JP5773973B2

JP5773973B2 - 空気調和装置の室外機

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Publication number: JP5773973B2
Application number: JP2012273040A
Authority: JP
Inventors: 淳一岡崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN203671789U; JP2014119149A

Description

本発明は、空気調和装置の室外機に関し、特に圧縮機の吐出配管の形状に関するものである。

従来の空気調和装置の室外機には、圧縮機から吐出される高温・高圧冷媒を吐出させるのに利用される吐出配管の形状を予め設定された形状に形成し、圧縮機の振動を低減するようにしているものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の技術は、圧縮機に発生する上下方向（Ｚ方向）の振動を低減するように、水平面に対して傾斜するような形状の配管を圧縮機に接続しているものである。

特開２００５−１２１３４７号公報（たとえば、図１参照）

圧縮機は冷媒を圧縮させるため、圧縮機内部にあるシリンダがＸ、Ｙ平面上にて回転している。この作用により冷媒が圧縮される。しかし、このシリンダは真円に回転しているのではなく、中心がズレて回転しているため振動が発生することとなるが、その際の振動の方向としてはＸ、Ｙ軸方向の振動が支配的である。そのため、Ｘ、Ｙ方向の振動を吸収、分散、低減することが出来ないと、その分、配管が破損しやすくなり、空気調和装置の室外機の信頼性を向上させることができなくなる可能性がある。

特許文献１に記載の技術は、上下方向の振動に対して振動の低減をすることができるものであるが、水平方向（Ｘ−Ｙ平面の方向）の振動に対する振動を低減することを考慮したものではなかった。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、水平方向の振動を低減することを考慮していない分、圧縮機の振動が吐出配管などに伝達されて各種配管が破損を起こし、空気調和装置の室外機の信頼性が損なわれてしまうという問題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、水平方向の振動を低減することで信頼性を向上させることを実現する空気調和装置の室外機を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置の室外機は、圧縮機が搭載された空気調和装置の室外機であって、圧縮機に吸入側に接続される吸入配管を有し、圧縮機の上部には、当該圧縮機で圧縮した冷媒を吐出する吐出配管が接続されており、吐出配管は、圧縮機の上側に延出する立ち上がり部と、立ち上がり部から水平方向に延出する水平部と、水平部から圧縮機の側方である所定の高さ位置まで下側に延出する下降部と、吐出配管及び吸入配管の上側から吐出配管及び吸入配管を投影視したときにおいて、立ち上がり部の配管の径方向における中心と吸入配管の配管の径方向における中心とを結ぶ線にほぼ平行又は平行となるように、下降部から折り返されるように延出するターン部とを有し、水平部は、曲げ形成されている部分を有しているものである。

本発明に係る空気調和装置の室外機によれば、上記構成を有しているため、水平方向の振動を低減することができ、空気調和装置の室外機の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外機を有する空気調和装置の概要構成例図である。本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外機の圧縮機を有する冷媒回路構成例などの説明図である。本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外機の圧縮機及びその近傍の説明図である。本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室外機の圧縮機及びその近傍を側面側から見た図である。水平部のくの字状部の角度及びターン部の延出方向の説明図である。下降部の長さの説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態．
図１は、実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０を有する空気調和装置１００の概要構成例図である。図２は、本実施の形態に係る空気調和装置の室外機の圧縮機１１を有する冷媒回路構成例の説明図である。
本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、圧縮機１１の吐出側の配管の形状に改良が加えられたものであり、信頼性を向上させることができる。

図１に示すように、空気調和装置１００は、熱源側である室外機１０と、利用側である室内機１４とを有し、これらが連結配管１６で接続されているものである。
また、図２に示すように空気調和装置１００の冷媒回路Ａは、たとえば、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１１と、冷媒の流れを切り替える四方弁１１３と、圧縮機１１から供給された冷媒を凝縮させる室外熱交換器１２と、室外熱交換器１２から流出した冷媒を減圧させる絞り装置１３と、絞り装置１３から供給される冷媒を蒸発させる室内熱交換器１５と、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ１１２Ｂとが接続されて構成されている。
なお、室外機１０は圧縮機１１及び室外熱交換器１２が搭載されており、室内機１４は室内熱交換器１５が搭載される。絞り装置１３については、室外機１０に設けられている場合を例に図示しているがそれに限定されるものではなく、室外機１０外でもよい。また、四方弁１１３の作用により、冷媒の流れを切り替えることで、室内熱交換器１５の機能と室外熱交換器１２の機能とが入れ替わる。

（圧縮機１１）
圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、その吐出側に吐出配管１１１が接続されており、吐出配管１１１を介して四方弁１１３に接続されている。また、圧縮機１１は、その吸入側に吸入配管１１２及び余剰冷媒を貯留するアキュムレータ１１２Ｂが接続されており、吸入配管１１２及びアキュムレータ１１２Ｂを介して四方弁１１３に接続されている。
圧縮機１１は、たとえば室外機１０の機械室内に配置される。圧縮機１１は、冷媒を圧縮して高温・高圧の冷媒とするものであり、インバータで駆動され、利用側の要求する負荷状況に応じて運転が制御される。
なお、圧縮機１１の詳細な構成については、後段の図２〜図５で詳しく説明する。

（四方弁１１３）
四方弁１１３は、たとえば、冷房運転時と暖房運転時における冷媒の流れを切り替えるものである。四方弁１１３は、冷房運転時において、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１２とを接続するとともに、室内熱交換器１５と圧縮機１１の吸入側とを接続するものである。また、四方弁１１３は、暖房運転時において、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器１５とを接続するとともに、室外熱交換器１２と圧縮機１１の吸入側とを接続するものである。
なお、四方弁１１３は、室外熱交換器１２に接続されるＲＥ配管１１４に接続されている。また、四方弁１１３は、連結配管１６を介して室内熱交換器１５に接続されるＲＣ配管１１５に接続されている。

（室外熱交換器１２）
室外熱交換器１２は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能するものである。室外熱交換器１２は、一方が四方弁１１３に接続され、他方が絞り装置１３に接続されている。室外熱交換器１２は、たとえば、複数並列に配列されたフィンに、冷媒が流れるチューブが接続されて構成されるフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。なお、室外熱交換器１２には、室外熱交換器１２に空気を供給する送風ファン１２Ａが付設されている。

（絞り装置１３）
絞り装置１３は、冷媒を減圧させるものである。絞り装置１３は、一方が室外熱交換器１２に接続され、他方が室内熱交換器１５に接続されている。絞り装置１３は、たとえば、開度が可変に制御可能な、電子式膨張弁などで構成するとよい。

（室内熱交換器１５）
室内熱交換器１５は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能するものである。室内熱交換器１５は、一方が四方弁１１３に接続され、他方が絞り装置１３に接続されている。室内熱交換器１５も、室外熱交換器１２と同様に、たとえばフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。なお、室内熱交換器１５には、室内熱交換器１５に空気を供給する図示省略の送風ファンが付設されている。

（アキュムレータ１１２Ｂ）
アキュムレータ１１２Ｂは、ガス冷媒を圧縮機１１に供給させ、液冷媒を貯留することができるものである。アキュムレータ１１２Ｂは、一方が吸入配管１１２を介して圧縮機１１に接続され、他方が接続配管１１２Ａを介して四方弁１１３に接続されているものである。

（圧縮機１１及びその近傍の詳細説明）
図３は、実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０の圧縮機１１及びその近傍の説明図である。図４は、実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０の圧縮機１１及びその近傍を側面側から見た図である。図５は、水平部１１１Ｂのくの字状部１２０の角度及びターン部１１１Ｄの延出方向の説明図である。図６は、下降部１１１Ｃの長さの説明図である。なお、図３（ａ）は、圧縮機１１及びその近傍を上面側から見た図であり、図３（ｂ）は、吸入配管１１２及びその近傍を側面側からみた図である。また、図６では、吸入配管１１２及び接続配管１１２Ａの図示は省略している。図３〜図６を参照して、圧縮機１１及びその近傍の構成について詳しく説明する。

まず、圧縮機１１の吐出配管１１１及び吸入配管１１２などについて説明する。
圧縮機１１の吐出配管１１１は、「圧縮機１１内に連通するように圧縮機１１の上部に接続され、圧縮機１１の上側に延出する立ち上がり部１１１Ａ」と、「立ち上がり部１１１Ａから水平方向に延出する水平部１１１Ｂ」と、「水平部１１１Ｂから圧縮機１１の側方である所定の高さ位置まで下側に延出する下降部１１１Ｃ」と、「下降部１１１Ｃから折り返されるように延出するターン部１１１Ｄ」とを有している。また、圧縮機１１の吐出配管１１１の冷媒流れ下流側には、「冷媒音を抑制するマフラー１１１Ｅ」と、「マフラー１１１Ｅと四方弁１１３とを接続する接続配管１１１Ｆ」とが設けられている。

圧縮機１１の吸入配管１１２は、圧縮機１１内に連通するように圧縮機１１の側面に接続されている配管である。また、吸入配管１１２の冷媒流れ上流側には、アキュムレータ１１２Ｂ及び四方弁１１３に接続される接続配管１１２Ａが設けられている。

立ち上がり部１１１Ａは、圧縮機１１の上部の略中央部に接続され、この接続位置から圧縮機１１の上側に延出した後に曲げられて、水平部１１１Ｂに接続されている。
水平部１１１Ｂは、水平方向に延出するように設けられ、くの字状に曲げられて形成されたくの字状部１２０を有しているものである。なお、図５に示すように、くの字状部１２０の角度は、たとえば、１１０度〜１５０度の範囲に設定するとよい。これにより、圧縮機１１の振動がくの字状部１２０に伝達されると、くの字状部１２０の頂点部分の角度が変化することで水平部１１１Ｂが振動を低減させるクッションとして機能し、圧縮機１１の振動の低減効果などを向上させることができる。
また、図３に示すように、水平部１１１Ｂは、くの字状部１２０の頂点部分の水平面上の位置が、たとえば圧縮機１１の側面位置と一致するように曲げられているとよい。これにより、くの字状部１２０における振動低減効果などをさらに向上させることができる。

下降部１１１Ｃは、水平部１１１Ｂに接続されている端部側が曲げられ、この曲げられた位置から鉛直下方に延出しているものである。下降部１１１Ｃのうちのターン部１１１Ｄに接続されている端部側は、圧縮機１１の側面に対向している。なお、下降部１１１Ｃの長さは、図６に示すように、たとえば１００ｍｍ以上とするとよい。

ターン部１１１Ｄは、下降部１１１Ｃから折り返されて水平方向に延出した後に、上側に延出してマフラー１１１Ｅに接続されているものである。すなわち、ターン部１１１Ｄは、下降部１１１Ｃとターン部１１１Ｄとの接続位置で折り返された後に、水平方向に延出し、その後、上側に折り返されて構成されるＵ字状部１２１を有しているものである。
なお、ターン部１１１Ｄは、折り返し部分において曲がった形状を有するＵ字状部１２１に限定されるものではなく、折り返し部分において角ばっていてもよい。
なお、ターン部１１１Ｄは、図５に示すように、吐出配管１１１及び吸入配管１１２の上側から吐出配管１１１及び吸入配管１１２を投影視したときにおいて、「ターン部１１１Ｄの配管の径の中心線（図５のＰ１参照）」と、「立ち上がり部１１１Ａの配管の径の中心と吸入配管１１２の配管の径の中心（後述の吸入配管１１２の鉛直部の径の中心）とを結ぶ線（図５のＰ２参照）」とが、平行になるように設けられているものである。ここで、ターン部１１１Ｄは、Ｐ１に示す線と、Ｐ２に示す線とが完全に平行になるように設けられていなくてもよく、たとえば、Ｐ１に示す線の延長線とＰ２に示す線の延長線との交わる部分の角度が５度以下であればよい。
これにより、ターン部１１１Ｄにおける振動低減効果などを向上させることができる。なお、ここで、中心とは、配管の高さ方向における中間部分である中心を指すのではなく、配管の径方向における中心を指している。

マフラー１１１Ｅは、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力の脈動に伴う音を抑制するものである。マフラー１１１Ｅは、下端側がターン部１１１Ｄに接続され、上端側が接続配管１１１Ｆに接続されているものである。なお、マフラー１１１Ｅは、鉛直方向に略平行となるように設けられている。
接続配管１１１Ｆは、マフラー１１１Ｅと四方弁１１３とを接続する配管である。接続配管１１１Ｆは、一方側がマフラー１１１Ｅの上端側に接続され、他端側が四方弁１１３の４つの接続部のうちの１つの接続部に接続されている。
接続配管１１１Ｆは、マフラー１１１Ｅの上端側から上側に延出した後に、水平方向と略平行であって吸入配管１１２側に延出する。なお、接続配管１１１Ｆのこの水平方向と略平行な部分については、圧縮機１１の上面位置よりも高い。そして、接続配管１１１Ｆは、吸入配管１１２側に延出した後に、四方弁１１３よりも上側に来るように上側に延出し、逆Ｕ字状に曲げられた後に四方弁１１３に接続される。接続配管１１１Ｆの形状は、これに限定されるものではないが、このような形状をしていると、水平部１１１Ｂのくの字状部１２０及びターン部１１１Ｄによる振動低減効果などをより向上させることができる。

吸入配管１１２は、たとえば、略Ｌ字状の配管であり、鉛直方向に略垂直な鉛直部と、鉛直部から水平面に平行な水平部を有する配管である。なお、図３（ａ）及び図５では、吸入配管１１２のうちの水平部の一部が見えている。図３（ｂ）に示すように、鉛直部は、一方側がアキュムレータ１１２Ｂの下端側に接続され、他方側が水平部のうち圧縮機１１に接続されていない側に接続されている。また、図３（ｂ）及び図５に示すように、水平部は一方が鉛直部に接続され、他方が圧縮機１１の側面に接続されるものである。
接続配管１１２Ａは、一方側が四方弁１１３に接続され、他方側がアキュムレータ１１２Ｂに接続されているものである。すなわち、接続配管１１２Ａは、一方側が四方弁１１３のうちの４つの接続部のうちの１つと、アキュムレータ１１２Ｂの上端側に接続されているものである。

接続配管１１２Ａは、図３及び図４に示すように、四方弁１１３の下側の接続部から、クランク状に曲げられて下側に延出している。そして、接続配管１１２Ａは、下側に延出していき下端に至ると、接続配管１１２Ａ及び吸入配管１１２を上面側から見たとき（図３参照）、吸入配管１１２を迂回するようにくの字に曲げられながら上側に延出する。接続配管１１２Ａは、吸入配管１１２を迂回するようにくの字に曲げられた後に、Ｌ字状に曲げられて鉛直上側に延出する。そして、接続配管１１２Ａは、鉛直上側に延出し、逆Ｕ字状に曲げられた後にアキュムレータ１１２Ｂの上端側に接続される。接続配管１１２Ａの形状は、これに限定されるものではないが、このような形状をしていると、水平部１１１Ｂのくの字状部１２０及びターン部１１１Ｄによる振動の低減効果をより向上させることができる。

次に、四方弁１１３について説明する。
四方弁１１３は、図３〜図６に示すように、高さ位置が圧縮機１１の上側であって、Ｘ−Ｙ平面で見たとき、圧縮機１１よりも＋Ｙ方向よりに設けられているものである。四方弁１１３は、上側の接続部が接続配管１１１Ｆに接続され、下側の接続部が接続配管１１２Ａに接続され、残り２つの接続部がＲＥ配管１１４及びＲＣ配管１１５（図２参照）に接続されているものである。

次に、ＲＥ配管１１４及びＲＣ配管１１５について説明する。
ＲＥ配管１１４は、四方弁１１３の下側の接続部より下降するように延出し、この下降している部分の先端からＬの字状にＸ軸の右方向へ曲がっているものである。ＲＥ配管１１４は、連結配管１６を介して室内熱交換器１５に接続される（図２参照）。
ＲＣ配管１１５は、四方弁１１３の下側の接続部より下降するように延出し、この下降している部分の先端からレの字状にＹ軸奥側へ曲げられているものである。ＲＣ配管１１５は、室外熱交換器１２に接続される（図２参照）。

［本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０の有する効果］
本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１が水平部１１１Ｂ及びターン部１１１Ｄを有しているため、Ｘ、Ｙ方向の配管振動及び応力を吸収、分散し、室外機１０の配管全体の信頼性を向上させることができ、ひいては、空気調和装置１００の信頼性を向上させることができる。これについて以下に詳しく説明する。

本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１の水平部１１１Ｂのくの字状部１２０を有するため、吐出配管１１１を介して伝達するＸ、Ｙ方向の圧縮機１１の振動によって、水平部１１１Ｂがくの字状に揺動する。すなわち、圧縮機１１の振動がくの字状部１２０に伝達されると、くの字状部１２０の頂点部分の角度が変化することで水平部１１１Ｂが振動を低減させるクッションとして機能し、圧縮機１１の振動が吸収、分散され、全体の振動が小さくなる。
また、このくの字状部１２０だけで吸収しきれなかった振動は、吐出配管１１１を介して四方弁１１３まで伝達しようとする。しかし、本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１のターン部１１１Ｄを有するため、四方弁１１３に向かう振動がターン部１１Ｄが揺動することで減衰され、更なる振動吸収及び分散効果を発揮することができる。

すなわち、本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１を有するため、Ｘ、Ｙ方向の配管強度を増強させることができ、空気調和装置１００の室外機１０の配管における振動を大幅に低減させることができる。すなわち、振動の累積による疲労による配管折損を抑制することができる。
また、本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、配管における振動を低減させることができる分、空気調和装置１００の全体の振動を抑制させることができ、空気調和装置１００全体の配管折損を抑制することができる。

実験的に得たデータによれば、吐出配管の水平部１１１Ｂにくの字の部分がなく、直線で繋がれている場合には、吐出配管にかかる応力は約１．６［ｋｇｆ／ｍｍ^２］である。
一方、本実施の形態に係る圧縮機１１のように、吐出配管１１１の水平部１１１Ｂにくの字の部分を有する場合には、吐出配管１１１にかかる応力は約１．０［ｋｇｆ／ｍｍ^２］である。すなわち、吐出配管１１１にかかる応力が、約４割程度改善されることがわかる。
したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１にかかる応力が低減できる分、吐出配管１１１の破損などを抑制でき、圧縮機１１の信頼性を向上させることができる。

また、実験的に得たデータによれば、吐出配管の水平部にくの字の部分がなく、直線で繋がれている場合には、室外機１０に伝達する力は約０．５９［ｍ／ｓ^２］である。
一方、本実施の形態に係る圧縮機１１のように、吐出配管１１１の水平部１１１Ｂにくの字の部分を有する場合に吐出配管１１１にかかる力は、約０．４３［ｍ／ｓ^２］である。すなわち、室外機１０に伝達する力は、約３割程度改善されることがわかる。
したがって、本実施の形態に係る空気調和装置１００の室外機１０は、吐出配管１１１にかかる力が低減できる分、吐出配管１１１を介して室外機１０に伝達される力も低減できる。このように、吐出配管１１１にかかる力が低減する分、吐出配管１１１の破損などを抑制できるとともに室外機１０にかかる力が低減し、室外機１０の信頼性を向上させることができる。

１０室外機、１１圧縮機、１１Ｄターン部、１２室外熱交換器、１２Ａ送風ファン、１３絞り装置、１４室内機、１５室内熱交換器、１６連結配管、１００空気調和装置、１１１吐出配管、１１１Ａ立ち上がり部、１１１Ｂ水平部、１１１Ｃ下降部、１１１Ｄターン部、１１１Ｅマフラー、１１１Ｆ接続配管、１１２吸入配管、１１２Ａ接続配管、１１２Ｂアキュムレータ、１１３四方弁、１１４ＲＥ配管、１１５ＲＣ配管、１２０くの字状部、１２１Ｕ字状部、Ａ冷媒回路。

Claims

圧縮機が搭載された空気調和装置の室外機であって、
前記圧縮機に吸入側に接続される吸入配管を有し、
前記圧縮機の上部には、
当該圧縮機で圧縮した冷媒を吐出する吐出配管が接続されており、
前記吐出配管は、
前記圧縮機の上側に延出する立ち上がり部と、
前記立ち上がり部から水平方向に延出する水平部と、
前記水平部から前記圧縮機の側方である所定の高さ位置まで下側に延出する下降部と、
前記吐出配管及び前記吸入配管の上側から前記吐出配管及び前記吸入配管を投影視したときにおいて、前記立ち上がり部の配管の径方向における中心と前記吸入配管の配管の径方向における中心とを結ぶ線にほぼ平行又は平行となるように、前記下降部から折り返されるように延出するターン部とを有し、
前記水平部は、
曲げ形成されている部分を有している
ことを特徴とする空気調和装置の室外機。
前記曲げ形成されている部分は、
１１０度〜１５０度の範囲で折り曲げられている
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の室外機。