(57)【要約】 【課題】複数の水熱交換器を具備しながらも、これらを接続する接続水配管の短尺化と接続水配管の配置の省スペース化とを図ることができる冷凍空調装置を提供する。【解決手段】冷凍空調装置１００は、熱交換ユニット１９と機械室ユニット２０とから構成され、機械室ユニット２０には、第一水熱交換器１１が第二水熱交換器１２に上に縦設置されている。第一水熱交換器１１の背面で下面寄りに冷水の出口部が、第二水熱交換器１２の背面で上面寄りに冷水の入口部が、それぞれ設けられ、両者が接続配管によって連通している。第一水熱交換器１１の正面で上面寄りに冷水の入口部が、第二水熱交換器１２の正面で下面寄りに冷水の出口部が、それぞれ設けられ、かかる正面に近接してパネル面が配置されている。【選択図】図２
2008267721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを構成し、通過する冷媒と通過する熱媒体に冷熱を受け渡す第一水熱交換器と第二水熱交換器とを有し、
前記第一水熱交換器を上に、前記第二水熱交換器を下にして、前記第一水熱交換器と前記第二水熱交換器とが上下方向に縦設置されていることを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
冷凍サイクルを構成し、通過する冷媒と通過する熱媒体に冷熱を受け渡す第一水熱交換器と第二水熱交換器と第三水熱交換器とを有し、
前記第一水熱交換器を上に、前記第三水熱交換器を中間に、前記第二水熱交換器を下にして、前記第一水熱交換器と前記第三水熱交換器と前記第二水熱交換器とが上下方向に縦設置されていることを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項３】
前記第一水熱交換器の正面で上面寄りに熱媒体が流入出するための第一正面側熱媒体出入口が設けられ、前記第一水熱交換器の背面で下面寄りに熱媒体が流入出するための第一背面側熱媒体出入口が設けられ、
前記第二水熱交換器の背面で上面寄りに熱媒体が流入出するための第二背面側熱媒体出入口が設けられ、前記第二水熱交換器の正面で下面寄りに熱媒体が流入出するための第二正面側熱媒体出入口が設けられ、
前記第一背面側熱媒体出入口と前記第二背面側熱媒体出入口とが接続配管によって連通していることを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記第一水熱交換器の正面で上面寄りに熱媒体が流入出するための第一正面側熱媒体出入口が設けられ、前記第一水熱交換器の背面で下面寄りに熱媒体が流入出するための第一背面側熱媒体出入口が設けられ、
前記第三水熱交換器の背面で上面寄りに熱媒体が流入出するための第三背面側上部熱媒体出入口が設けられ、前記第三水熱交換器の背面で下面寄りに熱媒体が流入出するための第三背面側下部熱媒体出入口が設けられ、
前記第二水熱交換器の背面で上面寄りに熱媒体が流入出するための第二背面側熱媒体出入口が設けられ、前記第二水熱交換器の正面で下面寄りに熱媒体が流入出するための第二正面側熱媒体出入口が設けられ、
前記第一背面側熱媒体出入口と前記第三背面側上部熱媒体出入口とが、および前記第三背面側下部熱媒体出入口と前記第二背面側熱媒体出入口とが、それぞれ接続配管によって連通していることを特徴とする請求項２記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記接続配管が、鉛直面に略平行に配置され、側面視において円弧状またはＵ字状であることを特徴とする請求項３または４記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記第一正面側熱媒体出入口を形成する配管に第一フランジが設けられ、
前記第二正面側熱媒体出入口を形成する配管に第二フランジが設けられ、
前記第一フランジと前記第一水熱交換器の正面との間、および前記第二フランジと前記第二水熱交換器の正面との間に、パネル面が配置されることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷凍空調装置、特に、複数の水熱交換器を具備する冷凍空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍空調装置（「チラー」、「冷凍装置」に同じ）は、冷凍サイクルの効率向上を目的として、冷凍サイクルを構成する蒸発器・凝縮器を大きくする方法が用いられている。また、水熱交換器にプレート式熱交換器を採用して、冷凍空調装置の省スペース化を図られている。
さらに、水熱交換器を２台配置して、蒸発器の伝熱面積拡大を図る冷凍装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３７６８８号公報（第６頁、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示された冷凍装置は、最上段のプレート式熱交換器および後段のプレート式熱交換器を筐体の下部に水平方向に並べて配置するものであって、プレート式熱交換器は、冷熱を有する冷媒が、函体の下面寄りから流入して函体の上面寄りから流出し、一方、負荷側の熱媒体（例えば、水）が函体の上面寄りから流入して函体の下面寄りから流出し、この間に、冷熱の受け渡しが実行され、負荷側の熱媒体は冷却されるものである。
同様に、温熱を有する冷媒は、函体の上面寄りから流入して函体の下面寄りから流出し、一方、負荷側の熱媒体（例えば、水）が函体の下面寄りから流入して函体の上面寄りから流出し、この間に、温熱の受け渡しが実行され、負荷側の熱媒体は加熱されるものである。
【０００４】
したがって、プレート式熱交換器を左右に並べたのでは、一方のプレート式熱交換器の上面寄りに設けられた水出口（または水入口）と、他方のプレート式熱交換器の下面寄りに設けられた水入口（または水出口）とを連通する必要があった。
すなわち、かかる連通のための接続配管は「たすき掛け」に配置する必要があり（図７参照）、接続配管の配管長が長くなるという問題があった。
【０００５】
また、水入口および水出口をそれぞれ形成する入口水配管および出口水配管には、現地において、負荷側配管を接続する必要があるため、前記接続配管を配置するスペースを装置内に設けようとすると、入口水配管および出口水配管の長さを長くする必要が生じ、装置サイズが大きくなり、装置重量が重くなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の水熱交換器を具備しながらも、これらを接続する接続配管の短尺化と接続配管の配置の省スペース化とを図ることができる冷凍空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる冷凍空調装置は、冷凍サイクルを構成し、通過する冷媒と通過する熱媒体に冷熱を受け渡す第一水熱交換器と第二水熱交換器とを有し、
前記第一水熱交換器を上に、前記第二水熱交換器を下にして、前記第一水熱交換器と前記第二水熱交換器とが上下方向に縦設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、第一水熱交換器と第二水熱交換器とを上下に縦設置することにより、接続配管の長さを短くし、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［実施の形態１］
（冷凍空調装置）
図１はこの発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置を模式的に示す斜視図である。
図１の（ａ）において、冷凍空調装置（以下、「冷凍装置」と称す）１００は、プロペラファン１８などが配置された熱交換ユニット１９と、第一水熱交換器１１および第二水熱交換器１２（以下、まとめて「水熱交換器」と称する場合がある）などが配置された機械室ユニット２０と、から構成されている。このとき、第一水熱交換器１１は第二水熱交換器１２の上方に重なるように配置され、圧縮機３２が第一水熱交換器１１の上方に配置されている。
図１の（ｂ）において、冷凍空調装置２００は、プロペラファン１８などが配置された熱交換ユニット１９と、第一水熱交換器１１および第二水熱交換器１２などが配置された機械室ユニット２０と、から構成されている。このとき、第一水熱交換器１１は第二水熱交換器１２の上方に重なるように配置され、圧縮機３２が第二水熱交換器１２と並んで配置されている。
したがって、水熱交換器を縦配置しているから、横配置する場合に比較して、配置に要する投影面積が半減する。同様に、ドレン受け２３の面積も半減する。なお、冷凍空調装置１００と冷凍空調装置２００とにおいて共通する内容については、以下、代表して冷凍空調装置１００について説明する。
【００１０】
（水熱交換器）
図１の（ａ）および（ｂ）において、負荷側装置（図示しない）に冷熱を供給する場合、冷熱を有する水（以下、「冷水」と称す）は、第二水熱交換器１２から送り出され、負荷側装置に冷熱を受け渡した冷水は第一水熱交換器１１に戻ってくる。
このとき、送り出し配管（図示しない）は第二水熱交換器１２に設けられた出口フランジ１７に接続され、戻り水配管（図示しない）は第一水熱交換器１１に設けられた入口フランジ１６に接続される。
【００１１】
（水回路）
図２および図３は、図１に示す冷凍装置の水回路を模式的に説明するものであって、図２の（ａ）は平面図、図２の（ｂ）は側面図、図３の（ａ）は正面図、図３の（ｂ）は背面図である。
図２および図３において、水回路は、第一水熱交換器１１と、第二水熱交換器１２と、両者を連結する水熱交換器接続水配管（以下、「接続配管」と称す）１５と、図示しない戻り水配管が接続される入口フランジ１６と、図示しない送り出し水配管が接続される出口フランジ１７と、から構成される。
【００１２】
すなわち、熱媒体である水（以下、「冷水」と称す）は、出口フランジ１７に接続される送り出し水配管（図示しない）に流出し（図中、矢印Ａ３にて示す）、これを経由して負荷側装置（図示しない）に供給され、さらに、戻り水配管（図示しない）を経由して、これが接続される入口フランジ１６から第一水熱交換器１１に流入する（図中、矢印Ａ１にて示す）。そして、第一水熱交換器１１において冷熱を受け取った後、接続配管１５を通過して（図中、矢印Ａ２にて示す）、第一水熱交換器１１に戻る、循環をする。
【００１３】
このとき、第一水熱交換器１１を第二水熱交換器１２の上方に設置し、縦設置にしている。これによって、第一水熱交換器１１の下面寄りに配置された出口部と、第二水熱交換器１２の上面寄りに配置された入口部とは、最短距離となるから、接続配管１５の長さを最小にすることができる。
すなわち、接続配管１５の短尺化に伴って、配置スペースを狭くすることができるから、冷凍装置１００の小型化を図ることができると共に、装置内の水回路の圧力損失の軽減も可能になり、負荷側のポンプ動力の低減を図ることができる。また、接続配管１５の軽量化に伴って、冷凍装置１００の軽量化を図ることができる。したがって、冷凍装置１００自体のコスト低減ができると共に、冷凍装置１００および負荷側装置（図示しない）等から構成される冷凍システムのコスト低減が可能になる。
【００１４】
また、第一水熱交換器１１の水入口部（上位面寄り）を正面に、水出口部（下面寄り）を背面に、それぞれ反対面に設け、同様に、第二水熱交換器１２の水入口部（上位面寄り）を正面に、水出口部（下面寄り）を背面に、それぞれ反対面に設けている。
このため、接続配管１５が背面側に設置され、負荷側接続部である入口フランジ１６および出口フランジ１７が正面側に配置され、正面側には接続配管１５がないため、「パネル面（図中、一点鎖線にて示す）」を第一水熱交換器１１および第二水熱交換器１２の正面に近づけることが可能になっている。したがって、これによっても、機械室ユニットの省スペース化が図られ、冷凍装置１００の小型化が促進されている。
【００１５】
なお、入口フランジ１６および出口フランジ１７という名称は、冷凍装置１００が冷熱を供給する場合について説明を容易にするための便宜である。すなわち、冷凍装置１００が温熱を供給する場合には、熱媒体である水（温水）は、前述とは反対の方向に循環するから、温水は入口フランジ１６から負荷側装置に向かって送り出され、出口フランジ１７から戻ってくることになる。
【００１６】
（冷媒回路）
図２および図３において、冷凍空調装置１００には、冷凍サイクルを構成する圧縮機３２と、プロペラファン１８が対峙している空気熱交換器（図示しない）と、膨張手段（図示しない）と、第一水熱交換器１１と、第二水熱交換器１２と、冷媒回路を構成する冷媒配管（図示しない）と、冷媒の流れる方向を逆転させる四方弁（四方切替弁に同じ、図示しない）と、が設置されている。
そして、冷凍空調装置１００が冷熱を供給する場合には、冷熱を有する冷媒が、第一水熱交換器１１の下面寄りに設けられた冷媒入口２８から第一水熱交換器１１内に流入し、熱媒体である冷水に冷熱を受け渡した後、上面寄りに設けられた冷媒出口２７から流出する。また、第二水熱交換器１２においても同様である。
一方、冷凍空調装置１００が温熱を供給する場合には、温熱を有する冷媒が、前述とは反対の方向に流れるから、冷媒出口２７を経由して流入し、冷媒入口２８から流出する。
【００１７】
なお、本発明は第一水熱交換器１１と第二水熱交換器１２とは、冷媒については並列配置されたものに限定するものではなく、第一水熱交換器１１と第二水熱交換器１２とが、冷媒について直列配置されてもよい。
このとき、第二水熱交換器１２の冷媒出口２７と第一水熱交換器１１の冷媒入口２８とを連通する連通配管が設置され、冷熱を有する冷媒は、まず、下面寄りの冷媒入口２８から第二水熱交換器１２に流入した後、前記連通配管を経由して第一水熱交換器１１に流入し、上面寄りの冷媒出口２７から流出することになる。同様に、温熱を有する冷媒は前記と逆に流れることになる。
さらに、四方弁（図示しない）を撤去して、冷凍空調装置１００（冷凍空調装置２００についても同じ）を冷熱供給専用または温熱供給専用の一方に特化してもよい。
また、熱媒体として「水」を用いるものを示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、気体やスラリー等であってもよい。
【００１８】
［実施の形態２］
図４はこの発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置における水熱交換器を模式的に示すものであって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図４において、第一水熱交換器１１と第二水熱交換器１２との間に、載置部材２４が配置され、第一水熱交換器１１は載置部材２４を介して第二水熱交換器１２に設置されている。また、第二水熱交換器１２の正面および背面には支持部材３０が設置されている。
そして、支持部材３０の上部は第一水熱交換器１１に到達し、第一水熱交換器１１の正面および背面が支持部材３０に設置されている。
したがって、縦設置された第一水熱交換器１１は、第二水熱交換器１２および支持部材３０によって堅固に支持されることになる。
【００１９】
［実施の形態３］
図５および図６はこの発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置を模式的に説明するものであって、図５は斜視図、図６の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図５および図６において、冷凍空調装置３００には、第一水熱交換器１１と第二水熱交換器１２との間に、第三水熱交換器２１が追加され、それぞれ上下に縦設置されている（以下、まとめて「水熱交換器」と称する場合がある）。すなわち、実施の形態１に示す冷凍空調装置１００（または冷凍空調装置２００）に、第三水熱交換器２１を追加したものに相当している。
このとき、三台の水熱交換器は縦配置されているから、横配置する場合に比較して、配置に要する投影面積が略１／３に減少している。同様に、ドレン受けの面積も大幅に小さくなる。
【００２０】
また、第三水熱交換器２１の背面には、上面寄りに冷水が流入する入口部が、下面寄りに冷水が流出する出口部が、それぞれ設けられている。
そして、第一水熱交換器１１の出口部と第三水熱交換器２１の入口部とが接続配管１５によって連通し、第三水熱交換器２１の出口部と第二水熱交換器１２１の入口部とが接続配管２２によって連通している。
したがって、実施の形態１に示す冷凍空調装置１００（または冷凍空調装置２００）と同様に、接続配管２２の軽量化に伴って、冷凍装置３００の軽量化を図ることができ、冷凍装置３００自体のコスト低減ができると共に、冷凍装置３００および負荷側装置（図示しない）等から構成される冷凍システムのコスト低減が可能になる。
さらに、接続配管１５および接続配管２２がいずれも背面に設置されているから、「パネル面（図中、一点鎖線にて示す）」を熱交換器の正面に近づけることが可能になり、機械室ユニットの省スペース化が図られ、冷凍装置３００の小型化が促進されている。
【００２１】
［従来の形態］
図７は、参考として従来の冷凍空調装置を模式的に示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付している。
図７において、冷凍空調装置９００は、第一水熱交換器１１と第二水熱交換器１２とは並列に横設置され、第一水熱交換器１１の水入口部（上位面寄り）および水出口部（下面寄り）はいずれも正面に配置され、第二水熱交換器１２の水入口部（上位面寄り）および水出口部（下面寄り）も同様に正面に配置されている。
このため、接続配管１５は「たすき掛け」に正面に設置されるから、接続配管１５は実施の形態１、２に比較して長くなると共に、接続配管１５を覆うパネル面は、この設置スペース分だけ正面側に突出して配置されている。
すなわち、前述のように、長い接続配管１５と、水熱交換器が横配置されることによる広いスペースと、パネル面が正面側に突出して配置されることによる広いスペースと、によって冷凍空調装置９００は大型になり、製造コストが高くなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上より、本発明の冷凍空調装置は、装置の小型化と製造コストの低減が可能になるから、各種冷凍空調装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示す冷凍装置の水回路を模式的に説明する平面図、側面図。
【図３】図１に示す冷凍装置の水回路を模式的に説明する正面図、背面図。
【図４】この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置における水熱交換器を模式的に示す正面図、側面図、背面図。
【図５】この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置を模式的に説明する斜視図。
【図６】図５に示す冷凍空調装置における水熱交換器を模式的に説明する正面図、側面図、背面図。
【図７】従来の冷凍空調装置を模式的に示す平面図、正面図、側面図。
【符号の説明】
【００２４】
１１：第一水熱交換器、１２：第二水熱交換器、１５：接続配管、１６：入口フランジ、１７：出口フランジ、１８：プロペラファン、１９：熱交換ユニット、２０：機械室ユニット、２１：第三水熱交換器、２２：接続配管、２３：ドレン受け、２４：載置部材、２７：冷媒出口、２８：冷媒入口、３０：支持部材、３２：圧縮機、１００：冷凍装置（冷凍空調装置）、２００：冷凍装置（冷凍空調装置）、３００：冷凍装置（冷凍空調装置）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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