JP6567062B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関し、特に圧力容器を有する空気調和機の室外機に関する。

従来、送風ファンと、熱交換器と、圧縮機と、圧力容器と、を備えた空気調和機の室外機があった。近年、空気調和機の室外機においては、省スペースの据付条件での施工が可能であり、且つ消費電力を抑えた高性能の設計が進んでいる。特に、室外機の筺体を小容積化することは、密集型住宅設計において特に有効であり、大型の室外機と同様の能力及び消費電力を維持あるいは改善しつつ、筺体を小容積化したことによる据付性及び施工性の改善が求められている。

ところで、室外機の筐体の内部には、熱交換器及び送風機が設けられる送風機室と、圧縮機、圧力容器、減圧弁及びこれらを接続する配管が設けられる機械室と、が形成されている。筐体を小容積化するためには、例えば、送風機室を小さくすることも考えられるが、送風機室を小さくすると熱交換量が小さくなる。以下に、筐体を小容積化するために機械室を小さくすることを考える。

機械室に設けられる圧縮機は、軸回転することで圧縮室を縮小及び拡大することができる機構となっていることが一般的であり、そのため、回転数によらずトルク及び振動を発生させる要因となる。ここで、圧縮機は吸入配管を介して圧力容器と接続されており、圧力容器は底板に固定されている。このため、圧縮機のトルク及び振動は、吸入配管及び圧力容器を介して底板に伝達される。したがって、騒音が発生しやすい。

そこで従来、圧力容器（アキュムレータ）の支持機構がベースと直接的に接触することを抑制する緩衝材を備えた空気調和機の室外機があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の空気調和機の室外機は、圧縮機から接続された吸入配管を通して伝達するトルク及び振動が圧力容器を固定する底板に直接的に伝達することを抑制する。

特開２０１０−８４９６５号公報

発明が解決しょうとする課題

しかしながら、特許文献１に記載の空気調和機の室外機においては、圧力容器が緩衝材のみによって支持されていることから、圧力容器は振動しやすい。このため、応力負荷が吸入配管に付与されやすく、吸入配管は、低周波且つ高い外力となる輸送時において、振動の影響を受けやすく、金属疲労破壊しやすいという課題があった。

本発明は、上述した課題を背景としてなされたものであって、従来よりも騒音を発生させないで、従来よりも機器の信頼性を向上する空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

本発明に係る空気調和機の室外機は、底板を有する筐体と、筐体の内部に設けられた圧縮機と、筐体の内部に設けられた圧力容器と、圧縮機と圧力容器とを接続する吸入配管と、圧力容器と底板との間に設けられた緩衝材と、圧力容器が取り付けられる取付部材と、圧力容器の側面に取り付けられた第１係合部材と、取付部材に設けられ、垂直断面視したときに点接触で第１係合部材と係合する第２係合部材と、を備え、第１係合部材は、圧力容器の側面から離れた位置に配置されて、圧力容器の側面との間に開放空間を形成する圧力容器側係合部位を有し、第２係合部材は、開放空間の位置であって、取付部材の内壁から水平方向に予め定められた距離だけ離れた位置に配置された筐体側係合部位を有するものである。

発明の効果

本発明によれば、圧力容器と底板との間に緩衝材が設けられているため、圧縮機において発生したトルク及び振動が、吸入配管及び圧力容器を介して底板に伝わる可能性を低減できるため、従来よりも騒音を発生させることがない。また、圧力容器の側面には第１係合部材が取り付けられ、取付部材は、第１係合部材と係合する第２係合部材を有するため、従来よりも圧力容器の変位が抑制され、従来よりも吸入配管への応力負荷が抑制される。したがって、従来よりも機器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１に係る空気調和機の室外機１００の冷媒回路の一例である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の風路拡大前後におけるｐ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の風路拡大前後における筐体１０の内部の横断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の機械室３０に設けられる部材を示す図である。 図４の平面図である。 図４の部分拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７が底板１２に取り付けられた状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７と取付部材１７と底板１２との位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の取付部材１７と底板１２との位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとが係合する状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａが設けられた場合における吸入配管８に発生する応力を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａが設けられた場合における底板１２への伝達加速度を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７の側面図である。

以下、本発明の空気調和機の室外機について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の冷媒回路の一例である。なお、図１における実線矢印は暖房運転時における冷媒の流れを示しており、図１における破線矢印は冷房運転時における冷媒の流れを示している。図１に示されるように、室外機１００は、熱交換器１と、室外機ファン２と、室外機ファンモータ３と、圧縮機４と、四方弁５と、減圧電磁弁６と、圧力容器７と、液管側バルブ９ａと、ガス管側バルブ９ｂと、それら構成部品を接続する配管と、筐体１０（図３）と、を備える。

熱交換器１は、冷房運転時において凝縮器として機能し、暖房運転時において蒸発器として機能する熱交換器である。圧縮機４は、導入された冷媒を高温高圧の冷媒として吐出するものである。四方弁５は、冷媒の流れを切り替える切替手段である。圧力容器７（アキュムレータ）は、余剰の冷媒又は冷凍機油を保持する容器である。

筐体１０の内部は、送風機室２０と機械室３０とに区画形成されている。送風機室２０には、熱交換器１と、室外機ファン２と、室外機ファンモータ３と、が設けられている。機械室３０には、圧縮機４と、四方弁５と、減圧電磁弁６と、圧力容器７と、液管側バルブ９ａと、ガス管側バルブ９ｂと、それら構成部品を接続する配管と、が設けられている。

図２は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の風路拡大前後におけるｐ−ｈ線図である。図２においては、「風路拡大前」におけるｐ−ｈ線図を点線で示し、「風路拡大後」におけるｐ−ｈ線図を実線で示している。

図２に示されるように、熱交換器１の熱交換量が増大するに伴い、能力が相対的に増大するとともに、圧力差が低減され、圧縮機４の仕事量が減少し、消費電力が減少する。なお、室外機１００の総容積を維持しつつ、このような効果を得るためには、相対的に機械室３０の空間を小さくすることが求められる。送風機室２０の空間を拡大して機械室３０の空間を小さくした概略図を図３に示す。

図３は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の風路拡大前後における筐体１０の内部の横断面を示す概略図である。図３においては、「風路拡大前」における筐体１０の内部の平面図を紙面上方に示し、「風路拡大後」における筐体１０の内部の平面図を紙面下方に示している。

図３に示されるように、「風路拡大後」における筐体１０の内部の平面図は、「風路拡大前」における筐体１０の内部の平面図と比較して、送風機室２０の空間が相対的に大きく、機械室３０の空間が相対的に小さくなっている。なお、「風路拡大後」における筐体１０の内部の容積は、「風路拡大前」における筐体１０の内部の容積と同一である。

ここで、図３の「風路拡大後」のように筐体１０の内部を構成すると、図３の「風路拡大前」のように筐体１０の内部を構成した場合と比較して、機械室３０に設けられる部品として大きな容量を要求される圧縮機４及び圧力容器７の配置箇所は限定され、また、圧縮機４と圧力容器７とを接続する吸入配管８の配置箇所についても限定される。

また、図３の「風路拡大後」のように筐体１０の内部を構成すると、「風路拡大前」のように筐体１０の内部を構成した場合と比較して、圧縮機４と圧力容器７との距離が近いため、圧縮機４で生じた振動が吸入配管８を介して圧力容器７に大きく伝達されやすくなり、吸入配管８の配置スペースも限定されるため、配管長さ延長や形状変更による応答伝達減衰効果も少なくなる。応答伝達減衰効果を得るために、吸入配管８の外径を小さくすることも考えられるが、吸入配管８の内部の冷媒流路の圧力損失を増大させて性能悪化を引き起こす可能性があるため、送風機室２０を拡大させることで得られる性能改善効果が目減りする。

このように、図３の「風路拡大後」のように筐体１０の内部を構成しようとすれば、図３の「風路拡大前」のように筐体１０の内部を構成した場合と比較して、圧縮機４からの駆動トルク及び振動が、圧力容器７に伝達しやすくなるため、圧縮機４からの駆動トルク及び振動が、圧力容器７が設置される底板１２に伝達しやすくなる。このため、低周波騒音が伝播することで騒音が悪化する場合がある。したがって、本実施の形態１においては、騒音が悪化する場合を考慮して図４〜図６のように圧力容器７を構成している。

図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の機械室３０に設けられる部材を示す図である。図５は図４の平面図である。図６は図４の部分拡大図である。図７は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７が底板１２に取り付けられた状態を示す図である。

図４，図５に示されるように、吸入配管８は、圧縮機４及び圧力容器７に接続されている。図６に示されるように、圧力容器７の下部には固定板金１３及び緩衝材１４が設けられている。また、圧力容器７の側面には第１係合部材７ａが取り付けられている。

固定板金１３は、例えば、平面視において各辺が略同一の三角形状となるように構成されている。固定板金１３の各辺には緩衝材１４を設けるための貫通部（図示省略）が設けられている。貫通部は、固定板金１３の厚み方向にネジ等の固定手段（図示省略）が貫通するように設けられた開口部であり、例えば３つ設けられている。なお、貫通部の具体的な個数は、これに限定されるものでなく、緩衝材１４を設ける個数以上設けられていればよい。

緩衝材１４は、圧縮機４において発生した振動をなるべく底板１２に伝達しないようにするための部材であり、例えば、圧力容器７と底板１２との間に３つ設けられている。緩衝材１４は、圧力容器７が筐体１０の内部に設けられた状態で底板１２に接するように位置している。これにより、従来よりも金属疲労を低減することができる。

第１係合部材７ａは、圧力容器７が併進変位を抑制するための部材であり、例えば、圧力容器７の上下方向の中心よりも上方であって圧力容器７の上端よりも下方において圧力容器７に取り付けられている。第１係合部材７ａは、圧力容器７の外壁から第１基準距離だけ離れた位置に設けられる圧力容器側係合部位７ａ１を有する。圧力容器側係合部位７ａ１と圧力容器７の外壁との間には、少なくとも開放空間７ａ２が設けられている。

ここで、固定板金１３と底板１２との間に緩衝材１４を設けない場合には、圧縮機４が振動した場合に吸入配管８は応力負荷を受けやすく金属疲労による折損を生じやすい。特に輸送環境に代表される高外力かつ低周波の振動に対しては、圧縮機４及び圧力容器７の振動が発生しやすく、吸入配管８の金属疲労が生じやすい。これに対して、固定板金１３と底板１２との間に緩衝材１４を設けることで、圧縮機４において発生した振動が固定板金１３に伝達されても、緩衝材１４が当該振動を吸収して底板１２に至ることを抑制できる。

図７は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７が底板１２に取り付けられた状態を示す図である。図７に示されるように、固定板金１３は底板１２と当接しないように底板１２よりも上方に位置し、緩衝材１４は底板１２に載置されている。このように固定板金１３及び緩衝材１４を設けることで、固定板金１３に伝達された振動は緩衝材１４を介して底板１２に伝達される。このため、固定板金１３に伝達された振動は直接底板１２に伝達されることはなく、緩衝材１４を設けない場合と比較して、底板１２に伝達される振動を軽減することができる。

圧力容器７が緩衝材１４を介して底板１２に取り付けられる場合には、圧力容器７が緩衝材１４を介さないで底板１２に取り付けられる場合と比較して、圧力容器７が不安定となるため、輸送条件や低回転数の圧縮機振動などの低周波数振動に対して大きな変位を持ちやすい構造となってしまう。このため、圧力容器７自体の変位が発生した場合は前述したように吸入配管８の応力負荷サイクルによる金属疲労破壊を生じる可能性がある。

図８は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７と取付部材１７と底板１２との位置関係を示す図である。図９は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の取付部材１７と底板１２との位置関係を示す図である。図１０は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとが係合する状態を示す図である。

図８に示されるように、圧力容器７の側方には取付部材１７及び配管接続バルブ１８が設けられている。取付部材１７は、例えば、筐体１０の右側面を構成する右側面パネル（図示省略）側に設けられている。取付部材１７は、配管接続バルブ１８を支持する支持板である。配管接続バルブ１８は、筐体１０の内部の各種配管を接続する部材である。

図９に示されるように、取付部材１７は底板１２に取り付けられている。取付部材１７を底板１２に取り付ける手段は、例えば、ネジ止め等の周知の固定手段を採用することができる。

図１０に示されるように、取付部材１７には第２係合部材１７ａが設けられている。第２係合部材１７ａは、第１係合部材７ａと係合可能に構成されている部材である。第２係合部材１７ａは、取付部材１７の内壁から第２基準距離だけ離れた位置において下方に突出する筐体側係合部位１７ａ１を有する。

以下に、本実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００における圧力容器７を筐体１０に取り付ける動作について説明する。まず、第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとが対向するように、筐体１０の内部に圧力容器７及び取付部材１７を設ける。そして、第２係合部材１７ａが開放空間７ａ２の内部に位置するように第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとを係合させる。これにより、圧縮機４において発生した振動が圧力容器７に伝達されて圧力容器７が振動した場合においても、圧力容器７の併進変位は抑制される。

このように、圧力容器７の併進変位が抑制されると、吸入配管８への応力負荷が軽減され、吸入配管８が金属疲労で折損する可能性を低減することができる。また、圧力容器７は、点接触で取付部材１７に固定されており、取付部材１７に対して完全に固定されていない。このため、圧縮機４が加振されて生じる振動が取付部材１７に伝達しにくくなる。したがって、圧力容器７の下部において騒音を低減する効果を損なわないで圧力容器７の振動を抑制することができる。

さらに、第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとが係合して圧力容器７は取付部材１７に取り付けられるため、予め圧力容器７の振動による板金接触を回避することができ、機械室３０のスペースを最大限に生かして機械室３０に圧力容器７を設けることができる。

図１１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａが設けられた場合における吸入配管８に発生する応力を示す図である。図１２は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機１００の第１係合部材７ａが設けられた場合における底板１２への伝達加速度を示す図である。なお、図１１の横軸には周波数［Ｈｚ］を示し、図１１の縦軸にはＹ軸方向垂直応力［Ｍｐａ］を示している。また、図１２の横軸には周波数［Ｈｚ］を示し、図１２の縦軸には加速度［ｍｍ／ｓ^２］を示している。

図１１に示されるように、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられた場合には、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられていない場合に比べて、Ｙ軸方向垂直応力が小さくなっている。特に、１０Ｈｚ〜５０ＨｚにおいてＹ軸方向垂直応力が小さくなっていることが分かる。

図１２に示されるように、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられた場合には、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられていない場合に比べて、ベース伝達応答が減少している。特に、１０Ｈｚ〜８０Ｈｚにおいてベース伝達応答が減少している。圧力容器７の振動抑制に伴い伝達応答も減少していることが分かる。

圧力容器７は重量部品であるため、圧力容器７自体が振動することで、圧力容器７に接続されている吸入配管８には応力負荷が付与される。吸入配管８に対して付与される応力負荷は５０Ｈｚ以下の周波数帯での振動特性を持つ輸送振動環境での影響が懸念される。これは、圧力容器７の重量及び圧力容器７の大きさに起因して１次固有値が低周波数に限定されるためである。このような背景から、輸送振動環境において圧力容器７の振動を抑制することが求められる。

輸送振動環境である周波数が５０Ｈｚ以下の範囲においては、周波数が１０Ｈｚ近傍の応力が圧倒的に高いことが分かった。これは、固定板金１３が無い場合に圧力容器７が振動して吸入配管８に対して負荷が付与されることで発生するものである。第１係合部材７ａ及び第２係合部材１７ａを設け、第１係合部材７ａと第２係合部材１７ａとを係合させることで、圧力容器７の変位を抑制することができ、その応力が大幅に緩和される。

また、周波数が１０Ｈｚ〜５０Ｈｚ域においても、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられない場合には応力ピークが発生するが、圧力容器７が取付部材１７に取り付けられるようにすることで応力ピークは消失する。これらの検証結果から、圧力容器７の振動が抑制され、その振動により影響を受けやすい吸入配管８に対する損傷を軽減することができる。

以上のように、本実施の形態１に係る室外機１００は、底板１２を有する筐体１０と、筐体１０の内部に設けられる圧縮機４と、筐体１０の内部に設けられる圧力容器７と、圧縮機４と圧力容器７とを接続する吸入配管８と、圧力容器７と底板１２との間に設けられる緩衝材１４と、圧力容器７が取り付けられる取付部材１７と、を備え、圧力容器７の側面には第１係合部材７ａが取り付けられ、取付部材１７は、第１係合部材７ａと係合する第２係合部材１７ａを有する。
このように、圧力容器７と底板１２との間に緩衝材１４が設けられているため、圧縮機４において発生したトルク及び振動が、吸入配管８及び圧力容器７を介して底板に伝わる可能性を低減できるため、従来よりも騒音を発生させることがない。また、圧力容器７の側面には第１係合部材７ａが取り付けられ、取付部材１７は、第１係合部材７ａと係合する第２係合部材１７ａを有するため、従来よりも圧力容器７の変位を抑制することで吸入配管８への応力負荷が抑制される。したがって、圧力容器７は、緩衝材１４を介して底板１２と固定されており、輸送条件のような低周波数の外力に対して振動しやすい構成であっても、吸入配管８への応力負荷が抑制され、輸送時における金属疲労を減少させることができ、従来よりも機器の信頼性を向上させることができる。

また、第１係合部材７ａは、圧力容器７の上下方向の中心よりも上方に設けられている。このため、圧力容器７の併進変位を一層抑制することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１とは異なるように、第１係合部材７ａを設けたものである。なお、本実施の形態２に係る空気調和機の室外機１００は、実施の形態１とは異なる構成及び動作について説明し、実施の形態１の空気調和機の室外機１００と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。

図１３は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機１００の圧力容器７の側面図である。図１３に示されるように、圧力容器７の重心位置よりも上方に第１係合部材７ａが設けられている。このため、緩衝材１４が設けられることで圧力容器７が併進変位しやすく圧力容器７の重心位置を中心とした振動が発生し易い場合において、圧力容器７の振動を効果的に抑制することができる。

本発明は、圧縮機及び圧力容器を機械室に設けた空気調和機の室外機として有用である。

１ 熱交換器、２ 室外機ファン、３ 室外機ファンモータ、４ 圧縮機、５ 四方弁、６ 減圧電磁弁、７ 圧力容器、７ａ 第１係合部材、７ａ１ 圧力容器側係合部位、７ａ２ 開放空間、８ 吸入配管、９ａ 液管側バルブ、９ｂ ガス管側バルブ、１０ 筐体、１１ 側面パネル、１２ 底板、１３ 固定板金、１４ 緩衝材、１７ 取付部材、１７ａ 第２係合部材、１７ａ１ 筐体側係合部位、１８ 配管接続バルブ、２０ 送風機室、３０ 機械室、１００ 室外機。

Claims (6)

1. 底板を有する筐体と、
   前記筐体の内部に設けられた圧縮機と、
   前記筐体の内部に設けられた圧力容器と、
   前記圧縮機と前記圧力容器とを接続する吸入配管と、
   前記圧力容器と前記底板との間に設けられた緩衝材と、
   前記圧力容器が取り付けられる取付部材と、
   前記圧力容器の側面に取り付けられた第１係合部材と、
   前記取付部材に設けられ、垂直断面視したときに点接触で前記第１係合部材と係合する第２係合部材と、
   を備え、
   前記第１係合部材は、
   前記圧力容器の側面から離れた位置に配置されて、前記圧力容器の側面との間に開放空間を形成する圧力容器側係合部位を有し、
   前記第２係合部材は、
   前記開放空間の位置であって、前記取付部材の内壁から水平方向に予め定められた距離だけ離れた位置に配置された筐体側係合部位を有する
   空気調和機の室外機。
2. 前記第２係合部材は、
   前記第１係合部材の前記圧力容器側係合部位の上端に対してだけ接触し、
   前記圧力容器側係合部位は、
   前記筐体側係合部位とは接触しないように間隔を開けて配置されている
   請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 前記第１係合部材は、
   前記圧力容器の上下方向の中心よりも上方に設けられている
   請求項１または２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記第１係合部材は、
   前記圧力容器の重心よりも上方に設けられている
   請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和機の室外機。
5. 前記取付部材は、
   前記底板に取り付けられている
   請求項１〜４の何れか一項に記載の空気調和機の室外機。
6. 前記取付部材は、
   前記筐体の内部に設けられる配管を接続する配管接続バルブを支持する支持板である
   請求項１〜５の何れか一項に記載の空気調和機の室外機。

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