JP3894222B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

本発明は、熱源ユニットに複数の利用ユニットが並列に接続された冷凍装置に関するものである。
従来より、１つの熱源ユニットに、複数の利用ユニットが互いに並列に接続された冷凍装置が知られており、例えばコンビニエンスストア等に設置されて、ショーケース等における冷蔵や冷凍に使用されている。このような冷凍装置は、熱源ユニットに圧縮機と熱源側熱交換器とが設けられる一方、利用ユニットにそれぞれ冷却熱交換器と膨張弁とが設けられ、熱源ユニットと利用ユニットとは連絡配管で接続されている。各利用ユニットでは、ショーケース等の庫内の設定温度に応じて冷却熱交換器の冷媒の蒸発温度が設定されている。
特許文献１にはこの種の冷凍装置が開示されている。同文献の図１には、熱源ユニットとしての１つの室外ユニットに、利用ユニットとしての３つの室内ユニットが互いに並列に接続された冷凍装置が示されている。３つの室内ユニットは、２つの冷蔵ユニットと１つの冷凍ユニットとから構成され、冷凍ユニットには圧縮機を備えるブースタユニットが直列に接続されている。
特開２００３−３１４９０９号公報
ところで、上記のような冷凍装置がコンビニエンスストア等に設置される場合、熱源ユニットや利用ユニットの配置は、主にその冷凍装置が設置される施設のレイアウトや利用形態から決定される。そして、その熱源ユニットや利用ユニットの配置によって、各利用ユニットの出口から熱源ユニットの入口までの連絡配管の長さが決まる。
従って、各利用ユニットの出口から熱源ユニットの入口までの連絡配管の長さは、庫内の設定温度が高い利用ユニットより庫内の設定温度が低い利用ユニットの方が長くなる場合がある。そしてこのような場合に、各利用ユニットの出口から熱源ユニットの入口へ至る戻り側の連絡配管による冷媒の圧力損失も、庫内の設定温度が高い利用ユニットより庫内の設定温度が低い利用ユニットの方が大きくなる場合がある。
この時、各利用ユニットの出口の冷媒圧力、及び各利用ユニットにおける冷媒の蒸発圧力は、庫内の設定温度が高い利用ユニットよりも庫内の設定温度が低い利用ユニットの方が高くなる。これによって、庫内の設定温度が低い利用ユニットにおける冷媒の蒸発温度は、庫内の設定温度が高い利用ユニットにおける冷媒の蒸発温度よりも高くなる。すなわち、従来の冷凍装置では、何れかの利用ユニットで庫内の設定温度に応じた冷媒の蒸発温度にならない場合があった。
本発明は、か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、利用ユニットでの冷媒の蒸発温度を庫内の設定温度に対して適正化し、冷凍装置の効率向上を図ることにある。
第１，第２の各発明は、庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する冷却熱交換器（21,31,41）を有する単段側利用ユニット（12,13,14）を複数備える一方、圧縮機（29）を有する熱源ユニット（11）を１つ備え、複数の上記単段側利用ユニット（12,13,14）が上記熱源ユニット（11）に対して連絡配管（18,19）で並列に接続された冷媒回路（20）では、上記単段側利用ユニット（12,13,14）と上記熱源ユニット（11）の間を冷媒が循環して単段圧縮冷凍サイクルが行われる冷凍装置（30）を対象とする。
そして、第１の発明の冷凍装置（30）において、上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から上記熱源ユニット（11）の入口（61）へ至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管が接続する上記単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど小さな値となっており、上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の入口（23,33,43）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど上流に接続されている。
第１の発明では、各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）の冷媒圧力は庫内の設定温度が低い順に低くなる。単段側利用ユニット（12,13,14）における冷媒の蒸発圧力は、該単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）の冷媒圧力と概ね等しい。つまり、単段側利用ユニット（12,13,14）における冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度は、該単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）の冷媒圧力が低いほど低くなる。このため、各単段側利用ユニット（12,13,14）における冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度も庫内の設定温度が低い順に低くなる。
また、第１の発明では、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、戻り側の連絡配管（19）の圧力損失が小さく、送り側の連絡配管（18）において上流に接続されている。言い換えれば、戻り側の連絡配管（19）で冷媒が熱源ユニット（11）に戻りやすい状態で接続されている庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、送り側の連絡配管（18）で冷媒が流入しやすい状態で接続されている。このため、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど多くの液冷媒が流入しやすくなる。
第２の発明の冷凍装置（30）において、上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から上記熱源ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、該連絡配管が接続する上記単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど短くなっており、上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の入口（23,33,43）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど上流に接続されている。
連絡配管による圧力損失は、概ね連絡配管の長さに比例する。第２の発明では、各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から上記熱源ユニット（11）の入口（61）へ至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管が接続する単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど小さな値になりやすい。
また、第２の発明では、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、戻り側の連絡配管（19）の圧力損失が小さく、送り側の連絡配管（18）において上流に接続されている。言い換えれば、戻り側の連絡配管（19）で冷媒が熱源ユニット（11）に戻りやすい状態で接続されている庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、送り側の連絡配管（18）で冷媒が流入しやすい状態で接続されている。このため、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど多くの液冷媒が流入しやすくなる。
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）と上記熱源ユニット（11）の入口（61）とを繋ぐ戻り側の連絡配管（19）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど下流に接続されている。
第３の発明では、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、戻り側の連絡配管（19）において下流側すなわち熱源ユニット（11）から近い側に接続されている。
第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれか１つの発明において、庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する冷却熱交換器（51）を有する二段側利用ユニット（15）とブースタ圧縮機（46）とが直列に接続された二段側回路（47）を備え、上記冷媒回路（20）では、上記二段側回路（47）が上記単段側利用ユニット（12,13,14）と共に上記熱源ユニット（11）に対して連絡配管で並列に接続され、上記二段側利用ユニット（15）と上記熱源ユニット（11）の間を冷媒が循環して二段圧縮冷凍サイクルが行われる。
第４の発明では、熱源ユニット（11）から流出した冷媒のうち、各単段側利用ユニット（12,13,14）に流入した冷媒は冷却熱交換器（21,31,41）で蒸発した後に熱源ユニット（11）に戻る一方で、二段側利用ユニット（15）に流入した冷媒は冷却熱交換器（51）で蒸発してブースタ圧縮機（46）で圧縮された後に熱源ユニット（11）に戻る。従って、二段側利用ユニット（15）からの冷媒は二段側回路（47）の出口に至るまでにブースタ圧縮機（46）で圧力が高められるので、二段側利用ユニット（15）は冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度を単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低い値に設定可能である。
第５の発明は、上記第４の発明において、上記各単段側利用ユニット（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）と上記熱源ユニット（11）の入口（71）とを繋ぐ戻り側の連絡配管（19）では、二段側回路（47）が最も上流側に接続されている。
第５の発明では、ブースタ圧縮機（46）が接続された二段側回路（47）が、戻り側の連絡配管（19）において最も上流側に接続されている。二段側回路（47）から熱源ユニット（11）へ至る間の冷媒の圧力損失は、単段側利用ユニット（12,13,14）から熱源ユニット（11）へ至る間の冷媒の圧力損失よりも大きくなる。ところが、二段側回路（47）では、二段側利用ユニット（15）で蒸発した冷媒がブースタ圧縮機（46）で圧縮されてから送り出される。このため、二段側利用ユニット（15）での蒸発温度は単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低くなる。
第６の発明は、上記第５の発明において、上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）及び二段側回路（47）の入口（23,33,43,53）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、二段側回路（47）が最も上流側に接続されている。
第６の発明では、二段側利用ユニット（15）が接続された二段側回路（47）が、送り側の連絡配管（18）において冷媒が流入しやすい最も上流側に接続されている。これにより、冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度を単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低い値に設定可能な二段側利用ユニット（15）に、液冷媒が流入しやすくなっている。
上記第１の発明によれば、各単段側利用ユニット（12,13,14）における冷媒の蒸発温度は、庫内の設定温度が低い順に低くなるようにしている。このため、各単段側利用ユニット（12,13,14）の冷却熱交換器（21,31,41）での冷媒の蒸発温度を、それぞれの庫内の設定温度に対して適正となるように庫内の設定温度が低い順に低く設定することができ、各単段側利用ユニット（12,13,14）による庫内の冷却を効率よく行うことができる。
また、上記第２の発明によれば、各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から熱源ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さを規定することによって、各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から熱源ユニット（11）の入口（61）へ至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管が接続する単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど小さな値になりやすいようにしている。よって、各単段側利用ユニット（12,13,14）による庫内の冷却を効率よく行う上で有利になる。
また、上記第１，第２の各発明によれば、高い冷却能力が必要となる庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、戻り側の連絡配管（19）では冷媒が熱源ユニット（11）に戻りやすい状態で、送り側の連絡配管（18）では熱源ユニット（11）からの液冷媒が流入しやすい状態で接続され、多くの液冷媒が流入しやすくなっている。従って、庫内の設定温度が低い単段側利用ユニット（12,13,14）ほど、庫内を所定の設定温度に保持するために十分な冷却能力を発揮することができる。
また、上記第４の発明では、二段側利用ユニット（15）における冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度を単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低い値に設定しても、二段側利用ユニット（15）からの冷媒を二段側回路（47）の出口に至る前にブースタ圧縮機（46）で圧縮して冷媒圧力を高めることができる。従って、単段側利用ユニット（12,13,14）の蒸発温度及び蒸発圧力に影響を与えることなく、二段側利用ユニット（15）は単段側利用ユニット（12,13,14）に比べて高い冷却能力を発揮することができる。
また、上記第６の発明によれば、冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度を単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低い値に設定可能な二段側利用ユニット（15）が、送り側の連絡配管（18）において冷媒が流入しやすい状態で接続されている。従って、二段側利用ユニット（15）は多くの液冷媒が流入しやすいので、庫内の設定温度を単段側利用ユニット（12,13,14）よりも低い値に設定しても、庫内を所定の設定温度に保持するのに十分な冷却能力を発揮することができる。
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。
《発明の実施形態１》
本実施形態の冷凍装置（30）は、コンビニエンスストア等に設定されて、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、本実施形態の冷凍装置（30）は、熱源ユニットである室外ユニット（11）と、４つのショーケース（12,13,14,15）と、ブースタユニット（16）とを備えている。４つのショーケース（12,13,14,15）は、冷蔵庫としての第１冷蔵ショーケース（12）、第２冷蔵ショーケース（13）及び第３冷蔵ショーケース（14）と、冷凍庫としての冷凍ショーケース（15）とから構成されている。室外ユニット（11）は、屋外に設置されている。一方、４つのショーケース（12,13,14,15）は、何れもコンビニエンスストア等の店内に設置されている。
４つのショーケース（12,13,14,15）は、それぞれで庫内の設定温度が決められている。第１冷蔵ショーケース（12）の設定温度は１０℃、第２冷蔵ショーケース（13）の設定温度は５℃、第３冷蔵ショーケース（14）の設定温度は２℃、冷凍ショーケース（15）の設定温度は−２０℃に決められている。
室外ユニット（11）には室外回路（28）が、第１冷蔵ショーケース（12）には第１冷蔵回路（25）が、第２冷蔵ショーケース（13）には第２冷蔵回路（35）が、第３冷蔵ショーケース（14）には第３冷蔵回路（45）が、冷凍ショーケース（15）には冷凍回路（55）が、ブースタユニット（16）にはブースタ回路（65）がそれぞれ設けられている。
ブースタ回路（65）にはブースタ圧縮機（46）が設けられている。冷凍回路（55）とブースタ回路（65）とは直列に接続されている。冷凍回路（55）の入口（53）からブースタ回路（65）の出口（54）までは、二段側回路（47）を構成している。
冷凍装置（30）では、これらの冷蔵回路（15,25,35）及び二段側回路（47）が室外回路（28）に対して液側連絡配管（18）とガス側連絡配管（19）とで互いに並列に接続されて冷媒回路（20）が構成されている。各冷蔵ショーケース（12,13,14）は単段側利用ユニットを構成し、冷凍ショーケース（15）は二段側利用ユニットを構成している。
室外回路（28）には、圧縮機（29）と室外熱交換器（17）とが設けられている。圧縮機（29）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。この圧縮機（29）では、吸引した冷媒を圧縮して吐出する。室外熱交換器（17）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。この室外熱交換器（17）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。室外ユニット（11）では、圧縮機（29）の入口の冷媒圧力が室外ユニット（11）の入口（61）の冷媒圧力と概ね等しく、室外熱交換器（17）の出口の冷媒圧力が室外ユニット（11）の出口（71）の冷媒圧力と概ね等しくなっている。
上記各冷蔵回路（25,35,45）には、その液側端からガス側端に向かって順に冷蔵膨張弁（22,32,42）と冷蔵熱交換器（21,31,41）とが設けられている。冷蔵熱交換器（21,31,41）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器であって、冷却熱交換器を構成し、庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する。これらの冷蔵熱交換器（21,31,41）では、それぞれ冷媒と庫内空気との間で熱交換が行われる。一方、冷蔵膨張弁（22,32,42）は、電子膨張弁によって構成されている。
第１冷蔵ショーケース（12）では、冷蔵膨張弁（22）の入口の冷媒圧力が第１冷蔵ショーケース（12）の入口（23）の冷媒圧力と概ね等しく、冷蔵熱交換器（21）の出口の冷媒圧力が第１冷蔵ショーケース（12）の出口（24）の冷媒圧力と概ね等しくなっている。また、第２冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵膨張弁（32）の入口の冷媒圧力が第２冷蔵ショーケース（13）の入口（33）の冷媒圧力と概ね等しく、冷蔵熱交換器（31）の出口の冷媒圧力が第２冷蔵ショーケース（13）の出口（34）の冷媒圧力と概ね等しくなっている。また、第３冷蔵ショーケース（14）では、冷蔵膨張弁（42）の入口の冷媒圧力が第３冷蔵ショーケース（14）の入口（43）の冷媒圧力と概ね等しく、冷蔵熱交換器（41）の出口の冷媒圧力が第３冷蔵ショーケース（14）の出口（44）の冷媒圧力と概ね等しくなっている。
冷凍回路（55）には、その液側端からガス側端に向かって順に冷凍膨張弁（52）と冷凍熱交換器（51）が設けられている。冷凍熱交換器（51）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器であって、冷却熱交換器を構成し、庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する。この冷凍熱交換器（51）では、冷媒と庫内空気との間で熱交換が行われる。一方、冷凍膨張弁（52）は、電子膨張弁によって構成されている。
ブースタユニット（16）のブースタ圧縮機（46）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機であり、その入口が冷凍回路（55）の冷凍熱交換器（51）の出口に接続されている。このブースタ圧縮機（46）は、冷凍熱交換器（51）から吸い込んだ冷媒を圧縮して吐出する。
冷凍ショーケース（15）の入口（53）からブースタユニット（16）の出口（54）に至る二段側回路（47）では、冷凍膨張弁（52）の入口の冷媒圧力が二段側回路（47）の入口（53）の冷媒圧力と概ね等しく、ブースタ圧縮機（46）の吐出口の冷媒圧力が二段側回路（47）の出口（54）の冷媒圧力と概ね等しくなっている。
液側連絡配管（18）は、連絡配管が２本に分岐する分岐点（72,73,74）が３箇所設けられ、分岐した連絡配管が各冷蔵ショーケース（12,13,14）及び二段側回路（47）の入口（23,33,43,53）に接続されている。ここで、各分岐点を室外ユニット（11）に近い方から第１分岐点（72）、第２分岐点（73）、第３分岐点（74）とする。
液側連絡配管（18）は、室外ユニット（11）の出口（71）から第１分岐点（72）までの本配管（1）、第１分岐点（72）から第２分岐点（73）までの第１接続配管（2a）、第２分岐点（73）から第３分岐点（74）までの第２接続配管（2b）、第１分岐点（72）から二段側回路（47）の入口（53）までの第１分岐配管（3a）、第２分岐点（73）から第３冷蔵ショーケース（14）の入口（43）までの第２分岐配管（3b）、第３分岐点（74）から第２冷蔵ショーケース（13）の入口（33）までの第３分岐配管（3c）、及び第３分岐点（74）から第１冷蔵ショーケース（12）の入口（23）までの第４分岐配管（3d）から構成されている。つまり、室外ユニット（11）の出口（71）からの送り側の連絡配管である液側連絡配管（18）では、二段側回路（47）が最も上流に接続され、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）の中では庫内の設定温度が最も低い第３ショーケース（14）が最も上流側に接続されている。
ガス側連絡配管（19）には、２本の連絡配管が合流する合流点（65,66,67）が３箇所設けられ、合流する連絡配管が各冷蔵ショーケース（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）に接続されている。ここで、各合流点を室外ユニット（11）に近い方から第１合流点（65）、第２合流点（66）、第３合流点（67）とする。
ガス側連絡配管（19）は、第１合流点（65）から室外ユニット（11）の入口（61）までの本配管（4）、第１合流点（65）から第２合流点（66）までの第３接続配管（5a）、第２合流点（66）から第３合流点（67）までの第４接続配管（5b）、二段側回路（47）の出口（54）から第３合流点（67）までの第１合流配管（6a）、第３冷蔵ショーケース（14）の出口（44）から第１合流点（65）までの第２合流配管（6b）、第２冷蔵ショーケース（13）の出口（34）から第２合流点（66）までの第３合流配管（6c）、及び第１冷蔵ショーケース（12）の出口（24）から第３合流点（67）までの第４合流配管（6d）から構成されている。つまり、室外ユニット（11）の入口（61）へ向かう戻り側の連絡配管であるガス側連絡配管（19）では、二段側回路（47）が最も上流に接続され、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）の中では庫内の設定温度が最も低い第３ショーケース（14）が最も下流側に接続されている。
ここで、第１冷蔵ショーケース（12）の出口（24）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さをL1とする。この長さL1は、本配管（4）と第３接続配管（5a）と第４接続配管（5b）と第４合流配管（6d）との長さの合計である。第２冷蔵ショーケース（13）の出口（34）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さをL2とする。この長さL2は、本配管（4）と第３接続配管（5a）と第３合流配管（6c）との長さの合計である。第３冷蔵ショーケース（14）の出口（44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さをL3とする。この長さL3は、本配管（4）と第２合流配管（6b）との長さの合計である。二段側回路（47）の出口（54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さをL4とする。この長さL4は、本配管（4）と第３接続配管（5a）と第４接続配管（5b）と第１合流配管（6a）との長さの合計である。
各冷蔵ショーケース（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、L3、L2、L1、L4の順に短くなっている。つまり、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど短くなっている。また、二段側回路（47）の出口（54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管（19）の何れよりも長くなっている。
この冷媒回路（20）では、戻り側のガス側連絡配管（19）における各部分（4〜6）の管径が、それぞれの部分における冷媒の流量に応じて定められている。このため、戻り側のガス側連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、何れの連絡配管でも単位長さ当たりの値がほぼ等しくなっている。この結果、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側の連絡配管による冷媒の圧力損失は、該連絡配管の長さが短いほど小さくなっており、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど小さくなっている。また、二段側回路（47）の出口（54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管による冷媒の圧力損失は、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管による冷媒の圧力損失の何れよりも大きくなっている。
−運転動作−
本実施形態の冷凍装置（30）の動作について説明する。この冷凍装置（30）では、室外ユニット（11）と各冷蔵ショーケース（12,13,14）の間で冷媒が循環し、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の冷却熱交換器（21,31,41）を蒸発器として単段圧縮冷凍サイクルが行われ、さらに室外ユニット（11）と二段側回路（47）の間で冷媒が循環し、冷凍ショーケース（15）の冷却熱交換器（51）を蒸発器として二段圧縮冷凍サイクルが行われる。
室外ユニット（11）の圧縮機（29）を運転すると、この圧縮機（29）で圧縮された冷媒が室外回路（28）を通り、室外熱交換器（17）に流入する。室外熱交換器（17）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（17）で凝縮した冷媒は、室外ユニット（11）を出て、液側連絡配管（18）を構成する本配管（1）に流入する。そして、本配管（1）に流入した冷媒は、各分岐点（72,73,74）から各冷蔵回路（25,35,45）及び冷凍回路（55）へ流入する。
各冷蔵回路（25,35,45）に流入した冷媒は、各冷蔵膨張弁（22,32,42）で減圧されてから各冷蔵熱交換器（21,31,41）に導入される。各冷蔵熱交換器（21,31,41）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。第１冷蔵ショーケース（12）では、冷蔵熱交換器（21）で冷却された庫内空気が庫内に供給され、庫内の温度が概ね設定温度（１０℃）に保たれる。第２冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵熱交換器（31）で冷却された庫内空気が庫内に供給され、庫内の温度が概ね設定温度（５℃）に保たれる。第３冷蔵ショーケース（14）では、冷蔵熱交換器（41）で冷却された庫内空気が庫内に供給され、庫内の温度が概ね設定温度（２℃）に保たれる。各冷蔵熱交換器（21,31,41）で蒸発した冷媒は、第２から第４の各合流配管（6b,6c,6d）に流入する。
冷凍回路（55）に流入した冷媒は、冷凍膨張弁（52）で減圧されてから冷凍熱交換器（51）に導入される。冷凍熱交換器（51）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。冷凍ショーケース（15）では、冷凍熱交換器（51）で冷却された庫内空気が庫内に供給され、庫内の温度が概ね設定温度（−２０℃）に保たれる。冷凍熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、冷凍回路（55）からブースタ回路（65）に流入する。ブースタ回路（65）に流入した冷媒は、ブースタ圧縮機（46）に吸い込まれ、このブースタ圧縮機（46）で圧縮されて吐出される。ブースタ圧縮機（46）から吐出された冷媒は、第１合流配管（6a）に流入する。
各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、第３ショーケース（14）からの連絡配管による値が最も小さく、次いで第２冷蔵ショーケース（13）、第１冷蔵ショーケース（12）の順になっている。従って、各冷蔵ショーケース（12,13,14）における冷媒の蒸発温度は、第３冷蔵ショーケース（14）、第２冷蔵ショーケース（13）、第１冷蔵ショーケース（12）の順に低く設定されているので、各冷蔵ショーケース（12,13,14）において庫内の設定温度が保たれている。
また、冷凍ショーケース（15）は冷媒の蒸発温度が冷蔵ショーケース（12,13,14）に比べて低く設定されているが、冷凍ショーケース（15）からの冷媒を二段側回路（47）の出口に至る前にブースタ圧縮機（46）で圧縮して冷媒圧力を高めることができるので、冷蔵ショーケース（12,13,14）の蒸発温度及び蒸発圧力に影響を与えることなく、冷凍ショーケース（15）において高い冷却能力を発揮させて庫内の冷却を行うことができる。
各合流配管（6a,6b,6c,6d）に流入した冷媒は、各合流点（65,66,67）で合流し、本配管（4）を流通して室外回路（28）に流入する。室外回路（28）に流入した冷媒は、圧縮機（29）に吸い込まれ、この圧縮機（29）で圧縮されて再び吐出される。冷媒回路（20）では、このような冷媒の循環が繰り返される。
−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管（19）が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど小さくなっている。このため、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の冷却熱交換器（21,31,41）での冷媒の蒸発温度を、それぞれの庫内の設定温度に対して適正となるように庫内の設定温度が低い順に低く設定することができるので、各冷蔵ショーケース（12,13,14）による庫内の冷却を効率よく行うことができる。
また、上記実施形態１では、他の第１及び第２冷蔵ショーケース（12,13）に比べて高い冷却能力が必要となる庫内の設定温度が最も低い第３冷蔵ショーケース（14）は、戻り側のガス側連絡配管（19）では冷媒が室外ユニット（11）に戻りやすい状態で、送り側の液側連絡配管（18）では室外ユニット（11）からの冷媒が流入しやすい状態で接続され、他の第１及び第２冷蔵ショーケース（12,13）に比べて多くの冷媒が流通しやすくなっている。従って、第３冷蔵ショーケース（14）は、庫内を所定の設定温度に保持するために十分な冷却能力を発揮することができる。
また、上記実施形態１では、冷凍ショーケース（15）における冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度を冷蔵ショーケース（12,13,14）よりも低い値に設定しても、冷凍ショーケース（15）からの冷媒を二段側回路（47）の出口に至る前にブースタ圧縮機（46）で圧縮して冷媒圧力を高めることができる。従って、冷蔵ショーケース（12,13,14）の蒸発温度及び蒸発圧力に影響を与えることなく、冷凍ショーケース（15）は冷蔵ショーケース（12,13,14）に比べて高い冷却能力を発揮することができる。
また、上記実施形態１では、冷媒の蒸発圧力及び蒸発温度が冷蔵ショーケース（12,13,14）よりも低い値に設定された冷凍ショーケース（15）が、送り側の液側連絡配管（18）において冷媒が流入しやすい状態で接続されている。従って、冷凍ショーケース（15）には多くの液冷媒が流入しやすいので、庫内を所定の設定温度に保持するのに十分な冷却能力を発揮することができる。
−実施形態１の変形例１−
実施形態１の変形例１について説明する。この変形例１は、実施形態１から第１冷蔵ショーケース（12）及び第２冷蔵ショーケース（13）の設定温度と、第４接続配管（5b）及び第４合流配管（6d）の太さ（内径）を変更したものである。
この変形例１では、第１冷蔵ショーケース（12）の設定温度は５℃、第２冷蔵ショーケース（13）の設定温度は１０℃に決められている。また、第４接続配管（5b）及び第４合流配管（6d）は、該第４接続配管（5b）及び第４合流配管（6d）による冷媒の圧力損失の合計が第３合流配管（6c）による値よりも小さくなるように、太さが決められている。これによって、第１冷蔵ショーケース（12）の出口（24）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る連絡配管による冷媒の圧力損失は、第２冷蔵ショーケース（13）の出口（34）からの値よりも小さくなっている。その結果、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）へ至るガス側連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、実施形態１と同様に、該連絡配管（19）が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど小さな値となっている。
本変形例１によれば、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの戻り側の連絡配管の長さは、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低い順に短くなっていないが、該連絡配管の太さを調節することによって、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る該連絡配管による冷媒の圧力損失が、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低い順に低くなるようにしている。従って、室外ユニット（11）や各冷蔵ショーケース（12,13,14）の配置によらず、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る連絡配管による冷媒の圧力損失を調整すれば、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の冷却熱交換器（21,31,41）での冷媒の蒸発温度を、それぞれの庫内の設定温度に対して適正となるように庫内の設定温度が低い順に低く設定することができ、各冷蔵ショーケース（12,13,14）による庫内の冷却を効率よく行うことができるようになる。
−実施形態１の変形例２−
実施形態１の変形例２について説明する。この変形例１の冷凍装置（30）の概略構成図を図２に示す。この冷凍装置（30）は、実施形態１とは異なり冷凍ショーケース（15）とブースタユニット（16）とが設けられていない。
具体的に、この変形例２の冷凍装置（30）は、室外ユニット（11）と、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）とを備えている。そして、実施形態１と同様に、室外ユニット（11）の出口（71）からの送り側の連絡配管である液側連絡配管（18）では、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）うち庫内の設定温度が最も低い第３冷蔵ショーケース（14）が最も上流側に接続されている。また、室外ユニット（11）の入口（61）へ向かう戻り側の連絡配管であるガス側連絡配管（19）では、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）のうち庫内の設定温度が最も低い第３冷蔵ショーケース（14）が最も下流側に接続されている。
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２に係る冷凍装置（30）を図３に示す。この冷凍装置（30）では、実施形態１とは異なり、戻り側のガス側連絡配管（19）において二段側回路（47）が最も下流に接続されている。以下、実施形態１と異なる箇所について具体的に説明を行う。
ガス側連絡配管（19）は、第１合流点（65）から室外ユニット（11）の入口（61）までの本配管（4）、第１合流点（65）から第２合流点（66）までの第３接続配管（5a）、第２合流点（66）から第３合流点（67）までの第４接続配管（5b）、二段側回路（47）の出口（54）から第１合流点（65）までの第１合流配管（6a）、第３冷蔵ショーケース（14）の出口（44）から第２合流点（66）までの第２合流配管（6b）、第２冷蔵ショーケース（13）の出口（34）から第３合流点（67）までの第３合流配管（6c）、及び第１冷蔵ショーケース（12）の出口（24）から第３合流点（67）までの第４合流配管（6d）から構成されている。つまり、室外ユニット（11）の入口（61）へ向かう戻り側の連絡配管であるガス側連絡配管（19）では、二段側回路（47）が最も下流に接続され、３つの冷蔵ショーケース（12,13,14）の中では庫内の設定温度が最も低い第３冷蔵ショーケース（14）が最も下流側に接続されている。
各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど短くなっている。また、二段側回路（47）の出口（54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管（19）の何れよりも短くなっている。
この冷媒回路（20）では、戻り側のガス側連絡配管（19）における各部分（4〜6）の管径が、それぞれの部分における冷媒の流量に応じて定められている。このため、戻り側のガス側連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、何れの連絡配管でも単位長さ当たりの値がほぼ等しくなっている。この結果、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側の連絡配管による冷媒の圧力損失は、該連絡配管の長さが短いほど小さくなっており、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど小さくなっている。また、二段側回路（47）の出口（54）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管による冷媒の圧力損失は、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管による冷媒の圧力損失の何れよりも小さくなっている。
−実施形態２の効果−
上記実施形態２では、上記実施形態１と同様に、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管が接続する冷蔵ショーケース（12,13,14）の設定温度が低いほど小さくなっている。このため、各冷蔵ショーケース（12,13,14）の冷却熱交換器（21,31,41）での冷媒の蒸発温度を、それぞれの庫内の設定温度に対して適正となるように庫内の設定温度が低い順に低く設定することができるので、各冷蔵ショーケース（12,13,14）による庫内の冷却を効率よく行うことができる。
また、上記実施形態２では、各冷蔵ショーケース（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）から室外ユニット（11）の入口（61）に至る戻り側のガス側連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、冷凍ショーケース（15）に接続する戻り側のガス側連絡配管（19）による値が最小となっているので、上記冷蔵ショーケース（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）の中で二段側回路（47）の出口（54）の冷媒圧力が最も低くなっている。このため、冷凍ショーケース（15）の出口（54）の冷媒圧力、すなわちブースタ圧縮機（46）の吐出圧力を低く抑えることができ、ブースタ圧縮機（46）の出入口の圧力差を小さくすることができる。よって、ブースタ圧縮機（46）での消費電力を低く抑えることができる。
《その他の実施形態》
上記実施形態について、送り側の液側連絡配管（18）や戻り側のガス側連絡配管（19）において、冷凍ショーケース（15）を上記実施形態のように最も上流や最も下流に配置するのではなく、冷蔵ショーケース（12,13,14）の間に配置してもよい。
また、上記実施形態について、冷蔵ショーケース（12,13,14）同士の庫内の設定温度は同じであってもよい。この時、上記各冷蔵ショーケース（12,13,14）の出口（24,34,44）から室外ユニット（11）の入口（61）までの戻り側の連絡配管による冷媒の圧力損失は、ほぼ等しくなることが望ましい。
また、上記実施形態について、冷蔵ショーケースは、冷媒回路（20）に４台以上設けてもよく、室外ユニット（11）に対して４台以上並列に接続してもよい。
また、上記実施形態について、冷媒回路（20）に空調ユニットを設けてもよい。この時、空調ユニットは、室外ユニット（11）に対して液側連絡配管（18）とガス側連絡配管（19）とは別の連絡配管で接続されていることが望ましい。
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、熱源ユニットに複数の利用ユニットが並列に接続された冷凍装置について有用である。
本発明の実施形態１に係る冷凍装置の概略構成図である。 本発明の実施形態１の変形例２に係る冷凍装置の概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る冷凍装置の概略構成図である。
符号の説明
11 室外ユニット（熱源ユニット）
12 第１冷蔵ショーケース（単段側利用ユニット）
13 第２冷蔵ショーケース（単段側利用ユニット）
14 第３冷蔵ショーケース（庫内の設定温度が最も低い単段側利用ユニット）
15 冷凍ショーケース（二段側利用ユニット）
18 液側連絡配管（送り側の連絡配管）
19 ガス側連絡配管（戻り側の連絡配管）
20 冷媒回路
21 第１冷蔵ショーケースの冷蔵熱交換器（冷却熱交換器）
23 第１冷蔵ショーケースの入口（単段側利用ユニットの入口）
24 第１冷蔵ショーケースの出口（単段側利用ユニットの出口）
29 圧縮機
30 冷凍装置
31 第２冷蔵ショーケースの冷蔵熱交換器（冷却熱交換器）
33 第２冷蔵ショーケースの入口（単段側利用ユニットの入口）
34 第２冷蔵ショーケースの出口（単段側利用ユニットの出口）
41 第３冷蔵ショーケースの冷蔵熱交換器（冷却熱交換器）
43 第３冷蔵ショーケースの入口（単段側利用ユニットの入口）
44 第３冷蔵ショーケースの出口（単段側利用ユニットの出口）
46 ブースタ圧縮機
47 二段側回路
51 冷凍熱交換器（冷却熱交換器）
53 二段側回路の入口
54 二段側回路の出口
61 室外ユニットの入口（熱源ユニットの入口）
71 室外ユニットの出口（熱源ユニットの出口）

Claims (6)

  1. 庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する冷却熱交換器（21,31,41）を有する単段側利用ユニット（12,13,14）を複数備える一方、圧縮機（29）を有する熱源ユニット（11）を１つ備え、
    複数の上記単段側利用ユニット（12,13,14）が上記熱源ユニット（11）に対して連絡配管（18,19）で並列に接続された冷媒回路（20）では、上記単段側利用ユニット（12,13,14）と上記熱源ユニット（11）の間を冷媒が循環して単段圧縮冷凍サイクルが行われる冷凍装置であって、
    上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から上記熱源ユニット（11）の入口（61）へ至る戻り側の連絡配管（19）による冷媒の圧力損失は、該連絡配管が接続する上記単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど小さな値となっており、
    上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の入口（23,33,43）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど上流に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
  2. 庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する冷却熱交換器（21,31,41）を有する単段側利用ユニット（12,13,14）を複数備える一方、圧縮機（29）を有する熱源ユニット（11）を１つ備え、
    複数の上記単段側利用ユニット（12,13,14）が上記熱源ユニット（11）に対して連絡配管（18,19）で並列に接続された冷媒回路（20）では、上記単段側利用ユニット（12,13,14）と上記熱源ユニット（11）の間を冷媒が循環して単段圧縮冷凍サイクルが行われる冷凍装置であって、
    上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）から上記熱源ユニット（11）の入口（61）までの連絡配管の長さは、該連絡配管が接続する上記単段側利用ユニット（12,13,14）における庫内の設定温度が低いほど短くなっており、
    上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の入口（23,33,43）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど上流に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
  3. 請求項１又は２において、
    上記各単段側利用ユニット（12,13,14）の出口（24,34,44）と上記熱源ユニット（11）の入口（61）とを繋ぐ戻り側の連絡配管（19）では、上記複数の単段側利用ユニット（12,13,14）は庫内の設定温度が低いものほど下流に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
  4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
    庫内を所定の設定温度に保持するために庫内を冷却する冷却熱交換器（51）を有する二段側利用ユニット（15）とブースタ圧縮機（46）とが直列に接続された二段側回路（47）を備え、
    上記冷媒回路（20）では、上記二段側回路（47）が上記単段側利用ユニット（12,13,14）と共に上記熱源ユニット（11）に対して連絡配管（18,19）で並列に接続され、上記二段側利用ユニット（15）と上記熱源ユニット（11）の間を冷媒が循環して二段圧縮冷凍サイクルが行われることを特徴とする冷凍装置。
  5. 請求項４において、
    上記各単段側利用ユニット（12,13,14）及び二段側回路（47）の出口（24,34,44,54）と上記熱源ユニット（11）の入口（71）とを繋ぐ戻り側の連絡配管（19）では、二段側回路（47）が最も上流側に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
  6. 請求項５において、
    上記熱源ユニット（11）の出口（71）と上記各単段側利用ユニット（12,13,14）及び二段側回路（47）の入口（23,33,43,53）とを繋ぐ送り側の連絡配管（18）では、二段側回路（47）が最も上流側に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
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