JP2018066513A - 冷凍システムおよび室内ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることのできる冷凍システムを提供する。
【解決手段】低圧段圧縮機構１１および高圧段圧縮機構１２の２段圧縮を行う圧縮機１０、ガスクーラ２５、絞り機構４１、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１を順次冷媒配管１８で接続してなり、圧縮機１０は少なくとも３台設置され、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１は、それぞれ１台以上の圧縮機１０の吸入側に接続され、他の圧縮機１０の吸入側への冷蔵用蒸発器２０または冷凍用蒸発器２１の接続を切り換える連通配管５０および開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍システムおよび室内ユニットに係り、特に、冷蔵ショーケースおよび冷凍ショーケースの冷却を行うための冷凍システムおよび室内ユニットに関するものである。

従来から、蒸発器から送られる冷媒の２段圧縮を行う圧縮機サブユニットと、エコノマイザ熱交換器から戻される冷媒の１段圧縮を行う圧縮機サブユニットとを設置し、冷凍システムの効率を高めるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特表２００９−５３９０５８号公報

しかしながら、前記従来の技術においては、蒸発器から送られる冷媒の２段圧縮を行う圧縮機サブユニットを設けているが、１つの蒸発器には、対応することができるものの、圧縮機サブユニットに冷媒の蒸発温度が異なる複数の蒸発器を接続した場合、蒸発器の負荷変動に十分に対応することができないという問題がある。
このような冷媒の蒸発温度が異なる複数の蒸発器を用いる場合は、従来、例えば、各蒸発器ごとに別々に圧縮機を用いることが行われている。
この場合にも、各蒸発器に対して接続される圧縮機が固定されているので、例えば、１台の圧縮機に複数台の蒸発器を接続する大がかりな冷凍システムの場合、各蒸発器の負荷が変動した場合に、十分に対応することができないという問題がある。
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることのできる冷凍システムおよび室内ユニットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の冷凍システムは、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする。

これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができる。

本発明によれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。

本発明の冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクル図。 各圧縮機の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ−ｈ線図。 各圧縮機の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ−ｈ線図。

第１の発明は、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。

第２の発明は、前記切り換え手段は、１台以上の前記圧縮機の吸入側と他の前記圧縮機の吸入側とを連通する連通配管と、前記連通配管の中途部に設けられた開閉弁とで構成されていることを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、開閉弁の開閉により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。

第３の発明は、少なくとも１つの前記圧縮機は、低圧段圧縮機構の排除容積と高圧段圧縮機構の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる前記圧縮機の運転率または回転数を制御することにより前記圧縮機の前記低圧段圧縮機構の出口圧力を制御することを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、各圧縮機の排除容積比率および各圧縮機の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することにより、圧縮機の中間圧力などを適正に設定することが可能となり、さらに、各圧縮機の排除容積比率に応じて各圧縮機の回転数を制御することで、各圧縮機を適正に駆動制御することができる。

第４の発明は、前記凝縮器から送られる冷媒を絞り機構で減圧して導入する中間冷却器を設け、前記中間冷却器の冷媒ガスを前記圧縮機の前記高圧段圧縮機構の吸入側に絞り機構を介して合流させたことを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、中間冷却器で分離されたガス冷媒を圧縮機の高圧段圧縮機構に戻すことができる。

第５の発明は、前記中間冷却器の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器を設け、前記中間冷却器の出口側冷媒と、前記内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、前記内部熱交換器で熱交換させることを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、中間冷却器の出口側冷媒と、内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、内部熱交換器で熱交換させるので、中間冷却器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒を効率よく冷却することができる。

第６の発明は、前記冷凍用蒸発器を少なくとも２つ設置し、一方の前記冷凍用蒸発器の出口側と、他方の前記冷凍用蒸発器の入口側とを接続し、一方の前記冷凍用蒸発器の除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の前記冷凍用蒸発器で蒸発させることを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、一方の冷凍用蒸発器の除霜を行った冷媒を、他方の冷凍用蒸発器で蒸発させることにより、一方の冷凍用蒸発器の除霜を行っている時でも、他方の冷凍用蒸発器による冷却を行うことができる。

第７の発明は、前記圧縮機の吐出側に排熱回収熱交換器を設け、前記圧縮機の吐出冷媒を前記排熱回収熱交換器に流入させることで、排熱として利用することを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、排熱回収熱交換器を設け、圧縮機の吐出冷媒を排熱回収熱交換器に流入させることで、圧縮機の吐出冷媒を熱媒が回収して、例えば、温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱などに利用することができる。

第８の発明は、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機を備え、室外に設置される凝縮器、絞り機構、別の室内に設置される冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍システムを構成する室内ユニットにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする室内ユニットである。
これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。なお、本発明が適用される冷凍システムとしては、これに限定されるものではなく、種々の冷凍システムが適用可能である。

図１に示すように、冷凍システム１は、例えば、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの施設に設置される冷凍機２と、冷蔵・冷凍商品を陳列して冷却する冷却装置としての冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４とを備えている。なお、本実施形態においては、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いているが、これに限定されるものではなく、種々の冷媒を用いることができる。

また、冷凍機２は、低圧段圧縮機構１１と高圧段圧縮機構１２の２段で圧縮動作される４つの圧縮機１０を備えている。
各圧縮機１０には、それぞれ低圧段圧縮機構１１における第１吸入口１３および第１吐出口１４が設けられており、高圧段圧縮機構１２における第２吸入口１５および第２吐出口１６が設けられている。

圧縮機１０の第１吸入口１３は、冷蔵ショーケース３の冷蔵用蒸発器２０および冷凍ショーケース４の冷凍用蒸発器２１から送られる冷媒を吸入し、低圧段圧縮機構１１により、中間圧力に圧縮して第１吐出口１４から吐出するように構成されている。
また、各圧縮機１０の第１吐出口１４は、それぞれ冷媒配管６０を介してインタクーラ２２の入口側に接続されており、インタクーラ２２の出口側は、それぞれ冷媒配管１８を介して各圧縮機１０の第２吸入口１５に接続されている。インタクーラ２２には、インタクーラ用ファン２３が配置されている。

各圧縮機１０の第２吐出口１６は、それぞれ冷媒配管６１を介して開閉弁２４およびガスクーラ２５に接続されている。
そして、各圧縮機１０の第１吐出口１４から吐出された冷媒は、冷媒配管６０を介してインタクーラ２２に流入し、インタクーラ２２において、インタクーラ用ファン２３を動作させることにより外気と熱交換して冷却され、各圧縮機１０の第２吸入口１５に戻されるように構成されている。そして、各圧縮機１０で２段目の圧縮機構により、必要な圧力に圧縮して第２吐出口１６から吐出され、開閉弁２４を介してガスクーラ２５に送られるように構成されている。

また、ガスクーラ２５には、冷媒配管６２を介して中間冷却器２６が接続されており、この冷媒配管６２の中途部には、ガスクーラ２５から送られる冷媒を減圧するための絞り機構２７が設けられている。
そして、ガスクーラ２５は、圧縮機１０から送られた冷媒をガスクーラ用ファン２８を動作させることにより外気と熱交換させて冷却するものであるが、二酸化炭素冷媒は、凝縮しないので、臨界圧力を超えた状態で高圧の気体のまま絞り機構２７に送られるようになっている。
中間冷却器２６の上部には、中間冷却器２６で分離されたガス冷媒を圧縮機１０の第２吸入口１５に戻す冷媒戻し配管３０が接続されており、冷媒戻し配管３０の中途部には、ガス戻し用絞り機構３１が設けられている。

また、中間冷却器２６には、冷媒配管６３を介して内部熱交換器３２が接続されている。内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管６４には、この冷媒配管６４から分岐する分岐配管３３が接続されており、分岐配管３３は、分岐管用絞り機構３４を介して内部熱交換器３２に接続されている。内部熱交換器３２の内部において、冷媒配管６３と分岐配管３３とは、冷媒の流れる方向が対向流となるように配置されるものであり、冷媒配管６３を流れる冷媒と分岐配管３３を流れる冷媒とを効率よく熱交換させることができるように構成されている。

内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管３５は、冷媒戻し配管３０と合流して圧縮機１０の第２吸入口１５に接続されている。
そして、分岐管用絞り機構３４は、内部熱交換器３２の出口側の冷媒を減圧させて中間圧力レベルまで膨張させるものであり、内部熱交換器３２により冷媒配管６３を流れる冷媒と分岐配管３３を流れる減圧された冷媒とを熱交換させて冷媒配管６３を流れる冷媒を冷却するように構成されている。熱交換後の減圧された冷媒は、第２吸入口１５から圧縮機１０にそれぞれ送られ、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を適切な範囲に維持するようになっている。

内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管６４には、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４がそれぞれ並列に接続されている。なお、本実施形態においては、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４をそれぞれ２つずつ設けた例を示しているが、これに限定されるものではなく、任意の数の設置が可能である。
冷蔵ショーケース３には、冷蔵用絞り機構４０および冷蔵用蒸発器２０が設けられており、冷凍ショーケース４には、冷凍用絞り機構４１ａ，４１ｂおよび冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂが設けられている。

そして、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂにより冷媒配管６４から送られる冷媒と庫内の空気とを熱交換させ、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４の庫内の冷却を行うように構成されている。
また、冷蔵用蒸発器２０の出口側は、図１において最も左側に位置する圧縮機１０の第１吸入口１３に接続されている。冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの出口側は、図１において最も右側に位置する圧縮機１０の第１吸入口１３に接続されている。

一方の冷凍用蒸発器２１の出口側には、除霜用開閉弁４２が設けられており、他方の冷凍用蒸発器２１の入口側には、除霜用開閉弁４３が設けられている。一方の冷凍用蒸発器２１の出口側と他方の冷凍用蒸発器２１の入口側とを接続する除霜用配管４４が設けられている。
なお、この除霜用配管４４として、他方の冷凍用蒸発器２１の出口側と一方の冷凍用蒸発器２１の入口側とを接続する除霜用配管４４を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、各圧縮機１０の第１吸入口１３を連通する連通配管５０が設けられており、連通配管５０の中途部であって、各圧縮機１０の第１吸入口１３の間には、それぞれ開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃが設けられている。
連通配管５０には、冷蔵用蒸発器２０の出口側の冷媒配管６５および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの出口側の冷媒配管６６がそれぞれ接続されている。
本実施形態においては、各開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃを開閉することで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０と、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０との台数を可変することができるように構成されている。

すなわち、図１において、両側の開閉弁５１ａ，５１ｃを開、中央の開閉弁５１ｂを閉とすることで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０と、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０とをそれぞれ２台ずつとすることができる。
また、例えば、図１において左側および中央の開閉弁５１ａ，５１ｂを開、右側の開閉弁５１ｃを閉とすることで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０を３台、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０を１台とすることができる。
このように冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させることで、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
なお、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させるのは、冷凍システム１の動作中に行うようにしてもよい。

また、本実施形態においては、圧縮機１０の低圧段側の排除容積と、高圧段側の排除容積との比率が異なるように構成されている。
ここで、圧縮機１０の低圧段側と高圧段側との排除容積比率が高くなると、低圧段側の出口圧力すなわち中間圧力が低くなる傾向があり、排除容積比率が低くなると中間圧力が高くなる傾向があることがわかっている。
そのため、排除容積比率を設定することで、圧縮機１０の低圧段の出口圧力すなわち、中間圧力を適正に設定することが可能となる。

具体的には、圧縮機１０の低圧段側の排除容積に対して高圧段側の排除容積が少なくなるように設定する。例えば、低圧段側の排除容積と高圧段側の排除容積との比率を７０％に設定する。低圧段側の排除容積は、一定である。
この場合に、本実施形態においては、４台の圧縮機１０を設置しているが、例えば、４台の圧縮機１０の排除容積比率を７０％に設定してもよいし、２台の圧縮機１０の排除容積比率を７０％に設定するとともに、他の２台の圧縮機１０の排除容積比率を１００％に設定してもよい。
また、このときの各圧縮機１０の組み合わせも、例えば、冷蔵ショーケース３用の圧縮機１０を２台、冷凍ショーケース４用の圧縮機１０を２台となる組み合わせにしてもよいし、冷蔵ショーケース３用の圧縮機１０を３台、冷凍ショーケース４用の圧縮機１０を１台となる組み合わせにしてもよい。

図２および図３は、各圧縮機１０の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ−ｈ線図である。図２は、排除容積比率７０％の圧縮機１０を２台、排除容積比率１００％の圧縮機１０を２台、冷蔵用の圧縮機１０を３台、冷凍用の圧縮機１０を１台とした場合のｐ−ｈ線図である。図３は、排除容積比率７０％の圧縮機１０を２台、排除容積比率１００％の圧縮機１０を２台、冷蔵用の圧縮機１０を２台、冷凍用の圧縮機１０を２台とした場合のｐ−ｈ線図である。
前述のように、各圧縮機１０の排除容積比率および各圧縮機１０の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することで、圧縮機１０の中間圧力などを適正に設定することが可能となる。

さらに、各圧縮機１０の排除容積比率に応じて各圧縮機１０の回転数を制御することで、各圧縮機１０を適正に駆動制御することができる。
なお、本実施形態においては、排除容積比率として７０％の圧縮機１０と１００％の圧縮機１０とを組み合わせた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、排除容積比率８０％、９０％など、必要に応じて、任意の排除容積比率の圧縮機１０を組み合わせることが可能である。

また、圧縮機１０の吐出側には、排熱回収熱交換器５５が設けられている。排熱回収熱交換器５５は、圧縮機１０とガスクーラ２５との間に設置された開閉弁２４と並列に設置されている。排熱回収熱交換器５５には、圧縮機１０の吐出側から分岐した排熱分岐配管５６が接続されており、排熱回収熱交換器５５には、温水、暖房用熱媒、室内空気などの熱媒が循環する排熱回収用配管５７が接続されている。排熱分岐配管５６の中途部には、開閉弁５８が設けられている。
そして、開閉弁２４を閉じ、開閉弁５８を開くことにより、排熱回収熱交換器５５で、排熱分岐配管５６を流れる冷媒と、排熱回収用配管５７を流れる熱媒とを熱交換させることができ、これにより、熱媒が冷媒の熱を回収して温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱などに利用することができる。

また、一般には、圧縮機１０、インタクーラ２２、ガスクーラ２５、中間冷却器２６、内部熱交換器３２などの機器は、冷凍機２として、室外に設置される。
しかしながら、本実施形態においては、圧縮機１０、中間冷却器２６、内部熱交換器３２などの機器は、建物の地下など室内に設置される室内ユニット５として構成されており、外気との熱交換が必要なインタクーラ２２とガスクーラ２５のみを外部に設置するように構成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、まず、連通配管５０の各開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃを開閉制御することにより、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０を設定する。
そして、各圧縮機１０を動作させることにより、圧縮機１０の第１吸入口１３から冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂから送られる冷媒を吸入し、この冷媒は、低圧段圧縮機構１１により、中間圧力に圧縮されて第１吐出口１４から吐出される。
圧縮機１０の第１吐出口１４から吐出された冷媒は、冷媒配管６０を介してインタクーラ２２に流入し、このインタクーラ２２でインタクーラ用ファン２３により外気と熱交換して冷却され、圧縮機１０の第２吸入口１５に戻される。

インタクーラ２２から戻された冷媒は、圧縮機１０で２段目の圧縮機構により必要な圧力に圧縮して第２吐出口１６から吐出され、ガスクーラ２５に送られる。圧縮機１０から送られた冷媒は、ガスクーラ２５でガスクーラ用ファン２８により外気と熱交換させて冷却して高圧冷媒として絞り機構２７を介して中間冷却器２６に送られる。

中間冷却器２６の下部から送られる液冷媒は、内部熱交換器３２に送られ、内部熱交換器３２において中間冷却器２６から送られた冷媒と、内部熱交換器３２から送られ分岐管用絞り機構３４により中間圧力レベルまで減圧された冷媒と熱交換される。
一方、中間冷却器２６の上部から送られるガス冷媒は、ガス戻し用絞り機構３１により中間圧力に調整されて冷媒戻し配管３０を介して圧縮機１０の第２吸入口１５に戻される。
また、内部熱交換器３２により中間冷却器２６から送られる冷媒と熱交換した後の冷媒は、第２吸入口１５から圧縮機１０にそれぞれ送られ、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を適切な範囲に維持する。

また、内部熱交換器３２で冷却された冷媒は、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４に送られ、冷蔵用絞り機構４０および冷凍用絞り機構４１ａ，４１ｂにより減圧され、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに送られる。これにより、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４の冷却が行われる。
冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂにより熱交換した後の冷媒は、圧縮機１０の第１吸入口１３に戻される。

次に、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行う場合は、一方の冷凍用蒸発器２１ａの出口側の除霜用開閉弁４２および他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側の除霜用開閉弁４３を閉じるとともに、一方の冷凍用絞り機構４１ａを全開にする。また、ガスクーラ用ファン２８を停止するとともに、絞り機構２７を開にする。
この状態で、圧縮機１０を動作させることで、圧縮機１０から吐出された冷媒は、ガスクーラ２５、中間冷却器２６、内部熱交換器３２を介して比較的高温のまま冷凍ショーケース４に送られる。そして、冷凍用絞り機構４１ａが全開となっているので、高温状態の冷媒が減圧されずに一方の冷凍用蒸発器２１ａに流入し、冷凍用蒸発器２１ａの除霜が行われる。
このとき、他方の除霜用開閉弁４３が閉じられているので、この高温状態の液冷媒は、他方の冷凍用蒸発器２１ｂには流入しない。

そして、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行い温度が低下した液冷媒は、一方の除霜用開閉弁４２が閉じられているので他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側に送られる。
この冷媒は、他方の冷凍用蒸発器２１ｂの冷凍用絞り機構４１ｂにより膨張され、他方の冷凍用蒸発器２１ｂにおいて熱交換して蒸発された後、圧縮機１０の第１吸入口１３に戻される。

以上説明したように、本実施形態によれば、低圧段圧縮機構１１および高圧段圧縮機構１２の２段圧縮を行う圧縮機１０、ガスクーラ２５（凝縮器）、絞り機構４１、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂを順次冷媒配管６０〜６６で接続してなる冷凍システム１において、圧縮機１０は少なくとも３台設置され、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂは、それぞれ１台以上の圧縮機１０の吸入側に接続され、他の圧縮機１０の吸入側への冷蔵用蒸発器２０または冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの接続を切り換える連通配管５０および開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（切り換え手段）を設けた。
これにより、開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃの開閉により、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの圧縮機１０への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。

また、本実施形態によれば、少なくとも１つの圧縮機１０は、低圧段圧縮機構１１の排除容積と高圧段圧縮機構１２の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる圧縮機１０の運転率または回転数を制御することにより圧縮機１０の低圧段圧縮機構１１の出口圧力を制御する。
これにより、各圧縮機１０の排除容積比率および各圧縮機１０の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することにより、圧縮機１０の中間圧力などを適正に設定することが可能となり、さらに、各圧縮機１０の排除容積比率に応じて各圧縮機１０の回転数を制御することで、各圧縮機１０を適正に駆動制御することができる。

また、本実施形態によれば、ガスクーラ２５から送られる冷媒を絞り機構２７で減圧して導入する中間冷却器２６を設け、中間冷却器２６の冷媒ガスを圧縮機１０の高圧段圧縮機構１２の吸入側にガス戻し用絞り機構３１（絞り機構）を介して合流させた。
これにより、中間冷却器２６に溜まったガス冷媒を圧縮機１０の高圧段圧縮機構１２に戻すことができる。

また、本実施形態によれば、中間冷却器２６の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器３２を設け、中間冷却器２６の出口側冷媒と、内部熱交換器３２の出口側から分岐した冷媒の一部を分岐管用絞り機構３４（絞り機構）で減圧した冷媒とを、内部熱交換器３２で熱交換させる。
これにより、中間冷却器２６の出口側冷媒と、内部熱交換器３２の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構３４で減圧した冷媒とを、内部熱交換器３２で熱交換させるので、冷媒配管６３を流れる冷媒を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態によれば、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂを少なくとも２つ設置し、一方の冷凍用蒸発器２１ａの出口側と、他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側とを接続し、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の冷凍用蒸発器２１ｂで蒸発させる。
これにより、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行った冷媒を、他方の冷凍用蒸発器２１ｂで蒸発させることにより、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行っている時でも、他方の冷凍用蒸発器２１ｂによる冷却を行うことができる。

また、本実施形態によれば、圧縮機１０の吐出側に排熱回収熱交換器５５を設け、圧縮機１０の吐出冷媒を排熱回収熱交換器５５に流入させることで、排熱として利用する。
これにより、排熱回収熱交換器５５を設け、圧縮機１０の吐出冷媒を排熱回収熱交換器５５に流入させることで、圧縮機１０の吐出冷媒を熱媒が回収して、例えば、温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱などに利用することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。

以上のように、本発明に係る冷凍システムは、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、効率のよい冷蔵および冷凍を行うことができる冷凍システムとして好適に利用可能である。

１ 冷凍システム
２ 冷凍機
３ 冷蔵ショーケース
４ 冷凍ショーケース
５ 室内ユニット
１０ 圧縮機
１１ 低圧段圧縮機構
１２ 高圧段圧縮機構
１３ 第１吸入口
１４ 第１吐出口
１５ 第２吸入口
１６ 第２吐出口
２０ 冷蔵用蒸発器
２１ａ，２１ｂ 冷凍用蒸発器
２２ インタクーラ
２４ 開閉弁
２５ ガスクーラ
２６ 中間冷却器
３２ 内部熱交換器
４０ 冷蔵用絞り機構
４１ａ，４１ｂ 冷凍用絞り機構
４２ 除霜用開閉弁
４３ 除霜用開閉弁
４４ 除霜用配管
５０ 連通配管
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ 開閉弁
５５ 排熱回収熱交換器

Claims (8)

1. 低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、
   前記圧縮機は少なくとも３台設置され、
   前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、
   他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする冷凍システム。
2. 前記切り換え手段は、１台以上の前記圧縮機の吸入側と他の前記圧縮機の吸入側とを連通する連通配管と、前記連通配管の中途部に設けられた開閉弁とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
3. 少なくとも１つの前記圧縮機は、低圧段圧縮機構の排除容積と高圧段圧縮機構の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる前記圧縮機の運転率または回転数を制御することにより前記圧縮機の前記低圧段圧縮機構の出口圧力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍システム。
4. 前記凝縮器から送られる冷媒を絞り機構で減圧して導入する中間冷却器を設け、
   前記中間冷却器の冷媒ガスを前記圧縮機の前記高圧段圧縮機構の吸入側に絞り機構を介して合流させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍システム。
5. 前記中間冷却器の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器を設け、
   前記中間冷却器の出口側冷媒と、前記内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、前記内部熱交換器で熱交換させることを特徴とする請求項４に記載の冷凍システム。
6. 前記冷凍用蒸発器を少なくとも２つ設置し、一方の前記冷凍用蒸発器の出口側と、他方の前記冷凍用蒸発器の入口側とを接続し、
   一方の前記冷凍用蒸発器の除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の前記冷凍用蒸発器で蒸発させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システム。
7. 前記圧縮機の吐出側に排熱回収熱交換器を設け、
   前記圧縮機の吐出冷媒を前記排熱回収熱交換器に流入させることで、排熱として利用することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷凍システム。
8. 低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機を備え、室外に設置される凝縮器、絞り機構、別の室内に設置される冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍システムを構成する室内ユニットにおいて、
   前記圧縮機は少なくとも３台設置され、
   前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、
   他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする室内ユニット。