JP4123156B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置の能力および信頼性の向上対策に係るものである。

従来より、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷凍装置には、圧縮機と凝縮器と蒸発器とが接続されてなる、室内を冷暖房する空調用、食品等の貯蔵庫内を冷却する冷蔵用および冷凍用のそれぞれの冷媒回路が形成されている。そして、上記冷凍用の冷媒回路には、圧縮機と共に冷媒を２段圧縮するブースタ圧縮機が設けられている。これにより、冷凍用の蒸発器の冷媒蒸発温度を冷蔵用の蒸発器の冷媒蒸発温度より低くし、冷却能力を高めている。

一方、上記冷媒回路において、冷却能力を高めるために液冷媒を過冷却するものがある。この過冷却手段としては、液冷媒から分岐した分岐冷媒を蒸発させて過冷却を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３５７３７４号公報 特開２００１−３３１１０号公報

しかしながら、上述した特許文献１の冷凍装置において、単に特許文献２の過冷却手段を設けたのみでは、過冷却後の分岐冷媒が常に冷媒回路の低圧側に流れるようにするために該分岐冷媒を高段側の圧縮機の吸入側に流すことになるので、ブースタ圧縮機の吸入温度については何ら対策が講じられていないことになり、信頼性に欠けるという問題があった。

本発明は、斯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、２段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、液冷媒の一部を蒸発させて過冷却を行い冷却能力を高めつつ、少なくとも低段側のブースタ圧縮機における吸入温度を低下させることである。

具体的に、第１の発明は、圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（22）を有する熱源系統に、利用側熱交換器（41）を有する利用系統が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記利用系統には、上記熱源系統の圧縮機構（2A）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機構（51）を有する補助圧縮回路（50）が設けられた冷凍装置を対象としている。

そして、上記利用系統の液管（13）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（61）が設けられ、上記過冷却熱交換器（61）には、液管（13）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（61）の液冷媒を過冷却し、且つ、過冷却後の分岐冷媒を補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させるように補助圧縮回路（50）に導く過冷却通路（62）が接続されている。

更に、上記補助圧縮回路（50）は、補助圧縮機構（51）の吐出側に設けられた油分離器（53）と、該油分離器（53）で分離された油を補助圧縮機構（51）の吸入側に導く油戻し管（55）とを備えている。一方、上記過冷却通路（62）は、膨張機構（64）を有して液管（13）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（61）に導く上流側通路（63）と、過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒を補助圧縮機構（51）と油分離器（53）との間に導く下流側通路（66）とを備えている。

上記の発明では、過冷却熱交換器（61）にて過冷却された液冷媒が利用側熱交換器（31）に流れて蒸発する。これにより、利用側熱交換器（31）における冷媒の熱量が増大し、冷却能力が向上する。一方、上記過冷却熱交換器（61）にて液冷媒を過冷却した分岐冷媒が利用系統の補助圧縮回路（50）に流れ、補助圧縮機構（51）の吸入温度が低下する。この結果、補助圧縮機構（51）の吐出温度が低下すると共に、高段側としての熱源系統の圧縮機構（2A）の吐出温度も低下する。

特に、液管（13）から上流側通路（63）に分流した分岐冷媒が膨張機構（64）で減圧された後、過冷却熱交換器（61）で液冷媒を過冷却して蒸発し、下流側通路（66）から補助圧縮回路（50）における補助圧縮機構（51）と油分離器（53）との間に流れる。この分岐冷媒は、補助圧縮機構（51）の吐出冷媒と混合して油分離器（53）に流れる。この混合により、補助圧縮機構（51）の吐出冷媒の温度が低下し、油分離器（53）で分離された油の温度も低下する。したがって、この分離された油が油戻し管（55）を通って補助圧縮機構（51）に吸入されることにより、補助圧縮機構（51）の吸入温度が低下する。

また、第２の発明は、圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（22）を有する熱源系統に、利用側熱交換器（41）を有する利用系統が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記利用系統には、上記熱源系統の圧縮機構（2A）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機構（51）を有する補助圧縮回路（50）が設けられた冷凍装置を対象としている。

そして、上記利用系統の液管（13）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（61）が設けられ、上記過冷却熱交換器（61）には、液管（13）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（61）の液冷媒を過冷却し、且つ、過冷却後の分岐冷媒を補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させるように補助圧縮回路（50）に導く過冷却通路（62）が接続されている。

更に、上記補助圧縮回路（50）は、補助圧縮機構（51）の吐出側に設けられた油分離器（53）と、該油分離器（53）で分離された油を補助圧縮機構（51）の吸入側に導く油戻し管（55）とを備えている。一方、上記過冷却通路（62）は、膨張機構（64）を有して液管（13）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（61）に導く上流側通路（63）と、過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒を油戻し管（55）に導く下流側通路（66）とを備えている。

上記の発明では、過冷却熱交換器（61）にて過冷却された液冷媒が利用側熱交換器（31）に流れて蒸発する。これにより、利用側熱交換器（31）における冷媒の熱量が増大し、冷却能力が向上する。一方、上記過冷却熱交換器（61）にて液冷媒を過冷却した分岐冷媒が利用系統の補助圧縮回路（50）に流れ、補助圧縮機構（51）の吸入温度が低下する。この結果、補助圧縮機構（51）の吐出温度が低下すると共に、高段側としての熱源系統の圧縮機構（2A）の吐出温度も低下する。

特に、液管（13）から上流側通路（63）に分流した分岐冷媒が膨張機構（64）で減圧された後、過冷却熱交換器（61）で液冷媒を過冷却して蒸発し、下流側通路（66）から補助圧縮回路（50）における油戻し管（55）に流れる。この分岐冷媒は、油分離器（53）で分離された油と混合して補助圧縮機構（51）に吸入される。ここで、上記油戻し管（55）の油は、分岐冷媒と混合することによって温度が低下するので、補助圧縮機構（51）の吸入温度が低下する。

また、第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記利用系統が庫内を冷却する利用側熱交換器（41）を有する冷却系統により構成されている。

上記の発明では、例えば、利用側熱交換器（31）が庫内の冷蔵や冷凍を行う冷却熱交換器に構成される。

したがって、第１及び第２の発明によれば、液管（13）から分岐して過冷却熱交換器（61）にて液冷媒を過冷却した分岐冷媒を利用系統の補助圧縮回路（50）に流し、補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させるようにしたので、冷却能力を高めつつ、補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させることができる。これにより、補助圧縮機構（51）の吐出温度を低下させることができ、熱源系統の圧縮機構（2A）の吐出温度も低下させることができる。したがって、補助圧縮機構（51）および圧縮機構（2A）の信頼性を向上させることができる。

特に、第１の発明によれば、過冷却熱交換器（61）で液冷媒を過冷却して蒸発した分岐冷媒を補助圧縮回路（50）における補助圧縮機構（51）と油分離器（53）との間に流すようにしたので、補助圧縮機構（51）の吐出冷媒と混合させ、この吐出冷媒の温度を低下させることができる。したがって、油分離器（53）で分離される油の温度も低下させることができ、この油が補助圧縮機構（51）に戻ることによって該補助圧縮機構（51）の吸入温度を確実に低下させることができる。

また、第２の発明によれば、過冷却熱交換器（61）で液冷媒を過冷却して蒸発した分岐冷媒を補助圧縮回路（50）における油戻し管（55）に流すようにしたので、油戻し管（55）の油と混合させ、この油の温度を低下させることができる。したがって、この油が分岐冷媒と共に補助圧縮機構（51）に吸入されることにより、補助圧縮機構（51）の吸入温度を確実に低下させることができる。

また、第３の発明によれば、利用系統を庫内を冷却する冷却系統に構成しているので、信頼性の高い冷蔵庫や冷凍庫を提供することができる。

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》
図１に示すように、本実施形態の冷凍装置（1）は、熱源側である室外ユニット（1A）と、利用側である冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）とを有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）は、室外ユニット（1A）の熱源系統に利用系統である冷蔵冷凍用の冷却系統が接続されて構成されている。上記冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）は、冷蔵庫および冷凍庫の庫内空気を冷却するためのものである。また、上記冷媒回路（10）は、冷却サイクルのみを行うように構成されている。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（1A）は、圧縮機構である室外圧縮機（21）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（22）とを備えている。上記室外圧縮機（21）および室外熱交換器（22）は、熱源系統を構成している。

上記室外圧縮機（21）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成され、電動機が常に一定回転数で駆動する定容量のものである。上記室外圧縮機（21）は、吐出側に高圧ガス管（11）の一端が接続される一方、吸入側に低圧ガス管（17）の一端が接続されている。

上記高圧ガス管（11）の他端は、室外熱交換器（22）の一端であるガス側端部に接続され、該室外熱交換器（22）の他端である液側端部には、液ラインである高圧液管（12）の一端が接続されている。上記高圧液管（12）および低圧ガス管（17）の他端は、室外ユニット（1A）内の閉鎖弁（20）を介し、室外ユニット（1A）外の液管である連絡液管（13）および連絡ガス管（15）にそれぞれ接続されている。

上記室外熱交換器（22）は、例えば、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、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。上記外気温センサ（26）は、室外ファン（25）によって取り込まれる室外空気の温度を検出する温度検出手段を構成している。

〈冷蔵ユニット〉
上記冷蔵ユニット（1B）は、利用側熱交換器である冷蔵熱交換器（31）と、膨張機構である冷蔵膨張弁（32）とを備えている。この冷蔵膨張弁（32）には、電子膨張弁が用いられている。上記冷蔵熱交換器（31）の一端である液側端部には、冷蔵膨張弁（32）を介して連絡液管（13）が接続されている。一方、上記冷蔵熱交換器（31）の他端であるガス側端部には、連絡ガス管（15）が接続されている。

上記冷蔵熱交換器（31）は、例えば、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、冷蔵ファン（35）および冷蔵温度センサ（36）が近接して配置されている。上記冷蔵温度センサ（36）は、冷蔵庫内の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷蔵熱交換器（31）には、該冷蔵熱交換器（31）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷蔵熱交換センサ（33）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（34）が設けられている。

〈冷凍ユニット〉
上記冷凍ユニット（1C）は、利用側熱交換器である冷凍熱交換器（41）と、膨張機構である冷凍膨張弁（42）と、補助圧縮回路であるブースタ回路（50）とを備えている。上記冷凍膨張弁（42）には、電子膨張弁が用いられている。上記冷凍熱交換器（41）の一端である液側端部には、連絡液管（13）より分岐した分岐液管（14）が冷凍膨張弁（42）を介して接続されている。一方、上記冷凍熱交換器（41）の他端であるガス側端部には、ブースタ回路（50）が接続されている。

上記冷凍熱交換器（41）は、例えば、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、冷凍ファン（45）および冷凍温度センサ（46）が近接して配置されている。上記冷凍温度センサ（46）は、冷凍庫内の温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記冷凍熱交換器（41）には、該冷凍熱交換器（41）における冷媒温度である蒸発温度を検出する温度検出手段としての冷凍熱交換センサ（43）が設けられると共に、ガス側にガス温センサ（44）が設けられている。

上記ブースタ回路（50）は、補助圧縮機構であるブースタ圧縮機（51）を備えている。このブースタ圧縮機（51）は、吸入側に冷凍熱交換器（41）のガス側端部と連通する接続ガス管（52）を備える一方、吐出側に連絡ガス管（15）と合流して連通する分岐ガス管（16）を備えている。この分岐ガス管（16）には、ブースタ圧縮機（51）側から順に油分離器（53）および逆止弁（CV1）が設けられている。上記油分離器（53）と接続ガス管（52）との間には、膨張機構であるキャピラリチューブ（54）を有する油戻し管（55）が接続されている。なお、上記逆止弁（CV1）は、ブースタ圧縮機（51）から連絡ガス管（15）へ向かう冷媒の流れのみを許容するように構成されている。

上記ブースタ圧縮機（51）は、冷凍熱交換器（41）における冷媒の蒸発温度が冷蔵熱交換器（31）における冷媒の蒸発温度より低くなるように、熱源系統の室外圧縮機（21）との間で冷媒を２段圧縮している。つまり、上記ブースタ圧縮機（51）が低段側の圧縮機を構成し、室外圧縮機（21）が高段側の圧縮機を構成している。

また、上記ブースタ圧縮機（51）の吸入側の接続ガス管（52）とブースタ圧縮機（51）の吐出側の分岐ガス管（16）における逆止弁（CV1）の下流側との間には、逆止弁（CV2）を有するバイパス管（56）が接続されている。この逆止弁（CV2）およびバイパス管（56）は、ブースタ圧縮機（51）の故障等の停止時に該ブースタ圧縮機（51）および油分離器（53）をバイパスして冷媒が接続ガス管（52）から分岐ガス管（16）へ流れるように構成されている。

上記冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）と、連絡液管（13）および連絡ガス管（15）とは、利用系統を構成している。

〈過冷却手段〉
上記連絡液管（13）には、過冷却手段（60）が設けられている。この過冷却手段（60）は、連絡液管（13）に接続され、該連絡液管（13）の液冷媒を過冷却する過冷却熱交換器（61）を備えている。この過冷却熱交換器（61）には、過冷却通路（62）が接続されている。この過冷却通路（62）は、過冷却熱交換器（61）内に配管された内部通路（65）と、該内部通路（65）の両端に接続された上流側通路（63）および下流側通路（66）とを備えている。

上記上流側通路（63）は、連絡液管（13）から分岐して内部通路（65）の一端である上流側端部に接続されている。また、上記上流側通路（63）には、膨張機構である過冷却膨張弁（64）が設けられている。

上記下流側通路（66）は、本発明の特徴として、一端が内部通路（65）の他端である下流側端部に接続される一方、他端がブースタ回路（50）におけるブースタ圧縮機（51）と油分離器（53）との間に接続されている。

上記過冷却手段（60）は、連絡液管（13）の液冷媒から分岐した分岐冷媒が上流側通路（63）を通って過冷却熱交換器（61）内の内部通路（65）に流入し、連絡液管（13）の液冷媒を過冷却して蒸発し、下流側通路（66）を通ってブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒と混合して油分離器（53）へ流れるように構成されている。したがって、上記ブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒の温度が低下して油分離器（53）で分離された油の温度も低下することにより、その油が油戻し管（55）を通ってブースタ圧縮機（51）に吸入側に流れることによってブースタ圧縮機（51）の吸入温度が低下することになる。つまり、上記過冷却通路（62）は、過冷却熱交換器（61）で過冷却して蒸発した分岐冷媒がブースタ回路（50）へ流れてブースタ圧縮機（51）の吸入温度を低下させるように構成されている。

−運転動作−
次に、上述した冷凍装置（1）の冷却運転動作について説明する。この冷却運転は、冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）の冷却を同時に行う運転である。また、上記冷却運転時は、室外圧縮機（21）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（51）も駆動する。

この状態において、室外圧縮機（21）から吐出された冷媒は、高圧ガス管（11）を通って室外熱交換器（22）に流れ、室外ファン（25）によって取り込まれた室外空気に放熱して凝縮する。この凝縮した液冷媒は、高圧液管（12）および閉鎖弁（20）を介して連絡液管（13）に流れる。

上記連絡液管（13）を流れる液冷媒の一部は、上流側通路（63）に分流して過冷却膨張弁（64）で減圧された後、過冷却熱交換器（61）に流れて連絡液管（13）の液冷媒を過冷却して蒸発する。この過冷却熱交換器（61）で過冷却された液冷媒の一部は、連絡液管（13）から冷蔵膨張弁（32）を経て冷蔵熱交換器（31）に流れ、冷蔵ファン（35）によって取り込まれた庫内空気から吸熱して蒸発する。また、上記過冷却熱交換器（61）で過冷却された液冷媒の残りは、分岐液管（14）に分流した後、冷凍膨張弁（42）を経て冷凍熱交換器（41）に流れ、冷凍ファン（45）によって取り込まれた庫内空気から吸熱して蒸発する。これら冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）においては、過冷却によって熱量が増大した液冷媒が循環するので、過冷却しない場合に比べて、高い冷却能力が発揮される。

上記冷凍熱交換器（41）で蒸発したガス冷媒は、ブースタ回路（50）に流れる。つまり、上記ガス冷媒は、接続ガス管（52）からブースタ圧縮機（51）に吸入されて圧縮され、分岐ガス管（16）に吐出される。この吐出されたガス冷媒は、油分離器（53）で油が分離除去された後、連絡ガス管（15）に流れて冷蔵熱交換器（31）で蒸発したガス冷媒と合流し、室外圧縮機（21）に戻る。そして、この冷媒循環を繰り返し、冷蔵庫および冷凍庫を冷却する。

一方、上記過冷却熱交換器（61）で蒸発したガス冷媒は、下流側通路（66）からブースタ回路（50）の分岐ガス管（16）に流れ、ブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒と混合する。これにより、ブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒の温度が低下し、油分離器（53）で分離される油の温度も低下する。この油は、油分離器（53）から油戻し管（55）に流れ、キャピラリチューブ（54）を経てブースタ圧縮機（51）に戻る。したがって、上記ブースタ圧縮機（51）の吸入温度および吐出温度が低下する。また、上記ブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒は、室外圧縮機（21）に戻るので、該室外圧縮機（21）の吐出温度も低下する。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態１によれば、過冷却熱交換器（61）で液冷媒を過冷却して蒸発した分岐冷媒をブースタ回路（50）に流し、ブースタ圧縮機（51）の吸入温度を低下させるようにしたので、ブースタ圧縮機（51）および室外圧縮機（21）の吐出温度を低下させることができる。この結果、冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）における冷却能力を高めつつ、ブースタ圧縮機（51）および室外圧縮機（21）の信頼性を向上させることができる。

特に、上記過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒をブースタ回路（50）におけるブースタ圧縮機（51）と油分離器（53）との間に流すようにしたので、ブースタ圧縮機（51）の吐出ガス冷媒と混合させ、この吐出ガス冷媒の温度を低下させることができる。これに伴い、油分離器（53）で分離される油の温度も低下させることができるので、この油が油分離器（53）からブースタ圧縮機（51）に戻ることによって該ブースタ圧縮機（51）の吸入温度を確実に低下させることができる。

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて説明する。

本実施形態２は、図２に示すように、上記実施形態１が過冷却通路（62）の下流側通路（66）をブースタ回路（50）におけるブースタ圧縮機（51）と油分離器（53）との間に接続したのに代えて、ブースタ回路（50）における油戻し管（55）に接続したものである。具体的に、上記下流側通路（66）は、一端が過冷却熱交換器（61）の内部通路（65）の下流側端部に接続される一方、他端が油戻し管（55）におけるキャピラリチューブ（54）の上流に接続されている。

上記の場合、過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒は、油戻し管（55）に流れて油分離器（53）で分離された油と混合する。これにより、油は、温度が低下し、分岐冷媒と共にブースタ圧縮機（51）に吸入される。したがって、上記ブースタ圧縮機（51）の吸入温度を低下させることができる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。

《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３を図面に基づいて説明する。

本実施形態３は、図３および図４に示すように、上記実施形態１が利用系統として冷蔵冷凍用の冷却系統のみを設けたのに代えて、利用系統として冷却系統に加えて室内を冷暖房する空調系統を設けたものである。つまり、本実施形態の冷凍装置（1）は、熱源側である室外ユニット（1A）と、利用側である冷却系統の冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）と、空調系統の室内ユニット（1D）とを有する冷媒回路（10）を備えている。上記冷凍装置（1）は、コンビニエンスストアに設置され、ショーケース（庫内）の冷却と店内（室内）の冷暖房とを行うためのものである。ここでは、主として実施形態１と異なる室外ユニット（1A）と空調系統について詳細に説明する。

上記室外ユニット（1A）は、第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）と、四路切換弁（23）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（22）とを備えている。なお、これら第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）と、・・・室外熱交換器（22）とは、熱源系統を構成している。

上記第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。上記第１室外圧縮機（21a）は、電動機が常に一定回転数で駆動する定容量圧縮機である。一方、上記第２室外圧縮機（21b）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる可変容量圧縮機である。上記２つの室外圧縮機（21a,21b）は、互いに並列に接続され、圧縮機構を構成している。

上記２つの室外圧縮機（21a,21b）の吐出側は、共通の吐出管（3）に接続され、該吐出管（3）が四路切換弁（23）の１つのポートに接続されている。上記四路切換弁（23）の１つのポートには、第１室外ガス管（4）を介して室外熱交換器（22）の一端であるガス側端部に接続され、該室外熱交換器（22）の他端である液側端部には、液ラインである高圧液管（5）の一端が接続されている。該高圧液管（5）の他端は、レシーバ（24）を経た後２本に分岐し、閉鎖弁（20）を介して室外ユニット（1A）外の液管である冷却系統の連絡液管（13）と空調系統の空調用連絡液管（18）とに接続されている。なお、上記高圧液管（5）における空調用連絡液管（18）側に分岐した配管には、レシーバ（24）から閉鎖弁（20）に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV5）が設けられている。

なお、上記室外熱交換器（22）は、実施形態１と同様に、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、室外ファン（25）および外気温センサ（26）が近接して配置されている。

上記冷却系統の連絡液管（13）は、実施形態１と同様に、冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）に接続され、上記連絡液管（13）の途中には、過冷却手段（60）が設けられている。上記冷却系統の構成は、実施形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。

上記２つの室外圧縮機（21a,21b）の吸入側は、共通の低圧ガス管（17）に接続され、該低圧ガス管（17）が閉鎖弁（20）を介して室外ユニット（1A）外の冷却系統の連絡ガス管（15）に接続されている。

上記四路切換弁（23）の１つのポートには、第２室外ガス管（6）および閉鎖弁（20）を介して室外ユニット（1A）外の空調系統の空調用連絡ガス管（19）が接続されている。上記四路切換弁（23）の残り１つのポートは、接続ガス管（7）に接続され、該接続ガス管（7）が低圧ガス管（17）に接続されている。

上記四路切換弁（23）は、吐出管（3）と第１室外ガス管（4）とが連通し、且つ第２室外ガス管（6）と接続ガス管（7）とが連通して空調系統が冷房運転を行う第１状態（図３に実線で示す）と、吐出管（3）と第２室外ガス管（6）とが連通し、且つ第１室外ガス管（4）と接続ガス管（7）とが連通して空調系統が暖房運転を行う第２状態（図４に実線で示す）とに切り換わるように構成されている。

上記高圧液管（5）には、膨張機構である室外膨張弁（27）を有し、レシーバ（24）をバイパスする補助液管（8）が接続されている。上記高圧液管（5）における補助液管（8）の接続部とレシーバ（24）との間には、レシーバ（24）に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV3）が設けられている。

また、上記高圧液管（5）には、該高圧液管（5）の逆止弁（CV3）とレシーバ（24）との間から分岐し、高圧液管（5）の空調用連絡液管（18）側に分岐した配管における逆止弁（CV5）と閉鎖弁（20）との間に接続された分岐液管（9）が設けられている。該分岐液管（9）には、閉鎖弁（20）からレシーバ（24）に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV4）が設けられている。

上記室内ユニット（1D）は、利用側熱交換器である室内熱交換器（71）と、膨張機構である室内膨張弁（72）とを備えている。この室内膨張弁（72）には、電子膨張弁が用いられている。上記室内熱交換器（71）の一端である液側端部には、室内膨張弁（72）を介して空調用連絡液管（18）が接続されている。一方、上記室内熱交換器（71）の他端であるガス側端部には、空調用連絡ガス管（19）が接続されている。

上記室内熱交換器（71）は、例えば、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、室内ファン（75）および室温センサ（76）が近接して配置されている。この室温センサ（76）は、室内の空気温度を検出する温度検出手段を構成している。また、上記室内熱交換器（71）には、該室内熱交換器（71）における冷媒温度である蒸発温度または凝縮温度を検出する温度検出手段としての室内熱交換センサ（73）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒の温度を検出する温度検出手段としてのガス温センサ（74）が設けられている。

−運転動作−
次に、上述した冷凍装置（1）の運転動作について説明する。この冷凍装置（1）は、室外熱交換器（22）を凝縮器として、冷蔵熱交換器（31）、冷凍熱交換器（41）および室内熱交換器（71）を蒸発器として機能する第１運転と、室内熱交換器（71）を凝縮器として、室外熱交換器（22）、冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）を蒸発器として機能する第２運転とが切換可能に構成されている。つまり、上記第１運転は、室内ユニット（1D）の冷房と冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）の冷却とを同時に行う冷房冷凍運転であり、上記第２運転は、室内ユニット（1D）の暖房と冷蔵ユニット（1B）および冷凍ユニット（1C）の冷却とを同時に行う暖房冷凍運転である。なお、冷却系統における運転動作については、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。

〈冷房冷凍運転〉
先ず、図３に示すように、上記四路切換弁（23）を第１状態に設定すると共に、室外膨張弁（27）を全閉状態とし、室内膨張弁（72）を所定開度に開く。この状態において、第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（3）で合流し、四路切換弁（23）から第１室外ガス管（4）を経て室外熱交換器（22）で凝縮する。この凝縮した液冷媒は、高圧液管（5）を流れ、レシーバ（24）を経て連絡液管（13）と空調用連絡液管（18）とに分流する。上記空調用連絡液管（18）に分流した液冷媒は、室内膨張弁（72）を介し、室内熱交換器（71）に流れて蒸発する。この蒸発したガス冷媒は、空調用連絡ガス管（19）から第２室外ガス管（6）、四路切換弁（23）および接続ガス管（7）を介し、低圧ガス管（17）にて冷却系統の連絡ガス管（15）のガス冷媒と合流して第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）に戻る。

一方、上記連絡液管（13）に流れた液冷媒は、実施形態１と同様の動作を行う。つまり、上記冷却系統において、冷蔵熱交換器（31）および冷凍熱交換器（41）における冷却能力が高まると共に、ブースタ圧縮機（51）の吐出温度が低下する。したがって、上記２つの室外圧縮機（21a,21b）の吐出温度も低下する。

〈暖房冷凍運転〉
先ず、図４に示すように、上記四路切換弁（23）を第２状態に設定すると共に、室外膨張弁（27）を所定開度に開き、室内膨張弁（72）を全開状態とする。この状態において、第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）から吐出されたガス冷媒は、吐出管（3）で合流し、四路切換弁（23）から第２室外ガス管（6）および空調用連絡ガス管（19）を経て室内熱交換器（71）で凝縮する。この凝縮した液冷媒は、室内膨張弁（72）を介して空調用連絡液管（18）に流れ、レシーバ（24）を経て高圧液管（5）に流れる。この高圧液管（5）に流れた液冷媒の一部は、冷却系統の連絡液管（13）に流れる。この連絡液管（13）に流れた液冷媒は、上記実施形態１と同様の動作を行う。一方、上記高圧液管（5）に流れた液冷媒の残りは、補助液管（8）から室外膨張弁（27）を経て室外熱交換器（22）で蒸発する。この蒸発したガス冷媒は、第１室外ガス管（4）から四路切換弁（23）および接続ガス管（7）を介した後、上記冷房冷凍運転時と同様に、低圧ガス管（17）にて冷却系統の連絡ガス管（15）のガス冷媒と合流して第１室外圧縮機（21a）および第２室外圧縮機（21b）に戻る。

以上のように、本実施形態３によれば、空調系統の冷房運転および暖房運転の運転状況に関係なく、常に冷却系統の冷却能力を高めることができると共に、ブースタ圧縮機（51）および２つの室外圧縮機（21a,21b）の吐出温度を低下させることができる。これにより、ブースタ圧縮機（51）および２つの室外圧縮機（21a,21b）の信頼性を向上させることができる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記各実施形態は、過冷却通路（62）の下流側通路（66）をブースタ圧縮機（51）と油分離器（53）との間、または油戻し管（55）に接続するようにしたが、ブースタ回路（50）における接続ガス管（52）に接続するようにしてもよい。つまり、上記ブースタ圧縮機（51）の吸入温度を低下させることができれば、過冷却通路（62）の下流側通路（66）をブースタ回路（50）における如何なる箇所に接続してもよい。

また、上記各実施形態は、各ユニット（1B,1C,1D）を１台ずつ設けるようにしたが、本発明は、それぞれのユニット（1B,1C,1D）を複数台設けるようにしてもよいことは勿論である。

以上説明したように、本発明は、室内や庫内を冷却する冷凍装置として有用である。

実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施形態３に係る冷凍装置の冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。 実施形態３に係る冷凍装置の暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。

符号の説明

1 冷凍装置
2A 圧縮機構
10 冷媒回路
13 連絡液管（液管）
22 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31 冷蔵熱交換器（利用側熱交換器）
41 冷凍熱交換器（利用側熱交換器）
50 ブースタ回路（補助圧縮回路）
51 ブースタ圧縮機（補助圧縮機構）
53 油分離器
55 油戻し管
61 過冷却熱交換器
62 過冷却通路
63 上流側通路
64 過冷却膨張弁（膨張機構）
66 下流側通路

Claims (3)

1. 圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（22）を有する熱源系統に、利用側熱交換器（41）を有する利用系統が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、
   上記利用系統には、上記熱源系統の圧縮機構（2A）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機構（51）を有する補助圧縮回路（50）が設けられた冷凍装置であって、
   上記利用系統の液管（13）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（61）が設けられ、
   上記過冷却熱交換器（61）には、液管（13）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（61）の液冷媒を過冷却し、且つ、過冷却後の分岐冷媒を補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させるように補助圧縮回路（50）に導く過冷却通路（62）が接続され、
   上記補助圧縮回路（50）は、補助圧縮機構（51）の吐出側に設けられた油分離器（53）と、該油分離器（53）で分離された油を補助圧縮機構（51）の吸入側に導く油戻し管（55）とを備える一方、
   上記過冷却通路（62）は、膨張機構（64）を有して液管（13）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（61）に導く上流側通路（63）と、過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒を補助圧縮機構（51）と油分離器（53）との間に導く下流側通路（66）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 圧縮機構（2A）および熱源側熱交換器（22）を有する熱源系統に、利用側熱交換器（41）を有する利用系統が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、
   上記利用系統には、上記熱源系統の圧縮機構（2A）を高段側として冷媒を２段圧縮するための低段側の補助圧縮機構（51）を有する補助圧縮回路（50）が設けられた冷凍装置であって、
   上記利用系統の液管（13）の途中には、液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器（61）が設けられ、
   上記過冷却熱交換器（61）には、液管（13）から液冷媒の一部を分岐した分岐冷媒によって過冷却熱交換器（61）の液冷媒を過冷却し、且つ、過冷却後の分岐冷媒を補助圧縮機構（51）の吸入温度を低下させるように補助圧縮回路（50）に導く過冷却通路（62）が接続され、
   上記補助圧縮回路（50）は、補助圧縮機構（51）の吐出側に設けられた油分離器（53）と、該油分離器（53）で分離された油を補助圧縮機構（51）の吸入側に導く油戻し管（55）とを備える一方、
   上記過冷却通路（62）は、膨張機構（64）を有して液管（13）から液相の分岐冷媒を過冷却熱交換器（61）に導く上流側通路（63）と、過冷却熱交換器（61）で蒸発した分岐冷媒を油戻し管（55）に導く下流側通路（66）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記利用系統は、庫内を冷却する利用側熱交換器（41）を有する冷却系統により構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置。

Images