JPWO2017022060A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

複数の制御箱に排熱装置を共有し、制御箱の内部の熱を効率的に排熱し、制御箱の設置スペースを小さくすると共に、制御箱以外の設置スペースを確保することで、作業者が作業を行い易いサービス性の良い冷凍サイクル装置を提供する。圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が冷媒配管で接続され、冷媒配管の内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、圧縮機および膨張弁を制御する制御機器を収納する複数の制御箱を有し、複数の制御箱は、制御箱の内部の熱を排熱する排熱装置を共有する。

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に、複数の制御箱を用いて冷凍サイクルの制御を行う冷凍サイクル装置に関するものである。

運転中には制御箱内の電子部品から多くの熱が発生する。このため、制御箱背面に形成された排熱用のダクトと、ダクトの制御箱背面に設けられた放熱するヒートシンクと、ダクト内部の排熱を行う空冷ファンと、を有する排熱装置を設ける。排熱装置は、制御箱内部の熱を放出する。

１台の冷凍サイクル装置に複数の圧縮機および冷凍サイクルを備える場合には、複数の制御箱が必要であり、制御箱の排熱装置をそれぞれ備えると制御箱の設置スペースを大きく必要とする。

制御箱の設置スペースが大きくなると、冷媒回路および熱媒体配管のスペースが小さくなり、設計が複雑になると共に、サービス性の悪化が懸念されることから、制御箱の設置スペースを小さくする必要がある。

制御箱の排熱装置による設置スペース小型化を達成する先行技術文献としては、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１に記載された技術では、発熱源を圧縮機の吐出側冷媒配管と密接させることで、熱交換させ冷却する方法を採用している。

特開２０１４−１７９３３号公報

水またはブラインなどの熱媒体を冷却または加熱する冷凍サイクル装置は、ユニット機械室内に制御箱および冷媒回路だけでなく、熱媒体配管も収納する必要がある。ユニット外形寸法の小型化を進める中で、ユニット機械室内のスペースの多くを制御箱が占めると、冷媒回路および熱媒体配管の設計が複雑になると共に、サービス性悪化の原因となる。

特に、複数の冷凍サイクル装置を連結設置する場合に、設置現場での熱媒体配管の施工における工事工数の削減あるいは設置スペースを小さくすることが可能な冷凍サイクル装置が必要とされている。そのため、１台の冷凍サイクル装置内部に熱媒体配管を組込むことで連結時の熱媒体配管接続作業を容易にすることが可能な内蔵ヘッダー仕様の冷凍サイクル装置が提案されている。

各制御箱に排熱用装置を設ける場合には、制御箱を１台の冷凍サイクル装置の正面側に横一列に並べて設置する必要がある。制御箱の設置のために１台の冷凍サイクル装置の長手方向にしか熱媒体配管を設置することができない。このため、内蔵ヘッダー仕様によって連結設置を行う場合には、１台の冷凍サイクル装置の長手方向同士の連結となり、長細い設置スペースが必要となる。冷凍サイクル装置を設置する長細い設置スペースは、狭小地に冷凍サイクル装置を設置する場合に有利であるが、内蔵ヘッダー仕様の利点を生かすことのできる設置場所が限られる原因となる。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、複数の制御箱に排熱装置を共有し、制御箱の内部の熱を効率的に排熱し、制御箱の設置スペースを小さくすると共に、制御箱以外の設置スペースを確保することで、作業者が作業を行い易いサービス性の良い冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が冷媒配管で接続され、前記冷媒配管の内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記圧縮機および前記膨張弁を制御する制御機器を収納する複数の制御箱を有し、前記複数の制御箱は、前記制御箱の内部の熱を排熱する排熱装置を共有するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、複数の制御箱が排熱装置を共有する。これにより、冷凍サイクル装置に占める制御箱の設置スペースを小さくすることができる。また、制御箱以外の設置可能スペースを増加させることができ、作業者が作業を行い易く、サービス性が向上する。
また、排熱装置の数が減少し、部品点数が削減でき、コストが低減できる。

本発明の実施の形態１に係る３台連結設置された冷凍サイクル装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態１に係る３台連結設置された冷凍サイクル装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る複数の制御箱の一部を示す斜視図である。 比較例に係る従来の３台連結設置された冷凍サイクル装置を示す上面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る３台連結設置された冷凍サイクル装置１００を示す上面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る３台連結設置された冷凍サイクル装置１００を示す側面図である。
冷凍サイクル装置１００は、３台連結設置されている。図１、図２に示すように、３台の冷凍サイクル装置１００は、上面から見て縦長の形状であり、側面から見て縦長の形状である。

冷凍サイクル装置１００は、冷媒回路１０と、熱媒体配管２０と、制御装置３０と、を備える。冷凍サイクル装置１００は、冷媒回路１０で冷却した冷媒と熱媒体配管２０を流通する水またはブラインなどの熱媒体とを熱交換させて冷却した熱媒体を設置建造物に供給するものである。

冷媒回路１０は、図示しないが制御装置３０の４台の制御箱３１と同数の４回路設けられている。この４回路の冷媒回路１０がそれぞれ４台の制御箱３１の制御機器によって制御される。このように、４回路の冷媒回路１０に合わせて４台の制御箱３１が設けられることで、作業者は各冷媒回路１０のメンテナンスおよび修理などが容易に作業できる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路１０を示す図である。
冷媒回路１０は、圧縮機１１、空冷凝縮器１２、膨張弁１３および熱媒体熱交換器１４が冷媒配管１５で接続され、冷媒配管１５の内部を冷媒が循環する。

圧縮機１１は、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成され、低温低圧ガス冷媒を吸引し、圧縮して高温高圧ガス冷媒の状態にして吐出する。
空冷凝縮器１２は、たとえばプレートフィン式熱交換器などで構成され、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器である。空冷凝縮器１２の近傍には、空冷凝縮器１２に室外空気を導く送風機１６が設置される。図２に示すように、空冷凝縮器１２は、冷凍サイクル装置１００の上部に配置される。送風機１６は、空冷凝縮器１２の上方に配置される。
膨張弁１３は、冷媒を減圧する弁であり、開度の調節が可能な電子膨張弁である。
熱媒体熱交換器１４は、蒸発器であり、たとえばプレートフィン式熱交換器などで構成され、冷媒と熱媒体配管２０を流通する熱媒体とを熱交換する。

熱媒体配管２０は、水またはブラインなどの熱媒体を流通させる。熱媒体配管２０は、冷凍サイクル装置１００の内部を通過するように配置される。熱媒体配管２０は、外部熱媒体配管４０と冷凍サイクル装置１００の内部で連結部２１により連結される。
また、熱媒体配管２０は、空冷凝縮器１２の下方に設置される。

図４は、本発明の実施の形態１に係る複数の制御箱３１の一部を示す斜視図である。
図１、図４に示すように制御装置３０は、１台の冷凍サイクル装置１００に搭載された４回路の冷媒回路１０と同数の４台の制御箱３１を有する。制御箱３１は、断面矩形であり、圧縮機１１および膨張弁１３を制御する電子部品といった制御機器を有する。
また、制御装置３０は、断面矩形の２台の制御箱３１の互いの背面の間に共有する断面矩形の排熱装置３２を挟んで有する。制御箱３１と排熱装置３２とは、互いが平坦な平面によって接触している。

制御装置３０は、空冷凝縮器１２の下方に設置され、冷媒回路１０を中央に配置しつつ熱媒体配管２０とは冷媒回路１０の反対側に配置されて直列に並ぶ。これにより、冷凍サイクル装置１００は、熱媒体配管２０の延伸方向と直交する縦長の小さな設置スペースに配置できる。

４台の制御箱３１は、１台の排熱装置３２を挟む２台の制御箱３１を１組として、２組が排熱装置３２を中央に直列に並ぶように設置される。すなわち、図１に示すように、２台の排熱装置３２が上方空間に排熱できるように１列に並んでいる。

また、図１に示す紙面上側の２台の制御箱３１が紙面下側の２台の制御箱３１よりも小さくなっている。これにより、制御箱３１の数を紙面上側の方向の冷凍サイクル装置１００の正面より視認できるようになっている。

図４に示すように、排熱装置３２は、上部空間に排熱するダクト３３と、ダクト３３の制御箱３１の背面と接する面に配置されたヒートシンク３４と、ダクト３３の内部を空冷する２台の空冷ファン３５と、を有する。排熱装置３２は、ダクト３３の内部を２つに分けて２台の空冷ファン３５が形成する空気流を整流する整流板３６を有する。

排熱装置３２は、その排熱装置３２を両側に挟む２台の制御箱３１の内部の電子部品で発生した熱を、制御箱３１の背面に接触する面に設置したヒートシンク３４により制御箱３１の外の排熱装置３２内部に放出する。排熱装置３２内部では、ダクト３３に設けられた２台の空冷ファン３５により放熱を効率化し、上部空間に排熱する。２台の排熱装置３２は、同様に機能する。

図５は、比較例に係る従来の３台連結設置された冷凍サイクル装置２００を示す上面図である。
図５に示すように、冷凍サイクル装置２００は、冷媒回路２１０と、熱媒体配管２２０と、制御装置２３０と、を備える。制御装置２３０は、４台の制御箱２３１を直列に並べて有する。４台の制御箱２３１のそれぞれには、排熱装置２３２が設けられる。４台の制御箱２３１が熱媒体配管２２０の延伸方向と同じ方向に直列に並んでいる。このため、冷凍サイクル装置２００は、熱媒体配管２２０の延伸方向と同じ方向に縦長の形状を有する。
従来の冷凍サイクル装置２００が３台連結設置される際の設置スペースは、熱媒体配管２２０の延伸方向と同じ方向に縦長の形状の冷凍サイクル装置２００が３台並ぶ長細いスペースが必要となる。

図１に示すように、実施の形態１では、２台の制御箱３１が１台の排熱装置３２を共有し、熱媒体配管２０の延伸方向と直交する方向に冷媒回路１０と熱媒体配管２０と制御装置３０とが直列に並ぶ。このため、図５に示す比較例に比して、ダクト３３を２箇所、空冷ファン３５を４台削減することができる。また、設置スペースにおいてもダクト３３開口面積の２つ分を削減することができる。これにより、必要設置スペースが２台の排熱装置３２を削減した分、冷凍サイクル装置１００を小型化することができ、狭小地である設置場所にも設置することができる。

たとえば、現地の熱媒体配管を再利用し、従来使用していた吸収式冷温水機のみを更新するという案件の場合に、冷凍サイクル装置１００の短手方向を連結設置することで、内蔵ヘッダーの利点を生かすと共に、吸収式冷温水機が設置していた場所にそのまま置き換えることができる。

さらに、制御箱２３１の設置方法を冷凍サイクル装置２００の正面側に横一列に並べる方法から、制御装置３０を冷凍サイクル装置１００の長手方向端部に寄せることができる。これにより、熱媒体配管２０を冷凍サイクル装置１００の短手方向に延伸するように設置することができる。そして、内蔵ヘッダー仕様時に冷凍サイクル装置１００の短手方向での連結設置が可能となり、冷凍サイクル装置１００の複数台の連結設置方法について多くの選択肢を持つことができる。また、冷凍サイクル装置１００の内部での熱媒体配管２０の長さを短くすることができる。これにより、コストが低減できる。

以上の実施の形態１によると、複数の制御箱３１は、制御箱３１の内部の熱を排熱する排熱装置３２を共有する。この構成によると、冷凍サイクル装置１００に占める制御箱３１の設置スペースを小さくすることができる。また、制御箱３１以外の設置可能スペースを増加させることができ、作業者が作業を行い易く、サービス性が向上する。あるいは、冷凍サイクル装置１００を小型化することもできる。
また、排熱装置３２の数が減少し、部品点数が削減でき、コストが低減できる。

複数の制御箱３１は、共有する排熱装置３２を挟んで配置される。この構成によると、共有する排熱装置３２を挟む複数の制御箱３１の排熱装置を削減することができる。

複数の制御箱３１は、２台の制御箱３１の間に共有する排熱装置３２を挟んで配置される。この構成によると、共有する排熱装置３２を挟む２台の制御箱３１の排熱装置を削減することができる。

複数の制御箱３１は、排熱装置３２を挟む２台の制御箱３１を１組として、２組が排熱装置３２を中央に直列に並ぶように設置される。この構成によると、制御装置３０を冷凍サイクル装置１００の長手方向端部に寄せることができる。

複数の制御箱３１の数は、冷媒回路１０の数と同じである。この構成によると、作業者は各冷媒回路１０のメンテナンスおよび修理などが容易に作業できる。

排熱装置３２は、外部空間に排熱するダクト３３と、ダクト３３の制御箱３１と接する面に配置されたヒートシンク３４と、ダクト３３の内部を空冷する空冷ファン３５と、を有する。この構成によると、ヒートシンク３４から制御箱３１の内部の熱を放熱させ、空冷ファン３５によって放熱を効率化し、ダクト３３から上部空間に排熱することができる。

熱媒体配管２０が冷凍サイクル装置１００の内部を通過する。この構成によると、必要設置スペースを小型化することができる。

熱媒体配管２０は、外部熱媒体配管４０と冷凍サイクル装置１００の内部で連結される。この構成によると、作業者は熱媒体配管２０および外部熱媒体配管４０のメンテナンスおよび修理などが容易に作業できる。

熱媒体配管２０は、空冷凝縮器１２の下方に設置される。この構成によると、必要設置スペースを小型化することができる。

複数の制御箱３１は、空冷凝縮器１２の下方にて、冷媒回路１０を中央に配置しつつ熱媒体配管２０とは冷媒回路１０の反対側に配置され、冷媒回路１０、熱媒体配管２０および複数の制御箱３１が直列に並ぶ。この構成によると、制御装置３０を冷凍サイクル装置１００の長手方向端部に寄せることができる。これにより、熱媒体配管２０を冷凍サイクル装置１００の短手方向に延伸するように設置することができる。そして、内蔵ヘッダー仕様時に冷凍サイクル装置１００の短手方向での連結設置が可能となり、冷凍サイクル装置１００の複数台の連結設置方法について多くの選択肢を持つことができる。また、冷凍サイクル装置１００の内部での熱媒体配管２０の長さを短くすることができる。これにより、コストが低減できる。

なお、上記実施の形態では、冷媒から熱媒体へ熱交換する冷凍サイクル装置についての複数の制御箱の設置スペース小型化が可能であると述べている。しかし、これに限られず。たとえば、ヒートポンプ装置または空気調和装置など、排熱装置を有する複数の制御箱を備えるものであれば、どのような冷凍サイクル装置に適用してもよい。
また、冷媒回路と制御箱の数を同数としていた。しかし、これに限られず、制御箱の数が冷媒回路の数に関係なく複数設けられてもよい。

１０ 冷媒回路、１１ 圧縮機、１２ 空冷凝縮器、１３ 膨張弁、１４ 熱媒体熱交換器、１５ 冷媒配管、１６ 送風機、２０ 熱媒体配管、２１ 連結部、３０ 制御装置、３１ 制御箱、３２ 排熱装置、３３ ダクト、３４ ヒートシンク、３５ 空冷ファン、３６ 整流板、４０ 外部熱媒体配管、１００ 冷凍サイクル装置、２００ 冷凍サイクル装置、２１０ 冷媒回路、２２０ 熱媒体配管、２３０ 制御装置、２３１ 制御箱、２３２ 排熱装置。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が冷媒配管で接続され、前記冷媒配管の内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記冷媒回路を制御する制御機器と、前記制御機器を収納する複数の制御箱と、を有するものである。

Claims (10)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が冷媒配管で接続され、前記冷媒配管の内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、
   前記圧縮機および前記膨張弁を制御する制御機器を収納する複数の制御箱を有し、
   前記複数の制御箱は、前記制御箱の内部の熱を排熱する排熱装置を共有する冷凍サイクル装置。
2. 前記複数の制御箱は、共有する前記排熱装置を挟んで配置される請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記複数の制御箱は、２台の前記制御箱の間に共有する前記排熱装置を挟んで配置される請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記複数の制御箱は、前記排熱装置を挟む２台の前記制御箱を１組として、複数組が前記排熱装置を中央に直列に並ぶように設置される請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記複数の制御箱の数は、前記冷媒回路の数と同じである請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記排熱装置は、外部空間に排熱するダクトと、前記ダクトの前記制御箱と接する面に配置されたヒートシンクと、前記ダクトの内部を空冷する空冷ファンと、を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記凝縮器または前記蒸発器が冷媒と熱媒体との熱交換を行わせる熱媒体熱交換器であり、
   前記凝縮器または前記蒸発器に接続された熱媒体を流通させる熱媒体配管を有し、
   前記熱媒体配管が前記冷凍サイクル装置の内部を通過する請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記熱媒体配管は、外部の熱媒体配管と前記冷凍サイクル装置の内部で連結される請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記熱媒体配管に接続されていない前記凝縮器または前記蒸発器が冷媒と室外空気との熱交換を行わせる室外熱交換器であり、
   前記熱媒体配管は、前記室外熱交換器の下方に設置される請求項７または８に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記複数の制御箱は、前記室外熱交換器の下方にて、前記冷媒回路を中央に配置しつつ前記熱媒体配管とは前記冷媒回路の反対側に配置され、
    前記冷媒回路、前記熱媒体配管および前記複数の制御箱が直列に並ぶ請求項９に記載の冷凍サイクル装置。

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