JP4735401B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特にガス側連絡配管の凍結防止対策に係るものである。

従来より、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の庫内を冷却する冷凍装置は、業務用や家庭用として広く利用されている。

例えば特許文献１には、コンビニエンスストアの冷凍庫や冷蔵庫の庫内を冷却する冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源側ユニットと、膨張弁及び利用側熱交換器を有する利用側ユニットとを備えている。熱源側ユニットは室外に設置され、利用側ユニットは室内に設置されている。熱源側ユニットと利用側ユニットとは２本の連絡配管（液側連絡配管及びガス側連絡配管）によって互いに接続される。その結果、冷凍装置では、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路が構成されている。

この冷凍装置の運転時には、上記熱源側ユニットの圧縮機で圧縮された冷媒が、熱源側熱交換器を流れる。熱源側熱交換器では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。凝縮後の液冷媒は、液側連絡配管を経由して熱源側ユニットから利用側ユニットへ送られる。室外ユニットでは、冷媒が膨張弁を通過する際に所定圧力まで減圧される。減圧後の冷媒は、利用側熱交換器を流れる。利用側熱交換器では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。蒸発後のガス冷媒は、ガス側連絡配管を経由して熱源側ユニットから利用側ユニットへ送られる。熱源側ユニットへ送られた冷媒は、圧縮機によって再び圧縮される。
特開２００２−２２８２９７号公報

ところで、上述のような冷凍装置の運転時には、比較的低温のガス冷媒が上記ガス側連絡配管を流通する。このため、ガス側連絡配管の表面で水分が結露し、更にこの水分が凍結してしまうことがある。このようにガス側連絡配管の表面で水分が凍結すると、配管の継手部分が破損し易くなる。また、配管表面の氷が成長して熱源側ユニットのケーシングと密着すると、圧縮機の振動がケーシングに伝わりやすくなり騒音が発生するという不具合が生じる。一方、ガス側連絡配管の凍結を防止するために、ガス側連絡配管に凍結防止用の断熱材を巻くことも知られている。しかしながら、熱源側ユニットに対して利用側ユニットが比較的遠い所に設置される冷凍装置では、ガス側連絡配管の配管長が長い分だけ断熱材の使用量も多くなるので、経済性の面で好ましくない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置において、断熱材等を用いることなく、ガス側連絡配管の凍結を防止することである。

第１の発明は、圧縮機構（41a）と熱源側熱交換器（42）と膨張弁（82,92）と利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、該冷媒回路（20）では、上記熱源側熱交換器（42）を凝縮器とし、上記利用側熱交換器（83,93）を蒸発器として該利用側熱交換器（83,93）で冷凍庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒の温度を検出する温度検出部（86,96）と、上記利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒の過熱度を検出する過熱度検出部（85,86,95,96）と、該過熱度検出部（85,86,95,96）で検出した過熱度が０より大きくなり、且つ上記温度検出部（86,96）で検出した冷媒の温度が０℃以上となるように、上記膨張弁（82,92）の開度を調節する制御手段（100）と、上記膨張弁（82,92）の開度を調節する制御手段（100）と、上記冷媒回路（20）に設けられて液冷媒を圧縮機構（41a）へ供給するインジェクション手段（57）とを備えることを特徴とするものである。

第１の発明の冷凍装置で冷凍サイクルが行われると、圧縮機構（41a）で圧縮された冷媒が熱源側熱交換器（42）で凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、所定の液ラインを流れて、膨張弁（82,92）を通過し減圧される。減圧された冷媒は、利用側熱交換器（83,93）で空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷蔵庫等の庫内の冷却が行われる。利用側熱交換器（83,93）で蒸発した冷媒は、低圧ガス配管（32）を流通した後、圧縮機構（41a）に吸入される。

ここで、本発明の制御手段（100）は、低圧ガス配管（32）の表面温度が０℃以上となるように膨張弁（82,92）の開度を調節している。つまり、制御手段（100）は、この膨張弁（82,92）の開度制御によって、利用側熱交換器（83,93）から低圧ガス配管（32）へ流入する冷媒温度を調節し、低圧ガス配管（32）の表面温度が０℃以上とならないようにしている。このため、低圧ガス配管（32）の表面で結露した水分が凍結してしまうことを防止できる。

一方、このように低圧ガス配管（32）を流れる冷媒温度を高めに調節すると、圧縮機構（41a）に吸入される冷媒温度も高くなってしまう。その結果、圧縮機構（41a）の吐出冷媒温度が高くなり、圧縮機構（41a）が故障し易くなる。そこで、本発明の冷凍装置には、圧縮機構（41a）の吐出冷媒温度を低下させるためのインジェクション手段（57）が設けられる。このインジェクション手段（57）は、制御手段（100）による膨張弁（82,92）の開度制御と同時に、熱源側熱交換器（42）で凝縮した後の液冷媒の一部を圧縮機構（41a）に供給する。その結果、圧縮機構（41a）で圧縮される冷媒の温度が低下し、この圧縮機構（41a）の吐出冷媒温度も低下する。従って、圧縮機構（41a）の故障を回避することができる。

第１の発明では、制御手段（100）による膨張弁（82,92）の開度制御によって、利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒温度が０℃以上となる。その結果、低圧ガス配管（32）の表面温度も確実に０℃以上となる。

第２の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置において、上記インジェクション手段（57）が、上記液冷媒を上記圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室内に導入することを特徴とするものである。

第２の発明のインジェクション手段（57）は、液冷媒の一部を圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室内に導入している。ところで、このようなインジェクション手段において、仮に利用側熱交換器から圧縮機構までの間の配管途中に液冷媒を導入すると、液冷媒の導入箇所から圧縮機構までを流れる冷媒温度が低下してしまうので、このようなガスラインの配管（例えば圧縮機の吸入管等）が凍結してしまう恐れがある。一方、本発明では、液冷媒を圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室に直接導入しているので、圧縮機構の吸入側の配管が凍結してしまうことが回避される。

第３の発明は、第１又は２の発明において、凝縮後の液冷媒が流れる高圧液配管（31）と、蒸発後のガス冷媒が流れる低圧ガス配管（32）とが、互いに接触して設けられることを特徴とするものである。

第３の発明では、凝縮後の液冷媒が流れる高圧液配管（31）と、該液冷媒よりも低温のガス冷媒が流れる低圧ガス配管（32）とが互いに接触するように設けられる。このため、各配管（31,32）を介してガス冷媒と液冷媒との間で熱交換が行われ、ガス冷媒が昇温する。このため、低圧ガス配管（32）の表面温度が更に高くなるので、低圧ガス配管（32）の凍結を確実に防止することができる。

第１の発明では、低圧ガス配管（32）の表面温度が０℃以上となるように、膨張弁（82,92）の開度を調節している。このため、本発明によれば、断熱材等を用いることなく、低圧ガス配管（32）の凍結を防止することができる。従って、低圧ガス配管（32）の凍結に伴う騒音を抑制することができ、また、低圧ガス配管（32）の継手部分の破損も回避できる。更に、圧縮機構（41a）の吸入側に設ける吸入温度センサや吸入圧力センサ等のセンサ周りの配管が凍結してしまうことも防止でき、各センサの信頼性を確保できる。

また、第１の発明では、膨張弁（82,92）の開度制御を行うと同時に、圧縮機構（41a）に液冷媒を供給するようにしている。このため、圧縮機構（41a）の吐出冷媒温度を確実に低下させることができる。従って、本発明によれば、低圧ガス配管（32）の凍結を防止しながら、圧縮機構（41a）の故障を確実に回避することができる。

第１の発明では、利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒温度が０℃以上となるように、膨張弁（82,92）の開度を調節している。このため、本発明によれば、低圧ガス配管（32）の表面温度を確実に０℃以上とすることができる。

更に第２の発明では、液冷媒を圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室に直接導入するようにしている。従って、本発明によれば、圧縮機構（41a）の吸入側の配管が液冷媒によって冷やされてしまうのを回避でき、この配管が凍結してしまうのも確実に防止できる。

更に第３の発明では、高圧液配管（31）を流れる液冷媒と低圧ガス配管（32）を流れるガス冷媒との間で熱交換を行わせることで、低圧ガス配管（32）を流れるガス冷媒を昇温させている。従って、本発明によれば、低圧ガス配管（32）の凍結を一層確実に防止することができる。また、このようにガス冷媒と液冷媒との間で熱交換を行うと、高圧液配管（31）を流れる冷媒の過冷却度が大きくなる。従って、その後に利用側熱交換器（83,93）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が増大し、この冷凍装置の冷却能力を増大させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設置されて、複数の庫内の冷却を行うものである。

図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）と、第１冷凍ショーケース（12）と、第２冷凍ショーケース（13）とを備えている。室外ユニット（11）は、屋外に設置されおり、熱源側ユニットを構成している。第１冷凍ショーケース（12）及び第２冷凍ショーケース（13）は、コンビニエンスストア等の店内に設置されており、それぞれ利用側ユニットを構成している。

室外ユニット（11）には室外回路（40）が、第１冷凍ショーケース（12）には第１冷凍回路（80）が、第２冷凍ショーケース（13）には第２冷凍回路（90）がそれぞれ設けられている。室外回路（40）は、熱源側回路を構成している。室外回路（40）の端部には、液側閉鎖弁（21）及びガス側閉鎖弁（22）が設けられている。第１冷凍回路（80）は、第１利用側回路を構成しており、第２冷凍回路（90）は第２利用側回路を構成している。

第１冷凍ショーケース（12）及び第２冷凍ショーケース（13）は、室外ユニット（11）に対して並列に接続されている。具体的に、室外ユニット（11）と各冷凍ショーケース（12,13）とは、液側連絡配管（31）及びガス側連絡配管（32）によってそれぞれ接続されている。上記液側連絡配管（31）は、高圧液配管を構成しており、一端が液側閉鎖弁（21）に接続されている。液側連絡配管（31）の他端は、第１液連絡管（31a）と第２液連絡管（31b）とに分岐しており、第１液連絡管（31a）が第１冷凍回路（80）と接続し、第２液連絡管（31b）が第２冷凍回路（90）と接続している。上記ガス側連絡配管（32）は、低圧ガス配管を構成しており、一端がガス側閉鎖弁（22）に接続されている。ガス側連絡配管（32）の他端は、第１ガス連絡管（32a）と第２ガス連絡管（32b）とに分岐しており、第１ガス連絡管（32a）が第１冷凍回路（80）と接続し、第２ガス連絡管（32b）が第２冷凍回路（90）と接続している。

第１液連絡管（31a）と第１ガス連絡管（32a）とは、各配管の表面が互いに接触するように設けられている。つまり、第１液連絡管（31a）と第１ガス連絡管（32a）とは、互いに隣り合った状態で併設されており、各連絡管（31a,32a）を流れる冷媒同士で熱交換が可能に構成されている。同様にして、第２液連絡管（31b）と第２ガス連絡管（32b）とは、各配管の表面が互いに接触しており、各連絡管（31b,32b）を流れる冷媒同士で熱交換が可能に構成されている。以上のように、本実施形態の冷凍装置（10）では、複数の冷凍回路（80,90）に対応する液連絡管（31a,31b）とガス連絡管（32a,32b）とがそれぞれ接触して設けられている。

<室外ユニット>
室外ユニット（11）の室外回路（40）には、圧縮機（41）、室外熱交換器（42）、レシーバ（43）、室外膨張弁（44）、及び四路切換弁（45）が設けられている。

上記圧縮機（41）は、全密閉型で高圧ドーム式の圧縮機を構成している。この圧縮機（41）には、ケーシング内に圧縮機構（41a）が収納されている。この圧縮機構（41a）は、スクロール型の圧縮機構で構成されている。また、圧縮機（41）は、可変容量式の圧縮機を構成している。つまり、圧縮機（41）には、インバータを介して電力が供給されており、このインバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。

圧縮機（41）の吸入側には、吸入管（51）の一端が接続されている。吸入管（51）の他端は四路切換弁（45）に接続されている。圧縮機（41）の吐出側には、吐出管（52）が接続されている。吐出管（52）の他端は、四路切換弁（45）に接続されている。

上記室外熱交換器（42）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（42）の近傍には、室外ファン（46）が設けられている。この室外熱交換器（42）では、上記室外ファン（46）が送風する室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（42）の一端は、四路切換弁（45）に接続されている。室外熱交換器（42）の他端は、第１液管（53）を介してレシーバ（43）の頂部に接続されている。レシーバ（43）の底部は、第２液管（54）を介して液側閉鎖弁（21）に接続されている。

上記第１液管（53）には、第１バイパス管（55）及び第２バイパス管（56）の一端がそれぞれ接続されている。第１バイパス管（55）及び第２バイパス管（56）の他端は、それぞれ第２液管（54）と接続している。第１バイパス管（55）には、上記室外膨張弁（44）が設けられている。室外膨張弁（44）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

第２液管（54）には、インジェクション管（57）の一端が接続されている。インジェクション管（57）の他端は、圧縮機（41）の圧縮機構（41a）と接続している。インジェクション管（57）には、減圧機構を構成する減圧弁（47）が設けられている。減圧弁（47）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

インジェクション管（57）は、室外熱交換器（42）で凝縮した後の液冷媒の一部を圧縮機（41）へ供給するインジェクション手段を構成している。具体的に、圧縮機（41）の圧縮機構（41a）には、その圧縮途中の圧縮室に中間ポートが設けられている。そして、インジェクション管（57）の他端は、この中間圧ポートに接続されている。

上記四路切換弁（45）は、第１のポートが吐出管（52）に、第２のポートが吸入管（51）に、第３のポートが室外熱交換器（42）に、第４のポートがガス側閉鎖弁（22）にそれぞれ接続されている。この四路切換弁（45）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

室外回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、吸入管（51）には吸入温度センサ（61）と吸入圧力センサ（62）とが設けられている。吸入圧力センサ（62）は、吸入管（51）から分岐する分岐配管（51a）の先端に接続されている。上記吐出管（52）には、高圧圧力スイッチ（63）と吐出温度センサ（64）と吐出圧力センサ（65）とが設けられている。上記室外熱交換器（42）の伝熱管には、冷媒温度センサ（66）が設けられている。室外ファン（46）の近傍には、室外温度センサ（67）が設けられている。

また、室外回路（40）には、一方向の冷媒の流通を許容しつつ、この方向とは逆の冷媒の流通を禁止する複数の逆止弁も設けられている。具体的に、上記吐出管（52）に逆止弁（CV-1）が、上記第１液管（53）に逆止弁（CV-2）が、上記第２液管（54）に逆止弁（CV-3）が、上記第２バイパス管（56）に逆止弁（CV-4）がそれぞれ設けられている。これらの逆止弁（CV-1,CV-2,CV-3,CV-4）は、図１の逆止弁を示す記号に付した矢印の方向への冷媒の流通だけを許容するように構成されている。

<冷凍ショーケース>
上記第１冷凍ショーケース（12）の第１冷凍回路（80）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、第１ドレンパンヒータ（81）、第１室内膨張弁（82）、及び第１冷却熱交換器（83）が設けられている。

上記第１ドレンパンヒータ（81）は、第１冷却熱交換器（83）のドレンパンの底面に沿って配設された冷媒配管で構成されている。この第１ドレンパンヒータ（81）は、第１冷却熱交換器（83）のドレンパン内に回収された霜や氷塊を融解するものである。

上記第１室内膨張弁（82）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、利用側膨張弁を構成している。また、上記第１冷却熱交換器（83）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。この第１冷却熱交換器（83）の近傍には、第１庫内ファン（84）が設けられている。第１冷却熱交換器（83）では、第１庫内ファン（84）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

また、第１冷凍回路（80）には、３つの温度センサが設けられている。具体的に、第１冷却熱交換器（83）の伝熱管には、冷媒の蒸発温度を検出するための第１蒸発温度センサ（85）が設けられている。第１冷凍回路（80）におけるガス側端の近傍には、第１冷却熱交換器（83）の出口冷媒温度を検出するための第１出口温度センサ（86）が設けられている。第１庫内ファン（84）の近傍には、第１冷凍ショーケース（12）の庫内温度を検出するための第１庫内温度センサ（87）が設けられている。

上記第２冷凍ショーケース（13）の第２冷凍回路（90）は、上記第１冷凍回路（80）と同様の構成となっている。即ち、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様にして、第２ドレンパンヒータ（91）と第２室内膨張弁（92）と第２冷却熱交換器（93）と第２庫内ファン（94）とが設けられている。また、第２冷凍回路（90）には、上記第１冷凍回路（80）と同様にして、第２蒸発温度センサ（95）と第２出口温度センサ（96）と第２庫内温度センサ（97）とが設けられている。

<コントローラの構成>
本発明に係る冷凍装置（10）は、コントローラ（100）を備えている。コントローラ（100）は、冷媒回路（20）に接続された各センサや各制御機器との間で相互に伝送が可能となっている。具体的に、コントローラ（100）は、冷媒回路（20）の各センサの検出信号を受信可能に構成されている。また、コントローラ（100）は、圧縮機（41）の回転数や、各膨張弁（44,82,92）及び減圧弁（47）の開度をそれぞれ制御可能に構成されている。

また、本発明の特徴として、コントローラ（100）は、各冷凍ショーケース（12,13）の庫内を冷却する冷却運転時において、ガス側連絡配管（32）の配管の表面温度が０℃以上となるように各室内膨張弁（82,92）の開度を調節するように構成されている。また、コントローラ（100）は、この冷却運転時において、圧縮機（41）の吐出冷媒温度を低下させるために、上記インジェクション管（57）の減圧弁（47）を所定開度で開放するように構成されている。

−運転動作−
以下に、本実施形態に係る冷凍装置（10）の基本的な運転動作について説明する。この冷凍装置（10）は、各冷凍ショーケース（12,13）の庫内を冷却する冷却運転と、各冷却熱交換器（83,93）に付着した霜を融解するデフロスト運転とが可能となっている。

<冷却運転>
図２に示すように、冷凍装置（10）の冷却運転では、四路切換弁（45）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（44）が全閉状態となる一方、第１室内膨張弁（82）、第２室内膨張弁（92）、及び減圧弁（47）の開度が適宜調節される。

圧縮機（41）が起動すると、圧縮機（41）で吐出された冷媒は、吐出管（52）及び四路切換弁（45）を通過して室外熱交換器（42）へ流入する。室外熱交換器（42）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（42）で凝縮した後の液冷媒は、第１液管（53）及びレシーバ（43）を通過して第２液管（54）へ流入する。第２液管（54）を流れた冷媒は、液側閉鎖弁（21）を通過して液側連絡配管（31）へ流入する。液側連絡配管（31）に流入した冷媒は、第１液連絡管（31a）と第２液連絡管（31b）とに分流する。

第１液連絡管（31a）を流れる高圧液冷媒は、第１ガス連絡管（32a）を流れる低圧ガス冷媒と熱交換する。その結果、第１液連絡管（31a）を流れる冷媒は、第１ガス連絡管（32a）を流れる冷媒へ放熱して過冷却される。過冷却された冷媒は、第１冷凍回路（80）へ流入する。

第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１ドレンパンヒータ（81）を流れる。第１ドレンパンヒータ（81）を流れる冷媒は、ドレンパン内に回収された霜や氷塊に放熱して更に過冷却される。第１ドレンパンヒータ（81）を流出した冷媒は、第１室内膨張弁（82）を通過する際に減圧されて第１冷却熱交換器（83）へ流入する。第１冷却熱交換器（83）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第１冷凍ショーケース（12）の庫内空気が冷却される。

第１冷却熱交換器（83）で蒸発した冷媒は、第１ガス連絡管（32a）へ流入する。第１ガス連絡管（32a）を流れる低圧ガス冷媒は、第１液連絡管（31a）を流れる低圧液冷媒から吸熱して昇温された後、室外回路（40）に流入する。

一方、第２液連絡管（31b）を流れる高圧液冷媒は、第２ガス連絡管（32b）を流れる低圧ガス冷媒と熱交換する。その結果、第２液連絡管（31b）を流れる冷媒は、第２ガス連絡管（32b）を流れる冷媒に熱を付与して過冷却される。過冷却された冷媒は、第２冷凍回路（90）へ流入する。

第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２ドレンパンヒータ（91）を流れる。第２ドレンパンヒータ（91）を流れる冷媒は、ドレンパン内に回収された霜や氷塊に放熱して更に過冷却される。第２ドレンパンヒータ（91）を流出した冷媒は、第２室内膨張弁（92）を通過する際に減圧されて第２冷却熱交換器（93）へ流入する。第２冷却熱交換器（93）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第２冷凍ショーケース（13）の庫内空気が冷却される。

第２冷却熱交換器（93）で蒸発した冷媒は、第２ガス連絡管（32b）へ流入する。第２ガス連絡管（32b）を流れる低圧ガス冷媒は、第２液連絡管（31b）を流れる低圧液冷媒から吸熱して昇温された後、室外回路（40）に流入する。

室外回路（40）で合流した冷媒は、四路切換弁（45）を通過して吸入管（51）を流れる。この冷媒は、圧縮機（41）に吸入されて高圧まで圧縮された後、吐出管（52）から吐出される。

<デフロスト運転>
デフロスト運転では、第１冷却熱交換器（83）及び第２冷却熱交換器（93）の除霜が同時に行われる。

図３に示すように、デフロスト運転では、四路切換弁（45）が第２状態に設定される。また、第１室内膨張弁（82）及び第２室内膨張弁（92）が全開となる一方、室外膨張弁（44）の開度が適宜調節される。

圧縮機（41）が起動すると、圧縮機（41）で吐出された冷媒は、吐出管（52）及び四路切換弁（45）を通過してガス側連絡配管（32）へ流入する。ガス側連絡配管（32）に流入した冷媒は、第１ガス連絡管（32a）と第２ガス連絡管（32b）とに分流する。

第１ガス連絡管（32a）から第１冷凍回路（80）へ流入した冷媒は、第１冷却熱交換器（83）を流れる。第１冷却熱交換器（83）では、伝熱管に付着した霜が冷媒によって内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第１冷却熱交換器（83）で凝縮した冷媒は、全開状態の第１室内膨張弁（82）を通過した後、第１ドレンパンヒータ（81）を流れる。第１ドレンパンヒータ（81）では、ドレンパン内に回収された霜や氷塊が冷媒によって過熱されて融解する。第１ドレンパンヒータ（81）を流出した冷媒は、第１液連絡管（31a）を経由して室外回路（40）に流入する。

第２ガス連絡管（32b）から第２冷凍回路（90）へ流入した冷媒は、第２冷却熱交換器（93）を流れる。第２冷却熱交換器（93）では、伝熱管に付着した霜が冷媒によって内側から加熱されて融解する一方、冷媒はこの霜に融解熱を奪われて凝縮する。第２冷却熱交換器（93）で凝縮した冷媒は、全開状態の第２室内膨張弁（92）を通過した後、第２ドレンパンヒータ（91）を流れる。第２ドレンパンヒータ（91）では、ドレンパン内に回収された霜や氷塊が冷媒によって過熱されて融解する。第２ドレンパンヒータ（91）を流出した冷媒は、第２液連絡管（31b）を経由して室外回路（40）に流入する。

室外回路（40）で合流した冷媒は、第２バイパス管（56）、レシーバ（43）、第１バイパス管（55）を流れ、室外膨張弁（44）を通過する際に減圧されてから室外熱交換器（42）へ流入する。室外熱交換器（42）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（42）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（45）を通過して吸入管（51）を流れた後、圧縮機（41）に吸入される。

<冷却運転時の制御動作>
ところで、図２に示した上記冷却運転時においては、各冷凍ショーケース（12,13）の冷却に利用された後のガス冷媒が比較的低温となってガス側連絡配管（32）を流通することになる。従って、このような冷却運転を継続して行うと、ガス側連絡配管（32）の表面で結露した水分が凍結してしまうことがある。このようにガス側連絡配管（32）が凍結すると、配管の表面で成長した氷が室外ユニット（11）のケーシングと密着し、配管の振動がケーシングに伝わり易くなり、騒音が増大する。また、配管の継手部分が破損したりするという不具合が生じる。また、例えば吸入管（51）に設けられた吸入温度センサ（61）や吸入圧力センサ（62）の近傍の配管が凍結してしまうと、各センサ（61,62）の検出値に誤差が生じるので、この冷凍装置（10）の信頼性が損なわれてしまう。そこで、本実施形態に係る冷凍装置（10）の冷却運転では、コントローラ（100）が、ガス側連絡配管（32）の凍結を防止するように各室内膨張弁（82,92）の開度を調節するようにしている。

具体的に、コントローラ（100）は、第１冷凍回路（80）において、第１出口温度センサ（86）の検出温度が０℃以上となるように第１室内膨張弁（82）の開度を調節する。つまり、コントローラ（100）は、第１冷却熱交換器（83）の出口冷媒温度が常時０℃以上となるように第１室内膨張弁（82）の開度を調節する。またこの際、コントローラ（100）は、第１蒸発温度センサ（85）の検出温度と、第１出口温度センサ（86）の検出温度の温度差に基づいて、第１室内膨張弁（82）の開度を過熱度制御（スーパーヒート制御）するようにしている。その結果、第１冷却熱交換器（83）の出口冷媒は、所定温度の過熱度が付いた過熱蒸気となる。

コントローラ（100）は、第２冷凍回路（90）についても、第１冷凍回路（80）と同様の制御を行う。即ち、コントローラ（100）は、第２蒸発温度センサ（95）及び第２出口温度センサ（96）の検出値に基づいて、第２室内膨張弁（92）の開度を調節し、第２冷却熱交換器（93）の出口冷媒を常に０℃以上の過熱蒸気とする。

以上のような各室内膨張弁（82,92）の開度制御によって、各冷凍回路（80,90）から流出する冷媒温度は０℃以上に維持される。このため、第１ガス連絡管（32a）及び第２ガス連絡管（32b）を流れる冷媒が０℃以上となり、各ガス連絡管（32a,32b）の表面温度も０℃以上となる。その結果、ガス側連絡配管（32）の表面に結露した水分が凍結してしまうのを未然に回避できる。

一方、このようにして各冷却熱交換器（83,93）の出口冷媒温度を常に０℃以上に維持させると、吸入管（51）から圧縮機（41）に吸入される冷媒温度も比較的高い温度となる。その結果、圧縮機（41）の吐出冷媒温度も高くなるので、圧縮機（41）内の冷凍機油が劣化し、焼き付き等に起因して圧縮機（41）が故障し易くなる。そこで、本実施形態に係る冷凍装置（10）では、圧縮機（41）の吐出冷媒温度を低下させるべく、コントローラ（100）による各室内膨張弁（82,92）の開度制御と同時に液インジェクション動作を行うようにしている。

具体的に、コントローラ（100）は、圧縮機（41）の吐出冷媒温度を吐出温度センサ（64）で検出する。そして、吐出冷媒温度が所定温度以上となると、インジェクション管（57）の減圧弁（47）を所定開度で開放させる。その結果、第２液管（54）を流れる液冷媒の一部は、インジェクション管（57）に分流し、減圧弁（47）によって中間圧まで減圧される。中間圧の冷媒は、圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室に導入される。その結果、圧縮室で圧縮される冷媒の温度が低下し、圧縮機（41）の吐出冷媒温度も低下するので、圧縮機（41）の故障が未然に回避される。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、以下の効果が発揮される。

上記実施形態では、各利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒温度が０℃以上となるように、各室内膨張弁（82,92）の開度を調節している。このため、ガス側連絡配管（32）の表面温度も０℃以上となり、ガス側連絡配管（32）で結露した水分が凍結してしまうのを防止できる。従って、上記実施形態によれば、ガス側連絡配管（32）の凍結に伴う騒音を抑制することができ、また、ガス側連絡配管（32）の継手部分の破損も回避できる。更に、圧縮機（41）の吸入側に設けられる吸入温度センサ（61）や吸入圧力センサ（62）のセンサ周りの配管が凍結してしまうのを防止でき、各センサの信頼性を確保できる。

また、上記実施形態では、各室内膨張弁（82,92）の開度制御を行うと同時に、液インジェクション動作を適宜行うようにしている。従って、コントローラ（100）による各室内膨張弁（82,92）の開度制御に伴い、圧縮機（41）の吸入冷媒温度が高くなっても、上記液インジェクション動作によって圧縮機（41）の吐出冷媒温度を確実に低下させることができる。従って、上記実施形態によれば、ガス側連絡配管（32）の凍結を防止しながら、圧縮機（41）の故障を確実に回避することができる。

更に、上記実施形態では、液冷媒を圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室に直接導入するようにしている。ここで、上述のような液インジェクション動作において、仮に冷却熱交換器から圧縮機までの間のガスラインに液冷媒を導入し、圧縮機の吐出冷媒温度を下げようとすると、液冷媒の導入箇所から圧縮機までの配管を流れる冷媒温度も低下してしまい、圧縮機の吸入管等が凍結してしまう恐れがある。一方、上記実施形態では、液冷媒を圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室に直接導入しているので、圧縮機（41）の吸入管（51）や、各センサ周りの配管が凍結してしまうのを確実に回避できる。

また、上記実施形態では、各液連絡管（31a,31b）と各ガス連絡管（32a,32b）とを互いに接触させ、ガス冷媒と液冷媒とをそれぞれ熱交換させるようにしている。従って、上記実施形態によれば、各ガス連絡管（32a,32b）を流れる冷媒を更に昇温させることができ、ガス側連絡配管（32）の凍結を一層確実に防止することができる。また、このようにガス冷媒と液冷媒とを熱交換させると、各液連絡管（31a,31b）を流れる冷媒の過冷却度が大きくなる。従って、各冷却熱交換器（83,93）の冷却能力を増大させることができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置についてのガス側連絡配管の凍結防止対策に関し有用である。

実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。 冷却運転時の冷媒の流れを表した配管系統図である。 デフロスト運転時の冷媒の流れを表した配管系統図である。

10 冷凍装置
20 冷媒回路
31 液側連絡配管
32 ガス側連絡配管
41a 圧縮機構
42 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
57 インジェクション管（インジェクション手段）
82 第１室内膨張弁（膨張弁）
83 第１冷却熱交換器（利用側熱交換器）
92 第１室内膨張弁（膨張弁）
93 第２冷却熱交換器（利用側熱交換器）
100 コントローラ（制御手段）

Claims (3)

1. 圧縮機構（41a）と熱源側熱交換器（42）と膨張弁（82,92）と利用側熱交換器（83,93）とが接続された冷媒回路（20）を備え、該冷媒回路（20）では、上記熱源側熱交換器（42）を凝縮器とし、上記利用側熱交換器（83,93）を蒸発器として該利用側熱交換器（83,93）で冷凍庫内を冷却する冷凍サイクルが行われる冷凍装置であって、
   上記利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒の温度を検出する温度検出部（86,96）と、
   上記利用側熱交換器（83,93）の出口冷媒の過熱度を検出する過熱度検出部（85,86,95,96）と、
   上記過熱度検出部（85,86,95,96）で検出した過熱度が０より大きくなり、且つ上記温度検出部（86,96）で検出した冷媒の温度が０℃以上となるように、上記膨張弁（82,92）の開度を調節する制御手段（100）と、
   上記冷媒回路（20）に設けられて液冷媒を圧縮機構（41a）へ供給するインジェクション手段（57）と、
   を備えることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記インジェクション手段（57）は、上記液冷媒を上記圧縮機構（41a）の圧縮途中の圧縮室内に導入することを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   凝縮後の液冷媒が流れる高圧液配管（31）と、蒸発後のガス冷媒が流れる低圧ガス配管（32）とが、互いに接触して設けられることを特徴とする冷凍装置。

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