JP4273470B2 - Refrigeration apparatus and method for increasing capacity of refrigeration apparatus - Google Patents

Refrigeration apparatus and method for increasing capacity of refrigeration apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エコノマイザ−により冷凍能力の制御を行う冷凍装置に関するものであり、特に、コンビニエンスストア、ス−パ−マ−ケット、小型店舗のような負荷量に対して負荷変動の小さい冷蔵ショーケース、冷蔵庫に使用される冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、特開昭６１−２９６４８に記載の従来の冷凍装置の概略構成を示しており、同図において、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１から吐出される高圧冷媒を冷却して凝縮する凝縮器、３は凝縮器２から供給される冷媒を膨張させる膨張弁、４は膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う蒸発器であって、その出力側は圧縮機１に接続されている。２２は商用電源周波数を可変して出力するインバータ、２９は圧縮機１の低圧側における冷媒圧力を検出する圧力検出器５の出力信号レベルに応じてインバータの出力周波数を制御する制御部である。２３、２４は上記インバータ２２と圧縮機１を結ぶ電源ラインの途中に直列接続された電磁接触器と過電流継電器である。
【０００３】
次に、動作を説明する。上記冷凍装置において、電源スイッチ（図示せず）を投入すると、電磁接触器２３が閉じられてインバータ２２から出力される電力が圧縮機１を駆動する電動機に供給されるため、電動機がインバータ２２の出力周波数に応じた速度で圧縮機１を回転駆動する。
圧縮機１が駆動されると、圧縮冷媒が吐出されて冷凍サイクルを流れるために、これに伴って蒸発器４による冷却がおこなわれる。
ここで、冷却負荷が少なくなると、冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が下がるために、これに応じて圧力検出器５から出力される出力信号レベルが低下する。
制御部２９においては、圧力検出器５の信号レベルと基準値との差に応じてインバータ２２の出力周波数を制御する。
つまり、圧力検出器５の出力信号レベルが基準値よりも低い場合には、制御部２９がインバータ２２を制御することによって出力周波数を下げる。電源周波数が下げられると、電動機の回転が下げられることから、圧縮機１の回転が低下して冷却能力が下がる。
このようにして冷却能力が下げられると、冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が上昇して設定圧力に収束する。
また、冷却負荷が高い場合には、冷凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇する。この結果、制御部２９はインバータ２２をその出力周波数が上昇するように制御することにより、圧縮機１の回転数を上昇させて冷却能力を増加させる。
【０００４】
また、図１２は従来のエコノマイザー搭載冷凍装置の概略構成を示したもので、同図において１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する凝縮器、３は後述の熱交換装置１１で過冷却された冷媒を膨張させる膨張弁、４は膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う蒸発器であり、これら１、２、３、４等から第１の冷凍サイクルを構成する。８は冷媒を圧縮する圧縮機、９は圧縮機８から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する凝縮器、１０は凝縮器９から供給される冷媒を膨張させる膨張弁、１１は熱交換装置で、膨張弁１０で膨張した冷媒と第１の冷凍サイクルの凝縮器２で凝縮した冷媒とが熱交換して、前記凝縮した冷媒が冷却されるとともに、前記膨張した冷媒は蒸発する。これら８、９、１０、１１等からエコノマイザ−である第２の冷凍サイクルを構成する。第２の冷凍サイクルにおいて、５は圧力を検知する圧力検出器、６は圧力検出器５の信号レベルに応じて圧縮機８を制御する制御部である。
【０００５】
次に、動作を説明する。圧縮機１が駆動されると、圧縮冷媒が吐出されて第１の冷凍サイクルを流れる。冷媒は凝縮器２で冷却されて液冷媒となる。凝縮器２で凝縮された液冷媒は、１１の熱交換装置で過冷却され、膨張弁３で急膨張した後、蒸発器４で熱吸収を行い冷蔵庫、ショーケース内の被冷却物を冷やす。
ここで、熱交換装置１１で過冷却された液冷媒の過冷却度が大きくなると、圧力検出器５の信号レベルが低下する。制御部６は、圧力検出器５の信号レベルと基準値の差に応じて圧縮機８の運転を中断する。
つまり、圧力検出器５の信号レベルが基準値よりも低い場合には、圧縮機８の運転を切る。
また、圧縮機８の運転が中断されると、低圧が徐々に上昇をはじめ圧力検出器５の信号レベルが基準値を超えると、圧縮機８は運転を再開する。圧縮機８の運転が再開されると、熱交換装置１１で凝縮器２を出た液冷媒を再度、過冷却する。また、エコノマイザ−は、通常室外に設置され、蒸発器４を内蔵するショ−ケ−ス、冷蔵庫が設置される室内とは最大３０ｍ程度の距離がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記インバータ冷凍装置のように圧縮機を可変制御するためのインバータ基板を製造するためには、多大なコストがかかる。特にコンビニエンスストアの冷蔵用冷凍機のように圧縮機の容量が大きいものは、インバータ装置の製造コストが大きい。
また、インバータはエネルギーロスが発生し、入力エネルギーが増えるといった問題点がある。
また、従来のエコノマイザーユニット搭載冷凍機では、エコノマイザー側の低圧を検知して圧縮機８を間欠制御するため、凝縮器を出た液冷媒の過冷却をとりすぎ、入力エネルギが増えるという問題点がある。また、メイン側の負荷変動に応じた、エコノマイザーユニット内の圧縮機制御の追従性が良くない。
さらに、従来のエコノマイザーユニット搭載冷凍機では、エコノマイザー側の圧縮機８の起動発停回数が多いため、エネルギーロスも多くなる。
また、エコノマイザーユニット搭載の冷凍機では、凝縮器２を出た液冷媒は過冷却されているため外気温度より約１０〜２０℃ほど低くなる。従って、この液冷媒はショーケース、冷蔵庫の膨張弁に流入するまでの間に、外気と熱交換しやすく、エコノマイザーユニットを搭載しない冷凍装置に比べて過冷却の効果が失われやすい。従って、冷凍機と室内側を連結している配管の断熱材を厚く巻く必要がある。
さらに、従来の冷凍装置でショ−ケ−スが増加するような負荷が増加する場合は、冷凍装置の能力アップのために冷媒流量が増加し、熱源機側ユニットと負荷側ユニットとを接続する配管も配管径の大きなものに交換する必要があった。そのため費用の増加が大きかった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、設備費用を低減した、省エネルギ−で、負荷変動への追従性のよい冷凍装置を得ることを目的とする。
また、過冷却後の液配管の断熱が簡易化できる冷凍装置を得ることを目的とする。
また、ショ−ケ−ス等が省スペ−ス化できる冷凍装置を得ることを目的とする。
また、凝縮器の改良により省エネルギ−を図った冷凍装置を得ることを目的とする。
また、電力の平準化、電力料金を低減できる冷凍装置を得ることを目的とする。
また、過冷却効率を向上し、省エネルギ−を図った冷凍装置を得ることを目的とする。
また、冷凍装置でショ−ケ−スが増加するような負荷が増加する場合にも、既設の配管を再利用等することにより、費用の増加を抑えて負荷増加に対応することを目的とする。
【０００８】
また、負荷量は大きいが、負荷変動量は比較的小さい、コンビニエントストア等の庫内温度が冷蔵温度であるショ−ケ−ス等を冷却するのに適した冷凍装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の冷凍装置は、
第１の圧縮機および第１の凝縮器を有した熱源機側ユニットと、第１の減圧装置および第１の蒸発器とを有した負荷側ユニットとが配管接続された第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置であって、
前記第１の圧縮機より容量が小さく前記冷凍装置の負荷変動量に見合った容量の第２の圧縮機と、第２の凝縮器と、第２の減圧装置と、前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と熱交換を行う熱交換装置とが、配管接続されてエコノマイザーを構成している第２の冷凍サイクルを、前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間の既設配管を流れる液冷媒を冷却するように設け、
前記冷凍装置の負荷の増加に際し、前記第１の圧縮機の容量を増加させずに、前記第２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置間の液冷媒を冷却して冷却能力を増加させる冷凍装置において、
前記熱交換装置が蓄熱式熱交換装置であり、
前記第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、
前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路をバイパスするバイパス回路と、
前記バイパス回路と、前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路とに、それぞれ設けられた流量制御装置とを備え、
前記圧力検出器の検出圧力および前記蓄熱式熱交換装置の蓄冷量により、前記流量制御装置を制御して、前記バイパス回路と前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路とに流れる冷媒流量を制御可能としているものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である冷凍装置の冷凍サイクルを示している。図１において、１は冷媒を圧縮する第１の圧縮機、２は第１の圧縮機から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する第１の凝縮器、３は後述の熱交換装置１１で過冷却された液冷媒を膨張させる第1の膨張弁（第１の減圧装置）、４は第１の膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う第１の蒸発器で、これを内蔵するショーケース、冷蔵庫内を冷却する。なお、図１においては、熱交換装置１１と第１の圧縮機１との間に、第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを直列に接続したものを１組設けているが、熱交換装置１１と第１の圧縮機１との間に、この組合せのものを複数並列に接続し、複数の第１の蒸発器で、それぞれ、ショ−ケ−スまたは冷蔵庫を冷却するのが一般的である。これら第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、第1の膨張弁３、第１の蒸発器４等より第１の冷凍サイクルを構成する。また、８は冷媒を圧縮する第２の圧縮機で容量は第１の圧縮機１より小さく、例えば第１の圧縮機１の１／６程度である。９は第２の圧縮機８から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する第２の凝縮器、１０は第２の凝縮器９から供給される冷媒を膨張させる第２の膨張弁（第２の減圧装置）、１１は熱交換装置で、第２の膨張弁１０で膨張した冷媒と第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器２で凝縮した冷媒とが熱交換して、前記膨張した冷媒は蒸発し、前記凝縮した冷媒は過冷却される。これら第２の圧縮機８、第２の凝縮器９、第２の膨張弁１０、熱交換装置１１等で第２の冷凍サイクルを構成し、第２の冷凍サイクルからエコノマイザ−を構成する。１３は第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器、１４は圧力検出器１３の検出圧力に応じて第２の圧縮機８を運転または停止するため電磁接触器７を開閉制御する制御装置である。
【００２２】
次に動作を説明する。第１の冷凍サイクルでは、冷媒は第１の圧縮機１で圧縮される。高温高圧となったガス冷媒は、第２の凝縮器２に送られる。第２の凝縮器２ではガス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液化して高温高圧の液冷媒となる。第２の凝縮器２で凝縮された液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクルの冷媒と熱交換し、第２の冷凍サイクルの冷媒を蒸発させ、自身は過冷却され、液配管を通じて負荷側へと送られる。ここで、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却をとる熱交換装置１１としては、プレート熱交換器、二重管熱交換器等が使用される。
負荷側に送られた冷媒は第１の膨張弁３で膨張し、第１の蒸発器４で熱吸収を行い冷蔵庫、ショーケース内の被冷却物を冷やす。過冷却が増えると、第１の冷凍サイクルの冷凍能力が増える。
複数の第１の蒸発器４を設けた場合は、過冷却後の冷媒がそれぞれの第１の蒸発器４に分岐配管により流される。
【００２３】
ここで、冷却負荷が少なくなると、第１の冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が下がる。これに応じて圧力検出器１３の信号レベルが低下すると、制御装置１４は圧力検出器１３の信号レベルと基準値との差に応じて第２の圧縮機８の運転を制御する。すなわち、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値よりも低い場合には電磁接触器７を切り第２の圧縮機８への通電が遮断される。
そこで、熱交換装置１１で熱交換する熱量が減少することにより、第１の凝縮器２で凝縮された冷媒の過冷却度も減少し、第１の冷凍サイクルの冷凍能力が下がる。このようにして、冷却能力が下げられると、第１の冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が上昇して設定圧力に収束する。
【００２４】
また、冷却負荷が高い場合には、第１の冷凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇する。そこで、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値よりも高くなると、電磁接触器７が入り第２の圧縮機８に通電される。この結果、制御装置１４は上記のように第１の圧縮機８を連続運転させるように制御することによって、熱交換装置１１で熱交換される熱量を増大させる。そして、第１の凝縮器２で凝縮された冷媒の過冷却度を増加させることによって、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍能力を上げる。
第２の圧縮機８は上記のように制御装置１４により運転、停止が制御され、電磁接触器７を間欠的に作動することにより、間欠運転をする。従って、熱交換装置１１で熱交換する熱量が増減され、第１の冷凍サイクルの冷凍能力が増減される。
【００２５】
図２は、コンビニエントストア、小型店舗の庫内温度が冷蔵温度（例えば−５℃〜１０℃）であるショ−ケ−ス、冷蔵庫の一日の経時的な冷凍負荷及びそれに対応した冷凍装置の冷凍能力の例を示したものである。
図２（ａ）は、横軸に一日の時間をとり、縦軸にこれらのショ−ケ−ス、冷蔵庫の冷凍負荷をとっている。図２（ａ）に示すように、これらのショ−ケ−ス、冷蔵庫は、大きな冷凍負荷量とそれに比べて比較的小さな負荷変動量を有することに特徴がある。すなわち、図２（ａ）に示すように、大きな冷凍負荷量が大きなベ−ス部分と小さな変動部分から成っている。また、これらのショ−ケ−ス、冷蔵庫は、８時〜１６時の間に来客による店内温度の上昇、ショ−ケ−ス内の被冷却物を出し入れするために蓋の開閉などにより、負荷が大きくなる。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の負荷変動に対して、エコノマイザ−（第２の冷凍サイクル）を間欠的に運転することにより、第１の冷凍サイクルの冷凍能力を変化させたものである。
冷蔵庫、ショーケースの負荷が大きくなると、上記で説明したように第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８の運転時間が長くなる。従って、第１の冷凍サイクルの液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクルの冷媒と熱交換し十分に過冷却される。従って、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍能力は図２（ｂ）に示すように、ショーケース、冷蔵庫の負荷に応じて、段階的に対応制御することが可能となる。
以上のように、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧縮機１の容量を直接制御する必要はなく、エコノマイザ−の運転、停止により、ショ−ケ−ス等の負荷変動量に見合った小容量の第２の圧縮機８を制御することにより負荷対応が良好となり、また、省エネルギ−が図れる。
また、第１の冷凍サイクルの低圧側の圧力を検出することにより、エコノマイザ−の運転、停止を制御しているので、従来のエコノマイザ−搭載冷凍装置に比べて凝縮器をでた液冷媒の過冷却をとりすぎることがなく、ショ−ケ−ス等の負荷変動に迅速、適確に対応でき、入力エネルギ−が増加するのを防止できる。
さらに、制御を第２の圧縮機の間欠制御（ＯＮ−ＯＦＦ制御）としているので、インバータ装置を必要とせず、製品の製造コストも低減することができる。
そこで、この冷凍装置は、特に、コンビニエントストア、小型店舗のショ−ケ−スに設けられ、負荷が大きく、要求冷凍能力が大きいが、負荷変動の小さい、庫内温度が冷蔵温度であるショ−ケ−ス、冷蔵庫に使用すると性能が最適に発揮できる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１では、圧力検出器１３で検出された信号レベルにより制御装置１４が電磁接触器７を間欠的に制御していたが、図３の実施の形態２の冷凍装置の冷凍サイクルに示すように圧力検出器１３で検出された信号レベルにより制御装置１４がインバータ１２を制御し出力周波数を変化させ、第２の圧縮機８の回転を変速制御することにより、熱交換装置１１での熱量を制御することも可能である。その他の構成（前記の第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを複数接続する構成も併せて）は前記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
第１の冷凍サイクルにおいて、冷却負荷が減少したとき、第１の冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が下がるために、これに応じて圧力検出器１３の信号出力レベルが低下する。
圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値より低くなると、制御装置１４がインバータ１２を制御することによって出力周波数を下げる。電源周波数が下げられると、第２の圧縮機８の電動機の回転が下げられ、第２の圧縮機８の容量が低下し熱交換器１１で熱交換される熱量が下がる。
熱交換器１１で熱交換される熱量が下がると第１の凝縮器２を出た液冷媒の過冷却度が下がり、第１の蒸発器４の冷却能力が下がる。
【００２８】
また、冷却負荷が高い場合には、第１の冷凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇する。この結果、制御装置１４はインバータ１２をその出力周波数が上昇するように制御することにより、第２の圧縮機８の電動機の回転数を上昇させて熱交換装置１１で熱交換する熱量を増加させる。
この結果、第１の凝縮器２を出た液冷媒の過冷却度が増加し、第１の蒸発器４の冷却能力が増加する。
このように、第２の圧縮機８の電動機回転数の制御をインバータを用いて行うことによって、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却を連続的に制御することができ、実施の形態1で示した間欠制御より、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の負荷変動に対する冷凍能力の追従性が良くなる。また、実施の形態1で示した間欠制御より、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８の起動発停回数が少なくなり、冷凍装置の消費電力量が低減できる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１の１／６程度の容量であるため、第２の圧縮機８を制御するインバータ装置の製造コストは、従来のインバータ冷凍装置のインバータ装置の製造コストに比べて、低減することができる。また、容量制御する圧縮機の容量が従来のインバータ冷凍装置の圧縮機に比べて小さいため、インバータ部でのエネルギーロスも小さく、消費電力も低減することが出きる。
【００２９】
図４は上記実施の形態２に関し、図４（ａ）は、実施の形態１と同じショーケース、冷蔵庫の冷凍負荷を示し、図４（ｂ）は、この負荷に対応して冷凍装置を運転した時の冷凍能力を模式的に表したものである。
8時〜１６時にかけてショーケース、冷蔵庫の負荷が高くなると、上記で説明したように第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８の出力周波数が負荷量に応じて連続的に制御されて高くなる。従って、第１の冷凍サイクルの液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクルの冷媒と熱交換し、負荷量に対応良く過冷却される。従って、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍能力は図４（ｂ）に示すように、ショーケース、冷蔵庫の負荷に応じて、連続的に制御することが可能となる。そこで、冷凍能力は図２で示した間欠制御よりショ−ケ−ス冷凍負荷の変動に対する追従性が良くなる。
本実施の形態の冷凍装置も前記実施の形態１の冷凍装置と同様、コンビニエントストア、小型店舗のショ−ケ−スに設けられ、負荷が大きく、そこで要求冷凍能力が大きいが、負荷変動の小さい、庫内温度が冷蔵温度であるショ−ケ−ス、冷蔵庫に使用するのが最適である。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２の第１の凝縮器２と第２の凝縮器９を一体型の構造とし、図５に示すようにその熱交換器のフィンを共有した一体型凝縮器としたものである。また、図６は実施の形態３の冷凍サイクルを模式的に示したものである。なお、第２の圧縮機８を制御する圧力検出器１３、制御装置１４は記載を省略したが、実施の形態１、２と同様に制御する。
図において、２５は一体型凝縮器を表している。その他の構成（前記の第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを複数接続する構成も併せて）は前記の実施の形態１、２と同様であり、説明を省略する。
【００３１】
次に動作を説明する。第１の蒸発器４の冷凍負荷が小さいとき、冷凍サイクルの低圧側の圧力が下がり、第２の圧縮機８の運転を間欠制御するものでは、実施の形態１で説明したように第２の圧縮機８が停止する。第２の圧縮機８が停止すると第２の冷凍サイクルには冷媒が流れないため、第２の凝縮器９の配管にも冷媒が流れないので、熱交換の必要がなくなる。従って、第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、第１の膨張弁３および第１の蒸発器４からなる第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器２は、第２の凝縮器９が使用していたフィンも活用することができ、表面伝熱面積が増加する。
また、第２の圧縮機８の運転を変速制御するものでは、第２の圧縮機８の運転が全速でない（減速している）とき一体型凝縮器２５のフィンの表面伝熱面積に余剰部分が生じる。
従って、第１の凝縮器２の凝縮能力を向上することができ、高圧圧力が低くなるため、冷凍装置の消費電力を低減することができ、省エネルギーとなる。また、第２の圧縮機８の制御を間欠制御、連続制御に関係なく、第１の凝縮器２と第２の凝縮器９のフィンを共有化することにより、第１の凝縮器２と第２の凝縮器９を別々に設置するより、省スペース化が図れる。
【００３２】
実施の形態４．
図７は、実施の形態１および実施の形態２の冷凍サイクルの具体的な設置を示すものである。図において、１５は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１、第１の凝縮器２を搭載した熱源機側ユニットであり、通常は室外または室内でも店舗外に設置される。また、１６は、第１の冷凍サイクルの第１の膨張弁３及び第１の蒸発器４を内蔵する負荷側ユニットであるショーケース、冷蔵庫であり、第２の冷凍サイクルであるエコノマイザ−を内蔵する。負荷側ユニット１６は室内または店舗内に設置される。熱源機側ユニット１５と第１のユニット１６を高圧配管（液配管）１８、低圧配管（ガス配管）１９とで接続する。
なお、図７では、負荷側ユニット１６を１台記載しているが、複数とするのが一般的である。その場合、エコノマイザ−は複数の負荷側ユニット１６（ショ−ケ−ス、冷蔵庫）のうちの１台内に設置される。
【００３３】
次に動作を説明する。第１の圧縮機１を吐出した高圧のガス冷媒は第１の凝縮器２で外気との熱交換により凝縮・液化して高温高圧の液冷媒となる。液冷媒は液配管１８を通じて負荷側ユニット１６へと送られる。負荷側ユニット１６に送られた液冷媒はショーケース、冷蔵庫内のエコノマイザ−内の熱交換装置１１で過冷却され、第１の膨張弁３で膨張し、第１の蒸発器４で蒸発し、ショ−ケ−ス、冷蔵庫内の被冷却物を冷却する。ショ−ケ−ス、冷蔵庫が複数ある場合は、熱交換装置１１で過冷却された冷媒が並列の分岐管により流される。従来のエコノマイザ−搭載冷凍機では、室外に設置されたエコノマイザ−で第１の凝縮器２を出た液冷媒を過冷却する。通常のコンビニエンスストア、小型店舗の場合、室外に設置したエコノマイザ−を設置した熱源機側ユニットと室内に設置したショーケースは３０ｍ程度の液配管、低圧配管によって接続されているため、室外で過冷却をとった液冷媒が室内のショーケースまで移送される際、外気との熱交換をおこし、過冷却の効果が減るため、これを防ぐために室外と室内のユニットをつなぐ液配管に断熱材を厚く巻く必要がある。しかし、この実施の形態による冷凍装置では、過冷却をとるエコノマイザ−が室内側の負荷側ユニット１６であるショ−ケ−スなどの内部に設置されているため、液冷媒の過冷却は室内側で行われる。このように、過冷却を室内側で行うことによって、過冷却をとった液冷媒と外気との熱交換を防ぐことができる。
従って、エコノマイザ−をショーケース、冷蔵庫１６内に配置することによって、液配管１８の冷媒温度はエコノマイザ−を搭載しない冷凍機と変わらないため、液配管１８にまく断熱材の量をエコノマイザーユニットを搭載しない冷凍機並みに抑えることができる。
【００３４】
実施の形態５．
実施の形態１および実施の形態２の冷凍サイクルの具体的な設置の別の例を図８に示す。図８において、１５は、冷媒を圧縮する第１の圧縮機１、第１の圧縮機１から吐出される高圧冷媒を冷却して凝縮する第１の凝縮器２を搭載した熱源機側ユニットである。この熱源機側ユニット１５内に第２の冷凍サイクルであるエコノマイザ−を搭載する。１６は第１の凝縮器２から供給される冷媒を膨張させる第１の膨張弁３、第１の膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う第１の蒸発器４を内蔵する負荷側ユニットであるショ−ケ−ス、冷蔵庫であり、熱源機側ユニット１５と負荷側ユニットであるショ−ケ−ス、冷蔵庫１６を高圧配管（液配管）１８、低圧配管（ガス配管）１９で接続する。なお、図８では、負荷側ユニット（ショ−ケ−ス、冷蔵庫）１６を１台記載しているが、複数とするのが一般的である。
【００３５】
このように、エコノマイザ−を、室外または室内でも店舗外に設ける熱源機側ユニット１５内に配置することによって、室内に設ける負荷側ユニット１６であるショ−ケ−ス、冷蔵庫を省スペース化することができる。
【００３６】
本実施の形態は、次のように活用することができる。
例えば、今般の薬事法の改正により、コンビニエントストアなどで栄養ドリンクの販売が可能となった。これに伴い、これらを新規に陳列するショ−ケ−スが必要となり、コンビニエントストア等では、ショ−ケ−スの追加による冷凍装置の負荷能力が増加する傾向にある。
ショ−ケ−スが増加して冷凍装置の負荷が増大すれば、室外又は店舗外の熱源機側ユニットの能力も大きくし、冷凍装置の能力を大きくする必要があり、これに対して従来は、コンビニエントストア等の場合、室外又は店舗外の熱源機側ユニットの圧縮機能力を例えば、６馬力使用であれば、７．５馬力等に容量アップして対応していた。また、圧縮機の容量アップにより冷媒配管を流れる冷媒量が増えるため、配管の圧力損失が増えるのを防止するために、店舗内の負荷側ユニット１６であるショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱源機側ユニット１５とを接続する低圧配管（ガス配管）１８を圧縮機容量６馬力時の配管径２５．４ｍｍから３１．７５ｍｍに太くする必要があり、配管も交換していた。
本実施の形態によれば、前記の能力アップに対しては、従来ある熱源機側ユニット１５に圧縮機容量が１馬力以下の第２の圧縮機８を持つエコノマイザ−を付加することによって、第１の凝縮器２を出た液冷媒の過冷却度を熱交換装置によってあげ、冷凍能力を上昇させることで対応できる。また、第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１の容量が変わらないので、冷媒配管を流れる冷媒流量も変化しない。このため、店舗内のショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱源機側ユニット１５とを接続する客先配管（延長配管）である前記の低圧配管（ガス配管）の配管径を大きくする必要はない。従って、既存の客先配管（延長配管）をリサイクルして使用することができる。
なお、従来の客先配管（延長配管）を管径の大きな配管へ交換するのは、冷凍装置の要求負荷増加状態により変化し、例えば、第１の圧縮機１の容量を７．５馬力から１０馬力へ増加させる場合は、低圧側配管径は同径で、高圧側配管径を大きくする必要があり、また、第１の圧縮機１の容量を６馬力から１０馬力に増加させる場合は、両方の配管径を大きくする必要があった。
本実施の形態では、いずれの場合も、既存の客先配管（延長配管）を使用できる。さらに、本実施の形態では、エコノマイザ−で冷凍装置の能力アップを行うので、第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１、第１の凝縮器２及びこれらを接続する配管も再利用できる。
前記の通り、本実施の形態によれば、ショ−ケ−スの増加等による冷凍装置の能力アップに際して、第１の冷凍サイクル側は、客先配管（延長配管）や第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、これらを接続する配管等は既存のものを使って、要求能力アップに見合った能力のエコノマイザ−を付加することにより、能力アップの工事費用をできるだけ低減して、要求能力アップが可能となる。
特に、コンビニエントストア等においては、店舗用のショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱源機側ユニット１５とが離れていることが多く、これらを接続する客先配管（延長配管）が長くなるので、既設の配管が使えるメリットは大となる。
なお、冷凍装置の能力アップの要求に対応するのに、第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、既設の客先配管（延長配管）等を変えずに、エコノマイザ−を付加して対応することは、前記の実施の形態４の場合にも適用でき、同様の効果が得られる。
【００３７】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６である冷凍装置の冷凍サイクルを示している。この冷凍装置は図９に示すように、１は冷媒を圧縮する第１の圧縮機、２は圧縮機１から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する第１の凝縮器、３は後述の蓄熱式熱交換装置２６で過冷却された液冷媒を膨張させる第１の膨張弁（第１の減圧装置）、４は第１の膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う第１の蒸発器でコンビニエンスストア等のショーケース・冷蔵庫を冷却する。これら第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、第1の膨張弁３、第１の蒸発器４等で第１の冷凍サイクルを構成する。また、８は冷媒を圧縮する第２の圧縮機で圧縮機の容量が第１の圧縮機１の容量の１／６程度のものである。９は第２の圧縮機８から吐出された高圧冷媒を冷却して凝縮する第２の凝縮器、１０は第２の凝縮器９から供給される冷媒を膨張させる第２の膨張弁（第２の減圧装置）、２６は第１の凝縮器２で凝縮された液冷媒を過冷却する蓄熱式熱交換装置で、通常の蓄冷剤が蓄熱槽となる容器内に収容され、第２の膨張弁１０で膨張した冷媒が蓄冷剤により蒸発し、蓄冷剤に冷熱を付与し、この蓄冷剤の冷熱で第１の凝縮器２で凝縮された冷媒を過冷却するものである。
これら第２の圧縮機８、第２の凝縮器９、第２の膨張弁１０、蓄熱式熱交換装置２６等で第２の冷凍サイクルを構成し、第２の冷凍サイクルでエコノマイザ−を構成する。また、１３は第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器、１４は検出した圧力により後述の第１の電磁弁３０、第２の電磁弁３１を開閉する制御装置、２７は、第１の冷凍サイクルにおいて蓄熱式熱交換装置２６をバイパスするバイパス回路、３０はバイパス回路２７に設けられ、冷媒の流れを変更する第１の電磁弁、３１は第１の冷凍サイクルの冷媒が蓄熱式熱交換装置２６で熱交換する場合、熱交換しない場合により開閉される第２の電磁弁である。
なお、図９においては、蓄熱式熱交換装置２６と第１の圧縮機１との間に、第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを直列に接続したものを１組設けているが、蓄熱式熱交換装置２６と第１の圧縮機１との間に、この組合せのものを複数並列に接続し、複数の第１の蒸発器４で、それぞれのショ−ケ−スまたは冷蔵庫を冷却するのが一般的である。
【００３８】
次に動作を説明する。第１の冷凍サイクルでは、冷媒は第１の圧縮機１で圧縮される。高温高圧となったガス冷媒は、第１の凝縮器２に送られる。第１の凝縮器２ではガス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液化して高温高圧の液冷媒となる。第１の凝縮器２で凝縮された液冷媒は蓄熱式熱交換装置２６で蓄冷剤と熱交換し過冷却され、液配管を通じて負荷側へと送られる。このように冷媒が過冷却されると、冷凍能力が増加する。
負荷側に送られた冷媒は第１の膨張弁３で膨張させ、第１の蒸発器４で熱吸収を行い冷蔵庫、ショーケース内の被冷却物を冷やす。
複数の第１の蒸発器４がある場合は、過冷却後の冷媒が分岐管により流され、それぞれのショ−ケ−ス等を冷却する。
【００３９】
また、第２の冷凍サイクルでは、冷媒は第２の圧縮機８で圧縮される。高温高圧となったガス冷媒は、第２の凝縮器９に送られる。第２の凝縮器９ではガス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液化して高温高圧の液冷媒となる。高温高圧となった冷媒は第２の膨張弁１０で膨張され、蓄熱式熱交換装置２６で蓄冷剤と熱交換され、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。
コンビニエンスストアなどでは、夜間ショーケース等扉の開閉が少なくなるため第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍負荷が下がる。第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍負荷が小さくなると、第１の冷凍サイクルの低圧が下がるため、これを検出した圧力検出器１３の信号レベルと基準値の差に応じて制御装置１４が電磁弁３０、電磁弁３１の開閉を制御する。すなわち、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値よりも低い場合には、電磁弁３１を閉じ、電磁弁３０を開く。電磁弁３１が閉じられると、第１の冷凍サイクルの冷媒は蓄熱式熱交換装置２６通過しなくなるため、蓄熱式熱交換装置２６では蓄冷剤と熱交換されなくなる。従って、第２の冷凍サイクルが常に運転し続けているため、第２の冷凍サイクルが蓄熱式熱交換装置２６で発生する熱量は、蓄熱式熱交換器２６内の蓄冷剤を冷やすことにより貯えられる。
【００４０】
ここで昼間ショーケースなどの扉開閉が頻繁になる時間帯になると、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷却負荷が高くなる。第１の冷凍サイクルの冷却負荷が高くなると、第１の冷凍サイクルの低圧圧力は上昇するため、これに応じて圧力検出器１３の信号レベルが上昇する。圧力検出器１３の信号レベルが上昇すると制御装置１４は、圧力検出器１３の信号レベルと基準値との差に応じて電磁弁３０、電磁弁３１の開閉を制御する。すなわち、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値より高い場合には、電磁弁３０を閉じ、電磁弁３１を開く。電磁弁３１が開かれると第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器２を出た冷媒は蓄熱式熱交換装置２６で蓄冷剤と熱交換することにより、第１の冷凍サイクルの液冷媒が過冷却される。第１の冷凍サイクルの液冷媒が過冷却されると、前記のように第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷却能力が増大する。
蓄熱式熱交換装置２６の蓄冷剤に蓄冷するのは、夜間に限定するものではなく、昼間も蓄冷することにより、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の容量を小さくできる。
【００４１】
このように、実施の形態７に示す冷凍装置を用いることによって、夜間のショーケース負荷の小さい時間帯に蓄熱式熱交換装置２６に蓄冷し、昼間、電力量がピークとなる時間帯にその蓄冷熱量を利用することにより、電力の平準化が図れる。また昼間に比べて深夜電力料金は安価なため、夜間に蓄熱し、その熱量を昼間に利用する方が非蓄熱時に比べて電力料金は安くなる。
また、過冷却を付与する熱交換装置を蓄熱式熱交換装置２６としたので、第２の冷凍サイクル側（エコノマイザ−側）の第２の圧縮機の容量を、第１の冷凍サイクルの負荷変動に見合うように選択する融通性が増し（例えば、より小容量の圧縮機にできる）、また、蓄熱量を有効に使うことにより、省エネルギ−が図れるとともに、設備費用も低減できる。
さらに、電磁弁３０、３１を流量制御装置として、圧力検出器１３の検出圧力により、それぞれの流量を制御するようにしてもよい。このようにすることにより、ショ−ケ−スや冷蔵庫の負荷変動に精度良く対応できる。さらに、蓄熱式熱交換装置２６の蓄冷量を測定し、蓄冷量を加味して、それぞれの流量を制御することにより一層負荷変動への対応が良くなる。
【００４２】
実施の形態７．
また、上記実施の形態１〜実施の形態６において、第１の冷凍サイクルおよび第２の冷凍サイクルの冷媒にハイドロフルオロカーボンR404AまたはハイドロフルオロカーボンR507を用いる。
【００４３】
R４０４Aは組成上従来の冷凍装置に用いられていた冷媒R２２に比べて密度が高いため、 R４０４Aを冷媒に用いた場合、第１の冷凍サイクルに流れる冷媒循環量ＧはR２２に比べて1.4倍程度となる。この結果、Ｒ４０４ＡとＲ２２で同じ過冷却度をとった場合、過冷却効果は冷媒循環量の多いＲ４０４Ａの方が有利である。熱交換装置１１や蓄熱式熱交換装置２６で熱交換される熱量は過冷却効果の多いＲ４０４Ａの方が多くなるため、同じ冷却能力を発生するには圧縮機８の負荷を軽減することができる。このため、この発明の冷凍装置では装置の冷凍能力を上げることができ、消費電力を低減することができる。また、上記R５０７を冷媒として用いた場合も同様の効果を生じる。
【００４４】
冷媒として、Ｒ２２とＲ４０４Ａの比較を第１の冷凍サイクルの冷凍能力比較表と図１０の第１の冷凍サイクルのモリエル線図により説明する。
第１の冷凍サイクルの冷媒循環量Ｇは、吸入ガス比容積をｖ、第１の圧縮機１の押しのけ量をＶとして、Ｇ（Ｋｇ／ｈ）＝Ｖ（ ｍ3／ｈ）／ｖ（ ｍ3／Ｋｇ）で算出されるが、第１の冷凍サイクルの蒸発温度ＥＴを−５℃、第１の圧縮機１の吸入ガス温度１８℃、第１の圧縮機１の押しのけ量Ｖを２４．９ｍ3／ｈ（４．５ＫＷスクロ−ル圧縮機の例）とした場合の第１の冷凍サイクルの冷凍能力の比較を表１に、また、モリエル線図を図１０に示す。
表１に示すように、Ｒ２２とＲ４０４Ａの冷凍能力Ｑは、過冷却を５度と同じにした場合、それぞれ、６７４１９ＫＪ／ｈ、７７５２６ＫＪ／ｈとなり、Ｒ４０４Ａの方が大となる。
従って、同じ冷却能力を発生するには、Ｒ４０４Ａの方がエコノマイザ−の第２の圧縮機８の負荷を軽減できる。
【００４５】
【表１】

Figure 0004273470
【００４６】
前記の各実施の形態に記載の冷凍装置は、全体の冷凍負荷量は大きいが、負荷変動量は比較的小さい負荷特性の被冷却物を冷却するのに特に、好ましく使われるものである。
第１の冷凍サイクルの大きな容量の第１の圧縮機で冷凍負荷の大きなベ−ス部分に対応し、比較的小さな負荷増分である変動部分は、第２の冷凍サイクルの小容量の第２の圧縮機で対応するものである。
このようにすることで、負荷変動部分に見合った容量の第２の圧縮機を選択することにより、負荷変動への良好な対応を図り、また、大容量の第１の圧縮機により負荷変動部分に対応することによるエネルギ−の無駄の発生や制御設備費用の増大を防止し、省エネルギ−及び設備費用の低減を図るものである。即ち、第１の冷凍サイクルとは別に、さらに第２の冷凍サイクルを設けても設備費用的にも充分採算がとれるものとなる。
本冷凍装置として好ましく使われる圧縮機の容量としては、第１の圧縮機の容量は、６馬力〜１０馬力程度であり、第１の圧縮機と第２の圧縮機との容量比は、６対１〜１０対１程度である。
本冷凍装置を使うのに最適な例が、前記の負荷特性を持ち、コンビニエントストア、小型店舗の庫内温度が冷蔵温度（例えば、−５℃〜１０℃）であるショ−ケ−ス、冷蔵庫用の冷凍装置である。
庫内温度が冷蔵温度であるショ−ケ−ス、冷蔵庫用の冷凍装置を選択するのは、コンビニエントストア、小型店舗においては、ショ−ケ−ス等は、庫内温度が冷蔵温度（例えば、−５℃〜１０℃）のものと冷凍温度（例えば、−５℃未満）のものとがあるが、被冷却物の取扱量は、冷蔵温度のものが圧倒的に多く、そこで冷蔵温度のショ−ケ−ス、冷蔵庫が多くなり、これらの冷凍装置としては冷凍能力の大きなものが要求されることと、被冷却物の出し入れ等により負荷変動はあるが、比較的小さいことによる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明に係る冷凍装置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷凍装置において、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転速度を変速制御して第１の冷凍サイクルの冷凍能力を制御するので、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧縮機を直接制御する必要はなく、エコノマイザ−により、小容量の第２の圧縮機を制御することにより、負荷対応が良好となり、かつ、省エネルギ−が図れるとともに、第２の圧縮機の運転速度を変速制御することによって、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却度を連続的に制御することができ、負荷変動に対する冷凍装置の冷凍能力の追従性が良くなる。また、第２の圧縮機を変速制御することで、起動発停回数が少なくなり、消費電力量が低減できる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機より低容量であるため、第２の圧縮機を制御する制御装置（例えば、インバ−タ装置）の費用が低減できる。
【００４８】
また、この発明の第２の発明に係る冷凍装置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷凍装置において、第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器を有し、この圧力検出器の検出圧力により、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転を制御して第１の冷凍サイクルの冷凍能力を制御するので、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧縮機１を直接制御する必要がなく、エコノマイザ−により、小容量の第２の圧縮機を制御することにより、負荷対応が良好となり、かつ、省エネルギ−が図れるとともに、第１の冷凍サイクルの低圧側の圧力を検出することにより、第２の圧縮機を制御しているので、従来のエコノマイザ−搭載冷凍装置に比べてショ−ケ−ス等の負荷変動に迅速、適確に対応できる。
【００４９】
また、この発明の第３の発明に係る冷凍装置によれば、第２の発明において、第２の圧縮機の運転制御が間欠制御であるので、第２の発明の効果に加えて、インバータ装置を必要とせず、製品の製造コストも低減することができる。
【００５０】
また、この発明の第４の発明に係る冷凍装置によれば、第２の発明において、第２の圧縮機の運転制御が変速制御であるので、第２の発明の効果に加えて、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却度を連続的に制御することができ、負荷変動に対する冷凍装置の冷凍能力の追従性が良くなる。また、第２の圧縮機を変速制御することで、起動発停回数が少なくなり、消費電力量が低減できる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機より低容量であるため、第２の圧縮機を制御する制御装置（例えば、インバ−タ装置）の費用が低減できる。
【００５１】
また、この発明の第５の発明に係る冷凍装置によれば、第１の発明乃至第４の発明において、エコノマイザ−をショ−ケ−スまたは冷蔵庫内に設けたので、第１の発明乃至第４の発明の効果に加えて、高圧配管（液配管）中の過冷却した液冷媒と外気との熱交換を防ぐのに必要な断熱材の量が減少できる。または、配管の断熱が簡易化できる。
【００５２】
また、この発明の第６の発明に係る冷凍装置によれば、第１の発明乃至第４の発明においおて、エコノマイザ−を熱源機側ユニットに設けたので、第１の発明乃至第４の発明の効果に加えて、第２の負荷側ユニットであるショ−ケ−ス、冷蔵庫を省スペ−ス化できる。
【００５３】
また、この発明の第７の発明に係る冷凍装置によれば、第１の発明乃至第４の発明において、第１の凝縮器と第２の凝縮器を一体型凝縮器とし、フィンを共通のフィンとしたので、第１の発明乃至第４の発明の効果に加えて、第２の圧縮機を運転していないとき、もしくは、第２の圧縮機の運転が全速でないとき一体型凝縮器のフィンの表面伝熱面積に余剰部分が生じる。そこで第１の凝縮器の凝縮能力が向上し、第１の冷凍サイクルの高圧圧力を下げることができる。従って、消費電力を低減することができ、省エネルギ−効果が得られる。
また、第２の圧縮機の制御を間欠制御、連続制御に関係なく、第１の凝縮器と第２の凝縮器のフィンを共有化することにより、第１の凝縮器と第２の凝縮器を別々に設置するより、省スペース化が図れる。
【００５４】
また、この発明の第８の発明に係る冷凍装置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷凍装置において、熱交換装置を蓄熱式熱交換装置とし、第２の冷凍サイクルで蓄冷するとともに、この蓄冷熱で第１の冷凍サイクルの冷媒を冷却するので、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧縮機を直接制御する必要はなく、エコノマイザ−により、小容量の第２の圧縮機を制御することにより負荷対応が良好となり、かつ、省エネルギ−が図れるとともに、また、夜間のショーケース負荷の小さい時間帯に蓄熱式熱交換装置に蓄冷し、昼間、電力量がピークとなる時間帯に、その蓄冷熱量を利用することにより、電力の平準化が図れる。また昼間に比べて深夜電力は料金が安価なため、夜間に蓄熱し、その熱量を昼間に利用する方が、昼間、冷凍機の出力を最大で運転させるよりも電力料金が安くなる。
【００５５】
また、この発明の第９の発明に係る冷凍装置によれば、第８の発明において、第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、第１の冷凍サイクルに設け、蓄熱式熱交換装置をバイパスするバイパス回路とを備え、圧力検出器の検出圧力によりバイパス回路を流れる冷媒量を制御するので、第８の発明の効果に加えて、圧力検出器の検出圧力により、バイパス回路の流量を制御するので、第１の冷凍サイクルの負荷変動への追従性が一層良くなる。
【００５６】
また、この発明の第１０の発明に係る冷凍装置によれば、第１の発明乃至第９の発明において、使用冷媒をハイドロフルオロカ−ボンＲ４０４Ａまたはハイドロフルオロカ−ボンＲ５０７としたので、第１の発明乃至第９の発明の効果に加えて、冷媒にR22を用いるより過冷却効果が増大する。この結果、熱交換装置で熱交換される熱量が増え、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の消費電力を低減することができ、冷凍装置全体の消費電力を低減できる。
【００５７】
また、この発明の第１１の発明に係る冷凍装置によれば、第１の発明乃至第１０の発明の冷凍装置を庫内温度が冷蔵温度であり、コンビニエントストア、ス−パ−マ−ケットまたは小型店舗に設置されるショ−ケ−スまたは冷蔵庫に使用されるので、庫内温度が冷蔵温度である、コンビニエントストア等のショ−ケ−スは、負荷量は大きが、負荷変動量は負荷量に比べて小さく、大きな負荷量のベ−ス部分を第１の圧縮機で対応し、小さな変動部分を容量の小さな第２の圧縮機で対応することができ、第１の発明乃至第１１の発明の冷凍装置を最も適切に利用することができ、それぞれの効果を確実に発揮できる。
【００５８】
また、この発明の第１２の発明に係る冷凍装置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置において、冷凍装置の能力増加に際し、第１の圧縮機の容量を増加させずに、第１の圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サイクルを追加し、かつ、熱源機側ユニットと負荷側ユニットとを接続する既設配管である高圧配管と低圧配管のうち、少なくとも一方を再利用し、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間の液冷媒を冷却するので、既設配管の高圧配管と低圧配管を再利用し、設備費用の低減を図りながら冷凍装置の能力アップが可能となる。特に、熱源機側ユニットを店舗外に設置した場合は、熱源機側ユニットと負荷側ユニットを接続する配管が長くなり、本構成による効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷凍負荷及び冷凍能力の関係を示す図。
【図３】 この発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【図４】 この発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷凍負荷及び冷凍能力の関係を示す図。
【図５】 この発明の実施の形態３に係る冷凍装置における一体型凝縮器を示す図。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【図７】 この発明の実施の形態４に係る冷凍装置の配置状態を示す概略構成図。
【図８】 この発明の実施の形態５に係る冷凍装置の配置状態を示す概略構成図。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る冷凍装置を説明するモリエル線図。
【図１１】 従来のインバータ冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【図１２】 従来のエコノマイザーユニット搭載の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図。
【符号の説明】
１ 第１の圧縮機、 ２ 第１の凝縮器、 ３ 第１の減圧装置、 ４ 第１の蒸発器、 ８ 第２の圧縮機、 ９ 第２の凝縮器、 １０ 第２の減圧装置、 １１ 熱交換装置、 １３ 圧力検出器、 １５ 熱源機側ユニット、 １６ 負荷側ユニット、 １８ 高圧配管（液配管）、 １９ 低圧配管（ガス配管）、 ２５ 一体型凝縮器、 ２６ 蓄熱式熱交換装置、 ２７ バイパス回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration apparatus that controls refrigeration capacity by an economizer, and in particular, a refrigerated showcase with a small load fluctuation with respect to the load amount such as a convenience store, a supermarket, and a small store The present invention relates to a refrigeration apparatus used in a refrigerator.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows a schematic configuration of a conventional refrigeration apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-29648. In FIG. 11, 1 is a compressor for compressing refrigerant, 2 is high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1, and FIG. A condenser for cooling and condensing, 3 is an expansion valve for expanding the refrigerant supplied from the condenser 2, and 4 is an evaporator for absorbing heat by evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve 3. The output side is connected to the compressor 1. Reference numeral 22 denotes an inverter that outputs a commercial power supply with a variable frequency. Reference numeral 29 denotes a control unit that controls the output frequency of the inverter according to the output signal level of the pressure detector 5 that detects the refrigerant pressure on the low pressure side of the compressor 1. Reference numerals 23 and 24 denote an electromagnetic contactor and an overcurrent relay connected in series in the middle of a power line connecting the inverter 22 and the compressor 1.
[0003]
Next, the operation will be described. In the refrigeration apparatus, when a power switch (not shown) is turned on, the electromagnetic contactor 23 is closed and the electric power output from the inverter 22 is supplied to the electric motor that drives the compressor 1. The compressor 1 is rotationally driven at a speed corresponding to the output frequency.
When the compressor 1 is driven, the compressed refrigerant is discharged and flows through the refrigeration cycle, so that the evaporator 4 is cooled accordingly.
Here, when the cooling load decreases, the refrigerant pressure on the low pressure side of the refrigeration cycle decreases, and the output signal level output from the pressure detector 5 accordingly decreases.
In the control unit 29, the output frequency of the inverter 22 is controlled according to the difference between the signal level of the pressure detector 5 and the reference value.
That is, when the output signal level of the pressure detector 5 is lower than the reference value, the control unit 29 controls the inverter 22 to lower the output frequency. When the power supply frequency is lowered, the rotation of the electric motor is lowered, so that the rotation of the compressor 1 is lowered and the cooling capacity is lowered.
When the cooling capacity is lowered in this way, the refrigerant pressure on the low pressure side of the refrigeration cycle rises and converges to the set pressure.
Further, when the cooling load is high, the refrigerant pressure on the low pressure side in the refrigeration cycle increases. As a result, the control unit 29 controls the inverter 22 so that its output frequency increases, thereby increasing the rotation speed of the compressor 1 and increasing the cooling capacity.
[0004]
FIG. 12 shows a schematic configuration of a conventional economizer-mounted refrigeration apparatus. In FIG. 12, reference numeral 1 denotes a compressor that compresses the refrigerant, and 2 denotes cooling and condensing the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1. The condenser 3 is an expansion valve that expands the refrigerant that has been subcooled by the heat exchange device 11 described later, and 4 is an evaporator that absorbs heat by evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve 3. A first refrigeration cycle is composed of 2, 3, 4, etc. 8 is a compressor that compresses the refrigerant, 9 is a condenser that cools and condenses the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 8, 10 is an expansion valve that expands the refrigerant supplied from the condenser 9, and 11 is a heat exchanger. Thus, the refrigerant expanded by the expansion valve 10 and the refrigerant condensed by the condenser 2 of the first refrigeration cycle exchange heat, the condensed refrigerant is cooled, and the expanded refrigerant evaporates. These 8, 9, 10, 11 and so on constitute a second refrigeration cycle which is an economizer. In the second refrigeration cycle, 5 is a pressure detector that detects pressure, and 6 is a control unit that controls the compressor 8 in accordance with the signal level of the pressure detector 5.
[0005]
Next, the operation will be described. When the compressor 1 is driven, the compressed refrigerant is discharged and flows through the first refrigeration cycle. The refrigerant is cooled by the condenser 2 to become a liquid refrigerant. The liquid refrigerant condensed in the condenser 2 is supercooled by the heat exchanger 11 and rapidly expanded by the expansion valve 3, and then absorbed by the evaporator 4 to cool the objects to be cooled in the refrigerator and the showcase.
Here, when the degree of supercooling of the liquid refrigerant supercooled by the heat exchange device 11 increases, the signal level of the pressure detector 5 decreases. The controller 6 interrupts the operation of the compressor 8 according to the difference between the signal level of the pressure detector 5 and the reference value.
That is, when the signal level of the pressure detector 5 is lower than the reference value, the compressor 8 is turned off.
Further, when the operation of the compressor 8 is interrupted, the low pressure gradually increases and the compressor 8 restarts the operation when the signal level of the pressure detector 5 exceeds the reference value. When the operation of the compressor 8 is resumed, the liquid refrigerant exiting the condenser 2 by the heat exchange device 11 is again supercooled. Further, the economizer is usually installed outside the room, and has a maximum distance of about 30 m from the case where the evaporator 4 is built and the room where the refrigerator is installed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to manufacture the inverter board | substrate for variably controlling a compressor like the said inverter refrigeration apparatus, a big cost starts. In particular, a compressor having a large capacity, such as a refrigerator at a convenience store, has a high manufacturing cost of the inverter device.
Further, the inverter has a problem that energy loss occurs and input energy increases.
Further, in the conventional refrigerator equipped with an economizer unit, the low pressure on the economizer side is detected and the compressor 8 is intermittently controlled. Therefore, the liquid refrigerant that has come out of the condenser is excessively cooled and the input energy increases. There is a point. Further, the followability of the compressor control in the economizer unit according to the load fluctuation on the main side is not good.
Furthermore, in a conventional refrigerator equipped with an economizer unit, the number of start / stops of the compressor 8 on the economizer side is large, so that energy loss increases.
Further, in the refrigerator equipped with the economizer unit, the liquid refrigerant exiting the condenser 2 is supercooled, and thus is about 10 to 20 ° C. lower than the outside air temperature. Therefore, this liquid refrigerant easily exchanges heat with the outside air before it flows into the expansion valves of the showcase and the refrigerator, and the effect of supercooling tends to be lost compared to a refrigeration apparatus not equipped with an economizer unit. Therefore, it is necessary to wind the heat insulating material of the pipe connecting the refrigerator and the indoor side thickly.
Furthermore, when the load that increases the case in the conventional refrigeration apparatus increases, the refrigerant flow rate increases to increase the capacity of the refrigeration apparatus, and the heat source unit and the load side unit are connected. It was necessary to replace the pipe with one having a larger pipe diameter. Therefore, the increase in cost was large.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In order to cope with load fluctuations in a case or the like, the equipment cost has been reduced, energy saving and load fluctuations have been achieved. The purpose is to obtain a refrigeration apparatus with good followability to the above.
It is another object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that can simplify the heat insulation of the liquid pipe after supercooling.
It is another object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that can save space for a case or the like.
Another object of the present invention is to obtain a refrigeration apparatus that saves energy by improving the condenser.
It is another object of the present invention to obtain a refrigeration apparatus that can level out power and reduce power charges.
Another object of the present invention is to obtain a refrigeration apparatus that improves supercooling efficiency and saves energy.
In addition, even when the load that increases the showcase in the refrigeration system increases, the purpose is to cope with the load increase by suppressing the increase in cost by reusing existing piping. .
[0008]
Another object of the present invention is to obtain a refrigeration apparatus suitable for cooling a case where the load amount is large but the load fluctuation amount is relatively small, such as a convenience store or the like in which the temperature inside the refrigerator is a refrigeration temperature. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The refrigeration apparatus of the present invention
  A first refrigeration cycle in which a heat source unit side unit having a first compressor and a first condenser and a load side unit having a first decompression device and a first evaporator are connected by piping. Refrigeration equipment withBecause
  A second compressor having a capacity smaller than that of the first compressor and having a capacity commensurate with the load fluctuation amount of the refrigeration apparatus, a second condenser, a second decompression device, and the first refrigeration cycle. A second refrigeration cycle in which a refrigerant flowing between the first condenser and the first decompression device and a heat exchange device that performs heat exchange are connected to each other to form an economizer;AboveOf the first refrigeration cycleAboveWith the first condenserAboveProvided to cool the liquid refrigerant flowing through the existing piping between the first decompression device,
  In increasing the load of the refrigeration apparatus,AboveWithout increasing the capacity of the first compressor, by operating the second refrigeration cycle, the heat exchange device canAboveWith the first condenserAboveCooling the liquid refrigerant between the first decompression devices to increase the cooling capacityIn refrigeration equipment,
  The heat exchange device is a regenerative heat exchange device,
  A pressure detector for detecting a refrigerant pressure on a low pressure side of the first refrigeration cycle;
  A bypass circuit that bypasses the refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger;
  A flow control device provided in each of the bypass circuit and a refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger;
  A refrigerant circuit that constitutes the bypass circuit and the first refrigeration cycle of the heat storage type heat exchange device by controlling the flow rate control device according to the detected pressure of the pressure detector and the cold storage amount of the heat storage type heat exchange device. It is possible to control the flow rate of the refrigerant flowing through the.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a first compressor that compresses refrigerant, 2 is a first condenser that cools and condenses high-pressure refrigerant discharged from the first compressor, and 3 is a heat exchange device 11 described later. A first expansion valve (first decompression device) 4 for expanding the supercooled liquid refrigerant is a first evaporator that absorbs heat by evaporating the refrigerant expanded in the first expansion valve 3. Cool the inside of the showcase, refrigerator, which incorporates this. In FIG. 1, a set of the first expansion valve 3 and the first evaporator 4 connected in series is provided between the heat exchange device 11 and the first compressor 1. In this case, a plurality of this combination is connected in parallel between the heat exchange device 11 and the first compressor 1, and the case or the refrigerator is cooled by the plurality of first evaporators, respectively. Is common. The first compressor 1, the first condenser 2, the first expansion valve 3, the first evaporator 4 and the like constitute a first refrigeration cycle. Reference numeral 8 denotes a second compressor that compresses the refrigerant, and has a capacity smaller than that of the first compressor 1, for example, about 1/6 that of the first compressor 1. 9 is a second condenser that cools and condenses the high-pressure refrigerant discharged from the second compressor 8, and 10 is a second expansion valve (second one) that expands the refrigerant supplied from the second condenser 9. , 11 is a heat exchange device, and the refrigerant expanded by the second expansion valve 10 exchanges heat with the refrigerant condensed by the first condenser 2 of the first refrigeration cycle, and the expanded refrigerant. Evaporates and the condensed refrigerant is supercooled. These second compressor 8, second condenser 9, second expansion valve 10, heat exchanger 11 and the like constitute a second refrigeration cycle, and the second refrigeration cycle constitutes an economizer. 13 is a pressure detector for detecting the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, and 14 is for opening and closing the electromagnetic contactor 7 to operate or stop the second compressor 8 according to the detected pressure of the pressure detector 13. It is a control device to control.
[0022]
Next, the operation will be described. In the first refrigeration cycle, the refrigerant is compressed by the first compressor 1. The gas refrigerant that has reached a high temperature and a high pressure is sent to the second condenser 2. In the second condenser 2, the gas refrigerant is condensed and liquefied by heat exchange with the outside air to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. The liquid refrigerant condensed in the second condenser 2 exchanges heat with the refrigerant in the second refrigeration cycle in the heat exchange device 11, evaporates the refrigerant in the second refrigeration cycle, and is itself supercooled through the liquid pipe. Sent to the load side. Here, a plate heat exchanger, a double tube heat exchanger, or the like is used as the heat exchange device 11 that takes the supercooling of the liquid refrigerant in the first refrigeration cycle.
The refrigerant sent to the load side expands by the first expansion valve 3, absorbs heat by the first evaporator 4, and cools the objects to be cooled in the refrigerator and the showcase. As supercooling increases, the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle increases.
When a plurality of first evaporators 4 are provided, the supercooled refrigerant is caused to flow to each first evaporator 4 through a branch pipe.
[0023]
Here, when the cooling load decreases, the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle decreases. When the signal level of the pressure detector 13 decreases accordingly, the control device 14 controls the operation of the second compressor 8 according to the difference between the signal level of the pressure detector 13 and the reference value. That is, when the output signal level of the pressure detector 13 is lower than the reference value, the electromagnetic contactor 7 is turned off and the energization to the second compressor 8 is cut off.
Therefore, when the amount of heat exchanged by the heat exchange device 11 decreases, the degree of supercooling of the refrigerant condensed by the first condenser 2 also decreases, and the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle decreases. Thus, when the cooling capacity is lowered, the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle rises and converges to the set pressure.
[0024]
Further, when the cooling load is high, the refrigerant pressure on the low pressure side in the first refrigeration cycle increases. Therefore, when the output signal level of the pressure detector 13 becomes higher than the reference value, the electromagnetic contactor 7 enters and the second compressor 8 is energized. As a result, the control device 14 increases the amount of heat exchanged by the heat exchange device 11 by controlling the first compressor 8 to continuously operate as described above. And the refrigerating capacity of the 1st evaporator 4 of a 1st freezing cycle is raised by making the supercooling degree of the refrigerant | coolant condensed with the 1st condenser 2 increase.
Operation and stop of the second compressor 8 are controlled by the control device 14 as described above, and intermittent operation is performed by operating the electromagnetic contactor 7 intermittently. Accordingly, the amount of heat exchanged by the heat exchange device 11 is increased or decreased, and the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle is increased or decreased.
[0025]
FIG. 2 shows a convenience store, a case where the temperature in a small store is a refrigeration temperature (for example, −5 ° C. to 10 ° C.), a daily freezing load of the refrigerator, and a freezing apparatus corresponding thereto. This shows an example of the refrigerating capacity.
In FIG. 2 (a), the horizontal axis represents the time of one day, and the vertical axis represents the refrigeration load of these cases and refrigerators. As shown in FIG. 2 (a), these cases and refrigerators are characterized by having a large refrigeration load amount and a relatively small load fluctuation amount. That is, as shown in FIG. 2A, a large refrigeration load is composed of a large base portion and a small fluctuation portion. In addition, these cases and refrigerators have a heavy load due to a rise in store temperature by customers between 8:00 and 16:00, and opening and closing of lids for taking in and out objects to be cooled in the cases. Become.
FIG. 2 (b) shows a change in the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle by operating the economizer (second refrigeration cycle) intermittently with respect to the load fluctuation of FIG. 2 (a). It is.
When the load on the refrigerator and the showcase increases, the operation time of the second compressor 8 of the second refrigeration cycle becomes longer as described above. Therefore, the liquid refrigerant in the first refrigeration cycle exchanges heat with the refrigerant in the second refrigeration cycle by the heat exchange device 11 and is sufficiently subcooled. Therefore, the refrigeration capacity of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle can be controlled in stages in accordance with the load on the showcase and the refrigerator as shown in FIG.
As described above, it is not necessary to directly control the capacity of the first compressor 1 having a large capacity in order to cope with a load fluctuation such as a showcase. -By controlling the second compressor 8 having a small capacity corresponding to the load fluctuation amount such as the load, the load correspondence can be improved and energy saving can be achieved.
In addition, since the operation and stop of the economizer are controlled by detecting the pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, the excess of the liquid refrigerant generated in the condenser compared with the conventional economizer-mounted refrigeration system. Without excessive cooling, it is possible to respond quickly and accurately to load fluctuations such as a show, and to prevent an increase in input energy.
Further, since the control is intermittent control (ON-OFF control) of the second compressor, an inverter device is not required and the manufacturing cost of the product can be reduced.
In view of this, this refrigeration apparatus is provided especially in the case of a convenience store or a small store, where the load is large and the required refrigeration capacity is large, but the load fluctuation is small and the inside temperature is the refrigeration temperature. -Performs optimally when used in cases and refrigerators.
[0026]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the control device 14 intermittently controls the electromagnetic contactor 7 based on the signal level detected by the pressure detector 13, but this is shown in the refrigeration cycle of the refrigeration apparatus of the second embodiment in FIG. As described above, the control device 14 controls the inverter 12 according to the signal level detected by the pressure detector 13 to change the output frequency, and shift control of the rotation of the second compressor 8 is performed. It is also possible to control. Other configurations (including a configuration in which a plurality of the first expansion valve 3 and the first evaporator 4 are connected together) are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0027]
In the first refrigeration cycle, when the cooling load decreases, the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle decreases, and accordingly, the signal output level of the pressure detector 13 decreases.
When the output signal level of the pressure detector 13 becomes lower than the reference value, the control device 14 controls the inverter 12 to lower the output frequency. When the power supply frequency is lowered, the rotation of the electric motor of the second compressor 8 is lowered, the capacity of the second compressor 8 is lowered, and the amount of heat exchanged by the heat exchanger 11 is lowered.
When the amount of heat exchanged by the heat exchanger 11 decreases, the degree of supercooling of the liquid refrigerant that has exited the first condenser 2 decreases, and the cooling capacity of the first evaporator 4 decreases.
[0028]
Further, when the cooling load is high, the refrigerant pressure on the low pressure side in the first refrigeration cycle increases. As a result, the control device 14 controls the inverter 12 so as to increase its output frequency, thereby increasing the rotation speed of the electric motor of the second compressor 8 and increasing the amount of heat exchanged by the heat exchange device 11. .
As a result, the degree of supercooling of the liquid refrigerant that has exited the first condenser 2 increases, and the cooling capacity of the first evaporator 4 increases.
Thus, by controlling the motor speed of the second compressor 8 using an inverter, it is possible to continuously control the supercooling of the liquid refrigerant in the first refrigeration cycle. From the intermittent control indicated by (2), the followability of the refrigeration capacity with respect to the load fluctuation of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle is improved. Further, compared to the intermittent control shown in the first embodiment, the number of start / stop times of the second compressor 8 in the second refrigeration cycle is reduced, and the power consumption of the refrigeration apparatus can be reduced. Furthermore, since the second compressor 8 of the second refrigeration cycle has a capacity of about 1/6 of the first compressor 1 of the first refrigeration cycle, the second compressor 8 of the inverter device that controls the second compressor 8 The manufacturing cost can be reduced compared to the manufacturing cost of the inverter device of the conventional inverter refrigeration apparatus. Further, since the capacity of the compressor for capacity control is smaller than that of the compressor of the conventional inverter refrigeration apparatus, the energy loss in the inverter section is small and the power consumption can be reduced.
[0029]
FIG. 4 relates to the second embodiment, FIG. 4 (a) shows the same showcase as the first embodiment and the refrigeration load of the refrigerator, and FIG. 4 (b) operates the refrigeration apparatus corresponding to this load. This is a schematic representation of the refrigerating capacity at the time.
When the load on the showcase and the refrigerator increases from 8:00 to 16:00, as described above, the output frequency of the second compressor 8 of the second refrigeration cycle is continuously controlled according to the amount of load and increased. Become. Therefore, the liquid refrigerant of the first refrigeration cycle exchanges heat with the refrigerant of the second refrigeration cycle by the heat exchange device 11, and is supercooled with good load capacity. Therefore, the refrigeration capacity of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle can be continuously controlled according to the load of the showcase and the refrigerator, as shown in FIG. 4B. Therefore, the refrigerating capacity has better followability with respect to the fluctuation of the show refrigeration load than the intermittent control shown in FIG.
Similar to the refrigeration apparatus of the first embodiment, the refrigeration apparatus of the present embodiment is provided in a convenience store and a small store's case, and the load is large and the required refrigeration capacity is large. It is optimal to use it for a small case, a refrigerator in which the inside temperature is the refrigeration temperature, and a refrigerator.
[0030]
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, the first condenser 2 and the second condenser 9 in the first and second embodiments are integrated, and the fins of the heat exchanger are shared as shown in FIG. This is an integrated condenser. FIG. 6 schematically shows the refrigeration cycle of the third embodiment. Note that the pressure detector 13 and the control device 14 for controlling the second compressor 8 are omitted, but are controlled in the same manner as in the first and second embodiments.
In the figure, reference numeral 25 denotes an integrated condenser. Other configurations (including the configuration in which a plurality of the first expansion valve 3 and the first evaporator 4 are connected together) are the same as those in the first and second embodiments, and the description thereof is omitted.
[0031]
Next, the operation will be described. When the refrigeration load of the first evaporator 4 is small, the pressure on the low-pressure side of the refrigeration cycle decreases, and the second compressor 8 is intermittently controlled. As described in the first embodiment, the second The compressor 8 stops. When the second compressor 8 is stopped, the refrigerant does not flow through the second refrigeration cycle. Therefore, the refrigerant does not flow through the piping of the second condenser 9, so that heat exchange is not necessary. Therefore, the first condenser 2 of the first refrigeration cycle comprising the first compressor 1, the first condenser 2, the first expansion valve 3, and the first evaporator 4 is the second condenser. The fin used by 9 can also be utilized, and the surface heat transfer area increases.
In the case of controlling the speed of the operation of the second compressor 8, when the operation of the second compressor 8 is not at full speed (deceleration), the surplus portion of the surface heat transfer area of the fins of the integrated condenser 25 Occurs.
Therefore, the condensing capacity of the first condenser 2 can be improved and the high-pressure pressure is lowered, so that the power consumption of the refrigeration apparatus can be reduced, resulting in energy saving. Regardless of whether the control of the second compressor 8 is intermittent control or continuous control, the fins of the first condenser 2 and the second condenser 9 are shared, so that the first condenser 2 and the second compressor 8 are controlled. The space can be saved by installing two condensers 9 separately.
[0032]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 shows a specific installation of the refrigeration cycle of the first embodiment and the second embodiment. In the figure, reference numeral 15 denotes a heat source unit on which the first compressor 1 and the first condenser 2 of the first refrigeration cycle are mounted. Usually, the unit 15 is installed outside the store either outdoors or indoors. Reference numeral 16 denotes a showcase or refrigerator that is a load-side unit including the first expansion valve 3 and the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle, and an economizer that is the second refrigeration cycle. To do. The load side unit 16 is installed indoors or in a store. The heat source unit 15 and the first unit 16 are connected by a high pressure pipe (liquid pipe) 18 and a low pressure pipe (gas pipe) 19.
In FIG. 7, one load-side unit 16 is shown, but a plurality of load-side units 16 are generally used. In that case, the economizer is installed in one of the plurality of load-side units 16 (showcase, refrigerator).
[0033]
Next, the operation will be described. The high-pressure gas refrigerant discharged from the first compressor 1 is condensed and liquefied by heat exchange with the outside air in the first condenser 2 to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. The liquid refrigerant is sent to the load side unit 16 through the liquid pipe 18. The liquid refrigerant sent to the load side unit 16 is supercooled by the heat exchanger 11 in the economizer in the showcase and refrigerator, expanded by the first expansion valve 3, and evaporated by the first evaporator 4. The objects to be cooled in the showcase and refrigerator are cooled. When there are a plurality of cases and refrigerators, the refrigerant supercooled by the heat exchange device 11 is caused to flow through the parallel branch pipes. In a conventional economizer-mounted refrigerator, the liquid refrigerant that has exited the first condenser 2 is supercooled by an economizer installed outdoors. In the case of ordinary convenience stores and small stores, the heat source unit on the outside where the economizer is installed and the showcase installed indoors are connected by a liquid pipe or low-pressure pipe of about 30m, so it is supercooled outdoors. When the liquid refrigerant taken is transferred to the indoor showcase, heat exchange with the outside air is performed, and the effect of supercooling is reduced. To prevent this, thicken the insulation material in the liquid piping that connects the outdoor and indoor units. Need to wind. However, in the refrigeration apparatus according to this embodiment, the supercooler economizer is installed in the interior of a case or the like which is the load unit 16 on the indoor side. Done in Thus, by performing supercooling indoors, heat exchange between the supercooled liquid refrigerant and the outside air can be prevented.
Accordingly, by arranging the economizer in the showcase or refrigerator 16, the refrigerant temperature in the liquid pipe 18 is the same as that of a refrigerator not equipped with an economizer. It can be suppressed to the level of a refrigerator that is not installed.
[0034]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 shows another example of specific installation of the refrigeration cycle in the first embodiment and the second embodiment. In FIG. 8, reference numeral 15 denotes a heat source unit on which a first compressor 1 that compresses refrigerant and a first condenser 2 that cools and condenses high-pressure refrigerant discharged from the first compressor 1 are mounted. is there. An economizer that is a second refrigeration cycle is mounted in the heat source unit 15. Reference numeral 16 denotes a first expansion valve 3 that expands the refrigerant supplied from the first condenser 2, and a first evaporator 4 that absorbs heat by evaporating the refrigerant expanded in the first expansion valve 3. A built-in load side unit, a case, and a refrigerator. The heat source unit 15 and the load side unit, the refrigerator, and the refrigerator 16 are connected to a high-pressure pipe (liquid pipe) 18 and a low-pressure pipe (gas pipe). ) Connect at 19. In FIG. 8, one load side unit (shoes, refrigerator) 16 is shown, but a plurality of units are generally used.
[0035]
As described above, by arranging the economizer in the heat source unit side unit 15 provided outside the store or indoors, the space and the space of the load side unit 16 provided in the room and the refrigerator can be saved. Can do.
[0036]
The present embodiment can be utilized as follows.
For example, the recent revision of the Pharmaceutical Affairs Law has made it possible to sell energy drinks at convenience stores. Along with this, a new display case is required, and the convenience store or the like tends to increase the load capacity of the refrigeration apparatus due to the addition of the show.
If the load of the refrigeration equipment increases due to an increase in the number of cases, it is necessary to increase the capacity of the heat source unit outside the room or outside the store and to increase the capacity of the refrigeration equipment. In the case of a convenience store, etc., the capacity of the heat source unit outside the room or outside the store is increased by, for example, 7.5 horsepower if the capacity is 6 horsepower. Further, since the amount of refrigerant flowing through the refrigerant pipe increases due to the increase in the capacity of the compressor, in order to prevent an increase in the pressure loss of the pipe, the load side unit 16 in the store and the outdoor or outdoor store The low-pressure pipe (gas pipe) 18 that connects the heat source unit 15 to the heat source machine side 15 needs to be increased from a pipe diameter of 25.4 mm to 31.75 mm when the compressor capacity is 6 hp, and the pipe was also replaced.
According to the present embodiment, in order to increase the capacity, an economizer having a second compressor 8 having a compressor capacity of 1 horsepower or less is added to the conventional heat source unit 15 to obtain the first. This can be dealt with by increasing the degree of supercooling of the liquid refrigerant exiting the condenser 1 with a heat exchanger and increasing the refrigeration capacity. Moreover, since the capacity | capacitance of the 1st compressor 1 of a 1st refrigerating cycle does not change, the refrigerant | coolant flow rate which flows through refrigerant | coolant piping does not also change. For this reason, it is necessary to increase the pipe diameter of the low-pressure pipe (gas pipe) which is a customer pipe (extended pipe) that connects the in-store case and the outdoor or outside heat source unit 15 to the outside. There is no. Therefore, existing customer piping (extended piping) can be recycled and used.
The replacement of the conventional customer pipe (extended pipe) with a pipe having a large diameter varies depending on the required load increase state of the refrigeration apparatus. For example, the capacity of the first compressor 1 is increased from 7.5 horsepower. When increasing to 10 horsepower, the low-pressure side pipe diameter is the same diameter, and the high-pressure side pipe diameter needs to be increased, and when the capacity of the first compressor 1 is increased from 6 horsepower to 10 horsepower, Both pipe diameters had to be increased.
In this embodiment, in any case, existing customer piping (extended piping) can be used. Furthermore, in this embodiment, since the capacity of the refrigeration apparatus is increased by an economizer, the first compressor 1 and the first condenser 2 of the first refrigeration cycle and the piping connecting them can be reused.
As described above, according to the present embodiment, when the capacity of the refrigeration apparatus is increased due to an increase in the case or the like, the first refrigeration cycle side is connected to the customer piping (extension piping) or the first compressor 1. The first condenser 2 and the pipes that connect them, using existing ones, add an economizer with the capacity that matches the required capacity, thereby reducing the construction cost for increasing the capacity as much as possible. Capability can be increased.
In particular, in a convenience store or the like, the store showcase and the heat source unit 15 outside or outside the store are often separated, and the customer piping (extended piping) connecting them is long. Therefore, the merit of using existing piping is great.
In order to meet the demand for increased capacity of the refrigeration apparatus, without changing the first compressor 1, the first condenser 2, the existing customer piping (extended piping), etc. of the first refrigeration cycle, The addition of an economizer can be applied to the case of the fourth embodiment, and the same effect can be obtained.
[0037]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 shows a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In this refrigeration apparatus, as shown in FIG. 9, 1 is a first compressor that compresses refrigerant, 2 is a first condenser that cools and condenses high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1, and 3 is described later. A first expansion valve (first decompression device) 4 that expands the liquid refrigerant that has been supercooled by the heat storage heat exchange device 26 absorbs heat by evaporating the refrigerant expanded in the first expansion valve 3. A showcase / refrigerator such as a convenience store is cooled in the first evaporator. The first compressor 1, the first condenser 2, the first expansion valve 3, the first evaporator 4 and the like constitute a first refrigeration cycle. Reference numeral 8 denotes a second compressor that compresses the refrigerant, and has a capacity of about 1/6 of the capacity of the first compressor 1. 9 is a second condenser that cools and condenses the high-pressure refrigerant discharged from the second compressor 8, and 10 is a second expansion valve (second one) that expands the refrigerant supplied from the second condenser 9. , 26 is a heat storage type heat exchange device for supercooling the liquid refrigerant condensed in the first condenser 2, and a normal cold storage agent is accommodated in a container serving as a heat storage tank, and a second expansion valve The refrigerant expanded at 10 evaporates by the cold storage agent, imparts cold heat to the cold storage agent, and supercools the refrigerant condensed in the first condenser 2 by the cold heat of the cold storage agent.
The second compressor 8, the second condenser 9, the second expansion valve 10, the regenerative heat exchanger 26 and the like constitute a second refrigeration cycle, and the second refrigeration cycle constitutes an economizer. . Further, 13 is a pressure detector that detects the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, 14 is a control device that opens and closes a first solenoid valve 30 and a second solenoid valve 31, which will be described later, according to the detected pressure, 27 Is a bypass circuit that bypasses the regenerative heat exchanger 26 in the first refrigeration cycle, 30 is a first electromagnetic valve that is provided in the bypass circuit 27 and changes the flow of the refrigerant, and 31 is a refrigerant of the first refrigeration cycle Is a second electromagnetic valve that is opened and closed when heat is exchanged by the regenerative heat exchanger 26 when heat exchange is not performed.
In FIG. 9, a set of the first expansion valve 3 and the first evaporator 4 connected in series is provided between the regenerative heat exchanger 26 and the first compressor 1. However, a plurality of such combinations are connected in parallel between the regenerative heat exchanger 26 and the first compressor 1, and a plurality of first evaporators 4 can be connected to the respective cases or It is common to cool the refrigerator.
[0038]
Next, the operation will be described. In the first refrigeration cycle, the refrigerant is compressed by the first compressor 1. The gas refrigerant that has reached a high temperature and a high pressure is sent to the first condenser 2. In the first condenser 2, the gas refrigerant is condensed and liquefied by heat exchange with the outside air to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. The liquid refrigerant condensed in the first condenser 2 is supercooled by exchanging heat with the cold storage agent in the heat storage heat exchange device 26 and sent to the load side through the liquid pipe. When the refrigerant is thus supercooled, the refrigerating capacity increases.
The refrigerant sent to the load side is expanded by the first expansion valve 3 and absorbed by the first evaporator 4 to cool the objects to be cooled in the refrigerator and the showcase.
When there are a plurality of first evaporators 4, the supercooled refrigerant is flowed through the branch pipes to cool the respective cases and the like.
[0039]
In the second refrigeration cycle, the refrigerant is compressed by the second compressor 8. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant is sent to the second condenser 9. In the second condenser 9, the gas refrigerant is condensed and liquefied by heat exchange with the outside air to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. The high-temperature and high-pressure refrigerant is expanded by the second expansion valve 10, is heat-exchanged with the cold storage agent by the heat storage heat exchange device 26, evaporates, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
In a convenience store or the like, the opening and closing of a door such as a night showcase is reduced, so the refrigeration load of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle is reduced. When the refrigeration load of the first evaporator 4 of the first refrigeration cycle is reduced, the low pressure of the first refrigeration cycle is lowered, so control is performed according to the difference between the signal level of the pressure detector 13 that detects this and the reference value. The device 14 controls the opening and closing of the solenoid valve 30 and the solenoid valve 31. That is, when the output signal level of the pressure detector 13 is lower than the reference value, the electromagnetic valve 31 is closed and the electromagnetic valve 30 is opened. When the solenoid valve 31 is closed, the refrigerant in the first refrigeration cycle does not pass through the heat storage type heat exchange device 26, so that the heat storage type heat exchange device 26 does not exchange heat with the cold storage agent. Accordingly, since the second refrigeration cycle continues to operate, the amount of heat generated by the heat storage heat exchanger 26 in the second refrigeration cycle is stored by cooling the cold storage agent in the heat storage heat exchanger 26. .
[0040]
Here, when the door is frequently opened and closed such as in a daytime showcase, the cooling load of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle increases. When the cooling load of the first refrigeration cycle is increased, the low pressure of the first refrigeration cycle is increased, so that the signal level of the pressure detector 13 is increased accordingly. When the signal level of the pressure detector 13 increases, the control device 14 controls the opening and closing of the solenoid valve 30 and the solenoid valve 31 according to the difference between the signal level of the pressure detector 13 and the reference value. That is, when the output signal level of the pressure detector 13 is higher than the reference value, the electromagnetic valve 30 is closed and the electromagnetic valve 31 is opened. When the solenoid valve 31 is opened, the refrigerant that has exited the first condenser 2 in the first refrigeration cycle exchanges heat with the cold storage agent in the heat storage heat exchange device 26, so that the liquid refrigerant in the first refrigeration cycle is excessive. To be cooled. When the liquid refrigerant in the first refrigeration cycle is supercooled, the cooling capacity of the first evaporator 4 in the first refrigeration cycle increases as described above.
The cold storage of the heat storage type heat exchanger 26 is not limited to nighttime, and the capacity of the second compressor of the second refrigeration cycle can be reduced by storing cold during the daytime.
[0041]
In this way, by using the refrigeration apparatus shown in the seventh embodiment, the heat storage type heat exchange device 26 is stored cold during the time when the showcase load is small at night, and the cold storage is performed during the daytime when the electric energy peaks. By using the amount of heat, electric power can be leveled. Since late-night electricity charges are cheaper than daytime, it is cheaper to store heat at night and use that amount of heat during the day compared to non-heat storage.
In addition, since the heat exchange device that provides supercooling is the regenerative heat exchange device 26, the capacity of the second compressor on the second refrigeration cycle side (economizer side) is set to the load fluctuation of the first refrigeration cycle. Therefore, the flexibility to select the compressor can be increased (for example, a compressor having a smaller capacity) can be used, and the energy can be saved and the equipment cost can be reduced by effectively using the heat storage amount.
Further, the electromagnetic valves 30 and 31 may be used as flow rate control devices, and the flow rates thereof may be controlled by the detected pressure of the pressure detector 13. By doing in this way, it can respond to the load fluctuation of a showcase or a refrigerator accurately. Furthermore, by measuring the amount of cold stored in the heat storage type heat exchange device 26, taking into account the amount of stored cold, and controlling each flow rate, the response to load fluctuations can be further improved.
[0042]
Embodiment 7 FIG.
In the first to sixth embodiments, hydrofluorocarbon R404A or hydrofluorocarbon R507 is used as the refrigerant in the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle.
[0043]
Since R404A is higher in density than refrigerant R22 used in conventional refrigeration equipment in composition, when R404A is used as refrigerant, the refrigerant circulation amount G flowing through the first refrigeration cycle is about 1.4 times that in R22. It becomes. As a result, when R404A and R22 have the same degree of supercooling, the supercooling effect is more advantageous for R404A having a large refrigerant circulation amount. Since the amount of heat exchanged by the heat exchange device 11 and the heat storage type heat exchange device 26 is larger in the R404A having a larger supercooling effect, the load on the compressor 8 can be reduced to generate the same cooling capacity. . For this reason, in the refrigeration apparatus of the present invention, the refrigeration capacity of the apparatus can be increased, and power consumption can be reduced. Further, when R507 is used as a refrigerant, the same effect is produced.
[0044]
As a refrigerant, comparison between R22 and R404A will be described with reference to a refrigeration capacity comparison table of the first refrigeration cycle and a Mollier diagram of the first refrigeration cycle of FIG.
The refrigerant circulation amount G in the first refrigeration cycle is expressed as follows: G (Kg / h) = V (m, where v is the suction gas specific volume and V is the displacement of the first compressor 1Three/ H) / v (mThree/ Kg), the evaporation temperature ET of the first refrigeration cycle is −5 ° C., the intake gas temperature of the first compressor 1 is 18 ° C., and the displacement V of the first compressor 1 is 24.9 m.ThreeTable 1 shows a comparison of the refrigeration capacities of the first refrigeration cycle in the case of / h (an example of a 4.5 KW scroll compressor), and FIG. 10 shows a Mollier diagram.
As shown in Table 1, the refrigerating capacities Q of R22 and R404A are 67419 KJ / h and 77526 KJ / h, respectively, when R40 is the same as the supercooling, and R404A is larger.
Therefore, in order to generate the same cooling capacity, R404A can reduce the load on the second compressor 8 of the economizer.
[0045]
[Table 1]
Figure 0004273470
[0046]
The refrigeration apparatus described in each of the embodiments described above is particularly preferably used for cooling an object to be cooled having a load characteristic that has a large amount of refrigeration load but a relatively small load fluctuation amount.
Corresponding to the large base portion of the refrigeration load in the first compressor with the large capacity of the first refrigeration cycle, the fluctuation portion, which is a relatively small load increment, This is supported by a compressor.
In this way, by selecting the second compressor having a capacity suitable for the load fluctuation portion, a good response to the load fluctuation can be achieved, and the load fluctuation portion can be achieved by the large capacity first compressor. Therefore, it is possible to prevent the generation of energy waste and the increase in the cost of the control equipment, and to save energy and reduce the equipment cost. In other words, in addition to the first refrigeration cycle, even if a second refrigeration cycle is provided, the equipment can be sufficiently profitable.
As the capacity of the compressor preferably used as the refrigeration apparatus, the capacity of the first compressor is about 6 horsepower to 10 horsepower, and the capacity ratio between the first compressor and the second compressor is 6 About 1 to 10 to 1.
The most suitable example for using the present refrigeration apparatus has the above-mentioned load characteristics, and the store temperature of the convenience store or small store is the refrigeration temperature (for example, −5 ° C. to 10 ° C.), This is a refrigerator for a refrigerator.
A case where the internal temperature is the refrigeration temperature, a refrigerator for selecting a refrigerator for a refrigerator, a convenience store, a small store, the case, etc., the internal temperature is the refrigeration temperature (for example, -5 ° C to 10 ° C) and refrigeration temperatures (for example, less than -5 ° C), but the amount of objects to be cooled is overwhelmingly those at refrigeration temperatures. The number of cases and refrigerators is increased, and these refrigeration apparatuses are required to have a large refrigerating capacity, and there are load fluctuations due to the taking in and out of the object to be cooled, but they are relatively small.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, a plurality of first compressors, first condensers, and first decompression apparatuses, each connected in parallel. Piping the first refrigeration cycle with the first evaporator connected to the pipe, the second compressor, the second condenser, the second decompressor, the heat exchanger, etc. having a smaller capacity than the first compressor A refrigerant between the first condenser and the first pressure reducing device of the first refrigeration cycle by the heat exchange device by operation of the second refrigeration cycle. In the refrigeration system for cooling the refrigeration system, the operation speed of the second compressor of the second refrigeration cycle is controlled to change the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle, so that it can cope with load fluctuations such as a showcase In order to do so, it is not necessary to directly control the first compressor having a large capacity. Thus, by controlling the second compressor having a small capacity, load handling is improved and energy saving can be achieved, and the first refrigeration can be performed by controlling the shift of the operation speed of the second compressor. The degree of supercooling of the liquid refrigerant in the cycle can be controlled continuously, and the followability of the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus with respect to load fluctuations is improved. In addition, by controlling the shift of the second compressor, the number of start / stop times is reduced, and the power consumption can be reduced. Further, since the second compressor of the second refrigeration cycle has a lower capacity than the first compressor of the first refrigeration cycle, a control device (for example, an inverter device) that controls the second compressor. Cost can be reduced.
[0048]
In addition, according to the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, the first compressor, the first condenser, and the first decompression devices each having the first decompression device and connected in parallel. Connect the first refrigeration cycle, which is connected to the condenser, etc., and the second compressor, the second condenser, the second decompression device, the heat exchange device, etc., which have a smaller capacity than the first compressor, to the economizer A second refrigeration cycle constituting the refrigeration, and cooling the refrigerant between the first condenser and the first decompression device of the first refrigeration cycle by the heat exchange device by operation of the second refrigeration cycle The apparatus has a pressure detector that detects a refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, and controls the operation of the second compressor of the second refrigeration cycle by the detected pressure of the pressure detector. Since the refrigeration capacity of the first refrigeration cycle is controlled, it can cope with load fluctuations such as a showcase. Therefore, it is not necessary to directly control the first compressor 1 having a large capacity, and by controlling the second compressor having a small capacity by an economizer, it is possible to cope with a load and to save energy. Since the second compressor is controlled by detecting the pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, a load such as a showcase is compared with a conventional economizer-mounted refrigeration apparatus. Responds to changes quickly and accurately.
[0049]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, since the operation control of the second compressor is intermittent control, in addition to the effect of the second aspect, the inverter apparatus The manufacturing cost of the product can be reduced.
[0050]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the second aspect, since the operation control of the second compressor is the shift control, in addition to the effect of the second aspect, The degree of supercooling of the liquid refrigerant in the refrigeration cycle can be continuously controlled, and the followability of the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus to load fluctuations is improved. In addition, by controlling the shift of the second compressor, the number of start / stop times is reduced, and the power consumption can be reduced. Further, since the second compressor of the second refrigeration cycle has a lower capacity than the first compressor of the first refrigeration cycle, a control device (for example, an inverter device) that controls the second compressor. Cost can be reduced.
[0051]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects, the economizer is provided in the showcase or the refrigerator. In addition to the effect of the invention of 4, the amount of heat insulating material necessary to prevent heat exchange between the supercooled liquid refrigerant in the high pressure pipe (liquid pipe) and the outside air can be reduced. Or the heat insulation of piping can be simplified.
[0052]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention, since the economizer is provided in the heat source unit side in the first to fourth aspects, the first to fourth aspects are provided. In addition to the effects of the invention, the space and the refrigerator which are the second load side unit can be saved.
[0053]
According to the refrigeration apparatus according to the seventh aspect of the present invention, in the first to fourth aspects, the first condenser and the second condenser are integrated condensers, and the fins are shared. Since the fins are used, in addition to the effects of the first to fourth inventions, when the second compressor is not operated, or when the second compressor is not operating at full speed, the integrated condenser An excess portion is generated in the surface heat transfer area of the fin. Therefore, the condensing capacity of the first condenser is improved, and the high pressure of the first refrigeration cycle can be lowered. Therefore, power consumption can be reduced and an energy saving effect can be obtained.
Regardless of whether the second compressor is controlled intermittently or continuously, the first condenser and the second condenser are shared by sharing the fins of the first condenser and the second condenser. Space-saving can be achieved rather than installing them separately.
[0054]
Further, according to the refrigeration apparatus of the eighth aspect of the present invention, the first compressor, the first condenser, and the first decompression device, each of which has a plurality of first evaporators connected in parallel. Connect the first refrigeration cycle, which is connected to the condenser, etc., and the second compressor, the second condenser, the second decompression device, the heat exchange device, etc., which have a smaller capacity than the first compressor, to the economizer A second refrigeration cycle constituting the refrigeration, and cooling the refrigerant between the first condenser and the first decompression device of the first refrigeration cycle by the heat exchange device by operation of the second refrigeration cycle In the apparatus, the heat exchange device is a regenerative heat exchange device, and cold storage is performed in the second refrigeration cycle, and the refrigerant in the first refrigeration cycle is cooled by this cold storage heat, so that load fluctuations such as a showcase are caused To cope with this, it is not necessary to directly control the first compressor having a large capacity. By controlling the second compressor with a small capacity by the nomizer, the load response becomes good and energy saving is achieved. In addition, the heat storage type heat exchanger is used in the nighttime when the showcase load is small. Electric power can be leveled by storing the cold and using the amount of stored heat during the daytime, when the amount of electric power reaches its peak. Since late-night power is cheaper than daytime, it is cheaper to store heat at night and use that amount of heat during the day than to operate the refrigerator output at maximum during the day.
[0055]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the pressure detector for detecting the refrigerant pressure on the low pressure side of the first refrigeration cycle, and the first refrigeration cycle are provided, And a bypass circuit that bypasses the heat storage heat exchanger, and the amount of refrigerant flowing through the bypass circuit is controlled by the detected pressure of the pressure detector. In addition to the effect of the eighth invention, by the detected pressure of the pressure detector, Since the flow rate of the bypass circuit is controlled, the followability to the load fluctuation of the first refrigeration cycle is further improved.
[0056]
Further, according to the refrigeration apparatus according to the tenth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects, the refrigerant used is the hydrofluorocarbon R404A or the hydrofluorocarbon R507. In addition to the effects of the inventions 9 to 9, the supercooling effect is increased more than when R22 is used as the refrigerant. As a result, the amount of heat exchanged by the heat exchange device increases, the power consumption of the second compressor of the second refrigeration cycle can be reduced, and the power consumption of the entire refrigeration device can be reduced.
[0057]
Further, according to the refrigeration apparatus of the eleventh aspect of the present invention, the refrigeration apparatus according to the first to tenth aspects of the present invention has a refrigeration temperature inside the refrigerator, a convenience store, a supermarket. Or because it is used for a case or a refrigerator installed in a small store, the load in the case of a convenience store or the like where the temperature inside the refrigerator is a refrigeration temperature is large, but the load fluctuation amount Is smaller than the load amount, the base portion of the large load amount can be handled by the first compressor, and the small fluctuation portion can be handled by the second compressor having a small capacity. The refrigeration apparatus of the eleventh aspect of the invention can be most appropriately utilized, and the respective effects can be surely exhibited.
[0058]
A refrigeration apparatus according to a twelfth aspect of the present invention includes a first compressor, a first condenser, and a plurality of first evaporators each having a first decompression device connected in parallel. In the refrigeration apparatus having the first refrigeration cycle connected to the pipe, the second compressor having a smaller capacity than the first compressor without increasing the capacity of the first compressor when the capacity of the refrigeration apparatus is increased. , A second condenser, a second pressure reducing device, a heat exchanger, etc. are connected by piping, a second refrigeration cycle constituting an economizer is added, and the heat source unit and the load side unit are connected. At least one of the existing high-pressure pipe and low-pressure pipe is reused, and the operation of the second refrigeration cycle causes the heat exchanger to connect the first condenser and the first decompressor in the first refrigeration cycle. Since the liquid refrigerant is cooled, the existing high-pressure piping and low-pressure piping must be reconnected. And use, ability up of the refrigeration system while achieving a reduction in the equipment cost becomes possible. In particular, when the heat source unit side unit is installed outside the store, the piping connecting the heat source unit side unit and the load side unit becomes long, and the effect of this configuration is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the refrigeration load and the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a refrigeration load and a refrigeration capacity of a refrigeration apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an integrated condenser in a refrigeration apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an arrangement state of a refrigeration apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an arrangement state of a refrigeration apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 10 is a Mollier diagram illustrating a refrigeration apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a refrigeration cycle of a conventional inverter refrigeration apparatus.
FIG. 12 is a diagram showing a refrigeration cycle of a refrigeration apparatus equipped with a conventional economizer unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st compressor, 2 1st condenser, 3 1st decompression device, 4 1st evaporator, 8 2nd compressor, 9 2nd condenser, 10 2nd decompression device, 11 Heat exchanger, 13 Pressure detector, 15 Heat source unit, 16 Load unit, 18 High pressure pipe (liquid pipe), 19 Low pressure pipe (gas pipe), 25 Integrated condenser, 26 Heat storage type heat exchanger, 27 Bypass circuit.

Claims (6)

第１の圧縮機および第１の凝縮器を有した熱源機側ユニットと、第１の減圧装置および第１の蒸発器とを有した負荷側ユニットとが配管接続された第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置であって、
前記第１の圧縮機より容量が小さく前記冷凍装置の負荷変動量に見合った容量の第２の圧縮機と、第２の凝縮器と、第２の減圧装置と、前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と熱交換を行う熱交換装置とが、配管接続されてエコノマイザーを構成している第２の冷凍サイクルを、前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間の既設配管を流れる液冷媒を冷却するように設け、
前記冷凍装置の負荷の増加に際し、前記第１の圧縮機の容量を増加させずに、前記第２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置間の液冷媒を冷却して冷却能力を増加させる冷凍装置において、
前記熱交換装置が蓄熱式熱交換装置であり、
前記第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、
前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路をバイパスするバイパス回路と、
前記バイパス回路と、前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路とに、それぞれ設けられた流量制御装置とを備え、
前記圧力検出器の検出圧力および前記蓄熱式熱交換装置の蓄冷量により、前記流量制御装置を制御して、前記バイパス回路と前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路とに流れる冷媒流量を制御可能としていることを特徴とする冷凍装置。A first refrigeration cycle in which a heat source unit side unit having a first compressor and a first condenser and a load side unit having a first decompression device and a first evaporator are connected by piping. A refrigeration apparatus comprising :
A second compressor having a capacity smaller than that of the first compressor and having a capacity commensurate with the load fluctuation amount of the refrigeration apparatus, a second condenser, a second decompression device, and the first refrigeration cycle. the first condenser and the heat exchanger for performing heat exchange with the refrigerant flowing between the first pressure reducing device, a second refrigeration cycle connected by piping to constitute a economizer, the third provided the liquid refrigerant flowing through the existing pipe between said first refrigeration cycle first condenser and said first decompressor to cool,
Upon increase in the load of the refrigeration system, said without increasing the capacity of the first compressor, said by the operation of the second refrigeration cycle, the first condensation of the by the heat exchanger first refrigeration cycle in the refrigeration system to increase the cooling capacity vessel and the liquid refrigerant between the first pressure reducing device is cooled,
The heat exchange device is a regenerative heat exchange device,
A pressure detector for detecting a refrigerant pressure on a low pressure side of the first refrigeration cycle;
A bypass circuit that bypasses the refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger;
A flow control device provided in each of the bypass circuit and a refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger;
A refrigerant circuit that constitutes the bypass circuit and the first refrigeration cycle of the heat storage type heat exchange device by controlling the flow rate control device according to the detected pressure of the pressure detector and the cold storage amount of the heat storage type heat exchange device A refrigerating apparatus capable of controlling the flow rate of the refrigerant flowing in and out . 前記エコノマイザーを前記負荷側ユニットに設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the economizer is provided in the load side unit . 前記エコノマイザーを前記熱源機側ユニットに設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the economizer is provided in the heat source unit side unit . 前記第１の凝縮器と前記第２の凝縮器とを一体に構成し、さらにフィンを共通としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first condenser and the second condenser are integrally configured, and further fins are used in common . 使用冷媒をハイドロフルオロカ−ボンＲ４０４Ａまたはハイドロフルオロカ−ボンＲ５０７としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置。 The refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the refrigerant used is hydrofluorocarbon R404A or hydrofluorocarbon R507 . 第１の圧縮機および第１の凝縮器を有した熱源機側ユニットと、第１の減圧装置および第１の蒸発器とを有した負荷側ユニットとが配管接続された第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置であって、
前記熱源機側ユニットと前記負荷側ユニットとを接続する既設配管である高圧配管と低圧配管を再利用し、
前記第１の圧縮機より容量が小さく前記冷凍装置の負荷変動量に見合った容量の第２の圧縮機と、第２の凝縮器と、第２の減圧装置と、前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と熱交換を行う熱交換装置とを、配管接続した第２の冷凍サイクルを追加し、
前記冷凍装置の負荷の増加に際し、前記第１の圧縮機の容量を増加させずに、前記第２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記第１の冷凍サイクルの前記第１の凝縮器と前記第１の減圧装置との間の既設配管を流れる液冷媒を冷却して、冷却能力を増加させる冷凍装置の能力増加方法において、
前記熱交換装置を蓄熱式熱交換装置とし、
前記第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、
前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路をバイパスするバイパス回路と、
前記バイパス回路と、前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒 回路とに、それぞれ設けられた流量制御装置とを備え、
前記圧力検出器の検出圧力および前記蓄熱式熱交換装置の蓄冷量により、前記流量制御装置を制御し、前記バイパス回路と前記蓄熱式熱交換装置の前記第１の冷凍サイクルを構成する冷媒回路とに流れる冷媒の流量を制御する、ことを特徴とする冷凍装置の能力増加方法。 A first refrigeration cycle in which a heat source unit side unit having a first compressor and a first condenser and a load side unit having a first decompression device and a first evaporator are connected by piping. A refrigeration apparatus comprising:
Reusing the high-pressure pipe and the low-pressure pipe, which are existing pipes connecting the heat source unit side unit and the load side unit,
A second compressor having a capacity smaller than that of the first compressor and having a capacity commensurate with the load fluctuation amount of the refrigeration apparatus, a second condenser, a second decompression device, and the first refrigeration cycle. Add a second refrigeration cycle in which a refrigerant flowing between the first condenser and the first decompression device and a heat exchange device for heat exchange are connected by piping,
When the load of the refrigeration apparatus is increased, the first condensing of the first refrigeration cycle is performed by the heat exchange apparatus by operating the second refrigeration cycle without increasing the capacity of the first compressor. In the method for increasing the capacity of the refrigeration apparatus, the liquid refrigerant flowing through the existing pipe between the storage device and the first decompression apparatus is cooled to increase the cooling capacity.
The heat exchange device is a regenerative heat exchange device,
A pressure detector for detecting a refrigerant pressure on a low pressure side of the first refrigeration cycle;
A bypass circuit that bypasses the refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger;
A flow control device provided in each of the bypass circuit and a refrigerant circuit constituting the first refrigeration cycle of the heat storage heat exchanger ;
A refrigerant circuit that controls the flow rate control device according to a detected pressure of the pressure detector and a cold storage amount of the heat storage type heat exchange device, and constitutes the bypass circuit and the first refrigeration cycle of the heat storage type heat exchange device; A method for increasing the capacity of a refrigeration apparatus, characterized by controlling a flow rate of a refrigerant flowing through the refrigeration apparatus .
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