WO2018074272A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2018074272A1
WO2018074272A1 PCT/JP2017/036527 JP2017036527W WO2018074272A1 WO 2018074272 A1 WO2018074272 A1 WO 2018074272A1 JP 2017036527 W JP2017036527 W JP 2017036527W WO 2018074272 A1 WO2018074272 A1 WO 2018074272A1
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WO
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refrigerant
cooling
cooling unit
defrosting
evaporator
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PCT/JP2017/036527
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English (en)
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Inventor
桑原　修
森　徹
對比地　亮佑
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus for cooling a showcase or the like.
  • Patent Document 1 an apparatus that continuously performs a cooling operation with another cooler while a defrosting operation is performed with some coolers is known (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a part of the liquid refrigerant once condensed is branched, and heat exchange and decompression are performed using a heat exchanger and an expansion valve, thereby specifying a high-temperature gas refrigerant. It is introduced into the evaporator and defrosted.
  • Patent Document 1 In order to continue the cooling operation with other coolers while the defrosting operation is performed in some coolers, in the case of Patent Document 1, it is necessary to newly provide a heat exchanger and an expansion valve. In addition, there is a problem that the configuration of the piping becomes complicated. Therefore, the present invention does not provide a new heat exchanger or expansion valve, and does not complicate the configuration of the piping, while cooling with other coolers during defrosting operation in some coolers. An object is to provide a refrigeration apparatus capable of continuing operation.
  • the present invention provides a refrigeration apparatus in which a plurality of cooling units each having an expansion valve and an evaporator are connected in parallel to a refrigerator unit, the downstream side of the evaporator of one cooling unit; It has a defrosting liquid pipe that connects the upstream side of the expansion valve of the other cooling unit, and while defrosting the evaporator of one cooling unit with the refrigerant heat at the outlet of the refrigerator unit, it is supercooled by this defrosting It is characterized in that a refrigerant processing operation is possible in which the obtained refrigerant is introduced into an evaporator of another cooling unit via a defrosting liquid pipe.
  • an inlet on-off valve is provided upstream of the expansion valve of the cooling unit, and an outlet on-off valve is provided downstream of the evaporator. And an outlet on / off valve and an inlet on / off valve and an expansion valve of another cooling unit are connected.
  • the present invention is characterized in that, in the refrigeration apparatus, at least one of the other cooling units simultaneously performs a cooling operation.
  • the present invention is characterized in that in the refrigeration apparatus, the cooling unit that performs the defrosting operation is subjected to transition control.
  • the present invention is characterized in that, in the refrigeration apparatus, the cooling unit that performs the refrigerant processing operation is subjected to transition control.
  • the present invention is characterized in that transition control is performed on the cooling unit that performs a defrosting operation, the cooling unit that performs a refrigerant processing operation, and the cooling unit that performs a cooling operation.
  • the present invention is characterized in that, in the above refrigerating apparatus, when the defrosting capability of the evaporator of the one cooling unit is insufficient, the outlet refrigerant pressure and the outlet refrigerant temperature of the refrigerator unit are increased.
  • a refrigerant process in which a plurality of cooling units are connected by a defrosting liquid pipe so that the refrigerant after defrosting is decompressed and evaporated to be introduced into a compressor without providing a new device. You can drive.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a refrigerant circuit of a cooling unit included in the refrigeration apparatus and a refrigerant flow in an operation mode V.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a transition example of the operation mode of the refrigeration apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a refrigerant flow in an operation mode I.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a refrigerant flow in an operation mode II.
  • FIG. 6 is a diagram showing a refrigerant flow in the operation mode III.
  • FIG. 7 is a diagram showing a refrigerant flow in an operation mode IV.
  • a first invention is a refrigeration apparatus in which a plurality of cooling units having an expansion valve and an evaporator are connected in parallel to a refrigerator unit, and the expansion of another cooling unit and the downstream side of the evaporator of one cooling unit.
  • a defrosting liquid pipe connecting the upstream side of the valve was introduced.
  • an inlet on-off valve is provided upstream of the expansion valve of the cooling unit, and an outlet on-off valve is provided downstream of the evaporator.
  • the defrosting liquid pipe connects between the evaporator and the outlet on / off valve of one cooling unit and between the inlet on / off valve and the expansion valve of the other cooling unit.
  • the refrigeration apparatus can control the inflow of the refrigerant into the defrosting liquid pipe by opening and closing the inlet on-off valve and the outlet on-off valve.
  • a third aspect of the present invention there are a plurality of the other cooling units, and at least one of the other cooling units simultaneously performs a cooling operation. As a result, the cooling operation can be performed simultaneously.
  • transition control is performed on the cooling unit that performs the defrosting operation. Thereby, all the cooling units can be defrosted in order.
  • transition control of the cooling unit that performs the refrigerant processing operation is performed. Thereby, all the cooling units can be operated in the refrigerant processing in order.
  • transition control is performed on the cooling unit that performs the defrosting operation, the cooling unit that performs the refrigerant processing operation, and the cooling unit that performs the cooling operation. Thereby, all the cooling units can be sequentially operated for defrosting, refrigerant treatment, and cooling.
  • the seventh invention relates to the outlet refrigerant pressure and the outlet refrigerant of the refrigerator unit when the defrosting capacity of the evaporator of the cooling unit is insufficient. It was possible to raise the temperature. For this reason, even under conditions such as a decrease in the outside air temperature, a refrigerant temperature sufficient for defrosting can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 1 when there are four cooling units 3 (cooling units 3A to 3D).
  • the refrigeration apparatus 1 includes a refrigerator unit 10 and a plurality of cooling units 3 (four refrigeration showcases in the present embodiment).
  • a high-pressure pipe 4 extends from the refrigerator unit 10, and the high-pressure pipe 4 branches into four and is connected to each of the four cooling units 3 on a one-to-one basis. Yes.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 1 when there are four cooling units 3 (cooling units 3A to 3D).
  • the refrigeration apparatus 1 includes a refrigerator unit 10 and a plurality of cooling units 3 (four refrigeration showcases in the present embodiment).
  • a high-pressure pipe 4 extends from the refrigerator unit 10, and the high-pressure pipe 4 branches into four and is connected to each of the four cooling units 3 on a one-to-one basis. Yes.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigerant circuit of
  • the low-pressure pipe 5 extends from the refrigerator unit 10, and similarly to the high-pressure pipe 4, the low-pressure pipe 5 branches into four and is connected to each of the four cooling units 3 on a one-to-one basis. ing. As described above, the cooling unit 3 is connected in parallel to the refrigerator unit 10 via the high-pressure pipe 4 and the low-pressure pipe 5 as shown in FIG.
  • the refrigeration apparatus 1 further includes a control device 100, which will be described later.
  • carbon dioxide refrigerant is used as the refrigerant, but the present invention is not limited to this, and various refrigerants can be used.
  • the refrigerator unit 10 includes a compressor 11 that performs a compression operation in two stages, a heat exchanger 12 for heat dissipation, and an oil separator 24.
  • This heat dissipation heat exchanger 12 releases the heat of the refrigerant passing through the inside to the outside.
  • a heat exchanger 12 for heat dissipation is connected to the compressor 11 via a refrigerant pipe 13.
  • the heat exchanger 12 for heat dissipation includes a gas cooler 14, an intercooler 15, and a blower fan 16. And having.
  • the compressor 11 is provided with a first suction port 20 and a first discharge port 21 in the first-stage compression mechanism, respectively, and a second suction port 22 and a second-stage compression mechanism in the second-stage compression mechanism.
  • a second discharge port 23 is provided.
  • the first suction port 20 of the compressor 11 sucks the refrigerant sent from the plurality of cooling units 3 through the refrigerant pipe 13 and compresses it to an intermediate pressure by the first-stage compression mechanism. Thus, it is provided to discharge from the first discharge port 21. Further, as shown in FIG.
  • the first discharge port 21 of the compressor 11 is connected to the inlet side of the intercooler 15 via the refrigerant pipe 17, and the outlet side of the intercooler 15 is connected via the refrigerant pipe 18.
  • the second suction port 22 of the compressor 11 is connected.
  • the second discharge port 23 of the compressor 11 is connected to an oil separator 24 via a refrigerant pipe 19, and the oil separator 24 is connected to the gas cooler 14 via a refrigerant pipe 28. Yes.
  • the oil separator 24 separates oil in the refrigerant, and the oil separator 24 is connected to an intermediate stage of the compressor 11 via an oil pipe 25.
  • the refrigerant discharged from the first discharge port 21 of the compressor 11 flows into the intercooler 15 through the refrigerant pipe 17 as shown in FIG.
  • the refrigerant flowing in is cooled by exchanging heat with the outside air by operating the blower fan 16 in the intercooler 15, and returned to the second suction port 22 of the compressor 11 through the refrigerant pipe 18.
  • the returned refrigerant is compressed by the compressor 11 to a required pressure by the second-stage compression mechanism, discharged from the second discharge port 23, and sent to the gas cooler 14 through the oil separator 24.
  • the oil separator 24 is configured to separate oil in the refrigerant and return the separated oil to the compressor 11 via the oil pipe 25.
  • a check valve 27 is provided in the middle of the refrigerant pipe 19 connected to the second discharge port 23 of the compressor 11.
  • the gas cooler 14 cools the refrigerant sent from the compressor 11 by exchanging heat with the outside air by the blower fan 16. However, since the carbon dioxide refrigerant is not condensed, it is in a supercritical state. It is designed to be sent as high-pressure gas.
  • an outlet service valve 30 for sending the refrigerant to the evaporator 7 of the cooling unit 3 is connected to the refrigerant pipe 29 on the outlet side of the gas cooler 14.
  • an inlet service valve 31 for returning the refrigerant from the evaporator 7 of the cooling unit 3 is connected to the refrigerant pipe 13 connected to the first suction port 20 of the compressor 11 as shown in FIG. Yes.
  • outlet service valve 30 is connected to the evaporators 7 of the plurality of cooling units 3 via expansion valves 8 as shown in FIG.
  • the outlet side of the evaporator 7 is connected to an inlet service valve 31 as shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing details of the refrigerant circuit of the cooling unit 3 of FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating in detail the circuit corresponding to the outlet service valve 30, the evaporator 7, and the inlet service valve 31 in FIG. 1.
  • Each cooling unit 3 has an evaporator 7.
  • the upstream side of the evaporator 7 is connected to the high-pressure pipe 4 by a branch pipe 35 (branch pipes 35A to 35D).
  • the branch pipe 35 is provided with an inlet on-off valve 33 and an expansion valve 8 in order from the upstream side.
  • the downstream side of the evaporator 7 is connected to the low pressure pipe 5 by a branch pipe 36 (branch pipes 36A to 36D).
  • the branch pipe 36 is provided with an outlet opening / closing valve 34.
  • Each cooling unit 3 is provided with an internal heat exchanger 43 with the evaporator 7 interposed therebetween.
  • the internal heat exchanger 43 includes a first heat exchange unit 37 through which a refrigerant flows and a second heat exchange unit 38.
  • the first heat exchange unit 37 is provided between the inlet on-off valve 33 and the expansion valve 8, guides the refrigerant that has passed through the inlet on-off valve 33 to the internal heat exchanger 43, and then introduces the refrigerant into the expansion valve 8.
  • the second heat exchange unit 38 is provided between the evaporator 7 and the outlet opening / closing valve 34, guides the refrigerant that has passed through the evaporator 7 to the internal heat exchanger 43, and then introduces the refrigerant into the outlet opening / closing valve 34.
  • the internal heat exchanger 43 exchanges heat between the refrigerant flowing through the first heat exchange unit 37 and the refrigerant flowing through the second heat exchange unit 38.
  • the refrigerant in the first heat exchange unit 37 is cooled, and the refrigerant in the second heat exchange unit 38 is heated.
  • the cooling capacity of the evaporator 7 is increased as compared with the case where there is no internal heat exchanger.
  • the temperature of the refrigerant flowing through the branch pipe 36 increases, so that the branch pipe 36 is less likely to condense. Further, the cooling efficiency of the cooling unit 3 can be increased.
  • branch pipe 39 (branch pipes 39A to 39D) is connected between the inlet on-off valve 33 and the expansion valve 8 of each cooling unit 3, and the other end of each branch pipe 39 is connected to the defrosting liquid pipe 9. It is connected to the.
  • Each branch pipe 39 is provided with a check valve 40, and the refrigerant flows only from the defrosting liquid pipe 9 toward the evaporator 7.
  • branch pipe 41 (branch pipes 41A to 41D) is connected between the evaporator 7 and the outlet on / off valve 34 of each cooling unit 3, and the other end of each branch pipe 41 is connected to a defrosting liquid. Connected to tube 9.
  • Each branch pipe 41 is also provided with a check valve 42, and the refrigerant flows only from the evaporator 7 toward the defrosting liquid pipe 9.
  • the refrigeration apparatus 1 includes a control device 100 that controls the entire refrigeration apparatus 1.
  • This control device 100 controls the opening / closing of each inlet opening / closing valve 33 and each outlet opening / closing valve 34, the opening control of each expansion valve 8, the rotation control of the blower fan 16 for cooling the gas cooler 14, and the compressor 11 Perform pressure control.
  • the control device 100 may be provided in either the refrigerator unit 10 or the plurality of cooling units 3 or may be provided outside the refrigerator device 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a transition example of the operation mode of the refrigeration apparatus 1 in the present embodiment.
  • the control device 100 can operate the refrigeration apparatus 1 in five operation modes I to V.
  • the operation mode V all the cooling units 3 (cooling units 3A to 3D) are cooled.
  • the cooling unit 3A is in the defrosting operation
  • the cooling unit 3B is in the refrigerant processing operation
  • the cooling unit 3C is in the refrigerant processing operation
  • the cooling unit 3D is in the cooling operation.
  • the defrosting operation transitions to the cooling unit 3B, and hereinafter, the cooling unit 3C is the refrigerant processing operation, the cooling unit 3D is the refrigerant processing operation, and the cooling unit 3A is the cooling operation.
  • the defrosting operation transitions to the cooling unit 3C, and hereinafter, the cooling unit 3D is the refrigerant processing operation, the cooling unit 3A is the refrigerant processing operation, and the cooling unit 3B is the cooling operation.
  • the defrosting operation transitions to the cooling unit 3D, and thereafter, the cooling units 3A and 3B are operated as the refrigerant processing operation, and the cooling unit 3C is operated as the cooling operation.
  • rotation operation is controlled.
  • the operation modes I to V are one embodiment, and are not limited to this operation mode.
  • FIG. 2 is a diagram showing the refrigerant flow in the operation mode V in which all the cooling units 3 are cooled.
  • a pipe indicated by a thick line is a pipe through which a refrigerant flows
  • a pipe indicated by a thin line is a pipe through which no refrigerant flows.
  • Each expansion valve 8 has an opening degree at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 in the refrigerator unit 10 radiates heat to the outside air by the gas cooler 14, and then flows into the respective cooling units 3 through the high-pressure pipe 4.
  • the high-pressure refrigerant that has flowed into the cooling unit 3 flows into the expansion valve 8 via the inlet opening / closing valve 33.
  • the refrigerant is decompressed by the expansion valve 8 and flows into the evaporator 7 as a low-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the evaporator 7 exchanges heat with the air in the cooling unit 3.
  • the low-pressure refrigerant flows out of each cooling unit 3 through the outlet opening / closing valve 34, passes through the low-pressure pipe 5, and is sucked into the compressor 11 in the refrigerator unit 10 again.
  • the refrigeration apparatus 1 can cool the air in each cooling unit 3 by circulating the refrigerant.
  • the refrigerant flows through the first heat exchange unit 37 and the second heat exchange unit 38, the refrigerant flowing through the first heat exchange unit 37, and the refrigerant flowing through the second heat exchange unit 38 Exchange heat.
  • the refrigerant in the first heat exchange unit 37 is cooled, and the refrigerant in the second heat exchange unit 38 is heated.
  • the cooling capacity of the evaporator 7 is increased, the condensation of the branch pipe 36 is less likely, and the cooling efficiency of the cooling unit 3 can be increased.
  • frost gradually accumulates in each evaporator 7.
  • the cooling capacity of the refrigeration apparatus 1 is significantly reduced. For this reason, the defrost operation of any one of the cooling units 3 is performed.
  • the cooling unit 3 to be defrosted is changed in four operation modes I to V and is rotated.
  • one cooling unit 3A is defrosted, two cooling units 3B and 3C are subjected to a refrigerant processing operation, and the remaining cooling units 3D are cooled.
  • the refrigerant processing operation at this time can be said to be an aspect of the cooling operation.
  • the inlet on-off valve 33 is opened, but the outlet on-off valve 34 is closed. Further, the expansion valve 8 is fully opened, and the circulating refrigerant is not decompressed.
  • the high-pressure refrigerant supplied from the refrigerator unit 10 flows into the cooling unit 3 ⁇ / b> A during the defrosting operation, it flows into the evaporator 7 through the inlet opening / closing valve 33 and the expansion valve 8 without being depressurized.
  • the flowing refrigerant is supercooled by melting frost adhering to the evaporator 7.
  • the cooling unit 3A during the defrosting operation since the outlet on / off valve 34 is closed, the high-pressure refrigerant flowing out of the evaporator 7 flows into the defrosting liquid pipe 9 through the branch pipe 41. . Further, during the defrosting operation, since the outlet on-off valve 34 is closed, the heat exchange of the refrigerant by the internal heat exchanger 43 is not performed.
  • two cooling units 3B and 3C perform the refrigerant processing operation.
  • the inlet on-off valve 33 is closed and the outlet on-off valve 34 is opened.
  • the expansion valve 8 has an opening at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the refrigerant from the refrigerator unit 10 does not flow in because the inlet opening / closing valve 33 is closed.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the cooling unit 3A during the defrosting operation flows into the cooling units 3B and 3C during the refrigerant treatment operation through the branch pipes 39B and 39C after passing through the defrosting liquid pipe 9. Will come.
  • the high-pressure refrigerant that has flowed into the cooling units 3B and 3C during the refrigerant processing operation is decompressed by the expansion valve 8 and flows into the evaporator 7 as low-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the evaporator 7 exchanges heat with the air in the cooling units 3B and 3C.
  • the low-pressure refrigerant flows out of the cooling units 3B and 3C through the opened outlet opening / closing valve 34, passes through the low-pressure pipe 5, and is sucked into the compressor 11 in the refrigerator unit 10 again. Even during the refrigerant processing operation, the inlet on-off valve 33 is closed, so that heat exchange of the refrigerant by the internal heat exchanger 43 is not performed.
  • the refrigerant supercooled along with the defrosting passes through the defrosting liquid pipe 9 and the cooling unit 3B in the refrigerant processing operation. It flows into 3C. Since the refrigerant that has flowed in is changed from the high pressure state to the low pressure state by the cooling units 3B and 3C during the refrigerant processing operation, the refrigerant can be sucked into the compressor 11 in the refrigerator unit 10 again.
  • the remaining cooling unit 3D is in the cooling operation.
  • the inlet on / off valve 33 and the outlet on / off valves 34 are opened.
  • the expansion valve 8 has an opening degree at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 in the refrigerator unit 10 radiates heat to the outside air by the gas cooler 14, and then flows into the cooling unit 3D through the high-pressure pipe 4.
  • the high-pressure refrigerant that has flowed into the cooling unit 3 ⁇ / b> D flows into the expansion valve 8 through the inlet opening / closing valve 33.
  • the refrigerant is decompressed by the expansion valve 8 and flows into the evaporator 7 as a low-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the evaporator 7 exchanges heat with the air in the cooling unit 3.
  • the low-pressure refrigerant flows out of each cooling unit 3 through the outlet opening / closing valve 34, passes through the low-pressure pipe 5, and is sucked into the compressor 11 in the refrigerator unit 10 again.
  • the refrigerant flows through the first heat exchange unit 37 and the second heat exchange unit 38, the refrigerant flowing through the first heat exchange unit 37, and the refrigerant flowing through the second heat exchange unit 38. And heat exchange.
  • the refrigerant in the first heat exchange unit 37 is cooled, and the refrigerant in the second heat exchange unit 38 is heated. For this reason, the cooling capacity of the evaporator 7 is increased, the condensation of the branch pipe 36 is less likely, and the cooling efficiency of the cooling unit 3 can be increased.
  • the operation mode II, the operation mode III, and the operation mode IV are switched in this order.
  • the switching of the operation mode is not limited to a predetermined time, and may be based on a change in the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator 7.
  • the mode is switched to the operation mode II.
  • the mode is switched to the operation mode III. Similarly, the switching may be performed in the order of operation mode III and operation mode IV.
  • FIG. 5 is a diagram showing a refrigerant flow in the operation mode II.
  • a pipe indicated by a thick line is a pipe through which a refrigerant flows
  • a pipe indicated by a thin line is a pipe through which no refrigerant flows.
  • the two cooling units 3C and 3D are the refrigerant processing operation
  • the remaining cooling units 3A are the cooling operation.
  • the inlet on-off valve 33 is opened, but the outlet on-off valve 34 is closed. Further, the expansion valve 8 is fully opened, and the circulating refrigerant is not decompressed.
  • the inlet on-off valve 33 is closed and the outlet on-off valve 34 is opened.
  • the expansion valve 8 has an opening at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the inlet on-off valve 33 and the outlet on-off valves 34 are opened.
  • the expansion valve 8 has an opening degree at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the refrigerant flows through the pipe indicated by the thick line in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a refrigerant flow in the operation mode III.
  • a pipe indicated by a thick line is a pipe through which a refrigerant flows
  • a pipe indicated by a thin line is a pipe through which no refrigerant flows.
  • the two cooling units 3A and 3D are the refrigerant processing operation
  • the remaining cooling units 3B are the cooling operation.
  • the inlet on-off valve 33 is opened, but the outlet on-off valve 34 is closed. Further, the expansion valve 8 is fully opened, and the circulating refrigerant is not decompressed.
  • the inlet on-off valve 33 is closed and the outlet on-off valve 34 is opened.
  • the expansion valve 8 has an opening at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the cooling unit 3B designated for the cooling operation the inlet on-off valve 33 and the outlet on-off valves 34 are opened.
  • the expansion valve 8 has an opening degree at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • operation mode III the refrigerant flows through the pipe indicated by the thick line in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a refrigerant flow in the operation mode IV.
  • a pipe indicated by a thick line is a pipe through which a refrigerant flows
  • a pipe indicated by a thin line is a pipe through which no refrigerant flows.
  • the two cooling units 3A and 3B are the refrigerant processing operation
  • the remaining cooling units 3C are the cooling operation.
  • the inlet on-off valve 33 is opened, but the outlet on-off valve 34 is closed. Further, the expansion valve 8 is fully opened, and the circulating refrigerant is not decompressed.
  • the inlet on-off valve 33 is closed and the outlet on-off valve 34 is opened.
  • the expansion valve 8 has an opening at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • the cooling unit 3C designated for the cooling operation the inlet on-off valve 33 and the outlet on-off valves 34 are opened.
  • the expansion valve 8 has an opening degree at which the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 7 can be controlled to a predetermined target value.
  • operation mode IV the refrigerant flows through the pipe indicated by the thick line in FIG.
  • the defrosting operation is performed one by one, and at the same time, the other two are performing the refrigerant processing operation and the remaining one is performing the cooling operation. It is set in advance by the control device 100. Under this setting, the four cooling units 3 can perform defrosting in order. In addition, during the transition of the defrosting operation, the remaining one is designated to perform the cooling operation. For this reason, the refrigeration apparatus 1 in the present embodiment can have the cooling unit 3 that performs the defrosting operation, the cooling unit 3 that performs the refrigerant processing operation, and the cooling unit 3 that performs the cooling operation at the same time.
  • At least one of the plurality of cooling units 3 When at least one of the plurality of cooling units 3 is in the defrosting operation, at least one other unit must perform the refrigerant processing operation, but the other cooling units 3 can perform the cooling operation. Is possible.
  • one unit performs the refrigerant treatment operation while one unit is defrosting. For example, while one cooling unit 3A is performing the defrosting, the cooling unit 3B is subjected to the refrigerant treatment operation, and the remaining two units are operated.
  • the cooling units 3C and 3D may be cooled.
  • control device 100 is used to specify that the rotation speed increase of the compressor 11 and the rotation of the blower fan 16 included in the gas cooler 14 are suppressed. This makes it possible to obtain a refrigerant that maintains sufficient pressure and temperature for defrosting.
  • the inlet opening / closing valve 33 is provided upstream of the expansion valve 8 of the cooling unit 3 and the outlet opening / closing valve 34 is provided downstream of the evaporator 7.
  • the defrosting liquid pipe 9 connects between the evaporator 7 and the outlet on / off valve 34 of one cooling unit 3 and between the inlet on / off valve 33 and the expansion valve 8 of the other cooling unit 3. Yes. Accordingly, the refrigeration apparatus 1 can control the inflow of the refrigerant into the defrosting liquid pipe 9 by opening and closing the inlet opening / closing valve 33 and the outlet opening / closing valve 34.
  • the control device 100 arbitrarily selects, in advance, one that performs a defrosting operation, one that performs a refrigerant treatment, and one that performs a cooling operation among a plurality of cooling units 3.
  • the plurality of cooling units 3 can perform defrosting operation, liquid refrigerant processing operation, and cooling operation by turns.
  • the refrigeration apparatus 1 can have another cooling unit 3 that performs a cooling operation or a liquid refrigerant processing operation simultaneously with the cooling unit 3 that performs a defrosting operation.
  • the number of the cooling units 3 is four.
  • the cooling unit 3 cools the refrigeration showcase, but is not limited thereto, and may be a refrigerated showcase, a freezer, or a refrigerated warehouse.
  • the carbon dioxide refrigerant is used as the refrigerant, but the invention is not limited to this, and various refrigerants can be used.
  • the refrigerator unit 10 includes a compressor and a condenser.

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Abstract

除霜によって化した冷媒を、除霜用液管を介して他の冷却ユニットに導入し、蒸発させる冷凍装置を提供することを目的とする。　膨張弁及び蒸発器を有する複数台の冷却ユニットを、冷凍機ユニットに並列に接続した冷凍装置において、一の冷却ユニットの蒸発器の下流側と、他の冷却ユニットの膨張弁の上流側とを接続する除霜用液管を有し、一の冷却ユニットの蒸発器を冷凍機ユニット出口の冷媒熱で除霜しつつ、この除霜により過冷却された冷媒を、除霜用液管を介して、他の冷却ユニットの蒸発器に導入する冷媒処理運転を可能とする。

Description

冷凍装置
　本発明は、ショーケース等を冷却する冷凍装置に関する。
　従来、複数のショーケースを接続した冷凍装置において、一部の冷却器において除霜運転をしている間も、他の冷却器で冷却運転を継続して行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１における除霜運転では、一度凝縮した液冷媒の一部を分岐させ、熱交換器や膨張弁を用いて熱交換と減圧を行うことによって、高温のガス冷媒とした上で、指定した蒸発器に導入し、除霜を行っている。
特開２０１３－１３７１２３号公報
　しかしながら、一部の冷却器において除霜運転をしている間も、他の冷却器で冷却運転を継続するためには、特許文献１の場合、新たに熱交換器や膨張弁を設ける必要があり、しかも、配管の構成が複雑化してしまうという問題がある。
　そこで、本発明は、新たな熱交換器や膨張弁を設けず、配管の構成の複雑化もせずに、一部の冷却器において除霜運転をしている間も、他の冷却器で冷却運転を継続することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
　なお、この明細書には、２０１６年１０月１９日付けで日本国に出願された日本国特許出願・出願２０１６－２０５４７９の全ての内容が含まれる。
　上記目的を達成するために、本発明は、膨張弁及び蒸発器を有する複数台の冷却ユニットを、冷凍機ユニットに並列に接続した冷凍装置において、一の冷却ユニットの蒸発器の下流側と、他の冷却ユニットの膨張弁の上流側とを接続する除霜用液管を有し、一の冷却ユニットの蒸発器を冷凍機ユニット出口の冷媒熱で除霜しつつ、この除霜により過冷却された冷媒を、除霜用液管を介して、他の冷却ユニットの蒸発器に導入する冷媒処理運転を可能としたことを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、前記冷却ユニットの膨張弁の上流に入口開閉弁を設けると共に、蒸発器の下流に出口開閉弁を設け、前記除霜用液管は、一の冷却ユニットの蒸発器及び出口開閉弁の間と、他の冷却ユニットの入口開閉弁及び膨張弁の間と、を接続したことを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、前記他の冷却ユニットの内、少なくとも一台が同時に冷却運転を行なうことを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、除霜運転する前記冷却ユニットが遷移制御されることを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、冷媒処理運転する前記冷却ユニットが遷移制御されることを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、除霜運転する前記冷却ユニット、冷媒処理運転する前記冷却ユニット、並びに、冷却運転する前記冷却ユニットが、遷移制御されることを特徴とする。
　本発明は、上記冷凍装置において、前記一の冷却ユニットの蒸発器の除霜能力が不足する場合に、前記冷凍機ユニットの出口冷媒圧力や出口冷媒温度を上昇させることを特徴とする。
　本発明によれば、複数の冷却ユニットを除霜用液管によって接続することにより、新たな装置を設けることなく、除霜後の冷媒を減圧し、蒸発させて圧縮機へと導入する冷媒処理運転をさせることができる。
図１は、冷凍装置の冷媒回路を示す図。 図２は、冷凍装置が有する冷却ユニットの冷媒回路及び運転モードＶにおける冷媒の流れを示す図。 図３は、冷凍装置の動作モードの遷移例を表した図。 図４は、運転モードＩにおける冷媒の流れを示す図。 図５は、運転モードＩＩにおける冷媒の流れを示す図。 図６は、運転モードＩＩＩにおける冷媒の流れを示す図。 図７は、運転モードＩＶにおける冷媒の流れを示す図。
　第一の発明は、膨張弁及び蒸発器を有する複数台の冷却ユニットを、冷凍機ユニットに並列に接続した冷凍装置において、一の冷却ユニットの蒸発器の下流側と、他の冷却ユニットの膨張弁の上流側とを接続する除霜用液管を導入した。これによって、一の冷却ユニットの蒸発器を冷凍機ユニット出口の冷媒熱で除霜しつつ、この除霜により過冷却された冷媒を、除霜用液管を介して、他の冷却ユニットの蒸発器に導入する冷媒処理運転が可能となった。このため、この除霜用液管によって、一台の冷却ユニット３における除霜により過冷却された冷媒を、減圧し、他の冷却ユニットの蒸発器に流入させて蒸発させたうえで圧縮機へと導入することができる。
　第二の発明は、特に、第一の発明の冷凍装置において、冷却ユニットの膨張弁の上流に入口開閉弁を設けると共に、蒸発器の下流に出口開閉弁を設けた。これによって、除霜用液管は、一の冷却ユニットの蒸発器及び出口開閉弁の間と、他の冷却ユニットの入口開閉弁及び膨張弁の間と、を接続するものとなった。このため、冷凍装置は、入口開閉弁及び、出口開閉弁の開閉によって、冷媒の除霜用液管への流入を制御することができる。
　第三の発明は、前記他の冷却ユニットが複数台あり、前記他の冷却ユニットの内、少なくとも一台が同時に冷却運転を行なう。これによって、冷却運転を同時に行うことが可能となった。
　第四の発明は、除霜運転する冷却ユニットが遷移制御される。これによって、すべての冷却ユニットを順に除霜運転できる。
　第五の発明は、冷媒処理運転する冷却ユニットが遷移制御される。これによって、すべての冷却ユニットを順に冷媒処理運転できる。
　第六の発明は、除霜運転する冷却ユニット、冷媒処理運転する冷却ユニット、並びに、冷却運転する冷却ユニットが、遷移制御される。これによって、すべての冷却ユニットを順に除霜運転、冷媒処理運転、冷却運転できる。
　第七の発明は、特に、第一から第六のいずれか一つの発明の冷凍装置において、冷却ユニットの蒸発器の除霜能力が不足する場合に、前記冷凍機ユニットの出口冷媒圧力や出口冷媒温度を上昇させることを可能とした。このため、外気温の低下等の状況下にあっても、除霜に十分な冷媒温度を得ることができる。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、冷却ユニット３（冷却ユニット３Ａ～３Ｄ）が四台の場合における、冷凍装置１の冷媒回路を示す図である。
　冷凍装置１は、図１に示すように、冷凍機ユニット１０と、複数台の冷却ユニット３（本実施形態においては四台の冷凍ショーケース）を有する。冷凍機ユニット１０からは、図1に示すように、高圧管４が伸びており、この高圧管４は、四つに分岐して四台の冷却ユニット３のそれぞれに、一対一で接続されている。冷凍機ユニット１０からは、図１に示すように、低圧管５も延びており、高圧管４と同様に、四つに分岐して四台の冷却ユニット３のそれぞれに、一対一で接続されている。この様に、冷却ユニット３は、図１に示すように、高圧管４、及び低圧管５を介して、冷凍機ユニット１０に並列に接続されている。
　冷凍装置１は、更に制御装置１００を備えるが、この制御装置１００については、後に説明する。
　なお、本実施形態においては、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いているが、これに限定されるものではなく、種々の冷媒を用いることができる。
　冷凍機ユニット１０は、図１に示すように、二段で圧縮動作される圧縮機１１と、放熱用熱交換器１２と、オイルセパレータ２４を備える。この放熱用熱交換器１２は、内部を通過する冷媒の熱を外部に放出する。圧縮機１１には、図１に示すように、放熱用熱交換器１２が冷媒配管１３を介して接続されており、放熱用熱交換器１２は、ガスクーラ１４と、インタクーラ１５と、送風ファン１６と、を有する。
　圧縮機１１には、図１に示すように、それぞれ一段目の圧縮機構における第一吸入口２０および第一吐出口２１が設けられており、二段目の圧縮機構における第二吸入口２２および第二吐出口２３が設けられている。
　圧縮機１１の第一吸入口２０は、図１に示すように、複数台の冷却ユニット３から送られる冷媒を、冷媒配管１３を介して吸入し、一段目の圧縮機構により、中間圧力に圧縮して第一吐出口２１から吐出するように設けられている。また、圧縮機１１の第一吐出口２１は、図１に示すように、冷媒配管１７を介してインタクーラ１５の入口側に接続されており、インタクーラ１５の出口側は、冷媒配管１８を介して圧縮機１１の第二吸入口２２に接続されている。
　圧縮機１１の第二吐出口２３は、図１に示すように、冷媒配管１９を介してオイルセパレータ２４に接続されており、オイルセパレータ２４は、冷媒配管２８を介してガスクーラ１４に接続されている。オイルセパレータ２４は、図１に示すように、冷媒中のオイルを分離するものであり、オイルセパレータ２４は、オイル管２５を介して圧縮機１１の中間段にそれぞれ接続されている。
　圧縮機１１の第一吐出口２１から吐出された冷媒は、図１に示すように、冷媒配管１７を介してインタクーラ１５に流入する。流入した冷媒は、インタクーラ１５において、送風ファン１６を動作させることにより外気と熱交換して冷却され、冷媒配管１８を介して圧縮機１１の第二吸入口２２に戻される。そして、戻された冷媒は、圧縮機１１で二段目の圧縮機構により、必要な圧力に圧縮して第二吐出口２３から吐出され、オイルセパレータ２４を介してガスクーラ１４に送られるように構成されている。
　オイルセパレータ２４は、図１に示すように、冷媒中のオイルを分離し、この分離したオイルは、オイル管２５を介して圧縮機１１にそれぞれ戻されるように構成されている。
　また、圧縮機１１の第二吐出口２３に接続される冷媒配管１９の中途部には、図１に示すように、逆止弁２７が設けられている。
　ガスクーラ１４は、図１に示すように、圧縮機１１から送られた冷媒を送風ファン１６によって外気と熱交換させて冷却するものであるが、二酸化炭素冷媒は、凝縮しないので、超臨界状態で高圧の気体のまま送られるようになっている。
　ガスクーラ１４の出口側の冷媒配管２９には、図１に示すように、冷却ユニット３の蒸発器７に冷媒を送るための出口サービスバルブ３０が接続されている。一方、圧縮機１１の第一吸入口２０に接続される冷媒配管１３には、図１に示すように、冷却ユニット３の蒸発器７からの冷媒が戻るための入口サービスバルブ３１が接続されている。
　また、出口サービスバルブ３０には、図１に示すように、複数の冷却ユニット３の蒸発器７がそれぞれ膨張弁８を介して接続されている。蒸発器７の出口側は、図１に示すように、入口サービスバルブ３１に接続されている。
　図２は、図１の冷却ユニット３の冷媒回路の詳細を示す図である。この図２は、図１において、出口サービスバルブ３０から、蒸発器７を経て、入口サービスバルブ３１までに相当する回路について、詳しく描いた図である。
　各冷却ユニット３は、蒸発器７を有する。蒸発器７の上流側は、図２に示すように、分岐配管３５（分岐配管３５Ａ～３５Ｄ）によって、高圧管４に接続されている。この分岐配管３５には、上流側から順に、入口開閉弁３３と、膨張弁８と、が設けられている。また、蒸発器７の下流側は、分岐配管３６（分岐配管３６Ａ～３６Ｄ）によって、低圧管５に接続されている。この分岐配管３６には、出口開閉弁３４が設けられている。
　各冷却ユニット３には、蒸発器７を挟んで内部熱交換器４３が設けられている。内部熱交換器４３は、図２に示すように、冷媒が流れる第一熱交換部３７と、第二熱交換部３８を備えている。第一熱交換部３７は、入口開閉弁３３から膨張弁８までの間に設けられ、入口開閉弁３３を経た冷媒を内部熱交換器４３に導き、その後に、膨張弁８に導入させる。第二熱交換部３８は、蒸発器７から出口開閉弁３４までの間に設けられ、蒸発器７を経た冷媒を内部熱交換器４３に導き、その後に、出口開閉弁３４に導入させる。内部熱交換器４３は、第一熱交換部３７内を流れる冷媒と、第二熱交換部３８内を流れる冷媒とを熱交換させる。これによって、第一熱交換部３７内の冷媒は、冷却され、第二熱交換部３８内の冷媒は、加熱される。このため、蒸発器７は、内部熱交換器が無い場合より冷却能力が増大する。これによって、分岐配管３６を流れる冷媒温度が上がるため、分岐配管３６は、結露しにくくなる。また、冷却ユニット３の冷却効率を高めることができる。
　各冷却ユニット３の入口開閉弁３３と膨張弁８との間には、分岐配管３９（分岐配管３９Ａ～３９Ｄ）の一端が接続され、各分岐配管３９の他端は、除霜用液管９に接続されている。各分岐配管３９には、逆止弁４０が設けられており、除霜用液管９から蒸発器７へ向けてのみ冷媒が流れる。
　また、各冷却ユニット３の蒸発器７と出口開閉弁３４との間には、分岐配管４１（分岐配管４１Ａ～４１Ｄ）の一端が接続され、各分岐配管４１の他端は、除霜用液管９に接続されている。各分岐配管４１においても、逆止弁４２が設けられており、蒸発器７から除霜用液管９へ向けてのみ冷媒が流れる。
　冷凍装置１は、冷凍装置１全体を制御する制御装置１００を備える。この制御装置１００は、各入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４の開閉制御や、各膨張弁８の開度制御、ガスクーラ１４を冷却するための送風ファン１６の回転制御、圧縮機１１の圧力制御等を行う。なお、制御装置１００は冷凍機ユニット１０または複数の冷却ユニット３のいずれかに設けられていても良いし、冷凍装置１の外部に設けられていても良い。
　図３は、本実施形態における冷凍装置１の動作モードの遷移例を表した図である。
　制御装置１００は、図３に示すように、冷凍装置１を５つの運転モードI～運転モードＶで運転可能である。
　運転モードＶでは、すべての冷却ユニット３（冷却ユニット３Ａ～３Ｄ）が冷却運転される。運転モードＩでは、冷却ユニット３Ａが除霜運転中に、冷却ユニット３Ｂが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ｃが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ｄが冷却運転される。運転モードＩＩでは、除霜運転が冷却ユニット３Ｂに遷移し、以下、冷却ユニット３Ｃが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ｄが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ａが冷却運転される。運転モードＩＩＩでは、除霜運転が冷却ユニット３Ｃに遷移し、以下、冷却ユニット３Ｄが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ａが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ｂが冷却運転される。運転モードＩＶでは、除霜運転が冷却ユニット３Ｄに遷移し、以下、冷却ユニット３Ａ、３Ｂが冷媒処理運転、冷却ユニット３Ｃが冷却運転される。
　運転モードＩ～運転モードＶは、ローテーション運転制御される。運転モードＩ～運転モードＶは、一実施形態であり、この運転モードに限定されない。
　以下、本実施形態における冷凍装置１の動作について説明する。
　図２は、すべての冷却ユニット３を冷却運転させる運転モードＶにおける冷媒の流れを示す図である。図２に示す回路の内、太線で示された配管は、冷媒が流通する配管であり、細線で示された配管は、冷媒が流通しない配管である。
　まず、すべての冷却ユニット３が冷却運転の場合、図２に示すように、複数の冷却ユニット３の各入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４は、すべて開かれている。また、各膨張弁８は、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１から吐出した高温高圧の冷媒は、ガスクーラ１４で外気に放熱した後、高圧管４を通って、各冷却ユニット３へと流入する。冷却ユニット３に流入した高圧の冷媒は、入口開閉弁３３を介して膨張弁８に流入する。冷媒は、この膨張弁８によって減圧され、低圧冷媒となって蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した低圧冷媒は、冷却ユニット３内の空気と熱交換をする。この後、低圧の冷媒は、出口開閉弁３４を介して各冷却ユニット３から流出し、低圧管５を通って、再び冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１に吸入される。このようにして、冷凍装置１は、冷媒の循環によって各冷却ユニット３内の空気を冷却することができる。
　この冷却運転においては、第一熱交換部３７と、第二熱交換部３８とに冷媒が流れ、第一熱交換部３７内を流れる冷媒と、第二熱交換部３８内を流れる冷媒とが熱交換をする。これによって、第一熱交換部３７内の冷媒は、冷却され、第二熱交換部３８内の冷媒は、加熱される。このため、蒸発器７は、冷却能力が増大し、分岐配管３６は、結露しにくくなり、冷却ユニット３の冷却効率を高めることができる。
　それでも冷却運転をある程度の時間継続すると、各蒸発器７には霜が徐々に堆積する。一定量以上の霜が堆積すると、冷凍装置１の冷却能力は、著しく低下する。このため、いずれかの冷却ユニット３の除霜運転を行う。除霜運転される冷却ユニット３は、４つの運転モードＩ～運転モードＶで遷移し、ローテーション運転される。
　図４の運転モードＩでは、一台の冷却ユニット３Ａを除霜運転し、二台の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃを冷媒処理運転し、残りの冷却ユニット３Ｄを冷却運転させる。この時の冷媒処理運転は、冷却運転の一態様と言える。
　この時、指定された冷却ユニット３Ａにおいては、図４に示すように、入口開閉弁３３は開かれているが、出口開閉弁３４は閉ざされる。また、膨張弁８は、全開となっており、流通する冷媒は、減圧されない。
　冷凍機ユニット１０から供給される高圧の冷媒は、除霜運転時の冷却ユニット３Ａに流入すると、入口開閉弁３３、及び膨張弁８を介して、減圧されずに蒸発器７へと流れ込む。流れ込んだ冷媒は、蒸発器７に付着した霜を溶かすことによって過冷却される。除霜運転中の冷却ユニット３Ａにおいては、出口開閉弁３４は閉ざされているので、蒸発器７から流出した高圧状態の冷媒は、分岐配管４１を通って除霜用液管９へと流入する。
　また、除霜運転時は、出口開閉弁３４が閉ざされているため、内部熱交換器４３による冷媒の熱交換は行われない。
　複数の冷却ユニット３のうち、二台の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃが、冷媒処理運転を行う。冷媒処理運転を指定された冷却ユニット３Ｂ、３Ｃにおいては、図４に示すように、入口開閉弁３３は閉ざされ、出口開閉弁３４は開かれる。膨張弁８は、冷却運転時と同様に、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷媒処理運転中の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃにおいては、入口開閉弁３３が閉ざされているため、冷凍機ユニット１０からの冷媒は、流入しない。冷媒処理運転中の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃには、除霜運転中の冷却ユニット３Ａから排出された高圧の冷媒が、除霜用液管９を経た後、分岐配管３９Ｂ、３９Ｃを通って流入してくることとなる。
　冷媒処理運転中の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃに流入した高圧の冷媒は、膨張弁８によって減圧され、低圧冷媒となって蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した低圧冷媒は、冷却ユニット３Ｂ、３Ｃ内の空気と熱交換をする。この低圧の冷媒は、開かれている出口開閉弁３４を介して冷却ユニット３Ｂ、３Ｃから流出し、低圧管５を通って、再び冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１に吸入される。
　また、冷媒処理運転時においても、入口開閉弁３３が閉ざされているため、内部熱交換器４３による冷媒の熱交換は行われない。
　この様に、少なくとも一台の冷却ユニット３Ａが除霜運転中である場合、除霜に伴って過冷却された冷媒は、除霜用液管９を通って冷媒処理運転中の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃへと流入する。流入した冷媒は、この冷媒処理運転中の冷却ユニット３Ｂ、３Ｃにより、高圧状態から低圧状態へと変化するため、再び冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１に吸入されることが可能となる。
　図３の運転モードＩでは、残りの冷却ユニット３Ｄが冷却運転である。冷却ユニット３Ｄでは、図４に示すように、入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４は、開かれている。また、膨張弁８は、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１から吐出した高温高圧の冷媒は、ガスクーラ１４で外気に放熱した後、高圧管４を通って、冷却ユニット３Ｄへと流入する。冷却ユニット３Ｄに流入した高圧の冷媒は、入口開閉弁３３を介して膨張弁８に流入する。冷媒は、この膨張弁８によって減圧され、低圧冷媒となって蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した低圧冷媒は、冷却ユニット３内の空気と熱交換をする。この後、低圧の冷媒は、出口開閉弁３４を介して各冷却ユニット３から流出し、低圧管５を通って、再び冷凍機ユニット１０内の圧縮機１１に吸入される。
　この場合、冷却ユニット３Ｄでは、第一熱交換部３７と、第二熱交換部３８とに冷媒が流れ、第一熱交換部３７内を流れる冷媒と、第二熱交換部３８内を流れる冷媒とが熱交換する。これによって、第一熱交換部３７内の冷媒は、冷却され、第二熱交換部３８内の冷媒は、加熱される。このため、蒸発器７は、冷却能力が増大し、分岐配管３６は、結露しにくくなり、冷却ユニット３の冷却効率を高めることができる。
　図３の運転モードＩにおいて、所定時間運転すると、運転モードＩＩ、運転モードＩＩＩ、運転モードＩＶ、の順に切換り遷移する。なお、運転モードの切換りは、所定時間に限らず、蒸発器７の出口の冷媒温度の変化によるものでもよい。例えば、運転モードＩにおいて、除霜運転を行っている冷却ユニット３Ａが有する蒸発器７の出口の冷媒温度などにより除霜の終了が検知された場合に、運転モードＩＩへと切り替わる。運転モードＩＩにおいても、除霜運転を行っている冷却ユニット３Ｂが有する蒸発器７の出口の冷媒温度などにより除霜の終了が検知された場合に、運転モードＩＩIへと切り替わる。以下同様に、運転モードＩＩＩ、運転モードＩＶ、の順に切換り遷移するとしてもよい。
　図５は、運転モードＩＩにおける冷媒の流れを示す図である。図５に示す回路の内、太線で示された配管は、冷媒が流通する配管であり、細線で示された配管は、冷媒が流通しない配管である。
　運転モードＩＩにおいては、図３に示すように、一台の冷却ユニット３Ｂが除霜運転中に、二台の冷却ユニット３Ｃ、３Ｄが冷媒処理運転、残りの冷却ユニット３Ａが冷却運転である。この時、指定された冷却ユニット３Ｂにおいては、図５に示すように、入口開閉弁３３は開かれているが、出口開閉弁３４は閉ざされる。また、膨張弁８は、全開となっており、流通する冷媒は、減圧されない。
　冷媒処理運転を指定された冷却ユニット３Ｃ、３Ｄにおいては、入口開閉弁３３は閉ざされ、出口開閉弁３４は開かれる。膨張弁８は、冷却運転時と同様に、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷却運転を指定された冷却ユニット３Ａにおいては、入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４は、開かれている。また、膨張弁８は、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　運転モードＩＩでは、図５に太線で示す配管を冷媒が流れる。
　図６は、運転モードＩＩＩにおける冷媒の流れを示す図である。図６に示す回路の内、太線で示された配管は、冷媒が流通する配管であり、細線で示された配管は、冷媒が流通しない配管である。
　運転モードＩＩＩにおいては、図３に示すように、一台の冷却ユニット３Ｃが除霜運転中に、二台の冷却ユニット３Ａ、３Ｄが冷媒処理運転、残りの冷却ユニット３Ｂが冷却運転である。この時、指定された冷却ユニット３Ｃにおいては、図６に示すように、入口開閉弁３３は開かれているが、出口開閉弁３４は閉ざされる。また、膨張弁８は、全開となっており、流通する冷媒は、減圧されない。
　冷媒処理運転を指定された冷却ユニット３Ａ、３Ｄにおいては、入口開閉弁３３は閉ざされ、出口開閉弁３４は開かれる。膨張弁８は、冷却運転時と同様に、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷却運転を指定された冷却ユニット３Ｂにおいては、入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４は、開かれている。また、膨張弁８は、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　運転モードＩＩＩでは、図６に太線で示す配管を冷媒が流れる。
　　図７は、運転モードＩＶにおける冷媒の流れを示す図である。図７に示す回路の内、太線で示された配管は、冷媒が流通する配管であり、細線で示された配管は、冷媒が流通しない配管である。
　運転モードＩＶにおいては、図３に示すように、一台の冷却ユニット３Ｄが除霜運転中に、二台の冷却ユニット３Ａ、３Ｂが冷媒処理運転、残りの冷却ユニット３Ｃが冷却運転である。この時、指定された冷却ユニット３Ｄにおいては、図７に示すように、入口開閉弁３３は開かれているが、出口開閉弁３４は閉ざされる。また、膨張弁８は、全開となっており、流通する冷媒は、減圧されない。
　冷媒処理運転を指定された冷却ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、入口開閉弁３３は閉ざされ、出口開閉弁３４は開かれる。膨張弁８は、冷却運転時と同様に、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　冷却運転を指定された冷却ユニット３Ｃにおいては、入口開閉弁３３及び、各出口開閉弁３４は、開かれている。また、膨張弁８は、蒸発器７の出口における、冷媒の過熱度を所定の目標値に制御できる開度となっている。
　運転モードＩＶでは、図７に太線で示す配管を冷媒が流れる。
　図３に示す例においては、各運転モードＩ～ＩＶにおいて、除霜運転は、一台ずつ行い、同時に他の二台が冷媒処理運転、残りの一台が冷却運転を行うが、運転ローテーションは制御装置１００によってあらかじめ設定されている。この設定の下、四台の冷却ユニット３は、順番に除霜を行うことができる。また、この除霜運転の遷移の間、残りの一台は、冷却運転を行う指定がされている。このため、本実施形態における冷凍装置１は、除霜運転を行う冷却ユニット３と、冷媒処理運転を行なう冷却ユニット３と、冷却運転を行う冷却ユニット３とを同時に有することができる。
　複数の冷却ユニット３の内、少なくとも一台が除霜運転中の場合、この他の少なくとも一台は冷媒処理運転を行わなければならないが、これら以外の冷却ユニット３は、冷却運転を行うことが可能である。
　この実施形態では、一台が除霜中に二台が冷媒処理運転を行うとしたが、例えば一台の冷却ユニット３Ａが除霜中、冷却ユニット３Ｂを冷媒処理運転し、残りの二台の冷却ユニット３Ｃ、３Ｄを冷却運転しても良い。
　また、外気温が比較的低い場合、除霜運転の際に、除霜に十分な温度の冷媒が得られないことがある。この様な時には、制御装置１００を用いて、圧縮機１１の回転数上昇や、ガスクーラ１４の有する送風ファン１６の回転を抑制するように指定する。これによって、除霜に十分な圧力や、温度を保つ冷媒を得ることが可能となる。
　以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、複数台の冷却ユニット３を冷凍機ユニット１０に並列に接続した冷凍装置１において、一台の冷却ユニット３と、他の冷却ユニット３とを接続する除霜用液管９を導入した。この除霜用液管９によって、一台の冷却ユニット３における除霜により過冷却された冷媒を、他の冷却ユニット３の蒸発器７に流入させ、低圧冷媒にしたうえで圧縮機１１へと導入することができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、冷却ユニット３の膨張弁８の上流に入口開閉弁３３を設けると共に、蒸発器７の下流に出口開閉弁３４を設けている。除霜用液管９は、一台の冷却ユニット３の蒸発器７、及び出口開閉弁３４の間と、他の冷却ユニット３の入口開閉弁３３及び膨張弁８の間と、を接続している。これによって、冷凍装置１は、入口開閉弁３３及び、出口開閉弁３４の開閉によって、冷媒の除霜用液管９への流入を制御することができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、制御装置１００によって、複数台の冷却ユニット３の内、除霜運転を行うものと、冷媒処理を行うもの、冷却運転を行うものをあらかじめ任意に設定することができる。これによって、複数台の冷却ユニット３は、交替で除霜運転、液冷媒処理運転、及び冷却運転を行うことができる。さらに、冷凍装置１は、除霜運転を行う冷却ユニット３と同時に、冷却運転、または液冷媒処理運転を行う他の冷却ユニット３を有することができる。
　また、本発明を適用した実施形態によれば、外気温が低い場合などにおいても、圧縮機１１の回転数上昇や、ガスクーラ１４の有する送風ファン１６の回転を制御することにより、除霜に十分な圧力、及び温度の冷媒を得ることができる。
　なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の要旨の範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
　例えば、上述した実施形態では、冷却ユニット３を四台としたが、これに限らず、二台以上であれば何台でも並列可能である。
　また例えば、上述した実施形態では、冷却ユニット３が冷却するものは、冷凍ショーケースとしたが、これに限らず、冷蔵ショーケースや、冷凍庫、冷蔵倉庫であっても良い。
　また例えば、上述した実施形態では、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いているが、これに限定されるものではなく、種々の冷媒を用いることができる。凝縮可能な冷媒を用いる場合、冷凍機ユニット１０は、圧縮機と、凝縮器と、を有する。
　１　冷凍装置
　３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ　冷却ユニット
　７　蒸発器
　８　膨張弁
　９　除霜用液管
　１０　冷凍機ユニット
　３３　入口開閉弁
　３４　出口開閉弁

Claims (7)

  1. 　膨張弁及び蒸発器を有する複数台の冷却ユニットを、冷凍機ユニットに並列に接続した冷凍装置において、
    　一の冷却ユニットの蒸発器の下流側と、他の冷却ユニットの膨張弁の上流側とを接続する除霜用液管を有し、一の冷却ユニットの蒸発器を冷凍機ユニット出口の冷媒熱で除霜しつつ、この除霜により過冷却された冷媒を、前記除霜用液管を介して、他の冷却ユニットの蒸発器に導入する冷媒処理運転を可能としたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 　前記冷却ユニットの膨張弁の上流に入口開閉弁を設けると共に、蒸発器の下流に出口開閉弁を設け、前記除霜用液管は、一の冷却ユニットの蒸発器及び出口開閉弁の間と、他の冷却ユニットの入口開閉弁及び膨張弁の間と、を接続したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
  3. 　前記他の冷却ユニットが複数台あり、前記他の冷却ユニットの内、少なくとも一台が同時に冷却運転を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
  4. 　除霜運転する冷却ユニットが遷移制御されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  5. 　冷媒処理運転する冷却ユニットが遷移制御されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  6. 　除霜運転する冷却ユニット、冷媒処理運転する冷却ユニット、並びに、冷却運転する冷却ユニットが、遷移制御されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
  7. 　前記一の冷却ユニットの蒸発器の除霜能力が不足する場合に、前記冷凍機ユニットの出口冷媒圧力や出口冷媒温度を上昇させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の冷凍装置。
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