WO2023135956A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2023135956A1
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gas cooler
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裕也 山田
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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
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • 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
    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration system connected to a refrigeration or freezer showcase, and more particularly to a refrigeration system capable of using exhaust heat of the refrigeration system for supplying hot water and heating.
  • Patent Document 1 discloses a condensing unit that can use exhaust heat from a refrigeration system for hot water supply and heating.
  • This condensing unit includes a water-cooled gas cooler and an air-cooled gas cooler.
  • the present disclosure provides a refrigeration system capable of maintaining an appropriate amount of circulating refrigerant in a refrigerant circuit and preventing an abnormal rise in high pressure.
  • a refrigerating device is a refrigerating device that operates by switching the gas cooler to be used, and includes a compression mechanism, a water-cooled gas cooler and an air-cooled gas cooler that cool the refrigerant discharged from the compression mechanism, and an expansion mechanism. , and an evaporator, and during water-cooling operation using a water-cooled gas cooler, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit is adjusted by collecting excess refrigerant in the air-cooled gas cooler.
  • the refrigeration system according to the present disclosure can maintain an appropriate amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit. Therefore, an abnormal rise in high pressure can be prevented.
  • the condensing unit of Patent Document 1 includes a water-cooled gas cooler and an air-cooled gas cooler, and by switching between water-cooled operation and air-cooled operation, exhaust heat can be used for hot water supply and heating.
  • air-cooled gas coolers are larger than water-cooled gas coolers because the heat transfer coefficient on the air side is lower than that of water. Therefore, the amount of refrigerant required differs greatly between the air-cooled gas cooler and the water-cooled gas cooler.
  • the inventor discovered the problem that the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit becomes excessive during water-cooling operation, and the high-pressure pressure rises abnormally. rice field.
  • Embodiment 1 Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.
  • the refrigeration system 100 includes a compression mechanism 110, a water-cooled gas cooler 120 and an air-cooled gas cooler 130 that cool the refrigerant discharged from the compression mechanism 110, an expansion mechanism 140 that decompresses the cooled refrigerant, an evaporator 150 that absorbs heat from a heat source such as air.
  • the compression mechanism 110 has a suction port 111 and a discharge port 112 .
  • the refrigeration system 100 is capable of switching between a water-cooled operation and an air-cooled operation.
  • a first backflow prevention mechanism 170 that prevents the refrigerant from the air-cooled gas cooler 130 from flowing back to the water-cooled gas cooler 120; and a second backflow prevention mechanism 171 that prevents backflow to the type gas cooler 130 .
  • the refrigerating apparatus 100 includes a first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 and a second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 in order to maintain an appropriate amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit.
  • a three-way solenoid valve is used for the refrigerant channel switching mechanism 160 .
  • a check valve is used for the first backflow prevention mechanism 170 and the second backflow prevention mechanism 171 .
  • An electronic expansion valve is used for the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 and the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 .
  • Refrigerant pipe 190 includes suction pipe 200 connecting evaporator 150 and suction port 111 , discharge pipe 210 connecting discharge port 112 and the inlet of refrigerant flow switching mechanism 160 , and one of refrigerant flow switching mechanism 160 .
  • 4 high-pressure pipe 224 a refrigerant bypass pipe 223 that branches from the third high-pressure pipe 222 and joins and connects to the second high-pressure pipe 221 via the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180, and a fourth high-pressure pipe 224 that branches off, It is composed of an injection pipe 225 that joins and connects to the suction pipe 200 via the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 and an evaporator inlet pipe 230 that connects the expansion mechanism 140 and the evaporator 150 .
  • the discharge pipe 210 is provided with a high-pressure sensor 240 that detects the refrigerant pressure on the high-pressure side.
  • the refrigerating apparatus 100 also includes a control section (not shown) that controls each section in an integrated manner.
  • the refrigeration system 100 of the present embodiment uses, as a refrigerant, carbon dioxide whose refrigerant pressure on the high-pressure side is equal to or higher than the critical pressure (supercritical).
  • This carbon dioxide refrigerant is a natural refrigerant that has a low environmental load and is non-flammable and non-toxic.
  • the refrigerating apparatus 100 is charged with a proper amount of refrigerant during air-cooling operation using the air-cooled gas cooler 130 .
  • the refrigeration system 100 can switch between water-cooling operation and air-cooling operation.
  • the compression mechanism 110 by activating the compression mechanism 110 , the refrigerant returned from the evaporator 150 is sucked into the compression mechanism 110 through the suction port 111 .
  • the refrigerant sucked into the compression mechanism 120 is compressed to a high pressure and discharged from the discharge port 112 .
  • the refrigerant discharged from the discharge port 112 flows into the refrigerant channel switching mechanism 160 via the discharge pipe 210 .
  • the refrigerant channel switching mechanism 160 operates so that the outlet on the first high-pressure pipe 220 side is open and the outlet on the second high-pressure pipe 221 side is closed.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant channel switching mechanism 160 flows into the water-cooled gas cooler 120 via the first high-pressure pipe 220 .
  • the refrigerant that has flowed into the water-cooled gas cooler 120 exchanges heat with water and is cooled.
  • the refrigerant that has flowed into the expansion mechanism 140 is sent to the evaporator 150 through the evaporator inlet pipe 230 after being decompressed to a predetermined low pressure.
  • the refrigerant sent to the evaporator 150 is heated by, for example, exchanging heat with the air in the refrigerated showcase, and is sucked into the compression mechanism 110 again.
  • the refrigeration system 100 can adjust the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit by recovering excess refrigerant to the air-cooled gas cooler 130 during water-cooling operation.
  • the refrigerant that has flowed into the air-cooled gas cooler 130 exchanges heat with the air around the air-cooled gas cooler 130 by natural convection, and stays at a saturation pressure corresponding to the ambient temperature of the air-cooled gas cooler 130 .
  • the refrigerant pressure on the high-pressure side is set higher than the saturation pressure corresponding to the ambient temperature of the air-cooled gas cooler 130, so the refrigerant remaining in the air-cooled gas cooler 130 does not passively flow out.
  • the refrigerant staying in the air-cooled gas cooler 130 is It joins the refrigerant in the third high-pressure pipe 222 via the fourth high-pressure pipe 224 and the second backflow prevention mechanism 171 . Therefore, an abnormal rise in the pressure of the air-cooled gas cooler 130 due to so-called liquid sealing does not occur.
  • the refrigerant remaining in the air-cooled gas cooler 130 is reduced by operating the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181. , the fourth high-pressure pipe 224 , the injection pipe 225 and the second refrigerant flow rate adjusting mechanism 181 , and joins the refrigerant in the suction pipe 200 . This is called a refrigerant release operation.
  • a control unit (not shown) performs a refrigerant recovery operation or a refrigerant release operation based on the value detected by high-pressure sensor 240 so that the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit becomes appropriate. do.
  • the control unit causes the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 to be fully closed. determine whether there is
  • control unit (not shown) adjusts the first 1 to control the refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 .
  • the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 is controlled so that the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 is fully closed.
  • the control unit causes the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 to fully close. Determine whether or not
  • the control unit controls the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 so that the amount of refrigerant flowing through the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 increases. 2 Controls the refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 .
  • the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 is controlled so that the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 is fully closed.
  • the compression mechanism 110 by activating the compression mechanism 110 , the refrigerant returned from the evaporator 150 is sucked into the compression mechanism 110 through the suction port 111 .
  • the refrigerant sucked into the compression mechanism 120 is compressed to a high pressure and discharged from the discharge port 112 .
  • the refrigerant discharged from the discharge port 112 flows into the refrigerant channel switching mechanism 160 via the discharge pipe 210 .
  • the refrigerant channel switching mechanism 160 operates so that the outlet on the first high-pressure pipe 220 side is closed and the outlet on the second high-pressure pipe 221 side is open.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant channel switching mechanism 160 flows into the air-cooled gas cooler 130 via the second high-pressure pipe 221 .
  • the refrigerant that has flowed into the air-cooled gas cooler 130 is cooled by exchanging heat with air, and then flows into the expansion mechanism 140 via the fourth high-pressure pipe 224, the second backflow prevention mechanism 171, and the third high-pressure pipe 222. do.
  • the refrigerant that has flowed into the expansion mechanism 140 is sent to the evaporator 150 through the evaporator inlet pipe 230 after being decompressed to a predetermined low pressure.
  • the refrigerant sent to the evaporator 150 is heated by, for example, exchanging heat with the air in the refrigerated showcase, and is sucked into the compression mechanism 110 again.
  • the refrigerating apparatus 100 is filled with refrigerant so as to have an appropriate amount during air-cooling operation, it is not necessary to adjust the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit during air-cooling operation.
  • refrigeration apparatus 100 includes compression mechanism 110, water-cooled gas cooler 120 and air-cooled gas cooler 130 that cool refrigerant discharged from compression mechanism 110, expansion mechanism 140,
  • a refrigerant circuit is configured by an evaporator 150, and the refrigeration system operates by switching the gas cooler to be used. Excess refrigerant is recovered to the air-cooled gas cooler 130 during water-cooled operation using the water-cooled gas cooler 120. By doing so, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit is adjusted.
  • the high-pressure sensor 240 is provided to detect the refrigerant pressure on the high-pressure side, and the refrigerant is supplied from the high-pressure side of the refrigerant circuit to the air-cooled gas cooler 130 based on the increase in the refrigerant pressure on the high-pressure side.
  • a refrigerant recovery operation is performed to recover the refrigerant
  • a refrigerant release operation is performed to release the refrigerant from the air-cooled gas cooler 130 to the low-pressure side of the refrigerant circuit based on a decrease in the refrigerant pressure on the high-pressure side. You may make it adjust a refrigerant
  • the refrigerant bypass pipe 223 that connects the connecting pipe on the downstream side of the water-cooled gas cooler 120 and the connecting pipe on the upstream or downstream side of the air-cooled gas cooler 130 is provided.
  • the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit may be adjusted by executing the refrigerant recovery operation via the bypass pipe 223 .
  • the recovered refrigerant exchanges heat with the air around the air-cooled gas cooler 130, and the time it takes to reach the saturation pressure corresponding to the ambient temperature of the air-cooled gas cooler 130 can be shortened. Therefore, in the refrigerant recovery operation, the refrigerant can be recovered more efficiently, and the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit can be adjusted in a shorter time.
  • the refrigeration system 100 may use carbon dioxide as the refrigerant.
  • refrigeration system 100 includes low-stage compression mechanism 260 and high-stage compression mechanism 270 as compression mechanism 110 .
  • the low stage compression mechanism 260 has a low stage suction port 261 and a low stage discharge port 262 .
  • the high-stage compression mechanism 270 has a high-stage suction port 271 and a high-stage discharge port 272 .
  • the refrigerant pipe 190 is composed of a medium-pressure pipe 280 connecting the low-stage discharge port 262 and the high-stage suction port 271 in addition to that of the first embodiment.
  • the suction pipe 200 connects the evaporator 150 and the low-stage suction port 261
  • the discharge pipe 210 connects the high-stage discharge port 272 and the refrigerant flow switching mechanism 160
  • the injection pipe 225 branches from the fourth high-pressure pipe 224 and is configured to join and connect to the medium-pressure pipe 280 via the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 .
  • the refrigeration system 100 is switchable between water-cooled operation and air-cooled operation.
  • the compression mechanism 110 by activating the compression mechanism 110 , the refrigerant returned from the evaporator 150 is sucked into the low-stage compression mechanism 260 through the low-stage suction port 261 .
  • the refrigerant sucked into the low-stage compression mechanism 260 is compressed to intermediate pressure and discharged from the low-stage discharge port 262 .
  • the refrigerant discharged from the low-stage discharge port 262 is sucked into the high-stage compression mechanism 270 through the medium-pressure pipe 280 and the high-stage suction port 271 in sequence.
  • the refrigerant sucked into the high-stage compression mechanism 270 is compressed to a high pressure and discharged from the high-stage discharge port 272 .
  • the refrigerant discharged from the high-stage discharge port 272 flows into the refrigerant channel switching mechanism 160 via the discharge pipe 210 .
  • the refrigerant remaining in the air-cooled gas cooler 130 is discharged through the fourth high pressure pipe 224, the injection pipe 225 and the second refrigerant flow rate adjustment mechanism. 181 to merge with the refrigerant in the intermediate pressure pipe 280 .
  • control unit (not shown) is also the same as in Embodiment 1, so the description thereof will be omitted.
  • refrigeration apparatus 100 includes compression mechanism 110, water-cooled gas cooler 120 and air-cooled gas cooler 130 that cool refrigerant discharged from compression mechanism 110, expansion mechanism 140,
  • a refrigerant circuit is configured by an evaporator 150, and the refrigeration system operates by switching the gas cooler to be used. Excess refrigerant is recovered to the air-cooled gas cooler 130 during water-cooled operation using the water-cooled gas cooler 120. By doing so, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit is adjusted.
  • the compression mechanism 110 is a two-stage compression type refrigeration system including the low-stage compression mechanism 260 and the high-stage compression mechanism 270, and the low-stage compression mechanism 260 and the high-stage compression mechanism 270 are provided.
  • a medium pressure pipe 280 that connects to the compression mechanism 270, and an injection pipe 225 that connects the connection pipe on the upstream side or downstream side of the air-cooled gas cooler 130 and the medium pressure pipe 280.
  • the injection pipe 225 Through the injection pipe 225, Alternatively, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit may be adjusted by executing the refrigerant releasing operation.
  • Embodiment 3 (Embodiment 3) Embodiment 3 will be described below with reference to FIG.
  • the refrigeration system 100 has a refrigerant short-circuit mechanism 290 for switching between water-cooling operation and air-cooling operation.
  • the refrigerant short-circuit mechanism 290 uses an electromagnetic valve.
  • discharge pipe 210 connects discharge port 112 and water-cooled gas cooler 120
  • third high-pressure pipe 222 connects water-cooled gas cooler 120 and expansion mechanism 140 via refrigerant short-circuit mechanism 290
  • a refrigerant bypass pipe 223 is branched from the third high-pressure pipe 222 and connected to the air-cooled gas cooler 130 via the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 .
  • the refrigeration system 100 is switchable between water-cooled operation and air-cooled operation.
  • the refrigerant short-circuit mechanism 290 operates so as to be in an open state.
  • the compression mechanism 110 by activating the compression mechanism 110 , the refrigerant returned from the evaporator 150 is sucked into the compression mechanism 110 through the suction port 111 .
  • the refrigerant sucked into the compression mechanism 120 is compressed to a high pressure and discharged from the discharge port 112 .
  • the refrigerant discharged from the discharge port 112 flows into the water-cooled gas cooler 120 via the discharge pipe 210 .
  • the refrigerant that has flowed into the water-cooled gas cooler 120 exchanges heat with water and is cooled, and then flows into the expansion mechanism 140 via the third high-pressure pipe 222 and the refrigerant short-circuit mechanism 290 .
  • control unit (not shown) is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the refrigerant short-circuit mechanism 290 operates so as to be in a closed state. Also, during air-cooling operation, the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 operates so as to always be in a fully open state.
  • the compression mechanism 110 by activating the compression mechanism 110 , the refrigerant returned from the evaporator 150 is sucked into the compression mechanism 110 through the suction port 111 .
  • the refrigerant sucked into the compression mechanism 120 is compressed to a high pressure and discharged from the discharge port 112 .
  • the refrigerant discharged from the discharge port 112 flows into the water-cooled gas cooler 120 via the discharge pipe 210 .
  • Water is not supplied to the water-cooled gas cooler 120 during air-cooling operation. Therefore, the refrigerant that has flowed into the water-cooled gas cooler 120 flows into the third high-pressure pipe 222 without exchanging heat with water.
  • the refrigerant that has flowed into the third high-pressure pipe 222 is blocked by the closed refrigerant short circuit mechanism 290 and flows into the air-cooled gas cooler 130 via the refrigerant bypass pipe 223 and the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 .
  • the refrigerant that has flowed into the air-cooled gas cooler 130 is cooled by exchanging heat with air, and then flows into the expansion mechanism 140 via the fourth high-pressure pipe 224, the second backflow prevention mechanism 171, and the third high-pressure pipe 222. do.
  • refrigeration apparatus 100 includes compression mechanism 110, water-cooled gas cooler 120 and air-cooled gas cooler 130 that cool refrigerant discharged from compression mechanism 110, expansion mechanism 140,
  • a refrigerant circuit is configured by an evaporator 150, and the refrigeration system operates by switching the gas cooler to be used. Excess refrigerant is recovered to the air-cooled gas cooler 130 during water-cooled operation using the water-cooled gas cooler 120. By doing so, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit is adjusted.
  • Embodiment 1 has been described as an example of the technology disclosed in the present application.
  • the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments with modifications, replacements, additions, omissions, and the like.
  • the discharge pipe 210 was described as an example of the mounting position of the high-pressure sensor 240, but the high-pressure sensor 240 only needs to be able to detect the refrigerant pressure on the high-pressure side during water-cooling operation. It may be provided at the inlet of the third high-pressure pipe 222 or the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 . Therefore, the mounting position of the high pressure sensor 240 is not limited to the discharge pipe 210 .
  • the electronic expansion valve was described as an example of the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180, but the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 may be any means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant passing through.
  • a solenoid valve may be used to adjust the flow rate by pulse control. Therefore, the first refrigerant flow rate adjustment mechanism 180 is not limited to an electronic expansion valve.
  • the electronic expansion valve was described as an example of the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181, but the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 may be any means capable of adjusting the flow rate of the refrigerant passing through.
  • the second refrigerant flow rate adjustment mechanism 181 is not limited to an electronic expansion valve.
  • a three-way solenoid valve has been described as an example of the refrigerant flow switching mechanism 160, but the refrigerant flow switching mechanism 160 allows the refrigerant discharged from the compression mechanism 110 to flow into the water-cooled gas cooler 120.
  • electromagnetic valves are provided on the inlet sides of the water-cooled gas cooler 120 and the air-cooled gas cooler 131, and either one of the electromagnetic valves is switched. You may make it switch by making it an open state. Therefore, the refrigerant channel switching mechanism 160 is not limited to a three-way solenoid valve.
  • check valves have been described as examples of the first backflow prevention mechanism 170 and the second backflow prevention mechanism 171. Any means can be used as long as it can prevent the refrigerant from flowing back to the inlet side.
  • a solenoid valve may be used and controlled to be closed when the refrigerant pressure on the outlet side exceeds that on the inlet side. . Therefore, the first backflow prevention mechanism 170 and the second backflow prevention mechanism 171 are not limited to check valves.
  • the refrigerant flowing into the air-cooled gas cooler 130 exchanges heat with the air around the air-cooled gas cooler 130 through natural convection.
  • a fan may be activated to exchange heat by forced convection.
  • the intercooler for intermediate cooling is omitted in the two-stage compression cycle.
  • An intercooler, or both, may be provided.
  • the refrigerant to be used may be any medium for transferring heat in the refrigeration cycle. Therefore, the refrigerant to be used is not limited to carbon dioxide.
  • the present disclosure is applicable to equipment that effectively utilizes waste heat from a refrigeration system. Specifically, the present disclosure is applicable to hot water supply, floor heating, hot water room heater, air conditioning, etc. using exhaust heat from a refrigeration system.
  • Refrigerating device 110 Compression mechanism 111 Suction port 112 Discharge port 120 Water-cooled gas cooler 130 Air-cooled gas cooler 140 Expansion mechanism 150 Evaporator 160 Refrigerant channel switching mechanism 170 First backflow prevention mechanism 171 Second backflow prevention mechanism 180 First refrigerant Flow rate adjustment mechanism 181 Second refrigerant flow rate adjustment mechanism 190 Refrigerant pipe 200 Suction pipe 210 Discharge pipe 220 First high pressure pipe 221 Second high pressure pipe 222 Third high pressure pipe 223 Refrigerant bypass pipe 224 Fourth high pressure pipe 225 Injection pipe 230 Evaporator Inlet pipe 231 Low-stage discharge pipe 240 High-pressure pressure sensor 260 Low-stage compression mechanism 261 Low-stage suction port 262 Low-stage discharge port 270 High-stage compression mechanism 271 High-stage suction port 272 High-stage discharge port 280 Intermediate-pressure pipe 290 Refrigerant short-circuit mechanism

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Abstract

本開示における冷凍装置は、使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、圧縮機構と、圧縮機構から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラーおよび空冷式ガスクーラーと、膨張機構と、蒸発器と、から構成される冷媒回路を備え、水冷式ガスクーラーを使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を空冷式ガスクーラーに回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する。

Description

冷凍装置
　本開示は、冷蔵または冷凍ショーケースなどに接続される冷凍装置に係り、特に、冷凍装置の排熱を給湯および暖房に利用することが可能な冷凍装置に関する。
　特許文献１は、冷凍装置の排熱を給湯および暖房に利用することが可能なコンデンシングユニットを開示する。このコンデンシングユニットは、水冷式ガスクーラーと、空冷式のガスクーラーと、を備える。
特開２０２０－１１８３５４号公報
　本開示は、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持し、高圧圧力の異常上昇を防止することが可能な冷凍装置を提供する。
　本開示における冷凍装置は、使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、圧縮機構と、圧縮機構から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラーおよび空冷式ガスクーラーと、膨張機構と、蒸発器と、から構成される冷媒回路を備え、水冷式ガスクーラーを使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を空冷式ガスクーラーに回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する。
　本開示における冷凍装置は、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持できる。そのため、高圧圧力の異常上昇を防止できる。
実施の形態１における冷凍装置の冷媒回路図 実施の形態２における冷凍装置の冷媒回路図 実施の形態３における冷凍装置の冷媒回路図
　（本開示の基礎となった知見等）
　発明者が本開示に想到するに至った当時、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗では、冷凍装置の排熱を、給湯および暖房に利用することが望まれていた。特許文献１のコンデンシングユニットは、水冷式ガスクーラーと、空冷式ガスクーラーと、を備え、水冷運転と空冷運転を切替えることで、排熱を給湯および暖房に利用することを可能にした。しかしながら、空冷式ガスクーラーは、空気側の熱伝達率が水に比べて小さいため、水冷式ガスクーラーよりも大型となる。そのため、空冷式ガスクーラーと水冷式ガスクーラーとでは、必要な冷媒量が大きく異なる。発明者は、これによって、水冷運転時に、冷媒回路内の循環冷媒量が過剰となり、高圧圧力が異常上昇する課題を発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
　以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
　（実施の形態１）
　以下、図１を用いて、実施の形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　図１において、冷凍装置１００は、圧縮機構１１０と、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラー１２０および空冷式ガスクーラー１３０と、冷却された冷媒を減圧する膨張機構１４０と、空気等の熱源から熱を吸収する蒸発器１５０と、を備えている。
　圧縮機構１１０は、吸込口１１１および吐出口１１２を備えている。
　また、冷凍装置１００は、水冷運転と空冷運転との切替えが可能であり、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を、水冷式ガスクーラー１２０に流入させるか、空冷式ガスクーラー１３０に流入させるか、を切替える冷媒流路切替機構１６０と、空冷式ガスクーラー１３０から出た冷媒が水冷式ガスクーラー１２０へ逆流することを防ぐ第１逆流防止機構１７０と、水冷式ガスクーラー１２０から出た冷媒が空冷式ガスクーラー１３０へ逆流することを防ぐ第２逆流防止機構１７１と、を備えている。
　さらに、冷凍装置１００は、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持するために、第１冷媒流量調整機構１８０および第２冷媒流量調整機構１８１を備えている。
　本実施の形態においては、冷媒流路切替機構１６０には、三方電磁弁が用いられている。第１逆流防止機構１７０および第２逆流防止機構１７１には、チェックバルブが用いられている。第１冷媒流量調整機構１８０および第２冷媒流量調整機構１８１には、電子膨張弁が用いられている。
　冷凍装置１００を構成するこれらの機器は、冷媒が流れる冷媒配管１９０で接続されている。
　冷媒配管１９０は、蒸発器１５０と吸込口１１１とを接続する吸込配管２００と、吐出口１１２と冷媒流路切替機構１６０の入口とを接続する吐出配管２１０と、冷媒流路切替機構１６０の一方の出口と水冷式ガスクーラー１２０とを接続する第１高圧配管２２０と、冷媒流路切替機構１６０のもう一方の出口と空冷式ガスクーラー１３０とを接続する第２高圧配管２２１と、水冷式ガスクーラー１２０と膨張機構１４０とを第１逆流防止機構１７０を介して接続する第３高圧配管２２２と、空冷ガスクーラー１３０と第３高圧配管２２２とを第２逆流防止機構１７１を介して接続する第４高圧配管２２４と、第３高圧配管２２２から分岐し、第１冷媒流量調整機構１８０を介して第２高圧配管２２１に合流・接続する冷媒バイパス配管２２３と、第４高圧配管２２４から分岐し、第２冷媒流量調整機構１８１を介して吸込配管２００に合流・接続するインジェクション配管２２５と、膨張機構１４０と蒸発器１５０とを接続する蒸発器入口配管２３０と、から構成されている。
　吐出配管２１０には、高圧側の冷媒圧力を検出する高圧圧力センサー２４０が設けられている。
　また、冷凍装置１００は、各部を統括して制御する制御部（図示せず）を備えている。
　なお、本実施の形態の冷凍装置１００には、冷媒として、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素を用いている。この二酸化炭素冷媒は、環境負荷が小さく、可燃性および毒性がない自然冷媒である。
　ここで、冷凍装置１００は、空冷式ガスクーラー１３０を使用する空冷運転時に適正量となるように冷媒を充填する。
　［１―２．動作］
　以上のように構成された冷凍装置１００について、以下その動作、作用を説明する。
　冷凍装置１００は、水冷運転と空冷運転との切替えが可能である。
　まず、水冷式ガスクーラー１２０を使用する水冷運転時の冷媒の動作について説明する。
　はじめに、圧縮機構１１０を作動させることにより、蒸発器１５０から戻ってきた冷媒が、吸込口１１１を介して圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　圧縮機構１２０に吸い込まれた冷媒は、高圧圧力まで圧縮されて吐出口１１２から吐出される。
　吐出口１１２から吐出された冷媒は、吐出配管２１０を介して冷媒流路切替機構１６０に流入する。
　水冷運転時は、冷媒流路切替機構１６０は、第１高圧配管２２０側の出口が開状態、第２高圧配管２２１側の出口が閉状態になるように作動する。
　したがって、冷媒流路切替機構１６０に流入した冷媒は、第１高圧配管２２０を介して水冷式ガスクーラー１２０に流入する。
　水冷式ガスクーラー１２０に流入した冷媒は、水と熱交換して冷却された後、第３高圧配管２２２および第１逆流防止機構１７０を経由して、膨張機構１４０に流入する。
　膨張機構１４０に流入した冷媒は、所定の低圧圧力まで減圧された後、蒸発器入口配管２３０を介して蒸発器１５０に送られる。
　蒸発器１５０に送られた冷媒は、例えば、冷蔵ショーケースの空気と熱交換して加熱され、再び、圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　そして、圧縮機構１１０が作動している間、これらの冷媒の動作が繰り返される。
　ここで、冷凍装置１００は、水冷運転時に過剰な冷媒を空冷式ガスクーラー１３０に回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整できる。
　冷媒回路内の循環冷媒量が過剰となった場合は、第１冷媒流量調整機構１８０を作動させることにより、水冷式ガスクーラー１２０で冷却された冷媒の一部は、第３高圧配管２２２、冷媒バイパス配管２２３、第１冷媒流量調整機構１８０および第２高圧配管２２１を経由して、空冷式ガスクーラー１３０に流入する。これを冷媒回収動作と呼ぶ。
　空冷ガスクーラー１３０に流入した冷媒は、空冷ガスクーラー１３０の周囲の空気と自然対流によって熱交換し、空冷ガスクーラー１３０の周囲温度に対応する飽和圧力で滞留する。通常、高圧側の冷媒圧力は、空冷ガスクーラー１３０の周囲温度に対応する飽和圧力よりも高く設定されるため、空冷ガスクーラー１３０に滞留する冷媒は、受動的に流出することはない。
　ただし、空冷式ガスクーラー１３０の周囲温度が高温になり、空冷ガスクーラー１３０の周囲温度に対応する飽和圧力が、高圧側の冷媒圧力を超えた場合は、空冷ガスクーラー１３０に滞留する冷媒は、第４高圧配管２２４および第２逆流防止機構１７１を経由して、第３高圧配管２２２の冷媒と合流する。そのため、いわゆる液封による空冷ガスクーラー１３０の圧力の異常上昇は発生しない。
　一方、空冷ガスクーラー１３０に滞留する冷媒が多くなり、冷媒回路内の循環冷媒量が不足する場合は、第２冷媒流量調整機構１８１を作動させることにより、空冷式ガスクーラー１３０に滞留する冷媒は、第４高圧配管２２４、インジェクション配管２２５および第２冷媒流量調整機構１８１を経由して、吸込配管２００の冷媒と合流する。これを冷媒放出動作と呼ぶ。
　本実施の形態においては、制御部（図示せず）は、高圧圧力センサー２４０による検出値に基づいて、冷媒回路内の循環冷媒量が適正となるように、冷媒回収動作または冷媒放出動作を実行する。
　高圧側の冷媒圧力が所定の値よりも高い場合、すなわち、冷媒回路内の循環冷媒量が過剰である場合は、制御部（図示せず）は、第２冷媒流量調整機構１８１が全閉であるかどうかを判定する。
　そして、第２冷媒流量調整機構１８１が全閉であると判断した場合は、制御部（図示せず）は、第１冷媒流量調整機構１８０を介して流れる冷媒量がより多くなるように、第１冷媒流量調整機構１８０を制御する。
　第２冷媒流量調整機構１８１が全閉ではないと判断した場合は、第２冷媒流量調整機構１８１が全閉になるように、第２冷媒流量調整機構１８１を制御する。
　一方、高圧側の冷媒圧力が所定の値よりも低い場合、すなわち、冷媒回路内の循環冷媒量が不足する場合は、制御部（図示せず）は、第１冷媒流量調整機構１８０が全閉であるかどうかを判定する。
　そして、第１冷媒流量調整機構１８０が全閉であると判断した場合は、制御部（図示せず）は、第２冷媒流量調整機構１８１を介して流れる冷媒量がより多くなるように、第２冷媒流量調整機構１８１を制御する。
　第１冷媒流量調整機構１８０が全閉ではないと判断した場合は、第１冷媒流量調整機構１８０が全閉になるように、第１冷媒流量調整機構１８０を制御する。
　続いて、空冷式ガスクーラー１３０を使用する空冷運転時の冷媒の動作について説明する。
　はじめに、圧縮機構１１０を作動させることにより、蒸発器１５０から戻ってきた冷媒が、吸込口１１１を介して圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　圧縮機構１２０に吸い込まれた冷媒は、高圧圧力まで圧縮されて吐出口１１２から吐出される。
　吐出口１１２から吐出された冷媒は、吐出配管２１０を介して冷媒流路切替機構１６０に流入する。
　空冷運転時は、冷媒流路切替機構１６０は、第１高圧配管２２０側の出口が閉状態、第２高圧配管２２１側の出口が開状態になるように作動する。
　したがって、冷媒流路切替機構１６０に流入した冷媒は、第２高圧配管２２１を介して空冷式ガスクーラーに１３０に流入する。
　空冷式ガスクーラー１３０に流入した冷媒は、空気と熱交換して冷却された後、第４高圧配管２２４、第２逆流防止機構１７１および第３高圧配管２２２を経由して、膨張機構１４０に流入する。
　膨張機構１４０に流入した冷媒は、所定の低圧圧力まで減圧された後、蒸発器入口配管２３０を介して蒸発器１５０に送られる。
　蒸発器１５０に送られた冷媒は、例えば、冷蔵ショーケースの空気と熱交換して加熱され、再び、圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　そして、圧縮機構１１０が作動している間、これらの冷媒の動作が繰り返される。
　ここで、冷凍装置１００は、空冷運転時に適正量となるように冷媒を充填しているため、空冷運転時は、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する必要はない。
　［１―３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、冷凍装置１００は、圧縮機構１１０と、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラー１２０および空冷式ガスクーラー１３０と、膨張機構１４０と、蒸発器１５０と、から冷媒回路が構成され、使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、水冷式ガスクーラー１２０を使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を空冷式ガスクーラー１３０に回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する。
　これにより、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持できる。そのため、高圧圧力の異常上昇を防止できる。
　また、本実施の形態のように、高圧側の冷媒圧力を検出する高圧圧力センサー２４０を備え、高圧側の冷媒圧力の上昇に基づいて、冷媒回路の高圧側から空冷式ガスクーラー１３０へ冷媒を回収する冷媒回収動作を実行し、高圧側の冷媒圧力の低下に基づいて、空冷式ガスクーラー１３０から冷媒回路の低圧側へ冷媒を放出する冷媒放出動作を実行することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整するようにしてもよい。
　これにより、所定の高圧圧力を維持できる。そのため、圧縮機構１１０の消費電力量増加による成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制できる。
　また、本実施の形態のように、水冷式ガスクーラー１２０の下流側の接続配管と、空冷式ガスクーラー１３０の上流側または下流側の接続配管と、を接続する冷媒バイパス配管２２３を備え、冷媒バイパス配管２２３を介して、冷媒回収動作を実行することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整するようにしてもよい。
　これにより、回収した冷媒が、空冷ガスクーラー１３０の周囲の空気と熱交換し、空冷ガスクーラー１３０の周囲温度に対応する飽和圧力に達するまでの時間を短縮できる。そのため、冷媒回収動作において、より効率的に冷媒を回収することができ、より短時間で冷媒回路内の循環冷媒量を調整できる。
　また、本実施の形態のように、冷凍装置１００は、冷媒として二酸化炭素を用いるようにしてもよい。
　これにより、高圧側の放熱過程で温度グライドが大きくなるため、対向流による熱交換効率を高くできる。そのため、より高効率に高温の排熱を生成でき、それを利用して給湯および暖房が行える。
　（実施の形態２）
　以下、図２を用いて、実施の形態２を説明する。
　［２－１．構成］
　図２において、冷凍装置１００は、圧縮機構１１０として、低段圧縮機構２６０と高段圧縮機構２７０と、を備えている。
　低段圧縮機構２６０は、低段吸込口２６１および低段吐出口２６２を備えている。高段圧縮機構２７０は、高段吸込口２７１および高段吐出口２７２を備えている。
　冷凍装置１００を構成するその他の機器は、実施の形態１と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施の形態において、冷媒配管１９０は、実施の形態１のそれに加えて、低段吐出口２６２と高段吸込口２７１とを接続する中圧配管２８０から構成されている。
　また、本実施の形態においては、吸込配管２００は、蒸発器１５０と低段吸込口２６１とを接続し、吐出配管２１０は、高段吐出口２７２と冷媒流路切替機構１６０とを接続し、インジェクション配管２２５は、第４高圧配管２２４から分岐し、第２冷媒流量調整機構１８１を介して中圧配管２８０に合流・接続するように構成されている。
　［２―２．動作］
　以上のように構成された冷凍装置１００について、以下その動作、作用を説明する。
　冷凍装置１００は、水冷運転と空冷運転との切替え可能である。
　まず、水冷運転と空冷運転共通の冷媒の動作について、説明する。
　はじめに、圧縮機構１１０を作動させることにより、蒸発器１５０から戻ってきた冷媒が低段吸込口２６１を介して低段圧縮機構２６０に吸い込まれる。
　低段圧縮機構２６０に吸い込まれた冷媒は、中圧圧力まで圧縮されて低段吐出口２６２から吐出される。
　低段吐出口２６２から吐出された冷媒は、中圧配管２８０、高段吸込口２７１を順次経由して高段圧縮機構２７０に吸い込まれる。
　高段圧縮機構２７０に吸い込まれた冷媒は、高圧圧力まで圧縮されて高段吐出口２７２から吐出される。
　高段吐出口２７２から吐出された冷媒は、吐出配管２１０を介して、冷媒流路切替機構１６０に流入する。
　それ以降の冷媒の動作は、水冷運転、空冷運転でそれぞれ実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　本実施の形態における冷媒放出動作では、第２冷媒流量調整機構１８１を作動させることにより、空冷式ガスクーラー１３０に滞留する冷媒は、第４高圧配管２２４、インジェクション配管２２５および第２冷媒流量調整機構１８１を経由して、中間圧配管２８０の冷媒と合流する。
　制御部（図示せず）の動作ついても、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　［２―３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、冷凍装置１００は、圧縮機構１１０と、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラー１２０および空冷式ガスクーラー１３０と、膨張機構１４０と、蒸発器１５０と、から冷媒回路が構成され、使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、水冷式ガスクーラー１２０を使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を空冷式ガスクーラー１３０に回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する。
　これにより、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持できる。そのため、高圧圧力の異常上昇を防止できる。
　また、本実施の形態のように、圧縮機構１１０として、低段圧縮機構２６０と、高段圧縮機構２７０と、を備える二段圧縮式の冷凍装置であって、低段圧縮機構２６０と高段圧縮機構２７０とを接続する中圧配管２８０と、空冷式ガスクーラー１３０の上流側または下流側の接続配管と中圧配管２８０とを接続するインジェクション配管２２５と、を備え、インジェクション配管２２５を介して、冷媒放出動作を実行することで、冷媒回路の循環冷媒量を調整するようにしてもよい。
　これにより、冷媒放出動作による低圧圧力への影響を小さくできる。そのため、吸入過熱度が周期的に変動するハンチング現象を防止できる。
　（実施の形態３）
　以下、図３を用いて、実施の形態３を説明する。
　［３－１．構成］
　図３において、冷凍装置１００は、水冷運転と空冷運転との切替えるために、冷媒短絡機構２９０を備えている。
　本実施の形態においては、冷媒短絡機構２９０には、電磁弁が用いられている。
　冷凍装置１００を構成するその他の機器は、実施の形態１と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施の形態においては、吐出配管２１０は、吐出口１１２と水冷式ガスクーラー１２０とを接続し、第３高圧配管２２２は、水冷式ガスクーラー１２０と膨張機構１４０とを冷媒短絡機構２９０を介して接続し、冷媒バイパス配管２２３は、第３高圧配管２２２から分岐し、第１冷媒流量調整機構１８０を介して空冷式ガスクーラー１３０に接続するように構成されている。
　［３―２．動作］
　以上のように構成された冷凍装置１００について、以下その動作、作用を説明する。
　冷凍装置１００は、水冷運転と空冷運転との切替え可能である。
　まず、水冷式ガスクーラー１２０を使用する水冷運転時の冷媒の動作について説明する。水冷運転時は、冷媒短絡機構２９０は、開状態になるように作動する。
　はじめに、圧縮機構１１０を作動させることにより、蒸発器１５０から戻ってきた冷媒が吸込口１１１を介して圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　圧縮機構１２０に吸い込まれた冷媒は、高圧圧力まで圧縮されて吐出口１１２から吐出される。
　吐出口１１２から吐出された冷媒は、吐出配管２１０を介して、水冷式ガスクーラーに１２０に流入する。
　水冷式ガスクーラー１２０に流入した冷媒は、水と熱交換して冷却された後、第３高圧配管２２２および冷媒短絡機構２９０を経由して、膨張機構１４０に流入する。
　それ以降の冷媒の動作および制御部（図示せず）の動作ついては、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　また、制御部（図示せず）の動作ついても、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　続いて、空冷式ガスクーラー１３０を使用する空冷運転時の冷媒の動作について説明する。空冷運転時は、冷媒短絡機構２９０は、閉状態になるように作動する。また、空冷運転時は、第１冷媒流量調整機構１８０は、常に全開状態になるように作動する。
　はじめに、圧縮機構１１０を作動させることにより、蒸発器１５０から戻ってきた冷媒が吸込口１１１を介して圧縮機構１１０に吸い込まれる。
　圧縮機構１２０に吸い込まれた冷媒は、高圧圧力まで圧縮されて吐出口１１２から吐出される。
　吐出口１１２から吐出された冷媒は、吐出配管２１０を介して、水冷式ガスクーラーに１２０に流入する。
　空冷運転時は、水冷式ガスクーラー１２０に水が供給されない。したがって、水冷式ガスクーラー１２０に流入した冷媒は、水と熱交換することなく、第３高圧配管２２２に流入する。
　第３高圧配管２２２に流入した冷媒は、閉状態の冷媒短絡機構２９０によって塞き止められ、冷媒バイパス配管２２３および第１冷媒流量調整機構１８０を経由して、空冷式ガスクーラー１３０に流入する。
　空冷式ガスクーラー１３０に流入した冷媒は、空気と熱交換して冷却された後、第４高圧配管２２４、第２逆流防止機構１７１および第３高圧配管２２２を経由して、膨張機構１４０に流入する。
　それ以降の冷媒の動作については、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
　［３―３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、冷凍装置１００は、圧縮機構１１０と、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラー１２０および空冷式ガスクーラー１３０と、膨張機構１４０と、蒸発器１５０と、から冷媒回路が構成され、使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、水冷式ガスクーラー１２０を使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を空冷式ガスクーラー１３０に回収することで、冷媒回路内の循環冷媒量を調整する。
　これにより、冷媒回路内の適正な循環冷媒量を維持できる。そのため、高圧圧力の異常上昇を防止できる。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　実施の形態１～３では、高圧圧力センサー２４０の取り付け位置の一例として、吐出配管２１０を説明したが、高圧圧力センサー２４０は、水冷運転中の高圧側の冷媒圧力が検出できれば良く、例えば、第３高圧配管２２２や第１冷媒流量調整機構１８０の入口に設けてもよい。したがって、高圧圧力センサー２４０の取り付け位置は、吐出配管２１０に限定されない。
　実施の形態１～３では、第１冷媒流量調整機構１８０の一例として、電子膨張弁を説明したが、第１冷媒流量調整機構１８０は、通過する冷媒の流量を調整できる手段であれば良く、例えば、電磁弁を用い、パルス制御によって流量を調整してもよい。したがって、第１冷媒流量調整機構１８０は、電子膨張弁に限定されない。
　実施の形態１～３では、第２冷媒流量調整機構１８１の一例として、電子膨張弁を説明したが、第２冷媒流量調整機構１８１は、通過する冷媒の流量を調整できる手段であれば良く、例えば、電磁弁とキャピラリーチューブを組み合わせ、パルス制御によって流量を調整してもよい。したがって、第２冷媒流量調整機構１８１は、電子膨張弁に限定されない。
　実施の形態１および２では、冷媒流路切替機構１６０の一例として、三方電磁弁を説明したが、冷媒流路切替機構１６０は、圧縮機構１１０から吐出された冷媒を水冷式ガスクーラー１２０に流入させるか、空冷式ガスクーラー１３０に流入させるかを切替える手段であれば良く、例えば、水冷式ガスクーラー１２０と空冷式ガスクーラー１３１の入口側に電磁弁をそれぞれ設け、いずれか一方の電磁弁を開状態にさせて切り替えるようにしてもよい。したがって、冷媒流路切替機構１６０は、三方電磁弁に限定されない。
　実施の形態１～３では、第１逆流防止機構１７０および第２逆流防止機構１７１の一例として、チェックバルブを説明したが、第１逆流防止機構１７０および第２逆流防止機構１７１は、出口側から入口側への冷媒の逆流を防止できる手段であれば良く、例えば、電磁弁を用い、出口側の冷媒圧力が入口側のそれを超えた場合は、閉状態になるように制御してもよい。したがって、第１逆流防止機構１７０および第２逆流防止機構１７１は、チェックバルブに限定されない。
　実施の形態１～３では、空冷ガスクーラー１３０に流入した冷媒は、空冷ガスクーラー１３０の周囲の空気と自然対流によって熱交換すると説明したが、熱交換を促進するために、空冷ガスクーラー１３０のファンを作動させ、強制対流によって熱交換してもよい。
　実施の形態２では、二段圧縮サイクルにおいて、中間冷却を行うインタークーラーを省略したが、使用する冷媒の特性および運転条件に応じて、吐出ガス温度の上昇を抑制するために、水冷式もしくは空冷式インタークーラー、またはその両方を設けてもよい。
　また、実施の形態１では、使用する冷媒の一例として、二酸化炭素を説明したが、使用する冷媒は、冷凍サイクルにおいて、熱を移動させるための媒体であればよい。したがって、使用する冷媒は、二酸化炭素に限定されない。
　なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　２０２２年１月１４日出願の特願２０２２－００４０３２の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本開示は、冷凍装置の排熱を有効利用する機器に適応可能である。具体的には、冷凍装置の排熱を利用した給湯、床暖房、温水ルームヒーター、空調などに、本開示は適応可能である。
　１００　冷凍装置
　１１０　圧縮機構
　１１１　吸込口
　１１２　吐出口
　１２０　水冷式ガスクーラー
　１３０　空冷式ガスクーラー
　１４０　膨張機構
　１５０　蒸発器
　１６０　冷媒流路切替機構
　１７０　第１逆流防止機構
　１７１　第２逆流防止機構
　１８０　第１冷媒流量調整機構
　１８１　第２冷媒流量調整機構
　１９０　冷媒配管
　２００　吸込配管
　２１０　吐出配管第
　２２０　第１高圧配管
　２２１　第２高圧配管
　２２２　第３高圧配管
　２２３　冷媒バイパス配管
　２２４　第４高圧配管
　２２５　インジェクション配管
　２３０　蒸発器入口配管
　２３１　低段吐出配管
　２４０　高圧圧力センサー
　２６０　低段圧縮機構
　２６１　低段吸込口
　２６２　低段吐出口
　２７０　高段圧縮機構
　２７１　高段吸込口
　２７２　高段吐出口
　２８０　中圧配管
　２９０　冷媒短絡機構
 

Claims (5)

  1. 　使用するガスクーラーを切替えて運転する冷凍装置であって、
    　圧縮機構と、前記圧縮機構から吐出された冷媒を冷却する水冷式ガスクーラーおよび空冷式ガスクーラーと、膨張機構と、蒸発器と、から構成される冷媒回路を備え、
    　前記水冷式ガスクーラーを使用する水冷運転時に、過剰な冷媒を前記空冷式ガスクーラーに回収することで、前記冷媒回路内の循環冷媒量を調整する冷凍装置。
  2. 　前記冷媒回路の高圧側の冷媒圧力を検出する高圧圧力センサーを備え、
    　前記冷媒回路の高圧側の冷媒圧力の上昇に基づいて、前記冷媒回路の高圧側から前記空冷式ガスクーラーへ冷媒を回収する冷媒回収動作を実行し、
    　前記冷媒回路の高圧側の冷媒圧力の低下に基づいて、前記空冷式ガスクーラーから前記冷媒回路の低圧側へ冷媒を放出する冷媒放出動作を実行することで、前記冷媒回路内の循環冷媒量を調整する、
    　請求項１に記載の冷凍装置。
  3. 　前記水冷式ガスクーラーの下流側の接続配管と、前記空冷式ガスクーラーの上流側または下流側の接続配管と、を接続する冷媒バイパス配管を備え、
    　前記冷媒バイパス配管を介して、前記冷媒回収動作を実行することで、前記冷媒回路内の循環冷媒量を調整する、
    　請求項１に記載の冷凍装置。
  4. 　前記圧縮機構として、低段圧縮機構と、高段圧縮機構と、を備える二段圧縮式の冷凍装置であって、
    　前記低段圧縮機構と前記高段圧縮機構とを接続する中圧配管と、前記空冷式ガスクーラーの上流側または下流側の接続配管と前記中圧配管とを接続するインジェクション配管と、を備え、
    　前記インジェクション配管を介して、前記冷媒放出動作を実行することで、前記冷媒回路の循環冷媒量を調整する、
    　請求項１に記載の冷凍装置。
  5. 　前記冷媒として二酸化炭素を用いる、
    　請求項１に記載の冷凍装置。
     
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