JP5401563B2 - チリングユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば大規模建築物等に適用される空気調和装置、ヒートポンプ給湯装置等を構成するチリングユニットに関する。

熱交換ユニットである、いわゆるチリングユニットが開示されている。このチリングユニット（熱交換ユニット）は、熱交換室と、機械室と、熱交換室内に配置される空気熱交換器と、この空気熱交換器に空気を送風する送風機及び、上記機械室に収容される冷凍サイクル構成部品からなる（例えば、特開２００７−１６３０１７号公報）。

上記空気熱交換器は、正面視で、互いに略Ｖ字状に対向して配置される。上記機械室は、正面視で略逆Ｖ字状に形成され、圧縮機と、四方弁と、冷媒を膨張する膨張弁と、水と冷媒間の熱交換を行う水熱交換器等が収納され、上記空気熱交換器と冷凍サイクルを構成するよう冷媒管を介して連通される。

さらにチリングユニットには、水熱交換器に水を導く水循環ポンプと水配管が必要であるとともに、リモコン（遠隔操作盤）からの制御信号及び各種のセンサ類からの検知信号を受けて、上記電動部品へ制御信号を送る電子部品類を収容する制御用ボックスも必要であるが、これらについての記載は無い。

ところで、圧縮機、送風機、水循環ポンプ等の電動部品に不具合が生じた場合は、上記制御用ボックスに収容される制御用電子部品及び制御基板等のメンテナンスを必要とする。そのため、チリングユニットにおける制御用ボックスの位置設定は、メンテナンス作業上、極めて重要である。

なお説明すると、この種のチリングユニットは大規模建築物の、例えば屋上あるいは別途備えられる専用敷地に設置されている。ここには、給排水設備や、電力供給設備等も設置され、屋上での場合にはエレベータ駆動装置等も設置される。しかるに、大規模建築物自体のデザイン構造に対する各設備類の規模等の条件から、配置上の制約が多い。

例えば、上記文献の図１に示されている単純な１列構造のチリングユニットにおいて、この長手方向に沿う一側部に沿って空間スペースがあれば、制御用ボックス位置の設定に対して何らの問題も無い。しかしながら、通常は手前側もしくは背面側の端部で、長手方向とは直交する方向に通路もしくは空間スペースがある場合が多い。

さらに、上記文献の図５に示されているように、複数台のチリングユニットの各側面を併設し、複数列に並べる場合もある。この構成では、たとえ両側列のチリングユニットの外面側に沿って空間スペースがあっても、真ん中の列のチリングユニット両側面に通路を備えておらず、制御用ボックスに対するメンテナンス作業が極めて不便になってしまう。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、各種の信号を受けて電動部品を制御するための電子部品類を収容する制御用ボックスを最適位置に設定して、制御用ボックスに対するメンテナンス作業の容易化を図り、作業性の向上を図れるチリングユニットを提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明のチリングユニットは、上部に空気熱交換器を備えた熱交換部が載設され、内部に機械室が形成される筐体と、この筐体内の上記機械室に収容される、上記空気熱交換器を除く冷凍サイクル機器からなる４系統の独立した冷凍サイクルと、１台の水循環ポンプ及び、制御用電子部品を備えた制御用ボックスと、第１系統及び第２系統の冷凍サイクルが並列に接続される第１の水熱交換器と、第３系統及び第４系統の冷凍サイクルが並列に接続される第２の水熱交換機と、を具備し、上記筐体の奥側から正面手前へ順に、上記水循環ポンプ、上記第１系統及び第２系統の冷凍サイクルで構成される第１の冷凍サイクルユニット、上記第３系統及び第４系統の冷凍サイクルで構成される第２の冷凍サイクルユニット、上記制御用ボックスを配置し、上記第１の水熱交換器と、上記第２の水熱交交換機は、互いに水配管を介して直列に連通され、上記４系統の冷凍サイクルは、各冷凍サイクルが１台ずつの圧縮機を備える。

図１は、本発明における一実施の形態に係るチリングユニットの斜視図である。 図２は、同実施の形態に係る機械室を覆う側面パネルを取外した状態のチリングユニットの側面図である。 図３は、同実施の形態に係る機械室内部の斜視図であるとともに、第１のドレンパンから第４のドレンパンの取付け構造を説明する図である。 図４は、同実施の形態に係る熱交換器モジュール単体の斜視図である。 図５は、同実施の形態に係る熱交換器モジュールの分解斜視図である。 図６は、同実施の形態に係る第１のドレンパンの斜視図である。 図７は、同実施の形態に係る水循環ポンプと水配管周りの斜視図である。 図８は、同実施の形態に係るチリングユニットの冷凍サイクル構成図である。 図９は、同実施の形態に係る筐体の下部枠に設けられる空気吸込み口を説明する斜視図である。 図１０は、同実施の形態に係る空気吸込み口に係る気流の状態を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は、組立てられたチリングユニットＹの斜視図であり、図２は、後述する機械室２の側面パネル２ａを取外した状態のチリングユニットＹの側面図である。

このチリングユニットＹは、冷水もしくは温水を生成し、例えば得られた冷水をもって空気を冷却し室内（屋内）の冷房作用をなす、もしくは得られた温水をもって空気を暖め室内（屋内）の暖房作用をなす。空調装置の他にもヒートポンプ給湯装置としての用途が可能である。

ここで上記チリングユニットＹは、平面視で、互いに並行な長手方向及び短手方向から矩形状に形成される。そして、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９に示すように複数のチリングユニットＹを並列に設けた場合は、チリングユニットＹ相互間に形成されるスペースの長手方向に沿って作業者が通行することができる。また、通路Ｔに代って、空間スペースであってもよい。

図１の通路Ｔに沿う短手方向端面（図２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」と定める。このようなチリングユニットＹの上下方向の略下半分は筐体Ｆからなり、この筐体Ｆ上に熱交換部１が載設され、筐体Ｆ内部に機械室２が形成される。

上記熱交換部１は、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が取付けられる。なお説明すると、天板４から上方に円筒状の吹出し口５が突設され、この吹出し口５の突出端面をファンガード６が覆っている。

上記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していて、正面視が略Ｖ字状になるよう互いに傾斜している。
上記熱交換部１を載設する筐体Ｆは、上部枠Ｆａと、下部枠Ｆｂ及び、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。なお、上部枠Ｆａには桟Ｆｄが設けられている（図３参照）。この筐体Ｆの長手方向に沿う側面Ｅに、ここでは３枚の側板２ａが取付けられ、短手方向に沿う正面Ｎと背面Ｈに端板２ｂが取付けられていて、これらで囲まれる空間内部を上記機械室２と言う。

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がともに上部枠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、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、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、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、チリングユニット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２に示すように、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の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２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。

換言すれば、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との間に第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢと、第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡが配置されることになる。

このようにして機械室２内に、制御用ボックス８と、第１、第２の冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢと、水循環ポンプ１３及び、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筐体Ｆを構成する側板２ａと端板２ｂ内部に納まる。すなわち、図１に示す完成した状態のチリングユニットＹにおいて、筐体Ｆから露出する部材が無い。

さらに、機械室２に収容される構成部品について説明する。
図３は、機械室２内部の斜視図であるとともに、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。

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。

上記第２のドレンパン７ｂは２枚備えられている。一方のドレンパン７ｂには上記第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡが載り、他方のドレンパン７ｂには上記第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢが載る。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、図示しない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となす。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。

上記機械室２の背面Ｈ側端部に上記水循環ポンプ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から筐体Ｆの手前側長手方向に沿い後述する第１のレシーバ１０ａと第２のレシーバ１０ｂ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から筐体Ｆの手前側長手方向に沿い第３のレシーバ１０ｃと第４のレシーバ１０ｄが並置され、特に第４のレシーバ１０ｄは制御用ボックス８に近接して配置される。

上記水循環ポンプ１３には、第１の水配管Ｐ１（図２及び図７に示す）が接続されていて、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る。

上記第１、第２のレシーバ１０ａ、１０ｂ及び第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と、２個の四方弁及び２個の気液分離器等からなる冷凍サイクル機器１Ｋが配置される。
これらは冷媒管を介して連通されるとともに、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の冷凍サイクルユニット１ＲＡが構成される。

上記第３、第４のレシーバ１０ｃ、１０ｄ及び第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と、２個の四方弁及び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ともに、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、上記第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢが構成される。

換言すれば、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の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２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なる。

図４は、単体の熱交換器モジュールＭの斜視図であり、図５は、熱交換器モジュールＭを分解した斜視図である。
各図に示す熱交換器モジュールＭを４台、直列に並べ、互いの天板４相互と第１のドレンパン７ａ相互を互いに密接した状態で、先に図１及び図２に示す熱交換部１が構成される。ただし、隣接する熱交換器モジュールＭを構成する空気熱交換器３相互は、互いに若干の隙間を介して並置される。

単体の熱交換器モジュールＭは、上述したように一対の空気熱交換器３，３から構成される。単体の空気熱交換器３は、側面視で略矩形状をなす平板部３ａと、この平板部３ａの左右両側部に沿って折り曲げられる折曲げ片部３ｂからなる。
上記空気熱交換器３を一対用意し、互いの折曲げ片部３ｂを対向させ、正面視で略Ｖ字状となるよう傾斜させている。したがって、対向する空気熱交換器３，３の、対向する折曲げ片部３ｂ，３ｂ相互間には略Ｖ字状の空間部が形成されるが、この空間部は略Ｖ字状にカットされた板体である遮蔽板１５によって閉成される。

上記遮蔽板１５は、１組の熱交換器モジュールＭにおける左右両側部に設けられている。したがって、図１及び図２に示すように、４組の熱交換器モジュールＭが並列に配置されると、隣接する熱交換器モジュールＭにおいて遮蔽板１５が互いに近接して設けられることになる。

上記空気熱交換器３は、横方向に短く、縦方向に極端に長い略短冊状のフィンを立てた状態にして、互いに狭小の間隙を存して並べ、ここに熱交換パイプを貫通させてなる。上記熱交換パイプはフィンの横方向に間隙を存して複数列並べられ、フィンの縦方向に蛇行するよう設けられる。

平板状の空気熱交換器３の両側部を、互いに同一方向に折り曲げて、両側部に沿って折曲げ片部３ｂを形成し、折曲げ片部３ｂ相互間は平板部３ａとして残る。平面視で略Ｕ字状に形成することにより、チリングユニットＹの長手方向寸法を短縮でき、据付けスペースの低減化を図ったうえで、熱交換効率の向上を得る。

図５に示すように空気熱交換器３の平板部３ａ上端と下端に亘って固定枠１６が掛け渡される。固定枠１６の上端は鉤状（略コ字状）に折曲されて、平板部３ａの内面上部と上端面及び外面上部に亘って掛止される。また、固定枠１６はハシゴ状に形成されており、メンテナンス作業時に作業者の足場として利用することができる。

一対の空気熱交換器３，３を、固定枠１６を用いて側面視で略Ｖ字状になるよう固定したあと、固定枠１６の上端部相互間に連結部材であるファンベース５０が架設され、空気熱交換器３の傾斜角度が保持される。

上記ファンベース５０には、上記送風機Ｓを構成するファンモータ５１が取付けられ、このファンモータ５１の回転軸にファン５２が嵌着される。ファン５２は天板４に設けられる円筒状の吹出し口５と対向して配置され、吹出し口５にはファンガード６が設けられることは上述した通りである。

上記固定枠１６の下端部は、第１のドレンパン７ａに対して空気熱交換器３を斜めに傾けた状態で取付け固定しているが、空気熱交換器３が傾くために、空気熱交換器３の下端面と第１のドレンパン７ａとに隙間が生じてしまう。そこで、第１のドレンパン７ａは以下に述べるように構成される。

図６は、第１のドレンパン７ａの斜視図である。
第１のドレンパン７ａは矩形の皿状をなし、短手方向の両側端部から、この中央部に向って漸次下方に傾斜している。したがって、第１のドレンパン７ａの中央部に長手方向に沿って線状の最深部ｅが形成され、この最深部ｅの一部に上記ドレンホースが接続されるドレン口５５が設けられる。

第１のドレンパン７ａ上の両側端部には、互いに対向して一対の熱交換器台座５７が設けられる。それぞれの熱交換器台座５７は、第１のドレンパン７ａの傾斜方向とは逆に、短手方向の両側端部から、この中央部に向って漸次上方へ傾斜していて、中央部が最も高く、短手方向の両側端部が最も低い。

第１のドレンパン７ａ上に傾いて配置されるここでは図示しない上記空気熱交換器３は、この熱交換器３を構成する折曲げ片部３ｂが熱交換器台座５７上に載る。したがって、熱交換器台座５７は空気熱交換器３下端面と第１のドレンパン７ａとの隙間を埋めることとなり、空気熱交換器３の熱交換効率に影響が出ない。

さらに第１のドレンパン７ａには、左右に設けられる熱交換器台座５７間に、互いに対向して一対の平片部５８が設けられる。各平片部５８は、熱交換器台座５７と直交する方向に長く形成され、それぞれの平片部５８上に、上記固定枠１６の下端部が載る。そしてこの平片部５８に固定枠１６の下端部がねじ等で固定される。

各平片部５８の一端部相互間に２つの円筒体５９が並んで設けられ、それぞれの円筒体５９には上記空気熱交換器３に接続される冷媒管が挿通する。互いの平片部５８の反対側端部に小径の円筒体６０が設けられ、これら円筒体６０には上記ファンモータ５１に接続する電源コードが挿通する。

図７は、水回路Ｚのみの斜視図である。
上述したように、水循環ポンプ１３には導入管としての第１の水配管Ｐ１が接続され、水循環ポンプ１３と第１の水熱交換器１１とは第２の水配管Ｐ２で連通される。第１の水熱交換器１１と第２の水熱交換器１２とに第３の水配管Ｐ３が連通され、第２の水熱交換器１２の下部には導出管として第４の水配管Ｐ４が接続される。

図２や図７に示すように上記水循環ポンプ１３は、水回路Ｚの最下部と最上部との間の、略中間部に配置されている。このことにより、水回路Ｚに空気が混入しても、その空気が水循環ポンプ１３の内部に溜まらずにすむ。水循環ポンプ１３の内部に常に呼び水が存在することになり、空気の混入による水循環ポンプ１３の起動不良を防ぐことができる。

さらに、チリングユニットＹの配置面からの高さにおいて、水回路Ｚの最も高い部位に、第１の水配管Ｐ１と、第２の水配管Ｐ２一部が存在している。これら水回路Ｚの最高部位である第１の水配管Ｐ１及び第２の水配管Ｐ２一部に、自動空気抜き装置６１が設けられる。
上記自動空気抜き装置６１は、弁本体内にフロートを収容してなり、フロートの周りに空気が溜まると、フロートが浮力を失って沈下し、弁が開く。すなわち、弁の開放により弁本体内から水配管の空気が自動的に抜けるようになっている。

何らかの事情で、水循環ポンプ１３の内部にも溜まるようなレベルの大量の空気が混入し得る。しかしながら、上記自動空気抜き装置６１を備えたことにより、自動的に空気が外部へ排出され、水循環ポンプ１３内部に空気が溜まることがない。水循環ポンプ１３には常に呼び水が存在し、空気の混入によるの起動不良を防げる。
また、特に図示していないが、上記自動空気抜き装置６１には逆止弁が設けられる。これは、水配管Ｚが負圧になるケースが多々あるため、逆圧がかかった場合に空気の混入（逆流）を防ぐために備えられる。

図８は、第１系統から第４系統の冷凍サイクルＲ１〜Ｒ４を備えたチリングユニットＹの冷凍サイクル構成図である。
なお、第１、第２系統の冷凍サイクルＲ１、Ｒ２で上記第１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で上記第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢを構成する。

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分岐して一対の空気熱交換器３，３に連通される。上記一対の空気熱交換器３，３は、図４及び図５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。

それぞれの空気熱交換器３，３を構成する熱交換パイプは集合管にまとめられ、膨張弁１９が設けられる分岐した冷媒管に連通する。この分岐した冷媒管も１本にまとめられ、第１のレシーバ１０ａを介して第１の水熱交換器１１に設けられる第１の冷媒流路４０に連通する。

なお、上記膨張弁１９は分岐した冷媒管にそれぞれ設けたが、これに限定されるものではなく、分岐した冷媒管を１本にまとめた冷媒管に設けるようにしてもよい。したがって、１個の膨張弁１９であってもよい。
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、気液分離器２０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。

このように第１系統の冷凍サイクルＲ１が構成される一方で、水回路Ｚとして、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、特に第２のレシーバ１０ｂと四方弁１８を連通する冷媒管が、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３のレシーバ１０ｃに連通する第１の冷媒流路４０と、第４のレシーバ１０ｄに連通する第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及び、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とで、第１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とで、第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢが構成されることになる。

このチリングユニットＹにおいて、冷房作用をなすために冷水を得るには、以下に述べるようになる。
例えば第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。冷媒ガスは四方弁１８から一対の空気熱交換器３に導かれ、送風機Ｓの駆動により送風される空気と熱交換する。冷媒ガスは凝縮液化し、膨張弁１９に導かれて断熱膨張する。

そのあと、液冷媒は合流してそれぞれのレシーバ１０ａ〜１０ｄに一旦溜まったあと、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に導かれ、水流路３３に導かれる水と熱交換する。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換る。

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２．５℃冷却され、９．５℃に温度低下する。

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に導かれ、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、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２０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。

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及び第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及び第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。たとえ１系統の冷凍サイクルが運転停止しても、他の３系統の冷凍サイクルで運転を継続でき、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。

暖房作用をなすために温水を得るには、以下に述べるようになる。
各冷凍サイクルの圧縮機１７を一斉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。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に導かれ、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及び第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得る。

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１０ａと膨張弁１９に導かれ、断熱膨張したあと空気熱交換器３，３に導かれて蒸発する。蒸発した冷媒は、四方弁１８と気液分離器２０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を構成する一対の空気熱交換器３，３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が感知し、制御用ボックス８内の制御用電子部品に信号を送る。

制御用電子部品は、センサーが着霜を感知した空気熱交換器３，３を備えた冷凍サイクルを、暖房運転から冷房運転に切換える指示を出す。センサーが感知しない空気熱交換器３，３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３，３に導かれ、凝縮して液冷媒に変る。冷媒の凝縮変化にともなって凝縮熱を放出し、ここに付着していた霜が溶融する。

各熱交換器モジュールＭの両側部に遮蔽板１５，１５を備えたので、互いに対向する空気熱交換器３，３間から空気が抜けることがないとともに、隣接する熱交換器モジュールＭからの空気の侵入を阻止する。したがって、除霜運転中の空気熱交換器３，３と、暖房運転を継続する空気熱交換器３，３が互いに熱影響を及ぼすことがない。

また、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すむ。
また、全ての圧縮機１７と、水循環ポンプ１３が能力可変型であるため、暖房負荷に応じて効率の良い運転が可能となる。

このように機械室２内に、制御用ボックス８と、複数の冷凍サイクルユニット１ＲＡ，２ＲＢと、水循環ポンプ１３及び、冷媒配管と水回り配管が収容されるが、これら全ては筐体Ｆを構成する側板２ａと端板２ｂ内部に納まる。すなわち、図１に示すように完成した状態のチリングユニットＹにおいては、筐体Ｆから露出する部材が無い。

したがって、チリングユニットＹを設置現場に搬入してから行う施工作業の軽減化が得られることは勿論のこと、省スペース化を得られて有利である。特に、水循環ポンプ１３を筐体内に収容したことで、風雨・直射日光に晒されることが無くなり、この長寿命化を得られる。

上記チリングユニットＹは、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の冷凍サイクルユニット２ＲＢ、第１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、チリングユニット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２ｂを取外せば直ちに制御用ボックス８が現れ、作業性の向上を図れる。

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は、第１の水熱交換器１１を共用していて、これらで第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡを構成する。同様に、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は、第２の水熱交換器１２を共用していて、これらで第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢを構成する。

機械室２に収容される第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡ及び第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢは、それぞれが２台の圧縮機１７と、２個の四方弁１８と、２個（実際には４個）の膨張弁１９と、２台の気液分離器２０及び、１台の水熱交換器１１もしくは１２を備えて、それぞれが１台の水熱交換器に対して２系統の冷凍サイクルＲ１，Ｒ２もしくはＲ３，Ｒ４が並列に接続される。
そして、第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢは、それぞれが第２のドレンパン７ｂ上に載置され、冷凍サイクルをユニット化したので、これら構成部品の組立てが容易となる。

第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡにおける第１の水熱交換器１１と、第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢにおける第２の水熱交換器１２を、互いに直列に接続したので、２段階に亘って冷水もしくは温水を生成することとなり、全体的に冷凍サイクルの熱効率が良くなる。

１台の熱交換器モジュールＭは、互いに対向する２台の空気熱交換器３，３を備える。第１の冷凍サイクルユニット１ＲＡと、第２の冷凍サイクルユニット２ＲＢは、それぞれ２台ずつ、計４台の熱交換器モジュールＭを備えている。そして、各熱交換器モジュールＭは、独立して備えられる第１のドレンパン７ａ上に載置される。

このように各熱交換器モジュールＭを載置する第１のドレンパン７ａは、それぞれが独立しているので、熱交換器モジュールＭの組立て作業が容易になる。各冷凍サイクル系統Ｒ１〜Ｒ４において、独立して除霜した場合に、他の冷凍サイクル系統で再氷結することがない。

図９は、大規模建築物に備えるのに最適な、複数のチリングユニットＹで装置を構成する一例を示している。すなわち、先に図１で説明した４基の熱交換器モジュールＭを直結したチリングユニットＹを３列、並列に設けてなる。

ここに用いられるチリングユニットＹは、筐体Ｆを構成する下部枠Ｆｂの、特に長手方向に沿う辺部に、複数の空気吸込み口６５が所定間隔を存して設けられている。通常、チリングユニットは下部に現地水配管（戻り管や往き管）等を配管するための支持台上に設置される。チリングユニットＹの下部に空気吸込み口６５を設けることにより、チリングユニットＹの下部枠Ｆｂの上面空間と支持台下部のスペースとが連通される。

４基の熱交換器モジュールＭを直結したチリングユニットＹを３列並べた状態にしているから、特に真ん中の列のチリングユニットＹにとって、左右両側の下部枠Ｆｂが両側列のチリングユニットＹの下部枠Ｆｂとほとんど密着状態になる。ただし、それぞれの下部枠Ｆｂに設けられる上記空気吸込み口６５の開口状態はそのまま保持される。

図１０に示すように、全てのチリングユニットＹを一斉に作動した状態で、それぞれのチリングユニットＹに備えられる４台の送風機Ｓも一斉に駆動される。したがって、各列チリングユニットＹを構成する熱交換器モジュールＭの左右両側から空気が吸込まれ、それぞれの熱交換器モジュールＭと熱交換した後、この上端部から吹出される。

特に、左右両側列のチリングユニットＹにおける片面には、他の構成部品が存在しないので熱交換空気が円滑に吸込まれる。しかしながら、左右両側列のチリングユニットＹにおける他の片面と、真ん中列のチリングユニットＹにおける左右両側面には、互いに対向するチリングユニットＹが存在している。

それぞれの送風機Ｓの作動にともない、チリングユニットＹの長手方向の一端面で、かつ互いに対向するチリングユニットＹ相互の空間部Ｕから空気が吸込まれる。ただし、本来、この空間部ＵはチリングユニットＹの長手方向に沿って形成されるので、吸込まれる空気量としては不足がちである。

ここでは、上述したようにチリングユニットＹの筐体Ｆを構成する下部枠Ｆｂに複数の空気吸込み口６５を設けている。送風機Ｓが駆動されれば、上記空気吸込み口６５からも空気が吸込まれて空間部Ｕに沿う熱交換器モジュールＭに導かれる。したがって、熱交換器モジュールＭに対する熱交換空気量の不足が解消され、熱交換効率の向上化を得る。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］上部に空気熱交換器を備えた熱交換部が載設され、内部に機械室が形成される筐体と、この筐体内の上記機械室に収容される、上記空気熱交換器を除く冷凍サイクル機器からなる複数の独立した冷凍サイクルユニットと、１台の水循環ポンプ及び、制御用電子部品を備えた制御用ボックスとを具備し、上記筐体の奥側から正面手前へ順に、上記水循環ポンプ、第１の冷凍サイクルユニット、第２の冷凍サイクルユニット、上記制御用ボックスを配置したことを特徴とするチリングユニット。
［２］上記筐体内の機械室に収容される第１の冷凍サイクルユニット及び第２の冷凍サイクルユニットは、それぞれが水熱交換器を共有して並列に接続される複数の冷凍サイクルを備えることを特徴とする［１］記載のチリングユニット。
［３］上記第１の冷凍サイクルユニットに備えられる水熱交換器と、第２の冷凍サイクルユニットに備えられる水熱交換器は、互いに水配管を介して直列に連通されることを特徴とする［２］記載のチリングユニット。
［４］上記水循環ポンプは、上記水配管及び水熱交換器で構成される水回路の最下部または最下部と最上部との間に配置されることを特徴とする［３］記載のチリングユニット。
［５］上記筐体の上部に載設される熱交換部は、一対の空気熱交換器を対向して配置する熱交換器モジュールを備え、上記熱交換器モジュールは、上記第１の冷凍サイクルユニット及び上記第２の冷凍サイクルユニットそれぞれの冷凍サイクルの数に対応して備えられ、それぞれの熱交換器モジュールは、互いに独立したドレンパン上に載置されることを特徴とする［２］及び［３］のいずれかに記載のチリングユニット。
［６］上記圧縮機及び上記水循環ポンプは全て能力可変型であることを特徴とする［１］及び［４］のいずれかに記載のチリングユニット。
［７］ 上記筐体は、筐体設置面に沿う下部枠と、上記空気熱交換器を載置する上部枠と、これら下部枠と上部枠とを連結する縦枠とから構成され、上記下部枠には、空気吸込み口が開口されることを特徴とする［１］記載のチリングユニット。

本発明によれば、制御用ボックスに対するメンテナンス作業の容易化を図り、作業性の向上を図れる等の効果を奏する。

Claims (5)

1. 上部に空気熱交換器を備えた熱交換部が載設され、内部に機械室が形成される筐体と、
   この筐体内の上記機械室に収容される、上記空気熱交換器を除く冷凍サイクル機器からなる４系統の独立した冷凍サイクルと、１台の水循環ポンプ及び、制御用電子部品を備えた制御用ボックスと、
   第１系統及び第２系統の冷凍サイクルが並列に接続される第１の水熱交換器と、
   第３系統及び第４系統の冷凍サイクルが並列に接続される第２の水熱交換機と、
   を具備し、
   上記筐体の奥側から正面手前へ順に、上記水循環ポンプ、上記第１系統及び第２系統の冷凍サイクルで構成される第１の冷凍サイクルユニット、上記第３系統及び第４系統の冷凍サイクルで構成される第２の冷凍サイクルユニット、上記制御用ボックスを配置し、
   上記第１の水熱交換器と、上記第２の水熱交交換機は、互いに水配管を介して直列に連通され、
   上記４系統の冷凍サイクルは、各冷凍サイクルが１台ずつの圧縮機を備える
   ことを特徴とするチリングユニット。
2. 上記水循環ポンプは、上記水配管及び水熱交換器で構成される水回路の最下部または最下部と最上部との間に配置される
   ことを特徴とする請求項１記載のチリングユニット。
3. 上記筐体の上部に載設される熱交換部は、一対の空気熱交換器を対向して配置する複数の熱交換器モジュールを備え、
   上記熱交換器モジュールは、上記４系統ある冷凍サイクルの数に対応して備えられる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチリングユニット。
4. 上記圧縮機及び上記水循環ポンプは全て能力可変型であることを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチリングユニット。
5. 上記筐体は、筐体設置面に沿う下部枠と、上記空気熱交換器を載置する上部枠と、これら下部枠と上部枠とを連結する縦枠とから構成され、
   上記下部枠には、空気吸込み口が開口される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチリングユニット。

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