(57)【要約】【課題】  設備全体のＣＯＰを向上した高効率の空調・冷蔵・冷凍設備及びその運転方法を提供することを目的とする。【解決手段】  空調・冷蔵・冷凍設備に、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２の、空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する一台の過冷却装置４１を設ける。過冷却装置４１を、各冷媒回路１２，２２，３２とは独立した過冷却用冷媒回路４６を有する構成とする。過冷却用冷媒回路４６を、冷媒が循環される冷媒流路上に、圧縮機４７と、室外熱交換器（凝縮器）４８と、電子膨張弁（絞り弁）４９と、空気調和装置の冷媒回路１２に設けられる空調用過冷却熱交換器５１と、冷蔵装置の冷媒回路２２に設けられる冷蔵用過冷却熱交換器５２と、冷凍装置の冷媒回路３２に設けられる冷凍用過冷却熱交換器５３とを有する構成とする。【選択図】      図３
2005233559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置を備える空調・冷蔵・冷凍設備であって、
前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置を有しており、
該過冷却装置は、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、
該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記各冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行う過冷却熱交換器を有しており、
該過冷却熱交換器には、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置とは独立した冷熱源から冷熱が供給されることを特徴とする空調・冷蔵・冷凍設備。
【請求項２】
前記過冷却熱交換器として、前記空気調和装置の冷媒回路と熱交換を行う空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵装置の冷媒回路と熱交換を行う冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍装置の冷媒回路と熱交換を行う冷凍用過冷却熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１記載の空調・冷蔵・冷凍設備。
【請求項３】
前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器が、前記過冷却用冷媒回路に対して直列に設けられていることを特徴とする請求項２記載の空調・冷蔵・冷凍設備。
【請求項４】
前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記過冷却熱交換器に送り込む圧縮機と、
前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のうち、前記過冷却用冷媒回路の最上流に位置している過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、
該絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する制御装置と、
前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも前記過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを有しており、
前記制御装置は、前記冷媒温度測定装置の測定値に基づいて、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置の冷媒回路のそれぞれで過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていることを特徴とする請求項３記載の空調・冷蔵・冷凍設備。
【請求項５】
前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器が、前記過冷却用冷媒回路に対して並列に設けられており、
該過冷却用冷媒回路には、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のそれぞれについて、流入する冷媒の流量を制御する絞り弁が設けられていることを特徴とする請求項２記載の空調・冷蔵・冷凍設備。
【請求項６】
室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置と、前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置とを有し、該過冷却装置が、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記各冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行う過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記過冷却熱交換器に送り込む圧縮機とを有する構成とされた空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法であって、
過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、
前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを設けて、
前記冷媒温度測定装置の検出結果に基づいて、前記過冷却熱交換器による過冷却が行われているかどうかを判断し、過冷却が行われていないと判断した場合には、過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていることを特徴とする空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法。
【請求項７】
室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置と、前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置とを有し、該過冷却装置が、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記空気調和装置の冷媒回路との間で熱交換を行う空調用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記冷蔵装置の冷媒回路との間で熱交換を行う冷蔵用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記冷凍装置の冷媒回路との間で熱交換を行う冷凍用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記各過冷却熱交換器に送り込む圧縮機とが設けられた構成とされている空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法であって、
前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のうち、前記過冷却用冷媒回路の最上流に位置している過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、
前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも前記過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを設けて、
前記冷媒温度測定装置の検出結果に基づいて、前記各冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断し、過冷却が行われていないと判断した場合には、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置の冷媒回路のそれぞれで過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていることを特徴とする空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調・冷蔵・冷凍設備及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、大型店舗やコンビニエンスストア等には、店舗内の暖房または冷房を行う空気調和装置に加えて、飲料水や食品等を冷蔵状態で保存または陳列する冷蔵装置、及び氷やアイスクリーム、冷凍食品等を冷凍状態で保存または陳列する冷凍装置が備えられている。
このように空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置を備える店舗には、例えば後記の特許文献１に記載の複合型空気調和システムが用いられる。
この複合型空気調和システムは、空調機側室内ユニットと冷凍機側室内ユニットとを同一の室外ユニット（室外機）に接続して同一の冷媒回路で運転する構成とされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６２９号公報（段落［００１０］，及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冷蔵装置及び冷凍装置は、室内熱交換器（蒸発器）の周辺雰囲気の温度が低く、室内熱交換器内で冷媒が蒸発しにくいため、空気調和装置に比べて効率が悪い。このため、複合型空気調和システム全体のＣＯＰ（Coefficient of Performance）が低かった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設備全体のＣＯＰを向上した高効率の空調・冷蔵・冷凍設備及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の空調・冷蔵・冷凍設備及びその運転方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備は、室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置を備える空調・冷蔵・冷凍設備であって、前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置を有しており、該過冷却装置は、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記各冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行う過冷却熱交換器とを有しており、該過冷却熱交換器には、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置とは独立した冷熱源から冷熱が供給されることを特徴とする。
【０００７】
このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備では、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の各冷媒回路が構成する冷凍サイクル内で循環される冷媒は、それぞれ各室外熱交換器によって凝縮されて液化した後に、過冷却装置によってさらに冷却されて、過冷却状態となる。
すると、これら冷凍サイクルを構成する室内熱交換器の入口側と出口側とでは、この過冷却分だけ冷媒のエンタルピー差（エンタルピーの変化量）が増加する。
すなわち、本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備では、過冷却装置を設けていない場合に比べて、室内熱交換器における冷媒の吸熱量が増加するので、冷凍サイクル時の空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の性能が従来よりも向上する。
【０００８】
そして、このように空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の性能が向上する分、これらの冷凍サイクルにおける冷媒の循環量を低減することができるので、冷媒の循環に用いられる動力が少なくて済む。
このため、この空調・冷蔵・冷凍設備は、従来よりも冷凍サイクルのＣＯＰが高い。
【０００９】
ここで、冷蔵装置及び冷凍装置は、室内熱交換器（蒸発器）の周辺雰囲気の温度が低く、室内熱交換器内で冷媒が蒸発しにくいため、空気調和装置に比べて効率が悪い。このため、設備全体のＣＯＰは、冷蔵装置及び冷凍装置の効率に左右される。
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備では、上記のように高効率熱源機を用いて冷媒の過冷却が行われていて、特に冷蔵装置及び冷凍装置の効率向上が図られているので、設備全体としてのＣＯＰが高い。
【００１０】
そして、この空調・冷蔵・冷凍設備では、過冷却装置として、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置とは独立した冷熱源（すなわち過冷却専用の冷熱源）を利用する過冷却装置を用いているので、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の動作に影響されることなく適切な過冷却を行って、設備全体のＣＯＰをさらに向上させることができる。
このような過冷却装置の冷熱源としては、空気調和装置等に用いられる高効率熱源機を用いることで、より効率を向上させることができるが、これに限られることなく、例えば空調・冷蔵・冷凍設備が設置される建物の水熱源、発電システムの冷熱等、任意の冷熱源を用いることができる。
【００１１】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備は、前記過冷却熱交換器として、前記空気調和装置の冷媒回路と熱交換を行う空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵装置の冷媒回路と熱交換を行う冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍装置の冷媒回路と熱交換を行う冷凍用過冷却熱交換器が設けられていてもよい。
【００１２】
このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備では、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置のそれぞれの冷媒回路に個別に過冷却熱交換器が設けられているので、各冷媒回路の過冷却に、冷媒回路の性能や運用形態（負荷状態）等に応じた適切な性能の過冷却熱交換器を用いることができ、各冷媒回路のそれぞれについて最適な過冷却を行うことができる。
【００１３】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備は、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器が、前記過冷却用冷媒回路に対して直列に設けられていてもよい。
【００１４】
このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備では、空調用過冷却熱交換器、冷蔵用過冷却熱交換器、及び冷凍用過冷却熱交換器が直列に接続されているので、過冷却用冷媒回路の配管構造がシンプルとなり、製造が容易になって製造コストが低減される。また、メンテナンスも容易となり、メンテナンスコストが低減される。また、これら過冷却用熱交換器は、過冷却用冷媒回路から見ると一つの熱交換器としてみなすことができ、制御が容易になる。
【００１５】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備は、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記過冷却熱交換器に送り込む圧縮機と、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のうち、前記過冷却用冷媒回路の最上流に位置している過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、該絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する制御装置と、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも前記過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを有しており、前記制御装置は、前記冷媒温度測定装置の測定値に基づいて、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置の冷媒回路のそれぞれで過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていてもよい。
【００１６】
この空調・冷蔵・冷凍設備では、過冷却装置の過冷却冷媒回路に対して、各過冷却熱交換器が直列に接続されている。このため、絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調節して過冷却冷媒回路の最上流に位置する過冷却熱交換器に流入する冷媒の流量を制御することで、下流側に設けられる他の過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御して、各過冷却熱交換器による熱交換量を制御することができる。
【００１７】
この絞り弁は、制御装置によってその絞り量が制御されている。
制御装置は、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の各冷媒回路内の冷媒が、過冷却装置によって過冷却されているかどうかを判定し、この判定に基づいて、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の冷媒回路のそれぞれで過冷却が行われるよう、絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを制御する構成とされている。
具体的には、制御装置は、各冷媒回路のうちのいずれか一つでも過冷却が行われていないと判定した場合には、過冷却用冷媒回路の圧縮機を運転させ、全ての冷媒回路について過冷却が行われるよう、圧縮機の回転数を上昇させるとともに絞り弁を開いて、各過冷却熱交換器に供給される冷媒流量を増加させ、各過冷却熱交換器の熱交換量を増加させる構成とされている。
【００１８】
また、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒（すなわち過冷却熱交換器によって冷却された冷媒）の各状態量（エンタルピー量、冷媒圧力、冷媒温度）の関係は、その冷媒回路の構成（性能）及び過冷却装置の構成（性能）によって一意に定められる。
このため、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒温度が求められれば、この冷媒温度に基づいて、この冷媒回路における過冷却量を求めて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断することができる。
【００１９】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備では、冷媒温度測定装置によって、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度が測定されている。そして、制御装置は、この冷媒温度測定装置の測定値に基づいて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断し、この冷媒回路で過冷却が行われるように絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調整する。
これにより、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の全ての冷媒回路で、過冷却装置による過冷却を確実に行うことができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の空調・冷蔵・冷凍設備において、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器が、前記過冷却用冷媒回路に対して並列に設けられており、該過冷却用冷媒回路には、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のそれぞれについて、流入する冷媒の流量を制御する絞り弁が設けられていてもよい。
【００２１】
このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備では、空調用過冷却熱交換器、冷蔵用過冷却熱交換器、及び冷凍用過冷却熱交換器のそれぞれについて設けられた絞り弁を操作することで、各過冷却熱交換器に流入する冷媒の流量を個別に調整してそれぞれの過冷却量を調整することができるので、各冷媒回路のそれぞれについて最適な過冷却を行うことができる。
【００２２】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法は、室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置と、前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置とを有し、該過冷却装置が、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記各冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行う過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記過冷却熱交換器に送り込む圧縮機とを有する構成とされた空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法であって、過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうちの少なくともいずれか一つの冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを設けて、前記冷媒温度測定装置の検出結果に基づいて、前記過冷却熱交換器による過冷却が行われているかどうかを判断し、過冷却が行われていないと判断した場合には、過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていることを特徴とする。
【００２３】
この空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法が適用される空調・冷蔵・冷凍設備では、絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調節して過冷却熱交換器に流入する冷媒の流量を制御することで、過冷却熱交換器による熱交換量を制御することができる。
ここで、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒（すなわち過冷却熱交換器によって冷却された冷媒）の各状態量（エンタルピー量、冷媒圧力、冷媒温度）の関係は、その冷媒回路の構成（性能）及び過冷却装置の構成（性能）によって一意に定められる。
このため、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒温度が求められれば、この冷媒温度に基づいて、この冷媒回路における過冷却量を求めて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断することができる。
【００２４】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法は、冷媒温度測定装置によって測定された、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくともいずれか一つの冷媒回路の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度の情報に基づいて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断し、この冷媒回路で過冷却が行われるように絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調整するので、少なくとも冷媒温度を測定している冷媒回路については、過冷却装置による過冷却を確実に行うことができる。
【００２５】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法は、室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられた空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置と、前記各冷媒回路内の前記室外熱交換器を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する過冷却装置とを有し、該過冷却装置が、冷凍サイクルを形成する過冷却用冷媒回路と、該過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記空気調和装置の冷媒回路との間で熱交換を行う空調用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記冷蔵装置の冷媒回路との間で熱交換を行う冷蔵用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒と前記冷凍装置の冷媒回路との間で熱交換を行う冷凍用過冷却熱交換器と、前記過冷却用冷媒回路内の冷媒を前記各過冷却熱交換器に送り込む圧縮機とが設けられた構成とされている空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法であって、前記空調用過冷却熱交換器、前記冷蔵用過冷却熱交換器、及び前記冷凍用過冷却熱交換器のうち、前記過冷却用冷媒回路の最上流に位置している過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御する絞り弁と、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも前記過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、前記過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置とを設けて、前記冷媒温度測定装置の検出結果に基づいて、前記各冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断し、過冷却が行われていないと判断した場合には、前記空気調和装置、前記冷蔵装置、及び前記冷凍装置の冷媒回路のそれぞれで過冷却が行われるように前記絞り弁の絞り量と前記圧縮機の回転数とを制御する構成とされていることを特徴とする。
【００２６】
この空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法が適用される空調・冷蔵・冷凍設備では、過冷却装置の過冷却冷媒回路に対して、各過冷却熱交換器が直列に接続されている。
このため、絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調節して過冷却冷媒回路の最上流に位置する過冷却熱交換器に流入する冷媒の流量を制御することで、下流側に設けられる他の過冷却熱交換器に流入する冷媒の量を制御して、各過冷却熱交換器による熱交換量を制御することができる。
【００２７】
ここで、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒の各状態量の関係は、その冷媒回路の構成及び過冷却装置の構成によって一意に定められる。
このため、冷媒回路の過冷却熱交換器の下流側における冷媒温度が求められれば、この冷媒温度に基づいて、この冷媒回路における過冷却量を求めて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断することができる。
【００２８】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法は、冷媒温度測定装置によって測定された、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置のそれぞれの冷媒回路のうち、少なくとも過冷却用冷媒回路の最下流に位置している過冷却熱交換器によって冷却が行われる冷媒回路の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度の情報に基づいて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断し、この冷媒回路で過冷却が行われるように絞り弁の絞り量と圧縮機の回転数とを調整するので、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の全ての冷媒回路で、過冷却装置による過冷却を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備によれば、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の各冷媒回路が構成する冷凍サイクル内で循環される冷媒が、それぞれ各室外熱交換器によって凝縮されて液化した後に、過冷却装置によってさらに冷却されて、過冷却状態となるので、室内熱交換器における冷媒の吸熱量が増加する。
このため、冷凍サイクル時の空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の性能が従来よりも向上し、その分だけこれらの冷凍サイクルにおける冷媒の循環量を低減することができるので、冷媒の循環に用いられる動力が少なくて済み、従来よりも冷凍サイクルのＣＯＰが高い。
特に、高効率の熱源機を用いて過冷却を行い、冷蔵装置及び冷凍装置の効率向上が図られているので、設備全体としてのＣＯＰが高い。
【００３０】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法によれば、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の各冷媒回路のうち、冷媒温度の測定を行っている冷媒回路について、過冷却装置による過冷却を確実に行うことができる。
【００３１】
本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の運転方法によれば、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置の全ての冷媒回路で、過冷却装置による過冷却を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図４を用いて説明する。
本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備１は、図１に示すように、大型店舗やコンビニエンスストア等の店舗に適用されるものであって、店舗内の暖房または冷房を行う空気調和装置２と、飲料水や食品等を冷蔵状態で保存または陳列する冷蔵装置３、及び氷やアイスクリーム、冷凍食品等を冷凍状態で保存または陳列する冷凍装置４を備えている。
これら空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４は、室外熱交換器と他の構成部材とを含む冷媒回路がそれぞれ独立して設けられている。
【００３３】
空気調和装置２は、店舗内に設けられる室内空調ユニット１１を有している。この室内空調ユニット１１には、図２に示す冷媒回路１２が接続されている。
冷媒回路１２は、暖房サイクルと冷房サイクルとのうちのいずれか一方を選択的に形成するものである。
冷媒回路１２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、室内空調ユニット１１内に設けられて冷媒と店舗内雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器１３と、冷媒を加圧する圧縮機１４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う空調用室外熱交換器１５と、冷媒を膨張させて減圧する電子膨張弁（絞り抵抗器）１６とが、この順番で設けられた構成とされている。
ここで、図３に示すように、冷媒回路１２において、圧縮機１４と空調用室外熱交換器１５との間には、冷媒回路１２内を流通する冷媒の圧力を測定する冷媒圧力測定装置１８が設けられている。
【００３４】
また、この冷媒回路１２では、圧縮機１４は、四方弁１７を介して、室内熱交換器１３及び空調用室外熱交換器１５と接続されている。
四方弁１６は、冷媒流路における圧縮機１４からの冷媒吐出方向及び冷媒流路における圧縮機１４への冷媒供給方向を制御して、冷媒流路内での冷媒の流れを制御して、暖房サイクルと冷房サイクルとのうちのいずれか一方を選択的に形成するものである。
電子膨張弁１６としては、冷房用膨張弁１６ａと暖房用膨張弁１６ｂとが設けられており、空気調和装置２は、運転モードに応じてこれら電子膨張弁１６を使い分ける構成とされている。
【００３５】
冷蔵装置３は、図１に示すように、店舗内に設けられて冷蔵対象物を収納・陳列する冷蔵ショーケース２１を有している。この冷蔵ショーケース２１には、図２に示す冷媒回路２２が接続されている。
冷媒回路２２は、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
この冷媒回路２２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、冷蔵ショーケース２１内に設けられて冷媒と冷蔵ショーケース２１内の雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器２３と、冷媒を加圧する圧縮機２４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う冷蔵用室外熱交換器２５と、冷媒を膨張させて冷却する膨張弁（絞り抵抗器）２６とがこの順番で設けられた構成とされている。
また、図３に示すように、冷媒回路２２において、圧縮機２４と冷蔵用室外熱交換器２５との間には、冷媒回路２２内を流通する冷媒の圧力を測定する冷媒圧力測定装置２８が設けられている。
【００３６】
冷凍装置４は、図１に示すように、店舗内に設けられて冷凍対象物を収納・陳列する冷凍ショーケース３１を有している。この冷凍ショーケース３１には、図２に示す冷媒回路３２が接続されている。
冷媒回路３２は、冷凍ショーケース３１内の雰囲気を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
この冷媒回路３２は、冷媒が循環される冷媒流路上に、冷凍ショーケース３１内に設けられて冷媒と冷凍ショーケース３１内の雰囲気との間で熱交換を行う室内熱交換器３３と、冷媒を加圧する圧縮機３４と、冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う冷凍用室外熱交換器３５と、冷媒を膨張させて冷却する膨張弁（絞り抵抗器）３６とがこの順番で設けられた構成とされている。
また、図３に示すように、冷媒回路３２において、圧縮機３４と冷凍用室外熱交換器３５との間には、冷媒回路３２内を流通する冷媒の圧力を測定する冷媒圧力測定装置３８が設けられている。
【００３７】
図１及び図２に示すように、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、上記各冷媒回路１２，２２，３２内の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒をそれぞれ過冷却する一台の過冷却装置４１が設けられている。
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、上記各冷媒回路１２，２２，３２の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５が収納される一台の室外機４２が設けられている。
【００３８】
過冷却装置４１は、図１に示すように室外機４２とは独立して店舗外に設けられるものであって、図２に示すように、上記各冷媒回路１２，２２，３２とは独立した過冷却用冷媒回路４６を有している。
この過冷却用冷媒回路４６は、上記冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒を冷却する冷凍サイクルを形成するものである。
過冷却用冷媒回路４６は、冷媒が循環される冷媒流路上に、例えばインバータ式コンプレッサ等からなる圧縮機４７と、過冷却用室外熱交換器（凝縮器）４８と、電子膨張弁（絞り弁）４９と、上記冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒と熱交換を行う過冷却熱交換器（蒸発器）５０とがこの順番で設けられた構成とされている。
すなわち、本実施の形態では、過冷却装置４１は、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４とは独立した冷熱源を有している。さらに、過冷却装置４１は、冷熱源として、過冷却用室外熱交換器４８、すなわち空気調和装置に用いられる高効率の冷熱源を用いている。
【００３９】
また、本実施の形態では、図３に示すように、過冷却熱交換器５０として、空気調和装置２の冷媒回路１２には空調用過冷却熱交換器５１が設けられており、冷蔵装置３の冷媒回路２２には冷蔵用過冷却熱交換器５２が設けられており、冷凍装置４の冷媒回路３２には冷凍用過冷却熱交換器５３が設けられている。
これら空調用過冷却熱交換器５１、冷蔵用過冷却熱交換器５２、及び冷凍用過冷却熱交換器５３は、過冷却用冷媒回路４６に対して直列に設けられている。
本実施の形態では、過冷却用冷媒回路４６において、電子膨張弁４９の下流側に、空調用過冷却熱交換器５１、冷蔵用過冷却熱交換器５２、及び冷凍用過冷却熱交換器５３が、この順番で直列に設けられている。
【００４０】
ここで、この空調・冷蔵・冷凍設備１において、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２の、過冷却熱交換器５０の下流側（空気調和装置２の冷媒回路１２においては冷凍サイクルを形成した場合の下流側）には、過冷却熱交換器５０の出口近傍に、冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒の温度を測定する冷媒温度測定装置５６ａ、５６ｂ、５６ｃが設けられている。
本実施形態では、冷媒回路１２には冷媒温度測定装置５６ａが設けられ、冷媒回路２２には冷媒温度測定装置５６ｂが設けられ、冷媒回路３２には冷媒温度測定装置５６ｃが設けられている。
これら冷媒温度測定装置５６ａ〜５６ｃとしては、例えばサーミスタ等が用いられる。
【００４１】
さらに、過冷却装置４１には、電子膨張弁４９の絞り量、及び圧縮機４７の動作を制御する制御装置５７が設けられている。
制御装置５７は、図４に示すように、ＣＰＵからなる演算装置５８と、メモリ等からなる記憶装置５９とを有している。
【００４２】
記憶装置５９には、各冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれの、過冷却熱交換器５１，５２，５３の下流側における冷媒（すなわち過冷却熱交換器５１，５２，５３のそれぞれによって冷却された冷媒）の各状態量（エンタルピー量、冷媒圧力、冷媒温度）の関係についての情報と、制御装置５７によって冷媒圧力測定装置１８，２８，３８のそれぞれの測定値を評価するための前記基準値とが格納されている。
ここで、各状態量の関係は、冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれの構成（性能）及び過冷却装置５１，５２，５３のそれぞれの構成（性能）によって一意に定められるものであって、解析的手法、または実験的手法によって求めることができる。
【００４３】
また、記憶装置５９には、空気調和装置２の通常運転時における冷媒回路１２の圧縮機１４と空調用室外熱交換器１５との間での冷媒圧力の値が格納されている。同様に、記憶装置５９には、冷蔵装置３の通常運転時における冷媒回路２２の圧縮機２４と冷蔵用室外熱交換器２５との間での冷媒圧力の値、及び冷凍装置４の通常運転時における冷媒回路３２の圧縮機３４と冷凍用室外熱交換器３５との間での冷媒圧力の値が、それぞれ格納されている。
【００４４】
以下、このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備の動作について説明する。
まず、空気調和装置２、冷蔵装置３及び冷凍装置４のそれぞれの動作について説明する。
空気調和装置２は、冷房運転時には、四方弁１７によって圧縮機１４の冷媒出口が冷媒流路の空調用室外熱交換器１５側に接続され、かつ、冷媒入口を冷媒流路の室内熱交換器１３側に接続される。
これにより、圧縮機１４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、空調用室外熱交換器１５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、空調用室外熱交換器１５を通過することで、室外機４２内に取り込まれた外気に熱を奪われて凝縮・液化する。すなわち、空調用室外熱交換器１５は、凝縮器として機能する。
【００４５】
この液冷媒は、空調用室外熱交換器１５の下流側に設けられる冷房用膨張弁１６ａにて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となった後、室内熱交換器１３に送り込まれて、室内雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器１３を通過することで、室内雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって室内雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器１３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器１３を通過した気体冷媒は、四方弁１７を通じて圧縮機１４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機１４による加圧を受けて、空調用室外熱交換器１５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。
【００４６】
一方、空気調和装置２は、暖房運転時には、四方弁１７によって圧縮機１４の冷媒出口が冷媒流路の室内熱交換器１３側に接続され、かつ、冷媒入口を冷媒流路の空調用室外熱交換器１５側に接続される。
これにより、圧縮機１４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、室内熱交換器１３に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室内雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器１３を通過することで、室内雰囲気に熱を奪われて、凝縮・液化することとなり、これによって室内雰囲気の加熱が行われる。すなわち、室内熱交換器１３は、気体冷媒を凝縮・液化する凝縮器として機能する。
【００４７】
このようにして室内熱交換器１３によって凝縮・液化された冷媒は、室内熱交換器１３の下流側に設けられる暖房用膨張弁１６ｂにて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、暖房用膨張弁１６ｂの下流に設けられる空調用室外熱交換器１５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、空調用室外熱交換器１５を通過することで、室外機４２内に取り込まれた外気から熱を奪って蒸発気化し、低温低圧の気体冷媒となる。すなわち、空調用室外熱交換器１５は、液体冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器として機能する。
この気体冷媒は、四方弁１７を通じて圧縮機１４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機１４による加圧を受けて、室内熱交換器１３に送り込まれ、上記過程が繰り返される。
【００４８】
冷蔵装置３では、圧縮機２４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、冷蔵用室外熱交換器２５に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との間で熱交換が行われる。すなわち、冷蔵用室外熱交換器２５は、凝縮器として機能する。
このようにして冷蔵用室外熱交換器２５によって凝縮・液化された液冷媒は、冷蔵用室外熱交換器２５の下流側に設けられる膨張弁２６にて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
この低温低圧の二相冷媒は、室内熱交換器２３に送り込まれて、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器２３を通過することで、冷蔵ショーケース２１内の雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって冷蔵ショーケース２１内の雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器２３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器２３を通過した気体冷媒は、圧縮機２４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機２４による加圧を受けて、冷蔵用室外熱交換器２５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。
【００４９】
冷凍装置４では、圧縮機３４で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、冷凍用室外熱交換器３５に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室外雰囲気との間で熱交換が行われる。すなわち、冷凍用室外熱交換器３５は、凝縮器として機能する。
このようにして冷凍用室外熱交換器３５によって凝縮・液化された液冷媒は、冷凍用室外熱交換器３５の下流側に設けられる膨張弁３６にて減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
この低温低圧の二相冷媒は、室内熱交換器３３に送り込まれて、冷凍ショーケース３１内の雰囲気との間で熱交換が行われる。
冷媒は、室内熱交換器３３を通過することで、冷凍ショーケース３１内の雰囲気から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって冷凍ショーケース３１内の雰囲気の冷却が行われる。すなわち、室内熱交換器３３は、蒸発器として機能する。
そして、室内熱交換器３３を通過した気体冷媒は、圧縮機３４の冷媒入口に送り込まれ、再び圧縮機３４による加圧を受けて、冷凍用室外熱交換器３５に送り込まれ、上記過程が繰り返される。
【００５０】
そして、上記の空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４では、それぞれの冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒が、過冷却装置４１によってさらに冷却される（空気調和装置２においては、後述するように冷房運転時のみ冷媒の冷却が行われる）。
以下、過冷却装置４１の動作について説明する。
過冷却装置４１では、圧縮機４７で加圧されて高温高圧となった気体冷媒が、過冷却用室外熱交換器４８に送り込まれ、この高温高圧の冷媒と室外雰囲気との間で熱交換が行われる。すなわち、過冷却用室外熱交換器４８は、気体冷媒を凝縮・液化する凝縮器として機能するものである。
そして、このようにして過冷却用室外熱交換器４８によって凝縮・液化された液冷媒は、室外熱交換機４８の下流側に設けられる電子膨張弁４９によって減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
【００５１】
この低温低圧の二相冷媒は、過冷却熱交換器５１，５２，５３に送り込まれて、上記各冷媒回路１２，２２，３２内の空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、及び冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒との間で熱交換が行われて、各冷媒回路１２，２２，３２内を流通する冷媒の冷却が行われる。すなわち、過冷却熱交換器５１，５２，５３は、それぞれ蒸発器として機能するものである。
そして、冷媒は、過冷却熱交換器５１〜５３を通過することで、各冷媒回路１２，２２，３２内の冷媒から熱を奪って蒸発気化し、圧縮機４７の冷媒入口に送り込まれる。その後、再び圧縮機４７による加圧を受けて、過冷却用室外熱交換器４８に送り込まれ、上記過程が繰り返される。
【００５２】
これら空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷凍サイクルを、図５のモリエル線図中に閉曲線Ｒで示す。この冷凍サイクルにおいて、圧縮機による加圧前の状態をＡ点で示し、加圧後の状態をＢ点で示す。また、圧縮機によってそれぞれの室外熱交換器に送り込まれて、室外機４２内に取り込まれた外気との熱交換が行われた状態をＣ０点で示す。そして、過冷却装置４１によって過冷却された後の状態をＣ１点とし、電子膨張弁によって膨張・減圧された状態をＤ点で示す。
なお、図５では、比較のために、過冷却装置４１を動作させていない状態での冷凍サイクルを破線で示している。また、図５中に、飽和液線及び飽和蒸気線からなる曲線Ｓを示す。なお、曲線Ｓにおいて、頂点よりも左側の部分が冷媒の飽和液線であり、頂点よりも右側の部分が飽和蒸気線である。
【００５３】
図５に示すように、本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備１では、各冷媒回路１２，２２，３２が構成する冷凍サイクル内で循環される冷媒は、それぞれ空調用室外熱交換器１５、冷蔵用室外熱交換器２５、冷凍用室外熱交換器３５によって凝縮されて液化した後に、過冷却装置４１によってさらに冷却されて、過冷却状態となる。
すると、これら冷凍サイクルを構成する各室内熱交換器の入口側と出口側とでは、この過冷却分だけ冷媒のエンタルピー差Δｈ（エンタルピーの変化量）が増加する。
すなわち、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、過冷却装置４１を設けていない場合に比べて、各室内熱交換器における冷媒の吸熱量が増加するので、冷凍サイクル時の空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の性能が従来よりも向上する。
【００５４】
この空調・冷蔵・冷凍設備１では、上記のように空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の性能が向上する分、これらの冷凍サイクルにおける冷媒の循環量を低減することができるので、冷媒の循環に用いられる動力が少なくて済む。
このため、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、従来よりも冷凍サイクルのＣＯＰが高い。
ここで、冷蔵装置３及び冷凍装置４は、それぞれの冷媒回路２２，３２において蒸発器として機能する室内熱交換器２３，３３の周辺雰囲気の温度が低く、室内熱交換器２３，３３内で冷媒が蒸発しにくいため、空気調和装置２に比べて効率が悪い。
このため、設備全体のＣＯＰは、冷蔵装置３及び冷凍装置４の効率に左右されるのであるが、本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備１では、上記のように冷媒の過冷却が高効率熱源機により行われていて、特に冷蔵装置３及び冷凍装置４の効率向上が図られているので、設備全体としてのＣＯＰが高い。
【００５５】
さらに、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、過冷却装置４１として、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４とは独立した、過冷却専用の冷熱源を利用する過冷却装置を用いているので、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の動作に影響されることなく適切な過冷却を行って、設備全体のＣＯＰをさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、過冷却装置４１の冷熱源として、空気調和装置等に用いられる高効率熱源機（過冷却用室外熱交換器４８）を用いているので、高効率である。
【００５６】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２に個別に過冷却熱交換器が設けられているので、各冷媒回路の過冷却に、冷媒回路の性能や運用形態（負荷状態）等に応じた適切な性能の過冷却熱交換器を用いることができ、各冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれについて最適な過冷却を行うことができる。
【００５７】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、空調用過冷却熱交換器５１、冷蔵用過冷却熱交換器５２、及び冷凍用過冷却熱交換器５３が、過冷却用冷媒回路４６に対して直列に設けられているので、過冷却用冷媒回路４６の配管構造がシンプルとなり、製造が容易になって製造コストが低減される。また、メンテナンスも容易となり、メンテナンスコストが低減される。また、過冷却用冷媒回路４６から見るとこれら過冷却用熱交換器は一つの熱交換器としてみなすことができ、制御が容易になる。
【００５８】
また、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷媒回路１２，２２，３２はそれぞれ独立しているので、いずれかの冷媒回路にトラブルが生じても、他の冷媒回路に悪影響を与えにくい。
そして、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷媒回路１２，２２，３２に過冷却装置４１を設けるだけで済むので、既設の空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置をほぼそのまま利用して、本発明にかかる空調・冷蔵・冷凍設備を構築することができる。
【００５９】
ここで、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、各過冷却熱交換器のうち、過冷却用冷媒回路４６の最上流に位置している空調用過冷却熱交換器５１に流入する冷媒の量を制御する電子膨張弁４９と、この電子膨張弁４９の絞り量及び圧縮機４７の回転数を制御する制御装置５７と、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度を測定する冷媒温度測定装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃとを有している。
【００６０】
この空調・冷蔵・冷凍設備１では、過冷却装置４１の過冷却冷媒回路４６に対して、各過冷却熱交換器が直列に接続されている。このため、電子膨張弁４９の絞り量及び圧縮機４７の回転数を調節して過冷却冷媒回路４６の最上流に位置する空調用過冷却熱交換器５１に流入する冷媒の流量を制御することで、下流側に設けられる冷蔵用過冷却熱交換器５２及び冷凍用過冷却熱交換器５３に流入する冷媒の量を制御して、各過冷却熱交換器による熱交換量を制御することができる。
【００６１】
この電子膨張弁４９は、制御装置５７によってその絞り量が制御されており、圧縮機４７は、制御装置５７によってその回転数が制御されている。
制御装置５７は、冷媒温度測定装置５６ａ〜５６ｃによって測定された、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度の測定値に基づいて、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の各冷媒回路１２，２２，３２内の冷媒が、過冷却装置４１によって過冷却されているかどうかを判定する構成とされている。そして、制御装置５７は、この判定に基づいて、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれで過冷却が行われるよう、電子膨張弁４９の絞り量と圧縮機４７の回転数とを制御する構成とされている。
【００６２】
具体的には、制御装置５７は、各冷媒回路１２，２２，３２のうちのいずれか一つでも過冷却が行われていないと判定した場合には、全ての冷媒回路１２，２２，３２について過冷却が行われるよう、圧縮機４７の回転数を上昇させ、電子膨張弁４９を開いて、各過冷却熱交換器に供給される冷媒流量を増加させ、各過冷却熱交換器の熱交換量を増加させる構成とされている。
【００６３】
制御装置５７による過冷却の有無の判定は、以下の原理に基づいて行われる。
各冷媒回路１２，２２，３２の過冷却熱交換器の下流側における冷媒（すなわち過冷却熱交換器によって冷却された冷媒）の各状態量（エンタルピー量、冷媒圧力、冷媒温度）の関係は、その冷媒回路の構成（性能）及び過冷却装置４１の構成（性能）によって一意に定められる。
このため、各冷媒回路１２，２２，３２の過冷却熱交換器の下流側における冷媒温度が求められれば、この冷媒温度に基づいて、この冷媒回路における過冷却量を求めて、この冷媒回路で過冷却が行われているかどうかを判断することができる。
例えば、冷媒温度測定装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃの測定値が、図５のモリエル線図に示す冷凍サイクルにおいて、飽和液線との交点であるＣ０点における冷媒の温度以上であれば、過冷却が行われていないとみなすことができる。
【００６４】
制御装置５７は、演算装置５８によって、記憶装置５９に格納された各冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれの、過冷却熱交換器５１，５２，５３のそれぞれの下流側における冷媒の各状態量の情報に基づいて、冷媒温度測定装置５６ａ〜５６ｃのそれぞれの測定値に対応する冷媒の他の状態量の情報を求める。そして、演算装置５８は、この状態量の情報に基づいて、各冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれで過冷却が行われているかどうかを判断し、いずれかの冷媒回路で過冷却が行われていない場合には、圧縮機４７の回転数を上昇させ、電子膨張弁４９を開いて各過冷却熱交換器に流入する冷媒の流量を増加させ、各過冷却熱交換器による熱交換量を増加させて、各冷媒回路１２，２２，３２について確実に過冷却を行う。
【００６５】
なお、制御装置５７には、前記冷媒圧力測定装置１８，２８，３８から、各冷媒回路１２、２２，３２内を流通する冷媒の圧力の測定値が信号として入力されている。
制御装置５７は、これら測定値のうちの少なくともいずれかの測定値が、予め定められた基準値以下である場合（すなわち空気調和装置２、冷蔵装置３、冷凍装置４のうちのいずれかが低負荷運転を行っていて過冷却が不要である場合）には、圧縮機４７の回転数（圧縮機４７がインバータ式コンプレッサである場合には入力周波数）を低減して、無駄なエネルギー消費を低減する構成とされている。
なお、電子膨張弁４９を、各過冷却熱交換器での冷媒の蒸発温度が一定になるように制御すると、過冷却装置４１の効率が最も高くなる。
【００６６】
ここで、本実施の形態では、空気調和装置２の冷媒回路１２、冷蔵装置３の冷媒回路２２、及び冷凍装置４の冷媒回路３２のそれぞれについて、冷媒温度測定装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃを設けた例を示したが、以下に述べる理由から、冷媒温度測定装置は、少なくとも、過冷却用冷媒回路４６の最下流に設けられる過冷却熱交換器によって過冷却される冷媒回路（本実施形態では冷凍装置４の冷媒回路３２）にのみ設ければよい。
【００６７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備６１は、第一実施形態に示した空調・冷蔵・冷凍設備１において、過冷却装置４１の代わりに、過冷却装置７１を設けたことを主たる特徴とするものである。
以下、第一実施形態で示した部材と同一または同様の構成の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００６８】
過冷却装置７１は、第一実施形態で示した過冷却装置４１において、空調用過冷却熱交換器５１、冷蔵用過冷却熱交換器５２、及び冷凍用過冷却熱交換器５３を、冷媒回路４６に対して並列に設けたことを主たる特徴とするものである。
また、過冷却冷媒回路４６において、空調用過冷却熱交換器５１の上流側には、空調用過冷却熱交換器５１に流入する冷媒の流量を制御する電子膨張弁４９ａが設けられている。同様に、過冷却冷媒回路４６において、冷蔵用過冷却熱交換器５２の上流側には、冷蔵用過冷却熱交換器５２に流入する冷媒の流量を制御する電子膨張弁４９ｂが設けられており、冷凍用過冷却熱交換器５３の上流側には、冷凍用過冷却熱交換器５３に流入する冷媒の流量を制御する電子膨張弁４９ｃが設けられている。
これら電子膨張弁４９ａ，４９ｂ，４９ｃは、それぞれ制御装置５７によってその絞り量が独立して制御されている。ここで、本実施形態での制御装置５７の構成を、図７のブロック図に示す。
【００６９】
この空調・冷蔵・冷凍設備６１では、過冷却装置７１の各過冷却熱交換器は、電子膨張弁４９ａ，４９ｂ，４９ｃの絞り量を調整することで、それぞれに流入する冷媒の流量が調整されるので、各過冷却熱交換器のそれぞれの熱交換量を独立して制御することができる。
【００７０】
前記のように、これら電子膨張弁４９ａ，４９ｂ，４９ｃは、制御装置５７によってその絞り量がそれぞれ独立して制御されている。
制御装置５７は、冷媒温度測定装置５６ａ〜５６ｃによって測定された、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの冷媒回路１２，２２，３２の、過冷却熱交換器の下流側での冷媒温度の測定値に基づいて、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の各冷媒回路１２，２２，３２内の冷媒が、過冷却装置７１によって過冷却されているかどうかを判定し、この判定に基づいて、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷媒回路１２，２２，３２のそれぞれで過冷却が行われるよう、圧縮機４７の回転数と電子膨張弁４９ａ，４９ｂ，４９ｃの絞り量を制御する構成とされている。
【００７１】
また、本実施形態においても、制御装置５７には、前記冷媒圧力測定装置１８，２８，３８から、各冷媒回路１２、２２，３２内を流通する冷媒の圧力の測定値が信号として入力されていて、制御装置５７は、これら測定値の全てが、予め定められた基準値以下である場合には、圧縮機４７を停止させる構成とされている。
【００７２】
このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備７１では、空調用過冷却熱交換器５１、冷蔵用過冷却熱交換器５２、及び冷凍用過冷却熱交換器５３のそれぞれの過冷却量を独立して調整することができるので、各冷媒回路のそれぞれについて最適な過冷却を行うことができる。
【００７３】
ここで、上記各実施の形態では、過冷却装置の冷熱源として、空気調和装置等に用いられる高効率熱源機（過冷却用室外熱交換器４８）を用いているが、これに限られることなく、例えば空調・冷蔵・冷凍設備が設置される建物の水熱源、発電システムの冷熱等、任意の冷熱源を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の適用例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の構成を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の、過冷却熱交換器の構成を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の、制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図６】本発明の第二実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の、過冷却熱交換器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第二実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の、制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，６１  空調・冷蔵・冷凍設備
２  空気調和装置
３  冷蔵装置
４  冷凍装置
１２，２２，３２  冷媒回路
１５，２５，３５  室外熱交換器
４１，７１  過冷却装置
４６  過冷却用冷媒回路
４８  過冷却用室外熱交換器（冷熱源）
４９，４９ａ〜４９ｃ  絞り弁
５０  過冷却熱交換器
５１  空調用過冷却熱交換器
５２  冷蔵用過冷却熱交換器
５３  冷凍用過冷却熱交換器
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ  冷媒温度測定装置
５７  制御装置
【図１】
2005233559.tif 000003
【図２】
2005233559.tif 000004
【図３】
2005233559.tif 000005
【図４】
2005233559.tif 000006
【図５】
2005233559.tif 000007
【図６】
2005233559.tif 000008
【図７】
2005233559.tif 000009