(57)【要約】【課題】  設備全体のＣＯＰを向上させた高効率の複合型冷凍サイクル設備を提供することを目的とする。【解決手段】  空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４を備える空調・冷蔵・冷凍設備１（複合型冷凍サイクル設備）において、空気調和装置２の冷媒回路１２を、室内熱交換器１３、圧縮機１４、空調用室外熱交換器１５（第一室外熱交換器）、電子膨張弁１６とがこの順番で設けられた構成とする。冷媒回路１２に、冷凍サイクル形成時に空調用室外熱交換器１５を通過した冷媒の一部を圧縮機１４に供給するバイパス流路５１を設ける。バイパス流路５１に、過冷却用膨張弁５２と第一熱交換部５３とを、上流側からこの順番で設ける。第一熱交換部５３を、冷蔵、冷凍装置３、４の冷媒回路２２、３２（第二冷媒回路）の冷蔵用、冷凍用室外熱交換器２５、３５（第二室外熱交換器）を通過した冷媒との間で熱交換を行う構成とする。【選択図】      図２
2005282869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の独立した冷媒回路を有する複合型冷凍サイクル設備であって、
圧縮機と第一室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された第一冷媒回路と、冷凍サイクル形成時に凝縮器として作用する第二室外熱交換器を有する第二冷媒回路とを、それぞれ少なくとも一つずつ有しており、
前記第一冷媒回路には、冷凍サイクル形成時に前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を前記圧縮機に供給するバイパス流路が設けられており、
該バイパス流路には、過冷却用膨張弁と、前記バイパス流路内を流通する冷媒と前記第二冷媒回路の前記第二室外熱交換器を通過した冷媒との間で熱交換を行う第一熱交換部とが、上流側からこの順番で設けられていることを特徴とする複合型冷凍サイクル設備。
【請求項２】
前記第一冷媒回路の前記室内熱交換器の上流側と下流側とのうちの少なくともいずれか一方における冷媒の圧力を測定する圧力測定装置と、
該圧力測定装置の測定値に基づいて前記過冷却用膨張弁の開度を制御する制御装置が設けられており、
該制御装置は、前記室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が第一基準値以上となった場合、もしくは前記室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が第二基準値以下となった場合に、前記過冷却用膨張弁の開度を大きくする構成とされていることを特徴とする請求項１記載の複合型冷凍サイクル設備。
【請求項３】
前記第二冷媒回路は、前記第二室外熱交換器を通過した冷媒を一時貯留するレシーバを有しており、
前記第一冷媒回路の前記バイパス流路は、一部が前記レシーバ内の冷媒貯留範囲内に挿通されていて、該挿通部分が前記第一熱交換部とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合型空気調和設備。
【請求項４】
前記第一熱交換部内に供給される前記冷媒との間で熱交換が行われる蓄熱体を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の複合型冷凍サイクル設備。
【請求項５】
前記第一冷媒回路は、冷凍サイクル形成時に前記室内熱交換器に供給される冷媒と前記第一冷媒回路の前記バイパス流路内を流通する冷媒との間で熱交換を行う第二熱交換部を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の複合型冷凍サイクル設備。
【請求項６】
前記第一冷媒回路は、暖房サイクル形成時に前記室内熱交換器を通過した冷媒のうちの少なくとも一部の流通方向を、前記第一室外熱交換器から前記バイパス流路に切り替える切換装置を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の複合型冷凍サイクル設備。
【請求項７】
圧縮機と第一室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された第一冷媒回路と、冷凍サイクル形成時に凝縮器として作用する第二室外熱交換器を有する第二冷媒回路とを、それぞれ少なくとも一つずつ有する複合型冷凍サイクル設備の運転方法であって、
前記第一及び第二冷媒回路がそれぞれ冷凍サイクルを形成している状態では、前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を減圧・膨張させて低温低圧の冷媒とするとともに、該低温の冷媒と前記第二冷媒回路の前記第二室外熱交換器を通過した冷媒との間で熱交換を行うことを特徴とする複合型冷凍サイクル設備の運転方法。
【請求項８】
前記第一冷媒回路の負荷が大きい場合、または、前記第一冷媒回路の負荷が小さく、前記第二冷媒回路の負荷も小さくて該第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却が不要である場合には、前記第一冷媒回路の冷媒と前記第二冷媒回路の冷媒との間での熱交換を停止または低減させることを特徴とする請求項７記載の複合型冷凍サイクル設備の運転方法。
【請求項９】
前記第一冷媒回路の冷凍サイクル形成時に、該第一冷媒回路の前記室内熱交換器の上流側と下流側とのうちの少なくともいずれか一方における冷媒の圧力を測定し、
前記室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が第一基準値以上となった場合、もしくは前記室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が第二基準値以下となった場合に、前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を前記圧縮機に供給することを特徴とする請求項７または８に記載の複合型冷凍サイクル設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合型冷凍サイクル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に記載の店舗用冷凍空調装置が用いられる。
この店舗用冷凍空調装置は、空調側冷凍サイクルと冷凍側冷凍サイクルとを有している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７９９６１号公報（段落［００２１］，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いため、蒸発温度が低くなり、低圧が低く圧力差が大きいため、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。
また、空気調和装置、冷蔵装置、及び冷凍装置はそれぞれ冷媒回路が独立していて、いずれかの装置の負荷が大きい場合にも、他の装置の負荷が低くて余力が生じている場合がある。この場合には、各装置の能力を十分に活用することができず、設備全体としてのＣＯＰ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を向上させた高効率の複合型冷凍サイクル設備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、本発明の複合型冷凍サイクル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、本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備は、複数の独立した冷媒回路を有する複合型冷凍サイクル設備であって、圧縮機と第一室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された第一冷媒回路と、冷凍サイクル形成時に凝縮器として作用する第二室外熱交換器を有する第二冷媒回路とを、それぞれ少なくとも一つずつ有しており、前記第一冷媒回路には、冷凍サイクル形成時に前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を前記圧縮機に供給するバイパス流路が設けられており、該バイパス流路には、過冷却用膨張弁と、前記バイパス流路内を流通する冷媒と前記第二冷媒回路の前記第二室外熱交換器を通過した冷媒との間で熱交換を行う第一熱交換部とが、上流側からこの順番で設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成される複合型冷凍サイクル設備においては、第一冷媒回路内を循環する冷媒は、冷凍サイクル形成時には、第一室外熱交換器によって室外雰囲気と熱交換されて凝縮・液化される。その後、冷媒の大部分は、膨張弁に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。この低温低圧の冷媒は、室内熱交換器に送り込まれて室内雰囲気と熱交換されて室内雰囲気の冷却に寄与したのち、圧縮機によって加圧されて高温高圧となり、再び室外熱交換器に送り込まれる。
【０００８】
一方、第一冷媒回路では、冷凍サイクル形成時に第一室外熱交換器によって熱交換が行われた冷媒の一部は、バイパス流路内に供給される。バイパス流路内に供給された冷媒は、過冷却用膨張弁に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。この低温低圧の冷媒は、第一熱交換部によって第二冷媒回路の第二室外熱交換器を通過した冷媒と熱交換されて、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却に寄与する。その後、この冷媒は、第一冷媒回路の圧縮機に送り込まれて、圧縮機による加圧によって高温高圧となり、再び第一冷媒回路の室外熱交換器に送り込まれる。
すなわち、このように構成される複合型冷凍サイクル設備では、第二冷媒回路内で第二室外熱交換器によって凝縮・液化された冷媒が、第一冷媒回路内を循環する冷媒の一部を利用して、さらに冷却されるので、第二冷媒回路の冷凍サイクル形成時におけるＣＯＰが向上する。
【０００９】
例えば、第一冷媒回路がＣＯＰの高い空気調和装置として用いられ、第二冷媒回路が空気調和装置よりもＣＯＰの低い冷蔵装置や冷凍装置として用いられている場合には、複合型冷凍サイクル設備全体のＣＯＰが向上する。
また、この複合型冷凍サイクル設備は、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却に、第一冷媒回路の余剰の冷熱を利用しているので、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却のために冷熱源を別個に設けた場合に比べて、製造コスト及び設置スペースが少なくて済む。
【００１０】
また、この複合型冷凍サイクル設備では、第一、第二冷媒回路がそれぞれ冷凍サイクルを形成している場合には、過冷却用膨張弁を操作して、バイパス流路への冷媒の流通を制御することで、第一冷媒回路、第二冷媒回路のそれぞれの負荷に応じて、適切な運転を行うことができる。
例えば、第一冷媒回路の負荷が大きい場合は、過冷却用膨張弁を閉じてバイパス流路への冷媒の流通を停止させる。これにより、第一冷媒回路内の冷媒が全て第一冷媒回路の冷凍サイクルに使用されることとなり、第一冷媒回路の冷凍能力を最大限に発揮することができる。
また、第一冷媒回路の負荷が小さく、第二冷媒回路の負荷も小さくて第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却が不要である場合には、過冷却用膨張弁を閉じて第一冷媒回路の冷媒を全て冷凍サイクルに使用することで、第一冷媒回路での冷媒の循環量を低下させて圧縮機の負担を軽くすることができ、第一冷媒回路の効率を向上させることができる。
【００１１】
さらに、単に過冷却用膨張弁を開閉させるだけでなく、過冷却用膨張弁の開度を制御することで、より細やかな運転の制御を行うことができる。
例えば、過冷却用膨張弁の開度を大きくしてバイパス流路への冷媒の流通量を増大させると、第一熱交換部による熱交換量が増大し、第二冷媒回路の冷媒の冷却が促進されるので、第二冷媒回路のＣＯＰを向上させることができる。
また、過冷却用膨張弁の開度を小さくしてバイパス流路への冷媒の流通量を低減させると、第一冷媒回路において冷凍サイクルに使用される冷媒の量が増大するので、その分、第一冷媒回路の効率向上や、室内雰囲気の冷却能力の向上を図ることができる。
【００１２】
また、この複合型冷凍サイクル設備において、前記第一冷媒回路の前記室内熱交換器の上流側と下流側とのうちの少なくともいずれか一方における冷媒の圧力を測定する圧力測定装置と、該圧力測定装置の測定値に基づいて前記過冷却用膨張弁の動作を制御する制御装置が設けられており、該制御装置は、前記室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が第一基準値以上となった場合、もしくは前記室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が第二基準値以下となった場合に、前記過冷却用膨張弁を開く構成とされていてもよい。
【００１３】
ここで、冷媒回路の室内熱交換器は、例えば室内空調ユニット（室内機）や冷蔵庫等の装置に組み込まれて、室内雰囲気や庫内雰囲気の冷却のための冷熱源として用いられる。一般に、室内空調ユニットや冷蔵庫等の装置には、室内雰囲気や庫内雰囲気が目標温度に達した場合や室内熱交換器の霜取り運転を行う場合など、室内熱交換器による熱交換を停止させたい条件となった場合に、室内熱交換器への冷媒の供給を停止または低減させる機構が設けられている。
【００１４】
一方、冷媒回路では、圧縮機による冷媒の圧送が行われているので、室内熱交換器への冷媒の供給が停止または急激に低減させられると、室内熱交換器の上流側での冷媒圧力が急激に上昇し、冷媒回路を構成する各部材に負担がかかる（このとき、室内熱交換器の下流側では、冷媒圧力が急激に低下する）。
このような急激な圧力変動に追従させて圧縮機の冷媒送出量の制御を行うことは困難であるので、従来は、冷媒回路内の室内熱交換器の上流側の冷媒圧力の急上昇を防止することは困難であった。
【００１５】
これに対して、本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備では、室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が、予め定められた第一基準値以上となった場合、もしくは室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が、予め定められた第二基準値以下となった場合に、制御装置によって過冷却用膨張弁が開かれるようになっている。
すなわち、室内熱交換器への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合には、室内熱交換器の上流側の冷媒がバイパス流路を通じて室内熱交換器の下流側へ逃がされるので、圧縮機による冷媒の送出量を低下させなくても、冷媒回路内の冷媒圧力の異常上昇が防止されて、冷媒回路を構成する各部材が保護される。さらに、このようにバイパス流路への冷媒の流通を許容することで、前記したように第二冷媒回路の冷媒との熱交換が行われ、冷熱を回収することができる。
【００１６】
また、この複合型冷凍サイクル設備において、前記第二冷媒回路は、前記第二室外熱交換器を通過した冷媒を一時貯留するレシーバを有しており、前記第一冷媒回路の前記バイパス流路は、一部が前記レシーバ内の冷媒貯留範囲内に挿通されていて、該挿通部分が前記第一熱交換部とされていてもよい。
【００１７】
このように構成される複合型冷凍サイクル設備では、第一冷媒回路のバイパス流路のうち、第二冷媒回路のレシーバに挿通される挿通部が第一熱交換部を構成している。このため、この複合型冷凍サイクル設備では、第二冷媒回路の冷媒の冷却のための熱交換器を新たに設ける必要がないので、製造コスト及び設置スペースを低減することができる。
【００１８】
また、この複合型冷凍サイクル設備において、前記第一熱交換部に供給される前記冷媒との間で熱交換が行われる蓄熱体を有していてもよい。
【００１９】
このように構成される複合型冷凍サイクル設備では、第一冷媒回路内を循環する冷媒のうち、第一熱交換部に供給された冷媒の冷熱が、蓄熱体に一時的に蓄えられて、第二冷媒回路の冷媒の冷却に利用される。
例えば、第二冷媒回路の負荷が一時的に増加して冷媒流量が増加したり、第一冷媒回路の負荷が一時的に多くなってバイパス流路への冷媒の供給が停止または供給量が低下させられるなどした場合には、第一熱交換部に供給された冷媒の冷熱に加えて、蓄熱体に蓄えられた冷熱が第二冷媒回路の冷媒の冷却に利用される。
これにより、第一冷媒回路の負荷が変動しても、第二冷媒回路の冷媒の冷却を、安定して行うことができる。
【００２０】
ここで、この蓄熱体は、第一、第二冷媒回路の負荷変動によって一時的に不足する冷熱を補填するのに必要なだけの冷熱を蓄えることができればよいので、蓄熱体は少量で済み、また長時間保温するための特別な保温構造を設ける必要がないので、この構成を採用しても、複合型冷凍サイクル設備を大型化させずに済む。
【００２１】
また、この複合型冷凍サイクル設備において、前記第一冷媒回路は、冷凍サイクル形成時に前記室内熱交換器に供給される冷媒と前記第一冷媒回路の前記バイパス流路内を流通する冷媒との間で熱交換を行う第二熱交換部を有していてもよい。
【００２２】
このように構成される複合型冷凍サイクル設備では、第二熱交換部によって、第一冷媒回路において室内熱交換器に供給される冷媒が、第一冷媒回路のバイパス流路内を流通する冷媒との間で熱交換される。これにより、バイパス流路内を流通する冷媒の冷熱を回収して第一冷媒回路の冷熱として利用することができ、第一冷媒回路の効率が向上する。
また、複合型冷凍サイクル設備が、第一熱交換部内に供給される冷媒との間で熱交換が行われる前記蓄熱体を有している場合には、第一冷媒回路において室内熱交換器に供給される冷媒が、蓄熱体に蓄えられていた冷熱によってさらに冷却される。
すなわち、第一冷媒回路は、冷凍サイクルの負荷が急増して必要な冷熱量が急増しても、自身が発生させた冷熱によって不足分の冷熱が補われるので、室内雰囲気の冷却を安定して行うことができる。
【００２３】
また、この複合型冷凍サイクル設備において、前記第一冷媒回路は、暖房サイクル形成時に前記室内熱交換器を通過した冷媒のうちの少なくとも一部の流通方向を、前記第一室外熱交換器から前記バイパス流路に切り替える切換装置を有していてもよい。
【００２４】
第一冷媒回路では、暖房サイクル形成時には、第一冷媒回路内を循環する冷媒は冷凍サイクル形成時とは逆向きに循環させられる。具体的には、暖房サイクル形成時には、第一冷媒回路内の冷媒は、圧縮機によって加圧されて高温高圧となったのち、室内熱交換器によって室内雰囲気と熱交換されて、室内雰囲気の加熱に寄与する。その後、冷媒は、膨張弁に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。この低温低圧の冷媒は、第一室外熱交換器に送り込まれて室外雰囲気と熱交換されて蒸発・気化したのち、再び圧縮機に送り込まれる。
【００２５】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備では、第一冷媒回路に設けられた切換装置を操作することで、室内熱交換器によって熱交換が行われた冷媒の一部が、第一室外熱交換器ではなく、バイパス流路内に供給される。
バイパス流路内に供給された冷媒は、過冷却用膨張弁に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされ、第一熱交換部によって第二冷媒回路の第二室外熱交換器を通過した冷媒と熱交換されて、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却に寄与する。このとき、バイパス流路内を流通する冷媒は、第二冷媒回路内の冷媒の熱を吸収して、蒸発・気化する。すなわち、第一熱交換部は、第一冷媒回路の蒸発器として作用する。
そして、第一熱交換部を通過した冷媒は、第一冷媒回路の圧縮機に送り込まれて、圧縮機による加圧によって高温高圧となり、再び第一冷媒回路の室内熱交換器に送り込まれる。
【００２６】
このように、この複合型冷凍サイクル設備では、第一冷媒回路が暖房サイクルを形成しているときにも、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却を行うことができる。
また、第一熱交換部が蒸発器として作用するので、第一室外熱交換器に供給される冷媒の流量を低減するか、または供給を停止させることができる。これにより、第一室外熱交換器の温度が低下しにくくなって室外雰囲気温度に近くなるので、第一室外熱交換器の霜付きを防止することができ、メンテナンスの手間やデフロストの回数を低減することができる。
【００２７】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法は、圧縮機と第一室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とがこの順番で配置された第一冷媒回路と、冷凍サイクル形成時に凝縮器として作用する第二室外熱交換器を有する第二冷媒回路とを、それぞれ少なくとも一つずつ有する複合型冷凍サイクル設備の運転方法であって、
前記第一及び第二冷媒回路がそれぞれ冷凍サイクルを形成している状態では、前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を減圧・膨張させて低温低圧の冷媒とするとともに、該低温の冷媒と前記第二冷媒回路の前記第二室外熱交換器を通過した冷媒との間で熱交換を行うことを特徴とする。
【００２８】
この複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、第一冷媒回路内を循環する冷媒は、冷凍サイクル形成時には、第一室外熱交換器によって室外雰囲気と熱交換されて凝縮・液化される。その後、冷媒の大部分は、膨張弁に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。この低温低圧の冷媒は、室内熱交換器に送り込まれて室内雰囲気と熱交換されて室内雰囲気の冷却に寄与したのち、圧縮機によって加圧されて高温高圧となり、再び室外熱交換器に送り込まれる。
【００２９】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、第一冷媒回路の冷凍サイクル形成時に第一室外熱交換器によって熱交換が行われた冷媒の一部を減圧・膨張させて低温低圧の冷媒とする。
さらに、この低温低圧の冷媒と第二冷媒回路の第二室外熱交換器を通過した冷媒とを熱交換させて、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却を行う。
すなわち、この複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、第二冷媒回路内で第二室外熱交換器によって凝縮・液化された冷媒が、第一冷媒回路内を循環する冷媒の一部を利用してさらに冷却されるので、第二冷媒回路の冷凍サイクル形成時におけるＣＯＰが向上する。
この効果は、第一冷媒回路の冷媒において第二冷媒回路の冷媒との熱交換に使用する冷媒の量を増大させるにつれて増大する。
【００３０】
例えば、第一冷媒回路がＣＯＰの高い空気調和装置として用いられ、第二冷媒回路が空気調和装置よりもＣＯＰの低い冷蔵装置や冷凍装置として用いられている場合には、複合型冷凍サイクル設備全体のＣＯＰが向上する。
また、この複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却に、第一冷媒回路の余剰の冷熱を利用していて、第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却のために冷熱源を別個に設ける必要がないので、複合型冷凍サイクル設備の製造コスト及び設置スペースが少なくて済む。
【００３１】
この複合型冷凍サイクル設備の運転方法において、前記第一冷媒回路の負荷が大きい場合、または、前記第一冷媒回路の負荷が小さく、前記第二冷媒回路の負荷も小さくて該第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却が不要である場合には、前記第一冷媒回路の冷媒と前記第二冷媒回路の冷媒との間での熱交換を停止または低減させてもよい。
【００３２】
この運転方法では、第一、第二冷媒回路がそれぞれ冷凍サイクルを形成している状態で、第一冷媒回路の負荷が大きい場合は、前記冷媒同士の熱交換を停止または低減させるので、第一冷媒回路内の冷媒の冷熱が第一冷媒回路の冷凍サイクルにより多く使用されることとなり、第一冷媒回路の冷凍能力をより発揮することができる。
また、第一冷媒回路の負荷が小さく、第二冷媒回路の負荷も小さくて第二冷媒回路の冷媒のさらなる冷却が不要である場合には、前記冷媒同士の熱交換を停止または低減させて、第一冷媒回路の冷媒の冷熱を第一冷媒回路の冷凍サイクルにより多く使用するので、第一冷媒回路での冷媒の循環量を低下させて圧縮機の負担を軽くすることができ、第一冷媒回路の効率を向上させることができる。
【００３３】
この複合型冷凍サイクル装置の運転方法において、前記第一冷媒回路の冷凍サイクル形成時に、該第一冷媒回路の前記室内熱交換器の上流側と下流側とのうちの少なくともいずれか一方における冷媒の圧力を測定し、前記室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が第一基準値以上となった場合、もしくは前記室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が第二基準値以下となった場合に、前記第一室外熱交換器を通過した冷媒の一部を前記圧縮機に供給するようにしてもよい。
【００３４】
すなわち、室内熱交換器への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合には、室内熱交換器の上流側の冷媒がバイパス流路を通じて室内熱交換器の下流側へ逃がされる。これにより、圧縮機による冷媒の送出量を低下させなくても、冷媒回路内の冷媒圧力の異常上昇が防止されて、冷媒回路を構成する各部材が保護される。さらに、このようにバイパス流路への冷媒の流通を許容することで、前記したように第二冷媒回路の冷媒との熱交換が行われ、冷熱を回収することができる。
【００３５】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法は、請求項１記載の複合型冷凍サイクル設備の運転方法であって、前記第一冷媒回路の前記室内熱交換器の上流側と下流側とのうちの少なくともいずれか一方における冷媒の圧力を測定する圧力測定装置を設けてその測定値を監視し、前記室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が第一基準値以上となった場合、もしくは前記室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が第二基準値以下となった場合に、前記過冷却用膨張弁の開度を大きくすることを特徴とする。
【００３６】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法では、室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が、予め定められた第一基準値以上となった場合、もしくは室内熱交換器の下流側の冷媒圧力が、予め定められた第二基準値以下となった場合に、過冷却用膨張弁を開く。
すなわち、室内熱交換器への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合には、過冷却用膨張弁が開かれて、室内熱交換器の上流側の冷媒がバイパス流路を通じて室内熱交換器の下流側へ逃がされる。これにより、圧縮機による冷媒の送出量を低下させなくても、冷媒回路内の冷媒圧力の異常上昇が防止されて、冷媒回路を構成する各部材が保護される。さらに、このようにバイパス流路への冷媒の流通を許容することで、前記したように第二冷媒回路の冷媒との熱交換が行われ、冷熱を回収することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備、及びその運転方法によれば、第二冷媒回路は、第一冷媒回路の余剰の冷熱を利用することができるので、第一,第二冷媒回路の能力を十分に活用することができ、設備全体としてのＣＯＰが高い。
【００３８】
本発明にかかる複合型冷凍サイクル設備の運転方法によれば、室内熱交換器への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合にも、冷媒回路内の冷媒圧力の異常上昇が防止されて、冷媒回路を構成する各部材が保護される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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３を用いて説明する。
本実施形態では、複合型冷凍サイクル設備を、図１に示す空調・冷蔵・冷凍設備１に適用した例について示す。
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、それぞれ独立した冷媒回路を有している。
【００４０】
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（第一冷媒回路）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（第一室外熱交換器）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。
【００４１】
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１７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。
また、この冷媒回路１２において、圧縮機１４の上流側には、冷媒回路１２内を流通する冷媒から液冷媒を取り除いて気体冷媒のみを通過させるアキュームレータ１８が設けられている。
【００４２】
ここで、冷媒回路１２には、電子膨張弁１６として、室内熱交換器１３側に冷房用膨張弁１６ａが設けられており、室外熱交換器１５側には暖房用膨張弁１６ｂ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。
具体的には、図２に示すように、冷媒回路１２には、暖房用膨張弁１６ｂを迂回する迂回路１９ａが設けられており、この迂回路１９ａには、冷房サイクル形成時の流通方向のみ冷媒の流通を許容する逆止弁１９ｂが設けられている。これにより、冷房サイクル形成時には、冷媒が暖房用膨張弁１６ｂを迂回して冷房用膨張弁１６ａによって膨張・減圧させられるようになっている。
また、冷媒回路１２には、冷房用膨張弁１６ａを迂回する迂回路１９ｃが設けられており、この迂回路１９ｃには、暖房サイクル形成時の流通方向にのみ冷媒の流通を許容する逆止弁１９ｄが設けられている。これにより、暖房サイクル形成時には冷媒が冷房用膨張弁１６ａを迂回して暖房用膨張弁１６ｂによって膨張・減圧させられるようになっている。
【００４３】
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（第二冷媒回路）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って冷媒を凝縮させる冷蔵用室外熱交換器２５（第二室外熱交換器）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、この冷媒回路２２において、圧縮機２４の上流側には、冷媒回路２２内を流通する冷媒から液冷媒を取り除いて気体冷媒のみを通過させるアキュームレータ２８が設けられている。
【００４４】
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（第二冷媒回路）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って冷媒を凝縮させる冷凍用室外熱交換器３５（第二室外熱交換器）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、この冷媒回路３２において、圧縮機３４の上流側には、冷媒回路３２内を流通する冷媒から液冷媒を取り除いて気体冷媒のみを通過させるアキュームレータ３８が設けられている。
【００４５】
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。
室外機４２には、室外機４２内に外気を取り込んで、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に接触させる送風装置（図示せず）が設けられており、これによってこれら各室外熱交換器と外気との間で熱交換が行われるようになっている。
【００４６】
ここで、上記空気調和装置２を構成する冷媒回路１２には、冷房サイクル形成時に前記空調用室外熱交換器１５を通過した冷媒の一部を圧縮機１４に供給するバイパス流路５１が設けられている。本実施形態では、バイパス流路５１は、冷媒回路１２において暖房用膨張弁１６ｂと冷房用膨張弁１６ａとの間に位置する部分から、アキュームレータ１８の上流側に位置する部分とを接続する構成とされている。
また、バイパス流路５１には、過冷却用膨張弁５２と、第一熱交換部５３とが、上流側からこの順番で設けられている。
【００４７】
バイパス流路５１上には、内部に蓄熱体が封入された蓄熱容器５６が設けられていて、バイパス流路５１の一部は、この蓄熱容器５６内に挿通されている。
前記第一熱交換部５３は、バイパス流路５１において蓄熱容器５６内に挿通されている部分によって構成されていて、バイパス流路５１内を流通する冷媒と蓄熱容器５６内の蓄熱体との間で熱交換が行われるようになっている。
本実施形態では、蓄熱体は、内部に蓄熱材が充填された球状のカプセルとされており、蓄熱容器５６は、内部に複数のカプセルが隙間なく充填されている。
【００４８】
また、この蓄熱容器５６には、冷媒回路２２において冷蔵用室外熱交換器２５と膨張弁２６との間に位置する部分の一部が挿通されており、冷媒回路３２において冷凍用室外熱交換器３５と膨張弁３６との間に位置する部分の一部も挿通されている。これにより、蓄熱体と冷媒回路２２，３２内を流通する冷媒との間で熱交換が行われるようになっている。
ここで、バイパス流路５１、冷媒回路２２，３２において、蓄熱容器５６内に挿通される部分は、内部を流通する冷媒と蓄熱体との間での熱交換が効率よく行われるように、蓄熱体との接触面積が十分に確保されている。
【００４９】
以下、このように構成される空調・冷蔵・冷凍設備１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、かつ圧縮機１４の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に送り込まれる。空調用室外熱交換器１５内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５０】
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にて膨張・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。
室内熱交換器１３内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５１】
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、圧縮機１４の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。
室内熱交換器１３内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５２】
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にて膨張・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。
空調用室外熱交換器１５内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５３】
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にて膨張・減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
【００５４】
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。
室内熱交換器２３内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５５】
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にて膨張・減圧されて、低温低圧の二相冷媒となる。
【００５６】
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。
室内熱交換器３３内に送り込まれた冷媒は、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。
【００５７】
この空調・冷蔵・冷凍設備１では、空気調和装置２の冷媒回路１２にバイパス流路５１が設けられているので、空気調和装置２の冷房運転時には、空調用室外熱交換器１５によって熱交換が行われた冷媒の一部は、冷房用膨張弁１６ａではなく、バイパス流路５１内に供給される。
バイパス流路５１内に供給された冷媒は、過冷却用膨張弁５２に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。
この低温低圧の冷媒は、第一熱交換部５３に送り込まれて、第一熱交換部５３で、蓄熱容器５６内の蓄熱体に冷熱を伝達する。第一熱交換部５３に送り込まれた冷媒は、蓄熱容器５６内の蓄熱体から熱を奪って蒸発気化することとなり、これによって蓄熱容器５６内の蓄熱体の冷却が行われる。すなわち、第一熱交換部５３は、蒸発器として機能する。その後、第一熱交換部５３を通過した気体冷媒は、アキュームレータ１８に回収されたのち、圧縮機１４によって再び空調用室外熱交換器１５に送り込まれる。
【００５８】
このようにして蓄熱体に蓄熱された冷熱は、冷蔵装置３の冷媒回路２２において冷蔵用室外熱交換器２５と膨張弁２６との間に位置する部分を通過する冷媒、及び冷凍装置４の冷媒回路３２において冷凍用室外熱交換器３５と膨張弁３６との間に位置する部分を通過する冷媒に伝達されて、これら冷媒のさらなる冷却に利用される。
【００５９】
ここで、図３に、冷蔵装置３、及び冷凍装置４の冷凍サイクルを表すモリエル線図を示す。図３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、蓄熱容器５６内の蓄熱体に蓄えられた冷熱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３では、比較のために、蓄熱容器５６内の蓄熱体に蓄えられた冷熱による過冷却が行われていない状態での冷凍サイクルを破線で示している。
【００６０】
図３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、冷媒回路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、蓄熱体から冷熱を受け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差Δｈ（エンタルピの変化量）が増加する。
すなわち、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、バイパス流路５１とバイパス流路５１上に設けられる各部材を設けていない場合に比べて、冷蔵装置３及び冷凍装置４の各室内熱交換器における冷媒の吸熱量が増加するので、冷媒の循環流量を減少させることができ、従来よりも冷凍サイクルのＣＯＰが高い。
【００６１】
このように、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、空気調和装置２の冷房運転時には、ＣＯＰの優れた空気調和装置２で発生させた冷熱の一部を利用して、冷蔵装置３において冷蔵用室外熱交換器２５で凝縮・液化された冷媒、及び冷凍装置４において冷凍用室外熱交換器３５で凝縮・液化された冷媒が、さらに冷却される。
これにより、空気調和装置２に比べてＣＯＰの劣る冷蔵装置３、冷凍装置４のＣＯＰが向上することとなり、空調・冷蔵・冷凍設備１全体のＣＯＰが向上する。
【００６２】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１は、冷蔵装置３の冷媒回路２２内の冷媒及び冷凍装置４の冷媒回路３２内の冷媒のさらなる冷却に、空気調和装置２の冷媒回路１２で発生させた余剰の冷熱を利用しているので、冷媒回路２２，３２の冷媒のさらなる冷却のために冷熱源を別個に設けた場合に比べて、製造コスト及び設置スペースが少なくて済む。
【００６３】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、過冷却用膨張弁５２の開度を調整することで、バイパス流路５１内に供給される冷媒の流量を制御することができるので、空気調和装置２と冷蔵装置３、冷凍装置４のそれぞれの負荷に応じて、適切な運転を行うことができる。
具体的には、第一冷媒回路の負荷が大きい場合は、過冷却用膨張弁５２を閉じて、バイパス流路５１への冷媒の流通量を停止させる。これにより、冷媒回路１２内の冷媒が全て空気調和装置２の冷房運転に使用されることとなるので、空気調和装置２の冷房能力を最大限に発揮して、良好な冷房運転を行うことができる。
また、空気調和装置２の負荷が小さく、冷蔵装置３、冷凍装置４の負荷も小さくて冷媒回路２２，３２の冷媒のさらなる冷却が不要である場合には、過冷却用膨張弁５２を閉じて冷媒回路１２の冷媒を全て冷房運転に使用することで、冷媒回路１２での冷媒の循環量を低下させて圧縮機１４の負担を軽くすることができ、空気調和装置２の効率が向上する。
【００６４】
さらに、単に過冷却用膨張弁５２を開閉させるだけでなく、過冷却用膨張弁５２の開度を制御することで、より細やかな運転の制御を行うことができる。
例えば、過冷却用膨張弁５２の開度を大きくしてバイパス流路５１への冷媒の流通量を増大させると、第一熱交換部５３による熱交換量が増大し、冷蔵装置３、冷凍装置４の冷媒の冷却量が大きくなるので、冷蔵装置３、冷凍装置４のＣＯＰを向上させることができる。
また、過冷却用膨張弁５２の開度を小さくしてバイパス流路５１への冷媒の流通量を低減させると、空気調和装置２において冷房運転に使用される冷媒の量が増大するので、その分、空気調和装置２の効率向上や、冷房能力の向上を図ることができる。
【００６５】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１には、第一熱交換部５３に供給される冷媒との間で熱交換が行われる蓄熱体が設けられていて、空気調和装置２の冷媒回路１２内を循環する冷媒のうち、第一熱交換部５３に供給された冷媒の冷熱が、蓄熱体に一時的に蓄えられて、冷蔵装置３の冷媒回路２２の冷媒の冷却、及び冷凍装置４の冷媒回路３２の冷媒の冷却に利用される。
【００６６】
例えば、冷媒回路２２，３２のうちの少なくとも一方の負荷が一時的に増加してその冷媒流量が増加したり、空気調和装置２の冷媒回路１２の負荷が一時的に多くなってバイパス流路５１への冷媒の供給が停止または供給量が低下させられるなどした場合には、第一熱交換部５３に供給された冷媒の冷熱に加えて、蓄熱体に蓄えられた冷熱が冷媒回路２２，３２の冷媒の冷却に利用される。
これにより、冷媒回路１２の負荷が変動しても、冷媒回路２２，３２の冷媒の冷却を、安定して行うことができる。
【００６７】
ここで、この蓄熱体は、冷媒回路１２，２２，３２の負荷変動によって一時的に不足する冷熱を補填するのに必要なだけの冷熱を蓄えることができればよいので、蓄熱体は少量で済み、また長時間保温するための特別な保温構造を設ける必要がないので、この構成を採用しても、空調・冷蔵・冷凍設備を大型化させずに済む。
【００６８】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備１の空気調和装置２では、暖房サイクル形成時には、室内熱交換器１３を通過した冷媒の一部がバイパス流路５１内に供給される。
バイパス流路５１内に供給された冷媒は、過冷却用膨張弁５２に送り込まれて減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされ、第一熱交換部５３で蓄熱容器５６内の蓄熱体にその冷熱を供給する。
すなわち、空気調和装置２の暖房運転時にも、空気調和装置２が発生させた冷熱を蓄熱体に蓄熱することが可能である。
これにより、この空調・冷蔵・冷凍設備１では、空気調和装置２の冷房運転時だけでなく、暖房運転時にも、冷蔵装置３の冷媒回路２２内の冷媒及び冷凍装置４の冷媒回路３２内の冷媒の過冷却を行うことができる。
【００６９】
また、空気調和装置２の暖房サイクル形成時にバイパス流路５１内を流通する冷媒は、蓄熱体を介して冷蔵装置３、冷凍装置４の冷媒回路２２，３２内の冷媒の熱を吸収して、蒸発・気化する。すなわち、第一熱交換部５３は、空気調和装置２の冷媒回路１２の蒸発器として作用する。
これにより、空調用室外熱交換器１５の温度が低下しにくくなって室外雰囲気温度に近くなるので、空調用室外熱交換器１５の霜付きを防止することができ、メンテナンスの手間やデフロストの回数を低減することができる。
なお、第一熱交換部５３を通過した冷媒は、再び圧縮機１４に送り込まれて暖房運転に使用される。
【００７０】
ここで、空気調和装置２の冷媒回路１２では、暖房用膨張弁１６ｂの開度を制御することで、暖房サイクル形成時に室内熱交換器１３を通過した冷媒のうちの少なくとも一部の流通方向を、空調用室外熱交換器１５からバイパス流路５１に切り替えることができる。
具体的には、暖房用膨張弁１６ｂの開度を大きくすることで、暖房サイクル形成時に室内熱交換器１３を通過した冷媒のうち、空調用室外熱交換器１５に供給される冷媒の量が減少し、バイパス流路５１に供給される冷媒の量が増加する。
すなわち、この空気調和装置２において、暖房用膨張弁１６ｂは、暖房サイクル形成時に室内熱交換器１３を通過した冷媒のうちの少なくとも一部の流通方向を、空調用室外熱交換器１５からバイパス流路５１に切り替える切換装置を構成している。
【００７１】
また、暖房用膨張弁１６ｂの開度を小さくすることで、暖房サイクル形成時に室内熱交換器１３を通過した冷媒のうち、空調用室外熱交換器１５に供給される冷媒の量が増加し、バイパス流路５１に供給される冷媒の量が減少する。さらに、過冷却用膨張弁５２を閉じてバイパス流路５１での冷媒の流通を停止することで、暖房サイクル形成時に室内熱交換器１３を通過した冷媒の全てが空調用室外熱交換器１５に供給される。
【００７２】
なお、暖房用膨張弁１６ｂを切換装置として用いる代わりに、冷媒回路１２において暖房用膨張弁１６ｂとバイパス流路５１の入口との間に弁を設けて、この弁によって切換装置を構成してもよい。この場合には、上記操作は、暖房用膨張弁１６ｂに対してではなく、この弁に対して行うこととなる。
【００７３】
ここで、図４に示すように、本実施形態で示す空気調和装置２の冷媒回路１２のうち、バイパス流路５１の入口と冷房用膨張弁１６ａとの間に位置する領域が、蓄熱容器５６内に挿通されていて、内部を流通する冷媒と蓄熱体との間で熱交換を行う第二熱交換部５７とされていてもよい。
この場合には、冷媒回路１２において室内熱交換器１３に供給される冷媒が、蓄熱体に蓄えられていた冷熱によってさらに冷却される。
すなわち、空気調和装置２は、冷媒回路１２の冷房サイクルの負荷が急増して必要な冷熱量が急増しても、自身が発生させた冷熱によって不足分の冷熱が補われるので、室内雰囲気の冷却を安定して行うことができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、空気調和装置２の冷媒回路１２を、バイパス流路５１、過冷却用膨張弁５２、及び第一熱交換部５３が設けられる第一冷媒回路とし、冷蔵装置３の冷媒回路２２及び冷凍装置４の冷媒回路３２を、第一冷媒回路の余剰の冷熱によって冷媒の冷却が行われる第二冷媒回路とした例を示したが、第一、第二冷媒回路は、空気調和装置２、冷蔵装置３、及び冷凍装置４のそれぞれの構成や運用形態に応じて、冷媒回路１２，２２，３２の中から適宜選択することができる。
例えば、冷蔵装置３の負荷変動が大きく、余剰の冷熱を期待できる場合には、冷蔵装置３の冷媒回路２２を第一冷媒回路とすることで、その余剰の冷熱を冷凍装置４の冷媒回路３２の冷媒のさらなる冷却に利用することができる。
【００７５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図５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、第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備１において、蓄熱容器５６をなくし、代わりに、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一部構成を変更し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空調・冷蔵・冷凍設備１と同一または同様の構成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。
【００７６】
本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備６１では、図５に示すように、冷蔵装置３の冷媒回路２２において冷蔵用室外熱交換器２５と膨張弁２６との間には、冷蔵用室外熱交換器２５を通過した冷媒を一時的に貯留する冷蔵用レシーバ６２が設けられている。
また、冷凍装置４の冷媒回路３２において冷凍用室外熱交換器３５と膨張弁３６との間には、冷凍用室外熱交換器３５を通過した冷媒を一時的に貯留する冷凍用レシーバ６３が設けられている。
これら冷蔵用、冷凍用レシーバ６２，６３内には、蓄熱体６４が収納されている。本実施形態では、蓄熱体６４は、内部に蓄熱材が充填された球状のカプセルとされており、冷蔵用、冷蔵用レシーバ６２，６３のそれぞれの内部に複数収納されている。
【００７７】
空気調和装置２の冷媒回路１２において、暖房用膨張弁１６ｂと冷房用膨張弁１６ａとの間には、空調用室外熱交換器１５を通過した冷媒の一部を圧縮機１４に供給する第一バイパス流路６６と第二バイパス流路６７とが設けられている。
【００７８】
第一バイパス流路６６には、冷蔵側過冷却膨張弁６８が設けられており、冷蔵側過冷却膨張弁６８よりも下流側の領域の一部は、冷蔵用レシーバ６２内に挿通されている。
第一バイパス流路６６は、冷蔵用レシーバ６２において冷媒が貯留される範囲内に挿通されていて、常に冷媒と接触させられている。すなわち、第一バイパス流路６６において冷蔵用レシーバ６２に挿通される領域は、第一バイパス流路６６内を流通する冷媒と冷蔵用レシーバ６２内の冷媒及び蓄熱体６４との間で熱交換を行う第一熱交換部６９を構成している。
【００７９】
また、第二バイパス流路６７には、冷凍側過冷却膨張弁７１が設けられており、冷凍側過冷却膨張弁７１よりも下流側の領域の一部は、冷凍用レシーバ６３内に挿通されている。
第二バイパス流路６７は、冷凍用レシーバ６３において冷媒が貯留される範囲内に挿通されていて、常に冷媒と接触させられている。すなわち、第二バイパス流路６７において冷凍用レシーバ６３に挿通される領域は、第二バイパス流路６７内を流通する冷媒と冷凍用レシーバ６３内の冷媒及び蓄熱体６４との間で熱交換を行う第一熱交換部７２を構成している。
【００８０】
また、これら第一、第二バイパス流路６６，６７の第一熱交換部６９，７２はそれぞれ蛇行させられていて、冷媒及び蓄熱体６４との接触面積が十分に確保されている。これにより、第一、第二バイパス流路６６，６７内を流通する冷媒と冷蔵用、冷凍用レシーバ６２，６３内の冷媒及び蓄熱体６４との間での熱交換が効率よく行われるようになっている。
【００８１】
上記のように、本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備６１では、空気調和装置２の冷媒回路１２の第一、第二バイパス流路６６，６７において、冷蔵用、冷凍用レシーバ６２，６３に挿通される領域が第一熱交換部６９，７２を構成している。
このため、この空調、冷蔵・冷凍設備６１では、冷蔵装置３の冷媒回路２２及び冷凍装置４の冷媒回路３２の冷媒の冷却のための熱交換器を新たに設ける必要がないので、製造コスト及び設置スペースを低減することができる。
【００８２】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図６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８１は、第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備１において、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一部構成を変更し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空調・冷蔵・冷凍設備１と同一または同様の構成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。
【００８３】
本実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備８１は、図６に示すように、空気調和装置２の室内空調ユニット１１が複数台並列にして設けられた構成とされている。すなわち、空気調和装置２の冷媒回路１２には、複数の室内熱交換器１３が並列に設けられている。
また、冷媒回路１２には、空調用室外熱交換器１５から室内熱交換器１３に送り込まれる冷媒を制御する弁装置８２が、各室内熱交換器１３ごとに設けられている。
この弁装置８２は、室内熱交換器１３への冷媒の供給のＯＮ／ＯＦＦを行うストップバルブと、前記冷房用膨張弁１６ａとを有している。
【００８４】
一方、この空調・冷蔵・冷凍設備８１は、冷蔵ショーケース２１が複数台並列にして設けられた構成とされている。すなわち、冷蔵装置３の冷媒回路２２には、複数の室内熱交換器２３が並列に設けられている。
また、冷媒回路２２には、冷蔵用室外熱交換器２５から室内熱交換器２３に送り込まれる冷媒を制御する弁装置８３が、各室内熱交換器２３ごとに設けられている。
この弁装置８３は、室内熱交換器２３への冷媒の供給のＯＮ／ＯＦＦを行うストップバルブと、前記膨張弁２６とを有している。
【００８５】
さらに、冷媒回路２２には、冷蔵用室外熱交換器２５を通過した冷媒の一部を圧縮機２４に供給する冷蔵側バイパス流路８６が設けられている。冷蔵側バイパス流路８６には、過冷却用膨張弁８７と、第一熱交換部８８とが、上流側からこの順番で設けられている。本実施形態では、冷蔵側バイパス流路８６は、冷媒回路２２において冷蔵用室外熱交換器２５と弁装置８３との間に位置する部分から、アキュームレータ２８の上流側に位置する部分とを接続する構成とされている。
【００８６】
冷蔵側バイパス流路８６の第一熱交換部８８は、蓄熱容器５６内に挿通されていて、冷蔵側バイパス流路８６内を流通する冷媒と蓄熱容器５６内の蓄熱体との間で熱交換が行われるようになっている。ここで、冷蔵側バイパス流路８６の第一熱交換部８８は、内部を流通する冷媒と蓄熱容器５６の蓄熱体との間での熱交換が効率よく行われるように、蓄熱体との接触面積が十分に確保されている。
【００８７】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備８１は、冷媒回路１２の室内熱交換器１３の下流側における冷媒の圧力を測定する空調側圧力測定装置９１と、冷媒回路２２の室内熱交換器２３の下流側における冷媒の圧力を測定する冷蔵側圧力測定装置９２とを有している。
さらに、この空調・冷蔵・冷凍設備８１は、これら空調側、冷蔵側圧力測定装置９１，９２のそれぞれの測定値に基づいて過冷却用膨張弁５２、８７の動作を制御する制御装置９３を有している。
制御装置９３は、空調側圧力測定装置９１の測定値が基準値以下となった場合に、過冷却用膨張弁５２を開いてバイパス流路５１への冷媒の流通を許容するものである。
また、制御装置９３は、冷蔵側圧力測定装置９２の測定値が基準値以下となった場合に、過冷却用膨張弁８７を開いて冷蔵側バイパス流路８６への冷媒の流通を許容するものである。
【００８８】
ここで、各室内空調ユニット１１の弁装置８２及び各冷蔵ショーケース２１の弁装置８３は、それぞれ対応する室内空調ユニット１１、冷蔵ショーケース２１の室内雰囲気や庫内雰囲気が目標温度に達した場合や室内熱交換器の霜取り運転を行う場合など、室内熱交換器による熱交換を停止させたい条件となった場合に、室内熱交換器への冷媒の供給を停止または低減させる機構が設けられている。
すなわち、この空調・冷蔵・冷凍設備８１では、動作している室内空調ユニット１１、冷蔵ショーケース２１の数が変動する構成とされている。
【００８９】
ここで、冷蔵装置３のいずれかの室内熱交換器２３への冷媒の供給が停止または急激に低減させられると、各室内熱交換器２３の上流側では冷媒圧力が急激に上昇し、各室内熱交換器２３の下流側では冷媒圧力が急激に低下する。
【００９０】
この空調・冷蔵・冷凍設備８１では、このように室内熱交換器２３の下流側の冷媒圧力が、予め定められた基準値以下となった場合には、制御装置９３によって過冷却用膨張弁８７が開かれるようになっている。
すなわち、室内熱交換器２３への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合には、室内熱交換器２３の上流側の冷媒が冷蔵側バイパス流路８６を通じて室内熱交換器２３の下流側へ逃がされるので、圧縮機２４による冷媒の送出量を低下させなくても、冷媒回路２２内の冷媒圧力の異常上昇及び異常低下が防止されて、冷媒回路２２を構成する各部材が保護される。
【００９１】
また、このように冷蔵側バイパス流路８６への冷媒の流通を許容することで、冷蔵側バイパス流路８６内を流通する冷媒は、過冷却用膨張弁８７によって減圧・膨張されて低温低圧の冷媒とされる。この低温低圧の冷媒は、第一熱交換部８８内に送り込まれて蓄熱容器５６内の蓄熱体と熱交換されるので、冷蔵装置３の余剰の冷熱が蓄熱体に蓄熱されて、冷凍装置４の冷媒の冷却が行われる。
【００９２】
また、この空調・冷蔵・冷凍設備８１において、空気調和装置２の冷房運転時に、空気調和装置２のいずれかの室内熱交換器１３への冷媒の供給が停止または急激に低減させられると、室内熱交換器１３の上流側では冷媒圧力が急激に上昇し、各室内熱交換器１３の下流側では冷媒圧力が急激に低下する。
この空調・冷蔵・冷凍設備８１では、このように室内熱交換器１３の下流側の冷媒圧力が、予め定められた基準値以下となった場合には、制御装置９３によって過冷却用膨張弁５２が開かれるようになっている。
【００９３】
すなわち、室内熱交換器１３への冷媒の供給が停止または急激に低減させられた場合には、室内熱交換器１３の上流側の冷媒がバイパス流路５１を通じて室内熱交換器１３の下流側へ逃がされるので、圧縮機１４による冷媒の送出量を低下させなくても、冷媒回路１２内の冷媒圧力の異常上昇及び異常低下が防止されて、冷媒回路１２を構成する各部材が保護される。
【００９４】
このように、この空調・冷蔵・冷凍設備８１では、圧縮機の運転の制御によって冷媒回路内の圧力を制御する方法よりも簡略な制御で、冷媒回路の各構成部材の保護を効果的に行うことができ、また圧縮機の効率の良い運転点で、運転を継続することができる。
【００９５】
ここで、本実施形態では、空調側圧力測定装置９１、冷蔵側圧力測定装置９２は、室内熱交換器の下流側に設けた例を示したが、これに限られることなく、空調側圧力測定装置９１、冷蔵側圧力測定装置９２は、室内熱交換器の上流側に設けていてもよい。
この場合には、制御装置９３は、室内熱交換器の上流側の冷媒圧力が、予め定められた基準値以上となった場合に過冷却用膨張弁５２，８７を開く構成とされる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる複合型冷凍サイクル装置の適用例である空調・冷蔵・冷凍設備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・冷凍設備の冷媒回路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・冷凍設備の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の冷媒回路の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の冷媒回路の構成を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる空調・冷蔵・冷凍設備の冷媒回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，６１，８１  空調・冷蔵・冷凍設備（複合型冷凍サイクル設備）
１２  冷媒回路（第一冷媒回路）
１３，２３，３３  室内熱交換器
１４  圧縮機
１５  空調用室外熱交換器（第一室外熱交換器）
１６  膨張弁
１６ｂ  暖房用膨張弁（切換装置）
２２，３２  冷媒回路（第二冷媒回路）
２５  冷蔵用室外熱交換器（第二室外熱交換器）
３５  冷凍用室外熱交換器（第二室外熱交換器）
５１  バイパス流路
５２  過冷却用膨張弁
５３，６９，７２  第一熱交換部
５７  第二熱交換部
６２  冷蔵用レシーバ
６３  冷凍用レシーバ
６４  蓄熱体
６６  第一バイパス流路
６７  第二バイパス流路
６８  冷蔵側過冷却膨張弁
７１  冷凍側過冷却膨張弁
８６  冷蔵側バイパス流路
９１，９２  空調側、冷蔵側圧力測定装置
９３  制御装置
【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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