JP2013130358A - Refrigerator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient refrigerator capable of stably supplying hot water using its cooling waste heat even under a condition such as a low outdoor air temperature or a low cooling load.SOLUTION: A refrigerator includes a first refrigeration cycle circuit 91 having a first compressor 1, a first radiator 2, a supercooler 5, a first throttle means 3, and an evaporator 4, and a second refrigeration cycle circuit 92 having a second compressor 31, a second radiator 32, a second throttle means 33, and the supercooler 5, wherein a refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 is supercooled by the second refrigeration cycle circuit 92 in the supercooler 5, and supply water is heated in the second radiator 32. In the refrigerator, a control device is provided which controls a radiation amount in the first radiator 2 so that the temperature of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 after cooling in the supercooler 5 is within a predetermined target range thereof. By this, a highly efficient cooling operation and a highly efficient hot-water supply operation using its cooling waste heat can be stably executed even under a condition such as a low outdoor air temperature or a low cooling load.

Description

本発明は、食品等の冷凍や冷蔵に用いる冷凍装置に関する。更に詳しくは、冷却の際に発生する廃熱（以下、適宜「冷却廃熱」という。）を利用して給湯を行うことができる冷凍装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration apparatus used for freezing or refrigeration of food or the like. More specifically, the present invention relates to a refrigeration apparatus capable of supplying hot water using waste heat generated during cooling (hereinafter referred to as “cooling waste heat” as appropriate).

従来より、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等で食品等の冷凍や冷蔵を行うために蒸気圧縮式冷凍装置が利用されている。そして、この種の冷凍装置では、一般には、冷却時の廃熱が大気中に放出され有効に利用されていないことから、冷却時の廃熱を有効に利用して給湯を行い、省エネルギーを図ろうという試みがなされている（例えば、特許文献１）。   Conventionally, a vapor compression refrigeration apparatus has been used for freezing and refrigeration of food and the like in supermarkets and convenience stores. In this type of refrigeration equipment, generally, waste heat at the time of cooling is released into the atmosphere and is not used effectively, so hot water is supplied by effectively using the waste heat at the time of cooling to save energy. Attempts have been made to defeat (for example, Patent Document 1).

係る従来技術の冷凍装置では、第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１減圧器及び蒸発器を冷媒管で順次つないで形成された第１の冷凍サイクル回路と、第２圧縮機、第２放熱器、第２減圧器及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、を備え、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温している。これにより、第１の冷凍サイクル回路の冷却廃熱を有効に利用して給湯を行うことができると共に、冷凍装置の冷却能力及び冷却効率（成績係数：ＣＯＰ）を向上させることができる。   In the prior art refrigeration apparatus, a first refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first decompressor, and an evaporator with a refrigerant pipe, and a second compression And a second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a refrigerant pipe to the subcooler, a second radiator, a second pressure reducer, and the subcooler, wherein the second refrigeration cycle circuit of the subcooler The refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is supercooled by the refrigerant evaporating action, and hot water is heated in the second radiator by the refrigerant radiating action in the second refrigeration cycle circuit. Accordingly, hot water can be supplied by effectively using the cooling waste heat of the first refrigeration cycle circuit, and the cooling capacity and cooling efficiency (coefficient of performance: COP) of the refrigeration apparatus can be improved.

また、特許文献１には、第１の冷凍サイクル回路として、第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒（補助回路側冷媒）を補助絞り手段により減圧して、前記分岐した後の他方の冷媒（主回路側冷媒）と熱交換させた後、第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる、所謂二段圧縮一段膨張サイクルを採用することが記載されている。これにより第１の冷凍サイクル回路の冷却能力と冷却効率を更に向上させることができる。   Further, in Patent Document 1, as the first refrigeration cycle circuit, a part of the refrigerant exiting the first radiator is branched, and the branched refrigerant (auxiliary circuit side refrigerant) is decompressed by auxiliary throttle means. It is described that a so-called two-stage compression single-stage expansion cycle is adopted in which heat is exchanged with the other refrigerant (the main circuit-side refrigerant) after the branch and then sucked in the middle of the compression stroke of the first compressor. Yes. Thereby, the cooling capacity and cooling efficiency of the first refrigeration cycle circuit can be further improved.

また更に、前記補助絞り手段の開度を、給湯タンクに貯えられた湯量が多いときは大きく、湯量が少ないときは小さくなるように制御することにより、給湯負荷の変動に応じた好適で高効率な運転を行うことが提案されている。即ち、給湯水の加温を必要としない状況では、前記補助絞り手段の開度を大きくして、主回路側冷媒を冷却する効果を大きくすることにより、冷却能力と冷凍効率の向上を図り、他方、給湯水の加温を必要とする場合には、補助絞り手段の開度を小さくして主回路側冷媒を冷却する効果を小さくすることにより、過冷却器に流入する冷媒の温度と比エンタルピを高く維持する。これにより過冷却器での交換熱量、即ち第２の冷凍サイクル回路の吸熱量が増大すると共に蒸発温度が上昇する。その結果、第２の冷凍サイクル回路の加熱能力と給湯効率を向上させることができる。   Furthermore, by controlling the opening of the auxiliary throttle means to be large when the amount of hot water stored in the hot water tank is large and small when the amount of hot water is small, it is suitable for high efficiency according to fluctuations in the hot water supply load. Has been proposed to perform That is, in a situation where hot water is not required to be heated, the opening of the auxiliary throttle means is increased to increase the effect of cooling the main circuit side refrigerant, thereby improving the cooling capacity and the refrigeration efficiency. On the other hand, when hot water is required to be heated, the opening of the auxiliary throttle means is reduced to reduce the effect of cooling the refrigerant on the main circuit side. Keep enthalpy high. As a result, the amount of heat exchanged in the subcooler, that is, the amount of heat absorbed by the second refrigeration cycle circuit is increased and the evaporation temperature is increased. As a result, the heating capacity and hot water supply efficiency of the second refrigeration cycle circuit can be improved.

特開２０１０−２７６２３０号公報JP 2010-276230 A

しかしながら、前述の冷凍装置では、例えば冬季の運転のように外気温度が低下して冷却負荷が減少する条件においては、第１の冷凍サイクル回路から有効に取り出せる冷却廃熱量が減少し、その結果、第２の冷凍サイクル回路の放熱量が減少し、給湯量が減少して
しまうという問題があった。即ち、外気温度が低下すると、第１の冷凍サイクル回路の放熱器（第１放熱器）において大気に対して放熱した後の冷媒、即ち過冷却器に流入する冷媒、の温度及び比エンタルピが低下し、また、冷却負荷が減少すると、第１の冷凍サイクル回路の冷媒循環量が減少するので、何れの場合も過冷却器において熱交換可能な熱量が減少してしまう。その結果、第２の冷凍サイクル回路の吸熱量及び放熱量が減少し、必要な給湯熱量が得られなくなってしまう。 However, in the above-described refrigeration apparatus, for example, in a condition in which the outside air temperature is lowered and the cooling load is reduced as in winter operation, the amount of cooling waste heat that can be effectively extracted from the first refrigeration cycle circuit is reduced. There was a problem that the heat release amount of the second refrigeration cycle circuit was reduced, and the amount of hot water supply was reduced. That is, when the outside air temperature decreases, the temperature and specific enthalpy of the refrigerant after radiating heat to the atmosphere in the radiator (first radiator) of the first refrigeration cycle circuit, that is, the refrigerant flowing into the subcooler, decreases. In addition, when the cooling load is reduced, the amount of refrigerant circulating in the first refrigeration cycle circuit is reduced. In any case, the amount of heat exchangeable in the subcooler is reduced. As a result, the heat absorption amount and the heat dissipation amount of the second refrigeration cycle circuit are reduced, and a necessary amount of hot water supply cannot be obtained.

また、前述のように冷却負荷が低下した状況において、第２の冷凍サイクル回路の放熱量、即ち給湯量、を確保すべく、第２圧縮機の回転速度を低下させずに維持した場合、過冷却器によって冷却された後の第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が著しく低下し、第１の冷凍サイクル回路の冷却能力が過大になり、第１圧縮機の発停が頻繁に起こり、また更に、第２の冷凍サイクル回路の蒸発圧力が低下するため、却って冷凍装置全体の効率が著しく低下することになる。また、過冷却器出口の第１の冷凍サイクル回路の冷媒、即ち第１減圧器に流入する冷媒、の温度が著しく低下することにより、第１減圧器の制御が不安定になり、被冷却スペースの温度が低下しすぎるという問題も発生する。   Further, in the situation where the cooling load is reduced as described above, if the second compressor is maintained without reducing the rotational speed in order to secure the heat radiation amount of the second refrigeration cycle circuit, that is, the hot water supply amount, The refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the cooler is remarkably lowered, the cooling capacity of the first refrigeration cycle circuit becomes excessive, the first compressor is frequently started and stopped, and further Since the evaporation pressure of the second refrigeration cycle circuit is lowered, the efficiency of the entire refrigeration apparatus is significantly lowered. In addition, since the temperature of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit at the outlet of the supercooler, that is, the refrigerant flowing into the first pressure reducer, is significantly lowered, the control of the first pressure reducer becomes unstable, and the space to be cooled is reduced. There is also a problem that the temperature of the glass is too low.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、低外気温度条件下や低冷却負荷条件下においても冷却廃熱を利用した給湯を安定的に行うことができる、高効率な冷凍装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a highly efficient refrigeration apparatus capable of stably performing hot water supply using cooling waste heat even under low outside air temperature conditions and low cooling load conditions. The purpose is to provide.

第１発明の冷凍装置は、第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで形成された第１の冷凍サイクル回路と、第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、を備え、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記第１放熱器における放熱量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。   A refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention includes a first refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttle means, and an evaporator with a refrigerant pipe, and a second compression A second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a refrigerant pipe to the subcooler, a second radiator, a second throttling means, and the supercooler. In the refrigeration apparatus for supercooling the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit by the evaporation action of the refrigerant and heating hot water in the second radiator by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, A control device is provided for controlling the heat radiation amount in the first radiator so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler falls within a predetermined target range. .

第２発明の冷凍装置は、第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで形成された第１の冷凍サイクル回路と、第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、前記第１放熱器へ熱源空気を供給するファンと、前記第２放熱器に水配管を介して接続される貯湯タンクと、を備え、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。   A refrigeration apparatus according to a second aspect of the invention includes a first refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttle means, and an evaporator with a refrigerant pipe, and a second compression A second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a compressor, a second radiator, a second throttle means and the supercooler with a refrigerant pipe, a fan for supplying heat source air to the first radiator, And a hot water storage tank connected to the radiator via a water pipe, and the supercooler supercools the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit by the evaporation of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit. In addition, in the refrigerating apparatus that heats hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit in the second radiator, the second compressor is in operation and the hot water storage tank is not full. Cooled by the supercooler Refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit is characterized in that a control device for controlling the rotational speed of the fan to be within a predetermined target range.

第３発明の冷凍装置は、第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで成る主冷媒回路と、前記第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒を前記第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる補助冷媒回路と、前記補助冷媒回路上に設けられ、前記分岐された冷媒を前記圧縮機の吸入圧力より高く吐出圧力より低い中間圧力に減圧する補助絞り手段と、前記補助絞り手段により減圧された後の前記補助冷媒回路の冷媒と前記第１放熱器で冷却され前記過冷却器へと流入する前記主冷媒回路の冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器と、を備える第１の冷凍サイクル回路
と、第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、を備え、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記第１放熱器における放熱量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to the third aspect of the invention is characterized in that a main refrigerant circuit in which a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttling means, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe, and the first radiator. An auxiliary refrigerant circuit that branches a part of the refrigerant and sucks the branched refrigerant in the middle of the compression stroke of the first compressor, and is provided on the auxiliary refrigerant circuit, and the branched refrigerant is supplied to the compressor Auxiliary throttle means for reducing the pressure to an intermediate pressure higher than the suction pressure and lower than the discharge pressure, and the refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit after being reduced in pressure by the auxiliary throttle means and the first radiator to be cooled to the subcooler A first refrigeration cycle circuit comprising: an auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing in the main refrigerant circuit; a second compressor; a second radiator; a second throttle means; and the supercooling. Second refrigeration cycle formed by sequentially connecting the chambers with refrigerant pipes And in the subcooler, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is subcooled by the evaporating action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, and the second refrigeration cycle in the second radiator. In the refrigeration apparatus for heating hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the circuit, the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler has a refrigerant temperature within a predetermined target range. A control device for controlling the heat radiation amount in the radiator is provided.

第４発明の冷凍装置は、第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで成る主冷媒回路と、前記第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒を前記第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる補助冷媒回路と、前記補助冷媒回路上に設けられ、前記分岐された冷媒を前記圧縮機の吸入圧力より高く吐出圧力より低い中間圧力に減圧する補助絞り手段と、前記補助絞り手段により減圧された後の前記補助冷媒回路の冷媒と前記第１放熱器で冷却され前記過冷却器へと流入する前記主冷媒回路の冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器と、を備える第１の冷凍サイクル回路と、第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、前記第１放熱器へ熱源空気を供給するファンと、前記第２放熱器に水配管を介して接続される貯湯タンクと、を備え、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記補助絞り手段の開度を制御すると共に、前記第２圧縮機が運転中であり、前記貯湯タンクが満湯でなく且つ前記補助絞り手段の開度が最小である場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする。   A refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the invention is characterized in that a main refrigerant circuit in which a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttle means, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe, and the first radiator are provided. An auxiliary refrigerant circuit that branches a part of the refrigerant and sucks the branched refrigerant in the middle of the compression stroke of the first compressor, and is provided on the auxiliary refrigerant circuit, and the branched refrigerant is supplied to the compressor Auxiliary throttle means for reducing the pressure to an intermediate pressure higher than the suction pressure and lower than the discharge pressure, and the refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit after being reduced in pressure by the auxiliary throttle means and the first radiator to be cooled to the subcooler A first refrigeration cycle circuit comprising: an auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing in the main refrigerant circuit; a second compressor; a second radiator; a second throttle means; and the supercooling. Second refrigeration cycle formed by sequentially connecting the chambers with refrigerant pipes And a fan for supplying heat source air to the first radiator, and a hot water storage tank connected to the second radiator via a water pipe, and in the supercooler, the second refrigeration cycle circuit In the refrigeration apparatus for supercooling the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit by the evaporation action of the refrigerant and heating hot water in the second radiator by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, When the second compressor is in operation and the hot water storage tank is not full, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler is within a predetermined target range. The subcooler is controlled when the opening degree of the auxiliary throttle means is controlled and the second compressor is in operation, the hot water storage tank is not full and the opening degree of the auxiliary throttle means is minimum. After cooled by Wherein the serial refrigerant temperature of the first refrigeration cycle is provided with a control device for controlling the rotational speed of the fan to be within a predetermined target range.

第５発明の冷凍装置は、第１発明乃至第４発明何れか一発明の冷凍装置において、前記制御装置は、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標値より低い場合に、前記ファンの回転速度を低くすることを特徴とする。
第６発明の冷凍装置は、第１発明乃至第５発明何れか一発明の冷凍装置において、前記第１の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、前記第１放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the control device has a refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler. When the speed is lower than a predetermined target value, the rotational speed of the fan is lowered.
The refrigeration apparatus according to a sixth aspect of the invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the invention, wherein the refrigerant sealed in the first refrigeration cycle circuit is carbon dioxide, and the first radiator is a gas cooler. It acts as.

第７発明の冷凍装置は、第１発明乃至第６発明何れか一発明の冷凍装置において、前記第２の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、前記第２放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする。   A refrigeration apparatus according to a seventh aspect is the refrigeration apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the refrigerant enclosed in the second refrigeration cycle circuit is carbon dioxide, and the second radiator is a gas cooler. It acts as.

第１発明の冷凍装置によれば、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記第１放熱器における放熱量を制御する制御装置を設けたので、例えば冬季の運転のように外気温度が低下して冷却負荷が減少する条件においても、第１の冷凍サイクル回路における好適な冷却運転を維持できる。即ち、過冷却器で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路の冷媒の温度と比エンタルピが過小となることを防止でき、第１絞り手段の安定的な制御を実現し、冷やしすぎにより第１圧縮機の発停運転が頻発することを回避できる。また更に、第１放熱器における冷媒から大気への放熱量を制御することにより、低外気温度、低冷却負荷条件下においても、過冷却器で有効に回収される冷却廃熱量を維持することができ、その結果、第２の冷凍サイクル回路の第２放熱器における必要な放熱量を安定的に確保することができる。これにより
、低外気温度、低冷却負荷条件における高効率な冷却運転と、その冷却廃熱を利用した高効率な給湯を行うことが可能となる。 According to the refrigeration apparatus of the first invention, the heat radiation amount in the first radiator is controlled so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler falls within a predetermined target range. Since the control device is provided, a preferable cooling operation in the first refrigeration cycle circuit can be maintained even under conditions where the outside air temperature is lowered and the cooling load is reduced as in the winter operation. That is, it is possible to prevent the refrigerant temperature and specific enthalpy of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler from becoming excessively low, to realize stable control of the first throttling means, and to prevent overcooling. The frequent start / stop operation of the compressor can be avoided. Furthermore, by controlling the amount of heat released from the refrigerant to the atmosphere in the first radiator, it is possible to maintain the amount of cooling waste heat that is effectively recovered by the subcooler even under low outside air temperature and low cooling load conditions. As a result, it is possible to stably secure a necessary heat radiation amount in the second radiator of the second refrigeration cycle circuit. Thereby, it becomes possible to perform highly efficient cooling operation under low outside air temperature and low cooling load conditions and highly efficient hot water supply using the cooling waste heat.

第２発明の冷凍装置によれば、前記第１放熱器へ熱源空気を供給するファンと、前記第２放熱器に水配管を介して接続される貯湯タンクと、を備え、前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたので、給湯水の加熱が必要な場合に、第１の冷凍サイクル回路から大気への放熱量を適切に制御して、第１の冷凍サイクル回路における安定的な冷却運転を実現すると共に、第２の冷凍サイクル回路の放熱量、即ち給湯量、を安定的に維持することができる。   According to the refrigerating apparatus of the second aspect of the present invention, the second compressor includes: a fan that supplies heat source air to the first radiator; and a hot water storage tank that is connected to the second radiator via a water pipe. Rotating the fan so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler falls within a predetermined target range when the hot water storage tank is not full. Since the controller for controlling the speed is provided, when the hot water is required to be heated, the amount of heat released from the first refrigeration cycle circuit to the atmosphere is appropriately controlled, and the first refrigeration cycle circuit is stable. While realizing the cooling operation, the heat release amount of the second refrigeration cycle circuit, that is, the hot water supply amount can be stably maintained.

第３発明の冷凍装置によれば、前記各発明の冷凍装置に加えて、前記第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒を前記第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる補助冷媒回路と、前記補助冷媒回路上に設けられ、前記分岐された冷媒を前記圧縮機の吸入圧力より高く吐出圧力より低い中間圧力に減圧する補助絞り手段と、前記補助絞り手段により減圧された後の前記補助冷媒回路の冷媒と前記第１放熱器で冷却され前記過冷却器へと流入する前記主冷媒回路の冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器と、を備えたので、冷凍装置の冷却能力と冷却効率を更に向上させることができる。   According to the refrigeration apparatus of the third invention, in addition to the refrigeration apparatus of each of the inventions, a part of the refrigerant that has exited the first radiator is branched, and the branched refrigerant is compressed by the compression stroke of the first compressor. An auxiliary refrigerant circuit that is sucked in the middle of the engine, auxiliary throttle means that is provided on the auxiliary refrigerant circuit and depressurizes the branched refrigerant to an intermediate pressure that is higher than the suction pressure of the compressor and lower than the discharge pressure, and the auxiliary throttle An auxiliary heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit after being decompressed by the means and the refrigerant in the main refrigerant circuit cooled by the first radiator and flowing into the subcooler; Therefore, the cooling capacity and cooling efficiency of the refrigeration apparatus can be further improved.

第４発明の冷凍装置によれば、第３発明の冷凍装置おいて、前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記補助絞り手段の開度を制御すると共に、前記第２圧縮機が運転中であり、前記貯湯タンクが満湯でなく且つ前記補助絞り手段の開度が最小である場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたので、給湯水の加熱が必要な場合に、第１の冷凍サイクル回路から大気への放熱量を適切に制御して冷却効率を高く維持すると共に、必要な給湯量を安定的に確保することができる。   According to the refrigeration apparatus of the fourth invention, in the refrigeration apparatus of the third invention, after the second compressor is in operation and the hot water storage tank is not full, after being cooled by the supercooler The opening degree of the auxiliary throttle means is controlled so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit falls within a predetermined target range, the second compressor is in operation, and the hot water storage tank is full. And the rotation of the fan so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler is within a predetermined target range when the opening of the auxiliary throttle means is minimum. Since the controller for controlling the speed is provided, when heating of the hot water supply is necessary, the amount of heat released from the first refrigeration cycle circuit to the atmosphere is appropriately controlled to maintain high cooling efficiency and the required hot water supply The amount can be secured stably.

第５発明の冷凍装置によれば、第１発明乃至第４発明何れか一発明の冷凍装置において、前記制御装置は、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標値より低い場合に、前記ファンの回転速度を低くするので、外気温度や冷却負荷が低下した場合であっても、第１の冷凍サイクル回路における冷やしすぎ等の不具合を回避し、第２の冷凍サイクル回路による給湯水の加熱を安定的に行うことができる。   According to the refrigeration apparatus of the fifth invention, in the refrigeration apparatus of any one of the first to fourth inventions, the control device is a refrigerant of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler. When the temperature is lower than a predetermined target value, the rotational speed of the fan is lowered, so that problems such as excessive cooling in the first refrigeration cycle circuit can be avoided even when the outside air temperature or the cooling load is reduced. The hot water can be stably heated by the second refrigeration cycle circuit.

第６発明及び第７発明の冷凍装置によれば、前記各発明において、冷凍サイクル回路の冷媒として二酸化炭素を用い、第１放熱器及び／又は第２放熱器はガスクーラとして作用するので、高効率な冷却廃熱給湯を行うことができる。   According to the refrigeration apparatus of the sixth and seventh inventions, in each of the above inventions, carbon dioxide is used as a refrigerant in the refrigeration cycle circuit, and the first radiator and / or the second radiator acts as a gas cooler, so that high efficiency is achieved. Cooling waste heat water supply can be performed.

本発明の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の冷凍サイクルを示した圧力・比エンタルピ線図である。FIG. 3 is a pressure / specific enthalpy diagram showing the refrigeration cycle of the present invention. 本発明の実施形態に係る冷凍装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the freezing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る放熱量制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the heat radiation amount control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る放熱量制御の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the heat radiation amount control which concerns on embodiment of this invention. 本発明の冷凍サイクルを説明するための圧力・比エンタルピ線図である。It is a pressure and specific enthalpy diagram for demonstrating the refrigerating cycle of this invention. 本発明の冷凍サイクルを示した圧力・比エンタルピ線図である。FIG. 3 is a pressure / specific enthalpy diagram showing the refrigeration cycle of the present invention. 本発明の冷凍サイクルを示した圧力・比エンタルピ線図である。FIG. 3 is a pressure / specific enthalpy diagram showing the refrigeration cycle of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係る冷凍装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。本実施形態に係る冷凍装置は、第１の冷凍サイクル回路９１、第２の冷凍サイクル回路９２及び給湯回路９３を備える。また、冷凍回路を構成する冷凍機器（要素部品）を収納してユニット化することにより、冷凍ユニット１０、ショーケース２０、過冷却給湯装置３０及び貯湯装置５０が構成されている。
［第１の冷凍サイクル回路９１の構成］
第１の冷凍サイクル回路９１は、主冷媒回路（主回路）として、第１圧縮機１の一段目圧縮要素１ａに吸入され圧縮された冷媒が、一段目吐出口から吐出され、中圧吐出配管１６、中間冷却器７、配管１７、第１圧縮機１の二段目吸入口へと順番に流れ、二段目圧縮要素１ｂで圧縮された後、高圧吐出配管１５、第１放熱器２、分岐点８１、配管２１ａ、補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａ、過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ、内部熱交換器６の高圧側流路、ストレーナ９、第１絞り手段としての第１膨張弁３、蒸発器４、内部熱交換器６の低圧側流路、及びアキュームレータ８を順番に流通し、第１圧縮機１の一段目吸入口へと戻るように冷媒回路が構成されると共に、補助冷媒回路（補助回路）として、分岐点８１で分岐した冷媒が、配管２１ｂ、補助絞り手段としての補助膨張弁１３、補助熱交換器１４の補助回路側流路１４ｂ及び配管１７ｂを順番に流れ、合流点８２へと至る冷媒回路を構成する。 Hereinafter, a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. The refrigeration apparatus according to this embodiment includes a first refrigeration cycle circuit 91, a second refrigeration cycle circuit 92, and a hot water supply circuit 93. Moreover, the refrigeration unit 10, the showcase 20, the supercooling hot water supply apparatus 30, and the hot water storage apparatus 50 are comprised by accommodating and unitizing the refrigeration equipment (element component) which comprises a refrigeration circuit.
[Configuration of First Refrigeration Cycle Circuit 91]
The first refrigeration cycle circuit 91 serves as a main refrigerant circuit (main circuit), and the refrigerant sucked and compressed by the first-stage compression element 1a of the first compressor 1 is discharged from the first-stage discharge port, and the medium-pressure discharge pipe 16, the intermediate cooler 7, the pipe 17, and the second stage suction port of the first compressor 1 in order and after being compressed by the second stage compression element 1b, the high pressure discharge pipe 15, the first radiator 2, Branch point 81, pipe 21a, main circuit side flow path 14a of auxiliary heat exchanger 14, first refrigeration cycle circuit side flow path 5a of subcooler 5, high pressure side flow path of internal heat exchanger 6, strainer 9, The first expansion valve 3 as the first throttle means, the evaporator 4, the low-pressure side flow path of the internal heat exchanger 6, and the accumulator 8 are sequentially circulated to return to the first stage suction port of the first compressor 1. In addition, a refrigerant circuit is formed at the branch point 81 as an auxiliary refrigerant circuit (auxiliary circuit). Toki refrigerant is piping 21b, the auxiliary expansion valve 13 as an auxiliary throttle means, flows through the auxiliary circuit side flow path 14b and the pipe 17b of the auxiliary heat exchanger 14 in order to constitute a refrigerant circuit reaches the meeting point 82.

本実施形態に係る第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒としては、二酸化炭素（Ｒ７４４）を採用しているが、その他の冷媒、例えばＲ４０４ＡやＲ４０７Ｃ、Ｒ１３４ａ等のフルオロカーボン系冷媒やアンモニア（Ｒ７１７）等の自然冷媒を採用しうる。冷凍サイクルの高圧側で臨界圧力を超えることがある二酸化炭素冷媒では、外気温度の上昇により冷凍能力及び冷凍効率が著しく低下するので、本実施形態のように補助熱交換器１４を採用することによる冷却性能改善の効果が大きい。   Carbon dioxide (R744) is used as the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 according to the present embodiment, but other refrigerants such as fluorocarbon refrigerants such as R404A, R407C, and R134a, ammonia (R717), and the like. Natural refrigerants can be used. In the carbon dioxide refrigerant that may exceed the critical pressure on the high pressure side of the refrigeration cycle, the refrigeration capacity and the refrigeration efficiency are remarkably reduced due to an increase in the outside air temperature. Therefore, by using the auxiliary heat exchanger 14 as in this embodiment. Greatly improved cooling performance.

第１圧縮機１は、一段目圧縮要素１ａと二段目圧縮要素１ｂを備えるロータリー式の二段圧縮式である。二段圧縮式とすることで、各段の圧縮要素の圧力比を小さくすることができ、高効率に冷媒を高圧力まで圧縮できるという利点を有する。また、第１圧縮機１には、一段目圧縮要素１ａで圧縮した後の冷媒を吐出する一段目吐出口と、二段目圧縮要素１ｂに冷媒を吸入する二段目吸入口が設けられている。これにより中間冷却器７を接続することが可能となり、その結果、冷凍装置の冷却効率を向上させることができる。尚、圧縮機１としては、他の公知の圧縮機、例えば、スクロール式や往復式、スクリュー式等の圧縮機を用いることができる。   The first compressor 1 is a rotary type two-stage compression type including a first-stage compression element 1a and a second-stage compression element 1b. By adopting a two-stage compression type, the pressure ratio of the compression elements in each stage can be reduced, and the refrigerant can be compressed to a high pressure with high efficiency. Further, the first compressor 1 is provided with a first-stage discharge port for discharging the refrigerant after being compressed by the first-stage compression element 1a, and a second-stage intake port for sucking the refrigerant into the second-stage compression element 1b. Yes. Thereby, the intermediate cooler 7 can be connected, and as a result, the cooling efficiency of the refrigeration apparatus can be improved. As the compressor 1, other known compressors such as a scroll type, a reciprocating type, and a screw type can be used.

本実施形態に係る第１圧縮機１はインバータ駆動方式である。インバータ駆動方式では、冷却負荷に応じて圧縮機の回転速度を変更することできるので、圧縮機の発停を繰り返す定速式圧縮機の台数制御に比べて高効率な運転が可能となる。また、第１圧縮機１は、２台以上設けることが可能で、そのことにより冷却負荷に応じた容量制御（台数制御）を行うことが可能となる。また、第１圧縮機１の二段目吐出配管１５には、第１圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出するための吐出冷媒温度センサＴ１、及び冷媒圧力を検出する圧力センサＰ１が設けられている。   The 1st compressor 1 concerning this embodiment is an inverter drive system. In the inverter drive system, since the rotation speed of the compressor can be changed according to the cooling load, it is possible to operate with higher efficiency than the control of the number of constant-speed compressors that repeatedly start and stop the compressor. Further, two or more first compressors 1 can be provided, which makes it possible to perform capacity control (number control) according to the cooling load. The second-stage discharge pipe 15 of the first compressor 1 has a discharge refrigerant temperature sensor T1 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the first compressor 1 and a pressure sensor P1 for detecting the refrigerant pressure. Is provided.

第１放熱器２は、冷媒の熱を大気に放出するための熱交換器で、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器を採用しうる。また、第１放熱器２は、冷媒と熱交換を行う空気を供給するためのファン２ｆを備える。また、第１放熱器２の出口側配管２１には、放熱器出口冷媒温度を検出するための冷媒温度センサＴ２が設けられている。   The first heat radiator 2 is a heat exchanger for releasing the heat of the refrigerant to the atmosphere. For example, a fin-and-tube heat exchanger can be adopted. Moreover, the 1st heat radiator 2 is provided with the fan 2f for supplying the air which heat-exchanges with a refrigerant | coolant. The outlet side pipe 21 of the first radiator 2 is provided with a refrigerant temperature sensor T2 for detecting the radiator outlet refrigerant temperature.

補助熱交換器１４は、第１放熱器２を出て過冷却器５へと流入する主回路側の冷媒と、
分岐点８１で分岐した後に補助膨張弁１３で減圧された補助回路側冷媒との間で熱交換を行い、主回路側冷媒を冷却し補助回路側冷媒を加熱するための熱交換器である。補助熱交換器１４は、主回路側流路１４ａと補助回路側流路１４ｂを備え、当該流路を流れる冷媒が熱交換可能に、且つ冷媒の流れ方向が対向するように構成されている。本実施形態に係る補助熱交換器１４は、プレート式熱交換器を用いているが、その他の形式、例えば、二重管式やチューブ接触式等の種々の熱交換器を採用しうる。尚、補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａの出口には冷媒温度センサＴ３が、補助回路側流路１４ｂの入口には冷媒温度センサＴ５が、補助回路側流路１４ｂの出口には冷媒温度センサＴ６が各々設けられている。 The auxiliary heat exchanger 14 exits the first radiator 2 and flows into the subcooler 5 on the main circuit side,
It is a heat exchanger for performing heat exchange with the auxiliary circuit side refrigerant decompressed by the auxiliary expansion valve 13 after branching at the branch point 81, cooling the main circuit side refrigerant, and heating the auxiliary circuit side refrigerant. The auxiliary heat exchanger 14 includes a main circuit side flow path 14a and an auxiliary circuit side flow path 14b, and is configured so that the refrigerant flowing through the flow path can exchange heat and the refrigerant flow directions are opposed to each other. Although the auxiliary heat exchanger 14 according to the present embodiment uses a plate heat exchanger, other types, for example, various heat exchangers such as a double tube type and a tube contact type can be adopted. A refrigerant temperature sensor T3 is provided at the outlet of the main circuit side channel 14a of the auxiliary heat exchanger 14, a refrigerant temperature sensor T5 is provided at the inlet of the auxiliary circuit side channel 14b, and an outlet of the auxiliary circuit side channel 14b. A refrigerant temperature sensor T6 is provided.

補助絞り手段としての補助膨張弁１３は、高圧の冷媒を中間圧力の状態に絞り膨張させるためのものである。補助膨張弁１３は、電動式膨張弁であり、吐出冷媒温度センサＴ１で検出された第１圧縮機１の吐出冷媒温度が所定の値になるように、第１制御装置７１により、その開度が制御される。これにより、補助冷媒回路の冷媒流量が好適に調整され、高効率な冷却を行うことが可能となる。尚、補助膨張弁１３として、温度式膨張弁や定圧膨張弁、キャピラリーチューブ等、その他の形式の絞り装置を採用することもできる。   The auxiliary expansion valve 13 as auxiliary throttle means is used for expanding and expanding a high-pressure refrigerant to an intermediate pressure state. The auxiliary expansion valve 13 is an electric expansion valve, and its opening degree is controlled by the first controller 71 so that the discharge refrigerant temperature of the first compressor 1 detected by the discharge refrigerant temperature sensor T1 becomes a predetermined value. Is controlled. Thereby, the refrigerant | coolant flow rate of an auxiliary refrigerant circuit is adjusted suitably, and it becomes possible to perform highly efficient cooling. As the auxiliary expansion valve 13, other types of expansion devices such as a temperature expansion valve, a constant pressure expansion valve, and a capillary tube can be adopted.

過冷却器５は、補助熱交換器１４で補助回路側冷媒によって冷却された第１の冷凍サイクル回路９１の主回路側冷媒を更に冷却するための熱交換器である。過冷却器５は、第１の冷凍サイクル回路側流路５ａと第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂを備え、当該流路を流れる冷媒が熱交換可能に構成されている。前記各流路は、冷媒の流れ方向が対向するように構成されており、このことにより、熱交換の効率が向上し、第１の冷凍サイクル回路側の冷媒の過冷却度、即ち過冷却器５ａの出入口温度差、を大きくすることができる。また、過冷却器５出口側の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒配管には、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度を検出するための過冷却温度センサＴ４が設けられている。   The subcooler 5 is a heat exchanger for further cooling the main circuit side refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 cooled by the auxiliary circuit side refrigerant in the auxiliary heat exchanger 14. The subcooler 5 includes a first refrigeration cycle circuit side flow path 5a and a second refrigeration cycle circuit side flow path 5b, and the refrigerant flowing through the flow path is configured to be able to exchange heat. Each of the flow paths is configured so that the flow direction of the refrigerant faces each other, thereby improving the efficiency of heat exchange, and the degree of supercooling of the refrigerant on the first refrigeration cycle circuit side, that is, the supercooler. The entrance / exit temperature difference of 5a can be increased. Further, the refrigerant pipe of the first refrigeration cycle circuit 91 on the outlet side of the supercooler 5 has a supercooling temperature for detecting the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the supercooler 5. A sensor T4 is provided.

本実施形態に係る過冷却器５は、プレート式熱交換器を用いている。過冷却器５としては、プレート式の他、二重管式やチューブ接触式等の種々の熱交換器を採用しうる。プレート式熱交換器は、熱交換の効率が高く、熱交換器の占有スペースを小さくできるという点で優れており、二重管式やチューブ接触式は、製造加工が容易で、また、耐圧強度を容易に高くできる点で優れている。   The subcooler 5 according to the present embodiment uses a plate heat exchanger. As the subcooler 5, various heat exchangers such as a double pipe type and a tube contact type can be adopted in addition to the plate type. Plate type heat exchangers are excellent in that heat exchange efficiency is high and the space occupied by heat exchangers can be reduced. Double pipe type and tube contact type are easy to manufacture and process, and pressure resistance It is excellent in that it can be easily increased.

内部熱交換器６は、過冷却器５を出た高圧冷媒と、蒸発器４から流出する低圧冷媒との間で熱交換を行い、高圧冷媒を冷却し低圧冷媒を加熱するための熱交換器である。内部熱交換器６は、高圧側流路と低圧側流路を備え、当該流路を流れる冷媒が熱交換可能に、且つ冷媒の流れ方向が対向するように構成されている。本実施形態に係る内部熱交換器６は、プレート式熱交換器を用いているが、その他の形式、例えば、二重管式やチューブ接触式等の種々の熱交換器を採用しうる。また、簡便な方法として、冷媒往き管２２と冷媒戻り管２３を接触させて施工することによって内部熱交換器６を構成するこもできる。   The internal heat exchanger 6 exchanges heat between the high-pressure refrigerant that has exited the supercooler 5 and the low-pressure refrigerant that flows out of the evaporator 4, and cools the high-pressure refrigerant and heats the low-pressure refrigerant. It is. The internal heat exchanger 6 includes a high-pressure channel and a low-pressure channel, and is configured so that the refrigerant flowing through the channel can exchange heat and the refrigerant flow directions face each other. The internal heat exchanger 6 according to the present embodiment uses a plate heat exchanger, but other types, for example, various heat exchangers such as a double tube type and a tube contact type can be adopted. As a simple method, the internal heat exchanger 6 can also be configured by applying the refrigerant forward pipe 22 and the refrigerant return pipe 23 in contact with each other.

ストレーナ９は、冷媒回路中の異物を除去し、第１膨張弁３の詰まり等の不具合を防止するためのものであり、第１膨張弁３の上流側冷媒配管に設けられている。フルオロカーボン系冷媒を使用する場合には、冷媒回路中の水分を除去するドライヤを備えることもできる。   The strainer 9 is for removing foreign matters in the refrigerant circuit and preventing problems such as clogging of the first expansion valve 3, and is provided in the refrigerant piping upstream of the first expansion valve 3. When a fluorocarbon refrigerant is used, a dryer that removes moisture in the refrigerant circuit may be provided.

第１絞り手段としての第１膨張弁３は、冷媒往き管２２を通り流入する高圧低温の冷媒を絞り膨張により減圧して、低圧低温の冷媒（通常気液二相状態）にするためのもので、キャピラリーチューブ、温度式膨張弁、電動膨張弁等を採用しうる。本実施形態に係る冷凍装置では、電動膨張弁を用いている。そして、第３制御装置７３により、蒸発器４の出
口側冷媒の過熱度、即ち後述する蒸発器出口冷媒温度センサＴ８で検出された蒸発器４出口の冷媒温度と、後述する蒸発器入口冷媒温度センサＴ７で検出された蒸発器４入口の冷媒温度との差、が所定の値になるように第１膨張弁３の開度が制御されている。 The first expansion valve 3 as the first throttle means is for depressurizing the high-pressure and low-temperature refrigerant flowing through the refrigerant forward pipe 22 by throttling to make the low-pressure and low-temperature refrigerant (normal gas-liquid two-phase state). Thus, a capillary tube, a temperature expansion valve, an electric expansion valve, or the like can be employed. In the refrigeration apparatus according to the present embodiment, an electric expansion valve is used. Then, the third controller 73 controls the degree of superheat of the outlet side refrigerant of the evaporator 4, that is, the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator 4 detected by the evaporator outlet refrigerant temperature sensor T8 described later, and the evaporator inlet refrigerant temperature described later. The opening degree of the first expansion valve 3 is controlled so that the difference from the refrigerant temperature at the inlet of the evaporator 4 detected by the sensor T7 becomes a predetermined value.

蒸発器４は、冷媒の蒸発作用による吸熱により食品等を冷却するための熱交換器であり、フィンアンドチューブ式の熱交換器を採用している。蒸発器４の入口配管には、蒸発器４の入口における冷媒温度を検出するための蒸発器入口冷媒温度センサＴ７が設けられており、蒸発器４の出口配管には、蒸発器４の出口における冷媒温度を検出する蒸発器出口冷媒温度センサＴ８が設けられている。また、蒸発器４は、冷媒と熱交換を行い冷却される空気を供給するためのファン４ｆを備えている。蒸発器４において、ファン４ｆにより供給された空気は、冷媒の蒸発により冷却されて低温となり、その後、食品等の保冷スペースに供給される。   The evaporator 4 is a heat exchanger for cooling food and the like by heat absorption due to the evaporation action of the refrigerant, and employs a fin-and-tube heat exchanger. The inlet pipe of the evaporator 4 is provided with an evaporator inlet refrigerant temperature sensor T7 for detecting the refrigerant temperature at the inlet of the evaporator 4, and the outlet pipe of the evaporator 4 is provided at the outlet of the evaporator 4. An evaporator outlet refrigerant temperature sensor T8 for detecting the refrigerant temperature is provided. Further, the evaporator 4 includes a fan 4f for exchanging heat with the refrigerant and supplying cooled air. In the evaporator 4, the air supplied by the fan 4 f is cooled by evaporation of the refrigerant to become a low temperature, and then supplied to a cold storage space such as food.

アキュームレータ８は、第１圧縮機１に液冷媒が吸入されることを防止するためのものであり、内部で気液分離を行い、一時的に液冷媒を貯留する機能を有する。特に、起動時や、除霜運転時等で機能を発揮する。また、アキュームレータ８から圧縮機の吸入口へつながる配管１９上には、圧縮機吸入冷媒の圧力を検出するための圧力センサＰ２が取り付けられている。   The accumulator 8 is for preventing the liquid refrigerant from being sucked into the first compressor 1, and has a function of performing gas-liquid separation inside and temporarily storing the liquid refrigerant. In particular, the function is exhibited at the time of start-up and defrosting operation. A pressure sensor P2 for detecting the pressure of the refrigerant sucked from the compressor is attached on the pipe 19 connected from the accumulator 8 to the suction port of the compressor.

中間冷却器７は、第１圧縮機１の一段目圧縮要素１ａから吐出された冷媒と大気との間で熱交換を行い、冷媒を冷却するための熱交換器である。これにより第１圧縮機１の圧縮動力を低減し、冷却効率を向上させることができる。中間冷却器７は、フィンアンドチューブ式の熱交換器であり、冷媒と熱交換を行う空気を供給するためのファンは、第１放熱器２のファン２ｆを利用している。また、中間冷却器７は、第１放熱器２と冷却フィンを共有し、一体的に構成されている。尚、中間冷却器７は必須の構成要素ではないので、中間冷却器７を設けないことも可能である。
［第２の冷凍サイクル回路９２の構成］
第２の冷凍サイクル回路９２は、第２圧縮機３１、第２放熱器３２の冷媒流路３２ａ、第２絞り手段としての第２膨張弁３３、過冷却器５の第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂ、及びアキュームレータ３８を順番に冷媒が流通して第２圧縮機３１に戻る閉回路からなる。 The intercooler 7 is a heat exchanger for performing heat exchange between the refrigerant discharged from the first-stage compression element 1a of the first compressor 1 and the atmosphere to cool the refrigerant. Thereby, the compression power of the 1st compressor 1 can be reduced and cooling efficiency can be improved. The intercooler 7 is a fin-and-tube heat exchanger, and the fan 2f of the first radiator 2 is used as a fan for supplying air for heat exchange with the refrigerant. Further, the intermediate cooler 7 shares the cooling fins with the first radiator 2 and is configured integrally. Since the intermediate cooler 7 is not an essential component, the intermediate cooler 7 can be omitted.
[Configuration of Second Refrigeration Cycle Circuit 92]
The second refrigeration cycle circuit 92 includes the second compressor 31, the refrigerant flow path 32 a of the second radiator 32, the second expansion valve 33 as the second throttle means, and the second refrigeration cycle circuit side of the subcooler 5. It consists of the closed circuit which a refrigerant | coolant distribute | circulates through the flow path 5b and the accumulator 38 in order, and returns to the 2nd compressor 31.

本実施形態に係る冷凍装置では、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒として二酸化炭素が封入されている。二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクルでは、高圧側が冷媒の臨界圧力を超える遷臨界サイクルとなるので、水を高温度に且つ高効率に加熱できるという利点を有する。尚、第１の冷凍サイクル回路９１と同様に、その他の冷媒を採用することも可能である。   In the refrigeration apparatus according to the present embodiment, carbon dioxide is enclosed as a refrigerant in the second refrigeration cycle circuit 92. The refrigeration cycle using the carbon dioxide refrigerant has a transcritical cycle in which the high pressure side exceeds the critical pressure of the refrigerant, and thus has an advantage that water can be heated to a high temperature and with high efficiency. It should be noted that other refrigerants may be employed as in the first refrigeration cycle circuit 91.

第２圧縮機３１は、低圧の冷媒を高圧の状態に圧縮するためのものである。本実施形態に係る冷凍装置では、冷媒として二酸化炭素を用いているので、第２圧縮機３１から吐出される冷媒の圧力は臨界圧力を超える圧力となる。第２圧縮機３１は、低圧側圧縮要素、即ち一段目圧縮要素と、高圧側圧縮要素、即ち二段目圧縮要素、を備える、ロータリー式の二段圧縮式である。二段圧縮式とすることで、各段の圧縮要素の圧力比を小さくすることができ、高効率に冷媒を高圧力まで圧縮できるという利点を有する。尚、第２圧縮機３１として、スクロール式やロータリー式の一段圧縮方式等、その他の形式の圧縮機を採用することも可能である。   The second compressor 31 is for compressing a low-pressure refrigerant into a high-pressure state. In the refrigeration apparatus according to the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant, so the pressure of the refrigerant discharged from the second compressor 31 is a pressure exceeding the critical pressure. The second compressor 31 is a rotary two-stage compression type including a low-pressure side compression element, that is, a first-stage compression element, and a high-pressure side compression element, that is, a second-stage compression element. By adopting a two-stage compression type, the pressure ratio of the compression elements in each stage can be reduced, and the refrigerant can be compressed to a high pressure with high efficiency. As the second compressor 31, other types of compressors such as a scroll type and a rotary type one-stage compression method may be employed.

また、第２圧縮機３１は、インバータにより駆動されており、運転中の回転速度を変更することが可能である。これにより冷凍負荷に応じて過冷却能力及び給湯能力を変更することができ、高効率な能力制御が可能となる。また、第２圧縮機３１の吐出配管３５には
、第２圧縮機３１から吐出された冷媒の温度を検出するための吐出冷媒温度センサＴ３１が設けられている。 The second compressor 31 is driven by an inverter and can change the rotational speed during operation. Thereby, the supercooling capacity and the hot water supply capacity can be changed according to the refrigeration load, and highly efficient capacity control becomes possible. The discharge pipe 35 of the second compressor 31 is provided with a discharge refrigerant temperature sensor T31 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the second compressor 31.

第２放熱器３２は、冷媒と水との間で熱交換を行い、給湯水を加温してお湯を沸かすための熱交換器である。第２放熱器３２の冷媒流路３２ａと水流路３２ｂは、熱交換可能に、且つ流れ方向が対向するように構成されている。第２放熱器３２の冷媒流路３２ａ内部での冷媒圧力は臨界圧力を超えているので、第２放熱器３２はガスクーラとして作用する。即ち、第２放熱器３２の冷媒流路３２ａの内部で冷媒は凝縮せず、水に熱を与えて冷却されるに従ってその温度が低下する。従って、前述の通り、冷媒と水の流れが対向するように各流路を構成することにより、高温度の水を高効率に沸き上げることが可能となる。第２放熱器３２の冷媒流路３２ａは、高圧力に耐えうるように細円管を複数本用いている。水流路３２ｂは、２枚の板状部材を重ね合わせ、周囲を互いに接合することにより形成された、前記板部材で挟まれた空間である。該空間には、流れをガイドする仕切り部材が設けられており、また、水の入口部と出口部が形成されている。そして冷媒流路３２ａとなる細管が水流路３２ｂを形成する前記板部材の外面に熱交換可能に接合されている。尚、ガスクーラとしては、その他の形式、例えば二重管式やチューブ接合式等、の熱交換器を採用することも可能である。   The second radiator 32 is a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and water and heating hot water to boil hot water. The refrigerant flow path 32a and the water flow path 32b of the second radiator 32 are configured to be able to exchange heat and to face each other in the flow direction. Since the refrigerant pressure inside the refrigerant flow path 32a of the second radiator 32 exceeds the critical pressure, the second radiator 32 acts as a gas cooler. That is, the refrigerant does not condense inside the refrigerant flow path 32a of the second radiator 32, and its temperature decreases as the water is cooled by being heated. Therefore, as described above, it is possible to boil high-temperature water with high efficiency by configuring each flow path so that the refrigerant and the water flow face each other. The refrigerant flow path 32a of the second radiator 32 uses a plurality of thin circular tubes so as to withstand high pressure. The water flow path 32b is a space sandwiched between the plate members formed by overlapping two plate-like members and joining the periphery together. In the space, a partition member for guiding the flow is provided, and an inlet portion and an outlet portion of water are formed. And the thin tube used as the refrigerant | coolant flow path 32a is joined to the outer surface of the said plate member which forms the water flow path 32b so that heat exchange is possible. In addition, as a gas cooler, it is also possible to employ | adopt other types, for example, heat exchangers, such as a double pipe type and a tube joining type.

第２絞り手段としての第２膨張弁３３は、高圧の冷媒を低圧の状態に絞り膨張させるためのものである。第２膨張弁３３は、電動式膨張弁であり、吐出冷媒温度センサＴ３１で検出された第２圧縮機３１の吐出冷媒温度が所定の値になるように、第２制御装置７２により、その開度が制御される。これにより、高効率に給湯を行うことが可能となる。尚、第２膨張弁３３として、温度式膨張弁や定圧膨張弁、キャピラリーチューブ等、その他の形式の絞り装置を採用することもできる。   The second expansion valve 33 as the second throttle means is for throttling and expanding the high-pressure refrigerant to a low-pressure state. The second expansion valve 33 is an electric expansion valve, and is opened by the second controller 72 so that the discharge refrigerant temperature of the second compressor 31 detected by the discharge refrigerant temperature sensor T31 becomes a predetermined value. The degree is controlled. This makes it possible to perform hot water supply with high efficiency. As the second expansion valve 33, other types of expansion devices such as a temperature expansion valve, a constant pressure expansion valve, and a capillary tube can be adopted.

前述の通り、過冷却器５は、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒と第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒との間で熱交換を行い、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒を過冷却するための熱交換器である。過冷却器５の構成については、既に説明した通りである。第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂは、第２の冷凍サイクル回路９２の蒸発器として機能し、その内部において冷媒は吸熱して蒸発する。尚、過冷却器５の第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂの入口配管には、第２の冷凍サイクル回路９２の蒸発温度を検出する冷媒温度センサＴ３２が取り付けられている。   As described above, the supercooler 5 performs heat exchange between the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 and the refrigerant of the second refrigeration cycle circuit 92, and supercools the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91. This is a heat exchanger. The configuration of the subcooler 5 is as already described. The second refrigeration cycle circuit side flow path 5b functions as an evaporator of the second refrigeration cycle circuit 92, in which the refrigerant absorbs heat and evaporates. A refrigerant temperature sensor T32 for detecting the evaporation temperature of the second refrigeration cycle circuit 92 is attached to the inlet pipe of the second refrigeration cycle circuit side flow path 5b of the supercooler 5.

アキュームレータ３８は、第２圧縮機３１に液冷媒が吸入されることを防止するためのものであり、その機能は第１の冷凍サイクル回路９１のアキュームレータ８と同じである。
尚、第２の冷凍サイクル回路９２に、当該冷凍サイクル回路の冷媒から大気に対して放熱をするための手段を別途備えることも可能である。これにより、給湯水の加熱が不要である場合であっても、第２の冷凍サイクル回路９２の冷却廃熱を大気に放出することにより、第１の冷凍サイクル回路９１の過冷却を行うことができるようになる。
［給湯回路９３の構成］
給湯回路９３は、貯湯タンクとしての給湯タンク５１、循環ポンプ５２、及び第２放熱器３２の水流路３２ｂを順番に給湯水が流れ給湯タンク５１に戻るように配管が接続され構成されている。ここで、循環ポンプ５２の吸入側に接続される配管５９は、給湯タンク５１の下方に接続されており、これにより低温の水を第２放熱器３２に供給することが可能となる。また、第２放熱器３２の水流路３２ｂ出口に接続される配管６０は、給湯タンク５１の上部に接続されている。これにより、第２放熱器３２で加熱された高温の湯は、給湯タンク５１の上部に戻されることになり、給湯タンク５１内部に温度成層状にお湯を貯えることが可能となる。 The accumulator 38 is for preventing the liquid refrigerant from being sucked into the second compressor 31, and the function thereof is the same as that of the accumulator 8 of the first refrigeration cycle circuit 91.
The second refrigeration cycle circuit 92 may be additionally provided with means for radiating heat from the refrigerant of the refrigeration cycle circuit to the atmosphere. Thereby, even if heating of hot water is unnecessary, the first refrigeration cycle circuit 91 can be supercooled by releasing the cooling waste heat of the second refrigeration cycle circuit 92 to the atmosphere. become able to.
[Configuration of hot water supply circuit 93]
The hot water supply circuit 93 is configured such that piping is connected so that hot water flows in order through the hot water supply tank 51 as a hot water storage tank, the circulation pump 52, and the water flow path 32 b of the second radiator 32 and returns to the hot water supply tank 51. Here, the pipe 59 connected to the suction side of the circulation pump 52 is connected to the lower side of the hot water supply tank 51, whereby low-temperature water can be supplied to the second radiator 32. A pipe 60 connected to the outlet of the water flow path 32 b of the second radiator 32 is connected to the upper part of the hot water supply tank 51. Thereby, the hot water heated by the second radiator 32 is returned to the upper part of the hot water supply tank 51, and the hot water can be stored in a temperature stratified form inside the hot water supply tank 51.

給湯タンク５１の上部には逆止弁５６を介して給湯配管５８が接続されており、給湯タンク５１の下部には減圧弁５４と逆止弁５５を介して給水配管５７が接続されている。給湯配管５８は湯を必要とする給湯負荷設備に給湯タンク５１から湯を供給するための配管であり、給水配管５７は給湯タンク５１に市水を供給するためのものである。給湯負荷設備で給湯弁を開くと、給湯タンク５１の上部から給湯配管５８内を流通して高温の湯が供給され、それに伴い、給水配管５７内を流れて給湯タンク５１の下部に冷たい水が供給される。尚、給湯負荷設備に供給する湯を所定の温度にするために、混合弁を更に設け、給湯タンク５１の下部から取り出した低温の湯（水）と給湯タンク５１の上部から取り出した高温の湯とを混合することもできる。   A hot water supply pipe 58 is connected to the upper part of the hot water supply tank 51 via a check valve 56, and a water supply pipe 57 is connected to the lower part of the hot water supply tank 51 via a pressure reducing valve 54 and a check valve 55. The hot water supply pipe 58 is a pipe for supplying hot water from the hot water supply tank 51 to a hot water supply load facility that requires hot water, and the water supply pipe 57 is for supplying city water to the hot water supply tank 51. When the hot water supply valve is opened in the hot water supply load facility, hot water is supplied from the upper part of the hot water supply tank 51 through the hot water supply pipe 58, and accordingly, hot water flows through the water supply pipe 57 and cold water is supplied to the lower part of the hot water supply tank 51. Supplied. In addition, in order to bring the hot water supplied to the hot water supply load facility to a predetermined temperature, a mixing valve is further provided, and the low temperature hot water (water) taken out from the lower part of the hot water supply tank 51 and the hot water taken out from the upper part of the hot water supply tank 51 are provided. Can also be mixed.

給湯タンク５１の外表面には、該タンク内に貯えられた給湯水の温度を検出する温度センサＴ５１が、高さを変えて複数個取り付けられている。これにより給湯タンク５１内の温度分布を計測できるようになり、その温度分布を基に給湯タンク５１内部の高温の湯量を把握することができる。また、第２放熱器３２の水流路３２ｂ出口側の配管６０には、第２放熱器３２で加温された湯の温度を検出するための温度センサＴ５２が取り付けられている。   A plurality of temperature sensors T51 for detecting the temperature of hot water stored in the tank are attached to the outer surface of the hot water tank 51 at different heights. Thereby, the temperature distribution in the hot water supply tank 51 can be measured, and the amount of hot water in the hot water supply tank 51 can be grasped based on the temperature distribution. A temperature sensor T52 for detecting the temperature of hot water heated by the second radiator 32 is attached to the pipe 60 on the outlet side of the water flow path 32b of the second radiator 32.

また、給湯回路９３は、低温配管５９と高温配管６０を接続するバイパス配管と、三方弁５３と、を備える。三方弁５３は、循環ポンプに流れる水を、給湯タンク５１につながる低温配管５９側から供給するか、前記のバイパス配管側から供給するかを切り替えるものである。通常、第２の冷凍サイクル回路９２によりお湯を沸き上げる運転を行う場合、三方弁５３は、給湯タンク５１につながる低温配管５９側から水を供給するように切り替えられている。三方弁５３を前記バイパス配管側からの水が流通するように切り替えることで、循環ポンプ５２で押出された水が第２放熱器３２の水流路３２ｂを流れ、三方弁５３を通り、循環ポンプ５２に戻る閉回路が形成される。このような閉回路を形成するのは、第２の冷凍サイクル回路９２による沸き上げ運転を開始した直後や運転停止後である。［ユニットの構成］
次に、各冷凍機器を収納したユニットの構成について説明する。冷凍ユニット１０は、冷媒を圧縮する第１圧縮機１、中間圧力の冷媒を冷却する中間冷却器７、第１圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒の熱を大気に放熱する第１放熱器２、補助回路の冷媒を中間圧力に減圧する補助膨張弁１３、補助回路冷媒と主回路冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器１４、及び第１圧縮機１への液冷媒の吸入を防止するためのアキュームレータ８を備える。前述の通り、第１圧縮機１の冷媒吐出配管１５は前記第１放熱器２に冷媒が流通可能に接続され、第１圧縮機１の冷媒吸入配管１９は前記アキュームレータ８に接続されている。また、冷凍ユニット１０は、第１制御装置７１、冷媒温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、圧力センサＰ１、Ｐ２、及びその他の図示しない温度センサや圧力センサ等を含む。そして、冷凍ユニット１０は、補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａ出口につながる冷媒往き配管接続口と、アキュームレータ８につながる冷媒戻り配管接続口を備えている。 The hot water supply circuit 93 includes a bypass pipe connecting the low temperature pipe 59 and the high temperature pipe 60, and a three-way valve 53. The three-way valve 53 switches whether the water flowing through the circulation pump is supplied from the low-temperature pipe 59 side connected to the hot water supply tank 51 or from the bypass pipe side. Normally, when performing an operation of boiling hot water by the second refrigeration cycle circuit 92, the three-way valve 53 is switched to supply water from the low-temperature pipe 59 side connected to the hot water supply tank 51. By switching the three-way valve 53 so that the water from the bypass pipe side flows, the water extruded by the circulation pump 52 flows through the water flow path 32b of the second radiator 32, passes through the three-way valve 53, and passes through the circulation pump 52. A closed circuit is formed returning to Such a closed circuit is formed immediately after the boiling operation by the second refrigeration cycle circuit 92 is started or after the operation is stopped. [Unit structure]
Next, the structure of the unit which accommodates each refrigeration equipment will be described. The refrigeration unit 10 includes a first compressor 1 that compresses a refrigerant, an intermediate cooler 7 that cools an intermediate-pressure refrigerant, and a first heat that radiates heat of the refrigerant that has been compressed by the first compressor 1 to high temperature and pressure to the atmosphere. The radiator 2, the auxiliary expansion valve 13 for reducing the refrigerant of the auxiliary circuit to an intermediate pressure, the auxiliary heat exchanger 14 for exchanging heat between the auxiliary circuit refrigerant and the main circuit refrigerant, and the liquid refrigerant to the first compressor 1 The accumulator 8 is provided to prevent inhalation of the water. As described above, the refrigerant discharge pipe 15 of the first compressor 1 is connected to the first radiator 2 so that the refrigerant can flow, and the refrigerant suction pipe 19 of the first compressor 1 is connected to the accumulator 8. The refrigeration unit 10 includes a first controller 71, refrigerant temperature sensors T1, T2, T3, T5, T6, pressure sensors P1, P2, and other temperature sensors and pressure sensors (not shown). The refrigeration unit 10 includes a refrigerant return pipe connection port connected to the main circuit side flow path 14 a outlet of the auxiliary heat exchanger 14 and a refrigerant return pipe connection port connected to the accumulator 8.

ショーケース２０は、高圧の冷媒を減圧する第１膨張弁３、冷媒の蒸発作用により食品等を冷却するための蒸発器４、及び冷媒回路中の異物を除去するストレーナ９を備える。また、ショーケース２０は、第３制御装置７３、蒸発器入口冷媒温度センサＴ７、蒸発器出口冷媒温度センサＴ８、及びその他の冷媒温度センサ類、並びに食品等を保存するためのスペースや展示棚等を備えている。そして、ショーケース２０は、ストレーナ９につながる冷媒入口配管接続口と、蒸発器４の出口側に接続される冷媒出口配管接続口を備えている。必要に応じてショーケース２０を複数台設けることが可能であり、各々のショーケース２０はショーケース２０の冷媒入口管接続口が冷媒往き管２２に接続され、冷媒出口管接続口が冷媒戻り管２３に接続される。尚、ショーケース２０は、必ずしも被冷却物を陳列展示するものに限らず、展示を目的としない保冷庫（クーリングコイル）とすること
もできる。 The showcase 20 includes a first expansion valve 3 that depressurizes a high-pressure refrigerant, an evaporator 4 that cools food and the like by an evaporating action of the refrigerant, and a strainer 9 that removes foreign matters in the refrigerant circuit. In addition, the showcase 20 includes a third control device 73, an evaporator inlet refrigerant temperature sensor T7, an evaporator outlet refrigerant temperature sensor T8, other refrigerant temperature sensors, a space for storing food, an exhibition shelf, and the like. It has. The showcase 20 includes a refrigerant inlet pipe connection port connected to the strainer 9 and a refrigerant outlet pipe connection port connected to the outlet side of the evaporator 4. It is possible to provide a plurality of showcases 20 as necessary. Each showcase 20 has a refrigerant inlet pipe connection port of the showcase 20 connected to the refrigerant forward pipe 22 and a refrigerant outlet pipe connection port as a refrigerant return pipe. 23. In addition, the showcase 20 is not necessarily limited to the display of the objects to be cooled, and may be a cold storage (cooling coil) that is not intended for display.

過冷却給湯装置３０は、過冷却器５を含む第２の冷凍サイクル回路９２を構成する冷凍機器、即ち、第２圧縮機３１、第２放熱器３２、第２膨張弁３３、過冷却器５、及びアキュームレータ３８を備える。また、過冷却給湯装置３０は、第２制御装置７２、吐出冷媒温度センサＴ３１、冷媒温度センサＴ３２、過冷却温度センサＴ４、及びその他の冷媒温度センサや圧力センサ類を備えている。更に、過冷却給湯装置３０は、過冷却される第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒が流入するための配管接続口と、過冷却後の冷媒が流出するための配管接続口、第２放熱器３２に流入する給湯水（冷水）配管の接続口、第２放熱器３２で加熱された後の給湯水（湯）が流出するための配管６０の接続口を備えている。   The supercooling hot water supply device 30 is a refrigeration equipment constituting the second refrigeration cycle circuit 92 including the supercooler 5, that is, the second compressor 31, the second radiator 32, the second expansion valve 33, and the supercooler 5. And an accumulator 38. The supercooling hot water supply device 30 includes a second control device 72, a discharged refrigerant temperature sensor T31, a refrigerant temperature sensor T32, a supercooling temperature sensor T4, and other refrigerant temperature sensors and pressure sensors. Furthermore, the supercooling hot water supply device 30 includes a pipe connection port for the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 to be subcooled to flow in, a pipe connection port for the refrigerant after the supercooling to flow out, and a second radiator. A connection port for hot water supply (cold water) piping flowing into 32 and a connection port for piping 60 for flowing hot water (hot water) heated by the second radiator 32 are provided.

貯湯装置５０は、給湯タンク５１、三方弁５３、循環ポンプ５２を備える。また、貯湯装置５０は、第４制御装置７４、温度センサＴ５１、Ｔ５２、及びその他の温度センサ類、並びに減圧弁５４、逆止弁５５、逆止弁５６を含む。尚、給湯タンク５１は、貯湯すべき湯量に応じて、直列又は並列に複数個設けることも可能である。   The hot water storage device 50 includes a hot water supply tank 51, a three-way valve 53, and a circulation pump 52. The hot water storage device 50 includes a fourth control device 74, temperature sensors T51, T52, and other temperature sensors, and a pressure reducing valve 54, a check valve 55, and a check valve 56. A plurality of hot water supply tanks 51 may be provided in series or in parallel depending on the amount of hot water to be stored.

このように本実施形態に係る冷凍装置は、各々ユニット化された、冷凍ユニット１０、過冷却給湯装置３０、ショーケース２０及び貯湯装置５０から構成されるので、設置工事を容易に行えるという利点を有する。即ち、施工現場において、冷凍ユニット１０、過冷却給湯装置３０、ショーケース２０及び貯湯装置５０を設置した後、第１の冷凍サイクル回路９１、第２の冷凍サイクル回路９２及び給湯回路９３を構成するようにユニット化された各装置の配管接続口を配管により接続すれば良い。この場合において、設置現場で要求される冷却負荷や給湯負荷に応じて、各ユニット化された装置の設置台数を選定して、各々必要台数組み合わせることができる。これにより、冷却負荷や給湯負荷に適合した好適な冷凍装置を構築することができる。   As described above, the refrigeration apparatus according to the present embodiment is composed of the refrigeration unit 10, the supercooling hot water supply apparatus 30, the showcase 20 and the hot water storage apparatus 50, which are unitized, so that the installation work can be easily performed. Have. That is, after installing the refrigeration unit 10, the supercooling hot water supply device 30, the showcase 20, and the hot water storage device 50 at the construction site, the first refrigeration cycle circuit 91, the second refrigeration cycle circuit 92, and the hot water supply circuit 93 are configured. The pipe connection ports of the devices that are unitized in this way may be connected by piping. In this case, according to the cooling load or hot water supply load required at the installation site, the number of units installed in each unit can be selected, and the required number can be combined. Thereby, a suitable refrigeration apparatus suitable for a cooling load or a hot water supply load can be constructed.

また、既設の設備を改造して本実施形態の冷凍装置を構築することも容易に行うことができる。例えば、既設の冷凍機（冷凍ユニット１０に相当）とショーケース（ショーケース２０に相当）をそのまま利用して、過冷却給湯装置３０と貯湯装置５０を新規に追加設置し、既設の冷媒往き管（高圧冷媒管）の一部を切断し、過冷却給湯装置３０の冷媒配管接続口に接続することにより、本発明の冷凍装置を構成することができる。
［制御装置７０の構成］
図３は、本実施形態に係る冷凍装置の制御装置７０を示すブロック図である。本実施形態の制御装置７０は、冷凍ユニット１０に備えられた第１制御装置７１、過冷却給湯装置３０に備えられた第２制御装置７２、各ショーケース２０に内蔵されている第３制御装置７３、貯湯装置５０に内蔵される第４制御装置７４及び統合制御装置７５から構成される。 In addition, it is possible to easily construct the refrigeration apparatus of the present embodiment by modifying existing equipment. For example, an existing refrigerator (corresponding to the refrigeration unit 10) and a showcase (corresponding to the showcase 20) are used as they are, and a supercooled hot water supply device 30 and a hot water storage device 50 are newly installed, and an existing refrigerant forward pipe By cutting a part of the (high-pressure refrigerant pipe) and connecting it to the refrigerant pipe connection port of the supercooling hot water supply device 30, the refrigeration apparatus of the present invention can be configured.
[Configuration of Control Device 70]
FIG. 3 is a block diagram showing the control device 70 of the refrigeration apparatus according to the present embodiment. The control device 70 of the present embodiment includes a first control device 71 provided in the refrigeration unit 10, a second control device 72 provided in the supercooling hot water supply device 30, and a third control device built in each showcase 20. 73, a fourth control device 74 and an integrated control device 75 built in the hot water storage device 50.

第１制御装置７１は、補助膨張弁１３や第１圧縮機１、ファン２ｆ等、基本的には、冷凍ユニット１０に備えられた操作手段を制御するためのものである。そして、第１制御装置７１は、各センサ類からの入力や設定入力手段７１ｇからの入力信号を処理する入力信号処理部７１ａと、制御演算を行う主演算処理部７１ｂと、演算結果を操作信号に変換して各制御操作手段に出力する操作信号出力部７１ｃと、統合制御装置７５や他の制御装置７２〜７４との通信を行うための通信処理部７１ｄと、を備える。また、第１制御装置７１は、制御設定データや運転指令を入力するための設定入力手段７１ｇ、及び制御データを表示するための表示器（図示せず）を備えている。   The first control device 71 is basically for controlling the operation means provided in the refrigeration unit 10, such as the auxiliary expansion valve 13, the first compressor 1, and the fan 2f. The first control device 71 includes an input signal processing unit 71a that processes input from each sensor and an input signal from the setting input unit 71g, a main calculation processing unit 71b that performs control calculation, and an operation result as an operation signal. An operation signal output unit 71c that converts the signal into the control operation unit and a communication processing unit 71d for communicating with the integrated control device 75 and the other control devices 72 to 74. The first control device 71 includes setting input means 71g for inputting control setting data and operation commands, and a display (not shown) for displaying the control data.

第２制御装置７２は、第２圧縮機３１、第２膨張弁３３等、過冷却給湯装置３０に備えられている制御手段を制御するものである。図示を省略するが、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２についても第１制御装置７１と同様の処理部を備えた構成からなる。また
、第２制御装置７２は、制御設定データや運転指令を入力するための設定入力手段７２ｇ、及び制御データを表示するための表示器（図示せず）を備えている。 The 2nd control apparatus 72 controls the control means with which the supercooling hot water supply apparatus 30, such as the 2nd compressor 31 and the 2nd expansion valve 33, is equipped. Although not shown, the second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 also includes a processing unit similar to the first control device 71. The second control device 72 also includes setting input means 72g for inputting control setting data and operation commands, and a display (not shown) for displaying the control data.

第３制御装置７３は、第１膨張弁３やファン４ｆ等、基本的には、ショーケース２０に備えられた操作手段を制御するためのものである。図示を省略するが、ショーケース２０の第３制御装置７３についても第１制御装置７１と同様の処理部を備えた構成からなる。また、第３制御装置７３は、制御設定データや運転指令を入力するための設定入力手段７３ｇ、及び制御データを表示するための表示器（図示せず）を備えている。   The third control device 73 is basically for controlling the operation means provided in the showcase 20 such as the first expansion valve 3 and the fan 4f. Although not shown, the third control device 73 of the showcase 20 also has a configuration including a processing unit similar to the first control device 71. The third control device 73 includes setting input means 73g for inputting control setting data and operation commands, and a display (not shown) for displaying the control data.

第４制御装置７４は、循環ポンプ５２や三方弁５３等、基本的には、貯湯装置５０に備えられた操作手段を制御するためのものである。図示を省略するが、貯湯装置５０の第４制御装置７４についても第１制御装置７１と同様の処理部を備えた構成からなる。また、第４制御装置７４は、制御設定データや運転指令を入力するための設定入力手段７４ｇ、及び制御データを表示するための表示器（図示せず）を備えている。   The fourth control device 74 is basically for controlling the operation means provided in the hot water storage device 50 such as the circulation pump 52 and the three-way valve 53. Although not shown, the fourth control device 74 of the hot water storage device 50 is also configured to include a processing unit similar to the first control device 71. The fourth control device 74 includes setting input means 74g for inputting control setting data and operation commands, and a display (not shown) for displaying the control data.

統合制御装置７５は、冷凍ユニット１０の第１制御装置７１、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２、各ショーケース２０の第３制御装置７３、及び貯湯装置５０の第４制御装置７４と双方向に通信を行い、各センサ類による検出値や制御変数、制御指令等の情報を交換し、冷凍装置全体を統括的に制御するものである。統合制御装置７５を備えることにより、通常離れた場所に設置される冷凍ユニット１０、過冷却給湯装置３０、ショーケース２０及び貯湯装置５０とから構成される冷凍装置について、外気条件や負荷条件の変動に対応した適切な運転制御を行うことが可能となる。また、統合制御装置７５は、制御設定データや運転指令を入力するための設定入力手段７５ｇ、及び制御データを表示するための表示器手段７０ｈを備えている。更に、統合制御装置７５は、店舗の外から運転データを監視し、制御設定データを送受信するための遠隔通信機能も備えている。尚、本実施の形態では、第１制御装置７１と統合制御装置７５とを別個の手段として説明したが、それらの機能をひとつにまとめた制御装置としても本発明の目的・効果を達成できることはいうまでもない。   The integrated control device 75 includes a first control device 71 of the refrigeration unit 10, a second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30, a third control device 73 of each showcase 20, and a fourth control device 74 of the hot water storage device 50. It communicates bidirectionally, exchanges information such as detection values, control variables, and control commands from each sensor, and controls the entire refrigeration system in an integrated manner. By providing the integrated control device 75, fluctuations in the outside air condition and load conditions of the refrigeration apparatus including the refrigeration unit 10, the supercooling hot water supply apparatus 30, the showcase 20, and the hot water storage apparatus 50 that are normally installed at remote locations. It is possible to perform appropriate operation control corresponding to the above. The integrated control device 75 also includes setting input means 75g for inputting control setting data and operation commands, and indicator means 70h for displaying control data. Further, the integrated control device 75 has a remote communication function for monitoring operation data from outside the store and transmitting / receiving control setting data. In the present embodiment, the first control device 71 and the integrated control device 75 have been described as separate means. However, it is possible to achieve the objects and effects of the present invention even as a control device that integrates these functions. Needless to say.

次に、第１制御装置７１を例として、各制御装置における制御信号の流れを説明する。各センサ類で検出された入力信号は、先ず入力信号処理部７１ａで所定の検出値（制御変数）に変換される。一方、通信処理部７１ｄで各制御装置７２乃至７５と通信を行い、制御設定データや運転指令、制御変数を送受信する。そして、主演算処理部７１ｂにおいて、入力信号処理部７１ａからの制御変数と通信処理部７１ｄからの制御データに基づき、制御動作が演算により決定される。そして、その演算結果が操作信号出力部７１ｃによって、補助膨張弁１３や第１圧縮機１、ファン２ｆ等の各操作手段に適合する信号に変換され出力される。その操作信号に基づき、各操作手段が作動し、冷凍装置の適切な運転制御が行われる。また、主演算処理部７１ｂにおける制御演算結果のうち必要な情報は、通信処理部７１ｄによって各制御装置７２乃至７５に送信される。他の制御装置７２乃至７５ついても前述の第１制御装置７１と略同様の流れで制御を行っている。
［第１の冷凍サイクル回路９１の動作］
次に、本発明の実施形態に係る冷凍装置の動作について説明する。 Next, the flow of control signals in each control device will be described using the first control device 71 as an example. Input signals detected by the sensors are first converted into predetermined detection values (control variables) by the input signal processing unit 71a. On the other hand, the communication processing unit 71d communicates with the control devices 72 to 75 to transmit / receive control setting data, operation commands, and control variables. In the main arithmetic processing unit 71b, the control operation is determined by calculation based on the control variable from the input signal processing unit 71a and the control data from the communication processing unit 71d. Then, the calculation result is converted into a signal suitable for each operation means such as the auxiliary expansion valve 13, the first compressor 1 and the fan 2f by the operation signal output unit 71c and output. Based on the operation signal, each operation means operates to perform appropriate operation control of the refrigeration apparatus. Further, necessary information of the control calculation result in the main calculation processing unit 71b is transmitted to the respective control devices 72 to 75 by the communication processing unit 71d. The other control devices 72 to 75 are controlled in substantially the same flow as the first control device 71 described above.
[Operation of First Refrigeration Cycle Circuit 91]
Next, the operation of the refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

図２は、本発明に係る冷凍装置の冷凍サイクルを示す圧力−比エンタルピ線図である。図２において、符号１Ｃが第１の冷凍サイクル、２Ｃが第２の冷凍サイクルである。第１の冷凍サイクル回路９１では、図２において状態ａで示される低温の冷媒蒸気が第１圧縮機１の一段目吸入口から吸入され、一段目圧縮要素１ａにより圧縮され、高温中圧の冷媒蒸気となって吐出される。この状態での冷媒は、図２において状態ｂで示される。この冷媒は、中間冷却器７に入り、そこで大気と熱交換を行い冷却され、温度が低下して状態ｃになる。このように中間冷却器７によって、第１圧縮機１の一段目圧縮要素１ａから吐出
された冷媒が冷却されるので、第１圧縮機１の二段目圧縮要素１ｂから吐出される冷媒の温度を低く抑えることが可能となり、圧縮機等の異常高温による不具合を防止できる。また、中間冷却器７を採用することにより、第１圧縮機１の圧縮動力を低減することができるので、冷却効率を向上させることができる。 FIG. 2 is a pressure-specific enthalpy diagram showing the refrigeration cycle of the refrigeration apparatus according to the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1C is a first refrigeration cycle, and 2C is a second refrigeration cycle. In the first refrigeration cycle circuit 91, the low-temperature refrigerant vapor indicated by the state a in FIG. 2 is sucked from the first-stage intake port of the first compressor 1, compressed by the first-stage compression element 1a, and the high-temperature medium-pressure refrigerant. Vapor is discharged. The refrigerant in this state is indicated by state b in FIG. This refrigerant enters the intercooler 7, where it is cooled by exchanging heat with the atmosphere, and the temperature drops to state c. Since the refrigerant discharged from the first stage compression element 1a of the first compressor 1 is cooled by the intermediate cooler 7 in this manner, the temperature of the refrigerant discharged from the second stage compression element 1b of the first compressor 1 is cooled. Can be kept low, and problems due to abnormally high temperatures such as compressors can be prevented. Moreover, since the compression power of the 1st compressor 1 can be reduced by employ | adopting the intercooler 7, cooling efficiency can be improved.

中間冷却器７を出た状態ｃで示される冷媒は、合流点８２において、補助回路側（配管１７ｂ側）から流れてきた状態ｎで示される低温の冷媒と合流する。合流後の冷媒は、状態ｄで示される。前記合流後の冷媒は、第１圧縮機１の二段目吸入口から吸入され、第１圧縮機１の二段目圧縮要素１ｂにより圧縮され、高温高圧の冷媒（状態ｅ）となって吐出される。本実施形態では第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒として二酸化炭素を用いているので、第１圧縮機１から吐出される冷媒の圧力は、図２状態ｅのごとく、臨界圧力を超える場合がある。   The refrigerant shown in the state c exiting the intercooler 7 joins the low-temperature refrigerant shown in the state n flowing from the auxiliary circuit side (pipe 17b side) at the junction 82. The refrigerant after joining is indicated by a state d. The merged refrigerant is sucked from the second-stage suction port of the first compressor 1, compressed by the second-stage compression element 1b of the first compressor 1, and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant (state e). Is done. In the present embodiment, since carbon dioxide is used as the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91, the pressure of the refrigerant discharged from the first compressor 1 may exceed the critical pressure as in state e in FIG. .

第１圧縮機１から吐出された冷媒は、第１放熱器２に流入し、大気と熱交換を行い冷却される。図２で示されるように、第１放熱器２における冷媒の圧力が臨界圧力を超えている場合には、そこで冷却された冷媒は、凝縮せずに、冷却されるに従ってその温度が低下する。第１放熱器２によって冷却された冷媒は、状態ｆで示される。   The refrigerant discharged from the first compressor 1 flows into the first radiator 2 and is cooled by exchanging heat with the atmosphere. As shown in FIG. 2, when the pressure of the refrigerant in the first radiator 2 exceeds the critical pressure, the refrigerant cooled there does not condense and its temperature decreases as it cools. The refrigerant cooled by the first radiator 2 is indicated by a state f.

第１放熱器２を出た冷媒は、分岐点８１で分岐される。分岐点８１を通過した後の主回路側冷媒は、配管２１ａを流れ、補助熱交換器１４の主回路側流路１４aへと流れる。他
方、分岐点８１で分岐した補助回路側冷媒は、配管２１ｂを流れ、補助膨張弁１３を通過することによって絞り膨張（等エンタルピ膨張）して、第１圧縮機器１の一段目吸入圧力より高く二段目吐出圧力より低い中間圧力まで減圧される。補助膨張弁１３で減圧された後の冷媒は、状態ｇで表わされ、臨界圧力以下である場合には、気液二相状態である。そして、補助膨張弁１３で減圧された冷媒は、補助熱交換器１４の補助回路側流路１４ｂへと流れ込む。 The refrigerant exiting the first radiator 2 is branched at the branch point 81. The main circuit side refrigerant after passing through the branch point 81 flows through the pipe 21 a and flows into the main circuit side flow path 14 a of the auxiliary heat exchanger 14. On the other hand, the auxiliary circuit side refrigerant branched at the branch point 81 flows through the pipe 21 b and passes through the auxiliary expansion valve 13, so that it is throttled (equal enthalpy expansion) and higher than the first-stage suction pressure of the first compression device 1. The pressure is reduced to an intermediate pressure lower than the second-stage discharge pressure. The refrigerant after being depressurized by the auxiliary expansion valve 13 is represented by a state g, and is in a gas-liquid two-phase state when it is equal to or lower than the critical pressure. Then, the refrigerant decompressed by the auxiliary expansion valve 13 flows into the auxiliary circuit side flow path 14 b of the auxiliary heat exchanger 14.

補助熱交換器１４において、主回路側流路１４ａを流れる冷媒と補助回路側流路１４ｂを流れる冷媒は熱交換を行い、主回路側冷媒は冷やされ状態ｆから状態ｈに、補助回路側冷媒は加熱され状態ｇから状態ｎに、各々変化する。よって、交換熱量のバランスより、主回路側冷媒の流量に状態ｆと状態ｈとの比エンタルピ差を乗じた値と、補助回路側冷媒の流量に状態ｇと状態ｎとの比エンタルピ差を乗じた値は等しくなる。補助熱交換器１４において主回路側冷媒が冷やされることにより、状態ｆと状態ｈとの比エンタルピ差に相当する分、蒸発器４における冷凍効果が増大することになる。   In the auxiliary heat exchanger 14, the refrigerant flowing through the main circuit side flow path 14a and the refrigerant flowing through the auxiliary circuit side flow path 14b exchange heat, the main circuit side refrigerant is cooled, and the auxiliary circuit side refrigerant is changed from the state f to the state h. Are heated and change from state g to state n, respectively. Therefore, the value obtained by multiplying the flow rate of the refrigerant on the main circuit side by the specific enthalpy difference between the state f and the state h is multiplied by the specific enthalpy difference between the state g and the state n on the flow rate of the auxiliary circuit side refrigerant. The values are equal. By cooling the main circuit side refrigerant in the auxiliary heat exchanger 14, the refrigeration effect in the evaporator 4 is increased by an amount corresponding to the specific enthalpy difference between the state f and the state h.

補助熱交換器１４で熱交換を行った後の状態ｎで示される補助回路側冷媒は、前述の通り中間冷却器７で冷却された後の状態ｃの冷媒と合流点８２において合流して、状態ｄになる。そして、第１圧縮機１の二段目吸入口から吸入される。補助回路を流れる中間圧力の冷媒が圧縮行程の途中、即ち二段圧縮の二段目吸入部、に戻されるため、当該冷媒を一段目吸入部へ戻す場合に比べ、一段目圧縮要素１ａの圧縮動力を低減することができる。その結果、冷凍サイクルの冷凍効率を向上させることができる。   The auxiliary circuit side refrigerant indicated by the state n after heat exchange by the auxiliary heat exchanger 14 is merged with the refrigerant in the state c after being cooled by the intermediate cooler 7 as described above at the junction 82, State d is entered. Then, it is sucked from the second-stage suction port of the first compressor 1. Since the intermediate-pressure refrigerant flowing through the auxiliary circuit is returned to the middle of the compression stroke, that is, the second-stage suction portion of the two-stage compression, the compression of the first-stage compression element 1a is performed compared with the case where the refrigerant is returned to the first-stage suction portion. Power can be reduced. As a result, the refrigeration efficiency of the refrigeration cycle can be improved.

他方、補助熱交換器１４において冷却された状態ｈの主回路側冷媒は、過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａへと流れ込み、そこで、第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂを流れる第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒の蒸発作用により過冷却される。この状態の冷媒は、状態ｉである。このことにより冷媒の比エンタルピが更に小さくなり、過冷却器５で過冷却されない場合に比して、状態ｈと状態ｉとの比エンタルピ差（図２において符号ｄｈ）に相当する分、冷凍効果が大きくなる。   On the other hand, the main circuit side refrigerant in the state h cooled in the auxiliary heat exchanger 14 flows into the first refrigeration cycle circuit side flow path 5a of the subcooler 5, where the second refrigeration cycle circuit side flow path is provided. The refrigerant is supercooled by the evaporating action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit 92 flowing through 5b. The refrigerant in this state is state i. As a result, the specific enthalpy of the refrigerant is further reduced. Compared to the case where the refrigerant is not supercooled by the supercooler 5, the refrigeration effect corresponding to the specific enthalpy difference between the state h and the state i (symbol dh in FIG. 2). Becomes larger.

過冷却器５から流出した高圧低温の状態ｉの液冷媒は、内部熱交換器６の高圧側流路を
流れ、そこで低圧側流路を流れる低圧低温の冷媒と熱交換を行い冷却される。即ち、主回路高圧側の冷媒は状態ｉから状態ｊに変化し、主回路低圧側の冷媒は状態ｍから状態ａに変化する。内部熱交換器６により、高圧冷媒が冷やされるので冷媒往き管２２内部でのフラッシュガス発生防止になり、低圧冷媒が加熱されるので第１圧縮機１の湿り圧縮を防止する効果がある。また、内部熱交換器６の採用により、蒸発器４の内部に熱伝達率が高い二相領域を多く確保できるので、蒸発器４の伝熱性能が向上し、冷凍サイクルの性能を向上させることができる。 The liquid refrigerant in the high pressure / low temperature state i flowing out of the subcooler 5 flows through the high pressure side flow path of the internal heat exchanger 6 and is cooled by exchanging heat with the low pressure / low temperature refrigerant flowing through the low pressure side flow path. That is, the refrigerant on the high pressure side of the main circuit changes from the state i to the state j, and the refrigerant on the low pressure side of the main circuit changes from the state m to the state a. Since the high-pressure refrigerant is cooled by the internal heat exchanger 6, it is possible to prevent generation of flash gas inside the refrigerant forward pipe 22, and since the low-pressure refrigerant is heated, there is an effect of preventing wet compression of the first compressor 1. In addition, the adoption of the internal heat exchanger 6 can secure a large number of two-phase regions having a high heat transfer coefficient inside the evaporator 4, thereby improving the heat transfer performance of the evaporator 4 and improving the performance of the refrigeration cycle. Can do.

内部熱交換器６の高圧側流路から流出した冷媒は、冷媒往き管２２を流通し、ストレーナ９を通過した後、第１膨張弁３により絞り膨張（等エンタルピ膨張）し、蒸発器４へと流れる。蒸発器４に流入する冷媒は、状態ｋで表わされ、低圧の気液二相状態である。蒸発器４において、冷媒は、ファン４ｆによって供給された被冷却空気と熱交換を行い、該空気を冷やし、液相部分が蒸発する。蒸発器４の出口において、冷媒は僅かに過熱した蒸気であり、状態ｍで表わされる。   The refrigerant that has flowed out of the high-pressure side flow path of the internal heat exchanger 6 flows through the refrigerant forward pipe 22, passes through the strainer 9, and is then subjected to throttle expansion (equal enthalpy expansion) by the first expansion valve 3 to the evaporator 4. And flow. The refrigerant flowing into the evaporator 4 is represented by a state k and is in a low-pressure gas-liquid two-phase state. In the evaporator 4, the refrigerant exchanges heat with the air to be cooled supplied by the fan 4f, cools the air, and the liquid phase portion evaporates. At the outlet of the evaporator 4, the refrigerant is a slightly superheated vapor and is represented by state m.

蒸発器４から流れ出た冷媒は、冷媒戻り管２３を通り、内部熱交換器６の低圧側流路に流れ込み、そこで高圧側流路を流れる高圧冷媒と熱交換を行い、加熱される。この状態での冷媒は、状態ａである。そして、冷媒は、アキュームレータ８を通過し、そこで確実に気液分離された後、第１圧縮機１の一段目吸入口へと流れ、圧縮される。以上説明の通り、第１の冷凍サイクルが連続的に動作し、蒸発器４において冷凍能力が発揮される。そして、蒸発器４で冷却された空気が保冷スペースを循環し、食品等被冷却物の冷凍、冷蔵が行われる。
［第２の冷凍サイクル回路９２の動作］
図２において、符号２Cは、第２の冷凍サイクルを表わしている。第２の冷凍サイクル
回路９２においては、状態ｖで表わされる低温の冷媒蒸気が第２圧縮機３１に吸入され高温高圧に圧縮される。第２圧縮機３１の一段目圧縮要素で圧縮された中間圧力の冷媒は、引き続き二段目圧縮要素で高圧圧力まで圧縮される。この状態での冷媒は状態ｗで示される。第２の冷凍サイクル回路９２では、冷媒として二酸化炭素を用いているので、状態ｗでの冷媒の圧力は臨界圧力を超えている。第２圧縮機３１で圧縮された冷媒は、第２放熱器３２の冷媒流路３２ａへと流れ、そこで水流路３２ｂを流れる給湯水と熱交換を行い冷却される。第２放熱器３２において冷媒は、超臨界状態であるので凝縮せず、水との熱交換により冷却されるに従ってその温度が低下する。即ち、第２放熱器３２はガスクーラとして作用する。第２放熱器３２で冷却された後の冷媒は状態ｘで示される。前述のごとく、第２放熱器３２の冷媒流路３２ａと水流路３２ｂは、各々の流れが対向するように構成されているので、熱交換に伴う温度勾配が生ずる超臨界冷媒と、水との効率的な熱交換が可能となる。そして、高圧側熱交換器内において一定温度の下で凝縮するフルオロカーボン系冷媒を用いる場合に比べて、遷臨界サイクルとなる二酸化炭素冷媒を用いた本発明のサイクルは、高温の湯を高効率に沸かすことが可能であるという点で有利である。 The refrigerant that has flowed out of the evaporator 4 passes through the refrigerant return pipe 23 and flows into the low-pressure channel of the internal heat exchanger 6, where it exchanges heat with the high-pressure refrigerant that flows through the high-pressure channel and is heated. The refrigerant in this state is state a. Then, the refrigerant passes through the accumulator 8, where it is surely gas-liquid separated, and then flows into the first stage inlet of the first compressor 1 and is compressed. As described above, the first refrigeration cycle operates continuously and the refrigeration capacity is exhibited in the evaporator 4. Then, the air cooled by the evaporator 4 circulates in the cold storage space, and the object to be cooled such as food is frozen and refrigerated.
[Operation of Second Refrigeration Cycle Circuit 92]
In FIG. 2, reference numeral 2C represents a second refrigeration cycle. In the second refrigeration cycle circuit 92, the low-temperature refrigerant vapor represented by the state v is drawn into the second compressor 31 and compressed to a high temperature and a high pressure. The intermediate pressure refrigerant compressed by the first stage compression element of the second compressor 31 is continuously compressed to a high pressure by the second stage compression element. The refrigerant in this state is indicated by state w. In the second refrigeration cycle circuit 92, since carbon dioxide is used as the refrigerant, the pressure of the refrigerant in the state w exceeds the critical pressure. The refrigerant compressed by the second compressor 31 flows to the refrigerant flow path 32a of the second radiator 32, where it is cooled by exchanging heat with hot water flowing through the water flow path 32b. In the second radiator 32, since the refrigerant is in a supercritical state, it does not condense and its temperature decreases as it is cooled by heat exchange with water. That is, the second radiator 32 acts as a gas cooler. The refrigerant after being cooled by the second radiator 32 is indicated by a state x. As described above, since the refrigerant flow path 32a and the water flow path 32b of the second radiator 32 are configured so that the respective flows face each other, the supercritical refrigerant in which a temperature gradient accompanying heat exchange occurs and water Efficient heat exchange is possible. Compared with the case of using a fluorocarbon refrigerant that condenses at a constant temperature in the high-pressure side heat exchanger, the cycle of the present invention using the carbon dioxide refrigerant, which becomes a transcritical cycle, makes high-temperature hot water highly efficient. It is advantageous in that it can be boiled.

第２放熱器３２で冷却された低温の超臨界冷媒は、第２膨張弁３３によって絞られ、等エンタルピ膨張した後、状態ｙとなって、過冷却器５の第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂに流入する。過冷却器５に流入する状態ｙの冷媒は、通常、気液二相状態である。過冷却器５において、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒は、第１の冷凍サイクル回路側流路５ａを流れる第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒と熱交換を行い、液相部分が蒸発し状態ｖとなる。第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒は、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒の蒸発作用により過冷却されることとなる。よって、第１の冷凍サイクル回路９１の主冷媒回路の冷媒流量に状態ｈと状態ｉとの比エンタルピ差ｄｈを乗じた値と、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒流量に状態ｙと状態ｖとの比エンタルピ差を乗じた値は等しい。   The low-temperature supercritical refrigerant cooled by the second radiator 32 is throttled by the second expansion valve 33 and is subjected to equal enthalpy expansion, and then enters the state y, and flows into the second refrigeration cycle circuit side flow of the subcooler 5. It flows into the path 5b. The refrigerant in the state y flowing into the subcooler 5 is normally in a gas-liquid two-phase state. In the subcooler 5, the refrigerant of the second refrigeration cycle circuit 92 exchanges heat with the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 flowing through the first refrigeration cycle circuit side flow path 5a, and the liquid phase portion evaporates. State v is reached. The refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 is supercooled by the evaporation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit 92. Therefore, the value obtained by multiplying the refrigerant flow rate of the main refrigerant circuit of the first refrigeration cycle circuit 91 by the specific enthalpy difference dh between the state h and the state i, and the refrigerant flow rate of the second refrigeration cycle circuit 92 to the state y and the state v. The value multiplied by the specific enthalpy difference with is equal.

過冷却器５の第２の冷凍サイクル回路側流路５ｂを流出した低温蒸気冷媒は、アキュー
ムレータ３８に流入し、そこで確実に気液分離された後、第２圧縮機３１の吸入口へと流れ込み再び圧縮される。以上説明の動作が連続して行われ、第２の冷凍サイクル回路９２による第１の冷凍サイクル回路９１の過冷却と、その冷却廃熱を用いた給湯水の加熱が可能となる。
［給湯回路９３の動作］
給湯回路９３においては、給湯タンク５１の下部より取り出された冷たい水が、低温配管５９を流通し、三方弁５３を通過し、循環ポンプ５２により押出されて、第２放熱器３２の水流路３２ｂへと流れ込む。前述のごとく、第２放熱器３２において、当該水は、第２の冷凍サイクル回路９２の高温高圧冷媒と熱交換をして加熱される。そして、高温に加熱された給湯水は、高温配管６０を流通し、給湯タンク５１の上部よりタンク内部に流入し、温度成層状に貯えられる。 The low-temperature vapor refrigerant that has flowed out of the second refrigeration cycle circuit side flow path 5b of the subcooler 5 flows into the accumulator 38, where it is reliably gas-liquid separated, and then flows into the suction port of the second compressor 31. It is compressed again. The operations described above are continuously performed, and the second refrigeration cycle circuit 92 can supercool the first refrigeration cycle circuit 91 and heat the hot water using the cooling waste heat.
[Operation of Hot Water Supply Circuit 93]
In the hot water supply circuit 93, cold water taken out from the lower part of the hot water supply tank 51 circulates through the low temperature pipe 59, passes through the three-way valve 53, and is pushed out by the circulation pump 52, so that the water flow path 32 b of the second radiator 32. Flow into. As described above, in the second radiator 32, the water is heated by exchanging heat with the high-temperature and high-pressure refrigerant in the second refrigeration cycle circuit 92. The hot water heated to a high temperature flows through the high temperature pipe 60, flows into the tank from the upper part of the hot water supply tank 51, and is stored in a temperature stratified form.

以上説明のごとく、本発明の冷凍装置によれば、過冷却器５において第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒の蒸発作用により第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒を過冷却するので、第１の冷凍サイクル回路９１の冷凍効果が増大し（図２のｄｈ相当分）、冷凍能力が増加する。そして、第１の冷凍サイクル回路９１より蒸発温度（蒸発圧力）が高い第２の冷凍サイクル回路９２により前記過冷却相当分の冷凍を行えるので、冷凍装置の冷却効率が向上する。そして更に、第２放熱器３２において第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒の放熱作用により給湯水を加温するので、前述の過冷却相当分、即ち冷凍能力増大分、の冷却を行った廃熱を有効に利用して給湯を行うことができる。
［制御装置の動作］
第１圧縮機１の運転は、冷凍ユニット１０に内蔵された第１制御装置７１により制御されている。具体的には、吸入冷媒配管１９に設けられた吸入圧力センサＰ２により検出された低圧冷媒の圧力が所定の圧力範囲になるように第１圧縮機１の回転速度制御及び発停制御を行っている。前記所定の圧力範囲は、ショーケース２０に設けられた第３制御装置７３との通信によって被冷却空間の保冷設定温度を読み取り、好適な冷凍サイクルとなるように決定される。これにより、冷却負荷に対応した高効率な冷却が行われる。 As described above, according to the refrigeration apparatus of the present invention, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 is supercooled by the refrigerant evaporating action of the second refrigeration cycle circuit 92 in the supercooler 5, so that the first The refrigeration effect of the refrigeration cycle circuit 91 is increased (corresponding to dh in FIG. 2), and the refrigeration capacity is increased. Since the second refrigeration cycle circuit 92 having a higher evaporation temperature (evaporation pressure) than that of the first refrigeration cycle circuit 91 can perform refrigeration for the amount of supercooling, the cooling efficiency of the refrigeration apparatus is improved. Further, since the hot water is heated by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit 92 in the second radiator 32, the waste heat that has been cooled by the amount corresponding to the above-described supercooling, that is, the amount of increase in the refrigeration capacity. Hot water supply can be performed by effectively using.
[Operation of control device]
The operation of the first compressor 1 is controlled by a first control device 71 built in the refrigeration unit 10. Specifically, the rotational speed control and start / stop control of the first compressor 1 are performed so that the pressure of the low-pressure refrigerant detected by the suction pressure sensor P2 provided in the suction refrigerant pipe 19 falls within a predetermined pressure range. Yes. The predetermined pressure range is determined so as to obtain a suitable refrigeration cycle by reading the cold set temperature of the space to be cooled by communication with the third control device 73 provided in the showcase 20. Thereby, highly efficient cooling corresponding to the cooling load is performed.

第１膨張弁３の開度の開度は、蒸発器４出口における冷媒の過熱度、即ち蒸発器出口温度センサＴ８で検出された蒸発器４出口の冷媒温度と蒸発器入口冷媒温度センサＴ７で検出された蒸発器４入口の冷媒温度との差、が所定の値になるように、ショーケース２０の第３制御装置７３によって制御されている。   The opening degree of the first expansion valve 3 is determined by the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 4, that is, the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator 4 detected by the evaporator outlet temperature sensor T8 and the refrigerant temperature sensor T7 at the inlet of the evaporator. It is controlled by the third control device 73 of the showcase 20 so that the difference between the detected refrigerant temperature at the inlet of the evaporator 4 becomes a predetermined value.

第２圧縮機３１の回転速度は、過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ出口に設けられた過冷却温度センサＴ４により検出された過冷却後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が所定の値になるように、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２によって調整される。これにより冷却負荷に対応した適切な過冷却度を実現でき、高効率な冷却運転が可能となる。ここで、第２圧縮機３１の最低回転速度は、必要とされる給湯熱量を基に設定されている。これにより加熱熱量不足による湯切れを回避し、要求される湯量を確実に供給することができるようになる。   The rotational speed of the second compressor 31 is such that the first refrigeration cycle circuit 91 after supercooling detected by a supercooling temperature sensor T4 provided at the outlet of the first refrigeration cycle circuit side channel 5a of the subcooler 5 is used. The second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 is adjusted so that the refrigerant temperature becomes a predetermined value. As a result, an appropriate degree of supercooling corresponding to the cooling load can be realized, and a highly efficient cooling operation can be realized. Here, the minimum rotation speed of the second compressor 31 is set based on the required amount of hot water supply. As a result, it is possible to avoid the hot water shortage due to insufficient heating heat amount and to reliably supply the required amount of hot water.

ここで、図６を参照して第２圧縮機３１の回転速度制御について更に詳しく説明する。図６は、例えば冬季運転のように外気温度が低くなった場合の第１の冷凍サイクルの変化を模式的に示している。図６において、符号１Ｃ０が外気温度が低くなった場合の第１の冷凍サイクルを示しており、括弧付き符号１Ｃで示した破線が通常（外気温度が高い場合）の第１の冷凍サイクルを示している。また、図６において、括弧で示した符号は、図２における同符号の冷媒の状態に対応するものである。外気温度が低くなると、第１放熱器２において外気に対して放熱をした後の冷媒の温度及び比エンタルピは、外気温度が高い場合に比べて低くなる。これを図６で見ると、第１放熱器２で冷却された後の冷媒、即ち補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａへ流入する冷媒は、状態ｆから状態ｆ０へと変化
する。そうすると、補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａ出口、即ち過冷却器５入口、における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度と比エンタルピも低下する傾向にある（状態ｈから状態ｈ０へと変化する）。 Here, the rotational speed control of the second compressor 31 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 6 schematically shows a change in the first refrigeration cycle when the outside air temperature becomes low, for example, during winter driving. In FIG. 6, reference numeral 1 </ b> C <b> 0 indicates the first refrigeration cycle when the outside air temperature is low, and the broken line indicated by the parenthesis numeral 1 </ b> C indicates the normal first refrigeration cycle (when the outside air temperature is high). ing. Moreover, in FIG. 6, the code | symbol shown in the parenthesis respond | corresponds to the state of the refrigerant | coolant of the same code | symbol in FIG. When the outside air temperature decreases, the temperature and specific enthalpy of the refrigerant after the first radiator 2 radiates heat to the outside air become lower than when the outside air temperature is high. When this is seen in FIG. 6, the refrigerant after being cooled by the first radiator 2, that is, the refrigerant flowing into the main circuit side flow path 14a of the auxiliary heat exchanger 14 changes from the state f to the state f0. Then, the temperature and specific enthalpy of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the main circuit side flow path 14a of the auxiliary heat exchanger 14, that is, the inlet of the supercooler 5, tend to decrease (from the state h to the state h0). To change).

過冷却器５入口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度が低くなると、過冷却器５出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度も低くなる傾向にある。しかし、過冷却器５出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度が低くなりすぎると、第１膨張弁３の制御が不安定になり、また、冷媒管の結露や霜付き、更には、冷却能力が過大になることによる被冷却空間の冷やしすぎ等問題が発生し、また、第２の冷凍サイクル回路９２の蒸発圧力が低下することにより冷却及び給湯効率が著しく低下することになる。   When the temperature of the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 at the inlet of the subcooler 5 is lowered, the temperature of the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the supercooler 5 tends to be lowered. However, if the temperature of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the subcooler 5 becomes too low, the control of the first expansion valve 3 becomes unstable, and condensation of the refrigerant pipe and frost are formed. In addition, problems such as excessive cooling of the space to be cooled due to excessive cooling capacity occur, and the cooling pressure and hot water supply efficiency are significantly reduced due to a decrease in the evaporation pressure of the second refrigeration cycle circuit 92.

そこで、前述の通り、第２圧縮機３１の回転速度は、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度が所定の目標範囲内になるように、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２によって制御されている。具体的には、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が所定の範囲内の値より低くなると、第２制御装置７２は、第２圧縮機３１の回転速度を低くし、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒循環量を減らしている。その結果、外気温度が低下しても、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度は、適切な範囲に維持され（図６において、当該冷媒の状態はｉからｉ０へと変化するが、その温度及び比エンタルピは大きく変化しない）、高効率な冷却及び給湯運転が可能となる。   Therefore, as described above, the rotational speed of the second compressor 31 is supercooled so that the temperature of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the supercooler 5 is within a predetermined target range. It is controlled by the second control device 72 of the hot water supply device 30. Specifically, when the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 becomes lower than a value within a predetermined range, the second controller 72 rotates the second compressor 31. The speed is lowered and the refrigerant circulation amount of the second refrigeration cycle circuit 92 is reduced. As a result, even if the outside air temperature decreases, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 is maintained in an appropriate range (in FIG. 6, the state of the refrigerant is i However, the temperature and specific enthalpy do not change greatly), and highly efficient cooling and hot water supply operation becomes possible.

また、冷却負荷が小さくなった場合、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒循環量が減少するので、前記と同様に、過冷却器５出口における冷やしすぎの問題が発生する。このような場合についても、前記と同様に第２制御装置７２によって第２圧縮機３１の回転速度を制御し、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒循環量を適切に維持することで、高効率で安定した冷却及び給湯運転を行うことができる。   Further, when the cooling load is reduced, the amount of refrigerant circulating in the first refrigeration cycle circuit 91 is decreased, so that the problem of excessive cooling at the outlet of the supercooler 5 occurs as described above. In such a case as well, the second controller 72 controls the rotational speed of the second compressor 31 in the same manner as described above to maintain the refrigerant circulation amount of the second refrigeration cycle circuit 92 appropriately, thereby achieving high efficiency. In this way, stable cooling and hot water supply operation can be performed.

また、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２は、冷凍ユニット１０に設けられた第１制御装置７１と通信を行い、第１の冷凍サイクル回路９１の第１圧縮機１の発停に連動して、第２圧縮機３１の発停を制御している。これにより第１圧縮機１が停止した場合の不必要な過冷却運転を防止できる。この発停制御に組み合わせて、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２は、貯湯装置５０の第４制御装置７４から給湯沸き上げの要否の信号を受け取り、該信号に基づき第２圧縮機３１の発停制御を行っている。これにより給湯が不要である場合の不必要な給湯運転を防止することができる。尚、第２の冷凍サイクル回路９２から大気に対して放熱する手段を備えている場合には、給湯が不要である場合であっても、第２の冷凍サイクル回路９２の冷却廃熱を大気に放出することにより、第１の冷凍サイクル回路９１の過冷却を行うことができる。   In addition, the second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 communicates with the first control device 71 provided in the refrigeration unit 10 and interlocks with the start and stop of the first compressor 1 of the first refrigeration cycle circuit 91. Thus, the start / stop of the second compressor 31 is controlled. Thereby, unnecessary supercooling operation when the first compressor 1 is stopped can be prevented. In combination with this start / stop control, the second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 receives a signal indicating whether hot water heating is required from the fourth control device 74 of the hot water storage device 50, and based on the signal, the second compressor 31 start / stop control is performed. Thereby, unnecessary hot water supply operation when hot water supply is unnecessary can be prevented. In the case where a means for radiating heat from the second refrigeration cycle circuit 92 to the atmosphere is provided, the cooling waste heat of the second refrigeration cycle circuit 92 is returned to the atmosphere even when hot water supply is unnecessary. By discharging, the first refrigeration cycle circuit 91 can be supercooled.

前述の給湯水の沸き上げが必要であるか否かの判断は、貯湯装置５０の第４制御装置７４によって、給湯タンク５１に設けられた温度センサＴ５１で検出された給湯タンク５１内の湯温度から給湯タンク５１内の湯量を求めることにより行われる。即ち、第４制御装置７４は、給湯タンク５１内の湯量が所定の湯量より少ない場合は給湯水の加温が必要であると判別し、所定の湯量より多い場合は加温が不要であると判断する。所定の湯量は、予め定めておくことも可能であるし、使用湯量を計測して第４制御装置７４の学習機能により設定することも可能である。   Whether or not the above-mentioned boiling of hot water is required is determined by the fourth controller 74 of the hot water storage device 50 by the temperature sensor T51 provided in the hot water tank 51. From the hot water supply tank 51. That is, the fourth control device 74 determines that the hot water supply needs to be heated when the amount of hot water in the hot water supply tank 51 is smaller than the predetermined amount of hot water, and does not require heating when the amount is higher than the predetermined amount of hot water. to decide. The predetermined amount of hot water can be determined in advance, or the amount of hot water used can be measured and set by the learning function of the fourth control device 74.

第２膨張弁３３の開度は、吐出配管３５に設けられた吐出冷媒温度センサＴ３１で検出した吐出冷媒温度が所定の値になるように、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２によって調整される。これによって、所定の温度に湯を沸き上げるための好適なサイクル条件
を維持することができ、第２の冷凍サイクル回路９２による高効率な過冷却と給湯を行うことができる。 The opening degree of the second expansion valve 33 is adjusted by the second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 so that the discharge refrigerant temperature detected by the discharge refrigerant temperature sensor T31 provided in the discharge pipe 35 becomes a predetermined value. Is done. Accordingly, it is possible to maintain a suitable cycle condition for boiling water at a predetermined temperature, and highly efficient supercooling and hot water supply by the second refrigeration cycle circuit 92 can be performed.

補助膨張弁１３の開度は、配管１５に取り付けられた吐出冷媒温度センサＴ１で検出された第１圧縮機１から吐出される冷媒の温度が所定の値になるように、第１制御装置７１によって、制御されている。即ち、吐出冷媒温度が所定の目標値より高ければ補助膨張弁１３の開度を大きくし、吐出冷媒温度が所定の目標値より低ければ補助膨張弁１３の開度を小さくする制御を行う。このことにより補助冷媒回路を流れる冷媒の流量が適切に維持され、高効率な冷却運転が可能となる。   The opening degree of the auxiliary expansion valve 13 is set so that the temperature of the refrigerant discharged from the first compressor 1 detected by the discharged refrigerant temperature sensor T1 attached to the pipe 15 becomes a predetermined value. It is controlled by. That is, control is performed to increase the opening of the auxiliary expansion valve 13 if the discharge refrigerant temperature is higher than a predetermined target value, and to decrease the opening of the auxiliary expansion valve 13 if the discharge refrigerant temperature is lower than the predetermined target value. As a result, the flow rate of the refrigerant flowing through the auxiliary refrigerant circuit is appropriately maintained, and a highly efficient cooling operation is possible.

また、本実施形態に係る冷凍装置では、前述の吐出冷媒温度センサＴ１で検出された冷媒温度に基づく制御方法に組み合わせて、冷媒温度センサＴ３で検出された補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａ出口の冷媒温度、又は過冷却温度センサＴ４で検出された過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ出口の冷媒温度、が所定の温度範囲になるように、補助膨張弁１３の開度を制御している。冷凍ユニット１０の第１制御装置７１は、過冷却給湯装置３０の第２制御装置７２及び／又は貯湯装置５０の第４制御装置７４と通信を行い、過冷却給湯装置３０の運転信号、即ち第２圧縮機３１が運転中であるか否かの信号、を受け取り、過冷却給湯装置３０が停止している時は、冷媒温度センサＴ３で検出された補助熱交換器１４出口の冷媒温度に基づき制御を行い、他方、過冷却給湯装置３０が運転中であれば、過冷却温度センサＴ４で検出された過冷却器５出口の冷媒温度に基づき補助膨張弁１３の開度を制御している。これによって、給湯負荷の変動に対応した高効率な冷却運転を行うことができる。   In the refrigeration apparatus according to this embodiment, the main circuit side flow of the auxiliary heat exchanger 14 detected by the refrigerant temperature sensor T3 is combined with the control method based on the refrigerant temperature detected by the discharge refrigerant temperature sensor T1 described above. Auxiliary expansion valve so that the refrigerant temperature at the outlet of the passage 14a or the refrigerant temperature at the outlet of the first refrigeration cycle circuit side channel 5a of the supercooler 5 detected by the supercooling temperature sensor T4 falls within a predetermined temperature range. The opening degree of 13 is controlled. The first control device 71 of the refrigeration unit 10 communicates with the second control device 72 of the supercooling hot water supply device 30 and / or the fourth control device 74 of the hot water storage device 50, and the operation signal of the supercooling hot water supply device 30, that is, the first control signal. 2 When a signal indicating whether or not the compressor 31 is in operation is received and the supercooling hot water supply device 30 is stopped, based on the refrigerant temperature at the outlet of the auxiliary heat exchanger 14 detected by the refrigerant temperature sensor T3. On the other hand, if the supercooling hot water supply device 30 is in operation, the opening degree of the auxiliary expansion valve 13 is controlled based on the refrigerant temperature at the outlet of the supercooler 5 detected by the supercooling temperature sensor T4. Thereby, a highly efficient cooling operation corresponding to fluctuations in the hot water supply load can be performed.

尚、補助膨張弁１３の開度を制御する方法としては、前述の制御方法の代わりに、若しくは前述の制御方法に組み合わせて、冷媒温度センサＴ５で検出された補助熱交換器１４の補助回路側流路１４ｂ入口における冷媒温度や、冷媒温度センサＴ６で検出された補助回路側流路１４ｂ出口の冷媒温度、第１圧縮機１の二段目吸入口の冷媒温度、又は第１圧縮機１の中間圧力（配管１６、１７、１７ｂ部等の圧力）等を基準に制御することもできる。   As a method for controlling the opening degree of the auxiliary expansion valve 13, instead of the above-described control method or in combination with the above-described control method, the auxiliary circuit side of the auxiliary heat exchanger 14 detected by the refrigerant temperature sensor T5 is used. The refrigerant temperature at the inlet of the flow path 14b, the refrigerant temperature at the outlet of the auxiliary circuit side flow path 14b detected by the refrigerant temperature sensor T6, the refrigerant temperature at the second-stage inlet of the first compressor 1, or the first compressor 1 It can also be controlled based on the intermediate pressure (pressure in the pipes 16, 17, 17b, etc.).

ここで、図６及び図７を参照して補助膨張弁１３の制御について更に詳しく説明する。既に説明した通り、図６は、外気温度が低下した場合の第１の冷凍サイクルの変化を模式的に示したものであり、外気温度が低下すると、第１放熱器２で冷却された後の冷媒、即ち補助熱交換器１４の主回路側流路１４ａ入口における冷媒は、状態ｆから状態ｆ０へと変化する。そうすると、補助熱交換器１４の出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒、即ち過冷却器５に流入する冷媒、の温度と比エンタルピも低下する傾向にある（状態ｈから状態ｈ０へと変化する）。   Here, the control of the auxiliary expansion valve 13 will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. As already explained, FIG. 6 schematically shows the change of the first refrigeration cycle when the outside air temperature is lowered. When the outside air temperature is lowered, FIG. 6 shows the state after being cooled by the first radiator 2. The refrigerant, that is, the refrigerant at the inlet of the main circuit side channel 14a of the auxiliary heat exchanger 14 changes from the state f to the state f0. Then, the temperature and specific enthalpy of the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the auxiliary heat exchanger 14, that is, the refrigerant flowing into the subcooler 5, tend to decrease (change from state h to state h0). To do).

そして、前述の通り、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が所定の範囲になるように第２圧縮機３１の回転速度制御を行っているので、過冷却器５に流入する第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が低下しても、過冷却器５出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度は所定の範囲を外れて低くならない。即ち、図６において、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の状態は、ｉからｉ０へと変化するが、その温度及び比エンタルピは大きく変化しない。その結果、外気温度が低下すると、過冷却器５の出入口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の比エンタルピ差は小さくなる傾向にある（ｄｈからｄｈ０へと小さくなる）。   As described above, since the rotation speed control of the second compressor 31 is performed so that the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 falls within a predetermined range, Even if the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 flowing into the cooler 5 decreases, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the supercooler 5 does not fall outside a predetermined range. That is, in FIG. 6, the state of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 changes from i to i0, but the temperature and specific enthalpy do not change greatly. As a result, when the outside air temperature decreases, the specific enthalpy difference of the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 at the inlet / outlet of the supercooler 5 tends to decrease (from dh to dh0).

このように、外気温度の低下に伴い、過冷却器５においては、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の出入口比エンタルピ差は小さくなり（ｄｈからｄｈ０へと減少）、また、冷媒循環量が減少するので、交換熱量が少なくなる。その結果、第２の冷凍サイクル回路９
２の吸熱量及び放熱量が減少する。また、冷却負荷が小さくなり、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒循環量が少なくなった状況においても、第２の冷凍サイクル回路９２の冷媒循環量が減少するので、第２の冷凍サイクル回路９２における吸熱用及び放熱量が減少してしまう。つまり、低外気温度条件や低冷却負荷条件においては、給湯能力が低下することになる。 Thus, in the subcooler 5, the refrigerant inlet / outlet ratio enthalpy difference of the first refrigeration cycle circuit 91 becomes smaller (decreasing from dh to dh 0) as the outside air temperature decreases, and the refrigerant circulation rate is reduced. Since it decreases, the amount of exchange heat decreases. As a result, the second refrigeration cycle circuit 9
The heat absorption amount and heat release amount of 2 are reduced. Further, even in a situation where the cooling load is reduced and the amount of refrigerant circulation in the first refrigeration cycle circuit 91 is reduced, the amount of refrigerant circulation in the second refrigeration cycle circuit 92 is reduced. Endothermic heat dissipation and heat dissipation will decrease. That is, the hot water supply capacity is reduced under low outside air temperature conditions and low cooling load conditions.

そこで、前述の通り、本実施形態に係る冷凍装置では、過冷却温度センサＴ４で検出された過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ出口の冷媒温度が所定の温度範囲内になるように、補助膨張弁１３の開度を制御している。具体的には、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が所定の範囲を外れて小さくなった場合には、補助膨張弁１３の開度を小さくしている。これにより補助冷媒回路を流れる冷媒量が少なくなり、補助熱交換器１４における交換熱量が小さくなり、補助熱交換器１４で冷却された後、即ち過冷却器５に流入する、第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度及び比エンタルピが大きくなる。その結果、過冷却器５における第１の冷凍サイクル回路９１の出入口比エンタルピ差を大きくし、また、冷媒流量を増加させることができるので、過冷却器５における交換熱量を増大させることができる。   Therefore, as described above, in the refrigeration apparatus according to the present embodiment, the refrigerant temperature at the outlet of the first refrigeration cycle circuit side flow path 5a of the supercooler 5 detected by the supercooling temperature sensor T4 is within a predetermined temperature range. Thus, the opening degree of the auxiliary expansion valve 13 is controlled. Specifically, when the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 falls outside a predetermined range, the opening of the auxiliary expansion valve 13 is reduced. Yes. As a result, the amount of refrigerant flowing through the auxiliary refrigerant circuit decreases, the amount of exchange heat in the auxiliary heat exchanger 14 decreases, and the first refrigeration cycle flows into the subcooler 5 after being cooled by the auxiliary heat exchanger 14, that is, the subcooler 5. The temperature and specific enthalpy of the refrigerant in the circuit 91 are increased. As a result, the inlet / outlet ratio enthalpy difference of the first refrigeration cycle circuit 91 in the subcooler 5 can be increased and the refrigerant flow rate can be increased, so that the amount of heat exchanged in the subcooler 5 can be increased.

図７の符号１Ｃ１は、補助膨張弁１３の開度を小さく制御し、該開度がゼロ（全閉）になった状態の第１の冷凍サイクルを示している。図７において、括弧で示した符号は、図６における同符号の冷媒の状態に対応するものとする。補助熱交換器１４を通過した後の冷媒は、補助膨張弁１３を閉じることにより、状態ｈ０から状態ｈ１へと変化し、温度が上昇し、比エンタルピが大きくなる。そして、過冷却器５の入口と出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の比エンタルピ差は、ｄｈ０からｄｈ１へと増大する。また、補助膨張弁１３を閉じることにより、主回路側を流れる冷媒の流量は増大する。これにより、過冷却器５における交換熱量が増大し、有効に利用できる冷却廃熱量を確保できるので、第２の冷凍サイクル回路９２の吸熱量及び放熱量が大きくなり、給湯能力を増大させることができる。その結果、低外気温度条件や低冷却負荷条件においても、必要な給湯量を維持することができるようになる。
［第１放熱器２における放熱量制御］
本実施形態に係る冷凍装置では、前述の通り、補助膨張弁１３の開度を制御することにより第１の冷凍サイクル回路９１の冷却廃熱量を適正に維持し、要求される給湯量を確保することができる。しかし、要求される給湯量が更に多い場合には、前述の補助膨張弁１３の開度制御を行っても給湯量が不足してしまう場合もある。第２の圧縮機３１の最低運転速度は所定の給湯能力を発揮するように決められているので、第１の冷凍サイクル回路９１の冷却廃熱量が不十分である条件で冷凍装置が稼動すると、過冷却器５によって冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度が著しく低下し、第１の冷凍サイクル回路９１の冷却能力が過大になり、第１圧縮機１の発停が頻繁に起こり、また更に、第２の冷凍サイクル回路９２の蒸発圧力が低下するため、冷凍装置全体の効率が著しく低下することになる。また、過冷却器５出口の冷媒、即ち第１膨張弁３に流入する冷媒、の温度が著しく低下することにより、第１膨張弁３の制御が不安定になり、被冷却スペースの温度が低下しすぎるという問題も発生する。 Reference numeral 1C1 in FIG. 7 indicates a first refrigeration cycle in which the opening of the auxiliary expansion valve 13 is controlled to be small and the opening is zero (fully closed). In FIG. 7, the reference numerals in parentheses correspond to the refrigerant states with the same reference numerals in FIG. The refrigerant after passing through the auxiliary heat exchanger 14 changes from the state h0 to the state h1 by closing the auxiliary expansion valve 13, the temperature rises, and the specific enthalpy increases. And the specific enthalpy difference of the refrigerant | coolant of the 1st freezing cycle circuit 91 in the inlet_port | entrance and outlet of the subcooler 5 increases from dh0 to dh1. Further, by closing the auxiliary expansion valve 13, the flow rate of the refrigerant flowing on the main circuit side increases. As a result, the amount of heat exchanged in the subcooler 5 is increased, and a cooling waste heat amount that can be effectively used can be secured. Therefore, the heat absorption amount and the heat radiation amount of the second refrigeration cycle circuit 92 are increased, and the hot water supply capacity can be increased. it can. As a result, the required amount of hot water can be maintained even under low outside air temperature conditions and low cooling load conditions.
[Heat dissipation control in the first radiator 2]
In the refrigeration apparatus according to the present embodiment, as described above, by controlling the opening degree of the auxiliary expansion valve 13, the cooling waste heat amount of the first refrigeration cycle circuit 91 is appropriately maintained, and the required hot water supply amount is ensured. be able to. However, when the required hot water supply amount is larger, the hot water supply amount may be insufficient even if the opening degree control of the auxiliary expansion valve 13 is performed. Since the minimum operating speed of the second compressor 31 is determined so as to exhibit a predetermined hot water supply capacity, when the refrigeration apparatus is operated under the condition that the cooling waste heat amount of the first refrigeration cycle circuit 91 is insufficient, The refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 is remarkably lowered, the cooling capacity of the first refrigeration cycle circuit 91 becomes excessive, and the first compressor 1 is frequently started and stopped. Furthermore, since the evaporation pressure of the second refrigeration cycle circuit 92 is reduced, the efficiency of the entire refrigeration apparatus is significantly reduced. Further, the temperature of the refrigerant at the outlet of the subcooler 5, that is, the refrigerant flowing into the first expansion valve 3 is remarkably lowered, so that the control of the first expansion valve 3 becomes unstable and the temperature of the space to be cooled is lowered. The problem of too much will also occur.

図７の符号１Ｃ１は、補助膨張弁１３が全閉の状態まで制御され、過冷却器５における交換熱量を増大させた場合の第１の冷凍サイクルを示している。この状態において、過冷却器５の交換熱量、即ち給湯用として利用される冷却廃熱量、が要求される給湯負荷に対して十分でないと、前述の通り、第２圧縮機３１は、必要な給湯量を確保するように所定の最低運転速度で運転されるため、過冷却器５の出口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度（図７において状態ｉ１）が適正範囲を外れて低くなり、給湯量の不足や効率の低下を招く。   Reference numeral 1C1 in FIG. 7 indicates a first refrigeration cycle in the case where the auxiliary expansion valve 13 is controlled to a fully closed state and the exchange heat amount in the subcooler 5 is increased. In this state, if the exchange heat amount of the subcooler 5, that is, the cooling waste heat amount used for hot water supply, is not sufficient for the required hot water supply load, as described above, the second compressor 31 has the necessary hot water supply. Since it is operated at a predetermined minimum operation speed so as to ensure the amount, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit 91 at the outlet of the subcooler 5 (state i1 in FIG. 7) falls outside the appropriate range, and becomes low. It causes shortage of hot water supply and reduced efficiency.

そこで、本実施形態に係る冷凍装置では、第１放熱器２における放熱量を制御することにより、給湯加熱に必要な冷却廃熱量を確保している。図８の符号１Ｃ２は、第１放熱器２における放熱量を制御し、給湯用冷却廃熱を多くした場合の第１の冷凍サイクルを示している。図８において、括弧で示した符号は、図７における同符号の冷媒の状態に対応するものである。第１放熱器２で冷却された後の冷媒は、状態ｆ２で示され、放熱量制御を行わない場合（状態ｆ１）に比べ、温度が高く、比エンタルピが大きくなる。補助膨張弁１３の開度は既に最小となっているので、補助熱交換器１４における交換熱量は最小であり、過冷却器５に流入する第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒は、第１放熱器２を出た冷媒（状態ｆ２）と略同じであり、状態ｈ２となる。よって、過冷却器５入口における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒の温度及び比エンタルピは高くなる。その結果、過冷却器５における第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒について、出入口の比エンタルピ差を大きくすることができるので（ｄｈ１からｄｈ２へと増大する）、過冷却器５における交換熱量、即ち第２の冷凍サイクル回路９２の吸熱量、が増大し、給湯熱量を大きくすることができる。   Therefore, in the refrigeration apparatus according to the present embodiment, the amount of cooling waste heat necessary for hot water heating is ensured by controlling the amount of heat released in the first radiator 2. Reference numeral 1C2 in FIG. 8 indicates a first refrigeration cycle in the case where the heat radiation amount in the first radiator 2 is controlled and the cooling waste heat for hot water supply is increased. In FIG. 8, the reference numerals in parentheses correspond to the refrigerant states with the same reference numerals in FIG. The refrigerant after being cooled by the first radiator 2 is indicated by the state f2, and has a higher temperature and a higher specific enthalpy than when the heat dissipation amount control is not performed (state f1). Since the opening degree of the auxiliary expansion valve 13 has already been minimized, the amount of heat exchanged in the auxiliary heat exchanger 14 is minimal, and the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit 91 flowing into the subcooler 5 is subjected to the first heat release. It is substantially the same as the refrigerant (state f2) that has left the vessel 2 and enters the state h2. Therefore, the temperature and specific enthalpy of the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 at the inlet of the supercooler 5 are increased. As a result, since the specific enthalpy difference at the inlet / outlet can be increased for the refrigerant of the first refrigeration cycle circuit 91 in the subcooler 5 (increases from dh1 to dh2), the amount of exchange heat in the subcooler 5, that is, The heat absorption amount of the second refrigeration cycle circuit 92 increases, and the amount of hot water supply can be increased.

次に、第２放熱器における放熱量制御の制御フローについて詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る第１放熱器２の放熱量制御の一例を示すフローチャートである。冷凍ユニット１０の第１制御装置７１は、過冷却温度センサＴ４によって過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ出口の冷媒温度Ｔ４を検出し、圧力センサＰ１によって高圧側圧力Ｐ１（吐出圧力Ｐ１）を検出し、そして、他の各センサにより外気温度Ｔａや、その他各部の温度、圧力を検出する（ステップＳ１０）。次に、第１制御装置７１は、統合制御装置７０、第２制御装置７２、第３制御装置７３及び第４制御装置と通信を行い、制御信号値や制御設定値を送受信する（ステップＳ２０）。特に、第１放熱器２の放熱量制御では、過冷却給湯装置３０の運転信号と貯湯装置５０の残湯量、即ち給湯沸き上げの要否の信号、を受信して利用する。   Next, the control flow of the heat radiation amount control in the second radiator will be described in detail. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the heat radiation amount control of the first radiator 2 according to this embodiment. The first control device 71 of the refrigeration unit 10 detects the refrigerant temperature T4 at the outlet of the first refrigeration cycle circuit side channel 5a of the supercooler 5 by the supercooling temperature sensor T4, and the high pressure side pressure P1 ( The discharge pressure P1) is detected, and the outside air temperature Ta and the temperature and pressure of each other part are detected by other sensors (step S10). Next, the 1st control apparatus 71 communicates with the integrated control apparatus 70, the 2nd control apparatus 72, the 3rd control apparatus 73, and the 4th control apparatus, and transmits / receives a control signal value and a control setting value (step S20). . In particular, in the heat radiation amount control of the first radiator 2, the operation signal of the supercooling hot water supply device 30 and the remaining hot water amount of the hot water storage device 50, that is, a signal indicating whether or not the hot water supply needs to be heated are received and used.

次に、第１制御装置７１は、過冷却給湯装置３０が運転中であり（ステップＳ３０）、給湯沸き上げ運転が要求されており（ステップＳ４０）、且つ補助膨張弁１３の開度が最小に制御されている場合に（ステップＳ５０）、ステップＳ１１０へと進み、過冷却器５で冷却された後の第１の冷凍サイクル回路９１の冷媒温度Ｔ４に基づく放熱量制御を行う。他方、ステップＳ３０乃至Ｓ５０の条件判定の内、何れかが条件を満たさない場合には、ステップＳ６０へと進み、高圧側圧力Ｐ１に基づく放熱量制御を行う。   Next, in the first control device 71, the supercooling hot water supply device 30 is in operation (step S30), the hot water boiling operation is requested (step S40), and the opening of the auxiliary expansion valve 13 is minimized. If it is controlled (step S50), the process proceeds to step S110, and the heat release amount control based on the refrigerant temperature T4 of the first refrigeration cycle circuit 91 after being cooled by the subcooler 5 is performed. On the other hand, if any of the condition determinations in steps S30 to S50 does not satisfy the condition, the process proceeds to step S60, and the heat release amount control based on the high-pressure side pressure P1 is performed.

過冷却給湯装置３０が運転中であり（ステップＳ３０）、給湯沸き上げ運転が要求されており（ステップＳ４０）、且つ補助膨張弁１３の開度が最小に制御されている場合（ステップＳ５０）、過冷却温度センサＴ４によって検出された、過冷却器５で冷却された後の冷媒温度Ｔ４と、目標温度範囲（目標温度Ｔ４ｔ）を比較し（ステップＳ１１０、Ｓ１３０）、冷媒温度Ｔ４が目標温度Ｔ４ｔを超えて高い場合には、ファン２ｆの回転速度を所定数高くする制御を行う（ステップＳ１２０）。他方、冷媒温度Ｔ４が目標温度Ｔ４ｔの範囲を外れて低い場合には、ファン２ｆの回転速度を低くする制御を行う（ステップＳ１４０）。また、冷媒温度Ｔ４が、目標温度Ｔ４ｔの範囲内にあるときは、ファン２ｆの回転速度を変更しない。   When the supercooling hot water supply device 30 is in operation (step S30), the hot water boiling operation is requested (step S40), and the opening of the auxiliary expansion valve 13 is controlled to the minimum (step S50), The refrigerant temperature T4 detected by the supercooling temperature sensor T4 after being cooled by the supercooler 5 is compared with the target temperature range (target temperature T4t) (steps S110 and S130), and the refrigerant temperature T4 is compared with the target temperature T4t. If it is higher than the above, control is performed to increase the rotational speed of the fan 2f by a predetermined number (step S120). On the other hand, when the refrigerant temperature T4 is low outside the range of the target temperature T4t, control is performed to reduce the rotational speed of the fan 2f (step S140). Further, when the refrigerant temperature T4 is within the target temperature T4t, the rotation speed of the fan 2f is not changed.

ステップＳ３０乃至Ｓ５０の条件判定の内、何れかが条件を満たさない場合には、外気温度Ｔａを基準に目標とする高圧側圧力範囲（目標高圧Ｐｈ）を演算により求め（ステップＳ６０）、圧力センサＰ１で検出した高圧側圧力Ｐ１と比較する（Ｓ７０、Ｓ９０）。第１制御装置７１は、検出した高圧側圧力Ｐ１が目標高圧Ｐｈより高い場合は、ファン２ｆの回転速度を所定数高くする制御を行う。他方、高圧側圧力Ｐ１が目標高圧Ｐｈより低い場合は、ファン２ｆの回転速度を所定数低くする制御を行う。また、高圧側圧力Ｐ１が所定の目標高圧Ｐ１の範囲内にあるときは、ファン２ｆの回転速度を同一に維持する。   If any of the condition determinations in steps S30 to S50 does not satisfy the condition, a target high pressure side pressure range (target high pressure Ph) is obtained by calculation based on the outside air temperature Ta (step S60), and the pressure sensor The high pressure side pressure P1 detected at P1 is compared (S70, S90). When the detected high pressure side pressure P1 is higher than the target high pressure Ph, the first control device 71 performs control to increase the rotational speed of the fan 2f by a predetermined number. On the other hand, when the high pressure side pressure P1 is lower than the target high pressure Ph, control is performed to lower the rotational speed of the fan 2f by a predetermined number. Further, when the high pressure side pressure P1 is within the range of the predetermined target high pressure P1, the rotational speed of the fan 2f is kept the same.

ステップ１５０では、冷凍装置の運転指令信号を基に冷凍装置の運転継続を判断し、継続して運転する場合は、ステップＳ１０へ戻り、第１放熱器２における放熱量制御を継続する。
以上説明の放熱量制御により、本発明に係る冷凍装置は、遷臨界サイクルにおける最適な高圧圧力を維持する高圧制御を基本として冷凍装置の冷却効率を向上させると共に、給湯量が不足する場合にのみ、該不足熱量に応じて、給湯利用可能な冷却廃熱量を増大させることができるので、低外気温度条件や低冷却負荷条件においても、高効率な冷却運転と、その冷却廃熱を利用した高効率な給湯を行うことができる。 In step 150, it is determined whether or not to continue the operation of the refrigeration apparatus based on the operation command signal of the refrigeration apparatus. When the operation is continued, the process returns to step S10 and the heat radiation amount control in the first radiator 2 is continued.
By the heat radiation amount control described above, the refrigeration apparatus according to the present invention improves the cooling efficiency of the refrigeration apparatus based on the high pressure control that maintains the optimum high pressure in the transcritical cycle, and only when the amount of hot water supply is insufficient. The amount of cooling waste heat that can be used for hot water supply can be increased according to the amount of insufficient heat, so that even under low outside air temperature conditions and low cooling load conditions, high-efficiency cooling operation and high efficiency using the cooling waste heat can be achieved. Efficient hot water can be supplied.

図５は、本実施形態に係る第１放熱器２の放熱量制御の他の例を示すフローチャートである。本制御例では、第１の冷凍サイクル回路９１の高圧側圧力Ｐ１が目標高圧Ｐｈになるようにファン２ｆの回転速度を制御することを基本とし、給湯用に利用できる冷却廃熱量が不足する条件においてのみ、前記目標高圧Ｐｈを補正する方法を採用している。   FIG. 5 is a flowchart showing another example of the heat radiation amount control of the first radiator 2 according to the present embodiment. In this control example, the basic condition is that the rotational speed of the fan 2f is controlled so that the high-pressure side pressure P1 of the first refrigeration cycle circuit 91 becomes the target high-pressure Ph, and the amount of cooling waste heat available for hot water supply is insufficient. The method of correcting the target high pressure Ph is used only in the above.

冷凍ユニット１０の第１制御装置７１は、過冷却温度センサＴ４によって過冷却器５の第１の冷凍サイクル回路側流路５ａ出口の冷媒温度Ｔ４を検出し、圧力センサＰ１によって高圧側圧力Ｐ１を検出し、そして、他の各センサにより外気温度Ｔａや、その他各部の温度、圧力を検出する（ステップＳ２１０）。次に、第１制御装置７１は、統合制御装置７０、第２制御装置７２、第３制御装置７３及び第４制御装置と通信を行い、制御信号値や制御設定値を送受信する（ステップＳ２２０）。特に、第１放熱器２の放熱量制御では、過冷却給湯装置３０の運転信号と貯湯装置５０の残湯量、即ち給湯沸き上げの要否の信号、を受信して利用する。そして、外気温度Ｔａを基準に、目標とする高圧側圧力範囲（目標高圧Ｐｈ）を演算により求める（ステップＳ２３０）。   The first control device 71 of the refrigeration unit 10 detects the refrigerant temperature T4 at the outlet of the first refrigeration cycle circuit side flow path 5a of the supercooler 5 by the supercooling temperature sensor T4, and the high pressure side pressure P1 by the pressure sensor P1. Then, the outside air temperature Ta and the temperature and pressure of other parts are detected by other sensors (step S210). Next, the 1st control apparatus 71 communicates with the integrated control apparatus 70, the 2nd control apparatus 72, the 3rd control apparatus 73, and the 4th control apparatus, and transmits / receives a control signal value and a control setting value (step S220). . In particular, in the heat radiation amount control of the first radiator 2, the operation signal of the supercooling hot water supply device 30 and the remaining hot water amount of the hot water storage device 50, that is, a signal indicating whether or not the hot water supply needs to be heated are received and used. Then, a target high pressure side pressure range (target high pressure Ph) is obtained by calculation based on the outside air temperature Ta (step S230).

次に、第１制御装置７１は、過冷却給湯装置３０が運転中であり（ステップＳ２４０）、給湯沸き上げ運転が要求されており（ステップＳ２５０）、補助膨張弁１３の開度が最小に制御されており（ステップＳ２６０）、且つ過冷却器５で冷却された後の冷媒温度Ｔ４が目標温度Ｔ４ｔより低い場合に（ステップＳ２７０）、目標高圧Ｐｈに補正値Ｍを加えて補正する（ステップＳ２８０）。即ち、目標高圧Ｐｈは、前記補正により、ステップＳ２３０において演算により求められた値よりも補正値Ｍに相当する分だけ大きな値になる。他方、ステップＳ２４０乃至Ｓ２７０の条件判定の内、何れかが条件を満たさない場合には、ステップＳ２３０で求められた目標高圧Ｐｈを補正せずに、ステップ２９０へと進む。   Next, the first control device 71 controls that the supercooling hot water supply device 30 is in operation (step S240), the hot water heating operation is requested (step S250), and the opening of the auxiliary expansion valve 13 is minimized. If the refrigerant temperature T4 after being cooled by the subcooler 5 is lower than the target temperature T4t (step S270), the correction is performed by adding the correction value M to the target high pressure Ph (step S280). ). That is, the target high pressure Ph becomes a value corresponding to the correction value M larger than the value obtained by calculation in step S230 by the correction. On the other hand, if any of the condition determinations in steps S240 to S270 does not satisfy the condition, the process proceeds to step 290 without correcting the target high pressure Ph obtained in step S230.

次に、第１制御装置７１は、圧力センサＰ１で検出した高圧側圧力Ｐ１と目標高圧Ｐｈを比較し（ステップＳ２９０、Ｓ３１０）、検出した高圧側圧力Ｐ１が目標高圧Ｐｈより高い場合は、ファン２ｆの回転速度を所定数高くする制御を行う（ステップＳ３００）。他方、高圧側圧力Ｐ１が目標高圧Ｐｈより低い場合は、ファン２ｆの回転速度を所定数低くする制御を行う（ステップＳ３２０）。また、高圧側圧力Ｐ１が所定の目標高圧Ｐ１の範囲内にあるときは、ファン２ｆの回転速度を同一に維持する。   Next, the first control device 71 compares the high pressure side pressure P1 detected by the pressure sensor P1 with the target high pressure Ph (steps S290 and S310), and if the detected high pressure side pressure P1 is higher than the target high pressure Ph, Control is performed to increase the rotation speed of 2f by a predetermined number (step S300). On the other hand, when the high pressure side pressure P1 is lower than the target high pressure Ph, control is performed to lower the rotational speed of the fan 2f by a predetermined number (step S320). Further, when the high pressure side pressure P1 is within the range of the predetermined target high pressure P1, the rotational speed of the fan 2f is kept the same.

ステップ３３０では、冷凍装置の運転指令信号を基に冷凍装置の運転継続を判断し、継続して運転する場合は、ステップＳ２１０へ戻り、第１放熱器２における放熱量制御を継続する。
以上説明のごとく、本発明に係る冷凍装置は、遷臨界サイクルにおける最適な高圧側圧力を維持する高圧制御を基本として冷凍装置の冷却効率を向上させると共に、給湯量が不足する場合にのみ、第１放熱器２における放熱量を適切に制御することにより、該不足熱量に応じて、給湯利用可能な冷却廃熱量を増大させることができるので、低外気温度条件や低冷却負荷条件においても、高効率な冷却運転と、その冷却廃熱を利用した高効率な給
湯を行うことができる。 In step 330, it is determined whether or not to continue the operation of the refrigeration apparatus based on the operation command signal of the refrigeration apparatus. When the operation is continued, the process returns to step S210 and the heat radiation amount control in the first radiator 2 is continued.
As described above, the refrigeration apparatus according to the present invention improves the cooling efficiency of the refrigeration apparatus based on the high-pressure control that maintains the optimum high-pressure side pressure in the transcritical cycle, and only when the amount of hot water supply is insufficient. By appropriately controlling the heat radiation amount in the heat radiator 2, the amount of waste heat that can be used for hot water supply can be increased according to the insufficient heat amount. Therefore, even under low outside air temperature conditions and low cooling load conditions, Efficient cooling operation and highly efficient hot water supply using the cooling waste heat can be performed.

尚、上述の実施形態は、本発明の一具体例を示したものであり、従って本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。   The above-described embodiment shows a specific example of the present invention. Therefore, the embodiment of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made.

本発明の冷凍装置は、スーパーマーケット、コンビニエンスストア及び飲食店等において、食品等を冷凍、冷蔵するための冷凍装置として、また、冷却と給湯を必要とする他の用途においても利用することが可能である。   The refrigeration apparatus of the present invention can be used as a refrigeration apparatus for freezing and refrigeration of foods in supermarkets, convenience stores, restaurants and the like, and also in other applications that require cooling and hot water supply. is there.

１・・・第１圧縮機
２・・・第１放熱器
２ｆ・・・ファン
３・・・第１膨張弁（第１絞り手段）
４・・・蒸発器
５・・・過冷却器
１０・・・冷凍ユニット
１３・・・補助膨張弁（補助絞り手段）
１４・・・補助熱交換器
１７ｂ、２１ｂ・・・補助冷媒回路
２０・・・ショーケース
３０・・・過冷却給湯装置
３１・・・第２圧縮機
３２・・・第２放熱器
３３・・・第２膨張弁（第２絞り手段）
５０・・・貯湯装置
５１・・・給湯タンク（貯湯タンク）
７０・・・制御装置
９１・・・第１の冷凍サイクル回路
９２・・・第２の冷凍サイクル回路



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st compressor 2 ... 1st heat radiator 2f ... Fan 3 ... 1st expansion valve (1st throttle means)
4 ... Evaporator 5 ... Supercooler 10 ... Refrigeration unit 13 ... Auxiliary expansion valve (auxiliary throttle means)
14 ... Auxiliary heat exchangers 17b, 21b ... Auxiliary refrigerant circuit 20 ... Showcase 30 ... Supercooling hot water supply device 31 ... Second compressor 32 ... Second radiator 33 ...・ Second expansion valve (second throttle means)
50 ... Hot water storage device 51 ... Hot water supply tank (hot water storage tank)
70 ... Control device 91 ... First refrigeration cycle circuit 92 ... Second refrigeration cycle circuit



Claims (7)

第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで形成された第１の冷凍サイクル回路と、
第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、を備え、
前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、
前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、
前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記第１放熱器における放熱量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置。 A first refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttle means and an evaporator with a refrigerant pipe;
A second compressor, a second radiator, a second throttle means, and a second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting the supercooler with a refrigerant pipe,
In the subcooler, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is supercooled by the evaporation of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, and
In the refrigeration apparatus for heating hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit in the second radiator,
A control device is provided that controls a heat release amount in the first radiator so that a refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler falls within a predetermined target range. Refrigeration equipment. 第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで形成された第１の冷凍サイクル回路と、
第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、
前記第１放熱器へ熱源空気を供給するファンと、
前記第２放熱器に水配管を介して接続される貯湯タンクと、を備え、
前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、
前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、
前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置。 A first refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting a first compressor, a first radiator, a supercooler, a first throttle means and an evaporator with a refrigerant pipe;
A second compressor, a second radiator, a second throttle means, and a second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting the supercooler with a refrigerant pipe;
A fan for supplying heat source air to the first radiator;
A hot water storage tank connected to the second radiator via a water pipe,
In the subcooler, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is supercooled by the evaporation of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, and
In the refrigeration apparatus for heating hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit in the second radiator,
When the second compressor is in operation and the hot water storage tank is not full, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler is within a predetermined target range. A refrigeration apparatus comprising a control device for controlling a rotational speed of the fan. 第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで成る主冷媒回路と、前記第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒を前記第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる補助冷媒回路と、前記補助冷媒回路上に設けられ、前記分岐された冷媒を前記圧縮機の吸入圧力より高く吐出圧力より低い中間圧力に減圧する補助絞り手段と、前記補助絞り手段により減圧された後の前記補助冷媒回路の冷媒と前記第１放熱器で冷却され前記過冷却器へと流入する前記主冷媒回路の冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器と、を備える第１の冷凍サイクル回路と、
第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、を備え、
前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、
前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、
前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記第１放熱器における放熱量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置。 A main refrigerant circuit in which a first compressor, a first radiator, a subcooler, a first throttling means, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe, and a part of the refrigerant exiting the first radiator is branched. An auxiliary refrigerant circuit for sucking the branched refrigerant in the middle of the compression stroke of the first compressor, and the auxiliary refrigerant circuit provided on the auxiliary refrigerant circuit, wherein the branched refrigerant is higher than the suction pressure of the compressor and more than the discharge pressure. Auxiliary throttle means for reducing the pressure to a low intermediate pressure, a refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit after being reduced in pressure by the auxiliary throttle means, and a refrigerant in the main refrigerant circuit that is cooled by the first radiator and flows into the subcooler An auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the first refrigeration cycle circuit,
A second compressor, a second radiator, a second throttle means, and a second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting the supercooler with a refrigerant pipe,
In the subcooler, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is supercooled by the evaporation of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, and
In the refrigeration apparatus for heating hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit in the second radiator,
A control device is provided that controls a heat release amount in the first radiator so that a refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the subcooler falls within a predetermined target range. Refrigeration equipment. 第１圧縮機、第１放熱器、過冷却器、第１絞り手段及び蒸発器を冷媒管で順次つないで成る主冷媒回路と、前記第１放熱器を出た冷媒の一部を分岐して、その分岐した冷媒を前記第１圧縮機の圧縮行程の途中に吸入させる補助冷媒回路と、前記補助冷媒回路上に設けられ、前記分岐された冷媒を前記圧縮機の吸入圧力より高く吐出圧力より低い中間圧力に減圧する補助絞り手段と、前記補助絞り手段により減圧された後の前記補助冷媒回路の冷
媒と前記第１放熱器で冷却され前記過冷却器へと流入する前記主冷媒回路の冷媒との間で熱交換を行う補助熱交換器と、を備える第１の冷凍サイクル回路と、
第２圧縮機、第２放熱器、第２絞り手段及び前記過冷却器を冷媒管で順次つないで形成された第２の冷凍サイクル回路と、
前記第１放熱器へ熱源空気を供給するファンと、
前記第２放熱器に水配管を介して接続される貯湯タンクと、を備え、
前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、
前記第２放熱器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の放熱作用により給湯水を加温する冷凍装置において、
前記第２圧縮機が運転中であり且つ前記貯湯タンクが満湯でない場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記補助絞り手段の開度を制御すると共に、
前記第２圧縮機が運転中であり、前記貯湯タンクが満湯でなく且つ前記補助絞り手段の開度が最小である場合に、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標範囲内になるように前記ファンの回転速度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置。 A main refrigerant circuit in which a first compressor, a first radiator, a subcooler, a first throttling means, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe, and a part of the refrigerant exiting the first radiator is branched. An auxiliary refrigerant circuit for sucking the branched refrigerant in the middle of the compression stroke of the first compressor, and the auxiliary refrigerant circuit provided on the auxiliary refrigerant circuit, wherein the branched refrigerant is higher than the suction pressure of the compressor and more than the discharge pressure. Auxiliary throttle means for reducing the pressure to a low intermediate pressure, a refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit after being reduced in pressure by the auxiliary throttle means, and a refrigerant in the main refrigerant circuit that is cooled by the first radiator and flows into the subcooler An auxiliary heat exchanger that exchanges heat with the first refrigeration cycle circuit,
A second compressor, a second radiator, a second throttle means, and a second refrigeration cycle circuit formed by sequentially connecting the supercooler with a refrigerant pipe;
A fan for supplying heat source air to the first radiator;
A hot water storage tank connected to the second radiator via a water pipe,
In the subcooler, the refrigerant in the first refrigeration cycle circuit is supercooled by the evaporation of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit, and
In the refrigeration apparatus for heating hot water by the heat radiation action of the refrigerant in the second refrigeration cycle circuit in the second radiator,
When the second compressor is in operation and the hot water storage tank is not full, the refrigerant temperature of the first refrigeration cycle circuit after being cooled by the supercooler is within a predetermined target range. And controlling the opening of the auxiliary throttle means,
The first refrigeration cycle after being cooled by the subcooler when the second compressor is in operation, the hot water storage tank is not full and the opening of the auxiliary throttle means is minimum. A refrigeration apparatus comprising a control device for controlling the rotational speed of the fan so that the refrigerant temperature of the circuit falls within a predetermined target range. 前記制御装置は、前記過冷却器で冷却された後の前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒温度が所定の目標値より低い場合に、前記ファンの回転速度を低くすることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れか一項記載の冷凍装置。   The said control apparatus makes low the rotational speed of the said fan, when the refrigerant | coolant temperature of the said 1st refrigeration cycle circuit after cooling with the said subcooler is lower than a predetermined target value. The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4. 前記第１の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、前記第１放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか一項記載の冷凍装置。   The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the refrigerant sealed in the first refrigeration cycle circuit is carbon dioxide, and the first radiator acts as a gas cooler. 前記第２の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、前記第２放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする請求項１乃至請求項６何れか一項記載の冷凍装置。

The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the refrigerant sealed in the second refrigeration cycle circuit is carbon dioxide, and the second radiator acts as a gas cooler.

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