JP2009014271A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の冷凍サイクル装置は、空調用冷凍サイクルと、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルと、過冷却用冷凍サイクルと、前記空調用冷凍サイクルと前記過冷却用冷凍サイクルが相互に熱交換可能な冷媒冷媒熱交換器と、前記冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルと前記過冷却用冷凍サイクルが相互に熱交換可能な冷媒冷媒熱交換器と、を備えることによって、外気条件、負荷条件、各機器の運転条件によらず、高い冷凍能力とCOPを維持し、常に省エネを実現するものである。
【選択図】図1
Description
一端が前記第一の冷凍サイクルに複数個設けられた前記第一の空調用絞り手段との間の流路に接続され、他端が前記第一の空調用絞り手段と前記空調用室外熱交換器との間に接続され、第二の空調用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の第二の空調用絞り手段より前記空調用室外熱交換器側に挿入されるとともに前記過冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の過冷却用絞り手段の入側との間に挿入され、前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記物品冷却用室外熱交換器の出側と前記物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記第一の過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする。
一端が前記第一の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の物品冷却用絞り手段の入側との間の流路に接続され、他端が前記第一の物品冷却用室内熱交換器の出側と前記第一の圧縮機の入側との間に接続され、第三の物品冷却用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の前記第三の物品冷却用絞り手段の下流に挿入されるとともに前記第二の物品冷却用室外熱交換器と前記第二の物品冷却用絞り手段との間に挿入され、前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記第二の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第二の物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする。
図1と図3から図7は本発明の実施の形態1を示す冷凍サイクル装置を示している。まずは図1を用いて、冷凍サイクルの構成および動作について説明する。図1に示すように、冷凍サイクル装置は、空調用冷凍サイクル1と、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2と、過冷却用冷凍サイクル3とから構成されており、空調用冷凍サイクル1と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器41aで、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器51で、双方の冷媒が混じることなく熱交換を行うように構成されている。
また、空調用冷凍サイクル1が電源OFFやサーモオフ、または冷媒や油を交換するリプレースや機器の交換や修理を行うメンテナンスなどにより運転を停止している場合においても、過冷却用冷凍サイクル3との熱交換によって、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2の過冷却度を増加させることができるので、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2が熱交換を行わずに単独で運転する場合よりも冷凍効果、COPともに大きい運転を維持することが出来、省エネとなる。
しかしこの場合、空調用室外熱交換器12が放熱器として機能してしまい、蒸発温度増加を阻害する方向に働く。
このような場合、図5において、空調用冷凍サイクル1の空調用絞り手段19eを閉じ、空調用絞り手段19dを開いた場合、空調用冷媒が空調用室外熱交換器12にて外気と熱交換を行うことがないため、図1に示す冷凍サイクル装置よりも更に、空調用冷凍サイクル1の蒸発温度の上昇、若しくは蒸発器用送風機入力の低減を実現でき、以ってCOPが向上し、省エネが実現できる。
図8と図10から図14は本発明の実施の形態2を示す冷凍サイクル装置を示している。まずは図8を用いて、冷凍サイクルの構成および動作について説明する。図8に示すように、冷凍サイクル装置は、空調用冷凍サイクル1と、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2と、過冷却用冷凍サイクル3とから構成されており、空調用冷凍サイクル1と冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2とは冷媒冷媒熱交換器41aで、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器51で、双方の冷媒が混じることなく熱交換を行うように構成している。
また、空調用冷凍サイクル1が電源OFFやサーモオフ、または冷媒や油を交換するリプレースや機器の交換や修理を行うメンテナンスなどにより運転を停止している場合においても、過冷却用冷凍サイクル3との熱交換によって、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2の過冷却度を増加させることができるので、冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル2が熱交換を行わずに単独で運転する場合よりも冷凍効果、COPともに大きい運転を維持することが出来、省エネとなる。
しかし、この場合、空調用室外熱交換器12が放熱器として機能してしまい、蒸発温度増加を阻害する方向に働く。
このような場合、図12において、空調用冷凍サイクル1の空調用絞り手段19eを閉じ、空調用絞り手段19dを開いた場合、空調用冷媒が空調用室外熱交換器12にて外気と熱交換を行うことがないため、図8に示す冷凍サイクル装置よりも更に、空調用冷凍サイクル1の蒸発温度の上昇、若しくは蒸発器用送風機入力の低減を実現でき、以ってCOPが向上し、省エネが実現できる。
図15は本発明の実施の形態3を示す冷凍サイクル装置を示している。図15は、高段側の冷凍サイクルが空調用冷凍サイクルから冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルに変更されている点で、図1と異なっている。図15において、冷凍サイクルの構成および動作について説明する。図15に示すように、冷凍サイクル装置は、第一の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル8と、第二の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9と、過冷却用冷凍サイクル3とから構成されており、第一の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル8と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器41aで、第二の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器51で、双方の冷媒が混じることなく熱交換を行うように構成している。
図16は本発明の実施の形態4を示す冷凍サイクル装置を示している。図16は、高段側の冷凍サイクルが空調用冷凍サイクルから冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルに変更されている点で、図8と異なっている。図16において、冷凍サイクルの構成および動作について説明する。図16に示すように、冷凍サイクル装置は、第一の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル8と、第二の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9と、過冷却用冷凍サイクル3とから構成されており、第一の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル8と第二の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9とは冷媒冷媒熱交換器41aで、第二の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9と過冷却用冷凍サイクル3とは冷媒冷媒熱交換器51で、双方の冷媒が混じることなく熱交換を行うように構成している。
図17は、本発明の実施の形態5を示す冷凍サイクル装置を示している。過冷却用冷凍サイクル筐体300は、図17の二点鎖線で囲まれた領域内の各機器を同一の筐体内に収納する部分を示している。過冷却用冷凍サイクル筐体300をこのように構成することにより、汎用の空調用冷凍サイクル1と汎用の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9とを用いて本発明による冷凍サイクル装置を構成することが出来、専用の空調用冷凍サイクルや冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルに対する開発投資を抑止できると共に、既設の空調用冷凍サイクルと冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルとを用いて本発明による冷凍サイクル装置を構成することが出来、省エネを実現することが出来る。
図18は、本発明の実施の形態6を示す冷凍サイクル装置を示している。過冷却用冷凍サイクル筐体300は、図18の二点鎖線で囲まれた領域内の各機器を同一の筐体内に収納する部分を示している。過冷却用冷凍サイクル筐体300をこのように構成することにより、汎用の空調用冷凍サイクル1と汎用の冷蔵用または冷凍用冷凍サイクル9とを用いて本発明による冷凍サイクル装置を構成することが出来、専用の空調用冷凍サイクルや冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルに対する開発投資を抑止できると共に、既設の空調用冷凍サイクルと冷蔵用または冷凍用冷凍サイクルとを用いて本発明による冷凍サイクル装置を構成することが出来、省エネを実現することが出来る。
Claims (15)
- 第一の冷媒が循環し、第一の圧縮機と、四方弁と、空調用室外熱交換器と、空調用室内熱交換器と、前記空調用室外熱交換器と前記空調用室内熱交換器との間に設けられ前記第一の冷媒が直列に流れるように複数個配置された第一の空調用絞り手段と、を有する第一の冷凍サイクルと、
第二の冷媒が循環し、第二の圧縮機と、物品冷却用室外熱交換器と、物品冷却用絞り手段と、物品冷却用室内熱交換器と、を有する第二の冷凍サイクルと、
第三の冷媒が循環し、第三の圧縮機と、過冷却用室外熱交換器と、前記第一の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第一の冷媒冷媒熱交換器と、第一の過冷却用絞り手段と、前記第二の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第二の冷媒冷媒熱交換器と、を有する第三の冷凍サイクルと、
一端が前記第一の冷凍サイクルに複数個設けられた前記第一の空調用絞り手段との間の流路に接続され、他端が前記第一の空調用絞り手段と前記空調用室外熱交換器との間に接続され、第二の空調用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、
前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の第二の空調用絞り手段より前記空調用室外熱交換器側に挿入されるとともに前記過冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の過冷却用絞り手段の入側との間に挿入され、
前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記物品冷却用室外熱交換器の出側と前記物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記第一の過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記第三の圧縮機と前記過冷却用室外熱交換器との間に設けられる第二の過冷却用絞り手段と、前記第三の圧縮機と前記第二の過冷却用絞り手段との間と、前記過冷却用室外熱交換器と前記第一の冷媒冷媒熱交換器との間とを接続し、前記過冷却用室外熱交換器を迂回するように配置される配管と、当該配管に設けられる第三の過冷却用絞り手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 第一の冷媒が循環し、第一の圧縮機と、四方弁と、空調用室外熱交換器と、空調用室内熱交換器と、前記空調用室外熱交換器と前記空調用室内熱交換器との間に設けられ前記第一の冷媒が直列に流れるように複数個配置された第一の空調用絞り手段と、を有する第一の冷凍サイクルと、
第二の冷媒が循環し、第二の圧縮機と、物品冷却用室外熱交換器と、前記第一の冷媒と前記第二の冷媒とが熱交換を行う第一の冷媒冷媒熱交換器と、第一の物品冷却用絞り手段と、物品冷却用室内熱交換器と、を有する第二の冷凍サイクルと、
第三の冷媒が循環し、第三の圧縮機と、過冷却用室外熱交換器と、第一の過冷却用絞り手段と、前記第二の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第二の冷媒冷媒熱交換器と、を有する第三の冷凍サイクルと、
一端が前記第一の冷凍サイクルに複数個設けられた前記第一の空調用絞り手段との間の流路に接続され、他端が前記第一の空調用絞り手段と前記空調用室外熱交換器との間に接続され、第二の空調用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、
前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の第二の空調用絞り手段より前記空調用室外熱交換器側に挿入されるとともに前記物品冷却用室外熱交換器と前記第一の物品冷却用絞り手段との間に挿入され、前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記第一の過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記第二の冷媒冷媒熱交換器を、前記第一の冷媒冷媒熱交換器の下流側に接続したことを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第二の圧縮機と前記物品冷却用室外熱交換器との間に設けられる第二の物品冷却用絞り手段と、前記第二の圧縮機と前記第二の物品冷却用絞り手段との間と、前記物品冷却用室外熱交換器と前記第一の冷媒冷媒熱交換器との間とを接続し、前記物品冷却用室外熱交換器を迂回するように配置される配管と、当該配管に設けられる第三の物品冷却用絞り手段と、を備えることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
- 第二の空調用絞り手段を備え、前記第二の空調用絞り手段を、前記第一の空調用絞り手段と並列に冷媒が流れるように接続したことを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記迂回用の回路の第二の空調用絞り手段より前記空調用室外熱交換器側に挿入される第三の空調用絞り手段と、一端が前記迂回用の回路の、前記第二の空調用絞り手段と前記第三の空調用絞り手段との間に接続され、他端が前記四方弁と前記空調用室内熱交換器との間に接続された配管と、この配管に設けられた第四の空調用絞り手段とを備えたことを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
- 第一の冷媒が循環し、第一の圧縮機と、第一の物品冷却用室外熱交換器と、第一の物品冷却用絞り手段と、第一の物品冷却用室内熱交換器と、を有する第一の冷凍サイクルと、
第二の冷媒が循環し、第二の圧縮機と、第二の物品冷却用室外熱交換器と、第二の物品冷却用絞り手段と、第二の物品冷却用室内熱交換器と、を有する第二の冷凍サイクルと、
第三の冷媒が循環し、第三の圧縮機と、過冷却用室外熱交換器と、前記第一の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第一の冷媒冷媒熱交換器と、過冷却用絞り手段と、前記第二の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第二の冷媒冷媒熱交換器と、を有する第三の冷凍サイクルと、を備え、
一端が前記第一の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の物品冷却用絞り手段の入側との間の流路に接続され、他端が前記第一の物品冷却用室内熱交換器の出側と前記第一の圧縮機の入側との間に接続され、第三の物品冷却用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、
前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の前記第三の物品冷却用絞り手段の下流に挿入されるとともに前記過冷却用室外熱交換器の出側と前記過冷却用絞り手段の入側との間に挿入され、
前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記第二の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第二の物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 第一の冷媒が循環し、第一の圧縮機と、第一の物品冷却用室外熱交換器と、第一の物品冷却用絞り手段と、第一の物品冷却用室内熱交換器と、を有する第一の冷凍サイクルと、
第二の冷媒が循環し、第二の圧縮機と、第二の物品冷却用室外熱交換器と、前記第一の冷媒と前記第二の冷媒とが熱交換を行う第一の冷媒冷媒熱交換器と、第二の物品冷却用絞り手段と、第二の物品冷却用室内熱交換器と、を有する第二の冷凍サイクルと、
第三の冷媒が循環し、第三の圧縮機と、過冷却用室外熱交換器と、過冷却用絞り手段と、前記第二の冷媒と前記第三の冷媒とが熱交換を行う第二の冷媒冷媒熱交換器と、を有する第三の冷凍サイクルと、を備え、
一端が前記第一の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第一の物品冷却用絞り手段の入側との間の流路に接続され、他端が前記第一の物品冷却用室内熱交換器の出側と前記第一の圧縮機の入側との間に接続され、第三の物品冷却用絞り手段を有する迂回用の回路と、を備え、
前記第一の冷媒冷媒熱交換器は前記迂回用の回路の前記第三の物品冷却用絞り手段の下流に挿入されるとともに前記第二の物品冷却用室外熱交換器と前記第二の物品冷却用絞り手段との間に挿入され、前記第二の冷媒冷媒熱交換器は前記第二の物品冷却用室外熱交換器の出側と前記第二の物品冷却用絞り手段の入側との間に挿入されるとともに、前記過冷却用絞り手段の出側と前記第三の圧縮機の入側との間に挿入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記第二の冷媒冷媒熱交換器を、前記第一の冷媒冷媒熱交換器の下流側に接続したことを特徴とする請求項9に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第一の冷凍サイクルは、この第一の冷凍サイクルの運転状態を示す情報を有し、第一の通信手段を有する第一の制御手段を備え、
前記第三の冷凍サイクルは、前記第一の制御手段と通信する第二の通信手段を有する第二の制御手段を備え、
前記第一の制御手段は、前記第一の冷凍サイクルの運転状態を示す情報を前記第一の通信手段を介して前記第二の制御手段へ送信し、前記第二の制御手段は、前記第二の通信手段を介して前記第一の制御手段から受信した情報に基づいて前記第三の冷凍サイクルの動作を制御することを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第一の冷凍サイクルは、この第一の冷凍サイクルの運転状態を示す情報を有し、第一の通信手段を有する第一の制御手段を備え、
前記第二の冷凍サイクルは、前記第一の制御手段と通信する第二の通信手段を有する第二の制御手段を備え、
前記第一の制御手段は、前記第一の冷凍サイクルの運転状態を示す情報を前記第一の通信手段を介して前記第二の制御手段へ送信し、前記第二の制御手段は、前記第二の通信手段を介して前記第一の制御手段から受信した情報に基づいて前記第二の冷凍サイクルの動作を制御することを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 外気温度を検出する第一の温度検知手段と、前記第一の冷媒冷媒熱交換器を流通する前記第一の冷媒の温度を検出する第二の温度検知手段とを備え、
前記第三の冷凍サイクルの運転を制御する第一の制御手段は、前記第一の温度検知手段の出力と前記第二の温度検知手段の出力とに基づいて、前記第一の冷凍サイクルの運転状態を推定することを特徴とする、請求項1から請求項10の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 外気温度を検出する第一の温度検知手段と、前記第一の冷媒冷媒熱交換器を流通する前記第一の冷媒の温度を検出する第二の温度検知手段とを備え、
前記第二の冷凍サイクルの運転を制御する第一の制御手段は、前記第一の温度検知手段の出力と前記第二の温度検知手段の出力とに基づいて、前記第一の冷凍サイクルの運転状態を推定することを特徴とする、請求項1から請求項10の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第三の冷凍サイクルと、前記第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷媒冷媒熱交換器と、を同一の筐体に収容することを特徴とする請求項1から請求項14の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
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