(57)【要約】【課題】  暖房および冷房を並行して行う冷凍サイクルにおいて、高圧冷媒圧力が上昇した場合でも、常に冷凍サイクルを保護することができる冷凍サイクル設備を提供する。【解決手段】  冷媒を圧縮する圧縮機３５Ａ，３５Ｂと、冷媒と室外空気との間で熱交換する複数の室外熱交換器４１Ａ，４１Ｂと、冷媒と室内空気との間で熱交換する室内熱交換器１５と、複数の室外熱交換器４１Ａ，４１Ｂまたは室内熱交換器１５のいずれか一方を通過した冷媒の圧力を減圧させる絞り部１７，２７，３１と、絞り部１７，２７，３１を通過した冷媒と熱的に接続され庫内を冷却する冷却用熱交換器２３，２９と、圧縮機３５Ａ，３５Ｂから一の室外熱交換器４１Ａへ冷媒を導くととともに、一の室外熱交換器４１Ａにおける冷媒の流れの向きを制御する流れ制御部４７，５１と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と室外空気との間で熱交換する複数の室外熱交換器と、
前記冷媒と室内空気との間で熱交換する室内熱交換器と、
前記複数の室外熱交換器または前記室内熱交換器のいずれか一方を通過した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、
前記絞り部を通過した冷媒と熱的に接続され庫内を冷却する冷却用熱交換器と、
前記圧縮機から一の室外熱交換器へ冷媒を導くととともに、該一の室外熱交換器における冷媒の流れの向きを制御する流れ制御部と、
を有することを特徴とする冷凍サイクル設備。
【請求項２】
前記流れ制御部が、
前記圧縮機から前記一の室外熱交換器へ流入する冷媒の流れを制御する第１制御部と、
前記一の室外熱交換器から前記圧縮機へ流出する冷媒の流れを制御する第２制御部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル設備。
【請求項３】
前記圧縮機が複数台設けられ、該複数台の圧縮機がインバータモータにより駆動されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル設備。
【請求項４】
前記絞り部を通過した冷媒と、前記冷却用熱交換器との間に自然冷媒が内部を循環する循環回路が設けられ、
前記自然冷媒を介して、前記冷媒と前記冷却用熱交換器とが熱的に接続され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冷凍サイクル設備。
【請求項５】
前記圧縮機から流入した冷媒を、他の室外熱交換器または前記室内熱交換器のいずれか一方に向けて流出させるとともに、前記他の室外熱交換器または前記室内熱交換器から流入した冷媒を、前記圧縮機に向けて流出させる切替部を有す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冷凍サイクル設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル設備、好ましくは空調設備、冷蔵設備、冷凍設備等を備えた複合型冷凍サイクル設備に関する。
【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、空調側冷凍サイクルと冷凍側冷凍サイクルとを有し、空調、冷蔵、及び冷凍を同時に行うことができる店舗用冷凍空調装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３５７３７４号公報（第１１−１５頁、第７図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１には、室外熱交換器を用いず、室内ユニットの暖房および冷蔵ユニットおよび冷凍ユニットの冷却を行う第１暖房冷凍運転と、当該第１暖房冷凍運転において室内ユニットの暖房能力が余る暖房の能力過剰運転である第２暖房冷凍運転と、の切替動作に関する方法が開示されている。
この切替方法によれば、第１暖房冷凍運転において高圧冷媒圧力が上昇した場合（暖房能力が過剰な場合）に、四方弁を切り替えることにより、第２暖房冷凍運転に切り替え、高圧冷媒を室外熱交換器に導くことで冷凍装置を保護することができた。
【０００４】
また、上述の特許文献１には、上記第１暖房冷凍運転において室内ユニットの暖房能力が不足する暖房の能力不足運転である第３暖房冷凍運転が開示されている。この第３暖房冷凍運転において、高圧冷媒圧力が上昇した場合、室外熱交換器は既に蒸発器として用いられているため、第１暖房運転時と同様の方法を用いることができず冷凍装置を保護できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、暖房および冷房を並行して行う冷凍サイクルにおいて、高圧冷媒圧力が上昇した場合でも、常に冷凍サイクルを保護することができる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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の冷凍サイクル設備は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒と室外空気との間で熱交換する複数の室外熱交換器と、前記冷媒と室内空気との間で熱交換する室内熱交換器と、前記複数の室外熱交換器または前記室内熱交換器のいずれか一方を通過した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、前記絞り部を通過した冷媒と熱的に接続され庫内を冷却する冷却用熱交換器と、前記圧縮機から一の室外熱交換器へ冷媒を導くととともに、該一の室外熱交換器における冷媒の流れの向きを制御する流れ制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、圧縮機に圧縮された冷媒の熱を室内熱交換器において放熱し、絞り部において減圧された冷媒に冷却用熱交換器において熱を吸熱させている場合、流れ制御部により、圧縮機から吐出された冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることができる。そのため、例えば、室内熱交換器における熱負荷が低下して冷媒圧力が上昇した場合、圧縮機から吐出された冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることで、上記冷媒圧力の上昇を防止することができる。
【０００８】
具体的には、室内熱交換器において放熱した冷媒を絞り部において減圧し、冷却用熱交換器において減圧された冷媒に熱を吸収させ、再び圧縮機に冷媒を吸入させている場合、流れ制御部により、圧縮機から吐出された冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることができる。そのため、室内熱交換器における冷媒圧力の上昇を防止し、冷凍サイクル設備の破損を防止できる。
【０００９】
また、室内熱交換器において放熱した冷媒の一部を絞り部により減圧し、冷却用熱交換器において減圧された冷媒に熱を吸収させ、再び圧縮機に冷媒を吸入させる一方、冷媒の残りを絞り部により減圧し、複数の室外熱交換器において室外空気から冷媒に室外空気の熱を吸熱させ、再び圧縮機に冷媒を吸入させている場合、流れ制御部により、絞り部から一の室外熱交換器に流入する冷媒流れを止めて、圧縮機から吐出される冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることができる。そのため、室内熱交換器における冷媒圧力の上昇を防止し、冷凍サイクル設備の破損を防止できる。
【００１０】
上記発明においては、前記流れ制御部が、前記圧縮機から前記一の室外熱交換器へ流入する冷媒の流れを制御する第１制御部と、前記一の室外熱交換器から前記圧縮機へ流出する冷媒の流れを制御する第２制御部と、を有することが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、第１制御部により、圧縮機から一の室外熱交換器へ冷媒を流入させることができるため、室内熱交換器での冷媒圧力の上昇を防止できる。
第２制御部により、冷媒が一の室外熱交換器から圧縮機へ流出するのを止めることができる。そのため、例えば、冷媒が一の室外熱交換器から圧縮機に流れている場合でも、その流れを止めて、第１制御部により圧縮機から一の室外熱交換器へ冷媒を流入させることができる。
【００１２】
上記発明においては、前記圧縮機が複数台設けられ、該複数台の圧縮機がインバータモータにより駆動されていることが望ましい。
本発明によれば、圧縮機がインバータモータにより駆動されるため、本発明の冷凍サイクル内を循環する冷媒流量を制御することができる。
複数台の圧縮機が設けられているため、運転される圧縮機の台数を制御することで循環する冷媒流量を制御することができる。
例えば、一の圧縮機を室内熱交換器の負荷に対応して運転し、他の圧縮機を冷却用熱交換器の負荷に対応して運転することにより、より負荷に対応した運転を行うことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記絞り部を通過した冷媒と、前記冷却用熱交換器との間に自然冷媒が内部を循環する循環回路が設けられ、前記自然冷媒を介して、前記冷媒と前記冷却用熱交換器とが熱的に接続されていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、冷却用熱交換器による庫内の冷却に自然冷媒が循環する循環回路を用いるため、本発明の冷凍サイクル設備に用いられる冷媒量を減らすことができる。冷却用熱交換器は、例えば、店舗内の複数個所に分散して配置されている場合があり、これら分散配置された冷却用熱交換器に対して循環回路を配置することで、冷媒が循環する回路長さを短くでき、使用する冷媒量を減らすことができる。
なお、自然冷媒としては二酸化炭素などを例示することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記圧縮機から流入した冷媒を、他の室外熱交換器または前記室内熱交換器のいずれか一方に向けて流出させるとともに、前記他の室外熱交換器または前記室内熱交換器から流入した冷媒を、前記圧縮機に向けて流出させる切替部を有することが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、切替部により、圧縮機から吐出された冷媒を他の室外熱交換器または室内熱交換器のいずれか一方に向けて流出させることができるため、室内熱交換器における暖房運転、冷房運転などの運転モードの切替をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の冷凍サイクル設備によれば、圧縮機に圧縮された冷媒の熱を室内熱交換器において放熱し、絞り部において減圧された冷媒に冷却用熱交換器において熱を吸熱させている場合、流れ制御部により、圧縮機から吐出された冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることができる。そのため、例えば、室内熱交換器における熱負荷が低下して冷媒圧力が上昇した場合、圧縮機から吐出された冷媒の一部を一の室外熱交換器に流入させることで、上記冷媒圧力の上昇を防止することができ、常に冷凍サイクルを保護することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の一実施形態に係る空調・冷蔵・冷凍設備について、図１から図６を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る空調・冷蔵・冷凍設備の概略を説明する回路図である。
【００１９】
空調・冷蔵・冷凍設備（冷凍サイクル設備）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部３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部５と、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部７と、空気調和部３，冷蔵部５および冷凍部７に冷媒を供給する圧縮部９と、冷媒と室外空気との間で熱交換を行なう室外熱交換部１１と、圧縮部９から吐出された冷媒を空気調和部３または室外熱交換部１１のいずれか一方に振り分ける四方弁（切替部）１３と、を備えている。
【００２０】
空気調和部３には、冷媒と店舗内空気との間で熱交換を行なう室内熱交換器１５と、室内熱交換器１５に供給される冷媒を減圧する室内膨張弁（絞り部）１７と、が備えられている。室内熱交換器１５は、四方弁１３と室外熱交換部１１と接続されている。室内膨張弁１７は、室内熱交換器１５と室外熱交換部１１との間に配置されている。また、室内膨張弁１７に対してはバイパス流路が並行して設けられ、バイパス流路は室内熱交換器１５から室外熱交換部１１に向けてのみ冷媒が流れるように構成されている。
【００２１】
冷蔵部５には、食品等を冷蔵状態で陳列する陳列部１９と、自然冷媒である二酸化炭素が循環する循環回路２１と、二酸化炭素と陳列部１９内の空気との熱交換を行う冷蔵用熱交換器（冷却用熱交換器）２３と、二酸化炭素と冷媒との熱交換を行う循環用熱交換器２５と、循環用熱交換器に供給される冷媒を減圧する冷蔵用膨張弁（絞り部）２７と、が備えられている。
陳列部１９は複数個所に設けられ、複数の陳列部１９にはそれぞれ冷蔵用熱交換器２３が設けられている。循環回路２１は、複数の冷蔵用熱交換器２３と、循環用熱交換器２５との間を二酸化炭素が循環するように配置されている。循環用熱交換器２５は、室内熱交換器１５または室外熱交換部１１から冷媒が流入し、圧縮部９に向けて冷媒が流出するように配置されている。冷蔵用膨張弁２７は、循環用熱交換器２５に流入する冷媒を減圧するように配置されている。
【００２２】
冷凍部７には、二酸化炭素を用いた冷凍カスケード（冷却用熱交換部）２９と、冷凍用膨張弁（絞り部）３１と、が備えられている。冷凍カスケード２９は、室内熱交換器１５または室外熱交換部１１から冷媒が流入し、圧縮部９に向けて冷媒が流出するように配置されている。冷凍用膨張弁３１は、冷凍カスケード２９に流入する冷媒を減圧するように配置されている。
また、冷蔵部５および冷凍部７の間には、二酸化炭素回収用の回収容器３３が配置されている。回収容器３３には、循環回路２１や、循環用熱交換器２５に冷媒を供給する回路や、冷凍カスケード２９から圧縮機に冷媒を送る回路などと接続される回路が設けられている。
【００２３】
圧縮部９には、吸入側が四方弁１３を介して室内熱交換器１５または室外熱交換部１１に接続された空調用圧縮機（圧縮機）３５Ａと、吸入側が循環用熱交換器２５および冷凍カスケード２９に接続された冷蔵・冷凍用圧縮機（圧縮機）３５Ｂと、各圧縮機３５Ａ，３５Ｂの吸入側に配置されたアキュムレータ３７と、吐出側に配置された油分離器３９と、が備えられている。
圧縮部９と四方弁１３との間には、各圧縮機３５Ａ，３５Ｂから吐出された冷媒が合流して四方弁１３に流入するように回路が配置されている。
【００２４】
室外熱交換部１１には、一端が四方弁１３および圧縮部９に、他端が空気調和部３等に接続された室外熱交換器（一の室外熱交換器）４１Ａと、一端が四方弁１３に、他端が空気調和部３等に接続された室外熱交換器（他の室外熱交換器）４１Ｂと、各室外熱交換器４１Ａ，４１Ｂと空気調和部３等との間に配置された過冷却コイル４３と、が備えられている。
室外熱交換器４１Ａと両圧縮機３５Ａ，３５Ｂの吐出側との間には、両圧縮機３５Ａ，３５Ｂから吐出された冷媒を室外熱交換器４１Ａに導く第１流路４５と、第１流路４５を流れる冷媒の流れを制御する弁である第１制御弁（流れ制御部、第１制御部）４７と、が配置されている。
室外熱交換器４１Ａと四方弁１３の間には、室外熱交換器４１Ａから流出した冷媒を四方弁１３に導く第２流路４９と、第２流路４９を流れる冷媒の流れを制御する弁である第２制御弁（流れ制御部、第２制御部）５１と、が配置されている。
【００２５】
室外熱交換器４１Ｂと過冷却コイル４３との間には、室外熱交換器４１Ｂに流入する冷媒を減圧する室外膨張弁５３が配置されている。また、室外膨張弁５３に対してはバイパス流路が並行して設けられ、バイパス流路は室外熱交換器４１Ｂから過冷却コイル４３に向けてのみ冷媒が流れるように構成されている。
【００２６】
また、室外熱交換器４１Ａおよび過冷却コイル４３の間と、室外熱交換器４１Ｂおよび室外膨張弁５３の間との間には、室外膨張弁５３側から室外熱交換器４１Ａに向けて冷媒を分配する分配回路５５が配置されている。分配回路５５には、冷媒の流れを一方向に規制する規制部５７と、冷媒の流れを制御する弁５９と、が備えられている。
【００２７】
室外熱交換部１１と、空気調和部３、冷蔵部５および冷凍部７との間には、レシーバ６１と、過冷却部６３と、が備えられている。
また、空調用圧縮機３５Ａに接続されたアキュムレータ３７と、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに接続されたアキュムレータ３７との間には、空調用圧縮機３５Ａ側または冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂ側の何れかに冷媒を回収するための回収回路６５が備えられている。回収回路６５には、冷媒の流れを制御する回収用制御部６７が備えられている。この回収回路６５は、空調用圧縮機３５Ａまたは冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの一方の圧縮機が故障したとき、他方の圧縮機により代替運転するためのものである。
【００２８】
次に、上記の構成からなる空調・冷蔵・冷凍設備１における作用について説明する。
まず、空調・冷蔵・冷凍設備１による空調、冷蔵、冷凍運転について図２を参照しながら説明する。
図２は、図１の空調・冷蔵・冷凍設備における空調、冷蔵、冷凍運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【００２９】
空調、冷蔵、冷凍運転時には、図２に示すように、冷媒は空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂにより圧縮された後、油分離器３９において冷媒から潤滑油が分離される。潤滑油が分離された冷媒の一部は、四方弁１３を介して室外熱交換器４１Ｂに流入する。一方、残りの冷媒は、第１流路４５を介して室外熱交換器４１Ａに流入する。この際、第１制御弁４７は開かれ、第２制御弁５１は閉じられている。
【００３０】
室外熱交換器４１Ａ，４１Ｂに流入した冷媒は、室外空気に対して熱を放出し、液化した後、それぞれ過冷却コイル４３に向けて流出する。室外熱交換器４１Ａを流出した冷媒は、直接、過冷却コイル４３に流入し、室外熱交換器４１Ｂを流出した冷媒は、バイパス回路を介して、過冷却コイル４３に流入する。過冷却コイル４３に流入した冷媒は、さらに冷却され、レシーバ６１に向けて流出する。
【００３１】
レシーバ６１に流出した冷媒は、気体冷媒と液体冷媒とに分離され、液体冷媒のみがレシーバ６１から流出する。レシーバ６１から流出した冷媒は、過冷却部６３によりさらに冷却され、空気調和部３、冷蔵部５、冷凍部７に向けて流出する。
【００３２】
過冷却部６３を流出した冷媒の一部は、空気調和部３に流入し、室内膨張弁１７により減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器１５に流入し、室内空気の熱を奪い蒸発する。蒸発した冷媒は、室内熱交換器１５から流出して、四方弁１３を介して、空調用圧縮機３５Ａに接続されたアキュムレータ３７に流入する。アキュムレータ３７に流入した冷媒は、気体冷媒と液体冷媒とに分離され、気体冷媒のみが空調用圧縮機３５Ａに吸入され、再び圧縮される。
【００３３】
過冷却部６３を流出した冷媒の残りは、冷蔵部５および冷凍部７に向かって流れ、さらにその一部が冷蔵部５に流入する。冷蔵部５に流入した冷媒は、冷蔵用膨張弁２７により減圧され、循環用熱交換器２５に流入する。循環用熱交換器２５において冷媒は、循環回路２１内を流れる二酸化炭素から熱を奪い蒸発して、循環用熱交換器２５から流出する。流出した冷媒は、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに接続されたアキュムレータ３７に流入する。
循環用熱交換器２５において、熱を奪われた二酸化炭素は、循環回路２１内を循環して、冷蔵用熱交換器２３に流入する。流入した二酸化炭素は陳列部１９内の空気から熱を奪い、冷蔵用熱交換器２３から流出する。流出した二酸化炭素は、循環回路２１を循環して、再び循環用熱交換器２５に流入し上述のサイクルを繰り返す。
【００３４】
冷蔵部５および冷凍部７に向かった冷媒の残りは、冷凍部７に流入する。冷凍部７に流入した冷媒は、冷凍用膨張弁３１により減圧され、冷凍カスケード２９に流入する。冷凍カスケード２９において、冷媒は冷凍食品等の熱を奪い蒸発して、冷凍カスケード２９から流出する。流出した冷媒は、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに接続されたアキュムレータ３７に流入する。流入した冷媒は、気体冷媒と液体冷媒とに分離され、気体冷媒のみが冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに吸入され、再び圧縮される。
【００３５】
次に、空調・冷蔵・冷凍設備１による排熱暖房運転について図３を参照しながら説明する。なお、排熱暖房運転は、冷蔵部５を冷却する際に発生する排熱を利用して空気調和部３において暖房を行う運転である。
図３は、図１の空調・冷蔵・冷凍設備における排熱暖房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【００３６】
排熱暖房運転時には、図３に示すように、冷媒は冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂにより圧縮された後、油分離器３９において冷媒から潤滑油が分離される。潤滑油が分離された冷媒は、四方弁１３を介して、室内熱交換器１５に流入する。
なお、この際、第１制御弁４７は閉じられている。
【００３７】
室内熱交換器１５に流入した冷媒は室内空気に対して熱を放出して液化し、バイパス回路を介して、冷蔵部５に向けて流出する。冷蔵部５に流入した冷媒は、冷蔵用膨張弁２７により減圧されて、循環用熱交換器２５に流入する。流入した冷媒は、循環回路２１を循環する二酸化炭素から熱を奪い、蒸発する。
なお、冷蔵部５における以後の作用は、上述の空調、冷蔵、冷凍運転時と同様であるので、その説明を省略する。
【００３８】
蒸発した冷媒は循環用熱交換器２５から流出して冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに接続されたアキュムレータ３７に流入する。流入した冷媒は気体冷媒と液体冷媒とに分離されて、気体冷媒のみが冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂに吸入され、再び圧縮される。
【００３９】
ここで、本発明の特徴である、排熱暖房運転時において冷媒の高圧側圧力が上昇した場合の保護制御について図４を参照しながら説明する。
図４は、図３の空調・冷蔵・冷凍設備における排熱暖房運転の保護制御時の冷媒流れを説明する回路図である。
【００４０】
排熱暖房運転時において、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力が所定値より上昇した場合には、図４に示すように、第１制御弁４７が開かれる。なお、この際に第２制御弁５１は閉じられている。
【００４１】
第１制御弁４７が開かれると、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂから吐出された冷媒の一部が第１流路４５を介して、室外熱交換器４１Ａに流入する。一方、残りの冷媒は、排熱暖房運転時と同様に、四方弁１３を介して室内熱交換器１５に流入する。
【００４２】
室外熱交換器４１Ａに流入した冷媒は、室外空気に対して熱を放出して液化する。液化した冷媒は、過冷却コイル４３によりさらに冷却された後、レシーバ６１に流入する。流入した冷媒は気体冷媒と液体冷媒とに分離され、液体冷媒のみが流出して過冷却部６３によりさらに冷却される。冷却された冷媒は、冷蔵部５に向かって流出し、室内熱交換器１５から流出した冷媒と合流する。
以後の冷蔵部５等における作用は、上述の空調、冷蔵、冷凍運転における作用と同様であるので、その説明を省略する。
【００４３】
次に、空調・冷蔵・冷凍設備１による強力暖房運転について図５を参照しながら説明する。なお、強力暖房運転は、冷蔵部５を冷却する際に発生する排熱と、室外熱交換器４１Ａ，４１Ｂから吸収した熱とを利用して空気調和部３において暖房を行う運転である。
図５は、図１の空調・冷蔵・冷凍設備における強力暖房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【００４４】
強力暖房運転時には、図５に示すように、冷媒は空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂにより圧縮された後、油分離器３９において冷媒から潤滑油が分離される。潤滑油が分離された後の冷媒の一部は、四方弁１３を介して室内熱交換器１５に流入する。流入した冷媒は、室内空気に対して熱を放出して液化する。液化した冷媒は、バイパス回路を介して冷蔵部５および室外熱交換部１１に向けて流出する。
【００４５】
流出した冷媒の一部は、冷蔵部５に流入する。以後の冷蔵部５等における作用は上述の空調、冷蔵、冷凍運転における作用と同様であるのでその説明を省略する。
【００４６】
室内熱交換器１５を流出した冷媒の残りは、過冷却部６３を通過してレシーバ６１に流入する。流入した冷媒は液体冷媒と気体冷媒とに分離され、液体冷媒のみが室外熱交換部１１に向けて流出する。流出した冷媒は、室外熱交換器４１Ｂに接続された過冷却コイル４３により冷却され、室外膨張弁５３により減圧される。減圧された冷媒の一部は室外熱交換器４１Ｂに流入し、室外空気から熱を吸収して蒸発する。一方、減圧された冷媒の残りは、分配回路５５を介して室外熱交換器４１Ａに流入し、室外空気から熱を吸収して蒸発する。
【００４７】
室外熱交換器４１Ｂにおいて蒸発した冷媒は、四方弁１３を介して空調用圧縮機３５Ａに接続されたアキュムレータ３７に流入する。一方、室外熱交換器４１Ａにおいて蒸発した冷媒は、第２流路４９および四方弁１３を介して空調用圧縮機３５Ａに接続されたアキュムレータ３７に流入する。
なお、この際に第２制御弁５１は開かれ、第１制御弁４７は閉じられている。
【００４８】
アキュムレータ３７に流入した冷媒は、液体冷媒と気体冷媒とに分離され、気体冷媒のみが空調用圧縮機３５Ａに吸入さる。吸入された冷媒は再び圧縮され、上述のサイクルを繰り返す。
【００４９】
ここで、本発明の特徴である、強力暖房運転時において冷媒の高圧側圧力が上昇した場合の保護制御について図６を参照しながら説明する。
図６は、図５の空調・冷蔵・冷凍設備における強力暖房運転の保護制御時の冷媒流れを説明する回路図である。
【００５０】
強力暖房運転時において、空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力が所定値より上昇した場合には、図６に示すように、第１制御弁４７が開かれるとともに、第２制御弁５１が閉じられる。
【００５１】
第１制御弁４７が開かれるとともに第２制御弁５１が閉じられると、強力暖房運転時に室外膨張弁５３から室外熱交換器４１Ａを経て四方弁１３に流れていた冷媒流れが止められ、空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂから吐出された冷媒の一部が第１流路４５を介して、室外熱交換器４１Ａに流入する。
一方、吐出された冷媒の残りは、強力暖房運転時と同様に、四方弁１３を介して室内熱交換器１５に流入する。以後、室内熱交換器１５に流入した冷媒の作用は、強力暖房運転時と同様であるので、その説明を省略する。
【００５２】
空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂから室外熱交換器４１Ａに流入した冷媒は、室外空気に対して熱を放出して液化する。液化した冷媒は、過冷却コイル４３においてさらに冷却され、室外熱交換器４１Ｂと接続された過冷却コイル４３に流入する。
過冷却コイル４３に流入した冷媒は、室外膨張弁５３により減圧されて室外熱交換器４１Ｂに流入する。流入した冷媒は、室外空気から熱を奪い蒸発する。蒸発した冷媒は四方弁１３を介して空調用圧縮機３５Ａに接続されたアキュムレータ３７に流入する。
以後の作用については、強力暖房運転時と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
上記の構成によれば、排熱暖房運転時において、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力が所定値より上昇した場合に、第１制御弁４７を開くことにより、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂ吐出された冷媒の一部を室外熱交換器４１Ａに流入させることができる。そのため、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力の上昇を防止し、空調・冷蔵・冷凍設備１の破損を防止できる。
【００５４】
また、強力暖房運転時において、空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力が所定値より上昇した場合に、第１制御弁４７を開くとともに、第２制御弁５１を閉じることにより、室外膨張弁５３から室外熱交換器４１Ａを経て四方弁１３に流れていた冷媒流れを止めて、空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂから吐出された冷媒の一部を室外熱交換器４１Ａに流入させることができる。そのため、空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂの吐出側や、室内熱交換器１５などにおける冷媒圧力の上昇を防止し、空調・冷蔵・冷凍設備１の破損を防止できる。
【００５５】
空調用圧縮機３５Ａおよび冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂがインバータモータにより駆動されるため、空調・冷蔵・冷凍設備１内を循環する冷媒流量を所定流量に制御することができる。
空気調和部３に対応する空調用圧縮機３５Ａと、冷蔵部５および冷凍部７に対応する冷蔵・冷凍用圧縮機３５とを備え、それぞれ運転制御することにより、より負荷に応じた運転を行うことができる。
【００５６】
冷蔵部５において、自然冷媒である二酸化炭素が循環する循環回路２１を設け、循環用熱交換器２５と冷蔵用熱交換器２３との間の熱輸送に上記二酸化炭素を用いるため、空調・冷蔵・冷凍設備１に用いられる冷媒量を減らすことができる。
特に、冷蔵用熱交換器２３は、店舗内に分散配置された陳列部１９ないに配置されているため、これら冷蔵用熱交換器２３に対する熱輸送に用いられる冷媒量が多くなる。この冷媒に自然冷媒を用いることで、空調・冷蔵・冷凍設備１に用いられる冷媒量を減らすことができる。
【００５７】
１つの四方弁１３により、空調用圧縮機３５Ａ、冷蔵・冷凍用圧縮機３５Ｂから吐出された冷媒を、室外熱交換器４１Ｂまたは室内熱交換器１５のいずれか一方に向けて流出させることができるため、空気調和部３における暖房運転、冷房運転などの運転モードの切替をすることができる。そのため、例えば、２つの四方弁を用いて運転モードの切替を行う方法と比較して、四方弁の数を減らすことができ、空調・冷蔵・冷凍設備１の製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る空調・冷蔵・冷凍設備の概略を説明する回路図である。
【図２】図１の空調・冷蔵・冷凍設備における空調、冷蔵、冷凍運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図３】図１の空調・冷蔵・冷凍設備における排熱暖房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図４】図３の空調・冷蔵・冷凍設備における排熱暖房運転の保護制御時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図５】図１の空調・冷蔵・冷凍設備における強力暖房運転時の冷媒流れを説明する回路図である。
【図６】図５の空調・冷蔵・冷凍設備における強力暖房運転の保護制御時の冷媒流れを説明する回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  空調・冷蔵・冷凍設備（冷凍サイクル設備）
１３  四方弁（切替部）
１５  室内熱交換器
１７  室内膨張弁（絞り部）
２１  循環回路
２３  冷蔵用熱交換器（冷却用熱交換器）
２７  冷蔵用膨張弁（絞り部）
２９  冷凍カスケード（冷却用熱交換部）
３１  冷凍用膨張弁（絞り部）
３５Ａ  空調用圧縮機（圧縮機）
３５Ｂ  冷蔵・冷凍用圧縮機（圧縮機）
４１Ａ  室外熱交換器（一の室外熱交換器）
４１Ｂ  室外熱交換器（他の室外熱交換器）
４７  第１制御弁（流れ制御部、第１制御部）
５１  第２制御弁（流れ制御部、第２制御部）
【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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