特開2020-159585(P2020-159585A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-159585(P2020-159585A)
(43)【公開日】2020年10月1日
(54)【発明の名称】チラーユニット
(51)【国際特許分類】
   F25B 13/00 20060101AFI20200904BHJP
   F25B 1/00 20060101ALI20200904BHJP
【FI】
   F25B13/00 U
   F25B1/00 399Y
   F25B1/00 397C
   F25B1/00 381H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2019-56821(P2019-56821)
(22)【出願日】2019年3月25日
(71)【出願人】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】寺岡 正広
【テーマコード(参考)】
3L092
【Fターム(参考)】
3L092AA02
3L092AA14
3L092BA06
3L092BA26
3L092EA02
3L092FA13
3L092FA17
3L092FA22
(57)【要約】
【課題】冷凍サイクル系統における冷房運転と暖房運転の切り換えに関わらず、水熱交換器において効率良く熱交換を行うことを目的とする。
【解決手段】チラーユニットは、第1水熱交換器9Aを有する第1冷凍サイクル系統R1と、第2水熱交換器9Bを有する第2冷凍サイクル系統R2と、第3水熱交換器9Cを共有する第3,第4冷凍サイクル系統R3,R4と、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cに接続され、水が流通する水配管18とを備え、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにおいて、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、冷媒の流れ方向と水の流れ方向が向かい合う対向流となるように、水配管18が構成されている。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1水熱交換器を有し、冷媒が循環する第1冷凍サイクル系統と、
第2水熱交換器を有し、冷媒が循環する第2冷凍サイクル系統と、
第3水熱交換器を共有し、冷媒がそれぞれ循環する第3冷凍サイクル系統及び第4冷凍サイクル系統と、
前記第1水熱交換器、前記第2水熱交換器及び前記第3水熱交換器に接続され、水が流通する水配管と、
を備え、
前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器が前記水配管によって並列に接続され、
前記第3水熱交換器が前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器に対して前記水配管によって直列に接続され、
前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器において、前記第1冷凍サイクル系統及び前記第2冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、前記冷媒の流れ方向と前記水の流れ方向が向かい合う対向流となるように、及び/又は、前記第3水熱交換器において、前記第3冷凍サイクル系統及び前記第4冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、前記冷媒の流れ方向と前記水の流れ方向が向かい合う対向流となるように、前記水配管が構成されているチラーユニット。
【請求項2】
前記第3水熱交換器が前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の下流側に前記水配管によって接続されている請求項1に記載のチラーユニット。
【請求項3】
前記水配管に設置され、第1接続口、第2接続口、第3接続口及び第4接続口を有する四方弁と、
を備え、
前記第1接続口において前記水配管を流れる前記水が前記四方弁に常に流入し、前記第4接続口において前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器を流通した前記水、又は、前記第3水熱交換器を流通した前記水が前記四方弁から常に流出し、
前記第2接続口と前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の一端側の接続口、又は、前記第3水熱交換器の一端側の接続口とが前記水配管によって接続され、前記第3接続口と前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の他端側の接続口、又は、前記第3水熱交換器の他端側の接続口とが前記水配管によって接続され、
前記四方弁は、前記第1接続口と前記第2接続口が流通可能となり、かつ、前記第3接続口と前記第4接続口が流通可能となる第1モード、又は、前記第1接続口と前記第3接続口が流通可能となり、かつ、前記第2接続口と前記第4接続口が流通可能となる第2モードに切り換え可能である構成を有する請求項1又は2に記載のチラーユニット。
【請求項4】
前記四方弁は、ユニット本体の内部に設置されている請求項3に記載のチラーユニット。
【請求項5】
前記四方弁は、ユニット本体の外部に設置され、前記ユニット本体の内部に設置された前記水配管と接続されている請求項3に記載のチラーユニット。
【請求項6】
前記水配管において、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器と前記第3水熱交換器の間に設置された第1三方弁と、
一端が前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の上流側の前記水配管と接続され、他端が前記第1三方弁と接続された第1分岐管と、
前記水配管において、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器と、前記第3水熱交換器の間において、前記第1三方弁よりも前記第3水熱交換器側に設置された第2三方弁と、
一端が前記第2三方弁と接続され、他端が前記第3水熱交換器の下流側の前記水配管と接続された第2分岐管と、
前記水配管と前記第1分岐管の接続部分と、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器の間に設置された第3三方弁と、
前記第3水熱交換器と、前記水配管の前記第2分岐管の接続部分の間に設置された第4三方弁と、
一端が前記第3三方弁と接続され、他端が前記第4三方弁と接続された第3分岐管と、
を備える請求項1又は2に記載のチラーユニット。
【請求項7】
前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統において、前記第1水熱交換器、前記第2水熱交換器、又は、前記第3水熱交換器の接続口よりも上流側又は下流側に設置され、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統を流れる前記冷媒の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記四方弁、又は、前記第1三方弁、前記第2三方弁、前記第3三方弁及び前記第4三方弁を切り換える制御部と、
を備える請求項3から6のいずれか1項に記載のチラーユニット。
【請求項8】
前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統に設置され、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統を流れる前記冷媒の圧力を検出する圧力検出部と、
前記制御部は、前記圧力検出部によって検出された圧力に基づいて、前記四方弁、又は、前記第1三方弁、前記第2三方弁、前記第3三方弁及び前記第4三方弁の切り換えの成否を判断する請求項7に記載のチラーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チラーユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
チラーユニットは、複数の冷凍サイクルを備え、各冷凍サイクルに接続された水熱交換器において冷媒と水とを熱交換させることによって冷水又は温水を生成する。生成された冷水又は温水は、外部へ導かれて、室内の冷暖房や給湯に用いられる。
【0003】
チラーユニットには、各冷凍サイクルに1台ずつ水熱交換器が設置されるものや、複数系統の冷凍サイクルのうち2系統の冷凍サイクルに1台の水熱交換器が共有されて設置されるものがある。
【0004】
下記の特許文献1には、チラーユニットが、第1水熱交換器を有する第1冷媒サイクル系統と、第2水熱交換器を有する第2冷媒サイクル系統と、第3水熱交換器を共有する第3冷媒サイクル系統及び第4冷媒サイクル系統とを備え、第1水熱交換器と第2水熱交換器が水配管によって並列に接続され、第3水熱交換器が第1及び第2水熱交換器に対して水配管によって直列に接続される構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2017−106643号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
チラーユニットの熱交換器では、冷凍サイクルを循環する冷媒と、水配管を流れる水とが熱交換可能に構成されている。熱交換器では、冷媒の流れ方向と水の流れ方向が同じである並行流よりも、冷媒の流れ方向と水の流れ方向が向かい合う対向流の方が効率良く熱交換を行うことができる。
【0007】
チラーユニットにおける冷凍サイクルは、冷房運転時と暖房運転時とでは冷媒の流れ方向が逆となるため、運転の切り換えに応じて、熱交換器における冷媒の流れ方向と水の流れ方向が、並行流となったり、対向流となったりする。そのため、上記特許文献1の構成では、冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、熱交換器において並行流と対向流が切り換わるため、熱交換効率が変動するという問題がある。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷凍サイクル系統における冷房運転と暖房運転の切り換えに関わらず、水熱交換器において効率良く熱交換を行うことが可能なチラーユニット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】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のチラーユニットは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るチラーユニットは、第1水熱交換器を有し、冷媒が循環する第1冷凍サイクル系統と、第2水熱交換器を有し、冷媒が循環する第2冷凍サイクル系統と、第3水熱交換器を共有し、冷媒がそれぞれ循環する第3冷凍サイクル系統及び第4冷凍サイクル系統と、前記第1水熱交換器、前記第2水熱交換器及び前記第3水熱交換器に接続され、水が流通する水配管とを備え、前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器が前記水配管によって並列に接続され、前記第3水熱交換器が前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器に対して前記水配管によって直列に接続され、前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器において、前記第1冷凍サイクル系統及び前記第2冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、前記冷媒の流れ方向と前記水の流れ方向が向かい合う対向流となるように、及び/又は、前記第3水熱交換器において、前記第3冷凍サイクル系統及び前記第4冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、前記冷媒の流れ方向と前記水の流れ方向が向かい合う対向流となるように、前記水配管が構成されている。
【0010】
この構成によれば、第1冷凍サイクル系統と第2冷凍サイクル系統においては、それぞれ第1水熱交換器と第2水熱交換器によって冷媒と水との熱交換が個別に行われ、第3冷凍サイクル系統と第4冷凍サイクル系統においては、第3水熱交換器を共有しながら冷媒と水との熱交換が行われる。
【0011】
第1水熱交換器と第2水熱交換器とが水配管によって並列に接続されているため、第1冷凍サイクル系統と第2冷凍サイクル系統の冷媒を均等に水と熱交換させ、冷媒と水とを効率良く熱交換させることができる。
【0012】
また、冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることができる。その結果、各熱交換器において、効率良く熱交換を行うことができる。
【0013】
上記発明において、前記第3水熱交換器が前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の下流側に前記水配管によって接続されてもよい。
【0014】
この構成によれば、水の圧力が高い入口側の方に第1水熱交換器と第2水熱交換器の2基の水熱交換器が設けられる態様となるため、各水熱交換器における水の偏流を抑制して冷媒と水とを効率良く熱交換させることができる。
【0015】
上記発明において、前記水配管に設置され、第1接続口、第2接続口、第3接続口及び第4接続口を有する四方弁とを備え、前記第1接続口において前記水配管を流れる前記水が前記四方弁に常に流入し、前記第4接続口において前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器を流通した前記水、又は、前記第3水熱交換器を流通した前記水が前記四方弁から常に流出し、前記第2接続口と前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の一端側の接続口、又は、前記第3水熱交換器の一端側の接続口とが前記水配管によって接続され、前記第3接続口と前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の他端側の接続口、又は、前記第3水熱交換器の他端側の接続口とが前記水配管によって接続され、前記四方弁は、前記第1接続口と前記第2接続口が流通可能となり、かつ、前記第3接続口と前記第4接続口が流通可能となる第1モード、又は、前記第1接続口と前記第3接続口が流通可能となり、かつ、前記第2接続口と前記第4接続口が流通可能となる第2モードに切り換え可能である構成を有してもよい。
【0016】
この構成によれば、四方弁が第1モードに切り換えられているとき、第1接続口において水配管を流れる水が流入し、第1接続口から第2接続口へ水が流れた後、第2接続口から水熱交換器へ水が供給される。また、第1モードでは、水熱交換器を流れた水が第3接続口から流入し、第3接続口から第4接続口へ水が流れた後、第4接続口から水が外部へ流出する。また、四方弁が第2モードに切り換えられているとき、第1接続口において水配管を流れる水が流入し、第1接続口から第3接続口へ水が流れた後、第3接続口から水熱交換器へ水が供給される。また、第2モードでは、水熱交換器を流れた水が第2接続口から流入し、第2接続口から第4接続口へ水が流れた後、第4接続口から水が外部へ流出する。
【0017】
よって、四方弁を切り換えることによって、熱交換器に接続された水配管の流れ方向を変更することが可能である。したがって、冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、四方弁を切り換えることで、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることができる。また、四方弁の切り換えに関わらず、水配管には常に水が流れており、水が流れない系統が存在しない。したがって、熱交換器に接続された水配管の流れ方向を変更する場合において、水の流れ方向を迅速に切り換え可能とし、また、不具合を生じにくくすることができる。
【0018】
また、四方弁の設置個数は一つであり、三方弁を設置する場合の設置個数に比べて低減されるため、部品点数を減らすことができる。また、三方弁を設置する場合、複数の三方弁が動作する必要があるのに対して、一つの四方弁が動作すればよいため、動作ミスによる切り換えの不具合が生じにくい。
【0019】
上記発明において、前記四方弁は、ユニット本体の内部に設置されてもよい。
【0020】
この構成によれば、ユニット本体の内部に四方弁が設置されていることから、チリングユニットを外部の水配管と接続するだけで、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることが可能な系統を構成することができる。
【0021】
上記発明において、前記四方弁は、ユニット本体の外部に設置され、前記ユニット本体の内部に設置された前記水配管と接続されてもよい。
【0022】
上記発明において、前記水配管において、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器と前記第3水熱交換器の間に設置された第1三方弁と、一端が前記第1水熱交換器と前記第2水熱交換器の上流側の前記水配管と接続され、他端が前記第1三方弁と接続された第1分岐管と、前記水配管において、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器と、前記第3水熱交換器の間において、前記第1三方弁よりも前記第3水熱交換器側に設置された第2三方弁と、一端が前記第2三方弁と接続され、他端が前記第3水熱交換器の下流側の前記水配管と接続された第2分岐管と、前記水配管と前記第1分岐管の接続部分と、前記第1水熱交換器及び前記第2水熱交換器の間に設置された第3三方弁と、前記第3水熱交換器と、前記水配管の前記第2分岐管の接続部分の間に設置された第4三方弁と、一端が前記第3三方弁と接続され、他端が前記第4三方弁と接続された第3分岐管とを備えてもよい。
【0023】
この構成によれば、熱交換器において水配管を流れる水を第1の方向に流す場合、第1三方弁の第1分岐管側を閉鎖し、第2三方弁の第2分岐管側を閉鎖し、第3三方弁の第3分岐管側を閉鎖し、第4三方弁の第3分岐管側を閉鎖する。また、第1三方弁の第3水熱交換器側を開放し、第2三方弁の第1水熱交換器及び第2水熱交換器側を開放し、第3三方弁の第1水熱交換器及び第2水熱交換器側を開放し、第4三方弁の第3水熱交換器側を開放する。これにより、水配管を流れる水が、第3三方弁を介して、第1水熱交換器と第2水熱交換器に供給されて、その後、合流する。次に、水は、第1三方弁及び第2三方弁を介して、第3水熱交換器に供給される。そして、第3水熱交換器から第4四方弁を介して、外部へ流出する。
【0024】
熱交換器において水配管を流れる水を第1の方向とは反対の第2の方向に流す場合、第1三方弁の第1分岐管側を開放し、第2三方弁の第2分岐管側を開放し、第3三方弁の第3分岐管側を開放し、第4三方弁の第3分岐管側を開放する。また、第1三方弁の第3水熱交換器側を閉鎖し、第2三方弁の第1水熱交換器及び第2水熱交換器側を閉鎖し、第3三方弁の第1水熱交換器及び第2水熱交換器側を閉鎖し、第4三方弁の第3水熱交換器側を閉鎖する。
【0025】
これにより、水配管を流れる水が、第1分岐管及び第1三方弁を介して、第1水熱交換器と第2水熱交換器に供給されて、その後、合流する。次に、水は、第3三方弁、第3分岐管及び第4三方弁を介して、第3水熱交換器に供給される。そして、第3水熱交換器から第3四方弁及び第2分岐管を介して、外部へ流出する。
【0026】
よって、三方弁を切り換えることによって、熱交換器に接続された水配管の流れ方向を変更することが可能である。したがって、冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、三方弁を切り換えることで、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることができる。
【0027】
この構成によれば、ユニット本体の外部に四方弁が設置されていることから、四方弁をユニット本体の内部に設置された水配管と接続されることによって、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることが可能な系統を構成することができる。ユニット本体の内部には、四方弁が設置されていないことから、ユニット本体は、水配管の流れ方向が切り換え不要な構成にも適用できる。
【0028】
上記発明において、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統において、前記第1水熱交換器、前記第2水熱交換器、又は、前記第3水熱交換器の接続口よりも上流側又は下流側に設置され、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統を流れる前記冷媒の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記四方弁、又は、前記第1三方弁、前記第2三方弁、前記第3三方弁及び前記第4三方弁を切り換える制御部とを備えてもよい。
【0029】
この構成によれば、冷凍サイクル系統において、水熱交換器の接続口よりも上流側又は下流側に設置された温度検出部によって、冷凍サイクル系統を流れる冷媒の温度が検出され、検出された温度に基づいて、四方弁が切り換えられる。冷凍サイクル系統の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、水熱交換器の接続口よりも上流側又は下流側を流れる冷媒の温度が変更される。これにより、検出された冷媒の温度に応じて、四方弁が自動的に切り換えられて、冷凍サイクル系統の冷媒の流れ方向と水配管の流れ方向を常に対向流とすることができる。なお、第1三方弁、第2三方弁、第3三方弁及び第4三方弁が設けられる構成についても同様である。
【0030】
上記発明において、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統に設置され、前記第1冷凍サイクル系統、前記第2冷凍サイクル系統、又は、前記第3冷凍サイクル系統を流れる前記冷媒の圧力を検出する圧力検出部と、前記制御部は、前記圧力検出部によって検出された圧力に基づいて、前記四方弁、又は、前記第1三方弁、前記第2三方弁、前記第3三方弁及び前記第4三方弁の切り換えの成否を判断してもよい。
【0031】
この構成によれば、冷凍サイクル系統に設置された圧力検出部によって、冷凍サイクル系統を流れる冷媒の圧力が検出され、検出された圧力に基づいて、四方弁の切り換えの成否が判断される。したがって、冷媒の温度が検出されることによって、四方弁が正しく切り換えられているか否かを判断できる。なお、第1三方弁、第2三方弁、第3三方弁及び第4三方弁が設けられる構成についても同様である。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、冷凍サイクル系統における冷房運転と暖房運転の切り換えに関わらず、水熱交換器において効率良く熱交換を行うことできる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
図1】本発明の第1実施形態に係るチラーユニットの概略構成を示す回路図である。
図2】本発明の第1実施形態に係るチラーユニットの水配管の構成を示す概略図であり、四方弁が第1モードに切り換えられた状態を示す。
図3】本発明の第1実施形態に係るチラーユニットの水配管の構成を示す概略図であり、四方弁が第2モードに切り換えられた状態を示す。
図4】本発明の第2実施形態に係るチラーユニットの水配管の構成を示す概略図であり、第1〜第3水熱交換器において、水が第1の方向に流れる場合を示す。
図5】本発明の第2実施形態に係るチラーユニットの水配管の構成を示す概略図であり、第1〜第3水熱交換器において、水が第2の方向に流れる場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係るチラーユニット1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るチラーユニット1の概略構成を示す回路図である。
このチラーユニット1は、4つの冷凍サイクル系統、すなわち、第1〜第4冷凍サイクル系統R1,R2,R3,R4(以下「R1〜R4」と示す。)と、水系統部3とが図示しない筐体の内部に収容された構成となっている。なお、本実施形態に係る水配管18の構成は、図2及び図3で示しており、図1では、水配管18の構成を簡略化して示している。
【0035】
第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4は、それぞれ、圧縮機5と、オイルセパレータ6と、逆止弁7と、四方弁8と、水熱交換器9(第1〜第3水熱交換器9A,9B,9C(以下「9A〜9C」と示す。))と、レシーバ10と、電子膨張弁11と、空冷熱交換器12と、気液分離器13とを備えている。空冷熱交換器12には冷却ファン12aが設けられている。
【0036】
圧縮機5は、ガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮して吐出する。オイルセパレータ6は、圧縮機5から吐出された圧縮冷媒中のオイルを分離して圧縮機5に還流させる。逆止弁7は、圧縮冷媒の逆流を防止する。
【0037】
四方弁8は、圧縮機5から吐出された圧縮冷媒を水熱交換器9に送る暖房運転モードと、空冷熱交換器12に送る冷房運転モードとの2つのポジションが選択される弁である。図1では、四方弁8が暖房運転モードのポジションとなっている。
【0038】
水熱交換器9は、暖房運転モードにおいて圧縮冷媒を凝縮させて凝縮器として機能し、冷房運転モードにおいて凝縮冷媒を気化させる蒸発器として機能する熱交換器である。そして、その凝縮熱又は気化熱により、後述するように水系統部3を流れる水を加熱又は冷却して暖房用の温水、給湯用の温水若しくは熱水、又は冷房用の冷水を生成する。
【0039】
第1冷凍サイクル系統R1は、第1水熱交換器9Aを有し、第2冷凍サイクル系統R2は、第2水熱交換器9Bを有する。また、第3冷凍サイクル系統R3と第4冷凍サイクル系統R4は、第3水熱交換器9Cを共有する。すなわち、第3水熱交換器9Cは、2層構造となっており、第3冷凍サイクル系統R3の冷媒と第4冷凍サイクル系統R4の冷媒とが混合しないで通過するようになっている。
【0040】
チラーユニット1は、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bが水配管18によって並列に接続され、第3水熱交換器9Cが第1,第2水熱交換器9A,9Bに対して水配管18によって直列に接続される。
【0041】
第1水熱交換器9A及び第2水熱交換器9Bのそれぞれの容量は、第3水熱交換器9Cの容量よりも小さく、例えば第3水熱交換器9Cの半分程度に設定されている。これにより、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bとを互いに離間させて配置することができる。このため、チラーユニット1(図示しない筐体)の内部における第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bの配置レイアウトの自由度を高めることができる。また、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bと他の機材との相対設置間隔を大きくして清掃、検査、調整、交換等のメンテナンス作業性を向上させることができる。
【0042】
レシーバ10は、凝縮した液冷媒を所定量貯留するタンクである。電子膨張弁11は、凝縮冷媒の圧力を低下させて気化を促進させる。空冷熱交換器12は、冷却ファン12aによって外気が供給される。空冷熱交換器12は、暖房運転モードにおいて凝縮冷媒を気化させる蒸発器として機能し、冷房運転モードにおいて圧縮冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する熱交換器である。気液分離器13は、圧縮機5に吸入される前の冷媒を気液分離してガス冷媒のみを圧縮機5に吸入させる。
【0043】
水系統部3は、水入口部15と、水ポンプ16と、水出口部17と、水配管18とを具備して構成されている。水入口部15から延びる水配管18には、水ポンプ16が設置される。
【0044】
次に、図2及び図3を参照して、本実施形態に係る水配管18の構成について説明する。
水配管18は、例えば、水配管18a〜18dによって構成される。水配管18には、四方弁20が一つ設置される。四方弁20は、第1接続口21、第2接続口22、第3接続口23及び第4接続口24を有する。
【0045】
四方弁20は、第1モード又は第2モードに切り換え可能である構成を有する。第1モードでは、図2に示すように、第1接続口21と第2接続口22が流通可能となり、かつ、第3接続口23と第4接続口24が流通可能となる。第2モードでは、図3に示すように、第1接続口21と第3接続口23が流通可能となり、かつ、第2接続口22と第4接続口24が流通可能となる。
【0046】
第1,第2水熱交換器9A,9B側において、水配管18aは、四方弁20の第1接続口21と接続され、第1接続口21では、供給元から送られた水配管18aを流れる水が四方弁20に常に流入する。第3水熱交換器9C側において、四方弁20の第1接続口21は、第1,第2水熱交換器9A,9B側の水配管18dと接続され、第1接続口21では、第1,第2水熱交換器9A,9B側から送られた水配管18dを流れる水が四方弁20に常に流入する。
【0047】
水配管18dは、四方弁20の第4接続口24と接続され、第4接続口24では、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cを流通した水が四方弁20から常に流出して、供給先へ送られる。
【0048】
水配管18bは、一端が四方弁20の第2接続口22と接続され、他端が第1,第2水熱交換器9A,9Bの一端側の接続口、又は、第3水熱交換器9Cの一端側の接続口と接続される。第1,第2水熱交換器9A,9B側において、水配管18bは、途中で、第1,第2水熱交換器9A,9B側とに分かれて設けられている。
【0049】
四方弁20が第1接続口21と第2接続口22が流通可能な第1モードであるとき、水配管18bでは、四方弁20の第2接続口22から第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cへ水が送られる。四方弁20が第2接続口22と第4接続口24が流通可能な第2モードであるとき、水配管18bでは、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cから四方弁20の第2接続口22へ水が送られる。
【0050】
水配管18cは、一端が第3接続口23と接続され、他端が第1,第2水熱交換器9A,9Bの他端側の接続口、又は、第3水熱交換器9Cの他端側の接続口と接続される。第1,第2水熱交換器9A,9B側において、水配管18cは、途中で、第1,第2水熱交換器9A,9B側とに分かれて設けられている。
【0051】
四方弁20が第3接続口23と第4接続口24が流通可能な第1モードであるとき、水配管18cでは、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cから四方弁20の第3接続口23へ水が送られる。四方弁20が第1接続口21と第3接続口23が流通可能な第2モードであるとき、水配管18cでは、四方弁20の第3接続口23から第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cへ水が送られる。
【0052】
四方弁20が第1モードに切り換えられているとき、第1接続口21において水配管18aを流れる水が流入し、第1接続口21から第2接続口22へ水が流れた後、第2接続口22から第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cへ水が供給される。また、第1モードでは、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cを流れた水が第3接続口23から流入し、第3接続口23から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して供給先へ流出する。
【0053】
四方弁20が第2モードに切り換えられているとき、第1接続口21において水配管18aを流れる水が流入し、第1接続口21から第3接続口23へ水が流れた後、第3接続口23から第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cへ水が供給される。また、第2モードでは、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cを流れた水が第2接続口22から流入し、第2接続口22から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して供給先へ流出する。
【0054】
四方弁20を切り換えることによって、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cに接続された水配管18の水の流れ方向を変更することが可能である。したがって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、四方弁20を切り換えることで、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることができる。また、四方弁20の切り換えに関わらず、水配管18には常に水が流れており、水が流れない系統が存在しない。したがって、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cに接続された水配管18の水の流れ方向を変更する場合において、水の流れ方向を迅速に切り換え可能とし、また、不具合を生じにくくすることができる。
【0055】
また、第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cに対して、四方弁20の設置個数は一つずつであり、三方弁を設置する場合の設置個数に比べて低減されるため、部品点数を減らすことができる。また、三方弁を設置する場合、複数の三方弁が動作する必要があるのに対して、一つの四方弁20が動作すればよいため、動作ミスによる切り換えの不具合が生じにくい。
【0056】
四方弁20は、チラーユニット1のユニット本体(筐体)の内部に設置される。この場合、ユニット本体の内部に四方弁20が設置されていることから、水入口部15と水出口部17をそれぞれ外部の水配管と接続する。これにより、チラーユニット1を外部の水配管と接続するだけで、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることが可能な系統を構成することができる。
【0057】
本実施形態において、四方弁20は、ユニット本体の内部に設置される場合に限定されず、四方弁20は、チラーユニット1のユニット本体(筐体)の外部に設置されてもよい。この場合、ユニット本体には、一端が外部の水配管と接続可能とされ、他端が第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cと接続された水配管18b、及び、一端が第1,第2水熱交換器9A,9B又は第3水熱交換器9Cと接続され、他端が外部の水配管と接続可能とされた水配管18cが設置されている。四方弁20は、これらのユニット本体の内部に設置された水配管18b,18cと接続され、かつ、上述した構成を有する水配管18a,18dを設置することによって、本実施形態に係るチラーユニット1が構成される。これにより、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることが可能な系統を構成することができる。ユニット本体の内部には、四方弁20が設置されていないことから、ユニット本体は、水配管18の水の流れ方向が切り換え不要な構成にも適用できる。
【0058】
本実施形態に係るチラーユニット1は、図1に示すように、温度検出部31と、圧力検出部32と、制御部33を備えてもよい。
【0059】
温度検出部31は、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4において、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cの接続口よりも上流側及び/又は下流側に設置され、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4を流れる冷媒の温度を検出する。
【0060】
圧力検出部32は、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4において、圧縮機5の吸い込み側及び吐き出し側にそれぞれ設置され、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4を流れる冷媒の圧力を検出する。
【0061】
制御部33は、温度検出部31によって検出された温度に基づいて、四方弁20を切り換える。第1〜第3水熱交換器9A〜9Cに流入する冷媒、又は、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cから流出する冷媒の温度に基づいて、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4が冷房運転であるか又は暖房運転であるかを判断する。
【0062】
冷房運転時、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cは、蒸発器として機能することから、検出された温度が所定の閾値よりも低い場合、冷房運転であると判断でき、四方弁20を冷房運転に対応したモードに切り換える。暖房運転時、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cは、凝縮器として機能することから、検出された温度が所定の閾値よりも高い場合、暖房運転であると判断でき、四方弁20を暖房運転に対応したモードに切り換える。これにより、冷房運転と暖房運転の双方において、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流とされる。
【0063】
また、制御部33は、圧力検出部32によって検出された圧力に基づいて、四方弁20の切り換えの成否を判断する。四方弁20が正しく切り換わっていない場合、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が並行流となるため、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにおける熱交換効率が低下する。したがって、例えば、圧力検出部32が圧縮機5に吸い込まれる冷媒の圧力と圧縮機5から吐出される冷媒の圧力を検出し、圧力差が所定の閾値よりも低下したとき、四方弁20が正しく切り換わっていないと判断する。他方、圧力差が所定の閾値を超えていれば、四方弁20が正しく切り換わっていると判断する。
【0064】
制御部33は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。
【0065】
本実施形態によれば、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4において、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cの接続口よりも上流側又は下流側に設置された温度検出部31によって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4を流れる冷媒の温度が検出され、検出された温度に基づいて、四方弁20が切り換えられる。第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cの接続口よりも上流側や下流側を流れる冷媒の温度が変更される。したがって、検出された冷媒の温度に応じて、四方弁20が自動的に切り換えられることによって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることができる。
【0066】
また、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4に設置された圧力検出部32によって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4を流れる冷媒の圧力が検出され、検出された圧力に基づいて、四方弁20の切り換えの成否が判断される。したがって、四方弁20が自動的に切り換えられた場合において、四方弁20が正しく切り換えられているか否かを判断できる。
【0067】
以上のように構成されたチラーユニット1は、以下のように作動する。以下では、暖房運転時において、四方弁20が図2に示す第1モードに切り替わり、冷房運転時において、四方弁20が図3に示す第2モードに切り替わる例について説明する。
【0068】
まず、暖房運転時における動作について説明する。
暖房運転時には、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の四方弁8が、図1に示す暖房運転モードのポジションになる。
【0069】
そして、少なくとも1つの圧縮機5が作動する。圧縮機5により圧縮された高温高圧の圧縮冷媒は、オイルセパレータ6にてオイル分が分離され、四方弁8を経て第1〜第3水熱交換器9A〜9Cのいずれか、又は、全てに流れる。このとき、圧縮冷媒は、水系統部3の水配管18を流れる水と熱交換される。また、温度検出部31によって温度が検出されて、四方弁20が第1モードに切り替わる。
【0070】
すなわち、第1冷凍サイクル系統R1の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第1水熱交換器9Aに流れて水配管18を流れる水と熱交換され、第2冷凍サイクル系統R2の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第2水熱交換器9Bに流れて水配管18を流れる水と熱交換される。また、第3冷凍サイクル系統R3と第4冷凍サイクル系統R4の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第3水熱交換器9Cに流れて水配管18を流れる水と熱交換される。
【0071】
つまり、第1冷凍サイクル系統R1と第2冷凍サイクル系統R2においては、それぞれ第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bとによって冷媒と水との熱交換が個別に行われ、第3冷凍サイクル系統R3と第4冷凍サイクル系統R4においては、第3水熱交換器9Cを共有しながら冷媒と水との熱交換が行われる。このように第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにて高温な圧縮冷媒と熱交換した水は温水又は熱水となり、水出口部17から所定の暖房箇所又は給湯箇所に供給される。
【0072】
四方弁20が第1モードに切り替わることにより、第1接続口21において水配管18aを流れる水が流入し、第1接続口21から第2接続口22へ水が流れた後、第1,第2水熱交換器9A,9Bへ水が供給される。また、第1モードでは、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bに並列に水が流れ、第1,第2水熱交換器9A,9Bを流れた水が第3接続口23から流入し、第3接続口23から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して第3水熱交換器9Cへ流出する。そして、第1,第2水熱交換器9A,9Bでは、第1,第2冷凍サイクル系統R1,R2の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0073】
第3水熱交換器9Cでは、四方弁20が第1モードに切り替わることにより、第1接続口21において、第1,第2水熱交換器9A,9Bからの水が流入し、第1接続口21から第2接続口22へ水が流れた後、第2接続口22から第3水熱交換器9Cへ水が供給される。また、第1モードでは、第3水熱交換器9Cを流れた水が第3接続口23から流入し、第3接続口23から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して外部へ流出する。そして、第3水熱交換器9Cでは、第3,第4冷凍サイクル系統R3,R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0074】
また、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cで水と熱交換した圧縮冷媒は凝縮して液化し、レシーバ10を経て電子膨張弁11を通過し、ここで圧力を低下されて空冷熱交換器12に流れ、空気と熱交換することにより気化してガス冷媒となり、四方弁8と気液分離器13と経て再び圧縮機5に吸入される。
【0075】
次に、冷房運転時における動作について説明する。
冷房運転時には、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の四方弁8が図1に示す方向から変更されて冷房運転モードのポジションになる。したがって、圧縮機5により圧縮された高温高圧の圧縮冷媒は四方弁8を経て空冷熱交換器12に流れ、冷却ファン12aによって外気が供給されることにより空気と熱交換して凝縮して液化する。生成された凝縮冷媒は、レシーバ10を経て第1〜第3水熱交換器9A〜9Cのいずれか、又は、全てに流れる。このとき、凝縮冷媒は、水系統部3の水配管18を流れる水と熱交換して気化する。また、温度検出部31によって温度が検出されて、四方弁20が第2モードに切り替わる。
【0076】
このように、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにて低温な冷媒と熱交換した水は冷水となり、水出口部17から所定の冷房箇所に供給される。
【0077】
四方弁20が第2モードに切り替わることにより、第1接続口21において水配管18aを流れる水が流入し、第1接続口21から第3接続口23へ水が流れた後、第3接続口23から第1,第2水熱交換器9A,9Bへ水が供給される。また、第2モードでは、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bに並列に水が流れ、第1,第2水熱交換器9A,9Bを流れた水が第2接続口22から流入し、第2接続口22から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して第3水熱交換器9Cへ流出する。そして、第1,第2水熱交換器9A,9Bでは、第1,第2冷凍サイクル系統R1,R2の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0078】
第3水熱交換器9Cでは、四方弁20が第2モードに切り替わることにより、第1接続口21において第1,第2水熱交換器9A,9Bからの水が流入し、第1接続口21から第3接続口23へ水が流れた後、第3接続口23から第3水熱交換器9Cへ水が供給される。また、第2モードでは、第3水熱交換器9Cを流れた水が第2接続口22から流入し、第2接続口22から第4接続口24へ水が流れた後、第4接続口24から水が水配管18dを介して外部へ流出する。そして、第3水熱交換器9Cでは、第3冷凍サイクル系統R3の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0079】
また、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cで水と熱交換して気化したガス冷媒は、四方弁8と気液分離器13と経て再び圧縮機5に吸入される。
【0080】
以上説明したように、本実施形態に係るチラーユニット1は、第1水熱交換器9Aを有する第1冷凍サイクル系統R1と、第2水熱交換器9Bを有する第2冷凍サイクル系統R2と、第3水熱交換器9Cを共有する第3冷凍サイクル系統R3及び第4冷凍サイクル系統R4とを備えている。そして、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bは水系統部3の水配管18により並列に接続され、第3水熱交換器9Cは第1水熱交換器9A及び第2水熱交換器9Bに対して水配管18により直列に接続されている。
【0081】
このように、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bとが水配管18によって並列に接続されているため、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bとにおいて第1冷凍サイクル系統R1と第2冷凍サイクル系統R2の冷媒を均等に水と熱交換させ、冷媒と水とを効率良く熱交換させることができる。
【0082】
さらに、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cで熱交換される水は、第1水熱交換器9A及び第2水熱交換器9B側から流入し、第3水熱交換器9C側から流出する構成となっている。本構成とすれば、水の圧力が高い水入口部15側(水ポンプ16側)の方に第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bの2基の水熱交換器9が設けられる態様となるため、第1,第2水熱交換器9A,9Bにおける水の偏流を抑制して冷媒と水とを効率良く熱交換させることができる。
【0083】
チラーユニット1は、低負荷運転時には、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の全てを稼働させなくてもよい。このとき、チラーユニット1は、第3冷凍サイクル系統R3又は第4冷凍サイクル系統R4を優先的に稼働させるとよい。
【0084】
例えば、第1冷凍サイクル系統R1と第2冷凍サイクル系統R2の一方のみを稼働させた場合には、水の流れに対して並列に設けられた第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bの一方においてのみ熱交換が行われる。このため、他方の水熱交換器においては水が冷媒と熱交換されることなく通過し、一方の水熱交換器において熱交換された水と混合されてしまい、熱交換効率が低下してしまう。
【0085】
これに対し、第3冷凍サイクル系統R3又は第4冷凍サイクル系統R4を優先的に稼働させる構成とすれば、水の流れに対して直列に設けられた第3水熱交換器9Cにおいてのみ冷媒と水との熱交換が行われ、このように熱交換された水に熱交換されない水が混合されることがない。このため、冷媒と水とを効率良く熱交換させることができる。
【0086】
なお、図示しないが、水配管18に開閉弁や流量調整弁等の弁装置を設けることにより、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bに選択的に水を流せるようにしてもよい。
【0087】
以上説明したように、本実施形態に係るチラーユニット1によれば、冷媒と水とを効率良く熱交換させるとともに、チラーユニット1の内部における水熱交換器9の配置レイアウトの自由度を高め、併せて水熱交換器9の周りのメンテナンス性を向上させることができる。
【0088】
上述した実施形態では、四方弁20と水配管18が、第1水熱交換器9A及び第2水熱交換器9Bに1組、第3水熱交換器9Cに1組設置される。
【0089】
各四方弁20を切り換えることによって、第1,第2水熱交換器9A,9Bに接続された水配管18の水の流れ方向と、第3水熱交換器9Cに接続された水配管18の水の流れ方向を変更することが可能である。したがって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、各四方弁20を切り換えることで、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることができる。また、図2及び図3に示すように、第1,第2水熱交換器9A,9Bの組と、第3水熱交換器9Cが直列に配置されている場合において、第1,第2水熱交換器9A,9Bの組のほうが第3水熱交換器9Cよりも常に先に水が流れる構成とすることができる。
【0090】
[第2実施形態]
次に、図4及び図5を参照して、本発明の第2実施形態に係るチラーユニット1について説明する。なお、チラーユニット1における第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の構成は上述した実施形態と同一である。その他、上述した実施形態と重複する構成及び作用効果については説明を省略する。
【0091】
上述した第1実施形態では、四方弁20が設置され、四方弁20を切り換えることによって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、冷媒の流れ方向と水の流れ方向が向かい合う対向流となるように水配管18が構成されている例について説明したが、本発明はこの例に限定されない。
【0092】
チラーユニット1は、第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bが水配管18によって並列に接続され、第3水熱交換器9Cが第1,第2水熱交換器9A,9Bに対して水配管18によって直列に接続される。
【0093】
本実施形態では、第1〜第4三方弁41〜44と、第1〜第4三方弁41〜44から分岐した第1〜第3分岐管19a〜19cとが設置され、第1〜第4三方弁41〜44を切り替えることによって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、冷媒の流れ方向と水の流れ方向が向かい合う対向流となるように水系統部3の水配管18が構成されている。
【0094】
第1三方弁41は、水配管18において、第1,第2水熱交換器9A,9Bと第3水熱交換器9Cの間に設置される。第2三方弁42は、水配管18において、第1,第2水熱交換器9A,9Bと第3水熱交換器9Cの間において、第1三方弁41よりも第3水熱交換器9C側に設置される。第3三方弁43は、水配管18と第1分岐管19aの接続部分と、第1,第2水熱交換器9A,9Bの間に設置される。第4三方弁44は、第3水熱交換器9Cと水配管18の第2分岐管19bの接続部分の間に設置される。
【0095】
第1分岐管19aは、一端が第1,第2水熱交換器9A,9Bの上流側の水配管18と接続され、他端が第1三方弁41と接続される。第2分岐管19bは、一端が第2三方弁42と接続され、他端が第3水熱交換器9Cの下流側の水配管18と接続される。第3分岐管19cは、一端が第3三方弁43と接続され、他端が第4三方弁44と接続される。
【0096】
第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにおいて水配管18を流れる水を第1の方向に流す場合、図4に示すように、第1三方弁41の第1分岐管19a側を閉鎖し、第2三方弁42の第2分岐管19b側を閉鎖し、第3三方弁43の第3分岐管19c側を閉鎖し、第4三方弁44の第3分岐管19c側を閉鎖する。また、第1三方弁41の第3水熱交換器9C側を開放し、第2三方弁42の第1,第2水熱交換器9A,9B側を開放し、第3三方弁43の第1,第2水熱交換器9A,9B側を開放し、第4三方弁44の第3水熱交換器9C側を開放する。これにより、水配管18を流れる水が、第3三方弁43を介して、第1,第2水熱交換器9A,9Bに供給されて、その後、合流する。次に、水は、第1三方弁41及び第2三方弁42を介して、第3水熱交換器9Cに供給される。そして、第3水熱交換器9Cから第4三方弁44を介して、外部へ流出する。
【0097】
第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにおいて水配管18を流れる水を第1の方向とは反対の第2の方向に流す場合、第1三方弁41の第1分岐管19a側を開放し、第2三方弁42の第2分岐管19b側を開放し、第3三方弁43の第3分岐管19c側を開放し、第4三方弁44の第3分岐管19c側を開放する。また、第1三方弁41の第3水熱交換器9C側を閉鎖し、第2三方弁42の第1,第2水熱交換器9A,9B側を閉鎖し、第3三方弁43の第1,第2水熱交換器9A,9B側を閉鎖し、第4三方弁44の第3水熱交換器9C側を閉鎖する。
【0098】
これにより、水配管18を流れる水が、第1分岐管19a及び第1三方弁41を介して、第1,第2水熱交換器9A,9Bに供給されて、その後、合流する。次に、水は、第3三方弁43、第3分岐管19c及び第4三方弁44を介して、第3水熱交換器9Cに供給される。そして、第3水熱交換器9Cから第3三方弁43及び第2分岐管19bを介して、外部へ流出する。
【0099】
以上のように構成されたチラーユニット1は、以下のように作動する。以下では、暖房運転時において、図4に示すように、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは水が第1の方向に流れるように第1〜第4三方弁41〜44が切り替わり、冷房運転時において、図5に示すように、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは水が第2の方向に流れるように第1〜第4三方弁41〜44が切り替わる例について説明する。
【0100】
まず、暖房運転時における動作について説明する。
暖房運転時には、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の四方弁8が、図1に示す暖房運転モードのポジションになる。そして、少なくとも1つの圧縮機5が作動する。圧縮機5により圧縮された高温高圧の圧縮冷媒は、オイルセパレータ6にてオイル分が分離され、四方弁8を経て第1〜第3水熱交換器9A〜9Cのいずれか、又は、全てに流れる。このとき、圧縮冷媒は、水系統部3の水配管18を流れる水と熱交換される。
【0101】
すなわち、第1冷凍サイクル系統R1の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第1水熱交換器9Aに流れて水配管18を流れる水と熱交換され、第2冷凍サイクル系統R2の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第2水熱交換器9Bに流れて水配管18を流れる水と熱交換される。また、第3冷凍サイクル系統R3と第4冷凍サイクル系統R4の圧縮機5により圧縮された圧縮冷媒は第3水熱交換器9Cに流れて水配管18を流れる水と熱交換される。
【0102】
つまり、第1冷凍サイクル系統R1と第2冷凍サイクル系統R2においては、それぞれ第1水熱交換器9Aと第2水熱交換器9Bとによって冷媒と水との熱交換が個別に行われ、第3冷凍サイクル系統R3と第4冷凍サイクル系統R4においては、第3水熱交換器9Cを共有しながら冷媒と水との熱交換が行われる。このように第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにて高温な圧縮冷媒と熱交換した水は温水又は熱水となり、水出口部17から所定の暖房箇所又は給湯箇所に供給される。
【0103】
また、第1三方弁41の第1分岐管19a側を閉鎖し、第2三方弁42の第2分岐管19b側を閉鎖し、第3三方弁43の第3分岐管19c側を閉鎖し、第4三方弁44の第3分岐管19c側を閉鎖する。さらに、第1三方弁41の第3水熱交換器9C側を開放し、第2三方弁42の第1,第2水熱交換器9A,9B側を開放し、第3三方弁43の第1,第2水熱交換器9A,9B側を開放し、第4三方弁44の第3水熱交換器9C側を開放する。これにより、水配管18を流れる水が、第3三方弁43を介して、第1,第2水熱交換器9A,9Bに供給されて、その後、合流する。次に、水は、第1三方弁41及び第2三方弁42を介して、第3水熱交換器9Cに供給される。そして、第3水熱交換器9Cから第4三方弁44を介して、外部へ流出する。そして、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0104】
また、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cで水と熱交換した圧縮冷媒は凝縮して液化し、レシーバ10を経て電子膨張弁11を通過し、ここで圧力を低下されて空冷熱交換器12に流れ、空気と熱交換することにより気化してガス冷媒となり、四方弁8と気液分離器13と経て再び圧縮機5に吸入される。
【0105】
次に、冷房運転時における動作について説明する。
冷房運転時には、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の四方弁8が図1に示す方向から変更されて冷房運転モードのポジションになる。したがって、圧縮機5により圧縮された高温高圧の圧縮冷媒は四方弁8を経て空冷熱交換器12に流れ、冷却ファン12aによって外気が供給されることにより空気と熱交換して凝縮して液化する。生成された凝縮冷媒は、レシーバ10を経て第1〜第3水熱交換器9A〜9Cのいずれか、又は、全てに流れる。このとき、凝縮冷媒は、水系統部3の水配管18を流れる水と熱交換して気化する。
【0106】
このように、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cにて低温な冷媒と熱交換した水は冷水となり、水出口部17から所定の冷房箇所に供給される。
【0107】
また、第1三方弁41の第1分岐管19a側を開放し、第2三方弁42の第2分岐管19b側を開放し、第3三方弁43の第3分岐管19c側を開放し、第4三方弁44の第3分岐管19c側を開放する。さらに、第1三方弁41の第3水熱交換器9C側を閉鎖し、第2三方弁42の第1,第2水熱交換器9A,9B側を閉鎖し、第3三方弁43の第1,第2水熱交換器9A,9B側を閉鎖し、第4三方弁44の第3水熱交換器9C側を閉鎖する。
【0108】
これにより、水配管18を流れる水が、第1分岐管19a及び第1三方弁41を介して、第1,第2水熱交換器9A,9Bに供給されて、その後、合流する。次に、水は、第3三方弁43、第3分岐管19c及び第4三方弁44を介して、第3水熱交換器9Cに供給される。そして、第3水熱交換器9Cから第3四方弁及び第2分岐管19bを介して、外部へ流出する。そして、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cでは、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向が対向流となる。
【0109】
また、第1〜第3水熱交換器9A〜9Cで水と熱交換して気化したガス冷媒は、四方弁8と気液分離器13と経て再び圧縮機5に吸入される。
【0110】
第1〜第4三方弁41〜44を切り換えることによって、第1,第2水熱交換器9A,9Bに接続された水配管18の水の流れ方向と、第3水熱交換器9Cに接続された水配管18の水の流れ方向を変更することが可能である。したがって、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷房運転と暖房運転の切り換えに応じて、第1〜第4三方弁41〜44を切り換えることで、第1〜第4冷凍サイクル系統R1〜R4の冷媒の流れ方向と水配管18の水の流れ方向を常に対向流とすることができる。また、図4及び図5に示すように、第1,第2水熱交換器9A,9Bの組と、第3水熱交換器9Cが直列に配置されている場合において、第1,第2水熱交換器9A,9Bの組のほうが第3水熱交換器9Cよりも常に先に水が流れる構成とすることができる。
【符号の説明】
【0111】
1 :チラーユニット
3 :水系統部
5 :圧縮機
6 :オイルセパレータ
7 :逆止弁
8 :四方弁
9 :水熱交換器
9A :第1水熱交換器
9B :第2水熱交換器
9C :第3水熱交換器
10 :レシーバ
11 :電子膨張弁
12 :空冷熱交換器
12a :冷却ファン
13 :気液分離器
15 :水入口部
16 :水ポンプ
17 :水出口部
18,18a,18b,18c,18d :水配管
19a :第1分岐管
19b :第2分岐管
19c :第3分岐管
20 :四方弁
21 :第1接続口
22 :第2接続口
23 :第3接続口
24 :第4接続口
31 :温度検出部
32 :圧力検出部
33 :制御部
41 :第1三方弁
42 :第2三方弁
43 :第3三方弁
44 :第4三方弁
R1 :第1冷凍サイクル系統
R2 :第2冷凍サイクル系統
R3 :第3冷凍サイクル系統
R4 :第4冷凍サイクル系統
図1
図2
図3
図4
図5