JP2000193328A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１の冷凍サイクルの負荷変動への対応がよ
くない。 【解決手段】 第１の冷凍サイクルの低圧側圧力を検出
して、検出値と基準値とを比較し、その結果に基づき、
第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８の容量を変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エコノマイザ−に
より冷凍能力の制御を行う冷凍装置に関するものであ
り、特に、コンビニエンスストア、ス−パ−マ−ケッ
ト、小型店舗のような負荷量に対して負荷変動の小さい
冷蔵ショーケース、冷蔵庫に使用される冷凍装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、特開昭６１−２９６４８に記
載の従来の冷凍装置の概略構成を示しており、同図にお
いて、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１から吐
出される高圧冷媒を冷却して凝縮する凝縮器、３は凝縮
器２から供給される冷媒を膨張させる膨張弁、４は膨張
弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより熱
吸収を行う蒸発器であって、その出力側は圧縮機１に接
続されている。２２は商用電源周波数を可変して出力す
るインバータ、２９は圧縮機１の低圧側における冷媒圧
力を検出する圧力検出器５の出力信号レベルに応じてイ
ンバータの出力周波数を制御する制御部である。２３、
２４は上記インバータ２２と圧縮機１を結ぶ電源ライン
の途中に直列接続された電磁接触器と過電流継電器であ
る。

【０００３】次に、動作を説明する。上記冷凍装置にお
いて、電源スイッチ（図示せず）を投入すると、電磁接
触器２３が閉じられてインバータ２２から出力される電
力が圧縮機１を駆動する電動機に供給されるため、電動
機がインバータ２２の出力周波数に応じた速度で圧縮機
１を回転駆動する。圧縮機１が駆動されると、圧縮冷媒
が吐出されて冷凍サイクルを流れるために、これに伴っ
て蒸発器４による冷却がおこなわれる。ここで、冷却負
荷が少なくなると、冷凍サイクルの低圧側における冷媒
圧力が下がるために、これに応じて圧力検出器５から出
力される出力信号レベルが低下する。制御部２９におい
ては、圧力検出器５の信号レベルと基準値との差に応じ
てインバータ２２の出力周波数を制御する。つまり、圧
力検出器５の出力信号レベルが基準値よりも低い場合に
は、制御部２９がインバータ２２を制御することによっ
て出力周波数を下げる。電源周波数が下げられると、電
動機の回転が下げられることから、圧縮機１の回転が低
下して冷却能力が下がる。このようにして冷却能力が下
げられると、冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が
上昇して設定圧力に収束する。また、冷却負荷が高い場
合には、冷凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇
する。この結果、制御部２９はインバータ２２をその出
力周波数が上昇するように制御することにより、圧縮機
１の回転数を上昇させて冷却能力を増加させる。

【０００４】また、図１２は従来のエコノマイザー搭載
冷凍装置の概略構成を示したもので、同図において１は
冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１から吐出された高
圧冷媒を冷却して凝縮する凝縮器、３は後述の熱交換装
置１１で過冷却された冷媒を膨張させる膨張弁、４は膨
張弁３において膨張された冷媒を蒸発させることにより
熱吸収を行う蒸発器であり、これら１、２、３、４等か
ら第１の冷凍サイクルを構成する。８は冷媒を圧縮する
圧縮機、９は圧縮機８から吐出された高圧冷媒を冷却し
て凝縮する凝縮器、１０は凝縮器９から供給される冷媒
を膨張させる膨張弁、１１は熱交換装置で、膨張弁１０
で膨張した冷媒と第１の冷凍サイクルの凝縮器２で凝縮
した冷媒とが熱交換して、前記凝縮した冷媒が冷却され
るとともに、前記膨張した冷媒は蒸発する。これら８、
９、１０、１１等からエコノマイザ−である第２の冷凍
サイクルを構成する。第２の冷凍サイクルにおいて、５
は圧力を検知する圧力検出器、６は圧力検出器５の信号
レベルに応じて圧縮機８を制御する制御部である。

【０００５】次に、動作を説明する。圧縮機１が駆動さ
れると、圧縮冷媒が吐出されて第１の冷凍サイクルを流
れる。冷媒は凝縮器２で冷却されて液冷媒となる。凝縮
器２で凝縮された液冷媒は、１１の熱交換装置で過冷却
され、膨張弁３で急膨張した後、蒸発器４で熱吸収を行
い冷蔵庫、ショーケース内の被冷却物を冷やす。ここ
で、熱交換装置１１で過冷却された液冷媒の過冷却度が
大きくなると、圧力検出器５の信号レベルが低下する。
制御部６は、圧力検出器５の信号レベルと基準値の差に
応じて圧縮機８の運転を中断する。つまり、圧力検出器
５の信号レベルが基準値よりも低い場合には、圧縮機８
の運転を切る。また、圧縮機８の運転が中断されると、
低圧が徐々に上昇をはじめ圧力検出器５の信号レベルが
基準値を超えると、圧縮機８は運転を再開する。圧縮機
８の運転が再開されると、熱交換装置１１で凝縮器２を
出た液冷媒を再度、過冷却する。また、エコノマイザ−
は、通常室外に設置され、蒸発器４を内蔵するショ−ケ
−ス、冷蔵庫が設置される室内とは最大３０ｍ程度の距
離がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記イン
バータ冷凍装置のように圧縮機を可変制御するためのイ
ンバータ基板を製造するためには、多大なコストがかか
る。特にコンビニエンスストアの冷蔵用冷凍機のように
圧縮機の容量が大きいものは、インバータ装置の製造コ
ストが大きい。また、インバータはエネルギーロスが発
生し、入力エネルギーが増えるといった問題点がある。
また、従来のエコノマイザーユニット搭載冷凍機では、
エコノマイザー側の低圧を検知して圧縮機８を間欠制御
するため、凝縮器を出た液冷媒の過冷却をとりすぎ、入
力エネルギが増えるという問題点がある。また、メイン
側の負荷変動に応じた、エコノマイザーユニット内の圧
縮機制御の追従性が良くない。さらに、従来のエコノマ
イザーユニット搭載冷凍機では、エコノマイザー側の圧
縮機８の起動発停回数が多いため、エネルギーロスも多
くなる。また、エコノマイザーユニット搭載の冷凍機で
は、凝縮器２を出た液冷媒は過冷却されているため外気
温度より約１０〜２０℃ほど低くなる。従って、この液
冷媒はショーケース、冷蔵庫の膨張弁に流入するまでの
間に、外気と熱交換しやすく、エコノマイザーユニット
を搭載しない冷凍装置に比べて過冷却の効果が失われや
すい。従って、冷凍機と室内側を連結している配管の断
熱材を厚く巻く必要がある。さらに、従来の冷凍装置で
ショ−ケ−スが増加するような負荷が増加する場合は、
冷凍装置の能力アップのために冷媒流量が増加し、熱源
機側ユニットと負荷側ユニットとを接続する配管も配管
径の大きなものに交換する必要があった。そのため費用
の増加が大きかった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであって、ショ−ケ−ス等の負荷
変動に対応するのに、設備費用を低減した、省エネルギ
−で、負荷変動への追従性のよい冷凍装置を得ることを
目的とする。また、過冷却後の液配管の断熱が簡易化で
きる冷凍装置を得ることを目的とする。また、ショ−ケ
−ス等が省スペ−ス化できる冷凍装置を得ることを目的
とする。また、凝縮器の改良により省エネルギ−を図っ
た冷凍装置を得ることを目的とする。また、電力の平準
化、電力料金を低減できる冷凍装置を得ることを目的と
する。また、過冷却効率を向上し、省エネルギ−を図っ
た冷凍装置を得ることを目的とする。また、冷凍装置で
ショ−ケ−スが増加するような負荷が増加する場合に
も、既設の配管を再利用等することにより、費用の増加
を抑えて負荷増加に対応することを目的とする。

【０００８】また、負荷量は大きいが、負荷変動量は比
較的小さい、コンビニエントストア等の庫内温度が冷蔵
温度であるショ−ケ−ス等を冷却するのに適した冷凍装
置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る冷凍装置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ
第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸
発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧
縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2
の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ
−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍
サイクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイク
ルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する
冷凍装置において、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機
の運転速度を変速制御して第１の冷凍サイクルの冷凍能
力を制御するものである。

【００１０】また、この発明の第２の発明に係る冷凍装
置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧
装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を
配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮機より
容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装
置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成
する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サイクル
の運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１
の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷凍装置
において、第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検
出する圧力検出器を有し、この圧力検出器の検出圧力に
より、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転を制御
して第１の冷凍サイクルの冷凍能力を制御するものであ
る。

【００１１】また、この発明の第３の発明に係る冷凍装
置は、第２の発明において、第２の圧縮機の運転制御が
間欠制御であるものである。

【００１２】また、この発明の第４の発明に係る冷凍装
置は、第２の発明において、第２の圧縮機の運転制御が
変速制御であるものである。

【００１３】また、この発明の第５の発明に係る冷凍装
置は、第１の発明乃至第４の発明において、エコノマイ
ザ−をショ−ケ−スまたは冷蔵庫内に設けたものであ
る。

【００１４】また、この発明の第６の発明に係る冷凍装
置は、第１の発明乃至第４の発明において、エコノマイ
ザ−を熱源機側ユニットに設けたものである。

【００１５】また、この発明の第７の発明に係る冷凍装
置は、第１の発明乃至第４の発明において、第１の凝縮
器と第２の凝縮器を一体型凝縮器とし、フィンを共通の
フィンとしたものである。

【００１６】また、この発明の第８の発明に係る冷凍装
置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減圧
装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等を
配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮機より
容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装
置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成
する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サイクル
の運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１
の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷凍装置
において、熱交換装置を蓄熱式熱交換装置とし、第２の
冷凍サイクルで蓄冷するとともに、この蓄冷熱で第１の
冷凍サイクルの冷媒を冷却するものである。

【００１７】また、この発明の第９の発明に係る冷凍装
置は、第８の発明において、第１の冷凍サイクルの低圧
側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、第１の冷凍サイ
クルに設け、蓄熱式熱交換装置をバイパスするバイパス
回路とを備え、圧力検出器の検出圧力によりバイパス回
路を流れる冷媒量を制御するものである。

【００１８】また、この発明の第１０の発明に係る冷凍
装置は、第１の発明乃至第９の発明において、使用冷媒
をハイドロフルオロカ−ボンＲ４０４Ａまたはハイドロ
フルオロカ−ボンＲ５０７としたものである。

【００１９】また、この発明の第１１の発明に係る冷凍
装置は、第１の発明乃至第１０の冷凍装置を庫内温度が
冷蔵温度であり、コンビニエントストア、ス−パ−マ−
ケットまたは小型店舗に設置されるショ−ケ−スまたは
冷蔵庫に使用するものである。

【００２０】また、この発明の第１２の発明に係る冷凍
装置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減
圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等
を配管接続した第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置に
おいて、冷凍装置の能力増加に際し、第１の圧縮機の容
量を増加させずに、第１の圧縮機より容量の小さな第２
の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等
を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サ
イクルを追加し、かつ、熱源機側ユニットと負荷側ユニ
ットとを接続する既設配管である高圧配管と低圧配管を
再利用し、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装
置で第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装
置間の液冷媒を冷却するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１である冷凍装置の冷凍サイクルを示してい
る。図１において、１は冷媒を圧縮する第１の圧縮機、
２は第１の圧縮機から吐出された高圧冷媒を冷却して凝
縮する第１の凝縮器、３は後述の熱交換装置１１で過冷
却された液冷媒を膨張させる第1の膨張弁（第１の減圧
装置）、４は第１の膨張弁３において膨張された冷媒を
蒸発させることにより熱吸収を行う第１の蒸発器で、こ
れを内蔵するショーケース、冷蔵庫内を冷却する。な
お、図１においては、熱交換装置１１と第１の圧縮機１
との間に、第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを直列に
接続したものを１組設けているが、熱交換装置１１と第
１の圧縮機１との間に、この組合せのものを複数並列に
接続し、複数の第１の蒸発器で、それぞれ、ショ−ケ−
スまたは冷蔵庫を冷却するのが一般的である。これら第
１の圧縮機１、第１の凝縮器２、第1の膨張弁３、第１
の蒸発器４等より第１の冷凍サイクルを構成する。ま
た、８は冷媒を圧縮する第２の圧縮機で容量は第１の圧
縮機１より小さく、例えば第１の圧縮機１の１／６程度
である。９は第２の圧縮機８から吐出された高圧冷媒を
冷却して凝縮する第２の凝縮器、１０は第２の凝縮器９
から供給される冷媒を膨張させる第２の膨張弁（第２の
減圧装置）、１１は熱交換装置で、第２の膨張弁１０で
膨張した冷媒と第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器２で
凝縮した冷媒とが熱交換して、前記膨張した冷媒は蒸発
し、前記凝縮した冷媒は過冷却される。これら第２の圧
縮機８、第２の凝縮器９、第２の膨張弁１０、熱交換装
置１１等で第２の冷凍サイクルを構成し、第２の冷凍サ
イクルからエコノマイザ−を構成する。１３は第１の冷
凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器、
１４は圧力検出器１３の検出圧力に応じて第２の圧縮機
８を運転または停止するため電磁接触器７を開閉制御す
る制御装置である。

【００２２】次に動作を説明する。第１の冷凍サイクル
では、冷媒は第１の圧縮機１で圧縮される。高温高圧と
なったガス冷媒は、第２の凝縮器２に送られる。第２の
凝縮器２ではガス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液
化して高温高圧の液冷媒となる。第２の凝縮器２で凝縮
された液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクルの
冷媒と熱交換し、第２の冷凍サイクルの冷媒を蒸発さ
せ、自身は過冷却され、液配管を通じて負荷側へと送ら
れる。ここで、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却を
とる熱交換装置１１としては、プレート熱交換器、二重
管熱交換器等が使用される。負荷側に送られた冷媒は第
１の膨張弁３で膨張し、第１の蒸発器４で熱吸収を行い
冷蔵庫、ショーケース内の被冷却物を冷やす。過冷却が
増えると、第１の冷凍サイクルの冷凍能力が増える。複
数の第１の蒸発器４を設けた場合は、過冷却後の冷媒が
それぞれの第１の蒸発器４に分岐配管により流される。

【００２３】ここで、冷却負荷が少なくなると、第１の
冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が下がる。これ
に応じて圧力検出器１３の信号レベルが低下すると、制
御装置１４は圧力検出器１３の信号レベルと基準値との
差に応じて第２の圧縮機８の運転を制御する。すなわ
ち、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値よりも低
い場合には電磁接触器７を切り第２の圧縮機８への通電
が遮断される。そこで、熱交換装置１１で熱交換する熱
量が減少することにより、第１の凝縮器２で凝縮された
冷媒の過冷却度も減少し、第１の冷凍サイクルの冷凍能
力が下がる。このようにして、冷却能力が下げられる
と、第１の冷凍サイクルの低圧側における冷媒圧力が上
昇して設定圧力に収束する。

【００２４】また、冷却負荷が高い場合には、第１の冷
凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇する。そこ
で、圧力検出器１３の出力信号レベルが基準値よりも高
くなると、電磁接触器７が入り第２の圧縮機８に通電さ
れる。この結果、制御装置１４は上記のように第１の圧
縮機８を連続運転させるように制御することによって、
熱交換装置１１で熱交換される熱量を増大させる。そし
て、第１の凝縮器２で凝縮された冷媒の過冷却度を増加
させることによって、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発
器４の冷凍能力を上げる。第２の圧縮機８は上記のよう
に制御装置１４により運転、停止が制御され、電磁接触
器７を間欠的に作動することにより、間欠運転をする。
従って、熱交換装置１１で熱交換する熱量が増減され、
第１の冷凍サイクルの冷凍能力が増減される。

【００２５】図２は、コンビニエントストア、小型店舗
の庫内温度が冷蔵温度（例えば−５℃〜１０℃）である
ショ−ケ−ス、冷蔵庫の一日の経時的な冷凍負荷及びそ
れに対応した冷凍装置の冷凍能力の例を示したものであ
る。図２（ａ）は、横軸に一日の時間をとり、縦軸にこ
れらのショ−ケ−ス、冷蔵庫の冷凍負荷をとっている。
図２（ａ）に示すように、これらのショ−ケ−ス、冷蔵
庫は、大きな冷凍負荷量とそれに比べて比較的小さな負
荷変動量を有することに特徴がある。すなわち、図２
（ａ）に示すように、大きな冷凍負荷量が大きなベ−ス
部分と小さな変動部分から成っている。また、これらの
ショ−ケ−ス、冷蔵庫は、８時〜１６時の間に来客によ
る店内温度の上昇、ショ−ケ−ス内の被冷却物を出し入
れするために蓋の開閉などにより、負荷が大きくなる。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の負荷変動に対して、エコノ
マイザ−（第２の冷凍サイクル）を間欠的に運転するこ
とにより、第１の冷凍サイクルの冷凍能力を変化させた
ものである。冷蔵庫、ショーケースの負荷が大きくなる
と、上記で説明したように第２の冷凍サイクルの第２の
圧縮機８の運転時間が長くなる。従って、第１の冷凍サ
イクルの液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクル
の冷媒と熱交換し十分に過冷却される。従って、第１の
冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍能力は図２（ｂ）
に示すように、ショーケース、冷蔵庫の負荷に応じて、
段階的に対応制御することが可能となる。以上のよう
に、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の
大きな第１の圧縮機１の容量を直接制御する必要はな
く、エコノマイザ−の運転、停止により、ショ−ケ−ス
等の負荷変動量に見合った小容量の第２の圧縮機８を制
御することにより負荷対応が良好となり、また、省エネ
ルギ−が図れる。また、第１の冷凍サイクルの低圧側の
圧力を検出することにより、エコノマイザ−の運転、停
止を制御しているので、従来のエコノマイザ−搭載冷凍
装置に比べて凝縮器をでた液冷媒の過冷却をとりすぎる
ことがなく、ショ−ケ−ス等の負荷変動に迅速、適確に
対応でき、入力エネルギ−が増加するのを防止できる。
さらに、制御を第２の圧縮機の間欠制御（ＯＮ−ＯＦＦ
制御）としているので、インバータ装置を必要とせず、
製品の製造コストも低減することができる。そこで、こ
の冷凍装置は、特に、コンビニエントストア、小型店舗
のショ−ケ−スに設けられ、負荷が大きく、要求冷凍能
力が大きいが、負荷変動の小さい、庫内温度が冷蔵温度
であるショ−ケ−ス、冷蔵庫に使用すると性能が最適に
発揮できる。

【００２６】実施の形態２．実施の形態１では、圧力検
出器１３で検出された信号レベルにより制御装置１４が
電磁接触器７を間欠的に制御していたが、図３の実施の
形態２の冷凍装置の冷凍サイクルに示すように圧力検出
器１３で検出された信号レベルにより制御装置１４がイ
ンバータ１２を制御し出力周波数を変化させ、第２の圧
縮機８の回転を変速制御することにより、熱交換装置１
１での熱量を制御することも可能である。その他の構成
（前記の第１の膨張弁３と第１の蒸発器４とを複数接続
する構成も併せて）は前記実施の形態１と同様であるの
で、説明を省略する。

【００２７】第１の冷凍サイクルにおいて、冷却負荷が
減少したとき、第１の冷凍サイクルの低圧側における冷
媒圧力が下がるために、これに応じて圧力検出器１３の
信号出力レベルが低下する。圧力検出器１３の出力信号
レベルが基準値より低くなると、制御装置１４がインバ
ータ１２を制御することによって出力周波数を下げる。
電源周波数が下げられると、第２の圧縮機８の電動機の
回転が下げられ、第２の圧縮機８の容量が低下し熱交換
器１１で熱交換される熱量が下がる。熱交換器１１で熱
交換される熱量が下がると第１の凝縮器２を出た液冷媒
の過冷却度が下がり、第１の蒸発器４の冷却能力が下が
る。

【００２８】また、冷却負荷が高い場合には、第１の冷
凍サイクルにおける低圧側の冷媒圧力が上昇する。この
結果、制御装置１４はインバータ１２をその出力周波数
が上昇するように制御することにより、第２の圧縮機８
の電動機の回転数を上昇させて熱交換装置１１で熱交換
する熱量を増加させる。この結果、第１の凝縮器２を出
た液冷媒の過冷却度が増加し、第１の蒸発器４の冷却能
力が増加する。このように、第２の圧縮機８の電動機回
転数の制御をインバータを用いて行うことによって、第
１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却を連続的に制御する
ことができ、実施の形態1で示した間欠制御より、第１
の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の負荷変動に対する冷
凍能力の追従性が良くなる。また、実施の形態1で示し
た間欠制御より、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機８
の起動発停回数が少なくなり、冷凍装置の消費電力量が
低減できる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮
機８は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１の１／６程
度の容量であるため、第２の圧縮機８を制御するインバ
ータ装置の製造コストは、従来のインバータ冷凍装置の
インバータ装置の製造コストに比べて、低減することが
できる。また、容量制御する圧縮機の容量が従来のイン
バータ冷凍装置の圧縮機に比べて小さいため、インバー
タ部でのエネルギーロスも小さく、消費電力も低減する
ことが出きる。

【００２９】図４は上記実施の形態２に関し、図４
（ａ）は、実施の形態１と同じショーケース、冷蔵庫の
冷凍負荷を示し、図４（ｂ）は、この負荷に対応して冷
凍装置を運転した時の冷凍能力を模式的に表したもので
ある。8時〜１６時にかけてショーケース、冷蔵庫の負
荷が高くなると、上記で説明したように第２の冷凍サイ
クルの第２の圧縮機８の出力周波数が負荷量に応じて連
続的に制御されて高くなる。従って、第１の冷凍サイク
ルの液冷媒は熱交換装置１１で第２の冷凍サイクルの冷
媒と熱交換し、負荷量に対応良く過冷却される。従っ
て、第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の冷凍能力は
図４（ｂ）に示すように、ショーケース、冷蔵庫の負荷
に応じて、連続的に制御することが可能となる。そこ
で、冷凍能力は図２で示した間欠制御よりショ−ケ−ス
冷凍負荷の変動に対する追従性が良くなる。本実施の形
態の冷凍装置も前記実施の形態１の冷凍装置と同様、コ
ンビニエントストア、小型店舗のショ−ケ−スに設けら
れ、負荷が大きく、そこで要求冷凍能力が大きいが、負
荷変動の小さい、庫内温度が冷蔵温度であるショ−ケ−
ス、冷蔵庫に使用するのが最適である。

【００３０】実施の形態３．実施の形態３では、実施の
形態１および実施の形態２の第１の凝縮器２と第２の凝
縮器９を一体型の構造とし、図５に示すようにその熱交
換器のフィンを共有した一体型凝縮器としたものであ
る。また、図６は実施の形態３の冷凍サイクルを模式的
に示したものである。なお、第２の圧縮機８を制御する
圧力検出器１３、制御装置１４は記載を省略したが、実
施の形態１、２と同様に制御する。図において、２５は
一体型凝縮器を表している。その他の構成（前記の第１
の膨張弁３と第１の蒸発器４とを複数接続する構成も併
せて）は前記の実施の形態１、２と同様であり、説明を
省略する。

【００３１】次に動作を説明する。第１の蒸発器４の冷
凍負荷が小さいとき、冷凍サイクルの低圧側の圧力が下
がり、第２の圧縮機８の運転を間欠制御するものでは、
実施の形態１で説明したように第２の圧縮機８が停止す
る。第２の圧縮機８が停止すると第２の冷凍サイクルに
は冷媒が流れないため、第２の凝縮器９の配管にも冷媒
が流れないので、熱交換の必要がなくなる。従って、第
１の圧縮機１、第１の凝縮器２、第１の膨張弁３および
第１の蒸発器４からなる第１の冷凍サイクルの第１の凝
縮器２は、第２の凝縮器９が使用していたフィンも活用
することができ、表面伝熱面積が増加する。また、第２
の圧縮機８の運転を変速制御するものでは、第２の圧縮
機８の運転が全速でない（減速している）とき一体型凝
縮器２５のフィンの表面伝熱面積に余剰部分が生じる。
従って、第１の凝縮器２の凝縮能力を向上することがで
き、高圧圧力が低くなるため、冷凍装置の消費電力を低
減することができ、省エネルギーとなる。また、第２の
圧縮機８の制御を間欠制御、連続制御に関係なく、第１
の凝縮器２と第２の凝縮器９のフィンを共有化すること
により、第１の凝縮器２と第２の凝縮器９を別々に設置
するより、省スペース化が図れる。

【００３２】実施の形態４．図７は、実施の形態１およ
び実施の形態２の冷凍サイクルの具体的な設置を示すも
のである。図において、１５は第１の冷凍サイクルの第
１の圧縮機１、第１の凝縮器２を搭載した熱源機側ユニ
ットであり、通常は室外または室内でも店舗外に設置さ
れる。また、１６は、第１の冷凍サイクルの第１の膨張
弁３及び第１の蒸発器４を内蔵する負荷側ユニットであ
るショーケース、冷蔵庫であり、第２の冷凍サイクルで
あるエコノマイザ−を内蔵する。負荷側ユニット１６は
室内または店舗内に設置される。熱源機側ユニット１５
と第１のユニット１６を高圧配管（液配管）１８、低圧
配管（ガス配管）１９とで接続する。なお、図７では、
負荷側ユニット１６を１台記載しているが、複数とする
のが一般的である。その場合、エコノマイザ−は複数の
負荷側ユニット１６（ショ−ケ−ス、冷蔵庫）のうちの
１台内に設置される。

【００３３】次に動作を説明する。第１の圧縮機１を吐
出した高圧のガス冷媒は第１の凝縮器２で外気との熱交
換により凝縮・液化して高温高圧の液冷媒となる。液冷
媒は液配管１８を通じて負荷側ユニット１６へと送られ
る。負荷側ユニット１６に送られた液冷媒はショーケー
ス、冷蔵庫内のエコノマイザ−内の熱交換装置１１で過
冷却され、第１の膨張弁３で膨張し、第１の蒸発器４で
蒸発し、ショ−ケ−ス、冷蔵庫内の被冷却物を冷却す
る。ショ−ケ−ス、冷蔵庫が複数ある場合は、熱交換装
置１１で過冷却された冷媒が並列の分岐管により流され
る。従来のエコノマイザ−搭載冷凍機では、室外に設置
されたエコノマイザ−で第１の凝縮器２を出た液冷媒を
過冷却する。通常のコンビニエンスストア、小型店舗の
場合、室外に設置したエコノマイザ−を設置した熱源機
側ユニットと室内に設置したショーケースは３０ｍ程度
の液配管、低圧配管によって接続されているため、室外
で過冷却をとった液冷媒が室内のショーケースまで移送
される際、外気との熱交換をおこし、過冷却の効果が減
るため、これを防ぐために室外と室内のユニットをつな
ぐ液配管に断熱材を厚く巻く必要がある。しかし、この
実施の形態による冷凍装置では、過冷却をとるエコノマ
イザ−が室内側の負荷側ユニット１６であるショ−ケ−
スなどの内部に設置されているため、液冷媒の過冷却は
室内側で行われる。このように、過冷却を室内側で行う
ことによって、過冷却をとった液冷媒と外気との熱交換
を防ぐことができる。従って、エコノマイザ−をショー
ケース、冷蔵庫１６内に配置することによって、液配管
１８の冷媒温度はエコノマイザ−を搭載しない冷凍機と
変わらないため、液配管１８にまく断熱材の量をエコノ
マイザーユニットを搭載しない冷凍機並みに抑えること
ができる。

【００３４】実施の形態５．実施の形態１および実施の
形態２の冷凍サイクルの具体的な設置の別の例を図８に
示す。図８において、１５は、冷媒を圧縮する第１の圧
縮機１、第１の圧縮機１から吐出される高圧冷媒を冷却
して凝縮する第１の凝縮器２を搭載した熱源機側ユニッ
トである。この熱源機側ユニット１５内に第２の冷凍サ
イクルであるエコノマイザ−を搭載する。１６は第１の
凝縮器２から供給される冷媒を膨張させる第１の膨張弁
３、第１の膨張弁３において膨張された冷媒を蒸発させ
ることにより熱吸収を行う第１の蒸発器４を内蔵する負
荷側ユニットであるショ−ケ−ス、冷蔵庫であり、熱源
機側ユニット１５と負荷側ユニットであるショ−ケ−
ス、冷蔵庫１６を高圧配管（液配管）１８、低圧配管
（ガス配管）１９で接続する。なお、図８では、負荷側
ユニット（ショ−ケ−ス、冷蔵庫）１６を１台記載して
いるが、複数とするのが一般的である。

【００３５】このように、エコノマイザ−を、室外また
は室内でも店舗外に設ける熱源機側ユニット１５内に配
置することによって、室内に設ける負荷側ユニット１６
であるショ−ケ−ス、冷蔵庫を省スペース化することが
できる。

【００３６】本実施の形態は、次のように活用すること
ができる。例えば、今般の薬事法の改正により、コンビ
ニエントストアなどで栄養ドリンクの販売が可能となっ
た。これに伴い、これらを新規に陳列するショ−ケ−ス
が必要となり、コンビニエントストア等では、ショ−ケ
−スの追加による冷凍装置の負荷能力が増加する傾向に
ある。ショ−ケ−スが増加して冷凍装置の負荷が増大す
れば、室外又は店舗外の熱源機側ユニットの能力も大き
くし、冷凍装置の能力を大きくする必要があり、これに
対して従来は、コンビニエントストア等の場合、室外又
は店舗外の熱源機側ユニットの圧縮機能力を例えば、６
馬力使用であれば、７．５馬力等に容量アップして対応
していた。また、圧縮機の容量アップにより冷媒配管を
流れる冷媒量が増えるため、配管の圧力損失が増えるの
を防止するために、店舗内の負荷側ユニット１６である
ショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱源機側ユニット１５
とを接続する低圧配管（ガス配管）１８を圧縮機容量６
馬力時の配管径２５．４ｍｍから３１．７５ｍｍに太く
する必要があり、配管も交換していた。本実施の形態に
よれば、前記の能力アップに対しては、従来ある熱源機
側ユニット１５に圧縮機容量が１馬力以下の第２の圧縮
機８を持つエコノマイザ−を付加することによって、第
１の凝縮器２を出た液冷媒の過冷却度を熱交換装置によ
ってあげ、冷凍能力を上昇させることで対応できる。ま
た、第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機１の容量が変わ
らないので、冷媒配管を流れる冷媒流量も変化しない。
このため、店舗内のショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱
源機側ユニット１５とを接続する客先配管（延長配管）
である前記の低圧配管（ガス配管）の配管径を大きくす
る必要はない。従って、既存の客先配管（延長配管）を
リサイクルして使用することができる。なお、従来の客
先配管（延長配管）を管径の大きな配管へ交換するの
は、冷凍装置の要求負荷増加状態により変化し、例え
ば、第１の圧縮機１の容量を７．５馬力から１０馬力へ
増加させる場合は、低圧側配管径は同径で、高圧側配管
径を大きくする必要があり、また、第１の圧縮機１の容
量を６馬力から１０馬力に増加させる場合は、両方の配
管径を大きくする必要があった。本実施の形態では、い
ずれの場合も、既存の客先配管（延長配管）を使用でき
る。さらに、本実施の形態では、エコノマイザ−で冷凍
装置の能力アップを行うので、第１の冷凍サイクルの第
１の圧縮機１、第１の凝縮器２及びこれらを接続する配
管も再利用できる。前記の通り、本実施の形態によれ
ば、ショ−ケ−スの増加等による冷凍装置の能力アップ
に際して、第１の冷凍サイクル側は、客先配管（延長配
管）や第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、これらを接続
する配管等は既存のものを使って、要求能力アップに見
合った能力のエコノマイザ−を付加することにより、能
力アップの工事費用をできるだけ低減して、要求能力ア
ップが可能となる。特に、コンビニエントストア等にお
いては、店舗用のショ−ケ−スと室外又は店舗外の熱源
機側ユニット１５とが離れていることが多く、これらを
接続する客先配管（延長配管）が長くなるので、既設の
配管が使えるメリットは大となる。なお、冷凍装置の能
力アップの要求に対応するのに、第１の冷凍サイクルの
第１の圧縮機１、第１の凝縮器２、既設の客先配管（延
長配管）等を変えずに、エコノマイザ−を付加して対応
することは、前記の実施の形態４の場合にも適用でき、
同様の効果が得られる。

【００３７】実施の形態６．図９はこの発明の実施の形
態６である冷凍装置の冷凍サイクルを示している。この
冷凍装置は図９に示すように、１は冷媒を圧縮する第１
の圧縮機、２は圧縮機１から吐出された高圧冷媒を冷却
して凝縮する第１の凝縮器、３は後述の蓄熱式熱交換装
置２６で過冷却された液冷媒を膨張させる第１の膨張弁
（第１の減圧装置）、４は第１の膨張弁３において膨張
された冷媒を蒸発させることにより熱吸収を行う第１の
蒸発器でコンビニエンスストア等のショーケース・冷蔵
庫を冷却する。これら第１の圧縮機１、第１の凝縮器
２、第1の膨張弁３、第１の蒸発器４等で第１の冷凍サ
イクルを構成する。また、８は冷媒を圧縮する第２の圧
縮機で圧縮機の容量が第１の圧縮機１の容量の１／６程
度のものである。９は第２の圧縮機８から吐出された高
圧冷媒を冷却して凝縮する第２の凝縮器、１０は第２の
凝縮器９から供給される冷媒を膨張させる第２の膨張弁
（第２の減圧装置）、２６は第１の凝縮器２で凝縮され
た液冷媒を過冷却する蓄熱式熱交換装置で、通常の蓄冷
剤が蓄熱槽となる容器内に収容され、第２の膨張弁１０
で膨張した冷媒が蓄冷剤により蒸発し、蓄冷剤に冷熱を
付与し、この蓄冷剤の冷熱で第１の凝縮器２で凝縮され
た冷媒を過冷却するものである。これら第２の圧縮機
８、第２の凝縮器９、第２の膨張弁１０、蓄熱式熱交換
装置２６等で第２の冷凍サイクルを構成し、第２の冷凍
サイクルでエコノマイザ−を構成する。また、１３は第
１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検
出器、１４は検出した圧力により後述の第１の電磁弁３
０、第２の電磁弁３１を開閉する制御装置、２７は、第
１の冷凍サイクルにおいて蓄熱式熱交換装置２６をバイ
パスするバイパス回路、３０はバイパス回路２７に設け
られ、冷媒の流れを変更する第１の電磁弁、３１は第１
の冷凍サイクルの冷媒が蓄熱式熱交換装置２６で熱交換
する場合、熱交換しない場合により開閉される第２の電
磁弁である。なお、図９においては、蓄熱式熱交換装置
２６と第１の圧縮機１との間に、第１の膨張弁３と第１
の蒸発器４とを直列に接続したものを１組設けている
が、蓄熱式熱交換装置２６と第１の圧縮機１との間に、
この組合せのものを複数並列に接続し、複数の第１の蒸
発器４で、それぞれのショ−ケ−スまたは冷蔵庫を冷却
するのが一般的である。

【００３８】次に動作を説明する。第１の冷凍サイクル
では、冷媒は第１の圧縮機１で圧縮される。高温高圧と
なったガス冷媒は、第１の凝縮器２に送られる。第１の
凝縮器２ではガス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液
化して高温高圧の液冷媒となる。第１の凝縮器２で凝縮
された液冷媒は蓄熱式熱交換装置２６で蓄冷剤と熱交換
し過冷却され、液配管を通じて負荷側へと送られる。こ
のように冷媒が過冷却されると、冷凍能力が増加する。
負荷側に送られた冷媒は第１の膨張弁３で膨張させ、第
１の蒸発器４で熱吸収を行い冷蔵庫、ショーケース内の
被冷却物を冷やす。複数の第１の蒸発器４がある場合
は、過冷却後の冷媒が分岐管により流され、それぞれの
ショ−ケ−ス等を冷却する。

【００３９】また、第２の冷凍サイクルでは、冷媒は第
２の圧縮機８で圧縮される。高温高圧となったガス冷媒
は、第２の凝縮器９に送られる。第２の凝縮器９ではガ
ス冷媒が外気との熱交換により凝縮・液化して高温高圧
の液冷媒となる。高温高圧となった冷媒は第２の膨張弁
１０で膨張され、蓄熱式熱交換装置２６で蓄冷剤と熱交
換され、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。コンビニ
エンスストアなどでは、夜間ショーケース等扉の開閉が
少なくなるため第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器４の
冷凍負荷が下がる。第１の冷凍サイクルの第１の蒸発器
４の冷凍負荷が小さくなると、第１の冷凍サイクルの低
圧が下がるため、これを検出した圧力検出器１３の信号
レベルと基準値の差に応じて制御装置１４が電磁弁３
０、電磁弁３１の開閉を制御する。すなわち、圧力検出
器１３の出力信号レベルが基準値よりも低い場合には、
電磁弁３１を閉じ、電磁弁３０を開く。電磁弁３１が閉
じられると、第１の冷凍サイクルの冷媒は蓄熱式熱交換
装置２６通過しなくなるため、蓄熱式熱交換装置２６で
は蓄冷剤と熱交換されなくなる。従って、第２の冷凍サ
イクルが常に運転し続けているため、第２の冷凍サイク
ルが蓄熱式熱交換装置２６で発生する熱量は、蓄熱式熱
交換器２６内の蓄冷剤を冷やすことにより貯えられる。

【００４０】ここで昼間ショーケースなどの扉開閉が頻
繁になる時間帯になると、第１の冷凍サイクルの第１の
蒸発器４の冷却負荷が高くなる。第１の冷凍サイクルの
冷却負荷が高くなると、第１の冷凍サイクルの低圧圧力
は上昇するため、これに応じて圧力検出器１３の信号レ
ベルが上昇する。圧力検出器１３の信号レベルが上昇す
ると制御装置１４は、圧力検出器１３の信号レベルと基
準値との差に応じて電磁弁３０、電磁弁３１の開閉を制
御する。すなわち、圧力検出器１３の出力信号レベルが
基準値より高い場合には、電磁弁３０を閉じ、電磁弁３
１を開く。電磁弁３１が開かれると第１の冷凍サイクル
の第１の凝縮器２を出た冷媒は蓄熱式熱交換装置２６で
蓄冷剤と熱交換することにより、第１の冷凍サイクルの
液冷媒が過冷却される。第１の冷凍サイクルの液冷媒が
過冷却されると、前記のように第１の冷凍サイクルの第
１の蒸発器４の冷却能力が増大する。蓄熱式熱交換装置
２６の蓄冷剤に蓄冷するのは、夜間に限定するものでは
なく、昼間も蓄冷することにより、第２の冷凍サイクル
の第２の圧縮機の容量を小さくできる。

【００４１】このように、実施の形態７に示す冷凍装置
を用いることによって、夜間のショーケース負荷の小さ
い時間帯に蓄熱式熱交換装置２６に蓄冷し、昼間、電力
量がピークとなる時間帯にその蓄冷熱量を利用すること
により、電力の平準化が図れる。また昼間に比べて深夜
電力料金は安価なため、夜間に蓄熱し、その熱量を昼間
に利用する方が非蓄熱時に比べて電力料金は安くなる。
また、過冷却を付与する熱交換装置を蓄熱式熱交換装置
２６としたので、第２の冷凍サイクル側（エコノマイザ
−側）の第２の圧縮機の容量を、第１の冷凍サイクルの
負荷変動に見合うように選択する融通性が増し（例え
ば、より小容量の圧縮機にできる）、また、蓄熱量を有
効に使うことにより、省エネルギ−が図れるとともに、
設備費用も低減できる。さらに、電磁弁３０、３１を流
量制御装置として、圧力検出器１３の検出圧力により、
それぞれの流量を制御するようにしてもよい。このよう
にすることにより、ショ−ケ−スや冷蔵庫の負荷変動に
精度良く対応できる。さらに、蓄熱式熱交換装置２６の
蓄冷量を測定し、蓄冷量を加味して、それぞれの流量を
制御することにより一層負荷変動への対応が良くなる。

【００４２】実施の形態７．また、上記実施の形態１〜
実施の形態６において、第１の冷凍サイクルおよび第２
の冷凍サイクルの冷媒にハイドロフルオロカーボンR404
AまたはハイドロフルオロカーボンR507を用いる。

【００４３】R４０４Aは組成上従来の冷凍装置に用いら
れていた冷媒R２２に比べて密度が高いため、 R４０４A
を冷媒に用いた場合、第１の冷凍サイクルに流れる冷媒
循環量ＧはR２２に比べて1.4倍程度となる。この結果、
Ｒ４０４ＡとＲ２２で同じ過冷却度をとった場合、過冷
却効果は冷媒循環量の多いＲ４０４Ａの方が有利であ
る。熱交換装置１１や蓄熱式熱交換装置２６で熱交換さ
れる熱量は過冷却効果の多いＲ４０４Ａの方が多くなる
ため、同じ冷却能力を発生するには圧縮機８の負荷を軽
減することができる。このため、この発明の冷凍装置で
は装置の冷凍能力を上げることができ、消費電力を低減
することができる。また、上記R５０７を冷媒として用
いた場合も同様の効果を生じる。

【００４４】冷媒として、Ｒ２２とＲ４０４Ａの比較を
第１の冷凍サイクルの冷凍能力比較表と図１０の第１の
冷凍サイクルのモリエル線図により説明する。第１の冷
凍サイクルの冷媒循環量Ｇは、吸入ガス比容積をｖ、第
１の圧縮機１の押しのけ量をＶとして、Ｇ（Ｋｇ／ｈ）
＝Ｖ（ ｍ³／ｈ）／ｖ（ ｍ³／Ｋｇ）で算出されるが、
第１の冷凍サイクルの蒸発温度ＥＴを−５℃、第１の圧
縮機１の吸入ガス温度１８℃、第１の圧縮機１の押しの
け量Ｖを２４．９ｍ³／ｈ（４．５ＫＷスクロ−ル圧縮
機の例）とした場合の第１の冷凍サイクルの冷凍能力の
比較を表１に、また、モリエル線図を図１０に示す。表
１に示すように、Ｒ２２とＲ４０４Ａの冷凍能力Ｑは、
過冷却を５度と同じにした場合、それぞれ、６７４１９
ＫＪ／ｈ、７７５２６ＫＪ／ｈとなり、Ｒ４０４Ａの方
が大となる。従って、同じ冷却能力を発生するには、Ｒ
４０４Ａの方がエコノマイザ−の第２の圧縮機８の負荷
を軽減できる。

【００４５】

【表１】

【００４６】前記の各実施の形態に記載の冷凍装置は、
全体の冷凍負荷量は大きいが、負荷変動量は比較的小さ
い負荷特性の被冷却物を冷却するのに特に、好ましく使
われるものである。第１の冷凍サイクルの大きな容量の
第１の圧縮機で冷凍負荷の大きなベ−ス部分に対応し、
比較的小さな負荷増分である変動部分は、第２の冷凍サ
イクルの小容量の第２の圧縮機で対応するものである。
このようにすることで、負荷変動部分に見合った容量の
第２の圧縮機を選択することにより、負荷変動への良好
な対応を図り、また、大容量の第１の圧縮機により負荷
変動部分に対応することによるエネルギ−の無駄の発生
や制御設備費用の増大を防止し、省エネルギ−及び設備
費用の低減を図るものである。即ち、第１の冷凍サイク
ルとは別に、さらに第２の冷凍サイクルを設けても設備
費用的にも充分採算がとれるものとなる。本冷凍装置と
して好ましく使われる圧縮機の容量としては、第１の圧
縮機の容量は、６馬力〜１０馬力程度であり、第１の圧
縮機と第２の圧縮機との容量比は、６対１〜１０対１程
度である。本冷凍装置を使うのに最適な例が、前記の負
荷特性を持ち、コンビニエントストア、小型店舗の庫内
温度が冷蔵温度（例えば、−５℃〜１０℃）であるショ
−ケ−ス、冷蔵庫用の冷凍装置である。庫内温度が冷蔵
温度であるショ−ケ−ス、冷蔵庫用の冷凍装置を選択す
るのは、コンビニエントストア、小型店舗においては、
ショ−ケ−ス等は、庫内温度が冷蔵温度（例えば、−５
℃〜１０℃）のものと冷凍温度（例えば、−５℃未満）
のものとがあるが、被冷却物の取扱量は、冷蔵温度のも
のが圧倒的に多く、そこで冷蔵温度のショ−ケ−ス、冷
蔵庫が多くなり、これらの冷凍装置としては冷凍能力の
大きなものが要求されることと、被冷却物の出し入れ等
により負荷変動はあるが、比較的小さいことによる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の第１の
発明に係る冷凍装置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮
器、それぞれ第1の減圧装置を有し、並列に接続された
複数の第1の蒸発器等を配管接続した第１の冷凍サイク
ルと、第１の圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第
2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続
し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを
備え、第２の冷凍サイクルの運転により、熱交換装置で
第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間
の冷媒を冷却する冷凍装置において、第２の冷凍サイク
ルの第２の圧縮機の運転速度を変速制御して第１の冷凍
サイクルの冷凍能力を制御するので、ショ−ケ−ス等の
負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧縮機を
直接制御する必要はなく、エコノマイザ−により、小容
量の第２の圧縮機を制御することにより、負荷対応が良
好となり、かつ、省エネルギ−が図れるとともに、第２
の圧縮機の運転速度を変速制御することによって、第１
の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却度を連続的に制御する
ことができ、負荷変動に対する冷凍装置の冷凍能力の追
従性が良くなる。また、第２の圧縮機を変速制御するこ
とで、起動発停回数が少なくなり、消費電力量が低減で
きる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機は第
１の冷凍サイクルの第１の圧縮機より低容量であるた
め、第２の圧縮機を制御する制御装置（例えば、インバ
−タ装置）の費用が低減できる。

【００４８】また、この発明の第２の発明に係る冷凍装
置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1
の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発
器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮
機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の
減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−
を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サ
イクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクル
の第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷
凍装置において、第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧
力を検出する圧力検出器を有し、この圧力検出器の検出
圧力により、第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転
を制御して第１の冷凍サイクルの冷凍能力を制御するの
で、ショ−ケ−ス等の負荷変動に対応するのに、容量の
大きな第１の圧縮機１を直接制御する必要がなく、エコ
ノマイザ−により、小容量の第２の圧縮機を制御するこ
とにより、負荷対応が良好となり、かつ、省エネルギ−
が図れるとともに、第１の冷凍サイクルの低圧側の圧力
を検出することにより、第２の圧縮機を制御しているの
で、従来のエコノマイザ−搭載冷凍装置に比べてショ−
ケ−ス等の負荷変動に迅速、適確に対応できる。

【００４９】また、この発明の第３の発明に係る冷凍装
置によれば、第２の発明において、第２の圧縮機の運転
制御が間欠制御であるので、第２の発明の効果に加え
て、インバータ装置を必要とせず、製品の製造コストも
低減することができる。

【００５０】また、この発明の第４の発明に係る冷凍装
置によれば、第２の発明において、第２の圧縮機の運転
制御が変速制御であるので、第２の発明の効果に加え
て、第１の冷凍サイクルの液冷媒の過冷却度を連続的に
制御することができ、負荷変動に対する冷凍装置の冷凍
能力の追従性が良くなる。また、第２の圧縮機を変速制
御することで、起動発停回数が少なくなり、消費電力量
が低減できる。さらに、第２の冷凍サイクルの第２の圧
縮機は第１の冷凍サイクルの第１の圧縮機より低容量で
あるため、第２の圧縮機を制御する制御装置（例えば、
インバ−タ装置）の費用が低減できる。

【００５１】また、この発明の第５の発明に係る冷凍装
置によれば、第１の発明乃至第４の発明において、エコ
ノマイザ−をショ−ケ−スまたは冷蔵庫内に設けたの
で、第１の発明乃至第４の発明の効果に加えて、高圧配
管（液配管）中の過冷却した液冷媒と外気との熱交換を
防ぐのに必要な断熱材の量が減少できる。または、配管
の断熱が簡易化できる。

【００５２】また、この発明の第６の発明に係る冷凍装
置によれば、第１の発明乃至第４の発明においおて、エ
コノマイザ−を熱源機側ユニットに設けたので、第１の
発明乃至第４の発明の効果に加えて、第２の負荷側ユニ
ットであるショ−ケ−ス、冷蔵庫を省スペ−ス化でき
る。

【００５３】また、この発明の第７の発明に係る冷凍装
置によれば、第１の発明乃至第４の発明において、第１
の凝縮器と第２の凝縮器を一体型凝縮器とし、フィンを
共通のフィンとしたので、第１の発明乃至第４の発明の
効果に加えて、第２の圧縮機を運転していないとき、も
しくは、第２の圧縮機の運転が全速でないとき一体型凝
縮器のフィンの表面伝熱面積に余剰部分が生じる。そこ
で第１の凝縮器の凝縮能力が向上し、第１の冷凍サイク
ルの高圧圧力を下げることができる。従って、消費電力
を低減することができ、省エネルギ−効果が得られる。
また、第２の圧縮機の制御を間欠制御、連続制御に関係
なく、第１の凝縮器と第２の凝縮器のフィンを共有化す
ることにより、第１の凝縮器と第２の凝縮器を別々に設
置するより、省スペース化が図れる。

【００５４】また、この発明の第８の発明に係る冷凍装
置によれば、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1
の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発
器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、第１の圧縮
機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の
減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−
を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、第２の冷凍サ
イクルの運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクル
の第１の凝縮器と第１の減圧装置間の冷媒を冷却する冷
凍装置において、熱交換装置を蓄熱式熱交換装置とし、
第２の冷凍サイクルで蓄冷するとともに、この蓄冷熱で
第１の冷凍サイクルの冷媒を冷却するので、ショ−ケ−
ス等の負荷変動に対応するのに、容量の大きな第１の圧
縮機を直接制御する必要はなく、エコノマイザ−によ
り、小容量の第２の圧縮機を制御することにより負荷対
応が良好となり、かつ、省エネルギ−が図れるととも
に、また、夜間のショーケース負荷の小さい時間帯に蓄
熱式熱交換装置に蓄冷し、昼間、電力量がピークとなる
時間帯に、その蓄冷熱量を利用することにより、電力の
平準化が図れる。また昼間に比べて深夜電力は料金が安
価なため、夜間に蓄熱し、その熱量を昼間に利用する方
が、昼間、冷凍機の出力を最大で運転させるよりも電力
料金が安くなる。

【００５５】また、この発明の第９の発明に係る冷凍装
置によれば、第８の発明において、第１の冷凍サイクル
の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器と、第１の冷
凍サイクルに設け、蓄熱式熱交換装置をバイパスするバ
イパス回路とを備え、圧力検出器の検出圧力によりバイ
パス回路を流れる冷媒量を制御するので、第８の発明の
効果に加えて、圧力検出器の検出圧力により、バイパス
回路の流量を制御するので、第１の冷凍サイクルの負荷
変動への追従性が一層良くなる。

【００５６】また、この発明の第１０の発明に係る冷凍
装置によれば、第１の発明乃至第９の発明において、使
用冷媒をハイドロフルオロカ−ボンＲ４０４Ａまたはハ
イドロフルオロカ−ボンＲ５０７としたので、第１の発
明乃至第９の発明の効果に加えて、冷媒にR22を用いる
より過冷却効果が増大する。この結果、熱交換装置で熱
交換される熱量が増え、第２の冷凍サイクルの第２の圧
縮機の消費電力を低減することができ、冷凍装置全体の
消費電力を低減できる。

【００５７】また、この発明の第１１の発明に係る冷凍
装置によれば、第１の発明乃至第１０の発明の冷凍装置
を庫内温度が冷蔵温度であり、コンビニエントストア、
ス−パ−マ−ケットまたは小型店舗に設置されるショ−
ケ−スまたは冷蔵庫に使用されるので、庫内温度が冷蔵
温度である、コンビニエントストア等のショ−ケ−ス
は、負荷量は大きが、負荷変動量は負荷量に比べて小さ
く、大きな負荷量のベ−ス部分を第１の圧縮機で対応
し、小さな変動部分を容量の小さな第２の圧縮機で対応
することができ、第１の発明乃至第１１の発明の冷凍装
置を最も適切に利用することができ、それぞれの効果を
確実に発揮できる。

【００５８】また、この発明の第１２の発明に係る冷凍
装置は、第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第1の減
圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発器等
を配管接続した第１の冷凍サイクルを備えた冷凍装置に
おいて、冷凍装置の能力増加に際し、第１の圧縮機の容
量を増加させずに、第１の圧縮機より容量の小さな第２
の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装置、熱交換装置等
を配管接続し、エコノマイザ−を構成する第２の冷凍サ
イクルを追加し、かつ、熱源機側ユニットと負荷側ユニ
ットとを接続する既設配管である高圧配管と低圧配管の
うち、少なくとも一方を再利用し、第２の冷凍サイクル
の運転により、熱交換装置で第１の冷凍サイクルの第１
の凝縮器と第１の減圧装置間の液冷媒を冷却するので、
既設配管の高圧配管と低圧配管を再利用し、設備費用の
低減を図りながら冷凍装置の能力アップが可能となる。
特に、熱源機側ユニットを店舗外に設置した場合は、熱
源機側ユニットと負荷側ユニットを接続する配管が長く
なり、本構成による効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷
凍サイクルを示す図。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷
凍負荷及び冷凍能力の関係を示す図。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷
凍サイクルを示す図。

【図４】 この発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷
凍負荷及び冷凍能力の関係を示す図。

【図５】 この発明の実施の形態３に係る冷凍装置にお
ける一体型凝縮器を示す図。

【図６】 この発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷
凍サイクルを示す図。

【図７】 この発明の実施の形態４に係る冷凍装置の配
置状態を示す概略構成図。

【図８】 この発明の実施の形態５に係る冷凍装置の配
置状態を示す概略構成図。

【図９】 この発明の実施の形態６に係る冷凍装置の冷
凍サイクルを示す図。

【図１０】 この発明の実施の形態７に係る冷凍装置を
説明するモリエル線図。

【図１１】 従来のインバータ冷凍装置の冷凍サイクル
を示す図。

【図１２】 従来のエコノマイザーユニット搭載の冷凍
装置の冷凍サイクルを示す図。

【符号の説明】

１ 第１の圧縮機、 ２ 第１の凝縮器、 ３ 第１の
減圧装置、 ４ 第１の蒸発器、 ８ 第２の圧縮機、
９ 第２の凝縮器、 １０ 第２の減圧装置、 １１
熱交換装置、 １３ 圧力検出器、 １５ 熱源機側
ユニット、 １６ 負荷側ユニット、 １８ 高圧配管
（液配管）、 １９ 低圧配管（ガス配管）、 ２５
一体型凝縮器、 ２６ 蓄熱式熱交換装置、 ２７ バ
イパス回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 敏明 和歌山市手平６丁目５番66号 和菱テクニ カ株式会社内 (72)発明者 阪上 功 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第
   1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発
   器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、前記第１の
   圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、
   第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマ
   イザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、前記第
   ２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記
   第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間
   の冷媒を冷却する冷凍装置において、 前記第２の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転速度を変
   速制御して第１の冷凍サイクルの冷凍能力を制御するこ
   とを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第
   1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発
   器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、前記第１の
   圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、
   第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマ
   イザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、前記第
   ２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記
   第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間
   の冷媒を冷却する冷凍装置において、 第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力を検出する圧力
   検出器を有し、この圧力検出器の検出圧力により、第２
   の冷凍サイクルの第２の圧縮機の運転を制御して第１の
   冷凍サイクルの冷凍能力を制御することを特徴とする冷
   凍装置。
3. 【請求項３】 第２の圧縮機の運転制御が間欠制御であ
   ることを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 第２の圧縮機の運転制御が変速制御であ
   ることを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
5. 【請求項５】 エコノマイザ−をショ−ケ−スまたは冷
   蔵庫内に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４
   記載の冷凍装置。
6. 【請求項６】 エコノマイザ−を熱源機側ユニットに設
   けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の冷凍
   装置。
7. 【請求項７】 第１の凝縮器と第２の凝縮器を一体型凝
   縮器とし、フィンを共通のフィンとしたことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項４記載の冷凍装置。
8. 【請求項８】 第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ第
   1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸発
   器等を配管接続した第１の冷凍サイクルと、前記第１の
   圧縮機より容量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、
   第2の減圧装置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマ
   イザ−を構成する第２の冷凍サイクルとを備え、前記第
   ２の冷凍サイクルの運転により、前記熱交換装置で前記
   第１の冷凍サイクルの第１の凝縮器と第１の減圧装置間
   の冷媒を冷却する冷凍装置において、 前記熱交換装置を蓄熱式熱交換装置とし、第２の冷凍サ
   イクルで蓄冷するとともに、この蓄冷熱で第１の冷凍サ
   イクルの冷媒を冷却することを特徴とする冷凍装置。
9. 【請求項９】 第１の冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力
   を検出する圧力検出器と、第１の冷凍サイクルに設け、
   蓄熱式熱交換装置をバイパスするバイパス回路とを備
   え、前記圧力検出器の検出圧力により前記バイパス回路
   を流れる冷媒量を制御することを特徴とする請求項８記
   載の冷凍装置。
10. 【請求項１０】 使用冷媒をハイドロフルオロカ−ボン
    Ｒ４０４Ａまたはハイドロフルオロカ−ボンＲ５０７と
    したことを特徴とする請求項1乃至請求項９記載の冷凍
    装置。
11. 【請求項１１】 庫内温度が冷蔵温度であり、コンビニ
    エントストアまたは小型店舗に設置されるショ−ケ−ス
    または冷蔵庫に使用されることを特徴とする請求項1乃
    至請求項１０記載の冷凍装置。
12. 【請求項１２】 第1の圧縮機、第1の凝縮器、それぞれ
    第1の減圧装置を有し、並列に接続された複数の第1の蒸
    発器等を配管接続した第１の冷凍サイクルを備えた冷凍
    装置において、前記冷凍装置の能力増加に際し、第１の
    圧縮機の容量を増加させずに、前記第１の圧縮機より容
    量の小さな第２の圧縮機、第2の凝縮器、第2の減圧装
    置、熱交換装置等を配管接続し、エコノマイザ−を構成
    する第２の冷凍サイクルを追加し、かつ、熱源機側ユニ
    ットと負荷側ユニットとを接続する既設配管である高圧
    配管と低圧配管を再利用し、第２の冷凍サイクルの運転
    により、前記熱交換装置で前記第１の冷凍サイクルの第
    １の凝縮器と第１の減圧装置間の液冷媒を冷却して能力
    を増加することを特徴とする冷凍装置。