(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と室内機とを備え、
前記室外機は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、
前記室内機は、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置において、
液側渡り配管およびガス側渡り配管を有し、前記室外機と前記室内機とを接続する渡り配管と、
前記凝縮器と前記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、
前記圧縮機と前記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、
前記液側冷媒配管または前記液側渡り配管から延在する液側接続配管と、
前記ガス側冷媒配管または前記ガス側渡り配管から延在するガス側接続配管と、
前記液側接続配管に吸入側が接続されると共に、前記ガス側接続配管に排出側が接続され、前記渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段と、
前記液側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第一の逆止弁と、
前記液側接続配管に設けられ、通電時に遮断する第一の電磁弁と、
前記ガス側接続配管に設けられ、通電時に開放する第二の電磁弁とを備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記凝縮器側に設けられ、通電時に開放する第三の電磁弁と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に設けられ、前記圧縮機から前記凝縮器の方向のみ冷媒を通流させる第二の逆止弁とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
室外機と室内機とを備え、
前記室外機は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、
前記室内機は、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置において、
液側渡り配管およびガス側渡り配管を有し、前記室外機と前記室内機とを接続する渡り配管と、
前記凝縮器と前記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、
前記圧縮機と前記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、
前記液側冷媒配管または前記液側渡り配管から延在する液側接続配管と、
前記ガス側冷媒配管または前記ガス側渡り配管から延在するガス側接続配管と、
前記液側接続配管に吸入側が接続されると共に、前記ガス側接続配管に排出側が接続され、前記渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段と、
前記液側接続配管に設けられた第四の電磁弁と、
前記ガス側接続配管に設けられた第五の電磁弁と、
前記圧縮機の運転動作と、前記第四の電磁弁と前記第五の電磁弁の開放と遮断と、を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段により、前記圧縮機の運転を停止し、前記第四の電磁弁を開放し、前記第五の電磁弁を遮断することで前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を通流させ、その後、前記制御手段により前記第四の電磁弁を遮断することで前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
前記液側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第三の逆止弁を更に備え、
前記制御手段により、前記圧縮機の運転を停止し、前記第四の電磁弁を開放し、前記第五の電磁弁を遮断することで前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記凝縮器側に設けられた第六の電磁弁と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に設けられ、前記圧縮機から前記凝縮器の方向のみ冷媒を通流させる第四の逆止弁とを更に備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の運転動作と、前記第四の電磁弁と前記第五の電磁弁と前記第六の電磁弁の開放または遮断と、を制御し、
前記制御手段により、前記圧縮機の運転を停止させ、前記第六の電磁弁を遮断することで、前記第四の逆止弁から前記第六の電磁弁までの間の冷媒を冷媒回路内に貯留させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記液側渡り配管側に設けられた第七の電磁弁を更に備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の運転動作と、前記第四の電磁弁と前記第五の電磁弁と前記第七の電磁弁の開放または遮断と、を制御し、
前記制御手段により、前記第四の電磁弁を開放し、前記第五の電磁弁を遮断し、前記第七の電磁弁を遮断し、前記圧縮機を運転することで、前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を通流させ、その後、前記制御手段により前記第四の電磁弁を遮断することで前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記液側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第三の逆止弁を備え、
前記制御手段により、前記第四の電磁弁を開放し、前記第五の電磁弁を遮断し、前記第七の電磁弁を遮断し、前記圧縮機を運転することで、前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記ガス側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段から排出方向のみ冷媒を通流させる第五の逆止弁を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記冷媒貯留手段は、内部冷媒の冷却手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１０】
第二の圧縮機と、第二の凝縮器と、第二の減圧手段と、第二の蒸発器とを有する第二の冷凍サイクルを更に備え、
前記冷却手段は、前記第二の蒸発器を用いて構成されていることを特徴とする請求項９に記載の冷凍装置。
【請求項１１】
前記第二の凝縮器は、前記凝縮器と近接して設置されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷凍装置。
【請求項１２】
前記冷却手段は、前記ガス側冷媒配管を用いて構成されていることを特徴とする請求項９に記載の冷凍装置。
【請求項１３】
前記液側冷媒配管から液冷媒を分岐させる分岐冷媒配管と、
前記分岐冷媒配管を通流する冷媒を減圧する第三の減圧手段とを更に備え、
前記分岐冷媒配管は、一端が前記液側冷媒配管に接続されると共に、他端が前記ガス側冷媒配管又は前記圧縮機に接続され、
前記冷却手段は、前記第三の減圧手段により減圧された冷媒が通流する前記分岐冷媒配管を用いて構成されていることを特徴とする請求項９に記載の冷凍装置。
【請求項１４】
前記分岐冷媒配管は、前記液側冷媒配管に対して熱交換可能に接触して配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の冷凍装置。
【請求項１５】
室外機と室内機とを備え、
前記室外機は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、
前記室内機は、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置において、
液側渡り配管およびガス側渡り配管を有し、前記室外機と前記室内機とを接続する渡り配管と、
前記凝縮器と前記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、
前記圧縮機と前記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、
前記液側冷媒配管または前記液側渡り配管から延在する液側接続配管と、
前記ガス側冷媒配管または前記ガス側渡り配管または前記圧縮機から延在するガス側接続配管と、
前記液側接続配管に吸入側が接続されると共に、前記ガス側接続配管に排出側が接続され、前記渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段と、
前記液側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第六の逆止弁と、
前記冷媒貯留手段に吸入する冷媒を減圧する第四の減圧手段と、
前記ガス側接続配管に設けられ、通電時に開放する第八の電磁弁とを備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１６】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記凝縮器側に設けられ、通電時に開放する第九の電磁弁と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に設けられ、前記圧縮機から前記凝縮器の方向のみ冷媒を通流させる第七の逆止弁とを更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の冷凍装置。
【請求項１７】
室外機と室内機とを備え、
前記室外機は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、
前記室内機は、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置において、
液側渡り配管およびガス側渡り配管を有し、前記室外機と前記室内機とを接続する渡り配管と、
前記凝縮器と前記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、
前記圧縮機と前記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、
前記液側冷媒配管または前記液側渡り配管から延在する液側接続配管と、
前記ガス側冷媒配管または前記ガス側渡り配管または前記圧縮機から延在するガス側接続配管と、
前記液側接続配管に吸入側が接続されると共に、前記ガス側接続配管に排出側が接続され、前記渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段と、
前記液側接続配管に設けられ、前記冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第六の逆止弁と、
前記前記冷媒貯留手段に吸入する冷媒を減圧する第四の減圧手段と、
前記ガス側接続配管に設けられた第十の電磁弁と、
前記圧縮機の運転動作と、前記第十の電磁弁の開放と遮断と、を制御する制御手段を備え、
前記制御手段により、前記圧縮機の運転を停止し、前記第十の電磁弁を遮断することで前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項１８】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記凝縮器側に設けられた第十一の電磁弁、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する冷媒配管に設けられ、前記圧縮機から前記凝縮器の方向のみ冷媒を通流させる第七の逆止弁とを更に備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の運転動作と、前記第十の電磁弁と前記第十一の電磁弁の開放または遮断と、を制御し、
前記制御手段により、前記圧縮機の運転を停止させ、前記第十一の電磁弁を遮断することで、前記第七の逆止弁から前記第十一の電磁弁までの間の冷媒を冷媒回路内に貯留させることを特徴とする請求項１７に記載の冷凍装置。
【請求項１９】
前記液側冷媒配管のうち、前記液側接続配管との接続部分より前記液側渡り配管側に設けられた第十二の電磁弁を更に備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の運転動作と、前記第十の電磁弁と前記第十二の電磁弁の開放または遮断と、を制御し、
前記制御手段により、前記第十の電磁弁を遮断し、前記第十二の電磁弁を遮断し、前記圧縮機を運転することで、前記冷媒貯留手段に冷媒回路内の冷媒を貯留させることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の冷凍装置。
【請求項２０】
前記ガス側接続配管は、前記液側冷媒配管に対して熱交換可能に接触して配置されていることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２１】
前記ガス側接続配管と前記冷媒貯留手段との接続部分は、前記冷媒貯留手段の最下部に位置することを特徴とする請求項１５から請求項２０のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項２２】
前記冷媒貯留手段は、前記室外機の外側に設置され、
前記冷媒貯留手段は、前記液側接続配管を介して前記液側渡り配管に接続されると共に、前記ガス側接続配管を介して前記ガス側渡り配管に接続されてなることを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来から一般に用いられているセパレート形の冷凍装置に係り、冷媒圧力が高くても既存の敷設配管がそのまま流用できる冷媒回路装置の構成及び運転制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置は、一般に熱源機としての室外機、利用側機器としての室内機、及びこれらを接続する冷媒配管から成る。室外機は圧縮機や熱源側熱交換器、室内機は利用側熱交換器や絞り装置を有し、上記の圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器等が配管接続されて冷凍サイクルが構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特ＷＯ２００４／０１３５４９号公報（第１３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍サイクルに充填される冷媒として、近年、環境保護の観点から、オゾン破壊係数が零のＨＦＣ系冷媒（塩素を含まないフルオロカーボン）、例えばＲ４０４Ａ冷媒（Ｒ−１２５、Ｒ−１３４a、Ｒ−１４３aの混合冷媒）やＲ４１０Ａ冷媒（Ｒ３２が５０ｗｔ％、Ｒ１２５が５０ｗｔ％の混合冷媒）を使用した冷凍装置が登場してきている。そして、ユーザが、例えば、Ｒ４０４Ａ冷媒を使用した冷凍装置からＲ４１０Ａ冷媒を使用した冷凍装置に買い替える場合、工事簡便性、部品コスト低減の観点から、それまで使用していた冷凍装置の接続配管を、新しい冷凍装置の渡り配管としてそのまま再利用することが考えられる。
【０００５】
例えば、Ｒ４０４Ａ冷媒を使用した冷凍装置において、ガス側既設配管の設計圧力は、低圧基準値とする３８℃における飽和圧力の１．８ＭＰａと設定している。一方、Ｒ４１０Ａ冷媒は、動作圧力がＲ４０４Ａ冷媒に比べて約１．５倍高いという特徴があり、１．８ＭＰａにおける飽和温度が２６℃となる。新しい冷凍装置に買い換え、Ｒ４０４Ａ冷媒からＲ４１０Ａ冷媒に置き換わった場合に、特に停電などにより既設配管内に気液二相の冷媒が滞留する状態で冷凍装置が運転停止した状況では、外気温度の上昇などにより冷媒温度が上昇すると、冷媒圧力もまた上昇し、冷媒温度が２６℃以上となると、設計圧力が再利用される既設配管の耐圧基準値を超えてしまう可能性がある。この場合、既設配管の肉厚をより大きいものへ変更する必要があり、工事コストや配管コストが多大になるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するために為されたものであり、冷凍装置停止状態において、既設配管内の液冷媒を除去し、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、外気が高温となった場合でも耐圧面の問題を生じることがなく、元の冷凍装置の既設配管を再利用することができる冷凍装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷凍装置は、室外機と室内機とを備え、室外機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、室内機は、凝縮器から流出した冷媒を減圧する減圧手段と、減圧手段で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置において、
液側渡り配管およびガス側渡り配管を有し、室外機と室内機とを接続する渡り配管と、凝縮器と液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、圧縮機とガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、液側冷媒配管または液側渡り配管から延在する第一の接続配管と、ガス側冷媒配管またはガス側渡り配管から延在する第二の接続配管と、第一の接続配管に吸入側が接続されると共に、第二の接続配管に排出側が接続され、渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段と、第一の接続配管に設けられ、冷媒貯留手段へ吸入方向のみ冷媒を通流させる第一の逆止弁と、第一の接続配管に設けられ、通電時に遮断する第一の電磁弁と、第二の接続配管に設けられ、通電時に開放する第二の電磁弁とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る冷凍装置によれば、液側冷媒配管または液側渡り配管から延在する第一の接続配管と、ガス側冷媒配管またはガス側渡り配管から延在する第二の接続配管とに、既設配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留手段を付加接続させている。このため、停電などにより既設配管内に冷媒が滞留する状態で冷凍装置が運転停止した場合であっても、冷媒を一時的に冷媒貯留手段に貯留させることができ、既設配管内の液冷媒が除去可能となる。その結果、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、外気が高温となった場合でも、耐圧面の問題を生じることがなく、元の冷凍装置の既設配管を再利用が可能な冷凍装置を得ることができる。
従って、冷凍装置の入れ替えに際して、工事コストが低く、買い替え費用トータルが安価な冷凍装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る冷凍装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図において、本実施の形態に係る冷凍装置は、熱源機としての室外機Ａと、利用側機器としての室内機Ｂとを備えている。室外機Ａには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、圧縮機１から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器２と、冷媒を貯蔵する膨張容器（冷媒貯留手段）７とが搭載されている。室内機Ｂには、凝縮器２から流出した冷媒を減圧する膨張弁（減圧手段）３と、膨張弁３で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器４とが搭載されている。液側既設配管（液側渡り配管）２７およびガス側既設配管（ガス側渡り配管）２８は、室外機Ａと室内機Ｂとを接続する渡り配管である。
【００１０】
圧縮機１から吐出した冷媒を通流させる吐出配管２９には、吐出配管２９を通流する冷媒の逆流を防止する、つまり圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第二の逆止弁１１が設けられ、凝縮器２から流出した冷媒を通流させる液側冷媒配管５には、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える通電開の第三の電磁弁８が設けられている。
【００１１】
ここで、通電開の電磁弁とは、電磁弁に通電時のみ弁が開放し、通電を止めることで弁を遮断するものであり、通電閉の電磁弁とは、逆に電磁弁に通電時のみ弁が遮断し、通電を止めることで弁を開放するものである。
【００１２】
室外機Ａに搭載される膨張容器７は、第三の電磁弁８と液側既設配管２７の間の液側冷媒配管５から延在する液側接続配管１４に吸入側が接続されると共に、圧縮機１の吸入側のガス側冷媒配管６から延在するガス側接続配管１５に排出側が接続されている。この膨張容器７により、液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒を一時的に貯留することが可能となる。
【００１３】
液側冷媒配管５と膨張容器７を接続する液側接続配管１４には、通電閉の第一の電磁弁９と、液側冷媒配管５から膨張容器７への方向のみ通流可能な第一の逆止弁１２とが設けられ、ガス側冷媒配管６と膨張容器７を接続するガス側接続配管１５には、通電開の第二の電磁弁１０と、膨張容器７からガス側冷媒配管６への方向のみ通流可能な第五の逆止弁１３とが設けられている。
【００１４】
上記の冷凍装置には、二酸化炭素等の自然冷媒、或いは上述のＨＦＣ系の高圧冷媒、例えばＲ４１０Ａ冷媒が充填されている。
【００１５】
なお、膨張容器７を室外機Ａの外側に設置してもよい。すなわち、膨張容器７の吸入側を、液側接続配管１４を介して液側既設配管２７に接続すると共に、膨張容器７の排出側を、ガス側接続配管１５を介してガス側既設配管２８に接続することにより、室外機Ａは、一般的な冷凍装置の室外機（膨張容器を含まない室外機）と同様の構成となる。その結果、室外機の共通化を図ることができ、システム構築コストを低減させることが可能となる。
【００１６】
室外機Ａ内には、圧縮機１の吐出側に圧力センサ３３ａが設けられ、圧縮機１の吸入側に圧力センサ３３ｂが設けられており、それぞれ設置場所の冷媒圧力を計測する。また、室外機Ａ内には、圧縮機１の吐出側に温度センサ３４ａが設けられており、冷媒温度を計測する。
さらに、室外機Ａ内には、計測制御装置３２が設けられており、圧力センサ３３、温度センサ３４などの計測情報や、冷凍装置使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機１の運転方法、凝縮器２の熱交換量、第一から第三の電磁弁９，１０，８の開放と遮断の切り替えなどを制御する。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る冷凍装置の設計圧力について説明する。冷凍装置の設計圧力は、高圧側と低圧側の二種のみ設定し、装置内の冷媒回路部にて高圧で動作する可能性がある部分については、高圧側の設計圧力、それ以外の場所は基本的に低圧で動作するので低圧側の設計圧力となる。本実施の形態では、膨張弁３から圧縮機１吸入側につながる冷媒回路が常に低圧となるので、この部分の蒸発器４と、ガス側既設配管２８と、ガス側冷媒配管６と、ガス側冷媒配管６から通電開の第二の電磁弁１０までのガス側接続配管１５と、に低圧側の設計圧力が適用される。また、圧縮機１のシェル内圧が低圧である場合も同様に低圧側の設計圧が適用される。本冷凍装置の前記箇所以外は高圧側の設計圧力が適用され、膨張容器７と、液側接続配管１４と、膨張容器７から通電開の第二の電磁弁１０までのガス側接続配管１５と、もまた高圧で動作する場合があるので、高圧側の設計圧力が適用される部分に含まれる。
【００１８】
本実施の形態は、例えば、Ｒ４０４Ａ冷媒に対応する耐圧基準値の既設配管を再利用し、動作圧力の高いＲ４１０Ａ冷媒に置き換えた冷凍装置であり、低圧側の設計圧力は、Ｒ４０４Ａ冷媒において装置停止時に最も圧力が高くなる状況を想定して、３８℃における飽和圧力の１．８ＭＰａ、高圧側の設計圧力は装置動作時の高圧の最も高い状況を想定して、６５℃における飽和圧力の３．３ＭＰａとされる。一方、動作圧力の高いＲ４１０Ａ冷媒において、低圧側の設計圧力として適用された１．８ＭＰａにおける飽和温度が２６℃となる。そのため、該当箇所に液冷媒が存在した状態で、外気温度の上昇などにより冷媒温度が上昇すると、冷媒圧力もまた上昇し、冷媒温度が２６℃以上となると、設計圧力が再利用される既設配管の耐圧基準値を超えてしまう可能性がある。
【００１９】
高圧側の設計圧力は、例えば、動作圧力の高いＲ４１０Ａ冷媒に置き換えた前記冷凍装置において、Ｒ４０４Ａ冷媒の６５℃における飽和圧力の３．３ＭＰａとする場合と、Ｒ４１０Ａ冷媒の６５℃における飽和圧力の４．３ＭＰａとする場合がある。後者の、高圧側の設計圧力をＲ４１０Ａ冷媒の６５℃における飽和圧力の４．３ＭＰａとした冷凍装置の場合は、液側既設配管２７の設計圧力を低圧側の１．８ＭＰａとするため、凝縮器２の下流側の液側冷媒配管５に減圧手段を追加するなどにより対応する。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る冷凍装置の冷凍サイクルの動作について説明する。
例えば、この冷凍装置における通常運転の代表条件として、Ｒ４１０Ａ冷媒が蒸発器４で蒸発する蒸発温度を−４０℃とすると、低圧は０．１８ＭＰａ、凝縮器２で凝縮する凝縮温度を４０℃とすると、高圧は２．４ＭＰａとなる。
【００２１】
冷凍装置の冷媒は、室外機Ａと室内機Ｂとの間で循環し、蒸発と凝縮の状態変化を繰り返すことによって二次冷媒（例えば、室内空気）を冷却する。より具体的には、圧縮機１に吸引された蒸発温度の低圧ガス冷媒が、圧縮機１により圧縮される。圧縮機１から吐出された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、吐出配管２９と、第二の逆止弁１１とを通流し、凝縮器２へ流入する。凝縮器２に流入した高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２により外気に放熱し凝縮する。凝縮器２から流出した冷媒は凝縮温度の高圧液冷媒となり、液側冷媒配管５と、通電開の第三の電磁弁８と、液側既設配管２７とを通流し、膨張弁３へ流入する。膨張弁３に流入した凝縮温度の高圧液冷媒は、膨張弁３により減圧される。膨張弁３により減圧された冷媒は、蒸発温度の低圧気液二相冷媒となり、蒸発器４に流入する。蒸発器４に流入した蒸発温度の低圧気液二相冷媒は、蒸発器４により室内空気から受熱し蒸発する。この蒸発過程で、蒸発器４の熱交換表面を通気する室内空気が冷やされる。蒸発器４から流出した冷媒は蒸発温度の低圧ガス冷媒となり、ガス側既設配管２８と、ガス側冷媒配管６とを通流し、圧縮機１へ吸入される。
【００２２】
ここで、本実施の形態の冷凍装置における通常運転時の電磁弁操作表を図９に示す。本実施の形態の冷凍装置が通常に運転している場合、電磁弁の開放および遮断を制御する計測制御装置３２は、通電開の第三の電磁弁８に通電することにより弁を開放する。さらに、膨張容器７を低圧部とするために、ガス側冷媒配管６と、膨張容器７を接続するガス側接続配管１５に設けられた、通電開の第二の電磁弁１０に通電することにより弁を開放し、膨張容器７からガス側冷媒配管６へ冷媒を通流させる。さらに、高圧部の液側冷媒配管５から、低圧部の膨張容器７へ液冷媒を通流させないために、液側冷媒配管５と膨張容器７を接続する液側接続配管１４に設けられた、通電閉の第一の電磁弁９に通電することにより、弁を遮断する。
【００２３】
その結果、冷凍装置が通常に運転している場合には、膨張容器７の圧力は、ガス側冷媒配管６の同等の圧力となる。更に膨張容器７からガス側冷媒配管６への方向のみ通流可能な第五の逆止弁１３を設けたため、ガス側冷媒配管６の圧力以下に維持できる。低い圧力を維持することができた場合、冷媒回収効果が促進される。
【００２４】
本実施の形態の冷凍装置が通常に運転している場合、圧縮機１の吐出側から膨張弁３、さらに通電閉の第一の電磁弁９から液側冷媒配管５までの液側接続配管１４の冷媒回路が高圧部となり、膨張弁３から圧縮機１の吸入側、さらに膨張容器７と、ガス側接続配管１５と、膨張容器７から通電閉の第一の電磁弁９までの液側接続配管１４の冷媒回路が低圧部となる。
【００２５】
冷凍装置が、通常運転から停電などによる異常停止をした場合、弁などで遮断されていなければ、冷媒回路内に存在した高圧冷媒が、低圧冷媒の存在した冷媒回路部に流入し、全冷媒回路内が均圧となる。このとき、全冷媒回路内に液冷媒が存在するようになり、使用する冷媒を従来冷媒より高い動作圧力のものに置き換え、既設配管を再利用した冷凍装置では、外気が高温となった場合、冷媒圧力もまた上昇し、低圧側の設計圧力で設計された既設配管などにおいて、耐圧基準値を超えてしまう可能性がある。
本実施の形態の冷凍装置では、運転に必要な電力を得られなくなった状態、特に停電の場合の異常停止であっても既設配管の圧力を耐圧基準値以下に維持することを可能とする。
【００２６】
本実施の形態の冷凍装置において、運転に必要な電力を得られなくなった状態、特に停電の場合の異常停止について説明する。
冷凍装置への電力供給が無くなった場合、圧縮機１、凝縮器２が停止すると共に、通電開の第三の電磁弁８と、通電開の第二の電磁弁１０が遮断し、通電閉の第一の電磁弁９が開放する。
【００２７】
その結果、第二の逆止弁１１と、通電開の第三の電磁弁８との間の冷媒回路に存在する高圧冷媒は、通電開の第三の電磁弁８の遮断により液側既設配管２７に流出することがなく、圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第二の逆止弁１１によりガス側冷媒配管６に流出することもない。よって、この第二の逆止弁１１と、通電開の第三の電磁弁８との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入される。さらに、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える通電開の第三の電磁弁８の下流側から圧縮機１吸入側までの冷媒全てを、ガス側冷媒配管６の同等の圧力、またはそれ以下の圧力に維持されていた膨張容器７へ通流させ、貯留することが可能となる。
【００２８】
この第二の逆止弁１１と、通電開の第三の電磁弁８との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入されることにより、膨張容器７に回収する冷媒量を減少させることができ、全冷媒の回収を確実なものとする。
【００２９】
このように、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などの液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることがない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図において、本実施の形態に係る冷凍装置は、熱源機としての室外機Ａと、利用側機器としての室内機Ｂとを備えている。室外機Ａには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、圧縮機１から吐出した冷媒を凝縮する凝縮器２と、冷媒を貯蔵する膨張容器７とが搭載されている。室内機Ｂには、凝縮器２から流出した冷媒を減圧する膨張弁３と、膨張弁３で減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器４とが搭載されている。液側既設配管２７およびガス側既設配管２８は、室外機Ａと室内機Ｂとを接続する渡り配管である。
【００３１】
圧縮機１から吐出した冷媒を通流させる吐出配管２９には、吐出配管２９を通流する冷媒の逆流を防止する、つまり圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第四の逆止弁３９が設けられ、凝縮器２から流出した冷媒を通流させる液側冷媒配管５には、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第六の電磁弁３５と、第七の電磁弁３１が設けられている。
【００３２】
室外機Ａに搭載される膨張容器７は、第六の電磁弁３５と第七の電磁弁３１の間の液側冷媒配管５から延在する液側接続配管１４に吸入側が接続されると共に、圧縮機１の吸入側のガス側冷媒配管６から延在するガス側接続配管１５に排出側が接続されている。この膨張容器７により、液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒を一時的に貯留することが可能となる。
【００３３】
液側冷媒配管５と膨張容器７を接続する液側接続配管１４には、第四の電磁弁３６と、液側冷媒配管５から膨張容器７への方向のみ通流可能な第三の逆止弁３８とが設けられ、ガス側冷媒配管６と膨張容器７を接続するガス側接続配管１５には、第五の電磁弁３７と、膨張容器７からガス側冷媒配管６への方向のみ通流可能な第五の逆止弁１３とが設けられている。
【００３４】
上記の冷凍装置には、二酸化炭素等の自然冷媒、或いは上述のＨＦＣ系の高圧冷媒、例えばＲ４１０Ａ冷媒が充填されている。
【００３５】
なお、膨張容器７を室外機Ａの外側に設置してもよい。すなわち、すなわち、膨張容器７の吸入側を、液側接続配管１４を介して液側既設配管２７に接続すると共に、膨張容器７の排出側を、ガス側接続配管１５を介してガス側既設配管２８に接続することにより、室外機Ａは、一般的な冷凍装置の室外機（膨張容器を含まない室外機）と同様の構成となる。その結果、室外機の共通化を図ることができ、システム構築コストを低減させることが可能となる。
【００３６】
室外機Ａ内には、圧縮機１の吐出側に圧力センサ３３ａが設けられ、圧縮機１の吸入側に圧力センサ３３ｂが設けられており、それぞれ設置場所の冷媒圧力を計測する。また、室外機Ａ内には、圧縮機１の吐出側に温度センサ３４ａが設けられており、冷媒温度を計測する。
さらに、室外機Ａ内には、計測制御装置３２が設けられており、圧力センサ３３、温度センサ３４などの計測情報や、冷凍装置使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機１の運転方法、凝縮器２の熱交換量、第四から第七の電磁弁
３６、３７、３５、３１の開放と遮断の切り替えなどを制御する。
【００３７】
本実施の形態の冷凍装置を通常に停止する場合は、冷媒を全て室外機Ａ内の高圧側の設計圧力とする膨張容器７に貯留する。
ここで、本実施の形態の冷凍装置を通常に停止する場合の冷媒回収動作における電磁弁操作表を図９に示す。冷凍装置が通常運転時に、冷凍装置使用者から停止を指示された場合、計測制御装置３２が、圧縮機１と凝縮器２を稼動させつつ、第六の電磁弁３５の開放を維持し、第四の電磁弁３６を開放し、第五の電磁弁３７を遮断し、第七の電磁弁３１を遮断する。
【００３８】
その結果、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第七の電磁弁３１の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒を圧縮機１の吐出側へ回収可能とする。さらに、膨張容器７は、通常運転時にガス側冷媒配管６の同等の圧力を維持するため、圧縮機１の吐出側から液側冷媒配管５までの冷媒回路内の冷媒全てを膨張容器７に貯留可能となる。さらに、第五の逆止弁１３を設けることでガス側冷媒配管６の圧力以下を維持する。低い圧力を維持できた場合、冷媒回収効果が促進される。膨張容器７に冷媒を貯留した後、第四の電磁弁３６を遮断することで、液冷媒を封入する。または、第三の逆止弁３８を設けることで、第四の電磁弁３６を遮断せずに液冷媒を封入可能とし、冷媒封入操作を簡略化できる。
【００３９】
このように、液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒回路内の液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることがない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００４０】
圧縮機１の吸入側は、冷媒が回収されることで圧力が低下する。圧縮機１の吸入側の圧力を測定する圧力センサ３３ｂにより測定された圧力が、設定された低圧圧力値以下となった場合、計測制御装置３２が圧縮機１と凝縮器２の稼動を止める。さらに、第六の電磁弁３５を遮断し、第五の電磁弁３７の遮断を維持すれば、第四の電磁弁３６と、第七の電磁弁３１を開放した場合においても、液側冷媒配管５の第七の電磁弁３１と第六の電磁弁３５の間と、第三の逆止弁３８から液側冷媒配管５の接続部分までが低圧側に開放される。しかし、本実施の形態の冷凍装置であれば、全冷媒回路内の冷媒が膨張容器７に回収可能なため、冷媒圧力が上昇した場合でも、耐圧面の問題が生じることがない。このことより、実施の形態１と同様に、第四の電磁弁３６を通電閉、第五の電磁弁３７を通電開、第六の電磁弁３５を通電開、さらに、第七の電磁弁３１を通電閉とすれば、停電にも対応可能となる。
【００４１】
本実施の形態の冷凍装置において、運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合の異常停止について説明する。
圧縮機１の吐出側の圧力センサ３３ａが測定する吐出圧力が、設定された圧力以上となる場合、または圧縮機１の吐出側の温度センサ３４ａが測定する吐出温度が、設定された温度以上となる場合など、冷凍装置の運転異常が検知された場合において、計測制御装置３２が圧縮機１を停止させる。
【００４２】
ここで、本実施の形態の冷凍装置において、運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合の電磁弁操作表を図９に示す。計測制御装置３２が圧縮機１を停止させた場合には、第四の逆止弁３９と、第六の電磁弁３５との間の冷媒回路に存在する高圧冷媒は、第六の電磁弁３５の遮断により液側既設配管２７に流出することがなく、圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第四の逆止弁３９によりガス側冷媒配管６に流出することもない。よって、この第四の逆止弁３９と、第六の電磁弁３５との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入される。
【００４３】
一方、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第六の電磁弁３５の下流側から膨張弁３までの高圧冷媒は、膨張弁３から圧縮機１の吸入側、さらに第五の電磁弁３７からガス側冷媒配管６までのガス側接続配管１５の低圧冷媒が存在した冷媒回路に流入し、外気が高温となった場合、冷媒圧力もまた上昇し、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などにおいて、耐圧基準値を超えてしまう可能性がある。
【００４４】
そこで、冷凍装置が通常運転から運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合には、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第六の電磁弁３５の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒を、高圧設計部の膨張容器７へ通流させ、貯留する。
【００４５】
冷媒を膨張容器７へ通流させ、貯留する上記解決策の方法として、液側冷媒配管５に設けられた第七の電磁弁３１と、液側接続配管１４に設けられた第四の電磁弁３６を開放する。さらに、膨張容器７からガス側冷媒配管６へ冷媒を通流させないために、ガス側接続配管１５に設けられた第五の電磁弁３７を遮断する。
【００４６】
その結果、運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合であっても、第六の電磁弁３５の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒全てを、ガス側冷媒配管６の同等の圧力に維持されていた、または第五の逆止弁１３を設けた場合はガス側冷媒配管６の圧力以下に維持されていた膨張容器７へ通流させ、貯留することが可能となる。
【００４７】
第四の逆止弁３９と、第六の電磁弁３５との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入されることにより、膨張容器７に回収する冷媒量を減少させることができ、全冷媒の回収を確実なものとする。
【００４８】
液側冷媒配管５から膨張容器７への方向のみ通流可能な第三の逆止弁３８を設置しない場合、膨張容器７に冷媒を通流させた後、第六の電磁弁を遮断することで膨張容器７内に冷媒を貯留する。
【００４９】
このように、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などの液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることがない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。この実施の形態３が図１に示す実施の形態１又は図２に示す実施の形態２と異なるのは、膨張容器７と熱交換を行うための第二の冷凍サイクルが、室外機Ａに付加されている点である。その他の構成については実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等である。なお、実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５１】
図３に示すように、第二の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して吐出する第二の圧縮機１７と、第二の圧縮機１７から吐出した冷媒を凝縮する熱源側熱交換器としての第二の凝縮器１８と、第二の凝縮器１８から流出した冷媒を減圧する減圧手段としての第二の膨張弁１９と、第二の膨張弁１９により減圧された冷媒を蒸発させる利用側熱交換器としての第二の蒸発器２０とを備えており、第二の蒸発器２０と膨張容器７とで、冷媒同士の熱交換を行う。
【００５２】
さらに、第二の冷凍サイクルを構成する機器は、膨張容器７と一部の冷媒回路を共有していれば、室外機Ａを構成する構造体の外側、或いは機器同士が当接設置を可能とする。
【００５３】
第二の蒸発器２０と膨張容器７とで、冷媒同士の熱交換を行う構造は、第二の蒸発器２０の冷媒配管を膨張容器７の外側表面と接触させる構造、又は膨張容器７の外周を取り巻く構造、又は膨張容器７の内部に挿入させ、内部冷媒に直接接触させる構造のいずれであってもよい。
【００５４】
第二の蒸発器２０と膨張容器７とで、冷媒同士の熱交換を行う本実施の形態は、冷凍装置が通常に運転している場合、膨張容器７を冷却し、冷熱を蓄えることで、低圧部である膨張容器７に流入した高圧冷媒の体積膨張を抑制する効果がある。
その結果、液側既設配管２７とガス側既設配管２８に冷媒が滞留する状態で運転停止した場合には、液側冷媒配管５から膨張容器７へ高圧冷媒を通流させる、実施の形態１又は実施の形態２で述べた効果の更なる促進が図れ、膨張容器７内への通流時に高圧液冷媒の気化を抑制し、貯留する膨張容器７内の液冷媒量を増大させる効果より、膨張容器７の容積を縮小できる。
【００５５】
実施の形態４．
図４は、実施の形態４に係る冷凍装置の冷媒回路図である。この実施の形態４が図３に示す実施の形態３と異なるのは、第二の凝縮器１８が凝縮器２に近接して設置されている点である。その他の構成については実施の形態３と同一又は同等である。なお、実施の形態３と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
図４において、第二の冷凍サイクルの第二の凝縮器１８は凝縮器２と近接して設置され、凝縮器２の送風機１６は、凝縮器２と第二の凝縮器１８に同時に空気を送り込む。凝縮器２と第二の凝縮器１８は、互いに伝熱管は共有しないが、熱交換器の形態がプレートフィンチューブの場合は、フィンが互いに共有される構成をとり、これにより近接設置に比べて、更に冷媒配管同士の熱交換性能が向上する。
【００５７】
上記のような構成とすることで、凝縮器２と第二の凝縮器１８の送風動力が凝縮器２の送風機１６の１台で済むため、動力回収を図ることができ、システムの効率向上、即ち省エネが実現できる。
【００５８】
実施の形態５．
図５は、実施の形態５に係る冷凍装置の冷媒回路図である。この実施の形態５が図１に示す実施の形態１又は図２に示す実施の形態２と異なるのは、ガス側冷媒配管６と膨張容器７とで、冷媒同士の熱交換を行っている点である。その他の構成については実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等である。なお、実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、ガス側冷媒配管６の一部がＵ字状に膨張容器７に向けて延び、ガス側冷媒配管６と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行う。
ガス側冷媒配管６と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行う構造としては、ガス側冷媒配管６を膨張容器７の外側表面と接触させる構造、又はガス側冷媒配管６で膨張容器７の外周を取り巻く構造、又はガス側冷媒配管６を膨張容器７の内部に挿入させ、内部冷媒に直接接触させる構造のいずれであってもよく、また、その他の構造であってもよい。
【００６０】
ガス側冷媒配管６と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行う本実施の形態は、冷凍装置が通常に運転している場合、代表条件として外気温度３２℃、冷媒の蒸発温度を−４０℃とすると、ガス側冷媒配管６は蒸発温度に近い−４０℃から−３０℃の温度と想定され、ガス側冷媒配管６との冷媒同士の熱交換を行う膨張容器７が冷却される。そのため、液側既設配管２７とガス側既設配管２８に冷媒が滞留する状態で運転停止した場合には、液側冷媒配管５から膨張容器７へ高圧冷媒を通流させる、実施の形態１又は実施の形態２で述べた効果の更なる促進が図れ、膨張容器７内への通流時に高圧液冷媒の気化を抑制し、貯留する膨張容器７内の液冷媒量を増大させる効果より、膨張容器７の容積を縮小できる。
【００６１】
実施の形態６．
図６は、実施の形態６に係る冷凍装置の冷媒回路図である。この実施の形態６が図１に示す実施の形態１又は図２に示す実施の形態２と異なるのは、分岐冷媒配管２５と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行っている点である。その他の構成については実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等である。なお、実施の形態１又は実施の形態２と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６２】
図３に示すように、実施の形態６に係る冷凍装置は、一端が液側冷媒配管５に接続されると共に、他端がガス側冷媒配管６又は圧縮機１に接続され、液冷媒を分岐させる分岐冷媒配管２５と、分岐冷媒配管２５から分岐される冷媒を減圧する減圧手段としての第三の膨張弁２４と、第三の膨張弁２４により減圧された分岐冷媒配管２５の冷媒と膨張容器７の冷媒とで冷媒同士の熱交換を行う手段とを備えている。
【００６３】
即ち、分岐冷媒配管２５が実施の形態１又は実施の形態２に付加され、第三の膨張弁２４により減圧された冷媒と膨張容器７との冷媒同士の熱交換を行い、圧縮機１の圧縮途中、又は吸入側にインジェクションを実施する構成を取る。
【００６４】
または、分岐冷媒配管２５と、液側冷媒配管５との冷媒同士の熱交換を行うエコノマイザ２３を設ける。この場合、分岐冷媒配管２５を通流する冷媒流量を増加させ、分岐冷媒配管２５と膨張容器７と冷媒同士の熱交換性能を向上させる。更に、分岐冷媒配管２５を圧縮機１と接続させる場合、液側冷媒配管５の冷媒過冷却度を増大させ、運転効率を向上させる。
【００６５】
分岐冷媒配管２５と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行う構造としては、分岐冷媒配管２５を膨張容器７の外側表面と接触させる構造、又は分岐冷媒配管２５を膨張容器７の外周を取り巻く構造、又は分岐冷媒配管２５を膨張容器７の内部に挿入させ、内部冷媒に直接接触させる構造のいずれであってもよく、また、その他の構造であってもよい。
【００６６】
分岐冷媒配管２５と膨張容器７とで冷媒同士の熱交換を行う本実施の形態は、冷凍装置が通常に運転している場合、膨張容器７が冷却されるため、液側既設配管２７とガス側既設配管２８に冷媒が滞留する状態で運転停止した場合であっても、液側冷媒配管５から膨張容器７へ高圧冷媒を通流させる、実施の形態１又は実施の形態２で述べた効果の更なる促進が図れ、膨張容器７内への通流時に高圧液冷媒の気化を抑制し、貯留する膨張容器７内の液冷媒量を増大させる効果より、膨張容器７の容積を縮小できる。
【００６７】
実施の形態７．
図７は、実施の形態７に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図において、室外機Ａに搭載される膨張容器７は、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える通電開の第九の電磁弁４２と液側既設配管２７との間の液側冷媒配管５から延在する液側接続配管１４に吸入側が接続されると共に、圧縮機１の吸入側のガス側冷媒配管６又は圧縮機１から延在するガス側接続配管１５に排出側が接続されている。この膨張容器７により、液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒を一時的に貯留することが可能となる。
【００６８】
液側冷媒配管５と膨張容器７を接続する液側接続配管１４には、液側接続配管１４を通流する冷媒を減圧する減圧手段として第四の膨張弁３０と、液側冷媒配管５から膨張容器７への方向のみ通流可能な第六の逆止弁４０が設けられている。さらに、ガス側冷媒配管６又は圧縮機１と、膨張容器７と、を接続するガス側接続配管１５には、通電開の第八の電磁弁４１が設けられ、圧縮機１の吸入側、又は圧縮途中にインジェクションを実施する構成を取る。
または、ガス側接続配管１５と、液側冷媒配管５との冷媒同士の熱交換を行うエコノマイザ２３を設けた構成を取る。この場合、膨張容器７を通流する冷媒流量を増加させ、膨張容器７の冷却効果を向上させることができる。さらに、ガス側接続配管１５を圧縮機１と接続させる場合、液側冷媒配管５の冷媒過冷却度を増大させ、運転効率を向上させることができる。
【００６９】
本実施の形態は、冷凍装置が通常に運転している場合、液側接続配管１４を通流した冷媒が第四の膨張弁３０で減圧され、膨張容器７で受熱することで膨張容器７が常に冷却され、膨張容器７に冷熱を蓄えることが可能となる。このため、冷凍装置停止時には、低圧部である膨張容器７に流入した高圧冷媒の体積膨張を抑制する効果が得られる。
【００７０】
膨張容器７は、冷凍装置停止時に液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒を貯留するため、冷凍装置が通常に運転している場合、液冷媒を排出しておく必要がある。液冷媒を排出できない場合は、膨張容器７の容積を大きくしなければならなくなり、コストがかかるためである。そのため、膨張容器７の排出口（ガス側接続配管１５と膨張容器７との接続部分）を、膨張容器７の底面に配置する（最下部に位置させる）ことにより、膨張容器７から液冷媒を排出容易にしている。その結果、冷凍装置の通常運転時に膨張容器７から液冷媒が容易に排出できるので、膨張容器７の小型化を図ることができる。
なお、膨張容器７から液冷媒を排出容易な構造としては、膨張容器７の排出口を底面に配置する構造以外にも、排出口を吸入口より大きくした構造、複数の排出口を設けた構造などであってもよい。
【００７１】
また、上記の冷凍装置には、二酸化炭素等の自然冷媒、或いは上述のＨＦＣ系の高圧冷媒、例えばＲ４１０Ａ冷媒が充填されている。
【００７２】
さらに、膨張容器７を室外機Ａの外側に設置してもよい。すなわち、膨張容器７の吸入側を、液側接続配管１４を介して液側既設配管２７に接続すると共に、膨張容器７の排出側を、ガス側接続配管１５を介してガス側既設配管２８に接続することにより、室外機Ａは、一般的な冷凍装置の室外機（膨張容器を含まない室外機）と同様の構成となる。その結果、室外機の共通化を図ることができ、システム構築コストを低減させることが可能となる。
【００７３】
本実施の形態の冷凍装置において、運転に必要な電力を得られなくなった状態、特に停電の場合の異常停止について説明する。
冷凍装置への電力供給が無くなった場合、圧縮機１、凝縮器２が停止すると共に、通電開の第八の電磁弁４１と、通電開の第九の電磁弁４２が遮断する。
【００７４】
その結果、第七の逆止弁４３と、通電開の第九の電磁弁４２との間の冷媒回路に存在する高圧冷媒は、通電開の第九の電磁弁４２の遮断により液側既設配管２７に流出することがなく、圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第七の逆止弁４３によりガス側冷媒配管６に流出することもない。よって、この第七の逆止弁４３と、通電開の第九の電磁弁４２との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入される。さらに、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える通電開の第九の電磁弁４２の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒全てを、ガス側冷媒配管６の同等の圧力に維持されていた、または圧縮機１の圧縮途中の同等の圧力に維持されていた膨張容器７へ通流させ、貯留することが可能となる。
【００７５】
この第七の逆止弁４３と、通電開の第九の電磁弁４２との間の高圧設計部である冷媒回路に一部の高圧冷媒が封入されることにより、膨張容器７に回収する冷媒量を減少させることができ、全冷媒の回収を確実なものとする。
【００７６】
このように、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などの液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることはない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００７７】
本実施の形態の冷凍装置において、膨張容器７を冷却していることにより、液側既設配管２７とガス側既設配管２８に冷媒が滞留する状態で運転停止した場合、液側冷媒配管５から膨張容器７へ高圧冷媒を通流させる、実施の形態１又は実施の形態２で述べた効果の更なる促進が図れ、膨張容器７内への通流時に高圧液冷媒の気化を抑制し、貯留する膨張容器７内の液冷媒量を増大させる効果より、膨張容器７の容積を縮小できる。
【００７８】
実施の形態８．
図８は、実施の形態８に係る冷凍装置の冷媒回路図である。この実施の形態８が図７に示す実施の形態７と異なるのは、通電開の第八の電磁弁４１と通電開の第九の電磁弁４２の代わりに、開放と遮断を制御する制御手段を備えた第十の電磁弁４５と第十一の電磁弁４４とを備えることにより、圧縮機保護装置作動などによる圧縮機異常停止においても対応可能としている点である。その他の構成については実施の形態７と同一又は同等である。なお、実施の形態７と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７９】
図８に示すように、本実施の形態の冷凍装置においては、運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合には、第七の逆止弁４３と、第十一の電磁弁４４との間の冷媒回路に存在する高圧冷媒は、第十一の電磁弁４４の遮断により液側既設配管２７に流出することがなく、圧縮機１から凝縮器２への方向のみ通流可能な第七の逆止弁４３によりガス側冷媒配管６に流出することもない。よって、この第七の逆止弁４３と、第十一の電磁弁４４との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入される。
【００８０】
一方、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第十一の電磁弁４４の下流側から膨張弁３までの高圧冷媒は、膨張弁３から圧縮機１の吸入側、さらに第十の電磁弁４５からガス側冷媒配管６までのガス側接続配管１５の低圧冷媒が存在した冷媒回路に流入し、外気が高温となった場合、冷媒圧力もまた上昇し、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などにおいて、耐圧基準値を超えてしまう可能性がある。
【００８１】
そこで、冷凍装置が通常運転から運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合には、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第十一の電磁弁４４の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒を、高圧設計部の膨張容器７へ通流させ、貯留する。
【００８２】
冷媒を膨張容器７へ通流させ、貯留する上記解決策の方法として、液側冷媒配管５に設けられた第十二の電磁弁４６を開放する。さらに、膨張容器７からガス側冷媒配管６へ冷媒を通流させないために、ガス側接続配管１５に設けられた第十の電磁弁４５を遮断する。
【００８３】
その結果、運転異常の検知により計測制御装置３２が圧縮機１を停止した場合であっても、第十一の電磁弁４４の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒全てを、ガス側冷媒配管６の同等の圧力に維持されていた、または圧縮機１の圧縮途中の同等の圧力に維持されていた膨張容器７へ通流させ、貯留することが可能となる。
液側冷媒配管５から膨張容器７への方向のみ通流可能な第六の逆止弁４０の代わりに第十三の電磁弁とした場合、膨張容器７に冷媒を通流させた後、第十三の電磁弁を遮断することで膨張容器７内に冷媒を貯留する。
このように、低圧側の設計圧力で設計されたガス側既設配管２８などの液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることがない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００８４】
また、第七の逆止弁４３と、第十一の電磁弁４４との間の高圧設計部である冷媒回路に高圧冷媒が封入されることにより、膨張容器７に回収する冷媒量を減少させることができ、全冷媒の回収を確実なものとする。
【００８５】
さらに、液側冷媒配管５と液側接続配管１４の接続部より下流側から液側既設配管２７の間の液側冷媒配管５には、第十二の電磁弁が設けられ、冷凍装置が通常運転時に、冷凍装置使用者から停止を指示された場合、計測制御装置３２が、圧縮機１と凝縮器２を稼動させつつ、第十二の電磁弁４６の開放を維持し、第十の電磁弁４５を遮断する。
【００８６】
その結果、液側冷媒配管５の冷媒の通流又は遮断を切り替える第十二の電磁弁４６の下流側から圧縮機１の吸入側までの冷媒が、圧縮機１の吐出側へ回収可能となる。さらに、膨張容器７は、通常運転時にガス側冷媒配管６の同等の圧力が維持される、または圧縮機１の圧縮途中の同等の圧力に維持されているため、圧縮機１の吐出側から液側冷媒配管５までの冷媒回路内の冷媒全てが膨張容器７に貯留可能となる。
このように、液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒回路内の液冷媒が除去されるので、使用する冷媒が従来冷媒より高い動作圧力で、且つ、外気が高温となり冷媒圧力が上昇した場合でも、配管中に液冷媒がほぼ存在しない状態では、耐圧面の問題が生じることがない。その結果、設計圧力の低い、元の冷凍装置の液側既設配管２７とガス側既設配管２８とを再利用可能な冷凍装置を得ることができる。
【００８７】
本実施の形態は、冷凍装置が通常に運転している場合、液側接続配管１４を通流した冷媒が第四の膨張弁３０で減圧され、膨張容器７で受熱することで膨張容器７が常に冷却されるので、冷熱を蓄えることが可能となる。よって、冷凍装置停止時には、低圧部である膨張容器７に流入した高圧冷媒の体積膨張を抑制する効果が得られる。
【００８８】
膨張容器７は、冷凍装置停止時に液側既設配管２７とガス側既設配管２８の冷媒を貯留するため、冷凍装置が通常に運転している場合、液冷媒を排出しておく必要がある。液冷媒を排出できない場合は、膨張容器７の容積を大きくしなければならなくなり、コストがかかるためである。そのため、膨張容器７の排出口（ガス側接続配管１５と膨張容器７との接続部分）を、膨張容器７の底面に配置する（最下部に位置させる）ことにより、膨張容器７から液冷媒を排出容易にしている。その結果、冷凍装置の通常運転時に膨張容器７から液冷媒が容易に排出できるので、膨張容器７の小型化を図ることができる。
なお、膨張容器７から液冷媒を排出容易な構造としては、膨張容器７の排出口を底面に配置する構造以外にも、排出口を吸入口より大きくした構造、複数の排出口を設けた構造などであってもよい。
【００８９】
また、本実施の形態が、ガス側接続配管１５と、液側冷媒配管５との冷媒同士の熱交換を行うエコノマイザ２３を設けた構成を取る場合、膨張容器７を通流する冷媒流量を増加させ、膨張容器７の冷却効果を向上させることができる。さらに、ガス側接続配管１５を圧縮機１と接続させる場合、液側冷媒配管５の冷媒過冷却度を増大させ、運転効率を向上させることができる。
【００９０】
また、上記の冷凍装置には、二酸化炭素等の自然冷媒、或いは上述のＨＦＣ系の高圧冷媒、例えばＲ４１０Ａ冷媒が充填されている。
【００９１】
さらに、膨張容器７を室外機Ａの外側に設置してもよい。すなわち、膨張容器７の吸入側を、液側接続配管１４を介して液側既設配管２７に接続すると共に、膨張容器７の排出側を、ガス側接続配管１５を介してガス側既設配管２８に接続することにより、室外機Ａは、一般的な冷凍装置の室外機（膨張容器を含まない室外機）と同様の構成となる。その結果、室外機の共通化を図ることができ、システム構築コストを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態５を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図６】本発明の実施の形態６を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図７】本発明の実施の形態７を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図８】本発明の実施の形態８を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図９】本発明の冷凍装置に設けられた各電磁弁の操作を示す表である。
【符号の説明】
【００９３】
１…圧縮機、２…凝縮器、３…膨張弁（減圧手段）、４…蒸発器、５…液側冷媒配管、６…ガス側冷媒配管、７…膨張容器（冷媒貯留手段）、８…第三の電磁弁、９…第一の電磁弁、１０…第二の電磁弁、１１…第二の逆止弁、１２…第一の逆止弁、１３…第五の逆止弁、１４…液側接続配管、１５…ガス側接続配管、１６…送風機、１７…第二の圧縮機、１８…第二の凝縮器、１９…第二の膨張弁（第二の減圧手段）、２０，２１，２２…第二の蒸発器（冷却手段）、２３…エコノマイザ、２４…第三の膨張弁（第三の減圧手段）、２５…分岐冷媒配管、２７…液側既設配管（液側渡り配管）、２８…ガス側既設配管（ガス側渡り配管）、２９…吐出配管、３０…第四の膨張弁（第四の減圧手段）、３１…第七の電磁弁、３２…計測制御装置、３３ａ，３３ｂ…圧力センサ、３４ａ…温度センサ、３５…第六の電磁弁、３６…第四の電磁弁、３７…第五の電磁弁、３８…第三の逆止弁、３９…第四の逆止弁、４０…第六の逆止弁、４１…第八の電磁弁、４２…第九の電磁弁、４３…第七の逆止弁、４４…第十一の電磁弁、４５…第十の電磁弁、４６…第十二の電磁弁、Ａ…室外機、Ｂ…室内機。
【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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