WO2018074370A1 - 冷凍システムおよび室内ユニット - Google Patents

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WO2018074370A1
WO2018074370A1 PCT/JP2017/037235 JP2017037235W WO2018074370A1 WO 2018074370 A1 WO2018074370 A1 WO 2018074370A1 JP 2017037235 W JP2017037235 W JP 2017037235W WO 2018074370 A1 WO2018074370 A1 WO 2018074370A1
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WO
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refrigeration
compressor
refrigerant
evaporator
stage compression
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/037235
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English (en)
French (fr)
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
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • 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
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration system and an indoor unit, and more particularly to a refrigeration system and an indoor unit for cooling a refrigerated showcase and a refrigerated showcase.
  • a compressor subunit that performs two-stage compression of refrigerant sent from the evaporator and a compressor subunit that performs one-stage compression of refrigerant returned from the economizer heat exchanger are installed to increase the efficiency of the refrigeration system.
  • Such a technique is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).
  • a compressor subunit that performs two-stage compression of the refrigerant sent from the evaporator is provided, but although one evaporator can be supported, the compressor subunit When a plurality of evaporators having different refrigerant evaporation temperatures are connected, there is a problem that it is not possible to sufficiently cope with load fluctuations of the evaporator. In the case of using a plurality of evaporators having different refrigerant evaporation temperatures, conventionally, for example, a compressor is separately used for each evaporator.
  • the compressor connected to each evaporator is fixed, for example, in the case of a large-scale refrigeration system in which a plurality of evaporators are connected to one compressor, When the load fluctuates, there is a problem that it cannot sufficiently cope with it.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a refrigeration system and an indoor unit capable of varying the number of compressors corresponding to the loads of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator. For the purpose.
  • a refrigeration system comprises a compressor, a condenser, a throttling mechanism, a refrigeration evaporator, and a refrigeration evaporator that perform two-stage compression of a low-pressure stage compression mechanism and a high-pressure stage compression mechanism.
  • a refrigeration system connected by piping at least three compressors are installed, and the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator are each connected to the suction side of one or more compressors, Switching means for switching connection of the refrigeration evaporator or the refrigeration evaporator to the suction side of the compressor is provided.
  • the connection of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator to the compressor can be switched by the switching means, the corresponding compressor according to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator can be switched.
  • the number can be varied.
  • the compressor since the connection of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator to the compressor can be switched by the switching means, the compressor corresponding to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator
  • the capacity ratio of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system can be changed, and efficient refrigeration or freezing can be performed.
  • FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram showing an embodiment of the refrigeration system of the present invention.
  • FIG. 2 is a ph diagram when the excluded volume ratio of each compressor and the combination of refrigeration and refrigeration are changed.
  • FIG. 3 is a ph diagram when the excluded volume ratio of each compressor and the combination of refrigeration and refrigeration are changed.
  • a first invention is a refrigeration system in which a compressor, a condenser, a throttling mechanism, a refrigeration evaporator, and a refrigeration evaporator that perform two-stage compression of a low-pressure stage compression mechanism and a high-pressure stage compression mechanism are sequentially connected by a refrigerant pipe.
  • at least three compressors are installed, and the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator are respectively connected to the suction side of one or more of the compressors, and connected to the suction side of the other compressors.
  • a refrigeration system comprising switching means for switching connection between the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator.
  • the connection of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator to the compressor can be switched by the switching means, the corresponding compressor according to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator can be switched.
  • the number can be varied, the capacity ratio of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system can be changed, and efficient refrigeration or freezing can be performed.
  • the switching means includes a communication pipe that connects the suction side of one or more of the compressors to the suction side of the other compressor, and an on-off valve provided in the middle of the communication pipe It is the refrigeration system characterized by being comprised by these. According to this, since the connection of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator to the compressor can be switched by opening and closing the on-off valve, the compression corresponding to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator The number of machines can be varied, the capacity ratio of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system can be changed, and efficient refrigeration or freezing can be performed.
  • At least one of the compressors is configured such that a ratio of an excluded volume of the low-pressure stage compression mechanism and an excluded volume of the high-pressure stage compression mechanism is different, and an operation rate of the compressor having a different excluded volume ratio or
  • an outlet pressure of the low-pressure stage compression mechanism of the compressor is controlled by controlling a rotation speed.
  • an intermediate cooler that introduces the refrigerant sent from the condenser by reducing the pressure with a throttle mechanism, and the refrigerant gas of the intermediate cooler is throttled to the suction side of the high-pressure stage compression mechanism of the compressor. It is the refrigeration system characterized by making it join through a mechanism. According to this, the gas refrigerant separated by the intercooler can be returned to the high-pressure stage compression mechanism of the compressor.
  • the 5th invention provides the internal heat exchanger which introduce
  • the refrigerant decompressed by the throttle mechanism is heat-exchanged by the internal heat exchanger. According to this, since the refrigerant on the outlet side of the intermediate cooler and the refrigerant that has been partially decompressed from the outlet of the internal heat exchanger by the expansion mechanism are heat-exchanged by the internal heat exchanger, The refrigerant flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the vessel can be efficiently cooled.
  • At least two refrigeration evaporators are installed, an outlet side of one of the refrigeration evaporators is connected to an inlet side of the other refrigeration evaporator, and one of the refrigeration evaporators is connected.
  • a liquid refrigerant whose temperature is decreased by defrosting is evaporated by the other refrigeration evaporator.
  • the refrigerant that has been defrosted in one refrigeration evaporator is evaporated in the other refrigeration evaporator, so that the other refrigeration evaporator can be defrosted while the other refrigeration evaporator is defrosted. Cooling by a freezing evaporator can be performed.
  • an exhaust heat recovery heat exchanger is provided on the discharge side of the compressor, and the refrigerant discharged from the compressor is used as exhaust heat by flowing into the exhaust heat recovery heat exchanger.
  • This is a refrigeration system. According to this, by providing an exhaust heat recovery heat exchanger and allowing the refrigerant discharged from the compressor to flow into the exhaust heat recovery heat exchanger, the heat medium recovers the refrigerant discharged from the compressor, for example, hot water, heating It can be used for heating medium, indoor air heating, etc.
  • An eighth invention includes a compressor that performs two-stage compression of a low-pressure stage compression mechanism and a high-pressure stage compression mechanism, a condenser installed outside the room, a throttling mechanism, a refrigeration evaporator and a refrigeration installed in another room
  • a compressor that performs two-stage compression of a low-pressure stage compression mechanism and a high-pressure stage compression mechanism, a condenser installed outside the room, a throttling mechanism, a refrigeration evaporator and a refrigeration installed in another room
  • an indoor unit that constitutes a refrigeration system by sequentially connecting evaporators with refrigerant pipes, at least three compressors are installed, and each of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator includes one or more compressors. It is an indoor unit characterized in that it is connected to the suction side of the machine and provided with switching means for switching the connection of the refrigeration evaporator or the refrigeration evaporator to the suction side of the other compressor.
  • the connection of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator to the compressor can be switched by the switching means, the corresponding compressor according to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator can be switched.
  • the number can be varied, the capacity ratio of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system can be changed, and efficient refrigeration or freezing can be performed.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a refrigeration cycle showing an embodiment of a refrigeration system according to the present invention.
  • the refrigeration system to which the present invention is applied is not limited to this, and various refrigeration systems can be applied.
  • a refrigeration system 1 includes, for example, a refrigerator 2 installed in a facility such as a convenience store or a supermarket, a refrigerated showcase 3 as a cooling device for displaying and cooling refrigerated / refrigerated products, and a refrigeration system. And a showcase 4.
  • a refrigerator 2 installed in a facility such as a convenience store or a supermarket
  • a refrigerated showcase 3 as a cooling device for displaying and cooling refrigerated / refrigerated products
  • a refrigeration system a refrigeration system.
  • a showcase 4 In the present embodiment, 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 2 includes four compressors 10 that are compressed in two stages, a low-pressure stage compression mechanism 11 and a high-pressure stage compression mechanism 12. Each compressor 10 is provided with a first suction port 13 and a first discharge port 14 in the low-pressure stage compression mechanism 11, and a second suction port 15 and a second discharge port 16 in the high-pressure stage compression mechanism 12. It has been.
  • the first suction port 13 of the compressor 10 sucks the refrigerant sent from the refrigeration evaporator 20 of the refrigeration showcase 3 and the refrigeration evaporator 21 of the refrigeration showcase 4, and is brought to an intermediate pressure by the low pressure stage compression mechanism 11. It is configured to be compressed and discharged from the first discharge port 14.
  • the first discharge port 14 of each compressor 10 is connected to the inlet side of the intercooler 22 via a refrigerant pipe 60, and the outlet side of the intercooler 22 is connected to each compressor 10 via the refrigerant pipe 18.
  • the second suction port 15 is connected.
  • the intercooler 22 is provided with an intercooler fan 23.
  • each compressor 10 is connected to the on-off valve 24 and the gas cooler 25 via a refrigerant pipe 61, respectively. Then, the refrigerant discharged from the first discharge ports 14 of the compressors 10 flows into the intercooler 22 through the refrigerant pipe 60, and in the intercooler 22, the intercooler fan 23 is operated to exchange heat with the outside air. It is configured to be cooled and returned to the second suction port 15 of each compressor 10. Each compressor 10 is configured to be compressed to a required pressure by the second-stage compression mechanism, discharged from the second discharge port 16, and sent to the gas cooler 25 through the on-off valve 24.
  • An intermediate cooler 26 is connected to the gas cooler 25 via a refrigerant pipe 62.
  • a throttle mechanism 27 for reducing the pressure of the refrigerant sent from the gas cooler 25 is provided in the middle of the refrigerant pipe 62. ing.
  • the gas cooler 25 cools the refrigerant sent from the compressor 10 by exchanging heat with the outside air by operating the gas cooler fan 28. However, the carbon dioxide refrigerant does not condense and thus exceeds the critical pressure. In this state, the high-pressure gas is sent to the throttle mechanism 27.
  • a refrigerant return pipe 30 Connected to the upper part of the intermediate cooler 26 is a refrigerant return pipe 30 for returning the gas refrigerant separated by the intermediate cooler 26 to the second suction port 15 of the compressor 10.
  • a gas returning throttle mechanism 31 is provided.
  • an internal heat exchanger 32 is connected to the intercooler 26 through a refrigerant pipe 63.
  • a branch pipe 33 branched from the refrigerant pipe 64 is connected to the refrigerant pipe 64 on the outlet side of the internal heat exchanger 32, and the branch pipe 33 is connected to the internal heat exchanger 32 via a branch pipe throttle mechanism 34. It is connected.
  • the refrigerant pipe 63 and the branch pipe 33 are arranged so that the refrigerant flows in opposite directions, and the refrigerant that flows through the refrigerant pipe 63 and the refrigerant that flows through the branch pipe 33. Can be efficiently heat-exchanged.
  • the refrigerant pipe 35 on the outlet side of the internal heat exchanger 32 merges with the refrigerant return pipe 30 and is connected to the second suction port 15 of the compressor 10.
  • the branch pipe throttling mechanism 34 decompresses the refrigerant on the outlet side of the internal heat exchanger 32 and expands it to an intermediate pressure level.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 63 and the branch pipe 33 are made to flow by the internal heat exchanger 32.
  • the refrigerant that flows through the refrigerant pipe 63 is cooled by exchanging heat with the depressurized refrigerant that flows.
  • the decompressed refrigerant after the heat exchange is sent to the compressor 10 from the second suction port 15, and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 is maintained in an appropriate range.
  • a refrigerated showcase 3 and a refrigerated showcase 4 are respectively connected in parallel to the refrigerant pipe 64 on the outlet side of the internal heat exchanger 32.
  • the refrigerated showcase 3 is provided with a refrigeration throttle mechanism 40 and a refrigeration evaporator 20, and the refrigeration showcase 4 is provided with refrigeration throttle mechanisms 41a and 41b and refrigeration evaporators 21a and 21b. Yes.
  • chamber are heat-exchanged by the refrigeration evaporator 20 and freezing evaporator 21a, 21b, and the inside of the store
  • It is configured as follows.
  • the outlet side of the refrigeration evaporator 20 is connected to the first suction port 13 of the compressor 10 located on the leftmost side in FIG.
  • the outlet side of the freezing evaporators 21a and 21b is connected to the first suction port 13 of the compressor 10 located on the rightmost side in FIG.
  • a defrosting on / off valve 42 is provided on the outlet side of one refrigeration evaporator 21, and a defrosting on / off valve 43 is provided on the inlet side of the other refrigeration evaporator 21.
  • a defrosting pipe 44 for connecting the outlet side of one freezing evaporator 21 and the inlet side of the other freezing evaporator 21 is provided.
  • this defrosting piping 44 you may make it provide the defrosting piping 44 which connects the exit side of the other freezing evaporator 21, and the inlet side of one freezing evaporator 21.
  • a communication pipe 50 that communicates with the first suction port 13 of each compressor 10 is provided, in the middle of the communication pipe 50, and in the first suction port 13 of each compressor 10.
  • On-off valves 51a, 51b, and 51c are provided between the two.
  • a refrigerant pipe 65 on the outlet side of the refrigeration evaporator 20 and a refrigerant pipe 66 on the outlet side of the refrigeration evaporators 21a and 21b are connected to the communication pipe 50, respectively.
  • the compressor 10 connected to the refrigeration evaporator 20 and the compressor 10 connected to the refrigeration evaporators 21a, 21b The number of units can be varied.
  • FIG. 1 by opening the on-off valves 51a and 51c on both sides and closing the central on-off valve 51b, the compressor 10 connected to the refrigeration evaporator 20 and the freezing evaporators 21a and 21b Two compressors 10 to be connected can be provided. Further, for example, by opening the left and center on-off valves 51a and 51b and closing the right on-off valve 51c in FIG. 1, three compressors 10 connected to the refrigeration evaporator 20 can be used. The compressor 10 connected to the devices 21a and 21b can be made one.
  • the number of compressors 10 corresponding to the loads of the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b by varying the number of compressors 10 corresponding to the loads of the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b, the ability of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system. The ratio can be changed, and efficient refrigeration or freezing can be performed.
  • the number of compressors 10 corresponding to the loads of the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b may be varied during the operation of the refrigeration system 1.
  • the ratio of the exclusion volume by the side of the low pressure of the compressor 10 and the exclusion volume by the side of a high pressure may differ.
  • the excluded volume ratio between the low pressure stage side and the high pressure stage side of the compressor 10 increases, the outlet pressure on the low pressure stage side, that is, the intermediate pressure tends to decrease, and when the excluded volume ratio decreases, the intermediate pressure increases. I know that there is a tendency. Therefore, by setting the excluded volume ratio, it becomes possible to appropriately set the outlet pressure of the low-pressure stage of the compressor 10, that is, the intermediate pressure.
  • the exclusion volume on the high pressure stage side is set to be smaller than the exclusion volume on the low pressure stage side of the compressor 10.
  • the ratio of the exclusion volume on the low pressure stage side to the exclusion volume on the high pressure stage side is set to 70%.
  • the displacement volume on the low-pressure stage side is constant.
  • the excluded volume ratio of the four compressors 10 may be set to 70%, or two compressors 10 may be set.
  • the excluded volume ratio of the machine 10 may be set to 70%, and the excluded volume ratio of the other two compressors 10 may be set to 100%.
  • the combination of the compressors 10 at this time may be a combination of two compressors 10 for the refrigerated showcase 3 and two compressors 10 for the refrigerated showcase 4, for example.
  • a combination of three compressors 10 for the showcase 3 and one compressor 10 for the refrigerated showcase 4 may be used.
  • FIG. 2 and 3 are ph diagrams when the excluded volume ratio of each compressor 10 and the combination of refrigeration and refrigeration are changed.
  • FIG. 2 shows two compressors 10 having an excluded volume ratio of 70%, two compressors 10 having an excluded volume ratio of 100%, three compressors 10 for refrigeration, and one compressor 10 for freezing.
  • FIG. 3 shows two compressors 10 with an excluded volume ratio of 70%, two compressors 10 with an excluded volume ratio of 100%, two compressors 10 for refrigeration, and two compressors 10 for refrigeration.
  • FIG. As described above, the intermediate pressure of the compressor 10 and the like can be appropriately set by arbitrarily setting the excluded volume ratio of each compressor 10 and the combination of refrigeration and refrigeration of each compressor 10.
  • each compressor 10 can be appropriately driven and controlled by controlling the rotational speed of each compressor 10 according to the excluded volume ratio of each compressor 10.
  • the compressor 10 with 70% and the compressor 10 with 100% are combined as the excluded volume ratio has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the compressor 10 having an arbitrary excluded volume ratio such as an excluded volume ratio of 80% or 90% can be combined.
  • An exhaust heat recovery heat exchanger 55 is provided on the discharge side of the compressor 10.
  • the exhaust heat recovery heat exchanger 55 is installed in parallel with the on-off valve 24 installed between the compressor 10 and the gas cooler 25.
  • An exhaust heat branch pipe 56 branched from the discharge side of the compressor 10 is connected to the exhaust heat recovery heat exchanger 55.
  • the exhaust heat recovery heat exchanger 55 includes hot water, a heating medium, indoor air, and the like.
  • An exhaust heat recovery pipe 57 through which the heat medium circulates is connected.
  • An open / close valve 58 is provided in the middle of the exhaust heat branch pipe 56.
  • the exhaust heat recovery heat exchanger 55 exchanges heat between the refrigerant flowing through the exhaust heat branch pipe 56 and the heat medium flowing through the exhaust heat recovery pipe 57.
  • the heat medium can recover the heat of the refrigerant and use it for warm water, a heating medium for heating, heating of indoor air, and the like.
  • devices such as the compressor 10, the intercooler 22, the gas cooler 25, the intermediate cooler 26, and the internal heat exchanger 32 are installed outdoors as the refrigerator 2.
  • the devices such as the compressor 10, the intercooler 26, and the internal heat exchanger 32 are configured as an indoor unit 5 installed indoors such as in the basement of a building, and exchange heat with the outside air. Only the intercooler 22 and the gas cooler 25 that require the above are installed outside.
  • the compressor 10 connected to the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b is set by controlling the opening and closing of the on-off valves 51a, 51b, and 51c of the communication pipe 50. . Then, by operating each compressor 10, the refrigerant sent from the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b is sucked from the first suction port 13 of the compressor 10, and this refrigerant is compressed in a low-pressure stage. The mechanism 11 is compressed to an intermediate pressure and discharged from the first discharge port 14.
  • the refrigerant discharged from the first discharge port 14 of the compressor 10 flows into the intercooler 22 through the refrigerant pipe 60, and is cooled by exchanging heat with the outside air by the intercooler fan 23 in the intercooler 22. Returned to the second inlet 15.
  • the refrigerant returned from the intercooler 22 is compressed to a required pressure by the second stage compression mechanism in the compressor 10, discharged from the second discharge port 16, and sent to the gas cooler 25.
  • the refrigerant sent from the compressor 10 is cooled by exchanging heat with the outside air by the gas cooler 25 by the gas cooler 25 and then sent to the intermediate cooler 26 through the throttle mechanism 27 as a high-pressure refrigerant.
  • the liquid refrigerant sent from the lower part of the intermediate cooler 26 is sent to the internal heat exchanger 32, and the refrigerant sent from the intermediate cooler 26 in the internal heat exchanger 32 is sent from the internal heat exchanger 32 to the branch pipe throttle.
  • the mechanism 34 exchanges heat with the refrigerant whose pressure has been reduced to the intermediate pressure level.
  • the gas refrigerant sent from the upper part of the intermediate cooler 26 is adjusted to an intermediate pressure by the gas return throttle mechanism 31 and returned to the second suction port 15 of the compressor 10 via the refrigerant return pipe 30.
  • the refrigerant after heat exchange with the refrigerant sent from the intermediate cooler 26 by the internal heat exchanger 32 is sent to the compressor 10 from the second suction port 15 and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 10 is changed. Maintain within the proper range.
  • the refrigerant cooled by the internal heat exchanger 32 is sent to the refrigeration showcase 3 and the refrigeration showcase 4 and is decompressed by the refrigeration throttle mechanism 40 and the refrigeration throttle mechanisms 41a and 41b. It is sent to the freezing evaporators 21a and 21b. Thereby, the refrigerated showcase 3 and the frozen showcase 4 are cooled.
  • the refrigerant after heat exchange by the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21 a and 21 b is returned to the first suction port 13 of the compressor 10.
  • the freezing throttle mechanism 41a since the freezing throttle mechanism 41a is fully open, the refrigerant in the high temperature state flows into one freezing evaporator 21a without being depressurized, and the freezing evaporator 21a is defrosted. At this time, since the other defrosting on-off valve 43 is closed, this high-temperature liquid refrigerant does not flow into the other refrigeration evaporator 21b.
  • the liquid refrigerant whose temperature has been reduced by defrosting one of the refrigeration evaporators 21a is sent to the inlet side of the other refrigeration evaporator 21b because one of the defrosting on-off valves 42 is closed.
  • This refrigerant is expanded by the refrigeration throttle mechanism 41b of the other refrigeration evaporator 21b, is evaporated by exchanging heat in the other refrigeration evaporator 21b, and then returned to the first suction port 13 of the compressor 10. .
  • the compressor 10 that performs the two-stage compression of the low-pressure stage compression mechanism 11 and the high-pressure stage compression mechanism 12, the gas cooler 25 (condenser), the throttle mechanism 41, and the refrigeration evaporator 20.
  • the refrigeration evaporators 21a and 21b are sequentially connected by the refrigerant pipes 60 to 66, at least three compressors 10 are installed, and the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a and 21b are A communication pipe 50 and an on-off valve 51a, which are connected to the suction side of one or more compressors 10 and switch the connection of the refrigeration evaporator 20 or the refrigeration evaporators 21a and 21b to the suction side of the other compressors 10, respectively.
  • 51b and 51c switching means
  • the connection of the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporators 21a, 21b to the compressor 10 can be switched by opening / closing the on-off valves 51a, 51b, 51c, so that the refrigeration evaporator 20 and the refrigeration evaporator 20 can be switched.
  • the number of corresponding compressors 10 can be varied according to the loads on the units 21a and 21b, and the capacity ratio of two refrigerant systems having different evaporation temperatures such as a refrigeration system and a refrigeration system can be changed, which is efficient. Refrigeration or freezing can be performed.
  • At least one compressor 10 is configured such that the ratio of the excluded volume of the low-pressure stage compression mechanism 11 and the excluded volume of the high-pressure stage compression mechanism 12 is different, and the compressors having different excluded volume ratios.
  • the outlet pressure of the low-pressure stage compression mechanism 11 of the compressor 10 is controlled by controlling the operation rate or the rotational speed of the compressor 10.
  • the intermediate cooler 26 that introduces the refrigerant sent from the gas cooler 25 by reducing the pressure by the throttle mechanism 27 is provided, and the refrigerant gas of the intermediate cooler 26 is supplied to the high-pressure stage compression mechanism 12 of the compressor 10.
  • the gas was joined to the suction side via a gas return throttle mechanism 31 (throttle mechanism). Thereby, the gas refrigerant accumulated in the intercooler 26 can be returned to the high-pressure stage compression mechanism 12 of the compressor 10.
  • the internal heat exchanger 32 for introducing the outlet side refrigerant of the intermediate cooler 26 is provided, and the refrigerant branched from the outlet side refrigerant of the intermediate cooler 26 and the outlet side of the internal heat exchanger 32 is provided.
  • the internal heat exchanger 32 exchanges heat with a refrigerant whose part has been decompressed by the branch pipe throttle mechanism 34 (throttle mechanism).
  • the internal side heat exchanger 32 exchanges heat between the outlet side refrigerant of the intermediate cooler 26 and the refrigerant obtained by decompressing a part of the refrigerant branched from the outlet side of the internal heat exchanger 32 by the expansion mechanism 34.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 63 can be efficiently cooled.
  • At least two refrigeration evaporators 21a and 21b are installed, and the outlet side of one refrigeration evaporator 21a and the inlet side of the other refrigeration evaporator 21b are connected, At the time of defrosting one of the freezing evaporators 21a, the liquid refrigerant whose temperature has decreased due to the defrosting is evaporated by the other freezing evaporator 21b. As a result, the refrigerant that has been defrosted in one refrigeration evaporator 21a is evaporated in the other refrigeration evaporator 21b, so that even when one refrigeration evaporator 21a is being defrosted, the other Can be cooled by the freezing evaporator 21b.
  • the exhaust heat recovery heat exchanger 55 is provided on the discharge side of the compressor 10, and the refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the exhaust heat recovery heat exchanger 55 to be used as exhaust heat. To do. Accordingly, the exhaust heat recovery heat exchanger 55 is provided, and the refrigerant discharged from the compressor 10 is caused to flow into the exhaust heat recovery heat exchanger 55, whereby the heat medium recovers the refrigerant discharged from the compressor 10, for example, hot water It can be used for heating medium, heating of indoor air, etc.
  • the refrigeration system according to the present invention can vary the number of compressors corresponding to the load of the refrigeration evaporator and the refrigeration evaporator, and can perform efficient refrigeration and freezing. It can use suitably as a refrigeration system which can be performed.

Abstract

冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることのできる冷凍システムを提供する。低圧段圧縮機構（１１）および高圧段圧縮機構（１２）の２段圧縮を行う圧縮機（１０）、ガスクーラ（２５）、絞り機構（４１）、冷蔵用蒸発器（２０）および冷凍用蒸発器（２１）を順次冷媒配管（１８）で接続してなり、圧縮機（１０）は少なくとも３台設置され、冷蔵用蒸発器（２０）および冷凍用蒸発器（２１）は、それぞれ１台以上の圧縮機（１０）の吸入側に接続され、他の圧縮機（１０）の吸入側への冷蔵用蒸発器（２０）または冷凍用蒸発器（２１）の接続を切り換える連通配管（５０）および開閉弁（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）を設けた。

Description

冷凍システムおよび室内ユニット
　本発明は、冷凍システムおよび室内ユニットに係り、特に、冷蔵ショーケースおよび冷凍ショーケースの冷却を行うための冷凍システムおよび室内ユニットに関するものである。
　従来から、蒸発器から送られる冷媒の２段圧縮を行う圧縮機サブユニットと、エコノマイザ熱交換器から戻される冷媒の１段圧縮を行う圧縮機サブユニットとを設置し、冷凍システムの効率を高めるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特表２００９－５３９０５８号公報
　しかしながら、前記従来の技術においては、蒸発器から送られる冷媒の２段圧縮を行う圧縮機サブユニットを設けているが、１つの蒸発器には、対応することができるものの、圧縮機サブユニットに冷媒の蒸発温度が異なる複数の蒸発器を接続した場合、蒸発器の負荷変動に十分に対応することができないという問題がある。
　このような冷媒の蒸発温度が異なる複数の蒸発器を用いる場合は、従来、例えば、各蒸発器ごとに別々に圧縮機を用いることが行われている。
　この場合にも、各蒸発器に対して接続される圧縮機が固定されているので、例えば、１台の圧縮機に複数台の蒸発器を接続する大がかりな冷凍システムの場合、各蒸発器の負荷が変動した場合に、十分に対応することができないという問題がある。
　本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることのできる冷凍システムおよび室内ユニット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・特願２０１６－２０５４７８の全ての内容が含まれる。
　前記目的を達成するため、本発明の冷凍システムは、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする。
　これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができる。
　本発明によれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
図１は、本発明の冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクル図。 図２は、各圧縮機の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ－ｈ線図。 図３は、各圧縮機の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ－ｈ線図。
　第１の発明は、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
　第２の発明は、前記切り換え手段は、１台以上の前記圧縮機の吸入側と他の前記圧縮機の吸入側とを連通する連通配管と、前記連通配管の中途部に設けられた開閉弁とで構成されていることを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、開閉弁の開閉により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
　第３の発明は、少なくとも１つの前記圧縮機は、低圧段圧縮機構の排除容積と高圧段圧縮機構の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる前記圧縮機の運転率または回転数を制御することにより前記圧縮機の前記低圧段圧縮機構の出口圧力を制御することを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、各圧縮機の排除容積比率および各圧縮機の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することにより、圧縮機の中間圧力などを適正に設定することが可能となり、さらに、各圧縮機の排除容積比率に応じて各圧縮機の回転数を制御することで、各圧縮機を適正に駆動制御することができる。
　第４の発明は、前記凝縮器から送られる冷媒を絞り機構で減圧して導入する中間冷却器を設け、前記中間冷却器の冷媒ガスを前記圧縮機の前記高圧段圧縮機構の吸入側に絞り機構を介して合流させたことを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、中間冷却器で分離されたガス冷媒を圧縮機の高圧段圧縮機構に戻すことができる。
　第５の発明は、前記中間冷却器の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器を設け、前記中間冷却器の出口側冷媒と、前記内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、前記内部熱交換器で熱交換させることを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、中間冷却器の出口側冷媒と、内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、内部熱交換器で熱交換させるので、中間冷却器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒を効率よく冷却することができる。
　第６の発明は、前記冷凍用蒸発器を少なくとも２つ設置し、一方の前記冷凍用蒸発器の出口側と、他方の前記冷凍用蒸発器の入口側とを接続し、一方の前記冷凍用蒸発器の除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の前記冷凍用蒸発器で蒸発させることを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、一方の冷凍用蒸発器の除霜を行った冷媒を、他方の冷凍用蒸発器で蒸発させることにより、一方の冷凍用蒸発器の除霜を行っている時でも、他方の冷凍用蒸発器による冷却を行うことができる。
　第７の発明は、前記圧縮機の吐出側に排熱回収熱交換器を設け、前記圧縮機の吐出冷媒を前記排熱回収熱交換器に流入させることで、排熱として利用することを特徴とする冷凍システムである。
　これによれば、排熱回収熱交換器を設け、圧縮機の吐出冷媒を排熱回収熱交換器に流入させることで、圧縮機の吐出冷媒を熱媒が回収して、例えば、温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱などに利用することができる。
　第８の発明は、低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機を備え、室外に設置される凝縮器、絞り機構、別の室内に設置される冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍システムを構成する室内ユニットにおいて、前記圧縮機は少なくとも３台設置され、前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする室内ユニットである。
　これによれば、切り換え手段により、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の圧縮機への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明に係る冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。なお、本発明が適用される冷凍システムとしては、これに限定されるものではなく、種々の冷凍システムが適用可能である。
　図１に示すように、冷凍システム１は、例えば、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの施設に設置される冷凍機２と、冷蔵・冷凍商品を陳列して冷却する冷却装置としての冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４とを備えている。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。
　また、冷凍機２は、低圧段圧縮機構１１と高圧段圧縮機構１２の２段で圧縮動作される４つの圧縮機１０を備えている。
　各圧縮機１０には、それぞれ低圧段圧縮機構１１における第１吸入口１３および第１吐出口１４が設けられており、高圧段圧縮機構１２における第２吸入口１５および第２吐出口１６が設けられている。
　圧縮機１０の第１吸入口１３は、冷蔵ショーケース３の冷蔵用蒸発器２０および冷凍ショーケース４の冷凍用蒸発器２１から送られる冷媒を吸入し、低圧段圧縮機構１１により、中間圧力に圧縮して第１吐出口１４から吐出するように構成されている。
　また、各圧縮機１０の第１吐出口１４は、それぞれ冷媒配管６０を介してインタクーラ２２の入口側に接続されており、インタクーラ２２の出口側は、それぞれ冷媒配管１８を介して各圧縮機１０の第２吸入口１５に接続されている。インタクーラ２２には、インタクーラ用ファン２３が配置されている。
　各圧縮機１０の第２吐出口１６は、それぞれ冷媒配管６１を介して開閉弁２４およびガスクーラ２５に接続されている。
　そして、各圧縮機１０の第１吐出口１４から吐出された冷媒は、冷媒配管６０を介してインタクーラ２２に流入し、インタクーラ２２において、インタクーラ用ファン２３を動作させることにより外気と熱交換して冷却され、各圧縮機１０の第２吸入口１５に戻されるように構成されている。そして、各圧縮機１０で２段目の圧縮機構により、必要な圧力に圧縮して第２吐出口１６から吐出され、開閉弁２４を介してガスクーラ２５に送られるように構成されている。
　また、ガスクーラ２５には、冷媒配管６２を介して中間冷却器２６が接続されており、この冷媒配管６２の中途部には、ガスクーラ２５から送られる冷媒を減圧するための絞り機構２７が設けられている。
　そして、ガスクーラ２５は、圧縮機１０から送られた冷媒をガスクーラ用ファン２８を動作させることにより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、臨界圧力を超えた状態で高圧の気体のまま絞り機構２７に送られるようになっている。
　中間冷却器２６の上部には、中間冷却器２６で分離されたガス冷媒を圧縮機１０の第２吸入口１５に戻す冷媒戻し配管３０が接続されており、冷媒戻し配管３０の中途部には、ガス戻し用絞り機構３１が設けられている。
　また、中間冷却器２６には、冷媒配管６３を介して内部熱交換器３２が接続されている。内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管６４には、この冷媒配管６４から分岐する分岐配管３３が接続されており、分岐配管３３は、分岐管用絞り機構３４を介して内部熱交換器３２に接続されている。内部熱交換器３２の内部において、冷媒配管６３と分岐配管３３とは、冷媒の流れる方向が対向流となるように配置されるものであり、冷媒配管６３を流れる冷媒と分岐配管３３を流れる冷媒とを効率よく熱交換させることができるように構成されている。
　内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管３５は、冷媒戻し配管３０と合流して圧縮機１０の第２吸入口１５に接続されている。
　そして、分岐管用絞り機構３４は、内部熱交換器３２の出口側の冷媒を減圧させて中間圧力レベルまで膨張させるものであり、内部熱交換器３２により冷媒配管６３を流れる冷媒と分岐配管３３を流れる減圧された冷媒とを熱交換させて冷媒配管６３を流れる冷媒を冷却するように構成されている。熱交換後の減圧された冷媒は、第２吸入口１５から圧縮機１０にそれぞれ送られ、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を適切な範囲に維持するようになっている。
　内部熱交換器３２の出口側の冷媒配管６４には、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４がそれぞれ並列に接続されている。なお、本実施形態においては、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４をそれぞれ２つずつ設けた例を示しているが、これに限定されるものではなく、任意の数の設置が可能である。
　冷蔵ショーケース３には、冷蔵用絞り機構４０および冷蔵用蒸発器２０が設けられており、冷凍ショーケース４には、冷凍用絞り機構４１ａ，４１ｂおよび冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂが設けられている。
　そして、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂにより冷媒配管６４から送られる冷媒と庫内の空気とを熱交換させ、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４の庫内の冷却を行うように構成されている。
　また、冷蔵用蒸発器２０の出口側は、図１において最も左側に位置する圧縮機１０の第１吸入口１３に接続されている。冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの出口側は、図１において最も右側に位置する圧縮機１０の第１吸入口１３に接続されている。
　一方の冷凍用蒸発器２１の出口側には、除霜用開閉弁４２が設けられており、他方の冷凍用蒸発器２１の入口側には、除霜用開閉弁４３が設けられている。一方の冷凍用蒸発器２１の出口側と他方の冷凍用蒸発器２１の入口側とを接続する除霜用配管４４が設けられている。
　なお、この除霜用配管４４として、他方の冷凍用蒸発器２１の出口側と一方の冷凍用蒸発器２１の入口側とを接続する除霜用配管４４を設けるようにしてもよい。
　また、本実施形態においては、各圧縮機１０の第１吸入口１３を連通する連通配管５０が設けられており、連通配管５０の中途部であって、各圧縮機１０の第１吸入口１３の間には、それぞれ開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃが設けられている。
　連通配管５０には、冷蔵用蒸発器２０の出口側の冷媒配管６５および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの出口側の冷媒配管６６がそれぞれ接続されている。
　本実施形態においては、各開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃを開閉することで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０と、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０との台数を可変することができるように構成されている。
　すなわち、図１において、両側の開閉弁５１ａ，５１ｃを開、中央の開閉弁５１ｂを閉とすることで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０と、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０とをそれぞれ２台ずつとすることができる。
　また、例えば、図１において左側および中央の開閉弁５１ａ，５１ｂを開、右側の開閉弁５１ｃを閉とすることで、冷蔵用蒸発器２０に接続される圧縮機１０を３台、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０を１台とすることができる。
　このように冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させることで、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
　なお、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させるのは、冷凍システム１の動作中に行うようにしてもよい。
　また、本実施形態においては、圧縮機１０の低圧段側の排除容積と、高圧段側の排除容積との比率が異なるように構成されている。
　ここで、圧縮機１０の低圧段側と高圧段側との排除容積比率が高くなると、低圧段側の出口圧力すなわち中間圧力が低くなる傾向があり、排除容積比率が低くなると中間圧力が高くなる傾向があることがわかっている。
　そのため、排除容積比率を設定することで、圧縮機１０の低圧段の出口圧力すなわち、中間圧力を適正に設定することが可能となる。
　具体的には、圧縮機１０の低圧段側の排除容積に対して高圧段側の排除容積が少なくなるように設定する。例えば、低圧段側の排除容積と高圧段側の排除容積との比率を７０％に設定する。低圧段側の排除容積は、一定である。
　この場合に、本実施形態においては、４台の圧縮機１０を設置しているが、例えば、４台の圧縮機１０の排除容積比率を７０％に設定してもよいし、２台の圧縮機１０の排除容積比率を７０％に設定するとともに、他の２台の圧縮機１０の排除容積比率を１００％に設定してもよい。
　また、このときの各圧縮機１０の組み合わせも、例えば、冷蔵ショーケース３用の圧縮機１０を２台、冷凍ショーケース４用の圧縮機１０を２台となる組み合わせにしてもよいし、冷蔵ショーケース３用の圧縮機１０を３台、冷凍ショーケース４用の圧縮機１０を１台となる組み合わせにしてもよい。
　図２および図３は、各圧縮機１０の排除容積比率および冷蔵と冷凍の組み合わせを変更した場合のｐ－ｈ線図である。図２は、排除容積比率７０％の圧縮機１０を２台、排除容積比率１００％の圧縮機１０を２台、冷蔵用の圧縮機１０を３台、冷凍用の圧縮機１０を１台とした場合のｐ－ｈ線図である。図３は、排除容積比率７０％の圧縮機１０を２台、排除容積比率１００％の圧縮機１０を２台、冷蔵用の圧縮機１０を２台、冷凍用の圧縮機１０を２台とした場合のｐ－ｈ線図である。
　前述のように、各圧縮機１０の排除容積比率および各圧縮機１０の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することで、圧縮機１０の中間圧力などを適正に設定することが可能となる。
　さらに、各圧縮機１０の排除容積比率に応じて各圧縮機１０の回転数を制御することで、各圧縮機１０を適正に駆動制御することができる。
　なお、本実施形態においては、排除容積比率として７０％の圧縮機１０と１００％の圧縮機１０とを組み合わせた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、排除容積比率８０％、９０％など、必要に応じて、任意の排除容積比率の圧縮機１０を組み合わせることが可能である。
　また、圧縮機１０の吐出側には、排熱回収熱交換器５５が設けられている。排熱回収熱交換器５５は、圧縮機１０とガスクーラ２５との間に設置された開閉弁２４と並列に設置されている。排熱回収熱交換器５５には、圧縮機１０の吐出側から分岐した排熱分岐配管５６が接続されており、排熱回収熱交換器５５には、温水、暖房用熱媒、室内空気などの熱媒が循環する排熱回収用配管５７が接続されている。排熱分岐配管５６の中途部には、開閉弁５８が設けられている。
　そして、開閉弁２４を閉じ、開閉弁５８を開くことにより、排熱回収熱交換器５５で、排熱分岐配管５６を流れる冷媒と、排熱回収用配管５７を流れる熱媒とを熱交換させることができ、これにより、熱媒が冷媒の熱を回収して温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱などに利用することができる。
　また、一般には、圧縮機１０、インタクーラ２２、ガスクーラ２５、中間冷却器２６、内部熱交換器３２などの機器は、冷凍機２として、室外に設置される。
　しかしながら、本実施形態においては、圧縮機１０、中間冷却器２６、内部熱交換器３２などの機器は、建物の地下など室内に設置される室内ユニット５として構成されており、外気との熱交換が必要なインタクーラ２２とガスクーラ２５のみを外部に設置するように構成されている。
　次に、本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においては、まず、連通配管５０の各開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃを開閉制御することにより、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに接続される圧縮機１０を設定する。
　そして、各圧縮機１０を動作させることにより、圧縮機１０の第１吸入口１３から冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂから送られる冷媒を吸入し、この冷媒は、低圧段圧縮機構１１により、中間圧力に圧縮されて第１吐出口１４から吐出される。
　圧縮機１０の第１吐出口１４から吐出された冷媒は、冷媒配管６０を介してインタクーラ２２に流入し、このインタクーラ２２でインタクーラ用ファン２３により外気と熱交換して冷却され、圧縮機１０の第２吸入口１５に戻される。
　インタクーラ２２から戻された冷媒は、圧縮機１０で２段目の圧縮機構により必要な圧力に圧縮して第２吐出口１６から吐出され、ガスクーラ２５に送られる。圧縮機１０から送られた冷媒は、ガスクーラ２５でガスクーラ用ファン２８により外気と熱交換させて冷却して高圧冷媒として絞り機構２７を介して中間冷却器２６に送られる。
　中間冷却器２６の下部から送られる液冷媒は、内部熱交換器３２に送られ、内部熱交換器３２において中間冷却器２６から送られた冷媒と、内部熱交換器３２から送られ分岐管用絞り機構３４により中間圧力レベルまで減圧された冷媒と熱交換される。
　一方、中間冷却器２６の上部から送られるガス冷媒は、ガス戻し用絞り機構３１により中間圧力に調整されて冷媒戻し配管３０を介して圧縮機１０の第２吸入口１５に戻される。
　また、内部熱交換器３２により中間冷却器２６から送られる冷媒と熱交換した後の冷媒は、第２吸入口１５から圧縮機１０にそれぞれ送られ、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を適切な範囲に維持する。
　また、内部熱交換器３２で冷却された冷媒は、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４に送られ、冷蔵用絞り機構４０および冷凍用絞り機構４１ａ，４１ｂにより減圧され、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂに送られる。これにより、冷蔵ショーケース３および冷凍ショーケース４の冷却が行われる。
　冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂにより熱交換した後の冷媒は、圧縮機１０の第１吸入口１３に戻される。
　次に、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行う場合は、一方の冷凍用蒸発器２１ａの出口側の除霜用開閉弁４２および他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側の除霜用開閉弁４３を閉じるとともに、一方の冷凍用絞り機構４１ａを全開にする。また、ガスクーラ用ファン２８を停止するとともに、絞り機構２７を開にする。
　この状態で、圧縮機１０を動作させることで、圧縮機１０から吐出された冷媒は、ガスクーラ２５、中間冷却器２６、内部熱交換器３２を介して比較的高温のまま冷凍ショーケース４に送られる。そして、冷凍用絞り機構４１ａが全開となっているので、高温状態の冷媒が減圧されずに一方の冷凍用蒸発器２１ａに流入し、冷凍用蒸発器２１ａの除霜が行われる。
　このとき、他方の除霜用開閉弁４３が閉じられているので、この高温状態の液冷媒は、他方の冷凍用蒸発器２１ｂには流入しない。
　そして、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行い温度が低下した液冷媒は、一方の除霜用開閉弁４２が閉じられているので他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側に送られる。
　この冷媒は、他方の冷凍用蒸発器２１ｂの冷凍用絞り機構４１ｂにより膨張され、他方の冷凍用蒸発器２１ｂにおいて熱交換して蒸発された後、圧縮機１０の第１吸入口１３に戻される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、低圧段圧縮機構１１および高圧段圧縮機構１２の２段圧縮を行う圧縮機１０、ガスクーラ２５（凝縮器）、絞り機構４１、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂを順次冷媒配管６０～６６で接続してなる冷凍システム１において、圧縮機１０は少なくとも３台設置され、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂは、それぞれ１台以上の圧縮機１０の吸入側に接続され、他の圧縮機１０の吸入側への冷蔵用蒸発器２０または冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの接続を切り換える連通配管５０および開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（切り換え手段）を設けた。
　これにより、開閉弁５１ａ，５１ｂ，５１ｃの開閉により、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの圧縮機１０への接続を切り換えることができるので、冷蔵用蒸発器２０および冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂの負荷に応じて対応する圧縮機１０の数を可変させることができ、冷蔵系統および冷凍系統といった蒸発温度が異なる２つの冷媒系統の能力比率を変更することができ、効率のよい冷蔵または冷凍を行うことが可能となる。
　また、本実施形態によれば、少なくとも１つの圧縮機１０は、低圧段圧縮機構１１の排除容積と高圧段圧縮機構１２の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる圧縮機１０の運転率または回転数を制御することにより圧縮機１０の低圧段圧縮機構１１の出口圧力を制御する。
　これにより、各圧縮機１０の排除容積比率および各圧縮機１０の冷蔵と冷凍の組み合わせを任意に設定することにより、圧縮機１０の中間圧力などを適正に設定することが可能となり、さらに、各圧縮機１０の排除容積比率に応じて各圧縮機１０の回転数を制御することで、各圧縮機１０を適正に駆動制御することができる。
　また、本実施形態によれば、ガスクーラ２５から送られる冷媒を絞り機構２７で減圧して導入する中間冷却器２６を設け、中間冷却器２６の冷媒ガスを圧縮機１０の高圧段圧縮機構１２の吸入側にガス戻し用絞り機構３１（絞り機構）を介して合流させた。
　これにより、中間冷却器２６に溜まったガス冷媒を圧縮機１０の高圧段圧縮機構１２に戻すことができる。
　また、本実施形態によれば、中間冷却器２６の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器３２を設け、中間冷却器２６の出口側冷媒と、内部熱交換器３２の出口側から分岐した冷媒の一部を分岐管用絞り機構３４（絞り機構）で減圧した冷媒とを、内部熱交換器３２で熱交換させる。
　これにより、中間冷却器２６の出口側冷媒と、内部熱交換器３２の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構３４で減圧した冷媒とを、内部熱交換器３２で熱交換させるので、冷媒配管６３を流れる冷媒を効率よく冷却することができる。
　また、本実施形態によれば、冷凍用蒸発器２１ａ，２１ｂを少なくとも２つ設置し、一方の冷凍用蒸発器２１ａの出口側と、他方の冷凍用蒸発器２１ｂの入口側とを接続し、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の冷凍用蒸発器２１ｂで蒸発させる。
　これにより、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行った冷媒を、他方の冷凍用蒸発器２１ｂで蒸発させることにより、一方の冷凍用蒸発器２１ａの除霜を行っている時でも、他方の冷凍用蒸発器２１ｂによる冷却を行うことができる。
　また、本実施形態によれば、圧縮機１０の吐出側に排熱回収熱交換器５５を設け、圧縮機１０の吐出冷媒を排熱回収熱交換器５５に流入させることで、排熱として利用する。
　これにより、排熱回収熱交換器５５を設け、圧縮機１０の吐出冷媒を排熱回収熱交換器５５に流入させることで、圧縮機１０の吐出冷媒を熱媒が回収して、例えば、温水、暖房用熱媒、室内空気の加熱など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。
　以上のように、本発明に係る冷凍システムは、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器の負荷に応じて対応する圧縮機の数を可変させることができ、効率のよい冷蔵および冷凍を行うことができる冷凍システムとして好適に利用可能である。
　１　冷凍システム
　２ 冷凍機
　３ 冷蔵ショーケース
　４ 冷凍ショーケース
　５ 室内ユニット
　１０　圧縮機
　１１　低圧段圧縮機構
　１２　高圧段圧縮機構
　１３　第１吸入口
　１４　第１吐出口
　１５　第２吸入口
　１６　第２吐出口
　２０　冷蔵用蒸発器
　２１ａ，２１ｂ　冷凍用蒸発器
　２２　インタクーラ
　２４　開閉弁
　２５　ガスクーラ
　２６　中間冷却器
　３２　内部熱交換器
　４０　冷蔵用絞り機構
　４１ａ，４１ｂ　冷凍用絞り機構
　４２　除霜用開閉弁
　４３　除霜用開閉弁
　４４　除霜用配管
　５０　連通配管
　５１ａ，５１ｂ，５１ｃ　開閉弁
　５５　排熱回収熱交換器

Claims (8)

  1. 　低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機、凝縮器、絞り機構、冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続してなる冷凍システムにおいて、
    　前記圧縮機は少なくとも３台設置され、
    　前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、
    　他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする冷凍システム。
  2. 　前記切り換え手段は、１台以上の前記圧縮機の吸入側と他の前記圧縮機の吸入側とを連通する連通配管と、前記連通配管の中途部に設けられた開閉弁とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
  3. 　少なくとも１つの前記圧縮機は、低圧段圧縮機構の排除容積と高圧段圧縮機構の排除容積の比率が異なるように構成され、排除容積比の異なる前記圧縮機の運転率または回転数を制御することにより前記圧縮機の前記低圧段圧縮機構の出口圧力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍システム。
  4. 　前記凝縮器から送られる冷媒を絞り機構で減圧して導入する中間冷却器を設け、
    　前記中間冷却器の冷媒ガスを前記圧縮機の前記高圧段圧縮機構の吸入側に絞り機構を介して合流させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍システム。
  5. 　前記中間冷却器の出口側冷媒を導入させる内部熱交換器を設け、
    　前記中間冷却器の出口側冷媒と、前記内部熱交換器の出口側から分岐した冷媒の一部を絞り機構で減圧した冷媒とを、前記内部熱交換器で熱交換させることを特徴とする請求項４に記載の冷凍システム。
  6. 　前記冷凍用蒸発器を少なくとも２つ設置し、一方の前記冷凍用蒸発器の出口側と、他方の前記冷凍用蒸発器の入口側とを接続し、
    　一方の前記冷凍用蒸発器の除霜時に、除霜により温度が低下した液冷媒を他方の前記冷凍用蒸発器で蒸発させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システム。
  7. 　前記圧縮機の吐出側に排熱回収熱交換器を設け、
    　前記圧縮機の吐出冷媒を前記排熱回収熱交換器に流入させることで、排熱として利用することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷凍システム。
  8. 　低圧段圧縮機構および高圧段圧縮機構の２段圧縮を行う圧縮機を備え、室外に設置される凝縮器、絞り機構、別の室内に設置される冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次冷媒配管で接続して冷凍システムを構成する室内ユニットにおいて、
    　前記圧縮機は少なくとも３台設置され、
    　前記冷蔵用蒸発器および前記冷凍用蒸発器は、それぞれ１台以上の前記圧縮機の吸入側に接続され、
    　他の前記圧縮機の吸入側への前記冷蔵用蒸発器または前記冷凍用蒸発器の接続を切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする室内ユニット。
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