JP2014178113A - 熱源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ等電気部品のメンテナンスが容易な熱源装置を提供する。
【解決手段】複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動するインバータ５１と、を有する複数のインバータ５１の各々に設けられ、各インバータ５１を冷却するヒートシンク６６と、すべてのヒートシンク６６に連通する通風路６８と、この通風路６８に通風してすべてのヒートシンクを冷却すると共にその排気を前記複数の圧縮機に吹きかける排気ファン７０ｂ，７０ｃと、を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、例えば大規模建築物等に適用される空気調和装置やヒートポンプ給湯装置等を構成する熱源装置に関する。

空気調和装置の室外機の一例としては、雨水が電気部品にかからないように電装部品（制御用電子部品）等を収容する電装部品箱を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電装部品箱は、その内部に２台の圧縮機をそれぞれ駆動する２つのインバータを、水平方向に横並びで配置している。このために、２つのインバータを上下方向（縦並び）に並設した場合に、上方のインバータが下方のインバータの発熱により加熱される状態を低減し、インバータの冷却効率を向上させている。

特許第４５２０４１２号公報

しかしながら、この特許文献１記載のものでは、２つのインバータ（基板）を１つの電装部品箱内に共に収容しているので、これら２つのインバータの一方を故障等により正常なインバータ等に交換する場合には、その都度、電装部品箱を開け、狭い電装部品箱の中から修理または交換すべきいずれか一方のインバータを取り外さなければならない。また、交換・修理後にも狭い電気部品箱の中に取り付ける作業がインバータ毎に必要となり、インバータ等電装部品のメンテナンスが煩雑であるという課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、インバータ等電気部品のメンテナンスが容易な熱源装置を提供することにある。

本発明の実施形態によれば、複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動するインバータと、を有する複数のインバータの各々に設けられ、各インバータを冷却するヒートシンクと、すべてのヒートシンクに連通する通風路と、この通風路に通風してすべてのヒートシンクを冷却すると共にその排気を複数の圧縮機に吹きかける排気ファンと、を具備している。

本発明の第１の実施形態に係る熱源装置の制御用ボックスの一側面を開口させた状態の斜視図。 図１で示す制御用ボックスを、その開口側面から見たときの側面図。 図１，図２で示す制御用ボックス内に組み付けられた制御用ユニットの空きスペースに、追加装置の一例である高調波低減装置を挿入しようとした状態の斜視図。 図１，図２等で示す制御用ボックス内に、４つの制御用ユニットを収容し、制御用ユニット用と通風路用の両上蓋を取り外したときの平面図。 図４で示す制御用ボックスにその上蓋を配設する一方、通風路用の上蓋を取り外したときの平面図。 図１〜図５で示す制御用ユニットを具備している本発明の第１の実施形態に係る熱源装置の斜視図。 同，第１の実施形態に係る、機械室を覆う側面パネルを取り外した状態の熱源装置の側面図。 同，第１の実施形態に係る、機械室内部と第１〜第４ドレンパンの取付構造を示す斜視図。 同，第１の実施形態に係る冷凍サイクルとその電動部品を制御するインバータ等制御装置等の構成を示す図。 同，第１の実施形態に係る、図５のＡ−Ａ断面を模式的に示す図。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図６は、組立てられた熱源装置Ｙの斜視図であり、図７は、後述する機械室２の側面パネルａを取り外した状態の熱源装置Ｙの側面図である。

この熱源装置Ｙは、冷水もしくは温水を生成することができ、生成した冷水を図示しない室内用水熱交換器に通水して室内空気を冷却し、室内（屋内）を冷房する。また、生成した温水を図示しない室内用水熱交換器に通水して室内空気を加温し、室内（屋内）を暖房する。この空気調和装置の他にもヒートポンプ給湯装置としても使用が可能である。

ここで上記熱源装置Ｙは、平面視で、長方形状に形成される。そして、設置時には一方の短手方向に沿って作業者が通行可能な通路Ｔが形成され、他の方向に沿うよう作業者が通行することは、不便な状態となっている。

なお、図６の通路Ｔの短手方向端面（図７では、右側側面）を「正面Ｎ」、奥側端面（左側側面）を「背面Ｈ」、長手方向に並行な端面（手前側正面）を「側面Ｅ」、側面Ｅの反対側の側面を「側面Ｋ」と定める。このような熱源装置Ｙの上下方向の略下半分は下部筐体Ｆからなり、この下部筐体Ｆ上に熱交換部１が載設され、下部筐体Ｆの一方の内部に機械室２が形成される。熱交換部１は上部が長く、下部が細くなっている。逆に下部筐体Ｆは、上部が狭く、下部が幅広になっている。熱交換部１の上部と下部筐体Ｆの下部は、その幅寸法が略同じで、熱交換器部１の下部と下部筐体Ｆの上部は、その幅寸法が略同じになっている。このため、熱源装置Ｙは、短手方向から見ると中央が細くくびれた形状となっている。

熱交換部１は、長手方向に複数（ここでは４組）の熱交換器モジュールＭと、同数の送風機Ｓから構成される。１組の熱交換器モジュールＭは、一対（２個）の空気熱交換器３，３が互いに対向して配置され、これら空気熱交換器３，３の上端部相互間に送風機Ｓが配置されてなる。

それぞれの熱交換器モジュールＭの上端部に天板４が設けられ、この天板４の熱交換器モジュールＭ相互間に対向する位置に上記送風機Ｓが取り付けられる。送風機Ｓは、天板４から上方に円筒状の吹出し口５を突設し、この吹出し口５の突出端面は、ファンガード６により覆われている。

熱交換器モジュールＭを構成する空気熱交換器３，３相互は、上端部である天板４側が広く、下端部である機械室２側が狭く近接するよう対向配置され、正面視が略Ｖ字状になるよう互いに傾斜している。

熱交換部１を載設する下部筐体Ｆは、上部枠Ｆａと、下部枠Ｆｂおよび、これら上部枠Ｆａと下部枠Ｆｂを連結する縦枠Ｆｃとで構成される。この下部筐体Ｆの長手方向に沿う側面Ｅに、３枚の側板ａが取り付けられ、短手方向に沿う正面Ｎと背面Ｈに端板ｂが取り付けられ、これらで囲まれる空間内部を上記機械室２に形成している。

上部枠Ｆａと下部枠Ｆｂは、それぞれ平面視で横長の矩形状をなすよう組立てられる。互いの長手方向寸法は同一に形成されるが、短手方向寸法は、正面Ｎと背面Ｈが共に上部枠Ｆａが短く、下部枠Ｆｂがこれより長い。

すなわち、上部枠Ｆａの短手方向寸法は、熱交換部１を構成する熱交換器モジュールＭの短手方向寸法に合せて短い。したがって、この上部枠Ｆａと下部枠Ｆｂを連結する縦枠Ｆｃは、上部から下部に向けて奥行き方向寸法が順次拡大するように傾斜して設けられることになり、下部筐体Ｆ自体は正面（背面）視で略逆Ｖ字状に形成される。

このように、下部筐体Ｆ上に載設される熱交換部１は正面視が上端から下方に向けて漸次縮小するよう傾斜して略Ｖ字状をなし、下部筐体Ｆが上端から下方に向けて漸次拡大するよう略逆Ｖ字状をなすので、熱源装置Ｙとしての正面視は、中央部分が括れた略鼓（つづみ）状に形成される。

特に図７に示すように、下部筐体Ｆ内に形成される機械室２には、背面Ｈから正面Ｎに亘って順に、能力可変型の水循環ポンプ１３と、第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢと、制御用ボックス８が配置される。

すなわち、最も正面Ｎに近い位置に制御用ボックス８が配置され、最も背面Ｈに近い位置に水循環ポンプ１３が配置され、これら制御用ボックス８と水循環ポンプ１３との間には、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢと、第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡが配置される。

このようにして機械室２内に、制御用ボックス８と、第１組、第２組の冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢと、水循環ポンプ１３および、冷媒配管と水回り配管が収容されるが、これら全ての構成部品は下部筐体Ｆを構成する側板ａと端板ｂ内部に納まる。すなわち、図１に示す組み付け後の熱源装置Ｙにおいて、下部筐体Ｆから露出する部材が無い。

次に、機械室２内に収容される構成部品について説明する。

図８は、機械室２内部の斜視図であると共に、第１のドレンパン７ａから第３のドレンパン７ｃの取付け構造を説明する図である。

下部筐体Ｆを構成する上部枠Ｆａ上に、４枚の第１のドレンパン７ａが載設される。特に図示していないが、それぞれの第１のドレンパン７ａにはドレンホースが接続され、ドレン水を第２のドレンパン７ｂに案内するようになっている。

第２のドレンパン７ｂは長手方向に２枚備えられている。一方のドレンパン７ｂには上記第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡが載置され、他方のドレンパン７ｂには上記第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢが載置される。したがって第２のドレンパン７ｂは、上記制御用ボックス８の背面Ｈ側端部から下部枠Ｆｂの背面Ｈ側端部までの間に直列に並べられる。

第２のドレンパン７ｂは、図示しな支持部材上に支持される。このドレンパン７ｂの支持部材は下部枠Ｆｂの短手方向に亘って設けられ、長手方向に所定間隔を在して設けられる。この第２のドレンパン７ｂの下部側に所定間隔を存して、第３のドレンパン７ｃが下部枠Ｆｂ上に支持される。

第３のドレンパン７ｃの短手方向寸法は第２のドレンパン７ｂの同方向寸法と同一であり、長手方向寸法は２枚の第２のドレンパン７ｂを直列に並べた全長寸法と同一に形成される。

後述する暖房運転時に、空気熱交換器３は空気と熱交換し、空気中に含まれる水分を凝縮させてドレン水を生成する。はじめドレン水は水滴状をなし表面に付着するが、次第に肥大化して、それぞれの第１のドレンパン７ａに流下する。

このドレン水は、ドレンホースを介して下部側の第２のドレンパン７ｂに集められる。第１，第２の冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢの構成部品にもドレン水が生成され、第２のドレンパン７ｂで受けられた後、第３のドレンパン７ｃに集められ、外部へ排水されるようになっている。

図７に示すように、機械室２の背面Ｈ側端部には、上記水循環ポンプ１３が配置され、この水循環ポンプ１３に近接して第１の水熱交換器１１が配置される。そして、第１の水熱交換器１１から下部筐体Ｆの手前側長手方向に沿い後述する第１，第２のレシーバが並置され、第２の水熱交換器１２が配置される。

第２の水熱交換器１２から下部筐体Ｆの手前側長手方向に沿い第３，第４のレシーバが並置される。

上記水循環ポンプ１３には、第１の水配管Ｐ１（図７および図９に示す）が接続されており、これは導入管として空調すべき場所からの戻り管として用いられる。水循環ポンプ１３と第１の水熱交換器１１上部とに亘って、第２の水配管Ｐ２が接続される。

さらに、第１の水熱交換器１１下部と第２の水熱交換器１２上部とに亘って第３の水配管Ｐ３が接続される。第２の水熱交換器１２下部には、上記水循環ポンプ１３方向へ延出され、端部が上記第１の水配管Ｐ１と並行に並べられる第４の水配管Ｐ４が接続される。この第４の水配管Ｐ４は導出管として、空調すべき場所まで延出され、図示しない室内ユニットの水熱交換器に接続されている。

上記第１，第２のレシーバと第１の水熱交換器１１の背面側に、２台の能力可変型の圧縮機１７，１７と、２個の四方弁１８，１８および２個の気液分離器等からなる２つの独立した冷凍サイクル機器１Ｋが配置される。

これらは冷媒管を介して連通されると共に、最も背面Ｈ側の熱交換器モジュールＭと、この手前側に位置する熱交換器モジュールＭとをそれぞれ構成する、２組ずつの空気熱交換器３，３と、２つの独立した冷凍サイクルを構成するよう冷媒管を介して接続され、上記第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡが構成される。

さらに、第３，第４のレシーバと第２の水熱交換器１２の背面側に、２台の能力可変型の圧縮機１７，１７と、２個の四方弁１８，１８および２個の気液分離器等からなる冷凍サイクル機器２Ｋが配置される。

これらは冷媒管を介して連通されると共に、最も正面Ｎ側の熱交換器モジュールＭと、この奥側に位置する熱交換器モジュールＭとをそれぞれ構成する、２組ずつの空気熱交換器３，３と、２つの独立した冷凍サイクルを構成するよう冷媒管を介して接続され、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢが構成される。

すなわち、下部筐体Ｆ内の機械室２には、４台の熱交換器モジュールＭを構成する空気熱交換器３を除く、互いに独立した第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢが収容され，それぞれの冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢが第２のドレンパン７ｂ上に載置される。

第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２は、互いに第１の水配管〜第４の水配管Ｐ１〜Ｐ４を介して直列に連通され、各冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢは、それぞれ１台の水熱交換器１１，１２に対して２組の冷凍サイクル機器１Ｋ，２Ｋが並列に接続されている。

図９は、第１系統から第４系統の冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４を備えた熱源装置Ｙの冷凍サイクルを主に示す構成図である。

なお、第１，第２系統の冷凍サイクルＲ１，Ｒ２により上記第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡを構成し、第３，第４系統の冷凍サイクルユニットＲ３，Ｒ４により上記第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢを構成する。

これら冷凍サイクルユニットは、その一部を除いて各系統とも同一構成の冷凍サイクルであるので、ここでは第１系統の冷凍サイクルＲ１のみを説明し、第２〜第４系統の冷凍サイクルＲ２〜Ｒ４については同一番号を付して新たな説明を省略する。

能力可変型の圧縮機１７の吐出側冷媒管に四方弁１８の第１のポートが接続され、この四方弁１８の第２のポートに接続される冷媒管は空気熱交換器３に連通される。この空気熱交換器３は、冷凍サイクル上は２つの熱交換器が並列に接続され、配置上では、図１で説明したように互いに対向して設けられ、１組の熱交換器モジュールＭを構成する。

空気熱交換器３は膨張弁１９が設けられた冷媒管に連通する。この冷媒管は、第１の水熱交換器１１内に設けられた第１の冷媒流路４０に連通する。

第１の冷媒流路４０は、四方弁１８の第３のポートに冷媒管を介して連通する。四方弁１８の第４のポートは、図示省略の気液分離器を介して圧縮機１７の吸込み部に冷媒管を介して連通する。

一方、水回路Ｚは、例えば空調すべき場所からの戻り管である第１の水配管Ｐ１が水循環ポンプ１３に接続される。この水循環ポンプ１３から、第２の水配管Ｐ２を介して第１の水熱交換器１１における水流路３３に接続される。

第１の水熱交換器１１の水流路３３は、第３の水配管Ｐ３を介して第２の水熱交換器１２の水流路３３に連通される。第２の水熱交換器１２では、第４の水配管Ｐ４が上記水流路３３に連通されていて、第４の水配管Ｐ４から空調すべき場所に導かれる。

第２系統の冷凍サイクルＲ２も全く同様に構成されていて、四方弁１８からの冷媒管が、第１の水熱交換器１１における第２の冷媒流路４１に接続される。

すなわち、第１の水熱交換器１１には、１つの水流路３３の両側に第１の冷媒流路４０と第２の冷媒流路４１が交互に設けられていて、１つの水熱交換器１１を第１と第２の２系統の冷凍サイクルＲ１，Ｒ２が共有し、並列に接続される。

第２の水熱交換器１２も同様に、１つの水流路３３の両側に第１の冷媒流路４０と、第２の冷媒流路４１が交互に設けられていて、１つの水熱交換器１２を第３と第４の２系統の冷凍サイクルＲ３，Ｒ４が共有し、並列に接続される。

このように、機械室２には水循環ポンプ１３と、第１の水熱交換器１１および、第２の水熱交換器１２が備えられ、かつ第１〜第４の水配管Ｐ１〜Ｐ４は、水循環ポンプ１３と、第１の水熱交換器１１と、第２の水熱交換器１２を直列に連通する。

そして、第１系統の冷凍サイクルＲ１と、第２系統の冷凍サイクルＲ２とにより、第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡが構成され、第３系統の冷凍サイクルＲ３と、第４系統の冷凍サイクルＲ４とにより、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢが構成される。

したがって、例えば９，５℃で導入された水が、第２の水熱交換器１２において、さらに例えば２．５℃冷却されて７℃に温度低下した冷水となって導出される。この冷水は、導出管である第２の水配管Ｐ２を介して空調すべき場所に導かれ、室内ファンにより導かれる空気に冷気を放出して冷房作用を行う。

また、各水熱交換器１１，１２で蒸発した冷媒は四方弁１８を介して気液分離器に導入され、ここで気液分離された後、圧縮機１７に吸込まれて再び圧縮され上述の冷凍サイクルを繰り返す。

このように、第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２の水流路３３，３３を直列に接続することにより、冷水が２段階で温度低下するので、より大量の水を用いて有効な冷房性能を得られる。

第１の水熱交換器１１は、２系統である第１の冷凍サイクルＲ１および第２の冷凍サイクルＲ２と連通することで、それぞれの冷凍サイクルＲ１，Ｒ２に１台ずつの圧縮機１７を搭載することが可能となる。

第２の水熱交換器１２も、２系統である第３の冷凍サイクルＲ３および第４の冷凍サイクルＲ４と連通することで、それぞれの冷凍サイクルＲ３，Ｒ４に１台ずつの圧縮機１７を搭載することが可能となる。

したがって、全ての冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４が独立し、冷媒回路内を循環する潤滑油の圧縮機１７内の均油を行う必要が無くなり、均油による性能の低下を防ぐことができる。また、たとえ１系統の冷凍サイクル（例えばＲ１）が運転停止しても、他の３系統の冷凍サイクル（Ｒ２〜Ｒ４）で運転を継続でき、運転停止の影響を最小限に抑えられ、信頼性の確保を図れる。

また、全ての圧縮機１７と、水循環ポンプが能力可変型に構成されているため、冷房負荷に応じて効率の良い運転が可能となる。

すなわち、各圧縮機１７には、三相モータが内蔵され、この三相モータによって圧縮機が駆動される。その圧縮機１７は、印加する電圧を所定のキャリア周波数でチョッピングして三相モータに印加する電圧及び周波数を制御する電圧制御型ＰＷＭ方式のインバータ５１が接続され、能力可変型に構成されている。

インバータ５１は、三相交流電源５２の三相交流を直流電圧に整流するコンバータ５３に、その直流電圧を平滑する平滑コンデンサ５４および力率改善用のリアクタ５５を介して接続される。また、インバータ５１は、その出力電圧の周波数を制御するＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ制御器５６，５６，…にそれぞれ接続されている。これらＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…は図示しない信号線により全体制御器５７にそれぞれ接続されている。

全体制御器５７は、操作部５８等の操作により設定された温度指令信号を受けたときに、吐出する水（温水または冷水）の温度と指令温度との差を算出し、吐出水温が指令温度で一定となるように各冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４の運転を制御する。この制御内容としては、例えば冷房運転か暖房運転かの運転モード、運転すべき圧縮機１７の台数、その圧縮機１７の特定や運転周波数、水循環ポンプ１３の運転周波数等がある。

この制御内容は、運転指令信号として所要の冷凍サイクルユニットのＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…に与えられる。これらＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…は、上記運転指令信号に応じた制御信号をインバータ５１，５１，…、圧縮機１７、四方弁１８、空気熱交換器３のファンにそれぞれ与え、各冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４を制御する。

すなわち、Ａ〜Ｄ制御器５６，５６，…は、インバータ５１の出力を変更することで圧縮機モータの運転周波数を制御して圧縮機１７の回転数を制御し、四方弁１８を冷房または暖房の運転モードに応じて切り換え、空気熱交換器３のファンの回転数及び水循環ポンプ１３の回転数を所要値に制御する。

そして、これらＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…、インバータ５１，５１，…、コンバータ５３，５３，…、平滑コンデンサ５４，５４，…、リアクタ５５，５５，…、Ａ〜Ｄ制御器５６，５６，…、全体制御器５７および操作部５８は制御用電子部品や電気部品として、上記制御用ボックス８内に収容されている。

図７，８に示した制御用ボックス８は、図１〜図４に示すように内部に直方体状のボックス本体５９を備え、そのボックス本体５９内に、複数、本実施形態では４つ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の制御用ユニット６０，６０，６０，６０を収容している。

図４に示すように制御用ボックス８は、そのボックス本体５９の板金からなる底板６１上に、その長手方向の両端（図４では左右端）上に、ほぼ垂直に起立する左右一対の端板６２ａ，６２ｂを固定し、これら一対の端板６２ａ，６２ｂの内側の底板６１の上面を、４つ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の制御用ユニット６０，６０，…が挿入され固定される４つの収容エリアＡ〜Ｄに等分している。底板６１は、断面形状がほぼコ字状であって、そのコ字状の一対の開口端に、ほぼ直角に外向きフランジ６１ａを一体に形成して構成されており、これら水平フランジ６１ａを所要の設置床に密着した状態で据え付けられる。底板６１と設置床９０との間には所要の間隙Ｈ（図１０中）が形成される。

なお、底板６１は、後述する４つの収容エリアＡ〜Ｄ毎に所要形状の貫通孔の外気吸込口（図１０中Ｌで示す）をそれぞれ形成している。

そして、図４に示すように、底板６１は、その４つの収容エリアＡ〜Ｄ上に、４つの制御用ユニット６０，６０，…を載置し、ボックス本体５９にボルト・ナット等の締結具により締結して固定している。各制御用ユニット６０は、軸方向両端（図１，図２では上下端）が開口している板金製の角筒状のユニットボックス６３を筐体として備えている。ユニットボックス６３は、４つとも同じ構成を備え、各々２つ（ＡとＢ及びＣとＤ）が並設され、それぞれが背中合わせとなるように配置されている。すなわち、ボックス本体５９内でＡ位置とＣ位置のユニットボックス６３の背面板６３ｃが向かい合い、Ｂ位置とＤ位置のユニットボックス６３の背面板６３ｃが向かい合うように配置されている。

図２，図３に示すように各ユニットボックス６３は、板金製で、その左右側面板６３ａ，６３ｂを有し、その左右側面の一方、例えば６３ａの内側面に、Ａ〜Ｄ制御器５６が搭載された制御回路基板５１ｂがその部品実装面を、側面Ｅ（開放側）に向けた状態で取り付けられ、その背後に空冷用空間を形成している。一方、背面板６３ｃの内面にリアクタ５５と、インバータ５１及びコンバータ５３とが搭載されたインバータ回路基板５１ａとを縦並び（上下方向）で取り付けている。インバータ５１の主回路であるスイッチング素子とコンバータ５３の整流素子は、その放熱面がインバータ回路基板５１ａの背面側になるように取り付けられ、この放熱面には、図４に示すように、ヒートシンク６６がユニットボックス６３の背面板６３ｃから突出するように取り付けられる。すなわち、ユニットボックス６３の背面板６３ｃには、ヒートシンク６６が貫通して背面側に突出する開口６３ｆが設けられている。

したがって、Ａ位置とＣ位置のユニットボックス６３は、各々のヒートシンク６６が互いに対向するように配置して設けられ、Ｂ位置とＤ位置のユニットボックス６３も、各々のヒートシンク６６が互いに対向するように配置して設けられている。

さらに、図１０で示すように、この開口部分の奥行き方向に蓋をするようにコ字状のダクト板８０が取り付けられている。このダクト板８０の下部は、底板６１に設けられた外気吸込口Ｌと位置及び大きさが一致するようになっている。すなわち、ヒートシンク６６は、その下方と上方を除き、ダクト板８０で囲まれ、その上方が通風路６８に連通し、下方が外気吸込口Ｌに連通している。

また、背面板６３ｃには、その他、所要の電気部品が配設されている。すなわち、各制御用ユニット６０は、そのユニットボックス６３内に、インバータ５１、コンバータ５３、平滑コンデンサ５４、リアクタ５５等の電気部品やＡ〜Ｄ制御器５６を収納したユニットに構成されている。また、収納時には、ユニットボックス６３は、その正面に、板金で形成された平板状の正面板６３ｄを垂直に取り付けて正面開口を閉塞する。この垂直平板の正面板６３ｄの外側には、図３で示す斜めの側面パネル２が配設され、これら側面パネル２と正面板６３ｄとの三角形状の間隙の底部には水管Ｐ１〜Ｐ４のいずれかが配設される。

さらに、図１ないし３に示すように各制御用ユニット６０は、ユニットボックス６３内の前方に空きスペース６４を予め形成している。この空きスペース６４は、例えば高調波低減装置６５等の所望のオプション機器を必要に応じて適宜挿入、固定し得るスペースである。高調波低減装置６５は例えば１８パルス整流器や１２パルス整流器であり、インバータ５１とコンバータ５３との間に接続されて、高調波を低減できる。高調波低減装置６５は、その内部を強制空冷するための空冷用ファン６５ａを外面に突設し、側面には複数の通気孔６５ｂ（図３参照）を形成している。この高調波低減装置６５を収納する場合には、ユニットボックス６３の正面板６３ｄには、高調波低減装置６５の排気ファン６５ａを貫通させる貫通孔を形成した板金が用いられる。なお、高調波低減装置６５は、必要に応じて組み込まれるもので、すべてのユニットボックス６３に組み込まれる場合もあれば、いずれのユニットボックス６３にも組み込まれない場合もある。なお、図９に示す回路図では、高調波低減装置６５が１台だけ挿入された場合を示している。すなわち、高調波低減装置６５は、必要に応じてインバータ５１毎に選択的に配設可能となっている。

また、図４に示すように各ユニットボックス６３は、その背面板６３ｃの外面に突出したヒートシンク６６を備えている。図５に示すように各ユニットボックス６３からそれぞれ背面に突出した４つのヒートシンク６６，６６，…は、制御用ボックス８の短手方向ほぼ中間部において、その長手方向に延在する図５中、平面形状が横方向に長い間隙６７に配置されている。この間隙６７は、その幅方向（図５では上下方向）両側面を、底板６１上に正方格子状に配置された４つの制御用ユニット６０，６０，…の各背面板６３ｃにより形成されている。すなわち、図４、５に示すように、ボックス本体５９に左右から各ユニットボックス６３を組み込んだ場合、その中央にヒートシンク６６の略２倍の厚みとなる間隙６７が形成されるようになっている。各ヒートシンク６６の背面および両側面は、ダクト板８０に囲まれている。

各ヒートシンク６６の下端側は、図１０に示す底板６１に形成された貫通孔Ｌに連通している。この結果、底板６１の下面下方から外気を吸い込み、各ヒートシンク６６に通風が行なわれるようになっている。

そして、図５に示すように間隙６７には、各ヒートシンク６６の上端面とほぼ同一高さにて各ヒートシンク６６に重ならないように板金の通風用底板６７ａをほぼ水平に配設することにより、長方形の凹部６８が形成されている。この凹部６８の開口上端上には、図３に示すように断面形状がコ字状で、かつＮ側が閉じた形状をした通風上蓋６９（図１０参照）をネジ止め設置することにより閉塞し、その内部を通風路６８としている。なお、図５は、分かりやすくするために通風上蓋６９を外した状態を示すものである。通風路６８は、熱源装置Ｙの背面Ｈ側一端（図１〜図５では右端、Ｎ面と反対面側）に、板金製の角筒状フード７０ａを備えた排気口６８ｂ（図１０参照）をネジ止め固定し、この排気口６８ｂに図３に示す左右一対の排気ファン７０ｂ，７０ｃを配設し、これらファン７０ｂ，７０ｃにより通風路６８内の通風を圧縮機１７，１７…側へ排気するようになっている。なお、本実施形態では、排気ファン７０ｂ，７０ｃを２台並設しているが、冷却用の風量が十分に得られるのであれば、１台でも良い。

ここで、インバータ５１が１台でも運転されれば、後述する全体制御器５７が排気ファン７０ｂ，７０ｃをオンする。一連の空気の流れを図１０を参照して説明すると、排気ファン７０ｂ，７０ｃの動作による吸引作用により、底板61の貫通孔Ｌを介して底部から外気が吸引され、この外気がダクト板８０（図５に示す）内を流れる際にヒートシンク６６，６６…と熱交換し、各ヒートシンク６６，６６…を冷却し、その後、天井側の通風用底板６７ａと通風上蓋６９とで形成される通風路６８へと流れる。通風路６８では、各ヒートシンク６６，６６…を介して流出してきた高温空気が合流し、排気口６８ｂを経由して排気ファン７０ｂ，７０ｃを通過し、圧縮機１７，１７…側へ排気される。

上記通風路６８の幅方向両端の両外側には、左右一対のユニット天板７１ａ，７１ｂがネジ止めされている。これらユニット天板７１ａ，７１ｂは、その長手方向に並設された２つのユニットボックス６３，６３の開口上端にそれぞれ固着されて、これら開口上端を閉じている。

以上の構成において、実際の組み立てでは、各ユニットボックス６３を組み込んだ後、左右一対のユニット天板７１ａ，７１ｂが組み付けられ、その後、通風用底板６７ａをほぼ水平にネジ止め固定し、その上を通風上蓋６９をネジ止めして通風路６８を塞ぐ。続いて排気ファン７０ｂ，７０ｃが取り付けられている角筒状フード７０ａをネジ止め固定する。そして、図１〜５に示すように制御用ボックス８は、その正面Ｎ側の端板６２ａの外面に、角筒状のモニタボックス７２と同ブレーカボックス７３を幅方向に並設している。ブレーカボックス７３は、図９で示す三相交流電源５２に接続される図示省略の電源端子台やブレーカ等の電気機器が収容されている。

モニタボックス７２は、その外面に、モニタ７２ａと操作部５８を設け、その内部に、図９で示す全体制御器５７を配設している。操作部５８はユーザ等が所望の温度等の運転条件等を設定するための操作具や運転状況等をモニタ７２ａで表示させるための操作具等を備えている。

次に、このように構成された熱源装置Ｙの作用について述べる。

まず、制御用ボックス８の操作部５８により、所要の温度が設定されると、図９に示すように温度指令信号が全体制御器５７に与えられる。全体制御器５７は、この温度指令信号に基づいて制御内容を決定し、例えば冷房運転するための所要の制御指令をＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…に与える。この結果、Ａ〜Ｄ制御器５６，５６，…は、四方弁１８を冷房側に切り換え、インバータ５１により圧縮機１７の運転周波数を制御する。なお、必要な冷却能力が少なければ、１系統のみの運転、すなわち、圧縮機１台のみの運転も可能である。

これにより、例えば、図９で示す第１ないし第４系統の冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４の、それぞれの圧縮機１７を一斉に、または所要数を選択的に駆動して冷媒を圧縮させると、高温高圧化した冷媒ガスが吐出される。この高温高圧の冷媒ガスは四方弁１８から一対の空気熱交換器３に導入され、送風機Ｓの駆動により送風される空気と熱交換する。このために、冷媒ガスは凝縮して液化し、膨張弁１９に導入されて断熱膨張する。

この後、液冷媒は、第１の水熱交換器１１における第１の冷媒流路４０と第２の冷媒流路４１に導入され、水流路３３に導入される水と熱交換される。冷媒流路４０，４１の冷媒は蒸発して水流路３３の水から蒸発潜熱を奪い、水流路３３の水は冷却され冷水になる。

第１の水熱交換器１１では、第１，第２系統の冷凍サイクルＲ１，Ｒ２のそれぞれと連通する第１，第２の冷媒流路４０，４１を備えることで、効率良く冷水化する。水循環ポンプ１３から送られる水が、例えば１２℃であるとき、第１の水熱交換器１１において２系統の冷凍サイクルＲ１，Ｒ２の冷媒流路４０，４１に導かれる冷媒によって冷却される。

そして、温度低下した冷水が第１の水配管Ｐ１を介して第２の水熱交換器１２に導入され、ここでも２系統である第３，第４の冷凍サイクルＲ３，Ｒ４と連通する第１，第２の冷媒流路４０，４１と熱交換する。

したがって、第２の水熱交換器１２において、さらに冷却されて冷水となって導出される。この冷水は、導出管である第２の水配管Ｐ２を介して空調すべき場所の図示しない室内側の水熱交換器に導入され、室内ファンにより導かれる空気に冷熱を放出して冷房作用をなす。

また、各水熱交換器１１，１２で蒸発した冷媒は四方弁１８を介して気液分離器に導かれ気液分離された後、圧縮機１７に吸込まれて再び圧縮され上述の冷凍サイクルを繰り返す。

このように、第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２の水流路３３，３３を直列に接続することにより、冷水が２段階で温度低下するので、より有効な冷房性能を得られ
る。

したがって、全ての冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４が独立しているため、必要に応じて少ない系統の冷凍サイクルのみでの運転も可能となる。

また、全ての圧縮機１７と、水循環ポンプが能力可変型であるため、冷房負荷に応じて効率の良い運転が可能となる。

次に、上記全体制御器５７とＡ〜Ｄ制御器５６，５６，…からの制御信号により熱源装置Ｙを暖房運転する場合について述べる。

各冷凍サイクルの圧縮機１７を一斉に、または所要数を選択的に駆動して冷媒を圧縮すると、高温高圧化した冷媒ガスが吐出される。この高温高圧の冷媒ガスは、四方弁１８から第１の水熱交換器１１における第１の冷媒流路４０に導入され、水循環ポンプ１３から水流路３３に導かれる水と熱交換する。第１の水熱交換器１１で冷媒は凝縮して液化し、凝縮熱で水流路３３の水が加熱される。

ここでも、２系統の冷凍サイクルと連通する第１の冷媒流路４０および第２の冷媒流路４１が、第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２に備えられるので、効率良く温水化する。第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２が直列に連通しているので、温水は２段階に亘って温度上昇して暖房性能の向上を図ることができる。

第１の水熱交換器１１から導出される液冷媒は、第１のレシーバと膨張弁１９に導入され、断熱膨張したあと空気熱交換器３，３に導入されて蒸発する。蒸発した冷媒は、四方弁１８と気液分離器を介して圧縮機１７に吸込まれ、再び圧縮されて上述の冷凍サイクルを繰り返す。他の冷凍サイクルにおいても同様の経路に循環する。

なお、温水を得る暖房運転中は、熱交換器モジュールＭを構成する空気熱交換器３で冷媒が蒸発し、空気中の水分を凝縮させてドレン水が付着する。外気温が極く低温であると、付着したドレン水が凍結し霜となって付着し易い。この着霜をセンサー（図示省略）が感知し、制御用ボックス８内の全体制御器５７回路に信号を送る。

全体制御器５７は、センサーが着霜を感知した空気熱交換器３を備えた冷凍サイクルを、暖房運転から除霜運転、すなわち冷房運転に切換える指令信号をＡ〜Ｄ制御器５６に出力する。着霜センサが感知しない空気熱交換器３を備えた冷凍サイクルは、そのまま暖房運転を継続する。

冷房（除霜）運転に切換った冷凍サイクルにおいては、四方弁１８が切換り、冷媒が圧縮機１７から四方弁１８を介して空気熱交換器３に導入され、凝縮して液冷媒に変る。冷媒の凝縮変化に伴って凝縮熱を放出し、ここに付着していた霜が溶融し、除霜される。

そして、例えば第１の水熱交換器１１における第１の冷媒流路４０において冷媒が蒸発し、水流路３３に導かれる温水を冷却する。しかしながら、第１の水熱交換器１１における第２の冷媒流路４１は、暖房運転を継続する第２の冷凍サイクルＲ２に連通していて、冷媒が凝縮し凝縮熱を水流路Ｗの温水に放出している。

したがって、第１の水熱交換器１１から導出された状態での温水の温度低下は極く小範囲に保持される。結局、１組の冷凍サイクルだけの除霜運転切換えであるならば、第１の水熱交換器１１から供出される温水の温度低下が僅かで済む。

また、上記熱源装置Ｙは、下部筐体Ｆの正面Ｎ手前から奥側へ順に、制御用ボックス８、第２組の冷凍サイクルユニット２ＲＢ、第１組の冷凍サイクルユニット１ＲＡ、水循環ポンプ１３を配置した。制御用ボックス８が設けられる正面Ｎ側の端部には、熱源装置Ｙ配置場所の通路Ｔ（もしくは空間スペース）が設けられる。

すなわち、メンテナンス作業時に作業者が通路Ｔから奥に入ることなく、通路Ｔ上の位置を保持したままで端板ｂを取り外せば直ちに制御用ボックス８が現れるので、この制御用ボックス８のメンテナンスの作業性の向上を図れる。ここで、端板ｂを取り外すことで露出するのは、モニタボックス７２とブレーカボックス７３であり、ブレーカボックス７３は、設置時や修理、メンテナンス時にまず最初に操作、チェックする電源端子台やブレーカ等の電気機器が収容されているため、操作が容易となる。また、モニタボックス７２は、モニタ７２ａと操作部５８及び全体制御器５７が配設されており、この部分においても、ユーザ等が操作、確認する部分であり、操作、サービスメンテナンス性の高い配置となっている。

そして、この熱源装置Ｙによれば、複数の圧縮機１７，１７，…をそれぞれ個別に駆動する複数のインバータ５１，５１，…を各ユニットボックス６３内に収容しているので、インバータ５１部分の修理、交換に際し、各ユニットボックス６３ごとに修理、交換が出来るため、極めてサービス性が良い。さらに、複数台の圧縮機１７、インバータ５１、コンバータ５３等を同一のものとすることで、各ユニットボックス６３そのものを同一物とすることができ、各部品の標準化と共通化ができ、ひいては部品管理と製造管理の容易性の向上も図ることができる。

また、この熱源装置Ｙによれば、制御用ユニット６０，６０，…内に、例えば高調波低減装置６５等のオプション機器を収容し得る空きスペース６４を予め形成しているので、この空きスペース６４に高調波低減装置６５等のオプション機器を必要に応じて必要な台数を簡単に設けることができる。

さらに、制御用ボックス８内に、複数、例えば４つの制御用ユニット６０，６０，…を背中合わせに収容し、その中央に設けられた間隙の通風路６８内にヒートシンク６６を位置させることで、１ケ所に配置した排気ファン７０ｂ，７０ｃによってこの通風路６８を通風して複数の制御用ユニット６０，６０，…のヒートシンク６６，６６，…を強制空冷することができ、冷却構造を簡素化できる。

ヒートシンク６６，６６，…に対する強制空冷の状態を図１０にて説明する。排気ファン７０ｂ，７０ｃが運転され、通風路６８内の空気が排気口６８ｂから外部へ排気されると、この通風路６８内が負圧になる。このために、通風路６８と各制御用ユニット６０，６０，…の通風ダクトを介して連通する底板６１の外気吸込口から外気が吸い込まれる。これにより、外気が通風路６８内を通風するので、この通風路６８内に突出するヒートシンク６６，６６，…を強制的に空冷することができる。

ここで、複数のインバータ５１，５１，…の運転台数の如何に拘らずヒートシンク６６，６６，…を冷却することができるので、インバータ５１ごとに冷却する場合に比して、排気ファン７０ｂ，７０ｃの数を削減できると共に構造を簡素化できる。

さらに、これら排気ファン７０ｂ，７０ｃは、図７に示すように複数の冷凍サイクルユニットの圧縮機１７，１７，…に隣接し、これら圧縮機１７，１７，…に対してヒートシンク６６，６６，…を冷却した後の高温の排気を吹きかけるので、これら圧縮機１７，１７，…を排熱により加熱することができる。

このために、圧縮機１７，１７，…が少なくとも１台でも運転していれば、他の圧縮機１７，１７，…の低温起動を防止するために設けられている予熱ヒータの電力等のエネルギの低減を図ることができる。

さらに、制御用ボックス８は、熱源装置Ｙの左右側面Ｅ，Ｋ方向（幅方向）の中間部に通風路６８を形成し、この通風路６８の両外側に、複数の制御用ユニット６０，６０，…を配設したので、これら制御用ユニット６０，６０，…の内部に配設されたインバータ５１やコンバータ５３等の制御用電子部品（電気部品）と、制御用ユニット６０，６０，…の側面Ｅ，Ｋ側で開口可能の正面板６３ｄとの間隔を短くすることができる。

このために、正面側からインバータ５１等の電気部品へのアクセスが容易となるので、その分、これら電気部品のメンテナンスの容易性の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ＲＡ…第１組の冷凍サイクルユニット、２ＲＢ…第２組の冷凍サイクルユニット、１７…圧縮機、５１…インバータ、５１ａ…インバータ回路基板、５３…コンバータ、５４…平滑コンデンサ、５５…リアクタ、５６…Ａ〜Ｄ制御器、５７…全体制御器、５８…操作部、５９…ボックス本体、６０…制御用ユニット、６１…底板、６３…ユニットボックス（筐体）、６３ａ，６３ｂ…左右側面板、６３ｃ…背面板、６３ｄ…正面板、６４…空きスペース、６５…高調波低減装置、６６…ヒートシンク、６７…間隙、６８…通風路、７０ａ，７０ｂ…排気ファン、８０…ダクト板

Claims (2)

1. 複数の圧縮機と、これら圧縮機をそれぞれ駆動するインバータと、を有する熱源装置において、
   前記複数のインバータの各々に設けられ、各インバータを冷却するヒートシンクと、
   すべてのヒートシンクに連通する通風路と、
   この通風路に通風してすべてのヒートシンクを冷却すると共にその排気を前記複数の圧縮機に吹きかける排気ファンと、
   を具備していることを特徴とする熱源装置。
2. 前記複数のインバータは、それぞれ個別の筐体内に収容され、前記ヒートシンクは、各筐体の背面側に突設して設けられ、前記筐体の背面が互いに対向するように前記筐体を配設し、前記筐体の背面間の間隙を、前記通風路としたことを特徴とする請求項１記載の熱源装置。

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