JP5146525B2

JP5146525B2 - ヒートポンプ式熱源機ユニット

Info

Publication number: JP5146525B2
Application number: JP2010287843A
Authority: JP
Inventors: 孝行吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: JP2011094955A

Description

この発明は、ヒートポンプ式熱源機ユニットの圧縮機の断熱及び遮音に関するものである。

従来のヒートポンプ給湯機の熱源機では、圧縮機本体はベースに固定されたピンに圧縮機脚部が防振ゴム等を介して固定されている。圧縮機本体は吸入マフラ、吐出管、吸入管、及びターミナルカバー、リード線が接続されている。圧縮機本体及び吸入マフラの外周には断熱材が配置され、圧縮機本体及び吸入マフラの上部にも断熱材が配置されている。

しかしながら、従来のヒートポンプ給湯機の圧縮機断熱の構成によると、室外機のベースが強度確保やドレン排水のため絞り加工されており凸部あるいは凹部が複数形成された凸凹形状となっているため、ベースの上に設けられる圧縮機本体及び吸入マフラの外周に断熱材を配置する際、圧縮機本体とベースとの間に隙間ができてしまう構成であった。また、圧縮機本体の上部には吐出管、吸入管、ターミナルカバーやリード線が配置されているため、上部断熱材と圧縮機本体及び吸入マフラの外周に配置された断熱材との間も隙間ができ易い構成であった。

その他、特許文献１、２には圧縮機の断熱に関する構成が提案されている。特許文献１は圧縮機シェル内のシリンダブロックと吸入マフラとの間に断熱材を挟むものが示されている。

特許文献２には、２重シェル構造とし密閉容器下部に弾性マウンティングを備え振動、騒音を抑制するものが示されている。

特開２０００−２９１５５６（図１）特開２００４−２３７９０６（図１）

従来のヒートポンプ給湯機の圧縮機断熱の構成の場合、上記の通り隙間が出来やすい構成であり、このような隙間ができると自然対流が発生し易くなり断熱効果が低減してしまうという問題点があった。また隙間により圧縮機からの放射音に対する遮音効果も低減してしまうという問題点があった。

さらに、圧縮機本体及び吸入マフラの外周に配置された断熱材は遮音効果を上げるためにフェルトにゴムを張り合わせた構造のものが用いられるが、ゴムがベースに接触しているため、圧縮機本体の振動が圧縮機本体及び吸入マフラの外周に配置された断熱材を介してベースに伝わってしまい、パネル等からの騒音が大きくなるという問題点があった。

また、運転時高温部の圧縮機本体と低温部の吸入マフラが近傍に位置しているため圧縮機本体から吸入マフラへの熱移動により、本来給湯に使用すべきエネルギーを低温の吸入マフラへ漏洩しロスとなってしまうという問題点があった。

この発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、圧縮機本体からの熱ロスを低減し効率を向上させると共に、圧縮機本体及び吸入マフラからの騒音の遮音効果を改善し低騒音化ができるヒートポンプ式熱源機ユニットを提供することを目的とする。

この発明のヒートポンプ式熱源機ユニットは、機械室に圧縮機が設けられたヒートポンプ式熱源機ユニットにおいて、前記圧縮機が設けられた凸部および凹部を有するベースと、前記圧縮機周囲の前記ベース上面を覆うように配置された第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上に配置され、前記圧縮機本体周囲に巻き付けられた第２の断熱材と、を備え、前記第１の断熱材は、前記ベース上面と接する下層部に前記ベース上面の前記凸部または凹部と密着できる柔軟構造の第１の構成部材を用い、上層部に前記第１の構成部材より剛性の高い第２の構成部材を用いたものである。

この発明のヒートポンプ式熱源機ユニットは、機械室に圧縮機が設けられたヒートポンプ式熱源機ユニットにおいて、前記圧縮機が設けられた凸部および凹部を有するベースと、前記圧縮機周囲の前記ベース上面を覆うように配置された第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上に配置され、前記圧縮機本体周囲に巻き付けられた第２の断熱材と、を備え、前記第１の断熱材は、前記ベース上面と接する下層部に前記ベース上面の前記凸部または凹部と密着できる柔軟構造の第１の構成部材を用い、上層部に前記第１の構成部材より剛性の高い第２の構成部材を用いたので、圧縮機周囲に密閉空間を形成できるため、圧縮機本体からの放熱ロスを大幅に低減できるとともに、圧縮機本体からの騒音を遮音し低騒音化が実現できる効果がある。

この発明の実施の形態１における冷媒回路、給湯回路を示す配管系統図である。この発明の実施の形態１における熱源機ユニットの構成を示す図である。この発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示す図である。この発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示す図である。この発明の実施の形態３におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示す図である。この発明の実施の形態４におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示す図である。この発明の実施の形態４におけるベース上に配置する断熱材と圧縮機の位置関係を示す模式図である。従来のヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示す図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍サイクル回路と給湯回路を示す配管系統図である。図２はこの発明の実施の形態１における熱源機ユニット１２の構成を示す図である。図１において、圧縮機２により高温、高圧になった加熱ガス冷媒は、給湯用熱交換器３に流入する。給湯回路８側のポンプ９により熱源機内部に取り入れられた水は、給湯用水熱交換器３を通過する際に熱交換され加熱される。一方、水へ熱を伝えた冷媒は絞り弁４ａ、４ｂにより減圧され蒸発器５に流入し、送風機７により送風された大気から吸熱し、蒸発ガス化され内部熱交換器６で再加熱され、圧縮機２へ戻る。内部熱交換器６では蒸発器５出口から圧縮機２へと流れる冷媒と、給湯用熱交換器３出口から蒸発器５へ流れる冷媒とが熱交換する。また、給湯用熱交換器３出口から内部熱交換器６へ流れ込む高圧冷媒の流量は流量調整弁４ａ及び４ｂで調整している。冷凍サイクルの冷媒には、例えば、二酸化炭素が使用される。

図２において、給湯熱源機１２には最下段に給湯用熱交換器３（図示せず）を収納する収納室１３が設けられ、収納室１３の上部にファン７が設けられた送風機室１５と、この送風機室１５に隣接し、仕切板１６で区切られた機械室１４で構成されている。機械室１４には圧縮機２とともに圧縮機の吸入側に設けられた吸入マフラが設けられ、また、機械室１４の上部には電気品１７が配置されている。１８は圧縮機本体が固定されるベースであり強度確保やドレン排水のため絞り加工されており、１ｃｍ程度の高低差を有する凸部あるいは凹部が複数形成された凸凹形状を有している。１９はフロントパネル、２０はバックパネル、２１はトップパネル、２２はサービスパネル、２３は吹き出しグリルである。送風機室１５には吹出しグリル２３と隣接する面から反対側の面に渡って蒸発器５が設けられ、ファン７の送風により冷媒と空気との熱交換を行う。

一方、図８は従来のヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示すものである。室外機のベース１８が強度確保やドレン排水のため絞り加工されており凸凹形状となっている。また、断熱材３６は遮音効果を向上させるために、フェルト等の柔軟な断熱部材にシート状のゴム等の遮音効果の高い遮音部材を張り合わせた構造のものが用いられる。
ベース１８の上に設けられる圧縮機２本体及び吸入マフラ３１の外周に断熱材３６を配置する際、圧縮機２本体とベース１８との間に隙間Ａができてしまう構成であった。また、圧縮機２本体の上部には吐出管３２、吸入管３３、ターミナルカバー３４やリード線３５が配置されているため、上部断熱材３７と圧縮機２本体及び吸入マフラ３１の外周に配置された断熱材３６との間も隙間Ａができ易い構成であった。

従来のヒートポンプ給湯機の圧縮機断熱の構成の場合、上記の通り隙間Ａが出来やすい構成であった。圧縮機２は運転中に回転体のトルク変動、回転体のアンバランス、内部で発生する冷媒圧力脈動により振動が発生し、また、冷媒として二酸化炭素を使用すると、高圧で、温度上昇が大きくなりやすいが、上記のような隙間Ａができると自然対流が発生し易くなり断熱効果が低減してしまうという問題点があった。また隙間Ａにより圧縮機２からの放射音に対する遮音効果も低減してしまう。

一方、隙間がないように断熱材３６の下端部をベース面形状に合わせて加工することも考えられるが、組み立て時に作業が煩雑となり、また圧縮機運転時の振動により断熱材３６の位置が圧縮機の周方向に変位して、結局は隙間ができてしまう可能性があり、採用できない。

さらに、剛性の高い遮音部材３６ｂがベース１８に接触していると（図８のＢ）、圧縮機２本体の振動が圧縮機２本体及び吸入マフラ３１の外周に配置された部材３６ｂを介してベース１８に伝わってしまい、逆にパネル等からの騒音が大きくなる。

図３はこの発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示すものである。圧縮機２本体はベース１８に固定されたピン３８に圧縮機脚部３９が防振ゴム（図示せず）等を介して固定されている。圧縮機周囲のベース１８上面に柔軟構造の断熱材４１を配置し、上記断熱材４１の上に圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６を配置してある。断熱材３６はフェルト等の柔軟な断熱部材３６ａと剛性の高いゴム等の遮音部材３６ｂの２層構造となっており、遮音部材３６ｂが外周側となるように圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻きつけられている。剛性の高い遮音部材３６ｂが直接圧縮機本体２及び吸入マフラ３１に当たると給湯機運転時に逆に騒音が発生するためであり、柔軟な断熱部材３６ａは圧縮機の振動を遮音部材３６ｂに伝えない柔軟性を有しているものであればよい。そして、柔軟構造の断熱材４１はスポンジ状の構造を有する軟質ウレタンフォーム等の柔軟性の高い部材であり、ベース１８の凹凸に密着し、段差を吸収して、圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６との隙間を防止している。また、圧縮機本体２及び吸入マフラ３１上部の断熱材３７は圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６の内側に嵌め込むように配置している。

また、柔軟構造の断熱材４１は圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６の遮音部材３６ｂが直接ベース１８に接触するのを防止し、遮音部材３６ｂが圧縮機２の振動をベース１８に伝えるのをその柔軟性により防止している。さらに、圧縮機本体２と吸入マフラ３１間に断熱材４２を配置してある。

そのため、このように、柔軟構造の断熱材４１を圧縮機周囲のベース１８上面に配置することにより、断熱材の隙間をなくし、密閉構造が形成されるので自然対流発生を防止できるので断熱効果が大きく、ヒートポンプ式給湯機の効率を向上させることができる。また、遮音効果も改善できる。また、柔軟構造の断熱材４１は圧縮機の振動が剛性の高い遮音部材３６ｂを介してベース１８に伝達するのを防止できるので、低騒音化を測ることができる。さらに、圧縮機本体２と吸入マフラ３１間の断熱材４２により、圧縮機本体２から吸入マフラ３１への熱移動を低減できるので効率が向上する効果がある。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示すものである。圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６と圧縮機本体２と吸入マフラ３１間の断熱材４２を一体化したものである。断熱材４２を圧縮機本体２と吸入マフラ３１間に差し込み、圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けて、面ファスナー４３で固定している。

圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６と圧縮機本体２と吸入マフラ３１間の断熱材４２を一体化したのでコストが低減できると共に組立性が改善できる効果がある。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３におけるヒートポンプ給湯機の圧縮機の断熱構成を示すものである。発明の実施の形態１に加えて、圧縮機２本体及び吸入マフラ３１の断熱材３７を圧縮機２本体及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６の内側と外側の２重に配置したものである。内側の断熱材３７は圧縮機２本体及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６の内周よりも短い外周を有し、高さにおいて断熱材３６の上端部よりも低い位置に配置される。また、外側の断熱材３７は、内側の断熱材３７よりも上部に位置し、断熱材３６の外周より長いかまたは同等の外周を有し、断熱材３６の上端部と接するように配置する。

このような構成とすることにより、圧縮機本体２の上部に配置されている吐出管３２、吸入管３３やリード線３５を通すための隙間を小さくすることができるので、より密閉性が向上し断熱効果が大きくなると共に遮音効果も改善できる効果がある。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４におけるヒートポンプ給湯器の圧縮機の断熱構成を示すものである。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付す。また、圧縮機の断熱構造以外の冷凍回路構成等は実施の形態１と同じである。
圧縮機２本体はベース１８に固定されたピン３８に圧縮機脚部３９が防振ゴム（図示せず）等を介して固定されている。圧縮機周囲のベース１８上面に断熱材４１ａを配置するが、本実施の形態４では断熱材４１ａは上側に剛性の比較的高い構成部材４１ｂを用い、ベース１８と接する下側にはスポンジ状の構造を有する軟質ウレタンフォーム等の構成部材４１ｃを用いる。構成部材４１ｃはベース１８上の凹凸を吸収できる柔軟性を有し、少なくとも構成部材４１ｂよりも柔軟性に富んでいる。構成部材４１ｂは後述するように、組立時にベース１８上で断熱材４１ａの位置決めを容易にするために設けられたものであり、下側の構成部材４１ｃより剛性は高いが、組み立て時に構成部材４１ｃがよれる等してベース上の位置が変位しないで位置決めが出来る程度の剛性があれば充分である。構成部材４１ｂも軟質ウレタンフォーム等の素材を用いることができる。

上記断熱材４１ａの上、即ち、上側の剛性の高い構成部材４１ｂの上に圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６ｃを配置してある。断熱材３６ｃは剛性の高いゴム等の遮音部材３６ｄの両側をフェルトなどの柔軟な断熱部材３６ｅ、３６ｆで挟んだサンドイッチ状の構成を有している。ただし、下部の断熱材４１ａと接触する部分は遮音部材３６ｄが存在せず、柔軟な断熱部材３６ｅ、３６ｆのみとなっている。

柔軟構造の断熱材４１ａはベース１８の凹凸を吸収し、圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６ｃとの隙間を防止している。また、圧縮機本体２及び吸入マフラ３１上部の断熱材３７は圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６ｃの内側に嵌め込むように配置している。

また、柔軟構造の断熱材４１ａは圧縮機本体２及び吸入マフラ３１外周に巻き付けられた断熱材３６ｃの遮音部材３６ｄが直接ベース１８に接触するのを防止している。また、断熱材３６ｃが断熱材４１ａと接触する部分は剛性の高い遮音部材３６ｄが存在せず、柔軟性の高い断熱部材３６ｅ、３６ｆのみが接触するため、剛性の高い遮音部材３６ｄと部材４１ｂとが直接接触して音が伝わることがないため、遮音効果をより高めることができる。断熱部材３６ｅ、３６ｆは柔軟性を有しており、この柔軟性により圧縮機２の振動を接触している他の部材へ伝達するのを防ぐことができる。
なお、この構成に限らず、実施の形態１のように断熱材３６が柔軟な断熱部材３６ａと剛性の高い遮音部材３６ｂの２層構造であっても、断熱材下部において剛性の高い遮音部材３６ｂが存在せず、柔軟な断熱部材３６ａの方が長く構成し、断熱材４１ａと接触させる際、柔軟な断熱部材３６ａが外側に曲がるように配置することで剛性の高い遮音部材３６ｂが直接断熱材４１ａと接触しない構成とすることもできる。

またなお、断熱材４１ａを剛性の高い構成部材４１ｂと柔軟性のある構成部材４１ｃとの２層構造にしたのは、ベース１８上での断熱材４１ａの位置決めを容易にするためである。図７は、機械室１４のベース１８上における断熱材４１ａと圧縮機２の位置関係を上から見た模式図である。図に示したように、圧縮機２はベース１８上において略三角形の脚部３９を有し、ベース１８に固定されたピン３８に防振ゴムを介して固定されている。断熱材４１ａはこのピン３８の周囲を囲むような形にくりぬかれた穴部を有しており、圧縮機２を取り付ける前に、穴部によってピン３８が囲まれるように断熱材４１ａをベース１８上に被せ、それから圧縮機２を取り付ける。なお、断熱材４１ａは、図７ではベース１８の外周２辺全長と接し、またこの２辺とそれぞれ相対する２辺と一部分で接するような形状であるが、このような形状に限らず、ベース１８の外周と少なくとも離間した３箇所で接するような形に成形し、組立時の位置決めが容易な形状であればよい。また、上述のように構成部材４１ｂは比較的剛性の高い素材からなるため、下側の構成部材４１ｃがよれてベース１８から一部がはみ出してしまい組み立てに不都合であるといった状況を避けることができる。

このように、柔軟構造の断熱材４１を圧縮機周囲のベース１８上面に配置することにより、断熱材の隙間をなくし、密閉構造が形成されるので自然対流発生を防止できるので断熱効果が大きくなると共に遮音効果も改善できる。また、圧縮機の振動が剛性の高いゴム等の遮音部材３６ｂを介してベース１８に伝達するのを断熱部材３６ｅ、３６ｆと断熱材４１によって防止できるので、低騒音化を測ることができる。さらに、圧縮機本体２と吸入マフラ３１間の断熱材４２により、圧縮機本体２から吸入マフラ３１への熱移動を低減できるので効率が向上する効果がある。

なお、上記いずれの実施の形態でも吸入マフラを備える圧縮機についての例を述べたが、実施の形態１、３および４に係る圧縮機の断熱構造は吸入マフラを備えない圧縮機についても適用することができるのはいうまでもない。

また、上記いずれの実施の形態でも冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍サイクルに用いた場合、圧縮機が高圧で、温度の上昇が大きく、圧縮機下部に隙間があった場合、自然対流が起きやすい。そのため、本発明のように圧縮機下部に断熱材を配置し、圧縮機側部に巻きつけて配置した断熱材との隙間を無くすことで、自然対流が発生するのを防止することができ、ヒートポンプ式給湯機にとってもっとも高温の熱源からの熱を廃棄することを防止することができるので、効率をさらに向上させることができる。

１冷媒回路、２圧縮機本体、３給湯用熱交換器絞り
５蒸発器６内部熱交換器７送風機８水回路
９ポンプ１０三方弁１１タンク
１２熱源機ユニット１３給湯用熱交換器収納室１４機械室１５送風機室１６仕切板、１７電気品１８ベース１９フロントパネル、
２０バックパネル２１トップパネル、２２サービスパネル、
２３吹き出しグリル、３１吸入マフラ、３２吐出管、３３吸入管、３４ターミナルカバー、３５リード線、
３６ａ断熱材の部材（フェルト）、３６ｂ断熱材の部材（ゴム）、
３６ｃ断熱材、３６ｄ断熱材の部材（ゴム）、
３６ｅ、３６ｆ断熱材の部材（フェルト）３７上部断熱材、
３８ベースに固定されたピン、３９圧縮機脚部、４１断熱材、
４１ａ断熱材、４１ｂ剛性の高い構成部材、４１ｃ柔軟性の高い構成部材、
４２圧縮機本体２と吸入マフラ３１間の断熱材、４３面ファスナー

Claims

機械室に圧縮機が設けられたヒートポンプ式熱源機ユニットにおいて、
前記圧縮機が設けられた凸部および凹部を有するベースと、
前記圧縮機周囲の前記ベース上面を覆うように配置された第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上に配置され、前記圧縮機本体周囲に巻き付けられた第２の断熱材と、を備え、前記第１の断熱材は、前記ベース上面と接する下層部に前記ベース上面の前記凸部または凹部と密着できる柔軟構造の第１の構成部材を用い、上層部に前記第１の構成部材より剛性の高い第２の構成部材を用いたことを特徴とするヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記第２の断熱材は、圧縮機の周囲に巻きつけが可能な柔軟性を有するシート状の遮音部材と、前記遮音部材を前記圧縮機に巻きつけた際、前記遮音部材の前記圧縮機と相対する面側に設けられ、前記圧縮機の振動が前記遮音部材に伝達されるのを防止する柔軟性を有する断熱部材からなる２層を有していることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記第２の断熱材は、前記第１の断熱材と接触する部分において、前記遮音部材が存在せず、前記断熱部材のみであることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記圧縮機は吸入マフラを有し、前記圧縮機本体及び前記吸入マフラとの間に断熱材を配置することを特徴とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記圧縮機本体と前記吸入マフラ間の断熱材と、前記圧縮機本体に巻き付けられた第２の断熱材とを一体化したことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記第２の断熱材と接触を保ちながら前記圧縮機本体と吸入マフラ上部に設けられた第３の断熱材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
前記第３の断熱材を２重に配置することを特徴とした請求項６に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。
冷媒配管を流れる冷媒は二酸化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ式熱源機ユニット。