(57)【要約】【課題】  従来の冷凍空調装置は、空調、冷蔵、冷凍が完全に独立しているか、１つの冷凍サイクルで構成されているかで、熱の有効利用が難しかったり、部品が壊れた場合、冷凍サイクルを停止させると言う問題があった。また、圧縮機と熱交換器をそれぞれ備えた２つの独立した流路を持ち、それぞれの冷媒が第三の熱交換器で熱交換しながら周囲の空気と熱交換している構成では、空調の暖房時期以外には有効でないと言う問題があった。【解決手段】  本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第二の流路に設けられ第二の冷媒を第三の熱交換器に対しバイパス可能なバイパス流路と、を備えたものである。【選択図】        図２
2004271166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、前記第一の熱交換器に接続される第一の流路と前記第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、前記第二の流路に設けられ前記第三の熱交換器に流れる前記第二の冷媒の量を前記第二の熱交換器に流れる量とは異なる冷媒量に調整可能な第二冷媒流量調整手段と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、前記第一の熱交換器に接続される第一の流路と前記第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な複数の第三の熱交換器と、前記第一の流路もしくは前記第二の流路に接続され前記第三の熱交換器の複数の内の少なくとも一つに対し冷媒をバイパスさせるバイパス流路と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項３】
常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、前記第一の熱交換器に接続される第一の圧縮機を有する第一の流路と前記第二の熱交換器に接続される第二の圧縮機を有する第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る各冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、前記第三の熱交換器と周囲空気との熱交換量を調整する送風機と、を備え、前記第一の圧縮機の駆動による所定の空調運転および前記第二の圧縮機の駆動による所定の冷蔵もしくは冷凍運転を行うとともに、前記両方の圧縮機入力の合計値を低減する方向に前記送風機の送風量を変化させることを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項４】
常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、前記第一の熱交換器に接続される第一の流路と前記第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに直接の熱交換可能な第三の熱交換器と、前記第一の流路および前記第二の流路の少なくとも一方に接続され前記第三の熱交換器と並列に設けられ周囲空気との熱交換量を調整する送風機を有する補助熱交換器と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項５】
冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルの負荷側にて室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ負荷側にて冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、前記複数の第一の冷凍サイクルの内少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換する第三の熱交換器と、を備え、冷房時は前記第三の熱交換器と熱交換をしない第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先し、暖房時は前記第三の熱交換器と熱交換を行う第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項６】
常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一および第二の２つの流路であって独立した各流路を持ちその各流路を通る冷媒が互いに熱交換をするように一体に設けられた第三の熱交換器と、前記第一の熱交換器と前記第三の熱交換器の第一の流路とを配管で接続してなる第一の冷凍サイクルと、前記第二の熱交換器と前記第三の熱交換器の第二の流路とを配管で接続してなる第二の冷凍サイクルと、前記第一および第二の冷凍サイクルの少なくとも一方に接続されこの冷凍サイクルを流れる冷媒の一部もしくは全部を前記第三の熱交換器をバイパス可能なバイパス流路と、前記第一および第二の冷凍サイクルの少なくとも一方に設けられ前記バイパス流路へ流す冷媒流量を調整する流路制御手段と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項７】
前記第三の熱交換器は、複数の熱交換部で形成され、前記複数の熱交換部は、それぞれ独立した流路を通る冷媒に対し並列もしくは直列もしくは前記複数の熱交換部の１つを他に切替可能に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記第三の熱交換器は、熱交換量を調整可能な第一の熱交換部と、熱交換量の調整を行わない第二の熱交換部より形成され、前記第一の熱交換部と前記第二の熱交換部が冷媒の流れに対し並列もしくは直列もしくは前記複数の熱交換部の一方を他方に切り替え可能に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部の少なくともひとつに対し、この熱交換部を流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１０】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続される熱交換部に対し、流れる冷媒をバイパス可能なバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が運転中は前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部の内熱交換量を調整可能な熱交換部をバイパスさせることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１１】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続される熱交換部に対し、流れる冷媒をバイパス可能なバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が停止中は前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部の内熱交換量の調整を行わない熱交換部をバイパスさせることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１２】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって熱交換量の調整を行う熱交換器が、空冷一体熱交換器であろうと冷媒冷媒一体熱交換器であろうと周囲空気との熱交換量を調整する送風機を有する、もしくは前記熱交換器に流れる冷媒量を調整することにより熱交換量の調整を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１３】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって熱交換量の調整を行なわない熱交換器では、第一の流路を流れる第一の冷媒と周囲空気との熱交換を行わないようにすることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１４】
前記第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続されるそれぞれの熱交換部の少なくとも一つに対し、流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が停止中もしくは運転中に応じて前記バイパス流路を切りかえる際前記第一の冷媒を吸引する圧縮機へ液冷媒を吸引させない様に前記第一の冷媒の流れの変化を遅くする液バック保護手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１５】
前記第二の流路もしくは前記第二の冷凍サイクルに設けられ前記第三の熱交換器をバイパスするバイパス流路と前記第二の流路もしくは第二の冷凍サイクルとの合流部の後流側に配置された冷媒の過冷却手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１６】
前記第三の熱交換器は、送風機を有し回転停止から速度を変化させた風量の変化により熱交換量を調整する第一の熱交換部と、熱交換量を調整する手段を設けないで第一の流路と第二の流路を直接熱交換させる第二の熱交換部より形成し、前記両方の流路を流れる冷媒の状態もしくは冷凍サイクルの運転モードに合せて前記送風機の運転を選択することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１７】
送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と前記第一の冷媒と前記第二の冷媒との間の熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能として前記第三の熱交換器を形成し、前記空冷一体型熱交換器に対し前記第二の冷媒の一部もしくは全部がバイパスされる前記第二の流路に設けられたバイパス流路と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１８】
送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と前記第一の冷媒と前記第二の冷媒の間の熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能として前記第三の熱交換器を形成し、前記第一の流路の前記第一の熱交換器と前記冷媒冷媒一体型熱交換器の間、および前記冷媒冷媒一体型熱交換器と前記空冷一体型熱交換器の間に設けられ、前記第一の冷媒を膨張させる絞り手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１９】
送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と前記第一の冷媒と前記第二の冷媒の間の熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とで形成する前記第三の熱交換器では、前記冷媒冷媒一体型熱交換器は前記空冷一体型熱交換器より熱交換量を小さくなるようにして熱交換部の大きさを小型化することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項２０】
前記第三の熱交換器は第一の流路と第二の流路を２重管として熱伝達を行うもの、又は第一の流路と第二の流路を板状に仕切り両側を通路として熱伝達を行うもの、又は第一の流路と第二の流路を形成する伝熱管に共通の放熱フィンを有するものであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項２１】
冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルを通る冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルおよび前記第二の冷凍サイクルにそれぞれ圧縮機などを設け、前記第一および第二の冷凍サイクルの運転を少なくとも前記圧縮機などをオンオフしもしくは回転速度を調整して行う運転状況調整手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、前記運転状況調整手段を調整して前記第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、前記第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、前記第三の熱交換器に設けた送風機により前記第三の熱交換器の熱交換量を調整するステップと、前記第二の冷凍サイクルに設けられ前記第三の熱交換器に対し冷媒をバイパスさせる、又は第二の冷凍サイクルに循環する冷媒を短時間停止させることにより冷蔵もしくは冷凍を継続させるステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２２】
第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルを通る前記第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換するとともに送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と前記第一の冷媒と前記第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能な前記第三の熱交換器と、を備えた冷凍空調装置に対し、前記第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、前記第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、前記第一の冷凍サイクルに対し冷房時には前記空冷一体型熱交換器を主体に運転を行い、暖房時には前記冷媒冷媒一体型熱交換器を主体に運転を行うステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２３】
第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルを通る前記第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と前記第一の冷媒と前記第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを直列接続可能とする前記第三の熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルに設けられ前記冷媒冷媒一体型熱交換器か前記空冷一体型熱交換器かの流路を切りかえる開閉手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、前記第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、前記第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、前記第一の冷媒を前記開閉手段を開閉させて冷媒冷媒一体型熱交換器に流し前記空冷一体型熱交換器には流さないステップと、前記空冷一体型熱交換器には第二の冷媒のみを流すステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２４】
暖房空調時には前記空冷一体型熱交換器にて空調側と冷蔵又は冷凍側との間で熱移動を行なわせるとともに、冷房空調時には前記冷媒冷媒一体型熱交換器にて空調側と冷蔵又は冷凍側との間で熱移動を行なわせることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２５】
前記第一および第二の冷凍サイクルの両方の圧縮比を低減するように前記運転状況調整手段の調整、および前記第三の熱交換器の熱交換量の調整を行うことの少なくともいずれかを選択することを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載の冷凍空調装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンビニエンスストア等の店舗等に使用する冷凍空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置は、店内に設置されたショーケースや冷凍機などと接続され、店内の空調を行う空調装置とは完全に独立して設けられていた。また、圧縮機を複数設け、空調、冷蔵、冷凍を同じ冷媒を循環させる１つの冷凍サイクルで構成する冷凍空調装置が特許文献１に示されている。
【０００３】
また、圧縮機、凝縮器、蒸発器をそれぞれ備えた２つの独立した流路を持ちその流路を通る冷媒が流路の途中で互いに熱交換をするように第三の熱交換器を構成することは特許文献２に示されている。また、圧縮機と一つ熱交換器をそれぞれ備えた２つの独立した流路を持ち、それぞれの冷媒が第三の熱交換器で熱交換しながら周囲の空気と熱交換している構成が特許文献３に示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００２−３５７３６７号公報（図１）
【特許文献２】特開平２００３−４３２１号公報（図１）
【特許文献３】特開平２００１−２８９５３２号公報（図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の冷凍空調装置は、空調、冷蔵、冷凍が完全に独立した冷凍サイクルにて運転されており、熱の有効利用による省エネ化が図られていないという問題点があった。また空調、冷蔵、冷凍などの設備を増強する場合、更に別の独立した冷凍サイクルを追加するためスペース上などの制約があり費用もかかるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献１に示す従来の冷凍空調装置は、空調、冷蔵、冷凍が１つの冷凍サイクルで構成されているため、危険分散がなされていないという問題点があった。すなわち、空調用として使用している圧縮機や膨張弁やその他の冷凍サイクルを構成している部品が壊れた場合に、たとえ圧縮機が複数設けられていても、その修理の間冷凍サイクルを停止させざるを得ず、システムが独立していれば影響のないはずの店内のショーケース内にある冷凍食品や生鮮食品の冷却を維持することができなくなってしまう。更に設備の拡張が出来ないという問題点があった。
【０００７】
また、同一の冷媒を熱源側の熱交換器一つに循環させているため、暖房をフルに運転している特定の時期のみ効率が良くなる効果が得られるが、それ以外では冷媒量の少ない方や、デフロストなど特殊な運転をする際は無駄な損失が大きいという問題があったり、冷蔵側の冷凍効果（冷却能力）が空調側の影響を受けてしまい、高圧が高くなると冷蔵側の冷凍効果が小さくなり、十分な冷却能力が得られないという問題点があった。
【０００８】
特許文献２に示す構成では、空調側冷凍サイクルと冷凍機側冷凍サイクルがそれぞれ独立して運転可能であり、特許文献１のような問題はないが、空調機暖房時に冷凍機の排熱を回収する熱交換器を設けたので、コストが高く、且つ、余計なスペースが必要となるという問題がある。特許文献３に示す構成では、同一の冷媒を使用するという問題は無く、且つ、熱交換器が増えるという問題もないが、熱源側の熱交換器は常に相互に熱交換しており、暖房時期以外はせっかくの組み合わせの効果が得られないという問題があった。また簡単に設備拡張が出来ないという問題があった。
【０００９】
本発明はスペースの小さい簡単な装置で安定した運転、且つエネルギーを低減できる冷凍空調装置を得ることが目的である。また本発明はどのような運転状態でもエネルギーに無駄のない運転が可能な冷凍空調装置およびその方法を得ることが目的である。また既設機などに対して安価に、簡単な構造で設備の変更を行うとともにその変更時にエネルギー低減が可能な装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と前記第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第二の流路に設けられ第三の熱交換器に流れる第二の冷媒の量を調整可能な第二冷媒調整手段と、を備えたものである。
【００１１】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な複数の第三の熱交換器と、第一の流路もしくは前記第二の流路に接続され第三の熱交換器の複数の内の少なくとも一つに対し冷媒をバイパスさせるバイパス流路と、を備えたものである。
【００１２】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の圧縮機を有する第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の圧縮機を有する第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る各冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第三の熱交換器と周囲空気との熱交換量を調整する送風機と、を備え、第一の圧縮機の駆動による所定の空調運転および第二の圧縮機の駆動による所定の冷蔵もしくは冷凍運転を行うとともに、両方の圧縮機入力を低減する方向に送風機の送風量を変化させるものである。
【００１３】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに直接の熱交換可能な第三の熱交換器と、第一の流路および第二の流路の少なくとも一方に接続され第三の熱交換器と並列に設けられ周囲空気との熱交換量を調整する送風機を有する補助熱交換器と、を備えたものである。
【００１４】
本発明の冷凍空調装置は、冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルの負荷側にて室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ負荷側にて冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、複数の第一の冷凍サイクルの内少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る第二の冷媒と熱源側にて熱交換する第三の熱交換器と、を備え、冷房時は第三の熱交換器と熱交換をしない第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先し、暖房時は第三の熱交換器と熱交換を行う第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先するものである。
【００１５】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一および第二の２つの流路であって独立した各流路を持ちその各流路を通る冷媒が互いに熱交換をするように一体に設けられた第三の熱交換器と、第一の熱交換器と第三の熱交換器の第一の流路とを配管で接続してなる第一の冷凍サイクルと、第二の熱交換器と第三の熱交換器の第二の流路とを配管で接続してなる第二の冷凍サイクルと、第一および第二の冷凍サイクルの少なくとも一方に接続されこの冷凍サイクルを流れる冷媒の一部もしくは全部を第三の熱交換器をバイパス可能なバイパス流路と、第一および第二の冷凍サイクルの少なくとも一方に設けられバイパス流路へ流す冷媒流量を調整する流路制御手段と、を備えたものである。
【００１６】
本発明の冷凍空調装置の運転方法は、冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、第一の冷凍サイクルおよび第二の冷凍サイクルに圧縮機などを設け、第一および第二の冷凍サイクルの運転を少なくとも圧縮機などをオンオフしもしくは回転速度を調整して行う運転状況調整手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、運転状況調整手段を調整して第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第三の熱交換器に設けた送風機により第三の熱交換器の熱交換量を調整するステップと、第二の冷凍サイクルに設けられ第三の熱交換器に対し冷媒をバイパスさせる、又は第二の冷凍サイクルに循環する冷媒を短時間停止させることにより冷蔵もしくは冷凍を継続させるステップと、を備えたものである。
【００１７】
本発明の冷凍空調装置の運転方法は、第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換するとともに送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と第一の冷媒と第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能な前記第三の熱交換器と、を備えた冷凍空調装置に対し、第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第一の冷凍サイクルに対し冷房時には空冷一体型熱交換器を主体に運転を行い、暖房時には冷媒冷媒一体型熱交換器を主体に運転を行うステップと、を備えたものである。
【００１８】
本発明の冷凍空調装置の運転方法は、第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と第一の冷媒と第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを直列接続可能とする第三の熱交換器と、第一の冷凍サイクルに設けられ冷媒冷媒一体型熱交換器か空冷一体型熱交換器かの流路を切りかえる開閉手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第一の冷媒を開閉手段を開閉させて冷媒冷媒一体型熱交換器に流し空冷一体型熱交換器には流さないステップと、空冷一体型熱交換器には第二の冷媒のみを流すステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の冷凍空調装置は、スペースが小さく、簡単な装置で、且つ、エネルギーを低減できる装置が得られる。また本発明はどのような運転状態でも安定した制御が行えるとともにエネルギーに無駄のない運転が可能な冷凍空調装置およびその方法が得られる。また本発明はフレキシブルな設備変更などの使いやすい装置が得られ、更に、どのような状況に対してもエネルギーが少ない運転方法を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はコンビニエンスストア等の店舗の空調・冷蔵機器接続図で、店舗１４内に空調用室内機１２と冷蔵用ショーケース１３がそれぞれ複数台配置され、空調用室内機１２は空調用室外機１０および冷蔵空調一体機１１に、冷蔵用ショーケース１３は冷蔵空調一体機１１にそれぞれ接続されている。図１にて空調用室外機１０と接続される空調用室内機１２ｂが２台で、冷蔵空調一体機１１と接続される空調用室内機１２ａが１台の例を説明したがそれぞれ何台であってもかまわない。冷蔵ショーケース１３で食品や飲料を常時冷蔵したり冷凍したりしている一方、空調機では外気温度に応じて室内を冷房したり暖房したりしている。
【００２１】
図２は図１の冷蔵用又は冷凍用ショーケースに接続されている熱源である室外熱交換器が一体の冷凍サイクルの構成で冷蔵空調一体機の冷媒回路図である。この回路においては、空調用の冷媒回路と冷蔵用の冷媒回路の２つの独立した冷媒回路があり、その双方が一体型熱交換器４２に接続され、そこで双方の冷媒が混じることなく、熱交換をするように構成されている。図２にても空調用室内機が１台の例で説明しているが複数でよいことは当然である。空調用の冷媒回路では、暖房時に圧縮機２１ａから吐出された高温高圧の冷媒が室内熱交換器２２ａで凝縮するとともに室内空気と熱交換し室内を暖めている。庫の凝縮された冷媒は膨張手段２３ａにて膨張し、一体型熱交換器４２の流路２４ａにて送風ファン２５ｃにより外気と熱交換して蒸発し再び圧縮機に吸引されている。冷房時の場合は四方弁３１が切り替えられ冷媒が逆に流れ、一体型熱交換器４２は凝縮機の役割を果たす。
【００２２】
空調用の冷媒回路の動作について説明する。空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１によって暖房運転の場合と冷房運転の場合に流路を切り替えられる。暖房運転の場合、冷媒は四方弁３１を通った後、空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張弁２３ａにて膨張して低温低圧冷媒になり、一体型熱交換器４２にて空調用流路２４ａを通る間に冷蔵用流路２４ｂの内部を流れる冷蔵側冷媒とおよび放熱フィン４１を介して周囲空気と熱交換をして蒸発し、四方弁３１を通って空調用圧縮機２１ａへ戻る。また、冷房運転の場合は、冷媒は四方弁３１を通った後、一体型熱交換器４２へ送られ、空調用流路２４ａを通る間に放熱フィン４１を介して周囲空気と熱交換をして凝縮し、空調用膨張弁２３ａにて膨張し低温低圧冷媒になり、空調用室内熱交換器２２ａにて蒸発し、四方弁３１を通って空調用圧縮機２１ａへ戻る。
【００２３】
次に冷蔵用の冷媒回路の動作について説明する。冷蔵用圧縮機２１ｂにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、高圧維持手段３２を介して、一体型熱交換器４２へ送られ、冷蔵用流路２４ｂを通る間に放熱フィン４１を介して周囲空気と熱交換をして凝縮し、過冷却手段３３および液溜２６を経て、冷蔵用膨張弁２３ｂにて膨張し低温低圧冷媒になり、冷蔵用室内（ショーケース）熱交換器２２ｂにて蒸発し、冷蔵用圧縮機２１ｂへ戻る。なお、空調側冷媒回路が冷房運転を行っている場合、すなわち一体型熱交換器４２内の空調用冷媒流路２４ａに低温低圧の冷媒が流れるように空調側冷媒回路が構成されている場合は、冷蔵側冷媒は一体型熱交換器４２において、周囲空気との熱交換の他に空調用流路２４ａを流れる空調側冷媒とも熱交換を行う。
【００２４】
なお空調用室内熱交換器２２ａには空調用室内熱交換器用ファン２５ａが設けられ室内１４へ主に暖房用空気を吹き出す役割を果たしている。室内用熱交換器などは図１のごとく天井に埋め込まれたり壁掛けや床面据え付けタイプでも良い。空調用膨張手段２３ａは室内側、すなわち天井内に設けるとするが、場合によっては熱源側に設けても良い。空調よりも低温である冷蔵もしくは冷凍用の室内熱交換器２２ｂは室内に配置されたショーケースや冷凍装置内に膨張手段２３ｂとともに収納されている。室外に据え付けられる冷蔵空調一体機１１には空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂが一体型熱交換器用放熱フィンにより熱的に一体に結合されてそれぞれ独立の流路を形成し一体型熱交換器となっている。この結果、各流路を流れる冷媒は別々であるが、相互の熱交換がフィンを伝熱して可能になる。更にこの一体型熱交換器４２のフィン４１の間に送風ファン２５ｃが回転し外気を送風することにより外気と各流路内を流れる冷媒との間で熱交換を可能にしている。
【００２５】
また空調機と冷蔵機の熱源装置である冷蔵空調一体機１１には、空調用圧縮機２１ａ、冷蔵用又は冷凍用圧縮機２１ｂ、空調機を冷房と暖房の流路に切り替える四方弁３１、冷蔵又は冷凍側冷凍サイクルの熱源側熱交換器４２流路２４ｂをバイパスし流路２４ｂへの冷媒の流したり流さなかったりを行うバイパス流路２４ｃ、このバイパス流路２４ｃへの流れを圧縮機２１ｂが吐出する冷媒の圧力値で調整する高圧維持手段又は流路制御手段３２、冷蔵又は冷凍側冷凍サイクルの過冷却制御を行うために設けられた過冷却冷媒流路２４ｄ、過冷却用熱交換器２２ｃ、過冷却冷媒流路２４ｄの冷媒量を調整する過冷却用膨張手段２３ｃ、余剰冷媒をためる液溜２６などが一つの箱体の中に空調用と冷蔵又は冷凍用に区分けされて収納されている。あるいは空調用と冷蔵又は冷凍用の箱体を分けたり、更に第三の熱交換器である一体型熱交換器４２の構成部を含む箱体を独立させて３つの箱体を後で一体に組み合わせても良い。このような場合は各箱体の外部で箱体間の配管や配線を接続する構成を採用すれば組み立てやメンテナンスが簡単になるばかりか、設備の拡張や変更に簡単に対処できる。
【００２６】
なお図１、図２ではショーケース２台の例を示したがショーケースである冷蔵装置とこれよりより低温度の蒸発器を必要とする冷凍装置でもよいし、１台あるいは３台以上でもかまわない。また冷蔵又は冷凍装置の熱源側熱交換器をバイパスするバイパス流路２４ｃは冷凍サイクルの運転を制御している、すなわち冷蔵又は冷凍用室内熱交換器２２ｂの温度調整を流路に流れる冷媒を調整して行っている膨張手段２３ｂを正常に動作させ冷凍サイクルの運転をスムースに行う。膨張手段２３ｂは適度の差圧がないと動作せず冷蔵又は冷凍装置が運転を行わない。真冬において空調機が暖房時に外気が低温になると冷蔵用冷凍機の圧縮機の吐出圧力が低くなり膨張手段２３ｂの差圧が確保できなくなる。この差圧が確保できる最低限の圧力を得るように凝縮器４２の流路２４ｂへの冷媒量をバイパスさせて減らしていく。従って流路制御手段である最低限の圧力を維持する高圧維持手段３２の開度を調整することで膨張手段２３ｂによる精度の良い温度制御を維持できるので、真冬空調暖房時における空調装置と冷蔵又は冷凍装置一体での高効率を維持したまま装置の温度調整が可能な実用的で有効な装置が得られる。例えば冬期の空調側冷凍サイクルが暖房運転を行っているとき、熱回収による使用エネルギーの低減が行える。また中間期の空調側冷凍サイクルが停止もしくは微弱運転を行っているとき、一体型熱交換器４２の放熱フィン４１を冷蔵側流路２４ｂの冷媒の放熱に使用できるため冷蔵側冷凍サイクルの伝熱面積が拡大し省エネルギーになる。更に送風機２５ｃにより運転状態にあわせた最適化が行えるのでエネルギーの無駄がない。また冷蔵側冷凍サイクルに過冷却回路を設けるので液溜２６に流入する冷媒を液化することが出来、動作が不安定になることを防止できる。
【００２７】
空調、冷蔵単体の場合と一体機との動作の違いを、空調機が暖房運転をしている場合について、図３に示すモリエル線図にて説明する。なお、以下の説明において、店舗内の空気の温度は２０゜Ｃ程度、外気温度は１０゜Ｃ程度、ショーケース内の空気温度は５゜Ｃ程度であるものとする。また、空調機および冷蔵用冷凍機の配管内を流れている冷媒にはＲ４１０Ａを使用しているものとし、冷媒の飽和圧力は、社団法人  日本冷凍空調学会が１９９８年５月２６日に発行したThermodynamic Properties of Pure and Blended Hydrofluorocarbon（ＨＦＣ）Refrigerantsに基づき算出した。
【００２８】
空調機において、暖房運転時に室内熱交換器２２ａ内に流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は店内空気温度と十分な温度差を確保するため５０゜Ｃ程度、室外熱交換器２４ａに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）は外気温度と十分な温度差を確保するため−６゜Ｃ程度となる。この時、空調用圧縮機２１ａの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度、蒸発温度の飽和圧力として求まり、高圧３．０５３５ＭＰａ、低圧０．６５５５８ＭＰａとなる。従って、圧縮機の高圧と低圧の比である圧縮比は、３．０５３５ＭＰａと低圧０．６５５５８ＭＰａの比で求められ、４．６６となる。
【００２９】
また、冷蔵用冷凍機において、室外熱交換器２４ｂ内を流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は外気温度と十分な温度差を確保するため３０゜Ｃ程度、ショーケース内熱交換器２２ｂに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）はショーケース内の空気温度と十分な温度差を確保するため−１０℃程度となる。この時、冷蔵用圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度、蒸発温度の飽和圧力として求まり、高圧１．８７９７ＭＰａ、低圧０．５７２２８ＭＰａとなる。また、圧縮比は、１．８７９７ＭＰａと０．５７２２８ＭＰａ の比で求められ、３．２８となる。
【００３０】
一方、冷蔵空調一体機においては、空調側回路が暖房運転を行う際、室内熱交換器２２ａ内に流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は店内空気温度と十分な温度差を確保するため５０゜Ｃ程度となる。また、冷蔵用冷凍機において、ショーケース内熱交換器２２ｂに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）はショーケース内の空気温度と十分な温度差を確保するため−１０゜Ｃ程度となる。
【００３１】
また、一体型室外熱交換器４２の空調用流路２４ａ内を流れる空調側冷媒と冷蔵側回路２４ｂ内を流れる冷蔵側冷媒とは熱交換を行うため、２４ａ内を流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ１）は２４ｂ内を流れる冷蔵側冷媒の凝縮温度（ＣＴ２）と２４ａ・２４ｂ間での熱交換性能によって決まる。今、２４ａ・２４ｂ間の熱交換性能が単体の場合の空冷熱交換器よりも大きいものとすると、単体の場合よりもＥＴ１とＣＴ２の温度差が近づくことになり、仮にＥＴ１が４゜Ｃ、ＣＴ２が２６゜Ｃなったとする。すると、空調側圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度ＣＴ１、蒸発温度ＥＴ１の飽和圧力として求まり、高圧Ｐｄ１＝３．０５３５ＭＰａ、低圧Ps1=０．９０３９６ＭＰａ、圧縮比Ｐｄ１／Ｐｓ１=３．３８となる。また、冷蔵用圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度ＣＴ２、蒸発温度ＥＴ２の飽和圧力として求まり、高圧Ｐｄ２=１．６９３５ＭＰａ、低圧Ｐｓ２=０．５７２２８ＭＰａ、圧縮比Ｐｄ２／Ｐｓ２=２．９６６となる。
【００３２】
この時、空調側圧縮機の圧縮比３．３８は単体の場合の圧縮比４．６６に比べ２７％、冷蔵側圧縮機の圧縮比２．９６は単体の場合の圧縮比３．２８に比べ１０％小さい値になっている。圧縮機の入力は圧縮比と冷媒流量に依存し、冷媒流量が同じであれば圧縮比の小さい方が入力が少なくなる。従って、一体型熱交換器４２をここで示した圧力関係を実現できる仕様に設計すれば、冷蔵空調一体機は単体に対し、空調側で２７％、冷蔵側で１０％の省エネになる。圧縮比すなわち圧縮機前後の冷媒のエンタルピー差を少なくすると、圧縮機の仕事量はエンタルピー差×冷媒流量であり、入力が小さくなりエネルギーを減らすことができる。
【００３３】
先に述べた通り、空調側と冷蔵側の熱交換量が大きいと、空調側の低圧が上がり、冷蔵側の高圧が下がる。しかし、冷蔵側の高圧が下がり過ぎると、膨張手段２３ｂ前後での圧力差が確保できなくなり、膨張手段２３ｂが正常に動作しなくなる。そこで、冷蔵側の高圧があらかじめ設定された下限値より低くなると、高圧維持手段３２の作用によって、冷媒の一部は熱交換器４２を通さずに液溜２６の手前にバイパスして、高圧が下限値以下に下がり装置の温度コントロールが聞かなくなることを防ぐ。
【００３４】
次に季節により空調機の動作が異なるときの冷蔵空調一体機１１の運転状態および省エネルギー対策について説明する。夏期においては、空調機は冷房運転を行うため一体型熱交換器４２での冷媒同士の熱交換はなく、空調機も冷凍機も空気との熱交換を最大に行うため、一体型熱交換器の送風ファン２５ｃはフル運転させる。春や秋において空調機が停止している場合も、冷凍機は空気との熱交換を最大に行うため、一体型熱交換器の送風ファン２５ｃはフル運転させる。この時一体型熱交換器の放熱フィン４１の寸法が大きいこと、即ち２流路分の存在が冷凍機の運転に放熱に有効に働く。初春や晩秋のように空調機が暖房運転をしていて空調負荷が小さい場合は、一体型熱交換器４２内での空調側と冷蔵側の冷媒同士の熱交換はなされるが熱交換量としてはあまり大きくないため、空調機も冷凍機も空気と十分に熱交換をする必要があり一体型熱交換器の送風ファン２５ｃはフル運転させる。冬期になって暖房負荷が増え冷蔵側の高圧が下限値に近づいてくると、冷蔵側の凝縮熱量を減らす必要があるため、一体型熱交換器の送風ファン２５ｃの回転数を下げ、空調側冷媒と冷蔵側冷媒の熱交換量を最大限に確保したまま空気との熱交換量を減らして、冷蔵側の高圧が下がり過ぎないようにする。そして、空調機の暖房負荷が更に増加すると、最終的には一体型熱交換器の送風ファン２５ｃを停止させる。この時、空調側冷媒の蒸発熱量および冷蔵側冷媒の凝縮熱量は空調側と冷蔵側の冷媒同士の熱交換だけでまかなわれ省エネルギーに有効である。そして、真冬時空調の暖房負荷が過大になり冷凍機の吐出圧力が低く膨張手段２３ｂの差圧が維持できる最低限の圧力に到達した場合、冷凍機の高圧維持のため高圧維持手段３２の作用によりバイパス流路２４ｃを介して冷媒をバイパスさせ、一体型熱交換器の冷蔵用流路２４ｂへ流れる冷媒量を減らし、空調機の排熱を回収したまま冷蔵側高圧を維持した運転を行う。以上のとおり一体型熱交換器を有する独立した流路間で熱交換を行い省エネルギーを図る冷凍空調装置において、冷房時のように熱交換よりもそれぞれ単体の冷凍サイクルの運転をフルに行う場合と、一体型熱交換器で熱交換を有効に行うため空調側の蒸発温度と冷蔵又は冷凍側の凝縮温度をできるだけ近づけて少なくとも片側、望むらくは両側の圧縮比を小さくする方向に送風機２５ｃなどにより調整すればよい。
【００３５】
なお通常、空調側圧縮機２１ａは店内の設定温度と室内吸い込み温度との温度差に基づき周波数制御しているが、この制御のない一定速の誘導電動機のようなモーターを使用した圧縮機を使用しても良い。圧縮機の制御が無くても室内熱交換器用ファン２５ａや膨張弁２３ａや圧縮機２１ａのＯＮ／ＯＦＦにより店内の空調負荷に合わせた動作をする。冷蔵側圧縮機２１ｂは冷蔵側低圧を維持すべく周波数制御を行うが、ショーケース内などの温度調整は冷蔵又は冷凍用ファン２５ｂや膨張弁２３ｂで行っても良い。従って、空調と同様に冷蔵側圧縮機２１ｂも周波数制御のない一定速の圧縮機を使用しても良い。一体型熱交換器の送風ファン２５ｃの送風機回転数は空調動力が冷蔵動力などより小さい場合最大回転数で運転させ、空調動力が冷蔵動力等よりも大きくなるにつれて回転数を下げていき、冷蔵凝縮熱などがほぼ空調排熱を回収する段階以上に空調動力が大きくなると送風機を停止させる。また冷蔵もしくは冷凍側冷凍サイクルのバイパス流路２４ｃのバイパス冷媒量は冷蔵側高圧の最低限設定量まではバイパスさせず、空調動力が更に大きくなって、冷蔵側高圧が設定値以下になるような場合バイパス量を徐々に増やしていき冷凍サイクルの回路より決まる最大バイパス量まで上げることになる。
【００３６】
次に図４乃至６にて一体型熱交換器の詳細構造である熱交換部構造を説明する。図４は空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂを分離して同一の放熱フィン４１に貫装させフィンと一体化し熱伝達による各流路を流れる冷媒間の熱の移動を行う構造であり、図のように一方の入り口を他方の出口にし、空調冷房時には両方の凝縮熱が部分的に集中しないようにし、且つ、空調暖房時の空調冷凍サイクルの蒸発熱と冷蔵冷凍サイクルの凝縮熱の温度差が得られるようにして熱交換性能を上げている。また熱交換器のチューブをクロスさせないので製造が簡単になる。図５は空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂをクロスさせてフィン４１を介しての両者の熱伝達をより一層向上させる構造である。図４において送風ファン４２は冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂ側から送風を行っているが、これは高温高圧の冷蔵側冷媒は流路２４ｂにおいて放熱するため温度の低い空気と熱交換させた方が熱交換量が多く、低温低圧の空調側冷媒は流路２４ａにおいて吸熱するため温度の高い空気と熱交換させた方が熱交換量が多くなるため、冬期の温度の低い外気をまず冷蔵用流路２４ｂを通る冷蔵側冷媒と熱交換させ、少し昇温された外気を空調用流路２４ａを通る空調側冷媒と熱交換させることで、熱交換量を多くし、効率を良くするためである。ただしこれは図５のような構造ではどちら側から送風してもよいことは当然である。図６は２重管構造の熱交換器を使用した構造例で、２重管内の外部を冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂとして使用し、その中の内部を空調側流路２４ａとして使用する構造とし、空調側冷媒は冷蔵側冷媒のみと熱交換し、冷蔵側冷媒は空調側冷媒との熱交換の他に一体型熱交換器外部よりファン２５ｃにて送風し周囲空気との熱交換も行うもので、暖房時に有効である。なお内外両方の流路２４ａ、２４ｂの冷媒を流す方向は図のように反対にすると上記説明のごとく性能が向上する。この２重管構造の熱交換器により両者の流路間の熱伝達は一層良好になる。なお、このように空調側流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂ間の熱交換のために２重管にしなくとも、冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂを箱体にして空調側流路２４ａの配管を内部に収納し、更に別途水管を内部に配置するなどによる冷却することで、大型の設備にも効率の良い冷凍空調装置が得られることになる。
【００３７】
図７は暖房時の省エネルギー対策のみならず冷房時にも有効な構成を示す図で、図２の構成のバイパス流路２４ｃに冷蔵用又は冷凍用サブ熱交換器２２ｄを設けている。図７において、上記で説明したように冬期の外気温が低く暖房負荷も過大の時に冷蔵側の高圧が下がり過ぎないように、流路制御手段３２の作用でバイパス流路２４ｃへ流す冷媒量を調整する。この時、バイパス流路２４ｃへ流入した高温高圧のガス冷媒は熱交換することなしに一体型熱交換器４２の出口側へバイパスされ、一体型熱交換器４２にて凝縮された液冷媒と合流する。この時バイパスされたガス冷媒よりも凝縮された液冷媒の方が多ければ、過冷却手段３３の作用により液溜２６へ至る前に冷媒を完全な液にすることができる。しかし、外気温が特に低くなった時あるいは暖房負荷が特に過大になった場合はほとんど全量に近い冷媒がバイパス流路２４ｃを通ることになり、過冷却手段３３へ至る冷媒のガスの割合が多く、過冷却手段３３にて十分に液化することができず、液溜にガス混じりの冷媒が供給され冷凍サイクルが不安定になってしまう。そこで、冷蔵用又は冷凍用サブ熱交換器２２ｄおよび送風ファン２５ｄの作用によりバイパス流路２４ｃを通る冷媒を周囲空気と熱交換させて液冷媒もしくは過冷却手段３３で液化できる程度の気液二相冷媒にし冷凍サイクルが不安定になるのを防ぐ。なおこの冷蔵用又は冷凍用サブ熱交換器２２ｄ用ファン２５ｄは一体熱交換器４２用送風ファン２５ｃを使用し特別なファンを設けなくともよいことは当然である。
【００３８】
図８は図７の暖房時の省エネルギー対策のみならず冷房時にもより一層熱交換量をふやし年間を通し熱交換性能を良好にする構成図で、図１の構成のバイパス流路２４ｃに冷蔵用又は冷凍用サブ熱交換器２２ｄを設けるだけでなく、空調側冷凍サイクルにも空調用サブ熱交換器２２ｅを、一体熱交換器４２に並列に直列の膨張手段とともに設置したものである。この場合一体熱交換器４２はプレート熱交換器や２重管熱交換器のように通風を行わず、空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂの熱交換を行うだけでよく小型なものにできる。空調側が暖房時のような熱交換が有効なときは流路制御手段３２で一体熱交換器４２に冷媒を流す、即ち冷蔵用又は冷凍用流路を流れる温度の異なる冷媒との熱伝達が装置の省エネルギーに有効な時には一体熱交換器４２に冷媒を流すとともに、空調が冷房時のように単体運転をフルに行いたいときは流路制御手段３２にてバイパス流路に設けた冷蔵用又は冷凍用サブ熱交換器２２ｄを活用したり、空調用流路２４ａに設けた膨張手段などで空調用サブ熱交換器２２ｅを直列の膨張手段とともにフル活用すればよい。このとき空調側では空調用サブ熱交換器２２ｅをフルに使用するため空調用膨張手段２３ａを閉して流路２４ａには冷媒を流さない様にすることも出来る。なお圧縮比の低減はそれぞれのサブ熱交換器に設けた送風ファン２５ｄ、２５ｅにて調整することができる。もちろん、省スペースの効果はなくなるが一体型熱交換器４２を送風機付きの熱交換器にしても圧縮比低減等の効果は同様である。図８の構成から冷凍用サブ熱交換器２２ｄを除く構成でも良いことは以上の説明からも明らかである。また空調に一体熱交換器４２を冷凍側と熱交換させずに活用することも可能である。即ち流路制御手段３２を操作して冷蔵側の流路２４ｂには冷媒を流さないで空調用膨張手段２３ａを制御して冷媒を一体型熱交換器４２へ流しこのとき一体型熱交換器４２に熱交換機用ファンを設けてあると、空調用サブ熱交換器２２ｅとともに大きな冷房負荷に対応できることになる。
【００３９】
図９は図２の暖房時の省エネルギー対策のみならず冷房時にも有効な構成より一層熱交換量を増やし年間を通し熱交換性能を良好にする構成図で、図２の構成の一体熱交換器４２を設けるだけでなく、空調側冷凍サイクルに一体熱交換器４２と並列に、一体熱交換器４２と同じ構成、すなわち第２の空調用流路２４ａ（２）と第２の冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂ（２）に相互に熱交換可能なサブ一体型熱交換器４２（２）を設ける構成である。一体熱交換器４２とサブ一体型熱交換器４２（２）にて双方の流路の熱交換量を増やすことができ、更にサブ一体型熱交換器４２（２）に直列に設けた膨張手段２３ａ（２）と空調側冷凍サイクルの膨張手段２３ａによる冷媒圧力と冷媒量の調整により空調が冷房時の運転能力もフルに行うことができるようになる。この場合サブ一体熱交換器４２（２）はプレート熱交換器や２重管熱交換器のように通風を行わず、空調用流路２４ａ（２）と冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂ（２）の熱交換だけを行うものにすると小型なものにできる。図７、８は補助熱交換器を図２における一体熱交換器４２に並列に設けるもので、図９は図２における一体熱交換器４２を複数に分けて並列に設けたものであり、これにより室外機として複数設けた熱交換器の内、複数の一体熱交換器に冷媒を流したり、片側の一体熱交換器のみに冷媒を流したり、補助熱交換器のみに流して省エネルギーを図りながら冷蔵冷凍装置を常時運転し、且つ、空調を快適に行うことが出来ることが上記説明の様に可能である。言いかえると暖房時は両方にフルに流す方向で省エネルギーを図り、冷房時はそれぞれの冷凍サイクルを単独で一体型熱交換器の放熱面積を生かした活用等の運転が可能になる。
【００４０】
なお図１から図９までに説明してきた一体熱交換器４２やサブ一体型熱交換器４２（２）、或いは他のサブ熱交換器はプレートフィンタイプの熱交換器にしてフィン間を送風ファンにて通風しフィンと空気との間の熱交換を積極的に行うタイプにしてもよいし、プレートタイプ、すなわち二つの流路間の熱交換を主体にすべく板状の両側に違う流れを設けるなどのタイプや２重管、あるいは一方の流路に他方の流路を収納するなど、各種タイプとしても良い。この場合は送風機による送風は一方の流路への送風にとどまるか、或いは送風機を設けない構造となる。又は空冷一体型などのプレートフィンタイプの熱交換器への送風と同時に２重管熱交換器やプレート熱交換器への送風を行うように配置することもでき、この場合後者を風下側に置くと空冷熱交換器への気流を乱さなくて良く、省エネルギーで熱交換性能を上げることができる。更に２重管のような冷媒−冷媒熱交換器を空冷熱交換器と断熱し空気の流れと遮断しても良い。ただし断熱しなくとも冷蔵側冷媒が多少空気により凝縮するだけである。
【００４１】
図１０は冷凍空調装置構成図であって、図２の冷凍空調装置で一体型熱交換器４２の熱交換量調整に必要な検出手段を記載している。検出手段として空調用室内熱交換器２２ａに室内空気温度検出手段５１と空調用室内熱交換器２２ａの管温を計測する空調側熱交換器温度検出手段５２が設けられている。なお、空調側熱交換器温度検出手段５２は空調用圧縮機２１ａの吐出側もしくは吸入側に設けた圧力検出手段でも良い。一体型熱交換器４２には冷蔵側又は冷凍側凝縮温度検出手段６２が設けられている。凝縮温度検出手段６２は冷蔵用または冷凍用圧縮機２１ｂの吐出側に設けた高圧検出手段でも良い。既に冷蔵側又は冷凍側冷凍サイクルの高圧である圧縮機２１ｂの吐出圧力を検出して流路制御手段３２を調整しあらかじめ設定されている最低限の圧力以下になったときにバイパス２４ｃへ冷媒を流す説明をしているが、この動作は凝縮温度もしくは高圧検出手段６２の検出値によって行う。なお、高圧維持手段３２として機構的に一体型熱交換器４２側の圧力を一定値以上に保つようになっているものを使用してもよい。また、冷蔵用冷媒低圧検出手段６１も設ける。ただしこの検出手段として同じ意味を有するこの回路の蒸発温度を検出しても、或いは、負荷側熱交換器２２ｂの周囲空気温度を検出して置き換えても良い。次に一体型熱交換器の熱交換量を増大させるとともに各運転条件に対し効果的な省エネルギー運転を行うことができる構成を図１１以下にて説明する。
【００４２】
図１１は一体型熱交換器４２を複数に分け直列に接続して熱源機として室外熱交換器の箱体にそれぞれの圧縮機２１ａ、２１ｂや各弁類などと一緒に収納したものである。図９の様に一体型熱交換器４２を分離し空調用冷媒サイクルと冷蔵冷凍用冷媒サイクルの冷媒の流れに対し並列に熱伝達する様に設置する代わりに、両方の冷媒サイクルの冷媒の流れに対し直列に熱伝達するもので、この一体型熱交換器の２つは空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂとの相互熱交換をそれぞれ行うとともに、一方はプレート熱交換器や２重管熱交換器のように送風ファンなどによる積極的な周囲空気との熱交換を行わない一体型熱交換器４２（１）、すなわち冷媒冷媒一体型熱交換器である。これと直列接続される一体型熱交換器４２（２）は、送風機２５ｃにより周囲の空気との熱交換も行い、且つ、送風機２５ｃの回転数を変えて熱交換量の調整も可能で、すなわち空冷一体型熱交換器である。その他の構成は図２の構成などと同じで、これにより双方の流路間の熱交換量を増やすことができる。しかも熱交換量が増え省エネルギー対策が一層効果的になった室外機である冷凍空調装置の熱源機は空調用および冷蔵又は冷凍用冷凍サイクルがそれぞれ独立して分離した状態で、一体型熱交換器４２（１）、４２（２）は直列に配管接続するため、一つの箱体に中央に一体型熱交換器を配置し両側部にそれぞれ空調側冷凍サイクルと冷蔵用などの冷凍サイクルを順序良く配置でき、外部との配管接続部も両側部や上部もしくは下部中央部付近の接続しやすい位置に纏められる。一体型熱交換器４２を複数に分け並列や直列に接続して熱源機として室外熱交換器を構成する場合、以上の説明の様に主と補助の熱交換器２つだけにするにとどまることなく、もっと多くの熱交換器を用いても良いことは当然であるし、主と補助、あるいは、送風ファンによる外気への熱伝達量制御ありと無し、などのくわけだけでなく、例えば両方の一体型熱交換器に送風ファンを設けても良いことは当然である。
【００４３】
図１２、１３は図１１と同様一体型熱交換器４２を熱交換量を増大させるとともに、各運転状態に効率よく対応できるように分離した２つは空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂとの相互熱交換をそれぞれ行うとともに、一方はプレート熱交換器や２重管熱交換器のように送風ファンなどによる積極的な周囲空気との熱交換を行わない冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）である。これと直列接続される空冷一体型熱交換器４２（２）は、送風機２５ｃにより周囲の空気との熱交換も行い、且つ、送風機２５ｃの回転数を変えて熱交換量の調整も可能である。これにつき、制御動作の説明を行う。図において、３４は一体熱交流路切替手段でＡ、Ｂは流路を表す記号、図１３に示す３５（１）、３５（２）は逆止弁、４２（１）は一体型熱交換器で空調側冷媒と冷蔵側冷媒の熱交換のみを行うため送風機は付属しておらず、４２（２）は一体型熱交換器で空調側冷媒と冷蔵側冷媒の熱交換の他に周囲空気との熱交換も行うために送風機が付属している。なお他の構成は先に説明してきた図２乃至図１１の構成と同様で、動作も同じように運転される。
【００４４】
まずは、図１２の構成で中間期および冬期の空調側が停止もしくは暖房運転を行っている場合について説明する。空調負荷がなく空調側の冷媒循環が停止している場合、一体型熱交換器４２（２）への冷媒の凝縮を防止するため、一体熱交流路切替手段３４はＢの位置に設定する。冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂ（１）を経て一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂ（２）へ至る。この際、空調側の冷媒循環が停止しているため一体型熱交換器４２（１）においては熱交換をなされない。一体型熱交換器４２（２）において、送風ファン２５ｃの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、過冷却手段３３、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、負荷である食品などを定められた低温で冷却する冷気を生成する冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。なお、外気温度が低過ぎ、冷蔵側冷凍サイクル内の高圧が低下し過ぎる場合は、膨張手段２３ｂの差圧を維持し正常動作を保障するため、高圧維持手段３２により冷媒の一部をバイパス流路２４ｃへ流すことで、高圧が低くならないようにする。それでも、高圧が下がりすぎる場合は、送風機２５ｃの回転数を低下させる。
【００４５】
次に空調負荷が少しある場合について説明する。あまり大きくない空調負荷がある場合、すなわち、空調側冷媒蒸発熱量＜冷蔵側冷媒凝縮熱量、が成り立つ場合、一体熱交流路切替手段３４はＢの位置に設定する。この状態での運転をモードＢと呼称する。空調側の冷媒は空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、負荷である空調側室内熱交換器２２ａへ送られ室内の暖房を行う。そして、送風ファン２５ａの作用により室内空気と熱交換を行って凝縮し、膨張手段２３ａにて膨張して低温低圧冷媒になり、一体熱交流路切替手段３４を経て、一体型熱交換器４２（１）の空調用流路２４ａ（１）へ送られ、ここで冷蔵側の高温高圧の冷媒と熱交換を行って蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。冷凍サイクルを循環する冷媒は、蒸発器において周囲の媒体から吸熱することで蒸発、ガス化するため、蒸発器内の冷媒の温度は周囲媒体の温度よりも高い温度にはなり得ない。モードＢにおいては、空調側冷媒は、一体型熱交換器４２（１）にて高温の冷蔵側冷媒から吸熱して蒸発するため、その蒸発温度は、低温の外気とは無関係に高温高圧の冷蔵側冷媒の温度および一体型熱交換器４２（１）における熱交換量によって決まり、高い値に保てるため、非常に効率のよい運転が可能になる。したがって一体型熱交換器４２（１）における空調側冷媒に対し通風などによる外部からの空気を当てないようにすることが必要である。一方、冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂ（１）を経て一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂ（２）へ至る。この際、空調側の低温低圧の冷媒は一体型熱交換器４２（１）のみを通っているため、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）においては冷蔵側の冷媒は低温低圧の空調側冷媒と熱交換を行い凝縮する。しかし、空調側の蒸発熱量があまり大きくないため、冷蔵側の冷媒は完全には凝縮しきれずに空冷一体型熱交換器４２（２）へ至る。空冷一体型熱交換器４２（２）においては送風ファン２５ｃの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、過冷却手段３３、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。外気温が低過ぎた場合の動作は先と同じである。
【００４６】
次に空調暖房負荷が大きい場合について説明する。空調負荷が大きい場合は、一体熱交流路切替手段３４はＡの位置に設定する。この状態での運転をモードＡと呼称する。空調側の冷媒は空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、空調側室内熱交換器２２ａへ送られ、送風ファン２５ａの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、膨張手段２３ａにて膨張して低温低圧冷媒になり、一体熱交流路切替手段３４を経て、一体型熱交換器４２（２）の空調用流路２４ａ（２）を経て一体型熱交換器４２（１）の空調用流路２４ａ（１）へ送られる。一体型熱交換器４２（２）においては、冷蔵側の高温高圧の冷媒との熱交換および送風機２５ｃの作用による周囲空気との熱交換がなされ、更に一体型熱交換器４２（１）において冷蔵側の高温高圧の冷媒との熱交換が再びなされ、蒸発した冷媒は、空調用圧縮機２１ａへ戻る。一方、冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂ（１）を経て一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂ（２）へ至る。この際、空調側の低温低圧の冷媒は一体型熱交換器４２（１）と４２（２）の両方を通っている。一体型熱交換器４２（１）においては冷蔵側の冷媒は低温低圧の空調側冷媒と熱交換を行い凝縮する。しかし、冷蔵側冷媒の必要凝縮熱量に対し一体型熱交換器４２（１）にて得られる熱交換量が小さいため、冷蔵側の冷媒は完全には凝縮しきれずに一体型熱交換器４２（２）へ至る。一体型熱交換器４２（２）においては高温高圧の空調側冷媒との熱交換および送風ファン２５ｃの作用による周囲空気との熱交換によって凝縮し、過冷却手段３３、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。外気温が低過ぎた場合の動作は先と同じである。
【００４７】
次に、モードＡとモードＢの切替方法について図１４について説明する。図１４はモード切替のフローを示すフローチャートである。判断開始（ＳＴ１）後、空調側の運転が停止している（ＳＴ２）場合はモードＢへ切替を行い（ＳＴ３）、停止していない場合はモード切替を行わず、次のステップへ行く。ＳＴ４にて運転モードによりフローの分離を行う。
【００４８】
モードＢの場合、空調側の冷媒は高温高圧の冷蔵側冷媒とのみ熱交換行っており、空調負荷がさほど大きくない場合、空調側蒸発温度は高温高圧の冷蔵側冷媒温度に近づき、高めの温度となる。空調負荷が増えると、冷媒の蒸発熱量を確保するため、空調側冷媒の蒸発温度は低下し、更に空調負荷が増えると、外気温度−空調側蒸発温度＞α、が成り立つようになる。ここでαはもともと設定してある正の定数である。この条件が成り立った場合、空調側冷媒を蒸発させるのに外気も使用した方が空調用圧縮機２１ａの入力が少なくなる。そこで、外気温度−空調側蒸発温度＞α、か否かを判断し（ＳＴ５）、この条件が成り立った場合、モードＡへ切替え（ＳＴ６）、外気の熱量も蒸発に使えるようにし、フローから抜ける（ＳＴ９）。
【００４９】
モードＡの場合、空調側の冷媒は高温高圧の冷蔵側冷媒と外気の両方と熱交換行っており、外気温度−空調側蒸発温度＞０、が成り立つ。モードＢからモードＡへ切り替えがなされると、空調側の蒸発器の伝熱面積が増加するため、外気温度−空調側蒸発温度の値は、切替前（外気温度−空調側蒸発温度＞α）よりも小さい値になる（α＞外気温度−空調側蒸発温度＞０）。その後、外気温度−空調側蒸発温度は、空調負荷が増加すると大きくなり、空調負荷が減少すると小さくなる。そして、更に空調負荷が小さくなると、外気温度−空調側蒸発温度＜β、が成り立つようになる。ここでβはもともと設定してある定数で、α＞β＞０の範囲にある値である。この条件が成り立った場合、空調側冷媒を蒸発させるのに外気も使用しないで、冷蔵側冷媒との熱交換のみで蒸発させた方が空調用圧縮機２１ａの入力が少なくなる。そこで、外気温度−空調側蒸発温度＜β、か否かを判断し（ＳＴ７）、この条件が成り立った場合、モードＢへ切替えを行い（ＳＴ８）、フローから抜ける（ＳＴ９）。
【００５０】
以上のフローによって、低圧流路切替手段の切替ができるが、モードＡからモードＢへの切替が適切になされない可能性もある。すなわち、モードＡからモードＢへの切替えはモードＢで運転した方が効率がよくなると判断した場合に行う。その判断を、外気温度−空調側蒸発温度＜β、で行っているが、一体型熱交換器の伝熱面積がかなり大きいため、βの値は小さめの値に設定され、また、空調負荷が変化しても、外気温度−空調側蒸発温度、は少ししか変化しない。また、外気から吸熱する一体型熱交換器４２（２）を使用している限り、必ず、外気温度−空調側蒸発温度＞０、が成り立ち、これが下限になる。すなわち、外気温度−空調側蒸発温度、は空調負荷の変化に対する感度が悪く、βの設定値を間違うと、切替タイミングが適切になされず、多少効率の悪いところで動く時間が増えてしまう可能性がある。そこで、外気温度−空調側蒸発温度＞α  か否かを判断し（ＳＴ５）、この条件が成り立った場合、図１５のようにその時の空調用圧縮機２１ａの運転周波数を記憶してから（ＳＴ２０）、モードＡへ切替えを行う（ＳＴ６）。そして、空調負荷が小さくなると空調用圧縮機２１ａの運転周波数も小さくなるため、空調用圧縮機２１ａの運転周波数をモニタしておき、これが前のモード切替時に記憶した周波数よりも小さくなった場合（ＳＴ７ａ）にモードＡからモードＢへの切替えを行う（ＳＴ８）。このように制御フローを修正することで、モード切替を適切に行えるようになる場合がある。
【００５１】
次に、夏期の空調側が冷房運転を行っている場合について説明する。空調側が冷房運転を行っている場合は、図１２において、一体熱交流路切替手段３４はＡの位置に設定され、空調側の冷媒は空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、一体型熱交換器４２（１）の空調用流路２４ａ（１）を経て、一体型熱交換器４２（２）の空調用流路２４ａ（２）へ至る。この際、冷蔵側の冷媒の動きは先の説明と同様であり、一体型熱交換器４２（１）、４２（２）の冷蔵用流路２４ｂ（１）、２４ｂ（２）へは高温高圧の冷媒が流入する。従って、一体型熱交換器内では空調側冷媒と冷蔵側冷媒の温度差がほとんどないため、冷媒同士の熱交換がなされず、空調側冷媒は一体型熱交４２（２）内において送風用ファン２５ｃの作用によって周囲空気とのみ熱交換を行って凝縮し、一体熱交流路切替手段３４を経て、空調用膨張手段２３ａによって低温低圧の冷媒に膨張し、負荷である空調用室内熱交換器２３ａにて蒸発し室内空気の冷却を行い、流路切替手段３１を経て、空調用圧縮機２１ａへ戻る。この冷房運転の場合、冷蔵側と空調側は熱のやり取りをせずほとんど無関係に動作する。
【００５２】
しかし、空調用圧縮機２１ａおよび冷蔵用圧縮機２１ｂはそれぞれインバータで制御されているため、両冷凍サイクル凝縮器内の高温高圧の冷媒の温度が異なる場合があり得る。この温度が異なると、本来冷蔵側と空調側は無関係に動いて欲しいところが、一体型熱交換器４２（１）内で高温高圧冷媒同士で熱交換を行ってしまい、効率の悪い運転を行ってしまう可能性もある。そこで、冷媒回路を図１３のようにしてもよい。図１３においては、逆止弁３５（１）、３５（２）が追加になっている。このように回路を構成すると、暖房運転時は空調側冷媒が一体型熱交換器４２（１）内の空調用流路２４ａ（１）を通った後、逆止弁３５（１）、流路切替手段３１を経て空調用圧縮機２１ａへ戻るように冷媒が流れ、先の説明と同様の動きとなる。また、冷房運転時は、空調用圧縮機２１ａで圧縮された冷媒が流路切替手段３１、逆止弁３５（２）を経て、一体型熱交換器４２（２）の空調用流路２４ａ（２）へ至るように流れ、空調側の冷媒を一体型熱交換器４２（１）へ流さないようにすることができ、冷蔵側の冷媒との不要な熱交換を防止でき、常時効率のよい運転を行うことができるようになる。なお、２つの逆止弁はどちらか片方もしくは両方を電磁弁等の開閉弁にし、逆止弁の場合と同様の動作をさせるような開閉操作をするように構成してもよい。即ち図１２、図１３の様に直列に設けた複数の一体型熱交換器に流れる冷媒を切換えて、一体型熱交換器内の独立した流路を流れる冷媒の温度差を利用した省エネルギー運転と、一体型熱交換器内の独立した流路の一方を停止させて放熱フィンの大きさを利用した省エネルギー運転を季節や外気温度に応じて行うことが出来る。
【００５３】
以上のように本発明の構成で、空調用圧縮機２１ａ、冷蔵用又は冷凍用圧縮機２１ｂに対しインバータ駆動のＤＣブラシレスモータで駆動するスクロールやロータリーなどの圧縮機を使用することにより一層効率の改善が可能になる。更に空調機用冷凍サイクルを複数設け、空調専用の冷凍サイクルと冷蔵又は冷凍用冷凍サイクルの凝縮器と一体型熱交換器で熱交換可能に接続されている空調機を設けることができる。すなわち図１のようにコンビニエンスストア等の店舗１４内に空調用専門の室内機１２ｂおよび冷蔵空調一体機に接続される室内機１２ａと冷蔵用ショーケース１３がそれぞれ複数台配置され、空調用室内機１２ｂは空調用室外機１０に、空調用室内機１２ａおよび冷蔵用ショーケース１３は冷蔵空調一体機１１にそれぞれ接続されている。この店舗１４において空調用室外機１０と空調用室内機１２ｂで構成される空調機は、冷房時は優先的に運転するように制御される。すなわち冷房モードで店舗の空調が行われるときはフル運転するように室温の目標温度を冷蔵空調一体機１１と空調用室内機１２ａで構成される空調機より低く設定され、これにより室内温度検出値と設定値との差は空調用室内機１２ｂの方が空調用室内機１２ａより常に大きくなり、空調用室内機１２ｂの運転が優先される。
【００５４】
一方、一体型熱交換器４２を備えた冷蔵空調一体機１１に接続される空調用室内機１２ａは暖房時に運転を優先するように制御される。すなわち暖房モードで店舗の運転が行われるときは目標温度は空調用室内機１２ｂよりも高く設定され、これにより室内温度検出値と設定値との差は室内空調機１２ａの方が室内空調機１２ｂより常に大きくなり、空調用室内機１２ａの運転が優先される。ただし共通のシステム制御装置を設けてある時は、冷房運転時空調用室内機１２ｂを優先的にフル運転させたままとし、室温の設定値への到達が所定時間より遅れる場合等に空調用室内機１２ａの運転調整を行うようにしても良い。このように冷房と暖房で優先的に運転させる空調用室内機を、冷凍サイクルが空調専門のものと、冷蔵又は冷凍装置と一体になった熱交換器を熱源である室内機内に設けたもので区分けすることにより従来の空調機、冷凍機分散の店舗内システムの装置よりそれぞれの室外機の特性に合わせた最適運転を行うことができ、効率的な運転が可能になり、エネルギーの低減を行うことができる。
【００５５】
また、ここでの説明は冷凍空調一体機１１が１つの筐体に納まっている場合について説明を行ったが、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルが一体型熱交換器４２で熱交換可能なように構成されていればよく、１つの筐体に納まっている必要はない。例えば、図１６のように冷蔵空調一体機１１が空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂの２つの部分から構成され、それぞれが別々の筐体に分かれており、双方の接続バルブ３６ａおよび３６ｂの間を配管で接続して、冷蔵空調一体機を構成するようにしてもよい。なお図１６では負荷側の熱交換器、すなわち空調用室内熱交換器２２ａと冷蔵用又は冷凍用室内熱交換器２２ｂに接続される負荷側接続バルブ部３７ａ、３７ｂをそれぞれの筐体の接続部とする構成例を示すが、これらの負荷側熱交換器をそれぞれの筐体に含める構成であっても良い。このように構成すると、店舗の売り場面積がもっと大きい場合あるいは北海道等の北国へ設置された場合などの空調負荷が大きい場合に、接続バルブ３６ａと３６ｂを分離し、空調熱源側接続バルブ３６ａに別の大容量の凝縮器を接続することで空調能力を増加させることができ、新たに別の空調機を設置する場合に比べ、安価に構成できるというメリットがある。設備拡張でなく設備変更にも簡単に対応できるし、メインテナンスなどの作業にも有効である。更に、図１９のように、冷凍空調一体機１１が、空調部分１１ａ、冷蔵部分１１ｂ、一体型熱交換器部分１１ｃの３つの部分から構成され、それぞれが別々の筐体に分かれており、それぞれの接続バルブ３６ａと３６ｃ、３６ｂと３６ｃとを接続して、冷蔵空調一体機を構成するようにしてもよく、このように構成すると更に設置、構成の自由度が広がり、一体型熱交換器部１１ｃの代わりに空調専用の熱交換器および冷蔵あるいは冷凍専用の熱交換器を接続すれば、空調用の冷凍サイクルと冷蔵または冷凍用の冷凍サイクルを全く別々に構成することもでき、客先のニーズに応じた自由なシステムを構成することができるようになる。
【００５６】
図１７は一体型熱交換器４２を複数に分け直列に接続可能にして熱源機として室外熱交換器の箱体にそれぞれの圧縮機２１ａ、２１ｂや各弁類などと一緒に収納したものである。一体型熱交換器４２の分離した２つは空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂとの相互熱交換をそれぞれ行うとともに、一方はプレート熱交換器や２重管熱交換器のように送風ファンなどによる積極的な周囲空気との熱交換を行わない冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）である。これと直列接続可能な空冷一体型熱交換器４２（２）は、送風機２５ｃにより周囲の空気との熱交換も行い、且つ、送風機２５ｃの回転数を変えて熱交換量の調整も可能である。その他の構成は図２、１２、１３などの構成などと同じで、これにより双方の流路間の熱交換量を増やすことができる。しかも熱交換量が増え省エネルギー対策が一層効果的になった室外機である冷凍空調装置の熱源機は空調用および冷蔵又は冷凍用冷凍サイクルがそれぞれ独立して分離した状態で、一体型熱交換器４２（１）、４２（２）は冷房時は直列に配管接続し、且つ、暖房時はどちらか一方に冷媒を流すことにより、運転状況に合せて効率よく対応できるようにしたものである。なお他の構成は先に説明したきた図１乃至図１６の構成と同様で、動作も同じように運転される。
【００５７】
まずは、図１７の構成で中間期および冬期の空調側が停止もしくは暖房運転を行っている場合について説明する。空調負荷がなく空調側の冷媒循環が停止している場合、空冷一体型熱交換器４２（２）への冷媒の凝縮を防止するため、開閉弁７３および７４を閉鎖する。冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂを経て空冷一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂへ至る。この際、空調側の冷媒循環が停止しているため冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）においては熱交換をなされない。空冷一体型熱交換器４２（２）において、送風ファン２５ｃの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、負荷である食品などを定められた低温で冷却する冷気を生成する冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。なお、外気温度が低過ぎ、冷蔵側冷凍サイクル内の高圧が低下し過ぎる場合は、膨張手段２３ｂの差圧を維持し正常動作を保障するため、高圧維持手段である開閉弁７６，７７により冷媒の一部をバイパス流路２４ｃへ流すことで、高圧が低くならないようにする。それでも、高圧が下がりすぎる場合は、送風機２５ｃの回転数を低下させる。送風機２５ｃの回転数低下を開閉弁７６に優先させれば冷媒の調整は不要となる。
【００５８】
次に暖房空調負荷が少しある場合について説明する。あまり大きくない空調負荷がある場合、すなわち、空調側冷媒蒸発熱量＜冷蔵側冷媒凝縮熱量、が成り立つ場合、開閉弁７３を開放し開閉弁７４を閉鎖する。空調側の冷媒は空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、負荷である空調側室内熱交換器２２ａへ送られ室内の暖房を行う。そして、送風ファン２５ａの作用により室内空気と熱交換を行って凝縮し、第１絞り手段７１にて膨張して低温低圧冷媒になり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の空調用流路２４ａへ送られ、ここで冷蔵側の高温高圧の冷媒と熱交換を行って蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。一方、冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂを経て空冷一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂへ至る。この際、空調側の低温低圧の冷媒は一体型熱交換器４２（１）のみを通っているため、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）においては冷蔵側の冷媒は低温低圧の空調側冷媒と熱交換を行い凝縮する。しかし、空調側の蒸発熱量があまり大きくないため、冷蔵側の冷媒は完全には凝縮しきれずに空冷一体型熱交換器４２（２）へ至る。空冷一体型熱交換器４２（２）においては送風ファン２５ｃの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。外気温が低過ぎた場合の動作は先と同じである。
【００５９】
次に空調暖房負荷が大きい場合について説明する。暖房時空調負荷が大きい場合は、開閉弁７３を閉鎖し、開閉弁７４を開放する。空調側の冷媒は空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、空調側室内熱交換器２２ａへ送られ、送風ファン２５ａの作用により周囲空気と熱交換を行って凝縮し、第一絞り手段であるキャピラリ７１により膨張して中温中圧冷媒になり、再び第二絞り手段であるキャピラリ７２にて膨張し、空冷一体型熱交換器４２（２）の空調用流路２４ａへ送られる。空冷一体型熱交換器４２（２）においては、送風機２５ｃの作用による周囲空気との熱交換がなされ、蒸発した冷媒は、空調用圧縮機２１ａへ戻る。一方、冷蔵側の冷媒は冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂを経て、開閉弁７７が閉鎖され開閉弁７６が開放されているため、空冷一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂはとおらずに絞り手段２３ｂから冷蔵ショーケース熱交換器２２ｂへ至る。この際、空調側の低温低圧の冷媒は一体型熱交換器４２（１）と４２（２）の両方を通っている。負荷が大きい暖房空調時の空調側の冷凍サイクルでは、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の前後に絞り手段を入れる回路構成にすることで、中圧にして冷媒冷媒一体型熱交換器を通る冷媒の蒸発温度を高くして冷蔵側冷媒との熱交換量を減らしている。例えば冷蔵用冷媒３０゜Ｃに対し、空調用冷媒が４゜Ｃであったものが、空調用冷媒２０゜Ｃになる。この２つの絞り手段はそれぞれキャピラリーチューブにすると構造および制御が簡単になる。もちろん電子式膨張弁で連動制御させると制御性がよいため更に性能が上がることになる。
【００６０】
冷蔵側冷凍サイクルではこの場合圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒冷媒一体型熱交換器で凝縮され開閉弁７６を経由し膨張弁２３ｂにて膨張し熱交換器２２ｂで蒸発して圧縮機２１ｂへ戻される。冷蔵側の冷凍サイクルは冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）での熱交換量は減るが冷媒流量は減っていないため、空冷一体型熱交換器をバイパスさせて高圧が下がるのを防いでいる。すなわちこのように空調が停止したり、暖房負荷が小さくとも大きくとも、空冷一体型熱交換器は空調用もしくは冷蔵用のどちらか一方しか冷媒を流がす回路構成にするため、言い換えるとこの一方の冷媒が流れる方にとって見れば有効伝熱面積が拡大する回路構成にするため、性能が上がることになる。
【００６１】
図１７の回路における冷房運転時、まず空調側冷凍サイクル内での冷媒の流れは、圧縮機２１ａから吐出され四方弁を経由し、開閉弁７３が閉鎖され開閉弁７４が開放されているため、空冷一体型熱交換器４２（２）、第二絞り手段７２、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）、第一絞り手段７１を介して空調室内機２２ａにて蒸発し冷房が行われ圧縮機に戻される。一方冷蔵側冷凍サイクルでの冷媒の流れは、圧縮機２１ｂから吐出され冷媒冷媒一体型圧縮機である熱回収プレート熱交換器４２（１）を経由し、開閉弁７７が開放され開閉弁７６が閉鎖されているため空冷一体型熱交換器４２（２）から膨張手段２３ｂ、ショーケース熱交換器２２ｂをとおり圧縮機に戻る。空調、冷蔵両方の冷凍サイクルは既に説明したようにそれぞれ独立して性能を発揮させるような運転が行われるが、図１７の回路構成では、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）にて空調用冷媒が２つの絞り手段により中圧になるため、空調側冷媒のほうが冷蔵側冷媒よりも温度が低くなり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）にて空調側と冷蔵側との間で熱移動が生じる。もともと空調側のＣＯＰが冷蔵側のＣＯＰよりよいため、この熱移動により冷房時空調と冷蔵トータルの性能を向上させることができる。すなわちＣＯＰ＝能力／入力で、蒸発温度が低いほど入力が大きく、冷蔵の低温を得るためＣＯＰが悪くなるのを空調側の冷媒の流れにより補正して装置全体の性能を挙げることができる。
【００６２】
なお、上記説明はキャピラリーチューブ７１，７２に説明したが、電子膨張弁で冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）における空調用冷媒の圧力を調整すれば性能が上がるだけでなく、上記のように冷房時の熱移動を運転状態に合せて自動調整することができる。この調整により総合性能のアップが可能で、例えば冷房の状態により総合入力を減らすことができる。また図１８は一体型熱交換器４２の構造図を示し、図４のものと同様であるが、図４との違いは熱交換器の冷媒出入り口４箇所を片側端部に設けたものである。図４のように両側端部にこの冷媒配管とのつなぎである出入り口を設けないで、図１８のように片側に設ける場合、外部冷媒配管と熱交換器チューブの接続部への差込やロー付けなどを一方の端部に面する空間から行うことが出来、機械による作業が簡単になり、且つ、製造時に４箇所全部を一度に機械にてロー付けが行えるなど作業時間の短縮も得られる。なお、ここでの説明は冷凍機が冷蔵用冷凍機である場合についてを主体的に説明を行ったが、冷凍用冷凍機の場合でも同じように構成することができ、同様の効果を奏する。
【００６３】
図１７における構成では、空調側冷媒サイクルに対し複数設けた一体型熱交換器への冷媒の流れを複数の内の一つだけに流したり、全部に流したり、流れの方向を変えたりすることが出来、これにより空調側の運転だけでも外気状態や空調運転の要求レベルに応じて装置全体の効率を考えた操作が可能になる。なおその上で一体型熱交換器の熱伝達を考慮した冷蔵冷凍側の冷媒流やファンの操作で冷蔵冷凍の要求レベル、外気の状態と空調の要求レベルに応じ、エネルギーを最低限に抑える制御を、制御装置のマイコンに予め設定した条件やコントロールのフローで行うことが可能になる。なお、流路切替手段３１は四方弁であることを例に説明を行ったが、配管内部を流れる冷媒の流路を切り替えられるものであればどんなものを用いてもよい。例えば、電磁弁や二方弁や三方弁を複数個用いるようにしてもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態の構成図には過冷却手段３３を液溜２６の上流側に設置するように示しているものが多いが、冷凍サイクルを簡素化し、安価に構成するためには過冷却手段３３を設置しない構成としてもよく、同様の効果を奏する。また、過冷却手段３３を液溜２６の下流側に設置してもよく、この場合は、ショーケースである冷蔵用または冷凍用室内機２２ｂでの冷凍能力を増やすことことができるという効果がある。
【００６５】
図２０は、本発明の上記までの説明と同様な動作や効果を簡単な構成で得られる冷凍空調装置の構成図である。図２０の構成において、冷蔵側冷凍サイクルの一体型熱交換器４２（１）および４２（２）の周囲には開閉弁やその他の流路切替手段を具備しておらず、冷蔵側または冷凍側の冷媒は運転中は一体型熱交換器に対して常時同じ動きをしており、冷蔵用圧縮機２１ｂで圧縮されて高温高圧冷媒になり、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の冷蔵用流路２４ｂ（１）を経て空冷一体型熱交換器４２（２）の冷蔵用流路２４ｂ（２）へ至る。即ち冷蔵側冷凍サイクルは大幅に簡素化している。この構成で空調側の暖房／冷房／停止の運転モードあるいは空調負荷の大小による循環流路の違いにより、今までの説明と同様に複数の一体型熱交換器４２（１）あるいは４２（２）において、空調側冷媒と多大な熱交換をするか、少しの熱交換をするか、あるいは熱交換をしないかのいずれかの状態にすることが出来る。そして、冷蔵側冷凍サイクルは空冷一体型熱交換器４２（２）において、冷媒が凝縮するために必要な残りの熱量を送風ファン２５ｃの作用により周囲空気に放熱することで得て凝縮し、液溜２６を経て、膨張手段２３ｂにて膨張して低温低圧冷媒になり、負荷である食品などを定められた低温で冷却する冷気を生成する冷蔵用熱交換器２２ｂにて蒸発し、圧縮機２１ｂへ戻る。なお、本構成においては、外気温度が低過ぎ、冷蔵側冷凍サイクル内の高圧が低下し過ぎる場合は、膨張手段２３ｂの差圧が維持できなくなり、冷媒が流れにくくなるため低圧が低下して冷蔵用圧縮機２１ｂが停止したとしても、少しの時間経過後、低圧が復帰すると圧縮機２１ｂが再び動くというＯＮ／ＯＦＦ制御により、食品の鮮度維持に必要な冷却熱量を確保している。先には冷蔵側冷凍サイクルに凝縮器のバイパス流路を設けて高圧を制御することを説明したが、このように冷蔵側冷凍サイクルにバイパス流路を設けないで自動的に行われるＯＮ／ＯＦＦ制御を利用するという簡単な構成とすることで、高圧が低くなるため、より効率のよい運転が行える。
【００６６】
次に、空調側が暖房運転を行っている場合の空調側冷媒の動作について説明する。空調側の冷媒は、空調用圧縮機２１ａで圧縮されて高温高圧冷媒になり、負荷である空調側室内熱交換器２２ａへ送られ室内の暖房を行う。そして、送風ファン２５ａの作用により室内空気と熱交換を行って凝縮し、空調用膨張手段２３ａにて膨張して低温低圧冷媒になる。ここで、冷蔵用圧縮機２１ｂが動いている場合は、冷蔵側冷媒から熱回収が可能であるため、冷凍機主体モード（開閉弁７３開、７４閉、７８閉）にする。すると、空調側の冷媒は冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）の空調用流路２４ａ（１）へ送られ、ここで高温高圧の冷蔵側冷媒と熱交換を行って蒸発し、逆止弁３５を通って、空調用圧縮機２１ａへ戻る。冷凍サイクルを循環する冷媒は、蒸発器において周囲の媒体から吸熱することで蒸発、ガス化するため、蒸発器内の冷媒の温度は周囲媒体の温度よりも高い温度にはなり得ない。冷凍機主体モードにおいて、空調側冷媒は、一体型熱交換器４２（１）にて高温の冷蔵側冷媒から吸熱して蒸発するため、その蒸発温度は、低温の外気とは無関係に高温高圧の冷蔵側冷媒の温度および一体型熱交換器４２（１）における熱交換量によって決まり、高い値に保てるため、非常に効率のよい運転が可能になる。しかし、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止している場合は、冷蔵側冷媒からの熱回収ができないため、空調機単独運転モード（開閉弁７３閉、７４開、７８開）にする。このときは、空調側の冷媒は空冷一体型熱交換器４２（２）の空調用流路２４ａ（２）へ送られ、ここで周囲空気と熱交換を行って蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻るようになり、冷たい外気の影響で空調側の冷凍サイクルの低圧（蒸発温度）は低い状態で運転されるため、冷凍機主体モードに比べると効率はよくない。従って、本来であれば可能な限り、冷凍機主体モードで動かしたいところであるが、常時冷凍機主体モードでは動かせない。その理由を次に説明する。
【００６７】
冷凍機主体モードにおいて、空調暖房負荷が小さいあるいは適度の場合は、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）における冷蔵側冷媒との熱交換量がそれほど大きくないため、冷蔵側冷凍サイクルの高圧が運転可能な状態に維持されており、冷凍機主体モードを維持できる。しかし、空調暖房負荷が大きい場合は、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）における冷蔵側冷媒との熱交換量が大きくなるため、冷蔵側冷凍サイクルの高圧が低くなるが、この場合においても、冷蔵側冷凍サイクルが運転を継続できる場合は、空調側の冷媒流路の切り替えは行わず、空調負荷が小さい場合と同様、効率のよい回路での運転を行う。しかし、冷蔵側冷凍サイクルにおいて、高圧が下がりすぎ、運転を継続できなくなった場合は、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止し、そのままの流路にしておくと、空調側冷媒の蒸発熱量が確保できないため、空調機主体モード（開閉弁７３閉、７４開、７８開）に切り替え、空冷一体型熱交換器４２（２）において、外気から吸熱し運転を継続させる。そして、冷蔵用圧縮機２２ｂが再び動き出し、冷蔵側冷媒からの熱回収が可能になったら、再び冷凍機主体モード（開閉弁７３開、７４閉、７８閉）に切り替え、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）において、冷蔵側冷媒と熱交換させ運転させるようにする。
【００６８】
なお、冷蔵用または冷凍用室内機であるショーケースの熱交換器２２ｂへの着霜が増えすぎた場合の除霜運転においても、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止するため、同様の切り替えを行う必要がある。
【００６９】
また、冷蔵用圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦに伴う開閉弁の切り替えは、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止する直前に行うのが望ましいが、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）およびその中を流れている冷蔵側冷媒に熱容量があるため、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止した直後に切り替えても、空調側の低圧が運転を継続できなくなるところまで低下することもなく、運転を継続できることが分かっている。
【００７０】
しかし、空調側冷媒は、冷媒冷媒一体型熱交換器４２（１）にて高温高圧の冷蔵用冷媒と熱交換を行っている時は低圧が高いが、空冷一体型熱交換器４２（２）にて冷たい外気と熱交換を行うようになると低圧が低くなる。そして、この変化が急に起こると、空調用圧縮機２１ａへの液バックが起こり、これが何回も繰り返されると空調用圧縮機２１ａが壊れて、運転が継続できなくなってしまう事態に陥る可能性がある。
【００７１】
そこで、実用上は、冷蔵用圧縮機２１ｂの停止に伴い、以下のいずれかの方法をとることが望ましい。まず、第一の方法は、ハード的にモード切替による液バックに対する保護機能を入れておく方法であり、開閉弁７４の前後に径が大きめのキャピラリチューブなどの絞りを入れておく方法である。すると、流路を切り替えた際に、空調用膨張手段２３ａを通った冷媒が一旦絞られるため、空調用圧縮機２１ａに多大な量の冷媒が一気に戻るのを防ぐことができる。
【００７２】
第二の方法は、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止した場合に、空調用圧縮機２１ａも一旦停止させることである。空調用圧縮機２１ａに液バックが起こり圧縮機が破損するのは、冷凍サイクル中に循環している冷媒が低圧の引き込みによって、一気に圧縮機に戻ってくるためであり、一度空調用圧縮機２１ａを停止させて、冷媒の動きを止め、その後、少ししてから、例えば３分後、再び空調用圧縮機２１ａを動かすようにすれば、通常の再起動と同じ動作になり、液バックは起こらない。この方法においては、空調用圧縮機２１ａを一旦停止させるが、少しの時間暖房ができなくても室内には熱容量があるため問題ない。
【００７３】
図２１の動作フローチャートは、この第二の方法に基づく動作をフローチャートにしたものである。図２１において、処理フローチャートに入り（ＳＴ３１）、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮしており（ＳＴ３２）、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮしてからΔｔ１時間経過していれば（ＳＴ３３）、冷凍機主体モード（開閉弁７３開、７４閉、７８閉）に切り替える（ＳＴ３４）。このΔｔ１時間は冷蔵用圧縮機２１ｂが再起動した場合の安定待ち時間であり、通常数分程度でよいが、場合によってはゼロでも構わない。そして、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮしてからΔｔ２時間経過した後は（ＳＴ３５）、冷凍機側サイクルにおいては起動制御を終了し通常制御に移る（ＳＴ３６）。しかし、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦした場合（ＳＴ３２）、冷凍機主体モードである場合は（ＳＴ３７）、冷媒冷媒一体型熱交換器においては空調側冷媒が蒸発するための熱量が確保できなくなるため熱源を空冷一体型熱交換器に切り替える必要が生じるが、空調用圧縮機２１ａへの液バックを防ぐため、空調用圧縮機２１ａを一旦ＯＦＦにした後（ＳＴ３８），空調機単独運転モード（開閉弁７３閉、７４開、７８開）に切り替える（ＳＴ３９）。その後、空調用圧縮機２１ａがＯＦＦ後冷媒が安定するまでΔｔ４時間、例えば３分間、待ち（ＳＴ４３）、その後空調用圧縮機２１ａをＯＮにし、空調用圧縮機２１ａを初期起動周波数にし、空調用膨張弁２３ａを初期起動開度にする（ＳＴ４４）。そして、その状態をΔｔ３時間保持してサイクルが安定するのを待ち（ＳＴ４１）、その後、空調機通常制御に移行し（ＳＴ４２）、処理を終了する（ＳＴ４５）。
【００７４】
第三の方法は、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止した際、空調用圧縮機２１ａの周波数を下げ、空調用膨張弁２３ａの開度を小さめにし、この状態を空調用冷媒の状態が安定するまで一定時間保つことである。通常の起動時にはこのような動きをさせているが、それと同様の動きをさせればよい。このようにすることで、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量を小さく保つとともに、膨張弁２３ａを通過する冷媒量を少なくすることができ、圧縮機への液バックによる圧縮機の破損を防ぐことができる。
【００７５】
図２２の動作フローチャートは、この第三の方法に基づく動作をフローチャートにしたものである。図２２において、処理フローチャートに入ってから（ＳＴ３１）冷凍機側サイクルのは起動制御を終了し通常制御に移るまでは（ＳＴ３６）図２１の動作フローチャートと同じであり説明を省略する。冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦした場合（ＳＴ３２）、冷凍機主体モードである場合は（ＳＴ３７）、冷媒冷媒一体型熱交換器においては空調側冷媒が蒸発するための熱量が確保できなくなるため熱源を空冷一体型熱交換器に切り替える必要が生じるが、空調用圧縮機２１ａへの液バックを防ぐため、空調用圧縮機２１ａを低めの周波数に、空調用膨張弁２３ａを絞り気味の開度に固定し（ＳＴ５０）、空調機単独運転モードに回路を切り替える（ＳＴ３９）。その後、空調側冷凍サイクルの状態が安定するまでΔｔ５時間待ち（ＳＴ５１）、空調機通常制御に移行し（ＳＴ４２）、処理を終了する（ＳＴ４５）。
【００７６】
以上のいずれかの方法により、空調用圧縮機２３ａへの液バックを防ぐことができ、圧縮機の破損を防ぎ、安定した運転をさせることができる。なお、空調用圧縮機２３ａが流路切替に伴う液バックに十分耐え得る耐力を持ったものである場合は、このような保護動作を行わなくてもよいのは言うまでもない。
【００７７】
なお、ここでは、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止後、再び動き出した際は、一定時間経過後、冷凍機主体モードへ切り替えることを例に説明を行った。このようにすることで、効率のよい冷凍機主体モードにて運転する時間を長くすることができ省エネになる。しかし、空調機主体モードにおいても、冷蔵用圧縮機が停止しているときは、空冷一体熱交換器を空調側冷媒が蒸発するために占有できるため実際の伝熱面積が大きくなり、室外熱交換器が独立した空調機を運転させるよりも、効率のよい運転になる。従って、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止後、再び動き出した際に、空調機単独運転モードのままにしておいても、運転上は問題ないし省エネルギー効果を得ることができる。
【００７８】
次に、冷房運転について説明する。冷房運転においては、開閉弁７３を閉、７４を開、７８を開としておく。すると、空調側冷媒は、圧縮機２１ａから吐出され四方弁３１を経由し、開閉弁７８を通って空冷一体型熱交換器４２（２）へ至り、送風機２５ｃの作用によって周囲空気と熱交換を行って凝縮し、開閉弁７４を通って、空調用膨張手段２３ａによって低温低圧冷媒になり、空調室内機２２ａにて蒸発し冷房が行われ圧縮機２１ａに戻される。この動きは、冷蔵用圧縮機２１ｂが動いていても止まっていても同じである。なお、冷蔵用冷凍サイクルの動きは常に同じであるため、空調用冷凍サイクルが停止している場合の説明は省略する。
【００７９】
以上のように構成することで、暖房運転時においては、冷蔵用冷媒と空調用冷媒を冷媒冷媒一体型熱交換器で効率的に熱交換させ、その状態を冷蔵用圧縮機が動作できる限界まで継続させることで、長い時間効率的な運転ができるため、大きな省エネ効果を得ることができるとともに、冷房運転時においては、空調用冷媒を冷媒冷媒一体型熱交換器へ流さないため、冷蔵側および空調側の双方の凝縮側の冷媒の温度によらず、すなわち双方の圧縮機の周波数によらず、お互いの冷媒同士が熱交換をして効率の悪い運転をするのを防止でき、常に設計どおりの性能を発揮させることができる。即ち図２０の構成においても複数の一体型熱交換器を設け、この一体型熱交換器に個別に冷媒を流す切り替えを行うことで既に説明してきたと同様な効果が得られる。
【００８０】
図２３は、空調用膨張手段２３ａを複数直列に接続し、その間に中圧レシーバ７９を設け、更に空調用圧縮機２１ａの吸入側の冷媒と中圧レシーバ７９内の冷媒を熱交換可能なように構成したものである。このように構成することで、空調側の余剰冷媒を中圧レシーバ７９内に溜めることができるため、熱交換器２２ａ、２４ａ内の冷媒量を最適に保つことができ、常に効率のよい運転を行うことができる。更に、空調用圧縮機２１ａへ多少液バックがあっても中圧レシーバ７９と吸入管との熱交換によって蒸発させることができ、信頼性の高い冷凍サイクルを構成できる。その他の構成は図２０と同じであり、動作および効果は先の説明と同一である。
【００８１】
図２４は空冷一体型熱交換器の構造図で、空調用流路２４ａと冷蔵用又は冷凍用流路２４ｂを分離して同一の放熱フィン４１に貫装させ一体化した構造であり、図のように空調用流路２４ａと冷蔵用または冷凍用流路２４ｂを熱交換器の両側に分離しているため、空調暖房時の空調冷凍サイクルの蒸発熱と冷蔵冷凍サイクルの凝縮熱の熱交換があまり大きくない構造になっている。このようにすることで、双方の冷媒が流れる流路をクロスさせないので製造が簡単になるとともに、片方の流路に冷媒が流れていない時は流れている方の冷媒が他方のフィンの一部を凝縮または蒸発のために使用することができ、それぞれ別々に構成するよりも効率よく運転することができる。
【００８２】
図２５は冷凍空調装置構成図であって、図２３の冷凍空調装置の基本動作に使用している検出手段を記載している。検出手段として、空調側冷凍サイクルの冷媒配管に空調側吐出温度検出手段５３と空調側室内飽和温度検出手段５４と空調側液管温度検出手段５５と空調側二相管温度検出手段（暖房用）５６（１）と空調側二相管温度検出手段（冷房用）５６（２）、冷蔵側冷凍サイクルの冷媒配管に冷蔵側低圧検出手段６１と冷蔵側高圧検出手段６２、空気温度検出用に室内空気温度検出手段５１と外気温度検出手段５７と庫内温度検出手段６４が取り付けてある。
【００８３】
図において、冷凍機主体モードのとき、冷蔵側冷凍サイクルは、冷蔵側低圧検出手段６１にて検出された冷蔵側低圧および冷蔵側高圧検出手段６２にて検出された冷蔵側高圧を予め設定された目標値に近づけるように冷蔵側圧縮機２１ｂの周波数および空冷一体型熱交換器用送風ファン２５ｃの回転数が制御される。なお、冷蔵側の低圧および高圧の目標値は予めメモリにシステムを省エネに運転できる値が記憶されている。また、庫内温度検出手段６４にて検出された温度を一定に保つべく別に設置されたコントローラにより冷蔵負荷側開閉弁８０が開閉される。
【００８４】
また、空調側冷凍サイクルは、冷凍機主体モードにおいては暖房運転であり、空調側吐出温度検出手段５３にて吐出温度を、空調側室内飽和温度検出手段５４にて凝縮温度を、空調側液管温度検出手段（暖房）５５（１）にて液管温度を、空調側液管温度検出手段（冷房）５５（２）にて蒸発温度を、空調側二相管温度検出手段（暖房用）５６（１）にて吸入温度を、室内空気温度検出手段５１にて室内空気温度を検出する。そして、吸入温度と蒸発温度との差で定義されるスーパーヒート、凝縮温度と液管温度との差で定義されるサブクール、凝縮温度と室内空気温度との差で定義される室内温度差および吐出温度を目標に、空調用圧縮機２１ａ、空調側膨張弁２３ａ（１）、２３ａ（２）および空冷一体型熱交換器用送風ファン２５ｃが制御される。なお、冷凍機主体モードにおいては、空調側二相管温度検出手段（冷房）５６（２）は冷媒流路に入っていないため使用しない。
【００８５】
一方、空調側冷凍サイクルは、空調機単独運転モードにおいては冷房運転であり、空調側吐出温度検出手段５３にて吐出温度を、空調側二相管温度検出手段（冷房）５６（２）にて凝縮温度を、空調側液管温度検出手段（冷房）５５（２）にて液管温度を、空調側液管温度検出手段（暖房）５５（１）にて蒸発温度を、空調側室内飽和温度検出手段５４にて吸入温度を、室内空気温度検出手段５１にて室内空気温度を検出する。そして、吸入温度と蒸発温度との差で定義されるスーパーヒート、凝縮温度と液管温度との差で定義されるサブクール、凝縮温度と室内空気温度との差で定義される室内温度差および吐出温度を目標に、空調用圧縮機２１ａ、空調側膨張弁２３ａ（１）、２３ａ（２）および空冷一体型熱交換器用送風ファン２５ｃが制御される。なお、空調機単独運転モードにおいては、空調側二相管温度検出手段（暖房）５６（１）の検出温度は、情報として必要な部位の温度ではないため使用しない。
【００８６】
このように、空調側冷凍サイクルが暖房運転か冷房運転かによって、温度検出手段を空調側二相管温度検出手段（冷房）５６（１）と空調側二相管温度検出手段（冷房）５６（２）とで切り替える必要があるが、その方法としては、ソフト的に切り替える方法とリレーなどによってハード的に切り替える方法とが考えられる。
【００８７】
また、空冷一体型熱交換器４２（２）は、冷凍機主体モードにおいては冷蔵側冷凍サイクルの凝縮器として機能し、空調機単独運転モードにおいては空調側冷凍サイクルの蒸発器として機能し、冷房モードにおいては双方の冷凍サイクルの凝縮器として機能する。従って、空冷一体型熱交換器用送風ファン２５ｃは、冷凍機主体モードにおいては冷凍側冷凍サイクルを省エネにするように動作させ、空調機単独運転モードにおいては空調側冷凍サイクルを省エネにするように動作させ、冷房モードにおいては冷蔵側冷凍サイクルと空調側冷凍サイクルの合計消費エネルギーが減る方向へ動作させ、年間を通じて省エネ運転が実現できる。
【００８８】
なお、冷蔵側低圧検出手段６１および冷蔵側高圧検出手段６２はそれぞれの圧力の飽和温度を検出する温度検出手段にて代用することも可能である。
【００８９】
また、ここでは冷蔵もしくは冷凍側冷凍サイクルに室内機であるショーケースが１つだけついているかのように説明したが、通常は図１に示したように１つの冷凍サイクルに複数の室内機（ショーケース）が接続される。その際、例えば図２５を例に説明すると、屋外には冷蔵用圧縮機２１ｂ、一体型熱交換器２４ｂおよび送風ファン２５ｃ、液溜２６が１つもしくは複数の筐体内に収められて設置されており、冷蔵または冷凍負荷側開閉弁８０、冷蔵用又は冷凍用膨張手段２３ｂ、冷蔵用または冷凍用熱交換器２２ｂおよび送風ファン２５ｂが屋内に複数設置され、液溜２６と冷蔵または冷凍負荷側開閉弁８０との間において分岐される。なお、その他の構成図においては、簡略化のために冷蔵または冷凍負荷側開閉弁８０を省略しているが、冷蔵または冷凍負荷側開閉弁８０は冷蔵用又は冷凍用膨張手段２３ｂの近くにそれぞれのショーケースに対応して設置されている。また、冷蔵側冷凍サイクルの室内機としては、冷蔵用または冷凍用オープンショーケース、冷蔵用または冷凍用リーチインショーケース、冷蔵または冷凍用ユニットクーラーなどが接続されている。又各検出手段は、それぞれ室外や室内に設けられた筐体の中の電気品箱に設けられ基板に取り付けられたマイコンなどから構成される制御装置に接続され、あらかじめマイコンに記憶されたデータやフローチャートに基づいて判断や演算され制御が行われる。
【００９０】
図２０乃至図２５の構成の場合は、第三の熱交換器、すなわち空調側冷凍サイクルと冷蔵もしくは冷凍側冷凍サイクルに循環する冷媒をそれぞれ独立に流す流路間で熱交換する熱交換器を複数設け、一つは直接冷媒間通しの熱交換を主体に行うようにし、別の一つは共通の放熱フィンを介して両方の冷媒と空気との間で強制的に熱放出させるようにして、この一つと別の一つの熱交換器を切り替えられるようにしている。すなわち図２０の構成の例では熱交換器４２（１）に第一の冷媒を流すときには、熱交換器４２（２）に第二の冷媒を流さない。また熱交換器４２（２）に第一の冷媒を流す時には熱交換器４２（１）に第一の冷媒を流さない。一方第二の冷媒は常に両方の熱交換器４２（１）と４２（２）に流している。このよう冷蔵・冷凍側の冷凍サイクルの制御を単純化させるとともに、空調側の冷凍サイクルにおける冷媒が流れる流路を切り替えて、空調運転の熱放出などの熱制御をも単純化させることにより、システム全体を安定した運転が行えるとともに信頼性の高い装置にすることができる。
【００９１】
また、冷媒冷媒一体型熱交換器としてプレート熱交換器を、空冷一体型熱交換器としてプレートフィンタイプの熱交換器を使用することを想定すると、冷媒冷媒一体型熱交換器は空冷一体型熱交換器に対し、熱通過率（熱効率を表す指標）が数倍から数十倍大きい値になり、非常に効率のよい熱交換をさせることができるため、伝熱面積を非常に小さくすることができ、コンパクトに構成できる。従って、一体型熱交換器を冷媒冷媒一体型熱交換器と空冷一体型熱交換器に分けることで、冷蔵側と空調側の排熱を有効に利用した効率的な運転を行うことができ、かつ空冷一体型熱交換器だけの構成に対してスペース的にあまり大きくならないコンパクトなシステムを構成することができる。
【００９２】
また、冷媒冷媒一体型熱交換器における熱交換量はなるべく大きい方が空調側冷凍サイクルの低圧（蒸発温度）を高くすることができ効率のよい運転ができる。しかし、実際には、大きすぎると、冷蔵側冷凍サイクルの高圧（凝縮温度）が下がりすぎ、ＯＮ／ＯＦＦが頻繁に発生するため、逆に効率が悪くなることも想定される。コンビニエンスストアにおいては、暖房空調負荷と冷蔵負荷との関係および冷蔵側冷凍サイクルの高圧維持の必要性およびコストパフォーマンスから、冷媒冷媒一体型熱交換器における熱交換量は空冷一体型熱交換器における熱交換量よりも小さくなるように熱交換器の大きさを選定している。
【００９３】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、あらかじめ設定された条件に応じて第二の流路に設けられ第二の冷媒の一部もしくは全部が第三の熱交換器に対しバイパスされるバイパス流路と、を備えているので、一体型熱交換器を熱源に有する冷蔵又は冷凍装置の冷凍サイクルの高圧部が低圧で不安定になりやすい場合も、安定した運転が行える。
【００９４】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の圧縮機を有する第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の圧縮機を有する第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る各冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第三の熱交換器と周囲空気との熱交換量を調整する送風機と、第一圧縮機の駆動による所定の空調運転および第二の圧縮機の駆動による所定の冷蔵もしくは冷凍運転を行うとともに、両方の圧縮機入力を低減する方向に送風機の送風量を変化させるコントローラと、を備えので、いつの時期でも、またどのような運転モードでも効率の良い運転を可能にすることができる。
【００９５】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、を備え、第三の熱交換器は第二の流路の中に第一の流路を設けたり、又は第二の流路と第一の流路を板状の両側の通路とすることとしたので、小型、且つ簡単な構造でエネルギーの少ない装置を得ることができる。
【００９６】
本発明の冷凍空調装置は、第三の熱交換器の第二の流路に設けられ第二の冷媒の一部もしくは全部を第三の熱交換器に対しバイパスするバイパス流路と、を備えたので、効率が良く、且つ、安定した動作が可能になる。
【００９７】
以上の説明のように、本発明の冷凍空調装置は、複数設けられた冷媒が循環される第一の冷凍サイクルの負荷側に設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルの熱源側の少なくとも一つの流路を通る冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、を備え、冷房時は第三の熱交換器と熱交換をしない第一の冷凍サイクルの熱源側の流路への冷媒の流れを行う運転を優先し、暖房時は第三の熱交換器と熱交換を行う第一の冷凍サイクルの熱源側の流路への冷媒の流れを行う運転を優先するものである。この場合、第三の熱交換器と熱交換をしない第一の冷凍サイクルの熱源側の流路は、第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器とは接続せずに独立しているので、これにより負荷を背負う複数の第一の熱交換器および第二の熱交換器で構成される冷凍空調装置全体の運転が、運転時期、運転モードにとらわれず、効率が良い、エネルギーの少ない運転を可能にする。
【００９８】
本発明の冷凍空調装置は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一および第二の２つの流路であって独立した各流路を持ちその各流路を通る冷媒が互いに熱交換をするように一体に設けられた第三の熱交換器と、第一の熱交換器と第三の熱交換器の第一の流路とを配管で接続してなる第一の冷凍サイクルと、第二の熱交換器と第三の熱交換器の第二の流路とを配管で接続してなる第二の冷凍サイクルと、第二の流路に設けられ第二の冷凍サイクルの冷媒の一部もしくは全部を第三の熱交換器をバイパス可能なバイパス流路と、第二の冷凍サイクルの高圧側の圧力に応じてバイパス流路へ流す冷媒流量を調整する高圧維持手段とを備えたものである。この場合第二の低温の空気は第一の常温の空気より低い温度を有する。
【００９９】
本発明の冷凍空調装置は、第二の流路もしくは第二の冷凍サイクルに設けられ第三の熱交換器をバイパスするバイパス流路と第二の流路もしくは第二の冷凍サイクルとの合流部の後流側に配置された冷媒の過冷却手段と、を備えたものである。これにより冷蔵又は冷凍装置の冷凍サイクルの運転は広い範囲で安定したものとなり、より正確な温度コントロールを可能にする。
【０１００】
本発明の冷凍空調装置は、第二の流路もしくは第二の冷凍サイクルに設けられた第三の熱交換器をバイパスするバイパス流路に配置され周囲空気との熱交換を行う第四の熱交換器と、を備えたので、一体型熱交換器を熱源に備えた構成でも安定した冷蔵又は冷凍用の冷凍サイクルの運転が可能になる。また本発明の冷凍空調装置は、第一の流路もしくは第一の冷凍サイクルに設けられた第三の熱交換器をバイパスする第二のバイパス流路に配置され周囲空気との熱交換を行う第五の熱交換器と、を備えたので、いつどのような空調に対しても能力が大きく効率の良い運転が可能である。
【０１０１】
本発明の冷凍空調装置は、第三の熱交換器は、内側を前記第一の冷凍サイクルの流路とし外側を第二の冷凍サイクルの流路とする２重管であるので、装置を小型にすることができる。また本発明の冷凍空調装置は、第三の熱交換器は、熱交換量を調整可能な第一の熱交換部と、熱交換量の調整を行わない第二の熱交換部より形成されるので、運転状態に合せて熱交換量を調整でき、実用的な装置が可能である。
【０１０２】
本発明の冷凍空調装置は、第三の熱交換器は、ファンを有し回転停止から速度を変化させた風量の変化により熱交換量を調整する第一の熱交換部と、熱交換量を調整する手段を設けない第二の熱交換部より形成し、両方の流路もしくは冷凍サイクルの運転モードに合せて前記ファンの運転を選択するので、常にエネルギーを減らす運転を行うことが可能である。また本発明の冷凍空調装置は、第一の熱交換部および第二の熱交換部を直列に設け、第一および第二の熱交換部の少なくとも一方をバイパスする熱交換部バイパス回路を備えたので、常にエネルギーを減らす運転が可能である。
【０１０３】
本発明の冷凍空調装置は、熱交換部バイパス回路には逆止弁もしくは開閉弁を設けたので無駄な冷凍サイクルの熱交換の動作を防ぐことができる。
【０１０４】
本発明の冷凍空調装置の運転方法は、冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、第一の冷凍サイクルおよび第二の冷凍サイクルに圧縮機などを設け、第一および第二の冷凍サイクルの運転を少なくとも圧縮機の回転速度を調整して行う運転状況調整手段と、を備えた冷凍空調装置において、運転状況調整手段を調整して第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第三の熱交換器用ファンにより第三の熱交換器の熱交換量を調整するステップと、第二の冷凍サイクルに設けられ第二の冷媒の一部もしくは全部を前記第三の熱交換器に対しバイパスするステップと、を備え、第一および第二の冷凍サイクルの両方の圧縮比を低減するように運転状況調整手段の調整および第三の熱交換器の熱交換量の調整およびバイパスを行うことの少なくともいずれかを選択するので、いつでも効率の良い運転が可能になる。
【０１０５】
以上のように本発明の冷凍空調装置は、第三の熱交換器の配管接続部を取りつけ分解可能にすることで冷蔵冷凍側冷凍サイクル装置、空調側冷凍サイクル装置、この両者の冷凍サイクル間の熱交換可能な第三の熱交換器という如く自由に組合せが出来るので、室内側に配置する空調室内機やショーケースなどと接続される冷凍サイクルの室外装置としては設置スペースをフレキシブルに扱うことが出来、設置スペースを小さくしたり、それぞれ分けて都合の良いところに配置することも出来る。しかも、簡単な項増で装置で、安価に且つ、エネルギーを低減できる装置が得られる。また本発明はどのような運転状態、空調は季節や外気の温度状況など温度設定を変化させたりあるいは常に一定の速度で圧縮機を運転させるなど、また冷蔵冷凍側は内蔵食品などの量や温度設定に応じて変化させたり、あるいは常に一定の速度で圧縮機を運転させるなどに、簡単に適応させることが出来、また、空調室内機の増設や変更、冷蔵冷凍装置側のどのような組合せや増設や変更も適応可能になるし、又簡単に室外装置を追加することも出来る。更にエネルギーに無駄のない運転が可能な冷凍空調装置およびその方法が得られる。この様に本発明はフレキシブルな設備変更などの使いやすい装置が得られ、更に、どのような状況に対してもエネルギーが少ない運転方法を行うことができる。
【０１０６】
本発明は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第二の流路に設けられ第三の熱交換器に流れる第二の冷媒の量を調整可能なバイパス流路と、を備えたので、冷凍空調装置全体でバイパス流路を使用したり使用せずに簡単にエネルギー低減を得ることが出来る。
【０１０７】
本発明は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに熱交換可能な複数の第三の熱交換器と、第一の流路もしくは第二の流路に接続され第三の熱交換器の複数の内の少なくとも一つに対し冷媒をバイパスさせるバイパス流路と、を備えたので、複数の第三の熱交換器を運転状態に応じて切換えて簡単にエネルギーを低減できる冷凍空調装置を得ることが出来る。
【０１０８】
本発明は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の圧縮機を有する第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の圧縮機を有する第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る各冷媒が互いに熱交換可能な第三の熱交換器と、第三の熱交換器と周囲空気との熱交換量を調整する送風機と、を備え、第一の圧縮機の駆動による所定の空調運転および第二の圧縮機の駆動による所定の冷蔵もしくは冷凍運転を行うとともに、両方の圧縮機入力を低減する方向に送風機の送風量を変化させるので、簡単にエネルギーを低減できる冷凍空調装置を得ることが出来る。
【０１０９】
本発明は、常温の空気と第一の冷媒との熱交換を行う第一の熱交換器と、低温の空気と第二の冷媒との熱交換を行う第二の熱交換器と、第一の熱交換器に接続される第一の流路と第二の熱交換器に接続される第二の流路のそれぞれ独立した流路を通る冷媒が互いに直接の熱交換可能な第三の熱交換器と、第一の流路および第二の流路の少なくとも一方に接続され第三の熱交換器と並列に設けられ周囲空気との熱交換量を調整する送風機を有する補助熱交換器と、を備えたので、第三の熱交換器を直接熱伝達可能な冷媒と冷媒を熱工関させる簡単な構造とすることが出来、しかもエネルギーの低減を図ることが出来る冷凍空調装置を得ることが出来る。
【０１１０】
本発明の第三の熱交換器は、複数の熱交換部で形成され、複数の熱交換部は、それぞれ独立した流路を通る冷媒に対し並列もしくは直列もしくは切替可能に配置されるので、フレキシブルな使用方法が可能な使い勝手の良い冷凍空調装置が得られる。
【０１１１】
本発明は、第三の熱交換器は、熱交換量を調整可能な第一の熱交換部と、熱交換量の調整を行わない第二の熱交換部より形成され、第一の熱交換部と第二の熱交換部が冷媒の流れに対し並列もしくは直列もしくは切替可能に配置されるので、簡単な構成でエネルギー低減の大きな冷凍空調装置が得られる。
【０１１２】
本発明は、第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部の少なくともひとつに対し、この熱交換部を流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設けたので簡単な構成でエネルギー低減の大きな冷凍空調装置が得られる。
【０１１３】
本発明は、第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続される熱交換部に対し、流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が運転中は熱交換量を調整可能な熱交換部をバイパスさせるのて、簡単な構成で信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【０１１４】
本発明は、第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続される熱交換部に対し、流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が停止中は熱交換量の調整を行わない熱交換部をバイパスさせるので、省エネルギー効果の高い冷凍空調装置が得られる。
【０１１５】
本発明は、第三の熱交換器を形成する複数の熱交換部であって、第一の冷媒が流れる、もしくは第一の冷凍サイクルに接続される熱交換部に対し、流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路を設け、第二の冷媒を吐出する圧縮機が停止中もしくは運転中に応じてバイパス流路を切りかえる際第一の冷媒を吸引する圧縮機へ液冷媒を吸引させない様に第一の冷媒の変化を遅くする液バック保護手段を設けたので、信頼性が高く、且つ、使用するエネルギーの少ない冷凍空調装置が得られる。
【０１１６】
本発明の第三の熱交換器は、送風機を有し回転停止から速度を変化させた風量の変化により熱交換量を調整する第一の熱交換部と、熱交換量を調整する手段を設けない第二の熱交換部より形成し、両方の流路もしくは冷凍サイクルの運転モードに合せて送風機の運転を選択するので、簡単な構造で少ないエネルギーの冷凍空調装置が得られる。
【０１１７】
本発明は、送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と第一の冷媒と第二の冷媒の間の熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能として第三の熱交換器を形成し、第一の流路の第一の熱交換器と冷媒冷媒一体型熱交換器の間、および冷媒冷媒一体型熱交換器と記空冷一体型熱交換器の間に設けられ、第一の冷媒を膨張させる絞り手段と、を備えたので、さまざまな運転が可能な使い易い冷凍空調装置が得られる。
【０１１８】
本発明の第三の熱交換器は第二の流路の中に第一の流路を設けたもの、又は第二の流路と第一の流路を板状の両側の通路とするもの、又は流路を形成する伝熱管に放熱フィンを有するものであるので、装置の用とや能力に応じた構成が可能な冷凍空調装置が得られる。
【０１１９】
本発明は、冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、第一の冷凍サイクルおよび第二の冷凍サイクルに圧縮機などを設け、第一および第二の冷凍サイクルの運転を少なくとも圧縮機などをオンオフしもしくは回転速度を調整して行う運転状況調整手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、運転状況調整手段を調整して第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第三の熱交換器に設けた送風機により第三の熱交換器の熱交換量を調整するステップと、第二の冷凍サイクルに設けられ第三の熱交換器に対し冷媒をバイパスさせる、又は第二の冷凍サイクルに循環する冷媒を短時間停止させることにより冷蔵もしくは冷凍を継続させるステップと、を備えたので、簡単な方法でエネルギー低減効果の大きな冷凍空調装置の運転方法が得られる。
【０１２０】
本発明は、第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換するとともに送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と第一の冷媒と第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを並列もしくは直列もしくは切替接続可能な第三の熱交換器と、を備えた冷凍空調装置に対し、第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第一の冷凍サイクルに対し冷房時には空冷一体型熱交換器を主体に運転を行い、暖房時には冷媒冷媒一体型熱交換器を主体に運転を行うステップと、を備えたので、信頼性が高く省エネルギー効果の大きな冷凍空調装置の運転方法が得られる。
【０１２１】
本発明は、第一の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う第一の熱交換器と、第二の冷媒が循環される第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ冷蔵もしくは冷凍を行う第二の熱交換器と、第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルの流路を通る第二の冷媒と熱交換する第三の熱交換器と、送風機により周囲空気との熱交換量を調整する空冷一体型熱交換器と第一の冷媒と第二の冷媒との間の直接熱交換を主として行う冷媒冷媒一体型熱交換器とを直列接続可能とする第三の熱交換器と、第一の冷凍サイクルに設けられ冷媒冷媒一体型熱交換器か空冷一体型熱交換器かの流路を切りかえる開閉手段と、を備えた冷凍空調装置に対し、第一の冷凍サイクルにて空調運転を行うとともに、第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、第一の冷媒を前記開閉手段を開閉させて冷媒冷媒一体型熱交換器に流し空冷一体型熱交換器には流さないステップと、空冷一体型熱交換器には第二の冷媒のみを流すステップと、を備えたので、使用するエネルギーの少ない冷凍空調装置の運転方法が得られる。
【０１２２】
本発明は、暖房空調時には空冷一体型熱交換器にて空調側と冷蔵又は冷凍側との間で熱移動を行なわせるとともに、冷房空調時には冷媒冷媒一体型熱交換器にて空調側と冷蔵又は冷凍側との間で熱移動を行なわせるので、エネルギー低減効果の大きな冷凍空調装置の運転方法が得られる。
【０１２３】
本発明は、第一および第二の冷凍サイクルの両方の圧縮比を低減するように運転状況調整手段の調整、および前記第三の熱交換器の熱交換量の調整を行うことの少なくともいずれかを選択するので使い易い冷凍空調装置の運転方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すコンビニエンスストアなどの店舗の空調・冷凍機接続図。
【図２】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置の動作を示すモリエル線図。
【図４】本発明の実施の形態の一例を示す一体型熱交換器の構造説明図。
【図５】本発明の実施の形態の一例を示す一体型熱交換器の構造説明図。
【図６】本発明の実施の形態の一例を示す一体型熱交換器の構造説明図。
【図７】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図８】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図９】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１０】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１１】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１２】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１３】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１４】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置の動作を示すフローチャート。
【図１５】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置の動作を示すフローチャート。
【図１６】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１７】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図１８】本発明の実施の形態の一例を示す一体型熱交換器の構造説明図。
【図１９】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図２０】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図２１】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置の動作を示すフローチャート。
【図２２】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置の動作を示すフローチャート。
【図２３】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【図２４】本発明の実施の形態の一例を示す一体型熱交換器の構造説明図。
【図２５】本発明の実施の形態の一例を示す冷凍空調装置構成図。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  空調用室外機、  １１  冷凍空調一体機、  １２ａ  冷蔵空調一体機１１と接続される空調用室内機、  １２ｂ  空調用室外機１０と接続される空調用室内機、  １３  冷蔵用又は冷凍用ショーケース、  １４  店舗、  ２１ａ  空調用圧縮機、  ２１ｂ  冷蔵用又は冷凍用圧縮機、  ２２ａ  空調用室内熱交換器、  ２２ｂ  冷蔵用又は冷凍用室内熱交換器、  ２２ｃ  過冷却用熱交換器、  ２２ｄ  冷蔵用または冷凍用サブ熱交換器、  ２２ｅ  空調用サブ熱交換器、  ２３ａ  空調用膨張手段、  ２３ｂ  冷蔵用又は冷凍用膨張手段、  ２３ｃ  過冷却用膨張手段、  ２４ａ  空調用流路、  ２４ｂ  冷蔵用又は冷凍用流路、  ２４ｃ  バイパス流路、  ２４ｄ  過冷却冷媒流路、  ２５ａ  空調用室内熱交換器用ファン、  ２５ｂ  冷蔵用又は冷凍用熱交換器ファン、  ２５ｃ  一体型熱交換器用送風ファン、  ２５ｄ  冷蔵用または冷凍用サブ熱交換器、  ２２ｄ用送風ファン、  ２５ｅ  空調用サブ熱交換器２２ｅ用送風ファン、  ２６  液溜、  ３１  四方弁のような流路切り替え手段、  ３２  高圧維持手段あるいは流路制御手段、  ３３  過冷却手段、  ３４  一体熱交流路切り替え手段、  ３５  逆止弁、  ３６  熱源側接続バルブ、  ３７  負荷側接続バルブ、  ４１  一体型熱交換器用放熱フィン、  ４２  一体型熱交換器、  ５１  室内空気温度検出手段、  ５２  空調側熱交換器温度検出手段あるいは圧力検出手段、  ５３  空調側吐出温度検出手段、  ５４  空調側室内飽和温度検出手段、  ５５  空調側液管温度検出手段、  ５６  空調側二相管温度検出手段、  ５７  外気温度検出手段、  ６１  冷蔵側低圧検出手段又は蒸発温度検出手段又は冷蔵用もしくは冷凍用室内熱交換器の周囲温度検出手段、  ６２  冷蔵側凝縮温度検出手段もしくは高圧検出手段、  ６３  冷蔵側吐出温度検出手段、  ６４  庫内温度検出手段、  ７１  第一の絞り手段であるキャピラリ、  ７２  第二の絞り手段であるキャピラリ、  ７３  空調側流路切替用開閉弁、  ７４  空調側流路切替用開閉弁、  ７５  開閉弁、  ７６  冷蔵側または冷凍側高圧維持用開閉弁、  ７７  冷蔵側または冷凍側高圧維持用開閉弁、  ７８  開閉弁、  ７９  中圧レシーバ、  ８０  冷蔵または冷凍負荷側開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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