WO2024106479A1 - 冷凍システム - Google Patents

冷凍システム Download PDF

Info

Publication number
WO2024106479A1
WO2024106479A1 PCT/JP2023/041130 JP2023041130W WO2024106479A1 WO 2024106479 A1 WO2024106479 A1 WO 2024106479A1 JP 2023041130 W JP2023041130 W JP 2023041130W WO 2024106479 A1 WO2024106479 A1 WO 2024106479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
outdoor
refrigeration
refrigeration system
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/041130
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徹 森
一彦 三原
明日香 矢野
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2022183978A external-priority patent/JP2024073014A/ja
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Publication of WO2024106479A1 publication Critical patent/WO2024106479A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel

Definitions

  • This disclosure relates to a refrigeration system.
  • Patent Document 1 discloses an air conditioner that can perform defrosting operation while suppressing a decrease in heating capacity.
  • This air conditioner is provided with a heat storage tank in the compressor of the outdoor unit, and uses the waste heat of the compressor stored in the heat storage tank to defrost the outdoor unit during heating operation.
  • Patent Document 2 discloses a refrigeration system that includes a cascade heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure side of an air-conditioning refrigerant circuit and the high-pressure side of a refrigerant circuit for a cooling storage facility, and during cooling operation of the air-conditioning refrigerant circuit, the refrigerant on the high-pressure side of the refrigerant circuit for the cooling storage facility flows through a condenser to the cascade heat exchanger, and during heating operation of the air-conditioning refrigerant circuit, the refrigerant on the high-pressure side of the refrigerant circuit for the cooling storage facility flows through the cascade heat exchanger and then flows through the condenser.
  • Patent Document 3 discloses a heat source unit and a refrigeration device that prevent the gas refrigerant in the gas-liquid separator from being sent to the intermediate flow path during high outdoor air temperatures.
  • the control unit executes a first operation of increasing the rotation speed of the third compressor when a first condition is satisfied in which the intermediate pressure corresponding to the pressure in the intermediate flow path is higher than a predetermined value during operation of the first compressor, the second compressor, and the third compressor.
  • a first object of the present disclosure is to disclose a refrigeration system that can efficiently perform a defrosting operation while suppressing a decrease in heating capacity.
  • a second object of the present disclosure is to provide a refrigeration system capable of achieving energy savings by defrosting refrigeration equipment by flowing a warm refrigerant.
  • a third object of the present disclosure is to provide a refrigeration system that includes a refrigeration circuit with a simple configuration and that can improve the refrigeration capacity.
  • a first aspect of a refrigeration system corresponding to the first problem of the present disclosure includes a refrigeration cycle circuit connecting an outdoor unit having a compressor and an outdoor heat exchanger, an indoor unit having an indoor heat exchanger, and a refrigeration equipment having a cold-air heat exchanger, and a control unit, wherein the refrigeration cycle circuit has a switching mechanism that switches a refrigerant flow path according to the control of the control unit, and the control unit operates the refrigeration cycle circuit by blocking the inflow of refrigerant to the indoor heat exchanger during an outdoor defrosting operation for defrosting the outdoor heat exchanger, and by using the cold-air heat exchanger as an evaporator and the outdoor heat exchanger as a gas cooler or a radiator.
  • a refrigeration system of a second aspect corresponding to the second problem of the present disclosure comprises an outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor expansion mechanism, and an outdoor fan, an indoor unit having an indoor heat exchanger, an indoor expansion mechanism, and an indoor fan, and a refrigeration equipment having a cold-setting heat exchanger and a cold-setting expansion mechanism; a refrigeration cycle circuit connecting the outdoor unit, an indoor unit having an indoor heat exchanger, an indoor expansion mechanism, and an indoor fan, and a cold-setting equipment having a cold-setting heat exchanger and a cold-setting expansion mechanism; and a defrosting pipe connecting a pipe between the cold-setting heat exchanger and the compressor and a pipe between the indoor expansion mechanism and the outdoor expansion mechanism, and a defrosting on-off valve that is opened during defrosting operation is provided in a midway portion of the defrosting pipe.
  • a third aspect of a refrigeration system corresponding to the third problem of the present disclosure includes a refrigeration circuit provided with a plurality of compressors, a heat source side heat exchanger, a plurality of user side heat exchangers, and a gas-liquid separator, wherein the plurality of compressors are composed of a low stage compressor and a high stage compressor, and the plurality of user side heat exchangers are composed of a first user side heat exchanger and a second user side heat exchanger having a refrigerant evaporation temperature lower than that of the first user side heat exchanger, and the refrigeration circuit is provided with a switching mechanism that causes the refrigerant discharged from the high stage compressor and flowing through at least one of the heat source side heat exchanger and the first user side heat exchanger to flow to the gas-liquid separator, and a throttling mechanism that adjusts the pressure of the refrigerant is provided between the heat source side heat exchanger, the first user
  • the refrigeration system in the first aspect of the present disclosure performs outdoor defrosting operation by blocking the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger and using the cold-air heat exchanger as an evaporator.
  • the heat can be concentrated and used to raise the temperature of the outdoor heat exchanger, shortening the time for outdoor defrosting operation. Therefore, without using the indoor heat exchanger as an evaporator, the outdoor heat exchanger can be defrosted efficiently while suppressing a decrease in heating capacity.
  • the cooling heat exchanger can be defrosted by the relatively warm refrigerant sent from the outdoor heat exchanger, and during cooling operation, the indoor heat exchanger can be used as an evaporator to suppress liquid return to the compressor.
  • the cooling heat exchanger can be defrosted by the relatively warm refrigerant sent from the indoor heat exchanger, and by using the outdoor heat exchanger as an evaporator, liquid return to the low-stage compressor can be suppressed. Therefore, an electric heater is no longer necessary as in the past, energy efficiency can be improved, and by suppressing liquid return of refrigerant, the reliability of the compressor can be improved.
  • the refrigeration system according to the third aspect of the present disclosure is equipped with a refrigeration circuit of simple configuration and can operate stably.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a refrigeration system showing an operation during cooling operation in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of a refrigeration system.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a refrigeration system showing an operation during heating operation in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a refrigeration system showing the operation of a heating operation when the amount of heat exhausted to the cooling equipment is insufficient in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a refrigeration system showing an operation in a case where a large capacity is required in the cooling equipment in the first embodiment and a heating heat amount is not required.
  • FIG. 6 is a flow chart of the refrigeration system.
  • FIG. 7 is a graph of a first outdoor defrosting line and a second outdoor defrosting line.
  • FIG. 8 is a diagram showing the refrigeration cycle circuit of the refrigeration system after step SA4.
  • FIG. 9 is a diagram showing the refrigeration cycle circuit of the refrigeration system after step SA7.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a refrigeration system showing an operation during cooling operation in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a control configuration according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a refrigeration system showing a defrosting operation during cooling operation in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a defrosting operation during cooling operation in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a circuit diagram of a refrigeration system showing an operation during heating operation in the second embodiment.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of a refrigeration system showing a defrosting operation during heating operation in the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a refrigeration circuit of a refrigeration system according to a third embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram of a refrigeration system.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing a refrigeration circuit of a refrigeration system in heating operation.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a refrigeration circuit of a refrigeration system in heating operation.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing a refrigeration circuit of a refrigeration system in heating operation.
  • FIG. 21 is a ph diagram showing the state of the refrigerant in the refrigeration circuit.
  • FIG. 22 is a flow chart showing the operation of the refrigeration system.
  • FIG. 23 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit of the refrigeration system during refrigerant recovery and vacuum pumping work.
  • FIG. 24 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit of the refrigeration system during the refrigerant charging operation.
  • FIG. 25 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit of the refrigeration system in regulated operation.
  • the present disclosure discloses a refrigeration system that can efficiently perform a defrosting operation while suppressing a decrease in heating capacity.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle circuit of a refrigeration system 1 according to a first embodiment.
  • the refrigeration system 1 includes an outdoor unit 10 , an indoor unit 20 , and a cooling device 30 .
  • the indoor unit 20 provides air conditioning within a store, such as a convenience store or supermarket, and the refrigeration equipment 30 provides cooling within refrigerated showcases and freezer showcases that serve as cooling storage facilities installed within the store.
  • the outdoor unit 10 includes a low stage compressor 11 and two high stage compressors 12, 12.
  • the two high stage compressors 12 are connected in parallel to the low stage compressor 11.
  • An accumulator 13 is disposed between the low stage compressor 11 and the high stage compressor 12 . That is, the refrigerant discharged from the low-stage compressor 11 is separated into gas and liquid by the accumulator 13 , and only the gas refrigerant is sent to the high-stage compressor 12 .
  • An oil separator 14 is connected to the discharge side of the high-stage compressor 12.
  • An outdoor heat exchanger 15 is connected to the oil separator 14 via a refrigerant pipe 40.
  • An outdoor fan 18 is provided in the vicinity of the outdoor heat exchanger 15.
  • a first heating pipe 41 that is connected to the refrigerant pipe 40 between the indoor unit 20 and the accumulator 13 is connected to the refrigerant pipe 40 between the oil separator 14 and the outdoor heat exchanger 15 .
  • a first outdoor return pipe 42 that is connected to the refrigerant piping 40 between the oil separator 14 and the outdoor heat exchanger 15 is connected to the refrigerant piping 40 between the cooling equipment 30 and the low-stage compressor 11.
  • a first switching mechanism (switching mechanism) 50 is provided between the oil separator 14 and the outdoor heat exchanger 15.
  • the first switching mechanism 50 includes a first cooling valve 51 that opens and closes the refrigerant pipe 40 between the oil separator 14 and the outdoor heat exchanger 15, a first heating valve 52 that is provided in the middle of the first heating pipe 41 and opens and closes the first heating pipe 41, and an outdoor refrigerant return valve 53 that is provided in the middle of the first outdoor return pipe 42 and opens and closes the first outdoor return pipe 42.
  • the gas-liquid separator 16 is connected to the outdoor heat exchanger 15 via a refrigerant pipe 40.
  • the gas-liquid separator 16 is connected to a cold-setting heat exchanger 31 of the cold-setting equipment 30 via the refrigerant pipe 40 and a cold-setting inlet-side expansion mechanism 32.
  • a cold-setting fan 38 is provided near the cold-setting heat exchanger 31.
  • the cold-setting heat exchanger 31 is connected to the low-stage compressor 11 via a cold-setting outlet-side pressure adjustment mechanism 33.
  • a second cooling pipe 43 that is connected to the indoor heat exchanger 22 via an indoor expansion mechanism 21 is connected to the refrigerant pipe 40 between the outdoor heat exchanger 15 and the gas-liquid separator 16 .
  • a second heating pipe 44 that is connected to the indoor heat exchanger 22 is connected to the refrigerant pipe 40 between the outdoor heat exchanger 15 and the gas-liquid separator 16 .
  • a second outdoor return pipe 45 is connected to the refrigerant piping 40 between the outdoor heat exchanger 15 and the gas-liquid separator 16, and is connected to the refrigerant piping 40 between the cold-installed heat exchanger 31 and the gas-liquid separator 16.
  • a second switching mechanism (switching mechanism) 54 is provided between the outdoor heat exchanger 15 and the gas-liquid separator 16.
  • the second switching mechanism 54 includes a second cooling valve 55 for opening and closing the refrigerant pipe 40 between the outdoor heat exchanger 15 and the gas-liquid separator 16, a third cooling valve 56 provided in the middle of the second cooling pipe 43 for opening and closing the second cooling pipe 43, a second heating valve 57 provided in the middle of the second heating pipe 44 for opening and closing the second heating pipe 44, and a refrigerant return expansion mechanism 58.
  • the refrigerant return expansion mechanism 58 is provided in the middle of the second outdoor return pipe 45 and controls the flow rate of the second outdoor return pipe 45.
  • a check valve 59 is provided downstream of each of the second cooling valve 55, the third cooling valve 56, and the second heating valve 57.
  • the indoor heat exchanger 22 is connected to the high-stage compressor 12 via a refrigerant pipe 40, an on-off valve 23, and an accumulator 13. In the vicinity of the indoor heat exchanger 22, an indoor fan 28 is provided. Furthermore, in this embodiment, a gas refrigerant return pipe 60 is provided to send the gas refrigerant from the gas-liquid separator 16 to the suction side of the accumulator 13. A gas refrigerant flow rate control valve 61 is provided in the middle of the gas refrigerant return pipe 60.
  • the outdoor unit 10 has an outdoor air temperature sensor 17 and an outdoor defrost detection sensor 19 outside the refrigeration cycle circuit (see FIG. 2).
  • the outdoor air temperature sensor 17 is a sensor that detects the outdoor air temperature T.
  • the outdoor defrost detection sensor 19 is a sensor that detects the liquid temperature and gas temperature of the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 15.
  • the indoor unit 20 is equipped with an indoor refrigerant temperature sensor 26 and an outlet temperature sensor 27.
  • the indoor refrigerant temperature sensor 26 detects the temperature of the refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 22 and the temperature of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 22.
  • the outlet temperature sensor 27 is provided near the air outlet of the indoor unit 20 and detects the temperature of the air blown out from the indoor unit 20.
  • the refrigeration equipment 30 has an internal temperature sensor 37 and a refrigeration equipment defrost detection sensor 39.
  • the internal temperature sensor 37 is a sensor that detects the internal temperature Tb of the refrigeration equipment 30.
  • the refrigeration equipment defrost detection sensor 39 is a sensor that detects the liquid temperature and gas temperature of the refrigerant flowing through the refrigeration heat exchanger 31.
  • the outdoor unit 10, indoor unit 20, and cooling equipment 30 are provided with an outdoor fan 18, an indoor fan 28, and a cooling equipment fan 38, respectively (see Figure 2).
  • Each fan 18, 28, and 38 flows air through the outdoor heat exchanger 15, the indoor heat exchanger 22, and the cooling equipment heat exchanger 31, respectively, promoting heat exchange between the air and the refrigerant in each heat exchanger 15, 22, and 31.
  • FIG. 2 is a block diagram of the refrigeration system 1, and shows the configuration of a control system of the refrigeration system 1.
  • the outdoor unit 10 has a control device 90 and an outdoor unit I/F 95.
  • the control device 90 has a control unit 91 and a storage unit 93.
  • the control unit 91 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit) that operates based on a program previously stored in the storage unit 93.
  • the control unit 91 may be configured with a single processor or may be configured with multiple processors.
  • a DSP digital signal processor
  • a control circuit such as an LSI (large scale integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programming Gate Array) may be used as the control unit 91.
  • the control unit 91 is connected to the memory unit 93 and the low stage compressor 11, and controls these units.
  • the control unit 91 reads the computer program stored in the memory unit 93 and operates according to the read computer program, thereby functioning as a determination unit 91a and an operation control unit 91b.
  • the determination unit 91 a compares various temperature detection values, such as the detection value of the internal temperature Tb by the internal temperature sensor 37 , with various temperature data included in the setting data 93 a stored in the memory unit 93 .
  • the operation control unit 91b controls various devices such as the low stage compressor 11 and the high stage compressor 12 of the outdoor unit 10. In addition, the operation control unit 91b transmits control signals to the indoor unit 20 and the cooling equipment 30 via the outdoor unit I/F 95 to operate the refrigeration system 1 in a coordinated manner.
  • the storage unit 93 includes a memory device such as a random access memory (RAM) or a read only memory (ROM), a fixed disk device such as a hard disk, or a portable storage device such as a flexible disk or an optical disk.
  • the storage unit 93 also stores computer programs, databases, tables, and the like used for various operations of the refrigeration system 1. These computer programs, and the like may be installed in the storage unit 93 from a computer-readable portable recording medium using a known setup program, and the like.
  • the portable recording medium is, for example, a semiconductor storage device including a CD-ROM (compact disc read only memory), a DVD-ROM (digital versatile disc read only memory), a USB (Universal Serial Bus) memory, or an SSD (Solid State Drive).
  • the computer program, etc. may be installed from a predetermined server, etc.
  • the memory unit 93 may be provided with a volatile memory area and may constitute a work area for the control unit 91 .
  • the memory unit 93 stores setting data 93a.
  • the setting data 93a includes data on the set temperature (set value) T5 of the inside temperature Tb of the cooling equipment 30, and data on the upper control limit temperature (first temperature) T1 of the inside temperature Tb.
  • the upper control limit temperature T1 is higher than the set temperature T5.
  • the setting data 93a also includes data on the first outdoor defrost line L1, the second outdoor defrost line L2, the defrost time D, and the outdoor defrost end temperature T2, which will be described later.
  • the outdoor unit I/F 95 has communication hardware such as a communication interface circuit and a connector that allows the outdoor unit 10 to communicate with each device via a cable or the like in accordance with a predetermined communication protocol.
  • the outdoor unit I/F 95 sends data received from each device to the control device 90, and transmits data received from the control device 90 to each device.
  • the indoor unit 20 has an indoor unit control device 80 and an indoor unit I/F 85.
  • the indoor unit control device 80 has an indoor unit control unit 81 and an indoor unit memory unit 83.
  • the indoor unit control unit 81 is a processor such as a CPU or an MPU, similar to the control unit 91.
  • the indoor unit control unit 81 operates according to a computer program stored in the indoor unit storage unit 83 to control various devices such as the indoor fan 28 mounted in the indoor unit 20.
  • the indoor unit control unit 81 also receives output signals from various sensors mounted in the indoor unit 20, such as the blowing temperature sensor 27.
  • the indoor unit storage unit 83 like the storage unit 93, has storage devices such as RAM and ROM, and stores computer programs and the like used for various operations of the indoor unit 20.
  • the indoor unit I/F 85 has communication hardware such as a communication interface circuit and connectors that allow the indoor unit 20 to communicate with each device.
  • the indoor unit I/F 85 sends data received from each device to the indoor unit control device 80, and transmits data received from the indoor unit control device 80 to each device.
  • the refrigeration equipment 30 has a refrigeration equipment control device 70 and a refrigeration equipment I/F 75.
  • the refrigeration equipment control device 70 has a refrigeration equipment control unit 71 and a refrigeration equipment memory unit 73.
  • the refrigeration equipment control unit 71 is a processor such as a CPU or an MPU, similar to the control unit 91.
  • the refrigeration equipment control unit 71 operates according to a computer program stored in the refrigeration equipment storage unit 73 to control various devices such as the refrigeration fan 38 mounted on the refrigeration equipment 30.
  • the refrigeration equipment control unit 71 also receives output signals from various sensors mounted on the refrigeration equipment 30, such as the internal temperature sensor 37.
  • the refrigeration equipment storage unit 73 like the storage unit 93, has storage devices such as RAM and ROM, and stores computer programs and the like used for various operations of the refrigeration equipment 30.
  • the refrigeration equipment I/F 75 has communication hardware such as a communication interface circuit and connectors that allow the refrigeration equipment 30 to communicate with each device.
  • the refrigeration equipment I/F 75 sends data received from each device to the refrigeration equipment control device 70, and transmits data received from the refrigeration equipment control device 70 to each device.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 14 is sent through a first cooling valve 51 to the outdoor heat exchanger 15, where it exchanges heat with outside air.
  • the refrigerant after heat exchange is sent to the gas-liquid separator 16 via the second cooling valve 55 and to the indoor heat exchanger 22 via the third cooling valve 56 .
  • the indoor heat exchanger 22 the refrigerant exchanges heat with the indoor air to cool the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat with the indoor air is returned to each high-stage compressor 12 via the accumulator 13.
  • a portion of the refrigerant from the gas-liquid separator 16 is sent to the refrigeration heat exchanger 31 via the refrigeration inlet expansion mechanism 32, where it undergoes heat exchange to cool the refrigeration equipment 30.
  • the refrigerant that has undergone heat exchange in the refrigeration heat exchanger 31 is returned to the low-stage compressor 11 via the refrigeration outlet pressure adjustment mechanism 33.
  • 3 is a circuit diagram of the refrigeration system 1 showing the operation of the heating mode, in which the flow of the refrigerant is indicated by arrows.
  • the first heating valve 52 and the second heating valve 57 are opened, and the first cooling valve 51, the second cooling valve 55, the third cooling valve 56 and the outdoor refrigerant return valve 53 are closed.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 11 is sent to each high-stage compressor 12 via the accumulator 13, further compressed by each high-stage compressor 12, and discharged toward the oil separator 14.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 14 is sent to the indoor heat exchanger 22 through the first heating valve 52, where it exchanges heat with indoor air to heat the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 22 is sent to the gas-liquid separator 16 via the second heating valve 57, and then sent to the cold-setting heat exchanger 31 via the cold-setting inlet expansion mechanism 32, where it undergoes heat exchange and cools the cold-setting equipment 30.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the cold-setting heat exchanger 31 is returned to the low-stage compressor 11 via the cold-setting outlet side pressure adjustment mechanism 33 . That is, the refrigeration system 1 of the present disclosure is configured such that during heating, the indoor heat exchanger 22 functions as a gas cooler or a radiator, and the outdoor heat exchanger 15 is not used.
  • 4 is a circuit diagram of the refrigeration system 1 showing the heating operation when the amount of heat exhausted to the cooling equipment 30 is insufficient.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the figure.
  • the first heating valve 52, the second heating valve 57, the outdoor refrigerant return valve 53 and the refrigerant return expansion mechanism 58 are each opened, and the first cooling valve 51, the second cooling valve 55 and the third cooling valve 56 are each closed.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 11 is sent to each high-stage compressor 12, further compressed by each high-stage compressor 12, and discharged toward the oil separator 14.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 14 is sent to the indoor heat exchanger 22 through the first heating valve 52, where it exchanges heat with indoor air to heat the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 22 is sent to the gas-liquid separator 16 via the second heating valve 57, and then sent to the cold-setting heat exchanger 31 via the cold-setting inlet expansion mechanism 32.
  • the refrigerant exchanges heat in the cold-setting heat exchanger 31, cooling the cold-setting equipment 30, and the refrigerant that has exchanged heat in the cold-setting heat exchanger 31 is adjusted via the cold-setting outlet pressure adjustment mechanism 33 so that its pressure is the same as that of the refrigerant sent from the first outdoor return pipe 42, and is returned to the low-stage compressor 11. This is the operation when the outside air temperature is lower than the temperature inside the cold-setting equipment 30.
  • a portion of the refrigerant from the gas-liquid separator 16 is sent to the outdoor heat exchanger 15 via the refrigerant return expansion mechanism 58 , and is returned to the low-stage compressor 11 after heat exchange in the outdoor heat exchanger 15 .
  • This allows the exhaust heat from the cooling heat exchanger 31 and the heat pumped up by the outdoor heat exchanger 15 to be used as heat for the indoor heat exchanger 22, thereby increasing the heating capacity when the amount of heat exhausted to the cooling equipment 30 is insufficient.
  • 5 is a circuit diagram of the refrigeration system 1 showing the operation when a large capacity is required in the cooling equipment 30 and a heating heat amount is not required.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the figure.
  • the first cooling valve 51, the second cooling valve 55, the first heating valve 52, and the second heating valve 57 are each opened, and the outdoor refrigerant return valve 53 and the third cooling valve 56 are each closed.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 11 is sent to each high-stage compressor 12, further compressed by each high-stage compressor 12, and discharged toward the oil separator 14.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 14 is sent through a first cooling valve 51 to the outdoor heat exchanger 15, where it exchanges heat with outside air.
  • the refrigerant after heat exchange is sent to the gas-liquid separator 16 via the second cooling valve 55 .
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 14 is sent to the indoor heat exchanger 22 through the first heating valve 52, where it exchanges heat with indoor air to heat the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 22 is merged with the refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 15 via the second heating valve 57 and sent to the gas-liquid separator 16 .
  • the refrigerant from the gas-liquid separator 16 is sent to the refrigeration heat exchanger 31 via the refrigeration inlet side expansion mechanism 32. Heat exchange is performed in the refrigeration heat exchanger 31 to cool the refrigeration equipment 30, and the refrigerant that has been heat exchanged in the refrigeration heat exchanger 31 is returned to the low-stage compressor 11 via the refrigeration outlet side pressure adjustment mechanism 33.
  • the exhaust heat of the cooling equipment 30 can be dissipated by the outdoor heat exchanger 15 and the indoor heat exchanger 22, thereby increasing the cooling capacity of the cooling equipment 30.
  • the outdoor heat exchanger 15 is heated, and frost adhering to the outdoor heat exchanger 15 can be removed.
  • a gas refrigerant return pipe 60 is provided to send the gas refrigerant from the gas-liquid separator 16 to the suction side of the accumulator 13. Then, by controlling the aperture of the gas refrigerant flow control valve 61 to control the return amount of the gas refrigerant from the gas-liquid separator 16, a differential pressure of the refrigerant sent to the indoor heat exchanger 22 can be generated. This makes it possible to control the pressure by adding a specified value to the evaporation temperature of the indoor heat exchanger 22, which has a high evaporation temperature. Therefore, by using carbon dioxide (R744), a natural refrigerant with high environmental friendliness, the efficiency of the air conditioning temperature range, which is a weak point, can be improved, and the efficiency of the entire refrigeration system can be improved.
  • carbon dioxide R744
  • FIG. 6 is a flowchart of the refrigeration system 1, showing a series of operations of the control unit 91 when defrosting the outdoor heat exchanger 15 during heating operation of the indoor heat exchanger 22.
  • step SA1 the determination unit 91a determines whether or not the amount of heat for the heating operation of the indoor unit 20 is insufficient. Specifically, the determination unit 91a receives the detection value of the blowing temperature from the indoor unit 20 by the blowing temperature sensor 27 at a predetermined time interval. Each time the determination unit 91a receives the detection value of the blowing temperature, it determines whether or not the received detection value of the blowing temperature has reached the temperature required for the heating operation of the indoor unit 20. At this time, if the received detection value of the blowing temperature is lower than the temperature required for the heating operation of the indoor unit 20, the determination unit 91a determines that the amount of heat for the heating operation is insufficient (step SA1: YES) and proceeds to step SA2.
  • step SA2 the operation control unit 91b controls the first switching mechanism 50 and the second switching mechanism 54 to operate the outdoor heat exchanger 15 as an evaporator. Specifically, the operation control unit 91b opens the outdoor refrigerant return valve 53 of the first switching mechanism 50 and the refrigerant return expansion mechanism 58 of the second switching mechanism 54 from the state shown in FIG. 3, and sets the refrigeration cycle circuit to the state shown in FIG. 4. This ensures the amount of heat required for the heating operation of the indoor unit 20. In addition, the temperature of the outdoor heat exchanger 15 drops.
  • step SA3 the judgment unit 91a judges whether the defrost start condition is met.
  • the defrost start condition is determined by the relationship between the detection value of the lower refrigerant temperature Ta of the refrigerant liquid temperature or gas temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 by the outdoor defrost detection sensor 19 and the detection value of the outdoor air temperature T by the outdoor air temperature sensor 17.
  • the judgment unit 91a monitors the detection values of the outdoor air temperature T and the refrigerant temperature Ta.
  • the judgment unit 91a also reads out the first outdoor defrost line L1 and the second outdoor defrost line L2 of the setting data 93a from the memory unit 93.
  • FIG. 7 is a graph showing the first outdoor defrost line L1 and the second outdoor defrost line L2.
  • the horizontal axis of FIG. 7 is the outside air temperature T, and the vertical axis is the refrigerant temperature Ta, the first condition temperature TH, and the second condition temperature TL.
  • the first outdoor defrost line L1 and the second outdoor defrost line L2 are both functions of the outside air temperature T, and the first condition temperature TH and the second condition temperature TL can be read by substituting the outside air temperature T. For example, when the outside air temperature T is 10°C, the first condition temperature TH is -1°C, and the second condition temperature TL is -3 degrees.
  • step SA3 the judgment unit 91a applies the outside air temperature T to the first outdoor defrost line L1 and the second outdoor defrost line L2 that have been read, and reads the first condition temperature TH and the second condition temperature TL.
  • the judgment unit 91a judges that the defrost start condition is met (step SA3: YES), for example, if the cumulative time during which the refrigerant temperature Ta is below the first condition temperature TH is 60 minutes or more, or if an event occurs two or more times in which the refrigerant temperature Ta is below the second condition temperature TL for four minutes or more. In this case, the process proceeds to step SA4.
  • step SA4 the operation control unit 91b fully closes the cooling inlet expansion mechanism 32, blocking the flow of refrigerant into the cooling heat exchanger 31. Also in step SA4, the operation control unit 91b stops the cooling fan 38 of the cooling equipment 30.
  • FIG 8 is a diagram showing the refrigeration cycle circuit of the refrigeration system 1 immediately after step SA4.
  • the flow of refrigerant is indicated by arrows, and pipes that are not part of the refrigerant flow path are distinguished by dashed lines.
  • the indoor heat exchanger 22 functions as a gas cooler or radiator, and the outdoor heat exchanger 15 functions as an evaporator. For this reason, heating operation continues in step SA4.
  • step SA5 the determination unit 91a determines whether the inside temperature Tb has exceeded the upper control limit temperature T1.
  • the determination unit 91a receives the detection value of the inside temperature Tb by the inside temperature sensor 37 at a predetermined time interval.
  • the determination unit 91a also reads out the upper control limit temperature T1 of the setting data 93a from the storage unit 93.
  • the determination unit 91a receives the detection value of the inside temperature Tb, it compares the received detection value of the inside temperature Tb with the read-out upper control limit temperature T1. At this time, if the inside temperature Tb exceeds the upper control limit temperature T1 (step SA5: YES), the process proceeds to step SA6.
  • the upper control limit temperature T1 is the upper limit temperature within the range of temperatures that can suppress deterioration (such as spoilage) of the contents stored in the cooling equipment 30. For example, when the set temperature T5 is 5°C, if the differential, which is the allowable range of variation in the inside temperature Tb, is 3K, the upper control limit temperature T1 is 8°C.
  • step SA6 the operation control unit 91b fully closes the first heating valve 52 and the indoor expansion mechanism 21 to block the inflow of refrigerant to the indoor heat exchanger 22.
  • step SA7 the operation control unit 91b controls the first switching mechanism 50, the second switching mechanism 54, and the cooling inlet expansion mechanism 32 to resume the inflow of refrigerant to the cooling heat exchanger 31.
  • step SA7 specifically, the operation control unit 91b opens the first cooling valve 51 of the first switching mechanism 50 and closes the outdoor refrigerant return valve 53.
  • step SA7 the operation control unit 91b opens the second cooling valve 55 of the second switching mechanism 54 and closes the refrigerant return expansion mechanism 58.
  • step SA7 the operation control unit 91b opens the cooling inlet expansion mechanism 32 and resumes the operation of the cooling fan 38.
  • FIG. 9 shows the refrigeration cycle circuit of the refrigeration system 1 after step SA7.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows, and pipes that are not part of the refrigerant flow path are distinguished and indicated by dashed lines.
  • steps SA6 and SA7 the refrigeration cycle circuit operates the cold-installed heat exchanger 31 as an evaporator, the outdoor heat exchanger 15 as a gas cooler or radiator, and no refrigerant flows into the indoor heat exchanger 22. Note that steps SA6 and SA7 are executed almost simultaneously, and the order in which steps SA6 and SA7 are executed may be reversed.
  • step SA8 the operation control unit 91b executes an outdoor defrosting operation, which is a defrosting operation of the outdoor heat exchanger 15, in the state of FIG. 9.
  • the inside temperature Tb is a temperature exceeding the control upper limit temperature T1.
  • the operation control unit 91b executes a pull-down operation to lower the inside temperature Tb from a temperature exceeding the control upper limit temperature T1 to the set temperature T5.
  • the rotation speed of the low-stage compressor 11 and the high-stage compressor 12 becomes larger than during normal operation in which the inside temperature Tb is kept constant, and the temperature of the refrigerant discharged from the low-stage compressor 11 and the high-stage compressor 12 increases.
  • the temperature of the cooling heat exchanger 31 is in a higher state than during normal operation, the temperature of the refrigerant evaporating in the cooling heat exchanger 31 becomes higher. Therefore, by executing the pull-down operation during the outdoor defrosting operation, the temperature of the outdoor heat exchanger 15 is more likely to rise than during normal operation in which the inside temperature Tb is kept constant.
  • step SA9 the judgment unit 91a judges whether the defrost termination condition is met. It monitors the detection value of the lower refrigerant temperature Ta, either the liquid temperature or the gas temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15. The judgment unit 91a also reads the outdoor defrost termination temperature T2 and the defrost time D of the setting data 93a from the memory unit 93. If the refrigerant temperature Ta is equal to or higher than the outdoor defrost termination temperature T2, or if the duration of the outdoor defrost operation exceeds the defrost time D, the judgment unit 91a judges that the defrost termination condition is met (step SA9: YES) and proceeds to step SA10.
  • the defrost time D is, for example, 12 minutes.
  • the outdoor defrost termination temperature T2 is, for example, 15°C.
  • step SA10 the operation control unit 91b opens the first heating valve 52 and the indoor expansion mechanism 21, and resumes the flow of refrigerant toward the indoor heat exchanger 22.
  • the refrigeration cycle circuit becomes the state shown in FIG. 5, with the cooling heat exchanger 31 operating as an evaporator, and the outdoor heat exchanger 15 and the indoor heat exchanger 22 operating as a gas cooler or radiator.
  • step SA11 the operation control unit 91b performs a water draining operation to remove the defrost water generated by the outdoor defrosting operation in step SA8 from the outdoor heat exchanger 15 in the state shown in FIG. 5.
  • defrost water generated by melting frost may be attached to the outdoor heat exchanger 15.
  • the operation control unit 91b operates the outdoor heat exchanger 15 as a gas cooler or a radiator to raise the temperature of the outdoor heat exchanger 15 and evaporate the defrost water.
  • the operation control unit 91b drives the outdoor fan 18 of the outdoor unit 10 to blow air onto the outdoor heat exchanger 15, thereby blowing away the defrost water attached to the outdoor heat exchanger 15.
  • the operation control unit 91b ends the water draining operation when a predetermined time has elapsed after the start of the water draining operation and returns to normal heating operation.
  • the control unit 91 executes a defrosting operation (cold-setting equipment defrosting operation) of the cold-setting heat exchanger 31 at a predetermined time interval.
  • High temperature and high humidity conditions such as summer are conditions under which frost is likely to form on the cold-setting heat exchanger 31.
  • the refrigeration system 1 can execute a defrosting operation of the cold-setting heat exchanger 31 while suppressing a decrease in the cooling operation capacity in summer or the like, when frost is likely to form on the cold-setting heat exchanger 31. That is, the control unit 91 can execute a defrosting operation of the cold-setting heat exchanger 31 by operating the refrigeration cycle circuit with the indoor heat exchanger 22 as an evaporator and the cold-setting heat exchanger 31 as a gas cooler or a radiator.
  • the refrigeration system 1 includes a refrigeration cycle circuit that connects the outdoor unit 10 having the low stage compressor 11, the high stage compressor 12, and the outdoor heat exchanger 15, the indoor unit 20 having the indoor heat exchanger 22, and the refrigeration equipment 30 having the cold-setting heat exchanger 31, and a control unit 91.
  • the refrigeration cycle circuit has a first switching mechanism 50 and a second switching mechanism 54 that switch the refrigerant flow path according to the control of the control unit 91.
  • the control unit 91 blocks the inflow of refrigerant to the indoor heat exchanger 22, and operates the refrigeration cycle circuit with the cold-setting heat exchanger 31 as an evaporator and the outdoor heat exchanger 15 as a gas cooler or a radiator.
  • the refrigeration system 1 can operate the outdoor heat exchanger 15 as a gas cooler or a radiator without flowing refrigerant into the indoor heat exchanger 22.
  • the amount of heat can be concentrated and used to increase the temperature of the outdoor heat exchanger 15, shortening the time for the outdoor defrosting operation. Therefore, the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 15 can be efficiently performed while suppressing a decrease in the heating capacity.
  • the refrigeration system 1 is equipped with an internal temperature sensor 37 that detects the internal temperature Tb of the cooling equipment 30, and the control unit 91 stops the flow of refrigerant to the cooling heat exchanger 31 before starting the outdoor defrosting operation, and raises the internal temperature Tb of the cooling equipment 30 to a control upper limit temperature T1 that is higher than the set temperature T5 of the internal temperature Tb.
  • the refrigerant is evaporated at a high temperature by the heated cold-installed heat exchanger 31, so that the temperature of the refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger 15 increases, and the time for outdoor defrosting operation can be shortened. Therefore, the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 15 can be efficiently performed while suppressing a decrease in heating capacity.
  • the control unit 91 executes a pull-down operation to lower the inside temperature Tb from the control upper limit temperature T1 to the set temperature T5 of the inside temperature Tb.
  • the low stage compressor 11 and the high stage compressor 12 are operated at high revolutions and a high-temperature refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger 15, thereby shortening the time for the outdoor defrosting operation. Therefore, the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 15 can be efficiently performed while suppressing a decrease in the heating capacity.
  • the control unit 91 operates the refrigeration cycle circuit with the indoor heat exchanger 22 and the outdoor heat exchanger 15 as gas coolers or radiators, and the cold-use heat exchanger 31 as an evaporator. This makes it possible to remove the defrosted water adhering to the outdoor heat exchanger 15 in parallel with the heating operation by the indoor unit 20. Therefore, it is possible to suppress refreezing of the defrosted water in the outdoor heat exchanger 15 while suppressing a decrease in the heating capacity.
  • the control unit 91 operates the refrigeration cycle circuit with the indoor heat exchanger 22 as an evaporator and the cooling equipment heat exchanger 31 as a gas cooler or a radiator.
  • the indoor heat exchanger 22 serves as an evaporator
  • the cold-setting heat exchanger 31 can operate as a gas cooler or a radiator. Therefore, it is possible to defrost the cold-setting heat exchanger 31 while suppressing a decrease in cooling capacity.
  • the first embodiment 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 be applied to embodiments in which modifications, substitutions, additions, omissions, etc. are made.
  • the determination unit 91a determines whether or not the amount of heat for heating operation is insufficient based on the detection value of the blow-out temperature sensor 27, but this is one example.
  • the determination unit 91a may also determine whether or not the amount of heat for heating operation is insufficient based on the detection value of the temperature of the refrigerant entering and leaving the indoor heat exchanger 22 by the indoor refrigerant temperature sensor 26.
  • defrost start condition in step SA3 and the defrost end condition in step SA9 described in embodiment 1 are each an example and are not limited to the conditions described in embodiment 1.
  • the determination unit 91a performs a determination by comparing the internal temperature Tb with the upper control limit temperature T1 in step SA5, but this is one example.
  • the determination unit 91a may compare the internal temperature Tb with a temperature that is lower than the upper control limit temperature T1 and higher than the set temperature T5. This makes it easier to suppress deterioration of the contents stored in the refrigeration equipment 30.
  • the configurations of the outdoor unit 10, indoor unit 20, and cooling equipment 30 shown in FIG. 2 are merely examples, and the specific implementation form is not particularly limited. In other words, it is not necessarily necessary to implement hardware that corresponds to each part individually, and it is of course possible to implement a configuration in which a single processor executes a program to realize the functions of each part. Furthermore, some of the functions realized by software in the above-mentioned embodiment may be hardware, or some of the functions realized by hardware may be software. In addition, the specific detailed configurations of each of the other parts of the refrigeration system 1 may also be changed as desired without departing from the spirit of this disclosure.
  • the step units of the operation shown in FIG. 6 are divided according to the main processing content in order to make the operation easier to understand, and the operation is not limited by the way in which the processing units are divided or their names.
  • the operation may be divided into more step units depending on the processing content.
  • one step unit may be divided so as to include even more processing.
  • the order of the steps may be changed as appropriate within the scope of the purpose of this disclosure.
  • thermo-off defrost system is often used in a refrigerating case
  • electric heater defrost system is often used in a freezing case.
  • the inventors discovered a problem with the electric heater defrosting method used to defrost freezer cases in that the electric heater requires power consumption, reducing system efficiency and making it impossible to achieve energy savings.
  • the inventors came up with the subject matter of the present disclosure.
  • a second aspect of the present disclosure provides a refrigeration system capable of achieving energy savings by defrosting a refrigeration device by flowing a warm refrigerant.
  • Fig. 10 is a diagram showing a refrigeration cycle circuit of a refrigeration system 101 in embodiment 2.
  • the refrigeration cycle circuit of the refrigeration system 101 is the same as that of the refrigeration system 1 in embodiment 1, and further includes a defrost pipe 162, a defrost on-off valve 163, and a defrost sensor 164.
  • the refrigerant return expansion mechanism 58 in this embodiment is provided as an outdoor expansion mechanism.
  • the piping between the cold-setting heat exchanger 31 and the low-stage compressor 11 and the piping between the indoor heat exchanger 22, the indoor expansion mechanism 21, and the second switching mechanism 54 are connected by a defrosting piping 162.
  • a defrosting on-off valve 163 is provided in the middle of the defrosting piping 162. The defrosting on-off valve 163 is closed during cooling operation and heating operation, and is opened during defrosting operation.
  • a defrost sensor 164 (see Figure 11) is provided near the cooling heat exchanger.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a control configuration according to the second embodiment.
  • the refrigeration system includes a control unit 170.
  • the control unit 170 may be provided in the outdoor unit 10 or in the indoor unit 20.
  • the control unit 170 includes a processor such as a CPU or an MPU, and a storage unit.
  • the storage unit of the control unit 170 includes a volatile memory and a non-volatile storage unit.
  • the volatile memory is, for example, a RAM.
  • the non-volatile storage unit is configured with a ROM, a hard disk, a flash memory, or the like.
  • the control unit 170 is communicatively connected to various devices of the refrigeration system 101 via wired communication means such as a signal line, or wireless communication means such as a wireless communication circuit.
  • the control unit 170 executes the programs stored in the memory unit to control the operation of the low stage compressor 11, the high stage compressor 12, the outdoor fan 18, the indoor fan 28, the cold setting fan 38, the various expansion mechanisms 21, 2, 33, 58, and the various valves 23, 51, 52, 53, 55, 56, 57.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the refrigeration system 101 showing the operation of the defrosting mode during the cooling mode.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the figure.
  • the defrosting on-off valve 163 is opened and the cooling equipment outlet side pressure adjustment mechanism 33 is closed.
  • the refrigerant compressed and discharged by the low-stage compressor 11 and the high-stage compressor 12 is sent to the cold-set heat exchanger 31 via the oil separator 14, the outdoor heat exchanger 15, and the refrigerant return expansion mechanism 58.
  • the relatively warm refrigerant sent from the exterior heat exchanger 15 can defrost the cooling heat exchanger 31 .
  • the refrigerant discharged from the cold-setting heat exchanger 31 flows into the indoor heat exchanger 22 via the defrosting pipe 162.
  • the refrigerant is used as an evaporator and gasified, and is returned to the accumulator 13.
  • the indoor heat exchanger 22 functions as an evaporator, and the refrigerant is completely gasified, making it possible to suppress liquid return from the high-stage compressor 12.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the defrosting operation.
  • the control unit 170 sets a timer to measure the time from the end of the defrosting operation (SA101).
  • the control unit 170 judges whether or not a predetermined time D0 has elapsed from the end of the defrosting operation (SA102).
  • the predetermined time D0 from the end of the defrosting operation is the time when frost is thought to form on the cooling heat exchanger 31, and is, for example, six hours.
  • SA102 determines that the predetermined time has elapsed since the end of the defrosting operation (SA102: YES)
  • the defrost extension mode is a mode that is performed when it is considered that no frost has formed within a predetermined time based on conditions such as the outside air temperature, for example.
  • the control unit 170 sets the extension timer counter and starts measuring the defrost extension time (SA104).On the other hand, when it is determined that the extension mode is not to be performed (SA103: NO), the control unit 170 immediately starts the defrost operation (SA109). Next, the control unit 170 determines whether the thermo-off operation has been performed within a predetermined time DA (for example, within 30 minutes) (SA105). When the control unit 170 determines that the thermo-off operation has been performed (SA105: YES), it determines that heat exchange by the cooling heat exchanger 31 is being performed normally, and continues the defrost extension mode.
  • DA for example, within 30 minutes
  • control unit 170 determines that the thermo-off operation has not been performed within the predetermined time DA (SA105: NO), it resets the operation extension timer counter of the cooling equipment 30 (SA108) and starts the defrost operation (SA109).
  • the control unit 170 judges whether the internal temperature of the cooling equipment 30 is below a predetermined temperature DB (e.g., -15°C) (SA106). If it is determined that the internal temperature of the cooling equipment 30 is below the predetermined temperature DB (SA106: YES), the control unit 170 continues the defrost extension mode. On the other hand, if it is determined that the internal temperature of the cooling equipment 30 is equal to or higher than the predetermined temperature (SA106: NO), the control unit 170 resets the operation extension timer counter of the cooling equipment 30 (SA108) and starts the defrost operation (SA109).
  • a predetermined temperature DB e.g., -15°C
  • control unit 170 determines whether a predetermined time DC (e.g., 4 hours) has elapsed after starting the extension mode (SA107), and if it determines that the predetermined time DC has elapsed (SA107: YES), it resets the operation extension timer counter of the cooling device 30 (SA108) and starts the defrosting operation (SA109).
  • a predetermined time DC e.g. 4 hours
  • the control unit 170 determines whether the temperature detected by the defrost sensor 164 is equal to or higher than a predetermined temperature DD (e.g., 10° C.) (SA111). If it is determined that the temperature detected by the defrost sensor 164 is equal to or higher than the predetermined temperature DD (SA111: YES), the control unit 170 ends the defrosting operation (SA112).
  • a predetermined temperature DD e.g. 10° C.
  • the water draining operation is started (SA113).
  • the operation of the cooling fan 38 is stopped to drip the condensed water adhering to the cooling fins of the cooling heat exchanger 31.
  • the control unit 170 judges whether a predetermined time DE (e.g., 5 minutes) has elapsed since the end of the defrosting operation (SA114). If it is judged that the predetermined time DE has elapsed (SA114: YES), the control unit 170 closes the defrosting opening/closing valve 163 and opens the cooling outlet pressure adjustment mechanism 33, thereby starting the cooling operation (SA115).
  • a predetermined time DE e.g., 5 minutes
  • the temperature of the refrigerant flowing into the cooling heat exchanger 31 may be adjusted when the amount of heat required for defrosting is large (such as at the start of defrosting, which is a latent heat change) and when the amount of heat required for defrosting is small (such as at the end of defrosting, which is a sensible heat change, or during draining operation).
  • the temperature of the refrigerant flowing into the cold-installed heat exchanger 31 is adjusted by changing the amount of air sent by the outdoor fan 18.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the cold-use heat exchanger 31 may be adjusted by adjusting the amount of expansion of the refrigerant by the cold-use inlet expansion mechanism 32 and the refrigerant return expansion mechanism 58 .
  • the amount of heat required for defrosting is large, the amount of expansion of the refrigerant by the cooling-use inlet side expansion mechanism 32 and the refrigerant return expansion mechanism 58 is reduced, and a relatively high temperature refrigerant is sent to the cooling-use heat exchanger, and when the amount of heat required for defrosting is small, the amount of expansion of the refrigerant by the cooling-use inlet side expansion mechanism 32 and the refrigerant return expansion mechanism 58 is increased, and a relatively low temperature refrigerant is sent to the cooling-use heat exchanger 31.
  • a refrigerant at a temperature according to the amount of heat required for defrosting can be sent to the cooling heat exchanger 31, and when defrosting is completed, cooling operation can be resumed using the refrigerant at a low temperature.
  • the refrigerant flow path may be switched depending on whether the amount of heat required for defrosting is large or small.
  • the second cooling valve 55 is opened, and switching is performed so that the refrigerant from the exterior heat exchanger 15 is sent to the cooling-set heat exchanger 31 via the gas-liquid separator 16 .
  • a refrigerant at a temperature corresponding to the amount of heat required for defrosting can be sent to the cooling heat exchanger 31, and when defrosting is completed, cooling operation can be resumed using the refrigerant at a low temperature.
  • 14 is a circuit diagram of the refrigeration system 101 showing the operation of the heating mode.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the figure.
  • the operation of the refrigeration system 101 during the heating operation is similar to the operation of the refrigeration system 1 described in the first embodiment during the heating operation.
  • a gas refrigerant return pipe 60 is provided to send the gas refrigerant from the gas-liquid separator 16 to the suction side of the accumulator 13.
  • the opening of the gas refrigerant flow control valve 61 is controlled to control the return amount of the gas refrigerant from the gas-liquid separator 16, thereby generating a differential pressure of the refrigerant sent to the indoor heat exchanger 22.
  • This makes it possible to control the pressure by adding a specified value to the evaporation temperature of the indoor heat exchanger 22, which has a high evaporation temperature. Therefore, by using carbon dioxide (R744), a natural refrigerant with high environmental friendliness, the efficiency of the air conditioning temperature range, which is a weak point, can be improved, and the efficiency of the entire refrigeration system can be improved.
  • 15 is a circuit diagram of the refrigeration system 101 showing the operation of the defrosting operation during the heating operation.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the figure.
  • the defrosting on-off valve 163 is opened and the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 33 is closed.
  • the refrigeration system 101 is operated, as shown by the arrows in the figure, the refrigerant compressed and discharged by the low-stage compressor 11 and the high-stage compressor 12 is sent to the cold-installed heat exchanger 31 via the oil separator 14, the indoor heat exchanger 22, and the defrosting piping 162.
  • the relatively warm refrigerant sent from the indoor heat exchanger 22 can defrost the cold-setting heat exchanger 31 .
  • the refrigerant discharged from the cold-setting heat exchanger 31 is sent to the outdoor heat exchanger 15 where it is used as an evaporator and gasified, and is returned to the low-stage compressor 11 .
  • the outdoor heat exchanger 15 functions as an evaporator, whereby the refrigerant is completely gasified, and liquid return from the low-stage compressor 11 can be suppressed.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the cooling heat exchanger 31 may be adjusted depending on whether the amount of heat required for defrosting is large or small. In this case, however, it is possible to change the amount of air blown by the indoor fan 28, for example. However, since the heating efficiency of the indoor fan 28 needs to be given priority to a certain extent, there is a certain limit to how much the amount of air blown by the indoor fan 28 can be changed.
  • the refrigeration cycle circuit is provided that connects the outdoor unit 10 having the low-stage compressor 11 and the high-stage compressor 12 (compressors), the outdoor heat exchanger 15, the refrigerant return expansion mechanism 58 (outdoor expansion mechanism), and the outdoor fan 18, the indoor unit 20 having the indoor heat exchanger 22, the indoor expansion mechanism 21, and the indoor fan 28, and the cooling equipment 30 having the cooling heat exchanger 31 and the cooling inlet side expansion mechanism 32 (cold-setting expansion mechanism).
  • a defrosting pipe 162 is provided that connects the pipe between the cooling heat exchanger 31 and the low-stage compressor 11 and the pipe between the indoor expansion mechanism 21 and the refrigerant return expansion mechanism 58, and a defrosting opening/closing valve 163 that is opened during defrosting operation is provided in the middle of the defrosting pipe 162.
  • the relatively warm refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 15 can defrost the cold-setting heat exchanger 31, and by using the indoor heat exchanger 22 as an evaporator, it is possible to suppress liquid return to the high-stage compressor 12.
  • the relatively warm refrigerant sent from the indoor heat exchanger 22 can defrost the cold-setting heat exchanger 31, and by using the outdoor heat exchanger 15 as an evaporator, it is possible to suppress liquid return to the low-stage compressor 11. Therefore, an electric heater as in the conventional art is no longer necessary, which improves energy efficiency, and by suppressing the return of the refrigerant to liquid form, the reliability of the low-stage compressor 11 or the high-stage compressor 12 can be improved.
  • the amount of air blown by the outdoor fan 18 or the indoor fan 28 is changed depending on whether the amount of heat required for defrosting is large or small, thereby adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the cold-installed heat exchanger 31.
  • a refrigerant at a temperature corresponding to the amount of heat required for defrosting can be sent to the cooling heat exchanger 31, and when defrosting is completed, cooling operation can be resumed using the refrigerant at a low temperature.
  • the amount of expansion of the refrigerant by either the refrigerant return expansion mechanism 58 (outdoor expansion mechanism), the indoor expansion mechanism 21, or the cold-setting inlet side expansion mechanism 32 (cold-setting expansion mechanism) is changed depending on whether the amount of heat required for defrosting is large or small, thereby adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the cold-setting heat exchanger 31.
  • a gas-liquid separator 16 is provided between the outdoor heat exchanger 15 and the indoor heat exchanger and the cold-installed heat exchanger, and when defrosting the cold-installed heat exchanger, a refrigerant flow path that sends refrigerant directly from the outdoor heat exchanger 15 to the cold-installed heat exchanger 31 and a refrigerant flow path that sends refrigerant from the outdoor heat exchanger 15 to the cold-installed heat exchanger 31 via the gas-liquid separator 16 are switched depending on whether the amount of heat required for defrosting is large or small, thereby adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the cold-installed heat exchanger 31.
  • the refrigerant from the outdoor heat exchanger 15 is circulated through the gas-liquid separator 16, so that a refrigerant at a temperature corresponding to the amount of heat required for defrosting can be sent to the cooling heat exchanger 31, and when defrosting is completed, cooling operation can be restored using the refrigerant at a low temperature.
  • the second embodiment has been described as an example of the technology disclosed in this application.
  • the technology in this disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which modifications, substitutions, additions, omissions, etc. are made.
  • the utilization side heat exchanger is switched between cooling and heating.
  • the refrigerant sent from the compressor is made to flow through the utilization side heat exchanger via a gas-liquid separator, and therefore the configuration of the refrigeration circuit of the refrigeration system may become complicated.
  • the inventors have found a problem, and have come to constitute the subject of the present disclosure in order to solve the problem.
  • the present disclosure provides a refrigeration system that includes a refrigeration circuit with a simple configuration and that can improve the refrigeration capacity.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a refrigeration system 201 in the third embodiment.
  • an opening and closing device in an open state is shown in white
  • an opening and closing device in a closed state and an expansion mechanism are shown in black.
  • pipes through which a refrigerant flows are shown in thick lines
  • pipes through which a refrigerant does not flow are shown in thin lines.
  • the opening and closing devices and pipes are shown in the same manner as in Fig. 16. As shown in FIG.
  • the refrigeration system 201 includes an outdoor unit 210, an indoor unit 220, and cooling equipment 230, which are connected to each other by refrigerant piping to form a refrigeration circuit 202 that functions as a flow path through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant used in the refrigeration circuit 202 is, for example, carbon dioxide (R744), a natural refrigerant that is non-flammable and non-toxic.
  • the indoor unit 220 includes a user-side heat exchanger, an indoor heat exchanger 222.
  • the indoor unit 220 conditions the air inside a store, which is a space to be conditioned, based on a temperature setting set by a user in a store such as a convenience store or a supermarket.
  • the refrigeration equipment 230 includes a refrigeration heat exchanger 232, which is a user-side heat exchanger.
  • the refrigeration equipment 230 cools the inside of a refrigerated showcase or a freezer showcase, which is a cooling storage facility installed in a store, based on a set temperature set by a user.
  • refrigeration system 201 when the set temperature of indoor unit 220 is set, the rotation frequency of each compressor and the airflow rate of blowers 218, 228 are determined based on the temperature difference between the set temperature and the temperature in the conditioned space in which indoor unit 220 is installed. Furthermore, in refrigeration system 201, when the set temperature of indoor unit 220 is set, the opening degree of the throttle valve provided in indoor unit 220 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant at each of the inlet and outlet sides of indoor heat exchanger 222 becomes a specified value. As a result, refrigeration system 201 operates so that the conditioned space becomes the set temperature.
  • the rotation frequency of each compressor and the airflow rate of the fans 218 and 238 are determined based on the temperature difference between the set temperature and the temperature inside the showcase. Furthermore, in the refrigeration system 201, when the set temperature of the cooling equipment 230 is set, the opening degree of the throttle valve provided in the cooling equipment 230 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant at each of the inlet and outlet sides of the cooling heat exchanger 232 becomes a specified value. In this way, the refrigeration system 201 operates so that the temperature inside the showcase becomes the set temperature.
  • the operation in which the refrigeration system 201 conditions the air in the conditioned space and cools the inside of the showcase will be referred to as a first operation mode.
  • the outdoor unit 210 functions as a so-called heat source device.
  • the outdoor unit 210 is formed by connecting a plurality of compressors, a first switching mechanism 250, an outdoor heat exchanger 215, a second switching mechanism 254, and a gas-liquid separator 216 in order.
  • the outdoor heat exchanger 215 corresponds to the "heat source side heat exchanger" in this disclosure.
  • the outdoor unit 210 is provided with a mechanism in which a low-stage compressor 211 and two high-stage compressors 212, 212 are configured as a two-stage compressor.
  • the two high-stage compressors 212, 212 are both connected in series to the low-stage compressor 211.
  • the two high-stage compressors 212, 212 are connected in parallel to each other downstream of the low-stage compressor 211.
  • Each of the compressors is a rotary compressor having a compression mechanism driven by, for example, a motor.
  • Each of the high stage compressors 212 is driven to discharge the refrigerant at a higher discharge pressure than the low stage compressor 211.
  • An accumulator 213 is disposed between the low-stage compressor 211 and the high-stage compressor 212.
  • the accumulator 213 functions as a flow divider that distributes the oil sent from the oil separator 214 approximately evenly to each of the high-stage compressors 212.
  • An oil separator 214 is connected to the discharge side of the high-stage compressor 212.
  • a first switching mechanism 250 is connected to the oil separator 214. That is, the first switching mechanism 250 is connected to the discharge pipe of the high-stage compressor 212 via the oil separator 214.
  • the first switching mechanism 250 is a mechanism that switches the refrigerant sent out from the high-stage compressor 212 in the refrigeration circuit 202 so that it flows through one of multiple flow paths.
  • the first switching mechanism 250 includes a pipe 240 that connects the oil separator 214 and the outdoor heat exchanger 215.
  • a first cooling valve 251 is provided in the pipe 240.
  • the first cooling valve 251 is located in the pipe 240 between the high-stage compressor 212 and the outdoor heat exchanger 215.
  • the first cooling valve 251 is an opening/closing device that opens and closes the pipe 240.
  • the first cooling valve 251 is an opening/closing device that can be switched between an open state in which refrigerant can flow through the pipe 240, and a closed state in which refrigerant does not flow through the pipe 240.
  • first heating piping 241 In the piping 240, one end of a first heating piping 241 is connected between the oil separator 214 and the first cooling valve 251.
  • a first heating valve 252 is provided in the first heating piping 241.
  • the first heating valve 252 is an opening and closing device that opens and closes the first heating piping 241.
  • the other end of the first heating pipe 241 is connected to a pipe 271 that connects the indoor heat exchanger 222 of the indoor unit 220 and the suction side of the high-stage compressor 212.
  • the discharge side of the high-stage compressor 212 is connected to the indoor heat exchanger 222 via the first heating pipe 241.
  • An on-off valve 223 is provided in the pipe 271 between the point where the other end of the first heating pipe 241 is connected and the accumulator 213.
  • the on-off valve 223 is an on-off device that opens and closes the pipe 271.
  • first outdoor return piping 242 is connected between the first cooling valve 251 and the outdoor heat exchanger 215.
  • the first outdoor return piping 242 is provided with an outdoor refrigerant return valve 253.
  • the outdoor refrigerant return valve 253 is an opening/closing device that opens and closes the first outdoor return piping 242.
  • the other end of the first outdoor return piping 242 is connected between the cooling heat exchanger 232 of the cooling equipment 230 and the suction side of the low-stage compressor 211.
  • a cooling outlet pressure adjustment mechanism 233 is provided in the piping 272 between the point where the other end of the first outdoor return piping 242 is connected and the cooling heat exchanger 232.
  • the cooling outlet pressure adjustment mechanism 233 is an opening/closing device that can change the opening degree from fully closed to fully open.
  • the cooling outlet pressure adjustment mechanism 233 functions as a so-called throttle valve that can change the pressure of the refrigerant flowing through the piping 272 by adjusting the opening degree.
  • the first switching mechanism 250 is connected to the outdoor heat exchanger 215 , the indoor heat exchanger 222 , the cold-setting heat exchanger 232 , and the low-stage compressor 211 .
  • the first switching mechanism 250 switches the refrigerant flow path in the refrigeration circuit 202 by opening and closing a first cooling valve 251, a first heating valve 252, and an outdoor refrigerant return valve 253, and causes the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 to flow to either the outdoor heat exchanger 215 or the indoor heat exchanger 222.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows into the outdoor heat exchanger 215 .
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to the indoor heat exchanger 222.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to both the outdoor heat exchanger 215 and the indoor heat exchanger 222.
  • the first switching mechanism 250 includes the first cooling valve 251 , the first heating valve 252 , and the outdoor refrigerant return valve 253 .
  • the first cooling valve 251, the first heating valve 252, and the outdoor refrigerant return valve 253 are electrically operated on-off valves that are opened and closed by an actuator or the like. Therefore, the first switching mechanism 250 can switch the flow path of the refrigerant in the refrigeration circuit 202 without stopping the low stage compressor 211 and the high stage compressor 212.
  • the refrigeration system 201 can switch operations related to air conditioning and cooling inside the showcase without stopping the low stage compressor 211 and the high stage compressor 212.
  • the first cooling valve 251, the first heating valve 252, and the outdoor refrigerant return valve 253 may be opening/closing devices whose opening degree can be adjusted from fully closed to fully open.
  • the first switching mechanism 250 corresponds to the "other switching mechanism" of the present disclosure.
  • a second switching mechanism 254 is provided on the opposite side of the piping 240 to the first switching mechanism 250 with the outdoor heat exchanger 215 sandwiched therebetween. That is, the second switching mechanism 254 is connected to the outdoor heat exchanger 215 via the piping 240.
  • the second switching mechanism 254 connects the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, the cold-installed heat exchanger 232, and the gas-liquid separator 216 to one another.
  • the second switching mechanism 254 is a mechanism that switches the refrigerant to flow in any one of a plurality of flow paths that connect the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, the cold-installed heat exchanger 232, and the gas-liquid separator 216 to one another.
  • the second switching mechanism 254 is formed by connecting the ends of the first to fourth pipes 273, 274, 275, and 276 at connection parts A, B, C, and D in a ring shape.
  • a throttling mechanism 255 is disposed in the first pipe 273.
  • a refrigerant return expansion mechanism 258 that controls the flow rate is disposed in the second pipe 274.
  • a check valve 259 is disposed in the third pipe 275.
  • a check valve 259 is disposed in the fourth pipe 276.
  • the check valve 259 is a so-called automatic valve that is opened and closed by the flow of the refrigerant.
  • the throttling mechanism 255 and the refrigerant return expansion mechanism 258 are flow control valves whose opening can be changed from fully closed to fully open.
  • the throttling mechanism 255 can change the pressure of the refrigerant flowing through the first pipe 273 by adjusting its opening.
  • the refrigerant return expansion mechanism 258 can change the pressure of the refrigerant flowing through the second pipe 274 by adjusting its opening.
  • the throttling mechanism 255 and the refrigerant return expansion mechanism 258 function as so-called throttling valves.
  • the check valve 259 is disposed so that the refrigerant flows only from the connection portion B toward the connection portion C.
  • the check valve 259 is disposed so that the refrigerant flows only from the connection portion C toward the connection portion D.
  • the throttling mechanism 255, the refrigerant return expansion mechanism 258, and the check valve 259 correspond to the "valve body" in this disclosure.
  • a pipe 240 in which the outdoor heat exchanger 215 is provided is connected to a connection portion A between the throttling mechanism 255 and the refrigerant return expansion mechanism 258 .
  • a connection part B between the refrigerant return expansion mechanism 258 and the check valve 259 of the third pipe 275 is connected to a middle part of the pipe 277 connecting the gas-liquid separator 216 and the cold-installed heat exchanger 232.
  • a cold-installed inlet-side expansion mechanism 231 is provided between the point where the connection part B is connected and the cold-installed heat exchanger 232.
  • a connection part C between the check valve 259 of the third pipe 275 and the check valve 259 of the fourth pipe 276 is connected to the indoor heat exchanger 222 via a pipe 278.
  • An indoor expansion mechanism 221 of the indoor unit 220 is provided between one end of the pipe 278 to which the connection part C is connected and the indoor heat exchanger 222.
  • the indoor expansion mechanism 221 is an opening/closing device capable of changing the opening degree from fully closed to fully open.
  • the indoor expansion mechanism 221 functions as a so-called throttle valve that can change the pressure of the refrigerant flowing through the pipe 278 by adjusting the opening degree.
  • the indoor expansion mechanism 221 and the throttle mechanism 255 correspond to the "throttle mechanism" in this disclosure.
  • a connection portion D between the check valve 259 of the fourth pipe 276 and the throttle mechanism 255 is connected to the gas-liquid separator 216 via a pipe 279 .
  • the gas-liquid separator 216 is connected to the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the cold-installed heat exchanger 232 via the second switching mechanism 254.
  • the refrigerant flows in from the pipe 279 and flows out from the pipe 277. That is, the pipe 279 functions as an inlet side pipe of the gas-liquid separator 216, and the pipe 277 functions as an outlet side pipe of the gas-liquid separator 216.
  • the second switching mechanism 254 corresponds to the "switching mechanism" of the present disclosure.
  • the indoor heat exchanger 222 functions as an evaporator.
  • the rotation frequency of each compressor and the airflow rate of the blowers 218 and 228 are determined based on the temperature difference between the set temperature of the indoor unit 220 and the temperature in the space to be conditioned in which the indoor unit 220 is installed.
  • the opening degree of the indoor expansion mechanism 221 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant at each of the inlet side and the outlet side of the indoor heat exchanger 222 becomes a specified value.
  • the refrigeration system 201 operates so that the space to be conditioned becomes the set temperature.
  • the evaporation temperature zone of the indoor heat exchanger 222 is, for example, 3°C to 6°C.
  • the refrigeration heat exchanger 232 functions as an evaporator.
  • the rotational frequency of each compressor and the airflow rate of the blowers 218, 238 are determined based on the temperature difference between the set temperature of the refrigeration equipment 230 and the temperature inside the showcase.
  • the opening degree of the refrigeration inlet expansion mechanism 231 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant at each of the inlet and outlet sides of the refrigeration heat exchanger 232 is a specified value.
  • the refrigeration system 201 operates so that the temperature inside the showcase is the set temperature.
  • the refrigeration equipment 230 of this embodiment can select and set the temperature zone within the cabinet from among, for example, the refrigeration temperature zone (3°C to 6°C), a temperature zone slightly higher than the refrigeration temperature zone (3°C to 8°C), a partial temperature zone (-3°C to -1°C), and a freezing temperature zone (-20°C to -18°C). Therefore, the evaporation temperature zone of the refrigeration heat exchanger 232 is set lower than the temperature zone within the cabinet.
  • the evaporation temperature range of the refrigeration heat exchanger 232 is, for example, from -5°C to 0°C.
  • the evaporation temperature zone of the cooling heat exchanger 232 is, for example, from -12°C to -8°C.
  • the evaporation temperature range of the cooling heat exchanger 232 is, for example, from -40°C to -20°C.
  • the indoor heat exchanger 222 is connected to the inlet side of the high-stage compressor 212, and the cold-use heat exchanger 232, which has a lower evaporation temperature zone than the indoor heat exchanger 222, is connected to the inlet side of the low-stage compressor 211.
  • the indoor heat exchanger 222 corresponds to the "first use-side heat exchanger" in this disclosure
  • the cold-use heat exchanger 232 corresponds to the "first use-side heat exchanger" in this disclosure.
  • the gas-liquid separator 216 is a so-called flash tank that separates the gas-liquid two-phase refrigerant that flows in into the gas refrigerant and the liquid refrigerant.
  • the refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 215 flows into the gas-liquid separator 216 via the second switching mechanism 254.
  • the refrigerant flowing from the second switching mechanism 254 into the gas-liquid separator 216 is depressurized by the throttling mechanism 255.
  • the refrigerant flowing from the indoor heat exchanger 222 flows into the gas-liquid separator 216 via the second switching mechanism 254.
  • the refrigerant flowing from the second switching mechanism 254 into the gas-liquid separator 216 is depressurized by the indoor expansion mechanism 221.
  • the refrigerant flows into the gas-liquid separator 216 in a state where the pressure has been adjusted by the throttling mechanism 255 or the indoor expansion mechanism 221 via the second switching mechanism 254. That is, when the first operation mode is performed, the refrigeration system 201 is provided with the second switching mechanism 254, so that the pressure of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator 216 can be adjusted with a simple circuit configuration.
  • a gas refrigerant return pipe 260 is connected to the gas-liquid separator 216, and the gas refrigerant return pipe 260 is connected to pipe 271 and then to the accumulator 213.
  • a gas refrigerant flow control valve 261 is connected to the gas refrigerant return pipe 260. This gas refrigerant flow control valve 261 is an opening/closing device whose opening can be changed from fully closed to fully open. In the refrigeration system 201, the flow rate of gas refrigerant flowing through the gas refrigerant return pipe 260 is adjusted by the opening of the gas refrigerant flow control valve 261.
  • a portion of the gas refrigerant separated in the gas-liquid separator 216 has its flow rate adjusted by the gas refrigerant flow control valve 261 , is sent to the accumulator 213 , and is returned to the suction side of the high-stage compressor 212 .
  • the gas-liquid separator 216 a portion of the gas refrigerant separated in the gas-liquid separator 216 is separated from the liquid refrigerant and flows out of the gas-liquid separator 216, thereby cooling the liquid refrigerant to a saturation temperature corresponding to the pressure of the gas-liquid separator 216. That is, in the refrigeration system 201, the gas-liquid separator 216 functions as a heat exchanger that cools the liquid refrigerant, and it is possible to increase the refrigeration capacity of the refrigeration system 201.
  • the refrigeration system 201 by controlling the opening degree of the gas refrigerant flow control valve 261 and adjusting the return amount of the gas refrigerant, a pressure difference is generated before and after the indoor expansion mechanism 221. That is, in the refrigeration system 201, it is possible to generate a refrigerant pressure difference between the inlet and outlet of the indoor unit 220 in the refrigeration circuit 202. This prevents the flow of the refrigerant from being stagnate, particularly when performing cooling operation, in the refrigeration system 201.
  • the refrigeration system 201 in the indoor heat exchanger 222 in which the evaporation temperature of the refrigerant is high, it becomes possible to control the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 222 at a pressure value obtained by adding a specified pressure value to the pressure value at which the refrigerant evaporates.
  • An internal heat exchanger 264 is provided midway between the gas refrigerant return pipe 260 and the pipe 277.
  • the internal heat exchanger 264 is a so-called economizer heat exchanger.
  • This internal heat exchanger 264 is disposed in the pipe 277 between the gas-liquid separator 216 and the connection part B, and is disposed in the gas refrigerant return pipe 260 between the gas refrigerant flow rate control valve 261 and the accumulator 213.
  • the internal heat exchanger 264 houses the pipe 277 and the gas refrigerant return pipe 260 inside at the above-mentioned position, and exchanges heat between the liquid refrigerant flowing through the pipe 277 and the gas refrigerant flowing through the gas refrigerant return pipe 260.
  • the liquid refrigerant is cooled by the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264.
  • the liquid refrigerant is then more reliably brought into a supercooled state, and the degree of supercooling increases. Therefore, even if the temperature of the liquid refrigerant in the gas-liquid separator 216 does not drop to the saturation temperature in the gas-liquid separator 216, the temperature of the liquid refrigerant is reduced to below the saturation temperature by being cooled in the internal heat exchanger 264.
  • the refrigeration system 201 is then able to ensure the degree of supercooling of the liquid refrigerant, and is able to improve operating efficiency.
  • 266 is provided in the refrigeration circuit 202. 266 connects between the internal heat exchanger 264 and connection part B in the pipe 277, and between the gas refrigerant flow control valve 261 and the internal heat exchanger 264 in the gas refrigerant return pipe 260. A portion of the liquid refrigerant that has been heat exchanged with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264 flows through this 266. The liquid refrigerant that flows through this 266 is mixed with the gas refrigerant before it is heat exchanged with the liquid refrigerant in the internal heat exchanger 264.
  • a liquid refrigerant flow control valve 265 is provided in 266.
  • This liquid refrigerant flow control valve 265 is an opening/closing device whose opening can be changed from fully closed to fully open.
  • the flow rate of the liquid refrigerant flowing through 266 is adjusted by the opening of the liquid refrigerant flow control valve 265.
  • a service valve 290 is provided in the piping 272.
  • the service valve 290 is provided between the outlet side of the cold-installation heat exchanger 232 and the cold-installation outlet-side pressure adjustment mechanism 233.
  • the service valve 290 is provided in the cold-installation equipment 230.
  • the service valve 290 has three connection ports: pipe connection ports 292, 294, and an external connection port 296.
  • the pipe connection ports 292, 294 and the external connection port 296 are all valve bodies that can be opened and closed.
  • the piping connection port 292 is connected to the piping 272 located on the side of the outlet side pressure adjustment mechanism for cooling 233.
  • the piping connection port 294 is connected to the piping 272 located on the outlet side of the cooling heat exchanger 232.
  • the piping connection ports 292, 294 are normally open.
  • the external connection port 296 is provided to allow communication between the pipe 272 and the outside, and is formed so that external equipment can be connected.
  • external equipment for example, a manifold gauge, a refrigerant recovery device 350, a vacuum unit 352, a refrigerant sealing unit 354, etc. are connected (FIGS. 23 and 9).
  • the external connection port 296 is closed when no external equipment is connected.
  • the external connection port 296 may be capable of being opened and closed manually by an operator.
  • the service valve 290 is provided between the outlet side of the cooling heat exchanger 232 and the cooling outlet pressure adjustment mechanism 233, so that a connection port for an external device can be provided without significantly changing the layout structure of the refrigeration circuit 202.
  • the service valve 290 is provided at a location close to the connection location between the outdoor unit 210 and the cooling device 230, so that the refrigeration system 201 can improve the workability when connecting an external device to the refrigeration system 201.
  • the service valve 290 corresponds to the "connection port" in this disclosure.
  • FIG. 17 is a block diagram of a refrigeration system 201.
  • a refrigeration system 201 is provided with a plurality of refrigerant pressure sensors 280.
  • the refrigerant pressure sensors 280 are provided at predetermined locations of a refrigeration circuit 202 that includes an outdoor unit 210, an indoor unit 220, and a cooling device 230.
  • the refrigerant pressure sensors 280 detect the pressure of the refrigerant flowing through those locations.
  • the refrigerant pressure sensor 280 is provided in the piping 277, between the gas-liquid separator 216 and the internal heat exchanger 264.
  • the refrigerant pressure sensor 280 is also provided in the gas refrigerant return piping 260, between the gas refrigerant flow rate control valve 261 and the accumulator 213.
  • the refrigerant pressure sensor 280 is provided in the pipe 271, between the connection point of the pipe 271 and the first heating pipe 241, and the indoor heat exchanger 222.
  • the refrigerant pressure sensor 280 is provided in the pipe 272, between the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 233 and the suction side of the low stage compressor 211.
  • the refrigerant pressure sensor 280 is provided on a refrigerant pipe that connects the discharge side of the high-stage compressor 212 and the oil separator 214 .
  • the refrigeration system 201 is provided with multiple refrigerant temperature sensors 282.
  • the refrigerant temperature sensors 282 are provided at predetermined locations in the refrigeration circuit 202, which includes the outdoor unit 210, the indoor unit 220, and the cooling equipment 230.
  • the refrigerant temperature sensors 282 detect the temperature of the refrigerant flowing through those locations.
  • the refrigerant temperature sensor 282 is provided on a refrigerant pipe located on the suction side and a refrigerant pipe located on the discharge side in each of the high-stage compressors 212.
  • the refrigerant temperature sensor 282 is provided on the pipe 272 located on the suction side of the low-stage compressor 211, between the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 233 and the suction side of the low-stage compressor 211.
  • the refrigerant temperature sensor 282 is provided on each of the refrigerant pipes connected to the inlet side and outlet side of each of the indoor heat exchanger 222 and the cold-installed heat exchanger 232 .
  • the refrigeration system 201 includes a space temperature sensor 227.
  • the space temperature sensor 227 is disposed in a space to be conditioned of the indoor unit 220, and detects the temperature of the space to be conditioned.
  • the refrigeration system 201 includes an internal temperature sensor 237.
  • the internal temperature sensor 237 is disposed inside a refrigerated showcase or a freezer showcase included in the refrigeration equipment 230, and detects the internal temperature.
  • the outdoor unit 210, the indoor unit 220, and the cooling equipment 230 are provided with blowers 218, 228, and 238, respectively.
  • Each blower 218, 228, and 238 flows air through the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the cooling equipment 232, respectively, promoting heat exchange between the air and the refrigerant flowing through each of the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the cooling equipment 232.
  • the outdoor unit 210 is equipped with an outdoor unit communication unit 306 that communicates with the indoor unit 220 via control wiring.
  • the outdoor unit communication unit 306 is composed of communication hardware such as a connector and a communication circuit that conforms to a specified communication standard.
  • the outdoor unit 210 includes a control device 300.
  • the outdoor unit I/F 305 includes communication hardware conforming to a predetermined communication standard, such as a connector and a communication circuit.
  • the outdoor unit I/F 305 communicates with the low stage compressor 211, the high stage compressor 212, the blower 218, the refrigerant pressure sensor 280, the refrigerant temperature sensor 282, and the outdoor unit communication unit 306.
  • the outdoor unit I/F 305 communicates with the first cooling valve 251, the first heating valve 252, the outdoor refrigerant return valve 253, the throttling mechanism 255, the refrigerant return expansion mechanism 258, the on-off valve 223, the gas refrigerant flow rate control valve 261, the liquid refrigerant flow rate control valve 265, and the service valve 290.
  • the outdoor unit I/F 305 communicates with the indoor unit I/F 315 , the space temperature sensor 227 , and the cooling device I/F 325 .
  • the outdoor unit 210 includes a control device 300.
  • the control device 300 includes a control unit 301 and a storage unit 303.
  • the control unit 301 is a processor such as a CPU or an MPU that operates based on a program previously stored in the storage unit 303.
  • the control unit 301 may be configured with a single processor or multiple processors.
  • a DSP or the like may be used as the control unit 301.
  • a control circuit such as an LSI, an ASIC, or an FPGA may be used as the control unit 301.
  • the control unit 301 is capable of receiving various signals from each unit included in the outdoor unit 210 , the indoor unit 220 , and the cooling equipment 230 via the outdoor unit I/F 305 .
  • the control unit 301 is connected via the outdoor unit I/F 305 to each part of the outdoor unit 210, such as the memory unit 303 and the low-stage compressor 211, the indoor unit 220, and the cooling equipment 230, either wired or wirelessly, and controls each part.
  • the control unit 301 reads the computer program stored in the memory unit 303 and operates according to the read computer program, thereby functioning as an operation control unit 301a and a determination unit 301b.
  • the operation control unit 301a controls various devices such as the low-stage compressor 211, the high-stage compressor 212, and the opening and closing devices of the outdoor unit 210.
  • the operation control unit 301a transmits control signals to the indoor unit 220 and the cooling equipment 230 via the outdoor unit I/F 305, and causes the refrigeration system 201 to operate in a coordinated manner.
  • the operation control unit 301a is capable of changing the rotation speed of the compression mechanism of each compressor, and is also capable of changing the discharge pressure of the refrigerant.
  • the operation control unit 301a can adjust the opening degree of the gas refrigerant flow rate control valve 261, the throttling mechanism 255, the indoor expansion mechanism 221, the cooling-use inlet expansion mechanism 231, the cooling-use outlet pressure adjustment mechanism 233, and the refrigerant return expansion mechanism 258.
  • the operation control unit 301a can switch the opening and closing devices provided in each of the first switching mechanism 250 and the second switching mechanism 254, and the opening and closing valve 223 to either an open state or a closed state.
  • the determination unit 301 b compares the detection values of each of the refrigerant pressure sensors 280 and each of the refrigerant temperature sensors 282 with data such as a reference temperature and a reference pressure value included in the setting data 303 a stored in the memory unit 303 .
  • the operation control unit 301a controls each part of the refrigeration system 201 based on the determination by the determination unit 301b.
  • the storage unit 303 includes a memory device such as a RAM or a ROM, a fixed disk device such as a hard disk, or a portable storage device such as a flexible disk or an optical disk.
  • the storage unit 303 also stores computer programs, databases, tables, and the like used for various operations of the refrigeration system 201. These computer programs, and the like may be installed into the storage unit 303 from a computer-readable portable recording medium using a known setup program, and the like.
  • the portable recording medium is, for example, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor storage device including a USB memory or an SSD, and the like.
  • the computer programs, and the like may be installed from a predetermined server, and the like.
  • the memory unit 303 may be provided with a volatile storage area and may constitute a work area for the control unit 301 .
  • Setting data 303a is stored in the storage unit 303.
  • the setting data 303a includes data on the set temperature of the indoor unit 220 and data on the set temperature of the cooling equipment 230.
  • the setting data 303 a includes data such as the rotation speed that is a specified value for each compressor, and a reference pressure value that is a specified value indicating a differential pressure at a predetermined point in the refrigeration circuit 202 .
  • the setting data 303a includes data related to the first operating mode. Specifically, the setting data 303a includes information on the opening and closing, or the opening degree, of each of the valve bodies provided in the refrigeration circuit 202 when the first operating mode is performed.
  • the control unit 301 controls each part of the refrigeration circuit 202 according to the data related to the first operating mode. In this way, the refrigeration system 201 performs the first operating mode.
  • the setting data 303a includes a second operation mode.
  • the second operation mode is an operation mode of the refrigeration system 201 that is performed in conjunction with the operation of an external device connected to the external connection port 296.
  • the setting data 303a includes information on the opening/closing or opening degree of each of the valve bodies provided in the refrigeration circuit 202 when the second operation mode is performed.
  • the control unit 301 controls each part of the refrigeration circuit 202 according to the data related to the second operation mode. As a result, the refrigeration system 201 performs the second operation mode.
  • the setting data 303a includes three operation modes as the second operation mode: a refrigerant recovery/vacuum drawing mode, a refrigerant charging mode, and an adjustment operation mode.
  • the outdoor unit I/F 305 includes communication hardware such as a communication interface circuit and a connector that allows the outdoor unit 210 to communicate with each device via a cable or the like in accordance with a predetermined communication protocol.
  • the outdoor unit I/F 305 sends data received from each device to the control device 300, and also transmits data received from the control device 300 to each device.
  • the control device 300 includes an operation panel 332. An operator is provided on the operation panel 332. When the operator is operated, the control device 300 transmits a signal to the outdoor unit 210 to switch the operation mode of the refrigeration system 201 from the first operation mode to the second operation mode. In this embodiment, the control device 300 switches to and executes one of three second operation modes, a refrigerant recovery/vacuum drawing mode, a refrigerant charging mode, and an adjustment operation mode, in accordance with the operation of the operation panel 332.
  • the control device 300 is provided with a display panel 334.
  • the display panel 334 performs a predetermined screen display in accordance with a signal transmitted from the outdoor unit 210.
  • the display panel 334 can display, for example, an operating status when the first operation mode or the second operation mode is executed, or the presence or absence of a malfunction in each part of the refrigeration system 201, and notify an operator of the same.
  • the control device 300 corresponds to a "control unit” in this disclosure.
  • the operation panel 332 corresponds to an "operation unit” in this disclosure.
  • the display panel 334 corresponds to a "display unit" in this disclosure.
  • the indoor unit 220 includes an indoor unit control device 310 and an indoor unit I/F 315.
  • the indoor unit control device 310 includes an indoor unit control unit 311 and an indoor unit memory unit 313.
  • the indoor unit control unit 311 is a processor such as a CPU or an MPU, similar to the control unit 301.
  • the indoor unit control unit 311 controls various devices such as the blower 228 mounted in the indoor unit 220 by operating according to a computer program stored in the indoor unit storage unit 313.
  • the indoor unit control unit 311 also receives output signals from various sensors mounted in the indoor unit 220, such as the space temperature sensor 227.
  • the indoor unit storage unit 313, like the storage unit 303, has storage devices such as RAM and ROM, and stores computer programs and the like used for various operations of the indoor unit 220.
  • the indoor unit I/F 315 includes communication hardware such as a communication interface circuit and connectors that allow the indoor unit 220 to communicate with each device.
  • the indoor unit I/F 315 sends data received from the space temperature sensor 227 and each device to the indoor unit control device 310, and also transmits data received from the indoor unit control device 310 to each device.
  • the refrigeration equipment 230 includes a refrigeration equipment control device 320 and a refrigeration equipment I/F 325.
  • the refrigeration equipment control device 320 includes a refrigeration equipment control unit 321 and a refrigeration equipment memory unit 323.
  • the refrigeration equipment control unit 321 is a processor such as a CPU or an MPU, similar to the control unit 301.
  • the refrigeration equipment control unit 321 controls various devices such as the blower 238 mounted on the refrigeration equipment 230 by operating according to a computer program stored in the refrigeration equipment storage unit 323.
  • the refrigeration equipment control unit 321 also receives output signals from various sensors mounted on the refrigeration equipment 230, such as the inside temperature sensor 237.
  • the refrigeration equipment storage unit 323, like the storage unit 303, has storage devices such as RAM and ROM, and stores computer programs and the like used for various operations of the refrigeration equipment 230.
  • the refrigeration equipment I/F 325 includes communication hardware such as a communication interface circuit and connectors that allow the refrigeration equipment 230 to communicate with each device.
  • the refrigeration equipment I/F 325 sends data received from the internal temperature sensor 237 and each device to the refrigeration equipment control device 320, and also transmits data received from the refrigeration equipment control device 320 to each device.
  • the operation control unit 301a and the determination unit 301b may be provided not only in the control unit 301 but also in the indoor unit control unit 311 or the cooling equipment control unit 321.
  • the operation control unit 301a and the determination unit 301b may be provided in a processor provided in another location of the refrigeration system 201.
  • the operation control unit 301a and the determination unit 301b may be provided in a processor provided in a server device or the like provided outside the refrigeration system 201.
  • a server device may be capable of controlling each part of the refrigeration system 201 via a network consisting of, for example, a public line network, a dedicated line, other communication lines, and various communication facilities.
  • the outdoor heat exchanger 215 is used as a gas cooler or a radiator, and the indoor heat exchanger 222 and the cold-setting heat exchanger 232 are used as evaporators.
  • the control device 300 opens the first cooling valve 251 and closes the remaining first heating valve 252 and the outdoor refrigerant return valve 253.
  • the control device 300 opens the throttling mechanism 255 and closes the refrigerant return expansion mechanism 258.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 214 is sent through the first cooling valve 251 of the first switching mechanism 250 to the outdoor heat exchanger 215, where it exchanges heat with outside air.
  • the refrigerant after heat exchange is sent from connection part A of the second switching mechanism 254 via the throttling mechanism 255 to the gas-liquid separator 216.
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator 216 passes through piping 277, is heat exchanged with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264, and then reaches connection part B of the second switching mechanism 254.
  • One of the refrigerants branched at connection part B is sent through piping 278 to the indoor heat exchanger 222 via a check valve 259 provided in piping 275 and the indoor expansion mechanism 221 of the indoor unit 220.
  • the indoor heat exchanger 222 the refrigerant exchanges heat with the indoor air to cool the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat with the indoor air passes through a pipe 271, and is returned to the suction side of each of the high-stage compressors 212 via the on-off valve 223 and the accumulator 213.
  • connection point B The other refrigerant branched off at connection point B is sent to the refrigeration heat exchanger 232 via the refrigeration inlet expansion mechanism 231 of the refrigeration equipment 230, where it undergoes heat exchange to cool the refrigeration equipment 230.
  • the refrigerant that has undergone heat exchange in the refrigeration heat exchanger 232 is returned to the low-stage compressor 211 via the refrigeration outlet pressure adjustment mechanism 233.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and dissipating heat while maintaining its high pressure in the outdoor heat exchanger 215 is reduced in pressure by the throttling mechanism 255 to an intermediate pressure and is sent to the gas-liquid separator 216.
  • Fig. 18 is a circuit diagram of the refrigeration system 201 showing the operation of the heating mode.
  • the flow of the refrigerant is indicated by arrows in the drawing, and the refrigerant pipes through which the refrigerant flows are indicated by thick lines.
  • the heating operation is performed by using the indoor heat exchanger 222 as a gas cooler or a radiator, and the cold-use heat exchanger 232 as an evaporator.
  • the control device 300 opens the first heating valve 252 and closes the remaining first cooling valve 251 and the outdoor refrigerant return valve 253.
  • the control device 300 closes the throttling mechanism 255 and the refrigerant return expansion mechanism 258.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 211 is sent to each high-stage compressor 212, further compressed by each of the high-stage compressors 212, and discharged toward the oil separator 214.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 214 passes through the first heating valve 252 of the first switching mechanism 250 and is sent to the indoor heat exchanger 222, where it exchanges heat with the indoor air, heating the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 222 passes through the indoor expansion mechanism 221, reaches connection C of the second switching mechanism 254, and is sent to the gas-liquid separator 216 via the check valve 259 and the throttling mechanism 255 provided in the piping 276.
  • the refrigerant separated in the gas-liquid separator 216 passes through the piping 277, reaches connection B of the second switching mechanism 254, and is sent to the cold-setting heat exchanger 232 via the cold-setting inlet expansion mechanism 231. This refrigerant exchanges heat in the cold-setting heat exchanger 232, and cools the cold-setting equipment 230.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the cold-setting heat exchanger 232 passes through a pipe 272 and is returned to the suction side of the low-stage compressor 211 via the cold-setting outlet side pressure adjustment mechanism 233 .
  • the indoor heat exchanger 222 functions as a gas cooler or a radiator, and the outdoor heat exchanger 215 is not used. That is, the refrigeration system 201 can operate without using the outdoor heat exchanger 215 by performing heat exchange in the cold-installed heat exchanger 232 using the refrigerant whose heat is radiated in the indoor heat exchanger 222.
  • liquid refrigerant flows only through the cooling equipment 230, and therefore the opening degree of the gas refrigerant flow control valve 261 is smaller than during cooling operation.
  • FIG. 19 is a circuit diagram of the refrigeration system 201 showing the heating operation when the amount of heat exhausted to the cooling equipment 230 is insufficient.
  • the control device 300 opens the first heating valve 252, the outdoor refrigerant return valve 253, and the refrigerant return expansion mechanism 258, and closes the first cooling valve 251 and the throttling mechanism 255.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 211 is sent to each high-stage compressor 212, further compressed by each high-stage compressor 212, and discharged toward the oil separator 214.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 214 is sent to the indoor heat exchanger 222 through the first heating valve 252, where it exchanges heat with indoor air to heat the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 222 is sent to the gas-liquid separator 216 via a check valve 259 provided in the piping 276, and then sent to the refrigeration heat exchanger 232 via the refrigeration inlet side expansion mechanism 231.
  • the refrigerant exchanges heat in the refrigeration heat exchanger 232, cooling the refrigeration equipment 230, and the refrigerant that has exchanged heat in the refrigeration heat exchanger 232 is adjusted via the refrigeration outlet side pressure adjustment mechanism 233 so that its pressure is the same as that of the refrigerant sent from the first outdoor return piping 242, and is returned to the low-stage compressor 211. This is the operation when the outside air temperature is lower than the temperature inside the refrigeration equipment 230.
  • a portion of the refrigerant from the gas-liquid separator 216 is sent to the outdoor heat exchanger 215 via a refrigerant return expansion mechanism 258 , and is returned to the low-stage compressor 211 after heat exchange in the outdoor heat exchanger 215 .
  • This allows the exhaust heat from the cooling heat exchanger 232 and the heat pumped up by the outdoor heat exchanger 215 to be used as heat for the indoor heat exchanger 222, thereby increasing the heating capacity when the amount of heat exhausted to the cooling equipment 230 is insufficient.
  • the outdoor air temperature becomes lower than the temperature inside the cooling equipment 230
  • the evaporation temperature of the cooling equipment 230 is lowered, there is a risk that the temperature will become lower than the set temperature of the cooling equipment 230. Therefore, in this embodiment, by controlling the opening degree of the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 233, the pressure can be balanced with the refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 215, and a decrease in the evaporation temperature of the cooling equipment 230 can be suppressed.
  • FIG. 20 is a circuit diagram of the refrigeration system 201 showing a heating operation when a large capacity is required in the cooling equipment 230 but a heating heat quantity is not required.
  • the control device 300 opens the first cooling valve 251, the throttling mechanism 255, the first heating valve 252, and the check valve 259 provided in the piping 276, and closes the refrigerant return valve and the check valve 259 provided in the piping 275.
  • the refrigerant compressed by the low-stage compressor 211 is sent to each high-stage compressor 212, further compressed by each high-stage compressor 212, and discharged toward the oil separator 214.
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 214 is sent through a first cooling valve 251 to the outdoor heat exchanger 215, where it exchanges heat with outside air.
  • the refrigerant after heat exchange is sent to the gas-liquid separator 216 via a throttling mechanism 255 .
  • the refrigerant that has passed through the oil separator 214 is sent to the indoor heat exchanger 222 through the first heating valve 252, where it exchanges heat with indoor air to heat the indoor air.
  • the refrigerant that has exchanged heat in the indoor heat exchanger 222 is merged with the refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 215 via a check valve 259 provided in the pipe 276 , and is sent to the gas-liquid separator 216 .
  • the refrigerant from the gas-liquid separator 216 is sent to a refrigeration heat exchanger 232 via an inlet expansion mechanism for the refrigeration equipment 230. Heat exchange is performed in the refrigeration heat exchanger 232 to cool the refrigeration equipment 230, and the refrigerant that has undergone heat exchange in the refrigeration heat exchanger 232 is returned to the low-stage compressor 211 via a refrigeration outlet pressure adjustment mechanism 233.
  • a portion of the refrigerant from the gas-liquid separator 216 is sent to the outdoor heat exchanger 215 via a refrigerant return expansion mechanism 258 , and is returned to the low-stage compressor 211 after heat exchange in the outdoor heat exchanger 215 .
  • the exhaust heat from the cooling equipment 230 can be dissipated by the outdoor heat exchanger 215 and the indoor heat exchanger 222, thereby increasing the cooling capacity of the cooling equipment 230 and making it possible to remove frost that has adhered to the outdoor heat exchanger 215.
  • the usage state of the outdoor heat exchanger 215 can be switched between a state in which it is not used, a state in which it is used as an evaporator, and a state in which it is used as a condenser, depending on the load on the indoor unit 220 and the cooling equipment 230. Therefore, in the refrigeration system 201, stable heating operation can be performed depending on the load on the indoor unit 220 and the cooling equipment 230.
  • Fig. 21 is a ph diagram showing the state of the refrigerant in the refrigeration circuit 202.
  • the vertical axis p represents pressure (MPa)
  • the horizontal axis h represents enthalpy (kJ/kg).
  • the refrigerant of the refrigeration system 201 when performing cooling operation will be described.
  • the refrigerant is located at point P1 in Fig. 21.
  • the refrigerant is evaporated in the cold-installed heat exchanger 232, and is a gas refrigerant at point P1.
  • the pressure at point P1 will be referred to as the low pressure.
  • the refrigerant When the low-pressure refrigerant is drawn into the low-stage compressor 211 and adiabatically compressed, the refrigerant is positioned at point P2 in Fig. 21.
  • the pressure at point P2 will be referred to as the medium pressure in the following description.
  • the differential pressure between the low pressure and the medium pressure is, for example, 1.0 MPa.
  • This refrigerant is mixed with the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 222 and the gas refrigerant flowing through the gas refrigerant return pipe 260.
  • the mixed refrigerants are maintained at a medium pressure while decreasing in temperature, and reach a state located at point P3 in FIG.
  • the refrigerant in a state where it is positioned at point P3 is adiabatically compressed, the refrigerant reaches a state where it is positioned at point P4 in Fig. 21.
  • the pressure at point P4 will hereinafter be referred to as the high pressure.
  • this refrigerant is discharged from the high-stage compressor 212, heat is dissipated in the outdoor heat exchanger 215 while the pressure is maintained at high pressure. As a result, the refrigerant reaches a state located at point P5 in FIG.
  • the refrigerant at point P5 is decompressed by the throttling mechanism 255, and reaches point P6 in FIG. 21.
  • the refrigerant has a pressure value higher than the medium pressure.
  • the pressure at point P2 will be referred to as the medium pressure below.
  • the pressure difference between the medium pressure and the medium pressure is, for example, 0.5 MPa.
  • the refrigerant in a state positioned at point P6 is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant by the gas-liquid separator 216.
  • the gas refrigerant is discharged from the gas-liquid separator 216 via the gas refrigerant return pipe 260.
  • the liquid refrigerant is cooled to the state of point P7 on the saturated liquid line, as shown in FIG.
  • the gas refrigerant return pipe 260 is connected to the suction side of the high-stage compressor 212. That is, the gas refrigerant is sucked by the high-stage compressor 212 and discharged from the gas-liquid separator 216. As a result, in the refrigeration system 201, the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 216 is cooled to a state of point P7 on the saturated liquid line.
  • the refrigeration system 201 includes one low stage compressor 211 and two high stage compressors 212. That is, in the refrigeration system 201, the capacity of the high stage compressor 212 is larger than that of the low stage compressor 211.
  • the refrigeration system 201 can cool the liquid refrigerant in the gas-liquid separator 216 to a state of point P7 on the saturated liquid line even when the outside air temperature of the conditioned space or the cooling equipment 230 is high, for example, in summer. In this manner, the refrigeration system 201 can stably perform the first operation mode even when the ambient temperature of the utilization side heat exchanger is high.
  • the liquid refrigerant exchanges heat with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264, and reaches a state located at point P8 in FIG. 21. At point P8, the liquid refrigerant is in a subcooled state.
  • the gas refrigerant that has exchanged heat with the liquid refrigerant in the internal heat exchanger 264 reaches a state located at point P11 in FIG. 21.
  • the liquid refrigerant flowing out from the internal heat exchanger 264 branches off at connection point B and flows to the indoor unit 220 and the cooling equipment 230.
  • the liquid refrigerant flowing into the indoor unit 220 is decompressed to medium pressure by the indoor expansion mechanism 221, and reaches a state located at point P9 in FIG. 21.
  • the liquid refrigerant flowing into the indoor unit 220 evaporates in the indoor heat exchanger 222, and reaches a state located at point P3 in FIG. 21.
  • the refrigerant flows out from the indoor unit 220 and is sent to the suction side of the high-stage compressor 212.
  • the gas refrigerant flowing out from the internal heat exchanger 264 is also sent to the suction side of the high-stage compressor 212.
  • a refrigeration system 201 of the present embodiment is a system that performs a two-stage compression, two-stage expansion cycle by including a refrigeration circuit 202 .
  • the inlet side of the indoor heat exchanger 222 becomes a medium pressure and the outlet side of the indoor heat exchanger 222 becomes an intermediate pressure. That is, in the refrigeration system 201, it is possible to generate a refrigerant pressure difference between the inlet side and the outlet side of the indoor expansion mechanism 221 in the refrigeration circuit 202.
  • the refrigerant pressure is adjusted by the throttling mechanism 255, the indoor expansion mechanism 221, and the gas refrigerant flow control valve 261, and the refrigerant temperature is adjusted by the gas-liquid separator 216, so that the refrigerant state changes shown in FIG. 21 can be stably performed. Therefore, in the refrigeration system 201, the refrigerant pressure and temperature can be adjusted according to the load on the indoor unit 220 and the cooling equipment 230 caused by the outside air temperature, etc., and stable operation can be performed.
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator 216 exchanges heat with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264. This causes the liquid refrigerant sent to the indoor unit 220 and the cooling equipment 230 to be supercooled. Therefore, even if the temperature of the liquid refrigerant fluctuates due to external heat radiation or heat capacity of the gas-liquid separator 216, or fluctuations in the operating load of the refrigeration system 201, the liquid refrigerant is prevented from rising to a temperature at which flash gas is generated, for example. And, in the refrigeration system 201, it is possible to achieve stable evaporation of the refrigerant in the indoor heat exchanger 222 and the cooling heat exchanger 232.
  • the refrigeration system 201 a portion of the liquid refrigerant that has been heat exchanged with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264 is mixed with the gas refrigerant before heat exchange with the liquid refrigerant via 266.
  • the internal heat exchanger 264 heat is exchanged between the liquid refrigerant and the mixed refrigerant of the liquid refrigerant and gas refrigerant that has been cooled by heat exchange with the gas refrigerant in the internal heat exchanger 264.
  • the degree of subcooling of the liquid refrigerant is increased in the internal heat exchanger 264, and the operating efficiency of the refrigeration system 201 can be improved.
  • FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the refrigeration system 201. Next, the operation relating to pressure control of the refrigeration system 201 during cooling operation will be described. 22, the determination unit 301b acquires the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the indoor heat exchanger 222 and the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the cold-installed heat exchanger 232. The determination unit 301b calculates the differential pressure between the medium pressure and the low pressure from these acquired detection values. The determination unit 301b compares the calculated value with the data of the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA201).
  • the determination unit 301b acquires the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided in the pipe 277 through which the liquid refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 flows.
  • the determination unit 301b calculates the pressure difference between the intermediate pressure and the intermediate pressure from the detection value and the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the indoor heat exchanger 222.
  • the determination unit 301b then compares the calculated value with the data of the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA202).
  • step SA202 If the calculated value is greater than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA202: YES), the operation control unit 301a drives each of the compressors and the fans 218, 228, and 238 so that the temperature becomes the setting temperature of the indoor unit 220 (step SA203).
  • step SA201 if the calculated pressure difference between the medium pressure and the low pressure is equal to or less than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA201: NO), the operation control unit 301a adjusts the opening degree of the gas refrigerant flow control valve 261 and the throttling mechanism 255 to increase the medium pressure (step SA204).
  • the intermediate pressure increases by increasing the opening degree of the throttling mechanism 255 or decreasing the opening degree of the gas refrigerant flow control valve 261.
  • the determination unit 301b acquires the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the indoor heat exchanger 222 and the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the cold-air heat exchanger 232.
  • the determination unit 301b calculates the differential pressure between the medium pressure and the low pressure from these acquired detection values, and compares this calculated value with the data of the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA205).
  • step SA205 If the calculated pressure difference between the medium pressure and the low pressure is equal to or less than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA205: NO), the operation control unit 301a performs step SA204 again. If both calculated values of the pressure difference between the medium pressure and the low pressure are greater than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA201: YES), the determination unit 301b performs step SA202.
  • an internal heat exchanger 264 is provided to exchange heat between the liquid refrigerant flowing from the gas-liquid separator 216 to the indoor heat exchanger 222 and the cold-installed heat exchanger 232 and the gas refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216. Furthermore, the gas refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 is mixed with a portion of the liquid refrigerant that has exchanged heat with the gas refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 in the internal heat exchanger 264 via 266. As a result, in the refrigeration system 201, the liquid refrigerant becomes colder, improving the refrigeration capacity of the indoor unit 220 through which the liquid refrigerant flows.
  • the refrigeration system 201 When the set temperature of the indoor unit 220 is higher than a predetermined value relative to the temperature of the liquid refrigerant, the refrigeration system 201 reduces the opening of the indoor expansion mechanism 221 to restrict the flow rate of the liquid refrigerant flowing into the indoor unit 220. As a result, the refrigeration system 201 reduces the intermediate pressure, which is the pressure of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 222, in other words, the pressure of the refrigerant sucked into each of the high-stage compressors 212.
  • step SA202 if the calculated pressure difference between the medium pressure and the intermediate pressure is less than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA202: NO), the operation control unit 301a reduces the rotation frequency of the high-stage compressor 212 (step SA206).
  • the determination unit 301b determines whether the reduced rotational frequency of the high-stage compressor 212 is greater than a specified value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA207).
  • step SA207 If the rotation frequency is greater than the specified value (step SA207: YES), the determination unit 301b again acquires the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided in the pipe 277 through which the liquid refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 flows.
  • the determination unit 301b calculates the pressure difference between the medium pressure and the intermediate pressure from the detection value and the detection value of the refrigerant pressure sensor 280 provided on the discharge side of the indoor heat exchanger 222.
  • the determination unit 301b compares the calculated value with the reference pressure value data included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA208).
  • step SA208 If the calculated value is greater than the reference pressure value included in the setting data 303a stored in the memory unit 303 (step SA208: YES), the operation control unit 301a drives each of the compressors and the fans 218, 228, and 238 so that the temperature becomes the setting temperature of the indoor unit 220 (step SA203).
  • step SA208 NO
  • the operation control unit 301a again reduces the rotational frequency of the high-stage compressor 212 (step SA206).
  • step SA207 If the rotational frequency of the high-stage compressor 212 is lower than the specified value in step SA207 (step SA207: YES), the operation control unit 301a reduces the opening of the liquid refrigerant flow control valve 265 (step SA209). After this, the operation control unit 301a drives each of the compressors and the fans 218, 228, and 238 so that the temperature of the indoor unit 220 becomes the set temperature (step SA203).
  • the refrigeration system 201 by controlling the rotational frequency of the high-stage compressor 212, it is possible to maintain the pressure difference between the medium pressure and the low pressure at or below a predetermined value. This makes it possible for the refrigeration system 201 to improve the refrigeration efficiency of the indoor unit 220 while suppressing the input to the high-stage compressor 212. Therefore, in the refrigeration system 201, it is possible to improve the efficiency of cooling operation while saving energy.
  • the refrigeration system 201 reduces the opening of the liquid refrigerant flow control valve 265 when the rotation frequency becomes smaller than a specified value.
  • the flow rate at which the liquid refrigerant that has exchanged heat with the gas refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 in the internal heat exchanger 264 is mixed with the gas refrigerant discharged from the gas-liquid separator 216 is suppressed.
  • the flow rate of the liquid refrigerant sent to the indoor unit 220 is reduced, and a decrease in the intermediate pressure is suppressed.
  • the operation of each of the high stage compressors 212 is suppressed from being stopped.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and radiating heat while maintaining its pressure at high pressure in the outdoor heat exchanger 215 is reduced in pressure by the throttling mechanism 255 to an intermediate pressure, and is sent to the gas-liquid separator 216.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 dissipates heat while maintaining its pressure at a high pressure in the indoor heat exchanger 222.
  • the refrigerant is reduced in pressure by the indoor expansion mechanism 221 to an intermediate pressure, and is sent to the gas-liquid separator 216.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and dissipating heat while maintaining its pressure at high in the outdoor heat exchanger 215 is reduced in pressure by the throttling mechanism 255 to an intermediate pressure and sent to the gas-liquid separator 216.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and dissipating heat while maintaining its pressure at high in the indoor heat exchanger 222 is reduced in pressure by the indoor expansion mechanism 221 to an intermediate pressure and sent to the gas-liquid separator 216.
  • the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and radiating heat while maintaining a high pressure in the indoor heat exchanger 222 is reduced in pressure by the indoor expansion mechanism 221 to an intermediate pressure and sent to the gas-liquid separator 216.
  • a portion of the liquid refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 216 is reduced in pressure from the intermediate pressure to a low pressure by the refrigerant return expansion mechanism 258 and sent to the outdoor heat exchanger 215.
  • the refrigeration system 201 is provided with the first switching mechanism 250. This allows the refrigeration system 201 to switch between cooling operation and heating operation. In addition, when performing heating operation, the refrigeration system 201 is provided with the first switching mechanism 250, so that it can switch between a state in which the outdoor heat exchanger 215 is not used as a condenser and a state in which it is used as a condenser, depending on the surplus or deficiency of the amount of heat.
  • the refrigeration system 201 is equipped with the second switching mechanism 254.
  • the refrigerant discharged from each of the high-stage compressors 212 can be sent to the heat exchanger functioning as an evaporator via the gas-liquid separator 216. This allows the refrigeration system 201 to increase its refrigeration capacity.
  • the refrigerant sent out from each of the high-stage compressors 212 flows into the gas-liquid separator 216 by the second switching mechanism 254, and then is flowed to the indoor heat exchanger 222 and the cold-setting heat exchanger 232.
  • the refrigerant sent out from each of the high-stage compressors 212 flows into the gas-liquid separator 216 by the second switching mechanism 254, and is then directed to the cooling heat exchanger 232 or the outdoor heat exchanger 215 depending on the amount of heating heat required.
  • the refrigeration system 201 can switch the state of the outdoor heat exchanger 215 between a state in which it is not used, a state in which it is used as a condenser, and a state in which it is used as an evaporator, depending on the surplus or deficiency of the amount of heat during heating operation.
  • the refrigeration system 201 can adjust the surplus or deficiency of the amount of heating heat in the indoor unit 220 by using the cooling exhaust heat of the cooling heat exchanger 232 by switching the state of the outdoor heat exchanger.
  • the refrigeration system 201 can increase the refrigeration capacity and adjust the amount of heating heat to be insufficient or excessive, while suppressing an increase in the number of valve bodies and opening/closing devices to be controlled. In other words, the refrigeration system 201 can increase the refrigeration capacity and adjust the amount of heating heat to be insufficient or excessive, using the refrigeration circuit 202 with a simple configuration.
  • FIG. 23 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit 202 of the refrigeration system 201 during the refrigerant recovery and vacuum drawing operation. Next, the operation relating to refrigerant recovery will be described. 23 , when an operator performs a refrigerant recovery/vacuuming operation on refrigeration system 201, first, refrigerant recovery device 350 or vacuuming unit 352 is connected to external connection port 296 of service valve 290 via connection piping 356. External connection port 296 is released by the operator after connection piping 356 is connected.
  • the operator operates the operation panel 332 to select the refrigerant recovery/vacuum drawing mode.
  • This causes a specified signal to be sent from the operation panel 332 to the control device 300.
  • the control unit 301 receives this signal, it opens all opening and closing devices provided in the refrigeration system 201 fully.
  • the control device 300 displays a screen on the display panel 334 indicating that the refrigeration system 201 is operating in the refrigerant recovery/vacuum drawing mode.
  • the operator then drives the refrigerant recovery device 350 or the vacuum drawing unit 352 to recover the refrigerant from the refrigeration circuit 202.
  • FIG. 24 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit 202 of the refrigeration system 201 during the refrigerant charging operation. Next, the operation relating to charging of the refrigerant will be described. 24 , when an operator performs a refrigerant charging operation on the refrigeration system 201, first, the refrigerant charging unit 354 is connected to the external connection port 296 of the service valve 290 via the connection pipe 356. After the connection pipe 356 is connected, the external connection port 296 is released by the operator.
  • the operator operates the operation panel 332 to select the refrigerant charging mode.
  • This causes a predetermined signal to be sent from the operation panel 332 to the control device 300.
  • the control unit 301 Upon receiving the signal, the control unit 301 fully closes each of the first cooling valve 251, the first heating valve 252, the outdoor refrigerant return valve 253, the opening/closing valve 223, the throttling mechanism 255, the refrigerant return expansion mechanism 258, the gas refrigerant flow control valve 261, the liquid refrigerant flow control valve 265, the indoor expansion mechanism 221, and the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 233.
  • the control unit 301 Upon receiving the signal, the control unit 301 fully opens each of the check valves 259 provided on the pipes 275 and 276 and the cooling inlet side expansion mechanism 231.
  • the control device 300 Upon completing the control of these opening/closing devices, the control device 300 displays a screen on the display panel 334 indicating that the refrigeration system 201 is performing the refrigerant charging mode. Thereafter, the operator drives the refrigerant charging unit 354 to send the refrigerant to the refrigeration circuit 202 . As a result, in the refrigeration circuit 202 , the refrigerant is stored in the cold-installed heat exchanger 232 and the gas-liquid separator 216 .
  • FIG. 25 is a circuit diagram showing the refrigeration circuit 202 of the refrigeration system 201 in the regulated operation.
  • the refrigeration system 201 performs cooling operation after the refrigerant is charged
  • the external connection port 296 is closed by an operator, as shown in FIG.
  • the operator operates the operation panel 332 to select the adjustment operation mode.
  • a predetermined signal is transmitted from the operation panel 332 to the control device 300.
  • the control unit 301 receives the signal, it fully closes each of the first heating valve 252, the outdoor refrigerant return valve 253, the refrigerant return expansion mechanism 258, the check valve 259 provided in the piping 276, and the cooling outlet side pressure adjustment mechanism 233.
  • control unit 301 When the control unit 301 receives the signal, it fully opens each of the first cooling valve 251, the opening/closing valve 223, the throttling mechanism 255, the check valve 259 provided in the piping 276, the gas refrigerant flow control valve 261, the liquid refrigerant flow control valve 265, the indoor expansion mechanism 221, and the cooling inlet side expansion mechanism 231.
  • the control device 300 displays a screen on the display panel 334 indicating that the refrigeration system 201 is performing the adjustment operation mode. After this, the worker drives each of the high stage compressors 212 and the indoor unit 220 while stopping the cooling equipment 230 and the low stage compressor 211.
  • the refrigeration system 201 includes a refrigeration circuit 202 connecting an outdoor unit 210 having a plurality of compressors, an outdoor heat exchanger 215, and a gas-liquid separator 216, an indoor unit 220 having an indoor heat exchanger 222, and a refrigeration equipment 230 having a refrigeration heat exchanger 232.
  • the multiple compressors are composed of a low-stage compressor 211 and a high-stage compressor 212, and the indoor heat exchanger 222, which has a high evaporation temperature of the refrigerant, is connected to the high-stage compressor 212, and the cold-setting heat exchanger 232, which has a low evaporation temperature of the refrigerant, is connected to the low-stage compressor 211.
  • the refrigeration circuit 202 includes a second switching mechanism 254 that causes the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 and flowing through at least one of the outdoor heat exchanger 215 and the indoor heat exchanger 222 to flow to the gas-liquid separator 216.
  • a throttling mechanism 255 that adjusts the pressure of the refrigerant, and an indoor expansion mechanism 221 are provided between the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the gas-liquid separator 216.
  • the refrigeration circuit 202 is formed with a simple configuration, and the refrigerant can be sent to the evaporator via the gas-liquid separator 216 in both cooling and heating operations. Therefore, the refrigeration system 201 can improve the refrigeration capacity with a simple circuit configuration.
  • the second switching mechanism 254 includes pipes 273-276 that connect the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, the cold-installed heat exchanger 232, and the gas-liquid separator 216 to one another.
  • Each of the pipes 273-276 may be provided with a throttling mechanism 255 that adjusts the flow of the refrigerant, a refrigerant return expansion mechanism 258, and a check valve 259.
  • the refrigerant subjected to heat exchange by the gas-liquid separator 216 can be sent to any one of the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the cold-setting heat exchanger 232 depending on the operation of the indoor unit 220 and the cold-setting equipment 230. Therefore, the refrigeration system 201 can increase the refrigeration capacity of the indoor unit 220 and the cold-setting equipment 230.
  • the second switching mechanism 254 may include a check valve 259 and a throttle mechanism 255 as a valve body.
  • the refrigerant subjected to heat exchange by the gas-liquid separator 216 can be sent to any one of the outdoor heat exchanger 215, the indoor heat exchanger 222, and the cold-setting heat exchanger 232 depending on the operation of the indoor unit 220 and the cold-setting equipment 230. Therefore, the refrigeration system 201 can increase the refrigeration capacity of the indoor unit 220 and the cold-setting equipment 230.
  • the first switching mechanism 250 may be a mechanism that switches between any of a flow path through which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to the outdoor heat exchanger 215, a flow path through which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to the indoor heat exchanger 222, and a flow path through which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to both the outdoor heat exchanger 215 and the indoor heat exchanger 222.
  • This allows the refrigeration system 201 to include a more simply configured refrigeration circuit 202.
  • operation can be switched without stopping the compressor.
  • the first switching mechanism 250 may be provided with a first cooling valve 251 located between the discharge side of the high-stage compressor 212 and the outdoor heat exchanger 215, and an outdoor refrigerant return valve 253 located downstream of the first cooling valve 251 and between the discharge side of the high-stage compressor 212 and the suction side of the low-stage compressor 211.
  • the refrigeration system 201 can switch between any one of a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to the outdoor heat exchanger 215, a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to the indoor heat exchanger 222, and a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor 212 flows to both the outdoor heat exchanger 215 and the indoor heat exchanger 222. Therefore, the refrigeration system 201 can be provided with a refrigeration circuit 202 with a simpler configuration.
  • the refrigeration system 201 includes a control device 300 that controls each part of the refrigeration circuit 202.
  • the control device 300 includes an operation panel 332 that can be operated by an operator.
  • the control device 300 includes, as operation modes of the refrigeration circuit 202, a first operation mode in which the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 222 and the cold-setting heat exchanger 232 is adjusted to a predetermined temperature, and a second operation mode in which an operation is performed in accordance with the operation of an external device connected to the refrigeration circuit 202.
  • the control device 300 may switch between the first operation mode and the second operation mode in accordance with an operation on the operation panel 332.
  • control device 300 may be provided with a plurality of second operating modes, and may switch between each of the second operating modes in accordance with an operation on the operation panel 332 .
  • an operator can perform tasks related to refrigerant recovery, vacuuming, and refrigerant charging by operating the operation panel 332.
  • an operator can easily perform tasks related to refrigerant recovery, vacuuming, and refrigerant charging.
  • control device 300 may include a display panel 334 that displays the state of the refrigeration circuit 202 in each of the operation modes.
  • a display panel 334 that displays the state of the refrigeration circuit 202 in each of the operation modes.
  • a service valve 290 to which an external device can be connected may be provided between the cold-set heat exchanger 232 and the suction side of the low-stage compressor 211 .
  • the service valve 290 is provided at a location close to a connection location between the outdoor unit 210 and the cooling equipment 230. Therefore, in the refrigeration system 201, it is possible to improve the workability when an external equipment is connected to the refrigeration system 201.
  • the third embodiment 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 be applied to embodiments in which modifications, substitutions, additions, omissions, etc. are made.
  • the refrigeration system 201 is provided with the component 266, but the component 266 may be omitted.
  • the cooling-use outlet-side pressure adjustment mechanism 233 and the service valve 290 are provided in the cooling equipment 230.
  • the cooling-use outlet-side pressure adjustment mechanism 233 and the service valve 290 may be provided in the outdoor unit 210.
  • the cooling-use outlet-side pressure adjustment mechanism 233 and the service valve 290 may be provided in the piping 272 between the outdoor unit 210 and the cooling equipment 230.
  • the refrigeration system 201 includes one indoor heat exchanger 222 and one cold-use heat exchanger 232.
  • the present invention is not limited to this, and the refrigeration system 201 may include another cold-use heat exchanger 232 instead of the indoor heat exchanger 222. That is, in this refrigeration system 201, the indoor unit 220 may be omitted, and a plurality of cold-use devices 230 may be included. In this case, the multiple cold-set heat exchangers 232 have different evaporation temperature zones.
  • the cold-set heat exchanger 232 having a higher evaporation temperature zone is connected to the inlet side of the high-stage compressor 212, and the cold-set heat exchanger 232 having a lower evaporation temperature zone is connected to the inlet side of the low-stage compressor 211.
  • the refrigeration system 201 includes a cooling equipment 230 set to the freezing temperature zone and a cooling equipment 230 set to the refrigeration temperature zone
  • the cooling heat exchanger 232 in the cooling equipment 230 set to the refrigeration temperature zone, is connected to the inlet side of the high-stage compressor 212.
  • the cooling heat exchanger 232 in the cooling equipment 230 set to the freezing temperature zone, is connected to the inlet side of the low-stage compressor 211.
  • the utilization side heat exchangers connected to the inlet side of the high-stage compressor 212 may be arranged in parallel in multiple locations on the pipes 278 and 271.
  • the utilization side heat exchangers connected to the inlet side of the low-stage compressor 211 may be arranged in parallel in multiple locations on the pipes 277 and 272.
  • multiple indoor heat exchangers 222 may be provided in parallel to each other in the pipes 278 and 271.
  • an indoor expansion mechanism 221 may be provided on the inlet side of each of the indoor heat exchangers 222.
  • the refrigeration system 201 includes multiple indoor units 220.
  • one or more indoor heat exchangers 222 and one or more cold-use heat exchangers 232 may be provided in parallel in the pipes 278 and 271.
  • Plural cold-setting heat exchangers 232 may be provided in parallel to each other in the pipes 277 and 272.
  • a cold-setting inlet expansion mechanism 231 may be provided on the inlet side of each of the cold-setting heat exchangers 232.
  • at least one of the cold-setting heat exchangers 232 provided in parallel in the pipes 277 and 272 may have a different evaporation temperature range from the other cold-setting heat exchangers 232.
  • the control device 300 may include a touch panel that combines the functions of the operation panel 332 and the display panel 334 . Furthermore, for example, the control device 300 may be provided in either the indoor unit 220 or the cooling equipment 230. Furthermore, for example, either the operation panel 332 or the display panel 334 may be provided integrally in either the outdoor unit 210, the indoor unit 220, or the cooling equipment 230. Furthermore, for example, the control device 300 may be provided integrally with an operation terminal such as a remote control provided in the indoor unit 220 or the cooling equipment 230. The remote control is a terminal that operates the set temperatures of the indoor unit 220 or the cooling equipment 230, starts the indoor unit 220 or the cooling equipment 230, or the like.
  • control device 300 may be a communication terminal such as a smartphone or tablet on which an app or program that transmits a predetermined signal to the outdoor unit 210 or each part of the refrigeration system 201 is installed.
  • the control device 300 may be capable of communicating with the outdoor unit 210 and each part of the refrigeration system 201 via a network configured of a public line network, a dedicated line, other communication lines, and various communication facilities. The specific form of this network is not limited.
  • the communication network may include at least one of a wireless communication circuit and a wired communication circuit.
  • the control device 300 may be a server device in which an application or program is installed that transmits a predetermined signal to the outdoor unit 210 and each part of the refrigeration system 201.
  • the server device may be capable of communicating with the outdoor unit 210 and each part of the refrigeration system 201 via the above-mentioned network.
  • the components shown in FIG. 17 are merely examples, and the specific implementation form is not particularly limited. In other words, it is not necessary to implement hardware that corresponds to each component individually, and it is of course possible to implement a configuration in which one processor executes a program to realize the functions of each component. Also, some of the functions realized by software in the above-described embodiment may be hardware, or some of the functions realized by hardware may be software. In addition, the specific detailed configurations of other components such as the outdoor unit 210, indoor unit 220, and cooling equipment 230 may also be changed as desired without departing from the spirit of this disclosure.
  • the step units of the operation shown in FIG. 20 are divided according to the main processing content in order to facilitate understanding of the operation of each part of the refrigeration system 201, and the operation is not limited by the way in which the processing units are divided or their names. Depending on the processing content, the operation may be divided into more step units. Also, a step may be divided so that it contains even more processing. Also, the order of the steps may be changed as appropriate within the scope of the purpose of this disclosure.
  • a refrigeration system comprising: an outdoor unit having a compressor and an outdoor heat exchanger, an indoor unit having an indoor heat exchanger, and a refrigeration cycle circuit connecting a refrigeration unit having a cold-air heat exchanger; and a control unit, wherein the refrigeration cycle circuit has a switching mechanism that switches a refrigerant flow path in accordance with the control of the control unit, and the control unit, during an outdoor defrosting operation that defrosts the outdoor heat exchanger, blocks the inflow of refrigerant to the indoor heat exchanger, and operates the refrigeration cycle circuit with the cold-air heat exchanger as an evaporator and the outdoor heat exchanger as a gas cooler or a radiator.
  • the refrigeration system can operate the outdoor heat exchanger as a gas cooler or a radiator without flowing refrigerant into the indoor heat exchanger. Also, the heat can be concentrated to be used for raising the temperature of the outdoor heat exchanger, and the time for the outdoor defrosting operation can be shortened. Therefore, the refrigeration system can efficiently perform the defrosting operation of the outdoor heat exchanger while suppressing a decrease in the heating capacity.
  • FIG. 5 A refrigeration system described in any one of Technologies 1 to 4, wherein the control unit operates the refrigeration cycle circuit with the indoor heat exchanger as an evaporator and the cold-equipment heat exchanger as a gas cooler or a radiator during a cold-equipment defrosting operation for defrosting the cold-equipment heat exchanger.
  • the refrigeration system can operate the cold-air heat exchanger as a gas cooler or a radiator by using the indoor heat exchanger as an evaporator, which makes it possible to defrost the cold-air heat exchanger while suppressing a decrease in cooling capacity.
  • a refrigeration system comprising: an outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor expansion mechanism, and an outdoor fan; an indoor unit having an indoor heat exchanger, an indoor expansion mechanism, and an indoor fan; and a refrigeration equipment having a cold-setting heat exchanger and a cold-setting expansion mechanism; a defrosting pipe connecting a piping between the cold-setting heat exchanger and the compressor and a piping between the indoor expansion mechanism and the outdoor expansion mechanism; and a defrosting on-off valve that is opened during defrosting operation is provided in a midway portion of the defrosting pipe.
  • the relatively warm refrigerant sent from the outdoor heat exchanger can defrost the cooling heat exchanger, and by using the outdoor heat exchanger as an evaporator, it is possible to suppress liquid return to the compressor.
  • the relatively warm refrigerant sent from the indoor heat exchanger can defrost the cooling heat exchanger, and by using the indoor heat exchanger as an evaporator, it is possible to suppress liquid return to the compressor. This eliminates the need for an electric heater as in the past, improving energy efficiency, and by suppressing the return of the refrigerant to liquid form, the reliability of the compressor can be improved.
  • the refrigerant from the outdoor heat exchanger is circulated through the gas-liquid separator, so that a refrigerant at a temperature corresponding to the amount of heat required for defrosting can be sent to the cooling heat exchanger, and when defrosting is completed, cooling operation can be restored using the refrigerant at a low temperature.
  • a refrigeration system comprising a refrigeration circuit provided with a plurality of compressors, a heat source side heat exchanger, a plurality of user side heat exchangers, and a gas-liquid separator, the plurality of compressors being composed of low stage compressors and high stage compressors, the plurality of user side heat exchangers being composed of a first user side heat exchanger and a second user side heat exchanger having a refrigerant evaporation temperature lower than that of the first user side heat exchanger, the refrigeration circuit being provided with a switching mechanism that causes the refrigerant discharged from the high stage compressor and flowing through at least one of the heat source side heat exchanger and the first user side heat exchanger to flow to the gas-liquid separator, and a throttling mechanism that adjusts the pressure of the refrigerant being provided between the heat source side heat exchanger, the first user side heat exchanger, and the gas-liquid separator.
  • the refrigeration system can form a refrigeration circuit with a simple configuration, and can send refrigerant to the heat exchanger functioning as an evaporator via the gas-liquid separator in both cooling and heating operations, thereby improving the refrigeration capacity of the refrigeration system with a simple circuit configuration.
  • the refrigeration system can switch between a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor flows to the heat source-side heat exchanger, a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor flows to the first user-side heat exchanger, and a flow path in which the refrigerant discharged from the high-stage compressor flows to both the outdoor heat exchanger and the first user-side heat exchanger. Therefore, the refrigeration system can be provided with a refrigeration circuit with a simpler configuration.
  • the first operation mode and the second operation mode can be switched by operating the operation unit, so that an operator can easily switch the operation mode in the refrigeration system.
  • the first aspect of this disclosure is applicable to a refrigeration system. Specifically, this disclosure is applicable to a commercial refrigeration system that includes an outdoor unit, an indoor unit, and a cooling device.
  • the refrigeration system according to the second aspect of the present disclosure can be advantageously used as a refrigeration system that can achieve energy savings by defrosting cooling equipment by flowing a warm refrigerant.
  • the refrigeration system according to the third aspect of the present disclosure uses a natural refrigerant, can improve the efficiency of the air conditioning temperature range, and can be suitably used as a refrigeration system that can improve the efficiency of the entire system.
  • Refrigeration system 10 Outdoor unit 11 Low-stage compressor (compressor) 12 High-stage compressor (compressor) REFERENCE SIGNS LIST 13 Accumulator 14 Oil separator 15 Outdoor heat exchanger 16 Gas-liquid separator 17 Outdoor air temperature sensor 18 Outdoor fan 19 Outdoor defrost detection sensor 20 Indoor unit 21 Indoor expansion mechanism 22 Indoor heat exchanger 23 Opening/closing valve 26 Indoor refrigerant temperature sensor 27 Discharge temperature sensor 28 Indoor fan 30 Refrigeration equipment 31 Refrigeration heat exchanger 32 Refrigeration inlet expansion mechanism 33 Refrigeration outlet pressure adjustment mechanism 37 In-compartment temperature sensor 38 Refrigeration fan 39 Refrigeration equipment defrost detection sensor 40 Refrigerant piping 41 First heating piping 42 First outdoor return piping 43 Second cooling piping 44 Second heating piping 45 Second outdoor return piping 50 First switching mechanism (switching mechanism) 51: First cooling valve; 52: First heating valve; 53: Outdoor refrigerant return valve; 54: Second switching mechanism (switching mechanism) 55 Second cooling valve 56 Third cooling valve 57 Second heating valve 58 Refrig

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

本開示は、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に除霜運転を実行できる冷凍システムを提示する。 本開示における冷凍システムは、圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、冷設熱交換器を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、制御部と、を備え、冷凍サイクル回路は、制御部の制御に従って冷媒の流路を切り替える切替機構を有し、制御部は、室外熱交換器を除霜する室外除霜運転の際に、室内熱交換器に対する冷媒の流入を遮断し、冷設熱交換器を蒸発器とし、室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器として冷凍サイクル回路を動作させる。

Description

冷凍システム
 本開示は、冷凍システムに関する。
 特許文献1は、暖房能力の低下を抑制しつつ、除霜運転を実行できる空気調和機を開示する。この空気調和機は、室外機の圧縮機に蓄熱槽を設け、蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して暖房運転中に室外機を除霜する。
 特許文献2は、空調用冷媒回路の低圧側と冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側とを熱交換させるカスケード熱交換器を備え、空調用冷媒回路の冷房運転時に、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、凝縮器を介してカスケード熱交換器に流すと共に、空調用冷媒回路の暖房運転時には、冷却貯蔵設備用冷媒回路の高圧側の冷媒を、カスケード熱交換器に流した後、凝縮器に流すようにした冷凍システムを開示する。
 特許文献3は、高外気時において、気液分離器内のガス冷媒が中間流路に送られなくなることを抑制する熱源ユニット及び冷凍装置を開示する。この熱源ユニット及び冷凍装置は、制御部は、第1圧縮機、第2圧縮機、及び第3圧縮機を運転する運転において、中間流路の圧力に相当する中間圧力が所定値より高い第1条件を満たす場合に、第3圧縮機の回転数を増大させる第1動作を実行する。
特許第4666111号公報
特許第4169638号公報
特開2022-039365号公報
 本開示における第1の課題は、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に除霜運転を実行できる冷凍システムを開示することである。
 本開示における第2の課題は、冷設機器の除霜を暖かい冷媒を流すことで行うことで、省エネを図ることができる冷凍システムを提供することである。
 本開示における第3の課題は、簡易な構成の冷凍回路を備え、冷凍能力の向上を図ることができる冷凍システムを提供することである。
 この明細書には、2022年11月17日に出願された日本国特許出願・特願2022-183978の全ての内容が含まれる。
 本開示における第1の課題に対応した第1の態様の冷凍システムは、圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、冷設熱交換器を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、制御部と、を備え、前記冷凍サイクル回路は、前記制御部の制御に従って冷媒の流路を切り替える切替機構を有し、前記制御部は、前記室外熱交換器を除霜する室外除霜運転の際に、前記室内熱交換器に対する冷媒の流入を遮断し、前記冷設熱交換器を蒸発器とし、前記室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、ことを特徴とする。
 この明細書には、2023年3月10日に出願された日本国特許出願・特願2023-038004の全ての内容が含まれる。
 本開示における第2の課題に対応した第2の態様の冷凍システムは、圧縮機、室外熱交換器、室外用膨張機構、室外ファンを有する室外機と、室内熱交換器、室内用膨張機構、室内ファンを有する室内機と、冷設熱交換器、冷設膨張機構を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、を備え、 前記冷設熱交換器と前記圧縮機との間の配管と、前記室内用膨張機構と前記室外用膨張機構との間の配管とを接続する除霜用配管を備え、前記除霜用配管の中途部には、除霜運転時に開とされる除霜用開閉弁が設けられている、ことを特徴とする。
 この明細書には、2023年9月1日に出願された日本国特許出願・特願2023-142103の全ての内容が含まれる。
 本開示における第3の課題に対応した第3の態様の冷凍システムは、複数の圧縮機と、熱源側熱交換器と、複数の利用側熱交換器と、気液分離器と、が設けられる冷凍回路を備え、複数の前記圧縮機は、低段圧縮機と、高段圧縮機と、で構成され、複数の前記利用側熱交換器は、第1利用側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器よりも冷媒の蒸発温度が低い第2利用側熱交換器と、で構成され、前記冷凍回路には、前記高段圧縮機から吐出され、前記熱源側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器との少なくとも一方を介して流れる冷媒を前記気液分離器に流す切替機構が設けられ、前記熱源側熱交換器、及び前記第1利用側熱交換器と、前記気液分離器と、の間には、冷媒の圧力を調節する絞り機構が設けられる。
 本開示第1の態様における冷凍システムは、室内熱交換器に流れる冷媒を遮断し、冷設熱交換器を蒸発器とすることにより、室外除霜運転を実行する。また、熱量を室外熱交換器の昇温に集中して使用でき、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、室内熱交換器を蒸発器とせずに、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器を除霜できる。
 本開示の第2の態様に係る冷凍システムによれば、冷房運転時における除霜運転時には、室外熱交換器から送られる比較的暖かい冷媒により冷設熱交換器の除霜を行うことができ、冷房運転時には、室内熱交換器を蒸発器として利用することで、圧縮機への液戻りを抑制することができる。一方、暖房運転時における除霜運転時では、室内熱交換器から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器の除霜を行うことができ、室外熱交換器を蒸発器として利用することで、低段圧縮機への液戻りを抑制することができる。そのため、従来のように電気ヒータが不要となり、省エネ性を向上させることができ、冷媒の液戻りを抑制することで圧縮機の信頼性を向上させることができる。
 本開示の第3の態様に係る冷凍システムによれば、簡易な構成の冷凍回路を備え、安定した運転ができる。
図1は、実施の形態1における冷房運転時の動作を示す冷凍システムの回路図 図2は、冷凍システムのブロック図 図3は、実施の形態1における暖房運転時の動作を示す冷凍システムの回路図 図4は、実施の形態1における冷設機器に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転の動作を示す冷凍システムの回路図 図5は、実施の形態1における冷設機器において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の動作を示す冷凍システムの回路図 図6は、冷凍システムのフローチャート 図7は、第1室外除霜ラインと第2室外除霜ラインのグラフ 図8は、ステップSA4の後の冷凍システムの冷凍サイクル回路を示す図 図9は、ステップSA7の後の冷凍システムの冷凍サイクル回路を示す図 図10は、実施の形態2における冷房運転時の動作を示す冷凍システムの回路図 図11は、実施の形態2における制御構成を示すブロック図 図12は、実施の形態2における冷房運転時の除霜動作を示す冷凍システムの回路図 図13は、実施の形態2における冷房運転時の除霜動作を示すフローチャート 図14は、実施の形態2における暖房運転時の動作を示す冷凍システムの回路図 図15は、実施の形態2における暖房運転時の除霜動作を示す冷凍システムの回路図 図16は、実施の形態3に係る冷凍システムの冷凍回路を示す図 図17は、冷凍システムのブロック図 図18は、暖房運転における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図 図19は、暖房運転における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図 図20は、暖房運転における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図 図21は、冷凍回路における冷媒の状態を示すp-h線図 図22は、冷凍システムの動作を示すフローチャート 図23は、冷媒回収・真空引き作業における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図 図24は、冷媒封入作業における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図 図25は、調節運転における冷凍システムの冷凍回路を示す回路図
 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。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
 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)
 (本開示の基礎となった知見等)
 発明者らが本開示における第1の態様の冷凍システムに想到するに至った当時、空気調和機において、圧縮機の蓄熱槽に蓄積された熱を利用して、室外熱交換器の除霜を行う技術が提案されていた。これにより、室内熱交換器を蒸発器として用いずに、暖房運転を実行しながら室外熱交換器の除霜運転を実行できるため、暖房能力の低下を抑制できる。
 しかしながら、暖房運転を実行しながら室外熱交換器の除霜を行う空気調和機においては、室内熱交換器による暖房および室外熱交換器の除霜の両方に熱量が必要になる。このため、除霜運転の効率を向上させる余地があるという課題を発明者らは発見し、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。
 そこで、本開示は、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に除霜運転を実行できる冷凍システムを開示する。
 以下、図面を用いて、本開示の第1の態様に対応する実施の形態1を説明する。
 [1-1-1.冷凍システムの構成]
 図1は、実施の形態1における冷凍システム1の冷凍サイクル回路を示す図である。
 図1に示すように、冷凍システム1は、室外機10と、室内機20と、冷設機器30とを備えている。
 室内機20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店舗における店内の空調を行うものであり、冷設機器30は、店内に設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ショーケースや冷凍ショーケースの庫内冷却を行うものである。
 室外機10は、低段圧縮機11と、2つの高段圧縮機12,12とを備えている。低段圧縮機11に対して、2つの高段圧縮機12は、並列に接続されている。
 低段圧縮機11と、高段圧縮機12との間には、アキュームレータ13が配置されている。
 すなわち、低段圧縮機11から吐出させた冷媒は、アキュームレータ13により気体と液体とに分離され、気体冷媒のみが高段圧縮機12に送られる。
 高段圧縮機12の吐出側には、オイルセパレータ14が接続されている。オイルセパレータ14には、冷媒配管40を介して室外熱交換器15が接続されている。室外熱交換器15の近傍には、室外ファン18が設けられている。
 オイルセパレータ14と室外熱交換器15との間の冷媒配管40には、室内機20とアキュームレータ13との間の冷媒配管40に接続される第1の暖房用配管41が接続されている。
 また、オイルセパレータ14と室外熱交換器15との間の冷媒配管40には、冷設機器30と低段圧縮機11との間の冷媒配管40に接続される第1の室外戻り用配管42が接続されている。
 オイルセパレータ14と室外熱交換器15との間には、第1の切替機構(切替機構)50が設けられている。第1の切替機構50は、オイルセパレータ14と室外熱交換器15との間の冷媒配管40の開閉を行う第1の冷房用弁51と、第1の暖房用配管41の中途部に設けられ第1の暖房用配管41の開閉を行う第1の暖房用弁52と、第1の室外戻り用配管42の中途部に設けられ第1の室外戻り用配管42の開閉を行う室外冷媒戻り用弁53と、を備えている。
 室外熱交換器15には、冷媒配管40を介して気液分離器16が接続されている。気液分離器16には、冷媒配管40および冷設用入口側膨張機構32を介して冷設機器30の冷設熱交換器31が接続されている。冷設熱交換器31の近傍には、冷設ファン38が設けられている。冷設熱交換器31は、冷設用出口側圧力調整機構33を介して低段圧縮機11に接続されている。
 室外熱交換器15と気液分離器16との間の冷媒配管40には、室内用膨張機構21を介して室内熱交換器22に接続される第2の冷房用配管43が接続されている。
 室外熱交換器15と気液分離器16との間の冷媒配管40には、室内熱交換器22に接続される第2の暖房用配管44が接続されている。
 室外熱交換器15と気液分離器16との間の冷媒配管40には、冷設熱交換器31と気液分離器16との間の冷媒配管40に接続される第2の室外戻り用配管45が接続されている。
 室外熱交換器15と気液分離器16との間には、第2の切替機構(切替機構)54が設けられている。第2の切替機構54は、室外熱交換器15と気液分離器16との間の冷媒配管40の開閉を行う第2の冷房用弁55と、第2の冷房用配管43の中途部に設けられ第2の冷房用配管43の開閉を行う第3の冷房用弁56と、第2の暖房用配管44の中途部に設けられ第2の暖房用配管44の開閉を行う第2の暖房用弁57と、冷媒戻り用膨張機構58と、を備えている。冷媒戻り用膨張機構58は、第2の室外戻り用配管45の中途部に設けられ、第2の室外戻り用配管45の流量を制御する。
 第2の冷房用弁55、第3の冷房用弁56および第2の暖房用弁57の下流側には、それぞれ逆止弁59が設けられている。
 室内熱交換器22は、冷媒配管40、開閉弁23およびアキュームレータ13を介して高段圧縮機12に接続されている。室内熱交換器22の近傍には、室内ファン28が設けられている。
 また、本実施の形態においては、気液分離器16のガス冷媒をアキュームレータ13の吸込側に送るガス冷媒戻り配管60が設けられている。ガス冷媒戻り配管60の中途部には、ガス冷媒流量制御弁61が設けられている。
 [1-1-2.冷凍サイクル回路外の構成]
 室外機10は、冷凍サイクル回路外において、外気温度センサ17と、室外除霜検知センサ19と、を有する(図2参照)。外気温度センサ17は、外気温Tを検出するセンサである。室外除霜検知センサ19は、室外熱交換器15を流れる冷媒の液温度およびガス温度を検出するセンサである。
 室内機20は、室内冷媒温度センサ26と、吹出温度センサ27を備える。室内冷媒温度センサ26は、室内熱交換器22に流入する冷媒の温度および室内熱交換器22から流出する冷媒の温度を検出する。吹出温度センサ27は、室内機20の吹出口の付近に設けられ、室内機20から吹き出される空気の温度を検出する。
 冷設機器30は、庫内温度センサ37と、冷設機器除霜検知センサ39と、を有する。庫内温度センサ37は、冷設機器30の庫内温度Tbを検出するセンサである。冷設機器除霜検知センサ39は、冷設熱交換器31を流れる冷媒の液温度およびガス温度を検出するセンサである。
 また、室外機10、室内機20、冷設機器30には、それぞれ室外ファン18、室内ファン28、冷設ファン38が設けられる(図2参照)。各ファン18、28、38は、それぞれ室外熱交換器15、室内熱交換器22、および冷設熱交換器31に空気を流し、各熱交換器15、22、31における空気と冷媒との熱交換を促進させる。
 [1-1-2.冷凍システムの制御系の構成]
 図2は、冷凍システム1のブロック図であり、冷凍システム1の制御系の構成を示す。
 図1に示すように、室外機10は、制御装置90と室外機I/F95とを有する。制御装置90は、制御部91と、記憶部93と、を有する。
 制御部91は、予め記憶部93に記憶されているプログラムに基づいて動作するCPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサである。制御部91は、単一のプロセッサにより構成されてもよいし、複数のプロセッサから構成されていてもよい。なお、制御部91として、DSP(digital signal processor)等が用いられてもよい。また、制御部91として、LSI(large scale integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programming Gate Array)等の制御回路が用いられてもよい。
 制御部91は、記憶部93及び低段圧縮機11等と接続され、これらの各部の制御等を行う。
 制御部91は、記憶部93に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムに従って動作することにより、判定部91a、及び運転制御部91bとして機能する。
 判定部91aは、庫内温度センサ37による庫内温度Tbの検出値等の各種温度の検出値と、記憶部93に格納された設定データ93aに含まれる各種温度のデータとを比較する。
 運転制御部91bは、室外機10が有する低段圧縮機11、および高段圧縮機12等の各種機器を制御する。また、運転制御部91bは、室外機I/F95を介して室内機20および冷設機器30に制御信号を送信し、冷凍システム1を協調して動作させる。
 記憶部93は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶部93には、冷凍システム1の各種動作に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。これらのコンピュータプログラム等は、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部93にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばCD-ROM(compact disc read only memory)、DVD-ROM(digital versatile disc read only memory)、USB(Universal Serial Bus)メモリやSSD(Solid State Drive)を含む半導体記憶デバイス等である。コンピュータプログラム等は、所定のサーバ等からインストールされてもよい。
 また、記憶部93は、揮発性の記憶領域を備え、制御部91のワークエリアを構成してもよい。
 記憶部93には、設定データ93aが記憶される。設定データ93aは、冷設機器30の庫内温度Tbの設定温度(設定値)T5のデータ、および、庫内温度Tbの制御上限温度(第1温度)T1のデータを含む。制御上限温度T1は、設定温度T5よりも高温である。また、設定データ93aは、後述する第1室外除霜ラインL1、第2室外除霜ラインL2、除霜時間D、および、室外除霜終了温度T2のデータを含む。
 室外機I/F95は、室外機10が、ケーブル等を介して各装置と所定の通信プロトコルに従って通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを有する。室外機I/F95は、各装置から受信したデータを制御装置90に送るとともに、制御装置90から受け取ったデータを各装置に送信する。
 室内機20は、室内機制御装置80と室内機I/F85とを有する。室内機制御装置80は、室内機制御部81と室内機記憶部83とを有する。
 室内機制御部81は、制御部91と同様に、CPUやMPU等のプロセッサである。室内機制御部81は、室内機記憶部83に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作することにより、室内機20に搭載された室内ファン28等の各種機器を制御する。また、室内機制御部81は、吹出温度センサ27等の室内機20に搭載された各種センサからの出力信号を受け取る。
 室内機記憶部83は、記憶部93と同様に、RAMやROM等の記憶装置を有し、室内機20の各種動作に用いられるコンピュータプログラム等が格納される。
 室内機I/F85は、室内機20が各機器と通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを有する。室内機I/F85は、各装置から受信したデータを室内機制御装置80に送るとともに、室内機制御装置80から受け取ったデータを各装置に送信する。
 冷設機器30は、冷設機器制御装置70と冷設機器I/F75とを有する。冷設機器制御装置70は、冷設機器制御部71と冷設機器記憶部73とを有する。
 冷設機器制御部71は、制御部91と同様に、CPUやMPU等のプロセッサである。冷設機器制御部71は、冷設機器記憶部73に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作することにより、冷設機器30に搭載された冷設ファン38等の各種機器を制御する。また、冷設機器制御部71は、庫内温度センサ37等の冷設機器30に搭載された各種センサからの出力信号を受け取る。
 冷設機器記憶部73は、記憶部93と同様に、RAMやROM等の記憶装置を有し、冷設機器30の各種動作に用いられるコンピュータプログラム等が格納される。
 冷設機器I/F75は、冷設機器30が各機器と通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを有する。冷設機器I/F75は、各装置から受信したデータを冷設機器制御装置70に送るとともに、冷設機器制御装置70から受け取ったデータを各装置に送信する。
 [1-2.動作]
 次に、本実施の形態の冷凍システム1の動作について説明する。
 [1-2-1.運転モードごとの動作]
 まず、冷房運転を行う動作について説明する。
 冷房運転を行う場合は、図1に示すように、第1の冷房用弁51を開とし、第2の冷房用弁55、第3の冷房用弁56をそれぞれ開とする。第1の暖房用弁52、第2の暖房用弁57、室外冷媒戻り用弁53、冷媒戻り用膨張機構58をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機11および各高段圧縮機12を駆動することで、低段圧縮機11により圧縮された冷媒は、アキュームレータ13を介して各高段圧縮機12に送られ、各高段圧縮機12によりさらに圧縮されてオイルセパレータ14にむけて吐出される。
 オイルセパレータ14を経た冷媒は、第1の冷房用弁51を通って室外熱交換器15に送られ、室外熱交換器15において外気と熱交換を行う。
 熱交換後の冷媒は、第2の冷房用弁55を介して気液分離器16に送られ、第3の冷房用弁56を介して室内熱交換器22に送られる。
 室内熱交換器22において、冷媒は室内空気と熱交換し、室内空気の冷却を行う。室内空気と熱交換した冷媒は、アキュームレータ13を介して各高段圧縮機12に戻される。
 一方、気液分離器16からの冷媒の一部は、冷設用入口側膨張機構32を介して冷設熱交換器31に送られ、冷設熱交換器31において熱交換を行い、冷設機器30の冷却を行う。冷設熱交換器31において熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調整機構33を介して低段圧縮機11に戻される。
 次に、暖房運転を行う場合の動作について説明する。
 図3は、暖房運転の動作を示す冷凍システム1の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図3に示すように、暖房運転を行う場合は、第1の暖房用弁52、第2の暖房用弁57をそれぞれ開とし、第1の冷房用弁51、第2の冷房用弁55、第3の冷房用弁56および室外冷媒戻り用弁53をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機11および各高段圧縮機12を駆動することで、低段圧縮機11により圧縮された冷媒は、アキュームレータ13を介して各高段圧縮機12に送られ、各高段圧縮機12によりさらに圧縮されてオイルセパレータ14にむけて吐出される。
 オイルセパレータ14を経た冷媒は、第1の暖房用弁52を通って室内熱交換器22に送られ、室内熱交換器22において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器22で熱交換を行った冷媒は、第2の暖房用弁57を介して気液分離器16に送られた後、冷設用入口側膨張機構32を介して冷設熱交換器31に送られ、冷設熱交換器31において熱交換を行い、冷設機器30の冷却を行う。
 冷設熱交換器31において熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調整機構33を介して低段圧縮機11に戻される。
 すなわち、本開示の冷凍システム1は、暖房時には、室内熱交換器22がガスクーラまたは放熱器として機能するように構成され、室外熱交換器15は使用されない。
 次に、冷設機器30に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転を行う場合の動作について説明する。
 図4は、冷設機器30に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転の動作を示す冷凍システム1の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図4に示すように、全能力による暖房を行う場合は、第1の暖房用弁52、第2の暖房用弁57、室外冷媒戻り用弁53および冷媒戻り用膨張機構58をそれぞれ開とし、第1の冷房用弁51、第2の冷房用弁55、第3の冷房用弁56をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機11および各高段圧縮機12を駆動することで、低段圧縮機11により圧縮された冷媒が、各高段圧縮機12に送られ、各高段圧縮機12によりさらに圧縮されてオイルセパレータ14にむけて吐出される。
 オイルセパレータ14を経た冷媒は、第1の暖房用弁52を通って室内熱交換器22に送られ、室内熱交換器22において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器22で熱交換を行った冷媒は、第2の暖房用弁57を介して気液分離器16に送られた後、冷設用入口側膨張機構32を介して冷設熱交換器31に送られる。冷設熱交換器31において熱交換を行い、冷設機器30の冷却を行い、冷設熱交換器31において熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調整機構33を介して第1の室外戻り用配管42から送られる冷媒と圧力が同一となるように調整されて低段圧縮機11に戻される。これは、冷設機器30の庫内温度より外気温度が低い場合の動作となる。
 一方、気液分離器16からの冷媒の一部は、冷媒戻り用膨張機構58を介して室外熱交換器15に送られ、室外熱交換器15で熱交換した後、低段圧縮機11に戻される。
 これにより、冷設熱交換器31からの排熱と室外熱交換器15でくみ上げた熱とを室内熱交換器22の熱として利用することができ、冷設機器30に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房能力を増加させることができる。
 次に、冷設機器30において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の動作について説明する。
 図5は、冷設機器30において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の動作を示す冷凍システム1の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図5に示すように、冷設機器30において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合は、第1の冷房用弁51、第2の冷房用弁55、第1の暖房用弁52、第2の暖房用弁57をそれぞれ開とし、室外冷媒戻り用弁53、第3の冷房用弁56をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機11および各高段圧縮機12を駆動することで、低段圧縮機11により圧縮された冷媒が、各高段圧縮機12に送られ、各高段圧縮機12によりさらに圧縮されてオイルセパレータ14にむけて吐出される。
 オイルセパレータ14を経た冷媒は、第1の冷房用弁51を通って室外熱交換器15に送られ、室外熱交換器15において外気と熱交換を行う。
 熱交換後の冷媒は、第2の冷房用弁55を介して気液分離器16に送られる。
 一方、オイルセパレータ14を経た冷媒は、第1の暖房用弁52を通って室内熱交換器22に送られ、室内熱交換器22において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器22で熱交換を行った冷媒は、第2の暖房用弁57を介して室外熱交換器15から送られた冷媒と合流して気液分離器16に送られる。
 気液分離器16からの冷媒は、冷設用入口側膨張機構32を介して冷設熱交換器31に送られる。冷設熱交換器31において熱交換を行い、冷設機器30の冷却を行い、冷設熱交換器31における熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調整機構33を介して低段圧縮機11に戻される。
 これにより、暖房運転時に冷設機器30の排熱を、室外熱交換器15と室内熱交換器22とにより放熱することができ、冷設機器30の冷却能力を高めることができる。また、室外熱交換器15により吸熱することで、室外熱交換器15が加熱され、室外熱交換器15に付着した霜を除去することができる。
 また、本実施の形態においては、気液分離器16のガス冷媒をアキュームレータ13の吸込側に送るガス冷媒戻り配管60が設けられている。そして、ガス冷媒流量制御弁61の開度を制御して、気液分離器16のガス冷媒の戻り量を制御することで、室内熱交換器22に送られる冷媒の差圧を生成することができる。
 これにより、蒸発温度が高い室内熱交換器22の蒸発温度に規定の値を加算した圧力で制御することが可能となる。そのため、環境保全性が高い自然冷媒の二酸化炭素(R744)を使用し、弱点である空調温度帯の効率を改善することができ、冷凍システム全体としての効率を改善することができる。
 [1-2-2.除霜運転時の一連の動作]
 次に、冷凍システム1が、室外熱交換器15および冷設熱交換器31の除霜運転を行う際の一連の動作について説明する。図6は、冷凍システム1のフローチャートであり、室内熱交換器22の暖房運転時に室外熱交換器15の除霜を行う場合の、制御部91の一連の動作を示す。
 室内機20の暖房運転時、通常は、図3のように、室外機10に冷媒は流入せず、冷設熱交換器31のみを蒸発器として用いる。そのため、室内機20の暖房運転のための熱量が不足する場合がある。
 ステップSA1において、判定部91aは、室内機20の暖房運転のための熱量が不足しているか否かを判定する。具体的には、判定部91aは、吹出温度センサ27による室内機20からの吹出温度の検出値を所定の時間間隔で受信する。判定部91aは、吹出温度の検出値を受信する度に、受け取った吹出温度の検出値が、室内機20の暖房運転に必要な温度に達しているか否かを判定する。このとき、受け取った吹出温度の検出値が、室内機20の暖房運転に必要な温度よりも低温であれば、判定部91aは暖房運転のための熱量が不足していると判定し(ステップSA1:YES)、ステップSA2に移行する。
 ステップSA2において、運転制御部91bは第1の切替機構50および第2の切替機構54を制御し、室外熱交換器15を蒸発器として動作させる。具体的には、運転制御部91bは、図3の状態から、第1の切替機構50の室外冷媒戻り用弁53、および、第2の切替機構54の冷媒戻り用膨張機構58をそれぞれ開とし、冷凍サイクル回路を図4の状態とする。これにより、室内機20の暖房運転のための熱量が確保される。また、室外熱交換器15の温度は低下する。
 ステップSA3において、判定部91aは、除霜開始条件を満たすか否かを判定する。除霜開始条件は、室外除霜検知センサ19による、室外熱交換器15の冷媒の液温度又はガス温度の内、低い方の冷媒温度Taの検出値と、外気温度センサ17による外気温Tの検出値との関係によって決まる。判定部91aは、外気温Tおよび冷媒温度Taの検出値を監視する。また、判定部91aは、記憶部93から設定データ93aの第1室外除霜ラインL1および第2室外除霜ラインL2を読み出す。
 図7は、第1室外除霜ラインL1および第2室外除霜ラインL2を示すグラフである。図7の横軸は、外気温Tであり、縦軸は、冷媒温度Ta、第1条件温度TH、および第2条件温度TLである。第1室外除霜ラインL1および第2室外除霜ラインL2は、ともに外気温Tの関数であり、外気温Tを代入することで第1条件温度THと、第2条件温度TLと、を読み取れる。例えば、外気温Tが10℃のとき、第1条件温度THは-1℃であり、第2条件温度TLは-3度である。
 ステップSA3において、判定部91aは、外気温Tの温度を、読み出した第1室外除霜ラインL1および第2室外除霜ラインL2にあてはめ、第1条件温度THと第2条件温度TLとを読み取る。判定部91aは、例えば、冷媒温度Taが第1条件温度TH以下となる累積時間が60分以上となる、もしくは、冷媒温度Taが4分以上継続して第2条件温度TL以下となる事態が2回以上生じた場合、除霜開始条件を満たすと判定する(ステップSA3:YES)。この場合、ステップSA4に移行する。
 ステップSA4において、運転制御部91bは、冷設用入口側膨張機構32を全閉させ、冷設熱交換器31に対する冷媒の流入を遮断する。また、ステップSA4において、運転制御部91bは、冷設機器30の冷設ファン38を停止させる。
 図8は、ステップSA4の直後における冷凍システム1の冷凍サイクル回路を示す図である。図8には、冷媒の流れを矢印で示してあり、冷媒の流路とならない配管を区別して一点鎖線で示してある。図8に示すように、冷設用入口側膨張機構32の全閉により冷設熱交換器31は冷却されなくなり、庫内温度Tbは上昇する。このとき、冷凍サイクル回路において、室内熱交換器22がガスクーラまたは放熱器として機能し、室外熱交換器15が蒸発器として機能する。このため、ステップSA4において暖房運転は継続される。
 ステップSA5において、判定部91aは、庫内温度Tbが、制御上限温度T1を超過したか否かを判定する。判定部91aは、庫内温度センサ37による庫内温度Tbの検出値を所定の時間間隔で受信する。また、判定部91aは、記憶部93から設定データ93aの制御上限温度T1を読み出す。判定部91aは、庫内温度Tbの検出値を受信するたびに、受信した庫内温度Tbの検出値と、読みだした制御上限温度T1とを比較する。このとき、庫内温度Tbが制御上限温度T1を超過する場合(ステップSA5:YES)、ステップSA6に移行する。制御上限温度T1は、冷設機器30の庫内に収容される収容物の劣化(腐敗など)を抑制できる温度の範囲のうち、上限となる温度である。例えば、設定温度T5が5℃であるとき、庫内温度Tbのバラつきの許容幅であるディファレンシャルが3Kであれば、制御上限温度T1は、8℃である。
 ステップSA6において、運転制御部91bは、第1の暖房用弁52および室内用膨張機構21を全閉し、室内熱交換器22に対する冷媒の流入を遮断する。また、ステップSA7において、運転制御部91bは、第1の切替機構50、第2の切替機構54、および冷設用入口側膨張機構32を制御し、冷設熱交換器31に対する冷媒の流入を再開させる。ステップSA7において、具体的には、運転制御部91bは、第1の切替機構50の第1の冷房用弁51を開とし、室外冷媒戻り用弁53を閉止する。また、ステップSA7において、運転制御部91bは、第2の切替機構54の第2の冷房用弁55を開とし、冷媒戻り用膨張機構58を閉止する。さらに、ステップSA7において、運転制御部91bは、冷設用入口側膨張機構32を開とし、冷設ファン38の動作を再開させる。
 図9は、ステップSA7の後の冷凍システム1の冷凍サイクル回路を示す。図9には、冷媒の流れを矢印で示してあり、冷媒の流路とならない配管を区別して一点鎖線で示してある。図9に示すように、ステップSA6およびステップSA7により、冷凍サイクル回路は、冷設熱交換器31を蒸発器とし、室外熱交換器15をガスクーラまたは放熱器として動作し、室内熱交換器22には冷媒が流入しない。なお、ステップSA6およびステップSA7は、ほぼ同時に実行され、ステップSA6およびステップSA7が実行される順序は入れ替わってもよい。
 ステップSA8において、運転制御部91bは、図9の状態で、室外熱交換器15の除霜運転である室外除霜運転を実行する。室外除霜運転の開始時には、庫内温度Tbは制御上限温度T1を超過する温度である。運転制御部91bは、ステップSA8において、庫内温度Tbを、制御上限温度T1を超過する温度から設定温度T5まで低下させるプルダウン運転を実行する。プルダウン運転時には、庫内温度Tbを定常とさせる通常の運転時に比べ、低段圧縮機11および高段圧縮機12の回転数が大きくなり、低段圧縮機11および高段圧縮機12から吐出される冷媒の温度が上昇する。また、このとき、通常の運転時に比べ、冷設熱交換器31の温度が高い状態であるため、冷設熱交換器31において蒸発する冷媒の温度が高くなる。このため、庫内温度Tbを定常とさせる通常の運転時に比べ、室外除霜運転時にプルダウン運転を実行することにより、室外熱交換器15の温度が上昇し易くなる。
 また、図9に示すように、室外除霜運転時において、室内熱交換器22に対しては冷媒が流入しないため、室内熱交換器22は蒸発器として機能せず、暖房能力が低下しにくい。また、室外除霜運転時において、室内熱交換器22はガスクーラまたは放熱器として機能しないため、高温の冷媒は主に室外熱交換器15において熱量を放出することとなり、室外熱交換器15の温度が上昇し易くなる。
 ステップSA9において、判定部91aは、除霜終了条件を満たすか否かを判定する。室外熱交換器15の冷媒の液温度又はガス温度の内、低い方の冷媒温度Taの検出値を監視する。また、判定部91aは、記憶部93から設定データ93aの室外除霜終了温度T2、および、除霜時間Dを読み出す。判定部91aは、冷媒温度Taが室外除霜終了温度T2以上となる、もしくは、室外除霜運転の継続時間が除霜時間Dを超過する場合に、除霜終了条件を満たすと判定し(ステップSA9:YES)、ステップSA10に移行する。除霜時間Dは、例えば、12分である。室外除霜終了温度T2は、例えば、15℃である。
 ステップSA10において、運転制御部91bは、第1の暖房用弁52および室内用膨張機構21を開とし、室内熱交換器22に向けての冷媒の流入を再開させる。これにより、冷凍サイクル回路は、図5に示す状態となり、冷設熱交換器31を蒸発器とし、室外熱交換器15および室内熱交換器22をガスクーラまたは放熱器として動作する。
 ステップSA11において、運転制御部91bは、図5の状態で、ステップSA8の室外除霜運転によって生じた除霜水を室外熱交換器15から除去する水切り運転を実行する。ステップSA11の開始時点において、室外熱交換器15には、霜が融解して生じた除霜水が付着している場合がある。水切り運転において、運転制御部91bは、室外熱交換器15をガスクーラまたは放熱器として動作させることにより、室外熱交換器15を昇温して除霜水を蒸発させる。また、運転制御部91bは、室外機10の室外ファン18を駆動させ、室外熱交換器15に対して送風することにより、室外熱交換器15に付着した除霜水を吹き飛ばす。これにより、室外熱交換器15に付着した除霜水を除去し、室外熱交換器15に対して除霜水が再凍結することを抑制できる。運転制御部91bは、水切り運転の開始後、所定の時間が経過したときに水切り運転を終了し、通常の暖房運転時の動作に復帰する。
 [1-2-3.冷設熱交換器の除霜時の動作]
 次に、冷設熱交換器31を除霜する場合の動作について説明する。制御部91は、所定の時間間隔において、冷設熱交換器31の除霜運転(冷設機器除霜運転)を実行する。夏季のような高温多湿の条件は、冷設熱交換器31に着霜し易い条件である。冷凍システム1は、冷設熱交換器31に着霜し易い夏季等において、冷房運転の能力低下を抑制しつつ、冷設熱交換器31の除霜運転を実行できる。すなわち、制御部91は、室内熱交換器22を蒸発器とし、冷設熱交換器31をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させることにより、冷設熱交換器31の除霜運転を実行できる。
 [1-3.発明の効果]
 以上のように、本実施の形態において、冷凍システム1は、低段圧縮機11、高段圧縮機12および室外熱交換器15を有する室外機10と、室内熱交換器22を有する室内機20と、冷設熱交換器31を有する冷設機器30と、を接続した冷凍サイクル回路と、制御部91と、を備え、冷凍サイクル回路は、制御部91の制御に従って冷媒の流路を切り替える第1の切替機構50、第2の切替機構54を有し、制御部91は、室外熱交換器15を除霜する室外除霜運転の際に、室内熱交換器22に対する冷媒の流入を遮断し、冷設熱交換器31を蒸発器とし、室外熱交換器15をガスクーラまたは放熱器として冷凍サイクル回路を動作させる。
 これにより、冷凍システム1は、室内熱交換器22に冷媒を流入させずに、室外熱交換器15をガスクーラまたは放熱器として動作させることができる。また、熱量を室外熱交換器15の昇温に集中して使用でき、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器15の除霜運転を実行できる。
 本実施形態において、冷凍システム1は、冷設機器30の庫内温度Tbを検出する庫内温度センサ37を備え、制御部91は、室外除霜運転を開始する前に、冷設熱交換器31に対する冷媒の流入を停止し、冷設機器30の庫内温度Tbを、庫内温度Tbの設定温度T5よりも高温の制御上限温度T1まで上昇させる。
 これにより、室外除霜運転時に、昇温した冷設熱交換器31により、冷媒は高い温度で蒸発されるため、室外熱交換器15に供給される冷媒の温度が高くなり、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器15の除霜運転を実行できる。
 本実施形態において、制御部91は、室外除霜運転の際に、庫内温度Tbを制御上限温度T1から庫内温度Tbの設定温度T5まで低下させるプルダウン運転を実行する。
 これにより、低段圧縮機11および高段圧縮機12が高回転で運転され、高温の冷媒が室外熱交換器15に供給されるため、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器15の除霜運転を実行できる。
 本実施形態において、制御部91は、室外除霜運転の終了後、室内熱交換器22および室外熱交換器15をガスクーラまたは放熱器とし、冷設熱交換器31を蒸発器として冷凍サイクル回路を動作させる。
 これにより、室内機20による暖房運転と平行して、室外熱交換器15に付着した除霜水を除去できる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、室外熱交換器15に対する除霜水の再凍結を抑制できる。
 本実施形態において、制御部91は、冷設熱交換器31の除霜を除霜する冷設機器除霜運転の際に、室内熱交換器22を蒸発器とし、冷設熱交換器31をガスクーラまたは放熱器として冷凍サイクル回路を動作させる。
 これにより、冷凍システム1は、室内熱交換器22を蒸発器とすることにより、冷設熱交換器31をガスクーラまたは放熱器として動作させることができる。そのため、冷房能力の低下を抑制しつつ、冷設熱交換器31の除霜が可能となる。
 (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において説明したステップSA1において、判定部91aは、吹出温度センサ27の検出値によって暖房運転のための熱量が不足しているか否かを判定すると説明したが、これは一例である。判定部91aは、室内冷媒温度センサ26による、室内熱交換器22を出入りする冷媒の温度の検出値により、暖房運転のための熱量が不足しているか否かを判定してもよい。
 実施の形態1において説明したステップSA3の除霜開始条件およびステップSA9の除霜終了条件は、それぞれ一例であり、実施の形態1で説明した条件に限られない。
 実施の形態1では、判定部91aは、ステップSA5において、庫内温度Tbと制御上限温度T1とを比較して判定を行うと説明したが、これは一例である。判定部91aは、ステップSA5において、制御上限温度T1よりも低く、設定温度T5よりも高い温度と、庫内温度Tbとを比較してもよい。これにより、冷設機器30に収容される収容物の劣化を、より抑制し易くなる。
 図2に示した室外機10、室内機20、および冷設機器30の構成は一例であって、具体的な実装形態は特に限定されない。つまり、必ずしも各部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサがプログラムを実行することで各部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上述した実施の形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアとしてもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、冷凍システム1の他の各部の具体的な細部構成についても、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
 図6に示す動作のステップ単位は、動作の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって、動作が限定されることはない。処理内容に応じて、さらに多くのステップ単位に分割してもよい。また、1つのステップ単位がさらに多くの処理を含むように分割してもよい。また、そのステップの順番は、本開示の趣旨に支障のない範囲で適宜に入れ替えてもよい。
 (実施の形態2)
 (本開示の基礎となった知見等)
 発明者らが本開示における第2の態様の冷凍システムに想到するに至った当時、コンビニエンスストアなどの店舗において、冷凍冷蔵設備と空調設備とを1つの冷凍回路とし、冬期の暖房に冷凍冷蔵設備の排熱を利用し、省エネを図るようにした冷凍システムがあった。
 このような従来の技術においては、一般に、冷設機器の除霜を行う場合、冷蔵ケースではサーモオフデフロスト方式、冷凍ケースでは電気ヒータデフロスト方式が多く用いられている。
 しかしながら、冷凍ケースの除霜に用いられる電気ヒーターデフロスト方式では、電気ヒータの消費電力が必要となり、システム効率を低下させ省エネを図ることができないという課題を発明者らは発見し、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。
 本開示における第2の態様は、冷設機器の除霜を暖かい冷媒を流すことで行うことで、省エネを図ることができる冷凍システムを提供する。
 以下、図面を用いて、本開示の第2の態様に対応する実施の形態2を説明する。
 [2-1-1.冷凍システムの構成]
 図10は、実施の形態2における冷凍システム101の冷凍サイクル回路を示す図である。図10に示すように、冷凍システム101の冷凍サイクル回路は、実施の形態1の冷凍システム1と同じ冷凍サイクル回路に対して、除霜用配管162、除霜用開閉弁163、および、除霜センサ164を付加したものである。
 また、本実施の形態における冷媒戻り用膨張機構58は、室外用膨張機構として設けられている。
 冷設熱交換器31と低段圧縮機11との間の配管と、室内熱交換器22、室内用膨張機構21と第2の切替機構54との間の配管とは、除霜用配管162で接続されている。除霜用配管162の中途部には、除霜用開閉弁163が設けられている。
 除霜用開閉弁163は、冷房運転時および暖房運転時には閉とされ、除霜運転時には開とされる。
 また、本実施の形態においては、冷設熱交換器の近傍には、除霜センサ164(図11を参照)が設けられている。
 [2-1-2.制御構成]
 次に、冷凍システム101の制御構成について説明する。
 図11は、実施の形態2の制御構成を示すブロック図である。
 図11に示すように、冷凍システムは、制御部170を備えている。制御部170は、室外機10に設けられていてもよいし、室内機20に設けられていてもよい。
 制御部170は、CPUやMPU等のプロセッサ、及び、記憶部を備える。制御部170の記憶部は、揮発性のメモリ、及び、不揮発性記憶部を有する。揮発性のメモリは、例えば、RAMである。不揮発性記憶部は、ROM、ハードディスク、フラッシュメモリー等で構成される。また、制御部170は、冷凍システム101の各種装置に対し、信号線等の有線の通信手段、または、無線通信回路等による無線の通信手段によって通信接続される。
 制御部170は、記憶部が記憶するプログラムを実行することにより、低段圧縮機11、高段圧縮機12、室外ファン18、室内ファン28、冷設ファン38、各種膨張機構21,2,33,58、各種弁23,51,52,53,55,56,57動作の制御を行う。
 [2-2.動作]
 次に、本実施の形態の動作について説明する。
 図10に示すように、冷凍システム101が冷房運転を行う動作については、実施の形態1で説明した冷凍システム1の冷房運転時の動作と同様である。
 次に、冷房運転時における除霜運転の動作について説明する。
 図12は、冷房運転時における除霜運転の動作を示す冷凍システム101の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図12に示すように、冷房運転中に冷設機器の除霜を行う場合は、まず、除霜用開閉弁163を開とし、冷設用出口側圧力調整機構33を閉とする。
 そして、冷凍システムを動作させると、図中矢印に示すように、低段圧縮機11および高段圧縮機12により圧縮された吐出された冷媒は、オイルセパレータ14、室外熱交換器15、冷媒戻り用膨張機構58を介して冷設熱交換器31に送られる。
 この冷媒により、室外熱交換器15から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器31の除霜を行うことができる。
 そして、冷設熱交換器31から吐出した冷媒は、除霜用配管162を介して室内熱交換器22に流入する。室内熱交換器22において、蒸発器として使用してガス化して、アキュームレータ13に戻される。
 これにより、室内熱交換器22が蒸発器として機能することで、冷媒が完全にガス化され、高段圧縮機12の液戻りを抑制することができる。
 図13は、除霜運転の動作を示すフローチャートである。
 図13に示すように、制御部170は、除霜運転が終了したら、タイマーカンウタンをセットして除霜運転終了からの時間を計測する(SA101)。制御部170は、除霜運転終了から所定時間D0が経過したか否かを判断する(SA102)。除霜運転終了からの所定時間D0は、冷設熱交換器31に着霜すると考えられる時間であり、例えば、6時間とされる。
 制御部170は、除霜運転終了から所定時間経過したと判断した場合(SA102:YES)、除霜延長モードを行うか否かを判断する(SA103)。除霜延長モードは、例えば、外気温度などの条件に基づいて所定時間では着霜が発生していないと考えられる場合に行われるモードである。
 除霜延長モードを行うと判断した場合(SA103:YES)、制御部170は、延長タイマーカウンタをセットし、除霜の延長時間の計測を開始する(SA104)。一方、延長モードを行わないと判断した場合は(SA103:NO)、直ちに除霜運転を開始する(SA109)。
 続いて、制御部170は、所定の時間DA内(例えば、30分以内)にサーモオフ動作が行われたか否かを判断する(SA105)。
 制御部170は、サーモオフ動作が行われたと判断した場合は(SA105:YES)、冷設熱交換器31による熱交換が正常に行われていると判断し、除霜延長モードを継続する。一方、所定時間DA内にサーモオフ動作が行われていないと判断した場合は(SA105:NO)、制御部170は、冷設機器30の動作延長タイマーカウンタをリセットして(SA108)、除霜運転を開始する(SA109)。
 また、除霜延長モードを継続した場合は、制御部170は、冷設機器30の庫内温度が所定温度DB(例えば、-15℃)未満か否かを判断する(SA106)。冷設機器30の庫内温度が所定温度DB未満であると判断した場合は(SA106:YES)、制御部170は、除霜延長モードを継続する。一方、冷設機器30の庫内温度が所定温度以上であると判断した場合は(SA106:NO)、制御部170は、冷設機器30の動作延長タイマーカウンタをリセットして(SA108)、除霜運転を開始する(SA109)。
 続いて、制御部170は、延長モードを開始した後、所定時間DC(例えば、4時間)経過したか否か判断し(SA107)、所定時間DCを経過したと判断した場合には(SA107:YES)、冷設機器30の動作延長タイマーカウンタをリセットして(SA108)、除霜運転を開始する(SA109)。
 除霜運転を開始した場合(SA109)、前述のように、除霜用開閉弁163を開とし、冷設用出口側圧力調整機構33を閉とし、冷設ファン38の動作を停止する(SA110)。
 そして、制御部170は、除霜センサ164により検出される温度が所定温度DD(例えば、10℃)以上か否か判断する(SA111)。除霜センサ164による検出温度が所定温度DD以上であると判断した場合(SA111:YES)、制御部170は、除霜運転を終了する(SA112)。
 除霜運転が終了したら、水切り運転を開始する(SA113)。水切り運転は、冷設ファン38の動作を停止した状態を保持することで、冷設熱交換器31の冷却フィンに付着した結露水の滴下を行う。
 そして、制御部170は、除霜運転終了後所定時間DE(例えば、5分)経過したか否か判断する(SA114)。所定時間DEを経過したと判断した場合は(SA114:YES)、制御部170は、除霜用開閉弁163を閉とし、冷設用出口側圧力調整機構33を開とすることで、冷房運転を開始する(SA115)。
 この場合に、除霜に必要な熱量が大きい時(潜熱変化の除霜開始時など)と、除霜に必要な熱量が小さい時(顕熱変化となる除霜終了時や、水切り運転時など)とで、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行うようにしてもよい。
 例えば、室外ファン18による送風量を変化させることで、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行う。この場合、除霜に必要な熱量が大きいときには、室外ファン18の送風量を低減させ、比較的高い温度の冷媒を冷設熱交換器に送り、除霜に必要な熱量が小さいときには、室外ファン18の送風量を高め、比較的低い温度の冷媒を冷設熱交換器31に送るようにすればよい。
 また、冷設用入口側膨張機構32および冷媒戻り用膨張機構58による冷媒の膨張量を調整することで、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行うようにしてもよい。
 例えば、除霜に必要な熱量が大きいときには、冷設用入口側膨張機構32および冷媒戻り用膨張機構58による冷媒の膨張量を低減させ、比較的高い温度の冷媒を冷設熱交換器に送り、除霜に必要な熱量が小さいときには、冷設用入口側膨張機構32および冷媒戻り用膨張機構58による冷媒の膨張量を高め、比較的低い温度の冷媒を冷設熱交換器31に送るようにすればよい。
 このように除霜に必要な熱量に応じて冷媒の温度を調整することで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器31に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 さらに、除霜運転時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、冷媒流路を切り替えるようにしてもよい。
 具体的には、第2の冷房用弁55を開き、室外熱交換器15からの冷媒が気液分離器16を介して冷設熱交換器31に送られるように切り替える。
 このように室外熱交換器15からの冷媒を気液分離器16を介して循環させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器31に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 次に、暖房運転を行う場合の動作について説明する。
 図14は、暖房運転の動作を示す冷凍システム101の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図14に示すように、暖房運転を行う場合の冷凍システム101の動作は、実施の形態1で説明した冷凍システム1の暖房運転時の動作と同様である。
 また、本実施の形態においては、気液分離器16のガス冷媒をアキュームレータ13の吸込側に送るガス冷媒戻り配管60が設けられている。そして、冷房運転時に、ガス冷媒流量制御弁61の開度を制御して、気液分離器16のガス冷媒の戻り量を制御することで、室内熱交換器22に送られる冷媒の差圧を生成することができる。
 これにより、蒸発温度が高い室内熱交換器22の蒸発温度に規定の値を加算した圧力で制御することが可能となる。そのため、環境保全性が高い自然冷媒の二酸化炭素(R744)を使用し、弱点である空調温度帯の効率を改善することができ、冷凍システム全体としての効率を改善することができる。
 次に、暖房運転時における除霜運転の動作について説明する。
 図15は、暖房運転時における除霜運転の動作を示す冷凍システム101の回路図である。なお、冷媒の流れを図中矢印で示している。
 図15に示すように、暖房運転中に冷設機器30の除霜を行う場合は、まず、除霜用開閉弁163を開とし、冷設用出口側圧力調整機構33を閉とする。
 そして、冷凍システム101を動作させると、図中矢印に示すように、低段圧縮機11および高段圧縮機12により圧縮された吐出された冷媒は、オイルセパレータ14、室内熱交換器22、除霜用配管162を介して冷設熱交換器31に送られる。
 これにより、室内熱交換器22から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器31の除霜を行うことができる。
 そして、冷設熱交換器31から吐出した冷媒は、室外熱交換器15に送られ室外熱交換器15において、蒸発器として使用してガス化して、低段圧縮機11に戻される。
 これにより、室外熱交換器15が蒸発器として機能することで、冷媒が完全にガス化され、低段圧縮機11の液戻りを抑制することができる。
 この場合に、暖房運転時においても、冷房運転時と同様に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行うようにしてもよい。
 ただし、この場合、例えば、室内ファン28による送風量を変化させることが考えられるが、室内ファン28の暖房効率をある程度優先させる必要があるため、室内ファン28による送風量の変化には一定の限界がある。
 [2-3.効果等]
 以上のように、本実施の形態においては、低段圧縮機11および高段圧縮機12(圧縮機)、室外熱交換器15、冷媒戻り用膨張機構58(室外用膨張機構)、室外ファン18を有する室外機10と、室内熱交換器22、室内用膨張機構21、室内ファン28を有する室内機20と、冷設熱交換器31、冷設用入口側膨張機構32(冷設膨張機構)を有する冷設機器30と、を接続した冷凍サイクル回路と、を備える。冷設熱交換器31と低段圧縮機11との間の配管と、室内用膨張機構21と冷媒戻り用膨張機構58との間の配管とを接続する除霜用配管162を備え、除霜用配管162の中途部には、除霜運転時に開とされる除霜用開閉弁163が設けられている。
 これにより、冷房運転時における除霜運転では、室外熱交換器15から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器31の除霜を行うことができ、室内熱交換器22を蒸発器として利用することで、高段圧縮機12への液戻りを抑制することができる。一方、暖房運転時における除霜運転時では、室内熱交換器22から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器31の除霜を行うことができ、室外熱交換器15を蒸発器として利用することで、低段圧縮機11への液戻りを抑制することができる。
 そのため、従来のように電気ヒータが不要となり、省エネ性を向上させることができ、冷媒の液戻りを抑制することで低段圧縮機11または高段圧縮機12の信頼性を向上させることができる。
 また、本実施の形態においては、冷設熱交換器31の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、室外ファン18または室内ファン28による送風量を変化させ、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行う。
 これにより、室外ファン18または室内ファン28により送風量を変化させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器31に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 また、本実施の形態においては、冷設熱交換器31の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、冷媒戻り用膨張機構58(室外用膨張機構)、室内用膨張機構21、冷設用入口側膨張機構32(冷設膨張機構)のいずれかによる冷媒の膨張量を変化させ、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行う。
 これにより、冷媒戻り用膨張機構58、室内用膨張機構21、冷設用入口側膨張機構32のいずれかによる冷媒の膨張量を変化させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器31に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 また、本実施の形態においては、室外熱交換器15と室内熱交換器および冷設熱交換器との間に気液分離器16を設け、冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、室外熱交換器15から冷設熱交換器31に直接冷媒を送る冷媒流路と、室外熱交換器15から気液分離器16を介して冷設熱交換器31に冷媒を送る冷媒流路とを切り替え、冷設熱交換器31に流入する冷媒の温度調整を行う。
 これにより、除霜に必要な熱量が大きいときには、室外熱交換器15からの冷媒を気液分離器16を介して循環させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器31に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 (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2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および2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。
 (実施の形態3)
 (本開示の基礎となった知見等)
 発明者らが本開示における第3の態様の冷凍システムに想到するに至った当時、低段圧縮機と、高段圧縮機と、複数の利用側熱交換器と、これらの利用側熱交換器と共用の熱源側熱交換器と、を1つの冷凍回路に備え、各利用側熱交換器で蒸発温度帯が異なる運転を行う冷凍システムがあった。これにより、この冷凍システムでは、例えば被調和空間の空調と、冷設機器の庫内の冷却とが同時に行われる。
 このような冷凍システムには、気液分離器を備えるものが知られている。当該冷凍システムでは、圧縮機から送り出される冷媒が気液分離器を介して利用側熱交換器に流されることで、冷凍能力の向上が図られる。
 上述するような冷凍システムには、利用側熱交換器を冷却として利用する運転と、加温として利用する運転とを切り替えて行うものがある。このような冷凍システムでは、これらの運転のいずれにおいても、圧縮機から送り出される冷媒を、気液分離器を介して利用側熱交換器に流すために、当該冷凍システムが備える冷凍回路の構成が複雑化する虞があると言う課題を発明者らは発見し、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。
 そこで、本開示は、簡易な構成の冷凍回路を備え、冷凍能力の向上を図ることができる冷凍システムを提供する。
 以下、図面を用いて、本開示の第3の態様に対応する実施の形態3を説明する。
 [3-1-1.冷凍システムの構成]
 図16は、実施の形態3における冷凍システム201を示す回路図である。図16では、説明の便宜上、開状態の開閉装置を白色で示し、閉状態の開閉装置と、膨張機構とを黒色で示す。図16では、説明の便宜上、冷媒が流通する配管を太線で示し、冷媒が流れない配管を細線で示す。以降の回路図において、開閉装置と、配管とは、図16と同様に示す。
 図16に示すように、冷凍システム201は、室外機210と、室内機220と、冷設機器230とを備え、これらが冷媒配管で互いに接続されることで、冷媒が流れる流路として機能する冷凍回路202が形成される。
 本実施の形態において、冷凍回路202の冷媒には、例えば燃焼性・毒性のない自然冷媒である冷媒二酸化炭素(R744)が使用される。
 室内機220は、利用側熱交換器である室内熱交換器222を備える。室内機220は、例えば、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗において、使用者によって設定される設定温度に基づいて、被調和空間である店内の空調を行うものである。
 冷設機器230は、利用側熱交換器である冷設熱交換器232を備える。冷設機器230は、使用者によって設定される設定温度に基づいて、店内に設置される冷却貯蔵設備としての冷蔵ショーケースや冷凍ショーケースの庫内冷却を行うものである。
 冷凍システム201では、室内機220の設定温度が設定されると、当該設定温度と、室内機220が設置される被調和空間内の温度との温度差に基づいて、各圧縮機の回転周波数や、送風機218、228の送風量が決定される。さらに、冷凍システム201では、室内機220の設定温度が設定されると、室内熱交換器222の入口側と出口側との各々における冷媒の過熱度が規定値となるように、室内機220が備える絞り弁の開度が決定される。これによって、冷凍システム201は、被調和空間が設定温度になるように運転を行う。
 同様に、冷凍システム201では、冷設機器230の設定温度が設定されると、当該設定温度と、ショーケースの庫内温度との温度差に基づいて、各圧縮機の回転周波数や、送風機218、238の送風量が決定される。さらに、冷凍システム201では、冷設機器230の設定温度が設定されると、冷設熱交換器232の入口側と出口側との各々における冷媒の過熱度が規定値となるように、冷設機器230が備える絞り弁の開度が決定される。これによって、冷凍システム201は、ショーケースの庫内が設定温度になるように運転を行う。
 以下、冷凍システム201が被調和空間の空気調和やショーケースの庫内冷却を行う運転を第1運転モードという。
 室外機210は、所謂熱源装置として機能するものである。室外機210は、複数の圧縮機、第1の切替機構250、室外熱交換器215、第2の切替機構254および気液分離器216が順に接続されることで形成される。
 室外熱交換器215は、本開示の「熱源側熱交換器」に相当する。
 本実施の形態において、室外機210には、低段圧縮機211、及び2つの高段圧縮機212、212を二段圧縮機に構成した機構が設けられる。2つの高段圧縮機212、212は、いずれも低段圧縮機211に対して直列に接続される。2つの高段圧縮機212、212は、低段圧縮機211の下流側で、互いに並列に接続される。
 圧縮機の各々は、例えばモータによって圧縮機構が駆動される回転式圧縮機である。高段圧縮機212の各々は、低段圧縮機211よりも高い吐出圧力で冷媒を吐出するように駆動する。
 低段圧縮機211と、高段圧縮機212との間には、アキュムレータ213が配置される。アキュムレータ213は、オイルセパレータ214から送られるオイルを高段圧縮機212の各々に略均等に配分する分流器として機能する。
 高段圧縮機212の吐出側には、オイルセパレータ214が接続される。オイルセパレータ214には、第1の切替機構250が接続される。すなわち、第1の切替機構250は、高段圧縮機212の吐出管に、オイルセパレータ214を介して接続される。
 第1の切替機構250は、冷凍回路202において、高段圧縮機212から送り出される冷媒を、複数の流路のいずれかに流れるように切り替える機構である。
 第1の切替機構250は、オイルセパレータ214と室外熱交換器215をつなぐ配管240を備える。配管240には、第1の冷房用弁251が設けられる。第1の冷房用弁251は、配管240において、高段圧縮機212と、室外熱交換器215との間に位置する。第1の冷房用弁251は、配管240を開閉する開閉装置である。本実施の形態では、第1の冷房用弁251は、配管240に冷媒が流通可能な開状態と、配管240に冷媒が流通されない閉状態とを切り替え可能な開閉装置である。
 配管240において、オイルセパレータ214と、第1の冷房用弁251との間には、第1の暖房用配管241の一端が接続される。第1の暖房用配管241には、第1の暖房用弁252が設けられる。第1の暖房用弁252は、第1の暖房用配管241を開閉する開閉装置である。
 第1の暖房用配管241の他端は、室内機220の室内熱交換器222と高段圧縮機212の吸入側とをつなぐ配管271に接続される。これによって、高段圧縮機212の吐出側は、第1の暖房用配管241を介して、室内熱交換器222に接続される。
 配管271において、第1の暖房用配管241の他端が接続される個所と、アキュムレータ213との間には、開閉弁223が設けられる。開閉弁223は、配管271を開閉する開閉装置である。
 配管240において、第1の冷房用弁251と、室外熱交換器215との間には、第1の室外戻り用配管242の一端が接続される。第1の室外戻り用配管242には、室外冷媒戻り用弁253が設けられる。室外冷媒戻り用弁253は、第1の室外戻り用配管242を開閉する開閉装置である。第1の室外戻り用配管242の他端は、冷設機器230の冷設熱交換器232と低段圧縮機211の吸入側との間に接続される。
 配管272において、第1の室外戻り用配管242の他端が接続される個所と、冷設熱交換器232との間には、冷設用出口側圧力調節機構233が設けられる。冷設用出口側圧力調節機構233は、全閉から全開まで開度を変更可能な開閉装置である。冷設用出口側圧力調節機構233は、開度を調節することで、配管272を流れる冷媒の圧力を変更可能な、所謂絞り弁として機能する。
 このように、第1の切替機構250には、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232と、低段圧縮機211とが接続される。
 第1の切替機構250では、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253を開閉させることで、冷凍回路202における冷媒の流路を切り替え、高段圧縮機212から吐出される冷媒を室外熱交換器215と、室内熱交換器222とのいずれかに流す。
 例えば、冷凍システム201が冷房運転を行う場合、高段圧縮機212から吐出される冷媒は、室外熱交換器215に流される。
 冷凍システム201が暖房運転を行う場合、高段圧縮機212から吐出される冷媒は、室内熱交換器222に流される。また、冷凍システム201が暖房運転を行う場合において、暖房熱量が過多となる場合には、高段圧縮機212から吐出される冷媒は、室外熱交換器215と、室内熱交換器222との各々に流される。
 上述のように、第1の切替機構250は、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253を備える。
 本実施の形態において、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253は、アクチュエータ等によって開閉される電動式の開閉弁である。
 このため、第1の切替機構250は、低段圧縮機211、及び高段圧縮機212を停止させることなく、冷凍回路202における冷媒の流路を切り替えることが可能である。すなわち、冷凍システム201は、低段圧縮機211、及び高段圧縮機212を停止させることなく、空気調和、及びショーケースの庫内冷却に関わる運転の切り替えを行うことが可能である。
 なお、第1の切替機構250において、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253は、全閉から全開まで開度を調節可能な開閉装置であってもよい。
 第1の切替機構250は、本開示の「他の切替機構」に相当する。
 配管240において、室外熱交換器215を挟む第1の切替機構250の反対側には、第2の切替機構254が設けられる。すなわち、室外熱交換器215には、配管240を介して、第2の切替機構254が接続される。
 第2の切替機構254は、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232と、気液分離器216とを互いに接続する。第2の切替機構254は、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232と、気液分離器216とを互いに接続する複数の流路のいずれかに、冷媒が流れるように切り替える機構である。
 第2の切替機構254は、第1~第4の配管273、274、275、276の端部を、接続部A、B、C、Dで環状に接続して形成される。
 第1の配管273には、絞り機構255が配置される。第2の配管274には、流量を制御する冷媒戻り用膨張機構258が配置される。
 第3の配管275には、逆止弁259が配置される。第4の配管276には、逆止弁259が配置される。本実施の形態において、逆止弁259は、冷媒の流れによって開閉される所謂自力式自動弁である。
 絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258とは、全閉から全開まで開度を変更可能な流量制御弁である。絞り機構255は、開度を調節することで、第1の配管273を流れる冷媒の圧力を変更可能である。冷媒戻り用膨張機構258は、開度を調節することで、第2の配管274を流れる冷媒の圧力を変更可能である。すなわち、絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258とは、所謂絞り弁として機能する。
 第3の配管275において、逆止弁259は、接続部Bから、接続部Cに向かってのみ冷媒が流れるように配置される。第4の配管276において、逆止弁259は、接続部Cから、接続部Dに向かってのみ冷媒が流れるように配置される。
 絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258と、逆止弁259とは、本開示の「弁体」に相当する。
 絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258との間の接続部Aには、室外熱交換器215が設けられる配管240が接続される。
 冷媒戻り用膨張機構258と、第3の配管275が備える逆止弁259との間の接続部Bは、気液分離器216と、冷設熱交換器232とをつなぐ配管277の中途部に接続される。配管277において、接続部Bが接続される個所と、冷設熱交換器232との間には、冷設用入口側膨張機構231が設けられる。
 第3の配管275が備える逆止弁259と、第4の配管276が備える逆止弁259との間の接続部Cは、配管278を介して室内熱交換器222に接続される。配管278において、接続部Cが接続される一端と、室内熱交換器222との間には、室内機220の室内用膨張機構221が設けられる。室内用膨張機構221は、全閉から全開まで開度を変更可能な開閉装置である。室内用膨張機構221は、開度を調節することで、配管278を流れる冷媒の圧力を変更可能な、所謂絞り弁として機能する。室内用膨張機構221と、絞り機構255とは、本開示の「絞り機構」に相当する。
 第4の配管276が備える逆止弁259と、絞り機構255との間の接続部Dは、配管279を介して気液分離器216に接続される。
 上述のように、気液分離器216は、第2の切替機構254を介して、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232とに接続される。これによって、冷凍システム201が第1運転モードを行う場合、気液分離器216では、配管279から冷媒が流入し、配管277から流出する。すなわち、配管279は、気液分離器216の入口側配管として機能し、配管277は、気液分離器216の出口側配管として機能する。
 第2の切替機構254は、本開示の「切替機構」に相当する。
 次いで、冷凍システム201が備える利用側熱交換器について説明する。
 室内機220が冷房運転を行う場合において、室内熱交換器222は、蒸発器として機能する。冷凍システム201では、室内機220の設定温度と、室内機220が設置される被調和空間内の温度との温度差に基づいて、各圧縮機の回転周波数や、送風機218、228の送風量が決定される。さらに、室内熱交換器222の入口側と出口側との各々における冷媒の過熱度が規定値となるように、室内用膨張機構221の開度が決定される。これによって、冷凍システム201は、被調和空間が設定温度になるように運転を行う。本実施の形態において、室内熱交換器222の蒸発温度帯は、例えば3℃から6℃である。
 冷設熱交換器232は、蒸発器として機能する。冷凍システム201では、冷設機器230の設定温度と、ショーケースの庫内温度との温度差に基づいて、各圧縮機の回転周波数や、送風機218、238の送風量が決定される。さらに、冷設熱交換器232の入口側と出口側との各々における冷媒の過熱度が規定値となるように、冷設用入口側膨張機構231の開度が決定される。これによって、冷凍システム201は、ショーケースの庫内が設定温度になるように運転を行う。
 本実施の形態の冷設機器230は、庫内の温度帯として、例えば冷蔵温度帯(3℃~6℃)、冷蔵温度帯よりやや高温の温度帯(3℃~8℃)、パーシャル温度帯(-3℃~-1℃)、及び冷凍温度帯(-20℃~-18℃)のいずれかの温度帯を選択して設定可能である。このため、冷設熱交換器232の蒸発温度帯は、庫内の温度帯よりも低く設定される。
 冷設機器230が冷蔵温度帯に設定される場合において、冷設熱交換器232の蒸発温度帯は、例えば-5℃から0℃である。
 冷設機器230がパーシャル温度帯に設定される場合において、冷設熱交換器232の蒸発温度帯は、例えば-12℃から-8℃である。
 冷設機器230が冷凍温度帯に設定される場合において、冷設熱交換器232の蒸発温度帯は、例えば-40℃から-20℃である。
 このように、冷凍システム201には、蒸発温度帯の異なる2つの利用側熱交換器が設けられる。これら蒸発温度帯の異なる2つの利用側熱交換器のうち、室内熱交換器222が高段圧縮機212の入り口側に接続され、室内熱交換器222よりも蒸発温度帯が低い冷設熱交換器232が低段圧縮機211の入り口側に接続される。
 室内熱交換器222は、本開示の「第1利用側熱交換器」に相当し、冷設熱交換器232は、本開示の「第1利用側熱交換器」に相当する。
 次いで、気液分離器216について説明する。
 気液分離器216は、流れ込む気液二相冷媒を、ガス冷媒と、液冷媒とに分離する所謂フラッシュタンクである。
 本実施の形態では、冷凍システム201が冷房運転を行う場合に、第2の切替機構254を介して、室外熱交換器215から流れる冷媒が気液分離器216に流入する。冷凍システム201の冷房運転において、第2の切替機構254から気液分離器216に流れ込む冷媒は、絞り機構255によって減圧される。
 冷凍システム201が暖房運転を行う場合には、第2の切替機構254を介して、室内熱交換器222から流れる冷媒が気液分離器216に流入する。冷凍システム201の暖房運転において、第2の切替機構254から気液分離器216に流れ込む冷媒は、室内用膨張機構221によって減圧される。
 このように、冷凍システム201が第1運転モードを行う場合、気液分離器216には、第2の切替機構254を介することで、絞り機構255、または室内用膨張機構221によって圧力調節をされた状態で冷媒が流れ込む。すなわち、第1運転モードを行う場合において、冷凍システム201は、第2の切替機構254が設けられることで、簡易な回路構成で、気液分離器216に流入する冷媒の圧力調節を行うことができる。
 気液分離器216には、ガス冷媒戻り配管260が接続され、ガス冷媒戻り配管260は、配管271に接続されてアキュムレータ213に接続される。ガス冷媒戻り配管260には、ガス冷媒流量制御弁261が接続される。このガス冷媒流量制御弁261は、全閉から全開まで開度を変更可能な開閉装置である。冷凍システム201では、ガス冷媒流量制御弁261の開度によって、ガス冷媒戻り配管260を流れるガス冷媒の流量が調節される。
 本実施の形態では、気液分離器216で分離されたガス冷媒の一部がガス冷媒流量制御弁261によって流量調節されて、アキュムレータ213に送られ、高段圧縮機212の吸入側に戻される。
 このように、気液分離器216では、気液分離器216で分離されたガス冷媒の一部が液冷媒から分離されて、気液分離器216から流出することで、当該気液分離器216の圧力に相当する飽和温度にまで、液冷媒が冷却される。すなわち、冷凍システム201において、気液分離器216は、液冷媒を冷却する熱交換器として機能し、当該冷凍システム201の冷凍能力の増大を図ることが可能である。
 加えて、冷凍システム201では、ガス冷媒流量制御弁261の開度を制御し、ガス冷媒の戻り量を調節することで、室内用膨張機構221の前後で圧力差が生じる。すなわち、冷凍システム201では、冷凍回路202において、室内機220の入口と出口とで、冷媒の差圧を生成することが可能である。
 これにより、冷凍システム201では、特に冷房運転を行う場合において、冷媒の流れが滞ることが抑制される。そして、冷凍システム201では、冷媒の蒸発温度が高い室内熱交換器222において、当該冷媒の蒸発温度となる圧力値に規定の圧力値を加算した圧力値で、当該室内熱交換器222を流れる冷媒を制御することが可能となる。
 ガス冷媒戻り配管260と、配管277との中途部には、内部熱交換器264が設けられる。内部熱交換器264は、所謂エコノマイザ熱交換器である。この内部熱交換器264は、配管277において、気液分離器216と、接続部Bとの間に配置され、ガス冷媒戻り配管260において、ガス冷媒流量制御弁261と、アキュムレータ213との間に配置される。
 内部熱交換器264は、上述の位置で、配管277とガス冷媒戻り配管260とを内部に収め、配管277を流れる液冷媒と、ガス冷媒戻り配管260を流れるガス冷媒とを熱交換させる。
 これによって、冷凍システム201では、内部熱交換器264において、ガス冷媒によって液冷媒が冷却される。そして、当該液冷媒は、より確実に過冷却状態となると共に、過冷却度が上昇する。このため、気液分離器216の液冷媒は、気液分離器216で温度が飽和温度まで下がらない場合であっても、内部熱交換器264で冷却されることで、飽和温度以下まで温度が低下される。そして、冷凍システム201は、当該液冷媒の過冷却度の確保を図ることが可能であり、運転効率の向上を図ることが可能である。
 冷凍回路202には、266が設けられる。266は、配管277における内部熱交換器264と接続部Bとの間と、ガス冷媒戻り配管260におけるガス冷媒流量制御弁261と内部熱交換器264との間とを接続する。この266には、内部熱交換器264でガス冷媒と熱交換された液冷媒の一部が流される。この266を流れる液冷媒は、内部熱交換器264で液冷媒と熱交換される前のガス冷媒に混合される。
 すなわち、内部熱交換器264では、液冷媒と、内部熱交換器264でガス冷媒と熱交換されて冷却された液冷媒とガス冷媒との混合冷媒とが熱交換される。
 これによって、内部熱交換器264では、液冷媒の過冷却度の増加を図ることが可能である。そのため、冷凍システム201では、運転効率の向上を図ることが可能である。
 266には、液冷媒流量制御弁265が設けられる。この液冷媒流量制御弁265は、全閉から全開まで開度を変更可能な開閉装置である。冷凍システム201では、液冷媒流量制御弁265の開度によって、266を流れる液冷媒の流量が調節される。
 次いで、サービスバルブ290について説明する。
 冷凍システム201において、配管272には、サービスバルブ290が設けられる。配管272において、サービスバルブ290は、冷設熱交換器232の出口側と、冷設用出口側圧力調節機構233との間に設けられる。本実施の形態では、サービスバルブ290は、冷設機器230に設けられる。
 サービスバルブ290は、配管接続口292、294と、外部接続口296との3つの接続口を備える。配管接続口292、294と、外部接続口296とは、いずれも開閉可能な弁体である。
 配管接続口292は、冷設用出口側圧力調節機構233側に位置する配管272に接続される。配管接続口294は、冷設熱交換器232の出口側に位置する配管272に接続される。本実施の形態では、配管接続口292、294は、通常開放される。
 外部接続口296は、配管272と外部とを連通可能に設けられ、外部機器を接続可能に形成される。本実施の形態では、例えば、マニホールドゲージや、冷媒回収装置350、真空引きユニット352、冷媒封入ユニット354等が接続される(図23、9)。外部接続口296は、外部機器が接続されない場合、閉塞される。外部接続口296は、作業者の手動によって開閉可能であってもよい。
 冷凍システム201では、サービスバルブ290が冷設熱交換器232の出口側と、冷設用出口側圧力調節機構233との間に設けられることで、冷凍回路202の配置構造を大きく変更することなく、外部機器の接続口を設けることができる。加えて、サービスバルブ290が室外機210と、冷設機器230との接続箇所に接近する箇所に設けられることで、冷凍システム201では、外部機器が冷凍システム201に接続する場合における作業性の向上を図ることが可能である。
 サービスバルブ290は、本開示の「接続口」に相当する。
 [3-1-2.冷凍システムの制御に関わる構成]
 図17は、冷凍システム201のブロック図である。
 図16、図17に示すように、冷凍システム201には、複数の冷媒圧力センサ280が設けられる。冷媒圧力センサ280は、室外機210、室内機220、冷設機器230を含む冷凍回路202の所定箇所に設けられる。冷媒圧力センサ280は、当該箇所を流れる冷媒の圧力を検知する。
 図16に示すように、冷媒圧力センサ280は、配管277において、気液分離器216と、内部熱交換器264との間に設けられる。また、冷媒圧力センサ280は、ガス冷媒戻り配管260において、ガス冷媒流量制御弁261と、アキュムレータ213との間に設けられる。
 さらに、冷媒圧力センサ280は、配管271において、当該配管271と第1の暖房用配管241との接続箇所と、室内熱交換器222と、の間に設けられる。また、冷媒圧力センサ280は、配管272において、冷設用出口側圧力調節機構233と、低段圧縮機211の吸入側との間に設けられる。
 冷媒圧力センサ280は、高段圧縮機212の吐出側と、オイルセパレータ214とを接続する冷媒配管に設けられる。
 図16、図17に示すように、冷凍システム201には、複数の冷媒温度センサ282が設けられる。冷媒温度センサ282は、室外機210、室内機220、冷設機器230を含む冷凍回路202の冷凍回路202の所定箇所に設けられる。冷媒温度センサ282は、当該箇所を流れる冷媒の温度を検知する。
 図16に示すように、冷媒温度センサ282は、高段圧縮機212の各々において、吸入側に位置する冷媒配管と、吐出側に位置する冷媒配管とに設けられる。また、冷媒温度センサ282は、低段圧縮機211の吸入側に位置する配管272において、冷設用出口側圧力調節機構233と、低段圧縮機211の吸入側との間に設けられる。
 さらに、冷媒温度センサ282は、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232との各々の入口側、及び出口側に接続される冷媒配管の各々に設けられる。
 図17に示すように、冷凍システム201は、空間温度センサ227を備える。空間温度センサ227は、室内機220の被調和空間に配置され、当該被調和空間の温度を検出する。
 冷凍システム201は、庫内温度センサ237を備える。庫内温度センサ237は、冷設機器230が備える冷蔵ショーケースや冷凍ショーケースの庫内に配置され、庫内温度を検出する。
 室外機210と、室内機220と、冷設機器230とには、それぞれ送風機218、228、238が設けられる。各送風機218、228、238は、それぞれ室外熱交換器215、室内熱交換器222、及び冷設熱交換器232に空気を流し、室外熱交換器215、室内熱交換器222、及び冷設熱交換器232の各々を流れる冷媒と、空気との熱交換を促進させる。
 の室外機210は、制御配線を介して室内機220と通信する室外機通信部306を備える。室外機通信部306は、所定の通信規格に従ったコネクタや通信回路等の通信ハードウェアにより構成される。
  室外機210は、制御装置300を備える。室外機I/F305は、コネクタや通信回路等の所定の通信規格に従った通信ハードウェアを備える。室外機I/F305は、低段圧縮機211、高段圧縮機212、送風機218、冷媒圧力センサ280、冷媒温度センサ282、及び室外機通信部306と通信する。室外機I/F305は、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253と、絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258、開閉弁223、ガス冷媒流量制御弁261、液冷媒流量制御弁265、及びサービスバルブ290と通信する。
 さらに、室外機I/F305は、室内機I/F315、空間温度センサ227、及び冷設機器I/F325と通信する。
 室外機210は、制御装置300を備える。制御装置300は、制御部301と、記憶部303と、を備える。
 制御部301は、予め記憶部303に記憶されるプログラムに基づいて動作するCPUやMPU等のプロセッサである。制御部301は、単一のプロセッサにより構成されてもよいし、複数のプロセッサから構成されてもよい。なお、制御部301として、DSP等が用いられてもよい。また、制御部301として、LSI、ASIC、FPGA等の制御回路が用いられてもよい。
 制御部301は、室外機I/F305を介して、室外機210が備える各部、室内機220、及び冷設機器230の各々から、各種の信号を受信することが可能である。
 制御部301は、室外機I/F305を介して、記憶部303や低段圧縮機211等の室外機210が備える各部、室内機220、及び冷設機器230の各々に有線、あるいは無線で接続され、当該各部の制御等を行う。
 制御部301は、記憶部303に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムに従って動作することにより、運転制御部301a、及び判定部301bとして機能する。
 運転制御部301aは、室外機210が備える低段圧縮機211、高段圧縮機212、開閉装置の各々等の各種機器を制御する。運転制御部301aは、室外機I/F305を介して、室内機220及び冷設機器230に制御信号を送信し、冷凍システム201を協調して動作させる。
 運転制御部301aは、圧縮機の各々が備える圧縮機構の回転速度を変更させることが可能であると共に、冷媒の吐出圧力を変更させることが可能である。
 運転制御部301aは、ガス冷媒流量制御弁261や、絞り機構255、室内用膨張機構221、冷設用入口側膨張機構231、冷設用出口側圧力調節機構233、冷媒戻り用膨張機構258の開度を調節可能である。運転制御部301aは、第1の切替機構250と第2の切替機構254との各々が備える開閉装置や、開閉弁223を開状態または閉状態のいずれかに切り替え可能である。
 判定部301bは、冷媒圧力センサ280の各々の検出値や冷媒温度センサ282の各々の検出値と、記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準温度や基準圧力値等のデータとを比較する。
 運転制御部301aは、この判定部301bの判定に基づいて、冷凍システム201の各部を制御する。
 記憶部303は、RAM、ROM等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を備える。また、記憶部303には、冷凍システム201の各種動作に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。これらのコンピュータプログラム等は、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部303にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばCD-ROM、DVD-ROM、USBメモリやSSDを含む半導体記憶デバイス等である。コンピュータプログラム等は、所定のサーバ等からインストールされてもよい。
 また、記憶部303は、揮発性の記憶領域を備え、制御部301のワークエリアを構成してもよい。
 記憶部303には、設定データ303aが記憶される。設定データ303aは、室内機220の設定温度のデータや冷設機器230の設定温度のデータを含む。
 設定データ303aは、圧縮機の各々の規定値となる回転数や、冷凍回路202の所定箇所における差圧を示す規定値となる基準圧力値等のデータを含む。
 設定データ303aは、第1運転モードに関わるデータを含む。具体的には、設定データ303aは、第1運転モードを行う場合における冷凍回路202が備える弁体の各々の開閉、あるいは開度等の情報を含む。制御部301は、第1運転モードに関わるデータに従って、冷凍回路202の各部を制御する。これによって、冷凍システム201は、第1運転モードを行う。
 設定データ303aは、第2運転モードを含む。第2運転モードは、外部接続口296に接続される外部機器の動作に伴って行われる冷凍システム201の運転モードである。設定データ303aは、第2運転モードを行う場合における冷凍回路202が備える弁体の各々の開閉、あるいは開度等の情報を含む。制御部301は、第2運転モードに関わるデータに従って、冷凍回路202の各部を制御する。これによって、冷凍システム201は、第2運転モードを行う。
 本実施の形態において、設定データ303aは、第2運転モードとして、冷媒回収・真空引きモードと、冷媒充填モードと、調節運転モードとの3つの運転モードを含む。
 室外機I/F305は、室外機210が、ケーブル等を介して各装置と所定の通信プロトコルに従って通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを備える。室外機I/F305は、各装置から受信したデータを制御装置300に送ると共に、制御装置300から受け取ったデータを各装置に送信する。
 制御装置300は、操作パネル332を備える。操作パネル332には、操作子が設けられる。制御装置300は、当該操作子が操作されることで、冷凍システム201の運転モードを第1運転モードから第2運転モードに切り替える信号を室外機210に送信する。本実施の形態において、制御装置300は、操作パネル332の操作に従って、冷媒回収・真空引きモードと、冷媒充填モードと、調節運転モードとの3つの第2運転モードのいずれかに切り替え、実行する。
 制御装置300には、表示パネル334が設けられる。表示パネル334は、室外機210から送信される信号に従って、所定の画面表示を行う。本実施の形態において、表示パネル334は、例えば、第1運転モードや、第2運転モードが実行される場合における運転状況、あるいは、冷凍システム201の各部における不具合の有無を表示し、作業者に報知可能である。
 制御装置300は、本開示の「制御部」に相当する。操作パネル332は、本開示の「操作部」に相当する。表示パネル334は、本開示の「表示部」に相当する。
 室内機220は、室内機制御装置310と室内機I/F315とを備える。室内機制御装置310は、室内機制御部311と室内機記憶部313とを備える。
 室内機制御部311は、制御部301と同様に、CPUやMPU等のプロセッサである。室内機制御部311は、室内機記憶部313に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作することにより、室内機220に搭載された送風機228等の各種機器を制御する。また、室内機制御部311は、空間温度センサ227等の室内機220に搭載された各種センサからの出力信号を受け取る。
 室内機記憶部313は、記憶部303と同様に、RAMやROM等の記憶装置を有し、室内機220の各種動作に用いられるコンピュータプログラム等が格納される。
 室内機I/F315は、室内機220が各機器と通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを備える。室内機I/F315は、空間温度センサ227や各装置から受信したデータを室内機制御装置310に送ると共に、室内機制御装置310から受け取ったデータを各装置に送信する。
 冷設機器230は、冷設機器制御装置320と冷設機器I/F325とを備える。冷設機器制御装置320は、冷設機器制御部321と冷設機器記憶部323とを備える。
 冷設機器制御部321は、制御部301と同様に、CPUやMPU等のプロセッサである。冷設機器制御部321は、冷設機器記憶部323に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作することにより、冷設機器230に搭載された送風機238等の各種機器を制御する。また、冷設機器制御部321は、庫内温度センサ237等の冷設機器230に搭載された各種センサからの出力信号を受け取る。
 冷設機器記憶部323は、記憶部303と同様に、RAMやROM等の記憶装置を有し、冷設機器230の各種動作に用いられるコンピュータプログラム等が格納される。
 冷設機器I/F325は、冷設機器230が各機器と通信を行うための通信インタフェース回路やコネクタ等の通信ハードウェアを備える。冷設機器I/F325は、庫内温度センサ237や各装置から受信したデータを冷設機器制御装置320に送ると共に、冷設機器制御装置320から受け取ったデータを各装置に送信する。
 なお、運転制御部301a、及び判定部301bは、制御部301に限らず、室内機制御部311や、冷設機器制御部321が備えてもよい。また例えば、運転制御部301a、及び判定部301bは、冷凍システム201の他の箇所に設けられるプロセッサが備えてもよい。また例えば、運転制御部301a、及び判定部301bは、冷凍システム201の外部に設けられるサーバ装置等が備えるプロセッサが備えてもよい。このようなサーバ装置は、例えば公衆回線網、専用線、その他の通信回線、及び各種の通信設備で構成されるネットワークを介して、冷凍システム201の各部を制御可能であってもよい。
 [3-2.冷凍システムの動作]
 次に、本実施の形態の動作について説明する。
 [3-2-1.冷房運転]
 まず、冷房運転を行う場合の冷凍システム201の動作について説明する。
 冷房運転時には、図16に示すように、室外熱交換器215をガスクーラまたは放熱器とし、室内熱交換器222及び冷設熱交換器232を蒸発器として運転が行われる。
 冷房運転を行う場合、第1の切替機構250において、制御装置300は、第1の冷房用弁251を開とし、残りの第1の暖房用弁252および室外冷媒戻り用弁253を閉じる。また、第2の切替機構254において、制御装置300は、絞り機構255を開とし、冷媒戻り用膨張機構258を閉じる。
 この状態で、低段圧縮機211および高段圧縮機212の各々を駆動することで、低段圧縮機211により圧縮された冷媒が高段圧縮機212の各々に送られ、高段圧縮機212の各々によりさらに圧縮されてオイルセパレータ214に向けて吐出される。
 オイルセパレータ214を経た冷媒は、第1の切替機構250の第1の冷房用弁251を通って室外熱交換器215に送られ、室外熱交換器215において外気と熱交換を行う。
 熱交換後の冷媒は、第2の切替機構254の接続部Aから絞り機構255を介して、気液分離器216に送られる。気液分離器216で分離された液冷媒は、配管277を通って、内部熱交換器264でガス冷媒と熱交換された後に、第2の切替機構254の接続部Bに至る。接続部Bで分岐した一方の冷媒は、配管278を通って、配管275に設けられる逆止弁259、及び室内機220の室内用膨張機構221を介して室内熱交換器222に送られる。
 室内熱交換器222において、冷媒は室内空気と熱交換し、室内空気の冷却を行う。室内空気と熱交換した冷媒は、配管271を通って、開閉弁223、アキュムレータ213を介して高段圧縮機212の各々の吸入側に戻される。
 接続部Bで分岐した他方の冷媒は、冷設機器230の冷設用入口側膨張機構231を介して冷設熱交換器232に送られ、冷設熱交換器232において熱交換を行い、冷設機器230の冷却を行う。冷設熱交換器232において熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調節機構233を介して低段圧縮機211に戻される。
 上述した冷凍システム201の冷房運転において、高段圧縮機212から吐出され、室外熱交換器215で圧力を高圧に保ったまま放熱される冷媒は、絞り機構255によって、減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。
 [3-2-2.暖房運転]
 次いで、暖房運転を行う場合の冷凍システム201の動作について説明する。
 図18は、暖房運転の動作を示す冷凍システム201の回路図である。なお、図18では、冷媒の流れを図中矢印で示すと共に、冷媒が流れる冷媒配管を太線で示す。
 冷凍システム201において暖房運転は、室内熱交換器222をガスクーラまたは放熱器とし、冷設熱交換器232を蒸発器として運転が行われる。
 図18に示すように、暖房運転を行う場合、第1の切替機構250において、制御装置300は、第1の暖房用弁252を開とし、残りの第1の冷房用弁251および室外冷媒戻り用弁253を閉とする。また、第2の切替機構254において、制御装置300は、絞り機構255、と、冷媒戻り用膨張機構258とを閉とする。
 この状態で、低段圧縮機211および高段圧縮機212の各々を駆動することで、低段圧縮機211により圧縮された冷媒が、各高段圧縮機212に送られ、高段圧縮機212の各々によりさらに圧縮されてオイルセパレータ214に向けて吐出される。
 オイルセパレータ214を経た冷媒は、第1の切替機構250の第1の暖房用弁252を通って、室内熱交換器222に送られ、室内熱交換器222において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器222で熱交換を行った冷媒は、室内用膨張機構221を経て、第2の切替機構254の接続部Cに至り、配管276に設けられる逆止弁259と、絞り機構255と、を介して、気液分離器216に送られる。気液分離器216で分離された冷媒は、配管277を通って、第2の切替機構254の接続部Bに至り、冷設用入口側膨張機構231を介して冷設熱交換器232に送られる。この冷媒は、冷設熱交換器232において熱交換を行い、冷設機器230の冷却を行う。
 冷設熱交換器232において熱交換した冷媒は、配管272を通って、冷設用出口側圧力調節機構233を介して低段圧縮機211の吸入側に戻される。
 本開示の冷凍システム201では、暖房運転時に、室内熱交換器222がガスクーラまたは放熱器として機能し、室外熱交換器215は使用されない。すなわち、冷凍システム201は、室内熱交換器222で放熱される冷媒を用いて冷設熱交換器232での熱交換を行うことで、室外熱交換器215を用いることなく運転を行うことができる。
 本開示の冷凍システム201では、暖房運転時に、冷設機器230にのみ液冷媒が流れるため、ガス冷媒流量制御弁261の開度は、冷房運転時よりも小さくなる。
 [3-2-3.冷設機器に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転]
 次に、冷設機器230に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転を行う場合の動作について説明する。
 図19は、冷設機器230に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房運転の動作を示す冷凍システム201の回路図である。
 図19に示すように、全能力による暖房を行う場合において、制御装置300は、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253、及び冷媒戻り用膨張機構258、をそれぞれ開とし、第1の冷房用弁251、絞り機構255をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機211および各高段圧縮機212を駆動することで、低段圧縮機211により圧縮された冷媒が、各高段圧縮機212に送られ、各高段圧縮機212によりさらに圧縮されてオイルセパレータ214に向けて吐出される。
 オイルセパレータ214を経た冷媒は、第1の暖房用弁252を通って室内熱交換器222に送られ、室内熱交換器222において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器222で熱交換を行った冷媒は、配管276に設けられる逆止弁259を介して気液分離器216に送られた後、冷設用入口側膨張機構231を介して冷設熱交換器232に送られる。冷設熱交換器232において熱交換を行い、冷設機器230の冷却を行い、冷設熱交換器232において熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調節機構233を介して第1の室外戻り用配管242から送られる冷媒と圧力が同一となるように調節されて低段圧縮機211に戻される。これは、冷設機器230の庫内温度より外気温度が低い場合の動作となる。
 一方、気液分離器216からの冷媒の一部は、冷媒戻り用膨張機構258を介して室外熱交換器215に送られ、室外熱交換器215で熱交換した後、低段圧縮機211に戻される。
 これにより、冷設熱交換器232からの排熱と室外熱交換器215でくみ上げた熱とを室内熱交換器222の熱として利用することができ、冷設機器230に対する排熱では熱量が不足する場合の暖房能力を増加させることができる。
 従来では、冷設機器230の庫内温度よりも外気温度が低くなる場合、室外熱交換器215から熱を汲み上げるために、冷設機器230の蒸発温度を下げる必要がある。しかしながら、冷設機器230の蒸発温度を低くすると、冷設機器230の設定温度よりも低くなる虞がある。
 そのため、本実施の形態においては、冷設用出口側圧力調節機構233の開度を制御することで、室外熱交換器215から送られる冷媒との圧力のバランスをとり、冷設機器230の蒸発温度の低下を抑制できる。
 [3-2-4.冷設機器において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の暖房運転]
 次に、冷設機器230において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の暖房運転について説明する。
 図20は、冷設機器230において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合の暖房運転を示す冷凍システム201の回路図である。
 図20に示すように、冷設機器230において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合において、制御装置300は、第1の冷房用弁251、絞り機構255、第1の暖房用弁252、配管276に設けられる逆止弁259をそれぞれ開とし、冷媒戻り用弁、配管275に設けられる逆止弁259をそれぞれ閉とする。
 この状態で、低段圧縮機211および各高段圧縮機212を駆動することで、低段圧縮機211により圧縮された冷媒が、各高段圧縮機212に送られ、各高段圧縮機212によりさらに圧縮されてオイルセパレータ214に向けて吐出される。
 オイルセパレータ214を経た冷媒は、第1の冷房用弁251を通って室外熱交換器215に送られ、室外熱交換器215において外気と熱交換を行う。
 熱交換後の冷媒は、絞り機構255を介して気液分離器216に送られる。
 一方、オイルセパレータ214を経た冷媒は、第1の暖房用弁252を通って室内熱交換器222に送られ、室内熱交換器222において室内空気と熱交換を行い、室内空気の暖房を行う。
 室内熱交換器222で熱交換を行った冷媒は、配管276に設けられる逆止弁259を介して室外熱交換器215から送られた冷媒と合流して気液分離器216に送られる。
 気液分離器216からの冷媒は、冷設機器230用入口側膨張機構を介して冷設熱交換器232に送られる。冷設熱交換器232において熱交換を行い、冷設機器230の冷却を行い、冷設熱交換器232における熱交換した冷媒は、冷設用出口側圧力調節機構233を介して低段圧縮機211に戻される。
 一方、気液分離器216からの冷媒の一部は、冷媒戻り用膨張機構258を介して室外熱交換器215に送られ、室外熱交換器215で熱交換した後、低段圧縮機211に戻される。
 これにより、暖房運転時に冷設機器230の排熱を、室外熱交換器215と室内熱交換器222とにより放熱することができ、冷設機器230の冷却能力を高めることができると共に、室外熱交換器215に付着した霜を除去することが可能である。
 このように、冷凍システム201では、暖房運転を行う場合に、室内機220、及び冷設機器230にかかる負荷に応じて、室外熱交換器215の使用状態を、使用しない状態と、蒸発器として使用する状態と、凝縮器として使用する状態と、のいずれかに切り替えることができる。このため、冷凍システム201では、室内機220、及び冷設機器230にかかる負荷に応じて、安定した暖房運転を行うことができる。
 [3-2-5.冷凍回路における冷媒の状態]
 図21は、冷凍回路202における冷媒の状態を示すp-h線図である。図19では、縦軸pが圧力(MPa)を示し、横軸hがエンタルピ(kJ/kg)を示す。
 ここで、冷房運転を行う場合における、冷凍システム201の冷媒について説明する。
 低段圧縮機211の吸入側において、冷媒は、図21の点P1に位置する状態にある。当該冷媒は、冷設熱交換器232で蒸発した冷媒であって、点P1において、ガス冷媒である。以下、説明の便宜上、点P1における圧力を低圧圧力という。
 低圧状態の冷媒が低段圧縮機211に吸入され、断熱圧縮されると、当該冷媒は、図21の点P2に位置する状態となる。以下、説明の便宜上、点P2における圧力を中圧圧力という。本実施の形態では、低圧圧力と、中圧圧力との差圧は、例えば1.0MPaである。
 この冷媒は、室内熱交換器222で蒸発した冷媒と、ガス冷媒戻り配管260を流れるガス冷媒と混合される。混合されたこれらの冷媒は、中圧を維持しつつ温度が低下し、図21の点P3に位置する状態となる。
 点P3に位置する状態の冷媒が断熱圧縮されると、当該冷媒は、図21の点P4に位置する状態となる。以下、説明の便宜上、点P4における圧力を高圧圧力という。
 この冷媒は、高段圧縮機212から吐出されると、室外熱交換器215において、圧力を高圧に保ったまま放熱される。これによって、当該冷媒は、図21の点P5に位置する状態となる。
 点P5に位置する状態の冷媒は、絞り機構255によって、減圧され、図21の点P6に位置する状態となる。当該点P6において、冷媒は、中圧圧力よりも高圧な圧力値となる。以下、説明の便宜上、点P2における圧力を中間圧力という。本実施の形態では、中間圧力と、中圧圧力との差圧は、例えば0.5MPaである。
 上述のように、冷凍システム201では、冷房運転を行う場合と暖房運転を行う場合とのいずれの場合においても、絞り機構255、または室内用膨張機構221によって減圧された低圧の液冷媒が気液分離器216に流れ込む。これによって、冷凍システム201では、第1運転モードを行う場合に、気液分離器216に入る冷媒を圧力調節することができる。
 点P6に位置する状態の冷媒は、気液分離器216で、液冷媒と、ガス冷媒とに分離される。これらの冷媒の内、ガス冷媒は、ガス冷媒戻り配管260を介して、気液分離器216から排出される。
 液冷媒は、ガス冷媒が分離されて気液分離器216から排出されることで、図21に示すように、飽和液線上の点P7の状態となるまで冷却される。
 上述のように、ガス冷媒戻り配管260は、高段圧縮機212の吸入側に接続される。すなわち、ガス冷媒は、高段圧縮機212によって、吸入されることで、気液分離器216から排出される。これによって、冷凍システム201では、気液分離器216に貯留される液冷媒が飽和液線上の点P7の状態となるまで冷却される。
 冷凍システム201は、1つの低段圧縮機211と2つの高段圧縮機212とを備える。すなわち、冷凍システム201では、低段圧縮機211よりも高段圧縮機212の容量が大きくなる。これらの高段圧縮機212によって、ガス冷媒が吸入されることで、冷凍システム201は、例えば夏季のように被調和空間や冷設機器230の外気温度が高い場合であっても、気液分離器216の内部の液冷媒を飽和液線上の点P7の状態にまで冷却できる。
 このように、冷凍システム201は、利用側熱交換器の周囲の温度が高い場合であっても、安定して第1運転モードを行うことができる。
 液冷媒は、内部熱交換器264で、ガス冷媒と熱交換され、図21の点P8に位置する状態となる。点P8において、液冷媒は、過冷却状態となる。内部熱交換器264で液冷媒と熱交換されたガス冷媒は、図21の点P11に位置する状態となる。
 内部熱交換器264から流出した液冷媒は、接続部Bで、室内機220と、冷設機器230とに分岐して流れる。室内機220に流れる液冷媒は、室内用膨張機構221で中圧圧力に減圧され、図21の点P9に位置する状態となる。この後、室内機220に流れる液冷媒は、室内熱交換器222で蒸発することで、図21の点P3に位置する状態となる。当該冷媒は、室内機220から流出し、高段圧縮機212の吸入側に送り出される。高段圧縮機212の吸入側には、内部熱交換器264から流出したガス冷媒も同様に送り出される。
 冷設機器230に流れる液冷媒は、冷設用入口側膨張機構231で中圧圧力に減圧され、図21の点P10に位置する状態となる。この後、冷設機器230に流れる液冷媒は、冷設熱交換器232で蒸発することで、図21の点P1に位置する状態となる。当該冷媒は、冷設機器230から流出し、低段圧縮機211の吸入側に送り出される。
 図21に示すように、本実施の形態の冷凍システム201は、冷凍回路202を備えることで、二段圧縮二段膨張サイクルを行うシステムである。
 このように、冷凍システム201では、ガス冷媒流量制御弁261の開度を制御し、ガス冷媒の戻り量を調節することで、室内熱交換器222の入口側が中圧圧力となり、室内熱交換器222の出口側が中間圧力となる。すなわち、冷凍システム201では、冷凍回路202において、室内用膨張機構221の入口側と出口側とで、冷媒の差圧を生成することが可能である。
 これにより、冷凍システム201では、冷媒の蒸発温度が高い室内熱交換器222において、当該冷媒の蒸発温度となる圧力値に規定の圧力値を加算した圧力値で、当該室内熱交換器222を流れる冷媒を制御することが可能となる。
 そのため、冷凍システム201では、環境保全性が高い自然冷媒の二酸化炭素(R744)を使用し、空調温度帯の効率を改善することができ、冷凍システム全体としての効率を改善することが可能である。
 上述のように、冷凍システム201では、絞り機構255、室内用膨張機構221、及びガス冷媒流量制御弁261によって冷媒の圧力を調節し、気液分離器216によって冷媒の温度を調節することで、図21に示す冷媒の状態変化を安定して行うことができる。このため、冷凍システム201では、外気温度等によって室内機220、及び冷設機器230にかかる負荷に応じて、冷媒の圧力や温度を調節し、安定した運転を行うことができる。
 さらに、冷凍システム201では、気液分離器216で分離された液冷媒と、ガス冷媒とが内部熱交換器264で熱交換される。これによって、室内機220、及び冷設機器230に送り出される液冷媒が過冷却される。このため、気液分離器216の外部放熱や、熱容量、あるいは、冷凍システム201の運転負荷の変動によって液冷媒の温度が変動した場合であっても、例えば当該液冷媒でフラッシュガスが生じるような温度まで上昇することが抑制される。そして、冷凍システム201では、室内熱交換器222や冷設熱交換器232での冷媒の安定した蒸発の実施を図ることが可能である。
 加えて、冷凍システム201では、266を介して、内部熱交換器264でガス冷媒と熱交換された液冷媒の一部が液冷媒と熱交換される前のガス冷媒に混合される。これによって、内部熱交換器264では、液冷媒と、内部熱交換器264でガス冷媒と熱交換されて冷却された液冷媒とガス冷媒との混合冷媒とが熱交換される。このため、内部熱交換器264では、液冷媒の過冷却度が増加され、冷凍システム201では、運転効率の向上を図ることが可能である。
 [3-2-6.冷房運転での冷凍システムの動作]
 図22は、冷凍システム201の動作を示すフローチャートである。
 次いで、冷房運転における冷凍システム201の圧力制御に関わる動作を説明する。
 図22に示すように、判定部301bは、室内熱交換器222の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値と、冷設熱交換器232の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値とを取得する。判定部301bは、取得したこれらの検出値から、中圧圧力と低圧圧力との差圧を算出する。判定部301bは、当該算出値と、記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値のデータとを比較する(ステップSA201)。
 当該算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値よりも大きい場合(ステップSA201:YES)、判定部301bは、気液分離器216から吐出される液冷媒が流れる配管277に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値を取得する。判定部301bは、当該検出値と、室内熱交換器222の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値とから、中圧圧力と中間圧力との差圧を算出する。そして、判定部301bは、当該算出値と、記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値のデータとを比較する(ステップSA202)。
 当該算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値より大きい場合(ステップSA202:YES)、運転制御部301aは、室内機220の設定温度となるように、圧縮機の各々と、送風機218、228、238とを駆動させる(ステップSA203)。
 ステップSA201において、中圧圧力と低圧圧力との差圧の算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値以下となる場合(ステップSA201:NO)、運転制御部301aは、ガス冷媒流量制御弁261と、絞り機構255との開度を調節し、中圧圧力を上昇させる(ステップSA204)。
 冷凍システム201では、絞り機構255の開度を上昇させる、あるいはガス冷媒流量制御弁261の開度を低下させることで、中間圧力が上昇する。
 この後、判定部301bは、室内熱交換器222の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値と、冷設熱交換器232の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値とを取得する。判定部301bは、取得したこれらの検出値から、中圧圧力と低圧圧力との差圧を算出し、当該算出値と、記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値のデータとを比較する(ステップSA205)。
 中圧圧力と低圧圧力との差圧の算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値以下となる場合(ステップSA205:NO)、運転制御部301aは、再度ステップSA204を実施する。
 中圧圧力と低圧圧力との差圧の算出値がいずれも記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値よりも大きい場合(ステップSA201:YES)、判定部301bは、ステップSA202を実施する。
 これによって、冷凍システム201では、低段圧縮機211、及び高段圧縮機212の各々の吸入側と、吐出側とで所定値以上の差圧が生成される。このため、冷凍システム201では、低段圧縮機211、及び高段圧縮機212の各々で、圧縮不良が生じることが抑制される。
 上述の通り、本実施形態の冷凍システム201では、気液分離器216から室内熱交換器222、及び冷設熱交換器232に流れる液冷媒と、気液分離器216から吐出されるガス冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器264が設けられる。さらに、気液分離器216から吐出されるガス冷媒には、266を介して、内部熱交換器264で気液分離器216から吐出されるガス冷媒と熱交換した液冷媒の一部が混合される。これによって、冷凍システム201では、液冷媒がより低温となり、当該液冷媒が流される室内機220の冷凍能力が向上する。
 室内機220の設定温度が当該液冷媒の温度に対して所定値以上に高い場合、冷凍システム201では、室内用膨張機構221の開度を低下させることで、室内機220に流れる液冷媒の流量が制限される。これによって、冷凍システム201では、室内熱交換器222から流出する冷媒、換言すれば高段圧縮機212の各々に吸入される冷媒の圧力である中間圧力が低下する。
 ステップSA202において、中圧圧力と中間圧力との差圧の算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値未満となる場合(ステップSA202:NO)、運転制御部301aは、高段圧縮機212の回転周波数を低下させる(ステップSA206)。
 次いで、判定部301bは、低下された高段圧縮機212の回転周波数が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる規定値よりも大きいか否かを判定する(ステップSA207)。
 当該回転周波数が規定値よりも大きい場合(ステップSA207:YES)、判定部301bは、再度気液分離器216から吐出される液冷媒が流れる配管277に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値を取得する。判定部301bは、当該検出値と、室内熱交換器222の吐出側に設けられる冷媒圧力センサ280の検出値とから、中圧圧力と中間圧力との差圧を算出する。判定部301bは、当該算出値と、記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値のデータとを比較する(ステップSA208)。
 当該算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値より大きい場合(ステップSA208:YES)、運転制御部301aは、室内機220の設定温度となるように、圧縮機の各々と、送風機218、228、238とを駆動させる(ステップSA203)。
 中圧圧力と中間圧力との差圧の算出値が記憶部303に格納された設定データ303aに含まれる基準圧力値以下となる場合(ステップSA208:NO)、運転制御部301aは、再度高段圧縮機212の回転周波数を低下させる(ステップSA206)。
 ステップSA207において、高段圧縮機212の回転周波数が規定値よりも小さい場合(ステップSA207:YES)、運転制御部301aは、液冷媒流量制御弁265の開度を低下させる(ステップSA209)。この後、運転制御部301aは、室内機220の設定温度となるように、圧縮機の各々と、送風機218、228、238とを駆動させる(ステップSA203)。
 このように、冷凍システム201では、高段圧縮機212の回転周波数を制御することで、中圧圧力と低圧圧力との差圧を所定値以下に維持することが可能である。これによって、冷凍システム201では、高段圧縮機212に対する入力を抑制しつつ、室内機220の冷凍効率を向上させることが可能である。このため、冷凍システム201では、省エネルギー化を図りつつ、冷房運転の効率を改善することが可能である。
 加えて、冷凍システム201は、回転周波数が規定値よりも小さくなる場合に、液冷媒流量制御弁265の開度を低下させる。これによって、冷凍システム201では、内部熱交換器264で気液分離器216から吐出されるガス冷媒と熱交換した液冷媒が気液分離器216から吐出されるガス冷媒に混合される流量が抑制される。このため、室内機220に送り出される液冷媒の流量が減少し、中間圧力の低下が抑制される。そして、冷凍システム201では、高段圧縮機212の各々の駆動が停止されることが抑制される。
 上述した冷凍システム201の冷房運転において、高段圧縮機212から吐出され、室外熱交換器215で圧力を高圧に保ったまま放熱される冷媒は、絞り機構255によって、減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。
 これに対して、冷凍システム201の暖房運転において、高段圧縮機212から吐出される冷媒は、室内熱交換器222で圧力を高圧に保ったまま放熱される。当該冷媒は、室内用膨張機構221によって、減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。
 冷設機器230に対する排熱では熱量が不足する場合における冷凍システム201の暖房運転において、高段圧縮機212から吐出され、室外熱交換器215で圧力を高圧に保ったまま放熱される冷媒は、絞り機構255によって減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。同様に、高段圧縮機212から吐出され、室内熱交換器222で圧力を高圧に保ったまま放熱される冷媒は、室内用膨張機構221によって、減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。
 冷設機器230において大きな能力が必要で暖房熱量が必要ない場合における冷凍システム201の暖房運転において、高段圧縮機212から吐出され、室内熱交換器222で圧力を高圧に保ったまま放熱される冷媒は、室内用膨張機構221によって減圧されることで、中間圧力となり、気液分離器216に送り出される。また、気液分離器216から流出する液冷媒の一部は、冷媒戻り用膨張機構258によって、中間圧力から低圧圧力に減圧され、室外熱交換器215に送り出される。
 上述のように、冷凍システム201では、第1の切替機構250を備える。これによって、冷凍システム201は、冷房運転と、暖房運転とを切り替えることができる。加えて、暖房運転を行う場合において、冷凍システム201は、第1の切替機構250を備えることで、熱量の過不足に従って、室外熱交換器215を凝縮器として使用しない状態と、凝縮器として使用する状態と、のいずれかに切り替えることができる。
 上述のように、冷凍システム201では、第2の切替機構254を備える。これによって、冷凍システム201は、室内熱交換器222が蒸発器として機能する場合、及び室内熱交換器222が凝縮器として機能する場合のいずれの場合においても、高段圧縮機212の各々から送り出される冷媒を、気液分離器216を介して、蒸発器として機能する熱交換器に送り出すことができる。このため、冷凍システム201では、冷凍能力の増大を図ることができる。
 具体的には、室内機220が冷房運転を行う場合、高段圧縮機212の各々から送り出される冷媒は、第2の切替機構254によって、気液分離器216に流れ込んだ後に、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232に流される。
 室内機220が暖房運転を行う場合、高段圧縮機212の各々から送り出される冷媒は、第2の切替機構254によって、気液分離器216に流れ込んだ後に、暖房熱量の過不足に従って、冷設熱交換器232、あるいは室外熱交換器215に流される。
 さらに、冷凍システム201では、第1の切替機構250と、第2の切替機構254とを備えることで、暖房運転を行う場合において、熱量の過不足に従って、室外熱交換器215の状態を、使用しない状態と、凝縮器として使用する状態と、蒸発器として使用する状態と、のいずれかに切り替えることができる。これによって、冷凍システム201は、暖房運転を行う場合において、室外熱交換器の状態を切り替えることで、冷設熱交換器232の冷却排熱を利用して、室内機220の暖房熱量の過不足を調整することができる。
 このように、冷凍システム201は、第1の切替機構250と、第2の切替機構254とを備えることで、制御対象となる弁体や開閉装置の増加を抑制しつつ、冷凍能力の増大、及び暖房熱量の過不足の調整を行うことができる。すなわち、冷凍システム201は、冷凍能力の増大、及び暖房熱量の過不足の調整を、簡易な構成の冷凍回路202で行うことができる。
 [3-2-7.冷媒回収に関わる動作]
 図23は、冷媒回収・真空引き作業における冷凍システム201の冷凍回路202を示す回路図である。
 次いで、冷媒回収に関わる動作について説明する。
 図23に示すように、作業者が冷凍システム201に対して、冷媒回収・真空引き作業を行う場合、まず、接続配管356を介して、冷媒回収装置350、または真空引きユニット352がサービスバルブ290の外部接続口296に接続される。外部接続口296は、接続配管356が接続された後に、作業者によって解放される。
 次いで、作業者は、操作パネル332を操作し、冷媒回収・真空引きモードを選択する。これによって、操作パネル332から所定の信号が制御装置300に送信される。制御部301は、当該信号を受信すると、冷凍システム201が備えるすべての開閉装置を全開状態にする。すべての開閉装置が全開状態となった場合、制御装置300は、表示パネル334に冷凍システム201が冷媒回収・真空引きモードを実施していることを示す画面表示を行う。この後、作業者は、冷媒回収装置350、または真空引きユニット352を駆動させ、冷凍回路202の冷媒を回収する。
 [3-2-8.冷媒封入に関わる動作]
 図24は、冷媒封入作業における冷凍システム201の冷凍回路202を示す回路図である。
 次いで、冷媒封入に関わる動作について説明する。
 図24に示すように、作業者が冷凍システム201に対して、冷媒封入作業を行う場合、まず、接続配管356を介して、冷媒封入ユニット354がサービスバルブ290の外部接続口296に接続される。外部接続口296は、接続配管356が接続された後に、作業者によって解放される。
 次いで、作業者は、操作パネル332を操作し、冷媒封入モードを選択する。これによって、操作パネル332から所定の信号が制御装置300に送信される。制御部301は、当該信号を受信すると、第1の冷房用弁251、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253、開閉弁223、絞り機構255、冷媒戻り用膨張機構258、ガス冷媒流量制御弁261、液冷媒流量制御弁265、室内用膨張機構221、冷設用出口側圧力調節機構233の各々を全閉状態にする。制御部301は、当該信号を受信すると、配管275、276に設けられる逆止弁259の各々と、冷設用入口側膨張機構231とを全開状態にする。これらの開閉装置に対する制御が完了すると、制御装置300は、表示パネル334に冷凍システム201が冷媒封入モードを実施していることを示す画面表示を行う。この後、作業者は、冷媒封入ユニット354を駆動させ、冷凍回路202に冷媒を送り出す。
 これによって、冷凍回路202では、冷設熱交換器232と、気液分離器216とに冷媒が貯留される。
 図25は、調節運転における冷凍システム201の冷凍回路202を示す回路図である。
 冷凍システム201が冷媒の封入作業後に冷房運転を行う場合、図25に示すように、外部接続口296が作業者によって閉塞される。
 次いで、作業者は、操作パネル332を操作し、調節運転モードを選択する。これによって、操作パネル332から所定の信号が制御装置300に送信される。制御部301は、当該信号を受信すると、第1の暖房用弁252、室外冷媒戻り用弁253、冷媒戻り用膨張機構258、配管276に設けられる逆止弁259、冷設用出口側圧力調節機構233の各々を全閉状態にする。制御部301は、当該信号を受信すると、第1の冷房用弁251、開閉弁223、絞り機構255、配管276に設けられる逆止弁259、ガス冷媒流量制御弁261、液冷媒流量制御弁265、室内用膨張機構221、冷設用入口側膨張機構231の各々を全開状態にする。これらの開閉装置に対する制御が完了すると、制御装置300は、表示パネル334に冷凍システム201が調節運転モードを実施していることを示す画面表示を行う。この後、作業者は、冷設機器230と、低段圧縮機211とを停止させた状態で、高段圧縮機212の各々と、室内機220とを駆動させる。これによって、冷凍回路202では、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と冷媒が送り出される。またこの場合、室内用膨張機構221は、気液分離器216から流れ込む中間圧力の冷媒が低圧圧力の冷媒となるような開度となる。これによって、冷凍システム201では、高圧圧力の冷媒と、中圧圧力の冷媒と、中間圧力の冷媒とが生成される。
 [3-3.効果等]
 以上のように、本実施の形態において、冷凍システム201は、複数の圧縮機、室外熱交換器215、及び気液分離器216を備える室外機210と、室内熱交換器222を備える室内機220と、冷設熱交換器232を備える冷設機器230と、を接続した冷凍回路202を備える。
 複数の圧縮機は、低段圧縮機211と、高段圧縮機212と、で構成され、冷媒の蒸発温度が高い室内熱交換器222は、高段圧縮機212に接続され、冷媒の蒸発温度が低い冷設熱交換器232は、低段圧縮機211に接続される。
 冷凍回路202は、高段圧縮機212から吐出され室外熱交換器215と、室内熱交換器222との少なくとも一方を介して流れる冷媒を気液分離器216に流す第2の切替機構254を備える。室外熱交換器215、及び室内熱交換器222と、気液分離器216と、の間には、冷媒の圧力を調節する絞り機構255と、室内用膨張機構221とが設けられる。
 これにより、冷凍システム201では、簡易な構成で冷凍回路202を形成すると共に、冷房運転を実施する場合と、暖房運転を実施する場合とのいずれにおいても、気液分離器216を介して、冷媒を蒸発器に送り出すことができる。そのため、冷凍システム201は、簡易な回路構成で、冷凍能力の向上を図ることができる。
 本実施の形態のように、第2の切替機構254は、室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232と、気液分離器216と、の各々を互いに接続する配管273~276を備える。配管273~276の各々には、冷媒の流れを調節する絞り機構255と、冷媒戻り用膨張機構258と、逆止弁259とが設けられてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、室内機220や、冷設機器230の運転に応じて、気液分離器216によって熱交換される冷媒を室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232とのいずれかに送り出すことができる。そのため、冷凍システム201は、室内機220、及び冷設機器230の冷凍能力の増大を図ることができる。
 本実施の形態のように、第2の切替機構254は、弁体として、逆止弁259と、絞り機構255と、を備えてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、室内機220や、冷設機器230の運転に応じて、気液分離器216によって熱交換される冷媒を室外熱交換器215と、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232とのいずれかに送り出すことができる。そのため、冷凍システム201は、室内機220、及び冷設機器230の冷凍能力の増大を図ることができる。
 本実施の形態のように、第1の切替機構250は、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室外熱交換器215に流れる流路と、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室内熱交換器222に流れる流路と、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室外熱交換器215と室内熱交換器222との両方に流れる流路と、のいずれかの流路に切り替える機構であってもよい。
 これにより、冷凍システム201は、より簡易な構成の冷凍回路202を備えることができる。加えて、冷凍システム201では、圧縮機を停止させることなく運転の切り替えを行うことができる。
 本実施の形態のように、第1の切替機構250には、高段圧縮機212の吐出側と室外熱交換器215との間に位置する第1の冷房用弁251と、第1の冷房用弁251の下流側に位置し、高段圧縮機212の吐出側と低段圧縮機211の吸入側との間に位置する室外冷媒戻り用弁253と、が設けられてもよい。
 これにより、冷凍システム201は、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室外熱交換器215に流れる流路と、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室内熱交換器222に流れる流路と、高段圧縮機212から吐出される冷媒が室外熱交換器215と室内熱交換器222との両方に流れる流路と、のいずれかの流路に切り替えることが可能である。そのため、冷凍システム201は、より簡易な構成の冷凍回路202を備えることができる。
 本実施の形態のように、冷凍システム201は、冷凍回路202の各部を制御する制御装置300を備える。制御装置300は、作業者が操作可能な操作パネル332を備える。制御装置300は、冷凍回路202の運転モードとして、室内熱交換器222と冷設熱交換器232とを流れる冷媒を所定の温度に調節する第1運転モードと、冷凍回路202に接続される外部装置の動作に伴う運転を実施させる第2運転モードと、を備える。制御装置300は、操作パネル332に対する操作に従って、第1運転モードと、第2運転モードとを切り替えてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、操作パネル332に対する操作によって、第1運転モードと、第2運転モードとを切り替えることができる。そのため、冷凍システム201では、運転モードの切り替えを作業者が容易に実施できる。
 本実施の形態のように、制御装置300は、複数の第2運転モードを備え、操作パネル332に対する操作に従って、第2運転モードの各々を切り替えてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、操作パネル332に対する操作によって、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が実施できる。そのため、冷凍システム201では、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を、作業者が容易に実施できる。
 本実施の形態のように、制御装置300は、運転モードの各々での冷凍回路202の状態を表示する表示パネル334を備えてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、冷凍システム201の状態を確認しつつ、制御装置300に対する操作によって、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が実施できる。そのため、冷凍システム201では、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が容易に実施できる。
 本実施の形態のように、冷設熱交換器232と、低段圧縮機211の吸入側と、の間に、外部機器を接続可能なサービスバルブ290が設けられてもよい。
 これにより、冷凍システム201では、サービスバルブ290が室外機210と、冷設機器230との接続箇所に接近する箇所に設けられる。そのため、冷凍システム201では、外部機器が冷凍システム201に接続する場合における作業性の向上を図ることができる。
 (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3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から3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。
 上述した実施の形態では、冷凍システム201には、266が設けられるとしたが、当該266は、省略されてもよい。
 上述した実施の形態では、冷設用出口側圧力調節機構233と、サービスバルブ290とは、冷設機器230に設けられるとした。しかしながらこれに限らず、冷設用出口側圧力調節機構233と、サービスバルブ290とは、室外機210に設けられてもよい。また例えば、冷設用出口側圧力調節機構233と、サービスバルブ290とは、配管272において、室外機210と、冷設機器230との間に設けられてもよい。
 上述した実施の形態では、冷凍システム201は、室内熱交換器222と、冷設熱交換器232とを1つずつ備えるとした。しかしながらこれに限らず、冷凍システム201は、室内熱交換器222に替えて、他の冷設熱交換器232を備えてもよい。すなわち、この冷凍システム201では、室内機220が省略され、複数の冷設機器230を備えてもよい。
 この場合、複数の冷設熱交換器232は、蒸発温度帯が互いに異なる。複数の冷設熱交換器232のうち、蒸発温度帯がより高い冷設熱交換器232は、高段圧縮機212の入り口側に接続され、蒸発温度帯がより低い冷設熱交換器232は、低段圧縮機211の入り口側に接続される。
 例えば、冷凍システム201が冷凍温度帯に設定される冷設機器230と、冷蔵温度帯に設定される冷設機器230とを備える場合、冷蔵温度帯に設定される冷設機器230において、冷設熱交換器232は、高段圧縮機212の入り口側に接続される。これに対して、冷凍温度帯に設定される冷設機器230において、冷設熱交換器232は、低段圧縮機211の入り口側に接続される。
 上述した実施の形態において、高段圧縮機212の入り口側に接続される利用側熱交換器は、配管278、及び配管271において、複数が並列となるように設けられてもよい。同様に、低段圧縮機211の入り口側に接続される利用側熱交換器は、配管277、及び配管272において、複数が並列となるように設けられてもよい。
 また例えば、配管278、及び配管271には、複数の室内熱交換器222が互いに並列となるように設けられてもよい。この場合、室内熱交換器222の各々の入り口側には、いずれも室内用膨張機構221が設けられてもよい。この場合、冷凍システム201は、複数の室内機220を備える。またこの場合、配管278、及び配管271において、1つあるいは複数の室内熱交換器222と、1つあるいは複数の冷設熱交換器232と、が並列に設けられてもよい。
 配管277、及び配管272には、複数の冷設熱交換器232が互いに並列となるように設けられてもよい。この場合、冷設熱交換器232の各々の入り口側には、いずれも冷設用入口側膨張機構231が設けられてもよい。またこの場合、配管277、及び配管272において、並列に設けられる冷設熱交換器232は、少なくとも1つが他の冷設熱交換器232と異なる蒸発温度帯であってもよい。
 制御装置300は、操作パネル332と、表示パネル334との機能を一体に備えるタッチパネルを備えてもよい。
 また例えば、制御装置300は、室内機220、冷設機器230のいずれかに設けられてもよい。また例えば、操作パネル332と、表示パネル334とのいずれか一方が室外機210や室内機220、冷設機器230のいずれかに一体に設けられてもよい。
 また例えば、制御装置300は、室内機220や、冷設機器230が備えるリモコン等の操作端末に、一体に設けられてもよい。当該リモコンは、室内機220や、冷設機器230の設定温度操作や、起動等を行う端末である。
 また例えば、制御装置300は、室外機210や、冷凍システム201の各部に所定の信号を送信するアプリやプログラムがインストールされるスマートフォンやタブレット等の通信端末であってもよい。この場合、制御装置300は、公衆回線網、専用線、その他の通信回線、及び各種の通信設備で構成されるネットワークを介して、室外機210や、冷凍システム201の各部と通信可能であってもよい。このネットワークは、具体的な態様は制限されない。通信ネットワークは、無線通信回路及び有線通信回路の少なくともいずれかを含んでもよい。
 また例えば、制御装置300は、室外機210や、冷凍システム201の各部に所定の信号を送信するアプリやプログラムがインストールされるサーバ装置であってもよい。当該サーバ装置は、上述したネットワークを介して、室外機210や、冷凍システム201の各部と通信可能であってもよい。
 図17に示した各部は一例であって、具体的な実装形態は特に限定されない。つまり、必ずしも各部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサがプログラムを実行することで各部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上述した実施の形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアとしてもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、室外機210、室内機220、冷設機器230等の他の各部の具体的な細部構成についても、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
 図20に示す動作のステップ単位は、冷凍システム201の各部の動作の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって、動作が限定されることはない。処理内容に応じて、さらに多くのステップ単位に分割してもよい。また、1つのステッさらに位がさらに多くの処理を含むように分割してもよい。また、そのステップの順番は、本開示の趣旨に支障のない範囲で適宜に入れ替えてもよい。
 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。
 (付記)
 以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。
 (技術1)圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、冷設熱交換器を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、制御部と、を備え、前記冷凍サイクル回路は、前記制御部の制御に従って冷媒の流路を切り替える切替機構を有し、前記制御部は、前記室外熱交換器を除霜する室外除霜運転の際に、前記室内熱交換器に対する冷媒の流入を遮断し、前記冷設熱交換器を蒸発器とし、前記室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、冷凍システム。
 この構成によれば、冷凍システムは、室内熱交換器に冷媒を流入させずに、室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器として動作させることができる。また、熱量を室外熱交換器の昇温に集中して使用でき、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、冷凍システムは、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器の除霜運転を実行できる。
 (技術2)前記冷設機器の庫内温度を検出する庫内温度センサを備え、前記制御部は、前記室外除霜運転を開始する前に、前記冷設熱交換器に対する冷媒の流入を停止し、前記冷設機器の前記庫内温度を、前記庫内温度の設定値よりも高温の第1温度まで上昇させる、技術1に記載の冷凍システム。
 この構成によれば、冷凍システムは、室外除霜運転時に、昇温した冷設熱交換器により、冷媒は高い温度で蒸発されるため、室外熱交換器に供給される冷媒の温度が高くなり、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器の除霜運転を実行できる。
 (技術3)前記制御部は、前記室外除霜運転の際に、前記庫内温度を前記第1温度から前記庫内温度の前記設定値まで低下させるプルダウン運転を実行する、技術2に記載の冷凍システム。
 この構成によれば、圧縮機が高回転で運転され、高温の冷媒が室外熱交換器に供給されるため、室外除霜運転の時間を短くできる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、効率的に室外熱交換器の除霜運転を実行できる。
 (技術4)前記制御部は、前記室外除霜運転の終了後、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器とし、前記冷設熱交換器を蒸発器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、技術1から3のいずれかに記載の冷凍システム。
 この構成によれば、室内機による暖房運転と平行して、室外熱交換器に付着した除霜水を除去できる。そのため、暖房能力の低下を抑制しつつ、室外熱交換器に対する除霜水の再凍結を抑制できる。
 (技術5)前記制御部は、前記冷設熱交換器の除霜を除霜する冷設機器除霜運転の際に、前記室内熱交換器を蒸発器とし、前記冷設熱交換器をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、技術1から4のいずれかに記載の冷凍システム。
 この構成によれば、冷凍システムは、室内熱交換器を蒸発器とすることにより、冷設熱交換器をガスクーラまたは放熱器として動作させることができる。そのため、冷房能力の低下を抑制しつつ、冷設熱交換器の除霜が可能となる。
 (技術6)圧縮機、室外熱交換器、室外用膨張機構、室外ファンを有する室外機と、室内熱交換器、室内用膨張機構、室内ファンを有する室内機と、冷設熱交換器、冷設膨張機構を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、を備え、前記冷設熱交換器と前記圧縮機との間の配管と、前記室内用膨張機構と前記室外用膨張機構との間の配管とを接続する除霜用配管を備え、前記除霜用配管の中途部には、除霜運転時に開とされる除霜用開閉弁が設けられている、ことを特徴とする冷凍システム。
 この構成により、冷房運転時における除霜運転では、室外熱交換器から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器の除霜を行うことができ、室外熱交換器を蒸発器として利用することで、圧縮機への液戻りを抑制することができる。一方、暖房運転時における除霜運転時では、室内熱交換器から送られる比較的暖かい冷媒により、冷設熱交換器の除霜を行うことができ、室内熱交換器を蒸発器として利用することで、圧縮機への液戻りを抑制することができる。
 そのため、従来のように電気ヒータが不要となり、省エネ性を向上させることができ、冷媒の液戻りを抑制することで圧縮機の信頼性を向上させることができる。
 (技術7)前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外ファンまたは前記室内ファンによる送風量を変化させ、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、ことを特徴とする技術6に記載の冷凍システム。
 この構成により、室外ファンまたは室内ファンにより送風量を変化させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 (技術8)前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外用膨張機構、前記室内用膨張機構、前記冷設膨張機構のいずれかによる冷媒の膨張量を変化させ、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、ことを特徴とする技術6に記載の冷凍システム。
 この構成により、室外用膨張機構、室内用膨張機構、冷設膨張機構のいずれかによる冷媒の膨張量を変化させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 (技術9)前記室外熱交換器と前記室内熱交換器および前記冷設熱交換器との間に気液分離器を設け、前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外熱交換器から前記冷設熱交換器に直接冷媒を送る冷媒流路と、前記室外熱交換器から前記気液分離器を介して前記冷設熱交換器に冷媒を送る冷媒流路とを切り替え、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、ことを特徴とする技術6の冷凍システム。
 この構成により、除霜に必要な熱量が大きいときには、室外熱交換器からの冷媒を気液分離器を介して循環させることで、除霜に必要な熱量に応じた温度の冷媒を冷設熱交換器に送ることができ、除霜完了時に低い温度での冷媒により、冷房運転に復帰することができる。
 (技術10)複数の圧縮機と、熱源側熱交換器と、複数の利用側熱交換器と、気液分離器と、が設けられる冷凍回路を備え、複数の前記圧縮機は、低段圧縮機と、高段圧縮機と、で構成され、複数の前記利用側熱交換器は、第1利用側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器よりも冷媒の蒸発温度が低い第2利用側熱交換器と、で構成され、前記冷凍回路には、前記高段圧縮機から吐出され、前記熱源側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器との少なくとも一方を介して流れる冷媒を前記気液分離器に流す切替機構が設けられ、前記熱源側熱交換器、及び前記第1利用側熱交換器と、前記気液分離器と、の間には、冷媒の圧力を調節する絞り機構が設けられる冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、簡易な構成で冷凍回路を形成すると共に、冷房運転を実施する場合と、暖房運転を実施する場合とのいずれにおいても、気液分離器を介して、冷媒を蒸発器として機能する熱交換器に送り出すことができる。そのため、冷凍システムは、簡易な回路構成で、冷凍能力の向上を図ることができる。
  (技術11)
 前記切替機構は、前記熱源側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器と、前記第2利用側熱交換器と、前記気液分離器と、の各々を互いに接続する配管を備え、前記配管の各々には、冷媒の流れを調節する弁体が設けられる技術10に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、気液分離器によって熱交換される冷媒を熱源側熱交換器と、第1利用側熱交換器と、第2利用側熱交換器とのいずれかに送り出すことができる。そのため、冷凍システムでは、冷凍能力の向上を図ることができる。
 (技術12)前記切替機構は、前記弁体として、逆止弁と、前記絞り機構と、を備える技術11に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、気液分離器によって熱交換される冷媒を利用側熱交換器と、第1利用側熱交換器と、第2利用側熱交換器とのいずれかに送り出すことができる。そのため、冷凍システムでは、冷凍能力の増大を図ることができる。
 (技術13)前記冷凍回路には、前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記熱源側熱交換器に流れる流路と、前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記第1利用側熱交換器に流れる流路と、前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記熱源側熱交換器と前記第1利用側熱交換器との両方に流れる流路と、のいずれかの流路に切り替える他の切替機構が設けられる技術10から技術12のいずれか一項に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムは、より簡易な構成の冷凍回路を備えることができる。そのため、加えて、冷凍システムでは、圧縮機を停止させることなく運転の切り替えを行うことができる。
 (技術14)前記他の切替機構には、前記高段圧縮機の吐出側と前記熱源側熱交換器との間に位置する弁体である第1の冷房用弁と、前記第1の冷房用弁の下流側に位置し、前記高段圧縮機の吐出側と前記低段圧縮機の吸入側との間に位置する弁体である室外冷媒戻り用弁と、が設けられる技術13に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムは、高段圧縮機から吐出される冷媒が熱源側熱交換器に流れる流路と、高段圧縮機から吐出される冷媒が第1利用側熱交換器に流れる流路と、高段圧縮機から吐出される冷媒が室外熱交換器と第1利用側熱交換器との両方に流れる流路と、のいずれかの流路に切り替えることが可能である。そのため、冷凍システムは、より簡易な構成の冷凍回路を備えることができる。
 (技術15)前記冷凍回路の各部を制御する制御部を備え、前記制御部は、作業者が操作可能な操作部を備え、前記制御部は、前記冷凍回路の運転モードとして、前記第1利用側熱交換器と前記第2利用側熱交換器とを流れる冷媒を所定の温度に調節する第1運転モードと、前記冷凍回路に接続される外部機器の動作に伴う運転を実施させる第2運転モードと、を備え、前記操作部に対する操作に従って、前記第1運転モードと、前記第2運転モードとを切り替える技術10から技術14のいずれか一項に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、操作部に対する操作によって、第1運転モードと、第2運転モードとを切り替えることができる。そのため、冷凍システムでは、運転モードの切り替えを作業者が容易に実施できる。
 (技術16)前記制御部は、複数の前記第2運転モードを備え、前記操作部に対する操作に従って、前記第2運転モードの各々を切り替える技術15に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、操作部に対する操作によって、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が実施できる。そのため、冷凍システムでは、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を、作業者が容易に実施できる。
 (技術17)前記制御部は、前記運転モードの各々での前記冷凍回路の状態を表示する表示部を備える技術15または技術16に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、冷凍システムの状態を確認しつつ、制御部に対する操作によって、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が実施できる。そのため、冷凍システムでは、冷媒回収や、真空引き、冷媒封入に関わる作業を作業者が容易に実施できる。
 (技術18)前記第2利用側熱交換器と、前記低段圧縮機の吸入側と、の間に、外部機器を接続可能な接続口が設けられる技術10から技術17のいずれか一項に記載の冷凍システム。
 これにより、冷凍システムでは、外部機器が冷凍システムに接続する場合における作業性の向上を図ることができる。
 本開示における第1の態様は、冷凍システムに適用可能である。具体的には、室外機、室内機、および冷設機器をそれぞれ備える業務用の冷凍システムなどに、本開示は適用可能である。
 本開示における第2の態様に係る冷凍システムは、冷設機器の除霜を暖かい冷媒を流すことで行うことで、省エネを図る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。
 本開示における第3の態様に係る冷凍システムは、自然冷媒を使用し、空調温度帯の効率を改善することができ、システム全体としての効率を改善する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
 10 室外機
 11 低段圧縮機(圧縮機)
 12 高段圧縮機(圧縮機)
 13 アキュームレータ
 14 オイルセパレータ
 15 室外熱交換器
 16 気液分離器
 17 外気温度センサ
 18 室外ファン
 19 室外除霜検知センサ
 20 室内機
 21 室内用膨張機構
 22 室内熱交換器
 23 開閉弁
 26 室内冷媒温度センサ
 27 吹出温度センサ
 28 室内ファン
 30 冷設機器
 31 冷設熱交換器
 32 冷設用入口側膨張機構
 33 冷設用出口側圧力調整機構
 37 庫内温度センサ
 38 冷設ファン
 39 冷設機器除霜検知センサ
 40 冷媒配管
 41 第1の暖房用配管
 42 第1の室外戻り用配管
 43 第2の冷房用配管
 44 第2の暖房用配管
 45 第2の室外戻り用配管
 50 第1の切替機構(切替機構)
 51 第1の冷房用弁
 52 第1の暖房用弁
 53 室外冷媒戻り用弁
 54 第2の切替機構(切替機構)
 55 第2の冷房用弁
 56 第3の冷房用弁
 57 第2の暖房用弁
 58 冷媒戻り用膨張機構
 59 逆止弁
 60 ガス冷媒戻り配管
 61 ガス冷媒流量制御弁
 70 冷設機器制御装置
 71 冷設機器制御部
 73 冷設機器記憶部
 75 冷設機器I/F
 80 室内機制御装置
 81 室内機制御部
 83 室内機記憶部
 85 室内機I/F
 90 制御装置
 91 冷設機器制御部
 91 制御部
 91a 判定部
 91b 運転制御部
 93 記憶部
 93a 設定データ
 95 室外機I/F
 L1 第1室外除霜ライン
 L2 第2室外除霜ライン
 101 冷凍システム
 162 除霜用配管
 163 除霜用開閉弁
 164 除霜センサ
 170 制御部
 201 冷凍システム
 202 冷凍回路
 210 室外機
 211 低段圧縮機
 212 高段圧縮機
 213 アキュムレータ
 214 オイルセパレータ
 215 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
 216 気液分離器
 218、228、238 送風機
 220 室内機
 221 室内用膨張機構
 222 室内熱交換器(第1利用側熱交換器)
 223 開閉弁
 227 空間温度センサ
 230 冷設機器
 231 冷設用入口側膨張機構
 232 冷設熱交換器(第2利用側熱交換器)
 233 冷設用出口側圧力調節機構
 237 庫内温度センサ
 240 配管
 241 第1の暖房用配管
 242 第1の室外戻り用配管
 250 第1の切替機構(他の切替機構)
 251 第1の冷房用弁
 252 第1の暖房用弁
 253 室外冷媒戻り用弁
 254 第2の切替機構(切替機構)
 255 絞り機構
 258 冷媒戻り用膨張機構
 259 逆止弁
 260 ガス冷媒戻り配管
 261 ガス冷媒流量制御弁
 264 内部熱交換器
 265 液冷媒流量制御弁
 266 接続配管
 271 配管
 272 配管
 273 第1の配管
 274 第2の配管
 275 第3の配管
 276 第4の配管
 277 配管
 278 配管
 279 配管
 280 冷媒圧力センサ
 282 冷媒温度センサ
 290 サービスバルブ
 292 配管接続口
 294 配管接続口
 296 外部接続口
 300 制御装置
 301 制御部
 301a 運転制御部
 301b 判定部
 303 記憶部
 303a 設定データ
 305 室外機I/F
 306 室外機通信部
 310 室内機制御装置
 311 室内機制御部
 313 室内機記憶部
 315 室内機I/F
 320 冷設機器制御装置
 321 冷設機器制御部
 323 冷設機器記憶部
 325 冷設機器I/F
 332 操作パネル
 334 表示パネル
 350 冷媒回収装置
 352 真空引きユニット
 354 冷媒封入ユニット
 356 接続配管
 A、B、C、D 接続部
 

Claims (18)

  1.  圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、冷設熱交換器を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、
     制御部と、を備え、
     前記冷凍サイクル回路は、前記制御部の制御に従って冷媒の流路を切り替える切替機構を有し、
     前記制御部は、前記室外熱交換器を除霜する室外除霜運転の際に、前記室内熱交換器に対する冷媒の流入を遮断し、前記冷設熱交換器を蒸発器とし、前記室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、
     冷凍システム。
  2.  前記冷設機器の庫内温度を検出する庫内温度センサを備え、
     前記制御部は、前記室外除霜運転を開始する前に、前記冷設熱交換器に対する冷媒の流入を停止し、前記冷設機器の前記庫内温度を、前記庫内温度の設定値よりも高温の第1温度まで上昇させる、
     請求項1に記載の冷凍システム。
  3.  前記制御部は、前記室外除霜運転の際に、前記庫内温度を前記第1温度から前記庫内温度の前記設定値まで低下させるプルダウン運転を実行する、
     請求項2に記載の冷凍システム。
  4.  前記制御部は、前記室外除霜運転の終了後、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器をガスクーラまたは放熱器とし、前記冷設熱交換器を蒸発器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、
     請求項1に記載の冷凍システム。
  5.  前記制御部は、前記冷設熱交換器の除霜を除霜する冷設機器除霜運転の際に、前記室内熱交換器を蒸発器とし、前記冷設熱交換器をガスクーラまたは放熱器として前記冷凍サイクル回路を動作させる、
     請求項1から4のいずれかに記載の冷凍システム。
  6.  圧縮機、室外熱交換器、室外用膨張機構、室外ファンを有する室外機と、室内熱交換器、室内用膨張機構、室内ファンを有する室内機と、冷設熱交換器、冷設膨張機構を有する冷設機器と、を接続した冷凍サイクル回路と、を備え、
     前記冷設熱交換器と前記圧縮機との間の配管と、前記室内用膨張機構と前記室外用膨張機構との間の配管とを接続する除霜用配管を備え、前記除霜用配管の中途部には、除霜運転時に開とされる除霜用開閉弁が設けられている、
     ことを特徴とする冷凍システム。
  7.  前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外ファンまたは前記室内ファンによる送風量を変化させ、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、
     ことを特徴とする請求項6に記載の冷凍システム。
  8.  前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外用膨張機構、前記室内用膨張機構、前記冷設膨張機構のいずれかによる冷媒の膨張量を変化させ、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、
     ことを特徴とする請求項6に記載の冷凍システム。
  9.  前記室外熱交換器と、前記室内熱交換器および前記冷設熱交換器との間に気液分離器を設け、
     前記冷設熱交換器の除霜時に、除霜に必要な熱量が大きい時と、除霜に必要な熱量が小さい時とで、前記室外熱交換器から前記冷設熱交換器に直接冷媒を送る冷媒流路と、前記室外熱交換器から前記気液分離器を介して前記冷設熱交換器に冷媒を送る冷媒流路とを切り替え、前記冷設熱交換器に流入する冷媒の温度調整を行う、
     ことを特徴とする請求項6に記載の冷凍システム。
  10.  複数の圧縮機と、
     熱源側熱交換器と、
     複数の利用側熱交換器と、
     気液分離器と、
     が設けられる冷凍回路を備え、
     複数の前記圧縮機は、
     低段圧縮機と、
     高段圧縮機と、
     で構成され、
     複数の前記利用側熱交換器は、
     第1利用側熱交換器と、
     前記第1利用側熱交換器よりも冷媒の蒸発温度が低い第2利用側熱交換器と、
     で構成され、
     前記冷凍回路には、
     前記高段圧縮機から吐出され、前記熱源側熱交換器と、前記第1利用側熱交換器との少なくとも一方を介して流れる冷媒を前記気液分離器に流す切替機構が設けられ、
     前記熱源側熱交換器、及び前記第1利用側熱交換器と、
     前記気液分離器と、
     の間には、
     冷媒の圧力を調節する絞り機構が設けられる
     冷凍システム。
  11.  前記切替機構は、
     前記熱源側熱交換器と、
     前記第1利用側熱交換器と、
     前記第2利用側熱交換器と、
     前記気液分離器と、
     の各々を互いに接続する配管を備え、
     前記配管の各々には、冷媒の流れを調節する弁体が設けられる
     請求項10に記載の冷凍システム。
  12.  前記切替機構は、前記弁体として、
     逆止弁と、
     前記絞り機構と、
     を備える
     請求項11に記載の冷凍システム。
  13.  前記冷凍回路には、
     前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記熱源側熱交換器に流れる流路と、
     前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記第1利用側熱交換器に流れる流路と、
     前記高段圧縮機から吐出される冷媒が前記熱源側熱交換器と前記第1利用側熱交換器との両方に流れる流路と、
     のいずれかの流路に切り替える他の切替機構が設けられる
     請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の冷凍システム。
  14.  前記他の切替機構には、
     前記高段圧縮機の吐出側と前記熱源側熱交換器との間に位置する弁体である第1の冷房用弁と、
     前記第1の冷房用弁の下流側に位置し、前記高段圧縮機の吐出側と前記低段圧縮機の吸入側との間に位置する弁体である室外冷媒戻り用弁と、
     が設けられる
     請求項13に記載の冷凍システム。
  15.  前記冷凍回路の各部を制御する制御部を備え、
     前記制御部は、作業者が操作可能な操作部を備え、
     前記制御部は、前記冷凍回路の運転モードとして、
     前記第1利用側熱交換器と前記第2利用側熱交換器とを流れる冷媒が所定の温度に調節させる第1運転モードと、
     前記冷凍回路に接続される外部機器の動作に伴う運転を実施させる第2運転モードと、
     を備え、
     前記操作部に対する操作に従って、前記第1運転モードと、前記第2運転モードとを切り替える
     請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の冷凍システム。
  16.  前記制御部は、複数の前記第2運転モードを備え、前記操作部に対する操作に従って、前記第2運転モードの各々を切り替える
     請求項15に記載の冷凍システム。
  17.  前記制御部は、前記運転モードの各々での前記冷凍回路の状態を表示する表示部を備える
     請求項15に記載の冷凍システム。
  18.  前記第2利用側熱交換器と、
     前記低段圧縮機の吸入側と、
     の間に、外部機器を接続可能な接続口が設けられる
     請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の冷凍システム。
     
PCT/JP2023/041130 2022-11-17 2023-11-15 冷凍システム WO2024106479A1 (ja)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-183978 2022-11-17
JP2022183978A JP2024073014A (ja) 2022-11-17 2022-11-17 冷凍システム
JP2023038004 2023-03-10
JP2023-038004 2023-03-10
JP2023142103 2023-09-01
JP2023-142103 2023-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024106479A1 true WO2024106479A1 (ja) 2024-05-23

Family

ID=91084788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/041130 WO2024106479A1 (ja) 2022-11-17 2023-11-15 冷凍システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024106479A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6233268A (ja) * 1985-08-07 1987-02-13 松下電器産業株式会社 ヒ−トポンプ式空調機
JP2005049064A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Sanyo Electric Co Ltd 空調冷凍装置
WO2019065856A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP2021032512A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置
JP2022039365A (ja) * 2020-08-28 2022-03-10 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6233268A (ja) * 1985-08-07 1987-02-13 松下電器産業株式会社 ヒ−トポンプ式空調機
JP2005049064A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Sanyo Electric Co Ltd 空調冷凍装置
WO2019065856A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP2021032512A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置
JP2022039365A (ja) * 2020-08-28 2022-03-10 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4651627B2 (ja) 冷凍空調装置
AU2014219807B2 (en) Air-conditioning apparatus
JP3861912B2 (ja) 冷凍装置
JPWO2018047416A1 (ja) 空気調和装置
JP6895901B2 (ja) 空気調和装置
US20160146521A1 (en) Refrigeration cycle apparatus
JP4804396B2 (ja) 冷凍空調装置
AU2014219806B2 (en) Air-conditioning apparatus
JP5132708B2 (ja) 冷凍空調装置
US20060150648A1 (en) Air conditioner
WO2016208042A1 (ja) 空気調和装置
JP2003172523A (ja) ヒートポンプ床暖房空調装置
JP5949831B2 (ja) 冷凍装置
JP4258363B2 (ja) 冷凍空調装置、冷凍空調装置の運転方法
WO2024106479A1 (ja) 冷凍システム
US11448433B2 (en) Refrigeration apparatus
US11624518B2 (en) Water source heat pump head pressure control for hot gas reheat
JP7224503B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP3966345B2 (ja) 過冷却装置
JP7258129B2 (ja) 空気調和装置
JPWO2018008130A1 (ja) 空気調和装置
WO2024106481A1 (ja) 冷凍システム
WO2024106480A1 (ja) 冷凍システム
WO2020240732A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP4104519B2 (ja) 冷凍システム