JP5089759B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外機ユニットを複数台組み合わせて使用するマルチ組合せ室外機を備えた冷凍装置に関するものである。

従来の冷凍装置は、一般に熱源機としての室外機、利用側機器としての室内機、及びこれらを接続する冷媒配管から成る。室外機は圧縮機や熱源側熱交換器や受液器、室内機は利用側熱交換器や絞り装置を有し、前記の圧縮機、熱源側熱交換器、受液器、絞り装置、利用側熱交換器等が配管接続されて冷凍サイクルが構成されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、冷凍装置の運転を停止する際は、冷媒配管内の冷媒を受液器に回収し貯留するポンプダウンを行う。冷凍装置では、室外機と室内機を接続する冷媒配管の配管長が長くなる傾向にあるため、ポンプダウン時に必要な受液器の容量は、必然的に増大されることになる。

受液器内は、ポンプダウン時以外に冷媒が満杯状態になっていない。圧縮機から吐出された冷媒が、凝縮器として機能する熱源側熱交換器へ流れ、受液器内へ至る。この受液器内では、冷媒が満杯状態でないため、受液器内にて気液分離された冷媒は飽和液状態となり、その後、室内機へ至って膨張され蒸発して室内を冷却した後、再び圧縮機へ戻される。

ＷＯ２００４／０１３５４９号公報（第１３頁、第１図）

複数の室外機を備えた冷凍装置では、各室外機から流出した冷媒が合流するため、各室外機の各凝縮器における凝縮圧力が同一となる。しかし、同型の室外機ユニットであっても個体差や、設置位置によるファン風量差等により、凝縮器の熱交換性能が異なる。このため、各室外機ユニットにおける凝縮器熱交換量、即ち凝縮する液冷媒量に差が生じ、受液器に貯留される液冷媒量が偏り、長時間の運転で空となるユニットが出現する。

受液器が空となった室外機ユニットは、受液器から流出する冷媒が飽和液状態とならず、ガスと液が混在する気液二相状態となる。その他の各室外機ユニットから流出する冷媒は、受液器に液冷媒が存在した状態であっても飽和液状態であるため、気液二相冷媒が合流した場合は、合流後の冷媒もまた気液二相状態となる。

冷媒が室内機に流入し、絞り装置である膨張弁を流通する際に、液状態でなくガスが混在する気液二相状態であると、ガス冷媒が液冷媒通流の妨げとなる。そのため、冷媒流量低下、即ち冷凍能力低下を引き起こすという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、複数の室外機を備えた冷凍装置であっても、室内機の流入冷媒状態を気液二相状態とせず、冷凍能力の低下を防止できる冷凍装置を提供することを目的としている。

本発明に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、及び圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器をそれぞれ有する複数の室外機と、凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段、及び減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器を有する室内機と、複数の室外機にそれぞれ設けられた複数の受液器と、受液器から流出される冷媒が全て合流する第１の合流点と、第１の合流点と室内機とを接続する第１の渡り配管と、室内機と複数の室外機とを接続する第２の渡り配管と、複数の室外機の凝縮器から流出される冷媒が全て合流する第２の合流点と、第２の合流点で合流した冷媒を再度複数に分流し、複数の受液器に貯留させるための第１の分流点とを備えたものである。

本発明においては、複数の室外機の凝縮器から流出される冷媒が全て合流する第２の合流点と、第２の合流点で合流した冷媒を再度複数に分流し、複数の受液器に貯留させるための第１の分流点とを設けたので、複数の室外機の中で凝縮器の熱交換量に差が生じるようなことがあっても、各受液器の液冷媒が空になったり、室内機の流入冷媒状態が気液二相状態になることを回避でき、このため、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態２の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態４に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態５に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態５の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態５の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態５の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態６に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態６の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態６の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態６の他の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。 実施の形態７に係る冷凍装置の冷媒回路図である。

以下、本発明に係る冷凍装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
図１に示す本実施の形態の冷凍装置は、熱源機として設けられた複数の室外機１ａ、１ｂと、利用側機器として設けられた室内機２とを備えている。各室外機１ａ、１ｂには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ａ、３ｂと、各圧縮機３ａ、３ｂから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ａ、４ｂとが搭載されている。室内機２には、各室外機１ａ、１ｂから流出される冷媒を減圧する複数の膨張弁（減圧手段）５と、各膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器６が搭載されている。なお、室外機１ｂは、図示していないが、複数設けられているものとする。

各室外機１ａ、１ｂから流出された全冷媒が合流する第１の合流点７は、室内機２に接続された第１の渡り配管８に受液器１０を通して接続され、また、第２の渡り配管９により室内機２と各室外機１ａ、１ｂとが接続されている。前記の受液器１０は、本装置の冷媒回路内の全冷媒を回収可能な容量を有している。第１の渡り配管８には電磁弁１１が設置されている。制御装置１２は、室外機１ａ、１ｂにそれぞれ搭載された圧縮機３ａ、３ｂと電磁弁１１の開閉を制御する装置である。

次に、前記のように構成された冷凍装置の動作について説明する。
安定した通常運転時では、冷凍装置の冷媒は、各室外機１ａ、１ｂと室内機２との間で循環し、蒸発と凝縮の状態変化を繰り返すことによって、２次冷媒（例えば、室内空気）が冷却される。より具体的には、各圧縮機３ａ、３ｂに吸引された低圧ガス冷媒は圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって各圧縮機３ａ、３ｂからそれぞれ吐出され、各凝縮器４ａ、４ｂへ流入する。そして、各凝縮器４ａ、４ｂに流入した高温高圧のガス冷媒は、各凝縮器４ａ、４ｂにより外気に放熱し凝縮する。

例えば、凝縮器４ａ側がもう一方の凝縮器４ｂよりファン風量が大きい等で熱交換性能が高い場合は、凝縮器４ａから流出された冷媒は過冷却液状態となり、一方、熱交換性能が劣るもう一方の凝縮器４ｂから流出された冷媒は気液二相状態となり、第１の合流点７で合流して受液器１０に流入する。この受液器１０内は冷媒が満杯状態でないため、気液分離された冷媒は飽和液状態となる。そして、その飽和液冷媒は、第１の渡り配管８を通って室内機２の膨張弁５へ流入する。膨張弁５に流入した飽和液冷媒は、膨張弁５により減圧される。膨張弁５により減圧された冷媒は、低圧気液二相冷媒となり、蒸発器６に流入する。蒸発器６に流入した低圧気液二相冷媒は、蒸発器６により室内空気から受熱し蒸発する。この蒸発過程で、蒸発器６の熱交換表面を通気する室内空気が冷やされる。蒸発器６から流出した冷媒は蒸発温度の低圧ガス冷媒となり、第２の渡り配管９を通って各室外機の１ａ、１ｂの圧縮機３ａ、３ｂへ吸入する。

本実施の形態の冷凍装置において、冷媒回路内の全冷媒を受液器１０に回収する場合は、制御装置１２により、電磁弁１１を遮断し、各圧縮機３ａ、３ｂの少なくとも一つを運転して、本装置の冷媒回路内の全冷媒を受液器１０に回収させる。

以上のように実施の形態１によれば、冷凍装置の冷媒回路に各室外機１ａ、１ｂの各凝縮器４ａ、４ｂから流出される冷媒が全て合流する第１の合流点７を設け、さらに、室内機２に接続された第１の渡り配管８と第１の合流点７との間に受液器１０を設置するようにしたので、複数の室外機１ａ、１ｂの中で凝縮器４ａ、４ｂの熱交換量に差が生じるようなことがあっても、室内機２の流入冷媒状態が気液二相状態になることを回避でき、このため、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

また、第１の渡り配管８に設けられた電磁弁１１を遮断し、各圧縮機３ａ、３ｂの少なくとも一つを運転することで、冷媒回路内の全冷媒を受液器１０に回収することが可能になり、このため、何れかの圧縮機が故障して交換を要する状態となっても、正常なその他の圧縮機を運転することで受液器１０に冷媒回路内の全冷媒を回収することができ、故障した圧縮機の交換作業が容易となる。更に、受液器１０が第１の渡り配管８に設置されているため、何れか１台の室外機が故障した場合、故障した室外機の交換作業もまた容易となる。

実施の形態２．
一般的に、冷凍装置には受液器の下流側にエコノマイザが設置されている。受液器から流出した液冷媒を分岐し、減圧することで低温冷媒とし、エコノマイザで冷媒回路の液冷媒と熱交換を行う。これにより、冷媒回路の液冷媒は過冷却液となり、室外機と室内機を接続する液側渡り配管において外気から吸熱した場合でも、液状態を維持できる。さらに、液側渡り配管の冷媒を分岐させることで、液側渡り配管を流通する冷媒流量を減少させ、圧力損失を低減している。これにより、圧力低下による気液二相変化もまた回避できる。また、圧縮機の吸入側にインジェクションを行うことにより、圧縮機の吐出冷媒温度の抑制もまた可能にしている。

本実施の形態の冷凍装置においては、受液器１０の下流側の第１の渡り配管８にエコノマイザ３１を一つ設置する場合、第１の渡り配管８を流通する最大冷媒流量は、複数の室外機１ａ、１ｂの台数により変化するため、複数の室外機１ａ、１ｂの台数に対応した大きさのエコノマイザ３１と膨張弁３０（減圧手段）が必要となる。

そこで、図２に示すように、受液器１０の下流側の第１の渡り配管８を複数の室外機１ａ、１ｂの台数に応じて分岐させ、分岐させた第１の渡り配管８それぞれにエコノマイザ３１を設置し、第１の渡り配管８と第２の渡り配管９との間にそれぞれ接続された各インジェクション配管２９に膨張弁３０を設置する。これにより、エコノマイザ３１と膨張弁３０の部品が、単独の室外機ユニットで用いられる冷凍装置の部品と共通化が図れ、コスト削減となる。

インジェクション配管２９のエコノマイザ３１出口を全て合流させ、第２の渡り配管９にインジェクションさせる場合は、冷媒回路の構成は簡単となる。図３に示すように、各インジェクション配管２９を各室外機１ａ、１ｂの圧縮機３ａ、３ｂの吸入側の配管に接続した場合、各圧縮機３ａ、３ｂのそれぞれの吐出温度を各膨張弁３０により制御を行うことが可能になる。

実施の形態３．
図４は実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
図４に示す本実施の形態の冷凍装置は、実施の形態１と同様に、熱源機として設けられた複数の室外機１ａ、１ｂと、利用側機器として設けられた室内機２とを備えている。各室外機１ａ、１ｂには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ａ、３ｂと、各圧縮機３ａ、３ｂから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ａ、４ｂと、各凝縮器４ａ、４ｂで凝縮された冷媒を一時的に貯留する受液器１０ａ、１０ｂとが搭載されている。各凝縮器４ａ、４ｂから各受液器１０までの間に、各凝縮器４ａ、４ｂで凝縮された全冷媒を一旦合流させる第２の合流点１３と、第３の渡り配管１５を流通した後に、再び各受液器１０へ分流させる冷媒分配器からなる第１の分流点１４とが設けられている。なお、室外機１ｂは、前述したように、複数設けられているものとする。

室内機２には、各受液器１０から流出される冷媒を減圧する膨張弁（減圧手段）５と、膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器６とが搭載されている。この室内機２は、第１の渡り配管８を介して第１の合流点１６に接続されていると共に、第２の渡り配管９とを通して各室外機１ａ、１ｂと接続されている。

次に、前記のように構成された冷凍装置の動作について説明する。
安定した通常運転時では、冷凍装置の冷媒は、各室外機１ａ、１ｂと室内機２との間で循環し、蒸発と凝縮の状態変化を繰り返すことによって、２次冷媒（例えば、室内空気）が冷却される。より具体的には、各圧縮機３ａ、３ｂに吸引された低圧ガス冷媒は圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって各圧縮機３ａ、３ｂからそれぞれ吐出され、各凝縮器４ａ、４ｂへ流入する。各凝縮器４ａ、４ｂに流入した高温高圧のガス冷媒は、各凝縮器４ａ、４ｂにより外気に放熱し凝縮する。

例えば、凝縮器４ａ側がもう一方の凝縮器４ｂよりファン風量が大きい等で熱交換性能が高い場合は、凝縮器４ａから流出された冷媒は過冷却液状態となり、熱交換性能が劣るもう一方の凝縮器４ｂから流出された冷媒は気液二相状態となり、第２の合流点１３で合流する。そして、第３の渡り配管１５を通って第１の分流点１４で分流され、各受液器１０ａ、１０ｂにそれぞれ流入する。この場合、各受液器１０ａ、１０ｂへの液冷媒の量は均等に分配される。

各受液器１０ａ、１０ｂ内では、冷媒が満杯状態でないため、気液分離された冷媒は飽和液状態となる。そして、それぞれの飽和液冷媒は、受液器１０ａ、１０ｂを流出して第１の合流点１６で合流し、第１の渡り配管８を通って室内機２の膨張弁５へ流入する。膨張弁５に流入した飽和液冷媒は、膨張弁５により減圧される。膨張弁５により減圧された冷媒は低圧気液二相冷媒となり、蒸発器６に流入する。蒸発器６に流入した低圧気液二相冷媒は、蒸発器６により室内空気から受熱し蒸発する。この蒸発過程で、蒸発器６の熱交換表面を通気する室内空気が冷やされる。蒸発器６から流出した冷媒は蒸発温度の低圧ガス冷媒となり、第２の渡り配管９を通って各室外機１ａ、１ｂの圧縮機３ａ、３ｂへ吸入する。

以上のように実施の形態３によれば、冷凍装置の冷媒回路に、各室外機１ａ、１ｂの各凝縮器４ａ、４ｂから流出される冷媒が全て合流する第２の合流点１３と、合流した冷媒を各受液器１０ａ、１０ｂへ分流させる第１の分流点１４とを設けたので、複数の室外機１ａ、１ｂの中で凝縮器４ａ、４ｂの熱交換量に差が生じるようなことがあっても、各受液器１０ａ、１０ｂの液冷媒が空になったり、室内機２の流入冷媒状態が気液二相状態になることを回避でき、このため、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

また、受液器１０ａ、１０ｂを室外機１ａ、１ｂの台数に応じて設置することで、単独の室外機ユニットで用いられる部品と共通化が可能となり、コストの削減となる。また、第１の分流点１４で用いる冷媒分配器は、分流後の冷媒配管が水平になるよう設置されることで、より均等に冷媒が分配される。

なお、前述した実施の形態１の冷凍装置では、室外機１ａ、１ｂを追加する場合、容量の大きい受液器１０に代える、または並列に受液器１０を追加する必要があるが、本実施の形態の冷凍装置では、受液器を搭載した室外機を追加した場合、各受液器の全容量は十分足り得るものとなる。それゆえ、室外機の追加を用意に行うことができる。

実施の形態４．
図５は実施の形態４に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
図５に示す本実施の形態の冷凍装置は、熱源機として設けられた複数の室外機１ｃ、１ｄと、利用側機器として設けられた室内機２とを備えている。複数の室外機１ｃ、１ｄのうち特定の室外機１ｃには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ｃと、圧縮機３ｃから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ｃと、冷媒を一時的に貯留する受液器１０ｃとが搭載されている。特定の室外機１ｃ以外の他の室外機１ｄには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ｄと、圧縮機３ｄから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ｄとが搭載されている。なお、受液器１０ｃは、本装置の冷媒回路内の全冷媒を貯留可能な容量を有し、他の室外機１ｄは、図示していないが複数設けられているものとする。

また、受液器１０ｃと第１の合流点１８とを接続する下流側の冷媒配管上に電磁弁２１ｃが設置され、凝縮器４ｄの下流側の冷媒配管上に過冷却度検知手段２０ｄが設置されている。この過冷却度検知手段２０ｄは、圧力センサと温度センサとを有し、圧力センサにより検知された圧力から飽和液温度を算出し、温度センサで測定された液冷媒温度と前記の飽和液温度との差から過冷却度を測定する。

各室外機１ｃ、１ｄと室内機２との間には、特定の室外機１ｃから流出される冷媒と他の室外機１ｄから流出される冷媒とを合流させる第１の合流点１８と、他の室外機１ｄからそれぞれ流出される冷媒を合流させる第２の合流点１７ｄとが設けられている。室内機２には、受液器１０ｃから流出される冷媒を減圧する膨張弁（減圧手段）５と、膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器６とが搭載されている。この室内機２は、第１の渡り配管８を介して第１の合流点１８と接続されていると共に、第２の渡り配管９とを通して各室外機１ｃ、１ｄと接続されている。

制御装置１２は、他の室外機１ｄにおいて、何れか１つの過冷却度検知手段２０ｄが所定値以下の過冷却度を測定すると、特定の室外機１ｃの凝縮器４ｃの風量を低下させる。また、電磁弁２１ｃを遮断し、圧縮機３ｃを運転して受液器１０ｃに本装置の冷媒回路内の全冷媒を回収させる。

前記のように構成された冷凍装置において、他の室外機１ｄのうち何れか１つの過冷却度検知手段２０ｄが所定値以下の過冷却度を測定すると、制御装置１２は、特定の室外機１ｃの凝縮器４ｃの風量を低下させ、凝縮圧力を上昇、即ち凝縮温度を上昇させる。この時、過冷却度が低下した凝縮器（他の室外機１ｄ側）においても凝縮温度が上昇し、熱交換器における温度差が拡大する。温度差が拡大することにより、熱交換量が増大し、過冷却度もまた増大する。

これにより、各室外機１ｃ、１ｄにおいて過冷却度を設定値以上に維持することができるので、複数の室外機１ｃ、１ｄの中で凝縮器４ｃ、４ｄの熱交換量に差が生じるようなことがあっても、室内機２の流入冷媒状態が気液二相状態になることを回避でき、このため、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

なお、本実施の形態では、他の室外機１ｄにそれぞれ設けられた凝縮器４ｄの下流側に過冷却度検知手段２０ｄを設置したことを述べたが、その過冷却度検知手段２０ｄを第１の渡り配管８に設置しても良い（図５に点線で示す）。この場合も、過冷却度検知手段２０ｄが測定した過冷却度が所定値以下となったとき、制御装置１２により特定の室外機１ｃの凝縮器４ｃの風量を低下させ、凝縮圧力を上昇させる。その結果、過冷却度が低下した凝縮器においても凝縮温度が上昇し、熱交換器における温度差が拡大する。温度差が拡大することにより、熱交換量が増大し、第１の渡り配管８の過冷却度もまた増大する。
この場合、過冷却度検知手段２０ｄは、他の室外機１ｄの台数に関わらず一つで良いためコストが抑えられ、また、各室外機１ｃ、１ｄにおいて過冷却度を確保する運転とならないため、凝縮器４ｃの風量を過剰に低下させることを回避でき、さらなる効率的な運転を可能とする。

実施の形態５．
図６は実施の形態５に係る冷凍装置の冷媒回路図である。なお、図５で説明した実施の形態４と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図６において、他の室外機１ｄは、前述したように複数設けられており、凝縮器４ｄと第２の合流点１７ｄとの間に設けられた受液器１０ｄ（第２の受液器）と、凝縮器４ｄと受液器１０ｄとの間の冷媒配管及び受液器１０ｄと第２の合流点１７ｄとの間の冷媒配管とに連結されたバイパス管２２ｄと、バイパス管２２ｄに設置された電磁弁２３ｄ（第１の電磁弁）と、受液器１０ｄの下流側とバイパス管２２ｄとの間の冷媒配管に設置された電磁弁２４ｄ（第２の電磁弁）とを備えている。

制御装置１２は、特定の室外機１ｃの電磁弁２１ｃと他の室外機１ｄの電磁弁２３ｄ、２４ｄとの開閉を制御し、また、複数の室外機１ｃ、１ｄの各圧縮機３ｃ、３ｄの運転を制御する。例えば、本装置の冷媒回路内の全冷媒を回収する際、電磁弁２１ｃと電磁弁２３ｄ、２４ｄをそれぞれ遮断し、各圧縮機３ｃ、３ｄを運転させる。これにより、複数の室外機１ｃ、１ｄに設けられた受液器１０ｃ、１０ｄに本装置の冷媒回路内の全冷媒を回収させることができ、各受液器１０ｃ、１０ｄの容量を単独の室外機ユニットで用いられる受液器と共通化を図れる。

前述したように、受液器１０ｃ、１０ｄに冷媒回路内の全冷媒を回収した状態から運転を開始する場合は、制御装置１２により、電磁弁２３ｄの遮断状態を維持したまま、電磁弁２１と電磁弁２４ｄをそれぞれ開放し、そして、特定の室外機１ｃの凝縮器４ｄの熱交換量を所定時間低下させる。その後、電磁弁２３ｄを開放し、電磁弁２４ｄを遮断する。凝縮器４ｄの熱交換量を所定時間低下させることにより、他の室外機１ｄの受液器１０ｄの液冷媒が全て流出し、特定の室外機１ｃの受液器１０ｃに液冷媒が貯留される。この状態で電磁弁２３ｄを開放し、電磁弁２４ｄを遮断することで通常運転時と同様の状態を再現できる。なお、過冷却度検知手段２０により測定された過冷却度が所定値以下となったときの制御装置１２による凝縮器４ｃの風量制御（低下）については、前述した実施の形態４と同様である。

なお、前記の実施の形態５では、受液器１０ｃと受液器１０ｄに冷媒回路内の全冷媒を回収した状態から運転を開始する場合について説明をしたが、図７に示すように、受液器１０ｄと圧縮機３ｄの吸入側との間に冷媒排出管２５ｄを設け、その冷媒排出管２５ｄに電磁弁２６ｄ（第３の電磁弁）を設置して、前記と同様の状態から運転を開始することも可能である。例えば、制御装置１２により、電磁弁２１ｃと電磁弁２３ｄ、２４ｄ、２６ｄをそれぞれ遮断して、本装置冷媒回路内の全冷媒を受液器３ｃと受液器３ｄ内にそれぞれ貯留した状態から運転を開始する場合は、まず、電磁弁２４ｄの遮断状態を維持したまま、電磁弁２１ｃと電磁弁２３ｄを開放し、その後、電磁弁２６ｄを所定時間開放して、受液器１０ｃ内の冷媒を冷媒回路内に流出させる。この制御によってもまた、通常運転時と同様の状態を再現できる。

また、図８に示すように、受液器１０ｄの上流側とバイパス管２２ｄとの間の冷媒配管に電磁弁２７ｄ（第４の電磁弁）を設置しても良い。この電磁弁２７ｄは、制御装置１２により、電磁弁２３ｄの開放時に遮断し、電磁弁２３ｄの遮断時に開放するように動作させる。電磁弁２７ｄが開放した際には、受液器１０ｄ内は高圧で、圧縮機３ｄの吸入側は低圧となるため、受液器１０ｄ内の冷媒は冷媒排出管２５を通って圧縮機３ｄの吸入側へ流通する。電磁弁２７ｄの遮断により、受液器１０ｄが完全に冷媒回路から隔離される。

また、図９に示すように、受液器１０ｃと第１の合流点１８との間の冷媒配管に冷媒状態を確認するサイトグラス２８を備えても良い。冷媒封入時は、制御装置１２により、凝縮器４ｃの熱交換量を低下させ、凝縮器４ｄの熱交換量を増加させた運転を行う。これにより、他の室外機１ｄから先に冷媒が充填され、最後に受液器１０ｃを搭載した特定の室外機１ｃに冷媒が充填されるため、必要最小の冷媒量を充填可能とし、冷媒コストの削減を図れる。

実施の形態６．
図１０は実施の形態６に係る冷凍装置の冷媒回路図である。なお、図中に示す電磁弁２７ｅ、２７ｆ及びサイトグラス２８は、本実施の形態には無いものとして説明し、他の実施の形態で述べる。
図１０に示す本実施の形態の冷凍装置は、熱源機として設けられた複数の室外機１ｅ、１ｆと、利用側機器として設けられた室内機２とを備えている。複数の室外機１ｅ、１ｆのうち特定の室外機１ｅには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ｅと、圧縮機３ｅから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ｅと、冷媒を一時的に貯留する受液器１０ｅ（第１の受液器）とが搭載されている。また、特定の室外機１ｅは、凝縮器４ｅと受液器１０ｅとの間の冷媒配管及び受液器１０ｅと第１の合流点１８との間の冷媒配管とに連結されたバイパス管２２ｅと、バイパス管２２ｅに設置された電磁弁２３ｅ（第１の電磁弁）と、受液器１０ｅの下流側とバイパス管２２ｅとの間の冷媒配管に設置された電磁弁２４ｅ（第２の電磁弁）と、受液器１０ｅと圧縮機３ｅの吸入側との間に設けられた冷媒排出管２５ｅと、冷媒排出管２５ｅに設置された電磁弁２６ｅ（第３の電磁弁）と、凝縮器４ｅと受液器１０ｅとの間の冷媒配管に設置された過冷却度検知手段２０ｅとを備えている。

複数の室外機１ｅ、１ｆのうち他の室外機１ｆには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ｆと、圧縮機３ｆから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ｆと、冷媒を一時的に貯留する受液器１０ｆ（第２の受液器）とが搭載されている。また、他の室外機１ｆは、凝縮器４ｆと受液器１０ｆとの間の冷媒配管及び受液器１０ｆと第２の合流点１７ｆとの間の冷媒配管とに連結されたバイパス管２２ｆと、バイパス管２２ｆに設置された電磁弁２３ｆ（第１の電磁弁）と、受液器１０ｆの下流側とバイパス管２２ｆとの間の冷媒配管に設置された電磁弁２４ｆ（第２の電磁弁）と、受液器１０ｆと圧縮機３ｆの吸入側との間に設けられた冷媒排出管２５ｆと、冷媒排出管２５ｆに設置された電磁弁２６ｆ（第３の電磁弁）と、凝縮器４ｆと受液器１０ｆとの間の冷媒配管に設置された過冷却度検知手段２０ｆとを備えている。なお、他の室外機１ｆは、図示していないが複数設けられているものとする。

前述した第１の合流点１８は、他の室外機１ｆから流出される冷媒と特定の室外機１ｅから流出される冷媒とを合流させる接続部分であり、第２の合流点１７ｆは、他の室外機１ｆからそれぞれ流出される冷媒を合流させる接続部分である。室内機２には、各室外機１ｅ、１ｆから流出される冷媒を減圧する膨張弁（減圧手段）５と、膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器６とが搭載されている。この室内機２は、第１の渡り配管８を介して第１の合流点１８に接続され、第２の渡り配管９を通して各室外機１ｅ、１ｆと接続されている。

通常運転時は、特定の室外機１ｅの電磁弁２３ｅ、２６ｅを遮断し、電磁弁２４ｅを開放することで受液器１０ｅを機能させる。更に、他の室外機１ｆの電磁弁２４ｆ、２６ｆを遮断し、電磁弁２３ｆを開放することで受液器１０ｆをバイパスさせる。

複数の室外機１ｆのうち他の室外機１ｆの何れか一つの過冷却度検知手段２０ｆが所定値以下の過冷却度を測定した場合は、受液器１０ｅを機能させた特定の室外機１ｅの電磁弁２４ｅを遮断し、電磁弁２３ｅを開放し、その後、電磁弁２６ｅを所定時間開放する。これにより、受液器１０ｅ内の冷媒が冷媒回路内に流出される。更に、所定値以下の過冷却度を測定した過冷却度検知手段２０ｆを備えた他の室外機１ｆに対して、その電磁弁２３ｆ、２６ｆを遮断し、電磁弁２４ｆを開放することで、その室外機１ｆの受液器１０ｆを機能させる。

このように、所定値以下の過冷却度を測定した他の室外機１ｆの凝縮器４ｆが最も熱交換量が低く、この室外機１ｆの受液器１０ｆを機能させることにより、これ以外の全ての室外機１ｅ、１ｆが所定値を超える過冷却度を確保することができる。

また、前述した如く熱交換量が最も低い他の室外機１ｆの受液器１０ｆを機能させて、各室外機１ｅ、１ｆにおいて過冷却度が所定値を超えることによって、複数の室外機１ｅ、１ｆの中で凝縮器４ｅ、４ｆの熱交換量に差が生じるようなことがあっても、室内機２の流入冷媒状態が気液二相状態になることを回避でき、このため、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

更に、実施の形態４の冷凍装置では、特定の室外機１ｃの凝縮器４ｃの風量を低下させる運転制御により、他の室外機１ｄの過冷却度を確保したが、本実施の形態の冷凍装置は、熱交換量が最も低い凝縮器４ｆを判別して、その室外機１ｆの受液器１０ｆを機能させるため、何れの凝縮器４ｅ、４ｆの風量も低下させることがない。そのため、実施の形態４の冷凍装置よりも凝縮圧力を低下させることが可能となり、運転効率が向上する。

本実施の形態の冷凍装置においては、各室外機１ｅ、１ｆで電磁弁２３ｅ、２４ｅ、２６ｆ（２３ｆ、２４ｆ、２６ｆ）を遮断し、各圧縮機３ｅ、３ｆを運転させることにより、各受液器１０ｅ、１０ｆに本装置の冷媒回路内の全冷媒を回収させることが可能となる。

前述したように、本装置の冷媒回路内の全冷媒を各受液器１０ｅ、１０ｆ内に貯留した状態から運転を開始する場合は、制御装置１２により、特定の室外機１ｅの電磁弁２３ｅ、２６ｅを遮断し、電磁弁２４ｅを開放することで受液器１０ｅを機能させる。その後、他の室外機１ｆの電磁弁２４ｆを遮断し、電磁弁２３ｆを開放し、そして、電磁弁２６ｆを所定時間開放することで、受液器１０ｆ内の冷媒を冷媒回路内に流出させる。この制御によって、通常運転時と同様の状態を再現できる。

なお、本実施の形態の冷凍装置において、受液器１０ｅ、１０ｆの上流側と各バイパス管２２ｅ、２２ｆの分岐部との間に、それぞれ電磁弁２７ｅ、２７ｆを設置しても良い（図１０参照）。この電磁弁２７ｅ、２７ｆは、制御装置１２により、電磁弁２３ｅ、２３ｆの開放時に電磁弁２７ｅ、２７ｆを遮断し、電磁弁２３ｅ、２３ｆの遮断時に開放する。この電磁弁２７ｅ、２７ｆの遮断により、各受液器１０ｅ、１０ｆが完全に冷媒回路から隔離される。

また、図１０に示すように、受液器１０ｅと第１の合流点１８との間の冷媒配管に冷媒状態を確認するサイトグラス２８を備えても良い。冷媒封入時は、制御装置１２により、特定の室外機１ｅの凝縮器４ｅの熱交換量を低下させ、凝縮器４ｆの熱交換量を増加させた運転を行う。これにより、他の室外機１ｆから先に冷媒が充填され、最後に受液器１０ｅを搭載した特定の室外機１ｅに冷媒が充填されるため、必要最小の冷媒量を充填可能とし、冷媒コストの削減を図れる。

また、実施の形態１、３〜６の冷凍装置において、各受液器を各室外機の上部、下部、又は内部に設置することで、冷凍装置の設置面積を縮小でき、省スペース化を実現することが可能になる。

また、実施の形態１、３〜６の冷凍装置において、各受液器の下流側にエコノマイザを設置する場合、室外機１の台数だけ必要となるが、図１１に示すように、第１の渡り配管８にエコノマイザ３１を設置する場合は、受液器１０を各室外機１ａ、１ｂの台数に関わらず一つで良いため、エコノマイザ３１と膨張弁３０のコスト削減を図れる。

また、実施の形態１、３〜６の冷凍装置において、図１２に示すように、膨張弁３０を各室外機１ａ、１ｂの台数だけ並列に分岐させた場合、その膨張弁３０を単独の室外機ユニットで用いられる冷凍装置の部品と共通化できる。

さらに、実施の形態１、３〜６の冷凍装置において、インジェクション配管２９のエコノマイザ３１出口を、第２の渡り配管９にインジェクションさせる場合、冷媒回路構成は簡単となる。図１３に示すように、各インジェクション配管２９を複数の室外機１ａ、１ｂの各圧縮機３ａ、３ｂの吸入配管に接続した場合、第２の渡り配管９における冷媒流量を減少させ、圧力損失を低減できる。これにより、各圧縮機３ａ、３ｂの吸入圧力低下、即ち冷媒流量低減を回避でき、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

また、実施の形態１、３〜６の冷凍装置において、インジェクション配管２９のエコノマイザ３１出口を、各圧縮機３ａ、３ｂにインジェクションさせる場合、室内機２の蒸発器６に流入する冷媒の過冷却度を増大させることで、運転効率を向上させることができる。

実施の形態７．
図１４は実施の形態７に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
図１４に示す本実施の形態の冷凍装置は、熱源機として設けられた複数の室外機１ａ、１ｂと、利用側機器として設けられた室内機２とを備えている。各室外機１ａ、１ｂには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３ａ、３ｂと、各圧縮機３ａ、３ｂから吐出される冷媒を凝縮する凝縮器４ａ、４ｂと、各凝縮器４ａ、４ｂで凝縮される冷媒を一時的に貯留する受液器１０ａ、１０ｂとが搭載されている。室内機２には、各室外機１ａ、１ｂから流出される冷媒を減圧する膨張弁（減圧手段）５と、膨張弁５で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器６とが搭載されている。

各室外機１ａ、１ｂから流出された全冷媒が合流する第１の合流点７は、室内機２に接続された第１の渡り配管８に受液器１０を通して接続され、また、第２の渡り配管９により室内機２と各室外機１ａ、１ｂとが接続されている。更に、第１の渡り配管８にエコノマイザ３１を備え、エコノマイザ３１の下流側の第１の渡り配管８からインジェクション配管２９が分岐され、インジェクション配管２９のエコノマイザ３１の上流側に膨張弁３０が設置されている。

次に、前記のように構成された冷凍装置の動作について説明する。
安定した通常運転時では、冷凍装置の冷媒は、各室外機１ａ、１ｂと室内機２との間で循環し、蒸発と凝縮の状態変化を繰り返すことによって二次冷媒（例えば、室内空気）が冷却される。より具体的には、各圧縮機３ａ、３ｂに吸引された低圧ガス冷媒は圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって各圧縮機３ａ、３ｂからそれぞれ吐出され、各凝縮器４ａ、４ｂへ流入する。各凝縮器４ａ、４ｂに流入した高温高圧のガス冷媒は、各凝縮器４ａ、４ｂにより外気に放熱し凝縮する。

例えば、凝縮器４ａ側がもう一方の凝縮器４ｂよりファン風量が大きい等で熱交換性能が高い場合は、凝縮器４ａにおける熱交換量、即ち凝縮する液冷媒量が凝縮器４ｂより大きくなる。その結果、各受液器１０ａ、１０ｂに貯留される液冷媒量が偏り、長時間の運転で受液器１０ｂは空となる。

受液器１０ｂが空となった場合は、受液器１０ｂから流出する冷媒が飽和液状態とならず、ガスと液が混在する気液二相状態となる。一方、受液器１０ａから流出する冷媒は、受液器１０ａに液冷媒が存在した状態であっても飽和液状態であるため、受液器１０ｂからの気液二相冷媒が第１の合流点７で合流した場合、合流後の冷媒もまた気液二相状態となる。

気液二相状態の冷媒が第１の合流点７から第１の渡り配管８を流通し、エコノマイザ３１に流入する。インジェクション配管２９で分岐された冷媒が膨張弁３０で減圧され、低温冷媒となり、エコノマイザ３１で熱交換が行われる。そのため、第１の渡り配管８の気液二相状態の冷媒が冷却され、過冷却度を確保した液冷媒となる。

液冷媒がエコノマイザ３１を流出し、室内機２の膨張弁５へ流入する。膨張弁５に流入した液冷媒は、膨張弁５により減圧される。そして、膨張弁５により減圧された冷媒は、低圧気液二相冷媒となり、蒸発器６に流入する。蒸発器６に流入した低圧気液二相冷媒は、蒸発器６により室内空気から受熱し蒸発する。この蒸発過程で、蒸発器６の熱交換表面を通過する室内空気が冷やされる。蒸発器６から流出した冷媒は蒸発温度の低圧ガス冷媒となり、第２の渡り配管を流通し、各圧縮機３ａ、３ｂへ吸入される。

このように本実施の形態の冷凍装置においては、第１の渡り配管８にエコノマイザ３１を設置することで、室外機１の台数に関わらずエコノマイザ３１と膨張弁３０を一台ずつ設置すればよく、部品点数の削減によりコスト低下を図ることができる。

なお、本実施の形態では、エコノマイザ３１と膨張弁３０を一台ずつとしたが、その膨張弁３０を室外機１の台数に応じて設置しても良い。例えば、膨張弁３０を室外機１の台数だけ並列に分岐させた場合、膨張弁３０を単独の室外機ユニットで用いられる冷凍装置の部品と共通化できる。

また、インジェクション配管２９のエコノマイザ３１出口を、第２の渡り配管９にインジェクションさせる場合、冷媒回路構成は簡単となる。各インジェクション配管２９を各室外機１ａ、１ｂの各圧縮機３ａ、３ｂの吸入配管に接続した場合、第２の渡り配管９における冷媒流量を減少させ、圧力損失を低減できる。これにより、各圧縮機３ａ、３ｂの吸入圧力低下、即ち冷媒流量の低減を回避でき、冷凍能力の低下を防ぐことが可能になる。

また、インジェクション配管２９のエコノマイザ３１出口を、各圧縮機３ａ、３ｂにインジェクションさせる場合、蒸発器６に流入する冷媒の過冷却度を増大させることで、運転効率を向上させることができる。

１ａ−１ｆ 室外機、２ 室内機、３ａ−３ｆ 圧縮機、４ａ−４ｆ 凝縮器、
５ 膨張弁、６ 蒸発器、７、１６、１８ 第１の合流点、８ 第１の渡り配管、９ 第２の渡り配管、１０−１０ｆ 受液器、１１、２１ｃ、電磁弁、１２ 制御装置、
２０ｄ−２０ｆ 過冷却度検知手段、２３ｄ−２３ｆ 電磁弁、２４ｄ−２４ｆ 電磁弁、２６ｄ−２６ｆ 電磁弁、２７ｄ−２７ｆ 電磁弁、１３、１７ｄ−１７ｆ 第２の合流点、１４ 第１の分流点、１５ 第３の渡り配管、２５ｄ−２５ｆ 冷媒排出管、
２８ サイトグラス、２９ インジェクション配管、３０ 膨張弁、３１ エコノマイザ。

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、及び前記圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器をそれぞれ有する複数の室外機と、
   前記凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段、及び前記減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器を有する室内機と、
   前記複数の室外機にそれぞれ設けられた複数の受液器と、
   前記受液器から流出される冷媒が全て合流する第１の合流点と、
   前記第１の合流点と前記室内機とを接続する第１の渡り配管と、
   前記室内機と前記複数の室外機とを接続する第２の渡り配管と、
   前記複数の室外機の凝縮器から流出される冷媒が全て合流する第２の合流点と、
   前記第２の合流点で合流した冷媒を再度複数に分流し、前記複数の受液器に貯留させるための第１の分流点と
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記第１の分流点は、分流後の冷媒配管を水平に設置するための冷媒分配器で構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 一端が前記第１の渡り配管に接続され、他端が前記第２の渡り配管に接続されたインジェクション配管と、
   前記インジェクション配管を流通する冷媒を減圧する減圧手段とを備え、
   前記インジェクション配管は、前記第１の渡り配管に対して熱交換可能に接触して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍装置。
4. 前記減圧手段は、前記複数の室外機の同数だけ並列に設置されていることを特徴とする請求項３記載の冷凍装置。
5. 前記インジェクション配管は、一端が前記第１の渡り配管に接続され、他端が前記複数の室外機の各圧縮機の吸入側配管に分流して接続されていることを特徴とする請求項３又は４記載の冷凍装置。

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