(57)【要約】【課題】冷凍庫において食品などの被冷凍物を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度まで冷却する場合に、消費電力を低減して冷凍効率を向上させる。【解決手段】冷凍庫の内部に設けられた少なくとも１個の冷却ユニットと、高温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する高温用冷凍機と、低温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する低温用冷凍機と、前記高温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記高温用冷凍機で冷却された第１冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第１循環路と、前記低温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記低温用冷凍機で冷却された第２冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第２循環路と、を備えている。【選択図】図１
2016121829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍庫の内部に設けられた少なくとも１個の冷却ユニットと、
高温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する高温用冷凍機と、
低温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する低温用冷凍機と、
前記高温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記高温用冷凍機で冷却された第１冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第１循環路と、
前記低温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記低温用冷凍機で冷却された第２冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第２循環路と、を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記高温用圧縮機は単段圧縮方式の圧縮機であり、
前記低温用圧縮機は複数段圧縮方式の圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記高温用冷凍機は、
前記高温用冷凍機で冷却された前記第１冷却媒体を貯留するための第１受液器を備え、
前記第１循環路は、前記第１受液器から少なくとも１個の前記冷却ユニットに導設され、
前記低温用冷凍機は、
前記低温用冷凍機で冷却された前記第２冷却媒体を貯留するための第２受液器を備え、
前記第２循環路は、前記第２受液器から少なくとも１個の前記冷却ユニットに導設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却ユニットは、
空気流を形成するための送風機と、
前記空気流に面して設けられ、前記第１冷却媒体が流れる第１伝熱管と、
前記空気流に面して設けられ、前記第２冷却媒体が流れる第２伝熱管と、を備え、
前記第２伝熱管は前記第１伝熱管より前記空気流の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の冷凍装置の制御方法であって、
前記冷凍庫の庫内温度が常温から０℃より低温域までの温度範囲のとき、前記高温用冷凍機を優先して稼働させる第１工程と、
前記冷凍庫の庫内温度が前記温度範囲より低温域のとき、前記低温用冷凍機を優先して稼働させる第２工程と、を含むことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項６】
前記温度範囲の下限値が−５℃〜−２０℃であることを特徴とする請求項５に記載の冷凍装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍庫内で魚類などの食品を冷凍するための冷凍装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
捕獲した魚類などの食品を冷凍庫で冷凍する場合、−３０℃付近あるいはそれ以下の低温まで冷凍することで、品質を保持している。そのため、二段圧縮方式又はエコノマイザ方式の低温用冷凍機を用いて−３０℃付近まで一気に冷却する運転を行っている。このように、低温用冷凍機を使用するため、常温から−２０℃付近までの高温域では、冷凍機に過剰な負荷がかからないように、リミッタで圧縮機の回転数や吸入圧力等を制限しながら運転している。
【０００３】
図６及び図７に示すように、常温から−３０℃付近まで冷却する場合、０℃付近の凍結点から−１０℃付近の辺りで最も冷却負荷が多く、温度勾配が緩傾斜となり運転時間が長くなる。低温用冷凍機を用いた場合、常温から−２０℃付近までの高温域では、消費電力が増加しＣＯＰ（成績係数）が低下した運転を長く行うことになる。そのため、冷凍機に負担がかかり、冷凍機の寿命を縮めるおそれがある。
【０００４】
また、冷凍庫内には冷媒やブラインが流れる伝熱管が導設された冷却ユニットが設けられる。常温から−３０℃付近まで冷却する場合、庫内空気と該伝熱管を流れる冷却媒体との温度差が大きいため、伝熱管に着霜が多くなりやすい。そのため、庫内空気と冷却媒体との熱伝達率が低減し、冷却効率が低下するおそれがある。
また、複数の冷却ユニットが設けられた冷凍庫で、冷凍庫内の温度変化が幅広い場合、１基の冷凍機から複数の冷却ユニットに冷媒を供給するセントラル方式を採用すると、庫内温度ムラにより冷却効率が低下するおそれがある。
【０００５】
特許文献１には、庫内の設定温度が異なる複数の冷蔵室を冷却するための冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、高温用冷蔵室に設けられた高温用クーラ及び低温用冷蔵室に設けられた低温用クーラに対し冷媒配管を介し高温用圧縮機及び低温用圧縮機を並列に接続している。そして、高温用圧縮機を高温用冷蔵室の庫内温度にふさわしい蒸発圧力で運転させると共に、低温用圧縮機を低温用冷蔵室の庫内温度にふさわしい蒸発圧力で運転させることで、エネルギ効率を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２４３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、低温用冷凍機を用いて冷凍庫を常温から−３０℃付近まで連続的に冷却する場合、常温から−２０℃付近までの高温域で消費電力が増加しＣＯＰが低下する運転を余儀なくされるため、冷凍機に余分な負担がかかり、冷凍機の寿命を縮めるおそれがある。また、伝熱管に着霜が多くなり、冷却効率が低下するという問題がある。
特許文献１に開示された冷凍装置は、冷凍温度が異なる複数の冷凍庫を冷却する場合に適用されるものであり、１つの冷凍庫を常温から−３０℃付近まで連続的に冷却する場合に、前記問題を解消できるものでない。
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態は、冷凍庫において食品などの被冷凍物を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度まで冷却する場合に、消費電力を低減して冷凍効率を向上させ、かつ冷凍機にかかる負担を低減し、冷凍機の寿命低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態に係る冷凍装置は、
（１）冷凍庫の内部に設けられた少なくとも１個の冷却ユニットと、
高温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する高温用冷凍機と、
低温用圧縮機を含む冷凍サイクル構成機器を有する低温用冷凍機と、
前記高温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記高温用冷凍機で冷却された第１冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第１循環路と、
前記低温用冷凍機から前記冷却ユニットに導設され、前記低温用冷凍機で冷却された第２冷却媒体を前記冷却ユニットに送るための第２循環路と、を備えている。
【００１０】
前記構成（１）において、高温用冷凍機とは、高温用圧縮機を備え、例えば、常温から０℃より低温の温度域までの温度範囲でＣＯＰを高くすることが可能な冷凍機であり、低温用冷凍機とは、低温用圧縮機を備え、前記温度範囲より低温の温度域で前記高温用冷凍機よりＣＯＰを高くすることが可能な冷凍機を言う。
【００１１】
前記構成（１）によれば、冷凍庫を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度域まで冷却する場合、常温から０℃より低温の温度域までの温度範囲で前記高温用冷凍機を優先して稼働させ、前記温度範囲以下の低温域では前記低温用冷凍機を優先して稼働させることで、冷却工程全体としてＣＯＰを向上できる。そのため、各冷凍機の負担を軽減し、これらの寿命の低下を抑制できる。
また、各冷凍機を夫々に適した冷却温度帯毎に優先稼働させるため、冷却時における庫内温度と前記第１循環路又は前記第２循環路との温度差が縮まるため、各循環路の着霜を低減できる。そのため、熱伝達率の低下による冷却効率の低下を抑制できる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
（２）前記高温用圧縮機は単段圧縮方式の圧縮機であり、前記低温用圧縮機は複数段圧縮方式の圧縮機である。
前記構成（２）において、エコノマイザ方式を採用した圧縮機は、圧縮機が単段であっても、実質的には２段圧縮と同様の冷凍サイクルを行っているため、「単段圧縮方式の圧縮機」ではなく、「複数段圧縮方式の圧縮機」に属するものとする。
前記構成（２）によれば、高温用圧縮機として、単段圧縮方式の圧縮機を使用し、低温用圧縮機として、複数段圧縮方式の圧縮機を使用することで、冷凍庫を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度域まで冷却する場合、冷却工程全体としてＣＯＰを向上できると共に、各冷凍機の負担を軽減し、これらの寿命の低下を抑制できる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記構成（１）又は（２）において、
（３）前記高温用冷凍機は、
前記高温用冷凍機で冷却された前記第１冷却媒体を貯留するための第１受液器を備え、
前記第１循環路は前記第１受液器から少なくとも１個の前記冷却ユニットに導設され、
前記低温用冷凍機は、
前記低温用冷凍機で冷却された前記第２冷却媒体を貯留するための第２受液器を備え、
前記第２循環路は前記第２受液器から少なくとも１個の前記冷却ユニットに導設されている。
【００１４】
前記構成（３）によれば、前記第１受液器及び前記第２受液器を備えたことで、複数の冷却ユニットに冷媒を供給する場合、高温用冷凍機及び低温用冷凍機の数を冷却ユニットの数より減ずることができ、設備費を低減できる。また、冷媒を一時各受液器に貯留できるので、各冷凍機の稼働の自由度が広がり、かつ冷却効率を向上できる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
（４）前記冷却ユニットは、
空気流を形成するための送風機と、
前記空気流に面して設けられ、前記第１冷却媒体が流れる第１伝熱管と、
前記空気流に面して設けられ、前記第２冷却媒体が流れる第２伝熱管と、を備え、
前記第２伝熱管は前記第１伝熱管より前記空気流の下流側に設けられている。
【００１６】
前記構成（４）によれば、前記冷却ユニットには、第１伝熱管及び第２伝熱管が設けられているので、高温用冷凍機又は低温用冷凍機の単独稼働による冷却と、ＣＯＰが同等の温度域においては高温用冷凍機及び低温用冷凍機の同時稼働よる冷却とが可能になる。そのため、冷却能力の範囲を広げ、冷却能力の調整が容易になる。
また、第２伝熱管は第１伝熱管より空気流の下流側に設けられているので、高温用冷凍機及び低温用圧縮機を同時稼働する場合、第１伝熱管で冷却した空気流を第２伝熱管でさらに冷却できる。そのため、冷却効果を向上できる。
さらに、第１伝熱管で冷却した空気流を第２伝熱管でさらに冷却するので、前記空気流と第２伝熱管との温度差を縮めることができる。従って、温度域に応じて第１伝熱管及び第２伝熱管で冷却作用を分担できるため、各伝熱管の着霜を低減でき、伝熱管の熱伝達率の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る冷凍装置の制御方法は、前記構成（１）〜（４）の何れかの冷凍装置の制御方法であって、
（５）前記冷凍庫の庫内温度が常温から０℃より低温域までの温度範囲のとき、前記高温用冷凍機を優先して稼働させる第１工程と、
前記冷凍庫の庫内温度が前記温度範囲より低温域のとき、前記高温用冷凍機を優先して稼働させる第２工程と、を含む。
前記（５）によれば、前記温度範囲及び前記温度範囲以下の低温域でＣＯＰが高い冷凍機を稼働させることで、全体の冷却工程におけるＣＯＰを向上できる。また、夫々の温度域に適した冷凍機を稼働させることで、冷凍機の負担を軽減でき、各冷凍機の寿命低下を抑制できる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記（５）において、
（６）前記温度範囲の下限値を−５℃〜−２０℃とする。
前記（６）によれば、前記下限値を−５℃〜−２０℃とすることで、前記温度範囲で稼働させる高温用冷凍機及び前記温度範囲以下の温度域で稼働させる低温用圧縮機のＣＯＰを共に向上できる。また、高温用冷凍機及び低温用冷凍機の負担を軽減し、寿命低下を抑制できる。
【００１９】
例えば、図１において、ラインＡは高温用冷凍機のＣＯＰを、ラインＢは低温用冷凍機のＣＯＰを模式的に示している。常温から０℃より低温の温度域では、この温度域で高いＣＯＰをもつ高温用冷凍機を優先して稼働させ、運転切替えポイントＰで低温用冷凍機を優先して稼働させる。運転切替えポイントＰを−５℃〜−２０℃の温度域とすることで、冷却工程全体のＣＯＰを向上でき、かつ各冷凍機の負担を軽減し寿命低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷凍庫において食品などの被冷凍物を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度域まで冷却する場合に、冷凍装置のＣＯＰを向上させ、かつ冷凍機にかかる負担を低減して冷凍機の寿命低下を抑制できる。また、冷却ユニットに設けられた伝熱管の着霜を低減でき熱伝達率を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】高温用冷凍機及び低温用冷凍機のＣＯＰを説明する線図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷凍装置の系統図である。
【図３】本発明の別な実施形態に係る冷凍装置の系統図である。
【図４】一稼働例に係るＣＯＰの推移を示す線図である。
【図５】一稼働例に係るＣＯＰの推移を示す線図である。
【図６】一稼働例に係る庫内温度の推移を示す線図である。
【図７】一稼働例に係る所要動力に推移を示す線図である。
【図８】本発明のさらに別な実施形態に係る冷凍装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２３】
図２は、本発明の少なくとも一実施形態に係る直膨型の冷凍装置１０Ａを示している。
図２において、魚類などの食品が冷凍保存される冷凍庫３２には少なくとも１個の冷却ユニット３４が設けられる。高温用冷凍機１２は高温用圧縮機１４を含む冷凍サイクル構成機器を有し、低温用冷凍機２２は低温用圧縮機２４を含む冷凍サイクル構成機器を有している。
【００２４】
高温用冷凍機１２は、冷媒循環路（第１循環路）１４と、冷媒循環路１４に設けられた高温用圧縮機１６、凝縮器１８、膨張弁２０等の冷凍サイクル構成機器とを備えている。
低温用冷凍機２２は、冷媒循環路（第２循環路）２４と、冷媒循環路２４に設けられた低温用圧縮機２６、凝縮器２８、膨張弁３０等の冷凍サイクル構成機器とを備えている。
冷媒循環路１４は高温用冷凍機１２から冷却ユニット３４に導設され、高温用冷凍機１２で冷却された冷媒液（第１冷却媒体）を冷却ユニット３４に送り、冷却ユニット３４において気化潜熱で冷凍庫内を冷却する。
冷媒循環路２４は低温用冷凍機２２から冷却ユニット３４に導設され、低温用冷凍機２２で冷却された冷媒液（第２冷却媒体）を冷却ユニット３４に送り、冷却ユニット３４で気化して冷凍庫内を冷却する。
【００２５】
例示的な構成では、高温用圧縮機１６は単段圧縮機で構成され、低温用圧縮機２６は２段圧縮機で構成されている。圧縮機は、例えば、容積型圧縮機（例えばスクリュー圧縮機）が用いられる。
冷却ユニット３４は、空気流が流通可能な出入り口を有する中空のケーシング４０と、例えばケーシング４０の内部に設けられ、ケーシング４０を出入りする空気流ｃを形成する送風機４２とを備えている。また、送風機４２が形成する空気流に面して配置された第１伝熱管３６及び第２伝熱管３８を備え、第１伝熱管３６は冷媒循環路１４に接続され、第２循環路３８は冷媒循環路２４に接続されている。
【００２６】
冷媒循環路１４を循環する冷媒は、単段圧縮機１６で圧縮され、凝縮器１８で液化された後、膨張弁２０を経て減圧され、第１伝熱管３６に流入する。そして、第１伝熱管３６で気化潜熱により庫内空気を冷却する。
冷媒循環路２４を循環する冷媒は、２段圧縮機２６で圧縮され、凝縮器２８で液化された後、膨張弁３０を経て減圧され、第２伝熱管３８に流入する。そして、第２伝熱管３８で気化潜熱により庫内空気を冷却する。
例示的な構成では、第１伝熱管３６は第２伝熱管３８に対し空気流ｃの上流側に配置される。
【００２７】
第２伝熱管３８には第１伝熱管３６より低温の冷媒が流れ、冷却ユニット３４に形成される空気流ｃは第１伝熱管３６又は第２伝熱管３８を流れる冷媒で冷却される。庫内空気は冷却ユニット３４で冷却され、冷凍庫３２に貯蔵された被冷凍物ｆを冷凍する。
【００２８】
図３は別な実施形態に係る冷凍装置１０Ｂを示している。
この冷凍装置１０Ｂは、高温用冷凍機５０及び低温用冷凍機７０を夫々少なくとも１基備えており、必要に応じ複数の高温用冷凍機５０及び低温用冷凍機７０を有してもよい。また、複数の冷凍庫３２ａ及び３２ｂに夫々冷却ユニット３４が設けられる。冷却ユニット３４は各冷凍庫に複数設けられる場合もある。
【００２９】
高温用冷凍機５０は、一次冷媒循環路５２と、一次冷媒循環路５２に設けられた高温用冷凍機（単段圧縮機）５４、凝縮器５６、膨張弁５８及びカスケードコンデンサ６０等の冷凍サイクル構成機器とを有している。カスケードコンデンサ６０は循環路６２を介して第１受液器６４に接続されている。二次冷媒循環路（第１循環路）６６が第１受液器６４と冷凍庫３２ａ及び３２ｂの冷却ユニット３４に設けられた第１伝熱管３６との間に接続されている。二次冷媒循環路６６は冷凍庫３２ａ及び３２ｂの第２伝熱管３８に直列に接続されている。
【００３０】
第１受液器６４に貯留された二次冷媒ガスは循環路６２を介してカスケードコンデンサ６０に送られ、カスケードコンデンサ６０で一次冷媒によって冷却され液化される。液化された二次冷媒は第１受液器６４に一次貯留された後、二次冷媒循環路６６に設けられたポンプ６８によって冷凍庫３２ａ及び３２ｂの第１伝熱管３６に送られ、これら冷凍庫内を冷却する。
【００３１】
低温用冷凍機７０は、一次冷媒循環路７２と、一次冷媒循環路７２に設けられた低温用冷凍機（２段圧縮機）７４、凝縮器７６、膨張弁７８及びカスケードコンデンサ８０等の冷凍サイクル構成機器とを備えている。カスケードコンデンサ８０は循環路８２を介して第２受液器８４に接続されている。二次冷媒循環路（第２循環路）８６が第２受液器８４と冷凍庫３２ａ及び３２ｂの冷却ユニット３４に設けられた第２伝熱管３８との間に接続されている。
【００３２】
第２受液器８４に貯留された二次冷媒ガスは循環路６２を介してカスケードコンデンサ８０に送られ、カスケードコンデンサ８０で一次冷媒によって冷却され液化される。液化された二次冷媒は第２受液器８４に一次貯留された後、二次冷媒循環路８６を介して冷凍庫３２ａ及び３２ｂの第２伝熱管３８に送られ、これら冷凍庫内を冷却する。
高温用冷凍機５０及び低温用冷凍機７０において、一次冷媒は例えばＮＨ３であり、二次冷媒は例えばＣＯ２である。
【００３３】
冷凍装置１０Ａ及び１０Ｂの稼働は、以下の要領で行う。
即ち、図１に示すように、冷凍庫３２、３２ａ及び３２ｂの庫内温度が常温から０℃より低温域までの温度範囲（運転切替えポイントＰより高温域）で、高温用冷凍機１２又は５０のＣＯＰが低温用冷凍機２２又は７０のＣＯＰより高いとき、高温用冷凍機１２又は５０を優先して稼働させる。即ち、基本的に前記高温用冷凍機のみを稼働させる（第１工程）。
【００３４】
前記冷凍庫の庫内温度が前記温度範囲より低温域のとき、低温用冷凍機２２又は７０を優先して稼働させる。即ち、基本的に前記低温用冷凍機のみを稼働させる（第２工程）。
なお、高温用冷凍機及び低温用冷凍機のＣＯＰがほぼ同等となる前記温度範囲の下限値（運転切替えポイントＰ）付近では、高温用冷凍機及び低温用冷凍機を併用させる。
例示的な稼働方法では、運転切替えポイントＰとなる庫内温度を−５℃〜−２０℃とする。
【００３５】
図４〜図７は実際の稼働例を示している。これらの例は高温用圧縮機として単段スクリュ圧縮機を持ち、低温用圧縮機として２段スクリュ圧縮機を用い、水揚げしたサンマ２０ｔを冷凍庫で常温から−３０℃付近まで冷却した場合の例である。
図４及び図５は、高温用冷凍機又は低温用冷凍機を夫々単独で稼働させた場合の庫内温度とＣＯＰとの関係を示す。ラインＡが高温用冷凍機のＣＯＰの推移を示し、ラインＢが低温用冷凍機のＣＯＰの推移を示している。図中の水平領域ａ及びｂは、夫々上限リミッタを用い、圧縮機が過負荷とならないように、回転数や吸入圧力を制御した稼働領域である。
【００３６】
図６は、常温から−３０℃付近まで冷却した場合の冷凍開始からの庫内温度の推移を示している。０℃〜−１２℃の潜熱冷却域で冷却負荷が大きくなり、冷却勾配が緩傾斜となることを示している。
図７は、高温用圧縮機及び低温用冷凍機を夫々単独で稼働させ、サンマ２０ｔを６５８３（ＭＪ）の冷却負荷で冷凍したときの所要動力を示している。ラインＡが高温用冷凍機の所要動力を示し、ラインＢが低温用冷凍機の所要動力を示している。稼働開始から運転切替えポイントＰまでは低温用冷凍機の消費電力が多くなり、運転切替えポイントＰを過ぎると、高温用冷凍機の消費電力のほうが多くなることがわかる。
【００３７】
幾つかの実施形態によれば、冷凍庫を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度域まで冷却する場合、常温から０℃より低温の温度域までの温度範囲で高温用冷凍機を優先して稼働させ、前記温度範囲以下の低温域では低温用冷凍機を優先して稼働させることで、冷却工程全体としてＣＯＰを向上できる。そのため、各冷凍機の負担を軽減し、これらの寿命の低下を抑制できる。
また、高温用冷凍機及び低温用冷凍機を夫々に適した冷却温度帯毎に優先稼働させるため、両冷凍機で温度域毎に冷却作用を分担できる。そのため、庫内温度と第１伝熱管３６又は第２伝熱管３８との温度差を縮めた運転が可能になり、これによって、これら伝熱管の着霜を低減でき、熱伝達率の低下による冷却効率の低下を抑制できる。
【００３８】
また、高温用圧縮機として、単段圧縮方式の圧縮機を使用し、低温用圧縮機として、複数段圧縮方式の圧縮機を使用することで、各冷凍機の負担を軽減し、これらの寿命の低下を抑制できる。
また、冷凍装置１０Ｂでは、第１受液器６４及び第２受液器８４を備えたことで、複数の冷却ユニット３４に冷却媒体を供給する場合、高温用冷凍機及び低温用冷凍機の数を冷却ユニットの数より減ずることができ、設備費を低減できる。また、冷媒を一時各受液器に貯留できるので、各冷凍機の稼働の自由度が広がり、かつ冷却効率を向上できる。
【００３９】
また、冷却ユニット３４には、第１伝熱管３６及び第２伝熱管３８が設けられているので、高温用冷凍機又は低温用冷凍機の単独稼働による冷却と、両冷凍機のＣＯＰが同等の温度域では同時稼働よる冷却とが可能になり、これによって、冷却能力の範囲を広げ、冷却能力の調整が容易になる。
また、第２伝熱管３８は第１伝熱管３６より空気流ｃの下流側に設けられているので、高温用冷凍機及び低温用圧縮機を同時稼働する場合、第１伝熱管３６で冷却した空気流を第２伝熱管３８でさらに冷却できる。そのため、冷却効果を向上できる。
さらに、第１伝熱管３６で冷却した空気流を第２伝熱管３８でさらに冷却するので、空気流ｃと第１伝熱管３６又は第２伝熱管３８との温度差を縮めることができる。従って、これら伝熱管の着霜を低減でき、第２伝熱管３８の熱伝達率の低下を抑制できる。
【００４０】
また、高温用冷凍機から低温用冷凍機に切り替える運転切替えポイントＰを−５℃〜−２０℃とすることで、高温用冷凍機及び低温用圧縮機のＣＯＰを共に向上できると共に、高温用冷凍機及び低温用冷凍機の負担を軽減し、寿命低下を抑制できる。
【００４１】
図８は、本発明のさらに別な実施形態に係る低温用冷凍機９０を示している。
図８において、低温用冷凍機９０は、冷媒循環路（第２循環路）２４と、冷媒循環路２４に設けられた単段圧縮機１６、凝縮器２８、膨張弁３０等の冷凍サイクル構成機器とを備えている。冷媒循環路２４は低温用冷凍機９０から冷凍庫内に設けられた冷却ユニット３４に導設され、第２伝熱管３８に接続されている。
凝縮器２８の下流側の冷媒循環路２４にエコノマイザ９２が設けられ、冷媒循環路２４は、エコノマイザ９２の下流側で分岐する分岐冷媒路２４ａを有し、分岐冷媒路２４ａはエコノマイザ９２に導設され、エコノマイザ９２の下流側で単段圧縮機１６に接続され、単段圧縮機１４の圧縮機室の中間圧領域に連通している。
【００４２】
エコノマイザ９２の上流側の分岐冷媒路２４ａに膨張弁９４が設けられている。膨張弁９４で単段圧縮機１６の中間圧に減圧された冷媒は、エコノマイザ９２で冷媒循環路２４を流れる冷媒をその蒸発潜熱で冷却しガス状となって単段圧縮機１６の中間圧領域に導入される。
低温用冷凍機９０は、単段圧縮機１６を有するが、エコノマイザ９２を有することで、実質的に２段圧縮を行っており、これによって、低温冷却を可能にしている。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷凍庫において食品などの被冷凍物を常温から−３０℃付近あるいはそれ以下の温度域まで冷却する場合に、消費電力を低減して冷凍効率を向上させ、かつ冷凍機にかかる負担を低減し、冷凍機の寿命低下を抑制可能な冷凍装置を実現できる。また、冷却ユニットに設けられた伝熱管への着霜を低減して冷却効果を高く維持できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０Ａ、１０Ｂ    冷凍装置
１２、５０    高温用冷凍機
１４        冷媒循環路（第１循環路）
１６、５４    単段圧縮機（高温用圧縮機）
１８、２８、５６、７６    凝縮器
２０、３０、５８、７８、９４    膨張弁
２２、７０、９０    低温用冷凍機
２４        冷媒循環路（第２循環路）
２４ａ    分岐冷媒路
２６、７４    ２段圧縮機（低温用圧縮機）
３２、３２ａ、３２ｂ    冷凍庫
３４        冷却ユニット
３６        第１伝熱管
３８        第２伝熱管
４０        ケーシング
４２        送風機
５２、７２    一次冷媒循環路
６０、８０    カスケードコンデンサ
６２、８２    循環路
６４        第１受液器
８４        第２受液器
６６、８６    二次冷媒循環路（第１循環路）
６８、８８    ポンプ
９２        エコノマイザ
Ａ          高温用冷凍機
Ｂ          低温用冷凍機
Ｐ          運転切替えポイント
ｃ          空気流
ｆ          被冷凍物
【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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