JP2006242430A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気ヒータ等を別途設けることなく、過冷却ユニット内の着霜を抑制することである。
【解決手段】２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）の第１連絡液配管（P1）に液冷媒の過冷却熱交換器（71）を収納する過冷却ユニット（1F）が設けられている。過冷却ユニット（1F）は、第１連絡液配管（P1）から分岐した分岐冷媒で過冷却熱交換器（71）の液冷媒を過冷却するように冷媒が流れる過冷却通路（74）を備えている。過冷却ユニット（1F）において、ブースタ圧縮機（61）の吐出冷媒が流れるホットガス管（77）が過冷却通路（74）や過冷却熱交換器（71）の近傍を通るように配設されている。これにより、過冷却通路（74）等の周囲空気が加熱される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、過冷却ユニットの着霜防止対策に係るものである。

従来より、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の冷凍装置は、圧縮機等を有する熱源系統に対して、室内を冷暖房する空調系統や食品等が貯蔵されたショーケース内を冷蔵および冷凍する冷却系統が連絡配管によって接続されている。冷凍用の冷却系統には、熱源系統の圧縮機と共に冷媒を２段圧縮するブースタ圧縮機が設けられている。これにより、冷凍用の冷却能力を高めている。

また、この冷凍装置では、液管である連絡配管途中に過冷却熱交換器が設けられている。この過冷却熱交換器は、連絡配管を流れる液冷媒の一部を分岐させ、その分岐冷媒を蒸発させて連絡配管の液冷媒を過冷却する。これにより、さらに冷却能力を高めている。
特開２００４−３４７２６９号公報

ところで、上述した従来の冷凍装置において、配管施工の作業効率化を図るため、また既存の装置に簡易に後付けで設置するため、過冷却熱交換器などをケーシングに収納してユニット化することが考えられる。

しかしながら、その場合、外部からの熱侵入が抑制されるので、過冷却熱交換器や配管などに霜が発生し易い。そこで、着霜防止のために別途電気ヒータなどを設けると、ユニット自体が大型化してしまい、さらには連絡配管途中に設けることから、複雑な電気配線等の施工が増えてしまい、却って設置作業が煩雑化するという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、別途電気ヒータ等の電気的な加熱手段を設けることなく連絡配管に設けられた過冷却ユニット内の着霜防止を図ることである。

第１の発明は、圧縮機（21a,21b）および熱源側熱交換器（23）を有する熱源系統と、利用側熱交換器（31,41）を有する利用系統とが連絡配管（P1,P2）によって接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記利用系統が上記熱源系統の圧縮機（21a,21b）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機（61）を備えている冷凍装置を前提としている。そして、上記液側の連絡配管（P1）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（71）が収納された過冷却ユニット（1F）が設けられている。さらに、上記過冷却ユニット（1F）内は、上記補助圧縮機（61）の吐出冷媒が上記圧縮機（21a,21b）の吸入側へ向かって流れるホットガス管（77）が通っている。

上記の発明では、過冷却ユニット（1F）内の過冷却熱交換器（71）で過冷却された液側の連絡配管（P1）の液冷媒が利用側熱交換器（31,41）へ流れて蒸発することにより、例えば冷凍庫内が冷却される。ここで、利用側熱交換器（41）へ流れる液冷媒は、過冷却によって熱量が増大しているので、利用側熱交換器（51）における冷却能力が高められる。上記利用側熱交換器（51）にて蒸発してガス冷媒は、補助圧縮機（61）によって熱源系統の圧縮機（21a,21b）との間で２段圧縮される。

上記過冷却ユニット（1F）内は、ケーシングによって外部と遮断されるので、熱の出入りが抑制される。したがって、上記過冷却ユニット（1F）内では、例えば過冷却熱交換器（71）等の周囲空気の温度が低下し、該過冷却熱交換器（71）等に霜が発生し易くなる。ところが、本発明では、補助圧縮機（61）の吐出冷媒が流れるホットガス管（77）が過冷却ユニット（1F）内を通るので、過冷却ユニット（1F）内の空気が加熱される。つまり、上記ホットガス管（77）は、高温の吐出冷媒の熱を過冷却ユニット（1F）内へ放熱して空気を加熱する、加熱手段を構成している。これにより、過冷却ユニット（1F）内において、別途電気ヒータ等を設けなくても、ホットガス管（77）を通すだけで空気の温度低下が抑制されるので、霜の発生や成長が抑制される。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記過冷却ユニット（1F）は、液側の連絡配管（P1）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（71）の液冷媒を過冷却するように冷媒が流れる過冷却通路（74）が過冷却熱交換器（71）に接続されている。そして、上記ホットガス管（77）は、過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）の近傍を通るように配設されている。

上記の発明では、過冷却通路（74）において過冷却熱交換器（71）の液冷媒を過冷却する低温の冷媒が流れ、過冷却熱交換器（71）において過冷却された低温の液冷媒が流れる。すなわち、上記過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）は、他の箇所よりも、周囲空気の温度が低下するため霜が発生し易い。ところが、上記ホットガス管（77）が過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の近傍を通るので、それらの周囲空気が確実に加熱され、霜の発生や成長が確実に抑制される。

また、第３の発明は、上記第２の発明において、上記過冷却通路（74）が、膨張機構（75）を有して液側の連絡配管（P1）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（71）へ導く上流側通路（74a）と、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒を上記圧縮機（21a,21b）の吸入側へ導く下流側通路（74b）とを備えている。そして、上記ホットガス管（77）は、一端が補助圧縮機（61）の吐出側に接続され、他端が過冷却通路（74）の下流側通路（74b）に接続され、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通るように配設されている。

上記の発明では、液側の連絡配管（P1）から上流側通路（74a）に分岐した分岐冷媒が膨張機構（75）で減圧された後、過冷却熱交換器（71）で液冷媒を過冷却して蒸発し、下流側通路（74b）から熱源系統の圧縮機（21a,21b）の吸入側へ流れる。一方、上記補助圧縮機（61）の吐出冷媒は、ホットガス管（77）を通じて、過冷却通路（74）の下流側通路（74b）へ流れて蒸発した分岐冷媒と合流する。

ここで、過冷却通路（74）において、下流側通路（74b）を流れる冷媒の温度はそれ程低くないが、上流側通路（74a）を流れる冷媒、特に減圧後の冷媒の温度は低いため、主として上流側通路（74a）に霜が発生し易くなる。ところが、本発明では、上記ホットガス管（77）が上流側通路（74a）の近傍を通るので、そこにおける霜の発生や成長が確実に抑制される。

また、第４の発明は、上記第３の発明において、上記ホットガス管（77）が、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通った後に、過冷却熱交換器（71）の近傍を通るように配設されている。

上記の発明では、過冷却熱交換器（71）の過冷却後の液冷媒の温度より上流側通路（74a）の分岐冷媒の温度が低い。つまり、上記ホットガス管（77）の吐出冷媒は、先ず周囲温度が低い方の上流側通路（74a）に対して放熱し、その後周囲温度が高い方の過冷却熱交換器（71）に対して放熱するので、それぞれの周囲空気が確実に且つ効率的に加熱される。したがって、確実に且つ効率的に霜の発生や成長が抑制される。

また、第５の発明は、上記第３の発明において、上記ホットガス管（77）が、過冷却ユニット（1F）に設けられたドレン排出口（DR）の近傍を通るように配設されている。

上記の発明では、ドレン排出口（DR）付近がが加熱されので、例えばドレン排出口（DR）近傍に溜まった結露水等の凍結が防止され、またドレン排出口（DR）における霜の発生が抑制される。

したがって、本発明によれば、補助圧縮機（61）の吐出冷媒が流れるホットガス管（77）を過冷却ユニット（1F）内に配設するようにしたので、別途電気ヒータ等を設けなくても過冷却ユニット（1F）内の空気を加熱することができる。

特に、第２の発明によれば、他の箇所よりも温度が低温となる過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の近傍をホットガス管（77）が通るようにしたので、これらの周囲空気を確実に加熱することができる。これにより、確実に過冷却ユニット（1F）内の霜の発生等を抑制することができる。

また、第３の発明によれば、過冷却通路（74）のうち温度が低温となる上流側通路（74a）の近傍をホットガス管（77）が通るようにしたので、過冷却通路（74）の霜の発生を確実に抑制することができる。

さらに、第４の発明によれば、上流側通路（74a）および過冷却熱交換器（71）の順にホットガス管（77）が通るようにしたので、周囲温度の低い上流側通路（74a）から順に加熱することができる。これにより、過冷却ユニット（1F）における霜の発生や成長を確実に且つ効率的に抑制することができる。

また、第５の発明によれば、ドレン排出口（DR）の近傍をホットガス管（77）が通るようにしたので、そのドレン排出口（DR）に溜まる結露水などの凍結を防止できると共に、ドレン排出口（DR）における霜の発生を抑制できる。この結果、ドレン排出作業が困難になるのを回避することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の冷凍装置は、コンビニエンスストア等に設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却を行うものである。図１に示すように、この冷凍装置（1）は、室外ユニット（1A）と、冷蔵ショーケース（1B）と、冷凍ショーケース（1C）と、空調ユニット（1D）と、ブースタユニット（1E）と、過冷却ユニット（1F）とを備えている。そして、この冷凍装置（1）では、上記室外ユニット（1A）に残りの冷蔵ショーケース（1B）等が配管で接続されることによって冷媒回路（10）が構成されている。この冷媒回路（10）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（1A）は、２台の圧縮機（21a,21b）と、流路切換手段である四路切換弁（22）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（23）とを備えている。そして、これら圧縮機（21a,21b）と四路切換弁（22）と室外熱交換器（23）とは、熱源系統を構成している。

上記２台の圧縮機（21a,21b）は、固定容量圧縮機（21a）と可変容量圧縮機（21b）であり、何れも全密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。上記固定容量圧縮機（21a）は、電動機が常に一定の回転数で駆動し、容量が変更不能な圧縮機である。一方、上記可変容量圧縮機（21b）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる圧縮機である。そして、上記２台の圧縮機（21a,21b）は、互いに並列に接続されて室外ユニット（1A）の圧縮機構（2A）を構成している。

上記２台の圧縮機（21a,21b）の吐出側は、共通の吐出管（11）に接続され、該吐出管（64）が四路切換弁（22）の１つのポートに接続されている。上記四路切換弁（22）の１つのポートには、第１室外ガス管（12）を介して室外熱交換器（23）の一端であるガス側端部が接続され、該室外熱交換器（23）の他端である液側端部は、液ラインである室外液管（13）の一端に接続されている。この室外液管（13）の他端は、レシーバ（24）を経た後２本に分岐し、それぞれが閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて冷却系統の第１連絡液配管（P1）と空調系統の第２連絡液配管（P5）とに接続されている。なお、上記室外液管（13）における第２連絡液配管（P5）側に分岐した配管には、レシーバ（24）から閉鎖弁（28）に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV3）が設けられている。

上記２台の圧縮機（21a,21b）の吸入側は、共通の低圧ガス管（18）に接続され、該低圧ガス管（18）が閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて冷却系統の第１連絡ガス配管（P2）に接続されている。上記四路切換弁（22）の１つのポートには、第２室外ガス管（14）の一端が接続され、該第２室外ガス管（14）の他端が閉鎖弁（28）を介して室外ユニット（1A）の外部へ延長されて空調系統の第２連絡ガス配管（P6）に接続されている。上記四路切換弁（22）の残り１つのポートには、接続ガス管（15）の一端が接続され、該接続ガス管（15）の他端が低圧ガス管（18）に接続されている。

上記室外熱交換器（23）は、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って、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。上記外気温センサ（26）は、室外ファン（25）によって取り込まれる室外空気の温度を検出する温度検出手段を構成している。そして、上記室外熱交換器（23）は、冷媒と室外空気とが熱交換するように構成されている。

上記四路切換弁（22）は、吐出管（11）と第１室外ガス管（12）とが連通し且つ第２室外ガス管（14）と接続ガス管（15）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、吐出管（11）と第２室外ガス管（14）とが連通し且つ第１室外ガス管（12）と接続ガス管（15）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。

上記室外液管（13）は、膨張機構である室外膨張弁（27）を有し、レシーバ（24）をバイパスする補助液管（16）を備えている。また、上記室外液管（13）における補助液管（16）の接続部とレシーバ（24）の上流側との間には、レシーバ（24）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV1）が設けられている。さらに、上記室外液管（13）には、分岐液管（17）が設けられている。この分岐液管（17）は、一端が上記逆止弁（CV1）とレシーバ（24）との間に接続され、他端が室外液管（13）の第２連絡液配管（P5）側に分岐した配管における逆止弁（CV3）と閉鎖弁（28）との間に接続されている。この分岐液管（17）には、閉鎖弁（28）からレシーバ（24）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV2）が設けられている。

〈空調ユニット〉
上記空調ユニット（1D）は、店内を冷暖房して空気調和を行う空調系統を構成している。具体的に、この空調ユニット（1D）は、利用側熱交換器である空調熱交換器（51）と、膨張機構である空調膨張弁（52）とを備えている。この空調膨張弁（52）には、電子膨張弁が用いられている。上記空調熱交換器（51）の一端である液側端部には、空調膨張弁（52）を介して第２連絡液配管（P5）が接続されている。一方、上記空調熱交換器（51）の他端であるガス側端部には、第２連絡ガス配管（P6）が接続されている。

上記空調熱交換器（51）は、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って、空調ファン（55）および室温センサ（56）が近接して配置されている。この室温センサ（56）は、空調ファン（55）によって取り込まれた室内空気（店内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記空調熱交換器（51）には、該空調熱交換器（51）における冷媒温度である蒸発温度または凝縮温度を検出する温度検出手段としての空調熱交換センサ（53）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（54）が設けられている。そして、上記空調熱交換器（51）は、冷媒と室内空気とが熱交換するように構成されている。

〈冷蔵ショーケース〉
上記冷蔵ショーケース（1B）は、食品等を冷蔵する冷却系統を構成している。具体的に、この冷蔵ショーケース（1B）は、利用側熱交換器である冷蔵熱交換器（31）と、膨張機構である冷蔵膨張弁（32）とを備えている。この冷蔵膨張弁（32）には、電子膨張弁が用いられている。上記冷蔵熱交換器（31）の一端である液側端部には、冷蔵膨張弁（32）を介して第１連絡液配管（P1）が接続されている。一方、上記冷蔵熱交換器（31）の他端であるガス側端部には、第１連絡ガス配管（P2）が接続されている。

上記冷蔵熱交換器（31）は、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って、冷蔵ファン（35）および冷蔵温度センサ（36）が近接して配置されている。上記冷蔵温度センサ（36）は、冷蔵ファン（35）によって取り込まれたショーケース内空気（庫内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷蔵熱交換器（31）には、該冷蔵熱交換器（31）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷蔵熱交換センサ（33）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（34）が設けられている。そして、上記冷蔵熱交換器（31）は、冷媒とショーケース内空気とが熱交換するように構成されている。

〈冷凍ショーケース〉
上記冷凍ショーケース（1C）は、食品等を冷凍する冷却系統を構成している。具体的に、この冷凍ショーケース（1C）は、利用側熱交換器である冷凍熱交換器（41）と、膨張機構である冷凍膨張弁（42）とを備えている。この冷凍膨張弁（42）には、電子膨張弁が用いられている。上記冷凍熱交換器（41）の一端である液側端部には、冷凍膨張弁（42）を介して冷凍ショーケース（1C）の外部へ延長されて分岐液配管（P3）の一端に接続されている。この分岐液配管（P3）の他端は、第１連絡液配管（P1）の途中に接続されている。つまり、上記分岐液配管（P3）は、第１連絡液配管（P1）より分岐して冷凍ショーケース（1C）へ繋がっている。一方、上記冷凍熱交換器（41）の他端であるガス側端部には、冷凍ショーケース（1C）とブースタユニット（1E）とを連絡する接続ガス管（62）が接続されている。

上記冷凍熱交換器（41）は、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って、冷凍ファン（45）および冷凍温度センサ（46）が近接して配置されている。上記冷凍温度センサ（46）は、冷凍ファン（45）によって取り込まれたショーケース内空気（庫内空気）の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷凍熱交換器（41）には、該冷凍熱交換器（41）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷凍熱交換センサ（43）が設けられると共に、ガス側にガス温センサ（44）が設けられている。そして、上記冷凍熱交換器（41）は、冷媒とショーケース内空気と熱交換するように構成されている。

なお、本実施形態の冷凍装置（1）において、第１連絡液配管（P1）および第２連絡液配管（P5）は液側の連絡配管を構成し、第１連絡ガス配管（P2）および第２連絡ガス配管（P6）はガス側の連絡配管を構成している。

〈ブースタユニット〉
上記ブースタユニット（1E）は、室外ユニット（1A）における圧縮機（21a,21b）の補助圧縮機としてのブースタ圧縮機（61）を備えている。このブースタ圧縮機（61）の吸入側には、冷凍ショーケース（1C）より延びる接続ガス管（62）が吸入管として接続され、吐出側には、吐出管（64）が接続されている。この吐出管（64）には、ブースタ圧縮機（61）側から順に油分離器（63）および逆止弁（CV4）が設けられている。上記油分離器（63）と接続ガス管（62）との間には、膨張機構であるキャピラリチューブ（CP）を有する油戻し管（65）が接続されている。

上記ブースタ圧縮機（61）は、全密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。このブースタ圧縮機（61）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる圧縮機である。そして、このブースタ圧縮機（61）は、冷凍ショーケース（1C）の冷凍熱交換器（41）における冷媒の蒸発温度が冷蔵ショーケース（1B）の冷蔵熱交換器（31）における冷媒の蒸発温度より低くなるように、室外ユニット（1A）の圧縮機（21a,21b）との間で冷媒を２段圧縮している。つまり、上記ブースタ圧縮機（61）が低段側の圧縮機を構成し、室外ユニット（1A）の圧縮機（21a,21b）が高段側の圧縮機を構成している。

なお、上記ブースタユニット（1E）には、接続ガス管（62）と吐出管（64）との間に接続されるバイパス管（66）が設けられている。このバイパス管（66）は、一端が接続ガス管（62）における油戻し管（65）の接続部より上流側に接続され、他端が吐出管（64）における逆止弁（CV4）の下流側に接続されている。このバイパス管（66）は、ブースタ圧縮機（61）の故障等の停止時に接続ガス管（62）の冷媒がブースタ圧縮機（61）および油分離器（63）をバイパスして吐出管（64）へ流れるように構成されている。なお、上記バイパス管（66）には、接続ガス管（62）から吐出管（64）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV5）が設けられている。

上記空調ユニット（1D）、冷蔵ショーケース（1B）、冷凍ショーケース（1C）およびブースタユニット（1E）は、冷凍装置（1）における利用系統を構成している。

〈過冷却ユニット〉
上記過冷却ユニット（1F）は、第１連絡液配管（P1）の途中に設けられている。この過冷却ユニット（1F）は、過冷却熱交換器（71）を備えている。

上記過冷却熱交換器（71）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成され、内部に第１流路（72）と第２流路（73）とが複数ずつ形成されている。上記過冷却熱交換器（71）は、第１流路（72）が第１連絡液配管（P1）に接続され、第２流路（73）が過冷却通路（74）に接続されている。

この過冷却通路（74）は、上流側通路（74a）と下流側通路（74b）とを備えている。この上流側通路（74a）は、第１連絡液配管（P1）における第１流路（72）の下流側から分岐して第２流路（73）の入口側端部に接続されている。上記下流側通路（74b）は、第２流路（73）の出口側端部と第１連絡ガス配管（P2）の途中とに接続されている。また、上記上流側通路（74a）には、膨張機構である過冷却膨張弁（75）が設けられている。なお、この過冷却膨張弁（75）は、温度自動膨張弁により構成されている。上記下流側通路（74b）には、過冷却膨張弁（75）の感温筒（76）が取り付けられている。

上記過冷却熱交換器（71）は、第１連絡液配管（P1）の液冷媒から分岐した分岐冷媒が上流側通路（74a）を通って過冷却熱交換器（71）の第２流路（73）へ流れ、第１流路（72）の液冷媒を過冷却して蒸発した後、下流側通路（74b）を通って第１連絡ガス配管（P2）へ流れるように構成されている。

上記過冷却ユニット（1F）とブースタユニット（1E）は、ホットガス管（77）によって接続されている。このホットガス管（77）は、入口側である一端がブースタ圧縮機（61）の吐出管（64）に接続され、出口側である他端が過冷却ユニット（1F）における過冷却通路（74）の下流側通路（74b）に接続され、ブースタ圧縮機（61）の吐出冷媒が流れるように構成されている。すなわち、上記ホットガス管（77）は、吐出冷媒の高温熱を放熱して周囲空気を加熱する加熱手段を構成している。

次に、上記過冷却ユニット（1F）内における過冷却熱交換器（71）や各種配管の配設状態について、図２を参照しながら詳細に説明する。上記過冷却ユニット（1F）は、矩形体のケーシング（70）を備えている。なお、このケーシング（70）は、図２において、右側面が正面を、左側面が背面をそれぞれ表し、以下に表現する「右」、「左」は正面から見た方向を示す。

上記過冷却熱交換器（71）は、ケーシング（70）内の背面側に寄って配置されている。上記過冷却熱交換器（71）は、第１流路（72）と第２流路（73）とが概ね上下方向に並行して延びている。上記第１連絡液配管（P1）、過冷却通路（74）およびホットガス管（77）は、何れも正面方向から過冷却ユニット（1F）内に貫通している。

先ず、上記第１連絡液配管（P1）は、正面板の右下からケーシング（70）内に延びて、過冷却熱交換器（71）における第１流路（72）の上端に繋がり、該第１流路（72）の下端から再び正面板の右下へ向かって延びて外部へ延長される。つまり、上記第１連絡液配管（P1）は、ケーシング（70）内の概ね右側空間に配設されている。

上記過冷却通路（74）の上流側通路（74a）は、過冷却熱交換器（71）における第２流路（73）の下端に接続されてケーシング（70）内の概ね中央底部に配設されている。上記過冷却通路（74）の下流側通路（74b）は、過冷却熱交換器（71）における第２流路（73）の上端から正面板の右上へ向かって延びて外部へ延長され、ケーシング（70）内の概ね中央上部に配設されている。なお、上記ケーシング（70）の中央底部には、該ケーシング（70）内で発生した結露水を外部へ排出させるためのドレン排出口（DR）が設けられている。

上記ホットガス管（77）は、正面板の右上からケーシング（70）内へ延びた後、ケーシング（70）内のほぼ中央底部に沿って右側から左側へ延び、その後過冷却熱交換器（71）の下部の周囲を通るように配設されている。つまり、上記ホットガス管（77）は、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通ると同時にドレン排出口（DR）の近傍を通った後、過冷却熱交換器（71）の近傍を通るように配設されている。

また、上記冷凍装置（1）は、コントローラ（80）を備えている。このコントローラ（80）は、四路切換弁（22）や各種膨張弁（27,52,・・・）などを制御し、冷凍装置（1）を第１運転である冷房冷凍運転と、第２運転である暖房冷凍運転とに切り換えるように構成されている。

−運転動作−
次に、上述した冷凍装置（1）の運転動作について説明する。この冷凍装置（1）は、室外熱交換器（23）で冷媒が凝縮し、冷蔵熱交換器（31）と冷凍熱交換器（41）と空調熱交換器（51）で冷媒が蒸発する冷房冷凍運転と、空調熱交換器（51）で冷媒が凝縮し、室外熱交換器（23）と冷蔵熱交換器（31）と冷凍熱交換器（41）で冷媒が蒸発する暖房冷凍運転とに切換可能に構成されている。

〈冷房冷凍運転〉
この冷房冷凍運転は、空調ユニット（1D）で室内空気の冷却を行って店内を冷房すると同時に、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において庫内空気の冷却を行うものである。

先ず、図３に示すように、上記コントローラ（80）により、四路切換弁（22）を第１状態に、室外膨張弁（27）を全閉状態に、空調膨張弁（52）、冷蔵膨張弁（32）および冷凍膨張弁（42）を所定開度にそれぞれ設定する。この状態において、固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（11）で合流し、四路切換弁（22）から第１室外ガス管（12）を経て室外熱交換器（23）に流れ、室外ファン（25）によって取り込まれた室外空気と熱交換して凝縮する。この凝縮した液冷媒は、室外液管（13）を流れ、レシーバ（24）を経て第１連絡液配管（P1）と第２連絡液配管（P5）とに分流する。

上記第２連絡液配管（P5）に分流した液冷媒は、空調膨張弁（52）で減圧された後、空調熱交換器（51）に流れ、空調ファン（55）によって取り込まれた店内空気と熱交換して蒸発し、店内空気が冷却される。この蒸発したガス冷媒は、第２連絡ガス配管（P6）から第２室外ガス管（14）、四路切換弁（22）および接続ガス管（15）を介し、低圧ガス管（18）から固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）に再び吸入される。

一方、上記第１連絡液配管（P1）に流れた液冷媒は、過冷却ユニット（1F）へ流れる。なお、この時点の液冷媒の温度は、例えば２０℃〜４０℃である。この過冷却ユニット（1F）では、第１連絡液配管（P1）の液冷媒から分岐した分岐冷媒が上流側通路（74a）へ流れて過冷却膨張弁（75）で減圧された後、過冷却熱交換器（71）の第２流路（73）へ流れる。この過冷却熱交換器（71）において、第２流路（73）の分岐冷媒が第１流路（72）を流れる液冷媒と熱交換して蒸発し、第１流路（72）の液冷媒が過冷却される。なお、過冷却された液冷媒の温度は、約０℃である。この過冷却された液冷媒は、第１連絡液配管（P1）を流れ、一部が冷蔵ショーケース（1B）へ流れ、残りが分岐液配管（P3）を通じて冷凍ショーケース（1C）へ流れる。なお、上記第２流路（73）にて蒸発した分岐冷媒（約５℃）は、下流側通路（74b）を通って第１連絡ガス配管（P2）へ流れる。

上記冷蔵ショーケース（1B）では、液冷媒が冷蔵膨張弁（32）で減圧された後、冷蔵熱交換器（31）に流れ、冷蔵ファン（35）によって取り込まれた庫内空気と熱交換して蒸発し、庫内空気が冷却される。ここで、冷蔵熱交換器（31）において、過冷却により冷媒の熱量が増大しているので、庫内の冷却能力を高めることができる。この蒸発したガス冷媒は、第１連絡ガス配管（P2）を通って室外ユニット（1A）へ流れ、低圧ガス管（18）から固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）に再び吸入される。

上記冷凍ショーケース（1C）では、液冷媒が冷凍膨張弁（42）で減圧された後、冷凍熱交換器（41）に流れ、冷凍ファン（45）によって取り込まれた庫内空気と熱交換して蒸発し、庫内空気が冷却される。ここでも、冷凍熱交換器（41）において、過冷却により冷媒の熱量が増大しているので、庫内の冷却能力を高めることができる。この蒸発したガス冷媒は、ブースタ圧縮機（61）に吸入されて圧縮された後、吐出管（64）よりホットガス管（77）へ流れる。なお、この吐出冷媒の温度は、約８０℃である。

上記高温の吐出冷媒は、ホットガス管（77）を通じて、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）およびドレン排出口（DR）の近傍を通った後、過冷却熱交換器（71）の近傍を流れて過冷却通路（74）の下流側通路（74b）へ流れる。この下流側通路（74b）の冷媒は、第１連絡ガス配管（P2）へ流れて室外ユニット（1A）に戻る。ここで、ホットガス管（77）が内部を流れる吐出冷媒の高温熱によって放熱するので、上流側通路（74a）、過冷却熱交換器（71）やドレン排出口（DR）の周囲空気が加熱され、それらにおける霜の発生や成長を抑制することができる。しかも、周囲温度の低い上流側通路（74a）から加熱されるので、確実に且つ効率的に霜の発生等を抑制することができる。

〈暖房冷凍運転〉
この暖房冷凍運転は、空調ユニット（1D）で室内空気の加熱を行って店内を暖房すると同時に、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）において庫内空気の冷却を行うものである。

先ず、図４に示すように、上記コントローラ（80）により、四路切換弁（22）を第２状態に設定すると共に、室外膨張弁（27）、冷蔵膨張弁（32）および冷凍膨張弁（42）を所定開度に、空調膨張弁（52）を全開状態にそれぞれ設定する。この状態において、固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（11）で合流し、四路切換弁（22）から第２室外ガス管（14）および第２連絡ガス配管（P6）を経て空調熱交換器（51）で凝縮し、店内空気が加熱される。この凝縮した液冷媒は、空調膨張弁（52）を介して第２連絡液配管（P5）に流れ、分岐液管（17）からレシーバ（24）を経て室外液管（13）に流れる。この室外液管（13）に流れた液冷媒の一部は、第１連絡液配管（P1）に流れ、残りは、補助液管（25）から室外熱交換器（23）に流れて蒸発した後、第１室外ガス管（12）、四路切換弁（22）、接続ガス管（15）および低圧ガス管（18）を通じて固定容量圧縮機（21a）および可変容量圧縮機（21b）に再び吸入される。

上記第１連絡液配管（P1）に流れた液冷媒は、過冷却ユニット（1F）へ流れ、上述した冷房冷凍運転時と同様の動作を行う。したがって、この運転においても、過冷却ユニット（1F）内の霜の発生や成長を抑制することができる。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、ブースタ圧縮機（61）の高温の吐出冷媒が流れるホットガス管（77）を過冷却ユニット（1F）内に通すようにしたので、ホットガス管（77）の放熱によって過冷却ユニット（1F）内の空気を加熱することができる。つまり、上記ホットガス管（77）を空気の加熱手段として利用したので、過冷却ユニット（1F）内の空気の温度低下を抑制できる。これにより、電気ヒータ等を別途設けることなく、過冷却ユニット（1F）内における霜の発生や成長を抑制することができる。

特に、上記ホットガス管（77）が過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通るようにしたので、他の箇所よりも温度が低くなる過冷却熱交換器（71）などの周囲空気を確実に加熱することができる。これにより、過冷却ユニット（1F）内の霜の発生等を確実に抑制することができる。

さらに、上記上流側通路（74a）および過冷却熱交換器（71）の順にホットガス管（77）が通るようにしたので、周囲温度の低い上流側通路（74a）から加熱することができる。これにより、過冷却ユニット（1F）における霜の発生や成長を確実に且つ効率的に抑制することができる。

また、上記過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）に加えて、ドレン排出口（DR）の近傍をホットガス管（77）が通るようにしたので、結露水などの凍結を防止でき、ドレン排出口（DR）自体の霜の発生を抑制できる。この結果、ドレン排出作業が困難になるのを回避することができる。

《その他の実施形態》
例えば、上記実施形態において、空調ユニット（1D）を省略するようにしてもよいし、また利用系統としてブースタユニット（1E）を備えた冷凍ショーケース（1C）のみであってもよい。

また、上記空調ユニット（1D）、冷蔵ショーケース（1B）および冷凍ショーケース（1C）は、複数台設けられていてもよいことは勿論である。

また、本発明は、過冷却熱交換器（71）や過冷却通路（74）の上流側通路（74a）等以外の霜が発生し易い箇所の近傍も加熱するように適宜ホットガス管（77）の配設経路を変更してもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路に過冷却ユニットが設けられた冷凍装置として有用である。

実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施形態に係る過冷却ユニット内の配管経路を概略的に示す斜視図である。 実施形態に係る冷凍装置の冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。 実施形態に係る冷凍装置の暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。

符号の説明

1 冷凍装置
10 冷媒回路
21a 固定容量圧縮機（圧縮機）
21b 可変容量圧縮機（圧縮機）
23 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31 冷蔵熱交換器（利用側熱交換器）
41 冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
61 ブースタ圧縮機（補助圧縮機）
71 過冷却熱交換器
74 過冷却通路
74a 上流側通路
74b 下流側通路
75 過冷却膨張弁（膨張機構）
77 ホットガス管
1F 過冷却ユニット
P1 第１連絡液配管（連絡配管）
P2 第１連絡ガス配管（連絡配管）

Claims (5)

1. 圧縮機（21a,21b）および熱源側熱交換器（23）を有する熱源系統と、利用側熱交換器（31,41）を有する利用系統とが連絡配管（P1,P2）によって接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、
   上記利用系統は、上記熱源系統の圧縮機（21a,21b）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機（61）を備えている冷凍装置であって、
   上記液側の連絡配管（P1）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（71）が収納された過冷却ユニット（1F）が設けられ、
   上記過冷却ユニット（1F）内は、上記補助圧縮機（61）の吐出冷媒が上記圧縮機（21a,21b）の吸入側へ向かって流れるホットガス管（77）が通っている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記過冷却ユニット（1F）は、液側の連絡配管（P1）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（71）の液冷媒を過冷却するように冷媒が流れる過冷却通路（74）が過冷却熱交換器（71）に接続され、
   上記ホットガス管（77）は、過冷却熱交換器（71）および過冷却通路（74）の近傍を通るように配設されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記過冷却通路（74）は、膨張機構（75）を有して液側の連絡配管（P1）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（71）へ導く上流側通路（74a）と、過冷却熱交換器（71）で蒸発した分岐冷媒を上記圧縮機（21a,21b）の吸入側へ導く下流側通路（74b）とを備え、
   上記ホットガス管（77）は、一端が補助圧縮機（61）の吐出側に接続され、他端が過冷却通路（74）の下流側通路（74b）に接続され、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通るように配設されている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   上記ホットガス管（77）は、過冷却通路（74）の上流側通路（74a）の近傍を通った後に、過冷却熱交換器（71）の近傍を通るように配設されている。
   ことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項３において、
   上記ホットガス管（77）は、過冷却ユニット（1F）に設けられたドレン排出口（DR）の近傍を通るように配設されている
   ことを特徴とする冷凍装置。

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