JP2012247155A

JP2012247155A - ヒートポンプ空調装置

Info

Publication number: JP2012247155A
Application number: JP2011120537A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ogoshi; 靖大越; Osamu Otsuka; 修大塚; Tetsuji Nanatane; 哲二七種; Takuya Ito; 拓也伊藤; Kazuyuki Ishida; 和之石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】機器の連続設置による設置スペースの縮減とメンテナンス性および工場内での組立生産性の向上とを同時に実現し、また、機器の設置自由度を拡大できるヒートポンプ空調装置を提供する。
【解決手段】複数の送風機１２および複数の空気熱交換器１３が設置された送風機室１と、送風機室１に密接して設置される機械室２と、を備え、機械室２は、空気熱交換器１３に接続される冷凍回路を構成するのに必要な一部の機器類、配管類、配線類を具備するエレメント３を構成単位として、複数のエレメント３の組み合わせで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空冷式のヒートポンプ空調装置に関し、特に、メンテナンス性向上と工場生産性、設置方法の自由度を拡大した技術に関するものである。

従来の空冷式のヒートポンプ空調装置の設置例を図８に示す。（ａ）はヒートポンプ空調装置の外観図で、（ｂ）は機械室の上面図である。図において、２００は送風機室２０１と機械室２０２とで構成されたモジュール、２０３は送風機、２０４は空気熱交換器、２０５は圧縮機、２０６は水熱交換器、２０７は制御装置、２０８は冷温水配管、２０９は冷凍回路部品設置スペースである。
図８に示すように、複数台の機器（モジュール２００）を設置する場合、周囲に空気の吸込みスペースやメンテナンススペース２１０を確保する必要があり、複数台設置の場合は機器設置スペースが大きくなるという課題があった。

一方、図９に示すように機器を連続して設置した場合、中間部にある機器のメンテナンスを行う際に、非常に狭いスペースに作業者が入る必要があり、メンテナンス性が悪いという課題があった。

上記のような課題に鑑みて、例えば、特許文献１では、大型の空調機において機械室のみを小型化して引き出す構造が提案されているが、ユニット本体の大きさの縮小には貢献できていず、機器の設置場所の制約や搬入が困難であるという課題があった。また、特許文献２においては、機械室を送風機の下部に設置された構造のユニットが提案されているが、機器のメンテナンスは周囲から行う必要があり、連続して設置ができず複数台設置の場合は機器設置スペースが大きくなるという課題があった。

特開２００７−１３９２６２号公報特開２００８−２６７７２０号公報

上述したように、空冷式のヒートポンプ空調装置の機器設置スペースを縮減するためには、空気熱交換器の吸込みスペースを確保しながら連結して複数台設置することが必要であるが、機器を連続して設置した場合、メンテナンス時においてモジュール間の狭い空間に入って作業を行う必要があり、作業性が非常に悪いという課題があった。中に入らずにメンテナンスを行う場合はモジュール全体を前面に引き出す必要があり、機器を引き出すスペースを事前に確保する必要があることから、機器の設置スペースが大きくなるという課題があった。また、１モジュールは約１５００ｋｇ程度の重量物であるため、引き出すための段取りおよび工事が大掛かりとなり、迅速なメンテナンスが困難という課題があった。
また、従来のヒートポンプ空調装置は工場内での組立生産において、必要な部品を組み込む際に、上側から台枠上に設置された機械室枠の上に直接順次部品を取り付けて作業をすすめていくため、枠を取り付ける組立作業と冷媒配管をロウ付けで水熱交換器等に接続する作業とが混在し、それぞれの作業の段取りがその都度必要となるため、作業性が悪いという課題があった。
また、特許文献１、２においても上記同様、機器の設置スペースが大きくなり、メンテナンス性や組立作業性が悪くなるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、機器の連続設置による設置スペースの縮減とメンテナンス性および工場内での組立生産性の向上とを同時に実現し、また、機器の設置自由度を拡大できるヒートポンプ空調装置を提供することを目的としている。

本発明に係るヒートポンプ空調装置は、複数の送風機および複数の空気熱交換器が設置された送風機室と、前記送風機室に密接して設置される機械室と、を備え、
前記機械室は、前記空気熱交換器に接続される冷凍回路を構成するのに必要な一部の機器類、配管類、配線類を具備するエレメントを構成単位として、複数のエレメントの組み合わせで構成されていることを特徴とするものである。

上記のように構成することで、機器の連続設置による設置スペースの縮減とメンテナンス性および工場内での組立生産性の向上とを同時に実現することができる。

本発明の実施の形態におけるヒートポンプ空調装置の外観図である。本発明の実施の形態におけるエレメントの概略構成図である。本発明の実施の形態における機械室の概略構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は背面図である。本発明の実施の形態におけるモジュールの組み合わせによるヒートポンプ空調装置の設置例を示すイメージ図である。本発明の実施の形態におけるモジュールの組み合わせによるヒートポンプ空調装置の他の設置例を示すイメージ図である。本発明の実施の形態におけるヒートポンプ空調装置のメンテナンス時のイメージ図である。本発明の実施の形態におけるヒートポンプ空調装置の組立手順を示す図である。従来のヒートポンプ空調装置の設置例を示す概略図で、（ａ）はヒートポンプ空調装置の外観図、（ｂ）は機械室の上面図である。従来のヒートポンプ空調装置の機器連続設置の場合の外観図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ空調装置の概略構成を示す外観図である。
このヒートポンプ空調装置は、上部に送風機室１、下部に冷凍回路を構成するように接続される機械室２を設置した構造となっており、機械室２内に後述するエレメント３が複数設置された構成となっている。送風機室１と機械室２と複数のエレメント３とでヒートポンプ空調装置を構成する１つのモジュール１００が構成される。

送風機室１は、直方体形状のケーシング１１の内部に、複数の送風機１２と、複数の空気熱交換器１３とを備えている。ケーシング１１の一方の側面（前面）には吹出口１４が、前面以外の３方の側面には吸込口（図示せず）が設けられている。空気と冷媒との間で熱交換を行う空気熱交換器１３は、上下に配置された２台の送風機１２の背面および側面に対向するようにコの字状に形成されている。このように上下２台の送風機１２と１台の空気熱交換器１３とからなる一式を横方向に２式並べて送風機室１が構成されている。なお、送風機１２および空気熱交換器１３の個数や配置、形態等については上述の図示の例に限られるものではない。

下部の機械室２内には複数のエレメント３が個々に引き抜き可能に設置されている。ここで、エレメントというのは、モジュールを構成する最小単位の構成要素をいう。例えば、冷却能力が１０馬力（３０ｋＷ）相当の能力単位で構成される機器類、配管類、配線類の集合体である。また、モジュールとは、機械室２内に設置された各エレメント３と送風機室１内に設置された送風機１２および空気熱交換器１３とを組み合わせて冷凍回路を形成するように構成されたユニットをいうものとする。なお、エレメント３と送風機１２および空気熱交換器１３とは必ずしも１対１で対応させる必要はない。

図２は、上記エレメント３の概略構成図である。
エレメント３は、冷媒を圧縮する圧縮機３１、水（冷温水）と冷媒との間で熱交換を行い水を加熱または冷却する水熱交換器３２、冷媒量を制御する膨張弁（図示せず）、制御装置３３、制御に必要な温度と圧力を検知するセンサー類（図示せず）、配管類（図示せず）、配線類（図示せず）等の冷凍回路を構成するのに必要な一部の機器類、配管類、配線類がエレメント支持台３０上にまとめて設置されている。なお、図２において、３４は冷温水導入管、３５は冷温水排出管、３６は冷凍回路部品設置スペースである。

図３は、機械室２の概略構成を示すもので、（ａ）は機械室２の側面図、（ｂ）は機械室２の上面図、（ｃ）は機械室２の背面図である。
機械室２は、図３に示すように、台枠２１、柱２２、および横枠２３により複数の分室２ａ、２ｂ、２ｃを有する枠体２０により構成されている。そして、各分室２ａ、２ｂ、２ｃには両側の下部に引き抜き用のガイド部材２４が取り付けられている。この両側のガイド部材２４の上に前述のエレメント支持台３０を載せ、このエレメント支持台３０をある特定の方向（例えば、制御装置３３の方向である前方）へ摺動自在に引き抜き可能になっている。なお図中、２５はガイド部材２４を固定するボルト、２６は配管ジョイント、２７は客先配管である。

図４、図５は、モジュールを組み合わせたヒートポンプ空調装置の設置例のイメージをあらわしたものである。
図４では、２つのモジュール１０１、１０２を連続して設置した機械室と、を備え、前記機械室は、前記空気熱交換器に接続される機械室と、を備え、前記機械室は、前記空気熱交換器に接続される場合のヒートポンプ空調装置をあらわしている。２つのモジュール１０１、１０２は、本例では同一の構成および同一の冷凍能力のものとなっており、それぞれ、前述した送風機室１と、構成単位としてのエレメント３を複数備えた機械室２とから構成されている。
図５では、同様の構成を持つ５つのモジュール１０１〜１０５を連続して設置した場合のヒートポンプ空調装置である。なお、５０は建物である。
また、異なる構成および異なる冷凍能力のモジュールを組み合わせて連続設置とすることもできる。また、設置スペースによっては複数のモジュールを背中合わせで連続設置とすることもできる。

図６は、ヒートポンプ空調装置のメンテナンス時のイメージ図である。
ヒートポンプ空調装置のメンテナンスを行う際には、各エレメント３を機械室２より前方に引き出すことで対応することができる。したがって、従来のような重量物の取り扱いが不要となるため、メンテナンス作業のための準備や時間、労力が削減可能となる。また、メンテナンス作業のための広いスペースも必要としない。

図７は、冷凍空調装置の組立手順を示す図である。
まず手順１にて、エレメント支持台３０の上に、ヒートポンプ空調装置を構成する主要機器（圧縮機３１、水熱交換器３２、制御装置３３等）をまとめて設置することによって、各機器を接続する配管のロウ付け作業および配線作業をまとめて実施する。
一方、送風機室１および機械室２は別作業で手順２において組立を実施し、枠体２０の組立とエレメント引き抜き用のガイド部材２４を取り付けたのち、送風機室１を設置する。
次に手順３において、複数台のエレメント３を枠体２０の分室２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれのガイド部材２４に沿って順次挿入する。そして、送風機室１内の空気熱交換器１３と各エレメント３の冷媒配管とを接続することによってモジュールが組立完了となる。なお、空気熱交換器１３とエレメント３とは着脱可能なジョイント（図示せず）を介して冷媒配管同士が接続される。

以上の手順で組み立てることにより、各エレメント３の組立時に必要な冷媒配管のロウ付け作業および制御装置取付時の配線作業と、モジュールを構成する送風機室１および機械室２、エレメント３を設置する機械室２の枠体２０の組立作業を分割して行うことで、組立作業を並行して実施することができるため、生産効率が向上し、安価にこのヒートポンプ空調装置を生産することが可能となる。

以上のように、モジュールを構成する最小単位であるエレメント３がエレメント支持台３０の上に設置されていることで、エレメント３ごと機械室２の前面に引き出すことができ、モジュールの連続設置においてもメンテナンス作業が容易である。また、モジュールの連続設置が可能でありかつメンテナンス時にモジュール全体を引き抜くことが不要となることで機器設置に必要な設置スペースの縮減が可能となる。
また、軽量であるエレメント単位でのメンテナンスが可能となり、メンテナンス時間および費用が大幅に削減できる効果が見込める。
また、エレメント支持台３０は枠体２０に対して引き出し可能な構造となっていることにより、送風機室１を含めたモジュール全体の枠部品を組み立てた後に、エレメント３を内部に挿入することでモジュールとして組み立てることができ、例えば１０馬力エレメント３台を横方向に３台組み合わせた３０馬力モジュールを効率よく容易に組み立てることが可能である。
また、エレメント支持台３０への機器取り付け時にロウ付け等の配管組立、配線組立作業をまとめて実施することができ、枠の組立作業と分離して生産を行うことができることにより、組立作業の高効率化が可能となり、安価に機器を生産することができる。
また、エレメント支持台３０に機器を高密度に設置することでモジュールの機器スペース及び重量の低減が可能となる。
また、壁際などの、従来はメンテスペースや吸込みスペースが確保できないために機器の設置ができなかった場所へも機器の設置が可能となり、機器の設置自由度が拡大し、敷地スペースの有効活用を図ることが可能となる。

１送風機室、２機械室、２ａ、２ｂ、２ｃ分室、３エレメント、１１ケーシング、１２送風機、１３空気熱交換器、１４吹出口、２０枠体、２１台枠、２２柱、２３横枠、２４ガイド部材、２５ボルト、２６配管ジョイント、２７客先配管、３０エレメント支持台、３１圧縮機、３２水熱交換器、３３制御装置、３４冷温水導入管、３５冷温水排出管、３６冷凍回路部品設置スペース、５０建物、１００〜１０５モジュール。

Claims

複数の送風機および複数の空気熱交換器が設置された送風機室と、
前記送風機室に密接して設置される機械室と、を備え、
前記機械室は、前記空気熱交換器に接続される冷凍回路を構成するのに必要な一部の機器類、配管類、配線類を具備するエレメントを構成単位として、複数のエレメントの組み合わせで構成されていることを特徴とするヒートポンプ空調装置。
前記複数のエレメントは、前記機械室より個々に引き抜き可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ空調装置。
前記機械室は下部に、前記送風機室はその上部に、設置されていることを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ空調装置。
前記エレメントは、支持台上に設置されており、
前記機械室を構成する枠体の下部に前記支持台を摺動自在に支持するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ空調装置。
前記送風機室および前記機械室を１つのモジュールとして構成され、
前記モジュールが複数連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヒートポンプ空調装置。