CN1603724A - 冷冻系统和该冷冻系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以提高能量利用率的冷冻系统以及冷冻系统的控制方法。冷冻系统(1)具有在空气调节用冷媒回路(7)的低压侧的冷媒和冷却用冷媒回路(9)的高压侧冷媒之间进行热交换的喷淋式U型管换热器(スケ一ド熱交换機)(21)。在制冷热关闭状态下，空气调节用压缩机停止且冷却用压缩机运行时，运行空气调节用压缩机，向喷淋式U型管换热器(21)供给该空气调节用压缩机的低压侧的冷媒。由此，即使制冷热关闭状态，也能对冷却用冷媒回路(9)的高压侧冷媒进行过冷却，能提高冷却系统部(8)的冷却能力和运行效率。

Description

冷冻系统和该冷冻系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种进行室内空气调节和对被冷却设备进行冷却的冷冻系统和该冷冻系统的控制方法。

背景技术

近年来，包括进行便利店等店铺室内的空气调节的空调系统部和对设置在店铺内的被冷却设备(冷藏箱等)进行冷却的冷却系统部的冷冻系统被提出(例如专利文献1)。

专利文献1特开2002-174470号公报

这种冷冻系统正在被要求提高系统整体的能量利用率(COP等)。

然而，该冷冻系统仅分别对应空气调节的负载、冷却设备的负载独立进行空调系统部的运行和冷却系统部的运行，与空调系统部和冷却设备作为分别独立的装置的情况相比，能量利用率几乎不变。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种可以提高能量利用率的冷冻系统和该冷冻系统的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的冷冻系统具有空调系统部、冷却系统部和喷淋式U型管换热器。上述空调系统部具有包含空气调节用压缩机、热源侧热交换器以及利用侧热交换器的空气调节用冷媒回路，运行空气调节用压缩机时由利用侧热交换器进行室内空气调节；上述冷却系统部具有包含冷却用压缩机、冷凝器以及蒸发器的冷却用冷媒回路，运行冷却用压缩机时由蒸发器对被冷却设备进行冷却；上述喷淋式U型管换热器用于在上述空气调节用冷媒回路的低压侧冷媒和上述冷却用冷媒回路的高压侧冷媒之间进行热交换。在上述空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行上述空气调节用压缩机，向所述喷淋式U型管换热器供给空气调节用压缩机的低压侧的冷媒。若采用这种结构，由于在上述空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行空气调节用压缩机，向上述喷淋式U型管换热器供给该空气调节用压缩机低压侧的冷媒，所以可以对上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒进行过冷却，可提高冷却系统部的冷却能力和运行效率。

在上述冷冻系统中，最好上述空调系统部当在室内温度与预先设定的温度大致相同或为上述预先设定的温度以下时即制冷热关闭状态下上述空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行上述空气调节用压缩机，向上述喷淋式U型管换热器供给上述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。另外，在制冷热关闭且运行上述空气调节用压缩机时，上述空气调节用压缩机的旋转频率最好控制在预先设定的频率范围内。

在上述冷冻系统中，最好是，上述空调系统部求取用于将流到上述喷淋式U型管换热器的上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒入口温度和出口温度的温差设置为预先设定的温差的上述空气调节用压缩机的目标旋转频率；一方面，当上述目标旋转频率在上述预先设定的频率范围内时，将上述空气调节用压缩机的旋转频率控制为该目标旋转频率，另一方面，当旋转频率与上述预先设定频率的下限频率大致一致且上述温差为上述设定温差的规定温度以上，以及旋转频率与上述预先设定频率的上限频率大致一致且上述温差为上述规定温差的规定温度以下时，中止上述空气调节用压缩机的运行。

另外，在上述冷冻系统中，上述空调系统部最好调整上述目标旋转频率，使流到上述喷淋式U型管换热器的在上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒出口温度为外部空气温度以上。在这种结构中最好对应于外部空气温度改变上述设定温差。

另外，在上述冷冻系统中，在上述空气调节用冷媒回路中，在上述热源侧热交换器和上述利用侧热交换器之间设置第一膨胀阀，同时，上述热源侧热交换器和上述第一膨胀阀之间的冷媒管分岔，该分岔管介由第二膨胀阀与上述喷淋式U型管换热器连接，上述第二膨胀阀的阀开度被控制，使得流到上述喷淋式U型管换热器的上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒入口温度和出口温度的温差变成上述设定温差。

另外，本发明提供了一种进行室内空气调节和对被冷却设备进行冷却的冷冻系统的控制方法，其特征在于，上述冷冻系统具有空调系统部、冷却系统部和喷淋式U型管换热器。上述空调系统部具有包含空气调节用压缩机、热源侧热交换器以及利用侧热交换器的空气调节用冷媒回路，运行空气调节用压缩机时由利用侧热交换器进行室内空气调节；上述冷却系统部具有包含冷却用压缩机、冷凝器以及蒸发器的冷却用冷媒回路，冷却用压缩机运行时由蒸发器进行对被冷却设备的冷却，上述喷淋式U型管换热器用于在上述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒和上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒之间进行热交换。在上述空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行上述空气调节用压缩机，向上述喷淋式U型管换热器供给空气调节用压缩机的低压侧的冷媒。若采用这种方法，由于在空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行空气调节用压缩机，向上述喷淋式U型管换热器供给空气调节用压缩机的低压侧的冷媒，所以可以对冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒进行过冷却，提高冷却系统部的冷却能力和运行效率。

另外，在上述控制方法中，在室内温度与预先设定的温度大致相同或为上述预先设定温度以下时即制冷热关闭状态下，上述空气调节用压缩机停止运行且上述冷却用压缩机运行时，运行上述空气调节用压缩机，向上述喷淋式U型管换热器供给上述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。另外，在制冷热关闭且运行上述空气调节用压缩机时，可以把上述空气调节用压缩机的旋转频率控制在预先设定的频率范围内。

并且，在上述控制方法中，最好求取用于将流到上述喷淋式U型管换热器的上述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒入口温度和出口温度的温差设置为预先设定温差的上述空气调节用压缩机目标旋转频率；一方面，当上述目标旋转频率在上述预先设定频率范围内时，将上述空气调节用压缩机的旋转频率控制在该目标旋转频率内；另一方面，当旋转频率与上述预先设定频率的下限频率大致一致且上述温差为上述设定温差的规定温度以上时，以及在旋转频率与上述预先设定频率的上限频率大致一致且上述温差为上述设定温差的规定温度以下时，可以停止上述空气调节用压缩机的运行。在这种情况下，为使流到上述喷淋式U型管换热器的上述冷却用冷媒回路高压侧的冷媒输出温度为外部空气温度以上，可调整上述目标旋转频率，另外，可对应外部空气温度来改变上述设定温差。

发明效果

本发明的冷冻系统可以提高能量利用率。

附图说明

图1是表示包含本发明实施形态的冷冻系统的冷媒回路的系统结构的图；

图2是用于说明本发明实施形态的冷冻系统的空调系统部的取暖运行的图；

图3是表示制冷热关闭中的动作的流程图。

图4是表示制冷热关闭中的动作的流程图。

附图标记说明

1  冷冻系统；3  冷藏箱；4  冷冻箱；6  空调系统部；7  空气调节用冷媒回路；8  冷却系统部；9  冷却用冷媒回路；10  分油器；11  室内单元；12  室外单元；13  压缩单元；13A、13B、37、54  压缩机；17、18、19  膨胀阀；21  喷淋式U型管换热器。

具体实施方式

下面参照附图详细介绍本发明的实施形态。图1是一个显示包括本发明实施形态的冷冻系统1的冷媒回路的系统结构的图。该冷冻系统1例如适用于便利店等店铺，可实现店铺内2的空气调节以及设置在店铺内2的储藏设备(被冷却设备)的冷藏箱3和冷冻箱4的箱内冷却。冷藏箱3是用于陈列饮料和冷藏食品等的箱，箱到冷藏温度(+3℃～+10℃)；冷冻箱4是用于陈列冷冻食品和冷点心(冷菓)等的箱，箱内冷却到冷冻温度(-30℃～-10℃)。

该冷却系统1包括进行店铺内2空气调节的空调系统部6和进行店铺内2的冷藏箱3和冷冻箱4的箱内冷却的冷却系统部8。空调系统部6包括设置在店铺内2的多个室内单元11、设置在店铺外的室外单元12、跨度单元11和12之间而设置的空气调节用冷媒回路7。

该空气调节用冷媒回路7利用设置在室内单元11内的利用侧热交换器27、设置在室外单元12内的热源侧热交换器16和作为压缩单元13的压缩机13A和13B进行冷冻循环。

具体地，压缩机13A是变换压缩机(インバ一タ圧縮機)，压缩机13B是恒速控制用压缩机。上述压缩机13A和13B并联，压缩机13A和13B的排出侧介由止回阀5A、5B汇合，与四通阀的一个入口连接。四通阀14的一个出口与热源侧热交换器16的入口连接。该热源侧热交换器16包括由多个并列配管构成的流路阻力比较小的入口侧16A和它们汇集到少数并列配管或单个配管的出口侧16B。该热源侧热交换器16的出口侧16B的出口介由膨胀阀17以及膨胀阀18分支后，与室内单元11的各利用侧热交换器27的入口连接。

各利用侧热交换器27的出口汇合后与室外单元12内的四通阀14的另一个入口连接。四通阀14的另一个出口介由止回阀22与蓄能器(アキユムレ一タ)23连接。蓄能器23的出口与压缩机13A、13B的吸入侧连接。由此，从压缩单元13排出的冷媒介由热源侧热交换器16和利用侧热交换器27返回压缩单元13。

在该空气调节用冷媒回路7内，膨胀阀(第一膨胀阀)17和膨胀阀18之间的冷媒管分岔，该分岔管介由膨胀阀(第二膨胀阀)19与喷淋式U型管换热器(カスケ一ド熱交换機)21连接。该喷淋式U型管换热器21适合选用板式热交换器，其层积多个传热板，在各传热板之间交替形成两种冷媒流通的冷媒通路21A、21B，在两种冷媒流经相邻的冷媒通路21A、21B时介由传热板进行热交换。这种喷淋式U型管换热器21，一条冷媒通路21A的入口与膨胀阀19连接，其出口与蓄能器23的入口连接。由此，利用膨胀阀19而变为低压的冷媒供给到喷淋式U型管换热器21后，返回压缩单元13。

即，在冷冻系统1内，冷媒循环路径由经由利用侧热交换器27的路径α和经由喷淋式U型管换热器21的路径β形成。

室外侧空调控制器26由通用微型计算机构成，根据外界气温和冷媒压力控制室外单元12侧的空调系统部6的装置。室内侧空调控制器28由通用微型计算机构成，根据从遥控装置(未图示)传送并介由接收部(未图示)输入的用户指示来控制室内单元11侧的装置，将用户指示对应的信息等以数据通信的发生传送到室外侧空调控制器26。送风机24将外部空气输送到热源侧热交换器16，送风机15将室内空气输送到利用侧热交换器27。

另一方面，冷却系统部8具有跨度作为储藏设备的冷藏箱3和冷冻箱4与室外单元12之间的冷却用冷媒回路9。该冷却用冷媒回路9利用设置在冷藏箱3的冷藏用蒸发器43、设置在室外单元12内的冷凝器(热交换器)38和作为压缩单元的压缩机37及压缩机54进行冷冻循环。

具体地，压缩机37的排出侧介由分油器31与四通阀39的一个入口连接，四通阀39的一个出口与冷凝器38的入口连接。该冷凝器38包括由多个并列配管组成的流路阻力比较小的入口侧38A和它们汇集到少数并列配管或单个配管的出口侧38B。该冷凝器38的出口侧38B的出口与存储罐36的入口连接。该存储罐36的出口与四通阀41的一个入口连接。即，存储罐36与冷凝器38的冷媒下游侧连接。

四通阀41的一个出口与喷淋式U型管换热器21的另一条冷媒通路21B的入口连接。喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21B的出口与四通阀39的另一个入口连接。该四通阀39的另一个出口与四通阀41的另一个入口连接。该四通阀41的另一个出口分岔为三个，第一分岔管顺次介由电磁阀47、46和膨胀阀44与一个冷藏用蒸发器43的入口连接，第二分岔管顺次介由电磁阀46和膨胀阀44与另一个冷藏用蒸发器43的入口连接，第3分岔管介由电磁阀52和膨胀阀51与冷冻用蒸发器49的入口连接。与该电磁阀52和膨胀阀51串联的回路并联有电磁阀53。

冷动用蒸发器49的出口介由止回阀30与压缩机54的吸入侧连接，同时介由止回阀48连接在冷藏用蒸发器43侧的电磁阀46和47之间。该压缩机54的输出功率比压缩机37小，其排出侧介由分油器45与压缩机37的吸入侧连接。即，压缩机37和压缩机54串联在冷媒回路。各冷藏用蒸发器43的出口汇合后连接在分油器45和压缩机37之间。压缩机37的吸入侧介由止回阀42与分油器31的出口连接。

室外侧冷却控制器32由通用微型计算机构成，根据外部气温和冷媒压力来对室外单元12侧的冷却系统部8的装置进行控制。室内侧冷藏控制器50由通用微型计算机构成，根据冷藏用储藏设备(冷藏箱3)的箱内温度来对冷却系统部8的装置进行控制。室内侧冷冻控制器55由通用微型计算机构成，根据冷冻用储藏设备(冷冻箱4)的箱内温度来对冷却系统部8的装置进行控制。送风机35向冷凝器38输送外部空气，送风机20将冷藏箱3内的箱内空气输送到冷凝器38，送风机25将冷冻箱4的箱内空气输送到冷冻用蒸发器49。

另外，该冷冻系统1具有主控制器56。主控制器56由通用微型计算机构成，通过与室外侧空调控制器26、室内侧空调控制器28、室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50以及室内侧冷冻控制器55进行数据通信来对冷冻系统1整体进行控制。在该冷冻系统1中，空气调节用冷媒回路7与冷却用冷媒回路9使用不同的冷媒，例如，空气调节用冷媒回路7中使用R410A，冷却用冷媒回路9中使用比R410A沸点高的R404A。从而，因为该冷冻系统1的各冷媒回路中分别使用最合适的冷媒，所以可提高回路设计的自由度。

下面对冷冻系统1的动作进行说明。

在该冷冻系统1中，空调系统部6利用室外侧空调控制器26及室内侧空调控制器28，对应介由遥控装置而指示的设定温度和店铺内温度(室内温度TA)的差来进行制冷运行和取暖运行，将室内温度调节成设定温度。冷却系统部8在室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50以及室内侧冷冻控制器55的控制下，把冷藏箱3的箱内温度调节到预先设定的冷藏温度，同时，把冷冻箱4的箱内温度调节到预先设定的冷冻温度。

具体地，在该冷冻系统1中，主控制器56通过与各控制器26、28、32、50、55进行数据通信，接收空调系统部6和冷却系统部8当前运行状态的数据，根据接收到的数据，决定后述时刻的最合适运行模式，把该最合适运行模式的数据及各装置的运行数据传送给各控制器26、28、32、50、55。然后，各控制器26、28、32、50、55根据从主控制器56接收到的数据进行后述的控制动作。

(1)空调系统的制冷运行

首先，在室内侧空调控制器28判断空调系统部6的制冷运行为最适时执行制冷运行，把规定的数据传送给室外侧空调控制器26及主控制器56。同时，接收到该数据的主控制器56把这些数据传送给室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50、室内侧冷冻控制器55。

如图1所示，室外侧空调控制器26根据接收数据把四通阀14的一个入口(与分油器10的连接口)与一个出口(与热源侧热交换器16的连接口)连通，将另一个入口(与利用侧热交换器27的连接口)与另一个出口(与蓄能器23的连接口)连通。并且，膨胀阀17成全部打开状，使压缩机13A、13B运行。另外，室外侧空调控制器26对压缩机13A进行运行频率转换控制和能力控制。

压缩机13A、13B运行时，从压缩机13A、13B排出侧排出的高温高压气体冷媒，从分油器10经由四通阀14进入热源侧热交换器16的入口侧16A。在该热源侧热交换器16中利用送风机24进行外部气体通风，冷媒在此放热而冷凝液化。即，此时，热源侧热交换器16具有冷凝器的功能。该液态冷媒经由热源侧热交换器16通过膨胀阀17后分岔。分岔的一个到膨胀阀18，在此被节流(絞る)为低压后(减压)，分岔流入各利用侧热交换器27，在此处蒸发。

在该利用侧热交换器27中利用送风机15进行室内空气(店铺内的空气)通风，利用冷媒蒸发的吸热作用将室内空气冷却。由此，进行室内(店铺内)的制冷。

从利用侧热交换器27出来的低温气体冷媒汇合后顺次经过四通阀14、止回阀22、蓄能器23而供给到压缩机13A和13B的吸入侧，这样，反复进行循环。

此外，经过膨胀阀17而分岔的另一部分冷媒到达膨胀阀19，在此被节流成低压后(减压)，流入喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21A，在此蒸发。在该空气调节用冷媒回路7的冷媒蒸发的吸热作用下喷淋式U型管换热器21冷却，变为低温。流出喷淋式U型管换热器21的低温气体冷媒经过蓄能器23被供给到压缩机13A和13B吸入侧，这样反复循环。

室内侧空调控制器28根据介由温度传感器(未图示)检测出的利用侧热交换器27的温度或被吸入其的空气温度来调节向利用侧热交换器27送风的送风机15，使室内(店铺内)的温度变为预先设定的温度。该室内侧空调控制器28的信息输送到室外侧空调控制器26，室外侧空调控制器26根据该信息控制压缩机13A和13B的运行。

室外侧空调控制器26根据介由温度传感器(未图示)检测出的利用侧热交换器27的出入口的冷媒温度或利用侧热交换器27的温度和喷淋式U型管换热器21的出入口的冷媒温度或喷淋式U型管换热器21的温度，调整膨胀阀18、19的阀开度，使成为合适的过热度。

另外，室外侧冷却控制器32需将从压缩机37排出的高温高压气体冷媒供给到冷凝器38，将冷却系统部8的冷却用冷媒回路9的四通阀39的一个入口(与分油器31的连接口)与一个出口(与冷凝器38的连接口)连通，将另一个入口(与喷淋式U型管换热器21的连接口)与另一个出口(与四通阀41的连接口)连通。

另外，室外侧冷却控制器32需将通过冷凝器38的气体冷媒供给到喷淋式U型管换热器21，将四通阀41的一个入口(与四通阀39的连接口)与一个出口(与冷藏用蒸发器43和冷冻用蒸发器49(电磁阀46、47、52)的连接口)连通，使另一个入口(与存储罐36的连接口)与另一个出口(与喷淋式U型管换热器21的连接口)连通。并且，运行压缩机37和54。

由此，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒利用分油器31分离油后，经过四通阀39被输入到冷凝器38的入口侧38A。在该冷凝器38中利用送风机35进行外部空气通风，流入冷凝器38的冷媒在此放出热量而冷凝。从该冷凝器38放出的冷媒进入存储罐36内，在此暂时贮溜，进行气/液分离。分离后的液态冷媒从存储罐36出来通过四通阀41后，进入喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21B。供给到该喷淋式U型管换热器21的冷却用冷媒回路9的冷媒，利用通过上述空气调节用冷媒回路7的冷媒蒸发而变成低温的喷淋式U型管换热器21冷却，进而过冷却。另外，如上上述，由于冷凝器38的后方设置有存储罐36，所以消除过冷却时的热损失，同时，可调整媒量。

由该喷淋式U型管换热器21过冷却的冷媒顺次通过四通阀39、41后分岔，一部分被进一步分岔，另一部分顺次通过电磁阀47、46，由膨胀阀44节流后(减压)，被供给到一个冷藏用蒸发器43，在此蒸发，分岔后的另一部分通过电磁阀46到达膨胀阀44，在此节流后(减压)，进入另一个冷藏用蒸发器43，在此蒸发。在各冷藏用蒸发器43中利用送风机20将冷藏箱3的箱内空气分别通风·循环，利用冷媒蒸发的吸热作用使各箱内空气冷却。从而进行冷藏箱3的箱内冷却。从上述冷藏用蒸发器43出来的低温气体冷媒汇合后，到达压缩机54的分油器45的出口侧。

另外，由喷淋式U型管换热器21过冷却后分岔的另一部分冷媒通过电磁阀52到达膨胀阀51，在此节流(减压)后，供给到冷冻用蒸发器49，在此蒸发。在该制冷用蒸发器49中利用送风机25进行制冷箱4的箱内空气通风·循环，利用冷媒蒸发的吸热作用使箱内空气冷却。由此，进行冷冻箱4的箱内冷却。

从冷冻用蒸发器49出来的低温气体冷媒经过止回阀30到达压缩机54，在此压缩直到到达冷藏蒸发器43出口侧的压力(冷藏系统的低压侧压力)后，从压缩机54排出，由分油器45分离油后，与来自冷藏用蒸发器43的冷媒汇合。汇合后的冷媒被吸入到压缩机38的吸入侧，这样，反复进行循环。

室内侧冷藏控制器50根据介由温度传感器(未图示)检测出的冷藏箱3的箱内温度或经过冷藏用蒸发器43而被排出的冷气温度或者向冷藏用蒸发器43的吸入冷气温度和冷藏用蒸发器43的出口侧的冷媒温度或者冷藏用蒸发器43的温度，分别控制各膨胀阀44的阀开度。由此，将冷藏箱3的箱内维持在上述冷藏温度，并形成合适的过热度(过热度固定)。

此外，室内侧冷冻控制器55根据冷冻箱4的箱内温度或经过冷冻用蒸发器49而被排出的冷气温度或者向冷冻用蒸发器49的吸入冷气温度和冷冻用蒸发器49的出口侧的冷媒温度或者冷冻用蒸发器49的温度来控制膨胀阀51的阀开度。由此，将冷冻箱4的箱内维持在上述冷冻温度，并形成合适的过热度(过热度固定)。

室外侧冷却控制器32当各膨胀阀44、51任意一个打开时根据压缩机37的吸入侧的压力(冷却用冷媒回路9的低压力)来控制压缩机37的运行频率，当各膨胀阀44、51全部关闭时，停止压缩机37的运行。

这样，在制冷运行中，向喷淋式U型管换热器21供给流经空气调节用冷媒回路7的低压侧冷媒，通过将流经冷却用冷媒回路9的高压侧冷媒进行过冷却，可提高冷却系统部8的冷却能力和运行效率。

此外，虽然冷却用冷媒回路9中从冷冻用蒸发器49出来的冷媒的压力由于其蒸发温度变低而变得低于从冷藏用蒸发器43出来的冷媒的压力，但由于在与从冷藏用蒸发器43出来的冷媒汇合之前被压缩机54压缩，即使对冷藏箱3和冷冻箱4这样的不同箱内温度进行控制时，也能将各箱冷却到合适的温度，并利用压缩机54使吸入到压缩机37的冷媒的压力一致，无障碍地进行运行。

(2)空调系统部的取暖运行

下面结合图2介绍空调系统部的取暖运行

首先，室内侧空调控制器28当判断空调系统部6的取暖运行最适合时，进行取暖运行，向室外侧空调控制器26和主控制器56输送规定的数据，同时，接收该数据的主控制器56向室外侧冷却控制器32、室内侧冷藏控制器50和室内侧冷冻控制器55输送这些数据。

室外侧空调控制器26需根据接收到的数据使冷媒的流动与制冷运行时相反，使四通阀14的一个入口(与分油器10的连接口)与一个出口(与蓄能器23的连接口)连通，使另一个入口(与利用侧热交换器27的连接口)与另一个出口(与热源侧热交换器16的连接口)连通。另外，完全关闭膨胀阀17的同时完全打开膨胀阀18，使压缩机13A和13B运行。

若压缩机13A、3B运行，从压缩机13A、13B的排出侧排出的高温高压气体冷媒经过四通阀14被供给到利用侧热交换器27。在利用侧热交换器27中利用送风机15进行室内空气通风，冷媒在此放热，对室内空气加热而冷凝。由此，进行室内(店铺内)的取暖。

在利用侧热交换器27中液化的冷媒顺次经过膨胀阀18、19而形成低压(减压)后，进入喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21A，在此蒸发且吸热后，经过蓄能器23，供给到压缩机13A、13B的吸入侧，这样反复循环。

室外侧空调控制器26根据喷淋式U型管换热器21的出入口的冷媒温度或者喷淋式U型管换热器21的温度来调整膨胀阀18和19的阀开度，使变成合适的过热度。另外，室内侧空调控制器28根据利用侧热交换器27的温度和被吸入到此的空气温度，控制向利用侧热交换器27通风的送风机15，使室内(店铺内)的温度达到预先设定的温度。

另一方面，室外侧冷却控制器32使冷却系统部8中的冷却用冷媒回路9的四通阀39的一个入口(与分油器31的连接口)与一个出口(与四通阀41的连接口)连通，使另一个入口(与喷淋式U型管换热器21的连接口)与另一个出口(与冷凝器38的连接口)连通。另外，室外侧冷却控制器32使四通阀41的一个入口(与四通阀39的连接口)与一个出口(与冷藏用蒸发器43和冷冻用蒸发器49(电磁阀46、47、52)的连接口)连通，使另一个入口(与存储罐36的连接口)与另一个出口(与喷淋式U型管换热器2 1的连接口)连通。使压缩机37和54运行。

由此，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒经过四通阀39、41被供给到喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21B。即，从压缩机37排出的高温高压气体冷媒与制冷运行时流经冷凝器38后供给到喷淋式U型管换热器21的情况相对，在到达冷凝器38之前被供给到喷淋式U型管换热器21。

供给到喷淋式U型管换热器21的冷却用冷媒回路9中的冷媒利用由上述空气调节用冷媒回路7的冷媒蒸发而变成低温的喷淋式U型管换热器21冷却，进而过冷却。换言之，空气调节用冷媒回路7的冷媒可从冷却用冷媒回路9的冷媒吸取热量。

通过喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21B的冷媒经过四通阀39而流入冷凝器38的入口侧38A。在该冷凝器38中利用送风机35进行外部空气通风，进入冷凝器38的冷媒在此放热而冷凝。

从该冷凝器38出来的冷媒进入存储罐36内，在此暂时贮溜，进行气/液分离。分离后的液体冷媒从存储罐36中出来，通过四通阀41后分岔，一部分进一步分岔，另一部分顺次通过电磁阀46、47，由膨胀阀44节流(减压)，供给到一个冷藏用蒸发器43，并在此蒸发，分岔后的另一部分冷媒通过电磁阀46到达膨胀阀44，在此被节流(减压)后，进入另一个冷藏用蒸发器43，并在此蒸发。在各冷藏用蒸发器43中利用送风机20分别进行冷藏箱3的箱内空气通风·循环，由冷媒蒸发的吸热作用使各箱内空气冷却。

通过上述运行，即使在空气调节用冷媒回路7进行取暖运行时，通过将流经空气调节用冷媒回路7的低压侧冷媒供给到喷淋式U型管换热器21，将流经冷却用冷媒回路9的高压侧的冷媒进行过冷却，可改善冷藏箱3和冷冻箱4的冷藏用蒸发器43、44的冷却能力和冷却系统部8的运行效率。

另外，在取暖运行时，空气调节用冷媒回路7的冷媒由于借助喷淋式U型管换热器21从冷却用冷媒回路9的冷媒吸取热量，可改善空调系统部6的取暖能力，总之，可实现改善对室内进行空气调节和对冷藏箱3以及冷冻箱4进行箱内冷却的冷冻系统1的整体效率而节省能量。

特别是此时由于把冷却用冷媒回路9的高压侧冷媒供给到冷凝器38前的喷淋式U型管换热器21，可有效地对该冷媒的排热进行回收，进一步提高空气调节用冷媒回路7的取暖能力。

(3)空调系统的制冷运行中热关闭时的运行控制

在普通空气调和机(目当于空调系统部6)中，制冷运行时室内温度大致等于设定温度或低于设定温度，即、制冷热关闭时，中止压缩单元(相当于压缩单元13)的运行。相对于此，本实施形态的冷冻系统1制冷热关闭时在冷却系统部8运行下使空调系统部6的压缩单元13运行，对流经冷却系统部8的冷媒进行过冷却。

下面介绍制冷热关闭时的动作。

图3和4是显示制冷设备热关闭中的动作的流程图。

首先，主控制器56根据从室外侧冷却控制器32接收到的数据来判断冷却系统部8的压缩单元(压缩机37、54)是否开启(运行中)(步骤S1)，当压缩单元关闭(运行停止)时，将膨胀阀19的阀固定脉冲Pv设为0，使阀开度为0(全闭)，同时，将空调系统部6的压缩单元13的旋转频率Fr设定为0，使压缩单元13保持停止状态(步骤S20)。

另一方面，当冷却系统部8的压缩单元起动时，主控制器56判断冷却系统部8是否处于除霜运行中(步骤S2)，除霜时，转移到上述步骤S20的处理，非除霜时，根据从室外侧空调控制器26接收到的数据来判断压缩单元13是否处于强制停止(步骤S3)。在此，所谓压缩单元13处于强制停止中是指压缩单元13完全停止后需保护压缩单元13在预先设定的强制停止期间(例如3分钟)将压缩单元13保持在停止状态的状态。

当压缩单元13不处于强制停止状态时，室外侧空调控制器26根据主控制器56的指示，将膨胀阀19的阀固定脉冲Pv设定为预先设定的初期脉冲，把膨胀阀19的阀开度从完全关闭状态调节成初期开度(步骤S4)。即，在冷却系统8的压缩单元运行中，在非除霜状态和空调系统部6的压缩单元13的非强制停止状态的条件下，打开膨胀阀19，固定地控制为初期开度。

其次，室外侧空调控制器26将压缩单元13的目标形状频率Fr设定为预先设定的初期目标频率(步骤S5)。另外，在本实施形态中，压缩单元13的目标旋转频率Fr的设定意味着压缩机13A的目标旋转频率的设定，当该压缩机13A旋转时，压缩机13B调节成预先设定的恒定旋转用的旋转频率。

通过压缩单元13的运行使冷媒在空气调节用冷媒回路7中循环，被膨胀阀19变为低压的冷媒供给到喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21A。从而，喷淋式U型管换热器21由冷媒蒸发的吸热作用被冷却，可对流经喷淋式U型管换热器21的冷媒通路21B的冷却用冷媒回路9的高压侧的冷媒进行过冷却。

其次，室外侧空调控制器26根据喷淋式U型管换热器21中空调系统部6侧冷媒的出口温度TE2和入口温度TE1之间的温差ΔTE来进行设定用于将上述温差ΔTE形成为预先设定的目标温差SH的阀固定脉冲Pv的校正脉冲Δa的SH控制(步骤S6)，并根据空调系统部6的压缩单元13的排出温度(压缩机13A的排出温度TD1、压缩机13B的排出温度TD2)，进行设定用于保护压缩单元13的阀固定脉冲Pv的校正脉冲Δb的TD控制(步骤S7)。另外，该校正脉冲Δb当压缩单元13的排出温度为规定温度以上时被设定。

另外，室外侧空调控制器26根据喷淋式U型管换热器21中冷却系统部8侧的冷媒的入口温度TC1和出口温度TC2之间的温差ΔSC来将上述温差ΔSC形成为预先设定的目标温差(设定温差)SC，并且，进行用于使出口温度TC2为外界温度以上的压缩单元13的校正旋转频率ΔC的SC控制(步骤8)。在此，将冷媒的出口温度TC2形成为外界温度以上是因为由于在连接喷淋式U型管换热器21和四通阀39的冷媒管(图1表示为γ)上通常不卷有隔热材料所以若通过该冷媒管的冷媒低于外界空气温度，则冷媒变暖，产生瞬时气体(フラツシユガス)，造成热损耗。但是，当在该冷媒管γ上卷有隔热材料时，在步骤S8中，只要设定为将温差ΔSC形成为预先设定目标温差SC的校正频率ΔFr就可以，冷媒的出口温度TC2形成为外界温度以上的条件可不必考虑。

此外，上述目标温差SC可对应外界空气温度变化。例如，若外界气温为30℃以上则形成为值SC1，外界温度为20℃以上且不满30℃时则形成为值SC2，若外界温度不满20℃则形成为值SC3。在此，目标温差SC可设为随外界温度变小而增大，值SC1＜值SC2＜值SC3。

并且，室外侧空调控制器26将在上述步骤S6和S7中所求得的校正脉冲Δa和Δb与目前的阀固定脉冲Pv(Pv_old)相加，计算出下一个控制阀固定脉冲Pv的值(步骤S9)，在膨胀阀19的上限脉冲(Pvmax)和下限(Pvmin)范围内，设定膨胀阀19的阀固定脉冲Pv，控制阀开度(步骤S10)。

接着，室外侧空调控制器26将在上述步骤S8中所求得的校正旋转频率Δc与目前的目标旋转频率Fr(Fr_old)相加，计算出压缩单元13的下一个的目标旋转频率Fr(步骤S11)。并且，若所计算的目标旋转频率Fr在上限频率(Frmax)和下限频率(Frmin)的范围内，压缩单元13的旋转数控制为该目标旋转频率Fr(步骤S12)。

在此，该上限频率(Frmax)和下限频率(Frmin)的范围设定为在压缩单元13(压缩机13A)的效率良好(规定数值以上的效率)的频率范围中的上限值和下限值。从而，可将压缩单元13控制为效率良好的旋转频率。

但是，当满足压缩单元13的旋转频率下降直到下限频率空调系统部6的冷媒仍然过度过冷却的条件以及压缩单元13的旋转频率上升直到上限频率，空调系统部6的冷媒仍然不能过冷却的条件中任一条件时，停止压缩单元13的运行，停止空调系统部6的运行。

具体地说，当步骤S12处理后，室外侧空调系统部26判断目标旋转频率Fr是否与下限频率大体一致(步骤S13)，同时判断目标旋转频率Fr是否与上限频率大体一致(步骤S14)。当判断目标旋转频率Fr与下限频率和上限频率之一不一致时，转移到步骤S1的处理。

当目标旋转频率Fr与下限频率大体一致时，室外侧空调控制部26判断喷淋式U型管换热器21中空调系统部6侧的冷媒的出入口的温差ΔSC是否是比目标温差SH大规定温度(例如10℃)以上的温度(步骤S15)，若为该温度以上，则转移到步骤S20的处理。从而，停止压缩单元13运行，同时，膨胀阀19的阀开度成为0，停止空调系统部6的运行。

另外，当目标旋转频率Fr与上限频率大体一致时，室外侧空调控制部26判断喷淋式U型管换热器21中空调系统部6侧的冷媒的出入口的温差ΔSC是否是比目标温差SH低规定温度(例如5℃)以下的温度(步骤S16)，若为该温度以下，则转移到步骤S20的处理，停止空调系统部6的运行。

室外侧空调控制器26执行上述任一种处理都会转移到步骤S1的处理，在制冷热关闭中反复执行步骤S1～S14的处理或步骤S1～S20的处理。从而，在制冷热关闭中执行压缩单元13的旋转控制和膨胀阀19的阀开度控制。

另外，上述动作并不局限于制冷热关闭，也可在冷却运行后根据遥控装置等的停止指令而停止空调系统部6的运行的状态，即，在制冷运行后的空调运行停止状态下实行。

这样，该冷却系统1当空调系统部6的压缩单元13停止且冷却系统部8的压缩单元(压缩机37、54)运行时，由于将空调系统部6的压缩单元13运行，向喷淋式U型管换热器21供给流经空气调节用冷媒回路7的低压侧冷媒，所以即使在制冷热关闭时也可以使流经冷却用冷媒回路9的高压侧冷媒时常过冷却。结果，在制冷热关闭时可避免冷却系统部8的冷却能力降低的现象，把冷却系统部8的冷却能力和运行效率维持在高水平状态。特别是由于在制冷热关闭时，在效率良好的旋转频率范围内控制空调系统部6的压缩单元13可以进一步提高能量利用率。

另外，喷淋式U型管换热器21中的冷却系统部8侧的冷媒入口温度TC1和出口温度TC2之间的温差ΔSC的目标温差SC设定为随着外界空气温度降低而增大的值。从而，可以对应外界温度适当调整冷却系统部8的冷媒的过冷却度。

另外，在上述实施形态中，膨胀阀19可在可进行冷媒供给/停止切换的范围内使用各种电动阀。

另外，在上述实施形态中说明了本发明适用于便利店等店铺的冷冻系统，但本发明也可广泛适用于进行空气调节、对除冷藏箱3和冷冻箱4之外的被冷却设备进行冷却的冷冻系统。另外，上述实施形态中所示的配管结构等并不局限于此，在不脱离本发明精神范围内，可以进行适当变化。

Claims (13)

1.一种冷冻系统，其特征在于，包括：

空调系统部，其具有包含空气调节用压缩机、热源侧热交换器以及利用侧热交换器的空气调节用冷媒回路，运行空气调节用压缩机时由利用侧热交换器进行室内空调；

冷却系统部，其具有包含冷却用压缩机、冷凝器以及蒸发器的冷却用冷媒回路，冷却用压缩机运行时由蒸发器进行对被冷却设备的冷却；

喷淋式U型管换热器用于在所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒和所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒之间进行热交换；

在所述空气调节用压缩机停止运行且所述冷却用压缩机运行时，运行所述空气调节用压缩机，向所述喷淋式U型管换热器供给所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。

2.如权利要求1所述冷冻系统，其特征在于：所述空调系统部，在室内温度与预先设定的温度大致相同或在所述预先设定温度以下时的制冷热关闭状态下所述空气调节用压缩机停止且所述冷却用压缩机运行时，运行所述空气调节用压缩机，向所述喷淋式U型管换热器供给所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。

3.如权利要求1或2所述冷冻系统，其特征在于：在制冷热关闭且运行所述空气调节用压缩机时，所述空气调节用压缩机的旋转频率被控制在预先设定的频率范围内。

4.如权利要求3所述冷冻系统，其特征在于：所述空调系统部求取用于将流到所述喷淋式U型管换热器的所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒的入口温度和出口温度的温差设置为预先设定的温差的所述空气调节用压缩机的目标旋转频率；

当该目标旋转频率在所述预先设定的频率范围内时，将所述空气调节用压缩机的旋转频率控制为其目标旋转频率，而当旋转频率与所述预先设定的频率的下限频率大致一致且所述温差为所述设定温差的规定温度以上时，以及旋转频率与所述预先设定的频率的上限频率大致一致且所述温差为所述设定温差的规定温度以下时，中止所述空气调节用压缩机的运行。

5.如权利要求4所述冷冻系统，其特征在于：所述空调系统部调整所述目标旋转频率，使流到所述喷淋式U型管换热器的所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒出口温度为外部空气温度以上。

6.如权利要求4或5所述冷冻系统，其特征在于：所述设定温差能对应外部空气温度变更。

7.如权利要求4～6的任意一项所述冷冻系统，其特征在于：所述空气调节用冷媒回路，在所述热源侧热交换器和所述利用侧热交换器之间设置第一膨胀阀的同时，所述热源侧热交换器和所述第一膨胀阀之间的冷媒管分岔，该分岔管介由第二膨胀阀与所述喷淋式U型管换热器连接，

所述第二膨胀阀控制阀开度，使所述温差成为所述设定温度差。

8.一种冷冻系统的控制方法，其进行室内空气调节和被冷却设备的冷却，其特征在于，所述冷冻系统具有空调系统部、冷却系统部和喷淋式U型管换热器，所述空调系统部具有空气调节用压缩机以及包含热源侧热交换器和利用侧热交换器的空气调节用冷媒回路，运行空气调节用压缩机时由利用侧热交换器进行室内空气调节，所述冷却系统部具有冷却用压缩机以及包含冷凝器和蒸发器的冷却用冷媒回路，运行冷却用压缩机时由蒸发器进行被冷却设备的冷却，所述喷淋式U型管换热器用于在所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒和所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒之间进行热交换，

在所述空气调节用压缩机停止运行且所述冷却用压缩机运行时，运行所述空气调节用压缩机，向所述喷淋式U型管换热器供给所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。

9.如权利要求8所述冷冻系统的控制方法，其特征在于：当当室内温度与预先设定的温度大致相同或为所述预先设定的温度以下即制冷热关闭状态中所述空气调节用压缩机停止运行且所述冷却用压缩机运行时，运行所述空气调节用压缩机，向所述喷淋式U型管换热器供给所述空气调节用冷媒回路的低压侧的冷媒。

10.如权利要求8或9所述冷冻系统的控制方法，其特征在于：在制冷热关闭且运行所述空气调节用压缩机时，所述空气调节用压缩机的旋转频率控制在预先设定的频率范围内。

11.如权利要求10所述冷冻系统的控制方法，其特征在于：求取用于将流到所述喷淋式U型管换热器的所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒的入口温度和出口温度的温差设置为预先设定的温差的所述空气调节用压缩机目标旋转频率，

当所述目标旋转频率在所述预先设定的频率范围内时，将所述空气调节用压缩机的旋转频率控制为其目标旋转频率，而当旋转频率与所述预先设定的频率的下限频率大致一致且所述温差为所述设定温差的规定温度以上时，以及旋转频率与所述预先设定频率的上限频率大致一致且所述温差为所述设定温差的规定温度以下时，中止所述空气调节用压缩机的运行。

12.如权利要求11所述冷冻系统的控制方法，其特征在于：调整所述目标旋转频率，流到所述喷淋式U型管换热器的所述冷却用冷媒回路的高压侧的冷媒的出口温度为外部空气温度以上。

13.如权利要求11或12所述冷冻系统的控制方法，其特征在于：所述设定温差能对应外部空气温度变更。

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