WO2020067038A1 - 熱交換ユニット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat exchange unit that performs heat exchange between a liquid medium and a refrigerant that are sent to a user-side facility to cool / heat the liquid medium.
- Patent Document 1 International Publication No. 2014/97440 discloses a heat exchanger that cools brine or the like with a refrigerant in a heat exchanger disposed in a repeater, and sends the cooled brine or the like to a user-side facility.
- a replacement unit is disclosed.
- a flammable (including slightly flammable) refrigerant may be used in consideration of various characteristics of the refrigerant.
- the flammable refrigerant when used in the heat exchange unit, if the refrigerant leaks for some reason, there is a possibility that the electric device in the casing accommodating the heat exchanger may ignite as an ignition source.
- the heat exchange unit performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium sent to the use-side equipment and the flammable refrigerant.
- the heat exchange unit includes a heat exchanger, an electric component that can be an ignition source, a casing, and a gas detection sensor.
- heat exchanger heat exchange is performed between the refrigerant and the liquid medium.
- the casing houses a heat exchanger and electrical components that can be a source of ignition.
- the gas detection sensor has a detection element disposed below the electric component, and detects the presence or absence of refrigerant gas at a location where the detection element is disposed.
- Refrigerant gas is usually heavier than air, and when refrigerant leaks, the leaked refrigerant gas tends to stay below.
- this heat exchange unit by arranging the detection element of the gas detection sensor below the electrical component that can be the ignition source, even if the refrigerant leaks, the leakage of the refrigerant is detected before ignition by the electric equipment in the casing Easy to be.
- the heat exchange unit according to the second aspect is the heat exchange unit according to the first aspect, wherein the detection element is disposed at a position lower than a height of 300 mm above the bottom of the casing.
- the detection element of the gas detection sensor is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing where the refrigerant gas which is heavier than air easily accumulates. Leakage can be easily detected and the possibility of ignition can be reduced.
- a heat exchange unit is the heat exchange unit according to the first aspect, wherein the casing is installed in the unit installation space.
- the sensing element is arranged at a height within 300 mm from the floor surface of the unit installation space where the heat exchange unit is installed.
- a heat exchange unit is the heat exchange unit according to any one of the first aspect to the third aspect, and further includes a pump.
- the pump has a motor and a terminal box to which electric wires for supplying electric power to the motor are connected.
- the pump is located inside the casing.
- the pump sends the liquid medium to the usage-side equipment. Electrical components that can be ignition sources include terminal boxes.
- the heat exchange unit according to a fifth aspect is the heat exchange unit according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the electrical component that can be an ignition source includes at least one of an electromagnetic switch, a contactor, and a relay. including.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a heat load processing system including the heat exchange unit of FIG. 1.
- FIG. 2 is a schematic plan view of a machine room as a place where the heat exchange unit of FIG. 1 is installed.
- FIG. 2 is a schematic plan view of a lower stage inside a casing of the heat exchange unit of FIG. 1.
- FIG. 2 is a schematic front view of the heat exchange unit of FIG. 1 with a side plate of a casing removed.
- FIG. 2 is a schematic right side view of the heat exchange unit of FIG. 1 with a side plate of a casing removed.
- FIG. 9 is a schematic rear view of a part of the casing of the heat exchange unit of FIG. 1 and a drain pan of FIG. 8. It is a schematic right side view of the drain pan of FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of a float installed in an internal space of the drain pan in FIG. 8.
- FIG. 9 is a diagram schematically illustrating another example of the float installed in the internal space of the drain pan in FIG. 8.
- FIG. 14 is a schematic front view of the heat exchange unit of FIG. 13 with a side plate of a casing removed.
- FIG. 14 is a schematic right side view of the heat exchange unit of FIG. 13 with a side plate of a casing removed.
- FIG. 13 is a schematic rear view of a part of the casing of the heat exchange unit of FIG. 12 and a drain pan of the heat exchange unit of FIG. It is a specific example of the refrigerant
- FIG. 1 is a perspective view of the heat exchange unit 100.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the heat load processing system 1 including the heat exchange unit 100. In FIG. 2, the internal configuration is drawn only for one of the four heat source units 300, and the drawing of the other three internal configurations is omitted.
- FIG. 3 is a schematic plan view of the machine room R in which the heat exchange unit 100 is installed.
- FIG. 4 is a schematic front view of the heat exchange unit 100.
- FIG. 5 is a schematic plan view of the lower stage inside the casing 90 of the heat exchange unit 100.
- FIG. 6 is a schematic front view of the heat exchange unit 100 with the side plate of the casing 90 removed.
- FIG. 7 is a schematic right side view of the heat exchange unit 100 with the side plate of the casing 90 removed.
- the heat load processing system 1 mainly includes the heat exchange unit 100, the heat source unit 300, and the use-side equipment 410.
- the heat exchange unit 100 is a unit that performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant.
- the heat exchange unit 100 of the present embodiment performs both cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant.
- the liquid medium cooled or heated by the liquid refrigerant in the heat exchange unit 100 is sent to the use-side facility 410.
- the liquid medium used in the present embodiment is, for example, a heat medium such as water or brine.
- the liquid medium used as the brine is, for example, an aqueous sodium chloride solution, an aqueous calcium chloride solution, an aqueous ethylene glycol solution, an aqueous propylene glycol solution, or the like.
- the liquid medium is not limited to the types exemplified here, and may be appropriately selected. In the present embodiment, it is assumed that brine is used as the liquid medium.
- the refrigerant is a flammable refrigerant.
- the flammable refrigerants include Class 3 (strongly flammable), Class 2 (lowly flammable), and Subclass 2L according to the standard of ASHRAE 34 Design and Safety Classification of Refrigerant or the standard of ISO 817 Refrigerants-Design and Safety Classification. (Flammable).
- FIG. 19 shows a specific example of the refrigerant used in the present embodiment. In FIG.
- “ASHRAE @ Number” is the Ashley number of the refrigerant defined by ISO817
- “Component” is the Ashley number of the substance contained in the refrigerant
- “% by mass” is the mass percent concentration of each substance contained in the refrigerant.
- “Alternative” indicates the name of the substance of the refrigerant that is often replaced by the refrigerant.
- the refrigerant used is R32. Note that the refrigerant illustrated in FIG. 19 has a feature that the density is higher than that of air.
- the heat exchange unit 100 is not limited to an installation place, but is installed indoors, for example.
- the heat exchange unit 100 is installed in the machine room R together with other devices (devices OD1 to OD3 in FIG. 3) as shown in FIG.
- the devices OD1 to OD3 include, but are not limited to, for example, a boiler, a generator, a switchboard, and the like.
- the heat exchange unit 100 may be installed in the machine room R. Further, the heat exchange unit 100 may be installed outdoors, such as on the roof of a building or around a building.
- the heat source unit 300 is a device that cools or heats a refrigerant using air as a heat source.
- the heat source unit 300 is connected to the heat exchange unit 100 via the liquid refrigerant communication pipe 52 and the gas refrigerant communication pipe 54, and forms a refrigerant circuit 50 together with the heat exchange unit 100.
- the refrigerant circuit 50 includes a compressor 330, a flow path switching mechanism 332, a heat source side heat exchanger 340, and a second expansion mechanism 344 of the heat source unit 300, which will be described later, and a use side heat exchanger 10 of the heat exchange unit 100, which will be described later. It mainly has the first expansion mechanism 20 and the like.
- the heat source unit 300 is not limited to an installation place, but is installed, for example, on a rooftop or around a building.
- the heat load processing system 1 has four heat source units 300 (see FIG. 2).
- the heat exchange unit 100 cools / heats the liquid medium with the refrigerant cooled / heated in the four heat source units 300.
- the number of the heat source units 300 is an example, and the number is not limited to four.
- the number of heat source units 300 may be one to three, or five or more.
- the use-side facility 410 is a facility that uses or stores the liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100.
- the use-side equipment 410 is connected to the heat exchange unit 100 via the liquid medium communication pipe 420, and forms the liquid medium circuit 400.
- a liquid medium sent by a pump 60 of the heat exchange unit 100 described below circulates.
- the usage-side facility 410 is, for example, an air handling unit or a fan coil unit that performs air exchange by exchanging heat between a liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100 and air.
- the usage-side facility 410 may be a manufacturing apparatus that performs cooling / heating of a manufacturing apparatus or a product by using a liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100.
- the usage-side facility 410 may be a tank that stores the liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100. The liquid medium stored in the tank as the use-side equipment 410 is sent to, for example, a device using the liquid medium by a pump (not shown) or the like.
- the heat load processing system 1 includes a plurality of use-side facilities, and the liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100 may be sent to the plurality of use-side facilities.
- the types of the use-side facilities may all be the same, or the use-side facilities may include a plurality of types of facilities.
- (2-1) Heat Source Unit The heat source unit 300 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the internal configuration is drawn only for one of the four heat source units 300, and the drawing of the other three internal configurations is omitted.
- the heat source unit 300 from which drawing is omitted has the same configuration as the heat source unit 300 described below.
- the heat source unit 300 mainly includes a unit refrigerant pipe 350, a compressor 330, a flow path switching mechanism 332, a heat source side heat exchanger 340, a second expansion mechanism 344, a fan 342, a gas side shutoff valve 304, and a liquid side shutoff valve. 302 and a heat source side control board 395. (See FIG. 2).
- the unit refrigerant piping 350 includes a compressor 330, a flow path switching mechanism 332, a heat source side heat exchanger 340, a second expansion mechanism 344, a gas side closing valve 304, and a liquid side closing. This is a pipe connecting between the components of the heat source unit 300 including the valve 302.
- the in-unit refrigerant pipe 350 includes a suction pipe 351, a discharge pipe 352, a first gas side pipe 353, a liquid side pipe 354, and a second gas side pipe 355 (see FIG. 2).
- the suction pipe 351 is a pipe connecting the suction port (not shown) of the compressor 330 and the flow path switching mechanism 332.
- An accumulator (not shown) is provided in the suction pipe 351.
- the discharge pipe 352 is a pipe that connects a discharge port (not shown) of the compressor 330 and the flow path switching mechanism 332.
- the first gas side pipe 353 is a pipe connecting the flow path switching mechanism 332 and the gas side of the heat source side heat exchanger 340.
- the liquid side pipe 354 is a pipe connecting the liquid side of the heat source side heat exchanger 340 and the liquid side closing valve 302.
- a second expansion mechanism 344 is arranged in the liquid side pipe 354.
- the second gas side pipe 355 is a pipe connecting the flow path switching mechanism 332 and the gas side closing valve 304.
- the compressor 330 sucks low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle through the suction pipe 351, compresses the refrigerant by a compression mechanism (not shown), and passes through the discharge pipe 352. And discharges high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle after compression.
- the compressor 330 is, for example, a scroll compressor.
- the type of the compressor 330 is not limited to the scroll type, but may be a compressor of a screw type, a rotary type, or the like.
- the compressor 330 is, for example, a compressor with a variable capacity, but may be a compressor with a constant capacity.
- the channel switching mechanism 332 is a mechanism that switches the flow direction of the refrigerant in the refrigerant circuit 50 according to the operation mode of the heat load processing system 1.
- the operation modes of the heat load processing system 1 include a mode for cooling the liquid medium (hereinafter, referred to as a cooling mode) and a mode for heating the liquid medium (hereinafter, referred to as a heating mode).
- the flow path switching mechanism 332 is a four-way switching valve.
- the flow path switching mechanism 332 is not limited to the four-way switching valve, and is configured to realize the following switching of the flow direction of the refrigerant by combining a plurality of solenoid valves and piping. Is also good.
- the flow path switching mechanism 332 switches the flow direction of the refrigerant in the refrigerant circuit 50 so that the refrigerant discharged from the compressor 330 is sent to the heat source side heat exchanger 340. Specifically, in the cooling mode, the flow path switching mechanism 332 makes the suction pipe 351 communicate with the second gas-side pipe 355 and makes the discharge pipe 352 communicate with the first gas-side pipe 353 (see FIG. 2). (See the solid line in the path switching mechanism 332).
- the flow path switching mechanism 332 switches the flow direction of the refrigerant in the refrigerant circuit 50 so that the refrigerant discharged from the compressor 330 is sent to the use side heat exchanger 10 of the heat exchange unit 100. Specifically, in the heating mode, the flow path switching mechanism 332 makes the suction pipe 351 communicate with the first gas side pipe 353 and makes the discharge pipe 352 communicate with the second gas side pipe 355 (flow in FIG. 2). (See the broken line in the path switching mechanism 332).
- the heat source side heat exchanger 340 is a heat exchanger that exchanges heat between the air around the heat source unit 300 and the refrigerant flowing inside the heat source side heat exchanger 340. .
- the heat source side heat exchanger 340 is not limited to a type, but is, for example, a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger.
- the heat source side heat exchanger 340 functions as a condenser (radiator) when the operation mode of the heat load processing system 1 is in the cooling mode. Further, when the operation mode of the heat load processing system 1 is in the heating mode, the heat source side heat exchanger 340 functions as an evaporator.
- the second expansion mechanism 344 is a mechanism that expands the refrigerant flowing through the liquid side pipe 354 to adjust the pressure and flow rate of the refrigerant.
- the second expansion mechanism 344 is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted.
- the second expansion mechanism 344 is not limited to an electronic expansion valve.
- the second expansion mechanism 344 may be an automatic temperature expansion valve having a temperature-sensitive cylinder, or may be a capillary tube.
- the fan 342 is a mechanism that generates an airflow so that air passes through the heat source side heat exchanger 340 in order to promote heat exchange between the refrigerant and the air in the heat source side heat exchanger 340. is there.
- the type of the fan 342 is not limited, but is, for example, a propeller fan.
- the liquid side closing valve 302 is a valve that switches between communication and non-communication between the liquid refrigerant communication pipe 52 and the liquid side pipe 354.
- a liquid refrigerant communication pipe 52 is connected to one end of the liquid-side stop valve 302, and a liquid-side pipe 354 is connected to the other end of the liquid-side stop valve 302 (see FIG. 2).
- the gas-side shut-off valve 304 is a valve that switches between communication and non-communication between the gas refrigerant communication pipe 54 and the second gas-side pipe 355.
- a gas refrigerant communication pipe 54 is connected to one end of the gas-side stop valve 304, and a second gas-side pipe 355 is connected to the other end of the gas-side stop valve 304 (see FIG. 2).
- Heat source side control board 395 functions as a control unit 95a together with a heat exchange unit side control board 95 of the heat exchange unit 100 described later.
- the control section 95a will be described later.
- the heat-source-side control board 395 has various electric circuits, a CPU, and a microcomputer including a memory in which a program executed by the CPU is stored.
- the liquid refrigerant communication pipe 52 connects the liquid side shut-off valve 302 of the heat source unit 300 and the liquid side connection port 100a of the heat exchange unit 100. Then, the liquid side pipe 354 of the heat source unit 300 communicates with the liquid side pipe 56 in the heat exchange unit 100 of the heat exchange unit 100.
- the connection between the liquid refrigerant communication pipe 52 and the liquid side connection port 100a of the heat exchange unit 100 uses, for example, a flare joint.
- connection method between the liquid refrigerant communication pipe 52 and the liquid-side connection port 100a of the heat exchange unit 100 is not limited to a connection method using a flare joint, for example, a connection method using a flange joint, A brazed connection may be selected.
- the gas refrigerant communication pipe 54 connects the gas side shut-off valve 304 of the heat source unit 300 and the gas side connection port 100b of the heat exchange unit 100, and The gas side pipe 355 communicates with the gas side pipe 58 in the heat exchange unit of the heat exchange unit 100.
- the gas refrigerant communication pipe 54 and the gas-side connection port 100b of the heat exchange unit 100 are connected, for example, by brazing.
- the connection method between the gas refrigerant communication pipe 54 and the gas-side connection port 100b of the heat exchange unit 100 is not limited to the brazing connection, and a connection method using various pipe joints may be selected.
- the liquid medium circuit 400 is a circuit in which the liquid medium circulates.
- the liquid medium circuit 400 is configured such that the use side heat exchanger 10 of the heat exchange unit 100 and the use side equipment 410 are connected by piping.
- the use side heat exchanger 10 and the pump 60 of the heat exchange unit 100 the use side equipment 410, the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit, and the second liquid medium pipe in the heat exchange unit.
- 68 a communication pipe 67 in the heat exchange unit, a first communication pipe 422, and a second communication pipe 424.
- the user-side equipment 410 is, for example, an air handling unit or a fan coil unit as described above. Further, as described above, the use-side facility 410 may be a manufacturing apparatus that performs cooling / heating of a manufacturing apparatus or a product by using a liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100, A tank for storing the liquid medium cooled / heated by the exchange unit 100 may be used.
- the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit is a pipe that connects the liquid medium inlet 62 of the heat exchange unit 100 and the use-side heat exchanger 10 (particularly, a first heat exchanger 10a described later).
- the pump 60 is disposed in the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit.
- the second liquid medium pipe 68 in the heat exchange unit is a pipe that connects the use-side heat exchanger 10 (particularly, a second heat exchanger 10b described later) and the liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100.
- the communication pipe 67 in the heat exchange unit is a pipe that connects a first heat exchanger 10a and a second heat exchanger 10b described later.
- the first communication pipe 422 is a pipe that connects the use-side facility 410 and the liquid medium inlet 62 of the heat exchange unit 100. Although the connection method is not limited, the first communication pipe 422 is connected to, for example, the liquid medium inlet 62 of the heat exchange unit 100 by a flange joint. The first communication pipe 422 may be connected to the liquid medium inlet 62 of the heat exchange unit 100 by screwing or by welding.
- the second connection pipe 424 is a pipe that connects the liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100 and the use-side equipment 410.
- the connection method is not limited, the second communication pipe 424 is connected to the liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100 by a flange joint, for example.
- the second communication pipe 424 may be connected to the liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100 by screwing or by welding.
- the liquid medium flows through the liquid medium circuit 400 as follows.
- the liquid medium flowing out of the use-side equipment 410 flows through the first communication pipe 422 toward the liquid medium inlet 62 of the heat exchange unit 100.
- the liquid medium flowing into the heat exchange unit 100 from the liquid medium inlet 62 passes through the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit and flows into the use side heat exchanger 10.
- the liquid medium is cooled / heated by exchanging heat with the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 50.
- the liquid medium cooled / heated by the use side heat exchanger 10 flows out of the use side heat exchanger 10 and flows through the second liquid medium pipe 68 in the heat exchange unit toward the liquid medium outlet 64.
- the liquid medium flowing out of the heat exchange unit 100 from the liquid medium outlet 64 flows through the second communication pipe 424 and flows into the use-side equipment 410.
- the heat exchange unit 100 is a unit that performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant sent to the use-side facility 410.
- the heat exchange unit 100 of the present embodiment is a unit that performs both cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant that are sent to the use-side facility 410. .
- the heat source unit 300 may not have the flow path switching mechanism 332.
- the heat exchange unit 100 is a unit only for heating the liquid medium, particularly, the refrigerant discharged from the compressor 330 is supplied to the heat source side heat exchanger 340 and adheres to the heat source side heat exchanger 340.
- the heat source unit 300 may not have the above-described flow path switching mechanism 332.
- the heat exchange unit 100 mainly includes a casing 90, a drain pan 80, a use side heat exchanger 10, a first expansion mechanism 20, a pump 60, a gas detection sensor 70, and an electric component box 92 ( 4 to 7).
- the heat exchange unit 100 has the same number of the first expansion mechanisms 20 as the heat source units 300 (the same number as the refrigerant circuits 50 formed by the heat source units 300 and the heat exchange units 100). In the present embodiment, the heat exchange unit 100 has four first expansion mechanisms 20.
- the heat exchange unit 100 of the present embodiment has two use side heat exchangers 10 (a first heat exchanger 10a and a second heat exchanger 10b) connected in series in the liquid medium circuit 400.
- the number of the use side heat exchangers 10 is an example, and is not limited to two.
- the heat exchange unit 100 may include the same number (here, four) of use-side heat exchangers 10 as the heat source units 300 connected in series in the liquid medium circuit 400.
- the heat exchange unit 100 has only one use-side heat exchanger 10, and the use-side heat exchanger 10 is connected to all (here, four) heat source units 300, and The same number of refrigerant circuits 50 may be configured.
- heat exchange unit 100 may include a plurality of use-side heat exchangers 10 connected in parallel in liquid medium circuit 400.
- the heat exchange unit 100 of this embodiment has one pump 60.
- the present invention is not limited to this, and the heat exchange unit 100 may include a plurality of pumps 60 connected in series or in parallel in the liquid medium circuit 400.
- the casing 90 is composed of various components of the heat exchange unit 100 including the drain pan 80, the use side heat exchanger 10, the first expansion mechanism 20, the pump 60, the gas detection sensor 70, and the electric component box 92. And various equipment.
- the casing 90 includes an electric component (an electric component 93 housed in an electric component box 92, a terminal box 61 of the pump 60, and an electronic expansion valve as an example of the first expansion mechanism 20). ) Is also accommodated.
- the top and side surfaces of the heat exchange unit 100 are surrounded by a top plate and side plates (see FIG. 1).
- a drain pan 80 is arranged at a lower portion in the casing 90 (see FIG. 6). Above the drain pan 80, the use-side heat exchanger 10 and the pump 60 are arranged (see FIG. 6).
- the first expansion mechanism 20 is disposed in front of the use side heat exchanger 10 and near the upper end of the use side heat exchanger 10 (see FIG. 6).
- the electric component box 92 is arranged on the upper front side of the casing 90 (see FIG. 7). The electric component box 92 is disposed above the use side heat exchanger 10 and the pump 60 (see FIG. 6).
- a maintenance opening 91a is provided on the front surface of the casing 90 (see FIG. 6).
- An opening 91b for maintenance is provided on the rear surface of the casing 90 (see FIG. 9).
- the openings 91a and 91b of the casing 90 are normally closed by the side plates of the casing 90, that is, during operation of the heat load processing system 1. By removing the side plate of the casing 90 provided in the openings 91a and 91b, maintenance and replacement of components and devices inside the casing 90 can be performed.
- the liquid-side connection port 100a and the gas-side connection port 100b of the heat exchange unit 100 are provided at four locations on the front surface of the casing 90 (the lower right part of the casing 90 in FIG. 4).
- a liquid refrigerant communication pipe 52 is connected to each liquid side connection port 100a (see FIG. 2).
- a gas refrigerant communication pipe 54 is connected to each gas side connection port 100b (see FIG. 2).
- a liquid medium inlet 62 and a liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100 are provided on the rear surface of the casing 90 (see FIGS. 5 and 7).
- the first communication pipe 422 is connected to the liquid medium inlet 62 (see FIG. 2).
- the second communication pipe 424 is connected to the liquid medium outlet 64 (see FIG. 2).
- the positions of the liquid side connection port 100a, the gas side connection port 100b, the liquid medium inlet 62, and the liquid medium outlet 64 are not limited to the positions drawn in the drawings, and may be changed as appropriate.
- FIG. 8 is a schematic plan view of the drain pan 80.
- FIG. 9 is a schematic rear view of a part of the casing 90 (near the drain pan 80) and the drain pan of FIG.
- FIG. 10 is a schematic right side view of the drain pan 80.
- the drain pan 80 is arranged below the casing 90.
- the drain pan 80 is arranged at the lowermost part of the casing 90.
- the drain pan 80 is arranged below the use side heat exchanger 10.
- the drain pan 80 is disposed below the pump 60.
- the drain pan 80 receives the condensed water generated in the use side heat exchanger 10, the pump 60, the pipe through which the liquid medium and the refrigerant flow, and the like.
- rainwater or the like also flows into the drain pan 80.
- the drain pan 80 may have a function as a bottom plate of the casing 90.
- the drain pan 80 has a bottom plate 82 and a side wall 84.
- the bottom plate 82 is substantially rectangular in plan view (see FIGS. 8 to 10).
- the side wall 84 extends upward from the outer peripheral edge of the bottom plate 82 (see FIGS. 9 and 10).
- a space formed above the bottom plate 82 of the drain pan 80 and below the upper end 84a of the side wall 84 of the drain pan 80 is referred to as an internal space Si of the drain pan 80 here.
- the condensed water that has dropped into the internal space Si of the drain pan 80 is temporarily received in the internal space Si, and is discharged from a drain port provided in the drain pan 80.
- the drain port is an opening for discharging water in the internal space Si of the drain pan 80.
- the drain port is provided on at least one of the bottom plate 82 and the side wall 84 of the drain pan 80.
- a drain pipe 86 is attached to a side wall 84 disposed on the rear side of the drain pan 80 so as to communicate with the internal space Si of the drain pan 80, and an end of the drain pipe 86 on the internal space Si side is a drain port. 86a (see FIG. 8).
- the drain port 86a is provided at the center of the side wall 84 arranged on the rear side of the drain pan 80.
- the drain pipe 86 is attached to the center of the side wall 84 arranged on the rear side of the drain pan 80.
- the drain pipe 86 is attached to a lower portion of the side wall 84 arranged on the rear side of the drain pan 80 (see FIG. 9).
- the drain pan 80 is provided with only one drain port.
- drain ports may be provided at a plurality of locations.
- the drain port does not need to be formed by a pipe fixed to the bottom plate 82 and the side wall 84 of the drain pan 80, and may be formed as a drain port by simply forming a hole in the bottom plate 82 and the side wall 84 of the drain pan 80.
- the bottom plate 82 of the drain pan 80 has an inclined portion 82a inclined with respect to a horizontal plane.
- the entire bottom plate 82 is inclined with respect to the horizontal plane, and the entire bottom plate 82 functions as the inclined portion 82a.
- the inclined portion 82a is inclined so as to become lower from the front side to the rear side, and has an upper end 82aa on the front side and a lower end 82ab on the rear side (see FIG. 10). That is, in the present embodiment, the bottom plate 82 is lowered toward the side wall 84 disposed on the rear side of the drain pan 80 provided with the drain port 86a, and water is discharged from the internal space Si of the drain pan 80 through the drain port 86a. Easy to be discharged.
- the bottom plate 82 of the drain pan 80 does not need to be entirely inclined with respect to the horizontal plane as in the present embodiment. That is, the bottom plate 82 may have the inclined portion 82a only in a part. For example, in the region of the bottom plate 82 of the drain pan 80 where the condensed water is unlikely to fall, the inclination may not be provided.
- the user-side heat exchanger 10 includes a first heat exchanger 10a and a second heat exchanger 10b.
- first heat exchanger 10a and the second heat exchanger 10b will not be referred to as the first heat exchanger 10a or the second heat exchanger 10b, but will be referred to as user-side heat exchange. This will be described as a description of the container 10.
- the use side heat exchanger 10 heat exchange is performed between the refrigerant and the liquid medium.
- the use-side heat exchanger 10 is a plate-type heat exchanger.
- the type of the use side heat exchanger 10 is not limited to the plate type heat exchanger, and a type of heat exchanger that can be used for the heat exchanger between the refrigerant and the liquid medium may be appropriately selected. .
- the first heat exchanger 10a and the second heat exchanger 10b are connected to two heat exchange unit internal liquid side pipes 56 and two heat exchange unit internal gas side pipes 58, respectively. Further, a first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit and a communication pipe 67 in the heat exchange unit are connected to the first heat exchanger 10a. The communication pipe 67 in the heat exchange unit and the second liquid medium pipe 68 in the heat exchange unit are connected to the second heat exchanger 10b.
- the communication pipe 67 in the heat exchange unit is a pipe that communicates a liquid medium flow path (not shown) in the first heat exchanger 10a with a liquid medium flow path in the second heat exchanger 10b.
- the liquid medium flows into the first heat exchanger 10a through the first communication pipe 422 and the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit, and flows into the first heat exchanger 10a. After passing through a liquid medium flow path (not shown), it flows out to the communication pipe 67 in the heat exchange unit.
- the liquid medium flowing out of the first heat exchanger 10a to the communication pipe 67 in the heat exchange unit passes through the communication pipe 67 in the heat exchange unit and flows into the second heat exchanger 10b.
- the liquid medium flowing into the second heat exchanger 10b passes through a liquid medium flow path (not shown) in the second heat exchanger 10b, and further, a second liquid medium pipe 68 and a second communication pipe in the heat exchange unit. After passing through 424, the liquid is sent to the use-side facility 410.
- each of the use side heat exchangers 10 When the operation mode of the heat load processing system 1 is in the cooling mode, each of the use side heat exchangers 10 is provided with a refrigerant flow path (shown in the figure) from the heat exchange unit internal liquid side pipe 56 to each of the use side heat exchangers 10. )).
- the liquid medium flowing in the liquid medium flow path (not shown) in each use side heat exchanger 10 exchanges heat with the refrigerant flowing in the refrigerant flow path (not shown) in each use side heat exchanger 10. Cooled.
- the refrigerant that has flowed through the refrigerant flow path (not shown) in each use side heat exchanger 10 flows into the gas side pipe 58 in the heat exchange unit, passes through the gas refrigerant communication pipe 54, and It flows into the second gas side pipe 355.
- the refrigerant flow path in each of the use side heat exchangers 10 (from the gas side pipe 58 in the heat exchange unit) to each of the use side heat exchangers 10. (Not shown).
- the liquid medium flowing in the liquid medium flow path (not shown) in each use side heat exchanger 10 exchanges heat with the refrigerant flowing in the refrigerant flow path (not shown) in each use side heat exchanger 10. Is done.
- the refrigerant that has flowed through the refrigerant flow path (not shown) in each use-side heat exchanger 10 flows into the liquid-side pipe 56 in the heat exchange unit, passes through the liquid refrigerant communication pipe 52, and passes through the liquid in the heat source unit 300. It flows into the side pipe 354.
- the first expansion mechanism 20 is a mechanism that expands the refrigerant flowing through the liquid side pipe 56 in the heat exchange unit to adjust the pressure and flow rate of the refrigerant.
- the first expansion mechanism 20 is an electronic expansion valve whose opening can be adjusted.
- the electronic expansion valve as the first expansion mechanism 20 is arranged in front of the use side heat exchanger 10 and near the upper end of the use side heat exchanger 10.
- the first expansion mechanism 20 is not limited to an electronic expansion valve.
- the first expansion mechanism 20 may be a temperature automatic expansion valve having a temperature-sensitive cylinder, or may be a capillary tube.
- the pump 60 is a pump that sends the liquid medium to the use-side facility 410.
- the pump 60 is disposed in the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit.
- the pump 60 is, for example, a constant-speed centrifugal pump.
- the pump 60 is not limited to the centrifugal pump, and the type of the pump 60 may be appropriately selected. Further, the pump 60 may be a variable flow rate pump.
- the pump 60 is disposed upstream of the use side heat exchanger 10 in the flow direction of the liquid medium in the liquid medium circuit 400, in other words, in the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit. ing.
- the pump 60 is connected to the second liquid medium pipe 68 in the heat exchange unit in the flow direction of the liquid medium in the liquid medium circuit 400 on the downstream side of the use side heat exchanger 10. , May be arranged.
- the gas detection sensor 70 is a sensor that has the detection element 72 and detects the presence or absence of refrigerant gas at the location where the detection element 72 is arranged.
- the detection element 72 is, for example, a semiconductor sensor element.
- the electrical conductivity of a semiconductor sensing element changes between a state where there is no refrigerant gas and a state where there is a refrigerant gas.
- the gas detection sensor 70 includes a detection circuit (not shown) that is electrically connected to the detection element 72, and detects a change in the electrical conductivity of the detection element 72 by the detection circuit. The presence or absence of the refrigerant gas in the place where it is performed is detected.
- the detection element 72 is not limited to a semiconductor-type element, and may be any element that can detect a refrigerant gas.
- the gas detection sensor 70 includes an infrared light source (not shown) and an infrared detection element as the detection element 72, and electrically detects the change in the amount of infrared light detected by the detection element 72 that varies depending on the presence or absence of the refrigerant gas. The presence or absence of the refrigerant gas at the location where the detection element 72 is disposed may be detected by the detection by the connected detection circuit.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed in the internal space Si of the drain pan 80 located at the lower part in the casing 90.
- the sensing element 72 is disposed on the lower end 82ab side of the inclined portion 82a of the bottom plate 82 of the drain pan 80 (in this embodiment, on the rear end side of the bottom plate 82).
- sensing element 72 is arranged near drain 86a, which is an outlet for water from internal space Si of drain pan 80.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is arranged in the inner space Si of the drain pan 80 and on the lower end 82ab side of the inclined portion 82a (see FIG. 10). Further, the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position adjacent to the drain port 86a provided on the rear side wall 84 of the drain pan 80 (see FIGS. 8 to 10). By arranging the detection element 72 at a position where such refrigerant gas easily accumulates, highly reliable refrigerant leak detection is possible.
- the position where the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is arranged is only an example, and is not limited to the position drawn with the reference numeral 72 in FIGS. 8 to 10.
- the position where the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is arranged is in the vicinity of the side wall 84 on the rear side of the drain pan 80 (on the lower end 82ab side of the inclined portion 82a) and at a position apart from the drain port 86a. Good.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is the internal space Si of the drain pan 80, and the refrigerant gas is It may be arranged near a place where the possibility of leakage is relatively high.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 may be arranged at a place other than the lower end 82ab of the inclined portion 82a (for example, at the upper end 82aa of the inclined portion 82a).
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 may be disposed in the internal space Si of the drain pan 80 and near the liquid-side connection port 100a and the gas-side connection port 100b.
- the position where the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed is higher than the upper end portion 84a of the side wall 84 of the drain pan 80 (in the casing 90, as shown by reference numeral 72b in FIG. 9). 80 above the internal space Si).
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed below an electric component that can be an ignition source, regardless of whether or not the detection element 72 is disposed in the internal space Si of the drain pan 80 (see FIGS. 6 and 7). ).
- the detection element 72 By arranging the detection element 72 below the electric component that can be the ignition source, even when the refrigerant leaks in the heat exchange unit 100, the refrigerant gas can be supplied from the bottom side of the casing 90 to the electric source that can be the ignition source. Leakage of the refrigerant is likely to be detected before reaching the height position of the component.
- Electrical components that can be an ignition source include electrical components that may generate electric sparks.
- the electrical components that can be the ignition source include electrical components 93 such as an electromagnetic switch, a contactor, and a relay housed in an electrical component box 92 described later, and an electronic component as an example of the first expansion mechanism 20. It includes an expansion valve and a terminal box 61 of the pump 60. An electric wire 61 a for supplying electric power to a motor 60 a of the pump 60 is connected to the terminal box 61 of the pump 60.
- a heater may be arranged in the heat exchange unit 100. is there. Depending on its specifications, the heater may be hot enough to be a source of ignition. It is also preferable that such an electrical component that can be heated to such a degree as to become an ignition source is disposed above the detection element 72 of the gas detection sensor 70.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed below the liquid-side connection port 100a and the gas-side connection port 100b of the heat exchange unit 100, which has a relatively high possibility of a leakage point of the refrigerant ( 6 and 7).
- the electric component that can be the ignition source as described above is disposed above the liquid side connection port 100a and the gas side connection port 100b of the heat exchange unit 100.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 90.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 90.
- an electric component that can be an ignition source in the present embodiment, an electric component 93 such as an electromagnetic switch, a contactor, and a relay housed in an electric component box 92, or an example of the first expansion mechanism 20.
- the electronic expansion valve and the terminal box 61 of the pump 60 are arranged at a height of 300 mm or more from the bottom of the casing 90 (see FIGS. 6 and 7).
- the detection element 72 of the detection sensor 70 is preferably arranged at the following position.
- the interior of the casing 90 is at least divided into a pump arrangement area A1 where the pump 60 is arranged and a refrigerant side area A2 where the refrigerant pipe 57 or the use side heat exchanger 10 is arranged, in a plan view. (See FIGS. 5 and 8). That is, in the plan view, the pump arrangement area A1 and the refrigerant-side area A2 exist inside the casing 90. As shown in FIG. 8, the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is preferably arranged closer to the refrigerant side area A2 than to the pump arrangement area A1.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is preferably arranged in a space near the maintenance opening 91b of the casing 90 from the viewpoint of maintenance.
- the space in the vicinity of the opening 91b is a space accessible by an operator from the opening 91b.
- the space in the vicinity of the opening 91b is a space that can be reached from the opening 91b (for example, a space within 50 cm from the opening 91b). If the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at such a position, the replacement and inspection of the detection element 72 can be easily performed by removing the side plate of the casing 90 closing the opening 91b.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 detects refrigerant gas, even if condensed water accumulates in the internal space Si of the drain pan 80, the detection element 72 is disposed at a position where it is difficult for the detection element 72 to be flooded. It is preferable to be configured as follows.
- the heat exchange unit 100 has a float 88 which is arranged in the internal space Si of the drain pan 80 and has the upper surface 88a or the side surface 88b to which the detecting element 72 is attached.
- the float 88 is a member configured to float on the water surface when condensed water accumulates in the internal space Si of the drain pan 80.
- the float 88 is swingably supported by a main body 881 and a support portion (not shown) provided on a side wall 84 of the drain pan 80 or a frame (not shown) of the casing 90. And a swing shaft 882 (see FIGS. 11A and 11B).
- the main body 881 is configured to float on water.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 may be attached to the upper surface 88a of the float 88 (the upper surface of the main body 881) as shown in FIG. 11A, or the side surface 88b of the float 88 (the upper surface of the main body 881) as shown in FIG. 11B. Side).
- the main body 881 of the float 88 When there is no water in the drain pan 80, the main body 881 of the float 88 is located at the first position. Although not limited, the main body 881 of the float 88 located at the first position is in contact with the bottom plate 82 of the drain pan 80 as shown by a solid line in FIGS. 11A and 11B. On the other hand, when water accumulates in the drain pan 80, the main body 881 of the float 88 swings around the swing shaft 882 and floats by buoyancy as shown by the two-dot chain line in FIGS. 11A and 11B. With such a configuration, even when condensed water accumulates in the internal space Si of the drain pan 80, the infiltration of the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is easily suppressed. Therefore, even when the drain pipe 86 is clogged for some reason and water is not discharged from the drain port 86a, the gas refrigerant can be detected by the gas detection sensor 70 at the time of refrigerant leakage.
- the heat exchange unit 100 may not have the float 88.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 may be directly attached to the side wall 84 of the drain pan 80 or a frame (not shown) of the casing 90. At this time, the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position where it is difficult to be flooded, for example, in the internal space Si of the drain pan 80 as shown by reference numeral 72a in FIG. Is preferred.
- the electrical component box 92 is a case for housing various electrical components.
- the electric component box 92 houses a heat exchange unit side control board 95 and a power supply terminal block (not shown).
- the electric component box 92 accommodates electric components 93 such as an electromagnetic switch, a contactor, and a relay.
- the electric component 93 does not need to include all of the electromagnetic switch, the contactor, and the relay, and may include any of the electromagnetic switch, the contactor, and the relay.
- the electric components accommodated in the electric component box 92 are not limited to those illustrated, and various electric components are accommodated as necessary.
- the heat-exchange-unit-side control board 95 functions as the control unit 95a together with the heat-source-side control board 395 of the heat source unit 300.
- the heat-exchange-unit-side control board 95 has various electric circuits, a CPU, and a microcomputer including a memory in which a program executed by the CPU is stored.
- the control unit 95a controls the operation of each unit of the heat load processing system 1.
- the control unit 95a is electrically connected to various devices of the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100.
- Various devices of the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100 connected to the control unit 95a include the compressor 330 of the heat source unit 300, the flow path switching mechanism 332, the second expansion mechanism 344, the fan 342, and the heat exchange unit 100.
- the first expansion mechanism 20 and the pump 60 are included.
- the control unit 95a is communicably connected to various sensors included in the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100, and receives measurement values from various sensors (not shown).
- Various sensors included in the heat exchange unit 100 include, but are not limited to, for example, a temperature sensor that measures the temperature of a refrigerant provided in the liquid side pipe 56 in the heat exchange unit and the gas side pipe 58 in the heat exchange unit,
- the pressure sensor provided in the liquid side pipe 56 in the heat exchange unit, the liquid provided in the first liquid medium pipe 66 in the heat exchange unit, the communication pipe 67 in the heat exchange unit, and the second liquid medium pipe 68 in the heat exchange unit It includes a temperature sensor for measuring the temperature of the medium.
- various sensors included in the heat source unit 300 are not limited, and for example, a temperature sensor provided in the suction pipe 351 for measuring a suction temperature and a temperature sensor provided in the discharge pipe 352 for measuring a discharge temperature And a pressure sensor for measuring the discharge pressure.
- the control unit 95a is communicably connected to the gas detection sensor 70 of the heat source unit 300.
- the control unit 95a controls operations of various devices of the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100 according to a run / stop command given from an operating device (not shown). Further, the control unit 95a controls the state of the flow path switching mechanism 332 of the heat source unit 300 according to the operation mode (cooling mode / heating mode) of the heat load processing system 1. Further, the control unit 95a controls the heat source unit 300 and the various devices of the heat exchange unit 100 so that the liquid refrigerant is cooled / heated to a predetermined target temperature and flows out of the liquid medium outlet 64 of the heat exchange unit 100. Control behavior. Note that the principle of operation of the vapor compression refrigerator is generally well known, and thus the description thereof is omitted here. Further, when leakage of the refrigerant gas is detected by the gas detection sensor 70, the control unit 95a controls various devices such that the various devices of the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100 perform predetermined leakage operations.
- the heat exchange unit 100 of the above embodiment performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the refrigerant and the liquid medium sent to the use-side facility 410.
- the heat exchange unit 100 includes the use side heat exchanger 10, electric components that can be an ignition source, a casing 90, and a gas detection sensor 70.
- heat exchange is performed between the combustible refrigerant and the liquid medium.
- the casing 90 houses the use-side heat exchanger 10 and electric components that can be an ignition source.
- the gas detection sensor 70 has a detection element 72 disposed below an electric component that can be an ignition source, and detects the presence or absence of refrigerant gas at a location where the detection element 72 is disposed.
- the electric components that can be the ignition source include, for example, the electric component 93.
- the electric component 93 includes at least one of an electromagnetic switch, a contactor, and a relay.
- the electric component 93 is housed in the electric component box 92.
- the electrical components that can be the ignition source include the terminal box 61 of the pump 60.
- An electric wire 61 a for supplying electric power to a motor 60 a of the pump 60 is connected to the terminal box 61 of the pump 60.
- the electric components that can be the ignition source include an electronic expansion valve as an example of the first expansion mechanism 20.
- the heat exchange unit 100 does not need to have all of the illustrated electrical components that can be the ignition source, and may have some of them.
- the heat exchange unit 100 includes an electric component that can be an ignition source other than the illustrated one, in addition to the electric component that can be the illustrated ignition source, or instead of the electric component that can be the exemplified ignition source. Is also good.
- the electrical components that can be the ignition source may include an inverter board (not shown) for the pump 60 housed in the electrical component box 92.
- the refrigerant gas is heavier than air as described above, and when the refrigerant leaks, the leaked refrigerant gas tends to stay on the lower side.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed below the electric component that can be an ignition source, so that even if the refrigerant leaks, Leakage is easily detected.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is arranged at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 90.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm from the bottom of the casing 90 where the refrigerant gas which is heavier than air easily accumulates, the refrigerant leaks relatively early even if the refrigerant leaks. Is easy to detect, and the possibility of ignition is easily reduced.
- the heat exchange unit 100 of the above embodiment has the pump 60, but is not limited to this.
- the pump 60 may be installed outside the casing 90 separately from the heat exchange unit 100.
- the heat exchange unit 100 is provided outside the casing 90 in addition to the gas detection sensor 70 in which the detection element 72 is disposed in the casing 90 or in place of the gas detection sensor 70 in which the detection element 72 is disposed in the casing 90.
- a gas detection sensor 270 having a detection element 272 to be performed may be provided (see FIG. 12).
- the gas detection sensor 270 is a sensor that detects the presence or absence of refrigerant gas at the location where the detection element 272 is disposed.
- the gas detection sensor 270 is the same as the gas detection sensor 70 except for where the detection element 272 is installed.
- the heat exchange unit 100 has the gas detection sensor 270, even if the refrigerant gas flows out of the casing 90, the refrigerant gas can be detected by the gas detection sensor 270, and the safety is high.
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 is preferably disposed below an electric component that can be an ignition source of the heat exchange unit 100 described above.
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 causes the ignition of the heat exchange unit 100 described above. It is located below the potential electrical components.
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 is located near the floor FL of a unit installation space (for example, the machine room R) where the heat exchange unit 100 is installed. Preferably, they are arranged.
- the detection element 272 is preferably arranged at a height of 300 mm or less in the machine room R from the floor surface FL on which the heat exchange unit 100 is installed.
- the heat exchange unit 100 may be installed on a foundation (mount) 2 provided on the floor FL in the machine room R (see FIG. 12).
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 is preferably arranged near the floor FL of the machine room R.
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 is preferably disposed at a height of 300 mm from the floor surface FL of the machine room R.
- the detection element 272 of the gas detection sensor 270 may be arranged at a position lower than the bottom of the casing 90 of the heat exchange unit 100 as shown in FIG.
- the liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 100 circulates through the liquid medium circuit 400, but is not limited to this.
- the liquid medium sent to the use-side facility 410 for example, a tank
- the use-side facility 410 for example, a tank
- FIG. 13 is a perspective view of the heat exchange unit 200.
- FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the heat load processing system 201 including the heat exchange unit 200. Note that the heat exchange unit 200 has three identical refrigerant circuits 150, but FIG. 14 illustrates only one of the refrigerant circuits 150.
- FIG. 15 is a schematic plan view of the lower part inside the casing 190 of the heat exchange unit 200.
- FIG. 16 is a schematic front view of the heat exchange unit 200 with the side plate of the casing 190 removed.
- FIG. 17 is a schematic right side view of the heat exchange unit 200 with the side plate of the casing 190 removed.
- FIG. 18 is a schematic rear view of a part of the casing 190 of the heat exchange unit 200 (near the drain pan 80) and the drain pan 80.
- the cooling / heating of the refrigerant is performed by the heat exchange between the air around the heat source unit 300 and the refrigerant in the heat source side heat exchanger 340.
- cooling / heating of the refrigerant is performed by heat exchange between the refrigerant and the heat source side liquid medium flowing through the heat source side liquid medium circuit 500.
- the refrigerant is cooled by the cooling water flowing through the heat source side liquid medium circuit 500, and the liquid medium sent to the use side equipment 410 is cooled by the heat exchange unit 200 by the refrigerant.
- the system to be cooled is not limited to this.
- the refrigerant is heated by the heat source side liquid medium (for example, waste hot water or the like) flowing through the heat source side liquid medium circuit 500, and is sent to the use side equipment 410.
- the heat source side liquid medium for example, waste hot water or the like
- a system in which the liquid medium to be heated is heated by the refrigerant in the heat exchange unit 200 may be used.
- the refrigerant is cooled by the relatively low-temperature heat-source-side liquid medium flowing through the heat-source-side liquid medium circuit 500, and the liquid medium sent to the use-side equipment 410 is cooled by the heat exchange unit 200.
- the refrigerant is heated by the relatively high-temperature heat source-side liquid medium flowing through the heat source-side liquid medium circuit 500, and the liquid medium sent to the use-side equipment 410 is cooled by the heat exchange unit 200 by the refrigerant.
- a system that can be executed by switching between a heating mode in which heating is performed and a heating mode may be used.
- the liquid medium flowing through the heat-source-side liquid medium circuit 500 is referred to as a heat-source-side liquid medium
- the liquid medium sent to the use-side facility 410 is simply referred to as a liquid medium.
- the refrigerant circuit 50 is formed by the heat source unit 300 and the heat exchange unit 100.
- the heat exchange unit 200 has the entire refrigerant circuit 150.
- one heat exchange unit 200 has three refrigerant circuits 150.
- the heat exchange unit 200 may have one or two refrigerant circuits 150 or four or more refrigerant circuits 150.
- the heat load processing system 201 mainly includes the heat exchange unit 200, the heat source side liquid medium circuit 500, and the use side equipment 410.
- the heat exchange unit 200 is a device that performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant that are sent to the use-side equipment 410.
- the liquid medium cooled / heated by the liquid refrigerant in the heat exchange unit 200 is sent to the use-side facility 410.
- the exemplary heat exchange unit 200 depicted in FIG. 14 is a unit that only cools the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant.
- the present invention is not limited to this, and the heat exchange unit 200 may be a unit that only heats the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant.
- the heat exchange unit 200 is an apparatus capable of performing both cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant. You may.
- the liquid medium and the refrigerant used in the present embodiment are the same as the liquid medium and the refrigerant described in the first embodiment. Here, the description is omitted.
- the heat source side liquid medium used in the present embodiment is, for example, water or brine.
- the heat source side liquid medium circuit 500 is a liquid medium circuit in which the heat source side liquid medium for cooling the refrigerant in the heat exchange unit 200 circulates.
- the heat source side liquid medium circuit 500 mainly includes a heat source facility 510 and a heat source side pump 520.
- the heat source equipment 510 is equipment for cooling the heat source side liquid medium in this embodiment.
- the heat source equipment 510 is a cooling tower.
- the cooling tower may be an open type that directly cools the heat source side heat medium or a closed type that indirectly cools the heat source side heat medium.
- the type of the heat source side liquid medium may be appropriately determined according to the type of the cooling tower and the like.
- the installation location is not limited, the heat source equipment 510 is installed, for example, on a rooftop or a space around a building.
- the heat source side pump 520 is a pump for sending the heat source side liquid medium cooled by the heat source equipment 510 to the heat exchange unit 200.
- the heat source side pump 520 is, for example, a constant speed spiral pump.
- the heat source side pump 520 is not limited to the spiral pump, and the type of the heat source side pump 520 may be appropriately selected.
- the heat source side pump 520 may be a variable flow rate pump.
- the installation location is not limited, the heat source side pump 520 is installed in the same machine room R as the heat exchange unit 200, for example.
- the usage-side facility 410 is the same as the usage-side facility 410 in the heat load processing system 1 of the first embodiment.
- the use-side facility 410 is a facility that uses a liquid medium cooled by a refrigerant.
- the use-side equipment 410 is an air handling unit or a fan coil unit used only for cooling.
- the use-side facility 410 is not limited to a facility that uses a liquid medium cooled by a refrigerant.
- the use-side equipment 410 may be equipment that uses the liquid medium heated by the refrigerant.
- the heat load processing system 201 may include a plurality of use-side facilities.
- the types of the use-side facilities may be the same, or the use-side facilities may include a plurality of types of facilities.
- the liquid medium circuit 400A according to the second embodiment includes a liquid medium circuit 400 according to the first embodiment and a pump 160 (equipment similar to the pump 60 according to the first embodiment) outside the heat exchange unit 200 (a first communication unit).
- the arrangement is the same as the arrangement in the pipe 422), except for the configuration of the liquid medium pipe in the heat exchange unit 200.
- the liquid medium piping in the heat exchange unit 200 will be described, and detailed description of the other liquid medium circuit 400A will be omitted.
- the heat exchange unit 200 has three refrigerant circuits 150. In FIG. 14, only one of the three refrigerant circuits 150 is drawn. The other refrigerant circuit 150 is the same as the refrigerant circuit 150 described here, and the description is omitted here.
- the installation location of the heat exchange unit 200 is the same as the installation location of the heat exchange unit 100 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
- the heat exchange unit 200 mainly includes the compressor 130, the heat source side heat exchanger 140, the expansion mechanism 120, the use side heat exchanger 110, the casing 190, the drain pan 80, the gas detection sensor 70, and the electric component box 192.
- the compressor 130, the heat source side heat exchanger 140, the expansion mechanism 120, and the use side heat exchanger 110 are connected by a refrigerant pipe 151 to form a refrigerant circuit 150.
- the refrigerant pipe 151 includes a first refrigerant pipe 151a that connects the discharge side of the compressor 130 and the gas side of the heat source side heat exchanger 140.
- the refrigerant pipe 151 includes a second refrigerant pipe 151b that connects the liquid side of the heat source side heat exchanger 140 and the liquid side of the use side heat exchanger 110.
- the expansion mechanism 120 is disposed in the second refrigerant pipe 151b.
- the refrigerant pipe 151 includes a third refrigerant pipe 151c that connects the gas side of the use side heat exchanger 110 and the suction side of the compressor 130. Note that an accumulator (not shown) may be disposed in the third refrigerant pipe 151c.
- the heat exchange unit 200 is a device that cools the liquid medium with the refrigerant as described above.
- a flow path switching mechanism is provided in the refrigerant circuit 150 as in the refrigerant circuit 50 of the first embodiment. .
- (2-1-1) Compressor The compressor 130 sucks low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle returned from the use-side heat exchanger 110, compresses the refrigerant by a compression mechanism (not shown), and compresses the refrigerant. Is sent to the heat source side heat exchanger 140 in the refrigeration cycle.
- the compressor 130 is, for example, a scroll-type compressor.
- the type of the compressor 130 is not limited to the scroll type, but may be a screw type, a rotary type or the like.
- the compressor 130 is, for example, a variable capacity compressor, but may be a fixed capacity compressor.
- the heat source side heat exchanger 140 exchanges heat between the heat source side liquid medium flowing in the heat source side heat exchanger 140 and the refrigerant flowing in the heat source side heat exchanger 140. It is a heat exchanger.
- the heat source side heat exchanger 340 is not limited to a type, but is, for example, a double tube heat exchanger. However, the type of the heat source side heat exchanger 340 is not limited to the double tube type heat exchanger, and a type of heat exchanger that can be used as a heat exchanger between the refrigerant and the heat source side liquid medium is appropriately selected. It should be done.
- the expansion mechanism 120 is a mechanism that expands the refrigerant flowing through the second refrigerant pipe 151b and adjusts the pressure and flow rate of the refrigerant.
- the expansion mechanism 120 is an electronic expansion valve whose opening can be adjusted.
- the expansion mechanism 120 is not limited to an electronic expansion valve.
- the expansion mechanism 120 may be a temperature automatic expansion valve having a temperature-sensitive cylinder, or may be a capillary tube.
- the use-side heat exchanger 110 heat exchange is performed between the refrigerant and the liquid medium.
- the use side heat exchanger 110 is a plate heat exchanger.
- the type of the use-side heat exchanger 110 is not limited to the plate-type heat exchanger, and a type of heat exchanger that can be used for the heat exchanger between the refrigerant and the liquid medium may be appropriately selected. .
- a second refrigerant pipe 151b, a third refrigerant pipe 151c, a first heat exchange unit internal liquid medium pipe 166, and a second heat exchange unit internal liquid medium pipe 168 are connected to the use side heat exchanger 110.
- the first heat exchange unit internal liquid medium pipe 166 is a pipe that connects the liquid medium inlet 162 of the heat exchange unit 200 and the use side heat exchanger 110.
- the second heat exchange unit internal liquid medium pipe 168 is a pipe connecting the use side heat exchanger 110 and the liquid medium outlet 164 of the heat exchange unit 200.
- a first communication pipe 422 that connects the use-side facility 410 and the liquid medium inlet 162 of the heat exchange unit 200 is connected.
- To the liquid medium outlet 164 of the heat exchange unit 200 a second communication pipe 424 that connects the use-side facility 410 and the liquid medium outlet 164 of the heat exchange unit 200 is connected.
- the refrigerant flows from the second refrigerant pipe 151b into the use-side heat exchanger 110, flows through a refrigerant flow path (not shown) in the use-side heat exchanger 110, and flows into the third refrigerant pipe 151c. And outflow.
- the pump 160 is operated, the liquid medium flowing out of the use-side equipment 410 flows through the first communication pipe 422 toward the liquid medium inlet 162 of the heat exchange unit 200.
- the liquid medium flowing into the heat exchange unit 200 from the liquid medium inlet 162 flows into the use side heat exchanger 110 through the liquid medium pipe 166 in the first heat exchange unit.
- the liquid medium passes through a liquid medium flow path (not shown) of the use-side heat exchanger 110, the liquid medium is cooled by exchanging heat with a refrigerant flowing through a refrigerant flow path (not shown).
- the liquid medium cooled by the use side heat exchanger 110 flows out to the liquid medium pipe 168 in the second heat exchange unit, and flows toward the liquid medium outlet 164.
- the liquid medium flowing out of the heat exchange unit 200 from the liquid medium outlet 164 flows through the second communication pipe 424 and flows into the use-side facility 410.
- the casing 190 includes a compressor 130, a heat source side heat exchanger 140, an expansion mechanism 120, a use side heat exchanger 110, a drain pan 80, a gas detection sensor 70, and an electric component box 192.
- Various components and various devices of the exchange unit 200 are accommodated.
- the casing 190 includes electric components (in the present embodiment, electric components 93 accommodated in the electric component box 192, an inverter board 194 accommodated in the electric component box 192, and a terminal box 131, an electronic expansion valve as an example of the expansion mechanism 120 is also accommodated.
- the top and side surfaces of the heat exchange unit 200 are surrounded by a top plate and side plates (see FIG. 13).
- a drain pan 80 is disposed at a lower portion in the casing 190 (see FIG. 18). Above the drain pan 80, a heat source side heat exchanger 140 is arranged (see FIG. 18).
- a use side heat exchanger 110 is disposed above the drain pan 80 (see FIG. 18).
- the use side heat exchanger 110 is arranged above the heat source side heat exchanger 140 (see FIG. 18).
- the expansion mechanism 120 is disposed on the back side of the casing 190 and above the heat source side heat exchanger 140 (see FIG. 18).
- the electric component box 192 is arranged at the upper part on the front side of the casing 190 (see FIG. 18).
- the electric component box 192 is disposed above the heat source side heat exchanger 140 (see FIG. 18).
- the compressor 130 is arranged above the heat source side heat exchanger 140.
- a maintenance opening 191b is provided at least on the rear surface of the casing 190 (see FIG. 18).
- the opening 191b of the casing 190 is normally closed by the side plate of the casing 190, that is, during operation of the heat load processing system 201. By removing the side plate of the casing 190 provided in the opening 191b of the casing 190, maintenance and replacement of components and devices inside the casing 190 can be performed.
- a heat source side liquid medium inlet and a heat source side liquid medium outlet to which a pipe for the heat source side liquid medium is connected are provided on the rear surface of the casing 190 (not shown).
- a liquid medium inlet 162 to which the first communication pipe 422 is connected and a liquid medium outlet 164 to which the second communication pipe 424 is connected are provided on the back surface of the casing 190.
- the connection method is not limited, the first communication pipe 422 and the liquid medium inlet 162 are screw-connected.
- the connection method is not limited, the liquid medium outlet 164 to which the second communication pipe 424 is connected is screw-connected.
- the positions of the heat-source-side liquid medium inlet and the heat-source-side liquid medium outlet, and the positions of the liquid medium inlet 162 and the liquid medium outlet 164 are not limited to the positions drawn in the drawings, and may be changed as appropriate.
- the drain pan 80 is arranged at the lower part of the casing 190. Particularly, in the present embodiment, the drain pan 80 is arranged at the lowermost part of the casing 190.
- the drain pan 80 is arranged below the use side heat exchanger 110.
- the drain pan 80 is arranged below the heat source side heat exchanger 140.
- the drain pan 80 receives condensed water generated in the use-side heat exchanger 110, a pipe through which the liquid medium flows, and the like. When the heat exchange unit 200 is installed outdoors, rainwater or the like also flows into the drain pan 80.
- the drain pan 80 may have a function as a bottom plate of the casing 190.
- the structure of the drain pan 80 of the heat exchange unit 200 according to the second embodiment is the same as the structure of the drain pan 80 of the heat exchange unit 100 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted here to avoid duplication.
- the gas detection sensor 70 is a sensor that has the detection element 72 and detects the presence or absence of refrigerant gas at the location where the detection element 72 is arranged.
- the gas detection sensor 70 is a sensor similar to the gas detection sensor 70 of the first embodiment.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is preferably disposed in the internal space Si of the drain pan 80 located at the lower part in the casing 190. Further, similarly to the first embodiment, the detection element 72 is preferably arranged on the lower end 82ab side of the inclined portion 82a of the bottom plate 82 of the drain pan 80 (in this embodiment, on the rear end side of the bottom plate 82). Further, similarly to the first embodiment, the detection element 72 is preferably arranged in the vicinity of a drain port 86a which is a drain port of water from the internal space Si of the drain pan 80. By arranging the detection element 72 at a position where such refrigerant gas easily accumulates, highly reliable refrigerant leakage detection is possible.
- the position where the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed is higher than the upper end portion 84a of the side wall 84 of the drain pan 80 (in the casing 90, as shown by reference numeral 72b in FIG. 18). 80 above the internal space Si).
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed below an electric component that can be an ignition source regardless of whether or not the detection element 72 is disposed in the internal space Si of the drain pan 80. You.
- Electrical components that can be an ignition source include electrical components that may generate electric sparks.
- the electrical components that can be the ignition source include the electrical components 93 such as electromagnetic switches, contactors, and relays housed in the electrical component box 192, the inverter board 194 for the compressor 130, and the expansion mechanism 120. And a terminal box 131 of the compressor 130.
- An electric wire (not shown) for supplying electric power to the motor 130 a of the compressor 130 is connected to the terminal box 131 of the compressor 130.
- a heater may be arranged in the heat exchange unit 200. is there. Depending on its specifications, the heater may be hot enough to be a source of ignition. It is also preferable that such an electrical component that can be heated to such a degree as to become an ignition source is disposed above the detection element 72 of the gas detection sensor 70.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 190.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 190.
- an electric component that can be an ignition source (in the present embodiment, an electric component 93 such as an electromagnetic switch, a contactor, and a relay housed in an electric component box 192, an inverter board 194 for the compressor 130, An electronic expansion valve as an example of the expansion mechanism 120 and the terminal box 131 of the compressor 130) are arranged at a height of 300 mm or more from the bottom of the casing 190 (see FIGS. 16 and 17).
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed in a space near the maintenance opening 191b of the casing 190 from the viewpoint of maintenance.
- the space in the vicinity of the opening 191b is a space accessible by an operator from the opening 191b.
- the space in the vicinity of the opening 191b is preferably a space that can be reached from the opening 191b (for example, a space within 50 cm from the opening 191b). If the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at such a position, the detection element 72 can be easily replaced or inspected by removing the side plate of the casing 190 that closes the opening 191b.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 detects the refrigerant gas, even if condensed water accumulates in the internal space Si of the drain pan 80, the detection element 72 is configured to be hardly flooded.
- the heat exchange unit 200 preferably has a float 88 disposed in the internal space Si of the drain pan 80, and the detection element 72 of the gas detection sensor 70 includes the upper surface 88a of the float 88 or Preferably, it is attached to the side surface 88b of the float 88.
- the description of the float 88 will be omitted to avoid duplication of the description.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 may be directly attached to the side wall 84 of the drain pan 80 or a frame (not shown) of the casing 90. At this time, the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position where it is difficult to be flooded, for example, in the internal space Si of the drain pan 80 as shown by reference numeral 72a in FIG. 18 and higher than the drain port 86a. Is preferred.
- the position of the detection element 72 of the gas detection sensor 70, the position of an electric component that can be an ignition source, and the positional relationship between the detection element 72 of the gas detection sensor 70 and the electric component that can be an ignition source are inconsistent. Items described in (2-4-6) of the first embodiment may be applied to the extent that there is no such item.
- the electrical component box 192 is a case that accommodates various electrical components.
- the electrical component box 192 houses a heat exchange unit side control board 195 and a power supply terminal block (not shown).
- the electrical component box 192 houses an inverter board 194 for the compressor 130.
- the electric component box 92 accommodates electric components 93 such as an electromagnetic switch, a contactor, and a relay.
- the electric component 93 does not need to include all of the electromagnetic switch, the contactor, and the relay, and may include any of the electromagnetic switch, the contactor, and the relay. Note that the electrical components housed in the electrical component box 192 are not limited to those illustrated, and various electrical components may be housed as needed.
- the heat-exchange-unit-side control board 195 includes various electric circuits, a CPU, and a microcomputer including a memory in which a program executed by the CPU is stored.
- the heat exchange unit side control board 195 controls the operation of each part of the heat exchange unit 200.
- the heat exchange unit side control board 195 is electrically connected to various devices of the heat exchange unit 200.
- Various devices of the heat exchange unit 200 connected to the heat exchange unit side control board 195 include a compressor 130 and an expansion mechanism 120. Further, it is preferable that the heat exchange unit side control board 195 can transmit a control signal to the pump 160, the heat source side pump 520, and the like.
- the heat exchange unit side control board 195 is communicably connected to various sensors included in the heat exchange unit 200, and receives measurement values from various sensors (not shown).
- Various sensors included in the heat exchange unit 200 include, but are not limited to, for example, a temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant provided in the first refrigerant pipe 151a and the third refrigerant pipe 151c, and a sensor that detects the temperature of the first refrigerant pipe 151a. It includes a pressure sensor that measures the pressure of the provided refrigerant, a temperature sensor that measures the temperature of the liquid medium provided in the liquid medium pipe 166 inside the first heat exchange unit and the liquid medium pipe 168 inside the second heat exchange unit, and the like. .
- the heat exchange unit side control board 195 is communicably connected to the gas detection sensor 70 of the heat exchange unit 200.
- the heat exchange unit side control board 195 controls the operation of various devices of the heat exchange unit 200 and the operation of the pump 160 and the heat source side pump 520 according to an operation / stop command given from an operation device (not shown). Further, the heat exchange unit side control board 195 controls the operation of various devices of the heat exchange unit 200 so that the liquid refrigerant is cooled and reaches a predetermined target temperature and flows out of the liquid medium outlet 164 of the heat exchange unit 200. Control. Note that the principle of operation of the vapor compression refrigerator is generally well known, and thus the description thereof is omitted here.
- the heat exchange unit side control board 195 performs the predetermined leakage operation of the various devices of the heat exchange unit 200, the pump 160, and the heat source side pump 520. To control the equipment.
- the heat exchange unit 200 of the above embodiment performs at least one of cooling and heating of the liquid medium by exchanging heat between the liquid medium and the refrigerant sent to the use-side facility 410.
- the heat exchange unit 200 includes the use side heat exchanger 110, electric components that can be an ignition source, a casing 190, and the gas detection sensor 70.
- the use side heat exchanger 110 heat exchange is performed between the combustible refrigerant and the liquid medium.
- the casing 190 houses the use-side heat exchanger 110 and electric components that can be an ignition source.
- the gas detection sensor 70 has a detection element 72 disposed below an electric component that can be an ignition source, and detects the presence or absence of refrigerant gas at a location where the detection element 72 is disposed.
- the electric components that can be the ignition source include, for example, the electric component 93.
- the electric component 93 includes at least one of an electromagnetic switch, a contactor, and a relay.
- the electric component 93 is housed in the electric component box 92.
- the electrical components that can be the ignition source include the terminal box 131 of the compressor 130.
- An electric wire (not shown) for supplying electric power to the motor 130 a of the compressor 130 is connected to the terminal box 131 of the compressor 130.
- the electric components that can be the ignition source include an electronic expansion valve as an example of the expansion mechanism 120.
- the electrical components that can be the ignition source include the inverter board 194 for the compressor 130, which is housed in the electrical component box 192.
- the heat exchange unit 200 does not need to have all of the illustrated electrical components that can be the ignition source, and may have some of them.
- the heat exchange unit 200 includes an electric component that can be an ignition source other than the illustrated one, in addition to the electric component that can be the illustrated ignition source, or instead of the electric component that can be the exemplified ignition source. Is also good.
- the refrigerant gas is heavier than air as described above, and when the refrigerant leaks, the leaked refrigerant gas tends to stay on the lower side.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed below the electric component that can be an ignition source, so that even if the refrigerant leaks, Leakage is easily detected.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 190.
- the detection element 72 of the gas detection sensor 70 is disposed at a position lower than the height of 300 mm above the bottom of the casing 190 where refrigerant gas heavier than air is likely to accumulate, the refrigerant can be relatively early even if the refrigerant leaks. It is easy to detect a leak and the possibility of ignition is easily reduced.
- the heat exchange unit 200 of the above embodiment does not include the pump 160 and the heat source side pump 520, but is not limited thereto.
- the heat exchange unit 200 may have the pump 160 and / or the heat source side pump 520 disposed in the casing 190.
- the heat exchange unit 200 is similar to the modified example 1B of the first embodiment, except that the detection element 72 is added to the gas detection sensor 70 disposed in the casing 90, or the gas detected by the detection element 72 is disposed in the casing 90. Instead of the detection sensor 70, a gas detection sensor having a detection element arranged outside the casing 90 may be further provided. In order to avoid duplication with the description of Modification Example 1B, a detailed description is omitted.
- the liquid medium cooled / heated by the heat exchange unit 200 circulates through the liquid medium circuit 400, but is not limited thereto.
- the liquid medium sent to the use-side facility 410 for example, a tank
- the use-side facility 410 for example, a tank
- the heat source side liquid medium that exchanges heat with the refrigerant circulates through the heat source side liquid medium circuit 500, but is not limited thereto.
- the heat source side liquid medium may be groundwater or warm wastewater.
- the heat load processing system 201 does not include the heat source equipment 510, and the heat source side liquid medium that has exchanged heat with the refrigerant in the heat source side heat exchanger 140 may be drained as it is.
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Abstract
可燃性冷媒を利用する熱交換ユニットであって、冷媒が漏洩した場合にも、熱交換ユニットのケーシング内の電気機器を着火源とした発火の可能性を低減可能な熱交換ユニットを提供する。熱交換ユニット(100)は、利用側設備(410)へと送液される液媒体と可燃性の冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニット(100)は、利用側熱交換器(10)と、着火源となり得る電気部品(20,61,93)と、ケーシングと、ガス検知センサと、を備える。利用側熱交換器では、冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシングは、利用側熱交換器及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサは、着火源となり得る電気部品より下方に配置される検知素子(72)を有し、検知素子の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
Description
利用側設備へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させて、液媒体の冷却/加熱を行う熱交換ユニットに関する。
従来、利用側設備へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却/加熱を行う熱交換ユニットが知られている。例えば、特許文献1(国際公開第2014/97440号)には、中継機内に配置された熱交換器においてブライン等を冷媒で冷却し、冷却されたブライン等を利用側設備へと送液する熱交換ユニットが開示されている。
ところで、この熱交換ユニットにおいて、冷媒の種々の特性を考慮した上で可燃性(微燃性を含む)の冷媒が利用される場合がある。しかし、可燃性の冷媒が熱交換ユニットで利用される場合、何らかの原因で冷媒が漏洩すると、熱交換器を収容するケーシング内の電気機器を着火源として発火する可能性がある。
そのため、可燃性冷媒を利用する熱交換ユニットには、冷媒が漏洩した場合にも、熱交換ユニットのケーシング内の電気機器を着火源とした発火の可能性を低減する対策が求められている。
第1観点の熱交換ユニットは、利用側設備へと送液される液媒体と可燃性の冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニットは、熱交換器と、着火源となり得る電気部品と、ケーシングと、ガス検知センサと、を備える。熱交換器では、冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシングは、熱交換器及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサは、電気部品より下方に配置される検知素子を有し、検知素子の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
冷媒ガスは通常空気よりも重く、冷媒が漏洩すると、漏洩した冷媒ガスは下方側に滞留しやすい。本熱交換ユニットでは、ガス検知センサの検知素子を着火源となり得る電気部品より下方に配置したことで、冷媒が漏洩した場合にも、ケーシング内の電気機器による着火前に冷媒の漏洩が検知されやすい。
第2観点の熱交換ユニットは、第1観点の熱交換ユニットであって、検知素子は、ケーシングの底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。
ここでは、空気より重い冷媒ガスが溜まりやすいケーシングの底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置にガス検知センサの検知素子が配置されるため、冷媒が漏洩した場合にも比較的早期に冷媒漏洩を検知することが容易で、発火の可能性を低減できる。
第3観点の熱交換ユニットは、第1観点の熱交換ユニットであって、ケーシングは、ユニット設置空間内に設置される。検知素子は、ユニット設置空間の熱交換ユニットが設置される床面から300mm以内の高さ位置に配置される。
このような位置にガス検知センサの検知素子が配置されることで、冷媒が漏洩した場合にも早期に冷媒漏洩を検知することが容易で、発火の可能性がより低減される。
第4観点の熱交換ユニットは、第1観点から第3観点のいずれかの熱交換ユニットであって、ポンプを更に備える。ポンプは、モータと、モータに電力を供給するための電線が接続される端子箱とを有する。ポンプは、ケーシングの内部に配置される。ポンプは、液媒体を利用側設備へと送液する。着火源となり得る電気部品には、端子箱を含む。
第5観点の熱交換ユニットは、第1観点から第4観点のいずれかの熱交換ユニットであって、着火源となり得る電気部品には、電磁開閉器、接触器、及びリレーの少なくとも1つを含む。
以下に、熱交換ユニットの実施形態について説明する。
<第1実施形態>
(1)全体構成
第1実施形態に係る熱交換ユニット100と、熱交換ユニット100を含む熱負荷処理システム1について図面を参照して説明する。
(1)全体構成
第1実施形態に係る熱交換ユニット100と、熱交換ユニット100を含む熱負荷処理システム1について図面を参照して説明する。
図1は、熱交換ユニット100の斜視図である。図2は、熱交換ユニット100を含む熱負荷処理システム1の概略構成図である。なお、図2では、4台の熱源ユニット300のうち1台についてのみ内部構成を描画し、他の3台の内部構成の描画は省略している。図3は、熱交換ユニット100の設置される機械室Rの概略平面図である。図4は、熱交換ユニット100の概略正面図である。図5は、熱交換ユニット100のケーシング90内部の下段の概略平面図である。図6は、熱交換ユニット100のケーシング90の側板を外した状態の概略正面図である。図7は、熱交換ユニット100のケーシング90の側板を外した状態の概略右側面図である。
なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」、「前(正面)」、「後(背面)」等の方向を示す表現を用いる場合がある。特に断りのない場合、これらの方向は、図中に矢印で示した方向を示している。
熱負荷処理システム1は、熱交換ユニット100と、熱源ユニット300と、利用側設備410と、を主に含む。
熱交換ユニット100は、液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行うユニットである。特に本実施形態の熱交換ユニット100は、液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の両方を行う。熱交換ユニット100で液冷媒により冷却又は加熱された液媒体は、利用側設備410へと送液される。
なお、本実施形態で使用される液媒体は、例えば、水やブラインなどの熱媒体である。ブラインとして使用される液媒体は、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液等である。なお、液媒体は、ここに例示した種類に限定されるものではなく、適宜選択されればよい。本実施形態では、液媒体としてブラインが使用されるものとする。
本実施形態では、冷媒は可燃性の冷媒である。なお、ここでは、可燃性の冷媒には、米国のASHRAE34 Designation and safety classification of refrigerantの規格又はISO817 Refrigerants- Designation and safety classificationの規格でClass3(強燃性)、Class2(弱燃性)、Subclass2L(微燃性)に該当する冷媒を含む。例えば、本実施形態で使用される冷媒の具体例を図19に示す。図19中の“ASHRAE Number”はISO817で定められた冷媒のアシュレイ番号を、“成分”は冷媒に含まれる物質のアシュレイ番号を、“質量%”は冷媒に含まれる各物質の質量パーセント濃度を、“Alternative”は、その冷媒によって代替されることの多い冷媒の物質の名称を示す。本実施形態では、使用される冷媒はR32とする。なお、図19に例示した冷媒は、空気より密度が大きいという特徴を有する。
熱交換ユニット100は、設置場所を限定するものではないが、例えば室内に設置される。本実施形態では、熱交換ユニット100は、機械室Rに、図3のように他の機器(図3中では機器OD1~OD3)と共に設置される。機器OD1~OD3は、限定するものではないが、例えば、ボイラ、発電機、配電盤等を含む。ただし、機械室Rには、熱交換ユニット100だけが設置されてもよい。また、熱交換ユニット100は、建物の屋上や建物の周辺等の屋外に設置されてもよい。
熱源ユニット300は、空気を熱源として、冷媒を冷却又は加熱する機器である。熱源ユニット300は、液冷媒連絡管52及びガス冷媒連絡管54を介して熱交換ユニット100と接続され、熱交換ユニット100と共に冷媒回路50を構成する。冷媒回路50は、後述する熱源ユニット300の圧縮機330、流路切換機構332、熱源側熱交換器340、及び第2膨張機構344や、後述する熱交換ユニット100の利用側熱交換器10及び第1膨張機構20等を主に有する。熱源ユニット300は、設置場所を限定するものではないが、例えば屋上や建物の周辺等に設置される。
本実施形態では、熱負荷処理システム1は、4台の熱源ユニット300を有する(図2参照)。そして、熱交換ユニット100は、4台の熱源ユニット300において冷却/加熱された冷媒で、液媒体を冷却/加熱する。ただし、熱源ユニット300の台数は例示であって、その台数は4台に限定されるものではない。熱源ユニット300は、1~3台であってもよいし、5台以上であってもよい。
利用側設備410は、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体を、利用又は貯留する設備である。利用側設備410は、液媒体連絡配管420を介して熱交換ユニット100と接続され、液媒体回路400を構成する。液媒体回路400には、後述する熱交換ユニット100のポンプ60により送液される液媒体が循環する。
利用側設備410は、例えば、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体と空気とを熱交換させて空調を行う、エアハンドリングユニットやファンコイルユニットである。ただし、利用側設備410は、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体を利用して、製造装置や製造物の冷却/加熱を行う製造設備であってもよい。また、利用側設備410は、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体を貯留するタンクであってもよい。利用側設備410としてのタンクに貯留された液媒体は、例えば、液媒体を利用する機器へと図示しないポンプ等で送液される。
図2では、利用側設備410を1つだけ図示している。ただし、熱負荷処理システム1には複数の利用側設備が含まれ、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体は、複数の利用側設備へと送液されてもよい。熱負荷処理システム1に複数の利用側設備が含まれる場合、利用側設備の種類は全て同一であってもよいし、利用側設備には複数種類の設備が含まれてもよい。
(2)詳細構成
熱源ユニット300と、液冷媒連絡管52及びガス冷媒連絡管54と、液媒体回路400と、熱交換ユニット100と、について詳細を説明する。
熱源ユニット300と、液冷媒連絡管52及びガス冷媒連絡管54と、液媒体回路400と、熱交換ユニット100と、について詳細を説明する。
(2-1)熱源側ユニット
図2を参照しながら、熱源ユニット300について説明する。なお、図2では、4台の熱源ユニット300のうち1台についてのみ内部構成を描画し、他の3台の内部構成の描画は省略している。描画を省略した熱源ユニット300も、以下で説明する熱源ユニット300と同様の構成を有する。
図2を参照しながら、熱源ユニット300について説明する。なお、図2では、4台の熱源ユニット300のうち1台についてのみ内部構成を描画し、他の3台の内部構成の描画は省略している。描画を省略した熱源ユニット300も、以下で説明する熱源ユニット300と同様の構成を有する。
熱源ユニット300は、主に、ユニット内冷媒配管350、圧縮機330、流路切換機構332、熱源側熱交換器340、第2膨張機構344、ファン342、ガス側閉鎖弁304、液側閉鎖弁302及び熱源側制御基板395を含む。
を有する(図2参照)。
を有する(図2参照)。
(2-1-1)ユニット内配管
ユニット内冷媒配管350は、圧縮機330、流路切換機構332、熱源側熱交換器340、第2膨張機構344、ガス側閉鎖弁304、及び液側閉鎖弁302を含む熱源ユニット300の構成の間を接続する配管である。ユニット内冷媒配管350には、吸入管351、吐出管352、第1ガス側配管353、液側配管354、及び第2ガス側配管355を含む(図2参照)。
ユニット内冷媒配管350は、圧縮機330、流路切換機構332、熱源側熱交換器340、第2膨張機構344、ガス側閉鎖弁304、及び液側閉鎖弁302を含む熱源ユニット300の構成の間を接続する配管である。ユニット内冷媒配管350には、吸入管351、吐出管352、第1ガス側配管353、液側配管354、及び第2ガス側配管355を含む(図2参照)。
吸入管351は、圧縮機330の吸入口(図示せず)と、流路切換機構332と、を接続する配管である。吸入管351には、図示しないアキュムレータが設けられる。吐出管352は、圧縮機330の吐出口(図示せず)と、流路切換機構332と、を接続する配管である。第1ガス側配管353は、流路切換機構332と、熱源側熱交換器340のガス側と、を接続する配管である。液側配管354は、熱源側熱交換器340の液側と、液側閉鎖弁302と、を接続する配管である。液側配管354には、第2膨張機構344が配置される。第2ガス側配管355は、流路切換機構332と、ガス側閉鎖弁304と、を接続する配管である。
(2-1-2)圧縮機
圧縮機330は、吸入管351を介して冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して、圧縮機構(図示せず)により冷媒を圧縮し、吐出管352を介して、圧縮後の冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を吐出する。
圧縮機330は、吸入管351を介して冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して、圧縮機構(図示せず)により冷媒を圧縮し、吐出管352を介して、圧縮後の冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を吐出する。
圧縮機330は、例えばスクロール式の圧縮機である。ただし、圧縮機330のタイプはスクロール式に限定されるものではなく、スクリュー式、ロータリー式等の圧縮機であってもよい。圧縮機330は、例えば容量可変の圧縮機であるが、定容量の圧縮機であってもよい。
(2-1-3)流路切換機構
流路切換機構332は、熱負荷処理システム1の運転モードに応じて、冷媒回路50における冷媒の流れ方向を切り換える機構である。熱負荷処理システム1の運転モードには、液媒体を冷却するモード(以後、冷却モードと呼ぶ)と、液媒体を加熱するモード(以後、加熱モードと呼ぶ)と、を含む。
流路切換機構332は、熱負荷処理システム1の運転モードに応じて、冷媒回路50における冷媒の流れ方向を切り換える機構である。熱負荷処理システム1の運転モードには、液媒体を冷却するモード(以後、冷却モードと呼ぶ)と、液媒体を加熱するモード(以後、加熱モードと呼ぶ)と、を含む。
本実施形態では、流路切換機構332は四路切換弁である。ただし、流路切換機構332は、四路切換弁に限定されるものではなく、複数の電磁弁及び配管を組み合わせることで、以下のような冷媒の流れ方向の切り換えを実現できるように構成されてもよい。
冷却モードでは、流路切換機構332は、圧縮機330が吐出する冷媒が熱源側熱交換器340に送られるように、冷媒回路50における冷媒の流向を切り換える。具体的には、冷却モードでは、流路切換機構332は、吸入管351と第2ガス側配管355とを連通させ、吐出管352と第1ガス側配管353とを連通させる(図2の流路切換機構332中の実線参照)。
加熱モードでは、流路切換機構332は、圧縮機330が吐出する冷媒が熱交換ユニット100の利用側熱交換器10に送られるように、冷媒回路50における冷媒の流向を切り換える。具体的には、加熱モードでは、流路切換機構332は、吸入管351と第1ガス側配管353とを連通させ、吐出管352と第2ガス側配管355とを連通させる(図2の流路切換機構332中の破線参照)。
(2-1-4)熱源側熱交換器
熱源側熱交換器340は、熱源ユニット300の周囲の空気と、熱源側熱交換器340の内部を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換器である。熱源側熱交換器340は、タイプを限定するものではないが、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ある。熱源側熱交換器340は、熱負荷処理システム1の運転モードが冷却モードにある時には、凝縮器(放熱器)として機能する。また、熱源側熱交換器340は、熱負荷処理システム1の運転モードが加熱モードにある時には、蒸発器として機能する。
熱源側熱交換器340は、熱源ユニット300の周囲の空気と、熱源側熱交換器340の内部を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換器である。熱源側熱交換器340は、タイプを限定するものではないが、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ある。熱源側熱交換器340は、熱負荷処理システム1の運転モードが冷却モードにある時には、凝縮器(放熱器)として機能する。また、熱源側熱交換器340は、熱負荷処理システム1の運転モードが加熱モードにある時には、蒸発器として機能する。
(2-1-5)第2膨張機構
第2膨張機構344は、液側配管354を流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。本実施形態では、第2膨張機構344は、開度調整が可能な電子膨張弁である。なお、第2膨張機構344は、電子膨張弁に限定されるものではない。第2膨張機構344は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよいし、キャピラリチューブであってもよい。
第2膨張機構344は、液側配管354を流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。本実施形態では、第2膨張機構344は、開度調整が可能な電子膨張弁である。なお、第2膨張機構344は、電子膨張弁に限定されるものではない。第2膨張機構344は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよいし、キャピラリチューブであってもよい。
(2-1-6)ファン
ファン342は、熱源側熱交換器340における冷媒と空気との熱交換を促進するため、熱源側熱交換器340を空気が通過するように気流を生成する機構である。ファン342は、タイプを限定するものではないが、例えばプロペラファンである。
ファン342は、熱源側熱交換器340における冷媒と空気との熱交換を促進するため、熱源側熱交換器340を空気が通過するように気流を生成する機構である。ファン342は、タイプを限定するものではないが、例えばプロペラファンである。
(2-1-7)液側閉鎖弁
液側閉鎖弁302は、液冷媒連絡管52と液側配管354との連通/非連通を切り換える弁である。液側閉鎖弁302の一端には液冷媒連絡管52が、液側閉鎖弁302の他端には液側配管354が接続される(図2参照)。
液側閉鎖弁302は、液冷媒連絡管52と液側配管354との連通/非連通を切り換える弁である。液側閉鎖弁302の一端には液冷媒連絡管52が、液側閉鎖弁302の他端には液側配管354が接続される(図2参照)。
(2-1-8)ガス側閉鎖弁
ガス側閉鎖弁304は、ガス冷媒連絡管54と第2ガス側配管355との連通/非連通を切り換える弁である。ガス側閉鎖弁304の一端にはガス冷媒連絡管54が、ガス側閉鎖弁304の他端には第2ガス側配管355が接続される(図2参照)。
ガス側閉鎖弁304は、ガス冷媒連絡管54と第2ガス側配管355との連通/非連通を切り換える弁である。ガス側閉鎖弁304の一端にはガス冷媒連絡管54が、ガス側閉鎖弁304の他端には第2ガス側配管355が接続される(図2参照)。
(2-1-9)熱源側制御基板
熱源側制御基板395は、後述する熱交換ユニット100の熱交換ユニット側制御基板95と共に制御部95aとして機能する。制御部95aについては後述する。
熱源側制御基板395は、後述する熱交換ユニット100の熱交換ユニット側制御基板95と共に制御部95aとして機能する。制御部95aについては後述する。
熱源側制御基板395は、各種電気回路や、CPUやCPUが実行するプログラムが記憶されたメモリを含むマイクロコンピュータ等を有している。
(2-2)冷媒連絡管
(2-2-1)液冷媒連絡管
液冷媒連絡管52は、熱源ユニット300の液側閉鎖弁302と、熱交換ユニット100の液側接続口100aとを接続し、熱源ユニット300の液側配管354と、熱交換ユニット100の熱交換ユニット内液側配管56とを連通させる。液冷媒連絡管52と熱交換ユニット100の液側接続口100aとの接続には、例えばフレア継手が利用される。ただし、液冷媒連絡管52と熱交換ユニット100の液側接続口100aとの接続方法は、フレア継手を利用した接続方法に限定されるものではなく、例えば、フランジ継手を用いた接続方法や、ロウ付け接続が選択されてもよい。
(2-2-1)液冷媒連絡管
液冷媒連絡管52は、熱源ユニット300の液側閉鎖弁302と、熱交換ユニット100の液側接続口100aとを接続し、熱源ユニット300の液側配管354と、熱交換ユニット100の熱交換ユニット内液側配管56とを連通させる。液冷媒連絡管52と熱交換ユニット100の液側接続口100aとの接続には、例えばフレア継手が利用される。ただし、液冷媒連絡管52と熱交換ユニット100の液側接続口100aとの接続方法は、フレア継手を利用した接続方法に限定されるものではなく、例えば、フランジ継手を用いた接続方法や、ロウ付け接続が選択されてもよい。
(2-2-2)ガス冷媒連絡管
ガス冷媒連絡管54は、熱源ユニット300のガス側閉鎖弁304と、熱交換ユニット100のガス側接続口100bとを接続し、熱源ユニット300の第2ガス側配管355と、熱交換ユニット100の熱交換ユニット内ガス側配管58とを連通させる。ガス冷媒連絡管54と熱交換ユニット100のガス側接続口100bとは、例えばロウ付け接続される。ただし、ガス冷媒連絡管54と熱交換ユニット100のガス側接続口100bとの接続方法は、ロウ付け接続に限定されるものではなく、各種管継手を利用した接続方法が選択されてもよい。
ガス冷媒連絡管54は、熱源ユニット300のガス側閉鎖弁304と、熱交換ユニット100のガス側接続口100bとを接続し、熱源ユニット300の第2ガス側配管355と、熱交換ユニット100の熱交換ユニット内ガス側配管58とを連通させる。ガス冷媒連絡管54と熱交換ユニット100のガス側接続口100bとは、例えばロウ付け接続される。ただし、ガス冷媒連絡管54と熱交換ユニット100のガス側接続口100bとの接続方法は、ロウ付け接続に限定されるものではなく、各種管継手を利用した接続方法が選択されてもよい。
(2-3)液媒体回路
液媒体回路400は、液媒体が循環する回路である。液媒体回路400は、熱交換ユニット100の利用側熱交換器10と、利用側設備410とが配管で接続されて構成される。
液媒体回路400は、液媒体が循環する回路である。液媒体回路400は、熱交換ユニット100の利用側熱交換器10と、利用側設備410とが配管で接続されて構成される。
液媒体回路400には、熱交換ユニット100の利用側熱交換器10及びポンプ60と、利用側設備410と、熱交換ユニット内第1液媒体配管66と、熱交換ユニット内第2液媒体配管68と、熱交換ユニット内連絡配管67と、第1連絡配管422と、第2連絡配管424と、を含む。
熱交換ユニット100の利用側熱交換器10及びポンプ60については後ほど説明する。
利用側設備410は、上述したように、例えばエアハンドリングユニットやファンコイルユニットである。また、上述したように、利用側設備410は、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体を利用して、製造装置や製造物の冷却/加熱を行う製造設備であってもよく、熱交換ユニット100で冷却/加熱された液媒体を貯留するタンクであってもよい。
熱交換ユニット内第1液媒体配管66は、熱交換ユニット100の液媒体入口62と利用側熱交換器10(特には、後述する第1熱交換器10a)とを接続する配管である。熱交換ユニット内第1液媒体配管66には、ポンプ60が配置される。
熱交換ユニット内第2液媒体配管68は、利用側熱交換器10(特には、後述する第2熱交換器10b)と熱交換ユニット100の液媒体出口64とを接続する配管である。
熱交換ユニット内連絡配管67は、後述する第1熱交換器10aと第2熱交換器10bとを接続する配管である。
第1連絡配管422は、利用側設備410と、熱交換ユニット100の液媒体入口62と、を接続する配管である。接続方法を限定するものではないが、第1連絡配管422は、例えば、熱交換ユニット100の液媒体入口62と、フランジ継手により接続される。なお、第1連絡配管422は、熱交換ユニット100の液媒体入口62に、ねじ込み接続されてもよく、溶接接続されてもよい。
第2連絡配管424は、熱交換ユニット100の液媒体出口64と、利用側設備410と、を接続する配管である。接続方法を限定するものではないが、第2連絡配管424は、例えば、熱交換ユニット100の液媒体出口64と、フランジ継手により接続される。なお、第2連絡配管424は、熱交換ユニット100の液媒体出口64に、ねじ込み接続されてもよく、溶接接続されてもよい。
ポンプ60が運転されると、液媒体は、液媒体回路400を以下の様に流れる。
利用側設備410から流出した液媒体は、熱交換ユニット100の液媒体入口62に向かって第1連絡配管422を流れる。液媒体入口62から熱交換ユニット100内に流入した液媒体は、熱交換ユニット内第1液媒体配管66を通過して利用側熱交換器10へと流入する。液媒体は、利用側熱交換器10を通過する際、冷媒回路50を流れる冷媒と熱交換することで冷却/加熱される。利用側熱交換器10で冷却/加熱された液媒体は、利用側熱交換器10から流出し、熱交換ユニット内第2液媒体配管68を液媒体出口64に向かって流れる。液媒体出口64から熱交換ユニット100外に流入した液媒体は、第2連絡配管424を流れて利用側設備410へと流入する。
(2-4)熱交換ユニット
熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行うユニットである。上述のように、本実施形態の熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の両方を行うユニットである。
熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行うユニットである。上述のように、本実施形態の熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の両方を行うユニットである。
なお、熱交換ユニット100が液媒体の冷却だけを目的としたユニットである場合、熱源ユニット300は流路切換機構332を有さなくてもよい。また、熱交換ユニット100が液媒体の加熱だけを目的としたユニットである場合、特には熱源側熱交換器340に圧縮機330から吐出される冷媒を供給して熱源側熱交換器340に付着した霜を除霜する逆サイクルデフロスト運転が行われない場合、熱源ユニット300は、前述の流路切換機構332を有さなくてもよい。
熱交換ユニット100は、ケーシング90と、ドレンパン80と、利用側熱交換器10と、第1膨張機構20と、ポンプ60と、ガス検知センサ70と、電気品箱92と、を主に有する(図4~図7参照)。
熱交換ユニット100は、熱源ユニット300と同数の(熱源ユニット300と熱交換ユニット100とにより構成される冷媒回路50と同数の)第1膨張機構20を有する。本実施形態では、熱交換ユニット100は、4台の第1膨張機構20を有する。
本実施形態の熱交換ユニット100は、液媒体回路400において直列に接続された2台の利用側熱交換器10(第1熱交換器10a及び第2熱交換器10b)を有する。ただし、利用側熱交換器10の台数は例示であって、2台に限定されるものではない。例えば、熱交換ユニット100は、液媒体回路400において直列に接続された、熱源ユニット300と同数の(ここでは4台の)利用側熱交換器10を有してもよい。また、例えば、熱交換ユニット100は、1台だけ利用側熱交換器10を有し、利用側熱交換器10が全ての(ここでは4台の)熱源ユニット300と接続され、熱源ユニット300と同数の冷媒回路50を構成してもよい。また、熱交換ユニット100は、液媒体回路400において並列に接続された、複数台の利用側熱交換器10を有してもよい。
また、本実施形態の熱交換ユニット100は、1台のポンプ60を有する。ただし、これに限定されるものではなく、熱交換ユニット100は、液媒体回路400において直列又は並列に接続された複数台のポンプ60を有してもよい。
(2-4-1)ケーシング
ケーシング90は、ドレンパン80、利用側熱交換器10、第1膨張機構20、ポンプ60、ガス検知センサ70及び電気品箱92を含む、熱交換ユニット100の各種部品や各種機器を収容する。ケーシング90には、後述する着火源となり得る電気部品(本実施形態では電気品箱92に収容される電気部品93、ポンプ60の端子箱61,第1膨張機構20の一例としての電子膨張弁)も収容される。熱交換ユニット100の天面及び側面は、天板及び側板により囲まれている(図1参照)。
ケーシング90は、ドレンパン80、利用側熱交換器10、第1膨張機構20、ポンプ60、ガス検知センサ70及び電気品箱92を含む、熱交換ユニット100の各種部品や各種機器を収容する。ケーシング90には、後述する着火源となり得る電気部品(本実施形態では電気品箱92に収容される電気部品93、ポンプ60の端子箱61,第1膨張機構20の一例としての電子膨張弁)も収容される。熱交換ユニット100の天面及び側面は、天板及び側板により囲まれている(図1参照)。
ケーシング90内の下部には、ドレンパン80が配置されている(図6参照)。ドレンパン80の上方には、利用側熱交換器10及びポンプ60が配置されている(図6参照)。第1膨張機構20は、利用側熱交換器10の前方であって、利用側熱交換器10の上端近傍に配置されている(図6参照)。電気品箱92は、ケーシング90の前面側上部に配置されている(図7参照)。電気品箱92は、利用側熱交換器10及びポンプ60より上方に配置されている(図6参照)。
ケーシング90の前面には、メンテナンス用の開口部91aが設けられている(図6参照)。また、ケーシング90の背面には、メンテナンス用の開口部91bが設けられている(図9参照)。ケーシング90の開口部91a,91bは、通常、すなわち熱負荷処理システム1の運転時には、ケーシング90の側板により閉鎖されている。開口部91a,91bに設けられたケーシング90の側板を取り外すことで、ケーシング90の内部の部品や機器のメンテナンスや交換を行うことができる。
ケーシング90の前面(図4ではケーシング90右下部)には、熱交換ユニット100の液側接続口100a及びガス側接続口100bが各4箇所設けられている。各液側接続口100aには、液冷媒連絡管52が接続される(図2参照)。各ガス側接続口100bには、ガス冷媒連絡管54が接続される(図2参照)。また、ケーシング90の背面には、熱交換ユニット100の液媒体入口62及び液媒体出口64が設けられている(図5及び図7参照)。液媒体入口62には、第1連絡配管422が接続される(図2参照)。液媒体出口64には、第2連絡配管424が接続される(図2参照)。
なお、液側接続口100a、ガス側接続口100b、液媒体入口62及び液媒体出口64の位置は、図面に描画された位置に限定されるものではなく、適宜変更されればよい。
(2-4-2)ドレンパン
ドレンパン80について図5~図10を参照して説明する。
ドレンパン80について図5~図10を参照して説明する。
なお、図8は、ドレンパン80の概略平面図である。図9は、ケーシング90の一部(ドレンパン80の近傍)及び図8のドレンパンの概略背面図である。図10は、ドレンパン80の概略右側面図である。
ドレンパン80は、ケーシング90の下部に配置される。特に、本実施形態では、ドレンパン80は、ケーシング90の最下部に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器10の下方に配置される。また、ドレンパン80は、ポンプ60の下方に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器10、ポンプ60、液媒体や冷媒の流れる配管等で生ずる凝縮水を受ける。また、熱交換ユニット100が屋外に設置される場合には、雨水等もドレンパン80に流入する。なお、ドレンパン80は、ケーシング90の底板としての機能を有してもよい。
ドレンパン80は、底板82と、側壁84と、を有する。底板82は、平面視において略矩形状である(図8~図10参照)。側壁84は、底板82の外周縁から上方に延びる(図9及び図10参照)。
ドレンパン80の底板82の上方かつドレンパン80の側壁84の上端部84aの下方に形成される空間を、ここではドレンパン80の内部空間Siと呼ぶ。ドレンパン80の内部空間Siへと落下した凝縮水は、内部空間Siに一旦受けられ、ドレンパン80に設けられた排水口から排出される。排水口は、ドレンパン80の内部空間Siの水を排出するための開口である。排水口は、ドレンパン80の底板82及び側壁84の少なくとも一方に設けられる。本実施形態では、ドレンパン80の後方側に配置される側壁84に、ドレンパン80の内部空間Siと連通するように排水パイプ86が取り付けられ、排水パイプ86の内部空間Si側の端部が排水口86aとして機能する(図8参照)。排水口86aは、ドレンパン80の後方側に配置される側壁84の中央に設けられる。言い換えれば、排水パイプ86は、ドレンパン80の後方側に配置される側壁84の中央に取り付けられる。排水パイプ86は、ドレンパン80の後方側に配置される側壁84の下部に取り付けられる(図9参照)。
なお、本実施形態では、ドレンパン80に1箇所だけ排水口が設けられるが、これに限定されるものではなく、複数箇所に排水口が設けられてもよい。また、排水口は、ドレンパン80の底板82や側壁84に固定されるパイプにより形成される必要はなく、ドレンパン80の底板82や側壁84に単に穴を形成することで排水口としてもよい。
ドレンパン80の底板82は、水平面に対して傾斜する傾斜部82aを有する。特に、本実施形態では、底板82の全体が水平面に対して傾斜しており、底板82の全体が傾斜部82aとして機能する。本実施形態では、傾斜部82aは、前方側から後方側に向かって低くなるように傾斜しており、前方側に上端82aaを、後方側に下端82abを有する(図10参照)。つまり、本実施形態では、底板82が排水口86aの設けられるドレンパン80の後方側に配置される側壁84に向かって低くなっており、排水口86aを介してドレンパン80の内部空間Siから水が排出されやすい。
なお、ドレンパン80の底板82は、本実施形態のように、その全体が水平面に対して傾斜していなくてもよい。つまり、底板82は、一部にだけ傾斜部82aを有していてもよい。例えば、ドレンパン80の底板82のうち、凝縮水の落下する可能性の少ない領域には、傾斜は設けられなくてもよい。
(2-4-3)利用側熱交換器
利用側熱交換器10には、第1熱交換器10a及び第2熱交換器10bを含む。
利用側熱交換器10には、第1熱交換器10a及び第2熱交換器10bを含む。
なお、以下の説明では、第1熱交換器10a及び第2熱交換器10bに共通の特徴については、第1熱交換器10a又は第2熱交換器10bと呼び分けずに、利用側熱交換器10の説明として説明する。
利用側熱交換器10では、冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、利用側熱交換器10はプレート式熱交換器である。ただし、利用側熱交換器10のタイプは、プレート式熱交換器に限定されるものではなく、冷媒と液媒体との熱交換器に使用可能なタイプの熱交換器が適宜選択されればよい。
第1熱交換器10a及び第2熱交換器10bには、2本の熱交換ユニット内液側配管56と、2本の熱交換ユニット内ガス側配管58と、がそれぞれ接続される。また、第1熱交換器10aには、熱交換ユニット内第1液媒体配管66と、熱交換ユニット内連絡配管67と、が接続される。第2熱交換器10bには、熱交換ユニット内連絡配管67と、熱交換ユニット内第2液媒体配管68と、が接続される。熱交換ユニット内連絡配管67は、第1熱交換器10a内の液媒体流路(図示せず)と、第2熱交換器10b内の液媒体流路とを連通する配管である。
ポンプ60が運転されると、液媒体は、第1連絡配管422及び熱交換ユニット内第1液媒体配管66を通過して第1熱交換器10aに流入し、第1熱交換器10a内の液媒体流路(図示せず)を通過して、熱交換ユニット内連絡配管67へと流出する。第1熱交換器10aから熱交換ユニット内連絡配管67へと流出した液媒体は、熱交換ユニット内連絡配管67を通過して第2熱交換器10bに流入する。第2熱交換器10bに流入した液媒体は、第2熱交換器10b内の液媒体流路(図示せず)を通過し、更に熱交換ユニット内第2液媒体配管68及び第2連絡配管424を通過して、利用側設備410へと送液される。
熱負荷処理システム1の運転モードが冷却モードにある時、各利用側熱交換器10には、熱交換ユニット内液側配管56から、各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)へと冷媒が流入する。各利用側熱交換器10内の液媒体流路(図示せず)を流れる液媒体は、各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)を流れる冷媒と熱交換することで冷却される。各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)を流れた冷媒は、熱交換ユニット内ガス側配管58へと流入し、ガス冷媒連絡管54を通過して熱源ユニット300の第2ガス側配管355へと流入する。
一方、熱負荷処理システム1の運転モードが加熱モードにある時、各利用側熱交換器10には、熱交換ユニット内ガス側配管58から、各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)へと冷媒が流入する。各利用側熱交換器10内の液媒体流路(図示せず)を流れる液媒体は、各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)を流れる冷媒と熱交換することでされる。各利用側熱交換器10内の冷媒流路(図示せず)を流れた冷媒は、熱交換ユニット内液側配管56へと流入し、液冷媒連絡管52を通過して熱源ユニット300の液側配管354へと流入する。
(2-4-4)第1膨張機構
第1膨張機構20は、熱交換ユニット内液側配管56を流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。
第1膨張機構20は、熱交換ユニット内液側配管56を流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。
本実施形態では、第1膨張機構20は、開度調整が可能な電子膨張弁である。第1膨張機構20としての電子膨張弁は、利用側熱交換器10の前方であって、利用側熱交換器10の上端近傍に配置されている。なお、第1膨張機構20は、電子膨張弁に限定されるものではない。第1膨張機構20は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよく、キャピラリチューブであってもよい。
(2-4-5)ポンプ
ポンプ60は、液媒体を利用側設備410へと送液するポンプである。ポンプ60は、熱交換ユニット内第1液媒体配管66に配置される。
ポンプ60は、液媒体を利用側設備410へと送液するポンプである。ポンプ60は、熱交換ユニット内第1液媒体配管66に配置される。
ポンプ60は、例えば定速の渦巻ポンプである。ただし、ポンプ60は、渦巻きポンプに限定されるものではなく、ポンプ60のタイプは適宜選択されればよい。また、ポンプ60は、流量可変のポンプであってもよい。
なお、本実施形態では、ポンプ60は、液媒体回路400における液媒体の流れ方向において、利用側熱交換器10より上流側に、言い換えれば熱交換ユニット内第1液媒体配管66に、配置されている。ただしこれに限定されるものではなく、ポンプ60は、液媒体回路400における液媒体の流れ方向において、利用側熱交換器10より下流側に、言い換えれば熱交換ユニット内第2液媒体配管68に、配置されてもよい。
(2-4-6)ガス検知センサ
ガス検知センサ70は、検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知するセンサである。
ガス検知センサ70は、検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知するセンサである。
検知素子72は、例えば半導体方式のセンサ素子である。半導体式の検知素子は、周囲に冷媒のガスが無い状態と、冷媒のガスが有る状態とで電気伝導性が変化する。ガス検知センサ70は、検知素子72と電気的に接続されている検出回路(図示せず)を備え、検出回路により検知素子72の電気伝導性の変化を検出することで、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
ただし、検知素子72は、半導体方式の素子に限定されるものではなく、冷媒ガスを検知可能な素子であればよい。例えば、ガス検知センサ70は、図示しない赤外線光源と、赤外線検知素子を検知素子72として備え、冷媒ガスの有無により変化する検知素子72の赤外線の検知量の変化を、検知素子72と電気的に接続されている検出回路により検出することで、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知してもよい。
前述のように、冷媒ガスは空気より密度が大きいことから、熱交換ユニット100において冷媒が漏洩した場合には、冷媒ガスは低い位置へと移動しやすい。そこで、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング90内の下部に位置するドレンパン80の内部空間Siに配置されることが好ましい。好ましくは、検知素子72は、ドレンパン80の底板82の傾斜部82aの下端82ab側(本実施形態では、底板82の後端側)に配置される。また好ましくは、検知素子72は、ドレンパン80の内部空間Siからの水の排出口である排水口86aの近傍に配置される。
本実施形態では、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の内部空間Siであって、傾斜部82aの下端82ab側に配置される(図10参照)。また、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の後方側の側壁84に設けられた排水口86aに隣接する位置に配置される(図8~図10参照)。検知素子72がこのような冷媒ガスが溜まりやすい位置に配置されることで、信頼性の高い冷媒漏洩検知が可能である。
なお、ガス検知センサ70の検知素子72の配置される位置は、例示であって、図8~図10に符号72を付して描画された位置に限定されるものではない。
例えば、ガス検知センサ70の検知素子72の配置される位置は、ドレンパン80の後方側の側壁84近傍(傾斜部82aの下端82ab側)であって、排水口86aから離れた位置であってもよい。
また、例えば、冷媒ガスが漏洩する可能性が比較的高い箇所が特定されているような場合には、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の内部空間Siであって、冷媒ガスが漏洩する可能性が比較的高い箇所の近傍に配置されてもよい。この時、ガス検知センサ70の検知素子72は、傾斜部82aの下端82ab側以外の場所(例えば、傾斜部82aの上端82aa側)に配置されてもよい。例えば、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の内部空間Siであって、液側接続口100a及びガス側接続口100bの近傍に配置されてもよい。
また、例えば、ガス検知センサ70の検知素子72の配置される位置は、図9に符号72bで示されるように、ドレンパン80の側壁84の上端部84aより上方(ケーシング90内であって、ドレンパン80の内部空間Siより上方)であってもよい。
なお、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の内部空間Siに配置されるか否かに係わらず、着火源となり得る電気部品よりも下方に配置される(図6及び図7参照)。検知素子72が着火源となり得る電気部品よりも下方に配置されることで、熱交換ユニット100において冷媒が漏洩した場合にも、冷媒ガスが、ケーシング90の底部側から着火源となり得る電気部品の高さ位置まで到達する前に冷媒の漏洩が検知されやすい。
なお、着火源となりうる電気部品には、電気火花が発生する可能性のある電気部品を含む。本実施形態では、着火源となりうる電気部品には、後述する電気品箱92に収容される電磁開閉器、接触器及びリレー等の電気部品93や、第1膨張機構20の一例としての電子膨張弁や、ポンプ60の端子箱61を含む。ポンプ60の端子箱61には、ポンプ60のモータ60aに電力を供給するための電線61aが接続される。
また、本実施形態の熱交換ユニット100には搭載されていないが、熱交換ユニット100が寒冷地に設置されるような場合には、熱交換ユニット100内にはヒータが配置される可能性がある。ヒータは、その仕様によっては、着火源となる程度に高温になり得る可能性がある。このような着火源となる程度に高温になり得る電気部品も、ガス検知センサ70の検知素子72よりも上方に配置されることが好ましい。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、冷媒の漏洩箇所となる可能性が比較的高い熱交換ユニット100の液側接続口100a及びガス側接続口100bより下方に配置されることが好ましい(図6及び図7参照)。一方で、上述したような着火源となり得る電気部品は、熱交換ユニット100の液側接続口100a及びガス側接続口100bより上方に配置されることが好ましい。このような配置により、熱交換ユニット100の液側接続口100a又はガス側接続口100bにおいて冷媒が漏洩した場合にも、冷媒ガスが、ケーシング90の底部側から着火源となり得る電気部品の高さ位置に到達する前に冷媒の漏洩が検知されやすい。
なお、好ましくは、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング90の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。このような配置により、熱交換ユニット100において冷媒が漏洩した場合にも、冷媒ガスがケーシング90の底部側から着火源となり得る電気部品の高さ位置に到達する前に冷媒の漏洩が検知されやすい。また、ガス検知センサ70の検知素子72をケーシング90の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置することで、冷媒漏洩時の発火の可能性を低減しつつ、熱交換ユニット100(ケーシング90)の大型化を避けることができる。
また、好ましくは、着火源となり得る電気部品(本実施形態では、電気品箱92に収容される電磁開閉器、接触器及びリレー等の電気部品93や、第1膨張機構20の一例としての電子膨張弁や、ポンプ60の端子箱61)は、ケーシング90の底部から300mm以上の高さ位置に配置される(図6及び図7参照)。このような高さ位置に着火源となり得る電気部品を配置することで、冷媒が漏洩した場合であっても、ケーシング90内の電気部品を着火源とした発火の可能性が低減される。
また、冷媒が漏洩する場合、冷媒は利用側熱交換器10や熱交換ユニット内液側配管56及び熱交換ユニット内ガス側配管58を含む冷媒配管57から漏洩する可能性が高いことから、ガス検知センサ70の検知素子72は、以下の位置に配置されることが好ましい。
ケーシング90の内部は、平面視において、ポンプ60の配置されるポンプ配置領域A1と、冷媒が流れる冷媒配管57又は利用側熱交換器10の配置される冷媒側領域A2と、に少なくとも区画される(図5及び図8参照)。つまり、平面視において、ケーシング90の内部には、ポンプ配置領域A1と、冷媒側領域A2と、が存在する。ガス検知センサ70の検知素子72は、図8のように、ポンプ配置領域A1よりも冷媒側領域A2の近くに配置されることが好ましい。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、メンテナンスの観点から、ケーシング90のメンテナンス用の開口部91bの近傍空間に配置されることが好ましい。なお、開口部91bの近傍空間とは、開口部91bから作業員がアクセス可能な空間である。例えば、開口部91bの近傍空間は、開口部91bから手の届く範囲の空間(例えば、開口部91bから50cm以内の空間)である。このような位置にガス検知センサ70の検知素子72を配置すれば、開口部91bを閉鎖しているケーシング90の側板を取り外すことで、検知素子72の交換や点検を容易に行うことができる。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、冷媒ガスを検知するものであることから、ドレンパン80の内部空間Siに凝縮水が溜まったとしても、検知素子72が浸水しにくい位置に配置されるように構成されることが好ましい。
例えば、熱交換ユニット100は、ドレンパン80の内部空間Siに配置され、その上面88a又は側面88bに検知素子72が取り付けられるフロート88を有することが好ましい。フロート88は、ドレンパン80の内部空間Siに凝縮水が溜まった場合に水面上に浮き上がるように構成された部材である。
より具体的に、フロート88の構造について説明する。例えば、具体的には、フロート88は、本体部881と、ドレンパン80の側壁84又はケーシング90のフレーム(図示せず)に設けられた支持部(図示せず)に揺動可能に支持される揺動軸882と、を有する(図11A及び図11B参照)。本体部881は、水に浮くように構成されている。ガス検知センサ70の検知素子72は、図11Aのようにフロート88の上面88a(本体部881の上面)に取り付けられてもよいし、図11Bのようにフロート88の側面88b(本体部881の側面)に取り付けられてもよい。ドレンパン80内に水が無い時、フロート88の本体部881は、第1位置に位置している。限定するものではないが、第1位置に位置しているフロート88の本体部881は、図11A及び図11Bに実線で示したように、ドレンパン80の底板82に接触している。一方、ドレンパン80内に水が溜まると、フロート88の本体部881は、揺動軸882周りで揺動し、図11A及び図11Bに二点鎖線で示したように、浮力により浮き上がる。このように構成されることで、ドレンパン80の内部空間Siに凝縮水が溜まった場合であっても、ガス検知センサ70の検知素子72の浸水が抑制されやすい。そのため、例えば何らかの原因で排水パイプ86が詰まり、排水口86aから水が排出されなかった場合であっても、冷媒漏洩時にガス検知センサ70によりガス冷媒を検知可能である。
なお、熱交換ユニット100は、フロート88を有さなくてもよい。そして、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の側壁84やケーシング90のフレーム(図示せず)に直接取り付けられてもよい。この際、ガス検知センサ70の検知素子72は、浸水しにくい位置、例えば図9に符号72aで示したような、ドレンパン80の内部空間Siであって、排水口86aより高い位置に配置されることが好ましい。
(2-4-7)電気品箱
電気品箱92は、各種電気部品を収容するケースである。電気品箱92には、熱交換ユニット側制御基板95や、図示しない電源端子台が収容されている。また、電気品箱92には、電磁開閉器、接触器やリレー等の電気部品93が収容されている。なお、電気部品93には、電磁開閉器、接触器及びリレーの全てを含むものでなくてもよく、電磁開閉器、接触器及びリレーのいずれかを含むものであってもよい。なお、電気品箱92に収容される電気部品は、例示のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の電気部品が収容される。
電気品箱92は、各種電気部品を収容するケースである。電気品箱92には、熱交換ユニット側制御基板95や、図示しない電源端子台が収容されている。また、電気品箱92には、電磁開閉器、接触器やリレー等の電気部品93が収容されている。なお、電気部品93には、電磁開閉器、接触器及びリレーの全てを含むものでなくてもよく、電磁開閉器、接触器及びリレーのいずれかを含むものであってもよい。なお、電気品箱92に収容される電気部品は、例示のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の電気部品が収容される。
熱交換ユニット側制御基板95は、熱源ユニット300の熱源側制御基板395と共に制御部95aとして機能する。熱交換ユニット側制御基板95は、各種電気回路や、CPUやCPUが実行するプログラムが記憶されたメモリを含むマイクロコンピュータ等を有している。
制御部95aは、熱負荷処理システム1の各部の動作を制御する。
制御部95aは、熱源ユニット300及び熱交換ユニット100の各種機器と電気的に接続されている。制御部95aと接続される熱源ユニット300及び熱交換ユニット100の各種機器には、熱源ユニット300の圧縮機330、流路切換機構332、第2膨張機構344及びファン342や、熱交換ユニット100の第1膨張機構20及びポンプ60を含む。また、制御部95aは、熱源ユニット300及び熱交換ユニット100が有する各種センサと通信可能に接続され、各種センサ(図示せず)から計測値を受信する。熱交換ユニット100が有する各種センサは、限定するものではないが、例えば、熱交換ユニット内液側配管56や熱交換ユニット内ガス側配管58に設けられた冷媒の温度を計測する温度センサや、熱交換ユニット内液側配管56に設けられた圧力センサや、熱交換ユニット内第1液媒体配管66、熱交換ユニット内連絡配管67及び熱交換ユニット内第2液媒体配管68に設けられた液媒体の温度を計測する温度センサ等を含む。また、熱源ユニット300が有する各種センサは、限定するものではないが、例えば、吸入管351に設けられた吸入温度を計測する温度センサや、吐出管352に設けられた吐出温度を計測する温度センサや吐出圧力を計測する圧力センサを含む。また、制御部95aは、熱源ユニット300のガス検知センサ70と通信可能に接続されている。
制御部95aは、図示しない操作装置から与えられる運転/停止指令に応じて、熱源ユニット300や熱交換ユニット100の各種機器の動作を制御する。また、制御部95aは、熱負荷処理システム1の運転モード(冷却モード/加熱モード)に応じて、熱源ユニット300の流路切換機構332の状態を制御する。また、制御部95aは、液冷媒が、冷却/加熱されて所定の目標温度となって熱交換ユニット100の液媒体出口64から流出するように、熱源ユニット300や熱交換ユニット100の各種機器の動作を制御する。なお、蒸気圧縮冷凍機の動作原理については一般的によく知られているため、ここでは説明は省略する。また、制御部95aは、ガス検知センサ70により冷媒ガスの漏洩が検知されると、熱源ユニット300や熱交換ユニット100の各種機器が所定の漏洩時動作を行うように、各種機器を制御する。
(3)特徴
(3-1)
上記実施形態の熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニット100は、利用側熱交換器10と、着火源となり得る電気部品と、ケーシング90と、ガス検知センサ70と、を備える。利用側熱交換器10では、可燃性の冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシング90は、利用側熱交換器10及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサ70は、着火源となり得る電気部品より下方に配置される検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
(3-1)
上記実施形態の熱交換ユニット100は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニット100は、利用側熱交換器10と、着火源となり得る電気部品と、ケーシング90と、ガス検知センサ70と、を備える。利用側熱交換器10では、可燃性の冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシング90は、利用側熱交換器10及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサ70は、着火源となり得る電気部品より下方に配置される検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
なお、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、例えば、電気部品93を含む。電気部品93には、電磁開閉器、接触器、及びリレーの少なくとも1つを含む。本実施形態では、電気部品93は、電気品箱92に収容されている。また、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、ポンプ60の端子箱61を含む。ポンプ60の端子箱61には、ポンプ60のモータ60aに電力を供給するための電線61aが接続される。また、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、第1膨張機構20の一例としての電子膨張弁を含む。
なお、熱交換ユニット100は、例示した発火源となり得る電気部品の全てを有する必要はなく、その一部を有するものであってもよい。また、熱交換ユニット100は、例示した発火源となり得る電気部品に加えて、又は、例示した発火源となり得る電気部品に代えて、例示した以外の発火源となり得る電気部品を有するものであってもよい。例えば、ポンプ60が流量可変である場合、発火源となり得る電気部品には、電気品箱92に収容される、ポンプ60用のインバータ基板(図示せず)が含まれてもよい。
冷媒ガスは、上述のように空気よりも重く、冷媒が漏洩すると、漏洩した冷媒ガスは下方側に滞留しやすい。本熱交換ユニット100では、ガス検知センサ70の検知素子72を着火源となり得る電気部品より下方に配置したことで、冷媒が漏洩した場合にも、ケーシング90内の電気機器による着火前に冷媒の漏洩が検知されやすい。
(3-2)
上記実施形態の熱交換ユニット100では、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング90の底部から上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。
上記実施形態の熱交換ユニット100では、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング90の底部から上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。
空気より重い冷媒ガスが溜まりやすいケーシング90の底部から300mmの高さ位置よりも低い位置にガス検知センサ70の検知素子72が配置されるため、冷媒が漏洩した場合にも比較的早期に冷媒漏洩を検知することが容易で、発火の可能性が低減されやすい。
また、基準値を300mmと比較的小さな値とすることで、冷媒漏洩時の発火の可能性を低減しつつ、熱交換ユニット100(ケーシング90)の大型化を避けることができる。
(4)変形例
(4-1)変形例1A
上記実施形態の熱交換ユニット100は、ポンプ60を有するが、これに限定されるものではない。ポンプ60は、熱交換ユニット100とは別に、ケーシング90外に設置されてもよい。
(4-1)変形例1A
上記実施形態の熱交換ユニット100は、ポンプ60を有するが、これに限定されるものではない。ポンプ60は、熱交換ユニット100とは別に、ケーシング90外に設置されてもよい。
(4-2)変形例1B
熱交換ユニット100は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に加え、又は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に代えて、ケーシング90外に配置される検知素子272を有するガス検知センサ270を有してもよい(図12参照)。
熱交換ユニット100は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に加え、又は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に代えて、ケーシング90外に配置される検知素子272を有するガス検知センサ270を有してもよい(図12参照)。
ガス検知センサ270は、検知素子272の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知するセンサである。ガス検知センサ270は、検知素子272の設置場所を除き、ガス検知センサ70と同様である。
熱交換ユニット100が、ガス検知センサ270を有することで、ケーシング90外に冷媒ガスが流出した場合であっても、ガス検知センサ270により冷媒ガスを検知でき安全性が高い。
なお、ガス検知センサ270の検知素子272は、上述の熱交換ユニット100の着火源となり得る電気部品より下方に配置されることが好ましい。特に、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に代えて、ガス検知センサ270を用いる場合には、ガス検知センサ270の検知素子272は、上述の熱交換ユニット100の着火源となり得る電気部品より下方に配置される。
なお、上述のように冷媒ガスは空気より密度が大きいことから、ガス検知センサ270の検知素子272は、熱交換ユニット100の設置されるユニット設置空間(例えば機械室R)の床面FL近傍に配置されることが好ましい。例えば、検知素子272は、機械室Rの、熱交換ユニット100が設置される床面FLから300mm以内の高さ位置に配置されることが好ましい。
例えば、熱交換ユニット100は、機械室Rにおいて、床面FLに設けた基礎(架台)2上に設置される場合がある(図12参照)。このような場合、ガス検知センサ270の検知素子272は、好ましくは機械室Rの床面FLの近傍に配置される。ガス検知センサ270の検知素子272は、好ましくは機械室Rの床面FLから300mmまでの高さ位置に配置される。この時、ガス検知センサ270の検知素子272は、図12のように、熱交換ユニット100のケーシング90の底部より低い位置に配置されてもよい。
(4-3)変形例1C
上記実施形態では、熱交換ユニット100により冷却/加熱される液媒体は液媒体回路400を循環するが、これに限定されるものではない。例えば、冷却/加熱された液媒体自体が直接利用される場合には、利用側設備410(例えばタンク)に送液された液媒体は、液媒体回路400を循環せずにそのまま利用されてもよい。
上記実施形態では、熱交換ユニット100により冷却/加熱される液媒体は液媒体回路400を循環するが、これに限定されるものではない。例えば、冷却/加熱された液媒体自体が直接利用される場合には、利用側設備410(例えばタンク)に送液された液媒体は、液媒体回路400を循環せずにそのまま利用されてもよい。
<第2実施形態>
(1)全体構成
第2実施形態に係る熱交換ユニット200と、熱交換ユニット100を含む熱負荷処理システム201について図面を参照して説明する。
(1)全体構成
第2実施形態に係る熱交換ユニット200と、熱交換ユニット100を含む熱負荷処理システム201について図面を参照して説明する。
図13は、熱交換ユニット200の斜視図である。図14は、熱交換ユニット200を含む熱負荷処理システム201の概略構成図である。なお、熱交換ユニット200は、同一の冷媒回路150を3系統有するが、図14はそのうちの1系統の冷媒回路150だけを描画している。図15は、熱交換ユニット200のケーシング190の内部の下段の概略平面図である。図16は、熱交換ユニット200のケーシング190の側板を外した状態の概略正面図である。図17は、熱交換ユニット200のケーシング190の側板を外した状態の概略右側面図である。図18は、熱交換ユニット200のケーシング190の一部(ドレンパン80の近傍)及びドレンパン80の概略背面図である。
なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」、「前(正面)」、「後(背面)」等の方向を示す表現を用いる場合がある。特に断りのない場合、これらの方向は、図中に矢印で示した方向を示している。
初めに、熱負荷処理システム201と、第1実施形態の熱負荷処理システム1との違いについて概説する。
熱負荷処理システム1では、熱源側熱交換器340において、熱源ユニット300周りの空気と冷媒とが熱交換をすることで冷媒の冷却/加熱が行われる。これに対し、熱負荷処理システム201では、熱源側液媒体回路500を流れる熱源側液媒体と冷媒との熱交換により、冷媒の冷却/加熱が行われる。なお、本実施例では、熱負荷処理システム201は、熱源側液媒体回路500を流れる冷却水により冷媒が冷却され、利用側設備410へと送液される液媒体が熱交換ユニット200で冷媒により冷却されるシステムである。ただし、これに限定されるものではなく、熱負荷処理システム201は、熱源側液媒体回路500を流れる熱源側液媒体(例えば廃温水等)により冷媒が加熱され、利用側設備410へと送液される液媒体が熱交換ユニット200で冷媒により加熱されるシステムであってもよい。また、熱負荷処理システム201は、熱源側液媒体回路500を流れる比較的低温の熱源側液媒体により冷媒が冷却され、利用側設備410へと送液される液媒体が熱交換ユニット200で冷媒により冷却される冷却モードと、熱源側液媒体回路500を流れる比較的高温の熱源側液媒体により冷媒が加熱され、利用側設備410へと送液される液媒体が熱交換ユニット200で冷媒により加熱される加熱モードと、を切り換えて実行可能なシステムであってもよい。なお、以下では、熱源側液媒体回路500を流れる液媒体を熱源側液媒体と呼び、利用側設備410へと送液される液媒体を単に液媒体と呼ぶ。
また、熱負荷処理システム1では、熱源ユニット300と熱交換ユニット100とにより冷媒回路50が形成される。これに対し、熱負荷処理システム201では、熱交換ユニット200が冷媒回路150全体を有している。なお、本実施形態では、1台の熱交換ユニット200が、3系統の冷媒回路150を有している。ただし、熱交換ユニット200は、1又は2系統の冷媒回路150、あるいは、4系統以上の冷媒回路150を有していてもよい。
以下に、熱負荷処理システム201の全体構成について説明する。
熱負荷処理システム201は、熱交換ユニット200と、熱源側液媒体回路500と、利用側設備410と、を主に含む。
熱交換ユニット200は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う機器である。熱交換ユニット200で液冷媒により冷却/加熱された液媒体は、利用側設備410へと送液される。
なお、図14に描画されている、例示の熱交換ユニット200は、液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却だけを行うユニットである。ただし、これに限定されるものではなく、熱交換ユニット200は、液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の加熱だけを行うユニットであってもよい。また、熱交換ユニット200は、第1実施形態の熱交換ユニット100と同様に、液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却/加熱の両方を行うことが可能な機器であってもよい。
なお、本実施形態で使用される液媒体及び冷媒は、第1実施形態で説明した液媒体及び冷媒と同様である。ここでは説明を省略する。本実施形態で使用される熱源側液媒体は、例えば水やブラインである。
熱源側液媒体回路500は、熱交換ユニット200において冷媒を冷却する熱源側液媒体が循環する液媒体回路である。熱源側液媒体回路500には、熱源設備510と、熱源側ポンプ520と、を主に備える。
熱源設備510は、本実施形態では、熱源側液媒体を冷却する設備である。例えば、熱源設備510は冷却塔である。冷却塔は、熱源側熱媒体を直接冷却する開放式であってもよいし、熱源側熱媒体を間接冷却する密閉式であってもよい。なお、熱源側液媒体の種類は、冷却塔のタイプ等に応じて適宜決定されればよい。設置場所を限定するものではないが、熱源設備510は、例えば屋上や建物の周辺のスペース等に設置される。
熱源側ポンプ520は、熱源設備510で冷却された熱源側液媒体を、熱交換ユニット200へと送液するポンプである。熱源側ポンプ520は、例えば定速の渦巻ポンプである。ただし、熱源側ポンプ520は、渦巻きポンプに限定されるものではなく、熱源側ポンプ520のタイプは適宜選択されればよい。また、熱源側ポンプ520は、流量可変のポンプであってもよい。設置場所を限定するものではないが、熱源側ポンプ520は、例えば熱交換ユニット200と同じ機械室Rに設置される。
利用側設備410については、第1実施形態の熱負荷処理システム1における利用側設備410と同様である。ただし、第2実施形態では、利用側設備410が冷媒により冷却された液媒体を利用する設備である。例えば、限定されるものではないが、利用側設備410は、冷房にのみ利用されるエアハンドリングユニットやファンコイルユニットである。なお、利用側設備410は、冷媒により冷却された液媒体を利用する設備に限定されるものではない。熱交換ユニット200において冷媒により液媒体が加熱されるように熱負荷処理システム201が構成される場合には、利用側設備410が冷媒により加熱された液媒体を利用する設備であってもよい。
なお、図14では、利用側設備410を1つだけ図示している。ただし、第1実施形態と同様に、熱負荷処理システム201には複数の利用側設備が含まれてもよい。また、熱負荷処理システム201に複数の利用側設備が含まれる場合、利用側設備の種類は全て同一であってもよいし、利用側設備には複数の種類の設備が含まれてもよい。
(2)詳細構成
熱交換ユニット200について詳細を説明する。
熱交換ユニット200について詳細を説明する。
なお、第2実施形態における液媒体回路400Aは、第1実施形態の液媒体回路400と、ポンプ160(第1実施形態のポンプ60と同様の機器)が熱交換ユニット200の外部(第1連絡配管422)に配置される点と、熱交換ユニット200内の液媒体配管の構成以外は同様である。ここでは、熱交換ユニット200の説明の中で、熱交換ユニット200内の液媒体配管について説明し、それ以外の液媒体回路400Aについての詳細な説明は省略する。
(2-1)熱交換ユニット
図13~図18を参照しながら、熱交換ユニット200について説明する。
図13~図18を参照しながら、熱交換ユニット200について説明する。
熱交換ユニット200は、3系統の冷媒回路150を有する。図14では、3系統のうちの1系統の冷媒回路150だけを描画している。他の冷媒回路150は、ここで説明する冷媒回路150と同様であるので、ここでは説明を省略する。
熱交換ユニット200の設置場所は、第1実施形態の熱交換ユニット100の設置場所と同様であるので説明は省略する。
熱交換ユニット200は、主に、圧縮機130、熱源側熱交換器140、膨張機構120、利用側熱交換器110、ケーシング190、ドレンパン80、ガス検知センサ70及び電気品箱192を含む。圧縮機130、熱源側熱交換器140、膨張機構120、及び利用側熱交換器110は冷媒配管151により接続されて、冷媒回路150を構成する。冷媒配管151は、圧縮機130の吐出側と熱源側熱交換器140のガス側とを接続する第1冷媒配管151aを含む。また、冷媒配管151は、熱源側熱交換器140の液側と利用側熱交換器110の液側とを接続する第2冷媒配管151bを含む。第2冷媒配管151bには、膨張機構120が配置されている。また、冷媒配管151は、利用側熱交換器110のガス側と圧縮機130の吸入側とを接続する第3冷媒配管151cを含む。なお、第3冷媒配管151cには、図示しないアキュムレータが配置されてもよい。
なお、本実施形態では、熱交換ユニット200は、上述のように、冷媒により液媒体を冷却する機器である。熱交換ユニット200が、冷媒による液媒体の冷却/加熱を切り換えて実施可能な機器である場合には、第1実施形態の冷媒回路50のように、冷媒回路150に流路切換機構が設けられる。
(2-1-1)圧縮機
圧縮機130は、利用側熱交換器110から戻ってくる冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して、圧縮機構(図示せず)により冷媒を圧縮し、圧縮後の冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を熱源側熱交換器140へと送る。
圧縮機130は、利用側熱交換器110から戻ってくる冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して、圧縮機構(図示せず)により冷媒を圧縮し、圧縮後の冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を熱源側熱交換器140へと送る。
圧縮機130は、例えばスクロール式の圧縮機である。ただし、圧縮機130のタイプはスクロール式に限定されるものではなく、スクリュー式、ロータリー式等の圧縮機であってもよい。圧縮機130は、例えば容量可変の圧縮機であるが、定容量の圧縮機であってもよい。
(2-1-2)熱源側熱交換器
熱源側熱交換器140は、熱源側熱交換器140内を流れる熱源側液媒体と、熱源側熱交換器140内を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換器である。熱源側熱交換器340は、タイプを限定するものではないが、例えば二重管式熱交換器である。ただし、熱源側熱交換器340のタイプは、二重管式熱交換器に限定されるものではなく、冷媒と熱源側液媒体との熱交換器に使用可能なタイプの熱交換器が適宜選択されればよい。
熱源側熱交換器140は、熱源側熱交換器140内を流れる熱源側液媒体と、熱源側熱交換器140内を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換器である。熱源側熱交換器340は、タイプを限定するものではないが、例えば二重管式熱交換器である。ただし、熱源側熱交換器340のタイプは、二重管式熱交換器に限定されるものではなく、冷媒と熱源側液媒体との熱交換器に使用可能なタイプの熱交換器が適宜選択されればよい。
(2-1-3)膨張機構
膨張機構120は、第2冷媒配管151bを流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。本実施形態では、膨張機構120は、開度調整が可能な電子膨張弁である。なお、膨張機構120は、電子膨張弁に限定されるものではない。膨張機構120は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよいし、キャピラリチューブであってもよい。
膨張機構120は、第2冷媒配管151bを流れる冷媒を膨張させて、冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。本実施形態では、膨張機構120は、開度調整が可能な電子膨張弁である。なお、膨張機構120は、電子膨張弁に限定されるものではない。膨張機構120は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよいし、キャピラリチューブであってもよい。
(2-1-4)利用側熱交換器
利用側熱交換器110では、冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、利用側熱交換器110はプレート式熱交換器である。ただし、利用側熱交換器110のタイプは、プレート式熱交換器に限定されるものではなく、冷媒と液媒体との熱交換器に使用可能なタイプの熱交換器が適宜選択されればよい。
利用側熱交換器110では、冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、利用側熱交換器110はプレート式熱交換器である。ただし、利用側熱交換器110のタイプは、プレート式熱交換器に限定されるものではなく、冷媒と液媒体との熱交換器に使用可能なタイプの熱交換器が適宜選択されればよい。
利用側熱交換器110には、第2冷媒配管151bと、第3冷媒配管151cと、第1熱交換ユニット内液媒体配管166と、第2熱交換ユニット内液媒体配管168と、が接続される。第1熱交換ユニット内液媒体配管166は、熱交換ユニット200の液媒体入口162と、利用側熱交換器110と、を接続する配管である。第2熱交換ユニット内液媒体配管168は、利用側熱交換器110と、熱交換ユニット200の液媒体出口164とを接続する配管である。熱交換ユニット200の液媒体入口162には、利用側設備410と熱交換ユニット200の液媒体入口162とを接続する第1連絡配管422が接続される。熱交換ユニット200の液媒体出口164には、利用側設備410と熱交換ユニット200の液媒体出口164とを接続する第2連絡配管424が接続される。
圧縮機130が運転されると、第2冷媒配管151bから利用側熱交換器110へと冷媒が流入し、利用側熱交換器110内の図示しない冷媒流路を流れ、第3冷媒配管151cへと流出する。また、ポンプ160が運転されると、利用側設備410から流出した液媒体は、熱交換ユニット200の液媒体入口162に向かって第1連絡配管422を流れる。液媒体入口162から熱交換ユニット200内に流入した液媒体は、第1熱交換ユニット内液媒体配管166を通過して利用側熱交換器110へと流入する。液媒体は、利用側熱交換器110の図示しない液媒体流路を通過する際、図示しない冷媒流路を流れる冷媒と熱交換することで冷却される。利用側熱交換器110で冷却された液媒体は、第2熱交換ユニット内液媒体配管168へと流出し、液媒体出口164に向かって流れる。液媒体出口164から熱交換ユニット200外に流入した液媒体は、第2連絡配管424を流れて利用側設備410へと流入する。
(2-1-5)ケーシング
ケーシング190は、圧縮機130、熱源側熱交換器140、膨張機構120、利用側熱交換器110、ドレンパン80、ガス検知センサ70及び電気品箱192を含む、熱交換ユニット200の各種部品や各種機器を収容する。ケーシング190には、後述する着火源となり得る電気部品(本実施形態では、電気品箱192に収容される電気部品93、電気品箱192に収容されるインバータ基板194、圧縮機130の端子箱131,膨張機構120の一例としての電子膨張弁)も収容される。熱交換ユニット200の天面及び側面は、天板及び側板により囲まれている(図13参照)。
ケーシング190は、圧縮機130、熱源側熱交換器140、膨張機構120、利用側熱交換器110、ドレンパン80、ガス検知センサ70及び電気品箱192を含む、熱交換ユニット200の各種部品や各種機器を収容する。ケーシング190には、後述する着火源となり得る電気部品(本実施形態では、電気品箱192に収容される電気部品93、電気品箱192に収容されるインバータ基板194、圧縮機130の端子箱131,膨張機構120の一例としての電子膨張弁)も収容される。熱交換ユニット200の天面及び側面は、天板及び側板により囲まれている(図13参照)。
ケーシング190内の下部には、ドレンパン80が配置されている(図18参照)。ドレンパン80の上方には、熱源側熱交換器140が配置されている(図18参照)。また、ドレンパン80の上方には、利用側熱交換器110が配置されている(図18参照)。利用側熱交換器110は、熱源側熱交換器140より上方に配置されている(図18参照)。膨張機構120は、ケーシング190の背面側であって、熱源側熱交換器140より上方に配置されている(図18参照)。電気品箱192は、ケーシング190の前面側上部に配置されている(図18参照)。電気品箱192は、熱源側熱交換器140の上方に配置されている(図18参照)。圧縮機130は、熱源側熱交換器140の上方に配置される。
ケーシング190の少なくとも背面には、メンテナンス用の開口部191bが設けられている(図18参照)。ケーシング190の開口部191bは、通常、すなわち熱負荷処理システム201の運転時には、ケーシング190の側板により閉鎖されている。ケーシング190の開口部191bに設けられたケーシング190の側板を取り外すことで、ケーシング190の内部の部品や機器のメンテナンスや交換を行うことができる。
ケーシング190の背面には、熱源側液媒体の配管が接続される熱源側液媒体入口及び熱源側液媒体出口が設けられる(図示省略)。また、ケーシング190の背面には、第1連絡配管422が接続される液媒体入口162と、第2連絡配管424が接続される液媒体出口164とが設けられる。接続方式を限定するものではないが、第1連絡配管422と液媒体入口162とは、ねじ込み接続される。また、接続方式を限定するものではないが、第2連絡配管424が接続される液媒体出口164とは、ねじ込み接続される。なお、熱源側液媒体入口及び熱源側液媒体出口や、液媒体入口162及び液媒体出口164の位置は、図面に描画された位置に限定されるものではなく、適宜変更されればよい。
(2-1-6)ドレンパン
ドレンパン80は、ケーシング190の下部に配置される。特に、本実施形態では、ドレンパン80は、ケーシング190の最下部に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器110の下方に配置される。また、ドレンパン80は、熱源側熱交換器140の下方に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器110や液媒体の流れる配管等で生ずる凝縮水を受ける。また、熱交換ユニット200が屋外に設置される場合には、雨水等もドレンパン80に流入する。なお、ドレンパン80は、ケーシング190の底板としての機能を有してもよい。
ドレンパン80は、ケーシング190の下部に配置される。特に、本実施形態では、ドレンパン80は、ケーシング190の最下部に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器110の下方に配置される。また、ドレンパン80は、熱源側熱交換器140の下方に配置される。ドレンパン80は、利用側熱交換器110や液媒体の流れる配管等で生ずる凝縮水を受ける。また、熱交換ユニット200が屋外に設置される場合には、雨水等もドレンパン80に流入する。なお、ドレンパン80は、ケーシング190の底板としての機能を有してもよい。
第2実施形態の熱交換ユニット200のドレンパン80の構造は、第1実施形態の熱交換ユニット100のドレンパン80の構造と同様であるので、ここでは重複を避けるため、説明を省略する。
(2-1-7)ガス検知センサ
ガス検知センサ70は、検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知するセンサである。ガス検知センサ70は、第1実施形態のガス検知センサ70と同様のセンサである。
ガス検知センサ70は、検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知するセンサである。ガス検知センサ70は、第1実施形態のガス検知センサ70と同様のセンサである。
ガス検知センサ70の検知素子72は、第1実施形態と同様に、ケーシング190内の下部に位置するドレンパン80の内部空間Siに配置されることが好ましい。また、第1実施形態と同様に、検知素子72は、好ましくは、ドレンパン80の底板82の傾斜部82aの下端82ab側(本実施形態では、底板82の後端側)に配置される。また、第1実施形態と同様に、検知素子72は、好ましくは、ドレンパン80の内部空間Siからの水の排出口である排水口86aの近傍に配置される。このような冷媒ガスが溜まりやすい位置に検知素子72が配置されることで、信頼性の高い冷媒漏洩検知が可能である。
また、例えば、ガス検知センサ70の検知素子72の配置される位置は、図18に符号72bで示されるように、ドレンパン80の側壁84の上端部84aより上方(ケーシング90内であって、ドレンパン80の内部空間Siの上方)であってもよい。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、第1実施形態と同様に、ドレンパン80の内部空間Siに配置されるか否かに係わらず、着火源となり得る電気部品よりも下方に配置される。
なお、着火源となりうる電気部品には、電気火花が発生する可能性のある電気部品を含む。本実施形態では、着火源となりうる電気部品には、電気品箱192に収容される電磁開閉器、接触器、リレー等の電気部品93及び圧縮機130用のインバータ基板194や、膨張機構120の一例としての電子膨張弁や、圧縮機130の端子箱131を含む。圧縮機130の端子箱131には、圧縮機130のモータ130aに電力を供給するための電線(図示省略)が接続される。
また、本実施形態では熱交換ユニット200には搭載されていないが、熱交換ユニット200が寒冷地に設置されるような場合には、熱交換ユニット200内にはヒータが配置される可能性がある。ヒータは、その仕様によっては、着火源となる程度に高温になり得る可能性がある。このような着火源となる程度に高温になり得る電気部品も、ガス検知センサ70の検知素子72よりも上方に配置されることが好ましい。
なお、好ましくは、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング190の底部から上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。このような配置により、熱交換ユニット200において冷媒が漏洩した場合にも、冷媒ガスが、ケーシング190の底部側から着火源となり得る電気部品の高さ位置に到達する前に冷媒の漏洩が検知されやすい。また、ガス検知センサ70の検知素子72をケーシング190の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置することで、冷媒漏洩時の発火の可能性を低減しつつ、熱交換ユニット200(ケーシング190)の大型化を避けることができる。
また、好ましくは、着火源となり得る電気部品(本実施形態では、電気品箱192に収容される電磁開閉器、接触器、リレー等の電気部品93及び圧縮機130用のインバータ基板194や、膨張機構120の一例としての電子膨張弁や、圧縮機130の端子箱131)は、ケーシング190の底部から300mm以上の高さ位置に配置される(図16及び図17参照)。このような高さ位置に着火源となり得る電気部品を配置することで、冷媒が漏洩した場合であっても、ケーシング190内の電気部品を着火源とした発火の可能性が低減される。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、メンテナンスの観点から、ケーシング190のメンテナンス用の開口部191bの近傍空間に配置されることが好ましい。なお、開口部191bの近傍空間とは、開口部191bから作業員がアクセス可能な空間である。例えば、開口部191bの近傍空間は、開口部191bから手の届く範囲の空間(例えば、開口部191bから50cm以内の空間)であることが好ましい。このような位置にガス検知センサ70の検知素子72を配置すれば、開口部191bを閉鎖しているケーシング190の側板を取り外すことで、検知素子72の交換や点検を容易に行うことができる。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、冷媒ガスを検知するものであることから、ドレンパン80の内部空間Siに凝縮水が溜まったとしても、検知素子72が浸水しにくい構造に構成されることが好ましい。例えば、熱交換ユニット200は、第1実施形態と同様に、ドレンパン80の内部空間Siに配置されるフロート88を有することが好ましく、ガス検知センサ70の検知素子72は、フロート88の上面88a又はフロート88の側面88bに取り付けられることが好ましい。ここでは、説明の重複を避けるため、フロート88の説明については省略する。
また、ガス検知センサ70の検知素子72は、ドレンパン80の側壁84やケーシング90のフレーム(図示せず)に直接取り付けられてもよい。この際、ガス検知センサ70の検知素子72は、浸水しにくい位置、例えば図18に符号72aで示したような、ドレンパン80の内部空間Siであって、排水口86aより高い位置に配置されることが好ましい。
なお、ガス検知センサ70の検知素子72の位置や、着火源となり得る電気部品の位置や、ガス検知センサ70の検知素子72と着火源となり得る電気部品との位置関係には、矛盾のない範囲で、第1実施形態の(2-4-6)に記載した事項が適用されてもよい。
(2-1-8)電気品箱
電気品箱192は、各種電気部品を収容するケースである。電気品箱192には、熱交換ユニット側制御基板195や、図示しない電源端子台が収容されている。また、電気品箱192には、圧縮機130用のインバータ基板194が収容されている。また、電気品箱92には、電磁開閉器、接触器やリレー等の電気部品93が収容されている。なお、電気部品93には、電磁開閉器、接触器及びリレーの全てを含むものでなくてもよく、電磁開閉器、接触器及びリレーのいずれかを含むものであってもよい。なお、電気品箱192に収容される電気部品は、例示のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の電気部品が収容される。
電気品箱192は、各種電気部品を収容するケースである。電気品箱192には、熱交換ユニット側制御基板195や、図示しない電源端子台が収容されている。また、電気品箱192には、圧縮機130用のインバータ基板194が収容されている。また、電気品箱92には、電磁開閉器、接触器やリレー等の電気部品93が収容されている。なお、電気部品93には、電磁開閉器、接触器及びリレーの全てを含むものでなくてもよく、電磁開閉器、接触器及びリレーのいずれかを含むものであってもよい。なお、電気品箱192に収容される電気部品は、例示のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の電気部品が収容される。
熱交換ユニット側制御基板195は、各種電気回路や、CPUやCPUが実行するプログラムが記憶されたメモリを含むマイクロコンピュータ等を有している。
熱交換ユニット側制御基板195は、熱交換ユニット200の各部の動作を制御する。
熱交換ユニット側制御基板195は、熱交換ユニット200の各種機器と電気的に接続されている。熱交換ユニット側制御基板195と接続される熱交換ユニット200の各種機器には、圧縮機130や膨張機構120を含む。また、熱交換ユニット側制御基板195は、ポンプ160や熱源側ポンプ520等に対して制御信号を発信可能であることが好ましい。また、熱交換ユニット側制御基板195は、熱交換ユニット200が有する各種センサと通信可能に接続され、各種センサ(図示せず)から計測値を受信する。熱交換ユニット200が有する各種センサは、限定するものではないが、例えば、第1冷媒配管151a及び第3冷媒配管151cに設けられた冷媒の温度を計測する温度センサや、第1冷媒配管151aに設けられた冷媒の圧力を計測する圧力センサや、第1熱交換ユニット内液媒体配管166及び第2熱交換ユニット内液媒体配管168に設けられた液媒体の温度を計測する温度センサ等を含む。また、熱交換ユニット側制御基板195は、熱交換ユニット200のガス検知センサ70と通信可能に接続されている。
熱交換ユニット側制御基板195は、図示しない操作装置から与えられる運転/停止指令に応じて、熱交換ユニット200の各種機器の動作や、ポンプ160及び熱源側ポンプ520の動作を制御する。また、熱交換ユニット側制御基板195は、液冷媒が、冷却されて所定の目標温度となって熱交換ユニット200の液媒体出口164から流出するように、熱交換ユニット200の各種機器の動作を制御する。なお、蒸気圧縮冷凍機の動作原理については一般的によく知られているため、ここでは説明は省略する。また、熱交換ユニット側制御基板195は、ガス検知センサ70により冷媒ガスの漏洩が検知されると、熱交換ユニット200の各種機器や、ポンプ160及び熱源側ポンプ520が所定の漏洩時動作を行うように、機器を制御する。
(3)特徴
(3-1)
上記実施形態の熱交換ユニット200は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニット200は、利用側熱交換器110と、着火源となり得る電気部品と、ケーシング190と、ガス検知センサ70と、を備える。利用側熱交換器110では、可燃性の冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシング190は、利用側熱交換器110及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサ70は、着火源となり得る電気部品より下方に配置される検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
(3-1)
上記実施形態の熱交換ユニット200は、利用側設備410へと送液される液媒体と冷媒とを熱交換させることで、液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う。熱交換ユニット200は、利用側熱交換器110と、着火源となり得る電気部品と、ケーシング190と、ガス検知センサ70と、を備える。利用側熱交換器110では、可燃性の冷媒と液媒体との間で熱交換が行われる。ケーシング190は、利用側熱交換器110及び着火源となり得る電気部品を収容する。ガス検知センサ70は、着火源となり得る電気部品より下方に配置される検知素子72を有し、検知素子72の配置される場所の冷媒のガスの有無を検知する。
なお、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、例えば、電気部品93を含む。電気部品93には、電磁開閉器、接触器、及びリレーの少なくとも1つを含む。本実施形態では、電気部品93は、電気品箱92に収容されている。また、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、圧縮機130の端子箱131を含む。圧縮機130の端子箱131には、圧縮機130のモータ130aに電力を供給するための電線(図示せず)が接続される。また、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、膨張機構120の一例としての電子膨張弁を含む。また、本実施形態では、発火源となり得る電気部品には、電気品箱192に収容される、圧縮機130用のインバータ基板194を含む。
なお、熱交換ユニット200は、例示した発火源となり得る電気部品の全てを有する必要はなく、その一部を有するものであってもよい。また、熱交換ユニット200は、例示した発火源となり得る電気部品に加えて、又は、例示した発火源となり得る電気部品に代えて、例示した以外の発火源となり得る電気部品を有するものであってもよい。
冷媒ガスは、上述のように空気よりも重く、冷媒が漏洩すると、漏洩した冷媒ガスは下方側に滞留しやすい。本熱交換ユニット200では、ガス検知センサ70の検知素子72を着火源となり得る電気部品より下方に配置したことで、冷媒が漏洩した場合にも、ケーシング190内の電気機器による着火前に冷媒の漏洩が検知されやすい。
(3-2)
上記実施形態の熱交換ユニット200では、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング190の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。
上記実施形態の熱交換ユニット200では、ガス検知センサ70の検知素子72は、ケーシング190の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される。
空気より重い冷媒ガスが溜まりやすいケーシング190の底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置にガス検知センサ70の検知素子72が配置されるため、冷媒が漏洩した場合にも比較的早期に冷媒漏洩を検知することが容易で、発火の可能性を低減されやすい。
また、基準値を300mmと比較的小さな値とすることで、冷媒漏洩時の発火の可能性を低減しつつ、熱交換ユニット200(ケーシング190)の大型化を避けることができる。
(4)変形例
(4-1)変形例2A
上記実施形態の熱交換ユニット200は、ポンプ160及び熱源側ポンプ520を有していないが、これに限定されるものではない。熱交換ユニット200は、ケーシング190内に配置される、ポンプ160及び/又は熱源側ポンプ520を有してもよい。
(4-1)変形例2A
上記実施形態の熱交換ユニット200は、ポンプ160及び熱源側ポンプ520を有していないが、これに限定されるものではない。熱交換ユニット200は、ケーシング190内に配置される、ポンプ160及び/又は熱源側ポンプ520を有してもよい。
(4-2)変形例2B
熱交換ユニット200は、第1実施形態の変形例1Bと同様に、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に加え、又は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に代えて、ケーシング90外に配置される検知素子を有するガス検知センサを更に有してもよい。変形例1Bとの記載の重複を避けるため、詳細については説明を省略する。
熱交換ユニット200は、第1実施形態の変形例1Bと同様に、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に加え、又は、検知素子72がケーシング90内に配置されるガス検知センサ70に代えて、ケーシング90外に配置される検知素子を有するガス検知センサを更に有してもよい。変形例1Bとの記載の重複を避けるため、詳細については説明を省略する。
(4-3)変形例2C
上記実施形態では、熱交換ユニット200により冷却/加熱される液媒体は液媒体回路400を循環するが、これに限定されるものではない。例えば、冷却/加熱された液媒体自体が直接利用される場合には、利用側設備410(例えばタンク)に送液された液媒体は、液媒体回路400を循環せずにそのまま利用されてもよい。
上記実施形態では、熱交換ユニット200により冷却/加熱される液媒体は液媒体回路400を循環するが、これに限定されるものではない。例えば、冷却/加熱された液媒体自体が直接利用される場合には、利用側設備410(例えばタンク)に送液された液媒体は、液媒体回路400を循環せずにそのまま利用されてもよい。
また、同様に、冷媒と熱交換する熱源側液媒体は熱源側液媒体回路500を循環するが、これに限定されるものではない。例えば、熱源側液媒体は、地下水や温廃水であってもよい。そして、熱負荷処理システム201には熱源設備510は含まれず、熱源側熱交換器140において冷媒と熱交換した熱源側液媒体は、そのまま排水されてもよい。
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。
可燃性冷媒を利用する熱交換ユニットに広く適用でき有用である。
10,110 利用側熱交換器(熱交換器)
20 第1膨張機構(電気部品)
60 ポンプ
60a モータ
61 端子箱(電気部品)
61a 電線
70,270 ガス検知センサ
72,272 検知素子
90,190 ケーシング
93 電気部品
100,200 熱交換ユニット
120 膨張機構(電気部品)
131 端子箱(電気部品)
194 インバータ基板(電気部品)
410 利用側設備
FL 床面
R 機械室(ユニット設置空間)
20 第1膨張機構(電気部品)
60 ポンプ
60a モータ
61 端子箱(電気部品)
61a 電線
70,270 ガス検知センサ
72,272 検知素子
90,190 ケーシング
93 電気部品
100,200 熱交換ユニット
120 膨張機構(電気部品)
131 端子箱(電気部品)
194 インバータ基板(電気部品)
410 利用側設備
FL 床面
R 機械室(ユニット設置空間)
Claims (5)
- 利用側設備(410)へと送液される液媒体と可燃性の冷媒とを熱交換させることで、前記液媒体の冷却及び加熱の少なくとも一方を行う熱交換ユニットであって、
前記冷媒と前記液媒体との間で熱交換が行われる熱交換器(10,110)と、
着火源となり得る電気部品(20,61,93,120,131,194)と、
前記熱交換器及び前記電気部品を収容するケーシング(90,190)と、
前記電気部品より下方に配置される検知素子(72,272)を有し、前記検知素子の配置される場所の前記冷媒のガスの有無を検知する、ガス検知センサ(70,270)と、
を備える、
熱交換ユニット(100,200)。 - 前記検知素子は、前記ケーシングの底部の上方300mmの高さ位置よりも低い位置に配置される、
請求項1に記載の熱交換ユニット。 - 前記ケーシングは、ユニット設置空間(R)内に設置され、
前記検知素子は、前記ユニット設置空間の前記熱交換ユニットが設置される床面(FL)から300mm以内の高さ位置に配置される、
請求項1に記載の熱交換ユニット。 - モータ(60a)と前記モータに電力を供給するための電線(61a)が接続される端子箱(61)とを有し、前記ケーシングの内部に配置され、前記液媒体を前記利用側設備へと送液するポンプ(60)を更に備え、
前記電気部品には、前記端子箱を含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換ユニット。 - 前記電気部品には、電磁開閉器、接触器、及びリレーの少なくとも1つを含む、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換ユニット。
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