JP5287614B2 - ヒートポンプ室外機 - Google Patents
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Description
図1は、ヒートポンプ室外機のベースと圧縮機と第1防振マウントと中間ベースと吸音材と第2防振マウント示すヒートポンプ室外機の要部拡大図、図2は中間ベースを示す構造図、図3はヒートポンプ室外機全体を示す外観図である。なお、図1(a)は、図1(b)のA−A面から圧縮機2を見た図であり、図1(b)は、図1(a)のB−B面から圧縮機2を見た図であり、図1(c)は図1(a)のC−C面から中間ベース7を見た図である。
図1において、圧縮機2は、冷媒を圧縮機2に吸入する吸入管2dが、冷媒音を消音する吸入マフラ2fを介して、圧縮機本体2a側面下方に取り付けられ、圧縮機2の下方から冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮後、吐出する吐出管2eが圧縮機本体2a上部に取り付けられている。いずれも溶接にて接続固定されている。また、吸入マフラ2fは圧縮機本体2a側方に併設されるように配置され、振動や他の配管へ当たり防止のため圧縮機本体2aに固定されている。また、圧縮機2は本体2a底部に本体固定のための脚板2bが溶接にて取り付けられている。このような構成にて、圧縮機2はヒートポンプ室外機1に組み込まれている。
圧縮機2の脚板2bは図1(c)のように3〜4個の第1防振マウント取り付け穴2cを有し、ゴムあるいは金属コイル等で成型された第1防振マウント6が取り付けられている。第1防振マウント6は、概略円筒形で、中にボルトが挿入できる孔を設けた構造となっており、ゴムあるいは金属コイルの弾性特性により、所定のバネ定数と減衰率を有している。第1防振マウント6は圧縮機2下方の中間ベース7の第1防振マウント設置面部7bに設置されているが、第1防振マウント設置面部7bには圧縮機2の脚板2bに取り付けた第1防振マウント6に対応するボルトが立設されており、これらのボルトを第1防振マウント6の孔に所定の隙間を設けながら挿入し、圧縮機2の脚板2bを第1防振マウント6に載せて、先端を所定の隙間を設けながらナット締めし、圧縮機2は弾性支持されている。中間ベース7は3〜4個の第2防振マウント取り付け穴7aを有し、ゴムあるいは金属コイル等で成型された第2防振マウント8が取り付けられている。第1防振マウント6と同様、第2防振マウント8も、概略円筒形で、中にボルトが挿入できる孔を設けた構造となっており、ゴムあるいは金属コイルの弾性特性により、所定のバネ定数と減衰率を有している。第2防振マウント8は中間ベース7下方のヒートポンプ室外機1のベース1aに設置されているが、ヒートポンプ室外機1のベース1aには中間ベース7に取り付けた第2防振マウント8に対応するボルトが立設されており、これらのボルトを第2防振マウント8の孔に所定の隙間を設けながら挿入し、中間ベース7の第1防振マウント設置面部7bを第2防振マウント8に載せて、先端を所定の隙間を設けながらナット締めし、中間ベース7は弾性支持されている。なお、第1防振マウント6と第2防振マウント8は、粘弾性の同じものを使用しても、違うものを使用しても、2つの組み合わせにおいて、ずり変形による振動エネルギーの吸収と熱エネルギーへの変換効率が良く、振動が低減できれば、構わない。また、第1防振マウント6と第2防振マウント8にて、形状、径の大きさ、高さを、変えても、同じものでも構わない。
中間ベース7は図2に示すように板金材が圧縮機2下方の第1防振マウント設置面部7bから圧縮機2側方のヒートポンプ室外機1の前面側に面する前側面部7cと後面側に面する後側面部7fにつながる一体型構造をした、L字状(対2面でコ字状)に折り曲げられた形状となっている。また、取り付けるときには、図1のように、中間ベース7の前側面部7cはヒートポンプ室外機1の前面側に、中間ベース7の後側面部7fはヒートポンプ室外機1の後面側に向くように設置され、圧縮機から放射される騒音の漏れを抑え、遮音効果を高めるため圧縮機を覆うように前側面部7cと後側面部7fの上端が圧縮機2高さより上方まである形状となっている。中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面する内面7dと圧縮機2に面しない外面7eと後側面部7fの圧縮機2に面する内面7gと圧縮機2に面しない外面7hの両側面部の両面に吸音材9が貼り付けられている。また、中間ベース7は、中間ベース7の開放された側面部または上面部から、吸入マフラ2f及び吸入管2dを介して圧縮機2と接続される冷媒配管が取り出されている。同様に、中間ベース7の開放された側面部または上面部から、吐出管2eを介して圧縮機2と接続される冷媒配管も取り出されている。
圧縮機2内部には冷媒を圧縮する圧縮部と圧縮部を駆動するモータが収納され、ヒートポンプ室外機1運転時はヒートポンプ室外機1内のインバータ電源あるいは家庭用電源から圧縮機2のモータに電源供給され、モータ及びモータと接続された圧縮機2内の圧縮部が駆動し、冷媒の圧縮動作が行われる。
ヒートポンプ空調室外機を例に全体構成を説明する。図3は、ヒートポンプ給湯室外機のものであるが、ヒートポンプ空調室外機も、概ね同じ構造と部品配置であり、図3に示すように前面から見て、左側に送風機14と送風機14の後面側に空気冷媒熱交換器15を備えた送風機室1cと、右側に圧縮機2と左側に配置された空気冷媒熱交換器15および圧縮機2と接続して冷媒回路を構成する機能部品とその上方に電気部品を収納した電気品収納箱17を備えた機械室1bが、仕切板1dに分離されて配置されている。これらを、送風機室1cの空気冷媒熱交換器15を配置部分を除いて、室外機ベース1a、筐体の前面部1e、筐体の後面部1f、筐体の上面部1g、筐体の右側面部1h、筐体の左側面部1kで覆い、ヒートポンプ空調室外機の外郭を構成している。ヒートポンプ空調室外機の右側には、図示しない室内機と接続される冷媒配管用のストップバルブと電気配線を取り出す端子台があり、それらを保護するため、サービスパネル1pを取り付けている。なお、送風機14は、送風機14の後面に設置された空気冷媒熱交換器15側から空気を吸い込み、空気冷媒熱交換器15に熱交換させ、空気冷媒熱交換器15と反対側へ空気は排出される。この排気を阻害し、ヒートポンプ空調室外機の周辺の空気が交換されないと空気冷媒熱交換器15の熱交換能力は低下し、必要な冷房、暖房が行えない。そのため、ヒートポンプ空調室外機は図3に示す向きが前面として設置され、前面には排気の阻害となる障害物は置かず、できるだけ開放された空間を作るように設置されている。したがって、ヒートポンプ空調室外機を住宅に設置する場合は、後面側に住宅がある場合が多い。
図1において、図示省略しているものもあるが、ヒートポンプ空調室外機には、冷媒を圧縮する圧縮機2、冷媒を減圧する膨張弁、冷媒の流れを切替える四方弁のような多方弁、これらを接続する冷媒配管が仕切板1dによって分離された機械室1bに組み込まれている。圧縮機2は吐出管2eを介して中間ベース7の外に取り出され、四方弁を介して接続される冷媒配管にて図1(a)の左側の送風機室1c内の空気冷媒熱交換器15の冷媒入口と接続されている。空気冷媒熱交換器15の冷媒出口と膨張弁を介して、ヒートポンプ空調室外機右側下方に配置されたストップバルブに冷媒配管にて接続されている。ヒートポンプ空調室外機右側下方にもう一つ配置されたストップバルブは、冷媒配管にて中間ベース7内の圧縮機2の右側にある吸入管2dに四方弁を介して接続されている。したがって、中間ベース7内の圧縮機2から出た冷媒配管は四方弁を介して図1の左側の送風機室1cに向かい、空気冷媒熱交換器15を介して再び、機械室1bに戻ってきて、膨張弁を介してヒートポンプ空調室外機右側下方にあるストップバルブに向かう。ストップバルブを介して、図示しない空調室内機を経由し、ヒートポンプ空調室外機右側下方にあるもう一方のストップバルブに戻ってくる。戻ってきた冷媒配管は、四方弁を介して図1の圧縮機2の右側にある吸入管2d、吸入マフラ2fを経由し、中間ベース7内の圧縮機に戻る、冷媒回路を構成している。なお、これは冷房運転の冷媒の流路に沿って説明したもので、暖房運転の場合は、四方弁にて冷媒の流路が切り替わるが、冷媒配管の接続は変わらない。また、ストップバルブは図3のサービスパネル1p内にあり、図示しない。
なお、機械室1b上方には、圧縮機2、膨張弁、多方弁、送風機14等を駆動制御するインバータ電源などの電気部品を収納した電気部品収納箱17が組み込まれている。
図1(a)左側に仕切板1dにより分離された送風機室1c内には、送風機14、送風機14に隣接して空気冷媒熱交換器15が組み込まれており、風路確保のため大きな空間となっている。空気冷媒熱交換器15は小さなアルミ薄板のフィンが多数密着した長い冷媒配管が略平板状に曲げ成形されており、冷媒配管内の冷媒とフィン周辺の空気とで熱交換が行われるようになっており、送風機14により各フィン間を流れて通過する空気の風量が増やされて熱交換の量が促進され、空気の風量が調節されて熱交換の量が調節されている。よって、ヒートポンプ空調室外機の外郭は、空気冷媒熱交換器15設置部以外は板金材でできた複数の筐体1e、1f、1g、1h、1kおよび室外機ベース1aで覆われている。ヒートポンプ空調室外機内の冷媒配管は、前記14とは別の送風機と前記15とは別の空気冷媒熱交換器が組み込まれた空調室内機(図示せず)と2本の冷媒配管でストップバルブを介して外部接続され、ヒートポンプ空調室外機内の圧縮機2、空気冷媒熱交換器15、膨張弁、冷媒配管、空調室内機内の空気冷媒熱交換器、冷媒配管等が接続された密閉空間内に所定の量の冷媒(通常R410A)が封入されている。なお、空調室内機と接続している2本の冷媒配管のヒートポンプ空調室外機との接続口であるストップバルブは、筐体の左側面部1k以外にサービスパネル1pにて保護されている。
空調室内機側の空気を冷却する冷房運転では、圧縮機2により吸入マフラ2fを介して吸入管2dから吸入された低圧冷媒は圧縮機2で高温高圧冷媒に圧縮され、圧縮機2から吐出管2e内に吐出され、冷媒は空気冷媒熱交換器15で空気と熱交換し空気を加熱し、膨張弁に流入する。膨張弁で減圧され温度降下した低温低圧冷媒はストップバルブを介して接続された冷媒配管を通り空調室内機に往き、空調室内機の空気冷媒熱交換器で空気と熱交換し空気を冷却し、往きとは別の冷媒配管と別のストップバルブを介してヒートポンプ空調室外機に還り、吸入管2dから圧縮機2に流入する。このように冷媒が循環してヒートポンプサイクルが行われ、空調室内機側の空気を冷却させている。
ヒートポンプ空調室外機では冷媒配管に接続された例えば四方弁のような多方弁を切り換えて、冷房運転と暖房運転を切り換えている。
図1において、図示省略しているものもあるが、ヒートポンプ給湯室外機には、冷媒を圧縮する圧縮機2、冷媒を減圧する膨張弁、これらを接続する冷媒配管が仕切板1dによって分離された機械室1bに組み込まれている。圧縮機2は吐出管2eを介して中間ベース7の外に取り出される冷媒配管にて図1(a)の左側の送風機室1c内の水冷媒熱交換器16の冷媒入口と接続されている。水冷媒熱交換器16の冷媒出口と機械室1bに配置された膨張弁を介して、図1(a)の左側の送風機室1c内の空気冷媒熱交換器15の冷媒入口と冷媒配管にて接続されている。空気冷媒熱交換器15の冷媒出口は、機械室1b右側、圧縮機2右側、中間ベース7内にある吸入管2dに冷媒配管にて接続されている。したがって、中間ベース7内の圧縮機2から出た冷媒配管は図1の左側の送風機室1cに向かい、水冷媒熱交換器16を介して機械室1b内の膨張弁に戻り、再び送風機室1cの空気冷媒熱交換器15に向かう。空気冷媒熱交換器15に接続された冷媒配管は、機械室1bに戻り、中間ベース7内の圧縮機2の右側にある吸入管2d、吸入マフラ2fを介して、圧縮機に戻る、冷媒回路を構成している。
また、図1において、図示省略しているが、ヒートポンプ給湯室外機には、給湯を行い、外部の貯湯タンクに供給する水配管とその回路が機械室1bに組み込まれている。外部の貯湯タンクから来た水配管は、ヒートポンプ給湯室外機右下方のサービスパネル1p内の水入口バルブと接続される。水入口バルブ経由した水配管は、ヒートポンプ給湯室外機左の送風機室1c内の水冷媒熱交換器16の水入口と接続されており、水冷媒熱交換器16を介して水冷媒熱交換器16の給湯出口とヒートポンプ給湯室外機右下方のサービスパネル1p内の給湯出口バルブと接続されている。給湯出口バルブは、再び、水配管で、外部の貯湯タンクに接続され、給湯回路を構成している。
なお、機械室1b上方には、圧縮機2、膨張弁、送風機14等を駆動制御するインバータ電源などの電気部品を収納した電気部品収納箱17が組み込まれている。
図1(a)左側に仕切板1dにより分離された送風機室1c内には、送風機14、送風機14に隣接して空気冷媒熱交換器15が組み込まれており、風路確保のため大きな空間となっている。また、送風機14の下方に水冷媒熱交換器16が組み込まれている。空気冷媒熱交換器15は小さなアルミ薄板のフィンが多数密着した長い冷媒配管が略平板状に曲げ成形されており、冷媒配管内の冷媒とフィン周辺の空気とで熱交換が行われるようになっており、送風機14により各フィン間を流れて通過する空気の風量が増やされて熱交換の量が促進され、空気の風量が調節されて熱交換の量が調節されている。水冷媒熱交換器16は送風機室内の送風機14下部のベース1a上に設置されており、水冷媒熱交換器16は長い水配管と長い冷媒配管が密着した状態で収納性良い形状に曲げ成形されており、冷媒配管内の冷媒と水配管内の水とで熱交換が行われるようになっている。ヒートポンプ給湯室外機の外郭は、空気冷媒熱交換器15設置部以外は板金材でできた複数の筐体1e、1f、1g、1h、1kおよび室外機ベース1aで覆われている。また、圧縮機2、水冷媒熱交換器16、膨張弁、空気冷媒熱交換器15、冷媒配管等が接続された密閉空間内に所定の量の冷媒(通常CO2)が封入されている。また、ヒートポンプ給湯室外機は、貯湯タンクと水ポンプが組み込まれた貯湯装置(図示せず)が外部にあり、2本の水配管で外部接続されている。この2本の水配管のヒートポンプ給湯室外機との接続口であるバルブは、筐体の左側面部1k以外にサービスパネル1pにて保護されている。
貯湯装置内の貯湯タンク内の湯量を増やすための沸き上げ運転では、圧縮機2により吸入マフラを介して吸入管2dから吸入された低圧冷媒は圧縮機2で高温高圧冷媒に圧縮され、圧縮機2から吐出管2e内に吐出され、冷媒は水冷媒熱交換器16で水と熱交換し水を加熱し湯を生成させ、膨張弁に流入する。膨張弁で減圧され温度降下した低温低圧冷媒は空気冷媒熱交換器15で空気と熱交換し空気から受熱され、吸入管2dから吸入マフラ2fを介して圧縮機2に流入する。このように冷媒が循環してヒートポンプサイクルが行われる。同時に、貯湯装置内の水ポンプにより貯湯タンク内下部の水が水入口バルブを介して水配管と接続されたヒートポンプ給湯室外機に往き、ヒートポンプ給湯室外機の水冷媒熱交換器16で冷媒と熱交換し加熱されて水から湯となり、湯は往きとは別の水配管を給湯出口バルブを介して通り貯湯装置に還り、貯湯タンク上部に戻されて貯湯タンク内の湯量が増やされている。
図1の電気部品収納箱17に収納されたインバータ電源あるいはヒートポンプ室外機1の外部から供給される家庭用電源から圧縮機2内のモータに電源供給されるとモータが駆動し、モータと接続された圧縮機2内の圧縮部も駆動する。家庭用電源の場合は、モータは家庭用電源の周波数と同じ速度で一定に回転しているが、インバータ電源の場合は、モータの回転数を数十rps〜数百rps程度に変化させ、冷媒が循環して行われるヒートポンプサイクルの循環速度を変えることによって、冷却や昇温の量や速度を制御している。圧縮機2内の圧縮部が駆動すると圧縮部内で冷媒の圧縮動作が行われ、この時冷媒の圧力変動および内部の可動部品の動作により、圧縮機2には上下方向、横方向等いくつかの方向のそれぞれ並進振動、回転振動が発生し、通常1kHz程度以下の低〜中周波振動で、圧縮機2の回転数の整数倍の周波数成分が大きく発生する。圧縮機2の振動は、第1防振マウント6、中間ベース7、第2防振マウント8からヒートポンプ室外機1のベース1aに伝達し、筐体1e、1f、1g、1h、1kに伝達する。また、圧縮機2の振動は圧縮機2の吸入管2d、吐出管2eから空気冷媒熱交換器15、ヒートポンプ室外機1のベース1a、筐体1e、1f、1g、1h、1kに伝達する。また、ヒートポンプ室外機1がヒートポンプ給湯室外機の場合には、圧縮機2の振動は圧縮機2の吐出管2eから水冷媒熱交換器16、ヒートポンプ室外機1のベース1aに伝達し、筐体1e、1f、1g、1h、1kに伝達する。このように圧縮機2の振動がヒートポンプ室外機1のベース1a、筐体1e、1f、1g、1h、1kに伝達し、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音の原因となっている。また、これらの周波数成分とヒートポンプ室外機の筐体や内部の冷媒配管や中間ベース自身が持つ固有振動数により共振現象が発生し、大きな振動や騒音を引き起こすこともある。しかしながら、図1に示すように圧縮機2、第1防振マウント6、中間ベース7、第2防振マウント8を組み合わせた構造としているので、中間ベース7の質量と第1防振マウント6、第2防振マウント8のバネ作用により、第1防振マウント6をベース1aに設置した通常の構造の場合と比較して圧縮機2の振動は大きく低減し、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音は低減している。また、この構成にて振動低減効果を向上するには、中間ベースの質量の調整を行うが、従来の側面部を持たない中間ベースに比べて、側面部の分の質量が増し、質量増加による安定性が増すため、振動低減に著しい効果がある。また、逆に、振動低減効果が十分であれば、中間ベースの板の肉厚を落とし、質量を減らすことが可能であり、材料費を上げることなく、効率的に調整が可能である。また、共振現象により引き起こされた振動や騒音の場合も、質量や形状を調整することは容易である。
これに対して、圧縮機2の左方向には、仕切板1dと送風機室1cが配置されている。送風機室1c内では圧縮機2が駆動されているときは常に送風機14は送風を行うため、駆動されている。よって、圧縮機2の騒音は、送風機室1cという大きな空間を隔てるため減衰することと、送風機14の騒音と混在することと、送風機14によって空気がかき乱されることによって、筐体の左側面部1k側では、聞こえにくく、ほとんどが送風機14の騒音となっている。よって、仕切板1dの表面積が筐体1e、1fに比べ小さいことから放出される騒音が少ないこと、送風機室1cという大きな空間を隔てるため減衰する上、送風機14の影響で圧縮機2の騒音が少なくなっていることにより、仕切板1dの騒音対策強化で十分な効果が発揮されている。
また、圧縮機の右方向には、ヒートポンプ室外機1の筐体の右側面部1hが配置されている。ヒートポンプ室外機1の右側、すなわち、筐体の右側面部1hには、空調室内機と接続する冷媒配管をつなぐサービスポートや外部の貯湯タンクと接続するバルブや電気配線を接続する端子台などがあり、設置業者が作業を行う。これら端子台やバルブは、安全、保安上の理由から、サービスパネル1pによって、保護されている。しかし、設置業者の作業性確保のため、騒音については、もともと、漏れやすい構造なので、サービスパネル1pや別途設けられる遮音材や吸音材などによって、強化が図られているとともに、仕切板1dや送風機室1cとの対抗面積が筐体1e、1fに比べ小さいことからの騒音の反射が少ないこと、筐体の右側面部1hの表面積が筐体1e、1fに比べ小さいことから放出される騒音が少ないことにより、筐体の右側面部1hとサービスパネル1pで十分な効果が発揮されている。
また、圧縮機2が組み込まれている機械室1bには、左側に配置された送風機室1c内の空気冷媒熱交換器15と圧縮機2やヒートポンプ室外機1右側下方に配置されたストップバルブと接続する冷媒配管が横断する形で設けられている。また、ヒートポンプ給湯室外機では、左側に配置された送風機室1c内の水冷媒熱交換器16と、ヒートポンプ室外機1右側下方に配置されたバルブを接続する水配管が横断する形で設けられている。また、圧縮機2の冷媒吸入は、右側下部に配置され、同じ右側方には、吸入マフラ2fが配置されており、振動や他の配管へ当たり防止のため圧縮機側方に固定され、大きな空間を占めている。そのため、圧縮機の左右側方に、冷媒配管や水配管の配置のため、障害物を設けることはないようにしている。無理に、中間ベース7の前側面部7cや後側面部7fのような側面部を設けた場合、ヒートポンプ室外機1の外形が側方に大きくなり、費用が増大する。仕切板1dや筐体の右側面部1hにて、遮音材を設けたり、吸音材を貼ったりする遮音対策を行った方が良い。冷媒配管の配置を設計する上でも、圧縮機周辺特に左右に障害物があっては、スムーズな設計ができず、製品の基本性能も低下させる。
よって、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fによるヒートポンプ室外機1の前面側と後面側の対策が重要となっている。
中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面する内面7dと圧縮機2に面しない外面7eと後側面部7fの圧縮機2に面する内面7gと圧縮機2に面しない外面7hの両側面部の両面に繊維材、フォーム材のような吸音材9が貼り付けられているので、両側で騒音を吸音して反射を抑制するので、ヒートポンプ室外機1から外に出る騒音は大きく低減する。さらに、ヒートポンプ室外機1の筐体1e、1f、1g、1h内側も利用して吸音できる材料を設けたりすることが可能となり、騒音低減のための設計にも余裕ができる。また、中間ベース7を利用した騒音低減方法は、ヒートポンプ室外機1の筐体1e、1f、1g、1h内側だけを利用する場合よりも、騒音の源である圧縮機に近い位置で低減効果を発揮するため、騒音が拡散する前に遮音または低減することができ、さらに静粛面で優れたヒートポンプ室外機を得ることができる。また、別の遮音材を設ける必要が無くなるので、質量、材料費が中間ベース7分からさらに大きく増加する事はなく、ヒートポンプ室外機1の質量、材料費の増加が抑制される。また、中間ベース7は隙間ない一体型構造としたことにより、圧縮機2からの騒音の漏れは少なく、遮音効果が高くできる。さらに、中間ベース7を一体構造としたことにより、ヒートポンプ室外機1に中間ベース7を取り付ける際の作業効率も高く、組み立て費用の抑制にもなる。また、中間ベース7を密閉容器構造とせず、ヒートポンプ室外機1の前面側と後面側に中間ベースの前側面部7cと後側面部7fを設け、左右側面部は開放したので、ヒートポンプ室外機1の右側と左側から圧縮機2を取り付ける作業や冷媒配管の修正などの組み立て作業が容易にでき、圧縮機2周辺の冷媒配管の設計や工作などにも余裕ができて、ヒートポンプ室外機1の組み立て費の増加が大幅に抑制される。
また、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fの寸法を増やして圧縮機2側方を囲むような形状として騒音低減効果が大きくなる場合には、圧縮機2側方を囲むような形状にしても構わない。また、騒音の種類が、圧縮機2が原因で発生しているものより、圧縮機2と冷媒配管、ヒートポンプ室外機1の筐体1e、1f、1g、1h、1k等との共振や中間ベース7の材料、形状により決まる固有振動数よる共振が原因の場合は、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fの上端が圧縮機2の高さより上方までなくても十分な騒音低減効果がある場合があり、共振周波数と中間ベース7の質量や前側面部7cと後側面部7fの高さの調整によっては質量が軽い方が良いまたは前側面部7cと後側面部7fが低い方が良い場合は、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fの上端を圧縮機2高さより低くしても構わない。また、中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと後側面部7fの内面7g、外面7hのいずれかに吸音材9を貼り付けるだけでも十分な騒音低減効果がある場合や、騒音の原因が共振にあり固有振動数である共振周波数を避けるため、どちらか一方へ貼った方が良い場合には、どちらかに貼り付けるだけでも構わないし、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fに吸音材9が貼り付けてもなくても十分な騒音低減効果がある場合には、吸音材9が貼り付けてなくても構わない。また、騒音低減効果が足りない場合には、ヒートポンプ室外機1の筐体1e、1f内側も吸音材を貼り付ることに利用することができる。
また、中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fがヒートポンプ室外機1の前面側と後面側にある例を示したが、共振現象を避けるためや中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fの騒音の反射作用により騒音の漏れが発生するなどの騒音低減効果と機械室1bの空き空間余裕と冷媒配管や水配管の設計に余裕によっては、ヒートポンプ室外機1の右側の圧縮機2とヒートポンプ室外機の筐体の右側面部1hとの間に中間ベース7の側面部に相当するものを設けても構わない。
また、圧縮機2の上部に組み込まれた電気部品収納箱17を仕切板1d、筐体の右側面部1h等に固定せず、電気部品収納箱17と中間ベース7の上部を、ネジや勘合によって、つなぎ合わせても構わない。中間ベース7と電気部品収納箱17をつなぎ合わせることによって、中間ベース7の見かけ上の質量が増加し、振動に対する安定性が向上する。中間ベース7の前側面部7cと後側面部7fの上端が電気部品収納箱17に押さえられるので、中間ベース7としての強度や剛性も向上し、前側面部7cと後側面部7fの上端に伝わり上端が振動することも抑制される。
また、CO2冷媒を使用したヒートポンプ給湯室外機ではR410A冷媒等を使用したヒートポンプ空調室外機と比較して、冷媒圧力が高く、圧縮機2駆動中の圧縮機2内の圧縮部内の冷媒の圧力変動が大きくなるので、圧縮機2駆動中に圧縮機2に発生する振動と圧縮機2から放射される騒音は大きくなり、ヒートポンプ室外機1の騒音が大きくなるので、本発明の中間ベース7の構造を適用すると、ヒートポンプ室外機1の騒音低減に大きな効果がある。特に、給湯を行うヒートポンプ給湯室外機は、深夜電力を利用する場合が多く、深夜の騒音や振動には使用者の関心が高く、本発明の低減効果は著しく貢献する。
図4は、ヒートポンプ室外機のベースと圧縮機と脚板と第1防振マウントと中間ベースと断熱材と第2防振マウントを示すヒートポンプ室外機の要部拡大図である。
図4において、中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面する内面7dと圧縮機2に面しない外面7eと後側面部7fの圧縮機2に面する内面7gと圧縮機2に面しない外面7hの両側面部の両面に繊維材、フォーム材のような断熱材10が貼り付けられている。
ヒートポンプ空調室外機の暖房運転、ヒートポンプ給湯室外機等では圧縮機2の熱が吐出管2e内の冷媒以外に外部に漏れると損失となり、ヒートポンプ室外機1の運転効率悪化の原因になるが、中間ベース7の前側面部7cの内面7dと外面7eと後側面部7fの内面7gと外面7hの両側面部の両面に断熱材10が貼り付けられているので、圧縮機2の熱が外部に漏れる事が抑制され、ヒートポンプ室外機1の運転効率が高くなる。中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと後側面部7fの内面7g、外面7hのいずれかに断熱材10を貼り付けても十分な運転効率向上効果がある場合には、いずれかに貼り付けるだけでも構わない。
図5は、ヒートポンプ室外機のベースと圧縮機と脚板と第1防振マウントと中間ベースと制振材と第2防振マウントを示すヒートポンプ室外機の要部拡大図である。
図5において、中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面する内面7dと圧縮機2に面しない外面7eと後側面部7fの圧縮機2に面する内面7gと圧縮機2に面しない外面7hの両側面部の両面に薄いゴム板のような制振材11が貼り付けられている。
中間ベース7の材料、形状、質量により決まる固有振動数が圧縮機2の回転数の整数倍と一致する場合等に中間ベース7の振動が顕著に増加する共振現象が発生し、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音増加の原因となるが、中間ベース7の前側面部7cの内面7dと外面7eと後側面部7fの内面7gと外面7hの両側面部の両面に制振材11が貼り付けられているで、中間ベース7の振動増加を抑制でき、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音増加を抑制できる。中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと後側面部7fの内面7g、外面7hのいずれかに制振材11を貼り付けても十分な振動、騒音増加抑制効果がある場合には、いずれかに貼り付けるだけでも構わない。
図6は、ヒートポンプ室外機のベースと圧縮機と脚板と第1防振マウントと中間ベースと機能部品と第2防振マウントを示すヒートポンプ室外機の要部拡大図である。
図6において、中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面しない外面7eに冷媒回路を構成したり、制御したりする機能部品12が取り付けられている。
圧縮機2の並進振動や回転振動を低減する効果を上げる為には中間ベース7の質量を上げ、安定性を向上させる必要あるが、中間ベース7の前側面部7cの圧縮機2に面しない外面7eに機能部品12がネジ13により取り付けられているので、中間ベース7の相当質量が上がるので、圧縮機2の振動低減効果がさらに上がり、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音がさらに低減できる。また、中間ベース7本体の質量を上げる事が抑制されるので、ヒートポンプ室外機1の質量、材料費の増加が抑制できる。また、共振現象による騒音を避けるため、中間ベース7の質量相当や形状相当を変化させて、固有振動数を変えることにも有効である。中間ベース7の前側面部7cの内面7d、後側面部7fの内面7g、外面7hに機能部品12が取り付け可能なら内面7d、内面7g、外面7hのいずれに取り付けても構わないし、中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと後側面部7fの内面7g、外面7hのいずれかあるいはすべてに取り付けても構わない。また、質量を上げるためなので、中間ベース7の第1防振マウント設置面部7bに取り付けられていても構わない。また、中間ベース7に熱交換器のようなヒートポンプ室外機1の構造を構成したり、支持したりする目的の構造部品を取り付けても構わない。なお、質量増加のためならば、中間ベース7のどの位置についても構わないが、共振現象の場合は、取り付ける位置によって、固有振動数が変わるので、最も振動が小さくなる位置に、最も振動が小さくなる質量にて、部品を取り付ける。また、上記例は、機能部品12がネジ13によって取り付けられていたが、溶接や接着によって取り付けられていても構わない。
図7は、ヒートポンプ室外機の中間ベースを示す構造図である。図7(a)は、図7(c)のD−D面から中間ベース7を見た図であり、図7(b)は、図7(c)のA−A面から圧縮機2を見た図であり、図7(c)は、図7(b)のB−B面から圧縮機2を見た図であり、図7(c)は図7(a)のC−C面から中間ベース7を見た図である。
図7において、中間ベース7は圧縮機2下方の第1防振マウント設置面部7bから圧縮機2側方のヒートポンプ室外機1の前面側に面する前側面部7cにつながりL字状に折り曲げられ、さらに圧縮機2側方の前側面部7cから圧縮機2上方の前方上面部7kにつながりL字状に折り曲げられている。また、中間ベース7は圧縮機2下方の第1防振マウント設置面部7bから圧縮機2側方のヒートポンプ室外機1の後面側に面する後側面部7fにつながりL字状に折り曲げられ、さらに圧縮機2側方の後側面部7fから圧縮機2上方の後方上面部7pにつながりL字状に折り曲げられている。中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと前方上面部7kの内面7m、外面7nと後側面部7fの内面7gと外面7hと後方上面部7pの内面7q、外面7rの両側面部と両上面部の両面8箇所に吸音材9が貼り付けられている。
圧縮機2からは側部以外にも上部からも騒音が放射され、ヒートポンプ室外機1の筐体1e、1f、1g、1h、1k等で遮音または低減されてヒートポンプ室外機1外に出るが、遮音が不十分だと、ヒートポンプ室外機1の騒音増加の原因となる。特に、圧縮機2の上方には、電気部品収納箱17があり、騒音の伝達や拡散は鈍いが、電気部品収納箱17の取付け方法や共振現象などによっては騒音が増幅される場合もある。しかし、中間ベース7は前方上面部7kと後方上面部7pが圧縮機2上方に設けられているので、圧縮機2上部から放射される騒音は前方上面部7kと後方上面部7pで遮音または低減されて前方上面部7kと後方上面部7pから外に出て、その騒音は電気部品収納箱17やヒートポンプ室外機1の筐体の上面部1g等でさらに遮音または低減されてヒートポンプ室外機1の外に出るので、騒音は大きく低減する。中間ベース7の前側面部7cの内面7d、外面7eと前方上面部7kの内面7m、外面7nと後側面部7fの内面7g、外面7hと後方上面部7pの内面7q、外面7rのいずれかに吸音材9を貼り付けるだけでも十分な騒音低減効果がある場合には、どちらかに貼り付けるだけでも構わないし、中間ベース7の前側面部7c、後側面部7f、前方上面部7k、後方上面部7pに吸音材9が貼り付けてもなくても十分な騒音低減効果がある場合には、吸音材9が貼り付けてなくても構わない。
また、圧縮機2上部に組み込まれた電気部品収納箱17を仕切板1d、筐体の右側面部1h等に固定せず、中間ベース7の前方上面部7k、後方上面部7pは、電気部品収納箱17にネジや勘合によって、つなぎ合わせても構わない。中間ベース7と電気部品収納箱17をつなぎ合わせることによって、中間ベース7の質量増加、振動低減、安定性向上という効果が得られる。また、中間ベース7の前側面部7c、後側面部7fの上方が電気部品収納箱17に押さえられるので、中間ベース7としての強度や剛性も向上し、前側面部7c、後側面部7fの上方に伝わる振動も抑制される。
以上により、中間ベース7を設けたヒートポンプ室外機1は圧縮機2が放射する騒音と振動を低減するだけではなく、ヒートポンプ室外機1の筐体や冷媒配管や中間ベース自身の固有振動数などと共振して起きる振動や騒音を抑制し、断熱効果による能力の向上が図れるなど、相乗効果を発揮することも可能である。また、住宅の外壁20を背に設置されることの多いヒートポンプ室外機1では、住宅の外壁20に伝わる振動や騒音、住宅の外壁20と共振現象による振動や騒音、住宅の外壁20に反射して増幅される前面方向の騒音などに、効果を発揮する。特にCO2冷媒を使用したヒートポンプ給湯室外機は、圧縮機が発生する振動と騒音は大きく、深夜電力利用のための深夜の騒音低減には大きく貢献する。
図8は、ヒートポンプ室外機の中間ベースを示す構造図である。
図8において、中間ベース7は第1防振マウント設置面部7bと前側面部7c、後側面部7fで分割型となっており、第1防振マウント設置面部7bと前側面部7c、後側面部7fを溶接により固定されている。
圧縮機2の振動低減効果を上げる為には中間ベース7の板厚を厚くして中間ベース7の質量を上げる必要あり、遮音効果を上げる為にも中間ベース7の板厚を厚くする必要があるが、中間ベース7は板厚を厚くすると曲げ成形が困難となるが、中間ベース7は第1防振マウント設置面部7b、前側面部7c、後側面部7fで分割型構造であり、両者溶接により固定されているので、中間ベース7は成形可能であり、この中間ベース7を適用すると、ヒートポンプ室外機1の振動、騒音は大きく低減できる。また、中間ベース7が分割型構造であることにより、ヒートポンプ室外機1に中間ベース7の第1防振マウント設置面部7bと圧縮機2を設置後、前側面部7cと後側面部7fを取り付けることもできるため作業性も良く、特に質量が増した中間ベース7を取り付ける際には、効果が高い。また、第1防振マウント設置面部7b、前側面部7c、後側面部7fは複数枚に分割されていても良く、組み立て時に、第1防振マウント設置面部7b、前側面部7c、後側面部7fとして構成されることでも構わない。例えば、ヒートポンプ室外機1への圧縮機2取り付けの作業性を改善するために、ヒートポンプ室外機1の前面側に配置される前側面部7cが2分割されていて、組み立て時に2つの分割部品と第1防振マウント設置面部7bとを溶接してつなぎ合わせても構わない。また、溶接ではなく、勘合やネジによってつなぎ合わせても構わない。
以上により、容易にヒートポンプ室外機に圧縮機とともに容易に組み込むことができる中間ベースと備えた、静粛面で優れたヒートポンプ室外機を提供できる。
1a ベース
1b 機械室
1c 送風機室
1d 仕切板
1e 筐体の前面部
1f 筐体の後面部
1g 筐体の上面部
1h 筐体の右側面部
1k 筐体の左側面部
1p サービスパネル
2 圧縮機
2a 本体
2b 脚板
2c 第1防振マウント取り付け穴
2d 吸入管
2e 吐出管
2f 吸入マフラ
6 第1防振マウント
7 中間ベース
7a 第2防振マウント取り付け穴
7b 第1防振マウント設置面部
7c 中間ベースの前側面部
7d 中間ベースの前側面部の内面
7e 中間ベースの前側面部の外面
7f 中間ベースの後側面部
7g 中間ベースの後側面部の内面
7h 中間ベースの後側面部の外面
7k 中間ベースの前方上面部
7m 中間ベースの前方上面部の内面
7n 中間ベースの前方上面部の外面
7p 中間ベースの後方上面部
7q 中間ベースの後方上面部の内面
7r 中間ベースの後方上面部の外面
8 第2防振マウント
9 吸音材
10 断熱材
11 制振材
12 機能部品
13 ネジ
14 送風機
15 空気冷媒熱交換器
16 水冷媒熱交換器
17 電気部品収納箱
20 住宅外壁
Claims (9)
- 仕切板により機械室と送風機室とに仕切られた室外機筐体と、前記送風機室内に設けられ前記室外機筐体の後面から吸い込み前面に吐き出す送風機と、前記送風機室内に設けられ前記送風機から吸い込んだ空気と熱交換する空気熱交換器と、前記機械室内に設けられ前記空気熱交換器に冷媒配管にて接続された圧縮機と、前記圧縮機の脚板に取り付けられ第1防振マウントを介して前記圧縮機を支持する中間ベースの第1防振マウント設置面部と、前記圧縮機と前記室外機筐体の前面部との間に併設する前記第1防振マウント設置面部とつながった前記中間ベースの前側面部と、前記圧縮機と前記室外機筐体の後面部との間に併設する前記第1防振マウント設置面部とつながった前記中間ベースの後側面部と、前記第1防振マウント設置面部と前記第1防振マウント設置面部下方の前記室外機筐体の底部を構成する室外機ベースとの間に設けられ前記室外機ベース上で前記第1防振マウント設置面部を支持する第2防振マウントと、を備え、前記中間ベースは前記室外機筐体の側面部側に開放部を有し、前記開放部から前記中間ベースの外へ前記圧縮機と前記空気熱交換器とを接続する前記冷媒配管を取り出すようにしたことを特徴とするヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースの前記前側面部の上端と前記後側面部の上端が前記圧縮機の高さより上方まであることを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースが前記前側面部から前記圧縮機の上方を覆うようにつながった中間ベース前方上面部および前記後側面部から前記圧縮機の上方を覆うようにつながった中間ベース後方上面部の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースの前記前側面部及び前記後側面部の前記圧縮機に面する内面と前記圧縮機に面しない外面とのどちらか、あるいは両面に吸音効果を有する材料または断熱効果を有する材料または制振効果を有する材料が貼り付けられたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースに前記室外機を制御する機能部品が取り付けられたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースの前記第1防振マウント設置面部と前記前側面部と前記後側面部が一体型構造であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のヒートポンプ室外機。
- 前記中間ベースの前記第1防振マウント設置面部と前記前側面部と前記後側面部が分割型構造であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のヒートポンプ室外機。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のヒートポンプ室外機を室内を空調する室内機と接続し、前記圧縮機が圧縮した冷媒を前記室内機との間で循環させる冷媒回路を備えたことを特徴とする空調機。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のヒートポンプ室外機を外部の貯湯装置と接続し、前記ヒートポンプ室外機に設けられた水冷媒熱交換器が加熱する湯を前記貯湯装置に設けられた貯湯タンクに供給する給湯回路を備えたことを特徴とする給湯機。
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