JP2010159924A - 冷凍機凝縮ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機容量の異なるユニットを製造する際の製造コスト、設計や試験にかかる開発コストおよび開発期間を低減化することのできる冷凍機凝縮ユニットが要求されている。
【解決手段】冷凍機凝縮ユニットは、圧縮機３および凝縮器６が配備された共通の３台の圧縮機側モジュール２と、３台の圧縮機側モジュール２が連結されるとともに、３台の圧縮機側モジュール２からの液冷媒を収容する液溜１０が配備された液溜側モジュール１と、各圧縮機側モジュール２の凝縮器６につながるそれぞれの冷媒配管７と液溜側モジュール１の液溜１０につながる冷媒配管９とを連結する合流管部８と、ユニット外の蒸発器２１につながる冷媒配管２２と各圧縮機側モジュール２の圧縮機３につながるそれぞれの冷媒配管２６とを連結する分配管部２５と、液溜１０につながる冷媒配管１７とユニット外の膨張弁２０につながる冷媒配管１９とを連結する連結管部１８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機と凝縮器と液溜とを備える冷凍機凝縮ユニットに関するものである。

従来、この種の冷凍機凝縮ユニットとしては、例えば下記の特許文献１に記載されたユニットが知られている。この文献記載の冷凍機凝縮ユニットは圧縮機、凝縮器、および液溜が冷媒配管で連結されており、冷凍機凝縮ユニット以外の膨張弁および蒸発器に配管接続されることにより、冷媒回路を有する冷凍機を構成する。一般に、冷凍機は顧客ニーズに応じた異なる冷凍機容量のものが製作されているが、冷凍機凝縮ユニットの配管仕様、箱体パネル仕様は冷凍機容量ごとに個別に設計されている。

特開２００８−２４９２４０号公報

ところで、上記従来の冷凍機凝縮ユニットは、容量ごとに圧縮機周囲の配管仕様、箱体パネル仕様が異なるため、生産ロット数が少なくなり、そのためにコスト高になるという問題がある。また、構造設計、配管振動試験、配管応力試験などを容量ごとに実施することが必要で多大な手間がかかるために、開発コストが高くなり、開発期間が長くなるという問題もある。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、冷凍機容量の異なるユニットを製造する際の製造コスト、設計や試験にかかる開発コストおよび開発期間を低減化することのできる冷凍機凝縮ユニットの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷凍機凝縮ユニットは、圧縮機と凝縮器と液溜とを備えていて、ユニット外の膨張弁および蒸発器との間に接続されて冷媒回路を成す冷凍機凝縮ユニットであって、第１基台フレームに圧縮機および凝縮器が配備された複数共通の圧縮機側モジュールと、複数の圧縮機側モジュールの第１基台フレームのそれぞれが連結される１つの第２基台フレームを備えるとともに、複数の圧縮機側モジュールからの液冷媒を収容する液溜が第２基台フレームに配備された液溜側モジュールと、複数の圧縮機側モジュールの凝縮器につながるそれぞれの冷媒配管と液溜側モジュールの液溜につながる冷媒配管とを連結する合流管部と、ユニット外の蒸発器につながる冷媒配管と複数の圧縮機側モジュールの圧縮機につながるそれぞれの冷媒配管とを連結する分配管部と、液溜側モジュールの液溜につながる冷媒配管とユニット外の膨張弁につながる冷媒配管とを連結する連結管部とを備えて成るものである。

本発明に係る冷凍機凝縮ユニットによれば、複数共通の圧縮機側モジュールと液溜側モジュールがそれぞれの基台フレームで連結配置され、複数共通の圧縮機側モジュールと液溜側モジュールのそれぞれの冷媒配管が合流管部および分配管部で連結されるので、所望の冷凍能力に応じた冷凍機凝縮ユニットを、適宜決定した台数の共通の圧縮機側モジュールを用いて安価に製作することができる。すなわち、生産ロットを多くでき、製造コストダウンが可能となる。また、圧縮機側モジュールは振動や音を発する圧縮機を有しているために複雑な設計および試験を行なわなければならないが、圧縮機側モジュールが共通部品であるために設計および試験は１回だけで済み、冷凍機容量が異なる冷凍機凝縮ユニットを製作する場合でも、冷凍機容量ごとの配管設計、配管振動試験、応力試験をあらためて実施する必要がない。従って、冷凍機凝縮ユニットの開発コストを削減でき、開発期間を短縮できる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る冷凍機凝縮ユニットの冷媒回路構成図、図２は冷凍機凝縮ユニットを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図、図３は前記冷凍機凝縮ユニットの圧縮機側モジュールの分解斜視図、図４は前記圧縮機側モジュールのカバー板を外した状態の斜視図、図５は前記圧縮機側モジュールのカバー板を外した状態の平面図である。
各図において、この実施形態に係る冷凍機凝縮ユニットは、１台の液溜側モジュール１と、液溜側モジュール１の上面に設置されて連結される３台の圧縮機側モジュール２，２，２とから成っている。これら３台の圧縮機側モジュール２，２，２はいずれも互いに互換性のある共通の構造を有している。

各圧縮機側モジュール２は平板状の第１基台フレーム３７を備えている。第１基台フレーム３７上には、圧縮機３、アキュムレータ２７、オイル分離器４、オイルレギュレータ３６、および凝縮器６が配備されている。圧縮機３は、圧縮機側モジュール２の第１基台フレーム３７の点検サービスを受ける前面側、すなわち前パネル４５の近傍に配置されている。また、圧縮機３の周りは消音用のカバー板４７、４７，４７，４７，４７で被われている。圧縮機側モジュール２において、アキュムレータ２７の吸込側に接続されている冷媒配管２６の途中には第１開閉弁３０が配備されている。冷媒配管２６における圧縮機３と第１開閉弁３０との間には、冷媒配管２６を分離可能に接続する第１接続部材３３が配備されている。アキュムレータ２７の吐出側は冷媒配管４８により圧縮機３の吸込側と接続されている。圧縮機３の吐出側と凝縮器６とはオイル分離器４を介して配管接続されている。凝縮器６内の冷媒は送風機５からの送風により冷却される。凝縮器６の冷媒出側と接続された冷媒配管７の途中には第２開閉弁３１が配備されている。冷媒配管７における第２開閉弁３１の上流側には、冷媒配管７を分離可能に接続する第２接続部材３４が配備されている。このアキュムレータ２７には、他の圧縮機側モジュール２，２のアキュムレータ２７，２７との間を連結する均油配管５１が接続されている。均油配管５１の途中には第４開閉弁５２が配備されている。均油配管５１における第４開閉弁５２とアキュムレータ２７との間には、均油配管５１を分離可能に接続する第４接続部材５３が配備されている。また、圧縮機３には、後で詳述する液溜側モジュール１の熱交換部２８からの冷媒を流入させる戻り配管２９が接続されている。戻り配管２９の途中には、戻り配管２９を分離可能に接続する第３接続部材３５が配備されている。上記した第１接続部材３３、第２接続部材３４、第３接続部材３５、および第４接続部材５３の構成は特に限定されないが、ここでは例えばフレアナットで具現化してある。

液溜側モジュール１は、図６および図７にも示すように、長方枠状の第２基台フレーム４０を備えている。この第２基台フレーム４０は、平板状の底板３８、底板３８上に立設された柱部４１，４１，４１，４１，４１，４１，４１，４１、前側の柱部４１，４１，４１，４１の上端に架設された前梁部４３、後側の柱部４１，４１，４１，４１の上端に架設された後梁部４４、および、前梁部４３と後梁部４４とに架設された横梁部４２，４２，４２，４２からネジ留めなどにより組み立てられている。この第２基台フレーム４０上には、３台の圧縮機側モジュール２，２，２が左右方向（図２中の矢印Ｌ方向）に並べて設置される。各圧縮機側モジュール２はそれぞれの第１基台フレーム３７が第２基台フレーム４０の上面にビスなどで固定される。隣合う圧縮機側モジュール２，２は、それらの間の前後位置にそれぞれ配置された通風孔付きの柱部材に固定されて支持される。また、左右外側の圧縮機側モジュール２，２の側面は通風性のよい格子板５０，５０で覆われている。各圧縮機側モジュール２における送風機５上方の開口はベルマウス板４６で被われている。一方で、第２基台フレーム４０の底板３８上には、３台の圧縮機側モジュール２，２，２からの液冷媒を収容する液溜１０が配備されている。この液溜１０は、液溜側モジュール１の第２基台フレーム４０の背面側に配置されている。また、この液溜１０は、液溜側モジュール１の左右方向（図６中の矢印Ｌ方向）の重心位置Ｗにそのほぼ中心位置がくるように配置されている。

そして、３台の圧縮機側モジュール２，２，２の凝縮器６，６，６につながるそれぞれの冷媒配管７，７，７は、三方管である２つの合流管部８，８を介して冷媒配管９と連結される。この冷媒配管９は液溜側モジュール１の液溜１０につながっている。また、アキュムレータ２７，２７，２７につながるそれぞれの冷媒配管２６，２６，２６は、三方管である２つの分配管部２５，２５を介して冷媒配管２４と連結される。また、液溜１０からの冷媒配管１１は分配管部１２，１２を介して３本並列の冷媒配管１３，１３，１３に接続され、更に合流管部１４，１４を介して冷媒配管１５に接続される。冷媒配管１３，１３，１３の途中には、熱交換部２８，２８，２８が設けられている。各熱交換部２８は、熱交換部２８下流側の冷媒配管１３から分岐した戻り配管２９の冷媒と、冷媒配管１３の冷媒とを熱交換させるものである。この熱交換部２８では、戻り配管２９の絞り弁４９で絞られた冷媒により冷媒配管１３内の冷媒の過冷却度が大きくされるとともに、戻り配管２９の冷媒は圧縮機３に戻される。そして、戻り配管２９における冷媒配管１３からの分岐部と熱交換部４９との間には、第３開閉弁３２が設けられている。そうして、合流管部１４からの冷媒配管１５は３台並列のドライヤ１６，１６，１６に接続され、ドライヤ１６，１６，１６の冷媒出側は冷媒配管１７に接続される。各ドライヤ１６は容器内に吸湿剤を収容しており冷媒中の水分を除去する。

この冷凍機凝縮ユニットは、図１中の２点鎖線で示した、ユニット外の膨張弁２０および蒸発器２１との間に配管接続されて冷媒回路を構成する。この場合、冷凍機凝縮ユニットの冷媒配管１７は、膨張弁２０につながれた冷媒配管１９と連結管部１８により連結される。また、冷凍機凝縮ユニットの冷媒配管２４は、連結管部２３で、ユニット外の蒸発器２１につながれた冷媒配管２２と連結される。
尚、図１では１つの圧縮機側モジュール２の詳細構成のみを示して残り２つの圧縮機側モジュール２の詳細構成を省略しているが、これら残り２つの圧縮機側モジュール２の詳細構成も、示した圧縮機側モジュール２のものと同じである。

上記のように構成された冷凍機凝縮ユニットの動作を説明する。各圧縮機側モジュール２において、圧縮機３から吐出された高温・高圧のガス冷媒はオイル分離器４を経て凝縮器６で冷却されて液冷媒となり冷媒配管７を流れる。それぞれの冷媒配管７からの液冷媒は合流管部８，８で合流して冷媒配管９を流れ、液溜１０に流入する。そして、液溜１０からの液冷媒は冷媒配管１１を通り分配管部１２，１２で冷媒配管１３，１３，１３に分配されてそれぞれ熱交換部２８，２８，２８に流入する。各熱交換部２８における冷媒配管１３の液冷媒は、下流側で戻り配管２９に流入して絞り弁４９で絞られた冷媒により冷やされて過冷却度を大きくされる。そして、冷媒配管１３，１３，１３の液冷媒は合流管部１４，１４で合流して冷媒配管１５を流れ、ドライヤ１６，１６，１６で脱湿されたのちに冷媒配管１７に至る。冷媒配管１７の液冷媒は、冷凍機凝縮ユニット外の冷媒配管１９に流出して膨張弁２０に至る。膨張弁２０において冷媒が絞られて気液二相となり蒸発器２１に流入する。蒸発器２１において冷媒は受熱してガス冷媒となり冷媒配管２２を流れる。冷媒配管２２のガス冷媒は、冷凍機凝縮ユニットの冷媒配管２４に流入し、分配管部２５，２５で圧縮機側モジュール２，２，２に向かう冷媒配管２６，２６，２６に分配される。そして、各圧縮機側モジュール２の冷媒配管２６を流れるガス冷媒はそれぞれのアキュムレータ２７に流入したのち冷媒配管４８を経て圧縮機３の吸込側に戻る。このような冷凍サイクル動作が繰り返し行なわれる。

以上に説明した、この実施形態１の冷凍機凝縮ユニットによれば、共通構成の圧縮機側モジュール２が３台用いられ、これらの第１基台フレーム３７が液溜側モジュール１の第２基台フレーム４０に連結される。すなわち、圧縮機側モジュール２の使用台数を適宜決定し、決定した台数の圧縮機側モジュール２を液溜側モジュール１に連結することにより、所望の冷凍機容量に応じた冷凍機凝縮ユニットを製作することができる。また、圧縮機側モジュール２は共通構成であるため、生産ロットを多くでき、冷凍機凝縮ユニットの製造コストダウンが可能となる。そして、圧縮機側モジュール２は共通部品であるために設計および試験は１回だけで済み、冷凍機容量が異なる冷凍機凝縮ユニットを製作する場合でも、冷凍機容量ごとの配管設計、配管振動試験、応力試験をあらためて実施する必要がない。従って、冷凍機凝縮ユニットの開発コストを削減でき、開発期間を短縮できる。
そうして、冷凍機凝縮ユニットの冷媒配管１７，２４と、冷凍機凝縮ユニット以外の膨張弁２０および蒸発器２１からの冷媒配管１９，２２とを連結することにより、所望の冷凍能力の冷凍機も提供することができる。

また、圧縮機側モジュール２の第１基台フレーム３７が液溜側モジュール１の第２基台フレーム４０上に設置されているので、これらを水平方向に配置した場合と比べ、冷凍機凝縮ユニットの左右方向や奥行き方向の設置スペースを小さくすることができる。また、比較的体積と重量のある液溜１０を有する液溜側モジュール１が下側に配置されるので、冷凍機凝縮ユニット全体の重心位置が低くなり、設置安定性が高くなる。尚、製造コスト面を考慮して圧縮機側の構成を共通モジュール化させたのであるが、複数台の圧縮機側モジュール２を上側に並べる場合、下側に大きなスペースが生じる。そこで、この下側のスペースに、比較的嵩のある液溜１０、および大きなスペースをとる配管類を配置することができて、スペースの有効利用を図れたのである。

そして、圧縮機３が前パネル４５の近傍位置の第１基台フレーム３７に配置されているので、前パネル４５を取り外すと、前面側からの点検サービスを容易に受けることができる。また、前面側の圧縮機３と同じく重量のある液溜１０が第２基台フレーム４０の背面側に配置されているので、冷凍機凝縮ユニット全体として前後方向に安定な重心位置を設定することができる。更に、液溜１０は液溜側モジュールの左右方向の重心位置を中心に配置されているので、液溜側モジュール１は左右方向にも安定となる。

そして、冷媒配管２６，２６，２６に設けられた第１開閉弁３０，３０，３０と、冷媒配管７，７，７に設けられた第２開閉弁３１，３１，３１と、戻り配管２９，２９，２９に設けられた第３開閉弁３２，３２，３２と、均油配管５１，５１，５１に設けられた第４開閉弁５２，５２，５２とを備えているので、例えば、或る１台の圧縮機側モジュール２が故障して使用できなくなったときに、その圧縮機側モジュール２の第１開閉弁３０、第２開閉弁３１、第３開閉弁３２、および第４開閉弁５２を閉めることにより、その圧縮機側モジュール２のみを全体の冷媒回路から遮断でき、残りの圧縮機側モジュール２，２の運転を継続させることができる。

また、第１接続部材３３，３３，３３と、第２接続部材３４，３４，３４と、第３接続部材３５，３５，３５と、第４接続部材５３，５３，５３とを備えているので、これらの接続部材３３，３４，３５，５３を操作することにより、冷媒配管２６，冷媒配管７、戻り配管２９、および均油配管５１をそれぞれ途中で分割することができ、その圧縮機側モジュール２を冷凍機凝縮ユニット全体から取り外してメンテナンスや修理を行なうことができる。

ところで、従来は、１０、１３、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５馬力という９つの馬力に対応して、これら１０〜４５馬力の範囲を５つに分けて５機種の冷凍機凝縮ユニットを製作していた。
それに対し、この実施形態１では、容量７７Ｌの液溜１０を有する液溜側モジュール１に３台の圧縮機側モジュール２，２，２が連結されて、３５、４０、４５馬力をまかなえる冷凍機凝縮ユニットが得られている。

実施の形態２．
また、図８（ａ）に示すように、液溜側モジュール１よりも左右方向に小型の液溜側モジュール１ａの上面に、２台の圧縮機側モジュール２，２を連結した冷凍機凝縮ユニットも、本発明に含まれる。この冷凍機凝縮ユニットは例えば２０、２５、３０馬力をまかなえるものであり、その液溜側モジュール１ａは容量５４Ｌの液溜１０を有している。

実施の形態３．
そして、図８（ｂ）に示すように、液溜側モジュール１ａよりも更に小型の液溜側モジュール１ｂの上面に、１台の圧縮機側モジュール２を連結した冷凍機凝縮ユニットも、本発明に含まれる。この冷凍機凝縮ユニットは例えば１０、１３、１５馬力をまかなえるものであり、その液溜側モジュール１ｂは容量２５Ｌの液溜１０を有している。

すなわち、圧縮機側モジュール２と液溜側モジュール１，１ａ，１ｂとの組合せにより、１０〜４５馬力の冷凍機凝縮ユニットを３つのユニットで実現できたのである。しかも、冷凍機凝縮ユニットの馬力が異なっても、圧縮機側モジュール２は同じ構成のものを互換性よく共通部品として用いることができる。

尚、上記の実施形態では、液溜側モジュール１の上面に圧縮機側モジュール２を配置したものを例示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、液溜側モジュールの左右側方位置または前後位置に圧縮機側モジュールを配置したものでも構わない。
また、上記では、圧縮機３を圧縮機側モジュール２の前面側に配置したものを例示したが、本発明に関しては、圧縮機側モジュールの第１基台フレームにおけるどの箇所に圧縮機を配置してもよい。このことは、液溜側モジュールの第２基台フレームにおける液溜の配置についても同様である。

本発明の実施形態１に係る冷凍機凝縮ユニットの冷媒回路構成図である。 前記冷凍機凝縮ユニットを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。 前記冷凍機凝縮ユニットの圧縮機側モジュールの分解斜視図である。 前記圧縮機側モジュールのカバー板を外した状態の斜視図である。 前記圧縮機側モジュールのカバー板を外した状態の平面図である。 前記冷凍機凝縮ユニットの液溜側モジュールの平面図である。 第２基台フレームを分解した状態の液溜側モジュールを示す斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態２に係る冷凍機凝縮ユニットの正面図、（ｂ）は本発明の実施形態３に係る冷凍機凝縮ユニットの正面図である。

１，１ａ，１ｂ 液溜側モジュール、２ 圧縮機側モジュール、３ 圧縮機、６ 凝縮器、７ 冷媒配管、８ 合流管部、９ 冷媒配管、１０ 液溜、１７ 冷媒配管、１８ 連結管部、１９ 冷媒配管、２０ 膨張弁、２１ 蒸発器、２２ 冷媒配管、２３ 連結管部、２４ 冷媒配管、２５ 分配管部、２６ 冷媒配管、３０ 第１開閉弁、３１ 第２開閉弁、３３ 第１接続部材、３４ 第２接続部材、３７ 第１基台フレーム、４０ 第２基台フレーム、Ｌ 矢印、Ｗ 重心位置。

Claims (4)

1. 圧縮機と凝縮器と液溜容器とを備えていて、ユニット外の膨張弁および蒸発器との間に接続されて冷媒回路を成す冷凍機凝縮ユニットであって、
   第１基台フレームに前記圧縮機および前記凝縮器が配備された複数共通の圧縮機側モジュールと、
   前記複数の圧縮機側モジュールの第１基台フレームのそれぞれが連結される１つの第２基台フレームを備えるとともに、前記複数の圧縮機側モジュールからの液冷媒を収容する液溜容器が前記第２基台フレームに配備された液溜側モジュールと、
   前記複数の圧縮機側モジュールの凝縮器につながるそれぞれの冷媒配管と前記液溜側モジュールの液溜容器につながる冷媒配管とを連結する合流管部と、
   前記ユニット外の蒸発器につながる冷媒配管と前記複数の圧縮機側モジュールの圧縮機につながるそれぞれの冷媒配管とを連結する分配管部と、
   前記液溜側モジュールの液溜容器につながる冷媒配管と前記ユニット外の膨張弁につながる冷媒配管とを連結する連結管部と
   を備えて成ることを特徴とする冷凍機凝縮ユニット。
2. 液溜側モジュールの第２基台フレーム上に圧縮機側モジュールの第１基台フレームを設置したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍機凝縮ユニット。
3. 圧縮機側モジュールの第１基台フレームの点検サービスを受ける前面側に、且つ、左右方向の重心位置に、圧縮機を配置するとともに、液溜側モジュールの第２基台フレームの背面側に、且つ、左右方向の重心位置に、液溜容器を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍機凝縮ユニット。
4. 複数の圧縮機側モジュールの圧縮機と分配管部との間のそれぞれの冷媒配管に設けられた第１開閉弁と、
   前記複数の圧縮機側モジュールの圧縮機と各第１開閉弁との間の冷媒配管に、当該冷媒配管を接続分離可能に設けられた第１接続部材と、
   前記複数の圧縮機側モジュールの凝縮器と合流管部との間のそれぞれの冷媒配管に設けられた第２開閉弁と、
   前記複数の圧縮機側モジュールの凝縮器と各第２開閉弁との間の冷媒配管に、当該冷媒配管を接続分離可能に設けられた第２接続部材とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍機凝縮ユニット。

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