JP4069947B2

JP4069947B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP4069947B2
Application number: JP2006146923A
Authority: JP
Inventors: 雅章竹上; 和秀野村; 東近藤; 吉成小田; 憲治谷本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: TW200809151A; JP2007315702A; EP2023061A4; CN101449117B; EP2023061A1; CN101449117A; EP2023061B1; KR20090009315A; WO2007139010A1; US20090282848A1

Description

本発明は、複数の利用ユニットを有する冷凍装置に関し、特に、休止状態とした加熱熱交換器における冷媒の寝込み対策に係るものである。

従来より、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置は、空気調和装置等に広く適用されている。この種の冷凍装置として、熱源側ユニットに対して、複数の利用側ユニットが並列に接続された、いわゆるマルチ式の冷凍装置が知られている。

例えば特許文献１の冷凍装置は、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する１台の熱源側ユニットと、各々が利用側熱交換器（加熱熱交換器）及び膨張弁を有する２台の利用側ユニットとを備えている。

この冷凍装置は、各膨張弁を所定開度で開放させることで、各利用側熱交換器で個別に暖房運転が可能となっている。具体的には、例えば２台の利用側ユニットで同時に暖房運転を行う場合、両方の膨張弁を開放状態とし、両方の利用側熱交換器に冷媒を送り込むようにしている。その結果、各利用側熱交換器を流れる冷媒から室内空気へそれぞれ熱が放出され、各利用側熱交換器で加熱動作が行われる。その結果、各利用側熱交換器に対応する室内がそれぞれ暖房される。一方、例えば１台の利用側ユニットのみで暖房運転を行う場合、運転させる利用側ユニットに対応する膨張弁を開放させる一方、休止状態とする利用側ユニットに対応する膨張弁を閉じるようにしている。その結果、運転側の利用側ユニットのみに冷媒が送られ、この利用側熱交換器のみで室内が暖房される。
特開平８−１５９５９０号公報

ところで、上述のようにして一方の利用側ユニットを休止状態（いわゆるサーモオフ状態）とするために膨張弁を閉じると、休止状態の利用側熱交換器内で冷媒が凝縮し、凝縮後の液冷媒が利用側熱交換器内に徐々に溜まり込んでいく現象（いわゆる冷媒の寝込み）が生じることがある。そして、このようにして多量の冷媒が利用側熱交換器内に溜まり込んでしまうと、他の利用側ユニットへ送られる冷媒量が不足気味となり、その冷却能力や加熱能力が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、休止状態となる利用側熱交換器内における冷媒の寝込みを確実に防止することである。

第１の発明は、圧縮機（41,42）及び熱源側熱交換器（44）を有する熱源側ユニット（11）に対して複数の利用側ユニット（12,13,14）が並列に接続されて構成される冷媒回路（20）を備え、該複数の利用側ユニット（12,13,14）の少なくとも１台には、冷媒から熱を放出する加熱動作が可能な加熱熱交換器（71）と、該加熱熱交換器（71）に対応する膨張弁（72）とが設けられている冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記加熱熱交換器（71）が設けられる利用側ユニット（12）と異なる利用側ユニット（13,14）には、冷媒が空気から吸熱する冷却動作が可能な冷却熱交換器（81,91）が設けられ、
上記冷媒回路（20）は、圧縮機（41,42）の吐出冷媒が上記加熱熱交換器（71）で放熱した後、上記冷却熱交換器（81,91）で吸熱してから圧縮機（41,42）に吸入される熱回収運転が可能に構成され、上記加熱熱交換器（71）を休止状態とする際に、上記膨張弁（72）の開度を全閉又は微小開度に絞る第１制御動作を行う開度制御手段（101）と、該第１制御動作の終了後に加熱熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を示す指標が所定時間以上継続して規定値を上回る場合に、上記熱回収運転を一時的に行わせる運転制御手段（102）とを備えていることを特徴とするものである。

第１の発明では、熱源側ユニット（11）に対して、複数の利用側ユニット（12,13,14）が並列に接続されることで、いわゆるマルチ式の冷凍装置が構成される。この冷凍装置の冷媒回路（20）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。各利用側ユニット（12,13,14）にそれぞれ冷媒が送られると、各利用側ユニット（12,13,14）で冷媒が蒸発又は凝縮し、これらの利用側ユニット（12,13,14）によって例えば室内の暖房や冷房、あるいは庫内の冷却が個別に行われる。

また、第１の発明では、上記加熱熱交換器（71）が設けられる利用側ユニット（12）以外の他の利用側ユニット（13,14）に冷却熱交換器（81,91）が設けられる。この冷却熱交換器（81,91）は、冷媒が空気から吸熱することで庫内等の冷却を行う。この冷凍装置の冷媒回路（20）では、圧縮機（41,42）の吐出冷媒を加熱熱交換器（71）、冷却熱交換器（81,91）の順に送り、圧縮機（41,42）の吸入側に戻す熱回収運転が可能となっている。即ち、この熱回収運転では、圧縮機（41,42）の吐出冷媒を熱源側ユニット（11）の熱源側熱交換器（44）に送らずに、上記吐出冷媒を加熱熱交換器（71）で凝縮させる一方、凝縮後の冷媒を膨張弁（72）で減圧した後、冷却熱交換器（81,82）で蒸発させる冷凍サイクルが行われる。

ここで、本発明では、冷媒から熱を放出する加熱動作が可能な加熱熱交換器（71）を休止させる際に、まず、開度制御手段（101）が第１制御動作を行う。この第１制御動作では、加熱熱交換器（71）に対応する膨張弁（72）が全閉、あるいは限りなく全閉に近い微小開度に絞られる。その結果、加熱熱交換器（71）には冷媒がほとんど送られないため、加熱熱交換器（71）で加熱動作が行われない。一方、このようにして膨張弁（72）を絞り込むと、加熱熱交換器（71）内の冷媒が徐々に凝縮し、加熱熱交換器（71）内に液冷媒が溜まり込んでいく。その結果、休止状態の加熱熱交換器（71）では、冷媒の寝込みが生じてしまう。

そこで、本発明の運転制御手段（102）は、上記第１制御動作の終了後に加熱熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を示す指標が所定時間以上継続して規定値を上回る場合に、上記熱回収運転を一時的に行わせる。その結果、加熱熱交換器（71）内に冷媒が積極的に送り込まれるので、この加熱熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが確実に解消される。同時に、加熱熱交換器（71）内を流出して冷却熱交換器（81,82）を流れる冷媒は、冷却熱交換器（81,82）の冷却動作に利用される。

第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記開度制御手段（101）の第１制御動作は、上記膨張弁（72）を全閉とする動作であることを特徴とするものである。

第２の発明では、加熱熱交換器（71）を休止させる運転を行う際、開度制御手段（101）が膨張弁（72）を全閉とする第１制御動作を行う。その結果、加熱熱交換器（71）が設けられる利用側ユニット（12）には冷媒が流れないため、その分だけ他の利用側ユニット（13,14）に多くの冷媒が送られることになる。

第３の発明は、２の発明の冷凍装置において、上記開度制御手段（101）の第１制御動作の終了後に上記膨張弁（72）が所定時間以上継続して全閉状態のままであると、膨張弁（72）を強制的に開放させることを特徴とするものである。

第３の発明では、第１制御動作の終了後に膨張弁（72）が所定時間以上に亘って継続して全閉状態である場合に、膨張弁（72）を強制的に開放させる。

第１の発明では、加熱熱交換器（71）を休止させる運転を行う際、第１制御動作によって膨張弁（72）の開度を絞った後、加熱熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を示す指標が所定時間以上継続して規定値を上回る場合に、冷媒回路（20）で熱回収運転を行うようにしている。従って、本発明によれば、加熱熱交換器（71）内に冷媒を送り込むことで、加熱熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを解消することができる。この際、本発明では、圧縮機（41,42）の吐出冷媒を熱源側熱交換器（44）等へ送らず、加熱熱交換器（71）へ積極的に送り込むようにしている。従って、本発明によれば、加熱熱交換器（71）内の冷媒を確実に外部へ排出することができる。

また、この熱回収運転では、加熱熱交換器（71）内に溜まった冷媒を排出しながら、冷却熱交換器（81,91）で冷媒を蒸発させるようにしている。即ち、本発明によれば、冷却熱交換器（81,91）による冷却動作を休止させることなく、加熱熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを確実に解消することができる。

また、第２の発明では、加熱熱交換器（71）を休止させる際に、膨張弁（72）を全閉とする第１制御動作を行うようにしている。このため、本発明によれば、他の利用側ユニット（13,14）へ送る冷媒量を更に多くすることができ、この利用側ユニット（13,14）の能力の向上を図ることができる。

また、第３の発明では、膨張弁（72）が所定時間以上継続して全閉状態である場合に、この膨張弁（72）を開放させるようにしている。このため、本発明によれば、実際には加熱熱交換器（71）内に冷媒が寝込んでいるにも拘わらず、膨張弁（72）が閉じたままの状態となってしまうことを回避でき、加熱熱交換器（71）内での冷媒の寝込みを確実に解消することができる。

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。

本実施形態に係る冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設けられ、冷蔵庫及び冷凍庫の冷却と、室内の空調とを同時に行うものである。

図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵ショーケース（13）と、冷凍ショーケース（14）とを備えている。室外ユニット（11）には、熱源側回路を構成する室外回路（40）が設けられている。空調ユニット（12）には、第１の利用側回路を構成する空調回路（70）が設けられている。冷蔵ショーケース（13）には、第２の利用側回路を構成する冷蔵回路（80）が設けられている。冷凍ショーケース（14）には、第３の利用側回路を構成する冷凍回路（90）が設けられている。この冷凍装置（1）では、室外回路（40）に対して複数の利用側回路（70,80,90）が並列に接続されることで、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）が構成されている。

室外回路（40）と各利用側回路（70,80,90）は、液側連絡配管（31）と第１ガス側連絡配管（32）と第２ガス側連絡配管（33）とによって互いに接続されている。液側連絡配管（31）の一端は、室外回路（40）の液側閉鎖弁（21）に接続されている。液側連絡配管（31）の他端側は、第１液分岐管（31a）、第２液分岐管（31b）、及び第３液分岐管（31c）の３つに分岐しており、第１液分岐管（31a）が空調回路（70）に、第２液分岐管（31b）が冷蔵回路（80）に、第３液分岐管（31c）が冷凍回路（90）にそれぞれ接続されている。第１ガス側連絡配管（32）は、一端が室外回路（40）の第１ガス側閉鎖弁（22）に接続され、他端が空調回路（70）に接続されている。第２ガス側連絡配管（33）の一端は、室外回路（40）の第２ガス側閉鎖弁（23）に接続されている。第２ガス側連絡配管（33）の他端側は、第１ガス分岐管（33a）と第２ガス分岐管（33b）との２つに分岐しており、第１ガス分岐管（33a）が冷蔵回路（80）に、第２ガス分岐管（33b）が冷凍回路（90）にそれぞれ接続されている。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（11）の室外回路（40）には、第１から第３までの３台の圧縮機（41,42,43）と、室外熱交換器（44）と、レシーバ（45）と、室外膨張弁（46）と、第１から第３までの３つの四路切換弁（47,48,49）とが設けられている。

第１から第３までの圧縮機（41,42,43）は、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機で構成されている。第１圧縮機（41）は、可変容量式の圧縮機を構成している。つまり、第１圧縮機（41）は、インバータ制御によって回転速度が可変に構成されている。一方、第２圧縮機（42）及び第３圧縮機（43）は、回転速度が一定の固定容量式の圧縮機を構成している。

第１圧縮機（41）の吸入側には、第１吸入管（51）の一端が接続されている。第１吸入管（51）の他端は、上記第２ガス側閉鎖弁（23）に接続されている。第２圧縮機（42）の吸入側には、第２吸入管（52）の一端が接続されている。第２吸入管（52）の他端は、上記第３四路切換弁（49）に接続されている。第３圧縮機（43）の吸入側には、第３吸入管（53）の一端が接続されている。第３吸入管（53）の他端は、上記第２四路切換弁（48）に接続されている。

第１圧縮機（41）の吐出側には、第１吐出管（54）が接続されている。第１吐出管（54）の他端は、吐出配管（57）を介して上記第１四路切換弁（47）に接続されている。第２圧縮機（42）の吐出側には、第２吐出管（55）が接続されている。第２吐出管（55）の他端は、吐出配管（57）に接続されている。第３圧縮機（43）の吐出側には、第３吐出管（56）が接続されている。第３吐出管（56）の他端は、吐出配管（57）の途中に接続されている。

上記室外熱交換器（44）は、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、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（44）の近傍には、室外ファン（50）が設けられている。この室外熱交換器（44）では、室外ファン（50）が送風する室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）の一端は、第１四路切換弁（47）に接続されている。室外熱交換器（44）の他端は、第１液管（58）を介して上記レシーバ（45）の頂部に接続されている。レシーバ（45）の底部は、第２液管（59）を介して液側閉鎖弁（21）に接続されている。

第１液管（58）の途中には、第１バイパス管（60）及び第２バイパス管（61）の一端がそれぞれ接続されている。第１バイパス管（60）及び第２バイパス管（62）の他端は、第２液管（59）にそれぞれ接続されている。第１バイパス管（60）には、上記室外膨張弁（46）が設けられている。室外膨張弁（46）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。第２バイパス管（61）の途中には、液インジェクション管（62）の一端が接続されている。液インジェクション管（62）の他端は、上記第１吸入管（51）の途中に接続されている。また、液インジェクション管（62）には、開度が調節可能な流量調整弁（63）が設けられている。

上記第１から第３までの各四路切換弁（47,48,49）は、それぞれ第１から第４までのポートを備えている。第１四路切換弁（47）では、第１ポートが吐出配管（57）に、第２ポートが第２四路切換弁（48）の第４ポートに、第３ポートが室外熱交換器（44）に、第４ポートが第１ガス側閉鎖弁（22）にそれぞれ接続されている。第２四路切換弁（48）では、第１ポートが第３吐出管（56）に、第２ポートが第３吸入管（53）にそれぞれ接続される一方、第３ポートは閉鎖されている。第３四路切換弁（49）では、第１ポートが閉鎖される一方、第２ポートが第２吸入管（52）に、第３ポートが第３吸入管（53）に、第４ポートが第１吸入管（51）にそれぞれ接続されている。

各四路切換弁（47,48,49）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とにそれぞれ切り換え可能となっている。

室外回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、第１吸入管（51）には第１吸入温度センサ（111）及び第１吸入圧力センサ（112）が、第３吸入管（53）には第２吸入温度センサ（113）及び第２吸入圧力センサ（114）がそれぞれ設けられている。第１吐出管（54）には第１高圧圧力スイッチ（115）が、第２吐出管（55）には第２高圧圧力スイッチ（116）が、第３吐出管（56）には第３高圧圧力スイッチ（117）がそれぞれ設けられている。吐出配管（57）には、第１吐出温度センサ（118）及び第１吐出圧力センサ（119）が、第３吐出管（56）には第２吐出温度センサ（120）がそれぞれ設けられている。室外熱交換器（44）には、その伝熱管に室外側冷媒温度センサ（121）が設けられている。また、室外熱交換器（44）の近傍には、室外温度センサ（122）が設けられている。

また、室外回路（40）には、一方向の冷媒の流通を許容しつつ、この方向とは逆の冷媒の流通を禁止する複数の逆止弁も設けられている。具体的に、第１吸入管（51）と第２吸入管（52）の間の配管には逆止弁（CV-1）が、第２吸入管（52）と第３吸入管（53）の間の配管には逆止弁（CV-2）がそれぞれ設けられている。また、第２吐出管（55）には逆止弁（CV-3）が、第３吐出管（56）には第４逆止弁（CV-4）が設けられている。第１液管（58）には逆止弁（CV-5）が、第２液管（59）には逆止弁（CV-6）が、第２バイパス管（61）には逆止弁（CV-7）がそれぞれ設けられている。なお、これらの逆止弁（CV-1,CV-2,…）は、図１の逆止弁を示す記号に付した矢印の方向への冷媒の流通だけを許容するように構成されている。

〈空調ユニット〉
空調ユニット（12）の空調回路（70）には、室内熱交換器（71）及び室内膨張弁（72）が設けられている。室内熱交換器（71）は、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、第１の利用側熱交換器を構成している。また、室内熱交換器（71）は、冷媒から熱を放出する加熱動作が可能な加熱熱交換器を構成している。室内熱交換器（71）の近傍には、室内ファン（73）が設けられている。この室内熱交換器（71）では、室内ファン（73）が送風する室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。上記室内膨張弁（72）は、パルスモータによって開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

空調回路（70）では、第１ガス側連絡配管（32）と室内熱交換器（71）の間の配管に第１冷媒温度センサ（123）が、室内熱交換器（71）の伝熱官に第２冷媒温度センサ（124）がそれぞれ設けられている。また、室内熱交換器（71）の近傍には、室内温度センサ（125）が設けられている。

〈冷蔵ショーケース〉
冷蔵ショーケース（13）の冷蔵回路（80）には、冷蔵熱交換器（81）及び冷蔵膨張弁（82）が設けられている。冷蔵熱交換器（81）は、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、第２の利用側熱交換器を構成している。また、冷蔵熱交換器（81）は、冷媒が空気から吸熱して庫内を冷却する冷却熱交換器を構成している。冷蔵熱交換器（81）の近傍には、冷蔵ファン（83）が設けられている。この冷蔵熱交換器（81）では、冷蔵ファン（83）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

冷蔵回路（80）では、冷蔵熱交換器（81）の流出側に第１出口冷媒温度センサ（126）が設けられている。上記冷蔵膨張弁（82）は、第１出口冷媒温度センサ（126）の検出温度に応じて開度が調節される感温式膨張弁で構成されている。冷蔵膨張弁（82）の上流側近傍には、開度が開閉自在な第１電磁弁（SV-1）が設けられている。また、冷蔵熱交換器（81）の近傍には、冷蔵ショーケース（13）内の庫内空気の温度を検出する第１庫内温度センサ（127）が設けられている。

〈冷凍ショーケース〉
冷凍ショーケース（14）の冷凍回路（90）には、冷凍熱交換器（91）と、冷凍膨張弁（92）と、ブースタ圧縮機（94）とが設けられている。冷凍熱交換器（91）は、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、第３の利用側熱交換器を構成している。また、冷凍熱交換器（91）は、冷媒が空気から吸熱して庫内を冷却する冷却熱交換器を構成している。冷凍熱交換器（91）の近傍には、冷凍ファン（93）が設けられている。この冷凍熱交換器（91）では、冷凍ファン（93）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

冷凍回路（90）では、冷凍熱交換器（91）の流出側に第２出口冷媒温度センサ（128）が設けられている。上記冷凍膨張弁（92）は、第２出口冷媒温度センサ（128）の検出温度に応じて開度が調節される感温式膨張弁で構成されている。冷凍膨張弁（92）の上流側近傍には、開度が開閉自在な第２電磁弁（SV-2）が設けられている。また、冷凍熱交換器（91）の近傍には、冷凍ショーケース（14）内の庫内空気の温度を検出する第２庫内温度センサ（129）が設けられている。

上記ブースタ圧縮機（94）は、高圧ドーム式のスクロール型圧縮機であって、可変容量式の圧縮機を構成している。ブースタ圧縮機（94）の吸入側には第４吸入管（95）が、吐出側には第４吐出管（96）が接続されている。第４吐出管（96）には、第４高圧圧力スイッチ（130）と、オイルセパレータ（97）と、逆止弁（CV-8）とが設けられている。オイルセパレータ（97）には、冷媒から分離した冷凍機油をブースタ圧縮機（94）の吸入側に戻すための油戻し官（98）が接続されている。この油戻し官（98）には、キャピラリーチューブ（98a）が設けられている。

また、冷凍回路（90）には、第４吸入管（95）と第４吐出管（96）とを接続する第３バイパス管（99）も設けられている。第３バイパス管（99）には、逆止弁（CV-9）が設けられている。第３バイパス管（99）は、ブースタ圧縮機（94）の故障時等において、第４吸入管（95）を流れる冷媒をブースタ圧縮機（94）をバイパスさせて第４吐出管（96）へ送るように構成されている。

〈コントローラ〉
冷凍装置（10）には、冷媒回路（20）に設けられた各制御対象機器を制御するためのコントローラ（100）が設けられている。このコントローラ（100）は、冷媒回路（20）に設けられた各センサの信号が受信可能に構成される。そして、コントローラ（100）は、これらのセンサの信号等に応じて、各圧縮機の運転制御や各四路切換弁の切換制御等を行う。

また、コントローラ（100）には、本発明の特徴となる開度制御手段（101）及び運転制御手段（102）が設けられている。開度制御手段（101）及び運転制御手段（102）は、室内熱交換器（71）の加熱動作を休止させる際、室内熱交換器（71）内で冷媒が溜まり込むのを防止する手段を構成している。これら開度制御手段（101）及び運転制御手段（102）による制御動作の詳細は後述するものとする。

−運転動作−
次に、本実施形態に係る冷凍装置（10）の運転動作について説明する。この冷凍装置（10）では、各ショーケース（13,14）の庫内を冷却しながら、空調ユニット（12）で室内を冷房する冷房運転と、各ショーケース（13,14）の庫内を冷却しながら、空調ユニット（12）で室内を暖房する暖房運転とが可能となっている。

〈冷房運転〉
冷凍装置（10）の代表的な冷房運転について図２を参照しながら説明する。

この例の冷房運転では、第１四路切換弁（47）と第２四路切換弁（48）と第３四路切換弁（49）とが第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）及び流量調整弁（63）が全閉状態となり、第１電磁弁（SV-1）及び第２電磁弁（SV-2）が開放状態となる。更に、室内膨張弁（72）と冷蔵膨張弁（82）と冷凍膨張弁（92）との開度がそれぞれ適宜調節される。また、各ファン（50,73,83,93）と第１から第３までの圧縮機（41,42,43）とブースタ圧縮機（94）とがそれぞれ運転状態となる。

第１から第３までの圧縮機（41,42,43）で圧縮された冷媒は、吐出配管（57）で合流した後、第１四路切換弁（47）を通過して室外熱交換器（44）を流れる。室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気に放熱して凝縮する。室外熱交換器（44）で凝縮した冷媒は、第１液管（58）、レシーバ（45）、及び第２液管（59）を順に流れて液側連絡配管（31）に流入する。液側連絡配管（31）に流入した冷媒は、第１液分岐管（31a）と第２液分岐管（31b）と第３液分岐管（31c）とに分流する。

第１液分岐管（31a）に流入した冷媒は、室内膨張弁（72）を通過する際に減圧された後、室内熱交換器（71）を流れる。室内熱交換器（71）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（71）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（32）、第１四路切換弁（47）、第２四路切換弁（48）、及び第３吸入管（53）を順に流れて第３圧縮機（43）に吸入される。

第２液分岐管（31b）に流入した冷媒は、冷蔵膨張弁（82）を通過する際に減圧された後、冷蔵熱交換器（81）を流れる。冷蔵熱交換器（81）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵ショーケース（13）の庫内の冷却が行われる。この冷蔵ショーケース（13）では、例えば庫内温度が５℃に維持される。冷蔵熱交換器（81）で蒸発した冷媒は、第１ガス分岐管（33a）に流入する。

第３液分岐管（31c）に流入した冷媒は、冷凍膨張弁（92）を通過する際に減圧された後、冷凍熱交換器（91）を流れる。冷凍熱交換器（91）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷凍ショーケース（14）の庫内の冷却が行われる。この冷凍ショーケース（14）では、例えば庫内温度が−１０℃に維持される。冷凍熱交換器（91）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（94）で圧縮された後、第２ガス分岐管（33b）に流入する。

第２ガス側連絡配管（33）で合流した冷媒は、再び第１吸入管（51）と第２吸入管（52）とに分流した後、第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）にそれぞれ吸入される。

〈暖房運転〉
冷凍装置（10）の代表的な暖房運転について図３を参照しながら説明する。

この例の暖房運転では、第１四路切換弁（47）及び第２四路切換弁（48）が第２状態に設定され、第３四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）及び流量調整弁（63）が全閉状態となり、第１電磁弁（SV-1）及び第２電磁弁（SV-2）が開放状態となる。更に、室内膨張弁（72）と冷蔵膨張弁（82）と冷凍膨張弁（92）との開度がそれぞれ適宜調節される。また、各ファン（50,73,83,93）と第１圧縮機（41）と第２圧縮機（42）とブースタ圧縮機（94）とがそれぞれ運転状態となる。

第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）でそれぞれ圧縮された冷媒は、吐出配管（57）で合流した後、再び２手に分流する。一方の冷媒は、第２四路切換弁（48）を通過して室外熱交換器（44）を流れる凝縮し、第１液管（58）、レシーバ（45）、及び第２液管（59）を順に流れて液側連絡配管（31）に流入する。他方の冷媒は、第１四路切換弁（47）を通過して室内熱交換器（71）を流れる。室内熱交換器（71）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器（71）で凝縮した冷媒は、室内膨張弁（72）を通過する際に減圧された後、第１液分岐管（31a）に流入する。

液側連絡配管（31）で合流した冷媒は、再び第２液分岐管（31b）と第３液分岐管（31c）とに分流する。第２液分岐管（31b）に流入した冷媒は、上述した冷房運転と同様にして、冷蔵ショーケース（13）の庫内の冷却に利用される。また、第３液分岐管（31c）に流入した冷媒は、上述した冷房運転と同様にして、冷凍ショーケース（14）の庫内の冷却に利用される。各ショーケース（13,14）の庫内の冷却に利用された冷媒は、第２ガス側連絡配管（33）で合流した後、第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）にそれぞれ吸入される。

〈暖房運転時の空調ユニットのサーモオフ動作〉
上述した暖房運転中には、例えば室内の温度がユーザーの入力した設定温度に至った場合等、室内熱交換器（71）による加熱動作が不要となることがある。そこで、この冷凍装置（10）では、上述の暖房運転中において、所定の条件が成立すると室内熱交換器（71）を一時的に休止状態とする第１制御動作（サーモオフ動作）が行われる。

具体的に、暖房運転時における室内熱交換器（71）のサーモオフ動作では、コントローラ（100）の開度制御手段（101）が室内膨張弁（72）の開度を絞り込んで全閉とする。その結果、図５に示すように、第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）の吐出冷媒は、概ね室外熱交換器（44）側に送られる。室外熱交換器（44）で凝縮した後の冷媒は、上述した暖房運転と同様の流路を経て、各ショーケース（13,14）に送られ、各ショーケース（13,14）の庫内の冷却に利用される。

一方、空調ユニット（12）では、室内膨張弁（72）が全閉状態となるので、室内熱交換器（71）を冷媒が流通することはない。このため、室内熱交換器（71）では、冷媒と室内空気とが積極的に熱交換されず、室内熱交換器（71）は実質的に休止状態（サーモオフ状態）となる。その後、室内の温度が設定温度よりも所定温度以上低くなった場合等の所定の条件が成立すると、室内熱交換器（71）がサーモオン状態となり、上述した暖房運転が再開される。

〈サーモオフ動作後の開度制御動作〉
ところで、暖房運転時の室内熱交換器（71）のサーモオフ動作では、上述のように室内膨張弁（72）が全閉状態となるが、この際にも室内熱交換器（71）のガス側は、冷媒の循環経路と連通したままである。このため、このサーモオフ動作後には、室内熱交換器（71）内に冷媒が入り込んで徐々に凝縮し、凝縮後の液冷媒が室内熱交換器（71）内に徐々に溜まり込んでいく。即ち、サーモオフ状態の室内熱交換器（71）では、いわゆる冷媒の寝込みが生じてしまう虞がある。このようにして室内熱交換器（71）内に溜まり込む冷媒量が多くなると、その分だけ各ショーケース（13,14）に送られる冷媒量が減少するので、冷蔵熱交換器（81）や冷凍熱交換器（91）の冷却能力が低下してしまうという問題が生じる。そこで、本実施形態の開度制御手段（101）は、空調ユニット（12）をサーモオフさせる際に室内膨張弁（72）を全閉とした後には、室内膨張弁（72）の開度を適宜調節する開度制御動作（第２制御動作）を行うことで、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを解消するようにしている。

図５に示すように、上記開度制御動作では、ステップＳ１において室内熱交換器（71）内に多量の冷媒が溜まっているか否かの判定が行われる。具体的に、ステップＳ１では、第１吐出温度センサ（118）や第１吐出圧力センサ（119）の検出値から求めた高圧の相当飽和温度Ｐｃと、第１冷媒温度センサ（123）で検出した冷媒温度Ｔｈ１との温度差（Ｐｃ−Ｔｈ１）が算出される。つまり、ステップＳ１では、室内熱交換器（71）に入口近傍での冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）が算出される。

ここで、室内熱交換器（71）内が液冷媒で満たされている場合、室内熱交換器（71）の入口側の冷媒も過冷却された状態となるため、この冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）も大きくなる。つまり、このような冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）は、室内熱交換器（71）の冷媒量を示す指標となる。従って、ステップＳ１において、この過冷却度（Ｐｃ−ＴＨ１）がＴ１℃（例えば２℃）よりも大きい場合には、室内熱交換器（71）内に冷媒が多量に溜まっていると判定し、ステップＳ２へ移行する。ステップＳ２では、現状の室内膨張弁（72）の開度が所定パルス（例えば３５２パルス）分だけ大きくなる。その結果、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒は、室内膨張弁（72）を通過して第１液分岐管（31a）を流れ、各ショーケース（13,14）へ送り込まれる。

一方、このようにして室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒が排出されると、上記過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）も次第に低下していく。そして、ステップＳ１において、この冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）がＴ１℃以下となると、ステップＳ１からステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが解消されたか否かの確認判定が行われる。具体的に、ステップＳ３では、室内熱交換器（71）の流入側の冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）がｔ１分（例えば３分）以上継続してＴ１℃以下の場合、室内熱交換器（71）内に冷媒がほとんど溜まっていないと判定し、ステップＳ４へ移行する。その結果、室内膨張弁（72）が全閉状態となる。

また、ステップＳ３では、高圧の相当飽和温度Ｐｃと、第２冷媒温度センサ（124）で検出した冷媒温度Ｔｈ２との温度差（Ｐｃ−Ｔｈ２）も算出される。つまり、ステップＳ３では、室内熱交換器（71）内の出口直前の冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ２）も算出される。そして、この過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ２）がｔ２分（例えば２分）以上継続してＴ２℃（例えば５℃）よりも小さい場合にも、室内熱交換器（71）内に液冷媒がほとんど溜まっていないと判定し、ステップＳ４へ移行する。その結果、室内膨張弁（72）が全閉状態となる。一方、ステップＳ３についての上記２つの条件のいずれもが成立しない場合には、室内膨張弁（72）の開度が現状の開度に維持される。

ところで、上述のステップＳ１やステップＳ３において、冷媒の過冷却度を用いて室内熱交換器（71）内の冷媒量を検出する際、この冷媒量を正確に求められないことがある。具体的に、例えばサーモオフ動作の開始と共に室内ファン（73）を停止させると、室内熱交換器（71）の周囲温度は比較的高い温度となる。一方、このような状態では、第１冷媒温度センサ（123）や第２冷媒温度センサ（124）の検出温度も室内熱交換器（71）の周囲の温度の影響を受けて実際の冷媒温度よりも高くなる可能性が高い。このため、ステップＳ１やステップＳ３において、実際には室内熱交換器（71）内に冷媒が多量に溜まっているにも拘わらず、冷媒の過冷却度が小さい値となり、室内膨張弁（72）が全閉状態のままとなってしまうことがある。

そこで、この開度制御動作においては、ステップＳ５において室内膨張弁（72）がｔ３分（例えば２０分）以上継続して全閉状態である場合に、室内熱交換器（71）内の冷媒量が正確に検出されていない可能性があるとしてステップＳ６へ移行する。ステップＳ６では、室内膨張弁（72）の開度が所定開度（例えば３５２パルス）で開放される。その結果、室内熱交換器（71）内に冷媒が溜まり込んでいた場合には、この冷媒が室内熱交換器（71）の外部へ速やかに排出されていく。

また、このようにして室内熱交換器（71）内で冷媒を流通させるようにすると、その後のステップＳ１やステップＳ３の判定では、室内熱交換器（71）内の冷媒量を正確に検出し易くなる。つまり、ステップＳ６の終了後には、室内熱交換器（71）内には冷媒が次々と送り込まれるので、室内熱交換器（71）を流れる冷媒は周囲の温度を受けにくくなる。このため、冷媒の過冷却度が周囲の温度を受けて小さい値となることが回避される。従って、その後のステップＳ１やステップＳ３の判定では、室内熱交換器（71）内の冷媒量を正確に検出して、室内膨張弁（72）の開度を制御することができる。

以上のように、図５に示す開度制御動作では、上記各ステップＳ１〜Ｓ６が繰り返され、サーモオフ状態の室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量に応じて、室内膨張弁（72）の開度が適宜調節される。その結果、室内熱交換器（71）内での冷媒の寝込みが解消されるので、冷蔵熱交換器（81）や冷凍熱交換器（91）の冷却能力が低下してしまうことが未然に回避される。

〈サーモオフ動作後の運転切換制御〉
一方、室内熱交換器（71）のサーモオフ動作後に、上述した開度制御動作を行っても依然として室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが解消されないこともある。具体的に、この冷凍装置（10）の室外ユニット（11）に対して空調ユニット（12）が比較的高い位置に設置されており、室外ユニット（11）から空調ユニット（12）までの間の連絡配管（第１ガス側連絡配管（32））のヘッド差が大きい場合、上述の開度制御動作によって室内膨張弁（72）の開度が全開（例えば２０００パルス）となったとしても、各圧縮機（41,42）の吐出冷媒が室外熱交換器（44）側にばかり送られ、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒を充分に排出できない虞がある。

そこで、本実施形態の冷凍装置（10）では、暖房運転時に室内熱交換器（71）がサーモオフ状態となった後、上述した開度制御動作を行っても室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが解消されない場合、コントローラ（100）の運転制御手段（102）が以下のような制御動作を行う。

図６に示すように、まず、ステップＳ１１において、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが未だ解消されていないか否かの判定が行われる。具体的に、ステップＳ１１においては、室内熱交換器（71）の入口側の冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ１）がｔ４分（例えば２０分）以上継続してＴ１℃よりも大きい場合、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが未だに解消されていないと判定し、ステップＳ１２へ移行する。その結果、この冷凍装置（10）では、以下に示す熱回収運転が行われる。

熱回収運転では、第１四路切換弁（47）が第２状態に設定され、第２四路切換弁（48）及び第３四路切換弁（49）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（46）及び流量調整弁（63）が全閉状態となり、第１電磁弁（SV-1）及び第２電磁弁（SV-2）が開放状態となる。更に、室内膨張弁（72）と冷蔵膨張弁（82）と冷凍膨張弁（92）との開度がそれぞれ適宜調節される。また、各ファン（50,73,83,93）と第１圧縮機（41）と第２圧縮機（42）とブースタ圧縮機（94）とがそれぞれ運転状態となる。

第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）でそれぞれ圧縮された冷媒は、吐出配管（57）で合流した後、第１四路切換弁（47）を通過して室内熱交換器（71）を流れる。室内熱交換器（71）では、その内部に溜まり込んでいた冷媒が高圧の冷媒によって圧送され、室内熱交換器（71）の外部へ排出される。また、室内熱交換器（71）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮するので、一時的に室内熱交換器（71）で加熱動作が行われることになる。室内熱交換器（71）を流出した冷媒は、室内膨張弁（72）を通過する際に減圧された後、第１液分岐管（31a）に流入する。第１液分岐管（31a）に流入した冷媒は、第２液分岐管（31b）と第３液分岐管（31c）とに分流する。

第２液分岐管（31b）に流入した冷媒は、冷蔵ショーケース（13）の庫内の冷却に利用される。また、第３液分岐管（31c）に流入した冷媒は、冷凍ショーケース（14）の庫内の冷却に利用される。各ショーケース（13,14）の庫内の冷却に利用された冷媒は、第２ガス側連絡配管（33）で合流した後、第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）にそれぞれ吸入される。

以上のように、熱回収運転では、上述した暖房運転と異なり、第１圧縮機（41）及び第２圧縮機（42）の吐出冷媒が空調ユニット（12）側だけに送られる。このため、室外ユニット（11）から空調ユニット（12）までのヘッド差が大きいような設置状況であっても、高圧冷媒を確実に空調ユニット（12）へ送ることができる。その結果、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒は、空調ユニット（12）から確実に排出され、各ショーケース（13,14）の庫内の冷却に利用されることになる。

一方、このような熱回収運転中には、図６のステップＳ１３において、室内熱交換器（71）で冷媒の寝込みが解消されたか否かの判定が行われる。具体的に、ステップＳ１３では、室内熱交換器（71）内の冷媒の過冷却度（Ｐｃ−Ｔｈ２）がｔ５分（例えば２分）以上継続してＴ２℃よりも小さい場合、冷媒の寝込みが解消されたと判定され、ステップＳ１４へ移行する。その結果、ステップＳ１４では、熱回収運転が終了し、室内熱交換器（71）が再びサーモオフ状態となる。また、ステップＳ１４では、熱回収運転がｔ６分（例えば３分）以上継続して行われた場合にも、冷媒の寝込みが確実に解消されているとみなしてステップＳ１４へ移行する。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、以下の効果が発揮される。

上記実施形態では、暖房運転時に室内熱交換器（71）をサーモオフ状態とした後、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を示す指標（冷媒の過冷却度）に基づいて室内膨張弁（72）の開度を調節する開度制御動作を行うようにしている。具体的に、この開度制御動作では、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量が多くなると、室内膨張弁（72）の開度を大きくしている。このため、上記実施形態によれば、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒を適宜外部へ排出して、冷蔵ショーケース（13）や冷凍ショーケース（14）へ送ることができる。従って、サーモオフ状態の室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを確実に解消することができ、これにより、各ショーケース（13,14）の庫内の冷却能力の低下を未然に回避することができる。

また、上記開度制御動作では、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量が少ない場合に、膨張弁（72）の開度を小さくしている。このため、上記実施形態によれば、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが既に解消されているにも拘わらず、室内熱交換器（71）へ冷媒を過剰に送ってしまうことがないので、各ショーケース（13,14）に送る冷媒量を充分に確保することができる。従って、各ショーケース（13,14）の庫内の冷却能力の低下を一層効果的に回避することができる。

また、上記実施形態の開度制御動作では、室内熱交換器（71）の入口側や内部の冷媒の過冷却度を用いて、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を検出するようにしている。このため、上記実施形態によれば、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを比較的容易に把握することができる。

更に、上記実施形態の開度制御動作では、室内熱交換器（71）の周囲温度の影響を受けて冷媒の過冷却度が小さくなってしまうことを考慮して、室内膨張弁（72）が所定時間以上継続して全閉状態である場合に、室内膨張弁（72）を開放させるようにしている。このため、上記実施形態によれば、実際には室内熱交換器（71）内に冷媒が寝込んでいるにも拘わらず、室内膨張弁（72）が閉じたままの状態となってしまうことを回避でき、室内熱交換器（71）内での冷媒の寝込みを確実に解消することができる。

また、このようにして室内熱交換器（71）内に冷媒を流すようにすると、その後の開度制御動作については、冷媒の過冷却度が室内熱交換器（71）の周囲温度の影響を受けにくくなるので、室内熱交換器（71）内の冷媒量を正確に検出することができる。このため、上記実施形態によれば、室内熱交換器（71）内に溜まった冷媒量に応じて膨張弁（72）の開度を適正に制御することができる。従って、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを確実に解消することができる共に、各ショーケース（13,14）へ送る冷媒量を充分に確保することができる。

更に、上記実施形態では、室内熱交換器（71）のサーモオフ動作後に開度制御手段（101）による開度制御動作を行っても室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みが解消されない場合に、冷媒回路（20）で熱回収運転を行うようにしている。この熱回収運転では、各圧縮機（41,42）の吐出冷媒の全量が、室内熱交換器（71）側へ送られる。従って、上記実施形態によれば、室外ユニット（11）から空調ユニット（12）までの連絡配管のヘッド差が比較的大きい場合にも、圧縮機（41,42）の吐出冷媒を室内熱交換器（71）へ確実に送り込むことができ、室内熱交換器（71）内の冷媒の寝込みを確実に解消することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としても良い。

上記実施形態では、室外ユニット（11）に対して、空調ユニット（12）を１台接続するようにしている。しかしながら、この種の空調ユニットを室外ユニット（11）に複数接続するようにしても良い。この場合にも、各空調ユニットの各室内熱交換器をサーモオフさせた後、上述した開度制御動作を行うことで、各室内熱交換器における冷媒の寝込みを解消することができる。

また、上記実施形態では、暖房運転時において室内熱交換器（71）のサーモオフ動作として室内膨張弁（72）を全閉するようにしている。しかしながら、このサーモオフ動作として、室内膨張弁（72）を微小開度まで絞り込むようにしてもよい。この場合にも、その後には室内熱交換器（71）内に冷媒が溜まり込んでいくため、上述した開度制御動作を行うことで、冷媒の寝込みを解消することができる。

更に、上記実施形態では、サーモオフ状態の室内熱交換器（71）内に溜まり込む冷媒量を、室内熱交換器（71）の流入側や内部の冷媒の過冷却度から求めるようにしている。しかしながら、室内熱交換器（71）内に溜まり込んだ冷媒量をこれ以外の方法で求めるようにしても良い。

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、複数の利用ユニットを有する冷凍装置について、休止状態とした加熱熱交換器における冷媒の寝込み対策に関し有用である。

実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。冷房運転時の冷媒の流れを示す配管系統図である。暖房運転時の冷媒の流れを示す配管系統図である。室内熱交換器のサーモオフ動作直後の冷媒の流れを示す配管系統図である。開度制御手段による第２制御動作を示すフローチャートである。運転制御手段の制御動作を示すフローチャートである。熱回収運転時の冷媒の流れを示す配管系統図である。

符号の説明

10 冷凍装置
12 空調ユニット（利用側ユニット）
13 冷蔵ショーケース（利用側ユニット）
14 冷凍ショーケース（利用側ユニット）
20 冷媒回路
41 第１圧縮機
42 第２圧縮機
71 室内熱交換器（加熱熱交換器）
72 室内膨張弁（膨張弁）
81 冷蔵熱交換器（冷却熱交換器）
91 冷凍熱交換器（冷却熱交換器）
101 開度制御手段
102 運転制御手段

Claims

圧縮機（41,42）及び熱源側熱交換器（44）を有する熱源側ユニット（11）に対して複数の利用側ユニット（12,13,14）が並列に接続されて構成される冷媒回路（20）を備え、該複数の利用側ユニット（12,13,14）の少なくとも１台には、冷媒から熱を放出する加熱動作が可能な加熱熱交換器（71）と、該加熱熱交換器（71）に対応する膨張弁（72）とが設けられている冷凍装置であって、
上記加熱熱交換器（71）が設けられる利用側ユニット（12）と異なる利用側ユニット（13,14）には、冷媒が空気から吸熱する冷却動作が可能な冷却熱交換器（81,91）が設けられ、
上記冷媒回路（20）は、圧縮機（41,42）の吐出冷媒が上記加熱熱交換器（71）で放熱した後、上記冷却熱交換器（81,91）で吸熱してから圧縮機（41,42）に吸入される熱回収運転が可能に構成され、
上記加熱熱交換器（71）を休止状態とする際に、上記膨張弁（72）の開度を全閉又は微小開度に絞る第１制御動作を行う開度制御手段（101）と、該第１制御動作の終了後に加熱熱交換器（71）内に溜まった冷媒量を示す指標が所定時間以上継続して規定値を上回る場合に、上記熱回収運転を一時的に行わせる運転制御手段（102）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記開度制御手段（101）の第１制御動作は、上記膨張弁（72）を全閉とする動作であることを特徴とする冷凍装置。
請求項２において、
上記開度制御手段（101）の第１制御動作の終了後に上記膨張弁（72）が所定時間以上継続して全閉状態のままであると、膨張弁（72）を強制的に開放させることを特徴とする冷凍装置。