JP2014145525A - チラー - Google Patents

Abstract

【課題】据え付け現場において、ヒートポンプユニットと水−冷媒熱交換器の間を接続する配管工事を不要にする。
【解決手段】チラー１０００は、圧縮機１を備えるヒートポンプの冷媒と水の間で熱交換を行うチラーにおいて、ヒートポンプの全体を収納するパッケージ４０を備えており、ヒートポンプは、空気−冷媒熱交換器４を有するヒートポンプユニット１００と、水−冷媒熱交換器９を備えており、水−冷媒熱交換器９は、パッケージ４０の側板（６２）に対面する位置に配置されており、空気−冷媒熱交換器４は、水−冷媒熱交換器９よりも高い位置に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機を備えるヒートポンプの冷媒と水の間で熱交換を行うチラーに関する。

特許文献１は、圧縮機を備えるヒートポンプを利用したチラーユニットを開示している。

特開２００９−２３６３３９号公報

特許文献１は、水−冷媒熱交換器を搭載するチラーユニットを、ヒートポンプユニット（室外機）と別のユニットとする構成を開示している。このため、チラーの据え付け現場において、ヒートポンプユニットと水−冷媒熱交換器の間を接続する配管工事が必要となる。

そこで、本発明は、据え付け現場において、ヒートポンプユニットと水−冷媒熱交換器の間を接続する配管工事を不要にできるチラーを提供する。

本発明に係るチラーは、圧縮機を備えるヒートポンプの冷媒と水の間で熱交換を行うチラーにおいて、ヒートポンプの全体を収納するパッケージを備えており、ヒートポンプは、空気−冷媒熱交換器を有するヒートポンプユニットと、水−冷媒熱交換器を備えており、水−冷媒熱交換器は、パッケージの側板に対面する位置に配置されており、空気−冷媒熱交換器は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に配置されている、ことを特徴とする。

前記チラーにおいて、フランジ接続を用いて、ヒートポンプユニットのガス冷媒管及び液冷媒管は水−冷媒熱交換器に接続されている。

前記チラーにおいて、フランジ接続を用いて、ヒートポンプユニットのガス冷媒管及び液冷媒管は水−冷媒熱交換器に接続されている。

前記チラーにおいて、ヒートポンプユニットの膨張弁及び四方弁は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に設けられている。

前記チラーにおいて、ヒートポンプの電気配線群は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に設けられている。

本発明に係るチラーは、据え付け現場において、ヒートポンプユニットと水−冷媒熱交換器の間を接続する配管工事を不要にできる。

本実施形態に係るチラーの構成図である。 チラーの外観正面図である。 パッケージの下部内に配置されたヒートポンプ部品の正面図である。 斜め前方から見たパッケージの下部内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。 斜め後方から見たパッケージの下部内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。 斜め前方から見たパッケージの下部内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。

図１は、本実施形態に係るチラー１０００の構成図である。チラー１０００は、ヒートポンプの冷媒と水との間で熱交換を行うように構成されている。チラー１０００は、ヒートポンプを構成する部品（ヒートポンプ部品）１−１２を備えており、ヒートポンプの冷媒と水との間で熱交換を行うように構成されている。ヒートポンプは、ヒートポンプユニット１００と、Ｗ／Ｒ熱交換器（水−冷媒熱交換器）９とからなっている。

ヒートポンプは、２つの圧縮機１、オイルセパレータ２、四方弁３、２つのＡ／Ｒ熱交換器（空気−冷媒熱交換器）４、ブリッジ回路５、レシーバ６、３つの主膨張弁７、２つの補助膨張弁８、Ｗ／Ｒ熱交換器（水−冷媒熱交換器）９、補助蒸発器１０、アキュームレータ１１、及び冷媒経路１２を備えている。冷媒経路１２は、これらの機器１−１１を接続している。圧縮機１は冷媒を冷媒経路１２に沿って流す。オイルセパレータ２は、圧縮機１から吐出される冷媒からオイルを分離する。四方弁３は、加熱運転又は冷却運転が実行されるように、冷媒経路１２における冷媒の流れ方向を切り替える。Ａ／Ｒ熱交換器４は、冷却運転又は加熱運転の実行に応じて凝縮器又は蒸発器として機能し、外気と冷媒との間で熱交換を行う。ブリッジ回路５は、加熱運転及び冷却運転のどちらが実行されていても、補助蒸発器１０が蒸発器として機能するように冷媒の流れを誘導する。レシーバ６は、余剰の冷媒を必要に応じて蓄える。主膨張弁７は、Ａ／Ｒ熱交換器４とＷ／Ｒ熱交換器９との間を流れる冷媒を膨張させる。補助膨張弁８は、Ａ／Ｒ熱交換器４又はＷ／Ｒ熱交換器９と補助蒸発器１０との間を流れる冷媒を膨張させる。Ｗ／Ｒ熱交換器９は、冷却運転又は加熱運転の実行に応じて蒸発器又は凝縮器として機能し、水と冷媒との間で熱交換を行う。Ｗ／Ｒ熱交換器９には、冷媒経路１２及び水経路２０が並列に配置されている。補助蒸発器１０は、発熱源からの高温熱媒体と冷媒との間で熱交換を行う。本実施形態では、発熱源は圧縮機１を駆動するエンジンであり、高温熱媒体はエンジン排熱を運ぶエンジン冷却水である。補助蒸発器１０には、冷媒経路１２及び冷却水経路３０が並列に配置されている。アキュームレータ１１は、冷媒を一時的に蓄え、冷媒の脈動を抑制する。

ヒートポンプユニット１００は、２つのサービスポート１３、１４を備えている。サービスポート１３、１４は、冷媒経路１２に開口するポートであり、冷媒を補給する又は冷媒を排出するために用いられる。サービスポート１３は、Ａ／Ｒ熱交換器４とブリッジ回路５の間に配置されている。サービスポート１４は、Ｗ／Ｒ熱交換器９とブリッジ回路５の間に配置されている。

冷却運転及び加熱運転を説明する。四方弁３は、冷却位置及び加熱位置のいずれか一方に切り替えられるように構成されている。四方弁３が冷却位置にあるとき、Ｗ／Ｒ熱交換器９を流れる水を冷却する冷却運転が実行される。四方弁３が加熱位置にあるとき、Ｗ／Ｒ熱交換器９を流れる水を加熱する加熱運転が実行される。

冷却運転では、冷媒は圧縮機１から、オイルセパレータ２、四方弁３、Ａ／Ｒ熱交換器４、ブリッジ回路５、レシーバ６、主膨張弁７、ブリッジ回路５、Ｗ／Ｒ熱交換器９、四方弁３、及びアキュームレータ１１を経由して流され、圧縮機１に戻る。冷却運転では、エンジン排熱を利用しないので、主膨張弁８は閉じられており、冷媒は補助蒸発器１０を流れない。

加熱運転では、冷媒は圧縮機１から、オイルセパレータ２、四方弁３、Ｗ／Ｒ熱交換器９、ブリッジ回路５、レシーバ６、主膨張弁７、ブリッジ回路５、Ａ／Ｒ熱交換器４、四方弁３、及びアキュームレータ１１を経由して流され、圧縮機１に戻る。加熱運転では、冷媒を加熱する熱源としてエンジン排熱が利用される場合がある。この場合、冷補助膨張弁８が開かれる。冷補助膨張弁８が開かれているとき、冷媒は更に、レシーバ６から補助膨張弁８を流れるように分岐し、補助蒸発器１０を経由し、アキュームレータ１１で合流し、圧縮機１に戻る。

図２−６を参照して、チラー１０００におけるＷ／Ｒ熱交換器９のレイアウトを説明する。

図２は、チラー１０００の外観正面図である。チラー１０００は、ヒートポンプの全体を収納するパッケージ４０、及びアンカーレール４１を備えている。パッケージ４０は、直方体形状を有しており、上部５０及び下部６０からなっている。上部５０は、天井面を閉じる天板５１と、４つの側面を閉じる複数の上側板５２を備えている。下部６０は、底面を閉じる底板６１と、４つの側面を閉じる複数の下側板６２を備えている。Ａ／Ｒ熱交換器４は上部５０内に配置されている。Ｗ／Ｒ熱交換器９は下部６０内に配置されている。このため、Ａ／Ｒ熱交換器４はＷ／Ｒ熱交換器９よりも高い位置に配置されている。Ｗ／Ｒ熱交換器９の水入口９１及び水出口９２は、パッケージ４０の外部に開口している。ここで、水入口９１及び水出口９２の開口側を、パッケージ４０の正面としている。

図３は、パッケージ４０の下部６０内に配置されたヒートポンプ部品の正面図である。図４は、斜め前方から見たパッケージ４０の下部６０内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。図３、４において、Ｗ／Ｒ熱交換器９は、下部６０内の前部に位置しており、前面側の下側板６２（図２）に対面する位置にある。補助蒸発器１０は、Ｗ／Ｒ熱交換器９の左側に位置している。四方弁３及び膨張弁７、８は、Ｗ／Ｒ熱交換器９よりも高い位置にある。また、制御機器を格納する制御ボックス１５がＷ／Ｒ熱交換器９の後方に配置されている。圧縮機１及び圧縮機１を駆動するエンジンは、Ｗ／Ｒ熱交換器９の左側に位置するが、図２−６では図示されていない。

図５は、斜め後方から見たパッケージ４０の下部６０内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。ガス冷媒管１６及び液冷媒管１７が、Ｗ／Ｒ熱交換器９の後方に配置されている。ガス冷媒管１６は、図１においてＷ／Ｒ熱交換器９と四方弁３を接続する冷媒配管である。液冷媒管１７は、図１においてＷ／Ｒ熱交換器９とブロック回路５を接続する冷媒配管である。Ｗ／Ｒ熱交換器９は、Ｗ／Ｒ熱交換器９のケーシング９０に開口するガス冷媒接続口９３及び液冷媒接続口９４を備えている。ガス冷媒管１６の先端部はフランジ１６ａを有しており、ケーシング９０はガス冷媒接続口９３周辺でフランジ１６ａに対応する受け部を有している。ガス冷媒管１６は、フランジ接続を用いてガス冷媒接続口９３に接続される。同様に、液冷媒管１７の先端部はフランジ１７ａを有しており、ケーシング９０は液冷媒接続口９４周辺でフランジ１７ａに対応する受け部を有している。液冷媒管１７は、フランジ接続を用いて液冷媒接続口９４に接続される。また、レシーバ６及びアキュームレータ１１が冷媒管１６、１７の後方に配置されている。更に、制御ボックス１５がレシーバ６及びアキュームレータ１１の後方に配置されているが、図５では省略されている。

図６は、斜め前方から見たパッケージ４０の下部６０内に配置されたヒートポンプ部品の斜視図である。図６は、電気配線群１８を示している。電気配線群１８は、電子制御される及び／又は電力供給されるヒートポンプ部品間を接続する。電気配線群１８は、Ｗ／Ｒ熱交換器９よりも高い位置に配置されている。

図３−６において、パッケージ４０の下部６０は、Ｗ／Ｒ熱交換器９の上方に開放空間Ｓを有している。この開放空間Ｓには、他の機器は配置されていない。

本実施形態に係るチラー１０００は、上述の構成を有することにより、次の作用、効果を有している。

（１）チラー１０００は、ヒートポンプの全体を収納するパッケージ４０を備えている。ヒートポンプは、空気−冷媒熱交換器４を有するヒートポンプユニット１００と、水−冷媒熱交換器９を備えている。水−冷媒熱交換器９は、パッケージ４０の側板（下側板６２）に対面する位置に配置されている。水−冷媒熱交換器９は、空気−冷媒熱交換器４よりも高い位置に配置されている。

このため、本実施形態に係るチラー１０００は、据え付け現場において、ヒートポンプユニット１００と水−冷媒熱交換器９の間を接続する配管工事を不要にできる。

（２）フランジ接続を用いて、ヒートポンプユニット１００のガス冷媒管１６及び液冷媒管１７は、水−冷媒熱交換器９に接続されている。

高圧が掛かる冷媒配管同士をねじ込み接続を用いて接続する場合、液密性及び強度を確保するために、蝋付けを必要とする。一方、フランジ接続は、ねじ込み接続と比べて、液密性及び強度において優れている。このため、本実施形態に係るチラー１０００は、ガス冷媒管及び液冷媒管と水−冷媒熱交換器の接続作業において蝋付けを無くすことができ、接続作業の作業工数を低減できる。

（３）パッケージ４０は、水−冷媒熱交換器９の上方に開放空間Ｓを有している。

このため、本実施形態に係るチラー１０００は、上方からの水−冷媒熱交換器９の組み付けを可能にしている。

（４）ヒートポンプユニット１００の膨張弁７、８及び四方弁３は、水−冷媒熱交換器９よりも高い位置に設けられている。

このため、本実施形態に係るチラー１０００は、水−冷媒熱交換器９の外面に発生する結露水が膨張弁７、８及び四方弁３に滴下することを防止できる。

（５）ヒートポンプの電気配線群１８は、水−冷媒熱交換器９よりも高い位置に設けられている。

このため、水−冷媒熱交換器９の外面に発生する結露水が電気配線群１８に滴下することを防止できる。

１ 圧縮機
３ 四方弁
４ 空気−冷媒熱交換器
７ 主膨張弁
８ 補助膨張弁
９ 水−冷媒熱交換器
１６ ガス冷媒管
１６ａ フランジ
１７ 液冷媒管
１７ａ フランジ
１８ 電気配線群
４０ パッケージ
１００ ヒートポンプユニット
１０００ チラー
Ｓ 開放空間

Claims (5)

1. 圧縮機を備えるヒートポンプの冷媒と水の間で熱交換を行うチラーにおいて、
   ヒートポンプの全体を収納するパッケージを備えており、
   ヒートポンプは、空気−冷媒熱交換器を有するヒートポンプユニットと、水−冷媒熱交換器を備えており、
   水−冷媒熱交換器は、パッケージの側板に対面する位置に配置されており、
   空気−冷媒熱交換器は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に配置されている、ことを特徴とするチラー。
2. 請求項１に記載のチラーにおいて、
   フランジ接続を用いて、ヒートポンプユニットのガス冷媒管及び液冷媒管は水−冷媒熱交換器に接続されている、チラー。
3. 請求項１に記載のチラーにおいて、
   パッケージは、水−冷媒熱交換器の上方に開放空間を有している、チラー。
4. 請求項１に記載のチラーにおいて、
   ヒートポンプユニットの膨張弁及び四方弁は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に設けられている、チラー。
5. 請求項１に記載のチラーにおいて、
   ヒートポンプの電気配線群は、水−冷媒熱交換器よりも高い位置に設けられている、チラー。

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