JP2004286255A

JP2004286255A - 制御盤用空気調和装置

Info

Publication number: JP2004286255A
Application number: JP2003076246A
Authority: JP
Inventors: Toru Moriya; 徹守屋; Junichi Oki; 淳一大木
Original assignee: Denso Aircool Corp
Current assignee: Denso Aircool Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】可燃性又は有害な冷媒を少なくとも装置本体内で漏れなく循環させて熱交換が行える制御盤用空気調和装置を提供する。
【解決手段】制御盤３内外に設けられた熱交換器どうしが配管接続されて可燃性又は有害な冷媒を循環させる冷媒循環回路４が、盤内熱交換器５から制御盤３外まで中途部に配管接続部１２のない配管９で接続され、制御盤３外に配管どうしを接続する配管接続部１２が配設されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、例えば、ＮＣ／ＣＮＣ工作機械の制御盤や通信・道路交通管制システムの制御盤、分電盤、配電盤等の制御盤内部を冷却する制御盤用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ／ＣＮＣ工作機械や通信システム等の装置本体には制御盤が組み込まれており、制御盤ではスイッチ、リレー等の電磁駆動部品、抵抗、コンデンサなどの素子、半導体装置や回路基板など通電により発熱する電子部品が多く存在し、閉め切られることが多い制御盤内部は高温になり易い。そこで、比較的大型の装置においては、制御盤内の発熱を盤外へ排熱すべく空気調和装置が設けられている。
【０００３】
空気調和装置は、制御盤内に蒸発器（エバポレータ）制御盤外に凝縮器（コンデンサ）が配置されてこれらの間が配管接続されて冷媒を循環させる公知の冷媒循環回路が設けられている。冷媒としては、不燃性の冷媒、例えばＨＣＦＣ２２（Ｒ２２）やＨＦＣ（Ｒ１３４ａ）などが主に用いられているが、地球温暖化防止等の観点から可燃性の自然冷媒、例えばＨＣ冷媒（イソブタン、ブタン、プロパン等）、又は有害な自然冷媒、例えばアンモニアガス、炭酸ガス（ＣＯ_２）などへの転換が図られている。
【０００４】
一例として、可燃性冷媒を用いる場合、室内側の熱交換器（蒸発器）に接続する配管からの冷媒の漏れに伴う危険性を回避するため、蒸発器を通過する配管を二重管構造にした空気調和装置が提案されている。例えば、二重管のうち内側通路で可燃性冷媒を循環させ、内側通路より漏れた冷媒が外側通路を通じて室外へ導いて大気中へ放出するもの（特許文献１参照）や、蒸発器のプレートフィンが嵌め込まれた直管部とその両側に接続するＵ字管部との配管接続部を外管で覆って密閉するもの（特許文献２参照）などがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５２２３０号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１１−１３２５９５号公報（図１、図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、配管接続部にはろう付け時の配管部の酸化、加熱変形、ろう付け不良によるピンホールの発生、ろう材の不足による接続不良、フラックスの劣化、フレアナットの緩みや締め付け不足など冷媒の漏れを発生する原因が多い。
特許文献１においては、冷媒循環回路を構成する室内機側の配管が二重管構造になっているが、室内側に配管とキャピラリチューブ（膨張弁）、キャピラリチューブと熱交換器、熱交換器と配管との間に配管接続部を設けなければならないという課題がある。
また、特許文献２においては、プレートフィンが嵌め込まれる直管部と該直管部の両端側で接続するＵ字管が必要になり当該配管接続部を密閉する外管が必ず必要になるため、直管部が増えるほどプレートフィンや外管が大型化する。また、直管部が増えると配管接続部が増えて製造コストや製造工数が嵩む。また、熱交換器内の冷媒の漏れを検出できても、その他の冷媒循環回路の配管接続部からの冷媒の漏れは検出できない。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、可燃性又は有害な冷媒を少なくとも装置本体内で漏れなく循環させて熱交換が行える安全性、汎用性が高く、地球環境保護に資する制御盤用空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
装置本体の一部に設けられた制御盤内を冷却する制御盤用空気調和装置において、制御盤内外に設けられた熱交換器どうしが配管接続されて可燃性又は有害な冷媒を循環させる冷媒循環回路が、盤内熱交換器から制御盤外まで中途部に配管接続部のない配管で接続され、制御盤外に配管どうしを接続する配管接続部が配設されていることを特徴とする。
【０００９】
具体的には、盤内熱交換器は、中途部に配管接続部のない配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする。
或いは盤内熱交換器は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする。
また、盤外熱交換器は、中途部に配管接続部のない配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする。
或いは盤外熱交換器は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする。
また、配管接続部が制御盤外の一箇所に集約されて接続部収容箱に収容されていることを特徴とする。この場合、接続部収容箱には、箱内に漏れ出した可燃性又は有害な冷媒を箱外へ逃がす逃し管が設けられていても良い。
更には、接続部収容箱には箱内に漏れ出した可燃性又は有害な冷媒を検出する漏れセンサが設けられており、該漏れセンサが冷媒の漏れを検出した場合に冷媒循環回路の動作を停止し、警報装置を作動させても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
図１は制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図、図２はスパインフィンが巻き付けられた配管の説明図、図３は盤内熱交換器の拡大説明図、図４は他例に係る制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図、図５は二重管構造を有するスパインフィン熱交換器の説明図、図６は制御盤内外の熱交換器を二重管構造にした制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図である。
【００１１】
先ず、図１を参照して制御盤用空気調和装置の全体構成について説明する。
制御盤用空気調和装置１は、例えばＮＣ／ＣＮＣ工作機械や通信システム等の装置本体２の一部に設けられた閉め切られた制御盤３内を冷却する。
【００１２】
冷媒循環回路４は制御盤３内に盤内熱交換器（エバポレータ）５が設けられている。また、制御盤３外には盤外熱交換器（コンデンサ）６が設けられている。エバポレータ５とコンデンサ６との間にはキャピラリチューブ（膨張弁）７若しくは圧縮機（コンプレッサ）８が配管接続され、冷媒循環回路４が形成されている。冷媒には、可燃性の自然冷媒、例えばＨＣ冷媒（イソブタン、ブタン、プロパン等）、又は有害な自然冷媒（アンモニアガス、炭酸ガス（ＣＯ_２）など）が好適に用いられる。本実施例では可燃性のＨＣ冷媒を用いた場合について説明する。
【００１３】
冷媒循環回路４において、エバポレータ５から制御盤３外まで中途部に配管接続部のない配管９で接続されている。エバポレータ５は、配管９の周囲にスパインフィン１０が巻き付けられた当該配管９が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器が好適に用いられる。図２において、スパインフィン１０としては、長尺状に形成されたアルミフィンが用いられる。スパインフィン１０が配管９の周囲に接着剤１１を介して一面に巻き付けることにより無数のフィンを林立させた配管９が形成される。この配管９をつづら折り状に適宜折り曲げることにより、図３に示すスパインフィン熱交換器（エバポレータ５）が形成される。
尚、盤外熱交換器（コンデンサ６）は、盤内熱交換器と同様にスパインフィン熱交換器でも良いが、プレートフィンを用いた熱交換器であっても良い。
【００１４】
このように、エバポレータ５から制御盤３外まで中途部に配管接続部のない配管９で接続されているので、少なくとも制御盤３内で可燃性冷媒が漏れ出す心配がなく、しかも配管９の曲げ加工が自由にできるので、盤内熱交換器（エバポレータ５）を小型化でき、設置スペースが限られた制御盤３内に配置することができる。また、部品点数が少なく加工も容易であるので、製造コストや製造工数を削減することができる。また、図１において、制御盤３外に配管どうしを接続する配管接続部（ろう付け部）１２を配設することができ、当該配管接続部１２より仮に冷媒が漏れたとしても、装置本体２側の安全性を確保することができる。
【００１５】
ここで、図１において、冷媒循環回路４の冷却動作について説明する。コンプレッサ８を作動させると、高温高圧のガス冷媒がコンデンサ６に送り込まれる。コンデンサ６において、高温高圧のガス冷媒と盤外の空気との間で熱交換（放熱）が行われて、高温高圧の液冷媒に相変化する。
【００１６】
高温高圧の液冷媒は、キャピラリチューブ７に送り込まれて流量制限されることにより低温低圧の液冷媒に変化する。また、キャピラリチューブ７を通過すると流路容積が膨張するため、液冷媒の一部に気化が始まるため冷媒は気液混合状態となって、エバポレータ５へ送り込まれる。エバポレータ５は制御盤３内の空気（熱気）との間で熱交換（吸熱）が行われて、低温低圧の液冷媒から低温低圧のガス冷媒に相変化する。低温低圧のガス冷媒は、再度コンプレッサ８に戻って高温高圧のガス冷媒として送り出される。
【００１７】
次に他例に係る制御盤空気調和装置１の構成について図４及び図５を参照して説明する。前記実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。図４において、配管接続部１２は制御盤３外の一箇所に集約されており、接続部収容箱１３に収容されている。即ち、エバポレータ５とキャピラリチューブ７及びコンプレッサ８との各接続部、コンデンサ６とキャピラリチューブ７及びコンプレッサ８との各接続部が、接続部収容箱１３に収容されている。接続部収容箱１３は密閉箱であっても良いが、箱内に漏れ出した可燃性冷媒を大気中へ逃がす逃し管１４が設けられていても良い。逃し管１４は、空気より軽い冷媒の場合には接続部収容箱１３の上部に設け、空気より重い冷媒の場合には接続部収容箱１３の下部に設けるのが好ましい。
このように、冷媒循環回路４のすべての配管接続部１２を盤外の接続部収容箱１３に収容したので、何れの接続部で冷媒が漏れ出しても箱内に限定されるため安全性が高く、逃し管１４を通じて大気中へ逃すこともできるので、制御盤３外において他の発火要因が存在しても安全性を確保することができる。
【００１８】
また、図４において、接続部収容箱１３には箱内に漏れ出した可燃性冷媒を検出する漏れセンサ１５が設けられていても良い。冷媒の漏れは接続部が集約された収容箱１３内で生ずるため、１の漏れセンサ１５で冷媒循環回路４の何れかの配管接続部１２における冷媒の漏れを確実に検出することができる。漏れセンサ１５は空気より軽い冷媒の場合には接続部収容箱１３の上部に設け、空気より重い冷媒の場合には接続部収容箱１３の下部に設けるのが好ましい。また、漏れセンサ１５が冷媒の漏れを検出した場合に、冷媒循環回路４のコンプレッサ８を駆動停止して冷媒の循環を止め、警報装置１６を作動させて作業者に報知するようにすると早急な復旧作業が行える。
【００１９】
また、図５（ａ）において、盤内熱交換器（エバポレータ５）は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する外側配管９ｂの周囲にスパインフィン１０が巻き付けられたスパインフィン熱交換器を用いても良い。この場合、図５（ｂ）において、配管９は内管９ａを可燃性冷媒の流路として利用し、内管９ａと外管９ｂとの間を漏れ冷媒の流路として用いられる。外管９ｂ側に漏れ出した冷媒は、制御盤３外で大気中へ逃すようにしても良いし、密閉された接続部収容箱１３へ回収するようにしても良い。
【００２０】
上記エバポレータ５は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有するため、制御盤３内の可燃性冷媒の漏れ防止を更に強化することができる。また、二重管を用いている分だけ部品コストが上昇するが、スパインフィン１０を用いているため熱交換器の製造や配管の曲げ加工が容易で、製造コストや製造工数を削減することができる。
【００２１】
図６において、盤内熱交換器（エバポレータ５）及び盤外熱交換器（コンデンサ６）に二重管構造のスパインフィン熱交換器を用いた制御盤用空気調和装置１を例示する。
エバポレータ５及びコンデンサ６は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する配管９の周面にスパインフィン１０が巻き付けられた当該配管９がつづら折り状に折り曲げられて形成されたスパインフィン熱交換器が用いられている。また、エバポレータ５及びコンデンサ６とキャピラリチューブ７との各配管接続部１２、エバポレータ５及びコンデンサ６とコンプレッサ８との各配管接続部１２は接続部収容箱１３内に収容されている。また、接続部収容箱１３にはコンプレッサ８自身が有する配管接続部１７も収容されている。また、接続部収容箱１３には箱内に漏れ出した冷媒を装置外の安全な場所へ導く逃し管１４が接続されている。
【００２２】
冷媒循環回路４において、中途部に配管接続部のない二重管構造を有するエバポレータ５及びコンデンサ６においては、冷媒が配管９外へ漏れるおそれは無い。配管９の内管９ａより外管９ｂ側へ漏れた冷媒は、漏れ出すとすれば配管接続部１２において接続部収容部１３内に限定される。また、コンプレッサ８の配管接続部１７から冷媒が漏れ出した場合も接続部収容部１３内に限定される。これらの接続部収容部１３内に漏れ出した冷媒は、逃し管１４を通じて大気中へ逃すようになっている。接続部収容箱１３には箱内に漏れ出した可燃性冷媒を検出する漏れセンサ１５が設けられている。漏れセンサ１５が冷媒の漏れを検出した場合に、冷媒循環回路４のコンプレッサ８を駆動停止して冷媒の循環を止め、警報装置１６を作動させて作業者に報知するようになっている。
このように、エバポレータ５及びコンデンサ６として、中途部に配管接続部のない二重管構造を有するスパインフィン熱交換器を用い、配管接続部１２、１７を接続部収容箱１３内に集約して収容した場合には、仮に配管接続部１２、１７において冷媒が漏れ出しても箱外に漏れ出すことはなく、より安全性、信頼性の高い制御盤用空気調和装置１を提供できる。
【００２３】
上述した制御盤用空気調和装置１を用いれば、冷媒循環回路４がエバポレータ５から制御盤３外まで中途部に配管接続部のない配管９で接続され、制御盤３外に配管どうしを接続する配管接続部１２が配設されているので、可燃性冷媒を少なくとも制御盤３内で漏れなく循環させて熱交換が行える。また、スパインフィン１０を設けた配管９の曲げ加工が自由にできるので盤内熱交換器を小型化でき、設置スペースが限られた制御盤３内に配置することができる。また、部品点数が少なく加工も容易であるので、製造コストや製造工数を削減することができる。
また、配管接続部１２を制御盤３外に配設できるので、仮にいずれかの配管接続部１２より冷媒が漏れたとしても、装置本体２側の安全性を確保することができる。
また、冷媒循環回路４のすべての配管接続部１２を盤外の接続部収容箱１３に収容した場合には、何れの配管接続部１２で冷媒が漏れ出しても箱内に限定されるため安全性が高く、逃し管１４を通じて大気中へ逃すこともできるので、制御盤３外において他の発火要因が存在しても安全性を確保することができる。
また、接続部収容箱１３に可燃性冷媒を検出する漏れセンサ１５が設けられている場合には、冷媒の漏れは配管接続部１２が集約された接続部収容箱１３内で生ずるため、１の漏れセンサ１５で冷媒循環回路４の冷媒の漏れを確実に検出することができる。
また、盤内熱交換器（エバポレータ５）に、中途部に配管接続部のない二重管構造を有するスパインフィン熱交換器を用いた場合には、制御盤３内の可燃性冷媒の漏れを確実に防止できる。この場合、スパインフィン１０を用いているためプレートフィンに比べて盤内熱交換器の製造や配管の曲げ加工が容易で、製造コストや製造工数を削減できる。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施例について述べてきたが、上述した各実施例に限定されるものではない。例えば、自然冷媒の種類は任意であり、可燃性を有するＨＣ冷媒のほかにも有害とされる自然冷媒（アンモニアガス、炭酸ガス（ＣＯ２）など）を用いても漏れ防止という観点から本願発明の構成は有効である。また、制御盤３が設けられる装置本体２の種類も任意であり、例えば家庭用／業務用エアコン、冷蔵庫・冷凍庫などの製品にも応用できる。更には、盤内熱交換器を構成する配管９の折り曲げ形状や大きさも任意であるなど、更に多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、上述したように、冷媒循環回路が、盤内熱交換器から制御盤外まで中途部に配管接続部のない配管で接続され、制御盤外に配管どうしを接続する配管接続部が配設されているので、可燃性又は有害な冷媒を少なくとも制御盤内で漏れなく循環させて熱交換が行える。また、配管の曲げ加工が自由にできるので盤内熱交換器を小型化でき、設置スペースが限られた制御盤内に配置することができる。また、部品点数が少なく加工も容易であるので、製造コストや製造工数を削減することができる。また、配管接続部を制御盤外に配設できるので、仮にいずれかの配管接続部より冷媒が漏れたとしても、装置本体側の安全性を確保することができる。
また、冷媒循環回路のすべての配管接続部を盤外の接続部収容箱に収容した場合には、何れの配管接続部で冷媒が漏れ出しても箱内に限定されるため安全性が高く、逃し管を通じて大気中へ逃すこともできるので、制御盤外において他の発火要因が存在しても安全性を確保することができる。
また、接続部収容箱に可燃性又は有害な冷媒を検出する漏れセンサが設けられている場合には、冷媒の漏れは配管接続部が集約された接続部収容箱内で生ずるため、１の漏れセンサで冷媒循環回路の冷媒の漏れを確実に検出することができる。
また、盤内熱交換器が中途部に配管接続部のない二重管構造を有するスパインフィン熱交換器である場合には、制御盤内の可燃性又は有害な冷媒の漏れを確実に防止できる。この場合、スパインフィンを用いているためプレートフィンに比べて盤内熱交換器の製造や配管の曲げ加工が容易で、製造コストや製造工数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】スパインフィンが巻き付けられた配管の説明図である。
【図３】盤内熱交換器の拡大説明図である。
【図４】他例に係る制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図である。
【図５】二重管構造を有するスパインフィン熱交換器の説明図である。
【図６】制御盤内外の熱交換器を二重管構造にした制御盤用空気調和装置の全体構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１制御盤用空気調和装置
２装置本体
３制御盤
４冷媒循環回路
５エバポレータ
６コンデンサ
７キャピラリチューブ
８コンプレッサ
９配管
１０スパインフィン
１１接着剤
１２、１７配管接続部
１３接続部収容箱
１４逃し管
１５漏れセンサ
１６警報装置

Claims

装置本体の一部に設けられた制御盤内を冷却する制御盤用空気調和装置において、
制御盤内外に設けられた熱交換器どうしが配管接続されて可燃性又は有害な冷媒を循環させる冷媒循環回路が、盤内熱交換器から制御盤外まで中途部に配管接続部のない配管で接続され、制御盤外に配管どうしを接続する配管接続部が配設されていることを特徴とする制御盤用空気調和装置。
前記盤内熱交換器は、中途部に配管接続部のない配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする請求項１記載の制御盤用空気調和装置。
前記盤内熱交換器は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする請求項１記載の制御盤用空気調和装置。
前記盤外熱交換器は、中途部に配管接続部のない配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の制御盤用空気調和装置。
前記盤外熱交換器は、中途部に配管接続部のない二重管構造を有する配管の周囲にスパインフィンが巻き付けられた当該配管が折り曲げられて形成されるスパインフィン熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の制御盤用空気調和装置。
前記配管接続部が制御盤外の一箇所に集約されて接続部収容箱に収容されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の制御盤用空気調和装置。
前記接続部収容箱には、箱内に漏れ出した可燃性又は有害な冷媒を大気中へ逃がす逃し管が設けられていることを特徴とする請求項６記載の制御盤用空気調和装置。
前記接続部収容箱には箱内に漏れ出した可燃性又は有害な冷媒を検出する漏れセンサが設けられており、該漏れセンサが冷媒の漏れを検出した場合に冷媒循環回路の動作を停止し、警報装置を作動させることを特徴とする請求項６又は７記載の制御盤用空気調和装置。