JP2007100986A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】
空調機と冷凍機の冷媒回路を一つのシステムとして構成し、高い成績係数（ＣＯＰ）を得ようとした場合に、各冷媒回路の配管構成が非常に複雑になってしまうという問題が発生している。本発明の目的は、従来よりも単純な構成によって空調機と冷凍機の冷媒回路を一つのシステムとし、高いＣＯＰを得ることができる冷凍システムを構築することである。
【解決手段】
本発明の冷凍システムは、空調用冷媒回路と、冷却貯蔵設備用冷媒回路と、前記空調用冷媒回路の低圧側と前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器及び過冷却用熱交換器を備え、前記空調用冷媒回路の暖房運転時には、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば店舗等において室内空調や冷却貯蔵設備の庫内冷却を行うための冷凍システムに関するものである。

従来よりコンビニエンスストア等の店舗の店内は、空気調和機によって冷暖房空調されている。また、店内には商品を陳列販売する冷蔵や冷凍用のオープンショーケースや扉付ショーケース（冷却貯蔵設備）が設置されており、これらは冷凍機によって庫内冷却が行われている。また、省エネを図るために、これらの空調機や冷凍機の冷媒回路を１つのシステムとして構成されたものが考案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３６０９９９号公報

ところで、上記のように空調機と冷凍機の冷媒回路を１つのシステムとして構成し、高い成績係数（ＣＯＰ）を得ようとした場合に、各冷媒回路の配管構成が非常に複雑になってしまうという問題が発生している。

本発明の目的は、従来よりも単純な構成によって空調機と冷凍機の冷媒回路を１つのシステムとし、高いＣＯＰを得ることができる冷凍システムを構築することである。

本発明の冷凍システムは、圧縮機と熱源側熱交換器と減圧装置と利用側熱交換器からなる空調用冷媒回路と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷却貯蔵設備用冷媒回路と、前記空調用冷媒回路の低圧側と前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器及び過冷却用熱交換器を備え、前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すものである。

請求項２の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すものである。

請求項３の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記過冷却用熱交換器に流すものである。

請求項４の発明の冷凍システムは、請求項１の発明の冷凍システムにおいて前記空調用冷媒回路の冷房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の過冷却用熱交換器に流すものである。

請求項５の発明の冷凍システムは、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて前記流路制御手段を、２個の三方弁にて構成したことを特徴とする。

本発明によれば、前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すことにより、高温の冷媒を直接前記カスケード熱交換器に流すことが可能となるため、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の廃熱を前記空調用冷媒回路の低圧側冷媒に効率よく移動させることができる。

請求項２の発明によれば、前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記空気調和機の負荷が軽減されて前記カスケード熱交換器において前記空調用冷媒回路と前記冷却貯蔵用冷媒回路との熱交換が過剰となった場合に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すことで、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒の過剰な廃熱を予め凝縮器から放出した後に、前記過冷却用熱交換器において前記空調用冷媒回路の低圧側冷媒と熱交換することができる。

請求項３の発明によれば、前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記過冷却用熱交換器に流すことで、前記凝縮器における前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の冷媒から外部への排熱がなくなるため、店外気温が非常に低い場合でも前記空気調和機の暖房能力を維持することができる。

請求項４の発明によれば、前記空調用冷媒回路の冷房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すことで、前記空調用冷媒回路の低圧側冷媒によって前記冷却貯蔵用冷媒回路の高圧側冷媒の過冷却を行い、この冷却貯蔵設備用冷媒回路の運転効率及び能力を改善することができる。

請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４の発明の冷凍システムにおいて、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を２個の三方弁にて構成することによって、複雑な冷媒回路を単純な構成によって制御することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は本発明を適用した冷凍システム１による冷媒回路を含む空調冷凍機全体を説明する図である。この冷凍システム１は、例えばコンビニエンスストアの店内２の空調と、この店内２に設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内冷却を行うものである。

これらの冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４は、前面や上面が開口しているオープンショーケースや、ガラス扉によって開閉が自由なクローズショーケース等である。例えば、冷蔵ケース３１の庫内は約＋３℃から約＋１０℃の冷蔵温度に冷却され、飲料や食料品等が陳列されると共に、冷凍ケース３４の庫内は約ー１０℃から約―２０℃の冷凍温度に冷却され、冷凍食品や氷菓等が陳列されるものである。

図１において、４は空調用冷媒回路５を備える空気調和機であり、６は冷蔵ケース３１や冷凍ケース３４の庫内を冷却するための冷却貯蔵設備用冷媒回路７を備えた冷却装置である。空気調和機４は、店内２の天井等に設置された図示しない室内機と、室外ユニット３とから構成され、これらの間に渡って前記空調用冷媒回路５が構成されている。

この空調用冷媒回路５は、室外ユニット３のケース内に設置されたアキュムレータ２０と、２台の圧縮機２１Ａ及び２１Ｂと、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂと、オイルセパレータ２３と、四方弁２４と、熱源側熱交換器２５と、膨張弁２６、２７及び２８と、過冷却用熱交換器１７と、カスケード熱交換器１８と、逆止弁２９と、室内２に設置された利用側熱交換器３０等から構成されている。なお、圧縮機２１Ａはインバータによる周波数制御運転が可能であり、圧縮機２１Ｂは定速運転を行う圧縮機である。

圧縮機２１Ａ及び２１Ｂは相互に並列接続されており、各圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側はそれぞれ逆止弁２２Ａ及び２２Ｂを介して合流され、オイルセパレータ２３の入口に接続されている。なお、逆止弁２２Ａ及び２２Ｂはオイルセパレータ２３方向が順方向とされている。オイルセパレータ２３の出口は四方弁２４の一方の入口に接続されており、一方の出口は熱源側熱交換器２５の入口に接続されている。この熱源側熱交換器２５は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側２５Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側２５Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器２５の出口側２５Ｂの出口は膨張弁２６を介して膨張弁２８の入口に接続され、膨張弁２８の出口は店内２に渡って利用側熱交換器３０Ａの入口に接続される。

利用側熱交換器３０Ａの出口は室外ユニット３に渡り、四方弁２４の他方の入口に接続され、四方弁２４の他方の出口は逆止弁２９を介してアキュムレータ２０の入口に接続されている。そして、このアキュムレータ２０の出口は圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。なお、逆止弁２９はアキュムレータ２０方向が順方向とされている。

また、膨張弁２６と２８の間の配管は膨張弁２７の入口に接続され、膨張弁２７の出口は過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａの入口に接続されている。この過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａの出口はカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの入口に接続されている。そして、このカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出口はアキュムレータ２０を介して圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込み側に接続されている。

一方、冷却装置６は室外ユニット３と店内２に設置された冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４との間に渡り冷却貯蔵設備用冷媒回路７が配管構成されている。この冷却貯蔵設備用冷媒回路７は、室外ユニット３のケース内に設置された第一の圧縮機１１と、凝縮器１４と、２つの三方弁１３及び１９と、逆止弁１５と、オイルセパレータ１２と、レシーバタンク１６と、過冷却用熱交換器１７と、カスケード熱交換器１８と、店内２に設置された冷蔵ケース３１と、冷凍ケース３４と、膨張弁３２及び３５と、電磁弁３３及び３６と、逆止弁４０と、第二の圧縮機４１と、オイルセパレータ４２等によって構成されており、これらの間に渡って空調例冷媒回路７が配管構成される。

圧縮機１１の吐出側はオイルセパレータ１２を介して三方弁１３の入口に接続され、この三方弁１３の出口は凝縮器１４の入口に接続されている。この凝縮器１４は多数の並列配管から構成される流路抵抗の比較的小さい入口側１４Ａと、これらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１４Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器１４の出口側１４Ｂの出口は逆止弁１５を介してレシーバタンク１６の入口に接続され、このレシーバタンク１６の出口が過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂの入口に接続されている。

そして、過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂの出口は店内２に渡っており、店内２に入って分岐する。なお、過冷却用熱交換器１７及びカスケード熱交換器１８は、内部に構成された空調側管路１７Ａ及び１８Ａとケース側管路１７Ｂ及び１８Ｂを対向に通過する冷媒において相互に熱交換させるものであり、これによって空調用冷媒回路５の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側とは熱的に結合されている。

分岐した一方の配管は電磁弁３３、膨張弁３２を介して冷蔵用蒸発器３１Ａの入口に接続されている。分岐した他方の配管は電磁弁３６、膨張弁３５を介して冷凍用蒸発器３４Ａの入口に接続されている。

冷凍用蒸発器３４Ａの出口は逆止弁４０を介して圧縮機４１の吸込側に接続されている。なお、逆止弁４０は圧縮機４１方向が順方向とされている。この圧縮機４１は圧縮機１１よりも出力の小さい圧縮機であり、その吐出側はオイルセパレータ４２を介して圧縮機１１の吸込側に接続されている。即ち、圧縮機４１と圧縮機１１は冷媒回路上直列に接続される。また、冷蔵用蒸発器３１Ａの出口は圧縮機４１の吐出側のオイルセパレータ４２の出口側に接続されている。

以上の構成で本発明の冷凍システム１の動作を説明する。尚、圧縮機１１と圧縮機２１Ａはインバータにより周波数制御がなされ、圧縮機２１Ｂと圧縮機４１は定速運転される。

（１）空気調和機の冷房運転
まず、夏場等に空気調和機４が冷房運転を行う際は、室外ユニット３において図１に示される冷媒回路を構成する。

空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と熱源側熱交換器２５の入口側Ａを連通させ、利用側熱交換器３０の出口と逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。

圧縮機２１Ａ及び２１Ｂが運転されると、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ２３、四方弁２４を介して熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａに入る。この熱源側熱交換器２５において冷媒は放熱し、凝縮液化する。即ち、この熱源側熱交換器２５は凝縮器として機能する。この液冷媒は熱源側熱交換器２５の入口側２５Ａから出口側２５Ｂを介して膨張弁２６の入口に流れる。そして、膨張弁２６を通過した後に分流する。分流した一方は膨張弁２８によって減圧され、利用側熱交換器３０に流入し、そこで蒸発する。

この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用によって店内２の空気は冷却される。これにより、店内２の冷房が行われる。利用側熱交換器３０を出た低温の冷媒ガスは、四方弁２４の前記他方の入口から他方の出口へと通過し、逆止弁２９を介してアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータにて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータより圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。

膨張弁２６を通過して分流した冷媒の他方は膨張弁２７によって減圧され、過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａに流入し、ここで蒸発により吸熱を行う。よって、過冷却用熱交換器１７は冷却され、低温となる。過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａを出た低温のガス冷媒はカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａを介してアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータ２０にて冷媒が気体と液体に分離された後、気体となった冷媒のみアキュムレータ２０より圧縮機２１Ａ及び２１Ｂの吸込側に吸い込まれる。

ここで、利用側熱交換器３０の出入口の冷媒温度、利用側熱交換器３０自体の温度、過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａ出入口の冷媒温度、過冷却用熱交換器１７自体の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁２７及び２８の弁開度を調整する。

一方で、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７において、三方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させる。さらに、三方弁１９はカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と三方弁１３と凝縮器１４の入口側１４Ａの間の配管を連通させる。

そして、圧縮機１１及び４１を運転する。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒はオイルセパレータ１２にてオイルと分離された後、三方弁１３を介して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。凝縮器１４に流入した冷媒は放熱し、凝縮液化する。

この凝縮器１４の入口側１４Ａを通過した冷媒は出口側１４Ｂに至り、逆止弁１５を介してレシーバタンク１６に流入する。冷媒はさらにレシーバタンク１６から過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂに流入する。このケース側管路１７Ｂに流入した冷却貯蔵用冷媒回路７の冷媒は、前述のように空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却され低温となった過冷却用熱交換器１７によって冷却され、過冷却状態が進行し店内２へ流入する。

過冷却用熱交換器１７によって冷却された冷媒は店内２において分流する。この分流した冷媒の一方は電磁弁３３を通過した後、膨張弁３２に至り減圧され冷蔵用蒸発器３１Ａに流入し、そこで蒸発することで冷蔵ケース３１内を冷却する。冷蔵用蒸発器３１Ａを出た低温のガス冷媒は圧縮機１１の入口側に向かう。

一方、過冷却用熱交換器１７を出て分流された他方の冷媒は電磁弁３６を通過した後、膨張弁３５に至り減圧され冷凍用蒸発器３４Ａに流入し、冷凍ケース３４内を冷却する。冷凍用蒸発器３４Ａを出た低温ガス冷媒は逆止弁４０を経て圧縮機４１に至り、そこで冷蔵用蒸発器３１Ａの出口側の圧力まで昇圧され、圧縮機４１から吐出されオイルセパレータ４２でオイルを分離された後、冷蔵ケース３１からの冷媒と合流し、圧縮機１１の入口側に向かう。

このように、過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａを流れる空調用冷媒回路５の低圧側冷媒によって冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒を過冷却することができるので、冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４の蒸発器３１Ａ及び３４Ａにおける冷却能力と冷却貯蔵設備用冷媒回路７の運転効率が改善される。なお、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒は凝縮器１４を介して過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂに流すので、空調用冷媒回路５の過熱度も適正範囲に維持することができる。

また、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷凍用蒸発器３４Ａから出た冷媒の圧力は、その蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器３１Ａから出た冷媒よりも低くなるが、冷蔵用蒸発器３１Ａから出た冷媒と合流させる以前に圧縮機４１により圧縮することで昇圧されるので、圧縮機１１の吸込み側圧力を調整することにより、冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４の庫内を各蒸発器３１Ａ及び３４Ａによりそれぞれ円滑に冷却することができる。

（２）空気調和機の暖房運転
次に、冬場等に空気調和機４が暖房運転を行う際は、室外ユニット３において図２に示される冷媒回路を構成する。

空気調和機４を構成する空調用冷媒回路５において、四方弁２４はオイルセパレータ２３の出口と利用側熱交換器３０の入口を連通させ、熱源側熱交換器２５の入口側Ａと逆止弁２９の入口を連通させる。また、膨張弁２８を全開とする。そして、圧縮機２１Ａ及び２１Ｂを運転する。尚、冷房能力調整は圧縮機２１Ａの運転周波数を制御することにより行われる。

圧縮機２１Ａ及び２１Ｂより吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ２３、四方弁２４を介して利用側熱交換器３０に入る。この利用側熱交換器３０には送風機３０Ｂにより店内２の空気が通風されており、冷媒はここで放熱し室内空気を加熱することで凝縮液化する。

利用側熱交換器３０で液化した冷媒は利用側熱交換器３０から出て膨張弁２８を通り、膨張弁２７に至りそこで減圧された後、過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａ及びカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａに順次流入し、蒸発しながら吸熱した後、アキュムレータ２０を介して圧縮機２１Ａ及び２１Ｂに吸引される。

ここで、過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａ及びカスケード熱交換器１８の空調側管路１８Ａの出入口の冷媒温度あるいは、過冷却用熱交換器１７及びカスケード熱交換器１８の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁２７の弁開度を調整する。また、利用側熱交換器３０の温度やそこに通風される空気の温度に基づき、送風機３０Ｂの制御を行う。

一方、冷却装置６の冷却貯蔵設備用冷媒回路７の三方弁１３はオイルセパレータ１２の出口とカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの入口を連通させる。さらに、三方弁１９はカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と三方弁１３と凝縮器１４の入口側１４Ａの間の配管を連通させる。尚、電磁弁の開閉及び圧縮機の動作は前記冷房運転時と同様である。

これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１２、三方弁１３を介してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに入る。よって、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１４で放熱する前に直接カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに供給される。このケース側管路１８Ｂに流入した冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒は、カスケード熱交換器１８において放熱し、前記空調側管路１８Ａで蒸発する空調用冷媒回路５の冷媒によって冷却される。よって、空調用冷媒回路５の冷媒は冷却貯蔵設備用冷媒回路７の廃熱を利用することができる。

このカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂを通過した冷媒は三方弁１９を介して凝縮器１４の入口側１４Ａに入る。この凝縮器１４に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮液化する。

この凝縮器１４を通過した冷媒は逆止弁１５介してレシーバタンク１６内に入り、そこで気液分離が行われる。分離された液冷媒はレシーバタンク１６から流出し、過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂに流入する。このケース側管路１７Ｂに流入した冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒は、過冷却用熱交換器１７において放熱し、前記空調側管路１７Ａで蒸発する空調用冷媒回路５の冷媒によって過冷却される。過冷却された冷媒は過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂを通過した後に分流し、電磁弁３３及び３６の入口へと向かう。

このような運転により、空気調和機４の空調用冷媒回路５の暖房運転時には、カスケード熱交換器１８で冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒の廃熱を回収して空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０に搬送することができる。さらに、過冷却用熱交換器１７において冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒の過冷却を行うことができる。これによって、空気調和機４の暖房能力の改善を図ることができ、店内空調と冷蔵ケース３１及び冷凍ケース３４の庫内冷却を行う冷凍システム１の効率改善及び省エネを図ることができる。

特に、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒を凝縮器１４よりも先にカスケード熱交換器１８に通すことで、冷却貯蔵設備用冷媒回路７の高圧側冷媒からの廃熱を効率よく回収し、空調用冷媒回路５の利用側熱交換器３０における暖房能力をより向上させることができる、

ここで、店内２が比較的暖かいなど空気調和機４の負荷が軽くなった場合、膨張弁２７の弁開度を絞って冷媒流量を低減させていくようになるので、過冷却用熱交換器１７及びカスケード熱交換器１８における冷却貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒の放熱量が過剰となるが、本発明では冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒をカスケード熱交換器１８を通した後に凝縮器１４に流すようにしているので、凝縮器１４において過剰な熱量を放出することができる。これによって、安定した廃熱回収運転が可能となる。

また、前記三方弁１３及び１９を用いて流路を切り換えることで、空調用冷媒回路５の冷房運転時と暖房運転時において、冷却貯蔵設備用冷媒回路における凝縮器１４及びレシーバタンク１６に流れる冷媒の流通方向を同一としている。これにより、冷房運転時と暖房運転時において冷却貯蔵設備用冷媒回路内を流れる冷媒の方向が異なる構成と比べて、この冷媒の圧力損失の発生を防止もしくは抑制することができ、効率的な運転が可能となる。

（３）カスケード熱交換器において熱交換をほとんど必要としない空気調和機の暖房運転
また、上述したような空気調和機４が暖房運転を行う際に、店内２における負荷が一層小さくなり暖房能力が過大となった場合には、室外ユニット３において図３に示される冷媒回路を構成する。

このような場合には、図２から図３へと三方弁１３を切り換える。即ち、三方弁１３はオイルセパレータ１２の出口と凝縮器１４の入口側１４Ａを連通させる。

これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒は、図１の場合と同様にオイルセパレータ１２、三方弁１３を介して凝縮器１４に流入し、凝縮器１４において放熱してから過冷却用熱交換器１７のケース側管路１７Ｂに流れるようになるので、空調用冷媒回路５の冷媒が過冷却用熱交換器１７の空調側管路１７Ａを通過する際に過剰に過熱されることを防ぎ、安定した運転を行うことができる。また、この時カスケード熱交換器１８での熱交換は行われていない。

（４）店外温度が非常に低くなった状態における空気調和機の暖房運転
ここで、店外気温が著しく低下した場合には、空調用冷媒回路５における熱源側熱交換器２５において十分な熱をくみ上げることができないと共に、冷却貯蔵用冷媒回路７における凝縮器１４において冷却貯蔵設備用冷媒回路７内の冷媒が熱を放出し過ぎてしまい、過冷却用熱交換器１７及びカスケード熱交換器１８において十分な熱を空調用冷媒回路５に供給できなくなり、空気調和機４の暖房能力が低下してしまう問題がある。

このような場合には、図２から図４へと三方弁１９を切り換える。即ち、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口と逆止弁１５及びレシーバタンク１６の入口の間の配管を連通させる。この時、レシーバタンク１６の入口と凝縮器１８の出口側１８Ｂの間には逆止弁１５が配置されているため、カスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂの出口から流出した冷媒は凝縮器１４に流入することはない。

このような構成を取ることにより、圧縮機１１を吐出された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ１２、三方弁１３を介してカスケード熱交換器１８のケース側管路１８Ｂに流入しする。この高温高圧の冷媒はカスケード熱交換器１８において空調用冷媒回路５の冷媒に熱を供給して凝縮液化した後、凝縮器１４にて放熱することなくレシーバタンク１６を介して過冷却用熱交換器１７に流入する。液化した冷媒は過冷却用熱交換器１７において過冷却された後、電磁弁３３及び３６に向かう。これによって、冷凍貯蔵設備用冷媒回路７の冷媒が凝縮器１４において放熱してしまうことを防止することができる

また、この構成において、凝縮器１４及び熱源側熱交換器２５における店外との熱交換は発生しないため、店内２に存在する熱量を効率的に利用することが可能となり、空気調和機４の暖房効率向上と冷凍システム１の省エネ化を図ることができる。

本発明を適用した実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の冷房運転を説明する図である。 本発明を適用した実施例の冷凍システムにおいて、空気調和機の暖房運転を説明する図である。 本発明を適用した実施例の冷凍システムにおいて、カスケード熱交換器における熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。 本発明を適用した実施例の冷凍システムにおいて、凝縮器による室外との熱交換を行わない空気調和機の暖房運転を説明する図である。

符号の説明

１ 冷凍システム
４ 空気調和機
５ 空調用冷媒回路
６ 冷却装置
７ 冷却貯蔵設備用冷媒回路
１１、２１Ａ、２１Ｂ、４１ 圧縮機
１３、１９ 三方弁
１４ 凝縮器
１７ 過冷却用熱交換器
１８ カスケード熱交換器
２４ 四方弁
２５ 熱源側熱交換器
３０ 利用側熱交換器
３１ 冷蔵用蒸発器
３４ 冷凍用蒸発器

Claims (5)

1. 圧縮機と熱源側熱交換器と減圧装置と利用側熱交換器からなる空調用冷媒回路と、
   圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器からなる冷却貯蔵設備用冷媒回路と、
   前記空調用冷媒回路の低圧側と前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器及び過冷却用熱交換器とを備え、
   前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器、前記凝縮器を介して過冷却用熱交換器に流すことを特徴とする冷凍システム。
2. 前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すことを特徴とする請求項１の冷凍システム。
3. 前記空調用冷媒回路の暖房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記カスケード熱交換器に流した後、前記凝縮器を介さずに前記過冷却用熱交換器に流すことを特徴とする請求項１の冷凍システム。
4. 前記空調用冷媒回路の冷房運転時に、前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側冷媒を前記凝縮器を介して前記過冷却用熱交換器に流すことを特徴とする請求項１の冷凍システム。
5. 前記冷却貯蔵設備用冷媒回路の流路制御手段を、２個の三方弁にて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の冷凍システム。