WO2018061426A1

WO2018061426A1 - 熱源ユニット

Info

Publication number: WO2018061426A1
Application number: PCT/JP2017/026613
Authority: WO
Inventors: 史朗小池; 成毅神谷; 堀田　卓也; 大樹平和; 祐輔田中; 泰地越路
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2018-04-05
Also published as: EP3514457B1; EP3514457A4; BR112019005846B1; AU2017336819B2; AU2017336819A1; JP2018054224A; BR112019005846A2; US20190338985A1; JP6281619B1; US10753640B2; EP3514457A1; ES2886362T3; CN109642740A

Abstract

ケーシング（40）の底面を形成する底フレーム（50）は、第１圧縮機（11）が設けられるメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）が設けられるサブ側の底フレーム（55）とに分割されている。メイン側の底フレーム（51）は、さらに、第１底フレーム（52）と第２底フレーム（53）とに分割されており、第１底フレーム（52）には、第１圧縮機（11）が設けられ、第２底フレーム（53）には、能力又は機能に応じて変更又は追加される冷媒回路構成部品（47）が設けられる。

Description

熱源ユニット

　本発明は、熱源ユニットに関するものである。

　従来より、熱源ユニットと利用ユニットとが配管接続されることによって構成される空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

　特許文献１には、ケーシング内に冷媒回路構成部品が設けられ、ケーシングの底面を形成する底フレームが、前後方向に分割された構造を有していることが開示されている。

特開２０１１－１５８１３７号公報

　ところで、従来の熱源ユニットでは、運転容量を大きくするために圧縮機を追加する際に、分割された底フレームの何れに追加される圧縮機を設けるか、また、追加される圧縮機を設けるために何れの底フレームのサイズを大きくするか、等については配慮されていない。すなわち、追加される圧縮機を含めた全ての冷媒回路構成部品の配置を検討して、その検討結果に基づいて、冷媒回路構成部品の配置やケーシングのサイズの変更が行われるようになっている。

　しかし、このような手法では、圧縮機が追加される際に、その都度、追加される圧縮機を含めた全ての冷媒回路構成部品の配置を検討する必要があり、追加される圧縮機の配置決定やケーシングのサイズの変更を容易に行うことができない。

　また、圧縮機は、振動を発生するユニットであるため、その振動が周囲の冷媒回路構成部品に及ぼす影響を検討するために、圧縮機を含むモジュール全体の振動解析を最初からやり直さなければならず、手間がかかってしまう。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機を増設する際の作業工数を低減することにある。

　本開示の態様は、ケーシング（40）内に第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）が設けられる熱源ユニットを対象とし、次のような解決手段を講じた。

　すなわち、第１の態様は、前記ケーシング（40）の底面を形成する底フレーム（50）は、前記第１圧縮機（11）が設けられるメイン側の底フレーム（51）と、前記第２圧縮機（21）が設けられるサブ側の底フレーム（55）とに分割されていることを特徴とするものである。

　第１の態様では、ケーシング（40）の底フレーム（50）を、第１圧縮機（11）が設けられるメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）が設けられるサブ側の底フレーム（55）とに分割している。

　これにより、熱源ユニット（2）の運転容量を大きくするために、第１圧縮機（11）に加えて第２圧縮機（21）を増設する際の作業工数を低減することができる。

　具体的に、第１圧縮機（11）が搭載されている１つの底フレームに第２圧縮機（21）を増設しようとすると、１つの底フレームにおける第１圧縮機（11）と第２圧縮機（21）とのレイアウトを検討したり、第２圧縮機（21）の振動が第１圧縮機（11）に及ぼす影響などをその都度解析しなければならず、手間がかかってしまう。

　これに対し、本開示の態様によれば、第１圧縮機（11）を搭載するメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）を搭載するサブ側の底フレーム（55）とに分割しているので、第１圧縮機（11）のレイアウトを変更することなく、第２圧縮機（21）を増設することができる。

　また、第１圧縮機（11）を搭載したメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）を搭載したサブ側の底フレーム（55）とで、事前に振動解析を別々に行っておけば、第２圧縮機（21）をケーシング（40）内に増設した後で、第２圧縮機（21）の振動の影響を考慮しなくてもよいため、作業性が向上する。

　第２の態様は、第１の態様において、
　前記メイン側の底フレーム（51）は、前記第１圧縮機（11）が設けられる第１底フレーム（52）と、能力又は機能に応じて変更又は追加される冷媒回路構成部品（47）が設けられる第２底フレーム（53）とに分割されていることを特徴とするものである。

　第２の態様では、メイン側の底フレーム（51）を、第１圧縮機（11）が設けられる第１底フレーム（52）と、冷媒回路構成部品（47）が設けられる第２底フレーム（53）とに分割している。

　これにより、能力や機能に応じて冷媒回路構成部品（47）を変更又は追加する際に、第２底フレーム（53）側の冷媒回路構成部品（47）の配置やケーシング（40）のサイズだけを変更すればよいため、作業性が向上する。

　第３の態様は、第１又は第２の態様において、
　前記メイン側の底フレーム（51）及び前記サブ側の底フレーム（55）には、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）が設けられていることを特徴とするものである。

　第３の態様では、メイン側の底フレーム（51）とサブ側の底フレーム（55）に、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）を設けることで、第１圧縮機（11）や第１熱源側熱交換器（13）に接続される配管や、第２圧縮機（21）や第２熱源側熱交換器（23）に接続される配管の配索作業を事前に行うことができ、第２圧縮機（21）の増設後に、配置や形状を変更しないで済む。

　また、第１圧縮機（11）や第１熱源側熱交換器（13）を含めたメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）や第２熱源側熱交換器（23）を含めたサブ側の底フレーム（55）とで、振動解析を事前に行うことができ、第２圧縮機（21）を増設した後で、装置全体としての振動解析をやり直す必要が無く、作業性が向上する。

　また、第１熱源側熱交換器（13）をメイン側の底フレーム（51）の外周縁に沿って配置した構成とし、第２熱源側熱交換器（23）をサブ側の底フレーム（55）の外周縁に沿って配置した構成とすれば、底フレーム（50）全体の外周縁に沿って１つの熱源側熱交換器を配置した場合に比べて熱交換面積を増やすことが可能となる。

　さらに、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）に分割することで、１つ当たりの熱源側熱交換器の流路長さを短くすることができ、圧力損失を低減する上で有利となる。

　本開示の態様によれば、熱源ユニット（2）の運転容量を大きくするために、第１圧縮機（11）に加えて第２圧縮機（21）を増設する際の作業工数を低減することができる。

図１は、本実施形態１に係る熱源ユニットが採用された空気調和装置の概略構成図である。図２は、熱源ユニットの外観斜視図である。図３は、底フレーム及び据付脚を示す平面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

　〈空気調和装置の構成〉
　図１に示すように、空気調和装置（1）は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房や暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置（1）は、主として、熱源ユニット（2）と、２つの利用ユニット（3）とが接続されることによって構成されている。なお、利用ユニット（3）の数は一例であり、これに限定するものではない。

　ここで、熱源ユニット（2）と、２つの利用ユニット（3）とは、液冷媒連絡管（4）及びガス冷媒連絡管（5）を介して接続されている。すなわち、空気調和装置（1）の蒸気圧縮式の冷媒回路（6）は、熱源ユニット（2）と、利用ユニット（3）とが、液冷媒連絡管（4）及びガス冷媒連絡管（5）を介して接続されることによって構成されている。

　熱源ユニット（2）は、室内空間外（建物の屋上や建物の壁面近傍、又は機械室等）に設置されており、冷媒回路（6）の一部を構成している。熱源ユニット（2）は、主として、アキュムレータ（7）と、第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）と、第１油分離器（12）及び第２油分離器（22）と、四路切換弁（10）と、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）と、第１熱源側膨張弁（14）及び第２熱源側膨張弁（24）と、２つの熱源側ファン（15）と、液側閉鎖弁（16）と、ガス側閉鎖弁（17）とを有している。

　第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）は、冷媒を圧縮するための流体機械であり、例えば高圧ドーム型のスクロール式圧縮機により構成されている。第１圧縮機（11）は、熱源ユニット（2）に最初から組み込まれているメインのユニットであり、第２圧縮機（21）は、運転容量を大きくするために増設されるサブのユニットである。第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）は、互いに並列に接続されている。

　第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）に接続されている吐出管（25）は、途中で合流した後で四路切換弁（10）の第１ポートに接続されている。第１圧縮機（11）の吐出管（25）の途中には、第１油分離器（12）が接続されている。第２圧縮機（21）の吐出管（25）の途中には、第２油分離器（22）が接続されている。

　第１油分離器（12）及び第２油分離器（22）は、第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）から吐出された後の冷媒から冷凍機油を分離するものである。第１油分離器（12）及び第２油分離器（22）で分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ（18）を介して対応する第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）の吸入側に戻される。

　第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）の吸入側に接続された吸入管（26）は、アキュムレータ（7）に接続されている。アキュムレータ（7）は、第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）に吸入される前の冷媒を一時的に貯留するものである。吸入管（26）は、アキュムレータ（7）から延びる途中で分岐して、第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）にそれぞれ接続されている。

　四路切換弁（10）は、第１ポートと第２ポート、及び第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポート、及び第２ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に点線で示す状態）とに切り替え可能に構成されており、冷媒の流通方向を切り替えることで、利用ユニット（3）を冷房運転又は暖房運転させる。

　四路切換弁（10）の第１ポートと第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）とは、吐出管（25）によって接続されている。四路切換弁（10）の第２ポートと第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）とは、ガス配管（27）によって接続されている。また、四路切換弁（10）の第３ポートとガス側閉鎖弁（17）とは、ガス配管（28）によって接続されている。四路切換弁（10）の第４ポートとアキュムレータ（7）とは、入口管（8）によって接続されている。

　第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）の近傍には、熱源側ファン（15）がそれぞれ設けられている。そして、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）は、冷媒が熱源側ファン（15）によって取り込まれた空気と熱交換するように構成されている。

　第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）にそれぞれ接続されている液配管（29）は、途中で合流した後で液側閉鎖弁（16）に接続されている。第１熱源側熱交換器（13）に接続された液配管（29）の途中には、第１熱源側膨張弁（14）が接続されている。第２熱源側熱交換器（23）に接続された液配管（29）の途中には、第２熱源側膨張弁（24）が接続されている。第１熱源側膨張弁（14）及び第２熱源側膨張弁（24）は、電子膨張弁により構成されている。

　利用ユニット（3）は、室内（居室や天井裏空間等）に設置されており、冷媒回路（6）の一部を構成している。利用ユニット（3）は、主として、利用側膨張弁（31）と、利用側熱交換器（32）と、利用側ファン（33）とを有している。

　液冷媒連絡管（4）及びガス冷媒連絡管（5）は、空気調和装置（1）を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。液冷媒連絡管（4）の一端は、熱源ユニット（2）の液側閉鎖弁（16）に接続され、液冷媒連絡管（4）の他端は、利用ユニット（3）の利用側膨張弁（31）の液側端に接続されている。

　ガス冷媒連絡管（5）の一端は、熱源ユニット（2）のガス側閉鎖弁（17）に接続され、ガス冷媒連絡管（5）の他端は、利用ユニット（3）の利用側熱交換器（32）のガス側端に接続されている。

　利用側熱交換器（32）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。利用側膨張弁（31）は、電子膨張弁により構成されている。利用側熱交換器（32）の近傍には、利用側ファン（33）が設けられている。そして、利用側熱交換器（32）は、冷媒が利用側ファン（33）によって取り込まれた空気と熱交換するように構成されている。

　熱源ユニット（2）及び利用ユニット（3）の各機器及び各弁は、コントローラ（30）によって制御される。

　〈熱源ユニットの構成〉
　図２に示すように、熱源ユニット（2）は、下方から略直方体箱状のケーシング（40）内に空気を取り込んで上方からケーシング（40）外に空気を吹き出す上吹き型構造と呼ばれるものである。

　なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図２に示される熱源ユニット（2）を前方（図面の左斜前側）から見た場合の方向を意味している。

　図２に示すように、ケーシング（40）は、主として、左右方向に延びる一対の据付脚（41）と、一対の据付脚（41）上に架け渡されてケーシング（40）の底面を形成する底フレーム（50）と、底フレーム（50）の角部位置及び左右方向の略中央位置から鉛直方向に延びる支柱（61）と、支柱（61）の上端に取り付けられるファンモジュール（71）と、前面パネル（81）とを有している。

　ファンモジュール（71）は、上面及び下面が開口した略直方体形状の箱体に熱源側ファン（15）やベルマウス（72）が収容された集合体であり、上面の開口には吹出グリル（73）が設けられている。

　前面パネル（81）は、前面側の支柱（61）間に架け渡されており、ケーシング（40）の前面を形成している。

　ところで、熱源ユニット（2）では、能力又は機能に応じて、冷媒回路（6）を構成する部品が変更又は追加される場合がある。本実施形態では、熱源ユニット（2）の運転容量を大きくするために、第１圧縮機（11）に加えて、第２圧縮機（21）を増設するようにしている。

　このとき、例えば、第１圧縮機（11）が搭載されている１つの底フレーム（50）に第２圧縮機（21）を増設しようとすると、１つの底フレーム（50）における第１圧縮機（11）と第２圧縮機（21）とのレイアウトを検討したり、第２圧縮機（21）の振動が第１圧縮機（11）に及ぼす影響などをその都度解析しなければならず、手間がかかってしまう。

　そこで、本実施形態では、ケーシング（40）の底フレーム（50）を、第１圧縮機（11）が搭載されるメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）が搭載されるサブ側の底フレーム（55）とに分割するようにしている。

　図３に示すように、メイン側の底フレーム（51）と、サブ側の底フレーム（55）とは、左右方向に並ぶ（メイン側の底フレーム（51）とサブ側の底フレーム（55）との境界の延長線が、ケーシング（40）の前面に対して交差する）ように配設されており、その前側及び後側の端部が、前後に配置された一対の据付脚（41）上に架け渡され、据付脚（41）によって支持されている。

　前側の据付脚（41）の前端部と、後側の据付脚（41）の後端部とには、上方に延びる壁部（45）が設けられている。壁部（45）は、メイン側の底フレーム（51）及びサブ側の底フレーム（55）の前後方向の端部よりも外側に位置している。

　メイン側の底フレーム（51）は、さらに、左右に二分割された第１底フレーム（52）及び第２底フレーム（53）を有している。第１底フレーム（52）は、ケーシング（40）を前面側から見た際に、底フレーム（51）の左寄りの部分を構成しており、ケーシング（40）の前後方向に延びる山部（56）及び谷部（57）が形成された波板状の部材である。第１底フレーム（52）には、第１圧縮機（11）、アキュムレータ（7）、第１油分離器（12）が設けられる。

　第２底フレーム（53）は、ケーシング（40）を前面側から見た際に、底フレーム（51）の右寄りの部分を構成しており、ケーシング（40）の前後方向に延びる山部（56）及び谷部（57）が形成された波板状の部材である。第２底フレーム（53）には、インバータ基板等を搭載した電装品（46）や、能力又は機能に応じて変更又は追加される冷媒回路構成部品（47）が設けられる。

　なお、冷媒回路構成部品（47）としては、熱源ユニット（2）の設置現場において冷媒回路（6）内に新規に充填するための冷媒や冷凍機油が貯留された貯留容器や、第１圧縮機（11）にガス又は液インジェクション機能を付加するためのレシーバ等が考えられる。

　また、メイン側の底フレーム（51）には、第１底フレーム（52）と第２底フレーム（53）とに跨がって、第１熱源側熱交換器（13）が設けられている。第１熱源側熱交換器（13）は、メイン側の底フレーム（51）の外周縁に沿って延びて、ケーシング（40）の背面及び右側面に面する平面視略Ｕ字形状の熱交換器であり、ケーシング（40）の背面及び右側面を実質的に形成している。

　サブ側の底フレーム（55）は、メイン側の底フレーム（51）の左側に配置されている。サブ側の底フレーム（55）は、ケーシング（40）の前後方向に延びる山部（56）及び谷部（57）が形成された波板状の部材である。

　サブ側の底フレーム（55）には、第２圧縮機（21）、第２油分離器（22）、第２熱源側熱交換器（23）、インバータ基板等を搭載した電装品（46）が設けられている。第２熱源側熱交換器（23）は、サブ側の底フレーム（55）の外周縁に沿って延びて、ケーシング（40）の背面及び左側面に面する平面視略Ｕ字形状の熱交換器であり、ケーシング（40）の背面及び左側面を実質的に形成している。

　また、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）における、ガス配管（27）や液配管（29）との接続部は、ケーシング（40）の中央位置にまとめて配置されている。これにより、配管の取り回しが容易になっている。

　また、第１圧縮機（11）、第２圧縮機（21）、及び電装品（46）は、ケーシング（40）の前面に配置されている。これにより、第１圧縮機（11）、第２圧縮機（21）、及び電装品（46）のメンテナンスを容易に行うことができる。

　また、第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）は、メイン側の底フレーム（51）及びサブ側の底フレーム（55）に対し、据付脚（41）の一方側（本実施形態では、前面パネル（81）側）に偏って配置されている。これにより、振動低減を図っている。

　以上のように、本実施形態に係る熱源ユニット（2）によれば、熱源ユニット（2）の運転容量を大きくするために、第１圧縮機（11）に加えて第２圧縮機（21）を増設する際の作業工数を低減することができる。つまり、第１圧縮機（11）のレイアウトを変更することなく、第２圧縮機（21）を増設することができる。

　また、第１圧縮機（11）や第１熱源側熱交換器（13）を含めたメイン側の底フレーム（51）と、第２圧縮機（21）や第２熱源側熱交換器（23）を含めたサブ側の底フレーム（55）とで、事前に振動解析を別々に行っておけば、第２圧縮機（21）をケーシング（40）内に増設した後で、装置全体としての振動解析をやり直す必要が無く、第２圧縮機（21）の振動の影響を考慮しなくてもよいため、作業性が向上する。

　また、メイン側の底フレーム（51）を、第１圧縮機（11）が設けられる第１底フレーム（52）と、冷媒回路構成部品（47）が設けられる第２底フレーム（53）とに分割することで、能力や機能に応じて冷媒回路構成部品（47）を変更又は追加する際に、第２底フレーム（53）側の冷媒回路構成部品（47）の配置やケーシング（40）のサイズだけを変更すればよいため、作業性が向上する。

　また、メイン側の底フレーム（51）に第１熱源側熱交換器（13）を、サブ側の底フレーム（55）に第２熱源側熱交換器（23）をそれぞれ設けることで、第１圧縮機（11）や第１熱源側熱交換器（13）に接続される配管や、第２圧縮機（21）や第２熱源側熱交換器（23）に接続される配管の配索作業を事前に行うことができ、第２圧縮機（21）の増設後に、配置や形状を変更しないで済む。

　また、メイン側の底フレーム（51）（第１底フレーム（52）及び第２底フレーム（53））と、サブ側の底フレーム（55）とを波板状の部材にしているため、強度の高い底フレーム（50）を得ることができる。

　ここで、第１圧縮機（11）を搭載する第１底フレーム（52）と、第２圧縮機（21）を搭載するサブ側の底フレーム（55）とは、振動対策として、板厚を大きくすることが好ましく、略同じ厚みに設定されている。一方、第１圧縮機（11）が搭載されない第２底フレーム（53）は、第１底フレーム（52）よりも板厚を小さくして、装置全体として軽量化を図るのが好ましい。

　以上説明したように、本発明は、圧縮機を増設する際の作業工数を低減することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

　 2　　熱源ユニット
　11　　第１圧縮機
　13　　第１熱源側熱交換器
　21　　第２圧縮機
　23　　第２熱源側熱交換器
　40　　ケーシング
　47　　冷媒回路構成部品
　50　　底フレーム
　51　　メイン側の底フレーム
　52　　第１底フレーム
　53　　第２底フレーム
　55　　サブ側の底フレーム

Claims

　ケーシング（40）内に第１圧縮機（11）及び第２圧縮機（21）が設けられる熱源ユニットであって、
　前記ケーシング（40）の底面を形成する底フレーム（50）は、前記第１圧縮機（11）が設けられるメイン側の底フレーム（51）と、前記第２圧縮機（21）が設けられるサブ側の底フレーム（55）とに分割されていることを特徴とする熱源ユニット。
　請求項１において、
　前記メイン側の底フレーム（51）は、前記第１圧縮機（11）が設けられる第１底フレーム（52）と、能力又は機能に応じて変更又は追加される冷媒回路構成部品（47）が設けられる第２底フレーム（53）とに分割されていることを特徴とする熱源ユニット。
　請求項１又は２において、
　前記メイン側の底フレーム（51）及び前記サブ側の底フレーム（55）には、第１熱源側熱交換器（13）及び第２熱源側熱交換器（23）が設けられていることを特徴とする熱源ユニット。