(57)【要約】【課題】空調設備と冷蔵設備とを備えた店舗用等の温調システムにおいて、部分的に共通化した温調システムを構成するに際し、とくに冬季暖房の空調運転時における冷蔵用熱交換器の冷却能力の低下を防止する。【解決手段】空調用圧縮機と空調用熱交換器と室外側熱交換器Ｂとを備えた冷媒回路（Ｉ）と、冷蔵用圧縮機と室外側熱交換器Ａと冷蔵用熱交換器とを備えた冷媒回路（ＩＩ）とを有し、冷媒回路（Ｉ）と冷媒回路（ＩＩ）との間に、空調が暖房運転時に空調用熱交換器からの冷媒の少なくとも一部を室外側熱交換器Ａの途中に供給可能な冷媒冷却用回路を設けるとともに、暖房運転時に冷蔵用圧縮機からの冷媒を空調用熱交換器の入口側に供給可能な暖房用冷媒供給回路を設けた温調システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調用圧縮機と空調用熱交換器と室外側熱交換器Ｂとを備えた冷媒回路（Ｉ）と、冷蔵用圧縮機と室外側熱交換器Ａと冷蔵用熱交換器とを備えた冷媒回路（ＩＩ）とを有する温調システムにおいて、前記冷媒回路（Ｉ）と冷媒回路（ＩＩ）との間に、空調が暖房運転時に前記空調用熱交換器からの冷媒の少なくとも一部を前記室外側熱交換器Ａの途中に供給可能な冷媒冷却用回路を設けるとともに、暖房運転時に前記冷蔵用圧縮機からの冷媒を前記空調用熱交換器の入口側に供給可能な暖房用冷媒供給回路を設けたことを特徴とする温調システム。
【請求項２】
前記空調用圧縮機の出口側に、冷媒の供給先を前記空調用熱交換器と前記室外側熱交換器Ｂとに切り替え可能な切替弁が設けられている、請求項１の温調システム。
【請求項３】
前記空調用圧縮機、室外側熱交換器Ｂ、冷蔵用圧縮機、室外側熱交換器Ａ、冷媒冷却用回路、暖房用冷媒供給回路が、室外機内に組み込まれている、請求項１または２の温調システム。
【請求項４】
暖房運転時に前記冷蔵用圧縮機から前記暖房用冷媒供給回路を介して供給される冷媒の一部を前記室外側熱交換器Ｂへと供給するバイパス回路が設けられており、該バイパス回路から前記室外側熱交換器Ｂを通過した冷媒は前記冷媒冷却用回路の冷媒に合流される、請求項１〜３のいずれかに記載の温調システム。
【請求項５】
前記室外側熱交換器Ａと室外側熱交換器Ｂが共通の２次伝熱面を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の温調システム。
【請求項６】
放熱用交換器を備えた冷凍用冷媒回路が設けられるとともに、前記冷媒回路（ＩＩ）に吸熱用熱交換器が設けられ、該放熱用交換器と吸熱用熱交換器が並設されて一つの熱交換器として構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の温調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温調システムに関し、とくに、店舗等に設けられる、空調設備と冷蔵設備とを備え、場合によっては冷凍設備も加えた温調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンビニエンスストアなどの店舗等においては、従来、室内の空調設備とショーケース等の冷蔵設備、さらには冷凍設備は、それぞれ個別の設備として設けられている。これらを、部分的に共通化した温調システムとして構成できれば、設置場所や設備費の低減が可能になり、運転上の効率も向上できる可能性があると考えられる。このような観点から、特許文献１には、冷蔵・冷凍装置の吸収熱量を暖房運転に利用できるようにした装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３５７３７４号公報（特許請求の範囲、図面）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記提案装置においては、冬季における室内の暖房運転と、ショーケース等の冷蔵運転を同時に行うと、冷媒回路における圧縮機の吐出ガス圧力が高くなり、設備全体としての冷却能力が減少するという問題があり（モリエル線図を用いた説明を後述する）、必ずしも効率の良い運転状態が得られるとは言えなかった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、空調設備と冷蔵設備とを備え、場合によっては冷凍設備も加えた店舗用等の温調システムにおいて、部分的に共通化した温調システムを構成するに際し、とくに冬季暖房の空調運転時における冷蔵用熱交換器の吸収熱量（つまり、冷却能力）の低下を防止できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る温調システムは、空調用圧縮機と空調用熱交換器と室外側熱交換器Ｂとを備えた冷媒回路（Ｉ）と、冷蔵用圧縮機と室外側熱交換器Ａと冷蔵用熱交換器とを備えた冷媒回路（ＩＩ）とを有する温調システムにおいて、前記冷媒回路（Ｉ）と冷媒回路（ＩＩ）との間に、空調が暖房運転時に前記空調用熱交換器からの冷媒の少なくとも一部を前記室外側熱交換器Ａの途中に供給可能な冷媒冷却用回路を設けるとともに、暖房運転時に前記冷蔵用圧縮機からの冷媒を前記空調用熱交換器の入口側に供給可能な暖房用冷媒供給回路を設けたことを特徴とするものからなる。
【０００７】
この温調システムにおいては、前記空調用圧縮機の出口側に、冷媒の供給先を前記空調用熱交換器と前記室外側熱交換器Ｂとに切り替え可能な切替弁が設けられている構造とすることができる。
【０００８】
また、前記空調用圧縮機、室外側熱交換器Ｂ、冷蔵用圧縮機、室外側熱交換器Ａ、冷媒冷却用回路、暖房用冷媒供給回路は、室外機内に組み込まれている構造、つまり、１台の室外機としてまとめられた構成とすることができる。
【０００９】
また、冬季において比較的空調負荷が小さい場合により効率の良い運転を行うために、暖房運転時に前記冷蔵用圧縮機から前記暖房用冷媒供給回路を介して供給される冷媒の一部を前記室外側熱交換器Ｂへと供給するバイパス回路が設けられており、該バイパス回路から前記室外側熱交換器Ｂを通過した冷媒は前記冷媒冷却用回路の冷媒に合流される構成を採用することができる。
【００１０】
また、前記室外側熱交換器Ａと室外側熱交換器Ｂを全体として小型に構成するために、これら室外側熱交換器Ａ、Ｂが共通の２次伝熱面を有する構成とすることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る温調システムにおいては、冷蔵設備に加え、冷凍設備も一つのシステムにまとめることが可能である。この場合、たとえば、上記温調システムに、放熱用交換器を備えた冷凍用冷媒回路が設けられるとともに、前記冷媒回路（ＩＩ）に吸熱用熱交換器が設けられ、該放熱用交換器と吸熱用熱交換器が並設されて一つの熱交換器として構成されている構造とすることができる。
【００１２】
上記のような本発明に係る温調システムにおいては、冷媒回路（Ｉ）と冷媒回路（ＩＩ）との間に冷媒冷却用回路と暖房用冷媒供給回路を設けることで、後述の各季節に応じた運転条件切替動作に示すように、とくに冬季暖房の空調運転時に、空調用熱交換器出口冷媒を冷媒冷却用回路を介して室外側熱交換器Ａに供給することにより、該冷媒を更に冷却することで該冷媒の過冷却度を高めることができ、その冷媒が冷蔵用熱交換器に使用される際の、該冷蔵用熱交換器の吸収熱量の低下が防止される。したがって、冬季暖房の空調運転時に、冷蔵用熱交換器の冷却性能を低下させることなく、冷蔵商品を安定して目標とする温度に保つことが可能になる。
【００１３】
同時に、冷蔵用熱交換器で使用した冷媒を冷蔵用圧縮機で圧縮した後、空調用熱交換器の入口側に循環させることにより、システム全体として効率の良い運転が確保される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る温調システムの全体構成を示している。本実施態様では、この温調システム１は、空調用圧縮機２（空調Ｃと表示してある。）と、複数の（本実施態様では２つの）空調用熱交換器３（空調室内Ａと空調室内Ｂと表示してある。）と、室外側熱交換器Ｂ（４）とを備えた冷媒回路（Ｉ）（５）と、冷蔵用圧縮機６（冷蔵Ｃと表示してある。）と、室外側熱交換器Ａ（７）と、複数の（本実施態様では４つの）冷蔵用熱交換器８（冷蔵Ａ、冷蔵Ｂ、冷蔵Ｃ、冷蔵Ｄと表示してある。）とを備えた冷媒回路（ＩＩ）（９）とを有している。これら冷媒回路（Ｉ）（５）と冷媒回路（ＩＩ）（９）との間に、空調が暖房運転時に空調用熱交換器３からの冷媒の少なくとも一部を室外側熱交換器Ａ（７）の途中に供給可能な冷媒冷却用回路１０が設けられているとともに、暖房運転時に冷蔵用圧縮機６からの冷媒を空調用熱交換器３の入口側に供給可能な暖房用冷媒供給回路１１が設けられている。また、冷媒回路（Ｉ）（５）には、暖房運転時に冷蔵用圧縮機６から暖房用冷媒供給回路１１を介して供給される冷媒の一部を室外側熱交換器Ｂ（４）へと供給するバイパス回路１２が設けられており、該バイパス回路１２から室外側熱交換器Ｂ（４）を通過した冷媒は上記冷媒冷却用回路１０の冷媒に合流される。
【００１５】
冷媒回路（Ｉ）（５）における空調用圧縮機２の出口側には、圧縮した冷媒の供給先を空調用熱交換器３と室外側熱交換器Ｂ（４）とに切り替え可能な、４方弁からなる切替弁１３が設けられている。また、空調用熱交換器３と室外側熱交換器Ｂ（４）と間の冷媒回路には、各空調用熱交換器３に対して接続された膨張弁１４および逆止弁１５および開閉弁１６と、共通の受液器１７が設けられている。受液器１７の前後には、逆止弁１８、１９が設けられており、受液器１７をバイパスする２つの回路にはそれぞれ開閉弁２０、２１が設けられている。また、逆止弁１９をバイパスする回路には膨張弁２２と開閉弁２３が設けられている。さらに、切替弁１３と室外側熱交換器Ｂ（４）との間の回路には開閉弁２４が、バイパス回路１２には開閉弁２５が、冷媒冷却用回路１０には開閉弁２６が、暖房用冷媒供給回路１１には開閉弁３７が、それぞれ設けられている。
【００１６】
また、冷媒回路（ＩＩ）（９）における室外側熱交換器Ａ（７）と冷蔵用熱交換器８との間には、各冷蔵用熱交換器８に対して接続された膨張弁２７および開閉弁２８と、共通の受液器２９が設けられている。室外側熱交換器Ａ（７）と冷蔵用圧縮機６との間には開閉弁３０が設けられている。
【００１７】
上記のような回路構成を有する冷媒回路（Ｉ）（５）、冷媒回路（ＩＩ）（９）のうち、空調用熱交換器３側部分および冷蔵用熱交換器８側部分以外の各機器、とくに、空調用圧縮機２、室外側熱交換器Ｂ（４）、冷蔵用圧縮機６、室外側熱交換器Ａ（７）、冷媒冷却用回路１０、暖房用冷媒供給回路１１は、一つの室外機３１内にまとめて組み込まれている。室外機３１と空調用熱交換器３側部分および冷蔵用熱交換器８側部分とは、各接続口３２、３３、３４、３５を介して接続されている。
【００１８】
そして、本実施態様では、室外側熱交換器Ａ（７）、室外側熱交換器Ｂ（４）に対して共通のファン３６が設けられている。また、室外側熱交換器Ａ（７）と室外側熱交換器Ｂ（４）は、共通の２次伝熱面を有するように構成されている。この構造は、たとえば、図２、図３に示すように構成できる。図２に示すように、室外側熱交換器Ａ（７）と室外側熱交換器Ｂ（４）の各冷媒チューブ４１を、共通の２次伝熱面としての共通のフィン４２を貫通させて一体的に構成し、図３に示すように、フィン４２に対して、室外側熱交換器Ａ用の冷媒チューブ４１ａと室外側熱交換器Ｂ用の冷媒チューブ４１ｂとを適切に配設することにより構成できる。
【００１９】
このように構成された本実施態様に係る温調システム１の作用、効果について説明する。
まず、夏季の冷房期（たとえば、５月中旬〜１０月中旬）においては、図４に示すように、冷媒回路（Ｉ）（５）と冷媒回路（ＩＩ）（９）がそれぞれ個別に運転される。冷媒回路（Ｉ）（５）においては、空調用圧縮機２で圧縮された冷媒が室外側熱交換器Ｂ（４）で凝縮され、受液器１７、膨張弁１４を介して空調用熱交換器３に送られ、空調用熱交換器３を蒸発器として機能させることにより室内冷房が行われる。冷媒回路（ＩＩ）（９）においては、冷蔵用圧縮機６で圧縮された冷媒が室外側熱交換器Ａ（７）で凝縮され、受液器２９、膨張弁２７を介して冷蔵用熱交換器８に送られ、冷蔵用熱交換器８を蒸発器として機能させることによりショーケース等における商品冷蔵が行われる。
【００２０】
冬季中間期（たとえば、１１月〜１２月および３月初旬〜４月初旬）で、かつ、冷媒回路（Ｉ）（５）と冷媒回路（ＩＩ）（９）を図５に示すような直列接続構成とした場合に、空調負荷および冷蔵負荷と、回路能力とがほぼ釣り合っている場合には、図５に示すように、冷蔵用圧縮機６で圧縮された冷媒が、暖房と冷蔵の両方に使用される。冷蔵用圧縮機６で圧縮された冷媒は、暖房用冷媒供給回路１１を介して空調用熱交換器３に送られ、空調用熱交換器３を凝縮器として機能させることにより室内暖房が行われる。暖房に使用された冷媒は、受液器１７、冷媒冷却用回路１０を介して室外側熱交換器Ａ（７）の途中部分に送られ、該室外側熱交換器Ａ（７）で冷却される。望ましくは、過冷却の状態とされる。冷却された冷媒は、膨張弁２７を介して冷蔵用熱交換器８に送られ、冷蔵用熱交換器８を蒸発器として機能させることによりショーケース等における商品冷蔵が行われ、冷蔵に使用された冷媒は冷蔵用圧縮機６に吸入される。
【００２１】
また、冬季中間期（たとえば、１１月〜１２月および３月初旬〜４月初旬）で、かつ、冷媒回路（Ｉ）（５）と冷媒回路（ＩＩ）（９）を図６に示すような接続構成とした場合に、空調負荷が比較的小さい場合には、図６に示すように、図５に示した場合に比べ、循環冷媒を全量空調用熱交換器３に送るのではなく、余剰の一部をバイパス回路１２を介して冷蔵用冷媒に合流させるようにすることが好ましい。バイパス回路１２からの冷媒は、室外側熱交換器Ｂ（４）で凝縮された後、冷媒冷却用回路１０における冷媒に合流される。その他の構成は、実質的に図５に示した構成と同じである。
【００２２】
また、厳冬季（たとえば、１２月中旬〜３月初旬）で、かつ、空調負荷が大きい場合には、図７に示すように、図５、図６に示した場合に比べ、２台の空調用熱交換器３が運転される。冷蔵用圧縮機６で圧縮された冷媒は、暖房用冷媒供給回路１１を介して２台の空調用熱交換器３に送られ、２台の空調用熱交換器３を凝縮器として機能させることにより室内暖房が行われる。暖房に使用された冷媒は、受液器１７、冷媒冷却用回路１０を介して、一部が室外側熱交換器Ａ（７）の途中部分に送られ、該室外側熱交換器Ａ（７）で冷却される。望ましくは、過冷却の状態とされる。冷却された冷媒は、膨張弁２７を介して冷蔵用熱交換器８に送られ、冷蔵用熱交換器８を蒸発器として機能させることによりショーケース等における商品冷蔵が行われ、冷蔵に使用された冷媒は冷蔵用圧縮機６に吸入される。受液器１７からの残りの冷媒は、膨張弁２２、室外側熱交換器Ｂ（４）を介して空調用圧縮機２に吸入され、空調用圧縮機２で圧縮された冷媒が、暖房用冷媒供給回路１１を介して供給されてきた冷蔵用圧縮機６で圧縮された冷媒に合流されて、２台の空調用熱交換器３へと送られる。２台の圧縮機２、６が運転されるので、暖房に要求される大きな空調負荷にも十分に対応できる。
【００２３】
このように、本発明においては、とくに、暖房が要求される場合に、図８に概念的に示すように、空調用熱交換器３で使用された冷媒が室外側熱交換器Ａ（７）で冷却され（過冷却され）、その冷媒が冷蔵用熱交換器８に送られた後、冷蔵用圧縮機６に吸入され、圧縮された冷媒が空調用熱交換器３に循環されるという、直列的な冷媒回路が構成されることになる。そのため、冷媒の過冷却度を高めて冷蔵用に使用することができ、暖房性能を十分に確保しながら、冷蔵用熱交換器８における吸収熱量（冷却能力）の低下を防止でき、冷蔵商品を安定した品温に保つことができる。
【００２４】
この作用、効果は、たとえば図９に示すように表すことができる。すなわち、たとえば前記特許文献１のような従来技術では、冬季において暖房運転と冷蔵運転を同時に行う場合、圧縮機吐出圧力が高くなり、図９に示すモリエル線図においてエンタルピー軸の幅ｗとして表すことのできる冷蔵用熱交換器の冷却能力が低下するおそれがあった。しかし本発明では、上記の如く空調用熱交換器３で使用された冷媒を室外側熱交換器Ａ（７）で過冷却度を高めて冷蔵用に使用することができるので、図９に示すモリエル線図においてエンタルピー軸の幅Ｗとして表すことのできる冷蔵用熱交換器８の冷却能力の低下を防止することができ、冷蔵商品を安定した品温に保つことができる。なお、図９において、エンタルピー軸におけるＥ１点は上記従来技術におけるモリエル線図変換点、Ｅ２点は上記過冷却度が高められ冷却能力が高められたモリエル線図変換点、Ｅ３点は暖房に無関係に従来通り低い外気条件での冷蔵運転を行った場合のモリエル線図変換点を、それぞれ示している。
【００２５】
さらに、本発明においては、上記のような冷蔵用冷媒回路に、冷凍用冷媒回路を並設することが可能である。たとえば図１０に示すように、放熱用交換器５１を備えた冷凍用冷媒回路５２が設けられるとともに、上記冷媒回路（ＩＩ）（９）に吸熱用熱交換器５３が設けられ、該放熱用交換器５１と吸熱用熱交換器５３が並設されて一つの熱交換器５４として構成されている構成とすることができる。冷凍用冷媒回路５２には、冷凍用圧縮機５５と冷凍用熱交換器５６が設けられる。
【００２６】
このような回路構成を採用すれば、冷蔵用熱交換器８で使用された冷媒と、冷凍用に使用される冷媒との間で適切に熱交換することが可能になり、熱交換器５４で冷却された冷媒を適切に冷凍用に使用することが可能になる。したがって、システム全体として、冷凍も含めて、効率的な運用が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る温調システムによれば、システム全体の構造簡素化、運転の効率化を達成しつつ、とくに冬季暖房の空調運転時に、冷蔵用熱交換器の冷却性能を低下させることなく、冷蔵商品を安定した品温に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る温調システムの機器系統図である。
【図２】図１のシステムにおける室外側熱交換器Ａと室外側熱交換器Ｂの一体構成例を示す概略斜視図である。
【図３】図２の一体構成における冷媒チューブの配置例を示すフィン部の概略側面図である。
【図４】図１のシステムの運転例（夏季）を示す機器系統図である。
【図５】図１のシステムの別の運転例（冬季中間期）を示す機器系統図である。
【図６】図１のシステムのさらに別の運転例（冬季中間期）を示す機器系統図である。
【図７】図１のシステムのさらに別の運転例（厳冬季）を示す機器系統図である。
【図８】図１のシステムにおいて効果を発揮できる回路構成を示す概略ブロック図である。
【図９】図１のシステムにおける効果を表すためのモリエル線図である。
【図１０】図１のシステムに冷凍回路を付加した例を示す機器系統図である。
【符号の説明】
１  温調システム
２  空調用圧縮機
３  空調用熱交換器
４  室外側熱交換器Ｂ
５  冷媒回路（Ｉ）
６  冷蔵用圧縮機
７  室外側熱交換器Ａ
８  冷蔵用熱交換器
９  冷媒回路（ＩＩ）
１０  冷媒冷却用回路
１１  暖房用冷媒供給回路
１２  バイパス回路
１３  切替弁
１４、２２、２７  膨張弁
１５、１８、１９  逆止弁
１６、２０、２１、２３、２４、２５、２６、２８、３０、３７  開閉弁
１７、２９  受液器
３１  室外機
３２、３３、３４、３５  接続口
３６  ファン
４１、４１ａ、４１ｂ  冷媒チューブ
４２  共通の２次伝熱面としてのフィン
５１  放熱用交換器
５２  冷凍用冷媒回路
５３  吸熱用熱交換器
５４  一つに構成された熱交換器
５５  冷凍用圧縮機
５６  冷凍用熱交換器
【図１】
2005003305.tif 000003
【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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