JP2018063097A - 空冷チラー - Google Patents

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正広 寺岡
岡田 拓也
Takuya Okada
拓也 岡田
孝英 後藤
Takahide Goto
孝英 後藤
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Abstract

【課題】空冷チラーのメンテナンス性を向上させる。
【解決手段】機械室と、機械室の天板15上に設けられた熱交換室14と、空気熱交換器7、水熱交換器、膨張部、及び、圧縮部を有する3系統以上の独立した冷媒回路と、を備え、各々の冷媒回路の空気熱交換器7は、熱交換室14内で鉛直方向に延びる基準軸Cを取り囲むように基準軸Cの周方向に順次設けられており、各々の冷媒回路の圧縮部は、機械室内での平面視での互いの相対位置関係が、熱交換室14内での空気熱交換器7の平面視での互いの相対位置関係と対応するように配置されている空冷チラー1を提供する。
【選択図】図3

Description

本発明は、空冷チラーに関する。
特許文献1には、複数系統の冷媒回路を有する空冷チラー(チリングユニット)として、上部に複数の空気熱交換器を配置し、空気熱交換器を除く複数の冷媒回路を下部の機械室に配置したものが記載されている。
この空冷チラーは、機械室に配置する制御装置を最適位置に設定することによって、制御装置に対するメンテナンス作業の容易化を図っている。
国際公開第2011/099629号
ところで、上記従来の空冷チラーでは、制御装置のメンテナンス作業の容易化は図られているものの、空冷チラーの上下方向に延在する冷媒配管の配置が依然として複雑である。これにより、圧縮機と空気熱交換器との接続関係が解りづらく、メンテナンス作業が難しくなるという課題があった。
この発明は、メンテナンス性を向上させることができる空冷チラーを提供することを目的とする。
本発明の第一の態様によれば、空冷チラーは、機械室と、前記機械室の天板上に設けられた熱交換室と、空気熱交換器、水熱交換器、膨張部、及び、圧縮部を有する3系統以上の独立した冷媒回路と、を備え、各々の前記冷媒回路の前記空気熱交換器は、前記熱交換室内で鉛直方向に延びる基準軸を取り囲むように前記基準軸の周方向に順次設けられており、各々の前記冷媒回路の前記圧縮部は、前記機械室内での平面視での互いの相対位置関係が、前記熱交換室内での前記空気熱交換器の平面視での互いの相対位置関係と対応するように配置されている。
このような構成によれば、空気熱交換器の平面視での位置と圧縮部の平面視での位置とが対応することによって、空気熱交換器と圧縮部との間に配設される冷媒配管の配置が複雑になることを抑制することができる。これにより、空冷チラーのメンテナンス性を向上させることができる。
上記空冷チラーにおいて、各々の前記冷媒回路は、前記空気熱交換器と前記圧縮部とを接続する冷媒配管を有し、前記天板には複数の前記冷媒配管が集約されて挿通する配管挿通孔が設けられてよい。
このような構成によれば、複数の冷媒配管が配管挿通孔にて集約されることによって、更なるメンテナンス性の向上を図ることができる。
上記空冷チラーにおいて、前記配管挿通孔は、平面視にて前記天板の中央に形成されてよい。
このような構成によれば、複数の冷媒配管の長さを短くすることにより、空冷チラーをより低コストで製造することができる。
上記空冷チラーにおいて、各々の前記冷媒回路に対応するように複数が設けられ、それぞれ対応する前記冷媒回路を制御する制御装置を有し、各々の前記制御装置は、前記機械室内での平面視での互いの相対位置関係が、前記熱交換室内での前記空気熱交換器の平面視での互いの相対位置関係と対応するように、かつ、前記圧縮部の近傍に配置されてよい。
このような構成によれば、制御装置と冷媒回路との間の配線が複雑になることを抑制することができる。
本発明によれば、空冷チラーのメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第一の実施形態の空冷チラーの冷媒回路図である。 本発明の第一の実施形態の空冷チラーの斜視図である。 図2のIII−III断面図であって、本発明の第一の実施形態の空冷チラーの空気熱交換器の配置を説明する図である。 図2のIV−IV断面図であって、本発明の第一の実施形態の空冷チラーの圧縮機の配置を説明する図である。 図4に対応する図であって、本発明の第二の実施形態の空冷チラーの圧縮機の配置を説明する図である。
〔第一の実施形態〕
以下、本発明の第一の実施形態の空冷チラー(チリングユニット)について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の空冷チラーは、空気調和装置等の熱源として用いられるものである。
まず、空冷チラーの冷媒回路図について説明する。
図1に示すように、空冷チラー1は、4系統の独立した冷媒回路2と、制御装置19(図4参照)とを備えている。各々の冷媒回路2は、機械部20と空気熱交換器7とを有している。機械部20は、圧縮機3(圧縮部)、四方切換弁4、水熱交換器5、及び膨張弁6(膨張部)を備えている。機械部20は、冷媒回路2のうち、空気熱交換器7を除く部位である。
圧縮機3、四方切換弁4、水熱交換器5、膨張弁6、及び空気熱交換器7は、冷媒配管8を介して順次接続されている。空冷チラー1は、四方切換弁4により冷媒の流路を切り換えることにより、冷房運転及び暖房運転のいずれにも対応可能な構成となっている。
本実施形態の空冷チラー1は、2系統の冷媒回路2で、1つの水熱交換器5を共用している。即ち、冷媒回路2のうち第一冷媒回路21及び第二冷媒回路22が第一水熱交換器51を共用し、第三冷媒回路23及び第四冷媒回路24が第二水熱交換器52を共用している。
圧縮機3は、インバータによって駆動されるモータ(図示せず)を有している。モータの回転数は、インバータの出力周波数によって調整される。モータの回転数を調整することによって、冷媒の吐出量が調整される。
水熱交換器5は、水配管9と、水循環ポンプ10と、2本の冷媒流路53,54と、1本の水流路55と、を有している。水熱交換器5は、水循環ポンプ10によって水配管9を介して水流路55に供給される水と、四方切換弁4と膨張弁6との間の冷媒配管8内を介して冷媒流路53,54に供給される冷媒とを熱交換させる。水配管9は、水熱交換器5に水を供給する第一水配管91と水熱交換器5から水を排出する第二水配管92とを有している。
膨張弁6は、水熱交換器5と空気熱交換器7との間に設けられている。なお、二つの膨張弁を用いて、二段階に亘って冷媒を膨張する構成としてもよい。また、膨張弁6の代替としてキャピラリーチューブを用いてもよい。
空気熱交換器7は、四方切換弁4と膨張弁6との間に設けられている。空気熱交換器7は、外気と冷媒とを熱交換させる。各々の空気熱交換器7と各々の機械部20とは、2本の冷媒配管8で接続されている。
冷媒配管8は、空気熱交換器7と膨張弁6とを接続する第一冷媒配管8Aと、膨張弁6と水熱交換器5とを接続する第二冷媒配管8Bと、水熱交換器5と四方切換弁4の第三ポート43とを接続する第三冷媒配管8Cと、四方切換弁4の第二ポート42と空気熱交換器7とを接続する第四冷媒配管8Dと、圧縮機2の吐出側冷媒管と四方切換弁4の第一ポート41とを接続する第五冷媒配管8Eと、圧縮機2の吸込み部と四方切換弁4の第四ポート44とを接続する第六冷媒配管8Fと、を有している。
以下、空気熱交換器7と膨張弁6とを接続する第一冷媒配管8Aを空気熱交換器配管8Aと呼ぶ。また、四方切換弁4の第二ポート42と空気熱交換器7とを接続する第四冷媒配管8Dを空気熱交換器配管8Dと呼ぶ。本実施形態の空冷チラー1は、4系統の冷媒回路2を有しているため、8本の空気熱交換器配管8A,8Dを有している。
第一冷媒回路21の第一空気熱交換器71は、第二空気熱交換器配管8D及び四方切換弁4を介して第一圧縮機31と接続されている。同様に、第二空気熱交換器72は、第二空気熱交換器配管8D及び四方切換弁4を介して第二圧縮機32と接続されている。第三空気熱交換器73は、第二空気熱交換器配管8D及び四方切換弁4を介して第三圧縮機33と接続されている。第四空気熱交換器74は、第二空気熱交換器配管8D及び四方切換弁4を介して第四圧縮機34と接続されている。
圧縮機3の吸込み部と四方切換弁4との間にアキュムレータを設けてもよい。アキュムレータは、蒸発器(水熱交換器5または空気熱交換器7)でガス化しきれなかった冷媒が液状のまま圧縮機3に吸入されるのを防ぐ。
本実施形態の空冷チラー1は、4系統の冷媒回路2がユニット化されたものである。図2に示すように、空冷チラー1は、直方体状の筐体12を有している。空冷チラー1の4系統の冷媒回路2は、筐体12内に収容されている。筐体12は上方から見て、略長方形状をなしている。以下、平面視して筐体12の上面の長辺に沿う方向を長手方向L1、筐体12の上面の短辺に沿う方向を短手方向L2と呼ぶ。
筐体12を構成する面のうち、長手方向L1を向く一方の面を正面F、正面Fの反対側であり正面Fと平行な面を背面R、正面Fと背面Rとを接続する面を側面S1,S2と定義する。側面S1,S2は短手方向L2を向く面であり、正面F及び背面Rより広い面である。一対の側面S1,S2のうち、正面側から見て右側の側面を第一側面S1、正面側から見て左側の側面を第二側面S2と定義する。
筐体12の形状は、図2に示した形状に限ることはなく、例えば、平面視して正方形状であってもよいし、円形や多角形としてもよい。
空冷チラー1は、筐体12の下方に設けられた機械室13と、機械室13の天板15上に設けられた熱交換室14とを有している。換言すれば、筐体12の内部空間は、天板15によって上方の熱交換室14と、下方の機械室13とに区画されている。
筐体12の正面Fには、機械室13の水熱交換器5に水を供給する配管である第一水配管91と、機械室13の水熱交換器5から水を排出する配管である第二水配管92とが接続されている。
筐体12の上面には、複数のファン16が設けられている。ファン16は、筐体12の長手方向L1に等間隔に配列されている。
冷媒回路2のうち空気熱交換器7は、熱交換室14に配置されている。冷媒回路2のうち機械部20(空気熱交換器7を除く冷媒回路2及び制御装置19)は、機械室13に配置されている。空気熱交換器7と機械部20との間には、天板15が配置されている。8本の空気熱交換器配管8A,8Dは、天板15の上方と天板15の下方とにわたって延在している。
空気熱交換器7は、上下方向に延在する第一ヘッダ17A及び第二ヘッダ17Bと、第一ヘッダ17A及び第二ヘッダ17Bに接続されて水平方向に延在する複数の伝熱チューブ18と、を有している。機械部20から延びる空気熱交換器配管8Aは第一ヘッダに接続され、機械部20から延びる空気熱交換器配管8Dは第二ヘッダ17Bに接続されている。伝熱チューブ18の一端は第一ヘッダ17Aに接続され、伝熱チューブ18の他端は第二ヘッダ17Bに接続されている。
図3に示すように、各々の空気熱交換器7は、熱交換室14を平面視して4つの収容空間Aに分割した場合に、各々の収容空間Aに配置されている。
4つの収容空間Aは、熱交換室14を長手方向L1に二分割した第一分割面D1と熱交換室14を短手方向L2に二分割した第二分割面D2とによって区画されている。
複数の収容空間Aのうち、背面R側かつ第一側面S1側の収容空間Aを第一収容空間A1、背面R側かつ第二側面S2側の収容空間Aを第二収容空間A2、正面F側かつ第二側面S2側の収容空間Aを第三収容空間A3、正面F側かつ第一側面S1側の収容空間Aを第四収容空間A4と定義する。
なお、分割面D1,D2は、仮想の分割面であり、例えば、板によって物理的に区画する必要はない。
換言すれば、4つの空気熱交換器7は、熱交換室14内で鉛直方向に延びる基準軸Cを取り囲むように、基準軸Cの周方向に順次設けられている。本実施形態の基準軸Cは、平面視での筐体12の中心に配置されている。基準軸Cは、第一分割面D1と第二分割面D2との交線である。
基準軸Cは、平面視での筐体12の中心に配置する必要はない。また、第一分割面D1及び第二分割面D2は、各々の収容空間Aの面積を等分する必要はない。
第一ヘッダ17A及び第二ヘッダ17Bは、平面視して側面S1,S2の近傍であって、長手方向L1の中央近傍に配置されている。
伝熱チューブ18は、第一ヘッダ17A及び第二ヘッダ17Bから正面F又は背面Rに向かって延びるとともに、正面F又は背面R近傍で短手方向L2内側に折れるように形成されている。換言すれば、伝熱チューブ18は、第一ヘッダ17A及び第二ヘッダ17Bから筐体12の内面に沿うように延在している。
天板15には、一つの配管挿通孔25が形成されている。配管挿通孔25は、天板15と基準軸Cとの交点近傍の天板15の中央に配置されている。配管挿通孔25には、8本の空気熱交換器配管8A,8Dが挿通される。なお、配管挿通孔25は、天板15の中央に形成する必要はなく、配管挿通孔25の位置は、圧縮機3の配置に応じて適宜変更することができる。
本実施形態の平面視での4つの圧縮機3の配置は、平面視での4つの空気熱交換器7の配置と対応している。
詳しくは、機械部20の各々の圧縮機3は、機械室13内での平面視での互いの相対位置関係が、熱交換室14内での空気熱交換器7の平面視での互いの相対位置関係と対応するように配置されている。
ここで、相対位置関係とは、3つ以上の物の相対的な位置の関係である。具体的には、相対位置関係とは、3つ以上の物が所定の平面に配置される際の、3つ以上の物の相対的な位置関係であり、3つ以上の物によって形成される形状の概形と、3つ以上の物が配置される順番とを含む。
本実施形態の空冷チラー1の場合、四つの空気熱交換器7が方形をなすように配置されている。また、四つの空気熱交換器7は、第一収容空間A1を起点に、第一空気熱交換器71から第四空気熱交換器74までが各々の収容空間Aに反時計回りに順次配置されている。
四つの圧縮機3は、四つの圧縮機3が方形をなすように配置されている。四つの圧縮機3は、第一圧縮機31から第四圧縮機34までが、反時計回りに配置されている。
そして、第一圧縮機31の位置が第一空気熱交換器71の位置に対応し、同様に、第二圧縮機32の位置が第二空気熱交換器72の位置に、第三圧縮機33の位置が第三空気熱交換器73の位置に、第四圧縮機34の位置が第四空気熱交換器74の位置に対応している。
即ち、第一圧縮機31は四つの圧縮機3の中で、最も第一空気熱交換器71に近い位置に配置されている。同様に、第二圧縮機32は最も第二空気熱交換器72に近い位置に、第三圧縮機33は最も第三空気熱交換器73に近い位置に、第四圧縮機34は最も第四空気熱交換器74に近い位置に配置されている。
制御装置19は、機械室13の背面Rと四つの圧縮機3との間に配置されている。
水熱交換器5は、正面Fと四つの圧縮機3との間に配置されている。
上記実施形態によれば、空気熱交換器7の平面視での位置と圧縮部3の平面視での位置とが対応することによって、空気熱交換器7と圧縮機3との間に配設される冷媒配管8(空気熱交換器配管8A,8D)の配置が複雑になることを抑制することができる。これにより、空冷チラー1のメンテナンス性を向上させることができる。また、冷媒配管8の配置が複雑にならないため、組み立て性を向上させることができる。
また、天板15に配管挿通孔25が形成されていることによって、複数の冷媒配管8を配管挿通孔25にて集約することができる。これにより、空冷チラー1のメンテナンス性を更に向上させることができる。
また、配管挿通孔25が、平面視にて天板15の中央に形成されていることによって、複数の冷媒配管8の長さを短くすることができ、空冷チラー1の製造コストの低減を図ることができる。
〔第二の実施形態〕
以下、本発明の第二の実施形態の空冷チラー1Bについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態の空冷チラー1Bの制御装置19Bは、各々の冷媒回路2に対応するように複数が設けられている。制御装置19Bは、それぞれ対応する冷媒回路2を制御する。
各々の制御装置19Bは、機械室13内での平面視での互いの相対位置関係が、熱交換室14内での空気熱交換器7の平面視での互いの相対位置関係と対応するように、かつ、圧縮機3の近傍に配置されている。
また、本実施形態の配管挿通孔25は、天板15の中央に配置されておらず、圧縮機3の位置に対応して、長手方向L1にずらされている。具体的には、本実施形態の圧縮機3は、背面R寄りに配置されており、配管挿通孔25も圧縮機3の配置に対応して、背面R寄りに配置されている。
このような構成によれば、制御装置19Bと冷媒回路2との間の配線が複雑になることを抑制することができる。
また、配管挿通孔25の位置を圧縮機3に対応した位置とすることによって、冷媒配管8の長さを最適化することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、空冷チラーが4系統の冷媒回路を有する構成としたが、これに限ることはなく、本発明は3系統以上の冷媒回路を有する空冷チラーに適用可能である。
また、上記実施形態では、水熱交換器は、2系統の冷媒回路で共用する構成としたが、これに限ることはなく、各々の冷媒回路に水熱交換器を設けてもよい。また、4系統の冷媒回路で一つの水熱交換器を共用してもよい。
また、配管挿通孔25は、圧縮機3の配置に応じて複数設けてもよい。
また、空気熱交換器の構造は上記した構造に限ることはない。例えば、伝熱チューブに伝熱板(フィン)を取り付けてもよいし、プレート式熱交換器としてもよい。
1,1B 空冷チラー
2(21,22,23,24) 冷媒回路
3(31,32,33,34) 圧縮機
4 四方切換弁
5(51,52) 水熱交換器
6 膨張弁
7(71,72,73,74) 空気熱交換器
8(8A,8B,8C,8D,8E,8F) 冷媒配管
8A,8D 空気熱交換器配管
9 水配管
10 水循環ポンプ
12 筐体
13 機械室
14 熱交換室
15 天板
16 ファン
17A 第一ヘッダ
17B 第二ヘッダ
18 伝熱チューブ
19,19B 制御装置
20 機械部
25 配管挿通孔
91 第一水配管
92 第二水配管
A(A1,A2,A3,A4) 収容空間
C 基準軸
D1 第一分割面
D2 第二分割面
F 正面
L1 長手方向
L2 短手方向
R 背面
S1 第一側面
S2 第二側面

Claims (4)

  1. 機械室と、
    前記機械室の天板上に設けられた熱交換室と、
    空気熱交換器、水熱交換器、膨張部、及び、圧縮部を有する3系統以上の独立した冷媒回路と、を備え、
    各々の前記冷媒回路の前記空気熱交換器は、前記熱交換室内で鉛直方向に延びる基準軸を取り囲むように前記基準軸の周方向に順次設けられており、
    各々の前記冷媒回路の前記圧縮部は、前記機械室内での平面視での互いの相対位置関係が、前記熱交換室内での前記空気熱交換器の平面視での互いの相対位置関係と対応するように配置されている空冷チラー。
  2. 各々の前記冷媒回路は、前記空気熱交換器と前記圧縮部とを接続する冷媒配管を有し、
    前記天板には複数の前記冷媒配管が集約されて挿通する配管挿通孔が設けられている請求項1に記載の空冷チラー。
  3. 前記配管挿通孔は、平面視にて前記天板の中央に形成されている請求項2に記載の空冷チラー。
  4. 各々の前記冷媒回路に対応するように複数が設けられ、それぞれ対応する前記冷媒回路を制御する制御装置を有し、
    各々の前記制御装置は、前記機械室内での平面視での互いの相対位置関係が、前記熱交換室内での前記空気熱交換器の平面視での互いの相対位置関係と対応するように、かつ、前記圧縮部の近傍に配置されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の空冷チラー。
JP2016202648A 2016-10-14 2016-10-14 空冷チラー Pending JP2018063097A (ja)

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