JP6167887B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空調システム100の全体構成図である。空調システム100は、ビルや工場等の建築物等に設置されて、対象空間の冷房や暖房等を行って空気調和を実現する。空調システム100は、冷媒配管方式の空調システムであって、冷媒回路内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という蒸気圧縮方式の冷凍サイクル運転が行われるようになっている。
(2−1)室外ユニット110
図2は、室外ユニット110内の冷媒回路図である。室外ユニット110は、例えば建物の屋上やベランダ等の屋外や、地下室に設置される。室外ユニット110は、液連絡管11、ガス連絡管12及び高低圧ガス連絡管13を介して、中間ユニット130と接続されている。室外ユニット110内では、各種の機器が配設され、これらの機器が冷媒配管を介して接続されることで、熱源側冷媒回路RC1が構成されている。
室外ユニット110内には、冷媒配管として第1配管P1から第17配管P17が配設されている。第1配管P1から第17配管P17は、例えば銅製の配管であり、直線的に延びる直線部やU字状やL字状に湾曲する湾曲部分等を含んでいる。
ガス側第1閉鎖弁21、ガス側第2閉鎖弁22及び液側閉鎖弁23は、冷媒の充填やポンプダウン等の際に開閉される手動の弁である。ガス側第1閉鎖弁21は、一端がガス連絡管12に接続され、他端が第1配管P1に接続されている。ガス側第2閉鎖弁22は、一端が高低圧ガス連絡管13に接続され、他端が第10配管P10に接続されている。液側閉鎖弁23は、一端が液連絡管11に接続され、他端が第7配管P7に接続されている。
アキュームレータ24は、圧縮機25に吸入される低圧冷媒を一時的に貯留し気液分離するための容器である。アキュームレータ24の内部では、気液二相状態の冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。アキュームレータ24は、ガス側第1閉鎖弁21と圧縮機25との間に配置されている。アキュームレータ24の冷媒流入口には第1配管P1が接続されており、第1配管P1を通過した低圧冷媒はアキュームレータ24内に流入する。アキュームレータ24の冷媒流出口には第2配管P2が接続されており、アキュームレータ24から流出する冷媒は、第2配管P2を流れる。
圧縮機25は、圧縮機用モータを内蔵する密閉式の構造を有しており、例えばスクロール方式やロータリ方式などの容積式の圧縮機である。なお、圧縮機25は、本実施形態において1台のみであるが、これに限定されず、2台以上の圧縮機25が並列に接続されていてもよい。圧縮機25の吸入口には第2配管P2が接続されており、第2配管P2を介して圧縮機25内部に低圧冷媒が吸入される。圧縮機25は、吸入した低圧冷媒を圧縮する。圧縮機25の吐出口には第3配管P3が接続されており、圧縮後に圧縮機25から吐出される高温高圧のガス冷媒は第3配管P3内を流れる。
図3は、流路切換弁SVの外観図である。流路切換弁SVは、冷媒回路用の切換弁として一般的なパイロット式の四路切換弁であり、本体部45と、パイロット部46(特許請求の範囲記載の「パイロット弁」に相当)と、配管47と、を有している。
室外熱交換器30は、クロスフィン型式やマイクロチャネル型式の熱交換器である。室外熱交換器30は、第1熱交換部31と、第2熱交換部32とを有している。第1熱交換部31は室外熱交換器30の上部に設けられており、第2熱交換部32は第1熱交換部31よりも下部に設けられている。
第1室外膨張弁34及び第2室外膨張弁35は、例えば開度調整が可能な電動弁である。第1室外膨張弁34は、一端が第16配管P16に接続され、他端が第17配管P17に接続されている。第1室外膨張弁34は、状況に応じて開度が調整され、内部を通過する冷媒をその開度に応じて減圧するとともに、第1熱交換部31に流入又は第1熱交換部31から流出する冷媒の流量を調整している。第2室外膨張弁35は、一端が第6配管P6に接続され、他端が第7配管P7に接続されている。第2室外膨張弁35は、状況に応じて開度が調整され、内部を通過する冷媒をその開度に応じて減圧するとともに、第2熱交換部32に流入又は第2熱交換部32から流出する冷媒の流量を調整している。
室外制御部は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータである。室外制御部は、通信線(図示省略)を介して、室内制御部(後述)及びBSユニット制御部(後述)と信号の送受信を行う。室外制御部は、受信した信号等に応じて、圧縮機25及び室外ファン33の発停や回転数を制御している。また、室外制御部は、第1切換弁26、第2切換弁27及び第3切換弁28に通電するか否かを制御し、各種の弁の開閉や開度調整を制御している。
図4は、室内ユニット120及び中間ユニット130内の冷媒回路図である。室内ユニット120は、天井裏等に設置されるいわゆる天井埋込み形若しくは天井吊下げ型、又は室内の内壁等に設置される壁掛け型である。本実施形態の空調システム100は、複数の室内ユニット120を備えており、具体的には、16台の室内ユニット120aから120pが配設されている。ただし、室内ユニット120の台数については特に制限はなく、任意の台数を接続可能である。
中間ユニット130は、室外ユニット110と室内ユニット120との間に配設されて、冷媒の流れを切り換えている。中間ユニット130は、ケーシング(図示省略)を有しており、ケーシング内において、複数のヘッダ(具体的には、第1ヘッダ55、第2ヘッダ56、第3ヘッダ57及び第4ヘッダ58)と、室内ユニット120に対応する数のBSユニット140(具体的にはBSユニット140a〜140p)と、を収容されている。なお、本実施形態において、BSユニット140は室内ユニット120の数と同数であり、例えば、BSユニット140aは室内ユニット120aに対応し、BSユニット140bは室内ユニット120bに対応し、BSユニット140pは室内ユニット120pに対応する。
第1ヘッダ55は、液連絡管11と接続されている。第2ヘッダ56は、高低圧ガス連絡管13と接続されている。第3ヘッダ57は、ガス連絡管12と接続されている。第4ヘッダ58は、連結部581を介して第3ヘッダ57に接続されており、第3ヘッダ57と連通している。
各BSユニット140内では、中間冷媒回路RC3が構成されている。中間冷媒回路RC3においては、複数の冷媒配管(具体的には第30配管P30から第36配管P36)と、熱交換部59と、複数の電動弁(具体的には第1電動弁Ev1から第3電動弁Ev3)と、BSユニット制御部(図示省略)と、が配設されている。
第30配管P30は、一端が第1ヘッダ55に接続され、他端が液管LPに接続されている。第30配管P30は、一端から他端に至るまでに熱交換部59を通過している。第31配管P31は、一端がガス管GPに接続され、他端が第1電動弁Ev1に接続されている。第32配管P32は、一端が第1電動弁Ev1に接続され、他端が第2ヘッダ56に接続されている。第33配管P33は、一端が第31配管P31に接続され、他端が第2電動弁Ev2に接続されている。
熱交換部59は、例えば二重管式熱交換器である。熱交換部59は、第30配管P30及び第35配管P35上に配設されており、その内部において、第30配管P30内を通過する冷媒と、第35配管P35内を通過する冷媒と、が熱交換するようになっている。
第1電動弁Ev1、第2電動弁Ev2及び第3電動弁Ev3は、例えば開度調整が可能な電動弁である。第1電動弁Ev1は、一端が第31配管P31に接続され、他端が第32配管P32に接続されている。第2電動弁Ev2は、一端が第33配管P33に接続され、他端が第34配管P34に接続されている。第3電動弁Ev3は、一端が第35配管P35に接続され、他端が第36配管P36に接続されている。
BSユニット制御部は、CPUやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータである。BSユニット制御部は、通信線を介して室内制御部又は室外制御部からの信号を受信し、当該信号に応じて、第1電動弁Ev1、第2電動弁Ev2及び第3電動弁Ev3の開閉を制御している。
以下、図2から図7を参照して、第1切換弁26、第2切換弁27及び第3切換弁28の詳細について順に説明する。図5は、図2のA部分に配設される冷媒配管及び流路切換弁SV等の正面外観図である。図6は、図2のA部分に配設される冷媒配管及び流路切換弁SV等の上面外観図である。図7は、図2のA部分に配設される冷媒配管及び流路切換弁SV等の右側面外観図である。
第1切換弁26は、本体部45aと、パイロット部46aと、配管47aと、を有している(図3参照)。本体部45aは、第1接続部71aと、第2接続部72aと、第3接続部73aと、第4接続部74aと、を含んでいる。
第2切換弁27は、本体部45bと、パイロット部46bと、配管47bと、を有している(図3参照)。本体部45bは、第1接続部71bと、第2接続部72bと、第3接続部73bと、第4接続部74bと、を含んでいる。
第3切換弁28は、本体部45cと、パイロット部46cと、配管47cと、を有している(図3参照)。本体部45cは、第1接続部71cと、第2接続部72cと、第3接続部73cと、第4接続部74cと、を含んでいる。
上述のように、空調システム100は、室内ユニット120毎に冷房運転及び暖房運転を自由に選択可能ないわゆる冷暖フリータイプである。このことから、室外熱交換器30において、第1熱交換部31及び第2熱交換部32が配設されており、また、状況に応じて第1熱交換部31及び第2熱交換部32の一方が蒸発器として機能し他方が凝縮器として機能するように、複数の切換弁(第1切換弁26、第2切換弁27及び第3切換弁28)が配設されている。
(5−1)
上記実施形態では、第2切換弁27の第4接続部74bは、一端が閉鎖された第9配管P9に接続され、第4差込口742(冷媒流出口)が上方になるように水平面に対して傾斜して延びている。また、第3切換弁28の第4接続部74cは、一端が閉鎖された第12配管P12に接続され、第4差込口743(冷媒流出口)が上方になるように水平面に対して傾斜して延びている。これにより、第4接続部74b、74c、第9配管P9及び第12配管P12に、冷媒及び冷凍機油が溜まりにくいようになっている。よって、圧縮機25に冷凍機油が回収されやすく、性能低下が抑制されている。
上記実施形態では、第1配管P1、第8配管P8及び第10配管P10は、鉛直方向に沿って延びる第1鉛直部81第2鉛直部82又は第3鉛直部83を有している。また、第11配管P11、第13配管P13及び第15配管P15は、鉛直方向に沿って延びる第4鉛直部84、第5鉛直部85又は第6鉛直部86を有している。このように、第2切換弁27又は第3切換弁28を、鉛直方向に沿って延びる各鉛直部を有する各冷媒配管に切換弁を接続する場合であっても、第2切換弁27又は第3切換弁28が、第1接続部71b又は71c、第2接続部72b又は72c、第3接続部73b又は73c、及び第4接続部74b又は74cが水平方向に沿って延びるように配設されていることで、必要最小限の配管経路で各冷媒配管と接続することが可能となっている。
上記実施形態では、第2切換弁27及び第3切換弁28の、パイロット部46b及び46cは、本体部45b及び45cよりも上方に位置する。これにより、結露水がパイロット部46b及び46c内部に流入することが抑制されている。よって、保安性が確保されている。
上記実施形態では、第2切換弁27及び第3切換弁28は、一般的な形状(第1接続部71b及び71cが、第2接続部72b、72c、第3接続部73b、73c、第4接続部74b及び74cが延びる方向に対して反対の方向に向かって延びる)を有する四路切換弁である。このように冷媒回路用の切換弁として一般的な四路切換弁を採用された第2切換弁27及び第3切換弁28は、事実上、三方弁として機能している。これにより、新たに三方弁を製造するコストが削減されており、コスト増大が抑制されている。
上記実施形態では、第2切換弁27及び第3切換弁28は、第4接続部74b及び74cが、水平面に対して5度以上25度未満の範囲で傾斜して延びている。これにより、簡単な構成にして、第4接続部74b及び74c、第9配管P9及び第12配管P12に冷媒及び冷凍機油が溜まりにくいようになっている。よって、コスト増大を抑制しつつ冷凍装置の性能低下が抑制されている。
(6−1)変形例A
上記実施形態では、冷凍装置として空調システム100が採用されたが、これに限定されない。例えば、空調システム100に代えて、給湯器や除湿機等が冷凍装置として採用されてもよい。
上記実施形態では、空調システム100は、室内ユニット120を複数備えるものであったが、これに限定されず、室内ユニット120は1つであってもよい。また、空調システム100は、室外ユニット110を1つ備えるものであったが、これに限定されず、室外ユニット110は複数あってもよい。また、空調システム100は、一の室内ユニット120の運転状態(冷房又は暖房)に対して、他の室内ユニット120が異なる運転状態(冷房又は暖房)をとることが可能な冷暖フリー型でなくてもよい。その場合、中間ユニット130は省略される。
上記実施形態では、第1切換弁26は、第1接続部71aが下に向かって延びるとともに第2接続部72a、第3接続部73a及び第4接続部74aが上に向かって延びるような姿勢で配設されていた。しかし、これに限定されず、第1切換弁26は、第2切換弁27及び第3切換弁28と同様に、第1接続部71a、第2接続部72a、第3接続部73a及び第4接続部74aが水平方向に沿って延びるような姿勢で配設されてもよい。係る場合において、第4接続部74aが水平面に対して5度以上25未満の範囲で傾斜して延びるように配設すると、第3配管P3が特許請求の範囲記載の「第1冷媒配管」に相当し、第5配管P5が特許請求の範囲記載の「第2冷媒配管」に相当し、第14配管P14が特許請求の範囲記載の「第3冷媒配管」に相当し、第4配管P4が特許請求の範囲記載の「第4冷媒配管」に相当する。
上記実施形態では、四路切換弁である流路切換弁SVを三方弁として機能させるために、第4接続部74に接続される冷媒配管(具体的には、第4配管P4、第9配管P9及び第12配管P12)は、一端が閉鎖されていた(すなわち、第1閉鎖部CP1、第2閉鎖部CP2又は第3閉鎖部CP3を設けられていた)。しかし、これに限定されず、流路切換弁SVを三方弁として機能させるべく、閉鎖部を、第4接続部74に設けてもよい。例えば、第9配管P9を省略して、第4接続部74bの第4差込口742(冷媒流出口)を閉鎖するように構成して、第2切換弁27を三方弁として機能させるようにしてもよい。また、第12配管P12を省略して、第4接続部74cの第4差込口743(冷媒流出口)を閉鎖するように構成して、第3切換弁28を三方弁として機能させるようにしてもよい。
上記実施形態では、流路切換弁SVは、四路切換弁であったが、特にこれに限定されず、例えば5方弁や6方弁であってもよい。
上記実施形態では、第4接続部74b又は74cが延びる方向の水平面に対する傾斜角θ1又はθ2は、10度に設定されていた。しかし、これに限定されず、θ1又はθ2は、5度以上25度未満の範囲であれば、どのような値であってもよい。例えば、θ1又はθ2は、15度や20度に設定されてもよく、5度や8度であってもよい。
12 ガス連絡管
13 高低圧ガス連絡管
25 圧縮機
26 第1切換弁
27 第2切換弁(切換弁)
28 第3切換弁(切換弁)
30 室外熱交換器
45b、45c 本体部
46b、46c パイロット部(パイロット弁)
71b、71c 第1接続部
72b、72c 第2接続部
73b、73c 第3接続部
74b、74c 第4接続部
81 第1鉛直部(鉛直部)
82 第2鉛直部(鉛直部)
83 第3鉛直部(鉛直部)
84 第4鉛直部(鉛直部)
85 第5鉛直部(鉛直部)
86 第6鉛直部(鉛直部)
100 空調システム(冷凍装置)
110 室外ユニット
120 室内ユニット
130 中間ユニット
140 BSユニット
742、743 第4差込口(冷媒流出口)
CP1 第1閉鎖部
CP2 第2閉鎖部
CP3 第3閉鎖部
P1 第1配管(第3冷媒配管)
P8 第8配管(第1冷媒配管)
P9 第9配管(第4冷媒配管)
P10 第10配管(第2冷媒配管)
P11 第11配管(第1冷媒配管)
P12 第12配管(第4冷媒配管)
P13 第13配管(第3冷媒配管)
P15 第15配管(第2冷媒配管)
RC1 熱源側冷媒回路
RC2 利用側冷媒回路
RC3 中間冷媒回路
SV 流路切換弁
Claims (5)
- 水平方向に沿って延びて冷媒配管に接続される第1接続部(71b、71c)、第2接続部(72b、72c)、第3接続部(73b、73c)及び第4接続部(74b、74c)を含む切換弁(27、28)と、
前記第1接続部に接続される第1冷媒配管(P8、P11)と、
前記第2接続部に接続される第2冷媒配管(P10、P15)と、
前記第3接続部に接続される第3冷媒配管(P1、P13)と、
を備え、
前記第4接続部は、冷媒流出口(742、743)を閉鎖されるか、又は一端が閉鎖された第4冷媒配管(P9、P12)に接続され、前記冷媒流出口が上方になるように水平面に対して傾斜して延びる、
冷凍装置(100)。 - 前記第1冷媒配管、前記第2冷媒配管及び前記第3冷媒配管は、鉛直方向に沿って延びる鉛直部(81、82、83、84、85、86)を有する、
請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記切換弁は、内部に冷媒流路を形成される本体部(45b、45c)と、切換えの際に通電される電磁コイルを有するパイロット弁(46b、46c)と、をさらに含み、
前記パイロット弁は、前記本体部よりも上方に位置する、
請求項1又は2に記載の冷凍装置。 - 前記切換弁は、四路切換弁であり、
前記第1接続部は、前記第2接続部、前記第3接続部及び前記第4接続部が延びる方向に対して反対の方向に向かって延びる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置。 - 前記第4接続部は、水平面に対して5度以上25度未満の範囲で傾斜して延びる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置。
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