(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を動力部収納ケース内に収納した水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機において、
上記動力部収納ケースに、その大部分を占める動力部室と、ケース外側部に位置してケース構成壁により動力部室に対して仕切られた水ポンプ室とを一体に形成し、上記動力部室に動力部を収納するとともに、上記水ポンプ室にエンジン冷却水循環用の水ポンプを収納し、さらに、動力部収納ケースの主要部を鋳造により一体成形し、この主要部に含まれるケース構成壁のうち背面部の一部を動力部室側に凹入した形状とすることによりその凹入部分によって前記背面部の一部から壁面が構成される前記水ポンプ室を形成したことを特徴とする水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機における水ポンプ収納構造。
【請求項２】
動力部収納ケースの背面側で、かつ、動力部収納ケース内に配置されているエンジンのヘッド部に近い位置に水ポンプ室を形成したことを特徴とする請求項１に記載の水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機における水ポンプ収納構造。
【請求項３】
両側に取付片を有する取付部材を水ポンプに固設する一方、水ポンプ室の壁面に鉤状の係止部を一体に設け、上記取付部材の一方の取付片を上記係止部に係止するとともに、他方の取付片を水ポンプ室の壁面にボルト止めしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機における水ポンプ収納構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置等に適用される水冷エンジン駆動熱ポンプ装置において室外機に設けられる水ポンプの収納構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンプレッサをエンジンで駆動するようにしたエンジン駆動熱ポンプ装置は空調装置等において一般に知られている。このエンジン駆動熱ポンプ装置は、空調装置に適用されるような場合に、１乃至複数の部屋に配設される室内機とこれに接続される室外機とで構成される。
【０００３】
上記室外機は、動力部収納ケースにより形成したエンジンルーム（動力部室）に、コンプレッサ及びエンジンを含む動力部を収納するとともに、このケースやその上に設置した補助ケースにエンジンの燃料系、吸・排気系、冷却系及び潤滑系と上記コンプレッサに連結される冷媒循環系の一部とを配設して、ユニット化した構成となっている（例えば特開昭６１−１６２８６１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般にこの種の熱ポンプ装置のエンジンは水冷エンジンであって、その冷却系は、エンジンのウォータジャケットにホース等を介して接続される水ポンプと、サーモスタット、冷却水配管、ラジエータ等で構成されている。そして、通常、上記動力部収納ケースのエンジンルーム内に水ポンプを配置している。
【０００５】
ところが、エンジンルーム内は６０〜７０°Ｃ程度の高温になるため、単にエンジンルーム内に水ポンプを配置するだけでは水ポンプのベアリングやコイルが熱で劣化し易くなる。その対策として、従来では、水ポンプの近傍に換気ファンを設け外気を導入して水ポンプを冷却したり、予め動力部収納ケースと別体に板金で形成した箱体により水ポンプを覆って断熱したりしていたが、部品点数及び工数が増加し、コストアップを招いていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、水ポンプをエンジンルームに対し断熱して熱劣化を防止するようにしつつ、水ポンプ収納部分の構造を簡単にし、部品点数及び工数を削減することができる水ポンプ収納構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を動力部収納ケース内に収納した水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機において、
上記動力部収納ケースに、その大部分を占める動力部室と、ケース外側部に位置してケース構成壁により動力部室に対して仕切られた水ポンプ室とを一体に形成し、上記動力部室に動力部を収納するとともに、上記水ポンプ室にエンジン冷却水循環用の水ポンプを収納し、さらに、動力部収納ケースの主要部を鋳造により一体成形し、この主要部に含まれるケース構成壁のうち背面部の一部を動力部室側に凹入した形状とすることによりその凹入部分によって前記背面部の一部から壁面が構成される前記水ポンプ室を形成したものである。
【０００８】
この構成によると、動力部を収納する動力部室と水ポンプを収納する水ポンプ室とが別室となるように仕切られることにより、内部が比較的高温となる動力部室に対して水ポンプ室が遮断され、水ポンプへの熱影響が抑制される。しかも、動力部収納ケースの構成壁により動力部室と水ポンプ室とが仕切られた状態でこれらが一体成形されることにより、部品点数及び工数が削減される。特に、動力部収納ケースの主要部を鋳造により一体成形し、この主要部に含まれるケース構成壁のうち背面部の一部を動力部室側に凹入した形状とすることによりその凹入部分により水ポンプ室を形成しているので、動力部室と水ポンプ室とを含む動力部収納ケースの成形が容易になり、かつ、剛性向上にも有利となる。
【０００９】
この発明において、動力部収納ケースの背面側で、かつ、動力部収納ケース内に配置されているエンジンのヘッド部に近い位置に水ポンプ室を形成しておけば、水ポンプ室内の水ポンプとエンジンとの間のホースが短くなり、流通抵抗が小さくなる。
【００１０】
また、水ポンプ室内で水ポンプを取付ける構造としては、両側に取付片を有する取付部材を水ポンプに固設する一方、水ポンプ室の壁面に鉤状の係止部を一体に設け、上記取付部材の一方の取付片を上記係止部に係止するとともに、他方の取付片を水ポンプ室の壁面にボルト止めすることが好ましい。このようにすると、取付部材の片側だけをボルト止めすればよく、水ポンプの取付作業が簡単になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図３は水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の一例としての空調装置における室外機ユニットとその内部構造を示している。図１及び図２に示すように、室外機ユニットは、動力部収納ケース１とその上方に配置される補助ケース１０とからなる枠組みを有しており、この枠組みに室外機ユニットの構成部品を組み込んだ構造となっている。
【００１３】
動力部収納ケース１は、熱ポンプ装置のコンプレッサとこれを駆動するエンジンとを含む動力部を収納、保持するものであり、概略直方体の箱状とされ、当実施形態においては、このケース１の主要部をなすフレーム２が、少なくとも上下両面、一側面及び背面の４面の壁を一体に成形した鋳造品により構成されている。
【００１４】
具体的に説明すると、上記フレーム２は、図４に示すように、前面側の略全体に開口部３を有するとともに一方の側面（図示の例では正面から見て右側の側面）に部分的に開口部４を有し、上面部２ａ、底面部２ｂ、背面部２ｃ及び左側面部２ｄの各壁と、前面と右側面との間のコーナー部に設けられた支柱２ｅと、右側面の開口部４間に設けられた横桟部分２ｆとが、アルミダイカストで一体成形され、上記各壁で囲われた内部が、動力部を収納するエンジンルーム２０（動力部室）となっている。上記底面部２ｂはフレーム２の左側面部２ｄより外側に張出しており、この張出部分２ｇの上方に冷媒循環系の配管等を装備するための小室が形成されるようになっている。
【００１５】
上記フレーム２に対し、その前面側の開口部３を覆う正面パネル５、右側面の開口部４を覆う右側面パネル６、左側面部２ｄの外方において上記張出部分２ｇの上方の小室を囲う側面カバー７、背面側下部を覆う背面下部カバー８等がボルト等によって着脱可能に取付けられることにより、動力部収納ケース１が構成されるようになっている。
【００１６】
一方、上記補助ケース１０は、略中央にファン配置用の空洞部１２を備えた合成樹脂の本体部分１１を有しており、この本体部分１１に対して正面カバー１３、天井カバー１４、右側面カバー１５等がボルト等で着脱可能に取付けられ、さらに、上記正面カバー１３に対してファンガード１６が着脱可能に装備されるようになっている。
【００１７】
上記補助ケース本体部分１１の背面側には、室外熱交換器１７とラジエータ５６が取付けられるようになっており、上記フレーム２上に補助ケース本体部分１１及び室外熱交換器１７が設置、固定されるようになっている。さらに、上記フレーム２と補助ケース本体部分１１とにわたる背面側の左側部には背面上部カバー１８がボルト等で取付けられ、また、補助ケース本体部分１１の左側方部には、電装品を収納した電装品ボックス１９が組付けられるようになっている。
【００１８】
図１及び図２では、便宜上、両ケース１，１０のカバーやパネルを取外した状態で内部を示しており、上記動力部収納ケース１のフレーム２により形成されたエンジンルーム２０内には、熱ポンプ装置のコンプレッサ２１と、これを駆動するエンジン２２とを含む動力部が収納されている。上記エンジン２２は水冷ガスエンジンであり、このエンジン２２のクランク軸２２ａとコンプレッサ２１の回転軸とが駆動ベルト２３を介して接続されるとともに、コンプレッサ２１のハウジングがエンジン２２のクランクケースに連結された状態で、これらエンジン２２及びコンプレッサ２１が、マウント２４及びマウントブラケット２５を介してフレーム２の底面部２ｂ上に設置されている。
【００１９】
また、上記補助ケース１０には、その空洞部１２内に送風ファン３０が配置されている。そして、エンジンの吸気系、燃料系、排気系、潤滑系及び冷却系と上記コンプレッサ２１に連結される冷媒循環系の一部とが上記両ケース１，１０にわたって配設されている。
【００２０】
エンジンの吸気系は、エアクリーナ３１と、このエアクリーナ３１に外気を導入する吸気導入管３２と、エアクリーナ３１を通った空気をエンジンに導く吸気管３３とを備えている。上記エアクリーナ３１及び吸気導入管３２は上記補助ケース１０内に配置されている。また、吸気管３３は、エアクリーナ３１から下方に導出され、上記フレーム２の上面部２ａに設けられた窓穴（図示せず）を通ってエンジンルーム２０内に延び、エンジン２２のヘッド部２２ｂ上側に設置されたミキサー３４に接続されている。そして、このミキサー３４で空気と燃料が混合されて、その混合気がエンジン２２に供給されるようになっている。なお、エアクリーナ３１の下方にはブローバイガス通路に接続されるオイルセパレータ３５が配置されている。
【００２１】
エンジンの燃料系は、上記ミキサー３４に接続された燃料供給管３６を備え、この燃料供給管３６の上流側はフレーム２の左側面部２ｄを通り抜けてその外側方に延び、外部の燃料ガス供給源（図示せず）に接続されるようになっており、この燃料供給管３６に電磁弁３７，３８及びゼロガバナ３９が介設されている。
【００２２】
エンジンの排気系は、エンジン２２の横に接続される排ガス熱交換器４２から導出された排気管４１を備え、この排気管４１は上方へ延び、フレーム２の上面部に設けられた穴（図示せず）を通って補助ケース１０内に達し、エアクリーナ３１の上方に配置された排気サイレンサ４３に接続されている。なお、４４は排ガス熱交換器４２や排気サイレンサ４３等からのドレン水を濾過するドレンフィルタであってエンジンルーム２０内の側部下端に配置されている。
【００２３】
エンジンの潤滑系はオイルタンク４５を備えている。このオイルタンク４５は、エンジン２２の側方で、かつ、水平に配置されるシリンダブロック２２ｃ及びヘッド部２２ｂの下方に配置され、オイル流通管４６を介してエンジン２２のオイルパンに接続されている。
【００２４】
また、水冷エンジンの冷却系は、水ポンプ５１から吐出される冷却水をエンジン２２に導く冷却水管５０ａを備え、この冷却水管５０ａが排ガス熱交換器４２から水ポンプ５２を経てエンジン２２のウォータジャケット５３の冷却水入口に接続されるとともに、ウォータジャケット５３の冷却水出口からサーモスタット５４を介して導出された冷却水管５０ｂがリニア三方弁５５に接続されている。さらに、上記リニア三方弁５５から２本の冷却水管５０ｃ，５０ｄが導出され、各冷却水管５０ｃ，５０ｄがラジエータ５６及び二重管熱交換器５７にそれぞれ接続されるとともに、ラジエータ５６及び二重管熱交換器５７からそれぞれ導出された冷却水管５０ｅ，５０ｆが合流して冷却水ポンプ５１に接続されている。また、冷却水管５０ｆには、リカバリタンク５８及び加圧キャップ５９が接続されている。
【００２５】
上記ラジエータ５６は室外熱交換器１７の前面側に装備され、上記送風ファン３０の後方に配置されている。また、上記二重管熱交換器５７、リカバリタンク５８及び加圧キャップ５９は補助ケース１０の上部に配設されている。
【００２６】
一方、上記コンプレッサ２１に連結される冷媒循環系は、コンプレッサ２１の吐出口にフレキシブルチューブ６１ａを介して上流端側が接続された吐出側冷媒管６０ａと、コンプレッサ２１の吸入口にフレキシブルチューブ６１ｂを介して下流端側が接続された吸入側冷媒管６０ｂとを有し、吐出側冷媒管６０ａの下流端及び吸入側冷媒管６０ｂの上流端が四方弁６２に接続されている。また吐出側冷媒管６０ａにはオイルセパレータ６３が介設され、吸入側冷媒管６０ｂにはアキュムレータ６４が介設されている。上記オイルセパレータ６３及びアキュムレータ６４は補助ケース１０の左側方部に配置されている。
【００２７】
上記四方弁６２から冷媒管６０ｃ，６０ｅが導出されている。冷媒管６０ｃは下方に延びて上記フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室に達し、この小室内で、パックドバルブ６５及びストレーナ６６を経てその先で複数に分岐しており、各分岐管６０ｄの先端にはフランジ６７が設けられている。
【００２８】
また、冷媒管６０ｅは、二重管熱交換器５７を経て室外熱交換器１７に達し、さらに室外熱交換器１７から導出された冷媒管６０ｆが上記フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室に達し、この小室内で、フィルタドライヤ６８、サイトグラス６９、パックドバルブ７０を経て分岐部７１に達しており、分岐部７１から導出された分岐管６０ｇには電子膨張弁７２及びストレーナ７３が介設され、各分岐管６０ｇの先端にはフランジ７４が設けられている。
【００２９】
そして、図外の複数の室内熱交換器との接続用の配管が、上記各分岐管６０ｄ及び６０ｇの各先端のフランジ６７，７４に着脱可能に接続されるようになっている。
【００３０】
このような室外機における水ポンプ収納構造の詳細を、図５〜図７を参照しつつ説明する。
【００３１】
エンジン２２のウォータジャケット５３に接続される水ポンプ５２は、上記フレーム２の背面側下部の外側部に位置する水ポンプ室８０内に収納されている。この水ポンプ室８０は、エンジン２２のヘッド部２２ｂに近い位置において、エンジンルーム２０に対して仕切られた状態で動力部収納ケース１に一体に形成されている。すなわち、動力部収納ケース１の構成壁である背面部２ｃの一部がエンジンルーム２０側に凹入した形状とされて、この凹入部分により水ポンプ室８０が形成され、背面部２ｃの一部により水ポンプ室８０の壁面８１が構成されている。また、上記フレーム２の背面側に取付けられるカバー８により水ポンプ室８０が外側から覆われるようになっている。
【００３２】
上記水ポンプ５２には、両側に取付片８２ａ，８２ｂを有する板状の取付部材８２が溶接等により固設されている。一方、上記水ポンプ室８０の壁面８１には、上記取付部材８２の両側の取付片８２ａ，８２ｂに対応する箇所に、鉤状の係止部８３と、ボルト挿通孔８４とが設けられている。そして、上記取付部材８２の一方の取付片８２ａが上記係止部８３に係止されるとともに、他方の取付片８２ｂが水ポンプ室８０の壁面８１にボルト８５で止着されることにより、水ポンプ５２が水ポンプ室８０内に固定されている。
【００３３】
上記水ポンプ５２から冷却水を導出するパイプ８６は、上記壁面８１を貫通してエンジンルーム２０内に突入し、ホース（図示せず）を介してエンジン２２に接続される。この場合、水ポンプ室８０がエンジン２２のヘッド部２２ｂに近い位置に設けられることにより、水ポンプ５２とエンジン２２との間のホースが短くなって、流通抵抗が低減されるようになっている。
【００３４】
また、冷却水循環経路の途中に介設される水ポンプ５１は、上記フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室内で、張出部分２ｇ上に設置されている（図７参照）。
【００３５】
すなわち、図８に示すように、動力部収納ケース１は底面部２ｂから左側面部２ｄが立ち上がって設けられるとともに、底面部２ｄから張出部分２ｇが一旦下方に下がった後、側方に張り出すようにされている。底面部２ｄから張出部分２ｇへの移動部の一部に窓２ｍが開けられ、この窓２ｍに上記水ポンプ５１のステー５１ａの一方が差し込まれ、ステー５１ａの他方がボルトとナットの付いたＵ字状ワッシャとにより張出部分２ｇに固着される。２ｎは張出部分２ｇに設けられた窓であり、Ｕ字状ワッシャが挿入される。これにより、水ポンプ５１はダイカスト一体鋳造の動力部収納ケース１に固定され、水ポンプが振動しても、側面カバー７や正面パネル５が破損することはない。
【００３６】
なお、上記フレーム２の背面部２ｃは、上記水ポンプ室８０を形成する凹入部分に加え、オイルポンプ４５の配置スペースを確保するための膨出部分９１、エンジンルーム２０への換気用の新気取込み部分を構成する凹入部分９２、換気用の通路構成部分（図示せず）等を有する凹凸形状に形成されている。このような凹凸形状とされることにより、コンパクト化が図られるとともに、剛性が高められる。また、フレーム２の左側面部２ｄも、配管等に対する逃げと剛性向上を兼ねて凹凸形状に形成されている。
【００３７】
以上のような当実施形態の構造によると、エンジンの冷却系における水ポンプ５２が水ポンプ室８０に収納され、この水ポンプ室８０が動力部収納ケース１のフレーム２の背面側に形成され、背面部２ｃの一部をなす壁面８１によりエンジンルーム２０に対して仕切られているため、エンジンルーム２０からの熱が上記壁面８１で遮断され、水ポンプ５２のベアリングやコイルの熱劣化が抑制される。
【００３８】
しかも、エンジンルーム２０及び水ポンプ室８０を含む動力部収納ケース１のフレーム２がアルミダイカストで一体成形されていることにより、従来のように板金からなる箱体で水ポンプを囲ったり換気ファンを組み付けたりする場合と比べ、部品点数及び工数が大幅に削減される。さらに、このように動力部収納ケース１のフレーム２が鋳造で一体成形されるとともに、フレーム２の背面部２ｃ及び左側面部２ｄが凹凸形状となっていることにより剛性が高められる。このため、エンジン２２の作動に伴う振動が抑制され、振動騒音が低減される。
【００３９】
また、冷却水循環経路の途中に介設される水ポンプ５１も、フレーム２の左側面部２ｄの外側の小室内に配置され、エンジンルーム２０に対して隔絶されているため、エンジンルーム２０から熱の影響による劣化が防止される。
【００４０】
なお、水ポンプ室８０の下面に下方外部への穴を開けてもよい。これにより、水ポンプ室８０の昇温が防止できる。
【００４１】
また、水ポンプ５２を廃止し、水ポンプ５１のみで冷却水を循環させるようにしてもよい。この場合にはエンジン２２が冷機状態にある時、サーモスタット５４は排ガス熱交換器４２からウォータジャケット５３を迂回して冷却水管５０ｄへ流れる冷却水量を、ウォータジャケット５３を通過して冷却水管５０ｄへ流れる冷却水量より多くし、暖機を早めるとともに、排気ガスの廃熱は回収して冷媒と熱交換可能とする。そして、エンジン２２が暖機状態となる時、サーモスタット５４は排ガス熱交換器４２からウォータジャケット５３を迂回して冷却水管５０ｄへ流れる冷却水流量を減らすかゼロとし、廃熱回収をより効率的に実施できるようにする。
【００４２】
この場合も、水ポンプ５１は排ガス熱交換器４２の上流側にあり、中を流れる冷却水の温度が低いとともに、水ポンプ５１は動力部収納ケース１の外側にあり、熱負荷が小さいままである。また、この場合には水ポンプ５１を図９に示すように、動力部収納ケース１の後方左側に設ける水ポンプ室８０´に収容するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の水ポンプ収納構造は、水冷エンジン駆動熱ポンプ装置の室外機において、動力部収納ケースに、その大部分を占める動力部室と、ケース外側部に位置してケース構成壁により動力部室に対して仕切られた水ポンプ室とを一体に形成しているため、水ポンプを収納する水ポンプ室を動力部室に対し遮断して、水ポンプのベアリング等の熱劣化を防止することができ、しかも、部品点数及び工数を削減し、コストを低減することができる。
【００４４】
特に、動力部収納ケースの主要部を鋳造により一体成形し、この主要部に含まれるケース構成壁のうち背面部の一部を動力部室側に凹入した形状とすることによりその凹入部分により水ポンプ室を形成しているので、動力部室と水ポンプ室とを含む動力部収納ケースの製造を大幅に簡略化することができ、その上、ケースの剛性を高め、振動騒音の低減にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施による空調装置の室外機ユニットの正面図である。
【図２】  上記室外機ユニットの側面図である。
【図３】  上記室外機ユニットの内部構成を示す説明図である。
【図４】  動力部収納ケース及び補助ケースの分解斜視図である。
【図５】  水ポンプ室形成部分の断面図である。
【図６】  図５のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】  動力部収納ケースのフレーム全体の水平断面図である。
【図８】  エンジンルームの側方に水ポンプ取付部分を示す断面図である。
【図９】  本発明の別の実施形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１  動力部収納ケース
２  フレーム
２ｃ  背面部
２０  エンジンルーム
２１  コンプレッサ
２２  エンジン
５２  水ポンプ
８０  水ポンプ室
８２  取付部材
８２ａ，８２ｂ  取付片
８３  係止部
８５  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003754163.tif 000006
【図６】
0003754163.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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