイロット弁（42）は、圧縮機（30）の冷房運転時に空気導入路（45）内の空気の流通を許可して内部空間（50）に空気を導入させる一方、暖房運転時に空気導入路（45）内の空気の流通を遮断するように構成されている。

このような構成とすれば、暖房運転時には、圧縮機（30）で生じた熱が外部に放熱されずに冷媒に付与されて暖房熱源として用いられることで、暖房熱源能力が向上する。一方、冷房運転時には、空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。また、圧縮機（30）を被覆部材（25）で覆っているから、圧縮機（30）の動作音や振動音が外部に放出されて騒音の増大を招くこともない。

なお、前記空気導入路（45）から内部空間（50）に供給された空気は、空気の吸入に使用しない残りの締結ボルト（41）の貫通孔（41a）や、ケーシング（35）の底板（43）に形成された図示しない排気孔を介して外部空間（51）に排気されるようになっている。

前記アキュームレータ（31）は、両端が閉塞された円筒状の容器として構成されている。アキュームレータ（31）の外径及び高さは、圧縮機（30）の収容容器（28）に比べて小さく設定されている。アキュームレータ（31）は、その軸方向が圧縮機（30）の収容容器（28）の軸方向と略平行で且つ圧縮機（30）に近接する状態で、取付部材（40）を介して圧縮機（30）に取り付けられている。

前記圧縮機（30）の収容容器（28）の上面には、吐出管（21）が接続されている。収容容器（28）の側面の下寄りの位置には吸入管（22）が接続されている。吸入管（22）は、水平方向に延びてから上側に垂直に屈曲して、アキュームレータ（31）の底面に接続されている。アキュームレータ（31）の上面には、接続配管（23）が接続されている。

なお、本実施形態では、締結ボルト（41）の貫通孔（41a）から内部空間（50）に空気を送風した後、内部空間（50）で空気を拡散させるようにしているが、この形態に限定するものではなく、例えば、図３に示すように、締結ボルト（41）の上端部に吹付ノズル（44）（吹付手段）を取り付けるようにしてもよい。

具体的に、前記吹付ノズル（44）は、その先端部が締結ボルト（41）上端部から圧縮機（30）に向かうように傾斜しており、空気導入路（45）を流通した空気が圧縮機（30）に向かって直接吹き付けられるようになっている。これにより、圧縮機（30）に向かって効率的に空気を吹き付けることができ、圧縮機（30）の冷却効率がさらに向上する。

−被覆部材の構造−
次に、被覆部材（25）の構造について説明する。被覆部材（25）は、図２に示すように、吸音材によって構成された吸音層（18）と、吸音層（18）の外側に設けられ且つ断熱材によって構成された断熱層（17）と、断熱層（17）の外側に設けられ且つ遮音材によって構成された遮音層（16）とを有している。被覆部材（25）は、吸音層（18）、断熱層（17）、及び遮音層（16）の３層構造になっている。

前記吸音層（18）を構成する吸音材は、グラスウールによって構成されている。なお、吸音材には、グラスウール以外の材料（例えば、フェルト、ロックウール）を用いてもよい。吸音材には、通気性のよい材料が適している。

前記断熱層（17）を構成する断熱材は、真空断熱材によって構成されている。なお、断熱材には、真空断熱材以外の材料（例えばウレタン）を用いてもよい。断熱材には通気性のない材料、又は通気性が低い材料が適している。

前記遮音層（16）を構成する遮音材は、ゴム等の比較的密度が高い部材によって構成されている。

前記被覆部材（25）は、圧縮機（30）及びアキュームレータ（31）の側方を覆う側壁部材（26）と、圧縮機（30）及びアキュームレータ（31）の上側を覆う天井部材（27）とから構成されている。

前記天井部材（27）は、円板状に形成されている。天井部材（27）には、吐出管（21）を挿通させる第１挿通孔（27a）と、接続配管（23）を挿通させる第２挿通孔（27b）とが形成されている。この被覆部材（25）は、圧縮機（30）及びアキュームレータ（31）に被せてケーシング（35）の底板（43）に自立させた状態で固定されている。

また、本実施形態では、上述したように、被覆部材（25）が設置されると、被覆部材（25）と圧縮機（30）との間の内部空間（50）に空気層（19）が形成される。このため、被覆部材（25）には、圧縮機（30）の振動が直接的に伝搬されないので、圧縮機（30）の振動が被覆部材（25）に直接的に伝搬される場合に比べて、被覆部材（25）に伝搬される振動が大幅に小さくなる。

本実施形態に係る冷凍装置（10）では、圧縮機（30）の駆動により生じる音が、まず空気層（19）を通過する。空気層（19）では、音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されることで、音が吸音される。続いて、吸音層（18）では、空気層（19）を通過した音のエネルギーの一部が、吸音材やその空隙の空気の熱エネルギーに変換されることで、音が吸収される。断熱層（17）では、熱エネルギーが断熱される。遮音層（16）では、吸音層（18）及び断熱層（17）を通過した音の一部が反射されることで遮音される。

このように、圧縮機（30）の駆動により生じる音が、空気層（19）と吸音層（18）で吸音され、遮音層（16）で遮音される。さらに、このときに生じた熱エネルギーが断熱層（17）で断熱される。従って、圧縮機（30）が発する音が、被覆部材（25）の外側へ伝搬するまでに大幅に低減される。

以上のように、本実施形態に係る冷凍装置（10）によれば、圧縮機（30）が断熱層（17）を有する被覆部材（25）によって覆われているから、圧縮機（30）の表面からの放熱によって圧縮機（30）の吐出冷媒の熱量が減少することを抑制されるので、暖房運転時における運転効率を向上させることができる。

一方、冷房運転時には、空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。また、圧縮機（30）を被覆部材（25）で覆っているから、圧縮機（30）の動作音や振動音が外部に放出されて騒音の増大を招くこともない。

＜参考例１＞
図４は、本参考例１に係る冷凍装置の構成を示す縦断面図である。前記実施形態との違いは、空気導入路（45）としてのパイプ部材（47）を設けた点であるため、以下、実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図４に示すように、被覆部材（25）の側壁部材（26）を挿通する筒状のパイプ部材（47）が設けられている。このパイプ部材（47）は、空気導入路（45）としてのパイプ孔（47a）を介して内部空間（50）と外部空間（51）とを連通している。

前記パイプ部材（47）における内部空間（50）側の端部には、パイプ孔（47a）を塞ぐパイロット弁（42）が取り付けられている。このパイロット弁（42）は、圧縮機（30）の冷房運転時に撓んでパイプ孔（47a）を開口させて空気導入路（45）内の空気の流通を許可し、外部空間（51）から内部空間（50）に空気を導入させる一方、暖房運転時にパイプ孔（47a）を塞いで空気導入路（45）内の空気の流通を遮断するように構成されている。

このような構成とすれば、暖房運転時には、圧縮機（30）で生じた熱が外部に放熱されずに冷媒に付与されて暖房熱源として用いられることで、暖房熱源能力が向上する。一方、冷房運転時には、空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。

＜参考例２＞
図５は、本参考例２に係る冷凍装置の構成を示す縦断面図である。前記実施形態との違いは、ケーシング（35）の底板（43）に、空気導入路（45）としての開口孔（49）を設けた点であるため、以下、実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図５に示すように、ケーシング（35）の底板（43）下面に沿って送風ノズル（46）が取り付けられている。この送風ノズル（46）のノズル孔（46a）は、後述する開口孔（49）とともに空気導入路（45）を構成している。送風ノズル（46）の下流側端部には、空気導入路（45）内の空気の流通を許可又は遮断する切替手段としての開閉弁（48）が設けられている。開閉弁（48）は、ケーシング（35）の底板（43）下面に取り付けられていて、開閉弁（48）の取付位置に対応する底板（43）には、内部空間（50）に連通する開口孔（49）が形成されている。

このような構成とすれば、暖房運転時には、開閉弁（48）を閉じて空気導入路（45）内の空気の流通を遮断させることで、圧縮機（30）で生じた熱が外部に放熱されずに冷媒に付与されて暖房熱源として用いられて暖房熱源能力が向上する。一方、冷房運転時には、開閉弁（48）を開いて空気導入路（45）から取り込んだ空気を被覆部材（25）の内部空間（50）に取り込むことで、圧縮機（30）で生じた熱が冷却され、冷房能力の低下を抑制できる。

以上説明したように、本発明は、圧縮機の断熱及び防音の両方の効果を得るために、圧縮機に対して被覆部材が設けられている冷凍装置において、防音効果を十分に確保しつつ、冷房運転時の冷房能力の低下を抑制することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。本実施形態に係る冷凍装置の構成を示す縦断面図である。冷凍装置の別の構成を示す一部拡大断面図である。本参考例１に係る冷凍装置の構成を示す縦断面図である。本参考例２に係る冷凍装置の構成を示す縦断面図である。

10 空気調和装置（冷凍装置）
25 被覆部材
30 圧縮機
35 ケーシング
39 防振部材
41 締結ボルト
41a 貫通孔
42 パイロット弁（切替手段）
43 底板
44 吹付ノズル（吹付手段）
45 空気導入路
47 パイプ部材
48 開閉弁（切替手段）
49 開口孔
50 内部空間
51 外部空間

Claims

圧縮機（30）と、該圧縮機（30）の周囲を覆う被覆部材（25）とを備えた冷凍装置であって、
前記被覆部材（25）で覆われ且つ前記圧縮機（30）が配設された内部空間（50）と該被覆部材（25）よりも外側の外部空間（51）とに連通する空気導入路（45）と、
冷房運転時に前記空気導入路（45）内の空気の流通を許可して前記内部空間（50）に空気を導入させる一方、暖房運転時に該空気導入路（45）内の空気の流通を遮断する切替手段（42）と、
内部に前記圧縮機（30）が配置されるケーシング（35）と、
前記圧縮機（30）の運転時の振動が前記ケーシング（35）に伝達されるのを防止する防振部材（39）と、
軸方向に貫通する貫通孔（41a）が形成され且つ前記圧縮機（30）を前記防振部材（39）を介して前記ケーシング（35）の底板（43）に締結する締結ボルト（41）とを備え、
前記空気導入路（45）は、前記締結ボルト（41）の貫通孔（41a）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
前記空気導入路（45）には、前記圧縮機（30）に向かって空気を吹き付ける吹付手段（44）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２において、
前記圧縮機（30）は、高圧ドーム型に構成されていることを特徴とする冷凍装置。