JP7515662B1 - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷凍装置を提供すること。
【解決手段】
冷凍装置１０は、筐体と、冷媒配管により圧縮機２４、空気側熱交換器４４および液側熱交換器５４が接続されて構成される冷媒回路とを備える。筐体は、圧縮機２４が配置される第１ブロック２０と、液側熱交換器５４が配置される第２ブロック５０と、空気側熱交換器４４が配置される第３ブロック４０とを備える。第１ブロック２０、第２ブロック５０および第３ブロック４０は、分離・再接続可能に構成されている。冷媒配管は、第１ブロック２０、第２ブロック５０および第３ブロック４０それぞれの内部にある配管部分を分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部を備える。
【選択図】 図４

Description

本開示は、冷凍装置に関し、より詳細には、圧縮機、空気側熱交換器および液側熱交換器を備える冷凍装置に関する。

従来、チラーユニットのような冷凍装置の設置に際し、設置場所までの搬入経路の中に、高さが低い場所があったり、クレーンが使用できないなどの制約がある場合、通常の一体型の製品形状のままでは、設置場所までの搬入が困難な場合がある。そのような場合、冷凍装置を搬入前に分割し、設置場所まで搬入した後、再組立を行う分割搬入が行われている。

例えば、特許第５８８４７８４号明細書（特許文献１）は、支持架台が、分離可能な複数の架台部によって構成され、複数の空冷ユニットの機器以外の機器類が、上記複数の架台部のうちの一部の架台部内のみに収容され、上記複数の空冷ユニットが、圧縮機と、空冷式熱交換器と、送風ファンと、膨張機構と、これらを収容するケーシングとをそれぞれ有し、上記支持架台の上部に設置され、同一の上記水回路に接続される上記水ポンプ及び上記水冷式熱交換器の全てが、上記複数の架台部のうちの同一の架台部内に設けられていることを特徴とする、チラー装置を開示する。

しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、架台の上部に重量物である圧縮機および空冷式熱交換器を含む冷凍サイクルを構成する主要な部品類が収められており、重心の偏りがあり、重心位置も高い位置にある。そのため、クレーンが使えない現場において、搬入後の組立ての際に作業が非常に困難となる場合あった。また、上記特許文献１の従来技術では、組み立て作業において液冷媒配管およびガス冷媒配管によって接続する必要があるが、ろう付けなどの溶接を必要とし、火気を伴う作業を要するため、作業時間が長くなり、また、作業者に資格を要し、手続きも煩雑となる点で、充分なものではなかった。

特許第５８８４７８４号明細書

本開示は、従来技術における上記点に鑑みてなされたものであり、搬入時の制約に応じて柔軟に分割搬入可能とするとともに、分割されたブロックへの部品の配置による重量のバランスに優れ、搬送時および組み立て時の作業性が優れた冷凍装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記課題を解決するために、下記特徴を有する冷凍装置を提供する。冷凍装置は、筐体と、冷媒配管により圧縮機、空気側熱交換器および液側熱交換器が接続されて構成される冷媒回路とを備える。筐体は、圧縮機が配置される第１ブロックと、液側熱交換器が配置される第２ブロックと、空気側熱交換器が配置される第３ブロックとを備える。これらの第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックは、分離・再接続可能に構成されている。上記冷媒配管は、第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックそれぞれの内部にある配管部分を分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部を備える。

その他、本願が開示する課題、およびその解決手段は、発明を実施するための形態の欄および図面により明らかにされるであろう。

上記構成により、搬入時の制約に応じて柔軟に分割搬入可能とするとともに、分割されたブロックへの部品の配置による重量のバランスに優れ、搬送時および組み立て時の作業性が優れた冷凍装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの全体構成を示す概略図である。 図２は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの分離された状態を示す。 図３は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの下部筐体部の上面図である。 図４は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの冷媒回路を示す回路図である。 図５は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの全体の具体的な構成を示す図である。 図６は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの分割状態の具体的な構成を示す図である。 図７は、図５に示すチラーユニットの分離した状態で配置された下部筐体部の斜視図である。 図８（Ａ）は、下部筐体部の連結基礎固定構造を拡大した側面図を示し、図８（Ｂ）は、下部筐体部の基礎固定箇所を示す図である。 図９は、本実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの上部筐体ブロックの構造を示す。 図１０は、本発明の複数の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの下部筐体部の具体的な構成を示す上面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明される具体的な実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、種々の変更および改変を受け入れる余地がある点に留意されたい。

本開示によれば、筐体と、筐体内に冷媒配管により圧縮機、空気側熱交換器および液側熱交換器（例えば水側熱交換器）が接続されて構成される冷媒回路とを備えた冷凍装置が提供される。冷凍装置の筐体は、上記圧縮機が配置される第１ブロックと、上記液側熱交換器が配置される第２ブロックと、上記空気側熱交換器が配置される第３ブロックとを備える。ここで、冷凍装置の筐体の上記のような構成において、第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックは、分離・再接続可能に構成される。冷媒回路を構成する要素群を接続する冷媒配管は、第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックそれぞれの内部にある配管部分を互いに分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部を備える。

上記構成により、搬入時の制約に応じて柔軟に分割搬入可能とするとともに、分割されたブロックへの部品の配置による重量のバランスに優れ、搬送時および組み立て時の作業性が優れた冷凍装置を提供することが可能となる。特に、上記構成においては、機能ブロックごとに部品が集約され、分割数もできる限り少なくなっている。そのため、分割および再組立に要する作業内容が容易なものとなり、作業時間も短縮することができる。また、上記ブロックの分離・再接続に対応して、分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部が冷媒配管に備えられるので、ろう付けなどの溶接なしで冷媒配管を接続可能である。火気を伴わずに作業可能となるため、作業時間の短縮になるだけでなく、作業者の資格の有無、作業にかかわる手続きなども省略が可能となる。さらに、搬入に際しての制約の内容に応じて、第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックを、選択的に任意の組み合わせで分割できるので、納入場所に応じて柔軟かつ効率的に作業することができる。また、重量物である空気側熱交換器と圧縮機とが別のブロックに分散して配置されているので、重量のバランスがよく、再組立が容易になる。また、第３ブロックとは別の第１ブロックに圧縮機を配置するため、空気側熱交換器を備える第３ブロックをよりコンパクトにでき、必要風量を確保することが可能となる。

好ましい実施形態においては、冷媒回路は、１以上の追加圧縮機および１以上の追加空気側熱交換器をさらに備え、上記第１ブロックは、１以上の追加圧縮機をさらに備えてもよい。上記筐体は、それぞれ追加空気側熱交換器が配置される１以上の追加の第３ブロックをさらに備えてもよい。また、好ましくは、１以上の追加の第３ブロックは、第１ブロック、第２ブロックおよび第３ブロックとともに筐体から分離・再接続可能に構成される。

特定の実施形態において、圧縮機を制御する制御装置と、圧縮機および冷媒配管の一方または両方の周辺に配置される１以上のセンサとが備えられる。これら制御装置、並びに圧縮機および１以上のセンサと制御装置との間の電気線は、第１ブロックに配置される。制御装置および電気線といった冷凍サイクルを制御するための電気品を集約し、圧縮機が配置される第１ブロックに配置することにより、分割時にそれらを取り外す必要がなく、効率的に作業を行うことができる。

好ましい実施形態において、第３ブロック（追加の第３ブロックについても同様）は、送風機と、空気側熱交換器および送風機を支持する一体のフレームと、空気側熱交換器に接続され、空気側熱交換器の内側に配置される冷媒配管の一部を構成する内部配管部分とを備える。上記第３ブロックにおいて、空気側熱交換器、送風機およびフレームを一体化することで、強度を確保しながら内部配管部分（枝管やヘッダ配管など）が内側に配置してあるので、搬入性を向上（特に吊り時の干渉防止など）することができる。

好ましい実施形態においては、第１ブロックおよび第２ブロックは、下部に、隣接して設けられ、第３ブロック（追加の第３ブロックについても同様）は、第１ブロックおよび第２ブロックの一方または両方の上に配置される。第１ブロックおよび第２ブロックは、それぞれ、下部正面側筐体ブロックおよび下部背面側筐体ブロックと参照し、第３ブロック（追加の第３ブロックについても同様）は、上部筐体ブロックと参照する場合がある。下部正面側筐体ブロックは、第１底ベース（正面側底ベースと参照する場合がある）を備え、下部背面側筐体ブロックは、第２底ベース（背面側底ベースと参照する場合がある）を備える。正面側底ベースおよび背面側底ベースは、互いに重ね合わされて基礎に固定される連結基礎固定構造を有する。このように、下部正面側筐体ブロックおよび下部背面側筐体ブロックに対応して底ベースが分割されているので、再組立時は分割箇所を重ね合わせることで、基礎に固定する締結部材（例えば基礎ボルト）を共通化し、締結部材の数を削減することが可能となる。

好ましい実施形態においては、正面側底ベースおよび背面側底ベースは、それぞれ、底面における筐体内側の箇所に、連結基礎固定構造を構成する重ね合わせ部分を有し、この重ね合わせ部分に基礎に締結する締結部材ための固定位置が配置（例えば基礎ボルトが打ち込まれる穴が開口される）される。このように、底ベースの基礎への固定位置を筐体の内側にすることにより、分割構造としながらも、当該冷凍装置に連続して他の冷凍装置を配置する際の設置スペースを最小化することができる。

好ましい実施形態において、上述した配管連結部は、それぞれ、溶接なしに再接続可能に構成される。特定の実施形態においては、溶接なしに再接続可能に構成される配管連結部は、それぞれ、フランジ接続またはフレアナット接続であってもよい。フランジ接続またはフレアナット接続を用いることにより、再組立ての作業がより一層容易となる。

特定の実施形態において、冷凍装置は、表示部および操作部を備えるメインの電気品箱を筐体から分離可能に備える。

変形例の実施形態において、冷凍装置は、上述した構成を複数ユニット備えてもよい。より具体的には、冷凍装置は、第２冷媒配管により第２圧縮機、第２空気側熱交換器および第２液側熱交換器が接続されて構成される第２冷媒回路を備える。上記筐体は、さらに、第２圧縮機が配置される第４ブロックと、第２液側熱交換器が配置される第５ブロックと、第２空気側熱交換器が配置される第６ブロックとを備える。第４ブロック、第５ブロックおよび第６ブロックは、分離・再接続可能に構成される。第２冷媒配管は、第４ブロック、第６ブロックおよび第６ブロックそれぞれの内部にある配管部分を分離・再接続可能に連結する複数の第２配管連結部を備える。

以下、本発明の実施形態による冷凍装置の一例として、冷媒配管により圧縮機、空気側熱交換器および液側熱交換器が接続されて構成される、蒸気圧縮方式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、液側熱交換器において水を冷却する、空冷式のチラーユニット１０を一例として説明する。

図１は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０の全体構成を示す概略図である。図１に示すチラーユニット１０は、冷媒が、圧縮され、凝縮され、膨張し、および蒸発することを繰り返す１以上の冷凍サイクルを構成する構成要素群を１つのチラーユニットとした構造とされている。

チラーユニット１０は、圧縮機と、空気側熱交換器と、水側熱交換器と、これらが内側に配置される筐体とを備える。図１に示す実施形態において、筐体は、第１の下部筐体ブロック２０と、第２の下部筐体ブロック５０と、２つの上部筐体ブロック４０とを備える。ここで、後述するが、操作部および表示部を備える電気品箱１２が設けられる側の筐体の面を正面と参照し、その反対側を背面と参照する。これに対応して、第１の下部筐体ブロック２０を下部正面側筐体ブロック２０と参照し、第２の下部筐体ブロック５０を下部背面側筐体ブロック５０と参照する。

上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、送風機４２Ａ，４２Ｂと、空気側熱交換器４４Ａ，４４Ｂとを備える。上部筐体ブロック４０は、空熱ブロックとも参照される。ここで、「上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂ」のように、数字にアルファベットが付加されている場合、複数あるうちの特定のものを指し、上部筐体ブロック４０のように、数字のみで総称されている場合、両方について共通の事柄を説明するものとする。これは、上部筐体ブロック以外についても同様である。また、特に数字に付されたアルファベット「Ａ」および「Ｂ」は、冷媒回路の系統を識別するものとする。上部筐体ブロック４０の数は、図に示す２つであることに限定されるものではなく、備える冷凍サイクルの系統数に応じて、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

下部正面側筐体ブロック２０には、冷凍サイクルの数に応じた数（図１に示す例では２つ）の冷凍サイクル構成部品（圧縮機２４Ａ，２４Ｂや図示しない膨張弁など）および冷凍サイクル用電気品箱２２が収納される。下部正面側筐体ブロック２０は、サイクル部品ブロックとも参照される。

下部背面側筐体ブロック５０には、水側熱交換器５４が収納される。下部背面側筐体ブロック５０には、さらに、水循環ポンプ５２が設けられていてもよいが、チラーユニット１０の詳細な構成に応じて、水循環ポンプが設けられていなくてもよい。下部背面側筐体ブロック５０は、水熱ブロックとも参照される。また、水側熱交換器５４については、説明する実施形態では、冷凍サイクルの２つ系統に対し、２つ系統を担当する単一のものが備えられるものとして説明する。しかしながら、系統の数に応じた数の水側熱交換器を別個に備えてもよい。

下部背面側筐体ブロック５０には、冷水入口５５および冷水出口５６が設けられ、冷水入口５５から水を取り込み、水側熱交換器５４で熱交換した後、冷却された水を冷水出口５６から外部へ送出する。より具体的には、チラーユニット１０内では、冷水を利用する二次側設備から冷水入口５５を介して水を受け入れ、冷凍サイクルにより水を冷却し、冷却した水を、冷水出口５６を介して冷水を利用する二次側設備へ戻す。二次側設備は、例えばビルや病院等に設置される空調用設備等である。

なお、説明する実施形態では、冷凍サイクルにより、水を冷却するものとして説明するが、冷凍サイクルでは、四方弁を設けて、冷媒が流れる方向を切り替えることで、水を冷却することも、温めることも可能である。温める場合、上記冷水は、「温水」とよみかえればよい。また、二次側設備へ循環させる媒体として水に代えて油を用いることもでき、その場合に、冷凍装置を、工作機械のスピンドルモーターの潤滑油や油圧ユニットの作動油などの油を冷却するためのオイルチラーとして構成することもできる。

チラーユニット１０は、下部筐体部（下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０を結合したものを参照する）上に、２つの上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂを距離を離して配置した構成とされている。２つの上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂの頂部のそれぞれには、図示しないが開口が設けられ、開口には送風機４２Ａ，４２Ｂが設けられる。水を冷却する場合、空気側熱交換器４４は、凝縮器として機能し、送風機４２Ａ，４２Ｂにより外側の空間から吸引した空気と冷媒とを熱交換し、放熱する。

チラーユニット１０の長手方向の一方側の面には、チラーユニット１０を制御する電気品を収納する電気品箱１２が取り付けられている。電気品箱１２が設けられる側面を正面と参照し、その反対側の側面を背面と参照する。電気品箱１２には、使用者が、装置の状態を視認し、また、使用者が操作を行うための表示部および操作部が設けられてもよい。

なお、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０には、開閉可能な扉が設けられており、この扉を開けることにより、内部に収納された冷凍サイクル構成部品や冷凍サイクル用電気品箱２２内の電気品のメンテナンスなどを行うことができるように構成されている。

本発明の実施形態によるチラーユニット１０の筐体の構成において、圧縮機２４が配置される下部正面側筐体ブロック２０と、水側熱交換器５４が配置される下部背面側筐体ブロック５０と、それぞれ空気側熱交換器４４Ａ，４４Ｂが配置される上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂとは、好ましくはそれぞれの構成要素が対応するブロックに配置された状態で、互いに分離・再接続可能に構成されている。これは、チラーユニット１０を目的の設置位置に搬入する際の制約条件に柔軟に対応可能とすることを目的とする。図２は、本発明の実施形態によるチラーユニット１０の分離された状態を示す。

当該チラーユニット１０を、所定の物件内に搬入する際には、複数のブロック２０，４０Ａ，４０Ｂ，５０は、搬入時の制約条件に応じて、任意の組み合わせで選択的に分離することが可能に構成される。電気品箱１２および複数のブロック２０，４０Ａ，４０Ｂ，５０は、これらのブロック間の連結部において、複数のブロックにまたがるフレームを取り外し可能にしたり、ブロックのフレーム同士を分離可能にしたりし、ボルトやナットなどの締結部材により複数のフレームを締結可能とすることによって、分離可能に構成される。

例えば、図２に示すように、制約条件が厳しい場合は、電気品箱１２および複数のブロック２０，４０Ａ，４０Ｂ，５０すべてをそれぞれのブロック単位（電気品箱もブロックと参照する）に分割して搬入することができる。あるいは、例えば高さ方向の制約のみであれば、電気品箱１２と、２つの上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂそれぞれと、下部筐体部（下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０を結合した状態）とを分離して搬入してもよい。そのため、納入場所に応じて柔軟かつ効率的に作業することが可能となる。

さらに、本発明の実施形態によるチラーユニット１０では、複数のブロック２０，５０，４０Ａ，４０Ｂが互いに分離・再接続可能となっていることに対応して、冷媒配管において、下部正面側筐体ブロック２０、下部背面側筐体ブロック５０、上部筐体ブロック４０Ａおよび上部筐体ブロック４０Ｂそれぞれの内部にある各配管部分を、分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部を備える。複数の配管連結部は、それぞれ、溶接なしに再接続可能に構成されており、より具体的には、フランジ接続またはフレアナット接続であってよい。配管連結部の箇所については、詳細を後述する。

図３は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０の下部筐体部（２０，５０）の上面図である。図３は、チラーユニット１０において、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０を結合したまま上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂを、下部筐体部（２０，５０）から分離した状態で、下部筐体部（２０，５０）を上から見た様子を示す。図３には、チラーユニット１０の下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０が示され、下部筐体部（２０，５０）の内部の部品配置も一部示されている。また、位置関係を明確化するために電気品箱１２の配置も示されている。

チラーユニット１０の下部背面側筐体ブロック５０の背面側には、二次側設備から水を受け入れる冷水入口５５および冷水出口５６が設けられる。冷水入口５５は、水側熱交換器５４と接続される。水を冷却する場合、水側熱交換器５４は、蒸発器として機能し、冷水入口５５から受け入れた水と冷媒とを熱交換し、水を冷却する。冷却された水は、背面から延びる冷水出口５６を介して二次側設備へ戻される。

下部正面側筐体ブロック２０内には、圧縮機２４Ａ,２４Ｂや膨張弁などの冷凍サイクル構成部品群と冷凍サイクル用電気品箱２２とが配置される。冷凍サイクル構成部品群は、図示しないが、過冷却器を含んでもよく、圧縮機は、吸引する冷媒ガスを貯留するバッファとして機能するアキュームレータを含んでもよい。冷凍サイクル構成部品群は、機械室２１内に収納され、機械室２１は、下部正面側筐体ブロック２０内に配置される。

下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０は、底面における筐体内側の箇所に配置される連結基礎固定構造７５により、互いに結合されている。連結基礎固定構造７５では、例えば、基礎ボルトが設置場所の床やコンクリート土台などに打ち込まれ、筐体が基礎に固定される。なお、図示しないが、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０の他の箇所（下部筐体部の四隅にあたる箇所）にも基礎固定部が設けられており、基礎ボルトが打ち込まれ、筐体が基礎に固定される。

電気品箱１２は、メイン電気品箱であり、チラーユニット１０全体を制御するＣＰＵ基板などが収納される。これに対して、冷凍サイクル用電気品箱２２は、サブ電気品箱であり、圧縮機２４などを制御する制御装置である、サイクル基板やインバータ基板などが収納される。圧縮機２４および冷媒配管の一方または両方の周辺には、冷凍サイクル内の圧力や温度を測定するための圧力センサや温度センサ（サーミスタ）を含む１以上のセンサが取り付けられており、冷凍サイクル用電気品箱２２内の制御装置に接続される。制御装置、並びに圧縮機２４および１以上のセンサと制御装置との間の電気線は、好ましくは、下部正面側筐体ブロック２０内に集約して配置される。圧縮機２４や冷媒配管と、各種センサーがつながる電気品箱とを同一ブロック内に集約して配置することにより、温度センサや圧力センサなど外さなくても現地で分割を可能とし、作業性を向上している。

冷凍サイクル用電気品箱２２は、下部正面側筐体ブロック２０内の図面上右側に配置される。冷凍サイクル構成部品群が収納される機械室２１は、同じく下部正面側筐体ブロック２０内の上記空間側とは反対の左側領域に配置される。なお、機械室２１と冷凍サイクル用電気品箱２２の配置は一例であり任意である。

下部正面側筐体ブロック２０は、それぞれ両面に開閉可能な扉が設けられており、扉を開けることにより、機械室２１および冷凍サイクル構成部品群へのアクセスし、メンテナンス、配管部品の接続作業、冷凍サイクル用電気品箱２２内の電気品の取り換え等を容易に行うことができるように構成される。同様に下部背面側筐体ブロック５０にも、開閉可能な扉が設けられており、扉を開けることにより、水側熱交換器などのメンテナンス、配管部品の接続作業を容易に行うことができるように構成される。

一般に、チラーユニット１０が圧縮機２４を２台備える場合、２台の圧縮機２４Ａ，２４は、特定の場所にまとめて配置される。これは、各圧縮機が離れて配置されていると、アクセスやメンテナンス等が容易ではないからである。説明する実施形態では、圧縮機２４Ａ，２４Ｂは、両方とも下部正面側筐体ブロック２０にまとめて配置される。しかしながら、圧縮機２４の台数が、３以上の場合において、すべての圧縮機をひとまとまりの下部正面側筐体ブロック２０に集約して配置する構成に限定されるものではない。下部正面側筐体ブロック２０をさらに複数のサブブロックに分割し、全体としての所定台数の圧縮機２４を、それぞれ１または複数の圧縮機２４からなる複数のグループに分けて、それぞれのサブブロックにそれぞれのグループの圧縮機２４を配置してもよい。

チラーユニット１０は、冷媒として、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）などを使用することができる。ＨＦＣの種類としては、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－３２、Ｒ－１３４ａなどを挙げることができ、ＨＦＯの種類としては、Ｒ－１２３４ｙｆなどを挙げることができる。これらの冷媒は、塩素原子を有しないため、オゾン層破壊について一定の抑止効果を有している。

冷媒としてＨＦＯなどの微燃性冷媒を使用する場合、チラーユニット１０内に冷媒が漏洩したことを検知する漏洩センサを取り付ける必要がある。チラーユニット１０内に冷凍サイクル構成部品が分散して配置されていると、漏洩センサを取り付ける位置の特定が容易ではない。しかしながら、図３に示すように、特定の場所に冷凍サイクル構成部品がまとまって配置されることで、漏洩センサの取り付け位置の特定も容易になる。

以下、図４に示すチラーユニット１０の冷媒回路および図５に示すよりチラーユニット１０の詳細な全体構成図を参照しながら、冷凍サイクル構成部品および冷媒配管の配管連結部の箇所については、説明する。

図４は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０の冷媒回路を示す回路図である。図４に示すように、チラーユニット１０の冷媒回路は、圧縮機２４と、逆止弁２５と、膨張弁２６と、ストレーナ２７と、ストレーナ２８と、空気側熱交換器４４と、ヘッダ配管４５，４６と、水側熱交換器５４とを含み、これらが冷媒配管により接続されて構成される。図４において、上述した冷媒回路は、空気側熱交換器４４の数に応じて、アルファベット「Ａ」が付される系統と、アルファベット「Ｂ」が付される系統との２系統が示されている。図４においては、各構成要素が配置されるブロック２０，４０Ａ，４０Ｂ，５０が矩形またはコの字のボックスで示されている。図４には、また、空気側熱交換器４４Ａ,４４Ｂで空気を吸引するための送風機４２Ｂ、水側熱交換器５４に水を取り入れる冷水入口５５、水側熱交換器５４により冷却された水を送り出す冷水出口５６とが併せて示されている。

チラーユニット１０は、電気品箱１２および冷凍サイクル用電気品箱２２に収納されるＣＰＵ基板等の制御部による制御により、圧縮機２４、凝縮器、膨張弁２６、蒸発器、圧縮機２４の順で、系内に封入された冷媒を循環させる。ここで、上部筐体ブロック４０が備える空気側熱交換器４４が凝縮器として用いられ、送風機４２による空気の通風により冷媒を凝縮させる。下部背面側筐体ブロック５０が備える水側熱交換器５４は、蒸発器として用いられ、二次側設備から供給された水と熱交換して冷媒を蒸発させる。

圧縮機２４は、低温低圧のガス状態の冷媒（冷媒ガス）を圧縮し、高温高圧の冷媒ガスとして吐出する。逆止弁２５は、凝縮器側へのみ冷媒の流れを許容する。空気側熱交換器４４は、送風機４２により、外部から吸引される空気と冷媒との間で熱交換を行う。空気側熱交換器４４では、冷媒ガスが空気に熱を与えて凝縮する。上部筐体ブロック４０の上部に取り付けられた送風機４２により、空気側熱交換器４４で熱交換した後の空気を、上部筐体ブロック４０の上部へ向けて排出する。膨張弁２６は、冷媒を減圧する。この減圧の際、冷媒の一部が気化していてもよい。膨張弁２６は、適切な流量になるように制御部により開度が調整される。

水側熱交換器５４は、冷水入口５５を介して取り込まれた水と冷媒との間で熱交換を行う。水側熱交換器５４では、凝縮した液体の冷媒が水から熱を奪って全て気化し、冷媒ガスとして排出される。これにより、水は、温度が低下し、冷水として、冷水出口５６を介して二次側設備へ戻される。排出された冷媒ガスは、低圧低温のガスであり、アキュームレータを介して圧縮機２４へ戻される。冷媒サイクルでは、これらの各動作が、チラーユニット１０の運転を停止するまで繰り返される。

上述した説明では、水を冷却する場合の冷媒サイクルを例示したが、四方弁を設け、冷媒を循環させる方向を逆にし、水を温め、温水にして二次側設備へ戻してもよい。その場合、空気側熱交換器４４は、蒸発器としてはたらき、水側熱交換器５４は、凝縮器としてはたらく。また、冷却対象は、その他の流体であってもよい。

圧縮機２４は、特に限定されるものではないが、ガスインジェクションポート付き圧縮機を用いてもよい。ガス冷媒を圧縮機の圧縮室に直接注入することで、圧縮機の仕事量を低減し、高負荷運転時の圧縮機効率を向上させることができる。また、圧縮機２４は、吸引する冷媒ガスを貯留するバッファとして機能するアキュームレータを含んでもよい。また、図４には示さないが、低負荷運転時の運転効率を向上するために過冷却器を含んでもよい。圧縮機２４は、各系統についてそれぞれ１台設けられるものとして説明するが、このような構成に限定されるものではない。圧縮機２４を複数台並列に設けるようにしても良い。

また、図４には、ブロック間の分離箇所に、各ブロックの内部にある配管部分を分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部が設けられており、ブロックをまたいで接続される配管連結部の間に、中継配管７０Ａ，７０Ｂ、７１Ａ，７１Ｂ、７２Ａ，７２Ｂ、７３Ａ，７３Ｂが挿入されている。

複数の配管連結部は、より具体的には、下部正面側筐体ブロック２０に設けられた、（Ｉ）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分を（中継配管７３Ａ，７３Ｂ，７２Ａ，７２Ｂを介して）下部背面側筐体ブロック５０内部にある配管部分に接続するための配管連結部２９Ａ，２９Ｂ，３０Ａ，３０Ｂと、（ＩＩ－Ａ）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分を（中継配管７１Ａ，７０Ａを介して）上部筐体ブロック４０Ａ内部にある配管部分に接続するための配管連結部３１Ａ，３２Ａと、（ＩＩ－Ｂ）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分を（中継配管７１Ｂ，７０Ｂを介して）上部筐体ブロック４０Ｂ内部にある配管部分に接続するための配管連結部３１Ｂ，３２Ｂとを含む。複数の配管連結部は、さらに、下部背面側筐体ブロック５０に設けられた、（ＩＩＩ）下部背面側筐体ブロック５０内部にある配管部分を（中継配管７３Ａ，７３Ｂ，７２Ａ，７２Ｂを介して）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分に接続するための配管連結部５７Ａ，５７Ｂ，５８Ａ，５８Ｂを含む。複数の配管連結部は、さらに、上部筐体ブロック４０Ａに設けられた、（ＩＶ－Ａ）上部筐体ブロック４０Ａ内部にある配管部分を（中継配管７１Ａ，７０Ａを介して）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分に接続するため配管連結部４７Ａ，４８Ａを含む。複数の配管連結部は、さらに、上部筐体ブロック４０Ｂに設けられた、（ＩＶ－Ｂ）上部筐体ブロック４０Ｂ内部にある配管部分を（中継配管７１Ｂ，７０Ｂを介して）下部正面側筐体ブロック２０内部にある配管部分に接続するため配管連結部４７Ｂ，４８Ｂを含む。

配管連結部は、それぞれ、フランジ接続またはフレアナット接続であってよい。フランジ接続またはフレアナット接続のような分離・再接続可能な連結部とすることにより、ろう付けなどの溶接なしで冷媒配管を接続可能となる。火気を伴わずに作業可能となるため、作業時間の短縮になるだけでなく、作業者の資格の有無、作業にかかわる手続きなども省略が可能となる。

ストレーナ２７Ａ，２７Ｂは、下部正面側筐体ブロック２０に設けられた配管連結部３１Ａ，３１Ｂと、膨張弁２６との間に設けられ、冷媒回路へ混入する可能性のあるゴミや不純物を除去する。ストレーナ２８Ａ，２８Ｂは、下部正面側筐体ブロック２０に設けられた配管連結部３０Ａ，３０Ｂと、圧縮機２４Ａ，２４Ｂとの間に設けられ、同様に、冷媒回路へ混入する可能性のあるゴミや不純物を除去する。

図５は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０全体の具体的な構成を示す図である。図５においても、図１や図４に示した共通の要素が同一符番で示されており、対応付けられている。特に、配管連結部の位置が、破線の丸で示されている。

図５を参照すると、下部正面側筐体ブロック２０の底部には、その上に圧縮機２４および冷凍サイクル用電気品箱２２が搭載される正面側底ベース３４が設けられ、下部背面側筐体ブロック５０の底部には、その上に水側熱交換器が搭載される背面側底ベース６０が設けられる。正面側底ベース３４と背面側底ベース６０とは、筐体内側に配置される連結基礎固定構造７５により結合されている。正面側底ベース３４および背面側底ベース６０は、底部で筐体内側を向いてＬ字状に突出したプレート部が互いに重なるように設けられており、プレート部が連結基礎固定構造７５を構成する。重なり合ったプレート部には開口が設けられ、例えば、基礎ボルトが、その開口を通して設置場所の床やコンクリート土台などに打ち込まれ、正面側底ベース３４および背面側底ベース６０が基礎に固定される。連結基礎固定構造７５については、より詳細を後述する。

図６は、本発明の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０の分割状態の具体的な構成を示す図である。図６においても、図１、図２、図４および図５に示した共通の要素が同一符番で示されており、対応付けられている。特に、配管連結部が、破線の丸内に、連結前の状態（配管連結部を構成する一方の部品）で示されている。また、図６には、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０を下部で連結するための連結基礎固定構造７５が、分離した状態で示されている。正面側底ベース３４および背面側底ベース６０は、それぞれ、筐体内側に向けられ、底部でＬ字状に突出したプレート部３５，６１を有する。

また、図６には、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０を上部で結合するための水平フレーム７９が、下部正面側筐体ブロック２０の垂直フレーム３９および下部背面側筐体ブロック５０垂直フレーム６９から分離された状態で示されている。下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０は、これらのブロック２０，５０にまたがる水平フレーム７９を取り外し可能にし、ボルトやナットなどの締結部材によりフレーム間を締結可能とすることによって、分離可能に構成される。

図７は、図５に示すチラーユニット１０の分離した状態で配置された下部筐体部（２０，５０）の斜視図である。図７には、正面側底ベース３４および背面側底ベース６０にそれぞれ設けられたプレート部３５，６１の２か所７６－１，７６－２に開口（３５－１，６２―１を代表して示す）が設けられている。この開口３５－１，６２―１を通して重ね合わせて基礎ボルトを打つことにより、筐体が基礎に固定される。

図８（Ａ）は、下部筐体部（２０，５０）の連結基礎固定構造７５を拡大した側面図を示す。図８（Ａ）に示すように、下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０において、筐体内側に向けて底部でＬ字状に突出したプレート部３５，６１が一部で重ね合わせられている。下部正面側筐体ブロック２０および下部背面側筐体ブロック５０側の底ベースは、前後２分割されており、再組立時に分割箇所を重ね合わせるよう構成することによって、基礎ボルトを共通化し、基礎ボルト本数を削減することができる。

図８（Ｂ）は、下部筐体部（２０，５０）の基礎固定箇所を示す図である。図８（Ｂ）に示すように、下部正面側筐体ブロック２０の底ベース３４は、縦フレーム３７Ｌ，３７Ｒと、横フレーム３８Ｂ，３８Ｆとを含み、下部背面側筐体ブロック５０の底ベース６０は、縦フレーム６３Ｌ，６３Ｒと、横フレーム６４Ｂ，６３Ｆとを含み構成される。ここで、正面－背面の長手方向を「縦」と参照し、それに垂直な短手方向を「横」と参照する。下部筐体部（２０，５０）は、上述した中央の連結基礎固定構造７５のプレートが重なり合った箇所に設けられた開口（３６－１，６２－１）および開口（３６－２，６２－２）のほか、下部筐体部（２０，５０）の四隅の箇所に開口３６－３，３６－４，６２－３，６２－４が設けられいる。これらの開口（３６－１～４，６２－１～４）を通して、基礎ボルトが基礎に打ち込まれ、下部筐体部（２０，５０）が基礎に固定される。四隅の開口３６－３，３６－４，６２－３，６２－４が設けられる横方向（正面－背面の長手方向に垂直な短手方向）における位置は、縦フレーム３７Ｌ，６３Ｌ，３７Ｒ，６３の内側となる位置に設けられる。底ベース３４，６０の基礎ボルト位置を底面における筐体の内側にすることで、分割構造としながらも、連続設置が可能な構造としている。

図９は、本実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１０の上部筐体ブロック４０の構造を示す。図９（Ａ）は、空気側熱交換器４４を取り外した上部筐体ブロック４０のフレーム構造を示す。図９（Ｂ）は、上部筐体ブロック４０のフレームに空気側熱交換器４４を設置した状態を示す。なお、図９（Ｂ）において、図面手前側の空気側熱交換器４４の部分は非表示となっている点に留意されたい。図９（Ｃ）は、上部筐体ブロック４０の外観を示す。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、上部筐体ブロック４０は、底フレーム８０と、底フレーム８０上にそれぞれＶ字に設けられる垂直フレーム８１－１，８１－２および垂直フレーム８１－３，８１－４と、垂直フレーム８１－１～４の上部に設けられる天板８２とを含み構成される。図９（Ｂ）に示すように、フレーム８１－１～４には空気側熱交換器４４が取り付けられる。また、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示すように、天板８２には、開口およびファンガード８３が設けられる。

なお、図９（Ｃ）に示す実施形態において、空気側熱交換器４４は、外部に露出された構造となっており、これにより熱交換効率を向上させている。また、コの字の空気側熱交換器４４の内部に、空気側熱交換器４４に接続され、空気側熱交換器４４の内側に内部配管部分４３（図４に示すヘッダ配管４５，４６や枝管などの）が配置されている。

図８に示すように、空気側熱交換器４４を有する上部筐体ブロック４０に送風機４２および空気側熱交換器４４を支える一体のフレーム８０，８１，８２を有し、空気側熱交換器４４に接続されるヘッダや枝管などの内部配管部分４３が、コの字の空気側熱交換器４４の内側に配置されている。これにより、上部筐体ブロック４０において、送風機４２、空気側熱交換器４４およびフレーム８１を一体化して強度を確保しながら、一方で、搬入性（吊り時の干渉防止など）を向上している。

また、上部筐体ブロック４０は、上述したようにＶ字のフレームを有し、下方に向かって、水平方向に切断したときの断面積が小さくなり、Ｖの字の構造を有する。すなわち、下部筐体部（２０、５０）との連結部分が最も断面が小さく、当該連結部分から離間するにつれて断面が拡張した形状となっている。このため、当該チラーユニット１０に隣接して他のチラーユニットを連続して配置する場合に、当該チラーユニット１０と隣接する他のチラーユニットとの間の空間の形状が開いた構造となっている。また、チラーユニット１０は、２つの上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂが間隔を離して配置され、２つの上部筐体ブロック４０Ａ，４０Ｂ間の空間を通して空気が流通できるようになっている。すなわち、並べて配置した場合に、ユニット長手方向に通風口を確保するとともに、ユニット長手方向に対して垂直な短手方向にも通風口を確保することができるので、必要風量を確保することができる。

また、上部筐体ブロック４０では、圧縮機２４をはじめとしたサイクル部品を下部に集約しているため、上部筐体ブロック４０は、送風機４２および空気側熱交換器４４のみとなるため、特許文献１にあるような圧縮機を上部に備える構成と比べ、上部筐体ブロック４０が軽量となり、重心のバランスが優れ、再組立が容易になる。

図１０は、本発明の複数の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニットの下部筐体部の具体的な構成を示す上面図である。図１０（Ｂ）は、別の実施形態による冷凍装置としてのチラーユニット１００の下部筐体部の具体的な構成を示す。図１０（Ａ）は、参考のために図３に示した下部筐体部（２０，５０）の上面図のより具体的な構成を示す。

チラーユニット１００は、１以上の冷凍サイクルを構成する構成要素群を１つのモジュールとし、その長手方向を接続部として２つのモジュールが接続された構造とされている。ここでは、一方のモジュールを第１のモジュール１００－１とし、他方のモジュールを第２のモジュール１００－２として説明する。

第１のモジュール１００―１および第２のモジュール１００－２は、それぞれ、図１、図３、図４および図６を参照して説明したチラーユニット１０と同様の構成を備えている。より具体的には、第１のモジュール１００―１および第２のモジュール１００－２は、それぞれ、図示しない２つの上部筐体ブロックと、下部正面側筐体ブロック１２０－１／２と、下部背面側筐体ブロック１５０－１／２とを備える。なお、上部筐体ブロックは、図１０（Ｂ）の例では、各モジュールにつき、２つであるが、上述したように、２つに限定されるものではなく、冷凍サイクルの数に応じて、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。各モジュール１００－１／２は、それぞれ独立した２系統の冷媒回路を備える。

図１０（Ｂ）に示す実施形態では、第１のモジュール１００－１の長手方向の背面には、チラーユニット１００で冷却する対象の水を受け入れる冷水入口１５５が設けられる。第１のモジュール１００－１内には、冷水を利用する二次側設備から冷水入口１５５を介して水を受け入れ、第１のモジュール１００－１内の水側熱交換器１５４―１の冷凍サイクルにより冷却され、第２のモジュール１００－２へ水配管１５３を通して送られる。第２のモジュール１００－２は、第１のモジュール１００－１から供給された水を、第２のモジュール１００－２内の水側熱交換器１５４―２の冷凍サイクルによりさらに冷却する。第２のモジュール１００－２の背面には、冷却した水を、二次側設備へ戻すための冷水出口１５６を有する。

図１０（Ｂ）に示す変形例の実施形態においては、それぞれのモジュール１００－１／３を、図１～図７で示すような構成として、２つのモジュールを一体化した構成となっており、さらに、これらは、ブロックの単位で分離可能に構成される。

図１０（Ａ）に示すチラーユニット１０および図１０（Ｂ）に示すチラーユニット１００の製品形状を提供することにより、設置スペースに合わせて適切なものを選ぶことで、効率の良いレイアウトが可能となる。

なお、本発明の実施形態は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ得る。例えば、上記した実施形態は、分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０，１００…チラーユニット、１２…電気品箱、２０，１２０…下部正面側筐体ブロック、２１…機械室、２２，１２２…冷凍サイクル用電気品箱、２４，１２４…圧縮機、２５…逆止弁、２６…膨張弁、２７，２８…ストレーナ、２９，３０，３１，３２…配管連結部、３４，６０，１３４，１６０…底ベース、３５，６１・・・プレート部、３７，３８，６３，６４…フレーム、３６，６３…開口、４０…上部筐体ブロック、４２…送風機、４３…内部配管部分、４４…空気側熱交換器、４５，４６…ヘッダ配管、４７，４８…配管連結部、５０，１５０…下部背面側筐体ブロック、５２…循環ポンプ、５４，１５４…水側熱交換器、５５，１５５…冷水入口、５６，１５６…冷水出口、５７，５８…配管連結部、７０，７１，７２，７３…中継配管、７５…連結基礎固定構造、７６…開口位置、８０…底フレーム、８１…垂直フレーム、８２…天板、８３…ファンガード、１５３…水配管

Claims (2)

1. 筐体と、
   冷媒配管により圧縮機、空気側熱交換器および液側熱交換器が接続されて構成される冷媒回路と
   を備え、前記筐体は、
   前記圧縮機が配置される第１ブロックと、
   前記液側熱交換器が配置される第２ブロックと、
   前記空気側熱交換器が配置される第３ブロックと
   を備え、前記第１ブロック、前記第２ブロックおよび前記第３ブロックは、分離・再接続可能に構成されており、
   前記冷媒配管は、前記第１ブロック、前記第２ブロックおよび前記第３ブロックそれぞれの内部にある配管部分を分離・再接続可能に連結する複数の配管連結部を備え、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックは、下部に、互いに隣接して設けられ、前記第３ブロックは、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの一方または両方の上に配置され、
   前記第１ブロックは、第１底ベースを備え、
   前記第２ブロックは、第２底ベースを備え、
   前記第１底ベースおよび前記第２底ベースは、互いに重ね合わされて基礎に固定される連結基礎固定構造を有する、冷凍装置。
2. 前記第１底ベースおよび前記第２底ベースは、それぞれ、底面における前記筐体内側の箇所に、前記連結基礎固定構造を構成する重ね合わせ部分を有し、前記重ね合わせ部分に基礎との固定位置が配置される、請求項１に記載の冷凍装置。