(57)【要約】【課題】空調機と冷蔵ショーケースとに対して圧縮機が共通に設けられた冷蔵・空調統合装置において、冷蔵ショーケースから漏れ出る冷気の回収を図るとともにエネルギ効率を高める。【解決手段】空調機２と冷蔵ショーケース５とに共通の凝縮器１０に並列に再熱用凝縮器１７を設けるとともに、冷蔵ショーケース５の蒸発器７の後段に直列に除湿用蒸発器１６を設け、除湿用蒸発器１６により冷蔵ショーケース５から漏れ出した冷気１５を除湿し、次いで再熱用凝縮器１７により漏れ冷気１５を加熱して室内に吹き出すようにする。除湿した漏れ冷気１５を室温まで加熱して室内に吹き出すことにより、漏れ冷気１５による不快感を解消するとともに、空調機の負荷の低減を図ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の冷暖房を行う空調機と前記室内に設置された冷蔵ショーケースとに対して圧縮機が共通に設けられた冷蔵・空調統合装置において、
前記空調機と前記冷蔵ショーケースとに共通の凝縮器と並列に再熱用凝縮器を設け、この再熱用凝縮器により前記冷蔵ショーケースから漏れ出した漏れ冷気を加熱して前記室内に吹き出すようにしたことを特徴とする冷蔵・空調統合装置。
【請求項２】
前記ショーケースの冷蔵用蒸発器の後段に直列に除湿用蒸発器を設け、この除湿用蒸発器により前記漏れ冷気を除湿するようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項３】
前記再熱用凝縮器を通過させる前記漏れ冷気に外気を混合するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項４】
前記再熱用凝縮器で凝縮させた前記冷媒を前記冷蔵用蒸発器に供給するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項５】
前記再熱用凝縮器で凝縮させた前記冷媒の余剰分を前記空調機と前記ショーケースとに共通の凝縮器を蒸発器として蒸発させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項６】
前記再熱用凝縮器を前記空調機の暖房用凝縮器として兼用するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項７】
前記除湿用蒸発器を前記空調機の冷房用蒸発器として兼用するようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷蔵・空調統合装置。
【請求項８】
前記冷蔵用蒸発器又は空調用蒸発器の入口側の冷媒を出口側の冷媒との熱交換により過冷却するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵・空調統合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空調された室内に食品の冷蔵・冷凍（以下、まとめて「冷蔵」という。）保存を行うショーケースが設置される店舗等において用いられる冷蔵・空調統合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記した店舗等に用いられる冷蔵・空調装置の冷媒回路は、空調機と冷蔵ショーケースとでそれぞれ独立に構成され、圧縮機や凝縮器、蒸発器等は各々に個別に設けられるのが一般的である。ところが、そのような冷蔵・空調装置は、例えば冬期などで室内の暖房負荷とショーケース内での冷蔵負荷とが同一室内で同時に発生しているにもかかわらず、冷蔵負荷の排熱を室外に放出する一方で、暖房負荷の温熱を室外空気から得るなど無駄が多い。そこで、空調機と冷蔵ショーケースの冷媒回路を統合して圧縮機を共通化した冷蔵・空調統合装置が開発され、特許文献１あるいは特許文献２に示されている。この冷蔵・空調統合装置によれば、冷蔵ショーケースの排熱を空調機の温熱源として利用し、室内空気を冷蔵ショーケースの冷熱源として利用できるなど、従来排熱として室外に廃棄されていた熱を相互に利用することができるので熱効率が高くなる。
【０００３】
一方、冷蔵ショーケースが設置された店舗内では、オープンショーケースから漏れ出した冷気が床面付近に滞留し、利用客の足元を冷やすという問題があり、この冷気の適切な処理も重要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２４０９８０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５７３７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、空調機と冷蔵ショーケースの冷媒回路を統合して熱効率を向上させつつ、冷蔵ショーケースから漏れ出る冷気の回収を図り、併せて冷媒回路の簡素化を図ることにある。
【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、この発明は、室内の冷暖房を行う空調機と前記室内に設置された冷蔵ショーケースとに対して圧縮機が共通に設けられた冷蔵・空調統合装置において、前記空調機と前記冷蔵ショーケースとに共通の凝縮器に並列に再熱用凝縮器を設け、この再熱用凝縮器により前記冷蔵ショーケースから漏れ出した漏れ冷気を加熱して前記室内に吹き出すようにするものである（請求項１）。この請求項１の発明によれば、漏れ冷気を再熱用凝縮器で室温まで加熱して室内に吹き出し、漏れ冷気による不快感を解消するとともに、空調負荷の低減を図ることができる。
【０００７】
請求項１の発明において、前記ショーケースの冷蔵用蒸発器の後段に直列に除湿用蒸発器を設け、この除湿用蒸発器により前記漏れ冷気を除湿するようにするとよい（請求項２）。これにより、冷蔵用蒸発器の排熱（冷熱）を有効利用して、漏れ冷気の除湿を行うことができる。
【０００８】
請求項１又は請求項２の発明において、前記再熱用凝縮器を通過させる前記漏れ冷気には外気を混合するようにするのがよい（請求項３）。これにより、漏れ冷気を昇温させ、この漏れ冷気を加熱するための再熱用凝縮器の負荷を軽減することができる。
【０００９】
請求項１又は請求項２の発明において、前記再熱用凝縮器で凝縮させた前記冷媒は前記冷蔵用蒸発器に供給するようにするのがよい（請求項４）。これにより、室内空気を冷蔵ショーケースの冷熱源として利用し、同時に冷蔵ショーケースの排熱を空調の温熱源として利用することができる。
【００１０】
請求項４の発明において、前記再熱用凝縮器で凝縮させた前記冷媒の余剰分は、前記空調機と前記ショーケースとに共通の凝縮器を蒸発器として蒸発させることができる（請求項５）。
【００１１】
請求項１又は請求項２の発明において、前記再熱用凝縮器を前記空調機の暖房用凝縮器として兼用するようにし（請求項６）、また請求項２の発明において、前記除湿用蒸発器を前記空調機の冷房用蒸発器として兼用するようにすれば（請求項７）、冷媒回路が簡素化される。
【００１２】
請求項１又は請求項２の発明において、前記冷蔵用蒸発器又は空調用蒸発器の入口側の冷媒を出口側の冷媒と熱交換させ、前記入口側の冷媒を過冷却するようにすれば、低温の蒸発ガスの排熱（冷熱）の有効利用により熱効率が一層高くなる（請求項８）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１５に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。まず、図１は冷蔵・空調統合装置の概念を示す店舗内の機器配置図である。図１において、スーパーマーケットなどの店舗１の室内は、空調機（室内機）２により空調されており、空調機２は蒸発器（空調用蒸発器）３、通風ファン４を備えている。この室内には冷蔵ショーケース（オープンショーケース）５が設置され、商品陳列室６内の図示しない商品は蒸発器（冷蔵用蒸発器）７を通して循環する冷気により冷却されている。一方、室外に設置された室外機８には、空調機２と冷蔵ショーケース５とに対して共通の圧縮機９、凝縮器（共通用凝縮器）１０、送風ファン１１が設けられている。店舗１の室内の一隅には換気ファン１２が設置され、また天井裏には外気を通流させる吸気ファン１３と排気ファン１４とが設置されている。なお、図１では空調機２や冷蔵ショーケース５は１台のみを示しているが、複数台をグループ化して１基の室外機８に並列に接続することが可能である。
【００１４】
ここで、冷蔵ショーケース５の上方には、冷蔵ショーケース５から漏れ出て、その前方の床面付近に滞留する冷気（漏れ冷気）１５を除湿する蒸発器（除湿用蒸発器）１６及び除湿後の漏れ冷気１５を室温まで加熱する凝縮器（再熱用凝縮器）１７が重なるように設けられている。除湿用蒸発器１６の背部近傍には、漏れ冷気１５を吸引する送風ファン１８が設けられている。この送風ファン１８は同時に、ダンパ１９を介して外気を室内に導入し、室内を外気よりやや高い圧力に陽圧化している。送風ファン１８により吸引された漏れ冷気１５は、室内に導入された外気と混合されて昇温し、次いで除湿用蒸発器１６及び再熱用凝縮器１７を通して室内に吹き出される。
【００１５】
図２は、図１の冷蔵・空調統合装置の冷媒回路図である。図２において、冷媒回路は、圧縮機９、共通用凝縮器１０、レシーバ２０、膨張弁２１、空調用蒸発器３、膨張弁２２、冷蔵用蒸発器７、アキュムレータ２３等により構成されている。共通用凝縮器１０とレシーバ２０とは逆止弁２４を介して接続され、逆止弁２４と並列に膨張弁２５が設けられている。
【００１６】
ここで、圧縮機９には共通用凝縮器１０と並列に再熱用凝縮器１７が設けられ、その冷媒出口側はレシーバ２０に接続されている。また、冷蔵用蒸発器７の後段には直列に除湿用蒸発器１６が設けられ、その冷媒出口側は空調用蒸発器３及び冷蔵用蒸発器７の冷媒出口側と共通にアキュムレータ２３に接続されている。熱交換器２６は、空調用蒸発器３及び冷蔵用蒸発器７の入口側の液冷媒と出口側のガス冷媒との間で熱交換させる気液熱交換器である。このような冷媒回路の要所には、電磁弁Ｖ１〜Ｖ７がそれぞれ挿入されている。なお、レシーバ２０に蓄えられた液冷媒の一部は電磁弁Ｖ８を開くことにより、インジェクション用の膨張弁２７を介して圧縮機９に送られ、ここで蒸発して圧縮機９を冷却するようになっている。それでは、この空調・冷蔵統合装置の運転動作について、以下に運転モード別に説明する。なお、冷媒回路図中の太線矢印は冷媒の循環経路を示している。
【００１７】
図３は、冷房運転モードを示すものである。図３において、電磁弁はＶ２，Ｖ７が開、他は閉で、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１０で室外空気と熱交換して液化され、レシーバ２０に一時貯留される。この液冷媒は熱交換器２６を通過し、空調用蒸発器３の出口側のガス冷媒と熱交換して過冷却された後、膨張弁２１で減圧されて空調用蒸発器３に入り、ここで蒸発して室内空気を冷却する。蒸発後の低温低圧のガス冷媒は、熱交換器２６を通過して空調用蒸発器３の入口側の液冷媒を過冷却した後、アキュムレータ２３で液分が分離されてから圧縮機９に戻り再圧縮される。
【００１８】
図４は、冷蔵運転モードを示すもので、電磁弁はＶ２，Ｖ５が開、他は閉である。図３の冷房運転との相違は、レシーバ２０からの液冷媒が膨張弁２２で減圧されて冷蔵用蒸発器７に入り、冷房運転よりも低温低圧で蒸発する点で、他の動作は冷房運転と同じである。
【００１９】
図５は、冷蔵運転において漏れ冷気を除湿・再熱して室内に吹き出す運転モードを示すもので、電磁弁はＶ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６が開、他は閉である。図５において、冷蔵用蒸発器７で蒸発した後の低温、例えば−１０℃のガス冷媒は電磁弁Ｖ６を介して除湿用蒸発器１６に入る。ここで、図１に示したように、冷蔵ショーケース５から漏れ出した漏れ冷気１５は送風ファン１８で吸引され、外気と混合された後、除湿用蒸発器１６及び再熱用凝縮器１７を通して室内に吹き出されている。室内への外気の導入により室内は陽圧化され、屋外から室内への塵埃等の浸入が防止される。同時に導入外気は漏れ冷気１５との混合により冷却され、高温の外気による室温の上昇が抑えられる。また、除湿用蒸発器１６を通過した漏れ冷気１５は、低温のガス冷媒と熱交換して冷却・除湿される。
【００２０】
一方、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、電磁弁Ｖ１を介して再熱用凝縮器１７に送られる。このガス冷媒は再熱用凝縮器１７で除湿後の漏れ冷気１５により冷却されて凝縮し、レシーバ２０に送られて、共通用凝縮器１０からの液冷媒と一緒に冷蔵用蒸発器７で蒸発する。また、再熱用凝縮器１７で室温まで加熱された漏れ冷気１５は、乾燥した調和空気として室内に吹き出される。その際、漏れ冷気１５は外気との混合で昇温されるため、再熱用凝縮器１７の加熱負荷が軽減される。
【００２１】
図５の運転モードによれば、床面に滞留する漏れ冷気１５が回収されるため、店舗利用客の足元が冷える不快感が解消されるとともに、この漏れ冷気を除湿・再熱して室内に吹き出すことにより、店舗内の空調負荷が軽減される。また、除湿用蒸発器１６では冷蔵用蒸発器７からの排出ガスが有する冷媒顕熱（冷熱）を利用して除湿を行い、また再熱用凝縮器１７では高温高圧ガスの凝縮排熱（温熱）を利用して再熱を行うためエネルギの無駄がない。
【００２２】
図６は、冷房・冷蔵運転モードを示すものである。この運転モードは図３の冷房運転と図４の冷蔵運転とを同時に行うもので、各々の運転モードと特に変りはないので説明を省略する。
【００２３】
図７は、冷房・冷蔵運転において漏れ冷気を除湿・再熱して室内に吹き出す運転モードを示すものである。この運転モードは図５の冷蔵・除湿・再熱運転において図３の冷房運転を同時に行うもので、各々の運転モードと特に変りはないので説明を省略する。
【００２４】
図８は、暖房運転モードを示すもので、電磁弁Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４は開、他は閉である。図８において、再熱用凝縮器１７は空調機２の暖房用凝縮器として兼用されている。すなわち、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁Ｖ１を介して再熱（兼暖房）用凝縮器１７に送られ、送風ファン１８（図１）で循環送風される室内空気と熱交換し、この室内空気を加熱するとともに凝縮する。この液冷媒は電磁弁Ｖ４を介してレシーバ２０に送られ、次いで膨張弁２５で減圧されて共通用凝縮器１０に入り、共通用凝縮器１０を蒸発器として室外空気との熱交換により蒸発した後、アキュムレータ２３を経て圧縮機９に戻る。図８の運転モードによれば、空調用の凝縮器が省けるため配管構成が簡素化される。
【００２５】
図９は、暖房・冷蔵運転において、暖房負荷と冷蔵負荷とが均衡している場合（暖房負荷＝冷蔵負荷）の運転モードを示すものである。図９において、電磁弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５は開、他は閉である。圧縮機９から吐出されたガス冷媒は電磁弁Ｖ１を介して再熱（兼暖房）用凝縮器１７に送られて液化し、電磁弁Ｖ４を介してレシーバ２０に送られる。この液冷媒はすべて冷蔵用蒸発器７に送られて蒸発し、電磁弁Ｖ５，アキュムレータ２３介して圧縮機９に戻る。図９の運転モードは、室内空気を冷蔵ショーケース５の冷熱源として利用し、冷蔵ショーケース５の排熱を空調機２の温熱源として利用することにより高い熱効率が得られる。
【００２６】
図１０は、図９と同様の暖房・冷蔵運転において、暖房負荷が冷蔵負荷を上回る場合（暖房負荷＞冷蔵負荷）の運転モードを示すものである。この場合は、図９に比して電磁弁Ｖ３が開かれ、レシーバ２０に貯留した液冷媒の一部（余剰分）は膨張弁２５で減圧された後、共通用凝縮器１０を蒸発器として室外空気との熱交換により蒸発し、電磁弁Ｖ３、アキュムレータ２３を介して圧縮機９に回収される。
【００２７】
図１１は、図９と同様の暖房・冷蔵運転において、暖房負荷が冷蔵負荷を下回る場合（暖房負荷＜冷蔵負荷）の運転モードを示すものである。この場合は、図９に比して電磁弁Ｖ２が開かれ、圧縮機９から吐出された共通用凝縮器１０と再熱用凝縮器１７とに同時に送られ、各々で凝縮した液冷媒はレシーバ２０で合流して冷蔵用蒸発器７に送られる。上記の通り、図１０及び図１１の運転モードによれば、電磁弁Ｖ２，Ｖ３の開閉制御により、暖房負荷と冷蔵負荷のアンバランスに柔軟に対応することができる。
【００２８】
図１２は、この発明の異なる実施の形態を示す店舗内の機器配置図である。この実施の形態の図１との主な相違は、空調用蒸発器３が除湿用蒸発器として兼用されている点である。すなわち、図１２において、空調機２内には、再熱（兼暖房）用凝縮器１７と空調（兼除湿）用蒸発器３とが重なるように設けられている。漏れ冷気１５は送風ファン１８により天井部まで吸引され、更に空調機２の通風ファン４で再熱用凝縮器１７及び空調用蒸発器３を通して吸引されて室内に吹き出される。その際、ダンパ１９を介して外気が同時に導入され、この外気は漏れ冷気１５と混合されて空調機２に送られる。
【００２９】
図１３は、図１２の冷蔵・空調統合装置の冷媒回路図である。図１３において図２との相違は、空調用蒸発器３が除湿用蒸発器として兼用され、空調用蒸発器３は冷蔵用蒸発器７の後段にも、電磁弁Ｖ６を介して直列に接続されている点である。冷蔵用蒸発器７内において、共通用凝縮器１０から膨張弁２１を介して液冷媒が供給される管路と、冷蔵用蒸発器７から蒸発後の低温ガスが供給される管路とは別配管として平行的に設けられ、それらは空調用蒸発器３の出口側で合流している。図１３のその他の回路構成は図２と同じである。図１３の回路構成によれば、図２に比して冷媒回路がより簡素化される。
【００３０】
図１４は、図１３の冷媒回路による冷房・冷蔵運転モードを示すものである。図１４においては、共通用凝縮器１０からの液冷媒を空調用蒸発器３で蒸発させると同時に、冷蔵用蒸発器７で蒸発した後のガス冷媒を電磁弁Ｖ６を開いて空調用蒸発器３に供給している。冷蔵用蒸発器７の蒸発温度（例えば−１０℃）は空調用蒸発器３の蒸発温度（例えば＋５℃）より低い。従って、冷蔵用蒸発器７の出口側のガス冷媒を空調用蒸発器３に導くことにより、冷蔵顕熱を空調（冷房）に有効利用して全体としての熱効率を高めることができる。
【００３１】
図１５は、図１４の冷房・冷蔵運転において、漏れ冷気を除湿・再熱して室内に吹き出すようにした運転モードを示すものである。図１５において、冷房・冷蔵運転に加えて、圧縮機９から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、電磁弁Ｖ１を介して再熱用凝縮器１７に送られている。一方、図１２に示したように、冷蔵ショーケース５から漏れ出した漏れ冷気１５は送風ファン１８で吸引され、外気と混合された後、再熱用凝縮器１７及び空調（兼除湿）用蒸発器３を通して室内に吹き出されている。従って、再熱用凝縮器１７を通過した漏れ冷気１５は加熱され、次いで空調用蒸発器３で除湿されて室内に吹き出される。その他の運転モードは図２の実施の形態と同じであり、その説明は省略する。
【００３２】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、冷蔵ショーケースからの漏れ冷気を凝縮排熱で加熱し、更には冷蔵ショーケースの冷蔵顕熱で除湿して室内に吹き出すことにより、漏れ冷気による利用客の不快感を解消しながら空調負荷を軽減し、空調・冷蔵統合装置としてのエネルギ効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す冷蔵・空調統合装置の店舗内機器配置図である。
【図２】図１の冷蔵・空調統合装置の冷媒回路図である。
【図３】図１の冷蔵・空調統合装置の冷房運転モードを示す冷媒回路図である。
【図４】図１の冷蔵・空調統合装置の冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図５】図１の冷蔵・空調統合装置の冷蔵・除湿・再熱運転モードを示す冷媒回路図である。
【図６】図１の冷蔵・空調統合装置の冷房・冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図７】図１の冷蔵・空調統合装置の冷房・冷蔵・除湿・再熱運転モードを示す冷媒回路図である。
【図８】図１の冷蔵・空調統合装置の暖房運転モードを示す冷媒回路図である。
【図９】図１の冷蔵・空調統合装置の暖房負荷と冷蔵負荷とが同じ場合の暖房・冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図１０】図１の冷蔵・空調統合装置の暖房負荷が冷蔵負荷を上回る場合の暖房・冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図１１】図１の冷蔵・空調統合装置の暖房負荷が冷蔵負荷を下回る場合の暖房・冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図１２】この発明の異なる実施の形態を示す冷蔵・空調統合装置の店舗内機器配置図である。
【図１３】図１２の冷蔵・空調統合装置の冷媒回路図である。
【図１４】図１２の冷蔵・空調統合装置の冷房・冷蔵運転モードを示す冷媒回路図である。
【図１５】図１２の冷蔵・空調統合装置の冷房・冷蔵・除湿・再熱運転モードを示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
１    店舗
２    空調機
３    空調用蒸発器
４    送風ファン
５    冷蔵ショーケース
７    冷蔵用蒸発器
８    室外機
９    圧縮機
１０    共通用凝縮器
１１    送風ファン
１５    漏れ冷気
１６    除湿用蒸発器
１７    再熱用凝縮器
１８    送風ファン
１９    ダンパ
【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】
2005016917.tif 000012
【図１１】
2005016917.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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