JP7117511B2

JP7117511B2 - コンデンシングユニット

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Publication number: JP7117511B2
Application number: JP2019009402A
Authority: JP
Inventors: 徹森; 一彦三原; 賢治金城; 光洋加藤; 裕輔倉田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: CN111473548B; JP2020118354A; CN111473548A

Description

本発明は、コンデンシングユニットに係り、特に、排熱回収を行うことのできるコンデンシングユニットに関するものである。

従来から、例えば、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの店舗においては、冷凍あるいは冷蔵のショーケースが設置され、これらのショーケースを冷却するためのコンデンシングユニットが多く用いられている。

このようなコンデンシングユニットとして、従来、例えば、圧縮機と、この圧縮機で圧縮した冷媒を水と熱交換して凝縮させる凝縮器を備え、凝縮器を、冷媒と水とを熱交換する水冷凝縮器とし、水冷凝縮器により、給湯を行うようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－１０６７０７号公報

しかしながら、前記従来の技術においては、冷媒の排熱を給湯として利用することができるものであるが、冷媒の排熱を空気で利用することはできない。
特に、低外気温時において、排熱を利用した暖房を行うことが望まれている。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、水および空気で冷媒の排熱を利用することができるコンデンシングユニットを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するため、本発明は、圧縮機ユニットと、ラジエターユニットと、蒸発器とをそれぞれ冷媒配管で接続し、前記圧縮機ユニットは、少なくとも圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と水とを熱交換する水冷凝縮器とを備え、前記ラジエターユニットは、前記圧縮機と、前記水冷凝縮器との間に配置され、前記ラジエターユニットは、ラジエターと、前記圧縮機と前記ラジエターと前記水冷凝縮器とを切り替える流路切替手段とを備え、前記流路切替手段は、高外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が、直接、前記水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、低外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記ラジエターに流れるように切り替えられることを特徴とする。
これによれば、ラジエターを備えたラジエターユニットを備えることで、ラジエターにより、冷媒の排熱を空気との熱交換により暖房に利用することができる。

本発明によれば、ラジエターを備えたラジエターユニットを備えることで、ラジエターにより、冷媒の排熱を空気との熱交換により暖房に利用することができ、水冷凝縮器により、冷媒の排熱を水との熱交換により給湯に利用することができる。

第１実施の形態のコンデンシングユニットを示す冷媒回路図第１実施の形態のコンデンシングユニットをクローズドショーケースに適用した場合の例を示す概略図第１実施の形態のコンデンシングユニットをクローズドショーケースに適用した場合の例を示す概略図第２実施の形態のコンデンシングユニットを示す冷媒回路図第３実施の形態のコンデンシングユニットを示す冷媒回路図第４実施の形態のコンデンシングユニットを示す冷媒回路図

第１の発明は、圧縮機ユニットと、ラジエターユニットと、蒸発器とをそれぞれ冷媒配管で接続し、前記圧縮機ユニットは、少なくとも圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と水とを熱交換する水冷凝縮器とを備え、前記ラジエターユニットは、ラジエターを備えている。
これによれば、ラジエターを備えたラジエターユニットを備えることで、ラジエターにより、冷媒の排熱を空気との熱交換により暖房に利用することができる。

第２の発明は、前記ラジエターユニットは、前記圧縮機と、前記水冷凝縮器との間に配置されている。
これによれば、ラジエターユニットを圧縮機と水冷凝縮器との間に配置することにより、圧縮機から吐出された冷媒の排熱を暖房に利用することができる。

第３の発明は、前記ラジエターユニットは、前記圧縮機と、前記ラジエターと、前記水冷凝縮器とを切り替える流路切替手段を備え、前記流路切替手段は、高外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が、直接、前記水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、低外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記ラジエターに流れるように切り替えられる。
これによれば、流路切替手段を切り替えることにより、高外気温時には、ラジエターユニットによる排熱利用を行わず、水冷凝縮器により排熱を利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

第４の発明は、前記圧縮機は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機で構成され、前記ラジエターは、インタークーラと、ガスクーラとで構成され、前記圧縮機の第１段目の吐出口は、インタークーラ側流路切替手段、前記インタークーラ、第１の水冷凝縮器、前記圧縮機の中間圧の吸込口に順次接続され、前記圧縮機の第２段目の吐出口は、ガスクーラ側流路切替手段、前記ガスクーラ、第２の水冷凝縮器に順次接続されている。
これによれば、ラジエターユニットを圧縮機と第１の水冷凝縮器および第２の水冷凝縮器との間に配置することにより、圧縮機の第１段目の吐出冷媒および２段目の吐出冷媒の排熱をそれぞれ暖房に利用することができる。

第５の発明は、高外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目から吐出された冷媒が、直接、前記第１の水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目から吐出された冷媒が、直接、前記第２の水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、低外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記インタークーラに流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記ガスクーラに流れるように切り替えられる。
これによれば、高外気温時には、ラジエターユニットによる排熱利用を行わず、圧縮機の第１段目の吐出冷媒の排熱を第１の水冷凝縮器により利用して給湯を行うことができるとともに、２段目の吐出冷媒の排熱を第２の水冷凝縮器により利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

第６の発明は、前記圧縮機ユニットは、前記蒸発器との間に内部熱交換器を備え、前記ラジエターユニットは、前記水冷凝縮器と前記内部熱交換器との間に配置されている。
これによれば、ラジエターユニットを水冷凝縮器と内部熱交換器との間に配置することにより、圧縮機から吐出された冷媒の排熱を主として給湯に利用することができ、その後、水冷凝縮器から流出された冷媒の排熱を暖房に利用することができる。

第７の発明は、前記ラジエターユニットは、前記水冷凝縮器と、前記ラジエターと、前記内部熱交換器とを切り替える流路切替手段を備え、前記流路切替手段は、高外気温時には、前記水冷凝縮器から流出した冷媒が、直接、前記内部熱交換器に流れるように切り替えられ、低外気温時には、前記水冷凝縮器から流出した冷媒が前記ラジエターに流れるように切り替えられる。
これによれば、流路切替手段を切り替えることにより、高外気温時には、ラジエターユニットによる排熱利用を行わず、水冷凝縮器により排熱を利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

第８の発明は、前記圧縮機は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機で構成され、前記ラジエターは、インタークーラと、ガスクーラとで構成され、前記圧縮機の第１段目の吐出口は、第１の水冷凝縮器、インタークーラ側流路切替手段、前記インタークーラ、前記圧縮機の中間圧の吸込口に順次接続され、前記圧縮機の第２段目の吐出口は、第２の水冷凝縮器、ガスクーラ側流路切替手段、前記ガスクーラ、前記内部熱交換器に順次接続されている。
これによれば、ラジエターユニットを第１の水冷凝縮器および第２の水冷凝縮器と内部熱交換器との間に配置することにより、圧縮機の第１段目の吐出冷媒および２段目の吐出冷媒の排熱をそれぞれ給湯に利用することができる。

第９の発明は、高外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目から吐出された冷媒が、前記第１の水冷凝縮器から直接、前記圧縮機の中間圧の吸込口に流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目から吐出された冷媒が、前記第２の水冷凝縮器から前記内部熱交換器に流れるように切り替えられ、低外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記第１の水冷凝縮器から前記インタークーラに流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記第２の水冷凝縮器から前記ガスクーラに流れるように切り替えられる。
これによれば、インタークーラ側流路切替手段およびガスクーラ側流路切替手段を切り替えることにより、高外気温時には、ラジエターユニットによる排熱利用を行わず、圧縮機の第１段目の吐出冷媒の排熱を第１の水冷凝縮器により利用して給湯を行うことができるとともに、段目の吐出冷媒の排熱を第２の水冷凝縮器により利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

第１０の発明は、前記ラジエターの出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサを備え、前記ラジエターに送風するラジエター用ファンを、前記冷媒温度センサによる冷媒の検出温度に基づいて制御する。
これによれば、ラジエターの吐出冷媒の温度が一定になるように制御することができる。

第１１の発明は、前記ラジエターユニットは、着脱可能に設けられている。
これによれば、圧縮機の吐出冷媒を直接水冷凝縮器に送るコンデンシングユニットに対して、ラジエターユニットを後に、追加して取り付けることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るコンデンシングユニットの第１実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図１に示すように、コンデンシングユニット１は、圧縮機ユニット１０と、ラジエターユニット２０と、蒸発器３０と、を冷媒配管１４で接続して構成されている。
なお、本実施の形態においては、コンデンシングユニット１は、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素を冷媒として用いている。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性および毒性などを考慮した自然冷媒である。

圧縮機ユニット１０は、例えば、ロータリ式の圧縮機１１を備えている。圧縮機１１には、吸込口１２および吐出口１３が設けられており、圧縮機１１の吐出口１３には、ラジエターユニット２０が冷媒配管１４を介して接続されている。
また、圧縮機ユニット１０は、水冷凝縮器１５と、内部熱交換器１６とを備えている。
ラジエターユニット２０には、水冷凝縮器１５、内部熱交換器１６、膨張機構３１および蒸発器３０が冷媒配管１４を介して、順次接続されている。

ラジエターユニット２０は、冷媒が流れるラジエター２１と、このラジエター２１を流れる冷媒と空気とを熱交換させるラジエターファン２２と、流路切替手段としての三方弁２３と、逆止弁２４とを備えている。ラジエター２１の冷媒が流れる下流側には、ラジエター２１の出口側の冷媒温度を検出するラジエター冷媒温度センサ２５が設けられている。
三方弁２３の３つのポートには、圧縮機１１、ラジエター２１、水冷凝縮器１５がそれぞれ接続されている。水冷凝縮器１５としては、例えば、プレート熱交換器が用いられる。

そして、冬季など外気温が低い場合は、三方弁２３を、圧縮機１１から送られる冷媒がラジエター２１に送られるように切り替える。一方、夏季など外気温が高い場合は、三方弁２３を、圧縮機１１から送られる冷媒がラジエター２１を介さず、直接水冷凝縮器１５に送られるように切り替える。
ラジエター冷媒温度センサ２５は、ラジエター２１の出口側の冷媒温度を検出するものであり、ラジエター冷媒温度センサ２５による検出値に基づいて、出口側の冷媒温度を一定に保持するように、ラジエターファン２２を制御するように構成されている。

本実施の形態においては、ラジエターユニット２０は、着脱自在に構成されている。すなわち、圧縮機１１の吐出冷媒を直接水冷凝縮器１５に送るコンデンシングユニット１に対して、ラジエターユニット２０を後に、追加して取り付けることができるように構成されている。

また、コンデンシングユニット１は、給水配管４０および給湯配管４１を備えている。給水配管４０には、給水分岐管４２が接続されており、給湯配管４１には、給湯分岐管４３が接続されている。給水分岐管４２は、水冷凝縮器１５の入口側に接続されており、給湯分岐管４３は、水冷凝縮器１５の出口側に接続されている。
そして、水冷凝縮器１５に給水配管４０から給水分岐管４２を経て水が流入し、水冷凝縮器１５により冷媒と熱交換して湯として、給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られるように構成されている。

内部熱交換器１６は、水冷凝縮器１５から送られる冷媒と、蒸発器３０から送られる冷媒との熱交換を行うものである。蒸発器３０から内部熱交換器１６を通った後の冷媒は、圧縮機１１の吸込口１２に吸い込まれる。

図２および図３は、本実施の形態のコンデンシングユニット１をクローズドショーケースに適用した場合の例を示す概略図である。
図２および図３に示すように、ショーケース５０は、正面側に開閉可能な扉５１を備えたクローズドショーケースである。
ショーケース５０は、前面が開口し上面、背面および下面を覆う断面形状略コ字状の断熱材からなるケース本体５２を備えており、ケース本体５２の内側下方には、デッキパン５３が配置されている。ケース本体５２の内側は、前面開口を有する陳列室５４とされている。
また、陳列室５４の内部には、商品を陳列するための複数の棚板５５が上下方向に所定間隔をもって設置されている。ケース本体５２の前面には、扉５１が開閉自在に設けられている。

また、ケース本体５２の背面側には、ケース本体５２の下方空間と上部とを連通するダクト５６が設けられている。また、本実施の形態においては、ケース本体５２の上部には、ラジエターユニット２０が配置されている。
ラジエターユニット２０のラジエター２１において、扉５１の開閉による陳列室５４の庫内の冷気漏れで生じるケース本体５２の下方の冷たい空気、いわゆる冷気溜まりを、ダクト５６を介してケース本体５２の上部から前方すなわち扉５１側に向けて吹き出すことができるように構成されている。
デッキパン５３の下方には、蒸発器３０および蒸発器用ファン３２が収容されている。
そして、蒸発器用ファン３２を駆動することにより、蒸発器３０と熱交換した冷気が庫内の背面ダクトを介して庫内上部に送られ、上部吹き出し口から陳列室５４の内部に吹き出されるように構成されている。
なお、圧縮機ユニット１０は、いずれに配置してもよいが、例えば、ケース本体５２の上部またはデッキパン５３の下方の空間に配置される。
また、本実施の形態においては、ショーケース５０として、クローズドショーケースを用いた場合の例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、オープンショーケースに適用してもよいことはもちろんである。

次に、第１実施の形態の動作について説明する。
まず、例えば、夏季など高外気温時における動作について説明する。
この場合には、図２に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒がラジエター２１を通らず、直接、水冷凝縮器１５に流れるように、三方弁２３を切り替える。
この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１の吸込口１２により内部熱交換器１６から送られる冷媒を吸込し、この冷媒は、圧縮機１１により、所定の圧力に圧縮されて吐出口１３から吐出される。

圧縮機１１から吐出された冷媒は、三方弁２３を介して水冷凝縮器１５に送られる。そして、水冷凝縮器１５において、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水は、冷媒と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
すなわち、本実施の形態においては、高外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を給湯に利用することができるものである。

水冷凝縮器１５から流出した冷媒は、内部熱交換器１６において蒸発器３０から流出した冷媒と熱交換し、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入する。蒸発器３０に流入した冷媒は、蒸発器用ファン３２による送風により、空気と熱交換する。
冷媒により冷却された空気は、庫内の背面ダクトを介して庫内上部に送られ、上部吹き出し口から陳列室５４の内部に導入され、ショーケース５０の陳列室５４の冷却を行う。
蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１に戻される。

次に、冬季など低外気温時における動作について説明する。
この場合には、図３に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒がラジエター２１に流れるように、三方弁２３を切り替える。
この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１により所定の圧力に圧縮されて吐出口１３から吐出された冷媒は、三方弁２３を介してラジエター２１に送られる。
ラジエター２１に流入した冷媒は、ラジエターファン２２による送風により空気と熱交換する。ラジエター２１における熱交換により温められた空気は、ショーケース５０の上部から吹き出される。
すなわち、本実施の形態においては、低外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を室内の暖房として利用することができるものである。

ラジエター２１から流出した冷媒は、水冷凝縮器１５に流入する。この場合に、低外気温時には、給水配管４０に水を供給するためのポンプの動作を停止し、水冷凝縮器１５に水を送らないように制御される。
これにより、水冷凝縮器１５において、冷媒と水との熱交換は行われず、冷媒は、ラジエター２１から流出した状態のまま、内部熱交換器１６に流入される。
そして、内部熱交換器１６において、蒸発器３０から流出した冷媒と熱交換した後、冷媒は、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入する。

蒸発器３０に流入した冷媒は、蒸発器用ファン３２による送風により、空気と熱交換する。
冷媒により冷却された空気は、庫内の背面ダクトを介して庫内上部に送られ、上部吹き出し口から、陳列室５４の内部に導入され、ショーケース５０の陳列室５４の冷却を行う。
蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１に戻される。

以上述べたように、本実施形態においては、圧縮機ユニット１０と、ラジエターユニット２０と、蒸発器３０とをそれぞれ冷媒配管１４で接続し、圧縮機ユニット１０は、少なくとも圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された冷媒と水とを熱交換する水冷凝縮器１５とを備え、ラジエターユニット２０は、ラジエター２１を備え、ラジエターユニット２０は、圧縮機１１と、水冷凝縮器１５との間に配置されている。
これによれば、ラジエターユニット２０を圧縮機１１と水冷凝縮器１５との間に配置することにより、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を暖房に利用することができる。

また、本実施形態においては、ラジエターユニット２０は、圧縮機１１と、ラジエター２１と、水冷凝縮器１５とを切り替える三方弁（流路切換手段）２３を備え、三方弁２３は、高外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒が、直接、水冷凝縮器１５に流れるように切り替えられ、低外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒がラジエター２１に流れるように切り替えられる。
これによれば、高外気温時には、ラジエターユニット２０による排熱利用を行わず、水冷凝縮器１５により排熱を利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図４に示すように、本実施の形態においては、圧縮機１１を２段の圧縮機構を備えた２段圧縮式ロータリ圧縮機１１により構成した場合の例を示している。
本実施の形態においては、圧縮機１１は、冷媒を中間圧まで圧縮する第１段目の圧縮機構と、中間圧の冷媒を臨界圧以上に圧縮する第２段目の圧縮機構とを備えている。圧縮機１１には、第１段目の圧縮機構における第１吸込口１２ａおよび第１吐出口１３ａが設けられており、第２段目の圧縮機構における第２吸込口１２ｂおよび第２吐出口１３ｂが設けられている。

また、本実施の形態においては、ラジエター２１は、インタークーラ２６と、ガスクーラ２７とから構成されている。水冷凝縮器１５は、第１の水冷凝縮器１５ａと、第２の水冷凝縮器１５ｂとから構成されている。
ラジエターユニット２０は、圧縮機１１の第１吐出口１３ａと、インタークーラ２６と、第１の水冷凝縮器１５ａとを切り替えるインタークーラ側流路切替手段としてのインタークーラ側三方弁２３ａを備えている。また、ラジエターユニット２０は、圧縮機１１の第２吐出口１３ｂと、ガスクーラ２７と、第２の水冷凝縮器１５ｂとを切り替えるガスクーラ側流路切替手段としてのガスクーラ側三方弁２３ｂを備えている。

第１吸込口１２ａには、蒸発器３０からの冷媒配管１４が接続されており、第１吐出口１３ａは、インタークーラ側三方弁２３ａ、インタークーラ２６、インタークーラ側逆止弁２４ａ、第１の水冷凝縮器１５ａを順次介して圧縮機１１の第２吸込口１２ｂに接続されている。
第２吐出口１３ｂは、ガスクーラ側三方弁２３ｂ、ガスクーラ２７、ガスクーラ側逆止弁２４ｂ、第２の水冷凝縮器１５ｂを順次介して内部熱交換器１６に接続されている。

なお、ショーケース５０における圧縮機ユニット１０、ラジエターユニット２０および蒸発器３０の設置場所は、第１実施の形態の場合と同様である。
その他、第１実施の形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

次に、第２実施の形態の動作について説明する。
まず、高外気温時における動作について説明する。
この場合には、インタークーラ側三方弁２３ａを、圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒が、インタークーラ２６を通らず、直接、第１の水冷凝縮器１５ａに流れるように切り替える。また、ガスクーラ側三方弁２３ｂを圧縮機１１の第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒が、ガスクーラ２７を通らず、直接、第２の水冷凝縮器１５ｂに流れるように切り替える。

この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１の第１吸込口１２ａにより内部熱交換器１６から送られる冷媒を吸込し、この冷媒は、圧縮機１１の第１段目の圧縮機構により、中間圧に圧縮されて第１吐出口１３ａから吐出される。
圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒は、インタークーラ側三方弁２３ａを介して第１の水冷凝縮器１５ａに送られる。そして、第１の水冷凝縮器１５ａにおいて、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水は、冷媒と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
第１の水冷凝縮器１５ａから流出した冷媒は、圧縮機１１の第２吸込口１２ｂから吸い込まれ、第２段目の圧縮機構により臨界圧まで圧縮されて第２吐出口１３ｂから吐出される。

第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒は、ガスクーラ側三方弁２３ｂを介して第２の水冷凝縮器１５ｂに送られ、第１の水冷凝縮器１５ａにおいて、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水は、冷媒と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
すなわち、本実施の形態においては、高外気温時には、圧縮機１１の第１吐出口１３ａおよび第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒の排熱を給湯に有効に利用することができるものである。

第２の水冷凝縮器１５ｂから流出した冷媒は、内部熱交換器１６に送られた後、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入し、空気との熱交換が行われる。
冷媒により冷却された空気は、庫内の背面ダクトを介して庫内上部に送られ、上部吹き出し口から、陳列室５４の内部に導入され、ショーケース５０の陳列室５４の冷却を行う。
蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１の第１吸込口１２ａに戻される。

次に、低外気温時における動作について説明する。
この場合には、インタークーラ側三方弁２３ａを、圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒が、インタークーラ２６に流れるように切り替える。また、ガスクーラ側三方弁２３ｂを圧縮機１１の第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒が、ガスクーラ２７に流れるように切り替える。

この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１の第１段目の圧縮機構により、中間圧に圧縮されて第１吐出口１３ａから吐出された冷媒は、インタークーラ側三方弁２３ａを介してインタークーラ２６に送られる。そして、インタークーラ２６において、空気と熱交換した後、第１の水冷凝縮器１５ａに送られる。第１の水冷凝縮器１５ａにおいて、冷媒は、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
第１の水冷凝縮器１５ａから流出した冷媒は、圧縮機１１の第２吸込口１２ｂから吸い込まれ、第２段目の圧縮機構により臨界圧まで圧縮されて第２吐出口１３ｂから吐出される。

第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒は、ガスクーラ側三方弁２３ｂを介してガスクーラ２７に送られ、ガスクーラ２７において空気と熱交換した後、第２の水冷凝縮器１５ｂに送られる。そして、第２の水冷凝縮器１５ｂにおいて、冷媒は、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
すなわち、本実施の形態においては、低外気温時には、圧縮機１１の第１吐出口１３ａおよび第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒の排熱を、主としてラジエターユニット２０による放熱、すなわち、ショーケース５０における室内の暖房として利用することができるものである。

以上述べたように、本実施の形態においては、圧縮機１１は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機１１で構成され、ラジエター２１は、インタークーラ２６と、ガスクーラ２７とで構成され、圧縮機１１の第１段目の第１吐出口１３ａは、インタークーラ側三方弁２３ａ、インタークーラ２６、第１の水冷凝縮器１５ａ、圧縮機１１の中間圧の第２吸込口１２ｂに順次接続され、圧縮機１１の第２段目の第２吐出口１３ｂは、ガスクーラ側三方弁２３ｂ、ガスクーラ２７、第２の水冷凝縮器１５ｂに順次接続されている。
これにより、ラジエターユニット２０を圧縮機１１と第１の水冷凝縮器１５ａおよび第２の水冷凝縮器１５ｂとの間に配置することにより、圧縮機１１の第１段目の吐出冷媒および２段目の吐出冷媒の排熱をそれぞれ暖房に利用することができる。

また、本実施の形態においては、高外気温時には、インタークーラ側三方弁２３ａは、圧縮機１１の第１段目から吐出された冷媒が、直接、第１の水冷凝縮器１５ａに流れるように切り替えられ、ガスクーラ側三方弁２３ｂは、圧縮機１１の第２段目から吐出された冷媒が、直接、第２の水冷凝縮器１５ｂに流れるように切り替えられ、低外気温時には、インタークーラ側三方弁２３ａは、圧縮機１１の第１段目の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒が、インタークーラ２６に流れるように切り替えられ、ガスクーラ側三方弁２３ｂは、圧縮機１１の第２段目の第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒が、ガスクーラ２７に流れるように切り替えられる。
これによれば、高外気温時には、ラジエターユニット２０による排熱利用を行わず、圧縮機１１の第１段目の吐出冷媒の排熱を第１の水冷凝縮器１５ａにより利用して給湯を行うことができるとともに、２段目の吐出冷媒の排熱を第２の水冷凝縮器１５ｂにより利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

次に、本発明の第３実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第３実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図５に示すように、本実施の形態においては、ラジエターユニット２０は、水冷凝縮器１５と内部熱交換器１６との間に配置されている。

ラジエターユニット２０は、冷媒が流れるラジエター２１と、このラジエター２１を流れる冷媒と空気とを熱交換させるラジエターファン２２と、三方弁２３と、逆止弁２４とを備えている。
三方弁２３には、水冷凝縮器１５、ラジエター２１、内部熱交換器１６がそれぞれ接続されている。
そして、夏季など外気温が高い場合は、三方弁２３を、水冷凝縮器１５から送られる冷媒がラジエター２１を介さず、直接内部熱交換器１６に送られるように切り替える。一方、冬季など外気温が低い場合は、三方弁２３を、水冷凝縮器１５から送られる冷媒がラジエター２１に送られように切り替える。

次に、第３実施の形態の動作について説明する。
まず、高外気温時における動作について説明する。
この場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒が水冷凝縮器１５を流出した後、ラジエター２１を通らず、直接、内部熱交換器１６に流れるように、三方弁２３を切り替える。
この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、冷媒が所定の圧力に圧縮されて吐出口１３から吐出される。圧縮機１１から吐出された冷媒は、水冷凝縮器１５に送られる。そして、水冷凝縮器１５において、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水は、冷媒と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。

水冷凝縮器１５から流出した冷媒は、三方弁２３を介して内部熱交換器１６に送られる。そして、内部熱交換器１６において蒸発器３０から流出した冷媒と熱交換し、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入する。蒸発器３０に流入した冷媒は、蒸発器用ファン３２による送風により、空気と熱交換し、蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１に戻される。
すなわち、本実施の形態においては、高外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を給湯に利用することができるものである。

次に、低外気温時における動作について説明する。
この場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒が水冷凝縮器１５を流出した後、ラジエター２１に流れるように、三方弁２３を切り替える。
この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１により所定の圧力に圧縮されて吐出口１３から吐出された冷媒は、水冷凝縮器１５において、水と熱交換した後、三方弁２３を介してラジエター２１に送られる。

ラジエター２１に流入した冷媒は、ラジエターファン２２による送風により空気と熱交換する。ラジエター２１における熱交換により温められた空気は、ショーケース５０の上部から吹き出される。
すなわち、本実施の形態においては、低外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を室内の暖房として利用することができるものである。この場合に、本実施の形態においては、圧縮機１１から吐出された冷媒が、ラジエター２１の前に水冷凝縮器１５に送られることになるため、第１実施の形態と比較して、給湯効果が高く、ラジエター２１による暖房効果が低くなるシステムとなる。

ラジエター２１から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を通った後、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入する。この冷媒は、蒸発器３０において空気と熱交換した後、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１に戻される。

以上述べたように、本実施形態においては、ラジエターユニット２０は、水冷凝縮器１５と内部熱交換器１６との間に配置されており、ラジエターユニット２０は、水冷凝縮器１５と、ラジエター２１と、内部熱交換器１６とを切り替える三方弁（流路切換手段）２３を備え、三方弁２３は、高外気温時には、水冷凝縮器１５から流出した冷媒が、直接、内部熱交換器１６に流れるように切り替えられ、低外気温時には、水冷凝縮器１５から流出した冷媒がラジエター２１に流れるように切り替えられる。
これによれば、ラジエターユニット２０を水冷凝縮器１５と内部熱交換器１６との間に配置することにより、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を主として給湯に利用することができ、その後、水冷凝縮器１５から流出された冷媒の排熱を暖房に利用することができる。
また、高外気温時には、ラジエターユニット２０による排熱利用を行わず、水冷凝縮器１５により排熱を利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

次に、本発明の第４実施の形態について説明する。
図６は、本発明の第４実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図６に示すように、本実施の形態においては、第２実施の形態と同様に、圧縮機１１を２段の圧縮機構を備えた２段圧縮式ロータリ圧縮機１１により構成した場合の例を示している。
本実施の形態においては、ラジエターユニット２０は、第１の水冷凝縮器１５ａと、インタークーラ２６と、圧縮機１１の第２吸込口１２ｂとを切り替えるインタークーラ側三方弁２３ａを備えている。また、ラジエターユニット２０は、第２の水冷凝縮器１５ｂと、ガスクーラ２７と、内部熱交換器１６とを切り替えるガスクーラ側三方弁２３ｂを備えている。

第１吸込口１２ａには、内部熱交換器１６を介して蒸発器３０からの冷媒配管１４が接続されており、第１吐出口１３ａは、第１の水冷凝縮器１５ａ、インタークーラ側三方弁２３ａ、インタークーラ２６、インタークーラ側逆止弁２４ａを順次介して圧縮機１１の第２吸込口１２ｂに接続されている。
圧縮機１１の第２吐出口１３ｂは、第２の水冷凝縮器１５ｂ、ガスクーラ側三方弁２３ｂ、ガスクーラ２７、ガスクーラ側逆止弁２４ｂを順次介して内部熱交換器１６に接続されている。
その他の構成は、前記第２実施の形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

次に、第４実施の形態の動作について説明する。
まず、高外気温時においては、インタークーラ側三方弁２３ａを、圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出され第１の水冷凝縮器１５ａに送られた冷媒が、インタークーラ２６を通らず、直接、圧縮機１１の第２吸込口１２ｂに流れるように切り替える。また、ガスクーラ側三方弁２３ｂを圧縮機１１の第２吐出口１３ｂから吐出され第２の水冷凝縮器１５ｂに送られた冷媒が、ガスクーラ２７を通らず、直接、内部熱交換器１６に流れるように切り替える。

この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機の第１段目の圧縮機構により、冷媒は中間圧に圧縮されて第１吐出口１３ａから吐出される。
圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒は、第１の水冷凝縮器１５ａに送られ、第１の水冷凝縮器１５ａにおいて、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
第１の水冷凝縮器１５ａから流出した冷媒は、インタークーラ側三方弁２３ａを介して圧縮機１１の第２吸込口１２ｂから吸い込まれ、第２段目の圧縮機構により臨界圧まで圧縮されて第２吐出口１３ｂから吐出される。

第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒は、第２の水冷凝縮器１５ｂに送られ、第２の水冷凝縮器１５ｂにおいて、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水と熱交換し、湯として給湯分岐管４３および給湯配管４１を介して所定の給湯場所に送られる。
すなわち、本実施の形態においては、高外気温時には、圧縮機１１の第１吐出口１３ａおよび第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒の排熱を給湯に有効に利用することができるものである。

第２の水冷凝縮器１５ｂから流出した冷媒は、ガスクーラ側三方弁２３ｂを介して内部熱交換器１６に送られた後、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入し、空気との熱交換が行われる。
そして、蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１の第１吸込口１２ａに戻される。

次に、低外気温時においては、インタークーラ側三方弁２３ａを、圧縮機１１の第１吐出口１３ａから吐出された冷媒が、インタークーラ２６に流れるように切り替える。また、ガスクーラ側三方弁２３ｂを圧縮機１１の第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒が、ガスクーラ２７に流れるように切り替える。

この状態で、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１の第１段目の圧縮機構により、中間圧に圧縮されて第１吐出口１３ａから吐出された冷媒は、第１の水冷凝縮器１５ａに送られ、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水との熱交換を行う。
そして、第１の水冷凝縮器１５ａから流出した冷媒は、インタークーラ側三方弁２３ａを介してインタークーラ２６に送られる。インタークーラ２６において、空気と熱交換した冷媒は、圧縮機１１の第２吸込口１２ｂから吸い込まれ、第２段目の圧縮機構により臨界圧まで圧縮されて第２吐出口１３ｂから吐出される。

第２吐出口１３ｂから吐出された冷媒は、第２の水冷凝縮器１５ｂに送られ、給水配管４０および給水分岐管４２から送られる水との熱交換を行う。
すなわち、本実施の形態においては、低外気温時には、圧縮機１１から吐出された冷媒の排熱を室内の暖房として利用することができるものである。この場合に、本実施の形態においては、圧縮機１１から吐出された冷媒が、ラジエター２１の前に水冷凝縮器１５に送られることになるため、第１実施の形態と比較して、給湯効果が高く、ラジエター２１による暖房効果が低くなるシステムとなる。

そして、第２の水冷凝縮器１５ｂから流出した冷媒は、ガスクーラ側三方弁２３ｂを介してガスクーラ２７に送られ、ガスクーラ２７において空気と熱交換した後、内部熱交換器１６に送られる。内部熱交換器１６から流出した冷媒は、膨張機構３１を介して蒸発器３０に流入し、蒸発器３０において、空気との熱交換が行われる。
そして、蒸発器３０から流出した冷媒は、内部熱交換器１６を介して圧縮機１１の第１吸込口１２ａに戻される。

以上述べたように、本実施の形態においては、圧縮機１１は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機１１で構成され、ラジエター２１は、インタークーラ２６と、ガスクーラ２７とで構成され、圧縮機１１の第１段目の第１吐出口１３ａは、水冷凝縮器１５ａ、インタークーラ側三方弁２３ａ、インタークーラ２６、圧縮機１１の中間圧の第２吸込口１２ｂに順次接続され、圧縮機１１の第２段目の第２吐出口１３ｂは、水冷凝縮器１５ｂ、ガスクーラ側三方弁２３ｂ、ガスクーラ２７、内部熱交換器１６、蒸発器３０に順次接続されている。
これにより、ラジエターユニット２０を第１の水冷凝縮器１５ａおよび第２の水冷凝縮器１５ｂと内部熱交換器との間に配置することにより、圧縮機１１の第１段目の吐出冷媒および２段目の吐出冷媒の排熱をそれぞれ給湯に利用することができる。

また、本実施の形態においては、高外気温時には、インタークーラ側三方弁２３ａは、圧縮機１１の第１段目から吐出された冷媒が、水冷凝縮器１５ａから直接、圧縮機１１の中間圧の吸込口に流れるように切り替えられ、ガスクーラ側三方弁２３ｂは、圧縮機１１の第２段目から吐出された冷媒が、水冷凝縮器１５ｂから内部熱交換器１６を介して蒸発器３０に流れるように切り替えられ、低外気温時には、インタークーラ側三方弁２３ａは、前記圧縮機の第１段目の吐出口から吐出された冷媒が、水冷凝縮器１５ａからインタークーラ２６に流れるように切り替えられ、ガスクーラ側三方弁２３ｂは、圧縮機１１の第２段目の吐出口から吐出された冷媒が、水冷凝縮器１５ｂからガスクーラ２７に流れるように切り替えられる。
これによれば、高外気温時には、ラジエターユニット２０による排熱利用を行わず、圧縮機１１の第１段目の吐出冷媒の排熱を第１の水冷凝縮器１５ａにより利用して給湯を行うことができるとともに、段目の吐出冷媒の排熱を第２の水冷凝縮器１５ｂにより利用して給湯を行うことができ、冷媒の排熱を水に利用することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。例えば、冷媒にＨＦＣ冷媒やＨＣ冷媒を用いても良い。

以上のように、本発明に係るコンデンシングユニットは、ラジエターユニットを備え、ラジエターユニットおよび水冷凝縮器により冷媒と熱交換することで、冷媒の排熱を水および空気で有効に利用させることができるコンデンシングユニットに、好適に利用可能である。

１コンデンシングユニット
１０圧縮機ユニット
１１圧縮機
１２，１２ａ，１２ｂ吸込口
１３，１３ａ，１３ｂ吐出口
１４冷媒配管
１５，１５ａ，１５ｂ水冷凝縮器
１６内部熱交換器
２０ラジエターユニット
２１ラジエター
２２ラジエターファン
２３，２３ａ，２３ｂ三方弁
２４，２４ａ，２４ｂ逆止弁
２５ラジエター冷媒温度センサ
２６インタークーラ
２７ガスクーラ
３０蒸発器
３１膨張機構
３２蒸発器用ファン
４０給水配管
４１給湯配管
４２給水分岐管
４３給湯分岐管
５０ショーケース
５１扉
５２ケース本体
５３デッキパン
５４陳列室
５５棚板
５６ダクト

Claims

圧縮機ユニットと、ラジエターユニットと、蒸発器とをそれぞれ冷媒配管で接続し、
前記圧縮機ユニットは、少なくとも圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と水とを熱交換する水冷凝縮器とを備え、
前記ラジエターユニットは、前記圧縮機と、前記水冷凝縮器との間に配置され、
前記ラジエターユニットは、ラジエターと、前記圧縮機と前記ラジエターと前記水冷凝縮器とを切り替える流路切替手段とを備え、
前記流路切替手段は、高外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が、直接、前記水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、
低外気温時には、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記ラジエターに流れるように切り替えられることを特徴とするコンデンシングユニット。
前記圧縮機は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機で構成され、
前記ラジエターは、インタークーラと、ガスクーラとで構成され、
前記圧縮機の第１段目の吐出口は、インタークーラ側流路切替手段、前記インタークーラ、第１の水冷凝縮器、前記圧縮機の中間圧の吸込口に順次接続され、
前記圧縮機の第２段目の吐出口は、ガスクーラ側流路切替手段、前記ガスクーラ、第２の水冷凝縮器に順次接続されており、
高外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目から吐出された冷媒が、直接、前記第１の水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目から吐出された冷媒が、直接、前記第２の水冷凝縮器に流れるように切り替えられ、
低外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記インタークーラに流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記ガスクーラに流れるように切り替えられることを特徴とする請求項１に記載のコンデンシングユニット。
前記圧縮機ユニットは、前記蒸発器との間に内部熱交換器を備え、
前記ラジエターユニットは、前記水冷凝縮器と前記内部熱交換器との間に配置され、
前記ラジエターユニットは、前記水冷凝縮器と、前記ラジエターと、前記内部熱交換器とを切り替える流路切替手段を備え、
前記流路切替手段は、高外気温時には、前記水冷凝縮器から流出した冷媒が、直接、前記内部熱交換器に流れるように切り替えられ、
低外気温時には、前記水冷凝縮器から流出した冷媒が前記ラジエターに流れるように切り替えられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンシングユニット。
前記圧縮機は、高圧側が超臨界圧力となる２段圧縮機で構成され、
前記ラジエターは、インタークーラと、ガスクーラとで構成され、
前記圧縮機の第１段目の吐出口は、第１の水冷凝縮器、インタークーラ側流路切替手段、前記インタークーラ、前記圧縮機の中間圧の吸込口に順次接続され、
前記圧縮機の第２段目の吐出口は、第２の水冷凝縮器、ガスクーラ側流路切替手段、前記ガスクーラ、前記内部熱交換器に順次接続され、
高外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目から吐出された冷媒が、前記第１の水冷凝縮器から直接、前記圧縮機の中間圧の吸込口に流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目から吐出された冷媒が、前記第２の水冷凝縮器から前記内部熱交換器に流れるように切り替えられ、
低外気温時には、前記インタークーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第１段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記第１の水冷凝縮器から前記インタークーラに流れるように切り替えられ、前記ガスクーラ側流路切替手段は、前記圧縮機の第２段目の吐出口から吐出された冷媒が、前記第２の水冷凝縮器から前記ガスクーラに流れるように切り替えられることを特徴とする請求項３に記載のコンデンシングユニット。