JP6332991B2 - Heat exchange unit for direct expansion cooler of refrigeration air conditioner - Google Patents
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Description
この発明は、冷凍空調装置の直接膨張式クーラ用熱交換ユニットに関する。 The present invention relates to a heat exchange unit for a direct expansion cooler of a refrigeration air conditioner.
従来の冷凍空調装置としては、例えば、下記の特許文献1に示すように、冷蔵倉庫内に、大型の平板状の熱交換器および大容量のファンを設置して、冷蔵倉庫内の冷却を行うものが知られている。
As a conventional refrigeration air conditioner, for example, as shown in
しかしながら、従来の冷凍空調装置では、大型の平板状の熱交換器であったため、空気流れの抵抗が大きく、大容量のファンを必要としていた。このため、従来では、ファンを駆動するための消費電力が大きくなってしまっていた。さらに、従来の冷凍空調装置では、ファンを駆動したときの発熱によって、冷蔵倉庫内の冷却負荷が大きくなってしまっていた。その結果、従来の冷凍空調装置では、消費電力が大きくなってしまう問題があった。 However, since the conventional refrigerating and air-conditioning apparatus is a large flat plate heat exchanger, the resistance to air flow is large and a large capacity fan is required. For this reason, conventionally, power consumption for driving the fan has increased. Furthermore, in the conventional refrigeration air conditioner, the cooling load in the refrigerated warehouse is increased due to heat generated when the fan is driven. As a result, the conventional refrigeration air-conditioning apparatus has a problem that power consumption increases.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、省エネルギー化が達成された冷凍空調装置の直接膨張式クーラ用熱交換ユニットを提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a heat exchange unit for a direct expansion cooler of a refrigeration air conditioner in which energy saving is achieved.
この発明に係る冷凍空調装置の直接膨張式クーラ用熱交換ユニットは、平板部および前記平板部の両側に形成された傾斜部を含むU字形状の複数の熱交換器と、前記複数の熱交換器と対向するように配置され、前記複数の熱交換器で熱交換が行われた空気を第1軸方向に供給する複数のファンと、を有し、前記第1軸方向は、上方に向けて傾斜しており、前記複数の熱交換器は、それぞれの前記平板部が前記第1軸に交差する平面上に配置されるように設置され、前記複数の熱交換器のそれぞれに、第1温度の冷媒または前記第1温度よりも高温の第2温度の冷媒を供給するように切り替える複数の切替手段をさらに有し、前記複数の切替手段は、それぞれ圧縮機の出力側に直接接続されている電磁弁と凝縮器の出力側に直接接続されている電磁弁とで構成され、前記圧縮機に直接接続されている前記電磁弁及び前記凝縮器に直接接続されている前記電磁弁の開閉を制御することにより、前記複数の切替手段のうちの1つが、前記複数の熱交換器のうちの1つに前記第2温度の冷媒を供給するときに、その他の切替手段は、その他の熱交換器に前記第1温度の冷媒を供給することを特徴とする。 The direct expansion type cooler heat exchange unit of the refrigeration air conditioner according to the present invention includes a plurality of U-shaped heat exchangers including a flat plate portion and inclined portions formed on both sides of the flat plate portion, and the plurality of heat exchange units. And a plurality of fans that supply air that has undergone heat exchange in the plurality of heat exchangers in a first axial direction, the first axial direction facing upward The plurality of heat exchangers are installed such that each of the flat plate portions is disposed on a plane intersecting the first axis, and each of the plurality of heat exchangers has a first A plurality of switching means for switching to supply a refrigerant having a temperature or a refrigerant having a second temperature higher than the first temperature, and each of the plurality of switching means is directly connected to the output side of the compressor; Directly connected to the output side of the solenoid valve and condenser One of the plurality of switching means is configured by controlling opening and closing of the electromagnetic valve that is configured by a magnetic valve and is directly connected to the compressor and the electromagnetic valve that is directly connected to the condenser. When the refrigerant having the second temperature is supplied to one of the plurality of heat exchangers, the other switching means supplies the refrigerant having the first temperature to the other heat exchanger. To do.
この発明によれば、省エネルギー化が達成された冷凍空調装置の直接膨張式クーラ用熱交換ユニットを得ることができる。 According to this invention, it is possible to obtain a heat exchange unit for a direct expansion cooler of a refrigeration air conditioner that achieves energy saving.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified as appropriate.
実施の形態1.
この実施の形態に係る冷凍空調装置1は、図1に示すように、倉庫50内を冷却するものである。なお、以下の説明では、冷凍空調装置1は、冷凍倉庫または冷蔵倉庫等の比較的に大きい空間を冷却するものとして説明するが、例えば、冷蔵庫等の比較的に小さい空間を冷却する用途にも適用することができる。
The refrigerating and air-
冷凍空調装置1は、図1に示すように、圧縮機2、逆止弁4、凝縮ユニット6、電磁弁8、膨張弁10、蒸発ユニット(熱交換ユニット)100を含み、これらは配管によって接続されている。圧縮機2、逆止弁4および凝縮ユニット6は、倉庫50の外部に配置され、電磁弁8、膨張弁10および蒸発ユニット100は、倉庫50の内部に配置される。
As shown in FIG. 1, the
圧縮機2は、例えば、前段圧縮部と後段圧縮部とを有する二段圧縮機であり、冷媒を圧縮する。また、圧縮機2は、スライドバルブ等の機械式容量制御手段を含み、運転容量を可変することができる。逆止弁4は、冷媒の流れを一定方向に限り許容するものである。凝縮ユニット6は、例えば、伝熱管と多数のフィンとで構成されたフィンチューブ型熱交換器および該熱交換器への送風を行うファンを含み、伝熱管内を流れる冷媒と周囲空気との熱交換を行う。
The
電磁弁8は、制御部16によって制御され、開状態と閉状態とを切り替える。膨張弁10は、例えば、制御部16によって制御される電子制御式膨張弁であり、その開度を調整することができる。蒸発ユニット100は、例えば伝熱管と多数のフィンによって構成されたフィンチューブ型熱交換器および該熱交換器への送風を行うファンを含み、伝熱管を流れる冷媒と倉庫50内の空気との熱交換を行う。なお、蒸発ユニット100の具体的な構成については、後述する。温度センサ14は、倉庫50内の温度を検出する。
The electromagnetic valve 8 is controlled by the
上記のように構成された冷凍空調装置1は、以下に説明するように動作する。すなわち、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮ユニット6へ流入する。凝縮ユニット6に流入したガス冷媒は、凝縮ユニット6にて室外空気との熱交換が行われて凝縮・液化し、高圧低温の液冷媒となる。凝縮ユニット6から流出した液冷媒は、膨張弁10で膨張されて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、蒸発ユニット100にて倉庫50内の空気と熱交換が行われて、蒸発・気化する。蒸発ユニット100を流出したガス冷媒は、再び圧縮機2に吸入され、高温高圧のガス冷媒として圧縮機2から吐出される。
The refrigerating and air-
次に、図2を用いて、この実施の形態に係る蒸発ユニット100の具体的な構成について説明する。蒸発ユニット100は、図2に示すように、U字形状の複数の熱交換器102と熱交換器102に対向するように配置された複数のファン104とを有する。なお、以下の説明では、図2に示す例に基づいて、3つの熱交換器102と3つのファン104とを有する例について説明するが、熱交換器102およびファン104の数量は、使用環境に合わせて適宜変更することができる。例えば、熱交換器102は、2つであっても良く、4つ以上であっても良い。また、例えば、ファン104は、2つであっても良く、4つ以上であっても良い。
Next, a specific configuration of the
図2に示すように、この実施の形態では、複数の熱交換器102の全てが、1つの筐体106内に配置される。各熱交換器102は、平板部102aおよび平板部102aの両側に形成された傾斜部102bを有し、概略U字形状である。U字形状の熱交換器102は、例えば、平板状に形成した熱交換器に曲げ加工を施すことによって得られる。各熱交換器102には、膨張弁10および分配器12が接続されており、膨張弁10で膨張され分配器12で分配された気液二相冷媒が供給される。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, all of the plurality of
複数のファン104のそれぞれは、熱交換器102の平板部102aに対向するように配置される。各ファン104は、例えば、その軸方向に沿って空気流れを発生させる軸流ファンである。筐体106には、各ファン104の軸方向に沿って、筐体106に空気を取り込む供給口108および筐体106から空気を吹き出す吹出し口110が形成されており、各ファン104を駆動することによって、図2に示す矢印方向に沿った空気流れを発生させる。すなわち、各ファン104は、各熱交換器102の前面側に形成された供給口108から空気を吸い込み、各熱交換器102の背面側に形成された吹出し口110から空気を吹き出すように空気流れを発生させる。
Each of the plurality of
筐体106に吸い込まれた倉庫50内の空気は、熱交換器102に流れる気液二相冷媒と熱交換を行って冷却される。熱交換器102で冷却された空気は、筐体106から吹き出されて、各ファン104の軸方向に存在する冷却対象に送風を行う。各ファン104の軸方向に存在する冷却対象は、倉庫50内に保管される冷却対象物であってもよく、倉庫50内における冷却対象領域であってもよい。
The air in the
ファン104は、好適には、図2に示すように、熱交換器102よりも空気流れの下流側に配置される。ファン104を熱交換器102よりも空気流れの下流方向の冷却対象側に配置することによって、熱交換器102で冷却された空気を冷却対象に好適に供給することができる。
As shown in FIG. 2, the
熱交換器102は、好適には、平板部102aがファン104の軸方向に交差する平面に平行に配置される。このように、熱交換器102を設置することによって、筐体106に取り込んだ空気を熱交換器102で好適に冷却することができる。
The
熱交換器102の傾斜部102bは、好適には、空気流れの下流側に突出するように配置される。すなわち、熱交換器102の傾斜部102bは、空気流れの下流方向の冷却対象側に突出するように配置される。このように、熱交換器102を配置することによって、筐体106に取り込んだ空気を、熱交換器102の広い面積に接触させて好適に熱交換を行うことができる。
The
熱交換器102の傾斜部102bは、好適には、平板部102aの両側から90度未満の鋭角に曲げられて形成される。このように、傾斜部102bを形成することによって、筐体106に取り込んだ空気を、熱交換器102に好適に接触させて熱交換を行うことができる。
The
筐体106に空気を取り込む供給口108は、好適には、熱交換器102の平板部102aの幅(図示の横方向)よりも大きく且つ熱交換器102の幅(図示の横方向)よりも小さく形成される。また、筐体106から空気を吹き出す吹出し口110は、好適には、熱交換器102の幅よりも小さく形成される。このように、供給口108および吹出し口110を形成することによって、筐体106に取り込んだ空気を、熱交換器102に確実且つ好適に接触させて熱交換を行うことができる。なお、熱交換器102は、その高さ方向(空気流れの方向および熱交換器102の幅方向に交差する方向)に、供給口108および吹出し口110よりも大きい。
The
次に、この実施の形態に係る蒸発ユニット100の評価を行った。なお、比較例として、図3に示す従来技術の蒸発ユニット200を準備した。比較例の蒸発ユニット200は、図3に示すように、1つの大型の平板状の熱交換器202および熱交換器202に対向して配置された大容量のファン204を有するものである。比較例の熱交換器202は、12列30段×1台であり、その積幅は、2600mmである。
Next, the
上記の比較例と比較して、この実施の形態に係る蒸発ユニット100は、図3に示すように、U字形状の3つの熱交換器102を有し、各熱交換器102に対向して配置された3つのファン104を有する。具体的には、4列30段×3台の熱交換器102であり、各熱交換器102の積幅は、比較例と同じく2600mmである。この実施の形態では、各熱交換器102は、U字形状であるため、各熱交換器102の幅方向の設置寸法が減少されている。この実施の形態に係る蒸発ユニット100は、比較例の蒸発ユニット200と比較して幅方向の寸法が同じになるように構成されている。すなわち、この実施の形態に係る熱交換器102のそれぞれは、その幅方向の寸法が、積幅の3分の1以下になるように、U字形状に形成されている。
Compared with the above comparative example, the
この実施の形態に係る蒸発ユニット100は、U字形状に形成した3つの熱交換器102を含むので、空気吸込み前面面積(吸い込み空気と熱交換器102との接触面積)が大きい。すなわち、比較例の蒸発ユニット200では、1台分の熱交換器202の積幅に対応する空気吸込み前面面積であるのと比較して、この実施の形態の蒸発ユニット200では、3台分の熱交換器102の積幅に対応する空気吸込み前面面積である。上記のように、この実施の形態の熱交換器102と比較例の熱交換器202とは、積幅が同じであるので、この実施の形態に係る蒸発ユニット100の空気吸込み前面面積は、比較例と比較して3倍である。図4に示すように、空気吸込み前面面積が大きくなると、熱交換率が向上する。その結果、この実施の形態の蒸発ユニット100では、比較例の蒸発ユニット200と比較して、熱交換率が向上する。
Since the
さらに、この実施の形態では、U字形状の複数の熱交換器102であるため、各熱交換器102の列数を少なくすることができる。具体的には、比較例の熱交換器202の列数が12列であるのと比較して、この実施の形態の各熱交換器102の列数は4列である。つまり、この実施の形態では、比較例と比較して、熱交換器102の列数が3分の1である。
その結果、この実施の形態に係る蒸発ユニット100では、熱交換器102での空気流れの抵抗を小さくすることができる。すなわち、この実施の形態では、図5に示すように、比較例と比較して、熱交換器102での圧力損失が小さい。したがって、この実施の形態では、図5に示すように、同じ風量を得るために、比較例と比較して容量が小さいファン104を選択することができる。
Furthermore, in this embodiment, since there are a plurality of
As a result, in the
上記のように、この実施の形態では、容量の小さいファン104が選択されるため、ファン104を駆動するための消費電力が低減されている。図6に示すように、モータ容量(ファン104の容量)が小さくなるとファン104を駆動する際の発熱量が小さくなる。したがって、この実施の形態では、ファン104を駆動する際の発熱量が低減されるので、倉庫50内の冷却負荷の増加が抑制されており、倉庫50内の冷却運転を効率的に行うことができる。
As described above, in this embodiment, since the
実施の形態2.
上記の実施の形態1では、複数の熱交換器102の全てが、1つの筐体106内に収容された例について説明した。これと比較して、実施の形態2では、図7〜図10に示すように、複数の熱交換器102のそれぞれが、筐体106内に収容され、モジュール化される。以下の説明では、実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
In the first embodiment, the example in which all of the plurality of
この実施の形態では、図7〜図10に示すように、複数の筐体106を有する。各筐体106には、複数の熱交換器102のそれぞれが収容されており、モジュール化されている。この実施の形態では、図7〜図10に示すように、モジュール化された筐体106を種々の態様で設置することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 7 to FIG. Each
例えば、図7に示す例では、図示を省略してある締結部材によって、複数の筐体106Aが連結設置されている。すなわち、図7に示す例では、上記の実施の形態1の蒸発ユニット100に対応する形状の蒸発ユニット100が得られる。また、図8に示す例では、複数の筐体106Bが分散して設置された蒸発ユニット100が得られる。さらに、また、図9に示す例では、上下方向に複数の筐体106Cを設置した縦型設置の蒸発ユニット100が得られる。さらに、また、図10に示すように、各筐体106Dに吊り手段112を設け、各筐体106Dを倉庫50内の所望の場所に、ぶら下げて設置することができる。
For example, in the example shown in FIG. 7, a plurality of
上記のように、この実施の形態では、複数の筐体106のそれぞれがモジュール化されており、蒸発ユニット100が設置される環境に合わせて、これらを自由に配置することができる。その結果、この実施の形態では、設置工事の自由度が拡大されている。さらに、蒸発ユニット100の設置スペースの省スペース化を実現することができる。
As described above, in this embodiment, each of the plurality of
なお、上記の実施の形態1および実施の形態2で説明した例では、熱交換器102で冷却された空気を冷却対象に向けて直接的に送風するようにファン104を設置していたが、例えば、図11に示すように、冷却対象の上方に向けて冷却された空気を送風するようにファン104を設置してあっても良い。冷却された空気を冷却対象の上方に向けて送風することによって、倉庫50内の温度を均一化することができる。
In the example described in the first embodiment and the second embodiment, the
実施の形態3.
実施の形態3に係る冷凍空調装置1では、図12に示すように、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒を、直接的に蒸発ユニット100に供給することができるように配管を接続してある。以下の説明では、実施の形態1または実施の形態2と重複する部分については、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the refrigerating and air-
圧縮機2と各熱交換器102A〜102Cとを接続する配管のそれぞれには、電磁弁18A〜18Cが設置されている。電磁弁18A〜18Cのそれぞれは、図2に示す制御部16によって制御され、開状態と閉状態とを切り替える。電磁弁18A〜18Cが開状態になると、圧縮機2から吐出された高温の冷媒が、熱交換器102A〜102Cに供給される。なお、圧縮機2からの高温の冷媒を熱交換器102A〜102Cに供給するときには、電磁弁8A〜8Cは閉状態に切り替えられており、凝縮ユニット6から流出した低温の冷媒は、熱交換器102A〜102Cに流れ込まないようにしてある。
次に、この実施の形態に係る冷凍空調装置1の除霜運転について説明する。この実施の形態では、複数の熱交換器102A〜102Cのうちの1つを選択して、除霜運転を行う。例えば、第1の熱交換器102Aの除霜運転を行う際には、第1の熱交換器102Aと圧縮機2との間に設置された第1の電磁弁18Aを開状態に切り替える。このときには、第1の熱交換器102Aと凝縮ユニット6との間に設置された第1の電磁弁8Aは閉状態に切り替える。このように、第1の電磁弁8Aと第1の電磁弁18Aとを有する第1の切替手段300Aを切り替えて、第1の熱交換器102Aに、第2温度の高温の冷媒を流すことによって、除霜運転が行われる。なお、このときには、高温の空気が倉庫50内に流れ込まないように、第1の熱交換器102Aに対向して配置されたファンは停止される。
第1の熱交換器102Aの除霜運転が行われる際には、第2の熱交換器102Bおよび第3の熱交換器102Cでは、通常の冷却運転が行われる。すなわち、第1の蒸発ユニット100Aの除霜運転が行われる際には、第2温度よりも低い温度の第1温度の冷媒が、第2の熱交換器102Bおよび第3の熱交換器102Cに流れるように、第2の切替手段300Bおよび第3の切替手段300Cを切り替える。なお、第2の切替手段300Bは、第2の電磁弁8Bと第2の電磁弁18Bを有するものであり、第3の切替手段300Cは、第3の電磁弁8Cと第3の電磁弁18Cを有するものである。
Next, the defrosting operation of the
When the defrosting operation of the
このように、この実施の形態では、複数の熱交換器102A〜102Cのうち、例えば、第1の熱交換器102Aを選択して、除霜運転を行い、その他の第2の熱交換器102Bおよび第3の熱交換器102Cでは、通常の冷却運転が行われる。その結果、この実施の形態では、除霜運転の際の倉庫50内の温度上昇が抑制されており、好適に除霜運転を行うことができる。
Thus, in this embodiment, for example, the
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. That is, the configuration of the above embodiment may be improved as appropriate, or at least a part of the configuration may be replaced with another configuration. Further, the configuration requirements that are not particularly limited with respect to the arrangement are not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.
1 冷凍空調装置、2 圧縮機、4 逆止弁、6 凝縮ユニット、8 電磁弁、10 膨張弁、12 分配器、14 温度センサ、16 制御部、18 電磁弁、50 倉庫、100 蒸発ユニット(熱交換ユニット)、102 熱交換器、102a 平板部、102b 傾斜部、104 ファン、106 筐体、108 供給口、110 吹出し口、112 吊り手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の熱交換器と対向するように配置され、前記複数の熱交換器で熱交換が行われた空気を第1軸方向に供給する複数のファンと、を有し、
前記第1軸方向は、上方に向けて傾斜しており、
前記複数の熱交換器は、それぞれの前記平板部が前記第1軸に交差する平面上に配置されるように設置され、
前記複数の熱交換器のそれぞれに、第1温度の冷媒または前記第1温度よりも高温の第2温度の冷媒を供給するように切り替える複数の切替手段をさらに有し、
前記複数の切替手段は、それぞれ圧縮機の出力側に直接接続されている電磁弁と凝縮器の出力側に直接接続されている電磁弁とで構成され、
前記圧縮機に直接接続されている前記電磁弁及び前記凝縮器に直接接続されている前記電磁弁の開閉を制御することにより、前記複数の切替手段のうちの1つが、前記複数の熱交換器のうちの1つに前記第2温度の冷媒を供給するときに、その他の切替手段は、その他の熱交換器に前記第1温度の冷媒を供給することを特徴とする冷凍空調装置の直接膨張式クーラ用熱交換ユニット。 A plurality of U-shaped heat exchangers including a flat plate portion and inclined portions formed on both sides of the flat plate portion;
A plurality of fans that are arranged to face the plurality of heat exchangers, and that supply air that has undergone heat exchange in the plurality of heat exchangers in a first axial direction;
The first axial direction is inclined upward,
The plurality of heat exchangers are installed such that each flat plate portion is disposed on a plane intersecting the first axis,
Each of the plurality of heat exchangers further includes a plurality of switching means for switching to supply a refrigerant having a first temperature or a refrigerant having a second temperature higher than the first temperature,
The plurality of switching means are each composed of a solenoid valve directly connected to the output side of the compressor and a solenoid valve directly connected to the output side of the condenser,
By controlling the opening and closing of the solenoid valve directly connected to the compressor and the solenoid valve directly connected to the condenser, one of the plurality of switching means can be used as the plurality of heat exchangers. When the refrigerant having the second temperature is supplied to one of them, the other switching means supplies the refrigerant having the first temperature to the other heat exchanger. Heat exchange unit for air conditioner.
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