JP2005282867A

JP2005282867A - 複合型冷凍サイクル設備及びその運転方法

Info

Publication number: JP2005282867A
Application number: JP2004092697A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Fujino; 哲爾藤野; Keiichi Horiuchi; 敬一堀内; Hiroshi Ishizuka; 浩史石塚; Tadashi Fujisaki; 忠司藤崎; Harunobu Mizukami; 春信水上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】室外機及び送風装置を共通化しつつ、各冷媒回路のそれぞれの性能を十分に発揮させることができる複合型冷凍サイクル設備及びその運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】空調・冷蔵・冷凍設備１（複合型冷凍サイクル設備）を、空気調和装置２の室外熱交換器１５及び冷蔵装置３の室外熱交換器２５とが収納される一台の室外機４２と、これら室外熱交換器１５及び２５に外気を接触させる送風装置４３とを有する構成とする。冷蔵装置３に、冷媒回路２２の高圧側冷媒圧力を測定する冷蔵側圧力測定装置５２と、冷蔵ショーケース２１内雰囲気の温度を測定する冷蔵ショーケース内温度測定装置５７とを設ける。冷蔵側圧力測定装置５２の測定値が基準値を下回った場合には圧縮機２４の回転数を増加させ、冷蔵ショーケース内温度測定装置５７の測定値が下限値を下回った場合に圧縮機２４を停止させる制御装置５８を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、複合型冷凍サイクル設備及びその運転方法に関するものである。

例えば、大型店舗やコンビニエンスストア等には、店舗内の暖房または冷房を行う空気調和装置に加えて、飲料水や食品等を冷蔵状態で保存または陳列する冷蔵装置、及び氷やアイスクリーム、冷凍食品等を冷凍状態で保存または陳列する冷凍装置が備えられている。これら空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置は、それぞれ冷媒回路を有する冷凍サイクル装置によって構成されている。
このような冷凍サイクル装置としては、例えば後記の特許文献１に記載の空気調和機がある。この空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器（膨張弁）、室外熱交換器等の装置によって構成される冷媒回路を有している（冷蔵装置及び冷凍装置も、四方弁が設けられていないことを除けば空気調和装置とほぼ同様の構成とされている）。室外熱交換器は、室外機内に設置されて、室外機に設けられた送風装置によって室外機内に取り込まれた外気と冷媒との間で熱交換を行うものである。なお、室外熱交換器は、冷媒回路が冷房サイクルを形成している場合には凝縮器として作用し、冷媒回路が暖房サイクルを形成している場合には蒸発器として作用する。

特開２００１−１７４１１２号公報（段落［００１８］，及び図１）

前記のように複数の冷凍サイクル装置を設けた場合には、各冷凍サイクル装置の室外熱交換器を同一の室外機内に設置して、この室外機に設けられた送風装置によって室外熱交換器に外気を接触させる構成とすると、各冷媒回路ごとに室外機及び送風装置を設けた構成に比べて、省スペース化及び装置コストの低減を図ることができる。
しかし、各冷媒回路はそれぞれ負荷や運転状態が異なり、室外熱交換器への外気の適正な供給量も異なるので、このように室外機及び送風装置を共用する構成とした場合には、一部の冷媒回路では室外熱交換器への外気の供給量が過剰になってしまう。

例えば、冬季には空気調和装置に強力な暖房能力が要求されるが、外気温が低いために、空気調和装置の室外熱交換器で冷媒を蒸発させるためには送風装置の送風量を多くする必要がある。しかし、このように送風装置の送風量を多くすると、外気温が低いために、冷凍サイクルを形成している冷蔵装置及び冷凍装置にとっては送風量が多すぎてしまい、室外熱交換器での冷媒の凝縮が進行しすぎて、冷媒回路の高圧側（圧縮機と膨張弁との間の領域）での冷媒圧力が低下してしまう。すると、冷蔵装置及び冷凍装置の冷媒回路での冷媒の循環がスムーズに行われなくなるので、冷蔵装置及び冷凍装置の能力が低下して、これらの効率が低下してしまう。また、圧縮機が使用範囲を超えてしまうので、圧縮機の寿命が短くなってしまう。

また、春季や秋季等、外気温がそれほど高くない時期に空気調和装置を冷房運転する場合には、空気調和装置は低出力で運転される。しかし、冷蔵装置及び冷凍装置の負荷は一年を通してほとんど変わらないので、送風装置の送風量を冷蔵装置及び冷凍装置の要求に合わせた場合には、空気調和装置にとっては送風量が多すぎてしまい、空気調和装置の能力が低下し、空気調和装置の効率が低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室外機及び送風装置を共通化しつつ、各冷媒回路のそれぞれの性能を十分に発揮させることができる複合型冷凍サイクル設備及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の複合型冷凍サイクル設備、及びその運転方法は以下の手段を採用する。
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された独立の冷媒回路を複数有する複合型冷凍サイクル設備であって、前記各冷媒回路の前記室外熱交換器が収納される一台の室外機と、該室外機内に外気を取り込んで前記各室外熱交換器に接触させる送風装置と、前記冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路についてその冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力を測定する圧力測定装置と、該圧力測定装置の測定対象の前記冷媒回路によって温度調節された室内雰囲気の温度を測定する温度測定装置と、前記圧力測定装置の測定値及び前記温度測定装置の測定値に基づいて前記測定対象の冷媒回路の前記圧縮機の動作を制御する制御装置とを有しており、該制御装置は、前記測定対象の冷媒回路の冷凍サイクル形成時に、前記圧力測定装置の測定値が基準値を下回った場合には前記圧縮機の回転数を増加させ、前記温度測定装置の測定値が下限値を下回った場合には前記圧縮機を停止させることを特徴とする。

この複合型冷凍サイクル設備では、各冷媒回路の室外熱交換器は一つの室外機内に設置されていて、同一の送風装置によって室外機内に取り込まれた外気と接触させられることにより、各冷媒回路の冷媒と外気との間で熱交換が行われるようになっている。
この複合型冷凍サイクル設備では、少なくともいずれか一つの冷媒回路について、冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力が、圧力測定装置によって測定されている。
また、この圧力測定装置の測定値は制御装置によって監視されており、圧力測定装置の測定値が基準値を下回った場合には、制御装置によってこの測定対象の冷媒回路の圧縮機の回転数（冷媒送出量）が増加させられるので、測定対象の冷媒回路における高圧側冷媒圧力が維持される。

ここで、このように測定対象の冷媒回路で圧縮機の回転数が増加させられると、室内熱交換器での熱交換量が増加するため、この室内熱交換器によって熱交換される室内雰囲気の冷却が進行し、室内雰囲気温度がほどなく目標温度範囲の下限値に達する。
この複合型冷凍サイクル設備では、測定対象の冷媒回路によって冷却される室内雰囲気の温度が、温度測定装置によって測定されている。
また、この温度測定装置の測定値は制御装置によって監視されており、温度測定装置の測定値が目標温度範囲の下限値を下回った場合には、制御装置によってこの測定対象の冷媒回路の圧縮機が停止させられるので、測定対象の冷媒回路による室内雰囲気の冷却が過度に進行しなくなる。

ここで、この測定対象の冷媒回路によって冷却される室内雰囲気の温度は、圧縮機が停止させられた時点では目標温度範囲の下限値を下回っている。このため、圧縮機が停止させられてもすぐには目標温度範囲の上限値まで到達せず、圧縮機の停止後も室内雰囲気温度が長時間にわたって目標温度範囲内に保たれる。
特に、冬季のように外気温が低い場合では「いずれか一つの冷媒回路」は冷蔵装置あるいは冷凍装置に接続されているものが好ましく、春季や秋季のような外気温がそれほど高くない場合では「いずれか一つの冷媒回路」は空気調和装置に接続されているものが好ましい。

本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された複数の独立した冷媒回路を有し、これら各冷媒回路の前記室外熱交換器が一台の室外機内に収納されて共通の送風装置によって前記室外機内に取り込まれた外気と接触させられる構成の複合型冷凍サイクル設備の運転方法であって、前記冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路についてその冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力と該冷媒回路によって温度調節された室内雰囲気の温度とを測定し、前記高圧側冷媒圧力が基準値を下回った場合には前記圧縮機の回転数を増加させ、
前記室内雰囲気温度が下限値を下回った場合には前記圧縮機を停止させることを特徴とする。

この複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、複合型冷凍サイクル設備を構成する冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路について、冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力を測定する。そして、この高圧側冷媒圧力が基準値を下回った場合には、この測定対象の冷媒回路の圧縮機の回転数（冷媒送出量）を増加させる。
これにより、測定対象の冷媒回路の高圧側冷媒圧力が維持される。

ここで、このように測定対象の冷媒回路で圧縮機の回転数が増加させられると、室内熱交換器での熱交換量が増加するため、この室内熱交換器によって熱交換される室内雰囲気の冷却が進行し、室内雰囲気温度がほどなく目標温度範囲の下限値に達する。
この複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、測定対象の冷媒回路によって冷却される室内雰囲気の温度を測定し、この室内雰囲気温度が目標温度範囲の下限値を下回った場合には、この測定対象の冷媒回路の圧縮機を停止させる。これにより、測定対象の冷媒回路による室内雰囲気の冷却が過度に進行しなくなる。

ここで、この測定対象の冷媒回路によって冷却される室内雰囲気の温度は、圧縮機が停止させられた時点では目標温度範囲の下限値を下回っている。このため、圧縮機が停止させられてもすぐには目標温度範囲の上限値まで到達せず、圧縮機の停止後も室内雰囲気温度が長時間にわたって目標温度範囲内に保たれる。

本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備によれば、圧力測定装置の測定対象の冷媒回路では、送風装置の送風量がこの冷媒回路にとって過大であっても、高圧側の冷媒圧力を維持して、室内雰囲気の冷却を良好に行うことができる。
さらに、制御装置による圧縮機の制御は、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦと通常運転／高回転の切換のみであり、その制御の条件もごく単純であるので、装置構成が簡略で済む。
また、測定対象の冷媒回路では、高圧側の冷媒圧力が低下した場合には、圧縮機を短時間だけ高回転で駆動した後に停止させるので、高圧側の冷媒圧力の変動に合わせて回転数を調整しながら圧縮機の運転を継続する場合に比べて、圧縮機の運転時間が短くて済み、電力消費を低減することができる。また、高圧側の冷媒圧力を送風量に依らずに維持できるので、適正な運転点で運転を継続することができる。

本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法によれば、高圧側冷媒圧力を測定している冷媒回路では、送風装置の送風量がこの冷媒回路にとって過大であっても、高圧側の冷媒圧力を維持して、室内雰囲気の冷却を良好に行うことができる。
さらに、測定対象の冷媒回路の圧縮機の制御は、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦと通常運転／高回転の切換のみであり、その制御の条件もごく単純であるので、制御が容易である。
また、測定対象の冷媒回路では、高圧側の冷媒圧力が低下した場合には、圧縮機を短時間だけ高回転で駆動した後に停止させるので、高圧側の冷媒圧力の変動に合わせて回転数を調整しながら圧縮機の運転を継続する場合に比べて、圧縮機の運転時間が短くて済み、電力消費を低減することができる。また、高圧側の冷媒圧力を送風量に依らずに維持できるので、適正な運転点で運転を継続することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、複合型冷凍サイクル設備を、図１に示す空調・冷蔵・冷凍設備１に適用した例について示す。
空調・冷蔵・冷凍設備１は、図１に示すように、大型店舗やコンビニエンスストア等の店舗に適用されるものであって、店舗内の暖房または冷房を行う空気調和装置２と、飲料水や食品等を冷蔵状態で保存または陳列する冷蔵装置３、及び氷やアイスクリーム、冷凍食品等を冷凍状態で保存または陳列する冷凍装置４を備えている。
これら空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４は、室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられている。

空気調和装置２は、店舗内に設けられる室内空調ユニット１１を有している。この室内空調ユニット１１には、図２に示す冷媒回路１２が接続されている。
冷媒回路１２は、暖房サイクルと冷房サイクルとのうちのいずれか一方を選択的に形成するものである。
冷媒回路１２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、室内空調ユニット１１内に設けられて冷媒と店舗内雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器１３と、冷媒を加圧する圧縮機１４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う空調用室外熱交換器１５と、冷媒を膨張させて減圧する電子膨張弁１６とが、この順番で設けられた構成とされている。
本実施形態では、圧縮機１４として、回転数（冷媒送出量）を調整可能なインバータ式コンプレッサを用いている。

また、この冷媒回路１２では、圧縮機１４は、四方弁１７を介して、室内熱交換器１３及び空調用室外熱交換器１５と接続されている。
四方弁１７は、冷媒流路における圧縮機１４からの冷媒吐出方向及び冷媒流路における圧縮機１４への冷媒供給方向を制御して、冷媒流路内での冷媒の流れを制御して、暖房サイクルと冷房サイクルとのうちのいずれか一方を選択的に形成するものである。
電子膨張弁１６としては、冷房用膨張弁１６ａと暖房用膨張弁１６ｂとが設けられており、空気調和装置２は、運転モードに応じてこれら電子膨張弁１６を使い分ける構成とされている。

冷蔵装置３は、図１に示すように、店舗内に設けられて冷蔵対象物を収納・陳列する冷蔵ショーケース２１を有している。この冷蔵ショーケース２１には、図２に示す冷媒回路２２が接続されている。
冷媒回路２２は、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
この冷媒回路２２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、冷蔵ショーケース２１内に設けられて冷媒と冷蔵ショーケース２１内の雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器２３と、冷媒を加圧する圧縮機２４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う冷蔵用室外熱交換器２５と、冷媒を膨張させて冷却する膨張弁２６とがこの順番で設けられた構成とされている。本実施形態では、圧縮機２４としてインバータ式コンプレッサを用いている。

冷凍装置４は、図１に示すように、店舗内に設けられて冷凍対象物を収納・陳列する冷凍ショーケース３１を有している。この冷凍ショーケース３１には、図２に示す冷媒回路３２が接続されている。
冷媒回路３２は、冷凍ショーケース３１内の雰囲気を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
この冷媒回路３２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、冷凍ショーケース３１内に設けられて冷媒と冷凍ショーケース３１内の雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器３３と、冷媒を加圧する圧縮機３４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う冷凍用室外熱交換器３５と、冷媒を膨張させて冷却する膨張弁３６とがこの順番で設けられた構成とされている。

図１及び図２に示すように、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、上記各冷媒回路１２，２２，３２内の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する一台の過冷却装置４１が設けられている。
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、上記各冷媒回路１２，２２，３２の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５が収納される一台の室外機４２が設けられている。この室外機４２には、室外機４２内に外気を取り込んで、空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５に接触させる送風装置４３が設けられている。

過冷却装置４１は、図１に示すように室外機４２とは独立して店舗外に設けられるものであって、図２に示すように、上記各冷媒回路１２，２２，３２とは独立した冷媒回路４６を有している。
この冷媒回路４６は、上記冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
冷媒回路４６は、冷媒が循環される冷媒流路上に、圧縮機４７と、室外熱交換器（凝縮器）４８と、電子膨張弁４９と、上記冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒と熱交換を行う過冷却用熱交換器（蒸発器）５０とがこの順番で設けられた構成とされている。すなわち、本実施の形態では、過冷却装置４１として、空気調和装置に用いられる高効率の冷凍装置を用いている。

また、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、空気調和装置２の冷媒回路１２には、その冷房サイクル形成時の高圧側冷媒圧力Ｐ_Ａ（圧縮機１４と膨張弁１６との間に位置する領域のうち室外熱交換器１５が設けられる側での冷媒圧力）を測定する空調側圧力測定装置５１が設けられている。本実施形態では、空調側圧力測定装置５１は、冷媒回路１２において冷蔵用室外熱交換器２５と過冷却用熱交換器５０との間の領域に設けられている。

同様に、冷蔵装置３の冷媒回路２２には、高圧側冷媒圧力Ｐ_Ｃ（圧縮機２４と膨張弁２６との間に位置する領域のうち室外熱交換器２５が設けられる側での冷媒圧力）を測定する冷蔵側圧力測定装置５２が設けられている。本実施形態では、冷蔵側圧力測定装置５２は、膨張弁２６と過冷却用熱交換器５０との間の領域に設けられている。

また、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、空気調和装置２によって温度調節された店舗内雰囲気の温度Ｔ_Ａを測定する店舗内温度測定装置５６と、冷蔵装置３によって温度調節された冷蔵ショーケース２１内雰囲気の温度Ｔ_Ｃを測定する冷蔵ショーケース内温度測定装置５７とが設けられている。
ここで、店舗内温度測定装置５６は、店舗内の任意の位置に設けてもよく、また、空気調和装置２の室内空調ユニット１１内の空調空気吸込経路上に設けてもよい。
また、冷蔵ショーケース内温度測定装置５７は、冷蔵ショーケース２１内の任意の位置に設けることができる。

さらに、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、空調側圧力測定装置５１、冷蔵側圧力測定装置５２、店舗内温度測定装置５６、及び冷蔵ショーケース内温度測定装置５７のそれぞれの測定値に基づいて、空気調和装置２の冷媒回路１２の圧縮機１４の動作、及び冷蔵装置３の冷媒回路２２の圧縮機２４の動作を制御する制御装置５８を有している。

制御装置５８は、図示しないが、ＣＰＵからなる演算装置と、メモリ等からなる記憶装置と、記憶装置への情報の入力を行う入力装置とを有している。
記憶装置には、冷媒回路１２の冷房サイクル形成時の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＡと、店舗内雰囲気の目標温度Ｔ_ＴＡ、目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＡ、及び下限値Ｔ_ＬＡが格納されるようになっている。また、記憶装置には、冷媒回路２２の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＣと、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気の目標温度Ｔ_ＴＣ、目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＣ、及び下限値Ｔ_ＬＣとが格納されるようになっている。

ここで、冷媒回路１２の冷房サイクル形成時の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＡは、空気調和装置２の冷凍サイクル形成時における最も好適な高圧側冷媒圧力の下限値であって、この値は冷媒回路１２の構成によって決定されるものである。
同様に、冷媒回路２２の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＣは、冷蔵装置３の運転時における最も好適な高圧側冷媒圧力の下限値であって、この値は、冷媒回路２２の構成によって決定されるものである。
なお、これら基準値Ｐ_ＳＡ及びＰ_ＳＣは、それぞれ実験的手法、または解析的手法によって求められる。

また、目標温度Ｔ_ＴＡ，Ｔ_ＴＣ、目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＡ，Ｔ_ＨＣ、及び下限値Ｔ_ＬＡ，Ｔ_ＬＣは、入力装置を操作することによって記憶装置に入力することができるようになっている。なお、目標温度Ｔ_ＴＡと目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＡとが同一の値であってもよく、また目標温度Ｔ_ＴＣと目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＣとが同一の値であってもよい。

以下、このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備の動作について説明する。
まず、空気調和装置２、冷蔵装置３及び冷凍装置４のそれぞれの動作について説明する。
空気調和装置２は、暖房運転時には、四方弁１７によって圧縮機１４の冷媒出口が冷媒流路の室内熱交換器１３側に接続され、かつ、圧縮機１４の冷媒入口を冷媒流路の空調用室外熱交換器１５側に接続される。
これにより、圧縮機１４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、室内熱交換器１３に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室内雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器１３を通過することで、室内雰囲気に熱を奪われて、凝縮・液化することとなり、これによって室内雰囲気の加熱が行われる。すなわち、室内熱交換器１３は、気体冷媒を凝縮・液化する凝縮器として機能する。

このようにして室内熱交換器１３によって凝縮・液化された冷媒は、室内熱交換器１３の下流側に設けられる暖房用膨張弁１６ｂにて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、暖房用膨張弁１６ｂの下流に設けられる空調用室外熱交換器１５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、空調用室外熱交換器１５を通過することで、室外機４２内に取り込まれた外気から熱を奪って蒸発気化し、低温低圧の気体冷媒となる。すなわち、空調用室外熱交換器１５は、液体冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器として機能する。
この気体冷媒は、四方弁１７を通じて圧縮機１４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機１４による加圧を受けて、室内熱交換器１３に送り込まれ、上記過程が繰り返される。

一方、空気調和装置２は、冷房運転時には、四方弁１７によって圧縮機１４の冷媒出口が冷媒流路の空調用室外熱交換器１５側に接続され、かつ圧縮機１４の冷媒入口を冷媒流路の室内熱交換器１３側に接続される。
これにより、圧縮機１４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、空調用室外熱交換器１５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、空調用室外熱交換器１５を通過することで、室外機４２内に取り込まれた外気に熱を奪われて凝縮・液化する。すなわち、空調用室外熱交換器１５は、凝縮器として機能する。

この液冷媒は、空調用室外熱交換器１５の下流側に設けられる冷房用膨張弁１６ａにて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となった後、室内熱交換器１３に送り込まれて、室内雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器１３を通過することで、室内雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって室内雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器１３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器１３を通過した気体冷媒は、四方弁１７を通じて圧縮機１４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機１４による加圧を受けて、空調用室外熱交換器１５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。

ここで、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、空気調和装置２の冷房サイクル形成時における冷媒回路１２の高圧側の冷媒圧力が空調側圧力測定装置５１によって測定されている。
この空調側圧力測定装置５１の測定値Ｐ_Ａは、制御装置５８によって監視されている。
制御装置５８は、空調側圧力測定装置５１の測定値Ｐ_Ａが冷媒回路１２の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＡを下回った場合には空気調和装置２の圧縮機１４の回転数を増加させる構成とされている。
これにより、空調側圧力測定装置５１の測定値Ｐ_Ａが基準値Ｐ_ＳＡを下回った場合には、制御装置５８によって圧縮機１４の冷媒送出量が増加させられるので、冷媒回路１２における高圧側冷媒圧力が基準値Ｐ_ＳＡ以上に維持される。

ここで、このように冷媒回路１２で圧縮機１４の回転数が増加させられると、室内熱交換器１３での熱交換量が増加するため、この室内熱交換器１３によって熱交換される店舗内雰囲気の冷却が進行し、店舗内雰囲気温度が低下する。
この空調・冷蔵・冷凍設備１では、店舗内雰囲気温度が、店舗内温度測定装置５６によって測定されている。
この店舗内温度測定装置５６の測定値Ｔ_Ａは、制御装置５８によって監視されている。
制御装置５８は、店舗内温度測定装置５６の測定値Ｔ_Ａが目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＡを下回った場合には、空気調和装置２の圧縮機１４を停止させる構成とされている。
これにより、空気調和装置２による店舗内雰囲気の冷却が過度に進行しなくなる。

ここで、空気調和装置２によって冷却される店舗内雰囲気の温度は、圧縮機１４が停止させられた時点では目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＡを下回っている。このため、圧縮機１４が停止させられてもすぐには目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＡまで到達せず、圧縮機１４の停止後も店舗内雰囲気温度が長時間にわたって目標温度範囲内に保たれる。
また、制御装置５８は、店舗内温度測定装置５６の測定値Ｔ_Ａが目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＡに達した場合には空気調和装置２の圧縮機１４の運転を再開させる構成とされている。
これにより、店舗内の雰囲気温度が常に目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＡ以下に保たれる。

このように、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、例えば春季や秋季等、外気温がそれほど高くなく、空気調和装置２が弱冷房運転を行い、送風装置４３の送風量が相対的に空気調和装置２にとっては送風量が多すぎてしまう条件下でも、空気調和装置２による店舗内雰囲気の冷却が良好に行われる。

冷蔵装置３では、圧縮機２４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、冷蔵用室外熱交換器２５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。すなわち、冷蔵用室外熱交換器２５は、凝縮器として機能する。
このようにして冷蔵用室外熱交換器２５によって凝縮・液化された液冷媒は、冷蔵用室外熱交換器２５の下流側に設けられる膨張弁２６にて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
この低温低圧の二相冷媒は、室内熱交換器２３に送り込まれて、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器２３を通過することで、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって冷蔵ショーケース２１内の雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器２３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器２３を通過した気体冷媒は、圧縮機２４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機２４による加圧を受けて、冷蔵用室外熱交換器２５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。

ここで、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、冷蔵装置３の冷媒回路２２の高圧側の冷媒圧力が冷蔵側圧力測定装置５２によって測定されている。
この冷蔵側圧力測定装置５２の測定値Ｐ_Ｃは、制御装置５８によって監視されている。
制御装置５８は、冷蔵側圧力測定装置５２の測定値Ｐ_Ｃが冷媒回路２２の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＣを下回った場合には冷蔵装置３の圧縮機２４の回転数を増加させる構成とされている。
これにより、冷蔵側圧力測定装置５２の測定値Ｐ_Ｃが基準値Ｐ_ＳＣを下回った場合には、制御装置５８によって圧縮機２４の冷媒送出量が増加させられるので、冷媒回路２２における高圧側冷媒圧力が基準値Ｐ_ＳＣ以上に維持される。

ここで、このように冷媒回路２２で圧縮機２４の回転数が増加させられると、室内熱交換器２３での熱交換量が増加するため、この室内熱交換器２３によって熱交換される冷蔵ショーケース２１内雰囲気の冷却が進行し、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気温度が低下する。
この空調・冷蔵・冷凍設備１では、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気温度が、冷蔵ショーケース内温度測定装置５７によって測定されている。
この冷蔵ショーケース内温度測定装置５７の測定値Ｔ_Ｃは、制御装置５８によって監視されている。
制御装置５８は、冷蔵ショーケース内温度測定装置５７の測定値Ｔ_Ｃが目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＣを下回った場合には冷蔵装置３の圧縮機２４を停止させる構成とされている。
これにより、冷蔵装置３による冷蔵ショーケース２１内雰囲気の冷却が過度に進行しなくなる。

ここで、冷蔵装置３によって冷却される冷蔵ショーケース２１内雰囲気の温度は、圧縮機２４が停止させられた時点では目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＣを下回っている。このため、圧縮機２４が停止させられてもすぐには目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＣまで到達せず、圧縮機２４の停止後も冷蔵ショーケース２１内の雰囲気温度が長時間にわたって目標温度範囲内に保たれる。
また、制御装置５８は、冷蔵ショーケース内温度測定装置５７の測定値Ｔ_Ｃが目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＣに達した場合には冷蔵装置３の圧縮機２４の運転を再開させる。
これにより、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気温度が常に目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＣ以下に保たれる。

このように、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、例えば冬季など、空気調和装置２が強力暖房運転を行い、送風装置４３の送風量が冷蔵装置３にとっては多すぎてしまう条件下でも、冷蔵装置３による冷蔵ショーケース２１内雰囲気の冷却が良好に行われる。

冷凍装置４では、圧縮機３４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、冷凍用室外熱交換器３５に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室外雰囲気との間で熱交換が行われる。すなわち、冷凍用室外熱交換器３５は、凝縮器として機能する。
このようにして冷凍用室外熱交換器３５によって凝縮・液化された液冷媒は、冷凍用室外熱交換器３５の下流側に設けられる膨張弁３６にて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
この低温低圧の二相冷媒は、室内熱交換器３３に送り込まれて、冷凍ショーケース３１内の雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器３３を通過することで、冷凍ショーケース３１内の雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって冷凍ショーケース３１内の雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器３３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器３３を通過した気体冷媒は、圧縮機３４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機３４による加圧を受けて、冷凍用室外熱交換器３５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。

過冷却装置４１は、各冷媒回路１２，２２，３２が構成する冷凍サイクル内で循環される冷媒のうち、空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、冷凍用室外熱交換器３５によって凝縮されて液化した冷媒をさらに冷却して過冷却状態とするものである。
これにより、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、過冷却装置４１を設けていない場合に比べて、各室内熱交換器における冷媒の吸熱量が増加するので、冷媒の循環流量を減少させることができ、従来よりも冷凍サイクルのＣＯＰが高い。

以下、過冷却装置４１の具体的な動作について説明する。
過冷却装置４１では、圧縮機４７で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、室外熱交換器４８に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室外雰囲気との間で熱交換が行われる。すなわち、室外熱交換器４８は、気体冷媒を凝縮・液化する凝縮器として機能するものである。
そして、このようにして室外熱交換器４８によって凝縮・液化された液冷媒は、室外熱交換機４８の下流側に設けられる電子膨張弁４９によって減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。

この低温低圧の二相冷媒は、過冷却用熱交換器５０に送り込まれて、上記各冷媒回路１２，２２，３２内の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒との間で熱交換が行われて、各冷媒回路１２，２２，３２内の冷媒の冷却が行われる。すなわち、過冷却用熱交換器５０は、蒸発器として機能するものである。
そして、冷媒は、過冷却用熱交換器５０を通過することで、各冷媒回路１２，２２，３２内の冷媒から熱を奪って蒸発気化し、圧縮機４７の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機４７による加圧を受けて、室外熱交換器４８に送り込まれ、上記過程が繰り返される。

ここで、本実施形態では、空気調和装置２と冷蔵装置３にそれぞれ圧力測定装置及び温度測定装置を設けて、これらの測定値に基づいて上記制御装置５８による制御が行われる例を示したが、これに限られることなく、冷凍装置４について上記制御を行ってもよい。
この場合には、冷凍装置４の圧縮機としてインバータ式コンプレッサを用い、また図２に破線で示すように、冷凍装置４の冷媒回路３２において高圧側冷媒圧力Ｐ_Ｆ（圧縮機３４と膨張弁３６との間に位置する領域のうち室外熱交換器３５が設けられる側での冷媒圧力）を測定する冷凍側圧力測定装置６１を設け、冷凍装置４によって温度調節された冷凍ショーケース３１内雰囲気の温度Ｔ_Ｆを測定する冷凍ショーケース内温度測定装置６２を設ける。また、制御装置５８を、冷凍側圧力測定装置６１の測定値Ｐ_Ｆが冷媒回路３２の高圧側冷媒圧力の基準値Ｐ_ＳＦを下回った場合には冷凍装置４の圧縮機３４の回転数を増加させる構成とする。また、制御装置５８を、冷凍ショーケース内温度測定装置６２の測定値Ｔ_Ｆが目標温度範囲の下限値Ｔ_ＬＦを下回った場合には冷凍装置４の圧縮機３４を停止させ、測定値Ｔ_Ｆが目標温度範囲の上限値Ｔ_ＨＦに達した場合には冷凍装置４の圧縮機３４の運転を再開させる構成とする。

本発明の一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の適用例を示す斜視図である。本発明の一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の冷媒回路の構成を示す図である。

符号の説明

１空調・冷蔵・冷凍設備（複合型冷凍サイクル設備）
１２，２２空調用、冷蔵用冷媒回路
１３，２３室内熱交換器
１４，２４圧縮機
１５，２５空調用、冷蔵用室外熱交換器
１６、２６電子膨張弁
４２室外機
４３送風装置
５１，５２空調側、冷蔵側圧力測定装置
５６，５７店舗内、冷蔵ショーケース内温度測定装置
５８制御装置

Claims

圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された独立の冷媒回路を複数有する複合型冷凍サイクル設備であって、
前記各冷媒回路の前記室外熱交換器が収納される一台の室外機と、
該室外機内に外気を取り込んで前記各室外熱交換器に接触させる送風装置と、
前記冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路についてその冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力を測定する圧力測定装置と、
該圧力測定装置の測定対象の前記冷媒回路によって温度調節された室内雰囲気の温度を測定する温度測定装置と、
前記圧力測定装置の測定値及び前記温度測定装置の測定値に基づいて前記測定対象の冷媒回路の前記圧縮機の動作を制御する制御装置とを有しており、
該制御装置は、前記測定対象の冷媒回路の冷凍サイクル形成時に、前記圧力測定装置の測定値が基準値を下回った場合には前記圧縮機の回転数を増加させ、前記温度測定装置の測定値が下限値を下回った場合には前記圧縮機を停止させることを特徴とする複合型冷凍サイクル設備。
圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された複数の独立した冷媒回路を有し、これら各冷媒回路の前記室外熱交換器が一台の室外機内に収納されて共通の送風装置によって前記室外機内に取り込まれた外気と接触させられる構成の複合型冷凍サイクル設備の運転方法であって、
前記冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路についてその冷凍サイクル形成時の高圧側冷媒圧力と該冷媒回路によって温度調節された室内雰囲気の温度とを測定し、
前記高圧側冷媒圧力が基準値を下回った場合には前記圧縮機の回転数を増加させ、
前記室内雰囲気温度が下限値を下回った場合には前記圧縮機を停止させることを特徴とする複合型冷凍サイクル設備の運転方法。