JP4651452B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2及び特許文献3に示す構成では、最初からシステムとして最適になるように部品が構成されており、冷蔵負荷増加、冷凍負荷増加に対して設備拡張が容易にできないという問題点があった。
さらに、店内に設置された食品を冷蔵あるいは冷凍するショーケースと冷凍機(冷蔵、冷凍熱源ユニット)とが接続され、また、店内の空調を行う空調室内機(空調利用ユニット)と空調室外機(空調熱源ユニット)とが接続され、それぞれが完全に独立して設けられた空調装置と冷凍装置もあるが、この場合は空調装置の排熱は利用されていない。
図1は、コンビニエンスストア等の店舗の空調装置、冷凍装置を示す構成図であり、店舗14内に空調用吹出口19及び冷蔵、冷凍利用ユニットである冷蔵用、冷凍用のショーケース13がそれぞれ複数台配置されている。
空調用吹出口19は、室内に空気を搬送する空調用吹出ダクト18を介して空調利用ユニット11に接続されており、この空調利用ユニット11は、空調熱源ユニット10に接続され、外気温度に応じて店舗14内を冷房あるいは暖房している。即ち、空調熱源ユニット10と空調利用ユニット11とで空調装置を構成する。
冷蔵用、冷凍用のショーケース13は、冷蔵、冷凍熱源ユニット12に接続され、ショーケース13内の食品や飲料を常時冷蔵あるいは冷凍している。即ち、冷蔵、冷凍熱源ユニット12と冷凍利用ユニットである冷蔵用、冷凍用のショーケース13とで冷凍装置を構成する。
なお、図1では、空調熱源ユニット10が1つの空調利用ユニット11に接続され、空調された空気を店舗14内に搬送する構成を示したが、空調利用ユニット11を直接天井などに設置する構成としてもよく、また、空調熱源ユニット10と接続される空調利用ユニット11及び冷蔵、冷凍熱源ユニット12と接続される冷蔵用、冷凍用のショーケース13はそれぞれ何台あっても構わない。
本冷媒回路の構成を動作と共に説明する。
冷蔵、冷凍熱源ユニット12と冷蔵用、冷凍用のショーケース13とは、冷蔵、冷凍熱源ユニット12の負荷側接続口37、37により配管接続される。
圧縮機21により圧縮され高温高圧になった冷媒は、凝縮器27にてファン28の作用により凝縮し、液溜26を経て、負荷側接続口37に至る。負荷側接続口37を経て膨張弁23にて膨張し低温低圧冷媒になり、ショーケース13の熱交換器22にて蒸発し、負荷側接続口37を経て圧縮機21へ戻る。
ここで、拡張ユニット接続口36は、例えば、配管の端部に設けられた接続口であり、外面にネジ加工された端部とこの端部に嵌合され内面にネジ加工された環状の止め具とを備え、配管を接続する場合は、外面にネジ加工された配管の端部を接続口の端部に突き合わせ環状の止め具を回転移動させ両端部を接合、固定する。配管を取外す場合は、止め具を接続口36側にネジ移動させ、配管を取外す。また、接続口36は、上記のものに開閉弁機構を組合せ配管の着脱が自在で、内部の流れの開閉可能な操作弁とすれば一層有効である。
老齢化社会の進展にともなう冷凍食品などの増加あるいはコンビニエンスストアの大型化や大小様々な店舗形態があるドラッグストアの進展など、冷蔵、冷凍負荷は店舗14によっても異なるし、経年的にも冷蔵、冷凍負荷が増加していく傾向にある。また、コンビニエンスストアは、店舗の統廃合のサイクルが短く、ある店舗に使われていた機器を別の店舗14で使用することは、よく行われていることであり、そのとき前の店舗14と冷蔵、冷凍負荷が異なると機器(特に冷凍、冷蔵熱源ユニット12)をそのまま使うことができないという事態が発生することがあった。
本例は、拡張ユニットである第1の拡張ユニット33を液溜26と負荷側接続口37間の拡張ユニット接続口36、36に接続した例であるが、負荷が増加した場合は、拡張ユニット接続口36、36との間に接続されていた接続配管20を取り外し、そこに拡張ユニット用熱交換器である第1の拡張ユニット用熱交換器27bを取り付け、高圧液冷媒が第1の拡張ユニット用熱交換器27b内を流通するようにする。このようにすると、送風機である拡張ユニット用ファン28bの効果で冷媒の過冷却度が大きくなり、冷凍能力を増加させることができる。
また、第1の拡張ユニット33の取付けは、接続配管20を取り外して第1の拡張ユニット用熱交換器27b及び拡張ユニット用ファン28bを取り付けるだけの作業であるため、能力増強作業が短時間で終了し、冷蔵食品あるいは冷凍食品の品質を落とすことなく、能力増強を行うことができる。なお、この場合は、第1の拡張ユニット用熱交換器27bとしてはプレートフィン熱交換器などが使われる。
このようにすると、凝縮器27の容量が増加するため、冷蔵負荷あるいは冷凍負荷の増加に際し、冷凍能力を増加させても冷凍サイクルとしての性能を維持することができる。また、夏期に能力不足になることも防ぐことができる。
この場合も、第1の拡張ユニット33の取付けは、接続配管20を取り外して第1の拡張ユニット用熱交換器27bと拡張ユニット用ファン28bを取り付けるだけの作業であるため、能力増強作業が短時間で終了し、冷蔵食品あるいは冷凍食品の品質を落とすことなく、能力増強を行うことができる。
図7は、第1の拡張ユニット用熱交換器27bに水を流し、冷凍能力を増加させる構成を示しており、水冷式の冷凍装置の場合などは水路を分岐するだけでよく、工事が簡単にすむ。なお、この場合、第1の拡張ユニット用熱交換器27bはプレート式熱交換器などが用いられる。また、水以外のブラインやその他の媒体(冷凍装置を流れる冷媒とは別の冷媒等)であってもよいのは言うまでもない。
図6の場合も同様に空気の代りに水等で冷却してもよい。
なお、圧縮機21が能力不足になる対策としては、予め圧縮機21の電動機にインバータを接続し、電動機を可変速可能とし、冷凍装置内の基板の書き換え可能なメモリに圧縮機21の最大周波数を記憶させ、この最大周波数を書き換えることで圧縮機21の最大能力を増加させる構造とする。
このような拡張ユニット接続口36によれば、冷凍能力を増加させる場合には、接続配管20を取外し、代りに第1の拡張ユニット33の配管を接続するのが容易である。
図8は、空調装置の排熱を利用して、冷凍装置の冷凍能力を増強する構成を示すコンビニエンスストア等の店舗の空調装置及び冷凍装置から構成する冷凍空調装置の構成図である。この場合、拡張ユニットである第2の拡張ユニット34には空調装置(空調装置の空調熱源ユニット10)からの配管と冷凍装置(冷凍装置の冷蔵、冷凍熱源ユニット12)からの配管の両方が接続される。
また、空調用液溜26aを出た冷媒の一部は、室内装置用の拡張ユニット接続口36aを通り、拡張ユニットである第2の拡張ユニット34に入り、拡張ユニットの膨張弁23cで膨張して低温低圧冷媒になり、第2の拡張ユニット用熱交換器27cにて冷蔵、冷凍熱源ユニット12側の冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調用圧縮機21aへ戻る(戻り側の拡張ユニット接続口36aは開)。
また、空調用液溜26aの上流側で冷媒の一部は、室内装置用の拡張ユニット接続口36aを通り、第2の拡張ユニット34に入り、拡張ユニットの膨張弁23cで膨張して低温低圧冷媒になり、拡張ユニット用熱交換器である第2の拡張ユニット用熱交換器27cにて冷蔵、冷凍熱源ユニット12側の冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調用圧縮機21aへ戻る。
圧縮機21により圧縮され高温高圧になった冷媒は、凝縮器27にてファン28の作用により冷媒の一部が凝縮した後、液溜26を経て、拡張ユニット接続口36から第2の拡張ユニット34に入り、第2の拡張ユニット用熱交換器27bへ送られ、空調装置側冷媒回路を流れる低温の冷媒と熱交換をして残りの冷媒が凝縮して過冷却され、負荷側接続口37を経て、膨張弁23にて膨張し低温低圧冷媒になり、ショーケース13の熱交換器22にて蒸発し、負荷側接続口37を経て、圧縮機21bへ戻る。冷媒が過冷却されることにより、冷凍能力が増加する。
空調用膨張弁23a(図9の左側の空調用膨張弁23a)は空調熱源ユニット10側に設けるものとするが、場合によっては空調利用ユニット11側、即ち、天井裏などに設けてもよい。
空調よりも低温である冷蔵もしくは冷凍用のショーケース13の熱交換器22は、店舗14内に配置されたオープンショーケースやリーチインショーケースの内部に収納され、冷蔵用または冷凍用の膨張弁23はその近くに設置されている。
そこで、通常は、室内熱源ユニット10に設けた拡張ユニット接続口36a、36aは閉じておき、また、冷蔵、冷凍熱源ユニット12側の拡張ユニット接続口36、36は、実施の形態1に記したように、接続配管20を接続しておき、冷凍能力を増加させる必要がある場合に、接続配管20を取外し、図9のように第2の拡張ユニット34を接続すれば、拡張ユニット接続口36a、36a、36、36による接続であるため、容易に冷凍能力の向上が可能である。
また、圧縮機21の電動機にインバータを接続し、必要に応じて圧縮機21の能力を増加させるのは、実施の形態1の場合と同様である。
Claims (2)
- ショーケース等を冷却する冷凍装置と、室内を空調する空調装置とを備えた冷凍空調装置であって、
前記冷凍装置は、
圧縮機と、凝縮器と、液溜とをこの順序に配管接続し、また、前記圧縮機の上流側及び前記液溜の下流側に、それぞれ、配管を接続し、これらの配管の端部にショーケース等の負荷への入口側及び出口側となる負荷側接続口を有し、前記凝縮器及び前記液溜の間の配管及び前記液溜及び前記負荷側接続口の間の配管のうち、少なくとも一方の配管に、それぞれ、流れる第1冷媒を冷却する熱交換器を備えた拡張ユニットへの入口側及び出口側となる拡張ユニット接続口を設けた冷蔵、冷凍熱源ユニットと、
前記拡張ユニット接続口に拡張ユニットの入口側配管及び出口側配管を介して接続した拡張用熱交換器を有する前記拡張ユニットと、
前記負荷側接続口により配管接続した前記ショーケース等の負荷と、
を備え、
前記空調装置は、
空調用圧縮機及び空調熱源用熱交換器等を有する空調熱源ユニットと、空調室内用熱交換器等を有する空調利用ユニットと、を備え、
前記空調熱源ユニットは、
前記空調用圧縮機により圧縮された第2冷媒の流路を、暖房運転の場合と冷房運転の場合で切り替える四方弁と、
前記空調熱源用熱交換器または前記空調室内用熱交換器から出た第2冷媒の一部を前記拡張用熱交換器に入れる配管と、
当該配管を流れる第2冷媒を膨張する膨張弁と、
前記拡張用熱交換器から出た前記第2冷媒を前記空調用圧縮機へ戻す配管と、
を備え、
前記冷凍装置の高圧液状態の前記第1冷媒または高圧二相状態の前記第1冷媒と、前記空調装置の低圧二相状態の前記第2冷媒とが前記拡張ユニットの前記拡張用熱交換器で熱交換することを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記拡張ユニットを、前記冷凍装置の前記冷蔵、冷凍熱源ユニットの筐体又は前記空調装置の前記空調熱源ユニットの筐体に内蔵させたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍空調装置。
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