JP5318057B2 - 冷凍機、冷凍装置及び空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空冷凝縮器を備えた冷凍機、冷凍装置及び空気調和装置に関するものであり、特に、低外気温度時でも高効率での冷却運転を可能とする冷凍機、冷凍装置及び空気調和装置に関する。

冷凍装置や空気調和装置等の従来の冷凍サイクル装置においては、低外気温度条件での凝縮圧力の異常低下を抑制するため、凝縮圧力調整弁を設置して冷媒流量を低下させ、凝縮圧力を所定値以上に保持していた。しかし、このとき、凝縮器に大量の液冷媒が溜まり込むため、冷凍サイクル回路全体として冷媒不足状態となり、蒸発器出口過熱度が過大となって冷却能力が不足する等の不具合が生じていた。

そこで、従来の冷凍サイクル装置には、凝縮器出口の高圧液冷媒の一部を圧縮機吸入側にバイパスし、圧縮機吸入ガスの異常過熱を抑制するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の冷凍サイクル装置には、空冷凝縮器を２つに分割し、外気温度に応じて空冷凝縮器の容量を切り替えることで放熱能力を調整し、凝縮圧力を所定値に保持するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３４６４６７号公報（要約、図１） 特開２００２−６１９７８号公報（要約、図１）

しかしながら、特許文献１に示されたような従来の冷凍サイクル装置は、圧縮機吐出ガスの異常な温度上昇は回避できるものの、蒸発器を流通する冷媒の流量は小さいままなので、依然として冷却能力が不足するという問題点が残存していた。

また、特許文献２に示されたような従来の冷凍サイクル装置は、放熱能力が段階的に変動してしまうので、凝縮圧力が急変してしまい圧縮機の高圧異常停止が発生する等、運転が安定しないという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、外気温度が極めて低温となる条件でも、凝縮器の放熱能力を広範囲において連続的に調整することができ、安定して冷却能力を確保できる冷凍サイクル装置（冷凍装置や空気調和装置等）を得ることを目的としている。

本発明に係る冷凍機は、圧縮機と、圧縮機の吐出側に並列接続された複数の凝縮器と、これら凝縮器に送風する風量調整可能な送風機とを備え、膨張装置及び蒸発器を有する利用側ユニットと接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、複数の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を圧縮機から流入する流路又は利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、流路切替装置を備えた凝縮器以外の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、送風機は、比較値検出装置の検出する比較値が第１の所定値となるように風量が調整され、流量調整装置は、比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、第１の所定値が第２の所定値よりも大きいものである。
また、本発明に係る冷凍機は、圧縮機と、圧縮機の吐出側に並列接続された複数の凝縮器と、これら凝縮器に送風する風量調整可能な送風機とを備え、膨張装置及び蒸発器を有する利用側ユニットと接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、複数の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を圧縮機から流入する流路又は利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、流路切替装置を備えた凝縮器以外の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、流量調整装置は、比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、該流量調整装置には、最小開度及び最大開度が設定されており、流量調整装置の開度が最小開度を下回る状況になった場合、流路切替装置の流路を、圧縮機から凝縮器へ冷媒が流入する流路から、利用側ユニットから凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替え、流量調整装置の開度が最大開度となった場合、流路切替装置の流路を、利用側ユニットから凝縮器へ冷媒が流入する流路から、圧縮機から凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替えるものである。

また、本発明に係る冷凍装置は、上記の冷凍機と、膨張装置及び蒸発器を有し、当該冷凍機と接続される利用側ユニットと、を備えたものである。

また、本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置、蒸発器、及び凝縮器に送風する風量調整可能な送風機を備え、圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置及び蒸発器が順次接続されて冷凍サイクル回路を構成する空気調和装置であって、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、複数の凝縮器は並列接続され、複数の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を圧縮機から流入する流路又は利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、流路切替装置を備えた凝縮器以外の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、送風機は、比較値検出装置の検出する比較値が第１の所定値となるように風量が調整され、流量調整装置は、比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、第１の所定値が第２の所定値よりも大きいものである。
また、本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置、蒸発器、及び凝縮器に送風する風量調整可能な送風機を備え、圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置及び蒸発器が順次接続されて冷凍サイクル回路を構成する空気調和装置であって、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、複数の凝縮器は並列接続され、複数の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を圧縮機から流入する流路又は利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、流路切替装置を備えた凝縮器以外の凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、流量調整装置は、比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、該流量調整装置には、最小開度及び最大開度が設定されており、流量調整装置の開度が最小開度を下回る状況になった場合、流路切替装置の流路を、圧縮機から凝縮器へ冷媒が流入する流路から、利用側ユニットから凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替え、流量調整装置の開度が最大開度となった場合、流路切替装置の流路を、利用側ユニットから凝縮器へ冷媒が流入する流路から、圧縮機から凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替えるものである。

本発明においては、外気温度が低い状況で所定の凝縮温度を保持しようとするとき、まず送風機の風量を小さくすることによって凝縮器の放熱能力を抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。また、送風機の風量が最小風量となってもなお凝縮温度が低下する状況では、凝縮器の一部の冷媒流量を冷媒流量調整装置によって低下させることにより、凝縮器の放熱能力をさらに抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。それでもなお凝縮温度が低下する状況では、流路切替装置及び逆流防止装置によって凝縮器の一部の冷媒流通を停止することにより、凝縮器の放熱能力をさらに抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。

したがって、本発明においては、外気が極めて低温（例えば−２０℃以下）となる条件でも、凝縮器の放熱能力を広範囲において連続的に調整することができ、凝縮温度（つまり、凝縮圧力）を所定値以上に保持することができるので、安定して冷却能力を確保することができる。

本発明の実施の形態における冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態における冷凍装置の冷却運転時の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態における冷凍装置の外気温度変化に対する凝縮温度制御動作を示す図である。 本発明の実施の形態における冷凍装置の凝縮温度制御の流れを示すフローチャートである。

実施の形態．
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明に係る冷凍装置と空気調和装置は、基本的に同様の冷凍サイクル回路となる。このため、以下の実施の形態では、冷凍装置を例にして、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態における冷凍装置の冷媒回路を示すものである。
冷凍装置１００は、冷凍機１及び利用側ユニットであるユニットクーラー２を、液配管３及びガス配管４で接続して構成されている。なお、利用側ユニットは、ユニットクーラー２に限らず、ショウケース等でもよい。

冷凍機１は、圧縮機５、複数の室外凝縮器６、室外送風機７、及びレシーバー８を備えている。本実施の形態では、３つの室外凝縮器６（室外凝縮器６ａ，６ｂ，６ｃ）を備えている。また、本実施の形態では、室外送風機７は、室外凝縮器６の数に対応して３つの室外送風機７（室外送風機７ａ，７ｂ，７ｃ）を備えている。室外凝縮器６ａ，６ｂ，６ｃは、圧縮機５の吐出側とレシーバー８との間に並列接続されている。また、圧縮機５の吸入側は、ガス配管４を介して、ユニットクーラー２（より詳しくは、後述する室内冷却器１３）と接続されている。レシーバー８の例えば下部は、液配管３を介して、ユニットクーラー２（より詳しくは、後述する液開閉装置１１）と接続されている。

なお、室外凝縮器６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれは、１つの凝縮器で構成されていてもよいし、複数の凝縮器で構成されていてもよい。また、室外送風機７は室外凝縮器６の数に対応している必要は必ずしもなく、例えば１つの室外送風機７で室外凝縮器６ａ，６ｂ，６ｃの全てに送風してもよい。また、室外送風機７を室外凝縮器６の数に対応して設ける場合、室外送風機７の数は室外凝縮器６を構成する凝縮器の数と必ずしも一致しなくてもよい。例えば室外凝縮器６ａが複数の凝縮器で構成されている場合、室外送風機７ａは、室外凝縮器６ａを構成する凝縮器と同数にしてもよいし、１つの室外送風機７ａで室外凝縮器６ａを構成する複数の凝縮器に送風してもよい。

また、本実施の形態に係る冷凍機１は、流量調整装置１７、高低圧切替装置１５、逆止弁１６、内部熱交換器９、バイパス配管１０Ａ及びバイパス膨張装置１０を備えている。流量調整装置１７は、例えば開度を調整可能な弁構造を有するものであり、室外凝縮器６ｃの下流側に設けられている。流量調整装置１７の開度を調整することにより、室外凝縮器６ｃを流れる冷媒の流量を調整することが可能となる。高低圧切替装置１５は、例えば流路を切り替え可能な弁構造を有するものであり、室外凝縮器６ｂの上流側に設けられている。高低圧切替装置１５の流路を切り替えることにより、室外凝縮器６ｂへ流入する冷媒の流路は、圧縮機５から流入する流路又はユニットクーラー２（より詳しくは、後述する室内冷却器１３）から流入する流路に切り替えられる。逆止弁１６は、室外凝縮器６ｂの下流側に設けられており、室外凝縮器６ｂからレシーバー８への冷媒流れのみを許容するものである。

内部熱交換器９は、レシーバー８と液配管３との間の冷媒配管に設けられている。バイパス配管１０Ａは、一方の端部が内部熱交換器９の下流側に接続されており、他方の端部が圧縮機５の圧縮過程に接続されている。また、バイパス配管１０Ａは、その途中が内部熱交換器９に接続されている。このバイパス配管１０Ａには、内部熱交換器９に流入する冷媒を膨張させるバイパス膨張装置１０（例えば膨張弁）が設けられている。これら内部熱交換器９、バイパス配管１０Ａ及びバイパス膨張装置１０を設けることにより、液配管３を介してユニットクーラー２へ流入する冷媒の過冷却度を十分に確保することができ、冷凍装置１００の冷凍能力を向上させることができる。

ここで、室外凝縮器６が本発明の凝縮器に相当し、室外送風機７が本発明の送風機に相当し、高低圧切替装置１５が本発明の流路切替装置に相当し、逆止弁１６が本発明の逆流防止装置に相当する。なお、逆流防止装置は、逆止弁１６に限定されず、高低圧切替装置１５と同期して開閉される開閉弁等、種々のものを用いることが可能である。

また、本実施の形態に係る冷凍機１には、圧縮機５の回転数、室外送風機７の回転数、高低圧切替装置１５の流路、流量調整装置１７の開度及びバイパス膨張装置１０の開度等を制御する制御装置５１が設けられている。

ユニットクーラー２は、液開閉装置１１、主膨張装置１２、室内冷却器１３及び室内送風機１４を備えている。例えば膨張弁である主膨張装置１２は、液配管３を介して冷凍機１のレシーバー８と接続されている。室内冷却器１３の冷媒流入側（上流側）の端部は、主膨張装置１２と接続されている。また、室内冷却器１３の冷媒流出側（下流側）の端部は、ガス配管４を介して、冷凍機１の圧縮機５（より詳しくは、圧縮機５の吸入側）及び高低圧切替装置１５と接続されている。また、ユニットクーラー２への冷媒流入を遮断する液開閉装置１１は、主膨張装置１２と液配管３の間に設けられている。室内冷却器１３へ送風する室内送風機１４は、室内冷却器１３の近傍に設けられている。

ここで、主膨張装置１２が本発明の膨張装置に相当し、室内冷却器１３が本発明の蒸発器に相当する。

また、本実施の形態に係るユニットクーラー２には、主膨張装置１２の開度や室内送風機１４の回転数等を制御する制御装置５２を備えている。

つまり、本実施の形態に係る冷凍装置１００の主たる冷凍サイクル回路は、圧縮機５、室外凝縮器６、レシーバー８、主膨張装置１２、及び室内冷却器１３を順次配管接続して構成されている。本実施の形態では、この冷凍サイクル回路にＲ４１０Ａを封入している。

なお、本実施の形態では、冷凍機１とユニットクーラー２の製造メーカーが異なる場合があることも考慮し、各々に制御装置（制御装置５１，５２）を設けている。しかしながら、冷凍機１とユニットクーラー２の製造メーカーが同じ場合等、冷凍機１とユニットクーラー２が通信可能であれば、どちらか一方の制御装置にて冷凍機１及びユニットクーラー２の制御対象を制御してもよい。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル回路を空気調和装置に用いる場合、冷凍機１が室外機に相当し、ユニットクーラー２が室内機に相当することになる。この場合、室内機から発生する騒音を抑制するため、主膨張装置１２を室外機に設けることがある。主膨張装置１２を室外機に設けることにより、液配管３には液リッチの気液二相冷媒が流れることとなるが、本発明では、液リッチの気液二相冷媒が流れる場合も液配管３と称することとする。

（動作説明）
図２は、本発明の実施の形態における冷凍装置の冷却運転時の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図である。
以下、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係る冷凍装置１００の冷却運転時の動作について説明する。

圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒（状態Ａ）は、室外凝縮器６で外気に放熱し、凝縮して高圧液冷媒（状態Ｂ）となる。ここで、室外送風機７の送風量（回転数）を制御することにより、室外凝縮器６からの放熱量を調整することができる。また、室外凝縮器６の放熱性能を最大限に発揮させる場合、高低圧切替装置１５は室外凝縮器６ｂを凝縮器として機能させるように圧縮機５の吐出側と連通し、流量調整装置１７は全開として室外凝縮器６ｃの放熱性能を最大限発揮させる。

室外凝縮器６から流出した高圧液冷媒（状態Ｂ）は、レシーバー８に流入する。レシーバー８は、この冷凍サイクル回路に封入された余剰分の液冷媒を貯留するので液とガスの共存状態であり、状態Ｂは飽和液となる。レシーバー８を流出した高圧液冷媒（状態Ｂ）は、内部熱交換器９を通過した後、一部がバイパス配管１０Ａへ流入し、残りの一部は液配管３を介してユニットクーラー２へ流入する。高圧液冷媒（状態Ｂ）が内部熱交換器９を通過する際、高圧液冷媒（状態Ｂ）は、バイパス配管１０Ａへ流入してバイパス膨張装置１０で中間圧力の気液二相状態となった冷媒（状態Ｆ）と熱交換し、過冷却度を大きくする（状態Ｃ）。

ユニットクーラー２に流入した高圧液冷媒（状態Ｃ）は、液開閉装置１１を通過し、主膨張装置１２によって低圧まで減圧され、気液二相冷媒（状態Ｄ）となって室内冷却器１３へと流入する。この室内冷却器１３に流入した気液二相冷媒（状態Ｄ）は、室内送風機１４によって供給される冷却対象の空気と熱交換し、蒸発して低圧ガス冷媒（状態Ｅ）となる。室内冷却器１３を流出した低圧ガス冷媒（状態Ｅ）は、ガス配管４を経由して再び圧縮機５に吸入される。このようにして冷却対象を所定温度まで冷却する運転が行われる。

引き続いて、凝縮圧力（換言すると、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高圧側圧力）又はその飽和温度である凝縮温度の制御について説明する。夏季の運転条件の場合（すなわち比較的外気が高温である場合）、前述したように、凝縮温度（つまり凝縮圧力）を下げた方が冷凍サイクルの運転効率が高い。このため、室外凝縮器６ａ，６ｂ，６ｃが最大限の凝縮性能を発揮するように、室外送風機７を最大風量で運転する。しかしながら、冬季のように外気温度が著しく低くなる場合には、凝縮温度を所定値（例えば２０℃）以上に保持することが必要となる。

これは、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高低圧差（高圧側圧力と低圧側圧力との差）が著しく小さくなると、主膨張装置１２の冷媒流量が小さくなって室内冷却器１３の出口が大きく過熱し、冷却能力が低下してしまう状況が発生するためである。また、それに伴って、圧縮機５の吐出ガス温度の異常上昇等の不具合が発生してしまうためである。このため、室外送風機７の風量調整等によって、凝縮温度を所定値（例えば２０℃）以上に保持するような運転が行われる。

この低外気時における冷凍装置１００（より詳しくは冷凍機１）の運転制御動作について、図３及び図４を参照して説明する。

図３は、本発明の実施の形態における冷凍装置の外気温度変化に対する凝縮温度制御動作を示す説明図である。また、図４は、この冷凍装置の凝縮温度制御の流れを示すフローチャートである。なお、図３には、外気温度に対して制御されるアクチュエーターである室外送風機７、流量調整装置１７及び高低圧切替装置１５の動作を示している。また、図３には、これらアクチュエーターの制御によって変動する凝縮温度を示している。

運転開始後、制御装置５１は、まず凝縮温度ＣＴを検出する（ステップＳ１）。なお、凝縮温度ＣＴの検出方法は、従来より知られている種々の方法を用いることができる。例えば、室外凝縮器６を流れる冷媒温度を直接検出し、凝縮温度を求めてもよい。また例えば、圧縮機５から吐出される冷媒の圧力や室外凝縮器６から流出する冷媒の圧力から、凝縮温度を求めてもよい。
ここで、これら冷媒の温度を検出する温度センサーや冷媒の圧力を検出する圧力センサー等が、本発明における比較値検出装置に相当する。

ステップＳ１終了後、制御装置５１は、室外送風機制御を行う（ステップＳ２）。具体的には、制御装置５１は、凝縮温度ＣＴが第１の目標凝縮温度（例えば２５℃）となるように、室外送風機７の風量（回転数）を調整する。前述のように、外気温度が十分高い状況では、凝縮能力（つまり放熱性能）は、室外送風機７の風量が最大となるところで制限されることとなる。このため、外気温度が十分高い状況では、凝縮温度は、第１の目標凝縮温度（例えば２５℃）より高いところで推移する。外気温度が例えば１５℃以下になると、凝縮温度２５℃を保持するために室外送風機７の風量が調整されることとなる。
つまり本実施の形態では、凝縮温度が本発明の比較値に相当し、第１の目標凝縮温度が本発明の第１の所定値に相当する。

さらに外気温度が低下していくと、室外送風機７が最小風量となる。ここで、室外送風機７を停止させてしまうと、外風の影響が大きくなって凝縮温度が大きく変動し、圧縮機５の高圧保護停止を引き起こす場合がある。このため、本実施の形態では、外風の影響が生じない程度となるように室外送風機７の最小風量を設定している。このため、室外送風機７の風量が最小風量となっても第２の目標凝縮温度（例えば２０℃）を保持できないような状況においては、ステップＳ３の流量調整装置制御が機能する。なお、室外送風機最小風量は、例えば制御装置５１に保存されている。
ここで、第２の目標凝縮温度が本発明の第２の所定値に相当する。

ステップＳ３では、制御装置５１は、流量調整装置制御を行う。具体的には、制御装置５１は、流量調整装置１７の開度（流動抵抗）を調整し、室外凝縮器６ｃに流通する冷媒の流量を減少させる。室外凝縮器６ｃに流通する冷媒の流量を減少させて室外凝縮器６ｃの出口過冷却度を増大させることにより、室外凝縮器６ｃ放熱量を減らすことができる。これにより、室外送風機７の風量を低下させなくても室外凝縮器６全体の放熱量を抑制することができ、凝縮温度を第２の目標凝縮温度（例えば２０℃）に保持する運転が可能となる。ただし、室外凝縮器６ｃ内部に液冷媒が大量に溜まり込んでしまうと、いわゆる冷媒不足状態に陥って、冷凍装置１００の冷却能力が低下しまう。このため、本実施の形態では、冷媒不足状態にならないような、流量調整装置１７の最小開度Ｌｍｉｎを設定している。なお、最小開度Ｌｍｉｎは、例えば制御装置５１に保存されている。

外気温度がさらに低下し（例えば−１０℃）、流量調整装置１７の開度がＬｍｉｎを下回る状況となった場合、制御装置５１は、ステップＳ４の高低圧切替装置制御を行う。

具体的には、制御装置５１は、高低圧切替装置１５を切り替えて、室外凝縮器６ｂへ流入する冷媒の流路をユニットクーラー２から流入する流路とする。つまり、制御装置５１は、室外凝縮器６ｂを冷凍サイクル回路の低圧側に連通させる。これによって逆止弁１６は閉止されるので、室外凝縮器６ｂは内部に液冷媒が溜まり込まない状態のまま放熱能力をゼロにすることができる。また、このとき、室外凝縮器６に対応して室外送風機７を設けている本実施の形態の冷凍装置１００においては、室外送風機７ｂを停止させることにより、冷凍装置１００の消費電力を節減できる。

室外凝縮器６ｂの放熱停止により凝縮温度は上昇方向となるので、第２の目標凝縮温度（例えば２０℃）となるように制御されている流量調整装置１７の開度は大きくなる。これより、さらに外気温度が低下する状況においてもステップＳ３が機能し、凝縮温度を２０℃に保持することができる。ここで、室外凝縮器６ｂの放熱を停止した状態で外気温度が上昇した場合、流量調整装置１７の開度が最大開度Ｌｍａｘとなる場合がある。このような場合、制御装置５１は、高低圧切替装置１５を切り替えて、室外凝縮器６ｂを冷凍サイクル回路の高圧側（つまり、圧縮機５の吐出側）に連通させる。最大開度Ｌｍａｘは、例えば制御装置５１に保存されている。

なお、本実施の形態では室外凝縮器６ｂを１台としているが、室外凝縮器６ｂを複数の凝縮器で構成することにより、高低圧切替時の放熱能力変化が小さく、より安定した凝縮温度制御が可能となる。

また、本実施の形態では、室外凝縮器６ｂ及び室外凝縮器６ｃの容量について特に言及しなかったが、室外凝縮器６ｂ及び室外凝縮器６ｃの容量を例えば以下のように設定されるのがより望ましい。例えば、室外凝縮器６ｃの容量は、流量調整装置１７が閉止され液冷媒が室外凝縮器６ｃ内に溜まり込んだとしても、冷凍サイクル回路で冷媒不足が生じない程度の大きさであることが望ましい。また、連続的に凝縮能力を調整することが可能である室外凝縮器６ｃの容量は、停止と稼働の２通りの凝縮能力となる室外凝縮器６ｂの容量よりも大きいことが望ましい。室外凝縮器６ｃの容量を室外凝縮器６ｂの容量よりも大きくすることにより、室外凝縮器６ｂの高低圧切替時の放熱能力変化幅よりも、室外凝縮器６ｃの流量調整装置１７による放熱変化幅の方を大きくすることができる。これにより、室外凝縮器６ｂの稼働／停止切替時の放熱能力変動を室外凝縮器６ｃの流量調整で吸収することができ、連続的な凝縮温度調整が可能となる。

以上のように、本実施の形態に係る冷凍装置１００においては、外気温度が極めて低温となる状況（例えば外気温度が−２０℃を下回るような状況）においても、冷却能力を低下させることなく安定した運転を行うことが可能となる。

すなわち、外気温度が低い状況において所定の凝縮温度を保持しようとしたとき、まず室外送風機７の風量を小さくすることによって放熱能力を抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。室外送風機７が最小風量となってもなお凝縮温度が低下する状況では、室外凝縮器６ｃの冷媒流量を低下させることで放熱能力を抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。それでもなお凝縮温度が低下する状況では、室外凝縮器６ｂの冷媒流通を停止することで放熱能力を抑制し、所定の凝縮温度を保持することができる。

このとき、室外凝縮器６ｂは冷凍サイクル回路の低圧側に連通しているので、液冷媒が室外凝縮器６ｂ内に溜まり込むことがなく、冷媒不足によって冷却能力が低下すること無く冷凍装置１００を運転することができる。

また、室外送風機７が室外凝縮器６の数に対応して設けられているので、停止した室外凝縮器６ｂに送風する室外送風機７ｂを停止することができ、冷凍装置１００の消費電力を低減することができる。

また、圧縮機が固定容量ではなく回転数調整可能なものの場合、低容量運転での凝縮温度保持がより一層困難となる。このため、本実施の形態に係る冷凍装置１００のように構成して凝縮温度を調整することは、回転数調整可能な圧縮機を用いた冷凍装置にとって特に有効となる。

なお、本実施の形態に係る冷凍装置１００では、比較値を凝縮温度として説明したが（つまり、凝縮温度を凝縮能力制御の対象として説明したが）、この比較値は凝縮温度に限定されるものではない。例えば、凝縮温度と等価である凝縮圧力（冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高圧側圧力）を比較値として、凝縮能力を制御してもよい。また例えば、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高圧側圧力（例えば圧縮機５の吐出圧力や凝縮圧力）と低圧側圧力（例えば圧縮機５の吸入圧力や蒸発圧力）との差を比較値として、凝縮能力を制御してもよい。冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高低圧差を用いて凝縮能力を制御する方法は、例えば、摺動部分への給油がこの高低圧差によって行われるものであって、凝縮温度の低下が給油量の低下となって高圧下限制約がある圧縮機５を用いる場合、特に有効である。この場合、低圧側圧力の検出方法は、例えば圧縮機５の吸入側に圧力センサーを設置する等、従来より知られている種々の方法を採用することができる。

また、本実施の形態に係る冷凍装置１００は、室外凝縮器７ｃのみに流量調整装置１７を設けたが、室外凝縮器７ａや室外凝縮器７ｂに流量調整装置１７を設けてもよい。室外凝縮器７ａや室内凝縮器７ｂに流量調整装置１７設けられている場合、室外凝縮器７ａや室内凝縮器７ｂに冷媒が溜まり込まない範囲で流量調整装置１７の開度を制御し、室外凝縮器７ａや室内凝縮器７ｂの放熱能力を制御すればよい。また、室外凝縮器７ｂに流量調整装置１７設けられている場合、高低圧切替装置１５が低圧側へ接続されているときに流量調整装置１７を閉止することで、流量調整装置を逆流防止装置として用いることも可能である。つまり、高低圧切替装置１５が設けられている室外凝縮器以外の室外凝縮器のうちの少なくとも１台に流量調整装置１７が設けられていれば、本発明を実施することができる。

１ 冷凍機、２ ユニットクーラー、３ 液配管、４ ガス配管、５ 圧縮機、６（６ａ〜６ｃ） 室外凝縮器、７（７ａ〜７ｃ） 室外送風機、８ レシーバー、９ 内部熱交換器、１０Ａ バイパス配管、１０ バイパス膨張装置、１１ 液開閉装置、１２ 主膨張装置、１３ 室内冷却器、１４ 室内送風機、１５ 高低圧切替装置、１６ 逆止弁、１７ 流量調整装置、５１ 制御装置、５２ 制御装置、１００ 冷凍装置。

Claims (11)

1. 圧縮機と、該圧縮機の吐出側に並列接続された複数の凝縮器と、これら前記凝縮器に送風する風量調整可能な送風機とを備え、
   膨張装置及び蒸発器を有する利用側ユニットと接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、
   前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、
   複数の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を前記圧縮機から流入する流路又は前記利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、
   前記流路切替装置を備えた前記凝縮器以外の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、
   前記送風機は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第１の所定値となるように風量が調整され、
   前記流量調整装置は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、
   前記第１の所定値が前記第２の所定値よりも大きいことを特徴とする冷凍機。
2. 圧縮機と、該圧縮機の吐出側に並列接続された複数の凝縮器と、これら前記凝縮器に送風する風量調整可能な送風機とを備え、
   膨張装置及び蒸発器を有する利用側ユニットと接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、
   前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒の凝縮温度、高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、
   複数の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を前記圧縮機から流入する流路又は前記利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、
   前記流路切替装置を備えた前記凝縮器以外の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、
   前記流量調整装置は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、
   該流量調整装置には、最小開度及び最大開度が設定されており、
   前記流量調整装置の開度が前記最小開度を下回る状況になった場合、前記流路切替装置の流路を、前記圧縮機から前記凝縮器へ冷媒が流入する流路から、前記利用側ユニットから前記凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替え、
   前記流量調整装置の開度が前記最大開度となった場合、前記流路切替装置の流路を、前記利用側ユニットから前記凝縮器へ冷媒が流入する流路から、前記圧縮機から前記凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替えることを特徴とする冷凍機。
3. 前記送風機は、複数の前記凝縮器に対応して複数台設置され、
   これら前記送風機は、それぞれ独立して風量調整可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍機。
4. 前記圧縮機は、回転数が調整可能であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷凍機。
5. 前記流量調整装置を備えた前記凝縮器は、前記流路切替装置を備えた前記凝縮器よりも容量が大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍機。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷凍機と、
   膨張装置及び蒸発器を有し、当該冷凍機と接続される利用側ユニットと、
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
7. 圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置、蒸発器、及び前記凝縮器に送風する風量調整可能な送風機を備え、
   前記圧縮機、複数の前記凝縮器、膨張装置及び蒸発器が順次接続されて冷凍サイクル回路を構成する空気調和装置であって、
   前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、
   複数の前記凝縮器は並列接続され、
   複数の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を前記圧縮機から流入する流路又は前記利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、
   前記流路切替装置を備えた前記凝縮器以外の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、
   前記送風機は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第１の所定値となるように風量が調整され、
   前記流量調整装置は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、
   前記第１の所定値が前記第２の所定値よりも大きいことを特徴とする空気調和装置。
8. 圧縮機、複数の凝縮器、膨張装置、蒸発器、及び前記凝縮器に送風する風量調整可能な送風機を備え、
   前記圧縮機、複数の前記凝縮器、膨張装置及び蒸発器が順次接続されて冷凍サイクル回路を構成する空気調和装置であって、
   前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒の高圧側圧力、低圧側圧力、又は高圧側圧力と低圧側圧力との差を、比較値として検出する比較値検出装置を備え、
   複数の前記凝縮器は並列接続され、
   複数の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの上流側に当該凝縮器へ流入する冷媒の流路を前記圧縮機から流入する流路又は前記利用側ユニットから流入する流路に切り換える流路切替装置を備え、冷媒流れの下流側に逆流防止装置を備え、
   前記流路切替装置を備えた前記凝縮器以外の前記凝縮器のうちの少なくとも１台は、冷媒流れの下流側に、当該凝縮器を流れる冷媒の量を調整する流量調整装置を備え、
   前記流量調整装置は、前記比較値検出装置の検出する比較値が第２の所定値となるように開度が調整され、
   該流量調整装置には、最小開度及び最大開度が設定されており、
   前記流量調整装置の開度が前記最小開度を下回る状況になった場合、前記流路切替装置の流路を、前記圧縮機から前記凝縮器へ冷媒が流入する流路から、前記利用側ユニットから前記凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替え、
   前記流量調整装置の開度が前記最大開度となった場合、前記流路切替装置の流路を、前記利用側ユニットから前記凝縮器へ冷媒が流入する流路から、前記圧縮機から前記凝縮器へ冷媒が流入する流路に切り替えることを特徴とする空気調和装置。
9. 前記送風機は、複数の前記凝縮器に対応して複数台設置され、
   これら前記送風機は、それぞれ独立して風量調整可能であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の空気調和装置。
10. 前記圧縮機は、回転数が調整可能であることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記流量調整装置を備えた前記凝縮器は、前記流路切替装置を備えた前記凝縮器よりも容量が大きいことを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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