WO2021044548A1 - 圧縮機ユニット及び冷凍装置 - Google Patents
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Definitions
- Compressor unit and refrigeration equipment using the compressor unit using the compressor unit.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2018-511771 discloses an air conditioner including a compressor unit, a heat source heat exchanger unit, and a utilization unit.
- the compressor unit has a compressor.
- the compressor is the source of vibration. If the piping or the like is damaged due to vibration or the like, the refrigerant leaks from the refrigerant circuit. Therefore, it is required to suppress the leakage of the refrigerant in the compressor unit.
- the first connection port is connected to the heat source heat exchanger via the first connecting pipe.
- the second connection port is connected to the utilization heat exchanger via the second connecting pipe.
- the first shutoff valve shuts off the movement of the refrigerant between the first connection port and the heat source heat exchanger.
- the second shutoff valve shuts off the movement of the refrigerant between the second connection port and the utilization heat exchanger.
- the connecting pipe extending from the compressor unit can be shut off by the shutoff valve. Therefore, when the refrigerant leaks inside the compressor unit, it is possible to prevent the leaking refrigerant from reaching the outside of the compressor unit.
- the compressor unit of the second aspect includes a first case, a compressor, a fluid-refrigerant heat exchanger, a connection port, and a shutoff valve.
- the compressor is housed in the first case.
- the fluid-refrigerant heat exchanger is housed in the first case and exchanges heat between the fluid and the refrigerant.
- the compressor forms a refrigerant cycle together with the fluid-refrigerant heat exchanger and the utilization heat exchanger.
- the refrigerant cycle uses a fluid-refrigerant heat exchanger as a heat source and circulates the refrigerant.
- the utilization heat exchanger is housed in a second case that is separated from the first case.
- the compressor unit is located inside the building.
- the connection port is connected to the utilization heat exchanger via a connecting pipe.
- the shutoff valve shuts off the movement of refrigerant between the connection port and the utilization heat exchanger.
- the connecting pipe extending from the compressor unit can be shut off by the shutoff valve. Therefore, when the refrigerant leaks inside the compressor unit, it is possible to prevent the leaking refrigerant from reaching the outside of the compressor unit.
- the compressor unit of the third viewpoint is a compressor unit of the first viewpoint or the second viewpoint, and further includes a leakage detection sensor.
- the leak detection sensor is housed in the first case and detects the leakage of the refrigerant.
- the leak detection sensor detects the leakage of the refrigerant. Therefore, the shutoff valve can be shut off based on the output signal of the leak detection sensor.
- the compressor unit of the fourth viewpoint is a compressor unit of the third viewpoint, and further includes a control unit.
- the control unit closes the shutoff valve when the leak detection sensor detects the leakage of the refrigerant.
- the control unit automatically closes the shutoff valve. Therefore, refrigerant leakage can be quickly suppressed.
- the compressor unit of the fifth viewpoint is the compressor unit of the fourth viewpoint, and the control unit is arranged outside the first case.
- control unit is located outside the first case. Therefore, the heat generated by the circuit board constituting the control unit can be effectively dissipated.
- the compressor unit of the sixth viewpoint is the compressor unit of the fourth viewpoint, and further includes a cooling refrigerant pipe.
- the cooling refrigerant pipe is housed in the first case.
- the control unit is arranged inside the first case and is cooled by the cooling refrigerant pipe.
- control unit is cooled by the cooling refrigerant piping. Therefore, the heat generated by the circuit board constituting the control unit can be effectively dissipated by using the cooling refrigerant pipe.
- the compressor unit of the seventh viewpoint is the compressor unit of the fourth viewpoint, and further includes electrical components, a heat sink, and a fan.
- the electrical components are housed in the first case.
- the heat sink is housed in the first case and cools the electrical components.
- the fan is housed in the first case and forms a circulating airflow.
- the control unit is arranged inside the first case and is cooled by the circulating air flow.
- control unit is cooled by the circulating airflow formed by the fan. Therefore, the heat generated by the electrical components can be effectively dissipated by the circulating air flow.
- the compressor 21 discharges the refrigerant R0 in a high-pressure gas state.
- the refrigerant R0 in the high-pressure gas state reaches the utilization heat exchanger 52 via the four-way switching valve 22 and the second gas side shutoff valve 28b.
- the utilization heat exchanger 52 the refrigerant R0 condenses and becomes a high-pressure liquid state.
- the refrigerant R0 provides the user with heat.
- the refrigerant R0 in the high-pressure liquid state reaches the utilization unit expansion valve 51.
- the refrigerant R0 is depressurized and becomes a low-pressure gas-liquid two-phase state.
- the compressor unit 20 and the heat source heat exchanger unit 10 are configured as separate units. Therefore, the refrigerating device 100 has a first connecting pipe 30 (first liquid connecting pipe 31, first gas connecting pipe 32) that connects the compressor unit 20 and the heat source heat exchanger unit 10.
- the refrigerating apparatus 100 having the long first connecting pipe 30 uses a larger amount of refrigerant as compared with the refrigerating apparatus in which the compressor 21 and the heat source heat exchanger 11 are housed in the same unit. Even in this case, the diffusion of the refrigerant leakage can be suppressed by providing the shutoff valve 67.
- FIG. 6 is a circuit diagram of the refrigerating apparatus 100 according to the second embodiment. Unlike the first embodiment, the refrigerating device 100 has a cascade heat exchanger 24 and constitutes two refrigerant cycles as a whole.
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Abstract
Description
(1)全体構成
図1は第1実施形態に係る冷凍装置100の回路図である。冷凍装置100は、典型的には空気調和機であるが、これに限られない。冷凍装置100は、冷蔵庫、冷凍庫、給湯器などであってもよい。冷凍装置100は、熱源熱交換器ユニット10、圧縮機ユニット20、第1連絡配管30、利用ユニット501、502、第2連絡配管40、を備える。冷凍装置100は、冷媒R0を扱う。冷媒R0は、例えばR32又は二酸化炭素であってよい。
(2-1)熱源熱交換器ユニット10
熱源熱交換器ユニット10は、建物Bの外側に配置される。熱源熱交換器ユニット10は、ケース10a、熱源熱交換器11、熱源ファン12、熱源熱交換器ユニット膨張弁13、熱源熱交換器ユニット制御部19、を有する。
ケース10aは、熱源熱交換器ユニット10の構成部品を収容する。ケース10aは、例えば金属製である。
熱源熱交換器11は、熱源として機能する。熱源熱交換器11は、建物Bの外側の空気と冷媒R0との間で熱交換を行う。冷熱利用運転の場合、熱源熱交換器11は、冷媒R0の放熱器(又は凝縮器)として機能する。温熱利用運転の場合、熱源熱交換器11は、冷媒R0の吸熱器(又は蒸発器)として機能する。
熱源ファン12は、空気流を発生させることによって、熱源熱交換器11の熱交換を促進する。
熱源熱交換器ユニット膨張弁13は、冷媒R0を減圧させる。熱源熱交換器ユニット膨張弁13は、開度を調節することができる弁である。
熱源熱交換器ユニット制御部19は、マイクロコンピュータ及びメモリを有する。熱源熱交換器ユニット制御部19は、熱源ファン12、熱源熱交換器ユニット膨張弁13などを制御する。メモリは、これらの部品を制御するためのソフトウェアを記憶する。
圧縮機ユニット20は、図2に示す外観を有する。図1に示すように、圧縮機ユニット20は、建物Bの内側に配置される。圧縮機ユニット20は、ケース20a、圧縮機21、四路切換弁22、接続口60、漏洩検知センサ61、圧縮機ユニット制御部29、ファン69を有する。
ケース20aは、圧縮機ユニット20の構成部品を収容する。ケース20aは、例えば金属製である。
圧縮機21は、吸入した低圧ガス状態の冷媒R0を圧縮することによって、高圧ガス状態の冷媒R0を生み出す。圧縮機21は、圧縮機モータ21aを有する。圧縮機モータ21aは、圧縮に必要な動力を発生する。
四路切換弁22は、冷媒回路の接続を切り替える。冷熱利用運転の場合、四路切換弁22は、図1の実線で示した接続を実現する。温熱利用運転の場合、四路切換弁22は、図1の破線で示した接続を実現する。
接続口60は、連絡配管を接続するためのポートである。接続口60は、第1接続口23と第2接続口28を含む。
漏洩検知センサ61は、冷媒R0の漏洩を検知する。漏洩検知センサ61は、冷媒R0の存在を検知する冷媒検知センサ61aである。
圧縮機ユニット制御部29は、回路基板と、当該回路基板に実装された、マイクロコンピュータ、メモリ、電装部品74、ヒートシンク75を有する。電装部品74は発熱する。ヒートシンク75は、電装部品74が発する熱を効果的に空気中に放出する。
ファン69は、循環気流を形成する。循環気流が回路基板に当たることによって、圧縮機ユニット制御部29を構成する、マイクロコンピュータ、メモリ、電装部品74、ヒートシンク75が冷却される。
第1連絡配管30は、熱源熱交換器ユニット10と圧縮機ユニット20とを接続する。第1連絡配管30は、第1液連絡配管31、第1ガス連絡配管32を有する。
第1液連絡配管31は、熱源熱交換器ユニット10と第1液側遮断弁23aとを接続する。第1液連絡配管31は、主に高圧液状態又は低圧気液二相状態の冷媒R0を案内する。
第1ガス連絡配管32は、熱源熱交換器ユニット10と第1ガス側遮断弁23bとを接続する。第1ガス連絡配管32は、主に高圧ガス状態又は低圧ガス状態の冷媒R0を案内する。
利用ユニット501、502は、図3に示す外観を有する。図1に示すように、利用ユニット501、502は、建物Bの内側に配置される。利用ユニット501と利用ユニット502の構成は同じであるので、以下では利用ユニット501についてのみ説明し、利用ユニット502についての説明を省略する。利用ユニット501は、ケース50a、利用ユニット膨張弁51、利用熱交換器52、利用ファン53、利用ユニット制御部59を有する。
ケース50aは、利用ユニット501の構成部品を収容する。
利用ユニット膨張弁51は、冷媒R0を減圧させる。利用ユニット膨張弁51は、冷媒R0の流量を制限する。利用ユニット膨張弁51は、開度を調節することができる弁である。
利用熱交換器52は、冷熱又は温熱をユーザに提供する。利用熱交換器52は、建物Bの内側の空気と冷媒R0との間で熱交換を行う。冷熱利用運転の場合、利用熱交換器52は、冷媒R0の吸熱器(又は蒸発器)として機能する。温熱利用運転の場合、利用熱交換器52は、冷媒R0の放熱器(又は凝縮器)として機能する。
利用ファン53は、空気流を発生させることによって、利用熱交換器52の熱交換を促進する。
利用ユニット制御部59は、マイクロコンピュータ及びメモリを有する。利用ユニット制御部59は、利用ユニット膨張弁51、利用ファン53などを制御する。メモリは、これらの部品を制御するためのソフトウェアを記憶する。
第2連絡配管40は、圧縮機ユニット20と利用ユニット501、502とを接続する。第2連絡配管40は、第2液連絡配管41、第2ガス連絡配管42を有する。
第2液連絡配管41は、第2液側遮断弁28aと利用ユニット501、502とを接続する。第2液連絡配管41は、主に高圧液状態又は低圧気液二相状態の冷媒R0を案内する。
第2ガス連絡配管42は、第2ガス側遮断弁28bと利用ユニット501、502とを接続する。第2ガス連絡配管42は、主に高圧ガス状態又は低圧ガス状態の冷媒R0を案内する。
冷凍装置100は、全体として1つの冷媒サイクルC0を構成する。冷媒サイクルC0は、冷媒R0を循環させる。冷媒サイクルC0は、熱源熱交換器11を熱源とする。冷媒サイクルC0に属する構成部品は、圧縮機21、四路切換弁22、第1ガス側遮断弁23b、熱源熱交換器11、熱源熱交換器ユニット膨張弁13、第1液側遮断弁23a、第2液側遮断弁28a、利用ユニット膨張弁51、利用熱交換器52、第2ガス側遮断弁28b、などである。
以下において、冷媒R0は熱交換時に相転移を伴う反応(凝縮、蒸発)をするものとして説明する。しかし、冷媒R0の状態はこれに限られず、相転移を伴わない反応をしてもよい。
圧縮機21は、高圧ガス状態の冷媒R0を吐出する。高圧ガス状態の冷媒R0は、四路切換弁22、第1ガス側遮断弁23bを経由して、熱源熱交換器11に到達する。熱源熱交換器11において、冷媒R0は凝縮し、高圧液状態になる。高圧液状態の冷媒R0は、熱源熱交換器ユニット膨張弁13に到達する。熱源熱交換器ユニット膨張弁13において、冷媒R0は減圧され、低圧気液二相状態になる。低圧気液二相状態の冷媒R0は、第1液側遮断弁23a、第2液側遮断弁28aを経由して、利用ユニット膨張弁51に到達する。利用ユニット膨張弁51において、冷媒R0はさらに減圧される。冷媒R0は、利用熱交換器52に到達する。利用熱交換器52において、冷媒R0は蒸発し、低圧ガス状態になる。この過程で、冷媒R0はユーザに冷熱を提供する。低圧ガス状態の冷媒R0は、第2ガス側遮断弁28b、四路切換弁22を経由して、圧縮機21に到達する。圧縮機21は、低圧ガス状態の冷媒R0を吸入する。
圧縮機21は、高圧ガス状態の冷媒R0を吐出する。高圧ガス状態の冷媒R0は、四路切換弁22、第2ガス側遮断弁28bを経由して、利用熱交換器52に到達する。利用熱交換器52において、冷媒R0は凝縮し、高圧液状態になる。この過程で、冷媒R0はユーザに温熱を提供する。高圧液状態の冷媒R0は、利用ユニット膨張弁51に到達する。利用ユニット膨張弁51において、冷媒R0は減圧され、低圧気液二相状態になる。低圧気液二相状態の冷媒R0は、第2液側遮断弁28a、第1液側遮断弁23aを経由して、熱源熱交換器ユニット膨張弁13に到達する。熱源熱交換器ユニット膨張弁13において、冷媒R0はさらに減圧される。冷媒R0は、熱源熱交換器11に到達する。熱源熱交換器11において、冷媒R0は蒸発し、低圧ガス状態になる。低圧ガス状態の冷媒R0は、第1ガス側遮断弁23b、四路切換弁22を経由して、圧縮機21に到達する。圧縮機21は、低圧ガス状態の冷媒R0を吸入する。
圧縮機ユニット20の内部において冷媒漏洩が発生する場合、冷媒検知センサ61aが冷媒R0を検知する。冷媒検知センサ61aの出力信号は、圧縮機ユニット20のマイクロコンピュータに受信される。マイクロコンピュータは、遮断のためのコマンド(又は制御信号)を遮断弁67に送信する。コマンドを受信した遮断弁67は、冷媒流路を閉鎖する。
(5-1)
圧縮機ユニット20から延びる第1連絡配管30及び第2連絡配管40は、遮断弁67によって遮断できる。したがって、圧縮機ユニット20の内部で冷媒R0の漏洩が発生する場合に、漏洩する冷媒R0が圧縮機ユニット20の外部に到達することを抑制できる。
漏洩検知センサ61が冷媒R0の漏洩を検知する。したがって、漏洩検知センサ61の出力信号に基づいて、遮断弁67を遮断できる。
冷媒R0の漏洩が検知される場合、圧縮機ユニット制御部29が自動的に遮断弁67を閉鎖する。したがって、冷媒漏洩を迅速に抑制できる。また、冷媒R0を第1連絡配管30又は熱源熱交換器ユニット11に閉じ込めることができるので、冷媒漏洩の拡散を抑制できる。
圧縮機ユニット制御部29はファン69が形成する循環気流によって冷却される。したがって、電装部品74が発する熱を、循環気流によって効果的に逃がすことができる。
(6-1)変形例1A
図4は、第1実施形態の変形例1Aに係る冷凍装置100である。この冷凍装置100は、上述の実施形態と異なり、圧縮機ユニット制御部29がケース20aの外部に配置される。
上述の実施形態では、熱源熱交換器ユニット10は、建物Bの外側に配置される。これに代えて、熱源熱交換器ユニット10は建物Bの内部に配置されるとともに、建物Bの外部と流体接続してもよい。例えば、図5に示すように、熱源熱交換器ユニット10は、建物Bに設けられたダクトに配置されてもよい。ダクトは、建物Bの外部と流体接続し、建物Bの外部と空気を授受する。
上述の実施形態では、利用ユニット501、502の数は2である。これに代えて、利用ユニットの数は2以外の数であってよい。例えば、利用ユニットの数は、1、3、4であってよい。
(1)構成
図6は第2実施形態に係る冷凍装置100の回路図である。この冷凍装置100は、第1実施形態とは異なり、カスケード熱交換器24を有し、全体として2つの冷媒サイクルを構成する。
この構成によっても、圧縮機ユニット20から延びる第1連絡配管30及び第2連絡配管40は、遮断弁67によって遮断できる。したがって、圧縮機ユニット20の内部で冷媒R0の漏洩が発生する場合に、漏洩する冷媒R0が圧縮機ユニット20の外部に到達することを抑制できる。
(3-1)変形例2A
図7は、第2実施形態の変形例2Aに係る冷凍装置100である。この冷凍装置100は、上述の実施形態と異なり、圧縮機ユニット制御部291、292がそれぞれ冷媒ジャケット651、652を介して冷却用冷媒配管641、642によって冷却される。さらに、圧縮機ユニット20のケース20aは、気密性を有する。漏洩検知センサ61は圧力センサ61bである。ケース20aには、破裂板66が設けられている。破裂板66は、所定値を越える圧力によって破壊される。
第1実施形態の各変形例を、第2実施形態に適用してもよい。
(1)構成
図8は第3実施形態に係る冷凍装置100の回路図である。この冷凍装置100は、第1実施形態とは異なり、熱源71、流体冷媒間熱交換器72、ポンプ73を有する。熱源71は建物Bの外部に配置される。流体冷媒間熱交換器72及びポンプ73は、圧縮機ユニット20に設けられる。
この構成によれば、圧縮機ユニット20から延びる第2連絡配管40は、第2液側遮断弁28a及び第2ガス側遮断弁28bによって遮断できる。したがって、圧縮機ユニット20の内部で冷媒R0の漏洩が発生する場合に、漏洩する冷媒R0が圧縮機ユニット20の外部に到達することを抑制できる。
第1実施形態又は第2実施形態の各変形例を、第3実施形態に適用してもよい。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
10a :ケース(第2ケース)
11 :熱源熱交換器
20 :圧縮機ユニット
20a :ケース(第1ケース)
21 :圧縮機
23 :第1接続口
23a :第1液側遮断弁(第1遮断弁)
23b :第1ガス側遮断弁(第1遮断弁)
28 :第2接続口
28a :第2液側遮断弁(第2遮断弁)(遮断弁)
28b :第2ガス側遮断弁(第2遮断弁)(遮断弁)
29 :圧縮機ユニット制御部(制御部)
30 :第1連絡配管
40 :第2連絡配管(連絡配管)
50a :ケース(第3ケース)
50b :ケース
52 :利用熱交換器
60 :接続口
61 :漏洩検知センサ
61a :冷媒検知センサ
61b :圧力センサ
64 :冷却用冷媒配管
66 :破裂板
67 :遮断弁
69 :ファン
72 :流体冷媒間熱交換器
74 :電装部品
75 :ヒートシンク
100 :冷凍装置
501 :利用ユニット
502 :利用ユニット
B :建物
C0 :冷媒サイクル
C1 :第1冷媒サイクル(冷媒サイクル)
C2 :第2冷媒サイクル(冷媒サイクル)
F :流体
R0 :冷媒
R1 :第1冷媒(冷媒)
R2 :第2冷媒(冷媒)
Claims (13)
- 第1ケース(20a)と、
前記第1ケースに収容される圧縮機(21)と、
第1接続口(23)及び第2接続口(28)を含む接続口(60)と、
第1遮断弁(23a、23b)及び第2遮断弁(28a、28b)を含む遮断弁(67)と、
を備える圧縮機ユニット(20)であって、
前記圧縮機は、熱源熱交換器(11)、及び利用熱交換器(52)と共に、前記熱源熱交換器を熱源とし、かつ冷媒(R0、R1、R2)を循環させる冷媒サイクル(C0、C1、C2)を形成し、
前記熱源熱交換器は、前記第1ケースから分離する第2ケース(10a)に収容され、
前記利用熱交換器は、前記第1ケースから分離する第3ケース(50a)に収容され、
前記圧縮機ユニットは、建物(B)の内部に配置され、
前記第1接続口は、第1連絡配管(30)を介して前記熱源熱交換器と接続され、
前記第2接続口は、第2連絡配管(40)を介して前記利用熱交換器と接続され、
第1遮断弁は、前記第1接続口と前記熱源熱交換器の間の前記冷媒の移動を遮断し、
第2遮断弁は、前記第2接続口と前記利用熱交換器の間の前記冷媒の移動を遮断する、
圧縮機ユニット(20)。 - 第1ケース(20a)と、
前記第1ケースに収容される圧縮機(21)と、
前記第1ケースに収容され、流体(F)と冷媒(R0)との間で熱交換を行う流体冷媒間熱交換器(72)と、
接続口(28)と、
遮断弁(28a、28b)と、
を備える圧縮機ユニット(20)であって、
前記圧縮機は、前記流体冷媒間熱交換器、及び利用熱交換器(52)と共に、前記流体冷媒間熱交換器を熱源とし、かつ前記冷媒を循環させる冷媒サイクル(C0)を形成し、
前記利用熱交換器は、前記第1ケースから分離する第2ケース(50a)に収容され、
前記圧縮機ユニットは、建物(B)の内部に配置され、
前記接続口は、連絡配管(40)を介して前記利用熱交換器と接続され、
前記遮断弁は、前記接続口と前記利用熱交換器の間の前記冷媒の移動を遮断する、
圧縮機ユニット(20)。 - 前記第1ケースに収容され、前記冷媒の漏洩を検知する漏洩検知センサ(61)、
をさらに備える、
請求項1又は請求項2に記載の圧縮機ユニット。 - 前記漏洩検知センサが前記冷媒の漏洩を検知する場合、前記遮断弁を閉鎖する制御部(29)、
をさらに備える、
請求項3に記載の圧縮機ユニット。 - 前記制御部は、前記第1ケースの外部に配置される、
請求項4に記載の圧縮機ユニット。 - 前記第1ケースに収容される冷却用冷媒配管(64)、
をさらに備え、
前記制御部は前記第1ケースの内部に配置されるとともに、前記冷却用冷媒配管によって冷却される、
請求項4に記載の圧縮機ユニット。 - 前記第1ケースに収容される電装部品(74)と、
前記第1ケースに収容され、前記電装部品を冷却するヒートシンク(75)と、
前記第1ケースに収容され、循環気流を形成するファン(69)と、
をさらに備え、
前記制御部は前記第1ケースの内部に配置されるとともに、前記循環気流によって冷却される、
請求項4に記載の圧縮機ユニット。 - 前記漏洩検知センサは、前記冷媒の存在を検知する冷媒検知センサ(61a)である、
請求項3から7のいずれか1項に記載の圧縮機ユニット。 - 前記第1ケースは気密性を有する、
請求項3から7のいずれか1項に記載の圧縮機ユニット。 - 前記漏洩検知センサは、前記第1ケースの内部の圧力を検知する圧力センサ(61b)である、
請求項9に記載の圧縮機ユニット。 - 前記第1ケースは、所定値を越える圧力によって破壊される破裂板(66)を有する、
請求項9又は請求項10に記載の圧縮機ユニット。 - 前記冷媒は、R32又は二酸化炭素である、
請求項1から11のいずれか1項に記載の圧縮機ユニット。 - 請求項1に記載の圧縮機ユニットと、
第2ケース及び前記熱源熱交換器を有する熱源熱交換器ユニット(10)と、
第3ケース及び前記利用熱交換器を有する利用ユニット(501、502)と、
を備え、
前記熱源熱交換器ユニットは前記建物の内部に配置されるとともに、前記建物の外部と流体接続する、
冷凍装置(100)。
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