JP6669187B2

JP6669187B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP6669187B2
Application number: JP2018070228A
Authority: JP
Inventors: 和志久山; 岡本　哲也; 哲也岡本; 宜伸津村; 柯壁陳; 正倫浮舟
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: CN111936793A; PL3764003T3; CA3093533C; EP3764003B1; EP3764003A1; ES2923532T3; US11313567B2; EP3764003A4; US20210018188A1; JP2019178854A; CN111936793B; WO2019188826A1; CA3093533A1

Description

冷凍サイクル装置

ヒートポンプ装置は、使用環境によっては、低騒音性能が求められている。低騒音性能を実現するためには、ヒートポンプの冷媒回路を構成する圧縮機の振動の機器全体への伝達を抑制する必要がある。このような目的のために、特許文献１（特開２００５−２４１１９７号公報）は、二重防振構造を開示している。特許文献１においては、機体内に第２の防振材を介して支持部材を配置し、さらに、圧縮機を第１の防振材を介して支持部材に取り付けている。

特許文献１には、電装品の配置について記載は無い。圧縮機用モータを駆動する電装品に関しては、圧縮機の近傍に、特許文献１の支持部材の上に配置することも考えられる。しかし、一般的には、膨張弁の制御など、ヒートポンプ装置の全体的な制御を行う電装品は、圧縮機と離れた位置で筐体に固定するのが一般的である。

このように、第１防振材上の支持部材に、圧縮機用モータを駆動する電装品を固定し、筐体に全体の制御を行う電装品を配置すると、両電装品の振動状態、すなわち変位に差異が生じ、配線に応力がかかるという課題がある。さらに、このような振動に起因する繰返し応力により、配線の接触不良や断線が引き起こされる可能性があった。

第１観点の冷凍サイクル装置は、筐体と、第２弾性部材と、台と、第１弾性部材と、圧縮機と、第１電装品と、第２電装品と、を備えている。筐体は、底部材を有している。第２弾性部材は、底部材上に配置されている。台は、底部材上に、第２弾性部材を介して、配置されている。第１弾性部材は、台上に配置されている。圧縮機は冷媒を圧縮する。圧縮機は、台上に、第１弾性部材を介して配置されている。第１電装品は圧縮機用モータを駆動する。第２電装品は、第１電装品とは別の制御を行う。第１電装品、および、第２電装品は、台に固定されている。

第１観点の冷凍サイクル装置は、第１電装品および第２電装品が共通の台の上に配置されているため、この台が振動した場合にも、両電装品間で、変位が生じにくく、したがって、両電装品間の配線が、外れたり、断線したりすることが生じにくい。

第２観点の冷凍サイクル装置は、第１観点の冷凍サイクル装置であって、さらに、膨張弁を備えている。第２電装品は、少なくとも、膨張弁の開度を制御する。

第３観点の冷凍サイクル装置は、第１観点又は第２観点の冷凍サイクル装置であって、電装品ユニットを備えている。電装品ユニットは、第１電装品と、第２電装品を一体化したものである。電装品ユニットは、台に固定されている。

第３観点の冷凍サイクル装置は、第１電装品と第２電装品が一体化されているため、配線が短くてすみ、振動した場合に、接触不良や断線が生じにくい。

第４観点の冷凍サイクル装置は、第３観点の冷凍サイクル装置であって、電装品ユニットは、さらに、電装品ケーシングを有している。第１電装品と第２電装品は、電装品ユニットに収容され、かつ、固定されている。第１電装品と第２電装品は、電装品ケーシングの中に収容されているので、第１電装品と第２電装品への塵埃や水分等の付着を防止することが可能となる。

第５観点の冷凍サイクル装置は、第１観点〜第４観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、さらに、空気熱交換器と、ファンと、ファンモータとを有している。ファンは、空気熱交換器への空気の流れを生成する。ファンモータはファンを駆動する。ファンモータは、第２電装品に制御されている。ファンとファンモータとは、台に固定されている。

第５観点の冷凍サイクル装置は、第２電装品とファンモータが、共通の台に固定されているため、第２電装品とファンモータとの変位が生じにくい。したがって、ファン運転用の配線が、外れたり、断線したりすることが生じにくい。また、台の振動が抑制され、騒音は低減される。

第６観点の冷凍サイクル装置、第５観点の冷凍サイクル装置であって、空気熱交換器が、台に固定されている。

第６観点の冷凍サイクル装置は、ファンと空気熱交換器が同一の振動する台に固定されているため、一方が振動する台に載せられている場合に比べて、空気の流れの乱れにより偏流が生じることを抑制することができる。

第７観点の冷凍サイクル装置は、第５観点または第６観点の冷凍サイクル装置において、さらに、整流部を有している。整流部は、ファンの送風を整流する。整流部は、台に固定されている。

第７観点の冷凍サイクル装置は、整流部がファンとともに、台に固定されているため、偏流の発生を抑制する。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の外観の斜視図。第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図。第１実施形態の冷凍サイクル装置を前面から見た模式図。第１実施形態の冷凍サイクル装置を上面から見た図。第１実施形態の電装品ユニット３０の配置を示す図。変形例１Ａの電装品ユニット３０の配置を示す図。変形例１Ｂの電装品ユニット３０の配置を示す図。変形例１Ｃの電装品ユニット３０の配置を示す図。

＜第１実施形態＞
（１）冷凍サイクル装置の冷媒回路の構成
第１実施形態の冷凍サイクル装置１００の外観の斜視図を図１に、冷媒回路を図２に示す。本実施形態の冷凍サイクル装置は、ヒートポンプを用いた、水の加熱、および／または、冷却装置である。加熱または冷却された水を用いて、給湯器や、冷水器として利用できる。また、加熱または冷却された水を媒体として用いて、暖房、冷房を行う空気調和装置を構成してもよい。

本実施形態の冷凍サイクル装置１００の冷媒回路は、図２に示すように、圧縮機１、アキュムレータ２、四方切換弁３、空気熱交換器４、逆止弁９、第１膨張弁７、第２膨張弁８、エコノマイザー熱交換器１０、水熱交換器１１を備えている。各機器および分岐１２は、配管４１〜５４で接続され、冷媒は各機器を循環して、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。冷凍サイクル装置１００は、さらに、空気熱交換器４に空気を送るファン５、ファンを駆動するモータ６を備えている。

水を加熱する場合は、次のように冷凍サイクル装置１００は動作する。冷媒は、圧縮機１で圧縮され、凝縮器としての水熱交換器１１に送られる。冷媒は主に、第１膨張弁７で減圧され、蒸発器として作用する空気熱交換器４で気化して、再び、圧縮機１へ送られる。水は、水入側配管６１より水熱交換器１１に入り、冷媒に加熱されて、水出口側配管６２より、排出される。水の加熱と冷却は、四方切換弁３の切換により冷媒の流れを変更することにより、行われる。水を冷却する場合は、水熱交換器１１は、冷媒の蒸発器として作用する。

（２）冷凍サイクル装置内の各機器の配置
冷凍サイクル装置内の各機器の配置を、図３の正面図、図４の上面図、図５の電装品ユニット３０の配置図を用いて説明する。なお、判りやすさのため、図３、図４、図５では、冷媒配管、信号線、電力線などの電気配線など詳細な記述は適宜、省略されている。

筐体２０は、図１、３、４に示すように、底部材２０ａ、天部材２０ｂ、前部材２０ｃ、右側部材２０ｄ、後部材２０ｅ、左側部材２０ｆより、構成されている。筐体２０は、冷凍サイクルを構成する機器の外側を覆っている。

筐体２０内部の空間は、図３、４に示すように、仕切板２５によって、概略、左側の空気熱交換器４、ファン５を配置した熱交換室と、右側の圧縮機１などの機器を配置した機械室に分けて配置されている。

図３に示すように、機械室には、底部材２０ａ上に、４つの第２弾性部材２４が配置され、その上に、台２１が配置されている。第２弾性部材２４は、図４では、台２１の隅に配置されているが、大きな一片から構成されていてもよいし、２以上に分割されていてもよい。第２弾性部材２４の材料は、ゴム、または、ウレタンである。

圧縮機１は、弾性部材取付部２２を含んでいる。弾性部材取付部２２には、第１弾性部材２３が取り付けられる。圧縮機１は、台２１の上に、３つの第１弾性部材２３、および、ボルト（図示せず）によって、支持されている。第１弾性部材２３は、防振ゴムである。

圧縮機１は、第１弾性部材とボルトで、台２１に支持されていてもよいし、第１弾性部材のみで、台２１に支持されていてもよい。

第１弾性部材２３は、圧縮機１を支持できれば、１片から構成されていてもよいし、複数であってもよい。第１弾性部材２３の材料は、ゴムのほかに、ウレタンであってもよい。第１弾性部材２３と第２弾性部材２４の、材料およびばね定数は、異なっていても同一であってもよい。

つまり、圧縮機１は、第１弾性部材２３と、台２１と、第２弾性部材２４を介した、２重防振構造の上に配置されている。したがって、冷凍サイクル装置１００の運転によって、圧縮機１が振動しても、その振動の伝達や、騒音の発生は、二重防振構造によって、抑制されている。

電装品ユニット３０は、図４、図５に示すように、第１電装品３１、第１基板３３、第２電装品３２、第２基板３４、電装品ケーシング３５を有している。電装品ユニット３０、または、電装品ケーシング３５は、台２１に、固定されている。第１電装品３１は、第１基板３３を介して、電装品ケーシング３５に固定されている。第２電装品３２は、第２基板３４を介して、電装品ケーシング３５に固定されている。

第１電装品３１は、圧縮機用モータを駆動するパワーデバイスである。圧縮機用モータは、圧縮機１の一部である。第１電装品３１は、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）であってもよい。第１電装品３１は、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、または／および、整流トランジスタ、を有している。第１電装品３１は、発熱量が大きい。第１電装品３１は、第２電装品３２よりも発熱量が大きい。

第２電装品３２は、第１電装品３１とは別の制御を行う。第２電装品３２は、少なくとも第１膨張弁７を制御する。第２電装品３２は、ファンモータ６、第２膨張弁８、四方切換弁３も制御する。

第１電装品３１と、第２電装品３２は、変形例１Ａに後述するように、同一の基板に実装されていてもよい。第１実施形態では、別の基板に実装されている。第１電装品３１と、第２電装品３２とは、電力供給用の配線、および、制御信号線等の配線で結ばれている。圧縮機１と第１電装品３１との間も同様である。

図３、図４に示すように、台２１の上に、圧縮機１、電装品ユニット３０の他に、アキュムレータ２、エコノマイザー熱交換器１０、水熱交換器１１、その他の冷凍サイクル構成部品１５も配置され、固定されている。また、図２の台２１の枠は、冷媒回路を構成する部品のうち台２１の上に配置されている部品を示している。その他の冷凍サイクル構成部品１５は、第１膨張弁７、第２膨張弁８、逆止弁９、四方切換弁３を含んでいる。冷凍サイクル構成部品１５は、配管やその他の支持部材（図示せず）によって、台２１に固定されている。

（３）特徴
（３−１）
本実施形態の冷凍サイクル装置１００においては、圧縮機１は、底部材２０ａ上に第１弾性部材２３、台２１、第２弾性部材２４を介して、配置されている。つまり、二重防振構造が採用されることによって、圧縮機１の振動の伝達の抑制、静穏化が図られている。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１用モータを駆動する第１電装品３１と、別の制御を行う第２電装品３２とを有している。第１電装品３１と、第２電装品３２は、信号線、電力供給用配線などの配線で、結ばれている。
第１電装品３１は、圧縮機を制御するため、圧縮機の近傍に置くのが合理的である。そこで、中間の台２１に載せられている。一方、第２電装品３２にはこのような必然性は無い。一般的には、第２電装品３２は、圧縮機１の上部などで筐体２０に固定されている。しかし、本実施形態においては、第２電装品３２も、第１電装品３１と共通の中間の台２１に載せられている。もし、第１電装品３１が台２１に固定され、第２電装品３２が筐体２０に固定されていたとすると、台２１が振動した際に、第１電装品３１と第２電装品３２との間に位置の変位が生じる。この変位によって、配線と、第１電装品３１、第２電装品３２の接続部に、ストレスがかかり、接続が不良になったり、最悪の場合には、断線する恐れが生じる。これに対して、本実施形態のごとく、両者が共通の台２１上に配置されていれば、台が振動しても、両者の変位は少なく、接続配線にストレスはかかりにくい。

また、一般に、二重防振構造においては、中間の台２１の重量を増やすことにより、防振効果が大きくなる。本実施形態の場合も、第１電装品３１だけでなく、さらに、第２電装品３２を台の上に置く事によって、防振抑制、騒音低減効果が増大する。

（３−２）
本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、第１電装品３１と、第２電装品３２は、同一の電装品ケーシング３５に収容され、かつ、固定されている。したがって、第１電装品３１と第２電装品３２の間の距離が近くなり、配線が短くなり、接続の不良も発生しにくくなる。また、第１電装品３１と第２電装品３２の双方が電装品ケーシングに覆われているため、第１電装品と第２電装品への塵埃や水分等の付着を防止することが可能となる。

（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
変形例１Ａでは、第１実施形態と電装品ユニット３０の構成が異なる。その他の部分は、実施形態１と同じである。第１実施形態では、電装品ユニット３０は、電装品ケーシング３５を用いた図５に示す形態であった。変形例１Ａでは、電装品ユニット３０は、図６に示すように、第１電装品３１と第２電装品３２と、共通の基板３６を有する。第１電装品３１および第２電装品３２は、共通の基板３６に実装されている。共通の基板３６は、台２１に固定されている。

変形例１Ａにおいても、第１電装品３１および第２電装品３２は、ともに、台２１に固定されている。変形例１Ａでは、第１実施形態よりも、さらに、第１電装品と、第２電装品が共通の基板３６に実装されているので、配線で接続されている部分を、より少なく、または無しにすることができる。

したがって、台が振動しても、電気的な接続にストレスがかかることが少なく、接続不良等が発生する可能性が少ない。

また、第１電装品３１と第２電装品３２とを、台２１の上に置く事によって、台２１上の重量が増加し、防振抑制、騒音低減効果が増大する。

（４−２）変形例１Ｂ
変形例１Ｂでは、第１実施形態と電装品ユニット３０の構成が異なる。その他の部分は、実施形態１と同じである。第１実施形態では、電装品ユニット３０は、電装品ケーシング３５を用いた図５に示す形態であった。変形例１Ｂでは、電装品ユニット３０は、図７に示すように、第１電装品３１と第２電装品３２が、それぞれ、第１基板３３と第２基板３４に実装されており、第１基板３３と第２基板３４とは、固定部材３７に固定されている。

変形例１Ｂは、第１実施形態と同様に、第１電装品３１と第２電装品３２とが共通の台２１に固定されているので、台が振動しても、両者の変位は生じず、接続線にストレスはかかりにくい。また、第１電装品３１と第２電装品３２とを、台２１の上に置く事によって、台への荷重が増加し、防振抑制、騒音低減効果が増大する。

（４−３）変形例１Ｃ
変形例１Ｃは、第１実施形態と電装品ユニット３０の構成が異なる。その他の部分は、実施形態１と同じである。第１実施形態では、電装品ユニット３０は、電装品ケーシング３５を用いた図５に示す形態であった。変形例１Ｃでは、図８に示すように、第２電装品３２は、第２基板３４を介して、台２１に固定されている。第１電装品３１は、第１基板３３に固定され、第１基板３３は、柱部材３８を介して、第２基板３４に固定されている。

変形例１Ｃは、第１実施形態と同様に、第１電装品３１と第２電装品３２とが共通の台２１に固定されているので、台が振動しても、両者の変位は生じず、接続線にストレスはかかりにくい。また、第１電装品３１と第２電装品３２とを、台２１の上に置く事によって、台２１上の重量が増加し、防振抑制、騒音低減効果が増大する。

また、変形例１Ｃでは、第２電装品３２の上に第１電装品３１を配置しているが、第１電装品３１の上に第２電装品３２を配置する場合も、ほぼ同様の作用効果が期待できる。

（４−４）変形例１Ｄ
第１実施形態は、仕切板２５より右側の機械室内の機器が、台２１上に配置されている場合であった。変形例１Ｄは、仕切板２５より左側の熱交換室を含めて、台２１の上に配置されている場合である。各機器の動作等、その他の点は、実施形態１と同様である。この場合は、台２１は、ほとんど、底部材２１ａと同程度、やや小さい大きさになる。そして、ファン５、ファンモータ６、空気熱交換器４、仕切板２５も台２１の上に配置され、固定される。

変形例１Ｄにおいて、ファンモータ６は、第２電装品３２によって、電力供給を受け、かつ、制御されている。

変形例１Ｄでは、ファンモータ６およびファン５と、第２電装品３２とが同一の台２１に固定されているので、台２１が振動した場合にも、ファンモータ６と第２電装品３２とを接続する配線がストレスを受けにくく、接触不良や断線などのトラブルが発生しにくい。

もし、ファン５が台２１に固定され、空気熱交換器４が筐体２０に固定されている場合には、次のような課題が発生する。すなわち、台２１が振動した場合に、ファン５は振動するが、空気熱交換器４は振動しないので、両者の間に変異が生じる。そうすると、ファン５が発生した空気流と空気熱交換器４との間に空気流の乱れが生じ、偏流や渦が発生する恐れがある。
。

これによって、送風音の増加や、熱交換効率の低下を招く恐れがある。これに対して、変形例１Ｄの冷凍サイクル装置は、ファン５と空気熱交換器４が同一の台２１に載せられているため、このような空気の流れの乱れを抑制することができ、引いては、騒音の増大や、熱交換効率の低下を抑制できる。

また、変形例１Ｄの冷凍サイクル装置は、ほとんどの回路部品を台２１に固定しているので、台２１上と筐体２０上で冷媒配管の接続は、ほとんどない。台２１上と筐体２０上に冷媒回路部品が存在する場合は、接続配管にストレスがかかるという課題がある。冷媒漏れや、破断する恐れが生じる。変形例１Ｄの冷凍サイクル装置は、台２１の振動による配管のストレスを抑制できる。

また、変形例１Ｄの熱交換器は、台２１の上に、ファン５、ファンモータ６、空気熱交換器４、仕切板２５が配置されることにより、台２１の支持する重量がより大きくなり、圧縮機の振動に起因する振動抑制効果、騒音低減効果がより大きくなる。

（４−５）変形例１Ｅ
変形例１Ｅでは、冷凍サイクル装置は、ファン５の送風を整流する整流部（図示せず）をさらに有している。整流部はベルマウスとも呼ばれる。通常整流部は、筐体２０、空気熱交換器４などに固定されている。その他の点は、変形例１Ｄと同様である。変形例１Ｅにおいては、変形例１Ｄと同様に、ファン５、ファンモータ６、空気熱交換器４、仕切板２５も台２１の上に配置され、固定される。さらに、整流部も台２１に固定されている。

もし、ファン５が台２１に固定され、整流部が筐体２０に固定されている場合には、次のような課題が発生する。すなわち、台２１が振動した場合に、ファン５は振動するが、整流部は振動しないので、両者の間に変異が生じる。そうすると、整流部の振動によりファン５が発生した空気流と空気熱交換器４との間に空気流の乱れが生じ、偏流や渦が発生する恐れがある。これによって、送風音の増加や、熱交換効率の低下を招く恐れがある。これに対して、変形例１Ｅの冷凍サイクル装置は、ファン５と整流部が同一の振動する台に載せられているため、このような空気の流れの乱れを抑制することができ、引いては、騒音の増大や、熱交換効率の低下を抑制できる。

また、変形例１Ｅの冷凍サイクル装置は、台２１の上に、ファン５、ファンモータ６、空気熱交換器４、仕切板２５、整流部などが配置されることにより、台２１の支持する重量がより大きくなり、圧縮機の振動に起因する振動抑制効果、騒音低減効果がより大きくなる。

（４−６）変形例１Ｆ
第１実施形態の冷凍サイクル装置１００は、水の冷却、加熱装置である。すなわち、利用側熱交換器は、水熱交換器１１である。

変形例１Ｆの冷凍サイクル装置は、空気調和装置である。空気調和装置は、室内機と室外機と、両者を接続する冷媒配管を有している。室内機は、利用側熱交換器として、室内熱交換器を用いる。室外機は、実施形態１の冷凍サイクル装置１００のうちで、水熱交換器１１を除くほとんど全ての構成を含んでいる。変形例１Ｆの室外機も、実施形態１の冷凍サイクル装置１００と同様の二重防振構造を有している。

変形例１Ｆの冷凍サイクル装置の室外機は、第１実施形態の冷凍サイクル装置１００と同様に、第１電装品３１と第２電装品３２とが共通の台２１に固定されているので、台が振動しても、両者の変位は生じず、接続線にストレスはかかりにくい。また、第１電装品３１と第２電装品３２とを、台２１の上に置く事によって、台２１上の重量が増加し、防振抑制、騒音低減効果が増大する。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１圧縮機
２アキュムレータ
３四方切換弁
４空気熱交換器
５ファン
６モータ
７第１膨張弁
８第２膨張弁
９逆止弁
１０エコノマイザー熱交換器
１１水熱交換器
２０筐体
２０ａ底部材
２１台
２３第１弾性部材
２４第２弾性部材
３０電装品ユニット
３１第１電装品
３２第２電装品
１００冷凍サイクル装置

特開２００５−２４１１９７号公報

Claims

底部材（２０ａ）を有する筐体（２０）と、
前記底部材上に配置された第２弾性部材（２４）と、
前記底部材上に、前記第２弾性部材を介して配置された台（２１）と、
前記台上に配置された第１弾性部材（２３）と、
前記台上に、前記第１弾性部材を介して配置された、冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記台に固定され、圧縮機用モータを駆動する第１電装品（３１）と、
前記台に固定され、前記第１電装品とは別の制御を行う第２電装品（３２）と、
を備え、
前記台は、前記第２弾性部材と接する下面と、前記第１弾性部材と接する上面とを有し、
前記第１電装品および前記第２電装品は、前記上面に直接、または、基板（３３、３４、３６）および／または電装品ケーシング（３５）を介して、固定されており、かつ、
前記第１電装品及び前記第２電装品の頂部は、前記圧縮機の頂部よりも低い、
冷凍サイクル装置（１００）。
膨張弁（７）をさらに備え、
前記第２電装品は、
少なくとも、前記膨張弁の開度を制御する、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクル装置は、さらに、
前記第１電装品と前記第２電装品を一体化した電装品ユニット（３０）を備え、
前記電装品ユニットは、前記台に固定されている、
請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
前記電装品ユニットは、さらに、
前記台に固定された前記電装品ケーシングを有し、
前記第１電装品と、前記第２電装品は、前記電装品ケーシング（３５）に収容され、固定されている、
請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクル装置は、さらに、
空気熱交換器（４）と、
前記台に固定され、前記空気熱交換器への空気の流れを生成するファン（５）と、
前記台に固定され、前記第２電装品に制御され、前記ファンを駆動するファンモータ（６）と、
を有している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記空気熱交換器は、
前記台に固定されている、
請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクル装置は、さらに、
前記台に固定され、前記ファンの送風を整流する整流部
をさらに有する、
請求項５または６に記載の冷凍サイクル装置。