JP5800998B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの冷媒回路（冷凍サイクル）をカスケード接続した冷凍装置に関する。

従来、高温側冷媒回路（高温側冷凍サイクル）と低温側冷媒回路（低温側冷凍サイクル）とを、カスケードコンデンサを介してカスケード接続して、二元冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。
このような冷凍装置において、低温側冷媒回路を循環する冷媒の放熱を行う前段放熱器（中間冷却器）を備え、送風手段が形成する風路内において、前段放熱器を高温側冷媒回路の凝縮器の下流側に配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２７５９号公報（段落［００２９］、図１）

しかしながら、従来の冷凍装置では、高温側冷凍回路の凝縮器と低温側冷媒回路の中間冷却器とが別々に配置されている。
また、従来の冷凍装置では、高温側冷凍回路の凝縮器と低温側冷媒回路の中間冷却器とが別々に製造されている。
このため、高温側冷凍回路の凝縮器の熱交換量（風量）と、低温側冷媒回路の中間冷却器の熱交換量（風量）とのバランスを取ることが難しい、という問題点があった。
また、製造コストが高くなる、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、高温側冷凍回路の凝縮器の熱交換量（風量）と、低温側冷媒回路の中間冷却器の熱交換量（風量）とのバランスが取り易い冷凍装置を得るものである。
また、製造コストを低減することができる冷凍装置を得るものである。

本発明に係る冷凍装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置、及び第１蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路と、第２圧縮機、中間冷却器、第２凝縮器、第２絞り装置、及び第２蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路と、前記第１蒸発器と前記第２凝縮器とで構成され、前記第１蒸発器を流れる冷媒と前記第２凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、前記第１凝縮器及び前記中間冷却器に空気を供給する送風機と、を備え、少なくとも、前記第１凝縮器、前記中間冷却器、及び前記送風機は、室外ユニットに設置され、前記室外ユニットは、第１筐体と、第２筐体と、を備え、前記第１凝縮器の一部は、前記第１筐体内に配置され、前記第１凝縮器の他の一部及び前記中間冷却器は、伝熱フィンが一体化された一体型の熱交換器で構成され、前記第２筐体内に配置され、前記送風機は、前記第１筐体に配置され、前記第１筐体内に空気を供給する第１送風機と、前記第２筐体に配置され、前記第２筐体内に空気を供給する第２送風機と、を備え、前記第１筐体内に供給する空気の風量と、前記第２筐体内に供給する空気の風量とが同じであることを特徴とする。

本発明に係る冷凍装置によれば、高温側冷凍回路の凝縮器の熱交換量（風量）と、低温側冷媒回路の中間冷却器の熱交換量（風量）とのバランスを取り易くすることができる。
また、製造コストを低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの内部構成を概略的に示す内部透視図である。 本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る高温側凝縮器及び中間冷却器の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の定格ＣＯＰの算出結果を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の年間消費電力量の算出結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
［構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成を概略的に示す冷媒回路図である。
図１に示すように、冷凍装置１００は、高温側冷媒回路Ａ、及び低温側冷媒回路（負荷側回路）Ｂを有する。
高温側冷媒回路Ａと低温側冷媒回路Ｂとは、カスケードコンデンサ１３を介して、カスケード接続されている。
冷凍装置１００は、高温側冷媒回路Ａと低温側冷媒回路Ｂとのそれぞれで、冷媒を循環させることで二元冷凍サイクルを行う。

ここで、低温側、高温側と称する構成における、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、冷凍装置１００における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
なお、本実施の形態１では、２つの冷媒回路を備えた二元冷凍サイクルについて説明するが、本発明に係る冷凍装置には、３つ以上の冷凍サイクルを備えた冷凍装置（多元冷凍装置）が含まれる。

（高温側冷媒回路Ａ）
高温側冷媒回路Ａは、高温側圧縮機１と、高温側凝縮器２と、高温側膨張弁３と、高温側蒸発器４と、を有する。
高温側圧縮機１と、高温側凝縮器２と、高温側膨張弁３と、高温側蒸発器４とは、高温側冷媒配管５１によって、直列に配管接続されている。

高温側冷媒回路Ａには、高温側凝縮器２の出口側の液配管部に、液管側（高温）サービスバルブ５が設けられている。
高温側冷媒回路Ａには、高温側圧縮機１の吸入側に、吸入側（高温）サービスバルブ６が設けられている。

高温側冷媒回路Ａを循環させる冷媒は、例えば、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒、ＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）冷媒、又は、ＨＣ（ハイドロカーボン）冷媒等を使用する。
ＨＦＣ冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ等がある。

高温側圧縮機１は、高温側冷媒回路Ａを流れる冷媒を吸入する。
高温側圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して、高温且つ高圧の状態にして吐出する。
高温側凝縮器２は、高温側圧縮機１から吐出された冷媒と、空気との間で熱交換を行う。
高温側凝縮器２は、例えば、伝熱管と多数の放熱フィンとを有するフィンチューブ型の熱交換器で構成される。

高温側膨張弁３は、高温側凝縮器２から流出した冷媒を、減圧して膨張させる。
高温側蒸発器４は、高温側膨張弁３で減圧された冷媒と、低温側冷媒回路Ｂの低温側凝縮器９を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
高温側蒸発器４及び低温側凝縮器９は、カスケードコンデンサ１３を構成する。
カスケードコンデンサ１３は、例えばプレート式の熱交換器で構成される。
なお、カスケードコンデンサ１３は、プレート式の熱交換器に限定されず、シェルアンドチューブ式の熱交換器、又は二重管式の熱交換器などでも良い。

液管側サービスバルブ５は、高温側凝縮器２の出口側、且つ、高温側膨張弁３の上流側に設置されている。
液管側サービスバルブ５は、高温側冷媒回路Ａの真空引き、及び高温側冷媒回路Ａ内への冷媒の充填等の作業を行うために使用される。
吸入側サービスバルブ６は、高温側圧縮機１の吸入側、且つ、高温側蒸発器４の下流側に設置されている。
吸入側サービスバルブ６は、高温側冷媒回路Ａの真空引き、及び高温側冷媒回路Ａ内への冷媒の充填等の作業を行うために使用される。

高温側圧縮機１と、高温側凝縮器２と、高温側膨張弁３と、高温側蒸発器４と、液管側サービスバルブ５と、吸入側サービスバルブ６は、室外ユニット１４に収納されている。

なお、高温側圧縮機１は、本発明における「第１圧縮機」に相当する。
高温側凝縮器２は、本発明における「第１凝縮器」に相当する。
高温側膨張弁３は、本発明における「第１絞り装置」に相当する。
高温側蒸発器４は、本発明における「第１蒸発器」に相当する。

（低温側冷媒回路Ｂ）
低温側冷媒回路Ｂは、低温側圧縮機７と、中間冷却器８と、低温側凝縮器９と、受液器１０と、低温側膨張弁１６と、低温側蒸発器１７と、を有する。
低温側圧縮機７と、中間冷却器８と、低温側凝縮器９と、受液器１０と、低温側膨張弁１６と、低温側蒸発器１７とは、低温側冷媒配管５２によって、直列に配管接続されている。

低温側冷媒回路Ｂには、受液器１０の出口側の液配管部に、液管側（低温）サービスバルブ１１が設けられている。
低温側冷媒回路Ｂには、低温側圧縮機７の吸入側に、吸入側（低温）サービスバルブ１２が設けられている。
液管側サービスバルブ１１と低温側膨張弁１６との間には、液管電磁弁１５が設けられている。

低温側冷媒回路Ｂを循環させる冷媒は、例えば、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が１である二酸化炭素（ＣＯ_２）冷媒を使用する。
なお、低温側冷媒回路Ｂに使用する冷媒は、二酸化炭素に限定されない。

低温側圧縮機７は、低温側冷媒回路Ｂを流れる冷媒を吸入する。
低温側圧縮機７は、吸入した冷媒を圧縮して、高温且つ高圧の状態にして吐出する。
中間冷却器８は、低温側圧縮機７から吐出された冷媒と、空気との間で熱交換を行う。
中間冷却器８は、例えば、伝熱管と多数の放熱フィンとを有するフィンチューブ型の熱交換器で構成される。
低温側凝縮器９は、中間冷却器８から流出された冷媒と、高温側冷媒回路Ａの高温側蒸発器４を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
受液器１０は、低温側凝縮器９から流出した冷媒のうち、余剰の冷媒を貯留する。
低温側膨張弁１６は、受液器１０から流出した冷媒を、減圧して膨張させる。
低温側蒸発器１７は、低温側膨張弁１６で減圧された冷媒と、流体（例えば、空気、水、冷媒、又はブライン等）との間で熱交換を行う。

液管側サービスバルブ１１は、受液器１０の出口側、且つ、低温側膨張弁１６の上流側に設置されている。
液管側サービスバルブ１１は、低温側冷媒回路Ｂの真空引き、及び低温側冷媒回路Ｂ内への冷媒の充填等の作業を行うために使用される。
吸入側サービスバルブ１２は、低温側圧縮機７の吸入側、且つ、低温側蒸発器１７の下流側に設置されている。
吸入側サービスバルブ１２は、低温側冷媒回路Ｂの真空引き、及び低温側冷媒回路Ｂ内への冷媒の充填等の作業を行うために使用される。
液管電磁弁１５は、低温側冷媒回路Ｂの真空引き、及び、低温側冷媒回路Ｂ内への冷媒の充填等の作業を行うために使用されるものである。

低温側圧縮機７と、中間冷却器８と、低温側凝縮器９と、受液器１０と、液管側サービスバルブ１１と、吸入側サービスバルブ１２は、室外ユニット１４に収納される。
液管電磁弁１５と、低温側膨張弁１６と、低温側蒸発器１７は、負荷側ユニット１８に収納される。

なお、低温側圧縮機７は、本発明における「第２圧縮機」に相当する。
低温側凝縮器９は、本発明における「第２凝縮器」に相当する。
低温側膨張弁１６は、「第２絞り装置」に相当する。
低温側蒸発器１７は、本発明における「第２蒸発器」に相当する。

（高温側冷媒回路Ａの動作）
高温側圧縮機１から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、高温側凝縮器２へ流入する。
高温側凝縮器２へ流入した冷媒は、空気との熱交換によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
高温側凝縮器２から流出した高圧で液相状態の冷媒は、高温側膨張弁３で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ１３を構成する高温側蒸発器４で、低温側冷媒回路Ｂの低温側凝縮器９を流れている冷媒と熱交換して蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
このとき、低温側冷媒回路Ｂの低温側凝縮器９を流れている冷媒は、冷却される。
高温側蒸発器４から流出した冷媒は、高温側圧縮機１に再度吸入される。

（低温側冷媒回路Ｂの動作）
低温側圧縮機７から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、中間冷却器８に流入する。
この中間冷却器８では、高温高圧で気相状態の冷媒と空気とが熱交換し、冷媒が冷却されて若干温度が下がった状態になる。
中間冷却器８で冷却された冷媒は、カスケードコンデンサ１３を構成する低温側凝縮器９に流入する。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ１３を構成する高温側蒸発器４で、低温側冷媒回路Ｂの低温側凝縮器９を流れている冷媒と熱交換して蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
低温側凝縮器９に流入した冷媒は、高温側冷媒回路Ａの高温側蒸発器４を流れている冷媒と熱交換して凝縮し、低温高圧の液相状態の冷媒となる。
このとき、高温側冷媒回路Ａの高温側蒸発器４を流れている冷媒は、加温される。

低温側凝縮器９から流出した低温高圧の液相状態の冷媒は、受液器１０に流入する。
受液器１０に流入した冷媒は、一部が余剰冷媒として蓄えられ、残りが低温側膨張弁１６に流入する。
低温側膨張弁１６に流入した高圧で液相状態の冷媒は、減圧され、気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、低温側蒸発器１７に流入する。
低温側蒸発器１７では、冷媒が流体（ここでは空気）と熱交換して蒸発し、高温低圧の気相状態の冷媒となる。
このとき、負荷側ユニット１８では冷却対象空間が冷却される。
低温側蒸発器１７から流出した低圧で気相状態の冷媒は、低温側圧縮機７に再度吸入される。

なお、実施の形態１では、低温側冷媒回路Ｂの構成要素の１つとして受液器１０が接続されている状態を例に説明したが、これに限定するものではなく、必ずしも受液器１０を接続しなくてもよい。
また、受液器１０の代わりに低温側圧縮機７の吸入側にアキュムレーター等の受液器を接続するようにしてもよい。
つまり、受液器は、冷凍装置１００の用途及び使用される冷媒等によって、接続の有無、種類の選定を決定すればよい。

次に、各ユニットにおける機器の配置及び機器の詳細を説明する。

（負荷側ユニット１８）
負荷側ユニット１８には、液管電磁弁１５と、低温側膨張弁１６と、低温側蒸発器１７と、が収容されている。
負荷側ユニット１８は、例えば、冷蔵冷凍ショーケース、ユニットクーラとして利用される。
負荷側ユニット１８は、液管側サービスバルブ１１及び吸入側サービスバルブ１２を介して、室外ユニット１４から分離可能に配管接続されている。
例えば、冷凍装置１００を据え付け時には、室外ユニット１４と、負荷側ユニット１８とを分離して運搬し、現地にて配管接続する。

（室外ユニット１４）
図２は、本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの内部構成を概略的に示す内部透視図である。
図３は、本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
図４は、本発明の実施の形態１に係る室外ユニットの構成を概略的に示す平面図である。
図２〜図４に示すように、室外ユニット１４は、高温側筐体１９と、低温側筐体２０とを備える。
高温側筐体１９及び低温側筐体２０は、外形が同一の筐体で構成されている。
高温側筐体１９及び低温側筐体２０は、底板を共通架台２１で共有している。
高温側筐体１９及び低温側筐体２０は、共通架台２１上に隣接して設置されている。
高温側筐体１９は、上面に高温側吹出口３０を有する。
低温側筐体２０は、上面に低温側吹出口３１を有する。
高温側筐体１９は、側面に高温側吸込口３２を有する。
低温側筐体２０は、側面に低温側吸込口３３を有する。

高温側筐体１９には、高温側圧縮機１、高温側凝縮器２の一部、高温側膨張弁３、液管側サービスバルブ５、吸入側サービスバルブ６、高温側送風機２２、及び、高温側制御コントローラ２４が設置されている。
なお、高温側凝縮器２の他の一部は、低温側筐体２０に設置されている。

高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２は、高温側吸込口３２に沿って設置されている。
高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２は、例えば、断面形状がＵ字形に形成されている。

高温側送風機２２は、高温側筐体１９の上部に設置され、高温側凝縮器２に空気を供給する。
高温側送風機２２は、高温側凝縮器２と比較して上側に配置され、高温側吸込口３２から空気を吸い込み、高温側凝縮器２を通過した空気を高温側筐体１９の高温側吹出口３０から吹き出す。

高温側制御コントローラ２４は、高温側機器の各種制御を実行する。
高温側制御コントローラ２４の周辺又は内部には、高温側制御コントローラ運転スイッチ２５が備えられている。
高温側制御コントローラ運転スイッチ２５は、高温側制御コントローラ２４への指示を受け付ける。

液管側サービスバルブ５及び吸入側サービスバルブ６は、高温側筐体１９の紙面右側の側壁近傍（低温側筐体２０から離れている側の側壁近傍）に配置するのが望ましい。
この位置に液管側サービスバルブ５及び吸入側サービスバルブ６を設置することによって、作業性及びメンテナンス性の向上に寄与する。
すなわち、室外ユニット１４の据え付け（例えば、新規据え付け、又は機種交換等）作業を行う作業員、及び室外ユニット１４のメンテナンス（定期メンテナンス及び故障診断等）を行う作業員が、誤った冷媒を封入してしまう可能性が低減できる。
なお、現地配管接続用のサイトグラス（図示せず）又はドライヤ（図示せず）を高温側筐体１９内に配置しておくとよい。

低温側筐体２０には、低温側圧縮機７、高温側凝縮器２の他の一部、中間冷却器８、受液器１０、液管側サービスバルブ１１、吸入側サービスバルブ１２、カスケードコンデンサ１３、低温側送風機２３、及び、低温側制御コントローラ２６が設置されている。

低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２及び中間冷却器８は、一体型の熱交換器で構成される。
中間冷却器８は、低温側筐体２０内のうち、高温側凝縮器２と比較して低温側送風機２３に近い位置に配置されている。
低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２及び中間冷却器８は、低温側吸込口３３に沿って設置されている。
低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２及び中間冷却器８は、例えば、断面形状がＵ字形に形成されている。

低温側送風機２３は、低温側筐体２０の上部に設置され、高温側凝縮器２に空気を供給する。
低温側送風機２３は、中間冷却器８と比較して上側に配置され、低温側吸込口３３から空気を吸い込み、低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２及び中間冷却器８を通過した空気を低温側筐体２０の低温側吹出口３１から吹き出す。

低温側制御コントローラ２６は、低温側機器の各種制御を実行する。
低温側制御コントローラ２６の周辺又は内部には、低温側制御コントローラ運転スイッチ２７が備えられている。
低温側制御コントローラ運転スイッチ２７は、低温側制御コントローラ２６への指示を受け付ける。

液管側サービスバルブ１１及び吸入側サービスバルブ１２は、低温側筐体２０の紙面左側の側壁近傍（高温側筐体１９から離れている側の側壁近傍）に配置するのが望ましい。
この位置に液管側サービスバルブ１１及び吸入側サービスバルブ１２を設置することによって、作業性及びメンテナンス性の向上に寄与する。
すなわち、室外ユニット１４の据え付け（例えば、新規据え付け又は機種交換等）作業を行なう作業員、及び室外ユニット１４のメンテナンス（定期メンテナンス又は故障診断等）を行なう作業員が、誤った冷媒を封入してしまう可能性が低減できる。
なお、現地配管接続用のサイトグラス（図示せず）又はドライヤ（図示せず）を低温側筐体２０内に配置しておくとよい。

なお、高温側、低温側の両者にまたがるカスケードコンデンサ１３は、配置具合等を考慮して、高温側筐体１９、低温側筐体２０のどちらに配置してもよい。

なお、高温側筐体１９は、本発明における「高温側筐体１９」に相当する。
低温側筐体２０は、本発明における「低温側筐体２０」に相当する。
高温側送風機２２及び低温側送風機２３は、本発明における「送風機」に相当する。
高温側送風機２２は、本発明における「高温側送風機２２」に相当する。
低温側送風機２３は、本発明における「第２送風機」に相当する。

ここで、高温側冷媒回路Ａの高温側凝縮器２の処理能力と、低温側冷媒回路Ｂの中間冷却器８の処理能力と、の割合は約７：３程度となっている。
そのため、高温側凝縮器２の処理能力と中間冷却器８の処理能力との割合に応じて、高温側凝縮器２の一部を低温側筐体２０にも設置するようにしている。

図５は、本発明の実施の形態１に係る高温側凝縮器及び中間冷却器の構成を概略的に示す図である。
図５に示すように、高温側凝縮器２及び中間冷却器８を構成する熱交換器は、伝熱フィン４１と、伝熱管４２とを備える。
伝熱フィン４１は、例えば板状形状を有し、所定の間隔で複数積層されて、その間を空気が流通する。
伝熱管４２は、伝熱フィン４１を貫通して設けられ、内部に冷媒が流通する。
伝熱管４２は、列方向（紙面横方向）と、段方向（紙面縦方向）に複数配列される。
なお、図５に示す、伝熱管４２の段数及び列数は一例であり、これに限定されない。

低温側筐体２０に設置された中間冷却器８及び高温側凝縮器２の一部は、伝熱フィン４１が一体化された一体型の熱交換器で構成されている。

高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２は、入口配管５１ａから冷媒が流入し、段方向に分岐した後、伝熱管４２の端部側で折り返して、列方向に順次流れる。
そして、高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２を流出した冷媒は、中継配管５１ｂを介して、低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２に流入する。
低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２に流入した冷媒は、段方向に分岐した後、伝熱管４２の端部側で折り返して、列方向に順次流れ、出口配管５１ｃから流出する。
なお、流通方向はこれに限定されない。低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２から、高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２へ冷媒が流れても良い。

低温側筐体２０に設置された中間冷却器８は、入口配管５２ａから冷媒が流入し、段方向に分岐した後、伝熱管４２の端部側で折り返して、列方向に順次流れ、出口配管５２ｂから流出する。

このように、中間冷却器８を構成している熱交換器の段数を調整して、その一部を高温側凝縮器２として機能させる。
また、熱交換器を上下で分割して上部を中間冷却器８、下部を前記高温側凝縮器２の一部として機能させている。
すなわち、中間冷却器８は、低温側筐体２０内のうち、高温側凝縮器２と比較して低温側送風機２３に近い位置に配置されている。

中間冷却器８は、高温側凝縮器２と比較して段数が少ないため、供給される空気の風量が変化すると、中間冷却器８と高温側凝縮器２との処理能力（熱交換容量）の比率に大きく影響する。
低温側筐体２０内に供給される空気の風量は、筐体内の機器等が気流の障害物となり、低温側送風機２３からの距離が遠いほど、風量が小さくなる。
また、低温側筐体２０内に供給される空気の風量は、筐体内の機器等の障害物で乱流が生じ、低温側送風機２３からの距離が遠いほど、風量が変化する。
中間冷却器８を低温側送風機２３に近い位置に配置することによって、中間冷却器８への風量の変化を少なくすることができる。
これによって、高温側凝縮器２の熱交換量と、中間冷却器８の熱交換量とのバランスを安定させることができる。
また、中間冷却器８への風量が大きくなり、熱交換量が大きくなる。
即ち、中間冷却器８の大きさ（段数）を、小さくすることができる。

ここで、高温側送風機２２が高温側筐体１９内に供給する空気の風量と、低温側送風機２３が低温側筐体２０内に供給する空気の風量とを、同じにするのが望ましい。
例えば、高温側送風機２２及び低温側送風機２３を同一機種の送風機を使用し、回転数を同一に制御することによって、風量を同じにする。
これによって、高温側筐体１９に設置された高温側凝縮器２の一部の熱交換量と、低温側筐体２０に設置された高温側凝縮器２の他の一部及び中間冷却器８の熱交換量とのバランスを安定させることができる。
また、高温側送風機２２及び低温側送風機２３に同一機種の送風機を使用することで、異なるパワーを有する送風機を各筐体に設置しなくて済み、コストの低減につながる。

また、高温側筐体１９内に配置された高温側凝縮器２の一部を構成する熱交換器の冷媒配管の段数と、低温側筐体２０内に配置された高温側凝縮器２の他の一部及び中間冷却器８を構成する熱交換器の冷媒配管の段数とを、同じにするのが望ましい。
これによって、低温側筐体２０に設置された、高温側凝縮器２の段数と、中間冷却器８の段数との比率によって、熱交換量の比率を精度良く調整することができる。

以上のように本実施の形態においては、高温側凝縮器２の一部及び中間冷却器８は、伝熱フィン４１が一体化された一体型の熱交換器で構成されている。
このため、低温側送風機２３に対する、高温側凝縮器２の一部及び中間冷却器８の位置関係が精度良く確保できる。よって、熱交換量（風量）のバランスを安定させることができる。また、一体型とすることで製造コストを安くすることができる。

また、中間冷却器８は、室外ユニット１４内のうち、高温側凝縮器２と比較して低温側送風機２３に近い位置に配置されている。
このため、中間冷却器８を通過する空気の風量が大きくなり、熱交換量が大きくなる。
よって、中間冷却器８に必要な熱交換量を確保する為の、中間冷却器８の大きさを小さくすることができる。
また、中間冷却器８を小さくすることができるので、高温側凝縮器２のスペースを大きくすることができる。
すなわち、機器の大きさに対する冷凍能力が向上する。

ここで、高温側凝縮器２を構成する熱交換器の段数と、中間冷却器８を構成する熱交換器の段数の比率について説明する。
以下の条件において、定格外気温度におけるＣＯＰを向上する段数、及び、一年間における消費電力量（年間消費電力量）を低減する段数ついて説明する。
例えば、高温側筐体１９内に配置された高温側凝縮器２の段数を６０段とし、低温側筐体２０内に配置された高温側凝縮器２及び中間冷却器８の合計段数を６０段とする。
また、高温側凝縮器２及び中間冷却器８の列数は、共に３列とする。
また、高温側送風機２２の風量と、低温側送風機２３の風量とを同一とする。
また、室外ユニット１４を屋外に設置し、負荷側ユニット１８を冷蔵倉庫に設置する。
外気温度は、７〜４０℃をパラメータとし、冷蔵倉庫の庫内温度を０℃とする。
定格外気温度を３２℃とし、この定格外気温度において、定格能力を２５ｋＷとする。
そして、高温側凝縮器２の凝縮温度が外気温度＋１０℃となるように、各送風機の風量を制御することとする。
なお、送風機の風量に比例して、送風機への入力電力が変化するものとする。

上記の条件において、以下の場合について、ＣＯＰを算出した結果を図６に示す。
中間冷却器８が無く、高温側凝縮器２の段数が１２０段の場合。
中間冷却器８の段数が４段、高温側凝縮器２の段数が１１６段の場合。
中間冷却器８の段数が１０段、高温側凝縮器２の段数が１１０段の場合。
中間冷却器８の段数が２０段、高温側凝縮器２の段数が１００段の場合。
中間冷却器８の段数が３０段、高温側凝縮器２の段数が９０段の場合。
中間冷却器８の段数が６０段、高温側凝縮器２の段数が６０段の場合。
図６に示すように、中間冷却器８の段数が２０段の場合に、ＣＯＰが１．８８で最大となる。また、中間冷却器８の段数が１０段及び３０の場合にも、比較的高い値となる。

年間消費電力量の算出は、上述した条件に加え、各外気温度における消費電力（各圧縮機への入力電力＋各送風機への入力電力）を算出し、外気温度に対する入力電力特性の近似式を作成する。
そして、使用を想定する地域の外気温度の年間累計時間を調査し、各外気温度における消費電力量を算出、合計して年間消費電力量を算出する。
ここでは、東京の年間累計時間を使用する。
年間消費電力量を算出した結果を図７に示す。
図７に示すように、中間冷却器８の段数が１０段、２０段、３０段、において、年間消費電力量が低減する。中間冷却器８の段数が１０段において最小となる。

上記の結果から、低温側筐体２０に設置した中間冷却器８と高温側凝縮器２との段数の比率を、１：５〜３：３の間に調整することで、定格外気温度におけるＣＯＰを向上でき、年間消費電力量を低減することができる。

１ 高温側圧縮機、２ 高温側凝縮器、３ 高温側膨張弁、４ 高温側蒸発器、５ 液管側サービスバルブ、６ 吸入側サービスバルブ、７ 低温側圧縮機、８ 中間冷却器、９ 低温側凝縮器、１０ 受液器、１１ 液管側サービスバルブ、１２ 吸入側サービスバルブ、１３ カスケードコンデンサ、１４ 室外ユニット、１５ 液管電磁弁、１６ 低温側膨張弁、１７ 低温側蒸発器、１８ 負荷側ユニット、１９ 高温側筐体、２０ 低温側筐体、２１ 共通架台、２２ 高温側送風機、２３ 低温側送風機、２４ 高温側制御コントローラ、２５ 高温側制御コントローラ運転スイッチ、２６ 低温側制御コントローラ、２７ 低温側制御コントローラ運転スイッチ、３０ 高温側吹出口、３１ 低温側吹出口、３２ 高温側吸込口、３３ 低温側吸込口、４１ 伝熱フィン、４２ 伝熱管、５１ 高温側冷媒配管、５１ａ 入口配管、５１ｂ 中継配管、５１ｃ 出口配管、５２ 低温側冷媒配管、５２ａ 入口配管、５２ｂ 出口配管、１００ 冷凍装置、Ａ 高温側冷媒回路、Ｂ 低温側冷媒回路。

Claims (4)

1. 第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置、及び第１蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第１冷媒回路と、
   第２圧縮機、中間冷却器、第２凝縮器、第２絞り装置、及び第２蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第２冷媒回路と、
   前記第１蒸発器と前記第２凝縮器とで構成され、前記第１蒸発器を流れる冷媒と前記第２凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、
   前記第１凝縮器及び前記中間冷却器に空気を供給する送風機と、を備え、
   少なくとも、前記第１凝縮器、前記中間冷却器、及び前記送風機は、室外ユニットに設置され、
   前記室外ユニットは、第１筐体と、第２筐体と、を備え、
   前記第１凝縮器の一部は、前記第１筐体内に配置され、
   前記第１凝縮器の他の一部及び前記中間冷却器は、伝熱フィンが一体化された一体型の熱交換器で構成され、前記第２筐体内に配置され、
   前記送風機は、
   前記第１筐体に配置され、前記第１筐体内に空気を供給する第１送風機と、
   前記第２筐体に配置され、前記第２筐体内に空気を供給する第２送風機と、を備え、
   前記第１筐体内に供給する空気の風量と、前記第２筐体内に供給する空気の風量とが同じである
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記中間冷却器は、前記室外ユニット内のうち、前記第１凝縮器と比較して前記送風機に近い位置に配置された
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 前記第１筐体内に配置された前記第１凝縮器を構成する熱交換器の冷媒配管の段数と、
   前記第２筐体内に配置された前記第１凝縮器及び前記中間冷却器を構成する熱交換器の冷媒配管の段数とが同じである
   ことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
4. 前記第１筐体は、側面に第１吸込口を有し、上面に第１吹出口を有し、
   前記第２筐体は、側面に第２吸込口を有し、上面に第２吹出口を有し、
   前記第１凝縮器の一部は、前記第１吸込口に沿って配置され、
   前記第１凝縮器の他の一部及び前記中間冷却器は、前記第２吸込口に沿って配置され、
   前記中間冷却器は、前記第１凝縮器の他の一部と比較して上側に配置され、
   前記第１送風機は、前記第１凝縮器の一部と比較して上側に配置され、前記第１吸込口から空気を吸い込み、前記第１凝縮器の一部を通過した空気を前記第１筐体の前記第１吹出口から吹き出し、
   前記第２送風機は、前記中間冷却器と比較して上側に配置され、前記第２吸込口から空気を吸い込み、前記第１凝縮器の他の一部及び前記中間冷却器を通過した空気を前記第２吹出口から吹き出す
   ことを特徴とする請求項３記載の冷凍装置。

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