JPH1183280A

JPH1183280A - 冷凍機ユニット

Info

Publication number: JPH1183280A
Application number: JP26515297A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ida; 芳夫井田; Setsu Hasegawa; 説長谷川; Kazuhiko Mihara; 一彦三原; Tomoyuki Shiomi; 朋之塩見; Eiichi Shimizu; 栄一清水; Kensuke Oka; 健助岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】系統分けしたショーケース群等の全系統を大
出力の冷凍機１台で冷却するようにする際に、並列接続
された複数系統の凝縮器の一部の交換やリーク修理等を
行う場合にも、冷却器群の全系統の冷却運転を続けるこ
とができる冷凍機ユニットを提供する。【解決手段】複数の圧縮機２０ａ〜２０ｄを系統毎に
分けて並列接続した圧縮機系統と、複数の凝縮器３０ａ
〜３０ｆを系統毎に分けて並列接続した凝縮器系統を備
えるとともに、圧縮機２０ａ〜２０ｄを運転／停止させ
ることにより容量制御運転を行う冷凍機ユニットであっ
て、各凝縮器系統に夫々、入口側サービス弁３１ａ〜３
１ｃと出口側サービス弁３２ａ〜３２ｆを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機ユニットに係
わり、特にスーパーマーケットのように商品によって冷
却温度の異なる複数のショーケースや冷蔵庫を冷凍機を
用いて冷却する冷凍装置に適用して好適な冷凍機ユニッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スーパーマーケットなどで、冷凍
機と、冷凍・冷蔵用ショーケースやプレハブ冷蔵庫など
の冷却器からなる冷凍装置により、大規模な冷凍系統を
構成する場合、上記ショーケース等の冷却器を冷凍機の
所要能力とその必要能力に合わせて系統化し、それを必
要系統分だけ複数設置するようにしている。

【０００３】一般的なスーパーマーケットでは、アイス
キャンディ等の冷凍商品を除くと、日配・乳製品（冷却
温度：３〜７℃）、青果・果物（５〜１０℃）、精肉・
鮮魚（−５〜２℃）の３つの冷蔵系統がある。蒸発温度
から見ると、日配・乳製品と青果・果物用のショーケー
ス等は−１０℃であるが、精肉・鮮魚用ショーケースは
−１７℃である。

【０００４】例えば、図６はスーパーマーケットにおけ
るショーケース群や冷蔵庫と冷凍機のレイアウトと運転
状態の従来例を示す概略図である。ここでは、ショーケ
ース群１ａ〜１ｉと冷蔵庫１ｊを上述した３つの系統に
分けて、それぞれに第１〜第３冷凍機２ａ〜２ｃを配置
して冷媒配管３ａ〜３ｃで接続し、１系統内の各ショー
ケースやショーケース群１ａ〜１ｉ、冷蔵庫１ｊ毎に電
磁弁４ａ〜４ｊを設けている。各冷凍機２ａ〜２ｃは、
一般的な１０馬力（ＨＰ）、１５馬力、２０馬力の３種
類の圧縮機（コンプレッサ）の中から２〜３台の圧縮機
を組み合わせることにより、２５〜４５馬力の出力が得
られるようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の冷蔵
システムの機器選定において、負荷見積計算を行う場
合、必要な機器から導かれる冷凍能力に対して、安全率
（余裕率）３０％を加えて、システムの冷凍機出力の選
定を行っている。

【０００６】例えば、上述した３種類の系統のショーケ
ース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊのそれぞれの必要冷凍能
力を（Ａ）ｋｃａｌ／ｈ，（Ｂ）ｋｃａｌ／ｈ，（Ｃ）
ｋｃａｌ／ｈとすると、冷凍機能力は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×
１．３以上必要となる。なお、安全率（余裕率）３０％
の内訳は、配管圧力損失：１０％、外気温度補正：１０
％、デフロフト後プルダウン対応（霜取り後の負荷上
昇）：１０％となっている。霜取り（デフロスト）後の
負荷上昇分として１０％を見込んでいるのは次のような
理由による。

【０００７】従来の冷凍装置における蒸発器の霜取り
は、まず霜取りを行う系統の冷凍機を停止し、その系統
の各蒸発器に付着した霜を溶解させた後、再びその系統
の冷凍機を運転する方式が一般的である。この方式で
は、霜取終了後の冷凍機の負荷が一時的に大きくなって
しまう。

【０００８】すなわち、上述した図６では、第１冷凍機
２ａに接続されたショーケース群１ａ〜１ｄをデフロス
ト中で、第１冷凍機２ａは停止し、その冷媒配管３ａ中
の各電磁弁４ａ〜４ｄは閉じられている。このデフロス
ト後に最大負荷が生じる。即ち、第１冷凍機２ａに接続
された全てのショーケース群１ａ〜１ｄが一度に負荷上
昇するので、第１冷凍機２ａにとって大きな負荷上昇と
なる。

【０００９】さて、上記各冷凍機２ａ〜２ｃは、複数台
の圧縮機（コンプレッサ）と、凝縮器（コンデンサ）等
の他の要素部品からなり、それらの出力は上述したよう
に２５〜４５馬力であり、全系統で４５馬力を超える冷
凍能力を必要とする冷蔵システムのために選定を行う
と、その組み合わせによっては、必要以上の出力選定を
せざるを得ない。

【００１０】すなわち、従来のこの種の冷凍機の出力構
成は、２５、３０、３５、４５馬力であり、この出力構
成では、ショーケース群１系統に対して、無駄な出力の
冷凍機の選定が多く発生した。そのため、各系統毎の設
備費の増加や運転効率の低下を招き、更にショーケース
群の系統の数だけ無駄な出力（消費電力）が増加してし
まう。

【００１１】例えば、ショーケース群の必要冷凍能力を
青果・果物用が２０馬力、精肉・鮮魚用が１７馬力、日
配・乳製品用が２４馬力とすると、上述した安全率３０
％を加えた冷凍能力は、青果・果物用が２６馬力、精肉
・鮮魚用が２２．１馬力、日配・乳製品用が３１．２馬
力となる。従って、青果・果物用は３０馬力の冷凍機が
必要となり、精肉・鮮魚用が２５馬力の冷凍機、日配・
乳製品用が３５馬力の冷凍機がそれぞれ必要となる。

【００１２】すなわち、安全率３０％を見てトータルで
７９．３馬力で良いところを、３台の冷凍機のトータル
で９０馬力となり、必要以上の出力選定となる。ちなみ
に、冷媒量も冷凍能力にほぼ比例し、おおよそ３０馬力
で９５ｋｇ、２５馬力で８０ｋｇ、３５馬力で１１５ｋ
ｇ必要となり、合計で２９０ｋｇとなる。

【００１３】また、図７に示すように、あるスーパーマ
ーケットで実測した１日あたりのショーケース負荷を調
べると、開店時間中の負荷率は６０％から１００％の間
を推移するが、ショーケースがカバーで覆われる閉店後
の夜間の負荷率は太線で示すようにほぼ２０％となる。
従って、消費電力低減のためには、この夜間２０％負荷
への対応ができるワイドな容量制御範囲を持つ冷凍機が
必要となる。

【００１４】なお、あるスーパーマーケットの年間経費
を調べたところ、電気代が人件費についで第二位のウエ
ートを占めており、冷凍装置は照明やレジスター等の弱
電設備に比べて消費電力がかなり大きいことから、冷凍
装置の電気代の削減がスーパーマーケットの収益向上に
大きく貢献することが分かる。

【００１５】さらに、上記の例では、３系統分の冷凍機
２ａ〜２ｃの設置工事とそれぞれの配管工事が必要とな
り、それだけ手間や時間がかかっていた。

【００１６】上記のような問題に対する対策としては、
系統分けしたショーケース群等の全系統を、圧縮機台数
を増やした大出力の冷凍機１台で冷却することが考えら
れる。

【００１７】この場合、凝縮器（コンデンサ）も並列に
複数系統用意して、熱交換効率（放熱効率）を高めるこ
とが望ましい。ところが、複数系統の凝縮機のうち一つ
でも交換したり、リーク等の修理を行う場合、全ての冷
媒を回収して行う必要があるため、１台だけの冷凍機を
停止しなければならず、従って、全系統の冷却器群が停
止することになり、大きな問題となる。特に、大出力の
大型冷凍機は屋外に設置され、凝縮器は風雨に晒され、
劣化しやすいので、上記の問題は避けて通れない。

【００１８】また、圧縮機からの冷媒に混じった潤滑油
を途中で分離回収するオイルセパレータも複数系統に分
けられた圧縮機系統毎に設けて、オイル分離効率を高め
ることが望ましい。ところが、複数台の圧縮機を用いて
容量制御運転する場合、通常、その並びの順番に運転停
止したり、運転再開したりしているので、容量制御運転
時に、あるオイルセパレータは圧縮機２台で使用される
一方、全く使われないオイルセパレータが出てくること
が考えられ、これではオイル分離効率が上がらない。オ
イル分離効率が低下すると、圧縮機内のオイル量が低下
して故障の原因となるので、冷凍機の信頼性が低下す
る。また、冷凍機からのオイル吐出量が増加して、ショ
ーケース等の蒸発器の壁面に付着すると、壁面が低温な
ため凝固して、その熱交換効率を著しく低下させる。

【００１９】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであり、系統分けしたショーケ
ース群等の全系統を大出力の冷凍機１台で冷却するよう
にする際に、並列接続された複数系統の凝縮器の一部の
交換やリーク修理等を行う場合にも、冷却器群の全系統
の冷却運転を続けることができる冷凍機ユニットを提供
することを目的とするものである。また、３台以上の圧
縮機の容量制御運転時に各圧縮機系統に接続されたオイ
ルセパレータを効率的に使用して、オイル分離効率を向
上させ、冷凍機の信頼性向上やショーケース等の蒸発器
の効率向上を図ることができる冷凍機ユニットを提供す
ることを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明は、複数の圧縮機を系統毎に分けて並列接
続した圧縮機系統と、複数の凝縮器を系統毎に分けて並
列接続した凝縮器系統を備えるとともに、前記圧縮機を
運転／停止させることにより容量制御運転を行う冷凍機
ユニットであって、前記各凝縮器系統に夫々、入口側サ
ービス弁と出口側サービス弁を設けたことを特徴とする
ものである。

【００２１】また、同じく、複数の圧縮機を系統毎に分
けて並列接続した圧縮機系統と、複数の凝縮器を系統毎
に分けて並列接続した凝縮器系統を備えるとともに、前
記圧縮機を運転／停止させることにより容量制御運転を
行う冷凍機ユニットであって、前記各圧縮機系統に夫
々、オイルセパレータを設けるとともに、容量制御運転
時に前記各圧縮機系統の圧縮機の運転台数の差が常に１
以下となることを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１は、本願発明の実施形態に係る冷凍装
置におけるショーケース等の冷却器群と冷凍機のレイア
ウト及びその運転状態を示す概略図である。

【００２４】図に示すように、ショーケース群１ａ〜１
ｉと冷蔵庫１ｊを前述したのとほぼ同様に３つの系統に
分け、大出力の１台の冷凍機２を配置して冷媒配管３を
接続し、各系統内の各ショーケースやショーケース群１
ａ〜１ｉ、冷蔵庫１ｊ毎に電磁弁４ａ〜４ｊを設けてい
る。図では、１系統内を更に細かくブロック化した１つ
のショーケース群１ａをデフロスト中で、その電磁弁４
ａは閉じられているが、他のショーケース群１ｂ〜１ｉ
及び冷蔵庫１ｊの電磁弁４ｂ〜４ｊは開放されたまま
で、冷凍機２は停止せずに運転している。

【００２５】上記冷凍機２は、複数の圧縮機を備えて前
記３系統の冷却器群１ａ〜１ｊの全系統の最低負荷相当
から最高負荷相当までの容量制御機能を有するもので、
後述する新たな霜取り方式とそれに基づく負荷見積方法
により、最適出力の冷凍機２を選定している。

【００２６】また、冷凍機１台を用いることによって蒸
発温度が同一となる各系統の冷却器群１ａ〜１ｊの冷却
温度を、それらに備えられた蒸発器の熱交換効率を異な
らせることにより必要冷却温度が得られるようにしてい
る。具体的には、蒸発温度を従来の日配・乳製品や青果
・果物用のショーケース等の−１０℃に統一し、従来−
１７℃であった精肉・鮮魚用ショーケースは、蒸発器を
大型化，すなわちフィンの表面積を大きくする等して蒸
発器の熱交換効率を良くして、必要冷却温度である−５
℃〜２℃が得られるようにしている。

【００２７】また、図示はしていないが、上記電磁弁４
ａ〜４ｊ以外に、各ショーケース１ａ〜１ｉや冷蔵庫１
ｊに接続される冷媒配管の途中の主要部分には作業がし
やすいようサービス用の弁が取り付けられている。これ
により、１台の冷凍機２から全系統に接続された冷媒配
管３の一部にリーク等が生じても、その部分の冷凍機２
側に設けられたサービス弁を閉じて冷凍機２は動作させ
たまま修理することができ、一部の補修のために全系統
が停止するのを防げるようにしている。

【００２８】また、各冷却器毎に霜取り用タイマが備え
られており、動作時間をずらした各霜取用タイマによ
り、各ブロック毎に設けられた電磁弁４ａ〜４ｊを開閉
することで、冷凍機２の運転は継続させたまま各ブロッ
ク毎の冷却器群１ａ〜１ｊの霜取り動作を順次（シーケ
ンシャルに）行うようにしている。これにより、冷凍機
２の負荷変動が小さくなって安定し、ショーケースや冷
蔵庫の庫内温度も安定する。すなわち、冷凍機２にかか
る負荷が安定することにより、冷凍機２の消費電力量が
減少し、かつショーケースや冷蔵庫などの冷却器の霜取
り後の温度回復も早くなるので、温度制御性も向上す
る。

【００２９】このような新しい霜取り方式を採用し、そ
のブロック化を適切に行うことにより、霜取り後の負荷
上昇が分散され、全体としてみると非常に小さくなる。
従って、容量制御機能を有する大出力の冷凍機２にとっ
てほとんど無視できるくらいになり、負荷見積計算時に
用いる安全率を従来の３０％からほぼ２０％にしても問
題がない。

【００３０】図２は本実施形態の冷凍機２の冷媒回路図
である。この冷凍機２は、夜間２０％負荷時に対応する
ための１５馬力１台と２０馬力３台の計４台（７５馬
力）の圧縮機２０ａ〜２０ｄが並列配置され、２台づつ
共通配管で接続されて２系統に分けられている。すなわ
ち、第１圧縮機２０ａ（２０馬力）と第２圧縮機２０ｂ
（２０馬力）の吐出管にマフラー２１ａ，２１ｂを介し
て接続された冷媒配管２２ａ，２２ｂが途中で合流し
て、第１，第２圧縮機用のオイルセパレータ（油分離
器）２３ａに接続されている。同様に、第３圧縮機２０
ｃ（２０馬力）と第４圧縮機２０ｄ（１５馬力）の吐出
管にマフラー２１ｃ，２１ｄを介して接続された冷媒配
管２２ｃ，２２ｄが途中で合流して、第３，第４圧縮機
用のオイルセパレータ２３ｂに接続されている。

【００３１】また、第１圧縮機２０ａと第２圧縮機２０
ｂの吸入管に接続された冷媒配管２４ａ，２４ｂが途中
で合流して、第１，第２圧縮機用のアキュムレータ（気
液分離器）２５ａに接続されている。同様に、第３圧縮
機２０ｃと第４圧縮機２０ｄの吸入管に接続された冷媒
配管２４ｃ，２４ｄが途中で合流して、第３，第４圧縮
機用のアキュムレータ２５ｂに接続されている。各圧縮
機２０ａ〜２０ｄの吐出管と吸入管には保守用のサービ
ス弁２６ａ〜２６ｄ，２７ａ〜２７ｄが備えられてい
る。

【００３２】上記各オイルセパレータ２３ａ，２３ｂを
出た冷媒配管２８ａ，２８ｂは合流して、２つ１組で合
計３組（３系統）備えられ、それぞれ複数のファン２９
による空冷式のコンデンサ（凝縮器）３０ａ〜３０ｆに
分配接続されている。各コンデンサ３０ａ〜３０ｆの入
力側には、ユニット毎にサービス弁３１ａ〜３１ｃが備
えられ、出力側には個々にサービス弁３２ａ〜３２ｆが
備えられている。また、各ユニットの出力の一方側に
は、ファンモータ制御用温度センサのバックアップ用の
高圧圧力スイッチ３３ａ〜３３ｃが取り付けられてい
る。各コンデンサ系統の入口側と出口側にサービス弁３
１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｆを備えたことにより、一
部のコンデンサを交換したり、リーク修理等を行う場
合、その入口側と出口側のサービス弁を閉じることによ
り冷凍機２の運転は継続したまま行うことができる。従
って、全系統の冷却器群が冷却運転を続けることができ
る。

【００３３】さて、各コンデンサ３０ａ〜３０ｆを出た
冷媒配管は合流してレシーバタンク（受液器）３４に接
続される。レシーバタンク３４には、その冷媒配管入口
側と出口側にサービス弁３５，３６が備えられると共
に、安全弁３７、可溶栓３８、及び逆止弁３８とキャピ
ュラリーチューブ３９を介して高圧圧力計４０が取り付
けられている。

【００３４】レシーバタンク３４を出た冷媒配管は、フ
ィルタドライヤ４１やモイスチャインジケータ４２を介
して、高圧液管４３として冷凍機２外に引き出され、前
記図１に示したように、共通配管３が分岐されて電磁弁
４ａ〜４ｊを介し各ショーケース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫
１ｊに接続される。

【００３５】各ショーケース群１ａ〜１ｉ及び冷蔵庫１
ｊからの冷媒配管は合流して一本の共通配管３となって
冷凍機２の吸入管４４に接続され、第１，第２圧縮機用
のアキュムレータ２５ａと第３，第４圧縮機用のアキュ
ムレータ２５ｂに入力される。この吸入管４４には、サ
ービス用止弁４６が接続されると共に、低圧圧力計４
７、第１，第２圧縮機用の低圧圧力スイッチ４８ａ及び
第３，第４圧縮機用の低圧圧力スイッチ４８ｂが取り付
けられている。

【００３６】上記第１，第２圧縮機用の低圧圧力スイッ
チ４８ａ及び第３，第４圧縮機用の低圧圧力スイッチ４
８ｂは、それぞれ異なる２種類のＯＮ／ＯＦＦ圧力を設
定可能なデジタル式の圧力スイッチで、圧縮機２０ａ〜
２０ｄの容量制御用に設けられている。すなわち、２つ
の低圧圧力スイッチ４８ａ，４８ｂでそれぞれ異なる４
種類のＯＮ／ＯＦＦ圧力が設定可能で、圧縮機１台運転
（夜間２０％負荷対応）から圧縮機４台運転（昼間１０
０％負荷対応）までのワイドな容量制御が可能となって
いる。また、本実施形態では、上記の圧力設定により、
圧縮機容量を小さくする場合は、まず第１圧縮機２０ａ
を停止し、次に第３圧縮機２０ｃを停止し、その後、第
２圧縮機２０ｂを停止し、最後に１５馬力の第４圧縮機
２０ｃのみが運転するようにしている。圧縮機容量を大
きくする場合は上記の逆の順となる。これにより、夜間
２０％負荷に対応できるとともに、圧縮機２台運転時に
も圧縮機１台毎にオイルセパレータ１台が働き、２台の
オイルセパレータ２３ａ，２３ｂを効率的に使用でき、
後述する理由によりオイル分離効率が向上する。

【００３７】一方、上記第１，第２圧縮機用のアキュム
レータ２５ａから出た冷媒配管４９ａは分岐して第１圧
縮機２０ａと第２圧縮機２０ｂの吸入管に接続され、第
３，第４圧縮機用のアキュムレータ２５ｂから出た冷媒
配管４９ｂは分岐して第３圧縮機２０ｃと第４圧縮機２
０ｄの吸入管に接続される。

【００３８】また、上記モイスチャインジケータ４２の
下流側の高圧液管４３には、高圧液冷媒を各圧縮機２０
ａ〜２０ｄに戻して蒸発させることにより、蒸発熱で各
圧縮機２０ａ〜２０ｄを冷却するためのリキッドインジ
ェクション用パイプ（Ｌ／Ｉ用パイプ）５０が接続され
ている。このＬ／Ｉ用パイプ５０は途中で各圧縮機用の
４本に分岐され、それぞれサービス用止弁５１ａ〜５１
ｄ、電磁弁５２ａ〜５２ｄ及び減圧蒸発用のキャピュラ
リーチューブ５３ａ〜５３ｄを介して各圧縮機２０ａ〜
２０ｄの低圧側に入力されている。

【００３９】一方、前記第１，第２圧縮機用オイルセパ
レータ２３ａと第３，第４圧縮機用オイルセパレータ２
３ｂには、分離した潤滑油を貯留するためのオイルタン
ク５４が接続されている。このオイルタンク５４の入口
側と出口側にはサービス弁５５，５６が備えられてい
る。このオイルタンク出口のサービス弁５６に接続され
た配管は途中で、各圧縮機用の４本に分岐され、それぞ
れサービス用止弁５７ａ〜５７ｄ、オイルレギュレータ
５８ａ〜５８ｄを介して各圧縮機２０ａ〜２０ｄに接続
されている。また、このオイルタンク５４は、オイルタ
ンク均圧配管サービス弁５９を介して当該冷凍機２の吸
入管４４に接続されている。

【００４０】また、各圧縮機２０ａ〜２０ｄの高圧側と
低圧側に、その異常高圧や異常低圧を検出して圧縮機２
０ａ〜２０ｄを保護するための高低圧圧力スイッチ６０
ａ〜６０ｄが圧力安定化用のキャピュラリーチューブ６
１ａ〜６１ｄを介して接続されている。

【００４１】本実施形態では、冷凍機２内にも上述した
主要部分に各種のサービス弁が設けられているので、冷
媒配管等の一部にリーク等が生じても、その部分の両側
に設けられたサービス弁を閉じて、冷凍機は動作させた
まま修理することにより、一部の補修のために全系統が
停止するのを防ぐことができるようになっている。特
に、各コンデンサ系統の入口側と出口側にサービス弁３
１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｆを備えたことにより、屋
外にあって劣化し易いコンデンサの一部を交換したり、
リーク修理等を行う場合、その入口側と出口側のサービ
ス弁を閉じることにより冷凍機２の運転を継続したまま
行うことができる。従って、全系統の冷却器群１ａ〜１
ｊが冷却運転を続けることができる。

【００４２】さて、以上のように構成された本実施形態
の冷凍機２は屋外に設置され、その高圧液管４３と吸入
管４４が、前記図１に示したように、スーパーマーケッ
ト内のショーケース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊと冷媒配
管３で接続される。この場合、冷凍機１台の設置工事と
その配管工事で済むので、設置工事の簡略化を図ること
ができる。

【００４３】本実施形態の冷凍機２は、４台の圧縮機２
０ａ〜２０ｄが前述したように第１，第２圧縮機用低圧
スイッチ４８ａと第３，第４圧縮機用低圧スイッチ４８
ｂとによって自動的に容量制御運転され、例えばショー
ケースにカバーが掛けられる夜間２０％負荷時には１５
馬力の圧縮機１台運転となり、開店後の昼間の１００％
負荷時には圧縮機４台運転となる。

【００４４】各圧縮機２０ａ〜２０ｄで圧縮された高圧
高温冷媒は合流して、オイルセパレータ２３ａ，２３ｂ
で冷媒に混じった潤滑油が分離され、分離された潤滑油
はオイルタンク５４に一旦貯留され、オイルレギュレー
タ５８ａ〜５８ｄの作用により必要に応じて各圧縮機２
０ａ〜２０ｄに戻される。

【００４５】各オイルセパレータ２３ａ，２３ｂを経た
高圧高温冷媒は合流すると共に、３ユニットの空冷コン
デンサ３０ａ〜３０ｆに分割供給され、ここでファン２
９による強制空冷により凝縮液化し、レシーバタンク３
４に溜められる。

【００４６】レシーバータンク３４からは、フィルタド
ライヤ４１及びモイスチャインジケータ４２を介して高
圧液冷媒が当該冷凍機２に配管接続されたショーケース
群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊに安定して供給される。ショ
ーケース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊに供給される高圧液
冷媒はその膨張弁を通ることにより減圧膨張されて、蒸
発器（エバポレータ）に供給される。蒸発器では、減圧
膨張された液冷媒の気化熱により庫内を冷却し、その熱
交換効率に応じた冷却温度に維持する。

【００４７】本実施形態では、上述したように、１台の
冷凍機２を用いることによって蒸発温度が同一となる各
系統のショーケース群１ａ〜１ｉ及び冷蔵庫１ｊの冷却
温度を、それらに備えられた蒸発器の熱交換効率を異な
らせることにより必要冷却温度が得られるようにしてい
る。ここでは、蒸発温度を日配・乳製品や青果・果物用
のショーケース等の−１０℃に統一し、従来−１７℃で
あった精肉・鮮魚用ショーケースは、蒸発器を大型化，
すなわちフィンの表面積を大きくする等して蒸発器の熱
交換効率を良くすることにより、必要冷却温度である−
５℃〜２℃が得られるようにしている。

【００４８】このようにして、各系統のショーケース群
１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊを冷却して低圧となった冷媒ガ
スは冷媒配管３を介して冷凍機２の吸入管４４に戻さ
れ、アキュムレータ２５ａ，２５ｂを介して気液分離さ
れた後、気体分のみが各圧縮機２０ａ〜２０ｄに戻さて
再圧縮され、上記の冷凍サイクルを繰り返す。

【００４９】この間、各圧縮機２０ａ〜２０ｄは、開閉
店や昼夜におけるショーケース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１
ｊの負荷変動に応じて、第１，第２圧縮機用低圧スイッ
チ４８ａと第３，第４圧縮機用低圧スイッチ４８ｂとに
よって自動的に容量制御運転される。よって、冷凍機の
運転状態は、ショーケース群１ａ〜１ｉや冷蔵庫１ｊの
それぞれの必要冷却温度を維持するために必要最小限の
出力に維持される。

【００５０】ここで、従来のシステムでは、前述したよ
うに３系統の３台の冷凍機２ａ〜２ｃの総出力が、全系
統の必要冷凍能力６１馬力に対して個々に安全率３０％
を加味してそれ以上の冷凍機を選定しなければならない
ため合計９０馬力となり、必要な冷媒量も２９０ｋｇと
なったが、本実施形態のシステムでは、同じ全系統必要
冷凍能力６１馬力に対し、前述した新たな霜取り方式
（シーケンシャルデフロスト方式）により霜取り後の負
荷上昇を抑えた安全率２０％を加味した値が７３．２馬
力となることから、７５馬力１台でよくなり、冷媒量も
２４０ｋｇとなった。結果として、馬力は１７％削減、
冷媒量も１７％削減を達成できたことになる。

【００５１】次に、本実施形態の冷凍装置による消費電
力量の低減について説明する。図３のグラフは１日の電
力変化を示している。点線は本実施形態の冷凍装置、実
線は従来の冷凍装置である。夜間２０％負荷の時間帯に
おいて、本実施形態おける冷凍装置の容量制御性で対応
した結果、大幅な電力量の低減が達成されている。ま
た、出力最適化の効果、シーケンシャルデフロストの効
果によっても、大きな電力量の低減が達成されている。
このデータを解析した結果、年間を通じて約１８．５％
の消費電力低減が見込まれる。

【００５２】ところで、最適出力冷凍機として、スーパ
ーマーケットについてのさまざまな情報収集の結果、冷
凍機には、５馬力刻みで４５から９５馬力までのシリー
ズ構成（１１機種）が必要であるとが分かった。

【００５３】そのため、本願発明では、夜間２０％負荷
に対応したワイドな容量制御範囲を持つ冷凍機を開発す
るために、図４に示すように、５馬力刻みで４５〜９５
馬力（ＨＰ）の冷凍機に、１０、１５、２０馬力の圧縮
機（コンプレッサ）を組み合わせた最大５台のマルチコ
ンプレッサ方式を採用し、５馬力刻みで４５から９５馬
力までの１１機種を実現できるようにした。

【００５４】ところで、本実施形態では、容量制御運転
時の各圧縮機２０ａ〜２０ｄの運転停止の順番を、各圧
縮機系統毎の運転台数の差が１以内となるように設定し
ている。具体的には、上述したように、容量制御運転
で、圧縮機容量を小さくする場合は、第１圧縮機２０
ａ、第３圧縮機２０ｃ、第２圧縮機２０ｂの順に停止
し、圧縮機容量を大きくする場合は上記の逆の順に運転
するようにして、２台のオイルセパレータ２３ａ，２３
ｂを効率的に使用し、オイル分離効率が向上するように
している。

【００５５】オイルセパレータのオイル分離効率は、冷
媒循環量に対して図５に示すような特性を示す。すなわ
ち、オイルセパレータ１台に対して圧縮機１台運転（冷
媒循環量ａでオイル吐出量ｂ）のときは、分離効率が９
０％となるのに、圧縮機２台運転（冷媒循環量２ａでオ
イル吐出量２ｂ）のときは７０％に低下する。これは、
オイルセパレータが、オイルの混じった高圧冷媒ガスを
金網に吹き付けるようにして、金網に引掛かったオイル
を下に落とすことにより分離する構成であるため、冷媒
の流速が早い（圧縮機２台運転）とオイルが引掛かり難
くなって分離効率が低下し、流速が遅い（圧縮機１台運
転）と引掛かり易くなって分離効率が向上することによ
る。

【００５６】従って、圧縮機１台から吐出されるオイル
量をｂとすると、冷凍機２から吐出されるオイル量は、
圧縮機２台運転で同じオイルセパレータを使用する場合
（従来技術適用時）は、２ｂ×（１−０．７）＝０．６
ｂとなり、それぞれ別々にオイルセパレータを使用する
場合（本実施形態）は、２×（ｂ×（１−０．９））＝
０．２ｂとなる。すなわち、冷凍機２から吐出されるオ
イル量が１／３になり、圧縮機のオイル量低下が少なく
なって冷凍機２自体の信頼性が向上するとともに、ショ
ーケース等の蒸発器壁面へのオイル付着も少なくなっ
て、その熱交換効率の低下を防ぐことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本願発明によれば、複数の
圧縮機を系統毎に分けて並列接続した圧縮機系統と、複
数の凝縮器を系統毎に分けて並列接続した凝縮器系統を
備えるとともに、圧縮機を運転／停止させることにより
容量制御運転を行う冷凍機ユニットであって、各凝縮器
系統に夫々、入口側サービス弁と出口側サービス弁を設
けたので、各系統の凝縮器の一部の交換やリーク修理等
を行う場合にも、その入口側と出口側のサービス弁を閉
じることにより冷凍機は停止せずに行うことができるた
め、冷却器群の全系統の冷却運転を続けることができ
る。

【００５８】また、同じく、複数の圧縮機を系統毎に分
けて並列接続した圧縮機系統と、複数の凝縮器を系統毎
に分けて並列接続した凝縮器系統を備えるとともに、圧
縮機を運転／停止させることにより容量制御運転を行う
冷凍機ユニットであって、各圧縮機系統に夫々、オイル
セパレータを設けるとともに、容量制御運転時に各圧縮
機系統の圧縮機の運転台数の差が常に１以下となるよう
にしたので、容量制御運転時のオイル分離効率が向上し
て、冷凍機からのオイル吐出量が減少するため、冷凍機
の信頼性向上やショーケース等の蒸発器の効率向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係る冷凍装置におけるシ
ョーケース等の冷却器群と冷凍機のレイアウト及びその
運転状態を示す概略図。

【図２】上記実施形態の冷凍機の冷媒回路図。

【図３】上記実施形態と従来例のスーパーマーケットに
おける１日の電力変化量を示す図。

【図４】本願発明による機種構成を示す図。

【図５】冷媒循環量に対するオイルセパレータのオイル
分離効率を示す図。

【図６】スーパーマーケットにおけるショーケース群や
冷蔵庫と冷凍機のレイアウトと運転状態の従来例を示す
概略図。

【図７】ショーケース１日あたりの負荷推移を示す図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｉショーケース１ｊ冷蔵庫２冷凍機３，２２ａ〜２２ｄ，２４ａ〜２４ｄ，２８ａ，２８
ｂ，４９ａ，４９ｂ冷媒配管４ａ〜４ｊ，５２ａ〜５２ｄ電磁弁２０ａ〜２０ｄ圧縮機２３ａ，２３ｂオイルセパレータ２５ａ，２５ｂアキュムレータ２６ａ〜２６ｄ，２７ａ〜２７ｄ，３１ａ〜３１ｃ，３
２ａ〜３２ｆ，３５，３６，５１ａ〜５１ｄ，５５，５
６サービス弁５４オイルタンク３４レシーバタンク３０ａ〜３０ｆコンデンサ４８ａ，４８ｂ低圧圧力スイッチ

フロントページの続き (72)発明者塩見朋之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者清水栄一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者岡健助大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の圧縮機を系統毎に分けて並列接続
した圧縮機系統と、複数の凝縮器を系統毎に分けて並列接続した凝縮器系統
を備えるとともに、前記圧縮機を運転／停止させることにより容量制御運転
を行う冷凍機ユニットであって、前記各凝縮器系統に夫々、入口側サービス弁と出口側サ
ービス弁を設けたことを特徴とする冷凍機ユニット。
【請求項２】複数の圧縮機を系統毎に分けて並列接続
した圧縮機系統と、複数の凝縮器を系統毎に分けて並列接続した凝縮器系統
を備えるとともに、前記圧縮機を運転／停止させることにより容量制御運転
を行う冷凍機ユニットであって、前記各圧縮機系統に夫々、オイルセパレータを設けると
ともに、容量制御運転時に前記各圧縮機系統の圧縮機の運転台数
の差が常に１以下となることを特徴とする冷凍機ユニッ
ト。